JP4147350B2 - 無停電電源装置 - Google Patents
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Description
この発明は、交流電源電圧を安定化しながら負荷に電力供給を行うと共に、前
記交流電源の停電時には、エネルギ蓄積手段に蓄えられたエネルギを用いて負荷
に電力供給を行うようにした無停電電源装置に関し、特に、通常時運転から停電
時運転への切り替わり時における供給電力の低下を防止するようにした無停電電
源装置に関する。
記交流電源の停電時には、エネルギ蓄積手段に蓄えられたエネルギを用いて負荷
に電力供給を行うようにした無停電電源装置に関し、特に、通常時運転から停電
時運転への切り替わり時における供給電力の低下を防止するようにした無停電電
源装置に関する。
従来、この種の無停電電源装置としては数々のものが提案されており、例えば
、図３に示すように構成されたものが知られている。
、図３に示すように構成されたものが知られている。
図３は、単相回路の例を示したものであって、図３に示すように、交流電源１
が入力される入力端子１１と負荷６が接続される出力端子１２との間に入力リレ
ー７が介挿され、この入力リレー７を遮断状態とすることによって、交流電源１
に異常が発生した場合に、無停電電源装置から交流電源１を切り離すようになっ
ている。図中２は、入力端子１１に前記入力リレー７を介して並列接続され、整
流器動作及びインバータ動作を行うことの可能な並列コンバータである。また、
図中３は、入力リレー７と出力端子１２との間に直列に接続され、インバータ動
作を行う直列インバータである。前記並列コンバータ２及び直列インバータ３と
の間には、これらと並列に平滑コンデンサ４及びバッテリ等のエネルギ蓄積手段
５が接続されている。
が入力される入力端子１１と負荷６が接続される出力端子１２との間に入力リレ
ー７が介挿され、この入力リレー７を遮断状態とすることによって、交流電源１
に異常が発生した場合に、無停電電源装置から交流電源１を切り離すようになっ
ている。図中２は、入力端子１１に前記入力リレー７を介して並列接続され、整
流器動作及びインバータ動作を行うことの可能な並列コンバータである。また、
図中３は、入力リレー７と出力端子１２との間に直列に接続され、インバータ動
作を行う直列インバータである。前記並列コンバータ２及び直列インバータ３と
の間には、これらと並列に平滑コンデンサ４及びバッテリ等のエネルギ蓄積手段
５が接続されている。
また、前記並列コンバータ２及び直列インバータ３は制御回路１０によって制
御され、制御回路１０では、電圧検出器８で検出される交流電源１から供給され
る交流電源電圧Ｖin及び電圧検出器９で検出した前記平滑コンデンサ４の端子電圧Ｖｃに基づいて、負荷６への出力電圧が規定電圧となるように制御を行っている。
御され、制御回路１０では、電圧検出器８で検出される交流電源１から供給され
る交流電源電圧Ｖin及び電圧検出器９で検出した前記平滑コンデンサ４の端子電圧Ｖｃに基づいて、負荷６への出力電圧が規定電圧となるように制御を行っている。
前記並列コンバータ２及び直列インバータ３は、例えば図４に示すように、公
知のトランジスタ等の半導体スイッチを用いたフルブリッジ回路で構成され、こ
れらの半導体スイッチのオン／オフ動作は、並列コンバータ２については制御回
路１０から出力されるパルス信号ＰＷＭ１に基づいて行われ、また、直列インバ
ータ３についてはパルス信号ＰＷＭ２に基づいて行われる。なお、並列コンバー
タ２や直列インバータ３の出力側には、図４に示すように、リアクトルＬやコン
デンサＣで構成されるフィルタが配置されることもある。
知のトランジスタ等の半導体スイッチを用いたフルブリッジ回路で構成され、こ
れらの半導体スイッチのオン／オフ動作は、並列コンバータ２については制御回
路１０から出力されるパルス信号ＰＷＭ１に基づいて行われ、また、直列インバ
ータ３についてはパルス信号ＰＷＭ２に基づいて行われる。なお、並列コンバー
タ２や直列インバータ３の出力側には、図４に示すように、リアクトルＬやコン
デンサＣで構成されるフィルタが配置されることもある。
そして、このように構成された無停電電源装置１００においては、電圧検出器
８で検出された交流電源１の交流電源電圧Ｖinが許容範囲内であるときには、入
力リレー７を導通状態とし、並列コンバータ２を、電圧検出器９で検出した平滑
コンデンサ４の端子電圧Ｖｃに基づいてこれが規定電圧となるように充放電させ
ることで、交流電源１の交流電力を直流電力に変換し、平滑コンデンサ４の端子
電圧Ｖｃを規定電圧に維持するようになっている。
８で検出された交流電源１の交流電源電圧Ｖinが許容範囲内であるときには、入
力リレー７を導通状態とし、並列コンバータ２を、電圧検出器９で検出した平滑
コンデンサ４の端子電圧Ｖｃに基づいてこれが規定電圧となるように充放電させ
ることで、交流電源１の交流電力を直流電力に変換し、平滑コンデンサ４の端子
電圧Ｖｃを規定電圧に維持するようになっている。
また、このとき、直列インバータ３を、負荷６に印加する電圧が規定電圧とな
るように、平滑コンデンサ４の直流電力を交流電力に変換し、交流電源１の過不
足分を補うための補償電圧ΔＶを出力することによって、負荷６への印加電圧を
規定電圧に維持するようになっている。
るように、平滑コンデンサ４の直流電力を交流電力に変換し、交流電源１の過不
