JP3977930B2

JP3977930B2 - Uninterruptible power system

Info

Publication number: JP3977930B2
Application number: JP20799098A
Authority: JP
Inventors: 健土井下; 忠一青木; 祐司川越
Original assignee: NTT Facilities Inc
Current assignee: NTT Facilities Inc
Priority date: 1998-07-23
Filing date: 1998-07-23
Publication date: 2007-09-19
Anticipated expiration: 2018-07-23
Also published as: JP2000041346A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、商用交流電源の停電にかかわらず機器への電力供給を継続する無停電電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の無停電電源装置の構成を図３に示す。
商用交流電源１にＰＷＭコンバータ２が接続される。ＰＷＭコンバータ２は、商用交流電源１の電圧をパルス幅変調（ＰＷＭ）を利用したスイッチングにより任意レベルの直流電圧に変換する。
【０００３】
このＰＷＭコンバータ２の出力端に蓄電池３およびインバータ４が接続される。
蓄電池３は、商用交流電源１の停電バックアップ用であり、ＰＷＭコンバータ２の出力電圧（直流電圧）により充電される。インバータ４は、ＰＷＭコンバータ２の出力電圧または蓄電池３の電圧をスイッチングにより所定周波数の交流電圧に変換する。
【０００４】
インバータ４の出力端に選択手段としてＡＣスイッチ５が接続される。また、商用交流電源１からＡＣスイッチ５にかけてバイパス回路６が接続される。
ＡＣスイッチ５は、インバータ４の出力電圧（交流電圧）およびバイパス回路６からの商用交流電源電圧のうち、いずれか一方を選択して出力する。
【０００５】
作用を説明する。
商用交流電源１の電圧がＰＷＭコンバータ２で直流電圧に変換される。この直流電圧により蓄電池３がフロート充電されるとともに、同直流電圧がインバータ４に供給される。インバータ４に供給された直流電圧はそこで所定周波数の交流電圧に変換され、ＡＣスイッチ５を通して外部出力される。
【０００６】
商用交流電源１が停電した場合には、ＰＷＭコンバータ２の出力電圧が零となる。ＰＷＭコンバータ２の出力電圧が零になると、蓄電池３が放電し、その放電電圧（直流電圧）がインバータ４に供給される。インバータ４に供給された放電電圧はそこで所定周波数の交流電圧に変換され、ＡＣスイッチ５を通して外部出力される。この外部出力により、商用交流電源１の停電にかかわらず、負荷の運転を継続することができる。
【０００７】
ＰＷＭコンバータ２やインバータ４に故障が発生した場台は、ＡＣスイッチ５の切換により、商用交流電源１の電圧がそのまま外部出力される。ＡＣスイッチ５の切換は、故障検知に基づく自動操作を行う場合と、保守員による手動操作を行う場合の２通りがある。
【０００８】
このような無停電電源装置において、蓄電池３の劣化判定試験を実施する場合、ＰＷＭコンバータ２の出力電圧を下げる操作が行われ、それによって蓄電池を実負荷放電させ、そのときの放電特性から蓄電池の劣化状況が判定されるとともに、放電回路がチェックされる。
なお、劣化判定試験の実施にかかわらず、負荷への電力供給は継続されることになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
蓄電池３に対する劣化判定試験に際しては、ＰＷＭコンバータ２の出力電圧を下げて蓄電池３を実負荷放電させるため、そのときに蓄電池３の電圧の方がＰＷＭコンバータ２の出力電圧より高くなり、蓄電池３に蓄えられた電力の一部が負荷側に出力されずにＰＷＭコンバータ２を通して商用交流電源１側に回生するという不具合を生じる。この回生により、蓄電池３に蓄えられた電力が無駄に消費されてしまう。
【００１０】
この発明は上記の事情を考慮したもので、その目的とするところは、蓄電池の試験に際し蓄電池の電力が商用交流電源側に回生する不具合を未然に防ぐことができ、これにより蓄電池の無駄な電力消費を回避して信頼性の向上が図れる無停電電源装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の無停電電源装置は、商用交流電源の電圧を直流電圧に変換するコンバータと、このコンバータの出力端に接続された停電バックアップ用の蓄電池と、上記コンバータの出力端および上記蓄電池に接続され、コンバータの出力電圧または蓄電池の電圧を交流電圧に変換するインバータと、上記コンバータから上記蓄電池および上記インバータにかけての通電路に設けられた逆流防止用のダイオードと、このダイオードと並列に接続された常閉接点と、上記蓄電池の劣化判定試験を実施するための試験モード設定操作に応じて上記コンバータの出力電圧を上記蓄電池の試験用として予め設定されたレベルまで低減し上記蓄電池を実負荷放電させるとともに、上記劣化判定試験を終了するための試験モード解除操作に応じて上記コンバータの出力電圧を通常レベルまで復帰させ上記蓄電池の放電を終わらせる試験モード設定部と、上記コンバータの出力電圧が予め定めた設定値以下まで低下した場合に上記常閉接点を開放作動して上記コンバータから上記蓄電池および上記インバータにかけての通電路に上記ダイオードを投入し、上記コンバータの出力電圧が上記設定値より所定値以上高い値まで上昇すると上記常閉接点を復帰させて上記ダイオードに対する短絡回路を形成する接点制御部と、を備える。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明する。なお、図面において図３と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図１に示すように、ＰＷＭコンバータ２から蓄電池３およびインバータ４にかけての通電路に、逆流防止手段としてダイオード１１が設けられる。そして、ダイオード１１に対し、常閉接点１２が並列に接続される。
