CN109075599B - 不间断电源装置 - Google Patents

不间断电源装置 Download PDF

Info

Publication number
CN109075599B
CN109075599B CN201680084543.3A CN201680084543A CN109075599B CN 109075599 B CN109075599 B CN 109075599B CN 201680084543 A CN201680084543 A CN 201680084543A CN 109075599 B CN109075599 B CN 109075599B
Authority
CN
China
Prior art keywords
power
load
bus
power supply
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201680084543.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109075599A (zh
Inventor
丰田胜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Original Assignee
Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp filed Critical Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Publication of CN109075599A publication Critical patent/CN109075599A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109075599B publication Critical patent/CN109075599B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/062Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for AC powered loads
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • H02M3/33584Bidirectional converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/1469Regulation of the charging current or voltage otherwise than by variation of field
    • H02J7/1492Regulation of the charging current or voltage otherwise than by variation of field by means of controlling devices between the generator output and the battery
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/345Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

该不间断电源装置具备:逆变器(4),将来自交流电源(51)的交流电力变换为直流电力而向直流母线(5)输出;转换器(7),将从直流母线接收的直流电力变换为交流电力而向负载(52)供给;双方向斩波器(12),在直流母线和蓄电池(53)之间供给和接收直流电力;双方向斩波器(13),在直流母线和锂离子电池(54)之间供给和接收直流电力;控制部(16),在通常时向蓄电池充电,在停电时使蓄电池放电;控制部(17),在负载进行再生运转的情况下向锂离子电池充电,在负载进行动力运转的情况下使锂离子电池放电。

Description

不间断电源装置
技术领域
该发明涉及不间断电源装置,特别是涉及具备将交流电力变换为直流电力的正向变换器以及将直流电力变换为交流电力的逆向变换器的不间断电源装置。
背景技术
日本特开2013-150369号公报(专利文献1)中公开了一种电力变换系统,具备:转换器,连接于交流电源和直流母线之间;第1DC/DC转换器,连接于直流发电机和直流母线之间;第2DC/DC转换器,连接于蓄电装置与直流母线之间;及逆变器,连接于直流母线与负载之间。
现有技术文献
专利文献
日本特开2013-150369号公报
发明内容
发明要解决的课题
专利文献1中,在蓄电装置被充满电的情况下,若在负载处产生了再生电力,则该再生电力经由逆变器、直流母线及转换器回到交流电源,直流母线的电圧的上升被抑制。但是,在交流电源为自家用发电机的情况下,在负载处产生的再生电力无法回到交流电源(即自家用发电机),会存在直流母线的电圧上升的问题。
有鉴于此,本发明的主要目的是提供一种能够不使负载处产生的再生电力回到交流电源而能够抑制直流母线的电圧的上升的不间断电源装置。
用以解决课题的手段
本发明涉及的不间断电源装置具备:正向变换器,将来自交流电源的交流电力变换为直流电力而向直流母线输出;逆向变换器,将从直流母线接收的直流电力变换为交流电力而向负载供给;第1双方向斩波器,在直流母线和第1蓄电装置之间供给和接收直流电力;第2双方向斩波器,在直流母线和第2蓄电装置之间供给和接收直流电力;第1控制部,在交流电力从交流电源正常地供给的情况下控制第1双方向斩波器以使得电流从直流母线流向第1蓄电装置,在交流电力无法从交流电源正常地供给的情况下控制第1双方向斩波器以使得电流从第1蓄电装置流向直流母线;及第2控制部,执行第1模式。在所述第1模式中,在负载进行再生运转中的情况下控制第2双方向斩波器以使得电流从直流母线流向第2蓄电装置,在负载进行动力运转中的情况下控制第2双方向斩波器以使得电流从第2蓄电装置流向直流母线。
