JP4593525B2 - 無停電電源装置の同期制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、複数台の無停電電源装置を並列運転する場合の同期制御方法に関するものである。

従来の無停電電源装置の同期制御方法は、出力切換盤から並列運転している複数の無停電電源装置へ、同期制御信号を発信し、同期制御信号がそれぞれの無停電電源装置の位相同期制御回路へ入力されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−３５７３８７号公報（第４頁、図１）

従来の無停電電源装置の同期制御方法は、出力切換盤から並列運転している複数の無停電電源装置へ、同期制御信号を発信し、その同期制御信号とインバータの出力が同期するように構成されているので、出力切換盤から発信している信号が、出力切換盤側の発信部故障などにより喪失した場合は、同期制御信号とインバータの出力は当然同期する事ができないが、それに加えて、インバータの出力周波数基準が不定になるという問題点があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、出力切換盤から並列運転している複数の無停電電源装置へ、インバータの出力が商用電源等の同期対象に同期運転を行うよう制御信号を発信させる同期制御ループを構成し、この制御信号が喪失した場合でも、インバータの出力周波数は安定に自走することができる無停電電源装置の同期制御方法を得ることを目的とする。

この発明に係る無停電電源装置の同期制御方法においては、並列運転されるインバータを含む複数台の無停電電源装置と、バイパス電源と、このバイパス電源と複数台の無停電電源装置の並列母線とに接続された出力切換盤とから構成され、通常は複数台の無停電電源装置の並列運転出力が負荷に給電され、故障または過負荷が発生して負荷に給電できない場合はバイパス電源から負荷へ給電されるようにしたものにおいて、無停電電源装置は、安定した周波数ｆ０を発振する基準発振器と、周波数の加算及び減算を行う周波数加減算器とを有し、出力切換盤は、バイパス電源と複数台の無停電電源装置の並列母線との位相差を検出する位相差検出回路と、位相差信号を増幅する増幅回路と、増幅回路の出力が正の場合は、第１の周波数ｆ１を出力し、負の場合は第２の周波数ｆ２を出力する発振回路とを有し、出力切換盤によりバイパス電源電圧と複数台の無停電電源装置の並列母線電圧から位相差検出回路により位相差を求め、この位相差を増幅してその出力が正の場合は第１の周波数ｆ１を出力し、負の場合は第２の周波数ｆ２を出力し、複数台の無停電電源装置に２つの周波数ｆ１、ｆ２がそれぞれ入力され、第１の周波数ｆ１は無停電電源装置の基準発振器に対し周波数加算され、第２の周波数ｆ２は基準発振器に対し周波数減算され、出力切換盤の故障により出力切換盤と複数の無停電電源装置間の制御信号が喪失した場合でも、インバータはそれぞれ基準発振器の安定した出力周波数にて自走運転するものである。

この発明によれば、出力切換盤から並列運転している複数の無停電電源装置へ、インバータの出力である並列母線がバイパス電源商用電源と同期運転を行うことができるのは勿論のこと、出力切換盤の故障等により、出力切換盤と複数の無停電電源装置間の制御信号ｆ１、ｆ２が喪失した場合でも、インバータはそれぞれ基準発振器の周波数で動作することができ、安定した出力周波数にて自走運転することができるという効果がある。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図１、２、３に基づいて説明する。図１はこの発明の対象となる無停電電源装置の並列運転構成を示したシステム構成図である。図において、１は第１の無停電電源装置、２は第２の無停電電源装置である。１０１はバイパス電源に介装されたＭＣＣＢ、１０２は入力電源と第１の無停電電源装置１の間に介装されたＭＣＣＢ、１０３入力電源と第２の無停電電源装置２の間に介装されたＭＣＣＢ、１１、１４、１６は第１の無停電電源装置１の構成要素である開閉器、１２は第１の無停電電源装置１の構成要素である交流電力を直流電力に変換するコンバータ、１３は第１の無停電電源装置１の構成要素であるバッテリ、１５は第１の無停電電源装置１の構成要素である直流電力を交流電力に変換するインバータである。２１、２４、２６は第２の無停電電源装置２の構成要素である開閉器、２２は第２の無停電電源装置２の構成要素である交流電力を直流電力に変換するコンバータ、２３は第２の無停電電源装置２の構成要素であるバッテリ、２５は第２の無停電電源装置２の構成要素である直流電力を交流電力に変換するインバータである。３は出力切換盤であり、バイパス電源と、第１の無停電電源装置１及び第２の無停電電源装置２の並列母線とに接続されている。３１、３２は出力切換盤３の構成要素である開閉器であり、開閉器３１は第１の無停電電源装置１及び第２の無停電電源装置２の並列母線に接続されている。また開閉器３２はバイパス電源に接続されている。３３、３４は出力切換盤３の構成要素であるサイリスタであり、開閉器３２に対して逆並列に並列接続することにより、半導体交流スイッチを構成している。

