• 検索結果がありません。

論 文

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2022

シェア "論 文"

Copied!
7
0
0

読み込み中.... (全文を見る)

全文

(1)電 気 学 会論 文 誌B UDC. 552. 621.311.61.025.3:621.314.57.025.1. 論. 文. 57‑B68. 単 相 イ ンバ ー タ を 冗 長 系 に 持 つ 三 相 無 停 電 電 源 装置. 正. 員. 山. 田. 外. 史(金. 沢大). 正. 員. 別. 所. 一. 夫(金. 沢大). 正 員. 原. 田. 耕. 介(九. 州大). 相 ポー トに単 相 イ ンバ ー タが 接 続 され 従 来 の三 相 方式 1.. ま え が き. で 用 い られ る三 相 イ ンバ ー タは不 要 とな る。 通 常 の動. 鉄 共 振 形定 電 圧 装 置 は,構 造 が 簡単 で 信 頼 性 が 高. 作 中で は,三 相 定 電圧 装 置 とし て動 作 し三 相入 力 ポー. らび に過 負 荷保 護 特 性 が本 質的 に. トか ら負 荷電 力 を供 給 す る。 停 電 中 は,単 相‑三 相 変. 備 わ って お り,広 く電 源装 置 と して利 用 され て い る。. 換 器 に よ り蓄 電 池 を電 源 とし て単 相 イ ンバ ー タか ら三. く,雑 音 吸収 性,な. 鉄 共 振 回 路 の電 源 装 置 へ の新 しい応 用 と して 「トラ イ ポ ー ト」 と名づ け られ た無 瞬 断形 無 停電 電 源 装 置 が. 相 負 荷 に 電力 を供 給 す る。 以 下,等 価 回路 を用 い,変 圧 器 の定 常 状 態 に お け る. 開発 され た(1)〜(4)。 こ の装 置 の主 素 子 の 変圧 器 は 単 相. 動 作 解 析,入 出力 ポ ー ト間 の電 力 の流 れ,お. 定 電 圧 変 圧 器 と基本 的 には 同 じで あ るが,磁 気 分 路 を. 時 な らび に給電 再 開始 時 の イ ンバ ー タの制 御 法 を説 明. 介 し て 出力 端子 と並 列 に 結 合 さ れ る2組 の入 力端 子. し,そ の と きの 波形 を示 す 。. (入力 ポ ー ト)を持 ち,両 入 力 ポ ー トには商 用 交 流 電 源 と待機 用 の イ ンバ ー タ各 接 続 され る。 通常 の動 作 状 態 で は負 荷 電 力 は常 に商 用 電源 か ら供 給 され,停 電 す る. 2.. よび停 電. 無 停 電 電 源用 変 圧 器 とそ の等 価 回路. 図1(a)は. 新 し い無 停 電 電 源 装 置 の主 回路 を 示 す。. や い な や イ ンバ ー タ電 源 が 無瞬 断 で電 力 を供 給 す る こ. (b)図 は実 験 に 用 い た変 圧 器 の写真 で あ る。A,. とを特 長 と して い る。 この 装 置 は鉄 共 振 回路 の特 質 に. よびCは. 三 相 入 力 ポー トで3組. 加 え,従 来 の方 式 に比 較 して 効 率(1),並 び に信 頼 性(4). XB,Xcと. 巻 線NA′NB′,. の 面 で も改 善が行 な われ て い る。. 