CN107852023A - 不间断电源装置 - Google Patents

Abstract

不间断电源装置(1)与第一负载(53)一起接受从交流电源(51)供给的交流电力。不间断电源装置(1)具备：转换器(2)，将来自交流电源(51)的交流电力转换为直流电力；逆变器(4)，将由转换器(2)生成的直流电力或者电池(3)的直流电力转换为交流电力而向第二负载(54)供给；控制部(15、24、25)，对由转换器(2)产生的无功功率进行控制，而对由第一负载(53)产生的无功功率中的至少一部分进行补偿；以及限制器(13)，将由转换器(2)产生的无功功率限制为上限电力以下。上限电力被设定为与不间断电源装置(1)的额定容量和向第二负载(54)供给的交流电力之差相应的值。

Description

不间断电源装置

技术领域

本发明涉及一种不间断电源装置，特别是涉及与第一负载一起接受从交流电源供给的交流电力，并将交流电力向第二负载供给的不间断电源装置。

背景技术

在日本特开2011-55570号公报(专利文献1)中公开有如下技术：相对于交流电源并联连接负载以及不间断电源装置，通过由不间断电源装置产生的无功功率来补偿由负载产生的无功功率，将负载以及不间断电源装置的功率因数设为1。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-55570号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，在专利文献1中，通过由不间断电源装置产生的无功功率对由负载产生的无功功率进行完全补偿，因此在由负载产生较大的无功功率的情况下需要大容量的不间断电源装置，存在导致装置的大型化、高价格化这样的问题。

因此，本发明的主要目的在于提供一种不间断电源装置，能够在额定容量的范围内对由负载产生的无功功率进行补偿。

用于解决课题的手段

本发明的不间断电源装置为，与第一负载一起接受从交流电源供给的交流电力，该不间断电源装置具备：转换器，将来自交流电源的交流电力转换为直流电力；逆变器，将由转换器生成的直流电力或者电力储藏装置的直流电力转换为交流电力而向第二负载供给；控制部，对由转换器产生的无功功率进行控制，对由第一负载产生的无功功率中的至少一部分进行补偿；以及限制器，将由转换器产生的无功功率限制为上限电力以下。上限电力被设定为与不间断电源装置的额定容量和向第二负载供给的交流电力之差相应的值。

发明的效果

在本发明的不间断电源装置中，将由转换器产生的无功功率，限制为与不间断电源装置的额定容量和向第二负载供给的交流电力之差相应的值的上限电力以下。由此，能够在不间断电源装置的额定容量的范围内对由第一负载产生的无功功率进行补偿。由此，与将由第一负载产生的无功功率完全补偿的情况相比，能够实现装置的小型化、低成本化。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的不间断电源装置的构成的电路框图。

图2是表示由图1所示的负载53产生的无效电流与由转换器产生的无效电流之间的关系的图。

图3是表示本发明的实施方式2的不间断电源系统的构成的电路框图。

图4是表示图3所示的不间断电源装置31的构成的电路框图。

图5是表示图3所示的不间断电源装置31A的构成的电路框图。

图6是表示本发明的实施方式3的不间断电源装置的构成的电路框图。

图7是表示本发明的实施方式4的不间断电源系统的构成的电路框图。

图8是表示图7所示的不间断电源装置41的构成的电路框图。

图9是表示图7所示的不间断电源装置41A的构成的电路框图。

图10是表示本发明的实施方式5的不间断电源装置的构成的电路框图。

图11是表示本发明的实施方式6的不间断电源系统的构成的电路框图。

图12是表示图11所示的不间断电源装置46的构成的电路框图。

图13是表示图11所示的不间断电源装置46A的构成的电路框图。

具体实施方式

[实施方式1]

图1是表示本发明的实施方式1的不间断电源装置1的构成的电路框图。该不间断电源装置1为，与负载53(第一负载)一起接受从商用交流电源51经由变压器52供给的商用频率的三相交流电力，并将商用频率的三相交流电力向负载54(第二负载)供给，但是为了附图以及说明的简化，在图1中仅示出与一相相关的部分。

在图1中，该不间断电源装置1具备输入端子T1、输出端子T3、T4、电抗器L1～L3、电流检测器CD1、CD2、开关S1～S3、熔断器F1、F2、转换器2、直流母线B1、电池3、电容器C1、C2以及逆变器4。

输入端子T1接受从商用交流电源51经由变压器52供给的商用频率的交流电力。在输出端子T2连接有通过交流电力驱动的负载53。在输出端子T3连接有通过交流电力驱动的负载54。

电抗器L1的一个端子与输入端子T1连接，另一个端子与输出端子T2连接。电抗器L1构成低通滤波器，使从商用交流电源51经由变压器52供给的商用频率的交流电力通过，将由负载53产生的较高频率的信号遮断。电流检测器CD1对在电抗器L1的另一个端子与输出端子T2之间流动的交流电流的瞬时值进行检测，并输出表示检测值的信号。

此外，实际上，输入端子T1、电抗器L1、电流检测器CD1以及输出端子T2与三相交流电流相对应地设置有3组。三个电流检测器CD1(第一电流检测器)对在三个电抗器L1(第一三相电抗器)的另一个端子与三个输出端子T2之间流动的三相交流电流的瞬时值进行检测，并输出表示检测值的信号。

