JP2023012259A - Uninterruptible power supply system - Google Patents
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Description
この発明は、無停電電源システムに関し、特に、互いに並列に接続されている複数の無停電電源装置を備える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 comprising a plurality of uninterruptible power supplies connected in parallel.
従来、互いに並列に接続されている複数の無停電電源装置を備える無停電電源システムが開示されている(たとえば、特許文献1参照)。 Conventionally, an uninterruptible power supply system including a plurality of uninterruptible power supplies connected in parallel has been disclosed (see, for example, Patent Document 1).
上記特許文献1には、互いに並列に接続されている複数の無停電電源装置を備える無停電電源システムが開示されている。複数の無停電電源装置の各々からUPS負荷に電力が供給されている。複数の無停電電源装置の各々は、交流電力の入力を直流電力に変換するコンバータと、コンバータまたは蓄電池からの直流電力を交流電力に変換するインバータと、を含む。また、複数の無停電電源装置の各々は、インバータからの電力を負荷に伝えるか否かを切り換える選択接触器と、選択接触器の後段に設けられるリアクトルと、を含む。リアクトルのインピーダンスが比較的大きいので、互いに異なる無停電電源装置間のインピーダンスが比較的大きくなり、互いに異なる無停電電源装置間に横流が流れるのが抑制されている。
The
しかしながら、上記特許文献1に記載の無停電電源システムでは、複数の無停電電源装置の各々が有するリアクトルによって、互いに異なる無停電電源装置間に横流が流れるのが抑制されている。このため、無停電電源装置が、リアクトルの分コストアップし、リアクトルの大きさの分、大型化するという問題点がある。
However, in the uninterruptible power supply system described in
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、異なる無停電電源装置間に横流が流れるのを抑制しながら、無停電電源装置がコストアップ、大型化するのを抑制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り、特に、無停電電源システムの設置スペースを小さくするために、無停電電源装置間を短い配線で接続する場合にも、異なる無停電電源装置間に横流が流れるのを抑制しながら、無停電電源装置がコストアップ、大型化するのを抑制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。 The present invention has been made to solve the problems described above, and one object of the present invention is to reduce the cost of the uninterruptible power supply while suppressing cross currents between different uninterruptible power supplies. To provide an uninterruptible power supply system capable of suppressing an increase in size and increase in size, and in particular, connecting uninterruptible power supplies with short wiring in order to reduce the installation space of the uninterruptible power supply system. To provide an uninterruptible power supply system capable of suppressing an increase in cost and an increase in size of an uninterruptible power supply while suppressing a cross current flowing between different uninterruptible power supplies.
上記目的を達成するために、この発明の一の局面による無停電電源システムは、互いに並列に接続されているとともに、負荷に電力を供給する複数の無停電電源装置を備え、複数の無停電電源装置の各々は、交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、コンバータまたは直流電力を蓄電する蓄電部から供給される直流電力を交流電力に変換するインバータと、コンバータおよびインバータを制御するPWM信号の基準となるPWMキャリア信号を生成する制御部と、を含み、複数の無停電電源装置の各々の制御部は、互いに異なる無停電電源装置間においてPWMキャリア信号同士を同期させるためのPWMキャリア同期用信号を生成するとともに、PWMキャリア同期用信号に基づいてPWMキャリア信号の周波数を補正することによって、自身が設けられる無停電電源装置のPWMキャリア信号と他の無停電電源装置におけるPWMキャリア信号との位相差であるPWMキャリア間位相差を小さくする制御を行うように構成されている。 To achieve the above object, an uninterruptible power supply system according to one aspect of the present invention includes a plurality of uninterruptible power supply units connected in parallel to each other and supplying power to a load. Each of the devices includes a converter that converts AC power supplied from an AC power supply into DC power, an inverter that converts DC power supplied from the converter or a power storage unit that stores DC power into AC power, and a converter and inverter. a control unit that generates a PWM carrier signal that serves as a reference for the PWM signal to be controlled, and the control unit of each of the plurality of uninterruptible power supply units synchronizes the PWM carrier signals between different uninterruptible power supply units. By generating a PWM carrier synchronization signal and correcting the frequency of the PWM carrier signal based on the PWM carrier synchronization signal, the PWM carrier signal of the uninterruptible power supply provided by itself and the other uninterruptible power supply It is configured to perform control to reduce the phase difference between PWM carriers, which is the phase difference with the PWM carrier signal.
この発明の一の局面による無停電電源システムは、上記のように、複数の無停電電源装置の各々の制御部がPWMキャリア同期用信号に基づいてPWMキャリア信号の周波数を補正することによってPWMキャリア間位相差を小さくする制御を行う制御部を備える。これにより、無停電電源装置にリアクトル等の素子を設けて無停電電源装置間のインピーダンスを高くしなくても、制御部により、PWMキャリア間位相差を小さくすることにより複数の無停電電源装置の各々のインバータ出力電圧が同期されることによって、無停電電源装置間に横流(高周波横流)が流れるのを抑制することができる。その結果、予め設けられている制御部によって横流(高周波横流)が流れるのが抑制されるので、無停電電源装置にリアクトル等の素子を設ける場合と異なり、異なる無停電電源装置間に横流が流れるのを抑制しながら、無停電電源装置が大型化、コストアップするのを抑制することができる。また、無停電電源装置同士がリアクトル等を介することなく短い配線により接続されることにより無停電電源装置間のインピーダンスが小さくても、異なる無停電電源装置間に横流(高周波横流)が流れるのを抑制することができる。 In the uninterruptible power supply system according to one aspect of the present invention, as described above, the control unit of each of the plurality of uninterruptible power supplies corrects the frequency of the PWM carrier signal based on the PWM carrier synchronization signal, whereby the PWM carrier and a control unit that performs control to reduce the interphase difference. As a result, even if an element such as a reactor is provided in the uninterruptible power supply and the impedance between the uninterruptible power supplies is not increased, the control unit reduces the phase difference between the PWM carriers to operate a plurality of uninterruptible power supplies. By synchronizing the respective inverter output voltages, it is possible to suppress cross currents (high frequency cross currents) from flowing between the uninterruptible power supplies. As a result, the cross current (high frequency cross current) is suppressed by the control unit provided in advance, so unlike the case where an element such as a reactor is provided in the uninterruptible power supply, the cross current flows between different uninterruptible power supplies. It is possible to suppress the increase in the size and cost of the uninterruptible power supply while suppressing the In addition, even if the impedance between the uninterruptible power supply units is small by connecting the uninterruptible power supply units with short wiring without using a reactor or the like, it is possible to prevent cross currents (high-frequency cross current) from flowing between different uninterruptible power supply units. can be suppressed.
上記一の局面による無停電電源システムにおいて、好ましくは、複数の無停電電源装置の各々の制御部は、自身が設けられる無停電電源装置のPWMキャリア同期用信号と他の無停電電源装置のPWMキャリア同期用信号との位相差が小さくなるようにPWMキャリア信号の周波数を補正することによって、PWMキャリア間位相差を小さくする制御を行うように構成されている。このように構成すれば、互いに異なる無停電電源装置のPWMキャリア同期用信号同士の位相差を小さくする制御を行うことによって、PWMキャリア間位相差を容易に小さくすることができる。 In the uninterruptible power supply system according to the above aspect, preferably, the control unit of each of the plurality of uninterruptible power supplies includes a PWM carrier synchronization signal for the uninterruptible power supply in which it is provided and a PWM carrier synchronization signal for the other uninterruptible power supply. By correcting the frequency of the PWM carrier signal so as to reduce the phase difference with the carrier synchronization signal, control is performed to reduce the phase difference between PWM carriers. According to this configuration, the phase difference between PWM carriers can be easily reduced by performing control to reduce the phase difference between the PWM carrier synchronization signals of different uninterruptible power supplies.
この場合、好ましくは、複数の無停電電源装置の各々の制御部は、自身が設けられる無停電電源装置のPWMキャリア同期用信号と他の無停電電源装置のPWMキャリア同期用信号とに基づいて基準同期信号を生成するとともに、基準同期信号と自身が設けられる無停電電源装置のPWMキャリア同期用信号との位相差である同期信号位相差を小さくする制御を行うことによって、自身が設けられる無停電電源装置のPWMキャリア同期用信号と他の無停電電源装置のPWMキャリア同期用信号との位相差を小さくする制御を行うように構成されている。このように構成すれば、複数の無停電電源装置の各々が、PWMキャリア同期用信号の基準となる基準同期信号と自身が設けられる無停電電源装置のPWMキャリア同期用信号との位相差である同期信号位相差を小さくすることによって、複数の無停電電源装置の各々のPWMキャリア同期用信号同士を基準同期信号に基づいて同期させることができる。その結果、互いに異なる無停電電源装置のPWMキャリア同期用信号同士の位相差を容易に小さくすることができる。 In this case, preferably, the control unit of each of the plurality of uninterruptible power supplies is based on the PWM carrier synchronization signal of its own uninterruptible power supply and the PWM carrier synchronization signals of the other uninterruptible power supplies. By generating a reference synchronization signal and performing control to reduce the synchronization signal phase difference, which is the phase difference between the reference synchronization signal and the PWM carrier synchronization signal of the uninterruptible power supply in which the self is provided, It is configured to perform control to reduce the phase difference between the PWM carrier synchronization signal of the uninterruptible power supply and the PWM carrier synchronization signal of another uninterruptible power supply. With this configuration, each of the plurality of uninterruptible power supplies is the phase difference between the reference synchronization signal that serves as the reference for the PWM carrier synchronization signal and the PWM carrier synchronization signal of the uninterruptible power supply provided therein. By reducing the synchronization signal phase difference, the PWM carrier synchronization signals of each of the plurality of uninterruptible power supplies can be synchronized based on the reference synchronization signal. As a result, it is possible to easily reduce the phase difference between the PWM carrier synchronization signals of different uninterruptible power supplies.
