JP5979970B2 - モジュール式無停電電源装置 - Google Patents

Description

この発明は、電磁環境適合性を向上させたモジュール式無停電電源装置に関するものである。

無停電電源装置はデータセンターなどの重要設備に、安定した電力を供給する目的で設置される。近年、モジュール台数により出力容量を調整でき、故障した場合も運転を継続できる拡張性と高い冗長性を有するモジュール式無停電電源装置が利用されている。
無停電電源装置では高速スイッチング動作により精密な電力変換を実現しているため、電磁ノイズが発生し、ノイズの低減も重要な課題である。
無停電電源装置におけるノイズは伝導ノイズと放射ノイズに大別され、両者とも規格レベルが設定されており、製品はこの規格に適合する必要がある。
電磁ノイズを抑制する代表的な手段はノイズフィルタの設置であり、ノイズフィルタはローパスフィルタを基本構成とし、規制の対象となる高周波ノイズ電流を閉じ込め、外部への高周波ノイズ電流の伝播を防止する。通常ノイズフィルタは入出力線に設置され、入出力線を伝播するノイズを低減する。

ノイズフィルタによる対策が困難な事例として、高周波ノイズ電流が筐体フレームを伝播する現象がある。高周波ノイズ電流が筐体フレームを伝播すると、筐体フレームより放射ノイズが発生し、放射電界強度が増加し、規定レベルを超過する。筐体フレームは通常金属板で形成されており、高周波でのインピーダンスが極めて低いため高周波ノイズ電流の経路となりやすく、ノイズ電流の除去は非常に困難である。

ノイズ電流の除去方法として、インバータのフレームと筐体フレーム間のアース線に高周波リアクトルを挿入し、高周波ノイズ電流の伝播を抑制する手法が開示されている（例えば、特許文献１）。
また、筐体に収納された各電気部品等のアースが接続される筺体フレームアースと、電力変換装置の平滑コンデンサのアース電位が接続される他のフレームアースを分離して、平滑コンデンサのアース電位の変動による漏れ電流が筐体フレームアースへ伝播させない手法が開示されている（例えば、特許文献２）。

特開２００６−８０２１５号公報（段落［００１１］、［００１５］、図１） 特許第３７３０１３７号公報（段落［００２２］〜［００２６］、図１、２）

特許文献１開示発明では、筐体フレームへ伝播できない高周波ノイズ電流はインバータフレームを伝播し、インバータフレームより放射ノイズが発生する問題がある。
また、特許文献２開示発明では、他の電気部品は筐体フレームアースに接地されているため、他の電気部品からの高周波ノイズ電流は筐体フレームアースに伝播し、放射ノイズを誘発する問題がある。
この発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、筐体フレームより発生する放射ノイズを低減し、電磁環境適合性を向上させたモジュール式無停電電源装置を提供することを目的とする。

この発明に係るモジュール式無停電電源装置は、１または複数の無停電電源モジュールと、アースバーと、１または複数の無停電電源モジュールとアースバーを収納する筐体フレームとを備え、１または複数の無停電電源モジュールの各アース線を、アースバーに接続し、アースバーは筐体フレームと導通しない構造で接地する構成としたものである。

この発明に係るモジュール式無停電電源装置は、１または複数の無停電電源モジュールと、アースバーと、１または複数の無停電電源モジュールとアースバーを収納する筐体フレームとを備え、１または複数の無停電電源モジュールの各アース線を、アースバーに接続し、アースバーは筐体フレームと導通しない構造で接地する構成としたものであるため、無停電電源モジュールから発生する高周波ノイズ電流はアースバーを選択的に伝播し、筐体フレームアースへの伝播は抑制され、筐体フレームより発生する放射ノイズを低減でき、電磁環境適合性を向上させることができる。

この発明の実施の形態１のモジュール式無停電電源装置に係る概略構成図である。 この発明の実施の形態２のモジュール式無停電電源装置に係る概略構成図である。 この発明の実施の形態３のモジュール式無停電電源装置に係る概略構成図である。 この発明の実施の形態４のモジュール式無停電電源装置に係る概略構成図である。 この発明の実施の形態５のモジュール式無停電電源装置に係る概略構成図である。

実施の形態１．
実施の形態１は、複数の無停電電源モジュールと、アースバーと、複数の無停電電源モジュールとアースバーを収納する筐体フレームとを備え、複数の無停電電源モジュールの各アース線をアースバーに接続した構成のモジュール式無停電電源装置に関するものである。
以下、本願発明の実施の形態１の構成、動作について、モジュール式無停電電源装置の概略構成図である図１に基づいて説明する。

まず、モジュール式無停電電源装置１の構成について説明する。
図１において、モジュール式無停電電源装置１は、３台の無停電電源モジュール１１０、１２０、１３０と、各無停電電源モジュール１１０、１２０、１３０のアース線１１１、１２１、１３１と、アースバー１４０と、これらを収納する筐体フレーム１０００とから構成される。
外部からの交流入力は、モジュール式無停電電源装置１に入力線１０１を経由して入力され、モジュール式無停電電源装置１で電力変換された出力は、出力線１０２を経由して出力される。
３台の無停電電源モジュール１１０、１２０、１３０は、入力線１０１および出力線１０２で並列に接続されている。

無停電電源モジュール１１０、１２０、１３０のアース線１１１、１２１、１３１は、例えば銅板のアースバー１４０に接続される。アースバー１４０は、筐体フレーム１０００と導通しない構造で設置され、大地アースに接続されている。
アースバー１４０は銅板のような良好な伝導体で形成する必要があり、特に筺体フレーム金属より高周波でのインピーダンスが低い必要がある。インピーダンスが低ければ、電気的な観点からのアースバー形状は限定されない。
また、アースバー１４０と筐体フレーム１０００間の浮遊容量は、小さいが望ましく、高周波でも筐体フレーム１０００と完全絶縁が理想的である。もしこの浮遊容量が大きい場合は、アースバー１４０の高周波ノイズ電流が筐体フレーム１０００へ伝播する可能性がある。

筐体フレーム１０００は、アースバー１４０とは別に大地アースに接続されており、筺体フレームアースを構成している。
また、無停電電源モジュール１１０、１２０、１３０と筺体フレーム１０００の間には、それぞれ無停電電源モジュールと筐体フレーム間の浮遊容量１１９、１２９、１３９が存在する。

無停電電源モジュール１１０、１２０、１３０は、図示しない電力変換器、すなわちコンバータ、インバータ、チョッパ、および平滑コンデンサ、さらに制御回路を内部に備えている。

次に、モジュール式無停電電源装置１の動作について説明する。
無停電電源モジュール１１０、１２０、１３０を稼動させると、内部の電力変換器が駆動し、電力変換が行われる。このとき、電力変換器は高周波ノイズ電流を発生させる。
この発生した高周波ノイズ電流は、無停電電源モジュール１１０、１２０、１３０のアース線１１１、１２１、１３１を経由し、アースバー１４０を伝播し、大地アースに到達する。
ここで、無停電電源モジュール１１０、１２０、１３０→アース線１１１、１２１、１３１→アースバー１４０→大地アースの経路は、無停電電源モジュール１１０、１２０、１３０→無停電電源モジュールと筐体フレーム間の浮遊容量１１９、１２９、１３９→筺体フレーム１０００→大地アースの経路と比較し、特にＭＨｚ以上の高周波域で同等以下の低いインピーダンス特性を持つようにする。

実施の形態１では、３台の無停電電源モジュール１１０、１２０、１３０を並列接続して使用するモジュール式無停電電源装置について説明したが、無停電電源モジュールの台数は１台であってもよいし、負荷設備容量に応じて４台以上であってもよい。
また、実施の形態１では、無停電電源モジュール１１０、１２０、１３０の内部構成機器を電力変換器、平滑コンデンサ、制御回路としたが、蓄電池を内蔵して瞬停対策を強化することができる。
また、筐体フレーム１０００は、金属製の筺体フレームを想定しているが、例えば、筺体フレーム自体は非金属製として、金属板や導電性材料を筺体フレーム内部に張り付ける構成とすることもできる。

以上説明したように、実施の形態１に係るモジュール式無停電電源装置１は、複数の無停電電源モジュールと、アースバーと、複数の無停電電源モジュールとアースバーを収納する筐体フレームとを備え、複数の無停電電源モジュールの各アース線をアースバーに接続した構成としているため、無停電電源モジュールから発生する高周波ノイズ電流はアースバーを選択的に伝播し、筐体フレームアースへの伝播は抑制され、筐体フレームより発生する放射ノイズを低減でき、電磁環境適合性を向上させることができる。

実施の形態２．
実施の形態２のモジュール式無停電電源装置は、実施の形態１のモジュール式無停電電源装置１にパワー経路を切り替える切替スイッチ部を追加した構成としたものである。
以下、本願発明の実施の形態２の構成、動作について、モジュール式無停電電源装置２の概略構成図である図２に基づいて説明する。
実施の形態２に係るモジュール式無停電電源装置２と実施の形態１に係るモジュール式無停電電源装置１との違いは、切替スイッチ部の追加であるため、この差異部を中心に説明する。

まず、モジュール式無停電電源装置２の構成について説明する。
図２において、モジュール式無停電電源装置２は、３台の無停電電源モジュール２１０、２２０、２３０と、切替スイッチ部２５０と、無停電電源モジュール２１０、２２０、２３０のアース線２１１、２２１、２３１と、切替スイッチ部のアース線２５４と、アースバー２４０と、これらを収納する筐体フレーム２０００とから構成される。
外部からの交流入力は、モジュール式無停電電源装置２に第１の入力線２０１と第２の入力線２０２を経由して入力され、モジュール式無停電電源装置２で電力変換された出力は、出力線２０４を経由して出力される。なお、後述するバイパスする場合交流入力はそのまま、出力線２０４を経由して出力される。
切替スイッチ部２５０は、第１の切替スイッチ２５１、第２の切替スイッチ２５２および第１の切替スイッチ２５１、第２の切替スイッチ２５２に電源を供給する電源２５３から構成される。
３台の無停電電源モジュール２１０、２２０、２３０は、第１の入力線２０１および内部出力線２０３で並列に接続されている。

無停電電源モジュール２１０、２２０、２３０のアース線２１１、２２１、２３１および切替スイッチ部２５０のアース線２５４は、例えば銅板のアースバー２４０に接続される。アースバー２４０は、筐体フレーム２０００と導通しない構造で設置され、大地アースに接続されている。
アースバー２４０に要求される条件は、実施の形態１のアースバー１４０と同じであるため説明は省略する。

筐体フレーム２０００は、アースバー２４０とは別に大地アースに接続されており、筺体フレームアースを構成している。
また、無停電電源モジュール２１０、２２０、２３０および切替スイッチ部２５０と筺体フレーム２０００の間には、それぞれ無停電電源モジュール、切替スイッチ部と筐体フレーム間の浮遊容量２１９、２２９、２３９、２５９が存在する。

切替スイッチ部２５０は、パワー経路切替機能、すなわちバイパス機能を有し、通常モードでは無停電電源モジュール２１０、２２０、２３０の出力を外部に出力線２０４を経由して出力する。しかし、無停電電源モジュール２１０、２２０、２３０に故障が発生した場合、また保守が必要な場合、無停電電源モジュール２１０、２２０、２３０をバイパスする。すなわち、第２の入力線２０２からの交流入力を、無停電電源モジュール２１０、２２０、２３０を通さずにバイパスして、そのまま出力線２０４に出力する。
すなわち、モジュール式無停電電源装置２で電力変換して出力する通常モードの場合は、第１の切替スイッチ２５１がオン、第２の切替スイッチ２５２がオフとなる。交流入力を直接出力するバイパス動作モードでは、第１の切替スイッチ２５１がオフ、第２の切替スイッチ２５２がオンとなる。

無停電電源モジュール２１０、２２０、２３０の内部構成機器は、実施の形態１の無停電電源モジュール１１０、１２０、１３０と同じであるため、説明を省略する。

次に、モジュール式無停電電源装置２の動作について説明する。
無停電電源モジュール２１０、２２０、２３０を稼動させると、内部の電力変換器が駆動し、電力変換が行われる。このとき、電力変換器は高周波ノイズ電流を発生させる。
この発生した高周波ノイズ電流は、無停電電源モジュール２１０、２２０、２３０のアース線２１１、２２１、２３１を経由し、アースバー２４０を伝播し、大地アースに到達する。
ここで、無停電電源モジュール２１０、２２０、２３０→アース線２１１、２２１、２３１→アースバー２４０→大地アースの経路は、無停電電源モジュール２１０、２２０、２３０→無停電電源モジュールと筐体フレーム間の浮遊容量２１９、２２９、２３９→筐体フレーム２０００→大地アースの経路と比較し、特にＭＨｚ以上の高周波域で同等以下の低いインピーダンス特性を持つようにする。

切替スイッチ部２５０でも内部の電源２５３を稼動させると、高周波ノイズ電流が発生する。この高周波ノイズ電流は切替スイッチ部２５０のアース線２５４を経由し、アースバー２４０を伝播し、大地アースに到達する。
ここで切替スイッチ部２５０→アース線２５４→アースバー２４０→大地アースの経路は、切替スイッチ部２５０→切替スイッチ部と筐体フレーム間の浮遊容量２５９→筐体フレーム２０００→大地アースの経路と比較し、特にＭＨｚ以上の高周波域で同等以下の低いインピーダンス特性を持つようにする。

以上説明したように、実施の形態２に係るモジュール式無停電電源装置２は、複数の無停電電源モジュールと、切替スイッチ部と、アースバーと、複数の無停電電源モジュールと切替スイッチ部とアースバーを収納する筐体フレームとを備え、複数の無停電電源モジュール、切替スイッチ部の各アース線をアースバーに接続した構成としているため、無停電電源モジュール、切替スイッチ部から発生する高周波ノイズ電流はアースバーを選択的に伝播し、筐体フレームアースへの伝播は抑制され、筐体フレームより発生する放射ノイズを低減でき、電磁環境適合性を向上させることができる。

実施の形態３．
実施の形態３のモジュール式無停電電源装置は、実施の形態２のモジュール式無停電電源装置２にノイズ電流を除去するノイズフィルタを追加した構成としたものである。
以下、本願発明の実施の形態３の構成、動作について、モジュール式無停電電源装置３の概略構成図である図３に基づいて説明する。
実施の形態３に係るモジュール式無停電電源装置３と実施の形態２に係るモジュール式無停電電源装置２との違いは、ノイズフィルタの追加であるため、この差異部を中心に説明する。

まず、モジュール式無停電電源装置３の構成について説明する。
図３において、モジュール式無停電電源装置３は、３台の無停電電源モジュール３１０、３２０、３３０と、切替スイッチ部３５０と、ノイズフィルタ３６０と、無停電電源モジュール３１０、３２０、３３０のアース線３１１、３２１、３３１と、切替スイッチ部のアース線３５４と、ノイズフィルタのアース線３６１と、アースバー３４０と、これらを収納する筐体フレーム３０００とから構成される。
外部からの交流入力は、モジュール式無停電電源装置３に第１の入力線３０１と第２の入力線３０２を経由して入力され、モジュール式無停電電源装置３で電力変換された出力は、またはバイパス動作の場合交流入力はそのまま、出力線３０４を経由して出力される。
切替スイッチ部３５０は、第１の切替スイッチ３５１、第２の切替スイッチ３５２および第１および第２の切替スイッチ３５１、３５２に電源を供給する電源３５３から構成される。
３台の無停電電源モジュール３１０、３２０、３３０は、第１の入力線３０１および内部出力線３０３で並列に接続されている。

ノイズフィルタ３６０は、図示しない入力側ノイズフィルタと出力側ノイズフィルタから構成される。入力側ノイズフィルタは第１の入力線３０１に設置され、出力側ノイズフィルタは出力線３０４に設置される。入力側および出力側ノイズフィルタは、各々アース線３６１に接続されている。

無停電電源モジュール３１０、３２０、３３０のアース線３１１、３２１、３３１、切替スイッチ部３５０のアース線３５４およびノイズフィルタ３６０のアース線３６１は、例えば銅板のアースバー３４０に接続される。アースバー３４０は、筐体フレーム３０００と導通しない構造で設置され、大地アースに接続されている。
アースバー３４０に要求される条件は、実施の形態１のアースバー１４０と同じであるため説明は省略する。

筐体フレーム３０００は、アースバー３４０とは別に大地アースに接続されており、筺体フレームアースを構成している。
また、無停電電源モジュール３１０、３２０、３３０、切替スイッチ部３５０およびノイズフィルタ３６０と筺体フレーム３０００の間には、それぞれ無停電電源モジュール、切替スイッチ部、ノイズフィルタと筐体フレーム間の浮遊容量３１９、３２９、３３９、３５９、３６９が存在する。

切替スイッチ部３５０は、パワー経路切替機能、すなわちバイパス機能を有し、通常モードでは無停電電源モジュール３１０、３２０、３３０の出力を外部に出力線３０４を経由して出力する。しかし、無停電電源モジュール３１０、３２０、３３０に故障が発生した場合、また保守が必要な場合、無停電電源モジュール３１０、３２０、３３０をバイパスする。すなわち、第２の入力線３０２からの交流入力を、無停電電源モジュール３１０、３２０、３３０を通さずにバイパスして、そのまま出力線３０４に出力する。
すなわち、モジュール式無停電電源装置３で電力変換して出力する通常モードの場合は、第１の切替スイッチ３５１がオン、第２の切替スイッチ３５２がオフとなる。交流入力を直接出力するバイパス動作モードでは、第１の切替スイッチ３５１がオフ、第２の切替スイッチ３５２がオンとなる。

無停電電源モジュール３１０、３２０、３３０の内部構成機器は、実施の形態１の無停電電源モジュール１１０、１２０、１３０と同じであるため、説明を省略する。

次に、モジュール式無停電電源装置３の動作について説明する。
無停電電源モジュール３１０、３２０、３３０を稼動させると、内部の電力変換器が駆動し、電力変換が行われる。このとき、電力変換器は高周波ノイズ電流を発生させる。
この発生した高周波ノイズ電流は、無停電電源モジュール３１０、３２０、３３０のアース線３１１、３２１、３３１を経由し、アースバー３４０を伝播し、大地アースに到達する。
ここで、無停電電源モジュール３１０、３２０、３３０→アース線３１１、３２１、３３１→アースバー３４０→大地アースの経路は、無停電電源モジュール３１０、３２０、３３０→無停電電源モジュールと筐体フレーム間の浮遊容量３１９、３２９、３３９→筐体フレーム３０００→大地アースの経路と比較し、特にＭＨｚ以上の高周波域で同等以下の低いインピーダンス特性を持つ。

切替スイッチ部３５０でも内部の電源３５３を稼動させると、高周波ノイズ電流が発生する。この高周波ノイズ電流は切替スイッチ部３５０のアース線３５４を経由し、アースバー３４０を伝播し、大地アースに到達する。
ここで切替スイッチ部３５０→アース線３５４→アースバー３４０→大地アースの経路は、切替スイッチ部３５０→切替スイッチ部と筐体フレーム間の浮遊容量３５９→筐体フレーム３０００→大地アースの経路と比較し、特にＭＨｚ以上の高周波域で同等以下の低いインピーダンス特性を持つ。

ノイズフィルタ３６０から発生する高周波ノイズ電流は、アース線３６１よりアースバー３４０に伝播し、大地アースに到達する。
ここでノイズフィルタ３６０→アース線３６１→アースバー３４０→大地アースの経路は、ノイズフィルタ３６０→ノイズフィルタと筐体フレーム間の浮遊容量３６９→筺体フレーム３０００→大地アースの経路と比較し、特にＭＨｚ以上の高周波域で同等以下の低いインピーダンス特性を持つようにする。

さらに、ノイズフィルタ３６０から発生するノイズ電流の内、低周波ノイズ電流は、主としてノイズフィルタ３６０の出力側ノイズフィルタから発生する。このノイズ電流は、出力側ノイズフィルタ→出力側ノイズフィルタ用アース線３６１→アースバー３４０→入力側ノイズフィルタ用アース線３６１→入力側ノイズフィルタと伝搬する。
なお、図ではノイズフィルタ３６０のアース線３６１は、１本で描いているが、実際には複数本あり、入力側ノイズフィルタ用アース線３６１と出力側ノイズフィルタ用アース線３６１は、別の線であり、それぞれアースバー３４０に接続されている。
このように、筺体フレーム３０００の内部で循環させることができるため、外部への漏洩を抑制できる。

以上説明したように、実施の形態３に係るモジュール式無停電電源装置３は、複数の無停電電源モジュールと、切替スイッチ部と、ノイズフィルタと、アースバーと、複数の無停電電源モジュールと切替スイッチ部とノイズフィルタとアースバーを収納する筐体フレームとを備え、複数の無停電電源モジュール、切替スイッチ部、ノイズフィルタの各アース線をアースバーに接続した構成としているため、無停電電源モジュール、切替スイッチ部、ノイズフィルタから発生する高周波ノイズ電流はアースバーを選択的に伝播し、筐体フレームアースへの伝播は抑制され、筐体フレームより発生する放射ノイズを低減でき、電磁環境適合性を向上させることができる。

また、ノイズフィルタから発生する低周波ノイズ電流は、筺体フレームの内部で循環させることができるため、外部への漏洩を抑制できる。

実施の形態４．
実施の形態４のモジュール式無停電電源装置は、実施の形態３のモジュール式無停電電源装置において、例えば無停電電源モジュールの筺体フレームを、アースバーに接続するアース線とは分離した他の接地系とする構成としたものである。
以下、本願発明の実施の形態４の構成、動作について、モジュール式無停電電源装置４の概略構成図である図４に基づいて説明する。
実施の形態４に係るモジュール式無停電電源装置４と実施の形態３に係るモジュール式無停電電源装置３との違いは、例えば無停電電源モジュールの筺体フレームを、アースバーに接続するアース線とは分離した他の接地系としたことであるため、この差異部を中心に説明する。

まず、モジュール式無停電電源装置４の構成について説明する。
図４において、モジュール式無停電電源装置４は、３台の無停電電源モジュール４１０、４２０、４３０と、切替スイッチ部４５０と、ノイズフィルタ４６０と、無停電電源モジュール４１０、４２０、４３０のアース線４１１、４２１、４３１と、切替スイッチ部４５０のアース線４５４と、ノイズフィルタ４６０のアース線４６１と、アースバー４４０と、これらを収納する筐体フレーム４０００とから構成される。
外部からの交流入力は、モジュール式無停電電源装置４に第１の入力線４０１と第２の入力線４０２を経由して入力され、モジュール式無停電電源装置４で電力変換された出力は、またはバイパス動作の場合交流入力はそのまま、出力線４０４を経由して出力される。
切替スイッチ部４５０は、第１の切替スイッチ４５１、第２の切替スイッチ４５２および第１および第２の切替スイッチ４５１、４５２に電源を供給する電源４５３から構成される。
３台の無停電電源モジュール４１０、４２０、４３０は、第１の入力線４０１および内部出力線４０３で並列に接続されている。

ノイズフィルタ４６０は、図示しない入力側ノイズフィルタと出力側ノイズフィルタから構成される。入力側ノイズフィルタは第１の入力線４０１に設置され、出力側ノイズフィルタは出力線４０４に設置される。入力側および出力側ノイズフィルタは、各々アース線４６１に接続されている。

また、モジュール式無停電電源装置４は、無停電電源モジュール４１０、４２０、４３０の他の接地系４１２、４２２、４３２、切替スイッチ部４５０の他の接地系４５５、およびノイズフィルタ４６０の他の接地系４６２を有する。
ここで、他の接地系について、無停電電源モジュール４１０を例として説明する。無停電電源モジュール４１０の他の接地系とは、無停電電源モジュール４１０の筺体フレームを無停電電源モジュール４１０のアース線４１１と導通しない構造とし分離した場合の無停電電源モジュール４１０の筺体フレームアースをいう。

無停電電源モジュール４１０、４２０、４３０のアース線４１１、４２１、４３１、切替スイッチ部４５０のアース線４５４およびノイズフィルタ４６０のアース線４６１は、例えば銅板のアースバー４４０に接続される。アースバー４４０は、筐体フレーム４０００と導通しない構造で設置され、大地アースに接続されている。
アースバー４４０に要求される条件は、実施の形態１のアースバー１４０と同じであるため説明は省略する。

無停電電源モジュール４１０、４２０、４３０、切替スイッチ部４５０、およびノイズフィルタ４６０の他の接地系４１２、４２２、４３２、４５５、および４６２は、筺体フレームアースを構成する筐体フレーム４０００に接続されており、この筐体フレーム４０００は、アースバー４４０とは別に大地アースに接続されている。
また、無停電電源モジュール４１０、４２０、４３０、切替スイッチ部４５０およびノイズフィルタ４６０と筺体フレーム４０００の間には、それぞれ無停電電源モジュール、切替スイッチ部、ノイズフィルタと筐体フレーム間の浮遊容量４１９、４２９、４３９、４５９、４６９が存在する。

切替スイッチ部４５０は、パワー経路切替機能、すなわちバイパス機能を有し、通常モードでは無停電電源モジュール４１０、４２０、４３０の出力を外部に出力線４０４を経由して出力する。しかし、無停電電源モジュール４１０、４２０、４３０に故障が発生した場合、また保守が必要な場合、無停電電源モジュール４１０、４２０、４３０をバイパスする。すなわち、第２の入力線４０２からの交流入力を、無停電電源モジュール４１０、４２０、４３０を通さずにバイパスして、そのまま出力線４０４に出力する。
すなわち、モジュール式無停電電源装置４で電力変換して出力する通常モードの場合は、切替スイッチ４５１がオン、切替スイッチ４５２がオフとなる。交流入力を直接出力するバイパス動作モードでは、切替スイッチ４５１がオフ、切替スイッチ４５２がオンとなる。モジュール式無停電電源装置４で電力変換して出力する場合は、切替スイッチ４５１がオフ、切替スイッチ４５２がオンとなる。

無停電電源モジュール４１０、４２０、４３０の内部構成機器は、実施の形態１の無停電電源モジュール１１０、１２０、１３０と同じであるため、説明を省略する。

次に、モジュール式無停電電源装置４の動作について説明する。
無停電電源モジュール４１０、４２０、４３０を稼動させると、内部の電力変換器が駆動し、電力変換が行われる。このとき、電力変換器は高周波ノイズ電流を発生させる。
この発生した高周波ノイズ電流は、無停電電源モジュール４１０、４２０、４３０のアース線４１１、４２１、４３１を経由し、アースバー４４０を伝播し、大地アースに到達する。
ここで、無停電電源モジュール４１０、４２０、４３０→アース線４１１、４２１、４３１→アースバー４４０→大地アースの経路は、無停電電源モジュール４１０、４２０、４３０→無停電電源モジュールと筐体フレーム間の浮遊容量４１９、４２９、４３９→筐体フレーム４０００→大地アースの経路と比較し、特にＭＨｚ以上の高周波域で同等以下の低いインピーダンス特性を持つ。

切替スイッチ部４５０でも内部の電源４５３を稼動させると、高周波ノイズ電流が発生する。この高周波ノイズ電流は切替スイッチ部４５０のアース線４５４を経由し、アースバー４４０を伝播し、大地アースに到達する。
ここで切替スイッチ部４５０→アース線４５４→アースバー４４０→大地アースの経路は、切替スイッチ部４５０→切替スイッチ部と筐体フレーム間の浮遊容量４５９→筐体フレーム４０００→大地アースの経路と比較し、特にＭＨｚ以上の高周波域で同等以下の低いインピーダンス特性を持つ。

ノイズフィルタ４６０より発生する高周波ノイズ電流は、アース線４６１よりアースバー４４０に伝播し、大地アースに到達する。
ここでノイズフィルタ４６０→アース線４６１→アースバー４４０→大地アースの経路は、ノイズフィルタ４６０→ノイズフィルタと筐体フレーム間の浮遊容量４６９→筐体フレーム４０００→大地アースの経路と比較し、特にＭＨｚ以上の高周波域で同等以下の低いインピーダンス特性を持つ。

さらに、ノイズフィルタ４６０より発生するノイズ電流の内、低周波ノイズ電流は、主としてノイズフィルタ４６０の出力側ノイズフィルタから発生する。このノイズ電流は、出力側ノイズフィルタ→出力側ノイズフィルタ用アース線４６１→アースバー４４０→入力側ノイズフィルタ用アース線４６１→入力側ノイズフィルタと伝搬する。このように、筺体フレーム４０００の内部で循環させることができるため、外部への漏洩を抑制できる。

以上説明したように、実施の形態４に係るモジュール式無停電電源装置４は、複数の無停電電源モジュールと、切替スイッチ部と、ノイズフィルタと、アースバーと、複数の無停電電源モジュールと切替スイッチ部とノイズフィルタとアースバーを収納する筐体フレームとを備え、複数の無停電電源モジュール、切替スイッチ部、ノイズフィルタの各アース線をアースバーに接続した構成としているため、無停電電源モジュール、切替スイッチ部、ノイズフィルタから発生する高周波ノイズ電流はアースバーを選択的に伝播し、筐体フレームアースへの伝播は抑制され、筐体フレームより発生する放射ノイズを低減でき、電磁環境適合性を向上させることができる。

また、ノイズフィルタから発生する低周波ノイズ電流は、筺体フレームの内部で循環させることができるため、外部への漏洩を抑制できる。

実施の形態５．
実施の形態５のモジュール式無停電電源装置は、実施の形態３のモジュール式無停電電源装置に対して、筺体フレームを仕切り板で分割し、無停電電源モジュールとは別の区画に蓄電池を追加して、仕切り板にアースバーを設置する構成としたものである。
以下、本願発明の実施の形態５の構成、動作について、モジュール式無停電電源装置５の概略構成図である図５に基づいて説明する。
実施の形態５に係るモジュール式無停電電源装置５と実施の形態３に係るモジュール式無停電電源装置３との違いは、仕切り板で分割した別区画に蓄電池を追加し、仕切り板にアースバー設けたことであるため、この差異部を中心に説明する。

