JP2019088052A - Uninterruptible power supply system - Google Patents
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Abstract
Description
この開示は、無停電電源システムに関する。 The present disclosure relates to an uninterruptible power supply system.
コンピュータシステム等の重要負荷に交流電力を安定的に供給するための電源装置として、無停電電源装置(以下、「UPS」(Uninterruptible Power Supply)とも言う)が広く用いられている。例えば、国際公開第2010/119564号明細書(特許文献1)には、並列接続された複数のUPSを備えた無停電電源システムが開示されている。この無停電電源システムでは、1台のUPSが故障しても残りのUPSによって負荷に交流電力を供給することができる。 DESCRIPTION OF RELATED ART As a power supply device for supplying alternating current power stably to important loads, such as a computer system, the uninterruptible power supply (henceforth "UPS" (Uninterruptible Power Supply)) is used widely. For example, WO 2010/119564 (Patent Document 1) discloses an uninterruptible power supply system provided with a plurality of UPSs connected in parallel. In this uninterruptible power supply system, even if one UPS fails, the remaining UPS can supply AC power to the load.
無停電電源システムとしては、特許文献1に開示される並列冗長システムの他に、複数の常用UPSと、これら複数の常用UPSに対して予備電力を供給するための共通予備UPSとを備える共通予備システム(直列冗長システムとも言われる)が知られている。
As an uninterruptible power supply system, in addition to the parallel redundant system disclosed in
従来、この共通予備システムは、複数の常用UPSのうち1台の常用UPSが故障した場合に、当該故障した常用UPSに共通予備UPSからの予備電力を供給し、故障していない他の常用UPSと共通予備UPSとの接続を切断するための切断機構を有していた。 Conventionally, this common spare system supplies spare power from the common spare UPS to the failed regular UPS when one of the plurality of regular UPSs fails, and does not fail another common UPS. And a common backup UPS had a disconnect mechanism for disconnecting.
この切断機構は一定の確率で故障し得る。つまり、この切断機構は共通予備システムの給電信頼性を低下させる要素となっていた。そのため、共通予備システムの信頼性を向上させる技術が必要とされている。 This cutting mechanism can fail with a certain probability. That is, this cutting mechanism has been a factor to reduce the power supply reliability of the common spare system. Therefore, there is a need for a technique to improve the reliability of the common spare system.
本開示は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、ある局面における目的は、共通予備システムの信頼性を向上させる技術を提供することである。 The present disclosure has been made to solve the problems as described above, and an object in one aspect is to provide a technique for improving the reliability of a common spare system.
ある実施形態に従う無停電電源システムは、交流電源から電力を供給され負荷に交流電力を供給する複数の常用無停電電源装置と、複数の常用無停電電源装置の各々と直列に接続され、複数の常用無停電電源装置の状態を表す状態情報に基づいて複数の常用無停電電源装置に供給する予備電力を切り替え可能に構成される共通予備無停電電源装置とを備えた無停電電源システム。 According to one embodiment, an uninterruptible power supply system is connected in series with a plurality of regular uninterruptible power supplies supplied with power from an alternating current power supply and supplying alternating current power to a load, and a plurality of regular uninterruptible power supplies An uninterruptible power supply system comprising: a common spare uninterruptible power supply configured to be able to switch between spare power supplied to a plurality of common uninterruptible power supplies based on status information indicating the status of the common uninterruptible power supply.
ある実施形態に従う共通予備無停電源システムは、従来のシステムに比べて給電の信頼性を向上し得る。 A common reserve uninterruptible power supply system according to an embodiment may improve the reliability of power delivery as compared to conventional systems.
開示された技術的特徴の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解されるこの発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。 The above and other objects, features, aspects and advantages of the disclosed technical features will be apparent from the following detailed description of the invention taken in conjunction with the accompanying drawings.
以下、この技術的思想の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。なお、以下で説明される各実施の形態および各変形例は、適宜選択的に組み合わされてもよい。 Hereinafter, embodiments of this technical concept will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same components are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description about them will not be repeated. In addition, each embodiment and each modification which are explained below may be combined suitably suitably.