足分を補うための補償電圧ΔＶを出力することによって、負荷６への印加電圧を
規定電圧に維持するようになっている。
一方、交流電源１からの交流電源電圧Ｖinが許容範囲外となり、交流電源１側
で異常が発生したと判定される場合には、入力リレー７を遮断状態に切り替え、
直列インバータ３の動作を停止すると共に並列コンバータ２をインバータ動作さ
せ、エネルギ蓄積手段５の直流電力を規定の交流電力に変換しこれを負荷６に対
して供給することによって、交流電源１側を切り離した場合であっても、負荷６
への印加電圧を規定電圧に維持するようになっている（例えば、特許文献１）。
特開２００２−１９９６２０号公報
で異常が発生したと判定される場合には、入力リレー７を遮断状態に切り替え、
直列インバータ３の動作を停止すると共に並列コンバータ２をインバータ動作さ
せ、エネルギ蓄積手段５の直流電力を規定の交流電力に変換しこれを負荷６に対
して供給することによって、交流電源１側を切り離した場合であっても、負荷６
への印加電圧を規定電圧に維持するようになっている（例えば、特許文献１）。
しかしながら、上記従来の無停電電源装置においては、前記入力リレー７が機
械式接点で構成されている場合には、入力リレー７がオン／オフ指令をうけてか
ら実際に動作するまでに数ms〜十数msの動作遅れが生じる。
械式接点で構成されている場合には、入力リレー７がオン／オフ指令をうけてか
ら実際に動作するまでに数ms〜十数msの動作遅れが生じる。
このため、停電発生から、これが検知されて入力リレー７が制御され実際に入
力リレー７が遮断状態となり交流電源１側が無停電電源装置１００から切り離さ
れるまでの間、入力リレー７の負荷６側には、停電後の電源電圧が発生すること
になる。この状態で、停電を検知したことを受けて、直列インバータ３の動作を
停止し、並列コンバータ２をインバータ動作させて負荷への電力供給を継続する
ようにした場合、前記並列コンバータ２は、電源電圧と並列に接続されているた
め、例えば、交流電源１側に短絡が発生したことにより、交流電源電圧Ｖinが許
容範囲外となっている場合には、交流電源１側は短絡状態となっていることから
、並列コンバータ２も短絡状態となり、負荷６に印加する電圧を規定電圧に維持
することができないという問題がある。
力リレー７が遮断状態となり交流電源１側が無停電電源装置１００から切り離さ
れるまでの間、入力リレー７の負荷６側には、停電後の電源電圧が発生すること
になる。この状態で、停電を検知したことを受けて、直列インバータ３の動作を
停止し、並列コンバータ２をインバータ動作させて負荷への電力供給を継続する
ようにした場合、前記並列コンバータ２は、電源電圧と並列に接続されているた
め、例えば、交流電源１側に短絡が発生したことにより、交流電源電圧Ｖinが許
容範囲外となっている場合には、交流電源１側は短絡状態となっていることから
、並列コンバータ２も短絡状態となり、負荷６に印加する電圧を規定電圧に維持
することができないという問題がある。
また、並列コンバータ２が規定電圧を維持しようと動作することにより、停電
後の電源電圧と並列コンバータ２の出力電圧との電位差が生じ、場合によっては
交流電源１と並列コンバータ２との間に電流が流れる場合がある。特に、交流電
源１が短絡することによって発生する短絡停電の場合には、意図しない短絡電流
が流れることになり、場合によっては、無停電電源装置全体に支障をきたす場合
がある。
後の電源電圧と並列コンバータ２の出力電圧との電位差が生じ、場合によっては
交流電源１と並列コンバータ２との間に電流が流れる場合がある。特に、交流電
源１が短絡することによって発生する短絡停電の場合には、意図しない短絡電流
が流れることになり、場合によっては、無停電電源装置全体に支障をきたす場合
がある。
また、停電により交流電源１側が開放状態となった場合には、交流電源１側は
、本来無電源の状態であるにも係わらず、無停電電源装置１００側から電圧を供
給してしまうという問題もある。
、本来無電源の状態であるにも係わらず、無停電電源装置１００側から電圧を供
給してしまうという問題もある。
そこで、この発明は、上記従来の未解決の問題に着目してなされたものであり
、交流電源電圧の低下に伴って交流電源側を切り離す際の、出力電圧の低下を回
避することの可能な無停電電源装置を提供することを目的としている。
、交流電源電圧の低下に伴って交流電源側を切り離す際の、出力電圧の低下を回
避することの可能な無停電電源装置を提供することを目的としている。
請求項１に係る無停電電源装置は、交流電力が供給される入力端及び負荷と接続可能な出力端間に介挿された前記交流電力供給側を切り離すための遮断手段と、当該遮断手段と前記出力端との間に前記入力端と並列に接続された並列電力変換手段と、前記並列電力変換手段の並列接続点と前記出力端との間に直列に介挿された直列電力変換手段と、前記並列電力変換手段及び直列電力変換手段の間での電力の融通を可能とする蓄電手段と、を備え、前記交流電力が健全なときには、前記直列電力変換手段は前記出力端の交流出力が出力規定値となるように前記蓄電手段を電源として前記供給された交流電力を補償する動作を行い、前記並列電力変換手段は前記蓄電手段の蓄電量が規定値となるように充放電を行うようにした無停電電源装置において、停電を検出する停電検出手段と、前記供給される交流電力電圧を検出する交流電圧検出手段と、を有し、前記停電検出手段で停電を検出したときには、前記遮断手段により前記交流電源側を切り離すと共に、前記並列電力変換手段を前記並列接続点側が前記交流電圧検出手段で検出される停電検出時点での交流電源の残留電圧値となるようにインバータ動作させ、且つ、前記直列電力変換手段を、前記出力端の交流出力が前記出力規定値となるように前記並列電力変換手段の出力電圧を補償するよう前記蓄電手段を電源として動作させることを特徴としている。
