JP2006271125A - Uninterruptible power supply unit - Google Patents
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Description
この発明は、構内系統の交流電力を負荷に必要な交流電力に変換する無停電電源装置に関する。 The present invention relates to an uninterruptible power supply that converts AC power of a premises system into AC power required for a load.
従来の無停電電源装置は、常時は商用系統からの交流電力を直送ラインによって直接または整流器とインバータとを介してコンピュータや通信機器等の重要負荷に供給し、停電時は鉛酸蓄電池からの直流電力がインバータで交流電力に変換されて該重要負荷に供給されることによって停電による重要負荷のトラブルを防止するものである。このような無停電電源装置における鉛酸蓄電池は、常に商用系統からの交流電力を整流器で整流した直流電力によって浮動充電されて満充電状態が維持されるように構成され、不意の停電時のバックアップが確実に行われるようにしている(例えば、特許文献1参照)。 Conventional uninterruptible power supplies always supply AC power from a commercial system directly to a critical load, such as a computer or communication device, directly or via a rectifier and an inverter via a direct transmission line. Electric power is converted into AC power by an inverter and supplied to the important load, thereby preventing troubles of the important load due to a power failure. The lead acid battery in such an uninterruptible power supply is configured so that it is always floating-charged by DC power obtained by rectifying AC power from a commercial system with a rectifier and maintained in a fully charged state. Is reliably performed (see, for example, Patent Document 1).
しかし、鉛酸蓄電池は通常の寿命が6〜7年であるので、他の主要部品と比べ寿命が短くなり、その交換のためのメンテナンス費用がかさんでしまうという問題がある。
また、鉛酸蓄電池は体積エネルギー密度が小さいので、大きな床面積を専有してしまうという問題がある。
However, since the lead acid storage battery has a normal life of 6 to 7 years, it has a problem that the life is shortened compared with other main parts, and the maintenance cost for the replacement is increased.
In addition, since the lead acid battery has a small volumetric energy density, there is a problem that it occupies a large floor area.
この発明の目的は、分散型電源装置からの直流電力を利用して、寿命の長い小形の無停電電源装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a small uninterruptible power supply device having a long life by using DC power from a distributed power supply device.
この発明に係わる無停電電源装置は、商用電力系統の交流電力を一旦整流器により直流電力に変換して直流回路に出力するとともに上記直流電力をインバータにより交流電力に変換して重要負荷に供給する無停電電源装置において、上記直流回路は、カソードが上記直流回路に接続されているダイオードを介して外部の直流電力が供給され、上記整流器は、上記商用電力系統が正常なとき、上記外部から供給される直流電力の電圧より大きい電圧の直流電力を出力する。 The uninterruptible power supply apparatus according to the present invention is a device that converts AC power of a commercial power system into DC power once by a rectifier and outputs it to a DC circuit, and converts the DC power into AC power by an inverter and supplies it to an important load. In the power failure power supply apparatus, the DC circuit is supplied with external DC power via a diode whose cathode is connected to the DC circuit, and the rectifier is supplied from the outside when the commercial power system is normal. Outputs DC power with a voltage greater than the DC power voltage.
この発明の効果は、負荷平準化機能を有した近在の分散型電源装置から直流電力の供給をAC210系統が停電したときだけ受けることができるので、平常時は分散型電源装置の運用を損なうことなく、無停電電源装置と蓄電池部分を共用化出来る。分散型電源装置として用いているナトリウム−硫黄電池の寿命が15年以上であるのに対し、従来の鉛酸蓄電池の寿命が6〜7年であるので交換の頻度が3分の1位となり、メンテナンスに要するコストを減少することができる。 The effects of the present invention can be received only when the AC 210 system has a power outage from a nearby distributed power supply device having a load leveling function, so that the operation of the distributed power supply device is impaired in normal times. The uninterruptible power supply and storage battery can be shared. The life of a sodium-sulfur battery used as a distributed power supply is 15 years or more, whereas the life of a conventional lead acid battery is 6 to 7 years, so the replacement frequency is about one third, The cost required for maintenance can be reduced.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係わる無停電電源装置が配備されているAC210V系統の様子を示す図である。図2は、実施の形態1に係わる無停電電源装置と分散型電源装置のそれぞれの直流回路の電圧の変化の様子を示す図である。
無停電電源装置1が配備されているAC210V系統2は、所内系統3に変圧器4を介して接続されている。そして、所内系統3は、6.6kVの商用系統5に連系用遮断器6を介して接続されている。
FIG. 1 is a diagram showing a state of an AC 210V system in which an uninterruptible power supply according to
The AC 210 V system 2 in which the
この実施の形態1に係わる無停電電源装置1は、ケーブル8を介して直流電力の供給を行うことのできる分散型電源装置10の近傍に配置されている。そして、この分散型電源装置10は、負荷平準化機能を具備しており、夜間の間に分散型電源としてのナトリウム−硫黄電池11に直流電力を充電し、昼間にその充電された直流電力を放電し、所内系統3から一般負荷9に電力を供給することにより、商用系統5からの受電電力を平準化することができ、電気料金の削減を図ることができる。
The
この無停電電源装置1は、図1に示すように、電力の供給の断絶を極力避ける必要がある重要負荷12に電力を供給している。そして、AC210V系統2が活きているとき、AC210V系統2から昇圧変圧器15、ダイオード整流器16、インバータ17および降圧変圧器18を動作して重要負荷12に電力を供給している。また、AC210V系統2が活きているが、昇圧変圧器15、ダイオード整流器16、インバータ17または降圧変圧器18が故障したとき、無瞬断切換スイッチ20をバイパス回路21側に切り換えてAC210V系統2からバイパス回路21を介して重要負荷12に電力を供給する。また、所内系統3が活きていて、AC210V系統2が停電になっているとき、分散型電源装置10の直流回路24から供給される直流電力をインバータ17により交流電力に変換して重要負荷12に電力を供給する。また、所内系統3およびAC210V系統2が停電になっているとき、ナトリウム−硫黄電池11から直流電力を放電し、その直流電力をインバータ17により交流電力に変換して重要負荷12に電力を供給する。
As shown in FIG. 1, the
そして、無停電電源装置1は、AC210V系統2から主回路19を開閉する系統側主開閉器26、系統側主開閉器26の負荷側に接続され、ダイオード整流器16の入力に適した電圧に昇圧する昇圧変圧器15、昇圧変圧器15の2次側に接続され、所定の電圧の直流電力を直流回路27に出力するダイオード整流器16、直流回路27に接続され、直流電力を交流電力に変換するインバータ17、インバータ17の交流側に接続され、重要負荷12の所望の電圧まで交流電力を降圧する降圧変圧器18、AC210V系統2からバイパス回路21を開閉する系統側バイパス開閉器28、系統側バイパス開閉器28の負荷側に接続されているバイパス回路21、重要負荷12の接続先を主回路19またはバイパス回路21に切り換える無瞬断切換スイッチ20、カソードが直流回路27に接続されているダイオード30から構成されている。
ところで、ダイオード30のアノードに分散型電源装置10の直流回路24からケーブル8を介して直流電力が供給されている。
The
Incidentally, DC power is supplied to the anode of the
次に、無停電電源装置1に直流電力を供給する分散型電源装置10について説明する。
分散型電源装置10は、設備用遮断器32を介して所内系統3に接続されている変圧器33、変圧器33で電圧が降圧された交流電力を直流電力に変換して直流回路24に出力し、また、直流回路24からの直流電力を交流電力に変換して変圧器33に出力する交直変換装置34、直流電力が充放電される分散型電源としてのナトリウム−硫黄電池11から構成されている。なお、直流回路24には、直流電力が出力される出力端子35が設けられている。
Next, the
The
なお、分散型電源は、ナトリウム−硫黄電池11以外にもレドックスフロー電池、超電導コイル電力貯蔵装置、フライホイール電力貯蔵装置、電気二重層コンデンサ、リチウムイオン二次電池など商用系統5から電力を受電して貯蔵し、逆に電力を放電して一般負荷9に供給できるものであれば、この発明をナトリウム−硫黄電池11と同様に適用することができる。
特に、ナトリウム−硫黄電池11、超電導コイル電力貯蔵装置、フライホイール電力貯蔵装置、電気二重層コンデンサは、その寿命が15年以上と長いので、メンテナンス費用を考慮すると好ましい。
In addition to the sodium-
In particular, the life of the sodium-
そして、変圧器33は、6.6kVの交流電力を270Vの交流電力に降圧している。また、交直変換装置34は、電池充電中は270Vの交流電力をオープン端子電圧として580〜780Vの直流電力に変換している。そして、ナトリウム−硫黄電池11に直流電力を充電すると、図2の実線で示したように、端子電圧VBATが580Vから780Vまで上昇し、逆にナトリウム−硫黄電池11から直流電力を放電すると、端子電圧VBATが665Vから480Vまで降下する。このように、分散型電源装置10の直流回路24の電圧VBATは、充放電に伴って480Vと780Vとの間の値を示している。
The
次に、分散型電源装置10から直流電圧が480Vから780Vまでの直流電力が供給される無停電電源装置1の回路定数について説明する。
無停電電源装置1が分散型電源装置10から直流電力の供給を受けなければならないのは、AC210V系統2が停電しているときであり、それ以外のときはダイオード30により遮断されていなければならない。そのためには、無停電電源装置1の直流回路27の電圧Vdcが少なくとも電池放電中または電池待機中は分散型電源装置10の直流回路24の電圧VBATより高くして、ダイオード30に逆電圧が掛かるようにしておかなければならない。
そこで、上述のように分散型電源装置10の直流回路24の直流電圧VBATが電池放電中または電池待機中は665V以下であるので、無停電電源装置1の直流回路27の電圧Vdcを電圧設定値680V以上に設定することが必要である。
このように設定することで、電池充電中において直流回路24の電圧が直流回路27の電圧よりも高くなる場合があるが、この場合は交直変換装置34が交流電力から変換した直流電力を無停電電源装置1に供給している状態であり、ナトリウム−硫黄電池11からは無停電電源装置1へ電力を供給していないので問題が発生しない。
Next, circuit constants of the
The
Therefore, as described above, since the DC voltage V BAT of the
By setting in this way, the voltage of the
そして、無停電電源装置1の直流回路27の電圧Vdcが電池放電中または電池待機中の分散型電源装置10の直流回路24の電圧VBATを下回らないように設定されているので、AC210V系統2が停電したとき、無停電電源装置1の直流回路27の電圧Vdcが降下して分散型電源装置10の直流回路24の電圧VBATより低くなるとダイオード30に順方向の電圧が加わり、分散型電源装置10から直流電力が無停電電源装置1の直流回路27に供給される。このときの無停電電源装置1の直流回路27の電圧Vdcは、図2の点線で示されているように、分散型電源装置10の直流回路24の電圧VBATとほぼ等しい。
Since the voltage V dc of the
逆に、AC210V系統2が停電から復帰して直流回路27の電圧Vdcが上昇して分散型電源装置10の直流回路24の電圧VBATより高くなるとダイオード30に逆方向の電圧が加わり、分散型電源装置10からの直流電力の供給が遮断される。そして、無停電電源装置1の直流回路27の電圧Vdcは、電圧設定値680Vに復帰する。
Conversely, when the AC 210V system 2 recovers from a power failure and the voltage V dc of the
このような無停電電源装置1は、負荷平準化機能を有した近在の分散型電源装置10から直流電力の供給をAC210系統が停電したときだけ受けることができるので、平常時は分散型電源装置10の運用を損なうことなく、無停電電源装置1と蓄電池部分を共用化できる。分散型電源装置10として用いているナトリウム−硫黄電池11の寿命が15年以上であるのに対し、従来の鉛酸蓄電池の寿命が6〜7年であるので交換の頻度が3分の1位となり、メンテナンスに要するコストを減少することができる。
Such an
また、寿命に達した鉛酸蓄電池を再処理することは、有害物質として処理を行わなければならないので、再処理費用が多くかかってしまっているが、ナトリウム−硫黄電池11の処理は無公害物質の処理に該当するので、再処理費用が比較的安価ですむ。
In addition, reprocessing lead acid batteries that have reached the end of their life must be treated as hazardous substances, and thus reprocessing costs are high. However, the treatment of the sodium-
また、ダイオードに掛かる電圧が逆方向から順方向に変化するだけで、分散型電源装置10から電力の供給を受けることができるので、電圧に基づいてスイッチを切り換える動作の必要性がなく、構造が簡単な無停電電源装置1を提供することができる。
In addition, since power can be supplied from the distributed
なお、AC210V系統から重要負荷12に電力を供給している例について説明したが、系統電圧はこれに限るものではない。また、ナトリウム−硫黄電池11の充電条件に関しても、ナトリウム−硫黄電池11のモジュール構成によって分散型電源装置10の直流回路24の電圧変動範囲が変わるため、これに対する無停電電源装置1の直流回路27の電圧を適切に設定することができる。
In addition, although the example which supplies electric power to the
また、実施の形態1において分散型電源装置10から直流電力の供給を受ける例について説明したが、他の重要負荷のために配備されている他の無停電電源装置から直流電力の供給を受けてもよい。
Moreover, although the example which receives supply of direct-current power from the distributed
実施の形態2.
図3は、この発明の実施の形態2に係わる無停電電源装置が配備されたAC210V系統の様子を示す図である。
この発明の実施の形態2に係わる無停電電源装置1Bは、実施の形態1に係わる無停電電源装置1のダイオード整流器16の替わりにIGBT整流器22が備えられていることが異なっており、その他は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a state of the AC 210V system in which the uninterruptible power supply according to Embodiment 2 of the present invention is provided.
The
このIGBT整流器22は、半導体素子としてIGBTが用いられており、直流回路27の電圧が所定の値になるように電圧制御を行う。
このように直流回路27の電圧がIGBT整流器22により制御されるので、重要負荷12の電力が変動しても、直流回路27の電圧が分散型電源装置10の直流回路24の電圧より低くなることを防ぐことができる。
The
Since the voltage of the
1、1B 無停電電源装置、2 AC210V系統、3 所内系統、4、33 変圧器、5 商用系統、6 連系用遮断器、8 ケーブル、9 一般負荷、10 分散型電源装置、11 ナトリウム−硫黄電池、12 重要負荷、15 昇圧変圧器、16 ダイオード整流器、17 インバータ、18 降圧変圧器、19 主回路、20 無瞬断切換スイッチ、21 バイパス回路、22 IGBT整流器、24、27 直流回路、26 系統側主開閉器、28 系統側バイパス開閉器、30 ダイオード、32 設備用遮断器、34 交直変換装置、35 出力端子。 1, 1B uninterruptible power supply, 2 AC210V system, 3 in-house system, 4, 33 transformer, 5 commercial system, 6 interconnection circuit breaker, 8 cable, 9 general load, 10 distributed power supply, 11 sodium-sulfur Battery, 12 Important load, 15 Step-up transformer, 16 Diode rectifier, 17 Inverter, 18 Step-down transformer, 19 Main circuit, 20 Uninterruptible changeover switch, 21 Bypass circuit, 22 IGBT rectifier, 24, 27 DC circuit, 26 systems Side main switch, 28 system side bypass switch, 30 diode, 32 facility circuit breaker, 34 AC / DC converter, 35 output terminal.
Claims (4)
上記直流回路は、カソードが上記直流回路に接続されているダイオードを介して外部の直流電力が供給され、
上記整流器は、上記商用電力系統が正常なとき、上記外部から供給される直流電力の電圧より大きい電圧の直流電力を出力することを特徴とする無停電電源装置。 In an uninterruptible power supply that converts AC power of a commercial power system into DC power by a rectifier and outputs it to a DC circuit and converts the DC power to AC power by an inverter and supplies it to an important load.
The DC circuit is supplied with external DC power via a diode whose cathode is connected to the DC circuit,
The uninterruptible power supply apparatus, wherein the rectifier outputs a DC power having a voltage larger than a voltage of the DC power supplied from the outside when the commercial power system is normal.
Priority Applications (1)
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JP2005086496A JP2006271125A (en) | 2005-03-24 | 2005-03-24 | Uninterruptible power supply unit |
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