JP7413305B2 - 無停電電源システム - Google Patents

Description

本発明は、無停電電源システムに関する。

例えば特開２０１０－１６６６５４号公報（特許文献１）には、負荷に対して並列接続される複数の無停電電源装置と、制御装置とを備えた無停電電源システムが開示されている。特許文献１では、制御装置は、負荷電流を供給するために少なくとも必要な無停電電源装置の運転台数を求め、その運転台数の無停電源装置を運転するように構成されている。低負荷時には、複数の無停電電源装置の一部を停止状態にすることにより、運転状態の各無停電電源装置の負荷率を上昇させることができる。その結果、システム全体の運転効率を向上させることができる。

特開２０１０－１６６６５４号公報

大容量の無停電電源システムでは、特許文献１のように複数の無停電電源装置を並列に接続することによって冗長化を図ることにより、何れかの無停電電源装置の故障や点検時においても残りの無停電電源装置によって負荷への電力供給を継続することができる。

一方、中小容量の無停電電源システムは、単一の無停電電源装置により構成される場合が多い。そのため、この単一の無停電電源装置に、モジュール単位で冗長化を図るモジュール型無停電電源装置を採用する構成が提案されている。モジュール型無停電電源装置は、複数の電力変換モジュール（パワーモジュールとも称する）を並列接続することにより、装置内部に電力変換モジュールの並列回路を有している。無停電電源装置による電源供給にＮ台のモジュールが必要な場合、（Ｎ＋１）台のモジュールを実装して冗長化を図ることにより、電源品質を向上させることができる。

上述した特許文献１に記載の無停電電源システムにおいて、無停電電源装置の各々にモジュール型無停電電源装置を適用すれば、各無停電電源装置内で冗長化が実現されるため、並列接続する無停電電源装置の台数を減らすことができ、結果的にシステム全体の小型化を図ることができる。

その一方で、負荷の容量に応じた運転台数の電力変換モジュールを運転させる場合には、各無停電電源装置において電力変換モジュールごとに運転状態にするか停止状態にするかを判定することが必要となり、電力変換モジュールの運転台数の制御が複雑化することが懸念される。

また、上記運転台数の制御によって、無停電電源システムに含まれる複数の電力変換モジュールのうちの一部の電力変換モジュールのみが連続運転されると、当該電力変換モジュールの劣化が促進されることが懸念される。さらに、電力変換モジュールが故障しているか否かは実際に運転してみないと分からないため、長時間停止状態にされている間に故障した電力変換モジュールが発生した場合、故障の発見が遅くなることが懸念される。

それゆえに、この発明の主たる目的は、高効率かつ高信頼性を実現可能な無停電電源システムを提供することである。

この発明に係る無停電電源システムは、負荷に対して並列接続される複数の無停電電源装置と、複数の無停電電源装置を制御する制御装置とを備える。各無停電電源装置は、交流電源から供給される交流電力を受ける入力端子と、負荷に接続される出力端子と、入力端子と出力端子との間に並列接続される複数の電力変換モジュールとを含む。制御装置は、各無停電電源装置の各電力変換モジュールから、電力変換モジュールの運転情報を受信する通信部と、負荷電流を供給するために必要な電力変換モジュールの適正運転台数を求める演算部と、各無停電電源装置の各電力変換モジュールを運転状態にするか停止状態にするかを判定する制御部とを含む。運転情報は、停止状態の電力変換モジュールの連続停止時間と、運転状態の電力変換モジュールの連続運転時間とを含む。制御部は、演算部により求められた適正運転台数に基づいて、複数の無停電電源装置における電力変換モジュールの運転台数の組合せを示す適正運転パターンを求める。制御部は、適正運転パターンと各電力変換モジュールの運転情報とに基づいて、各電力変換モジュールを運転状態にするか停止状態にするかを判定する。制御部は、その判定結果を通信部を介して各無停電電源装置の各電力変換モジュールに送信する。

この発明によれば、高効率かつ高信頼性を実現可能な無停電電源システムを提供することができる。

実施の形態１に係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る。 図１に示したモジュールの構成を示す回路ブロック図である。 図２に示したモジュールの負荷率と効率との関係を示す図である。 実施の形態１に係る無停電電源システムの制御構成を示すブロック図である。 演算部の動作を示す図である。 適正運転パターンを示すテーブルの一例を示す図である。 図４に示した制御装置の動作を示すフローチャートである。 図７に示した制御装置の動作の第１の例を示す図である。 図７に示した制御装置の動作の第２の例を示す図である。 実施の形態２に係る無停電電源システムの制御構成を示すブロック図である。 図１０に示した制御装置の動作を示すフローチャートである。 実施の形態３に係る無停電電源システムにおける制御装置の動作を示すフローチャートである。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則的に繰返さないものとする。

［実施の形態１］
図１は、実施の形態１に係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る。

図１を参照して、実施の形態１に係る無停電電源システム１００は、複数の無停電電源装置（ＵＰＳ）Ｕ１～Ｕｎ（ｎは２以上の整数）と、複数のバッテリＢ１～Ｂｎと、通信線１０と、制御装置４０とを備える。以下の説明では、無停電電源装置Ｕ１～Ｕｎを包括的に「無停電電源装置Ｕ」と称し、バッテリＢ１～Ｂｎを包括的に「バッテリＢ」と称する場合がある。

各無停電電源装置Ｕは、入力端子Ｔ１と、バッテリ端子Ｔ２と、出力端子Ｔ３とを有する。入力端子Ｔ１は、商用交流電源３０から供給される商用周波数の交流電圧を受ける。バッテリＢ１～Ｂｎは、無停電電源装置Ｕ１～Ｕｎのバッテリ端子Ｔ２にそれぞれ接続される。無停電電源装置Ｕ１～Ｕｎの出力端子Ｔ３はともに負荷３１に接続される。負荷３１は、無停電電源装置Ｕ１～Ｕｎから供給される交流電力によって駆動される。各無停電電源装置Ｕは、他の各無停電電源装置Ｕおよび制御装置４０と通信線１０によって互いに接続されている。

各無停電電源装置Ｕは、複数のパワーモジュールＭ１～Ｍｍ（ｍは２以上の整数）と、バイパスモジュールＢＰとをさらに有する。各パワーモジュールＭ１～Ｍｍは、コンバータおよびインバータを有する電力変換モジュールである。以下の説明では、パワーモジュールＭ１～Ｍｍを包括的に「モジュールＭ」を称する場合がある。各モジュールＭは、入力端子Ｔ１１と、バッテリ端子Ｔ１２と、出力端子Ｔ１３とを有する。

バイパスモジュールＢＰは、入力端子Ｔ２１と、出力端子Ｔ２２と、図示しないバイパススイッチとを有する。バイパススイッチは入力端子Ｔ２１と出力端子Ｔ２２との間に接続される。

モジュールＭ１～Ｍｍの入力端子Ｔ１１およびバイパスモジュールＢＰの入力端子Ｔ２１はともに入力端子Ｔ１に接続される。モジュールＭ１～Ｍｍのバッテリ端子Ｔ１２はともにバッテリ端子Ｔ２に接続される。モジュールＭ１～Ｍｍの出力端子Ｔ１３およびバイパスモジュールＢＰの出力端子Ｔ１３はともに出力端子Ｔ３に接続される。すなわち、各無停電電源装置Ｕにおいて、モジュールＭ１～ＭｍおよびバイパスモジュールＢＰは、入力端子Ｔ１と出力端子Ｔ３との間に並列に接続されている。

このような無停電電源装置Ｕは、「モジュール型無停電電源装置」と称される。モジュール型無停電電源装置は、無停電電源装置の容量に応じた台数のモジュールの並列回路を内部に構築している。無停電電源装置による電源供給にＮ台のモジュールが必要な場合、（Ｎ＋１）台のモジュールを実装し、冗長化を図ることにより、電源品質を向上させることができる。このように単一の無停電電源装置においてモジュール単位で冗長化を図る方式は、「ホットスワップ方式」とも称される。ホットスワップ方式とは、無停電電源装置の運用中にモジュールを停止し、当該モジュールを引出および挿入可能な構造を意味する。これによると、モジュールの故障や点検時に無停電電源装置による給電を継続した状態でモジュールを交換することができる。

