JP2018129954A - Uninterruptible power supply system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、無停電電源システムに関し、特に、直列冗長方式の無停電電源システムに関する。 The present invention relates to an uninterruptible power supply system, and more particularly to a series redundant uninterruptible power supply system.
高い信頼度が求められる無停電電源システムにおいては、無停電電源装置(UPS:Uninterruptible Power Supply)の故障等が発生しても、負荷にUPSでの給電を継続する必要がある。このため、従来より、複数のUPSを組み合わせて冗長方式の無停電電源システムを構成することが行なわれている。 In an uninterruptible power supply system that requires a high degree of reliability, it is necessary to continue to supply power to the load even if an uninterruptible power supply (UPS) failure occurs. For this reason, conventionally, a redundant uninterruptible power supply system is configured by combining a plurality of UPSs.
このような冗長方式の無停電電源システムとして、たとえば、特開2008−312371号公報(特許文献1)には、常時負荷に給電するように構成された複数の常用UPSと、これら複数の常用UPSの共通のバックアップ用として設けられた予備UPSとからなる無停電電源システムが開示されている。このような無停電電源システムは、直列冗長無停電電源システムまたは共通予備無停電電源システムと呼ばれている。 As such a redundant uninterruptible power supply system, for example, Japanese Patent Laying-Open No. 2008-31371 (Patent Document 1) discloses a plurality of regular UPSs configured to always supply power to a load, and the plurality of regular UPSs. An uninterruptible power supply system comprising a backup UPS provided as a common backup is disclosed. Such an uninterruptible power supply system is called a series redundant uninterruptible power supply system or a common standby uninterruptible power supply system.
直列冗長無停電電源システムにおいては、一般的に、複数の常用UPSに対して予備UPSは1台で構成されている。複数の常用UPSの各々に、バイパス入力電源として予備UPSの出力が入力されている。システムの運転中において、1台の常用UPSが故障した場合には、予備UPSの出力が故障した常用UPSのバイパス入力電源となり、故障した常用UPSのバイパス回路を経由して負荷に給電される。 In a series redundant uninterruptible power supply system, generally, one spare UPS is configured for a plurality of regular UPSs. The output of the spare UPS is input to each of the plurality of regular UPSs as a bypass input power source. If one normal UPS fails during system operation, the output of the backup UPS becomes the bypass input power supply of the failed normal UPS, and power is supplied to the load via the failed normal UPS bypass circuit.
上述した直列冗長無停電電源システムでは、複数の常用UPSにおける負荷給電は互いに独立して行なわれる。したがって、運転中の他の常用UPSに影響を与えることなく、常用UPSごとに負荷を増設することができる。 In the above-described series redundant uninterruptible power supply system, load power feeding in a plurality of service UPSs is performed independently of each other. Therefore, it is possible to increase the load for each service UPS without affecting other service UPSs in operation.
しかしながら、常用UPSごとに負荷容量が異なるため、複数の常用UPSの間で負荷率が異なることとなる。なお、負荷率とは、無停電電源装置の定格出力容量に対する負荷容量の比である。通常、UPSは低負荷運転状態で電力変換効率が低下するため、無停電電源システム200全体の運転効率は低効率となる場合がある。
However, since the load capacity is different for each of the regular UPSs, the load factor is different among a plurality of regular UPSs. The load factor is the ratio of the load capacity to the rated output capacity of the uninterruptible power supply. Usually, since UPS has low power conversion efficiency in a low load operation state, the operation efficiency of the entire uninterruptible
また、複数の常用UPSのいずれかが点検や故障でバイパス回路に切換わらない限り、予備UPSは無負荷運転状態となっている。そのため、無停電電源システム全体としては、信頼度が確保できる一方で、冗長である予備UPSが有効に活用されていないという問題がある。 In addition, the backup UPS is in a no-load operation state unless any of the plurality of regular UPSs is switched to the bypass circuit due to inspection or failure. Therefore, the uninterruptible power supply system as a whole has a problem that reliability can be ensured, but redundant redundant UPS is not effectively used.
それゆえに、この発明の主たる目的は、直列冗長方式の無停電電源システムにおいて、システム全体の運転効率の向上および予備無停電電源装置の有効活用を実現することである。 Therefore, a main object of the present invention is to realize an improvement in operation efficiency of the entire system and effective utilization of a standby uninterruptible power supply in a series redundant uninterruptible power supply system.
