JP2014036472A - 無停電電源装置の並列システムにおける横流抑制装置 - Google Patents

無停電電源装置の並列システムにおける横流抑制装置 Download PDF

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Abstract

【課題】横流を抑制し良好な電流分担による並列運転を可能とした無停電電源装置の並列システムにおける横流抑制装置を提供する。
【解決手段】ＵＰＳ１０1，１０2の各々の有効電力、無効電力の検出量に応じて周波数と電圧振幅にレギュレーションをつけた出力電圧指令値を求め、該指令値と各ＵＰＳ１０1，１０2の出力電圧検出値との偏差に基づいて前記各ＵＰＳ１０1，１０2の電圧指令値を求める電圧制御回路４０1，４０2と、負荷電流Ｉｌｏａｄを前記ＵＰＳの接続台数で除した平均電流値と前記各ＵＰＳの出力電流検出値Ｉｕｐｓ１，Ｉｕｐｓ２との偏差を、電圧指令補正値として求め、該電圧指令補正値を前記電圧制御回路４０1，４０2で求められた前記各ＵＰＳの電圧指令値に各々加算する電圧指令値補正部５０1，５０2と、を備え、前記電圧指令補正値が加算された各ＵＰＳの電圧指令値によって各ＵＰＳ１０1，１０2を駆動制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の無停電電源装置を並列運転して負荷に電力を供給する無停電電源装置の並列システムにおける横流抑制装置に関する。
無停電電源装置（以下、ＵＰＳと称することもある）の並列システムは、例えば図３に示すように、複数のＵＰＳ１０1〜１０nが切換盤２０の母線２１に並列に接続され、該母線２１に負荷３０が接続されて構成されている。図３では切換盤２０に設けられている切換スイッチ、遮断器等は図示省略している。
尚、特許文献１には、無停電電源装置の並列システムにおいて、無停電電源装置の出力の有効電力Ｐおよび無効電力Ｑの量に応じて周波数と出力電圧にレギュレーションをつけて並列運転時の負荷分担を行なうことが記載されている。
また、特許文献２には、系統電圧の大きさを一定に維持するようインバータの出力電圧値を制御する交流電圧制御を行うとともに、インバータ出力電流検出値または接続される系統へ流出する電流の検出値を用いて直流量としてのインバータ出力値を求め、さらにその直流量のインバータ出力値から電流指令値を生成し、その指令値に追従するよう単相インバータ出力電流を制御して交流電圧制御を補正することが記載されている。
特開平２−１６８８１８号公報 特開２００７−３０６７１２号公報
図３のシステムにおいて、ＵＰＳ１０1〜１０nの各号機から切換盤２０までの配線インピーダンスの差やＵＰＳ１０1〜１０nの各号機の制御的、主回路的な特性の差により、ＵＰＳ１０1〜１０nの各号機の接続点（母線２１）での電圧は同じにならないため、この電圧差をゼロにすべくＵＰＳ１０1〜１０nの各号機間で図示Ｉ１２，Ｉ１ｎのような電流（横流）が循環することになる。
Ｉ１２はＵＰＳ１０1（１号機）とＵＰＳ１０2（２号機）間に流れる電流を示し、Ｉ１ｎはＵＰＳ１０1（１号機）とＵＰＳ１０n（ｎ号機）間に流れる電流を示している。
この電流は並列運転しているＵＰＳ１０1〜１０nの各号機の電流分担を悪化させ、最悪ＵＰＳの耐量を超えた電流が流れることで、ＵＰＳの故障に発展する可能性もあり、システムの信頼性を低下させるものである。
また、横流を考慮した設計を行なうとＵＰＳの装置が大型化するため、構造的、価格的にも問題となる。
本発明は上記課題を解決するものであり、その目的は、横流を抑制し良好な電流分担による並列運転を可能とした無停電電源装置の並列システムにおける横流抑制装置を提供することにある。
上記課題を解決するための請求項１に記載の無停電電源装置の並列システムにおける横流抑制装置は、複数の無停電電源装置が負荷に並列接続された無停電電源装置の並列システムにおいて、前記各無停電電源装置の各々の有効電力検出量および無効電力検出量に応じて周波数と電圧振幅にレギュレーションをつけた出力電圧指令値を求め、該出力電圧指令値と各無停電電源装置の出力電圧検出値との偏差に基づいて前記各無停電源電源装置の電圧指令値を求める電圧制御手段と、負荷電流を前記無停電電源装置の接続台数で除した平均電流値と前記各無停電電源装置の出力電流検出値との偏差を、前記無停電電源装置各々の電圧指令補正値として求め、該電圧指令補正値を前記電圧制御手段で求められた前記各無停電電源装置の電圧指令値に各々加算する電圧指令値補正手段と、を備え、前記電圧指令補正値が加算された各無停電電源装置の電圧指令値によって各無停電電源装置を駆動制御することを特徴としている。
また請求項２に記載の無停電電源装置の並列システムにおける横流抑制装置は、請求項１において、前記電圧指令値補正手段は、前記平均電流値と出力電流検出値との偏差に、設定したゲインを乗じたものを電圧指令補正値として求めることを特徴としている。
また請求項３に記載の無停電電源装置の並列システムにおける横流抑制装置は、請求項１において、前記電圧指令値補正手段は、前記平均電流値と出力電流検出値との偏差に対してＰＩＤ制御を施したものを電圧指令補正値として求めることを特徴としている。
上記構成によれば、複数の無停電電源装置の各号機から母線までの配線インピーダンスの差や無停電電源装置の制御的、主回路的な特性の差を起因とする電流のバラツキによる横流を抑制することができる。
これによって、良好な電流分担による並列運転が可能となりシステムの信頼性が向上する。
本発明によれば、横流を抑制し良好な電流分担による並列運転を可能とし、信頼性を向上させた無停電電源装置の並列システムを提供することができる。
本発明の実施形態例によるＵＰＳの並列システムにおける横流抑制制御回路の構成図。 図１のシステムにおけるＵＰＳ１号機の横流抑制制御ブロック図。 ＵＰＳの並列システムの一例を示す構成図。
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明するが、本発明は下記の実施形態例に限定されるものではない。図１は本実施形態例によるＵＰＳ２台の並列システムにおける横流抑制制御回路を示し、図３と同一部分は同一符号をもって示している。図２は図１のＵＰＳ１号機の横流抑制制御ブロック図を示している。
これらの図において、２台のＵＰＳ１０1，１０2は切換盤２０の母線２１に並列接続され、母線２１には負荷３０が接続されている。４０1，４０2は、本発明の電圧制御手段としての電圧制御回路である。
この電圧制御回路４０1，４０2は、ＵＰＳ１０1，１０2の出力電流の分担を取るため、ＵＰＳ１０1，１０2各々の内部で出力電圧と出力電流から有効電力、無効電力を演算し、その値に応じて周波数と電圧振幅にレギュレーションをつけた出力電圧指令値を求め、該出力電圧指令値と各ＵＰＳの出力電圧検出値（図示省略の計器用変圧器で検出した出力電圧検出１と出力電圧検出２（尚、出力電圧検出２は図示省略している））との偏差に基づいて各ＵＰＳ１０1，１０2の電圧指令値を求め、出力する。
５０1，５０2は本発明の電圧指令値補正手段としての電圧指令値補正部である。この電圧指令値補正部５０1，５０2は、変流器６０により検出した負荷電流（Ｉｌｏａｄ）をＵＰＳ１０1，１０2の接続台数Ｎ（図１の場合はＮ＝２）で除した平均電流値と、変流器６１，６２により検出したＵＰＳ１０1，１０2の出力電流値との偏差を、各々の電圧指令補正値として求め、該電圧指令補正値を、加算器７１，７２において前記電圧制御回路４０1，４０2で求められたＵＰＳの電圧指令値に各々加算する。
この加算器７１，７２の出力を、補正された電圧指令として、各ＵＰＳ１０1，１０2のインバータが駆動制御されるものである。
前記電圧制御回路４０1、電圧指令補正部５０1は、具体的には図２のように構成されている。すなわち、電圧制御回路４０1では、まず各ＵＰＳ１０1，１０2の出力の有効電力検出量および無効電力検出量に応じて周波数と電圧振幅にレギュレーションをつけた出力電圧指令値を求める。これは、例えば特許文献１の技術を利用することができる。
そして前記周波数と電圧振幅にレギュレーションをつけた出力電圧指令値は、加算器４５においてＵＰＳ１０1の出力電圧を検出した出力電圧検出１との偏差がとられる。この加算器４５の偏差出力は比例積分（ＰＩ）回路からなる出力電圧制御器４６に入力され、その出力は加算器４７において、前記周波数と電圧指令にレギュレーションをつけた出力電圧指令と加算されてＵＰＳの電圧指令値として出力される。
これら加算器４５，４７および出力電圧制御器４６の構成は、例えば特許文献２の技術を利用することができる。
電圧指令値補正部５０1は、変流器６０によって検出した負荷電流検出値ＩｌｏａｄをＵＰＳの接続台数で除して平均電流を演算する平均電流演算回路５４と、変流器６１によってＵＰＳ１０1の出力電流を検出した出力電流検出値Ｉｕｐｓ１から平均電流演算回路５４で演算された平均電流を減算して電流のバラツキ分を算出する加算器５５と、加算器５５の出力（電流バラツキ分）を入力とし、それに対して所定のゲインＧを掛けて電圧指令補正値として出力する補正項演算回路５６と、補正項演算回路５６の出力（電圧指令補正値）を前記電圧制御回路４０1の出力（加算器４７の出力；すなわちＵＰＳの電圧指令値）に加算する加算器７１とを備えている。
この加算器７１から出力されるＵＰＳの電圧指令値によってＵＰＳ１０1のインバータがＰＷＭ制御される。
また、前記補正項演算回路５６は、入力された加算器５５の出力（電流バラツキ分）に対してＰＩＤ制御器により所要の特性を持たせて電圧指令補正値として出力するように構成してもよい。
尚、電圧制御回路４０2、電圧指令値補正部５０2についても図２と同様に構成されている。
上記構成によれば、複数の無停電電源装置の各号機から母線までの配線インピーダンスの差や無停電電源装置の制御的、主回路的な特性の差を起因とする電流のバラツキによる横流を抑制することができる。
これによって、良好な電流分担による並列運転が可能となりシステムの信頼性が向上する。
１０1〜１０n…無停電電源装置
２０…切換盤
２１…母線
３０…負荷
４０1，４０2…電圧制御回路
４５，４７，５５，７１，７２…加算器
４６…出力電圧制御器
５０1，５０2…電圧指令値補正部
５４…平均電流演算回路
５６…補正項演算回路
６０，６１，６２…変流器

