JP4461050B2 - 電源装置及びこの電源装置を備えた無停電電源システム - Google Patents
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Description
まず、図1の無停電電源システムが通常動作を行っているときの各部の動作について、説明する。このとき、図2(a)に示すように、スイッチSW1の端子a1,c1が接続されるとともに、スイッチSW3の端子a3,c3が接続されるため、変圧器2で変圧された商用電源による交流電圧が入力端子IN1に入力されると、接続された状態にある高速遮断スイッチSW2を通じて出力端子OUT1に伝達される。よって、出力端子OUT1より負荷151に対して、入力端子IN1に供給される商用電源の電力に基づく電力供給が成される。
このように通常動作を行っているとき、商用電源に瞬低又は停電が発生すると、図2(b)のように、高速遮断スイッチSW2が遮断されて、スイッチSW1,SW3間の電気的接続が切断されることで、入力端子IN1と出力端子OUT1,OUT2との間が電気的に切断される。このとき、スイッチSW3は、端子a3,c3が接続された状態である。そして、フライホイール式電力貯蔵器12において、フライホイールの慣性質量が回転することにより貯蔵された機械エネルギーにより、フライホイール式電力貯蔵器12内の発電電動機を発電機として駆動させる。よって、フライホイール式電力貯蔵器12の発電電動機より電力が出力される。
又、瞬低又は停電が発生してから長時間経過し、停電が長期化すると、図2(c)のように、スイッチSW3の端子a3,c3が接続されるとともに高速遮断スイッチSW2をOFFとした状態で、スイッチSW4をONとして入力端子IN2と起動用インバータ16とを接続する。又、励磁制御切換部36によって電動設定部34からの制御信号が選択されて励磁装置33に与えられることで、発電機31が電動機として動作するように励磁制御される。又、フライホイール式電力貯蔵器12における発電電動機が発電機として動作するため、フライホイール式電力貯蔵器12から発生した電力が負荷151及び制御部152に与えられている。
更に、商用電源が瞬低及び停電から復帰したとき、高速遮断スイッチSW2が接続されているときは、この高速遮断スイッチSW2を遮断し、又、スイッチSW4がONであるときは、スイッチSW4をOFFとして、図2(b)のような状態とする。即ち、商用電源に瞬低又は停電が発生したときと同様の状態にすることで、フライホイール式電力貯蔵器12からの電力を負荷151及び制御部152に供給する。このとき、発電装置3が駆動しているときは、ガスエンジン32の駆動を停止して、発電装置3の運転を停止させる。その後、スイッチSW1の端子a1,c1を接続することで、入力端子IN1と高速遮断スイッチSW2との間を電気的に接続するとともに、スイッチSW2をONとし、通常動作時と同様、図2(a)のような状態にすることで、商用電源からの電力を負荷151及び制御部152に供給する。
2 変圧器
3 発電装置
11 バイパス回路
12 フライホイール式電力貯蔵器
13 充放電インバータ
14 コンデンサ
15 出力インバータ
16 起動用インバータ
31 発電機
32 ガスエンジン
33 励磁装置
34 電動設定部
35 AVR
36 励磁制御切換部
SW1,SW3,SW4 スイッチ
SW2 高速遮断スイッチ
Claims (6)
- 商用電源が入力される第1入力端子と、発電装置に接続された第2入力端子と、前記第1及び第2入力端子から入力される電力を選択する入力切換スイッチと、負荷へ電力を供給する出力端子と、前記入力切換スイッチと前記出力端子との間の電気的な接離を行う高速遮断スイッチと、を備える電源装置において、
前記第1又は第2入力端子から入力される電力の一部を貯蔵する電力貯蔵器と、
前記電力貯蔵器と前記出力端子との間での電力交換を行う第1電力変換器と、
前記電力貯蔵器と前記第2入力端子との間での電力交換を行う第2電力変換器と、
を備え、
通常動作において、前記入力切換スイッチによって前記第1入力端子が選択されるとともに前記高速遮断スイッチが接続されて、前記商用電源による電力が前記負荷へ前記出力端子を介して供給されるとともに前記商用電源による電力の一部が前記第1電力変換器を介して前記電力貯蔵器に与えられて貯蔵され、
瞬低又は停電発生時において、前記高速遮断スイッチが遮断されて、前記電力貯蔵器で貯蔵された電力が前記第1電力変換器を介して前記出力端子に与えられることで前記負荷への電力供給が成され、
停電が長期化したときには、
まず、前記電力貯蔵器で貯蔵された電力が前記第1電力変換器を介して前記出力端子に与えられるとともに前記第2電力変換器を介して前記第2入力端子に与えられることで、前記負荷への電力供給が成されるとともに前記発電装置の駆動開始を補助した後、
前記発電装置から電力出力されると、前記発電装置からの電力が前記出力端子に与えられることで、前記負荷への電力供給が成される構成とされており、
停電が長期化したときにおいて、前記発電装置から電力出力されるとき、
まず、前記第2入力端子へ入力されるとともに前記第2電力変換器を介して与えられる前記発電装置からの電力と前記電力貯蔵器からの電力とが前記第1電力変換器を介して前記出力端子に与えられることで、前記負荷への電力供給が成され、
前記発電装置からの電力が十分に上昇安定すると、前記入力切換スイッチによって前記第2入力端子と前記高速遮断スイッチとが電気的に接続されるとともに前記高速遮断スイッチが接続された後、前記第1電力変換器を介して前記出力端子に与えられる電力を低減させることで、前記発電装置からの電力が前記高速遮断スイッチを介して前記出力端子に与えられて、前記負荷への電力供給が成されることを特徴とする電源装置。 - 停電が長期化したときにおいて、前記発電装置からの電力が前記高速遮断スイッチを介して前記出力端子に与えられるとき、前記発電装置からの電力の一部が前記第1電力変換器を介して前記電力貯蔵器に与えられて貯蔵されることを特徴とする請求項1に記載の電源装置。
- 前記電力貯蔵器が、電気エネルギーを発電電動機で機械エネルギーに変換して貯蔵するフライホイール式電力貯蔵器と、前記フライホイール式電力貯蔵器と前記第1及び第2電力変換器との間における電力の変換を行う第3電力変換器と、から構成されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電源装置。
- 外部から供給される商用電源と、非常時において電力発生する発電装置と、前記商用電源からの電力及び前記発電装置からの電力のいずれかを選択して負荷に電力供給する電源装置と、を備える無停電電源システムにおいて、
前記電源装置が請求項1から請求項3のいずれかに記載の電源装置であることを特徴とする無停電電源システム。 - 前記発電装置が、動力を発生する回転機と、該回転機が回転駆動して与えられた動力に基づいて発電動作を行う発電機と、を備えることを特徴とする請求項4に記載の無停電電源システム。
- 前記発電機が発電電動機であるとともに、前記発電装置の起動開始時において、前記商用電源からの電力に基づいて電動機として動作することで、前記回転機の回転駆動が開始されることを特徴とする請求項5に記載の無停電電源システム。
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