JP2023165513A - Uninterruptible power supply system - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、複数の無停電電源装置を備えた無停電電源システムに関する。 The present disclosure relates to an uninterruptible power supply system including a plurality of uninterruptible power supply devices.
従来から、瞬間的な停電も許されない例えばコンピュータ等の重要負荷の電源として無停電電源装置(以下単にUPSと称する)が用いられている。 2. Description of the Related Art Conventionally, uninterruptible power supplies (hereinafter simply referred to as UPS) have been used as power sources for important loads such as computers, which cannot tolerate momentary power outages.
365日24時間通常の運用並びに点検時にも、UPS電源による給電の継続が求められる。 Continuation of power supply by UPS power supply is required during normal operation and inspection 24 hours a day, 365 days a year.
この点で、2台の無停電電源装置を並列に設けた共通予備無停電電源システムが開示されている(特許文献1参照)。 In this regard, a common standby uninterruptible power supply system in which two uninterruptible power supplies are provided in parallel has been disclosed (see Patent Document 1).
当該構成により、一台の無停電電源装置に故障が発生した場合や点検する場合にも他方の無停電電源装置を用いて給電の継続が可能である。(特許文献1参照)。 With this configuration, even if one uninterruptible power supply device malfunctions or is inspected, power supply can be continued using the other uninterruptible power supply device. (See Patent Document 1).
一方で、無停電電源装置に接続される蓄電装置の充電方式は固定されており、さらに効率の改善が必要であるという課題がある。 On the other hand, the charging method of the power storage device connected to the uninterruptible power supply is fixed, and there is a problem in that efficiency needs to be further improved.
本開示の目的は、上記の課題を解決するためのものであって、蓄電装置に対する効率的な充電が可能な無停電電源システムを実現する。 An object of the present disclosure is to solve the above problems, and to realize an uninterruptible power supply system that can efficiently charge a power storage device.
ある実施形態に従えば、無停電電源システムは、交流負荷に並列に接続された第1および第2の無停電電源装置を備える。各第1および第2の無停電電源装置は、交流電源からの電力を変換する電力変換回路と、電力変換回路と並列に設けられ、バイパス入力電源からの電力を供給するバイパス回路とを含む。第1および第2の無停電電源装置の電力変換回路に共通に設けられ、交流電源の停電時に交流負荷に電力を供給する蓄電装置をさらに備える。蓄電装置は、高速充電もしくは低速充電が可能に設けられる。第1および第2の無停電電源装置の一方の電力変換回路から交流負荷に電力が供給される場合には、第1および第2の無停電電源装置の一方の電力変換回路から蓄電装置に対して充電を停止し、第1および第2の他方の無停電電源装置の電力変換回路から蓄電装置に対して高速充電される。 According to an embodiment, an uninterruptible power supply system includes first and second uninterruptible power supplies connected in parallel to an AC load. Each of the first and second uninterruptible power supplies includes a power conversion circuit that converts power from an AC power source, and a bypass circuit that is provided in parallel with the power conversion circuit and supplies power from the bypass input power source. The power storage device further includes a power storage device that is commonly provided in the power conversion circuits of the first and second uninterruptible power supplies and supplies power to the AC load during a power outage of the AC power supply. The power storage device is provided to enable high-speed charging or low-speed charging. When power is supplied to an AC load from the power conversion circuit of one of the first and second uninterruptible power supplies, the power conversion circuit of one of the first and second uninterruptible power supplies supplies power to the power storage device. charging is stopped, and the power storage device is charged at high speed from the power conversion circuits of the other of the first and second uninterruptible power supplies.
好ましくは、第1および第2の無停電電源装置の一方の電力変換回路から交流負荷に電力が供給される場合に、第1および第2の無停電電源装置の他方の電力変換回路が故障した場合には、第1および第2の無停電電源装置の一方の電力変換回路から蓄電装置に対して低速充電される。 Preferably, when power is supplied to an AC load from one power conversion circuit of the first and second uninterruptible power supplies, the other power conversion circuit of the first and second uninterruptible power supplies has failed. In this case, the power storage device is charged at low speed from one of the power conversion circuits of the first and second uninterruptible power supplies.
好ましくは、電力変換回路は、交流電源と接続され、交流電源の電圧を直流電圧に変換するインバータと、インバータと接続され、直流電圧を交流電圧に変換するコンバータと、インバータと並列にコンバータと接続されるとともに、蓄電装置に供給する直流電圧の電圧レベルを調整するチョッパ回路とを含む。第1および第2の無停電電源装置の一方の電力変換回路から交流負荷に電力が供給される場合には、第1および第2の無停電電源装置の一方の電力変換回路のチョッパ回路から蓄電装置への直流電圧の供給を停止し、第1および第2の無停電電源装置の一方の電力変換回路から交流負荷に電力が供給される場合には、第1および第2の無停電電源装置の他方の電力変換回路のチョッパ回路から蓄電装置への第1の直流電圧を供給する。 Preferably, the power conversion circuit includes an inverter connected to the AC power source and converting the voltage of the AC power source to a DC voltage, a converter connected to the inverter and converting the DC voltage to an AC voltage, and a converter connected in parallel with the inverter. and a chopper circuit that adjusts the voltage level of the DC voltage supplied to the power storage device. When power is supplied to an AC load from one power conversion circuit of the first and second uninterruptible power supplies, power is stored from the chopper circuit of one of the power conversion circuits of the first and second uninterruptible power supplies. When the supply of DC voltage to the device is stopped and power is supplied to the AC load from the power conversion circuit of one of the first and second uninterruptible power supplies, the first and second uninterruptible power supplies A first DC voltage is supplied from the chopper circuit of the other power conversion circuit to the power storage device.
別の実施形態に従えば、無停電電源システムは、交流負荷に電力を供給する無停電電源装置と、無停電電源装置が故障した場合に利用する無停電予備電源装置とを備える。無停電電源装置は、交流電源からの電力を変換する電力変換回路と、電力変換回路と並列に設けられ、無停電予備電源装置からの電力を供給する第1のバイパス回路とを含む。無停電予備電源装置は、交流電源からの電力を変換する予備電力変換回路と、予備電力変換回路と並列に設けられ、バイパス入力電源からの電力を供給する予備バイパス回路とを含む。電力変換回路と、予備電力変換回路と共通に設けられ、交流電源の停電時に交流負荷に電力を供給する蓄電装置をさらに備える。蓄電装置は、高速充電もしくは低速充電が可能に設けられる。電力変換回路から交流負荷に電力が供給される場合には、予備電力変換回路から蓄電装置に対して高速充電される。第1のバイパス回路から交流負荷に電力が供給される場合には、予備電力変換回路から蓄電装置に対して低速充電される。 According to another embodiment, an uninterruptible power supply system includes an uninterruptible power supply that supplies power to an AC load and an uninterruptible standby power supply that is utilized in the event that the uninterruptible power supply fails. The uninterruptible power supply includes a power conversion circuit that converts power from an AC power source, and a first bypass circuit that is provided in parallel with the power conversion circuit and supplies power from the uninterruptible backup power supply. The uninterruptible backup power supply device includes a backup power conversion circuit that converts power from an AC power source, and a backup bypass circuit that is provided in parallel with the backup power conversion circuit and supplies power from a bypass input power source. The power storage device further includes a power storage device that is provided in common with the power conversion circuit and the standby power conversion circuit and supplies power to the AC load during a power outage of the AC power supply. The power storage device is provided to enable high-speed charging or low-speed charging. When power is supplied from the power conversion circuit to the AC load, the power storage device is charged at high speed from the backup power conversion circuit. When power is supplied to the AC load from the first bypass circuit, the power storage device is charged at low speed from the standby power conversion circuit.
好ましくは、電力変換回路は、交流電源と接続され、交流電源の電圧を直流電圧に変換する第1のインバータと、第1のインバータと接続され、直流電圧を交流電圧に変換する第1のコンバータと、第1のインバータと並列に第1のコンバータと接続されるとともに、蓄電装置に供給する直流電圧の電圧レベルを調整する第1のチョッパ回路とを含む。予備電力変換回路は、交流電源と接続され、交流電源の電圧を直流電圧に変換する第2のインバータと、第2のインバータと接続され、直流電圧を交流電圧に変換する第2のコンバータと、第1のインバータと並列に第1のコンバータと接続されるとともに、蓄電装置に供給する直流電圧の電圧レベルを調整する第2のチョッパ回路とを含む。電力変換回路から交流負荷に電力が供給される場合には、予備電力変換回路の第2のチョッパ回路から第1の電圧が蓄電装置に供給され、第1のバイパス回路から交流負荷に電力が供給される場合には、予備電力変換回路の第2のチョッパ回路から第1の電圧よりも低い第2の電圧が蓄電装置に対して供給される。 Preferably, the power conversion circuit includes a first inverter connected to the AC power supply and converting the voltage of the AC power supply to a DC voltage, and a first converter connected to the first inverter and converting the DC voltage to the AC voltage. and a first chopper circuit connected to the first converter in parallel with the first inverter and adjusting the voltage level of the DC voltage supplied to the power storage device. The standby power conversion circuit includes: a second inverter connected to the AC power supply and converting the voltage of the AC power supply to a DC voltage; a second converter connected to the second inverter and converting the DC voltage to the AC voltage; A second chopper circuit is connected to the first converter in parallel with the first inverter and adjusts the voltage level of the DC voltage supplied to the power storage device. When power is supplied from the power conversion circuit to the AC load, the first voltage is supplied from the second chopper circuit of the standby power conversion circuit to the power storage device, and power is supplied from the first bypass circuit to the AC load. In this case, a second voltage lower than the first voltage is supplied to the power storage device from the second chopper circuit of the backup power conversion circuit.
好ましくは、電力変換回路から交流負荷に電力が供給される場合には、第1のチョッパ回路は、蓄電装置への充電停止状態に設定される。 Preferably, when power is supplied from the power conversion circuit to the AC load, the first chopper circuit is set to a state where charging to the power storage device is stopped.
本開示の無停電電源システムは、蓄電装置に対する効率的な充電が可能である。 The uninterruptible power supply system of the present disclosure is capable of efficiently charging a power storage device.
以下、実施形態について図に基づいて説明する。本例においては、一例として電力供給システムとして、無停電電源システム(以降、UPS(Uninterruptible Power Supply))について説明する。 Hereinafter, embodiments will be described based on the drawings. In this example, an uninterruptible power supply system (hereinafter referred to as UPS) will be described as an example of a power supply system.