上記制御部が基準同期信号を生成する無停電電源システムにおいて、好ましくは、複数の無停電電源装置の各々の制御部は、自身が設けられる無停電電源装置のPWMキャリア同期用信号が所定の値になる第1期間と、他の無停電電源装置のPWMキャリア同期用信号が所定の値になる第2期間とに跨って、基準同期信号を生成するように構成されている。このように構成すれば、複数の無停電電源装置の各々のPWMキャリア同期用信号が所定の値になる期間と、基準同期信号が生成される期間とをオーバラップさせることができる。その結果、複数の無停電電源装置の各々のPWMキャリア同期用信号が所定の値になる期間と基準同期信号が生成される期間とが互いにオーバラップせずにずれている場合に比べて、複数の無停電電源装置の各々のPWMキャリア同期用信号が所定の値になる期間の所定の位相(たとえば中央の位相)と、基準同期信号が生成される期間の上記所定の位相(すなわち中央の位相)とが比較的近くなる。これにより、複数の無停電電源装置の各々のPWMキャリア同期用信号と基準同期信号との位相差(すなわち上記中央の位相同士の位相差)を比較的小さくすることができる。その結果、PWMキャリア同期用信号の位相を基準同期信号の位相に合わせて調整するのを容易に行うことができる。 In the uninterruptible power supply system in which the control unit generates the reference synchronization signal, preferably, the control unit of each of the plurality of uninterruptible power supply units is configured so that the PWM carrier synchronization signal of the uninterruptible power supply unit provided therein has a predetermined value and a second period during which the PWM carrier synchronization signal of another uninterruptible power supply becomes a predetermined value, the reference synchronization signal is generated. With this configuration, the period during which the PWM carrier synchronization signal of each of the plurality of uninterruptible power supply units has a predetermined value and the period during which the reference synchronization signal is generated can be overlapped. As a result, compared to the case where the period during which the PWM carrier synchronization signal of each of the plurality of uninterruptible power supply units has a predetermined value and the period during which the reference synchronization signal is generated do not overlap with each other, the A predetermined phase (for example, the central phase) of the period in which the PWM carrier synchronization signal of each of the uninterruptible power supply units has a predetermined value, and the predetermined phase (i.e., the central phase) of the period in which the reference synchronization signal is generated ) are relatively close to each other. Thereby, the phase difference between the PWM carrier synchronization signal and the reference synchronization signal of each of the plurality of uninterruptible power supplies (that is, the phase difference between the central phases) can be made relatively small. As a result, it is possible to easily adjust the phase of the PWM carrier synchronization signal to match the phase of the reference synchronization signal.
上記制御部が基準同期信号を生成する無停電電源システムにおいて、好ましくは、複数の無停電電源装置の各々は、インバータからの電力を負荷に供給する第1電力経路と、第1電力経路とは別個に設けられ、外部からの電力をコンバータおよびインバータを介さずに負荷に供給する第2電力経路と、を含み、複数の無停電電源装置の各々の制御部は、自身が設けられる無停電電源装置のインバータから出力されるインバータ出力電圧の位相と複数の無停電電源装置の各々に第2電力経路を介して外部から入力されているバイパス電圧の位相とを同期させる場合に、PWMキャリア信号の周波数を補正することによって、バイパス電圧とインバータ出力電圧との位相差である出力電圧位相差、および、同期信号位相差の各々を小さくする制御を行うように構成されている。このように構成すれば、同期信号位相差を小さくすることにより互いに異なる無停電電源装置間において横流(高周波横流)が流れるのを抑制することができるとともに、出力電圧位相差を小さくすることによって、負荷への給電経路を第1電力経路から第2電力経路に(または第2電力経路から第1電力経路に)切り替える際に第1電力経路と第2電力経路との間において横流(低周波横流)が流れるのを抑制することができる。また、複数の無停電電源装置の各々のインバータ出力電圧が共通のバイパス電圧に同期されるので、互いに異なる無停電電源装置間において横流(低周波横流)が流れるのを抑制することができる。 In the uninterruptible power supply system in which the control unit generates the reference synchronization signal, preferably each of the plurality of uninterruptible power supplies includes a first power path that supplies power from the inverter to the load, and the first power path is a second power path provided separately for supplying power from the outside to the load without passing through the converter and the inverter, and When synchronizing the phase of the inverter output voltage output from the inverter of the device and the phase of the bypass voltage externally input to each of the plurality of uninterruptible power supply devices via the second power path, the PWM carrier signal By correcting the frequency, control is performed to reduce each of the output voltage phase difference, which is the phase difference between the bypass voltage and the inverter output voltage, and the synchronization signal phase difference. With this configuration, it is possible to suppress cross currents (high frequency cross currents) from flowing between different uninterruptible power supply units by reducing the synchronization signal phase difference, and by decreasing the output voltage phase difference, When switching the power supply path to the load from the first power path to the second power path (or from the second power path to the first power path), a cross current (low-frequency cross current) occurs between the first power path and the second power path. ) can be suppressed from flowing. In addition, since the inverter output voltage of each of the plurality of uninterruptible power supplies is synchronized with the common bypass voltage, cross currents (low-frequency cross currents) can be suppressed between different uninterruptible power supplies.
この場合、好ましくは、複数の無停電電源装置の各々の制御部は、インバータ出力電圧の位相とバイパス電圧の位相とを同期させない場合に、インバータ出力電圧の周波数が定格周波数になるように制御するとともに、PWMキャリア信号の周波数を補正することによって同期信号位相差を小さくする制御を行うように構成されている。このように構成すれば、インバータ出力電圧の位相とバイパス電圧の位相とを同期させない場合に、複数の無停電電源装置の各々のインバータ出力電圧の周波数が定格周波数になるように制御しながら、同期信号位相差を小さくすることにより互いに異なる無停電電源装置間において横流(高周波横流)が流れるのを抑制することができる。 In this case, preferably, the control unit of each of the plurality of uninterruptible power supplies controls the frequency of the inverter output voltage to the rated frequency when the phase of the inverter output voltage and the phase of the bypass voltage are not synchronized. In addition, it is configured to perform control to reduce the synchronization signal phase difference by correcting the frequency of the PWM carrier signal. According to this configuration, when the phase of the inverter output voltage and the phase of the bypass voltage are not synchronized, the frequency of the inverter output voltage of each of the plurality of uninterruptible power supply systems is controlled to be the rated frequency. By reducing the signal phase difference, it is possible to suppress cross currents (high frequency cross currents) from flowing between different uninterruptible power supplies.
上記インバータ出力電圧の位相とバイパス電圧の位相とを同期させない場合において同期信号位相差を小さくする制御を行う無停電電源システムにおいて、好ましくは、複数の無停電電源装置の各々の制御部は、インバータ出力電圧の位相とバイパス電圧の位相とを同期させない場合で、かつ、同期信号位相差の値が負の第1値から正の第2値までの間の不感帯の範囲内である場合に、PWMキャリア信号の周波数の補正量を0にする制御を行うように構成されている。このように構成すれば、同期信号位相差に不感帯の範囲内の小さい検出誤差が含まれている場合に、上記検出誤差に基づいてPWMキャリア信号の周波数の補正が行われるのを抑制することができる。 In the uninterruptible power supply system that performs control to reduce the synchronization signal phase difference when the phase of the inverter output voltage and the phase of the bypass voltage are not synchronized, preferably, the control unit of each of the plurality of uninterruptible power supply units includes the inverter When the phase of the output voltage and the phase of the bypass voltage are not synchronized and the value of the synchronization signal phase difference is within the range of the dead band between the negative first value and the positive second value, PWM It is configured to perform control to set the correction amount of the frequency of the carrier signal to zero. With this configuration, when the synchronizing signal phase difference includes a small detection error within the range of the dead band, correction of the frequency of the PWM carrier signal based on the detection error can be suppressed. can.
上記インバータ出力電圧の位相とバイパス電圧の位相とを同期させる場合に出力電圧位相差および同期信号位相差の各々を小さくする制御を行う無停電電源システムにおいて、好ましくは、複数の無停電電源装置の各々の制御部は、同期信号位相差に基づく値と出力電圧位相差とが加算されることにより算出される値を入力値として少なくとも比例制御を行う比例制御器を有し、インバータ出力電圧の位相とバイパス電圧の位相とを同期させる場合に、比例制御器の出力値を、PWMキャリア信号の周波数の基準となるキャリア周波数基準値に加算することにより、PWMキャリア信号の周波数を決定するキャリア周波数決定値を算出し、キャリア周波数決定値に基づいてPWMキャリア信号の周波数を補正するように構成されている。このように構成すれば、比例制御器の出力値がキャリア周波数基準値に加算されたキャリア周波数決定値に基づいてPWMキャリア信号の周波数が補正されるので、比例制御器に入力される、同期信号位相差に基づく値と出力電圧位相差とが加算されることにより算出される値が、フィードバック制御により小さくされる。その結果、同期信号位相差および出力電圧位相差を容易に小さくすることができる。なお、比例制御器は、プログラムなどのソフトウェアにより実現される。 In the uninterruptible power supply system that performs control to reduce each of the output voltage phase difference and the synchronization signal phase difference when synchronizing the phase of the inverter output voltage and the phase of the bypass voltage, preferably, a plurality of uninterruptible power supply units Each control unit has a proportional controller that performs at least proportional control using as an input value a value calculated by adding a value based on the synchronizing signal phase difference and the output voltage phase difference, and the phase of the inverter output voltage carrier frequency determination for determining the frequency of the PWM carrier signal by adding the output value of the proportional controller to the carrier frequency reference value that is the reference for the frequency of the PWM carrier signal when synchronizing the phase of the PWM carrier signal with the phase of the bypass voltage and is configured to correct the frequency of the PWM carrier signal based on the carrier frequency determination value. With this configuration, the frequency of the PWM carrier signal is corrected based on the carrier frequency determination value obtained by adding the output value of the proportional controller to the carrier frequency reference value. A value calculated by adding the value based on the phase difference and the output voltage phase difference is reduced by feedback control. As a result, the synchronizing signal phase difference and the output voltage phase difference can be easily reduced. Note that the proportional controller is realized by software such as a program.
上記インバータ出力電圧の位相とバイパス電圧の位相とを同期させる場合に出力電圧位相差および同期信号位相差の各々を小さくする制御を行う無停電電源システムにおいて、好ましくは、複数の無停電電源装置の各々の制御部は、インバータ出力電圧の位相とバイパス電圧の位相とを同期させない場合に、同期信号位相差に基づく値を入力値として比例制御を行った値にローパスフィルタからの出力値が加算された値に基づいて、PWMキャリア信号の周波数を補正する制御を行うように構成されており、ローパスフィルタへの入力値は、インバータ出力電圧の位相とバイパス電圧の位相とを同期させる状態から同期を解除する状態(たとえばバイパス電圧の停電時に解除)に変化されたことに基づいて、0値以外の値から0値に切り換えられる。このように構成すれば、ローパスフィルタは所定の時定数を有しているので、ローパスフィルタの入力値が0値以外の値から0値に切り換えられた際に、ローパスフィルタの出力値が急減に変化するのを抑制することができる。その結果、PWMキャリア信号の周波数が急激に変化するのを抑制することができるので、バイパス電圧停電などが発生した際もインバータ出力電圧の周波数急変を抑制することができる。 In the uninterruptible power supply system that performs control to reduce each of the output voltage phase difference and the synchronization signal phase difference when synchronizing the phase of the inverter output voltage and the phase of the bypass voltage, preferably, a plurality of uninterruptible power supply units When the phase of the inverter output voltage and the phase of the bypass voltage are not synchronized, each control unit adds the output value from the low-pass filter to the value obtained by performing proportional control using the value based on the synchronizing signal phase difference as the input value. Based on the obtained value, it is configured to perform control for correcting the frequency of the PWM carrier signal. A value other than 0 is switched to 0 based on a change to a state to be released (for example, release when the bypass voltage is cut off). With this configuration, since the low-pass filter has a predetermined time constant, when the input value of the low-pass filter is switched from a value other than 0 to 0, the output value of the low-pass filter sharply decreases. change can be suppressed. As a result, it is possible to suppress a sudden change in the frequency of the PWM carrier signal, so that a sudden change in the frequency of the inverter output voltage can be suppressed even when a bypass voltage failure or the like occurs.
