JP5561071B2 - Uninterruptible power system - Google Patents

Uninterruptible power system Download PDF

Info

Publication number
JP5561071B2
JP5561071B2 JP2010219291A JP2010219291A JP5561071B2 JP 5561071 B2 JP5561071 B2 JP 5561071B2 JP 2010219291 A JP2010219291 A JP 2010219291A JP 2010219291 A JP2010219291 A JP 2010219291A JP 5561071 B2 JP5561071 B2 JP 5561071B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power
storage
current
power supply
converter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2010219291A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2012075274A (en
Inventor
洋一 伊東
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanken Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanken Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanken Electric Co Ltd filed Critical Sanken Electric Co Ltd
Priority to JP2010219291A priority Critical patent/JP5561071B2/en
Priority to CN201110283146.8A priority patent/CN102437597B/en
Publication of JP2012075274A publication Critical patent/JP2012075274A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5561071B2 publication Critical patent/JP5561071B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Description

本発明は、無停電電源装置に関し、特に、長時間バックアップする機能と負荷からの回生電力を吸収できる機能とを有する無停電電源装置に関するものである。   The present invention relates to an uninterruptible power supply, and more particularly to an uninterruptible power supply having a function of backing up for a long time and a function of absorbing regenerative power from a load.

無停電電源装置(UPS)は、交流電源の電圧低下又は停電あるいは瞬時電圧低下又は瞬時停電(以下、停電等という)発生時に、無瞬断でバックアップ電源に切り替えることにより、安定した電力を負荷に供給するものである。このバックアップ電源である蓄電媒体としては、蓄電池(主に、鉛蓄電池)が使用されている。また、蓄電媒体として電気二重層コンデンサを用いた無停電電源装置もある。さらに、蓄電池と電気二重層コンデンサとを用いた無停電電源装置がある(例えば、特許文献1,2参照)。   An uninterruptible power supply (UPS) uses a stable power supply as a load by switching to a backup power supply without interruption in the event of an AC power supply voltage drop, power failure, instantaneous voltage drop, or instantaneous power failure (hereinafter referred to as a power failure). To supply. A storage battery (mainly a lead storage battery) is used as the storage medium serving as the backup power source. There is also an uninterruptible power supply using an electric double layer capacitor as a power storage medium. Furthermore, there is an uninterruptible power supply using a storage battery and an electric double layer capacitor (for example, see Patent Documents 1 and 2).

図7は、従来の常時商用給電方式の無停電電源装置の構成を示す図である。図7に示す無停電電源装置100は、電力変換器101と電圧検出回路102と交流スイッチ103とを備えたUPSユニット104と、蓄電池または電気二重層コンデンサからなる蓄電部105とを有する。   FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a conventional uninterruptible power supply of a conventional commercial power supply method. An uninterruptible power supply apparatus 100 shown in FIG. 7 includes a UPS unit 104 including a power converter 101, a voltage detection circuit 102, and an AC switch 103, and a power storage unit 105 formed of a storage battery or an electric double layer capacitor.

交流スイッチ103は、交流入力端子ACINと交流出力端子ACOUTとの間に設けられている。交流スイッチ103は、交流入力端子ACINに接続された商用系統の交流電源106が正常である通常時ではオン状態であり、電圧検出回路102からの検出信号に基づき、商用系統の交流電源106が停電等した異常時ではオフ状態となる。   The AC switch 103 is provided between the AC input terminal ACIN and the AC output terminal ACOUT. The AC switch 103 is in an ON state in a normal time when the commercial AC power supply 106 connected to the AC input terminal ACIN is normal, and the commercial AC power supply 106 is powered off based on a detection signal from the voltage detection circuit 102. In the case of abnormalities such as, it is turned off.

電力変換器101は、蓄電部105と交流出力端子ACOUTとの間で双方向に電力を供給するための機能を有し、蓄電部105に対して充電及び放電を行う。   Power converter 101 has a function of supplying power bidirectionally between power storage unit 105 and AC output terminal ACOUT, and charges and discharges power storage unit 105.

図8は、無停電電源装置100の動作を説明する図である。図8(a)は、商用系統の交流電源106が正常のときの動作を示す図であり、図8(b)は、商用系統の交流電源106が異常のときの動作を示す図である。図8(a)に示すように、無停電電源装置100の交流入力端子ACINに接続された交流電源106が正常時は、矢印107,108で示す方向に、図7で示した交流スイッチ103を介して、交流電源106から負荷109に交流電力が送られる。このとき、図7で示した電力変換器101は、蓄電部105を充電する整流器として動作する。   FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the uninterruptible power supply 100. FIG. 8A is a diagram illustrating an operation when the commercial power supply 106 is normal, and FIG. 8B is a diagram illustrating an operation when the commercial power supply 106 is abnormal. As shown in FIG. 8A, when the AC power supply 106 connected to the AC input terminal ACIN of the uninterruptible power supply 100 is normal, the AC switch 103 shown in FIG. Via this, AC power is sent from the AC power source 106 to the load 109. At this time, the power converter 101 illustrated in FIG. 7 operates as a rectifier that charges the power storage unit 105.

図8(b)に示すように、無停電電源装置100の交流入力端子ACINに接続された交流電源106が停電(図中、符号Sで示す)等で異常となった場合、図7で示した交流スイッチ103がオフとなり、電力変換器101は、蓄電部105の直流電力を交流電力に変換し負荷109に供給するインバータとして動作をする。そして、矢印110,111で示す方向に電力が送られる。   As shown in FIG. 8B, when the AC power supply 106 connected to the AC input terminal ACIN of the uninterruptible power supply 100 becomes abnormal due to a power failure (indicated by symbol S in the figure), it is shown in FIG. The AC switch 103 is turned off, and the power converter 101 operates as an inverter that converts the DC power of the power storage unit 105 into AC power and supplies the AC power to the load 109. Then, power is sent in the directions indicated by arrows 110 and 111.

ここで、負荷109が誘導電動機等の誘導性負荷の場合、負荷109は電力を消費する力行時と回生電力を発生する回生時とがある。交流電源106が正常時、誘導電動機等の負荷109で回生電力が発生した場合、図8(a)に示すように回生電力は、矢印112,113で示す方向に送られる。そして、商用系統の交流電源106がこの回生電力を吸収するため問題はない。一方、図8(b)に示すように交流電源106が異常時、図7で示した電力変換器101がインバータとして動作している場合、負荷109で回生電力が発生すると、矢印114,115で示す方向に回生電力が送られ、蓄電池または電気二重層コンデンサからなる蓄電部105が充電される。ただし、蓄電部105において、蓄電池の代わりに電気二重層コンデンサを用いれば、急速放電、急速充電ができるので、あらかじめ回生電力の吸収分だけ、電圧を下げて充電をすればよい。   Here, when the load 109 is an inductive load such as an induction motor, the load 109 has a power running that consumes power and a regeneration that generates regenerative power. When the AC power supply 106 is normal and regenerative power is generated by a load 109 such as an induction motor, the regenerative power is sent in the directions indicated by arrows 112 and 113 as shown in FIG. There is no problem because the commercial AC power supply 106 absorbs this regenerative power. On the other hand, as shown in FIG. 8B, when the AC power supply 106 is abnormal and the power converter 101 shown in FIG. Regenerative power is sent in the direction shown, and the power storage unit 105 made of a storage battery or an electric double layer capacitor is charged. However, in the power storage unit 105, if an electric double layer capacitor is used instead of the storage battery, rapid discharge and quick charge can be performed. Therefore, it is only necessary to charge in advance by reducing the voltage by the amount of regenerative power absorption.

また、特許文献1に開示された蓄電池と電気二重層コンデンサとを用いた無停電電源装置では、停電等の検出をしたとき、放電指令により、電気二重層コンデンサが接続された第1の電力変換器は、蓄電池ではなくて、電気二重層コンデンサの電力を放電する。そして、第1の電力変換器は、電気二重層コンデンサの電力または電圧が規定レベル以下になった場合に、放電を停止する。また、第1の電力変換器が停止することにより、今度は、蓄電池が接続された第2の電力変換器によって、蓄電池から放電が行われる。さらに、停電等が解除されたとき、充電指令により、蓄電池、電気二重層コンデンサともにそれぞれ第2の電力変換器、第1の電力変換器を使用して充電される。   Further, in the uninterruptible power supply using the storage battery and the electric double layer capacitor disclosed in Patent Document 1, when a power failure or the like is detected, the first power conversion in which the electric double layer capacitor is connected by a discharge command The battery discharges the electric power of the electric double layer capacitor, not the storage battery. And a 1st power converter stops discharge, when the electric power or voltage of an electric double layer capacitor becomes below a regulation level. Further, when the first power converter is stopped, this time, the second power converter to which the storage battery is connected is discharged from the storage battery. Furthermore, when a power failure or the like is canceled, both the storage battery and the electric double layer capacitor are charged using the second power converter and the first power converter, respectively, according to the charging command.

