JP2014087086A - Uninterruptible power supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無停電電源装置に関する。 The present invention relates to an uninterruptible power supply.
定格出力容量が100[kVA]程度以上の中大容量の無停電電源装置(以下「UPS」と称する)では、三相交流出力が一般的である。したがって、同容量のUPSで単相の交流出力が要求される場合には、UPSの出力後段にスコット変圧器を設けることで対処している。 A three-phase AC output is generally used in an uninterruptible power supply (hereinafter referred to as “UPS”) having a rated output capacity of about 100 [kVA] or more. Therefore, when a single-phase AC output is required with a UPS of the same capacity, a Scott transformer is provided after the output of the UPS.
そのため、前記スコット変圧器に不具合が生じた場合には、単相の出力を必要とする負荷側への給電が即時停止する、という不具合がある。 For this reason, when a malfunction occurs in the Scott transformer, there is a problem that power supply to the load side that requires a single-phase output is immediately stopped.
ところで、UPSが故障してバイパス電源路側に切り換わっても、商用電源側の電流平衡状態が維持できるようにした技術が知られている。(例えば、特許文献1) By the way, a technique is known in which the current balance state on the commercial power supply side can be maintained even if the UPS fails and switches to the bypass power supply path side. (For example, Patent Document 1)
前記特許文献1に記載された技術においても、単相の交流出力が必要とされる場合には、上述した如くその出力後段にスコット変圧器を設けることになる。したがって、スコット変圧器自体に不具合を生じた場合には、負荷側への給電が即時停止する、という前記不具合が依然として解決されない。
Also in the technique described in
本発明の目的は前記実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、単相交流を得るための変換器に不具合を生じた場合でも、確実に電力の供給を維持することが可能な無停電電源装置を提供することにある。 The object of the present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is to reliably maintain power supply even in the case of a malfunction in a converter for obtaining a single-phase alternating current. Is to provide a simple uninterruptible power supply.
本発明の一態様に係る無停電電源装置は、三相交流電力を直流電力に変換するコンバータと、前記コンバータの出力する直流電力を蓄電する蓄電池と、前記蓄電池の出力する直流電力を三相交流電力に変換するインバータと、前記インバータの出力する三相交流電力を二相交流電力に変換する第1のスコット変圧器と、前記インバータを介さない経路で入力されるバイパス用の三相交流電力を二相交流電力に変換する第2のスコット変圧器と、前記第1のスコット変圧器が出力する第1の単相交流電力または前記第2のスコット変圧器が出力する第1の単相交流電力を選択的に切換えて出力する第1の無瞬断切換回路と、前記第1のスコット変圧器が出力する第2の単相交流電力または前記第2のスコット変圧器が出力する第2の単相交流電力を選択的に切換えて出力する第2の無瞬断切換回路とを具備したことを特徴とする。 An uninterruptible power supply according to an aspect of the present invention includes a converter that converts three-phase AC power into DC power, a storage battery that stores DC power output from the converter, and three-phase AC power that is output from the storage battery. An inverter that converts power, a first Scott transformer that converts three-phase AC power output from the inverter into two-phase AC power, and three-phase AC power for bypass input through a path that does not go through the inverter A second Scott transformer for converting into two-phase AC power, and a first single-phase AC power output from the first Scott transformer or a first single-phase AC power output from the second Scott transformer And a second single-phase AC power output from the first Scott transformer or a second single-phase output from the second Scott transformer. Phase AC Characterized in that the equipped with a second MuMadoka sever circuit for outputting selectively switched.
本発明によれば、単相交流を得るための変換器に不具合を生じた場合でも、確実に電力の供給を維持することが可能な無停電電源装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even when a malfunction arises in the converter for obtaining a single phase alternating current, the uninterruptible power supply device which can maintain supply of electric power reliably can be provided.
