JP6092737B2 - Uninterruptible power supply system - Google Patents
Uninterruptible power supply system Download PDFInfo
- Publication number
- JP6092737B2 JP6092737B2 JP2013173273A JP2013173273A JP6092737B2 JP 6092737 B2 JP6092737 B2 JP 6092737B2 JP 2013173273 A JP2013173273 A JP 2013173273A JP 2013173273 A JP2013173273 A JP 2013173273A JP 6092737 B2 JP6092737 B2 JP 6092737B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power supply
- voltage
- uninterruptible power
- power
- uninterruptible
- 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
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 83
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 73
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 37
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 41
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 21
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 21
- 108010076504 Protein Sorting Signals Proteins 0.000 description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 4
- 229910001374 Invar Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001219 R-phase Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000018199 S phase Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Description
この発明は無停電電源システムに関し、特に、高電圧を出力する無停電電源システムに関する。 The present invention relates to an uninterruptible power supply system, and more particularly to an uninterruptible power supply system that outputs a high voltage.
従来より、無停電電源装置の出力電圧を変圧器で昇圧して負荷に供給する無停電電源システムが知られている(たとえば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, an uninterruptible power supply system that boosts an output voltage of an uninterruptible power supply device with a transformer and supplies the boosted voltage to a load is known (see, for example, Patent Document 1).
しかし、従来の無停電電源装置では、変圧器における電力損失が大きく、効率が低いという問題があった。 However, the conventional uninterruptible power supply has a problem that the power loss in the transformer is large and the efficiency is low.
それゆえに、この発明の主たる目的は、高電圧を出力することが可能で効率が高い無停電電源システムを提供することである。 Therefore, a main object of the present invention is to provide an uninterruptible power supply system capable of outputting a high voltage and having high efficiency.
この発明に係る無停電電源システムは、商用交流電源から交流電力を受ける1次巻線と、互いに絶縁された複数の2次巻線とを含む変圧器と、それぞれ複数の2次巻線に対応して設けられた複数の無停電電源装置とを備えたものである。各無停電電源装置は、商用交流電源から交流電力が正常に供給されている通常時は、対応の2次巻線から受けた交流電力を直流電力に変換し、その直流電力を電力貯蔵装置に蓄えるとともに交流電力に変換し、商用交流電源からの交流電力の供給が停止された停電時は、電力貯蔵装置の直流電力を交流電力に変換する。複数の無停電電源装置は負荷に対して直列接続され、各段の無停電電源装置は前段の出力電圧に自己の出力電圧を加算して次段に出力し、最終段の無停電電源装置は複数の無停電電源装置の出力電圧の総和の交流電圧を負荷に与える。 The uninterruptible power supply system according to the present invention corresponds to a transformer including a primary winding that receives AC power from a commercial AC power source and a plurality of secondary windings that are insulated from each other, and a plurality of secondary windings. And a plurality of uninterruptible power supply devices provided. Each uninterruptible power supply converts the AC power received from the corresponding secondary winding into DC power during normal times when AC power is normally supplied from the commercial AC power supply, and the DC power is used as a power storage device. It stores and converts into AC power, and converts the DC power of the power storage device into AC power during a power failure when the supply of AC power from the commercial AC power supply is stopped. Multiple uninterruptible power supply units are connected in series with the load.Each stage uninterruptible power supply unit adds its output voltage to the previous stage output voltage and outputs it to the next stage. An alternating voltage of the sum of output voltages of a plurality of uninterruptible power supply devices is applied to the load.
この発明に係る無停電電源システムでは、複数の無停電電源装置を負荷に対して直列接続することにより、負荷に高電圧を供給する。したがって、出力変圧器を使用しないので、高い効率が得られる。 In the uninterruptible power supply system according to the present invention, a high voltage is supplied to the load by connecting a plurality of uninterruptible power supply devices in series to the load. Therefore, since no output transformer is used, high efficiency can be obtained.
[実施の形態1]
本発明の実施の形態1による無停電電源システムは、図1に示すように、入力端子T1、バイパス端子T2、出力端子T3、スイッチS1〜S7、入力変圧器1、高圧無停電電源装置2、および無瞬断スイッチ3を備える。この無停電電源システムは、商用交流電源4,5から三相三線式の商用交流電力を受けて、三相三線式の商用周波数の交流電力を負荷6に出力する。たとえば、商用交流電力の線間電圧は3300Vであり、相電圧は1905Vである。ただし、図面および説明の簡単化のため、図1では一相一線分の回路が示されている。
[Embodiment 1]
As shown in FIG. 1, the uninterruptible power supply system according to
入力端子T1は、商用交流電源4からの交流電力を受ける。バイパス端子T2は、商用交流電源5からの交流電力を受ける。出力端子T3は、負荷6に接続される。スイッチS1は、たとえばブレーカであり、入力端子T1と入力変圧器1の1次巻線との間に接続される。スイッチS1は、商用交流電源4から交流電力が正常に供給されている通常時はオンし、商用交流電源4からの交流電力の供給が停止された停電時はオフする。
The input terminal T1 receives AC power from the commercial
図2は、入力変圧器1の構成を示す回路図である。図2において、入力変圧器1は、3個の1次巻線CR,CS,CTと、互いに絶縁された9個の2次巻線CU1〜CU3,CV1〜CV3,CW1〜CW3とを含む。1次巻線CR,CS,CTの一方端子はそれぞれR相、S相、およびT相の交流電圧VR,VS,VTを受け、それらの他方端子は互いに接続されている。交流電圧VR,VS,VTは、ともに1905Vであり、それらの位相は120度ずつずれている。
FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of the
2次巻線CU1〜CU3は、1次巻線CRと電磁結合されている。2次巻線CV1〜CV3は、1次巻線CSと電磁結合されている。2次巻線CW1〜CW3は、1次巻線CTと電磁結合されている。2次巻線CU1〜CU3の端子間には、それぞれU相の交流電圧VU1〜VU3が出力される。2次巻線CV1〜CV3の端子間には、それぞれV相の交流電圧VV1〜VV3が出力される。2次巻線CW1〜CW3の端子間には、それぞれW相の交流電圧VW1〜VW3が出力される。交流電圧VU1〜VU3,VV1〜VV3,VW1〜VW3は、ともに635Vである。U相の交流電圧VU1〜VU3とV相の交流電圧VV1〜VV3とW相の交流電圧VW1〜VW3の位相は120度ずつずれている。 Secondary windings CU1-CU3 are electromagnetically coupled to primary winding CR. The secondary windings CV1 to CV3 are electromagnetically coupled to the primary winding CS. The secondary windings CW1 to CW3 are electromagnetically coupled to the primary winding CT. U-phase AC voltages VU1 to VU3 are output between terminals of secondary windings CU1 to CU3, respectively. Between the terminals of the secondary windings CV1 to CV3, V-phase AC voltages VV1 to VV3 are output, respectively. Between the terminals of the secondary windings CW1 to CW3, W-phase AC voltages VW1 to VW3 are output, respectively. AC voltages VU1 to VU3, VV1 to VV3, and VW1 to VW3 are all 635V. The phases of the U-phase AC voltages VU1 to VU3, the V-phase AC voltages VV1 to VV3, and the W-phase AC voltages VW1 to VW3 are shifted by 120 degrees.
図3は、高圧無停電電源装置2の構成を示す回路ブロック図である。図3において、高圧無停電電源装置2は、制御回路7と、9個の無停電電源装置UU1〜UU3,UV1〜UV3,UW1〜UW3と、9個のバッテリ8と、3個の出力端子TU,TV,TWを含む。制御回路7は、高圧無停電電源装置2全体を制御する。たとえば制御回路7は、高圧無停電電源装置2の出力電圧VU,VV,VWが目標電圧になるように無停電電源装置UU1〜UU3,UV1〜UV3,UW1〜UW3を制御する。
FIG. 3 is a circuit block diagram showing the configuration of the high-voltage
無停電電源装置UU1〜UU3,UV1〜UV3,UW1〜UW3は、それぞれ2次巻線CU1〜CU3,CV1〜CV3,CW1〜CW3に接続されるとともに、それぞれ9個のバッテリ8に接続される。
Uninterruptible power supply devices UU1 to UU3, UV1 to UV3, UW1 to UW3 are connected to secondary windings CU1 to CU3, CV1 to CV3, and CW1 to CW3, respectively, and to nine
無停電電源装置UU1〜UU3は、通常時は、それぞれ2次巻線CU1〜CU3から受けた交流電力を直流電力に変換し、その直流電力をそれぞれ3個のバッテリ8に蓄えるとともに交流電力に変換し、停電時は、それぞれ3個のバッテリ8の直流電力を交流電力に変換する。
The uninterruptible power supply units UU1 to UU3 normally convert AC power received from the secondary windings CU1 to CU3 to DC power, respectively, store the DC power in the three
無停電電源装置UU1〜UU3の出力端子Tc,Td間には、それぞれ商用周波数で定電圧(635V)の交流電圧VU11〜VU13が出力される。無停電電源装置UU1の出力端子Tdは中性点NPに接続され、無停電電源装置UU1,UU2の出力端子Tcはそれぞれ無停電電源装置UU2,UU3の出力端子Tdに接続され、無停電電源装置UU3の出力端子Tcは出力端子TUに接続される。 Between the output terminals Tc and Td of the uninterruptible power supply devices UU1 to UU3, AC voltages VU11 to VU13 having a constant voltage (635 V) are output at commercial frequencies, respectively. The output terminal Td of the uninterruptible power supply UU1 is connected to the neutral point NP, and the output terminals Tc of the uninterruptible power supply UU1 and UU2 are connected to the output terminals Td of the uninterruptible power supply UU2 and UU3, respectively. The output terminal Tc of UU3 is connected to the output terminal TU.
すなわち、無停電電源装置UU1〜UU3は出力端子TUおよび中性点NP間に直列接続される。無停電電源装置UU2は、前段の無停電電源装置UU1の出力電圧VU11に自己の出力電圧VU12を加算して次段に出力する。無停電電源装置UU3は、前段の無停電電源装置UU2の出力電圧VU11+VU12に自己の出力電圧VU13を加算して出力端子TUに出力する。結局、出力端子TUには、無停電電源装置UU1〜UU3の出力電圧VU11〜VU13の総和の交流電圧VU=VU11+VU12+VU13が出力される。交流電圧VUすなわちU相電圧VUは、635×3=1905Vである。 That is, uninterruptible power supply devices UU1 to UU3 are connected in series between output terminal TU and neutral point NP. The uninterruptible power supply UU2 adds its own output voltage VU12 to the output voltage VU11 of the previous uninterruptible power supply UU1, and outputs it to the next stage. The uninterruptible power supply UU3 adds its own output voltage VU13 to the output voltage VU11 + VU12 of the previous uninterruptible power supply UU2, and outputs it to the output terminal TU. Eventually, the total AC voltage VU = VU11 + VU12 + VU13 of the output voltages VU11 to VU13 of the uninterruptible power supply devices UU1 to UU3 is output to the output terminal TU. The AC voltage VU, that is, the U-phase voltage VU is 635 × 3 = 1905V.
同様に、無停電電源装置UV1〜UV3は、通常時は、それぞれ2次巻線CV1〜CV3から受けた交流電力を直流電力に変換し、その直流電力をそれぞれ3個のバッテリ8に蓄えるとともに交流電力に変換し、停電時は、それぞれ3個のバッテリ8の直流電力を交流電力に変換する。
Similarly, the uninterruptible power supply devices UV1 to UV3 normally convert AC power received from the secondary windings CV1 to CV3 to DC power, respectively, and store the DC power in the three
無停電電源装置UV1〜UV3の出力端子Tc,Td間には、それぞれ商用周波数で定電圧(635V)の交流電圧VV11〜VV13が出力される。無停電電源装置UV1の出力端子Tdは中性点NPに接続され、無停電電源装置UV1,UV2の出力端子Tcはそれぞれ無停電電源装置UV2,UV3の出力端子Tdに接続され、無停電電源装置UV3の出力端子Tcは出力端子TVに接続される。 Between the output terminals Tc and Td of the uninterruptible power supply devices UV1 to UV3, AC voltages VV11 to VV13 having a constant voltage (635 V) are output at commercial frequencies, respectively. The output terminal Td of the uninterruptible power supply UV1 is connected to the neutral point NP, and the output terminals Tc of the uninterruptible power supply UV1 and UV2 are connected to the output terminals Td of the uninterruptible power supply UV2 and UV3, respectively. The UV3 output terminal Tc is connected to the output terminal TV.
すなわち、無停電電源装置UV1〜UV3は出力端子TVおよび中性点NP間に直列接続される。無停電電源装置UV2は、前段の無停電電源装置UV1の出力電圧VV11に自己の出力電圧VV12を加算して次段に出力する。無停電電源装置UV3は、前段の無停電電源装置UV2の出力電圧VV11+VV12に自己の出力電圧VV13を加算して出力端子TVに出力する。結局、出力端子TVには、無停電電源装置UV1〜UV3の出力電圧VV11〜VV13の総和の交流電圧VV=VV11+VV12+VV13が出力される。交流電圧VVすなわちV相電圧VVは、635×3=1905Vである。 That is, uninterruptible power supply devices UV1 to UV3 are connected in series between output terminal TV and neutral point NP. The uninterruptible power supply UV2 adds its own output voltage VV12 to the output voltage VV11 of the previous uninterruptible power supply UV1 and outputs it to the next stage. The uninterruptible power supply UV3 adds its own output voltage VV13 to the output voltage VV11 + VV12 of the previous uninterruptible power supply UV2 and outputs it to the output terminal TV. Eventually, the AC voltage VV = VV11 + VV12 + VV13, which is the sum of the output voltages VV11 to VV13 of the uninterruptible power supply devices UV1 to UV3, is output to the output terminal TV. The AC voltage VV, that is, the V-phase voltage VV is 635 × 3 = 1905V.
同様に、無停電電源装置UW1〜UW3は、通常時は、それぞれ2次巻線CW1〜CW3から受けた交流電力を直流電力に変換し、その直流電力をそれぞれ3個のバッテリ8に蓄えるとともに交流電力に変換し、停電時は、それぞれ3個のバッテリ8の直流電力を交流電力に変換する。
Similarly, uninterruptible power supply devices UW1 to UW3 normally convert AC power received from secondary windings CW1 to CW3 into DC power, respectively, and store the DC power in three
無停電電源装置UW1〜UW3の出力端子Tc,Td間には、それぞれ商用周波数で定電圧(635V)の交流電圧VW11〜VW13が出力される。無停電電源装置UW1の出力端子Tdは中性点NPに接続され、無停電電源装置UW1,UW2の出力端子Tcはそれぞれ無停電電源装置UW2,UW3の出力端子Tdに接続され、無停電電源装置UW3の出力端子Tcは出力端子TWに接続される。 Between the output terminals Tc and Td of the uninterruptible power supply devices UW1 to UW3, AC voltages VW11 to VW13 having a constant voltage (635 V) are output at commercial frequencies, respectively. The output terminal Td of the uninterruptible power supply UW1 is connected to the neutral point NP, and the output terminals Tc of the uninterruptible power supply UW1 and UW2 are connected to the output terminals Td of the uninterruptible power supply UW2 and UW3, respectively. The output terminal Tc of UW3 is connected to the output terminal TW.
すなわち、無停電電源装置UW1〜UW3は出力端子TWおよび中性点NP間に直列接続される。無停電電源装置UW2は、前段の無停電電源装置UW1の出力電圧VW11に自己の出力電圧VW12を加算して次段に出力する。無停電電源装置UW3は、前段の無停電電源装置UW2の出力電圧VW11+VW12に自己の出力電圧VW13を加算して出力端子TWに出力する。結局、出力端子TWには、無停電電源装置UW1〜UW3の出力電圧VW11〜VW13の総和の交流電圧VW=VW11+VW12+VW13が出力される。交流電圧VWすなわちW相電圧VWは、635×3=1905Vである。 That is, uninterruptible power supply devices UW1 to UW3 are connected in series between output terminal TW and neutral point NP. The uninterruptible power supply UW2 adds its own output voltage VW12 to the output voltage VW11 of the previous uninterruptible power supply UW1, and outputs it to the next stage. The uninterruptible power supply UW3 adds its own output voltage VW13 to the output voltage VW11 + VW12 of the previous uninterruptible power supply UW2, and outputs it to the output terminal TW. Eventually, the total AC voltage VW = VW11 + VW12 + VW13 of the output voltages VW11 to VW13 of the uninterruptible power supply devices UW1 to UW3 is output to the output terminal TW. The AC voltage VW, that is, the W-phase voltage VW is 635 × 3 = 1905V.
端子TU,TV間の電圧VU−VV、すなわち線間電圧VUVは1905×√3≒3300Vとなる。端子TV,TW間の電圧VV−VW、すなわち線間電圧VVWは1905×√3≒3300Vとなる。端子TW,TU間の電圧VW−VU、すなわち線間電圧VWUは1905×√3≒3300Vとなる。線間電圧VUV,VVW,VWUの位相は120度ずつずれている。 The voltage VU−VV between the terminals TU and TV, that is, the line voltage VUV is 1905 × √3≈3300V. The voltage VV−VW between the terminals TV and TW, that is, the line voltage VVW is 1905 × √3≈3300V. The voltage VW−VU between the terminals TW and TU, that is, the line voltage VWU is 1905 × √3≈3300V. The phases of the line voltages VUV, VVW, VWU are shifted by 120 degrees.
図4は、無停電電源装置UU1の構成を示す回路図である。図4において、無停電電源装置UU1は、入力端子Ta,Tb、コンデンサC1〜C3、リアクトルL1,L2、トランジスタQ1〜Q4,Q11〜Q14、ダイオードD1〜D4,D11〜D14、直流正母線PL、直流負母線NL、および出力端子Tc,Tdを含む。 FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of uninterruptible power supply UU1. In FIG. 4, the uninterruptible power supply UU1 includes input terminals Ta and Tb, capacitors C1 to C3, reactors L1 and L2, transistors Q1 to Q4, Q11 to Q14, diodes D1 to D4, D11 to D14, a direct current bus PL, DC negative bus NL and output terminals Tc and Td are included.
トランジスタQ1,Q2,Q11,Q12のコレクタはともに直流正母線PLに接続され、それらのエミッタはそれぞれトランジスタQ3,Q4,Q13,Q14のコレクタに接続される。トランジスタQ3,Q4,Q13,Q14のエミッタは、ともに直流負母線NLに接続される。ダイオードD1〜D4,D11〜D14は、それぞれトランジスタQ1〜Q4,Q11〜Q14に逆並列に接続される。 The collectors of transistors Q1, Q2, Q11, and Q12 are all connected to DC positive bus PL, and their emitters are connected to the collectors of transistors Q3, Q4, Q13, and Q14, respectively. The emitters of transistors Q3, Q4, Q13, and Q14 are all connected to DC negative bus NL. Diodes D1-D4, D11-D14 are connected in antiparallel to transistors Q1-Q4, Q11-Q14, respectively.
トランジスタQ1〜Q4およびダイオードD1〜D4は、2レベルのコンバータ11を構成する。トランジスタQ11〜Q14およびダイオードD11〜D14は、2レベルのインバータ12を構成する。バッテリ8の正極および負極は、それぞれ直流正母線PLおよび直流負母線NLに接続される。コンデンサC3は、母線PL,NL間に接続される。
Transistors Q1-Q4 and diodes D1-D4 constitute a two-
リアクトルL1は、入力端子TaとトランジスタQ1のエミッタとの間に接続される。コンデンサC1の一方電極は入力端子Taに接続され、その他方電極は入力端子TbおよびトランジスタQ2のエミッタに接続される。リアクトルL1およびコンデンサC1は、入力フィルタ10を構成する。
Reactor L1 is connected between input terminal Ta and the emitter of transistor Q1. One electrode of the capacitor C1 is connected to the input terminal Ta, and the other electrode is connected to the input terminal Tb and the emitter of the transistor Q2. Reactor L1 and capacitor C1 constitute
リアクトルL2は、トランジスタQ11のエミッタと出力端子Tcとの間に接続される。コンデンサC2の一方電極は出力端子Tcに接続され、その他方電極はトランジスタQ12のエミッタと出力端子Tdに接続される。リアクトルL2およびコンデンサC2は、出力フィルタ13を構成する。
Reactor L2 is connected between the emitter of transistor Q11 and output terminal Tc. One electrode of the capacitor C2 is connected to the output terminal Tc, and the other electrode is connected to the emitter of the transistor Q12 and the output terminal Td. Reactor L2 and capacitor C2 constitute
入力フィルタ10は、ローパスフィルタであり、商用周波数の交流電圧VU1をコンバータ11に通過させ、コンバータ11で発生するスイッチング周波数の信号が入力端子Ta,Tb側に通過するのを禁止する。
The
コンバータ11は、通常時は、対応の2次巻線CU1から入力フィルタ10を介して供給される交流電力を直流電力に変換し、その直流電力をバッテリ8に蓄えるとともにインバータ12に供給し、停電時は停止する。換言すると、コンバータ11は、通常時は、対応の2次巻線CU1から入力フィルタ10を介して供給される交流電圧VU1を直流電圧に変換して直流正母線PLおよび直流負母線NL間に供給し、停電時は停止する。
The
たとえば、入力端子Taの電圧が入力端子Tbの電圧よりも高い場合は、トランジスタQ1,Q4をオンさせるとともにトランジスタQ2,Q3をオフさせる。これにより、入力端子TaからリアクトルL1、トランジスタQ1、コンデンサC3、およびトランジスタQ4を介して入力端子Tbに至る経路で電流が流れ、コンデンサC3が充電される。 For example, when the voltage at the input terminal Ta is higher than the voltage at the input terminal Tb, the transistors Q1 and Q4 are turned on and the transistors Q2 and Q3 are turned off. As a result, a current flows in a path from the input terminal Ta to the input terminal Tb via the reactor L1, the transistor Q1, the capacitor C3, and the transistor Q4, and the capacitor C3 is charged.
また、入力端子Taの電圧が入力端子Tbの電圧よりも低い場合は、トランジスタQ1,Q4をオフさせるとともにトランジスタQ2,Q3をオンさせる。これにより、入力端子TbからトランジスタQ2、コンデンサC3、およびトランジスタQ3を介して入力端子Taに至る経路で電流が流れ、コンデンサC3が充電される。このようにして、入力端子Ta,Tb間の交流電圧VU1がコンデンサC3の端子間の直流電圧に変換される。 When the voltage at the input terminal Ta is lower than the voltage at the input terminal Tb, the transistors Q1 and Q4 are turned off and the transistors Q2 and Q3 are turned on. As a result, current flows in a path from the input terminal Tb to the input terminal Ta via the transistor Q2, the capacitor C3, and the transistor Q3, and the capacitor C3 is charged. In this way, the AC voltage VU1 between the input terminals Ta and Tb is converted into a DC voltage between the terminals of the capacitor C3.
インバータ12は、通常時は、コンバータ11で生成された直流電力を交流電力に変換し、停電時は、バッテリ8の直流電力を交流電力に変換する。換言すると、インバータ12は、直流正母線PLおよび直流負母線NLから受けた直流電圧に基づいて、正電圧および負電圧を含む2レベルの交流電圧を生成する。
たとえば、トランジスタQ11,Q14をオンさせるとともにトランジスタQ12,Q13をオフさせると、直流正母線PLがトランジスタQ11およびリアクトルL2を介して出力端子Tcに接続されるとともに、直流負母線NLがトランジスタQ14を介して出力端子Tdに接続され、出力フィルタ13に正電圧が供給される。
For example, when transistors Q11 and Q14 are turned on and transistors Q12 and Q13 are turned off, DC positive bus PL is connected to output terminal Tc through transistor Q11 and reactor L2, and DC negative bus NL is passed through transistor Q14. Are connected to the output terminal Td, and a positive voltage is supplied to the
また、トランジスタQ11,Q14をオフさせるとともにトランジスタQ12,Q13をオンさせると、直流正母線PLがトランジスタQ12を介して出力端子Tdに接続されるとともに、直流負母線NLがトランジスタQ13およびリアクトルL2を介して出力端子Tcに接続され、出力フィルタ13に負電圧が供給される。
When transistors Q11 and Q14 are turned off and transistors Q12 and Q13 are turned on, DC positive bus PL is connected to output terminal Td via transistor Q12, and DC negative bus NL is connected to transistor Q13 and reactor L2. Are connected to the output terminal Tc, and a negative voltage is supplied to the
したがって、トランジスタQ11〜Q14を制御することにより正電圧および負電圧のうちの所望の電圧を出力フィルタ13に供給することができ、正電圧および負電圧の2レベルで変化する交流電圧を出力フィルタ13に供給することができる。
Therefore, by controlling the transistors Q11 to Q14, a desired voltage of the positive voltage and the negative voltage can be supplied to the
出力フィルタ13は、ローパスフィルタであり、商用周波数の交流電圧VU11を出力端子Tc,Tdに通過させ、インバータ12で発生したスイッチング周波数の信号が出力端子Tc,Tdに通過するのを禁止する。換言すると、出力フィルタ13は、インバータ12で生成された2レベルの交流電圧の波形を正弦波に変換し、正弦波の交流電圧VU11を出力端子Tc,Td間に出力する。
The
他の無停電電源装置UU2,UU3,UV1〜UV3,UW1〜UW3の各々は、無停電電源装置UU1と同様であるので、その説明は繰り返さない。 Each of the other uninterruptible power supply devices UU2, UU3, UV1 to UV3, UW1 to UW3 is the same as uninterruptible power supply device UU1, and therefore description thereof will not be repeated.
図1に戻って、スイッチS2,S3は、高圧無停電電源装置2の出力端子(たとえばTU)と出力端子T3との間に直列接続される。スイッチS2は、たとえばコンタクタであり、インバータ12から負荷6に交流電力を供給するインバータ給電時にオンされ、商用交流電源5からバイパス端子T2を介して負荷6に交流電力を供給するバイパス給電時にオフされる。スイッチS3は、たとえばブレーカであり、通常はオンされ、無停電電源システムのメンテナンス時にオフされる。スイッチS4は、たとえばブレーカであり、入力端子T1とバイパス端子T2の間に接続され、通常はオフされ、端子T1,T2間を短絡したいとき、たとえば、商用交流電源4が故障したために商用交流電源5から入力変圧器1に交流電力を供給したいときにオンされる。
Returning to FIG. 1, the switches S2 and S3 are connected in series between the output terminal (for example, TU) of the high-voltage
スイッチS5の一方端子はバイパス端子T2に接続され、その他方端子はスイッチS6を介してスイッチS2,S3間のノードN1に接続される。スイッチS5は、たとえばブレーカであり、通常はオンされ、メンテナンス時にオフされる。スイッチS6は、たとえばコンタクタであり、バイパス給電時にオンされ、インバータ給電時にオフされる。スイッチS7は、バイパス端子T2と出力端子T3との間に接続され、通常はオフされ、メンテナンス時にオンされる。無瞬断スイッチ3は、スイッチS6に並列接続され、高圧無停電電源装置2が正常である場合はオフし、高圧無停電電源装置2が故障したときに瞬時にオンする。
One terminal of the switch S5 is connected to the bypass terminal T2, and the other terminal is connected to the node N1 between the switches S2 and S3 via the switch S6. The switch S5 is a breaker, for example, and is normally turned on and turned off during maintenance. The switch S6 is a contactor, for example, and is turned on when bypass power is supplied and turned off when power is supplied to the inverter. The switch S7 is connected between the bypass terminal T2 and the output terminal T3, is normally turned off, and is turned on during maintenance. The
次に、この無停電電源システムの動作について説明する。ただし、説明の簡単化のため、R相およびU相に関連する部分の動作のみについて説明する。通常は、スイッチS1〜S3,S5がオンされ、スイッチS4,S6,S7はオフされる。商用交流電源4から入力端子T1およびスイッチS1を介して入力変圧器1の1次巻線CRに交流電圧VRが供給される。これにより、入力変圧器1の2次巻線CU1〜CU3にそれぞれ交流電圧VU1〜VU3が出力される。
Next, the operation of this uninterruptible power supply system will be described. However, for simplification of description, only the operation of the portion related to the R phase and the U phase will be described. Normally, the switches S1 to S3 and S5 are turned on, and the switches S4, S6 and S7 are turned off. An AC voltage VR is supplied from the commercial
無停電電源装置UU1〜UU3は、それぞれ交流電圧VU1〜VU3によって駆動され、それぞれ3個のバッテリ8を充電するとともに、それぞれ正弦波形の交流電圧VU11〜VU13を出力する。交流電圧VU11〜VU13は、加算されて高圧の交流電圧VUとなる。高圧の交流電圧VUは、スイッチS2,S3および出力端子T3を介して負荷6に供給される。この状態は、無停電電源装置UU1〜UU3のインバータ12から負荷6に交流電力が供給されるので、インバータ給電モードと呼ばれる。
Uninterruptible power supply devices UU1 to UU3 are driven by AC voltages VU1 to VU3, respectively, charge three
インバータ給電モード時において、商用交流電源4からの交流電力の供給が停止されると、すなわち停電が発生すると、無停電電源装置UU1〜UU3のコンバータ11の運転が停止されるとともに、3個のバッテリ8の直流電力がそれぞれ無停電電源装置UU1〜UU3のインバータ12に供給される。無停電電源装置UU1〜UU3のインバータ12は、それぞれ3個のバッテリ8からの直流電力を交流電力に変換する。
When the supply of AC power from the commercial
換言すると、無停電電源装置UU1〜UU3は、それぞれ3個のバッテリ8の端子間電圧によって駆動され、それぞれ正弦波形の交流電圧VU11〜VU13を出力する。交流電圧VU11〜VU13は、加算されて高圧の交流電圧VUとなる。高圧の交流電圧VUは、スイッチS2,S3および出力端子T3を介して負荷6に供給される。したがって、停電が発生した場合でも、バッテリ8に直流電力が蓄えられている限りは、負荷6の運転を継続することができる。
In other words, the uninterruptible power supply devices UU1 to UU3 are each driven by the voltage between the terminals of the three
インバータ給電モードにおいて、高圧無停電電源装置2が故障した場合は、無瞬断スイッチ3が瞬時にオンし、商用交流電源5からバイパス端子T2、スイッチS5、無瞬断スイッチ3、スイッチS3、および出力端子T3を介して負荷6に交流電力が供給され、負荷6の運転が継続される。無瞬断スイッチ3に続いてスイッチS6がオンするとともにスイッチS1,S2がオフすると、無瞬断スイッチ3がオフされる。これにより、商用交流電源5からバイパス端子T2、スイッチS5,S6,S3、および出力端子T3を介して負荷6に交流電力が供給され、負荷6の運転が継続される。これは、無瞬断スイッチ3における電力損失を削減するためである。
In the inverter power supply mode, when the high-voltage
メンテナンス時は、スイッチS7のみがオンされ、他のスイッチS1〜S6がオフされ、商用交流電源5からバイパス端子T2、スイッチS7および出力端子T3を介して負荷6に交流電力が供給され、負荷6が運転される。商用交流電源4,5のうちの一方の商用交流電源が故障した場合は、スイッチS4がオンされ、他方の商用交流電源が故障した商用交流電源の役割も果たす。
During maintenance, only the switch S7 is turned on, the other switches S1 to S6 are turned off, and AC power is supplied from the commercial
この実施の形態1では、複数の無停電電源装置(たとえばUU1〜UU3)を負荷6に対して直列接続することにより、負荷6に高電圧を供給する。したがって、出力変圧器を使用しないので、高い効率が得られる。
In the first embodiment, a high voltage is supplied to the
また、低電圧の無停電電源装置によって出力変圧器を駆動する場合は定格電流の大きな無停電電源装置が必要となるが、本実施の形態1では、大容量の無停電電源システムを定格電流が小さな無停電電源装置で構成することができる。 In addition, when the output transformer is driven by a low-voltage uninterruptible power supply, an uninterruptible power supply with a large rated current is required. It can consist of a small uninterruptible power supply.
また、入力変圧器1の複数の2次巻線(たとえばCU1〜CU3)をそれぞれ複数の無停電電源装置(たとえばUU1〜UU3)に接続することによって複数の無停電電源装置(たとえばUU1〜UU3)同士を絶縁したので、低耐圧のトランジスタQ、ダイオードD、バッテリ8などを使用することができ、装置の低コスト化を図ることができる。
Further, a plurality of uninterruptible power supply devices (for example, UU1 to UU3) are connected by connecting a plurality of secondary windings (for example, CU1 to CU3) of the
図5は、実施の形態1の変更例を示す回路図であって、図4と対比される図である。図5を参照して、この変更例では、各バッテリ8が電気二重層コンデンサ14で置換される。各無停電電源装置は、通常時は、生成した直流電力を対応の電気二重層コンデンサ14に蓄え、停電時は、電気二重層コンデンサ14の直流電力を交流電力に変換する。この変更例では、電気二重層コンデンサ14を使用するので、バッテリ8を使用する場合に比べ、装置の長寿命化および小型化を図ることができる。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a modification of the first embodiment, and is a diagram to be compared with FIG. Referring to FIG. 5, in this modification, each
なお、この実施の形態1では、商用交流電源からの3.3KVの交流電圧を635Vの交流電圧に降圧し、3段の無停電電源装置で1905Vの相電圧を生成し、3.3KVの線間電圧を再生したが、無停電電源装置の段数を増やすことにより、さらに高圧の無停電電源システムを構成することができる。たとえば、商用交流電源からの6.6KVの交流電圧を635Vの交流電圧に降圧し、6段の無停電電源装置で3810Vの相電圧を生成し、6.6KVの線間電圧を再生してもよい。 In the first embodiment, a 3.3 KV AC voltage from a commercial AC power source is stepped down to a 635 V AC voltage, a 1905 V phase voltage is generated by a three-stage uninterruptible power supply, and a 3.3 KV line is generated. Although the inter-voltage was regenerated, an even higher voltage uninterruptible power supply system can be constructed by increasing the number of stages of the uninterruptible power supply. For example, even if a 6.6 KV AC voltage from a commercial AC power supply is stepped down to a 635 V AC voltage, a phase voltage of 3810 V is generated by a 6-stage uninterruptible power supply, and a 6.6 KV line voltage is regenerated. Good.
[実施の形態2]
図6は、この発明の実施の形態2による無停電電源システムの要部を示す回路図であって、図4と対比される図である。図6を参照して、この無停電電源システムが実施の形態1の無停電電源システムと異なる点は、高圧無停電電源装置2に含まれる9個の無停電電源装置UU1〜UU3,UV1〜UV3,UW1〜UW3の各々が無停電電源装置20で置換され、各無停電電源装置20に2個のバッテリ8,8Aが設けられている点である。
[Embodiment 2]
FIG. 6 is a circuit diagram showing a main part of the uninterruptible power supply system according to
図6において、無停電電源装置20は、無停電電源装置UU1にトランジスタQ5〜Q8,Q15〜Q18、ダイオードD5〜D8,D15〜D18,D21〜D24,D31〜D34、コンデンサC4、および直流中性点母線NPLを追加したものである。
In FIG. 6, the
コンデンサC3は直流正母線PLと直流中性点母線NPLの間に接続され、コンデンサC4は直流中性点母線NPLと直流負母線NLの間に接続される。バッテリ8の正極および負極は、それぞれ直流正母線PLおよび直流中性点母線NPLに接続される。バッテリ8Aの正極および負極は、それぞれ直流中性点母線NPLおよび直流負母線NLに接続される。
Capacitor C3 is connected between DC positive bus PL and DC neutral point bus NPL, and capacitor C4 is connected between DC neutral point bus NPL and DC negative bus NL. The positive electrode and the negative electrode of
トランジスタQ1,Q5,Q7,Q3は母線PL,NL間に直列接続され、トランジスタQ2,Q6,Q8,Q4は母線PL,NL間に直列接続される。トランジスタQ5のエミッタはリアクトルL1を介して入力端子Taに接続され、トランジスタQ6のエミッタは入力端子Tbに接続される。ダイオードD1〜D8は、それぞれトランジスタQ1〜Q8に逆並列に接続される。ダイオードD21,D22のアノードはともに直流中性点母線NPLに接続され、それらのカソードはそれぞれトランジスタQ5,Q6のコレクタに接続される。ダイオードD23,D24のアノードはそれぞれトランジスタQ7,Q8のエミッタに接続され、それらのカソードはともに直流中性点母線NPLに接続される。 Transistors Q1, Q5, Q7, and Q3 are connected in series between buses PL and NL, and transistors Q2, Q6, Q8, and Q4 are connected in series between buses PL and NL. The emitter of the transistor Q5 is connected to the input terminal Ta via the reactor L1, and the emitter of the transistor Q6 is connected to the input terminal Tb. Diodes D1-D8 are connected in antiparallel to transistors Q1-Q8, respectively. The anodes of diodes D21 and D22 are both connected to DC neutral point bus NPL, and their cathodes are connected to the collectors of transistors Q5 and Q6, respectively. The anodes of diodes D23 and D24 are connected to the emitters of transistors Q7 and Q8, respectively, and the cathodes thereof are both connected to DC neutral point bus NPL.
トランジスタQ1〜Q8およびダイオードD1〜D8,D21〜D24は、3レベルのコンバータ11Aを構成する。コンバータ11Aは、通常時は、対応の2次巻線から入力フィルタ10を介して供給される交流電力を直流電力に変換し、その直流電力をバッテリ8,8Aに蓄えるとともにインバータ12に供給し、停電時は停止する。換言すると、コンバータ11Aは、通常時は、対応の2次巻線から入力フィルタ10を介して供給される交流電圧を正電圧、中性点電圧、および負電圧に変換してそれぞれ直流正母線PL、直流中性点母線NLP、および直流負母線NLに与え、停電時は停止する。
Transistors Q1-Q8 and diodes D1-D8, D21-D24 constitute a three-
たとえば、入力端子Taの電圧が入力端子Tbの電圧よりも高い場合は、トランジスタQ1〜Q8のうちのトランジスタQ5,Q1,Q6をオンさせる。これにより、入力端子TaからリアクトルL1、トランジスタQ5,Q1、コンデンサC3、ダイオードD22、およびトランジスタQ6を介して入力端子Tbに電流が流れ、コンデンサC3が充電される。また、トランジスタQ1〜Q8のうちのトランジスタQ7,Q4,Q8をオンさせる。これにより、入力端子TaからリアクトルL1、トランジスタQ7、ダイオードD23、コンデンサC4、およびトランジスタQ4,Q8を介して入力端子Tbに電流が流れ、コンデンサC4が充電される。 For example, when the voltage at the input terminal Ta is higher than the voltage at the input terminal Tb, the transistors Q5, Q1, and Q6 among the transistors Q1 to Q8 are turned on. As a result, a current flows from the input terminal Ta to the input terminal Tb through the reactor L1, the transistors Q5 and Q1, the capacitor C3, the diode D22, and the transistor Q6, and the capacitor C3 is charged. Also, transistors Q7, Q4, Q8 among transistors Q1-Q8 are turned on. As a result, a current flows from the input terminal Ta to the input terminal Tb through the reactor L1, the transistor Q7, the diode D23, the capacitor C4, and the transistors Q4 and Q8, and the capacitor C4 is charged.
入力端子Taの電圧が入力端子Tbの電圧よりも低い場合は、トランジスタQ1〜Q8のうちのトランジスタQ6,Q2,Q5をオンさせる。これにより、入力端子TbからトランジスタQ6,Q2、コンデンサC3、ダイオードD21、トランジスタQ5、およびリアクトルL1を介して入力端子Taに電流が流れ、コンデンサC3が充電される。また、トランジスタQ1〜Q8のうちのトランジスタQ8,Q3,Q7をオンさせる。これにより、入力端子TbからトランジスタQ8、ダイオードD24、コンデンサC4、トランジスタQ3,Q7、およびリアクトルL1を介して入力端子Taに電流が流れ、コンデンサC4が充電される。 When the voltage at the input terminal Ta is lower than the voltage at the input terminal Tb, the transistors Q6, Q2, and Q5 among the transistors Q1 to Q8 are turned on. Thereby, a current flows from the input terminal Tb to the input terminal Ta through the transistors Q6 and Q2, the capacitor C3, the diode D21, the transistor Q5, and the reactor L1, and the capacitor C3 is charged. Also, transistors Q8, Q3, Q7 of transistors Q1-Q8 are turned on. As a result, a current flows from the input terminal Tb to the input terminal Ta through the transistor Q8, the diode D24, the capacitor C4, the transistors Q3 and Q7, and the reactor L1, and the capacitor C4 is charged.
また、入力端子Ta,Tbの電圧が略等しい場合は、トランジスタQ5,Q8またはトランジスタQ6,Q7のみをオンさせる。トランジスタQ5,Q8のみをオンさせた場合は、入力端子TbからトランジスタQ8、ダイオードD24,D21、トランジスタQ5,およびリアクトルL1を介して入力端子Taに電流が流れる。また、トランジスタQ6,Q7のみをオンさせた場合は、入力端子TaからリアクトルL1、トランジスタQ7、ダイオードD23,D22、トランジスタQ6を介して入力端子Tbに電流が流れる。このようにして、直流正母線PL、直流中性点母線NPL、および直流負母線NLがそれぞれ正電圧、中性点電圧、および負電圧にされる。 When the voltages at the input terminals Ta and Tb are substantially equal, only the transistors Q5 and Q8 or the transistors Q6 and Q7 are turned on. When only the transistors Q5 and Q8 are turned on, a current flows from the input terminal Tb to the input terminal Ta via the transistor Q8, the diodes D24 and D21, the transistor Q5, and the reactor L1. When only the transistors Q6 and Q7 are turned on, a current flows from the input terminal Ta to the input terminal Tb via the reactor L1, the transistor Q7, the diodes D23 and D22, and the transistor Q6. In this way, DC positive bus PL, DC neutral point bus NPL, and DC negative bus NL are set to a positive voltage, a neutral point voltage, and a negative voltage, respectively.
トランジスタQ11,Q15,Q17,Q13は母線PL,NL間に直列接続され、トランジスタQ12,Q16,Q18,Q14は母線PL,NL間に直列接続される。トランジスタQ15のエミッタはリアクトルL2を介して出力端子Tcに接続され、トランジスタQ16のエミッタは出力端子Tdに接続される。ダイオードD11〜D18は、それぞれトランジスタQ11〜Q18に逆並列に接続される。ダイオードD31,D32のアノードはともに直流中性点母線NPLに接続され、それらのカソードはそれぞれトランジスタQ15,Q16のコレクタに接続される。ダイオードD33,D34のアノードはそれぞれトランジスタQ17,Q18のエミッタに接続され、それらのカソードはともに直流中性点母線NPLに接続される。 Transistors Q11, Q15, Q17, Q13 are connected in series between buses PL, NL, and transistors Q12, Q16, Q18, Q14 are connected in series between buses PL, NL. The emitter of the transistor Q15 is connected to the output terminal Tc via the reactor L2, and the emitter of the transistor Q16 is connected to the output terminal Td. Diodes D11-D18 are connected in antiparallel to transistors Q11-Q18, respectively. The anodes of diodes D31 and D32 are both connected to DC neutral point bus NPL, and their cathodes are connected to the collectors of transistors Q15 and Q16, respectively. The anodes of diodes D33 and D34 are connected to the emitters of transistors Q17 and Q18, respectively, and the cathodes thereof are both connected to DC neutral point bus NPL.
トランジスタQ11〜Q18およびダイオードD11〜D18,D31〜D34は、3レベルのインバータ12Aを構成する。インバータ12Aは、通常時は、コンバータ11Aで生成された直流電力を交流電力に変換し、停電時は、バッテリ8,8Aの直流電力を交流電力に変換する。換言すると、インバータ12Aは、直流正母線PL、直流中性点母線NPL、および直流負母線NLから受けた正電圧、中性点電圧、および負電圧に基づいて、正電圧、0V、および負電圧を含む3レベルの交流電圧を生成する。
Transistors Q11-Q18 and diodes D11-D18, D31-D34 constitute a three-
たとえば、トランジスタQ11〜Q18のうちのトランジスタQ11,Q15,Q18をオンさせる。これにより、直流正母線PLがトランジスタQ11,Q15およびリアクトルL2を介して出力端子Tcに接続されるとともに、出力端子TdがトランジスタQ18およびダイオードD34を介して直流中性点母線NPLに接続され、正電圧および中性点電圧の差電圧(すなわち正電圧)が出力フィルタ13に与えられる。
For example, transistors Q11, Q15, Q18 among transistors Q11-Q18 are turned on. Thus, DC positive bus PL is connected to output terminal Tc via transistors Q11 and Q15 and reactor L2, and output terminal Td is connected to DC neutral point bus NPL via transistor Q18 and diode D34. A difference voltage (that is, a positive voltage) between the voltage and the neutral point voltage is supplied to the
また、トランジスタQ11〜Q18のうちのトランジスタQ15,Q18,Q14をオンさせる。これにより、直流中性点母線NPLがダイオードD31、トランジスタQ15、およびリアクトルL2を介して出力端子Tcに接続されるとともに、出力端子TdがトランジスタQ18,Q14を介して直流負母線NLに接続され、中性点電圧および負電圧の差電圧(すなわち正電圧)が出力フィルタ13に与えられる。
Further, transistors Q15, Q18, Q14 of transistors Q11-Q18 are turned on. Thereby, DC neutral point bus NPL is connected to output terminal Tc via diode D31, transistor Q15, and reactor L2, and output terminal Td is connected to DC negative bus NL via transistors Q18 and Q14. A differential voltage (that is, a positive voltage) between the neutral point voltage and the negative voltage is supplied to the
トランジスタQ11〜Q18のうちのトランジスタQ12,Q16,Q17をオンさせる。これにより、直流正母線PLがトランジスタQ12,Q16を介して出力端子Tdに接続されるとともに、出力端子TcがリアクトルL2、トランジスタQ17、およびダイオードD33を介して直流中性点母線NPLに接続され、中性点電圧および正電圧の差の電圧(すなわち負電圧)が出力フィルタ13に与えられる。
Of the transistors Q11 to Q18, the transistors Q12, Q16, and Q17 are turned on. Thus, the DC with the positive line PL is connected to the output terminal Td through the transistor Q12, Q16, are connected to a DC neutral point bus NPL via the output terminal Tc is the reactor L2, the transistor Q17 and the diode D 33, A voltage (that is, a negative voltage) between the neutral point voltage and the positive voltage is supplied to the
また、トランジスタQ11〜Q18のうちのトランジスタQ16,Q17,Q13をオンさせる。これにより、直流中性点母線NPLがダイオードD32およびトランジスタQ16を介して出力端子Tdに供給されるとともに、出力端子TcがリアクトルL2およびトランジスタQ17,Q13を介して直流負母線NLに接続され、負電圧および中性点電圧の差の電圧(すなわち負電圧)が出力フィルタ13に与えられる。
Further, transistors Q16, Q17, Q13 among transistors Q11-Q18 are turned on. Thereby, DC neutral point bus NPL is supplied to output terminal Td via diode D32 and transistor Q16, and output terminal Tc is connected to DC negative bus NL via reactor L2 and transistors Q17 and Q13, and negative. A difference voltage (that is, a negative voltage) between the voltage and the neutral point voltage is supplied to the
また、トランジスタQ15,Q18またはトランジスタQ16,Q17のみをオンさせる。トランジスタQ15,Q18のみをオンさせた場合は、直流中性点母線NPLがダイオードD31、トランジスタQ15、およびリアクトルL2を介して出力端子Tcに接続されるとともに、出力端子TdがトランジスタQ18およびダイオードD34を介して直流中性点母線NPLに接続され、中性点電圧および中性点電圧の差の電圧(すなわち0V)が出力フィルタ13に与えられる。
Further, only the transistors Q15 and Q18 or the transistors Q16 and Q17 are turned on. When only transistors Q15 and Q18 are turned on, DC neutral point bus NPL is connected to output terminal Tc via diode D31, transistor Q15, and reactor L2, and output terminal Td is connected to transistor Q18 and diode D34. To the DC neutral point bus NPL, and the voltage of the difference between the neutral point voltage and the neutral point voltage (that is, 0 V) is applied to the
また、トランジスタQ16,Q17のみをオンさせた場合は、直流中性点母線NPLがダイオードD32およびトランジスタQ16を介して出力端子Tdに接続されるとともに、出力端子TcがリアクトルL2、トランジスタQ17およびダイオードD33を介して直流中性点母線NPLに接続され、中性点電圧および中性点電圧の差の電圧(すなわち0V)が出力フィルタ13に与えられる。
When only transistors Q16 and Q17 are turned on, DC neutral point bus NPL is connected to output terminal Td via diode D32 and transistor Q16, and output terminal Tc is connected to reactor L2, transistor Q17 and diode D33. Is connected to the DC neutral point bus NPL, and the voltage of the difference between the neutral point voltage and the neutral point voltage (that is, 0 V) is applied to the
したがって、トランジスタQ11〜Q18を制御することにより、出力端子Tc,Td間に正電圧、0V、および負電圧のうちの所望の電圧を供給することができ、正電圧、0V、および負電圧の3レベルで変化する交流電圧を生成することができる。
Therefore, by controlling the transistors Q11 to Q18, a desired voltage of positive voltage, 0V, and negative voltage can be supplied between the output terminals Tc and Td, and the positive voltage, 0V, and
出力フィルタ13は、ローパスフィルタであり、商用周波数の交流電圧を出力端子Tc,Tdに通過させ、インバータ12Aで発生したスイッチング周波数の信号が出力端子Tc,Tdに通過するのを禁止する。換言すると、出力フィルタ13は、インバータ12Aで生成された3レベルの交流電圧の波形を正弦波に変換し、正弦波の交流電圧を出力端子Tc,Td間に出力する。他の構成および動作は、実施の形態1と同じであるので、その説明は繰り返さない。
The
この実施の形態2では、実施の形態1と同じ効果が得られる他、無停電電源装置の各々が3レベルの交流電圧を生成するので、より正弦波に近い交流電圧を出力することができる。 In the second embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained, and each uninterruptible power supply generates a three-level AC voltage, so that an AC voltage closer to a sine wave can be output.
図7は、実施の形態2の変更例を示す回路図であって、図6と対比される図である。図6を参照して、この変更例では、バッテリ8,8Aが電気二重層コンデンサ14,14Aで置換される。各無停電電源装置20は、通常時は、生成した直流電力を対応の電気二重層コンデンサ14,14Aに蓄え、停電時は、電気二重層コンデンサ14,14Aの直流電力を交流電力に変換する。この変更例では、電気二重層コンデンサ14,14Aを使用するので、バッテリ8,8Aを使用する場合に比べ、装置の長寿命化および小型化を図ることができる。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a modified example of the second embodiment, and is a diagram to be compared with FIG. Referring to FIG. 6, in this modification,
[実施の形態3]
図8は、この発明の実施の形態3による無停電電源システムの要部を示す回路図であって、図4と対比される図である。図8を参照して、この無停電電源システムが実施の形態1の無停電電源システムと異なる点は、高圧無停電電源装置2に含まれる9個の無停電電源装置UU1〜UU3,UV1〜UV3,UW1〜UW3の各々が無停電電源装置21で置換され、各無停電電源装置21に2個のバッテリ8,8Aが設けられている点である。
[Embodiment 3]
FIG. 8 is a circuit diagram showing the main part of the uninterruptible power supply system according to
図8において、無停電電源装置21は、無停電電源装置UU1にトランジスタQ5〜Q8,Q15〜Q18、ダイオードD5〜D8,D15〜D18、コンデンサC4、および直流中性点母線NPLを追加したものである。
In FIG. 8,
コンデンサC3は直流正母線PLと直流中性点母線NPLの間に接続され、コンデンサC4は直流中性点母線NPLと直流負母線NLの間に接続される。バッテリ8の正極および負極は、それぞれ直流正母線PLおよび直流中性点母線NPLに接続される。バッテリ8Aの正極および負極は、それぞれ直流中性点母線NPLおよび直流負母線NLに接続される。
Capacitor C3 is connected between DC positive bus PL and DC neutral point bus NPL, and capacitor C4 is connected between DC neutral point bus NPL and DC negative bus NL. The positive electrode and the negative electrode of
トランジスタQ5のエミッタはトランジスタQ1のエミッタに接続され、トランジスタQ5,Q6のコレクタは互いに接続され、トランジスタQ6のエミッタは直流中性点母線NPLに接続される。トランジスタQ7のエミッタはトランジスタQ2のエミッタに接続され、トランジスタQ7,Q8のコレクタは互いに接続され、トランジスタQ8のエミッタは直流中性点母線NPLに接続される。ダイオードD5〜D8は、それぞれトランジスタQ5〜Q8に逆並列に接続される。 The emitter of transistor Q5 is connected to the emitter of transistor Q1, the collectors of transistors Q5 and Q6 are connected to each other, and the emitter of transistor Q6 is connected to DC neutral point bus NPL. The emitter of transistor Q7 is connected to the emitter of transistor Q2, the collectors of transistors Q7 and Q8 are connected to each other, and the emitter of transistor Q8 is connected to a DC neutral point bus NPL. Diodes D5-D8 are connected in antiparallel to transistors Q5-Q8, respectively.
トランジスタQ15のエミッタは直流中性点母線NPLに接続され、トランジスタQ15,Q16のコレクタは互いに接続され、トランジスタQ16のエミッタはトランジスタQ11のエミッタに接続される。トランジスタQ17のエミッタは直流中性点母線NPLに接続され、トランジスタQ17,Q18のコレクタは互いに接続され、トランジスタQ18のエミッタはトランジスタQ12のエミッタに接続される。ダイオードD15〜D18は、それぞれトランジスタQ15〜Q18に逆並列に接続される。 The emitter of transistor Q15 is connected to DC neutral point bus NPL, the collectors of transistors Q15 and Q16 are connected to each other, and the emitter of transistor Q16 is connected to the emitter of transistor Q11. The emitter of transistor Q17 is connected to DC neutral point bus NPL, the collectors of transistors Q17 and Q18 are connected to each other, and the emitter of transistor Q18 is connected to the emitter of transistor Q12. Diodes D15-D18 are connected in antiparallel to transistors Q15-Q18, respectively.
トランジスタQ1〜Q8およびダイオードD1〜D8は、3レベルのコンバータ11Bを構成する。コンバータ11Bは、通常時は、対応の2次巻線から入力フィルタ10を介して供給される交流電力を直流電力に変換し、その直流電力をバッテリ8,8Aに蓄えるとともにインバータ12に供給し、停電時は停止する。換言すると、コンバータ11Bは、通常時は、対応の2次巻線から入力フィルタ10を介して供給される交流電圧を正電圧、中性点電圧、および負電圧に変換してそれぞれ直流正母線PL、直流中性点母線NPL、および直流負母線NLに与え、停電時は停止する。
Transistors Q1-Q8 and diodes D1-D8 constitute a three-
たとえば、入力端子Taの電圧が入力端子Tbの電圧よりも高い場合は、トランジスタQ1〜Q8のうちのトランジスタQ1,Q7をオンさせる。これにより、入力端子TaからリアクトルL1、トランジスタQ1、コンデンサC3、ダイオードD8、およびトランジスタQ7を介して入力端子Tbに電流が流れ、コンデンサC3が充電される。また、トランジスタQ1〜Q8のうちのトランジスタQ6,Q4をオンさせる。これにより、入力端子TaからリアクトルL1、ダイオードD5、トランジスタQ6、コンデンサC4、およびトランジスタQ4を介して入力端子Tbに電流が流れ、コンデンサC4が充電される。 For example, when the voltage at the input terminal Ta is higher than the voltage at the input terminal Tb, the transistors Q1 and Q7 among the transistors Q1 to Q8 are turned on. As a result, a current flows from the input terminal Ta to the input terminal Tb through the reactor L1, the transistor Q1, the capacitor C3, the diode D8, and the transistor Q7, and the capacitor C3 is charged. Also, transistors Q6 and Q4 among transistors Q1 to Q8 are turned on. As a result, a current flows from the input terminal Ta to the input terminal Tb through the reactor L1, the diode D5, the transistor Q6, the capacitor C4, and the transistor Q4, and the capacitor C4 is charged.
入力端子Taの電圧が入力端子Tbの電圧よりも低い場合は、トランジスタQ1〜Q8のうちのトランジスタQ8,Q3をオンさせる。これにより、入力端子TbからダイオードD7、トランジスタQ8、コンデンサC4、トランジスタQ3、およびリアクトルL1を介して入力端子Taに電流が流れ、コンデンサC4が充電される。また、トランジスタQ1〜Q8のうちのトランジスタQ2,Q5をオンさせる。これにより、入力端子TbからトランジスタQ2、コンデンサC3、ダイオードD6、トランジスタQ5、およびリアクトルL1を介して入力端子Taに電流が流れ、コンデンサC3が充電される。 When the voltage at the input terminal Ta is lower than the voltage at the input terminal Tb, the transistors Q8 and Q3 among the transistors Q1 to Q8 are turned on. As a result, a current flows from the input terminal Tb to the input terminal Ta through the diode D7, the transistor Q8, the capacitor C4, the transistor Q3, and the reactor L1, and the capacitor C4 is charged. Further, the transistors Q2 and Q5 among the transistors Q1 to Q8 are turned on. As a result, a current flows from the input terminal Tb to the input terminal Ta via the transistor Q2, the capacitor C3, the diode D6, the transistor Q5, and the reactor L1, and the capacitor C3 is charged.
また、入力端子Ta,Tbの電圧が略等しい場合は、トランジスタQ5,Q8またはトランジスタQ6,Q7のみをオンさせる。トランジスタQ5,Q8のみをオンさせた場合は、入力端子TbからダイオードD7、トランジスタQ8、ダイオードD6、トランジスタQ5,およびリアクトルL1を介して入力端子Taに電流が流れる。また、トランジスタQ6,Q7のみをオンさせた場合は、入力端子TaからリアクトルL1、ダイオードD5、トランジスタQ6、ダイオードD8、トランジスタQ7を介して入力端子Tbに電流が流れる。このようにして、直流正母線PL、直流中性点母線NPL、および直流負母線NLがそれぞれ正電圧、中性点電圧、および負電圧にされる。 When the voltages at the input terminals Ta and Tb are substantially equal, only the transistors Q5 and Q8 or the transistors Q6 and Q7 are turned on. When only the transistors Q5 and Q8 are turned on, a current flows from the input terminal Tb to the input terminal Ta via the diode D7, the transistor Q8, the diode D6, the transistor Q5, and the reactor L1. When only the transistors Q6 and Q7 are turned on, current flows from the input terminal Ta to the input terminal Tb via the reactor L1, the diode D5, the transistor Q6, the diode D8, and the transistor Q7. In this way, DC positive bus PL, DC neutral point bus NPL, and DC negative bus NL are set to a positive voltage, a neutral point voltage, and a negative voltage, respectively.
トランジスタQ11〜Q18およびダイオードD11〜D18は、3レベルのインバータ12Bを構成する。インバータ12Bは、通常時は、コンバータ11Bで生成された直流電力を交流電力に変換し、停電時は、バッテリ8,8Aの直流電力を交流電力に変換する。換言すると、インバータ12Bは、直流正母線PL、直流中性点母線NPL、および直流負母線NLから受けた正電圧、中性点電圧、および負電圧に基づいて、正電圧、0V、および負電圧を含む3レベルの交流電圧を生成する。
Transistors Q11-Q18 and diodes D11-D18 constitute a three-
たとえば、トランジスタQ11〜Q18のうちのトランジスタQ11,Q17をオンさせる。これにより、直流正母線PLがトランジスタQ11およびリアクトルL2を介して出力端子Tcに接続されるとともに、出力端子TdがダイオードD18およびトランジスタQ17を介して直流中性点母線NPLに接続され、正電圧および中性点電圧の差電圧(すなわち正電圧)が出力フィルタ13に与えられる。
For example, transistors Q11 and Q17 among transistors Q11 to Q18 are turned on. Thus, DC positive bus PL is connected to output terminal Tc via transistor Q11 and reactor L2, and output terminal Td is connected to DC neutral point bus NPL via diode D18 and transistor Q17. A difference voltage (that is, a positive voltage) of the neutral point voltage is supplied to the
また、トランジスタQ11〜Q18のうちのトランジスタQ12,Q15をオンさせる。これにより、直流正母線PLがトランジスタQ12を介して出力端子Tdに接続されるとともに、出力端子TcがダイオードD16およびトランジスタQ15を介して直流中性点母線NPLに接続され、中性点電圧および正電圧の差電圧(すなわち負電圧)が出力フィルタ13に与えられる。
Further, the transistors Q12 and Q15 among the transistors Q11 to Q18 are turned on. As a result, DC positive bus PL is connected to output terminal Td via transistor Q12, and output terminal Tc is connected to DC neutral point bus NPL via diode D16 and transistor Q15. A voltage difference voltage (ie, negative voltage) is applied to the
また、トランジスタQ11〜Q18のうちのトランジスタQ16,Q14をオンさせる。これにより、直流中性点母線NPLがダイオードD15、トランジスタQ16、およびリアクトルL2を介して出力端子Tcに接続されるとともに、出力端子TdがトランジスタQ14を介して直流負母線NLに接続され、中性点電圧および負電圧の差電圧(すなわち正電圧)が出力フィルタ13に与えられる。
Further, the transistors Q16 and Q14 among the transistors Q11 to Q18 are turned on. Thereby, DC neutral point bus NPL is connected to output terminal Tc via diode D15, transistor Q16, and reactor L2, and output terminal Td is connected to DC negative bus NL via transistor Q14. A difference voltage (that is, a positive voltage) between the point voltage and the negative voltage is supplied to the
また、トランジスタQ11〜Q18のうちのトランジスタQ18,Q13をオンさせる。これにより、直流中性点母線NPLがダイオードD17およびトランジスタQ18を介して出力端子Tdに接続されるとともに、出力端子TcがリアクトルL2およびトランジスタQ13を介して直流負母線NLに接続され、負電圧および中性点電圧の差電圧(すなわち負電圧)が出力フィルタ13に与えられる。
Further, transistors Q18 and Q13 among transistors Q11 to Q18 are turned on. Thereby, DC neutral point bus NPL is connected to output terminal Td via diode D17 and transistor Q18, and output terminal Tc is connected to DC negative bus NL via reactor L2 and transistor Q13, and a negative voltage and A difference voltage (that is, a negative voltage) of the neutral point voltage is supplied to the
また、トランジスタQ15,Q18またはトランジスタQ16,Q17のみをオンさせる。トランジスタQ15,Q18のみをオンさせた場合は、直流中性点母線NPLがダイオードD17およびトランジスタQ18を介して出力端子Tdに接続されるともに、出力端子TcがリアクトルL2、ダイオードD16、およびトランジスタQ15を介して直流中性点母線NPLに接続され、中性点電圧および中性点電圧の差電圧(すなわち0V)が出力フィルタ13に与えられる。
Further, only the transistors Q15 and Q18 or the transistors Q16 and Q17 are turned on. When only transistors Q15 and Q18 are turned on, DC neutral point bus NPL is connected to output terminal Td via diode D17 and transistor Q18, and output terminal Tc is connected to reactor L2, diode D16, and transistor Q15. To the DC neutral point bus NPL, and the differential voltage between the neutral point voltage and the neutral point voltage (that is, 0 V) is applied to the
また、トランジスタQ16,Q17のみをオンさせた場合は、直流中性点母線NPLがダイオードD15、トランジスタQ16、およびリアクトルL2を介して出力端子Tcに接続されるとともに、出力端子TdがダイオードD18およびトランジスタQ17を介して直流中性点母線NPLに接続され、中性点電圧および中性点電圧の差電圧(すなわち0V)が出力フィルタ13に与えられる。
When only transistors Q16 and Q17 are turned on, DC neutral point bus NPL is connected to output terminal Tc through diode D15, transistor Q16, and reactor L2, and output terminal Td is connected to diode D18 and transistor. Connected to the DC neutral point bus NPL via
したがって、トランジスタQ11〜Q18を制御することにより、正電圧、0V、および負電圧のうちの所望の電圧を出力フィルタ13に供給することができ、正電圧、0V、および負電圧の3レベルで変化する交流電圧を生成することができる。
Therefore, by controlling the transistors Q11 to Q18, a desired voltage of positive voltage, 0V, and negative voltage can be supplied to the
出力フィルタ13は、ローパスフィルタであり、商用周波数の交流電圧を出力端子Tc,Tdに通過させ、インバータ12Bで発生したスイッチング周波数の信号が出力端子Tc,Tdに通過するのを禁止する。換言すると、出力フィルタ13は、インバータ12Bで生成された3レベルの交流電圧の波形を正弦波に変換し、正弦波の交流電圧を出力端子Tc,Td間に出力する。他の構成および動作は、実施の形態1と同じであるので、その説明は繰り返さない。
The
この実施の形態3では、実施の形態1と同じ効果が得られる他、無停電電源装置の各々が3レベルの交流電圧を生成するので、より正弦波に近い交流電圧を出力することができる。 In the third embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained, and each of the uninterruptible power supply devices generates a three-level AC voltage, so that an AC voltage closer to a sine wave can be output.
図9は、実施の形態3の変更例を示す回路図であって、図8と対比される図である。図9を参照して、この変更例では、バッテリ8,8Aが電気二重層コンデンサ14,14Aで置換される。各無停電電源装置21は、通常時は、生成した直流電力を対応の電気二重層コンデンサ14,14Aに蓄え、停電時は、電気二重層コンデンサ14,14Aの直流電力を交流電力に変換する。この変更例では、電気二重層コンデンサ14,14Aを使用するので、バッテリ8,8Aを使用する場合に比べ、装置の長寿命化および小型化を図ることができる。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a modified example of the third embodiment, and is a diagram to be compared with FIG. Referring to FIG. 9, in this modification,
[実施の形態4]
図10は、この発明の実施の形態4による無停電電源システムの構成を示す回路ブロック図であって、図1と対比される図である。図10を参照して、この無停電電源システムが図1の無停電電源システムと異なる点は、高圧無停電電源装置2が高圧無停電電源装置30で置換されている点である。
[Embodiment 4]
FIG. 10 is a circuit block diagram showing a configuration of an uninterruptible power supply system according to
図11は、高圧無停電電源装置30の構成を示す回路ブロック図であって、図3と対比される図である。図11を参照して、この高圧無停電電源装置30が高圧無停電電源装置2と異なる点は、無停電電源装置UU1〜UU3,UV1〜UV3,UW1〜UW3が無停電電源装置UU1A〜UU3A,UV1A〜UV3A,UW1A〜UW3Aで置換され、リアクトルLU,LV,LWおよびコンデンサCU,CV,CWが追加されている点である。
FIG. 11 is a circuit block diagram showing the configuration of the high-voltage
図12は、無停電電源装置UU1Aの構成を示す回路ブロック図であって、図4と対比される図である。図12を参照して、無停電電源装置UU1Aは、無停電電源装置UU1からリアクトルL1,L2およびコンデンサC1,C2、すなわち入力フィルタ10および出力フィルタ13を除去したものである。トランジスタQ1のエミッタは入力端子Taに直接接続され、トランジスタQ11のエミッタは出力端子Tcに直接接続されている。このため、無停電電源装置UU1Aの出力電圧VU11Aは、正弦波にはならず、パルス信号列となる。他の無停電電源装置UU2A,UU3A,UV1A〜UV3A,UW1A〜UW3Aの各々も、無停電電源装置UU1Aと同じ構成である。
FIG. 12 is a circuit block diagram showing a configuration of uninterruptible power supply UU1A, and is a diagram compared with FIG. Referring to FIG. 12, uninterruptible power supply UU1A is obtained by removing reactors L1, L2 and capacitors C1, C2, that is,
図11に戻って、無停電電源装置UU3Aの出力端子Tcと無停電電源装置UU1Aの出力端子Tdの間には、無停電電源装置UU1A〜UU3Aの出力パルス信号列を加算したパルス信号列が出力される。制御回路7は、加算したパルス信号列の波形を正弦波に近付けるために、無停電電源装置UU1A〜UU3Aのインバータ12を所定角度ずつ位相をずらせて制御する。リアクトルLUは無停電電源装置UU3Aの出力端子Tcと出力端子TUとの間に接続され、コンデンサCUは出力端子Tcと中性点NPとの間に接続される。リアクトルLUおよびコンデンサCUは、出力フィルタを構成する。
Returning to FIG. 11, a pulse signal sequence obtained by adding the output pulse signal sequences of the uninterruptible power supply devices UU1A to UU3A is output between the output terminal Tc of the uninterruptible power supply device UU3A and the output terminal Td of the uninterruptible power supply device UU1A. Is done. The
この出力フィルタは、ローパスフィルタであり、商用周波数の交流電圧を出力端子TUおよび中性点NP間に通過させ、インバータ12で発生したスイッチング周波数の信号が出力端子TUおよび中性点NP間に通過するのを禁止する。換言すると、リアクトルLUおよびコンデンサCUからなる出力フィルタは、無停電電源装置UU1A〜UU3Aの出力パルス信号列を正弦波に変換し、正弦波の交流電圧VUを出力端子TUおよび中性点NP間に出力する。
This output filter is a low-pass filter, which passes an AC voltage of commercial frequency between the output terminal TU and the neutral point NP, and a signal of the switching frequency generated by the
同様に、無停電電源装置UV3Aの出力端子Tcと無停電電源装置UV1Aの出力端子Tdの間には、無停電電源装置UV1A〜UV3Aの出力パルス信号列を加算したパルス信号列が出力される。制御回路7は、加算したパルス信号列の波形を正弦波に近付けるために、無停電電源装置UV1A〜UV3Aのインバータ12を所定角度ずつ位相をずらせて制御する。リアクトルLVは無停電電源装置UV3Aの出力端子Tcと出力端子TVとの間に接続され、コンデンサCVは出力端子Tcと中性点NPとの間に接続される。リアクトルLVおよびコンデンサCVは、出力フィルタを構成する。
Similarly, a pulse signal sequence obtained by adding the output pulse signal sequences of the uninterruptible power supply devices UV1A to UV3A is output between the output terminal Tc of the uninterruptible power supply device UV3A and the output terminal Td of the uninterruptible power supply device UV1A. The
この出力フィルタは、ローパスフィルタであり、商用周波数の交流電圧を出力端子TVおよび中性点NP間に通過させ、コンバータ11で発生したスイッチング周波数の信号が出力端子TVおよび中性点NP間に通過するのを禁止する。換言すると、リアクトルLVおよびコンデンサCVからなる出力フィルタは、無停電電源装置UV1A〜UV3Aの出力パルス信号列を正弦波に変換し、正弦波の交流電圧VVを出力端子TVおよび中性点NP間に出力する。
This output filter is a low-pass filter, and passes an AC voltage of commercial frequency between the output terminal TV and the neutral point NP, and a signal of the switching frequency generated by the
同様に、無停電電源装置UW3Aの出力端子Tcと無停電電源装置UW1Aの出力端子Tdの間には、無停電電源装置UW1A〜UW3Aの出力パルス信号列を加算したパルス信号列が出力される。制御回路7は、加算したパルス信号列の波形を正弦波に近付けるために、無停電電源装置UW1A〜UW3Aのインバータ12を所定角度ずつ位相をずらせて制御する。リアクトルLWは無停電電源装置UW3Aの出力端子Tcと出力端子TWとの間に接続され、コンデンサCWは出力端子Tcと中性点NPとの間に接続される。リアクトルLWおよびコンデンサCWは、出力フィルタを構成する。
Similarly, a pulse signal sequence obtained by adding the output pulse signal sequences of the uninterruptible power supply devices UW1A to UW3A is output between the output terminal Tc of the uninterruptible power supply device UW3A and the output terminal Td of the uninterruptible power supply device UW1A. The
この出力フィルタは、ローパスフィルタであり、商用周波数の交流電圧を出力端子TWおよび中性点NP間に通過させ、コンバータ11で発生したスイッチング周波数の信号が出力端子TWおよび中性点NP間に通過するのを禁止する。換言すると、リアクトルLWおよびコンデンサCWからなる出力フィルタは、無停電電源装置UW1A〜UW3Aの出力パルス信号列を正弦波に変換し、正弦波の交流電圧VWを出力端子TWおよび中性点NP間に出力する。
This output filter is a low-pass filter, and passes an AC voltage of commercial frequency between the output terminal TW and the neutral point NP, and a signal of switching frequency generated by the
図13(a)〜(d)は、図11および図12に示した高圧無停電電源装置2のうちのU相に関連する部分の動作を示すタイムチャートである。図13(a)は無停電電源装置UU1Aの出力電圧VU11Aの波形を示し、図13(b)は無停電電源装置UU1A〜UU3Aの出力電圧VU11A〜VU13Aを加算したU相電圧VUの波形を示し、図13(c)はU相とV相の線間電圧VUVの波形を示し、図13(d)はU相電流IUの波形を示している。
FIGS. 13A to 13D are time charts showing the operation of the portion related to the U phase in the high voltage
図13(a)に示すように、無停電電源装置UU1Aの出力電圧VU11Aは、0〜180度では正のパルス信号列となり、180〜360度では負のパルス信号列となる。正弦波のピークとなる90度および270度付近ではパルス幅は最大になり、正弦波の0点となる0度および180度付近ではパルス幅は最小となる。 As shown in FIG. 13 (a), the output voltage VU11A of the uninterruptible power supply UU1A is a positive pulse signal sequence at 0 to 180 degrees and a negative pulse signal sequence at 180 to 360 degrees. The pulse width is maximum near 90 ° and 270 °, which are the peaks of the sine wave, and the pulse width is minimum near 0 ° and 180 °, which is the zero point of the sine wave.
また図13(b)に示すように、位相のずれた無停電電源装置UU1A〜UU3Aの出力電圧VU11A〜VU13Aを加算したU相電圧VUの波形は、無停電電源装置UU1Aの出力電圧VU11Aの波形よりも正弦波に近くなる。また図13(c)に示すように、線間電圧VUVの波形はさらに正弦波に近くなる。また図13(d)に示すように、負荷6に流れるU相電流IUの波形はほぼ正弦波になる。V相、W相に関連する部分の動作も、U相に関連する部分の動作と同じであるので、その説明は繰り返さない。また、他の構成および動作は、実施の形態1と同じであるので、その説明は繰り返さない。
Further, as shown in FIG. 13B, the waveform of the U-phase voltage VU obtained by adding the output voltages VU11A to VU13A of the uninterruptible power supply devices UU1A to UU3A out of phase is the waveform of the output voltage VU11A of the uninterruptible power supply device UU1A. Is closer to a sine wave. Further, as shown in FIG. 13C, the waveform of the line voltage VUV becomes closer to a sine wave. Further, as shown in FIG. 13 (d), the waveform of the U-phase current IU flowing through the
この実施の形態4では、各相において出力フィルタを3つの無停電電源装置に共通に設け、かつ入力フィルタを除去したので、回路面積を小さくすることができる。 In the fourth embodiment, since the output filter is provided in common for the three uninterruptible power supply devices in each phase and the input filter is removed, the circuit area can be reduced.
図14は、実施の形態4の変更例を示す回路図であって、図12と対比される図である。図14を参照して、この変更例では、バッテリ8,8Aが電気二重層コンデンサ14,14Aで置換される。各無停電電源装置は、通常時は、生成した直流電力を対応の電気二重層コンデンサ14,14Aに蓄え、停電時は、電気二重層コンデンサ14,14Aの直流電力を交流電力に変換する。この変更例では、電気二重層コンデンサ14,14Aを使用するので、バッテリ8,8Aを使用する場合に比べ、装置の長寿命化および小型化を図ることができる。
FIG. 14 is a circuit diagram showing a modification of the fourth embodiment, and is a diagram contrasted with FIG. Referring to FIG. 14, in this modification,
図15は、実施の形態4の他の変更例を示す回路図であって、図12と対比される図である。図15を参照して、この変更例では、無停電電源装置UU1A〜UU3A,UV1A〜UV3A,UW1A〜UW3Aの各々が無停電電源装置31で置換され、各無停電電源装置31にバッテリ8Aが追加される。無停電電源装置31は、図6の無停電電源装置20からリアクトルL1,L2およびコンデンサC1,C2、すなわち入力フィルタ10および出力フィルタ13を除去したものである。トランジスタQ5のエミッタは入力端子Taに直接接続され、トランジスタQ15のエミッタは出力端子Tcに直接接続されている。このため、無停電電源装置31の出力電圧は、正弦波にはならず、パルス信号列となる。バッテリ8の正極および負極は、それぞれ直流正母線PLおよび直流中性点母線NPLに接続される。バッテリ8Aの正極および負極は、それぞれ直流中性点母線NPLおよび直流負母線NLに接続される。この変更例でも、実施の形態4と同じ効果が得られる。
FIG. 15 is a circuit diagram showing another modification of the fourth embodiment, which is compared with FIG. Referring to FIG. 15, in this modification, each of uninterruptible power supply devices UU1A to UU3A, UV1A to UV3A, UW1A to UW3A is replaced with
図16は、実施の形態4のさらに他の変更例を示す回路図であって、図15と対比される図である。図16を参照して、この変更例では、バッテリ8,8Aが電気二重層コンデンサ14,14Aで置換される。各無停電電源装置31は、通常時は、生成した直流電力を対応の電気二重層コンデンサ14,14Aに蓄え、停電時は、電気二重層コンデンサ14,14Aの直流電力を交流電力に変換する。この変更例では、電気二重層コンデンサ14,14Aを使用するので、バッテリ8,8Aを使用する場合に比べ、装置の長寿命化および小型化を図ることができる。
FIG. 16 is a circuit diagram showing still another modified example of the fourth embodiment, which is compared with FIG. Referring to FIG. 16, in this modification,
図17は、実施の形態4のさらに他の変更例を示す回路図であって、図12と対比される図である。図17を参照して、この変更例では、無停電電源装置UU1A〜UU3A,UV1A〜UV3A,UW1A〜UW3Aの各々が無停電電源装置32で置換され、各無停電電源装置32にバッテリ8Aが追加される。無停電電源装置32は、図8の無停電電源装置21からリアクトルL1,L2およびコンデンサC1,C2、すなわち入力フィルタ10および出力フィルタ13を除去したものである。トランジスタQ1のエミッタは入力端子Taに直接接続され、トランジスタQ11のエミッタは出力端子Tcに直接接続されている。このため、無停電電源装置32の出力電圧は、正弦波にはならず、パルス信号列となる。バッテリ8の正極および負極は、それぞれ直流正母線PLおよび直流中性点母線NPLに接続される。バッテリ8Aの正極および負極は、それぞれ直流中性点母線NPLおよび直流負母線NLに接続される。この変更例でも、実施の形態4と同じ効果が得られる。
FIG. 17 is a circuit diagram showing still another modification of the fourth embodiment, which is compared with FIG. Referring to FIG. 17, in this modification, each of uninterruptible power supply devices UU1A to UU3A, UV1A to UV3A, UW1A to UW3A is replaced with
図18は、実施の形態4のさらに他の変更例を示す回路図であって、図17と対比される図である。図18を参照して、この変更例では、バッテリ8,8Aが電気二重層コンデンサ14,14Aで置換される。各無停電電源装置32は、通常時は、生成した直流電力を対応の電気二重層コンデンサ14,14Aに蓄え、停電時は、電気二重層コンデンサ14,14Aの直流電力を交流電力に変換する。この変更例では、電気二重層コンデンサ14,14Aを使用するので、バッテリ8,8Aを使用する場合に比べ、装置の長寿命化および小型化を図ることができる。
FIG. 18 is a circuit diagram showing still another modified example of the fourth embodiment, and is a diagram to be compared with FIG. Referring to FIG. 18, in this modification,
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
T1,Ta,Tb 入力端子、T2 バイパス端子、T3,Tc,Td,TU,TV,TW 出力端子、S1〜S7 スイッチ、1 入力変圧器、2,30 高圧無停電電源装置、3 無瞬断スイッチ、4,5 商用交流電源、6 負荷、CR,CS,CT 1次巻線、CU1〜CU3,CV1〜CV3,CW1〜CW3 2次巻線、UU1〜UU3,UV1〜UV3,UW1〜UW3 無停電電源装置、7 制御回路、8,8A バッテリ、L1,L2,LU,LV,LW リアクトル、C1〜C4,CU,CV,CW コンデンサ、Q1〜Q8,Q11〜Q18 トランジスタ、D1〜D8,D11〜D18,D21〜D24,D31〜D34 ダイオード、10 入力フィルタ、11,11A,11B コンバータ、12,12A,12B インバータ、13 出力フィルタ、14,14A 電気二重層コンデンサ、PL 直流正母線、NPL 直流中性点母線、NL 直流負母線。 T1, Ta, Tb input terminal, T2 bypass terminal, T3, Tc, Td, TU, TV, TW output terminal, S1 to S7 switch, 1 input transformer, 2,30 high voltage uninterruptible power supply, 3 uninterruptible switch , 4, 5 Commercial AC power supply, 6 loads, CR, CS, CT primary winding, CU1-CU3, CV1-CV3, CW1-CW3 secondary winding, UU1-UU3, UV1-UV3, UW1-UW3 uninterruptible power Power supply device, 7 control circuit, 8, 8A battery, L1, L2, LU, LV, LW reactor, C1-C4, CU, CV, CW capacitor, Q1-Q8, Q11-Q18 transistors, D1-D8, D11-D18 , D21 to D24, D31 to D34 Diode, 10 input filter, 11, 11A, 11B converter, 12, 12A, 12B Invar , 13 output filter, 14, 14A electric double layer capacitor, PL DC positive bus, NPL DC neutral point bus, NL DC negative bus.
Claims (9)
それぞれ前記複数の2次巻線に対応して設けられた複数の無停電電源装置とを備え、
各無停電電源装置は、前記第1商用交流電源から交流電力が正常に供給されている通常時は、対応の2次巻線から受けた交流電力を直流電力に変換し、その直流電力を電力貯蔵装置に蓄えるとともに交流電力に変換し、前記第1商用交流電源からの交流電力の供給が停止された停電時は、前記電力貯蔵装置の直流電力を交流電力に変換し、
前記複数の無停電電源装置は負荷に対して直列接続され、各段の無停電電源装置は前段の出力電圧に自己の出力電圧を加算して次段に出力し、最終段の無停電電源装置は前記複数の無停電電源装置の出力電圧の総和の交流電圧を前記負荷に与え、
さらに、一方端子が第2商用交流電源に接続され、他方端子が前記負荷に接続され、複数の前記無停電電源装置から前記負荷に交流電圧を与える給電モード時は非導通になり、前記複数の無停電電源装置の故障時は導通する第1スイッチと、
一方端子が前記第1商用交流電源に接続され、他方端子が前記第2商用交流電源に接続され、前記第1商用交流電源および前記第2商用交流電源の少なくとも一方が故障したときに導通し、それ以外のときは非導通となる第2スイッチとを備える、無停電電源システム。 A transformer including a primary winding that receives AC power from a first commercial AC power source and a plurality of secondary windings that are insulated from each other;
A plurality of uninterruptible power supply devices each provided corresponding to the plurality of secondary windings,
Each uninterruptible power supply converts the AC power received from the corresponding secondary winding into DC power during normal times when AC power is normally supplied from the first commercial AC power supply, and the DC power is converted into power. When storing in the storage device and converting to AC power, and during the power failure when the supply of AC power from the first commercial AC power supply is stopped, the DC power of the power storage device is converted to AC power,
The plurality of uninterruptible power supply units are connected in series to a load, and the uninterruptible power supply units at each stage add their own output voltage to the output voltage of the previous stage and output to the next stage. Gives an alternating voltage of the sum of output voltages of the plurality of uninterruptible power supply devices to the load,
Furthermore, one terminal is connected to the second commercial AC power supply, the other terminal is connected to the load, and the plurality of uninterruptible power supply devices become non-conductive in a power supply mode in which an AC voltage is applied to the load. A first switch that conducts when the uninterruptible power supply is faulty ;
One terminal is connected to the first commercial AC power supply, the other terminal is connected to the second commercial AC power supply, and conducts when at least one of the first commercial AC power supply and the second commercial AC power supply fails, An uninterruptible power supply system comprising a second switch that is otherwise non-conductive .
前記コンバータは、前記通常時は、対応の2次巻線から受けた交流電力を直流電力に変換し、その直流電力を前記電力貯蔵装置に蓄えるとともに前記インバータに供給し、前記停電時は停止し、
前記インバータは、前記通常時は、前記コンバータで生成された直流電力を交流電力に変換し、前記停電時は、前記電力貯蔵装置の直流電力を交流電力に変換する、請求項1に記載の無停電電源システム。 Each uninterruptible power supply includes a converter and an inverter,
The converter converts the AC power received from the corresponding secondary winding into DC power in the normal time, stores the DC power in the power storage device and supplies it to the inverter, and stops during the power failure. ,
2. The inverter according to claim 1, wherein the inverter converts the DC power generated by the converter into AC power during the normal time, and converts DC power of the power storage device into AC power during the power outage. Power outage system.
前記インバータは、前記通常時および前記停電時に、正電圧および負電圧を含む2レベルの交流電圧を生成する、請求項2に記載の無停電電源システム。 The converter generates a DC voltage during the normal time, stops during the power failure,
The uninterruptible power supply system according to claim 2, wherein the inverter generates a two-level AC voltage including a positive voltage and a negative voltage during the normal time and the power failure.
前記インバータは、前前記通常時および前記停電時に、前記正電圧、0V、および前記負電圧を含む3レベルの交流電圧を生成する、請求項2に記載の無停電電源システム。 The converter generates a positive voltage, a neutral point voltage, and a negative voltage during the normal time, stops during the power failure,
The uninterruptible power supply system according to claim 2, wherein the inverter generates a three-level AC voltage including the positive voltage, 0V, and the negative voltage at the time of the normal time and the power failure.
前記複数の無停電電源装置に含まれる複数の前記フィルタ回路の出力電圧が加算されて前記負荷に供給される、請求項2から請求項4のいずれか1項に記載の無停電電源システム。 Each uninterruptible power supply further includes a filter circuit that converts the waveform of the output voltage of the inverter into a sine wave,
The uninterruptible power supply system according to any one of claims 2 to 4, wherein output voltages of a plurality of the filter circuits included in the plurality of uninterruptible power supply devices are added and supplied to the load.
さらに、加算された複数の前記インバータの出力電圧の波形を正弦波に変換して前記負荷に供給するフィルタ回路を備える、請求項2から請求項4のいずれか1項に記載の無停電電源システム。 The output voltages of the plurality of inverters included in the plurality of uninterruptible power supply devices are added,
5. The uninterruptible power supply system according to claim 2, further comprising a filter circuit that converts waveforms of the added output voltages of the plurality of inverters into a sine wave and supplies the sine wave to the load. 6. .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013173273A JP6092737B2 (en) | 2013-08-23 | 2013-08-23 | Uninterruptible power supply system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013173273A JP6092737B2 (en) | 2013-08-23 | 2013-08-23 | Uninterruptible power supply system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015042112A JP2015042112A (en) | 2015-03-02 |
JP6092737B2 true JP6092737B2 (en) | 2017-03-08 |
Family
ID=52695980
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013173273A Active JP6092737B2 (en) | 2013-08-23 | 2013-08-23 | Uninterruptible power supply system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6092737B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112165267B (en) * | 2020-09-11 | 2021-11-23 | 上海交通大学 | High-transformation-ratio bidirectional AC/DC converter, control method thereof and pre-charging method thereof |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01214238A (en) * | 1988-02-19 | 1989-08-28 | Terasaki Denki Sangyo Kk | Power switching method |
JPH09294381A (en) * | 1996-04-25 | 1997-11-11 | Hitachi Ltd | Input/output non-insulating power converter |
JP2004064830A (en) * | 2002-07-25 | 2004-02-26 | Mitsubishi Electric Corp | Power converter |
JP2004350354A (en) * | 2003-05-20 | 2004-12-09 | Kokusan Denki Co Ltd | Inverter power supply |
JP2006060963A (en) * | 2004-08-23 | 2006-03-02 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | Uninterruptible power supply system |
JP4468260B2 (en) * | 2005-07-27 | 2010-05-26 | 三菱重工業株式会社 | Power compensation device |
JP5463289B2 (en) * | 2008-08-22 | 2014-04-09 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | Power converter |
-
2013
- 2013-08-23 JP JP2013173273A patent/JP6092737B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015042112A (en) | 2015-03-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5085742B2 (en) | Power converter | |
JP6227041B2 (en) | Multi-level inverter | |
JP5248611B2 (en) | Power converter | |
Adam et al. | Modular multilevel inverter: Pulse width modulation and capacitor balancing technique | |
JP5159888B2 (en) | Power converter | |
US5841645A (en) | Multi-level inverter with low loss snubbing circuits | |
JP6838170B2 (en) | Power conversion system | |
JP6416707B2 (en) | Power conversion system | |
JP6348460B2 (en) | Power conversion system | |
JPWO2018185812A1 (en) | Power converter | |
JP2018007377A (en) | Power conversion system | |
JP6085243B2 (en) | Uninterruptible power supply system | |
JP6092737B2 (en) | Uninterruptible power supply system | |
JP6148164B2 (en) | Uninterruptible power supply system | |
JP6014061B2 (en) | Uninterruptible power supply system | |
Singh et al. | A new topology of transistor clamped 5-level H-Bridge multilevel inverter with voltage boosting capacity | |
JP6396013B2 (en) | Uninterruptible power supply system | |
JP5989623B2 (en) | Uninterruptible power supply system | |
JP6062346B2 (en) | Uninterruptible power supply system | |
JP6034267B2 (en) | Uninterruptible power supply system | |
Lentijo | Relative MTTF evaluation for present and future MV VFD topologies on ships |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150903 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160516 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160614 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160711 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20161129 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170111 |
|
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: 20170207 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170209 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6092737 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 |