JP3237220B2 - 高調波抑制装置 - Google Patents
高調波抑制装置Info
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- Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics
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- Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は無停電電源装置（以下
ＵＰＳと称す）を使用した高調波抑制装置に関するもの
である。
ＵＰＳと称す）を使用した高調波抑制装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】図２は高調波抑制機能付ＵＰＳの概略構
成図で、この図２において、点線に囲んだ部分がＵＰＳ
１で、このＵＰＳ１は、電源母線２に遮断器３を介して
接続される順変換器４と、この順変換器４の出力で充電
されるバッテリ５と、このバッテリ５に並列接続される
電解コンデンサ６と、順変換器４の直流出力（停電時に
はバッテリ５の直流電圧）が入力側に供給され、出力側
に交流出力を得る逆変換器（インバータ）７と、このイ
ンバータ７の出力側に設けられた変圧器８と、この変圧
器８の２次側に設けられたコンデンサ９とから構成され
ている。
成図で、この図２において、点線に囲んだ部分がＵＰＳ
１で、このＵＰＳ１は、電源母線２に遮断器３を介して
接続される順変換器４と、この順変換器４の出力で充電
されるバッテリ５と、このバッテリ５に並列接続される
電解コンデンサ６と、順変換器４の直流出力（停電時に
はバッテリ５の直流電圧）が入力側に供給され、出力側
に交流出力を得る逆変換器（インバータ）７と、このイ
ンバータ７の出力側に設けられた変圧器８と、この変圧
器８の２次側に設けられたコンデンサ９とから構成され
ている。
【０００３】１０はＵＰＳ１内のインバータ７が故障し
たときにＵＰＳ１をバイパス電源路１１に切換える切換
スイッチである。１２は半導体スイッチで、このスイッ
チ１２はＵＰＳ１が故障したときに負荷群１３に切換ス
イッチ１０がバイパス電源路に切換わるまで停電を発生
させないようにするためのもので、切換スイッチ１０に
先がけてオンするように設定されている。
たときにＵＰＳ１をバイパス電源路１１に切換える切換
スイッチである。１２は半導体スイッチで、このスイッ
チ１２はＵＰＳ１が故障したときに負荷群１３に切換ス
イッチ１０がバイパス電源路に切換わるまで停電を発生
させないようにするためのもので、切換スイッチ１０に
先がけてオンするように設定されている。
【０００４】上記のように構成されたＵＰＳ１の順変換
器４のスイッチング素子としてはＩＧＢＴが使用され、
電源側に高調波が発生しないように、順変換器４は高調
波抑制装置としても動作するように構成されている。次
にその原理について述べる。図３は高調波抑制装置とし
ても動作する順変換器とその周辺回路を示す構成図で、
図２と同一部分には同一符号を付して示す。図３におい
て、１４はＩＧＢＴをＰＷＭ制御するための位相制御部
で、この制御部１４には変流器１５で検出した交流電流
と、バッテリ５への充電電流を検出器１６で検出した電
流が入力される。位相制御部１４はこれら電流に基づい
て順変換器４のＩＧＢＴにゲート指令を与える。位相制
御部１４は順変換器４のＩＧＢＴを位相制御して得た直
流電圧（Ｅｄ）をインバータ７に与えるとともに、この
直流電圧を制御するとき、バッテリ５への充電電流が所
定の値以下（通常バッテリ容量の０．１倍、例えば２０
０ＡＨのバッテリなら２００×０．１＝２０Ａ）となる
よう、充電電流を制御しながら行う。
器４のスイッチング素子としてはＩＧＢＴが使用され、
電源側に高調波が発生しないように、順変換器４は高調
波抑制装置としても動作するように構成されている。次
にその原理について述べる。図３は高調波抑制装置とし
ても動作する順変換器とその周辺回路を示す構成図で、
図２と同一部分には同一符号を付して示す。図３におい
て、１４はＩＧＢＴをＰＷＭ制御するための位相制御部
で、この制御部１４には変流器１５で検出した交流電流
と、バッテリ５への充電電流を検出器１６で検出した電
流が入力される。位相制御部１４はこれら電流に基づい
て順変換器４のＩＧＢＴにゲート指令を与える。位相制
