JP3217435B2 - 商用同期並列システム - Google Patents

商用同期並列システム

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JP3217435B2 JP07737092A JP7737092A JP3217435B2 JP 3217435 B2 JP3217435 B2 JP 3217435B2 JP 07737092 A JP07737092 A JP 07737092A JP 7737092 A JP7737092 A JP 7737092A JP 3217435 B2 JP3217435 B2 JP 3217435B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、定電圧定周波出力の無
停電電源装置を複数台並列接続してなる無停電電源と直
送電源とを切換接続する商用同期並列システムに係り、
特に、無停電電源装置の保護に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の従来の商用同期並列システムと
して図3に示すものがあった。これは2台の無停電電源
装置CV1 ,CV2 を並列接続してなる無停電電源と、直送
電源21とを切換装置CHG によって負荷20に切換接続する
ものである。2台の無停電電源装置CV1 ,CV2 の入力側
は商用電源1に接続され、出力側は共通母線CBに接続さ
れている。
【0003】このうち、無停電電源装置CV1 は、商用電
源1の交流を直流に変換する整流器2Aと、変換された直
流を再び交流に変換するインバータ回路3Aと、不要の交
流成分を除去する交流フィルタ回路4Aと、出力電流を検
出するCT5Aと、出力開閉器6Aとで主回路が構成され、
また、商用電源1の停電時に電力を供給する蓄電池7Aが
インバータ回路3Aの入力側に接続され、過電流検出器8A
がCT5Aの出力信号に基いて過電流を検出すると保護シ
ーケンス回路9Aがしゃ断指令を発生し、出力開閉器操作
回路10A に出力開閉器6Aを開放せしめ、さらに、インバ
ータ制御回路11A がインバータ回路3Aを制御するように
なっている。
【0004】無停電電源装置CV2 もまた、これと全く同
様な機能を持った整流器2B、インバータ回路3B、交流フ
ィルタ回路4B、CT5B、出力開閉器6B、蓄電池7B、過電
流検出器8B、保護シーケンス回路9B、出力開閉器操作回
路10B 及びインバータ制御回路11B によって構成されて
いる。
【0005】一方、切換装置CHG は、過電流検出信号に
よって指令を発生する切換制御回路22と、この切換制御
回路22の指令によって直送電源21を負荷20に接離する電
磁接触器23と、同じく切換制御回路22の指令によって無
停電電源を負荷20に接離する電磁接触器24と、負荷電流
を検出するCT25と、このCT25の出力信号によって過
電流を検出し、過電流検出信号を切換制御回路22に与え
る過電流検出器26と、切換制御回路22の指令によって点
弧制御され、点弧により直送電源21を負荷20に接続する
サイリスタスイッチ27と、直送電源21の位相信号PHO を
入力して無停電電源装置CV1 ,CV2 の位相信号PHA ,PH
B を発生して前述のインバータ制御回路11A ,11B にそ
れぞれ加えるPLL回路28とで構成されている。
【0006】なお、PLL回路28は図4にその詳細を示
すように、位相差検出器31によって直送電源21の位相信
号PHO とインバータの位相信号とを比較して位相差を検
出し、ローパスフィルタ32を介して、位相差信号を電圧
制御発振器33に加えることにより、正弦波出力の整数倍
の周波数をもったクロック信号CPS に変換して位相基準
信号INV-PHとすると共に、このクロック信号CPS を分周
器34によって分周して位相差検出器31にフィードバック
するようになっている。
【0007】この商用同期並列システムにおいて、PL
L回路28が直送電源21の位相に対応した位相基準信号IN
V-PHを出力し、無停電電源装置CV1 ,CV2 を構成するイ
ンバータ制御回路11A ,11B にそれぞれ位相信号PHA ,
PHB として加えるので、無停電電源装置CV1 ,CV2 の位
相を直送電源21に同期させることができる。また、無停
電電源装置CV1 ,CV2 の出力側が共通接続された共通母
線CBの電圧は、インバータ制御回路11A ,11B によって
