JP4099713B2 - 無停電電源システムの制御方法および制御回路 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数台の商用無瞬断切換方式の無停電電源装置を互いに並列運転しつつ、負荷に給電する無停電電源システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
商用電源の質が良い場合に、商用無瞬断切換方式の無停電電源装置から負荷に給電することが多く、更に信頼度の高い無停電電源システムを構築するために、前記無停電電源装置を複数台並列運転することも行われている。このとき、前記無停電電源装置それぞれにおいては、商用電源の電圧と位相同期した交流電圧を出力することが要求される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図４は、上記特許文献を含む従来の無停電システムの回路構成図であり、この図は２台の商用無瞬断切換方式の無停電電源装置を互いに並列運転しつつ、負荷に給電する無停電電源システムの回路構成例である。
【０００４】
すなわち図４において、１は商用電源としての電力系統の電圧を後述の無停電電源装置３が所望する電圧に整合させるための変圧器、１ａは変圧器１の二次側と無停電電源装置３と間に設置される電源開閉器、同様に、２は商用電源としての電力系統の電圧を後述の無停電電源装置４が所望する電圧に整合させるための変圧器、２ａは変圧器２の二次側と無停電電源装置４と間に設置される電源開閉器、８は並列運転されている無停電電源装置３と無停電電源装置４の出力それぞれから負荷開閉器８ａ，８ｂを介して給電される負荷である。
【０００５】
この無停電電源装置３には変圧器１の二次電圧が健全時に該二次電圧を所望の直流電圧または直流電流に変換制御することが可能な整流回路３１と、整流回路３１の出力により充電される蓄電池３２と、整流回路３１が出力する直流電圧を同期制御回路３７からの制御信号に基づく所望の周波数，位相，振幅の交流電圧に変換すると共に、この無停電電源装置３が無停電電源装置４と並列運転しているときには双方の無停電電源装置間の横流を抑制する制御機能を有するインバータ回路３３と、インバータ回路３３の出力を開閉する出力開閉器３４と、変圧器１の二次電圧を直送するために図示の如くサイリスタを逆並列接続してなる交流スイッチ３５と、交流スイッチ３５の両端に接続される直送開閉器３６と、変圧器１の二次電圧の位相とインバータ回路３３の出力電圧の位相とを同期させるための前記制御信号をインバータ回路３３に送出する同期制御回路３７とを備え、これら整流回路３１，インバータ回路３３，交流スイッチ３５，同期制御回路３７それぞれは周知の技術により形成されている。
【０００６】
また、無停電電源装置４は上述の整流回路３１，蓄電池３２，インバータ回路３３，出力開閉器３４，交流スイッチ３５，直送開閉器３６，同期制御回路３７それぞれと同一機能，特性の整流回路４１，蓄電池４２，インバータ回路４３，出力開閉器４４，交流スイッチ４５，直送開閉器４６，同期制御回路４７から構成されている。
【０００７】
すなわち図４に示した無停電電源システムでは、変圧器１，電源開閉器１ａおよび変圧器２，電源開閉器２ａを介して入力されるそれぞれの商用電源の電圧が健全なときに、整流回路３１とインバータ回路３３とを介して得られる交流電圧は同期制御回路３７により対応する商用電源の電圧に位相同期し、同様に、整流回路４１とインバータ回路４３とを介して得られる交流電圧は同期制御回路４７により対応する商用電源の電圧に位相同期した状態で出力開閉器３４および出力開閉器４４を閉路させ、このときにはインバータ回路３３，インバータ回路４３それぞれが無停電電源装置３と無停電電源装置４との間の横流を抑制する制御を行いつつ、負荷開閉器８ａ，８ｂを介して負荷８に給電している。
【０００８】
また前記商用電源が停電時には、これを検知し、同期制御回路３７，同期制御回路４７それぞれの前記制御動作を停止するとともに、蓄電池３２，インバータ回路３３を介して得られる交流電圧と、蓄電池４２，インバータ回路４３を介して得られる交流電圧とが、インバータ回路３３，インバータ回路４３それぞれによる無停電電源装置３，無停電電源装置４間の横流を抑制する制御を行いつつ、負荷開閉器８ａ，負荷開閉器８ｂを介して負荷８に所望の電圧を供給している。
【０００９】
