(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023165274
(43)【公開日】2023-11-15
(54)【発明の名称】瞬低補償装置
(51)【国際特許分類】
H02J 9/06 20060101AFI20231108BHJP
H02J 7/34 20060101ALI20231108BHJP
H02M 7/48 20070101ALI20231108BHJP
【ＦＩ】
H02J9/06 120
H02J7/34 G
H02M7/48 L
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022076114
(22)【出願日】2022-05-02
(71)【出願人】
【識別番号】501137636
【氏名又は名称】東芝三菱電機産業システム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】野田 隆太
【テーマコード（参考）】
5G015
5G503
5H770
【Ｆターム（参考）】
5G015FA16
5G015GA06
5G015HA04
5G015HA12
5G015JA54
5G503AA01
5G503BA01
5G503BB01
5G503DA05
5G503GB03
5G503GB06
5H770BA01
5H770DA10
5H770DA21
5H770FA02
5H770HA02Y
5H770HA03Y
5H770JA16Y
5H770JA17Y
(57)【要約】
【課題】モータに電力を供給するように構成された瞬低補償装置において、モータの始動時にモータへの瞬低補償機能が損なわれる事態を回避する。
【解決手段】瞬低補償装置１は、ＨＳＳ６と、電力変換器２と、制御装置１００とを備える。電力変換器２は、出力端子Ｔ２と蓄電装置３との間に設けられ、双方向の電力変換を行う。制御装置１００は、ＨＳＳ６および電力変換器２を制御する。制御装置１００は、ＨＳＳ６をオフに制御した状態で、電力変換器２に蓄電装置３の直流電力を交流電力に変換してモータＭに供給させることによってモータＭを始動する。制御装置１００は、モータＭの始動時、モータＭの回転速度の上昇とともに交流電力の電圧および周波数が上昇するように可変電圧可変周波数制御方式により電力変換器２を作動させる。
【選択図】図６
【解決手段】瞬低補償装置１は、ＨＳＳ６と、電力変換器２と、制御装置１００とを備える。電力変換器２は、出力端子Ｔ２と蓄電装置３との間に設けられ、双方向の電力変換を行う。制御装置１００は、ＨＳＳ６および電力変換器２を制御する。制御装置１００は、ＨＳＳ６をオフに制御した状態で、電力変換器２に蓄電装置３の直流電力を交流電力に変換してモータＭに供給させることによってモータＭを始動する。制御装置１００は、モータＭの始動時、モータＭの回転速度の上昇とともに交流電力の電圧および周波数が上昇するように可変電圧可変周波数制御方式により電力変換器２を作動させる。
【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
交流電源に接続され、モータに電力を供給するように構成された瞬低補償装置であって、
入力端子が前記交流電源に接続され、出力端子が前記モータに接続されるスイッチと、
前記出力端子と蓄電装置との間に設けられ、双方向の電力変換を行う電力変換器と、
前記スイッチおよび前記電力変換器を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記スイッチをオフに制御した状態で、前記電力変換器に前記蓄電装置の直流電力を交流電力に変換して前記モータに供給させることによって前記モータを始動し、
前記モータの始動時、前記モータの回転速度の上昇とともに前記交流電力の電圧および周波数が上昇するように可変電圧可変周波数制御方式により前記電力変換器を作動させる、瞬低補償装置。
入力端子が前記交流電源に接続され、出力端子が前記モータに接続されるスイッチと、
前記出力端子と蓄電装置との間に設けられ、双方向の電力変換を行う電力変換器と、
前記スイッチおよび前記電力変換器を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記スイッチをオフに制御した状態で、前記電力変換器に前記蓄電装置の直流電力を交流電力に変換して前記モータに供給させることによって前記モータを始動し、
前記モータの始動時、前記モータの回転速度の上昇とともに前記交流電力の電圧および周波数が上昇するように可変電圧可変周波数制御方式により前記電力変換器を作動させる、瞬低補償装置。
【請求項2】
前記可変電圧可変周波数制御方式による前記電力変換器の作動中に前記交流電力の電圧と前記交流電源の電圧との同期が成立した場合に、前記制御装置は、前記電力変換器の制御方式を前記可変電圧可変周波数制御方式から定電圧定周波数制御方式に切り替える、請求項１に記載の瞬低補償装置。
【請求項3】
前記同期が成立した場合には、前記制御装置は、さらに、前記スイッチをオンする、請求項２に記載の瞬低補償装置。
