JP2021145518A - 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、負荷に対して並列接続される複数の電力変換装置を備えた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 an uninterruptible power supply system including a plurality of power converters connected in parallel to a load.
たとえば特許文献１には、負荷に対して並列接続される複数の電力変換装置と、負荷電流を供給するために少なくとも必要な電力変換装置の下限運転台数を求め、その下限運転台数の電力変換装置を運転する制御装置とを備えた無停電電源システムが開示されている。
For example, in
しかし、特許文献１では、下限運転台数の電力変換装置を運転している場合に、たとえば１台の電力変換装置が故障したときには、停止状態の電力変換装置を運転状態にして、故障した電力変換装置と置換する必要がある。このため、停止状態の電力変換装置が運転状態になるまでの期間には、下限運転台数よりも少ない台数の電力変換装置によって負荷を運転することとなり、運転中の電力変換装置が過負荷状態となって停止し、負荷の運転が停止されるおそれがある。
However, in
それゆえに、この発明の主たる目的は、運転中の複数の電力変換装置のうちのいずれかの電力変換装置が故障した場合でも負荷の運転を継続することが可能な無停電電源システムを提供することである。 Therefore, a main object of the present invention is to provide an uninterruptible power supply system capable of continuing load operation even if one of a plurality of power converters in operation fails. Is.
この発明に係る無停電電源システムは、負荷に対して並列接続される複数の電力変換装置と、負荷電流を供給するために少なくとも必要な電力変換装置の下限運転台数を求め、その下限運転台数に冗長運転台数を加算して適正運転台数を求め、その適正運転台数の電力変換装置を運転する制御装置とを備えたものである。 In the uninterruptible power supply system according to the present invention, a plurality of power conversion devices connected in parallel to the load and at least the lower limit operating number of the power conversion devices required to supply the load current are obtained, and the lower limit operating number is determined. It is equipped with a control device that operates a power conversion device for the appropriate number of operating units by adding the number of redundant operating units to obtain the appropriate number of operating units.
この発明に係る無停電電源システムでは、適正運転台数の電力変換装置を運転している場合に、冗長運転台数以下の台数の電力変換装置が故障したときには、下限運転台数以上の電力変換装置が運転されるので、運転中の各電力変換装置が過負荷状態になることがない。したがって、運転中の複数の電力変換装置のうちのいずれかの電力変換装置が故障した場合でも負荷の運転を継続することができる。 In the uninterruptible power supply system according to the present invention, when the power conversion devices of the appropriate number of operating units are operating and the number of power conversion devices of the redundant operating number or less fails, the power conversion devices of the lower limit operating number or more are operated. Therefore, each power conversion device during operation does not become overloaded. Therefore, even if any one of the plurality of power conversion devices in operation fails, the load operation can be continued.
［実施の形態１］
図１は、実施の形態１による無停電電源システムの構成を示す回路ブロック図である。図１において、この無停電電源システムは、複数（たとえば８個）の無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ８、複数のバッテリＢ１〜Ｂ８、および通信ケーブル１０を備える。以下の説明では、無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ８を包括的に無停電電源装置Ｕと称し、バッテリＢ１〜Ｂ８を包括的にバッテリＢと称する場合がある。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a circuit block diagram showing a configuration of an uninterruptible power supply system according to the first embodiment. In FIG. 1, the uninterruptible power supply system includes a plurality of (for example, eight) uninterruptible power supplies U1 to U8, a plurality of batteries B1 to B8, and a
各無停電電源装置Ｕは、入力端子Ｔ１、バッテリ端子Ｔ２、および出力端子Ｔ３を含む。入力端子Ｔ１は、商用交流電源３０から供給される商用周波数の交流電力を受ける。バッテリ（電力貯蔵装置）Ｂ１〜Ｂ８は、それぞれ無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ８のバッテリ端子Ｔ２に接続される。バッテリＢは、直流電力を蓄える。バッテリＢの代わりにコンデンサが接続されていても構わない。
Each uninterruptible power supply U includes an input terminal T1, a battery terminal T2, and an output terminal T3. The input terminal T1 receives commercial frequency AC power supplied from the commercial
無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ８の出力端子Ｔ３は、ともに負荷３１に接続される。負荷３１は、無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ８から供給される交流電力によって駆動される。各無停電電源装置Ｕは、他の各無停電電源装置Ｕと通信ケーブル１０（通信回線）によって互いに接続されている。
The output terminals T3 of the uninterruptible power supplies U1 to U8 are both connected to the
図２は、無停電電源装置Ｕの構成を示す回路ブロック図である。図２において、無停電電源装置Ｕは、入力端子Ｔ１、バッテリ端子Ｔ２、および出力端子Ｔ３に加え、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３、電流検出器ＣＤ１，ＣＤ２、コンデンサＣ１，Ｃ２，３、リアクトルＬ１，Ｌ２、コンバータ１、直流ライン２、抵抗素子４、双方向チョッパ５、インバータ６、および制御回路７を含む。
FIG. 2 is a circuit block diagram showing the configuration of the uninterruptible power supply U. In FIG. 2, in addition to the input terminal T1, the battery terminal T2, and the output terminal T3, the uninterruptible power supply U includes switches SW1 to SW3, current detectors CD1, CD2, capacitors C1, C2, 3, and reactors L1, L2. It includes a
商用交流電源３０から供給される商用周波数の交流電圧（入力端子Ｔ１の電圧）ＶＩの瞬時値は、制御回路７によって検出される。制御回路７は、たとえば、交流電圧ＶＩが下限値よりも高い場合には、商用交流電源３０から交流電圧ＶＩが正常に供給されていると判別し、交流電圧ＶＩが下限値よりも低下した場合には商用交流電源３０の停電が発生したと判別する。また、制御回路７は、交流電圧ＶＩに同期してコンバータ１およびインバータ６を制御する。
The instantaneous value of the commercial frequency AC voltage (voltage of the input terminal T1) VI supplied from the commercial
スイッチＳＷ１の一方端子は入力端子Ｔ１に接続され、その他方端子はリアクトルＬ１を介してコンバータ１の入力ノードに接続される。コンデンサＣ１は、スイッチＳＷ１の他方端子に接続される。スイッチＳＷ１は、対応する無停電電源装置Ｕの使用時にオンされ、たとえば無停電電源装置Ｕのメンテナンス時にオフされる。
One terminal of the switch SW1 is connected to the input terminal T1, and the other terminal is connected to the input node of the
コンデンサＣ１およびリアクトルＬ１は、交流フィルタＦ１を構成する。交流フィルタＦ１は、低域通過フィルタであり、商用交流電源３０からコンバータ１に商用周波数の交流電流を流し、コンバータ１で発生するスイッチング周波数の信号が商用交流電源３０側に流れることを防止する。電流検出器ＣＤ１は、商用交流電源３０から無停電電源装置Ｕに流入する電流Ｉ１を検出し、その検出値を示す信号φＩ１を制御回路７に与える。
The capacitor C1 and the reactor L1 form an AC filter F1. The AC filter F1 is a low-pass filter that allows an AC current of a commercial frequency to flow from the commercial
コンバータ１は、制御回路７によって制御され、商用交流電源３０から交流電力が正常に供給されている場合（商用交流電源３０の健全時）には、商用交流電源３０から供給される交流電力を直流電力に変換して直流ライン２に出力する。商用交流電源３０からの交流電力の供給が停止された場合（商用交流電源３０の停電時）には、コンバータ１の運転は停止される。コンバータ１および交流フィルタＦ１は、交流電力を直流電力に変換する順変換器を構成する。
The
直流ライン２は、コンバータ１、双方向チョッパ５、およびインバータ６に接続される。直流ライン２に現れる直流電圧ＶＤＣは制御回路７によって検出される。制御回路７は、商用交流電源３０の健全時には、コンバータ１の直流出力電圧ＶＤＣが参照電圧ＶＤＣｒになるようにコンバータ１を制御する。
The
コンデンサ３は、直流ライン２に接続され、直流ライン２の直流電圧ＶＤＣを平滑化および安定化させる。抵抗素子４は、コンデンサ３に並列接続される。抵抗素子４は、無停電電源装置Ｕが故障した場合に直流電圧ＶＤＣを低下させ、無停電電源装置Ｕの使用者を保護するために設けられている。抵抗素子４の抵抗値は、コンバータ１の運転が停止された場合に、コンデンサ３の端子間電圧ＶＤＣをたとえば数十分で０Ｖに低下させることが可能な値に設定されている。
The
双方向チョッパ５の高電圧側ノードは直流ライン２に接続され、その低電圧側ノードはスイッチＳＷ２を介してバッテリ端子Ｔ２に接続されている。双方向チョッパ５は、制御回路７によって制御され、商用交流電源３０の健全時には、コンバータ１によって生成された直流電力をバッテリＢに蓄え、商用交流電源３０の停電時には、バッテリＢの直流電力をインバータ６に供給する。スイッチＳＷ２は、無停電電源装置Ｕの使用時にオンされ、たとえばバッテリＢのメンテナンス時にオフされる。
The high voltage side node of the
バッテリＢの端子間電圧（バッテリ端子Ｔ２の電圧）ＶＢの瞬時値は、制御回路７によって検出される。制御回路７は、商用交流電源３０の健全時には、バッテリＢの端子間電圧ＶＢが参照電圧ＶＢｒになるように双方向チョッパ５を制御し、商用交流電源３０の停電時には、直流ライン２の直流電圧ＶＤＣが参照電圧ＶＤＣｒになるように双方向チョッパ５を制御する。
The instantaneous value of the voltage between terminals of the battery B (voltage of the battery terminal T2) VB is detected by the
インバータ６は、制御回路７によって制御され、商用交流電源３０の健全時には、コンバータ１によって生成された直流電力を商用周波数の交流電力に変換し、商用交流電源３０の停電時には、バッテリＢから双方向チョッパ５を介して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。
The
インバータ６によって交流電圧ＶＯを生成するためには、直流電圧ＶＤＣを下限電圧ＶＬよりも高い電圧にする必要がある。たとえば、実効値が４１５Ｖの交流電圧ＶＯを生成する場合には、下限電圧ＶＬは６００Ｖに設定される。参照電圧ＶＤＣｒは、下限電圧ＶＬよりも所定電圧だけ高い電圧に設定される。
In order to generate the AC voltage VO by the
リアクトルＬ２の一方端子はインバータ６の出力ノードに接続され、その他方端子はスイッチＳＷ３を介して出力端子Ｔ３に接続される。コンデンサＣ２は、リアクトルＬ２の他方端子に接続される。コンデンサＣ２およびリアクトルＬ２は、交流フィルタＦ２を構成する。
One terminal of the reactor L2 is connected to the output node of the
交流フィルタＦ２は、低域通過フィルタであり、インバータ６から負荷３１側に商用周波数の交流電流を流し、インバータ６で発生するスイッチング周波数の信号が負荷３１側に通過することを防止する。換言すると交流フィルタＦ２は、インバータ６から出力される矩形波状の電圧を商用周波数の正弦波状の電圧に変換する。インバータ６および交流フィルタＦ２は、直流電力を交流電力に変換する逆変換器を構成する。
The AC filter F2 is a low-pass filter that allows an AC current of a commercial frequency to flow from the
リアクトルＬ２の他方端子に現れる交流出力電圧ＶＯの瞬時値は、制御回路７によって検出される。電流検出器ＣＤ２は、無停電電源装置Ｕから負荷３１に流れる電流Ｉ２を検出し、その検出値を示す信号φＩ２を制御回路７に与える。
The instantaneous value of the AC output voltage VO appearing at the other terminal of the reactor L2 is detected by the
スイッチＳＷ３は、制御回路７によって制御される。制御回路７は、対応する無停電電源装置Ｕを運転状態にする場合にはスイッチＳＷ３をオンし、対応する無停電電源装置Ｕを停止状態にする場合にはスイッチＳＷ３をオフする。
The switch SW3 is controlled by the
制御回路７は、他の各無停電電源装置Ｕの制御回路７と通信ケーブル１０によって互いに接続され、通信ケーブル１０を介して他の各無停電電源装置Ｕの制御回路７と情報の授受を行なう。複数の無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ８に含まれる複数の制御回路７は、無停電電源システムを制御する１つの制御装置を構成する。
The
以下の説明では、各制御回路７から見て当該制御回路７が属する無停電電源装置Ｕを「自装置」と称し、各制御回路７から見て当該制御回路７が属さない無停電電源装置Ｕを「他装置」と称する場合がある。
In the following description, the uninterruptible power supply U to which the
複数の制御回路７は、複数の電流検出器ＣＤ２の検出結果に基づいて、無停電電源装置Ｕの現在の運転台数Ｎと、複数のインバータ６の出力電流Ｉ２の和の電流すなわち負荷電流ＩＬを求める。そして、複数の制御回路７は、複数の無停電電源装置Ｕの分担電流ＩＤ＝ＩＬ／Ｎを求め、各インバータ６の出力電流Ｉ２が分担電流ＩＤになるように、各無停電電源装置Ｕに含まれるコンバータ１およびインバータ６を制御する。
Based on the detection results of the plurality of current detectors CD2, the plurality of
また、複数の制御回路７は、負荷電流ＩＬを供給するために少なくとも必要な無停電電源装置Ｕの下限運転台数Ｎｌを求め、その下限運転台数Ｎｌに冗長運転台数Ｎｒ（たとえば１台）を加算して適正運転台数Ｎｓを求め、求めた適正運転台数Ｎｓと、現在の運転台数Ｎと、予め定められた運転の優先順位とに基いて、各無停電電源装置Ｕを運転状態および停止状態のうちのいずれの状態にさせるかを判別する。
Further, the plurality of
複数の制御回路７は、運転状態にすると判別した無停電電源装置Ｕに属するコンバータ１およびインバータ６を運転し、スイッチＳＷ３をオンする。また、複数の制御回路７は、停止状態にすると判別した無停電電源装置Ｕに属するコンバータ１およびインバータ６の運転を停止し、スイッチＳＷ３をオフする。
The plurality of
ここで、無停電電源装置Ｕの運転台数を制御する理由について説明する。図３は、図２に示した無停電電源装置Ｕの負荷率（％）と効率（％）の関係を示す図である。図３において、負荷率（％）が２０〜１００（％）である場合には９５％以上の高い効率（％）を得ることができるが、負荷率（％）が２０（％）よりも低くなると効率（％）が急に低下することが分かる。 Here, the reason for controlling the number of operating units of the uninterruptible power supply U will be described. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the load factor (%) and the efficiency (%) of the uninterruptible power supply U shown in FIG. In FIG. 3, when the load factor (%) is 20 to 100 (%), a high efficiency (%) of 95% or more can be obtained, but the load factor (%) is lower than 20 (%). Then, it can be seen that the efficiency (%) suddenly decreases.
Ｎ台の無停電電源装置Ｕを並列運転している場合、負荷電流ＩＬがＮ台の無停電電源装置Ｕに均等に分担され、各無停電電源装置Ｕの分担電流ＩＤはＩＤ＝ＩＬ／Ｎとなる。Ｎ台の無停電電源装置Ｕを並列運転している場合において、各無停電電源装置Ｕの負荷率（％）が２０（％）以下になり、効率（％）が低いときには、ｎ台の無停電電源装置Ｕの運転を停止することにより、各無停電電源装置Ｕの分担電流ＩＤ＝ＩＬ／（Ｎ−ｎ）を大きくし、各無停電電源装置Ｕの効率（％）を大きくすることができる。ただし、Ｎは２以上の整数であり、ｎは１以上でＮ以下の整数である。 When N uninterruptible power supplies U are operated in parallel, the load current IL is evenly shared by the N uninterruptible power supplies U, and the shared current ID of each uninterruptible power supply U is ID = IL / N. It becomes. When N uninterruptible power supplies U are operated in parallel and the load factor (%) of each uninterruptible power supply U is 20 (%) or less and the efficiency (%) is low, n uninterruptible power supplies are absent. By stopping the operation of the uninterruptible power supply U, the shared current ID = IL / (Nn) of each uninterruptible power supply U can be increased, and the efficiency (%) of each uninterruptible power supply U can be increased. can. However, N is an integer of 2 or more, and n is an integer of 1 or more and N or less.
たとえば、４台の無停電電源装置Ｕを並列運転しており、負荷率（％）が２０（％）である場合、２台の無停電電源装置Ｕの運転を停止することにより、負荷率（％）を４０（％）にし、効率（％）を高めることができる。 For example, when four uninterruptible power supplies U are operated in parallel and the load factor (%) is 20 (%), the load factor (%) is obtained by stopping the operation of the two uninterruptible power supplies U. %) Can be increased to 40 (%) to increase efficiency (%).
したがって、効率（％）の良い負荷率（％）になるように、たとえば図３では負荷率（％）が３０〜６０（％）になるように、無停電電源装置Ｕの運転台数を制御することにより、無停電電源システム全体の効率を向上させることができる。 Therefore, the number of operating units of the uninterruptible power supply U is controlled so that the load factor (%) with good efficiency (%) is obtained, for example, the load factor (%) is 30 to 60 (%) in FIG. As a result, the efficiency of the uninterruptible power supply system as a whole can be improved.
図４は、制御回路７のうちのコンバータ１、インバータ６、およびスイッチＳＷ３の制御に関連する部分の構成を示すブロック図である。図４において、制御回路７は、演算部１１、記憶部１２、判別部１３、操作部１４、電圧検出器１５〜１７、制御部１８、および制御電源１９を含む。自装置（たとえばＵ１）の演算部１１および制御部１８は、通信ケーブル１０を介して他装置（たとえばＵ２〜Ｕ８）の演算部１１および制御部１８に接続される。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a part of the
演算部１１は、自装置の電流検出器ＣＤ２の出力信号φＩ２を通信ケーブル１０を介して７台の他装置の演算部１１および制御部１８に送信するとともに、７台の他装置の電流検出器ＣＤ２の出力信号φＩ２を通信ケーブル１０を介して受信する。そして演算部１１は、８個の電流検出器ＣＤ２の出力信号φＩ２に基づいて、無停電電源装置Ｕの現在の運転台数Ｎを求め、求めた運転台数Ｎを判別部１３に与える。
The
また、演算部１１は、８個の電流検出器ＣＤ２の出力信号φＩ２に基づいて、８個のインバータ６の出力電流の和の電流、すなわち無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ８から負荷３１に供給される負荷電流ＩＬを求め、その負荷電流ＩＬを供給するために少なくとも必要な無停電電源装置Ｕの下限運転台数Ｎｌを求め、その下限運転台数Ｎｌに冗長運転台数Ｎｒ（たとえば１台）を加算して適正運転台数Ｎｓを求め、その適正運転台数Ｎｓを判別部１３に与える。
Further, the
下限運転台数Ｎｌに冗長運転台数Ｎｒを加算した適正運転台数Ｎｓの無停電電源装置Ｕを運転することにより、無停電電源システムの効率（％）を高め、かつ、たとえば１台の無停電電源装置Ｕが故障した場合に、運転中の無停電電源装置Ｕが過負荷状態になって停止し、負荷３１の運転が停止することを防止することができる。
By operating the uninterruptible power supply U having an appropriate number of operating units Ns obtained by adding the redundant operating number Nr to the lower limit operating number Nl, the efficiency (%) of the uninterruptible power supply system can be improved, and for example, one uninterruptible power supply device can be operated. When the U fails, it is possible to prevent the uninterruptible power supply U during operation from being overloaded and stopped, and the operation of the
記憶部１２には、無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ８が運転状態になる優先順位が格納されている。優先順位は、たとえば、無停電電源装置Ｕの番号順に設定される。この場合、無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ８の優先順位は、それぞれ第１位、第２位、…、第８位である。
The
判別部１３は、演算部１１によって求められた現在の運転台数Ｎおよび適正運転台数Ｎｓと、記憶部１２に格納された運転の優先順位とに基いて、自装置を運転状態にするか停止状態にするかを判別し、判別結果を示す信号φ１３を制御部１８に与える。
The
たとえば、現在の運転台数Ｎが３台であり、適正運転台数Ｎｓが２台である場合、判別部１３は、運転台数Ｎを１台減少させるべきであると判別する。判別部１３は、自装置の優先順位に基いて、自装置を停止状態にするか運転状態にするかを判別する。
For example, when the current number of operating units N is three and the appropriate number of operating units Ns is two, the
無停電電源装置Ｕ１の判別部１３は、自装置の優先順位が第１位であるので、自装置を運転状態にするべきであると判別する。無停電電源装置Ｕ２の判別部１３は、自装置の優先順位が第２位であるので、自装置を運転状態にするべきであると判別する。無停電電源装置Ｕ３〜Ｕ８の各々の判別部１３は、自装置の優先順位が第３位〜第８位であるので、自装置を停止状態にするべきであると判別する。
The
逆に、現在の運転台数Ｎが２台であり、適正運転台数Ｎｓが３台である場合、判別部１３は、運転台数Ｎを１台増加させるべきであると判別する。無停電電源装置Ｕ１の判別部１３は、自装置の優先順位が第１位であるので、自装置を運転状態にするべきであると判別する。無停電電源装置Ｕ２の判別部１３は、自装置の優先順位が第２位であるので、自装置を運転状態にするべきであると判別する。無停電電源装置Ｕ３の判別部１３は、自装置の優先順位が第３位であるので、自装置を運転状態にするべきであると判別する。無停電電源装置Ｕ４〜Ｕ８の各々の判別部１３は、自装置の優先順位が第４位〜第８位であるので、自装置を停止状態にするべきであると判別する。
On the contrary, when the current number of operating units N is 2 and the appropriate number of operating units Ns is 3, the discriminating
操作部１４は、たとえば操作ボタンを含む。システムの使用者は、操作部１４を操作することにより、無停電電源装置Ｕを手動で運転したり、自動的に運転させることができる。また、システムの使用者は、操作部１４を操作することにより、無停電電源装置Ｕの番号、無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ８が運転状態になる優先順位などを記憶部１２に書込むことができる。
The
１台の無停電電源装置Ｕの操作部１４を用いて運転の優先順位を記憶部１２に書込むと、その優先順位は制御部１８によって全ての無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ８の記憶部１２に書き込まれる。なお、無停電電源装置Ｕの番号は、その無停電電源装置Ｕが設置された位置、順番などにより自動的に設定されるようになっていてもよい。
When the operation priority is written to the
電圧検出器１５は、商用交流電源３０から供給される交流電圧ＶＩの瞬時値を検出し、その検出値を示す信号を制御部１８に与える。電圧検出器１６は、直流ライン２の直流電圧ＶＤＣを検出し、その検出値を示す信号を制御部１８に与える。電圧検出器１７は、インバータ６および交流フィルタＦ２によって生成された交流電圧ＶＯの瞬時値を検出し、その検出値を示す信号を制御部１８に与える。
The
制御部１８は、判別部１３によって自装置を停止状態にすると判別された場合には、自装置のコンバータ１およびインバータ６の運転を停止し、スイッチＳＷ３をオフさせる。また、制御部１８は、判別部１３によって自装置を運転状態にすると判別された場合には、自装置のコンバータ１およびインバータ６を運転し、スイッチＳＷ３をオンさせる。このとき制御部１８は、電圧検出器１５，１６および電流検出器ＣＤ１の出力信号φＩ１に基づいて、コンバータ１の直流出力電圧ＶＤＣが参照電圧ＶＤＣｒになるようにコンバータ１を制御する。また、制御部１８は、電圧検出器１５，１７および電流検出器ＣＤ２の出力信号φＩ２に基づき、商用交流電源３０からの交流電圧ＶＩに同期してインバータ６を制御し、商用周波数の交流電圧ＶＯを生成する。
When the
また、制御部１８は、無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ８の電流検出器ＣＤ２の出力信号φＩ２に基づいて、無停電電源装置Ｕの現在の運転台数Ｎと、無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ３のインバータ６の出力電流Ｉ２の和の電流すなわち負荷電流ＩＬを求める。そして、制御部１８は、自装置の分担電流ＩＤ＝ＩＬ／Ｎを求め、インバータ６の出力電流Ｉ２が分担電流ＩＤになるように、自装置のコンバータ１およびインバータ６を制御する。
Further, the
また、制御部１８は、電圧検出器１５の出力信号に基づいて、商用交流電源３０から交流電圧ＶＩが正常に供給されているか否かを判別する。制御部１８は、交流電圧ＶＩが下限値よりも小さい場合には、交流電圧ＶＩが正常に供給されておらず、停電が発生したと判別し、コンバータ１の運転を停止する。さらに、制御部１８は、電圧検出器１６によって検出される直流電圧ＶＤＣが下限値よりも低下した場合には、バッテリＢの直流電力が下限値よりも減少したと判別し、インバータ６の運転を停止し、スイッチＳＷ３をオフする。
Further, the
制御電源１９は、制御回路７全体に電源電圧ＶＣＣを供給する。コンバータ１およびインバータ６の運転が停止されている場合でも、制御回路７は制御電源１９からの電源電圧ＶＣＣによって駆動され続ける。
The
図５は、図４に示した制御回路７の動作を示すフローチャートである。制御回路７が動作するときには、無停電電源システムの電源がオンされ、無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ８のうちの所定台数（たとえば２台）の無停電電源装置Ｕが運転状態にされているものとする。
FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the
図５のステップＳ１において演算部１１は、自装置の電流検出器ＣＤ２の出力信号φＩ２に基づいて、自装置のインバータ６の出力電流Ｉ２を検出する。自装置のインバータ６の出力電流Ｉ２の検出値は、７台の他装置の演算部１１および制御部１８に与えられる。逆に、７台の他装置のインバータ６の出力電流Ｉ２の検出値が自装置の演算部１１および制御部１８に与えられる。
In step S1 of FIG. 5, the
ステップＳ２において演算部１１は、無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ８のインバータ６の出力電流Ｉ２の検出値に基づいて、無停電電源装置Ｕの現在の運転台数Ｎを検出する。また、演算部１１は、無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ８のインバータ６の出力電流Ｉ２の検出値を合計して、無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ８から負荷３１に供給されている負荷電流ＩＬを検出する。
In step S2, the
ステップＳ３において演算部１１は、ステップＳ２で求めた負荷電流ＩＬに基いて、負荷３１を運転するために少なくとも必要な無停電電源装置Ｕの下限運転台数Ｎｌを求める。ステップＳ４において演算部１１は、ステップＳ２で求めた下限運転台数Ｎｌに一定の冗長運転台数Ｎｒ（たとえば１台）を加算して適正運転台数Ｎｓを求める。
In step S3, the
ステップＳ５において判別部１３は、ステップＳ２で求められた現在の運転台数Ｎと、ステップＳ４で求められた適正運転台数Ｎｓと、記憶部１２に記憶された運転の優先順位とに基いて、自装置を運転状態にするか停止状態にするかを判別する。
In step S5, the discriminating
ステップＳ５において自装置を運転状態にすると判別された場合には、ステップＳ６において制御部１８は、自装置のコンバータ１およびインバータ６を運転するとともにスイッチＳＷ３をオンする。
When it is determined in step S5 that the own device is in the operating state, the
ステップＳ５において自装置を停止状態にすると判別された場合には、ステップＳ７において制御部１８は、自装置のコンバータ１およびインバータ６の運転を停止し、スイッチＳＷ３をオフする。ステップＳ６またはＳ７の後に、ステップＳ１が再度実行される。
When it is determined in step S5 that the own device is to be stopped, the
図６は、この無停電電源システムの動作を示す図である。図６の横軸は負荷電流ＩＬを示し、その縦軸は下限運転台数Ｎｌ、冗長運転台数Ｎｒ、および適正運転台数Ｎｓを示している。負荷電流ＩＬ（Ａ）は、無停電電源装置Ｕの定格電流Ｉｒの倍数で示されている。 FIG. 6 is a diagram showing the operation of this uninterruptible power supply system. The horizontal axis of FIG. 6 indicates the load current IL, and the vertical axis thereof indicates the lower limit operating number Nl, the redundant operating number Nr, and the appropriate operating number Ns. The load current IL (A) is indicated by a multiple of the rated current Ir of the uninterruptible power supply U.