本发明涉及的其他不间断电源装置具备:第1端子,连接第1负载;第2端子,连接用以消耗第1负载上产生的再生电力的第2负载;正向变换器,将来自交流电源的交流电力变换为直流电力并向直流母线输出;逆向变换器,将从直流母线接收的直流电力变换为交流电力并向第1端子输出;双方向斩波器,在直流母线与蓄电装置之间供给和接收直流电力;第1控制部,在从交流电源正常地供给交流电力的情况下控制双方向斩波器以使得电流从直流母线流向蓄电装置,在从交流电源未正常地供给交流电力的情况下控制双方向斩波器以使得电流从蓄电装置流向直流母线;第1开关,连接于第1和第2端子之间;及第2控制部,执行第1模式。在第1模式中,第2控制部执行在第1负载进行再生运转的情况下打开第1开关,在第1负载进行动力运转的情况下关闭第1开关的第1模式。
发明的效果
在此发明涉及的不间断电源装置中,在直流母线与第2蓄电装置之间设有供给和接收直流电力的第2双方向斩波器,在负载进行再生运转的情况下给第2蓄电装置充电,在负载进行动力运转的情况下给第2蓄电装置放电。由此,在负载上产生的再生电力不返回交流电源而能够抑制直流母线的电圧的上升。
本发明涉及的其他不间断电源装置中,在连接有第1负载的第1端子与连接有消耗第1负载上产生的再生电力的第2负载的第2端子之间连接有第1开关,在第1负载进行再生运转的情况下第1开关打开,在第1负载进行动力运转的情况下第1开关关闭。由此,第1负载上产生的再生电力不返回交流电源而能够抑制直流母线的电圧的上升。
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块图。
图2是表示本发明的实施方式2的不间断电源装置的构成的电路块图。
图3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块图。
图4是表示本发明的实施方式4的不间断电源装置的构成的电路块图。
图5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块图。
图6是表示本发明的实施方式6的不间断电源装置的构成的电路块图。
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的不间断电源装置的构成的电路块图。该不间断电源装置先将从交流电源51供给的三相交流电力临时变换为直流电力,再将该直流电力再变换为三相交流电力而向负载52供给。图1中,为了图面及说明的简化,仅表示其中一相的电路。
该不间断电源装置具备输入端子T1、旁路端子T2、直流端子T3,T4及输出端子T5。输入端子T1连接于交流电源51。交流电源51既可以是商用交流电源也可以是自家用发电机。交流电源51向不间断电源装置供给例如商用频率的交流电力。
旁路端子T2连接旁路交流电源。旁路交流电源既可以是商用交流电源也可以是自家用发电机。图1中表示了旁路端子T2与输入端子T1一起连接交流电源51的情况。
直流端子T3连接蓄电池53。在来自交流电源51的交流电力正常地供给的情况下,蓄电池53充电,在来自交流电源51的交流电力未正常地供给的情况(例如停电时)下,蓄电池53放电。直流端子T4连接锂离子电池54。在负载52进行再生运转的情况下,锂离子电池54充电,在负载52进行动力运转的情况下,锂离子电池54放电。
蓄电池53具有廉价这一优点的相反一面,具有伴随充放电而生的劣化较大、无法进行多次充放电的缺点。反之,锂离子电池54具有昂贵这一缺点的相反一面,具有伴随充放电而生的劣化较小、能够多次充放电的优点。因此,虽然产生停电的次数少,但由于停电时需要大电力,作为存储停电时所使用的直流电力的电池而使用了蓄电池53。而作为每次切换负载52的再生运转和动力运转时进行充放电的电池,使用锂离子电池54。
输出端子T5连接负载52。负载52例如是电机,通过从不间断电源装置供给的交流电力而被驱动。本实施方式1中,在负载52进行动力运转的情况与负载52进行再生运转的情况反复交替。
该不间断电源装置具备:开关1,10,14,15,19、保险丝2、电感3,8、转换器4、直流母线5、电容6,9、逆变器7、电流检测器11、双方向斩波器12,13、控制部16,17及半导体开关18。
开关1、保险丝2及电感3串联连接于输入端子T1与转换器4的输入端子之间。开关1在不间断电源装置的使用时打开,例如在不间断电源装置的维护时关闭。保险丝2在过电流流过的情况下被烧断以保护不间断电源装置。电感3使来自交流电源51的交流电流通过转换器4,禁止转换器4上产生的开关频率的信号通过。
转换器4接收从交流电源51经由开关1、保险丝2及电感3而被供给的交流电力。在来自交流电源51的交流电力正常地供给的情况下,转换器4将来自交流电源51的交流电力变换为直流电力而向直流母线5输出。根据负载52上产生的再生电力,即使在直流母线5的直流电圧VDC变得比额定电压VR高的情况下,转换器4也不会将再生电力返回交流电源51侧。来自交流电源51的交流电力在未正常地供给的情况(即停电时)下,转换器4的运转被停止。
直流母线5连接于转换器4的输出端子和逆变器7的输入端子之间,传送直流电力。电容6连接于直流母线5,使直流母线5的直流电圧VDC稳定。逆变器7将从直流母线5接收的直流电力变换为例如商用频率的交流电力而向输出端子输出。
电感8连接于逆变器7的输出端子和开关10的一个端子之间。电容9连接开关10的一个端子。开关10的另一个端子连接输出端子T5。
电感8及电容9构成低通滤波器,使基于逆变器7而生成的例如商用频率的交流电力通过,禁止逆变器7上产生的开关频率的信号通过。换言之,电感8及电容9将从逆变器7输出的矩形波状的交流电圧变换为正弦波状的交流电圧。
在将来自逆变器7的交流电力向负载52供给的逆变器供电模式时,开关10打开,在将从交流电源51经由旁路端子T2而供给的交流电力向负载52供给的旁路供电模式时,开关10关闭。电流检测器11检测开关10的另一个端子和输出端子T5之间流动的交流电流的瞬间值,将表示该检测值的信号向控制部17输出。
