JP2003244868A - Uninterruptible power supply - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、常時商用電源給電型の
無停電電源装置に関する。本発明は特に、無瞬断で商用
電源からインバータ給電に切り替えられ、しかも高力率
電力を実現する無停電電源装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an uninterruptible power supply device of constant commercial power supply type. The present invention particularly relates to an uninterruptible power supply device that can switch from commercial power supply to inverter power supply without interruption and realizes high power factor power.
【0002】なお、この無停電電源装置は、インバータ
の直流電源が発電機である場合にはインバータから変換
された交流を商用電源側に給電する装置としても利用で
きる。This uninterruptible power supply system can also be used as a device for supplying the AC power converted from the inverter to the commercial power supply side when the DC power supply of the inverter is a generator.
【0003】[0003]
【従来の技術】従来、コンピュータ等のオフィス機器に
用いられる無停電電源装置としては、常時インバータ給
電型の無停電電源装置が用いられてきた。2. Description of the Related Art Conventionally, as an uninterruptible power supply device used for office equipment such as a computer, a constant inverter power supply type uninterruptible power supply device has been used.
【0004】その常時インバータ給電型の無停電電源装
置の構成例を図8に示す。この常時インバータ給電型の
無停電電源装置は、定常時は、商用電源をAC/DCコ
ンバータ81で直流に変換し、これをDC/ACインバ
ータ82で交流に変換し、フィルタ83を介して交流出
力として負荷に供給し、入力商用電源に異常が発生する
と、バッテリBAの直流電源をDC/ACインバータ8
2で交流に変換して負荷に供給し、インバータが故障し
た場合はACSW84にて、商用電源に切り替えて負荷
に供給する構成であった。FIG. 8 shows an example of the configuration of the constant inverter power supply type uninterruptible power supply device. In the steady state, this constant inverter power supply type uninterruptible power supply device converts a commercial power supply into a direct current by an AC / DC converter 81, converts it into an alternating current by a DC / AC inverter 82, and outputs an alternating current through a filter 83. When the input commercial power supply is abnormal, the DC power supply of the battery BA is turned on by the DC / AC inverter 8
When the inverter is out of order, it is converted into alternating current at 2 and supplied to the load, and in the case where the inverter fails, it is switched to a commercial power source and supplied to the load.
【0005】このような常時インバータ給電型無停電電
源装置が使用されている理由の一つは、無瞬断で商用電
源からインバータ電源に切り替える技術が難しく信頼性
が十分でなかった点が挙げられる。例えばインバータお
よび商用電源切替用のスイッチ素子としてサイリスタを
用いると、そのスイッチをオフにするのに交流の半サイ
クルの遅れが必要であるため、入力商用電源に異常が生
じた場合に瞬時にインバータに切り替えることができな
かった。このことが瞬時に電源断が生じたときの防護策
をこうずる必要のあるコンピュータなどのオフィス用機
器の電源装置としては常時商用電源供給型無停電電源装
置の採用をためらう理由の一つとなっていた。One of the reasons why such an always-inverter-powered uninterruptible power supply is used is that it is difficult and reliable to switch from commercial power to inverter power without interruption. . For example, if a thyristor is used as an inverter and a switching element for switching commercial power supply, a half AC cycle delay is required to turn off the switch. I couldn't switch. This is one of the reasons for hesitating to adopt the continuous commercial power supply type uninterruptible power supply as a power supply for office equipment such as computers that need to take protective measures against instantaneous power failure. It was
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の常時イ
ンバータ給電方式では、商用電源を一旦AC/DCコン
バータで直流に変換し、再びインバータで交流に変換す
る必要があり、常時商用電源を給電する方式に比べて効
率が悪化し、装置が大きく高価である問題がある。However, in the above-mentioned constant inverter power feeding system, it is necessary to once convert the commercial power source into the direct current by the AC / DC converter and then convert it into the alternating current by the inverter again. There is a problem that efficiency is worse than that of the system, and the device is large and expensive.
【0007】本発明の目的は、高速のスイッチ素子を用
いることにより商用電源からインバータへの瞬時切り替
えを可能として、電力効率の良い常時商用電源給電型の
無停電電源装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide an uninterruptible power supply device of a constant commercial power supply type which is capable of instantaneously switching from a commercial power supply to an inverter by using a high-speed switching element and which is power efficient.
【0008】本発明の他の目的は、インバータをアクテ
ィブフィルタとして動作させることにより、定常運転時
は、負荷電流が負荷の種類により種々の電流の力率や波
形であっても商用電源電流を高力率の正弦波とした無停
電電源装置を提供することにある。Another object of the present invention is to operate the inverter as an active filter so that, during steady operation, the commercial power supply current is increased even if the load current is a power factor or waveform of various currents depending on the type of load. It is to provide an uninterruptible power supply device that uses a sine wave with a power factor.
【0009】本発明の他の目的は、高速のスイッチ素子
を用い入力商用電源の異常検出によりインバータ給電に
切り替えた後に商用電源給電に復帰するときに入力電圧
が零クロスする点で商用電源給電に復帰させることによ
り、サージ電流等を生じないように制御できる無停電電
源装置を提供することにある。Another object of the present invention is to supply commercial power because the input voltage crosses zero when switching to inverter power supply after switching to inverter power supply by detecting an abnormality in the input commercial power supply using a high-speed switch element. An object of the present invention is to provide an uninterruptible power supply device that can be controlled so that a surge current or the like does not occur by being restored.
【0010】本発明の他の目的は、出力電流に過電流が
発生し、インバータおよび商用電源の給電を停止して出
力電流の垂下制御を行う場合に、商用電源側スイッチを
急激にオフしたとき、出力側に存在するリアクトルに発
生するサージ電流を吸収してスイッチ素子を保護するこ
とができる無停電電源装置を提供することにある。Another object of the present invention is to rapidly turn off the commercial power source side switch when an overcurrent occurs in the output current and the power supply to the inverter and the commercial power source is stopped to control the output current droop. An object of the present invention is to provide an uninterruptible power supply capable of protecting a switch element by absorbing a surge current generated in a reactor existing on the output side.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明の観点は、定常運
転復旧をソフトスタートできるようにした常時商用電源
給電型の無停電電源装置に係るもので、交流電源が接続
される交流スイッチ(S1 、S2 )を含む第一電源装置
と、直流電源が接続されるインバータを含む第二電源装
置と、入力交流電圧を検出する入力電圧検出手段と、前
記交流電源が停止を検出すると第二電源装置を動作させ
る制御部とを備えた無停電電源装置において、前記制御
部は、前記入力電圧検出手段が前記交流電源の異常を検
出すると前記第一電源装置を停止させ、前記第二電源装
置を基準正弦波に対応した出力交流電圧を与える電圧モ
ード制御に切り替える手段と、前記交流電源の異常が回
復したときは、前記第二電源装置をアクティブフィルタ
として動作させる電流モード制御に切り替える手段とを
備えたことを特徴とする。なお、電流モード制御への切
り替えは、前記入力電圧検出手段の検出する入力電圧が
交流の各サイクルの上で零となる時点で切り替えること
がよい。SUMMARY OF THE INVENTION An aspect of the present invention relates to an uninterruptible power supply device of a constant commercial power supply type capable of soft-starting normal operation recovery, and an AC switch (S) to which an AC power supply is connected. 1, S 2) and the first power supply; and a second power supply device including an inverter DC power source is connected, the input voltage detecting means for detecting an input ac voltage, the second when the AC power supply to detect a stop In the uninterruptible power supply device including a control unit that operates a power supply device, the control unit stops the first power supply device when the input voltage detection unit detects an abnormality of the AC power supply, and the second power supply device. Means for switching to voltage mode control for providing an output AC voltage corresponding to the reference sine wave, and when the abnormality of the AC power supply is recovered, the second power supply device is operated as an active filter. Characterized by comprising a means for switching the flow mode control. The switching to the current mode control may be performed when the input voltage detected by the input voltage detecting means becomes zero in each cycle of AC.