上記インバータ出力電圧の位相とバイパス電圧の位相とを同期させる場合に出力電圧位相差および同期信号位相差の各々を小さくする制御を行う無停電電源システムにおいて、好ましくは、複数の無停電電源装置の各々の制御部は、バイパス電圧および自身が設けられる無停電電源装置のインバータ出力電圧の両方が負荷に供給されるオーバラップ期間において、自身が設けられる無停電電源装置の出力電流値を所定のゲインにより乗算した乗算値と、自身が設けられる無停電電源装置のインバータの出力電流値との差分のうちのd軸成分である第1d軸横流成分を入力値として比例制御を行った値に、同期信号位相差に基づく値を入力値として比例制御を行った値が加算された値に基づいて、PWMキャリア信号の周波数を補正する制御を行う。このように構成すれば、オーバラップ期間において、同期信号位相差に加えて第1d軸横流成分を小さくすることができる。その結果、オーバラップ期間において、同期信号位相差を小さくすることにより、互いに異なる無停電電源装置間において横流(高周波横流)が流れるのを抑制することができるとともに、第1d軸横流成分を小さくすることにより、第1電力経路と第2電力経路との間において横流(低周波横流)が流れるのをより抑制することができる。 In the uninterruptible power supply system that performs control to reduce each of the output voltage phase difference and the synchronization signal phase difference when synchronizing the phase of the inverter output voltage and the phase of the bypass voltage, preferably, a plurality of uninterruptible power supply units Each control unit adjusts the output current value of its own uninterruptible power supply to a predetermined gain during the overlap period in which both the bypass voltage and the inverter output voltage of its own uninterruptible power supply are supplied to the load. Synchronization with the value obtained by performing proportional control using the 1st d-axis cross current component, which is the d-axis component of the difference between the multiplied value multiplied by and the output current value of the inverter of the uninterruptible power supply provided by itself, as an input value Control for correcting the frequency of the PWM carrier signal is performed based on the value obtained by adding the value obtained by proportional control using the value based on the signal phase difference as the input value. With this configuration, it is possible to reduce the first d-axis cross current component in addition to the synchronization signal phase difference during the overlap period. As a result, by reducing the synchronization signal phase difference in the overlap period, it is possible to suppress cross currents (high frequency cross currents) from flowing between different uninterruptible power supply apparatuses, and to reduce the first d-axis cross current component. Thus, it is possible to further suppress cross currents (low frequency cross currents) from flowing between the first power path and the second power path.
上記インバータ出力電圧の位相とバイパス電圧の位相とを同期させる場合に出力電圧位相差および同期信号位相差の各々を小さくする制御を行う無停電電源システムにおいて、好ましくは、複数の無停電電源装置の各々は、コンバータおよびインバータを各々が含む複数の無停電電源部を有し、複数の無停電電源装置の各々の制御部は、バイパス電圧と、複数の無停電電源部の各々におけるインバータ出力電圧の平均値との差分に基づいて、出力電圧位相差を算出するように構成されている。このように構成すれば、複数の無停電電源部の各々におけるインバータ出力電圧の平均値を用いて出力電圧位相差を算出することによって、複数の無停電電源部の各々における出力電圧位相差を互いに等しくすることができる。その結果、互いに異なる無停電電源部において補正後のPWMキャリア信号の周波数を互いに等しくすることができる。 In the uninterruptible power supply system that performs control to reduce each of the output voltage phase difference and the synchronization signal phase difference when synchronizing the phase of the inverter output voltage and the phase of the bypass voltage, preferably, a plurality of uninterruptible power supply units each having a plurality of uninterruptible power supply sections each including a converter and an inverter, the control section of each of the plurality of uninterruptible power supply sections controlling the bypass voltage and the inverter output voltage in each of the plurality of uninterruptible power supply sections; The output voltage phase difference is calculated based on the difference from the average value. With this configuration, by calculating the output voltage phase difference using the average value of the inverter output voltage in each of the plurality of uninterruptible power supply units, the output voltage phase difference in each of the plurality of uninterruptible power supply units can be made equal. As a result, the frequencies of the corrected PWM carrier signals can be made equal in the different uninterruptible power supply units.
上記制御部が基準同期信号を生成する無停電電源システムにおいて、好ましくは、複数の無停電電源装置の各々の制御部は、複数の無停電電源装置の出力電流値の平均値と自身が設けられる無停電電源装置の出力電流値との差分のうちのd軸成分である第2d軸横流成分を入力値として比例制御を行った値に、同期信号位相差に基づく値を入力値として比例制御を行った値が加算された値に基づいて、PWMキャリア信号の周波数を補正する制御を行うように構成されている。このように構成すれば、同期信号位相差に加えて第1d軸横流成分を小さくすることができる。その結果、同期信号位相差を小さくすることにより、互いに異なる無停電電源装置間において横流(高周波横流)が流れるのを抑制することができるとともに、第2d軸横流成分を小さくすることにより、互いに異なる無停電電源装置間において横流(低周波横流)が流れるのを抑制することができる。 In the uninterruptible power supply system in which the control unit generates the reference synchronization signal, preferably, each control unit of the plurality of uninterruptible power supply units is provided with an average value of output current values of the plurality of uninterruptible power supply units and itself Proportional control is performed on the value obtained by performing proportional control with the input value of the second d-axis cross current component, which is the d-axis component of the difference from the output current value of the uninterruptible power supply, with the value based on the synchronization signal phase difference as the input value. It is configured to perform control for correcting the frequency of the PWM carrier signal based on the value obtained by adding the values obtained. With this configuration, the first d-axis cross current component can be reduced in addition to the synchronization signal phase difference. As a result, by reducing the synchronization signal phase difference, it is possible to suppress the flow of cross currents (high frequency cross currents) between different uninterruptible power supply devices, and by reducing the second d-axis cross current component, different Cross currents (low frequency cross currents) can be suppressed from flowing between the uninterruptible power supplies.
本発明によれば、上記のように、異なる無停電電源装置間に横流が流れるのを抑制しながら、無停電電源装置が大型化、コストアップするのを抑制することができる。 According to the present invention, as described above, it is possible to suppress an increase in size and cost of an uninterruptible power supply while suppressing a cross current from flowing between different uninterruptible power supplies.
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。 Embodiments embodying the present invention will be described below with reference to the drawings.
[第1実施形態]
図1~図5を参照して、第1実施形態による無停電電源システム100の構成について説明する。
[First embodiment]
The configuration of an uninterruptible
(無停電電源システムの構成)
まず、図1を参照して、無停電電源システム100の構成について説明する。
(Configuration of uninterruptible power supply system)
First, the configuration of an uninterruptible
図1に示すように、無停電電源システム100は、互いに並列に接続されているとともに、負荷103に電力を供給する複数の無停電電源装置10を備える。複数の無停電電源装置10は、互いに同じ構成を有する。第1実施形態では、無停電電源システム100は、無停電電源装置10aと、無停電電源装置10bと、無停電電源装置10cとの3台の装置を含む例を示す。
As shown in FIG. 1 , an uninterruptible
複数の無停電電源装置10の各々は、後述するインバータ3からの電力を負荷103に供給する第1電力経路11を含む。また、複数の無停電電源装置10の各々は、第1電力経路11とは別個に設けられ、外部からの電力を後述するコンバータ1およびインバータ3を介さずに負荷103に供給する第2電力経路12を含む。
Each of the plurality of uninterruptible power supplies 10 includes a
複数の無停電電源装置10の各々は、交流電源101から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータ1を含む。なお、各無停電電源装置10に交流電力を供給している交流電源101は、互いに異なっている。また、各無停電電源装置10に対して共通の交流電源から交流電力が供給されていてもよい。
Each of the plurality of uninterruptible power supplies 10 includes a
また、複数の無停電電源装置10の各々は、直流電力を蓄電する蓄電部102から供給される直流電力を昇圧するチョッパ2を含む。
Further, each of the plurality of uninterruptible
また、複数の無停電電源装置10の各々は、コンバータ1または蓄電部102から供給される直流電力を交流電力に変換するインバータ3を含む。インバータ3は、通常時にはコンバータ1からの直流電力を交流電力に変換する。また、インバータ3は、交流電源101の停電等の異常時に、チョッパ2を介して蓄電部102から送られた直流電力を交流電力に変換する。
Further, each of the plurality of uninterruptible
また、複数の無停電電源装置10の各々は、インバータ3と負荷103との電気的な接続のオンとオフとを切り換えるインバータスイッチ4を含む。
Each of the plurality of
また、複数の無停電電源装置10の各々は、バイパススイッチ5を含む。バイパススイッチ5がオンの場合に、複数の無停電電源装置10の各々に第2電力経路12を介して外部から入力されているバイパス電圧がバイパススイッチ5を介して負荷103に印加される。なお、複数の無停電電源装置10の各々に入力されているバイパス電圧は、互いに同じ電圧(振幅および位相)である。
Also, each of the plurality of uninterruptible power supplies 10 includes a
また、複数の無停電電源装置10の各々は、コンバータ1およびインバータ3を制御するPWM信号の基準となるPWMキャリア信号を生成する制御部6を備える。PWMキャリア信号は、たとえば三角波(図4参照)である。また、制御部6は、位相差制御手段60と、電圧指令手段61と、を有する。位相差制御手段60および電圧指令手段61の各々の機能は、プログラムなどのソフトウェアにより実現することが可能である。また、複数の無停電電源装置10の各々の制御部6同士は、互いに通信(たとえば無線通信)している。
Each of the plurality of
図2に示すように、位相差制御手段60は、PI調節器60aと、不感帯処理部60bと、ローパスフィルタ60cと、P制御部60d~60gと、スイッチ60h~60jと、を含む。なお、PI調節器60aは、特許請求の範囲の「比例制御器」の一例である。
As shown in FIG. 2, the phase difference control means 60 includes a
複数の無停電電源装置10の各々の制御部6は、自身が設けられる無停電電源装置10のインバータ3が出力するインバータ出力電圧と、バイパス電圧とを同期させるか否かを切り換える制御を行う。スイッチ60h~60jの各々は、インバータ出力電圧とバイパス電圧とを同期させる場合に、「T」側に切り換えられる。また、スイッチ60h~60jの各々は、インバータ出力電圧とバイパス電圧との同期を解除する場合に、「F」側に切り換えられる。