御部１４は順変換器４のＩＧＢＴを位相制御して得た直
流電圧（Ｅｄ）をインバータ７に与えるとともに、この
直流電圧を制御するとき、バッテリ５への充電電流が所
定の値以下（通常バッテリ容量の０．１倍、例えば２０
０ＡＨのバッテリなら２００×０．１＝２０Ａ）となる
よう、充電電流を制御しながら行う。
【０００５】一方、交流側電流は通常の順変換器であれ
ば、図４のように正弦波と異なった波形、即ち高調波が
含有された電流が流れる（通常、コンデンサ入力形順変
換器では２０〜５０％程度の含有率）。そこで、交流側
に流れる電流がほぼ正弦波となるようＰＷＭ制御による
順変換器４の整流動作をコントロールする。例えば、図
５Ａ，Ｂのように、高調波の搬送波（通常１０〜２０Ｋ
ＨZ）に三角波の出力制御信号を重ね、図５Ｂのように
図６Ａから幅を切りとるように制御を行うと、図５Ｂに
示すような直流電圧Ｅｄを切り取ったようにくし形形状
になる。
ば、図４のように正弦波と異なった波形、即ち高調波が
含有された電流が流れる（通常、コンデンサ入力形順変
換器では２０〜５０％程度の含有率）。そこで、交流側
に流れる電流がほぼ正弦波となるようＰＷＭ制御による
順変換器４の整流動作をコントロールする。例えば、図
５Ａ，Ｂのように、高調波の搬送波（通常１０〜２０Ｋ
ＨZ）に三角波の出力制御信号を重ね、図５Ｂのように
図６Ａから幅を切りとるように制御を行うと、図５Ｂに
示すような直流電圧Ｅｄを切り取ったようにくし形形状
になる。
【０００６】上記電圧は通常直流電圧側に現れるが、位
相制御部１４の位相タイミングをずらすと、この電圧は
直流側の電解コンデンサ６又はバッテリ５を電源となみ
して、この直流電源から切り出したくし形波形として交
流側にも現れる。このまま順変換器を交流電源に接続す
ると、図６Ａに示すように交流正弦波電圧ＡＣとくし形
直流電圧Ｅとの差で、図６Ｂに示すように大きな短絡電
流が流れる。このため、交流電源と、くし形直流電圧と
の間に交流リアクトル１７（図３に示す）を挿入してこ
の電流の流れを滑らかにし（図６Ｃのように）、あたか
も正弦波電流が交流電源に流れたかのようにする。この
ようにすることにより、高調波含有の少ない電流を交流
電源側との間に流れる。
相制御部１４の位相タイミングをずらすと、この電圧は
直流側の電解コンデンサ６又はバッテリ５を電源となみ
して、この直流電源から切り出したくし形波形として交
流側にも現れる。このまま順変換器を交流電源に接続す
ると、図６Ａに示すように交流正弦波電圧ＡＣとくし形
直流電圧Ｅとの差で、図６Ｂに示すように大きな短絡電
流が流れる。このため、交流電源と、くし形直流電圧と
の間に交流リアクトル１７（図３に示す）を挿入してこ
の電流の流れを滑らかにし（図６Ｃのように）、あたか
も正弦波電流が交流電源に流れたかのようにする。この
ようにすることにより、高調波含有の少ない電流を交流
電源側との間に流れる。
【０００７】なお、順変換器が高調波抑制に必要な容量
は例えば、ＵＰＳ出力１００ＫＶＡとすると、およそ２
５ＫＶＡ程度となる。従って、ＵＰＳ出力として必要な
容量を１０５ＫＶＡ（５ＫＶＡは変換効率９５％として
その損失分を含む）とすると順変換器の全容量は電流実
効平均値から√（１０５2＋２５2）＝１０８ＫＶＡとな
る。
は例えば、ＵＰＳ出力１００ＫＶＡとすると、およそ２
５ＫＶＡ程度となる。従って、ＵＰＳ出力として必要な
容量を１０５ＫＶＡ（５ＫＶＡは変換効率９５％として
その損失分を含む）とすると順変換器の全容量は電流実
効平均値から√（１０５2＋２５2）＝１０８ＫＶＡとな
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】図２に示したＵＰＳ１
において、ＵＰＳ１が正常運転中は特に故障がないけれ
ども、次の２つの場合に問題となる。
において、ＵＰＳ１が正常運転中は特に故障がないけれ
ども、次の２つの場合に問題となる。
【０００９】(1)ＵＰＳ１のインバータ７が故障する
と、負荷群１３へはバイパス電源路１１を通して電力が
供給されるため、負荷群１３は無停電で動作を継続す
る。しかし、負荷群１３は主にコンピュータやその端末
機器等が多く、これら負荷からもかなりの高調波が発生
し、この高調波がバイパス電源路１１を通して電源側に
流入する。即ち、ＵＰＳ１の順変換器４による高調波抑
制機能が要をなさなくなる。
と、負荷群１３へはバイパス電源路１１を通して電力が