【0012】また、本発明は、インバータをアクティブ
フィルタとして機能させて高力率運転を可能とする常時
商用電源給電型無停電電源装置に係る発明であり、交流
電源が接続される交流スイッチ(S1 、S2 )を含む第
一電源装置と、直流電源が接続されるインバータを含む
第二電源装置と、前記交流電源が停止すると第二電源装
置を動作させる制御部とを備えた無停電電源装置におい
て、前記第一電源装置の出力電流を検出する第一電流検
出手段と、前記第二電源装置の出力電流を検出する第二
電流検出手段とを備え、前記制御部は、前記第二電流検
出手段の出力に基づいて前記インバータの出力電力を求
め、その出力電力に基づいて正弦波の基準電流を生成す
る手段と、定常運転時にはこの求めた基準電流と前記第
一電流検出手段の検出した交流出力電流とが一致するよ
うに交流電源出力電流との差分電流を前記インバータが
与えるように制御する手段とを備えることができる。Further, the present invention is an invention relating to an uninterruptible power supply unit for continuous commercial power supply, which makes an inverter function as an active filter and enables high power factor operation, and is an AC switch (S) to which an AC power supply is connected. 1, S 2) and the first power supply; and a second power supply device including an inverter DC power source is connected, an uninterruptible power supply with a control unit wherein the AC power source to operate the second power supply is stopped In the device, a first current detection means for detecting the output current of the first power supply device, and a second current detection means for detecting the output current of the second power supply device, the control unit, the second current A means for obtaining the output power of the inverter based on the output of the detecting means, and a means for generating a sine wave reference current based on the output power, and the obtained reference current and the first current detecting means during steady operation. The differential current between the AC power source output current so that the AC output current issued matches can comprise a means for controlling so that the inverter provides.
【0013】なお、基準電流を生成する手段は、インバ
ータの出力電力が直流電源としてのバッテリに充電電流
を与えるように基準正弦波のレベル制御を行う手段を含
むことが好ましい。It is preferable that the means for generating the reference current includes means for controlling the level of the reference sine wave so that the output power of the inverter gives the charging current to the battery as the DC power supply.
【0014】また、本発明は、交流スイッチをサージ電
流から保護する構成に係るもので、交流電源端子が接続
される第一の交流スイッチの負荷側に、コンデンサ(C
2 )が出力側回線間に第二の交流スイッチ(S3 、S
4 )を介して接続され、前記第二の交流スイッチは、前
記第一の交流スイッチと逆相でオンオフ制御されること
ができる。The present invention also relates to a structure for protecting the AC switch from surge current, in which a capacitor (C) is provided on the load side of the first AC switch to which the AC power supply terminal is connected.
2 ) is the second AC switch (S 3 , S) between the output side lines.
4 ), the second AC switch can be ON / OFF controlled in a phase opposite to that of the first AC switch.
【0015】なお、インバータの出力電流が所定のレベ
ルを越え過電流が発生したときには、前記インバータの
スイッチ素子を全てまたは一部をオフして動作を停止さ
せる手段と、交流電源出力電流が所定のレベルを越え過
電流が検出されたときには、前記第一の交流スイッチを
オフにするとともに、前記第二の交流スイッチをオンに
する手段とを備えたことが好ましい。When the output current of the inverter exceeds a predetermined level and an overcurrent occurs, a means for turning off all or some of the switching elements of the inverter to stop the operation, and an output current of the AC power supply have a predetermined value. It is preferable to include means for turning off the first AC switch and turning on the second AC switch when an overcurrent exceeding the level is detected.
【0016】[0016]
【作用】まず、定常運転時には交流電源から給電される
が、ここでインバータをアクティブフィルタとして機能
させて、交流電源電流を正弦波としその高力率化を図る
ようにインバータの電流モード制御を行う。これは、イ
ンバータの出力電力に基づいて正弦波の基準電流を生成
し、この基準電流と交流電源出力電流との差分をインバ
ータが供給するように制御するモードである。この正弦
波の基準電流は、出力電圧とインバータの出力電流とか
らインバータの平均電力を演算し、このインバータの平
均電力を元に基準正弦波をレベル制御して生成する。な
お、この際にインバータの電力が常に0(インバータの
損失分のみ)になるように制御すれば、インバータは余
分の電力を消費することなく交流電源の入力交流の力率
を1とすることができる。またこのインバータの電力消
費をマイナス側になるように制御すれば、インバータの
直流側にエネルギを蓄積できるため、そのまま直流電源
としてのバッテリを充電することができる。First, the power is supplied from the AC power supply during steady operation. Here, the inverter is made to function as an active filter, and the current mode control of the inverter is performed so that the AC power supply current becomes a sine wave and the power factor is increased. . This is a mode in which a sinusoidal reference current is generated based on the output power of the inverter, and the inverter is controlled to supply the difference between the reference current and the AC power supply output current. The sine wave reference current is generated by calculating the average power of the inverter from the output voltage and the output current of the inverter, and controlling the level of the reference sine wave based on the average power of the inverter. At this time, if the power of the inverter is controlled to be always 0 (only the loss of the inverter), the inverter can set the input AC power factor of the AC power supply to 1 without consuming extra power. it can. Further, if the power consumption of the inverter is controlled to be on the negative side, energy can be stored on the DC side of the inverter, so that the battery as the DC power source can be charged as it is.
【0017】入力交流電源に異常が発生すると、これを
検出して、瞬時にインバータ側にスイッチを切り替えて
インバータ給電を行う電圧モード制御になる。このと
き、商用電源側のスイッチをオフとしておき、入力交流
電源が回復すると、入力交流電圧が交流サイクル上の零
クロスする時点で交流電源側が給電するように制御す
る。これにより、交流電源給電はソフトスタートするこ
とができ、サージ電流等を発生させない。When an abnormality occurs in the input AC power supply, the abnormality is detected, and the switch is instantly switched to the inverter side to perform the voltage mode control for feeding the inverter. At this time, the switch on the commercial power source side is turned off, and when the input AC power source is restored, control is performed so that the AC power source side supplies power when the input AC voltage crosses zero on the AC cycle. As a result, the AC power supply can be soft-started and no surge current or the like is generated.