【００１５】
常閉接点１２としては、電磁接触器やリレーの機械的接点、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＮＰＮ型トランジスタ、ＰＮＰ型トランジスタ等の半導体接点素子など、そのいずれを用いてもよい。
【００１６】
ＰＷＭコンバータ２に試験モード設定部１０が接続される。試験モード設定部１０は、係員による試験モード設定操作に応じてＰＷＭコンバータ２の出力電圧を蓄電池３の試験用として予め設定されたレベルまで低減するとともに、係員による試験モード解除操作に応じてＰＷＭコンバータ２の出力電圧を通常レベルまで復帰させる機能を有する。
【００１７】
ＰＷＭコンバータ２の出力端に接点制御部２０が接続される。この接点制御部２０は、ＰＷＭコンバータ２の出力電圧が予め定めた設定値以下まで低下した場合に上記常閉接点１２を開放作動し、ＰＷＭコンバータ２の出力電圧が上記設定値より所定値以上高い値まで上昇すると常閉接点１２を復帰（閉成）させる機能を有する。
【００１８】
つぎに、上記の構成の作用を図２を参照しながら説明する。
商用交流電源１の電圧がＰＷＭコンバータ２で直流電圧に変換される。通常時はこのＰＷＭコンバータ２の出力電圧が設定値より所定値以上高い状態にあり、よって常閉接点１２が閉じてダイオード１１に対する短絡回路が形成される。
【００１９】
ＰＷＭコンバータ２の出力電圧は常閉接点１２を通して蓄電池３に供給され、蓄電池３がフロート充電される。また、ＰＷＭコンバータ２の出力電圧は、常閉接点１２を通してインバータ４に供給され、そこで所定周波数の交流電圧に変換される。そして、インバータ４の出力電圧（交流電圧）がＡＣスイッチ５を通して外部出力される。この外部出力により、負荷（図示しない）が運転される。
【００２０】
蓄電池３の劣化判定試験を実施する場合、試験モード設定部１０において係員による試験モード設定操作が行われる。
試験モード設定操作が行われると、ＰＷＭコンバータ２の出力電圧が試験用のレベルまで低減される。この低減に伴い、蓄電池３が実負荷放電を開始する。このときの放電特性を測定器等で監視することにより、蓄電池３の劣化状況を判定することができる。放電回路をチェックすることもできる。
【００２１】
なお、劣化判定試験の実施にかかわらず、負荷への電力供給は継続される。
また、この劣化判定試験の実施に際し、ＰＷＭコンバータ２の出力電圧の低下が接点制御部２０で検出され、その接点制御部２０によって常閉接点１２が開放作動する。
【００２２】
常閉接点１２が開放作動すると、ＰＷＭコンバータ２から蓄電池３およびインバータ４にかけての通電路にダイオード１１が投入された状態となる。
したがって、蓄電池３の電圧がＰＷＭコンバータ２の出力電圧より高くなる状況であっても、ダイオード１２の逆流防止作用が働き、蓄電池３に蓄えられた電力の一部がＰＷＭコンバータ２を通して商用交流電源１側に回生するという事態を未然に防ぐことができる。よって、蓄電池３の電力の無駄な消費を回避することができ、ひいては蓄電池３の電力を負荷の運転に有効活用することができ、無停電電源装置としての信頼性の向上が図れる。
【００２３】
係員が試験モード設定部１０で試験モード解除操作を行うと、ＰＷＭコンバータ２の出力電圧が通常レベルに上昇復帰される。この上昇復帰に伴い、蓄電池３の放電が終わり、劣化判定試験の終了となる。
【００２４】
この終了時、ＰＷＭコンバータ２の出力電圧の上昇が接点制御部２０で検出され、常閉接点１２が復帰（閉成）作動する。
常閉接点１２が復帰作動すると、ダイオード１１に対する短絡回路が形成され、ＰＷＭコンバータ２の出力電圧はダイオード１１を通ることなく常閉接点１２を通して蓄電池３およびインバータ４に供給される。
【００２５】
ダイオード１１における電力の導通損失と常閉接点１２における電力の導通損失とを比較すると、ダイオード１１の方が常閉接点１２より大きい。この導通損失をなるべく小さくするために、試験時以外は常閉接点１２を介した通電路を形成するようにしている。
【００２６】
一方、商用交流電源１が停電した場合には、ＰＷＭコンバータ２の出力電圧が零となる。ＰＷＭコンバータ２の出力電圧が零になると、蓄電池３が放電し、その放電電圧（直流電圧）がインバータ４に供給される。インバータ４に供給された放電電圧はそこで所定周波数の交流電圧に変換され、ＡＣスイッチ５を通して外部出力される。この外部出力により、商用交流電源１の停電にかかわらず、負荷の運転を継続することができる。
【００２７】
ＰＷＭコンバータ２やインバータ４に故障が発生した場台は、ＡＣスイッチ５の切換により、商用交流電源１の電圧がそのまま外部出力される。ＡＣスイッチ５の切換は、故障検知に基づく自動操作を行う場合と、保守員による手動操作を行う場合の２通りがある。
なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、蓄電池の試験に際し蓄電池の電力が商用交流電源側に回生する不具合を未然に防ぐことができ、これにより蓄電池の無駄な電力消費を回避して信頼性の向上が図れる無停電電源装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例の構成を示すブロック図。
