CN113396519A - 不间断电源系统 - Google Patents

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Abstract

主控制部(20)对多个不间断电源装置(U)进行控制。多个不间断电源装置(U)分别包括从属控制部(15)以及至少检测逆变器(8)的直流输入电压、交流输出电压及输出电流的检测电路(41~43)。主控制部(20)基于从多个不间断电源装置(U)各自的从属控制部(15)发送的检测电路(41~43)的检测值生成对多个不间断电源装置(U)共用的第1电压指令值及第2电压指令值。主控制部(20)将生成的第1电压指令值及第2电压指令值对各不间断电源装置(U)的从属控制部(15)发送。从属控制部(15)按照接收到的第1电压指令值生成用来控制变换器(4)的第1控制信号。从属控制部(15)按照接收到的第2电压指令值生成用来控制逆变器(8)的第2控制信号。

Description

不间断电源系统
技术领域
本发明涉及不间断电源系统。
背景技术
在日本特开2009-142078号公报(专利文献1)中,公开了具备多个电源单元、对多个电源单元共同地设置的主控制单元和按照每个电源单元单独地设置的单元控制装置的不间断电源装置。在该不间断电源装置中,主控制装置构成为,生成1单元量的使各电源单元的电力变换装置动作的栅极(gate)脉冲。各电源单元的单元控制装置构成为,通过基于电源单元的电流信息调整栅极脉冲,对电源单元的输出电流的不平衡进行修正。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2009-142078号公报
发明内容
发明要解决的课题
根据在上述专利文献1中记载的不间断电源装置,由于不需要在电源单元中设置高性能且昂贵的CPU,所以能够在抑制成本上升的同时变更不间断电源装置的容量。
但是,当主控制装置对各电源单元的单元控制装置发送栅极脉冲时,有时在栅极脉冲中叠加有噪声。在此情况下,担心通过单元控制装置使用叠加有噪声的栅极脉冲使各电源单元的电力变换装置动作而有可能引起各电源单元的误动作。
本发明是为了解决这样的问题而做出的,本发明的目的是提供一种能够使相对于负载并联连接的多个不间断电源装置稳定地动作的不间断电源系统。
用来解决课题的手段
在本发明的一技术方案中,不间断电源系统具备多个不间断电源装置和主控制部。多个不间断电源装置与负载并联连接。主控制部控制多个不间断电源装置。多个不间断电源装置分别包括变换器、逆变器、检测电路及从属控制部。变换器将从交流电源供给的交流电力变换为直流电力。逆变器将变换器或电力贮存装置供给的直流电力变换为交流电力,并对负载供给。检测电路至少检测逆变器的直流输入电压、逆变器的交流输出电压及逆变器的输出电流。从属控制部与主控制部通信连接,控制变换器及逆变器。主控制部基于从多个不间断电源装置各自的从属控制部发送的检测电路的检测值,生成对多个不间断电源装置共用的第1电压指令值及第2电压指令值。主控制部将生成的第1电压指令值及第2电压指令值对各多个不间断电源装置的从属控制部发送。从属控制部按照接收到的第1电压指令值生成用来控制变换器的第1控制信号。从属控制部按照接收到的第2电压指令值生成用来控制逆变器的第2控制信号。
发明效果
根据本发明,能够提供能够使相对于负载并联连接的多个不间断电源装置稳定地动作的不间断电源系统。
附图说明
图1是表示有关实施方式的不间断电源系统的整体结构的电路框图。
图2是表示变换器及逆变器的结构例的电路图。
图3是表示双向斩波器的结构例的电路图。
图4是说明控制装置及控制电路的控制结构的一例的功能框图。
图5是说明电压指令生成部的结构例的功能框图。
图6是说明校验电路的结构例的功能框图。
图7是说明修正电路、PWM电路及死区时间生成电路的结构例的功能框图。
图8是说明修正电路、PWM电路及死区时间生成电路的结构例的功能框图。
图9是说明修正电路、PWM电路及死区时间生成电路的结构例的功能框图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。另外,以下对图中的相同或对应部分赋予相同的标号而原则上不重复其说明。
<不间断电源系统的整体结构>
图1是表示有关实施方式的不间断电源系统的整体结构的电路框图。参照图1,不间断电源系统具备多个(在图1中是3个)不间断电源装置U1~U3、控制装置20及多个电池B1~B3。在以下的说明中,有时将多个不间断电源装置U1~U3统称作“不间断电源装置U”、将多个电池B1~B3统称作“电池B”。
不间断电源装置U1~U3分别包括输入端子T1、电池端子T2及输出端子T3。输入端子T1从商用交流电源100接受商用频率的交流电力。不间断电源系统实际上从商用交流电源100接受三相交流电力(U相交流电力、V相交流电力、W相交流电力),但为了图面及说明的简单化,在图1中仅表示了一相的电路。
不间断电源装置U1~U3的电池端子T2与电池(电力贮存装置)B1~B3分别连接。电池B1~B3分别储存直流电力。也可以在电池端子T2上代替电池B而连接电容器。
输出端子T3与负载102连接。负载102被交流电力驱动。不间断电源装置U1~U3相对于负载102并联连接。在不间断电源系统的通常运转时,不间断电源装置U1~U3为运转状态,从不间断电源装置U1~U3向负载102供给商用频率的交流电力。也可以形成将不间断电源装置U1~U3中的仅负载102的运转所需要的适当运转台数(例如2台)不间断电源装置(例如U1、U2)设为运转状态、将其余的不间断电源装置(在此情况下为U3)设为待机状态的结构。
不间断电源装置U1~U3分别还具备开关S1~S3、电容器1、5、10、电抗器2、9、变换器4、直流线路6、双向斩波器7、逆变器8、电流检测器12、13及控制电路15。
开关S1及电抗器2串联连接在输入端子T1与变换器4的输入节点之间。电容器1与开关S1及电抗器2之间的节点N1连接。开关S1在对应的不间断电源装置U为运转状态的情况下被开启(导通),在对应的不间断电源装置U为待机状态的情况下被关闭(非导通)。在节点N1出现的交流输入电压Vi的瞬时值由控制电路15检测。基于交流输入电压Vi的瞬时值,判别有无停电的发生等。电流检测器13检测从输入端子T1(即商用交流电源100)经由开关S1流到节点N1的电流(以下也称作输入电流)Ii的瞬时值,向控制电路15提供表示其检测值的信号Ii。
电容器1及电抗器2构成交流输入滤波器3。交流输入滤波器3是低通滤波器,使商用频率的交流电力从商用交流电源100穿过变换器4,防止由变换器4产生的切换频率的信号传递给商用交流电源100。
变换器(converter)4受控制电路15控制,在从商用交流电源100供给交流电力的通常时,将交流电力变换为直流电力并向直流线路6输出。在从商用交流电源100的交流电力的供给被停止的停电时,变换器4的运转被停止。变换器4的输出电压能够控制为希望的值。
