JP2017011969A - Uninterruptible power supply and uninterruptible power system - Google Patents

Uninterruptible power supply and uninterruptible power system Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an uninterruptible power supply which does not require means for switching connection additionally, even when connecting multiple power supplies, and capable of prolonging the backup time by linkage.SOLUTION: An uninterruptible power supply includes a converter 10 for giving the AC power of an AC power supply 2 to a DC power supply 36 while converting into the DC power, an inverter 20 for outputting the DC power of the DC power supply 36 to the inverter 20 while converting into the AC power, a charge discharge section 46 for charging a power storage section 50 with the DC power of the DC power supply 36 when AC power supply is normal, and discharging the DC power stored in the power storage section to the DC power supply when the voltage of the AC power supply drops, and a control circuit 60 for controlling the converter, inverter and charge discharge section. The control circuit is set with any one of high order mode for changing the output voltage of the inverter in a predetermined pattern or a low order mode for starting or ending the power consumption suppression operation when a voltage change in a predetermined pattern is detected in an AC power inputted.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、交流電源からの交流電力を負荷に供給するとともに、交流電源の電圧低下時には蓄電部に蓄えられた直流電力を交流電力に変換して負荷へ供給する無停電電源装置を、複数台接続して連動運転する無停電電源システムに関するものである。   The present invention provides a plurality of uninterruptible power supply devices that supply AC power from an AC power source to a load, and convert DC power stored in a power storage unit to AC power and supply the load when the voltage of the AC power source drops. The present invention relates to an uninterruptible power supply system that is connected and operated in conjunction.

従来、無停電電源装置の出力容量増加や冗長化を目的として複数台の無停電電源装置を並列接続して連動運転されるものが提案されている。(例えば、特許文献1)
また、高い信頼性を得るために複数台の無停電電源装置に対して1台のバックアップ用無停電電源装置を設けたものが提案されている。(例えば、特許文献2)
一方、1台の無停電電源装置ではあるがバックアップ動作を開始したとき、電源線を介してバックアップ動作の開始を電圧の周波数を変えることによって負荷の設備機器に通知して、負荷の設備機器が省電力運転をすることでバックアップ時間を延ばすものが提案されている。(例えば、特許文献3)
Conventionally, for the purpose of increasing the output capacity and redundancy of the uninterruptible power supply device, a plurality of uninterruptible power supply devices connected in parallel and operated in an interlocked manner have been proposed. (For example, Patent Document 1)
In order to obtain high reliability, there has been proposed one backup uninterruptible power supply provided for a plurality of uninterruptible power supplies. (For example, Patent Document 2)
On the other hand, when the backup operation is started by one uninterruptible power supply, the start of the backup operation is notified to the load equipment by changing the voltage frequency via the power line. Proposals have been made to extend the backup time by using power-saving operation. (For example, Patent Document 3)

特開平5−83862号公報JP-A-5-83862 特開2006−288142号公報JP 2006-288142 A 特開2014−57384号公報JP 2014-57384 A

従来の無停電電源装置においては、出力容量増加や冗長化による信頼性の向上のために複数台の無停電電源装置を接続する場合には、連動制御するための通信線や装置の接続を切換える切換手段などが別途必要であるという課題があった。   In conventional uninterruptible power supply units, when connecting multiple uninterruptible power supply units in order to improve reliability by increasing output capacity or redundancy, the connection of communication lines and devices for interlock control is switched. There was a problem that switching means and the like were separately required.

この発明は以上のような課題を解決するためになされたもので、複数台の無停電電源装置を接続する場合であっても、連動制御するための通信線や装置の接続を切換える切換手段などを別途設ける必要がなく、連動によるバックアップ時間を延ばすことが可能な無停電電源装置、およびその無停電電源装置を複数台接続した無停電電源システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems. Even when a plurality of uninterruptible power supply devices are connected, communication means for interlocking control, switching means for switching connection of devices, and the like. It is an object of the present invention to provide an uninterruptible power supply that can extend the backup time by interlocking, and an uninterruptible power supply system in which a plurality of uninterruptible power supplies are connected.

この発明に係る無停電電源装置は、交流電源の交流電力を直流電力に変換して直流電源部に与えるコンバータ部と、前記直流電源部の直流電力を交流電力に変換して出力するインバータ部と、前記交流電源の電圧正常時に前記直流電源部の直流電力を蓄電部に充電させるとともに前記交流電源の電圧低下時に前記蓄電部に蓄えられた直流電力を前記直流電源部に放電する充放電部と、前記コンバータ部および前記インバータ部ならびに前記充放電部の動作を制御する制御回路を備え、前記制御回路は、前記インバータ部の出力電圧を所定パターンで変化させる上位モード、および入力された交流電力に所定パターンの電圧変化を検出したとき少なくとも一部の動作を停止する消費電力抑制動作の開始終了を行う下位モードのいずれか一つのモードに設定されていることを特徴とするものである。   An uninterruptible power supply according to the present invention includes a converter unit that converts AC power of an AC power source into DC power and supplies the DC power source unit, an inverter unit that converts DC power of the DC power source unit into AC power, and outputs the AC power. A charging / discharging unit for charging the DC power of the DC power supply unit to the power storage unit when the voltage of the AC power supply is normal and discharging the DC power stored in the power storage unit to the DC power source unit when the voltage of the AC power supply decreases A control circuit that controls operations of the converter unit, the inverter unit, and the charging / discharging unit, wherein the control circuit is configured to change the output voltage of the inverter unit in a predetermined pattern, and to input AC power When a voltage change of a predetermined pattern is detected, at least a part of the operation is stopped. And it is characterized in that it is set to mode.

この発明によれば、制御回路は、インバータ部の出力電圧を所定パターンで変化させる上位モード、および入力された交流電力に所定パターンの電圧変化を検出したとき少なく
とも一部の動作を停止する消費電力抑制動作の開始終了を行う下位モードのいずれか一つのモードに設定されているため、制御回路の設定を変えるだけでよく、連動制御によるバックアップ時間を延ばすことが可能な無停電電源装置を得ることができる効果がある。
According to the present invention, the control circuit is configured to change the output voltage of the inverter unit in a predetermined pattern, and the power consumption for stopping at least a part of the operation when detecting the voltage change of the predetermined pattern in the input AC power Since it is set to one of the lower modes that start and stop the suppression operation, it is only necessary to change the setting of the control circuit, and to obtain an uninterruptible power supply that can extend the backup time by interlocking control There is an effect that can.

この発明の実施の形態1における無停電電源装置を使用した無停電電源システムの一例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows an example of the uninterruptible power supply system which uses the uninterruptible power supply in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における無停電電源装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the uninterruptible power supply in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における無停電電源装置の交流電源の電圧が正の時のインバータ部正側コンデンサの充電動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the charging operation of the inverter part positive side capacitor when the voltage of the alternating current power supply of the uninterruptible power supply in Embodiment 1 of this invention is positive. この発明の実施の形態1における無停電電源装置の交流電源の電圧が正の時のインバータ部正側コンデンサの充電動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the charging operation of the inverter part positive side capacitor when the voltage of the alternating current power supply of the uninterruptible power supply in Embodiment 1 of this invention is positive. この発明の実施の形態1における無停電電源装置の交流電源の電圧が負の時のインバータ部負側コンデンサの充電動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the charging operation of the inverter part negative side capacitor when the voltage of the alternating current power supply of the uninterruptible power supply in Embodiment 1 of this invention is negative. この発明の実施の形態1における無停電電源装置の交流電源の電圧が負の時のインバータ部負側コンデンサの充電動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the charging operation of the inverter part negative side capacitor when the voltage of the alternating current power supply of the uninterruptible power supply in Embodiment 1 of this invention is negative. この発明の実施の形態1における無停電電源装置の蓄電部への充電動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the charging operation to the electrical storage part of the uninterruptible power supply in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における無停電電源装置の蓄電部への充電動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the charging operation to the electrical storage part of the uninterruptible power supply in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における無停電電源装置の蓄電部からの放電によりインバータ部正側コンデンサを充電する動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the operation | movement which charges an inverter part positive side capacitor | condenser by the discharge from the electrical storage part of the uninterruptible power supply in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における無停電電源装置の蓄電部からの放電によりインバータ部正側コンデンサを充電する動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the operation | movement which charges an inverter part positive side capacitor | condenser by the discharge from the electrical storage part of the uninterruptible power supply in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における無停電電源装置の蓄電部からの放電によりインバータ部負側コンデンサを充電する動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the operation | movement which charges an inverter part negative side capacitor by the discharge from the electrical storage part of the uninterruptible power supply in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における無停電電源装置の蓄電部からの放電によりインバータ部負側コンデンサを充電する動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the operation | movement which charges an inverter part negative side capacitor by the discharge from the electrical storage part of the uninterruptible power supply in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における無停電電源装置のインバータ部負側コンデンサの電圧がインバータ部正側コンデンサの電圧よりも高い場合のバランス部の動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining operation | movement of the balance part when the voltage of the inverter part negative side capacitor of the uninterruptible power supply in Embodiment 1 of this invention is higher than the voltage of the inverter part positive side capacitor. この発明の実施の形態1における無停電電源装置のインバータ部負側コンデンサの電圧がインバータ部正側コンデンサの電圧よりも高い場合のバランス部の動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining operation | movement of the balance part when the voltage of the inverter part negative side capacitor of the uninterruptible power supply in Embodiment 1 of this invention is higher than the voltage of the inverter part positive side capacitor. この発明の実施の形態1における無停電電源装置の停電補償連動開始時の上位モードの無停電電源装置の出力電圧と出力電流を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the output voltage and output current of the uninterruptible power supply apparatus of the upper mode at the time of the power failure compensation interlocking | linkage start of the uninterruptible power supply apparatus in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における無停電電源装置の停電補償連動終了時の上位モードの無停電電源装置の出力電圧と出力電流を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the output voltage and output current of the uninterruptible power supply device in the upper mode when the uninterruptible power supply interlocking of the uninterruptible power supply device according to Embodiment 1 of the present invention ends. この発明の実施の形態1における無停電電源装置の上位モードの無停電電源装置と下位モードの無停電電源装置の連動動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the interlock | cooperation operation | movement of the uninterruptible power supply of the upper mode of the uninterruptible power supply in Embodiment 1 of this invention and the uninterruptible power supply of the lower mode.