さらに前記商用電源の電圧が健全時で、上述の如く、無停電電源装置３と無停電電源装置４とが並列運転しているときに、何らかの要因で負荷８が過負荷の状態に陥ったときには、これを検知して出力開閉器３４と出力開閉器４４とを開路するとともに、交流スイッチ３５，交流スイッチ４５をオンさせ、その後、直送開閉器３６，直送開閉器４６を閉路させて、過負荷状態の負荷８への給電経路を切り換えることにより、この過負荷によるインバータ回路３３，インバータ回路４３などの損傷を防止するようにしている。
【００１０】
【特許文献１】
実開平６−５７０９７号公報（第１頁〜２頁，第１図）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
図４に示した従来の無停電電源システムにおいて、例えば同期制御回路３７では変圧器１の二次電圧の位相とインバータ回路３３の出力電圧の位相とを同期させるために、双方の位相差を制御信号としてインバータ回路３３に送出するようにしているが、例えば図示の如く、変圧器１と変圧器２とが個別に設置される構成ではこれらの変圧器の二次側電圧間に位相差が存在するときは、同期制御回路３７のみによるインバータ回路３３の出力電圧と同期制御回路４７のみによるインバータ回路４３の出力電圧との間には前記位相差を有することになり、この位相差に起因して無停電電源装置３と無停電電源装置４とが並列運転時には双方の無停電電源装置間の横流を増大させ、その結果、インバータ回路３３，インバータ回路４３それぞれによる先述の並列運転制御機能を阻害する恐れがあった。
【００１２】
この発明の目的は、上記問題点を解消する無停電電源システムの制御方法および制御回路を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この第１の発明は、複数台の商用無瞬断切換方式の無停電電源装置を互いに並列運転しつつ、負荷に給電する無停電電源システムにおいて、
前記各無停電電源装置それぞれに入力される商用電源の電圧を電圧／電流変換し、変換されたそれぞれの電流と他の前記無停電電源装置における同様な電圧／電流変換した電流とを互いに重畳し、この重畳されたそれぞれの電流から前記商用電源に位相同期させるための基準電圧を生成することを特徴とした制御方法を行う。
【００１４】
また第２の発明は、前記無停電電源システムにおいて、
前記各無停電電源装置それぞれに入力される商用電源の電圧を第１抵抗と第１変流器の一次巻線との直列回路に印加し、それぞれの第１変流器の二次巻線に誘起された電流を互いに重畳し、この重畳された電流をそれぞれの前記無停電電源装置の第２抵抗と第２変流器の一次巻線との直列回路に流し、それぞれの第２変流器の二次巻線に誘起した電流を電流／電圧変換し、この変換された電圧を前記商用電源に位相同期させるための基準電圧とすることを特徴とした制御回路を備える。
【００１５】
この発明によれば、それぞれの前記基準電圧間には位相差が存在しないので、前記無停電電源装置それぞれに入力される商用電源の電圧間に位相差が存在するときにも、安定した並列運転制御を行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の第１の実施例を示す無停電電源システムの回路構成図であり、この図は、図４と同様に、２台の商用無瞬断切換方式の無停電電源装置を互いに並列運転しつつ、負荷に給電する無停電電源システムの回路構成であり、また、図４に示した従来例構成と同一機能を有するものには同一符号を付して、ここではその説明を省略する。
【００１７】
すなわち、図１に示した無停電電源装置５では従来の無停電電源装置３における同期制御回路３７に代えて同期制御回路５０を備え、また、無停電電源装置７では従来の無停電電源装置４における同期制御回路４７に代えて同期制御回路７０を備えている。
【００１８】
図２は、図１に示す同期制御回路５０または同期制御回路７０の回路構成例としての同期制御回路５０の詳細回路構成図である。
【００１９】
すなわち、図２に示した同期制御回路５０では、無停電電源装置５に入力される商用電源の電圧としての変圧器１の二次電圧を第１抵抗としての抵抗５１ａおよび抵抗５１ｂと第１変流器としての変流器（ＣＴ）５２の一次巻線との直列回路に印加し、この変流器５２の二次巻線に誘起された電流と、無停電電源装置５と無停電電源装置７とが並列運転時に閉路しているスイッチ６０およびスイッチ８０（図３参照）を介して後述の変流器７２（図３参照）の二次巻線に誘起された電流とを重畳することにより、この重畳された電流は、例えば、図１に示した如く変圧器１と変圧器２とが個別に設置される構成でのこれらの変圧器の二次側電圧間に位相差が存在するときにも、この位相差を補正した電流となるので、この補正した電流を第２抵抗としての抵抗５３ａおよび抵抗５３ｂと第２変流器としての変流器（ＣＴ）５４の一次巻線との直列回路に流し、この変流器５４の二次巻線に誘起した電流を演算増幅器５５，帰還抵抗５５ａからなる回路により電流／電圧変換し、この変換された電圧すなわち基準電圧と、抵抗５６ａ，抵抗５６ｂ，変流器５７，演算増幅器５８，帰還抵抗５８ａからなる回路により得られるインバータ回路３３の出力電圧とを位相差検出器５９に入力し、この位相差検出器５９では入力される双方の電圧の位相を同期させる（＝零にする）ための制御信号をインバータ回路３３に送出するようにしている。
【００２０】
従って、無停電電源装置５と無停電電源装置７とが並列運転時には、スイッチ６０およびスイッチ８０を介して、変流器５２の二次巻線に誘起された電流と変流器７２の二次巻線に誘起された電流とを重畳することにより、無停電電源装置５，無停電電源装置それぞれに入力される商用電源の電圧間に、何らかの要因により、位相差が存在するときにも、この位相差を補正した前記制御信号をインバータ回路３３に送出することができる。
【００２１】
図３はこの発明の第２の実施例を示し、複数台の商用無瞬断切換方式の無停電電源装置からなる無停電電源システムの部分回路構成図であり、図１，図２に示した回路構成と同一機能を有するものには同一符号を付している。
【００２２】
すなわち、図１，図２の回路構成と同様の無停電電源装置５，無停電電源装置７、前記複数台の最後尾の無停電電源装置としての無停電電源装置９それぞれに備える同期制御回路５０，同期制御回路７０，同期制御回路９０の部分回路構成を示し、この様に構成すれば、無停電電源装置５，無停電電源装置７，無停電電源装置９それぞれの内、少なくともいずれか２台の無停電電源装置が互いに並列運転しているときで、何らかの要因により、並列運転している無停電電源装置それぞれの商用電源の電圧間に位相差が存在するときにも、同期制御回路５０，同期制御回路７０，同期制御回路９０それぞれの内、並列運転に対応する同期制御回路それぞれによりその位相差を補正した前記制御信号を対応するそれぞれのインバータ回路に送出することができる。
【００２３】
【発明の効果】
この発明によれば、複数台の商用無瞬断切換方式の無停電電源装置を互いに並列運転しつつ、負荷に給電する無停電電源システムにおいて、前記無停電電源装置それぞれに入力される商用電源の電圧間に、何らかの要因により、位相差が存在するときにも、安定した並列運転制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例を示す無停電電源システムの回路構成図
【図２】図１の部分詳細回路構成図
【図３】この発明の第２の実施例を示す無停電電源システムの部分回路構成図
【図４】従来例を示す無停電電源システムの回路構成図
【符号の説明】
１，２…変圧器、１ａ，２ａ…電源開閉器、３，４，５，７…無停電電源装置、８…負荷、８ａ，８ｂ…負荷開閉器、３１，４１…整流回路、３２，４２…蓄電池、３３，４３…インバータ回路、３４，４４…出力開閉器、３５，４５…交流スイッチ、３６，４６…直送開閉器、３７，４７，５０，７０，９０…同期制御回路、５１ａ，５１ｂ，５３ａ，５３ｂ，５６ａ，５６ｂ，７１ａ，７１ｂ，７３ａ，７３ｂ，９１ａ，９１ｂ，９３ａ，９３ｂ…抵抗、５２，５４，５７，７２，７４，９２，９４…変流器、５５，５８，７５，９５…演算増幅器、５５ａ，５８ａ，７５ａ，９５ａ…帰還抵抗、５９…位相差検出器、６０，８０，１００…スイッチ。

Claims (2)

1. 複数台の商用無瞬断切換方式の無停電電源装置を互いに並列運転しつつ、負荷に給電する無停電電源システムにおいて、
   前記各無停電電源装置それぞれに入力される商用電源の電圧を電圧／電流変換し、変換されたそれぞれの電流と他の前記無停電電源装置における同様な電圧／電流変換した電流とを互いに重畳し、この重畳されたそれぞれの電流から前記商用電源に位相同期させるための基準電圧を生成することを特徴とする無停電電源システムの制御方法。
2. 複数台の商用無瞬断切換方式の無停電電源装置を互いに並列運転しつつ、負荷に給電する無停電電源システムにおいて、
   前記各無停電電源装置それぞれに入力される商用電源の電圧を第１抵抗と第１変流器の一次巻線との直列回路に印加し、それぞれの第１変流器の二次巻線に誘起された電流を互いに重畳し、この重畳された電流をそれぞれの前記無停電電源装置の第２抵抗と第２変流器の一次巻線との直列回路に流し、それぞれの第２変流器の二次巻線に誘起した電流を電流／電圧変換し、この変換された電圧を前記商用電源に位相同期させるための基準電圧とすることを特徴とする無停電電源システムの制御回路。

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