【請求項4】
前記制御装置は、前記スイッチをオンした後、前記交流電源から前記スイッチを通じて供給される交流電力を直流電力に変換して前記蓄電装置を充電するように前記電力変換器を制御する、請求項３に記載の瞬低補償装置。
【請求項5】
交流電源に接続され、モータおよび前記モータとは異なる電気負荷の双方に電力を供給するように構成された瞬低補償装置であって、
入力端子が前記交流電源に接続され、出力端子が前記電気負荷に接続されるスイッチと、
前記出力端子と蓄電装置との間に設けられ、双方向の電力変換を行う電力変換器と、
前記出力端子と前記電力変換器との間に設けられる第１遮断器と、
前記電力変換器と前記モータとの間に接続される第２遮断器と、
前記スイッチ、前記電力変換器、前記第１遮断器および前記第２遮断器を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記第１遮断器を開状態に制御した状態で前記スイッチをオンすることによって前記電気負荷を始動し、
前記第１遮断器を前記開状態に制御、かつ前記第２遮断器を閉状態に制御した状態で、前記電力変換器に前記蓄電装置の直流電力を交流電力に変換して前記モータに供給させることによって前記モータを始動し、
前記モータの始動時、前記モータの回転速度の上昇とともに前記交流電力の電圧および周波数が上昇するように可変電圧可変周波数制御方式により前記電力変換器を作動させる、瞬低補償装置。
入力端子が前記交流電源に接続され、出力端子が前記電気負荷に接続されるスイッチと、
前記出力端子と蓄電装置との間に設けられ、双方向の電力変換を行う電力変換器と、
前記出力端子と前記電力変換器との間に設けられる第１遮断器と、
前記電力変換器と前記モータとの間に接続される第２遮断器と、
前記スイッチ、前記電力変換器、前記第１遮断器および前記第２遮断器を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記第１遮断器を開状態に制御した状態で前記スイッチをオンすることによって前記電気負荷を始動し、
前記第１遮断器を前記開状態に制御、かつ前記第２遮断器を閉状態に制御した状態で、前記電力変換器に前記蓄電装置の直流電力を交流電力に変換して前記モータに供給させることによって前記モータを始動し、
前記モータの始動時、前記モータの回転速度の上昇とともに前記交流電力の電圧および周波数が上昇するように可変電圧可変周波数制御方式により前記電力変換器を作動させる、瞬低補償装置。
【請求項6】
前記可変電圧可変周波数制御方式による前記電力変換器の作動中に前記交流電力の電圧と前記交流電源の電圧との同期が成立した場合には、前記制御装置は、前記電力変換器の制御方式を前記可変電圧可変周波数制御方式から定電圧定周波数制御方式に切り替える、請求項５に記載の瞬低補償装置。
【請求項7】
前記出力端子および前記モータの間に設けられた第３遮断器をさらに備え、
前記制御装置は、前記第３遮断器を開状態に制御した状態で前記モータを始動し、
前記同期が成立した場合には、前記制御装置は、さらに、
前記第１遮断器を前記開状態から閉状態に切り替えるとともに、
前記第３遮断器を前記開状態から閉状態に切り替えた後に、前記第２遮断器を前記閉状態から開状態に切り替える、請求項６に記載の瞬低補償装置。
前記制御装置は、前記第３遮断器を開状態に制御した状態で前記モータを始動し、
前記同期が成立した場合には、前記制御装置は、さらに、
前記第１遮断器を前記開状態から閉状態に切り替えるとともに、
前記第３遮断器を前記開状態から閉状態に切り替えた後に、前記第２遮断器を前記閉状態から開状態に切り替える、請求項６に記載の瞬低補償装置。
【請求項8】
前記制御装置は、前記第１遮断器を前記開状態から前記閉状態に切り替えた後、前記交流電源から前記スイッチおよび前記第１遮断器を通じて供給される交流電力を直流電力に変換して前記蓄電装置を充電するように前記電力変換器を制御する、請求項７に記載の瞬低補償装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、瞬低補償装置に関する。
【背景技術】
【0002】
再表２０２１－００１９９４号公報（特許文献１）は、瞬低補償装置を開示する。この瞬低補償装置は、電気負荷に接続されている場合に、交流電源の瞬間的な電圧低下（瞬低）および停電から電気負荷を保護するための電源として用いられる（瞬低補償機能）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】再表２０２１－００１９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
電気負荷の始動時には、交流電源から瞬低補償装置を通じて電気負荷へ突入電流が発生することがある。電気負荷としてモータが用いられる場合、モータの始動時の突入電流は、他の電気負荷の始動時の突入電流よりも大きい。このような大きな突入電流は、瞬低補償装置の過負荷を招きやすい。その結果、瞬低補償装置によるモータへの瞬低補償機能が損なわれることがある。
【0005】