[関連技術]
まず始めに、関連技術に従う共通予備UPSシステムの構成について説明する。図1は、関連技術に従う共通予備UPSシステム100の構成を表す図である。
[Related Art]
First, the configuration of a common spare UPS system according to the related art will be described. FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a common
図1に示されるように、共通予備UPSシステム100は、バイパス電源1および交流電源2と、負荷31〜33との間に接続されており、負荷31〜33に交流電力を供給するように構成されている。負荷31〜33は、交流電力によって駆動される電気機器などである。
As shown in FIG. 1, the common
なお、共通予備UPSシステム100は、バイパス電源1または交流電源2から三相交流電力を受けるが、図面および説明の簡単化のため、図1では一相分の回路のみが示されている。
Although the common
共通予備UPSシステム100は、共通予備UPS10と、常用UPS21〜23とを有する。より具体的には、共通予備UPS10は、バイパス電源1から交流電力を受け付けるための端子T1と、交流電源2から交流電力を受け付けるための端子T2とを有する。共通予備UPS10は、交流電源2(端子T2)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(不図示)と、当該直流電力を交流電力に変換するインバータ(不図示)とを有する。共通予備UPS10はさらに、インバータによって変換された交流電力を出力するための端子T3を有する。
The common spare UPS
図2は、常用UPS21〜23の構成の一例を表す図である。常用UPS21〜23の構成は同じであるので、以下、一例として常用UPS21の構成について説明する。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the regular UPSs 21-23. Since the configurations of the
常用UPS21は、端子T4〜T6、コンバータ211、インバータ212、チョッパ213、バッテリB20、制御回路230、およびバイパス盤240を有する。
The regular UPS 21 has terminals T4 to T6, a
端子T4は、バイパス電源1または共通予備UPS10から出力される交流電力を受け付ける。端子T5は、交流電源2から出力される交流電力を受け付ける。
Terminal T4 receives AC power output from
コンバータ211は、交流電源2から端子T5を介して供給される交流電力を直流電力に変換する。コンバータ211で生成された直流電力は、インバータ212およびチョッパ213に供給される。
Converter 211 converts AC power supplied from
インバータ212は、直流電力を商用周波数(例えば50Hzまたは60Hz)の交流電力に変換する。変換された交流電力は、端子T6を介して対応する負荷に出力される。
The
チョッパ213は、通常動作時、コンバータ211で生成された直流電力をバッテリB20の正電極に供給する。チョッパ213は、交流電源2の停電時、バッテリB20の直流電力をインバータ212に供給する。
Chopper 213 supplies DC power generated by
コンバータ211およびインバータ212は、半導体スイッチング素子により構成され得る。半導体スイッチング素子としては、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)が用いられ得る。一例として、制御回路230は、PWM(Pulse Width Modulation)制御に従い半導体スイッチング素子を制御する。
Converter 211 and
常用UPS21は、端子T4から入力された交流電源を端子T6に出力するためのバイパス回路を有する。つまり、バイパス回路は、コンバータ211およびインバータ212をバイパスする。
The regular UPS 21 has a bypass circuit for outputting the AC power input from the terminal T4 to the terminal T6. That is, the bypass circuit bypasses the
バイパス盤240は、このバイパス回路上に配置される。バイパス盤240は、常用UPS21に対応する負荷31への出力を、インバータ212の出力と、端子T4に入力される交流電力(つまり、バイパス回路の出力)との間で切り替える。
The
図2に示される例においてバイパス盤240は、スイッチ241と、サイリスタ242とを有する。スイッチ241およびサイリスタ242は、端子T4と端子T6との間に互いに並列に配置される。
In the example shown in FIG. 2, the
制御回路230は、コンバータ211またはインバータ212が故障した場合に、スイッチ241およびサイリスタ242をONにする。制御回路230は、スイッチ241がONされるまでに生じる瞬断時間の間だけサイリスタ242をONにし、スイッチ241がONされた後はサイリスタ242をOFFにする。制御回路230は、サイリスタ242の作用により故障時に瞬間的にインバータ212による給電からバイパス回路による給電に切り替えることができる。また、制御回路230は、スイッチ241がONされた後にサイリスタ242をOFFにすることで、サイリスタ242による電圧降下(損失)を抑制できる。
The
図1を再び参照して、共通予備UPS10と常用UPS21との間に、スイッチS1Xが配置されている。バイパス電源1と常用UPS21との間にスイッチS1Yが配置されている。スイッチS1XとスイッチS1Yとは、いずれか一方がONにされている場合、他方がOFFになるように構成されている。つまり、スイッチS1XおよびスイッチS1Yは、常用UPS21に入力される電力を、共通予備UPS10から出力される交流電力とバイパス電源1から出力される交流電力との間で切り替えるためのインターロック回路IL1として機能する。
Referring back to FIG. 1, a switch S1X is disposed between the common
共通予備UPS10と常用UPS22との間に、スイッチS2Xが配置されている。バイパス電源1と常用UPS22との間にスイッチS2Yが配置されている。スイッチS2XとスイッチS2Yとは、いずれか一方がONにされている場合、他方がOFFになるように構成されている。つまり、スイッチS2XおよびスイッチS2Yは、常用UPS22に入力される電力を、共通予備UPS10から出力される交流電力とバイパス電源1から出力される交流電力との間で切り替えるためのインターロック回路IL2として機能する。
A switch S2X is disposed between the common