以下、図面を参照して実施形態について詳細に説明する。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る無停電電源装置(UPS)10の基本的な機能回路の構成を示すブロック図である。無停電電源装置10は筐体内に収納された盤形式の装置である。
Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a basic functional circuit configuration of an uninterruptible power supply (UPS) 10 according to the first embodiment. The
端子T1に与えられる三相交流電源が、コンタクタ11を介してコンバータ12に供給される。コンタクタ11は、コンバータ12に入力される電源の断続を行なう。コンバータ12は、供給された三相交流電力を直流に整流する。このコンバータ12の出力する直流電力が、インバータ13に与えられると共に、コンタクタ14を介して端子T3に接続された蓄電池15にも与えられる。
Three-phase AC power supplied to the terminal T1 is supplied to the
蓄電池15は、直流電源であり、端子T1に与えられる三相交流電源が途絶える停電時に、無停電電源装置10に直流電力を供給する。コンタクタ14は、蓄電池15から供給される直流電力の断続を行なう。
The
前記インバータ13は、前記コンバータ12または前記蓄電池15から供給される直流電力を三相の交流電力に変換し、スコット変圧器16へ出力する。
The
スコット変圧器16は、与えられた三相交流電力を二相交流電力に変換し、第1の単相交流電力を無瞬断切換回路17に、第2の単相交流電力を無瞬断切換回路18にそれぞれ出力する。
The Scott
一方、前記端子T1と並列して設けられるバイパス用の端子T2に対して、三相交流電源が与えられる。この端子T2に与えられる三相交流電源は、前記無瞬断切換回路17及び前記無瞬断切換回路18に電力を供給するための電源である。
On the other hand, a three-phase AC power supply is applied to a bypass terminal T2 provided in parallel with the terminal T1. The three-phase AC power supplied to the terminal T2 is a power source for supplying power to the
端子T2に供給された三相交流電力は、スコット変圧器19に与えられる。
The three-phase AC power supplied to the terminal T2 is supplied to the Scott
スコット変圧器19は、与えられた三相交流電力を二相交流電力に変換し、第1の単相交流電力を前記無瞬断切換回路17に、第2の単相交流電力を前記無瞬断切換回路18にそれぞれ出力する。
The Scott
前記無瞬断切換回路17において、スコット変圧器16からの第1の単相交流電力がコンタクタ17aの一端に与えられる。また、前記スコット変圧器19からの第1の単相交流電力がコンタクタ17bの一端、及びサイリスタスイッチ17cの一端に与えられる。そして、前記コンタクタ17a,17b、及びサイリスタスイッチ17cの各他端が、負荷へ単相交流電力を供給するための端子T4と接続される。
In the
前記無瞬断切換回路18において、スコット変圧器16からの第2の単相交流電力がコンタクタ18aの一端に与えられる。また、前記スコット変圧器19からの第2の単相交流電力がコンタクタ18bの一端、及びサイリスタスイッチ18cの一端に与えられる。そして、前記コンタクタ18a,18b、及びサイリスタスイッチ18cの各他端が、バイパス電源として負荷へ単相交流電力を供給するための端子T5と接続される。
In the
次に前記実施形態の動作を説明する。
停電が生じていない通常時、端子T1から供給される三相交流電力が、コンタクタ11を介してコンバータ12で直流電力に変換される。このコンバータ12の出力する直流電力は、コンタクタ14、端子T3を介して蓄電池15を充電する一方で、インバータ13で再度三相交流電力とされ、スコット変圧器16に与えられる。
Next, the operation of the embodiment will be described.
In normal times when no power failure occurs, the three-phase AC power supplied from the terminal T1 is converted into DC power by the
そして、スコット変圧器16の出力する第1の単相交流電力が無瞬断切換回路17のコンタクタ17aを介して選択され、端子T4より後段の負荷に供給される。
Then, the first single-phase AC power output from the Scott
停電が生じた非常時には、それまで接続されている蓄電池15に充電されていた直流電力が端子T3、コンタクタ14を介してインバータ13で三相交流電力に変換され、スコット変圧器16に与えられる。
In the event of a power failure, the DC power charged in the
そして、スコット変圧器16の出力する第1の単相交流電力が無瞬断切換回路17のコンタクタ17aを介して選択され、端子T4より後段の負荷に供給される。
Then, the first single-phase AC power output from the Scott
またコンバータ12またはインバータ13が故障するか、あるいは無停電電源装置10のメンテナンス作業によりコンバータ12及びインバータ13の少なくとも一方が正常に動作しない場合、バイパス用の端子T2から供給され、スコット変圧器19で二相交流化した内の一方の単相交流電力を無瞬断切換回路17が選択して切換え、端子T4を介して後段の負荷に供給する。
If the
またスコット変圧器16に不具合が生じた場合には、停電が生じていない通常時、停電が生じた非常時、及びコンバータ12及びインバータ13の少なくとも一方が正常に動作しない場合のいずれであっても、バイパス用の端子T2から供給され、スコット変圧器19で二相交流化したうちの一方の単相交流電力を無瞬断切換回路17または無瞬断切換回路18が選択して切換え、端子T4または端子T5を介して後段の負荷に供給する。
この場合の無瞬断切換回路17または無瞬断切換回路18の切換えは、事前にこの無停電電源装置10の図示しない制御回路により設定しておく。
Further, when a malfunction occurs in the Scott
The switching of the
さらにバイパス側のスコット変圧器19に不具合が生じた場合には、前記停電が生じていない通常時と同様に、端子T1から供給される三相交流電力を用い、コンバータ12で直流電力化し、インバータ13で再度三相交流化した電力をスコット変圧器16で二相交流電力化した上で、そのうちの一方の単相交流電力を無瞬断切換回路17または無瞬断切換回路18が選択して切換え、端子T4または端子T5を介して後段の負荷に供給する。
この場合の無瞬断切換回路17または無瞬断切換回路18の切換えも、事前にこの無停電電源装置10の図示しない制御回路により設定しておく。
Further, when a malfunction occurs in the Scott
Switching of the
また、バイパス側のスコット変圧器19に不具合が生じ、且つ、停電が生じた非常時には、それまで蓄電池15に充電されていた直流電力が端子T3、コンタクタ14を介してインバータ15で三相交流電力に変換され、スコット変圧器16に与えられる。
Further, in the event of a failure in the bypass-side Scott transformer 19 and a power failure, the DC power that has been charged in the
そして、スコット変圧器16の出力する第1の単相交流電力が無瞬断切換回路17のコンタクタ17aを介して選択され、端子T4より後段の負荷に供給される。
Then, the first single-phase AC power output from the Scott
以上詳述した如く本実施形態では、インバータ13を介する経路側に設けたスコット変圧器16と、バイパス経路側に設けたスコット変圧器19とでスコット変圧器を二重化し、これに合わせて二重化した無瞬断切換回路17,18を用いるような構成とした。
As described above in detail, in this embodiment, the Scott
これにより、特に無停電電源装置10内部のコンバータ12及びインバータ13と、スコット変圧器16、無瞬断切換回路18のうちの回路の複数が同時に不具合を生じない限り、確実に負荷への電力の供給を維持することが可能となる。
As a result, the
(第2の実施形態)
図2は、第2の実施形態に係る無停電電源装置(UPS)30の機能回路の構成を示すブロック図である。ここで無停電電源装置30は、一般的な無停電電源装置と同様に保守点検用の入出力盤40と併せて電源施設内に設置される。
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a functional circuit of the uninterruptible power supply (UPS) 30 according to the second embodiment. Here, the uninterruptible power supply 30 is installed in the power supply facility together with the input /
無停電電源装置30内の個々の構成について、前記図1で示した無停電電源装置10と基本的にはほぼ同様であるものとして、同一部分には同一符号を付加して、重複する説明を省略する。
The individual components in the uninterruptible power supply 30 are basically the same as those of the
無停電電源装置30では、前記図1の無停電電源装置10におけるスコット変圧器19の構成を廃し、端子T2a,T2bよりそれぞれ既に単相化された交流電力を入力して、前記無瞬断切換回路17、無瞬断切換回路18へ供給するものとする。
In the uninterruptible power supply 30, the configuration of the
一方の入出力盤40においては、端子T6に与えられる三相交流電源が、コンタクタ41を介して端子T8から導出され、前記無停電電源装置30の端子T1に供給される。
In one input /
また端子T7に供給されたバイパス及び保守用の三相交流電力は、前記図1のスコット変圧器19に代わる、スコット変圧器42に与えられる。
The bypass and maintenance three-phase AC power supplied to the terminal T7 is supplied to the Scott transformer 42 instead of the
スコット変圧器42は、与えられた三相交流電力を二相交流電力に変換し、第1の単相交流電力を、コンタクタ43を介して端子T9aから導出し、前記端子端子T2aに供給すると共に、第2の単相交流電力を、コンタクタ44を介して端子T9bから導出し、前記端子端子T2bに供給する。
The Scott transformer 42 converts the supplied three-phase AC power into two-phase AC power, and derives the first single-phase AC power from the terminal T9a via the
加えてスコット変圧器42は、前記第1の単相交流電力を、保守用バイパス線路45a及びコンタクタ46を介して、端子T12から図示しない負荷に供給すると共に、第2の単相交流電力を、保守用バイパス線路45b及びコンタクタ47を介して、端子T13から図示しない負荷に供給する。
In addition, the Scott transformer 42 supplies the first single-phase AC power to a load (not shown) from the terminal T12 via the
さらに、前記無停電電源装置30の前記端子T4から出力される単相交流電力は、入出力盤40の端子T10を介し、コンタクタ48を介して前記端子T12から導出されて、図示しない負荷に供給される。
Furthermore, the single-phase AC power output from the terminal T4 of the uninterruptible power supply 30 is derived from the terminal T12 via the
また無停電電源装置30の前記端子T5から出力される単相交流電力は、入出力盤40の端子T11を介し、コンタクタ49を介して前記端子T13から導出されて、図示しない負荷に供給される。
The single-phase AC power output from the terminal T5 of the uninterruptible power supply 30 is derived from the terminal T13 via the
次に前記実施形態の動作を説明する。
停電が生じていない通常時、入出力盤40の端子T6からコンタクタ41を介して足しT8より導出され、さらに無停電電源装置30の端子T1から供給される三相交流電力が、コンタクタ11を介してコンバータ12で直流電力に変換される。このコンバータ12の出力する直流電力は、コンタクタ14、端子T3を介して蓄電池15を充電する一方で、インバータ13で再度三相交流電力とされ、スコット変圧器16に与えられる。
Next, the operation of the embodiment will be described.
During normal times when no power failure occurs, the three-phase AC power derived from the terminal T6 of the input /
そして、スコット変圧器16の出力する第1の単相交流電力が無瞬断切換回路17のコンタクタ17aを介して選択され、端子T4より出力される。
And the 1st single phase alternating current power which the
入出力盤40では、無停電電源装置30からの単相交流電力が、端子T10からコンタクタ48を介して端子T12より出力され、後段の負荷に供給される。
In the input /
停電が生じた非常時には、それまで無停電電源装置30に接続される蓄電池15に充電されていた直流電力が端子T3、コンタクタ14を介してインバータ13で三相交流電力に変換され、スコット変圧器16に与えられる。
In the event of a power failure, the DC power previously charged in the
そして、スコット変圧器16の出力する第1の単相交流電力が、無瞬断切換回路17のコンタクタ17aを介して選択され、端子T4より出力される。
And the 1st single phase alternating current power which the
入出力盤40では、無停電電源装置30からの単相交流電力が、端子T10からコンタクタ48を介して端子T12より出力され、後段の負荷に供給される。
In the input /
また無停電電源装置30のコンバータ12またはインバータ13が故障するか、あるいは無停電電源装置30のメンテナンス作業によりコンバータ12及びインバータ13の少なくとも一方が正常に動作しない場合、入出力盤40のスコット変圧器42が出力する、二相交流電力がコンタクタ43,44を介して端子T9a,T9bから出力され、無停電電源装置30の端子T2a,T2bを介して無停電電源装置30に供給される。
Further, when the
無停電電源装置30では、これらの供給電力のうち、バイパス用の端子T2aを介して供給される、一方の単相交流電力を無瞬断切換回路17が選択して切換え、端子T4を介して出力する。
In the uninterruptible power supply 30, the single
入出力盤40では、無停電電源装置30からの単相交流電力が、端子T10からコンタクタ48を介して端子T12より出力され、後段の負荷に供給される。
In the input /
また無停電電源装置30のスコット変圧器16に不具合が生じた場合には、停電が生じていない通常時、停電が生じた非常時、及びコンバータ12及びインバータ13の少なくとも一方が正常に動作しない場合のいずれであっても、バイパス用の端子T2a,T2bから供給される、前記入出力盤40のスコット変圧器42で二相交流化したうちの一方の単相交流電力を無瞬断切換回路17または無瞬断切換回路18が選択して切換え、端子T4または端子T5を介して出力する。
Further, when a failure occurs in the
入出力盤40では、無停電電源装置30からの単相交流電力が、端子T10または端子T11からコンタクタ48または49を介して端子T12またはT13より出力し、後段の負荷に供給する。
In the input /
この場合の無停電電源装置30における無瞬断切換回路17または無瞬断切換回路18の切換えは、事前にこの無停電電源装置30の図示しない制御回路により設定しておく。
In this case, switching of the
さらに入出力盤40のスコット変圧器42に不具合が生じた場合には、前記停電が生じていない通常時と同様に、無停電電源装置30で端子T1から供給される三相交流電力を用い、コンバータ12で直流電力化し、インバータ13で再度三相交流化した電力をスコット変圧器16で二相交流電力化した上で、そのうちの一方の単相交流電力を無瞬断切換回路17または無瞬断切換回路18が選択して切換え、端子T4または端子T5を介して入出力盤40に出力し、その後段の負荷に供給させる。
この場合の無停電電源装置30における無瞬断切換回路17または無瞬断切換回路18の切換えも、事前にこの無停電電源装置30の図示しない制御回路により設定しておく。
Further, when a malfunction occurs in the Scott transformer 42 of the input /
The switching of the
また、入出力盤40のスコット変圧器42に不具合が生じ、且つ、停電が生じた非常時には、無停電電源装置30に接続される、蓄電池15にそれまで充電されていた直流電力が端子T3、コンタクタ14を介してインバータ15で三相交流電力に変換され、スコット変圧器16に与えられる。
Further, in the event of a failure in the Scott transformer 42 of the input /
そして、スコット変圧器16の出力する第1の単相交流電力が無瞬断切換回路17のコンタクタ17aを介して選択され、端子T4より出力される。
And the 1st single phase alternating current power which the
入出力盤40では、無停電電源装置30からの単相交流電力を、端子T10からコンタクタ48を介して端子T12より出力し、後段の負荷に供給する。
In the input /
以上詳述した如く本実施形態では、前記第1の実施形態に示した構成に加えて、入出力盤40側に設けたスコット変圧器42により、入出力盤40で保守用バイパスを介して出力する2つの単相交流電力を得るためのスコット変圧器と、無停電電源装置30でバイパス電源としての2つの単相交流電力を得るためのスコット変圧器とを兼用するものとした。
As described above in detail, in this embodiment, in addition to the configuration shown in the first embodiment, a Scott transformer 42 provided on the input /
これにより、無停電電源装置30とその付帯設備である入出力盤40とを含めた全体の設備の構成をより簡略化しながら、確実に負荷への電力の供給を維持することが可能となる。
As a result, it is possible to reliably maintain the supply of power to the load while further simplifying the configuration of the entire facility including the uninterruptible power supply 30 and the input /
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
10…無停電電源装置、11…コンタクタ、12…コンバータ、13…インバータ、14…コンタクタ、15…蓄電池、16…スコット変圧器、17…無瞬断切換回路、17a,17b…コンタクタ、17c…サイリスタスイッチ、18…無瞬断切換回路、18a,18b…コンタクタ、18c…サイリスタスイッチ、19…スコット変圧器、30…無停電電源装置、40…入出力盤、41…コンタクタ、42…スコット変圧器、43,44…コンタクタ、45a,45b…保守用バイパス線路、46〜48…コンタクタ、T1,T2,T2a,T2b,T3〜T8,T9a,T9b,T10〜T13…端子。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記コンバータの出力する直流電力を蓄電する蓄電池と、
前記蓄電池の出力する直流電力を三相交流電力に変換するインバータと、
前記インバータの出力する三相交流電力を二相交流電力に変換する第1のスコット変圧器と、
前記インバータを介さない経路で入力されるバイパス用の三相交流電力を二相交流電力に変換する第2のスコット変圧器と、