以下、この発明の実施の形態について説明するが、各図において同一、または相当部分については同一符号を付して説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1における無停電電源装置を使用した無停電電源システムの一例を示す概略構成図、図2はこの発明の実施の形態1における無停電電源装置を示す構成図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. In the drawings, the same or corresponding parts will be described with the same reference numerals.
Embodiment 1 FIG.
1 is a schematic configuration diagram showing an example of an uninterruptible power supply system using an uninterruptible power supply device according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a configuration diagram showing the uninterruptible power supply device according to Embodiment 1 of the present invention. is there.

図1において、上位モード(後で詳細に説明する)に設定された無停電電源装置1の入
力側に交流電源2が接続されており、出力側には電源ケーブル3によって下位モード(後で詳細に説明する)に設定された無停電電源装置101が接続され、その出力側は負荷4に接続されている。無停電電源装置1の入力側と出力側はバイパス線5およびバイパススイッチ6によりバイパス接続されている。交流電源2から入力された交流電力はコンバータ部10で直流電力に変換され、直流電源部36に与えられ、インバータ部20によって直流電源部36の直流電力を交流電力に変換して出力側から出力する。また、コンバータ部10の出力である直流電源部36から、充放電部46を介して蓄電部50に直流電力が充放電される。制御回路60は入力電圧センサ61や出力電流センサ64などの各種センサの検出値を入力して、バイパススイッチ6などのスイッチの開閉制御およびコンバータ部10とインバータ部20と充放電部46の動作を制御する。設定部65は制御回路60が上位モードまたは下位モードあるいは単独モードのいずれのモードで動作するかを設定するものであり、上位モードでの制御回路60はインバータ部20の出力電圧を所定パターンで変化させることにより、例えば下位モードに設定された無停電電源装置101に対して連動制御の開始終了を指令し、下位モードでの制御回路60は入力された交流電力に所定パターンの電圧変化を検出したとき少なくとも一部の動作を停止する消費電力抑制動作の開始終了を行う。また、単独モードは一台のみで使用される場合に設定される。
In FIG. 1, an AC power source 2 is connected to the input side of the uninterruptible power supply 1 set to a higher mode (described in detail later), and a lower mode (detailed later) is connected to the output side by a power cable 3. The uninterruptible power supply apparatus 101 set in the above description is connected, and the output side is connected to the load 4. The input side and the output side of the uninterruptible power supply 1 are bypass-connected by a bypass line 5 and a bypass switch 6. The AC power input from the AC power source 2 is converted into DC power by the converter unit 10 and applied to the DC power source unit 36. The inverter unit 20 converts the DC power of the DC power source unit 36 into AC power and outputs it from the output side. To do. Further, DC power is charged / discharged from the DC power supply unit 36, which is the output of the converter unit 10, to the power storage unit 50 via the charging / discharging unit 46. The control circuit 60 inputs detection values of various sensors such as the input voltage sensor 61 and the output current sensor 64, and controls opening / closing of switches such as the bypass switch 6 and operations of the converter unit 10, the inverter unit 20, and the charge / discharge unit 46. Control. The setting unit 65 sets whether the control circuit 60 operates in the upper mode, the lower mode, or the single mode. The control circuit 60 in the upper mode changes the output voltage of the inverter unit 20 in a predetermined pattern. For example, the uninterruptible power supply apparatus 101 set to the lower mode is instructed to start and stop the interlock control, and the control circuit 60 in the lower mode detects a voltage change of a predetermined pattern in the input AC power. When at least a part of the operation is stopped, the power consumption suppression operation is started and ended. The single mode is set when only one unit is used.

なお、図1に示す設定部165により下位モードに設定された制御回路160を有する無停電電源装置101(以下、下位モードの無停電電源装置101と称す)の構成も、設定部65により上位モードに設定された制御回路60を有する無停電電源装置1(以下、上位モードの無停電電源装置1と称す)の構成と同様であり、上位モードの無停電電源装置1の各部の符号に100を加えた符号を下位モードの無停電電源装置101に付しており、下位モードの無停電電源装置101に対する構成の説明については省略する。また、図1においては交流電源2と負荷4との間に2台の無停電電源装置1,101を縦列(シリアル)接続した場合について図示しているが、3台以上の複数台の無停電電源装置を縦列接続してもよく、同様である。さらに、図面の煩雑化を避けるため、図1では制御回路60からコンバータ部10やインバータ部20などへの制御線の記述を省略している。   Note that the configuration of the uninterruptible power supply 101 (hereinafter referred to as the uninterruptible power supply 101 in the lower mode) having the control circuit 160 set to the lower mode by the setting unit 165 shown in FIG. The configuration is the same as that of the uninterruptible power supply 1 (hereinafter, referred to as the upper mode uninterruptible power supply 1) having the control circuit 60 set to "100". The added code is attached to the uninterruptible power supply 101 in the lower mode, and the description of the configuration for the uninterruptible power supply 101 in the lower mode is omitted. 1 shows a case where two uninterruptible power supply devices 1 and 101 are connected in series (serial) between an AC power supply 2 and a load 4, but there are three or more uninterruptible power supplies. Power supply devices may be connected in cascade, and the same is true. Further, in order to avoid complication of the drawing, the description of control lines from the control circuit 60 to the converter unit 10 and the inverter unit 20 is omitted in FIG.

次に図2にもとづき本発明に使用される無停電電源装置の詳細構成について説明する。なお、上位モードの無停電電源装置1と下位モードの無停電電源装置101は同様構成のため、以下の詳細説明においては上位モードの無停電電源装置1で説明する。無停電電源装置1は、入力側の一端と出力側の一端を接続する共通線7と、入力側の他端と出力側の他端をバイパス接続するバイパス線5およびバイパススイッチ6と、同極性に直列接続された接続点が入力側の他端に接続された一対の正側逆流防止ダイオード18および負側逆流防止ダイオード19と、正側逆流防止ダイオード18のカソードに接続され直流の正極側となる正極側電圧線8と、負側逆流防止ダイオード19のアノードに接続され直流の負極側となる負極側電圧線9と、入力側に接続された交流電源2に対して並列接続され交流電源2から入力された交流電力を直流電力に変換するコンバータ部10と、共通線7と正極側電圧線8および負極側電圧線9に接続され直流電力を交流電力に変換して出力側の他端に出力するインバータ部20と、インバータ部20よりも入力側で共通線7と正極側電圧線8および負極側電圧線9に接続されインバータ部20のインバータ部正側コンデンサ21とインバータ部負側コンデンサ22との間で電荷を移動させるバランス部30と、負極側が共通線7に接続されており交流電源2の停電時には予め蓄えられている直流電力を供給する蓄電部50と、蓄電部50の正極側と共通線7および負極側電圧線9に接続された負極側昇降圧部40と、無停電電源装置1の動作を制御する制御回路60と、制御回路60に対して上位モードまたは下位モードあるいは単独モードのいずれのモードで動作するかを設定する設定部65を有している。   Next, the detailed configuration of the uninterruptible power supply used in the present invention will be described with reference to FIG. Since the uninterruptible power supply device 1 in the upper mode and the uninterruptible power supply device 101 in the lower mode have the same configuration, in the following detailed description, the uninterruptible power supply device 1 in the upper mode will be described. The uninterruptible power supply 1 has the same polarity as the common line 7 that connects one end of the input side and one end of the output side, the bypass line 5 and the bypass switch 6 that bypass connects the other end of the input side and the other end of the output side. Are connected to the cathode of the positive-side backflow prevention diode 18 and connected to the cathode of the positive-side backflow prevention diode 18. The positive-side backflow prevention diode 19 is connected to the other end of the input side. A positive-side voltage line 8, a negative-side voltage line 9 that is connected to the anode of the negative-side backflow prevention diode 19 and serves as a negative side of the direct current, and an alternating-current power source 2 that is connected in parallel to the input side. Converter unit 10 for converting AC power input from DC to DC power, and connected to common line 7, positive voltage line 8 and negative voltage line 9, and converts DC power to AC power to the other end on the output side In to output The inverter unit 20 is connected to the common line 7, the positive side voltage line 8, and the negative side voltage line 9 on the input side of the inverter unit 20, and is connected to the inverter unit positive capacitor 21 and the inverter unit negative capacitor 22 of the inverter unit 20. A balance unit 30 that moves electric charge between them, a power storage unit 50 that is connected to the common line 7 on the negative electrode side and supplies DC power stored in advance in the event of a power failure of the AC power supply 2, and a positive electrode side of the power storage unit 50 A negative-side step-up / step-down unit 40 connected to the common line 7 and the negative-side voltage line 9, a control circuit 60 that controls the operation of the uninterruptible power supply 1, and an upper mode, a lower mode, or a single mode for the control circuit 60 A setting unit 65 for setting which mode to operate.

なお、図1に示す直流電源部36は、図2に示すインバータ部正側コンデンサ21とインバータ部負側コンデンサ22とバランス部30であり、図1に示す充放電部46は、図2に示す負極側昇降圧部40とコンバータ部10の一部の機能(蓄電部50に蓄電されている直流電力を直流電源部36へ放電するために使用する機能)が相当する。
入力側に接続された交流電源2とコンバータ部10との間には、交流電源2と並列に接続された入力側コンデンサ16と、入力側コンデンサ16とフィルタ回路を構成する入力側リアクトル17が設けられており、入力側コンデンサ16と入力側リアクトル17の間には交流電源2からの入力と蓄電部50からの出力を切換える切換スイッチ53が設けられ、切換スイッチ53と蓄電部50の正極との間には蓄電部運転スイッチ54が接続されている。
また、出力側に接続された負荷4と並列に出力側コンデンサ27が接続されており、インバータ部20の出力線に直列接続された出力側リアクトル28とでフィルタ回路を形成している。
1 is the inverter part positive side capacitor 21, the inverter part negative side capacitor 22, and the balance part 30 shown in FIG. 2, and the charge / discharge part 46 shown in FIG. 1 is shown in FIG. This corresponds to a part of the functions of the negative-side step-up / step-down unit 40 and the converter unit 10 (a function used to discharge DC power stored in the power storage unit 50 to the DC power source unit 36).
Between the AC power source 2 connected to the input side and the converter unit 10, an input side capacitor 16 connected in parallel with the AC power source 2 and an input side reactor 17 constituting a filter circuit with the input side capacitor 16 are provided. A change-over switch 53 is provided between the input-side capacitor 16 and the input-side reactor 17 to switch the input from the AC power supply 2 and the output from the power storage unit 50. A power storage unit operation switch 54 is connected between them.
Further, an output side capacitor 27 is connected in parallel with the load 4 connected to the output side, and a filter circuit is formed by the output side reactor 28 connected in series to the output line of the inverter unit 20.

コンバータ部10は、コンバータ部第一ダイオード11,コンバータ部第二ダイオード12,コンバータ部第三ダイオード13,コンバータ部第四ダイオード14の4個のダイオードによりダイオードブリッジが構成されており、このダイオードブリッジと並列接続されたコンバータ部半導体スイッチ15とにより構成されている。なお、正極側電圧線8に設けられた正側逆流防止ダイオード18および負極側電圧線9に設けられた負側逆流防止ダイオード19もコンバータ部10の一部であり、コンバータ部10は交流電源2から入力された交流電力を直流電力に変換して正極側電圧線8および負極側電圧線9に与えるものである。   The converter unit 10 includes a diode bridge composed of four diodes, a converter unit first diode 11, a converter unit second diode 12, a converter unit third diode 13, and a converter unit fourth diode 14. It is comprised by the converter part semiconductor switch 15 connected in parallel. Note that a positive-side backflow prevention diode 18 provided on the positive-side voltage line 8 and a negative-side backflow prevention diode 19 provided on the negative-side voltage line 9 are also part of the converter unit 10. The AC power input from is converted into DC power and applied to the positive voltage line 8 and the negative voltage line 9.

インバータ部20は、共通線7と正極側電圧線8との間に接続されたインバータ部正側コンデンサ21と、共通線7と負極側電圧線9との間に接続されたインバータ部負側コンデンサ22と、コレクタが正極側電圧線8に接続されたインバータ部正側半導体スイッチ23と、インバータ部正側半導体スイッチ23と逆並列接続されたインバータ部正側ダイオード24と、コレクタがインバータ部正側半導体スイッチ23のエミッタに接続されエミッタが負極側電圧線9に接続されたインバータ部負側半導体スイッチ25と、インバータ部負側半導体スイッチ25と逆並列接続されたインバータ部負側ダイオード26とにより構成されており、インバータ部正側コンデンサ21とインバータ部負側コンデンサ22に蓄えられた直流電力を交流電力に変換して出力する。   The inverter unit 20 includes an inverter unit positive capacitor 21 connected between the common line 7 and the positive voltage line 8, and an inverter unit negative capacitor connected between the common line 7 and the negative voltage line 9. 22, an inverter unit positive-side semiconductor switch 23 whose collector is connected to the positive-side voltage line 8, an inverter unit positive-side diode 24 connected in reverse parallel to the inverter unit positive-side semiconductor switch 23, and a collector is the inverter unit positive side The inverter part negative side semiconductor switch 25 is connected to the emitter of the semiconductor switch 23 and the emitter is connected to the negative side voltage line 9, and the inverter part negative side diode 26 is connected in reverse parallel to the inverter part negative side semiconductor switch 25. The DC power stored in the inverter unit positive side capacitor 21 and the inverter unit negative side capacitor 22 is converted into AC power. Conversion to the output.

バランス部30は、コレクタが正極側電圧線8に接続されたバランス部正側半導体スイッチ31と、バランス部正側半導体スイッチ31と逆並列接続されたバランス部正側ダイオード32と、コレクタがバランス部正側半導体スイッチ31のエミッタに接続されエミッタが負極側電圧線9に接続されたバランス部負側半導体スイッチ33と、バランス部負側半導体スイッチ33と逆並列接続されたバランス部負側ダイオード34と、一端がバランス部正側半導体スイッチ31のエミッタおよびバランス部負側半導体スイッチ33のコレクタに接続され他端が共通線7に接続されたバランス部リアクトル35により構成されている。   The balance unit 30 includes a balance unit positive-side semiconductor switch 31 whose collector is connected to the positive-side voltage line 8, a balance unit positive-side diode 32 connected in reverse parallel to the balance unit positive-side semiconductor switch 31, and a collector that is a balance unit. A balance-side negative-side semiconductor switch 33 connected to the emitter of the positive-side semiconductor switch 31 and having an emitter connected to the negative-side voltage line 9; and a balance-unit negative-side diode 34 connected in reverse parallel to the balance-portion negative-side semiconductor switch 33; The balance portion reactor 35 includes one end connected to the emitter of the balance portion positive-side semiconductor switch 31 and the collector of the balance portion negative-side semiconductor switch 33 and the other end connected to the common line 7.

負極側昇降圧部40は、コレクタが蓄電部50の正極側に接続された負極側昇降圧部正側半導体スイッチ41と、負極側昇降圧部正側半導体スイッチ41と逆並列接続された負極側昇降圧部正側ダイオード42と、コレクタが負極側昇降圧部正側半導体スイッチ41のエミッタに接続されエミッタが負極側電圧線9に接続された負極側昇降圧部負側半導体スイッチ43と、負極側昇降圧部負側半導体スイッチ43と逆並列接続された負極側昇降圧部負側ダイオード44と、一端が負極側昇降圧部正側半導体スイッチ41のエミッタおよび負極側昇降圧部負側半導体スイッチ43のコレクタに接続され他端が共通線7に接続された負極側昇降圧部リアクトル45により構成されている。   The negative electrode side step-up / step-down unit 40 includes a negative electrode side step-up / down unit positive side semiconductor switch 41 whose collector is connected to the positive side of the power storage unit 50 and a negative electrode side connected in reverse parallel to the negative electrode side step-up / down unit positive side semiconductor switch 41. A buck-boost positive-side diode 42, a negative-side buck-boost negative-side semiconductor switch 43 whose collector is connected to the emitter of the negative-side buck-boost positive-side semiconductor switch 41, and whose emitter is connected to the negative-side voltage line 9, Negative-side step-up / step-down unit negative-side diode 44 connected in reverse parallel to the side step-up / down unit negative-side semiconductor switch 43; The negative-voltage step-up / step-down reactor 45 is connected to the collector 43 and connected to the common line 7 at the other end.

制御回路60は、インバータ部正側コンデンサ21およびインバータ部負側コンデンサ22の電圧を検出する電圧検出器29と、蓄電部50の電圧を検出する蓄電部電圧検出センサ51と、蓄電部50に流れる電流を検出する蓄電部電流検出センサ52と、入力側に接続された交流電源2の電圧を検出する入力電圧センサ61と、入力電流を検出する入力電流センサ62と、出力側に接続された負荷4に出力する電圧を検出する出力電圧センサ63と、出力電流を検出する出力電流センサ64からの検出値を入力して、バイパススイッチ6の開閉制御と、切換スイッチ53の切換制御と、蓄電部運転スイッチ54の開閉制御と、コンバータ部半導体スイッチ15の導通制御と、インバータ部正側半導体スイッチ23の導通制御と、インバータ部負側半導体スイッチ25の導通制御と、バランス部正側半導体スイッチ31の導通制御と、バランス部負側半導体スイッチ33の導通制御と、負極側昇降圧部正側半導体スイッチ41の導通制御と、負極側昇降圧部負側半導体スイッチ43の導通制御を適宜実施して無停電電源装置1の運転状態を制御する。   Control circuit 60 flows to voltage detector 29 that detects the voltages of inverter unit positive side capacitor 21 and inverter unit negative side capacitor 22, power storage unit voltage detection sensor 51 that detects the voltage of power storage unit 50, and power storage unit 50. A power storage unit current detection sensor 52 for detecting current, an input voltage sensor 61 for detecting the voltage of the AC power supply 2 connected to the input side, an input current sensor 62 for detecting input current, and a load connected to the output side 4, the detection value from the output current sensor 64 for detecting the output voltage and the output current sensor 64 for detecting the output current are input, the opening / closing control of the bypass switch 6, the switching control of the changeover switch 53, and the power storage unit Open / close control of operation switch 54, conduction control of converter unit semiconductor switch 15, conduction control of inverter unit positive side semiconductor switch 23, inverter Conduction control of the negative side semiconductor switch 25, conduction control of the balance part positive side semiconductor switch 31, conduction control of the balance part negative side semiconductor switch 33, conduction control of the negative side step-up / down part positive side semiconductor switch 41, negative electrode The operating state of the uninterruptible power supply 1 is controlled by appropriately conducting the conduction control of the side step-up / down unit negative-side semiconductor switch 43.

次に無停電電源装置1の上位モードと下位モードおよび単独モード共通の基本動作について説明する。
通常運転時はバイパススイッチ6が開成されており、切換スイッチ53を図2に示すa側にしてコンバータ部10に入力してコンバータ部10により直流電力に変換する。コンバータ部10により変換された直流電力はインバータ部正側コンデンサ21とインバータ部負側コンデンサ22に与えられて、インバータ部20によって交流電力に変換されて出力側から負荷4に出力されるとともに、負極側昇降圧部40を介して蓄電部50に蓄えられる。また、インバータ部正側コンデンサ21とインバータ部負側コンデンサ22の電位が不平衡になった場合はバランス部30を動作させて平衡に保っている。
Next, basic operations common to the upper mode, the lower mode, and the single mode of the uninterruptible power supply 1 will be described.
During normal operation, the bypass switch 6 is opened, and the changeover switch 53 is set to the a side shown in FIG. The DC power converted by the converter unit 10 is given to the inverter unit positive side capacitor 21 and the inverter unit negative side capacitor 22, converted into AC power by the inverter unit 20 and output from the output side to the load 4. It is stored in the power storage unit 50 through the side step-up / down unit 40. Further, when the potentials of the inverter unit positive side capacitor 21 and the inverter unit negative side capacitor 22 become unbalanced, the balance unit 30 is operated to keep the balance.

交流電源2が停電すると、切換スイッチ53が図2に示すb側に切換えられ蓄電部運転スイッチ54を閉成することにより、バックアップ運転状態となる。この状態では、蓄電部50に蓄えられている直流電力がインバータ部正側コンデンサ21とインバータ部負側コンデンサ22に与えられて、インバータ部20によって交流電力に変換されて出力側から負荷4に供給される。   When the AC power supply 2 fails, the changeover switch 53 is switched to the b side shown in FIG. 2 and the power storage unit operation switch 54 is closed, so that the backup operation state is established. In this state, the DC power stored in the power storage unit 50 is supplied to the inverter unit positive side capacitor 21 and the inverter unit negative side capacitor 22, converted into AC power by the inverter unit 20, and supplied to the load 4 from the output side. Is done.

以下、各部の詳細動作について説明する。
図3aおよび図3bはこの発明の実施の形態1における無停電電源装置の交流電源の電圧が正の時のインバータ部正側コンデンサの充電動作を説明する説明図である。
通常運転時において交流電源2の電圧が正の場合には、図3aに示すようにコンバータ部半導体スイッチ15を導通(オン)させて、交流電源2→切換スイッチ53→入力側リアクトル17→コンバータ部第一ダイオード11→コンバータ部半導体スイッチ15→コンバータ部第四ダイオード14→交流電源2のルートで電流を流して、入力側リアクトル17にエネルギーを貯める。
続いて、図3bに示すようにコンバータ部半導体スイッチ15を非導通(オフ)させることにより、入力側リアクトル17→正側逆流防止ダイオード18→正極側電圧線8→インバータ部正側コンデンサ21→共通線7→交流電源2→切換スイッチ53→入力側リアクトル17のルートで電流を流して、入力側リアクトル17に貯められたエネルギーをインバータ部正側コンデンサ21に充電する。この充電により正極側電圧線8は共通線7に対して正の電位Pとなる。
The detailed operation of each part will be described below.
3a and 3b are explanatory diagrams for explaining the charging operation of the inverter-side positive capacitor when the voltage of the AC power supply of the uninterruptible power supply in Embodiment 1 of the present invention is positive.
When the voltage of the AC power source 2 is positive during normal operation, the converter semiconductor switch 15 is turned on as shown in FIG. 3A, and the AC power source 2 → the changeover switch 53 → the input side reactor 17 → the converter unit. The current is passed through the route of the first diode 11 → the converter unit semiconductor switch 15 → the converter unit fourth diode 14 → the AC power source 2, and energy is stored in the input side reactor 17.
Subsequently, as shown in FIG. 3 b, the converter semiconductor switch 15 is made non-conductive (off), whereby the input side reactor 17 → the positive side reverse current prevention diode 18 → the positive side voltage line 8 → the inverter part positive side capacitor 21 → common A current is passed through the route of the line 7 → the AC power source 2 → the changeover switch 53 → the input side reactor 17, and the energy stored in the input side reactor 17 is charged in the inverter unit positive side capacitor 21. By this charging, the positive side voltage line 8 becomes a positive potential P with respect to the common line 7.

図4aおよび図4bはこの発明の実施の形態1における無停電電源装置の交流電源の電圧が負の時のインバータ部負側コンデンサの充電動作を説明する説明図である。
通常運転時において交流電源2の電圧が負の場合には、図4aに示すようにコンバータ部半導体スイッチ15を導通(オン)させて、交流電源2→コンバータ部第二ダイオード12→コンバータ部半導体スイッチ15→コンバータ部第三ダイオード13→入力側リアクトル17→切換スイッチ53→交流電源2のルートで電流を流して、入力側リアクトル17にエネルギーを貯める。
続いて、図4bに示すようにコンバータ部半導体スイッチ15を非導通(オフ)させることにより、入力側リアクトル17→切換スイッチ53→交流電源2→共通線7→インバータ部負側コンデンサ22→負極側電圧線9→負側逆流防止ダイオード19→入力側リアクトル17のルートで電流を流して、入力側リアクトル17に貯められたエネルギーをインバータ部負側コンデンサ22に充電する。この充電により負極側電圧線9は共通線7に対して負の電位Nとなる。
4a and 4b are explanatory diagrams for explaining the charging operation of the inverter-side negative capacitor when the voltage of the AC power supply of the uninterruptible power supply in Embodiment 1 of the present invention is negative.
When the voltage of the AC power source 2 is negative during normal operation, the converter unit semiconductor switch 15 is turned on as shown in FIG. 4A, and the AC power source 2 → the converter unit second diode 12 → the converter unit semiconductor switch. Current is passed through a route of 15 → converter part third diode 13 → input side reactor 17 → switch 53 → AC power source 2 to store energy in the input side reactor 17.
Subsequently, as shown in FIG. 4b, the converter semiconductor switch 15 is made non-conductive (off), whereby the input side reactor 17 → the changeover switch 53 → the AC power source 2 → the common line 7 → the inverter side negative capacitor 22 → the negative side. A current is passed through the route of the voltage line 9 → the negative side backflow prevention diode 19 → the input side reactor 17, and the energy stored in the input side reactor 17 is charged in the inverter unit negative side capacitor 22. By this charging, the negative voltage line 9 becomes a negative potential N with respect to the common line 7.

図5aおよび図5bはこの発明の実施の形態1における無停電電源装置の蓄電部への充電動作を説明する説明図である。
通常運転時における蓄電部50への充電動作は、まず図5aに示すように、負極側昇降圧部負側半導体スイッチ43を導通(オン)させて、インバータ部負側コンデンサ22→負極側昇降圧部リアクトル45→負極側昇降圧部負側半導体スイッチ43→インバータ部負側コンデンサ22のルートで電流を流して、負極側昇降圧部リアクトル45にエネルギーを貯める。
続いて、負極側昇降圧部負側半導体スイッチ43を非導通(オフ)にして、図5bに示すように、負極側昇降圧部リアクトル45→負極側昇降圧部正側ダイオード42→蓄電部50→負極側昇降圧部リアクトル45のルートで電流を流して、負極側昇降圧部リアクトル45に貯められたエネルギーを蓄電部50に充電する。
5a and 5b are explanatory diagrams for explaining the charging operation to the power storage unit of the uninterruptible power supply according to Embodiment 1 of the present invention.
As shown in FIG. 5a, the charging operation to the power storage unit 50 during normal operation is performed by first turning on (turning on) the negative-side step-up / step-down unit negative-side semiconductor switch 43, and the inverter unit negative-side capacitor 22 → negative-side side step-up / step-down. A current is passed through the route of the part reactor 45 → the negative side step-up / down part negative semiconductor switch 43 → the inverter part negative side capacitor 22 to store energy in the negative side step-up / down part reactor 45.
Subsequently, the negative-side step-up / step-down unit negative-side semiconductor switch 43 is turned off (off), and as shown in FIG. 5b, the negative-side step-up / step-down unit reactor 45 → the negative-side step-up / down unit positive-side diode 42 → the power storage unit 50. → A current is passed through the route of the negative-side step-up / step-down reactor 45 to charge the power storage unit 50 with the energy stored in the negative-side step-up / step-down reactor 45.

図6aおよび図6bはこの発明の実施の形態1における無停電電源装置の蓄電部からの放電によりインバータ部正側コンデンサを充電する動作を説明する説明図、図7aおよび図7bはこの発明の実施の形態1における無停電電源装置の蓄電部からの放電によりインバータ部負側コンデンサを充電する動作を説明する説明図である。
交流電源2の停電を入力電圧センサ61からの入力により検出すると、制御回路60は、切換スイッチ53を図6aおよび図6bに示すようにb側に切換えるとともに蓄電部運転スイッチ54を閉成して蓄電部50に蓄えられた直流電力をインバータ部20に与えることでバックアップ運転を行う。
FIGS. 6a and 6b are explanatory diagrams for explaining the operation of charging the positive capacitor of the inverter unit by discharging from the power storage unit of the uninterruptible power supply according to Embodiment 1 of the present invention. FIGS. It is explanatory drawing explaining the operation | movement which charges an inverter part negative side capacitor by discharge from the electrical storage part of the uninterruptible power supply in form 1.
When a power failure of the AC power supply 2 is detected by input from the input voltage sensor 61, the control circuit 60 switches the changeover switch 53 to the b side as shown in FIGS. 6a and 6b and closes the power storage unit operation switch 54. A backup operation is performed by providing the inverter unit 20 with the DC power stored in the power storage unit 50.

具体的には、図6aに示すようにコンバータ部半導体スイッチ15を導通(オン)させて、蓄電部50→蓄電部運転スイッチ54→切換スイッチ53→入力側リアクトル17→コンバータ部第一ダイオード11→コンバータ部半導体スイッチ15→コンバータ部第四ダイオード14→蓄電部50のルートで電流を流して、蓄電部50に蓄えられている直流電力によって入力側リアクトル17にエネルギーを貯める。
続いて、図6bに示すようにコンバータ部半導体スイッチ15を非導通(オフ)させることにより、入力側リアクトル17→正側逆流防止ダイオード18→インバータ部正側コンデンサ21→蓄電部50→蓄電部運転スイッチ54→切換スイッチ53→入力側リアクトル17のルートで電流を流して、入力側リアクトル17に貯められたエネルギーをインバータ部正側コンデンサ21に充電する。
Specifically, as shown in FIG. 6a, the converter unit semiconductor switch 15 is turned on, and the power storage unit 50 → the power storage unit operation switch 54 → the changeover switch 53 → the input side reactor 17 → the converter unit first diode 11 → The current flows through the route of the converter unit semiconductor switch 15 → the converter unit fourth diode 14 → the power storage unit 50, and the energy is stored in the input side reactor 17 by the DC power stored in the power storage unit 50.
Subsequently, as shown in FIG. 6b, the converter semiconductor switch 15 is made non-conductive (off), whereby the input-side reactor 17 → the positive backflow prevention diode 18 → the inverter positive-side capacitor 21 → the power storage unit 50 → the power storage unit operation. A current is passed through a route of the switch 54 → the changeover switch 53 → the input side reactor 17, and the energy stored in the input side reactor 17 is charged in the inverter unit positive side capacitor 21.

また、図7aに示すように負極側昇降圧部正側半導体スイッチ41を導通(オン)させて、蓄電部50→負極側昇降圧部正側半導体スイッチ41→負極側昇降圧部リアクトル45→蓄電部50のルートで電流を流して、蓄電部50に蓄えられている直流電力によって負極側昇降圧部リアクトル45にエネルギーを貯める。
続いて、図7bに示すように負極側昇降圧部正側半導体スイッチ41を非導通(オフ)させることにより、負極側昇降圧部リアクトル45→インバータ部負側コンデンサ22→負極側昇降圧部負側ダイオード44→負極側昇降圧部リアクトル45のルートで電流を流して、負極側昇降圧部リアクトル45に貯められたエネルギーをインバータ部負側コンデンサ22に充電する。
Further, as shown in FIG. 7a, the negative-side step-up / step-down unit positive-side semiconductor switch 41 is turned on, and the power storage unit 50 → the negative-side step-up / step-down unit positive-side semiconductor switch 41 → the negative-side step-up / step-down unit reactor 45 → power storage. Current is passed through the route of the unit 50, and energy is stored in the negative-side step-up / step-down unit reactor 45 by the DC power stored in the power storage unit 50.
Subsequently, as shown in FIG. 7b, the negative-side step-up / step-down unit positive-side semiconductor switch 41 is made non-conductive (off), whereby the negative-side step-up / step-down unit reactor 45 → the inverter-side negative capacitor 22 → the negative-side step-up / step-down unit negative A current is passed through a route from the side diode 44 to the negative-electrode-side step-up / step-down reactor 45 to charge the energy stored in the negative-side step-up / step-down reactor 45 to the inverter negative-side capacitor 22.

図8aおよび図8bはこの発明の実施の形態1における無停電電源装置のインバータ部負側コンデンサの電圧がインバータ部正側コンデンサの電圧よりも高い場合のバランス部の動作を説明する説明図である。
上述したように、インバータ部正側コンデンサ21およびインバータ部負側コンデンサ22に充電された直流電力を使用して、インバータ部20で直流電力を交流電力に変換して負荷4に供給するが、負荷4の不平衡などによりインバータ部正側コンデンサ21とインバータ部負側コンデンサ22の電圧が不平衡になる場合がある。この場合には電圧検出器29で検出したインバータ部正側コンデンサ21とインバータ部負側コンデンサ22の電圧を制御回路60に入力し、制御回路60からの制御によりバランス部30を動作させて電圧を平衡にバランスさせる。一例として、インバータ部負側コンデンサ22の電圧がインバータ部正側コンデンサ21の電圧よりも高くなった場合について、図8aおよび図8bにもとづき説明する。
8a and 8b are explanatory diagrams illustrating the operation of the balance unit when the voltage of the inverter negative capacitor of the uninterruptible power supply according to Embodiment 1 of the present invention is higher than the voltage of the inverter positive capacitor. .
As described above, using the DC power charged in the inverter unit positive side capacitor 21 and the inverter unit negative side capacitor 22, the inverter unit 20 converts the DC power into AC power and supplies it to the load 4. 4 or the like, the voltage of the inverter-side positive capacitor 21 and the inverter-side negative capacitor 22 may become unbalanced. In this case, the voltages of the inverter-side positive capacitor 21 and the inverter-side negative capacitor 22 detected by the voltage detector 29 are input to the control circuit 60, and the balance unit 30 is operated under the control of the control circuit 60 to generate the voltage. Balance to equilibrium. As an example, the case where the voltage of the inverter negative side capacitor 22 becomes higher than the voltage of the inverter positive side capacitor 21 will be described with reference to FIGS. 8a and 8b.

まず図8aに示すように、バランス部負側半導体スイッチ33を導通(オン)させて、インバータ部負側コンデンサ22→バランス部リアクトル35→バランス部負側半導体スイッチ33→インバータ部負側コンデンサ22のルートで電流を流して、インバータ部負側コンデンサ22に蓄えられている直流電力によってバランス部リアクトル35にエネルギーを貯める。このとき、インバータ部負側コンデンサ22の電圧が下がる。
続いて、図8bに示すように、バランス部負側半導体スイッチ33を非導通(オフ)させることにより、バランス部リアクトル35→バランス部正側ダイオード32→インバータ部正側コンデンサ21→バランス部リアクトル35のルートで電流を流して、バランス部リアクトル35に貯められたエネルギーをインバータ部正側コンデンサ21に充電することで、インバータ部正側コンデンサ21の電圧を上昇させる。
First, as shown in FIG. 8a, the balance unit negative-side semiconductor switch 33 is turned on, and the inverter unit negative-side capacitor 22 → balance unit reactor 35 → balance unit negative-side semiconductor switch 33 → inverter unit negative-side capacitor 22 Current is passed through the route, and energy is stored in the balance unit reactor 35 by DC power stored in the inverter unit negative side capacitor 22. At this time, the voltage of the inverter unit negative side capacitor 22 decreases.
Subsequently, as shown in FIG. 8b, the balance unit negative semiconductor switch 33 is made non-conductive (off), whereby the balance unit reactor 35 → the balance unit positive diode 32 → the inverter unit positive capacitor 21 → the balance unit reactor 35. The voltage of the inverter part positive side capacitor | condenser 21 is raised by supplying an electric current by route | root, and charging the inverter part positive side capacitor | condenser 21 with the energy stored in the balance part reactor 35. FIG.

以上説明の動作を実施することで、インバータ部負側コンデンサ22の電圧を下げてインバータ部正側コンデンサ21の電圧を上昇させ、両コンデンサの電圧をバランスさせることができる。
なお、逆にインバータ部正側コンデンサ21の電圧がインバータ部負側コンデンサ22の電圧よりも高くなった場合については、インバータ部負側コンデンサ22とインバータ部正側コンデンサ21が逆になり、バランス部負側半導体スイッチ33がバランス部正側半導体スイッチ31に、バランス部正側ダイオード32がバランス部負側ダイオード34に変わるのみで、上記説明の動作と同様であり、図示および説明を省略する。
By performing the operation described above, the voltage of the inverter-side negative capacitor 22 can be lowered to increase the voltage of the inverter-side positive capacitor 21, and the voltages of both capacitors can be balanced.
On the contrary, when the voltage of the inverter unit positive side capacitor 21 becomes higher than the voltage of the inverter unit negative side capacitor 22, the inverter unit negative side capacitor 22 and the inverter unit positive side capacitor 21 are reversed, and the balance unit The negative side semiconductor switch 33 is the same as the operation described above except that the balance unit positive side semiconductor switch 31 is changed to the balance unit positive side semiconductor switch 31 and the balance unit positive side diode 32 is changed to the balance unit negative side diode 34.

次に図1に示すように2台以上の無停電電源装置1,101が縦列(シリアル)接続されている場合の停電補償(バックアップ)運転時の連動制御について説明する。
図9はこの発明の実施の形態1における無停電電源装置の停電補償連動開始時の上位モードの無停電電源装置の出力電圧と出力電流を説明する説明図、図10はこの発明の実施の形態1における無停電電源装置の停電補償連動終了時の上位モードの無停電電源装置の出力電圧と出力電流を説明する説明図、図11はこの発明の実施の形態1における無停電電源装置の上位モードの無停電電源装置と下位モードの無停電電源装置の連動動作を説明する説明図である。
Next, the interlock control during power failure compensation (backup) operation in the case where two or more uninterruptible power supply devices 1, 101 are connected in series (serial) as shown in FIG. 1 will be described.
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the output voltage and output current of the uninterruptible power supply in the upper mode when the uninterruptible power supply interlocking of the uninterruptible power supply according to Embodiment 1 of the present invention is started. FIG. 10 is an embodiment of the present invention. FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining the output voltage and output current of the uninterruptible power supply in the upper mode when the uninterruptible power supply interlocking operation of the uninterruptible power supply in FIG. It is explanatory drawing explaining the interlocking | linkage operation | movement of an uninterruptible power supply device of this and the uninterruptible power supply device of a low-order mode.

図11において、交流電源2が正常で上位モードの無停電電源装置1および下位モードの無停電電源装置101が通常運転動作を実施している状態で、図11に示すS1時点において、交流電源2の電圧が設定値範囲を外れて低下(停電)が発生すると、上位モードの無停電電源装置1は、入力電圧センサ61の検出電圧により停電を検知して、制御回路60からの指令により、切換スイッチ53を図2に示すb側に切換え、蓄電部運転スイッチ54を閉成することにより、通常運転動作から停電補償(バックアップ)運転動作に切替る。このとき、上位モードの無停電電源装置1は、図9のT1からT4に示すように出力電圧の電圧値を変化させて、電源ケーブル3を介して下位モードに設定された無停電電源装置101に停電補償(バックアップ)動作を開始したことを通知する。具体的には、
図9のT1において通常時の電源電圧100Vよりも高い例えば101Vの電圧を1サイクル出力し、T2において通常電圧よりも低い例えば99Vの電圧を1サイクル出力し、T3およびT4において通常電圧よりも高い例えば101Vの電圧を2サイクル出力して、T5以降は通常電源電圧100Vを出力する。このように上位モードに設定された制御回路60からの制御によりインバータ部20の出力電圧に連動制御の開始を指令する第一パターンの電圧変化を生じさせる。
In FIG. 11, the AC power supply 2 is normal and the upper mode uninterruptible power supply 1 and the lower mode uninterruptible power supply 101 are performing the normal operation. When the voltage falls outside the set value range and a drop (power failure) occurs, the uninterruptible power supply 1 in the upper mode detects the power failure by the detection voltage of the input voltage sensor 61 and switches according to the command from the control circuit 60. By switching the switch 53 to the b side shown in FIG. 2 and closing the power storage unit operation switch 54, the normal operation operation is switched to the power failure compensation (backup) operation operation. At this time, the uninterruptible power supply device 1 in the upper mode changes the voltage value of the output voltage as indicated by T1 to T4 in FIG. 9 and is set to the lower mode via the power cable 3. Is notified that the power failure compensation (backup) operation has started. In particular,
9 outputs a voltage of, for example, 101V higher than the normal power supply voltage of 100V at T1 in one cycle, outputs a voltage of, for example, 99V lower than the normal voltage at T2 for one cycle, and is higher than the normal voltage at T3 and T4. For example, a voltage of 101 V is output for two cycles, and a normal power supply voltage of 100 V is output after T5. As described above, the control from the control circuit 60 set to the upper mode causes a voltage change of the first pattern instructing the output voltage of the inverter unit 20 to start the interlock control.

下位モードの無停電電源装置101は、入力電圧センサ161の検出電圧により図9に示すT1からT4の第一パターンの電圧変化を検知すると、制御回路160からの制御により、バイパススイッチ106を閉成(短絡)させて入力側に入力された上位モードの無停電電源装置1の出力した交流電力を出力側から負荷4に供給するとともに、コンバータ部110とインバータ部120と充放電部146の少なくとも一つの動作を停止させることにより、下位モードの無停電電源装置101を動作することで発生する自己消費電力を抑制する。
ここで、消費電力抑制動作のパターンとしては以下に示す4つのパターンがあり、必要に応じて適宜適用可能である。
パターン1は、コンバータ部110とインバータ部120と充放電部146の全ての動作を停止する。
パターン2は、インバータ部120と充放電部146の動作を停止する。
パターン3は、コンバータ部110とインバータ部120の動作を停止する。
パターン4は、インバータ部120の動作を停止する。
When the uninterruptible power supply 101 in the lower mode detects a voltage change of the first pattern from T1 to T4 shown in FIG. 9 based on the detection voltage of the input voltage sensor 161, the bypass switch 106 is closed under the control of the control circuit 160. The AC power output from the upper-mode uninterruptible power supply 1 that is short-circuited and input to the input side is supplied from the output side to the load 4, and at least one of the converter unit 110, the inverter unit 120, and the charge / discharge unit 146. By stopping the two operations, the self-power consumption generated by operating the uninterruptible power supply 101 in the lower mode is suppressed.
Here, there are the following four patterns as patterns of the power consumption suppression operation, which can be appropriately applied as necessary.
Pattern 1 stops all operations of converter unit 110, inverter unit 120, and charging / discharging unit 146.
The pattern 2 stops the operation of the inverter unit 120 and the charge / discharge unit 146.
The pattern 3 stops the operation of the converter unit 110 and the inverter unit 120.
The pattern 4 stops the operation of the inverter unit 120.

下位モードの無停電電源装置101の消費電力抑制動作により、上位モードの無停電電源装置1の出力電流の電流値は図9のT6以降に示すように減少することとなり、上位モードの無停電電源装置1は出力電流センサ64の検出電流値の減少により、下位モードの無停電電源装置101が消費電力抑制動作に移行したことを認識することができる。この時点が図11のS2で示す停電補償連動開始である。
なお、停電補償連動開始時に上位モードの無停電電源装置1は、下位モードの無停電電源装置101に停電補償(バックアップ)動作の開始を通知しても、出力電流センサ64で検出した電流値がT6からT8においてもT1からT4での電流値のままで減少しない場合は、連動運転が失敗したものとみなして、再度図9に示すT1からT8の動作を繰返すことで、上位モードの無停電電源装置1と下位モードの無停電電源装置101は確実に連動運転を実施することが可能となる。
As a result of the power consumption suppression operation of the uninterruptible power supply 101 in the lower mode, the current value of the output current of the uninterruptible power supply 1 in the upper mode decreases as shown after T6 in FIG. The apparatus 1 can recognize that the uninterruptible power supply apparatus 101 in the lower mode has shifted to the power consumption suppression operation due to the decrease in the detected current value of the output current sensor 64. This time is the start of the power failure compensation interlock indicated by S2 in FIG.
Even when the uninterruptible power supply 1 in the upper mode is notified of the start of the power failure compensation (backup) operation to the uninterruptible power supply 101 in the lower mode at the start of the power failure compensation interlocking, the current value detected by the output current sensor 64 is If the current value from T1 to T4 remains unchanged from T6 to T8, it is considered that the linked operation has failed, and the operation from T1 to T8 shown in FIG. The power supply device 1 and the uninterruptible power supply device 101 in the lower mode can reliably perform the linked operation.

次に図11のS3で示す停電補償連動終了時の動作について説明する。上位モードの無停電電源装置1の制御回路60は、蓄電部電圧検出センサ51で検出した電圧値により蓄電部50に蓄えられている直流電力の残量が所定値を下回った状態になった場合には、図10のT11からT13に示すように出力電圧の電圧値を変化させて、電源ケーブル3を介して下位モードの無停電電源装置101に停電補償連動制御を終了するよう通知する。具体的には、図10のT11において通常時の電源電圧100Vよりも高い例えば101Vの電圧を1サイクル出力し、T12において通常電圧よりも低い例えば99Vの電圧を1サイクル出力し、T13において通常電圧よりも高い例えば101Vの電圧を1サイクル出力して、T14以降は通常電源電圧100Vを出力する。このように上位モードに設定された制御回路60からの制御によりインバータ部20の出力電圧に連動制御の終了を指令する第二パターンの電圧変化を生じさせる。   Next, the operation at the end of the power failure compensation interlock indicated by S3 in FIG. 11 will be described. The control circuit 60 of the uninterruptible power supply 1 in the upper mode is in a state where the remaining amount of DC power stored in the power storage unit 50 is below a predetermined value due to the voltage value detected by the power storage unit voltage detection sensor 51. In FIG. 10, the voltage value of the output voltage is changed as indicated by T11 to T13 in FIG. 10, and the uninterruptible power supply device 101 in the lower mode is notified via the power cable 3 to end the power failure compensation interlocking control. Specifically, for example, a voltage of 101V, for example, higher than the normal power supply voltage 100V is output for one cycle at T11 in FIG. 10, a voltage of, for example, 99V lower than the normal voltage is output for one cycle at T12, and a normal voltage is output at T13. A higher voltage of, for example, 101V is output for one cycle, and a normal power supply voltage of 100V is output after T14. In this way, the control from the control circuit 60 set to the higher mode causes a voltage change of the second pattern that commands the end of the interlock control to the output voltage of the inverter unit 20.

下位モードの無停電電源装置101は、入力電圧センサ161の検出電圧により図10に示すT11からT13の第二パターンの電圧変化を検知すると、制御回路160からの指令により、バイパススイッチ106を開成させるとともに、停止していたコンバータ部110とインバータ部120と充放電部146の動作を復帰させて通常運転動作となる。
上位モードの無停電電源装置1は出力電流センサ64の検出電流値の増加により、下位モードの無停電電源装置101が通常運転動作に復帰したことを認識できる。この時点が図11のS3で示す停電補償連動終了である。
When the uninterruptible power supply 101 in the lower mode detects a voltage change of the second pattern from T11 to T13 shown in FIG. 10 based on the detection voltage of the input voltage sensor 161, the bypass switch 106 is opened by a command from the control circuit 160. At the same time, the operations of the converter unit 110, the inverter unit 120, and the charge / discharge unit 146, which have been stopped, are returned to normal operation.
The uninterruptible power supply 1 in the upper mode can recognize that the uninterruptible power supply 101 in the lower mode has returned to the normal operation operation due to the increase in the detected current value of the output current sensor 64. This time is the end of the power failure compensation interlock indicated by S3 in FIG.

なお、停電補償連動終了時に上位モードの無停電電源装置1は、下位モードの無停電電源装置101に停電補償連動動作の終了を通知しても、出力電流センサ64で検出した電流値がT16からT18においてもT11からT14での電流値のままで増加しない場合は、連動運転終了が失敗したものとみなして、再度図10に示すT11からT18の動作を繰返すことで、上位モードの無停電電源装置1と下位モードの無停電電源装置101は確実に連動運転終了を実施することが可能となる。   Even when the uninterruptible power supply 1 in the upper mode notifies the end of the uninterruptible power supply interlocking operation to the uninterruptible power supply 101 in the lower mode at the end of the power failure compensation interlocking, the current value detected by the output current sensor 64 starts from T16. In T18, if the current value from T11 to T14 remains the same and does not increase, it is considered that the end of the linked operation has failed, and the operation from T11 to T18 shown in FIG. The apparatus 1 and the uninterruptible power supply apparatus 101 in the lower mode can surely end the linked operation.

上位モードの無停電電源装置1の蓄電部50に蓄えられている直流電力が無くなると、上位モードの無停電電源装置1は停電補償(バックアップ)運転不可能となり停止する。下位モードの無停電電源装置101は、入力電圧センサ161の検出電圧により停電を検知して、制御回路160からの指令により、通常運転動作から停電補償(バックアップ)運転動作に切替る。この時点が図11のS4で示す停電補償機器切替である。   When the DC power stored in the power storage unit 50 of the upper mode uninterruptible power supply 1 disappears, the upper mode uninterruptible power supply 1 cannot operate during power failure compensation (backup) and stops. The uninterruptible power supply apparatus 101 in the lower mode detects a power failure based on the detection voltage of the input voltage sensor 161 and switches from a normal operation operation to a power failure compensation (backup) operation operation according to a command from the control circuit 160. This time is the power failure compensation device switching indicated by S4 in FIG.

図11のS5において、交流電源2の電圧が設定値範囲内に復帰(復電)すると、上位モードの無停電電源装置1は入力電圧センサ61の検出電圧により復電を検知して、通常運転動作を開始して交流電圧出力を開始する。下位モードの無停電電源装置101も入力電圧センサ161の検出電圧により復電を検知して、通常運転動作に切替る。
なお、上位モードの無停電電源装置1が停電補償(バックアップ)運転中であり、下位モードの無停電電源装置101が停電補償連動動作中に交流電源2の電圧が設定値範囲内に復帰(復電)した場合には、上位モードの無停電電源装置1から停電補償連動終了時と同様の第二パターンで下位モードの無停電電源装置101に通知することで、下位モードの無停電電源装置101も通常運転動作に切替る。
また、単独モードでは、上述の連動制御、上位モード時の出力の電圧変化、および下位モード時の消費電力抑制動作を行わない普通の動作モードであり、上位モードで代用することも可能である。
In S5 of FIG. 11, when the voltage of the AC power supply 2 is restored (recovered) within the set value range, the uninterruptible power supply device 1 in the upper mode detects the power recovery based on the detection voltage of the input voltage sensor 61 and performs normal operation. Start operation and start AC voltage output. The uninterruptible power supply 101 in the lower mode also detects power recovery by the detection voltage of the input voltage sensor 161 and switches to normal operation.
Note that the voltage of the AC power supply 2 is restored (recovered) within the set value range when the uninterruptible power supply 1 in the upper mode is operating in a power failure compensation (backup) operation and the uninterruptible power supply 101 in the lower mode is operating in conjunction with the power failure compensation. In the case of power failure, the upper mode uninterruptible power supply device 1 notifies the lower mode uninterruptible power supply device 101 in the same second pattern as when the power failure compensation interlocking ends. Switch to normal operation.
The single mode is a normal operation mode in which the above-described interlock control, the output voltage change in the upper mode, and the power consumption suppression operation in the lower mode are not performed, and the upper mode can be substituted.

以上説明したように、複数台の無停電電源装置を縦列(シリアル)接続することで、連動制御するための通信線や装置の接続を切換える切換手段などを別途設ける必要がなく、設定部65,165の設定を変えるのみで、連動によるバックアップ時間を延ばすことが可能となる。
また、連動制御のための通知等は上位モードの無停電電源装置1から出力電圧値を変えた所定パターンの電圧により下位モードの無停電電源装置101に行うため、例えば負荷4に電源の周波数を基準として動作するような機器が接続されていたとしても、周波数は変動しないため誤動作を発生することは無い。
As described above, by connecting a plurality of uninterruptible power supply devices in series (serial), there is no need to separately provide communication means for interlocking control, switching means for switching the connection of the devices, and the like. It is possible to extend the backup time by interlocking only by changing the setting of 165.
In addition, the notification for the interlock control is performed from the uninterruptible power supply 1 in the upper mode to the uninterruptible power supply 101 in the lower mode with the voltage of the predetermined pattern obtained by changing the output voltage value. Even if a device that operates as a reference is connected, the frequency does not fluctuate so that no malfunction occurs.

なお、上記実施の形態1では、下位モードの無停電電源装置101がバイパススイッチ106を閉成させて消費電力抑制動作を行う場合について説明したが、バイパススイッチ106は開放したままで、入力側に入力された上位モードの無停電電源装置1からの交流電力をコンバータ部110およびインバータ部120を介して波形整形して出力側から負荷4に供給するとともに、充放電部146の動作を停止させることにより、下位モードの無停電電源装置101を動作することで発生する自己消費電力を抑制することも可能であり、この場合にはバイパス線5,105およびバイパススイッチ6,106は無くても可能である。
また、この発明は、その発明の範囲内において実施の形態を自由に組み合わせたり、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
In the first embodiment, the case where the uninterruptible power supply apparatus 101 in the lower mode performs the power consumption suppression operation by closing the bypass switch 106 has been described. However, the bypass switch 106 remains open and is connected to the input side. The input AC power from the uninterruptible power supply 1 in the upper mode is shaped through the converter unit 110 and the inverter unit 120 and supplied to the load 4 from the output side, and the operation of the charge / discharge unit 146 is stopped. Thus, it is possible to suppress self-power consumption generated by operating the uninterruptible power supply apparatus 101 in the lower mode. In this case, the bypass lines 5 and 105 and the bypass switches 6 and 106 can be omitted. is there.
Further, the present invention can be freely combined with the embodiments within the scope of the invention, and the embodiments can be appropriately modified and omitted.

1 無停電電源装置、2 交流電源、3 電源ケーブル、4 負荷、5 バイパス線、6 バイパススイッチ、7 共通線、8 正極側電圧線、9 負極側電圧線、10 コンバータ部、11 コンバータ部第一ダイオード、12 コンバータ部第二ダイオード、13 コンバータ部第三ダイオード、14 コンバータ部第四ダイオード、15 コンバータ部半導体スイッチ、16 入力側コンデンサ、17 入力側リアクトル、18 正側逆流防止ダイオード、19 負側逆流防止ダイオード、20 インバータ部、21 インバータ部正側コンデンサ、22 インバータ部負側コンデンサ、23 インバータ部正側半導体スイッチ、24 インバータ部正側ダイオード、25 インバータ部負側半導体スイッチ、26 インバータ部負側ダイオード、27 出力側コンデンサ、28 出力側リアクトル、29 電圧検出器、30 バランス部、31 バランス部正側半導体スイッチ、32 バランス部正側ダイオード、33 バランス部負側半導体スイッチ、34 バランス部負側ダイオード、35 バランス部リアクトル、36 直流電源部、40 負極側昇降圧部、41 負極側昇降圧部正側半導体スイッチ、42 負極側昇降圧部正側ダイオード、43 負極側昇降圧部負側半導体スイッチ、44 負極側昇降圧部負側ダイオード、45 負極側昇降圧部リアクトル、46 充放電部、50 蓄電部、51 蓄電部電圧検出センサ、52 蓄電部電流検出センサ、53 切換スイッチ、54 蓄電部運転スイッチ、60 制御回路、61 入力電圧センサ、62 入力電流センサ、63 出力電圧センサ、64 出力電流センサ、65 設定部、101 無停電電源装置、106 バイパススイッチ、110 コンバータ部、120 インバータ部、146 充放電部、160 制御回路、161 入力電圧センサ、165 設定部 1 Uninterruptible Power Supply, 2 AC Power Supply, 3 Power Cable, 4 Load, 5 Bypass Line, 6 Bypass Switch, 7 Common Line, 8 Positive Voltage Line, 9 Negative Voltage Line, 10 Converter Unit, 11 Converter Unit 1 Diode, 12 Converter part second diode, 13 Converter part third diode, 14 Converter part fourth diode, 15 Converter part semiconductor switch, 16 Input side capacitor, 17 Input side reactor, 18 Positive side backflow prevention diode, 19 Negative side backflow Prevention diode, 20 Inverter section, 21 Inverter section positive capacitor, 22 Inverter section negative capacitor, 23 Inverter section positive semiconductor switch, 24 Inverter section positive diode, 25 Inverter section negative semiconductor switch, 26 Inverter section negative diode , 27 Power side capacitor, 28 Output side reactor, 29 Voltage detector, 30 Balance unit, 31 Balance unit positive semiconductor switch, 32 Balance unit positive diode, 33 Balance unit negative semiconductor switch, 34 Balance unit negative diode, 35 Balance Part reactor, 36 DC power supply part, 40 negative side buck-boost part, 41 negative side buck-boost part positive semiconductor switch, 42 negative side buck-boost part positive diode, 43 negative side buck-boost part negative semiconductor switch, 44 negative side Buck-boost negative-side diode, 45 negative-side buck-boost reactor, 46 charge / discharge unit, 50 power storage unit, 51 power storage unit voltage detection sensor, 52 power storage unit current detection sensor, 53 changeover switch, 54 power storage unit operation switch, 60 control Circuit, 61 input voltage sensor, 62 input current sensor, 63 output voltage sensor, 64 Output current sensor, 65 setting unit, 101 uninterruptible power supply, 106 bypass switch, 110 converter unit, 120 inverter unit, 146 charge / discharge unit, 160 control circuit, 161 input voltage sensor, 165 setting unit

Claims (6)

交流電源の交流電力を直流電力に変換して直流電源部に与えるコンバータ部と、前記直流電源部の直流電力を交流電力に変換して出力するインバータ部と、前記交流電源の電圧正常時に前記直流電源部の直流電力を蓄電部に充電させるとともに前記交流電源の電圧低下時に前記蓄電部に蓄えられた直流電力を前記直流電源部に放電する充放電部と、前記コンバータ部および前記インバータ部ならびに前記充放電部の動作を制御する制御回路を備え、前記制御回路は、前記インバータ部の出力電圧を所定パターンで変化させる上位モード、および入力された交流電力に所定パターンの電圧変化を検出したとき少なくとも一部の動作を停止する消費電力抑制動作の開始終了を行う下位モードのいずれか一つのモードに設定されていることを特徴とする無停電電源装置。   A converter unit that converts AC power of an AC power source into DC power and supplies the DC power source unit, an inverter unit that converts DC power of the DC power source unit into AC power, and outputs the DC power when the voltage of the AC power source is normal A charging / discharging unit that charges the DC power of the power supply unit to the power storage unit and discharges the DC power stored in the power storage unit to the DC power supply unit when the voltage of the AC power supply decreases, the converter unit, the inverter unit, and the A control circuit for controlling the operation of the charging / discharging unit, wherein the control circuit detects a voltage change of the predetermined pattern in the upper mode for changing the output voltage of the inverter unit in a predetermined pattern, and the input AC power. It is set to any one of the lower modes that start and stop the power consumption suppression operation that stops some operations Uninterruptible power supply that. 上位モードに設定された前記制御回路は、前記交流電源の電圧低下時に前記インバータ部の出力電圧に第一パターンの電圧変化を生じさせ、下位モードに設定された前記制御回路は、入力された交流電力に第一パターンの電圧変化を検出したときに消費電力抑制動作を開始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。   The control circuit set in the upper mode causes a voltage change of the first pattern in the output voltage of the inverter unit when the voltage of the AC power supply drops, and the control circuit set in the lower mode receives the input AC The uninterruptible power supply according to claim 1, wherein a power consumption suppression operation is started when a voltage change of the first pattern is detected in the power. 上位モードに設定された前記制御回路は、前記蓄電部に蓄えられた直流電力の残量が所定値を下回った場合に前記インバータ部の出力電圧に第二パターンの電圧変化を生じさせ、下位モードに設定された前記制御回路は、入力された交流電力に第二パターンの電圧変化を検出したときに消費電力抑制動作を終了させることを特徴とする請求項1または2に記載の無停電電源装置。   The control circuit set to the upper mode causes a voltage change of the second pattern to occur in the output voltage of the inverter unit when the remaining amount of DC power stored in the power storage unit falls below a predetermined value, and the lower mode 3. The uninterruptible power supply according to claim 1, wherein the control circuit set to 1 terminates the power consumption suppression operation when a voltage change of the second pattern is detected in the input AC power. . 前記コンバータ部の入力側と前記インバータ部の出力側を短絡するバイパススイッチを備え、下位モードに設定された前記制御回路は、消費電力抑制動作を行うとき前記バイパススイッチを閉成(短絡)させることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の無停電電源装置。   Provided with a bypass switch that short-circuits the input side of the converter unit and the output side of the inverter unit, the control circuit set to the lower mode closes (short-circuits) the bypass switch when performing a power consumption suppression operation The uninterruptible power supply according to any one of claims 1 to 3. 下位モードに設定された前記制御回路は、消費電力抑制動作を行うとき前記コンバータ部と前記インバータ部の動作を停止させることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の無停電電源装置。   The uninterruptible power supply according to any one of claims 1 to 4, wherein the control circuit set to the lower mode stops the operations of the converter unit and the inverter unit when performing a power consumption suppression operation. Power supply. 上位モードに設定された前記制御回路を有する無停電電源装置の出力側に、下位モードに設定された前記制御回路を有する無停電電源装置が縦列接続されていることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の無停電電源システム。   The uninterruptible power supply having the control circuit set to the lower mode is connected in cascade to the output side of the uninterruptible power supply having the control circuit set to the upper mode. The uninterruptible power supply system according to any one of 5.
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