合 され る。 他 方,直 列接 続 され た 巻 線NA,NCは. Bお. の リア ク タ ンスXA,. NC′ を 通 して三 相 電 源 と結 単. トライ ポ ー トの基 本 形 は 単 相形 で あ る各,大 容 量 の. 相 入 力 ポ ー トに結 合 され,商 用 電 源 の 停電 時 に蓄 電強. 場 合 三 相方 式 が 用 い られ る。 この場 合,単 相 トラ イ ポ ー トを3個 組 合 わせ る(3)。しか し,三 相方 式 で は待 機. を 電 源 として 単 相 イ ンバ ー タに よ り方 形 波交 流 各 入 力. 要 素 と して三 相 イ ンバ ー タを 必 要 とし,回 路 構成 各複. の3組 の巻 線Na,Nb,Ncは. 雑 とな る。 てれ に対 し,本 稿 で 述 べ る三 相 無 停電 電 源. 線 端 子 は 三 相 出 力 ポ ー トに 結 ば れ る。 こ の巻 線 の部 分. 装 置 で は 変圧 器 を三 脚 磁心 構 造 と し,2組. の入 力 ポ ー. の磁 心 断 面 は他 の部 分 よ り小 さ く製 作 され,出 力 巻 線. トの うち一 方 は三 相鉄 共 振 形 定 電圧 動 作 を 示 す三 相 入. か ら飽 和 リア ク トル の特 性 が 得 られ る。 こ の 出力巻 線. 力 ポ ー ト,他 方 は 鉄 共 振形 単 相‑三 相変 換 器 と して動. に 接続 した コ ンデ ンサ と,こ の飽 和 リア ク トル は並 列. 作 させ るた め の単 相 入 力 ポ ー トで あ る。 この場 合,単. 鉄 共振 回路 を 構 成 す る。 共 振 回 路 と並列 に接 続 され た. され る。こ の巻 線 は セ ン タ タ ップ 形 とな って い る 。 中央. L‑Cの Three‑phase. Uninterruptible. Inverter Kazuo. of. University), ring,. a. Single. Bessho,. Kyvshv. Phase.. Member. Koosuke. Power By. Sotoshi. (Faculty Harada,. Supply. of. Using. a. Yamada,. Member, Kanazawa. (Faculty. of. 調 波 を 減 少 させ るた め の直 列 共 振 フ ィル タで,第3調 波 に 同 調 され て い る。 この変 圧 器 の動 作 を理 解 す るた. Enginee. め の等 価 回路 を 図2に 示 す。 但 し,こ の 場 合 単相 入 力. University).. 山 田 外 史:正. 員,金. 沢 大 学 工学 部電 気 工 学 科. 別 所 一 夫:正. 員,金. 沢 大 学 工学 部 電 気 工 学 科. 原 田 耕 介:正. 員,九. 州 大 学 工学 部 電 子 工 学 科. 直 列 共 振 回 路 は飽 和 リア ク トル に発 生 し た 高. Stand‑by. Engineering,. Member. 出力 巻 線 で あ り,こ の巻. ポ ー トに 加 え る電 圧 は 正 弦波 とし,巻 線Na,Nb,Nc, お よびNA′, NB′,Nc′,NA, <64>. Ncの. 漏 れ 磁 束 は無 視 す 102巻8号.