常時一定になるように制御されるが、直送電源21の電圧
は変動している。このため、切換時に無停電電源装置CV
1 ,CV2 の出力側の共通母線CBの電圧を直送電源21に合
わせる制御も行われる。
【0008】ここで、切換装置CHG による無停電電源か
ら直送電源21への給電切換における重要なポイントの一
つは負荷への給電を瞬断させないことであり、もう一つ
は切換時に無停電電源及び直送電源21間の循環電流(以
下、横流という)を抑制するために、無停電電源装置CV
1 ,CV2 の位相及び電圧を直送電源21の位相及び電圧に
合わせることである。ここでは、負荷への給電を瞬断さ
せないために、サイリスタスイッチ27を備え、位相及び
電圧合わせのためにPLL回路28を備えている。
【0009】次に、負荷への給電を瞬断させない具体的
な切換動作について説明する。電磁接触器23、24は機械
的な動作機構を持っているため、指令に対して遅れて動
作、復帰するが、サイリスタスイッチ27は指令に対して
瞬時にオン、オフ動作するものとする。
【0010】いま、無停電電源から給電している状態、
すなわち、電磁接触器23が開路し、電磁接触器24が閉路
している状態で直送電源21に給電切換するとき、切換制
御回路22から、図5に示すように、電磁接触器24に対す
る切換指令CVS と、電磁接触器23に対する切換指令BYS
が出力される。電磁接触器24は動作状態をCVA で示すよ
うに所定の時間だけ遅れて開路し、電磁接触器23は動作
を状態をBYA で示すように所定の時間だけ遅れて閉路す
る。このようにして電磁接触器24が先に開路してから電
磁接触器23が遅れて閉路するような制御が行われるた
め、期間t2 だけ負荷20に対して給電が瞬断することに
なる。これを防止するべく、切換制御回路22は電磁接触
器24が開路する以前にサイリスタスイッチ27に対して点
弧指令THYを与え、続いて、電磁接触器23が閉路した後
に消弧指令を与える。この結果、期間t1 において、無
停電電源と直送電源21との両方から給電することにな
る。この期間t1 はラップ期間と称され、約1サイクル
期間に設定される。これは電磁接触器の動作時間がコイ
ル操作電圧によって違ってくるため、直送電源21の電圧
が最低許容電圧でも瞬断しないように設定される。な
お、無停電電源と直送電源21との位相が違っている非同
期状態では、無停電電源装置を保護するため電源切換が
行われないようにインターロックがとられるほか、万
一、無停電電源側に故障が発生したような場合にはサイ
リスタスイッチ27をオン動作させずに給電を瞬断して切
換接続している。
【0011】また、電源切換時の無停電電源装置CV1 ,
CV2 の電圧と位相は前述したPLL回路28により直送電
源21のそれに等しくなるように制御されるが、そのため
に、切換指令を発生するよりも早い時点から、切換が終
了の直後まで、切換制御回路22から無停電電源装置CV1
,CV2 に電圧合わせ信号VSIG (図5のみに示す)を
送信する。この時、無停電電源装置CV1 ,CV2 のインバ
ータ制御回路11A ,11Bは電圧基準を定格電圧に相当す
る基準から、直送電源21の電圧に合わせた基準に切換え
ることにより、無停電電源装置CV1 ,CV2 の位相及び電
圧を直送電源21に合わせることができる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の商用同
期並列システムは、切換前に電圧合わせ信号VSIG を与
えることにより、切換時の無停電電源装置CV1 ,CV2 の
位相及び電圧を直送電源21のそれに合わせている。しか
し、負荷側の要因によって負荷に過電流が流れた場合、
無停電電源からその給電が継続できなくなる。このとき
でも負荷20への給電を優先する必要性から電圧合わせ制
御をする間もなく切換制御回路22による切換シーケンス
動作に入る必要がある。
【0013】このように、過電流によって切換動作をし
たとき、サイリスタスイッチ27を点弧してから無停電電
源側の電磁接触器24が開路するまでの期間、無停電電源
と直送電源との電圧が異なる条件にて切換接続される。
この時、無停電電源の電圧よりも直送電源21の電圧が高
くなっていると、負荷20の過電流分と横流とが重畳し過
電流検出器8A,8Bが過電流を検出して無停電電源装置CV
1 ,CV2 を故障停止させる恐れがあった。無停電電源装
置が故障停止した場合、負荷側の過負荷が解除されたと
しても、無停電電源装置の故障、復旧操作のためすぐに