【0018】過電流を検出し、所定のしきい値を越えた
場合には、インバータ、交流電源側のスイッチ素子の全
てまたは一部をオフして、出力電流を垂下させる垂下制
御を行う。このとき、交流電源側スイッチの負荷側には
サージ吸収用コンデンサが設けられており、交流電源入
力端子と負荷とを結合するスイッチをオフするときは、
サージ吸収用コンデンサを接続するスイッチをオンし
て、出力側ACフィルタのリアクトルによって生ずるサ
ージ電圧を吸収するように動作させる。When an overcurrent is detected and a predetermined threshold value is exceeded, all or part of the inverter and the switching elements on the AC power supply side are turned off, and the drooping control for drooping the output current is performed. At this time, a surge absorbing capacitor is provided on the load side of the AC power supply side switch, and when turning off the switch connecting the AC power supply input terminal and the load,
The switch for connecting the surge absorbing capacitor is turned on to operate so as to absorb the surge voltage generated by the reactor of the output side AC filter.
【0019】[0019]
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0020】図1は、本発明一実施例の無停電電源装置
の接続形態の概要を説明する図であり、図2はこの無停
電電源装置の制御部の構成の概要を示す図である。FIG. 1 is a diagram for explaining an outline of a connection form of an uninterruptible power supply according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing an outline of a configuration of a control unit of this uninterruptible power supply.
【0021】この図1において、本実施例無停電電源装
置は、常時商用電源を負荷に供給する交流スイッチ部
(ACSW)1と、バッテリを備えたインバータ部(I
NVSW)2と、ACフィルタとして機能するフィルタ
部(FIL)3とから構成される。In FIG. 1, an uninterruptible power supply system according to this embodiment has an AC switch section (ACSW) 1 for constantly supplying commercial power to a load, and an inverter section (I) equipped with a battery.
NVSW) 2 and a filter unit (FIL) 3 that functions as an AC filter.
【0022】交流スイッチ部1は、商用電源の負荷への
供給を制御するスイッチとして、スイッチS1 、S2 が
設けられており、また、このスイッチS1 、S2 の負荷
側には、サージ電流吸収用のコンデンサCがスイッチS
3 、S4 を介して負荷側出力回線間に接続されている。
インバータ部2はスイッチS5 、S6 、S7 、S8 によ
り、バッテリBAの電源を交流に変換し負荷に供給す
る。フィルタ部3は、交流スイッチ部1とインバータ部
2の負荷側に設けられたリアクトルLS1, LS2とコン
デンサCにより構成されている。なお、本無停電電源装
置では、商用電源の出力電流IC を検出する電流検出器
CT1 およびインバータの出力電流II を検出する電流
検出器CT2 がそれぞれ設けられ、また、商用電源の入
力電圧VCおよびこの無停電電源装置の出力電圧VO を
検出している。The AC switch unit 1 is provided with switches S 1 and S 2 as switches for controlling the supply of commercial power to the load, and surges are provided on the load side of the switches S 1 and S 2. The current absorbing capacitor C is a switch S
3, through S 4 is connected between the load-side output line.
The inverter unit 2 converts the power supply of the battery BA into an alternating current and supplies it to the load by the switches S 5 , S 6 , S 7 , and S 8 . The filter unit 3 is composed of the AC switch unit 1, the reactors LS 1 and LS 2 provided on the load side of the inverter unit 2, and a capacitor C. The uninterruptible power supply is provided with a current detector CT 1 for detecting the output current I C of the commercial power supply and a current detector CT 2 for detecting the output current I I of the inverter, and the input of the commercial power supply. The voltage V C and the output voltage V O of this uninterruptible power supply are detected.
【0023】図2により、本無停電電源装置の制御部の
構成を説明する。The configuration of the control unit of the uninterruptible power supply will be described with reference to FIG.
【0024】この制御部は、入力商用電源に同期して基
準正弦波を発生する基準正弦波発生回路が設けられてお
り、その発生した基準正弦波に基づいて種々の制御を行
う。この制御部は、その動作制御モードから、大まかに
分けると定常運転時にインバータをアクティブフィルタ
としてその出力制御を行う電流モード制御部と、商用電
源異常発生時のインバータおよび交流スイッチ部の制御
を行う電圧モード制御部と、過電流発生時のインバータ
および交流スイッチ部の過電流制御を行う過電流制御部
とに分けられる。The control section is provided with a reference sine wave generating circuit for generating a reference sine wave in synchronization with the input commercial power source, and performs various controls based on the generated reference sine wave. This control unit is roughly divided from the operation control mode into a current mode control unit that controls the output by using the inverter as an active filter during steady operation, and a voltage that controls the inverter and the AC switch unit when a commercial power supply abnormality occurs. It is divided into a mode control unit and an overcurrent control unit that controls the overcurrent of the inverter and the AC switch unit when an overcurrent occurs.
【0025】まず電流モード制御部に対応するのは、イ
ンバータ出力電流II および出力電圧VO が入力される
インバータ電力演算部10と、このインバータ電力演算
部10の出力と基準正弦波とが入力される基準正弦波の
レベル制御を行って基準電流値を演算する基準電流演算
部11と、入力される商用電源出力電流IC とこの基準
電流値との差分出力をとって電流モード制御信号(電流
モードAVR)を出力する比較部12とである。ここ
で、インバータ電力演算部10はインバータ出力電流I
I と出力電圧VO とからインバータの電力を演算する電
力演算部101と、その出力電力の平均をとる平均回路
102と、さらに別途設けられたバッテリBAの充電制
御回路からの充電基準とを比較して、インバータの消費
電力値を出力する比較部103を含んでいる。First, the current mode control unit corresponds to the inverter power calculation unit 10 to which the inverter output current I I and the output voltage V O are input, and the output of the inverter power calculation unit 10 and the reference sine wave. The reference current calculation unit 11 that calculates the reference current value by performing the level control of the reference sine wave that is generated, and the difference output between the input commercial power supply output current I C and this reference current value are used to obtain the current mode control signal ( And a comparison unit 12 that outputs a current mode AVR). Here, the inverter power calculation unit 10 uses the inverter output current I
A power calculation unit 101 that calculates the power of the inverter from I and the output voltage V O , an averaging circuit 102 that averages the output power of the inverter, and a charging reference from a separately provided charging control circuit for the battery BA are compared. Then, the comparison unit 103 that outputs the power consumption value of the inverter is included.
【0026】また電圧モード制御部に対応するのは、出
力電圧VO と基準正弦波とを比較してインバータの出力
電圧を制御する電圧モード制御信号(電圧モードAV
R)を発生する比較部13が対応する。The voltage mode control unit corresponds to a voltage mode control signal (voltage mode AV that controls the output voltage of the inverter by comparing the output voltage V O with the reference sine wave).
The comparison unit 13 that generates R) corresponds to this.
【0027】なお、電流モード制御信号と電圧モード制
御信号は、入力商用電源電圧VC の異常を検出する比較
判定部14のモード切替信号によって、切替スイッチ1
5によって切り替えられてインバータ部のスイッチS5
〜S8 に搬送波である三角波発生回路17の出力に基づ
いてパルス幅変調信号がPWMロジック回路16を介し
て与えられる。また、モード切替信号は交流スイッチ部
1のスイッチS1 〜S 4 の切替信号を出力するACSW
切替ロジック回路18に入力され、入力商用電源に異常
が発生した場合はスイッチS1 〜S4 の切替信号を出力
する。The current mode control signal and the voltage mode control signal
The signal is the input commercial power supply voltage VC Comparison to detect abnormalities
The changeover switch 1
The switch S of the inverter unit is switched by 5Five
~ S8 Based on the output of the triangular wave generating circuit 17 which is a carrier wave
The pulse width modulation signal is transmitted through the PWM logic circuit 16
Given. Also, the mode switching signal is the AC switch
1 switch S1 ~ S Four ACSW that outputs the switching signal of
Input to the switching logic circuit 18, abnormal input power supply
If S occurs, switch S1 ~ SFour Output switching signal
To do.