(2) 553. 単 相 イ ンバ ー タ の三 相 無停 電 電 源. 3.. 変 圧 器 の定 常 特 性. <3・1> 特 性 の解 析 回路 に よ り,図1の. ここで は図2に 示 した 等価. 変 圧 器 の三 相 お よび 単相 入 力 と三. 相 出力 の間 の定 常 特 性 の解 析 を行 な う。 磁 心 の飽 和 を 利 用 す る鉄 共 振 回路 にお い て は,そ の電 圧,電 流 は ひ ず み,高 調 波 を含 む が,解 析 を容 易 に す るため 各 波形 を そ の実 効 値 が 同 じ正 弦 波 とし,そ の 位相 は基 本 波 の 値 と同 じ と仮 定 して電 圧,電 流 を ベ ク トル で表 す。 図 (a). 構. 造. 2の 等価 回 路 に お け る リア ク タ ンスXLA, に巻 線Na,. Nb, Ncが. XLCな. らび. 巻 か れ て い る飽 和 磁 路 の等 価 リ. ア ク タ ンス は,付 録 に示 す よ うに 正弦 波 電 圧 を 印加 し た と きの 電流 実 効 値 を測 定 し,こ れか ら求 め る。 図2に 示 す各 電 圧,電 流 は実 効 値 を大 き さ とす るベ ク トル とす る。 ア ドミッ タ ンスYa, Yb, ycに は 並 列鉄 共 振 回路 の ア ドミ ッタ ンス を含 む た め,こ の値 は 出力 電 圧 の 関数 と な る。 図2の 等 価 回 路 か ら入 力 電 流IA,. IBお よびIcに. 関 し, (b). 試験用変圧器. 出力 電 圧:100V,入 力 電 圧:100V,容 周 波数:60Hz,幅:28cm,高 さ:26cm,深 重 量:32kg 図1. 量:600VA さ:16cm. (1). 無 停 電 電 源 装 置 用 変 圧 器. Fig.1.. New. transformer. ruptible. power. for. が 得 ら れ る。 但 し,三. uninter. る 。3個. supply(UPS).. は,そ. 相 入 力 電 源 は対 称 三 相 交 流 とす. の 並 列 鉄 共 振 回 路 に 流 入 す る 電 流la, の 端 子 電 圧Va,. Vb,. Vcの. 関 数 と し て ア ド ミ ッ タ ン スYa,. Ib, 1c. 絶対 値 のお のお の の Yb,Ycを. 用 い て,. (2) で表 わせ る。 三 角結 線 を考慮 し三 相 出 力 電圧 に関 し,. (3) 図2 Fig.2. る。XLA,. XLCは. 簡 易 等 価 回路. Simplified equivalent. とな る。 単 相 入 力 ポ ー ト側 に お い て は2個 の理 想 トラ circuit.. ンスの 作用 に よ り二 次側 電 流ILA,. (4). 変 圧 器 の2組 の磁 気 分路 の リア ク タ. ンスを示 す 。Ya, Yb, Ycは,並. ILcに 関 して,. 列鉄 共 振 回 路 と直列 共. (5). 振 フ ィル タを 含 め た ア ドミッ タ ンス で あ る。 本装 置 は三相 定 電 圧 変 圧 器 と単相‑三 相 変換 器 の両. 単 相 入 力 ポー ト電 圧,電 流 は,. 機能 を有 す る。 等 価 回 路 に お い て3組 の共 振 回路Ya, Yb, Ycと. リア ク タ ンスXA,. XB, Xcか. の条 件 式 を満 足 す る必 要 が あ る。. ら成 る回路 が 三. 相 定 電 圧 動作 を示 す 。 ま た,単 相‑三 相変 換 器 は,3 組 の共 振 回路,リ. ア ク タ ンスXLA,. XLCと2個. の理 想. (6). 変 圧器 に よ り構 成 され る。3組 の 共振 回路 は両機 能 に Iin=ILA/a12…(7). 対 して 共 通 素子 とし て働 く。 三 相 出力 には,三 相,単. と 表 わ さ れ る 。 三 相 入 力 ポ ー ト,単. 相 入力 ポ ー トど ち らか らで も電 力 を 供給 で き る。. 力 は, 昭57‑8. <65>. 相 入 力 ポ ー トの 電.