図６において、冗長運転台数Ｎｒは一定値であり、１台である。適正運転台数Ｎｓは、下限運転台数Ｎｌに１を加算した台数となる。０＜ＩＬ≦Ｉｒである場合には、下限運転台数Ｎｌは１台となり、適正運転台数Ｎｓは２台となる。Ｉｒ＜ＩＬ≦２Ｉｒである場合には、下限運転台数Ｎｌは２台となり、適正運転台数Ｎｓは３台となる。２Ｉｒ＜ＩＬ≦３Ｉｒである場合には、下限運転台数Ｎｌは３台となり、適正運転台数Ｎｓは４台となる。以下同様にして、６Ｉｒ＜ＩＬ≦７Ｉｒである場合には、下限運転台数Ｎｌは７台となり、適正運転台数Ｎｓは８台となる。 In FIG. 6, the redundant operation number Nr is a constant value and is one. The proper operating number Ns is the number obtained by adding 1 to the lower limit operating number Nl. When 0 <IL ≦ Ir, the lower limit operating number Nl is one and the proper operating number Ns is two. When Ir <IL ≦ 2Ir, the lower limit operating number Nl is 2 and the proper operating number Ns is 3. When 2Ir <IL ≦ 3Ir, the lower limit operating number Nl is 3 and the proper operating number Ns is 4. Similarly, when 6Ir <IL ≦ 7Ir, the lower limit operating number Nl is 7, and the appropriate operating number Ns is 8.
たとえば、負荷電流ＩＬが定格電流Ｉｒの１．５倍である場合には、下限運転台数Ｎｌは２台となり、適正運転台数Ｎｓは３台となり、３台の無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ３が運転される。このとき、各無停電電源装置Ｕの負荷率は５０％となり、図３で示したように、高い効率（％）が得られる。 For example, when the load current IL is 1.5 times the rated current Ir, the lower limit operating number Nl is 2, the proper operating number Ns is 3, and the three uninterruptible power supplies U1 to U3 are operating. Will be done. At this time, the load factor of each uninterruptible power supply U is 50%, and as shown in FIG. 3, high efficiency (%) can be obtained.
また、１台の無停電電源装置Ｕ１が故障した場合には、代わりの無停電電源装置Ｕ４が停止状態から運転状態になるまでの期間は、２台の無停電電源装置Ｕ２，Ｕ３によって負荷電流ＩＬを供給する。このとき、無停電電源装置Ｕ２，Ｕ３の各々の負荷率は７５％となり、無停電電源装置Ｕ２，Ｕ３の各々が過負荷状態になることもない。無停電電源装置Ｕ４が運転状態にされると、再び３台の無停電電源装置Ｕ２〜Ｕ４によって負荷３１が運転される。
If one uninterruptible power supply U1 fails, the load current will be increased by the two uninterruptible power supplies U2 and U3 during the period from the stopped state to the operating state of the alternative uninterruptible power supply U4. Supply IL. At this time, the load factor of each of the uninterruptible power supplies U2 and U3 is 75%, and each of the uninterruptible power supplies U2 and U3 does not become overloaded. When the uninterruptible power supply U4 is put into the operating state, the
図７は、本実施の形態１の比較例を示す図であって、図６と対比される図である。この比較例では、冗長運転台数Ｎｒは０台であり、下限運転台数Ｎｌが適正運転台数Ｎｓとなる。図７において、０＜ＩＬ≦Ｉｒである場合には、適正運転台数Ｎｓは１台となる。Ｉｒ＜ＩＬ≦２Ｉｒである場合には、適正運転台数Ｎｓは２台となる。２Ｉｒ＜ＩＬ≦３Ｉｒである場合には、適正運転台数Ｎｓは３台となる。以下同様にして、７Ｉｒ＜ＩＬ≦８Ｉｒである場合には、適正運転台数Ｎｓは８台となる。 FIG. 7 is a diagram showing a comparative example of the first embodiment, and is a diagram to be compared with FIG. In this comparative example, the redundant operation number Nr is 0, and the lower limit operation number Nl is the appropriate operation number Ns. In FIG. 7, when 0 <IL ≦ Ir, the proper number of operating units Ns is one. When Ir <IL ≦ 2Ir, the appropriate number of operating units Ns is 2. When 2Ir <IL ≦ 3Ir, the appropriate number of operating units Ns is three. Similarly, when 7Ir <IL ≦ 8Ir, the appropriate number of operating units Ns is eight.
たとえば、負荷電流ＩＬが定格電流Ｉｒの１．５倍である場合には、適正運転台数Ｎｓは２台となり、２台の無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２が運転される。このとき、各無停電電源装置Ｕの負荷率は７５％となり、図３で示したように、高い効率（％）が得られる。 For example, when the load current IL is 1.5 times the rated current Ir, the appropriate number of operating units Ns is two, and the two uninterruptible power supplies U1 and U2 are operated. At this time, the load factor of each uninterruptible power supply U is 75%, and as shown in FIG. 3, high efficiency (%) can be obtained.
しかし、１台の無停電電源装置Ｕ１が故障した場合には、代わりの無停電電源装置Ｕ３が停止状態から運転状態になるまでの期間は、１台の無停電電源装置Ｕ２によって負荷電流ＩＬを供給することとなる。このとき、無停電電源装置Ｕ２の負荷率は１５０％となり、無停電電源装置Ｕ２が過負荷状態になって停止され、負荷３１の運転が停止される恐れがある。
However, if one uninterruptible power supply U1 fails, the load current IL is increased by one uninterruptible power supply U2 during the period from the stopped state to the operating state of the alternative uninterruptible power supply U3. It will be supplied. At this time, the load factor of the uninterruptible power supply U2 becomes 150%, and the uninterruptible power supply U2 may be stopped in an overloaded state, and the operation of the
以上のように、この実施の形態１では、負荷電流ＩＬを供給するために少なくとも必要な無停電電源装置Ｕの下限運転台数Ｎｌを求め、その下限運転台数Ｎｌに冗長運転台数Ｎｒを加算して適正運転台数Ｎｓを求め、その適正運転台数Ｎｓの無停電電源装置Ｕを運転する。したがって、適正運転台数Ｎｓの無停電電源装置Ｕを運転しているときに、冗長運転台数Ｎｒ以下の台数の無停電電源装置Ｕが故障した場合でも、下限運転台数Ｎｌ以上の台数の無停電電源装置Ｕが運転される。よって、運転中の複数の無停電電源装置Ｕのうちのいずれかの無停電電源装置Ｕが故障した場合でも負荷３１の運転を継続することができる。
As described above, in the first embodiment, at least the lower limit operating number Nl of the uninterruptible power supply U required to supply the load current IL is obtained, and the redundant operating number Nr is added to the lower limit operating number Nl. The appropriate number of operating units Ns is obtained, and the uninterruptible power supply U having the appropriate number of operating units Ns is operated. Therefore, even if the number of uninterruptible power supplies U of the redundant operation number Nr or less fails while operating the uninterruptible power supply U of the appropriate number of operating units Ns, the number of uninterruptible power supplies U of the lower limit operating number Nl or more The device U is operated. Therefore, even if any one of the plurality of uninterruptible power supply devices U during operation fails, the operation of the
なお、この実施の形態１では、本願発明が８台の無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ８を備えた無停電電源システムに適用された場合について説明したが、これに限るものではなく、本願発明は３台以上の任意の台数の無停電電源装置Ｕを備えた無停電電源システムに適用可能であることは言うまでもない。 In the first embodiment, the case where the present invention is applied to an uninterruptible power supply system including eight uninterruptible power supplies U1 to U8 has been described, but the present invention is not limited to this, and the present invention is 3 Needless to say, it can be applied to an uninterruptible power supply system provided with an arbitrary number of uninterruptible power supply units U.
［実施の形態２］
図８は、実施の形態２による無停電電源システムの要部を示すブロック図であって、図４と対比される図である。図８を参照して、この無停電電源システムが実施の形態１の無停電電源システムと異なる点は、各無停電電源装置Ｕの制御回路７が制御回路７Ａで置換されている点である。制御回路７Ａは、制御回路７の演算部１１を演算部１１Ａで置換したものである。
[Embodiment 2]
FIG. 8 is a block diagram showing a main part of the uninterruptible power supply system according to the second embodiment, and is a diagram to be compared with FIG. With reference to FIG. 8, the uninterruptible power supply system differs from the uninterruptible power supply system of the first embodiment in that the
図９は、制御回路７Ａの動作を示すフローチャートであって、図５と対比される図である。図９を参照して、制御回路７Ａの動作が制御回路７の動作と異なる点は、ステップＳ３とステップＳ４の間にステップＳ３Ａが追加されている点である。
FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the control circuit 7A, which is compared with FIG. With reference to FIG. 9, the operation of the control circuit 7A differs from the operation of the
ステップＳ１〜Ｓ３において演算部１１Ａは、演算部１１と同様にして下限運転台数Ｎｌを求める。ステップＳ３Ａにおいて演算部１１Ａは、下限運転台数Ｎｌに応じた値の冗長運転台数Ｎｒを求める。具体的には演算部１１Ａは、ステップＳ３で求めた下限運転台数Ｎｌが所定値（たとえば３）以下である場合には冗長運転台数Ｎｒを１以上の第１の値（たとえば１）とし、下限運転台数Ｎｌが所定値（たとえば３台）よりも大きい場合には冗長運転台数Ｎｒを第１の値よりも小さな第２の値（たとえば０）とする。
In steps S1 to S3, the
ステップＳ４において演算部１１Ａは、ステップＳ３Ａで求めた冗長運転台数Ｎｒを下限運転台数Ｎｌに加算して適正運転台数Ｎｓを求める。ステップＳ５〜Ｓ７については、図５で説明した通りである。
In step S4, the
図１０は、この無停電電源システムの動作を示す図であって、図７と対比される図である。図１０を参照して、０＜ＩＬ≦３Ｉｒである場合（すなわちＮｌ≦３である場合）には冗長運転台数Ｎｒは１台にされ、３Ｉｒ＜ＩＬである場合（すなわち３＜Ｎｌである場合）には冗長運転台数Ｎｒは０台にされる。 FIG. 10 is a diagram showing the operation of this uninterruptible power supply system, and is a diagram to be compared with FIG. 7. With reference to FIG. 10, when 0 <IL ≦ 3Ir (that is, when Nl ≦ 3), the redundant operation number Nr is set to 1, and when 3Ir <IL (that is, 3 <Nl). ), The redundant operation number Nr is set to 0.
０＜ＩＬ≦Ｉｒである場合には、下限運転台数Ｎｌは１台となり、適正運転台数Ｎｓは２台となる。Ｉｒ＜ＩＬ≦２Ｉｒである場合には、下限運転台数Ｎｌは２台となり、適正運転台数Ｎｓは３台となる。２Ｉｒ＜ＩＬ≦３Ｉｒである場合には、下限運転台数Ｎｌは３台となり、適正運転台数Ｎｓは４台となる。 When 0 <IL ≦ Ir, the lower limit operating number Nl is one and the proper operating number Ns is two. When Ir <IL ≦ 2Ir, the lower limit operating number Nl is 2 and the proper operating number Ns is 3. When 2Ir <IL ≦ 3Ir, the lower limit operating number Nl is 3 and the proper operating number Ns is 4.
３Ｉｒ＜ＩＬ≦４Ｉｒである場合には、下限運転台数Ｎｌは４台となり、適正運転台数Ｎｓは４台となる。以下同様にして、７Ｉｒ＜ＩＬ≦８Ｉｒである場合には、下限運転台数Ｎｌは８台となり、適正運転台数Ｎｓは８台となる。 When 3Ir <IL ≦ 4Ir, the lower limit operating number Nl is 4 and the proper operating number Ns is 4. Similarly, when 7Ir <IL ≦ 8Ir, the lower limit operating number Nl is 8 and the proper operating number Ns is 8.
たとえば、負荷電流ＩＬが定格電流Ｉｒの３．６倍である場合には、下限運転台数Ｎｌは４台となり、適正運転台数Ｎｓは４台となり、４台の無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ４が運転される。このとき、各無停電電源装置Ｕの負荷率は９０％となり、図３で示したように、高い効率（％）が得られる。 For example, when the load current IL is 3.6 times the rated current Ir, the lower limit operating number Nl is 4, the proper operating number Ns is 4, and the four uninterruptible power supplies U1 to U4 are operating. Will be done. At this time, the load factor of each uninterruptible power supply U is 90%, and as shown in FIG. 3, high efficiency (%) can be obtained.
また、１台の無停電電源装置Ｕ１が故障した場合には、代わりの無停電電源装置Ｕ５が停止状態から運転状態になるまでの期間は、３台の無停電電源装置Ｕ２〜Ｕ４によって負荷電流ＩＬを供給する。このとき、無停電電源装置Ｕ２〜Ｕ４の各々の負荷率Ｅｕは１２０％となる。ただし、無停電電源装置Ｕの負荷率Ｅｕ（％）は、インバータ６の出力電流Ｉ２を無停電電源装置Ｕの定格電流Ｉｒで除算することにより得られる値であり、Ｅ＝１００×Ｉ２／Ｉｒ（％）である。
Further, when one uninterruptible power supply U1 fails, the load current is increased by the three uninterruptible power supplies U2 to U4 during the period from the stopped state to the operating state of the alternative uninterruptible power supply U5. Supply IL. At this time, the load factor Eu of each of the uninterruptible power supplies U2 to U4 is 120%. However, the load factor Eu (%) of the uninterruptible power supply U is a value obtained by dividing the output current I2 of the
負荷率Ｅが１００％を超えると、無停電電源装置Ｕは過負荷状態となる。しかし、無停電電源装置Ｕが過負荷状態になっても、負荷率Ｅ（％）が上限値Ｅｈ（たとえば１３３％）以下であれば、当該無停電電源装置Ｕを直ちに停止させる必要はなく、当該無停電電源装置Ｕの運転を所定時間だけ継続することが可能である。なお、無停電電源装置Ｕの出力電流Ｉ２が定格値Ｉｒよりも大きな上限値Ｉｈになると、無停電電源装置Ｕの負荷率Ｅ（％）は上限値Ｅｈになる。 When the load factor E exceeds 100%, the uninterruptible power supply U is in an overloaded state. However, even if the uninterruptible power supply U becomes overloaded, if the load factor E (%) is equal to or less than the upper limit value Eh (for example, 133%), it is not necessary to immediately stop the uninterruptible power supply U. The operation of the uninterruptible power supply U can be continued for a predetermined time. When the output current I2 of the uninterruptible power supply U reaches the upper limit value Ih larger than the rated value Ir, the load factor E (%) of the uninterruptible power supply U becomes the upper limit value Eh.
したがって、無停電電源装置Ｕ２〜Ｕ４の各々が軽い過負荷状態になるが、所定時間内であれば負荷３１の運転を継続することが可能である。所定時間内に無停電電源装置Ｕ５が運転状態にされると、再び４台の無停電電源装置Ｕ２〜Ｕ５によって負荷３１が運転される。
Therefore, although each of the uninterruptible power supplies U2 to U4 is in a light overload state, the operation of the
以上のように、この実施の形態２では、実施の形態１と同じ効果が得られる他、負荷電流ＩＬが大きい場合には、冗長運転台数Ｎｒを減らして効率的な運転をすることができる。 As described above, in the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and when the load current IL is large, the redundant operation number Nr can be reduced to perform efficient operation.
［実施の形態３］
図１１は、実施の形態３による無停電電源システムの要部を示すブロック図であって、図８と対比される図である。図１１を参照して、この無停電電源システムが実施の形態２の無停電電源システムと異なる点は、各無停電電源装置Ｕの制御回路７Ａが制御回路７Ｂで置換されている点である。制御回路７Ｂは、制御回路７Ａの演算部１１Ａを演算部１１Ｂで置換したものである。
[Embodiment 3]
FIG. 11 is a block diagram showing a main part of the uninterruptible power supply system according to the third embodiment, and is a diagram to be compared with FIG. With reference to FIG. 11, the uninterruptible power supply system differs from the uninterruptible power supply system of the second embodiment in that the control circuit 7A of each uninterruptible power supply U is replaced by the
図１２は、制御回路７Ｂの動作を示すフローチャートであって、図９と対比される図である。図１２を参照して、制御回路７Ｂの動作が制御回路７Ａの動作と異なる点は、ステップＳ３ＡがステップＳ３Ｂで置換されている点である。
FIG. 12 is a flowchart showing the operation of the
ステップＳ１〜Ｓ３において演算部１１Ｂは、演算部１１と同様にして負荷電流ＩＬと下限運転台数Ｎｌを求める。ステップＳ３Ｂにおいて演算部１１Ｂは、負荷電流ＩＬと下限運転台数Ｎｌに基づいて冗長運転台数Ｎｒを求める。
In steps S1 to S3, the
上述したように、無停電電源装置Ｕが過負荷状態になっても、負荷率Ｅ（％）が上限値Ｅｈ以下であれば、すなわち出力電流Ｉ２が上限値Ｉｈ以下であれば、当該無停電電源装置Ｕを直ちに停止させる必要はなく、当該無停電電源装置Ｕの運転を所定時間だけ継続することが可能である。 As described above, even if the uninterruptible power supply U is in an overload state, if the load factor E (%) is equal to or less than the upper limit value Eh, that is, if the output current I2 is equal to or less than the upper limit value Ih, the uninterruptible power supply U is said to be uninterruptible. It is not necessary to stop the power supply device U immediately, and the operation of the uninterruptible power supply device U can be continued for a predetermined time.
したがって、適正運転台数Ｎｓの無停電電源装置Ｕを運転している場合において、冗長運転台数Ｎｒ以下の台数（たとえば１台）の無停電電源装置Ｕが故障したときに、残りの各無停電電源装置Ｕの負荷率Ｅ（％）が上限値Ｅｈ以下になるように、冗長運転台数Ｎｒを決定すればよい。 Therefore, in the case of operating the uninterruptible power supply U having the appropriate number of operating units Ns, when the number of uninterruptible power supply units U of the redundant operating number Nr or less (for example, one unit) fails, each of the remaining uninterruptible power supplies U The redundant operation number Nr may be determined so that the load factor E (%) of the device U is equal to or less than the upper limit value Eh.
そこで、ステップＳ３Ｂにおいて演算部１１Ｂは、下限運転台数Ｎｌよりも１台少ない台数（Ｎｌ−１）の無停電電源装置Ｕから負荷電流ＩＬを供給すると、各無停電電源装置Ｕの出力電流Ｉ２［＝ＩＬ／（Ｎｌ−１）］が上限値Ｉｈを超える場合（Ｉ２＞Ｉｈ）には、冗長運転台数Ｎｒを１以上の所定値（たとえば１台）に設定する。
Therefore, in step S3B, when the
また、ステップＳ３Ｂにおいて演算部１１Ｂは、下限運転台数Ｎｌよりも１台少ない台数（Ｎｌ−１）の無停電電源装置Ｕから負荷電流ＩＬを供給しても、各無停電電源装置Ｕの出力電流Ｉ２が上限値Ｉｈ以下になる場合（Ｉ２≦Ｉｈ）には、冗長運転台数Ｎｒを０台に設定する。
Further, in step S3B, even if the
ステップＳ４において演算部１１Ｂは、ステップＳ３Ｂで求めた冗長運転台数Ｎｒを下限運転台数Ｎｌに加算して適正運転台数Ｎｓを求める。ステップＳ５〜Ｓ７については、図５で説明した通りである。
In step S4, the
図１３は、この無停電電源システムの動作を示す図であって、図１０と対比される図である。図１３を参照して、０＜ＩＬ≦Ｉｒである場合には、下限運転台数Ｎｌは１台となり、冗長運転台数Ｎｒは１台となり、適正運転台数Ｎｓは２台となる。 FIG. 13 is a diagram showing the operation of this uninterruptible power supply system, and is a diagram to be compared with FIG. With reference to FIG. 13, when 0 <IL ≦ Ir, the lower limit operating number Nl is 1, the redundant operating number Nr is 1, and the proper operating number Ns is 2.
Ｉｒ＜ＩＬ≦１．２×Ｉｒである場合には、下限運転台数Ｎｌは２台となり、冗長運転台数Ｎｒは０台となり、適正運転台数Ｎｓは２台となる。たとえば、ＩＬ＝１．２×Ｉｒであり、２台の無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２が運転されている場合に、１台の無停電電源装置Ｕ１が故障しても無停電電源装置Ｕ２の負荷率Ｅは１２０％になり、所定時間であれば無停電電源装置Ｕ２のみによって負荷３１の運転を継続することは可能である。所定時間内に無停電電源装置Ｕ３が運転状態にされると、再び２台の無停電電源装置Ｕ２，Ｕ３によって負荷３１が運転される。
When Ir <IL ≦ 1.2 × Ir, the lower limit operating number Nl is 2, the redundant operating number Nr is 0, and the appropriate operating number Ns is 2. For example, when IL = 1.2 × Ir and two uninterruptible power supplies U1 and U2 are in operation, even if one uninterruptible power supply U1 fails, the load of the uninterruptible power supply U2 The rate E becomes 120%, and it is possible to continue the operation of the
１．２×Ｉｒ＜ＩＬ≦２．０×Ｉｒである場合には、下限運転台数Ｎｌは２台となり、冗長運転台数Ｎｒは１台となり、適正運転台数Ｎｓは３台となる。また、２．０×Ｉｒ＜ＩＬ≦２．４×Ｉｒである場合には、下限運転台数Ｎｌは３台となり、冗長運転台数Ｎｒは０台となり、適正運転台数Ｎｓは３台となる。たとえば、ＩＬ＝２．４×Ｉｒであり、３台の無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ３が運転されている場合に、１台の無停電電源装置Ｕ１が故障しても無停電電源装置Ｕ２，Ｕ３の各々の負荷率Ｅｕは１２０％になり、所定時間であれば無停電電源装置Ｕ２，Ｕ３のみによって負荷３１の運転を継続することは可能である。
When 1.2 × Ir <IL ≦ 2.0 × Ir, the lower limit operating number Nl is 2, the redundant operating number Nr is 1, and the appropriate operating number Ns is 3. When 2.0 × Ir <IL ≦ 2.4 × Ir, the lower limit operating number Nl is 3, the redundant operating number Nr is 0, and the appropriate operating number Ns is 3. For example, when IL = 2.4 × Ir and three uninterruptible power supplies U1 to U3 are in operation, even if one uninterruptible power supply U1 fails, the uninterruptible power supplies U2 and U3 The load factor Eu of each of the above is 120%, and it is possible to continue the operation of the
２．４×Ｉｒ＜ＩＬ≦３．０×Ｉｒである場合には、下限運転台数Ｎｌは３台となり、冗長運転台数Ｎｒは１台となり、適正運転台数Ｎｓは４台となる。また、３．０×Ｉｒ＜ＩＬ≦３．６×Ｉｒである場合には、下限運転台数Ｎｌは４台となり、冗長運転台数Ｎｒは０台となり、適正運転台数Ｎｓは４台となる。たとえば、ＩＬ＝３．６×Ｉｒであり、４台の無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ４が運転されている場合に、１台の無停電電源装置Ｕ１が故障しても無停電電源装置Ｕ２〜Ｕ４の各々の負荷率Ｅｕは１２０％になり、所定時間であれば無停電電源装置Ｕ２〜Ｕ４のみによって負荷３１の運転を継続することは可能である。
When 2.4 × Ir <IL ≦ 3.0 × Ir, the lower limit operating number Nl is 3, the redundant operating number Nr is 1, and the appropriate operating number Ns is 4. When 3.0 × Ir <IL ≦ 3.6 × Ir, the lower limit operating number Nl is 4, the redundant operating number Nr is 0, and the appropriate operating number Ns is 4. For example, when IL = 3.6 × Ir and four uninterruptible power supplies U1 to U4 are in operation, even if one uninterruptible power supply U1 fails, the uninterruptible power supplies U2 to U4 Each load factor Eu is 120%, and it is possible to continue the operation of the
３．６×Ｉｒ＜ＩＬ≦４．０×Ｉｒである場合には、下限運転台数Ｎｌは４台となり、冗長運転台数Ｎｒは１台となり、適正運転台数Ｎｓは５台となる。また、４．０×Ｉｒ＜ＩＬ≦４．８×Ｉｒである場合には、下限運転台数Ｎｌは５台となり、冗長運転台数Ｎｒは０台となり、適正運転台数Ｎｓは５台となる。たとえば、ＩＬ＝４．８×Ｉｒであり、５台の無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ５が運転されている場合に、１台の無停電電源装置Ｕ１が故障しても無停電電源装置Ｕ２〜Ｕ５の各々の負荷率Ｅｕは１２０％になり、所定時間であれば無停電電源装置Ｕ２〜Ｕ５のみによって負荷３１の運転を継続することは可能である。