この請求項２に係る発明では、供給される交流電力が健全である場合には、直
列電力変換手段は、出力端の交流出力が出力規定値となるように、供給された交
流電力を補償するように前記蓄電手段を電源として動作する。また、前記並列電
力変換手段は、蓄電手段の蓄電量が規定値となるように充放電を行う。したがっ
て、供給される交流電力が健全であるときには、出力端の交流出力は出力規定値
に維持されることになる。
列電力変換手段は、出力端の交流出力が出力規定値となるように、供給された交
流電力を補償するように前記蓄電手段を電源として動作する。また、前記並列電
力変換手段は、蓄電手段の蓄電量が規定値となるように充放電を行う。したがっ
て、供給される交流電力が健全であるときには、出力端の交流出力は出力規定値
に維持されることになる。
一方、交流電力供給側が停電し、停電検出手段でこれが検出された場合には、
遮断手段により交流電力供給側が無停電電源装置側と切り離される。ここで、交
流電力供給側で停電が発生してから、これを受けて遮断手段が動作し交流電力供
給側の切り離しが完了するまでの間は、遮断手段の出力端側には、交流電力の残
留電圧が発生することになる。
遮断手段により交流電力供給側が無停電電源装置側と切り離される。ここで、交
流電力供給側で停電が発生してから、これを受けて遮断手段が動作し交流電力供
給側の切り離しが完了するまでの間は、遮断手段の出力端側には、交流電力の残
留電圧が発生することになる。
しかしながら、停電が検出された時点で、並列電力変換手段は、並列接続点側
が、交流電圧検出手段で検出された供給される交流電力電圧となるように動作し
、交流電力供給側及び並列接続点側との間に電位差が生じないから、停電に起因
して意図しない電流が流れることはない。一方、直列電力変換手段は、停電が検
出された時点で、出力端の交流出力が出力規定値となるように、並列電力変換手
段の交流出力を補償する動作を行う。
が、交流電圧検出手段で検出された供給される交流電力電圧となるように動作し
、交流電力供給側及び並列接続点側との間に電位差が生じないから、停電に起因
して意図しない電流が流れることはない。一方、直列電力変換手段は、停電が検
出された時点で、出力端の交流出力が出力規定値となるように、並列電力変換手
段の交流出力を補償する動作を行う。
したがって、交流電力供給側の切り離し完了までに動作遅れが生じる場合であ
っても、出力端の交流出力は規定値に維持され、また、無停電電源装置に意図し
ない電流が流れることはない。
っても、出力端の交流出力は規定値に維持され、また、無停電電源装置に意図し
ない電流が流れることはない。
以上説明したように、請求項１に係る無停電電源装置によれば、停電を検出したときには、遮断手段により交流電力供給側を切り離すと共に、停電を検出した時点で並列電力変換手段を、その並列接続点側が交流電圧検出手段で検出された供給される交流電力電圧の停電検知時点の残留電圧値となるようにインバータ動作させ、且つ直列電力変換手段を、出力端の交流出力が出力規定値となるように、並列電力変換手段の交流出力を補償する動作を行わせるようにしたから、交流電力供給側の切り離し完了までに動作遅れが生じる場合であっても、出力端の交流出力は規定値に維持することができると共に、無停電電源装置に意図しない電流が流れることを回避することができる。
以下に、本発明の実施の形態を説明する。
まず、第１の実施の形態を説明する。なお、無停電電源装置１００の構成は、
図３に示す従来の無停電電源装置１００の構成において、制御回路１０に替えて
制御回路２０が適用されていること以外は同様であるので、同一部には同一符号
を付与し、その詳細な説明は省略する。
図３に示す従来の無停電電源装置１００の構成において、制御回路１０に替えて
制御回路２０が適用されていること以外は同様であるので、同一部には同一符号
を付与し、その詳細な説明は省略する。
図１は、制御回路２０の構成を示したものである。
図１に示すように、制御回路２０は、並列コンバータ２の制御を行うための並
列コンバータ制御部３０と、直列インバータ３の制御を行うための直列インバー
タ制御部４０と、電圧異常検出部５０とから構成されている。
列コンバータ制御部３０と、直列インバータ３の制御を行うための直列インバー
タ制御部４０と、電圧異常検出部５０とから構成されている。
前記並列コンバータ制御部３０は、電圧検出器９で検出される平滑コンデンサ
４の端子電圧Ｖｃと、予め設定した規定値Ｖｃ* とが一致するように調節演算を
行う直流電圧調節部３１と、電圧検出器８で検出された交流電源電圧Ｖinから直
流電圧調節部３１で演算された調節電圧量を減算する減算器３２と、減算器３２
で算出した減算値と、規定値“０”との何れかを選択し、これを並列コンバータ
２の出力電圧指令値Ｖrect* とする切り替えスイッチ３３と、切り替えスイッチ
３３で設定された並列コンバータ出力電圧指令値Ｖrect* をもとにＰＷＭ制御を
行い，並列コンバータ２を構成する半導体スイッチをオンオフ動作させるための
パルス信号ＰＷＭ１を生成するＰＷＭパルス発生部３４とから構成されている。
４の端子電圧Ｖｃと、予め設定した規定値Ｖｃ* とが一致するように調節演算を
