JP2000166125A - 交流無停電電源装置 - Google Patents

交流無停電電源装置

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JP2000166125A
JP2000166125A JP10333193A JP33319398A JP2000166125A JP 2000166125 A JP2000166125 A JP 2000166125A JP 10333193 A JP10333193 A JP 10333193A JP 33319398 A JP33319398 A JP 33319398A JP 2000166125 A JP2000166125 A JP 2000166125A
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JP
Japan
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power supply
inverter
input power
synchronization
abnormality
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JP10333193A
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English (en)
Inventor
Yukio Tada
幸生 多田
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Japan Storage Battery Co Ltd
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Japan Storage Battery Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 エネルギー蓄積手段の不必要な放電を無く
し、エネルギー蓄積手段17の故障や寿命によるバック
アップ不良のない交流無停電電源装置を提供する。 【解決手段】 本発明になる交流無停電電源装置は、交
流入力電源と負荷とに接続される主回路及びバイパス回
路と、前記主回路に接続されたインバータとエネルギー
蓄積手段との直列回路とを備えており、前記インバータ
を原因とする同期異常を検出する同期異常検出手段が設
けられており、前記同期異常検出手段が同期異常を検出
したとき、前記バイパス回路を通して負荷電力が供給さ
れるよう制御されたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は交流無停電電源装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の技術について、図面を参照して説
明する。図4は従来の交流無停電電源装置の構成を示す
概略説明図である。この図に示した交流無停電電源装置
2の基本的な給電モードには、並列給電モード、インバ
ータ給電モード、バイパス給電モードの3種類がある。
以下、順に説明する。
【0003】並列給電モードは平常時の給電モードであ
る。このモードでは、第1スイッチ12が開、第2スイ
ッチ14及び第3スイッチ15が閉となり、インバータ
16が交流入力電源1と並列運転して負荷3に電力を供
給する。具体的には、インバータ16は交流入力電源1
に対して周波数は同じであるが位相をわずかに遅らせた
状態で運転し、負荷電力の有効分を交流入力電源1が負
担して無効分をインバータ16が負担するように動作す
る。また、インバータ16は順変換動作をも同時に行
い、交流入力電源1から有効電力を受けてエネルギー蓄
積手段17を充電する。
【0004】インバータ給電モードは交流入力電源1に
異常が発生した場合の給電モードである。このモードで
は、第1スイッチ12及び第2スイッチ14が開、第3
スイッチ15が閉となり、インバータ16が交流入力電
源1から切り離され単独で運転して負荷3に電力を供給
する。すなわち、エネルギー蓄積手段17が放電した電
力をインバータ16が逆変換して、負荷電力の有効分と
無効分との両方を負担する。
【0005】バイパス給電モードはインバータ16に異
常が発生した場合の給電モードである。このモードで
は、第1スイッチ12が閉、第2スイッチ14及び第3
スイッチ15が開となり、交流入力電源1がバイパス回
路11を経由して単独で負荷3に電力を供給する。イン
バータ16は交流入力電源1からも負荷3からも切り離
されており、エネルギー蓄積手段17は充電も放電も行
わない。
【0006】交流入力電源1とインバータ16とが並列
運転するためには、両者の周波数が同じで、かつ両者間
の位相差が所定の範囲内でなければならない。従って、
インバータ16は並列給電モードにおいては交流入力電
源1と同じ周波数で運転し、かつ位相差が所定の範囲内
になるように動作する。交流入力電源1の周波数が変動
した場合は、それに追従してインバータ16の周波数も
変動する。この状態を、インバータ16が交流入力電源
1に同期して運転しているという。
【0007】ただし、負荷電力の周波数もまた所定の範
囲内でなければならないため、それを超えて交流入力電
源1の周波数が変動した場合は、インバータ16は交流
入力電源1の周波数を追従するのをやめて定格の周波数
にて運転する。この場合、交流入力電源1とインバータ
16との並列運転は継続できなくなるので、第2スイッ
チ14を開いてインバータ給電モードに遷移する。この
状態を、インバータ16が交流入力電源1とは非同期で
運転しているという。
【0008】交流無停電電源装置2は上述のような給電
モードを制御する制御手段30を備えている。図5は従
来の交流無停電電源装置の制御手段30の一部を示す概
略説明図である。図より、給電モード決定手段121の
位相差検出手段103が交流入力電源1の波形101と
インバータ16の波形102とから両者間の位相差を検
出し、それが所定の範囲内であるかどうかを同期判定手
段104が判定する。ここで同期していることが並列給
電モードの必要条件なので、非同期になった場合には切
換制御手段105がインバータ給電モードに切り換え
る。
【0009】なお、制御手段30は図5に示した以外の
制御動作も備えている。すなわち、並列給電モードの他
の必要条件としては、交流入力電源1が過電圧でも不足
電圧でもないこと、及びインバータ16が過電圧でも不
足電圧でもないことが挙げられる。交流入力電源1が過
電圧又は不足電圧の状態になった場合は、交流入力電源
1の異常とみなしてインバータ給電モードに遷移し、イ
ンバータ16が過電圧又は不足電圧の状態になった場合
は、インバータ16の異常とみなしてバイパス給電モー
ドに遷移する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術によ
れば、交流入力電源1とインバータ16とが非同期にな
った場合は、交流入力電源1の異常(この場合は周波数
の過大な変動)とみなしてインバータ給電モードに遷移
する。しかしながら、非同期になったことの原因は必ず
しも交流入力電源1側の異常とは限らず、インバータ1
6側に異常が発生し、同期して運転すべきなのに同期で
きなくなる(同期異常)という場合もありうる。
【0011】また、インバータ給電モードに遷移する
と、エネルギー蓄積手段17が放電するが、エネルギー
蓄積手段17は交流入力電源1の異常に対する備えであ
り、それ以外の場合に放電するのは交流無停電電源装置
2の運用上望ましくない動作である。なぜなら、エネル
ギー蓄積手段17の故障や早期寿命を招き、万一のとき
に電力供給のバックアップができないというおそれがあ
る。
【0012】そこで、本発明の目的とするところは、同
期異常の場合にはバイパス給電モードに遷移することに
より、エネルギー蓄積手段の不必要な放電を無くし、エ
ネルギー蓄積手段17の故障や早期寿命によるバックア
ップ不良のない交流無停電電源装置を提供することにあ
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明になる交流無停電
電源装置は、交流入力電源と負荷とに接続される主回路
及びバイパス回路と、前記主回路に接続されたインバー
タとエネルギー蓄積手段との直列接続回路とを備えてお
り、平常時には、前記交流入力電源と、前記交流入力電
源に同期作動する前記インバータとの両者によって負荷
電力が供給され、前記インバータの電圧異常時には、前
記交流入力電源からバイパス回路を通して負荷電力が供
給され、前記交流入力電源の電圧異常時には、前記交流
入力電源に同期せずに作動する前記インバータから負荷
電力が供給されるよう制御されており、前記インバータ
を原因とする同期異常を検出する同期異常検出手段が設
けられており、前記同期異常検出手段が同期異常を検出
したとき、前記バイパス回路により負荷電力が供給され
るよう制御されたことを特徴とする。本発明にかかる第
2の発明は、前記同期異常検出手段が、交流入力電源の
周波数変動幅が正常であること、及びインバータが交流
入力電源に非同期であることの少なくとも2値情報に基
づいてインバータの同期異常を検出することを特徴とす
る。
【0014】
【発明の実施の形態】図1は本発明になる交流無停電電
源装置の一実施の形態を示す概略説明図である。図1に
よれば、本発明になる交流無停電電源装置では、インバ
ータ自身の問題により同期異常が発生し、交流入力電源
に同期して運転すべきなのに同期できなくなった場合、
制御手段30の同期異常検出手段21がその異常を検出
する。そして、この同期異常検出手段21の同期異常検
出により、給電モードを切換える切換制御手段22にそ
の信号が送られ、切換制御手段22はバイパス回路11
を通して負荷電力を供給するよう制御する。
【0015】
【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面に基
づいて説明する。図2は本発明の一実施例にかかる交流
無停電電源装置の構成を示す概略説明図である。図にお
いて、1は交流入力電源、2は交流無停電電源装置、3
は負荷、9は主回路、11はバイパス回路、12は第1
スイッチ、13はリアクトル、14は第2スイッチ、1
5は第3スイッチ、16はインバータ、17はエネルギ
ー蓄積手段、121は給電モード決定手段、105は切
換制御手段である。30は交流無停電電源装置の給電制
御を行う制御手段であり、給電モード決定手段121、
切換制御手段105により構成されている。この交流無
停電電源装置2は、平常時、第1スイッチ12のみが開
状態となり、主回路9を利用した並列給電モードで動作
する。また、交流入力電源1が過電圧又は不足電圧の状
態になった場合には、第2スイッチ14、第1スイッチ
12のみを開状態とし、インバータ給電モードで動作す
る。そして、インバータ16が過電圧又は不足電圧の状
態になった場合には、第2スイッチ14、第3スイッチ
15のみを開状態とし、バイパス給電モードで動作す
る。ただし、これらの制御は従来の交流無停電電源装置
と同じである。図3は本発明の一実施例にかかる交流無
停電電源装置の制御手段30の一実施例を示す概略説明
図である。121は給電モード決定手段、105は切換
制御手段、103は交流入力電源1とインバータ16の
位相差を検出する位相差検出手段、104は位相差検出
手段によって検出された信号に基づき交流入力電源1と
インバータ16の同期、非同期を判定する同期判定手
段、106は交流入力電源1の周波数異常(過大な周波
数変動)かどうかを判定する異常周波数判定手段であ
り、異常周波数判定手段106、位相差検出手段10
3、同期判定手段104により給電モード決定手段12
1が構成されている。異常周波数判定手段106は入力