开关S1的一个端子与输入端子T1连接，另一个端子经由熔断器F1与电抗器L2的一个端子连接，电抗器L2的另一个端子与转换器2的输入节点连接。开关S1在从商用交流电源51供给交流电力的通常期间导通(ON)，在来自商用交流电源51的交流电力的供给停止的停电期间截止(OFF)。熔断器F1在流过过电流的情况下熔断，对转换器2等进行保护。

电抗器L2构成低通滤波器，使从商用交流电源51经由变压器52供给的商用频率的交流电力通过，将由转换器2产生的开关频率的信号遮断。电流检测器CD2对在电抗器L1的另一个端子与转换器2的输入节点之间流动的交流电流的瞬时值进行检测，并输出表示检测值的信号。

此外，实际上，输入端子T1、开关S1、熔断器F1、电抗器L2、以及电流检测器CD2与三相交流电流相对应地设置有3组。三个电流检测器CD2(第二电流检测器)对在三个电抗器L2(第二三相电抗器)与转换器2的三个输入节点之间流动的三相交流电流的瞬时值进行检测，并输出表示检测值的信号。

转换器2为，在从商用交流电源51供给交流电力的通常期间，将来自商用交流电源51的交流电力转换为直流电力，并将该直流电力蓄积到电池3，并且，经由直流母线B1向逆变器4供给。在来自商用交流电源51的交流电力的供给停止的停电期间，转换器2的运转停止。转换器2还被使用于对由负载53产生的无功功率进行补偿。关于对无功功率进行补偿的动作，将在之后进行详细说明。

熔断器F2以及开关S2串联连接在直流母线B1与电池3之间。熔断器F2在流过过电流的情况下熔断，对转换器2、电池3等进行保护。开关S2在通常导通，例如在电池3的维护期间截止。电池3(电力储藏装置)在通常期间蓄积由转换器2生成的直流电力，在停电期间将直流电力向逆变器4供给。电容器C1与直流母线B1连接，使直流母线B1的直流电压平滑化以及稳定化。

逆变器4在从商用交流电源51供给交流电力的通常期间，将由转换器2生成的直流电力转换为商用频率的交流电力，在来自商用交流电源51的交流电力的供给停止的停电期间，将电池3的直流电力转换为商用频率的交流电力。

电抗器L3的一个端子与逆变器4的输出节点连接，其另一个端子与开关S3的一个端子连接，开关S3的另一个端子与输出端子T3连接。电容器C2与电抗器L3的另一个端子连接。电抗器L3以及电容器C2构成低通滤波器，使由逆变器4生成的商用频率的交流电力通过，将由逆变器4产生的开关频率的信号遮断。换言之，电抗器L3以及电容器C2将由逆变器4生成的交流电压的波形整形为正弦波。开关S3在通常导通，例如在不间断电源装置1的维护期间导通。

此外，实际上，电抗器L3、电容器C2、开关S3以及输出端子T3设置有3组，由逆变器4生成的三相交流电力经由3组的电抗器L3等向负载54供给。

该不间断电源装置1还具备相位检测器10、坐标转换部11、14、无效电流指令部12、限制器13、电流控制器15、23、直流电压指令部20、电压检测器21、电压控制器22、电压向量运算部24以及PWM(pulse width modulation)控制部25。

相位检测器10对三个开关S1与三个熔断器F1之间的三相交流电压的相位θ进行检测，将表示检测值θ的信号向坐标转换部11、14进行输出。坐标转换部11(第一坐标转换部)基于相位检测器10的检测值θ，对由三个电流检测器CD1检测到的三相交流电流进行坐标转换，生成d轴电流以及q轴电流Iq1。d轴电流与三相交流电流中的有效电流对应，q轴电流Iq1与三相交流电流中的无效电流对应。d轴电流在此不被使用。

此外，坐标转换部11进行2个阶段的坐标转换而将三相交流电流转换为d轴电流以及q轴电流Iq1。首先，坐标转换部11利用当将相位各错开120度的三相交流电流相加时成为0这样的性质，将UVW三相坐标系转换为αβ固定坐标系，将三相交流电流转换为二相交流电流(α轴电流以及β轴电流)。接着，坐标转换部11利用二相交流电流在维持90度的相位差的同时进行旋转的情况，将αβ固定坐标系转换为dq旋转坐标系，将二相交流电流转换为2个直流信号(d轴电流以及q轴电流Iq1)。通过将三相交流电流转换为2个直流信号，由此能够实现控制的简化。

无效电流指令部12基于由坐标转换部11生成的q轴电流Iq1，生成用于对由负载53产生的无效电流进行补偿的无效电流指令值(q轴电流指令值)。限制器13将从无效电流指令部12输出的无效电流指令值限制为上限值以下。上限值是将不间断电源装置1的额定电流与负载54的额定电流之差的电流值换算为直流信号(q轴电流)而得到的值，被预先设定于限制器13。被限制为上限值以下的无效电流指令值被赋予电流控制器15。

坐标转换部14(第二坐标转换部)基于相位检测器10的检测值θ，对由三个电流检测器CD2检测的三相交流电流进行坐标转换，并转换为d轴电流Id2以及q轴电流Iq2。d轴电流Id2与三相交流电流中的有效电流对应，q轴电流Iq2与三相交流电流中的无效电流对应。由坐标转换部14生成的d轴电流Id2以及q轴电流Iq2分别被赋予电流控制器23、15。