The
また、図3に示すように、複数の無停電電源装置10の各々の制御部6は、互いに異なる無停電電源装置10間においてPWMキャリア信号同士を同期させるためのPWMキャリア同期用信号を生成する。PWMキャリア同期用信号は、下記の基準正弦波が負から0、または正から0に変化した後、最初に、PWMキャリア信号(図4参照)のカウントが-1から0に変化する上り0クロスの時点(PWMキャリア信号の1周期の最初の時点)にLに立ち下り、Lに立ち下がった所定時間(図3の期間A参照)(たとえば400μs)後にHに立ち上がる。
Further, as shown in FIG. 3, the
ここで、第1実施形態では、複数の無停電電源装置10の各々の制御部6(位相差制御手段60)は、PWMキャリア同期用信号に基づいてPWMキャリア信号の周波数を補正することによって、自身が設けられる無停電電源装置10のPWMキャリア信号と他の無停電電源装置10におけるPWMキャリア信号との位相差であるPWMキャリア間位相差を、PWMキャリア同期用信号に基づいて小さくする制御を行うように構成されている。すなわち、複数の無停電電源装置10の各々の制御部6(位相差制御手段60)は、PWMキャリア同期用信号に基づいてPWMキャリア信号の周波数を補正することによって、互いに異なる無停電電源装置10間において、PWMキャリア信号同士を同期させる制御を行うように構成されている。
Here, in the first embodiment, the control unit 6 (phase difference control means 60) of each of the plurality of
具体的には、複数の無停電電源装置10の各々の制御部6(位相差制御手段60)は、自身が設けられる無停電電源装置10のPWMキャリア同期用信号と他の無停電電源装置10のPWMキャリア同期用信号との位相差が小さくなるようにPWMキャリア信号の周波数を補正することによって、PWMキャリア間位相差を小さくする制御を行うように構成されている。すなわち、複数の無停電電源装置10の各々の制御部6(位相差制御手段60)は、互いに異なる無停電電源装置10間において、PWMキャリア同期用信号同士を同期させる制御を行うように構成されている。
Specifically, the control unit 6 (phase difference control means 60) of each of the plurality of uninterruptible power supplies 10 is provided with the PWM carrier synchronization signal of the
また、周波数が補正されたPWMキャリア信号に基づいて、インバータ出力電圧指令の基準となる3相の基準正弦波(インバータ出力電圧振幅指令と掛け算され、PWMキャリア信号と共にPWM信号の基準となる変調波の生成で使用される)が補正される。具体的には、基準正弦波(定格周波数は、たとえば50Hz)の1周期の間に、補正されたPWMキャリア信号の半周期毎にカウントが行われる。これにより、PWMキャリア信号の周期と、基準正弦波の周期が比例関係となり、PWMキャリア信号の周期が変化すると、それに応じて基準正弦波の周期が変化する。詳細には、カウントの最大値がM、カウント数がNであるとすると、補正された3相の基準正弦波は、それぞれ、sin(360deg×N/M)、sin(360deg×N/M-120deg)、sin(360deg×N/M-240deg)となる。なお、カウント数は、最大値Mに達すると、0にリセットされる。 Based on the PWM carrier signal whose frequency has been corrected, a three-phase reference sine wave that serves as a reference for the inverter output voltage command (a modulated wave that is multiplied by the inverter output voltage amplitude command and serves as a reference for the PWM signal together with the PWM carrier signal). ) is corrected. Specifically, during one period of the reference sine wave (with a rated frequency of 50 Hz, for example), the corrected PWM carrier signal is counted every half period. As a result, the period of the PWM carrier signal and the period of the reference sine wave are in a proportional relationship, and when the period of the PWM carrier signal changes, the period of the reference sine wave changes accordingly. Specifically, if the maximum count value is M and the number of counts is N, the corrected three-phase reference sine waves are sin(360deg×N/M) and sin(360deg×N/M− 120deg) and sin (360deg×N/M−240deg). Note that the count number is reset to 0 when the maximum value M is reached.
PWMキャリア同期用信号同士を同期させる制御について、詳細に説明する。まず、複数の無停電電源装置10の各々の制御部6は、自身が設けられる無停電電源装置10のPWMキャリア同期用信号と他の無停電電源装置10のPWMキャリア同期用信号とに基づいて基準同期信号(図3参照)を生成する。複数の無停電電源装置10の各々が生成する基準同期信号は、互いに同一の信号である。
The control for synchronizing the PWM carrier synchronization signals will be described in detail. First, the
ここで、第1実施形態では、基準同期信号と自身が設けられる無停電電源装置10のPWMキャリア同期用信号との位相差である同期信号位相差を小さくする制御を行うことによって、自身が設けられる無停電電源装置10のPWMキャリア同期用信号と他の無停電電源装置10のPWMキャリア同期用信号との位相差を小さくする制御を行うように構成されている。具体的には、複数の無停電電源装置10の各々の制御部6(位相差制御手段60)は、基準同期信号のうちの所定の位相と、自身のPWMキャリア同期用信号の所定の位相とを同期させる制御を行う。これにより、複数の無停電電源装置10の各々のPWMキャリア同期用信号同士が、基準同期信号の上記所定の位相を基準に互いに同期される。詳細には、複数の無停電電源装置10の各々の制御部6(位相差制御手段60)は、基準同期信号の中央の位相と、自身のPWMキャリア同期用信号の中央の位相とを同期させる制御を行う。なお、複数の無停電電源装置10の各々のPWMキャリア同期用信号は、Lアクティブ(L状態が活性状態)の信号である。
Here, in the first embodiment, by performing control to reduce the synchronization signal phase difference, which is the phase difference between the reference synchronization signal and the PWM carrier synchronization signal of the
また、第1実施形態では、複数の無停電電源装置10の各々の制御部6は、自身が設けられる無停電電源装置10のPWMキャリア同期用信号が所定の値になる期間Aと、他の無停電電源装置10のPWMキャリア同期用信号が所定の値になる期間Bとに跨って、基準同期信号を生成するように構成されている。具体的には、制御部6は、自身が設けられる無停電電源装置10のPWMキャリア同期用信号と、他の無停電電源装置10のPWMキャリア同期用信号とのOR信号である基準同期信号を生成する。複数の無停電電源装置10の各々のPWMキャリア同期用信号のいずれか1つでもL(上記所定の値)である場合に、LレベルのOR信号(基準同期信号)が生成される。これにより、図3に示す例では、最も進んでいる無停電電源装置10aのPWMキャリア同期用信号がLに立ち下がった時点から、最も遅れている無停電電源装置10cのPWMキャリア同期用信号がHに立ち上がる時点まで、OR信号(基準同期信号)が連続的にLレベルとなる。また、期間Aおよび期間Bは、それぞれ、特許請求の範囲の「第1期間」および「第2期間」の一例である。
Further, in the first embodiment, the
次に、図2を参照して、同期信号位相差を小さくする制御について説明する。 Next, control for reducing the synchronization signal phase difference will be described with reference to FIG.
(インバータ出力電圧とバイパス電圧とを同期させる場合)
第1実施形態では、図2に示すように、複数の無停電電源装置10の各々の制御部6(位相差制御手段60)は、インバータ出力電圧の位相とバイパス電圧の位相とを同期させる場合に、PWMキャリア信号の周波数を補正することによって、バイパス電圧とインバータ出力電圧との位相差である出力電圧位相差、および、同期信号位相差の各々を小さくする制御を行うように構成されている。具体的には、同期信号位相差に基づく値(P制御部60dの出力値)と出力電圧位相差とが加算されることにより算出される値を入力値として、PI調節器60aにより少なくとも比例制御が行われる。詳細には、PI調節器60aにより比例制御および積分制御が行われることにより、同期信号位相差および出力電圧位相差の各々が0に近い所定の規定値の範囲内に低減されるようにフィードバック制御が行われる。なお、同期信号位相差に基づく値とは、P制御部60dにおいて同期信号位相差を入力値としてP制御(比例制御)された値である。また、P制御部60dにおいては、所定のPゲイン(たとえば10)が用いられている。所定のゲインは、同期信号位相差の大きさと出力電圧位相差の大きさとの差に基づいて設定されている。なお、P制御部60fにおいて用いられるPゲインも、P制御部60dにおいて用いられるPゲインと同等である。
(When synchronizing the inverter output voltage and the bypass voltage)
In the first embodiment, as shown in FIG. 2, when the control unit 6 (phase difference control means 60) of each of the plurality of uninterruptible power supplies 10 synchronizes the phase of the inverter output voltage and the phase of the bypass voltage Furthermore, by correcting the frequency of the PWM carrier signal, control is performed to reduce each of the output voltage phase difference, which is the phase difference between the bypass voltage and the inverter output voltage, and the synchronization signal phase difference. . Specifically, a value calculated by adding a value based on the synchronizing signal phase difference (the output value of the
なお、複数の無停電電源装置10の各々の制御部6は、バイパス電圧が0Vになる位相と、インバータ出力電圧が0Vになる位相との位相差を検出することにより、出力電圧位相差を検出する。
Note that the
また、第1実施形態では、複数の無停電電源装置10の各々の制御部6(位相差制御手段60)は、PI調節器60aの出力値を、PWMキャリア信号の周波数の基準となるキャリア周波数基準値に加算することにより、PWMキャリア信号の周波数を決定するキャリア周波数決定値を算出し、キャリア周波数決定値に基づいてPWMキャリア信号の周波数を補正するように構成されている。キャリア周波数決定値とは、PWMキャリア信号の値が0からPWMキャリア信号のピーク値になるまでにカウントされるパルス数(クロック数)となる。第1実施形態では、PWMキャリア信号は三角波であるので、キャリア周波数決定値は、PWMキャリア信号の1/4周期(図4の期間C)のカウント数となる。したがって、キャリア周波数決定値が補正されることにより、PWMキャリア信号の周期および周波数が補正される。
Further, in the first embodiment, the control unit 6 (phase difference control means 60) of each of the plurality of uninterruptible power supplies 10 adjusts the output value of the
また、第1実施形態では、複数の無停電電源装置10の各々の制御部6(位相差制御手段60)は、複数の無停電電源装置10の出力電流値の平均値と自身が設けられる無停電電源装置10の出力電流値との差分のうちのd軸成分であるUPS間d軸横流(有効電流成分)を入力値として比例制御を行った値(P制御部60eの出力値)に、同期信号位相差を入力値として比例制御を行った値(P制御部60dの出力値)が加算された値に基づいて、PWMキャリア信号の周波数を補正する制御を行うように構成されている。UPS間d軸横流は、複数の無停電電源装置10の出力電流値の平均値と自身が設けられる無停電電源装置10の出力電流値との差分を、3相/dq変換した値のd軸成分である。なお、UPS間d軸横流は、特許請求の範囲の「第2d軸横流成分」の一例である。
Further, in the first embodiment, the control unit 6 (phase difference control means 60) of each of the plurality of uninterruptible
具体的には、出力電圧位相差に、UPS間d軸横流を入力値としてP制御部60eにおいて比例制御を行った値が加算されることにより、第1加算値が算出される。そして、第1加算値と、同期信号位相差を入力値として比例制御を行った値(P制御部60dの出力値)とが加算されることにより、第2加算値が算出される。第2加算値がPI調節器60aに入力されることにより、キャリア周波数決定値が補正されるとともに、PWMキャリア信号の周波数が補正される。
Specifically, the first addition value is calculated by adding to the output voltage phase difference a value obtained by performing proportional control in the
また、複数の無停電電源装置10の各々の制御部6(位相差制御手段60)は、バイパス電圧および自身が設けられる無停電電源装置10のインバータ出力電圧の両方が負荷103に供給されるオーバラップ期間において、バイパスラップ時d軸横流(有効電流成分)を入力値として比例制御を行った値(P制御部60eの出力値)に、同期信号位相差に基づく値を入力値として比例制御を行った値(P制御部60dの出力値)が加算された値に基づいて、PWMキャリア信号の周波数を補正する制御を行う。すなわち、上記オーバラップ期間においては、P制御部60eには、UPS間d軸横流に加えて、バイパスラップ時d軸横流が入力される。なお、バイパスラップ時d軸横流は、特許請求の範囲の「第1d軸横流成分」の一例である。
In addition, the control unit 6 (phase difference control means 60) of each of the plurality of uninterruptible
また、バイパスラップ時d軸横流とは、上記オーバラップ期間において、自身が設けられる無停電電源装置10の出力電流値を所定のゲインにより乗算した乗算値と、自身が設けられる無停電電源装置10のインバータ3の出力電流値との差分のうちのd軸成分である。具体的には、バイパスラップ時d軸横流とは、上記オーバラップ期間における上記乗算値と上記出力電流値との差分を、3相/dq変換した値のd軸成分である。
In addition, the d-axis cross current during bypass wrap is a multiplication value obtained by multiplying the output current value of the
また、上記所定のゲインは、インバータ給電(第1電力経路11を介した負荷103への給電)からバイパス給電(第2電力経路12を介した負荷103への給電)に切り換えられる場合に、上記オーバラップ期間中に1から0に所定の傾きで変化される。また、上記所定のゲインは、バイパス給電からインバータ給電に切り換えられる場合に、上記オーバラップ期間中に0から1に所定の傾きで変化される。 Further, the predetermined gain is set to the above-mentioned It is changed from 1 to 0 with a predetermined slope during the overlap period. Further, the predetermined gain is changed from 0 to 1 with a predetermined slope during the overlap period when switching from bypass feeding to inverter feeding.
