JPH02503861A - Uninterruptible power supply device - Google Patents
Uninterruptible power supply deviceInfo
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- JPH02503861A JPH02503861A JP50333588A JP50333588A JPH02503861A JP H02503861 A JPH02503861 A JP H02503861A JP 50333588 A JP50333588 A JP 50333588A JP 50333588 A JP50333588 A JP 50333588A JP H02503861 A JPH02503861 A JP H02503861A
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- H02J9/062—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for AC powered loads
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】 発明の名称：無停電電力供給装置 本発明ハ無停電電力（ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐ ｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ）の供給系統（ｓｕｐｐｌｙ ｓｙｓｔｅｍ）、即ち無 停電電力供給装置に関し、該装置は、エネルギー源であるバッテリーを配備した バックアップ電源ユニット・と、バッテリーに電荷を与えるバッテリーチャージ 手段と、バッテリー及び臨界負荷（クリティカルロード）との間に設けられるイ ンバータとから構成される。バッテリーに電荷を与える整流器及びインバータは 、１つのしかも同一の装置から構成することができ、供給送電線（ｓｕｐｐｌｙ ｍａｉｎｓ）の状態に応じて、整流器又はインバータとして作動することがで きる。[Detailed description of the invention] Name of invention: Uninterruptible power supply device The present invention provides uninterruptible electric power. the supply system of the power system, i.e. Regarding power outage power supply equipment, the equipment is equipped with a battery as an energy source. Backup power supply unit and battery charger that charges the battery An interface provided between the means and the battery and critical load It consists of a converter. The rectifier and inverter that provide charge to the battery are , can be constructed from one and identical device and can be connected to the supply transmission line (supply transmission line). Depending on the state of the mains, it can operate as a rectifier or an inverter. Wear.
コンピュータその他最近のプロセッサーをベースにした装置は、送電線や主電源 の故障に遭遇してもトラブルを起こさずに運転できるようにするため、バックア ップ電源を必要とすることが多い。無停電電力の供給装置は、一般的にはＵ Ｐ Ｓ （Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ Ｐｏｗｅｒ ５ｕｐｐｌｙ）システ ムとして知られている。第１Ａ図は、いわゆる真正（ｔｒｕｅ）ＵＰＳシステム を示し、第１Ｂ図はいわゆるスタンバイＵＰＳシステムを示している。スタンバ イシステムは、送電線が正常であるとき、電力が送電線からバッテリーまでイン バータの中を流れるようにすることは技術的に可能である。従って、バッテリー の充電はこの二ニットを通じて行なうことができるため、整流器を別個に設ける 必要はない（いわゆるトリポードシステム）。Computers and other modern processor-based devices are not connected to power lines or mains power. In order to enable trouble-free operation even if a machine malfunctions, a backup often requires a top-up power supply. The uninterruptible power supply device is generally U.P. S (Uninterruptible Power 5upply) System It is known as mu. Figure 1A shows a so-called true UPS system. 1B shows a so-called standby UPS system. Standby The system allows power to flow from the power line to the battery when the power line is normal. It is technically possible to flow through the converter. Therefore, the battery can be charged through these two units, so a separate rectifier is provided. No need (so-called tripod system).
このＵＰＳシステムは、コンビ二一夕と同じ位古くから市販されている。スタン バイ電源は、古くは回転コンバータによって供給されていたが、現在では殆んど 全てが、静的電子コンバータによりて供給される。This UPS system has been on the market for as long as the convenience store. Stan In the past, bi-power was provided by rotary converters, but today most All are supplied by static electronic converters.
コンピュータ及びプロセッサー設備の発展は著しく、マイクロコンピュータ応用 品も普及している。例えばオフィス環境において、小さなＵＰＳユニットに対す るニーズは著しく高まってきている。このように小さなＵＰＳユニットが要請さ れる理由として、幾つか挙げることができるが、最も重要なものは次の３つであ る。The development of computers and processor equipment has been remarkable, with microcomputer applications products are also becoming more popular. For example, in an office environment, for a small UPS unit The need for this is increasing significantly. In this way, a small UPS unit is requested. There are several reasons for this, but the three most important are: Ru.