無停電電源側に戻すことがてきなくなるという問題があ
った。
【0014】この発明は上記の問題点を解決するために
なされたもので、負荷側の過電流に応じて無停電電源か
ら直送電源に給電切換する場合でも、両電源の電圧差に
起因する無停電電源装置自体が故障停止することを確実
に防止することのできる商用同期並列システムを得るこ
とを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は、無停電電源と
直送電源とを負荷に切換接続する第1のスイッチ手段
と、直送電源を負荷に接続する第2のスイッチ手段と、
負荷に過電流が流れたこと及び無停電電源装置の出力電
流が過負荷耐量を超えたことをそれぞれ検出する過電流
検出手段と、負荷の過電流が検出されたとき無停電電源
から直送電源に切換接続する切換指令を前記第1のスイ
ッチ手段に与え、かつ、無停電電源装置の少なくとも1
台の過負荷耐量超過信号と直送電源の電圧値が基準値よ
り高くなるほどタイミングが遅れた遅延信号との論理和
条件で直送電源を負荷に接続する指令を第2のスイッチ
手段に与える切換制御回路とを備えたものである。
【0016】
【作用】この発明においては、無停電電源装置の少なく
とも1台の過負荷耐量超過信号と直送電源の電圧値が基
準値より高くなるほどタイミングが遅れた遅延信号との
論理和条件で直送電源を負荷に接続する指令を与えるよ
うにしたので、無停電電源装置の過負荷耐量を超えるこ
とはなく、しかも、ラップ期間の短縮により過負荷耐量
ぎりぎりまで無停電電源装置による給電が継続されるこ
とになり、無停電電源よりも直送電源電圧が高いことに
起因する無停電電源装置自体の故障停止を確実に防止す
ることができる。
【0017】
【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例のよって詳
細に説明する。図1はこの発明の一実施例の構成を示す
ブロック図であり、図3と同一の要素には同一の符号を
付してその説明を省略する。このシステムは、図3に対
して切換装置CHG の構成が異なっており、図3中の切換
制御回路22の代わりに切換制御回路22A 、切換制御回路
22B を設けたものである。
【0018】ここで、切換制御回路22A は、過電流検出
器26の過電流信号OC、直送電源21の電圧BYV 、過電流検
出器8Aで検出される無停電電源装置CV1 の過負荷耐量超
過信号OCA ,過電流検出器8Bで検出される無停電電源装
置CV2 の過負荷耐量超過信号OCB をそれぞれ入力し、切
換指令CH及び点弧指令THY を出力するものである。ま
た、切換制御回路22B は、切換指令CHが与えられたとき
前述の電磁接触器24に対する切換指令CVS 、電磁接触器
23に対する切換指令BYS 、及び、無停電電源装置CV1 ,
CV2 に対する電圧合わせ信号VSIG を出力するものであ
る。
【0019】図2は切換制御回路22A の詳細な構成を示
すブロック図である。これは直送電源21の電圧BYV を検
出し、ディジタルの電圧信号を発生する直送電圧検出回
路41と、この電圧信号を記憶する記憶回路42と、過電流
信号OCが加えられたとき、動作を開始し、記憶回路42の
記憶値に応じてプリセットされた遅延時間td の経過後
に遅延点弧指令THYDを出力するタイマ回路43と、無停電
電源装置CV1 ,CV2 の各過負荷耐量超過信号OCA ,OCB
を入力するOR回路44と、前述の遅延点弧指令を一方入
力、OR回路44の出力を他方入力とするOR回路45とで
構成されている。
【0020】上記のように構成された本実施例の動作
を、特に、従来装置と構成を異にする部分を中心にして
以下に説明する 。
【0021】無停電電源装置CV1 ,CV2 の並列運転によ
り、無停電電源から負荷20に給電しているとき、負荷側
の要因によって過電流になったとする。このとき、過電
流検出器26がこれを検出して過電流信号OCを切換制御回
路22A に与える。切換制御回路22A はこの過電流信号OC
を切換指令CHとして切換制御回路22B 与える。そこで、
切換制御回路22B は電磁接触器24に対する切換指令CVS
、電磁接触器23に対する切換指令BYS を出力する。こ
のとき、負荷の過電流に応じて無停電電源装置CV1 ,CV
2 の少なくとも一方が、保護停止レベルより低い過負荷
耐量を超えたとすると、過負荷耐量超過信号OCA ,OCB
によってOR回路45の出力が「H」となってその時点に
