JP2010093949A - 無停電電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電力変換器の異常時に、共通駆動制御部との間の情報伝達のための信号線の減少が可能となり、異常な電力変換器を目視で確実に確認できる無停電電源装置の提供。
【解決手段】この発明は、並列に接続されて負荷４に電力を供給する複数の電力変換器１１と、複数の電力変換器１１を共通の信号で駆動制御する共通駆動制御部９とを備え、複数の電力変換器１１は異常検出処理部１２をそれぞれ含む。各異常検出処理部１２は、自己の電力変換器１１の異常を検出する異常検出部１２１と、異常検出部１２１が異常を検出したときに、自己の電力変換器１１が異常であることを表示する表示部１２３と、を少なくとも含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電源装置に関し、特に停電などがあっても、負荷に対して所定品質の電力を連続して供給できる無停電電源装置に関する。

従来、例えば特許文献１に開示されるように、同一電源容量の電源ユニットの複数を組み合わせて、任意の電源容量が得られるようにした電源装置が知られている。複数の電源ユニットは、通信ユニットを接続可能にし、この通信ユニットの内蔵マイクロコンピュータにより、外部との通信内容に従い、電源制御を行うことを可能にしている。
また、無停電電源装置としては、特許文献１の装置と類似の考え方に基づき、例えば図３に示すものが考えられる。

図３の無停電電源装置は、並列に接続される複数の電力変換器１と、複数の電力変換器１を共通の制御信号で駆動制御する共通駆動制御部２と、を備えている。各電力変換器１は、交流電力を直流電力に変換する順変換器（コンバータ）、直流電力を交流電力に変換する逆変換器（インバータ）、および蓄電池などを備えている。複数の電力変換器１の各々には、交流電源３から交流電力が供給される。複数の電力変換器１は、負荷４に所望の電力を供給する。

各電力変換器１は、停電を検出した場合には、負荷４に対して連続的に電力を供給し、無停電化を実現する。この無停電化のために、各電力変換器１は、前記蓄電池に蓄えた電力を逆変換器で所望の電圧，電流に変換し、負荷への給電を継続するのが一般的である。また、各電力変換器１は、共通駆動制御部２から駆動信号線５に介して伝送される共通の信号によって、駆動、制御される。

図３の無停電電源装置は、装置全体の出力容量を増加したい場合には、電力変換器の並列接続の個数を増加するだけで良く、回路の再設計や並列冗長方式のように複雑な制御が不要となる。
ここで、図３の無停電電源装置では、複数の電力変換器１の各々は、自己の異常を検出する機能と、異常を検出した場合には情報信号線６によって共通駆動制御部２にその異常を通知する機能と、を有している。

また、共通駆動制御部２は、異常な電力変換器１から異常検出があったことが通知された場合には、通知された異常検出に基づいてその異常内容を表示器に表示し、かつ、その異常内容を共通駆動制御部２内部のメモリに格納している。
ところで、図３の無停電電源装置において、電力変換器１の異常発生時に被害の拡大を防ぐために、共通駆動制御部２は、異常な電力変換器１の動作を停止させるなどの保護を迅速に行う必要がある。しかし、共通駆動制御部２は、異常な電力変換器１の保護に先立って、電力変換器１との間で情報伝達を高速で行う必要がある。言い換えると、情報伝達を迅速または短時間に行う必要がある。

この理由は、電力変換器１の保護動作として異常な電力変換器１の動作を停止すると、情報伝達に必要な制御電源も喪失する場合があり、このように制御電源が喪失してしまうと、その後に情報伝達ができなくなるからである。特に、共通駆動制御部２への伝達情報が多い場合には、全ての情報を伝達する前に制御電源の喪失によって情報伝達ができなくなる。伝達ができなくなる情報は、並列接続される電力変換器１の個数が増えるほど多くなり、共通駆動接続部２に格納される情報が増えるほど多くなる。

このような背景の下で、共通駆動制御部２と複数の電力変換器１との間で情報伝達を高速で行うには、以下のことが考えられる。
第１に情報信号線６の本数を増加すること、第２に信号伝達のためのクロックの周波数を上げること、第３に電力変換器１ごとにバックアップ用の制御電源を設けること、が考えられる。
しかし、信号線の本数の増加は、装置内の配線の複雑化や制作費用の増加を招く。また、クロック周波数の高速化は、ノイズによって信号伝達の際の誤動作の可能性が高まる可能性がある。さらに、新たなバックアップ電源の追加は、費用の増加や設置スペースの増加を伴う。また、これらの制約は、並列に接続できる電力変換器の個数の制約となることも考えられる。
特開２００２−５８２４６号公報

そこで、本発明の目的は、電力変換器の異常時に、共通駆動制御部との間の情報伝達のための信号線の減少が可能となり、異常な電力変換器を目視で確実に確認できる無停電電源装置を提供することにある。

上記の課題を解決して本発明の目的を達成するために、本発明は、以下のように構成した。
本発明は、並列に接続され、負荷に電力を供給する複数の電力変換器と、複数の電力変換器を共通の信号で駆動制御する駆動制御部と、を備え、複数の電力変換器は異常検出処理部をそれぞれ含んでいる。各異常検出処理部は、自己の電力変換器の異常を検出する異常検出手段と、異常検出手段が異常を検出したときに、自己の電力変換器が異常であることを表示する表示手段と、を有する。

また、本発明の態様としては、次のものが挙げられる。
第１の態様としては、各異常検出処理部は、異常検出手段が異常を検出したときに、検出した異常内容を少なくとも格納する格納手段と、異常検出手段が異常を検出したときに、駆動制御部との間で異常検出に係る通信を行う通信手段と、をさらに有する。
第２の態様としては、通信手段が、異常検出手段が異常を検出したときには、直ちに、異常な電力変換器を保護するために必要な最小限情報を駆動制御部に伝送し、最小限情報の伝送後であって異常な電力変換器の保護の終了後に、格納手段に格納される異常内容を含む詳細情報を駆動制御部に伝送する。

第３の態様としては、駆動制御部は、最小限情報または詳細情報が通信手段から伝送されたときには、当該伝送された最小限情報または詳細情報を表示する。
第４の態様としては、表示手段は、異常表示がされた場合には、表示解除の指示があるまで当該異常表示を継続する。
第５の態様としては、各異常処理検出部の電源は、各電力変換器の個別の電源および駆動制御部の電源の双方を使用できる。

本発明によれば、電力変換器の異常発生時に、共通駆動制御部との間で情報伝達を行うための信号線が減少できる上に、異常な電力変換器を目視で確実に確認できる。
また、本発明によれば、電力変換器の異常発生時に、共通駆動制御部との間で高速で情報伝達を行わなくても良いので、信号線へのノイズの侵入による誤検出の発生を低減できる。
さらに、本発明によれば、電力変換器の異常発生時に、共通駆動制御部が異常な電力変換器を短時間で認識してその保護ができ、かつ、共通駆動制御部は異常に係る詳細情報を確実に取得できる。
また、本発明によれば、電力変換器の異常発生時に、共通駆動制御部によって異常な電力変換器の保護動作が行われ、異常状態が解除されたとしても、異常な電力変換器の特定を目視によって確実に行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の無停電電源装置の実施形態の全体の構成を示すブロック図である。
この実施形態に係る無停電電源装置は、図１に示すように、複数の電力変換器ユニット８と、共通駆動制御部９と、を備えている。
複数の電力変換器ユニット８の各々は、電力変換器１１と、異常検出処理部１２と、を備えている。なお、各電力変換器１１は、図３と同様に、交流電力を直流電力に変換する順変換器（コンバータ）、直流電力を交流電力に変換する逆変換器（インバータ）、および蓄電池などを備えている。複数の電力変換器ユニット８の各電力変換器１１は、図１には示さないが各電力変換器１１が個別に有する制御電源１３（図２参照）からの電力によって動作する。

また、複数の電力変換器ユニット８の各異常検出処理部１２は、自己の電力変換器１１の個別の制御電源１３にダイオード１４を介して接続され、かつ、共通駆動制御部９の制御電源１５と電源線１６およびダイオード１７を介して接続される（図１および図２参照）。したがって、各異常検出処理部１２は、各電力変換器１１の個別の制御電源１３および共通駆動制御部９の制御電源１５の双方を使用でき、個別の制御電源１３が喪失した場合でも、共通駆動制御部９の制御電源１５から電力を供給することができる。

共通駆動制御部９は、駆動信号線５によって各電力変換器１１と接続されている。そして、共通駆動制御部９は、駆動信号線５を介して伝送される共通の駆動信号や共通の制御信号によって、複数の電力変換器１１を駆動、制御する。
各電力変換器１１は、並列接続されている。複数の電力変換器１１の各々には、交流電源３から交流電力が供給され、複数の電力変換器１１は、負荷４に所望の電力を供給する。
さらに、各電力変換器１１は、停電を検出した場合には、負荷４に対して連続的に所望の電力を供給し、無停電化を実現する。この無停電化のために、各電力変換器１１は、停電を検出した際に、前記蓄電池に蓄えた電力を逆変換器で所望の電圧，電流に変換し、負荷への給電を継続するのが一般的である。

複数の電力変換器ユニット８の各異常検出処理部１２は、少なくとも以下の４つの機能を備えている。
（１）自己の電力変換器１１の異常発生時にその異常を検出し、異常を検出した場合には、自己の電力変換器１１が異常である旨を表示する。
（２）異常を検出した場合には、その検出した異常内容を異常発生時刻と関連づけて異常に係る履歴情報を作成し、この作成した異常に係る履歴情報を格納する。
（３）異常を検出した場合には、情報信号線６を使用して共通駆動制御部９に対して、自己の電力変換器１１が異常である旨の最小限の情報（例えば、異常信号）のみを通知し、この通知の所定後に、上記の作成されて格納されている異常内容や発生時刻等の詳細な履歴情報を通知する。
（４）上記の自己の電力変換器１１が異常である旨の表示は、操作者が表示を解除するまでその旨の表示を継続する。

共通駆動制御部９は、異常検出処理部１２の各々から電力変換器１１が異常である旨が通知されると、異常に係る電力変換器１１の保護動作を行う。また、共通駆動制御部９は、電力変換器１１が異常である旨および異常に係る履歴情報が異常検出処理部１２から通知されと、それらの情報を表示器（図示せず）に表示する。

次に、図１に示す異常検出処理部１２の具体的な構成について、図２を参照して説明する。
異常検出処理部１２は、図２に示すように、異常検出部１２１と、保持部１２２と、表示部１２３と、履歴格納部１２４と、通信部１２５と、を備えている。
ここで、異常検出処理部１２は、自己の電力変換器１１の個別の制御電源１３と、共通駆動制御部９の制御電源１５とに接続され、その２つの電源によって動作するようになっている。このため、異常検出処理部１２は、自己の電力変換器１１が保護によって動作が停止して制御電源１３が使用できなくなっても、共通駆動制御部９の制御電源１５によって動作を確保できる。

異常検出処理部１２１は、自己の電力変換部１１の異常を検出し、具体的には電力変換部１１の各部の電圧、電流などを検出する。電力変換器１１は、上記のように順変換器や逆変換器を含むので、異常情報として、順変換器および逆変換器の各々の出力電圧、出力電流などを検出する。
保持部１２２は、異常検出部１２１が自己の電力変換部１１の異常を検出したときに、この検出した異常内容を一時的に保持し、操作者から保持を解除する指示があるまで保持を継続する。このため、保持部１２２は、異常内容を一時的に記憶でき、その記憶内容を操作者が任意にリセットできるレジスタなどが使用される。