前記第1のスコット変圧器が出力する第1の単相交流電力または前記第2のスコット変圧器が出力する第1の単相交流電力を選択的に切換えて出力する第1の無瞬断切換回路と、
前記第1のスコット変圧器が出力する第2の単相交流電力または前記第2のスコット変圧器が出力する第2の単相交流電力を選択的に切換えて出力する第2の無瞬断切換回路と
を具備したことを特徴とする無停電電源装置。 A converter that converts three-phase AC power into DC power;
A storage battery for storing DC power output by the converter;
An inverter that converts the DC power output from the storage battery into three-phase AC power;
A first Scott transformer that converts three-phase AC power output from the inverter into two-phase AC power;
A second Scott transformer that converts three-phase AC power for bypassing that is input through a path not through the inverter into two-phase AC power;
First uninterrupted switching for selectively switching and outputting the first single-phase AC power output from the first Scott transformer or the first single-phase AC power output from the second Scott transformer. Circuit,
Second uninterrupted switching for selectively switching and outputting the second single-phase AC power output from the first Scott transformer or the second single-phase AC power output from the second Scott transformer And an uninterruptible power supply.
前記コンバータの出力する直流電力を蓄電する蓄電池と、
前記蓄電池の出力する直流電力を三相交流電力に変換するインバータと、
前記インバータの出力する三相交流電力を二相交流電力に変換する第1のスコット変圧器と、
前記インバータを介さないバイパス経路で入力される三相交流電力を二相交流電力に変換する第2のスコット変圧器と、
前記第2のスコット変圧器が出力する第1及び第2の単相交流電力を伝送する保守用経路と、
前記第1のスコット変圧器が出力する第1の単相交流電力または前記第2のスコット変圧器が出力する第1の単相交流電力を選択的に切換えて出力する第1の無瞬断切換回路と、
前記第1のスコット変圧器が出力する第2の単相交流電力または前記第2のスコット変圧器が出力する第2の単相交流電力を選択的に切換えて出力する第2の無瞬断切換回路と
を具備したことを特徴とする無停電電源装置。 A converter that converts three-phase AC power into DC power;
A storage battery for storing DC power output by the converter;
An inverter that converts the DC power output from the storage battery into three-phase AC power;
A first Scott transformer that converts three-phase AC power output from the inverter into two-phase AC power;
A second Scott transformer for converting three-phase AC power input through a bypass path not passing through the inverter into two-phase AC power;
A maintenance path for transmitting the first and second single-phase AC power output by the second Scott transformer;
First uninterrupted switching for selectively switching and outputting the first single-phase AC power output from the first Scott transformer or the first single-phase AC power output from the second Scott transformer. Circuit,
Second uninterrupted switching for selectively switching and outputting the second single-phase AC power output from the first Scott transformer or the second single-phase AC power output from the second Scott transformer And an uninterruptible power supply.
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