JP2016174465A - 無停電電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の無停電電源装置の定格電流が互いに異なる場合でも、複数の無停電電源装置の電流分担を容易かつ迅速に設定することが可能な無停電電源システムを提供する。【解決手段】この無停電電源システムでは、各無停電電源装置の制御回路８は、全装置の電流検出器７の検出結果に基づいて負荷電流ＩＬを求める負荷電流演算部１２と、全装置の定格電流ＩＲの総和ＩＲＡを求め、自装置の定格電流ＩＲと全装置の定格電流の総和ＩＲＡとの比ＩＲ／ＩＲＡを負荷電流ＩＬに乗算して自装置の分担電流ＩＳを求める分担電流演算部１３と、自装置の分担電流ＩＳを負荷３３に供給するように自装置のインバータ４を制御する制御部１４とを含む。【選択図】図３

Description

この発明は無停電電源システムに関し、特に、負荷に対して並列接続される複数の無停電電源装置を備えた無停電電源システムに関する。

特許文献１には、負荷に対して並列接続される複数の無停電電源装置を備えた無停電電源システムが開示されている。各無停電電源装置は、交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、コンバータまたはバッテリから供給される直流電力を交流電力に変換して負荷に供給するインバータとを含む。この無停電電源システムでは、各無停電電源装置の可変抵抗器の抵抗値を設定することにより、複数の無停電電源装置の電流分担を任意に設定することが可能となっている。このため、定格電流が互いに異なる複数の無停電電源装置を負荷に対して並列接続することができる。

特開平５−２２７７６２号公報

しかし、特許文献１では、負荷電流が変更された場合、無停電電源装置が増設された場合、無停電電源装置が故障した場合には、各無停電電源装置の可変抵抗器を用いて電流分担を設定し直す必要があり、電流分担の設定に手間と時間が掛かるという問題があった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、複数の無停電電源装置の定格電流が互いに異なる場合でも、複数の無停電電源装置の電流分担を容易かつ迅速に設定することが可能な無停電電源システムを提供することである。

この発明に係る無停電電源システムは、負荷に対して並列接続される複数の無停電電源装置を備えた無停電電源システムであって、各無停電電源装置は、交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、コンバータまたは電力貯蔵装置から供給される直流電力を交流電力に変換して負荷に供給するインバータと、インバータの出力電流を検出する電流検出器と、電流検出器の検出結果に基づいてインバータを制御する制御回路とを備えたものである。制御回路から見て当該制御回路が属する無停電電源装置は自装置であり、当該制御回路が属さない他の無停電電源装置は他装置である。各無停電電源装置の制御回路は、各他装置の制御回路と通信回線を介して互いに結合されている。制御回路は、自装置の電流検出器の検出結果と各他装置から通信回線を介して送信される各他装置の電流検出器の検出結果とに基づいて負荷電流を求める第１の演算部と、自装置の定格電流と各他装置から通信回線を介して送信される各他装置の定格電流とに基づいて複数の無停電電源装置の定格電流の総和を求め、自装置の定格電流と複数の無停電電源装置の定格電流の総和との比を負荷電流に乗算して自装置の分担電流を求める第２の演算部と、自装置の分担電流を負荷に供給するように自装置のインバータを制御する制御部とを含む。

この発明に係る無停電電源システムでは、各無停電電源装置の制御回路が自装置の定格電流と全装置の定格電流の総和との比を負荷電流に乗算して自装置の分担電流を求める。したがって、複数の無停電電源装置の定格電流が互いに異なる場合でも複数の無停電電源装置の電流分担を容易かつ迅速に設定することができる。

この発明の一実施の形態による無停電電源システムの構成を示すブロック図である。 図１に示した無停電電源装置の構成を示す回路ブロック図である。 図２に示した制御回路の要部を示すブロック図である。 図１に示した無停電電源システムの使用方法を模式的に示す図である。 図１に示した無停電電源システムの他の使用方法を模式的に示す図である。 図１に示した無停電電源システムのさらに他の使用方法を模式的に示す図である。 図１に示した無停電電源システムのさらに他の使用方法を模式的に示す図である。

図１は、この発明の一実施の形態による無停電電源システムの構成を示すブロック図である。図１において、この無停電電源システムは、複数台（図では３台）の無停電電源装置（ＵＰＳ）Ｕ１〜Ｕ３と、複数（図では３つ）のバッテリ（電力貯蔵装置）Ｂ１〜Ｂ３と、複数（図では３つ）のスイッチＳ１〜Ｓ３と、複数（図では３つ）の通信回線Ｌ１〜Ｌ３とを備える。