（１）小容量のコンピュータであっても、それによって処理される情報の量と価 値が大きくなり、たった１つでもシステム中に機能不全（ｍａｌｆｕｎｃｔＬｏ ｎ）が生じると、それによってもたらされる不都合及び出費は多大なものになっ てきているからである。(1) Even with a small-capacity computer, the amount and value of information processed by it The value becomes large and even one malfunction (malfunctLo) can occur in the system. If n) occurs, the resulting inconvenience and expense will be enormous. This is because it is coming.
（２）マイクロコンピュータをロー力ルネットワーダとしてリンクしたり、或は 幾つかの伝送ネットワークの一部として使用する傾向が強くなってきている。(2) Linking a microcomputer as a low power networker, or There is a growing trend towards its use as part of some transmission network.
従つて、各アクティブポイントが連続的に作動し、予期せぬ停電の事態に際して も、そのアクティブポイントの作動中の情報が消失したり、変形することがない ように、ネットワーク全体の信頼性を大きくすることが重要である。Therefore, each active point operates continuously, and in the event of an unexpected power outage, Also, the active point's operating information will not be lost or deformed. Therefore, it is important to increase the reliability of the entire network.
（３）技術の発達に伴って、ＵＰＳ装置自体のオフィス環境に対する適合性が向 上し、ＵＰＳ装置の費用も低下している。(3) With the development of technology, the suitability of UPS devices themselves to the office environment has improved. In addition, the cost of UPS equipment is decreasing.
上記の理由から、現在では、かなり小さなＵＰＳユニット（ＩＫＶＡよりも小さ い）をオフィスに設置することにより、１乃至３台の小さなコンピュータのバッ クアップ電源を確保できるようにしている。For the above reasons, UPS units are now quite small (smaller than IKVA). ) installed in your office, you can use one to three small computer batteries. This ensures that backup power is available.
マイクロコンピュータの使用の拡大によって、バックアップ電源に対する要請は 、相互に異なる２つの方向に向けられている。これまでのバックアップ電源は、 実際に予測可能な停電時間（０，５〜２４時間）に十分対応できるだけの電力が 必要であるとされていた。しかしながら、現在では、コンピュータ内で進行中の アクション及び動作をコントロールしながら停止させ、情報が消失することがな く、シかも再スタートを容易に行なえるようにすることが重要である。The expanding use of microcomputers has increased the need for backup power supplies. , are oriented in two mutually different directions. Traditional backup power sources are There is enough power to cover the actual predictable power outage time (0.5 to 24 hours). was considered necessary. However, currently there are Actions and movements can be controlled and stopped without losing information. It is important to make it easy to restart the system even if the system is not working properly.
これらの理由から、ＵＰＳシステムに融通性を具備させることが要請されており 、例えば同じオフィス環境の中で、長時間及び短時間のどちらの停電にも対応で きるシステムが要請されている。一方では、幾つかの異なるＵＰＳ装置からなる ハードウェア及び該ＵＰＳ装置の運転に関連したサービス及びメインテナンスを 不要とするシステムが要請されている。For these reasons, it is required that the UPS system be provided with flexibility. For example, it can handle both long and short power outages in the same office environment. There is a need for a system that can On the one hand, it consists of several different UPS devices. Services and maintenance related to hardware and operation of the UPS equipment. There is a demand for a system that makes this unnecessary.
本発明の目的は、そのような要請に応え、メインテナンスを必要とせず、融通性 のある最適なＵＰＳシステム、即ちＵＰＳ装置を提供することにある。The purpose of the present invention is to meet such demands and provide a system that does not require maintenance and is flexible. The object of the present invention is to provide an optimal UPS system, that is, a UPS device.