电容器5与直流线路6连接,使直流线路6的电压平滑化。在直流线路6中出现的直流电压Vd的瞬时值由控制电路15检测。直流线路6与双向斩波器7的高电压侧节点连接,双向斩波器7的低电压侧节点经由开关S2与电池端子T2连接。
开关S2在对应的不间断电源装置U使用时被开启,对应的不间断电源装置U及对应的电池B维护时被关闭。在电池端子T2出现的电池B的端子间电压Vb的瞬时值由控制电路15检测。电流检测器14检测从双向斩波器7经由开关S2流到电池端子T2(即电池B)的电流(以下也称作电池电流)Ib的瞬时值,将表示其检测值的信号Ib向控制电路15提供。
双向斩波器7受控制电路15控制,在从商用交流电源100供给交流电力的通常时,将由变换器4生成的直流电压Vd降压并向电池B提供。此外,双向斩波器7在将电池B的直流电力向逆变器8供给的情况下,将电池B的端子间电压(以下也称作电池电压)Vb升压并向直流线路6输出。直流线路6与逆变器8的输入节点连接。
逆变器(inverter)8受控制电路15控制,将从变换器4或双向斩波器7经由直流线路6供给的直流电力变换为商用频率的交流电力并输出。即,逆变器8在通常时将从变换器4经由直流线路6供给的直流电力变换为交流电力,在停电时将从电池B经由双向斩波器7供给的直流电力变换为交流电力。逆变器8的输出电压能够控制为希望的值。
逆变器8的输出节点与电抗器9的一个端子连接,电抗器9的另一个端子(节点N2)经由开关S3与输出端子T3连接。电容器10与节点N2连接。在节点N2出现的交流输出电压Vo的瞬时值由控制电路15检测。电流检测器12检测从节点N2经由开关S3流到输出端子T3(即负载102)的电流(以下也称作输出电流)Io的瞬时值,向控制电路15提供表示其检测值的信号Io。
电抗器9及电容器10构成交流输出滤波器11。交流输出滤波器11是低通滤波器,使由逆变器8生成的商用频率的交流电力穿过到输出端子T3,防止由逆变器8产生的切换频率的信号被传递给输出端子T3。开关S3受控制电路15控制,在对应的不间断电源装置U使用时被开启,在对应的不间断电源装置U维护时被关闭。
变换器4、双向斩波器7及逆变器8由半导体开关元件构成。作为半导体开关元件,例如应用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:绝缘栅双极晶体管)。作为半导体开关元件的控制方式,可以应用PWM(Pulse Width Modulation:脉宽调制)控制。图2是表示变换器4及逆变器8的结构例的电路图。
参照图2,变换器4包括IGBTQ1~Q6及二极管D1~D6。IGBTQ1~Q3的集电极都与直流正母线Lp连接,它们的发射极分别与输入节点4a、4b、4c连接。
输入节点4a、4b、4c分别与未图示的电抗器2a、2b、2c的另一个端子连接。IGBTQ4~Q6的集电极分别与输入节点4a、4b、4c连接,它们的发射极都与直流负母线Ln连接。二极管D1~D6分别与IGBTQ1~Q6反向并联地连接。
IGBTQ1、Q4分别受栅极信号A1、B1控制,IGBTQ2、Q5分别受栅极信号A2、B2控制,IGBTQ3、Q6分别受栅极信号A3、B3控制。栅极信号B1、B2、B3分别是栅极信号A1、A2、A3的反转信号。
IGBTQ1~Q3分别在栅极信号A1~A3被设为H电平的情况下开启,分别在栅极信号A1~A3被设为L电平的情况下关闭。IGBTQ4~Q6分别在栅极信号B1~B3被设为H电平的情况下开启,分别在栅极信号B1~B3被设为L电平的情况下关闭。
栅极信号A1、B1、A2、B2、A3、B3分别是脉冲信号列,是PWM信号。栅极信号A1、B1的相位、栅极信号A2、B2的相位和栅极信号A3、B3的相位基本上各偏移120度。栅极信号A1、B1、A2、B2、A3、B3由控制电路15生成。通过由栅极信号A1、B1、A2、B2、A3、B3使IGBTQ1~Q6分别在规定的定时开启关闭,并调整IGBTQ1~Q6各自的开启时间,能够将施加在输入节点4a~4c上的三相交流电压变换为直流电压Vd。
逆变器8包括IGBTQ11~Q16及二极管D11~D16。IGBTQ11~Q13的集电极都与直流正母线Lp连接,它们的发射极分别与输出节点8a、8b、8c连接。
输出节点8a、8b、8c分别与未图示的电抗器9a、9b、9c的一个端子连接。IGBTQ14~Q16的集电极分别与输出节点8a、8b、8c连接,它们的发射极都与直流负母线Ln连接。二极管D11~D16分别与IGBTQ11~Q16反向并联地连接。
IGBTQ11、Q14分别受栅极信号X1、Y1控制,IGBTQ12、Q15分别受栅极信号X2、Y2控制,IGBTQ13、Q16分别受栅极信号X3、Y3控制。栅极信号Y1、Y2、Y3分别是栅极信号X1、X2、X3的反转信号。
IGBTQ11~Q13分别在栅极信号X1~X3被设为H电平的情况下开启,分别在栅极信号X1~X3被设为L电平的情况下关闭。IGBTQ14~Q16分别在栅极信号Y1~Y3被设为H电平的情况下开启,分别在栅极信号Y1~Y3被设为L电平的情况下关闭。
栅极信号X1、Y1、X2、Y2、X3、Y3分别是脉冲信号列,是PWM信号。栅极信号X1、Y1的相位、栅极信号X2、Y2的相位和栅极信号X3、Y3的相位基本上各偏移120度。栅极信号X1、Y1、X2、Y2、X3、Y3由控制电路15生成。通过由栅极信号X1、Y1、X2、Y2、X3、Y3使IGBTQ11~Q16分别在规定的定时开启关闭,并且调整IGBTQ11~Q16各自的开启时间,能够将直流母线Lp、Ln间的直流电压Vd变换为三相交流电压Vo。
图3是表示双向斩波器7的结构例的电路图。参照图3,双向斩波器7包括IGBTQ21、Q22、二极管D21、D22、电抗器700及电容器702。
IGBTQ21的集电极与高电压侧节点7a连接,其发射极经由电抗器700与低电压侧节点7c连接,并且与IGBTQ22的集电极连接。IGBTQ22的发射极与高电压侧节点7b及低电压侧节点7d连接。二极管D21、D22分别与IGBTQ21、Q22反向并联地连接。电容器连接在高电压侧节点7a、7b间,使高电压侧节点7a、7b间的直流电压Vd稳定化。
IGBTQ21受来自控制电路15的栅极信号G1控制。如果栅极信号G1被设为H电平则IGBTQ21开启,如果栅极信号G1被设为L电平则IGBTQ21关闭。IGBTQ22受来自控制电路15的栅极信号G2控制。如果栅极信号G2被设为H电平则IGBTQ22开启,如果栅极信号G2被设为L电平则IGBTQ22关闭。栅极信号G1、G2分别是脉冲信号列,是PWM信号。栅极信号G1是栅极信号G2的反转信号。