この発明に係る無停電電源システムは、第1から第3の負荷に給電するように構成される。無停電電源システムは、第1の負荷に常時給電するように構成された第1の常用無停電電源装置と、第2の負荷に常時給電するように構成された第2の常用無停電電源装置と、予備無停電電源装置とを備える。第1および第2の常用無停電電源装置ならびに予備無停電電源装置の各々は、交流電源に接続される交流入力端子と、バイパス入力端子と、交流出力端子と、交流入力端子および交流出力端子との間に直列に接続されるコンバータおよび第1のインバータと、バイパス入力端子と交流出力端子との間に接続されるバイパス回路と、第1のインバータの出力とバイパス回路の出力とを切換えるための切換回路と、コンバータおよび第1のインバータの間の直流回路に接続される蓄電池とを含む。予備無停電電源装置の交流出力端子は、各第1および第2の常用無停電電源装置のバイパス入力端子に接続される。無停電電源システムは、第1および第2の常用無停電電源装置ならびに予備無停電電源装置の各々の直流回路と第3の負荷との間に接続され、直流回路からの直流電力を交流電力に変換して第3の負荷に供給すように構成された電力変換装置をさらに備える。 The uninterruptible power supply system according to the present invention is configured to supply power to the first to third loads. The uninterruptible power supply system includes a first service uninterruptible power supply configured to constantly supply power to a first load and a second service uninterruptible power supply configured to always supply power to a second load. And a backup uninterruptible power supply. Each of the first and second common uninterruptible power supplies and standby uninterruptible power supplies includes an AC input terminal connected to an AC power supply, a bypass input terminal, an AC output terminal, an AC input terminal, and an AC output terminal. A converter and a first inverter connected in series between each other, a bypass circuit connected between the bypass input terminal and the AC output terminal, and switching between the output of the first inverter and the output of the bypass circuit A switching circuit and a storage battery connected to a DC circuit between the converter and the first inverter are included. The AC output terminal of the standby uninterruptible power supply is connected to the bypass input terminal of each of the first and second regular uninterruptible power supplies. The uninterruptible power supply system is connected between the DC circuit and the third load of each of the first and second regular uninterruptible power supply units and the standby uninterruptible power supply unit, and converts the DC power from the DC circuit to AC power. A power converter configured to convert and supply the third load is further provided.
この発明によれば、直列冗長方式の無停電電源システムにおいて、システム全体の運転効率の向上および予備UPSの有効活用を実現することができる。 According to the present invention, in a series redundant uninterruptible power supply system, it is possible to improve the operation efficiency of the entire system and effectively utilize a spare UPS.
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
図1は、この発明の実施の形態による無停電電源システム100の構成を示す回路ブロック図である。
FIG. 1 is a circuit block diagram showing a configuration of an uninterruptible
図1を参照して、無停電電源システム100は、複数(図1では3台)の無停電電源装置(UPS)10〜12、複数の蓄電池BA0〜BA2、および複数のスイッチS1,S2を備える。本実施の形態では、UPS10〜12の内部構成は互いに同一であり、その容量(定格出力容量)も互いに同等であるとする。
Referring to FIG. 1, uninterruptible
UPS10〜12の各々は、交流入力端子T1、バイパス入力端子T2、交流出力端子T3、バッテリ端子T4、コンバータ1、インバータ2、バイパス回路3、切換回路4、および制御部5を含む。
Each of the
交流入力端子T1は、商用交流電源8から交流電力を受けるとともに、コンバータ1の入力ノードに接続される。バッテリ端子T4は、コンバータ1の出力ノードおよびインバータ2の入力ノードの間の直流回路6(直流リンク)に接続されるとともに、対応の蓄電池BAに接続される。交流出力端子T3は、切換回路4を介してインバータ2の出力ノードに接続されるとともに、バイパス回路3に接続される。
AC
コンバータ1は、商用交流電源8から商用周波数の交流電力を受ける。コンバータ1は、商用交流電源8から交流電力が供給される通常時は、交流電力を直流電力に変換する。コンバータ1は、直流回路6に供給される直流電圧が一定電圧となるように制御される。
蓄電池BAは、対応のUPSの直流回路6に接続される。蓄電池BAは、通常時はコンバータ1によって生成された直流電力を貯蔵し、商用交流電源8からの交流電力の供給が停止された停電時はインバータ2に直流電力を供給する。
The storage battery BA is connected to a corresponding UPS
インバータ2(第1のインバータ)は、対応の直流回路6に接続される。インバータ2は、通常時は、コンバータ1によって直流電力を商用周波数の交流電力に変換し、停電時は対応の蓄電池BAからの直流電力を商用周波数の交流電力に変換する。
The inverter 2 (first inverter) is connected to the
バイパス回路3は、バイパス入力端子T2および切換回路4の間に接続される。切換回路4は、バイパス回路3およびインバータ2の出力ノードと交流出力端子T3との間に接続される。切換回路4は、バイパス回路3の出力とインバータ2の出力とを無瞬断で切換えるように構成されている。
The
具体的には、図2に示すように、切換回路4は、バイパス回路3と交流出力端子T3との間に接続されるスイッチ21と、インバータ2の出力ノードと交流出力端子T3との間に接続されるスイッチ22とを含む。バイパス回路3と交流出力端子T3との間には、スイッチ21と並列にサイリスタスイッチが接続されている。スイッチ22は、インバータ2からの給電時にオン状態となり、バイパス回路3からの給電時にオフ状態となる。スイッチ21は、バイパス回路3からの給電時にオン状態となり、インバータ2からの給電時にオフ状態となる。サイリスタスイッチは、インバータ2からの給電からバイパス回路3からの給電に移行するときに所定時間だけオン状態となる。
Specifically, as shown in FIG. 2, the
制御部5は、通常時は、コンバータ1およびインバータ2を制御して交流電力を生成する。一方、制御部5は、停電時は、コンバータ1を停止させるとともにインバータ2を制御して交流電力を生成する。制御部5は、各UPSの交流入力端子T1の電圧(すなわち、商用交流電源8から供給される交流電圧)に基づいて、商用交流電源8から交流電力が正常に供給されているか否かを判定する。制御部5は、判定結果に基づいてコンバータ1およびインバータ2を制御する。また、制御部5は、対応する無停電電源装置の故障を検出すると、インバータ2の出力をバイパス回路3の出力に無瞬断で切換えるように、切換回路4を制御する。
UPS10において、交流入力端子T1およびバイパス入力端子T2は、商用交流電源8に接続される。交流出力端子T3は、UPS11,12の各々のバイパス入力端子T2に接続される。バッテリ端子T4は蓄電池BA0に接続される。
In the
UPS11において、交流入力端子T1は商用交流電源8に接続される。バイパス入力端子T2はUPS10の交流出力端子T3に接続される。交流出力端子T3は負荷L1に接続される。バッテリ端子T4は蓄電池BA1に接続される。
In the
UPS12において、交流入力端子T1は商用交流電源8に接続される。バイパス入力端子T2はUPS10の交流出力端子T3に接続される。バッテリ端子T4は蓄電池BA2に接続される。
In the
スイッチS1は、UPS11の交流出力端子T3と負荷L1との間に接続される。スイッチS2は、UPS12の交流出力端子T3と負荷L2との間に接続される。
The switch S1 is connected between the AC output terminal T3 of the
UPS10〜12の各々は、点検の際や、万一故障が発生した場合に、切換回路4を用いてインバータ2の出力からバイパス回路3の出力へ無瞬断で切換えることができるように構成されている。図1に示す無停電電源システム100では、このような無瞬断切換バイパス切換え付きのUPSを3台用意し、1台(UPS10)を予備運転とし、残りの2台(UPS11,12)を常用運転とし、常用運転のバイパス電源として予備運転のUPSの出力を供給するように構成する。
Each of the
このような構成にすると、常用運転中のUPS11(または12)が停止してバイパス回路3に切換わると、その電源に予備運転中のUPS10の出力が供給されているため、予備運転していたUPS10のインバータ出力が負荷L1(またはL2)に対して連続で給電されることとなる。したがって、商用交流電源8での運用を極力低減し、UPSのみによる給電状態をできるだけ長く維持することができる。すなわち、信頼度の高いUPSによる給電をできるだけ長く維持することができる。
In such a configuration, when the UPS 11 (or 12) in the normal operation is stopped and switched to the
図1に示す無停電電源システム100は、無瞬断バイパス切換え付きのUPSを直列に接続して冗長性を得るように構成しているので、直列冗長無停電電源システムと称される。以下の説明では、予備運転のUPS10を「予備UPS10」と称し、常用運転のUPS11,12をそれぞれ、「常用UPS11」、「常用UPS12」とも称する。予備UPS10は、2台の常用UPS11,12に共通に予備UPSとして作用することから、共通予備UPSとも称することができる。共通予備UPS10の容量は、常用UPS11,12と同一容量であってもよいし、2台の常用UPS11,12をバックアップできる容量であってもよい。
The uninterruptible
このような無停電電源システム100では、2台の常用UPS11,12の運転を互いに独立して行なうことができる。そのため、常用UPS11,12相互、および、予備無停UPS10と常用UPS11,12との相互の間の特別な制御線などを基本的に必要としない。よって、運転中の常用UPS11,12に影響を与えることなく、3台目の常用UPSを増設することができる。
In such an uninterruptible
ここで、無停電電源システム100において、負荷L3を増設することを計画する。図1の例では、常用UPS12から給電する負荷に、負荷L3を増設することとする。
Here, in the uninterruptible