無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ３の各々は、入力端子Ｔ１、バイパス入力端子Ｔ２、バッテリ端子Ｔ３、および出力端子Ｔ４を含む。入力端子Ｔ１は、商用交流電源３１から供給される商用周波数の交流電力を受ける。バイパス入力端子Ｔ２は、バイパス交流電源３２から供給される商用周波数の交流電力を受ける。バイパス交流電源３２は、商用交流電源３１と同じものであっても構わないし、自家用発電機であっても構わない。

無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ３のバッテリ端子Ｔ３は、それぞれバッテリＢ１〜Ｂ３に接続される。バッテリＢ１〜Ｂ３は、直流電力を蓄える。バッテリＢ１〜Ｂ３の各々の代わりにコンデンサが接続されていても構わない。スイッチＳ１〜Ｓ３の一方端子はそれぞれ無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ３の出力端子Ｔ４に接続され、スイッチＳ１〜Ｓ３の他方端子はともに負荷３３に接続される。スイッチＳ１〜Ｓ３は通常はオンされ、たとえば、それぞれ無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ３のメンテナンス時にオフされる。負荷３３は、無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ３から供給される交流電力によって駆動される。

商用交流電源３１から三相交流電力が正常に供給されている通常時は、無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ３は、商用交流電源３１からの交流電力を直流電力に一旦変換し、その直流電力をバッテリＢ１〜Ｂ３に供給するとともに、その直流電力を商用周波数の交流電力に変換して負荷３３に供給する。負荷３３は、無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ３から供給される交流電力によって駆動される。

商用交流電源３１からの交流電力の供給が停止された停電時は、無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ３は、バッテリＢ１〜Ｂ３の直流電力を交流電力に変換して負荷３３に供給する。したがって、バッテリＢ１〜Ｂ３に直流電力が蓄えられている期間は、負荷３３の運転を継続することができる。

この無停電電源システムでは、無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ３の分担電流ＩＳ１〜ＩＳ３は、負荷電流ＩＬと無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ３の定格電流ＩＲ１〜ＩＲ３とに基づいて決定される。負荷電流ＩＬは、無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ３の出力電流ＩＯ１〜ＩＯ３の総和（ＩＯ１＋ＩＯ２＋ＩＯ３）である。定格電流ＩＲ１〜ＩＲ３の総和（ＩＲ１＋ＩＲ２＋ＩＲ３）をＩＲＡとすると、無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ３の分担電流ＩＳ１，ＩＳ２，ＩＳ３は、それぞれＩＬ×ＩＲ１／ＩＲＡ，ＩＬ×ＩＲ２／ＩＲＡ，ＩＬ×ＩＲ３／ＩＲＡとなる。無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ３の出力電流ＩＯ１〜ＩＯ３は、それぞれ分担電流ＩＳ１〜ＩＳ３に一致するように制御される。

また、たとえば１台の無停電電源装置が故障した場合は、残りの２台の無停電電源装置の分担電流が負荷電流ＩＬと２台の無停電電源装置の定格電流とに基づいて決定される。たとえば無停電電源装置Ｕ３が故障した場合は、２台の無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２の定格電流ＩＲ１，ＩＲ２の総和（ＩＲ１＋ＩＲ２）がＩＲＡとなり、無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２の分担電流ＩＳ１，ＩＳ２は、それぞれＩＬ×ＩＲ１／ＩＲＡ，ＩＬ×ＩＲ２／ＩＲＡとなる。

分担電流ＩＳ１，ＩＳ２がそれぞれ定格電流ＩＲ１，ＩＲ２よりも小さい場合は、無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２の出力電流ＩＯ１，ＩＯ２は、それぞれ分担電流ＩＳ１，ＩＳ２に一致するように制御される。分担電流ＩＳ１またはＩＳ２が定格電流ＩＲ１またはＩＲ２よりも大きい場合は、無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ３の各々において、入力端子Ｔ１および出力端子Ｔ４間が非導通にされるとともにバイパス入力端子Ｔ２および出力端子Ｔ４間が導通状態にされ、バイパス交流電源３２からの交流電力が負荷３３に供給される。

詳しく説明すると、無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ３は、通信回線Ｌ１〜Ｌ３を介して互いに接続されている。無停電電源装置Ｕ１は、通信回線Ｌ１，Ｌ３を介して、他装置Ｕ２，Ｕ３に自装置Ｕ１の出力電流ＩＯ１の検出値および定格電流ＩＲ１を送信する。無停電電源装置Ｕ２は、通信回線Ｌ１，Ｌ２を介して、他装置Ｕ１，Ｕ３に自装置Ｕ２の出力電流ＩＯ２の検出値および定格電流ＩＲ２を送信する。無停電電源装置Ｕ３は、通信回線Ｌ３，Ｌ２を介して、他装置Ｕ１，Ｕ２に自装置Ｕ３の出力電流ＩＯ３の検出値および定格電流ＩＲ３を送信する。

