JP7087062B2 - 無停電電源システム - Google Patents
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Description
図1は、実施の形態に係る無停電電源システムの全体構成を示す回路ブロック図である。図1を参照して、無停電電源システムは、複数(図1では3つ)の無停電電源装置U1~U3、制御装置20、および複数のバッテリB1~B3を備える。以下の説明では、複数の無停電電源装置U1~U3を「無停電電源装置U」と総称し、複数のバッテリB1~B3を「バッテリB」と総称する場合がある。
図4は、制御装置20および制御回路15の制御構成の一例を説明する機能ブロック図である。無停電電源装置U1の制御回路15、無停電電源装置U2の制御回路15および無停電電源装置U3の制御回路15は基本的構成が同じである。図4では、無停電電源装置U1の制御回路15が代表的に示されている。
制御装置20は、シリアル通信インターフェイス(I/F)21、平均値演算部22、電圧指令生成部23、制御電源24および制御電源生成部25を備える。制御装置20を構成する各機能ブロックは、例えば、制御装置20を構成するマイクロコンピュータによる、ソフトウェア処理および/またはハードウェア処理によって実現される。
無停電電源装置U1の制御回路15は、シリアル通信I/F30、チェック回路31、補正回路32~34、PWM回路35~37、デッドタイム生成回路38~40、検出回路41~43、故障検出回路44および、制御電源45を備える。制御回路15を構成する各機能ブロックは、例えば、制御回路15を構成するマイクロコンピュータによる、ソフトウェア処理および/またはハードウェア処理によって実現される。
上述した実施の形態では、複数の無停電電源装置U1~U3を統括的に制御する「マスタ制御部」を構成する制御装置20を、「スレーブ制御部」を構成する無停電電源装置Uの制御回路15とを別体とする構成例について説明した。この構成例によると、無停電電源装置Uの並列接続数を増加または減少する場合において、システム全体の制御構成を容易に変更することができる。
Claims (18)
- 負荷に対して並列接続される複数の無停電電源装置と、
前記複数の無停電電源装置を制御するマスタ制御部とを備え、
前記複数の無停電電源装置の各々は、
交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
前記コンバータまたは電力貯蔵装置から供給される直流電力を交流電力に変換して前記負荷に供給するインバータと、
少なくとも前記インバータの直流入力電圧、前記インバータの交流出力電圧および前記インバータの出力電流を検出するための検出回路と、
前記マスタ制御部と通信接続され、前記コンバータおよび前記インバータを制御するスレーブ制御部とを含み、
前記マスタ制御部は、各前記複数の無停電電源装置の前記スレーブ制御部から送信される前記検出回路の検出値に基づいて、前記複数の無停電電源装置に共通する第1の電圧指令値および第2の電圧指令値を生成し、かつ、生成した前記第1の電圧指令値および前記第2の電圧指令値を各前記複数の無停電電源装置の前記スレーブ制御部に対して送信し、
前記スレーブ制御部は、受信した前記第1の電圧指令値に従って前記コンバータを制御するための第1の制御信号を生成し、かつ、受信した前記第2の電圧指令値に従って前記インバータを制御するための第2の制御信号を生成し、
前記マスタ制御部は、前記複数の無停電電源装置における前記直流入力電圧の検出値を平均することにより第1の平均値を演算し、かつ、前記第1の平均値が第1の目標値に追従するように前記第1の電圧指令値を生成し、
前記スレーブ制御部は、自装置における前記直流入力電圧の検出値の前記第1の目標値に対する偏差に応じて前記第1の電圧指令値を補正し、かつ、補正された前記第1の電圧指令値を用いて前記第1の制御信号を生成する、無停電電源システム。 - 前記コンバータは、互いに直列に接続され、前記第1の制御信号に従って相補的にオンオフされる第1および第2の半導体スイッチング素子を有しており、
前記スレーブ制御部は、前記第1の制御信号に対して、前記第1および第2の半導体スイッチング素子を同時にオフさせるためのデッドタイムを付与する、請求項1に記載の無停電電源システム。 - 前記マスタ制御部は、前記複数の無停電電源装置における前記出力電流の検出値を平均することにより第2の平均値を演算し、かつ、前記第2の平均値が第2の目標値に追従するように前記第2の電圧指令値を生成し、
前記スレーブ制御部は、自装置における前記出力電流の検出値の前記第2の目標値に対する偏差に応じて前記第2の電圧指令値を補正し、かつ、補正された前記第2の電圧指令値を用いて前記第2の制御信号を生成する、請求項1に記載の無停電電源システム。 - 負荷に対して並列接続される複数の無停電電源装置と、
前記複数の無停電電源装置を制御するマスタ制御部とを備え、
前記複数の無停電電源装置の各々は、
交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
前記コンバータまたは電力貯蔵装置から供給される直流電力を交流電力に変換して前記負荷に供給するインバータと、
少なくとも前記インバータの直流入力電圧、前記インバータの交流出力電圧および前記インバータの出力電流を検出するための検出回路と、
前記マスタ制御部と通信接続され、前記コンバータおよび前記インバータを制御するスレーブ制御部とを含み、
前記マスタ制御部は、各前記複数の無停電電源装置の前記スレーブ制御部から送信される前記検出回路の検出値に基づいて、前記複数の無停電電源装置に共通する第1の電圧指令値および第2の電圧指令値を生成し、かつ、生成した前記第1の電圧指令値および前記第2の電圧指令値を各前記複数の無停電電源装置の前記スレーブ制御部に対して送信し、
前記スレーブ制御部は、受信した前記第1の電圧指令値に従って前記コンバータを制御するための第1の制御信号を生成し、かつ、受信した前記第2の電圧指令値に従って前記インバータを制御するための第2の制御信号を生成し、
前記マスタ制御部は、前記複数の無停電電源装置における前記出力電流の検出値を平均することにより第2の平均値を演算し、かつ、前記第2の平均値が第2の目標値に追従するように前記第2の電圧指令値を生成し、
前記スレーブ制御部は、自装置における前記出力電流の検出値の前記第2の目標値に対する偏差に応じて前記第2の電圧指令値を補正し、かつ、補正された前記第2の電圧指令値を用いて前記第2の制御信号を生成する、無停電電源システム。 - 前記インバータは、互いに直列に接続され、前記第2の制御信号に従って相補的にオンオフされる第3および第4の半導体スイッチング素子を有しており、
前記スレーブ制御部は、前記第2の制御信号に対して、前記第3および第4の半導体スイッチング素子を同時にオフさせるためのデッドタイムを付与する、請求項3または4に記載の無停電電源システム。 - 前記複数の無停電電源装置の各々は、
前記コンバータおよび前記インバータの間に接続された直流ラインと、
前記電力貯蔵装置および前記直流ラインの間で直流電力を授受する双方向チョッパとをさらに含み、
前記マスタ制御部は、各前記複数の無停電電源装置の前記スレーブ制御部から送信される前記検出回路の検出値に基づいて、前記複数の無停電電源装置に共通する第3の電圧指令値を生成し、かつ、生成した前記第3の電圧指令値を各前記複数の無停電電源装置の前記スレーブ制御部に対して送信し、
前記スレーブ制御部は、受信した前記第3の電圧指令値に従って前記双方向チョッパを制御するための第3の制御信号を生成する、請求項1から5のいずれか1項に記載の無停電電源システム。 - 前記マスタ制御部は、前記複数の無停電電源装置における前記直流入力電圧の検出値を平均することにより第3の平均値を演算し、かつ、前記第3の平均値が第3の目標値に追従するように前記第3の電圧指令値を生成し、
前記スレーブ制御部は、自装置における前記直流入力電圧の検出値の前記第3の目標値に対する偏差に応じて前記第3の電圧指令値を補正し、かつ、補正された前記第3の電圧指令値を用いて前記第3の制御信号を生成する、請求項6に記載の無停電電源システム。 - 負荷に対して並列接続される複数の無停電電源装置と、
前記複数の無停電電源装置を制御するマスタ制御部とを備え、
前記複数の無停電電源装置の各々は、
交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
前記コンバータまたは電力貯蔵装置から供給される直流電力を交流電力に変換して前記負荷に供給するインバータと、
少なくとも前記インバータの直流入力電圧、前記インバータの交流出力電圧および前記インバータの出力電流を検出するための検出回路と、
前記マスタ制御部と通信接続され、前記コンバータおよび前記インバータを制御するスレーブ制御部とを含み、
前記マスタ制御部は、各前記複数の無停電電源装置の前記スレーブ制御部から送信される前記検出回路の検出値に基づいて、前記複数の無停電電源装置に共通する第1の電圧指令値および第2の電圧指令値を生成し、かつ、生成した前記第1の電圧指令値および前記第2の電圧指令値を各前記複数の無停電電源装置の前記スレーブ制御部に対して送信し、
前記スレーブ制御部は、受信した前記第1の電圧指令値に従って前記コンバータを制御するための第1の制御信号を生成し、かつ、受信した前記第2の電圧指令値に従って前記インバータを制御するための第2の制御信号を生成し、
前記複数の無停電電源装置の各々は、
前記コンバータおよび前記インバータの間に接続された直流ラインと、
前記電力貯蔵装置および前記直流ラインの間で直流電力を授受する双方向チョッパとをさらに含み、
前記マスタ制御部は、各前記複数の無停電電源装置の前記スレーブ制御部から送信される前記検出回路の検出値に基づいて、前記複数の無停電電源装置に共通する第3の電圧指令値を生成し、かつ、生成した前記第3の電圧指令値を各前記複数の無停電電源装置の前記スレーブ制御部に対して送信し、
前記スレーブ制御部は、受信した前記第3の電圧指令値に従って前記双方向チョッパを制御するための第3の制御信号を生成し、
前記マスタ制御部は、前記複数の無停電電源装置における前記直流入力電圧の検出値を平均することにより第3の平均値を演算し、かつ、前記第3の平均値が第3の目標値に追従するように前記第3の電圧指令値を生成し、
前記スレーブ制御部は、自装置における前記直流入力電圧の検出値の前記第3の目標値に対する偏差に応じて前記第3の電圧指令値を補正し、かつ、補正された前記第3の電圧指令値を用いて前記第3の制御信号を生成する、無停電電源システム。 - 前記双方向チョッパは、互いに直列に接続され、前記第3の制御信号に従って相補的にオンオフされる第5および第6の半導体スイッチング素子を含み、
前記スレーブ制御部は、前記第3の制御信号に対して、前記第5および第6の半導体スイッチング素子を同時にオフさせるためのデッドタイムを付与する、請求項7または8に記載の無停電電源システム。 - 前記マスタ制御部および前記スレーブ制御部の各々は、シリアル通信によりデータを送受信するための通信部をさらに含む、請求項1から9のいずれか1項に記載の無停電電源システム。
- 前記マスタ制御部と各前記複数の無停電電源装置の前記スレーブ制御部とを互いに接続し、前記シリアル通信によりデータを伝送する通信ケーブルをさらに備える、請求項10に記載の無停電電源システム。
- 前記スレーブ制御部は、前記シリアル通信における通信エラーを検知するためのチェック回路をさらに含み、前記チェック回路において前記通信エラーが検知されると、前回の前記第1の電圧指令値および前記第2の電圧指令値を保持する、請求項10または11に記載の無停電電源システム。
- 前記スレーブ制御部は、前記チェック回路において前記通信エラーが所定期間継続して検知された場合には、自装置を前記無停電電源システムから解列させる、請求項12に記載の無停電電源システム。
- 前記スレーブ制御部は、自装置が故障した場合に、前記コンバータおよび前記インバータの運転を停止する、請求項1から13のいずれか1項に記載の無停電電源システム。
- 前記スレーブ制御部は、自装置が故障した場合に、前記コンバータおよび前記インバータの運転を停止するとともに、故障検出信号を前記マスタ制御部へ送信し、
前記マスタ制御部は、前記複数の無停電電源装置から故障した無停電電源装置を除外した他の無停電電源装置の分担電流に基づいて、前記第2の目標値を決定する、請求項3または4に記載の無停電電源システム。 - 前記マスタ制御部から各前記複数の無停電電源装置の前記スレーブ制御部に制御電源を供給するための電力ケーブルをさらに備える、請求項1から15のいずれか1項に記載の無停電電源システム。
- 前記マスタ制御部と前記複数の無停電電源装置とは別体とされる、請求項1から16のいずれか1項に記載の無停電電源システム。
- 前記マスタ制御部は、前記複数の無停電電源装置のうちのいずれか1つの無停電電源装置の前記スレーブ制御部と一体化される、請求項1から16のいずれか1項に記載の無停電電源システム。
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