【0028】過電流制御部に対応するのは、インバータ
の出力電流II が所定のしきい値を越えたかを検出し
て、しきい値を越えたときはインバータ垂下信号を出力
する過電流検出部19と、商用電源出力電流IC が所定
のしきい値を越えたかを検出して、しきい値を越えたと
きはACSW垂下信号を出力する過電流検出部20に対
応する。インバータ垂下信号は、PWMロジック回路1
6に入力され、スイッチS5 〜S8 をオフさせる。また
ACSW垂下信号は、交流スイッチ部1のスイッチS1
〜S4 の切替信号を出力するACSW切替ロジック回路
18に入力されてスイッチS1 〜S4 の切替信号を出力
する。The overcurrent control unit corresponds to the overcurrent detection which detects whether the output current I I of the inverter exceeds a predetermined threshold value and outputs an inverter drooping signal when the output current I I exceeds the threshold value. It corresponds to the unit 19 and the overcurrent detection unit 20 which detects whether the commercial power supply output current I C exceeds a predetermined threshold value and outputs an ACSW droop signal when it exceeds the threshold value. The inverter droop signal is the PWM logic circuit 1
Is inputted to 6, turns off the switch S 5 to S 8. In addition, the ACSW droop signal is the switch S 1 of the AC switch unit 1.
Is input to the ACSW switching logic circuit 18 for outputting a switching signal to S 4 and outputs a switching signal of the switch S 1 to S 4.
【0029】さらに具体的に本実施例の無停電電源装置
の構成を図3および図4に示して説明する。The configuration of the uninterruptible power supply of this embodiment will be described more specifically with reference to FIGS. 3 and 4.
【0030】図3に示すように、商用電源側端子には入
力商用電源電圧VC を検出する端子が設けられている。
そして、交流スイッチ部に対して商用電源側にコンデン
サC 1 が接続されている。交流スイッチ部のスイッチ素
子はIGBT( Insulated Gate Bipolar Transistor)
を用いており、このIGBTQ1 、Q2 は、商用電源と
負荷との間のオンオフを制御する。またこのIGBTQ
1 、Q2 の負荷側には、IGBTQ3 、Q4 を介して、
コンデンサC2 と抵抗R1 の並列回路が接続されてい
る。さらに、IGBTQ1 側の出力線にはリアクトルL
1 が設けられ、IGBTQ2 側の出力線には商用電源出
力電流IC を検出する電流検出器CT1が設けられてい
る。さらに負荷側にはコンデンサC3 が接続されてい
る。As shown in FIG. 3, the commercial power supply side terminal is not connected.
Power commercial power supply voltage VC A terminal for detecting is provided.
Then, connect the AC switch to the commercial power supply side.
SA C 1 Are connected. Switch element of AC switch
The child is an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)
This is the IGBTQ1 , Q2 With commercial power
Controls on / off with the load. Also this IGBTQ
1 , Q2 IGBTQ on the load side of3 , QFour Through
Capacitor C2 And resistance R1 Connected in parallel circuit
It In addition, IGBTQ1 Reactor L on the output line on the side
1 Is provided, IGBTQ2 Side commercial power supply
Force current IC Current detector CT for detecting1Is provided
It Furthermore, a capacitor C is provided on the load side.3 Is connected
It
【0031】インバータの出力はコンデンサC3 の接続
点に接続されており、インバータは、そのスイッチ素子
としてIGBTQ5 〜Q8 が用いられており、このIG
BTQ5 〜Q8 にはコンデンサC5 を介してバッテリB
Aが接続されている。また、このスイッチング部のIG
BTQ5 、Q7 側の出力線にはリアクトルL2 が、IG
BTQ6 、Q8 の出力線にはインバータ出力電流II を
検出する電流検出器CT2 が設けられている。The output of the inverter is connected to the connection point of the capacitor C 3 , and the inverter uses IGBTs Q 5 to Q 8 as its switching elements.
A battery B is connected to BTQ 5 to Q 8 via a capacitor C 5.
A is connected. Also, the IG of this switching unit
The reactor L 2 is connected to the IG on the output line on the BTQ 5 and Q 7 side.
A current detector CT 2 for detecting the inverter output current I I is provided on the output lines of BTQ 6 and Q 8 .
【0032】図4は、制御部の構成を示すもので、この
制御部は、基本的にはACSW制御部と、インバータ共
通部と、電流モード部と、電圧モード部とから構成され
ている。実質的には図2に示す制御部の構成と同じであ
り、その構成をアナログ回路で実現したものである。FIG. 4 shows the structure of the control section. This control section is basically composed of an ACSW control section, an inverter common section, a current mode section, and a voltage mode section. The configuration is substantially the same as that of the control unit shown in FIG. 2, and the configuration is realized by an analog circuit.
【0033】まず、インバータ共通部には、各種制御用
の交流基準正弦波を発生する基準正弦波発生回路30が
設けられており、この基準正弦波発生回路30は、位相
同期回路31により、商用電源周波数に同期するように
制御される。この基準正弦波発生回路30は基準正弦波
波形を記憶するROMを用い、位相同期回路31で商用
電源周波数に同期して読み出すことで基準正弦波を生成
する。また、インバータ共通部は、電流モード制御信号
と、電圧モード制御信号とを切り替える切替スイッチ1
5と、この切替スイッチ15の入力を三角波発生回路1
7の発生する搬送波を変調してパルス幅変調信号を生成
し、IGBTQ5 〜Q8 に与えるPWMロジック回路1
6を備える。この三角波発生回路17およびPWMロジ
ック回路16の回路構成は従来のインバータのPWM制
御と同じである。また基準正弦波発生回路30および位
相同期回路31も従来と同様の回路を用いることができ
る。First, a common sine wave generating circuit 30 for generating an AC standard sine wave for various controls is provided in the common part of the inverters. This standard sine wave generating circuit 30 is commercialized by a phase synchronization circuit 31. It is controlled to synchronize with the power supply frequency. The reference sine wave generation circuit 30 uses a ROM that stores a reference sine wave waveform, and the phase synchronization circuit 31 reads it in synchronization with the commercial power supply frequency to generate a reference sine wave. In addition, the inverter common unit includes a changeover switch 1 that switches between a current mode control signal and a voltage mode control signal.
5 and the input of this changeover switch 15 to the triangular wave generation circuit 1
PWM logic circuit 1 which modulates the carrier wave generated by 7 to generate a pulse width modulation signal and supplies it to IGBTs Q 5 to Q 8.
6 is provided. The circuit configurations of the triangular wave generation circuit 17 and the PWM logic circuit 16 are the same as the PWM control of the conventional inverter. Further, as the reference sine wave generation circuit 30 and the phase synchronization circuit 31, circuits similar to the conventional one can be used.
【0034】電流モード部は、出力電圧VO とインバー
タ出力電流II とを掛けてインバータ電力値を生成する
乗算器33と、この乗算器33の出力の平均をとる平均
値回路34と、この平均値回路34の出力と充電基準信
号とを比較する比較回路35と、この比較回路35の出
力と基準正弦波とを乗算する乗算器36と、この乗算器
36の出力と入力された商用出力電流IC とを比較して
電流モード制御信号を切替スイッチ15に出力する比較
回路37とを備える。また、過電流検出部19に対応す
るものとして、商用出力電流IC と垂下レベルとを比較
して垂下レベルを越えた場合にCS垂下信号を出力する
比較回路41とを備える。さらに、電流モード制御と電
圧モード制御を切り替えるための比較判定部14に対応
するものとして、基準正弦波と入力商用電源電圧VC と
を比較して、入力電圧異常を高速に検出する比較回路3
9と、この比較回路の出力の高低を判定してモード切替
信号を出力するHL判定回路40とを備える。The current mode unit multiplies the output voltage V O by the inverter output current I I to generate an inverter power value, the average value circuit 34 for averaging the output of the multiplier 33, A comparison circuit 35 that compares the output of the average value circuit 34 and the charging reference signal, a multiplier 36 that multiplies the output of the comparison circuit 35 and a reference sine wave, and an output of the multiplier 36 and a commercial output that is input. And a comparison circuit 37 that compares the current I C and outputs a current mode control signal to the changeover switch 15. Further, as a unit corresponding to the overcurrent detection unit 19, there is provided a comparison circuit 41 which compares the commercial output current I C with the droop level and outputs a CS droop signal when the droop level is exceeded. Further, as a unit corresponding to the comparison / determination unit 14 for switching between the current mode control and the voltage mode control, the comparison circuit 3 that compares the reference sine wave with the input commercial power supply voltage V C to detect an input voltage abnormality at high speed.
9 and an HL determination circuit 40 that determines whether the output of the comparison circuit is high or low and outputs a mode switching signal.
【0035】また電圧モード部は、基準正弦波と出力電
圧VO とを比較して電圧制御信号を切替スイッチ15に
出力する比較回路38と、インバータ出力電流II と垂
下レベルとを比較して、インバータ出力電流II が垂下
レベルを越えたときはインバータ垂下信号を出力する比
較回路42を備える。The voltage mode section compares the reference sine wave with the output voltage V O and outputs a voltage control signal to the changeover switch 15, and compares the inverter output current I I with the droop level. A comparator circuit 42 is provided which outputs an inverter droop signal when the inverter output current I I exceeds the droop level.
【0036】さらにACSW部は切替ロジック回路18
を備え、入力商用電源電圧異常および過電流検出により
IGBTQ1 〜Q4 のオンオフ制御を行う。Further, the ACSW unit is a switching logic circuit 18
Comprising a, performs on-off control of IGBTQ 1 ~Q 4 by the input commercial power supply voltage abnormality and overcurrent detection.
【0037】次に本実施例の動作を図5ないし図7の動
作波形図を参照して説明する。Next, the operation of this embodiment will be described with reference to the operation waveform charts of FIGS.
【0038】まず定常状態の電流モードによる制御動作
を図5を参照して説明する。図5は定常動作時の波形図
を示すものであり、図5の(イ)〜(ニ)がインバータ
の電力制御途中の波形、(ホ)〜(ト)がインバータの
電力制御を行った後の定常時の波形を示している。First, the control operation in the current mode in the steady state will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows a waveform diagram at the time of steady operation. In FIG. 5, (a) to (d) are waveforms during the power control of the inverter, and (e) to (g) are after the power control of the inverter. The waveform of the steady state of is shown.
【0039】まず、定常時は、IGBTQ1 およびQ2
はオン状態であり、商用電源が負荷に供給されている。
このような状態で電流モード制御は、出力電流は負荷イ
ンピーダンスより種々の電流力率や波形となるが、イン
バータをアクティブフィルタとして動作させることによ
り、交流波形の各サイクルごとで入力交流電流を常に正
弦波とし、入力の力率を常に1となるように制御するも
のである。First, in the steady state, the IGBTs Q 1 and Q 2
Is on and commercial power is being supplied to the load.
In the current mode control in such a state, the output current has various current power factors and waveforms from the load impedance, but by operating the inverter as an active filter, the input AC current is always sinusoidal in each cycle of the AC waveform. It is a wave and is controlled so that the input power factor is always 1.
【0040】例えば負荷インピーダンスによって(ロ)
のbに示すような負荷電流波形となり、入力商用電源の
入力電圧は(イ)の実線a、制御途中の電流波形は
(ロ)の点線cの波形であったとする。制御の初期に
は、インバータの出力電流II は0であり、負荷電流は
IGBTQ1 、Q2 を通過する電流であり、電流検出器
CT 1 で検出される電流IC と同じである。For example, depending on the load impedance (b)
The waveform of the load current is as shown in b.
The input voltage is the solid line a in (a), and the current waveform during control is
It is assumed that the waveform is the dotted line c in (b). Early in control
Is the output current I of the inverterI Is 0 and the load current is
IGBTQ1 , Q2 Current that passes through the current detector
CT 1 Current I detected byC Is the same as.
【0041】インバータの電力は、電流検出器CT2 で
検出されたインバータ出力電流と出力電圧VO とを乗算
器33で掛けることにより得られる。インバータ出力電
流は(ハ)に示すように負荷電流から商用電源電流を引
いたb−cの波形dであり、これに出力正弦波電圧(入
力正弦波電圧と等しい電圧波形)aを掛けることでeの
波形が得られる。この得られたインバータ電力を平均値
回路34により平均してインバータの平均電力を得る。
本実施例では、基本的にはこのインバータの平均電力が
常に0となるように制御する。The power of the inverter is obtained by multiplying the output voltage V O by the inverter output current detected by the current detector CT 2 by the multiplier 33. The inverter output current is a bc waveform d obtained by subtracting the commercial power supply current from the load current as shown in (c), and is multiplied by the output sine wave voltage (voltage waveform equal to the input sine wave voltage) a. The waveform of e is obtained. The obtained inverter power is averaged by the average value circuit 34 to obtain the average power of the inverter.
In this embodiment, basically, the control is performed so that the average power of the inverter is always 0.
【0042】このインバータ電力の平均値と基準正弦波
出力とを乗算器36により乗算することにより正弦波の
基準電流値を得て、この正弦波の基準電流値と商用電源
出力電流IC とを比較回路37で比較し、その差分電流
をインバータで供給するように電流モード制御信号を出
力する。この電流モード制御信号によりPWMロジック
回路16はPWM信号をインバータのIGBTQ5 〜Q
8 に与える。この電流モード制御により、商用電源出力
電流IC は、(ニ)波形c′のcs電流に見られるよう
に、正弦波波形となるため、この電源装置の電力は力率
1とすることができる。このことは、インバータが余分
の電力を蓄積または放出しないで、インバータをアクテ
ィブフィルタとして動作させることである。The average value of the inverter power and the reference sine wave output are multiplied by the multiplier 36 to obtain the sine wave reference current value, and the sine wave reference current value and the commercial power supply output current I C are obtained. The comparison circuit 37 compares and outputs the current mode control signal so that the difference current is supplied by the inverter. With this current mode control signal, the PWM logic circuit 16 sends the PWM signal to the IGBTs Q 5 to Q of the inverter.