無停電電源装置Ｕ１は、自装置Ｕ１の出力電流ＩＯ１の検出値と、受信した他装置Ｕ２，Ｕ３の出力電流ＩＯ２，ＩＯ３の検出値とを加算して負荷電流ＩＬ＝ＩＯ１＋ＩＯ２＋ＩＯ３を求める。無停電電源装置Ｕ１は、自装置Ｕ１の定格電流ＩＲ１と、受信した他装置Ｕ２，Ｕ３の定格電流ＩＲ２，ＩＲ３とを加算して全装置Ｕ１〜Ｕ３の定格電流ＩＲ１〜ＩＲ３の総和ＩＲＡ＝ＩＲ１＋ＩＲ２＋ＩＲ３を求める。

無停電電源装置Ｕ１は、自装置Ｕ１の定格電流ＩＲ１と全装置Ｕ１〜Ｕ３の定格電流ＩＲ１〜ＩＲ３の総和ＩＲＡとの比ＩＲ１／ＩＲＡを負荷電流ＩＬに乗算して、自装置Ｕ１の分担電流ＩＳ１＝ＩＬ×ＩＲ１／ＩＲＡを求める。無停電電源装置Ｕ１は、自装置Ｕ１の出力電流ＩＯ１が分担電流ＩＳ１になるように出力電流ＩＯ１を制御する。

また、無停電電源装置Ｕ１が故障して交流電力の出力を停止した場合、無停電電源装置Ｕ１は、通信回線Ｌ１，Ｌ３を介して、他装置Ｕ２，Ｕ３に故障検出信号ＦＤ１を送信する。無停電電源装置Ｕ２が故障して交流電力の出力を停止した場合、無停電電源装置Ｕ２は、通信回線Ｌ３，Ｌ１を介して、他装置Ｕ３，Ｕ１に故障検出信号ＦＤ２を送信する。無停電電源装置Ｕ３が故障して交流電力の出力を停止した場合、無停電電源装置Ｕ３は、通信回線Ｌ３，Ｌ２を介して、他装置Ｕ１，Ｕ２に故障検出信号ＦＤ３を送信する。

無停電電源装置Ｕ１は、他装置Ｕ２またはＵ３から故障検出信号ＦＤ２またはＦＤ３を受信した場合、故障した他装置Ｕ２またはＵ３の出力電流ＩＯ２またはＩＯ３および定格電流ＩＲ２またはＩＲ３を除外して分担電流ＩＳ１を求める。

たとえば無停電電源装置Ｕ３から故障検出信号ＦＤ３を受信した場合、無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２の定格電流ＩＲ１，ＩＲ２を加算して定格電流の総和ＩＲＡ＝ＩＲ１＋ＩＲ２を求める。無停電電源装置Ｕ１は、自装置Ｕ１の定格電流ＩＲ１と定格電流ＩＲ１，ＩＲ２の総和ＩＲＡとの比ＩＲ１／ＩＲＡを負荷電流ＩＬに乗算して、自装置Ｕ１の分担電流ＩＳ１＝ＩＬ×ＩＲ１／ＩＲＡを求める。

無停電電源装置Ｕ１は、自装置Ｕ１の分担電流ＩＳ１と定格電流ＩＲ１の大小を比較し、ＩＳ１＜ＩＲ１である場合は自装置Ｕ１の出力電流ＩＯ１が分担電流ＩＳ１になるように出力電流ＩＯ１を制御する。ＩＳ１＞ＩＲ１である場合、無停電電源装置Ｕ１は、他装置Ｕ２，Ｕ３にバイパス給電信号ＢＰ１を送信する。

無停電電源装置Ｕ１は、自装置Ｕ１から他装置Ｕ２，Ｕ３にバイパス給電信号ＢＰ１を送信した場合、あるいは他装置Ｕ２，Ｕ３からバイパス給電信号ＢＰ２，ＢＰ３を受信した場合は、入力端子Ｔ１および出力端子Ｔ４間を非導通にするとともにバイパス入力端子Ｔ２および出力端子Ｔ４間を導通させて、バイパス交流電源３２からの交流電力を負荷３３に供給する。無停電電源装置Ｕ２，Ｕ３の各々も、無停電電源装置Ｕ１と同様である。

図２は、無停電電源装置Ｕ１の構成を示す回路ブロック図である。図２において、無停電電源装置Ｕ１は、コンバータ１、直流母線２、コンデンサ３、インバータ４、スイッチ５，９、電圧検出器６、電流検出器７、制御回路８、および半導体スイッチ１０を含む。コンバータ１、直流母線２、インバータ４、およびスイッチ５は、入力端子Ｔ１および出力端子Ｔ４間に直列接続される。バッテリ端子Ｔ３およびコンデンサ３は、直流母線２に接続される。スイッチ９は、バイパス入力端子Ｔ２および出力端子Ｔ４間に接続される。半導体スイッチ１０は、スイッチ９に並列接続される。