供給されるため、負荷群１３は無停電で動作を継続す
る。しかし、負荷群１３は主にコンピュータやその端末
機器等が多く、これら負荷からもかなりの高調波が発生
し、この高調波がバイパス電源路１１を通して電源側に
流入する。即ち、ＵＰＳ１の順変換器４による高調波抑
制機能が要をなさなくなる。
【００１０】(2)ＵＰＳ１を設置すると、上述のように
ＵＰＳ１にはコンピュータやその端末装置が接続される
が、ＵＰＳ１に接続された交流電源には図７に示すよう
にコンピュータ冷却水用の可変速ポンプモータＭ1やコ
ンピュータ室等の空調用インバータエアコンのモータＭ
2等がＶＶＶＦを介して接続される。このため、ＶＶＶ
Ｆから発生した高調波はそのまま電源に流入してしま
う。
ＵＰＳ１にはコンピュータやその端末装置が接続される
が、ＵＰＳ１に接続された交流電源には図７に示すよう
にコンピュータ冷却水用の可変速ポンプモータＭ1やコ
ンピュータ室等の空調用インバータエアコンのモータＭ
2等がＶＶＶＦを介して接続される。このため、ＶＶＶ
Ｆから発生した高調波はそのまま電源に流入してしま
う。
【００１１】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、ＵＰＳから発生する高調波だけでなく、他の端末
機器群から発生した高調波も抑制可能として高調波抑制
装置を提供することを目的とする。
ので、ＵＰＳから発生する高調波だけでなく、他の端末
機器群から発生した高調波も抑制可能として高調波抑制
装置を提供することを目的とする。
【００１２】この発明は上記の目的を達成するために、
バイパス電源路を有するとともに順変換部、バッテリ、
電解コンデンサおよび位相制御部から構成された高調波
抑制機能部を備えた無停電電源装置と、この無停電電源
装置とバイパス電源路に接続される電源母線と、無停電
電源装置の出力が供給される複数の負荷群と、これら負
荷群で発生した高調波電流をバイパス電源路で検出し
て、この検出電流で前記高調波抑制機能部の位相制御部
を動作させて高調波を抑制するようにした装置におい
て、 前記電源母線に複数の端末機器群を設け、これら複
数の端末機器群から発生した高調波電流を検出して、そ
の検出電流を前記高調波抑制機能部の位相制御部に供給
してこれら端末機器群からの高調波電流を抑制するよう
にしたことを特徴とするものである。
バイパス電源路を有するとともに順変換部、バッテリ、
電解コンデンサおよび位相制御部から構成された高調波
抑制機能部を備えた無停電電源装置と、この無停電電源
装置とバイパス電源路に接続される電源母線と、無停電
電源装置の出力が供給される複数の負荷群と、これら負
荷群で発生した高調波電流をバイパス電源路で検出し
て、この検出電流で前記高調波抑制機能部の位相制御部
を動作させて高調波を抑制するようにした装置におい
て、 前記電源母線に複数の端末機器群を設け、これら複
数の端末機器群から発生した高調波電流を検出して、そ
の検出電流を前記高調波抑制機能部の位相制御部に供給
してこれら端末機器群からの高調波電流を抑制するよう
にしたことを特徴とするものである。
【００１３】
【００１４】
【作用】無停電電源装置から負荷に電力を供給している
とき、無停電電源装置のインバータの故障でバイパス電
源路から負荷に電力を供給するようになったとき、負荷
で発生した高調波や複数の端末機器群で発生した高調波
を検出して、その検出出力を位相制御部に与えて高調波
を抑制する。これにより、無停電電源装置以外の端末機
器などで発生した高調波を抑制できる。
とき、無停電電源装置のインバータの故障でバイパス電
源路から負荷に電力を供給するようになったとき、負荷
で発生した高調波や複数の端末機器群で発生した高調波
を検出して、その検出出力を位相制御部に与えて高調波
を抑制する。これにより、無停電電源装置以外の端末機
器などで発生した高調波を抑制できる。
【００１５】
【実施例】以下この発明の実施例を図面に基づいて説明
するに、図２と同一部分には同一符号を付して述べる。
図１において、バイパス電源路１１には変流器２１を設
け、この変流器２１の出力を位相制御部１４に入力す
る。２２は高調波を発生する端末器で、この端末器２２
は線路２３を介して電源母線２に接続される。線路２３
には変流器２４が設けられ、この変流器２４の出力は位
相制御部１４に入力される。２５，２６はＶＶＶＦで、
このＶＶＶＦ２５，２６は線路２７，２８を介して電源