When 3.6 × Ir <IL ≦ 4.0 × Ir, the lower limit operating number Nl is 4, the redundant operating number Nr is 1, and the proper operating number Ns is 5. When 4.0 × Ir <IL ≦ 4.8 × Ir, the lower limit operating number Nl is 5, the redundant operating number Nr is 0, and the appropriate operating number Ns is 5. For example, when IL = 4.8 × Ir and five uninterruptible power supplies U1 to U5 are in operation, even if one uninterruptible power supply U1 fails, the uninterruptible power supplies U2 to U5 The load factor Eu of each of the above is 120%, and it is possible to continue the operation of the
４．８×Ｉｒ＜ＩＬ≦５．０×Ｉｒである場合には、下限運転台数Ｎｌは５台となり、冗長運転台数Ｎｒは１台となり、適正運転台数Ｎｓは６台となる。５．０×Ｉｒ＜ＩＬ≦６．０×Ｉｒである場合には、下限運転台数Ｎｌは６台となり、冗長運転台数Ｎｒは０台となり、適正運転台数Ｎｓは６台となる。たとえば、ＩＬ＝６．０×Ｉｒであり、６台の無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ６が運転されている場合に、１台の無停電電源装置Ｕ１が故障しても無停電電源装置Ｕ２〜Ｕ６の各々の負荷率Ｅｕは１２０％になり、所定時間であれば無停電電源装置Ｕ２〜Ｕ６のみによって負荷３１の運転を継続することは可能である。
When 4.8 × Ir <IL ≦ 5.0 × Ir, the lower limit operating number Nl is 5, the redundant operating number Nr is 1, and the proper operating number Ns is 6. When 5.0 × Ir <IL ≦ 6.0 × Ir, the lower limit operating number Nl is 6, the redundant operating number Nr is 0, and the proper operating number Ns is 6. For example, when IL = 6.0 × Ir and six uninterruptible power supplies U1 to U6 are in operation, even if one uninterruptible power supply U1 fails, the uninterruptible power supplies U2 to U6 Each load factor Eu is 120%, and it is possible to continue the operation of the
６．０×Ｉｒ＜ＩＬ≦７．０×Ｉｒである場合には、下限運転台数Ｎｌは７台となり、冗長運転台数Ｎｒは０台となり、適正運転台数Ｎｓは７台となる。たとえば、ＩＬ＝７．０×Ｉｒであり、７台の無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ７が運転されている場合に、１台の無停電電源装置Ｕ１が故障しても無停電電源装置Ｕ２〜Ｕ７の各々の負荷率Ｅｕは１１７％になり、所定時間であれば無停電電源装置Ｕ２〜Ｕ７のみによって負荷３１の運転を継続することは可能である。
When 6.0 × Ir <IL ≦ 7.0 × Ir, the lower limit operating number Nl is 7, the redundant operating number Nr is 0, and the proper operating number Ns is 7. For example, when IL = 7.0 × Ir and seven uninterruptible power supplies U1 to U7 are in operation, even if one uninterruptible power supply U1 fails, the uninterruptible power supplies U2 to U7 Each load factor Eu is 117%, and it is possible to continue the operation of the
７．０×Ｉｒ＜ＩＬ≦８．０×Ｉｒである場合には、下限運転台数Ｎｌは８台となり、冗長運転台数Ｎｒは０台となり、適正運転台数Ｎｓは８台となる。たとえば、ＩＬ＝８．０×Ｉｒであり、８台の無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ７が運転されている場合に、１台の無停電電源装置Ｕ１が故障しても無停電電源装置Ｕ２〜Ｕ８の各々の負荷率Ｅｕは１１４％になり、所定時間であれば無停電電源装置Ｕ２〜Ｕ８のみによって負荷３１の運転を継続することは可能である。所定時間内に無停電電源装置Ｕ１を予備の無停電電源装置Ｕｓ（図示せず）と置換し、その無停電電源装置Ｕｓを停止状態から運転状態にすれば、再び８台の無停電電源装置Ｕ２〜Ｕ８，Ｕｓによって負荷３１を運転することが可能となる。
When 7.0 × Ir <IL ≦ 8.0 × Ir, the lower limit operating number Nl is 8, the redundant operating number Nr is 0, and the proper operating number Ns is 8. For example, when IL = 8.0 × Ir and eight uninterruptible power supplies U1 to U7 are in operation, even if one uninterruptible power supply U1 fails, the uninterruptible power supplies U2 to U8 Each load factor Eu is 114%, and it is possible to continue the operation of the
この実施の形態３でも、実施の形態２と同じ効果が得られる。 The same effect as that of the second embodiment can be obtained in the third embodiment.
［実施の形態４］
図１４は、実施の形態４による無停電電源システムの要部を示すブロック図であって、図４と対比される図である。図１４を参照して、この無停電電源システムが実施の形態１の無停電電源システムと異なる点は、各無停電電源装置Ｕの制御回路７が制御回路７Ｃで置換されている点である。制御回路７Ｃは、制御回路７内にタイマー２０を追加したものである。
[Embodiment 4]
FIG. 14 is a block diagram showing a main part of the uninterruptible power supply system according to the fourth embodiment, and is a diagram to be compared with FIG. With reference to FIG. 14, this uninterruptible power supply system differs from the uninterruptible power supply system of the first embodiment in that the
タイマー２０は、自装置が運転状態にされた時間を計測し、計測した時間が所定時間に到達したことに応じて書換指令信号を一定時間だけ出力する。タイマー２０から書換指令信号が出力されると、そのタイマー２０の計測時間は０秒にリセットされる。
The
制御部１８は、タイマー２０からの書換指令信号に応答して、記憶部１２に格納された運転の優先順位を更新し、自装置の優先順位を最下位にし、７個の他装置の優先順位を１つずつ繰り上げる。
In response to the rewrite command signal from the
たとえば、無停電電源装置Ｕ１の制御部１８は、タイマー２０からの書換指令信号に応答して、記憶部１２に格納された運転の優先順位を更新し、対応する無停電電源装置Ｕ１の優先順位を最下位にし、他の無停電電源装置Ｕ２〜Ｕ８の優先順位を１つずつ繰り上げる。すなわち、無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ８が運転状態にされる優先順位は、それぞれ第８位、第１位〜第７位に更新される。
For example, the
図５で示したように、ステップＳ５において判別部１３は、ステップＳ２で求められた現在の運転台数Ｎと、ステップＳ４で求められた適正運転台数Ｎｓと、記憶部１２に記憶された運転の優先順位とに基いて、自装置を運転状態にするか停止状態にするかを判別する。
As shown in FIG. 5, in step S5, the discriminating
したがって、たとえば無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ３の運転中に無停電電源装置Ｕ１の運転時間が所定時間に到達した場合には、無停電電源装置Ｕ１が停止状態にされるとともに、無停電電源装置Ｕ４が運転状態にされる。他の構成および動作は実施の形態１と同じであるので、その説明は繰り返さない。 Therefore, for example, when the operating time of the uninterruptible power supply U1 reaches a predetermined time during the operation of the uninterruptible power supply U1 to U3, the uninterruptible power supply U1 is stopped and the uninterruptible power supply U4 Is put into operation. Since other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, the description thereof will not be repeated.
以上のように、この実施の形態４では、ある無停電電源装置Ｕの運転時間が所定時間に到達した場合には、その無停電電源装置Ｕを停止状態にするとともに他の無停電電源装置Ｕを運転状態にする。したがって、無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ８の運転時間を均等化することができるので、運転状態にされる無停電電源装置Ｕが決められていた実施の形態１と比べ、各無停電電源装置Ｕの故障の発生を遅らせることができる。 As described above, in the fourth embodiment, when the operating time of a certain uninterruptible power supply U reaches a predetermined time, the uninterruptible power supply U is stopped and the other uninterruptible power supply U is stopped. To the operating state. Therefore, since the operating times of the uninterruptible power supplies U1 to U8 can be equalized, the uninterruptible power supply U of each uninterruptible power supply U is compared with the first embodiment in which the uninterruptible power supply U to be put into the operating state is determined. The occurrence of a failure can be delayed.
［実施の形態５］
図１５は、実施の形態５による無停電電源システムの要部を示すブロック図であって、図４と対比される図である。図１５を参照して、この無停電電源システムが実施の形態１の無停電電源システムと異なる点は、各無停電電源装置Ｕの制御回路７が制御回路７Ｄで置換されている点である。制御回路７Ｄは、制御回路７内に故障検出器２１および報知部２２を追加したものである。
[Embodiment 5]
FIG. 15 is a block diagram showing a main part of the uninterruptible power supply system according to the fifth embodiment, and is a diagram to be compared with FIG. With reference to FIG. 15, this uninterruptible power supply system differs from the uninterruptible power supply system of the first embodiment in that the
故障検出器２１は、自装置の故障の有無を検出し、自装置が故障した場合は故障検出信号を出力する。制御部１８は、自装置の故障検出器２１から故障検出信号が出力された場合には、自装置のコンバータ１およびインバータ６の運転を停止し、スイッチＳＷ３をオフさせる。
The
また、制御部１８は、自装置を優先順位から除外し、各他装置の運転の優先順位を１つ繰り上げる。たとえば、無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ８の優先順位がそれぞれ第１位〜第８位である場合において、無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２の運転中に無停電電源装置Ｕ１が故障したときには、無停電電源装置Ｕ１が優先順位から除外され、無停電電源装置Ｕ２〜Ｕ８の優先順位がそれぞれ第１位〜第７位にされる。無停電電源装置Ｕ２，Ｕ３によって負荷３１の運転が継続される。
Further, the
また、報知部２２は、自装置の故障検出器２１からの故障検出信号に応答して、たとえば音、光、映像によって自装置が故障したことを無停電電源システムの使用者に報知する。使用者は、故障した無停電電源装置Ｕを修理する。他の構成および動作は実施の形態１と同じであるので、その説明は繰り返さない。
Further, the
以上のように、この実施の形態５では、実施の形態１と同じ効果が得られる他、１台の無停電電源装置Ｕが故障した場合でも、負荷３１の運転を継続することができる。
As described above, in the fifth embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the operation of the
なお、上記実施の形態１〜５を適宜組み合わせてもよいことは言うまでもない。
Needless to say, 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 considered that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and not restrictive. The present invention is shown by the scope of claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
Ｕ，Ｕ１〜Ｕ８ 無停電電源装置、Ｂ，Ｂ１〜Ｂ８ バッテリ、Ｔ１ 入力端子、Ｔ２ バッテリ端子、Ｔ３ 出力端子、ＳＷ１〜ＳＷ３ スイッチ、ＣＤ１，ＣＤ２ 電流検出器、Ｃ１，Ｃ２，３ コンデンサ、Ｌ１，Ｌ２ リアクトル、１ コンバータ、２ 直流ライン、４ 抵抗素子、５ 双方向チョッパ、６ インバータ、７，７Ａ〜７Ｄ 制御回路、１０ 通信ケーブル、１１，１１Ａ，１１Ｂ 演算部、１２ 記憶部、１３ 判別部、１４ 操作部、１５〜１７ 電圧検出器、１８ 制御部、１９ 制御電源、２０ タイマー、２１ 故障検出器、２２ 報知部、３０ 商用交流電源、３１ 負荷。 U, U1 to U8 uninterruptible power supply, B, B1 to B8 battery, T1 input terminal, T2 battery terminal, T3 output terminal, SW1 to SW3 switch, CD1, CD2 current detector, C1, C2,3 condenser, L1, L2 switch, 1 converter, 2 DC line, 4 resistance element, 5 bidirectional chopper, 6 inverter, 7,7A-7D control circuit, 10 communication cable, 11,11A, 11B arithmetic unit, 12 storage unit, 13 discriminator unit, 14 Operation unit, 15-17 Voltage detector, 18 Control unit, 19 Control power supply, 20 Timer, 21 Failure detector, 22 Notification unit, 30 Commercial AC power supply, 31 Load.
Claims (8)
負荷電流を供給するために少なくとも必要な電力変換装置の下限運転台数を求め、その下限運転台数に冗長運転台数を加算して適正運転台数を求め、その適正運転台数の電力変換装置を運転する制御装置とを備える、無停電電源システム。 Multiple power converters connected in parallel to the load,
Control to obtain at least the lower limit operating number of the power conversion device required to supply the load current, add the redundant operating number to the lower limit operating number to obtain the appropriate operating number, and operate the power conversion device of the appropriate operating number. An uninterruptible power supply system equipped with a device.
前記下限運転台数が予め定められた値以下である場合には、前記冗長運転台数を１以上の第１の値に設定し、
前記下限運転台数が前記予め定められた値よりも大きい場合には、前記冗長運転台数を前記第１の値よりも小さな第２の値に設定する、請求項１に記載の無停電電源システム。 The control device is
When the lower limit operating number is equal to or less than a predetermined value, the redundant operating number is set to a first value of 1 or more.
The uninterruptible power supply system according to claim 1, wherein when the lower limit operating number is larger than the predetermined value, the redundant operating number is set to a second value smaller than the first value.
前記制御装置は、
前記下限運転台数よりも１台少ない台数の電力変換装置だけを運転すると各電力変換装置の出力電流が前記上限値を超える場合には、前記冗長運転台数を１以上の予め定められた値に設定し、
前記下限運転台数よりも１台少ない台数の電力変換装置だけを運転しても各電力変換装置の出力電流が前記上限値以下になる場合には、前記冗長運転台数を０に設定する、請求項１に記載の無停電電源システム。 When the output current of each power converter is equal to or less than the upper limit value larger than the rated value, the power converter can be operated.
The control device is
If the output current of each power conversion device exceeds the upper limit value when only one less power conversion device is operated than the lower limit operation number, the redundant operation number is set to one or more predetermined values. death,
If the output current of each power conversion device is equal to or less than the upper limit even if only one less power conversion device is operated than the lower limit operation number, the redundant operation number is set to 0. The uninterruptible power supply system according to 1.
前記制御装置は、それぞれ前記複数の電力変換装置に対応して設けられた複数の制御回路を含み、
各制御回路から見て当該制御回路に対応する電力変換装置は自装置であり、他の各電力変換装置は他装置であり、
各制御回路は通信回線によって他の各制御回路と互いに結合され、
各制御回路は、
前記自装置の前記電流検出器の検出結果と前記通信回線を介して得られた各他装置の前記電流検出器の検出結果との合計から前記負荷電流を求め、その前記負荷電流に基づいて前記下限運転台数を求め、その前記下限運転台数に前記冗長運転台数を加算して前記適正運転台数を求める演算部と、
運転の優先順位を記憶した記憶部と、
現在の運転台数と前記演算部によって求められた前記適正運転台数と前記記憶部に記憶された前記運転の優先順位とに基いて、前記自装置を運転状態および停止状態のうちのいずれの状態にするかを判別する判別部と、
前記判別部によって前記運転状態にすると判別された各電力変換装置を運転し、前記判別部によって前記停止状態にすると判別された各電力変換装置の運転を停止する制御部とを含む、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の無停電電源システム。 Each power converter includes a current detector that detects the output current of the power converter.
The control device includes a plurality of control circuits provided corresponding to the plurality of power conversion devices.
Seen from each control circuit, the power conversion device corresponding to the control circuit is its own device, and each of the other power conversion devices is another device.
Each control circuit is coupled to each other by a communication line with each other control circuit.
Each control circuit
The load current is obtained from the sum of the detection result of the current detector of the own device and the detection result of the current detector of each other device obtained via the communication line, and the load current is obtained based on the load current. A calculation unit that obtains the lower limit operating number and adds the redundant operating number to the lower limit operating number to obtain the appropriate operating number.
A storage unit that stores driving priorities and
Based on the current number of operating units, the appropriate number of operating units obtained by the calculation unit, and the priority of the operation stored in the storage unit, the own device is placed in either an operating state or a stopped state. A discriminator that determines whether to do
1 The uninterruptible power supply system according to any one of claims 4.
前記制御部は、前記自装置のタイマから前記書換指令信号が出力されたことに応じて、前記自装置の前記運転の優先順位を最下位にするとともに、前記通信回線を介して各他装置の前記運転の優先順位を１つ繰り上げ、
各制御回路の前記記憶部は、前記制御部によって変更された前記運転の優先順位を記憶する、請求項５に記載の無停電電源システム。 Each control circuit further includes a timer that measures the operating time of the own device and outputs a rewrite command signal when the measured time reaches a predetermined time.
In response to the output of the rewrite command signal from the timer of the own device, the control unit lowers the priority of the operation of the own device to the lowest, and of each other device via the communication line. Raise the priority of the operation by one,
The uninterruptible power supply system according to claim 5, wherein the storage unit of each control circuit stores the priority of the operation changed by the control unit.
前記制御部は、前記故障検出器によって前記自装置の故障が検出された場合、前記自装置の運転を停止し、前記自装置を前記運転の優先順位から除外し、前記通信回線を介して各他装置の前記運転の優先順位を１つ繰り上げ、
各制御回路の前記記憶部は、前記制御部によって変更された前記運転の優先順位を記憶する、請求項５または請求項６に記載の無停電電源システム。 Each control circuit further includes a failure detector that detects the presence or absence of a failure of the own device.
When the failure detector detects a failure of the own device, the control unit stops the operation of the own device, excludes the own device from the priority of the operation, and uses each of the communication lines. Raise the priority of the operation of other devices by one,
The uninterruptible power supply system according to claim 5 or 6, wherein the storage unit of each control circuit stores the priority of the operation changed by the control unit.
交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換する順変換器と、
直流電力を交流電力に変換して前記負荷に供給する逆変換器とを含み、
前記交流電源の健全時には、前記順変換器によって生成された直流電力が前記逆変換器に供給されるとともに電力貯蔵装置に蓄えられ、
前記交流電源の停電時には、前記電力貯蔵装置の直流電力が前記逆変換器に供給される、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の無停電電源システム。
Each power converter
A forward converter that converts AC power supplied from AC power to DC power,
Including an inverter that converts DC power into AC power and supplies it to the load.
When the AC power supply is sound, the DC power generated by the forward converter is supplied to the reverse converter and stored in the power storage device.
The uninterruptible power supply system according to any one of claims 1 to 7, wherein the DC power of the power storage device is supplied to the reverse converter in the event of a power failure of the AC power supply.
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