サイリスタ点弧指令THY が切換制御回路22A から出力さ
れてサイリスタスイッチ27に加えられる。
【0022】一方、負荷の過電流が検出されたとしても
過負荷耐量超過信号OCA ,OCB のいずれも出力されなか
った場合には、直送電圧検出回路41によって検出された
電圧信号に応じて時間的に遅れた遅延点弧指令THYDがタ
イマ回路43から出力され、この遅延点弧指令THYDに同期
したサイリスタ点弧指令THY が切換制御回路22A から出
力されてサイリスタスイッチ27に加えられる。この結
果、過負荷耐量ぎりぎりまで無停電電源装置による給電
が継続されることになる。
【0023】ここで、タイマ回路43のプリセット値は、
直送電源21の電圧BYV と無停電電源装置CV1 ,CV2 の基
準電圧との差に対応しており、直送電源21の電圧BYV が
大きくなる程大きくなっている。従って、直送電源21の
電圧BYV が無停電電源の基準電圧より低いか、あるい
は、略同じ場合には従来装置の切換制御回路22と同様な
時刻(図5)にてサイリスタ点弧指令が出力される。一
方、直送電源21の電圧BYV が無停電電源の基準電圧より
高くなればなる程、サイリスタ点弧指令THY の立上りが
遅れ、電磁接触器24が開路する時刻に近付き、ラップ期
間t1 が最小になるようにしてある。この結果、無停電
電源と直送電源21との電圧差に基づく横流阻止すること
ができると共に、無停電電源装置CV1 ,CV2 の故障停止
を防止することができる。
【0024】なお、上記実施例では直送電源21から動作
電力の供給を受けて動作する電磁接触器23と、無停電電
源から動作電力の供給を受けて動作する電磁接触器24と
を用いているが、この代わりに常に電力給電側から動作
電力の供給を受けて動作する切換形の電磁接触器を用い
ることもできる。
【0025】また、上記実施例では切換装置CHG が無停
電電源装置CV1 ,CV2 内の過電流検出器8A,8Bから過負
荷耐量超過信号を得ているが、切換装置CHG 自体にこれ
と同様な過電流検出器を設けてもよい。
【0026】
【発明の効果】以上の説明によって明らかなようにこの
発明によれば、無停電電源装置の少なくとも1台の過負
荷耐量超過信号と直送電源の電圧値が基準値より高くな
るほどタイミングが遅れた遅延信号との論理和条件で直
送電源を負荷に接続する指令を与えるようにしたので、
無停電電源よりも直送電源電圧が高いことに起因する無
停電電源装置自体の故障停止を確実に防止することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成を示すブロック図。
【図2】本発明の一実施例の主要素の詳細な構成をを示
すブロック図。
【図3】従来の商用同期並列システムの構成を示すブロ
ック図。
【図4】従来の商用同期並列システムの主要素の詳細な
構成を示すブロック図。
【図5】従来の商用同期並列システムの動作を説明する
ためのタイムチャート。
【符号の説明】
1 商用電源 21 直送電源 22A,22B 切換制御回路 23,24 電磁接触器 25 CT 26 過電流検出器 27 サイリスタスイッチ 28 PLL回路 CB 共通母線 CV1,CV2 無停電電源装置 CHG 切換装置

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数台の無停電電源装置の出力側が共通母
    線によって接続された無停電電源と直送電源とで給電切
    換する商用同期並列システムにおいて、 前記無停電電源と前記直送電源とを負荷に切換接続する
    第1のスイッチ手段と、 前記直送電源を前記負荷に接続する第2のスイッチ手段
    と、 前記負荷に過電流が流れたこと及び前記無停電電源装置
    の出力電流が過負荷耐量を超えたことをそれぞれ検出す
    る過電流検出手段と、 前記負荷の過電流が検出されたとき前記無停電電源から
    前記直送電源に切換接続する切換指令を前記第1のスイ
    ッチ手段に与え、かつ、前記無停電電源装置の少なくと
    も1台の過負荷耐量超過信号と前記直送電源の電圧値が
    基準値より高くなるほどタイミングが遅れた遅延信号と
    の論理和条件で前記直送電源を前記負荷に接続する指令
    を前記第2のスイッチ手段に与える切換制御回路と、 を備えたことを特徴とする商用同期並列システム。
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