CN101771287A - 不间断电源装置的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供不间断电源装置的控制装置。当交流电源(1)的停电状态被解除，交流电源(1)处于正常状态得到确认，开始用于使不间断电源装置(20)产生与该交流电源(1)的电压同步的输出电压的同步控制时，在即将开始前的交流电源(1)的频率和不间断电源装置(20)的输出频率之差大的状态下，进行经相位差/频率检测电路(21)，设定器(23)，加法运算器(24)，限制电路(25)，设定器(26)，乘法运算器(27)，加法运算器(28)→接点(22b)→LPF(29)→加法运算器(30)→V/F变换器(16)→逆变器驱动电路(17)的路径的同步控制。在该路径的同步控制中，逆变器电路(12)的输出电压和交流电源(1)的电压能够迅速且无冲击地同步。

Description

不间断电源装置的控制装置

技术领域

本发明涉及当外部的交流电源正常时，产生与该交流电源电压同步的输出电压并向负载供电的不间断电源装置的控制装置。

背景技术

图2是表示这种不间断电源装置的现有技术的示例的电路结构图。

在该图中，符号1是商用电源等交流电源，符号2是接入/断开从交流电源1通向负载3的直接输送电路的开关(contactor)，符号10是交流电源1正常时产生与该交流电源1的电压同步的输出电压并向负载3供电的不间断电源装置。

在该不间断电源装置10中，设有形成其主电路部的直流电源11，逆变器(inverter)电路12，开关13，以及形成其控制装置的相位差检测电路14，调节电路15，V/F(电压/频率)变换器16，逆变器驱动电路17。

该直流电源11由整流电路和蓄电池电路形成，上述整流电路对交流电源1的电压进行整流，形成为直流电压，上述蓄电池电路在交流电源1停电时等场合供给直流电压。此外，逆变器电路12由半导体电力变换电路形成，该半导体电力变换电路用于将从直流电源11供给的上述任一种的直流电压变换成所希望的频率、振幅的交流电压并输出。

下面，说明图2所示的不间断电源装置10的上述控制装置的动作。

交流电源1正常时，为了从逆变器电路12输出与该交流电源1的电压同步的交流电压，上述直接输送电路即交流电源1的电压，以及通过通常时闭路的开关13得到的逆变器电路12的输出电压输入相位差检测电路14，在相位差检测电路14检测双方电压间的相位差，将其检测值作为相位差检测值输出，在调节电路15，进行例如该相位差的比例-积分运算，作为用于使得上述相位差为零的调节运算，将进行该运算得到的结果向V/F变换器16传送。

因此，在V/F变换器16进行以下动作：当逆变器电路12的输出电压的相位相对于交流电源1的电压的相位处于“迟”状态时，进行使得此次V/F变换器16欲输出的脉冲状频率比此前V/F变换器16输出的脉冲状频率高的动作，此外，当逆变器电路12的输出电压的相位相对于交流电源1的电压的相位处于“快”状态时，进行使得此次V/F变换器16欲输出的脉冲状频率比此前V/F变换器16输出的脉冲状频率低的动作。

即，逆变器驱动电路17根据作为上述调节运算的结果的V/F变换器16输出的脉冲状频率，生成驱动信号，通过该逆变器驱动电路17，逆变器电路12的输出电压和交流电源1的电压能够维持同步状态。

若交流电源1发生停电，则迅速检测到此情况，直流电源11输出来自蓄电池电路的直流电压，逆变器电路12将该直流电压变换为基于V/F变换器16的内部设定值的频率和振幅的交流电压，并继续向负载3供电。

在图2所示的现有技术的不间断电源装置10中，若例如交流电源1的停电状态得到解除，交流电源1处于正常状态得到确认，则开始用于使不间断电源装置10产生与该交流电源1的电压同步的输出电压的上述的同步控制。在即将上述开始前的交流电源1的频率和不间断电源装置10的输出频率之差大的状态下，因刚开始后的不间断电源装置10的上述控制装置的控制动作，存在不间断电源装置10的输出频率发生急剧变化的问题，若发生上述急剧变化，则以形成负载3的变压器或电抗器(reactor)等为起因，从不间断电源装置10向负载3流过过流，存在对该负载3或不间断电源装置10的上述主电路部带来损伤的问题。

专利文献1：日本特开平3-103046号公报

发明内容

本发明的目的在于，提供能解决上述问题的不间断电源装置的控制装置。

为了实现上述目的，本发明提出以下技术方案：

第一发明涉及一种不间断电源装置的控制装置，当外部的交流电源正常时，不间断电源装置产生与该交流电源的电压同步的输出电压，并向负载供电，该不间断电源装置的控制装置的特征在于：监视上述交流电源的电压和不间断电源装置的输出电压，且包括：第一同步控制装置，其进行基于上述双方的电压的相位差的同步控制；第二同步控制装置，其进行基于上述双方的电压的相位差和频率差的同步控制；和切换运算装置，其用于选择上述第一同步控制装置和第二同步控制装置的任一个使其动作。

此外，第二发明是在上述第一发明的不间断电源装置的控制装置中，特征在于：

上述基准频率值设定为上述交流电源的额定频率值。

第三发明是在上述第一发明或第二发明的不间断电源装置的控制装置中，特征在于：

当上述双方的电压的相位差和频率差均不足规定值时，上述切换运算装置选择上述第一同步控制装置使其动作；

当上述双方的电压的相位差和频率差之中至少任一方为上述规定值以上时，上述切换运算装置选择上述第二同步控制装置使其动作。

下面说明本发明的效果。

按照本发明，在交流电源的频率和不间断电源装置的输出频率的差大的状态下，开始同步控制时，也能抑制刚开始后的该不间断电源装置的输出频率的急剧变化，并且，能缩短达到同步状态的时间。

附图说明

图1是表示本发明的实施例的不间断电源装置的电路结构图。

图2是表示现有技术的示例的不间断电源装置的电路结构图。

符号的说明

1交流电源

2开关

3负载

10，20不间断电源装置

11直流电源

12逆变器

13开关

14相位差检测电路

15调节电路

16V/F变换器

17逆变器驱动电路

21相位差/频率检测电路

22切换运算电路

23设定器

24加法运算器

25限制电路

26设定器

27乘法运算器

28加法运算器

29LPF

30加法运算器

具体实施方式

本发明的其它的目的及特征，根据参照附图的下文的实施例的说明，将变得明确。

下面参照附图详细说明本发明的实施例。在以下实施例中，虽然对构成要素，种类，组合，形状，相对安装等作了各种限定，但是，这些仅仅是举例，本发明并不局限于此。

图1是表示本发明的实施例的不间断电源装置的电路结构图，对于与图2所示的现有技术的不间断电源装置具有相同功能者标以相同符号。

即，在图1所示的不间断电源装置20中，作为其控制装置，除了调节电路15，V/F变换器16，逆变器驱动电路17之外，还设有相位差/频率检测电路21，切换运算电路22，设定器23，加法运算器24，限制电路25，设定器26，乘法运算器27，加法运算器28，LPF(低通滤波器)29，加法运算器30。

下面说明图1所示的不间断电源装置20的上述控制装置的动作。

首先，上述直接输送电路即交流电源1的电压，以及通过通常时闭路的开关13得到的逆变器电路12的输出电压被输入相位差/频率检测电路21，在相位差/频率检测电路21使用公知技术，分别输出双方的电压间的相位差检测值，频率差检测值，以及作为直接输送频率检测值的交流电源1的现在的频率。

当在交流电源1正常的状态下从逆变器电路12输出与该交流电源1的电压同步的交流电压时，上述相位差检测值和频率差检测值均以大致为零被输入切换运算电路22，切换运算电路22的输出被设定为接点22a闭路、接点22b开路的状态。因此，经相位差/频率检测电路21→调节电路15→接点22a→加法运算器30→V/F变换器16→逆变器驱动电路17的路径，进行与现有技术的不间断电源装置10相同的同步控制，逆变器电路12的输出电压和交流电源1的电压维持同步状态。

在上述的同步状态中，若因某种原因交流电源1陷于停电状态，则迅速检测到该状态，直流电源11输出来自蓄电池电路的直流电压，逆变器电路12将该直流电压变换为基于V/F变换器16的内部设定值的频率和振幅的交流电压，且继续向负载3供电。