Give to eight . By this current mode control, the commercial power supply output current I C has a sinusoidal waveform as seen in the cs current of (d) waveform c ′, so the power of this power supply device can have a power factor of 1. . This means that the inverter operates as an active filter without storing or releasing extra power.
【0043】なお、実際にはインバータ回路による損失
があるので、その分だけインバータ電力はマイナス側に
でる。また、このインバータ電力をさらにマイナス側に
大きくすると、インバータの直流側のエネルギが蓄積さ
れることにより、バッテリBAへの充電ができる。この
ため、このインバータの平均電力とバッテリBAの充電
基準値とを比較回路35で比較することにより、この充
電基準値を越えない分だけマイナス側にして、バッテリ
BAを充電させる。なお、この充電基準は別途設けられ
るバッテリ監視回路によりバッテリの充電状態を監視
し、その充電状態に従って充電要のときに与えられる。Since there is actually a loss due to the inverter circuit, the inverter power goes to the minus side accordingly. Further, when the inverter power is further increased to the negative side, the energy on the DC side of the inverter is accumulated, so that the battery BA can be charged. Therefore, the comparison circuit 35 compares the average power of the inverter with the charging reference value of the battery BA, and the battery BA is charged to the negative side by the amount not exceeding the charging reference value. The charging reference is given when the charging state of the battery is monitored by a battery monitoring circuit which is separately provided and charging is required according to the charging state.
【0044】このように、定常動作時には、電流モード
でインバータを制御することにより、本電源装置を高力
率の装置として使用することができ、しかもインバータ
によりバッテリの充電も可能とすることができる。As described above, in the steady operation, by controlling the inverter in the current mode, the power supply device can be used as a high power factor device, and the battery can be charged by the inverter. .
【0045】次に、図6を参照して、入力商用電源に異
常が生じた場合の電圧モード制御動作を説明する。Next, the voltage mode control operation when an abnormality occurs in the input commercial power supply will be described with reference to FIG.
【0046】例えば図6(イ)の入力電圧波形にaに見
られるような波形異常が発生したとする。入力電圧VC
は、比較回路39により基準正弦波と比較されており、
その比較結果はHL判定回路40により判定されて、入
力波形の異常が判定される。このHL判定回路40の出
力が図6(ロ)のfに表される波形となる。For example, assume that a waveform abnormality as shown by a occurs in the input voltage waveform of FIG. Input voltage V C
Is compared with the reference sine wave by the comparison circuit 39,
The comparison result is judged by the HL judging circuit 40, and the abnormality of the input waveform is judged. The output of the HL determination circuit 40 has a waveform represented by f in FIG.
【0047】このときの動作は基本的には従来のインバ
ータ給電と同じであり、IGBTQ 1 、Q2 をオフに
し、出力電圧波形が正弦波波形となるように、出力電圧
VO と基準正弦波とを比較回路38で比較し、その差分
であるインバータAVR信号により、インバータのIG
BTQ5 〜Q8 をPWM制御するものである。The operation at this time is basically the same as the conventional inverter.
It is the same as the power supply of the data, IGBTQ 1 , Q2 Turn off
So that the output voltage waveform becomes a sine wave waveform.
VO And the reference sine wave are compared by the comparison circuit 38, and the difference
The inverter AVR signal causes the inverter IG
BTQFive ~ Q8 Is PWM controlled.
【0048】ここで、本実施例の特徴とする点は、入力
電圧異常による電流モード制御から電圧モード制御への
切替にある。すなわち、本実施例では、電圧モードへの
変換は入力電圧の異常を検出すると瞬時(もちろんIG
BTのスイッチング遅れ、入力電圧検出の遅れはあるが
きわめて短い)にインバータに切り替えられ、インバー
タは瞬時にその前から継続する正弦波電圧出力の動作を
行う。他の本実施例の特徴は入力電圧復旧による電圧モ
ード制御から電流モード制御への切替にある。すなわち
制御部では、入力電圧Vc を検出しており、その切替タ
イミングを入力電圧VC の零クロス点で行うように制御
する。これより、IGBTQ1、Q2 をオンとし、イン
バータの制御モードを電流モード制御に移行させる。し
たがって、図6(ホ)のGの斜線で示した分をインバー
タより給電することになる。このように制御することに
より商用電源の給電が入力電圧が零の時点でIGBTQ
1、Q2 がオンとなるから、負荷側に急激な突入電流が
発生することはない。Here, the feature of this embodiment lies in the switching from the current mode control to the voltage mode control due to an abnormal input voltage. That is, in this embodiment, the conversion to the voltage mode is instantaneous (IG
BT switching delay and input voltage detection delay, but very short), the inverter is switched to, and the inverter instantaneously performs the operation of the sinusoidal voltage output that continues from before that. Another feature of this embodiment resides in switching from voltage mode control to current mode control by restoration of the input voltage. That is, the control unit detects the input voltage V c and controls the switching timing so as to be performed at the zero cross point of the input voltage V C. As a result, the IGBTs Q 1 and Q 2 are turned on to shift the control mode of the inverter to the current mode control. Therefore, the portion indicated by the diagonal line G in FIG. 6 (e) is fed from the inverter. By controlling in this way, when the input voltage of the commercial power supply is zero, the IGBTQ
Since 1 and Q 2 are turned on, a sudden inrush current does not occur on the load side.
【0049】次に過電流発生時の垂下制御動作を図7を
参照して説明する。Next, the drooping control operation when an overcurrent occurs will be described with reference to FIG.
【0050】一般に負荷電流に過電流が発生したとき
は、インバータおよび交流スイッチのスイッチ素子の破
損を防止するために、そのスイッチ素子を全てオフにし
て出力電流を低下させ、一定レベルの電流値に制御する
垂下制御が行われる。Generally, when an overcurrent occurs in the load current, in order to prevent damage to the switching elements of the inverter and the AC switch, all the switching elements are turned off to reduce the output current, and the current value becomes a constant level. The drooping control is performed.
【0051】まず、インバータの垂下制御を説明する。First, the drooping control of the inverter will be described.
【0052】インバータ出力電流II は、ヒステリシス
特性を有する比較回路42に入力され、その上限が垂下
レベルを越えると比較回路42の出力が反転してインバ
ータの動作を停止させるインバータ垂下信号を出力す
る。これによりインバータの動作が停止し、ACフィル
タのリアクトルの影響でインバータ出力電流II は徐々
に低下する。比較回路42のヒステリシスの下限になっ
たところで、比較回路42の出力は反転し、インバータ
を再運転する。これより、インバータ電流II は一定レ
ベルの垂下状態となる。The inverter output current I I is input to the comparison circuit 42 having a hysteresis characteristic, and when the upper limit exceeds the droop level, the output of the comparison circuit 42 is inverted and an inverter droop signal for stopping the operation of the inverter is output. . This stops the operation of the inverter, and the inverter output current I I gradually decreases due to the influence of the reactor of the AC filter. When the lower limit of the hysteresis of the comparison circuit 42 is reached, the output of the comparison circuit 42 is inverted and the inverter is restarted. As a result, the inverter current I I is in a constant level drooping state.