図２は、図１に示したモジュールＭの構成を示す回路ブロック図である。図２に示すように、モジュールＭは、入力端子Ｔ１１、バッテリ端子Ｔ１２および出力端子Ｔ１３に加え、スイッチＳＷ１～ＳＷ３、電流検出器ＣＤ１，ＣＤ２、コンデンサＣ１，Ｃ２，３、リアクトルＬ１，Ｌ２、コンバータ１、直流ライン２、抵抗素子４、双方向チョッパ５、インバータ６、および制御回路７を有する。

入力端子Ｔ１１は、入力端子Ｔ１を介して商用交流電源３０から商用周波数の交流電圧を受ける。商用周波数の交流入力電圧（入力端子Ｔ１１の電圧）ＶＩの瞬時値は、制御回路７によって検出される。制御回路７は、例えば、交流入力電圧ＶＩが下限値よりも高い場合には、商用交流電源３０から交流入力電圧ＶＩが正常に供給されていると判定し、交流入力電圧ＶＩが下限値よりも低下した場合には商用交流電源３０の停電が発生したと判定する。また、制御回路７は、交流入力電圧ＶＩに同期してコンバータ１およびインバータ６を制御する。

スイッチＳＷ１の第１端子は入力端子Ｔ１１に接続され、第２端子はリアクトルＬ１を介してコンバータ１の入力ノードに接続される。コンデンサＣ１は、スイッチＳＷ１の第２端子に接続される。スイッチＳＷ１は、対応するモジュールＭの使用時にオンされ、例えばモジュールＭのメンテナンス時にオフされる。

コンデンサＣ１およびリアクトルＬ１は、交流フィルタＦ１を構成する。交流フィルタＦ１は、低域通過フィルタであり、商用交流電源３０からコンバータ１に商用周波数の交流電流を流し、コンバータ１で発生するスイッチング周波数の信号が商用交流電源３０側に流れることを防止する。電流検出器ＣＤ１は、商用交流電源３０から入力端子Ｔ１１を介してモジュールＭに流入する電流Ｉ１を検出し、その検出値を示す信号φＩ１を制御回路７に与える。

コンバータ１は、制御回路７によって制御され、入力端子Ｔ１１から交流電力が供給されている場合（商用交流電源３０の健全時）には、供給される交流電力を直流電力に変換して直流ライン２に出力する。交流電力の供給が停止された場合（商用交流電源３０の停電時）には、コンバータ１の運転は停止される。コンバータ１および交流フィルタＦ１は、交流電力を直流電力に変換する順変換器を構成する。

直流ライン２は、コンバータ１、双方向チョッパ５およびインバータ６に接続される。直流ライン２に現れる直流電圧ＶＤＣは制御回路７によって検出される。制御回路７は、モジュールＭの使用時には、コンバータ１の直流出力電圧ＶＤＣが参照電圧ＶＤＣｒになるようにコンバータ１を制御する。

コンデンサ３は、直流ライン２に接続され、直流ライン２の直流電圧ＶＤＣを平滑化および安定化させる。抵抗素子４は、コンデンサ３に並列接続される。抵抗素子４は、モジュールＭが故障した場合に直流電圧ＶＤＣを低下させ、無停電電源システム１００の使用者を保護するために設けられている。抵抗素子４の抵抗値は、コンバータ１の運転が停止された場合に、コンデンサ３の端子間電圧ＶＤＣを短時間で０Ｖに低下させることが可能な値に設定されている。

双方向チョッパ５の高電圧側ノードは直流ライン２に接続され、その低電圧側ノードはスイッチＳＷ２を介してバッテリ端子Ｔ１２に接続されている。双方向チョッパ５は、制御回路７によって制御され、商用交流電源３０の健全時には、コンバータ１によって生成された直流電力をバッテリＢに蓄え、商用交流電源３０の停電時には、バッテリＢの直流電力をインバータ６に供給する。スイッチＳＷ２は、モジュールＭの使用時にオンされ、例えばバッテリＢのメンテナンス時にオフされる。

バッテリＢの端子間電圧（バッテリ端子Ｔ１２の電圧）ＶＢの瞬時値は、制御回路７によって検出される。制御回路７は、商用交流電源３０の健全時には、バッテリＢの端子間電圧ＶＢが参照電圧ＶＢｒになるように双方向チョッパ５を制御し、商用交流電源３０の停電時には、直流ライン２の直流電圧ＶＤＣが参照電圧ＶＤＣｒになるように双方向チョッパ５を制御する。

インバータ６は、制御回路７によって制御され、商用交流電源３０の健全時には、コンバータ１によって生成された直流電力を商用周波数の交流電力に変換し、商用交流電源３０の停電時には、バッテリＢから双方向チョッパ５を介して供給される直流電力を商用周波数の交流電力に変換する。

リアクトルＬ２の第１端子はインバータ６の出力ノードに接続され、第２端子はスイッチＳＷ３を介して出力端子Ｔ３に接続される。コンデンサＣ２は、リアクトルＬ２の第２端子に接続される。コンデンサＣ２およびリアクトルＬ２は、交流フィルタＦ２を構成する。

交流フィルタＦ２は、低域通過フィルタであり、インバータ６から負荷３１側に商用周波数の交流電流を流し、インバータ６で発生するスイッチング周波数の信号が負荷３１側に通過することを防止する。換言すると、交流フィルタＦ２は、インバータ６から出力される矩形波状の電圧を正弦波状の電圧に変換する。インバータ６および交流フィルタＦ２は、直流電力を交流電力に変換する逆変換器を構成する。

リアクトルＬ２の第２端子に現れる交流出力電圧ＶＯの瞬時値は、制御回路７によって検出される。電流検出器ＣＤ２は、モジュールＭから出力端子Ｔ１３を介して負荷３１に流れる電流Ｉ２を検出し、その検出値を示す信号φＩ２を制御回路７に与える。

スイッチＳＷ３は、制御回路７によって制御される。制御回路７は、対応するモジュールＭを運転状態にする場合にはスイッチＳＷ３をオンし、対応するモジュールＭを停止状態にする場合にはスイッチＳＷ３をオフする。

制御回路７は、他の各モジュールＭの制御回路７および制御装置４０と通信線１０によって互いに接続されており、他の各モジュールＭの制御回路７および制御装置４０と情報の授受を行う。制御回路７は、交流入力電圧ＶＩ、直流電圧ＶＤＣ、バッテリＢの端子間電圧ＶＢ、交流出力電流ＩＯおよび交流出力電圧ＶＯなどに基づいて、対応するモジュールＭを制御する。すなわち、制御回路７は、交流入力電圧ＶＩの検出値に基づいて停電が発生したか否かを検出し、交流入力電圧ＶＩの位相に同期してコンバータ１およびインバータ６を制御する。

図１に戻って、電流検出器３２は、無停電電源システム１００から負荷３１に流れる負荷電流ＩＬを検出し、その検出値を示す信号φＩＬを制御装置４０に与える。

制御装置４０は、無停電電源システム１００に含まれる複数の制御回路７との間で情報を授受することにより、複数の無停電電源装置Ｕ１～Ｕｎの各々に含まれる複数のモジュールＭ１～Ｍｍの運転を統括制御する。

具体的には、各モジュールＭの制御回路７は、自己が属するモジュールＭの状態を示す運転情報を生成し、生成した運転情報を通信線１０を経由して制御装置４０へ送信する。この運転情報には、モジュールＭが現在、運転状態であるか停止状態であるかを示す情報、ならびに、モジュールＭの連続運転時間、連続停止時間および積算運転時間を示す情報などが含まれる。連続運転時間とは、運転状態であるモジュールＭについて、直近にモジュールＭを起動した時点から現在までの運転時間に相当する。連続停止時間とは、停止状態であるモジュールＭについて、直近にモジュールＭの運転を停止した時点から現在までの停止時間に相当する。積算運転時間とは、モジュールＭが無停電電源装置Ｕに実装された時点から現在までの運転時間の積算値に相当する。連続運転時間、連続停止時間および積算運転時間は、制御回路７に内蔵されるタイマにより計測することができる。

制御装置４０は、電流検出器３２の検出結果に基づいて、負荷電流ＩＬを供給するために必要なモジュールＭの適正運転台数Ｎｒを求める。制御装置４０はさらに、求めた適正運転台数Ｎｒに基づいて適正運転パターンを求める。運転パターンとは、複数の無停電電源装置Ｕ１～ＵｎのモジュールＭの運転台数の組合せを特定したものである。適正運転パターンは、適正運転台数ＮｒのモジュールＭを運転するのに適正な運転パターンに相当する。

制御装置４０は、現在の運転台数Ｎｃと、適正運転台数Ｎｒと、適正運転パターンと、複数の制御回路７から受信した複数のモジュールＭの運転情報とに基づいて、各無停電電源装置Ｕの各モジュールＭを運転状態および停止状態のうちの何れの状態にするかを判定する。この判定方法については後述する。

制御装置４０は、運転状態にすると判定したモジュールＭに対する運転を指示するための運転指令と、停止状態にすると判定したモジュールＭに対する停止を指示するための停止指令とを生成する。制御装置４０は、生成した運転指令および停止指令を、通信線１０を経由して、対応するモジュールＭの制御回路７（図２）に送信する。

運転指令を受信した制御回路７は、自己のモジュールＭのコンバータ１およびインバータ６を運転し、スイッチＳＷ３をオンする。一方、停止指令を受信した制御回路７は、自己が属するモジュールＭのコンバータ１およびインバータ６の運転を停止し、スイッチＳＷ３をオフする。

ここで、モジュールＭの運転台数を制御する理由について説明する。図３は、図２に示したモジュールＭの負荷率と効率との関係を示す図である。図３において、負荷率が２０～１００％である場合には９５％以上の高い効率を得ることができるは、負荷率が２０％よりも低くなると、効率が急に低下することが分かる。

Ｐ台のモジュールＭを並列運転している場合、負荷電流ＩＬがＰ台のモジュールＭに均等に分担され、各モジュールＭの分担電流ＩＤはＩＤ＝ＩＬ／Ｐとなる。Ｐ台のモジュールＭが並列運転している場合において、各モジュールＭの負荷率が２０％以下になり、効率が低いときには、Ｑ台（Ｑ＜Ｐ）のモジュールＭの運転を停止することにより、各モジュールＭの分担電流ＩＤ＝ＩＬ／（Ｐ－Ｑ）を大きくし、各モジュールＭの効率を大きくすることができる。例えば、４台のモジュールＭを並列運転しており、負荷率が２０％である場合、２台のモジュールＭの運転を停止することにより、負荷率を４０％にし、効率を高めることができる。

したがって、効率の良い負荷率になるように、例えば図３では負荷率が３０～６０％になるようにモジュールＭの運転台数を制御することにより、無停電電源システム１００全体の効率を向上させることができる。

次に、複数のモジュールＭの運転パターンを制御する理由について説明する。

従来の無停電電源システムでは、システム容量の電源供給にＮ台の無停電電源装置が必要な場合に（Ｎ＋１）台の無停電電源装置を設置する、並列冗長システムを採用することにより、無停電電源装置１台の故障や点検時においても、残りの健全な無停電電源装置によって給電を継続することができる。その一方で、冗長性のために余分に１台の無停電電源装置を設置するため、システム構成が大型になることが懸念される。

実施の形態１に係る無停電電源システム１００において、複数の無停電電源装置Ｕ１～Ｕｎの各々は、ホットスワップ方式のモジュール型無停電電源装置により構成されている。すなわち、各無停電電源装置Ｕは、モジュールＭ単位で冗長化が図られている。これによると、モジュールＭの故障や点検時でも無停電電源装置Ｕは給電を継続できるため、上述した従来の並列冗長システムのように、（Ｎ＋１）台の無停電電源装置を設置することが不要となる。この無停電電源システム１００において冗長性を確保するためには、複数の無停電電源装置Ｕ１～Ｕｎが並列運転しながら負荷３１に給電することが望ましい。

そこで、実施の形態１に係る無停電電源システム１００では、適正運転台数ＮｒのモジュールＭを複数の無停電電源装置Ｕ１～Ｕｎが分担して運転するように、無停電電源装置Ｕごとの運転台数を定めた適正運転パターンを求める。これによると、無停電電源システム１００全体の効率の向上させるとともに、信頼性を高めることができる。

図４は、実施の形態１に係る無停電電源システム１００の制御構成を示すブロック図である。図４には、制御装置４０、および制御回路７のうちのコンバータ１、インバータ６およびスイッチＳＷ３の制御に関連する部分の構成が示される。

図４を参照して、制御装置４０は、通信部４１、制御部４２、記憶部４３および演算部４４を有する。制御回路７は、制御部８、通信部９およびタイマ１２を有する。通信部４１と、各無停電電源装置Ｕの各モジュールＭの通信部９とは通信線１０を介して接続されている。

各モジュールＭにおいて、制御部８は、制御装置４０からの運転指令を通信部９を介して受信したときには、コンバータ１およびインバータ６を運転し、スイッチＳＷ３をオンする。このとき、制御部８は、交流入力電圧ＶＩ、交流入力電流Ｉ１および直流電圧ＶＤＣに基づき、コンバータ１の直流出力電圧ＶＤＣが参照電圧ＶＤＣｒになるようにコンバータ１を制御する。また、制御部８は、交流入力電圧ＶＩ、交流出力電圧ＶＯおよび交流出力電流Ｉ２に基づき、交流入力電圧ＶＩに同期してインバータ６を制御し、商用周波数の交流電圧ＶＯを生成する。また、制御部８は、電流検出器３２の出力信号φＩＬに基づき、負荷電流ＩＬを現在の運転台数Ｎｃで除することにより、自己のモジュールＭの分担電流ＩＤを求め、インバータ６の出力電流Ｉ２が分担電流ＩＤになるように、コンバータ１およびインバータ６を制御する。

また、制御部８は、交流入力電圧ＶＩが正常に供給されているか否かを判定する。制御部８は、交流入力電圧ＶＩが下限値よりも低い場合には、交流入力電圧ＶＩが正常に供給されておらず、停電が発生したと判定し、コンバータ１の運転を停止する。さらに、制御部８は、直流電圧ＶＤＣが下限値よりも低下した場合には、バッテリＢの直流電力が下限値よりも低下したと判定し、インバータ６の運転を停止し、スイッチＳＷ３をオフする。

タイマ１２は、自己のモジュールＭが運転状態にされた時間（運転時間）および停止状態にされた時間（停止時間）を計測する。具体的には、タイマ１２は、運転状態であるモジュールＭについての連続運転時間、および停止状態であるモジュールＭについての連続停止時間を計測する。なお、連続運転時間は、モジュールＭが運転状態から停止状態になると、初期値０にクリアされる。連続停止時間は、モジュールＭが停止状態から運転状態になると、初期値０にクリアされる。

タイマ１２はさらに、モジュールＭが無停電電源装置Ｕに実装された時点から現在までの運転時間の計測値を積算することにより積算運転時間を算出する。制御部８は、タイマ１２の計測値に基づいた連続運転時間、連続停止時間および積算運転時間を含む運転情報を、通信部９から通信線１０を経由して制御装置４０に送信する。

制御装置４０において、制御部４２は、通信部４１を経由して各モジュールＭの運転情報（連続運転時間、連続停止時間および積算運転時間）を受信する。

演算部４４は、電流検出器３２の出力信号φＩＬを受信する。演算部４４は、出力信号φＩＬが示す負荷電流ＩＬに基づいて適正運転台数Ｎｒを求める。演算部４４は、求めた適正運転台数Ｎｒを制御部４２に出力する。

図５は、演算部４４の動作を示す図である。図５の横軸は負荷３１の容量（ＶＡ）を示し、縦軸は適正運転台数Ｎｒを示している。負荷３１の容量は負荷電流ＩＬに電源電圧を乗算することにより求めることができる。図５には、１台のモジュールＭの容量が１００ｋＶＡである場合の負荷３１の容量と適正運転台数Ｎｒとの関係が例示されている。図５の例では、負荷３１の容量が１００ｋＶＡ以上２００ｋＶＡ未満であるときの適正運転台数ＮｒはＮｒ＝２であり、負荷３１の容量が２００ｋＶＡ以上３００ｋＶＡ未満であるときの適正運転台数ＮｒはＮｒ＝３である。このように負荷３１の容量に応じて適正運転台数ＮｒのモジュールＭを運転することにより、無停電電源システム１００全体の効率を高めることができる。

記憶部４３には、適正運転パターンを示すテーブルが格納されている。図６は、適正運転パターンを示すテーブルの一例を示す図である。図６には、無停電電源システム１００におけるｎ，ｍをそれぞれｎ＝３，ｍ＝４とした場合の適正運転台数Ｎｒに対する適正運転パターンが示されている。すなわち、図６は、無停電電源システム１００は３台の無停電電源装置Ｕ１～Ｕ３を有しており、３台の無停電電源装置Ｕ１～Ｕ３の各々は４台のモジュールＭ１～Ｍ４を有している場合の適正運転パターンを示している。

図６のテーブルでは、適正運転台数Ｎｒごとに、３台の無停電電源装置ＵにおけるモジュールＭの運転台数の組合せが設定されている。なお、当該組合せは、３台の無停電電源装置Ｕ１～Ｕ３におけるモジュールＭの運転台数の分担を示したものであり、どの無停電電源装置Ｕが何台のモジュールＭを運転させるかを設定したものではない。例えば、適正運転台数Ｎｒ＝４のときの適正運転パターンは、３台の無停電電源装置Ｕ１～Ｕ３のうちの何れか１台の無停電電源装置Ｕが２台のモジュールＭを運転させ、かつ、残り２台の無停電電源装置Ｕの各々が１台のモジュールＭを運転させるように設定されている。

制御部４２は、記憶部４３に格納されるテーブルを参照することにより、適正運転台数Ｎｒに基づいて適正運転パターンを求める。制御部４２は、求めた適正運転パターンと、複数の制御回路７から受信した複数のモジュールＭの運転情報とに基づいて、各無停電電源装置Ｕの各モジュールＭを運転状態および停止状態のうちの何れの状態にするかを判定する。

図７は、図４に示した制御装置４０の動作を示すフローチャートである。図７のフローチャートは、所定周期で繰り返し実行される。制御装置４０が動作するときには、無停電電源システム１００の電源がオンされ、無停電電源装置Ｕ１～Ｕｎの各々において所定台数のモジュールＭが運転状態にされているものとする。

図７を参照して、制御装置４０は、ステップＳ０１により、電流検出器３２の出力信号φＩＬに基づいて負荷電流ＩＬを検出する。制御装置４０は、ステップＳ０２では、ステップＳ０２で検出した負荷電流ＩＬに基づいて、負荷３１を運転するために必要な適正運転台数Ｎｒを求める。具体的には、制御装置４０は、負荷電流ＩＬから負荷３１の容量を算出し、算出した負荷３１の容量に基づいて、図５に示した負荷３１の容量と適正運転台数Ｎｒとの関係を参照することにより、適正運転台数Ｎｒを求める。

ステップＳ０３により、制御装置４０は、ステップＳ０２で求めた適正運転台数Ｎｒに基づいて、適正運転パターンを求める。具体的には、制御装置４０は、記憶部４３に記憶されるマップ（図６参照）を参照することにより、適正運転台数Ｎｒに対応する適正運転パターンを求める。ｎ＝３，ｍ＝４である場合、適正運転パターンは、３台の無停電電源装置Ｕ１～Ｕ３におけるモジュールＭの運転台数の組合せを示している。

制御装置４０は、ステップＳ０４により、各無停電電源装置Ｕに含まれる４台のモジュールＭ１～Ｍ４から通信線１０を経由して各モジュールＭの運転情報を取得する。運転情報は、モジュールＭの連続運転時間、連続停止時間および積算運転時間を含む。

ステップＳ０５では、制御装置４０は、現在のモジュールＭの運転台数（現運転台数とも称する）Ｎｃと、ステップＳ０２で求めた適正運転台数Ｎｒとを比較する。適正運転台数Ｎｒが現在の運転台数Ｎｃよりも大きい場合、すなわち、負荷３１の容量の増加によって適正運転台数Ｎｒが増加した場合（Ｓ０５のＹＥＳ判定時）、制御装置４０は、ステップＳ０６により、停止状態のモジュールＭのうち連続停止時間が最大であるモジュールＭを起動する。具体的には、制御装置４０は、最大連続停止時間のモジュールＭに対する運転指令を生成し、生成した運転指令を当該モジュールＭの制御回路７に送信する。制御回路７は、運転指令を受信すると、自己のモジュールＭのコンバータ１およびインバータ６を運転するとともにスイッチＳＷ３をオンする。この結果、現在の運転台数Ｎｃは１台増加する。

ステップＳ０７では、制御装置４０は、現在の運転台数Ｎｃと適正運転台数Ｎｒとを比較する。現在の運転台数Ｎｃと適正運転台数Ｎｒとが一致しない場合（Ｓ０７のＮＯ判定時）、制御装置４０は、ステップＳ０６に戻り、停止状態のモジュールＭのうち連続停止時間が最大であるモジュールＭを起動する。制御装置４０からの運転指令を受けて最大連続停止時間のモジュールＭが運転状態になると、制御装置４０は、ステップＳ０７にて、再び現在の運転台数Ｎｃと適正運転台数Ｎｒとを比較する。制御装置４０は、現在の運転台数Ｎｃが適正運転台数Ｎｒに一致するまでステップＳ０６，Ｓ０７の処理を繰り返し実行する。このようにステップＳ０６，Ｓ０７の処理を繰り返し実行することにより、現在の運転台数Ｎｃが適正運転台数Ｎｒに一致するまで、連続停止時間が最大のモジュールＭから順番に起動されて運転状態とされる。

ステップＳ０５に戻って、適正運転台数Ｎｒが現在の運転台数Ｎｃよりも小さい場合、すなわち、負荷３１の容量の減少によって適正運転台数Ｎｒが減少した場合（Ｓ０８のＹＥＳ判定時）、制御装置４０は、ステップＳ０９により、運転状態のモジュールＭのうち連続運転時間が最大であるモジュールＭの運転を停止する。具体的には、制御装置４０は、最大連続運転時間のモジュールＭに対する停止指令を生成し、生成した停止指令を当該モジュールＭの制御回路７に送信する。制御回路７は、停止指令を受信すると、自己のモジュールＭのコンバータ１およびインバータ６の運転を停止するとともにスイッチＳＷ３をオフする。この結果、現在の運転台数Ｎｃは１台減少する。

ステップＳ１０では、制御装置４０は、現在の運転台数Ｎｃと適正運転台数Ｎｒとを比較する。現在の運転台数Ｎｃと適正運転台数Ｎｒとが一致しない場合（Ｓ１０のＮＯ判定時）、制御装置４０は、ステップＳ０９に戻り、運転状態のモジュールＭのうち連続運転時間が最大であるモジュールＭの運転を停止する。制御装置４０からの停止指令を受けて最大連続運転時間のモジュールＭが停止状態になると、制御装置４０は、ステップＳ１０にて、再び現在の運転台数Ｎｃと適正運転台数Ｎｒとを比較する。制御装置４０は、現在の運転台数Ｎｃが適正運転台数Ｎｒに一致するまでステップＳ０９，Ｓ１０の処理を繰り返し実行する。このようにステップＳ０９，Ｓ１０の処理を繰り返し実行することにより、現在の運転台数Ｎｃが適正運転台数Ｎｒに一致するまで、連続運転時間が最大のモジュールＭから順番に運転が停止されて停止状態とされる。

現在の運転台数が適正運転台数Ｎｒに一致すると（Ｓ０７またはＳ１０のＹＥＳ判定時）、制御装置４０は、ステップＳ１１において、現在の運転パターン（現運転パターンとも称する）とステップＳ０３で求めた適正運転パターンとを比較する。ステップＳ１１では、制御装置４０は、現在の無停電電源装置Ｕ１～ＵｎにおけるモジュールＭの運転台数の組合せと、適正運転パターンが示す無停電電源装置Ｕ１～ＵｎにおけるモジュールＭの運転台数の組合せとを比較する。例えば、ｎ＝３，ｍ＝４であり、かつ適正運転台数Ｎｒ＝４である場合、図６に示すように、適正運転パターンは、１台の無停電電源装置Ｕが２台のモジュールＭを運転させ、かつ、残り２台の無停電電源装置Ｕの各々が１台のモジュールＭを運転させるように設定されている。制御装置４０は、３台の無停電電源装置Ｕ１～Ｕ３の各々のモジュールＭの運転台数の組合せがこの設定に一致しているか否かを判定する。現在の運転パターンが適正運転パターンに一致している場合（Ｓ１１のＹＥＳ判定時）、制御装置４０は処理を終了する。

一方、現在の運転パターンが適正運転パターンに一致していない場合（Ｓ１１のＮＯ判定時）には、制御装置４０は、現在の運転パターンが適正運転パターンに一致するように、運転状態にするモジュールＭを変更する。具体的には、制御装置４０は、ステップＳ１２において、停止状態のモジュールＭのうち連続停止時間が最大であるモジュールＭを起動する。具体的には、制御装置４０は、最大連続停止時間のモジュールＭに対する運転指令を生成し、生成した運転指令を当該モジュールＭの制御回路７に送信する。制御回路７は、運転指令を受信すると、自己のモジュールＭのコンバータ１およびインバータ６を運転するとともにスイッチＳＷ３をオンする。この結果、現在の運転台数Ｎｃは適正運転台数Ｎｒから１台だけ増加する。

ステップＳ１２により最大連続停止時間のモジュールＭが運転状態になると、制御装置４０は、ステップＳ１３において、運転状態のモジュールＭのうち連続運転時間が最大であるモジュールＭの運転を停止する。具体的には、制御装置４０は、最大連続運転時間のモジュールＭに対する停止指令を生成し、生成した停止指令を当該モジュールＭの制御回路７に送信する。制御回路７は、停止指令を受信すると、自己のモジュールＭのコンバータ１およびインバータ６の運転を停止するとともにスイッチＳＷ３をオフする。この結果、現在の運転台数Ｎｃは１台減少して適正運転台数Ｎｒに一致する。

ステップＳ１２，Ｓ１３の処理によって運転状態のモジュールＭが変更されると、制御装置４０は、ステップＳ１１に戻り、現在の運転パターンと適正運転パターンとを比較する。現在の運転パターンが適正運転パターンに一致していれば（Ｓ１１のＹＥＳ判定時）、制御装置４０は処理を終了する。一方、現在の運転パターンが適正運転パターンに一致していなければ（Ｓ１１のＮＯ判定時）、再びステップＳ１２，Ｓ１３の処理を実行することにより、運転状態のモジュールＭを変更する。制御装置４０は、ステップＳ１１～Ｓ１３の処理を繰り返し実行することにより、現在の運転パターンを適正運転パターンに一致させる。

図８は、図７に示した制御装置４０の動作の第１の例を示す図である。図８では、ｎ＝３，ｍ＝４である場合の制御装置４０の動作を説明する。

図８（Ａ）は、現在の運転台数Ｎｃおよび現在の運転パターンを示している。現在の運転台数Ｎｃは５台である。図中に白丸で示すように、無停電電源装置Ｕ１では、２台のモジュールＭ１，Ｍ３が運転状態である。無停電電源装置Ｕ２では、１台のモジュールＭ４が運転状態である。無停電電源装置Ｕ３では、２台のモジュールＭ１，Ｍ２が運転状態である。すなわち、現在の運転パターンは、２台の無停電電源装置ＵにおけるモジュールＭの運転台数が２台であり、１台の無停電電源装置ＵにおけるモジュールＭの運転台数が１台である。現在の運転パターンは、図６に示される適正運転台数Ｎｒ＝５のときの適正運転パターンに一致している。

次に、図８（Ａ）の状態において、負荷３１の容量の増加によって適正運転台数Ｎｒが５台から８台に増加した場合を想定する。

この場合、図７のステップＳ０６，Ｓ０７の処理が実行されることにより、停止状態のモジュールＭのうち、連続停止時間が最大のものから順番に３台のモジュールＭが起動される。その結果、図中に黒丸で示すように、無停電電源装置Ｕ１のモジュールＭ２，Ｍ４と、無停電電源装置Ｕ３のモジュールＭ３が新たに起動されて、停止状態から運転状態になる。

図８（Ｂ）では、現在の運転台数Ｎｃは５台から８台に増加している。現在の運転パターンは、１台の無停電電源装置ＵにおけるモジュールＭの運転台数が４台であり、１台の無停電電源装置ＵにおけるモジュールＭの運転台数が３台であり、１台の無停電電源装置ＵにおけるモジュールＭの運転台数が１台である。現在の運転パターンは、図６に示される適正運転台数Ｎｒ＝８のときの適正運転パターンに一致していない。したがって、図７のステップＳ１１ではＮＯ判定となり、ステップＳ１２，Ｓ１３の処理が実行されることになる。

具体的には、図８（Ｃ）に示すように、最初に、停止状態のモジュールＭのうち連続停止時間が最大のモジュールＭが起動される。図８（Ｃ）では、無停電電源装置Ｕ２のモジュールＭ２が起動されて、停止状態から運転状態になる。これにより、無停電電源装置Ｕ２におけるモジュールＭの運転台数は１台から２台に増加する。また、現在の運転台数Ｎｃは８台から９台に増加する。

次に、図８（Ｄ）に示すように、運転状態のモジュールＭのうち連続運転時間が最大のモジュールＭの運転が停止される。図８（Ｄ）では、無停電電源装置Ｕ１のモジュールＭ３の運転が停止されて、運転状態から停止状態になる。これにより、無停電電源装置Ｕ１におけるモジュールＭの運転台数は４台から３台に減少する。また、現在の運転台数Ｎｃは９台から８台に減少する。

図８（Ｄ）において、現在の運転パターンは、２台の無停電電源装置ＵにおけるモジュールＭの運転台数が３台であり、１台の無停電電源装置ＵにおけるモジュールＭの運転台数が２台である。現在の運転パターンは、図６に示される適正運転台数Ｎｒ＝８のときの適正運転パターンに一致している。

図８に示すように、負荷３１の容量が増加して適正運転台数Ｎｒが増加した場合には、制御装置４０は、現在の運転台数Ｎｃが適正運転台数Ｎｒに一致するように、停止状態のモジュールＭのうち連続停止時間が最大のモジュールＭから順番に起動する。そして、制御装置４０は、適正運転台数ＮｒのモジュールＭが運転している状態で、現在の運転パターンが適正運転パターンに一致するように、運転状態のモジュールＭを変更する。これによると、無停電電源システム１００では、適正運転台数ＮｒのモジュールＭを適正運転パターンで運転することができるため、システム全体の効率を向上させるとともに、信頼性を向上させることができる。

図９は、図７に示した制御装置４０の動作の第２の例を示す図である。図９では、図８と同様に、ｎ＝３，ｍ＝４である場合の制御装置４０の動作を説明する。

図９（Ａ）は、現在の運転台数Ｎｃおよび現在の運転パターンを示している。図９（Ａ）は図８（Ａ）と同一である。現在の運転台数Ｎｃは５台である。現在の運転パターンは、図６に示される適正運転台数Ｎｒ＝５のときの適正運転パターンに一致している。

次に、図９（Ａ）の状態において、負荷３１の容量の減少によって、適正運転台数Ｎｒが５台から３台に減少した場合を想定する。

この場合、図７のステップＳ０９，Ｓ１０の処理が実行されることにより、運転状態のモジュールＭのうち、連続運転時間が最大のものから順番に２台のモジュールＭの運転が停止される。その結果、図中に破線で示すように、無停電電源装置Ｕ２のモジュールＭ４と、無停電電源装置Ｕ３のモジュールＭ２の運転が停止されて、運転状態から停止状態になる。

図９（Ｂ）では、現在の運転台数Ｎｃは５台から３台に減少している。現在の運転パターンは、１台の無停電電源装置ＵにおけるモジュールＭの運転台数が２台であり、１台の無停電電源装置ＵにおけるモジュールＭの運転台数が１台であり、１台の無停電電源装置ＵにおけるモジュールＭの運転台数が０台である。現在の運転パターンは、図６に示される適正運転台数Ｎｒ＝３のときの適正運転パターンに一致していない。したがって、図７のステップＳ１１ではＮＯ判定となり、ステップＳ１２，Ｓ１３の処理が実行されることになる。

具体的には、図９（Ｃ）に示すように、最初に、停止状態のモジュールＭのうち連続停止時間が最大のモジュールＭが起動される。図９（Ｃ）では、無停電電源装置Ｕ２のモジュールＭ２が起動されて、停止状態から運転状態になる。これにより、無停電電源装置Ｕ２におけるモジュールＭの運転台数は０台から１台に増加する。また、現在の運転台数Ｎｃは３台から４台に増加する。

次に、図９（Ｄ）に示すように、運転状態のモジュールＭのうち連続運転時間が最大のモジュールＭの運転が停止される。図９（Ｄ）では、無停電電源装置Ｕ１のモジュールＭ３の運転が停止されて、運転状態から停止状態になる。これにより、無停電電源装置Ｕ１におけるモジュールＭの運転台数は２台から１台に減少する。また、現在の運転台数Ｎｃは４台から３台に減少する。

図９（Ｄ）において、現在の運転パターンは、各無停電電源装置ＵにおけるモジュールＭの運転台数が１台である。現在の運転パターンは、図６に示される適正運転台数Ｎｒ＝３のときの適正運転パターンに一致している。

図９に示すように、負荷３１の容量が減少して適正運転台数Ｎｒが減少した場合には、制御装置４０は、現在の運転台数Ｎｃが適正運転台数Ｎｒに一致するように、運転状態のモジュールＭのうち連続運転時間が最大のモジュールＭから順番に運転を停止する。そして、制御装置４０は、適正運転台数ＮｒのモジュールＭが運転している状態で、現在の運転パターンが適正運転パターンに一致するように、運転状態のモジュールＭを変更する。これによると、図８に示す第１の例と同様に、無停電電源システム１００では、適正運転台数ＮｒのモジュールＭを適正運転パターンで運転することができる。

さらに、図８および図９のように、各モジュールＭの連続運転時間および連続停止時間に基づいて、モジュールＭを運転状態にするか停止状態にするかを判定する構成としたことにより、一部のモジュールＭのみが連続して運転することを回避することができ、当該モジュールＭの劣化の進行を抑制することができる。また、一部のモジュールＭが運転されずに長期間放置されることを回避できるため、停止中のモジュールＭに故障が発生した場合であっても、その故障を速やかに見つけることができる。

［実施の形態２］
上述した実施の形態１では、制御装置４０は、負荷３１の容量の変化によって適正運転台数Ｎｒが変化したときに、適正運転パターンに一致するように、各無停電電源装置Ｕに含まれる複数のモジュールＭを運転状態または停止状態に制御するように構成されている。そのため、負荷３１の容量が変化せず、適正運転台数Ｎｒが一定値に維持されている場合には、一部のモジュールＭが運転状態に固定されてしまうことになる。この場合、当該一部のモジュールＭは、連続運転されるために劣化が進行することが懸念される。また、残りのモジュールＭについては、運転されずに長時間放置される間に故障が発生した場合、故障の発見が遅れることが懸念される。

そこで、実施の形態２では、制御装置４０は、適正運転台数Ｎｒが所定の閾値時間に亘って一定である場合には、各無停電電源装置Ｕにおいて運転状態のモジュールＭを変更するように構成される。このような構成とすることにより、一部のモジュールＭが連続運転され、かつ、残りのモジュールＭが運転されずに長時間放置されることを防止する。

なお、実施の形態２に係る無停電電源システム１００の構成は、図１および図２に示した実施の形態１に係る無停電電源システム１００の構成と共通するため説明を省略する。

図１０は、実施の形態２に係る無停電電源システム１００の制御構成を示すブロック図である。図１０には、制御装置４０、および制御回路７のうちのコンバータ１、インバータ６およびスイッチＳＷ３の制御に関連する部分の構成が示される。図１０の制御構成が図４の制御構成と異なる点は、制御装置４０がタイマ４５を有する点である。

タイマ４５は、負荷３１の容量が一定である時間をカウントする。具体的には、タイマ４５は、常に時間を計測し続けるタイマであり、適正運転台数Ｎｒが増加または減少した場合、または、各無停電電源装置Ｕにおいて運転状態のモジュールＭが変更された場合にカウント値が「０」にクリアされる。タイマ４５は、カウント値が「０」にされてからの時間を計測することで、適正運転台数Ｎｒが一定である時間をカウントする。

制御部４２は、タイマ４５のカウント値と予め定められた閾値とを比較する。カウント値が閾値以上になったときには、制御部４２は、各無停電電源装置Ｕにおいて、運転させるモジュールＭを変更する。

図１１は、図１０に示した制御装置４０の動作を示すフローチャートである。図１１のフローチャートは、所定周期で繰り返し実行される。図１１のフローチャートが図７のフローチャートと異なる点は、ステップＳ２０～Ｓ２６が追加されている点である。

図１１を参照して、制御装置４０は、図７と同じステップＳ０１～Ｓ０３により、負荷３１の容量に基づいて適正運転台数Ｎｒを求めるとともに、適正運転台数Ｎｒに基づいて適正運転パターンを求める。

制御装置４０は、図７と同じステップＳ０４により、各無停電電源装置Ｕの複数のモジュールＭとの間で通信を行うことにより、各モジュールＭの運転情報（連続運転時間、連続停止時間、積算運転時間など）を取得する。

制御装置４０は、ステップＳ２０により、タイマ４５のカウント値を取得する。上述したように、タイマ４５のカウント値は適正運転台数Ｎｒが一定である時間を示している。

制御装置４０は、図７と同じステップＳ０５により、現在のモジュールＭの運転台数と、ステップＳ０２で求めた適正運転台数Ｎｒとを比較する。適正運転台数Ｎｒが現在の運転台数Ｎｃよりも大きい場合、すなわち、負荷３１の容量の増加によって適正運転台数Ｎｒが増加した場合（Ｓ０５のＹＥＳ判定時）、ステップＳ２１に進み、タイマ４５はカウント値を「０」にクリアする。そして、制御装置４０は、図７と同じステップＳ０６以降の処理を実行する。

適正運転台数Ｎｒが現在の運転台数Ｎｃよりも小さい場合、すなわち、負荷３１の容量の減少によって適正運転台数Ｎｒが減少した場合（Ｓ０８のＹＥＳ判定時）には、制御装置４０は、ステップＳ２２に進み、タイマ４５はカウント値を「０」にクリアする。そして、制御装置４０は、図７と同じステップＳ０９以降の処理を実行する。

一方、適正運転台数Ｎｒが前回と同じ値である場合（Ｓ０８のＮＯ判定）には、ステップＳ２３に進み、制御装置４０は、タイマ４５のカウント値と所定の閾値とを比較する。タイマ４５のカウント値が閾値未満である場合（Ｓ２３のＮＯ判定時）、制御装置４０は処理を終了する。一方、タイマ４５のカウント値が閾値以上である場合（Ｓ２３のＹＥＳ判定時）には、制御装置４０は、ステップＳ２４により、各無停電電源装置Ｕにおいて、停止状態のモジュールＭのうち連続停止時間が最大であるモジュールＭを起動することにより、当該モジュールＭを運転状態にする。具体的には、制御装置４０は、各無停電電源装置Ｕの最大連続停止時間のモジュールＭに対する運転指令を生成し、生成した運転指令を当該モジュールＭの制御回路７に送信する。制御回路７は、運転指令を受信すると、自己のモジュールＭのコンバータ１およびインバータ６を運転するとともにスイッチＳＷ３をオンする。

次に、制御装置４０は、ステップＳ２５により、各無停電電源装置Ｕにおいて、運転状態のモジュールＭのうち連続運転時間が最大であるモジュールＭの運転を停止することにより、当該モジュールを停止状態にする。具体的には、制御装置４０は、各無停電電源装置Ｕの最大連続運転時間のモジュールＭに対する停止指令を生成し、生成した停止指令を当該モジュールＭの制御回路７に送信する。制御回路７は、停止指令を受信すると、自己のモジュールＭのコンバータ１およびインバータ６の運転を停止するとともにスイッチＳＷ３をオフする。

ステップＳ２６において、タイマ４５は、カウント値を「０」にクリアし、処理を終了する。

以上のように実施の形態２では、適正運転台数Ｎｒが一定である時間が閾値に到達した場合には、図１１のステップＳ２４，Ｓ２５の処理により、各無停電電源装置Ｕにおいて、運転状態のモジュールＭの運転が停止されるとともに、停止状態のモジュールＭが運転される。これによると、一部のモジュールＭのみが連続運転されることを防ぐことができる。その結果、モジュールＭの劣化の進行を抑制できるとともに、モジュールＭの故障を迅速に見つけることが可能となる。

なお、負荷３１の容量が常時一定である無停電電源システム１００においては、タイマ４５のカウント値が閾値に達するごとに、図１１のステップＳ２４，Ｓ２５の処理が実行されるため、運転状態のモジュールＭが定期的に変更されることになる。よって、一部のモジュールＭのみが連続運転されることを防ぐことができる。

［実施の形態３］
上述した実施の形態１では、各モジュールＭの連続運転時間および連続停止時間に基づいて、モジュールＭを運転状態にするか停止状態にするかを判定する構成について説明したが、実施の形態３では、各モジュールＭの積算運転時間に基づいて、モジュールＭを運転状態にするか停止状態にするかを判定する構成について説明する。

なお、実施の形態３に係る無停電電源システム１００の構成は、実施の形態１に係る無停電電源システム１００の構成と共通であるため説明を省略する。

図１２は、実施の形態３に係る無停電電源システム１００における制御装置４０の動作を示すフローチャートである。図１２のフローチャートは、所定周期で繰り返し実行される。図１２のフローチャートが図７のフローチャートと異なる点は、ステップＳ０６，Ｓ０９，Ｓ１２，Ｓ１３がそれぞれ、Ｓ０６Ａ，Ｓ０９Ａ，Ｓ１２Ａ，Ｓ１３Ａに置換されている点である。

図１２を参照して、制御装置４０は、図７と同じステップＳ０１～Ｓ０３により、負荷３１の容量に基づいて適正運転台数Ｎｒを求めるとともに、適正運転台数Ｎｒに基づいて適正運転パターンを求める。

制御装置４０は、図７と同じステップＳ０４により、各無停電電源装置Ｕの複数のモジュールＭとの間で通信を行うことにより、各モジュールＭの運転情報（連続運転時間、連続停止時間、積算運転時間など）を取得する。

制御装置４０は、図７と同じステップＳ０５において、現在のモジュールＭの運転台数Ｎｃと、ステップＳ０２で求めた適正運転台数Ｎｒとを比較する。適正運転台数Ｎｒが現在の運転台数Ｎｃよりも大きい場合、すなわち、適正運転台数Ｎｒが増加した場合（Ｓ０５のＹＥＳ判定時）、制御装置４０は、ステップＳ０６Ａにより、停止状態のモジュールＭのうち積算運転時間が最小であるモジュールＭを起動する。具体的には、制御装置４０は、最小積算運転時間のモジュールＭに対する運転指令を生成し、生成した運転指令を当該モジュールＭの制御回路７に送信する。制御回路７は、運転指令を受信すると、自己のモジュールＭのコンバータ１およびインバータ６を運転するとともにスイッチＳＷ３をオンする。

図７と同じステップＳ０７では、制御装置４０は、現在の運転台数Ｎｃと適正運転台数Ｎｒとを比較する。現在の運転台数Ｎｃと適正運転台数Ｎｒとが一致しない場合（Ｓ０７のＮＯ判定時）、制御装置４０は、ステップＳ０６Ａに戻り、停止状態のモジュールＭのうち積算運転時間が最小であるモジュールＭを起動する。制御装置４０からの運転指令を受けて最小積算運転時間のモジュールＭが運転状態になると、制御装置４０は、ステップＳ０７にて、再び現在の運転台数Ｎｃと適正運転台数Ｎｒとを比較する。制御装置４０は、現在の運転台数Ｎｃが適正運転台数Ｎｒに一致するまでステップＳ０６Ａ，Ｓ０７の処理を繰り返し実行する。このようにステップＳ０６Ａ，Ｓ０７の処理を繰り返し実行することにより、現在の運転台数Ｎｃが適正運転台数Ｎｒに一致するまで、停止状態のモジュールＭのうち積算運転時間が最小のモジュールＭから順番に起動されて運転状態とされる。

これに対して、適正運転台数Ｎｒが現在の運転台数Ｎｃよりも小さい場合、すなわち、適正運転台数Ｎｒが減少した場合（Ｓ０８のＹＥＳ判定時）、制御装置４０は、ステップＳ０９Ａにより、運転状態のモジュールＭのうち積算運転時間が最大であるモジュールＭの運転を停止する。具体的には、制御装置４０は、最大積算運転時間のモジュールＭに対する停止指令を生成し、生成した停止指令を当該モジュールＭの制御回路７に送信する。制御回路７は、停止指令を受信すると、自己のモジュールＭのコンバータ１およびインバータ６の運転を停止するとともにスイッチＳＷ３をオフする。

ステップＳ１０では、制御装置４０は、現在の運転台数Ｎｃと適正運転台数Ｎｒとを比較する。現在の運転台数Ｎｃと適正運転台数Ｎｒとが一致しない場合（Ｓ１０のＮＯ判定時）、制御装置４０は、ステップＳ０９Ａに戻り、運転状態のモジュールＭのうち積算運転時間が最大であるモジュールＭの運転を停止する。制御装置４０からの停止指令を受けて最大積算運転時間のモジュールＭが停止状態になると、制御装置４０は、ステップＳ１０にて、再び現在の運転台数Ｎｃと適正運転台数Ｎｒとを比較する。制御装置４０は、現在の運転台数Ｎｃが適正運転台数Ｎｒに一致するまでステップＳ０９Ａ，Ｓ１０の処理を繰り返し実行する。このようにステップＳ０９Ａ，Ｓ１０の処理を繰り返し実行することにより、現在の運転台数Ｎｃが適正運転台数Ｎｒに一致するまで、運転状態のモジュールＭのうち連続運転時間が最大のモジュールＭから順番に運転が停止されて停止状態とされる。

現在の運転台数Ｎｃが適正運転台数Ｎｒに一致すると（Ｓ０７またはＳ１０のＹＥＳ判定時）、制御装置４０は、図７と同じステップＳ１１において、現在の運転パターンとステップＳ０３で求めた適正運転パターンとを比較する。現在の運転パターンが適正運転パターンに一致している場合（Ｓ１１のＹＥＳ判定時）、制御装置４０は処理を終了する。

一方、現在の運転パターンが適正運転パターンに一致していない場合（Ｓ１１のＮＯ判定時）には、制御装置４０は、現在の運転パターンが適正運転パターンに一致するように、運転状態にするモジュールＭを変更する。

具体的には、制御装置４０は、ステップＳ１２Ａにおいて、停止状態のモジュールＭのうち積算運転時間が最小であるモジュールＭを起動する。具体的には、制御装置４０は、最小積算運転時間のモジュールＭに対する運転指令を生成し、生成した運転指令を当該モジュールＭの制御回路７に送信する。制御回路７は、運転指令を受信すると、自己のモジュールＭのコンバータ１およびインバータ６を運転するとともにスイッチＳＷ３をオンする。

ステップＳ１２Ａにより最小積算運転時間のモジュールＭが運転状態になると、制御装置４０は、ステップＳ１３Ａにおいて、運転状態のモジュールＭのうち積算運転時間が最大であるモジュールＭの運転を停止する。具体的には、制御装置４０は、最大積算運転時間のモジュールＭに対する停止指令を生成し、生成した停止指令を当該モジュールＭの制御回路７に送信する。制御回路７は、停止指令を受信すると、自己のモジュールＭのコンバータ１およびインバータ６の運転を停止するとともにスイッチＳＷ３をオフする。

ステップＳ１２Ａ，Ｓ１３Ａの処理によって運転状態のモジュールＭが変更されると、制御装置４０は、ステップＳ１１に戻り、現在の運転パターンと適正運転パターンとを比較する。現在の運転パターンが適正運転パターンに一致していれば（Ｓ１１のＹＥＳ判定時）、制御装置４０は処理を終了する。一方、現在の運転パターンが適正運転パターンに一致していなければ（Ｓ１１のＮＯ判定時）、再びステップＳ１２Ａ，Ｓ１３Ａの処理を実行することにより、運転状態のモジュールＭを変更する。制御装置４０は、ステップＳ１１，Ｓ１２Ａ，Ｓ１３Ａの処理を繰り返し実行することにより、現在の運転パターンを適正運転パターンに一致させる。

以上のように実施の形態３では、各モジュールＭの積算運転時間に基づいて、モジュールＭを運転状態にするか停止状態にするかを判定する構成としたことにより、無停電電源システム１００に含まれる複数のモジュールＭの間で積算運転時間の平準化を実現することができる。例えば、無停電電源システム１００の運用中に、何れかの無停電電源装置Ｕ内でモジュールＭが交換された場合には、当該モジュールＭは他のモジュールＭに比べて積算運転時間が短いため、優先して運転されることになる。一方、他のモジュールＭに比べて積算運転時間が長いモジュールＭは優先して停止されることになる。

なお、上述した実施の形態１～３では、制御装置４０が複数の無停電電源装置Ｕ１～Ｕｎを制御する構成例について説明したが、複数の無停電電源装置Ｕ１～Ｕｎに含まれる複数の制御回路７が１つの制御装置を構成してもよい。

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。

Ｕ，Ｕ１～Ｕｎ 無停電電源装置、Ｂ，Ｂ１～Ｂｎ バッテリ、Ｍ，Ｍ１～Ｍｍ パワーモジュール、Ｔ１，Ｔ１１，Ｔ２１ 入力端子、Ｔ２，Ｔ１２ バッテリ端子、Ｔ３，Ｔ１３，Ｔ２２ 出力端子、ＳＷ１～ＳＷ３ スイッチ、ＣＤ１，ＣＤ２，３２ 電流検出器、Ｃ１，Ｃ２，３ コンデンサ、Ｌ１，Ｌ２ リアクトル、１ コンバータ、２ 直流ライン、４ 抵抗素子、５ 双方向チョッパ、６ インバータ、７ 制御回路、８，４２ 制御部、９，４１ 通信部、１０ 通信線、１２，４５ タイマ、３０ 商用交流電源、３１ 負荷、４０ 制御装置、４３ 記憶部、４４ 演算部、１００ 無停電電源システム。

Claims (7)

1. 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制御装置とを備え、
   各無停電電源装置は、
   交流電源から供給される交流電力を受ける入力端子と、
   前記負荷に接続される出力端子と、
   前記入力端子と前記出力端子との間に並列接続される複数の電力変換モジュールとを含み、
   前記制御装置は、
   各前記無停電電源装置の各電力変換モジュールから、前記電力変換モジュールの運転情報を受信する通信部と、
   負荷電流を供給するために必要な前記電力変換モジュールの適正運転台数を求める演算部と、
   各前記無停電電源装置の各前記電力変換モジュールを運転状態にするか停止状態にするかを判定する制御部とを含み、
   前記運転情報は、前記停止状態の前記電力変換モジュールの連続停止時間と、前記運転状態の前記電力変換モジュールの連続運転時間とを含み、
   前記制御部は、
   前記演算部により求められた前記適正運転台数に基づいて、前記複数の無停電電源装置における前記電力変換モジュールの運転台数の組合せを示す適正運転パターンを求め、
   前記適正運転パターンと各前記電力変換モジュールの前記運転情報とに基づいて、各前記電力変換モジュールを運転状態にするか停止状態にするかを判定し、
   その判定結果を前記通信部を介して各前記無停電電源装置の各前記電力変換モジュールに送信する、無停電電源システム。
2. 前記適正運転台数が現在の運転台数よりも大きい場合、前記制御装置は、
   前記連続停止時間が最大である前記電力変換モジュールから順に停止状態の前記電力変換モジュールを運転状態にすることにより、前記現在の運転台数を前記適正運転台数に一致させ、
   停止状態の前記電力変換モジュールのうちの前記連続停止時間が最大である前記電力変換モジュールを運転状態にし、かつ、運転状態の前記電力変換モジュールのうちの前記連続運転時間が最大である前記電力変換モジュールを停止状態にする処理を、現在の運転パターンが前記適正運転パターンに一致するまで繰り返し実行する、請求項１に記載の無停電電源システム。
3. 前記適正運転台数が現在の運転台数よりも小さい場合、前記制御装置は、
   前記連続運転時間が最大である前記電力変換モジュールから順に運転状態の前記電力変換モジュールを停止状態にすることにより、前記現在の運転台数を前記適正運転台数に一致させ、
   停止状態の前記電力変換モジュールのうちの前記連続停止時間が最大である前記電力変換モジュールを運転状態にし、かつ、運転状態の前記電力変換モジュールのうちの前記連続運転時間が最大である前記電力変換モジュールを停止状態にする処理を、現在の運転パターンが前記適正運転パターンに一致するまで繰り返し実行する、請求項１に記載の無停電電源システム。
4. 前記制御装置は、前記適正運転台数が一定値である時間を計測するタイマをさらに含み、前記タイマにより計測した時間が予め定められた閾値に到達した場合に、各前記無停電電源装置において、停止状態の前記電力変換モジュールのうちの前記連続停止時間が最大である前記電力変換モジュールを運転状態にし、かつ、運転状態の前記電力変換モジュールのうちの前記連続運転時間が最大である前記電力変換モジュールを停止状態にするとともに、前記タイマの計測値をクリアする、請求項１から３のいずれか１項に記載の無停電電源システム。
5. 前記制御装置は、前記電力変換モジュールの運転台数ごとの前記適正運転パターンが設定されたテーブルを記憶する記憶部をさらに含み、
   前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記テーブルを参照することにより、前記適正運転台数に基づいて前記適正運転パターンを求める、請求項１に記載の無停電電源システム。
6. 前記運転情報は、積算運転時間をさらに含み、
   前記適正運転台数が現在の運転台数よりも大きい場合、前記制御装置は、
   前記積算運転時間が最小である前記電力変換モジュールから順に停止状態の前記電力変換モジュールを運転状態にすることにより、前記現在の運転台数を前記適正運転台数に一致させ、
   停止状態の前記電力変換モジュールのうちの前記積算運転時間が最大である前記電力変換モジュールを運転状態にし、かつ、運転状態の前記電力変換モジュールのうちの前記連続運転時間が最大である前記電力変換モジュールを停止状態にする処理を、現在の運転パターンが前記適正運転パターンに一致するまで繰り返し実行する、請求項１に記載の無停電電源システム。
7. 前記運転情報は、積算運転時間をさらに含み、
   前記適正運転台数が現在の運転台数よりも小さい場合、前記制御装置は、
   前記積算運転時間が最大である前記電力変換モジュールから順に運転状態の前記電力変換モジュールを停止状態にすることにより、前記現在の運転台数を前記適正運転台数に一致させ、
   停止状態の前記電力変換モジュールのうちの前記積算運転時間が最大である前記電力変換モジュールを運転状態にし、かつ、運転状態の前記電力変換モジュールのうち前記連続運転時間が最大である前記電力変換モジュールを停止状態にする処理を、現在の運転パターンが前記適正運転パターンに一致するまで繰り返し実行する、請求項１に記載の無停電電源システム。
   

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