コンバータ１は、商用交流電源３１から交流電力が供給されている通常時は、商用交流電源３１からの交流電力を直流電力に変換し、その直流電力をバッテリＢ１に蓄えるとともに、その直流電力を直流母線２を介してインバータ４に供給する。商用交流電源３１からの交流電力の供給が停止された停電時は、コンバータ１の運転は停止される。コンデンサ３は、直流母線２の直流電圧を平滑化および安定化させる。

インバータ４は、制御回路８によって制御され、商用交流電源３１から交流電力が供給されている通常時は、コンバータ１から供給される直流電力を交流電力に変換し、停電時は、バッテリＢ１の直流電力を交流電力に変換する。

スイッチ５は、制御回路８によって制御され、インバータ４によって生成された交流電力を負荷３３に供給するインバータ給電モード時にはオンされ、バイパス交流電源３２からの交流電力を負荷３３に供給するバイパス給電モード時にはオフされる。

スイッチ９は、制御回路８によって制御され、インバータ給電モード時にはオフされ、バイパス給電モード時にはオンされる。半導体スイッチ１０は、制御回路８によって制御され、インバータ給電モードからバイパス給電モードに切り換える際に所定時間だけオンされる。半導体スイッチ１０を所定時間だけオンさせるのは、インバータ給電からバイパス給電モードに迅速に切り換えるとともに、半導体スイッチ１０が過熱されて破損するのを防止するためである。

電圧検出器６は、インバータ４の出力電圧ＶＯ１の瞬時値を検出し、その検出値を示す信号を制御回路８に出力する。電流検出器７は、無停電電源装置Ｕ１の出力電流ＩＯ１の瞬時値を検出し、その検出値を示す信号を制御回路８に与える。

制御回路８は、電圧検出器６の出力信号、電流検出器７の出力信号、他の無停電電源装置Ｕ２，Ｕ３の制御回路８から通信回線Ｌ１，Ｌ３を介して送信された出力電流ＩＯ２，ＩＯ３の検出値、定格電流ＩＲ２，ＩＲ３、故障検出信号ＦＤ２，ＦＤ３、バイパス給電信号ＢＰ２，ＢＰ３などに基づいてインバータ４、スイッチ５，９，１０などを制御する。制御回路８は、通信回線Ｌ１，Ｌ３を介して他の無停電電源装置Ｕ２，Ｕ３に自装置Ｕ１の出力電流ＩＯ１の検出値、定格電流ＩＲ１、故障検出信号ＦＤ１、バイパス給電信号ＢＰ１などを出力する。

図３は、無停電電源装置Ｕ１の制御回路８のうちのインバータ４の制御に関連する部分の構成を示すブロック図である。図３において、制御回路８は、通信部１１、負荷電流演算部１２、分担電流演算部１３、制御部１４、記憶部１５、および故障検出部１６を含む。

記憶部１５には、自装置Ｕ１の定格電流ＩＲ１が記憶されている。故障検出部１６は、自装置Ｕ１のインバータ４が故障しているか否かを判別し、インバータ４が故障している場合に故障検出信号ＦＤ１を出力する。通信部１１は、電流検出器７によって検出された出力電流ＩＯ１の検出値と、記憶部１５に記憶された自装置Ｕ１の定格電流ＩＲ１と、故障検出部１６から出力された故障検出信号ＦＤ１を通信回線Ｌ１，Ｌ３を介して他装置Ｕ２，Ｕ３の制御回路８に送信する。

通信部１１は、他装置Ｕ２，Ｕ３から通信回線Ｌ２，Ｌ３を介して送信される他装置Ｕ２，Ｕ３の出力電流ＩＯ２，ＩＯ３の検出値を受信して負荷電流演算部１２に与える。負荷電流演算部１２は、自装置Ｕ１の電流検出器７から与えられた出力電流ＩＯ１の検出値と、通信部１１から与えられた他装置Ｕ２，Ｕ３の出力電流ＩＯ２，ＩＯ３の検出値とを加算して負荷電流ＩＬ＝ＩＯ１＋ＩＯ２＋ＩＯ３を求める。

通信部１１は、他装置Ｕ２，Ｕ３から通信回線Ｌ２，Ｌ３を介して送信される他装置Ｕ２，Ｕ３の定格電流ＩＲ２，ＩＲ３を受信して分担電流演算部１３に与える。通信部１１は、他装置Ｕ２，Ｕ３から通信回線Ｌ２，Ｌ３を介して送信される故障検出信号ＦＤ２，ＦＤ３を受信して分担電流演算部１３に与える。

全装置Ｕ１〜Ｕ３が故障していない場合、分担電流演算部１３は、記憶部１５に記憶された自装置Ｕ１の定格電流ＩＲ１と、通信部１１から与えられた他装置Ｕ２，Ｕ３の定格電流ＩＲ２，ＩＲ３とを加算して全装置Ｕ１〜Ｕ３の定格電流ＩＲ１〜ＩＲ３の総和ＩＲＡ＝ＩＲ１＋ＩＲ２＋ＩＲ３を求める。分担電流演算部１３は、自装置Ｕ１の定格電流ＩＲ１と全装置Ｕ１〜Ｕ３の定格電流ＩＲ１〜ＩＲ３の総和ＩＲＡとの比ＩＲ１／ＩＲＡを負荷電流ＩＬに乗算して自装置Ｕ１の分担電流ＩＳ１を求める。

他装置Ｕ２，Ｕ３が故障した場合、分担電流演算部１３は、故障した他装置Ｕ２，Ｕ３を除外して自装置Ｕ１の分担電流ＩＳ１を求める。たとえば他装置Ｕ３が故障したものとする。分担電流演算部１３は、記憶部１５に記憶された自装置Ｕ１の定格電流ＩＲ１と、通信部１１から与えられた正常な他装置Ｕ２の定格電流ＩＲ２とを加算して正常な装置Ｕ１，Ｕ２の定格電流ＩＲ１，ＩＲ２の総和ＩＲＡ＝ＩＲ１＋ＩＲ２を求める。分担電流演算部１３は、自装置Ｕ１の定格電流ＩＲ１と正常な全装置Ｕ１，Ｕ２の定格電流ＩＲ１，ＩＲ２の総和ＩＲＡとの比ＩＲ１／ＩＲＡを負荷電流ＩＬに乗算して自装置Ｕ１の分担電流ＩＳ１を求める。

制御部１４は、自装置Ｕ１の分担電流ＩＳ１と定格電流ＩＲ１の大小を比較し、ＩＳ１＜ＩＲ１である場合は、自装置Ｕ１の出力電流ＩＯ１が分担電流ＩＳ１になり、かつ自装置Ｕ１の出力電圧ＶＯ１が所定の目標電圧ＶＯＴになるようにインバータ４を制御する。ＩＳ１＞ＩＲ１である場合、制御部１４は、自装置Ｕ１の出力電流ＩＯ１が定格電流ＩＲになり、かつ自装置Ｕ１の出力電圧ＶＯ１が所定の目標電圧ＶＯＴになるようにインバータ４を制御するとともに、バイパス給電信号ＢＰ１を出力する。さらに、制御部１４は、インバータ４が故障して故障検出部１６から故障検出信号ＦＤ１が出力された場合は、インバータ４の運転を停止させるとともに、バイパス給電信号ＢＰ１を出力する。

通信部１１は、故障検出部１６から出力された故障検出信号ＦＤ１と制御部１４から出力されたバイパス給電信号ＢＰ１とを通信回線Ｌ２，Ｌ３を介して他装置Ｕ２，Ｕ３に与える。通信部１１は、他装置Ｕ２，Ｕ３から通信回線Ｌ２，Ｌ３を介して送信されるバイパス給電信号ＢＰ２，ＢＰ３を受信して制御部１４に与える。

制御部１４は、自装置Ｕ１からバイパス給電信号ＢＰ１を他装置Ｕ２，Ｕ３に送信し、かつ他装置Ｕ２，Ｕ３からのバイパス給電信号ＢＰ２，ＢＰ３を受信した場合に、インバータ４の運転を停止させ、半導体スイッチ１０を所定時間だけオンさせ、スイッチ９をオンさせ、スイッチ５をオフさせる。

すなわち、制御部１４は、全装置Ｕ１〜Ｕ３からバイパス給電信号ＢＰ１〜ＢＰ３が出力された場合にバイパス給電を実行する。これは、たとえば無停電電源装置Ｕ２，Ｕ３でインバータ給電が行なわれている場合に無停電電源装置Ｕ１でバイパス給電を行なうと、バイパス交流電源３２と無停電電源装置Ｕ２，Ｕ３との間に過電流が流れる恐れがあるからである。他の無停電電源装置Ｕ２，Ｕ３も無停電電源装置Ｕ１と同様の構成である。

[使用方法１]
図４は、本実施の形態の無停電電源システムの使用方法１を模式的に示す図である。図４では、定格電流ＩＲが互いに異なる３台の無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ３を負荷３３に対して並列接続した場合が示されている。無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ３は、それぞれ横方向の長さが定格電流ＩＲ１〜ＩＲ３を示す長方形で示されている。負荷３３は、横方向の長さが負荷電流ＩＬを示す長方形で示されている。

無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３の定格電流ＩＲ１，ＩＲ２，ＩＲ３の大小関係は、ＩＲ１＞ＩＲ２＞ＩＲ３となっている。ＩＲ１＋ＩＲ２＋ＩＲ３＝ＩＲＡとし、無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３の分担電流をそれぞれＩＳ１，ＩＳ２，ＩＳ３とすると、ＩＳ１＝ＩＬ×ＩＲ１／ＩＲＡ，ＩＳ２＝ＩＬ×ＩＲ２／ＩＲＡ，ＩＳ３＝ＩＬ×ＩＲ３／ＩＲＡとなる。ＩＳ１：ＩＳ２：ＩＳ３＝ＩＲ１：ＩＲ２：ＩＲ３であり、ＩＬ＝ＩＳ１＋ＩＳ２＋ＩＳ３である。この実施の形態では、定格電流ＩＲが互いに異なる複数の無停電電源装置を並列接続することができる。

なお、無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ３の定格電圧ＶＯＲは同じ電圧であり、定格電圧ＶＯＲと定格電流ＩＲの積は定格容量ＰＲとなる。したがって、無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３の定格容量をそれぞれＰＲ１，ＰＲ２，ＰＲ３とすると、ＰＲ１＞ＰＲ２＞ＰＲ３となっている。負荷容量をＰＬとし、ＰＲ１＋ＰＲ２＋ＰＲ３＝ＰＲＡとし、無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３の分担容量をそれぞれＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３とすると、ＰＳ１＝ＰＬ×ＰＲ１／ＰＲＡ，ＰＳ２＝ＰＬ×ＰＲ２／ＰＲＡ，ＰＳ３＝ＰＬ×ＰＲ３／ＰＲＡとなる。ＰＳ１：ＰＳ２：ＰＳ３＝ＰＲ１：ＰＲ２：ＰＲ３であり、ＰＬ＝ＰＳ１＋ＰＳ２＋ＰＳ３である。

[使用方法２]
図５は、本実施の形態の無停電電源システムの他の使用方法２を模式的に示す図である。図５では、定格電流ＩＲが同じである３台の無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ３を並列接続した場合が示されている。無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３の定格電流ＩＲ１，ＩＲ２，ＩＲ３は同じであり、ＩＲ１＝ＩＲ２＝ＩＲ３である。無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３の分担電流ＩＳ１，ＩＳ２，ＩＳ３は、それぞれＩＬ×ＩＲ１／ＩＲＡ，ＩＬ×ＩＲ２／ＩＲＡ，ＩＬ×ＩＲ３／ＩＲＡとなり、ともにＩＬ／３となる。ＩＳ１：ＩＳ２：ＩＳ３＝ＩＲ１：ＩＲ２：ＩＲ３＝１：１：１となる。この実施の形態では、定格電流ＩＲが同じである複数の無停電電源装置Ｕを並列接続することも可能である。

[使用方法３]
図６（ａ）、本実施の形態の無停電電源システムのさらに他の使用方法３を模式的に示す図である。図６（ａ）では、定格容量ＰＲが１００ｋＶＡの２台の無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２を並列接続して１２０ｋＶＡの負荷３３を駆動していたところ、負荷３３の容量ＰＬが１５０ｋＶＡに増加されたために、定格容量ＰＲが５０ｋＶＡの無停電電源装置Ｕ３を増設した場合が示されている。無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ３のうちのいずれか１台の無停電電源装置Ｕが故障しても、残りの２台の無停電電源装置Ｕによって１５０ｋＶＡの負荷３３を運転することが可能となっている。

無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３の定格容量ＰＲ１，ＰＲ２，ＰＲ３はそれぞれ１００ｋＶＡ，１００ｋＶＡ，５０ｋＶＡであり、定格容量ＰＲ１，ＰＲ２，ＰＲ３の総和ＰＲＡは２５０ｋＶＡである。負荷容量ＰＬは１５０ｋＶＡである。無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３の分担容量ＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３は、それぞれＰＬ×ＰＲ１／ＰＲＡ，ＰＬ×ＰＲ２／ＰＲＡ，ＰＬ×ＰＲ３／ＰＲＡとなり、それぞれ６０ｋＶＡ，６０ｋＶＡ，３０ｋＶＡとなる。ＰＳ１：ＰＳ２：ＰＳ３＝ＰＲ１：ＰＲ２：ＰＲ３＝２：２：１となる。

図６（ｂ）は本願の比較例となる無停電電源システムの使用方法を模式的に示す図である。この比較例の無停電電源システムでは、定格容量ＰＲが同じである複数の無停電電源装置ＵＡを並列接続し、負荷３３の容量ＰＬを複数の無停電電源装置ＵＡで等分担する。このため、定格容量ＰＲが１００ｋＶＡの２台の無停電電源装置ＵＡ１，ＵＡ２を並列接続して１２０ｋＶＡの負荷３３を駆動していたところ、負荷３３の容量ＰＬが１５０ｋＶＡに増加された場合には、定格容量ＰＲが１００ｋＶＡの無停電電源装置ＵＡ３を増設する必要がある。無停電電源装置ＵＡ１〜ＵＡ３のうちのいずれか１台の無停電電源装置ＵＡが故障しても、残りの２台の無停電電源装置ＵＡによって１５０ｋＶＡの負荷３３を運転することが可能となっている。無停電電源装置ＵＡ１，ＵＡ２，ＵＡ３の分担容量ＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３は、ともにＰＬ／３＝５０ｋＶＡとなる。ＰＳ１：ＰＳ２：ＰＳ３＝ＰＲ１：ＰＲ２：ＰＲ３＝１：１：１となる。

図６（ａ）（ｂ）から分かるように、本実施の形態の無停電電源システムでは５０ｋＶＡの無停電電源装置Ｕ３を増設すれば足りるのに対し、比較例の無停電電源システムでは１００ｋＶＡの無停電電源装置ＵＡ３を増設する必要がある。したがって、本実施の形態の無停電電源システムは、比較例の無停電電源システムよりも経済的である。

[使用方法４]
図７（ａ）、本実施の形態の無停電電源システムのさらに他の使用方法４を模式的に示す図である。図７（ａ）では、４台の無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ４を並列接続した場合が示されている。無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ４の定格容量ＰＲ１〜ＰＲ４は、それぞれ１００ｋＶＡ，５０ｋＶＡ，５０ｋＶＡ，３０ｋＶＡである。負荷３３の容量ＰＬは１５０ｋＶＡである。この無停電電源システムでは、小容量の２台の無停電電源装置Ｕ３，Ｕ４が故障しても、残りの２台の無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２でインバータ給電モードが継続されて負荷３３の運転が継続される。

無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２の定格容量ＰＲ１，ＰＲ２の総和ＰＲＡは、１００ｋＶＡ＋５０ｋＶＡ＝１５０ｋＶＡである。無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２の分担容量ＰＳ１，ＰＳ２は、それぞれＰＬ×ＰＲ１／ＰＲＡ，ＰＬ×ＰＲ２／ＰＲＡとなり、それぞれ１００ｋＶＡ，５０ｋＶＡとなる。ＰＳ１：ＰＳ２＝ＰＲ１：ＰＲ２＝２：１となる。

図７（ｂ）は本願の比較例となる無停電電源システムの使用方法を模式的に示す図である。この比較例の無停電電源システムでは、定格容量ＰＲが同じである複数の無停電電源装置ＵＡを並列接続し、負荷３３の容量ＰＬを複数の無停電電源装置ＵＡで等分担する。図７（ｂ）では、定格容量ＰＲが１００ｋＶＡの３台の無停電電源装置ＵＡ１〜ＵＡ３を並列接続して１５０ｋＶＡの負荷３３を運転していたところ、２台の無停電電源装置ＵＡ１，ＵＡ２が故障したため、残りの１台の無停電電源装置ＵＡ３のみで負荷３３を運転することができなくなり、３台の無停電電源装置ＵＡ１〜ＵＡ３がバイパス給電モードに切り換えられた状態が示されている。バイパス給電モードに切り換えられた３台の無停電電源装置ＵＡ１〜ＵＡ３が５０ｋＶＡずつ負担して負荷３３を運転させる。バイパス給電モードでは、バイパス交流電源３２から負荷３３に交流電力が直接供給されるので、バイパス交流電源３２で停電が発生すると、負荷３３の運転は停止される。

図７（ａ）（ｂ）から分かるように、本実施の形態の無停電電源システムでは、定格容量ＰＲが小さな２台の無停電電源装置Ｕ３，Ｕ４が故障しても残りの２台の無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２でインバータ給電モードを継続できるのに対し、比較例の無停電電源システムでは、２台の無停電電源装置ＵＡ１，ＵＡ２が故障すると全無停電電源装置ＵＡ１〜ＵＡ３をバイパス給電モードに切り換える必要がある。

したがって、２台の無停電電源装置が故障した場合にインバータ給電モードを維持できるか否かにより故障発生時におけるシステムの信頼性の高低を判断すると、本実施の形態の無停電電源システムは、比較例の無停電電源システムよりも故障発生時におけるシステムの信頼性が高い。

以上のように、この実施の形態では、各無停電電源装置Ｕの制御回路８が自装置Ｕの定格電流ＩＲと全装置Ｕ１〜Ｕ３の定格電流ＩＲ１〜ＩＲ３の総和ＩＲＡとの比を負荷電流ＩＬに乗算して自装置Ｕの分担電流ＩＳ＝ＩＬ×ＩＲ／ＩＲＡを求める。したがって、複数の無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ３の定格電流ＩＲ１〜ＩＲ３が互いに異なる場合でも、複数の無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ３の電流分担を容易かつ迅速に設定することができる。

また、定格電流ＩＲが互いに異なる複数の無停電電源装置Ｕを並列接続することができるので、負荷３３の定格電流ＩＲ（すなわち定格容量ＰＲ）が増加された場合には必要最低限の大きさの定格電流ＩＲ（すなわち定格容量ＰＲ）の無停電電源装置Ｕを増設することができ、経済的である。

さらに、定格電流ＩＲ（すなわち定格容量ＰＲ）が互いに異なる複数の無停電電源装置Ｕを並列接続した場合、小容量の無停電電源装置Ｕが故障しても残りの無停電電源装置Ｕでインバータ給電を継続することができ、故障に強く、信頼性の高いシステムを実現することができる。

なお、この実施の形態では、この発明が３台または４台の無停電電源装置を並列接続したシステムに適用された場合について説明したが、これに限るものではなく、この発明は２台の無停電電源装置を並列接続した場合や、５台以上の無停電電源装置を並列接続したシステムにも適用可能であることは言うまでもない。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

Ｕ１〜Ｕ４，ＵＡ１〜ＵＡ３ 無停電電源装置、Ｂ１〜Ｂ３ バッテリ、Ｓ１〜Ｓ３，５，９ スイッチ、Ｌ１〜Ｌ３ 通信回線、Ｔ１ 入力端子、Ｔ２ バイパス入力端子、Ｔ３ バッテリ端子、Ｔ４ 出力端子、１ コンバータ、２ 直流母線、３ コンデンサ、４ インバータ、６ 電圧検出器、７ 電流検出器、８ 制御回路、１０ 半導体スイッチ、１１ 通信部、１２ 負荷電流演算部、１３ 分担電流演算部、１４ 制御部、１５ 記憶部、１６ 故障検出部、３１ 商用交流電源、３２ バイパス交流電源、３３ 負荷。

Claims (4)

1. 負荷に対して並列接続される複数の無停電電源装置を備えた無停電電源システムであって、
   各無停電電源装置は、
   交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
   前記コンバータまたは電力貯蔵装置から供給される直流電力を交流電力に変換して負荷に供給するインバータと、
   前記インバータの出力電流を検出する電流検出器と、
   前記電流検出器の検出結果に基づいて前記インバータを制御する制御回路とを備え、
   前記制御回路から見て当該制御回路が属する無停電電源装置は自装置であり、当該制御回路が属さない他の無停電電源装置は他装置であり、
   各無停電電源装置の前記制御回路は、各他装置の前記制御回路と通信回線を介して互いに結合されており、
   前記制御回路は、
   前記自装置の前記電流検出器の検出結果と各他装置から前記通信回線を介して送信される各他装置の前記電流検出器の検出結果とに基づいて負荷電流を求める第１の演算部と、
   前記自装置の定格電流と各他装置から前記通信回線を介して送信される各他装置の定格電流とに基づいて前記複数の無停電電源装置の定格電流の総和を求め、前記自装置の定格電流と前記複数の無停電電源装置の定格電流の総和との比を前記負荷電流に乗算して前記自装置の分担電流を求める第２の演算部と、
   前記自装置の分担電流を前記負荷に供給するように前記自装置のインバータを制御する制御部とを含む、無停電電源システム。
2. 前記複数の無停電電源装置のうちの少なくとも２台の無停電電源装置の定格電流は互いに異なる、請求項１に記載の無停電電源システム。
3. 前記制御回路は、さらに、前記自装置が故障した場合に故障検出信号を出力する故障検出部を含み、
   前記故障検出信号は、前記自装置の前記制御部に与えられるとともに、前記通信回線を介して各他装置の前記制御回路に送信され、
   前記制御部は、前記自装置の前記故障検出部から前記故障検出信号が出力された場合には前記自装置の前記インバータの運転を停止し、
   前記第２の演算部は、前記他装置の前記故障検出部から前記故障検出信号が出力された場合には、故障した前記他装置を除外して前記自装置の分担電流を求める、請求項１または請求項２に記載の無停電電源システム。
4. 各無停電電源装置は、さらに、一方端子がバイパス交流電源からの交流電力を受け、他方端子が前記負荷に接続されるスイッチを備え、
   前記制御部は、前記自装置の前記故障検出部から前記故障検出信号が出力された場合、および前記自装置の分担電流が前記自装置の定格電流よりも大きい場合にはバイパス給電信号を出力し、
   前記バイパス給電信号は前記通信回線を介して各他装置の前記制御部に送信され、
   前記制御部は、前記バイパス給電信号を出力し、かつ全他装置の各々から前記通信回線を介して前記バイパス給電信号が送信された場合に前記スイッチを導通させる、請求項３に記載の無停電電源システム。

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