JP3337864B2 - インバータ並列運転システムの故障検出方法および系統切替方法 - Google Patents

インバータ並列運転システムの故障検出方法および系統切替方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は複数台のインバータが並
列接続されるインバータ並列運転システムの故障検出方
法および系統切替方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3は並列運転される5台のインバータ
からなるインバータ並列運転システムの従来例を示すも
のであって、11〜15はインバータ、21〜25はスイッチ、
3は並列母線、4は負荷である。ここに、各インバータ
11〜15は図示されていない個別故障検出器を含む。すな
わち、並列運転される複数台のインバータ11〜15の運転
において、いずれかのインバータに故障が発生して個別
故障検出器がこれを検出した場合には、当該インバータ
を停止するとともに、スイッチにより並列母線3から切
り離し、残りの健全なインバータで負荷4への給電を継
続する。
【0003】図4は他の従来例を示すものであって、5
は予備電源、61〜62はスイッチである。ここで、図4は
図3の構成に、さらに予備電源5およびスイッチ61,62
が設けられている。すなわち、インバータ系統と予備電
源系統との間の切替を可能としたインバータ並列運転シ
ステムの例である。予備電源5としては、商用電源,発
電機あるいは別に構成されたインバータシステム等が、
適用される。
【0004】図4において、通常はインバータ11〜15の
電力を、スイッチ21〜25およびスイッチ61を介して負荷
4に給電する。いずれかのインバータに故障が発生した
場合には、図3の場合と同様に、当該インバータを切離
し、残りの健全なインバータで負荷への給電を継続す
る。全てのインバータの故障の場合には、スイッチ61を
オフするとともにスイッチ62をオンし、インバータ系統
から予備電源系統への切替を行って、負荷4への給電を
継続する。なお、スイッチ61、62は機械式スイッチの記
号で表示されているが、前述の切替を無瞬断で行うため
に、図示されていない高速の半導体スイッチが併用され
ている。
【0005】このようなインバータ並列運転システムで
は、全てのインバータが故障したことあるいはその可能
性のある故障状態が発生したこと、すなわちシステム故
障が発生したことを、検出する必要がある。これを、図
5に示す。
【0006】図5はこの種のシステム故障を検出するた
めの従来例を示し、 101〜 105は図3および図4に示さ
れるインバータ11〜15のそれぞれが内蔵する個別故障検
出器の出力信号、 901はアンドゲート回路、 902はシス
テム故障検出信号である。すなわち、図3および図4に
おけるインバータ11〜15の全てが故障したことが個別故
障検出器出力信号 101〜105 を入力とするアンドゲート
回路 901で検出され、システム故障検出信号 902が得ら
れる。ここで、システム故障検出信号 902は、図3の例
では負荷4に送出され、電源喪失に際して負荷4が極力
安全に停止できるための自動処理信号として使用された
り、あるいは電源喪失後の緊急処理操作のための警報と
して使用される。また図4においては、前述したような
インバータ系統から予備電源系統への切替のための信号
として、使用される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のイン
バータ並列運転システムの故障検出方法および系統切替
方法では、つぎののような問題があった。すなわち、図
5による故障検出方法を用いた図3のインバータ並列運
転システムでは、システム故障が検出されるのと負荷4
の電源が喪失するのが、ほぼ同時のタイミングで発生す
ることになる。負荷4が電子計算器等の場合、このよう
なタイミングでの安全な停止は極めて困難であり、デー
タ破壊や機器損傷を引き起こす。その復旧には長時間を
必要とし、場合によっては社会問題に発展することもあ
る。
【0008】また、図5による故障検出方法を用いた図
4のインバータ並列運転システムでは、システム故障に
よって予備電源5の系統に切り換えるため、負荷4の電
源喪失は避けられる。しかしながら、全てのインバータ
11〜15の個別故障検出器の出力信号 101〜 105が同時に
発生することはなく、いずれかのインバータの個別故障
を発端としてシステム故障が発生する。すなわち、いず
れかのインバータの個別故障による停止によって、残っ
たインバータは過電流となる。ここで、インバータ11〜
15は図6に示すような過電流限時特性を有しているが、
各インバータの過電流の検出値や過電流限時特性にはバ