本開示は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、モータに電力を供給するように構成された瞬低補償装置において、モータの始動時にモータへの瞬低補償機能が損なわれる事態を回避することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の瞬低補償装置は、交流電源に接続され、モータに電力を供給するように構成される。瞬低補償装置は、スイッチと、電力変換器と、制御装置とを備える。スイッチは、入力端子が交流電源に接続され、出力端子がモータに接続される。電力変換器は、出力端子と蓄電装置との間に設けられ、双方向の電力変換を行う。制御装置は、スイッチおよび電力変換器を制御する。制御装置は、スイッチをオフに制御した状態で、電力変換器に蓄電装置の直流電力を交流電力に変換してモータに供給させることによってモータを始動し、モータの始動時、モータの回転速度の上昇とともに交流電力の電圧および周波数が上昇するように可変電圧可変周波数制御方式により電力変換器を作動させる。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、モータに電力を供給するように構成された瞬低補償装置において、モータの始動時にモータへの瞬低補償機能が損なわれる事態を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】実施の形態１に従う瞬低補償装置を含む瞬低補償システムの構成を示す図である。
【図2】交流電源が正常状態にある場合の電力の流れを示す図である。
【図3】瞬低または停電が起こった場合の電力の流れを示す図である。
【図4】瞬低補償装置の過負荷が検出された場合の電力の流れを示す図である。
【図5】瞬低補償装置の過負荷検出時に過電流が検出された場合に制御装置により実行される制御を説明するための図である。
【図6】モータの始動時に制御装置により実行される制御を説明するための図である。
【図7】実施の形態１において制御装置により実行される処理の一例を示すフローチャートである。
【図8】実施の形態２に従う瞬低補償装置を含む瞬低補償システムの構成を示す図である。
【図9】モータおよび電気負荷の始動時に制御装置により実行される制御を説明するための図である。
【図10】電力変換器からモータへの交流電力の電圧と交流電源の電圧との同期が成立した後に制御装置によりさらに実行される制御を説明するための図である。
【図11】実施の形態２において制御装置により実行される処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明を繰り返さない。
【0010】
＜実施の形態１＞
図１は、この実施の形態１に従う瞬低補償装置を含む瞬低補償システムの構成を示す図である。図１を参照して、瞬低補償システム１５０は、電気負荷１２と、瞬低補償装置１とを含む。電気負荷１２は、例えば産業プラントの重要設備であり、交流電力を受けて作動する。
図１は、この実施の形態１に従う瞬低補償装置を含む瞬低補償システムの構成を示す図である。図１を参照して、瞬低補償システム１５０は、電気負荷１２と、瞬低補償装置１とを含む。電気負荷１２は、例えば産業プラントの重要設備であり、交流電力を受けて作動する。
【0011】
瞬低補償装置１は、交流電源１１（この例では、商用電源）および電気負荷１２に接続され、電気負荷１２に電力を供給するように構成される。瞬低補償装置１は、ハイスピードスイッチ（ＨＳＳ：High Speed Switch）６と、バイパス経路１０と、遮断器７～９と、補償給電回路５と、センサユニット１３Ａ，１３Ｂと、制御装置１００とを備える。
【0012】
ＨＳＳ６は、オンオフ可能なスイッチの一例として示されている。ＨＳＳ６の入力端子Ｔ１は、交流電源１１に接続される。ＨＳＳ６の出力端子Ｔ２は、電気負荷１２に接続される。
【0013】
バイパス経路１０は、交流電源１１と電気負荷１２との間でＨＳＳ６と電気的に並列に接続される。バイパス経路１０は、瞬低補償装置１の過負荷が検出された場合、またはＨＳＳ６もしくは補償給電回路５が故障した場合に交流電源１１からの電力が供給される経路である。
【0014】
遮断器７は、交流電源１１と入力端子Ｔ１との間の電路に設けられる。遮断器８は、出力端子Ｔ２と電気負荷１２との間の電路に設けられる。遮断器９は、バイパス経路１０に設けられる。
【0015】
補償給電回路５は、出力端子Ｔ２に接続され、かつ、遮断器８を通じて電気負荷１２に接続可能に構成される。補償給電回路５は、交流電源１１の瞬低または停電時に電気負荷１２に電力を供給する。補償給電回路５から電気負荷１２への給電を「補償給電」とも表す。補償給電回路５は、蓄電装置３と、電力変換器２と、変圧器４とを含む。蓄電装置３は、充電可能に構成された二次電池であり、交流電源１１の瞬低または停電時に電気負荷１２に供給されるための電力を蓄える。
【0016】
電力変換器２は、出力端子Ｔ２と蓄電装置３との間の電路に設けられ、双方向の電力変換を行うように構成されている。電力変換器２は、交流電源１１の瞬低または停電時には蓄電装置３の直流電力を交流電力に変換して変圧器４を通じて電気負荷１２に供給するように構成されている。電力変換器２は、交流電源１１の正常時には変圧器４からの交流電力を直流電力に変換して蓄電装置３を充電するように構成されている。
【0017】
変圧器４は、出力端子Ｔ２と電力変換器２との間の電路に設けられる。変圧器４は、交流電源１１の正常時には、交流電源１１からＨＳＳ６を通じて供給される交流電力の電圧を変換して（降圧して）、変換後の電圧の交流電力を電力変換器２に供給するように構成されている。変圧器４は、交流電源１１の瞬低または停電時には、蓄電装置３から電力変換器２を通じて供給される交流電力の電圧を変換して（昇圧して）、変換後の電圧の交流電力を電気負荷１２に供給するように構成されている。
【0018】
センサユニット１３Ａは、交流電源１１から供給される電力の電流および電圧を検出する。センサユニット１３Ｂは、交流電源１１からＨＳＳ６を通じて変圧器４に供給される電力の電流および電圧、ならびに、電力変換器２から変圧器４を通じて電気負荷１２に供給される電力の電流および電圧を検出する。センサユニット１３Ａ，１３Ｂの検出値は、制御装置１００に与えられる。
【0019】
制御装置１００は、プロセッサ２１と、メモリ２２とを含む。プロセッサ２１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、各種の演算処理を実行する。メモリ２２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）を含む（いずれも図示せず）。ＲＯＭは、プロセッサ２１により実行されるプログラムを格納する。ＲＡＭは、ワーキングメモリとして機能する。
【0020】
制御装置１００は、ＨＳＳ６、遮断器７～９および補償給電回路５を制御する。以下、制御装置１００により実行される制御を説明する。
【0021】
図２は、交流電源１１が正常状態にある場合の電力の流れを示す図である。図２を参照して、制御装置１００は、交流電源１１から電気負荷１２に交流電力が供給されるように、ＨＳＳ６をオンし、遮断器７，８を閉状態に制御し、遮断器９を開状態に制御する。さらに、制御装置１００は、交流電源１１から蓄電装置３に電力が供給されるように（蓄電装置３が充電されるように）電力変換器２を制御する。交流電源１１が正常状態にある場合の交流電源１１から電気負荷１２への給電を「通常給電」とも表す。
【0022】
図３は、瞬低または停電が起こった場合（交流電源１１が異常である場合）の電力の流れを示す図である。図３を参照して、制御装置１００は、補償給電回路５による補償給電が実行されるように、ＨＳＳ６、遮断器７～９および補償給電回路５を制御する。具体的には、制御装置１００は、ＨＳＳ６をオフし、蓄電装置３から電気負荷１２に電力が供給されるように電力変換器２を制御する。
【0023】
制御装置１００は、定電圧定周波数（ＣＶＣＦ：Constant Voltage Constant Frequency）制御方式により電力変換器２を作動させることによって補償給電を実行するように構成されている。ＣＶＣＦ制御方式は、電力変換器２による変換後の交流電圧の実効値および周波数の各々が一定になるように電力変換器２を制御する方式である。
【0024】
制御装置１００は、可変電圧可変周波数（ＶＶＶＦ：Variable Voltage Variable Frequency）制御方式により電力変換器２を作動させることもできる。ＶＶＶＦ制御方式は、電力変換器２による変換後の交流電圧の実効値および周波数の各々が変化するように電力変換器２を制御する方式である。この例では、ＶＶＶＦ制御方式において、この電圧およびこの周波数の比率が一定に保たれるものとする。
【0025】
図４は、瞬低補償装置１の過負荷が検出された場合の電力の流れを示す図である。図４を参照して、制御装置１００は、瞬低補償装置１の過負荷を検出するように構成されている。例えば、通常給電時にセンサユニット１３Ａの電流検出値またはセンサユニット１３Ｂの電流検出値が瞬低補償装置１の定格電流値を超過すると、制御装置１００は、瞬低補償装置１の過負荷を検出する。上記の定格電流値は、制御装置１００のメモリ２２に予め格納されている。
【0026】
制御装置１００は、瞬低補償装置１の過負荷を検出すると、交流電源１１からバイパス経路１０を通じて電気負荷１２に電力が供給されるように、ＨＳＳ６、遮断器７～９および補償給電回路５を制御する。具体的には、制御装置１００は、ＨＳＳ６をオフし、遮断器７，８を開状態に制御し、遮断器９を閉状態に制御し、電力変換器２を停止する。交流電源１１からバイパス経路１０を通じた電気負荷１２への給電を「バイパス給電」とも表す。このようにバイパス給電が実行される場合、電気負荷１２が補償給電回路５から電気的に切り離されている。その結果、補償給電を実行することができない。よって、万一交流電源１１の瞬低または停電が発生した場合には、電気負荷１２を瞬低および停電から保護することができない（瞬低補償装置１による電気負荷１２への瞬低補償機能が損なわれる）。
【0027】
図５は、瞬低補償装置１の過負荷検出時（バイパス給電時）に過電流が検出された場合に制御装置１００により実行される制御を説明するための図である。図５を参照して、バイパス給電時にセンサユニット１３Ａの電流検出値が遮断器９の定格電流値を超過すると、制御装置１００は、遮断器９を保護するために遮断器９を閉状態から開状態に切り替える。その結果、バイパス給電が中断され、電気負荷１２の作動が中断されることがある。このような事態は、好ましくない。
【0028】
電気負荷１２の始動時には、交流電源１１から瞬低補償装置１を通じて電気負荷１２へ突入電流（始動電流）が発生することがある。電気負荷１２としてモータが用いられる場合、モータの始動電流は、他の電気負荷の始動電流よりも大きい。そのため、モータの始動時に、例えば交流電源１１から瞬低補償装置１を通じてモータに大電流が供給されることがある。そのような大きな始動電流は、瞬低補償装置１の過負荷を招きやすい。その結果、通常給電がバイパス給電（図４）に切り替わり、瞬低補償装置１によるモータへの瞬低補償機能が損なわれたり、電気負荷１２への給電が中断されたりする（図５）。
【0029】
実施の形態１に従う瞬低補償装置１は、上記の問題に対処するための構成を備える。以下、この点について詳しく説明する。
【0030】
図６は、モータの始動時に制御装置１００により実行される制御を説明するための図である。図６を参照して、モータＭは、電気負荷１２（図１～図５）としての交流モータであり、瞬低補償装置１から交流電力を受けて作動するように構成されている同期電動機または誘導電動機である。
【0031】
制御装置１００は、ＨＳＳ６をオフに制御し、遮断器７および遮断器８を閉状態に制御した状態で、電力変換器２に蓄電装置３の直流電力を交流電力に変換してモータＭに供給させることによってモータＭを始動する。そして、制御装置１００は、モータＭの始動時、モータＭの回転速度の上昇とともに電力変換器２からモータＭへの交流電力の実効電圧および周波数が徐々に上昇するようにＶＶＶＦ制御方式により電力変換器２を作動させる。
【0032】
具体的には、制御装置１００は、電力変換器２からモータＭへの交流電圧の実効値および周波数がそれぞれ交流電源１１の定格電圧および定格周波数よりも低い状態で電力変換器２からモータＭへの給電を開始する。そして、電力変換器２からモータＭへの交流電圧の実効値および周波数がそれぞれ交流電源１１の定格電圧および定格周波数に徐々に近づいていくようにモータＭへの給電を電力変換器２に実行させる。これにより、モータＭのソフトスタートが実施される。
【0033】
その結果、モータＭの始動電流は、ソフトスタートが実施されない場合（例えば、通常給電が実行される場合）のモータＭの始動電流よりも低減される。よって、モータＭの始動時の瞬低補償装置１の負荷が低減される。これにより、瞬低補償装置１の過負荷の検出に起因してバイパス給電が実行される事態を回避することができる。その結果、瞬低補償装置１によるモータＭへの瞬低補償機能が損なわれる事態を回避することができる。したがって、瞬低補償装置１の信頼性を向上させることができる。
【0034】
制御装置１００は、ＶＶＶＦ制御方式による電力変換器２の作動中に、電力変換器２からモータＭへの交流電力（この例では、より詳細には変圧器４からモータＭへの交流電力）の電圧と交流電源１１の電圧との同期（以下、単に「同期」とも表す）が成立するか否かを判定する。具体的には、制御装置１００は、これらの電圧の振幅、周波数および位相が一致するか否かをセンサユニット１３Ａ，１３Ｂの検出値に従って判定する。
【0035】
同期が成立すると、制御装置１００は、電力変換器２の制御方式をＶＶＶＦ制御方式からＣＶＣＦ制御方式に切り替える。これにより、制御方式の切り替え後には同期が保たれる。その結果、一定の実効値の電圧および一定周波数の交流電力が電力変換器２から変圧器４を通じてモータＭに安定して供給される。したがって、モータＭの安定動作が可能になる。
【0036】
同期が成立すると、制御装置１００は、さらに、ＨＳＳ６をオンする。これにより、補償給電回路５からの交流電力と、交流電源１１からの交流電力とが干渉する（横流が発生する）事態を回避しつつ交流電源１１からモータＭへの給電を実行することができる。
【0037】
制御装置１００は、ＨＳＳ６をオンした後、交流電源１１からＨＳＳ６を通じて供給される交流電力を直流電力に変換して蓄電装置３を充電するように電力変換器２を制御する。すなわち、制御装置１００は、ＣＶＣＦ制御方式による電力変換器２からモータＭへの給電制御から、電力変換器２から蓄電装置３への給電制御に電力変換器２の制御を切り替える。これにより、モータＭの始動時に減少した蓄電装置３の蓄電量を再び増加させることができる。
【0038】
図７は、実施の形態１において制御装置１００により実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートの処理の開始前、遮断器７～９が開状態であり、かつ、ＨＳＳ６がオフであるものとする。このフローチャートの処理は、瞬低補償装置１の起動時に開始する。
【0039】
図７を参照して、制御装置１００は、遮断器７，８を開状態から閉状態に切り替える（ステップＳ１０２）。次いで、制御装置１００は、ＶＶＶＦ制御方式により電力変換器２を作動させることによってモータＭを始動する（ステップＳ１０５）。すなわち、制御装置１００は、電力変換器２のＶＶＶＦ制御によるモータＭのソフトスタートを実施する。
【0040】
次いで、制御装置１００は、補償給電回路５からモータＭへの交流電力と、交流電源１１の電力との同期が成立したか否かを判定する（ステップＳ１１０）。同期が成立していない場合（ステップＳ１１０においてＮＯ）、処理は、ステップＳ１０５に戻る。他方、同期が成立した場合（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、処理は、ステップＳ１１５に進む。
【0041】
次いで、制御装置１００は、電力変換器２の制御方式をＶＶＶＦ制御方式からＣＶＣＦ制御方式に切り替え（ステップＳ１１５）、ＨＳＳ６をオンする（ステップＳ１２０）。
【0042】
次いで、制御装置１００は、交流電源１１からＨＳＳ６を通じて供給される交流電力を直流電力に変換して蓄電装置３を充電するように電力変換器２を制御する（ステップＳ１２５）。その後、図７の処理が終了し、通常給電が実行される。
【0043】
以上のように、この実施の形態１によれば、制御装置１００は、同期が成立するまで電力変換器２のＶＶＶＦ制御を実行することによってモータＭのソフトスタートを実施する。そして、同期が成立した後に、制御装置１００は、電力変換器２の制御方式をＶＶＶＦ制御方式からＣＶＣＦ制御方式に切り替える。これにより、通常給電によりモータＭが始動する場合のモータＭの始動電流よりも、モータＭの始動電流を低減することができる。その結果、モータＭの始動時の過負荷に起因して瞬低補償装置１によるモータＭへの瞬低補償機能が損なわれる事態を回避することができる。したがって、瞬低補償装置１の信頼性を向上させることができる。
【0044】
＜実施の形態２＞
この実施の形態２では、瞬低補償装置がモータＭおよび他の電気負荷の双方に電力を供給するように構成される。
この実施の形態２では、瞬低補償装置がモータＭおよび他の電気負荷の双方に電力を供給するように構成される。
【0045】
図８は、この実施の形態２に従う瞬低補償装置を含む瞬低補償システムの構成を示す図である。図８を参照して、瞬低補償システム１５０Ａは、モータＭと、電気負荷１７と、交流電源１１に接続される瞬低補償装置１Ａとを含む。
【0046】
電気負荷１７は、モータＭとは異なる種類の電気負荷１２（図１）であり、例えば、瞬低補償装置１Ａの外部のサーバのＣＰＵである。この例では、瞬低補償装置１Ａから電気負荷１７に与えられる電力の実効電圧および周波数は、電気負荷１７の安定作動を可能にするために一定であることが好ましいものとする。電気負荷１７の始動電流は、モータＭの始動電流よりも小さく、かつ、電気負荷１７の始動電流に起因しては瞬低補償装置１Ａの過負荷が検出されないものとする。
【0047】
瞬低補償装置１Ａは、補償給電回路５が遮断器１４（第１遮断機器）をさらに含む点において瞬低補償装置１とは異なる。遮断器１４は、出力端子Ｔ２と電力変換器２との間の電路に設けられる。
【0048】
瞬低補償装置１Ａは、補償給電回路５０と、遮断器１５，１６とをさらに備える点において、瞬低補償装置１とは異なる。
【0049】
補償給電回路５０は、出力端子Ｔ２に接続され、補償給電回路５と電気的に並列に設けられる。補償給電回路５０は、交流電源１１の瞬低または停電時に電気負荷１７に電力を供給するように構成されている。補償給電回路５０は、蓄電装置３０と、電力変換器２０と、変圧器４０と、遮断器１４０とを含む。蓄電装置３０は、交流電源１１の瞬低または停電時に電気負荷１７に供給されるための電力を蓄える。電力変換器２０および変圧器４０は、それぞれ、電力変換器２および変圧器４と同様である。
【0050】
遮断器１５（第２遮断器）は、電力変換器２と前記モータＭとの間に接続される。具体的には、遮断器１５は、その第１端部が変圧器４を通じて電力変換器２に接続され、かつ、その第２端部がモータＭに接続される。遮断器１６（第３遮断器）は、出力端子Ｔ２およびモータＭの間の電路に設けられる。
【0051】
瞬低補償装置１Ａの他のハードウェア構成要素は、瞬低補償装置１のそれらと同様である。例えば、入力端子Ｔ１は、遮断器７を通じて交流電源１１に接続される。出力端子Ｔ２は、遮断器８を通じて電気負荷１７に接続される。電力変換器２は、出力端子Ｔ２と蓄電装置３との間の電路に設けられ、双方向の電力変換を行うように構成されている。
【0052】
制御装置１００は、ＨＳＳ６、電力変換器２，２０、および遮断器７，８，９，１４，１４０，１５，１６などの、瞬低補償装置１Ａの各機器を制御する。
【0053】
モータＭおよび電気負荷１７の双方の始動時に、交流電源１１からこれらの双方への通常給電が実行されると、モータＭの大きな始動電流に起因して瞬低補償装置１Ａの過負荷が検出されることがある。これにより、通常給電がバイパス給電に切り替わり、補償給電回路５，５０がそれぞれ電気負荷１７およびモータＭと電気的に切り離される。その結果、瞬低補償装置１Ａによる電気負荷１７およびモータＭの双方への瞬低補償機能が損なわれる可能性がある。
【0054】
そのため、モータＭの始動時には、過負荷防止の観点から、モータＭのソフトスタートが実施されることが好ましい。すなわち、モータＭに供給される電力の実効電圧および周波数は徐々に上昇することが好ましい。他方、電気負荷１７の始動時には、電気負荷１７の安定動作の観点から、電気負荷１７に供給される電力の実効電圧および周波数は一定であることが好ましい。
【0055】
実施の形態２に従う瞬低補償装置１Ａは、モータＭおよび電気負荷１７の始動時の、過負荷防止と電気負荷１７の安定動作とを両立するための構成を備える。以下、この点について詳しく説明する。
【0056】
図９は、モータＭおよび電気負荷１７の始動時に制御装置１００により実行される制御を説明するための図である。
【0057】
図９を参照して、制御装置１００は、遮断器７，８，１４０を閉状態に制御し、かつ、遮断器９，１４，１６を開状態に制御した状態でＨＳＳ６をオンすることによって電気負荷１７を始動する。これにより、交流電源１１から電気負荷１７に実質的に一定の実効電圧および一定周波数の電力が電路Ｐ１を通じて供給される（交流電源１１から電気負荷１７への通常給電が実行される）。その結果、電気負荷１７がその始動時から安定して作動することができる。
【0058】
制御装置１００は、交流電源１１から電気負荷１７に電力が供給されている間、蓄電装置３０を充電するように電力変換器２０を制御する。具体的には、制御装置１００は、交流電源１１からＨＳＳ６および遮断器１４０を通じて供給される交流電力を直流電力に変換して蓄電装置３０を充電するように電力変換器２０を制御する。これにより、交流電源１１の瞬低または停電に先立って蓄電装置３０の蓄電量を増加させることができる。以下、モータＭの始動方法を説明する。
【0059】
制御装置１００は、遮断器１４を開状態に制御し、かつ遮断器１５を閉状態に制御した状態で、電力変換器２に蓄電装置３の直流電力を交流電力に変換して電路Ｐ２を通じてモータＭに供給させることによってモータＭを始動する。遮断器１４が開状態であるため、電路Ｐ２が電路Ｐ１から電気的に絶縁された状態で（すなわち、補償給電回路５から電路Ｐ２を通じてモータＭに供給される交流電力と、交流電源１１から電路Ｐ１を通じて電気負荷１７に供給される交流電力とが干渉する事態を回避しつつ）電力変換器２からモータＭへの給電が実行される。
【0060】
制御装置１００は、モータＭの始動時、モータＭの回転速度の上昇とともに電力変換器２からモータＭへの交流電力（この例では、より詳細には変圧器４からモータＭへの交流電力）の実効電圧および周波数が徐々に上昇するようにＶＶＶＦ制御方式により電力変換器２を作動させる。これにより、モータＭのソフトスタートが実施される。
【0061】
制御装置１００は、ＶＶＶＦ制御方式による電力変換器２の作動中に、電力変換器２からモータＭへの交流電力の電圧と交流電源１１の電圧との同期が成立するか否かを判定する。同期が成立すると、制御装置１００は、電力変換器２の制御方式をＶＶＶＦ制御方式からＣＶＣＦ制御方式に切り替える。これにより、制御方式の切り替え後には同期が保たれる。
【0062】
図１０は、電力変換器２からモータＭへの交流電力の電圧と交流電源１１の電圧との同期が成立した後に制御装置１００によりさらに実行される制御を説明するための図である。
【0063】
図１０を参照して、同期が成立すると、制御装置１００は、さらに、遮断器１６を開状態から閉状態に切り替える。これにより、交流電源１１からの電力がＨＳＳ６および電路Ｐ３を通じてモータＭに供給される（交流電源１１からモータＭへの通常給電が実行される）。その結果、以後、交流電源１１から電気負荷１７およびモータＭの双方への通常給電が実行される。
【0064】
そして、制御装置１００は、遮断器１４を開状態から閉状態に切り替えた後に、遮断器１５を閉状態から開状態に切り替える。これにより、電力変換器２およびモータＭが遮断器８，１６を通じて電気的に接続された後、遮断器１５を通じた電力変換器２およびモータＭの電気的な接続が切断される。
【0065】
制御装置１００は、遮断器１６が閉状態に切り替わる時から遮断器１５が開状態に切り替わる時までの期間中に遮断器１５，１６の双方が閉状態になるように遮断器１５，１６を切り替える（遮断器１５，１６のオーバーラップ切り替え）。これにより、モータＭへの給電を補償給電回路５からの給電から通常給電に無瞬断で切り替えることができる。
【0066】
制御装置１００は、遮断器１４を開状態から閉状態に切り替えた後、蓄電装置３を充電するように電力変換器２を制御する。具体的には、制御装置１００は、交流電源１１からＨＳＳ６および遮断器１４を通じて供給される交流電力を直流電力に変換して蓄電装置３を充電するように電力変換器２を制御する。これにより、モータＭの始動時に減少した蓄電装置３の蓄電量を再び増加させることができる。
【0067】
図１１は、実施の形態２において制御装置１００により実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートの処理の開始前、遮断器７～９，１４，１５，１６，１４０が開状態であり、かつ、ＨＳＳ６がオフであるものとする。このフローチャートの処理は、瞬低補償装置１の起動時に開始する。
【0068】
図１１を参照して、このフローチャートは、ステップＳ２０２，Ｓ２２０の処理がそれぞれステップＳ１０２，Ｓ１２０に代えて実行される点において実施の形態１のフローチャート（図７）とは異なる。図１１のフローチャートは、ステップＳ２０３，Ｓ２２２，Ｓ２２３の処理が追加されている点において図７のフローチャートとは異なる。ステップＳ２０５～Ｓ２１５，Ｓ２２５の処理は、それぞれ、ステップＳ１０５～Ｓ１１５，Ｓ１２５の処理と同様である。以下の説明において、図９および図１０を適宜参照する。
【0069】
制御装置１００は、遮断器７，８を開状態から閉状態に切り替え、ＨＳＳ６をオンする（ステップＳ２０２）。これにより、交流電源１１から電気負荷１７への通常給電が実行される。加えて、制御装置１００は、遮断器１４０を開状態から閉状態に切り替え、蓄電装置３０を充電するように電力変換器２０を制御する。
【0070】
次いで、制御装置１００は、遮断器１５を開状態から閉状態に切り替え（ステップＳ２０３）、ＶＶＶＦ制御方式により電力変換器２を作動させることによってモータＭを始動する（ステップＳ２０５）。すなわち、制御装置１００は、電路Ｐ２が電路Ｐ１から電気的に絶縁された状態で電力変換器２のＶＶＶＦ制御によるモータＭのソフトスタートを実施する。そして、ステップＳ２１０，Ｓ２１５の処理の後、処理は、ステップＳ２２０に進む。
【0071】
次いで、制御装置１００は、遮断器１６を開状態から閉状態に切り替える（ステップＳ２２０）。これにより、交流電源１１から電路Ｐ３を通じたモータＭへの通常給電が実行される。
【0072】
次いで、制御装置１００は、遮断器１４を開状態から閉状態に切り替え（ステップＳ２２２）、その後、遮断器１５を閉状態から開状態に切り替える（ステップＳ２２３）。これにより、遮断器１５を通じた電力変換器２およびモータＭの電気的な接続が切断される。そして、ステップＳ２２５の処理の後、図１１の処理が終了する。
【0073】
以上のように、この実施の形態２によれば、制御装置１００は、電気負荷１７およびモータＭの双方の始動時に、交流電源１１から電気負荷１７への通常給電を実行する一方で電力変換器２のＶＶＶＦ制御によるモータＭのソフトスタートを実施する。これにより、電気負荷１７およびモータＭの始動時に過負荷防止と電気負荷１７の安定動作とを両立することができる。その結果、過負荷の検出に起因してバイパス給電が実行されて瞬低補償装置１Ａによる電気負荷１７およびモータＭの双方への給電補償機能が損なわれる事態を回避することができる。
【0074】
＜実施の形態２の変形例＞
実施の形態２では、説明の簡略化のため、瞬低補償装置１Ａは、１つのモータと、モータとは異なる１つの電気負荷とに電力を供給するものとした。この変形例では、瞬低補償装置１Ａは、１つまたは複数のモータと、１つまたは複数の電気負荷とに電力を供給するように構成される。各モータには、補償給電回路５と同様の補償給電回路が接続されているものとする。これらのモータおよび電気負荷は、電気的に並列に設けられる。
実施の形態２では、説明の簡略化のため、瞬低補償装置１Ａは、１つのモータと、モータとは異なる１つの電気負荷とに電力を供給するものとした。この変形例では、瞬低補償装置１Ａは、１つまたは複数のモータと、１つまたは複数の電気負荷とに電力を供給するように構成される。各モータには、補償給電回路５と同様の補償給電回路が接続されているものとする。これらのモータおよび電気負荷は、電気的に並列に設けられる。
【0075】
制御装置１００は、これらのモータおよび電気負荷のうちモータのみにソフトスタート用の電力（実効電圧および周波数が徐々に上昇する電力）が供給されるように、補償給電回路の電力変換器をＶＶＶＦ制御方式により制御してもよい。すなわち、制御装置１００は、これらのモータおよび電気負荷のうちモータのみをソフトスタートさせてもよい。その一方で、制御装置１００は、交流電源１１からの電力（一定の実効電圧および一定周波数の電力）がこれらのモータおよび電気負荷のうち電気負荷のみに供給されるように、ＨＳＳ６および各遮断器を制御することによって電気負荷を始動してもよい。
【0076】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0077】
１，１Ａ 瞬低補償装置、２，２０ 電力変換器、３，３０ 蓄電装置、４，４０ 変圧器、５，５０ 補償給電回路、７，８，９，１４，１５，１６，１４０ 遮断器、１０ バイパス経路、１１ 交流電源、１２，１７ 電気負荷、１００ 制御装置、１５０，１５０Ａ 瞬低補償システム、Ｍ モータ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】