特開2010−16996号公報JP 2010-16996 A 特開2009−201208号公報JP 2009-20208 A

しかしながら、従来の無停電電源装置において蓄電部に蓄電池を使用した場合、蓄電池は急速放電ができるが、急速充電ができないため、負荷で回生電力が多く発生した場合、蓄電池の電圧が急激に上昇し、保護機能により直流過電圧で停止してしまう可能性があるという問題がある。また、蓄電部に電気二重層コンデンサを使用した場合、電気二重層コンデンサは、蓄電池に比べて容量が小さいため、停電等した場合、補償時間が短くなる。補償時間を長くするために、電気二重層コンデンサの容量を増やすとコストアップにつながるという問題がある。   However, when a storage battery is used for the power storage unit in a conventional uninterruptible power supply, the storage battery can be rapidly discharged, but cannot be rapidly charged.Therefore, when a large amount of regenerative power is generated in the load, the voltage of the storage battery increases rapidly. There is a problem that the protection function may cause a stop due to a DC overvoltage. In addition, when an electric double layer capacitor is used for the power storage unit, the electric double layer capacitor has a smaller capacity than the storage battery, so that in the event of a power failure, the compensation time is shortened. There is a problem that increasing the capacitance of the electric double layer capacitor to increase the compensation time leads to an increase in cost.

また、従来の蓄電池と電気二重層コンデンサとを用いた無停電電源装置の場合、停電等の検出をしたとき、放電指令により、第1の電力変換器は、蓄電池ではなくて、電気二重層コンデンサの電力を放電するため、電気二重層コンデンサによって所定の時間バックアップさせる必要があり、さらに、回生電力を吸収させる必要がある。そのときの電気二重層コンデンサに必要な容量は、例えば、次のようにして計算することができる。   Further, in the case of an uninterruptible power supply using a conventional storage battery and an electric double layer capacitor, when a power failure is detected, the first power converter is not a storage battery but an electric double layer capacitor when a discharge command is detected. In order to discharge the electric power, it is necessary to back up the electric double layer capacitor for a predetermined time, and it is necessary to absorb the regenerative power. The capacity required for the electric double layer capacitor at that time can be calculated, for example, as follows.

例えば、電気二重層コンデンサに、80kWの電力を5秒間放電させる能力を持たせるとともに、負荷からの40kWの回生電力を2秒間吸収できる能力を持たせることを考える。このとき、電気二重層コンデンサの使用電圧範囲は400V〜300Vとする。   For example, let's consider giving an electric double layer capacitor the ability to discharge 80 kW of power for 5 seconds and the ability to absorb 40 kW of regenerative power from the load for 2 seconds. At this time, the working voltage range of the electric double layer capacitor is 400V to 300V.

この場合、放電エネルギーは、80kW×5sec=400kJと計算され、また、吸収エネルギーは、40kW×2sec=80kJと計算される。   In this case, the discharge energy is calculated as 80 kW × 5 sec = 400 kJ, and the absorbed energy is calculated as 40 kW × 2 sec = 80 kJ.

電気二重層コンデンサが40kWの回生電力を2秒間吸収する前に80kWの電力を5秒間放電する場合と、電気二重層コンデンサが80kWの電力を5秒間放電する前に40kWの回生電力を2秒間吸収する場合とがあるため、400V〜300Vの使用電圧範囲内に電気二重層コンデンサが蓄えることができるエネルギーEを、E=400kJ+80kJ=480kJとなるようにする必要がある。このとき、必要な電気二重層コンデンサの容量をCとすると、480k=0.5C(400^2ー300^2)が成り立ち、容量Cについて解くと、C=480k×2÷(400^2−300^2)=13.7Fとなる。このような使用電圧範囲が400V〜300Vで13.7Fの容量を有する電気二重層コンデンサは、現在、500万円程度し、高価なものとなっている。   Before the electric double layer capacitor absorbs 40 kW of regenerative power for 2 seconds, 80 kW of power is discharged for 5 seconds, and before the electric double layer capacitor discharges 80 kW of power for 5 seconds, absorbs 40 kW of regenerative power for 2 seconds. Therefore, the energy E that can be stored in the electric double layer capacitor within the working voltage range of 400V to 300V needs to be E = 400 kJ + 80 kJ = 480 kJ. At this time, if the required capacitance of the electric double layer capacitor is C, 480k = 0.5C (400 ^ 2-300 ^ 2) is established, and when the capacity C is solved, C = 480k × 2 ÷ (400 ^ 2− 300 ^ 2) = 13.7F. Such an electric double layer capacitor having a working voltage range of 400V to 300V and a capacity of 13.7F is currently about 5 million yen and is expensive.

上記のように、従来の無停電電源装置では、長時間バックアップさせ、また、回生電力を吸収させるようなものにするためには、高価なものとなってしまうという問題点がある。   As described above, the conventional uninterruptible power supply has a problem that it is expensive to back up for a long time and absorb regenerative power.

本発明の目的は、上記の課題に鑑み、安価で長時間バックアップする機能と負荷からの回生電力を吸収できる機能とを有する無停電電源装置を提供することにある。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an uninterruptible power supply device having a function of backing up at low cost for a long time and a function of absorbing regenerative power from a load.

本発明に係る無停電電源装置は、上記の目的を達成するため、次のように構成される。
第1の無停電電源装置(請求項1に対応)は、交流電源を接続するための交流入力端子と、負荷を接続するための交流出力端子と、交流入力端子と交流出力端子との間に接続された交流スイッチと、交流端子と直流端子とを有し、交流端子が交流出力端子側で交流スイッチに接続された第1の電力変換器と、第1の電力変換器の直流端子に接続された蓄電手段と、交流入力端子から入力された交流電圧が異常か否かを検出する異常検出手段と、異常検出手段が異常を検出すると、交流スイッチをオフ状態にし、第1の電力変換器を制御する第1の制御手段と、を備え、蓄電手段は、第1のエネルギー蓄積貯蔵要素と、第2の電力変換器を介して第1のエネルギー蓄積貯蔵要素と並列に接続された回生電力を吸収するための第2のエネルギー蓄積貯蔵要素と、当該蓄電手段に流れる電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段からの検出電流に基づいて第2の電力変換器を制御する第2の制御手段と、を備えることを特徴とする。
第2の無停電電源装置(請求項2に対応)は、交流電源を接続するための交流入力端子と、負荷を接続するための交流出力端子と、交流入力端子から入力された交流電力を直流電力に変換して直流リンク部に出力するAC/DCコンバータと、直流リンク部から入力された直流電力を別の交流電力に変換して交流出力端子に出力するDC/ACコンバータと、第1の直流端子と第2の直流端子とを有し、第1の直流端子が直流リンク部に接続された第1の電力変換器と、第1の電力変換器の第2の直流端子に接続された蓄電手段と、交流入力端子から入力された交流電圧が異常か否かを検出する異常検出手段と、異常検出手段が異常を検出すると、AC/DCコンバータをオフ状態にし、第1の電力変換器を制御する第1の制御手段と、を備え、蓄電手段は、第1のエネルギー蓄積貯蔵要素と、第2の電力変換器を介して第1のエネルギー蓄積貯蔵装置と並列に接続された回生電力を吸収するための第2のエネルギー蓄積貯蔵要素と、当該蓄電手段に流れる電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段からの検出電流に基づいて第2の電力変換器を制御する第2の制御手段と、を備えることを特徴とする。
第3の無停電電源装置(請求項3に対応)は、上記の構成において、好ましくは、第2の制御手段は、異常検出手段が異常を検出し、かつ電流検出手段からの検出電流が負荷から蓄電手段への充電を示すとき、第2のエネルギー蓄積貯蔵要素を充電させるように第2の電力変換器を制御することを特徴とする。
第4の無停電電源装置(請求項4に対応)は、上記の構成において、好ましくは、第2の制御手段は、電流検出手段からの検出電流が蓄電手段から負荷への放電を示すとき、第2のエネルギー蓄積貯蔵要素の充電電圧を所定値になるまで放電させるように第2の電力変換器を制御することを特徴とする。
第5の無停電電源装置(請求項5に対応)は、上記の構成において、好ましくは、蓄電手段は、電流検出手段としての第1の電流検出器と、第2のエネルギー蓄積貯蔵要素に流れる電流を検出する第2の電流検出器とを備え、第2の制御手段は、異常検出手段が異常を検出し、かつ第1の電流検出器からの検出電流が負荷から蓄電手段への充電を示すとき、第2のエネルギー蓄積貯蔵要素を充電させるために、第1の電流検出器からの検出電流と、第2の電流検出器からの検出電流との差がゼロになるように第2の電力変換器を制御することを特徴とする。
第6の無停電電源装置(請求項6に対応)は、上記の構成において、好ましくは、第2の制御手段は、電流検出手段としての第1の電流検出器からの検出電流が蓄電手段から負荷への放電を示すとき、第2のエネルギー蓄積貯蔵要素の充電電圧を所定値になるまで放電させるように第2の電力変換器を制御することを特徴とする。
第7の無停電電源装置(請求項7に対応)は、上記の構成において、好ましくは、第1のエネルギー蓄積貯蔵要素は、蓄電池であることを特徴とする。
第8の無停電電源装置(請求項8に対応)は、上記の構成において、好ましくは、第2のエネルギー蓄積貯蔵要素は、電気二重層コンデンサであることを特徴とする。
第9の無停電電源装置(請求項9に対応)は、上記の構成において、好ましくは、第2のエネルギー蓄積貯蔵要素は、フライホイール式電力貯蔵装置であることを特徴とする。
The uninterruptible power supply according to the present invention is configured as follows in order to achieve the above object.
A first uninterruptible power supply (corresponding to claim 1) includes an AC input terminal for connecting an AC power supply, an AC output terminal for connecting a load, and an AC input terminal and an AC output terminal. A first power converter having a connected AC switch, an AC terminal and a DC terminal, the AC terminal being connected to the AC switch on the AC output terminal side, and connected to the DC terminal of the first power converter And the abnormality detecting means for detecting whether or not the AC voltage input from the AC input terminal is abnormal. When the abnormality detecting means detects the abnormality, the AC switch is turned off, and the first power converter A first control means for controlling the regenerative power connected to the first energy storage and storage element in parallel via the first energy storage and storage element and the second power converter. Second energy storage to absorb water A storage element; current detection means for detecting a current flowing through the power storage means; and second control means for controlling the second power converter based on a detected current from the current detection means. To do.
The second uninterruptible power supply (corresponding to claim 2) is an AC input terminal for connecting an AC power supply, an AC output terminal for connecting a load, and an AC power input from the AC input terminal as a direct current. An AC / DC converter that converts electric power to output to a DC link unit; a DC / AC converter that converts DC power input from the DC link unit into another AC power and outputs the AC power to an AC output terminal; A first power converter having a direct current terminal and a second direct current terminal, wherein the first direct current terminal is connected to the direct current link unit; and a second direct current terminal of the first power converter. The power storage means, an abnormality detection means for detecting whether or not the AC voltage input from the AC input terminal is abnormal, and when the abnormality detection means detects an abnormality, the AC / DC converter is turned off, and the first power converter First control means for controlling The power storage means includes a first energy storage and storage element and a second energy storage and storage element for absorbing regenerative power connected in parallel with the first energy storage and storage device via the second power converter. And a current detection means for detecting a current flowing through the power storage means, and a second control means for controlling the second power converter based on the detected current from the current detection means.
In the third uninterruptible power supply (corresponding to claim 3), preferably, in the above configuration, the second control means is such that the abnormality detection means detects an abnormality and the detected current from the current detection means is loaded. The second power converter is controlled so as to charge the second energy storage and storage element when charging from the battery to the power storage means is indicated.
The fourth uninterruptible power supply (corresponding to claim 4) is preferably configured as described above, wherein the second control means is configured such that when the detected current from the current detecting means indicates discharge from the power storage means to the load. The second power converter is controlled so that the charging voltage of the second energy storage and storage element is discharged until a predetermined value is reached.
In the fifth uninterruptible power supply (corresponding to claim 5), in the above configuration, preferably, the power storage means flows through the first current detector as the current detection means and the second energy storage element. A second current detector for detecting current; the second control means detects the abnormality by the abnormality detection means, and the detected current from the first current detector charges the power storage means from the load. When charging, the second energy storage element is charged so that the difference between the detected current from the first current detector and the detected current from the second current detector is zero. The power converter is controlled.
In the sixth uninterruptible power supply (corresponding to claim 6), the second control means preferably has the detection current from the first current detector as the current detection means from the power storage means. When the discharge to the load is indicated, the second power converter is controlled so as to discharge the charging voltage of the second energy storage and storage element until a predetermined value is reached.
The seventh uninterruptible power supply (corresponding to claim 7) is preferably characterized in that, in the above configuration, the first energy storage and storage element is a storage battery.
The eighth uninterruptible power supply (corresponding to claim 8) is characterized in that, in the above configuration, the second energy storage element is an electric double layer capacitor.
The ninth uninterruptible power supply (corresponding to claim 9) is preferably characterized in that, in the above configuration, the second energy storage and storage element is a flywheel power storage device.

本発明によれば、安価で長時間バックアップする機能と負荷からの回生電力を吸収できる機能とを有する無停電電源装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the uninterruptible power supply device which has the function to back up cheaply for a long time, and the function which can absorb the regenerated electric power from load can be provided.

本発明の第1の実施形態に係る無停電電源装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the uninterruptible power supply which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る無停電電源装置の蓄電部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electrical storage part of the uninterruptible power supply which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る無停電電源装置の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining operation | movement of the uninterruptible power supply which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る無停電電源装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the uninterruptible power supply which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る無停電電源装置の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining operation | movement of the uninterruptible power supply which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. フライホイール式電力貯蔵装置を示す図である。It is a figure which shows a flywheel-type electric power storage apparatus. 従来の常時商用給電方式の無停電電源装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional uninterruptible power supply system of the usual commercial electric power feeding system. 従来の無停電電源装置の動作を説明する図であり、(a)は、商用系統の交流電源が正常のときの動作を示す図であり、(b)は、商用系統の交流電源が異常のときの動作を示す図である。It is a figure explaining operation | movement of the conventional uninterruptible power supply apparatus, (a) is a figure which shows operation | movement when the alternating current power supply of a commercial system is normal, (b) is an abnormality in the alternating current power supply of a commercial system. It is a figure which shows operation | movement at the time.

以下に、本発明の好適な実施形態(実施例)を添付図面に基づいて説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Preferred embodiments (examples) of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の第1の実施形態に係る無停電電源装置の構成を示すブロック図である。無停電電源装置10は、交流電源11の正常時には交流電源11の交流電力を負荷13に供給する常時商用給電方式である。無停電電源装置10は、交流電源11を接続するための交流入力端子12と、負荷13を接続するための交流出力端子14と、交流入力端子12と交流出力端子14との間に接続された交流スイッチ15と、交流端子16と直流端子17とを有し、交流端子16が交流出力端子14側で交流スイッチ15に接続された第1の電力変換器18と、第1の電力変換器18の直流端子17に接続された蓄電手段としての蓄電部19と、交流入力端子12から入力された交流電源11の交流電圧が異常か否かを検出する異常検出手段としての異常検出部20と、異常検出部20が異常を検出すると、交流スイッチ15をオフ状態にし、第1の電力変換器18を制御する第1の制御手段としての第1の制御部21と、を備えている。   FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the uninterruptible power supply according to the first embodiment of the present invention. The uninterruptible power supply 10 is a constant commercial power supply system that supplies the AC power of the AC power supply 11 to the load 13 when the AC power supply 11 is normal. The uninterruptible power supply 10 is connected between an AC input terminal 12 for connecting an AC power supply 11, an AC output terminal 14 for connecting a load 13, and the AC input terminal 12 and the AC output terminal 14. A first power converter 18 having an AC switch 15, an AC terminal 16 and a DC terminal 17, the AC terminal 16 being connected to the AC switch 15 on the AC output terminal 14 side, and a first power converter 18. A power storage unit 19 as a power storage unit connected to the DC terminal 17, an abnormality detection unit 20 as an abnormality detection unit for detecting whether or not the AC voltage of the AC power supply 11 input from the AC input terminal 12 is abnormal, When the abnormality detection unit 20 detects an abnormality, the first switch 21 is provided as a first control unit that turns off the AC switch 15 and controls the first power converter 18.

第1の制御部21は、異常検出部20が交流電源11の停電等の異常を検出すると、検出信号を交流スイッチ15及び第1の電力変換器18に送出する。   When the abnormality detection unit 20 detects an abnormality such as a power failure of the AC power supply 11, the first control unit 21 sends a detection signal to the AC switch 15 and the first power converter 18.