ラツキがあり、早く限時特性に達したインバータがつぎ
に個別故障を発生し、残ったインバータがさらに高いレ
ベルの過電流になるという経過をたどって、システム故
障に到る。
【0009】この過程の並列運転台数の少ない状態での
個別故障によるインバータ停止時には、残ったインバー
タでは出力電流の極めて大きな変動を受け、これに伴っ
て負荷4は大きな電圧変動を受けることとなる。したが
って、電子計算機等の電源電圧の変動に敏感な負荷で
は、この時の電圧変動によって停止してしまったり、デ
ータが破壊されてしまったりする。さらに、図3および
図4において常に全てのインバータ11〜15が運転されて
いるとは限らず、例えば定期的な点検あるいは故障に伴
う修復のためにいずれかのインバータが停止している期
間が存在する。
【0010】このような状況下で、並列運転継続中のい
ずれかのインバータの故障を発端として、上記のような
経過を経てすべてのインバータの停止に到っても、点検
あるいは修復中のインバータからは個別故障検出信号が
入力されないため、したがって、システム故障検出信号
902は発生せず、故障出力が得られない。このため、図
4における予備電源系統への切替もなされず、負荷4は
全く情報が得られないままの突然の電源喪失となり、被
害を大きくすることになる。
【0011】
【課題を解決するための手段】かような従来の故障検出
方法および系統切替方法による問題を解決するため、本
発明による故障検出方法は、並列運転される複数台のイ
ンバータの内の少なくとも1台のインバータが故障した
ことと、並列運転を継続しているインバータの内の少な
くとも1台のインバータの出力電流が規定値を超えたこ
とを条件としてシステム故障と判定するようにしたもの
であり、さらには、この方法により検出された故障検出
出力によってインバータ系統から予備電源系統への切替
を行うようにしたものである。
【0012】本発明の他の故障検出方法および系統切替
方法は、並列運転される複数のインバータの内の少なく
とも1台のインバータが故障したことと運転を継続して
いるインバータの内の少なくとも1台のインバータの出
力電流が第1の規定値を超えたことを条件として、シス
テム軽故障と判定してインバータの運転を継続するとと
もに、少なくとも1台のインバータが故障したことと並
列運転を継続しているインバータの内の少なくとも1台
のインバータの出力電流が第1の規定値よりも大きい第
2の規定値を超えたことを条件として、システム重故障
と判定して故障検出し、インバータ系統から予備電源系
統への切替えを行うようにしたものである。
【0013】
【作用】かかる解決手段により、全てのインバータが停
止する以前の状態でシステム故障を検出して、負荷を安
全に停止したり負荷電圧の擾乱が少ない状態で予備電源
系統に切り換えるようにする。また、システム故障に到
る初期の段階では、重要度の低い負荷の切離しによる過
電流状態の解消によって、重要度の高い負荷に対して信
頼性の高いインバータからの給電を継続できるようにす
る。さらにまた、いずれかのインバータの保守や修復時
においても、確実にシステム故障を検出できるようにす
る。
【0014】
【実施例】図1は本発明による故障検出方法の実施例の
要部構成を示すものであって、図5と同一符号のものは
同じ機能を有する部分を示す。図1において、 111〜11
5 は図3および図4における各インバータ11〜15に内蔵
され、その出力電流が規定値を超えたことを検出する個
別電流検出器の出力信号を示す。また、 911〜 915はア
ンドゲート回路、 903,905 はオアゲート回路である。
すなわち、各インバータ11〜15の個別電流検出器の出力
信号 111〜 115は、アンドゲート回路 911〜 915によ
り、それぞれのインバータの個別故障検出器の出力信号
101〜 105の反転値とのアンド条件がとられ、アンドゲ
ート回路 911〜915の出力信号 921〜 925として信号発
生される。
【0015】ここで、点検等で停止中のインバータは出
力電流を発生せず、また、故障が検出されたインバータ
はその個別電流検出器の出力信号がブロックされ、当該
するアンドゲート回路には出力が発生しない。この状態
でそれ以外のいずれかのインバータの出力電流が規定値
を超えたことを個別電流検出器が検出すると、そのイン
バータに対応したアンドゲート回路が出力を出す。この
結果、オアゲート回路903 が出力するものとなる。
【0016】一方、各インバータ11〜15の個別故障検出
器出力 101〜105 はオアゲート回路905 に入力され、し
たがってオアゲート回路905 の出力906 には、いずれか
のインバータの故障が検出される。したがって、アンド
ゲート回路901 でこれらのアンド条件をとる結果、その
出力のシステム故障信号902 に、いずれかのインバータ
が故障したことと、運転を継続しているインバータの内
のいずれかのインバータ出力電流が規定値を超えたこと
を条件とした出力、すなわちシステム故障が検出され
る。インバータ11〜15は図6に示したような出力の過電
流に対して限時特性を有しており、したがってシステム
故障が検出された時点では、全てのインバータが停止す
るまでに大略図示のTで示した時間余裕を有している。
図3のシステムでは、この間に負荷4の安全な停止を行
うことができる。
【0017】またこの検出方法では、インバータの故障
によって、運転を継続しているインバータに規定以上の
出力電流が発生した始めての状態が、検出される。した
がって、この段階での負荷電圧の変動は小さく、図4に
示したような予備電源5を有し、インバータ系統と予備
電源系統との間の切替が可能なシステムでは、この段階
でインバータ系統から予備電源系統への切替を行い得
る。
【0018】図2は本発明による他の実施例のの要部構
成を示し、 909, 931〜935 はアンドゲート回路、907
はオアゲート回路である。すなわち、図1との相違は、
図1における個別電流検出器を第2の電流検出器として
配するとともに、これよりも低いレベルでインバータ11
〜15の出力電流を検出する第1の電流検出器としての個
別電流検出器の出力信号 121〜 125を得るものである。
さらに、アンドゲート回路 931〜935 により個別電流検
出器の出力信号 121〜125と対応するインバータの個別
故障検出器の出力 101〜 105の反転信号とのアンド条
件、オアゲート回路907 による各アンドゲート回路 931
〜935 の出力信号941〜945 のオア条件をそれぞれと
る。さらにまた、アンドゲート回路909 によりオアゲー
ト回路 907の出力信号 908とオアゲート回路 905の出力
信号906 とのアンド条件をとって、システム軽故障信号
910を出力を得るものである。
【0019】図2において、システム故障信号 902によ
るシステム故障が検出された場合には図1と同様であ
る。システム軽故障信号 910によるシステム軽故障が検
出された場合には、負荷4の中で重要度の低いものを停
止させる等の処置によって、運転を継続しているインバ
ータの過電流状態を解消してシステム停止に到るのを防
止し、重要度の高い負荷を信頼性の高いインバータで継
続して給電することができる。なお、かような本発明に
よる検出方法では、点検や修復によって停止中のインバ
ータとは無関係な検出が可能である、ことは勿論であ
る。また、本発明は図1および図2による具体的な構成
に限定されるものではなく、さらには、図3および図4
による構成およびインバータ台数限定されるものでもな
い、ことは明らかである。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、負
荷の電源が喪失する前にシステム故障を検出することが
でき、電源が喪失するまでの間に負荷の対処が可能であ
り、負荷にデータ破壊を含む損傷を与えることを防止で
きる。また、負荷電圧の擾乱が小さい初期の段階でシス
テム故障を検出し、インバータ系統から予備電源系統へ
の切替が可能であるため、負荷にデータ破壊を含む損傷
を与えることを防止できる。
【0021】さらにまた、第1の規定値でのシステム軽
故障を検出して重要度の低い負荷を停止する等の処置に
より、重要負荷を信頼性の高いインバータでの給電継続
が可能となり、負荷を含めたシステム全体の信頼性を向
上させることができる。加えて、保守あるいは修復等で
の停止しているインバータの有無に係わらないシステム
故障の検出が可能であり、検出の信頼性を向上させるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明が適用された一実施例を示す回路
図である。
【図2】図2は本発明が適用された他の実施例を示す回
路図である。
【図3】図3はインバータ並列運転システムの一例を示
す系統図である。
【図4】図4はインバータ並列運転システムの他の一例
を示す系統図である。
【図5】図5は従来技術の説明のために示した回路図で
ある。
【図6】図6はインバータの過電流限時特性の例を示し
た回路図である。
【符号の説明】