回到图1,控制电路15基于来自控制装置20的信号、交流输入电压Vi、直流电压Vd、电池电压Vb、交流输出电压Vo、输入电流Ii、电池电流Ib及输出电流Io等,控制对应的不间断电源装置U(以下也称作自身装置)整体。具体而言,在从商用交流电源100供给交流电力的通常时,控制电路15与交流输入电压Vi的相位同步而对变换器4及逆变器8进行控制。
此外,控制电路15在通常时对变换器4进行控制,以使直流电压Vd成为作为直流电压Vd的目标值的参照电压Vdr,在从商用交流电源100的交流电力的供给被停止的停电时使变换器4的运转停止。参照电压Vdr相当于“第1目标值”或“第3目标值”。
进而,控制电路15在通常时对双向斩波器7进行控制,以使电池电压Vb成为作为电池电压Vb的目标值的参照电压Vbr,在停电时对双向斩波器7进行控制,以使直流电压Vd成为参照电压Vdr。
控制电路15通过通信线缆16与控制装置20及其他的各不间断电源装置U的控制电路15相互连接。各不间断电源装置U的控制电路15及控制装置20经由通信线缆16收发数据。作为控制装置20及控制电路15间的通信方式而应用串行通信方式。串行通信既可以是有线通信也可以是无线通信。控制装置20对各不间断电源装置U的变换器4及逆变器8进行控制,以使多个不间断电源装置U1~U3的分担电流相等。
控制装置20基于来自多个不间断电源装置U1~U3的信号等,对不间断电源系统整体进行控制。控制装置20与统一控制多个不间断电源装置U1~U3的“主控制部”的一实施例对应。不间断电源装置U的控制电路15与按照从控制装置20提供的控制指令控制对应的不间断电源装置U(自身装置)的“从属控制部”的一实施例对应。
具体而言,控制装置20经由通信线缆16从多个不间断电源装置U1~U3分别接收表示输入电流Ii、输出电流Io及电池电流Ib的检测值、和交流输入电压Vi、直流电压Vd、电池电压Vb及交流输出电压Vo的检测值的信号。控制装置20基于接收到的信号生成对于各不间断电源装置U的电压指令。控制装置20将所生成的电压指令经由通信线缆16对多个不间断电源装置U1~U3的控制电路15发送。
不间断电源装置U的控制电路15如果接收到来自控制装置20的电压指令,则使对应的开关S1开启,并按照电压指令控制对应的变换器4、双向斩波器7及逆变器8的运转。
<不间断电源系统的控制结构>
图4是说明控制装置20及控制电路15的控制结构的一例的功能框图。不间断电源装置U1的控制电路15、不间断电源装置U2的控制电路15及不间断电源装置U3的控制电路15基本的结构相同。在图4中,代表性地表示了不间断电源装置U1的控制电路15。
参照图4,控制装置20和多个不间断电源装置U1~U3的控制电路15通过通信线缆16可双向通信地连接。通信线缆16构成为,通过串行通信双向地传送数据。
(控制装置20的结构)
控制装置20具备串行通信接口(I/F)21、平均值运算部22、电压指令生成部23、控制电源24及控制电源生成部25。构成控制装置20的各功能块例如通过由构成控制装置20的微型计算机进行的软件处理及/或硬件处理实现。
串行通信I/F21是用来通过使用通信线缆16的串行通信在控制装置20与控制电路15之间交换各种数据的通信接口。串行通信I/F21具有将从通信线缆16输入的串行数据变换为多个并行数据的串行/并行变换器(S/P)、以及将从控制装置20输出的并行数据变换为串行数据的并行/串行变换器(P/S)。
在图4的结构例中,串行通信I/F21经由通信线缆16从多个不间断电源装置U1~U3各自的控制电路15接收表示电流电压检测值的串行数据。表示电流电压检测值的串行数据具有将输入电流Ii、输出电流Io及电池电流Ib的检测值,以及交流输入电压Vi、直流电压Vd、电池电压Vb及交流输出电压Vo的检测值在时间序列上排列为一列的形态。串行通信I/F21将接收到的串行数据变换为表示电流电压检测值的并行数据,将所生成的并行数据向平均值运算部22输出。
平均值运算部22计算多个不间断电源装置U1~U3之间的电流电压检测值的平均值。具体而言,平均值运算部22计算不间断电源装置U1的交流输入电压Vi1、不间断电源装置U2的交流输入电压Vi2及不间断电源装置U3的交流输入电压Vi3的平均值(以下也称作交流输入电压平均值)Via。平均值运算部22计算不间断电源装置U1的直流电压Vd1、不间断电源装置U2的直流电压Vd2及不间断电源装置U3的直流电压Vd3的平均值(以下也称作直流电压平均值)Vda。平均值运算部22计算不间断电源装置U1的电池电压Vb1、不间断电源装置U2的电池电压Vb2及不间断电源装置U3的电池电压Vb3的平均值(以下也称作电池电压平均值)Vba。平均值运算部22计算不间断电源装置U1的交流输出电压Vo1、不间断电源装置U2的交流输出电压Vo2及不间断电源装置U3的交流输出电压Vo3的平均值(以下也称作交流输出电压平均值)Voa。
平均值运算部22计算不间断电源装置U1的输入电流Ii1、不间断电源装置U2的输入电流Ii2及不间断电源装置U3的输入电流Ii3的平均值(以下也称作输入电流平均值)Iia。平均值运算部22计算不间断电源装置U1的电池电流Ib1、不间断电源装置U2的电池电流Ib2及不间断电源装置U3的电池电流Ib3的平均值(以下也称作电池电流平均值)Iba。平均值运算部22计算不间断电源装置U1的输出电流Io1、不间断电源装置U2的输出电流Io2及不间断电源装置U3的输出电流Io3的平均值(以下也称作输出电流平均值)Ioa。
电压指令生成部23基于由平均值运算部22计算出的平均值,生成对于不间断电源装置U的电压指令。图5是说明电压指令生成部23的结构例的功能框图。
参照图5,电压指令生成部23具有生成用来控制逆变器8的电压指令值的电压指令生成部23A、生成用来控制变换器4的电压指令值的电压指令生成部23B和生成用来控制双向斩波器7的电压指令值的电压指令生成部23C。另外,图中的平均值运算部22A~22H构成图2的平均值运算部22。串行通信I/F21具有S/P210和P/S 212。
电压指令生成部23A包括减法器50、53、电压控制部51、并联控制部52及电流控制部54。减法器50计算由平均值运算部22A计算出的交流输出电压平均值Voa相对于参照电压Vor的偏差ΔVo(ΔVo=Vor-Voa)。参照电压Vor是与商用交流电源100的交流输出电压同步的电压。参照电压Vor相当于“第2目标值”。
电压控制部51通过进行用来减小偏差ΔVo的控制运算,生成电流指令值IL*。电压控制部51例如通过比例积分(PI)运算生成电流指令值IL*。电流指令值IL*相当于向负载102供给的电流的指令值。
并联控制部52接受由内置在不间断电源装置U的控制电路15中的故障检测电路44(图4)生成的故障检测信号DT。故障检测信号DT是表示对应的不间断电源装置U是否故障的信号。故障检测信号DT1是表示不间断电源装置U1是否故障的信号,故障检测信号DT2是表示不间断电源装置U2是否故障的信号,故障检测信号DT3是表示不间断电源装置U3是否故障的信号。关于故障检测电路44的结构在后面叙述。
并联控制部52基于故障检测信号DT1~DT3,检测正常的不间断电源装置U的台数。并联控制部52通过将电流指令值IL*除以正常的不间断电源装置U的台数,生成电流指令值Io*。电流指令值Io*相当于正常的不间断电源装置U的输出电流Io的指令值。
减法器53计算由平均值运算部22B计算出的输出电流平均值Ioa相对于电流指令值Io*的偏差ΔIo(ΔIo=Io*-Ioa)。
电流控制部54通过进行用来使偏差ΔIo变小的控制运算,生成电压指令值Vo*。电流控制部54例如通过PI运算生成电压指令值Vo*。电压指令值Vo*相当于逆变器8的交流输出电压Vo的指令值。电压指令值Vo*构成“第2电压指令值”。电流控制部54将所生成的电压指令值Vo*向P/S 212输出。
电压指令生成部23B包括减法器55、57、电压控制部56、电流控制部58及加法器59。减法器55计算由平均值运算部22C计算出的直流电压平均值Vda相对于参照电压Vdr(第1目标值)的偏差ΔVd(ΔVd=Vdr-Vda)。
电压控制部56通过进行用来使偏差ΔVd变小的控制运算,生成电流指令值Ii*。电压控制部56例如通过PI运算生成电流指令值Ii*。电流指令值Ii*相当于不间断电源装置U的输入电流Ii的指令值。
减法器57计算由平均值运算部22D计算出的输入电流平均值Iia相对于电流指令值Ii*的偏差ΔIi(ΔIi=Ii*-Iia)。
电流控制部58通过进行用来使偏差ΔIi变小的控制运算,生成电压指令值Vi#。电流控制部54例如通过PI运算生成电压指令值Vi#。
加法器59通过对电压指令值Vi#加上由平均值运算部22E计算出的交流输入电压平均值Via,生成电压指令值Vi*。电压指令值Vi*相当于变换器4的交流输入电压Vi的指令值。电压指令值Vi*构成“第1电压指令值”。加法器59将所生成的电压指令值Vi*向P/S 212输出。
电压指令生成部23C包括减法器60、62、电压控制部61及电流控制部63。减法器60计算由平均值运算部22F计算出的直流电压平均值Vda相对于参照电压Vdr(第3目标值)的偏差ΔVd(ΔVd=Vdr-Vda)。
电压控制部61进行用来使偏差ΔVd变小的控制运算。电压控制部61基于控制运算结果和由平均值运算部22G计算出的电池电压平均值Vba,生成电流指令值Ib*。电压控制部61例如通过PI运算生成电流指令值Ib*。电流指令值Ib*相当于不间断电源装置U的电池电流Ib的指令值。
减法器62计算由平均值运算部22H计算出的电池电流平均值Iba相对于电流指令值Ib*的偏差ΔIb(ΔIb=Ib*-Iba)。
电流控制部63通过进行用来使偏差ΔIb变小的控制运算,生成电压指令值Vd*。电流控制部63例如通过PI运算生成电压指令值Vd*。电压指令值Vd*相当于不间断电源装置U的直流电压Vd的指令值。电压指令值Vd*构成“第3电压指令值”。电流控制部63将所生成的电压指令值Vd*向P/S 212输出。
P/S 212将由电压指令生成部23A~23C分别生成的电压指令值Vo*、Vi*、Vd*变换为串行数据,向通信线缆16输出。电压指令值Vo*、Vi*、Vd*经由通信线缆16被传送给不间断电源装置U的控制电路15。
回到图4,控制电源生成部25在不间断电源系统起动时,基于从商用交流电源100提供的交流电压,生成用来使控制装置20整体驱动的控制电源24。在商用交流电源100停电时,控制电源生成部25基于交流输出电压生成控制电源24。控制电源24经由电力线缆17与内置在多个不间断电源装置U1~U3的各自中的控制电源45连接。控制电源45构成为,从电力线缆17接受电力的供给,使对应的不间断电源装置U整体驱动。
(控制电路15的结构)
不间断电源装置U1的控制电路15具备串行通信I/F30、校验电路31、修正电路32~34、PWM电路35~37、死区时间生成电路38~40、检测电路41~43、故障检测电路44及控制电源45。构成控制电路15的各功能块例如通过由构成控制电路15的微型计算机进行的软件处理及/或硬件处理实现。
串行通信I/F30是用来通过使用通信线缆16的串行通信,在不间断电源装置U1的控制电路15与控制装置20及其他不间断电源装置U2、U3的控制电路15之间交换各种数据的通信接口。串行通信I/F30具有未图示的S/P及P/S。
在图4的结构例中,串行通信I/F30如果经由通信线缆16从控制装置20接收到表示电压指令的串行数据,则将接收到的串行数据变换为表示电压指令的并行数据,向校验电路31输出。
检测电路41将表示由对应于变换器4设置的电流检测器及电压检测器(未图示)得到的交流输入电压Vi1、直流电压Vd1及输入电流Ii1的检测值的信号向串行通信I/F30及故障检测电路44传送。
检测电路42将表示由对应于双向斩波器7设置的电流检测器及电压检测器(未图示)得到的直流电压Vd1、电池电压Vb1及电池电流Ib1的检测值的信号向串行通信I/F30及故障检测电路44传送。
检测电路43将表示由对应于逆变器8设置的电流检测器及电压检测器(未图示)得到的交流输出电压Vo1及输出电流Io1的检测值的信号向串行通信I/F30及故障检测电路44传送。检测电路41~43对应于“检测电路”的一实施例。
串行通信I/F30将表示从检测电路41~43提供的电压/电流检测值的并行数据变换为串行数据,将所生成的串行数据向通信线缆16输出。
故障检测电路44基于从检测电路41~43提供的电压/电流检测值,判定不间断电源装置U1是否故障。例如,在多个电压检测值中的至少1个超过了预先设定的上限电压的情况下,或在多个电流检测值中的至少1个超过了预先设定的上限电流的情况下,故障检测电路44判定为不间断电源装置U1故障。故障检测电路44在判定为不间断电源装置U1故障的情况下,将被激活为H电平的故障检测信号DT1向修正电路32~34及串行通信I/F30输出。另一方面,在判定为不间断电源装置U1没有故障的情况下,故障检测电路44将L电平的故障检测信号DT1向修正电路32~34及串行通信I/F30输出。串行通信I/F30将故障检测信号DT1变换为串行数据,向通信线缆16输出。故障检测信号DT1经由通信线缆16被向控制装置20发送。
校验电路31是用来确认串行通信中的有无发生通信错误的电路。校验电路31能够使用奇偶校验等的公知方法检测通信错误的发生。在没有检测到通信错误的发生的情况下,校验电路31将接收到的电压指令向修正电路32、33、34传送。具体而言,校验电路31将电压指令值Vi*向修正电路32传送,将电压指令值Vd*向修正电路33传送,将电压指令值Vo*向修正电路34传送。
另一方面,在检测到通信错误的发生的情况下,例如在因噪声等串行数据的一部分消失的情况下,校验电路31构成为,不将电压指令更新而保持电压指令的上一次值。
此外,校验电路31在跨规定期间而持续检测到通信错误的情况下,判断为发生了在与控制装置20之间不能进行串行通信的异常。在发生了串行通信异常的情况下,校验电路31通过使对应的不间断电源装置U的开关S1关闭,使对应的不间断电源装置U从不间断电源系统中断开连接。进而,校验电路31将对应的不间断电源装置U的变换器4、逆变器8及双向斩波器7设为停止状态。
图6是说明校验电路31的结构例的功能框图。参照图6,校验电路31包括串行通信校验器110、逻辑否定(非:NOT)电路112、逻辑积(与:AND)电路114、移位寄存器116、D触发器(D-FF)121、122、123和RS触发器(RS-FF)124。
串行通信校验器110使用奇偶校验等的公知方法检查有无发生通信错误。在检测到通信错误的发生的情况下,串行通信校验器110产生被激活为H电平的错误信号ERR。在没有发生通信错误的正常时,错误信号ERR被保持为L电平。
NOT电路112将表示来自串行通信校验器110的错误信号ERR的“非”运算结果的信号向AND电路114输出。AND电路114输出表示时钟CLK与来自NOT电路112的信号的逻辑积的运算结果的信号。AND电路114的输出信号为在ERR信号是L电平时即串行通信正常时与时钟CLK一致的信号。另一方面,在ERR信号是H电平时即发生了通信错误时,AND电路114的输出信号被固定为L电平。
D-FF 121在输入端子D接受电压指令值Vi*,在时钟端子接受AND电路114的输出信号。D-FF 121构成为,在作为时钟输入的AND电路114的输出信号的上升时动作。即,D-FF121在AND电路114的输出信号的上升时,将电压指令值Vi*向置位输出端子Q输出。如果AND电路114的输出信号是L电平,则置位输出不变化。
由此,在串行通信为正常的情况下,在时钟CLK的上升时,D-FF 121输出电压指令值Vi*。如果发生通信错误,则时钟CLK被固定为L电平,所以D-FF 121不动作,结果D-FF 121的置位输出被保持为通信错误发生前的电压指令值Vi*。
D-FF 122在输入端子D接受电压指令值Vd*,在时钟端子接受AND电路114的输出信号。D-FF 122在AND电路114的输出信号的上升时,将电压指令值Vd*向置位输出端子Q输出。因而,在串行通信为正常的情况下,在时钟CLK的上升时,D-FF 122输出电压指令值Vd*。另一方面,如果发生通信错误,则时钟CLK被固定为L电平,所以D-FF 122不动作,结果D-FF122的置位输出被保持为通信错误发生前的电压指令值Vd*。
D-FF 123在输入端子D接受电压指令值Vo*,在时钟端子接受AND电路114的输出信号。D-FF 123在AND电路114的输出信号的上升时,将电压指令值Vo*向置位输出端子Q输出。因而,在串行通信为正常的情况下,在时钟CLK的上升时,D-FF 123输出电压指令值Vo*。另一方面,如果发生通信错误,则时钟CLK被固定为L电平,所以D-FF 123不动作,结果D-FF123的置位输出被保持为通信错误发生前的电压指令值Vo*。
移位寄存器116包括多个D-FF 118和AND电路120。D-FF 118构成为,每当时钟CLK的输入,就将输入的数据移位到后段的D-FF 118。移位寄存器116将各D-FF 118的置位输出与最终段的D-FF 118的置位输出一起输出。AND电路120输出表示多个置位输出的逻辑积的运算结果的信号。
各D-FF 118在输入端子D接受来自串行通信校验器110的错误信号ERR,在时钟端子接受时钟CLK。当错误信号ERR为L电平时,由于各D-FF 118的置位输出为L电平,所以AND电路120的输出信号也为L电平。如果通过发生通信错误而错误信号ERR从L电平变迁为H电平,则每当时钟输入,置位输出就从前段的D-FF 118起依次从L电平变迁为H电平。在最终段的D-FF 118的置位输出从L电平变迁为H电平的时刻,在全部的D-FF 118的置位输出是H电平的情况下,AND电路120的输出信号从L电平变迁为H电平。
通过形成这样的结构,在错误信号ERR在与构成移位寄存器116的D-FF 118的个数相等的个数的时钟输入期间持续呈现H电平的情况下,移位寄存器116输出H电平的信号。即,在通信错误在与多个时钟输入对应的规定时间的期间持续的情况下,移位寄存器116输出H电平的信号。
RS-FF 124在置位输入端子S接受移位寄存器116的输出信号,在时钟端子接受时钟CLK。RS-FF 124构成为,当置位输入为H电平时成为置位状态,向置位输出端子Q输出H电平的信号。即,在串行通信中的通信错误在与多个时钟输入对应的规定时间的期间内持续的情况下,RS-FF124输出H电平的信号。从RS-FF 124输出的H电平的信号相当于表示串行通信异常的信号。RS-FF 124的输出信号被输入到开关S1,并且被输入到D-FF 121、122、123的清除(clear)输入端子CLR。开关S1如果接受表示串行通信异常的信号则被关闭。D-FF 121、122、123分别通过H电平的清除输入而被复位,置位输出成为L电平。
由此,在发生了串行通信异常的情况下,通过开关S1被关闭,对应的不间断电源装置U从不间断电源系统中断开连接。进而,通过停止从校验电路31向修正电路32、33、34的电压指令的传送,对应的不间断电源装置U的变换器4、逆变器8及双向斩波器7成为停止状态。
回到图4,修正电路32对从校验电路31传送的电压指令值Vi*进行修正。如在图5中说明那样,电压指令值Vi*使用多个不间断电源装置U1~U3间的直流电压平均值Vda生成。因此,在各不间断电源装置U中,有时电压指令值Vi*包含起因于直流电压平均值Vda与实际的直流电压Vd的差的误差。修正电路32通过根据直流电压Vd的检测值将电压指令值Vi*修正,使由变换器4生成的直流电压Vd1与参照电压Vdr一致。
PWM电路35生成用来将交流输入电压Vi控制为由修正电路32修正后的电压指令值Vi*的PWM信号。PWM电路35通过将电压指令值Vi*除以直流电压Vd1,得到被归一化为-1~+1的范围内的数值的电压指令值Vi*。PWM电路35按照被归一化的电压指令值Vi*与以一定频率在-1~+1的范围内变化的载波CW的电压比较而生成栅极信号(PWM信号)A1~A3。载波CW的频率与IGBTQ1~Q6的切换频率一致。
死区时间生成电路38如果接受由PWM电路35生成的栅极信号A1~A3,则生成使栅极信号A1~A3的逻辑电平分别反转的栅极信号B1~B3。死区时间生成电路38在栅极信号A1、B1之间、栅极信号A2、B2之间以及栅极信号A3、B3之间,设置成对的栅极信号双方被设定为L电平的死区时间(dead time)Td。通过设置死区时间Td,能够防止通过起因于元件偏差而上分支(arm)元件及下分支元件同时开启所造成的短路路径的形成。
图7是说明修正电路32、PWM电路35及死区时间生成电路38的结构例的功能框图。
参照图7,修正电路32接受电压指令值Viu*(U相电压指令值Viu*、V相电压指令值Viv*、W相电压指令值Viw*),从故障检测电路44接受故障检测信号DT1。修正电路32具有减法器81a~81c、增益运算器82a~82c及加法器80a~80c。
减法器81a计算直流电压Vd1相对于参照电压Vdr的偏差ΔVd1(ΔVd1=Vdr-Vd1)。增益运算器82a对偏差ΔVd1乘以修正增益K1,将乘法结果向加法器80a输出。加法器80a将增益运算器82a的输出(ΔVd1·K1)作为前馈项,与U相电压指令值Viu*相加。
减法器81b计算直流电压Vd1相对于参照电压Vdr的偏差ΔVd1(ΔVd1=Vdr-Vd1)。增益运算器82b对偏差ΔVd1乘以修正增益K1,将乘法结果向加法器80b输出。加法器80b将增益运算器82b的输出(ΔVd1·K1)作为前馈项,与V相电压指令值Viv*相加。
减法器81c计算直流电压Vd1相对于参照电压Vdr的偏差ΔVd1(ΔVd1=Vdr-Vd1)。增益运算器82c对偏差ΔVd1乘以修正增益K1,将乘法结果向加法器80c输出。加法器80c将增益运算器82c的输出(ΔVd1·K1)作为前馈项,与W相电压指令值Viw*相加。
PWM电路35具有比较器83a~83c。将来自加法器80a~80c的电压指令值Viu*、Viv*、Viw*分别通过除以直流电压Vd1,归一化为-1~+1的范围内的数值。
比较器83a按照被归一化的U相电压指令值Viu*与以一定频率在-1~+1的范围内变化的载波CW的电压比较,生成栅极信号A1。比较器83b按照被归一化的V相电压指令值Viv*与载波CW的电压比较,生成栅极信号A2。比较器83c按照被归一化的W相电压指令值Viw*与载波CW的电压比较,生成栅极信号A3。
死区时间生成电路38具有逻辑否定(NOT)电路84a~84c及开启延迟(on delay)电路85a~85c。NOT电路84a通过栅极信号A1的“非”运算,生成栅极信号B1。开启延迟电路85a对栅极信号A1、B1赋予死区时间Td。具体而言,开启延迟电路85a对栅极信号A1赋予相当于死区时间Td的延迟时间,以使得在IGBTQ2(下分支元件)关断后、IGBTQ1(上分支元件)接通。此外,开启延迟电路85a对栅极信号B11赋予相当于死区时间Td的延迟时间,以使得在IGBTQ1(上分支元件)关断后、IGBTQ2(下分支元件)接通。开启延迟电路85a将被赋予了死区时间Td的栅极信号A1、B1分别向变换器4的IGBTQ1、Q4的栅极输入。
NOT电路84b通过栅极信号A2的“非”运算,生成栅极信号B2。开启延迟电路85b对栅极信号A2、B2设置死区时间Td。开启延迟电路85b将被赋予了死区时间Td的栅极信号A2、B2分别向变换器4的IGBTQ2、Q5的栅极输入。
NOT电路84c通过栅极信号A3的“非”运算,生成栅极信号B3。开启延迟电路85c对栅极信号A3、B3设置死区时间Td。开启延迟电路85c将被赋予了死区时间Td的栅极信号A3、B3分别向变换器4的IGBTQ3、Q6的栅极输入。
修正电路32还具有停止电路86。停止电路86如果从故障检测电路44接受H电平的故障检测信号DT1,则对于死区时间生成电路38的开启延迟电路85a~85c分别输出用来将变换器4的IGBTQ1~Q6进行栅极断开的栅极断开指令GB。由此,在不间断电源装置U1故障的情况下,不间断电源装置U1的变换器4被设为停止状态。
回到图4,修正电路33对从校验电路31传送的电压指令值Vd*进行修正。如在图5中说明那样,电压指令值Vd*使用多个不间断电源装置U1~U3间的直流电压平均值Vda生成。因此,在各不间断电源装置U中,有时电压指令值Vd*包含起因于直流电压平均值Vda与实际的直流电压Vd的差的误差。修正电路33通过根据直流电压Vd的检测值将电压指令值Vd*修正,使由双向斩波器7生成的直流电压Vd1与参照电压Vdr一致。
PWM电路36生成用来将直流电压Vd控制为由修正电路33修正后的电压指令值Vd*的PWM信号。PWM电路36通过将电压指令值Vd*除以直流电压Vd1,得到被归一化为-1~+1的范围内的数值的电压指令值Vd*。PWM电路36按照被归一化的电压指令值Vd*与以一定频率在-1~+1的范围内变化的载波CW的电压比较,生成栅极信号(PWM信号)G1。
死区时间生成电路39如果接受由PWM电路36生成的栅极信号G1,则生成使栅极信号G1的逻辑电平反转的栅极信号G2。死区时间生成电路39在栅极信号G1、G2之间设置死区时间Td。
图8是说明修正电路33、PWM电路36及死区时间生成电路39的结构例的功能框图。
参照图8,修正电路33接受电压指令值Vd*,从故障检测电路44接受故障检测信号DT1。修正电路33具有减法器91、增益运算器92及加法器90。
减法器91计算直流电压Vd1相对于参照电压Vdr的偏差ΔVd1(ΔVd1=Vdr-Vd1)。增益运算器92对偏差ΔVd1乘以修正增益K2,将乘法结果向加法器90输出。加法器90将增益运算器92的输出(ΔVd1·K2)作为前馈项,与电压指令值Vd*相加。
PWM电路36具有比较器93。将来自加法器90的电压指令值Vd*通过除以直流电压Vd1,归一化为-1~+1的范围内的数值。比较器93按照被归一化的电压指令值Vd*与载波CW的电压比较,生成栅极信号G1。
死区时间生成电路39具有NOT电路94及开启延迟电路95。NOT电路94通过栅极信号G1的“非”运算,生成栅极信号G2。开启延迟电路95对栅极信号G1、G2赋予死区时间Td。开启延迟电路95将被赋予了死区时间Td的栅极信号G1、G2分别向双向斩波器7的IGBTQ21、Q22的栅极输入。
修正电路33还具有停止电路96。停止电路96如果从故障检测电路44接受H电平的故障检测信号DT1,则对于死区时间生成电路39的开启延迟电路95,输出用来将双向斩波器7的IGBTQ21、Q22进行栅极断开的栅极断开指令GB。由此,在不间断电源装置U1故障的情况下,不间断电源装置U1的双向斩波器7被设为停止状态。
回到图4,修正电路34对从校验电路31传送的电压指令值Vo*进行修正。如在图5中说明那样,电压指令值Vo*使用多个不间断电源装置U1~U3间的输出电流平均值Ioa生成。因此,在各不间断电源装置U中,有时电压指令值Vo*包含起因于输出电流平均值Ioa与实际的输出电流Io的差的误差。修正电路34通过根据输出电流Io的检测值将电压指令值Vo*修正,使由逆变器8生成的交流输出电压Vo与商用交流电源100的交流输出电压同步。
PWM电路37生成用来将交流输出电压Vo控制为由修正电路34修正的电压指令值Vo*的PWM信号。PWM电路37通过将电压指令值Vo*除以直流电压Vd1,得到被归一化为-1~+1的范围内的数值的电压指令值Vo*。PWM电路37按照被归一化的电压指令值Vo*与载波CW的电压比较,生成栅极信号(PWM信号)X1~X3。
死区时间生成电路40如果接受由PWM电路37生成的栅极信号X1~X3,则生成使栅极信号X1~X3的逻辑电平分别反转的栅极信号Y1~Y3。死区时间生成电路40在栅极信号X1、Y1之间、栅极信号X2、Y2之间以及栅极信号X3、Y3之间设置死区时间Td。
图9是说明修正电路34、PWM电路37及死区时间生成电路40的结构例的功能框图。
参照图9,修正电路34接受电压指令值Vou*(U相电压指令值Vou*、V相电压指令值Vov*、W相电压指令值Vow*),从故障检测电路44接受故障检测信号DT1。修正电路32具有减法器71a~71c、增益运算器72a~72c及加法器70a~70c。
减法器71a计算U相输出电流Iou1相对于U相电流指令值Iou*的偏差ΔIou1(ΔIou1=Iou*-Iou1)。增益运算器72a对偏差ΔIou1乘以修正增益K3,将乘法结果向加法器70a输出。加法器70a将增益运算器72a的输出(ΔIou1·K3)作为前馈项,与U相电压指令值Vou*相加。
减法器71b计算V相输出电流Iov相对于V相电流指令值Iov*的偏差ΔIov1(ΔIov1=Iov*-Iov1)。增益运算器72b对偏差ΔIov1乘以修正增益K3,将乘法结果向加法器70b输出。加法器70b将增益运算器72b的输出(ΔIov1·K3)作为前馈项,与V相电压指令值Vov*相加。
减法器71c计算W相输出电流Iow相对于W相电流指令值Iow*的偏差ΔIow1(ΔIow1=Iow*-Iow1)。增益运算器72c对偏差ΔIow1乘以修正增益K3,将乘法结果向加法器70c输出。加法器70c将增益运算器72c的输出(ΔIow1·K3)作为前馈项,与W相电压指令值Vow*相加。
PWM电路37具有比较器73a~73c。将来自加法器70a~70c的电压指令值Vou*、Vov*、Vow*通过分别除以直流电压Vd1,归一化为-1~+1的范围内的数值。
比较器73a按照被归一化的U相电压指令值Vou*与载波CW的电压比较,生成栅极信号X1。比较器73b按照被归一化的V相电压指令值Vov*与载波CW的电压比较,生成栅极信号X2。比较器73c按照被归一化的W相电压指令值Vow*与载波CW的电压比较,生成栅极信号X3。
死区时间生成电路40具有NOT电路74a~74c及开启延迟电路75a~75c。NOT电路74a通过栅极信号X1的“非”运算,生成栅极信号Y1。开启延迟电路75a对栅极信号X1、Y1赋予死区时间Td。开启延迟电路75a将被赋予了死区时间Td的栅极信号X1、Y1分别向逆变器8的IGBTQ11、Q14的栅极输入。
NOT电路74b通过栅极信号X2的“非”运算,生成栅极信号Y2。开启延迟电路75b对于栅极信号X2、Y2赋予死区时间Td。开启延迟电路75b将被赋予了死区时间Td的栅极信号X2、Y2分别向逆变器8的IGBTQ12、Q15的栅极输入。
NOT电路74c通过栅极信号X3的“非”运算,生成栅极信号Y3。开启延迟电路75c对于栅极信号X3、Y3赋予死区时间Td。开启延迟电路75c将被赋予了死区时间Td的栅极信号X3、Y3分别向逆变器8的IGBTQ13、Q16的栅极输入。
修正电路34还具有停止电路76。停止电路76如果从故障检测电路44接受H电平的故障检测信号DT1,则对于死区时间生成电路40的开启延迟电路75a~75c分别输出用来将逆变器8的IGBTQ11~Q16进行栅极断开的栅极断开指令GB。由此,在不间断电源装置U1故障的情况下,不间断电源装置U1的逆变器8被设为停止状态。
如以上说明,有关本实施方式的不间断电源系统构成为,统一控制多个不间断电源装置的主控制部(控制装置20)生成对多个不间断电源装置共同的电压指令而向各不间断电源装置的从属控制部(控制电路15)发送,各从属控制部按照接收到的电压指令生成用来控制自身装置的电力变换器的控制信号(栅极信号)。
根据上述结构,在主控制部及各从属控制部之间的通信中发生了噪声等的情况下,各从属控制部也能够稳定地生成控制信号。因而,与主控制部根据电压指令生成控制信号并向各从属控制部发送,各从属控制部使用接收到的控制信号控制自身装置的电力变换器的结构相比,能够使控制信号稳定化。结果,能够使各不间断电源装置稳定地动作。
此外,在本实施方式中,通过形成从主控制部对各从属控制部通过串行通信发送电压指令的结构,能够抑制配设在主控制部及各从属控制部之间的通信线缆的根数的增加。
此外,在本实施方式中,通过形成各从属控制部确认串行通信中的通信错误的有无,在通信错误发生时保持上一次的电压指令值的结构,在发生了通信错误的情况下,各从属控制部也能够稳定地生成控制信号。
进而,各从属控制部在发生了不能执行串行通信的通信异常的情况下,通过使自身装置从不间断电源系统断开连接,能够抑制起因于电压指令变得接收困难而发生的自身装置引起误动作的情况。
进而,在本实施方式中,通过形成各从属控制部检测自身装置的故障而将电力变换器的运转停止的结构,与主控制部基于从各不间断电源装置发送的电流电压检测值检测故障,对发生了故障的不间断电源装置发送运转停止指令的结构相比,能够更迅速地检测不间断电源装置的故障,并且能够使故障的不间断电源装置迅速地停止。
此外,在本实施方式中,通过形成各从属控制部对电力变换器的控制信号赋予死区时间的结构,能够防止起因于通信错误而导致的控制信号变得不稳定,在电力变换器中上分支元件及下分支元件同时开启造成的形成短路路径的情况。
进而,根据本实施方式,由于构成为主控制部对各从属控制部供给控制电源,所以在各不间断电源装置中不需要用来生成控制电源的电路的设置。
(其他结构例)
在上述的实施方式中,对构成统一地控制多个不间断电源装置U1~U3的“主控制部”的控制装置20与构成“从属控制部”的不间断电源装置U的控制电路15为分体的结构例进行了说明。根据该结构例,在将不间断电源装置U的并联连接数增加或减少的情况下,能够容易地将系统整体的控制结构变更。
或者,也可以代替上述结构例,在多个不间断电源装置U1~U3中的某1个不间断电源装置U的控制电路15中形成使“主控制部”和“从属控制部”一体化的结构。根据该结构例,由于不再需要新设置主控制部,所以能够使不间断电源系统简单化。另外,在对主控制部设定的不间断电源装置U从不间断电源系统断开连接的情况下,控制电路15也通过在与其余的正常的不间断电源装置U的控制电路15之间收发数据,能够控制正常的不间断电源装置U。
此次公开的实施方式在全部的方面都是例示而不应被认为是限制性的。本发明的范围不是由上述的说明而是由权利要求书表示,意味着包含与权利要求书等价的意义及范围内的全部变更。
标号说明
1、5、10、702电容器;2、9、700电抗器;3交流输入滤波器;4变换器;6直流线路;7双向斩波器;8逆变器;11交流输出滤波器;12、13、14电流检测器;15控制电路;16通信线缆;17电力线缆;20控制装置;21、30串行通信I/F;22、22A~22H平均值运算部;23、23A~23C电压指令生成部;24、45控制电源;25控制电源生成部;31校验电路;32~34修正电路;35~37PWM电路;74a~74c、84a~84c、94、112NOT电路;38~40死区时间生成电路;41~43检测电路;44故障检测电路;50、53、55、57、60、62、71a~71c、81a~81c、91减法器;51、56、61电压控制部;52并联控制部;54、58、63电流控制部;59、70a~70c、80a~80c、90加法器;72a~72c、82a~82c、92增益运算器;73a~73c、83a~83c、93比较器;75a~75c、85a~85c、95开启延迟电路;76、86、96停止电路;100商用交流电源;102负载;110串行通信校验器;116移位寄存器;B1~B3电池;T1输入端子;DT1~DT3故障检测信号;ERR错误信号;S1~S3开关;T2电池端子;T3输出端子;U、U1~U3不间断电源装置。

Claims (17)

1.一种不间断电源系统,其特征在于,
具备:
多个不间断电源装置,与负载并联连接;以及
主控制部,控制上述多个不间断电源装置;
上述多个不间断电源装置分别包括:
变换器,将从交流电源供给的交流电力变换为直流电力;
逆变器,将上述变换器或电力贮存装置供给的直流电力变换为交流电力,并对上述负载供给;
检测电路,用来至少检测上述逆变器的直流输入电压、上述逆变器的交流输出电压及上述逆变器的输出电流;以及
从属控制部,与上述主控制部通信连接,控制上述变换器及上述逆变器;
上述主控制部基于从上述多个不间断电源装置各自的上述从属控制部发送的上述检测电路的检测值,生成对上述多个不间断电源装置共用的第1电压指令值及第2电压指令值,并且,将所生成的上述第1电压指令值及上述第2电压指令值对上述多个不间断电源装置各自的上述从属控制部发送;
上述从属控制部按照接收到的上述第1电压指令值生成用来控制上述变换器的第1控制信号,并且按照接收到的上述第2电压指令值生成用来控制上述逆变器的第2控制信号。
2.如权利要求1所述的不间断电源系统,其特征在于,
上述主控制部通过将上述多个不间断电源装置的上述直流输入电压的检测值平均来计算第1平均值,并且生成使得上述第1平均值追随于第1目标值的上述第1电压指令值;
上述从属控制部根据自身装置的上述直流输入电压的检测值相对于上述第1目标值的偏差对上述第1电压指令值进行修正,并且使用修正后的上述第1电压指令值生成上述第1控制信号。
3.如权利要求2所述的不间断电源系统,其特征在于,
上述变换器具有相互串联连接的、按照上述第1控制信号互补地开启关闭的第1及第2半导体开关元件;
上述从属控制部对于上述第1控制信号,赋予用来使上述第1及第2半导体开关元件同时关闭的死区时间。
4.如权利要求1或2所述的不间断电源系统,其特征在于,
上述主控制部通过将上述多个不间断电源装置的上述输出电流的检测值平均来计算第2平均值,并且生成使得上述第2平均值追随于第2目标值的上述第2电压指令值;
上述从属控制部根据自身装置的上述输出电流的检测值相对于上述第2目标值的偏差对上述第2电压指令值进行修正,并且使用修正后的上述第2电压指令值生成上述第2控制信号。
5.如权利要求4所述的不间断电源系统,其特征在于,
上述逆变器具有相互串联连接的、按照上述第2控制信号互补地开启关闭的第3及第4半导体开关元件;
上述从属控制部对上述第2控制信号赋予用来使上述第3及第4半导体开关元件同时关闭的死区时间。
6.如权利要求1~5中任一项所述的不间断电源系统,其特征在于,
上述多个不间断电源装置分别还包括:
直流线路,连接在上述变换器及上述逆变器之间;以及
双向斩波器,在上述电力贮存装置及上述直流线路之间收发直流电力;
上述主控制部基于从上述多个不间断电源装置各自的上述从属控制部发送的上述检测电路的检测值,生成对上述多个不间断电源装置共用的第3电压指令值,并且将所生成的上述第3电压指令值对上述多个不间断电源装置各自的上述从属控制部发送;
上述从属控制部按照接收到的上述第3电压指令值生成用来控制上述双向斩波器的第3控制信号。
7.如权利要求6所述的不间断电源系统,其特征在于,
上述主控制部通过将上述多个不间断电源装置的上述直流输入电压的检测值平均来计算第3平均值,并且生成使得上述第3平均值追随于第3目标值的上述第3电压指令值;
上述从属控制部根据自身装置的上述直流输入电压的检测值相对于上述第3目标值的偏差对上述第3电压指令值进行修正,并且使用修正后的上述第3电压指令值生成上述第3控制信号。
8.如权利要求7所述的不间断电源系统,其特征在于,
上述双向斩波器包括相互串联连接的、按照上述第3控制信号互补地开启关闭的第5及第6半导体开关元件;
上述从属控制部对上述第3控制信号赋予用来使上述第5及第6半导体开关元件同时关闭的死区时间。
9.如权利要求1~8中任一项所述的不间断电源系统,其特征在于,
上述主控制部及上述从属控制部分别还包括用来通过串行通信收发数据的通信部。
10.如权利要求9所述的不间断电源系统,其特征在于,
还具备将上述主控制部与上述多个不间断电源装置各自的上述从属控制部相互连接并且通过上述串行通信传送数据的通信线缆。
11.如权利要求9或10所述的不间断电源系统,其特征在于,
上述从属控制部还包括用来检测上述串行通信中的通信错误的校验电路,如果在上述校验电路中检测到上述通信错误,则保持上一次的上述第1电压指令值及上述第2电压指令值。
12.如权利要求11所述的不间断电源系统,其特征在于,
在上述校验电路中在规定期间内持续检测到上述通信错误的情况下,上述从属控制部使自身装置从上述不间断电源系统中断开连接。
13.如权利要求1~12中任一项所述的不间断电源系统,其特征在于,
上述从属控制部在自身装置发生了故障的情况下,将上述变换器及上述逆变器的运转停止。
14.如权利要求4所述的不间断电源系统,其特征在于,
上述从属控制部在自身装置发生了故障的情况下,将上述变换器及上述逆变器的运转停止,并将故障检测信号向上述主控制部发送;
上述主控制部基于从上述多个不间断电源装置中将发生了故障的不间断电源装置排除后的其他的不间断电源装置的分担电流,决定上述第2目标值。
15.如权利要求1~14中任一项所述的不间断电源系统,其特征在于,
还具备用来从上述主控制部向上述多个不间断电源装置各自的上述从属控制部供给控制电源的电力线缆。
16.如权利要求1~15中任一项所述的不间断电源系统,其特征在于,
上述主控制部和上述多个不间断电源装置分体地形成。
17.如权利要求1~15中任一项所述的不间断电源系统,其特征在于,
上述主控制部与上述多个不间断电源装置中的某1个不间断电源装置的上述从属控制部形成为一体。
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