まず、モジュール式無停電電源装置５の構成について説明する。
図５において、モジュール式無停電電源装置５は、３台の無停電電源モジュール５１０、５２０、５３０と、切替スイッチ部５５０と、ノイズフィルタ５６０と、蓄電池５７０と、無停電電源モジュール５１０、５２０、５３０のアース線５１１、５２１、５３１と、切替スイッチ部のアース線５５４と、ノイズフィルタのアース線５６１と、アースバー５４０と、これらを収納する筐体フレーム５０００とから構成される。
外部からの交流入力は、モジュール式無停電電源装置５に第１の入力線５０１と第２の入力線５０２を経由して入力され、モジュール式無停電電源装置５で電力変換された出力は、またはバイパス動作の場合交流入力はそのまま、出力線５０４を経由して出力される。
切替スイッチ部５５０は、第１の切替スイッチ５５１、第２の切替スイッチ５５２および第１および第２の切替スイッチ５５１、５５２に電源を供給する電源５５３から構成される。
３台の無停電電源モジュール５１０、５２０、５３０は、第１の入力線５０１および内部出力線５０３で並列に接続されている。

筐体フレーム５０００は、仕切り板５００１で第１の区画５００２と第２の区画５００３に分割されている。
第１の区画５００２には、無停電電源モジュール５１０、５２０、５３０、切替スイッチ部５５０、ノイズフィルタ５６０が設けられている。第２の区画５００３には、蓄電池５７０が設けられている。また、仕切り板５００１にアースバー５４０が設けられている。

蓄電池５７０は、無停電電源モジュール５１０、５２０、５３０に内蔵されている各平滑用コンデンサに接続されており、入力電源の喪失時や瞬停時においても、モジュール式無停電電源装置５は負荷設備に正常な電源を供給することができる。

切替スイッチ部５５０は、第１の切替スイッチ５５１、第２の切替スイッチ５５２および第１および第２の切替スイッチ５５１、５５２に電源を供給する電源５５３から構成される。
ノイズフィルタ５６０は、図示しない入力側ノイズフィルタと出力側ノイズフィルタから構成される。入力側ノイズフィルタは第１の入力線５０１に設置され、出力側ノイズフィルタは出力線５０４に設置される。入力側および出力側ノイズフィルタは、各々アース線５６１に接続されている。

無停電電源モジュール５１０、５２０、５３０のアース線５１１、５２１、５３１、切替スイッチ部５５０のアース線５５４およびノイズフィルタ５６０のアース線５６１は、仕切り板５００１に設けられた、例えば銅板のアースバー５４０に接続される。アースバー５４０は、筐体フレーム５０００と導通しない構造で設置され、大地アースに接続されている。
アースバー５４０に要求される条件は、実施の形態１のアースバー１４０と同じであるため説明は省略する。

筐体フレーム５０００は、アースバー５４０とは別に大地アースに接続されており、筺体フレームアースを構成している。
また、無停電電源モジュール５１０、５２０、５３０、切替スイッチ部５５０およびノイズフィルタ５６０と筺体フレーム５０００の間には、それぞれ無停電電源モジュール、切替スイッチ部、ノイズフィルタと筐体フレーム間の浮遊容量５１９、５２９、５３９、５５９、５６９が存在する。

切替スイッチ部５５０は、パワー経路切替機能、すなわちバイパス機能を有し、通常モードでは無停電電源モジュール５１０、５２０、５３０の出力を外部に出力線５０４を経由して出力する。しかし、無停電電源モジュール５１０、５２０、５３０に故障が発生した場合、また保守が必要な場合、無停電電源モジュール５１０、５２０、５３０をバイパスする。すなわち、第２の入力線５０２からの交流入力を、無停電電源モジュール５１０、５２０、５３０を通さずにバイパスして、そのまま出力線５０４に出力する。
すなわち、モジュール式無停電電源装置４で電力変換して出力する通常モードの場合は、切替スイッチ５５１がオン、切替スイッチ５５２がオフとなる。交流入力を直接出力するバイパス動作モードでは、切替スイッチ５５１がオフ、切替スイッチ５５２がオンとなる。

無停電電源モジュール５１０、５２０、５３０の内部構成機器は、実施の形態１の無停電電源モジュール１１０、１２０、１３０と同じであるため、説明を省略する。

次に、モジュール式無停電電源装置５の動作について説明する。
無停電電源モジュール５１０、５２０、５３０および切替スイッチ部５５０の稼動時の動作およびノイズフィルタ５６０の動作は、実施の形態３の無停電電源モジュール３１０、３２０、３３０、切替スイッチ部３５０およびノイズフィルタ３６０の動作と同じであるため説明を省略する。