【0053】次に交流スイッチ部の垂下制御を説明す
る。この交流スイッチの垂下制御も基本的にはインバー
タ制御と同じであり、商用電源電流IC が垂下レベルを
越えたときは、比較回路42と同じ機能を有する比較回
路41により垂下信号が出力され、IGBTQ1 、Q2
がオンオフ制御される。Next, the drooping control of the AC switch section will be described. The droop control of this AC switch is basically the same as the inverter control, and when the commercial power supply current I C exceeds the droop level, the droop signal is output by the comparison circuit 41 having the same function as the comparison circuit 42. IGBT Q 1 , Q 2
Is controlled on and off.
【0054】ここにおいて、本実施例の特徴とする点
は、IGBTQ1 、Q2 の負荷側に設けられたコンデン
サC2 とIGBTQ3 、Q4 との直列回路と、商用電源
側に設けられたコンデンサC1 が設けられた点にある。Here, the feature of this embodiment is that the series circuit of the capacitor C 2 and the IGBTs Q 3 and Q 4 provided on the load side of the IGBTs Q 1 and Q 2 and the commercial power source side are provided. The point is that the capacitor C 1 is provided.
【0055】商用電源をスイッチングするIGBTQ
1 、Q2 のラインについて検討してみると、商用電源入
力側には電源インダクタンスが、出力側にはACフィル
タのリアクトルL1 がある。このとき、商用電源のスイ
ッチを急激にオフにすると、そのスイッチの両端にはイ
ンダクタンスによる大きなサージ電圧が発生する。した
がって急激にIGBTQ1 、Q2 に大きなサージ電圧が
かかり、IGBTQ1 、Q2 が破損するおそれがある。IGBTQ for switching commercial power supply
Considering the lines of 1 and Q 2, the power supply inductance is on the input side of the commercial power supply and the reactor L 1 of the AC filter is on the output side. At this time, if the switch of the commercial power supply is suddenly turned off, a large surge voltage due to the inductance is generated across the switch. Accordingly rapidly consuming large surge voltage to IGBTQ 1, Q 2, which may IGBTQ 1, Q 2 may be damaged.
【0056】そこで、本実施例では、コンデンサC1 に
よりIGBTQ1 、Q2 のオフ時の電源インダクタンス
によるサージ電圧を吸収する。また、IGBTQ1、Q2
をオフするときは、IGBTQ1 、Q2 に与える制御
信号と逆相の制御信号をIGBTQ3 、Q4 に与えてオ
ンとし、リアクトルL1 により生ずるサージ電圧をコン
デンサC2 により吸収する。このコンデンサC2 の容量
はリアクトルL1 のインダクタンスにより決定されるが
その容量は小さいものでよい。Therefore, in the present embodiment, the capacitor C 1 absorbs the surge voltage due to the power supply inductance when the IGBTs Q 1 and Q 2 are off. In addition, IGBTs Q 1 , Q 2
When turned off, a control signal opposite in phase to the control signal given to the IGBTs Q 1 and Q 2 is given to the IGBTs Q 3 and Q 4 to turn them on, and the surge voltage generated by the reactor L 1 is absorbed by the capacitor C 2 . The capacity of the capacitor C 2 is determined by the inductance of the reactor L 1 , but the capacity may be small.
【0057】なお、上述の電圧モード制御から電流モー
ド制御への移行の場合は零クロス制御が行われるため、
IGBTQ1 、Q2 の両端子間には電位差がないため、
IGBTQ3 、Q4 による逆相のスイッチングは不要で
ある。しかし、過電流による垂下制御の場合、IGBT
Q1 、Q2 のスイッチングは、随時オンオフ制御される
ため、IGBTQ1 、Q2 の端子間には電位差が生じ
る。このため、もし、IGBTQ3 、Q4 の逆相のスイ
ッチングなしに、IGBTQ1 、Q2 をオンすると、コ
ンデンサC1 、C2 に対する突入電流が発生してしまい
IGBTQ1 、Q 2 を破損するおそれがある。このた
め、IGBTQ3 、Q4 を設け、IGBTQ 1 、Q2 の
オンと同時にIGBTQ3 、Q4 をオフして、コンデン
サC2 をIGBTQ1 、Q2 のラインと切り離すように
している。なお、抵抗R1 はコンデンサC2 の放電用と
して使用される。From the voltage mode control described above, the current mode is changed.
In the case of transition to control mode, zero cross control is performed,
IGBTQ1 , Q2 Since there is no potential difference between both terminals of
IGBTQ3 , QFour No need for reverse phase switching due to
is there. However, in the case of droop control due to overcurrent, the IGBT
Q1 , Q2 Switching is controlled on / off at any time
Therefore, the IGBTQ1 , Q2 There is a potential difference between the terminals
It Therefore, if the IGBTQ3 , QFour Reverse-phase Sui
IGBTQ without touching1 , Q2 When turned on,
Indexer C1 , C2 Inrush current to the
IGBTQ1 , Q 2 May be damaged. others
Therefore, IGBTQ3 , QFour Is installed, and IGBTQ 1 , Q2 of
When the IGBTQ turns on3 , QFour Turn off the conden
SA C2 The IGBTQ1 , Q2 To separate from the line
is doing. The resistance R1 Is the capacitor C2 For discharge of
Then used.
【0058】なお、上述の図4に示す制御部の構成はア
ナログ回路で構成したが、ディジタル回路で構成するこ
とができることは勿論である。Although the control unit shown in FIG. 4 is constructed by an analog circuit, it goes without saying that it can be constructed by a digital circuit.
【0059】また、上記実施例は単相給電による例で説
明したが、3相交流電源の無停電電源装置で実現できる
ことも自明である。また、上記実施例では交流スイッチ
部1にそれぞれの回線ごとにスイッチS1 、S2 を設け
てそれぞれの回線の開閉を行うことで説明したが、一方
の回線にのみ交流スイッチを設けることでも本発明は実
現できる。Further, although the above embodiment has been described by way of the example of the single-phase power supply, it is obvious that it can be realized by an uninterruptible power supply system of a three-phase AC power supply. Further, in the above-described embodiment, the AC switch section 1 is provided with the switches S 1 and S 2 for each line to open and close each line, but it is also possible to provide an AC switch only on one line. The invention can be realized.
【0060】さらに、上記実施例のバッテリBAに代え
て、直流電源として、各事業所ごとに設けられた燃料電
池装置あるいは太陽電池を使用する場合は、常時はイン
バータによる給電を行うことができ、負荷の消費電力以
上の起電力がある場合にはインバータ給電モードで商用
電源側に給電(売電)することが可能である。Further, when a fuel cell device or a solar cell provided for each business place is used as a direct current power source instead of the battery BA of the above-mentioned embodiment, power can be constantly fed by an inverter, When there is an electromotive force larger than the power consumption of the load, it is possible to supply (sell) power to the commercial power supply side in the inverter power supply mode.