此后，若交流电源1的停电状态被解除，交流电源1处于正常状态得到确认，则开始同步控制，用于使不间断电源装置20产生与该交流电源1的电压同步的输出电压。

在即将进行该开始前的交流电源1的频率和不间断电源装置20的输出频率之差大的状态下，一般，上述双方的电压的相位差或频率差之中的至少某一方成为规定值以上，上述规定值例如电压的相位差为±15度(电角度)，频率差为±1％，结果，通过相位差/频率检测电路21的切换运算电路22的输出成为接点22a开路、接点22b闭路的状态。因此，执行相位差/频率检测电路21，设定器23，加法运算器24，限制电路25，设定器26，乘法运算器27，加法运算器28→接点22b→LPF29→加法运算器30→V/F变换器16→逆变器驱动电路17的路径的同步控制。

在该路径的同步控制中，在加法运算器24计算从相位差/频率检测电路21得到的上述直接输送频率检测值与来自设定器23的“基准频率值”即交流电源1的额定频率值之差，求取第一校正值。另外，在限制电路25将从相位差/频率检测电路21得到的上述相位差检测值限制在例如±90度(电角度)以内，对该被限制的值，在乘法运算器27乘以在设定器26设定的“频率校正增益”，求取第二校正值。在加法运算器28对上述求得的第一校正值和第二校正值进行加法运算，将进行该加法运算得到的值通过LPF29输入V/F变换器16。

此时，通过将LPF29的滤波器时间常数设定为抑制不间断电源装置20的输出频率的急剧变化的值，抑制因形成负载3的变压器或电抗器等为起因的从不间断电源装置20流向负载3的过大电流。另外，利用决定上述第二校正值的上述“频率校正增益”，能够缩短从相位差/频率检测电路21得到的上述相位差检测值达到接近零的状态下的同步的时间。因此，使得当从相位差/频率检测电路21得到的上述相位差检测值大时，利用限制电路25进行限制。

即，利用上述的双方的校正值，V/F变换器16输出脉冲状频率，逆变器驱动电路17生成基于上述脉冲状频率的驱动信号，通过上述逆变器驱动电路17，逆变器电路12的输出电压和交流电源1的电压能迅速且无冲击地同步。

当交流电源1的停电状态被解除，交流电源1处于正常状态得到确认，开始用于使不间断电源装置20产生与该交流电源1的电压同步的输出电压的同步控制时，在即将进行上述开始前的交流电源1的电压和不间断电源装置20的输出电压的相位差不到±15度(电角度)以及频率差不到±1％的状态下，切换运算电路22的输出成为接点22a闭路、接点22b开路的状态。因此，以相位差/频率检测电路21→调节电路15→接点22a→加法运算器30→V/F变换器16→逆变器驱动电路17的路径，进行与现有技术的不间断电源装置10相同的同步控制，逆变器电路12的输出电压和交流电源1的电压进入同步状态。

上述实施例仅仅是适合于实施本发明的具体化的示例，而非据此来对本发明的技术上的范围进行限定性的解释。即，在不脱离本发明的精神或主旨的情况下，本发明能够以各种各样的其它形式来实施。

Claims (3)

1.一种不间断电源装置的控制装置，当外部的交流电源正常时，不间断电源装置产生与该交流电源的电压同步的输出电压，并向负载供电，该不间断电源装置的控制装置的特征在于：

对所述交流电源的电压和不间断电源装置的输出电压进行监视，且包括：

第一同步控制装置，其进行基于所述双方的电压的相位差的同步控制；

第二同步控制装置，其进行基于所述双方的电压的相位差以及所述交流电源的频率值与预先设定的基准频率值的差的同步控制；和

切换运算装置，其用于选择所述第一同步控制装置和第二同步控制装置的任一个并使其动作。

2.根据权利要求1所述的不间断电源装置的控制装置，其特征在于：

所述基准频率值设定为所述交流电源的额定频率值。

3.根据权利要求1或2所述的不间断电源装置的控制装置，其特征在于：

当所述双方的电压的相位差和频率差均不到规定值时，所述切换运算装置选择所述第一同步控制装置使其动作；

当所述双方的电压的相位差和频率差中至少任一方在所述规定值以上时，所述切换运算装置选择所述第二同步控制装置使其动作。

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