(3) 電 気 学 会論 文 誌B. 554. 図3. フ ロ ー チ ャ ー. Fig.3.. Flow. ト. chart.. (8) 図4. (9) Fig.4.. と表 わ され る。 三 相 お よび単 相 入 力 ボー トの電 圧 は,. 等 価 回 路 の ベ ク. Phasor. diagram. of. トル 図 the. equivalent. circuit.. 位 相 角 θ を 用 い て次 式 で 表 わす 。. (10) (11) (2)式 の 鉄 共 振 回路 の特性 を示 す ア ドミッ タ ンス は 端 子 電 圧 に 依 存 し 非 線形 を 示 す こ とか ら,(10),(11) 式 を与 え るだ けで は(3),(4),(6)式. を 満 足 す る解 を. 導 く こ とはで きな い。 図3に 計算 機 に よ る数 値解 析 法 の フ ロ一 チ ャー トを 示 す。 こ の計 算手 順 は,出 力 電 圧 の初 期 値 を与 えて,(4),(6)式 Newton‑Raphson法. の襖 素 連 立 方 程 式 を. を用 いて 新 し い近 似 値 の 出 力 電 図5. 圧 を 解 き,収 束 す るま で繰 り返 す。 こ の計算 に お いて は 三相 平 衡 出 力電 圧 の状 態 を求 め. Fig.5. and. 位 相 差. θ に 対 す る 特 性(計. Characteristics two. input. ports. among for. phase. one. 算 値) output. difference. θ.. るた め,三 相 出 力電 圧 に対 応 した飽 和 脚 の磁 束 が常 に 正 の飽 和か ら負 の飽 和 まで ふ れ る よ うに そ の出 力電 圧 の初 期 値 を選 ぶ 。 ま た,繰. り返 しの途 中 に おい て 出力. 位 相 差 θの変 化 に伴 って2組 の入 力 ポ ー ト間 の電 力 の流 れ は 大 き く変 化 す る。 この電 力 の 流 れ の 方 向 は. 電 圧 各 飽 和脚 の磁 束 飽 和値 以 下 に対 応 した 値 にな った. お おむ ね 位 相 の 進 んで い る入 力 ポ ー トか ら遅 れ て い る. 場 合 には,繰. 入 力 ポー トに流 れ,両 入 力 ポー トの電 力 の和 は 内部 損. り返 し計 算 を停 止 して あ らた めて 初 期 値. を設定 す る。 図4は,図2の. 失(解 析 で は 等 価 損失 抵 抗 で の電力)を 等 価 回路 に基 づ き三 相 出力 電 圧 各 確. 立 した 状態 で のベ ク トル 図 を示 す.. 流 れ の増 大 に伴 い 不 平 衡 と な り,特 に,入 力 電 力 各. 試 作 した変 圧 器 の回 路定 数(付 録 参 照)に 基 づ いて. 1kW程. そ の基 本 的 特 性 を求 め る。 図5は 三 相入 力 ポ ー トの う. 5%以. ちB相. 電 圧VBに. 示 す 。100V. に設 定 され た 三 相 出力 電 圧 は 両 入 力 ポ ー ト間 の電 力 の. 対 す る単 相 入 力 ポー ト電 圧Vinの. 度 以 上 で は不 平 衡 は 著 し い。 そ れ 以 下 で は 内 で あ る。. 図6は,三. 相 入 力 ポー ト電 圧 の変 動 に伴 う電 力 の流. 位 相 差 を パ ラメ ー タ と した 無負 荷 特 性で あ る。 但 し,. れ を 示 す。 電 圧 の上 昇 に伴 い 同 一位 相 差 θに対 し両 入. 三 相 入 力 電圧 は対 称 三 相 の定 電 圧 源 とす る。 同 図 で は. 力 ポ ー トの電 力値 は増 加 す るが,そ の割 合 は大 き くな. 三 相 出力 ポ ー トは開 放 状 態 で あ るが,変 圧 器 の損 失. く位 相 に 対 す る特 性 は同 じ傾 向 を示 す。 す なわ ち,三. を表 わす 等 価 損失 抵 抗 と して 出力 共 振 回 路 に並 列 に. 相 電 源 が 変 動 して も位 相 差 θに よ りそ の電 力 の流 れ は. YLOSS=0.009Sが. 任 意 に制 御 で き る。. 挿 入 され て い る。 <66>. 102巻8号.

(4) 555. 図6. 三 相 入 力 電 圧 を パ. Characteristics. for. three‑phase. input. 図8. ラ メ ー タ と し た. 入 力 電 力 特 性(計 Fig.6.. 単 相 イ ンバ ー タ の三 相無 停 電 電 源. 算 値) of. voltage. 電 力 の流 れ に対 す るモ ー ド. Fig.8.. input as. powers a. Modes. for Bower. flow,. ンバ ー タを接 続 した場 合,位 相 はゲ ー ト信 号 の位相 を. para. 調節 す るこ と に よ り容 易 に制 御 で き,そ の回 路 も比 較. meter.. 的 容 易 に 製作 で き る。 図5〜 図7の 入 出 力 ポー ト間 の電 力 の流れ を整 理 す ると図8と な る。 位 相 差 θに よ り電 力 の流 れ は シ ェア モー ド(I)〜 〔III〕 と変 化 す る。 シ ェアモ ー ド〔II〕 〔III〕 に おい て は,一 方 の入 力 ポー トか らの電 力 は負 荷 に供 給 され る とと も に残 りの電 力 は 他 の入 力 ポ ー トよ り流 出す る。 シ ェア モー ド〔I〕で は 負荷 電 力 は両 入 力 ポ ー トか ら の電力 で分 担 す る。 これ らの モ ー ドは位 相 差 θ を調 整 す るに とで 連 続 的 に誰 移 させ る こ と各 で き る。 シ ェア モー ド〔I〕と 〔II〕 の境 を,特 に ノー マ ル モ ー ド と言 う。 この とき の電 力 の流 れ は 図8(d)に 示 す。 ノ ー マ ル モー ドで は,全 負荷 電 力 は 三 相入 力 ポー トに接 続 され た商 用 電源 か ら流 入 し,単 編 入 力 ポー トか らの 電 力 は零 とな って い る。 し か し,単 相入 力 ポ ー トに は 図7 Fig.7.. 負 荷 抵 抗 を パ ラメー タ とし た入 力 電 力 特性(計 算 値). 電源 各接 続 され,待 機 状 態 に あ る。 負 荷 の変 化 に伴 い. Characteristics of input powers. 相 差 は 負荷 に応 じて制 御 され な けれ ば な らな い。 無 停. ノ ーマ ル モ ー ドに保 つ ため に は図7に 示 す よ う に,位. for resistive toad as a parameter. 図7は,三. 電 電 源 装 置 に おい て は,ノ ー マル モ ー ドは 正 常 な動 作. 相 出力ポ ー トに 純抵 抗 負 荷 を 接続 した 時. の位 相 差 θに対 す る電 力 の 流 れ を示 す 。 負 荷 の増 加 に. 状 態 に対応 す る。 <3・2> 実験 結 果. 図1に 示 す 試作 器 を 用 い て等. 伴 い両 入 力 ポー トか らの 電 力 曲線 は平行 移動 す る よ う. 価 回 路 で行 な った 結 果 と比 較 しな が らそ の特 性 を検 討. に増 大 す る。負 荷の 大 小 にか か わ りな く位 相差 θの変. す る。 図9は,無. 化 に対 す る電 力 の変 化 量 は 変 わ らな い。. 定 格 のVin1=Vin3=100Vと. 2組 の入 力 ポー トと出 力 ポー トの 間 の電 力 の流 れ は 入力 電 圧,入 力 ポ ー ト間 の 位相 差 な らび に 負荷 な どに よ り変 化 す る各,電 力 の 流 れ を調 節 す る こ とに関 して は雨 入 力 ポー ト電 圧 間 の位 相 差 が重 要 で あ る。す なわ ち,位 相 差 θを 制 御 す るこ とで 入 出 力 ポ ー ト間 の電 力 の流 れ の方 向,そ の量 を容 量 内 で 自由 に変 化 させ るこ と各 で き る。 ま た,図1の 昭57‑8. よ うに 単相 入 力 ポー トに イ <67>. 負 荷 状態 で2組 の 入 力 ポー ト電 圧 を した と きの 両入 力 ポー ト. 間 の位 相 差 θに対 す る実 験 結果 を示 す 。 この実 験 結 果 と図5の 計 算 値 を比 較 す る と良 い一 致 を示 す こ とが 分 る。 同 図の 直 流 出力 電 圧 は 三 相 出力 を全 波 整流 して 得 た平 均 電 圧 で あ る。 同装 置 を 整流 電 源 と して 用 い る こ とに よ り リプル の 少 な いDC無. 停 電電 源 装 置が 得 られ. る。 図10は,直. 流 出 力端 に純 抵 抗 負 荷 を接 続 した とき.

