JP3929449B2 - 無停電電源装置、及び停電補償システム - Google Patents
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Description
前記商用電源の健全時には負荷に対して前記商用電源から電力を供給し、前記事故検出手段が前記商用電源における事故を検出すると、前記商用電源から負荷に対して電力を供給する電路を遮断する高速限流遮断手段と、
前記商用電源の健全時及び前記事故検出手段が前記商用電源の事故を検出するまでは、前記負荷に対して供給する有効電力及び無効電力を共に零にする制御であって、その応答性が、前記事故検出手段における商用電源の事故確認周期よりも長く設定されたPQ制御を行い、前記事故検出手段が前記商用電源の事故を検出したときには、前記PQ制御を停止して、事故の発生直後から負荷に対して無瞬断で所定の電力を供給し、前記事故検出手段が事故を検出して前記限流遮断手段が前記電路を遮断すると、前記負荷に対して必要な電力を供給する予備電源手段と、
を備えたことを特徴とする。
前記商用電源から電力を供給する電路を開閉する高速スイッチを含む単相整流ブリッジ回路と、前記単相整流ブリッジ回路の2つの直流端子間に接続される直流リアクトルと、を備え、前記商用電源の健全時には、負荷に対して前記商用電源から前記直流リアクトルを介して電力を供給し、前記事故検出手段が前記商用電源における事故を検出すると、前記負荷に対して前記商用電源から電力を供給する電路を前記高速スイッチで遮断する高速限流遮断手段と、
交流リアクトルを含むフィルタ回路と、インバータと、直流電源と、が直列に接続された構成であり、前記商用電源の健全時及び前記事故検出手段が前記商用電源の事故を検出するまでは、前記負荷に対して供給する有効電力及び無効電力を共に零にするPQ制御を行い、前記事故検出手段が前記商用電源の事故を検出したときには、前記PQ制御を停止して前記負荷に対して必要な電力を供給する予備電源手段と、を有し、
前記PQ制御の応答性が、前記事故検出手段における商用電源の事故確認周期よりも長く設定されたことを特徴とする。
無停電電源装置1は、商用電源8の健全時、つまり商用電源8において電源事故が発生しておらず瞬低や停電が起こっていないときには、予備電源部4から負荷に対して電力を供給せずに、商用電源8からのみ電力供給する。
制御部12では、上記のPQ制御を行う際には、負荷9に対して供給する有効電力P及び無効電力Qのいずれも零にするために、予備電源部4から負荷9へ出力する電流を零にする制御が行われる。図5は、無停電電源装置の等価回路及びベクトル図である。図5
(A)において、商用電源8の出力電圧をV1、予備電源部4の電圧をV2、負荷9の電圧をVL、商用電源8側のリアクタンスをx1、予備電源部4のリアクタンスをx2とする。また、商用電源8から予備電源部4へ電流I1が流れ、予備電源部4から負荷9へ電流I2が流れ、商用電源8から負荷9へ電流I3が流れるものとする。また、以下の説明では、V∠θVを電圧ベクトルVと称し、I∠θIを電流ベクトルIと称する。
V2=(A+ΔA)sin(ωt+Δθ)・・・(式1)
となる。したがって、インバータ17bの出力電圧V2を上式のようにすることで、予備電源部4から負荷4へ供給される電力を零にすることができる。
また、制御部12では、前記のようにバッテリ15の充電制御を行っている。すなわち、バッテリ状態判定部39は、バッテリ出力測定部16から出力されたバッテリ15の直流電圧及び直流電流の測定結果に基づいて、バッテリ15を充電する必要があるか、または満充電であるかを判断する。バッテリ15に対して充電が必要な場合、バッテリ状態判定部39は、変換部17の充電器17aからバッテリ15に対して電流が流れてバッテリ15の充電が行われるように、位相情報を作成する。バッテリ状態判定部39で作成された位相信号の情報は、出力電圧基準正弦波作成部40へ出力され、インバータ17bから出力する正弦波電圧の位相を補正するための情報として使用される。一方、バッテリ15が満充電の場合には、バッテリ状態判定部39は位相信号を作成せず、出力電圧基準正弦波作成部40へ位相信号の情報は出力しない。
さらに、制御部12では、瞬低や停電が発生した際に、予備電源部4から出力する電圧波形の位相・振幅のずれがない電圧を出力させるために、予備電源部4の出力電圧の位相・振幅を、商用電源8の出力電圧の位相・振幅と同期させる制御を行っている。同期信号生成部33は、計測用変圧器11が出力した商用電源8の交流電圧測定結果に基づいて、商用電源8の出力電圧における位相・振幅の情報を、切り替えスイッチ35を介して出力電圧基準正弦波作成部40へ出力する。出力電圧基準正弦波作成部40は、同期信号生成部33から出力された情報に基づいて、インバータ17bから出力する正弦波電圧の位相を補正する。