側として交流入力電源1に接続されており、出力側とし
て切換制御手段105に接続されている。位相差検出手
段103は入力側として交流入力電源1とインバータ1
6に接続されており、出力側として同期判定手段104
に接続されている。同期判定手段104は出力側として
切換制御手段105に接続されている。なお、本実施例
では同期異常判定手段は給電モード決定手段121に取
り込まれた構成としている。切換制御手段105はバイ
パス給電モード、インバータ給電モード、並列給電モー
ドにそれぞれ切換える回路である。なお、制御手段30
において、交流入力電源1が過電圧又は不足電圧の状態
であることを検出する構成、インバータ16が過電圧又
は不足電圧の状態であることを検出する構成、並びにそ
の制御構成は省略している。また、制御手段30等は回
路制御であってもよいし、ソフトウェア制御であっても
よい。ソフトウェア制御の場合にはハードウェアが必要
となることはいうまでもない。この制御手段30におい
て、異常周波数判定手段106が交流入力電源1の周波
数を異常と判定し、かつ同期判定手段104が非同期の
判定をした場合、切換制御手段105は交流入力電源1
側の異常が原因と判断してインバータ給電モードに切り
換える。一方、異常周波数判定手段106が交流入力電
源1の周波数を正常と判定し、かつ同期判定手段104
が非同期の判定をした場合、切換制御手段105はイン
バータ16側の異常が原因と判断してバイパス給電モー
ドに切り換える。
【0016】すなわち、交流入力電源1とインバータ1
6とが非同期になった場合には、その原因が交流入力電
源1側にあるのかインバータ16側にあるのかを異常周
波数判定手段106によって判定し、それによってイン
バータ給電モードとバイパス給電モードとに切り分け
る。なお、図2に示す交流無停電電源装置2にはリアク
トル13が交流入力電源1と、主回路とインバータとの
接続点との間に設けられているが、これを省略した構成
の交流無停電電源装置においても本発明の適用は可能で
ある。また、エネルギー蓄積手段17には蓄電池が一般
的に用いられることが多いが、コンデンサ又はフライホ
イールなどでもよい。
【0017】
【発明の効果】以上、説明したとおり、本発明によれ
ば、インバータ自身の問題によって生じる同期異常の場
合、バイパス給電モードに遷移するので、 従来のよ
うにインバータ給電モード遷移によるエネルギー蓄積手
段の不必要な放電を無くすとともに、ひいては不必要な
放電によるエネルギー蓄積手段の故障や早期寿命を引起
こすことなく、バックアップ不良のない交流無停電電源
装置を提供することができる。よって、工業的価値大で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明になる交流無停電電源装置の一実施の形
態を示す概略説明図である。
【図2】本発明の一実施例を示す交流無停電電源装置の
構成を示す概略説明図である。
【図3】本発明の一実施例にかかる交流無停電電源装置
の制御手段を示す概略説明図である。
【図4】従来の交流無停電電源装置の構成を示す概略説
明図である。
【図5】従来の交流無停電電源装置の制御手段の構成を
示す概略説明図である。
【符号の説明】
1 交流入力電源 2 交流無停電電源装置 3 負荷 9 主回路 11 バイパス回路 12 第1スイッチ 13 リアクトル 14 第2スイッチ 15 第3スイッチ 16 インバータ 17 エネルギー蓄積手段 21 同期異常検出手段 22 切換制御手段 30 制御手段 121 給電モード決定手段

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流入力電源と負荷とに接続される主回
    路及びバイパス回路と、前記主回路に接続されたインバ
    ータとエネルギー蓄積手段との直列回路とを備えてお
    り、 平常時には、前記交流入力電源と、前記交流入力電源に
    同期作動した前記インバータとの両者によって負荷電力
    が供給され、 前記インバータの電圧異常時には、前記交流入力電源か
    らバイパス回路を通して負荷電力が供給され、 前記交流入力電源の電圧異常時には、前記交流入力電源
    に同期せずに作動する前記インバータから負荷電力が供
    給されるよう制御された交流無停電電源装置において、 前記インバータを原因とする同期異常を検出する同期異
    常検出手段が設けられており、 前記同期異常検出手段が同期異常を検出したとき、前記
    バイパス回路を通して負荷電力が供給されるよう制御さ
    れたことを特徴とする交流無停電電源装置。
  2. 【請求項2】 前記同期異常検出手段は、前記交流入力
    電源の周波数変動幅が正常であること、かつ前記インバ
    ータが前記交流入力電源に非同期であることの少なくと
    も2値情報に基づいて前記インバータの同期異常を検出
    することを特徴とする請求項1記載の交流無停電電源装
    置。
JP10333193A 1998-11-24 1998-11-24 交流無停電電源装置 Pending JP2000166125A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5911622B1 (ja) * 2015-03-25 2016-04-27 三菱電機株式会社 車載バッテリ電源装置
JP2018170921A (ja) * 2017-03-30 2018-11-01 新電元工業株式会社 電源装置、及びインバータ
CN117081209A (zh) * 2023-08-25 2023-11-17 苏州海鹏科技有限公司 储能逆变器及其切换电路的自检方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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