【図２】同実施例の作用を説明するための図。
【図３】従来装置の構成を示す図。
【符号の説明】
１…商用交流電源
２…ＰＷＭコンバータ
３…蓄電池
４…インバータ
５…ＡＣスイッチ
１１…ダイオード（逆流防止手段）
１２…常閉接点
１０…試験モード設定部
２０…接点制御部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an uninterruptible power supply apparatus that continues to supply power to equipment regardless of a power failure of a commercial AC power supply.
[0002]
[Prior art]
The configuration of a conventional uninterruptible power supply is shown in FIG.
A PWM converter 2 is connected to the commercial AC power source 1. The PWM converter 2 converts the voltage of the commercial AC power source 1 into a DC voltage of an arbitrary level by switching using pulse width modulation (PWM).
[0003]
A storage battery 3 and an inverter 4 are connected to the output terminal of the PWM converter 2.
The storage battery 3 is for backup of the commercial AC power supply 1 and is charged by the output voltage (DC voltage) of the PWM converter 2. The inverter 4 converts the output voltage of the PWM converter 2 or the voltage of the storage battery 3 into an alternating voltage having a predetermined frequency by switching.
[0004]
An AC switch 5 is connected to the output terminal of the inverter 4 as selection means. A bypass circuit 6 is connected from the commercial AC power source 1 to the AC switch 5.
The AC switch 5 selects and outputs either the output voltage (AC voltage) of the inverter 4 or the commercial AC power supply voltage from the bypass circuit 6.
[0005]
The operation will be described.
The voltage of the commercial AC power supply 1 is converted into a DC voltage by the PWM converter 2. The storage battery 3 is float-charged by this DC voltage, and the same DC voltage is supplied to the inverter 4. The DC voltage supplied to the inverter 4 is converted into an AC voltage having a predetermined frequency there and output to the outside through the AC switch 5.
[0006]
When the commercial AC power supply 1 fails, the output voltage of the PWM converter 2 becomes zero. When the output voltage of the PWM converter 2 becomes zero, the storage battery 3 is discharged, and the discharge voltage (DC voltage) is supplied to the inverter 4. The discharge voltage supplied to the inverter 4 is converted into an AC voltage having a predetermined frequency there and output to the outside through the AC switch 5. With this external output, the operation of the load can be continued regardless of the power failure of the commercial AC power supply 1.