本実施の形態５において、筺体フレーム５０００は内部を仕切り板５００１で分割する構造であり、筐体５０００内の第１区画５００２には無停電電源モジュール５１０、５２０、５３０、切替スイッチ部５５０、ノイズフィルタ５６０を収納している。また、第２区画５００３には蓄電池５７０を収納する構成としているため、部品交換を容易にできる。
具体的には、蓄電池５７０を交換する場合、保守をする場合、第１区画５００２を開ける必要がなく、独立して作業が行えるため、作業性が向上する。また、例えば、無停電電源モジュール５１０を交換する場合、第２区画５００３を開ける必要がなく、独立して作業が行えるため、作業性が向上する。

本実施の形態５において、アースバー５４０は仕切り板５００１に設けている。このためアースバー５４０を支持する構造体を別途準備する必要がなく、開発工期の短縮、部品材料の低減となる。さらに組立においても仕切り板５００１と同時に組立可能であり、作業性も向上する。

以上説明したように、実施の形態５に係るモジュール式無停電電源装置５は、複数の無停電電源モジュールと、切替スイッチ部と、ノイズフィルタと、蓄電池と、アースバーと、複数の無停電電源モジュールと切替スイッチ部とノイズフィルタとアースバーを収納する筐体フレームとを備え、複数の無停電電源モジュール、切替スイッチ部、ノイズフィルタの各アース線をアースバーに接続した構成としているため、無停電電源モジュール、切替スイッチ部、ノイズフィルタから発生する高周波ノイズ電流はアースバーを選択的に伝播し、筐体フレームアースへの伝播は抑制され、筐体フレームより発生する放射ノイズを低減でき、電磁環境適合性を向上させることができる。

また、ノイズフィルタから発生する低周波ノイズ電流は、筺体フレームの内部で循環させることができるため、外部への漏洩を抑制できる。
さらに、実施の形態５に係るモジュール式無停電電源装置５は、筺体フレームを仕切り板で分割し、無停電電源モジュールとは別の区画に蓄電池を設けて、仕切り板にアースバーを設置する構成としているため、部品交換の容易化、開発工期の短縮、部品材料の低減、組立作業性の向上を図ることができる。

なお、モジュール式無停電電源装置に係る本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１，２，３，４，５ モジュール式無停電電源装置、１０１ 入力線、
１０２，２０４，３０４，４０４，５０４ 出力線、
１１０，１２０，１３０，２１０，２２０，２３０，３１０，３２０，３３０，４１０，４２０，４３０，５１０，５２０，５３０ 無停電電源モジュール、
１１１，１２１，１３１，２１１，２２１，２３１，３１１，３２１，３３１，４１１，４２１，４３１，５１１，５２１，５３１ 無停電電源モジュールのアース線、
１１９，１２９，１３９，２１９，２２９，２３９，３１９，３２９，３３９，４１９，４２９，４３９，５１９，５２９，５３９ 無停電電源モジュールと筐体フレーム間の浮遊容量、
１４０，２４０，３４０，４４０，５４０ アースバー、
２０１，３０１，４０１，５０１ 第１の入力線、
２０２，３０２，４０２，５０２ 第２の入力線、
２０３，３０３，４０３，５０３ 内部出力線、
２５０，３５０，４５０，５５０ 切替スイッチ部、
２５１，３５１，４５１，５５１ 第１の切替スイッチ、
２５２，３５２，４５２，５５２ 第２の切替スイッチ、
２５３，３５３，４５３，５５３ 電源、
２５４，３５４，４５４，５５４ 切替スイッチ部のアース線、
２５９，３５９，４５９，５５９ 切替スイッチ部と筐体フレーム間の浮遊容量、
３６０，４６０，５６０ ノイズフィルタ、
３６１，４６１，５６１ ノイズフィルタのアース線、
３６９，４６９，５６９ ノイズフィルタと筐体フレーム間の浮遊容量、
４１２，４２２，４３２ 無停電電源モジュールの他の接地系、
４５５ 切替スイッチ部の他の接地系、４６２ ノイズフィルタの他の接地系、
５７０ 蓄電池、１０００，２０００，３０００，４０００，５０００ 筐体フレーム、５００１ 仕切り板、５００２ 第１の区画、５００３ 第２の区画。

Claims (5)

1. １または複数の無停電電源モジュールと、
   アースバーと、
   前記１または複数の無停電電源モジュールと前記アースバーを収納する筐体フレームとを備え、
   前記１または複数の無停電電源モジュールの各アース線を、前記アースバーに接続し、前記アースバーは前記筐体フレームと導通しない構造で接地する構成のモジュール式無停電電源装置。
2. 前記１または複数の無停電電源モジュールをバイパスする切替スイッチ部を、前記筐体フレーム内にさらに備え、
   前記切替スイッチ部のアース線を前記アースバーに接続した請求項１に記載のモジュール式無停電電源装置。
3. ノイズフィルタを前記筐体フレーム内にさらに備え、
   前記ノイズフィルタのアース線を前記アースバーに接続した請求項２に記載のモジュール式無停電電源装置。
4. 前記アースバーは他のフレーム接地系と比較し、高周波域でインピーダンスが低い請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のモジュール式無停電電源装置。
5. 前記筐体フレーム内を区画に分割するための仕切り板を設け、前記アースバーは前記仕切り板に設置されている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のモジュール式無停電電源装置。

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