図5に示すように、制御部6(電圧指令手段61)は、インバータ出力電圧の振幅の指令値の情報を含む信号(図5のインバータ出力電圧振幅指令)を生成する。電圧指令手段61は、PI調節器61aと、P制御部61bと、を含む。
As shown in FIG. 5, the control unit 6 (voltage command means 61) generates a signal (inverter output voltage amplitude command in FIG. 5) containing information on the command value of the amplitude of the inverter output voltage. The voltage command means 61 includes a
制御部6(電圧指令手段61)は、インバータ出力電圧の振幅の指令値の基準となるインバータ出力電圧振幅指令基準値に基づく値と、インバータ出力電圧の振幅の検出値であるインバータ出力電圧振幅検出値との差分を入力値として、PI調節器61aにおいて比例制御および積分制御が行われる。そして、PI調節器61aの出力が、インバータ出力電圧振幅指令となる。
The control unit 6 (voltage command means 61) controls a value based on an inverter output voltage amplitude command reference value, which serves as a reference for the command value of the amplitude of the inverter output voltage, and inverter output voltage amplitude detection, which is a detected value of the amplitude of the inverter output voltage. By using the difference from the value as an input value, proportional control and integral control are performed in the
また、インバータ出力電圧振幅指令基準値に基づく値とは、インバータ出力電圧振幅指令基準値に、UPSq軸横流(無効電流成分)とバイパスラップ時q軸横流(無効電流成分)との加算値を入力値として比例制御を行った値(P制御部61bの出力値)が加算された値である。UPSq軸横流は、複数の無停電電源装置10の出力電流値の平均値と自身が設けられる無停電電源装置10の出力電流値との差分を、3相/dq変換した値のq軸成分である。また、バイパスラップ時q軸横流は、上記オーバラップ期間において、自身が設けられる無停電電源装置10の出力電流値を所定のゲインにより乗算した乗算値と、自身が設けられる無停電電源装置10のインバータ3の出力電流値との差分を、3相/dq変換した値のq軸成分である。なお、所定のゲインについては、バイパスラップ時d軸横流の場合と同様である。これにより、互いに異なる無停電電源装置10間においてq軸横流が低減されるとともに、インバータ3とバイパスとの間(第1電力経路11と第2電力経路12との間)に流れるq軸横流を低減することが可能である。
The value based on the inverter output voltage amplitude command reference value is the sum of the UPS q-axis cross current (reactive current component) and the q-axis cross current at bypass wrap (reactive current component) input to the inverter output voltage amplitude command reference value. It is a value obtained by adding a value (output value of the
(インバータ出力電圧とバイパス電圧とを同期させない場合)
第1実施形態では、複数の無停電電源装置10の各々の制御部6(位相差制御手段60)は、インバータ出力電圧の位相とバイパス電圧の位相とを同期させない場合に、インバータ出力電圧の周波数が定格周波数に対し±0.01%の精度となるように制御するとともに、PWMキャリア信号の周波数を補正することによって同期信号位相差を小さくする制御を行うように構成されている。具体的には、図2に示すように、インバータ出力電圧の位相とバイパス電圧の位相とが同期しない場合には、スイッチ60h~60jの各々が「F」側に切り替わるので、出力電圧位相差はキャリア周波数の補正に寄与せず、同期信号位相差、UPS間d軸横流、およびバイパスラップ時d軸横流のみがキャリア周波数の補正に寄与する。また、定格周波数とは、たとえば50Hzの周波数である。
(When the inverter output voltage and bypass voltage are not synchronized)
In the first embodiment, the control unit 6 (phase difference control means 60) of each of the plurality of uninterruptible power supplies 10, when the phase of the inverter output voltage and the phase of the bypass voltage are not synchronized, the frequency of the inverter output voltage is controlled to have an accuracy of ±0.01% with respect to the rated frequency, and control is performed to reduce the synchronization signal phase difference by correcting the frequency of the PWM carrier signal. Specifically, as shown in FIG. 2, when the phase of the inverter output voltage and the phase of the bypass voltage are not synchronized, each of the
複数の無停電電源装置10の各々の制御部6(位相差制御手段60)は、インバータ出力電圧の位相とバイパス電圧の位相とを同期させない場合で、かつ、同期信号位相差の値が負の第1値(たとえば-5μs)から正の第2値(たとえば5μs)までの間の不感帯の範囲内である場合に、PWMキャリア信号の周波数の補正量を0にする制御を行うように構成されている。具体的には、同期信号位相差の値が第1値から第2値までの間の不感帯の範囲内である場合には、不感帯処理部60bの出力値が0となる。なお、不感帯の範囲の第1値の絶対値と第2値の絶対値とは互いに異なっていてもよい。
The control unit 6 (phase difference control means 60) of each of the plurality of
また、同期信号位相差の値が5μsよりも大きい値(たとえばPとする)であると、不感帯処理部60bの出力値は、P-5μsとなる。また、同期信号位相差の値が-5μs以下の値(たとえばNとする)であると、不感帯処理部60bの出力値は、N-(-5μs)となる。これにより、同期信号位相差が不感帯の範囲内の値から不感帯の範囲外の値に変化した場合に、不感帯処理部60bの出力値が急激に変化するのを抑制することが可能である。その結果、PWMキャリア信号の周波数が急激に変化するのを抑制することが可能である。なお、上記不感帯の範囲は、同期信号位相差の検出誤差の範囲よりも広く設定されている。 Also, if the value of the synchronization signal phase difference is greater than 5 μs (for example, P), the output value of the dead zone processor 60b will be P−5 μs. Also, if the value of the synchronizing signal phase difference is -5 μs or less (for example, N), the output value of the dead band processor 60b is N-(-5 μs). As a result, when the synchronization signal phase difference changes from a value within the dead band to a value outside the dead band, it is possible to suppress a sudden change in the output value of the dead band processor 60b. As a result, it is possible to suppress sudden changes in the frequency of the PWM carrier signal. The range of the dead band is set wider than the detection error range of the synchronization signal phase difference.
複数の無停電電源装置10の各々の制御部6(位相差制御手段60)は、インバータ出力電圧の位相とバイパス電圧の位相とを同期させない場合に、同期信号位相差に基づく値(不感帯処理部60bの出力値)を入力値として比例制御を行った値(P制御部60fの出力値)にローパスフィルタ60cからの出力値が加算された値に基づいて、PWMキャリア信号の周波数を補正する制御を行うように構成されている。
The control unit 6 (phase difference control means 60) of each of the plurality of uninterruptible power supplies 10, when not synchronizing the phase of the inverter output voltage and the phase of the bypass voltage, the value based on the synchronization signal phase difference (dead band processing unit Control for correcting the frequency of the PWM carrier signal based on the value obtained by adding the output value from the low-
具体的には、複数の無停電電源装置10の各々の制御部6(位相差制御手段60)は、P制御部60fの出力値と、UPS間d軸横流とバイパスラップ時d軸横流との加算値を入力値としてP制御部60gから出力される値とを加算した第3加算値を算出する。また、複数の無停電電源装置10の各々の制御部6(位相差制御手段60)は、キャリア周波数基準値と、第3加算値と、ローパスフィルタ60cからの出力値とを加算することにより、キャリア周波数決定値を算出する。
Specifically, the control unit 6 (phase difference control means 60) of each of the plurality of uninterruptible
ここで、第1実施形態では、ローパスフィルタ60cへの入力値は、インバータ出力電圧の位相とバイパス電圧の位相とを同期させる状態から同期を解除する状態(たとえばバイパス電圧の停電時に解除)に変化されたことに基づいて、0値以外の値から0値に切り換えられる。具体的には、インバータ出力電圧の位相とバイパス電圧の位相とを同期させる状態から同期を解除する状態に変化されたことに基づいて、スイッチ60jが切り替わることにより、ローパスフィルタ60cへの入力値が、PI調節器60aの出力値(上記0値以外の値)から0値に切り換えられる。ローパスフィルタ60cは、所定の時定数を有していることによって、0値が入力されてから徐々に出力を小さくするような処理を行う。これにより、キャリア周波数決定値が、徐々に小さくなる連続変化処理を行うことが可能となる。なお、PI調節器60aの積分項は、インバータ出力電圧の位相とバイパス電圧の位相とを同期させない場合は0にリセットされる。これにより、インバータ出力電圧の位相とバイパス電圧の位相とを同期させた際に、積分項によりPI調節器60aの出力が過度に大きくなるのを抑制することが可能である。
Here, in the first embodiment, the input value to the low-
なお、電圧指令手段61の制御については、インバータ出力電圧の位相とバイパス電圧の位相とが同期している場合と同様である。 The control of the voltage command means 61 is the same as when the phase of the inverter output voltage and the phase of the bypass voltage are synchronized.
(第1実施形態の効果)
第1実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
(Effect of the first embodiment)
The following effects can be obtained in the first embodiment.
第1実施形態では、上記のように、複数の無停電電源装置10の各々の制御部6が、互いに異なる無停電電源装置10間においてPWMキャリア信号同士を同期させるためのPWMキャリア同期用信号を生成するとともに、PWMキャリア同期用信号に基づいてPWMキャリア信号の周波数を補正することによって、自身が設けられる無停電電源装置10のPWMキャリア信号と他の無停電電源装置10におけるPWMキャリア信号との位相差であるPWMキャリア間位相差を小さくする制御を行うように、無停電電源システム100を構成する。これにより、無停電電源装置10にリアクトル等の素子を設けて無停電電源装置10間のインピーダンスを高くしなくても、制御部6により、PWMキャリア間位相差を小さくすることにより複数の無停電電源装置10の各々のインバータ出力電圧が同期されることによって、無停電電源装置10間に横流(高周波横流)が流れるのを抑制することができる。その結果、予め設けられている制御部6によって横流(高周波横流)が流れるのが抑制されるので、無停電電源装置10にリアクトル等の素子を設ける場合と異なり、異なる無停電電源装置10間に横流が流れるのを抑制しながら、無停電電源装置10が大型化、コストアップするのを抑制することができる。また、無停電電源装置10同士がリアクトル等を介することなく短い配線により接続されることにより無停電電源装置10間のインピーダンスが小さくても、異なる無停電電源装置10間に横流(高周波横流)が流れるのを抑制することができる。
In the first embodiment, as described above, the
また、第1実施形態では、上記のように、複数の無停電電源装置10の各々の制御部6が、自身が設けられる無停電電源装置10のPWMキャリア同期用信号と他の無停電電源装置10のPWMキャリア同期用信号との位相差が小さくなるようにPWMキャリア信号の周波数を補正することによって、PWMキャリア間位相差を小さくする制御を行うように、無停電電源システム100を構成する。これにより、互いに異なる無停電電源装置10のPWMキャリア同期用信号同士の位相差を小さくする制御を行うことによって、PWMキャリア間位相差を容易に小さくすることができる。
Further, in the first embodiment, as described above, the
また、第1実施形態では、上記のように、複数の無停電電源装置10の各々の制御部6が、基準同期信号と自身が設けられる無停電電源装置10のPWMキャリア同期用信号との位相差である同期信号位相差を小さくする制御を行うことによって、自身が設けられる無停電電源装置10のPWMキャリア同期用信号と他の無停電電源装置10のPWMキャリア同期用信号との位相差を小さくする制御を行うように、無停電電源システム100を構成する。これにより、複数の無停電電源装置10の各々が、PWMキャリア同期用信号の基準となる基準同期信号と自身が設けられる無停電電源装置10のPWMキャリア同期用信号との位相差である同期信号位相差を小さくすることによって、複数の無停電電源装置10の各々のPWMキャリア同期用信号同士を基準同期信号に基づいて同期させることができる。その結果、互いに異なる無停電電源装置10のPWMキャリア同期用信号同士の位相差を容易に小さくすることができる。
Further, in the first embodiment, as described above, the
また、第1実施形態では、上記のように、複数の無停電電源装置10の各々の制御部6が、自身が設けられる無停電電源装置10のPWMキャリア同期用信号が所定の値になる期間Aと、他の無停電電源装置10のPWMキャリア同期用信号が所定の値になる期間Bとに跨って、基準同期信号を生成するように、無停電電源システム100を構成する。これにより、複数の無停電電源装置10の各々のPWMキャリア同期用信号が所定の値になる期間と、基準同期信号が生成される期間とをオーバラップさせることができる。その結果、複数の無停電電源装置10の各々のPWMキャリア同期用信号が所定の値になる期間と基準同期信号が生成される期間とが互いにオーバラップせずにずれている場合に比べて、複数の無停電電源装置10の各々のPWMキャリア同期用信号が所定の値になる期間の所定の位相(たとえば中央の位相)と、基準同期信号が生成される期間の上記所定の位相(すなわち中央の位相)とが比較的近くなる。これにより、複数の無停電電源装置10の各々のPWMキャリア同期用信号と基準同期信号との位相差(すなわち上記中央の位相同士の位相差)を比較的小さくすることができる。その結果、PWMキャリア同期用信号の位相を基準同期信号の位相に合わせて調整するのを容易に行うことができる。
Further, in the first embodiment, as described above, the
また、第1実施形態では、上記のように、複数の無停電電源装置10の各々の制御部6が、自身が設けられる無停電電源装置10のインバータ3から出力されるインバータ出力電圧の位相と複数の無停電電源装置10の各々に第2電力経路12を介して外部から入力されているバイパス電圧の位相とを同期させる場合に、PWMキャリア信号の周波数を補正することによって、バイパス電圧とインバータ出力電圧との位相差である出力電圧位相差、および、同期信号位相差の各々を小さくする制御を行うように、無停電電源システム100を構成する。これにより、同期信号位相差を小さくすることにより互いに異なる無停電電源装置10間において横流(高周波横流)が流れるのを抑制することができるとともに、出力電圧位相差を小さくすることによって、負荷103への給電経路を第1電力経路11から第2電力経路12に(または第2電力経路12から第1電力経路11に)切り替える際に第1電力経路11と第2電力経路12との間において横流(低周波横流)が流れるのを抑制することができる。また、複数の無停電電源装置10の各々のインバータ出力電圧が共通のバイパス電圧に同期されるので、互いに異なる無停電電源装置10間において横流(低周波横流)が流れるのを抑制することができる。
Further, in the first embodiment, as described above, the
また、第1実施形態では、上記のように、複数の無停電電源装置10の各々の制御部6が、インバータ出力電圧の位相とバイパス電圧の位相とを同期させない場合に、インバータ出力電圧の周波数が定格周波数に対し±0.01%の精度となるように制御するとともに、PWMキャリア信号の周波数を補正することによって同期信号位相差を小さくする制御を行うように、無停電電源システム100を構成する。これにより、インバータ出力電圧の位相とバイパス電圧の位相とを同期させない場合に、複数の無停電電源装置10の各々のインバータ出力電圧の周波数が定格周波数に対し±0.01%の精度となるように制御しながら、同期信号位相差を小さくすることにより互いに異なる無停電電源装置10間において横流(高周波横流)が流れるのを抑制することができる。
Further, in the first embodiment, as described above, when the
また、第1実施形態では、上記のように、複数の無停電電源装置10の各々の制御部6は、インバータ出力電圧の位相とバイパス電圧の位相とを同期させない場合で、かつ、同期信号位相差の値が負の第1値から正の第2値までの間の不感帯の範囲内である場合に、PWMキャリア信号の周波数の補正量を0にする制御を行うように、無停電電源システム100を構成する。これにより、同期信号位相差に不感帯の範囲内の小さい検出誤差が含まれている場合に、上記検出誤差に基づいてPWMキャリア信号の周波数の補正が行われるのを抑制することができる。
Further, in the first embodiment, as described above, the
また、第1実施形態では、上記のように、複数の無停電電源装置10の各々の制御部6が、インバータ出力電圧の位相とバイパス電圧の位相とを同期させる場合に、PI調節器60aの出力値を、PWMキャリア信号の周波数の基準となるキャリア周波数基準値に加算することにより、PWMキャリア信号の周波数を決定するキャリア周波数決定値を算出し、キャリア周波数決定値に基づいてPWMキャリア信号の周波数を補正するように、無停電電源システム100を構成する。これにより、PI調節器60aの出力値がキャリア周波数基準値に加算されたキャリア周波数決定値に基づいてPWMキャリア信号の周波数が補正されるので、PI調節器60aに入力される、同期信号位相差に基づく値と出力電圧位相差とが加算されることにより算出される値が、フォードバック制御により小さくされる。その結果、同期信号位相差および出力電圧位相差を容易に小さくすることができる。
Further, in the first embodiment, as described above, when the
また、第1実施形態では、上記のように、ローパスフィルタ60cへの入力値が、インバータ出力電圧の位相とバイパス電圧の位相とを同期させる状態から同期を解除する状態(たとえばバイパス電圧の停電時に解除)に変化されたことに基づいて、0値以外の値から0値に切り換えられるように、無停電電源システム100を構成する。これにより、ローパスフィルタ60cは所定の時定数を有しているので、ローパスフィルタ60cの入力値が0値以外の値から0値に切り換えられた際に、ローパスフィルタ60cの出力値が急減に変化するのを抑制することができる。その結果、PWMキャリア信号の周波数が急激に変化するのを抑制することができるので、バイパス電圧停電などが発生した際もインバータ出力電圧の周波数急変を抑制することができる。
In the first embodiment, as described above, the input value to the low-
また、第1実施形態では、上記のように、複数の無停電電源装置10の各々の制御部6が、上記オーバラップ期間において、自身が設けられる無停電電源装置10の出力電流値を所定のゲインにより乗算した乗算値と、自身が設けられる無停電電源装置10のインバータ3の出力電流値との差分のうちのd軸成分であるバイパスラップ時d軸横流を入力値として比例制御を行った値に、同期信号位相差に基づく値を入力値として比例制御を行った値が加算された値に基づいて、PWMキャリア信号の周波数を補正する制御を行うように、無停電電源システム100を構成する。これにより、オーバラップ期間において、同期信号位相差に加えてバイパスラップ時d軸横流を小さくすることができる。その結果、オーバラップ期間において、同期信号位相差を小さくすることにより、互いに異なる無停電電源装置10間において横流(高周波横流)が流れるのを抑制することができるとともに、バイパスラップ時d軸横流を小さくすることにより、第1電力経路11と第2電力経路12との間において横流(低周波横流)が流れるのをより抑制することができる。
Further, in the first embodiment, as described above, the
また、第1実施形態では、上記のように、複数の無停電電源装置10の各々の制御部6が、複数の無停電電源装置10の出力電流値の平均値と自身が設けられる無停電電源装置10の出力電流値との差分のうちのd軸成分であるUPS間d軸横流を入力値として比例制御を行った値に、同期信号位相差に基づく値を入力値として比例制御を行った値が加算された値に基づいて、PWMキャリア信号の周波数を補正する制御を行うように、無停電電源システム100を構成する。これにより、同期信号位相差に加えてUPS間d軸横流を小さくすることができる。その結果、同期信号位相差を小さくすることにより、互いに異なる無停電電源装置10間において横流(高周波横流)が流れるのを抑制することができるとともに、UPS間d軸横流を小さくすることにより、互いに異なる無停電電源装置10間において横流(低周波横流)が流れるのを抑制することができる。
Further, in the first embodiment, as described above, the
[第2実施形態]
図6~図8を参照して、第2実施形態について説明する。この第2実施形態では、上記第1実施形態と異なり、複数の無停電電源装置10の各々に複数の無停電電源モジュール111が設けられている。なお、上記第1実施形態と同様の構成については、図中において同じ符号を付して図示し、その説明を省略する。
[Second embodiment]
A second embodiment will be described with reference to FIGS. 6 to 8. FIG. In this second embodiment, unlike the first embodiment, each of the plurality of uninterruptible
(無停電電源システムの構成)
まず、図6を参照して、無停電電源システム200の構成について説明する。
(Configuration of uninterruptible power supply system)
First, the configuration of the uninterruptible
図6に示すように、無停電電源システム200は、互いに並列に接続されているとともに、負荷103に電力を供給する複数の無停電電源装置110を備える。複数の無停電電源装置110は、互いに同じ構成を有する。第2実施形態では、無停電電源システム200は、無停電電源装置110aと、無停電電源装置110bと、無停電電源装置110cとの3台の装置を含む例を示す。
As shown in FIG. 6 , the uninterruptible
複数の無停電電源装置110の各々は、コンバータ1およびインバータ3を各々が含む複数の無停電電源モジュール111を有する。これにより、無停電電源装置110において1台(または2台)の無停電電源モジュール111が故障した場合や部品交換等のために停止される場合でも、残りの正常な無停電電源モジュール111を用いて負荷103に電力を供給することが可能である。また、負荷103の大きさに応じて稼働させる無停電電源モジュール111の台数を切り換えることにより電力供給の効率を向上させることが可能である。また、複数の無停電電源モジュール111の各々は、コンバータ1およびインバータ3に加えて、チョッパ2と、インバータスイッチ4とを有する。また、複数の無停電電源装置110の各々は、第1電力経路11と、第2電力経路12とを含む。第1電力経路11は、複数の無停電電源モジュール111の各々に設けられている。なお、無停電電源モジュール111は、特許請求の範囲の「無停電電源部」の一例である。
Each of the plurality of
また、複数の無停電電源装置110の各々において、複数の無停電電源モジュール111に共通の交流電源101から交流電力が供給される。また、複数の無停電電源装置110の各々において、複数の無停電電源モジュール111に共通の蓄電部102から直流電力が供給される。
Also, in each of the plurality of uninterruptible
また、複数の無停電電源装置110の各々は、制御部16を備える。また、制御部16は、複数の無停電電源装置110の各々において、複数の無停電電源モジュール111の各々を制御するように構成されている。制御部16は、位相差制御手段160と、電圧指令手段161と、を有する。位相差制御手段160および電圧指令手段161の各々の機能は、プログラムなどのソフトウェアにより実現することが可能である。
Also, each of the plurality of
ここで、第2実施形態では、図7に示すように、複数の無停電電源装置110の各々の制御部16(位相差制御手段160)は、バイパス電圧と、複数の無停電電源モジュール111の各々におけるインバータ出力電圧の平均値との差分に基づいて、出力電圧位相差を算出するように構成されている。具体的には、複数の無停電電源装置110の各々の制御部16は、所定の定格周波数(50Hz)を元に周波数が補正される基準正弦波を生成する。PWMキャリア信号に基づいて基準正弦波を補正する方法は第1実施形態と同じである。出力電圧位相差は、バイパス電圧の位相と基準正弦波の位相との位相差に、基準正弦波の位相とインバータ出力電圧の位相との位相差の平均値を加算した値である。これにより、バイパス電圧の位相とインバータ出力電圧の位相との位相差である出力電圧位相差が検出される。なお、基準正弦波の位相とインバータ出力電圧の位相との位相差の平均値とは、基準正弦波の位相と複数の無停電電源モジュール111の各々のインバータ出力電圧の位相との位相差の平均値を意味する。また、基準正弦波は、複数の無停電電源装置110の各々において、各無停電電源モジュール111に共通である。
Here, in the second embodiment, as shown in FIG. 7, the control unit 16 (phase difference control means 160) of each of the plurality of uninterruptible
第2実施形態におけるバイパスラップ時d軸横流は、無停電電源装置110の出力電流検出値と所定のゲインとの乗算値と、複数の無停電電源モジュール111の出力電流合計値との差分を、3相/dq変換した値のd軸成分である。なお、所定のゲインは、上記第1実施形態と同様である。
The d-axis cross current during bypass wrap in the second embodiment is the difference between the product of the output current detection value of the
また、図8に示す電圧指令手段161において用いられるバイパスラップ時q軸横流は、無停電電源装置110の出力電流検出値と所定のゲインとの乗算値と、複数の無停電電源モジュール111の出力電流合計値との差分を、3相/dq変換した値のq軸成分である。なお、所定のゲインは、上記第1実施形態と同様である。 In addition, the q-axis cross current during bypass wrap used in the voltage command means 161 shown in FIG. It is the q-axis component of the value obtained by 3-phase/dq-converting the difference from the current total value. Note that the predetermined gain is the same as in the first embodiment.
また、PI調節器61aには、インバータ出力電圧振幅指令基準値にP制御部61bの出力値を加算した値と、インバータ出力電圧振幅検出値の平均値との差分が入力される。インバータ出力電圧振幅検出値の平均値とは、停止されていない複数の無停電電源モジュール111のインバータ3の出力電圧振幅検出値の平均値を意味する。なお、上記の制御を行う電圧指令手段を有する制御部が複数の無停電電源モジュール111の各々に設けられていてもよい。この場合の電圧指令手段は、電圧指令手段161においてインバータ出力電圧振幅検出値の平均値が用いられている代わりに各無停電電源モジュール111のインバータ3の出力電圧振幅検出値を用いて、各無停電電源モジュール111のインバータ出力電圧振幅指令を出力する。
Further, the difference between a value obtained by adding the output value of the
なお、第2実施形態のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。 Other configurations of the second embodiment are the same as those of the first embodiment.
(第2実施形態の効果)
第2実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
(Effect of Second Embodiment)
The following effects can be obtained in the second embodiment.
第2実施形態では、複数の無停電電源装置110の各々の制御部16が、バイパス電圧と、複数の無停電電源モジュール111の各々におけるインバータ出力電圧の平均値との差分に基づいて、出力電圧位相差を算出するように、無停電電源システム200を構成する。これにより、複数の無停電電源モジュール111の各々におけるインバータ出力電圧の平均値を用いて出力電圧位相差を算出することによって、複数の無停電電源モジュール111の各々における出力電圧位相差を互いに等しくすることができる。その結果、互いに異なる無停電電源モジュール111において補正後のPWMキャリア信号の周波数を互いに等しくすることができる。
In the second embodiment, the
なお、第2実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。 Other effects of the second embodiment are the same as those of the first embodiment.
[変形例]
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であり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実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更(変形例)が含まれる。
[Modification]
The embodiments disclosed this time should be considered illustrative and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is indicated by the scope of the claims rather than the description of the above-described embodiments, and includes all modifications (modifications) within the scope and meaning equivalent to the scope of the claims.
たとえば、上記第1実施形態では、複数の無停電電源装置10の各々に対応する蓄電部102が互いに別個に設けられる例を示したが、本発明はこれに限られない。複数の無停電電源装置10の各々に共通の蓄電部が設けられていてもよい。たとえば、図9に示すように、無停電電源システム300の複数の無停電電源装置10の各々は、共通の蓄電部202から直流電力を給電される。この場合、互いに異なる無停電電源装置10間において同期させる制御を行ったPWMキャリア信号を、チョッパ2を制御するPWM信号の生成で使用することで、互いに異なる無停電電源装置10のチョッパ2同士の間において高周波横流が流れるのを抑制することが可能である。なお、第2実施形態においても同様に構成されていてもよい。また、各無停電電源装置10に対して共通の交流電源101から交流電力が供給される構成の場合は、互いに異なる無停電電源装置10のコンバータ1同士の間において高周波横流が流れるのを抑制することが可能である。第2実施形態においても同様である。
For example, in the above-described first embodiment, an example in which the
また、上記第1および第2実施形態では、複数の無停電電源装置10(110)の各々の制御部6(16)は、基準同期信号と自身の無停電電源装置10(110)のPWMキャリア同期用信号との位相差(同期信号位相差)を小さくする制御を行う例を示したが、本発明はこれに限られない。複数の無停電電源装置10(110)の各々の制御部6(16)は、基準同期信号を用いずに、自身の無停電電源装置10(110)のPWMキャリア同期用信号と、他の無停電電源装置10(110)のPWMキャリア同期用信号との位相差を直接的に小さくする制御を行ってもよい。 Further, in the first and second embodiments, the control unit 6 (16) of each of the plurality of uninterruptible power supply devices 10 (110) controls the reference synchronization signal and the PWM carrier of its own uninterruptible power supply device 10 (110). Although an example of performing control to reduce the phase difference (synchronization signal phase difference) with the synchronization signal has been shown, the present invention is not limited to this. Each control unit 6 (16) of a plurality of uninterruptible power supply 10 (110), without using the reference synchronization signal, the PWM carrier synchronization signal of its own uninterruptible power supply 10 (110), other uninterruptible power supply Control may be performed to directly reduce the phase difference with the PWM carrier synchronization signal of the power failure power supply 10 (110).
