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電源補償装置、電源補償設備、無停電電源装置、および無停電電源設備 コモンズ

国内特許コード P09S000375
掲載日 2010年3月12日
出願番号 特願2008-505098
登録番号 特許第5028631号
出願日 平成19年3月9日(2007.3.9)
登録日 平成24年7月6日(2012.7.6)
国際出願番号 JP2007054630
国際公開番号 WO2007105613
国際出願日 平成19年3月9日(2007.3.9)
国際公開日 平成19年9月20日(2007.9.20)
優先権データ
  • 特願2006-070007 (2006.3.14) JP
発明者
  • 大西 ▲徳▼生
出願人
  • 国立大学法人徳島大学
発明の名称 電源補償装置、電源補償設備、無停電電源装置、および無停電電源設備 コモンズ
発明の概要 交流電源と負荷との間に接続し、負荷端における電圧波形歪みを補償するとともに、交流電源の電流波形歪みを補償し、力率の改善を行うことができる電源補償装置を提供する。
交流電源と負荷との間に第1のリアクトルを介して直列に接続される直列コンバータ部と、前記負荷に並列に第2のリアクトルを介して接続される並列コンバータ部とを含み、前記直列コンバータ部および前記並列コンバータ部を構成する、2つのスイッチ素子の直列回路であるスイッチ回路のうち、1つのスイッチ回路が前記直列コンバータ部と前記並列コンバータ部とで共通であり、前記並列コンバータ部の出力する電圧が、前記第2のリアクトルの電圧降下と合わせて前記交流電源の電流波形歪みを補償する電圧となるように制御されていることを特徴とする電源補償装置。
従来技術、競合技術の概要


交流電源を補償して負荷に安定した電圧を供給する電源補償装置として、交流電源と負荷との間に直列に補償電圧源を設置する安定化電源装置が知られている。この安定化電源装置を説明する回路図を図27(a)に示す。図27(a)において、交流電源1と負荷2との間に直列に接続する補償電圧源3が、交流電源1を補償し、負荷電圧の安定を実現する。
安定化電源装置は、例えば、交流電源1の電圧が不足する場合に、補償電圧源3が不足分を補うように動作する。また、交流電源1の電圧波形が歪んでいる場合に、補償電圧源3が負荷2での電圧波形歪を抑える電圧を出力するように動作する。



また、交流電源の補償となる別電源を接続する電源補償装置として、交流負荷に並列に電流源を接続する系統連系インバータや無停電電源が知られている。この系統連系インバータや無停電電源を説明する回路図を図27(b)に示す。図27(b)において、負荷2に並列にされる電流源6が、系統連系インバータであれば連系する別電源であり、無停電電源であれば、交流電源1を支援する別電源である。系統連系インバータや無停電電源では、電流源6の端子電圧が負荷2の電圧と一致するように制御することで、別電源の交流電源への接続を実現している。



また、特開2004-312979号公報(特許文献1)には、図27(c)に示す回路構成の安定化電源装置が提案されている。この安定化電源装置の動作を説明する回路図を図27(d)に示す。図27(d)の回路は、交流電源1と負荷2との間に直列に補償電圧源3が接続され、交流電源1と並列に電流源6が接続されており、図27(a)と図27(b)の回路図を合わせた構成の回路と言える。
この特許文献1の安定化電源装置では、これら補償電圧源3と電流源6とを、逆導通機能を持つスイッチング素子を2つ直列に接続した回路を3つ並列に接続した電力変換回路(いわゆる、3相スイッチ回路)を用いて実現している。
詳しくは、3相スイッチ回路において、逆導通機能を持つスイッチング素子を2つ直列に接続した回路をレグとすると、1つのレグを共用として、レグを2つ並列に接続したコンバータ部を2組構成し、それぞれのコンバータ部にて図27(d)における補償電圧源3と電流源6を実現している。
この特許文献1の安定化電源装置では、負荷電圧の安定のために用いている補償電圧源3のエネルギー出力分の補充に、3相スイッチ回路を介して、電流源6のエネルギーを用いていることに特徴がある。
【特許文献1】
特開2004-312979

産業上の利用分野


本発明は、負荷に安定した電圧を供給する電源補償装置、電源補償設備、無停電電源装置、および無停電電源設備に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
逆導通機能を持つスイッチ素子を2つ直列に接続するスイッチ回路をレグとすると、3つのレグと第1のコンデンサとが並列接続されてなる電力変換回路を交流電源と負荷との間に接続し、該交流電源を補償する電源補償装置において、
前記電力変換回路は、
2つのレグを用いて構成され、前記交流電源と前記負荷との間に第1のリアクトルを介して直列に接続される直列コンバータ部と、
2つのレグを用いて構成され、前記負荷に並列に第2のリアクトルを介して接続される並列コンバータ部と、を含み、
前記直列コンバータ部および前記並列コンバータ部を構成するレグのうち1つのレグが前記直列コンバータ部と前記並列コンバータ部とで共通であり、
前記直列コンバータ部は、
出力する電圧が、前記第1のリアクトルの電圧降下と合わせて前記交流電源の電圧の大きさまたは電圧波形歪みを補償する電圧となるように制御されており、
前記並列コンバータ部は、
出力する電圧が、前記第2のリアクトルの電圧降下と合わせて前記交流電源の電圧の大きさまたは電流波形歪みを補償する電圧となるように制御されており、
前記第1のコンデンサと並列に、電圧が一定である定電圧源が接続されており、
前記直列コンバータ部から出力される電圧は、
前記負荷の端子電圧に含まれる電圧波形歪みに基づいて制御されており、
前記並列コンバータ部から出力される電圧は、
前記交流電源の周波数と同一の周波数を有しかつ前記第1のコンデンサと前記定電圧源との間に流れる電流の時間平均値を零にし得る振幅に調整された基準電流波形と、前記交流電源の電流波形とに基づいて制御されている
ことを特徴とする電源補償装置。

【請求項2】
請求項1に記載の電源補償装置において、
前記並列コンバータ部から出力される電圧および前記第2のリアクトルの電圧降下によって、前記交流電源の電流位相が調整される
ことを特徴とする電源補償装置。

【請求項3】
請求項1または請求項2に記載の電源補償装置において、
エネルギー蓄積要素と、
該エネルギー蓄積要素に蓄積されているエネルギーを、前記第1のコンデンサの端子電圧に合わせた直流電力に調整して該第1のコンデンサに供給する電力調整手段とを備えている
ことを特徴とする電源補償装置。

【請求項4】
少なくとも2つの請求項1、請求項2、または請求項3に記載の電源補償装置が、三相線路における2線路間に接続されており、
各電源補償装置は、
他の電源補償装置に対して、接続された2線路のうちいずれか一方の線路が異なるように配設されている
ことを特徴とする電源補償設備。

【請求項5】
請求項1、請求項2、または請求項3に記載の電源補償装置を用いる無停電電源装置であって、
前記直列コンバータ部のレグのうち、交流電源側のレグの2つのスイッチ素子を同時にオフにして、前記交流電源と前記負荷とを切り離し、
残る2つのレグにおけるスイッチ素子のオンオフ制御によって前記負荷端子に交流電圧を発生させる際、
前記直列コンバータ部のレグのうち、前記負荷に接続されるレグは、
前記負荷端子にて発生させる交流電圧の周期のうち正の半周期の期間において、
第1のコンデンサの正電圧の端子側のスイッチ素子がオンに、他方のスイッチ素子がオフに制御され、
前記負荷端子にて発生させる交流電圧の周期のうち負の半周期の期間において、
第1のコンデンサの正電圧の端子側のスイッチ素子がオフに、他方のスイッチ素子がオンに制御される
ことを特徴とする無停電電源装置。

【請求項6】
少なくとも2つの請求項5に記載の無停電電源装置が、三相線路における2線路間に接続されており、
各無停電電源装置は、
他の無停電電源装置に対して、接続された2線路のうちいずれか一方の線路が異なるように配設されている
ことを特徴とする無停電電源設備。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2008505098thum.jpg
出願権利状態 登録


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