(実施形態1)
実施形態1においては、無停電電源システムの構成として複数台の無停電電源装置のうち一台を予備用の無停電電源装置として用いる無停電電源常用予備システムの構成について説明する。
(Embodiment 1)
In
図1は、実施形態1に基づく無停電電源常用予備システムの回路構成を説明する図である。図1に示されるように、無停電電源常用予備システムは、負荷に電力を供給する無停電電源装置1Bと、無停電電源装置1Bが故障した場合に利用するための無停電予備電源装置1Aと、無停電予備電源装置1Aおよび無停電電源装置1Bに対応して設けられ、エネルギー蓄積部である蓄電装置10Bを含む。
FIG. 1 is a diagram illustrating a circuit configuration of an uninterruptible power supply regular standby system based on the first embodiment. As shown in FIG. 1, the uninterruptible power supply regular standby system includes an
なお、本例においては、無停電電源装置1Bの予備(バックアップ)として無停電予備電源装置1Aを設ける場合について説明するが、特に1つに限られず、複数個の無停電電源装置に対して無停電予備電源装置1Aを設ける構成としてもよい。
In this example, a case will be described in which the uninterruptible
無停電予備電源装置1Aおよび無停電電源装置1Bの構成は、基本的に同一の構成である。
The configurations of the uninterruptible
無停電予備電源装置1Aおよび無停電電源装置1Bは、交流入力を直流入力に変換する順変換器3A,3Bと、直流入力を交流入力に変換する逆変換器4A,4Bと、直流入力遮断器7A,7Bと、順変換器3A,3Bと並列に逆変換器4A,4Bと接続されるチョッパ回路5A,5Bと、それぞれ内部を制御する制御回路9A,9Bとを含む。制御回路9A,9Bからの指示に従って電力変換回路よびスイッチ等の動作を制御する。
The uninterruptible
直流入力遮断器7Aは、チョッパ回路5Aと蓄電装置10Bとの間に設けられる。直流入力遮断器7Bは、チョッパ回路5Bと蓄電装置10Bとの間に設けられる。
蓄電装置10Bは、無停電電源装置1Bおよび無停電予備電源装置1Aの電力変換回路に共通に設けられる。蓄電装置10Bは、蓄電池12Bを含む。
無停電予備電源装置1Aおよび無停電電源装置1Bは、順変換器3A,3Bおよび逆変換器4A,4Bで構成される電力変換回路に故障が発生した場合にも負荷に対して継続したUPS出力を得るために当該電力変換回路と並列に設けられるバイパス回路を含む。
The uninterruptible
無停電予備電源装置1Aおよび無停電電源装置1Bは、サイリスタとコンタクタから成るバイパス側スイッチ8A,8Bを有し、当該バイパス側スイッチ8A,8Bをオンすることにより無瞬断で切り換えが可能である。
The uninterruptible
無停電電源装置1Bは、商用電源16Bからの交流入力を受ける。交流入力は、順変換器3Aで直流に変換され、逆変換器4Bで再び交流に逆変換される。逆変換器4Bは、常に安定したUPS出力を負荷に供給する。チョッパ回路5Bは、直流入力遮断器7Bを介して順変換器3Bと並列に接続される。商用電源16Bに停電が生じると、直流入力遮断器7Bおよびチョッパ回路5Bを介して、エネルギー蓄積部である蓄電装置10Bの直流エネルギーが逆変換器4Bに供給される。これにより、無停電電源装置1BのUPS出力は負荷に継続して供給することができる。
The
無停電電源装置1Bのバイパス回路への電力は、無停電予備電源装置1Aから供給される。
Power to the bypass circuit of the
無停電予備電源装置1Aは、商用電源16Aからの交流入力を受ける。
交流入力は、順変換器3Aで直流に変換され、逆変換器4Aで再び交流に逆変換されて常に安定したUPS出力を供給することが可能である。エネルギー蓄積部である蓄電装置10Bは、直流入力遮断器7Aおよびチョッパ回路5Aを介して順変換器3Aと並列に接続される。また、直流入力遮断器7Aは、蓄電装置10Bと接続される。
The uninterruptible
The AC input is converted into DC by the forward converter 3A, and inversely converted into AC again by the
商用電源16Aに停電が生じると、直流入力遮断器7Bおよびチョッパ回路5Bを介して、エネルギー蓄積部である蓄電装置10Bの直流エネルギーが逆変換器4Aに供給される。これにより、無停電予備電源装置1AのUPS出力は無停電電源装置1Bのバイパス回路に継続して供給することができる。
When a power outage occurs in
順変換器3Aならびに逆変換器4Aに故障が発生した場合にも継続したUPS出力を得るために商用電源16Aとは別に並列に設けられ、バイパス入力電源15Aを入力として電力を供給するバイパス回路が設けられる。バイパス回路は、サイリスタとコンタクタから成るバイパス側スイッチ8Aを有し、当該バイパス側スイッチ8Aをオンすることにより無瞬断で切り換える。バイパス入力電源15Aは、通常交流入力と同様に商用電源である。
In order to obtain continuous UPS output even if a failure occurs in the forward converter 3A and
制御回路9Aおよび制御回路9Bは、インバータ給電信号に関する情報を常に授受するとともに、常用機設定信号と、予備機設定信号との入力を受ける。
The
一例として、制御回路9Bに対して常用機設定信号が入力され、制御回路9Aに予備機設定信号が入力される。当該状態により、無停電電源装置1Bが常用機として動作し、無停電予備電源装置1Aが予備機として動作する。
As an example, a regular machine setting signal is input to the
従来の構成においては、例えば、蓄電装置10Bへの充電としては、常用機として動作する無停電電源装置1Bからチョッパ回路5Bおよび直流入力遮断器7Bを介して充電が実行されていた。
In the conventional configuration, for example,
当該状態の場合には、負荷に対する電力の供給もあるため蓄電装置10Bに対しては、低レートでの充電が実行されていた。
In this state, since power is also supplied to the load,
しかしながら、無停電予備電源装置1Aは、予備機として待機しており、蓄電装置10Bへの充電に関してさらに効率的に改善することが可能である。
However, the uninterruptible backup
図2は、実施形態1に基づく制御回路の充電指令について説明するテーブル図である。
図2を参照して、制御回路9A,9Bは、所定の条件が成立した場合に充電指令をチョッパ回路5A,5Bに出力する。
FIG. 2 is a table diagram illustrating the charging command of the control circuit based on the first embodiment.
Referring to FIG. 2,
具体的には、制御回路9A,9Bは、予備機設定信号を受けるとともに、常用機インバータ設定である場合に、高レート充電指令をチョッパ回路5A,5Bに出力する。
Specifically, the
一例として、制御回路9Aは、予備機設定信号を受けるとともに、インバータ給電信号として常用機インバータ設定信号の入力を受ける。これにより、制御回路9Aは、チョッパ回路5Aに高レート充電指令を出力する。チョッパ回路5Aは、高レート充電指令に基づいて直流電圧を第1の電圧(>第2の電圧)に設定して蓄電装置10Bへの充電を実行する。これにより、蓄電装置10Bへの急速充電が可能となる。
As an example, the
一方で、制御回路9Bは、常用機設定信号を受けるとともに、インバータ給電信号として常用機インバータ設定信号の入力を受ける。これにより、制御回路9Bは、チョッパ回路5Bに充電停止指令を出力する。インバータ給電信号は、一例として同じであり互いに授受して、他方の機器からの信号の入力が無い場合には当該機器の故障であると判断することが可能である。
On the other hand, the
別の例として、制御回路9Aは、予備機設定信号を受けるとともに、インバータ給電信号として予備機インバータ設定信号の入力を受ける。これにより、制御回路9Aは、チョッパ回路5Aに低レート充電指令を出力する。チョッパ回路5Aは、低レート充電指令に基づいて直流電圧を第2の電圧に設定して蓄電装置10Bへの充電を実行する。
As another example, the
別の例として、制御回路9Aは、予備機設定信号を受けるとともに、常用機からのインバータ設定信号の入力が無い場合には、制御回路9Aは、チョッパ回路5Aに低レート充電指令を出力する。チョッパ回路5Aは、低レート充電指令に基づいて直流電圧を第2の電圧に設定して蓄電装置10Bへの充電を実行する。
As another example, the
さらに別の例として、制御回路9Bは、常用機設定信号を受けるとともに、予備機からのインバータ設定信号の入力が無い場合には、制御回路9Bは、チョッパ回路5Bに低レート充電指令を出力する。
As yet another example, when the
図3は、実施形態1に基づく無停電電源常用予備システムの充電状態(その1)を説明する図である。図3に示されるように、制御回路9Aは、予備機設定信号を受けるとともに、インバータ給電信号として常用機インバータ設定信号の入力を受ける。これにより、制御回路9Aは、チョッパ回路5Aに高レート充電指令を出力する。チョッパ回路5Aは、高レート充電指令に基づいて直流電圧を第1の電圧(>第2の電圧)に設定して蓄電装置10Bへの充電を実行する。これにより、蓄電装置10Bへの急速充電が可能となる。
FIG. 3 is a diagram illustrating the charging state (part 1) of the uninterruptible power supply regular use standby system based on the first embodiment. As shown in FIG. 3, the
一方で、制御回路9Bは、常用機設定信号を受けるとともに、インバータ給電信号として常用機インバータ設定信号の入力を受ける。これにより、制御回路9Bは、チョッパ回路5Bに充電停止指令を出力する。チョッパ回路5Aに対して高レート充電指令が出力されることにより、無停電予備電源装置1Aから蓄電装置10Bへの急速充電が実行される。一方、チョッパ回路5Bに対して充電停止指令が出力されることにより、無停電電源装置1Bは、蓄電装置10Bの充電を実行せず、負荷に対して安定した電力を供給することが可能である。
On the other hand, the
図4は、実施形態1に基づく無停電電源常用予備システムの充電状態(その2)を説明する図である。図4に示されるように、無停電電源装置1Bに異常が生じた場合には、無停電予備電源装置1Aからバイパス回路を介して負荷に電力が供給される。
FIG. 4 is a diagram illustrating the charging state (part 2) of the uninterruptible power supply regular use standby system based on the first embodiment. As shown in FIG. 4, when an abnormality occurs in the
一例として、無停電電源装置1Bに異常が生じた場合には、制御回路9Bは、インバータ給電信号として常用機インバータ設定信号から予備機インバータ設定信号に切り替える。制御回路9Aは、予備機設定信号を受けるとともに、インバータ給電信号として予備機インバータ設定信号の入力を受ける。これにより、制御回路9Aは、チョッパ回路5Aに低レート充電指令を出力する。チョッパ回路5Aは、低レート充電指令に基づいて直流電圧を第2の電圧(<第1の電圧)に設定して蓄電装置10Bへの充電を実行する。これにより、蓄電装置10Bに対して低速充電が実行される。
As an example, when an abnormality occurs in the
一方で、制御回路9Bは、常用機設定信号を受けるとともに、インバータ給電信号として予備機インバータ設定信号の入力を受ける。これにより、制御回路9Bは、チョッパ回路5Bに充電停止指令を出力する。
On the other hand, the
チョッパ回路5Aに対して低レート充電指令が出力されることにより、無停電予備電源装置1Aから蓄電装置10Bへの低速充電が実行される。
By outputting a low-rate charging command to
あるいは、無停電電源装置1Bに故障が生じた場合には、無停電予備電源装置1Bの制御回路9Bから制御回路9Aへのインバータ給電信号が停止する可能性もある。
Alternatively, if a failure occurs in the
制御回路9Aは、インバータ給電信号として制御回路9Bからのインバータ給電信号の入力が無いことにより無停電電源装置1Bの故障を判断する。これにより、制御回路9Aは、チョッパ回路5Aに低レート充電指令を出力する。チョッパ回路5Aは、低レート充電指令に基づいて直流電圧を第2の電圧(<第1の電圧)に設定して蓄電装置10Bへの充電を実行する。これにより、蓄電装置10Bに対して低速充電が実行される。
The
チョッパ回路5Aに対して低レート充電指令が出力されることにより、無停電予備電源装置1Aから蓄電装置10Bへの低速充電が実行される。
By outputting a low-rate charging command to
図5は、実施形態1に基づく無停電電源常用予備システムの充電状態(その3)を説明する図である。図5に示されるように、無停電予備電源装置1Aに故障が生じた場合には、無停電電源装置1Bから負荷に対して電力を供給するとともに、蓄電装置10Bに対して低速充電が実行される。
FIG. 5 is a diagram illustrating the charging state (part 3) of the uninterruptible power supply regular use standby system based on the first embodiment. As shown in FIG. 5, when a failure occurs in the uninterruptible
一例として、制御回路9Bは、常用機設定信号を受けるとともに、インバータ給電信号として常用機インバータ設定信号の入力を受ける。
As an example, the
無停電電源装置1Aに故障が生じた場合には、無停電予備電源装置1Aの制御回路9Aから制御回路9Bへのインバータ給電信号が停止する可能性もある。
If a failure occurs in the
制御回路9Bは、インバータ給電信号として制御回路9Aからのインバータ給電信号の入力が無いことにより無停電電源装置1Aの故障を判断する。これにより、制御回路9Bは、チョッパ回路5Bに低レート充電指令を出力する。チョッパ回路5Bは、低レート充電指令に基づいて直流電圧を第2の電圧(<第1の電圧)に設定して蓄電装置10Bへの充電を実行する。これにより、蓄電装置10Bに対して低速充電が実行される。
The
チョッパ回路5Bに対して低レート充電指令が出力されることにより、無停電電源装置1Bから蓄電装置10Bへの低速充電が実行される。
By outputting a low-rate charging command to
上記方式により、常用機として無停電電源装置1Bが正常動作している場合には、予備機である無停電予備電源装置1Aを用いて蓄電装置10Bを急速に充電することが可能であり、蓄電装置10Bに対する効率的な充電が可能となる。一方で、無停電電源装置1Bに異常あるいは故障が生じた場合には、予備機である無停電予備電源装置1Aを用いて蓄電装置10Bを低速に充電することが可能であり、停電時における蓄電装置10Bからの放電電力を確保することが可能となる。さらに、無停電予備電源装置1Aが故障した場合には、常用機である無停電電源装置1Bを用いて蓄電装置10Bを低速に充電することが可能であり、停電時における蓄電装置10Bからの放電電力を確保することが可能となる。
With the above method, when the
(実施形態2)
実施形態2においては、無停電電源システムの構成として複数台の無停電電源装置を並列に接続する無停電電源待機並列システムの構成について説明する。
(Embodiment 2)
In Embodiment 2, as a configuration of an uninterruptible power supply system, a configuration of an uninterruptible power supply standby parallel system in which a plurality of uninterruptible power supply devices are connected in parallel will be described.
図6は、実施形態2に基づく無停電電源待機並列システムの回路構成を説明する図である。図6に示されるように、無停電電源待機並列システムは、負荷に対して電力を供給する並列に接続された無停電電源装置1C,1Dと、無停電電源装置1Cおよび無停電電源装置1Dに対応して設けられ、エネルギー蓄積部である蓄電装置10Dを含む。
FIG. 6 is a diagram illustrating a circuit configuration of an uninterruptible power supply standby parallel system based on the second embodiment. As shown in FIG. 6, the uninterruptible power supply standby parallel system includes uninterruptible power supplies 1C and 1D connected in parallel that supply power to loads, and uninterruptible power supply 1C and uninterruptible power supply 1D. A
なお、本例においては、2台の無停電電源装置1C,1Dを設ける場合について説明するが、特に2つに限られず、さらに複数個の無停電電源装置を並列に設ける構成としてもよい。 In this example, a case will be described in which two uninterruptible power supplies 1C and 1D are provided, but the number is not particularly limited to two, and a configuration may be employed in which a plurality of uninterruptible power supplies are provided in parallel.
無停電電源装置1Cおよび無停電電源装置1Dの構成は、基本的に同一の構成である。
無停電電源装置1Cおよび無停電電源装置1Dは、交流入力を直流入力に変換する順変換器3C,3Dと、直流入力を交流入力に変換する逆変換器4C,4Dと、直流入力遮断器7C,7Dと、順変換器3C,3Dと並列に逆変換器4C,4Dと接続されるチョッパ回路5C,5Dと、それぞれ内部を制御する制御回路9C,9Dとを含む。制御回路9C,9Dからの指示に従って電力変換回路よびスイッチ等の動作を制御する。
The configurations of the uninterruptible power supply device 1C and the uninterruptible power supply device 1D are basically the same configuration.
The uninterruptible power supply 1C and the uninterruptible power supply 1D include
直流入力遮断器7Cは、チョッパ回路5Cと蓄電装置10Dとの間に設けられる。直流入力遮断器7Dは、チョッパ回路5Dと蓄電装置10Dとの間に設けられる。
蓄電装置10Dは、無停電電源装置1Cおよび無停電電源装置1Dの電力変換回路に共通に設けられる。蓄電装置10Dは、蓄電池12Dを含む。
無停電電源装置1Cおよび無停電電源装置1Dは、順変換器3C,3Dおよび逆変換器4C,4Dで構成される電力変換回路に故障が発生した場合にも負荷に対して継続したUPS出力を得るために当該電力変換回路と並列に設けられるバイパス回路を含む。
The uninterruptible power supply 1C and the uninterruptible power supply 1D provide continuous UPS output to the load even if a failure occurs in the power conversion circuit composed of
無停電電源装置1Cおよび無停電電源装置1Dは、サイリスタとコンタクタから成るバイパス側スイッチ8C,8Dを有し、当該バイパス側スイッチ8C,8Dをオンすることにより無瞬断で切り換えが可能である。 The uninterruptible power supply device 1C and the uninterruptible power supply device 1D have bypass side switches 8C and 8D consisting of a thyristor and a contactor, and can be switched without momentary interruption by turning on the bypass side switches 8C and 8D.
無停電電源装置1Cは、商用電源16Cからの交流入力を受ける。交流入力は、順変換器3Cで直流に変換され、逆変換器4Cで再び交流に逆変換される。逆変換器4Cは、常に安定したUPS出力を負荷に供給する。チョッパ回路5Cは、直流入力遮断器7Cを介して順変換器3Cと並列に接続される。商用電源16Cに停電が生じると、直流入力遮断器7Cおよびチョッパ回路5Cを介して、エネルギー蓄積部である蓄電装置10Dの直流エネルギーが逆変換器4Cに供給される。これにより、無停電電源装置1CのUPS出力は負荷に継続して供給することができる。
The uninterruptible power supply 1C receives AC input from the
無停電電源装置1Dは、商用電源16Dからの交流入力を受ける。交流入力は、順変換器3Dで直流に変換され、逆変換器4Dで再び交流に逆変換される。逆変換器4Dは、常に安定したUPS出力を負荷に供給する。チョッパ回路5Dは、直流入力遮断器7Dを介して順変換器3Dと並列に接続される。商用電源16Dに停電が生じると、直流入力遮断器7Dおよびチョッパ回路5Dを介して、エネルギー蓄積部である蓄電装置10Dの直流エネルギーが逆変換器4Dに供給される。これにより、無停電電源装置1DのUPS出力は負荷に継続して供給することができる。
The uninterruptible power supply 1D receives AC input from the
制御回路9Cおよび制御回路9Dは、インバータ給電信号に関する情報を常に授受するとともに、マスタ機設定信号と、スレーブ機設定信号との入力を受ける。
The
一例として、制御回路9Cに対してマスタ機設定信号が入力され、制御回路9Dにスレーブ機設定信号が入力される。当該状態により、無停電電源装置1Cがマスタ機として動作し、無停電電源装置1Dがスレーブ機として動作する。
As an example, a master machine setting signal is input to the
従来の構成においては、例えば、蓄電装置10Dへの充電としては、マスタ機として動作する無停電電源装置1Cからチョッパ回路5Cおよび直流入力遮断器7Cを介して充電が実行されていた。
In the conventional configuration, for example,
当該状態の場合には、負荷に対する電力の供給もあるため蓄電装置10Dに対しては、低レートでの充電が実行されていた。
In this state, since power is also supplied to the load,
しかしながら、無停電電源装置1Dは、スレーブ機として待機しており、蓄電装置10Dへの充電に関してさらに効率的に改善することが可能である。
However, uninterruptible power supply 1D is on standby as a slave device, and it is possible to improve the efficiency of charging
図7は、実施形態2に基づく制御回路の充電指令について説明するテーブル図である。
図7を参照して、制御回路9C,9Dは、所定の条件が成立した場合に充電指令をチョッパ回路5C,5Dに出力する。
FIG. 7 is a table diagram illustrating the charging command of the control circuit based on the second embodiment.