表示部１２３は、異常検出部１２１が自己の電力変換部１１の異常を検出したときに、保持部１２２が保持する異常内容に基づき、自己の電力変換部１１が異常である旨の表示を行う。この表示は、故障した電力変換器を目視で確認することが目的であるので、表示部１２３の表示器として発光ダイオード（ＬＥＤ）などが使用される。
ここで、保持部１２２は、異常検出部１２１が検出した異常内容を一時的に保持し、この保持は操作者から保持を解除する指示があるまで継続される。このため、表示部１２３は、いったん表示すると、操作者がその保持を解除するまで表示が継続する。

履歴格納部１２４は、異常検出部１２１が自己の電力変換部１１の異常を検出したときに、保持部１２２が保持する異常内容を異常発生時刻と関連づけて異常に係る履歴情報を作成し、この作成した履歴情報を格納する。このため、履歴格納部１２４は、その履歴情報が格納できるメモリなどを含む。
通信部１２５は、異常検出部１２１が自己の電力変換部１１の異常を検出し、その旨の通知を受けると直ちに、自己の電力変換部１１が異常であることを示す情報（異常信号）を共通駆動制御部９に伝送する。この伝送は、情報信号線６によるシリアル伝送で行う。また、伝送する情報は、異常が検出された電力変換器１１に対して共通駆動制御部９が保護動作を行うのに必要な最小限の情報のみとする。

また、通信部１２５は、上記の必要最小限の情報の伝送後であって、共通駆動制御部９による異常な電力変換器１１の保護動作の終了後に、以下の詳細情報を伝送する。すなわち、詳細情報は、履歴格納部１２４に格納される履歴情報である。言い換えると、異常が検出された電力変換器１１の異常内容、およびその異常の発生時刻などの情報である。

次に、実施形態に係る無停電電源装置の動作例について、図１および図２を参照して説明する。
例えば、複数の電力変換器ユニット８のうちの１つに含まれる電力変換器１１に異常があると、図２に示す異常検出部１２１によって、電力変換部１１の異常が検出される。異常検出部１２１で検出された異常内容は、保持部１２２に保持されるとともに、通信部１２５に通知される。
通信部１２５は、異常検出部１２１から電力変換部１１の異常を検出した旨の通知があると、直ちに、自己の電力変換部１１が異常であることを示す情報を共通駆動制御部９に伝送する。伝送される情報は、異常が検出された電力変換器１１に対して共通駆動制御部９が保護動作を行うのに必要な最小限の情報のみである。このため、通信部１２５は、異常検出部１２１が異常状態を検出したときには、シリアル伝送であっても、保護動作に必要な最小限情報を極めて短時間に伝送できる。

表示部１２３は、上記のように保持部１２２が異常内容を保持すると、その保持に基づいて自己の電力変換部１１が異常である旨の表示を行う。表示部１２３の表示により、故障した電力変換器１１を人間が目視で確認できる。
共通駆動制御部９は、通信部１２５からの最小限情報を受け取ると、故障した電力変換器１１の保護動作を行う。これにより、保護動作の対象となる電力変換器１１は動作が停止される。このとき、動作が停止した電力変換器１１の個別の制御電源１３は使用できなくなるが、異常検出処理部１２の各部は共通駆動制御部９の制御電源１５によって動作が確保される（図２参照）。

保持部１２２は、異常検出部１２１が検出した異常内容を一時的に保持し、この保持は操作者から保持を解除する指示があるまで継続される。このため、表示部１２３の表示は、いったん表示されると、操作者が保持部１２２の保持を解除するまでの期間にわたって表示が継続される。これにより、故障した電力変換器の動作の停止後であっても、故障した電力変換器１１を目視で確実に確認できる。
履歴格納部１２４は、保持部１２２が保持する異常内容に基づき、この異常内容を異常発生時刻と関連づけて異常に係る履歴情報を作成し、この作成した履歴情報を格納する。

通信部１２５は、必要最小限の情報の伝送後であって、共通駆動制御部９による異常な電力変換器１１の保護動作が終了し、装置が定常状態になった後に、詳細情報を伝送する。その詳細情報は、履歴格納部１２４に格納される履歴情報などである。この履歴情報は、異常が検出された電力変換器１１の異常内容およびその異常の発生時刻などの情報であり、比較的大量な情報である。しかし、通信部１２５は、共通駆動制御部９の電源１５によって動作が確保されているので、比較的大量な情報であっても、伝送に十分な時間を確保しつつ確実に伝送できる。このため、比較的低速なシリアル伝送を適用できる。

共通駆動制御部９は、通信部１２５から伝送された、電力変換器１１が異常である旨およびその異常に係る履歴情報について、それらの情報を表示器に表示する。
以上のように、実施形態によれば、電力変換器の異常発生時に、表示部１２３の表示により、故障した電力変換器を目視で確認できる。
また、実施形態によれば、電力変換器の異常発生時に、共通駆動制御部との間で高速で情報伝達を行わなくても良いので、情報信号線６へのノイズの侵入による誤検出の発生を低減できる。

さらに、実施形態によれば、電力変換器の異常発生時に、共通駆動制御部９が異常な電力変換器を短時間で認識してその保護ができ、その後に、共通駆動制御部９は異常に係る詳細情報を確実に取得できる。
また、実施形態によれば、電力変換器の異常発生時に、共通駆動制御部９によって異常な電力変換器の保護動作が行われ、異常状態が解除されたとしても、異常な電力変換器の特定を目視によって確実に行うことができる。

本発明の無停電電源装置の実施形態の構成を示すブロック図である。 図１に示す異常検出処理部の具体的な構成を示すブロック図である。 従来の無停電電源装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

３ 交流電源
４ 負荷
５ 駆動信号線
６ 情報信号線
８ 電力変換器ユニット
９ 共通駆動制御部
１１ 電力変換器
１２ 異常検出処理部
１３、１５ 制御電源
１４、１７ ダイオード
１６ 電源線
１２１ 異常検出部
１２２ 保持部
１２３ 表示部
１２４ 履歴格納部
１２５ 通信部

Claims (6)

1. 並列に接続され、負荷に電力を供給する複数の電力変換器と、
   前記複数の電力変換器を共通の信号で駆動制御する駆動制御部と、を備え、
   前記複数の電力変換器は異常検出処理部をそれぞれ個別に有し、
   前記各異常検出処理部は、
   自己の電力変換器の異常を検出する異常検出手段と、
   前記異常検出手段が前記異常を検出したときに、自己の電力変換器が異常であることを表示する表示手段と、
   を有することを特徴とする無停電電源装置。
2. 前記各異常検出処理部は、
   前記異常検出手段が異常を検出したときに、検出した異常内容を少なくとも格納する格納手段と、
   前記異常検出手段が異常を検出したときに、前記駆動制御部との間で異常検出に係る通信を行う通信手段と、
   をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の無停電電源装置。
3. 前記通信手段は、
   前記異常検出手段が異常を検出したときには、直ちに、異常な電力変換器を保護するために必要な最小限情報を前記駆動制御部に伝送し、
   前記最小限情報の伝送後であって異常な電力変換器の保護の終了後に、前記格納手段に格納される前記異常内容を含む詳細情報を前記駆動制御部に伝送することを特徴とする請求項２に記載の無停電電源装置。
4. 前記駆動制御部は、前記最小限情報または前記詳細情報が前記通信手段から伝送されたときには、当該伝送された最小限情報または詳細情報を表示することを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちの何れかに記載の無停電電源装置。
5. 前記表示手段は、前記異常表示がされた場合には、表示解除の指示があるまで当該異常表示を継続することを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちの何れかに記載の無停電電源装置。
6. 前記各異常検出処理部の電源は、前記各電力変換器の個別の電源および前記駆動制御部の電源の双方を使用できることを特徴する請求項１乃至請求項５のうちの何れかに記載の無停電電源装置。

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