また、上記第1および第2実施形態では、複数の無停電電源装置10(110)の各々の制御部6(16)は、基準同期信号の中央の位相と自身の無停電電源装置10(110)のPWMキャリア同期用信号の中央の位相との位相差(同期信号位相差)を小さくする制御を行う例を示したが、本発明はこれに限られない。複数の無停電電源装置10(110)の各々の制御部6(16)は、基準同期信号の中央以外の所定の位相(たとえば基準同期信号がLに立ち下がる位相)と自身の無停電電源装置10(110)のPWMキャリア同期用信号の中央以外の所定の位相(たとえばPWMキャリア同期用信号がLに立ち下がる位相)との位相差を小さくする制御を行ってもよい。 Further, in the first and second embodiments, the control unit 6 (16) of each of the plurality of uninterruptible power supply devices 10 (110) controls the central phase of the reference synchronization signal and the uninterruptible power supply device 10 (110) ) is controlled to reduce the phase difference (synchronization signal phase difference) from the center phase of the PWM carrier synchronization signal, but the present invention is not limited to this. The control unit 6 (16) of each of the plurality of uninterruptible power supplies 10 (110) controls a predetermined phase other than the center of the reference synchronization signal (for example, the phase at which the reference synchronization signal falls to L) and its own uninterruptible power supply Control may be performed to reduce the phase difference with a predetermined phase other than the center of the PWM carrier synchronization signal of 10 (110) (for example, the phase at which the PWM carrier synchronization signal falls to L).
また、上記第1および第2実施形態では、複数の無停電電源装置10(110)の各々の制御部6(16)は、自身が設けられる無停電電源装置10(110)のPWMキャリア同期用信号と、他の無停電電源装置10(110)のPWMキャリア同期用信号とのOR信号である基準同期信号を生成する例を示したが、本発明はこれに限られない。複数の無停電電源装置10(110)の各々の制御部6(16)は、自身が設けられる無停電電源装置10(110)のPWMキャリア同期用信号と、他の無停電電源装置10(110)のPWMキャリア同期用信号とのAND信号である基準同期信号を生成してもよい。この場合、基準同期信号および各PWMキャリア同期用信号は、Hアクティブ(H状態が活性状態)の信号である。 Further, in the first and second embodiments, the control unit 6 (16) of each of the plurality of uninterruptible power supplies 10 (110) is provided for the PWM carrier synchronization of the uninterruptible power supply 10 (110) itself. Although an example of generating a reference synchronization signal that is an OR signal of a signal and a PWM carrier synchronization signal of another uninterruptible power supply 10 (110) has been shown, the present invention is not limited to this. The control unit 6 (16) of each of the plurality of uninterruptible power supplies 10 (110) is provided with the PWM carrier synchronization signal of the uninterruptible power supply 10 (110) provided therein, and the other uninterruptible power supply 10 (110 ) and the PWM carrier synchronizing signal may be generated as a reference synchronizing signal which is an AND signal. In this case, the reference synchronizing signal and each PWM carrier synchronizing signal are H active (H state is active state) signals.
また、上記第1および第2実施形態では、複数の無停電電源装置10(110)の各々の制御部6(16)は、出力電圧位相差および同期信号位相差の各々を小さくする制御を行う例を示したが、本発明はこれに限られない。複数の無停電電源装置10(110)の各々の制御部6(16)は、出力電圧位相差を小さくする制御を行わずに、同期信号位相差を小さくする制御を行ってもよい。 Further, in the first and second embodiments, the control unit 6 (16) of each of the plurality of uninterruptible power supplies 10 (110) performs control to reduce each of the output voltage phase difference and the synchronization signal phase difference. Although an example has been given, the invention is not so limited. The control unit 6 (16) of each of the plurality of uninterruptible power supplies 10 (110) may perform control to reduce the synchronization signal phase difference without performing control to reduce the output voltage phase difference.
また、上記第1および第2実施形態では、制御部6(16)に不感帯処理部60bが設けられる例を示したが、本発明はこれに限られない。制御部6(16)に不感帯処理部60bが設けられていなくてもよい。 Further, in the above-described first and second embodiments, an example in which the control unit 6 (16) is provided with the dead zone processing unit 60b was shown, but the present invention is not limited to this. The dead band processor 60b may not be provided in the controller 6 (16).
また、上記第1および第2実施形態では、不感帯処理部60bの入力値が不感帯の範囲外の場合に、不感帯処理部60bが入力値と不感帯の範囲との差分を出力する例を示したが、本発明はこれに限られない。不感帯処理部の入力値が不感帯の範囲外の場合に、不感帯処理部が入力値をそのまま出力してもよい。 Further, in the first and second embodiments, when the input value of the dead zone processing section 60b is outside the range of the dead zone, the dead zone processing section 60b outputs the difference between the input value and the range of the dead zone. , the present invention is not limited to this. When the input value of the dead zone processor is outside the range of the dead zone, the dead zone processor may output the input value as it is.
また、上記第1および第2実施形態では、比例制御および積分制御を行うPI調節器60a(比例制御器)が制御部6(16)に設けられる例を示したが、本発明はこれに限られない。PI調節器60aの代わりに、比例制御および積分制御に加えて微分制御を行うPID調節器が制御部6(16)に設けられていてもよい。
Further, in the first and second embodiments, an example in which the
また、上記第1および第2実施形態では、3台の無停電電源装置10(110)が並列に接続されている例を示したが、本発明はこれに限られない。2台または4台以上の無停電電源装置10(110)が並列に接続されていてもよい。また、第2実施形態においては、各無停電電源装置110において、2台または4台以上の無停電電源モジュール111が設けられていてもよい。
Moreover, in the first and second embodiments, an example in which three uninterruptible power supplies 10 (110) are connected in parallel has been shown, but the present invention is not limited to this. Two or four or more uninterruptible power supplies 10 (110) may be connected in parallel. In the second embodiment, each
また、上記第1および第2実施形態では、各無停電電源装置10(110)に1つの制御部6(16)が設けられる例を示したが、本発明はこれに限られない。各無停電電源装置10(110)に複数の制御部が設けられていてもよい。また、第2実施形態においては、各無停電電源モジュール111に制御部が設けられていてもよい。
Further, in the above-described first and second embodiments, an example in which each uninterruptible power supply 10 (110) is provided with one control unit 6 (16) is shown, but the present invention is not limited to this. A plurality of control units may be provided in each uninterruptible power supply 10 (110). Further, in the second embodiment, each uninterruptible
1 コンバータ
3 インバータ
6、16 制御部
10、10a、10b、10c、110、110a、110b、110c 無停電電源装置
11 第1電力経路
12 第2電力経路
60a PI調節器(比例制御器)
60c ローパスフィルタ
100、200、300 無停電電源システム
101 交流電源
102、202 蓄電部
103 負荷
111 無停電電源モジュール(無停電電源部)
A 期間(第1期間)
B 期間(第2期間)
1
60c Low-
A period (first period)
Period B (second period)
Claims (12)
前記複数の無停電電源装置の各々は、交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、前記コンバータまたは直流電力を蓄電する蓄電部から供給される直流電力を交流電力に変換するインバータと、前記コンバータおよび前記インバータを制御するPWM信号の基準となるPWMキャリア信号を生成する制御部と、を含み、
前記複数の無停電電源装置の各々の前記制御部は、互いに異なる前記無停電電源装置間において前記PWMキャリア信号同士を同期させるためのPWMキャリア同期用信号を生成するとともに、前記PWMキャリア同期用信号に基づいて前記PWMキャリア信号の周波数を補正することによって、自身が設けられる前記無停電電源装置の前記PWMキャリア信号と他の前記無停電電源装置における前記PWMキャリア信号との位相差であるPWMキャリア間位相差を小さくする制御を行うように構成されている、無停電電源システム。 comprising a plurality of uninterruptible power supplies connected in parallel with each other and supplying power to the loads;
Each of the plurality of uninterruptible power supplies includes a converter that converts AC power supplied from an AC power source into DC power, and a DC power that is supplied from the converter or a power storage unit that stores the DC power, and converts the DC power into AC power. an inverter, and a control unit that generates a PWM carrier signal that serves as a reference for the PWM signal that controls the converter and the inverter,
The control unit of each of the plurality of uninterruptible power supplies generates a PWM carrier synchronization signal for synchronizing the PWM carrier signals between the different uninterruptible power supplies, and the PWM carrier synchronization signal PWM carrier which is the phase difference between the PWM carrier signal of the uninterruptible power supply to which it is provided and the PWM carrier signal of the other uninterruptible power supply by correcting the frequency of the PWM carrier signal based on An uninterruptible power supply system that is configured to provide control to reduce the interphase difference.
前記複数の無停電電源装置の各々の前記制御部は、自身が設けられる前記無停電電源装置の前記インバータから出力されるインバータ出力電圧の位相と前記複数の無停電電源装置の各々に前記第2電力経路を介して外部から入力されているバイパス電圧の位相とを同期させる場合に、前記PWMキャリア信号の周波数を補正することによって、前記バイパス電圧と前記インバータ出力電圧との位相差である出力電圧位相差、および、前記同期信号位相差の各々を小さくする制御を行うように構成されている、請求項3または4に記載の無停電電源システム。 Each of the plurality of uninterruptible power supply devices is provided separately from a first power path that supplies power from the inverter to the load and the first power path, and receives power from the outside through the converter and the inverter. a second power path that supplies the load without passing through
The control unit of each of the plurality of uninterruptible power supply devices provides the phase of the inverter output voltage output from the inverter of the uninterruptible power supply device in which it is provided and the second When synchronizing the phase of the bypass voltage input from the outside through the power path, the output voltage, which is the phase difference between the bypass voltage and the inverter output voltage, is corrected by correcting the frequency of the PWM carrier signal. The uninterruptible power supply system according to claim 3 or 4, configured to perform control to reduce each of the phase difference and the synchronization signal phase difference.
前記ローパスフィルタへの入力値は、前記インバータ出力電圧の位相と前記バイパス電圧の位相とを同期させる状態から同期を解除する状態に変化されたことに基づいて、0値以外の値から0値に切り換えられる、請求項5~8のいずれか1項に記載の無停電電源システム。 When the phase of the inverter output voltage and the phase of the bypass voltage are not synchronized, the control unit of each of the plurality of uninterruptible power supply units performs proportional control using a value based on the synchronization signal phase difference as an input value. Based on the value obtained by adding the output value from the low-pass filter to the value obtained, control is performed to correct the frequency of the PWM carrier signal,
The input value to the low-pass filter is changed from a non-zero value to a zero value based on the change from the state of synchronizing the phase of the inverter output voltage and the phase of the bypass voltage to the state of releasing the synchronization. An uninterruptible power supply system according to any one of claims 5 to 8 which is switched.
前記複数の無停電電源装置の各々の前記制御部は、前記バイパス電圧と、前記複数の無停電電源部の各々における前記インバータ出力電圧の平均値との差分に基づいて、前記出力電圧位相差を算出するように構成されている、請求項5~10のいずれか1項に記載の無停電電源システム。 each of the plurality of uninterruptible power supply units has a plurality of uninterruptible power supply units each including the converter and the inverter;
The control unit of each of the plurality of uninterruptible power supply units adjusts the output voltage phase difference based on the difference between the bypass voltage and the average value of the inverter output voltage in each of the plurality of uninterruptible power supply units. An uninterruptible power supply system according to any one of claims 5 to 10, configured to calculate.
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