Referring to FIG. 7,
具体的には、制御回路9C,9Dは、スレーブ機設定信号を受けるとともに、マスタ機インバータ設定かつスレーブ機が正常である場合に、高レート充電指令をチョッパ回路5C,5Dに出力する。
Specifically, the
一例として、制御回路9Dは、スレーブ機設定信号を受けるとともに、インバータ給電信号としてマスタ機インバータ設定信号の入力を受ける。これにより、制御回路9Dは、チョッパ回路5Dに高レート充電指令を出力する。チョッパ回路5Dは、高レート充電指令に基づいて直流電圧を第1の電圧(>第2の電圧)に設定して蓄電装置10Dへの充電を実行する。これにより、蓄電装置10Dへの急速充電が可能となる。
As an example, the
一方で、制御回路9Cは、マスタ機設定信号を受けるとともに、マスタ機インバータ設定信号の入力を受ける。これにより、制御回路9Cは、チョッパ回路5Cに充電停止指令を出力する。
On the other hand, the
別の例として、制御回路9Cは、マスタ機設定信号を受けるとともに、スレーブ機からのインバータ設定信号の入力が無い場合には、制御回路9Cは、チョッパ回路5Cに低レート充電指令を出力する。チョッパ回路5Cは、低レート充電指令に基づいて直流電圧を第2の電圧に設定して蓄電装置10Dへの充電を実行する。
As another example, the
別の例として、制御回路9Dは、スレーブ機設定信号を受けるとともに、インバータ給電信号としてスレーブ機インバータ設定信号の入力を受ける。これにより、制御回路9Dは、チョッパ回路5Dに低レート充電指令を出力する。チョッパ回路5Dは、低レート充電指令に基づいて直流電圧を第2の電圧に設定して蓄電装置10Dへの充電を実行する。
As another example, the
さらに別の例として、制御回路9Dは、スレーブ機設定信号を受けるとともに、マスタ機からのインバータ設定信号の入力が無い場合には、制御回路9Dは、チョッパ回路5Dに低レート充電指令を出力する。
As yet another example, the
図8は、実施形態2に基づく無停電電源待機並列システムの充電状態(その1)を説明する図である。図8に示されるように、制御回路9Dは、スレーブ機設定信号を受けるとともに、インバータ給電信号としてマスタ機インバータ設定信号の入力を受ける。これにより、制御回路9Dは、チョッパ回路5Dに高レート充電指令を出力する。チョッパ回路5Dは、高レート充電指令に基づいて直流電圧を第1の電圧(>第2の電圧)に設定して蓄電装置10Dへの充電を実行する。これにより、蓄電装置10Dへの急速充電が可能となる。
FIG. 8 is a diagram illustrating the charging state (part 1) of the uninterruptible power supply standby parallel system based on the second embodiment. As shown in FIG. 8, the
一方で、制御回路9Cは、マスタ機設定信号を受けるとともに、マスタ機インバータ設定信号の入力を受ける。これにより、制御回路9Cは、チョッパ回路5Cに充電停止指令を出力する。チョッパ回路5Dに対して高レート充電指令が出力されることにより、無停電電源装置1Dから蓄電装置10Dへの急速充電が実行される。一方、チョッパ回路5Cに対して充電停止指令が出力されることにより、無停電電源装置1Cは、蓄電装置10Dの充電を実行せず、負荷に対して安定した電力を供給することが可能である。
On the other hand, the
図9は、実施形態2に基づく無停電電源待機並列システムの充電状態(その2)を説明する図である。図9に示されるように、無停電電源装置1Dに異常が生じた場合には、制御回路9Dは、チョッパ回路5Dに対して充電停止指令を出力する。また、制御回路9Dは、無停電電源装置1Dに異常あるいは故障が生じた場合には、無停電電源装置1Dの制御回路9Dから無停電電源装置1Cの制御回路9Cへのインバータ給電信号が停止する可能性がある。
FIG. 9 is a diagram illustrating the charging state (part 2) of the uninterruptible power supply standby parallel system based on the second embodiment. As shown in FIG. 9, when an abnormality occurs in the uninterruptible power supply 1D, the
制御回路9Cは、インバータ給電信号として制御回路9Dからのインバータ給電信号の入力が無いことにより無停電電源装置1Dの異常あるいは故障を判断する。これにより、制御回路9Cは、マスタ機設定信号を受けるとともに、スレーブ機からのインバータ設定信号の入力がない場合に、スレーブ機の異常あるいは故障を判断し、チョッパ回路5Cに低レート充電指令を出力する。チョッパ回路5Cは、低レート充電指令に基づいて直流電圧を第2の電圧(<第1の電圧)に設定して蓄電装置10Dへの充電を実行する。これにより、蓄電装置10Dに対して低速充電が実行される。
The
チョッパ回路5Cに対して低レート充電指令が出力されることにより、無停電電源装置1Cから蓄電装置10Dへの低速充電が実行される。
By outputting a low-rate charging command to
図10は、実施形態2に基づく無停電電源待機並列システムの充電状態(その3)を説明する図である。図10に示されるように、無停電電源装置1Cに異常が生じた場合には、制御回路9Cは、インバータ給電信号としてマスタ機インバータ設定信号からスレーブ機インバータ設定信号に切り替える。制御回路9Dは、スレーブ機設定信号を受けるとともに、インバータ給電信号としてスレーブ機インバータ設定信号の入力を受ける。これにより、制御回路9Dは、チョッパ回路5Dに低レート充電指令を出力する。チョッパ回路5Dは、低レート充電指令に基づいて直流電圧を第2の電圧に設定して蓄電装置10Dへの充電を実行する。これにより、蓄電装置10Dに対して低速充電が実行される。
FIG. 10 is a diagram illustrating the charging state (part 3) of the uninterruptible power supply standby parallel system based on the second embodiment. As shown in FIG. 10, when an abnormality occurs in the uninterruptible power supply 1C, the
あるいは、無停電電源装置1Cに故障が生じた場合には、無停電予備電源装置1Cの制御回路9Cから制御回路9Dへのインバータ給電信号が停止する可能性もある。
Alternatively, if a failure occurs in the uninterruptible power supply 1C, the inverter power supply signal from the
制御回路9Dは、インバータ給電信号として制御回路9Cからのインバータ給電信号の入力が無いことにより無停電電源装置1Cの故障を判断する。これにより、制御回路9Dは、チョッパ回路5Dに低レート充電指令を出力する。チョッパ回路5Dは、低レート充電指令に基づいて直流電圧を第2の電圧(<第1の電圧)に設定して蓄電装置10Dへの充電を実行する。これにより、蓄電装置10Dに対して低速充電が実行される。
The
チョッパ回路5Dに対して低レート充電指令が出力されることにより、無停電電源装置1Dから蓄電装置10Dへの低速充電が実行される。
By outputting a low-rate charging command to
上記方式により、マスタ機として無停電電源装置1Cが正常動作している場合には、スレーブ機である無停電電源装置1Dを用いて蓄電装置10Dを急速に充電することが可能であり、蓄電装置10Dに対する効率的な充電が可能となる。一方で、無停電電源装置1Dに異常あるいは故障が生じた場合には、マスタ機である無停電電源装置1Cを用いて蓄電装置10Dを低速に充電することが可能であり、停電時における蓄電装置10Dからの放電電力を確保することが可能となる。あるいは、無停電電源装置1Cに異常あるいは故障が生じた場合には、スレーブ機である無停電電源装置1Dを用いて蓄電装置10Dを低速に充電することが可能であり、停電時における蓄電装置10Dからの放電電力を確保することが可能となる。
With the above method, when the uninterruptible power supply 1C as the master device is operating normally, it is possible to rapidly charge the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time should be considered to be illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the claims rather than the above description, and it is intended that all changes within the meaning and range equivalent to the claims are included.
1A 無停電予備電源装置、1B,1C,1D 無停電電源装置、3A,3B,3C,3D 順変換器、4A,4B,4C,4D 逆変換器、5A,5B,5C,5D チョッパ回路、7A,7B,7C,7D 直流入力遮断器、8A,8B,8C,8D バイパス側スイッチ、9A,9B,9C,9D 制御回路、10B,10D 蓄電装置、12B,12D 蓄電池、15A バイパス入力電源、16A,16B,16C,16D 商用電源。 1A Uninterruptible standby power supply, 1B, 1C, 1D Uninterruptible power supply, 3A, 3B, 3C, 3D Forward converter, 4A, 4B, 4C, 4D Inverse converter, 5A, 5B, 5C, 5D Chopper circuit, 7A , 7B, 7C, 7D DC input circuit breaker, 8A, 8B, 8C, 8D Bypass side switch, 9A, 9B, 9C, 9D Control circuit, 10B, 10D Power storage device, 12B, 12D Storage battery, 15A Bypass input power supply, 16A, 16B, 16C, 16D Commercial power supply.
Claims (6)
各前記第1および第2の無停電電源装置は、
交流電源からの電力を変換する電力変換回路と、
前記電力変換回路と並列に設けられ、バイパス入力電源からの電力を供給するバイパス回路とを含み、
前記第1および第2の無停電電源装置の電力変換回路に共通に設けられ、前記交流電源の停電時に前記交流負荷に電力を供給する蓄電装置をさらに備え、
前記蓄電装置は、高速充電もしくは低速充電が可能に設けられ、
前記第1および第2の無停電電源装置の一方の電力変換回路から前記交流負荷に電力が供給される場合には、前記第1および第2の無停電電源装置の一方の電力変換回路から前記蓄電装置に対して充電を停止し、前記第1および第2の他方の無停電電源装置の電力変換回路から前記蓄電装置に対して高速充電される、無停電電源システム。 comprising first and second uninterruptible power supplies connected in parallel to an AC load;
Each of the first and second uninterruptible power supplies includes:
a power conversion circuit that converts power from an AC power supply;
a bypass circuit that is provided in parallel with the power conversion circuit and supplies power from a bypass input power source;
further comprising a power storage device that is commonly provided in the power conversion circuits of the first and second uninterruptible power supplies and supplies power to the AC load during a power outage of the AC power supply;
The power storage device is provided to enable high-speed charging or low-speed charging,
When power is supplied to the AC load from one of the power conversion circuits of the first and second uninterruptible power supplies, the one of the power conversion circuits of the first and second uninterruptible power supplies supplies the An uninterruptible power supply system in which charging of the power storage device is stopped, and the power storage device is rapidly charged from a power conversion circuit of the first and second uninterruptible power supply devices.
前記交流電源と接続され、前記交流電源の電圧を直流電圧に変換するインバータと、
前記インバータと接続され、前記直流電圧を交流電圧に変換するコンバータと、
前記インバータと並列に前記コンバータと接続されるとともに、前記蓄電装置に供給する直流電圧の電圧レベルを調整するチョッパ回路とを含み、
前記第1および第2の無停電電源装置の一方の電力変換回路から前記交流負荷に電力が供給される場合には、前記第1および第2の無停電電源装置の一方の電力変換回路のチョッパ回路から前記蓄電装置への直流電圧の供給を停止し、
前記第1および第2の無停電電源装置の一方の電力変換回路から前記交流負荷に電力が供給される場合には、前記第1および第2の無停電電源装置の他方の電力変換回路のチョッパ回路から前記蓄電装置への第1の直流電圧を供給する、請求項1記載の無停電電源システム。 The power conversion circuit includes:
an inverter connected to the AC power source and converting the voltage of the AC power source into a DC voltage;
a converter connected to the inverter and converting the DC voltage to AC voltage;
a chopper circuit connected to the converter in parallel with the inverter and adjusting the voltage level of the DC voltage supplied to the power storage device,
When power is supplied to the AC load from one power conversion circuit of the first and second uninterruptible power supplies, a chopper of one of the power conversion circuits of the first and second uninterruptible power supplies Stopping the supply of DC voltage from the circuit to the power storage device,
When power is supplied to the AC load from one power conversion circuit of the first and second uninterruptible power supplies, the chopper of the other power conversion circuit of the first and second uninterruptible power supplies The uninterruptible power supply system according to claim 1, wherein the first DC voltage is supplied from a circuit to the power storage device.
前記無停電電源装置に異常あるいは故障が生じた場合に利用する無停電予備電源装置とを備え、
前記無停電電源装置は、
交流電源からの電力を変換する電力変換回路と、
前記電力変換回路と並列に設けられ、前記無停電予備電源装置からの電力を供給する第1のバイパス回路とを含み、
前記無停電予備電源装置は、
前記交流電源からの電力を変換する予備電力変換回路と、
前記予備電力変換回路と並列に設けられ、バイパス入力電源からの電力を供給する予備バイパス回路とを含み、
前記電力変換回路と、前記予備電力変換回路と共通に設けられ、前記交流電源の停電時に前記交流負荷に電力を供給する蓄電装置をさらに備え、
前記蓄電装置は、高速充電もしくは低速充電が可能に設けられ、
前記電力変換回路から前記交流負荷に電力が供給される場合には、前記予備電力変換回路から前記蓄電装置に対して高速充電され、
前記第1のバイパス回路から前記交流負荷に電力が供給される場合には、前記予備電力変換回路から前記蓄電装置に対して低速充電される、無停電電源システム。 an uninterruptible power supply device that supplies power to an AC load;
and an uninterruptible standby power supply device to be used in the event of an abnormality or failure in the uninterruptible power supply device,
The uninterruptible power supply device includes:
a power conversion circuit that converts power from an AC power supply;
a first bypass circuit that is provided in parallel with the power conversion circuit and supplies power from the uninterruptible standby power supply;
The uninterruptible standby power supply device includes:
a standby power conversion circuit that converts power from the AC power source;
a backup bypass circuit that is provided in parallel with the backup power conversion circuit and supplies power from the bypass input power source;
further comprising a power storage device that is provided in common with the power conversion circuit and the standby power conversion circuit and supplies power to the AC load during a power outage of the AC power source;
The power storage device is provided to enable high-speed charging or low-speed charging,
When power is supplied from the power conversion circuit to the AC load, the power storage device is charged at high speed from the standby power conversion circuit,
An uninterruptible power supply system in which, when power is supplied to the AC load from the first bypass circuit, the power storage device is slowly charged from the standby power conversion circuit.
前記交流電源と接続され、前記交流電源の電圧を直流電圧に変換する第1のインバータと、
前記第1のインバータと接続され、前記直流電圧を交流電圧に変換する第1のコンバータと、
前記第1のインバータと並列に前記第1のコンバータと接続されるとともに、前記蓄電装置に供給する直流電圧の電圧レベルを調整する第1のチョッパ回路とを含み、
前記予備電力変換回路は、
前記交流電源と接続され、前記交流電源の電圧を直流電圧に変換する第2のインバータと、
前記第2のインバータと接続され、前記直流電圧を交流電圧に変換する第2のコンバータと、
前記第1のインバータと並列に前記第1のコンバータと接続されるとともに、前記蓄電装置に供給する直流電圧の電圧レベルを調整する第2のチョッパ回路とを含み、
前記電力変換回路から前記交流負荷に電力が供給される場合には、前記予備電力変換回路の前記第2のチョッパ回路から第1の電圧が前記蓄電装置に供給され、
前記第1のバイパス回路から前記交流負荷に電力が供給される場合には、前記予備電力変換回路の前記第2のチョッパ回路から前記第1の電圧よりも低い第2の電圧が前記蓄電装置に対して供給される、請求項4記載の無停電電源システム。 The power conversion circuit includes:
a first inverter connected to the AC power source and converting the voltage of the AC power source into a DC voltage;
a first converter connected to the first inverter and converting the DC voltage to AC voltage;
a first chopper circuit connected to the first converter in parallel with the first inverter and adjusting the voltage level of the DC voltage supplied to the power storage device;
The reserve power conversion circuit includes:
a second inverter connected to the AC power source and converting the voltage of the AC power source into a DC voltage;
a second converter connected to the second inverter and converting the DC voltage to AC voltage;
a second chopper circuit connected to the first converter in parallel with the first inverter and adjusting the voltage level of the DC voltage supplied to the power storage device;
When power is supplied from the power conversion circuit to the AC load, a first voltage is supplied from the second chopper circuit of the standby power conversion circuit to the power storage device,
When power is supplied from the first bypass circuit to the AC load, a second voltage lower than the first voltage is applied to the power storage device from the second chopper circuit of the standby power conversion circuit. The uninterruptible power supply system according to claim 4, which is supplied to the uninterruptible power supply system.
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