行う直流電圧調節部３１と、電圧検出器８で検出された交流電源電圧Ｖinから直
流電圧調節部３１で演算された調節電圧量を減算する減算器３２と、減算器３２
で算出した減算値と、規定値“０”との何れかを選択し、これを並列コンバータ
２の出力電圧指令値Ｖrect* とする切り替えスイッチ３３と、切り替えスイッチ
３３で設定された並列コンバータ出力電圧指令値Ｖrect* をもとにＰＷＭ制御を
行い，並列コンバータ２を構成する半導体スイッチをオンオフ動作させるための
パルス信号ＰＷＭ１を生成するＰＷＭパルス発生部３４とから構成されている。
一方、前記直列インバータ制御部４０は、負荷６へ印加すべき交流電圧に応じ
た無停電電源装置１００の出力電圧指令値Ｖout * を設定する出力電圧指令発生
部４１と、出力電圧指令発生部４１で設定した出力電圧指令値Ｖout * から電圧
検出器８で検出された交流電源電圧Ｖinを減算する減算器４２と、減算器４２で
算出した減算値と出力電圧指令発生部４１で設定した出力電圧指令値Ｖout * と
の何れかを補償電圧指令値Ｖocmp* として選択する切り替えスイッチ４３と、切
り替えスイッチ４３で選択された補償電圧指令値Ｖocmp* をもとにＰＷＭ制御を行い、直列インバータ３を構成する半導体スイッチをオンオフ動作させるためのパルス信号ＰＷＭ２を生成するＰＷＭパルス発生部４４とから構成されている。
た無停電電源装置１００の出力電圧指令値Ｖout * を設定する出力電圧指令発生
部４１と、出力電圧指令発生部４１で設定した出力電圧指令値Ｖout * から電圧
検出器８で検出された交流電源電圧Ｖinを減算する減算器４２と、減算器４２で
算出した減算値と出力電圧指令発生部４１で設定した出力電圧指令値Ｖout * と
の何れかを補償電圧指令値Ｖocmp* として選択する切り替えスイッチ４３と、切
り替えスイッチ４３で選択された補償電圧指令値Ｖocmp* をもとにＰＷＭ制御を行い、直列インバータ３を構成する半導体スイッチをオンオフ動作させるためのパルス信号ＰＷＭ２を生成するＰＷＭパルス発生部４４とから構成されている。
また、前記電圧異常検出部５０は、電圧検出器８で検出された交流電源電圧Ｖ
inが、交流電源電圧Ｖinが正常であるとみなすことの可能な予め設定した許容範
囲内にあるかどうかを判定し、許容範囲内にあると判定されるときには、入力リ
レー７を導通状態に制御すると共に、並列コンバータ制御部３０の切り替えスイ
ッチ３３を減算器３２の出力を選択するよう制御し、また、直列インバータ制御
部４０の切り替えスイッチ４３を減算器４２の出力を選択するように制御する。
inが、交流電源電圧Ｖinが正常であるとみなすことの可能な予め設定した許容範
囲内にあるかどうかを判定し、許容範囲内にあると判定されるときには、入力リ
レー７を導通状態に制御すると共に、並列コンバータ制御部３０の切り替えスイ
ッチ３３を減算器３２の出力を選択するよう制御し、また、直列インバータ制御
部４０の切り替えスイッチ４３を減算器４２の出力を選択するように制御する。
一方、交流電源電圧Ｖinが許容範囲内にないと判定されるときには、入力リレ
ー７を遮断状態に制御すると共に、並列コンバータ制御部３０の切り替えスイッ
チ３３を規定値“０”を選択するよう制御し、また、直列インバータ制御部４０
の切り替えスイッチ４３を出力電圧指令発生部４１からの出力電圧指令値Ｖout
* を選択するよう切り替える。
ー７を遮断状態に制御すると共に、並列コンバータ制御部３０の切り替えスイッ
チ３３を規定値“０”を選択するよう制御し、また、直列インバータ制御部４０
の切り替えスイッチ４３を出力電圧指令発生部４１からの出力電圧指令値Ｖout
* を選択するよう切り替える。
次に、上記第１の実施の形態の動作を説明する。
今、交流電源電圧Ｖinが許容範囲内にあるときには、電圧異常検出部５０では
、交流電源電圧Ｖinが許容範囲内にあることから、入力リレー７を導通状態に制
御すると共に、切り替えスイッチ３３で減算器３２の出力を選択し、また、切り
替えスイッチ４３で減算器４２の出力を選択するようこれらを制御する。
、交流電源電圧Ｖinが許容範囲内にあることから、入力リレー７を導通状態に制
御すると共に、切り替えスイッチ３３で減算器３２の出力を選択し、また、切り
替えスイッチ４３で減算器４２の出力を選択するようこれらを制御する。
これによって、並列コンバータ制御部３０では、直流電圧調節部３１で算出し
た平滑コンデンサ４の端子電圧Ｖｃをその規定値Ｖｃ* に一致させるための調節
演算結果が、交流電源電圧Ｖinから減算され、これが並列コンバータ２の出力電
圧指令値Ｖrect* として設定され、これに基づいてパルス信号ＰＷＭ１が生成さ
れる。
た平滑コンデンサ４の端子電圧Ｖｃをその規定値Ｖｃ* に一致させるための調節
演算結果が、交流電源電圧Ｖinから減算され、これが並列コンバータ２の出力電
圧指令値Ｖrect* として設定され、これに基づいてパルス信号ＰＷＭ１が生成さ
れる。
一方、直列インバータ制御部４０では、出力電圧指令発生部４１で設定された
出力電圧指令値Ｖout * から交流電源電圧Ｖinを減算した値が、補償電圧指令値
Ｖocmp* として設定され、これをもとにパルス信号ＰＷＭ２が生成される。
出力電圧指令値Ｖout * から交流電源電圧Ｖinを減算した値が、補償電圧指令値
Ｖocmp* として設定され、これをもとにパルス信号ＰＷＭ２が生成される。