母線２に接続される。この線路２７，２８には変流器２
９，３０が設けられ、この変流器２９，３０の出力は位
相制御部１４に入力される。なお、ＶＶＶＦ２５の出力
はポンプを駆動するモータＭ1に供給され、ＶＶＶＦ２
６の出力は空調を制御するモータＭ2に供給される。３
１〜３４は遮断器である。
するに、図２と同一部分には同一符号を付して述べる。
図１において、バイパス電源路１１には変流器２１を設
け、この変流器２１の出力を位相制御部１４に入力す
る。２２は高調波を発生する端末器で、この端末器２２
は線路２３を介して電源母線２に接続される。線路２３
には変流器２４が設けられ、この変流器２４の出力は位
相制御部１４に入力される。２５，２６はＶＶＶＦで、
このＶＶＶＦ２５，２６は線路２７，２８を介して電源
母線２に接続される。この線路２７，２８には変流器２
９，３０が設けられ、この変流器２９，３０の出力は位
相制御部１４に入力される。なお、ＶＶＶＦ２５の出力
はポンプを駆動するモータＭ1に供給され、ＶＶＶＦ２
６の出力は空調を制御するモータＭ2に供給される。３
１〜３４は遮断器である。
【００１６】次に上記実施例の動作について述べる。順
変換器４は位相制御部１４からの制御信号により高調波
抑制装置としても動作するので、高調波が発生している
端末器２２やＶＶＶＦ２５，２６およびバイパス電源路
１１の電流を変流器２１，２４，２９，３０で検出して
位相制御部１４に入力すると、位相制御部１４からは順
変換器４を高調波抑制装置として動作させる信号が与え
られる。順変換器４が高調波抑制装置として動作する
と、前述のような個所で発生した高調波は抑制された
り、あるいは制御命令によっては無効電力も抑制して力
率の改善も図るこができるようになる。
変換器４は位相制御部１４からの制御信号により高調波
抑制装置としても動作するので、高調波が発生している
端末器２２やＶＶＶＦ２５，２６およびバイパス電源路
１１の電流を変流器２１，２４，２９，３０で検出して
位相制御部１４に入力すると、位相制御部１４からは順
変換器４を高調波抑制装置として動作させる信号が与え
られる。順変換器４が高調波抑制装置として動作する
と、前述のような個所で発生した高調波は抑制された
り、あるいは制御命令によっては無効電力も抑制して力
率の改善も図るこができるようになる。
【００１７】ここで、上記実施例のようにＵＰＳに高調
波抑制機能を持たせて上記のように種々の負荷の高調波
を抑制できるようにしたときと、別途高調波抑制装置を
用いて上記と同様に高調波を抑制するようにしたときと
の違いを比較して見る。比較計算のため、次表のように
各々容量を設定する。
波抑制機能を持たせて上記のように種々の負荷の高調波
を抑制できるようにしたときと、別途高調波抑制装置を
用いて上記と同様に高調波を抑制するようにしたときと
の違いを比較して見る。比較計算のため、次表のように
各々容量を設定する。
【００１８】
【表１】
【００１９】上記表からＵＰＳのみの高調波抑制の場合
にはＣＶＣＦ５００ＫＶＡのη＝９５％とすると、入力
容量は５００ＫＶＡ／０．９５＝５２６ＫＶＡであるか
ら全容量は√（５２６2＋１５０2）＝５４７ＫＶＡとな
る。一方、ＵＰＳで負荷種々の端末機器群の高調波を抑
制する場合の全容量は上記表から電流実効平均値√（５
２６2＋１５０2＋３０2＋２３2）＝５４８ＫＶＡとなる
から負荷や種々の端末機器群の高調波抑制を行っても順
変換器４の容量は殆ど変えないで実現できる。
にはＣＶＣＦ５００ＫＶＡのη＝９５％とすると、入力
容量は５００ＫＶＡ／０．９５＝５２６ＫＶＡであるか
ら全容量は√（５２６2＋１５０2）＝５４７ＫＶＡとな
る。一方、ＵＰＳで負荷種々の端末機器群の高調波を抑
制する場合の全容量は上記表から電流実効平均値√（５
２６2＋１５０2＋３０2＋２３2）＝５４８ＫＶＡとなる
から負荷や種々の端末機器群の高調波抑制を行っても順
変換器４の容量は殆ど変えないで実現できる。
【００２０】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
次のような効果が得られる。
次のような効果が得られる。
【００２１】(a)ＵＰＳ本体のインバータ部の故障によ
り、負荷に供給する電流路がバイパス電源路に切換って
も高調波対策を正常運転時と同様に維持できる。
り、負荷に供給する電流路がバイパス電源路に切換って
も高調波対策を正常運転時と同様に維持できる。
