JP2674117B2 - 交流無停電電源システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 蓄電池にエネルギーを蓄えて停電が起きてもそのエネ
ルギーをインバータを介して交流負荷に無瞬断で供給す
る交流無停電電源装置が複数台ある場合の、停電時に各
交流無停電電源装置を連携して運転するシステムに関す
るものである。

従来の技術とその課題 交流無停電電源装置は充電器と蓄電池とインバータと
バイパス電源と交流切換器とで構成されるものと、蓄電
池と充電機能付のインバータとバイパス電源とバイパス
遮断器とで構成されるものとがある。

前者は、充電器で蓄電池を充電しつつインバータにも
直流電力を供給し、バイパス電源に同期しているインバ
ータ出力が交流切換器を経て負荷に供給され、インバー
タ故障時やインバータ過負荷時は無瞬断で交流切換器に
よりバイパス電源が負荷に供給される。停電すると蓄電
池のエネルギーでインバータが負荷へ給電をつづける。
したがって常時インバータ給電タイプとなる。交流切換
器は、インバータ出力かバイパス電源かどちらかを負荷
に接続する装置であって、回路方式としては逆並列接続
のサイリスタやサイリスタと電磁接触器を組み合わせた
回路などが使用される。

後者はバイパス電源が正常の時バイパス遮断器が常時
オンして負荷とインバータに給電し、インバータは蓄電
池を充電している。停電するとインバータは蓄電池のエ
ネルギーを交流に交換して負荷へ給電し、インバータ出
力が外へ流出しないようにバイパス遮断器をオフする。
したがって常時バイパス給電タイプである。バイパス遮
断器としては、瞬時に強制的にオフを行う必要があるの
で、サイリスタ、GTO、トランジスタ、MOSFET等の半導
体素子が使われる。

従来、蓄電池の劣化や周囲温度の低下などによって停
電バックアップ時間が短くなるのに対しては、蓄電池容
量に余裕を持たせることで対策が採られていた。そし
て、蓄電池の容量がどれくらいあるかは実際に放電試験
を行わないと判らないというのが実状である。万一、蓄
電池の容量が少なくてバックアップ時間が短くなった、
すなわち放電終止電圧に達した場合のバックアップを容
量の余裕のある別の蓄電池から行う。

課題を解決するための手段 本発明は交流無停電電源装置の複数台を、同一の電源
系統に接続し、各無停電電源装置のバイパス電源をひと
まとめにして電源系統との間に開閉器を設けたシステム
において、電源系統の停電時には開閉器を開くと共に、
重要な負荷のある無停電電源装置の蓄電池が放電終止電
圧に達したときは、蓄電池容量に余裕のある他のインバ
ータの出力を、開閉器により系統から切り離されたバイ
パス電源回路を介して、重要な負荷への給電を無瞬断で
続行できるようにした交流無停電電源システムを提供す
ることにある。

常時インバータ給電タイプの場合、本発明のために交
流切換器には、インバータ側もバイパス側も両方向同時
にオンというモードを外部指令で行う機能と、バイパス
回路に電圧があるが停電とみなしてバイパス電源には切
換えてはならないというモードを外部指令で行う機能と
が必要である。

また、常時バイパス給電タイプの場合、本発明のため
にバイパス遮断器には、バイパス回路に電圧は何もない
のにバイパス遮断器のオンを続けようというモードを外
部指令で行う機能と、バイパス回路に電圧がきているの
にバイパス遮断器のオフを続けよというモードを外部指
令で行う機能とが必要である。

本発明ではバイパス電源が複数の交流無停電電源装置
で共通であり、開閉器により電源系統から切り離せるよ
うになっている。これは停電時にインバータ出力が電源
系統側へ流出するのを防ぐためである。本発明の制御回
路は、電源系統の停電検出器と蓄電池電圧の低電圧検出
器の出力を受け、開閉器の開を確認してから蓄電池容量
の余裕のあるインバータ出力をバイパス回路に出力する
指令と、バイパス回路に電圧があってもインバータとバ
イパス回路を接続してはならないという指令とを各無停
電電源装置の役割に応じて出し、蓄電池電圧の低電圧検
出したインバータへ停止指令を出す。

作用 電源系統の停電検出器が動作して開閉器が開くと、蓄
電池の容量に余裕のあるインバータ出力をバイパス回路
に自由に出力することができる。それには、常時インバ
ータ給電タイプでは交流切換器のインバータ側もバイパ
ス電源側も共にオンすることであり、常時バイパス給電
タイプではバイパス遮断器をオンすることである。しか
し、交流切換器のインバータ側バイパス側共にオンと、
停電なのにバイパス遮断器をオンする、というのは各制
御装置には通常の運転モードとは違うので特別に信号を
与えて動作させる必要がある。停電が長びき、一番重要
な負荷のある交流無停電電源装置の蓄電池が放電終止電
圧に達すると、バイパス回路側に蓄電池の容量に余裕の
あるインバータの出力を前出の特別の信号を与えて出
す。次は蓄電池の低電圧検出を出した無停電電源装置に
バイパス電源が復電したと認識させることであるが、他
の無停電電源装置に、「バイパス回路に出ているのは他
のインバータの出力であるので停電と同じ動作をせよ」
という意味の信号を与えておけば、蓄電池電圧の低電圧
検出を出した無停電電源装置だけがバイパス電源を受け
たことになり、次にそのインバータを停止すると、バイ
パス電源側から負荷へ給電が行われる。こうして負荷は
別のインバータからバイパス回路を経て給電を続行され
る。

実施例 第１図は常時インバータ給電タイプの無停電電源シス
テムの場合である。停電になると開閉器4Sが開く。電源
系統の停電検出器4NVの信号と開閉器4Sの開状態の信号
と最も重要な負荷のある２号無停電電源装置蓄電池の低
電圧検出器2LVの信号とが同時に来たとき、蓄電池容量
に余裕のある３号無停電電源装置の交流切換器3SSWの制
御装置3Cにバイパス側もオンせよという信号3ONを与え
る。関係のない１号無停電電源装置の交流切換器1SSWの
制御装置1Cにバイパス回路に出ている電圧は他のインバ
ータの出力なので停電と同じ動作をせよという信号1OFF
を与える。これで３号無停電電源のインバータ出力は２
号無停電電源のバイパス電源となる。次に、２号のイン
バータ2INVを停止すれば２号交流切換器2SSWはバイパス
電源側に無瞬断切換えをするので、２号無停電電源の負
荷は３号無停電電源のインバータから給電されることに
なる。次に、電源系統が復電して戻るときは停電検出器
4NVの信号がなくなり、２号低電圧検出器2LVの信号がな
くなると、２号の停止中のインバータ2INVを起動し負荷
を２号インバータ側に自動切換してから、交流切換器の
制御装置1C、3Cに与えている信号を除き、バイパス回路
に現れる電圧を除いてから開閉器4Sを閉とする。

第２図は常時バイパス給電タイプの無停電電源システ
ムの場合である。停電になると開閉器4Sが開く。電源系
統の停電検出器4NVの信号と開閉器4Sの開状態の信号と
最も重要な負荷のある２号無停電電源装置蓄電池の低電
圧検出器2LVの信号とが同時に来たとき、蓄電池容量に
余裕のある３号無停電電源装置のバイパス遮断器3INTの
制御装置3Cにバイパス回路をオンせよという信号3ONを
与える。関係のない１号無停電電源装置の制御装置1Cに
停電と同じ動作をせよという信号1OFFを与える。信号3O
Nで３号のインバータ3INVの出力がバイハパス回路に現
れ、２号交流無停電電源装置は復電したときの動作とし
て２号のバイパス遮断器2INTをオンする。それから２号
のインバータ2INVを停止する。１号のバイパス遮断器は
信号1OFFでオフしたままである。これで第１図と同様の
状態になる。電源系統が復電して戻るときは、停電検出
器4NVの信号がなくなり、２号の停止中のインバータ2IN
Vを起動し、３号インバータ3INVで２号インバータ2INV
を介して２号蓄電池2BATの充電を行う。10秒程度バック
アップできる容量が２号蓄電池2BATにたまってからバイ
パス遮断器の制御装置1C、3Cに与えていた信号を除いて
バイパス回路に現れる電圧を除いてから開閉器4Sを閉と
する。バイパス遮断器の制御装置1C、3Cの信号を除いて
から開閉器4Sが閉となるまでの期間10秒程度は２号蓄電
池のエネルギーで負荷をまかなわなければならない。以
上のように、第１図と第２図では復電時の動作順序が少
し異ってくる。

第１図、第２図ではシステムの制御装置4Cを設ける必
要があるが、手動で操作することも可能である。そうす
るには、常時インバータ給電タイプでは第３図、常時バ
イパス給電タイプでは第４図となる。第３図では、手動
で操作するスイッチとして、開閉器4Sと１号の入力ブレ
ーカ1Sと３号の交流切換器のバイパス側スイッチを短絡
するスイッチ3BSとが追加される。第４図でも、開閉器4
Sと１号の入力ブレーカ1Sと３号のバイパス遮断器を短
絡するスイッチ3BSとが追加される。第３図と第４図の
操作は、自動的に行う第１図、第２図の場合と同様であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は常時インバータ給電タイプの自動で動作する本
発明交流無停電電源システムの例、第２図は常時バイパ
ス給電タイプの自動で動作する本発明交流無停電電源シ
ステムの例、第３図は常時インバータ給電タイプの手動
で動作する本発明交流無停電電源システムの例、第４図
は常時バイパス給電タイプの手動で動作する本発明交流
無停電電源システムの例である。 4S……開閉器、4NV……停電検出器、2LV……低電圧検出
器、1BAT,2BAT,3BAT……蓄電池、1INV,2INV,3INV……イ
ンバータ、1C,2C,3C……制御装置、4C……システムの制
御装置、1SSW,2SSW,3SSW……交流切換器、1REC,2REC,3R
EC……充電器、1INT,2INT,3INT……バイパス遮断器、1S
……バイパス電源の入力ブレーカ、3BS……バイパス電
源の短絡用スイッチ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】充電器と蓄電池とインバータとバイパス電
   源、あるいは蓄電池と充電機能付のインバータとバイパ
   ス電源を備えた交流無停電電源装置の複数台を、同一の
   電源系統に接続し、各無停電電源装置のバイパス電源を
   ひとまとめにして電源系統との間に開閉器を設けたシス
   テムにおいて、電源系統の停電時には開閉器を開くと共
   に、重要な負荷のある無停電電源装置の蓄電池が放電終
   止電圧に達したときは、蓄電池容量に余裕のある他のイ
   ンバータの出力を、開閉器により系統から切り離された
   バイパス電源回路を介して、重要な負荷への給電を無瞬
   断で続行できるようにしたことを特徴とする交流無停電
   電源システム。