交流スイッチ15は、サイリスタ等からなる双方向スイッチであり、交流入力端子12と交流出力端子14との間に接続され、交流電源11が正常である通常時ではオン状態で、交流電源11が停電等した異常時では、第1の制御部21からの検出信号に基づき、オフ状態となる。   The AC switch 15 is a bidirectional switch composed of a thyristor or the like. The AC switch 15 is connected between the AC input terminal 12 and the AC output terminal 14, and is normally turned on when the AC power supply 11 is normal. In the case of an abnormal condition such as that, an OFF state is entered based on the detection signal from the first control unit 21.

第1の電力変換器18は、蓄電部19と交流出力端子14(負荷13)との間で双方向に電力を供給するための機能を有する。交流電源11が停電等した場合、第1の制御部21からの制御信号に基づき、第1の電力変換部18は、蓄電部19から交流出力端子14に放電するように切り替え、蓄電部19に蓄積された直流電力を交流電力に変換して交流出力端子14に供給する。第1の電力変換器18は、インバータとして動作する。   The first power converter 18 has a function for supplying power bidirectionally between the power storage unit 19 and the AC output terminal 14 (load 13). When the AC power supply 11 has a power failure or the like, based on the control signal from the first control unit 21, the first power conversion unit 18 switches so as to discharge from the power storage unit 19 to the AC output terminal 14, and switches to the power storage unit 19. The accumulated DC power is converted into AC power and supplied to the AC output terminal 14. The first power converter 18 operates as an inverter.

交流電源11が復電した場合又は電圧低下が回復した場合、第1の制御部21からの制御信号に基づき、第1の電力変換器18は、蓄電部19からの放電を蓄電部19への充電に切り替える。第1の電力変換器18は、蓄電部19を充電する整流器として動作する。   When the AC power supply 11 is restored or when the voltage drop is restored, the first power converter 18 transfers the discharge from the power storage unit 19 to the power storage unit 19 based on the control signal from the first control unit 21. Switch to charging. The first power converter 18 operates as a rectifier that charges the power storage unit 19.

蓄電部19は、第1のエネルギー蓄積貯蔵要素としての蓄電池22と、第2の電力変換器23を介して蓄電池22と並列に接続された回生電力を吸収するための第2のエネルギー蓄積貯蔵要素としての電気二重層コンデンサ24と、蓄電部19に流れる電流を検出する電流検出手段としての第1の電流検出器25と、電気二重層コンデンサ24に流れる電流を検出する第2の電流検出器26と、第1の電流検出器25と第2の電流検出器26とによって検出された電流に基づいて第2の電力変換器23を制御する第2の制御部27と、を備えている。   The power storage unit 19 includes a storage battery 22 as a first energy storage and storage element, and a second energy storage and storage element for absorbing regenerative power connected in parallel with the storage battery 22 via a second power converter 23. As an electric double layer capacitor 24, a first current detector 25 as current detecting means for detecting a current flowing through the power storage unit 19, and a second current detector 26 detecting a current flowing through the electric double layer capacitor 24. And a second control unit 27 that controls the second power converter 23 based on the current detected by the first current detector 25 and the second current detector 26.

蓄電池22は、鉛蓄電池以外に、リチウムイオン、ニッケル水素などの蓄電池でも良い。   The storage battery 22 may be a storage battery such as lithium ion or nickel metal hydride in addition to the lead storage battery.

第2の電力変換器23は、電気二重層コンデンサ24と第1の電力変換器18を介しての負荷13との間で双方向に電力を供給するための機能を有する。第2の電力変換器23は、後で詳述するように第2の制御部27により制御される。   The second power converter 23 has a function of supplying power bidirectionally between the electric double layer capacitor 24 and the load 13 via the first power converter 18. The second power converter 23 is controlled by the second control unit 27 as described in detail later.

上記構成において、第1の電力変換器18の直流端子17に蓄電池22と並列に第2の電力変換器23を介して回生電力を吸収するための電気二重層コンデンサ24とを接続している。第1の電力変換器18がインバータ運転中、負荷13からの回生電力が発生すると、蓄電池22の電圧が上昇するため、第2の電力変換器23はその電圧上昇を抑えるように電気二重層コンデンサ24に回生電力を吸収させる。   In the above configuration, an electric double layer capacitor 24 for absorbing regenerative power is connected to the DC terminal 17 of the first power converter 18 in parallel with the storage battery 22 via the second power converter 23. When regenerative power is generated from the load 13 while the first power converter 18 is operating as an inverter, the voltage of the storage battery 22 rises. Therefore, the second power converter 23 has an electric double layer capacitor so as to suppress the voltage rise. 24 causes regenerative power to be absorbed.

第2の制御部27は、第1の電流検出器25で検出される電流と第2の電流検出器26で検出される電流の差分から蓄電池22に流出入する電流を計算する。そして、電気二重層コンデンサ24の電力を使用して、上記計算した電流を出力するように第2の電力変換器23を動作させる。すなわち、第2の制御部27による制御動作は次のようになる。
(1)停電等の異常を検出してバックアップ運転状態になると、第1、第2の電流検出器25,26により蓄電池22に流れる電流を検出する。
(2)第1の電流検出器25によって検出された電流が充電方向の場合、第2の電力変換器23は、蓄電池22への充電電流がゼロになるように急速充電可能な電気二重層コンデンサ24へ電流を流す。
(3)第1の電流検出器25によって検出された電流が放電方向の場合、かつ、急速充電可能な電気二重層コンデンサ24が規定量よりも充電されている場合、第2の電力変換器23は、電気二重層コンデンサ24の電力を規定量まで放電させる。
(4)停電等が回復して通常運転になると、第2の電力変換器23は、電気二重層コンデンサ24の電力を規定量まで放電させる。
なお、第2の制御部27は、異常検出部20が異常を検出し、かつ第1の電流検出器25で検出される電流が負荷13から蓄電部19への充電を示すとき、電気二重層コンデンサ24を充電させるように第2の電力変換器23を制御しても良い。また、第2の制御部27は、第1の電流検出器25で検出される電流が蓄電部19から負荷13への放電を示すとき、電気二重層コンデンサ24の充電電圧を所定値になるまで放電させるように第2の電力変換器23を制御しても良い。
The second control unit 27 calculates the current flowing into and out of the storage battery 22 from the difference between the current detected by the first current detector 25 and the current detected by the second current detector 26. Then, the second power converter 23 is operated to output the calculated current using the electric power of the electric double layer capacitor 24. That is, the control operation by the second control unit 27 is as follows.
(1) When an abnormality such as a power failure is detected and a backup operation state is established, the current flowing through the storage battery 22 is detected by the first and second current detectors 25 and 26.
(2) When the current detected by the first current detector 25 is in the charging direction, the second power converter 23 is an electric double layer capacitor that can be rapidly charged so that the charging current to the storage battery 22 becomes zero. Current is passed to 24.
(3) When the current detected by the first current detector 25 is in the discharging direction and the electric double layer capacitor 24 that can be rapidly charged is charged more than the specified amount, the second power converter 23 Discharges the electric double layer capacitor 24 to a specified amount.
(4) When the power failure is recovered and normal operation is started, the second power converter 23 discharges the electric double layer capacitor 24 to a specified amount.
Note that the second control unit 27 is configured such that when the abnormality detection unit 20 detects an abnormality and the current detected by the first current detector 25 indicates charging from the load 13 to the power storage unit 19, the electric double layer The second power converter 23 may be controlled to charge the capacitor 24. Further, the second control unit 27 sets the charging voltage of the electric double layer capacitor 24 to a predetermined value when the current detected by the first current detector 25 indicates the discharge from the power storage unit 19 to the load 13. You may control the 2nd power converter 23 so that it may discharge.

以上、本実施形態によれば、急速充電可能な電気二重層コンデンサ24の容量は、バックアップ運転中における充電分のみ持てばよいので、約半分に低減することができる。それにより、急速充電ができない蓄電池22の欠点を急速充電可能な電気二重層コンデンサ24を接続することで、克服することができる。また、急速充電可能な電気二重層コンデンサ24の容量を低減し、コストダウンと小型化を図ることができる。   As described above, according to the present embodiment, the capacity of the electric double layer capacitor 24 that can be rapidly charged only needs to be charged during the backup operation, and can be reduced to about half. Thereby, the shortcoming of the storage battery 22 that cannot be quickly charged can be overcome by connecting the electric double layer capacitor 24 that can be rapidly charged. Further, the capacity of the electric double layer capacitor 24 that can be rapidly charged can be reduced, and the cost and size can be reduced.

図2は、蓄電部19を示すブロック図である。蓄電部19は、第1の電力変換器18の直流側に接続する接続端子30,31と接続端子30からの配線32と接続端子31からの配線33を備えており、配線32と配線33には蓄電池22が接続されている。また、配線32は、第2の電力変換器23の接続端子34に接続されており、配線33は、第2の電力変換器23の接続端子35に接続されている。第2の電力変換器23の接続端子36,37には、電気二重層コンデンサ24が接続されている。また、配線32には、配線32に流れる電流、すなわち、蓄電部19に流れる電流を検出する第1の電流検出器25が設けられており、蓄電池22と接続端子34の間には電気二重層コンデンサ24に流れる電流を検出する第2の電流検出器26が設けられている。   FIG. 2 is a block diagram showing the power storage unit 19. The power storage unit 19 includes connection terminals 30 and 31 connected to the DC side of the first power converter 18, a wiring 32 from the connection terminal 30, and a wiring 33 from the connection terminal 31. Is connected to a storage battery 22. The wiring 32 is connected to the connection terminal 34 of the second power converter 23, and the wiring 33 is connected to the connection terminal 35 of the second power converter 23. The electric double layer capacitor 24 is connected to the connection terminals 36 and 37 of the second power converter 23. The wiring 32 is provided with a first current detector 25 that detects a current flowing through the wiring 32, that is, a current flowing through the power storage unit 19, and an electric double layer is provided between the storage battery 22 and the connection terminal 34. A second current detector 26 for detecting the current flowing through the capacitor 24 is provided.

蓄電部19は、第2の制御部27を備えている。第2の制御部27は、第1の電流検出器25で検出される電流値と第2の電流検出器26で検出される電流値との偏差を演算する偏差演算部38と、その偏差に基づいてPI制御を行うPI制御部39と、電気二重層コンデンサ24の電圧を検出する電圧検出部40とその電圧検出部40によって検出される電圧値と基準電圧Vcとの偏差を演算する偏差演算部41と、その偏差に基づいてPI制御を行うPI制御部42とを備えている。また、第2の制御部27は、第1の電流検出器25によって検出した電流値に基づいて電流が蓄電部19から放電している方向か充電している方向かを検出し、それに基づいてPI制御部39からの出力をPWM制御部43に接続するかPI制御部42からの出力をPWM制御部43に接続するかを選択するスイッチ44を制御するスイッチ制御部45を備えている。   The power storage unit 19 includes a second control unit 27. The second control unit 27 includes a deviation calculating unit 38 that calculates a deviation between the current value detected by the first current detector 25 and the current value detected by the second current detector 26, and the deviation is A PI control unit 39 that performs PI control based on this, a voltage detection unit 40 that detects the voltage of the electric double layer capacitor 24, and a deviation calculation that calculates a deviation between the voltage value detected by the voltage detection unit 40 and the reference voltage Vc Unit 41 and a PI control unit 42 that performs PI control based on the deviation. The second control unit 27 detects whether the current is discharging from the power storage unit 19 or charging based on the current value detected by the first current detector 25, and based on the detected value. A switch control unit 45 is provided that controls a switch 44 that selects whether the output from the PI control unit 39 is connected to the PWM control unit 43 or the output from the PI control unit 42 is connected to the PWM control unit 43.

第2の電力変換器23は、リアクトル46とダイオードを備えたスイッチング素子47,48からなり、昇圧又は降圧を行う双方向チョッパ回路を構成している。この第2の電力変換器23では、PWM制御部43からの信号に基づいてスイッチング素子47,48のオンオフを制御することにより、電気二重層コンデンサ24から負荷13への放電か負荷13から電気二重層コンデンサ24への充電かを制御する。   The second power converter 23 includes switching elements 47 and 48 including a reactor 46 and a diode, and constitutes a bidirectional chopper circuit that performs step-up or step-down. In the second power converter 23, the switching from the electric double layer capacitor 24 to the load 13 or the electric power from the load 13 is controlled by controlling on / off of the switching elements 47 and 48 based on the signal from the PWM control unit 43. It controls whether the multilayer capacitor 24 is charged.

上記第2の制御部27による本実施形態に係る無停電電源装置での具体的な制御法を示す。
(1)第1の電流検出器25によって第1の電力変換器18の直流側へ接続されるラインの電流を検出し、第2の電流検出器26によって第2の電力変換器23に流れる電流を検出して、偏差演算部38によって蓄電池22に流れる電流を演算する。
(2)スイッチ制御部45は、バックアップ運転(停電等を検出した場合)中、かつ、第1の電流検出器25によって検出された電流が充電方向であることを検出して、スイッチ44を1に接続する。
(3)PI制御部39は、偏差演算部38によって演算された偏差がゼロになるように第2の電力変換器23と電気二重層コンデンサ24を利用して電流を流す。
(4)第1の電流検出器25によって検出された電流が放電方向を検出した場合、スイッチ制御部45は、スイッチ44を2に接続する。
(5)PI制御部42は、電気二重層コンデンサ24の電圧検出部40によって検出された電圧と規定量Vcとの偏差を偏差演算部41によって演算し、その偏差がゼロになるように制御し、第2の電力変換器23を利用して電気二重層コンデンサ24の電圧を所定値Vcまで放電させる。
(6)スイッチ制御部45が、通常運転(停電等が回復した場合)を検出した場合も(5)と同様の動作となる。
A specific control method in the uninterruptible power supply according to this embodiment by the second control unit 27 will be described.
(1) The current flowing through the second power converter 23 is detected by the second current detector 26 by detecting the current of the line connected to the DC side of the first power converter 18 by the first current detector 25. And the current flowing through the storage battery 22 is calculated by the deviation calculation unit 38.
(2) The switch control unit 45 detects that the current detected by the first current detector 25 is in the charging direction during the backup operation (when a power failure or the like is detected), and sets the switch 44 to 1 Connect to.
(3) The PI control unit 39 allows the current to flow using the second power converter 23 and the electric double layer capacitor 24 so that the deviation calculated by the deviation calculation unit 38 becomes zero.
(4) When the current detected by the first current detector 25 detects the discharge direction, the switch control unit 45 connects the switch 44 to 2.
(5) The PI control unit 42 calculates the deviation between the voltage detected by the voltage detection unit 40 of the electric double layer capacitor 24 and the specified amount Vc by the deviation calculation unit 41 and controls the deviation to be zero. Using the second power converter 23, the voltage of the electric double layer capacitor 24 is discharged to a predetermined value Vc.
(6) The same operation as (5) is performed when the switch control unit 45 detects normal operation (when power failure or the like is recovered).

次に、このように構成された第1実施形態に係る無停電電源装置の動作を図3に示すフローチャートを参照しながら詳細に説明する。   Next, the operation of the uninterruptible power supply according to the first embodiment configured as described above will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG.

ステップS11:まず、交流電源11が正常である通常時には、交流スイッチ15を介して交流電力が負荷13に供給される。
ステップS12:次に、異常検出部20は、交流電源11が停電等したか否かの交流電源11の異常を判定する。
ステップS13:交流電源11が停電等となった場合には、第1の制御部21は、検出信号を交流スイッチ15と第1の電力変換器18に送出する。
ステップS14:交流スイッチ15をオフする。
ステップS15:第1の電力変換器18は、第1の制御部21からの制御信号に基づき、蓄電部19を放電させる。このとき、蓄電部19は第1の制御部21により制御される。これにより、第1の電力変換器18は、負荷13に安定した交流電力を供給し続ける。また、負荷13からの回生電力があるときは、第1の電力変換部18は、その回生電力を蓄電部19に供給する。
ステップS16:異常検出部20は、交流電源11が正常か否か判定する。正常ではないとき、ステップS15を持続する。正常の判定でステップS11に戻る。
Step S <b> 11: First, AC power is supplied to the load 13 via the AC switch 15 when the AC power supply 11 is normal.
Step S12: Next, the abnormality detection unit 20 determines an abnormality of the AC power supply 11 as to whether or not the AC power supply 11 has undergone a power failure or the like.
Step S13: When the AC power supply 11 becomes a power failure or the like, the first control unit 21 sends a detection signal to the AC switch 15 and the first power converter 18.
Step S14: The AC switch 15 is turned off.
Step S15: The first power converter 18 discharges the power storage unit 19 based on the control signal from the first control unit 21. At this time, the power storage unit 19 is controlled by the first control unit 21. Thereby, the first power converter 18 continues to supply stable AC power to the load 13. When there is regenerative power from the load 13, the first power conversion unit 18 supplies the regenerative power to the power storage unit 19.
Step S16: The abnormality detection unit 20 determines whether or not the AC power supply 11 is normal. When it is not normal, step S15 is continued. If normal, the process returns to step S11.