負荷L3を増設するための構成として、本実施の形態による無停電電源システム100は、電力変換装置9およびスイッチS3をさらに備える。
As a configuration for adding the load L3, the uninterruptible
電力変換装置9は、複数(図1では3つ)の直流入力端子T11〜T13、交流出力端子T14、複数のダイオードD1〜D3、複数のスイッチS41〜S43、およびインバータ7を含む。
The
直流入力端子T11は、常用UPS11の直流回路6(直流リンク)に接続される。直流入力端子T12は、常用UPS12の直流回路6に接続される。直流入力端子T13は、予備UPS10の直流回路6に接続される。
The DC input terminal T11 is connected to the DC circuit 6 (DC link) of the
インバータ7(第2のインバータ)は、直流入力端子T11〜T13と交流出力端子T14との間に接続される。ダイオードD1およびスイッチS41は、直流入力端子T11とインバータ7の入力ノードとの間に直列に接続される。ダイオードD2およびスイッチS42は、直流入力端子T12とインバータ7の入力ノードとの間に直列に接続される。ダイオードD3およびスイッチS43は、直流入力端子T13とインバータ7の入力ノードとの間に直列に接続される。
The inverter 7 (second inverter) is connected between the DC input terminals T11 to T13 and the AC output terminal T14. The diode D1 and the switch S41 are connected in series between the DC input terminal T11 and the input node of the
ダイオードD1〜D3は、直流入力端子T11〜T13からインバータ7の入力ノードに流れる方向を順方向として接続されている。ダイオードD1〜D3は逆流防止用のダイオードである。
The diodes D1 to D3 are connected with the direction flowing from the DC input terminals T11 to T13 to the input node of the
スイッチS41〜S43は、負荷L3の増設時などにおいて、無停電電源システム100のユーザによってオン状態またはオフ状態に設定することができる。スイッチS41〜S43がオン状態となると、対応する直流入力端子に接続される直流回路6からの直流電力が、ダイオードおよび該スイッチを経由してインバータ7に供給される。一方、スイッチS41〜S43がオフ状態となると、対応する直流回路6からの電力供給経路が遮断される。すなわち、スイッチS41〜S43の各々のオンオフを制御することにより、UPS10〜12のうちのいずれの直流回路6からの直流電力をインバータ7に供給するかを制御することができる。
The switches S41 to S43 can be set to an on state or an off state by a user of the uninterruptible
スイッチS3は、電力変換装置9の交流出力端子T14と負荷L3との間に接続される。
The switch S3 is connected between the AC output terminal T14 of the
次に、図2を用いて、図1に示す無停電電源システム100の動作について説明する。
図2を参照して、商用交流電源8からUPS10〜12の各々に交流電力が正常に供給されている場合は、図中に破線矢印P1で示すように、商用交流電源8からの交流電力は、常用UPS11およびスイッチS1を経由して負荷L1に供給される。また、図中に破線矢印P2で示すように、商用交流電源8からの交流電力は、常用UPS12およびスイッチS2を経由して負荷L2に供給される。
Next, the operation of the uninterruptible
Referring to FIG. 2, when AC power is normally supplied from commercial
電力変換装置9においては、スイッチS41,S43がオン状態に設定され、スイッチS42がオフ状態に設定されている。これにより、図中に実線矢印P31で示すように、常用UPS11の直流回路6からダイオードD1およびスイッチS41を経由してインバータ7に直流電力が供給される。また、図中に実線矢印P30で示すように、予備UPS10の直流回路6からダイオードD3およびスイッチS43を経由してインバータ7に直流電力が供給される。
In the
インバータ7は、常用UPS11および予備UPS10の直流回路6から供給される直流電力を商用周波数の交流電力に変換する。インバータ7によって生成された交流電力はスイッチS3を経由して負荷L3に供給される。すなわち、常用UPS12に対して増設された負荷L3に対して、他の常用UPS11および予備UPS10から電力が供給される。
The
以下、本実施の形態の比較例である図3に示す無停電電源システム200を参照しながら、本実施の形態による無停電電源システム100の作用効果について説明する。
Hereinafter, the operation and effect of the uninterruptible
図3を参照して、本実施の形態の比較例としての無停電電源システム200は、電力変換装置9を有していない点において、本実施の形態による無停電電源システム100とは異なっており、他の点においては同様であるため、図1および図3において同一の要素においては同一の符号を付しその説明は繰り返さない。
Referring to FIG. 3, uninterruptible
比較例による無停電電源システム200において、常用UPS12から給電する負荷に負荷L3を増設する場合、図7に示すように、常用UPS12に対して負荷L2と並列に負荷L3を説明することができる。このようにすると、図中に破線矢印P3で示すように、商用交流電源8からの交流電力は、常用UPS12およびスイッチS3を経由して負荷L3に供給される。
In the uninterruptible
上述したように、直列冗長システムにおいては、常用UPS11における運転と常用UPS12における運転とは互いに独立している。そのため、常用UPS11,12の間で負荷率が異なる場合がある。なお、負荷率とは、UPSの定格出力容量に対する負荷容量の比である。
As described above, in the serial redundant system, the operation in the
常用UPS11,12の各々では、交流電力を蓄電池BAの充電のために一度直流電力に変換し、さらに交流電力に変換して対応の負荷に給電しているため、電力変換ごとに変換損失が発生する。なお、UPSは、通常、負荷率が50〜80%付近で電力変換効率が最も良くなるように設計されている。したがって、負荷率が50%未満の低負荷運転状態、または負荷率が80%を超える高負荷運転状態では、電力変換効率が低下する。
In each of the
図2および図3の例では、負荷L1の容量が負荷L2の容量に比べて小さい場合を想定する。この場合、常用UPS11,12は定格出力容量が同一であるため、常用UPS11の負荷率は常用UPS12の負荷率よりも低くなっている。一例として、常用UPS11の負荷率が40%程度である一方で、常用UPS12の負荷率が70%程度であるものとする。図7に示すように、常用UPS12に対して負荷L3を増設すると、常用UPS11は低負荷運転状態のままである一方で、常用UPS12は負荷率が上昇して80%を超える高負荷運転状態となる場合がある。この場合、常用UPS11,12の各々において電力変換効率が低くなるため、無停電電源システム200全体の運転効率も低下してしまう。
In the example of FIGS. 2 and 3, it is assumed that the capacity of the load L1 is smaller than the capacity of the load L2. In this case, since the rated output capacities of the
また、無停電電源システム200においては、常用UPS11,12のいずれかが点検や故障でバイパス回路3に切換わらない限り、予備UPS10は予備運転中であり、無負荷運転状態となっている。無停電電源システム200全体としては、冗長である予備UPS10が有効に活用されていない。
In the uninterruptible
これに対して、本実施の形態による無停電電源システム100では、低負荷運転状態である常用UPS11から負荷L3に電力を供給する構成としたことにより、常用UPS11の負荷率を上げることができ、結果的に常用UPS11の電力変換効率を高めることができる。また、常用UPS12が高負荷運転状態となることが回避されるため、常用UPS12を良好な電力変換効率に保つことができる。この結果、無停電電源システム100全体の運転効率を向上させることが可能となる。
In contrast, in the uninterruptible
また、無負荷運転状態である予備UPS10から負荷L3に電力を供給する構成としたことにより、冗長化のための予備UPS10を有効に活用することができる。
Further, since the power is supplied to the load L3 from the
さらに、本実施の形態による無停電電源システム100では、電力変換装置9において、常用UPS11,12および予備UPS10の各々の直流回路6の出力を実質的に突き合わせる構成を採っている。このようにすると、各無停電電源装置に対応する商用交流電源8が正常であれば、直流回路6の出力電圧は互いに等しくなるため、インバータ7は、スイッチS41〜S43を通じて供給される各直流回路6の出力をまとめた直流電力を、複雑な制御なしに交流電力に変換することができる。
Furthermore, in the uninterruptible
また、常用UPS11,12および予備UPS10のいずれかにおいて、商用交流電源8が停電したことによって蓄電池BAからの給電に切換えられたときには、電力変換装置9においては、各直流回路6の出力のうち電圧が高いものが優先的にインバータ7によって交流電力に変換されることになる。このときも、複雑な制御なしに直流電力を交流電力に変換することができる。
When the commercial
なお、常用UPS11および予備UPS10から負荷L3に給電するための別の構成としては、常用UPS11の交流出力端子T3を第1のスイッチを介して負荷L3に接続し、かつ、予備UPS10の交流出力端子T3を第2のスイッチを介して負荷L3に接続する構成が考えられる。
As another configuration for supplying power to the load L3 from the
しかしながら、上記構成では、常用UPS11の交流出力端子T3から出力される交流電力と、予備UPS10の交流出力端子から出力される交流電力とが同期していなければ、これら2つの交流電力を突き合わせることができない。なお、第1および第2のスイッチのオンオフ制御によってこれら2つの交流電力を切換えて負荷L3に供給する構成も考えられるが、交流電力同士が同期していないため、切換え時に第1および第2のスイッチを共にオン状態とするラップ期間を設けることができない。したがって、本実施の形態とは異なり、交流電力を負荷L3に供給するための複雑な制御が必要となる。
However, in the above configuration, if the AC power output from the AC output terminal T3 of the
なお、図2の例では、スイッチS41,S43をオン状態とすることで、低負荷運転状態の常用UPS11および無負荷運転状態の予備UPS10の各々から直流電力を融通する構成について説明したが、負荷L3の容量に応じて、常用UPS11および予備UPS10のいずれか一方のみから直流電力を融通する構成としてもよい。たとえば、常用UPS11,12の負荷率がともに50〜80%付近である場合において負荷L3を増設するときには、スイッチS43をオン状態とし、かつスイッチS41,S42をオフ状態として予備UPS10の直流回路6から直流電力を融通するようにしてもよい。あるいは、常用UPS11が低負荷運転状態である場合において、常用UPS11のみから直流電力を融通することで常用UPS11の負荷率が50〜80%付近に上昇するときには、スイッチS41をオン状態とし、かつスイッチS42,S43をオフ状態とするようにしてもよい。
In the example of FIG. 2, the configuration in which the DC power is accommodated from each of the
また、図2の例では、負荷L1が負荷L2よりも容量が小さく、常用UPS11が低負荷運転状態である場合の無停電電源システム100の動作について説明したが、負荷L2が負荷L1よりも容量が小さく、常用UPS12が低負荷運転状態である場合には、スイッチS41をオフ状態に設定し、かつ、スイッチS42をオン状態に設定してもよい。このようにすると、常用UPS12の直流回路6からダイオードD2およびスイッチS42を経由してインバータ7に直流電力が供給される。
In the example of FIG. 2, the operation of the uninterruptible
すなわち、本実施の形態による無停電電源システム100によれば、UPS10〜13の直流回路6の出力をスイッチS41〜S43をそれぞれ介してインバータ7に接続する構成としたことにより、負荷L1〜L3の容量に応じてスイッチS41〜S43のオンオフを制御することができる。これにより、予備UPS10を有効活用できるとともに、システム全体の運転効率を向上させることができる。
That is, according to the uninterruptible
次に、図4から図7を参照して、本実施の形態による無停電電源システム100の動作のバリエーションについて説明する。
Next, with reference to FIG. 4 to FIG. 7, variations of the operation of the uninterruptible
図4は、図2に示した動作の実行中に常用UPS12に対応する商用交流電源8が停電した場合の動作を説明する図である。図4に示すように、常用UPS12においては、商用交流電源8からの給電が途絶えることにより、図中に破線矢印P2で示すように、蓄電池BA2の直流電力がインバータ2によって交流電力に変換されて負荷L2に供給される。
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation when the commercial
このような場合においても、図中に実線矢印P30,P31で示すように、常用UPS11および予備UPS10の直流回路6から電力変換装置9のインバータ7には直流電力が供給される。直流電力はインバータ7によって交流電力に変換された負荷L3に供給される。
Even in such a case, as indicated by solid line arrows P30 and P31 in the figure, DC power is supplied from the
図5は、図2に示した動作の実行中に常用UPS12が故障した場合の動作を説明する図である。図5に示すように、常用UPS12においては、スイッチ22をオフ状態とする一方で、スイッチ21をオン状態とすることにより、インバータ2からの給電からバイパス回路3からの給電に切換えられる。常用UPS12のバイパス入力端子T2には予備UPS10の出力が供給されている。そのため、図中に破線矢印P2で示すように、予備UPS10のインバータ出力が負荷L2に対して給電されることとなる。
FIG. 5 is a diagram for explaining the operation when the
このような場合においても、図中に実線矢印P30,P31で示すように、常用UPS11および予備UPS10の直流回路6から電力変換装置9のインバータ7には直流電力が供給される。直流電力はインバータ7によって交流電力に変換された負荷L3に供給される。
Even in such a case, as indicated by solid line arrows P30 and P31 in the figure, DC power is supplied from the
図6は、図2に示した動作の実行中に常用UPS11に対応する商用交流電源8が停電した場合の動作を説明する図である。図6に示すように、常用UPS11においては、商用交流電源8からの給電が途絶えることにより、図中に破線矢印P1で示すように、蓄電池BA1の直流電力がインバータ2によって交流電力に変換されて負荷L1に供給される。
FIG. 6 is a diagram for explaining the operation when the commercial
このよう場合には、常用UPS11の直流回路6からの給電を、常用UPS12の直流回路6からの給電に切換えてもよい。具体的には、電力変換装置9において、スイッチS41をオン状態からオフ状態に切換えるとともに、スイッチS42をオフ状態からオン状態に切換える。これによると、図中に実線矢印P32で示すように、常用UPS12の直流回路6からダイオードD2およびスイッチS42を経由してインバータ7に直流電力が供給される。図6の例では、インバータ7には、常用UPS12および予備UPS10の直流回路6から直流電力が供給される。直流電力はインバータ7によって交流電力に変換された負荷L3に供給される。
In such a case, the power supply from the
このように電力を融通する側の常用UPS11において、商用交流電源8の停電が発生した場合には、対応する蓄電池BA1に蓄えられた直流電力が負荷L1に供給されるとともに、負荷L3に供給されることになるため、蓄電池BA1の容量が不足し、負荷L1,L3の運転を継続できない場合が起こり得る。
In this way, in the
そこで、図6に示すように、対応する商用交流電源8の停電が発生した場合には、常用UPS11からの電力の融通を停止することで、負荷L1,L3の運転を継続することができる。
Therefore, as shown in FIG. 6, when a power failure of the corresponding commercial
図7は、図2に示した動作の実行中に常用UPS11が故障した場合の動作を説明する図である。図7に示すように、常用UPS11においては、スイッチ22をオフ状態とする一方で、スイッチ21をオン状態とすることにより、インバータ2からの給電からバイパス回路3からの給電に切換えられる。常用UPS11のバイパス入力端子T2には予備UPS10の出力が供給されている。そのため、図中に破線矢印P1で示すように、予備UPS10のインバータ出力が負荷L1に対して給電されることとなる。
FIG. 7 is a diagram for explaining the operation when the
このような場合においても、図中に実線矢印P30,P31で示すように、常用UPS11および予備UPS10の直流回路6から電力変換装置9のインバータ7には直流電力が供給される。直流電力はインバータ7によって交流電力に変換された負荷L3に供給される。
Even in such a case, as indicated by solid line arrows P30 and P31 in the figure, DC power is supplied from the
本実施の形態による無停電電源システム100において、常用UPS11は「第1の常用無停電電源装置」の一実施例に対応し、常用UPS12は「第2の常用無停電電源装置」の一実施例に対応し、予備UPS10は「予備無停電電源装置」の一実施例に対応する。
In the uninterruptible
なお、上述した実施の形態では、無停電電源システム100が2台の常用無停電電源装置を備える構成について例示したが、本実施の形態による無停電電源システムにおいて、常用無停電電源装置は3台以上であってもよい。この場合、電力変換装置9内部では、3台以上の常用無停電電源装置の直流回路6とインバータ7の入力ノードとをそれぞれ接続するための3個以上のスイッチが設けられる。増設される負荷の容量に応じて該3個以上のスイッチのオンオフを設定することができる。
In the above-described embodiment, the configuration in which the uninterruptible
また、上述した実施の形態において負荷をさらに増設する場合には、増設される負荷に対応して電力変換装置9も増設される。ただし、負荷の容量の総和は予備UPS10の定格出力容量以下とする。
Further, when the load is further increased in the above-described embodiment, the
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。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 コンバータ、2,7 インバータ、3 バイパス回路、4 切換回路、5 制御部、6 直流回路、8 商用交流電源、9 電力変換装置、10 予備UPS、11,12 常用UPS、21,22,S1〜S3,S41〜S43 スイッチ、100,200 無停電電源システム、BA0〜BA2 蓄電池、L1〜L3 負荷、T1 交流入力端子、T2 バイパス入力端子、T3,T14 交流出力端子、T4 バッテリ端子、T11〜T13 直流入力端子。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記第1の負荷に常時給電するように構成された第1の常用無停電電源装置と、
前記第2の負荷に常時給電するように構成された第2の常用無停電電源装置と、
予備無停電電源装置とを備え、
前記第1および第2の常用無停電電源装置ならびに前記予備無停電電源装置の各々は、
交流電源に接続される交流入力端子と、
バイパス入力端子と、
交流出力端子と、
前記交流入力端子および前記交流出力端子との間に直列に接続されるコンバータおよび第1のインバータと、
前記バイパス入力端子と前記交流出力端子との間に接続されるバイパス回路と、
前記第1のインバータの出力と前記バイパス回路の出力とを切換えるための切換回路と、
前記コンバータおよび前記第1のインバータの間の直流回路に接続される蓄電池とを含み、
前記予備無停電電源装置の前記交流出力端子は、各前記第1および第2の常用無停電電源装置の前記バイパス入力端子に接続され、
前記無停電電源システムは、
前記第1および第2の常用無停電電源装置ならびに前記予備無停電電源装置の各々の前記直流回路と前記第3の負荷との間に接続され、前記直流回路からの直流電力を交流電力に変換して前記第3の負荷に供給すように構成された電力変換装置をさらに備える、無停電電源システム。 An uninterruptible power supply system for supplying power to the first to third loads,
A first service uninterruptible power supply configured to constantly supply power to the first load;
A second service uninterruptible power supply configured to constantly supply power to the second load;
A standby uninterruptible power supply,
Each of the first and second common uninterruptible power supplies and the standby uninterruptible power supply
An AC input terminal connected to an AC power source;
A bypass input terminal,
AC output terminal,
A converter and a first inverter connected in series between the AC input terminal and the AC output terminal;
A bypass circuit connected between the bypass input terminal and the AC output terminal;
A switching circuit for switching between the output of the first inverter and the output of the bypass circuit;
A storage battery connected to a DC circuit between the converter and the first inverter;
The AC output terminal of the standby uninterruptible power supply is connected to the bypass input terminal of each of the first and second common uninterruptible power supplies,
The uninterruptible power supply system is
Connected between the DC circuit and the third load of each of the first and second common uninterruptible power supply devices and the standby uninterruptible power supply device, and converts DC power from the DC circuit into AC power An uninterruptible power supply system further comprising a power converter configured to supply the third load.
前記第1の常用無停電電源装置の前記直流回路に接続される第1の直流入力端子と、
前記第2の常用無停電電源装置の前記直流回路に接続される第2の直流入力端子と、
前記予備無停電電源装置の前記直流回路の接続される第3の直流入力端子と、
前記第1から第3の直流入力端子と前記第3の負荷との間に接続され、直流電力を交流電力に変換するように構成された第2のインバータと、
前記第1の直流入力端子と前記第2のインバータとの間に接続される第1のスイッチと、
前記第2の直流入力端子と前記第2のインバータとの間に接続される第2のスイッチと、
前記第3の直流入力端子と前記第2のインバータとの間に接続される第3のスイッチとを含む、請求項1に記載の無停電電源システム。 The power converter is
A first DC input terminal connected to the DC circuit of the first utility uninterruptible power supply;
A second DC input terminal connected to the DC circuit of the second common uninterruptible power supply;
A third DC input terminal to which the DC circuit of the standby uninterruptible power supply is connected;
A second inverter connected between the first to third DC input terminals and the third load and configured to convert DC power to AC power;
A first switch connected between the first DC input terminal and the second inverter;
A second switch connected between the second DC input terminal and the second inverter;
The uninterruptible power supply system according to claim 1, comprising a third switch connected between the third DC input terminal and the second inverter.
前記第2の常用無停電電源装置の負荷率が前記第1の常用無停電電源装置の負荷率よりも小さい場合は、前記第2および第3のスイッチの少なくとも一方がオンされる一方で、前記第1のスイッチがオフされる、請求項2に記載の無停電電源システム。 When the load factor of the first regular uninterruptible power supply is smaller than the load factor of the second regular uninterruptible power supply, at least one of the first and third switches is turned on, The second switch is turned off,
When the load factor of the second common uninterruptible power supply is smaller than the load factor of the first common uninterruptible power supply, at least one of the second and third switches is turned on, The uninterruptible power supply system according to claim 2, wherein the first switch is turned off.
前記第1の常用無停電電源装置に対応する前記交流電源が停電した場合には、前記第1のスイッチがオフされる一方で、前記第2のスイッチがオンされ、
前記第2の常用無停電電源装置に対応する前記交流電源が停電した場合には、前記第2のスイッチがオフされる一方で、前記第1のスイッチがオンされる、請求項2に記載の無停電電源システム。 The first and second common uninterruptible power supply devices convert the direct current power of the storage battery into alternating current power by the first inverter when the corresponding alternating current power supply fails. Each configured to supply a load of
When the AC power supply corresponding to the first regular uninterruptible power supply has a power failure, the first switch is turned off while the second switch is turned on,
The said 1st switch is turned on, while the said 2nd switch is turned off, when the said AC power supply corresponding to a said 2nd regular uninterruptible power supply device carries out a power failure. Uninterruptible power system.
Each of the first and second service uninterruptible power supplies is configured to switch the output of the first inverter to the output of the bypass circuit by the switching circuit at the time of inspection or failure. Uninterruptible power supply system described in.
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04118742U (en) * | 1991-03-29 | 1992-10-23 | 新神戸電機株式会社 | AC uninterruptible power supply |
JPH1070853A (en) * | 1996-08-27 | 1998-03-10 | Toshiba Corp | Uninterruptive power supply system |
JP2004266945A (en) * | 2003-03-03 | 2004-09-24 | Meidensha Corp | Backup system for uninterruptible power supply system |
JP2008312371A (en) * | 2007-06-15 | 2008-12-25 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | Common backup uninterruptible power supply system |
US20100103579A1 (en) * | 2008-10-28 | 2010-04-29 | Steve Carkner | Multi-battery system for high voltage applications with proportional power sharing |
US20140097680A1 (en) * | 2012-10-04 | 2014-04-10 | Eaton Corporation | Ups with multiple independent static switches |
-
2017
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04118742U (en) * | 1991-03-29 | 1992-10-23 | 新神戸電機株式会社 | AC uninterruptible power supply |
JPH1070853A (en) * | 1996-08-27 | 1998-03-10 | Toshiba Corp | Uninterruptive power supply system |
JP2004266945A (en) * | 2003-03-03 | 2004-09-24 | Meidensha Corp | Backup system for uninterruptible power supply system |
JP2008312371A (en) * | 2007-06-15 | 2008-12-25 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | Common backup uninterruptible power supply system |
US20100103579A1 (en) * | 2008-10-28 | 2010-04-29 | Steve Carkner | Multi-battery system for high voltage applications with proportional power sharing |
US20140097680A1 (en) * | 2012-10-04 | 2014-04-10 | Eaton Corporation | Ups with multiple independent static switches |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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