JP6051274B1 - Uninterruptible power system - Google Patents
Uninterruptible power system Download PDFInfo
- Publication number
- JP6051274B1 JP6051274B1 JP2015142969A JP2015142969A JP6051274B1 JP 6051274 B1 JP6051274 B1 JP 6051274B1 JP 2015142969 A JP2015142969 A JP 2015142969A JP 2015142969 A JP2015142969 A JP 2015142969A JP 6051274 B1 JP6051274 B1 JP 6051274B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- input
- transformer
- output
- switch
- voltage
- 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
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 128
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 11
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 claims description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 6
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 6
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 31
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 25
- 238000007600 charging Methods 0.000 description 16
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 10
- 238000010280 constant potential charging Methods 0.000 description 3
- 238000010277 constant-current charging Methods 0.000 description 3
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 3
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
Abstract
【課題】無瞬断でバックアップ動作を行うようにし、感電や直流分の流出による機器損傷等の危険性もなくし、安全性および効率を高くすること。【解決手段】交流入力電圧が正常範囲の場合、第１のトランス11の第１系統を通して負荷に給電するとともに、並列コンバータ15によって蓄電デバイス16を充電する。この時、負荷への電圧は直列インバータ14により安定化される。交流入力電圧が正常範囲でない場合、第１のスイッチ12をオフ、第２のスイッチ17をオンにし、直列インバータ14をオフにして第２のトランス13の１次巻線にインピーダンスを持たせ、蓄電デバイス16の電力を並列コンバータ15により変換し、第１のトランス11の第１および第２系統の入力巻線を介して第１のスイッチ12に印加してオフにするとともに、第１のトランス11の第２系統および第２のスイッチ17を介して負荷へ給電する。【選択図】図１[PROBLEMS] To perform backup operation without instantaneous interruption, eliminate the danger of equipment damage due to electric shock or outflow of DC component, and increase safety and efficiency. When an AC input voltage is in a normal range, power is supplied to a load through a first system of a first transformer, and a power storage device is charged by a parallel converter. At this time, the voltage to the load is stabilized by the series inverter 14. When the AC input voltage is not in the normal range, the first switch 12 is turned off, the second switch 17 is turned on, the series inverter 14 is turned off, and the primary winding of the second transformer 13 is given an impedance to store the power. The power of the device 16 is converted by the parallel converter 15 and applied to the first switch 12 via the first and second system input windings of the first transformer 11 to turn it off. The second system and the second switch 17 supply power to the load. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、無停電電源装置に関し、特に、交流入力が変動した場合でも直列インバータにより安定した電力を負荷に供給し、停電や瞬低が発生した場合には蓄電デバイスに蓄積された電力を並列コンバータにより負荷に供給する無停電電源装置に関する。 The present invention relates to an uninterruptible power supply, and in particular, supplies stable power to a load by a series inverter even when an AC input fluctuates, and parallels the power stored in an electricity storage device when a power failure or instantaneous drop occurs. The present invention relates to an uninterruptible power supply that supplies a load with a converter.
交流電源からの入力電力を負荷に供給し、交流電源の停電や瞬低が発生した場合には、蓄電池の電力を負荷に供給することにより、負荷への給電を継続させる無停電電源装置が知られている。 An uninterruptible power supply that supplies power to a load by supplying input power from the AC power source to the load and supplying power to the load when the AC power supply is interrupted or dips is known. It has been.
特許文献１には、交流電源等の入力電圧低下時に電源入力側を系統から切り離し、インバータ動作に切り換えて蓄電手段から負荷に電力を供給するようにし、その際の瞬低を抑制するようにした無停電電源装置が提案されている。 In Patent Document 1, when the input voltage of an AC power supply or the like is reduced, the power input side is disconnected from the system, and the inverter operation is switched to supply power from the power storage means to the load, thereby suppressing the instantaneous drop at that time. An uninterruptible power supply has been proposed.
図１４は、従来の無停電電源装置(特許文献１での提案)の概略回路図である。 FIG. 14 is a schematic circuit diagram of a conventional uninterruptible power supply (proposed in Patent Document 1).
この無停電電源装置は、逆並列接続された一対のサイリスタ2a,2bからなるACスイッチ141、入力リアクトル142、トランス143、直列インバータ144、並列コンバータ145、および蓄電池146などを備える。 This uninterruptible power supply includes an AC switch 141 composed of a pair of thyristors 2a and 2b connected in reverse parallel, an input reactor 142, a transformer 143, a series inverter 144, a parallel converter 145, a storage battery 146, and the like.
ここで、交流入力の入力電圧が正常であれば、ACスイッチ141のサイリスタ2aおよび2bは、入力電圧の極性に応じて交互に導通状態となり、交流入力の電力がACスイッチ141、入力リアクトル142およびトランス143の１次巻線を介して負荷に供給される。直列インバータ144は、交流入力の電圧が変化しても負荷への電圧が規定電圧になるようにトランス143の１次巻線に補正電圧を生起し、これによって負荷への電圧が規定電圧に維持される。 Here, if the input voltage of the AC input is normal, the thyristors 2a and 2b of the AC switch 141 are alternately turned on according to the polarity of the input voltage, and the power of the AC input is AC switch 141, the input reactor 142 and It is supplied to the load via the primary winding of the transformer 143. The series inverter 144 generates a correction voltage in the primary winding of the transformer 143 so that the voltage to the load becomes the specified voltage even if the voltage of the AC input changes, and thereby the voltage to the load is maintained at the specified voltage. Is done.
並列コンバータ145は、交流入力を直流電力に変換して蓄電池146を充電するとともに、入力力率、つまり入力電圧と入力電流(入力リアクトル142に流れる電流)の力率が1になるように制御する。ただし、力率は必ずしも1である必要はなく、オン制御されているサイリスタを流れる電流が零となった時点でサイリスタが自動的にオフ状態になることを回避できる程度の力率であればよいとされている。同様のサイリスタのゲート駆動は、特許文献２でも提案されている。 The parallel converter 145 converts the AC input into DC power to charge the storage battery 146 and controls the input power factor, that is, the power factor of the input voltage and the input current (current flowing through the input reactor 142) to be 1. . However, the power factor does not necessarily have to be 1, as long as the current flowing through the on-controlled thyristor becomes zero and the power factor can prevent the thyristor from automatically turning off. It is said that. A similar thyristor gate drive is also proposed in Patent Document 2.
上記構成において、交流入力側で短絡等が発生して入力電圧が低下し、導通制御されている方のサイリスタ2aまたは2bが逆バイアス状態となると、その時点でそのサイリスタは自動的に遮断状態となる。このとき導通制御されていない方のサイリスタは遮断状態であるので、その時点で交流入力は給電ラインから切り離されるが、直列インバータ144が蓄電池146をエネルギ源として所定の交流出力をトランス143を介して出力するように動作するので、負荷への交流出力を所定電圧に維持することができ、出力電圧が瞬低状態となるのを回避できる。 In the above configuration, when a short circuit or the like occurs on the AC input side, the input voltage decreases, and the thyristor 2a or 2b whose conduction is controlled is in a reverse bias state, the thyristor automatically enters the cutoff state at that time. Become. At this time, since the thyristor which is not controlled for conduction is in the cut-off state, the AC input is disconnected from the power supply line at that time, but the series inverter 144 uses the storage battery 146 as an energy source and outputs a predetermined AC output via the transformer 143. Since it operates so as to output, the AC output to the load can be maintained at a predetermined voltage, and the output voltage can be prevented from going into an instantaneously low state.
入力電圧がさらに低下して許容範囲を超えると、並列コンバータ145が蓄電池146の直流電力を交流電力に変換してバックアップ動作を行う。この時点では、ACスイッチ141のサイリスタ2a,2bは遮断状態であり、また、入力リアクトル142が挿入されているので、並列コンバータ145から交流入力側へ流れる短絡電流が抑制される。また、入力電圧の低下に伴って自動的に遮断するサイリスタ2a,2bを用いているので、入力リアクトル142のリアクトル値は小さくてよいとされている。 When the input voltage further decreases and exceeds the allowable range, parallel converter 145 converts the DC power of storage battery 146 into AC power and performs a backup operation. At this time, the thyristors 2a and 2b of the AC switch 141 are in the cut-off state, and the input reactor 142 is inserted, so the short-circuit current flowing from the parallel converter 145 to the AC input side is suppressed. Further, since the thyristors 2a and 2b that automatically shut off as the input voltage decreases are used, the reactor value of the input reactor 142 may be small.
以上のように、従来の無停電電源装置によれば、所定電圧の交流電力が給電ラインに供給され、さらに、短絡等による入力電圧低下時に、直列インバータ144によって負荷への出力電圧が出力電圧指令値となるように補正されて負荷への給電が行われるので、並列コンバータ145の動作をインバータ動作に切り替える際の出力電圧の瞬低が抑制される。 As described above, according to the conventional uninterruptible power supply, AC power of a predetermined voltage is supplied to the power supply line, and when the input voltage is lowered due to a short circuit or the like, the output voltage to the load is set to the output voltage command by the series inverter 144. Since the power is supplied to the load after being corrected to be a value, an instantaneous drop in the output voltage when the operation of the parallel converter 145 is switched to the inverter operation is suppressed.
従来の無停電電源装置では、入力電圧と入力電流の力率は必ずしも1である必要はなく、オン制御されているサイリスタを流れる電流が零となった時点でサイリスタが自動的にオフ状態になることを回避できる程度の力率であればよく、入力電圧と入力電流の位相差が30°程度、すなわち、力率が0.866程度以上あればよいとされている。そうすると、図１５に示すように、入力電圧および入力電流に対してACスイッチ141のサイリスタ2a,2bをゲート駆動する場合が想定される。 In a conventional uninterruptible power supply, the power factor of the input voltage and input current does not necessarily have to be 1, and the thyristor automatically turns off when the current flowing through the on-controlled thyristor becomes zero. It is sufficient that the power factor is such that the phase difference between the input voltage and the input current is about 30 °, that is, the power factor is about 0.866 or more. Then, as shown in FIG. 15, it is assumed that the thyristors 2a and 2b of the AC switch 141 are gate-driven with respect to the input voltage and the input current.