双方向斩波器12及开关14串联连接于直流母线5和直流端子T3之间。开关14在不间断电源装置的使用时打开,例如蓄电池53的维护时关闭。双方向斩波器12通过控制部16而被控制,在直流母线5与蓄电池53之间供给和接收直流电力。
控制部16基于从交流电源51而供给的交流电圧VAC来控制双方向斩波器12。控制部16将例如保险丝2与电感3之间的节点电圧检测为交流电圧VAC。
在交流电圧VAC为正常的情况下(即交流电力从交流电源51正常地供给的情况),控制部16控制双方向斩波器12以使得直流电流从直流母线5流向蓄电池53,给蓄电池53充电。
控制部16在交流电圧VAC不正常的情况(即交流电力从交流电源51未正常地供给的情况)下,控制双方向斩波器12以使得直流电流从蓄电池53流向直流母线5,给蓄电池53放电。
双方向斩波器13及开关15串联连接于直流母线5和直流端子T4之间。开关15在不间断电源装置使用时打开,在例如锂离子电池54维护时关闭。双方向斩波器13通过控制部17而被控制,在直流母线5和锂离子电池54之间供给和接收直流电力。
控制部17基于电流检测器11的输出信号和直流母线5的直流电圧VDC控制双方向斩波器13。控制部17基于电流检测器11的输出信号判定负载52是在进行再生运转还是动力运转。控制部17例如将从3个电流检测器11的输出信号中得到的三相交流电流进行三相-二相变换(例如dq变换)而求出有效电流及无效电流。在有效电流为正值的情况下(即有效电流从逆变器7流向负载52的情况),控制部17判定负载52在进行动力运转,有效电流为负值的情况下(即有效电流从负载52流向逆变器7的情况),控制部17判定负载52在进行再生运转。
在负载52进行再生运转且直流母线5的直流电圧VDC超过阈值电圧Vth的情况下,控制部17控制双方向斩波器13以使得电流从直流母线5流向锂离子电池54,给锂离子电池54充电。阈值电圧Vth设定为比直流电圧VDC的额定电压VR高出预先设定的电压。
在锂离子电池54的充电已开始的情况下,即使在直流母线5的直流电圧VDC比阈值电圧Vth低的时候,控制部17使锂离子电池54的充电继续。
在负载52进行动力运转的情况下,控制部17控制双方向斩波器13以使得直流电流从锂离子电池54流向直流母线5,给锂离子电池54放电。
由此,能够不将来自负载52的再生电力向交流电源51供给而降低直流母线5的直流电圧VDC。由此,即便在交流电源51为自家用发电机的情况下,也能够抑制直流母线5的直流电圧VDC的上升。而且,由于能够有效利用来自负载52的再生电力,能够实现不间断电源装置的效率的提升。进一步地,通过给锂离子电池54放电,下一次负载52进行再生运转的时候,能够给锂离子电池54充电。
半导体开关18连接于旁路端子T2与开关10的另一个端子之间,在逆变器7已故障的情况下瞬间打开,在规定时间后关闭。开关19并联连接于半导体开关18,在逆变器7已故障情况下打开。逆变器7已故障情况下,半导体开关18瞬间被打开,在开关19打开且开关10关闭后,半导体开关18关闭。由此,交流电力从交流电源51经由开关19而向负载52供给,负载52的运转继续。
此外,在规定时间内打开半导体开关18是为了防止由于半导体开关18因发热而破损。开关19不仅在逆变器7已故障的情况下,在将交流电源51的交流电力直接向负载52供给的旁路供电模式下也会打开。
下一步,对该不间断电源装置的动作进行说明。设逆变器供电模式被选择,开关1,10,14,15打开,半导体开关18及开关19关闭。在从交流电源51正常地供给交流电力的情况下,来自交流电源51的交流电力经由开关1、保险丝2及电感3而向转换器4供给,变换为直流电力。通过转换器4而生成的直流电力经由直流母线5向逆变器7供给,变换为交流电力。通过逆变器7而生成的交流电力经由电感8及开关10向负载52供给。
该情况下,由于从交流电源51正常地供给了交流电圧VAC,控制部16控制双方向斩波器12以使得电流从直流母线5流向蓄电池53,给蓄电池53充电。蓄电池53的端子间电圧被设定为规定的目标电圧。
若负载52进行再生运转,则负载52上产生的再生电力向开关10、电感8及逆变器7逆流而成为直流电力而向直流母线5供给。基于电流检测器11的输出信号而检测负的有效电流的流动(即负载52已进行再生运转),且在检测出直流母线5的直流电圧VDC已超过阈值电圧Vth的情况下,控制部17控制双方向斩波器13以使得电流从直流母线5流向锂离子电池54,给锂离子电池54充电。
在锂离子电池54的充电已开始的情况下,即使在直流母线5的直流电圧VDC低于阈值电圧Vth的情况下,负载52正进行再生运转的时候,控制部17将继续锂离子电池54的充电。
基于电流检测器11的输出信号,在检测出有正的有效电流流过(即负载52进行动力运转)的情况下,控制部17控制双方向斩波器13以使得直流电流从锂离子电池54流向直流母线5,给锂离子电池54放电。从锂离子电池54向直流母线5供给的直流电力通过逆变器7变换为交流电力而向负载52供给。
逆变器7在已故障情况下,半导体开关18被瞬间打开,来自交流电源51的交流电力经由半导体开关18向负载52供给。开关10关闭、开关19打开后,半导体开关18关闭。由此,来自交流电源51的交流电力经由开关19向负载52供给,负载52的运转继续。
交流电力从交流电源51未正常地供给的情况下,转换器4的运转停止。该情况下,由于来自交流电源51的交流电圧VAC变得异常,控制部16控制双方向斩波器12以使得电流从蓄电池53流向直流母线5,给蓄电池53放电。从蓄电池53向直流母线5供给的直流电力通过逆变器7而变换为交流电力向负载52供给。由此,只要蓄电池53中储存有直流电力,负载52的运转就能够继续。
控制部17与来自交流电源51的交流电圧VAC正常的情况同样地动作,在负载52正进行再生运转的情况下给锂离子电池54充电,在负载52进行动力运转的情况下给锂离子电池54放电。
在蓄电池53的端子间电圧低于放电终止电圧的情况下蓄电池53的放电停止,在锂离子电池54的端子间电圧低于放电终止电圧的情况下锂离子电池54的放电停止,逆变器7的运转停止,负载52的运转停止。
像以上所述一样,本实施方式1中,直流母线5经由双方向斩波器13连接锂离子电池54,在负载52进行再生运转的情况下使锂离子电池54充电,在负载进行动力运转的情况下使锂离子电池54放电。由此,不将负载52上产生的再生电力返回给交流电源51而能够抑制直流母线5的直流电圧VDC的上升。而且,由于能够有效利用负载52上产生的再生电力,能够实现不间断电源装置的效率的提升。
此外,为了取代锂离子电池54,可以设置双电层电容,也可以设置电解电容。
[实施方式2]
一般地,不间断电源装置中不进行再生运转的负载被连接的情况多,进行再生运转的负载被连接的情况少。不进行再生运转的负载连接不间断电源装置的情况下,在实施方式1的不间断电源装置中,双方向斩波器13及锂离子电池54因未被使用而变得无用。本实施方式2中,实现了对该问题的解决。
图2是表示本发明的实施方式2的不间断电源装置的构成的电路块图,是与图1作对比的图。参照图2,该不间断电源装置与图1的不间断电源装置的不同点在于,为了取代控制部17而设置监视部20及控制部21这一点。
监视部20基于电流检测器11的输出信号来判断负载52是进行再生运转还是动力运转,在负载52的再生运转在规定时间内进行的情况下将控制信号CNT设为“L”电平。即使经过规定时间,在负载52的再生运转未进行的情况下,监视部20将控制信号CNT设为“H”电平。经过规定时间但负载52的再生运转仍未进行的情况下,可以推定是因为仅进行动力运转的负载52被连接。
控制部21在控制信号CNT为“L”电平的情况下与实施方式1的控制部17同样地动作(即执行第1模式)。控制部21基于电流检测器11的输出信号和直流母线5的直流电圧VDC控制双方向斩波器13。控制部21基于电流检测器11的输出信号判断负载52是进行再生运转还是动力运转。
在负载52进行再生运转且直流母线5的直流电圧VDC超过阈值电圧Vth的情况下,控制部21控制双方向斩波器13以使得电流从直流母线5流向锂离子电池54,给锂离子电池54充电。在锂离子电池54的充电已开始的情况下,即使在直流母线5的直流电圧VDC在比阈值电圧Vth低的时候,控制部21也会使锂离子电池54的充电继续。
在负载52进行动力运转的情况下,控制部21控制双方向斩波器13以使得直流电流从锂离子电池54流向直流母线5,使锂离子电池54放电。
在控制信号CNT为“H”电平的情况下,控制部21与控制部16同样地动作(即执行第2模式)。控制部21基于从交流电源51被供给的交流电圧VAC控制双方向斩波器13。在交流电圧VAC正常的情况下(即交流电力从交流电源51正常地供给的情况),控制部21控制双方向斩波器13以使得电流从直流母线5流向锂离子电池54,给锂离子电池54充电。
在交流电圧VAC不正常的情况下(即交流电力从交流电源51未正常地供给的情况),控制部21控制双方向斩波器13以使得直流电流从锂离子电池54流向直流母线5,给锂离子电池54放电。其他的构成及动作因为与实施方式1相同,所以对该说明不再重复。
本实施方式2中,除了得到与实施方式1相同的效果,即使在仅进行动力运转的负载52被连接的情况下,能够有效地使用双方向斩波器13及锂离子电池54,能够增加在停电时能够供给的电力。
[实施方式3]
实施方式2中,基于电流检测器11的检测结果判定负载52是进行再生运转还是动力运转,在未进行再生运转的时间超过规定时间的情况下,将锂离子电池54用作了停电时用以供给电力的电池。但是,在即使不使负载52运转也已经明确负载52是否会进行再生运转的情况下,监视部20变得无用,使得成本变高。本实施方式3中实现了对于该问题的解决。
图3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块图,是与图2作对比的图。参照图3,该不间断电源装置与图2的不间断电源装置的不同点在于监视部20被设定部22置换这一点。
设定部22包括供不间断电源装置的使用者操作的按钮,用于设定负载52是否是再生运转。在由使用者将负载52设定为再生运转的情况下,设定部22将控制信号CNT设为“L”电平。在由使用者将负载52设定为非再生运转的情况下,设定部22将控制信号CNT设为“H”电平。设定部22构成选择第1模式与第2模式之中的任意一个模式的选择部。
控制部21如图2所示,基于控制信号CNT及交流电圧VAC控制双方向斩波器13。其他的构成及动作由于与实施方式2相同,所以不对该说明进行重复。
本实施方式3与实施方式2相比,能够实现低成本化。
[实施方式4]
图4是表示本发明的实施方式4的不间断电源装置的构成的电路块图,是与图3作对比的图。参照图4,该不间断电源装置与图3的不间断电源装置的不同点在于,追加有监视部23这一点。
在由使用者设定负载52为再生运转的情况下,设定部22将控制信号CNT1设为“L”电平。在来自设定部22的控制信号CNT1为“L”电平的情况下,监视部23与图2的监视部20同样地动作,在负载52在规定时间内进行再生运转的情况下将控制信号CNT设为“L”电平,在经过规定时间但负载52的再生运转却未进行的情况下,将控制信号CNT设为“H”电平。
在来自设定部22的控制信号CNT1为“H”电平的情况下,监视部23将控制信号CNT设为“H”电平。即使是来自设定部22的控制信号CNT1为“H”电平的情况,在负载52进行再生运转的情况下,监视部23与图2的监视部20同样地动作,在负载52在规定时间内进行再生运转的情况下将控制信号CNT设为“L”电平,在经过了规定时间但负载52却未进行再生运转的情况下,将控制信号CNT设为“H”电平。由于其他的构成及动作与实施方式2,3相同,不重复该说明。
本实施方式4中,连接进行再生运转的负载和不进行再生运转的负载之间的任意一个的负载后,即使在将一个负载变更为另一个负载的情况下,能够不操作设定部22而切换控制部21的动作。由此,在将一个负载变更为另一个负载的情况下,即便忘记设定部22的操作的情况下,也能够自动切换控制部21的动作。
[实施方式5]
图5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块图,是与图3作对比的图。参照图5,该不间断电源装置与图3的不间断电源装置不同的点在于为了替代双方向斩波器13、开关15、直流端子T4及控制部21而设置了控制部30、开关31、及负载端子T6这一点。
开关31连接于输出端子T5和负载端子T6之间,由控制部30控制。负载端子T6上连接有为了消耗负载52上产生的再生电力的负载55。负载55例如是电阻元件、电感等。
设定部22如图3所示,在由使用者设定负载52为再生运转的情况下,将控制信号CNT设为“L”电平。在由使用者设定负载52为非再生运转的情况下,设定部22将控制信号CNT设为“H”电平。
控制部30在控制信号CNT为“L”电平的情况下,基于电流检测器11的输出信号和直流母线5的直流电圧VDC控制开关31。控制部30基于电流检测器11的输出信号,判定负载52是进行再生运转还是动力运转。
在负载52进行再生运转且直流母线5的直流电圧VDC超过阈值电圧Vth的情况下,控制部30打开开关31。由此,负载52上产生的再生电力的至少一部分通过开关31向负载55供给,在负载55上被消耗。打开开关31的情况下,在直流母线5的直流电圧VDC比阈值电圧Vth低时,控制部30继续打开开关31。
控制部30在负载52进行动力运转的情况下,关闭开关31。在控制信号CNT为“H”电平的情况下,控制部30将开关31设为关闭状态。即使是控制信号CNT为“H”电平的情况,在负载52进行再生运转的情况下,控制部30打开开关31。由于其他的构成及动作与实施方式1相同,不重复该说明。
本实施方式5中,在连接负载52的输出端子T5与连接用以消耗负载52上产生的再生电力的负载55的负载端子T6之间连接开关31,在负载52进行再生运转的情况下打开开关31,在负载52进行动力运转的情况下关闭开关31。由此,能够不将负载52上产生的再生电力返回给交流电源51而抑制直流母线5的直流电圧VDC的上升。
[实施方式6]
图6是表示本发明的实施方式6的不间断电源装置的构成的电路块图,是与图5作对比的图。参照图6,该不间断电源装置与图5的不间断电源装置的不同点在于控制部30被置换为控制部33且追加了开关32及负载端子T7这一点。
开关32连接于输出端子T5和负载端子T7之间,由控制部33控制。负载端子T7连接用以消耗负载52上产生的再生电力的负载56。负载56例如是电阻元件、电感等。
在控制信号CNT为“L”电平的情况下,控制部33基于电流检测器11的输出信号和直流母线5的直流电圧VDC,控制开关31,32。控制部33基于3个电流检测器11的输出信号而求出流入负载52的有效电流,在该有效电流为负值的情况(即有效电流从负载52流出的情况)下,判定负载52在进行再生运转,在该有效电流为正值的情况下(即有效电流流入负载52的情况)判定负载52在进行动力运转。
在负载52进行再生运转且直流母线5的直流电圧VDC超过阈值电圧Vth的情况下,在有效电流的绝对值比阈值电流小的时候,控制部33仅将开关31,32之中的开关31打开,有效电流的绝对值比阈值电流大的时候,将开关31,32二者打开。由此,负载52上产生的再生电流在比较小的时候,仅使负载55消耗再生电流,负载52上产生的再生电流比较大的时候,能够使负载55,56消耗再生电流。由于其他的构成及动作与实施方式5相同,不重复该说明。
本实施方式6中,除了得到与实施方式5相同的效果,对应负载52上产生的再生电流的大小,由于改变了消耗再生电力用的负载数,能够将伴随开关31,32的开启和关闭的输出端子T5的电圧的变动抑制为较小。
此外,本实施方式6中,虽然设置了2组开关31,32及负载55,56,但不限于此,也可以设置3组以上的开关及负载,对应负载52上产生的再生电流的大小而改变打开的开关数。
本次公开的实施方式中,全部的内容点都是例示,不应被认为是限制内容。本发明的范围不是上述的说明,而是通过权利要求范围来表示,旨在包含与权利要求等同的意思及范围内的全部的变更。
符号说明:T1输入端子、T2旁路端子、T3,T4直流端子、T5输出端子、T6,T7负载端子、1,10,14,15,19,31,32开关、2保险丝、3,8电感、4转换器、5直流母线、6,9电容、7逆变器、11电流检测器、12,13双方向斩波器、16,17,21,30,33控制部、18半导体开关、20,23监视部、22设定部、51交流电源、52,55,56负载、53蓄电池、54锂离子电池。

Claims (7)

1.一种不间断电源装置,其中,
具备:
正向变换器,将来自交流电源的交流电力变换为直流电力而向直流母线输出;
逆向变换器,将从所述直流母线接收的直流电力变换为交流电力而向负载供给;
第1双方向斩波器,在所述直流母线与第1蓄电装置之间供给和接收直流电力;
第2双方向斩波器,在所述直流母线和第2蓄电装置之间供给和接收直流电力;
第1控制部,在交流电力从所述交流电源正常地供给的情况下,控制所述第1双方向斩波器以使得电流从所述直流母线流向所述第1蓄电装置,在交流电力从所述交流电源未正常地供给的情况下,控制所述第1双方向斩波器以使得电流从所述第1蓄电装置流向所述直流母线;及
第2控制部,在所述负载未进行再生运转的时间比预定时间短的情况下执行第1模式,在所述负载未进行再生运转的时间比所述预定时间长的情况下执行第2模式,
所述第1模式中,所述第2控制部在所述负载进行再生运转的情况下,控制所述第2双方向斩波器以使得电流从所述直流母线流向所述第2蓄电装置,在所述负载进行动力运转的情况下,控制所述第2双方向斩波器以使得电流从所述第2蓄电装置流向所述直流母线,
所述第2模式中,在交流电力从所述交流电源正常地供给的情况下,所述第2控制部控制所述第2双方向斩波器以使得电流从所述直流母线流向所述第2蓄电装置,在交流电力从所述交流电源未正常地供给的情况下,控制所述第2双方向斩波器以使得电流从所述第2蓄电装置流向所述直流母线。
2.如权利要求1所述的不间断电源装置,其中,
还具备电流检测器,该电流检测器检测所述逆向变换器和所述负载之间流动的电流,
所述第2控制部基于所述电流检测器的检测结果来判定所述负载是进行再生运转还是动力运转,基于判定结果来控制所述第2双方向斩波器。
3.如权利要求2所述的不间断电源装置,其中,
所述逆向变换器将从所述直流母线接收的直流电力变换为三相交流电力而向所述负载供给,
所述电流检测器检测所述逆向变换器和所述负载之间流动的三相交流电流,
所述第2控制部将由所述电流检测器检测出的三相交流电流进行三相-二相变换,求出有效电流及无效电流,在所述有效电流从所述逆向变换器流向所述负载的情况下判定所述负载进行动力运转,在所述有效电流从所述负载流向所述逆向变换器的情况下,判定所述负载进行再生运转。
4.权利要求1所述的不间断电源装置,其中,
在所述第1模式中,所述第2控制部在所述负载进行再生运转且所述直流母线的电圧超过预定阈值电圧的情况下,开始控制所述第2双方向斩波器以使得电流从所述直流母线流向所述第2蓄电装置,
开始控制所述第2双方向斩波器后,即使在所述直流母线的电圧低于所述预定阈值电圧的情况下,在所述负载进行再生运转的情况下,所述第2控制部继续控制所述第2双方向斩波器以使得电流从所述直流母线流向所述第2蓄电装置。
5.如权利要求1所述的不间断电源装置,其中,
所述第2蓄电装置是锂离子电池。
6.如权利要求1所述的不间断电源装置,其中,
所述第2蓄电装置是双电层电容。
7.如权利要求1所述的不间断电源装置,其中,
所述第2蓄电装置是电解电容。
CN201680084543.3A 2016-04-14 2016-04-14 不间断电源装置 Active CN109075599B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2016/061968 WO2017179162A1 (ja) 2016-04-14 2016-04-14 無停電電源装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109075599A CN109075599A (zh) 2018-12-21
CN109075599B true CN109075599B (zh) 2021-12-07

Family

ID=60042811

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680084543.3A Active CN109075599B (zh) 2016-04-14 2016-04-14 不间断电源装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10811898B2 (zh)
EP (1) EP3444922B8 (zh)
JP (1) JP6725647B2 (zh)
KR (1) KR102193826B1 (zh)
CN (1) CN109075599B (zh)
WO (1) WO2017179162A1 (zh)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6608405B2 (ja) * 2017-07-19 2019-11-20 矢崎総業株式会社 電圧変換ユニット
JP6958287B2 (ja) 2017-11-24 2021-11-02 トヨタ自動車株式会社 電力制御システムおよび車両
US10790670B1 (en) * 2018-03-08 2020-09-29 Zerobase Energy, Llc Hybrid generator system and method with multi tasked power inverter
JP6957416B2 (ja) * 2018-06-28 2021-11-02 東芝三菱電機産業システム株式会社 無停電電源システム
CN112438008B (zh) * 2018-07-04 2024-03-22 东芝三菱电机产业系统株式会社 不间断电源装置
CN112514200B (zh) * 2018-08-03 2024-04-26 东芝三菱电机产业系统株式会社 不间断电源装置
CN112997395B (zh) * 2018-11-14 2024-01-02 东芝三菱电机产业系统株式会社 电力转换装置
JP6571903B1 (ja) * 2018-11-20 2019-09-04 東芝三菱電機産業システム株式会社 無停電電源装置
EP3672023B1 (en) * 2018-12-17 2021-09-01 ABB Schweiz AG An ups device for electric power distribution installations
US20200266652A1 (en) * 2019-02-20 2020-08-20 Hamilton Sundstrand Corporation Electrical power system including an active rectifier
JP7140711B2 (ja) * 2019-05-20 2022-09-21 東芝三菱電機産業システム株式会社 無停電電源システム
US11336114B2 (en) 2019-06-25 2022-05-17 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Uninterruptible power supply apparatus
US11888340B2 (en) 2020-12-04 2024-01-30 Schneider Electric It Corporation Method to enhance the life of a lithium battery
KR102343175B1 (ko) * 2021-09-13 2021-12-24 이화전기공업 주식회사 직류 부하에 지속적으로 전력 공급이 가능한 무정전 전원장치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007223799A (ja) * 2006-02-27 2007-09-06 Toshiba Elevator Co Ltd エレベータ制御装置
JP5089365B2 (ja) * 2007-12-17 2012-12-05 三菱電機株式会社 エレベータ蓄電制御装置

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0564378A (ja) * 1990-11-20 1993-03-12 Mitsubishi Electric Corp 無停電電源装置
JPH11299275A (ja) * 1998-04-14 1999-10-29 Osaka Gas Co Ltd エレベータの電源装置
JP4347982B2 (ja) * 2000-02-28 2009-10-21 三菱電機株式会社 エレベーターの制御装置
JP4249364B2 (ja) * 2000-02-28 2009-04-02 三菱電機株式会社 エレベータの制御装置
JP4283963B2 (ja) * 2000-02-28 2009-06-24 三菱電機株式会社 エレベータの制御装置
US20060164044A1 (en) * 2005-01-25 2006-07-27 Keat Cheong S Digital pulse controlled capacitor charging circuit
US20090014252A1 (en) 2006-01-30 2009-01-15 Vedula Sastry V Elevator drive assembly including a capacitive energy storage device
WO2008001572A1 (fr) * 2006-06-28 2008-01-03 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Dispositif de commande d'onduleur et son procédé de fonctionnement
ES2492715T3 (es) * 2008-08-15 2014-09-10 Otis Elevator Company Gestión de potencia de múltiples fuentes en un sistema de potencia de ascensor
CN102187562B (zh) * 2008-10-16 2014-09-03 东芝三菱电机产业系统株式会社 功率转换装置
JP2012508880A (ja) * 2008-11-17 2012-04-12 オーチス エレベータ カンパニー バッテリ充電状態較正
US8629637B2 (en) * 2008-11-21 2014-01-14 Otis Elevator Company Operation of a three-phase regenerative drive from mixed DC and single phase AC power sources
TWI364900B (en) * 2008-12-01 2012-05-21 Delta Electronics Inc Uninterruptible power supply
JP5471128B2 (ja) * 2009-07-31 2014-04-16 富士電機株式会社 電力変換装置
KR101335129B1 (ko) * 2009-09-11 2013-12-03 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 전력 변환 장치
JP5640387B2 (ja) * 2010-01-21 2014-12-17 日本電気株式会社 電源装置
JP5561071B2 (ja) * 2010-09-29 2014-07-30 サンケン電気株式会社 無停電電源装置
US8830701B2 (en) * 2011-06-13 2014-09-09 Tdk Corporation DC-DC converter
JP5843624B2 (ja) 2012-01-17 2016-01-13 三菱電機株式会社 系統連系用電力変換システム
JP5559261B2 (ja) * 2012-07-17 2014-07-23 ファナック株式会社 蓄電装置を有するモータ駆動装置
JP5812976B2 (ja) * 2012-12-07 2015-11-17 東芝エレベータ株式会社 昇降機を備えた建物の電力システム
JP5602890B2 (ja) * 2013-01-29 2014-10-08 ファナック株式会社 蓄電装置および抵抗放電装置を有するモータ制御装置
EP2983270A4 (en) * 2013-04-03 2016-07-27 Autonetworks Technologies Ltd CONTROL DEVICE, POWER SUPPLY CONTROL DEVICE, CHARGE CONTROL METHOD, CHARGE CONTROL DEVICE, AND POWER SUPPLY DEVICE FOR VEHICLE
KR102314037B1 (ko) * 2014-06-09 2021-10-15 엘지전자 주식회사 모터 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화기