図２は、出力切換盤３の同期制御回路に関する制御回路を示した構成図である。３００１はバイパス電源と第１の無停電電源装置１及び第２の無停電電源装置２の並列母線との位相差を検出する位相差検出回路、３００２は位相差信号を増幅する増幅回路、３００３は符号反転回路、３００４、３００５は入力信号の正側のみを通過させ負側はゼロを出力する制限回路、３００６、３００７は、入力信号に比例した周波数を出力する発振回路である。

図３は、第１の無停電電源装置１の同期制御回路に関する制御回路を示した構成図であり、図示しないが第２の無停電電源装置２も同様の構成である。１００１は基準発振器、１００２、１００３は周波数の加算及び減算を行う周波数加減算器、１００４は周波数カウンタであり、入力のクロック周波数を分周し、カウンタ値を位相信号としてインバータ制御回路１００５に与えている。なお、図３中、１５はインバータである。

次に、図１により、動作を説明する。通常、第１の無停電電源装置１と第２の無停電電源装置２はインバータ１５、２５が並列運転しており、出力切換盤３の開閉器３１がオン、開閉器３２がオフ、サイリスタ３３、３４がオフにて、インバータ１５、２５の出力が負荷へ給電される。故障または過負荷等が発生し、インバータ１５、２５では負荷に給電できない場合、サイリスタ３３、３４がオン、開閉器３２がオン、開閉器３１がオンとなり、バイパス電源から負荷へ給電される。この給電切換時に負荷へショックを与えぬよう、負荷母線とバイパス電源を同期運転させることが必要となる。バイパス電源と負荷母線は、出力切換盤３の中に存在するので、出力切換盤３と第１の無停電電源装置１、第２の無停電電源装置２が協調して同期制御を実施する必要がある。

この実施の形態１の同期制御方法を図２、図３により、説明する。まず、バイパス電源電圧と並列母線電圧から位相差検出回路３００１により位相差を求める。この位相差を比例積分等の増幅回路３００２にて増幅する。通常の位相同期制御回路では、これを電圧制御発振器に入力し、位相カウンタを用いることにより、同期制御ループを形成することが出来るが、ここでは、出力切換盤３と複数台の無停電電源装置1、２にて同期制御ループを形成しなければならない為、以下のように構成している。

増幅回路３００２の出力が正の場合は、制限回路３００４と発振回路３００６を介して周波数ｆ1を複数の無停電電源装置１、２にそれぞれ発信する。また、増幅回路３００２の出力が負の場合は、符号反転回路３００３の出力が正となり、制限回路３００５と発振回路３００７を介した周波数ｆ２が複数の無停電電源装置にそれぞれ発信される。仮に、増幅回路３００２の出力がゼロであれば、ｆ１、ｆ２とも信号が出力されない。

一方、無停電電源装置側は、図３のように制御回路が構成されている。図３では、第１の無停電電源装置１の場合を示しているが、並列運転を行う第２の無停電電源装置２も同様に構成されている。基準発振器１００１は安定した周波数ｆ０を発振している。１００２、１００３は周波数加減算器であり、（ｆ０＋ｆ１−ｆ２）の周波数をカウンタ１００４の入力としている。仮に、ｆ１＝ｆ２＝ゼロＨｚの場合は、カウンタ１００４の入力がｆ０となる。このｆ０がカウンタにて分周され、インバータ制御回路１００５に位相信号θが与えられ、基本周波数５０または６０Ｈｚにてインバータが電圧を発生する。バイパス電源の周波数に応じて５０または６０Ｈｚの基本周波数を低くしなければならない場合は、増幅回路３００２が負の値を出力し、ｆ１がゼロＨｚ、ｆ２のみが周波数を出力し、ｆ０−ｆ２がカウンタ１００４に入力される。逆に、バイパス電源の周波数に応じて５０または６０Ｈｚの基本周波数を高くしなければならない場合は、増幅回路３００２が正の値を出力し、ｆ１が周波数を出力し、ｆ２がゼロＨｚとなり、ｆ０＋ｆ１がカウンタ１００４に入力される。

以上のように、構成されているので、出力切換盤から並列運転している複数の無停電電源装置へ、インバータの出力である並列母線がバイパス電源商用電源と同期運転を行うことができるのは勿論のこと、出力切換盤の故障等により、出力切換盤と複数の無停電電源装置間の制御信号ｆ１、ｆ２が喪失した場合でも、インバータはそれぞれ基準発振器の周波数で動作することができ、安定した出力周波数にて自走運転することができるという効果がある。

この発明の実施の形態１における無停電電源装置の並列運転構成を示したシステム構成図である。 この発明の実施の形態１における無停電電源装置の出力切換盤の同期制御回路に関する制御回路を示す構成図である。 この発明の実施の形態１における無停電電源装置の同期制御回路に関する制御回路を示す構成図である。

符号の説明

１ 第１の無停電電源装置
２ 第２の無停電電源装置
３ 出力切換盤
１１、１４、１６、２１、２４、２６ 開閉器
１２、２２ コンバータ
１、２３ バッテリ
１５、２５ インバータ
３１、３２ 開閉器
３３、３４ サイリスタ
１０１、１０２、１０３ ＭＣＣＢ
１００１ 基準発信器
１００２、１００３ 周波数加減算器
１００４ 周波数カウンタ
１００５ インバータ制御回路
３００１ 位相差検出回路
３００２ 増幅回路
３００３ 符号反転回路
３００４、３００５ 制限回路
３００６、３００７ 発信回路

Claims (1)

1. 並列運転されるインバータを含む複数台の無停電電源装置と、バイパス電源と、このバイパス電源と前記複数台の無停電電源装置の並列母線とに接続された出力切換盤とから構成され、通常は前記複数台の無停電電源装置の並列運転出力が負荷に給電され、故障または過負荷が発生して負荷に給電できない場合は前記バイパス電源から負荷へ給電されるようにした無停電電源装置の同期制御方法において、
   前記無停電電源装置は、安定した周波数ｆ０を発振する基準発振器と、周波数の加算及び減算を行う周波数加減算器とを有し、前記出力切換盤は、前記バイパス電源と前記複数台の無停電電源装置の並列母線との位相差を検出する位相差検出回路と、位相差信号を増幅する増幅回路と、前記増幅回路の出力が正の場合は、第１の周波数ｆ１を出力し、負の場合は第２の周波数ｆ２を出力する発振回路とを有し、
   前記出力切換盤により前記バイパス電源電圧と前記複数台の無停電電源装置の並列母線電圧から前記位相差検出回路により位相差を求め、この位相差を増幅してその出力が正の場合は第１の周波数ｆ１を出力し、負の場合は第２の周波数ｆ２を出力し、複数台の無停電電源装置に前記２つの周波数ｆ１、ｆ２がそれぞれ入力され、第１の周波数ｆ１は無停電電源装置の基準発振器に対し周波数加算され、第２の周波数ｆ２は前記基準発振器に対し周波数減算され、前記出力切換盤の故障により出力切換盤と前記複数の無停電電源装置間の制御信号が喪失した場合でも、前記インバータはそれぞれ基準発振器の安定した出力周波数にて自走運転することを特徴とする無停電電源装置の同期制御方法。

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