図１６は、図１５のゲート駆動の動作を期間分けして示す図である。入力電圧と入力電流の位相差が30°程度の力率制御、もしくは力率制御を1にしようとする場合でも、制御誤差により入力電圧と入力電流の極性が逆になる場合がある。 FIG. 16 is a diagram showing the gate drive operation of FIG. 15 divided into periods. Even when power factor control with a phase difference between the input voltage and input current of about 30 ° or power factor control is set to 1, the polarity of the input voltage and input current may be reversed due to a control error.
期間1は、入力電圧と入力電流の極性が逆であり、また、サイリスタ2aおよび2bのゲート信号がオン状態の期間である。図１７は、期間1における動作の説明図であり、交流入力側で短絡等が発生し、入力電圧が低下して許容範囲を超えると、並列コンバータ145がバックアップ動作する。並列コンバータ145は、交流入力電圧に同期しているので、サイリスタ2aに順方向電圧が印加され、並列コンバータ145から交流入力側へ短絡電流が流れる。この短絡電流は、入力リアクトル142によって抑制されるが、サイリスタ2aはオン状態であり、短絡電流を抑制するには入力リアクトル142のリアクトル値を大きくする必要がある。したがって、入力リアクトル142のサイズが大きくなってしまう。 The period 1 is a period in which the polarities of the input voltage and the input current are opposite, and the gate signals of the thyristors 2a and 2b are on. FIG. 17 is an explanatory diagram of the operation in period 1. When a short circuit or the like occurs on the AC input side and the input voltage decreases and exceeds the allowable range, the parallel converter 145 performs a backup operation. Since the parallel converter 145 is synchronized with the AC input voltage, a forward voltage is applied to the thyristor 2a, and a short-circuit current flows from the parallel converter 145 to the AC input side. This short-circuit current is suppressed by the input reactor 142, but the thyristor 2a is in the on state, and the reactor value of the input reactor 142 needs to be increased in order to suppress the short-circuit current. Therefore, the size of the input reactor 142 is increased.
期間2は、交流入力が正常であるにもかかわらず、ゲート信号がなくなって自動的にサイリスタがオフ状態になることを防ぐために、入力電流と入力電圧の極性が確実に同じになるまでゲート信号のオン幅に裕度を持たせた期間である。期間2では、交流入力が正常の場合、図１８(a)に示すように、交流入力により負荷に給電されるとともに、並列コンバータ145を通して蓄電池146が充電される。ここで、交流入力側で短絡等が発生して入力電圧が低下すると、サイリスタ2aおよび2bはともにオン状態にあるので、一方のサイリスタはオフ状態になるが、他方のサイリスタはオン状態であり、交流入力側へ短絡電流が流れる。図１８(b)は、この状態を示す。この短絡電流は、入力リアクトル142によって抑制されるが、サイリスタがオン状態であるので、この状態での短絡電流を抑制するためにも、そのリアクトル値を大きくする必要がある。 In period 2, to prevent the gate signal from disappearing and the thyristor from turning off automatically even though the AC input is normal, the gate signal is used until the polarity of the input current and the input voltage is reliably the same. This is a period in which a margin is given to the on width of. In period 2, when the AC input is normal, as shown in FIG. 18A, power is supplied to the load by the AC input, and the storage battery 146 is charged through the parallel converter 145. Here, when a short circuit or the like occurs on the AC input side and the input voltage decreases, both thyristors 2a and 2b are in the on state, so one thyristor is in the off state, while the other thyristor is in the on state. A short circuit current flows to the AC input side. FIG. 18B shows this state. Although this short circuit current is suppressed by the input reactor 142, since the thyristor is in the ON state, it is necessary to increase the reactor value in order to suppress the short circuit current in this state.
期間3は、入力電圧と入力電流の極性が同じであり、また、サイリスタ2bのゲート信号がオン状態、サイリスタ2aのゲート信号はオフ状態の期間である。ここで、交流入力側で短絡等が発生して入力電圧が低下すると、サイリスタ2bに逆バイアスが印加されてサイリスタ2bは自動的にオフ状態になる。このとき、サイリスタ2aは既にオフ状態であるので、この時点で交流入力は給電ラインから切り離される。その後、さらに入力電圧が低下して許容範囲を超えると、並列コンバータ145がバックアップ動作する。 The period 3 is a period in which the input voltage and the input current have the same polarity, the gate signal of the thyristor 2b is on, and the gate signal of the thyristor 2a is off. Here, when a short circuit or the like occurs on the AC input side and the input voltage decreases, a reverse bias is applied to the thyristor 2b, and the thyristor 2b is automatically turned off. At this time, since the thyristor 2a is already in the OFF state, the AC input is disconnected from the power supply line at this time. Thereafter, when the input voltage further decreases and exceeds the allowable range, the parallel converter 145 performs a backup operation.
しかしながら、交流入力が給電ラインから切り離されてから、さらに入力電圧が低下して並列コンバータ145がバックアップ動作するまでの期間、あるいは、入力電圧がさらに低下せずに、並列コンバータ145がバックアップ動作しない期間では、並列コンバータ145はアクティブフィルタ動作を行い、高調波電流を吸収する状態となる。 However, the period from when the AC input is disconnected from the power supply line until the input voltage further decreases and the parallel converter 145 performs a backup operation, or the period during which the parallel converter 145 does not perform the backup operation without further decreasing the input voltage. Then, the parallel converter 145 performs an active filter operation and is in a state of absorbing harmonic current.
図１９は、この状態を示す。この状態では、直列インバータ144が全負荷電流を補う必要があるので、直列コンバータ144を大型化させる必要がある。また、交流入力側は給電ラインから遮断状態となっているため、並列コンバータ145は交流入力により蓄電池146へ充電することができない。これにより、時間の経過とともに蓄電池146の蓄積エネルギが零となり、負荷への給電が停止される恐れもある。 FIG. 19 shows this state. In this state, since the series inverter 144 needs to compensate for the full load current, the series converter 144 needs to be enlarged. In addition, since the AC input side is cut off from the power supply line, parallel converter 145 cannot charge storage battery 146 by AC input. As a result, the accumulated energy of the storage battery 146 becomes zero with the passage of time, and there is a possibility that power supply to the load is stopped.
以上にように、従来の無停電電源装置では、期間1、2において、交流入力側に短絡等が発生して入力電圧が低下し、許容範囲を超えると、並列コンバータ145がバックアップ動作するが、並列コンバータ145から交流入力側へ短絡電流が流れる。このため、並列コンバータ145とACスイッチ141の間の給電ライン上に入力リアクトル142を挿入し、これにより短絡電流を抑制しているが、そのために必要なリアクトル値を大きくする必要があり、入力リアクトル142のサイズが大きくなるという課題がある。 As described above, in the conventional uninterruptible power supply, in periods 1 and 2, a short circuit or the like occurs on the AC input side and the input voltage decreases, and when the allowable range is exceeded, the parallel converter 145 performs a backup operation. A short-circuit current flows from the parallel converter 145 to the AC input side. For this reason, the input reactor 142 is inserted on the power supply line between the parallel converter 145 and the AC switch 141, thereby suppressing the short-circuit current. However, it is necessary to increase the reactor value required for this purpose. There is a problem that the size of 142 becomes large.
また、期間3において、入力電圧が許容範囲内で低下した場合、ACスイッチ141のサイリスタが自動的に遮断されるので、並列コンバータ145は蓄電池146を充電することができず、また、並列コンバータ145はバックアップ動作を行わずに高調波電流を吸収する動きをし、直列インバータ144が全ての負荷電流を供給するように動作するので、直列インバータ144を大型化させる必要があり、また、負荷への給電が停止される恐れがあるという課題もある。 Also, in period 3, when the input voltage falls within the allowable range, the thyristor of the AC switch 141 is automatically shut off, so the parallel converter 145 cannot charge the storage battery 146, and the parallel converter 145 Operates to absorb the harmonic current without performing a backup operation, and the series inverter 144 operates so as to supply all the load current. Therefore, it is necessary to enlarge the series inverter 144, and There is also a problem that power supply may be stopped.
また、給電ラインに入力リアクトル142が常に挿入されているので、交流入力が正常な場合でも、入力リアクトル142のインピーダンスによる電圧降下が発生し、この電圧降下分を直列インバータ144により補正する必要があり、この点からも直列インバータ144を大型化させる必要があるという課題もある。 In addition, since the input reactor 142 is always inserted in the power supply line, a voltage drop due to the impedance of the input reactor 142 occurs even when the AC input is normal, and this voltage drop needs to be corrected by the series inverter 144. From this point, there is also a problem that the series inverter 144 needs to be enlarged.
さらに、図１４の無停電電源装置では、入力側、出力側および直流側がそれぞれ絶縁されていないので、漏洩電流による感電や直流分流出による機器損傷の危険性の課題があるという課題もある。 Furthermore, since the uninterruptible power supply of FIG. 14 is not insulated on the input side, the output side, and the DC side, there is a problem that there is a problem of an electric shock due to a leakage current and a risk of equipment damage due to a DC component outflow.
なお、図１４の無停電電源装置では、図２０、図２１のシステム構成にすれば、入力側、出力側および直流側を絶縁することができる。しかし、図２０のシステム構成では、並列コンバータ145のバックアップ動作時の給電が2台の絶縁トランスを通して行われるので、バックアップ動作時の効率が悪くなる。また、図２１のシステム構成では、並列コンバータ145は、2台の絶縁トランスを通して交流入力を受け、蓄電池146を充電するので、充電効率が悪くなる。 In the uninterruptible power supply of FIG. 14, the input side, the output side, and the direct current side can be insulated if the system configuration of FIGS. 20 and 21 is used. However, in the system configuration of FIG. 20, since power is supplied during the backup operation of the parallel converter 145 through two insulating transformers, the efficiency during the backup operation is deteriorated. In the system configuration of FIG. 21, the parallel converter 145 receives AC input through two insulating transformers and charges the storage battery 146, so that charging efficiency is deteriorated.
本発明の目的は、上記課題を解決し、無瞬断で並列コンバータによるバックアップ動作を行い、感電や直流分流出による機器損傷等の危険性もなく、安全性および効率の高い無停電電源装置を安価に提供することにある。 The object of the present invention is to solve the above problems, perform backup operation with a parallel converter without instantaneous interruption, and provide an uninterruptible power supply with high safety and efficiency without risk of equipment damage due to electric shock or DC component outflow. It is to provide at low cost.
上記課題を解決するため、本発明の無停電電源装置は、２系統の入出力巻線が同一鉄心上に配置され、同一系統の入力巻線と出力巻線間が密結合し、異系統間における入力巻線間および出力巻線間が疎結合する第１のトランスと、交流入力と前記第１のトランスの第１系統の入力巻線の間に設けられた第１のスイッチと、前記第１のトランスの第１系統の出力巻線と交流出力との間に１次巻線が直列に接続された第２のトランスと、前記第２のトランスの２次巻線に接続された第１の電力変換器と、前記第１のトランスの第２系統の入力巻線に接続された第２の電力変換器と、前記第１の電力変換器の直流側と前記第２の電力変換器の直流側の双方に接続された蓄電デバイスと、前記第１のトランスの第２系統の出力巻線と交流出力間に接続された第２のスイッチと、前記交流入力の電圧異常を検出する手段を備え、前記交流入力の電圧が正常範囲にある場合には、前記第１のスイッチをオン、前記第２のスイッチをオフにして前記第１のトランスの第１および第２系統の入力巻線を介して前記第２の電力変換器によって前記蓄電デバイスを充電するとともに、前記第１のトランスの第１系統および前記第２のトランスの１次巻線を介して出力される交流出力を前記第２のトランスの２次側に接続された前記第１の電力変換器により制御して該交流出力電圧を安定化し、前記交流入力の電圧が正常範囲にない場合には、前記第１のスイッチをオフ、前記第２のスイッチをオンにし、前記第１の電力変換器をオフにして前記第２のトランスの２次巻線を開放することにより前記第２のトランスの１次巻線にインピーダンスを持たせ、前記蓄電デバイスの電力を前記第２の電力変換器により変換し、前記第１のトランスの第２系統および前記第２のスイッチを介して負荷へ供給するとともに、前記蓄電デバイスの電力が前記第１のトランスの第１および第２系統の入力巻線を介して前記第１のスイッチに印加されるようにすることにより、前記第１のスイッチに流れる過電流を抑制しながら負荷への給電を無瞬断で行うことを特徴としている。 In order to solve the above problems, the uninterruptible power supply of the present invention has two input / output windings arranged on the same iron core, and the input winding and output winding of the same system are tightly coupled, A first transformer in which input windings and output windings are loosely coupled, a first switch provided between an AC input and a first system input winding of the first transformer, A second transformer in which a primary winding is connected in series between an output winding of a first system of one transformer and an AC output; and a first transformer connected to a secondary winding of the second transformer. The second power converter connected to the input winding of the second system of the first transformer, the DC side of the first power converter, and the second power converter A power storage device connected to both the DC side and a connection between the output winding of the second system of the first transformer and the AC output And a means for detecting a voltage abnormality of the AC input, and when the voltage of the AC input is in a normal range, the first switch is turned on and the second switch is turned off. The power storage device is charged by the second power converter through the input windings of the first and second systems of the first transformer, and the first system and the second system of the first transformer The AC output voltage that is output through the primary winding of the transformer is controlled by the first power converter connected to the secondary side of the second transformer to stabilize the AC output voltage. When the input voltage is not in the normal range, the first switch is turned off, the second switch is turned on, the first power converter is turned off, and the secondary winding of the second transformer By opening the second The primary winding of the lance has an impedance, the electric power of the electric storage device is converted by the second power converter, and supplied to the load via the second system of the first transformer and the second switch. In addition, the power of the power storage device is applied to the first switch via the first and second system input windings of the first transformer, thereby flowing to the first switch. It is characterized in that power supply to the load is performed without interruption while suppressing overcurrent.
また、本発明の無停電電源装置は、２系統の入出力巻線が同一鉄心上に配置され、同一系統の入力巻線と出力巻線間が密結合し、異系統間における入力巻線間および出力巻線間が疎結合する第１のトランスと、交流入力と前記第１のトランスの第１系統の入力巻線の間に設けられた第１のスイッチと、前記第１のトランスの第１系統の出力巻線と交流出力との間に１次巻線が直列に接続された第２のトランスと、前記第２のトランスの２次巻線に接続された第１の電力変換器と、前記第１のトランスの第２系統の入力巻線に接続された第２の電力変換器と、前記第１の電力変換器の直流側と前記第２の電力変換器の直流側の双方に接続された蓄電デバイスと、前記第１のトランスの第２系統の出力巻線と交流出力間に接続された第２のスイッチと、前記交流入力と前記蓄電デバイスの間に接続された充電器と、前記交流入力の電圧異常を検出する手段を備え、前記交流入力の電圧が正常範囲にある場合には、前記充電器によって前記蓄電デバイスを充電するとともに、前記第１のトランスの第１系統および前記第２のトランスの１次巻線を介して出力される交流出力を前記第２のトランスの２次側に接続された前記第１の電力変換器により制御して該交流出力電圧を安定化し、前記交流入力の電圧が正常範囲にない場合には、前記第１のスイッチをオフ、前記第２のスイッチをオンにし、前記第１の電力変換器をオフにして前記第２のトランスの２次巻線を開放することにより前記第２のトランスの１次巻線にインピーダンスを持たせ、前記蓄電デバイスの電力を前記第２の電力変換器により変換し、前記第１のトランスの第２系統および前記第２のスイッチを介して負荷へ供給するとともに、前記蓄電デバイスの電力が前記第１のトランスの第１および第２系統の入力巻線を介して前記第１のスイッチに印加されるようにすることにより、前記第１のスイッチに流れる過電流を抑制しながら負荷への給電を無瞬断で行うことを特徴としている。 In the uninterruptible power supply of the present invention, two input / output windings are arranged on the same iron core, the input winding and output winding of the same system are tightly coupled, and the input windings between different systems And a first transformer in which the output windings are loosely coupled, a first switch provided between the AC input and the first system input winding of the first transformer, and a first transformer of the first transformer. A second transformer in which a primary winding is connected in series between an output winding of one system and an AC output; and a first power converter connected to a secondary winding of the second transformer; The second power converter connected to the input winding of the second system of the first transformer, both on the DC side of the first power converter and on the DC side of the second power converter. The connected electricity storage device, and the second switch connected between the output winding of the second system of the first transformer and the AC output. And a charger connected between the AC input and the electricity storage device, and means for detecting a voltage abnormality of the AC input, and when the voltage of the AC input is in a normal range, The accumulator device is charged, and the AC output output via the first system of the first transformer and the primary winding of the second transformer is connected to the secondary side of the second transformer. Controlled by the first power converter to stabilize the AC output voltage, when the voltage of the AC input is not in a normal range, turn off the first switch, turn on the second switch, By turning off the first power converter and opening the secondary winding of the second transformer, the primary winding of the second transformer has an impedance, and the electric power of the power storage device is supplied to the first transformer. 2 power change Convert the vessel, the with the first through the second system and the second switch of the transformer is supplied to the load, the input winding of the first and second lines of the power of the electric storage device is the first transformer By being applied to the first switch via a line, power is supplied to the load without interruption while suppressing an overcurrent flowing through the first switch.
ここで、前記第１のトランスにおける、異系統間における入力巻線間および出力巻線間の疎結合は、第１系統と第２系統の間にパスコアを挿入することにより実現することが好ましい。 Here, the loose coupling between the input windings and the output windings between different systems in the first transformer is preferably realized by inserting a path core between the first system and the second system.
本発明によれば、第１のトランスの漏れインダクタンスと第２のトランスの自己インダクタンスを短絡電流の抑制に利用するので、そのリアクトル値を大きく設定でき、短絡電流の抑制効果を高めることができる。これにより、無瞬断で並列コンバータによるバックアップ動作を行うことが可能となる。 According to the present invention, since the leakage inductance of the first transformer and the self-inductance of the second transformer are used for suppressing the short circuit current, the reactor value can be set large, and the effect of suppressing the short circuit current can be enhanced. Thereby, it becomes possible to perform the backup operation by the parallel converter without instantaneous interruption.
また、同一鉄心に２系統の巻線を施し、蓄電デバイスの充電やバックアップ動作を1台の絶縁トランスを通して行うようにしているので、充電時やバックアップ動作時の効率が高い。 In addition, since two systems of windings are applied to the same iron core, charging and backup operations of the electricity storage device are performed through one insulating transformer, so the efficiency during charging and backup operations is high.
また、入力リアクトルを第１のトランスの漏れインダクタンスで代用しているので、入力リアクトルを特別に配設する必要がなく、効率の向上および低コスト化を図ることができる。 In addition, since the input reactor is substituted by the leakage inductance of the first transformer, it is not necessary to specially arrange the input reactor, and the efficiency can be improved and the cost can be reduced.
また、給電ラインに漏れインダクタンスが存在せず、直列インバータによる補正量は小さくてよいので、直列インバータを小型化することができる。 Further, since there is no leakage inductance in the power supply line and the correction amount by the series inverter may be small, the series inverter can be reduced in size.
さらに、入力部、出力部および直流部をそれぞれ絶縁しているので、感電や直流分の流出による機器損傷等の危険性を排除して安全性を高めることができる。 Furthermore, since the input part, the output part, and the direct current part are insulated from each other, it is possible to improve safety by eliminating the risk of equipment damage due to electric shock or outflow of direct current.
以下、図面を参照して本発明を説明する。 The present invention will be described below with reference to the drawings.
図１は、本発明に係る無停電電源装置の第１の基本構成を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing a first basic configuration of an uninterruptible power supply according to the present invention.
この無停電電源装置10は、第１のトランス11、第１のスイッチ(サイリスタ)12、第２のトランス13、直列インバータ(第１の電力変換器)14、並列コンバータ(第２の電力変換器)15、蓄電デバイス16、第２のスイッチ(サイリスタ)17、および交流入力電圧異常検出手段(図示せず)を備える。 The uninterruptible power supply 10 includes a first transformer 11, a first switch (thyristor) 12, a second transformer 13, a series inverter (first power converter) 14, a parallel converter (second power converter). ) 15, a power storage device 16, a second switch (thyristor) 17, and an AC input voltage abnormality detection means (not shown).
第１のトランス11は、第１系統と第２系統の２系統の入出力巻線を同一の鉄心に配置し、異系統間における入力巻線間および出力巻線間の漏れインダクタンスが大きく、同一系統間における入力巻線と出力巻線間の漏れインダクタンスが小さくなるように構成される。この具体的構成については、後で説明する。 The first transformer 11 has two systems of input / output windings of the first system and the second system arranged on the same iron core, and the leakage inductance between the input windings and the output windings between the different systems is large and the same. The leakage inductance between the input winding and the output winding between the systems is configured to be small. This specific configuration will be described later.
第１のスイッチ12は、交流入力と第１のトランス11の第１系統の入力巻線の間に設けられる。 The first switch 12 is provided between the AC input and the input winding of the first system of the first transformer 11.
第２のトランス13は、第１のトランス11の第１系統の出力巻線と交流出力との間に直列に接続された１次巻線を有し、その２次巻線は、直列インバータ14の交流側に接続される。 The second transformer 13 has a primary winding connected in series between the output winding of the first system of the first transformer 11 and the AC output, and the secondary winding is connected to the series inverter 14. Connected to the AC side.
直列インバータ14は、その交流側が第２のトランス13の２次巻線に接続され、直流側が蓄電デバイス16に接続される。 The AC side of the series inverter 14 is connected to the secondary winding of the second transformer 13, and the DC side is connected to the power storage device 16.
並列コンバータ15は、その交流側が第１のトランス11の第２系統の入力巻線に接続され、直流側が蓄電デバイス16に接続されて双方向に電力を制御する。 The parallel converter 15 has its AC side connected to the input winding of the second system of the first transformer 11 and its DC side connected to the power storage device 16 to control power in both directions.
蓄電デバイス16は、直列インバータ14の直流側と並列コンバータ15の直流側の双方に接続される。 The power storage device 16 is connected to both the DC side of the series inverter 14 and the DC side of the parallel converter 15.
第２のスイッチ17は、第１のトランス11の第２系統の出力巻線と交流出力の間に接続される。 The second switch 17 is connected between the output winding of the second system of the first transformer 11 and the AC output.
交流入力電圧異常検出手段(図示せず)は、交流入力の電圧異常を検出する。 An AC input voltage abnormality detecting means (not shown) detects an AC input voltage abnormality.
次に、図１の無停電電源装置10の動作を説明する。 Next, the operation of the uninterruptible power supply 10 of FIG. 1 will be described.
交流入力の電圧が正常範囲にある場合、すなわち、交流入力側の入力電圧の変動が許容範囲内である場合(交流入力正常時)、第１のスイッチ12をオン、第２のスイッチ17をオフにする。この場合、交流入力が、第１のトランス11の第１系統および第２のトランス13の１次巻線を介して負荷に供給され、直列インバータ14により第２のトランス13の１次巻線に生起される交流電圧が制御されて負荷への電圧が安定化される。また、交流入力が、第１のトランス11の第１および第２系統の入力巻線の間の漏れインダクタンスを介して並列コンバータ15に供給され、その出力(直流電力)により蓄電デバイス16が充電される。 When the AC input voltage is in the normal range, that is, when the fluctuation of the input voltage on the AC input side is within the allowable range (when the AC input is normal), the first switch 12 is turned on and the second switch 17 is turned off. To. In this case, the AC input is supplied to the load via the first system of the first transformer 11 and the primary winding of the second transformer 13, and is connected to the primary winding of the second transformer 13 by the series inverter 14. The generated AC voltage is controlled to stabilize the voltage to the load. Further, an AC input is supplied to the parallel converter 15 via a leakage inductance between the first and second system input windings of the first transformer 11, and the power storage device 16 is charged by the output (DC power). The
図２は、交流入力側の入力電圧が許容範囲内で低下した場合の無停電電源装置10の動作説明図である。 FIG. 2 is an operation explanatory diagram of the uninterruptible power supply 10 when the input voltage on the AC input side falls within an allowable range.
この場合、第１のスイッチ12はオン、第２のスイッチ17はオフである。直列インバータ14は、蓄電デバイス16の直流電力をエネルギ源として、交流入力の電圧低下分の電圧を第２のトランス13の１次巻線に生起するように制御される。これにより、第２のトランス13の１次巻線に生起した電圧が交流入力電圧に加算され、負荷への電圧が安定化される。なお、この間、蓄電デバイス16は、交流入力により第１のトランス11の第１系統および第２系統の入力巻線間の漏れインダクタンス、および並列コンバータ15を介して充電される。 In this case, the first switch 12 is on and the second switch 17 is off. The series inverter 14 is controlled so that a voltage corresponding to a voltage drop of the AC input is generated in the primary winding of the second transformer 13 using the DC power of the power storage device 16 as an energy source. As a result, the voltage generated in the primary winding of the second transformer 13 is added to the AC input voltage, and the voltage to the load is stabilized. During this time, the power storage device 16 is charged by AC input through the leakage inductance between the first and second system input windings of the first transformer 11 and the parallel converter 15.
図３は、交流入力側の入力電圧が許容範囲内で上昇した場合の無停電電源装置10の動作説明図である。 FIG. 3 is an operation explanatory diagram of the uninterruptible power supply 10 when the input voltage on the AC input side rises within an allowable range.
この場合も、第１のスイッチ12はオン、第２のスイッチ17はオフである。直列インバータ14は、交流入力の電圧上昇分の電圧を第２のトランス13の１次巻線から吸収するように制御され、これにより、負荷への電圧が安定化される。第２のトランス13の２次巻線から吸収された交流電力は、直列インバータ14によって直流電力に変換され、蓄電デバイス16を充電する。この間にも、蓄電デバイス16は、交流入力により第１のトランス11の第１系統および第２系統の入力巻線間の漏れインダクタンス、および並列コンバータ15を介して充電される。 Also in this case, the first switch 12 is on and the second switch 17 is off. The series inverter 14 is controlled so as to absorb the voltage increase of the AC input voltage from the primary winding of the second transformer 13, thereby stabilizing the voltage to the load. The AC power absorbed from the secondary winding of the second transformer 13 is converted into DC power by the series inverter 14 and charges the power storage device 16. Also during this time, the power storage device 16 is charged via the parallel converter 15 and the leakage inductance between the first and second system input windings of the first transformer 11 by AC input.
なお、ここで、蓄電デバイス16が満充電状態であるとすると、図４に示すように、直列インバータ14からの直流電力は、並列コンバータ15によって交流電力に変換され、交流入力側へ回生される。 Here, if the power storage device 16 is fully charged, the DC power from the series inverter 14 is converted into AC power by the parallel converter 15 and regenerated to the AC input side as shown in FIG. .
一方、交流入力の電圧が正常範囲にない場合、すなわち、交流入力側の入力電圧の変動が許容範囲を超えた場合(交流入力異常時)、第１のスイッチ12をオフ、第２のスイッチ17をオンにし、直列コンバータ14をオフにして第２のトランス13の２次巻線を開放する。 On the other hand, when the AC input voltage is not within the normal range, that is, when the fluctuation of the input voltage on the AC input side exceeds the allowable range (when the AC input is abnormal), the first switch 12 is turned off and the second switch 17 is turned off. Is turned on, the series converter 14 is turned off, and the secondary winding of the second transformer 13 is opened.
この場合、蓄電デバイス16の電力が、並列コンバータ15により交流電力に変換され、第１のトランス11の第２系統および第２のスイッチ17を介して負荷に供給される。 In this case, the electric power of the power storage device 16 is converted into AC power by the parallel converter 15 and supplied to the load via the second system of the first transformer 11 and the second switch 17.
第２のトランス13の２次巻線が開放されたことにより第２のトランス13の１次巻線がインピーダンスを持つようになり、これにより、並列コンバータ15から第１のトランス11の第２系統および第２のスイッチ17を通過し、給電ラインから第１のトランス11の第１系統、さらに第１のスイッチ12を通過して交流入力側に流れる短絡電流が抑制される。 Since the secondary winding of the second transformer 13 is opened, the primary winding of the second transformer 13 has an impedance, so that the second system of the first transformer 11 is connected from the parallel converter 15. The short-circuit current flowing through the second switch 17 and flowing from the feed line to the AC input side through the first system of the first transformer 11 and further through the first switch 12 is suppressed.
また、蓄電デバイス16の電力が、並列コンバータ15によって変換され、その出力の交流電圧が第１のスイッチ12に印加されるが、その経路には、第１のトランス11の第１および第２系統の入力巻線間の大きな漏れインダクタンスが介在する。したがって、並列コンバータ15から第１のトランス11の第１系統および第２系統の入力巻線の間の電磁誘導、第１のスイッチ12を通して交流入力側に流れる短絡電流も、第１のトランス11の第１系統および第２系統の入力巻線間の大きな漏れインダクタンスにより抑制される。 In addition, the electric power of the power storage device 16 is converted by the parallel converter 15 and the output AC voltage is applied to the first switch 12, and the first and second systems of the first transformer 11 are on the path. There is a large leakage inductance between the input windings. Therefore, electromagnetic induction between the parallel converter 15 and the first and second system input windings of the first transformer 11 and a short-circuit current flowing to the AC input side through the first switch 12 are also caused by the first transformer 11. It is suppressed by a large leakage inductance between the input windings of the first system and the second system.
図５は、交流入力側に短絡等が発生して入力電圧が許容範囲を超えて低下した場合の無停電電源装置10の動作説明図である。 FIG. 5 is an operation explanatory diagram of the uninterruptible power supply 10 when a short circuit or the like occurs on the AC input side and the input voltage drops beyond the allowable range.
この場合、第１のスイッチ12のサイリスタ2aおよび2bのゲート信号をオフすると同時に、第２のスイッチ17のサイリスタ2aおよび2bのゲート信号をオンし、直列インバータ14を停止させ、並列コンバータ15をバックアップ動作させる。 In this case, the gate signals of the thyristors 2a and 2b of the first switch 12 are turned off, and simultaneously, the gate signals of the thyristors 2a and 2b of the second switch 17 are turned on, the series inverter 14 is stopped, and the parallel converter 15 is backed up. Make it work.
このとき、直列インバータ14の停止に伴って、第１のトランス11の第１系統から負荷への給電ラインに直列に挿入されている第２のトランス13の２次側、すなわち、直列インバータ14が接続されている側の巻線は開放状態となるので、第２のトランス13の１次側巻線は、自己インダクタンス値をリアクトル値としたリアクトルとして機能する。これにより、並列コンバータ15から第１のトランス11の第２系統および第２のスイッチ17を通過し、さらに給電ラインから第１のトランス11の第１系統を通過して交流入力側へ流れる短絡電流が抑制される。 At this time, when the series inverter 14 is stopped, the secondary side of the second transformer 13 inserted in series in the power supply line from the first system of the first transformer 11 to the load, that is, the series inverter 14 is Since the connected winding is in an open state, the primary winding of the second transformer 13 functions as a reactor having a self-inductance value as a reactor value. As a result, the short-circuit current flowing from the parallel converter 15 through the second system of the first transformer 11 and the second switch 17 and further from the power supply line through the first system of the first transformer 11 to the AC input side. Is suppressed.
また、並列コンバータ15から、第１のトランス11の第２系統の入力巻線から第１系統の入力巻線へ電磁誘導されて交流入力側へ流れる短絡電流も、第１のトランス11の第１および第２系統の入力巻線の間の大きな漏れインダクタンスにより抑制される。 The short-circuit current that flows from the parallel converter 15 to the AC input side by electromagnetic induction from the second system input winding of the first transformer 11 to the AC input side is also the first transformer 11 first. And a large leakage inductance between the input windings of the second system.
また、交流入力側の入力電圧が正常範囲内である場合の交流入力側からの給電時においては、第１のトランス11の第１および第２系統の入力巻線の間の漏れインダクタンスは、給電ライン上には存在しないので、これによる電圧降下は生じない。このため、直列インバータ14を大型化させる必要がない。さらに、蓄電デバイス16の電力を並列コンバータ15、第１のトランス11の第２系統および第２のスイッチ17を通して負荷に供給するバックアップ動作時においても、第１のトランス11の第１系統および第２系統の入力巻線間の漏れインダクタンスは、バックアップ動作の給電ライン上に存在しないので、漏れインダクタンスのインピーダンスによる電圧降下は生じることがなく、したがって、電力損失の発生を防ぐことができる。 Further, during power feeding from the AC input side when the input voltage on the AC input side is within the normal range, the leakage inductance between the first and second system input windings of the first transformer 11 is fed. This does not cause a voltage drop because it does not exist on the line. For this reason, it is not necessary to enlarge the series inverter 14. Further, during the backup operation in which the power of the power storage device 16 is supplied to the load through the parallel converter 15, the second system of the first transformer 11, and the second switch 17, the first system and the second system of the first transformer 11 are used. Since the leakage inductance between the input windings of the system does not exist on the power supply line for the backup operation, a voltage drop due to the impedance of the leakage inductance does not occur, and thus it is possible to prevent the occurrence of power loss.
以上のようにして、交流入力側に短絡等が発生して入力電圧が許容範囲を超えて低下した場合の短絡電流が抑制され、その短絡電流がゼロクロス付近を迎えて第１のスイッチ12のサイリスタ2aおよび2bの保持電流値以下になると、サイリスタ2aおよび2bは、自動的にオフする。これにより、交流入力側が給電ラインと切り離されて、並列コンバータ15側からのバックアップ動作が継続される。以上により、入力電圧が許容範囲を超えて低下した場合の並列コンバータ15側からの無瞬断のバックアップ動作が可能となる。 As described above, the short-circuit current when the short-circuit or the like occurs on the AC input side and the input voltage decreases beyond the allowable range is suppressed, and the short-circuit current reaches near the zero cross and the thyristor of the first switch 12 is reached. The thyristors 2a and 2b are automatically turned off when the holding current value is lower than 2a and 2b. Thereby, the AC input side is disconnected from the power supply line, and the backup operation from the parallel converter 15 side is continued. As described above, an uninterrupted backup operation from the parallel converter 15 side when the input voltage drops beyond the allowable range is possible.
図６は、図１の無停電電源装置10を具現化した実施形態を示すブロック図である。ここでは、図１と同一あるいは同等部分には同じ符号を付し、その説明は省略する。 FIG. 6 is a block diagram showing an embodiment in which the uninterruptible power supply 10 of FIG. 1 is embodied. Here, the same or equivalent parts as in FIG.
直列インバータ制御部61は、負荷電圧検出器62の負荷電圧検出値Voを入力として、直列インバータ14を制御する。 The series inverter control unit 61 controls the series inverter 14 with the load voltage detection value Vo of the load voltage detector 62 as an input.
図７は、交流入力正常時における直列インバータ制御部61による制御の例を示すブロック図である。 FIG. 7 is a block diagram illustrating an example of control by the series inverter control unit 61 when the AC input is normal.
交流入力正常時、直列インバータ制御部61は、負荷電圧検出値Voと直列インバータ出力電圧指示値Vorefの差分を算出し、その差分によりPWM制御部71を制御する。PWM制御部71は、直列インバータ出力電圧指示値Vorefより負荷電圧検出値Voが低い場合、その不足分の電圧を第２のトランス13が加算し、直列インバータ出力電圧指示値Vorefより負荷電圧検出値Voが高い場合は、その過剰分を第２のトランス13が減算するようなパルス変調信号を生成し、直列インバータ14を駆動する。 When the AC input is normal, the series inverter control unit 61 calculates a difference between the load voltage detection value Vo and the series inverter output voltage instruction value Voref, and controls the PWM control unit 71 based on the difference. When the load voltage detection value Vo is lower than the series inverter output voltage instruction value Voref, the PWM control unit 71 adds the insufficient voltage to the second transformer 13 and the load voltage detection value from the series inverter output voltage instruction value Voref. When Vo is high, a pulse modulation signal is generated so that the second transformer 13 subtracts the excess, and the series inverter 14 is driven.
図６に戻って、並列インバータ制御部64は、交流入力1電圧検出器65の交流入力1電圧検出値Vi1、交流入力2電圧検出器66の交流入力2電圧検出値Vi2、直流電流検出器67の直流電流検出値Idc、直流電圧検出器68の直流電圧検出値Vdc、並列コンバータ交流電流検出器69の並列コンバータ交流電流検出値Iac、および並列コンバータ交流出力電圧検出器70の並列コンバータ交流出力電圧検出値Vacを入力として、並列コンバータ15を制御する。 Returning to FIG. 6, the parallel inverter control unit 64 includes the AC input 1 voltage detection value Vi1 of the AC input 1 voltage detector 65, the AC input 2 voltage detection value Vi2 of the AC input 2 voltage detector 66, and the DC current detector 67. DC current detection value Idc, DC voltage detection value Vdc of DC voltage detector 68, parallel converter AC current detection value Iac of parallel converter AC current detector 69, and parallel converter AC output voltage of parallel converter AC output voltage detector 70 The parallel converter 15 is controlled using the detection value Vac as an input.
図８は、交流入力正常時における並列コンバータ制御部64による制御の例を示すブロック図である。 FIG. 8 is a block diagram illustrating an example of control by the parallel converter control unit 64 when the AC input is normal.
交流入力正常時、並列コンバータ15は、蓄電デバイス16に対して定電流および定電圧充電を行う。そのために、交流入力2電圧検出値Vi2をPLL81に入力する。PLL81は、PLL内部で持つ基準正弦波を交流入力2電圧Vi2に対して同期させ、その基準正弦波を出力する。そして、直流電流検出器67の直流電流検出値Idcと充電電流指示値Idcrefの差分を増幅した値と直流電圧検出器68の直流電圧検出値Vdcと充電電圧指示値Vdcfefの差分を増幅した値とを比較して小さい方を選択し、その選択した値と交流入力2電圧Vi2に同期した基準正弦波(PLL81の出力)を乗算器82に入力して乗算する。この乗算器82の出力は、並列コンバータ交流電流指示値となる。そこで、並列コンバータ交流電流検出器69の並列コンバータ交流電流検出値Iacと乗算器82が出力する並列コンバータ交流電流指示値の差分を算出し、その差分によりPWM制御部83を制御する。PWM制御部83は、パルス変調信号を生成し、これにより並列コンバータ15を駆動する。 When AC input is normal, parallel converter 15 performs constant current and constant voltage charging for power storage device 16. For this purpose, the AC input 2 voltage detection value Vi2 is input to the PLL 81. The PLL 81 synchronizes the reference sine wave held in the PLL with the AC input 2 voltage Vi2, and outputs the reference sine wave. The value obtained by amplifying the difference between the DC current detection value Idc and the charging current instruction value Idcref of the DC current detector 67 and the value obtained by amplifying the difference between the DC voltage detection value Vdc and the charging voltage instruction value Vdcfef of the DC voltage detector 68 Are compared, and the smaller value is selected, and the selected value and the reference sine wave (output of PLL 81) synchronized with the AC input 2 voltage Vi2 are input to the multiplier 82 and multiplied. The output of the multiplier 82 becomes a parallel converter alternating current instruction value. Therefore, the difference between the parallel converter AC current detection value Iac of the parallel converter AC current detector 69 and the parallel converter AC current instruction value output from the multiplier 82 is calculated, and the PWM controller 83 is controlled based on the difference. The PWM control unit 83 generates a pulse modulation signal, and thereby drives the parallel converter 15.
直流電流検出値Idcと充電電流指示値Idcrefの差分を増幅した値が、直流電圧検出値Vdcと充電電圧指示値Vdcfefの差分を増幅した値より小さい場合、直流電流検出値Idcと充電電流指示値Idcrefの差分を増幅した値が選択されて乗算器82の入力となり、並列コンバータ交流電流指示値となる。この場合、蓄電デバイス16に流れる直流電流が充電電流指示値となるようにフィードバック制御されるので、蓄電デバイス16は定電流充電されることになる。 When the value obtained by amplifying the difference between the DC current detection value Idc and the charging current instruction value Idcref is smaller than the value obtained by amplifying the difference between the DC voltage detection value Vdc and the charging voltage instruction value Vdcfef, the DC current detection value Idc and the charging current instruction value A value obtained by amplifying the difference of Idcref is selected and becomes an input of the multiplier 82, and becomes a parallel converter alternating current instruction value. In this case, feedback control is performed so that the direct current flowing through the power storage device 16 becomes the charge current instruction value, and thus the power storage device 16 is charged with a constant current.
一方、直流電圧検出値Vdcと充電電圧指示値Vdcfefの差分を増幅した値が、直流電流検出値Idcと充電電流指示値Idcrefの差分を増幅した値より小さい場合は、直流電圧検出値Vdcと充電電圧指示値Vdcfefの差分を増幅した値が選択されて乗算器82の入力となり、並列コンバータ交流電流指示値となる。この場合、蓄電デバイス16に印加される直流電圧が充電電圧指示値となるようにフィードバック制御されるので、蓄電デバイス16は定電圧充電されることになる。 On the other hand, if the value obtained by amplifying the difference between the DC voltage detection value Vdc and the charging voltage instruction value Vdcfef is smaller than the value obtained by amplifying the difference between the DC current detection value Idc and the charging current instruction value Idcref, the DC voltage detection value Vdc is charged. A value obtained by amplifying the difference between the voltage instruction values Vdcfef is selected and input to the multiplier 82, which becomes the parallel converter AC current instruction value. In this case, feedback control is performed so that the DC voltage applied to the electricity storage device 16 becomes the charge voltage instruction value, and thus the electricity storage device 16 is charged at a constant voltage.
なお、並列コンバータ15は、蓄電デバイス16に流れる電流および蓄電デバイス16に印加される電圧が、それぞれの指示値Idcref、Vdcrefになるように並列コンバータ15の交流電流を制御し、並列コンバータ15の交流出力電圧は、交流入力の入力電圧と同一波形となるので、交流入力側へ短絡電流が流れることはない。 The parallel converter 15 controls the AC current of the parallel converter 15 so that the current flowing through the power storage device 16 and the voltage applied to the power storage device 16 become the respective instruction values Idcref and Vdcref, and the parallel converter 15 Since the output voltage has the same waveform as the input voltage of the AC input, no short-circuit current flows to the AC input side.
図９は、交流入力正常時における並列コンバータ制御部64による制御の他の例を示すブロック図である。 FIG. 9 is a block diagram showing another example of control by the parallel converter control unit 64 when the AC input is normal.
交流入力正常時、並列コンバータ15は、蓄電デバイス16に対して定電流および定電圧充電を行う。そのために、交流入力2電圧検出器66の交流入力2電圧検出値Vi2をPLL91に入力し、さらに、PLL91に対して位相スライド指示値を与える。PLL91は、PLL内部で持つ基準正弦波を交流入力2電圧Vi2に対して同期させ、さらに、その基準正弦波の位相を位相スライド指示値により変化させ、その出力により蓄電デバイス16の充電を制御する。 When AC input is normal, parallel converter 15 performs constant current and constant voltage charging for power storage device 16. For this purpose, the AC input 2 voltage detection value Vi2 of the AC input 2 voltage detector 66 is input to the PLL 91, and a phase slide instruction value is given to the PLL 91. The PLL 91 synchronizes the reference sine wave in the PLL with the AC input 2 voltage Vi2, further changes the phase of the reference sine wave according to the phase slide instruction value, and controls the charging of the electricity storage device 16 by the output. .
ここで、位相スライド指示値は、直流電流検出値Idcと充電電流指示値Idcrefとの差分を増幅した値と直流電圧検出値Vdc
と充電電圧指示値Vdcrefとの差分を増幅した値とを比較して小さい方を選択する。例えば、蓄電デバイス16の直流電圧がその指示値よりも小さく、蓄電デバイス16に流れる直流電流がその指示値より大きい場合、直流電流検出値Idcと充電電流指示値Idcrefとの差分を増幅した値が選択され、蓄電デバイス16の直流電圧がその指示値よりも大きく、蓄電デバイス16に流れる直流電流がその指示値より小さい場合は、直流電圧検出値Vdcと充電電圧指示値Vdcrefとの差分を増幅した値が選択されて位相スライド指示値となる。これにより、PLL91は、交流入力電圧に対してある位相差を持って同期した基準正弦波を出力する。
Here, the phase slide instruction value is obtained by amplifying the difference between the DC current detection value Idc and the charging current instruction value Idcref and the DC voltage detection value Vdc.
And the value obtained by amplifying the difference between the charging voltage instruction value Vdcref and the smaller one is selected. For example, when the direct current voltage of the power storage device 16 is smaller than the indicated value and the direct current flowing through the power storage device 16 is larger than the indicated value, a value obtained by amplifying the difference between the direct current detected value Idc and the charging current indicated value Idcref is If the selected DC voltage of the storage device 16 is greater than the indicated value and the DC current flowing through the storage device 16 is less than the indicated value, the difference between the detected DC voltage value Vdc and the charge voltage indicated value Vdcref is amplified. The value is selected and becomes the phase slide instruction value. As a result, the PLL 91 outputs a reference sine wave synchronized with an AC input voltage with a certain phase difference.
また、並列コンバータ16の出力電圧の実効値が交流入力電圧の実効値となるように、並列コンバータ16を駆動する。そのために、交流入力2電圧検出値Vi2および並列コンバータ出力電圧検出値Vacをそれぞれ実行値演算器92,93に入力してそれらの実効値を算出する。そして、交流入力2電圧検出値Vi2の実効値と並列コンバータ出力電圧検出値Vacの実行値の差分を増幅して乗算器94に入力し、PLL91の出力の基準正弦波と乗算する。PWM制御部95は、乗算器94の出力を入力としてパルス変調信号を生成し、これにより並列コンバータ16を駆動する。交流入力が正常範囲にある場合、以上の制御により、交流入力に対して並列コンバータ16の出力電圧が追従するので、並列コンバータ16から交流入力側へ短絡電流が流れることがない。 Further, the parallel converter 16 is driven so that the effective value of the output voltage of the parallel converter 16 becomes the effective value of the AC input voltage. For this purpose, the AC input 2 voltage detection value Vi2 and the parallel converter output voltage detection value Vac are input to the execution value calculators 92 and 93, respectively, and their effective values are calculated. Then, the difference between the effective value of the AC input 2 voltage detection value Vi2 and the execution value of the parallel converter output voltage detection value Vac is amplified and input to the multiplier 94, and is multiplied by the reference sine wave of the output of the PLL 91. The PWM controller 95 receives the output of the multiplier 94 as an input and generates a pulse modulation signal, thereby driving the parallel converter 16. When the AC input is in the normal range, the output voltage of the parallel converter 16 follows the AC input by the above control, so that no short-circuit current flows from the parallel converter 16 to the AC input side.
図１０は、交流入力が正常範囲外となる交流入力異常時における並列インバータ制御部64による制御の例を示すブロック図である。 FIG. 10 is a block diagram illustrating an example of control by the parallel inverter control unit 64 when the AC input is abnormal when the AC input is outside the normal range.
交流入力が正常範囲外となった場合、図６における交流入力側の第１のスイッチ(サイリスタ2aおよび2b)12をオフにし、第１のトランス11の第２系統側の第２のスイッチ(サイリスタ2aおよび2b)をオンにする。また、直列インバータ14を停止させ、第２のトランス13の２次側を開放する。 When the AC input is out of the normal range, the first switch (thyristors 2a and 2b) 12 on the AC input side in FIG. 6 is turned off, and the second switch (thyristor) on the second system side of the first transformer 11 is turned off. Turn on 2a and 2b). Further, the series inverter 14 is stopped and the secondary side of the second transformer 13 is opened.
一方、並列コンバータ15は充電動作からバックアップ動作を行うようになる。このとき、
並列コンバータ交流出力電圧検出器70の並列コンバータ交流電圧検出値Vacと並列コンバータ交流出力電圧指示値Vacrefの差分を算出し、その差分によりPWM制御部101を制御する。PWM制御部101は、パルス変調信号を生成し、これにより並列コンバータ15を駆動する。以上のようにして、並列コンバータ交流出力電圧Vacが並列コンバータ交流出力電圧指示値Vacrefとなるようにフィードバック制御が行われる。このとき、並列コンバータ15から、第１のトランス11の第２系統の入力巻線から第１系統の入力巻線へ電磁誘導されて交流入力側へ流れる短絡電流は、第１のトランス11の第１および第２系統の入力巻線の間の大きな漏れインダクタンスにより抑制される。また、並列コンバータ15から第１のトランス11の第２系統および第２のスイッチ17を通過し、さらに給電ラインから第１のトランス11の第１系統を通過して交流入力側へ流れる短絡電流も第２のトランス13の１次巻線の自己インダクタンスによって抑制される。これにより無瞬断でのバックアップ動作が可能となる。
On the other hand, the parallel converter 15 performs a backup operation from the charging operation. At this time,
The difference between the parallel converter AC voltage detection value Vac of the parallel converter AC output voltage detector 70 and the parallel converter AC output voltage instruction value Vacref is calculated, and the PWM controller 101 is controlled based on the difference. The PWM control unit 101 generates a pulse modulation signal, and thereby drives the parallel converter 15. As described above, feedback control is performed so that the parallel converter AC output voltage Vac becomes the parallel converter AC output voltage instruction value Vacref. At this time, a short-circuit current flowing from the parallel converter 15 to the AC input side by electromagnetic induction from the second system input winding of the first transformer 11 to the AC input side is It is suppressed by a large leakage inductance between the input windings of the first and second systems. In addition, a short-circuit current that flows from the parallel converter 15 through the second system of the first transformer 11 and the second switch 17 and further from the power supply line through the first system of the first transformer 11 to the AC input side Suppressed by the self-inductance of the primary winding of the second transformer 13. As a result, a backup operation without instantaneous interruption is possible.
図１１は、本発明に係る無停電電源装置の第２の基本構成を示すブロック図である。ここで、図１と同一あるいは同等部分には同じ符号を付してある。 FIG. 11 is a block diagram showing a second basic configuration of the uninterruptible power supply according to the present invention. Here, the same or equivalent parts as in FIG.
この無停電電源装置110が図１の無停電電源装置10と異なるのは、充電器111が蓄電デバイス16を充電し、並列コンバータ15がバックアップ動作のみの片方向の電力を制御する点である。 The uninterruptible power supply 110 differs from the uninterruptible power supply 10 of FIG. 1 in that the charger 111 charges the power storage device 16 and the parallel converter 15 controls the unidirectional power for the backup operation only.
交流入力の電圧が正常範囲にある場合、充電器111は、蓄電デバイス16を充電する。また、第２のトランス13の２次側に接続された直列インバータ(第１の電力変換器)14は、第１のトランス11の第１系統および第２のトランス13の１次巻線を介して出力される交流出力の電圧を制御して負荷に与える電圧を一定に保つ。 When the voltage of the AC input is in the normal range, charger 111 charges power storage device 16. A series inverter (first power converter) 14 connected to the secondary side of the second transformer 13 is connected to the first system of the first transformer 11 and the primary winding of the second transformer 13. The voltage applied to the load is kept constant by controlling the AC output voltage.
一方、交流入力の電圧が正常範囲にない場合には、第１のスイッチ12をオフ、第２のスイッチ17をオンにし、直列コンバータ(第１の電力変換器)14をオフにして第２のトランス13の２次巻線を開放することにより第２のトランス13の１次巻線にインピーダンスを持たせる。また、蓄電デバイス16の電力が並列コンバータ15によって所定の交流電圧に変換され、それが第１のトランス11の第１および第２系統の入力巻線間を介して第１のスイッチ12に印加されるが、その経路には大きな漏れインダクタンスが介在するので、第１のスイッチ12に流れる過電流は抑制される。これにより、無瞬断での負荷への給電が可能となる。 On the other hand, if the AC input voltage is not within the normal range, the first switch 12 is turned off, the second switch 17 is turned on, the series converter (first power converter) 14 is turned off, and the second switch is turned on. By opening the secondary winding of the transformer 13, the primary winding of the second transformer 13 has an impedance. Further, the electric power of the power storage device 16 is converted into a predetermined AC voltage by the parallel converter 15 and applied to the first switch 12 via the input windings of the first and second systems of the first transformer 11. However, since a large leakage inductance is interposed in the path, the overcurrent flowing through the first switch 12 is suppressed. As a result, power can be supplied to the load without instantaneous interruption.
図１２は、図１１の無停電電源装置110を具現化した実施形態を示すブロック図である。ここでは、図６および図１１と同一あるいは同等部分には同じ符号を付してある。 FIG. 12 is a block diagram showing an embodiment in which the uninterruptible power supply 110 of FIG. 11 is embodied. Here, the same or equivalent parts as in FIGS. 6 and 11 are denoted by the same reference numerals.
この実施形態は、蓄電デバイス16を充電する充電器111を備え、並列コンバータ制御部64は、並列コンバータ11を制御するとともに、直流電流検出器121の直流電流検出値Idcおよび直流電圧検出器68の直流電圧検出値Vdcを元に、充電器111を制御して蓄電デバイス16の定電流および定電圧充電を行わせる。 This embodiment includes a charger 111 that charges the power storage device 16, and the parallel converter control unit 64 controls the parallel converter 11, and also detects the DC current detection value Idc of the DC current detector 121 and the DC voltage detector 68. Based on the DC voltage detection value Vdc, the charger 111 is controlled to perform constant current and constant voltage charging of the electricity storage device 16.
直列インバータ14の動作は、図６の実施形態と同じである。 The operation of the series inverter 14 is the same as that of the embodiment of FIG.
並列コンバータ15は、交流入力が正常範囲内である場合、動作を停止し、交流入力が正常範囲外となった場合は、図６の実施形態と同様にバックアップ動作を行う。このとき、充電器111は動作を停止しており、蓄電デバイス16に対する充電を行わない。 The parallel converter 15 stops the operation when the AC input is within the normal range, and performs the backup operation similarly to the embodiment of FIG. 6 when the AC input is outside the normal range. At this time, the charger 111 has stopped operating and does not charge the power storage device 16.
以上のように、並列コンバータ15は、蓄電デバイス16に対して充電動作を行わず(図８および図９に示されている制御を行うことはない)、交流入力が正常範囲外にある場合のバックアップ動作だけを行う。交流入力が正常範囲内にある場合、並列コンバータ15は停止状態にあるので、並列コンバータ15から交流入力側へ短絡電流は流れない。 As described above, the parallel converter 15 does not perform the charging operation for the power storage device 16 (the control shown in FIGS. 8 and 9 is not performed), and the AC input is outside the normal range. Perform backup operation only. When the AC input is within the normal range, the parallel converter 15 is in a stopped state, so that no short-circuit current flows from the parallel converter 15 to the AC input side.
図１３は、 第１のトランス11の具体的構成の例を示す図である。 FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a specific configuration of the first transformer 11.
この第１のトランス11は、第１系統と第２系統が同一鉄心状上に配設され、第１系統の入力巻線と出力巻線、第２系統の入力巻線と出力巻線を、それぞれ同心円状に巻いた構造を有する。 In the first transformer 11, the first system and the second system are arranged on the same iron core, the input winding and output winding of the first system, the input winding and output winding of the second system, Each has a concentric winding structure.
同一系統の入力巻線と出力巻線は、同心円状に巻かれることにより密結合する。これにより、同一系統の入力巻線および出力巻線間の漏れインダクタンスが小さくなり、負荷への給電ラインでの電圧降下が小さくなる。なお、第２系統の入力巻線および出力巻線間に若干の空隙を持たせ、それらの間に若干の漏れインダクタンスを持たせることにより、並列コンバータ15のPWMパルス変調信号を正弦波にすることができる。したがって、同一系統の入力巻線および出力巻線を密結合するとは、若干の漏れインダクタンスを持たせた場合も意味する。 The input winding and output winding of the same system are tightly coupled by being wound concentrically. Thereby, the leakage inductance between the input winding and the output winding of the same system is reduced, and the voltage drop in the power supply line to the load is reduced. Note that the PWM pulse modulation signal of the parallel converter 15 is made a sine wave by giving a slight gap between the input winding and output winding of the second system and giving a slight leakage inductance between them. Can do. Therefore, tightly coupling the input winding and output winding of the same system also means a case where some leakage inductance is provided.
また、第１系統と第２系統の間、すなわち、異系統間における入力巻線間および出力巻線間を疎結合にする。これにより、第１系統と第２系統間の漏れインダクタンスが大きくなり、これにより過電流を抑制できる。この疎結合は、第１系統と第２系統の間に磁性体、例えば、ケイ素鋼板を積み重ね合わせてブロック状にした"パスコア"を挿入することで実現できる。 Further, loose coupling is provided between the first system and the second system, that is, between input windings and output windings between different systems. Thereby, the leakage inductance between the 1st system and the 2nd system becomes large, and it can control overcurrent by this. This loose coupling can be realized by inserting a “pass core” in which a magnetic material, for example, a silicon steel plate, is stacked in a block shape between the first system and the second system.
10・・・無停電電源装置、11・・・第１のトランス、12・・・第１のスイッチ(サイリスタ)、13,143・・・第２のトランス、14,144・・・直列インバータ(第１の電力変換器)、15,145・・・並列コンバータ(第２の電力変換器)、16,146・・・蓄電デバイス(蓄電池)、17・・・第２のスイッチ(サイリスタ)、61・・・直列インバータ制御部、62・・・負荷電圧検出器、64・・・並列コンバータ制御部、65・・・交流入力1電圧検出器、66・・・交流入力2電圧検出器、67,121・・・直流電流検出器、68・・・直流電圧検出器、69・・・並列コンバータ交流電流検出器、70・・・並列コンバータ交流出力電圧検出器、71,83,95,101・・・PWM制御部、81,91・・・PLL、82,94・・・乗算器、92,93・・・実行値演算器、111・・・充電器、141・・・ACスイッチ(サイリスタ)、142・・・入力リアクトル 10 ... Uninterruptible power supply, 11 ... First transformer, 12 ... First switch (thyristor), 13,143 ... Second transformer, 14,144 ... Series inverter (first power Converter), 15,145 ... parallel converter (second power converter), 16,146 ... power storage device (storage battery), 17 ... second switch (thyristor), 61 ... series inverter control unit, 62 ... Load voltage detector, 64 ... Parallel converter controller, 65 ... AC input 1 voltage detector, 66 ... AC input 2 voltage detector, 67,121 ... DC current detector, 68 ... DC voltage detector, 69 ... Parallel converter AC current detector, 70 ... Parallel converter AC output voltage detector, 71,83,95,101 ... PWM controller, 81,91 ... PLL , 82,94 ... multiplier, 92,93 ... execution value calculator, 111 ... charger, 141 ... AC switch (thyristor), 142 ... input rear Kuttle
Claims (4)
交流入力と前記第１のトランスの第１系統の入力巻線の間に設けられた第１のスイッチと、
前記第１のトランスの第１系統の出力巻線と交流出力との間に１次巻線が直列に接続された第２のトランスと、
前記第２のトランスの２次巻線に接続された第１の電力変換器と、
前記第１のトランスの第２系統の入力巻線に接続された第２の電力変換器と、
前記第１の電力変換器の直流側と前記第２の電力変換器の直流側の双方に接続された蓄電デバイスと、
前記第１のトランスの第２系統の出力巻線と交流出力間に接続された第２のスイッチと、
前記交流入力の電圧異常を検出する手段を備え、
前記交流入力の電圧が正常範囲にある場合には、前記第１のスイッチをオン、前記第２のスイッチをオフにして前記第１のトランスの第１および第２系統の入力巻線を介して前記第２の電力変換器によって前記蓄電デバイスを充電するとともに、前記第１のトランスの第１系統および前記第２のトランスの１次巻線を介して出力される交流出力を前記第２のトランスの２次側に接続された前記第１の電力変換器により制御して該交流出力電圧を安定化し、
前記交流入力の電圧が正常範囲にない場合には、前記第１のスイッチをオフ、前記第２のスイッチをオンにし、前記第１の電力変換器をオフにして前記第２のトランスの２次巻線を開放することにより前記第２のトランスの１次巻線にインピーダンスを持たせ、前記蓄電デバイスの電力を前記第２の電力変換器により変換し、前記第１のトランスの第２系統および前記第２のスイッチを介して負荷へ供給するとともに、前記蓄電デバイスの電力が前記第１のトランスの第１および第２系統の入力巻線を介して前記第１のスイッチに印加されるようにすることにより、前記第１のスイッチに流れる過電流を抑制しながら負荷への給電を無瞬断で行うことを特徴とする無停電電源装置。 First, input / output windings of two systems are arranged on the same iron core, input windings and output windings of the same system are tightly coupled, and input windings and output windings of different systems are loosely coupled. The transformer of the
A first switch provided between an AC input and an input winding of the first system of the first transformer;
A second transformer in which a primary winding is connected in series between an output winding of a first system of the first transformer and an AC output;
A first power converter connected to the secondary winding of the second transformer;
A second power converter connected to the input winding of the second system of the first transformer;
An electricity storage device connected to both the DC side of the first power converter and the DC side of the second power converter;
A second switch connected between the output winding of the second system of the first transformer and the AC output;
Means for detecting a voltage abnormality of the AC input,
When the voltage of the AC input is in a normal range, the first switch is turned on and the second switch is turned off via the input windings of the first and second systems of the first transformer. The power storage device is charged by the second power converter, and an AC output output from the first system of the first transformer and the primary winding of the second transformer is converted to the second transformer. Controlled by the first power converter connected to the secondary side of the power supply to stabilize the AC output voltage,
When the voltage of the AC input is not within a normal range, the first switch is turned off, the second switch is turned on, the first power converter is turned off, and the second transformer secondary is turned on. The primary winding of the second transformer has an impedance by opening the winding, the electric power of the power storage device is converted by the second power converter, the second system of the first transformer, The power is supplied to the load via the second switch, and the electric power of the power storage device is applied to the first switch via the first and second system input windings of the first transformer. By doing so, the uninterruptible power supply apparatus performs power supply to the load without interruption while suppressing an overcurrent flowing through the first switch.