(5) 電 気 学 会論 文 誌B. 556. 図11 Fig.11. ruptible. 図9. 位 相 差 θ に 対 す る 無 負 荷 特 性(実. Fig.9. difference. No‑loaded. characteristics. for. 無 停 電 電 源 装 置 の 構 成. Block. diagram. power. of. a. new. uninter. supply.. 験 値) phase. θ.. 図12 Fig.12.. 制 御 回 路 の 概 略 図. Block. diagram. of. control. circuit.. ンバ ー タに流 れ る直 流電 流 を監 視 す る にとで 電 力 の流 れ 各 零 とな るよ う に制 御 され る。 イ ンバ ー タ の電 源 の 蓄 電 池 は,商 用 電 源 よ りそ の通 電 中 に 整 流器 を 通 して 図10. 十 分 充電 され た状 態 に保 たれ る。. ノー マル モ ー ドで の負 荷 特 性(実 験 値). 商 用 電源 各停 電 した と きは,単 相 イ ンバ ー タが 単相 ‑三 相 変 換器 を通 して三 相負 荷 に 全 電 力 を供 給 す る 。. Fig.10. Load characteristics on the normal mode condition.. また 三 相 商用 電 源 の電圧 が 降下 し商 用 電 源 のみ で は負 の 負 荷特 性 を示 す 。但 し,こ の 負 荷特 性 にお い て は, 図8(d)に. 荷 に電 力 が 供給 で きな くな った とき にお い て も,ノ ー. 示 した ノー マル モ ー ドを保 つ よ うに位 相 差. マル モー ドか らシ ェア モ ー ド〔I〕に移 行 して両 入 力 ポ. θ を 制御 し てい る。 同図 に示 す位 相 差 は負荷 に対 す る. ー トか ら電 力で 負 荷 電 力 を 確保 で き る。 図11の. ノー マ ル モー ドに保 つ た め の値 を示 す 。. バイ. パ ス回 路 は,定 電 圧 回 路 が 垂下 特 性 を 示 し電 力 の供給 で き ない よ うな 重負 荷 を 短 時 間支 え る こ とが必 要 な場. 4.. 無 停 電 電 源装 置 の 構 成. 合,商 用 電源 を直 接 負 荷 に結 ぶ 予備 回 路 で あ る。. 以 上 説 明 した変 圧 器 に よ り無 停電 電 源 装 置 を 構成 し た 場 合 の電 力 の流 れを 図11に. 示 す。 本 装 置 に お いて. 図12は. 図11. の電 力 の 流 れ を持 つ 無 停電 電 源装 置. の制 御 回 路 の ブ ロ ック図 を 示 す。 こ の回 路 は,基 本 的. は三 相 商 用 電源 は三 相 入 力 ポ ー トに接 続 され て お り,. に は単 相 出 力 の 従来 の トライ ポー トシ ス テ ム と同一 で. 通 常 の動 作状 態 で はそ の入 力 ポ ー トよ り三相 負 荷 電 力. あ るが(2),こ こで は位 相 制 御 回 路 が与 え られ て い る。. をす べ て 供 給 す る。 他 方 の 単相 イ ンバ ー タ各接 続 され. ノー マル モ ー ドの動 作 時 に お いて は,内 部 発振 器OSC. た 単 相 入 力 ポー トは 待 機状 態 に あ り,入 力 電力 の零 の. は商 用 電 源 周 波数 に 同期 す る。 ま た,イ. ノ ー マル モ ー ドとし て動 作 して い る。 そ のた あ に イ ン. の電 力 を零 近 く保 つ た め,直 流 電 流検 出器 か らの信号. バ ー タ の周 波数 は商 用 電 源 と同期 させ,そ の 位相 は イ. に よ り位 相 器 Θ で そ の位 相 角 θ が調 整 され る。 商用. <68>. ンバ ー タか ら. 102巻8号.

(6) 557 電源 各停 電 した と きに は,発 振 器OSCは ず れ59.87Hzの. 単 相 イ ンバ ー タ の三 相 無停 電 電 源. 同期 か ら外. 固有 の周 波数 信 号 を発 生 す る。 こ の. 周 波数 は,水 晶 発 振器 の発 振 周 波数 を分 周 す る こと に よ り得 られ る。 この と き,位 相 は次 章 にて説 明す る よ うに 出力 電 圧 の波 形 の過 渡 現象 を少 な くす るた め に位 相 を瞬 時 に推 移 す る必 要 が あ る。 こ の動 作 は位 相 器 を Θ か らΦsへ 切 り換 え る こ とで 達 成 され る。 こ の操 作 手順 に よ り,三 相 出力 電 力 は単 相 イ ンバ ー タか らの 電 力 に無 瞬 断 で切 り換 え られ る。 商 用 電 源 が復 帰 した と き,商 用 電 源 の ライ ンモニ タ 回路 か らの信 号 に よ り,周 波数 検 出器 各動 作 し発 振器 OSCは. 再 同 期 され る。 そ の 後,位 相 器 は Φ5か ら位. 相制 御 が 可能 な位 相 器 Θ に再 度 切 り換 え られ,三. 相. 図13. 三 相 定 電 圧 回 路,お. Fig.13.. Characteristics. difference. 商用 電 源 は再 び投 入 され ノー マル モ ー ドの状 態 に保 持. input. され る。. voltage. 以 上 は概 略 的 に無 停電 電 源 装 置 の シ ス テ ム構成 を示. よ び 単 相‑三. 相. 変 換 器 に お け る入 出力 電 圧 間 の 位 相 差 特 性. phase. between. voltage. on. of an. a. transformer. each. output. three‑phase and. a single. phase and. an. constant to. three. converter.. し たが,停 電 お よび 電源 復 帰 の 瞬 時 の過 渡 特 性,動 作 原理 は次章 に示 す 。 5.. 過 渡 特 性. <5・1>. 商用電源停電時. 三 相 商用 電 源 が 通電 中,. 待機 素子 の単 相 イ ンバ ー タが 接 続 され た 単 相入 力 ポー トは,商 用 電 源 が 停電,ま た は異 常 状 態 とな るや全 負 荷 電 力 を供 給 す る。 鉄 共振 回 路 を応 用 した 機 器 に お いて は入 出力 間 にお. 図14. いて 負荷 の増 大 に伴 い出 力電 圧 は入 力 電 圧 に対 し て位. Fig.14.. 相 遅 れを 生 ず る。 図13に. three‑phase. 示 す φ1は ノー マル モ ー ド. 三 相 電 源 停 電 時 の 波 形 Transient source. waveforms. as. a. fails.. で 動作 中 の 三相 入 力 ポー トに対 す る出 力 ポ ー ト電 圧 の 位 相 遅れ を 示 す。 φ2は 三相 入 力 ポー トが 開放 さ れ た 状態,す な わ ち単 相 入 力 ポ ー トのみ 各 接続 され て い る とき の入 力電 圧Vinに. 対 す る三 相 出力.中b相 電 圧Vb. の位 相 遅 れ を示 す 。 ノー マ ルモ ー ドで動 作 中 の単 相 イ ンバ ー タは図10に. 示 す よ うな 位 相差 を生 じ る よ うに. 位相 制 御 され てい る。 そ の ため,停 電 し た瞬 間,そ の とき の負荷 に対 応 した 出力 電 圧 と入 力電 圧 の位 相差 各 図15. φ1に一 致 しな い た め出 力 波形 に ひず みを 生 ず る。 こ の と き,波 形 に ひ ず みを 生 じるこ とな く出 力電 圧 を瞬. Fig.15. three‑phase. 三 相 電 源 再 閉 路 時 の 波 形 Transient source. waveforms. as. a. returns.. 時 に三 相 入 力 ポ ー トか ら単 相入 力 ポ ー トに移 す た めに は,イ. ンバ ー タの 位 相 を 瞬 時 に 出力 電 圧Vbに. 対応 し. た φ2の位相 差 とな る よ うに 位 相 を 移 す こ とが 必 要 で あ るが,こ の た め の移 相 角 は 図13に られ る。 図12の. 示 す φsで 与 え. ブ ロ ック 図 にお い て,停 電 の瞬 間,. い こ とが分 る。 <5・2>. 商用 電 源 復 帰 時. 商用 電 源 が 復 帰 す ると. 再 び ノー マ ル モー ドの状 態 に動作 を移 さな けれ ば な ら な い 。 復帰 時 にお い て は停 電 時 と異 な り通 電 を検 出 し. 移 相 器 Θ か ら φsが 設定 され た位 相 器 Φsへ の ゲ ー ト. た後 に一 定 期 間 を か け て推 移 を行 な うこ とで 出力 電 圧. 信 号 の切 り換 え 各 行 な わ れ る。 図14は,商. の過 渡 的 な ひず み を抑 制 で き る。. 用 電源 を. 開放 し た と き の波形 で あ る。 停 電 の 瞬間,波 形 の ひず み は ほ とん ど見 受 け られず,特 昭57‑8. に振 幅 の変 化 は生 じな <69>. まず 発 振 器OSCは. 商 用 電 源 と再 同期 され る。 そ の. 後,三 相 出 力 電圧 と商 用 電 源 が 同位 相 に な るよ うに イ.

(7) 電気 学 会 論 文 誌B. 558. ンバ ー タの 位 相 を制 御 す る。 この操 作 終了 後,し 器 をONに. ゃ断. (5). 別所 ・山 田:「直列巻線形単相‑三相変換器 にお ける相順の安 定化 とCAD」 電気学会 磁 気応用研AM‑78‑18(昭53). して三 相 商 用電 源 が 再 投 入 され る。 この. と き,三 相 商 用電 源 か らの入 力 電 力 は零 で あ り,過 渡. 付. 録. 現 象 は ほ とん ど生 じない 。 この瞬 間 の 波形 を同15に 示 す 各,波 形 の ひず み は ほ とん ど観 測 され ない 。 再 閉 路 後,ノ ー マ ル モ ード の状 態 に推 移 す るた めイ ンバ ー タのゲ ー ト信号 の位 相 を移 す。 こ の猿相 の調 整 は 期 間. 図2の 簡 易 等 価. ア ク タ ンスXLA,. XLcの. 特 性 は,変 圧 器 か ら実 測 され. る。 各 脚 の可 飽 和 リア ク トル はそ の 出 力巻 線 か ら正 弦. が長 い ほ ど波形 の過 渡 現象 に与 え る影響 は少 な い。 同 装 置 は鉄 共 振 回 路 に 基づ いて い るので,入 力電 圧 急 変 時,負 荷 急 変 時 な ど に対 す る応 答 は,鉄 共振 形 定 電 圧 変 圧 器 な ど と同 じ く負 荷 時 で は1,2サ. 簡 易等 価 回 路 に お け る素 子 の値. 回路 の3組 の鉄 共振 回 路 の 飽 和 リア ク トル,お よび リ. イ ク ル以. 波 電 圧 を 印加 して 電 流値 を実 効 値 で 測定 され,そ の結 果 を 付 図1に 示 す 。磁 気分 路 の特 性 で あ るXLA, のお の お のはNA,. Nc巻. XLC. 線 よ り他 の 巻 線 は短 絡 して. 測 定 され,出 力 巻線 に変 換 す る。 この結 果 を付 図2に. 内 の応 答 を示 す 。. 示 す。 6.. ま. と. め. 共 振 回路 用 コ ンデ ンサは,実 際 に は コ ンデ ンサ巻 線. 以 上,三 相,単 相 の二 つ の 入力 と三 相 出力 を持 つ 鉄 共 振形 変 圧 器 の構成 と動 作 につ い て説 明 した。 これ に よ り三 相無 停 電 電 源装 置を 構成 すれ ば,蓄 電 池,単 相 イ ンバ ー タを 待 機素 子 とす る全 構 成 の 簡略 化 が 可 能 と. を 設 け る て とに よ り,そ の 耐 電 圧 に適 した 値 に選 ば れ て い る。 直 列共 振 回 路 の イ ン ピーダ ンス も含 め て 出力 巻 線で の等価 な容 量 値 は 次 の値 で あ る。 Ca=263μF,. Cb=732,. Cc=342. な る。 同装 置 の定 常特 性 を解析 し た結 果,両 入 力 に 電 源 が 接続 され た 場 合 に は両 電源 の位 相 差 が特 に入 力 電力 の 流 れ た 影 響 を持 ち,こ の位 相 差 を制 御 す る こ とに よ り 各 入 力 か らの電 力 量,ま た は その流 れ の方 向 を変 化 さ せ る こ とが で き る。 ま た,無 停 電 装 置 と して の応 用 に関 し,三 相 電 源 の 停 電 に よ り単 相 イ ンバ ー タ に切 り換 え る際 の 過渡 現 象 な らび に 三相 商 用 電 源 が復 帰 す る とき の状 態 を実 験 的 に調 べ,イ. ンバ ー タの位 相 を 適 切 に制 御 す る こと に よ. 付 図1. 磁 心 の 各 脚 の 等 価 飽 和 リ ア ク トル 特 性. り過 渡現 象 の ほ とん ど ない無 瞬 断 の無 停 電電 源 装 置が. app.. 得 られ るこ とが 分 った。. saturable. この変 圧 器 の 出力 電 圧 は,磁 心 の飽 和特 性 のみ に よ. Fig.1.. legged. Characteristics reactors. of. each. of. equivalent. feg. on. 3‑the. transforrner.. り定電 圧 特 性 を得 て い るた め に,三 相 出力 電 圧 は 正確 に は平 衡 三 相 とは な ら ない。 これ らの点 につ いて は, 検 討 中 で あ る。. (昭和56年12月22日. 文 (1). J. J.. Suozzi:"System. INTELEC (2). R.. Rando:"AC. supply", (3). C. W. approach. (4). 原 田:「. 50. Boettcher: UPS",. of. Triports". Proc.. (1978‑10) Triport‑A. ibid,. to. 献 consideranon. 78.46. 受 付). new. uninterruptible. AC. power. Triport‑A. new. (1978‑10) A. 15kVA, ibid,. three‑phase. 付 図2. 磁 気 分 路 の 特 性. 59(1978‑10). 新 しい無 停電 電 源 シ ス テ ム. ―. ト ラ イ ポ ー ト―. app.. 」. Fig.2.. reactors. 電 学 誌100,41(昭55‑1). <70>. of. Characteristics magnetic. of. equivalent. shunts.. 102巻8号.

(8)

参照

関連したドキュメント

Keywords and Phrases: The Milnor K-group, Complete Discrete Val- uation Field, Higher Local Class Field Theory..

The main purpose of the present paper is a development of the fibering method of Pohozaev [17] for the investigation of the inhomogeneous Neumann boundary value problems

When the velocity of moving point load was equal to, as well as on the order of twice, the celerity of surface- mode waves in shallow water, relatively large bending moment appeared

The CrM operational characteristics will be similar to any conventional critical conduction mode boost PFC or flyback converter, namely the switching frequency will vary with line

In function of the current operating mode, edge on WU leads to an interrupt request (Start−up, Normal, Standby and Flash modes) or reset (Sleep mode).. More details on the

In function of the current operating mode, edge on WU leads to an interrupt request (Start−up, Normal, Standby and Flash modes) or reset (Sleep mode).. More details on the

When the load current decreases to the point w here the inductor current flow s through the low er MOSFET in the ‘reverse’ direction, the SW node becomes positive and the mode

fixed-frequency controllers with integrated start-up current source, frequency foldback and skip mode.. Æ Increased efficiency at light load and standby