4 負荷 5 予備電源 11 インバータ 12 インバータ 13 インバータ 14 インバータ 15 インバータ 21 スイッチ 61 スイッチ 101 個別故障検出器の出力信号 111 個別電流検出器の出力信号 121 個別電流検出器の出力信号 901 アンドゲート回路 902 システム故障検出信号 903 オアゲート回路 905 オアゲート回路 907 オアゲート回路 909 アンドゲート回路 910 システム軽故障検出信号 911 アンドゲート回路 931 アンドゲート回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−70933(JP,A) 特開 昭62−160037(JP,A) 特開 昭60−121934(JP,A) 特開 昭61−116937(JP,A) 特開 平2−55534(JP,A) 実開 昭52−17825(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02J 3/00 - 5/00 H02H 3/08 - 3/10 H02H 7/122 H02M 7/48

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 並列運転される複数台のインバータから
    なるインバータ並列運転システムにおいて、インバータ
    が故障したことを検出する個別故障検出器出力の故障論
    理和出力と、運転を継続しているインバータの内にイン
    バータの出力電流が規定値を超えたことを検出する個別
    電流検出器出力と前記個別故障検出器の反転信号との論
    理積出力の過電流論理和出力とし、該故障論理和出力と
    該過電流論理和出力を論理積出力した信号をシステム故
    障と判定することを特徴とするインバータ並列運転シス
    テムの故障検出方法。
  2. 【請求項2】 並列運転される複数台のインバータから
    なるインバータ並列運転システムにおいて、インバータ
    が故障したことを検出する個別故障検出器出力の故障論
    理和出力と、運転を継続しているインバータの内にイン
    バータの出力電流が第1の規定値を超えたことを検出す
    る個別電流検出器出力と前記個別故障検出器の反転信号
    との論理積出力の過電流論理和出力とし、該故障論理和
    出力と該過電流論理和出力を論理積出力した信号をシス
    テム軽故障とするとともに、インバータが故障したこと
    を検出する個別故障検出器出力の故障論理和出力と、運
    転を継続しているインバータの内にインバータの出力電
    流が第1の規定値よりも大きい第2の規定値を超えたこ
    とを検出する個別電流検出器出力と前記個別故障検出器
    の反転信号との論理積出力の過電流論理和出力とし、該
    故障論理和出力と該過電流論理和出力を論理積出力した
    信号をシステム故障と判定することを特徴とするインバ
    ータ並列運転システムの故障検出方法。
  3. 【請求項3】 並列運転される複数台のインバータから
    なるインバータ系統と予備電源系統の出力間の切替が可
    能なインバータ並列運転システムにおいて、インバータ
    が故障したことを検出する個別故障検出器出力の故障論
    理和出力と、運転を継続しているインバータの内にイン
    バータの出力電流が規定値を超えたことを検出する個別
    電流検出器出力と前記個別故障検出器の反転信号との論
    理積出力の過電流論理和出力とし、該故障論理和出力と
    該過電流論理和出力を論理積出力した信号にてインバー
    タ系統から予備電源系統への切替を行うことを特徴とす
    るインバータ並列運転システムの系統切替方法。
  4. 【請求項4】並列運転される複数台のインバータからな
    るインバータ系統と予備電源系統の出力間の切替が可能
    なインバータ並列運転システムにおいて、インバータが
    故障したことを検出する個別故障検出器出力の故障論理
    和出力と、運転を継続しているインバータの内にインバ
    ータの出力電流が第1の規定値を超えたことを検出する
    個別電流検出器出力と前記個別故障検出器の反転信号と
    の論理積出力の過電流論理和出力とし、該故障論理和出
    力と該過電流論理和出力を論理積出力した信号をシステ
    ム軽故障と判定してインバータの運転を継続するととも
    に、インバータが故障したことを検出する個別故障検出
    器出力の故障論理和出力と、運転を継続しているインバ
    ータの内にインバータの出力電流が第1の規定値よりも
    大きい第2の規定値を超えたことを検出する個別電流検
    出器出力と前記個別故障検出器の反転信号との論理積出
    力の過電流論理和出力とし、該故障論理和出力と該過電
    流論理和出力を論理積出力した信号にてインバータ系統
    から予備電源系統への切替を行うことを特徴とするイン
    バータ並列運転システムの系統切替方法。
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