したがって、並列インバータ２が平滑コンデンサ４の端子電圧Ｖｃがその規定
値Ｖｃ* と一致するように動作することによって、平滑コンデンサ４の端子電圧
Ｖｃがその規定値Ｖｃ* に維持される。また、直列インバータ３が補償電圧指令
値Ｖocmp* を出力するよう動作することによって、交流電源電圧Ｖinが補正され、結果的に、出力端子１２には出力電圧指令値Ｖout * と同等の電圧が印加されることになり、負荷６への印加電圧が出力電圧指令値Ｖout * に維持されることになる。
値Ｖｃ* と一致するように動作することによって、平滑コンデンサ４の端子電圧
Ｖｃがその規定値Ｖｃ* に維持される。また、直列インバータ３が補償電圧指令
値Ｖocmp* を出力するよう動作することによって、交流電源電圧Ｖinが補正され、結果的に、出力端子１２には出力電圧指令値Ｖout * と同等の電圧が印加されることになり、負荷６への印加電圧が出力電圧指令値Ｖout * に維持されることになる。
この状態から、交流電源１側で短絡停電が発生したことにより、交流電源電圧
Ｖinが低下すると、交流電源電圧Ｖinが許容範囲外となった時点で電圧異常検出
部５０でこれを検知し、入力リレー７を遮断状態に切り替えると共に、切り替え
スイッチ３３で規定値“０”を選択するよう制御し、また、切り替えスイッチ４
３で出力電圧指令値Ｖout * を選択するよう制御する。
Ｖinが低下すると、交流電源電圧Ｖinが許容範囲外となった時点で電圧異常検出
部５０でこれを検知し、入力リレー７を遮断状態に切り替えると共に、切り替え
スイッチ３３で規定値“０”を選択するよう制御し、また、切り替えスイッチ４
３で出力電圧指令値Ｖout * を選択するよう制御する。
これによって、並列コンバータ制御部３０では、並列コンバータ２を、その出
力電圧が規定値“０”となるように動作させる。また、直列インバータ制御部４
０では、直列インバータ３を、その出力電圧が出力電圧指令値Ｖout * となるよ
うにインバータ動作させ、つまり、エネルギ蓄積手段５の直流電力を交流電力に
変換しこれを出力端子１２に印加する。したがって、負荷６には、継続して出力
電圧指令値Ｖout * が印加されることになる。
力電圧が規定値“０”となるように動作させる。また、直列インバータ制御部４
０では、直列インバータ３を、その出力電圧が出力電圧指令値Ｖout * となるよ
うにインバータ動作させ、つまり、エネルギ蓄積手段５の直流電力を交流電力に
変換しこれを出力端子１２に印加する。したがって、負荷６には、継続して出力
電圧指令値Ｖout * が印加されることになる。
ここで、交流電源電圧Ｖinの低下が検出されると、入力リレー７が遮断状態に
制御されるが、入力リレー７が機械式接点で構成されている場合、交流電源１側
が無停電電源装置１００側から切り離されるまでに動作遅れが生じる。この入力
リレー７の作動が完了していない状態においては、この場合短絡が発生している
ことから、並列コンバータ２も短絡する状態となる。しかしながら、ここでは、
並列コンバータ２の出力電圧が“０”となるように、つまり、並列コンバータ２
の、入力リレー７の負荷６側と接続される側が“０”となるように動作させるか
ら、交流電源１側及び並列コンバータ２の出力側との間で電位差が発生すること
はない。よって、並列コンバータ２と交流電源１側との間で意図しない短絡電流
が流れることはなく、これに起因して無停電電源装置自体、或いはこれと同じ系
統に接続された機器に悪影響を及ぼすことを回避することができ、信頼性を向上
させることができる。
制御されるが、入力リレー７が機械式接点で構成されている場合、交流電源１側
が無停電電源装置１００側から切り離されるまでに動作遅れが生じる。この入力
リレー７の作動が完了していない状態においては、この場合短絡が発生している
ことから、並列コンバータ２も短絡する状態となる。しかしながら、ここでは、
並列コンバータ２の出力電圧が“０”となるように、つまり、並列コンバータ２
の、入力リレー７の負荷６側と接続される側が“０”となるように動作させるか
ら、交流電源１側及び並列コンバータ２の出力側との間で電位差が発生すること
はない。よって、並列コンバータ２と交流電源１側との間で意図しない短絡電流
が流れることはなく、これに起因して無停電電源装置自体、或いはこれと同じ系
統に接続された機器に悪影響を及ぼすことを回避することができ、信頼性を向上
させることができる。
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
この第２の実施の形態は、上記第１の実施の形態において制御回路２０の構成
が一部異なること以外は同様であるので、同一部には同一符号を付与し、その詳
細な説明は省略する。
が一部異なること以外は同様であるので、同一部には同一符号を付与し、その詳
細な説明は省略する。
図２は、第２の実施の形態における制御回路２０ａを表したものである。
図２に示すように、並列コンバータ制御部３０ａでは、上記第１の実施の形態
と同様に、電圧検出器９で検出される平滑コンデンサ４の端子電圧Ｖｃと、その
規定値Ｖｃ* とが一致するように直流電圧調節部３１で調節演算が行われ、減算
器３２で、交流電源電圧Ｖinから直流電圧調節部３１で算出された調節電圧量が
減算される。
と同様に、電圧検出器９で検出される平滑コンデンサ４の端子電圧Ｖｃと、その
規定値Ｖｃ* とが一致するように直流電圧調節部３１で調節演算が行われ、減算
器３２で、交流電源電圧Ｖinから直流電圧調節部３１で算出された調節電圧量が
減算される。
そして、減算器３２で算出した減算値と、電圧検出器８で検出された交流電源
電圧Ｖinとの何れかが、切り替えスイッチ３３ａによって選択され、これが並列
コンバータ２の出力電圧指令値Ｖrect* として設定される。そして、この切り替
えスイッチ３３ａで設定された出力電圧指令値Ｖrect* をもとにＰＷＭパルス発
生部３４においてＰＷＭ制御が行なわれ、並列コンバータ２を構成する半導体ス
イッチをオンオフ動作させるためのパルス信号ＰＷＭ１が生成される。
電圧Ｖinとの何れかが、切り替えスイッチ３３ａによって選択され、これが並列
コンバータ２の出力電圧指令値Ｖrect* として設定される。そして、この切り替
えスイッチ３３ａで設定された出力電圧指令値Ｖrect* をもとにＰＷＭパルス発
生部３４においてＰＷＭ制御が行なわれ、並列コンバータ２を構成する半導体ス
イッチをオンオフ動作させるためのパルス信号ＰＷＭ１が生成される。
一方、前記直列インバータ制御部４０ａでは、上記第１の実施の形態と同様に
、出力電圧指令発生部４１で設定された出力電圧指令値Ｖout * から電圧検出器
８で検出された交流電源電圧Ｖinが減算器４２で減算される。また、第２の実施
の形態においては、減算器４５において、出力電圧指令発生部４１で設定した出
力電圧指令値Ｖout * から前記並列コンバータ制御部３０ａの切り替えスイッチ
３３ａで選択した並列コンバータ２の出力電圧指令値Ｖrect* を減算する。そし
て、減算器４２で算出した減算値と、減算器４５で算出した減算値との何れかを
、切り替えスイッチ４３ａで選択し、これを補償電圧指令値Ｖocmp* とする。
、出力電圧指令発生部４１で設定された出力電圧指令値Ｖout * から電圧検出器
８で検出された交流電源電圧Ｖinが減算器４２で減算される。また、第２の実施
の形態においては、減算器４５において、出力電圧指令発生部４１で設定した出
力電圧指令値Ｖout * から前記並列コンバータ制御部３０ａの切り替えスイッチ
３３ａで選択した並列コンバータ２の出力電圧指令値Ｖrect* を減算する。そし
て、減算器４２で算出した減算値と、減算器４５で算出した減算値との何れかを
、切り替えスイッチ４３ａで選択し、これを補償電圧指令値Ｖocmp* とする。
そして、この補償電圧指令値Ｖocmp* をもとにＰＷＭパルス発生部４４におい
てＰＷＭ制御を行い、直列インバータ３を構成する半導体スイッチをオンオフ動
作させるためのパルス信号ＰＷＭ２を生成する。
てＰＷＭ制御を行い、直列インバータ３を構成する半導体スイッチをオンオフ動
作させるためのパルス信号ＰＷＭ２を生成する。
そして、電圧異常検出部５０では、交流電源電圧Ｖinが許容範囲内にあるとき
には、入力リレー７を導通状態に制御し、さらに、切り替えスイッチ３３ａによ
って減算器３２の出力を並列コンバータ２の出力電圧指令値Ｖrect* として設定
すると共に、切り替えスイッチ４３ａによって減算器４２の出力を補償電圧指令
値Ｖocmp* として設定する。一方、交流電源電圧Ｖinが許容範囲外にあるときには、入力リレー７を遮断状態に制御し、さらに、切り替えスイッチ３３ａによって交流電源電圧Ｖinを並列コンバータ２の出力電圧指令値Ｖrect* として設定し、また、切り替えスイッチ４３ａによって、減算器４５の出力を補償電圧指令値Ｖocmp* として設定する。
には、入力リレー７を導通状態に制御し、さらに、切り替えスイッチ３３ａによ
って減算器３２の出力を並列コンバータ２の出力電圧指令値Ｖrect* として設定
すると共に、切り替えスイッチ４３ａによって減算器４２の出力を補償電圧指令
値Ｖocmp* として設定する。一方、交流電源電圧Ｖinが許容範囲外にあるときには、入力リレー７を遮断状態に制御し、さらに、切り替えスイッチ３３ａによって交流電源電圧Ｖinを並列コンバータ２の出力電圧指令値Ｖrect* として設定し、また、切り替えスイッチ４３ａによって、減算器４５の出力を補償電圧指令値Ｖocmp* として設定する。
次に、第２の実施の形態の動作を説明する。
前記交流電源電圧Ｖinが許容範囲内にあるときには、入力リレー７が導通状態
に制御され、また、切り替えスイッチ３３ａにより減算器３２の出力が選択され
、切り替えスイッチ４３ａによって減算器４２の出力が選択されるから、無停電
電源装置１００は、上記第１の実施の形態と同様に動作する。
に制御され、また、切り替えスイッチ３３ａにより減算器３２の出力が選択され
、切り替えスイッチ４３ａによって減算器４２の出力が選択されるから、無停電
電源装置１００は、上記第１の実施の形態と同様に動作する。
この状態から、何らかにより交流電源１の出力が低下し、交流電源電圧Ｖinが
許容範囲外となると、入力リレー７が遮断状態に制御され、また、切り替えスイ
ッチ３３ａにより交流電源電圧Ｖinが並列コンバータ２の出力電圧指令値Ｖrect
* として選択され、切り替えスイッチ４３ａによって減算器４５の出力が補償電
圧指令値Ｖocmp* として設定される。したがって、並列コンバータ２では、出力
電圧が交流電源電圧Ｖinとなるようにインバータ動作を行うことになる。
許容範囲外となると、入力リレー７が遮断状態に制御され、また、切り替えスイ
ッチ３３ａにより交流電源電圧Ｖinが並列コンバータ２の出力電圧指令値Ｖrect
* として選択され、切り替えスイッチ４３ａによって減算器４５の出力が補償電
圧指令値Ｖocmp* として設定される。したがって、並列コンバータ２では、出力
電圧が交流電源電圧Ｖinとなるようにインバータ動作を行うことになる。
ここで、入力リレー７の動作遅れにより、実際にはまだ遮断状態となっていな
い状態では、入力リレー７の負荷６側には、交流電源電圧Ｖinの残留電圧が現れ
ることになるから、並列コンバータ２は、その出力電圧が交流電源電圧Ｖinの残
留電圧となるように動作することになる。
い状態では、入力リレー７の負荷６側には、交流電源電圧Ｖinの残留電圧が現れ
ることになるから、並列コンバータ２は、その出力電圧が交流電源電圧Ｖinの残
留電圧となるように動作することになる。
したがって、並列コンバータ２の出力電圧と、交流電源電圧Ｖinとの間に電位
差は生じないから、交流電源１と無停電電源装置１００との間に流れる電流は零
となる。よって、入力リレー７が実際に遮断状態となっていない場合であっても
、交流電源１と無停電電源装置１００とを切り離した場合と等価な状態とするこ
とができる。
差は生じないから、交流電源１と無停電電源装置１００との間に流れる電流は零
となる。よって、入力リレー７が実際に遮断状態となっていない場合であっても
、交流電源１と無停電電源装置１００とを切り離した場合と等価な状態とするこ
とができる。
特に、短絡が生じた場合には、この短絡部を通して意図しない短絡電流が流れ
ることになるが、並列コンバータ２は、交流電源電圧Ｖinと並列コンバータ２の
出力電圧との間に電位差が生じないように動作するから、短絡により意図しない
短絡電流が流れることに起因して無停電電源装置１００自体、或いはこれと同じ
系統に接続された機器に悪影響を及ぼすことを回避することができる。
ることになるが、並列コンバータ２は、交流電源電圧Ｖinと並列コンバータ２の
出力電圧との間に電位差が生じないように動作するから、短絡により意図しない
短絡電流が流れることに起因して無停電電源装置１００自体、或いはこれと同じ
系統に接続された機器に悪影響を及ぼすことを回避することができる。
一方、直列インバータ３では、出力電圧指令値Ｖout * から並列インバータ２
の出力電圧指令値Ｖrect* を減算した値、つまり、交流電源電圧Ｖinを減算した
値を補償電圧指令値Ｖocmp* として動作する。すなわち、直列インバータ３は、
並列インバータ２の出力に対し、出力電圧指令値Ｖout * となるよう補償動作を
行う。
の出力電圧指令値Ｖrect* を減算した値、つまり、交流電源電圧Ｖinを減算した
値を補償電圧指令値Ｖocmp* として動作する。すなわち、直列インバータ３は、
並列インバータ２の出力に対し、出力電圧指令値Ｖout * となるよう補償動作を
行う。
つまり、直列インバータ３は、交流電源電圧Ｖinが許容範囲内であるときには
、交流電源電圧Ｖinに対し、装置の出力電圧を出力電圧指令値Ｖout * に維持するよう補償動作を行い、交流電源電圧Ｖinが許容範囲外となると、並列コンバータ２に対し、装置の出力電圧を出力電圧指令値Ｖout * に維持するよう補償動作を行う。
、交流電源電圧Ｖinに対し、装置の出力電圧を出力電圧指令値Ｖout * に維持するよう補償動作を行い、交流電源電圧Ｖinが許容範囲外となると、並列コンバータ２に対し、装置の出力電圧を出力電圧指令値Ｖout * に維持するよう補償動作を行う。
したがって、この第２の実施の形態においても、入力リレー７の遮断が完了す
るまでに動作遅れが発生する場合であっても、その出力電圧が低下することなく
負荷６への印加電圧を出力電圧指令値Ｖout * に維持することができ、また、交
流電源電圧Ｖinの残留電圧の影響を受けることなく実現することができる。
るまでに動作遅れが発生する場合であっても、その出力電圧が低下することなく
負荷６への印加電圧を出力電圧指令値Ｖout * に維持することができ、また、交
流電源電圧Ｖinの残留電圧の影響を受けることなく実現することができる。
また、交流電源電圧Ｖinが許容範囲外となることに起因して意図しない電流が
発生することを防止することができる。また、並列コンバータ２と直列コンバー
タ３との出力電圧により、出力電圧指令値Ｖout * を補償するようにしているか
ら、入力リレー７の動作が完了し、交流電源１が無停電電源装置１００から切り
離されたとしても何ら影響を受けることはない。
発生することを防止することができる。また、並列コンバータ２と直列コンバー
タ３との出力電圧により、出力電圧指令値Ｖout * を補償するようにしているか
ら、入力リレー７の動作が完了し、交流電源１が無停電電源装置１００から切り
離されたとしても何ら影響を受けることはない。
また、この第２の実施の形態においては、実際に交流電源電圧Ｖinを検出し、
この交流電源電圧Ｖinと同等の電圧を出力するように並列インバータ２を制御するようにしているから、意図しない電流が流れることを的確に防止することができる。
この交流電源電圧Ｖinと同等の電圧を出力するように並列インバータ２を制御するようにしているから、意図しない電流が流れることを的確に防止することができる。
なお、上記第１及び第２の実施の形態においては、並列コンバータ２或いは直
列インバータ３を、スイッチング素子及びこれと逆並列に接続したダイオードか
らなるフルブリッジ回路で構成した場合について説明したが、これに限るもので
はなく、例えば、ハーフブリッジ回路であっても適用することができる。
列インバータ３を、スイッチング素子及びこれと逆並列に接続したダイオードか
らなるフルブリッジ回路で構成した場合について説明したが、これに限るもので
はなく、例えば、ハーフブリッジ回路であっても適用することができる。
また、上記第１及び第２の実施の形態においては、単相の無停電電源装置に適
用した場合について説明したが、これに限るものではなく、三相の無停電電源装
置等、単相以外の無停電電源装置であっても適用することができることは言うま
でもない。
用した場合について説明したが、これに限るものではなく、三相の無停電電源装
置等、単相以外の無停電電源装置であっても適用することができることは言うま
でもない。
なお、上記各実施の形態において、入力リレー７が遮断手段に対応し、並列コ
ンバータ２が並列電力変換手段に対応し、直列インバータ３が直列電力変換手段
に対応し、平滑コンデンサ４及びエネルギ蓄電手段５が蓄電手段に対応し、電圧
検出器８が交流電圧検出手段に対応し電圧異常検出部５０が短絡検出手段及び停
電検出手段に対応している。
ンバータ２が並列電力変換手段に対応し、直列インバータ３が直列電力変換手段
に対応し、平滑コンデンサ４及びエネルギ蓄電手段５が蓄電手段に対応し、電圧
検出器８が交流電圧検出手段に対応し電圧異常検出部５０が短絡検出手段及び停
電検出手段に対応している。
１ 交流電源
２ 並列コンバータ
３ 直列インバータ
４ 平滑コンデンサ
５ エネルギ蓄積手段
６ 負荷
７ 入力リレー
８ 電圧検出器
９ 電圧検出器
１０、２０、２０ａ 制御回路
３０、３０ａ 並列コンバータ制御部
３１ 直流電圧調節部
３２ 減算器
３３、３３ａ 切り替えスイッチ
３４、４４ ＰＷＭパルス制御部
４０、４０ａ 直列インバータ制御部
４１ 出力電圧指令発生部
４２ 減算器
４３、４３ａ 切り替えスイッチ
５０ 電圧異常検出部
２ 並列コンバータ
３ 直列インバータ
４ 平滑コンデンサ
５ エネルギ蓄積手段
６ 負荷
７ 入力リレー
８ 電圧検出器
９ 電圧検出器
１０、２０、２０ａ 制御回路
３０、３０ａ 並列コンバータ制御部
３１ 直流電圧調節部
３２ 減算器
３３、３３ａ 切り替えスイッチ
３４、４４ ＰＷＭパルス制御部
４０、４０ａ 直列インバータ制御部
４１ 出力電圧指令発生部
４２ 減算器
４３、４３ａ 切り替えスイッチ
５０ 電圧異常検出部
Claims (1)
- 交流電力が供給される入力端及び負荷と接続可能な出力端間に介挿された前記交流電力供給側を切り離すための遮断手段と、
当該遮断手段と前記出力端との間に前記入力端と並列に接続された並列電力変換手段と、
前記並列電力変換手段の並列接続点と前記出力端との間に直列に介挿された直列電力変換手段と、
前記並列電力変換手段及び直列電力変換手段の間での電力の融通を可能とする蓄電手段と、を備え、
前記交流電力が健全なときには、前記直列電力変換手段は前記出力端の交流出力が出力規定値となるように前記蓄電手段を電源として前記供給された交流電力を補償する動作を行い、前記並列電力変換手段は前記蓄電手段の蓄電量が規定値となるように充放電を行うようにした無停電電源装置において、
停電を検出する停電検出手段と、
前記供給される交流電力電圧を検出する交流電圧検出手段と、を有し、
前記停電検出手段で停電を検出したときには、前記遮断手段により前記交流電源側を切り離すと共に、前記並列電力変換手段を前記並列接続点側が前記交流電圧検出手段で検出される停電検出時点での交流電源の残留電圧値となるようにインバータ動作させ、且つ、前記直列電力変換手段を、前記出力端の交流出力が前記出力規定値となるように前記並列電力変換手段の出力電圧を補償するよう前記蓄電手段を電源として動作させることを特徴とする無停電電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004068556A JP4147350B2 (ja) | 2003-03-31 | 2004-03-11 | 無停電電源装置 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003095800 | 2003-03-31 | ||
| JP2004068556A JP4147350B2 (ja) | 2003-03-31 | 2004-03-11 | 無停電電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004320983A JP2004320983A (ja) | 2004-11-11 |
| JP4147350B2 true JP4147350B2 (ja) | 2008-09-10 |
Family
ID=33478704
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004068556A Expired - Fee Related JP4147350B2 (ja) | 2003-03-31 | 2004-03-11 | 無停電電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4147350B2 (ja) |
-
2004
- 2004-03-11 JP JP2004068556A patent/JP4147350B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004320983A (ja) | 2004-11-11 |
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