次に、コストを比較すると従来装置よりも発明装置のほうが約半分で回生電力を吸収できる機能を付加できることを説明する。   Next, comparing costs, it will be described that the inventive device can add a function that can absorb regenerative power in about half of the conventional device.

条件として80kW5秒間放電させる能力を持つとともに40kW2秒間の回生電力を吸収できる能力を持つものを考える。このとき、本実施形態では、第2の電力変換器23を備えているため、電気二重層コンデンサの使用電圧範囲は、従来の400V〜300Vよりも幅を持たせることができ、400V〜200Vとする。エネルギー計算を行うと、放電エネルギー80kW×5sec=400kJとなり、吸収エネルギー40kW×2sec=80kJとなる。   As a condition, let us consider what has the ability to discharge 80 kW for 5 seconds and the ability to absorb regenerative power of 40 kW for 2 seconds. At this time, in this embodiment, since the second power converter 23 is provided, the working voltage range of the electric double layer capacitor can be wider than the conventional 400V to 300V, and 400V to 200V. To do. When energy calculation is performed, the discharge energy is 80 kW × 5 sec = 400 kJ, and the absorbed energy is 40 kW × 2 sec = 80 kJ.

本実施形態の無停電電源装置10では、放電エネルギー400kJは蓄電池22から供給されるので電気二重層コンデンサの400V〜200Vの使用電圧範囲に蓄えることができるエネルギーを80KJにすればよい。したがって、必要な容量は、従来のものと異なり、80k=0.5C(400^2−200^2)、C=80k×2÷(400^2−200^2)=1.33Fですむことになる。それゆえ、コストは、400V〜200V、1.3Fの電気二重層コンデンサは、50万円程度、鉛蓄電池50万円、第2の電力変換器23は、100万円となり、合計200万円ですむことになる。   In the uninterruptible power supply 10 of this embodiment, since the discharge energy 400 kJ is supplied from the storage battery 22, the energy that can be stored in the working voltage range of 400 V to 200 V of the electric double layer capacitor may be 80 KJ. Therefore, the required capacity is 80k = 0.5C (400 ^ 2-200 ^ 2) and C = 80k × 2 ÷ (400 ^ 2-200 ^ 2) = 1.33F unlike the conventional one. become. Therefore, the cost is 400V to 200V, 1.3F electric double layer capacitor is about 500,000 yen, lead storage battery 500,000 yen, the second power converter 23 is 1 million yen, a total of 2 million yen It will be.

以上のように、安価で長時間バックアップする機能と負荷からの回生電力を吸収できる機能とを有する無停電電源装置を提供することができる。   As described above, it is possible to provide an uninterruptible power supply device that has a function of backing up at low cost for a long time and a function of absorbing regenerative power from a load.

図4は、本発明の第2の実施形態に係る無停電電源装置の構成を示すブロック図である。第2の実施形態の第1の実施形態と異なる点は、常時インバータ給電方式であることであり、第1の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付し、説明を省略する。無停電電源装置50は、交流電源11を接続するための交流入力端子12と、負荷13を接続するための交流出力端子14と、交流電源11から供給される交流電力を直流電力に変換して直流リンク部52に供給するAC/DCコンバータ51と、直流リンク部52に第1の電力変換器(双方向DC/DCコンバータ)57を介して接続された蓄電部19と、AC/DCコンバータ51、蓄電部19から第1の電力変換器57を介して直流リンク部52に供給される直流電力を所望の交流電力に変換して負荷13に供給するDC/ACコンバータ53と、交流入力端子12から入力された交流電源11の交流電圧が異常か否かを検出する異常検出部20と、異常検出部20が異常を検出したときにAC/DCコンバータ51をオフ状態にし、第1の電力変換器57を制御する第1の制御部54と、を備えている。   FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the uninterruptible power supply according to the second embodiment of the present invention. The difference of the second embodiment from the first embodiment is that it is an always-inverter power supply system. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. . The uninterruptible power supply 50 converts an AC input terminal 12 for connecting the AC power supply 11, an AC output terminal 14 for connecting the load 13, and AC power supplied from the AC power supply 11 into DC power. AC / DC converter 51 to be supplied to DC link unit 52, power storage unit 19 connected to DC link unit 52 via first power converter (bidirectional DC / DC converter) 57, and AC / DC converter 51 A DC / AC converter 53 that converts DC power supplied from the power storage unit 19 to the DC link unit 52 via the first power converter 57 into desired AC power and supplies the AC power to the load 13; and the AC input terminal 12 An abnormality detection unit 20 that detects whether or not the AC voltage of the AC power supply 11 input from is abnormal, and when the abnormality detection unit 20 detects an abnormality, the AC / DC converter 51 is turned off, It includes a first control unit 54 for controlling the first power converter 57.

蓄電部19は、第1の実施形態で説明したものと同様の装置を備えている。   The power storage unit 19 includes the same device as that described in the first embodiment.

AC/DCコンバータ51は、交流電源11から供給される交流電力を直流電力に変換して直流リンク部52に供給する。DC/ACコンバータ53は、直流リンク部52に供給される直流電力を所望の交流電力に変換して負荷13に供給する。   The AC / DC converter 51 converts AC power supplied from the AC power supply 11 into DC power and supplies the DC power to the DC link unit 52. The DC / AC converter 53 converts the DC power supplied to the DC link unit 52 into desired AC power and supplies it to the load 13.

第1の電力変換器57の第1の直流端子55は、AC/DCコンバータ51の直流出力端とDC/ACコンバータ53の直流入力端とを接続する直流リンク部52に接続されている。第1の電力変換器57の第2の直流端子56には蓄電部19が接続され、第1の電力変換器57は、蓄電部19と直流リンク部56との間で双方向に電力を供給するための機能を有し、蓄電部19に対して充電及び放電を行う。   The first DC terminal 55 of the first power converter 57 is connected to the DC link unit 52 that connects the DC output terminal of the AC / DC converter 51 and the DC input terminal of the DC / AC converter 53. The power storage unit 19 is connected to the second DC terminal 56 of the first power converter 57, and the first power converter 57 supplies power bidirectionally between the power storage unit 19 and the DC link unit 56. The power storage unit 19 is charged and discharged.

第1の制御部54は、異常検出部20が、交流電源11の停電等の異常を検出すると、検出信号をAC/DCコンバータ51及び第1の電力変換器57に送出する。   When the abnormality detection unit 20 detects an abnormality such as a power failure of the AC power supply 11, the first control unit 54 sends a detection signal to the AC / DC converter 51 and the first power converter 57.

第1の電力変換器57は、第1の制御部54からの制御信号に基づき、交流電源11が停電等した場合には、蓄電部19を充電から放電に切り替え、蓄電部19に蓄積された電力を直流リンク部52に供給する。また、負荷13からの回生電力を蓄電部19に供給する。   Based on the control signal from the first control unit 54, the first power converter 57 switches the power storage unit 19 from charging to discharging when the AC power supply 11 has a power failure or the like, and is stored in the power storage unit 19. Electric power is supplied to the DC link unit 52. In addition, the regenerative power from the load 13 is supplied to the power storage unit 19.

次に、このように構成された第2実施形態に係る無停電電源装置の動作を図5に示すフローチャートを参照しながら詳細に説明する。   Next, the operation of the uninterruptible power supply according to the second embodiment configured as described above will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG.

ステップS21:まず、交流電源11が正常である通常時には、AC/DCコンバータ51に交流電力が入力され、AC/DCコンバータ51により交流電力を直流電力に変換し、その直流電力をDC/ACコンバータ53により所望の交流電力に変換して負荷13に供給する。
ステップS22:次に、異常検出部20は、交流電源11が停電等したか否か交流電源11の異常を判定する。
ステップS23:交流電源11が停電等した場合には、第1の制御部54は、検出信号をAC/DCコンバータ51及び第1の電力変換器57に送出する。
ステップS24:AC/DCコンバータ51は、動作を停止する。
ステップS25:第1の電力変換器57は、交流電源11が停電等した場合には、第1の制御部54からの制御信号に基づき、蓄電部19を充電から放電に切り替え、蓄電部19に蓄積された電力を直流リンク部52に供給する。これにより、DC/ACコンバータ53は、負荷13に安定した交流電力を供給し続ける。また、負荷13からの回生電力があるときは、第1の電力変換器57は、その回生電力を蓄電部19に供給する。
ステップS26:異常検出部20は、交流電源11が正常か否か判定する。交流電源11が異常のときは、ステップS25を持続する。正常の判定でステップS21に戻る。
Step S21: First, when the AC power supply 11 is normal, AC power is input to the AC / DC converter 51. The AC / DC converter 51 converts the AC power into DC power, and the DC power is converted into the DC / AC converter. The desired AC power is converted by 53 and supplied to the load 13.
Step S22: Next, the abnormality detection unit 20 determines whether the AC power supply 11 is abnormal or not, whether or not the AC power supply 11 has failed.
Step S23: When the AC power supply 11 has a power failure or the like, the first control unit 54 sends a detection signal to the AC / DC converter 51 and the first power converter 57.
Step S24: The AC / DC converter 51 stops its operation.
Step S25: When the AC power supply 11 has a power failure or the like, the first power converter 57 switches the power storage unit 19 from charging to discharging based on the control signal from the first control unit 54. The accumulated power is supplied to the DC link unit 52. As a result, the DC / AC converter 53 continues to supply stable AC power to the load 13. When there is regenerative power from the load 13, the first power converter 57 supplies the regenerative power to the power storage unit 19.
Step S26: The abnormality detection unit 20 determines whether or not the AC power supply 11 is normal. When AC power supply 11 is abnormal, step S25 is continued. If the determination is normal, the process returns to step S21.

このように、第2実施形態に係る無停電電源装置50によれば、安価で長時間バックアップする機能と負荷からの回生電力を吸収できる機能とを有する無停電電源装置を提供することができる。   Thus, according to the uninterruptible power supply 50 according to the second embodiment, it is possible to provide an uninterruptible power supply that has an inexpensive and long-time backup function and a function that can absorb regenerative power from a load.

なお、上記実施形態では、第2のエネルギー蓄積貯蔵要素は、電気二重層コンデンサ24であるとして説明したが、フライホイール式電力貯蔵装置を用いることができる。図6は、フライホイール式電力貯蔵装置を示す図である。これを用いるときは、図2で示した第2の電力変換器23の接続端子36,37に接続端子62,63を備えたインバータ61を接続し、そのインバータ61に接続されたフライホイール式電力貯蔵装置60を接続する。これにより、電気二重層コンデンサを用いたときと同様の効果を得ることができる。このとき用いるインバータは、従来のトランジスタ等の半導体スイッチング素子を使った3相ブリッジ構成のスイッチング回路として構成することができる。   In the above embodiment, the second energy storage and storage element has been described as being the electric double layer capacitor 24, but a flywheel power storage device can be used. FIG. 6 is a diagram showing a flywheel power storage device. When this is used, an inverter 61 having connection terminals 62 and 63 is connected to the connection terminals 36 and 37 of the second power converter 23 shown in FIG. 2 and the flywheel power connected to the inverter 61 is connected. A storage device 60 is connected. Thereby, the same effect as when an electric double layer capacitor is used can be obtained. The inverter used at this time can be configured as a switching circuit having a three-phase bridge configuration using a conventional semiconductor switching element such as a transistor.

また、上記実施形態では、第1の制御部21と第2の制御部27を設けて説明したが、第1の制御部21の機能と第2の制御部27の機能を一つの制御部によって持たせるようにしてもよい。   In the above embodiment, the first control unit 21 and the second control unit 27 are provided. However, the function of the first control unit 21 and the function of the second control unit 27 are performed by one control unit. You may make it have.

さらに、第2実施形態において、第1の電力変換器57を設けているが、第1の電力変換器57を設けず、蓄電部19を直接直流リンク部52に接続するようにしてもよい。また、AC/DCコンバータ51は、ブリッジ構成のダイオード整流回路であってもよい。   Furthermore, although the first power converter 57 is provided in the second embodiment, the power storage unit 19 may be directly connected to the DC link unit 52 without providing the first power converter 57. The AC / DC converter 51 may be a diode rectifier circuit having a bridge configuration.

以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、また数値および各構成の組成(材質)等については例示にすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。   The configurations, shapes, sizes, and arrangement relationships described in the above embodiments are merely schematically shown to the extent that the present invention can be understood and implemented, and the numerical values and the compositions (materials) of the respective components Is just an example. Therefore, the present invention is not limited to the described embodiments, and can be variously modified without departing from the scope of the technical idea shown in the claims.

本発明に係る無停電電源装置は、モータ等を駆動する無停電電源装置として利用される。   The uninterruptible power supply according to the present invention is used as an uninterruptible power supply that drives a motor or the like.

10 無停電電源装置
11 交流電源
12 交流入力端子
13 負荷
14 交流出力端子
15 交流スイッチ
16 交流端子
17 直流端子
18 第1の電力変換器
19 蓄電部
20 異常検出部
21 第1の制御部
22 蓄電池
23 第2の電力変換器
24 電気二重層コンデンサ
25 第1の電流検出器
26 第2の電流検出器
27 第2の制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Uninterruptible power supply 11 AC power supply 12 AC input terminal 13 Load 14 AC output terminal 15 AC switch 16 AC terminal 17 DC terminal 18 1st power converter 19 Power storage part 20 Abnormality detection part 21 1st control part 22 Storage battery 23 Second power converter 24 Electric double layer capacitor 25 First current detector 26 Second current detector 27 Second controller

Claims (9)

交流電源を接続するための交流入力端子と、
負荷を接続するための交流出力端子と、
前記交流入力端子と前記交流出力端子との間に接続された交流スイッチと、
交流端子と直流端子とを有し、前記交流端子が前記交流出力端子側で前記交流スイッチに接続された第1の電力変換器と、
前記第1の電力変換器の前記直流端子に接続された蓄電手段と、
前記交流入力端子から入力された交流電圧が異常か否かを検出する異常検出手段と、
前記異常検出手段が異常を検出すると、前記交流スイッチをオフ状態にし、前記第1の電力変換器を制御する第1の制御手段と、を備え、
前記蓄電手段は、第1のエネルギー蓄積貯蔵要素と、第2の電力変換器を介して前記第1のエネルギー蓄積貯蔵要素と並列に接続された回生電力を吸収するための第2のエネルギー蓄積貯蔵要素と、当該蓄電手段に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段からの検出電流に基づいて前記第2の電力変換器を制御する第2の制御手段と、を備えることを特徴とする無停電電源装置。
AC input terminal for connecting AC power supply,
AC output terminal for connecting the load,
An AC switch connected between the AC input terminal and the AC output terminal;
A first power converter having an AC terminal and a DC terminal, wherein the AC terminal is connected to the AC switch on the AC output terminal side;
Power storage means connected to the DC terminal of the first power converter;
An abnormality detecting means for detecting whether or not the AC voltage input from the AC input terminal is abnormal;
A first control means for turning off the AC switch and controlling the first power converter when the abnormality detection means detects an abnormality; and
The power storage means includes a first energy storage and storage element and a second energy storage and storage for absorbing regenerative power connected in parallel with the first energy storage and storage element via a second power converter. Element, current detection means for detecting a current flowing through the power storage means, and second control means for controlling the second power converter based on a detection current from the current detection means. An uninterruptible power supply.
交流電源を接続するための交流入力端子と、
負荷を接続するための交流出力端子と、
前記交流入力端子から入力された交流電力を直流電力に変換して直流リンク部に出力するAC/DCコンバータと、
前記直流リンク部から入力された直流電力を別の交流電力に変換して前記交流出力端子に出力するDC/ACコンバータと、
第1の直流端子と第2の直流端子とを有し、前記第1の直流端子が前記直流リンク部に接続された第1の電力変換器と、
前記第1の電力変換器の前記第2の直流端子に接続された蓄電手段と、
前記交流入力端子から入力された交流電圧が異常か否かを検出する異常検出手段と、
前記異常検出手段が異常を検出すると、前記AC/DCコンバータをオフ状態にし、前記第1の電力変換器を制御する第1の制御手段と、を備え、
前記蓄電手段は、第1のエネルギー蓄積貯蔵要素と、第2の電力変換器を介して前記第1のエネルギー蓄積貯蔵要素と並列に接続された回生電力を吸収するための第2のエネルギー蓄積貯蔵要素と、当該蓄電手段に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段からの検出電流に基づいて前記第2の電力変換器を制御する第2の制御手段と、を備えることを特徴とする無停電電源装置。
AC input terminal for connecting AC power supply,
AC output terminal for connecting the load,
An AC / DC converter that converts AC power input from the AC input terminal into DC power and outputs the DC power to the DC link unit;
A DC / AC converter that converts the DC power input from the DC link unit into another AC power and outputs the AC power to the AC output terminal;
A first power converter having a first DC terminal and a second DC terminal, wherein the first DC terminal is connected to the DC link unit;
Power storage means connected to the second DC terminal of the first power converter;
An abnormality detecting means for detecting whether or not the AC voltage input from the AC input terminal is abnormal;
A first control means for turning off the AC / DC converter and controlling the first power converter when the abnormality detection means detects an abnormality;
The power storage means includes a first energy storage and storage element and a second energy storage and storage for absorbing regenerative power connected in parallel with the first energy storage and storage element via a second power converter. Element, current detection means for detecting a current flowing through the power storage means, and second control means for controlling the second power converter based on a detection current from the current detection means. An uninterruptible power supply.
前記第2の制御手段は、前記異常検出手段が異常を検出し、かつ前記電流検出手段からの検出電流が前記負荷から前記蓄電手段への充電を示すとき、前記第2のエネルギー蓄積貯蔵要素を充電させるように前記第2の電力変換器を制御することを特徴とする請求項1または2記載の無停電電源装置。   The second control means detects the second energy storage and storage element when the abnormality detection means detects an abnormality and the detected current from the current detection means indicates charging from the load to the power storage means. The uninterruptible power supply according to claim 1 or 2, wherein the second power converter is controlled so as to be charged. 前記第2の制御手段は、前記電流検出手段からの検出電流が前記蓄電手段から前記負荷への放電を示すとき、前記第2のエネルギー蓄積貯蔵要素の充電電圧を所定値になるまで放電させるように前記第2の電力変換器を制御することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の無停電電源装置。   The second control means discharges the charging voltage of the second energy storage and storage element to a predetermined value when the detected current from the current detection means indicates discharge from the power storage means to the load. The uninterruptible power supply according to any one of claims 1 to 3, wherein the second power converter is controlled. 前記蓄電手段は、前記電流検出手段としての第1の電流検出器と、前記第2のエネルギー蓄積貯蔵要素に流れる電流を検出する第2の電流検出器とを備え、
前記第2の制御手段は、前記異常検出手段が異常を検出し、かつ前記第1の電流検出器からの検出電流が前記負荷から前記蓄電手段への充電を示すとき、前記第2のエネルギー蓄積貯蔵要素を充電させるために、前記第1の電流検出器からの検出電流と、前記第2の電流検出器からの検出電流との差がゼロになるように前記第2の電力変換器を制御することを特徴とする請求項1または2記載の無停電電源装置。
The power storage means includes a first current detector as the current detection means, and a second current detector that detects a current flowing through the second energy storage and storage element,
The second control means detects the second energy storage when the abnormality detection means detects an abnormality and the detected current from the first current detector indicates charging from the load to the power storage means. In order to charge the storage element, the second power converter is controlled so that the difference between the detected current from the first current detector and the detected current from the second current detector becomes zero. The uninterruptible power supply according to claim 1 or 2.
前記第2の制御手段は、前記電流検出手段としての第1の電流検出器からの検出電流が前記蓄電手段から前記負荷への放電を示すとき、前記第2のエネルギー蓄積貯蔵要素の充電電圧を所定値になるまで放電させるように前記第2の電力変換器を制御することを特徴とする請求項1,2,5のいずれか1項に記載の無停電電源装置。   When the detection current from the first current detector as the current detection means indicates the discharge from the power storage means to the load, the second control means determines the charging voltage of the second energy storage and storage element. The uninterruptible power supply according to any one of claims 1, 2, and 5, wherein the second power converter is controlled to discharge until a predetermined value is reached. 前記第1のエネルギー蓄積貯蔵要素は、蓄電池であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の無停電電源装置。   The uninterruptible power supply according to any one of claims 1 to 6, wherein the first energy storage and storage element is a storage battery. 前記第2のエネルギー蓄積貯蔵要素は、電気二重層コンデンサであることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の無停電電源装置。   The uninterruptible power supply according to any one of claims 1 to 7, wherein the second energy storage and storage element is an electric double layer capacitor. 前記第2のエネルギー蓄積貯蔵要素は、フライホイール式電力貯蔵装置であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の無停電電源装置。   The uninterruptible power supply according to any one of claims 1 to 7, wherein the second energy storage and storage element is a flywheel power storage device.
JP2010219291A 2010-09-29 2010-09-29 Uninterruptible power system Active JP5561071B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010219291A JP5561071B2 (en) 2010-09-29 2010-09-29 Uninterruptible power system
CN201110283146.8A CN102437597B (en) 2010-09-29 2011-09-22 Blackout-free power supply device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010219291A JP5561071B2 (en) 2010-09-29 2010-09-29 Uninterruptible power system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012075274A JP2012075274A (en) 2012-04-12
JP5561071B2 true JP5561071B2 (en) 2014-07-30

Family

ID=45985516

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010219291A Active JP5561071B2 (en) 2010-09-29 2010-09-29 Uninterruptible power system

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP5561071B2 (en)
CN (1) CN102437597B (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101643705B1 (en) * 2015-09-11 2016-07-29 성신전기공업(주) Apparatus and method for controlling ups
CN108141140B (en) * 2015-09-30 2020-10-30 东芝三菱电机产业系统株式会社 Uninterruptible power supply device
CN108370174B (en) * 2015-12-01 2021-06-04 东芝三菱电机产业系统株式会社 Uninterruptible power supply device
KR102193826B1 (en) * 2016-04-14 2020-12-22 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 Uninterruptible power supply
EP3444923A1 (en) * 2016-04-15 2019-02-20 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Uninterruptible power source device
US11411427B2 (en) * 2018-08-03 2022-08-09 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Uninterruptible power supply apparatus
CN112189302B (en) * 2018-11-20 2024-02-13 东芝三菱电机产业系统株式会社 Uninterruptible power supply device
CN110190647A (en) * 2019-05-31 2019-08-30 国网天津市电力公司 A kind of 10kV power distribution network does not have a power failure electric power operation car
KR102195370B1 (en) * 2020-04-27 2020-12-28 성신전기공업(주) Apparatus for contrlling ups

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0564378A (en) * 1990-11-20 1993-03-12 Mitsubishi Electric Corp Uninterruptible power supply device
JP2943133B2 (en) * 1994-04-30 1999-08-30 キヤノン株式会社 Insulation state measuring method, insulation state determination device, and distributed power generation device using the same
JP2000318939A (en) * 1999-05-13 2000-11-21 Mitsubishi Rayon Co Ltd Power levelling device for elevator
JP4186721B2 (en) * 2003-06-16 2008-11-26 株式会社日立製作所 Motor drive system
CN2640097Y (en) * 2003-07-16 2004-09-08 比亚迪股份有限公司 Charge-discharge device for lithium secondary battery
JP2005295666A (en) * 2004-03-31 2005-10-20 Sanken Electric Co Ltd Power supply
JP4333646B2 (en) * 2005-07-06 2009-09-16 トヨタ自動車株式会社 Electric power steering device
JP4347277B2 (en) * 2005-08-24 2009-10-21 三菱電機株式会社 Power buffer device system
US20100181828A1 (en) * 2007-07-25 2010-07-22 Panasonic Corporation Electric power source device for vehicle
JP5029331B2 (en) * 2007-12-06 2012-09-19 パナソニック株式会社 Vehicle power supply
US8138720B2 (en) * 2008-02-26 2012-03-20 Afs Trinity Power Corporation System and method for dual energy storage management

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012075274A (en) 2012-04-12
CN102437597A (en) 2012-05-02
CN102437597B (en) 2015-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5561071B2 (en) Uninterruptible power system
JP3606780B2 (en) Uninterruptible power system
JP6725647B2 (en) Uninterruptible power system
TWI608686B (en) Uninterruptible power supply device
JP2011010412A (en) Autonomous operation control system of important load
JP4770795B2 (en) Uninterruptible power system
JP2010016996A (en) Uninterruptible power supply unit
JP3618273B2 (en) DC feeder system for electric railway
JP2012143056A (en) Power supply device for elevator
JP2014017990A (en) Power conversion device
JP6279229B2 (en) Charge / discharge control device
WO2012131995A1 (en) Alternating current motor drive device
JP2017011910A (en) Uninterruptible power supply device
JP2009261161A (en) Instantaneous voltage drop protective device
JP5772118B2 (en) Lifting device drive system and non-powered lifting device including the same
JP5615427B2 (en) AC motor drive device
JP5169865B2 (en) Power converter
JP6095894B2 (en) Voltage drop protection device for DC power supply
KR20180132869A (en) Uninterruptible power supply
JP4962032B2 (en) Control method of DC power supply system
CN110739765A (en) DC power supply system
JP5546438B2 (en) AC motor drive device
JP2009247193A (en) Instantaneous voltage-drop compensator in inverter apparatus
JPH09130995A (en) Uninterruptive power supply
JP5306834B2 (en) DC / DC converter system and control method at abnormality detection in the system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130906

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140509

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140513

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140526

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5561071

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250