DE112014006690B4 (de) * 2014-06-19 2021-07-22 Mitsubishi Electric Corporation Verbessertes Wechselstrommotoransteuerungssystem
JP6294187B2 (ja) * 2014-08-22 2018-03-14 株式会社日立製作所 無停電電源装置
US10245959B2 (en) * 2014-10-07 2019-04-02 Nanyang Technological University Power converter system and method of manufacturing thereof
US10340730B2 (en) * 2014-11-27 2019-07-02 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Uninterruptible power supply apparatus
KR102284483B1 (ko) * 2014-12-02 2021-08-02 삼성에스디아이 주식회사 배터리 모듈 및 그의 구동방법
KR102061988B1 (ko) * 2015-09-30 2020-01-02 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 무정전 전원 장치
US9893562B2 (en) * 2015-11-23 2018-02-13 Jae Jin Lee Direct current uninterruptible power supply system
KR102046274B1 (ko) * 2015-11-27 2019-11-18 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 무정전 전원 장치
US10211670B2 (en) * 2015-12-22 2019-02-19 Schneider Electric It Corporation UPS with integrated bypass switch
WO2017151718A1 (en) * 2016-03-04 2017-09-08 G4 Synergetics, Inc. Hybrid power delivery with improved power control
CN109075604B (zh) * 2016-04-15 2021-12-07 东芝三菱电机产业系统株式会社 不间断电源装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007223799A (ja) * 2006-02-27 2007-09-06 Toshiba Elevator Co Ltd エレベータ制御装置
JP5089365B2 (ja) * 2007-12-17 2012-12-05 三菱電機株式会社 エレベータ蓄電制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20190181677A1 (en) 2019-06-13
KR102193826B1 (ko) 2020-12-22
US10811898B2 (en) 2020-10-20
EP3444922A4 (en) 2019-12-18
EP3444922A1 (en) 2019-02-20
KR20180129894A (ko) 2018-12-05
EP3444922B8 (en) 2021-03-17
JP6725647B2 (ja) 2020-07-22
CN109075599A (zh) 2018-12-21
EP3444922B1 (en) 2021-01-13
JPWO2017179162A1 (ja) 2019-01-31
WO2017179162A1 (ja) 2017-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109075599B (zh) 不间断电源装置
US10784713B2 (en) Uninterruptible power supply device
US9065277B1 (en) Battery backup system for uninterrupted power supply
KR101684840B1 (ko) 컨버터 유닛 시스템 및 컨버터 유닛
AU2012275336B2 (en) Systems and methods for operating an uninterruptible power supply
US10177586B2 (en) Electric energy storage apparatus
JP2012175864A (ja) 蓄電システム
JP6468593B2 (ja) 蓄電システム
CN109075604B (zh) 不间断电源装置
JP4774961B2 (ja) 無停電電源装置
JP2004112929A (ja) 交流−直流変換装置
CN112438008A (zh) 不间断电源装置
KR20180132869A (ko) 무정전 전원 장치
JP2017050999A (ja) 電源装置
US20240195214A1 (en) Arrangement of converters and fast switches to provide bess & ups combined function
US20240223003A1 (en) Backfeed protection circuit
EP4395121A2 (en) Power system and method of operating a power system
CN113904307A (zh) 直流母线电容缓冲保护电路及方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant