JP2004336888A

JP2004336888A - Power compensation apparatus and method

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Publication number: JP2004336888A
Application number: JP2003129485A
Authority: JP
Inventors: Yukio Kadota; 行生門田; Ryuichi Morikawa; 竜一森川; Yosuke Nakazawa; 洋介中沢; Tokihiro Umemura; 時博梅村; Akira Sueyoshi; 暁末吉; Kazuhiro Nakajima; 和弘中島
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-05-07
Filing date: 2003-05-07
Publication date: 2004-11-25

Abstract

【課題】整流負荷装置に適用して好適であり且つ複雑な制御等を必要としない電力補償装置の提供。
【解決手段】交流電源１３と負荷装置１４，１５との間に設けられる電力補償装置２０において、交流電源１３による交流を直流に整流する整流器２３と、この整流器２３の直流側に設けられるＤＣ／ＤＣコンバータ２６及びリアクトル２５と、このＤＣ／ＤＣコンバータ２６及びリアクトル２５を介して充放電される電力蓄積手段２４と、整流器２３の直流電力に応じて電力蓄積手段２４を充放電するべくＤＣ／ＤＣコンバータ２６を制御する制御回路２７とを具備する。
【選択図】図１Provided is a power compensator suitable for application to a rectifying load device and requiring no complicated control or the like.
In a power compensator provided between an AC power supply and load devices, a rectifier for rectifying an AC supplied from the AC power supply to DC, and a DC / DC converter provided on the DC side of the rectifier. DC converter 26 and reactor 25, power storage means 24 charged and discharged via the DC / DC converter 26 and reactor 25, and DC / DC for charging and discharging power storage means 24 in accordance with the DC power of rectifier 23. And a control circuit 27 for controlling the converter 26.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力蓄積手段を備えた電力補償装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の電力蓄積手段を備えた電力補償装置を、電力調整装置に適用した図１１を参照して説明する。
【０００３】
図１１において、交流電源１と負荷装置２，３との間に電力補償装置４が設けられる。この電力補償装置４は、電力蓄積手段５、インバータ６、リアクトル７、インバータ６を駆動するための制御回路８、電力蓄積手段４の電圧を検出する電圧検出器９、インバータ６の交流電流を検出する電流検出器１０、系統電圧を検出する電圧検出器１１及び負荷電流を検出する電流検出器１２からなる。
【０００４】
従来の電力補償装置４においては、電力蓄積手段５の直流電力をインバータ６にて交流電力に変換し、リアクトル７を介して交流電源１と連系する。制御回路８は負荷２，３の消費電力に応じて電力補償装置４の出力を決定するため、電圧検出器１１と電流検出器１２の検出値を用いて負荷の消費電力を演算する。これに対して電圧検出器１１と電流検出器１０と、さらに電圧検出器９の検出値からインバータ６の入出力を制御し、電力蓄積手段５を充放電して所要の補償電力を得る。
【０００５】
これにより、負荷が要求する消費電力に対して、電力の一部もしくは全部を電力補償装置４から補償することで電源電力のピーク値を軽減し、電源容量や設備容量の低減が可能となる。
【０００６】
また、ＡＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータと、バッテリーの直流電力を直流電圧に変換してＡＣ／ＤＣコンバータの出力端子に接続するＤＣコンバータを有する直流電源装置において、充電制御レベルと負荷分担制御レベルを観測し、並列給電や交流事故時のバックアップ給電を行うものが知られている（特許文献１）。
【０００７】
さらに交流電力を直流電力に変換して直流電力を出力するＡＣ／ＤＣコンバータと、負荷に供給するＤＣ／ＤＣコンバータの入力に接続されるＤＣコンバータと、ＤＣコンバータを介してＤＣ／ＤＣコンバータに電力を供給する直流電力蓄積手段とを備えた電源装置が知られている（特許文献２）。
【０００８】
さらに、交流を直流に変換する整流器、直流中間回路から蓄電池への充電および蓄電池から直流中間回路への放電を行う昇降圧チョッパ、蓄電池を制御する制御回路を備えた無停電電源装置が知られている（特許文献３）。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−１７１６９２号公報
【００１０】
【特許文献２】
特開２０００−１９７３４７号公報
【００１１】
【特許文献３】
特開２００１−１８６６８９号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の電力補償装置や特許文献１〜３のものでは、負荷に対する電力調整を交流で行っているため、インバータ等の電力変換装置及びその制御回路等はＰＭＷ等の複雑な波形制御を必要とし、結果的に複雑な構成を招いていた。
【００１３】
ところが最近は交流入力の直後に整流器を用いて直流電圧に変換してから使用する負荷、つまり整流負荷装置が多くあり、かかる整流負荷装置に好適に適用できる電力補償装置の出現が待たれていた。
【００１４】
本発明の目的は、整流負荷装置に適用して好適であり且つ複雑な制御等を必要としない電力補償装置及び方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、交流電源と負荷装置との間に設けられる電力補償装置において、
前記交流電源による交流を直流に整流する整流器と、
この整流器の直流側に設けられるＤＣ／ＤＣコンバータ及びリアクトルと、
このＤＣ／ＤＣコンバータ及びリアクトルを介して充放電される電力蓄積手段と、
前記整流器の直流電力に応じて前記電力蓄積手段を充放電するべく前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１６】
また、上記課題を解決するために本発明は、交流電源に接続される負荷装置の電力を補償する方法において、
前記交流電源による交流を整流器により整流した出力に応じて電力蓄積手段を充放電するべく、前記整流器の直流側に設けられるＤＣ／ＤＣコンバータを制御することを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、負荷に対する電力調整を直流で行われ、該調整はＤＣ／ＤＣコンバータの通流率の変化で行うことができるので、複雑な制御を必要としなく、構成の複雑化を招かない。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態：請求項１，２に対応）
図１において、交流電源１３と整流負荷装置１４，１５との間に電力補償装置２０が設けられる。この電力補償装置２０は、交流入力部２１及び直流出力部２２を備え、整流器２３を交流入力部２１と直流出力部２２との間に接続し、整流器２３と直流出力部２２との間に、鉛蓄電池やリチウムイオン等の二次電池又は電気二重層キャパシタ等である電力蓄積手段２４、リアクトル２５及びＤＣ／ＤＣコンバータ２６からなる直列回路を並列接続している。電力補償装置２０は、制御回路２７を有し、該制御回路２７は、直流出力の電圧を検出する電圧検出器２８、直流出力の電流を検出する電流検出器２９、電力蓄積手段２４の電圧を検出する電圧検出器３０、電力蓄積手段２４の電流を検出する電流検出手段３１からの検出値に基づき、電力蓄積手段２４の充放電を行うべく、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６の通流率を変化させる。すなわち、制御回路２７は、電圧検出器２８と電流検出器２９の検出値から直流出力電力を演算で求め、この直流出力電力に応じて電圧検出器３０と電流検出器３１の検出値から得られる電力蓄電手段２４の充放電電力値が目的量になるようＤＣ／ＤＣコンバータ２６の通流率を変化させるものとなっている。
【００１９】
このような本実施形態は、交流電源１３に接続される負荷装置１４，１５の電力を補償するに際し、交流電源１３による交流を整流器２３により整流した出力に応じて電力蓄積手段２４を充放電するべく、整流器２３の直流側に設けられるＤＣ／ＤＣコンバータ２６の通流率を制御する。
【００２０】
ここに、整流負荷装置１４は、整流器１６と負荷１７からなり、通常は交流電圧を直流電圧に変換したのち、負荷１７に直流電力を給電する。整流負荷装置１５も同様に、整流器１８と負荷１９からなり、負荷１９に直流電力を給電する。
【００２１】
以上のように本実施形態によれば、整流負荷装置１４に対する電力調整を、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６の通流率を変化することにより実施しているため、制御回路２７は簡単な制御で済み、全体として簡単な構成であり、装置の低コスト化やメンテナンス性の点で有利となる。
【００２２】
なお、図１では、単相交流回路について記載したが交流電源１３は三相交流回路でもよい。
【００２３】
（第２実施形態：請求項１，３，１２に対応）
次に、図１と同一部分には同一符号を付した図２を参照して第２実施形態の電力補償装置を説明する。
【００２４】
本実施形態は、第１実施形態が制御回路２７により算出した直流出力電力等によりＤＣ／ＤＣコンバータ２６を制御したものであるに対し、直流入力電力等によりＤＣ／ＤＣコンバータ２６を制御するものとなっている。
【００２５】
すなわち、電流検出器３２は、整流器２３の出力直流電流を検出し、制御回路２７は電圧検出器２８と電流検出器３２の検出値から直流入力電力を演算で求め、この直流入力電力に応じて電力蓄積手段の電圧検出器３０と電流検出器３１の検出値から得られる電力蓄電手段２４の充放電電力値が目的量になるようＤＣ／ＤＣコンバータ２６の通流率を変化させる。
【００２６】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる上に、入力電力を監視することから、交流電源１３に対して適切な電力補償動作を行うことが可能で、一層、簡単な構成および制御回路で負荷の消費電力を補償することができ、装置の低コスト化やメンテナンス性の点で有利となる。
【００２７】
（第３実施形態：請求項１，４に対応）
次に、図１と同一部分には同一符号を付した図３を参照して第３実施形態の電力補償装置を説明する。
【００２８】
本実施形態を示す図２では、図１における直流出力の電圧を検出する電圧検出器２８を省略している。交流入力電圧が一定であるなら直流電圧の動作範囲は限定でき、また回路状態が特定できるなら直流出力電流値で直流電圧相当は推定できる。よって制御回路２７にて電流検出器２９の検出値を取り込み、負荷電力相当を演算して出力電流値に応じて電力蓄積手段２４の電圧検出器３０と電流検出器３１の検出値から得られる電力蓄電手段２４の充放電電力値が目的量になるようＤＣ／ＤＣコンバータ２６の通流率を変化させる。
【００２９】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる上に、更に一層、構成および制御回路を簡素化でき、装置の低コスト化やメンテナンス性の点で有利となる。
【００３０】
（第４実施形態：請求項１，５に対応）
次に、図２と同一部分には同一符号を付した図４を参照して第４実施形態の電力補償装置を説明する。
【００３１】
本実施形態を示す図４では、図２における直流出力の電圧を検出する電圧検出器２８を省略している。第３実施形態と同様に、交流入力電圧が一定であるなら直流電圧の動作範囲は限定でき、また回路状態が特定できるなら直流出力電流値で直流電圧相当は推定できる。よって制御回路２７にて電流検出器３２の検出値を取り込み、負荷電力相当を演算し、整流器直流電流値に応じて電力蓄積手段２４の電圧検出器３０と電流検出器３１の検出値から得られる電力蓄電手段２４の充放電電力値が目的量になるようＤＣ／ＤＣコンバータ２６の通流率を変化させる。
【００３２】
本実施形態によれば、第２実施形態と同様の作用効果を得ることができる上に、更に一層、構成および制御回路を簡素化でき、装置の低コスト化やメンテナンス性の点で有利となる。
【００３３】
（第５実施形態：請求項１，６に対応）
本実施形態は、図１〜図４と同一部分には同一符号を付した図５に示すように、負荷装置として、整流負荷装置のみならず通常の負荷装置も含めて電力補償動作を行うものである。すなわち、負荷装置として、整流負荷装置１４と、通常の負荷装置３３とがあり、交流出力部３４の交流入力の電圧を、電圧検出器３５検出し、交流電流を電流検出器３６で検出する。よって、制御回路２７は電圧検出器３５と電流検出器３６の検出値から有効電力を演算で求め、この有効電力に応じて電力蓄積手段２４の電圧検出器３０と電流検出器３１の検出値から得られる電力蓄電手段２４の充放電電力値が目的量になるようＤＣ／ＤＣコンバータ２６の通流率を変化させる。
【００３４】
本実施形態によれば、先の実施形態と同様の作用効果を得ることができる上に、多様な負荷装置の電力補償が可能となる。
【００３５】
（第６実施形態：請求項１，７に対応）
本実施形態も、図１〜図５と同一部分には同一符号を付した図６に示すように、負荷装置として、整流負荷装置のみならず通常の負荷装置も含めて電力補償動作を行うものである。すなわち、負荷装置として、整流負荷装置１４と、通常の負荷装置３３とがあり、交流出力部３４の電圧を電圧検出器３７で検出し、交流出力部３４の電流を電流検出器３８により検出する。よって、制御回路２７は電圧検出器２８と電流検出器２９の検出値から直流出力電力を演算で求め、また電圧検出器３７と電流検出器３８の検出値から出力有効電力を演算で求め、この直流出力電力と交流有効電力に応じて電力蓄積手段２４の電圧検出器３０と電流検出器３１の検出値から得られる電力蓄電手段２４の充放電電力値が目的量になるようＤＣ／ＤＣコンバータ２６の通流率を変化させる。
【００３６】
これにより、整流器負荷装置のみならず通常の負荷装置も含めて正確な電力補償動作を行うことができ、簡単な構成および制御回路で負荷の消費電力を補償し、装置の低コスト化やメンテナンス性の点で有利となる。
【００３７】
（第７実施形態：請求項１，８に対応）
次に、図１と同一部分には同一符号を付した図７を参照して第７実施形態の電力補償装置を説明する。
【００３８】
本実施形態を示す図７は、コンデンサ３９を、図１における整流器２３の出力側に並列に接続した構成である。
【００３９】
整流器２３の出力直流電圧リプルが大きいときでも、整流器２３の出力直流電圧と並列にコンデンサ３９を接続していることにより、整流器２３およびＤＣ／ＤＣコンバータ２６の出力電圧を平滑化することが可能となる。
【００４０】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる上に、負荷の電圧平滑要素に関わらずに直流電圧を一定平滑にすることができる。
【００４１】
（第８実施形態：請求項１，９に対応）
次に、図１と同一部分には同一符号を付した図８を参照して第８実施形態の電力補償装置を説明する。
【００４２】
本実施形態を示す図８は、ヒューズ４０を、図１における電力蓄積手段２４と直列に接続した構成である。
【００４３】
ヒューズ４０を電力蓄積手段２４と直列に接続していることにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６の素子短絡や直流出力の短絡による過電流から電力蓄積手段２４を保護することができる。
【００４４】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる上に、電力蓄積手段２４の過電流を防止することができる。
【００４５】
（第９実施形態：請求項１，１０に対応）
次に、図１と同一部分には同一符号を付した図９を参照して第９実施形態の電力補償装置を説明する。
【００４６】
本実施形態を示す図９は、図１における電力蓄積手段２４を、二次電池４１としたものである。
【００４７】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる上に、
二次電池４１を電力蓄電手段とすることで、低コストで電気を貯えることができるようになる。
【００４８】
（第１０実施形態：請求項１，１１に対応）
次に、図１と同一部分には同一符号を付した図８を参照して第１０実施形態の電力補償装置を説明する。
【００４９】
本実施形態を示す図１０は、図８における電力蓄積手段２４を、電気二重層キャパシタ４２としたものである。
【００５０】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる上に、
電気二重層キャパシタ４２により小容量ながらも短時間に大きな電力を充放電することができ、電力蓄積手段の小型化を図ることができる。また二次電池に比べて高使用頻度に強く、寿命も長いことからメンテナンス性が向上する。
【００５１】
上記において、整流器の出力側にコンデンサを並列接続する構成、電力蓄積手段にヒューズを直列接続する構成、電力蓄積手段を二次電池とする構成、電力蓄積手段を電気二重層キャパシタとする構成は、全ての実施形態に適用することができる。
【００５２】
なお、本願発明は、上記各実施形態に限定されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合、組み合わされた効果が得られる。さらに、上記各実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が省略されることで発明が抽出された場合には、その抽出された発明を実施する場合には省略部分が周知慣用技術で適宜補われるものである。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、整流負荷装置に適用して好適であり且つ複雑な制御等を必要としない電力補償装置及び方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の電力補償装置の構成図。
【図２】本発明の第２実施形態の電力補償装置の構成図。
【図３】本発明の第３実施形態の電力補償装置の構成図。
【図４】本発明の第４実施形態の電力補償装置の構成図。
【図５】本発明の第５実施形態の電力補償装置の構成図。
【図６】本発明の第６実施形態の電力補償装置の構成図。
【図７】本発明の第７実施形態の電力補償装置の構成図。
【図８】本発明の第８実施形態の電力補償装置の構成図。
【図９】本発明の第９実施形態の電力補償装置の構成図。
【図１０】本発明の第１０実施形態の電力補償装置の構成図。
【図１１】従来例の電圧補償装置の構成図。
【符号の説明】
１…交流電源、２，３…負荷装置、５…電力蓄積手段、６…インバータ、
７…リアクトル、８…制御回路、９…電圧検出器、１０…電流検出器、１１…電圧検出器、１２…電流検出器、１３…交流電源、１４…整流負荷装置、１５…整流負荷装置、１６…整流器、１７…負荷、１８…整流器、１９…負荷、２０…電力補償装置、２１…交流入力、２２…直流出力、２３…整流器、２４…電力蓄積装置、２５…リアクトル、２６…ＤＣ／ＤＣコンバータ、２７…制御回路、２８…電圧検出器、２９…電流検出器、３０…電圧検出器、３１…電流検出器、３２…電流検出器、３３…負荷装置、３４…交流出力、３５…電圧検出器、３６…電流検出器、３７…電圧検出器、３８…電流検出器、３９…コンデンサ、４０…ヒューズ、４１…二次電池、４２…電気二重層キャパシタ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power compensation device and a power compensation method provided with a power storage unit.
[0002]
[Prior art]
A power compensating device provided with this type of power storage means will be described with reference to FIG. 11 in which the power compensating device is applied to a power adjusting device.
[0003]
In FIG. 11, a power compensator 4 is provided between the AC power supply 1 and the load devices 2 and 3. The power compensator 4 includes a power storage means 5, an inverter 6, a reactor 7, a control circuit 8 for driving the inverter 6, a voltage detector 9 for detecting a voltage of the power storage means 4, and an AC current of the inverter 6. A current detector 10, a voltage detector 11 for detecting a system voltage, and a current detector 12 for detecting a load current.
[0004]
In the conventional power compensator 4, the DC power of the power storage means 5 is converted into AC power by the inverter 6 and connected to the AC power supply 1 via the reactor 7. The control circuit 8 calculates the power consumption of the load using the detection values of the voltage detector 11 and the current detector 12 in order to determine the output of the power compensator 4 according to the power consumption of the loads 2 and 3. On the other hand, the input / output of the inverter 6 is controlled based on the detection values of the voltage detector 11, the current detector 10, and the voltage detector 9, and the required power is obtained by charging and discharging the power storage means 5.
[0005]
As a result, the peak value of the power supply power is reduced by compensating a part or all of the power with respect to the power consumption required by the load from the power compensating device 4, and the power supply capacity and the equipment capacity can be reduced.
[0006]
Also, in a DC power supply device having an AC / DC converter, a DC / DC converter, and a DC converter for converting DC power of a battery into a DC voltage and connecting to a output terminal of the AC / DC converter, a charge control level and load sharing are provided. There is known an apparatus that observes a control level and performs parallel power supply or backup power supply in the event of an AC accident (Patent Document 1).
[0007]
Further, an AC / DC converter that converts AC power to DC power and outputs DC power, a DC converter connected to an input of a DC / DC converter that supplies a load, and power to the DC / DC converter via the DC converter. There is known a power supply device provided with a DC power storage means for supplying the power (Patent Document 2).
[0008]
Further, there is known an uninterruptible power supply device having a rectifier for converting AC to DC, a step-up / step-down chopper for charging a storage battery from a DC intermediate circuit and discharging from the storage battery to a DC intermediate circuit, and a control circuit for controlling the storage battery. (Patent Document 3).
[0009]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-171692
[Patent Document 2]
JP 2000-197347 A
[Patent Document 3]
JP 2001-186689 A
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional power compensating devices and those in Patent Documents 1 to 3, since power adjustment to the load is performed by alternating current, a power conversion device such as an inverter and its control circuit and the like require complicated waveform control such as PMW. , Resulting in a complicated configuration.
[0013]
However, recently, there are many loads that are used after converting to a DC voltage using a rectifier immediately after AC input, that is, rectifier load devices, and the emergence of a power compensator that can be suitably applied to such rectifier load devices has been awaited. .
[0014]
An object of the present invention is to provide a power compensating device and method which are suitable for application to a rectifying load device and do not require complicated control and the like.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
To solve the above problems, the present invention provides a power compensation device provided between an AC power supply and a load device,
A rectifier for rectifying alternating current by the alternating current power supply to direct current,
A DC / DC converter and a reactor provided on the DC side of the rectifier;
Power storage means charged and discharged via the DC / DC converter and the reactor;
Control means for controlling the DC / DC converter to charge and discharge the power storage means according to the DC power of the rectifier.
[0016]
According to another embodiment of the present invention, there is provided a method for compensating power of a load device connected to an AC power supply,
A DC / DC converter provided on the DC side of the rectifier is controlled to charge and discharge the power storage means in accordance with the output obtained by rectifying the AC from the AC power supply with a rectifier.
[0017]
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, since the electric power adjustment with respect to a load is performed by DC and the said adjustment can be performed by the change of the duty ratio of a DC / DC converter, complicated control is not required and a structure becomes complicated. No
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(First Embodiment: Corresponding to Claims 1 and 2)
In FIG. 1, a power compensator 20 is provided between an AC power supply 13 and rectifier load devices 14 and 15. The power compensator 20 includes an AC input unit 21 and a DC output unit 22. A rectifier 23 is connected between the AC input unit 21 and the DC output unit 22. A series circuit including a power storage means 24 such as a secondary battery such as a lead storage battery or lithium ion or an electric double layer capacitor, a reactor 25 and a DC / DC converter 26 is connected in parallel. The power compensator 20 has a control circuit 27. The control circuit 27 detects the voltage of the DC output voltage, the current detector 29 that detects the current of the DC output, and detects the voltage of the power storage unit 24. The duty ratio of the DC / DC converter 26 is changed based on the detection values from the voltage detector 30 to be detected and the current detection unit 31 to detect the current of the power storage unit 24 in order to charge and discharge the power storage unit 24. . That is, the control circuit 27 calculates the DC output power from the detection values of the voltage detector 28 and the current detector 29, and obtains the DC output power from the detection values of the voltage detector 30 and the current detector 31 according to the DC output power. The duty ratio of the DC / DC converter 26 is changed so that the charge / discharge power value of the power storage means 24 becomes the target amount.
[0019]
In this embodiment, when compensating the power of the load devices 14 and 15 connected to the AC power supply 13, the power storage means 24 is charged and discharged according to the output obtained by rectifying the AC from the AC power supply 13 by the rectifier 23. Therefore, the duty ratio of the DC / DC converter 26 provided on the DC side of the rectifier 23 is controlled.
[0020]
Here, the rectifying load device 14 includes a rectifier 16 and a load 17, and usually converts an AC voltage into a DC voltage and then supplies DC power to the load 17. Similarly, the rectifier load device 15 includes a rectifier 18 and a load 19, and supplies DC power to the load 19.
[0021]
As described above, according to the present embodiment, since the power adjustment for the rectifier load device 14 is performed by changing the duty ratio of the DC / DC converter 26, the control circuit 27 can perform simple control. It has a simple configuration as a whole, which is advantageous in terms of cost reduction and maintainability of the apparatus.
[0022]
Although FIG. 1 illustrates a single-phase AC circuit, the AC power supply 13 may be a three-phase AC circuit.
[0023]
(Second Embodiment: Corresponding to Claims 1, 3, and 12)
Next, a power compensation apparatus according to a second embodiment will be described with reference to FIG. 2 in which the same parts as those in FIG.
[0024]
In the present embodiment, the DC / DC converter 26 is controlled by the DC output power or the like calculated by the control circuit 27 in the first embodiment, whereas the DC / DC converter 26 is controlled by the DC input power or the like. Has become.
[0025]
That is, the current detector 32 detects the output DC current of the rectifier 23, and the control circuit 27 calculates the DC input power from the detected values of the voltage detector 28 and the current detector 32 by calculation, and according to the DC input power, The duty ratio of the DC / DC converter 26 is changed so that the charge / discharge power value of the power storage means 24 obtained from the detection values of the voltage detector 30 and the current detector 31 of the power storage means becomes the target value.
[0026]
According to the present embodiment, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained, and since the input power is monitored, it is possible to perform an appropriate power compensation operation on the AC power supply 13, Further, the power consumption of the load can be compensated by a simple configuration and a control circuit, which is advantageous in terms of cost reduction and maintenance of the device.
[0027]
(Third Embodiment: Corresponding to Claims 1 and 4)
Next, a power compensation device according to a third embodiment will be described with reference to FIG. 3 in which the same parts as those in FIG.
[0028]
In FIG. 2 showing the present embodiment, the voltage detector 28 for detecting the DC output voltage in FIG. 1 is omitted. If the AC input voltage is constant, the operating range of the DC voltage can be limited, and if the circuit state can be specified, the DC voltage equivalent can be estimated from the DC output current value. Therefore, the control circuit 27 takes in the detected value of the current detector 29, calculates the load power equivalent, and obtains the power obtained from the detected values of the voltage detector 30 and the current detector 31 of the power storage means 24 according to the output current value. The duty ratio of the DC / DC converter 26 is changed so that the charge / discharge power value of the power storage means 24 becomes the target amount.
[0029]
According to this embodiment, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained, and further, the configuration and the control circuit can be further simplified, which is advantageous in terms of cost reduction and maintenance of the device. .
[0030]
(Fourth embodiment: corresponding to claims 1 and 5)
Next, a power compensation apparatus according to a fourth embodiment will be described with reference to FIG. 4 in which the same parts as those in FIG.
[0031]
In FIG. 4 showing the present embodiment, the voltage detector 28 for detecting the voltage of the DC output in FIG. 2 is omitted. As in the third embodiment, if the AC input voltage is constant, the operating range of the DC voltage can be limited, and if the circuit state can be specified, the DC output current value can be used to estimate the DC voltage equivalent. Therefore, the control circuit 27 takes in the detected value of the current detector 32, calculates the load power equivalent, and obtains from the detected values of the voltage detector 30 and the current detector 31 of the power storage means 24 according to the rectifier DC current value. The duty ratio of the DC / DC converter 26 is changed so that the charge / discharge power value of the power storage means 24 becomes the target value.
[0032]
According to this embodiment, the same operation and effects as those of the second embodiment can be obtained, and further, the configuration and the control circuit can be further simplified, which is advantageous in terms of cost reduction and maintenance of the device. .
[0033]
(Fifth Embodiment: Corresponding to Claims 1 and 6)
In the present embodiment, as shown in FIG. 5 in which the same parts as those in FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals, not only a rectifying load device but also a normal load device is used as a load device to perform a power compensation operation. It is. That is, the load devices include the rectifying load device 14 and the normal load device 33. The voltage of the AC input of the AC output unit 34 is detected by the voltage detector 35, and the AC current is detected by the current detector 36. Therefore, the control circuit 27 calculates the active power from the detected values of the voltage detector 35 and the current detector 36, and calculates the active power from the detected values of the voltage detector 30 and the current detector 31 of the power storage means 24 according to the active power. The duty ratio of the DC / DC converter 26 is changed such that the obtained charge / discharge power value of the power storage means 24 becomes the target amount.
[0034]
According to the present embodiment, it is possible to obtain the same operation and effects as those of the previous embodiment, and also possible to perform power compensation of various load devices.
[0035]
(Sixth Embodiment: Corresponding to Claims 1 and 7)
As shown in FIG. 6 in which the same reference numerals are given to the same parts as in FIGS. 1 to 5, the present embodiment also performs a power compensation operation including not only a rectifying load device but also a normal load device as a load device. It is. That is, the load devices include the rectifying load device 14 and the normal load device 33, and the voltage of the AC output unit 34 is detected by the voltage detector 37, and the current of the AC output unit 34 is detected by the current detector 38. . Therefore, the control circuit 27 calculates the DC output power from the detection values of the voltage detector 28 and the current detector 29, and calculates the output active power from the detection values of the voltage detector 37 and the current detector 38. The DC / DC converter 26 controls the charging / discharging power value of the power storage means 24 obtained from the detection values of the voltage detector 30 and the current detector 31 of the power storage means 24 according to the DC output power and the AC active power so as to reach the target value. To change the flow rate.
[0036]
As a result, accurate power compensation operation can be performed not only for a rectifier load device but also for a normal load device. Power consumption of the load can be compensated for with a simple configuration and a control circuit. This is advantageous in terms of
[0037]
(Seventh Embodiment: Corresponding to Claims 1 and 8)
Next, a power compensation apparatus according to a seventh embodiment will be described with reference to FIG. 7 in which the same parts as those in FIG.
[0038]
FIG. 7 showing the present embodiment has a configuration in which a capacitor 39 is connected in parallel to the output side of the rectifier 23 in FIG.
[0039]
Even when the output DC voltage ripple of the rectifier 23 is large, the output voltage of the rectifier 23 and the DC / DC converter 26 can be smoothed by connecting the capacitor 39 in parallel with the output DC voltage of the rectifier 23. Become.
[0040]
According to the present embodiment, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained, and further, the DC voltage can be uniformly smoothed regardless of the voltage smoothing element of the load.
[0041]
(Eighth Embodiment: Corresponding to Claims 1 and 9)
Next, a power compensation apparatus according to an eighth embodiment will be described with reference to FIG. 8 in which the same parts as those in FIG.
[0042]
FIG. 8 showing the present embodiment has a configuration in which a fuse 40 is connected in series with the power storage means 24 in FIG.
[0043]
By connecting the fuse 40 in series with the power storage means 24, the power storage means 24 can be protected from an overcurrent caused by a short circuit of the DC / DC converter 26 or a short circuit of the DC output.
[0044]
According to the present embodiment, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained, and also, an overcurrent of the power storage means 24 can be prevented.
[0045]
(Ninth Embodiment: Corresponding to Claims 1 and 10)
Next, a power compensation apparatus according to a ninth embodiment will be described with reference to FIG. 9 in which the same parts as those in FIG.
[0046]
FIG. 9 showing the present embodiment is one in which the power storage means 24 in FIG.
[0047]
According to the present embodiment, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained.
By using the secondary battery 41 as power storage means, electricity can be stored at low cost.
[0048]
(Tenth Embodiment: Corresponding to Claims 1 and 11)
Next, a power compensation apparatus according to a tenth embodiment will be described with reference to FIG. 8 in which the same parts as those in FIG.
[0049]
FIG. 10 showing the present embodiment is one in which the power storage means 24 in FIG.
[0050]
According to the present embodiment, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained.
Although the electric double layer capacitor 42 has a small capacity, a large amount of electric power can be charged and discharged in a short time, and the power storage means can be reduced in size. Also, compared to the secondary battery, it is more frequently used and has a longer life, so that the maintainability is improved.
[0051]
In the above, the configuration in which a capacitor is connected in parallel to the output side of the rectifier, the configuration in which a fuse is connected in series to the power storage means, the configuration in which the power storage means is a secondary battery, and the configuration in which the power storage means is an electric double-layer capacitor include: It can be applied to all embodiments.
[0052]
The invention of the present application is not limited to the above embodiments, and can be variously modified in an implementation stage without departing from the gist of the invention. In addition, the embodiments may be implemented in appropriate combinations as much as possible, in which case the combined effects can be obtained. Furthermore, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, when an invention is extracted by omitting some constituent elements from all constituent elements described in the embodiment, when implementing the extracted invention, the omitted part is appropriately supplemented by well-known conventional techniques. It is something to be done.
[0053]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a power compensating device and method which are suitable for application to a rectifying load device and do not require complicated control or the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a power compensation device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a power compensator according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram of a power compensator according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram of a power compensation device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram of a power compensation device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram of a power compensation device according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a configuration diagram of a power compensation device according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a configuration diagram of a power compensation device according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a configuration diagram of a power compensation device according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a configuration diagram of a power compensation device according to a tenth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a configuration diagram of a conventional voltage compensating device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... AC power supply, 2,3 ... Load device, 5 ... Power storage means, 6 ... Inverter,
7 reactor, 8 control circuit, 9 voltage detector, 10 current detector, 11 voltage detector, 12 current detector, 13 AC power supply, 14 rectifier load device, 15 rectifier load device 16 rectifier, 17 load, 18 rectifier, 19 load, 20 power compensator, 21 AC input, 22 DC output, 23 rectifier, 24 power storage device, 25 reactor, 26 DC / DC converter, 27 control circuit, 28 voltage detector, 29 current detector, 30 voltage detector, 31 current detector, 32 current detector, 33 load device, 34 AC output, 35 Voltage detector, 36: Current detector, 37: Voltage detector, 38: Current detector, 39: Capacitor, 40: Fuse, 41: Secondary battery, 42: Electric double layer capacitor.

Claims

In a power compensator provided between an AC power supply and a load device,
A rectifier for rectifying alternating current by the alternating current power supply to direct current,
A DC / DC converter and a reactor provided on the DC side of the rectifier;
Power storage means charged and discharged via the DC / DC converter and the reactor;
Control means for controlling the DC / DC converter to charge and discharge the power storage means according to the DC power of the rectifier.

The control means calculates the DC output power of the DC / DC converter and the reactor by detecting current and voltage, and controls the DC / DC converter to charge and discharge the power storage means according to the calculated DC output power. The power compensator according to claim 1, wherein the power compensator is controlled.

The control means calculates the DC input power of the DC / DC converter and the reactor by detecting current and voltage, and controls the DC / DC converter to charge and discharge the power storage means according to the calculated DC input power. The power compensator according to claim 1, wherein the power compensator is controlled.

The control means estimates DC output power of the DC / DC converter and the reactor, and controls the DC / DC converter to charge and discharge the power storage means according to the estimated DC output power. The power compensator according to claim 1, wherein

The control means estimates DC input power of the DC / DC converter and the reactor, and controls the DC / DC converter to charge and discharge the power storage means according to the estimated DC input power. The power compensator according to claim 1, wherein

The load device has a load that is directly connected to the AC power supply, and the control unit calculates active power input to the rectifier by detecting current and voltage, and according to the calculated active power, The power compensator according to claim 1, wherein the DC / DC converter is controlled to charge and discharge power storage means.

The load device has a load directly connected to the AC power supply, and the control unit calculates the DC output power of the DC / DC converter and the reactor by detecting current and voltage, and calculates an effective AC power of the load. 2. The DC / DC converter is calculated by detecting current and voltage, and controlling the DC / DC converter to charge and discharge the power storage means according to the calculated DC output power and active AC power. Power compensator.

The power compensator according to claim 1, further comprising a capacitor connected in parallel to an output side of the rectifier.

9. The power compensator according to claim 1, further comprising a fuse connected in series to the power storage unit.

The power compensator according to claim 1, wherein the power storage unit includes a secondary battery.

The power compensator according to claim 1, wherein the power storage unit includes an electric double layer capacitor.

In a method for compensating for the power of a load device connected to an AC power supply,
A power compensation method comprising: controlling a DC / DC converter provided on a DC side of the rectifier so as to charge and discharge power storage means in accordance with an output obtained by rectifying an AC from the AC power supply by a rectifier.