【００２２】(b)種々の端末機器群から高調波も簡単な
電流検出器を設けるだけでＵＰＳ本体で除去できる。
電流検出器を設けるだけでＵＰＳ本体で除去できる。
【００２３】(c)ＵＰＳ本体の順変換器の容量を変えな
いでも、種々の端末機器群の高調波抑制が可能である。
また、高調波抑制のみならず制御対象を拡大して力率改
善も行うことができる。
いでも、種々の端末機器群の高調波抑制が可能である。
また、高調波抑制のみならず制御対象を拡大して力率改
善も行うことができる。
【図１】この発明の実施例を示す概略構成図である。
【図２】高調波抑制機能付ＵＰＳの概略構成図である。
【図３】順変換器とその周辺回路を示す構成図である。
【図４】波形図である。
【図５】Ａ，Ｂは波形図である。
【図６】Ａ，Ｂ，Ｃは波形図である。
【図７】負荷や種々の端末機器群が電源母線に接続され
たときの概略構成図である。
たときの概略構成図である。
１…ＵＰＳ ４…順変換器 １１…バイパス電源路 １４…位相制御部 ２１，２４，２９，３０…変流器 ２２…端末器 ２５，２６…ＶＶＶＦ
Claims (1)
- 【請求項１】 バイパス電源路を有するとともに順変換
部、バッテリ、電解コンデンサおよび位相制御部から構
成された高調波抑制機能部を備えた無停電電源装置と、
この無停電電源装置とバイパス電源路に接続される電源
母線と、無停電電源装置の出力が供給される複数の負荷
群と、これら負荷群で発生した高調波電流をバイパス電
源路で検出して、この検出電流で前記高調波抑制機能部
の位相制御部を動作させて高調波を抑制するようにした
装置において、 前記電源母線に複数の端末機器群を設け、これら複数の
端末機器群から発生した高調波電流を検出して、その検
出電流を前記高調波抑制機能部の位相制御部に供給して
これら端末機器群からの高調波電流を抑制するようにし
た ことを特徴とする高調波抑制装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21805892A JP3237220B2 (ja) | 1992-08-18 | 1992-08-18 | 高調波抑制装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21805892A JP3237220B2 (ja) | 1992-08-18 | 1992-08-18 | 高調波抑制装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0670467A JPH0670467A (ja) | 1994-03-11 |
| JP3237220B2 true JP3237220B2 (ja) | 2001-12-10 |
Family
ID=16713989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21805892A Expired - Lifetime JP3237220B2 (ja) | 1992-08-18 | 1992-08-18 | 高調波抑制装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3237220B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100387589B1 (ko) * | 2000-12-27 | 2003-06-18 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 에이피에프 구조의 유피에스에서 위상차 제거 바이패스 장치 |
| JP3783667B2 (ja) | 2002-08-06 | 2006-06-07 | 三菱電機株式会社 | 回転電機およびその回転位置センサーの位置決め方法および位置決め装置 |
-
1992
- 1992-08-18 JP JP21805892A patent/JP3237220B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0670467A (ja) | 1994-03-11 |
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Legal Events
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