JP5706739B2 - 電力変換システム - Google Patents

Description

この発明は電力変換システムに関し、特に、並列接続された複数の電力変換装置を備えた電力変換システムに関する。

従来より、並列接続された複数の無停電電源装置によって負荷を駆動する無停電電源システムが知られている。この無停電電源システムでは、全無停電電源装置で負荷電流を平等に分担して負荷を駆動する。このシステムでは、１台の無停電電源装置が故障した場合でも、残りの無停電電源装置によって負荷を駆動することが可能となっている。

また、従来の他の無停電電源システムでは、負荷電流に応じて、無停電電源装置の運転台数を変更する（たとえば、特許文献１参照）。このシステムでは、不要な無停電電源装置を停止させることにより、無停電電源装置で発生する損失を低減することができる。

特開平３−１２４２２８号公報

ところで、無停電電源装置とは別の電源を負荷に接続したい場合がある。この場合、別電源から負荷に十分な電力が供給されているときは、全無停電電源装置が停止される。この状態で別電源が故障停止すると、無停電電源装置が起動するまでの間は負荷への電力供給が停止してしまうと言う問題がある。

それゆえに、この発明の主たる目的は、電力変換装置とは別の電源が故障した場合でも、負荷への電力供給が停止することのない電力変換システムを提供することである。

この発明に係る電力変換システムは、第１の電源と電源ノードとの間に並列接続され、各々が、第１の電源から供給される第１の電力を第２の電力に変換して電源ノードに供給する複数の電力変換装置と、第３の電力を電源ノードに供給する第２の電源と、電源ノードから負荷に流れる電流を検出する電流検出器と、電流検出器によって検出された電流を供給するために必要な台数の電力変換装置を選択し、選択した各電力変換装置を運転させるとともに残りの各電力変換装置を停止させる制御部とを備えたものである。第２の電源が正常である場合は第２の電源から供給される第３の電力によって負荷が駆動され、第２の電源が故障した場合は運転中の電力変換器から供給される第２の電力によって負荷が駆動される。第２の電源から負荷に電流が供給されている場合でも、その電流を供給するために必要な台数の電力変換装置が運転され、第２の電源が故障した場合は運転中の電力変換器から負荷に電流が供給される。したがって、別電源である第２の電源が故障停止した場合でも、運転中の電力変換装置から負荷に即座に電力供給されるので、負荷への電力供給が停止されることがない。

以上のように、この発明によれば、電力変換装置とは別の電源が故障した場合でも、負荷への電力供給が停止することがない。

この発明の実施の形態１による電力変換システムの構成を示す回路ブロック図である。 図１に示した制御部の構成を示す回路ブロック図である。 図２に示した記憶部に格納されたテーブルを示す図である。 図１に示した電力変換システムの動作を示すタイムチャートである。 実施の形態１の比較例を示す回路ブロック図である。 実施の形態１の変更例を示す図である。 実施の形態１の他の変更例を示す回路ブロック図である。 実施の形態１のさらに他の変更例を示す回路ブロック図である。 この発明の実施の形態２による電力変換システムの構成を示す回路ブロック図である。 実施の形態２の変更例を示す図である。 実施の形態２の他の変更例を示す回路ブロック図である。

[実施の形態１]
本発明の実施の形態１の電力変換システムは、図１に示すように、複数台（図では３台）のコンバータＣ１〜Ｃ３、直流電源１、電流センサ２、および制御部３を備える。コンバータＣ１〜Ｃ３の入力ノードはともにノードＮ１に接続され、コンバータＣ１〜Ｃ３の出力ノードはともにノードＮ２に接続される。ノードＮ１は商用交流電源４に接続され、ノードＮ２は負荷５に接続される。コンバータＣ１〜Ｃ３の各々は、商用交流電源４からノードＮ１を介して供給される商用周波数の交流電力を直流電力に変換し、その直流電力をノードＮ２を介して負荷５に供給する。

直流電源１は、たとえば太陽電池であり、ノードＮ２に接続されて直流電力を生成し、その直流電力をノードＮ２を介して負荷５に供給する。電流センサ２は、コンバータＣ１〜Ｃ３および直流電源１から負荷５に供給される電流を検出し、検出した電流値を示す信号を制御部３に与える。制御部３は、電流センサ２の出力信号に基づいて、電流センサ２によって検出された値の電流を供給するのに必要なコンバータの台数（たとえば１台）を求め、その台数のコンバータ（たとえばＣ１）のみを運転させ、残りのコンバータ（この場合、Ｃ２，Ｃ３）を停止させる。

また、制御部３は、複数のコンバータＣ１〜Ｃ３の運転時間が等しくなるように、運転させるコンバータを予め定められた周期で変更する。たとえば、制御部３は、運転させるコンバータを１日周期で変更し、３台のコンバータＣ１〜Ｃ３を１台ずつ順繰りに運転させる。なお、制御部３をコンバータＣ１〜Ｃ３の各々の制御部（図示せず）に含ませておき、１台のコンバータの制御部３によって３台のコンバータＣ１〜Ｃ３を制御してもよい。

制御部３は、図２に示すように、比較回路１１，１２、運転台数決定部１３、タイマ１４、記憶部１５、故障検出部１６、および運転指令部１７を含む。比較回路１１は、電流センサ２で検出された負荷電流Ｉと定格電流の３３％に相当するしきい値電流Ｉｔｈ１との高低を比較する。比較回路１１の出力信号φ１１は、負荷電流Ｉがしきい値電流Ｉｔｈ１よりも低い場合は「Ｌ」レベルにされ、負荷電流Ｉがしきい値電流Ｉｔｈ１よりも高い場合は「Ｈ」レベルにされる。

比較回路１２は、電流センサ２で検出された負荷電流Ｉと定格電流の６６％に相当するしきい値電流Ｉｔｈ２との高低を比較する。比較回路１２の出力信号φ１２は、負荷電流Ｉがしきい値電流Ｉｔｈ２よりも低い場合は「Ｌ」レベルにされ、負荷電流Ｉがしきい値電流Ｉｔｈ２よりも高い場合は「Ｈ」レベルにされる。

運転台数決定部１３は、比較回路１１，１２の出力信号φ１１，φ１２に基づいて、コンバータの運転台数を決定する。信号φ１１，φ１２がともに「Ｌ」レベルである場合は、負荷電流Ｉが定格電流の３３％よりも小さいので、コンバータの運転台数は１台に決定される。また、信号φ１１，φ１２がそれぞれ「Ｈ」レベルおよび「Ｌ」レベルである場合は、負荷電流Ｉが定格電流の３３％よりも大きく、６６％よりも小さいので、コンバータの運転台数は２台に決定される。また、信号φ１１，φ１２がともに「Ｈ」レベルである場合は、負荷電流Ｉが定格電流の６６％よりも大きいので、コンバータの運転台数は３台に決定される。

タイマ１４は、クロック信号ＣＬＫのパルス数をカウントするカウンタを含み、カウンタのカウント値が０，１，２の場合はそれぞれ期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を示す信号を出力する。カウンタのカウント値が２のときにクロック信号ＣＬＫのパルスが入力されると、カウンタのカウント値は０に戻る。

記憶部１５には、図３に示されるテーブルが格納されている。テーブルの最上欄には期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３が示され、第２欄には運転台数が１台の場合に期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３で運転されるコンバータの番号Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３が示されている。また、第３欄には運転台数が２台の場合に期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３で運転されるもう１台のコンバータの番号Ｃ２，Ｃ３，Ｃ１が示され、第４欄には運転台数が３台の場合に期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３で運転されるもう１台のコンバータの番号Ｃ３，Ｃ１，Ｃ２が示されている。

運転指令部１７は、記憶部１５に格納されたテーブルを参照して、運転台数決定部１３によって決定された台数のコンバータを運転させる。すなわち、運転指令部１７は、運転台数決定部１３によって運転台数が１台と決定された場合は、タイマ１４の出力信号によって示される期間Ｔ１〜Ｔ３においてそれぞれコンバータＣ１〜Ｃ３を運転させる。また、運転指令部１７は、運転台数決定部１３によって運転台数が２台と決定された場合は、タイマ１４の出力信号によって示される期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３においてそれぞれコンバータＣ１とＣ２，Ｃ２とＣ３，Ｃ３とＣ１を運転させる。また、運転指令部１７は、運転台数決定部１３によって運転台数が３台と決定された場合は、タイマ１４の出力信号によって示される期間Ｔ１〜Ｔ３に関係無く、３台のコンバータＣ１〜Ｃ３を運転させる。

また、運転指令部１７は、ある期間において、運転台数決定部１３によって運転台数が変更された場合も、図３のテーブルに従ってコンバータを運転させる。たとえば、期間Ｔ１において運転台数が３台から２台に変更された場合は、運転させていた３台のコンバータＣ１〜Ｃ３のうちのコンバータＣ３を停止させる。また、期間Ｔ２において運転台数が１台から２台に変更された場合は、運転中のコンバータＣ２に加えてコンバータＣ３を運転させる。

また、故障検出部１６は、コンバータＣ１〜Ｃ３の各々の故障の有無を検出し、検出結果を示す信号を運転指令部１７に与える。たとえば、故障検出部１６によって１台のコンバータ（たとえばＣ１）の故障が検出され、運転台数決定部１３によって運転台数が１台と決定された場合は、タイマ１４の出力信号に関係無く、予め定められた周期で残りの２台のコンバータ（この場合、Ｃ２とＣ３）が交互に運転される。また、故障検出部１６によって１台のコンバータ（たとえばＣ１）の故障が検出され、運転台数決定部１３によって運転台数が２台と決定された場合は、タイマ１４の出力信号に関係無く、２台のコンバータ（この場合、Ｃ２とＣ３）が運転される。

図４は、この無停電電源システムの動作を例示するタイムチャートである。ある時刻ｔ０において、３台のコンバータＣ１〜Ｃ３の運転が開始され、負荷電流Ｉが検出される。負荷電流Ｉとしきい値電流Ｉｔｈ１，Ｉｔｈ２が比較され、その比較結果に基づいてコンバータの運転台数が決定される。ここでは、１台と決定されたものとする。

時間ｔ１において、タイマ１４内のカウンタのカウント値が０にリセットされ、タイマ１４から期間Ｔ１を示す信号が出力される。運転指令部１７は、図３のテーブルを参照してコンバータＣ１のみを運転させ、残りのコンバータＣ２，Ｃ３を停止させる。

時間ｔ２において、タイマ１４内のカウンタのカウント値がインクリメント（＋１）されて１となり、タイマ１４から期間Ｔ２を示す信号が出力される。運転指令部１７は、図３のテーブルを参照してコンバータＣ２を運転させた後、残りのコンバータＣ３，Ｃ１を停止させる。

時間ｔ３において、タイマ１４内のカウンタのカウント値がインクリメント（＋１）されて２となり、タイマ１４から期間Ｔ３を示す信号が出力される。運転指令部１７は、図３のテーブルを参照してコンバータＣ３を運転させた後、残りのコンバータＣ１，Ｃ２を停止させる。

時間ｔ４において、タイマ１４内のカウンタのカウント値がリセットされて０となり、タイマ１４から期間Ｔ１を示す信号が出力される。運転指令部１７は、図３のテーブルを参照してコンバータＣ１を運転させた後、残りのコンバータＣ２，Ｃ３を停止させる。

その後、負荷電流Ｉが増大し、運転台数決定部１３によって運転台数が２台と決定されたものとする。時間ｔ５において、運転指令部１７は、図３のテーブルを参照してコンバータＣ１に加えて、コンバータＣ２の運転を開始させる。

時間ｔ６において、タイマ１４内のカウンタのカウント値がインクリメント（＋１）されて１となり、タイマ１４から期間Ｔ２を示す信号が出力される。運転指令部１７は、図３のテーブルを参照してコンバータＣ２，Ｃ３を運転させた後、残りのコンバータＣ１を停止させる。

時間ｔ７において、タイマ１４内のカウンタのカウント値がインクリメント（＋１）されて２となり、タイマ１４から期間Ｔ３を示す信号が出力される。運転指令部１７は、図３のテーブルを参照してコンバータＣ３，Ｃ１を運転させた後、残りのコンバータＣ２を停止させる。

この実施の形態１では、コンバータＣ１〜Ｃ３とは別電源である直流電源１から負荷５に十分な電力が供給されている場合でも、その電力を供給するために必要な台数のコンバータが運転される。したがって、直流電源１が故障停止した場合でも、運転中のコンバータから負荷５に即座に電力供給されるので、負荷５への電力供給が停止されることがない。

また、直流電源１の出力が変動する場合でも、負荷電流が一定であるときはコンバータの運転台数は変化しない。

また、３台のコンバータＣ１〜Ｃ３のうちの負荷電流を供給するために必要な台数のコンバータを選択し、選択した各コンバータを運転させるとともに残りの各コンバータを停止させる。したがって、負荷電流に関係無く全コンバータＣ１〜Ｃ３を運転する場合に比べ、コンバータＣ１〜Ｃ３で発生する損失を小さくすることができ、効率を高くすることができる。

また、３台のコンバータＣ１〜Ｃ３の運転時間が互いに等しくなるように、運転させるコンバータを予め定められた周期で変更する。したがって、各コンバータの連続運転時間を短くすることができ、コンバータの故障を減らすことができる。また、停止中に故障したコンバータを迅速に見つけることができる。

［比較例］
図５は、実施の形態１の比較例を示す回路ブロック図であって、図１と対比される図である。図５において、この電力変換システムが図１の電力変換システムと異なる点は、直流電源１がノードＮ２と負荷５の間の配線のうちの電流センサ２よりも負荷５側のノードＮ３に接続されている点である。この比較例では、直流電源１から負荷５に十分な電流が供給されている場合は、コンバータＣ１〜Ｃ３から負荷５に電流が流れないので、コンバータＣ１〜Ｃ３の運転が停止される。この状態で直流電源１が故障停止した場合、コンバータＣ１〜Ｃ３が起動されるまでの間は、負荷５に電流が供給されないことになる。

［変更例１］
上記実施の形態１では、３台のコンバータＣ１〜Ｃ３を備えた場合について説明したが、４台以上のコンバータを備えた場合も同様である。たとえば、４台のコンバータＣ１〜Ｃ４を備えた場合、タイマ１４は、クロック信号ＣＬＫのパルス数をカウントするカウンタを含み、カウンタのカウント値が０，１，２，３の場合はそれぞれ期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４を示す信号を出力する。カウンタのカウント値が３のときにクロック信号ＣＬＫのパルスが入力されると、カウンタのカウント値は０に戻る。

記憶部１５には、図６に示されるテーブルが格納される。テーブルの最上欄には期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４が示され、第２欄には運転台数が１台の場合に期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４で運転されるコンバータの番号Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４が示されている。また、第３欄には運転台数が２台の場合に期間にＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４で運転されるもう１台のコンバータの番号Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ１が示され、第４欄には運転台数が３台の場合に期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４で運転されるもう１台のコンバータの番号Ｃ３，Ｃ４，Ｃ１，Ｃ２が示され、第５欄には運転台数が４台の場合に期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４で運転されるもう１台のコンバータの番号Ｃ４，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３が示されている。

運転指令部１７は、運転台数決定部１３によって運転台数が１台と決定された場合は、タイマ１４の出力信号によって示される期間Ｔ１〜Ｔ４においてそれぞれコンバータＣ１〜Ｃ４を運転させる。また、運転指令部１７は、運転台数決定部１３によって運転台数が２台と決定された場合は、タイマ１４の出力信号によって示される期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４においてそれぞれコンバータＣ１とＣ２，Ｃ２とＣ３，Ｃ３とＣ４，Ｃ４とＣ１を運転させる。

また、運転指令部１７は、運転台数決定部１３によって運転台数が３台と決定された場合は、タイマ１４の出力信号によって示される期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４においてそれぞれコンバータＣ１とＣ２とＣ３，Ｃ２とＣ３とＣ４，Ｃ３とＣ４とＣ１，Ｃ４とＣ１とＣ２を運転させる。また、運転指令部１７は、運転台数決定部１３によって運転台数が４台と決定された場合は、タイマ１４の出力信号によって示される期間Ｔ１〜Ｔ４に関係無く、４台のコンバータＣ１〜Ｃ４を運転させる。

また、記憶部１５には、１台のコンバータが故障した場合のテーブルも格納されている。たとえば、コンバータＣ４が故障した場合のテーブルとして図３のテーブルが格納されている。この場合、タイマ１４は、期間Ｔ１〜Ｔ４を示す信号の代わりに期間Ｔ１〜Ｔ３を示す信号を出力し、図１〜図４で示したシステムと同じ動作が行なわれる。この変更例１でも、実施の形態１と同じ効果が得られる。

［変更例２］
上記実施の形態１では、負荷５を駆動するため最低限必要な台数のコンバータを運転したが、この変更例２では、それに加えて予備のコンバータを運転し、いわゆる冗長運転を行なう。運転指令部１７は、運転台数決定部１３によって決定された台数に１を加えた台数のコンバータを運転させる。たとえば、負荷電流Ｉが定格電流の３３％よりも低い場合、上記実施の形態１では１台のコンバータのみを運転させたが、この変更例では２台のコンバータを運転させる。この場合、運転中に１台のコンバータが突然故障しても、もう１台のコンバータによって負荷５を駆動することができる。運転させるコンバータのローテーションは、実施の形態１と同様に行なわれる。

［変更例３］
図７は、実施の形態１の変更例３を示す回路ブロック図であって、図１と対比される図である。図７において、この電力変換システムが図１の電力変換システムと異なる点は、商用交流電源４が直流電源６で置換され、コンバータＣ１〜Ｃ３がＤＣ／ＤＣコンバータＣ１１〜Ｃ１３で置換されている点である。直流電源６は、たとえば燃料電池であり、ノードＮ１を介してＤＣ／ＤＣコンバータＣ１１〜Ｃ１３に直流電力を供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータＣ１１〜Ｃ１３の各々は、直流電源６からノードＮ１を介して供給される直流電圧を所定の直流電圧に変換し、その直流電圧をノードＮ２を介して負荷５に供給する。電流センサ２は、直流電源１およびＤＣ／ＤＣコンバータＣ１１〜Ｃ１３から負荷５に供給される電流を検出し、その検出値を示す信号を制御部３に与える。

制御部３は、電流センサ２からの信号によって示される電流を供給するために必要な台数のＤＣ／ＤＣコンバータを選択し、選択した各ＤＣ／ＤＣコンバータを運転させるとともに、残りの各ＤＣ／ＤＣコンバータを停止させる。また、制御部３は、３台のＤＣ／ＤＣコンバータＣ１１〜Ｃ１３の運転時間が互いに等しくなるように、運転させるＤＣ／ＤＣコンバータを予め定められた周期で変更する。この変更例３でも、実施の形態１と同じ効果が得られる。

［変更例４］
図８は、実施の形態１の変更例４を示す回路ブロック図であって、図１と対比される図である。図８において、この電力変換システムが図１の電力変換システムと異なる点は、コンバータＣ１〜Ｃ３が無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ３で置換され、直流電源１が交流電源２４で置換されている点である。

無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ３の各々は、コンバータ２１、バッテリ２２、およびインバータ２３を含む。３台のコンバータ２１の入力ノードはノードＮ１に共通接続され、ノードＮ１は商用交流電源４に接続される。コンバータ２１は、商用交流電源４からの商用交流電力を直流電力に変換する。バッテリ２２は、コンバータ２１で生成された直流電力を蓄える。インバータ２３は、コンバータ２１またはバッテリ２２から供給される直流電力を交流電力に変換する。３台のインバータ２３の出力ノードはノードＮ２に共通接続されている。

商用交流電源４から交流電力が供給されている場合は、コンバータ２１で生成された直流電力がバッテリ２２に蓄えられるとともに、インバータ２３に供給され、インバータ２３で生成された交流電力は負荷５に供給される。商用交流電源４からの交流電力の供給が停止された場合（停電時）は、コンバータ２１が停止され、バッテリ２２に蓄えられた直流電力がインバータ２３に供給され、インバータ２３で生成された交流電力は負荷５に供給される。したがって、バッテリ２２に直流電力が貯蔵されている期間は、停電時でも負荷５を駆動することができる。

交流電源２４は、たとえば発電機であり、ノードＮ２に接続されて商用周波数の交流電力を生成し、その交流電力を負荷５に供給する。電流センサ２は、交流電源２４および無停電電源装置Ｕ１〜Ｕ３から負荷５に供給される電流を検出し、その検出値を示す信号を制御部３に与える。

制御部３は、電流センサ２からの信号によって示される電流を供給するために必要な台数の無停電電源装置を選択し、選択した各無停電電源装置を運転させるとともに、残りの各無停電電源装置を停止させる。また、制御部３は、３台の無停電電源装置の運転時間が互いに等しくなるように、運転させる無停電電源装置を予め定められた周期で変更する。この変更例４でも、実施の形態１と同じ効果が得られる。

なお、上記実施の形態１と変更例１〜４を適宜組み合わせてもよいことは言うまでもない。

［実施の形態２］
図９は、この発明の実施の形態２による電力変換システムの構成を示す回路ブロック図であって、図１と対比される図である。図９において、この電力変換システムが図１の電力変換システムと異なる点は、バッテリ３０および電圧センサ３１が追加され、直流電源１がノードＮ２と負荷５の間の配線のうちの電流センサ２よりも負荷５側のノードＮ３に接続されている点である。

バッテリ３０の正極はノードＮ２に接続され、その負極は接地される。バッテリ３０は、コンバータＣ１〜Ｃ３によって充電され、負荷電流の不足分をノードＮ２を介して負荷５に供給する。電圧センサ３１は、ノードＮ２の電圧（すなわちバッテリ３０の端子間電圧）を検出し、その検出値を示す信号を制御部３に与える。

制御部３は、電圧センサ３１によって検出されたバッテリ３０の端子間電圧が所定電圧よりも高い場合は、電流センサ２によって検出された電流を供給するために必要な台数のコンバータを選択し、選択した各コンバータを運転させるとともに残りの各コンバータを停止させる。

また、制御部３は、電圧センサ３１によって検出されたバッテリ３０の端子間電圧が所定電圧よりも低下した場合は、電流センサ２によって検出された電流を供給し、かつバッテリ３０を充電するために必要な台数のコンバータを選択し、選択した各コンバータを運転させるとともに残りの各コンバータを停止させる。また、制御部３は、３台のコンバータＣ１〜Ｃ３の運転時間が互いに等しくなるように、運転させるコンバータを予め定められた周期で変更する。

次に、この電力変換システムの動作について説明する。この電力変換システムの定格出力電圧を１００Ｖとし、出力電圧の許容範囲を９０〜１１０Ｖとする。電流センサ２によって検出された電流値が定格電流の３０％であり、１台のコンバータ（たとえば、Ｃ１）が運転されているものとする。この状態で直流電源１の出力が低下し、電流センサ２の検出値が定格値の３０％から５０％に増加した場合、１台のコンバータ（この場合、Ｃ１）の出力電流は定格電流の３３％に上昇し、バッテリ３０から負荷５に定格電流の１７％の電流が放電される。

バッテリ３０の端子間電圧が９２Ｖまで低下した段階で、もう１台のコンバータ（たとえば、Ｃ２）を起動させ、合計２台のコンバータ（この場合、Ｃ１，Ｃ２）によって定格電流の５０％の電流を負荷５に供給するとともに、バッテリ３０の端子間電圧が１００Ｖになるまでバッテリ３０を充電する。

また、バッテリ３０の端子間電圧が９２Ｖまで低下するまでに、直流電源１の出力が回復し、電流センサ２の検出値が定格電流の３０％になった場合は、１台のコンバータ（この場合、Ｃ１）で定格電流の３０％の電流を負荷５に供給するとともに、定格電流の３％の電流をバッテリ３０に供給してバッテリ３０を充電する。

この実施の形態２では、負荷５に接続された別電源である直流電源１が故障停止した場合でも、バッテリ３０から負荷５に即座に電力供給されるので、負荷５への電力供給が停止されることがない。

また、直流電源１の出力が低下して電流センサ２の検出値が増加した場合でも、バッテリ３０の端子間電圧が所定電圧よりも低下したときだけもう１台のコンバータを起動させる。したがって、直流電源１の出力が変動する場合でも、コンバータの起動と停止が頻繁に繰り返されるのを防止することができる。他の効果は実施の形態１と同じであるので、その説明は繰り返さない。

［変更例１］
図１０は、実施の形態２の変更例１を示す回路ブロック図であって、図９と対比される図である。図１０において、この電力変換システムが図９の電力変換システムと異なる点は、商用交流電源４が直流電源６で置換され、コンバータＣ１〜Ｃ３がＤＣ／ＤＣコンバータＣ１１〜Ｃ１３で置換されている点である。直流電源６は、ノードＮ１を介してＤＣ／ＤＣコンバータＣ１１〜Ｃ１３に直流電力を供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータＣ１１〜Ｃ１３の各々は、直流電源６からノードＮ１を介して供給される直流電圧を所定の直流電圧に変換し、その直流電圧をノードＮ２を介して負荷５に供給する。電流センサ２は、ＤＣ／ＤＣコンバータＣ１１〜Ｃ１３から負荷５に供給される電流を検出し、その検出値を示す信号を制御部３に与える。

制御部３は、電圧センサ３１によって検出されたバッテリ３０の端子間電圧が所定電圧よりも高い場合は、電流センサ２によって検出された電流を供給するために必要な台数のＤＣ／ＤＣコンバータを選択し、選択した各ＤＣ／ＤＣコンバータを運転させるとともに残りの各ＤＣ／ＤＣコンバータを停止させる。

また、制御部３は、電圧センサ３１によって検出されたバッテリ３０の端子間電圧が所定電圧よりも低下した場合は、電流センサ２によって検出された電流を供給し、かつバッテリ３０を充電するために必要な台数のＤＣ／ＤＣコンバータを選択し、選択した各ＤＣ／ＤＣコンバータを運転させるとともに残りの各ＤＣ／ＤＣコンバータを停止させる。また、制御部３は、３台のＤＣ／ＤＣコンバータＣ１１〜Ｃ１３の運転時間が互いに等しくなるように、運転させるＤＣ／ＤＣコンバータを予め定められた周期で変更する。この変更例１でも、実施の形態２と同じ効果が得られる。

［変更例２］
図１１は、実施の形態２の変更例２を示す回路ブロック図であって、図１０と対比される図である。図１１において、この電力変換システムが図１０の電力変換システムと異なる点は、電流センサ２が直流電源６からＤＣ／ＤＣコンバータＣ１１〜Ｃ１３に供給される電流を検出する点である。制御部３は、電流センサ２および電圧センサ３１の検出結果に基いてＤＣ／ＤＣコンバータＣ１１〜Ｃ１３を制御する。

すなわち制御部３は、バッテリ３０の端子間電圧が所定電圧よりも高い場合は、電流センサ２によって検出された電流を電力変換するために必要な台数のＤＣ／ＤＣコンバータを選択し、選択した各ＤＣ／ＤＣコンバータを運転させるとともに残りの各ＤＣ／ＤＣコンバータを停止させる。また、制御部３は、バッテリ３０の端子間電圧が所定電圧よりも低下した場合は、電流センサ２によって検出された電流を電力変換し、かつバッテリ３０を充電するために必要な台数のＤＣ／ＤＣコンバータを選択し、選択した各ＤＣ／ＤＣコンバータを運転させるとともに残りの各ＤＣ／ＤＣコンバータを停止させる。また、制御部３は、３台のＤＣ／ＤＣコンバータＣ１１〜Ｃ１３の運転時間が互いに等しくなるように、運転させるＤＣ／ＤＣコンバータを予め定められた周期で変更する。

この変更例２でも、実施の形態２と同じ効果が得られる。なお、ノードＮ１，Ｎ２の電圧を検出し、その検出結果に基いてＤＣ／ＤＣコンバータＣ１１〜Ｃ１３を制御してもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，６ 直流電源、２ 電流センサ、３ 制御部、４ 商用交流電源、５ 負荷、Ｃ１〜Ｃ３，２１ コンバータ、１１，１２ 比較回路、１３ 運転台数決定部、１４ タイマ、１５ 記憶部、１６ 故障検出部、１７ 運転指令部、Ｃ１１〜Ｃ１３ ＤＣ／ＤＣコンバータ、Ｕ１〜Ｕ３ 無停電電源装置、２２，３０ バッテリ、２３ インバータ、２４ 交流電源、３１ 電圧センサ。

Claims (8)

1. 第１の電源と電源ノードとの間に並列接続され、各々が、前記第１の電源から供給される第１の電力を第２の電力に変換して前記電源ノードに供給する複数の電力変換装置と、
   第３の電力を前記電源ノードに供給する第２の電源と、
   前記電源ノードから負荷に流れる電流を検出する電流検出器と、
   前記電流検出器によって検出された電流を供給するために必要な台数の電力変換装置を選択し、選択した各電力変換装置を運転させるとともに残りの各電力変換装置を停止させる制御部とを備え、
   前記第２の電源が正常である場合は前記第２の電源から供給される前記第３の電力によって前記負荷が駆動され、前記第２の電源が故障した場合は運転中の電力変換器から供給される前記第２の電力によって前記負荷が駆動され、
   前記第２の電源から前記負荷に電流が供給されている場合でも、その電流を供給するために必要な台数の電力変換装置が運転され、前記第２の電源が故障した場合は運転中の電力変換器から前記負荷に電流が供給される、電力変換システム。
2. 前記第１の電源は交流電源であって前記第１の電力は交流電力であり、
   前記第２の電力は第１の直流電力であり、
   前記第２の電源は直流電源であって前記第３の電力は第２の直流電力である、請求項１に記載の電力変換システム。
3. 前記第１の電源は直流電源であって前記第１の電力は第１の直流電力であり、
   前記第２の電力は第２の直流電力であり、
   各電力変換装置は、前記第１の電源の出力電圧を予め定められた直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータを含み、
   前記第２の電源は第２の直流電源であって前記第３の電力は第３の直流電力である、請求項１に記載の電力変換システム。
4. 前記第１の電源は第１の交流電源であって前記第１の電力は商用周波数の第１の交流電力であり、
   前記第２の電力は商用周波数の第２の交流電力であり、
   前記複数の電力変換装置の各々は無停電電源装置であり、
   各無停電電源装置は、
   前記第１の交流電源から供給される前記第１の交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
   前記コンバータから供給される前記直流電力を前記第２の交流電力に変換するインバータとを含み、
   前記第１の交流電源から前記第１の交流電力が供給されている場合は、前記コンバータで生成された前記直流電力は前記インバータに供給されるとともに電力貯蔵装置に蓄えられ、前記第１の交流電源から前記第１の交流電力の供給が停止された場合は、前記コンバータの運転が停止されるとともに前記電力貯蔵装置から前記インバータに前記直流電力が供給され、
   前記第２の電源は第２の交流電源であって前記第３の電力は商用周波数の第３の交流電力である、請求項１に記載の電力変換システム。
5. 前記制御部は、前記複数の電力変換装置の運転時間が互いに等しくなるように、運転させる電力変換装置を予め定められた周期で変更する、請求項１から請求項４のいずれかに記載の電力変換システム。
6. 前記制御部は、
   前記複数の電力変換装置のうちの故障中の電力変換装置を選択対象から除外し、複数の正常な電力変換装置から前記運転させる電力変換装置を選択し、
   前記複数の正常な電力変換装置の運転時間が互いに等しくなるように、前記運転させる電力変換装置を予め定められた周期で変更する、請求項５に記載の電力変換システム。
7. 前記運転させる電力変換装置は、最低限必要な台数の電力変換装置を含む、請求項５または請求項６に記載の電力変換システム。
8. 前記運転させる電力変換装置は、さらに予備の電力変換装置を含む、請求項７に記載の電力変換システム。

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