JP2007330073A

JP2007330073A - 無停電電源装置

Info

Publication number: JP2007330073A
Application number: JP2006161005A
Authority: JP
Inventors: Toshihide Nakano; 俊秀中野; Kazunori Sanada; 和法真田
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2006-06-09
Filing date: 2006-06-09
Publication date: 2007-12-20

Abstract

【課題】無停電電源装置の並列接続されたうち１台の変換器の直流電源が異常となっても、直交変換手段による負荷給電を継続できる確率が高い無停電電源装置を提供することを目的とする。
【解決手段】常時は交流入力１３を交直変換手段１０によって直流に変換し直流電源１１を充電するとともに、直交変換手段１２により直流を交流に変換し負荷１５に給電する無停電電源装置において、各変換器の直流電源電圧によって各変換器の負荷量を調整する負荷調整手段２１を備え、交流入力に異常が発生すると、直流電源のエネルギーを直交変換手段により変換し負荷に給電する際に、負荷調整手段の指令により、各変換器の直流電源電圧が等しくなるように各変換器の負荷量を調整する。
【選択図】図１

Description

この発明は、負荷に安定した電力を供給する無停電電源装置に関するものである。

従来の無停電電源装置においては、変換器をｎ台並列接続して使用している。交流入力に異常が発生すると、各変換器は直流電源のエネルギーを直交変換手段で交流に変換して、負荷に供給する。すべての変換器が健全な場合は、各変換器が負荷容量ＷをＷ／ｎずつ負担するように制御される。直流電源の電圧がある値以下になると直交変換手段が定格電圧を出力できなくなるので、直流電源電圧が規定値（放電終止電圧）以下に下がると変換器は停止する。１台の変換器が停止した場合は、残りの変換器がＷ／（ｎ−１）ずつ負担するように制御される（例えば、特許文献１参照）。

特開平８−２２３８２０号公報（図２）

従来の無停電電源装置は上記のように動作するので、並列接続された変換器の内の１台の直流電源が異常で、他の変換器よりも早く放電終止電圧以下になって変換器が停止した場合、他の変換器がＷ／（ｎ−１）ずつ負担することになる。変換器の定格がＷ／（ｎ−１）よりも小さいと、他の変換器も過負荷停止してしまう。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、無停電電源装置の並列接続されたうち１台の変換器の直流電源が異常となっても、直交変換手段による負荷給電を継続できる確率が高い無停電電源装置を提供することを目的とする。

この発明に係る無停電電源装置においては、変換器を複数台並列接続して負荷に給電するものにおいて、各変換器の直流電源電圧によって各変換器の負荷量を調整する負荷調整手段を備えたものである。

また、常時は交流入力を交直変換手段によって直流に変換し直流電源を充電するとともに、直交変換手段により直流を交流に変換し負荷に給電する無停電電源装置において、各変換器の直流電源電圧によって各変換器の負荷量を調整する負荷調整手段を備え、交流入力に異常が発生すると、直流電源のエネルギーを直交変換手段により変換し負荷に給電する際に、負荷調整手段の指令により、各変換器の直流電源電圧が等しくなるように各変換器の負荷量を調整するものである。

この発明によれば、１台の変換器の直流電源の１部の異常がシステム全体の異常につながる可能性を低くすることができる。また、直流電源の特性・劣化のばらつきによる給電継続時間の差をなくす効果もある。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図１、図２に基づいて説明する。
図において、１、２・・・・ｎは並列接続された変換器、１０は交直変換手段、１１は直流電源、１２は直交変換手段、１３は交流電源、１５は負荷、２１は負荷調整回路（手段）である。各変換器の直流電源電圧を負荷量調整回路２１に入力し、負荷量調整回路２１で各変換器の直流電源電圧が等しくなるように各変換器の負荷量を調整し、各変換器の直交変換手段１２に指令を出す。２０１は負荷調整回路２１の平均回路、２０２は負荷調整回路２１の加算回路、２０３は負荷調整回路２１の制御回路、２０４は負荷制御回路２１の加算回路である。

次に動作について説明する。図１において、常時は交流入力１３を交直変換手段１０によって直流に変換し直流電源１１を充電するとともに、直交変換手段１２により直流を交流に変換し負荷１５に給電している。交流入力１３に異常が発生すると、直流電源１１のエネルギーを、直交変換手段１２により変換し負荷１５に給電する。各変換器の負荷分担は負荷調整回路２１の指令による。

負荷調整回路２１の動作を図２で説明する。各変換器の直流電源電圧を平均回路２０１に入力し、各変換器の直流電源電圧の平均値を計算する。計算した平均値と各変換器も直流電圧との差を加算回路２０２で計算し、制御回路２０３に入力する。制御回路２０３の出力を加算回路２０４に入力し、１／ｎとの合計を各変換器の負荷量の指令値として各変換器の直交変換手段１２に出力する。例えば、ある変換器の直流電源電圧が、全変換器の直流電圧の平均値と等しい場合は、加算回路２０２の出力、制御回路２０３の出力がともに０であり、当該変換器の負荷量は全体の１／ｎとなる。

具体例を図３、図４で説明する。例えば、１００ｋＶＡの変換器２台で１５０ｋＶＡの負荷に給電している。変換器の直流電源は蓄電池ユニットを３個並列した構成である。通常運転中は、図３（ａ）、図４（ａ）に示す状態である。
通常運転中に変換器２の蓄電池ユニットの１並列分の接続線が断線したと仮定する。しかし、直流電源の電圧自体は変わらず、目標値に充電されたままであるので、異常は検出できず、そのままの状態で運転継続される。この状態で交流入力に異常が発生した場合を考える。
従来のように各変換器が７５ｋＶＡずつ負荷を負担する場合は、変換器２の蓄電池の容量は２／３になっているため、１００×２／３＝６６．７ｋＶＡ分になっている。
したがって７５ｋＶＡの負荷に給電すると、短時間で放電終止電圧まで電圧が下がり、変換器２は放電終始停止する（図４（ｂ））。変換器２が停止すると、変換器１に１５０ｋＶＡの負荷がかかるため、変換器２停止後すぐに変換器１も、過負荷あるいは放電終止で停止し、負荷への給電ができなくなる（図４（ｃ））。このように１台の変換器の直流電源の１部の異常がシステム全体の異常につながる可能性がある。
これに対し、この発明のように、負荷量調整回路２１で各変換器の直流電源電圧が等しくなるように各変換器の負荷量を調整する場合は、２台の変換器の蓄電池ユニット数が５ユニットなので、図３（ｂ）に示すように、蓄電池１ユニット３０ｋＶＡになるように負荷量調整回路２１で調整される。したがって変換器１は９０ｋＶＡ、変換器２は６０ｋＶＡの負荷を持つことになり、負荷への給電が問題なく継続することができる。
このように１台の変換器の直流電源の１部の異常がシステム全体の異常につながる可能性が低くなる。
特に非冗長の無停電電源装置システムにおいて、この発明は極めて有効である。また、直流電源の特性・劣化のばらつきによる給電継続時間の差をなくす効果もある。

この発明の実施の形態１における無停電電源装置を示す系統図である。この発明の実施の形態１における無停電電源装置の詳細を示す系統図である。この発明の実施の形態１における無停電電源装置の動作例を示す説明図である。従来の無停電電源装置の動作例を示す説明図である。

符号の説明

１、２・・・・ｎ変換器
１０交直変換手段
１１直流電源
１２直交変換手段
１３交流入力
１５負荷
２１負荷調整回路（手段）
２０１平均回路
２０２加算回路
２０３制御回路
２０４加算回路

Claims

変換器を複数台並列接続して負荷に給電する無停電電源装置において、
各変換器の直流電源電圧によって各変換器の負荷量を調整する負荷調整手段を備えたことを特徴とする無停電電源装置。
常時は交流入力を交直変換手段によって直流に変換し直流電源を充電するとともに、直交変換手段により直流を交流に変換し負荷に給電する無停電電源装置において、
各変換器の直流電源電圧によって各変換器の負荷量を調整する負荷調整手段を備え、
前記交流入力に異常が発生すると、直流電源のエネルギーを直交変換手段により変換し負荷に給電する際に、前記負荷調整手段の指令により、各変換器の直流電源電圧が等しくなるように各変換器の負荷量を調整することを特徴とする無停電電源装置。