JP2008228517A - Uninterruptible power supply device - Google Patents
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Description
本発明は、商用電源の停電に対しても所定電圧・所定周波数の安定した電源を供給する無停電電源装置に関する。 The present invention relates to an uninterruptible power supply that supplies a stable power supply having a predetermined voltage and a predetermined frequency even when a commercial power supply is interrupted.
図4は従来の一般的な無停電電源装置(UPS)のシステムの構成図である。このような無停電電源装置は、商用交流電源を直流に順変換するコンバータ部11、直流に変換された電力を蓄える蓄電池12、直流を交流に逆変換するインバータ部13、装置全体の制御・保護を司る制御回路部14で構成されている。そして商用電源の停電発生時にはコンバータ部11を停止し、蓄電池12より直流電力を供給し、インバータ13で交流電力を負荷に供給を継続する。内部故障時には、制御回路で検出しコンバータ・インバータに停止指令を出力する(例えば、特許文献1参照)。
このような構成において、装置に故障が発生すると、コンバータ又はインバータを保護停止するので、負荷への電力供給に支障が生じることとなる。また、コンバータやインバータ内の一部分の用品に原因があった故障であっても、無停電電源装置全体を停止し、交換・復旧処置が必要となる。また、装置定格選定時には全負荷設備の合計容量に見合った定格のコンバータ,インバータが選定される。そのため実際には軽負荷時で運用された場合においても、無停電電源装置全体が運転状態にあり、全ての用品が常に稼動状態あることから、それにより用品の劣化が早くなる問題、用品が消費する電力損失が多くなる問題があった。また、消費する損失は熱となり放出されるため、冷却するための空調機の定格選定にも影響が生じた。 In such a configuration, if a failure occurs in the apparatus, the converter or inverter is protected and stopped, so that the power supply to the load is hindered. Further, even if a failure is caused by a part of a product in a converter or an inverter, the entire uninterruptible power supply is stopped, and replacement / recovery measures are required. In addition, when selecting the equipment rating, converters and inverters with ratings that match the total capacity of all load facilities are selected. As a result, even when operated at light load, the entire UPS is in operation and all products are always in operation. There was a problem that power loss increased. In addition, since the loss to be consumed is released as heat, the rating selection of the air conditioner for cooling has also been affected.
本発明の目的は、コンバータ部及びインバータ部を構成する用品の長寿命化・発生損失の低減化を図ると共に、負荷への給電に支障なく故障の復旧が可能な無停電電源装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an uninterruptible power supply capable of extending the service life and reducing generated loss of articles constituting a converter unit and an inverter unit and capable of recovering from a failure without hindering power supply to a load. It is in.
本発明の無停電電源装置は、それぞれ交流を直流に順変換する複数のコンバータをユニット化し並列接続したコンバータ部分と、このコンバータ部分の直流出力側に接続されて充・放電可能な蓄電池と、それぞれ直流を交流に逆変換する複数のインバータをユニット化して並列接続し、それらの入力側を前記コンバータ部分の直流出力側に接続し、出力側は負荷側に接続したインバータ部分とを備え、前記コンバータ部分及びインバータ部分は、各コンバータユニット及び各インバータユニットを、それぞれ個別に運転停止制御できるように構成したことを特徴とする。 The uninterruptible power supply apparatus of the present invention is a converter part in which a plurality of converters that convert AC to DC in a unit are unitized and connected in parallel, a storage battery that is connected to the DC output side of this converter part and can be charged and discharged, and A plurality of inverters for converting DC to AC in reverse are unitized and connected in parallel, the input side thereof is connected to the DC output side of the converter part, and the output side includes an inverter part connected to the load side, the converter The part and the inverter part are configured so that each converter unit and each inverter unit can be individually controlled to stop operation.
本発明では、各コンバータユニット及び各インバータユニットは、それらの入力部及び出力部を差し込み接続式とし、ユニット単位で運転を停止させた場合、この停止ユニットを装置本体に対して引き出し可能としてもよい。 In the present invention, each converter unit and each inverter unit may have an input part and an output part inserted and connected, and when the operation is stopped in units, the stop unit may be drawn out from the apparatus main body. .
また、本発明では、コンバータ部分は、その直流出力電流値の計測手段を有すると共に、この直流出力電流値と各コンバータユニットの定格値とから必要運転台数を求め、現状運転台数との比較により、運転台数の増・減制御を行うコンバータ部分の制御手段を有する。 Further, in the present invention, the converter portion has a means for measuring the DC output current value, and obtains the required number of operation from the DC output current value and the rated value of each converter unit, and by comparison with the current operation number, It has control means for the converter part that performs increase / decrease control of the number of operating units.
また、本発明では、コンバータ部分の制御手段は、運転中のコンバータユニットが故障停止した場合、停止中の健全なコンバータユニットを起動させて直流出力電流値を満足する機能を有する。 Further, in the present invention, the control means of the converter portion has a function of satisfying the DC output current value by starting the healthy converter unit that is stopped when the converter unit that is operating is stopped due to failure.
また、本発明では、インバータ部分は、その交流出力電流値の計測手段を有すると共に、この交流出力電流値と各インバータユニットの定格値とからインバータユニット1台分の冗長性をもたせた必要運転台数を求め、現状運転台数との比較により、運転台数の増・減制御を行うインバータ部分制御手段を有する。 In the present invention, the inverter portion has a means for measuring the AC output current value, and the required number of operating units provided with redundancy for one inverter unit from the AC output current value and the rated value of each inverter unit. And having an inverter partial control means for performing increase / decrease control of the number of operating units by comparison with the current number of operating units.
さらに、本発明では、インバータ部分制御手段は、運転中のインバータユニットが故障停止した場合、停止中の健全なコンバータユニットを起動させて交流出力電流値に対しインバータユニット1台分の冗長性をもたせた状態を満足する機能を有する。 Further, according to the present invention, the inverter partial control means activates a healthy converter unit that is stopped when the operating inverter unit is stopped by failure, and provides redundancy for one inverter unit with respect to the AC output current value. It has a function that satisfies the condition.
本発明によれば、無停電電源装置のコンバータ部分及びインバータ部分を、それぞれ複数台のユニット構成に分割し、負荷電流に適した台数のユニットを運転・停止制御を行うと共に、ユニット個別の運転・停止・取り外しを可能としたので、用品の長寿命化・発生損失の低減化が可能であり、負荷への給電に支障なく故障の復旧が可能で、無停電電源装置としての信頼性を一層向上することができる。 According to the present invention, the converter portion and the inverter portion of the uninterruptible power supply are each divided into a plurality of unit configurations, and the number of units suitable for the load current are controlled to operate / stop, and the individual unit operation / Since it is possible to stop and remove the product, it is possible to extend the life of the product and reduce the generated loss, and it is possible to recover the failure without hindering the power supply to the load, further improving the reliability as an uninterruptible power supply. can do.
以下、本発明による無停電電源装置の一実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of an uninterruptible power supply according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1はこの実施の形態における無停電電源装置の機器構成を示す図である。この無停電電源装置は、コンバータ部分21、蓄電池25、インバータ部分22によって主回路が構成され、負荷28に安定した電源を供給する。コンバータ部分21は、それぞれ交流を直流に順変換するユニット化した複数のコンバータCONV-1,CONV-2,・・・CONV-nを並列接続したものである。蓄電池25は、このコンバータ部分21の直流出力側に接続されて充・放電可能に構成されている。インバータ部分22は、それぞれ直流を交流に逆変換するユニット化した複数のインバータINV-1,INV-2,・・・INV-nを並列接続し、それらの入力側を前記コンバータ部分21の直流出力側に接続し、出力側は負荷28側に接続している。
FIG. 1 is a diagram showing the equipment configuration of the uninterruptible power supply in this embodiment. In this uninterruptible power supply apparatus, a
ここで、コンバータ部分21及びインバータ部分22は、各コンバータユニットCONV-1,CONV-2,・・・CONV-n及び各インバータユニットINV-1,INV-2,・・・INV-nを、それぞれ個別に運転停止制御できるように構成している。また、各コンバータユニットCONV-1,CONV-2,・・・CONV-n及び各インバータユニットINV-1,INV-2,・・・INV-nは、それらの入力部及び出力部をコネクタ部26により差し込み接続式とし、ユニット単位で運転を停止させた場合、この停止ユニットを装置本体から引き出し可能としている。
Here, the
コンバータ部分21は、その直流出力電流値の計測手段23と、コンバータユニットCONV-1,CONV-2,・・・CONV-nの運転台数の増・減制御を行うコンバータ部分制御手段21Cを有する。この制御手段21Cは、コンバータ部分21の直流出力電流値と各コンバータユニットCONV-1,CONV-2,・・・CONV-nの定格値とから、直流出力電流値を満足するコンバータユニットの必要運転台数を求め、現状運転台数との比較により運転台数の増・減制御を行う。また、このコンバータ部分制御手段21Cは、運転中のコンバータユニットのいずれかが故障停止した場合、停止中の健全なコンバータユニットを起動させて直流出力電流値を満足させる機能も有する。
The
インバータ部分22は、その交流出力電流値の計測手段24と、インバータユニットINV-1,INV-2,・・・INV-nの運転台数の増・減制御を行うインバータ部分の制御手段22Cとを有する。この制御手段22Cは、インバータ部分22からの交流出力電流値と各インバータユニットINV-1,INV-2,・・・INV-nの定格値とから、インバータユニット1台分の冗長性をもたせた必要運転台数を求め、現状運転台数との比較により運転台数の増・減制御を行う。また、このインバータ部分制御手段22Cは、運転中のインバータユニットのいずれかが故障停止した場合、停止中の健全なコンバータユニットを起動させて交流出力電流値に対しインバータユニット1台分の冗長性をもたせた状態を満足させる機能をも有する。
The
このように、コンバータ部分21とインバータ部分22は、1台の無停電電源装置内において複数台のユニットを実装しており、これらユニット同士を並列運転することにより、負荷28に必要な電力を供給する。すなわち、ユニットの構成台数を変えることにより、必要な容量に構成を変えることが可能である。コンバータ部分21とインバータ部分22は個々に制御手段21C,22Cを持ち、後述するようにユニット単体で運転・停止が可能である。すなわち、実際の負荷容量の条件、ユニット故障の情報によって、ユニットの運転・停止に選択性を持たせることが可能となる。
As described above, the
さらに、コンバータ部分21とインバータ部分22の各ユニットは、コネクタ部26により、主回路とプラグイン接続され、負荷への送電を停止することなくユニット個別に停止して装置本体から引き出すことが可能である。すなわち、ユニットを交換する際には、負荷への送電を停止することなく作業が可能となる。
Furthermore, each unit of the
図2は、コンバータ部分21の制御手段21Cにおける運転台数制御フローを示している。図2において、先ず、図1の直流出力電流計測部23により測定された電流値(DA)を取り込む(ステップ31)。次に、この直流出力電流値(DA)をコンバータユニットCONV-1,CONV-2,・・・CONV-nの各ユニット定格電流値で除算することにより、直流出力電流値(DA)を満足するために必要な運転台数を算出する(ステップ32)。
FIG. 2 shows an operation number control flow in the control means 21 </ b> C of the
このようにして求めた必要運転台数を現状運転している台数と比較する(ステップ33)。すなわち、現状運転台数から必要運転台数を減算する。その結果、マイナスであれば現状運転台数が不足しているので、コンバータユニット1台の運転追加を行う(ステップ34)。これに対し、プラスであれば現状運転台数が過剰であるので、コンバータユニット1台を停止させる(ステップ35)。 The required number of operating units thus obtained is compared with the number of currently operating units (step 33). That is, the required number of operating units is subtracted from the current number of operating units. As a result, if the value is negative, the current number of operating units is insufficient, so that one additional converter unit is added (step 34). On the other hand, if the number is positive, the current number of operating units is excessive, so one converter unit is stopped (step 35).
このように、測定された直流出力電流値(DA)から、必要な運転台数を求め、これを現状運転している台数と常に比較する事により、負荷に必要な台数のユニットを運転しておくことが可能となる。このため、軽負荷時などに対して過剰な運転台数にならず、コンバータユニットの劣化、消費電力損失を低減することが可能となる。 In this way, the required number of units is obtained from the measured DC output current value (DA), and the number of units required for the load is operated by constantly comparing this with the number of units currently operating. It becomes possible. For this reason, it becomes possible to reduce the deterioration of the converter unit and the power consumption loss without excessively operating the number of units when the load is light.
また、運転中のコンバータユニットが故障停止した場合においても、必要な運転台数に対して、残りの運転している台数が不足と判断できるため、他の停止している健全なユニットを起動・運転して、負荷に必要な台数を確保しておくことが可能となる。なお、ユニット故障が発生してから他のユニットが運転するまでの直流電流不足分は、蓄電池25により補償する。したがって、ユニット故障発生時においても常に必要な直流電流分のユニットを確保する制御が可能となる。
In addition, even when a converter unit that is in operation is stopped due to a failure, it can be determined that the remaining number of operating units is insufficient with respect to the required number of operating units. Thus, it is possible to secure the necessary number of loads. Note that the shortage of direct current from when a unit failure occurs until another unit is operated is compensated by the
図3は、インバータ部分22の制御手段22Cにおける運転台数制御フローを示している。図3において、先ず、図1の交流出力電流計測部24により測定された電流値(AA)を取り込む(ステップ41)。次に、この交流出力電流値(AA)をインバータユニットINV-1,INV-2,・・・INV-nの各ユニット定格電流値で除算し、これに冗長台数分1を加算することにより、交流出力電流値(AA)を満足し、かつ冗長運転台数を見た必要な運転台数を算出する(ステップ42)。
FIG. 3 shows an operation number control flow in the control means 22 </ b> C of the
このようにして求めた必要運転台数を現状運転している台数と比較する(ステップ43)。すなわち、現状運転台数から必要運転台数を減算する。その結果、マイナスであれば現状運転台数が不足しているので、インバータユニット1台の運転追加を行う(ステップ44)。これに対し、プラスであれば現状運転台数が過剰であるので、インバータユニット1台を停止させる(ステップ45)。 The required number of operating units thus obtained is compared with the number of currently operating units (step 43). That is, the required number of operating units is subtracted from the current number of operating units. As a result, if it is negative, the current number of operating units is insufficient, so that one additional inverter unit is added (step 44). On the other hand, if it is positive, the current number of operating units is excessive, so one inverter unit is stopped (step 45).
このように、測定された交流出力電流値(AA)から、冗長台数1台を加えた必要運転台数を求め、これを現状運転している台数と常に比較することにより、負荷に冗長性を持たせた台数のユニットを運転しておくことが可能となる。したがって、軽負荷時などに対して過剰な運転台数にならず、インバータユニットの劣化、消費電力損失を低減することが可能であり、かつ、負荷容量に対して常に1台分の冗長機を確保することが可能となる。 In this way, the required operating number including one redundant unit is obtained from the measured AC output current value (AA), and the load is made redundant by constantly comparing it with the number of currently operating units. It is possible to keep the number of units in operation. Therefore, it is possible to reduce the deterioration of the inverter unit and power consumption loss, and to ensure one redundant unit for the load capacity at all times. It becomes possible to do.
また、運転中のインバータユニットが故障停止した場合においても、必要な運転台数に対して、残りの運転している台数が不足と判断できるため、他の停止している健全なユニットを起動・運転して、負荷に冗長性のある必要台数を確保しておくことが可能となる。すなわち、ユニット故障発生時においても常に必要な交流電流分に加え1台分の冗長性を確保することが可能となる。 In addition, even if the operating inverter unit fails and stops, it can be judged that the remaining number of operating units is insufficient with respect to the required number of operating units. Thus, it is possible to secure a necessary number of redundant loads. That is, even when a unit failure occurs, it is possible to ensure redundancy for one unit in addition to the necessary alternating current.
このように、無停電電源装置でコンバータ部分21とインバータ部分22を複数のユニットに分割したため、負荷設備28に必要な容量に構成を変えることが可能である。また、一部分の故障に対して停止箇所をユニット個別に切り分けられ、故障ユニットの交換の際にも装置全体を停止することなく、負荷への電力供給に支障を生じない。出力直流電流に応じて、運転するユニットの台数を必要最低限にでき、ユニット故障時にも常に必要な運転台数に制御することができる。これにより、稼動状態にある用品を削減できるため、用品の長寿命化,消費電力損失の低減化を行うことが可能となる。
Thus, since the
21 コンバータ部分
22 インバータ部分
21C コンバータ部分制御手段
22C インバータ部分制御手段
23 直流出力電流計測手段
24 交流出力電流計測手段
25 蓄電池
26 差込接続部
28 負荷
DESCRIPTION OF
Claims (6)
このコンバータ部分の直流出力側に接続されて充・放電可能な蓄電池と、
それぞれ直流を交流に逆変換する複数のインバータをユニット化して並列接続し、それらの入力側を前記コンバータ部分の直流出力側に接続し、出力側は負荷側に接続したインバータ部分とを備え、
前記コンバータ部分及びインバータ部分は、各コンバータユニット及び各インバータユニットを、それぞれ個別に運転停止制御できるように構成したことを特徴とする無停電電源装置。 A converter part in which a plurality of converters each converting AC to DC are unitized and connected in parallel,
A storage battery that is connected to the DC output side of this converter and can be charged and discharged;
A plurality of inverters each for converting direct current into alternating current are unitized and connected in parallel, and their input side is connected to the DC output side of the converter part, and the output side includes an inverter part connected to the load side,
The uninterruptible power supply apparatus, wherein the converter part and the inverter part are configured so that the operation of each converter unit and each inverter unit can be controlled individually.
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