無停電電源装置1は、商用電源8において電源事故が発生して瞬低や停電が起こった場合、予備電源部4から無瞬断で電力を供給する。すなわち、図4(B)に示すように、予備電源部4では、すぐに電圧源として事故点に電流が供給される(出力電圧制御)とともに、負荷9に対してバッテリ15に蓄えた電力が供給される。事故検出部2で瞬低や停電が検出されると、高速限流遮断部3のサイリスタ13a,13bに遮断信号が出力される。また、このとき、予備電源部4では、PQ制御が休止されて、バッテリ15の充電が休止される。
VL=Z1/(Z1+Z2)×Vs・・・(式2)
となる。
無停電電源装置1では、商用電源における瞬時電圧低下や停電などの電源事故を1/4サイクル毎に検出している。また、商用電源の健全時には予備電源部4から電力供給が行わないようにPQ制御を行っている。一方、電源事故が発生すると、負荷9及び事故点に対して予備電源部4から無瞬断で電力を供給するために、以下のような制御を行っている。
無停電電源装置1は、事故検出タイミングでPQ制御を停止する。また、このPQ制御の停止後には、予備電源部4から電力供給が行われる。
高速限流遮断部3のサイリスタ13a,13bが消弧されて商用電源8と負荷9との間の電路が遮断されると、図4(C)に示すように、予備電源部4からは100%の電圧で負荷9に対してのみ電力が供給されて瞬低・停電が補償される。
商用電源8における電源事故が解消して復電した場合、無停電電源装置1では、図4
(A)に基づいて説明したように、高速限流遮断部3のサイリスタ13aとサイリスタ13bが共に点弧されて閉状態に制御され、商用電源8から高速限流遮断部3を介して負荷9へ電力が供給され、予備電源部4からの電力供給は停止される。
4−予備電源部、5−バイパス部、6−入力端子、7−出力端子、
8−商用電源、9−負荷、10−非常用発電機、
11−計測用変圧器、12−制御部、13−ブリッジ回路、
14−直流リアクトル、15−バッテリ、16−バッテリ出力測定部、
17−変換部、18−フィルタ回路、19−変圧器、20−電源出力測定部、
21−遮断器
Claims (6)
- 商用電源の事故を検出する事故検出手段と、
前記商用電源の健全時には負荷に対して前記商用電源から電力を供給し、前記事故検出手段が前記商用電源における事故を検出すると、前記商用電源から負荷に対して電力を供給する電路を遮断する高速限流遮断手段と、
前記商用電源の健全時及び前記事故検出手段が前記商用電源の事故を検出するまでは、前記負荷に対して供給する有効電力及び無効電力を共に零にする制御であって、その応答性が、前記事故検出手段における商用電源の事故確認周期よりも長く設定されたPQ制御を行い、前記事故検出手段が前記商用電源の事故を検出したときには、前記PQ制御を停止して、事故の発生直後から負荷に対して無瞬断で所定の電力を供給し、前記事故検出手段が事故を検出して前記限流遮断手段が前記電路を遮断すると、前記負荷に対して必要な電力を供給する予備電源手段と、
を備えたことを特徴とする無停電電源装置。 - 商用電源における瞬時電圧低下事故及び停電事故を所定の周期で検出する事故検出手段と、
前記商用電源から電力を供給する電路を開閉する高速スイッチを含む単相整流ブリッジ回路と、前記単相整流ブリッジ回路の2つの直流端子間に接続される直流リアクトルと、を備え、前記商用電源の健全時には、負荷に対して前記商用電源から前記直流リアクトルを介して電力を供給し、前記事故検出手段が前記商用電源における事故を検出すると、前記負荷に対して前記商用電源から電力を供給する電路を前記高速スイッチで遮断する高速限流遮断手段と、
交流リアクトルを含むフィルタ回路と、インバータと、直流電源と、が直列に接続された構成であり、前記商用電源の健全時及び前記事故検出手段が前記商用電源の事故を検出するまでは、前記負荷に対して供給する有効電力及び無効電力を共に零にするPQ制御を行い、前記事故検出手段が前記商用電源の事故を検出したときには、前記PQ制御を停止して前記負荷に対して必要な電力を供給する予備電源手段と、を有し、
前記PQ制御の応答性が、前記事故検出手段における商用電源の事故確認周期よりも長く設定されたことを特徴とする無停電電源装置。 - 前記負荷に対する許容電圧低下率をA%、前記交流リアクトルのインピーダンスをZとしたとき、前記直流リアクトルのインピーダンスが(100Z)/A以上に設定された請求項2に記載の無停電電源装置。
- 前記予備電源手段の電圧と、前記商用電源の電圧と、をほぼ同相、同振幅に制御する制御手段を備えた請求項2または3に記載の無停電電源装置。
- 前記高速スイッチは一対のサイリスタであり、前記単相整流ブリッジ回路は2つの交流端子のうち少なくともいずれか一方に前記一対のサイリスタが接続され、前記整流回路の2つの交流端子が前記商用電源と負荷とに接続された請求項2乃至4のいずれかに記載の無停電電源装置。
- 請求項1乃至5のいずれかに記載の無停電電源装置と、前記高速限流遮断手段が電路を遮断して所定時間が経過すると始動する非常用発電機と、前記負荷と前記商用電源及び前記非常用発電機との接続を切り換えるスイッチと、を備えたことを特徴とする停電補償システム。
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