电流控制器15求出来自无效电流指令部12的被限制为上限值以下的无效电流指令值、与来自坐标转换部14的q轴电流Iq2之间的偏差，并将用于消除该偏差的电压指令值向电压向量运算部24输出。

直流电压指令部20输出对直流母线B1的直流电压进行指定的直流电压指令值。电压检测器21对直流母线B1的直流电压的瞬时值进行检测，并输出表示其检测值的信号。电压控制器22求出来自直流电压指令部20的直流电压指令值与电压检测器21的检测值之间的偏差，并输出用于消除该偏差的有效电流指令值(d轴电流指令值)。

电流控制器23求出来自电压控制器22的有效电流指令值与来自坐标转换部14的d轴电流Id2之间的偏差，并将用于消除该偏差的电压指令值向电压向量运算部24输出。

电压向量运算部24进行与坐标转换部11、14相反的坐标转换，将来自电流控制器15、23的2个电压指令值转换为三相交流电压指令值。PWM控制部25根据来自电压向量运算部24的三相交流电压指令值生成三相PWM信号并赋予转换器2。

转换器2由来自PWM控制部25的三相PWM信号控制，将从商用交流电源51供给的三相交流电力转换为直流电力。并且，转换器2在输入节点侧产生用于对由负载53产生的无效电流进行补偿的无效电流。由此，由负载53产生的无效电流通过由转换器2产生的无效电流来补偿，从变压器52向输入端子T1流动的无效电流被降低。

图2是表示由负载53产生的无效电流I53与由转换器2产生的无效电流I2之间的关系的图。图2的横轴为有效量电流轴，纵轴为无效量电流轴。在图2中，从商用交流电源51经由变压器52供给的交流电压Vs被作为基准向量。在电抗器L2中流动与交流电压Vs相比相位延迟了的交流电流Is。交流电流Is包括有效电流Ip以及无效电流I2。当将电抗器L2的电抗设为L时，转换器2的输入电压Vc与jωLIs之和成为Vs。

通过对转换器2进行控制，由此能够分别对有效电流Ip以及无效电流I2进行控制。由负载53产生的无效电流I53与向负载53流入的无效电流I53意义相同。由转换器2产生的无效电流I2与向转换器2流入的无效电流I2意义相同。

在不间断电源装置1的额定电流与由负载53产生的无效电流I53相比为充分大的情况下，由负载53产生的无效电流I53与由转换器2产生的无效电流I2之和成为0A。在该情况下，由负载53产生的无效电流I53通过由转换器2产生的无效电流I2完全补偿，从变压器52向输入端子T1流动的无效电流成为0A，从变压器52观察输入端子T1侧的电气设备的功率因数成为1。

接下来，对该不间断电源装置1的动作进行说明。在从商用交流电源51供给交流电力的通常期间，开关S1～S3均导通。来自商用交流电源51的交流电力经由变压器52赋予输入端子T1。赋予输入端子T1的交流电力，经由电抗器L1向负载53供给，并且，经由开关S1、熔断器F1、电抗器L2向转换器2供给而转换为直流电力。

由转换器2生成的直流电力经由熔断器F2以及开关S2向电池3供给，并且，由逆变器4转换为交流电力。由逆变器4生成的交流电力，经由包括电抗器L3以及电容器C2的滤波器、开关S3向负载54供给。

此时，向负载53流动的三相交流电流由三个电流检测器CD1检测到，三相交流电流的检测值由相位检测器10以及坐标转换部11转换为q轴电流Iq1。该q轴电流Iq1与由负载53产生的无效电流对应。基于该q轴电流Iq1，由无效电流指令部12生成用于对由负载53产生的无效电流进行补偿的无效电流指令值。无效电流指令值由限制器13限制为上限值以下的值。上限值被设定为与不间断电源装置1的额定电流和负载54的额定电流之差对应的值。

另一方面，向转换器2流动的三相交流电流由三个电流检测器CD2检测到，三相交流电流的检测值由相位检测器10以及坐标转换部14转换为d轴电流Id2以及q轴电流Iq2。d轴电流Id2与向转换器2流动的有效电流对应，q轴电流Iq2与向转换器2流动的无效电流对应。为了消除来自无效电流指令部12的无效电流指令值与来自坐标转换部14的q轴电流Iq2之间的偏差，由电流控制器15生成电压指令值。

并且，直流母线B1的直流电压由电压检测器21检测到，为了消除来自直流电压指令部20的直流电压指令值与电压检测器21的检测值之间的偏差，由电压控制器22生成有效电流指令值。为了消除该有效电流指令值与来自坐标转换部14的d轴电流Id2之间的偏差的方式，由电流控制器23生成电压指令值。

由电流控制器15、23生成的2个电压指令值，由电压向量运算部24转换为三相交流电压指令值。基于该三相交流电压指令值由PWM控制部25生成三相PWM信号，由该三相PWM信号来控制转换器2。

由此，由负载53产生的无效电流中的上限值(不间断电源装置1的额定电流与负载54的额定电流之差)以下的无效电流被补偿。即，在由负载53产生的无效电流大于上限值的情况下，由负载53产生的无效电流的一部分被补偿，在由负载53产生的无效电流小于上限值的情况下，由负载53产生的无效电流的全部被补偿。

在来自商用交流电源51的交流电力的供给停止的停电期间，开关S1截止，转换器2的运转停止。电池3的直流电力由逆变器4转换为商用频率的交流电力而向负载54供给。由此，在向电池3蓄积直流电力的期间，能够继续进行负载54的运转。

在该实施方式1中，设置有限制器13，该限制器13将由转换器2产生的无效电流限制为与不间断电源装置1的额定电流和负载54的额定电流之差对应的值的上限值以下。由此，能够在不间断电源装置1的额定电流的范围内对由负载53产生的无效电流进行补偿。因此，与通过不间断电源装置将由负载53产生的无效电流完全补偿的情况相比，能够实现装置的小型化、低成本化。

此外，在该实施方式1中，将由转换器2产生的无效电流限制为与不间断电源装置1的额定电流和负载54的额定电流之差相应的值的上限值以下，但是也可以将由转换器2产生的无功功率限制为与不间断电源装置1的额定容量和负载54的额定电力之差相应的值的上限值以下。

[实施方式2]

图3是表示本发明的实施方式2的不间断电源系统的构成的框图。在图3中，该不间断电源系统具备不间断电源装置(UPS)31、以及多个不间断电源装置31A。不间断电源装置31以及多个不间断电源装置31A分别与负载53一起接受从商用交流电源51经由变压器52供给的交流电力，并向负载54供给交流电力。

不间断电源装置31与多个不间断电源装置31A通过通信线路34相互结合，各不间断电源装置与其他各不间断电源装置经由通信线路34收发各种信息。不间断电源装置31以及多个不间断电源装置31A共同对由负载53产生的无功功率进行补偿。

图4是表示不间断电源装置31的构成的电路框图，且是与图1相对比的图。参照图4，该不间断电源装置31与不间断电源装置1的不同点在于，追加了通信部32以及分担电流运算部33。

通信部32与多个不间断电源装置31A分别经由通信线路34收发各种信息。特别是，通信部32将表示不间断电源装置31为运转中的信号、以及由坐标转换部11生成的q轴电流Iq1的值向各不间断电源装置31A发送，并且，从各不间断电源装置31A接收表示该不间断电源装置31A是否为运转中的信号。

分担电流运算部33基于来自各不间断电源装置31或者31A的表示该不间断电源装置31或者31A是否为运转中的信号，求出不间断电源装置31以及多个不间断电源装置31A中的运转中的不间断电源装置的台数n。并且，分担电流运算部33将从坐标转换部11经由通信部32赋予的q轴电流Iq1除以运转中的不间断电源装置的台数n而求出分担电流Iq1/n，将该分担电流Iq1/n赋予无效电流指令部12。其中，n为1以上的整数。

无效电流指令部12基于从分担电流运算部33赋予的分担电流Iq1/n，生成用于对由负载53产生的无效电流进行补偿的无效电流指令值(q轴电流指令值)。限制器13将从无效电流指令部12输出的无效电流指令值限制为上限值以下。被限制为上限值以下的无效电流指令值被赋予给电流控制器15。

图5是表示不间断电源装置31A的构成的电路框图，且是与图4对比的图。参照图5，该不间断电源装置1A与不间断电源装置1的不同点在于，除去了输出端子T2、电抗器L1、电流检测器CD1以及坐标转换部11。

通信部32与其他各不间断电源装置31或者31A经由通信线路34收发各种信息。特别是，通信部32将表示该不间断电源装置31A为运转中的信号向各不间断电源装置31或者31A发送，并且，从不间断电源装置31接收q轴电流Iq1的值，从各不间断电源装置31或者31A接收表示该不间断电源装置31或者31A是否为运转中的信号。

分担电流运算部33基于来自各不间断电源装置31或者31A的表示该不间断电源装置31或者31A是否为运转中的信号，求出不间断电源装置31以及多个不间断电源装置31A中的运转中的不间断电源装置的台数n。并且，分担电流运算部33将从不间断电源装置31经由通信部32赋予的q轴电流Iq1除以运转台数n而求出分担电流Iq1/n，并将该分担电流Iq1/n赋予无效电流指令部12。

无效电流指令部12基于从分担电流运算部33赋予的分担电流Iq1/n，生成用于对由负载53产生的无效电流进行补偿的无效电流指令值(q轴电流指令值)。限制器13将从无效电流指令部12输出的无效电流指令值限制为上限值以下。被限制为上限值以下的无效电流指令值被赋予电流控制器15。不间断电源装置31、31A各自的其他构成以及动作，与图1的不间断电源装置1相同，因此不重复其说明。

在该实施方式2中，除了能够得到与实施方式1相同的效果以外，通过运转中的n台的不间断电源装置对由负载53产生的无功功率进行补偿，因此能够对比实施方式1更大的无功功率进行补偿。

此外，在不能够通过运转中的n台的不间断电源装置对由负载53产生的无功功率进行补偿的情况下，也可以使虽然在停止中但能够运转的不间断电源装置31A起动，使运转台数n增大。

[实施方式3]

图6是表示本发明的实施方式3的不间断电源装置35的构成的电路框图，且是与图1对比的图。参照图6，该不间断电源装置35与图1的不间断电源装置1的不同点在于，追加了电流检测器CD3，限制器13被限制器36置换。

电流检测器CD3对在开关S3的另一个端子与输出端子T3之间流动的交流电流的瞬时值进行检测，将表示检测值的信号向限制器36输出。实际上，与三相交流电流对应地设置有三个电流检测器CD3。三个电流检测器CD3对三相交流电流的瞬时值进行检测，将表示检测值的信号向限制器36输出。限制器36将由无效电流指令部12生成的无效电流指令值限制为上限值以下。上限值是不间断电源装置35的额定电流与由三个电流检测器CD3检测到的三相交流电流(负载电流)之差。其他构成以及动作与图1的不间断电源装置1相同，因此不重复其说明。

在该实施方式3中，除了能够得到与实施方式1相同的效果以外，即使在负载54被变更、或者向负载54流动的电流变动的情况下，也能够在不间断电源装置35的额定电流的范围内对由负载53产生的无效电流进行补偿。

此外，在该实施方式3中，将由转换器2产生的无效电流限制为与不间断电源装置1的额定电流和向负载54供给的电流之差相应的值的上限值以下，但也可以将由转换器2产生的无功功率限制为与不间断电源装置1的额定容量和向负载54供给的交流电力之差相应的值的上限值以下。

[实施方式4]

图7是表示本发明的实施方式4的不间断电源系统的构成的框图，且是与图3对比的图。在图7中，该不间断电源系统具备不间断电源装置41以及多个不间断电源装置41A。不间断电源装置41以及多个不间断电源装置41A分别与负载53一起接受从商用交流电源51经由变压器52供给的交流电力，并向负载54供给交流电力。

不间断电源装置41与多个不间断电源装置41A通过通信线路34相互结合，各不间断电源装置与其他各不间断电源装置经由通信线路34收发各种信息。不间断电源装置41以及多个不间断电源装置41A共同对由负载53产生的无功功率进行补偿。

图8是表示不间断电源装置41的构成的电路框图，且是与图6对比的图。参照图8，该不间断电源装置41与图6的不间断电源装置35的不同点在于，追加了通信部32以及分担电流运算部33。

通信部32与多个不间断电源装置41A分别经由通信线路34收发各种信息。特别是，通信部32将表示不间断电源装置41为运转中的信号、由坐标转换部11生成的q轴电流Iq1的值向各不间断电源装置41A发送，并且，从各不间断电源装置41A接收表示该不间断电源装置41A是否为运转中的信号。

分担电流运算部33基于来自各不间断电源装置41或者41A的表示该不间断电源装置41或者41A是否为运转中的信号，求出不间断电源装置41以及多个不间断电源装置41A中的运转中的不间断电源装置的台数n。并且，分担电流运算部33将从坐标转换部11经由通信部32赋予的q轴电流Iq1除以运转中的不间断电源装置的台数n而求出分担电流Iq1/n，将该分担电流Iq1/n赋予给无效电流指令部12。其中，n为1以上的整数。

无效电流指令部12基于从分担电流运算部33赋予的分担电流Iq1/n，生成用于对由负载53产生的无效电流进行补偿的无效电流指令值(q轴电流指令值)。限制器36将从无效电流指令部12输出的无效电流指令值限制为上限值以下。被限制为上限值以下的无效电流指令值被赋予电流控制器15。

图9是表示不间断电源装置41A的构成的电路框图，且是与图8对比的图。参照图9，该不间断电源装置41A与不间断电源装置41的不同点在于，除去了输出端子T2、电抗器L1、电流检测器CD1以及坐标转换部11。

通信部32与其他各不间断电源装置41或者41A经由通信线路34收发各种信息。特别是，通信部32将表示不间断电源装置41A为运转中的信号向各不间断电源装置41或者41A发送，并且，从不间断电源装置41接收q轴电流Iq1的值，从各不间断电源装置41或者41A接收表示该不间断电源装置41或者41A是否为运转中的信号。

分担电流运算部33基于来自各不间断电源装置41或者41A的表示该不间断电源装置41或者41A是否为运转中的信号，求出不间断电源装置41以及多个不间断电源装置41A中的运转中的不间断电源装置的台数n。并且，分担电流运算部33将从不间断电源装置41经由通信部32赋予的q轴电流Iq1除以运转中的不间断电源装置的台数n而求出分担电流Iq1/n，将该分担电流Iq1/n赋予给无效电流指令部12。

无效电流指令部12基于从分担电流运算部33赋予的分担电流Iq1/n，生成用于对由负载53产生的无效电流进行补偿的无效电流指令值(q轴电流指令值)。限制器13将从无效电流指令部12输出的无效电流指令值限制为上限值以下。被限制为上限值以下的无效电流指令值赋予给电流控制器15。不间断电源装置41、41A各自的其他构成以及动作与图1的不间断电源装置1相同，因此不重复其说明。

在该实施方式4中，除了得到与实施方式3相同的效果以外，还能够通过运转中的n台不间断电源装置对由负载53产生的无功功率进行补偿，因此能够对比实施方式3大的无功功率进行补偿。

此外，在不能够通过运转中的n台不间断电源装置对由负载53产生的无功功率进行补偿的情况下，也可以使为停止中但能够运转的不间断电源装置41A起动，而使运转台数n增大。

[实施方式5]

图10是表示本发明的实施方式5的不间断电源装置45的构成的电路框图，且是与图6对比的图。参照图10，该不间断电源装置45与图6的不间断电源装置35的不同点在于，除去了电抗器L1，电流检测器CD1的位置被变更，电流控制器15被电流控制器37置换。

输出端子T2与输入端子T1和开关S1的一个端子之间的节点N1连接。电流检测器CD1对在输入端子T1与节点N1之间流动的交流电流的瞬时值进行检测，将表示检测值的信号向坐标转换部11输出。实际上，与三相交流电流对应地设置有三个电流检测器CD1。

三个电流检测器CD1对三相交流电流的瞬时值进行检测，并将表示检测值的信号向坐标转换部11输出。坐标转换部11对由三个电流检测器CD1检测的三相交流电流进行三相-二相转换，而生成d轴电流以及q轴电流Iq1。q轴电流Iq1为与将由负载53产生的无效电流与由转换器2产生的无效电流相加而得到的无效电流相对应的值的直流信号。

无效电流指令部12基于由坐标转换部11生成的q轴电流Iq1，生成用于对由负载53以及转换器2产生的无效电流进行补偿的无效电流指令值(q轴电流指令值)。限制器36将从无效电流指令部12输出的无效电流指令值限制为上限值以下。上限值是将不间断电源装置1的额定电流与电流检测器CD3的检测值之差的电流值换算为直流信号(q轴电流)而得到的值。被限制为上限值以下的无效电流指令值被赋予电流控制器37。

电流控制器37基于来自无效电流指令部12的无效电流指令值以及来自坐标转换部14的q轴电流Iq2，生成用于使无效电流指令值减少的电压指令值。当无效电流指令值减少时，由电流检测器CD1检测的无效电流减少，对从变压器52观察到的输入端子T1侧进行观察的电气设备的功率因数得到改善。当无效电流指令值成为0时，由电流检测器CD1检测的无效电流成为0A，从变压器52观察输入端子T1侧的电气设备的功率因数成为1。

接下来，对该不间断电源装置45的动作进行说明。在初始状态下，从商用交流电源51经由变压器52向负载53供给交流电力而负载53运转，转换器2的运转停止。

从变压器52向负载53流动的三相交流电流由三个电流检测器CD1检测，其检测值由相位检测器10以及坐标转换部11坐标转换而生成q轴电流Iq1。q轴电流Iq1由无效电流指令部12转换为无效电流指令值。无效电流指令值由限制器36限制为上限值以下。由于还未向负载54供给交流电流，因此此时的上限值成为与不间断电源装置45的额定电流相应的值。由于转换器2的运转停止，因此电流检测器CD2的检测值成为0A，q轴电流Iq2成为0。

接着，转换器2以及逆变器4的运转开始，开始对负载54供给交流电力。由负载53以及转换器2产生的无效电流，由电流检测器CD1、相位检测器10以及坐标转换部11转换为q轴电流Iq1，并且由无效电流指令部12以及限制器36转换为无效电流指令值。由转换器2产生的无效电流由电流检测器CD2、相位检测器10以及坐标转换部14转换为q轴电流Iq2。

电流控制器37基于无效电流指令值以及q轴电流Iq2生成电压指令值，并以无效电流指令值减少的方式控制q轴电流Iq2。即，当将在电流检测器CD1中流动的无效电流设为I1，在电流检测器CD2中流动的无效电流(由转换器2产生的无效电流)设为－I2，由负载53产生的无效电流设为I53时，I1＝－I2+I53。电流控制器37以I1减少的方式控制I2，使I1成为0A。在I1＝0时，I2＝I53。其他构成以及动作与图6的不间断电源装置35相同，因此不重复其说明。

在该实施方式5中，除了能够得到与实施方式3相同的效果以外，还能够在不间断电源装置45的额定容量的范围内对由负载53以及转换器2产生的无功功率进行补偿。

[实施方式6]

图11是表示本发明的实施方式6的不间断电源系统的构成的框图，且是与图3对比的图。在图11中，该不间断电源系统具备不间断电源装置46以及多个不间断电源装置46A。不间断电源装置46以及多个不间断电源装置46A分别与负载53一起接受从商用交流电源51经由变压器52供给的交流电力，并向负载54供给交流电力。

不间断电源装置46与多个不间断电源装置46A通过通信线路34相互结合，各不间断电源装置与其他各不间断电源装置经由通信线路34收发各种信息。不间断电源装置46以及多个不间断电源装置46A共同对由负载53产生的无功功率进行补偿。

图12是表示不间断电源装置46的构成的电路框图，且是与图10对比的图。参照图12，该不间断电源装置46与不间断电源装置45的不同点在于，追加了通信部32以及分担电流运算部33。

通信部32与多个不间断电源装置46A分别经由通信线路34收发各种信息。特别是，通信部3将表示不间断电源装置46为运转中的信号、以及由坐标转换部11生成的q轴电流Iq1的值向各不间断电源装置46A发送，并且，从各不间断电源装置46A接收表示该不间断电源装置46A是否为运转中的信号。

分担电流运算部33基于来自各不间断电源装置46或者46A的表示该不间断电源装置46或者46A是否为运转中的信号，求出不间断电源装置46以及多个不间断电源装置46A中的运转中的不间断电源装置的台数n。并且，分担电流运算部33将从坐标转换部11经由通信部32赋予的q轴电流Iq1除以运转中的不间断电源装置的台数n而求出分担电流Iq1/n，并将该分担电流Iq1/n赋予无效电流指令部12。其中，n为1以上的整数。

无效电流指令部12基于从分担电流运算部33赋予的分担电流Iq1/n，生成用于对由负载53产生的无效电流进行补偿的无效电流指令值(q轴电流指令值)。限制器36将从无效电流指令部12输出的无效电流指令值限制为上限值以下。被限制为上限值以下的无效电流指令值被赋予电流控制器37。电流控制器37以无效电流指令值减少的方式对q轴电流Iq2进行控制。

图13是表示不间断电源装置46A的构成的电路框图，且是与图12对比的图。参照图13，该不间断电源装置46A与不间断电源装置46的不同点在于，输入端子T1与不间断电源装置46的节点N1连接，除去了输出端子T2、电流检测器CD1以及坐标转换部11。

输入端子T1与不间断电源装置46的节点N1连接，因此不间断电源装置46的电流检测器CD1对从商用交流电源51经由变压器52向负载53、不间断电源装置46以及多个不间断电源装置46A供给的交流电流之和进行检测。

通信部32与其他各不间断电源装置46或者46A经由通信线路34收发各种信息。特别是，通信部32将表示不间断电源装置46A为运转中的信号向各不间断电源装置46或者46A发送，并且，从不间断电源装置46接收q轴电流Iq1的值，从各不间断电源装置46或者46A接收表示该不间断电源装置46或者46A是否为运转中的信号。

分担电流运算部33基于来自各不间断电源装置46或者46A的表示该不间断电源装置46或者46A是否为运转中的信号，求出不间断电源装置46以及多个不间断电源装置46A中的运转中的不间断电源装置的台数n。并且，分担电流运算部33将从不间断电源装置46经由通信部32赋予的q轴电流Iq1除以运转台数n而求出分担电流Iq1/n，并将该分担电流Iq1/n赋予无效电流指令部12。

无效电流指令部12基于从分担电流运算部33赋予的分担电流Iq1/n，生成用于对由负载53产生的无效电流进行补偿的无效电流指令值(q轴电流指令值)。限制器36将从无效电流指令部12输出的无效电流指令值限制为上限值以下。被限制为上限值以下的无效电流指令值被赋予给电流控制器37。不间断电源装置46、46A各自的其他构成以及动作与图10的不间断电源装置45相同，因此不重复其说明。

在该实施方式6中，除了能够得到与实施方式5相同的效果以外，还通过运转中的n台不间断电源装置对由负载53产生的无功功率进行补偿，因此能够对比实施方式5更大的无功功率进行补偿。

此外，在不能够通过运转中的n台不间断电源装置对由负载53产生的无功功率进行补偿的情况下，也可以使为停止中但能够运转的不间断电源装置46A起动，而使运转台数n增大。

当然也可以将上述实施方式1～6适当地组合。

此次公开的实施方式应该认为在全部方面都是例示而不是被限制。本发明的范围不是上述的说明而由请求范围表示，意图包含与请求范围均等的含义以及范围内的全部变更。

符号的说明

1、31、31A、35、41、41A、45、46、46A不间断电源装置；T1输入端子；T2、T3输出端子；L1～L3电抗器；CD1～CD3电流检测器；S1～S3开关；F1、F2熔断器；2转换器；B1直流母线；3电池；C1、C2电容器；4逆变器；10相位检测器；11、14坐标转换部；12无效电流指令部；13、36限制器；15、23、37电流控制器；20直流电压指令部；21电压检测器；22电压控制器；24电压向量运算部；25PWM控制部；32通信部；33分担电流运算部；34通信线路；51商用交流电源；52变压器；53、54负载。

Claims (13)

1.一种不间断电源装置，与第一负载一起接受从交流电源供给的交流电力，该不间断电源装置具备：

转换器，将来自上述交流电源的交流电力转换为直流电力；

逆变器，将由上述转换器生成的直流电力或者电力储藏装置的直流电力转换为交流电力而向第二负载供给；

控制部，对由上述转换器产生的无功功率进行控制，对由上述第一负载产生的无功功率中的至少一部分进行补偿；以及

限制器，将由上述转换器产生的无功功率限制为上限电力以下，

上述上限电力被设定为与上述不间断电源装置的额定容量和向上述第二负载供给的交流电力之差相应的值。

2.如权利要求1所述的不间断电源装置，其中，

还具备：

第一检测部，对从上述交流电源向上述第一负载供给的第一无效电流进行检测；

第二检测部，对从上述交流电源向上述转换器供给的第二无效电流进行检测；以及

无效电流指令部，基于上述第一检测部的检测结果，生成用于对上述第一无效电流进行补偿的无效电流指令值，

上述限制器将上述无效电流指令值限制为上限值以下的值，

上述上限值被设定为与上述不间断电源装置的额定电流和向上述第二负载供给的交流电流之差相应的值，

上述控制部基于上述第二检测部的检测结果以及由上述限制器限制的上述无效电流指令值对上述转换器进行控制，通过上述第二无效电流对上述第一无效电流的至少一部分进行补偿。

3.如权利要求2所述的不间断电源装置，其中，

上述上限值被设定为与上述不间断电源装置的额定电流和上述第二负载的额定电流之差相应的值。

4.如权利要求2所述的不间断电源装置，其中，

还具备电流检测器，该电流检测器对从上述逆变器向上述第二负载供给的交流电流进行检测，

上述上限值被设定为与上述不间断电源装置的额定电流和上述电流检测器的检测值之差相应的值。

5.如权利要求2所述的不间断电源装置，其中，

上述第一检测部包括：

第一三相电抗器，一个端子接受从上述交流电源供给的三相交流电流，另一个端子与上述第一负载连接；

第一电流检测器，对从上述第一三相电抗器的另一个端子向上述第一负载流动的三相交流电流的瞬时值进行检测；

相位检测器，对从上述交流电源供给的三相交流电压的相位进行检测；以及

第一坐标转换部，基于上述相位检测器的检测值对由上述第一电流检测器检测到的三相交流电流进行坐标转换，生成与上述第一无效电流相应的值的第一q轴电流，

上述第二检测部包括：

第二三相电抗器，一个端子接受从上述交流电源供给的三相交流电流，另一个端子与上述转换器连接；

第二电流检测器，对从上述第二三相电抗器的另一个端子向上述转换器流动的三相交流电流的瞬时值进行检测；以及

第二坐标转换部，基于上述相位检测器的检测值对由上述第二电流检测器检测到的三相交流电流进行坐标转换，生成与上述第二无效电流相应的值的第二q轴电流，

上述无效电流指令部基于上述第一q轴电流生成上述无效电流指令值，

上述控制部以使上述第二q轴电流与由上述限制器限制的上述无效电流指令值一致的方式对上述转换器进行控制。

6.如权利要求5所述的不间断电源装置，其中，

还具备：

电压检测器，对从上述转换器向上述逆变器供给的直流电压进行检测；以及

有效电流指令部，以上述电压检测器的检测值与目标直流电压一致的方式生成有效电流指令值，

上述第二坐标转换部还生成与从上述交流电源向上述转换器供给的有效电流相应的值的d轴电流，

上述控制部进一步以使上述d轴电流与上述有效电流指令值一致的方式对上述转换器进行控制。

7.如权利要求2所述的不间断电源装置，其中，

上述转换器、上述逆变器、上述控制部、上述限制器、上述第二检测部以及无效电流指令部构成不间断电源部，

该不间断电源装置具备多个不间断电源部，

上述第一检测部设置为由上述多个不间断电源部共用，

各不间断电源部的上述无效电流指令部，基于将上述第一检测部的检测值除以上述多个不间断电源部中的运转中的不间断电源部的台数而得到的值，生成上述无效电流指令值。

8.如权利要求1所述的不间断电源装置，其中，

还具备：

第一检测部，对从上述交流电源向上述第一负载以及上述转换器供给的第一无效电流进行检测；

第二检测部，对从上述交流电源向上述转换器供给的第二无效电流进行检测；以及

无效电流指令部，基于上述第一检测部的检测值，生成用于对上述第一无效电流进行补偿的无效电流指令值，

上述限制器将上述无效电流指令值限制为上限值以下的值，

上述上限值被设定为与上述不间断电源部的额定电流和向上述第二负载供给的交流电流之差相应的值，

上述控制部基于上述第二检测部的检测结果以及由上述限制器限制的上述无效电流指令值对上述转换器进行控制，对上述第二无效电流进行控制而使上述第一无效电流减少。

9.如权利要求8所述的不间断电源装置，其中，

上述上限值被设定为与上述不间断电源装置的额定电流和上述第二负载的额定电流之差相应的值。

10.如权利要求8所述的不间断电源装置，其中，

还具备电流检测器，该电流检测器对从上述逆变器向上述第二负载供给的交流电流进行检测，

上述上限值被设定为与上述不间断电源装置的额定电流和上述电流检测器的检测值之差相应的值。

11.如权利要求8所述的不间断电源装置，其中，

上述第一检测部包括：

第一电流检测器，对从上述交流电源向上述第一负载以及上述转换器供给的三相交流电流的瞬时值进行检测；

相位检测器，对从上述交流电源供给的三相交流电压的相位进行检测；以及

第一坐标转换部，基于上述相位检测器的检测值，对由上述第一电流检测器检测到的三相交流电流进行坐标转换，生成与上述第一无效电流相应的值的第一q轴电流，

上述第二检测部包括：

三相电抗器，一个端子接受从上述交流电源供给的三相交流电流，另一个端子与上述转换器连接；

第二电流检测器，对从上述三相电抗器的另一个端子向上述转换器流动的三相交流电流的瞬时值进行检测；以及

第二坐标转换部，基于上述相位检测器的检测值，对由上述第二电流检测器检测到的三相交流电流进行坐标转换，生成与上述第二无效电流相应的值的第二q轴电流，

上述无效电流指令部基于上述第一q轴电流生成上述无效电流指令值，

上述控制部基于上述第二q轴电流以及由上述限制器限制的上述无效电流指令值对上述转换器进行控制，并对上述第二q轴电流进行控制而使上述无效电流指令值减少。

12.如权利要求11所述的不间断电源装置，其中，

还具备：

电压检测器，对从上述转换器向上述逆变器供给的直流电压进行检测；以及

有效电流指令部，以上述电压检测器的检测值与目标直流电压一致的方式生成有效电流指令值，

上述第二坐标转换部还生成与从上述交流电源向上述转换器供给的有效电流相应的值的d轴电流，

上述控制部还以上述d轴电流与上述有效电流指令值一致的方式对上述转换器进行控制。

13.如权利要求8所述的不间断电源装置，其中，

上述转换器、上述逆变器、上述控制部、上述限制器、上述第二检测部以及无效电流指令部构成不间断电源部，

该不间断电源装置具备多个不间断电源部，

上述第一检测部设置为由上述多个不间断电源部共用，对从上述交流电源向上述第一负载以及上述多个不间断电源部供给的第一无效电流进行检测，

各不间断电源部的上述无效电流指令部，基于将上述第一检测部的检测值除以上述多个不间断电源部中的运转中的不间断电源部的台数而得到的值，生成上述无效电流指令值。