前記の目的を達成するため、本発明の装置は、複数のアウトレットに分岐する前 に、装置内に含まれたバックアップ電源ユニットを通常の電源供給装置の中に組 み入れ、装置にはアウトレフトに向かう負荷の減結合（ｄｅｃＯｕｐｌｉｎｇ） スイッチを設けており、該スイッチは、装置内に配備されてバックアップエネル ギーを最適利用できるようにプログラムされたプログラマブルコントロール手段 によってコントロールされるようにしていることを特徴としている。To achieve the above object, the device of the present invention provides a In addition, the backup power supply unit contained within the device must be assembled into the normal power supply. The device has load decoupling (decOupling) toward the outleft. A switch is provided within the device to provide backup energy. Programmable control means programmed for optimal energy utilization It is characterized by being controlled by.
添付の図面を参照しつつ本発明を具体的に説明する。The present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings.
第１Ａ図はＵＰＳシステム（真正ＴＪＰＳ）の一般的なブロック図を示している 。Figure 1A shows a general block diagram of a UPS system (genuine TJPS) .
第１Ｂ図はＵＰＳシステム（スタンバイＵＰＳ）の一般的なブロック図を示して いる。Figure 1B shows a general block diagram of a UPS system (standby UPS). There is.
第２図は本発明のＵＰＳシステム内の要素を通常の電流供給装置中に配置した状 態を示す説明図である。Figure 2 shows the arrangement of elements in the UPS system of the present invention in a conventional power supply device. FIG.
第３図は本発明のＵＰＳシステムの中に配備されたスマート制御ユニットＳＵ（ スマートユニット）のブロック図を示している。FIG. 3 shows the smart control unit SU ( A block diagram of the smart unit is shown.
第４図は本発明のＵＰＳシステムに接続され、ＳＵにコントロールされたアクテ ィブスイッチＡＳのブロック図を示している。Figure 4 shows the actuators connected to the UPS system of the present invention and controlled by the SU. 1 shows a block diagram of a dynamic switch AS.
第１Ａ図に示すＵＰＳシステムは、送電線に接続された従来の整流器／チャージ ャ（１）を備えており、該整流器／チャージャは、交流を直流に変換し、エネル ギーの貯蔵源としてのバッテリー（２）に電荷を与える。インバータ（３）は、 チャージャ（１）又はバッテリー（２）からの直流を、交流に変換し、クリティ カルロード（ｃｒｉｔｉｃａｌ １ｏａｄ）（４）に供給される。The UPS system shown in Figure 1A uses a conventional rectifier/charger connected to the power line. The rectifier/charger converts alternating current into direct current and converts energy into A battery (2) as a storage source of energy is charged. The inverter (3) is Converts DC from the charger (1) or battery (2) to AC and converts it into AC. Supplied to critical load (4).
送電線の故障中における電源の供給は、第１Ｂ図に示すシステムによって行なう ことができる。第１Ｂ図において、正常状態では、負荷（４）は切換えスイッチ （９）を通じて送電線に接続され、−組のアキュムレータ（２）は低容量のチャ ージャ（１）を通じて最大電荷容量に維持される。送電線が切れると、切換えス イッチ（９）により、送電線からの供給負荷はインバータ（３）を通じてバッテ リー（２）に送られる。この切換えに要する時間は数ミリ秒であり、この程度の 時間は、その負荷を利用するデータ処理装置が一般的に受容できる範囲である。Power supply during a power transmission line failure will be provided by the system shown in Figure 1B. be able to. In Figure 1B, under normal conditions, the load (4) is a changeover switch. (9) to the power transmission line, and - set of accumulators (2) The maximum charge capacity is maintained through the charger (1). When a power line goes down, the switching switch With the switch (9), the load supplied from the power line is transferred to the battery via the inverter (3). Sent to Lee (2). The time required for this switching is several milliseconds; The time is within a range that is generally acceptable to the data processing device utilizing the load.
第３の実施例では、前述したように、整流器は全く別個に設けられておらず、送 電線が正しく作動しているとき、電力は送電線からインバータを通じてバッテリ ーに流れる。In the third embodiment, as mentioned above, the rectifier is not provided separately at all; When the line is working properly, power is transferred from the line to the battery through the inverter. -flows to
第１Ａ図及び第１Ｂ図に示す装置において、（１） （２）及び（３）は、静的 バックアップ電カニニットＵＰＳ（無停電電力供給）を構成しており、これは第 ２図において符号（５）を付して示している。ＵＰＳはプログラマブルスマート 制御ユニットＳＵ（スマートユニット）に連繋している。該ユニットＳＵは、第 ２図において符号（６）を付している。プログラマブル制御ユニット（６）はア ウトレットに向かう（ｏｕｔｌｅｔｗｉｓｅ）減結合スイッチＡＳ（アクティブ スイッチ）のコントロールを行なうもので、符号（７）を付して示している。第 ２図において、コントロールユニット（６）と減結合スイッチ（７）との間の搬 送波ベースのコマンド信号の経路（ｐａｔｈ）を、電流供給装置に沿って一点鎖 線で示している。In the apparatus shown in Figures 1A and 1B, (1), (2) and (3) are static This constitutes a backup electric kaninit UPS (uninterruptible power supply). In FIG. 2, the reference numeral (5) is shown. UPS is programmable smart It is linked to the control unit SU (smart unit). The unit SU is In FIG. 2, the reference numeral (6) is given. The programmable control unit (6) Decoupling switch AS (outletwise) (7) and is used to control the switch (switch). No. In Figure 2, the transport between the control unit (6) and the decoupling switch (7) is shown. Chain the transmit-based command signal path along the current supply device. It is shown by a line.
制御ユニット（６）（第３図参照）は、ＵＰＳ装置のモニター制御ユニットの中 に設けることもできるし、該ユニットから分離して設けることもできる。制御ユ ニット（６）の中に設けられた中央処理装置（１０）（ＣＰＵ）には、メモリー 及びキーボードが設けられ、マニュアルでデータの供給を行なうことができるよ うにしている。中央処理装置（１０）（ＣＰＵ）はバッテリー電圧（Ｕ ｂａｔ ｔ）、バッテリー負荷（Ｉ ｏｕｔ）及び供給装置の状態（ライン０Ｎ１０ＦＦ ）周辺の入力情報を受けることができるようにしている。プログラム及び入力さ れた情報に基づいて、中央処理装置は、アウトレフトに設けられてアドレスを備 えた減結合スイッチ（７）の制御を行なう。制御ユニット（６）内のコード（Ｃ ｏｄｅ）ジェネレータ（１１）によって、各減結合スイッチ（７）のアドレスコ ード特性が形成され、その減結合スイッチ（７）に基づいてコントロールコマン ドが指示される。これに対応して、第４図の減結合スイッチ（７）は、コード分 析ブロック（１２）を内蔵しており、該ブロック内にアドレスコードが設定され る。制御ユニット（６）と減結合スイッチ（７）は、２方向線傷号レシーバ／ト ランシーバ回路（１３）を通じて送電ラインに繋がっている。このような回路は 、市販のものを使用できる。減結合スイッチ（７）が送電ライン又は供給ライン からの信号を受けると、それに応答し、それ自身のアドレスに基づいて、負荷（ ｌｏａｄ）がＯＮ又はＯＦＦに切り換えられる。The control unit (6) (see Figure 3) is located in the monitor control unit of the UPS device. It can be provided separately from the unit, or it can be provided separately from the unit. control unit The central processing unit (10) (CPU) installed in the unit (6) has a memory and a keyboard so that data can be input manually. I'm doing it. The central processing unit (10) (CPU) calculates the battery voltage (Ubat). t), battery load (I out) and supply device status (line 0N10FF ) It is possible to receive input information from the surrounding area. program and input Based on the information provided, the central processing unit is provided at the outleft and equipped with an address. The decoupling switch (7) is controlled. Code (C) in the control unit (6) address code of each decoupling switch (7) by a generator (11). A control command is created based on the decoupling switch (7). is instructed. Correspondingly, the decoupling switch (7) in FIG. It has a built-in analysis block (12), and the address code is set in this block. Ru. The control unit (6) and the decoupling switch (7) are connected to a two-way line flaw receiver/tower. It is connected to the power transmission line through a transceiver circuit (13). Such a circuit , commercially available ones can be used. The decoupling switch (7) is connected to the power transmission line or supply line. When it receives a signal from a load ( load) is switched ON or OFF.
第４図に示す減結合スイッチ（７）は、更に負荷電流測定センサー（１４）を備 えており、カレントレギュレータ回路（１５）を通じてコントローラ（１６）に 接続される。該コントローラ（１６）によって、負荷回路内のスイッチ（１７） （例えばリレー）の制御が行なわれる。負荷電流は調節可能であって、スイッチ （１７）の操作によって回路から負荷が減結合される。更に、電流測定信号はデ ジタイザー（１８）からデジタル形式で信号レシーバ／トランシーバ回路（１３ ）を通じて送電線に送られ、制御ユニット（６）はこの電流信号をフィードバッ ク信号として受け、中央処理装置（ｌＯ）（ＣＰＵ）に送る。これは、本発明の システムの動作モードの１つの望ましい実施例であって、決して必須の要件では ない。The decoupling switch (7) shown in Figure 4 is further equipped with a load current measurement sensor (14). is connected to the controller (16) through the current regulator circuit (15). Connected. The controller (16) controls the switch (17) in the load circuit. (for example, a relay) is controlled. The load current is adjustable and the switch The operation (17) decouples the load from the circuit. Furthermore, the current measurement signal from the digitizer (18) to the signal receiver/transceiver circuit (13) in digital form. ) to the power line, and the control unit (6) feeds back this current signal. It is received as a clock signal and sent to the central processing unit (IO) (CPU). This is the result of the present invention. One preferred embodiment of a system's mode of operation, but by no means a mandatory requirement. do not have.
このように、制御ユニット（６）はＵＰＳシステムの状態を調べるという機能を 有しており、バッテリーの電荷が少なくなるにつれて、所望のプログラムに応じ て、コントロールしながら脱負荷（ｄｅｌｏａｄｉｎｇ）を行なう。更に、個々 の負荷電流に基づいて、制御ユニット（６）は警報を発するか、又はこの負荷の 消去をコントロールすることができる。In this way, the control unit (6) has the function of checking the status of the UPS system. and depending on the desired program as the battery charge decreases. Perform controlled deloading. Furthermore, individual Based on the load current of this load, the control unit (6) issues an alarm or Erase can be controlled.
装置は、例えばオフィス内の通常の配電設備に設置することができる。ＵＰＳ装 置はデータ処理装置等のクリティカルロードを内蔵するアウトレットの列に繋ぐ ことができる。ＵＰＳ装置と制御ユニット（６）は、配電盤の送電線又はグルー プセンター（８）の中に収容することができる。一方、減結合スイッチ（７）は 負荷装置のアウトレフトの中に収容される。場合によっては、減結合スイッチ（ ７）は複数のアウトレフトを含むグループラインの中に収容することもできる。The device can be installed in a normal power distribution facility, for example in an office. UPS equipment The equipment is connected to a row of outlets containing critical loads such as data processing equipment. be able to. The UPS device and control unit (6) are connected to the power line or group of the switchboard. can be housed in the center (8). On the other hand, the decoupling switch (7) It is housed in the outleft of the load device. In some cases, a decoupling switch ( 7) can also be accommodated in a group line containing multiple outlefts.
正規の送電線の電力供給がストップすると、ＵＰＳ装置は無停電電力負荷の供給 を開始する。同時に、制御ユニット（６）は中間の減結合スイッチ（７）を通じ てこれらの負荷への電力供給を遮断し、バックアップ電力を必要としない。残り のクリティカルロードは、運転をコントロールしながら停止するのに必要な時間 だけ電流を受けることができる。そして、連続運転を必要とする設備には、バッ テリー容量内で最適時間、作動することができる。When the power supply on the regular power line stops, the UPS device will supply uninterrupted power to the load. Start. At the same time, the control unit (6) through the intermediate decoupling switch (7) power to these loads, eliminating the need for backup power. rest The critical load is the time required to stop the vehicle while controlling the vehicle. can only receive current. For equipment that requires continuous operation, a battery It can operate for an optimal time within the battery capacity.
制御ユニット（６）は、アウトレフトの方向即ち供給ラインに向かう減結合スイ ッチ（７）と繋がっており、該減結合スイッチにより、必要に応じて、ラインの 開閉操作が行なわれる。その上、制御ユニット（６）は供給装置に接続された他 のオフィス設備のコントロールを行なうことができるし、一方では、他の所（例 えば建物の警報センター）から送られる情報を受けることもできる。The control unit (6) has a decoupling switch in the out-left direction, ie towards the supply line. The decoupling switch (7) allows the decoupling of the line as required. Opening and closing operations are performed. Moreover, the control unit (6) is connected to the supply device and control of office equipment at other locations (e.g. It is also possible to receive information sent from a building's alarm center (for example, a building's alarm center).
前述した新規な解決法は、ＵＰＳシステムを分散（ｄｅｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ ）させたいという要求に適合するものである。The novel solution described above makes the UPS system decentralized. ).
分散させたシステムの中には、各ユニットを保護するためのＵＰＳ装置が個々に 存在する。前述の制御ユニットは融通性を具備する他に、次の如き利点を有して いる。In a distributed system, there are separate UPS devices to protect each unit. exist. In addition to its flexibility, the control unit described above has the following advantages: There is.
・オフィス内でスペースを必要としない・ＵＰＳの容量は最適なものを選択する ことができ、単一の構成要素の中に内蔵できるから、構造全体をより経済的に作 ることができる。・Does not require space in the office ・Choose the optimal UPS capacity can be integrated into a single component, making the entire structure more economical to manufacture. can be done.
・オフィス内で使用される個々の電気ケーブルの数を少なくすることができる ・集中させた装置（主としてバッテリー）のメインテナンスが一層容易である。・The number of individual electrical cables used within the office can be reduced - Maintenance of centralized equipment (mainly batteries) is easier.
・建物内のヒーター、エアーコンディショナー、警報装置等のコントロール装置 に連繋することができる。・Control devices for heaters, air conditioners, alarm devices, etc. in buildings can be linked to.
本発明の装置は、前述の特性を具備するのに加えて、例えば、スイッチの減結合 、短絡電流の制限、スイッチを流れる電流の測定等の追加の機能を付与すること もできる。同じようにして、装置及びその要素は直流装置に適用し、特に電子回 路の短絡を保護するために使用することができるため、現に存在する種々の問題 を解決することができる。In addition to having the above-mentioned properties, the device according to the invention provides, for example, switch decoupling. , providing additional functionality such as limiting short-circuit current, measuring current flowing through a switch, etc. You can also do it. In the same way, the device and its elements apply to direct current devices, especially electronic circuits. It can be used to protect circuit short circuits, thus solving various problems that currently exist. can be solved.
ニジい・１芝動：フィート；Ｉ＼−２７国際調査報告Nijii・1 Shiba Motion: Feet; I＼-27 International Investigation Report
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