【0061】[0061]
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、次の効
果が生ずる。
高速スイッチングが可能なIGBTをスイッチ素子
として用いることにより瞬時波形制御が可能で消費電力
の小さい常時商用電源給電型無停電電源装置を提供でき
る。
インバータをアクティブフィルタとして機能させる
ようにその出力電流を制御することにより交流電流を正
弦波化し高力率を実現することができる無停電電源装置
を提供できる。
インバータの直流側にエネルギを蓄積するようにイ
ンバータの電力制御を行うことによりインバータを介し
て定常運転時に特別な充電装置を用いることなくバッテ
リの充電が可能である。
商用電源に異常が発生したときに瞬時にインバータ
給電に切り替えることができ、しかも復旧時には入力電
圧の零クロスタイミングで復帰させる制御をするので、
サージ電圧等を生じさせることなく復旧制御が可能であ
る。
負荷側に過電流が発生したときも、出力電流を一定
レベルに制御する垂下制御が可能である。
過電流発生時の垂下制御において、交流スイッチ部
のスイッチングによって生ずるサージ電圧を吸収するよ
うに制御するため、交流スイッチ部のスイッチ素子の破
損の防止を図ることができる。
直流電源として直流発電装置を使用し、負荷消費電
力以上の起電力がある場合はインバータ給電モードで交
流スイッチ部を介して商用電源側に給電する装置として
使用することができる。As described above, the present invention has the following effects. By using an IGBT capable of high-speed switching as a switch element, it is possible to provide an uninterruptible power supply device that can perform instantaneous waveform control and consumes less power, which is always commercial power supply. By controlling the output current of the inverter so that it functions as an active filter, it is possible to provide an uninterruptible power supply capable of converting an alternating current into a sine wave and realizing a high power factor. By controlling the power of the inverter so as to store energy on the DC side of the inverter, the battery can be charged through the inverter without using a special charging device during steady operation. When an abnormality occurs in the commercial power supply, it can instantly switch to the inverter power supply, and at the time of restoration, it is controlled to return at the zero cross timing of the input voltage.
Recovery control is possible without generating surge voltage. Even when an overcurrent occurs on the load side, drooping control that controls the output current to a constant level is possible. In the drooping control when an overcurrent occurs, the surge voltage generated by the switching of the AC switch unit is controlled so as to be absorbed, so that the switch element of the AC switch unit can be prevented from being damaged. When a DC power generator is used as the DC power source and the electromotive force is equal to or more than the load power consumption, it can be used as a device that feeds power to the commercial power source side through the AC switch unit in the inverter power feeding mode.
【図1】本発明実施例の無停電電源装置の構成の概略を
説明する図。FIG. 1 is a diagram illustrating an outline of a configuration of an uninterruptible power supply according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明実施例の無停電電源装置の制御部の構成
の概略を説明する図。FIG. 2 is a diagram illustrating an outline of a configuration of a control unit of the uninterruptible power supply according to the embodiment of this invention.
【図3】本発明一実施例無停電電源装置の具体的な接続
構成を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a specific connection configuration of an uninterruptible power supply according to an embodiment of the present invention.
【図4】本発明一実施例の無停電電源装置の制御部のさ
らに具体的な構成を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a more specific configuration of the control unit of the uninterruptible power supply according to the embodiment of the present invention.
【図5】実施例の電流モード制御を説明する波形図。FIG. 5 is a waveform diagram illustrating current mode control according to the embodiment.
【図6】実施例の電圧モード制御を説明する波形図。FIG. 6 is a waveform diagram illustrating voltage mode control according to the embodiment.
【図7】実施例の垂下特性制御を説明する波形図。FIG. 7 is a waveform diagram illustrating drooping characteristic control according to the embodiment.
【図8】従来の常時インバータ給電型無停電電源装置の
構成を示す図。FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a conventional constant inverter power supply type uninterruptible power supply device.
1 交流スイッチ部 2 インバータ部 3 フィルタ部 10 インバータ電力演算部 11 基準電流演算部 12、13、103 比較部 14 比較判定部 15 切替スイッチ 16 PWMロジック回路 17 三角波発生回路 18 ACSW切替ロジック回路 19、20 過電流検出部 30 基準正弦波発生回路 31 位相同期回路 33、36 乗算器 34 平均値回路 35、37、38、39、41、42 比較回路 40 HL判定回路 81 AC/DCコンバータ 82 DC/ACインバータ 83 フィルタ 84 ACSW CT1 、CT2 電流検出器 BA バッテリ1 AC Switch Section 2 Inverter Section 3 Filter Section 10 Inverter Power Calculation Section 11 Reference Current Calculation Sections 12, 13, 103 Comparison Section 14 Comparison Judgment Section 15 Changeover Switch 16 PWM Logic Circuit 17 Triangular Wave Generation Circuit 18 ACSW Switching Logic Circuit 19, 20 Overcurrent detection unit 30 Reference sine wave generation circuit 31 Phase synchronization circuits 33, 36 Multiplier 34 Average value circuit 35, 37, 38, 39, 41, 42 Comparison circuit 40 HL determination circuit 81 AC / DC converter 82 DC / AC inverter 83 Filter 84 ACSW CT 1 , CT 2 Current detector BA Battery
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5G015 FA13 GA06 HA04 HA15 HA17 JA04 JA11 JA13 JA22 JA32 JA35 JA52 5G066 EA03 HB09 5H007 AA02 BB05 CA01 CB02 CB05 CC01 CC03 DA05 DB01 DC02 DC03 DC05 EA02 FA03 FA13 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page F-term (reference) 5G015 FA13 GA06 HA04 HA15 HA17 JA04 JA11 JA13 JA22 JA32 JA35 JA52 5G066 EA03 HB09 5H007 AA02 BB05 CA01 CB02 CB05 CC01 CC03 DA05 DB01 DC02 DC03 DC05 EA02 FA03 FA13
Claims (2)
、S2 )を含む第一電源装置と、 直流電源が接続されるインバータを含む第二電源装置
と、 入力交流電圧を検出する入力電圧検出手段と、 前記交流電源が停止を検出すると第二電源装置を動作さ
せる制御部と を備えた無停電電源装置において、 前記制御部は、前記入力電圧検出手段が前記交流電源の
異常を検出すると前記第一電源装置を停止させ、前記第
二電源装置を基準正弦波に対応した出力交流電圧を与え
る電圧モード制御に切り替える手段と、前記交流電源の
異常が回復したときは、前記第二電源装置をアクティブ
フィルタとして動作させる電流モード制御に切り替える
手段とを備えたことを特徴とする無停電電源装置。1. An AC switch (S 1 connected to an AC power source)
, S 2 ), a second power supply device including an inverter to which a DC power supply is connected, an input voltage detection means for detecting an input AC voltage, and a second power supply when the AC power supply detects a stop. In the uninterruptible power supply device including a control unit for operating the device, the control unit stops the first power supply device when the input voltage detection means detects an abnormality of the AC power supply, the second power supply device, A means for switching to a voltage mode control for providing an output AC voltage corresponding to the reference sine wave, and a means for switching to a current mode control for operating the second power supply device as an active filter when the abnormality of the AC power supply is recovered. An uninterruptible power supply characterized by that.
は、前記入力電圧検出手段の検出する入力電圧が交流の
各サイクル上で零となる時点で電流モード制御に切り替
える手段を備えた請求項1記載の無停電電源装置。2. The means for switching to the current mode control comprises means for switching to the current mode control when the input voltage detected by the input voltage detecting means becomes zero on each cycle of the alternating current. Uninterruptible power system.
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