第１系統と第２系統の間にパスコアを挿入することにより実現されていることを特徴とする請求項１に記載の無停電電源装置。 In the first transformer, loose coupling between input windings and output windings between different systems is
The uninterruptible power supply according to claim 1, wherein the uninterruptible power supply is realized by inserting a path core between the first system and the second system.
交流入力と前記第１のトランスの第１系統の入力巻線の間に設けられた第１のスイッチと、
前記第１のトランスの第１系統の出力巻線と交流出力との間に１次巻線が直列に接続された第２のトランスと、
前記第２のトランスの２次巻線に接続された第１の電力変換器と、
前記第１のトランスの第２系統の入力巻線に接続された第２の電力変換器と、
前記第１の電力変換器の直流側と前記第２の電力変換器の直流側の双方に接続された蓄電デバイスと、
前記第１のトランスの第２系統の出力巻線と交流出力間に接続された第２のスイッチと、
前記交流入力と前記蓄電デバイスの間に接続された充電器と、
前記交流入力の電圧異常を検出する手段を備え、
前記交流入力の電圧が正常範囲にある場合には、前記充電器によって前記蓄電デバイスを充電するとともに、前記第１のトランスの第１系統および前記第２のトランスの１次巻線を介して出力される交流出力を前記第２のトランスの２次側に接続された前記第１の電力変換器により制御して該交流出力電圧を安定化し、
前記交流入力の電圧が正常範囲にない場合には、前記第１のスイッチをオフ、前記第２のスイッチをオンにし、前記第１の電力変換器をオフにして前記第２のトランスの２次巻線を開放することにより前記第２のトランスの１次巻線にインピーダンスを持たせ、前記蓄電デバイスの電力を前記第２の電力変換器により変換し、前記第１のトランスの第２系統および前記第２のスイッチを介して負荷へ供給するとともに、前記蓄電デバイスの電力が前記第１のトランスの第１および第２系統の入力巻線を介して前記第１のスイッチに印加されるようにすることにより、前記第１のスイッチに流れる過電流を抑制しながら負荷への給電を無瞬断で行うことを特徴とする無停電電源装置。 First, input / output windings of two systems are arranged on the same iron core, input windings and output windings of the same system are tightly coupled, and input windings and output windings of different systems are loosely coupled. The transformer of the
A first switch provided between an AC input and an input winding of the first system of the first transformer;
A second transformer in which a primary winding is connected in series between an output winding of a first system of the first transformer and an AC output;
A first power converter connected to the secondary winding of the second transformer;
A second power converter connected to the input winding of the second system of the first transformer;
An electricity storage device connected to both the DC side of the first power converter and the DC side of the second power converter;
A second switch connected between the output winding of the second system of the first transformer and the AC output;
A charger connected between the AC input and the electricity storage device;
Means for detecting a voltage abnormality of the AC input,
When the voltage of the AC input is in a normal range, the power storage device is charged by the charger and output through the first system of the first transformer and the primary winding of the second transformer. The AC output voltage is controlled by the first power converter connected to the secondary side of the second transformer to stabilize the AC output voltage,
When the voltage of the AC input is not within a normal range, the first switch is turned off, the second switch is turned on, the first power converter is turned off, and the second transformer secondary is turned on. The primary winding of the second transformer has an impedance by opening the winding, the electric power of the power storage device is converted by the second power converter, the second system of the first transformer, The power is supplied to the load via the second switch, and the electric power of the power storage device is applied to the first switch via the first and second system input windings of the first transformer. By doing so, the uninterruptible power supply apparatus performs power supply to the load without interruption while suppressing an overcurrent flowing through the first switch.
第１系統と第２系統の間にパスコアを挿入することにより実現されていることを特徴とする請求項３に記載の無停電電源装置。 In the first transformer, loose coupling between input windings and output windings between different systems is
The uninterruptible power supply according to claim 3, wherein the uninterruptible power supply is realized by inserting a path core between the first system and the second system.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015142969A JP6051274B1 (en) | 2015-07-17 | 2015-07-17 | Uninterruptible power system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015142969A JP6051274B1 (en) | 2015-07-17 | 2015-07-17 | Uninterruptible power system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP6051274B1 true JP6051274B1 (en) | 2016-12-27 |
| JP2017028789A JP2017028789A (en) | 2017-02-02 |
Family
ID=57582163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015142969A Active JP6051274B1 (en) | 2015-07-17 | 2015-07-17 | Uninterruptible power system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6051274B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113824293A (en) * | 2021-08-19 | 2021-12-21 | 广州金升阳科技有限公司 | Input-series output-parallel power supply system |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6618210B2 (en) * | 2018-02-05 | 2019-12-11 | ニシム電子工業株式会社 | Uninterruptible power system |
| JP7129258B2 (en) * | 2018-07-24 | 2022-09-01 | ニシム電子工業株式会社 | Uninterruptible power system |
| JP6888898B1 (en) * | 2020-03-05 | 2021-06-18 | ニシム電子工業株式会社 | Photovoltaic power control device |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1169660A (en) * | 1997-08-13 | 1999-03-09 | Nippon Purotekutaa:Kk | Uninterruptible power-supply apparatus |
| JP2001286078A (en) * | 2000-03-30 | 2001-10-12 | Tokyo Gas Co Ltd | Uninterruptible power supply system |
| JP2002325448A (en) * | 2001-04-23 | 2002-11-08 | Fujitsu Denso Ltd | Battery backup dc stabilized power supply |
-
2015
- 2015-07-17 JP JP2015142969A patent/JP6051274B1/en active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1169660A (en) * | 1997-08-13 | 1999-03-09 | Nippon Purotekutaa:Kk | Uninterruptible power-supply apparatus |
| JP2001286078A (en) * | 2000-03-30 | 2001-10-12 | Tokyo Gas Co Ltd | Uninterruptible power supply system |
| JP2002325448A (en) * | 2001-04-23 | 2002-11-08 | Fujitsu Denso Ltd | Battery backup dc stabilized power supply |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113824293A (en) * | 2021-08-19 | 2021-12-21 | 广州金升阳科技有限公司 | Input-series output-parallel power supply system |
| CN113824293B (en) * | 2021-08-19 | 2024-01-16 | 广州金升阳科技有限公司 | Power supply system with input connected in series and output connected in parallel |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2017028789A (en) | 2017-02-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9048691B2 (en) | Converters | |
| EP2896109B1 (en) | Uninterruptible power supply system with fast transfer for undervoltage source line failures | |
| EP2424100A2 (en) | Electric power converter | |
| JP5538658B2 (en) | Power converter | |
| JP6051274B1 (en) | Uninterruptible power system | |
| JP5565527B2 (en) | Power converter | |
| US9906070B2 (en) | Distributed power source system with storage battery | |
| JP2006223023A (en) | Active filter for power | |
| EP2827487B1 (en) | Power conversion apparatus | |
| JP2009124836A (en) | Controller of uninterrupted power supply system | |
| KR101027988B1 (en) | Serial type compensating rectifier and Uninterruptible Power Supply having that | |
| JP2019187107A (en) | Power supply system | |
| WO2003075430A1 (en) | Uninterruptible power supply | |
| JP4859932B2 (en) | Control device and control method for power conversion system having instantaneous voltage drop / power failure countermeasure function | |
| JP6888898B1 (en) | Photovoltaic power control device | |
| JP2007215378A (en) | Uninterruptible power unit | |
| JP6618210B2 (en) | Uninterruptible power system | |
| KR101318960B1 (en) | Uninterruptible power supply and method controlling thereof | |
| Barati et al. | Voltage regulation in medium voltage DC systems | |
| JP4569552B2 (en) | Instantaneous voltage drop compensation device | |
| KR20170028217A (en) | Charging apparatus for gate unit of high voltage direct current system | |
| JP2006136054A (en) | Uninterruptible power supply device | |
| JP2015149868A (en) | Voltage sag/power failure compensation device | |
| Sousa et al. | Single-phase shunt active power filter with UPS operation using a bidirectional Dc-Dc converter for energy storage interface | |
| JP7129258B2 (en) | Uninterruptible power system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 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: 20161109 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20161128 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6051274 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 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |