JP7021711B2 - 無停電電源装置 - Google Patents
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Description
図1~図3を参照して、第1実施形態による無停電電源装置100の構成について説明する。
図1に示すように、無停電電源装置100は、交流電源101からの電力の供給が停止するか、または、電力の供給が不安定な場合に、交流電源101からの電力に替えて、バッテリ102からの電力を負荷103に供給する装置である。無停電電源装置100は、無停電電源モジュール1aおよび1bと、共通部2とを含む。交流電源101は、たとえば、商用電源である。また、第1実施形態では、無停電電源モジュール1aおよび1bは、共通のバッテリ102に接続されている。
図1に示すように、無停電電源モジュール1aおよび1bには、それぞれ、入力側スイッチ部4と、コンバータ部5と、インバータ部6と、チョッパ部7と、バッテリ接続スイッチ部8とが設けられている。また、無停電電源モジュール1aには、モジュール側制御部9aが設けられている。また、無停電電源モジュール1bには、モジュール側制御部9bが設けられている。入力側スイッチ部4は、コンバータ部5と交流電源101との間に配置されている。そして、入力側スイッチ部4は、モジュール側制御部9a(9b)の指令に基づいて、コンバータ部5と交流電源101とを接続する状態と、コンバータ部5と交流電源101とを切断する状態とを切り替えるように構成されている。また、バッテリ接続スイッチ部8は、モジュール側制御部9a(9b)の指令に基づいて、バッテリ102とチョッパ部7とを接続する状態と、バッテリ102とチョッパ部7とを切断する状態とを切り替えるように構成されている。なお、コンバータ部5と、インバータ部6と、チョッパ部7とは、それぞれ、請求の範囲の「電力変換部」の一例である。また、モジュール側制御部9a(9b)は、請求の範囲の「制御部」の一例である。
図2に示すように、無停電電源装置100には、無停電電源モジュール1aの筐体10内に配置されたモジュール側検出部31aと、無停電電源モジュール1bの筐体10内に配置されたモジュール側検出部31bとが設けられている。また、図1に示すように、モジュール側検出部31aは、無停電電源モジュール1aのコンバータ部5よりも交流電源101側に配置されている。また、モジュール側検出部31bは、無停電電源モジュール1bのコンバータ部5よりも交流電源101側に配置されている。たとえば、モジュール側検出部31aおよび31bは、それぞれ、入力側スイッチ部4よりも交流電源101側に配置されている。そして、モジュール側検出部31aは、無停電電源モジュール1aのコンバータ部5に入力される電力のモジュール側電圧値Vbaを検出するように構成されている。また、モジュール側検出部31bは、無停電電源モジュール1bのコンバータ部5に入力される電力のモジュール側電圧値Vbbを検出するように構成されている。
図3に示すように、共通制御部23とモジュール側制御部9a(9b)とは、モジュール側検出部31a(31b)により検出されたモジュール側電圧値VbaおよびVbbが第1正常範囲R1内の値で、かつ、共通電圧値Vaが第2正常範囲R2内の値である場合に、交流電源101からの電力を無停電電源モジュール1aおよび1bの各々によりインバータ給電制御を行う。また、共通制御部23とモジュール側制御部9a(9b)とは、共通電圧値Vaが第2正常範囲R2外の値である場合に、無停電電源モジュール1aおよび1bの各々によりバッテリ給電制御を行う。
共通制御部23は、インバータ給電制御を行っている際に、共通電圧値Vaが第2正常範囲R2内の値である場合、無停電電源モジュール1aおよび1bのうちのモジュール側電圧値VbaまたはVbbが第1正常範囲R1の範囲外の値となる無停電電源モジュール1a(1b)のモジュール側検出部31a(31b)が異常であると決定する制御を行う。
共通制御部23(モジュール側制御部9aおよび9b)は、バッテリ給電制御を行っている際に、モジュール側検出部31aおよび31bの全てのモジュール側電圧値VbaおよびVbbが、第2正常範囲R2よりも狭い範囲である第3正常範囲R3の範囲内の値である場合、共通検出部24が異常であると決定する制御を行う。そして、モジュール側制御部9aおよび9bは、無停電電源モジュール1aおよび1bに対する制御をバッテリ給電制御からインバータ給電制御に切り替える制御を行う。また、図3に示すように、第3正常範囲R3の上限値R3aは、第2正常範囲R2の上限値R2aよりも低く、第3正常範囲R3の下限値R3bは、第2正常範囲R2の下限値R2bよりも高い。
次に、図4を参照して、第1実施形態による無停電電源装置100の制御処理について説明する。また、無停電電源装置100の制御処理のうち、ステップS1およびS2は、共通制御部23により実行され、ステップS11~S19は、モジュール側制御部9aにより実行され、ステップS21~S29は、モジュール側制御部9bにより実行される。
第1実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
図5を参照して、第2実施形態による無停電電源装置200の構成について説明する。第2実施形態では、共通のバッテリ102が無停電電源モジュール1aおよび1bに対して設けられていた第1実施形態による無停電電源装置100と異なり、無停電電源モジュール201aおよび201bの各々に、バッテリ302が設けられている。なお、上記第1実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して、説明を省略する。
図5に示すように、無停電電源装置200は、無停電電源モジュール201aおよび201bと、共通部202と、複数のバッテリ302とを含む。無停電電源モジュール201aは、モジュール側制御部209aを含む。無停電電源モジュール201bは、モジュール側制御部209bを含む。共通部202は、操作盤220を含む。操作盤220は、共通制御部223を含む。
次に、図6を参照して、第2実施形態による無停電電源装置200の制御処理について説明する。また、無停電電源装置200の制御処理のうち、ステップS1およびS2は、共通制御部223により実行され、ステップS11~S14、S16~S19およびS115は、モジュール側制御部209aにより実行され、ステップS21~S24、S226~S29およびS125は、モジュール側制御部209bにより実行される。なお、上記第1実施形態と同様の処理については、同一の符号(ステップ番号)を付して、説明を省略する。
第2実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
図7を参照して、第3実施形態による無停電電源装置300の構成について説明する。バッテリ給電制御を行っている際に、モジュール側検出部31aおよび31bの全てのモジュール側電圧値Vba(Vbb)が第3正常範囲R3の範囲内の値となった場合に、無停電電源モジュール1aおよび1bに対する制御をバッテリ給電制御からインバータ給電制御に切り替える制御を行う第1実施形態による無停電電源装置100と異なり、第3実施形態では、バッテリ給電制御を行っている際に、モジュール側検出部31aおよび31bの全てのモジュール側電圧値Vba(Vbb)が第2正常範囲R2の範囲内の値となる状態が期間T1継続した場合に、無停電電源モジュール1aおよび1bに対する制御をバッテリ給電制御からインバータ給電制御に切り替える制御を行うように構成されている。なお、上記第1および第2実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して、説明を省略する。
図7に示すように、無停電電源装置300は、無停電電源モジュール301aおよび301bを含む。無停電電源モジュール301aは、モジュール側制御部309aを含む。無停電電源モジュール301bは、モジュール側制御部309bを含む。
次に、図8を参照して、第3実施形態による無停電電源装置300の制御処理について説明する。また、無停電電源装置300の制御処理のうち、ステップS11~S17、S19およびS218は、モジュール側制御部309aにより実行され、ステップS21~S27、S29およびS228は、モジュール側制御部309bにより実行される。なお、上記第1実施形態と同様の処理については、同一の符号(ステップ番号)を付して、説明を省略する。
第3実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
なお、今回開示された実施形態は、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、上記した実施形態の説明ではなく請求の範囲によって示され、さらに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(変形例)が含まれる。
5 コンバータ部(電力変換部)
6 インバータ部(電力変換部)
7 チョッパ部(電力変換部)
9a、9b、209a、209b、409a、409b、509a、609a モジュール側制御部(制御部)
10 筐体
23、223 共通制御部(制御部)
24 共通検出部(第2検出部)
30 共通導体
31a、31b モジュール側検出部(第1検出部)
100、200、400、700 無停電電源装置
101 交流電源
102、302 バッテリ
103 負荷
Claims (12)
- 電力変換部を含む無停電電源モジュールと、
前記電力変換部の入力側に設けられ、前記電力変換部に入力される電圧および電流の一方の値である第1検出値を検出する第1検出部と、
前記第1検出部よりも交流電源側に設けられ、前記無停電電源モジュールに入力される電圧および電流の前記一方の値である第2検出値を検出する第2検出部と、
前記第1検出部により検出された前記第1検出値が第1正常範囲内の値で、かつ、前記第2検出値が第2正常範囲内の値である場合に、前記交流電源からの電力を前記無停電電源モジュールの前記電力変換部を介して負荷側に供給する電力変換部給電制御を行うとともに、前記第2検出値が前記第2正常範囲外の値である場合に、バッテリからの電力を前記無停電電源モジュールにより前記負荷側に供給するバッテリ給電制御を行う制御部と、を備える、無停電電源装置。 - 前記無停電電源モジュールは、複数設けられており、
前記複数の無停電電源モジュールは、共通の前記交流電源に接続されており、
前記第1検出部は、複数設けられているとともに、前記複数の無停電電源モジュールの各々の前記電力変換部の入力側に設けられており、
前記第2検出部は、前記共通の交流電源における前記第2検出値を検出するように構成されている、請求項1に記載の無停電電源装置。 - 前記制御部は、複数の前記第1検出部により検出された複数の前記第1検出値が前記第1正常範囲内の値で、かつ、前記第2検出値が前記第2正常範囲内の値である場合に、前記交流電源からの電力を前記複数の無停電電源モジュールの各々の前記電力変換部を介して前記負荷側に供給する前記電力変換部給電制御を行うとともに、前記第2検出値が前記第2正常範囲外の値である場合に、前記バッテリからの電力を前記複数の無停電電源モジュールにより前記負荷側に供給する前記バッテリ給電制御を行う、請求項2に記載の無停電電源装置。
- 前記制御部は、前記電力変換部給電制御を行っている際に、前記第2検出値が前記第2正常範囲内の値である場合、前記複数の無停電電源モジュールのうちの前記第1検出値が前記第1正常範囲の範囲外の値となる前記無停電電源モジュールの前記第1検出部が異常であると決定する制御を行う、請求項3に記載の無停電電源装置。
- 前記第1正常範囲は、前記第2正常範囲よりも広い範囲に設定されている、請求項4に記載の無停電電源装置。
- 前記複数の無停電電源モジュールは、共通の前記バッテリに接続されており、
前記制御部は、前記第1検出部が異常であると決定された前記無停電電源モジュールによる給電を停止させる制御を行う、請求項4または5に記載の無停電電源装置。 - 前記バッテリは、複数設けられているとともに、前記複数の無停電電源モジュールの各々に設けられており、
前記制御部は、前記第1検出部が異常であると決定された前記無停電電源モジュールによる給電を、前記電力変換部給電制御から前記バッテリ給電制御に切り替える制御を行う、請求項4または5に記載の無停電電源装置。 - 前記制御部は、前記電力変換部給電制御を行っている際に、前記第2検出値が前記第2正常範囲外の値である場合、前記複数の無停電電源モジュールに対する制御を前記電力変換部給電制御から前記バッテリ給電制御に切り替えるとともに、前記バッテリ給電制御を行っている際に、前記複数の第1検出部の全ての前記第1検出値が前記第2正常範囲よりも狭い範囲である第3正常範囲の範囲内の値である場合、前記複数の無停電電源モジュールに対する制御を前記バッテリ給電制御から前記電力変換部給電制御に切り替える制御を行う、請求項3~7のいずれか1項に記載の無停電電源装置。
- 前記制御部は、前記電力変換部給電制御を行っている際に、前記第2検出値が前記第2正常範囲外の値であり、かつ、前記複数の第1検出部のいずれかの前記第1検出値が前記第2正常範囲よりも狭い範囲である第3正常範囲の範囲外の値である場合、前記複数の無停電電源モジュールに対する制御を前記電力変換部給電制御から前記バッテリ給電制御に切り替える制御を行う、請求項3~7のいずれか1項に記載の無停電電源装置。
- 前記制御部は、前記電力変換部給電制御を行っている際に、前記第2検出値が前記第2正常範囲外の値である場合、前記複数の無停電電源モジュールに対する制御を前記電力変換部給電制御から前記バッテリ給電制御に切り替えるとともに、前記バッテリ給電制御を行っている際に、前記複数の第1検出部の全ての前記第1検出値が前記第2正常範囲の範囲内の値となる状態が所定の期間継続した場合に、前記複数の無停電電源モジュールに対する制御を前記バッテリ給電制御から前記電力変換部給電制御に切り替える制御を行う、請求項3~7のいずれか1項に記載の無停電電源装置。
- 複数の前記第1検出部は、複数の前記無停電電源モジュールの各々の筐体内に配置されており、
前記第2検出部は、前記複数の無停電電源モジュールの前記筐体よりも外部に配置され、前記複数の無停電電源モジュールに接続される共通導体に接続されている、請求項2~10のいずれか1項に記載の無停電電源装置。 - 前記第1検出部は、前記電力変換部に入力される電圧値を前記第1検出値として検出するように構成されており、
前記第2検出部は、前記無停電電源モジュールに入力される電圧値を前記第2検出値として検出するように構成されている、請求項1~11のいずれか1項に記載の無停電電源装置。
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