共通予備UPS10と常用UPS23との間に、スイッチS3Xが配置されている。バイパス電源1と常用UPS23との間にスイッチS3Yが配置されている。スイッチS3XとスイッチS3Yとは、いずれか一方がONにされている場合、他方がOFFになるように構成されている。つまり、スイッチS3XおよびスイッチS3Yは、常用UPS23に入力される電力を、共通予備UPS10から出力される交流電力とバイパス電源1から出力される交流電力との間で切り替えるためのインターロック回路IL3として機能する。
A switch S3X is disposed between the common
複数の常用UPS21〜23がいずれも故障せずに運転している場合、図1の一点鎖線に示されるように、各常用UPS21〜23は、交流電源2から入力された交流電力をコンバータ211およびインバータ212によって変換し、変換後の交流電力を対応する負荷31〜33にそれぞれ出力する。
When the plurality of
このとき、スイッチS1X,S2X,S3XがそれぞれONにされ、スイッチS1Y,S2Y,S3YがそれぞれOFFにされている。また、各常用UPS21〜23に含まれるスイッチ241およびサイリスタ242はOFFにされている。
At this time, the switches S1X, S2X, and S3X are turned on, and the switches S1Y, S2Y, and S3Y are turned off. In addition, the
図3は、共通予備UPSシステム100において、常用UPS21が故障した場合の給電経路について説明する図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining a power feeding path when the
一般的に、共通予備UPS10の容量は、各常用UPS21〜23の容量と同じに設定される。その理由は、常用UPS21〜23のうち2台以上の常用UPSが同時に故障する確率は極めて稀であるためである。係る場合、共通予備UPS10は、常用UPS21〜23のうち1台の常用UPSしかバックアップすることしかできない。
In general, the capacity of the common
ある局面において、常用UPS21が故障したとする。係る場合、共通予備UPSシステム100は、スイッチS1XをONにし、スイッチS1YをOFFにする。また、常用UPS21は、スイッチ241およびサイリスタ242をONにする。これにより、図2の破線に示されるように、共通予備UPS10から出力される予備電力が、常用UPS21のバイパス回路を介して負荷31に供給される。
In one aspect, it is assumed that the
また、共通予備UPSシステム100は、スイッチS2Y,S3YをそれぞれONにし、スイッチS2X,S3XをそれぞれOFFにする。このように、共通予備UPSシステム100は、共通予備UPS10と故障していない常用UPS22,23との接続関係をそれぞれ切断することにより、共通予備UPS10が過負荷になることを避ける。
Further, the common
上記のように、関連技術に従う共通予備UPSシステム100は、複数の常用UPS21〜23のいずれかが故障した場合に、故障していない他の常用UPSと共通予備UPS10との接続を遮断するためのインターロック回路IL1〜IL3または図示しないシーケンサを有している。
As described above, the common
これらインターロック回路IL1〜IL3およびシーケンサは、様々な要因により故障し得る。そのため、インターロック回路IL1〜IL3およびシーケンサは、共通予備UPSシステム100の負荷31〜33に対する給電の信頼性を低下させる要素となっている。
These interlock circuits IL1 to IL3 and the sequencer may fail due to various factors. Therefore, the interlock circuits IL1 to IL3 and the sequencer are elements that reduce the reliability of power supply to the
このような課題を解決するために、各常用UPS21〜23の3倍の容量を有する共通予備UPS10を利用することが考えられる。しかしながら、係る場合、共通予備UPS10の消費電力が大きくなる。
In order to solve such a problem, it is conceivable to use a common
そこで、以下に従来よりも信頼性が高く、かつ、共通予備UPSの消費電力を抑制し得る共通予備UPSシステムの構成および制御について説明する。 Therefore, the configuration and control of a common spare UPS system that is more reliable than before and can reduce the power consumption of the common spare UPS will be described below.
[実施形態1]
(共通予備UPSシステム400の構成)
図4は、実施形態1に従う共通予備UPSシステム400の構成の一例を表す図である。実施形態1に従う共通予備UPSシステム400は、共通予備UPS10に替えて共通予備UPS40を有する点、複数の電流検出装置410〜430を有する点、およびインターロック回路IL1〜IL3を有さない点において、関連技術に従う共通予備UPSシステム100と相違する。共通予備UPSシステム400は、その他の構成は、共通予備UPSシステム100と同じであるため、その部分についての説明は繰り返さない。なお、共通予備UPSシステム400は、バイパス電源1または交流電源2から三相交流電力を受けるが、図面および説明の簡単化のため、図4では一相分の回路のみが示されている。
(Configuration of common spare UPS system 400)
FIG. 4 is a diagram showing an example of a configuration of the common
共通予備UPSシステム400は、複数の常用UPS21〜23の各々と直列に接続され、複数の常用UPS21〜23に予備電力を供給するための共通予備UPS40を有する。
The common
共通予備UPS40は、バイパス電源1から交流電力を受け付けるための端子T7と、交流電源2から交流電力を受け付けるための端子T8とを有する。また、共通予備UPS40は、生成された予備電力を常用UPS21〜23に出力するための端子T9を有する。
The common
電流検出装置410は、常用UPS21の端子T6と負荷31との間に配置され、常用UPS21が負荷31に出力する電流の大きさを検出する。電流検出装置420は、常用UPS22の端子T6と負荷32との間に配置され、常用UPS22が負荷32に出力する電流の大きさを検出する。電流検出装置430は、常用UPS23の端子T6と負荷33との間に配置され、常用UPS23が負荷33に出力する電流の大きさを検出する。各電流検出装置410〜430は、検出結果を共通予備UPS40に出力するように構成される。電流検出装置410〜430は、例えば、A/Dコンバータにより実現される。
The
(共通予備UPS40の構成)
図5は、共通予備UPS40の構成の一例を表す図である。図5に示されるように、共通予備UPS40は、複数のUPSモジュール510,520,530と、バイパス盤540と、制御装置550とを備える。共通予備UPS40はさらに、バッテリB40からの直流電力を受け付けるための端子T10を備える。実施形態1において、各常用UPS21〜23の容量は500kVAであって、各UPSモジュール510,520,530の容量は300kVAであるとする。
(Configuration of common spare UPS 40)
FIG. 5 is a diagram showing an example of the configuration of the
複数のUPSモジュール510,520,530は端子T8および端子T10と、端子T9との間に互いに並列に接続されている。各UPSモジュール510,520,530の構成は同じであるため、以下一例として、UPSモジュール510の構成について説明する。
The plurality of
UPSモジュール510は、コンバータ511、インバータ512、チョッパ513、およびスイッチ514〜516を有する。
The
スイッチ514は、端子T8とコンバータ511との間に配置される。インバータ512はコンバータ511に直列に接続される。スイッチ515は、インバータ512と端子T9との間に配置される。スイッチ516は、端子T10と、チョッパ513との間に配置される。チョッパ513は、コンバータ511とインバータ512との間のノードと、スイッチ516との間に配置される。
コンバータ511は、交流電源2から端子T8を介して供給される交流電力を直流電力に変換する。コンバータ511で生成された直流電力は、インバータ512およびチョッパ513に供給される。
インバータ512は、直流電力を商用周波数(例えば50Hzまたは60Hz)の交流電力に変換する。チョッパ513は、通常動作時、コンバータ511で生成された直流電力をスイッチ516および端子T10を介してバッテリB40の正電極に供給する。チョッパ513は、交流電源2の停電時、バッテリB40の直流電力をインバータ512に供給する。
The
なお、図5に示される例において、バッテリB40は、各UPSモジュール510,520,530に共通しているが、他の実施形態において、共通予備UPS40は、各UPSモジュール510,520,530毎にバッテリを有するように構成されてもよい。
In the example shown in FIG. 5, the
コンバータ511およびインバータ512は、半導体スイッチング素子により構成され得る。半導体スイッチング素子としては、IGBTが用いられ得る。一例として、制御装置550は、PWM制御に従い半導体スイッチング素子を制御する。
制御装置550は、UPSモジュール510に含まれるスイッチ514,515のON/OFFを制御することにより、UPSモジュール510の運転状態と休止状態とを切り替える。より具体的には、制御装置550は、UPSモジュール510を運転状態にしたい場合、スイッチ514,515をONにする。これにより、UPSモジュール510は、交流電源2から交流電力を受け取って、変換後の交流電力(予備電力)を常用UPS21〜23に供給できる。一方、制御装置550は、UPSモジュール510を休止状態にしたい場合、スイッチ514,515をOFFにすることにより、交流電源2からUPSモジュール510への交流電力の供給を停止する。制御装置550は、UPSモジュール510の運転状態においてUPSモジュール510に含まれるスイッチ516をONにし、UPSモジュール510の休止状態において当該スイッチ516をOFFにする。
The
上述の通り、制御装置550は、各UPSモジュール510,520,530に含まれるスイッチ514,515のON/OFFを制御することにより各UPSモジュール510,520,530の運転状態と休止状態とを切り替える。
As described above, the
制御装置550は、複数のUPSモジュール510,520,530のうち、運転状態のUPSモジュールの台数を制御することにより、共通予備UPS40から出力される予備電力の大きさを切り替える。例えば、1台のUPSモジュールが運転している場合、共通予備UPS40から出力される予備電力の大きさは300kVAになる。また、2台のUPSモジュールが運転している場合、共通予備UPS40から出力される予備電力の大きさは600kVAになる。また、3台のUPSモジュールが運転している場合、共通予備UPS40から出力される予備電力の大きさは900kVAになる。
The
この意味で、各UPSモジュール510,520,530に含まれるスイッチ514,515は、共通予備UPS40の予備電力の大きさを切り替えるための切替機構として機能する。
In this sense, the
バイパス盤540は、スイッチ541およびサイリスタ542を含む。スイッチ541およびサイリスタ542は、端子T7と端子T9との間に互いに並列に接続される。
The
制御装置550は、バイパス給電モードとインバータ給電モードとを切り替え可能に構成される。バイパス給電モードに従う制御装置550は、交流電源2から端子T7を介して入力される交流電力をスイッチ541を介して端子T9に出力する。インバータ給電モードに従う制御装置550は、UPSモジュール510,520,530のうち運転状態のUPSモジュールで生成された交流電力を端子T9に出力する。バイパス給電モードではスイッチ541がONされ、インバータ給電モードでは運転状態のUPSモジュールに含まれるスイッチ514〜516がONされる。
バイパス給電モードとインバータ給電モードとの切換期間ではスイッチ541と、運転状態のUPSモジュールに含まれるスイッチの両方がONされる。サイリスタ542はインバータ給電モード中に運転状態のUPSモジュールのいずれかが故障した場合にONされ、交流電源2からの交流電力を端子T9に瞬時に与える。サイリスタ542は、スイッチ541がONされた後に、OFFされる。
During the switching period between the bypass power feeding mode and the inverter power feeding mode, both the
(共通予備UPS40の出力切替)
次に、共通予備UPS40の出力を切り替える制御について説明する。制御装置550は、各常用UPS21〜23の状態を表す状態情報の入力を受け付ける。制御装置550は、受け付けた状態情報に基づいて共通予備UPS40の出力する予備電力の大きさを制御する。
(Output switching of common spare UPS 40)
Next, control for switching the output of the common
より具体的には、電流検出装置410,420,430は、対応する負荷31〜33に出力する電流の大きさ(以下、「出力電流値」とも言う)の検出結果を対応する常用UPS21〜23の状態情報として、制御装置550にそれぞれ出力する。
More specifically, the
制御装置550は、各電流検出装置410,420,430から入力された出力電流値に基づいて、UPSモジュール510,520,530のうち運転状態のUPSモジュールの台数を決定する。
The
<負荷容量の積算値>
図6は、常用UPS21〜23の負荷容量の積算値と運転状態のUPSモジュールの台数との関係を説明するための図である。
<Integrated value of load capacity>
FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship between the integrated value of the load capacities of the
図6に示されるケース1において、制御装置550は、各電流検出装置410,420,430から入力された出力電流値に基づいて、常用UPS21〜23の負荷容量の積算値が300kVA未満であると判断する。
In
係る場合、制御装置550は、1台のUPSモジュール(例えば、UPSモジュール510)を運転させ、残り2台のUPSモジュールを休止させる。
In such a case, the
図6に示されるケース2において、制御装置550は、各電流検出装置410,420,430から入力された出力電流値に基づいて、常用UPS21〜23の負荷容量の積算値が300kVA以上600kVA未満であると判断する。
In
係る場合、制御装置550は、2台のUPSモジュール(例えば、UPSモジュール510,520)を運転させ、残り1台のUPSモジュールを休止させる。
In such a case, the
図6に示されるケース3において、制御装置550は、各電流検出装置410,420,430から入力された出力電流値に基づいて、常用UPS21〜23の負荷容量の積算値が600kVA以上であると判断する。
In Case 3 shown in FIG. 6, the
係る場合、制御装置550は、3台のUPSモジュール510,520,530すべてを運転させる。
In such a case, the
上記によれば、実施形態1に従う共通予備UPSシステム400は、負荷31〜33に流れる電流の大きさ(出力電流値)に基づいて、共通予備UPS40が出力すべき予備電力の大きさ、つまり、運転状態のUPSモジュールの台数を決定できる。これにより、実施形態1に従う共通予備UPSシステム400は、常用UPS21〜23の合計容量(1500kVA)の予備電力を常に生成する場合に比べて、大幅に消費電力を削減できる。
According to the above, in the common
また、常用UPS21〜23のうち2台以上が同時に故障する可能性は稀である。そのため、実施形態1に従う共通予備UPSシステム400は、共通予備UPS40に含まれる複数のUPSモジュールのうち1台が故障したとしても、他の故障していないUPSモジュールによって、常用UPS1台分の予備電力を確保できる。そのため、共通予備UPSシステム400は、1台のUPSから構成される共通予備UPSによって常用UPS21〜23に予備電力を供給するようなシステムに比して、負荷への給電信頼性を向上し得る。
Further, the possibility that two or more of the
なお、上記の例において、制御装置550は、常用UPS21〜23の負荷容量の積算値に基づいて、UPSモジュールの運転台数を決定するように構成されているが、他の局面において、出力電流値の積算値に基づいてUPSモジュールの運転台数を決定するように構成されてもよい。
In the above example, the
<最大負荷容量>
上記の例では、制御装置550は、常用UPS21〜23の負荷容量の積算値に基づいてUPSモジュールの運転台数を決定するように構成されているが、他の局面において、常用UPS21〜23の負荷容量の最大値(以下、「最大負荷容量」とも言う)に基づいて、UPSモジュールの運転台数を決定してもよい。
<Maximum load capacity>
In the above example, the
その理由は、上述の通り常用UPS21〜23のうち2台以上が同時に故障する可能性は稀であって、共通予備UPSシステム400は、共通予備UPS40が最大負荷容量の予備電力を生成することにより、負荷への給電信頼性を十分に担保できるためである。
The reason is that, as described above, the possibility that two or more of the
図7は、最大負荷容量とUPSモジュールの運転台数との関係を説明するための図である。 FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between the maximum load capacity and the number of UPS modules operated.
制御装置550は、各電流検出装置410,420,430から入力された出力電流値に基づいて、常用UPS21〜23の負荷容量のうち最も大きい最大負荷容量を取得する。
The
図7に示されるケース4において、制御装置550は、各電流検出装置410,420,430から入力された出力電流値に基づいて、最大負荷容量が300kVA未満であると判断する。
In Case 4 shown in FIG. 7, the
係る場合、制御装置550は、1台のUPSモジュール(例えば、UPSモジュール510)を運転させ、残り2台のUPSモジュールを休止させる。
In such a case, the
図7に示される5において、制御装置550は、各電流検出装置410,420,430から入力された出力電流値に基づいて、最大負荷容量が300kVA以上600kVA未満であると判断する。
In 5 shown in FIG. 7, the
係る場合、制御装置550は、2台のUPSモジュール(例えば、UPSモジュール510,520)を運転させ、残り1台のUPSモジュールを休止させる。
In such a case, the
上記によれば、実施形態1に従う共通予備UPSシステム400は、最大負荷容量に基づいてUPSモジュールの運転台数を決定できる。この制御に従う共通予備UPSシステム400は、上述の常用UPS21〜23の負荷容量の積算値に基づいてUPSモジュールの運転台数を決定するシステムに比べて、共通予備UPS40における消費電力をより削減し得る。
According to the above, the common
なお、上記の例において、制御装置550は、最大負荷容量に基づいて、UPSモジュールの運転台数を決定するように構成されているが、他の局面において、各出力電流値の最大値に基づいてUPSモジュールの運転台数を決定するように構成されてもよい。
In the above-described example,
また、上記の例では、常用UPS21〜23の各容量は500kVAであって、共通予備UPS40は容量が300kVAのUPSモジュールを3台有するように構成されている。しかしながら、最大負荷容量は常用UPS21〜23の各容量である500kVAを超えないため、共通予備UPS40は300kVAのUPSモジュールを2台有するように構成されてもよい。
Further, in the above example, the capacity of each of the
(制御構造)
図8は、実施形態1に従う共通予備UPSシステム400が共通予備UPS40から出力される予備電力の大きさを変更する処理を表すフローチャートである。図8に示される各処理は、制御装置550によって実現される。
(Control structure)
FIG. 8 is a flowchart showing a process of changing the size of the backup power output from the