Claims (3)

  1. 複数の無停電電源装置が負荷に並列接続された無停電電源装置の並列システムにおいて、
    前記各無停電電源装置の各々の有効電力検出量および無効電力検出量に応じて周波数と電圧振幅にレギュレーションをつけた出力電圧指令値を求め、該出力電圧指令値と各無停電電源装置の出力電圧検出値との偏差に基づいて前記各無停電源電源装置の電圧指令値を求める電圧制御手段と、
    負荷電流を前記無停電電源装置の接続台数で除した平均電流値と前記各無停電電源装置の出力電流検出値との偏差を、前記無停電電源装置各々の電圧指令補正値として求め、該電圧指令補正値を前記電圧制御手段で求められた前記各無停電電源装置の電圧指令値に各々加算する電圧指令値補正手段と、を備え、
    前記電圧指令補正値が加算された各無停電電源装置の電圧指令値によって各無停電電源装置を駆動制御することを特徴とする無停電電源装置の並列システムにおける横流抑制装置。
  2. 前記電圧指令値補正手段は、前記平均電流値と出力電流検出値との偏差に、設定したゲインを乗じたものを電圧指令補正値として求めることを特徴とする請求項１に記載の無停電電源装置の並列システムにおける横流抑制装置。
  3. 前記電圧指令値補正手段は、前記平均電流値と出力電流検出値との偏差に対してＰＩＤ制御を施したものを電圧指令補正値として求めることを特徴とする請求項１に記載の無停電電源装置の並列システムにおける横流抑制装置。
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