[0007]
When the failure occurs in the PWM converter 2 or the inverter 4, the voltage of the commercial AC power source 1 is directly output to the outside as the AC switch 5 is switched. There are two types of switching of the AC switch 5: an automatic operation based on failure detection and a manual operation by maintenance personnel.
[0008]
In such an uninterruptible power supply, when performing a deterioration determination test of the storage battery 3, an operation for lowering the output voltage of the PWM converter 2 is performed, thereby causing the storage battery to be discharged at an actual load, and from the discharge characteristics at that time, The deterioration state is determined and the discharge circuit is checked.
Note that the power supply to the load is continued regardless of the execution of the deterioration determination test.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In the deterioration determination test for the storage battery 3, the output voltage of the PWM converter 2 is lowered to discharge the storage battery 3 at the actual load. At that time, the voltage of the storage battery 3 becomes higher than the output voltage of the PWM converter 2. A part of the stored electric power is not output to the load side but is regenerated to the commercial AC power supply 1 side through the PWM converter 2. Due to this regeneration, the electric power stored in the storage battery 3 is wasted.
[0010]
The present invention takes the above circumstances into consideration, and the object of the present invention is to prevent a problem that the power of the storage battery is regenerated to the commercial AC power source during the test of the storage battery. An object of the present invention is to provide an uninterruptible power supply that can avoid consumption and improve reliability.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
An uninterruptible power supply of the invention according to claim 1 is a converter for converting a voltage of a commercial AC power source into a DC voltage, a storage battery for backup of power failure connected to an output end of the converter, an output end of the converter, and the above It is connected to the battery, an inverter for converting the voltage of the converter output voltage or battery into an AC voltage, and a diode for backflow prevention provided current path of toward the battery and the inverter from the converter, in parallel with the diode In response to the connected normally closed contact and the test mode setting operation for performing the deterioration judgment test of the storage battery, the output voltage of the converter is reduced to a preset level for the test of the storage battery to implement the storage battery. It causes the load discharge, above according to the test mode release operation for ending the deterioration determination test A test mode setting unit that discharge Ru finish the above storage battery to return the output voltage to a normal level of the converter, and opening operation of the normally closed contact when the output voltage of the converter has fallen to below a predetermined set value When the diode is inserted into the current path from the converter to the storage battery and the inverter, and the output voltage of the converter rises to a value higher than the set value by a predetermined value or more, the normally closed contact is restored to short-circuit the diode. and a contact controller that form a.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawing, the same components as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
As shown in FIG. 1, a diode 11 is provided as a backflow prevention means in a current path from the PWM converter 2 to the storage battery 3 and the inverter 4. A normally closed contact 12 is connected in parallel to the diode 11.
[0015]
As the normally closed contact 12, any one of a mechanical contact of an electromagnetic contactor or a relay, a semiconductor contact element such as an IGBT, a MOSFET, an NPN transistor, or a PNP transistor may be used.
[0016]
A test mode setting unit 10 is connected to the PWM converter 2. The test mode setting unit 10 reduces the output voltage of the PWM converter 2 to a level set in advance for the test of the storage battery 3 according to the test mode setting operation by the attendant, and the PWM converter according to the test mode release operation by the attendant. 2 has a function of returning the output voltage to the normal level.
[0017]
A contact control unit 20 is connected to the output end of the PWM converter 2. The contact control unit 20 opens the normally closed contact 12 when the output voltage of the PWM converter 2 falls below a predetermined set value, and the output voltage of the PWM converter 2 is higher than the set value by a predetermined value or more. When it rises to a value, it has a function of returning (closing) the normally closed contact 12.
[0018]
Next, the operation of the above configuration will be described with reference to FIG.
The voltage of the commercial AC power supply 1 is converted into a DC voltage by the PWM converter 2. Normally, the output voltage of the PWM converter 2 is in a state higher than the set value by a predetermined value or more, so the normally closed contact 12 is closed and a short circuit for the diode 11 is formed.
[0019]
The output voltage of the PWM converter 2 is supplied to the storage battery 3 through the normally closed contact 12, and the storage battery 3 is float-charged. Further, the output voltage of the PWM converter 2 is supplied to the inverter 4 through the normally closed contact 12, where it is converted into an AC voltage having a predetermined frequency. Then, the output voltage (AC voltage) of the inverter 4 is externally output through the AC switch 5. A load (not shown) is operated by this external output.
[0020]
When the deterioration determination test of the storage battery 3 is performed, a test mode setting operation by an attendant is performed in the test mode setting unit 10.
When the test mode setting operation is performed, the output voltage of the PWM converter 2 is reduced to a test level. With this reduction, the storage battery 3 starts actual load discharge. The deterioration state of the storage battery 3 can be determined by monitoring the discharge characteristics at this time with a measuring instrument or the like. The discharge circuit can also be checked.
[0021]
Note that power supply to the load is continued regardless of the deterioration determination test.
Further, when the deterioration determination test is performed, a decrease in the output voltage of the PWM converter 2 is detected by the contact control unit 20, and the normally closed contact 12 is opened by the contact control unit 20.
[0022]
When the normally closed contact 12 is opened, the diode 11 is put in the energization path from the PWM converter 2 to the storage battery 3 and the inverter 4.
Therefore, even in a situation where the voltage of the storage battery 3 is higher than the output voltage of the PWM converter 2, the backflow prevention action of the diode 12 works, and a part of the power stored in the storage battery 3 passes through the PWM converter 2 to the commercial AC power supply 1. The situation of regenerating to the side can be prevented beforehand. Therefore, useless consumption of the electric power of the storage battery 3 can be avoided, and as a result, the electric power of the storage battery 3 can be effectively used for the operation of the load, and the reliability as the uninterruptible power supply can be improved.
[0023]
When the clerk performs the test mode release operation at the test mode setting unit 10, the output voltage of the PWM converter 2 is returned to the normal level. With this return from rising, the discharge of the storage battery 3 ends, and the deterioration determination test ends.
[0024]
At the end of this, an increase in the output voltage of the PWM converter 2 is detected by the contact control unit 20, and the normally closed contact 12 returns (closes).
When the normally closed contact 12 returns, a short circuit for the diode 11 is formed, and the output voltage of the PWM converter 2 is supplied to the storage battery 3 and the inverter 4 through the normally closed contact 12 without passing through the diode 11.
[0025]
Comparing the conduction loss of power in the diode 11 and the conduction loss of power in the normally closed contact 12, the diode 11 is larger than the normally closed contact 12. In order to reduce this conduction loss as much as possible, an energization path through the normally closed contact 12 is formed except during the test.
[0026]
On the other hand, when the commercial AC power supply 1 fails, the output voltage of the PWM converter 2 becomes zero. When the output voltage of the PWM converter 2 becomes zero, the storage battery 3 is discharged, and the discharge voltage (DC voltage) is supplied to the inverter 4. The discharge voltage supplied to the inverter 4 is converted into an AC voltage having a predetermined frequency there and output to the outside through the AC switch 5. With this external output, the operation of the load can be continued regardless of the power failure of the commercial AC power supply 1.
[0027]
When the failure occurs in the PWM converter 2 or the inverter 4, the voltage of the commercial AC power supply 1 is directly output to the outside as the AC switch 5 is switched. There are two types of switching of the AC switch 5: an automatic operation based on failure detection and a manual operation by maintenance personnel.
In addition, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation implementation is possible in the range which does not change a summary.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the storage battery power upon examination of the storage battery can be prevented a problem that regeneration to a commercial AC power supply side, reliability thereby to avoid wasteful power consumption of the battery Can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment.
FIG. 2 is a view for explaining the operation of the embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a conventional apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Commercial AC power supply 2 ... PWM converter 3 ... Storage battery 4 ... Inverter 5 ... AC switch 11 ... Diode (backflow prevention means)
12 ... Normally closed contact 10 ... Test mode setting unit 20 ... Contact control unit

Claims

A converter that converts the voltage of a commercial AC power source into a DC voltage;
A storage battery for power failure backup connected to the output terminal of this converter,
An inverter connected to an output terminal of the converter and the storage battery, and converting an output voltage of the converter or a voltage of the storage battery into an AC voltage;
A backflow prevention diode provided in a current path from the converter to the storage battery and the inverter;
A normally closed contact connected in parallel with this diode;
In response to a test mode setting operation for performing the deterioration determination test of the storage battery, the output voltage of the converter is reduced to a preset level for testing the storage battery to discharge the storage battery at an actual load , and the deterioration determination a test mode setting unit that discharge Ru end the output voltage to return the up to normal level storage battery of the converter in response to the test mode release operation for ending the test,
When the output voltage of the converter drops below a predetermined set value, the normally closed contact is opened, and the diode is inserted into the current path from the converter to the storage battery and the inverter, and the output voltage of the converter a contact controller but that form a short circuit with respect to said the to return the normally closed contact and rises to a higher value than a predetermined value than the set value diodes,
An uninterruptible power supply comprising: