JP2010104157A - 無停電電源装置および無停電電源装置の遮断方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】無停電電源装置1は、直流電圧を交流電圧に変換して負荷機器に供給する。そして、自機内の電圧と電流の瞬時値を用いて故障判定を行う制御部4を有する。なお、直流電圧Edcを電圧指令値uに基づいて変調することによって正弦波状の交流電圧を生成する半導体ブリッジ回路12と、半導体ブリッジ回路12と負荷機器との間に直列挿入されたフィルタ回路13とを有するインバータ部3と、制御部4の故障判定に応じてインバータ部3と負荷機器とを接続または遮断する切離しスイッチ5と、を備えるようにするのが好ましい。
【選択図】図1
Description
特許文献1記載の従来技術1では、各UPSが、自機の出力電圧v0(t)と自機のメイン回路に直列挿入されているインダクタを流れるインダクタ電流is(t)とを検出し、出力電圧v0(t)の1周期遅延電圧v0(t−T0)とインダクタ電流is(t)の1周期遅延インダクタ電流is(t−T0)とを生成する。そして、各UPSは、検出された出力電圧v0(t)およびインダクタ電流is(t)と、生成された1周期遅延電圧v0(t−T0)および1周期遅延インダクタ電流is(t−T0)と、の差(周回差分)の積、すなわち、
Δv0(t):=v0(t)−v0(t−T0) (1)
と
Δis(t):=is(t)−is(t−T0) (2)
との積に対して、例えば
if Δv0(t)×Δis(t)> 閾値 then Fault =1 else Fault=0 (3)
という判別法を適用して、自機の故障を判定する。すなわち、左項の値が閾値を超えれば故障判定信号の値を「1」とし、閾値を超えなければ故障判定信号の値を「0」とする。
特許文献2記載の従来技術2では、上述のインダクタ電流is(t)に代えて、自機のインバータ回路を構成する半導体ブリッジの出力電圧(ブリッジ電圧)vi(t)を用い、上記と同様の判定法を適用することによって、並列運転されるUPSの選択遮断を実現している。すなわち、UPSの出力電圧Δv0(t)の周回差分と、ブリッジ電圧Δvi(t)の周回差分と、の積、すなわち、
Δv0(t):=v0(t)−v0(t−T0) (4)
と
Δvi(t):=vi(t)−vi(t−T0) (5)
との積に対して
if Δv0(t)×Δvi(t)> 閾値 then Fault =1 else Fault=0 (6)
という判別法を適用して、自機の故障を判定する方法である。すなわち、左項の値が閾値を超えれば故障判定信号の値として「1」を出力し、超えなければ故障判定信号の値を「0」として出力する。なお、ブリッジ電圧Δvi(t)を用いる際には、ローパスフィルタを通過させることによって、変調波(キャリア)を減衰させる必要がある。
w(t)={Edc(t)/2}×u(t)−v0(t) (7)
と表される。
is’(t)=L-1[{1/(rs+sLF)}×w(s)] (8)
ここで、「s」はラプラス演算子である。L-1[]は、逆ラプラス変換を意味する。フィルタインダクタ21のインダクタンス値LFは、公称値とほぼ一致するため、このインダクタンス値LFとして、メイン回路のフィルタインダクタ21の公称値を用いることができる。一方、内部抵抗23の値rsとして、パラメータ調整部29によって推定された値rs’が用いられる。パラメータ調整部29においてメイン回路の内部抵抗23の値rsの推定値rs’を生成する方法については、後に詳述する。
Δis(t)=is(t)−is’(t) (9)
という演算を行う。そして、故障判定部28は、例えば以下のような判定法によって、UPS1が故障しているか否かを判定する。
if |Δis| > 閾値 then Fault =1 else Fault=0 (10)
ここで、閾値は、例えば、定格値の1/2程度の値とされる。すなわち、故障判定部28は、インダクタ電流isの瞬時値is(t)とインダクタ電流isの模擬値(模擬電流)is’(t)とを常時比較し、その差が閾値以下であれば、出力する故障判定信号(Fault信号)の値を「0」に保つ。一方、何らかの原因によりインダクタ電流isの瞬時値is(t)と模擬電流is’(t)とが大きく相違し、その偏差が閾値を超えていれば、出力する故障判定信号の値を「1」に変更する。この故障判定信号の値「1」は、故障が発生した旨を示す信号となる。なお、「|Δis|」が閾値以上(|Δis|≧閾値)のときに、故障判定信号「1」を出力し、閾値未満(|Δis|<閾値)のときに、故障判定信号「0」を出力するようにしてもよい。
2 直流電源部
3 インバータ部
4 制御部
5 切離しスイッチ
6 母線
11 直流電源
12 半導体ブリッジ回路
13 フィルタ回路
21 フィルタインダクタ(インダクタ)
22 フィルタキャパシタ(キャパシタ)
23 内部抵抗
24 変調波発生部
25 ゲート
26 測定入力部
27 オブサーバ部
28 故障判定部
29 パラメータ調整部(内部抵抗推定部)
Edc 直流リンク電圧
rs インバータ部の内部抵抗の値
is インダクタ電流(出力電流)
is’ インダクタ電流の模擬値(模擬電流)
Δis インダクタ電流の偏差
u 瞬時電圧指令値
v0 インバータ電圧(出力電圧)、母線(バス)電圧
w 瞬時電圧偏差信号
Claims (7)
- 直流電圧を交流電圧に変換して負荷機器に供給する無停電電源装置において、
自機内の電圧と電流の瞬時値を用いて故障判定を行う制御部を有することを特徴とする無停電電源装置。 - 請求項1記載の無停電電源装置において、
前記直流電圧を電圧指令値に基づいて変調することによって正弦波状の交流電圧を生成する半導体ブリッジ回路と、上記半導体ブリッジ回路と前記負荷機器との間に直列挿入されたフィルタ回路とを有するインバータ部と、
前記制御部の故障判定に応じて上記インバータ部と前記負荷機器とを接続または遮断する切離しスイッチと、
を備えることを特徴とする無停電電源装置。 - 請求項2記載の無停電電源装置において、
前記制御部は、前記フィルタ回路中のインダクタを流れるインダクタ電流と前記インバータ部の回路定数を用いて生成した上記インダクタ電流の推定値となる模擬値との偏差に基づいて故障判定信号を生成することを特徴とする無停電電源装置。 - 請求項3記載の無停電電源装置において、
前記制御部は、前記直流電圧の瞬時値と前記電圧指令値の瞬時値との積と、前記インバータ部の出力電圧と、の偏差に基づいて前記インダクタ電流の模擬値を生成することを特徴とする無停電電源装置。 - 請求項4に記載の無停電電源装置において、
前記制御部は、前記インバータ部の内部抵抗値を推定する内部抵抗推定部を備え、予め推定された上記内部抵抗値を用いて前記インダクタ電流の模擬値を生成することを特徴とする無停電電源装置。 - 直流電圧を交流電圧に変換して負荷機器に供給する無停電電源装置の遮断方法において、
上記直流電圧を変調して交流電圧を生成するインバータ部に直列挿入されたフィルタインダクタを流れるインダクタ電流と、上記インバータ部の回路定数を用いて算出した上記インダクタ電流の推定値と、の偏差に基づいて故障が発生した旨の信号を生成し、
上記インバータ部と上記負荷機器との間の切離しスイッチを上記信号に応じて開放する、
ことを特徴とする無停電電源装置の遮断方法。 - 請求項6に記載の無停電電源装置の遮断方法において、
前記故障が発生した旨の信号は、前記インダクタ電流と、前記インダクタ電流の推定値との差が所定の値を超えたときに生成されることを特徴とする無停電電源装置の遮断方法。
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