JPH0315235A

JPH0315235A - 無停電電源装置

Info

Publication number: JPH0315235A
Application number: JP1149000A
Authority: JP
Inventors: Akio Hirata; 平田　昭生
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-06-12
Filing date: 1989-06-12
Publication date: 1991-01-23
Anticipated expiration: 2013-09-03
Also published as: JP2793264B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は負荷に安定化した電力を供給する無停電電源装
置に係り、特に故障が発生した場合該故障が一過性の故
陣であるか又は永久故障であるかを判別出来る機能を有
し、故障回復時間の短縮を図った無停電電源装置に関す
る。

（従来の技術）無停電電源装置は東芝レビュー４２巻１１号（昭６２年
１１月号）ＰＰ８７７〜８８０などにも紹介されており
、その機能、動作概要については公知であるため、ここ
では第４図を使用して、無停電電源装置の出力電圧制御
方法及び従来技術の問題点を中心に以下説明する。

第４図において、１１は人力交流電源、１２は整流器、
１３はインバータ、１４はインバータ変圧器、１５は無
停電電源装置の出力端子、１６はバッテリ、１７はスイ
ッチ、１８はＤＣフィルタコンデンサ、１９はＡＣフィ
ルタコンデンサ、２０は電圧基準設定器、２１は出力電
圧検出回路、２２は電圧制御器、２３は周波数制御器、
２４はＰＶＭ制御器、２５はゲート増幅器、また２６は
制御回路電源、２７は運転停止回路、２８は運転停止指
令、２つは故障検出回路である。更に保護のために設け
られた回路構成要素として、３０はヒューズ、３１は分
流器、３２は入力電圧検出器、３３は直流電圧検出器、
３４はヒューズ断検出器、３５は直流過電流検出器、３
６はインバータ過電流検出器、３７は出力過電流検出器
、３８は出力過電圧検出器、３つはバッテリ電圧検出器
、４０は制御電源そう失検出器である。

この図に示す無停電電源装置の構或で、入力交流電源１
１の正常時には、これを整流器１２で直流電力に変換し
、ＤＣフィルタコンデンサ１８で平滑してインバータ１
３で交流電力に逆変換し、インバータ変圧器１４及びＡ
Ｃフィルタコンデンサ１９を介して、出力端子１５には
正弦波形の交流電力を供給する。この出力される交流電
力の電圧は電圧基準Ｖ『と出力電圧検出回路２１の検出
信号を電圧制御器２２で比較制御し、この出力信号と周
波数制御器２３の出力信号とＰＷＭ制御器２４で合成し
、ゲート増幅器２５を介して、インバータ１３の主回路
素子をＰＷＭ制御することによって制御され、出力電圧
は電圧基準２０に、出力周波数は周波数制御器２３によ
って決定されている。

他方人力交流電源１１の電圧が落雷や地絡事故などによ
り、例えば定常値の１０％以下に低下すると、入力交流
？１！ＦＡｌｌからは電力供給を継続することができな
くなるため、このような場合にはこれを検出してスイッ
チ１７を導通させ、バッテリ１６よりスイッチ１７を介
して直流電力を供給する。このように入力交流電源１１
の電圧低下時にはバッテリ１６より電力を供給すること
によりインバータ１３及びインバータ変圧器１４を介し
て出力端子１５には所定の安定化された交流電力を出力
することができる。一般的にはバッテリ１６は５〜１０
分程度このような停電補償することができる。

以上のように機能する無停電ｒ１Ｆｉ．装置の動作を監
視し、保護するため、運転停止回路２７は運転停止指令
２８の指令によって無停電電源装置として動作させる他
に、故障検出回路２９での保護指令で運転を停止する。

保護検出回路２つは無停電電源装置内の各部の保護検出
器によ、って検出された検出信号に支配される。これら
の保護検出器の一例を第４図に示す。入力交流電源１１
の過電圧や不足電圧を検出する人力電圧検出器３２、整
流器１２の出力電圧の過電圧や不足電圧を検出する直流
電圧検出器３３、インバータ１３の入力過電流検出用の
分流器３１と直流過電流検出器３５、またこの直流過電
流保護用のヒューズ３０とヒューズ断検出器３４、イン
バータ１３の出力過電流を検出するインバータ過電流検
出器３６、出力端子１５より出力する電圧の過電圧を検
出する出力過電圧検出器３８や出力過電流を検出保護す
る出力過電流検出器３７、またバッテリ１６の電圧低下
を検出するバッテリ電圧検出器３９などの主回路の保護
検出器や、制御回路電源２６の電源そう失を検出する制
御電源そう失検出器４０などの保護検出器がある。これ
ら前記する保護検出器が保護検出し、検出信号を出力し
て故障検出回路２９に信号を与えた場合には運転指令２
８の状態に関係なく最終的には無停電電源装置の運転が
停止されていた。

このような無停電？｛！源装置を使用した電源システム
例を第５図に示す。この図で５１は無停電電源装置、５
２は負荷、５３は人力しゃ断器、５４は出力切換器、５
５はバイパス回路、５６は切換回路である。この図で無
停電［源装置５１内の故障検出回路２つが故障保護検出
し、運転停止指令２８の状態に関係なく運転停止回路２
７を介して無停電電源装置５１を故陣停止させた時、人
力しゃ断器５３を開放し、出力切換器５４を切換回路５
６で指令し、入力交流電源１１よりバイパス回路５５を
介して負荷５２へ電力を給電する。

（発明が解決しようとする課題）前述のように、故障検出回路２９が故障保護検出を行な
った時、無停電電源装置５１からの負荷給電を停止し、
入力交流電源１１よりバイパス回路５５を介して負荷５
２へ電力を給電している期間、その故障原因調査及び復
旧作業を行なっていた。

しかるに、従来の故障検出回路２９は、単に電圧、電流
等の検出レベル値で故障保護を行なっていたため、例え
ば一過性の故陣で無停７＋！？ｌｉ源装置５１が負荷給
電を停止した場合には、その故障原因の把握が困難で復
旧作業に長時間を要していた。

復旧作業が長びくと、人力交流電源１１に瞬停や過電圧
の発生の確率が大きくなり、特に負荷が大型コンピュー
タなどの公共性の非常に高いものであれば、極力復旧時
間の短縮が要求される。

従って、本発明の目的は、前述の点に鑑みなされたもの
であって、故障検出回路２９が故障保護検出を行なった
場合、その故障が一過性の故陣であるか又は永久故障で
あるかを判別することにより、復旧時間の短縮を図るこ
とが出来る無停電電源装置を提供することにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は、前述目的を達成するために、無停電電源装置
の故障を検出するために所定個所に設けられる電圧、電
流等の電気信号を検出する第１の検出手段と、この第１
の検出手段の出力信号が印加され該出力信号の発生タイ
ミング、レベル、変化率等を検出する第２の検出手段と
、この第２の検出手段の出力信号から前記無停電電源装
置の故障が一過性の故障か永久故障かを判別する故障判
別手段とを具備したことを特徴とするものである。

（作　用）前述構成の本発明によれば、無停電電原装置に故障が発
生して無停電電源装置からの負荷給電が一時的に停止さ
れても直ちにその故障が一過性の故障か或は永久故障で
あるかが判別出来るため、一過性の故障の場合は、無停
電電源装置を再運転しても問題が生じないため、故障原
因調査の必要はなく、直ちに無停ＴＩｓ電源装置から負
荷へ安定化した電力を供給出来る。

（実施９１Ｉ）本発明の実施例を第１図に示す。この図で従来技術の実
施例である第４図及び第５図と同一番号を符した構成要
素は同一機能の構成要素であるため説明は省略する。本
実施例として第１図で付加した構成要素として５７は故
障判別回路である。

本発明の第１図の実施例の動作を説明するため、第２図
の電流波形及び第４図を引用して以下説明する。第２図
の電流波形は、第４図で設けられているインバータ過電
流検出器３６の検出！！！流波形を示す。ｉ３６はイン
バータ過電流検出器３６の検出電流波形で、第２図の時
刻ｔ１において立上りの非常に急な電流１１、または立
上りのゆるやかな７ｊｊｒ　？！Ｅｉ　ｚが流れて何れ
の場合にも過電流検出レベルに達したとする。このよう
な電流が流れると従来は第５図で説明したように故障検
出器２９で検出し、無停電電源装置５１を停止させ、負
荷５２への給電をバイパス回路５５よりの給電に切換え
るのみであった。本発明では第２図の電流ｌ１の波形の
ような急激な電流立上りの過電流はインバータ変圧器１
４のレアショートやＰＷＭ制御器２４の部品不良などの
可能性が高く、無停電Ｔ４源装置５１の内部の部品不良
に関連するような永久故障と推定される。

他方第２図の電流１２の波形のようなゆるやかな電流立
上りの過電流は、過電流の立上りがインバータ変圧器１
４のリアクタンス分によって制限された結果で、このリ
アクタンス分によって決る立上りよりゆるやかな立上り
をする電流１２はインバータ電圧器１４のレアショート
はなく、出力端子１５側の何らかの要因による故障と推
定され、故障原因が除去されれば無停電電源装置５１は
再び運転し負荷５２への給電が可能である。このような
故障を一過性の故障と判断する。

第１図では、故障検出回路２つが各種の保護検出器の検
出信号を受け、その検出信号のレベルや変化率から故障
検出回路２９は第２図電流ｉ１のような立上りが急な過
電流ならば過電流１の検出信号を、電流１２のような立
上りがゆるやかな過電流ならば過電流２の検出信号を故
障判別回路５７に与える。この過電流検出信号が過電流
１か過電流２かによって、故障判別回路５７は永久故障
か一過性の故障かを判別する。

また、無停電電源装ｆ！５１の内部に設けられた保護検
出器の中には永久故障のみを検出する保護検出器を設け
られており、制御電源そう失検出器４０が動作する場合
は制御回路ｉｔｓ源２６が異常となった場合やその負荷
側部品が異常となる場合であり、これらは永久故障のた
め制御電源そう失検出器４０が動作すると故障検出回路
２つで故障検出すると故障判別回路５７で永久故障と判
別する。

以上説明したように永久故障か一過性の故障かを故障判
別回路５７で判別するため、無停電ＩＥ源装置５１を一
度停止させても復旧が容易である。

即ち一過性の故障と故障判別回路５７で判別した場合に
は、一旦負荷５２への給電をバイパス回路５５側へ切換
えても、一過性の故障原因が除去されれば再び無停電電
源装置５１を再運転して、負荷５２への給電を無停電電
源装置５１によって再開することもできる。このように
故障検出を本発明の故障判別回路５７の作用によって、
一過性の故障か永久故障かを判別して検出することは、
故障発生後の無停電電源装置の故障復旧時間を大幅に短
縮できることが明らかである。

本発明の他の実施例を第３図を使用して説明する。第３
図（ａ）は出力端子１５を流れる電流が遅れ力率の場合
、第３図（ｂ）は進み力率の場合を示す。この図でｉ３
７は出力過電流検出器３７の検出電流、ｉ３．，はイン
バータ過電流検出器３６の検出電流である。インバータ
過電流検出器３６で検出する電流１３６は出力過電流検
出器３７の検出電流ｉ３７にＡＣフィルタコンデンサ１
９の電流相当分ｉ＋９がベクトル的に合威されるため、
遅れ率では検出電流１３６とｉ３７の大きさは大きな違
いはないが、進み力率の場合には検出？ｌＳ流ｉ３６が
１３７より大幅に大きくなる。このため出力過電流検出
器３７の検出電流レベルは過電流レベルになっていなく
てもインバータ過電流検出器３６の検出電流レベルは過
電流を検出することがある。このような場合に故障検出
回路２９でインバータ出力過電流検出器３６の過電流を
検出するとともに、出力過電流検出器３７の検出電流レ
ベルが所定値以上に増加していたかどうかをチェックし
て故障判別回路５７に検出信号を送り、故障判別回路５
７で判別しておけば、インバータ変圧器１４の短絡など
による過電流か、前記するような負荷５２側の力率に起
因する過電流かを判別できる。このように故障検出回路
２９で故障検出した時、他の保護検出器の検出信号のレ
ベルや変化などの発生タイミングをチェックして、一過
性の故障かどうかを判別して良い。

その他、本発明の要旨内において種々の変形例を構成す
ることができることは明らかである。

［発明の効果］本発明によれば無停電電源装置が内部故障を発生しても
、故障判別回路を設けて、各種保３検出器の検出信号の
発生タイミング、レベル、変化率等を故障検出回路で検
出し、この検出した出力信号から一過性の故障か永久故
障かを判別するため、内部故障発生後の復旧が容易であ
る無停電電源装置を提供できる。

特に無停７Ｉ！電源装置などの内部故障は大部分が一過
性の故障が多いため、長時間の故障停止を必要とせず一
過性の故障の場合には装置を再運転できるため、無停電
電源装置より負荷へ安定した電力を直ちに供給できる。

このため従来の如く長時間の故障原因調査に伴なう大形
計算機などの電源の信頼性低下を最少限にすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図及
び第３図は本発明の作用を説明するための検出信号波形
図、第４図及び第５図は従来技術の無停電電源装置の構
成を示すブロック図である。１１・・・人力交流電源、１２・・・整流器、１３・・
・インバータ、１４・・・インバータ変圧器、１５・・
・出力端子、１６・・・バッテリ、１７・・・スイッチ
、１８・・・ＤＣフィルタコンデンサ、１９・・・ＡＣ
フィルタコンデンサ、２０・・・電圧基準、２１・・・
出力電圧検出器、２２・・・電圧制御器、２３・・・出
力周波数制御器、２４・・・ＰＷＭ制御器、２５・・・
ゲート増幅器、２６・・・制御回路電源、２７・・・運
転停止回路、２８・・・運転停止指令、２９・・・故障
検出回路、３０・・・ヒューズ、３１・・・分流器、３
２・・・人力電圧検出器、３３・・・直流電圧検出器、
３４・・・ヒューズ断検出器、３５・・・直流過電流検
出器、３６・・・インバータ過電流検出器、３７・・・
出力過電／ＩＥ検出器、３８・・・出力過電圧検出器、
３つ・・・バソテリ電圧検出器、４０・・・制御電源そ
う失検出器、５１・・・無停電電源装置、５２・・・負
荷、５３・・・人力しゃ断器、５４・・・出力切換器、
５５・・・バイパス回路、５６・・・切換回路、５７・
・・故障判別回路。

Claims

【特許請求の範囲】

無停電電源装置の故障を検出するために所定個所に設け
られる電圧、電流等の電気信号を検出する第１の検出手
段と、この第１の検出手段の出力信号が印加され該出力
信号の発生タイミング、レベル、変化率等を検出する第
２の検出手段と、この第２の検出手段の出力信号から前
記無停電電源装置の故障が一過性の故障か永久故障かを
判別する故障判別手段とを具備して成る無停電電源装置
。