ステップS810にて、制御装置550は、各電流検出装置410,420,430からそれぞれ入力される出力電流値(状態情報)を取得する。
In step S810,
ステップS820にて、制御装置550は、取得した各出力電流値に基づいて、共通予備UPS40に含まれるUPSモジュールの運転台数を切り替える必要があるか否かを判断する。より具体的には制御装置550は、取得した各出力電流値に基づいて、UPSモジュールの運転台数を決定する。制御装置550は、決定した台数と、現在運転しているUPSモジュールの台数とが異なる場合、UPSモジュールの運転台数を切り替える必要があると判断する。
In step S820,
制御装置550は、UPSモジュールの運転台数を切り替える必要があると判断した場合(ステップS820でYES)、ステップS830の処理を実行する。そうでない場合(ステップS820でNO)、制御装置550は、ステップS810の処理を再び実行する。
If it is determined that the number of UPS modules in operation needs to be switched (YES in step S820),
ステップS830にて、制御装置550は、ステップS820で決定されたUPSモジュールの運転台数に基づいて、各UPSモジュール510,520,530に含まれるスイッチ514,515(切替機構)に制御信号を出力する。これにより、決定された台数のUPSモジュールが運転状態となる。
In step S830,
一例として、制御装置550は、UPSモジュール520を休止状態から運転状態に切り替える場合に、UPSモジュール520に含まれるスイッチ514,515およびスイッチ516をONにする。
As an example, when switching the
上記によれば、実施形態1に従う共通予備UPSシステム400は、関連技術に従う共通予備UPSシステム100に比べて、インターロック回路IL1〜IL3を有さないため、負荷への給電信頼性を向上し得る。
According to the above, common
また、実施形態1に従う共通予備UPSシステム400は、複数のUPSモジュールを含む共通予備UPS40を有する。これにより、共通予備UPSシステム400は、常用UPS21〜23の状態を表す状態情報(出力電流値)に応じて、必要な予備電力を生成できるようにUPSモジュールの運転台数を決定する。そのため、共通予備UPSシステム400は、共通予備UPS40の消費電力を従来に比べて削減し得る。
Also, the common
また、一般的に、共通予備UPSシステムに含まれる常用UPSは、容量に対して負荷容量が6割程度になるように設計されている。そこで、実施形態1に従う共通予備UPSシステム400は、各UPSモジュール510,520,530の容量(300kVA)を、常用UPS21〜23の各容量(500kVA)の6割に設計することで、共通予備UPS40のコストダウンおよび消費電力の削減を実現し得る。
Also, in general, the regular UPS included in the common spare UPS system is designed to have a load capacity of about 60% of the capacity. Therefore, in the common
なお、他の実施形態において、各UPSモジュールの容量は、常用UPSの容量と同じ容量に設計されてもよい。 In other embodiments, the capacity of each UPS module may be designed to be the same capacity as the capacity of the regular UPS.
[実施形態2]
実施形態1に従う共通予備UPSシステム400は、電流検出装置410,420,430によって常用UPS21〜23の状態情報を取得するように構成されている。実施形態2に従う共通予備UPSシステム900は、常用UPS21〜23の内部信号を状態情報として取得するように構成されている。
Second Embodiment
The common
図9は、実施形態2に従う共通予備UPSシステム900の構成の一例を表す図である。実施形態2に従う共通予備UPSシステム900は、電流検出装置410,420,430を有さない点、信号線910,920,930を有する点において、実施形態1に従う共通予備UPSシステム400と相違する。共通予備UPSシステム900は、その他の構成は、共通予備UPSシステム400と同じであるため、その部分についての説明は繰り返さない。
FIG. 9 is a diagram showing an example of the configuration of the common
信号線910は、共通予備UPS40の制御装置550と、常用UPS21の制御回路230との間で情報を送受信する。信号線920は、制御装置550と、常用UPS22の制御回路230との間で情報を送受信する。信号線930は、制御装置550と、常用UPS23の制御回路230との間で情報を送受信する。
The
(出力電流値)
ある局面において、常用UPS21〜23に含まれる各制御回路230は、対応する負荷31〜33に出力する電流の大きさを表す制御信号を、信号線910〜930を介して制御装置550にそれぞれ出力する。この制御信号は、各常用UPS21〜23の状態を表す状態情報とも言える。
(Output current value)
In one aspect, the
対応する負荷に出力する電流の大きさを表す制御信号は、例えば、制御回路230がコンバータ211およびインバータ212を制御するために生成するPWM信号を含み得る。他の局面において、制御信号は、対応する負荷に出力する電流の大きさそのものを表す信号であり得る。一例として、各常用UPS21〜23は、対応する負荷31〜33から入力される情報に基づいて、制御信号を生成する。
The control signal representing the magnitude of the current output to the corresponding load may include, for example, a PWM signal that control
制御装置550は、各制御回路230から入力された制御信号に基づいて、上述の実施形態1の処理と同様の処理を実行し得る。
The
(バイパス給電を行なっている常用UPSの台数)
他の局面において、常用UPS21〜23に含まれる各制御回路230は、対応する常用UPSが負荷に対してインバータ給電を行なっているかバイパス給電を行なっているかを表す動作信号を制御装置550に出力する。インバータ給電は、インバータ212によって変換された交流電力を負荷に供給することを言う。バイパス給電は、端子T4に入力された交流電力を負荷に対して供給することを言う。
(Number of UPS for regular use performing bypass power supply)
In another aspect, each
より具体的には、各制御回路230は、バイパス盤240において、スイッチ241がONにされているかOFFにされているか、換言すれば、対応する負荷への出力として、インバータ212の出力およびバイパス回路(端子T4と端子T6とを接続する回路)の出力のいずれの出力が選択されているか、を表す動作信号を制御装置550に出力する。この動作信号は、各常用UPS21〜23の状態を表す状態情報とも言える。
More specifically, in each of the
制御装置550は、各制御回路230から入力された動作信号に基づいて、バイパス給電を行なっている常用UPSの台数、つまり、故障している常用UPSの台数を特定する。制御装置550は、バイパス給電を行なっている常用UPSの台数に基づいて、UPSモジュールの運転台数を決定する。
Based on the operation signal input from each
より具体的には、制御装置550は、UPSモジュールの運転台数を、バイパス給電を行なっている常用UPSの台数に1を加算した台数に決定する。一例として、バイパス給電を行なっている常用UPSの台数が1である場合、制御装置550は、2台のUPSモジュールを運転させる。
More specifically,
(制御構造)
図10は、実施形態2に従う共通予備UPSシステム900が共通予備UPS40から出力される予備電力の大きさを変更する処理を表すフローチャートである。図10に示される各処理は、制御装置550によって実現される。
(Control structure)
FIG. 10 is a flowchart showing a process of changing the size of the backup power output from the
ステップS1010にて、制御装置550は、信号線910〜930を介して常用UPS21〜23から、常用UPSの状態を表す状態情報(例えば、制御信号,動作信号)をそれぞれ取得する。
In step S1010,
ステップS1020にて、制御装置550は、取得した状態情報に基づいて、共通予備UPS40に含まれるUPSモジュールの運転台数を切り替える必要があるか否かを判断する。より具体的には制御装置550は、取得した状態情報に基づいて、UPSモジュールの運転台数を決定する。制御装置550は、決定した台数と、現在運転しているUPSモジュールの台数とが異なる場合、UPSモジュールの運転台数を切り替える必要があると判断する。
In step S1020,
制御装置550は、UPSモジュールの運転台数を切り替える必要があると判断した場合(ステップS1020でYES)、ステップS1030の処理を実行する。そうでない場合(ステップS1020でNO)、制御装置550は、ステップS1010の処理を再び実行する。
When it is determined that the number of UPS modules in operation needs to be switched (YES in step S1020),
ステップS1030にて、制御装置550は、ステップS1020で決定されたUPSモジュールの運転台数に基づいて、各UPSモジュール510,520,530に含まれるスイッチ514,515(切替機構)に制御信号を出力する。これにより、決定された台数のUPSモジュールが運転状態となる。
In step S1030,
上記の説明において、共通予備UPSシステムは、3台の常用UPSと、3台のUPSモジュールを有する共通予備UPSとを有するように構成されていたが、共通予備UPSシステムの構成はこれに限られない。共通予備UPSシステムは、1台以上の常用UPSと、複数のUPSモジュールを含む共通予備UPSとを備えていればよい。その際、必ずしも常用UPSの台数と、UPSモジュールの台数が同じでなくともよい。 In the above description, the common backup UPS system is configured to have three regular UPSs and a common backup UPS having three UPS modules, but the configuration of the common backup UPS system is limited to this. Absent. The common backup UPS system may include one or more regular UPSs and a common backup UPS including a plurality of UPS modules. At this time, the number of regular UPSs and the number of UPS modules do not have to be the same.
上記説明した各種処理は、1つの制御装置550によって実現されるものとしてあるが、これに限られない。これらの各種処理は、少なくとも1つのプロセッサのような半導体集積回路、少なくとも1つの特定用途向け集積回路ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、少なくとも1つのDSP(Digital Signal Processor)、少なくとも1つのFPGA(Field Programmable Gate Array)、および/またはその他の演算機能を有する回路によって実装され得る。
The various processes described above are implemented by one
これらの回路は、有形の読取可能な少なくとも1つの媒体から、1以上の命令を読み出すことにより上記の各種処理を実行しうる。 These circuits may perform the various processes described above by reading one or more instructions from at least one tangible readable medium.
このような媒体は、磁気媒体(たとえば、ハードディスク)、光学媒体(例えば、コンパクトディスク(CD)、DVD)、揮発性メモリ、不揮発性メモリの任意のタイプのメモリなどの形態をとるが、これらの形態に限定されるものではない。 Such media may take the form of magnetic media (eg, hard disks), optical media (eg, compact disks (CDs), DVDs), volatile memory, memory of any type of non-volatile memory, etc. It is not limited to the form.
揮発性メモリはDRAM(Dynamic Random Access Memory)およびSRAM(Static Random Access Memory)を含み得る。不揮発性メモリは、ROM、NVRAMを含み得る。 Volatile memory can include dynamic random access memory (DRAM) and static random access memory (SRAM). Nonvolatile memory may include ROM, NVRAM.
[構成]
以上に開示された技術的特徴は、以下のように要約され得る。
[Constitution]
The technical features disclosed above can be summarized as follows.
(構成1) ある実施形態に従う無停電電源システムは、交流電源2から電力を供給され負荷31〜33に交流電力を供給する複数の常用UPS21〜23と、複数の常用UPS21〜23の各々と直列に接続され、複数の常用UPS21〜23の状態を表す状態情報に基づいて複数の常用UPS21〜23に供給する予備電力を切り替え可能に構成される共通予備UPS40とを備える。
(Configuration 1) The uninterruptible power supply system according to an embodiment includes a plurality of
(構成2) 共通予備UPS40は、予備電力の大きさを切り替えるための切替機構と、各常用UPS21〜23の状態情報の入力を受け付け、当該状態情報に基づいて切替機構を制御するための制御装置550とを含む。
(Configuration 2) The common
(構成3) 共通予備UPS40は、交流電源2から電力の入力を受け付ける複数のUPSモジュール510,520,530を含む。切替機構は、各UPSモジュール510,520,530に含まれるスイッチ514,515であって、複数のUPSモジュール510,520,530の各々の運転状態と休止状態とを切り替え可能に構成される。制御装置550は、状態情報に基づいて、複数のUPSモジュール510,520,530のうち、運転状態のUPSモジュールの台数を切り替えるための制御信号を切替機構に出力するように構成される。
(Configuration 3) The common
(構成4) 共通予備UPSシステムは、複数の電流検出装置410,420,430をさらに備える。各電流検出装置410,420,430は、対応する常用UPS21〜23の出力電流をそれぞれ検出し、検出結果を状態情報として制御装置550に出力するように構成される。
(Configuration 4) The common backup UPS system further includes a plurality of
(構成5) 常用UPS21〜23に含まれる各制御回路230は、対応する負荷に出力する電流の大きさを表す情報を状態情報として制御装置550に出力するように構成される。
(Configuration 5) Each
(構成6) 各常用UPS21〜23は、交流電源2の入力を受け付けて直流電力に変換するためのコンバータ211と、直流電力の交流電力に変換して、交流電力を対応する負荷に出力するためのインバータ212と、予備電力の入力を受け付け、コンバータおよびインバータをバイパスするバイパス回路(端子T4と端子T6とを接続する回路)と、対応する負荷への出力を、インバータ212の出力とバイパス回路の出力との間で切り替えるためのバイパス盤240とを含む。状態情報は、各常用UPS21〜23のバイパス盤240において、インバータ212の出力およびバイパス回路の出力のいずれの出力が選択されているかを表す情報を含む。
(Configuration 6) Each of the
(構成7) 制御装置550は、切替回路においてバイパス回路の出力が選択されている常用UPSの台数に応じて、複数のUPSモジュール510,520,530のうち、運転状態のUPSモジュールの台数を切り替えるための制御信号を切替機構に出力するように構成される。
(Configuration 7) 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。 It should be understood that the embodiments disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is indicated not by the above description but by the claims, and is intended to include all the modifications within the meaning and scope equivalent to the claims.
1 バイパス電源、2 交流電源、21,22,23 常用UPS、31,32,33 負荷、10,40 共通予備UPS、100,400,900 システム、211,511 コンバータ、212,512 インバータ、213,513 チョッパ、230 制御回路、240,540 バイパス盤、241,514,515,516,541,S1X,S1Y,S2X,S2Y,S3Y,S3X スイッチ、242,542 サイリスタ、410,420,430 電流検出装置、510,520,530 UPSモジュール、550 制御装置、910,920,930 信号線。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記複数の常用無停電電源装置の各々と直列に接続され、前記複数の常用無停電電源装置の状態を表す状態情報に基づいて前記複数の常用無停電電源装置に供給する予備電力を切り替え可能に構成される共通予備無停電電源装置とを備えた、無停電電源システム。 A plurality of normal-use uninterruptible power supply devices which are supplied with power from an AC power supply and supply AC power to a load;
It is connected in series with each of the plurality of common uninterruptible power supplies, and can switch the standby power supplied to the plurality of common uninterruptible power supplies based on state information indicating the state of the plurality of common uninterruptible power supplies An uninterruptible power system with a common spare uninterruptible power supply configured.
前記予備電力の大きさを切り替えるための切替機構と、
各前記常用無停電電源装置の状態情報の入力を受け付け、当該状態情報に基づいて前記切替機構を制御するための制御装置とを含む、請求項1に記載の無停電電源システム。 The common spare uninterruptible power supply is
A switching mechanism for switching the magnitude of the reserve power;
2. The uninterruptible power supply system according to claim 1, further comprising: a control device for receiving the input of the state information of each of the common use uninterruptible power supply devices and controlling the switching mechanism based on the state information.
前記切替機構は、前記複数の無停電電源モジュールの各々の運転状態と休止状態とを切り替え可能に構成され、
前記制御装置は、前記状態情報に基づいて、前記複数の無停電電源モジュールのうち、運転状態の無停電電源モジュールの台数を切り替えるための制御信号を前記切替機構に出力するように構成される、請求項2に記載の無停電電源システム。 The common spare uninterruptible power supply includes a plurality of uninterruptible power supply modules that receive an input of power from an AC power supply,
The switching mechanism is configured to be able to switch between an operation state and a hibernation state of each of the plurality of uninterruptible power supply modules,
The control device is configured to output, to the switching mechanism, a control signal for switching the number of uninterruptible power supply modules in the operating state among the plurality of uninterruptible power supply modules based on the state information. The uninterruptible power supply system according to claim 2.
前記交流電源の入力を受け付けて直流電力に変換するためのコンバータと、
前記直流電力の交流電力に変換して、前記交流電力を対応する負荷に出力するためのインバータと、
前記予備電力の入力を受け付け、前記コンバータおよびインバータをバイパスするバイパス回路と、
対応する負荷への出力を、前記インバータの出力と前記バイパス回路の出力との間で切り替えるための切替回路とを含み、
前記状態情報は、各前記常用無停電電源装置の前記切替回路において、前記インバータの出力および前記バイパス回路の出力のいずれの出力が選択されているかを表す情報を含む、請求項3に記載の無停電電源システム。 Each said uninterruptible power supply is
A converter for receiving the input of the AC power source and converting it into DC power;
An inverter for converting the DC power into AC power and outputting the AC power to a corresponding load;
A bypass circuit that receives the reserve power input and bypasses the converter and the inverter;
A switching circuit for switching an output to a corresponding load between an output of the inverter and an output of the bypass circuit,
The said state information contains the information showing whether the output of the said inverter and the output of the said bypass circuit is selected in the said switching circuit of each said common use uninterruptible power supply according to claim 3 Blackout power system.
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C22 | Notice of designation (change) of administrative judge |
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C13 | Notice of reasons for refusal |
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A521 | Request for written amendment filed |
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C22 | Notice of designation (change) of administrative judge |
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C23 | Notice of termination of proceedings |
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C03 | Trial/appeal decision taken |
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C30A | Notification sent |
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A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
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R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
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