交流直流变换装置.pdf

本发明提供一种交流-直流变换装置，该交流-直流变换装置即使在瞬时电压降低补偿容量＞＞负荷均衡容量的情况下也能够制造尺寸小且价格便宜的系统。通过在市电电源和负荷之间连接快速开关以及通过在快速开关和负荷之间连接包括电力存储单元、交流-直流变换器和链接变压器的PCS构成变换装置。构成电力存储单元的一部分容量是由NaS电池构成的并且大部分剩余容量是由双电层电容器构成的。

1.  一种交流-直流变换装置，包括：
市电电源；
连接在市电电源和负荷之间的快速开关；以及
包括电力存储单元、交流-直流变换器和链接变压器的电力变换系统，所述电力变换系统连接在快速开关和负荷之间，其中，构成电力存储单元的一部分容量由二次电池构成并且剩余容量由双电层电容器构成。

2.  根据权利要求1所述的交流-直流变换装置，其中，二次电池和双电层电容器之间的电能的构造比例是这样的，NaS电池30％或以下、双电层电容器70％或以上。

3.  根据权利要求1或2所述的交流-直流变换装置，其中，交流-直流变换器由多个单位变换器构成。

4.  根据权利要求3所述的交流-直流变换装置，其中，交流-直流变换器由多个单位变换器构成，所述多个单位变换器中的每一个设有单独的分离的控制部。

交流-直流变换装置
技术领域
本发明涉及交流-直流变换装置，更具体地说，涉及具有瞬时电压降低对策和电力中断对策功能的交流-直流变换装置。
背景技术
通过使用具有电力存储单元的交流-直流变换装置，存储具有小电力负荷的夜间电力。那么，在白天高峰期间对存储的电力进行放电以执行负荷均衡并为交流-直流变换装置提供瞬时电压降低对策和电力中断对策功能。
图2示出了如上所述的具有这种瞬时电压降低对策和电力中断对策功能的交流-直流变换装置。在图2中，1表示由多个单位变换器1a～1d构成的交流/直流变换器的交流到直流变换器。单位变换器1a～1d中的每一个的直流侧连接到使用诸如NaS电池(硫化钠电池)之类的二次电池的电力存储单元2。3表示链接变压器，其每个输出均经链接断路器4连接到重要负荷侧线路。5表示快速开关，6表示受方的电力断路器，7表示旁路断路器，以及8表示负荷侧断路器。以上1到8构成了PCS(电力变换系统)9。
电力通常从电力系统供应到负荷。在由于某种原因发生瞬时电压降低和电力中断的情况下，控制电路断开快速开关5，并且存储在电力存储单元2中的电力经交流-直流变换器1、链接变压器3和链接断路器4供给到负荷。如上所述的这种装置在例如专利文献1中已知。
NaS电池用作在如上所述的交流-直流变换装置中使用的电力存储单元的电池。该NaS电池执行额定容量的充电和放电。然而，如果限于短时间，则以三倍额定容量放电是可能的。利用相应电池的能力，以一倍额定容量进行负荷均衡驱动并以三倍额定容量进行瞬时降低补偿驱动。
那么，在为此目的使用的NaS电池中，多个50kW的模块通常以串联-并联连接的形式连接从而构成电力存储单元。使用384块或320块单位电池的50kW模块的构造方法包括以下三种组合：(1)8块串联连接×8块串联连接×6块并联连接＝384块，(2)8块串联连接×4块串联连接×12块并联连接＝384块，以及(3)8块串联连接×4块串联连接×10块串联连接＝320块。电力存储单元通常以方法(1)或(2)来构造。如果进行并联连接，那么由于每个单位电池的内部电阻的不均衡使得侧向电流在相应单位电池中流动从而降低输出。为了防止该输出降低，进行串联连接。
然而，在上述模块构造(3)的情况下，如果单位电池中的任一个故障，则串联连接不能使用全部模块。因此，整个系统的可靠性降低。另一方面，为了提高可靠性，使用标准构造(1)或(2)。在瞬时电压降低补偿容量>>负荷均衡容量的情况下，不得不引入具有大容量的电池。因此，整个装置的成本明显增加。
专利文献1：日本专利申请首次公开(tokkai)No.2004-23860。
发明内容
本发明的目的是提供一种交流-直流变换装置，该交流-直流变换装置即使在瞬时电压降低补偿容量>>负荷均衡容量的情况下也能够制造小尺寸且价格便宜的系统。
根据本发明的一个方面，提供了一种装置，包括：市电电源；在市电电源和负荷之间连接的快速开关；以及包括电力存储单元、交流-直流变换器和链接变压器的PCS，该PCS连接在快速开关和负荷之间，其中构成电力存储单元的一部分容量由二次电池构成并且剩余容量由双电层电容器构成。
此外，根据本发明的另一方面，NaS电池和双电层电容器之间的电能构造比率是NaS电池30％或以下、双电层电容器70％或以上。
此外，仍然根据本发明的另一方面，交流-直流变换器由多个单位变换器构成。
此外，仍然根据本发明的另一方面，交流-直流变换器由多个单位变换器构成，单位变换器中的每一个设有单独的分离的控制部。
附图说明
图1是表示根据本发明的优选实施例的配置图。
图2是表示传统的交流-直流变换装置的配置图。
具体实施方式
图1示出了表示根据本发明的优选实施例的配置图。图1中示出的与图2所示的相同部件或等效部件相同的部件用相同的附图标记表示。附图标记10表示由双电层电容器构成的第二电力存储单元并且该第二电力存储单元由多个模块10a～10n构成。在图1中示出了四个并联连接的情况。具有高能量密度和小自放电的诸如NaS电池之类的二次电池用作第一电力存储单元2。在图1中，NaS电池用作二次电池，并且双电层电容器连接到交流-直流变换器以补偿作为第二电力存储单元10所需的大半或更多的电力。在该实施例中，NaS电池用于所需的电能中的25％(30％或更少)的电能并且双电层电容器用于剩余的75％(70％或更多)，该双电层电容器被分割成10a～10c。这些双电层电容器分别连接到单位变换器1b～1d。
也就是说，根据本发明，由NaS电池和双电层电容器构成的混合构造被用作电力存储单元。根据图1中示出的结构，即使瞬时电压降低补偿容量>>负荷均衡容量，与NaS电池相比整个系统也变得便宜，因为双电层电容器价格便宜。应用的百分比是这样的，NaS电池30％或以下、双电层电容器70％或以上。因此，在功能和成本方面，该系统是有利的。
应该注意的是，分割的单位变换器1a～1d的控制部可以是共用的，但会考虑到由于单独的双电层电容器和链接变压器连接到多个相应的单位交流-直流变换器，因而使内部阻抗和充电-放电特性彼此不同。如果考虑到这些问题，对于相应的单位变换器来说，安装单独的不同的控制部变得更实际。
接下来，将说明上述实施例的操作。一般来说，当断路器4～8中的每一个接通时，电力从市电电源供给到负荷侧。在这种状态下，由于某些原因，在市电电源侧发生瞬时电压降低。当其电压降低率变为等于或高于预定值时，快速开关5立即被切断并且通过与预定电压降低率相对应的交流-直流变换器1中的单位交流-直流变换器1a～1d的任意一个或任意组合来启动逆变器操作，并且将作为电源存储在NaS电池2和双电层电容器10中的能量以预定电力经链接变压器3和断路器4和8被供应到重要负荷侧。持续其电力的供应直到恢复快速开关5和市电电源之间的电压。
在市电电源侧发生电力中断的情况下，以与瞬时电压降低相同的方式执行从PCS到重要负荷侧的电力供应。在这种情况下，在检测水平达到瞬时电压降低的检测水平之上的预定功率中断阈值时确定电力中断，并且电源侧断路器6和旁路断路器7连同快速开关5一起被切断，使得进行经电力存储单元2、10、交流-直流变换器1、链接变压器3和断路器8到重要负荷侧的电力供应。
根据本发明的实施例，电力存储单元采用NaS电池和双电层电容器的混合构造。在这种构造中，即使瞬时电压降低补偿容量>>负荷均衡容量，但整个系统变小并且价格便宜。
尽管仅针对具体实例进行了详细的描述，但本领域技术人员应该清楚理解，在本发明的技术思想的范围内，可以进行各种改变和修改。很自然，这些改变和修改应该属于权利要求保护的范围。