JPH0318237A - 無停電電源システム - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は自家発電設備と、静止型の無停電電源装置とを
併用した無停電電源システムに関するものである。

［従来の技術］ コンピュータ等の電子機器には無停電電源システムの導
入が盛んである。

■ ２ 無停電電源システムは一般的に静止型無停電電源装置の
みを使用し、バッテリーによるバックアップだけにより
無停電化を図るものが多い。ところが停電保償時間を大
幅に延ばしたい場合は、バッテリーの容量を大きくする
ことは不経済になるので、無停電電源装置の前段に自家
発電設備を設け、無停電電源装置のバッテリーによる給
電は停電後、自家発電設備の出力の立ち上がるまでのつ
なぎの期間にのみ使用し、自家発電設備の出力が立ち上
った後は自家発電設備の出力を利用して電力供給を行い
、総合のコストを下げる方法がとられる場合があった。

第２図はその従来例を示しており、この従来例システム
は商用電源ＡＣが正常に給電されている場合には自家発
電設備１が停止状態にあって、自家発電設備１の切替機
２が商用電源ＡＣ側に切り替わって、商用電源ＡＣが直
接無停電電源装置３に接続され、無停電電源装置３によ
り交流一交流変換され、負荷４へ安定した交流電源を供
給するようになっている。

即ち無停電電源装置３は商用電源ＡＣの交流電力を整流
器５により直流電力に一旦変換し、その直流電力をイン
バータ６により安定した交流電力に再度変換して、ＡＣ
スイッチ７を通じて負荷４に供給するのである。また同
時に整流器５の整流出力でバッテリー８の充電を行うの
である。

過負荷電流が流れる等の異常が発生した場合は、無停電
電源装置３はＡＣスイッチ７を瞬時にバイパス回路ＢＰ
側に切り替えて、負荷４へ商用電源ＡＣの電力をそのま
ま給電する。

商用電源ＡＣが停電した場合には、無停電電源装Ｗ３の
入力電源が途絶えることになり、無停電電源装置３はバ
ッテリー８の直流電力をインバータ６で交流電力に変換
して負荷４へ給電する。

同時に自家発電設備１では停電検出回路９により停電が
検出され、停電検出回路９がら出力される始動命令によ
りエンジン■０を始動させて発電機１１を駆動する。発
電機１１の出力電圧が所定電圧に立ち上がったことを電
圧検出回路１２が検出すると、電圧検出回路１２がら出
力される切替３ −４ 命令により切替機２を発電機１１側に切り替え、その発
電出力を無停電電源装置３へ給電する。

無停電電源装置３はこの給電があるとバッテリー８によ
る給電を停止し、商用電源ＡＣの給電時と同様に交流一
交流変換を行って負荷４への給電を継続させる。

ここで無停電電源装置３は入力電源がある場合には出力
周波数は入力電源周波数に同期した形で出力する。これ
は同期していなければ過負荷電流等の異常が起こって無
停電電源装置３内のバイパス回路ＢＰに切り替わった場
合に、以下の不都合が出て来るからである。

つまり第３図（ａ）に示すように入力電源波形（破線〉
と出力電源波形（実線）とが同期している場合、両者間
の電位差が殆ど生じない。この両者が第３図（ｂ）に示
すように同期していない場合には、両者間には著しい電
位差を生じる場合がある。もしその電位差が大きいとき
にバイパス回路ＢＰの切り替えを行うと、ＡＣスイッチ
７内のサイリスタのアノード間にこの電位差が加わり、
サイリスタが破損してしまう恐れがある。

従って、上述したように無停電電源装置３の出力周波数
をこの過負荷時に備えて入力電源周波数と同期させてい
るのである。

［発明が解決しようとする課題〕 ところで、上述の従来例では負荷４の入力許容周波数が
限定されている場合には問題があった。

つまり自家発電設備１はエンジン１０によって発電機１
１が駆動されているため、自家発電設備１の出力周波数
はエンジンの回転数に連動し、そのためエンジン１０の
負荷の大小により出力周波数が変動し、余り精度のよい
出力周波数が得られず、通常瞬時で１０％、整定時で５
％程度である。

従って商用電源ＡＣの停電時において、無停電電源装置
３が自家発電設備１がらの電力で動作している場合、無
停電電源装置３の出力周波数は自家発電設備１の出力周
波数の変動に応じて変動するため、自家発電設備１の周
波数精度以内に負荷４の許容周波数があれば負荷４の誤
動作等の不具合が生じてしまうという問題があった。

５ ６ 本発明は」二連の問題点に鑑みて為されたもので、その
目的とするところは自家発電設備と、無停電電源装置と
を併用した特長である長時間の停電補償と、無停電給電
が行え、しかもシステムコスｌ〜を余り上げることなく
負荷の許容周波数以内で電力を供給することがてきる無
停電電源システｌ＼を提供ずるにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は入力電源を整流する整流手段と、入力電源電圧
が無くなれば内蔵バッテリーの直流電力を交流電力に変
換し、入力電源電圧があれば整流手段の出力を入力電源
周波数に同期した出力周波数を持つ交流電力に変換する
インハータとを備えた無停電電源装置と、商用電源が通
電されている状態では商用電源を上記無停電電源装置に
入力電源として接続し、商用電源が停電するとエンジン
により発電機を駆動して発電機の交流出力を発生させ、
その交流出力電圧が一定電圧に達すると上記無停電電源
装置に発電機の交流出力を入力電源として接続する自家
発電設備とを備えた無停電電源システｌ＼において、自
家発電設備の出力周波数を検出して負荷の許容周波数の
範囲内か範囲外かを検出して、その検出出力を発生ずる
とともに、検出周波数に対応して変化する電圧信号を発
生する周波数検出装置を自家発電設備の出力と無停電電
源装置の入力との間に設け、無停電電源装置には周波数
検出装置の検出出力を受けて範囲内検出時に自家発電設
備の出力周波数に同期した出力周波数の交流出力に変換
するようにインバータを制御し、周波数検出装置の範囲
外検出時には負荷の許容周波数範囲内に設定せる周波数
を出力周波数とするようにインバータを制御する制御手
段を備え、自家発電設備には周波数検出装置の電圧信号
に基づいて出力周波数が負荷の定格周波数となるように
エンジンの回転数を制御する調速手段を備えたものであ
る。

し作用コ 而して本発明によれば商用電源が停電した際には無停電
電源装置は内蔵バッテリーでインバータを駆動して負荷
に給電を行い、その後自家発電設７ ８ 備の発電出力電圧が一定以上になってその出力が入力電
源として給電されると、その入力電源を整流手段で直流
に−旦変換後インバータにより交流に変換して負荷へ給
電する。

周波数検出装置は自家発電設備からの出力周波数が負荷
の許容周波数内の範囲内か範囲外にあるかを検出してそ
の検出出力を無停電電源装置に出力するとと同時、検出
周波数に応じた電圧信号を自家発電設備に出力する。

無停電電源装置では周波数検出装置の検出が範囲内検出
であれば入力電源周波数に同期した出力周波数の交流電
力を発生させるように制御手段により、インバータを制
御する。また範囲外検出であれば予め設定している設定
周波数でインバータを制御し゛Ｃ負荷に許容範囲内の周
波数の交流電力を給電する。

一方自家発電設備では周波数検出装置からの電圧信号に
基づいて発電機がち出力される交流出力の周波数が負荷
の定格周波数となるよう調速手段がエンジンの回転を調
整する。そのため自家発電設備からの交流出力の周波数
が負荷の許容範囲外にずれたとしても、やがて定格周波
数に戻って周波数検出装置の検出が範囲外検出から範囲
内検出となる。

このようにして本発明ては周波数検出装置による自家発
電設備の出力周波数の検出により自家発電設備側の出力
周波数の安定化と、無停電電源装置側の出力周波数の制
御とを行うことにより負荷の許容周波数以内の周波数の
交流電力を負荷に供給することができて負荷の誤動作等
の不具合が生じるのを無くずことができるのである。

［実施例］ 以下実施例により説明する。

第１図は本発明の実施例の回路構成を示しており、実施
例では自家発電設備］．の出力と、無停電電源装置３と
の間に周波数検出装置１３を設げており、この周波数検
出装置１３は自家発電設備１に設けてある電圧検出回路
１２が発電出力電圧が一定以上になったことを検出した
ときに切替ａ！２への切替命令と同時に出力する動作命
令で動作し９ １０ て、切替機２を介して出力される発電出力の周波数を入
力し、その周波数が使用負荷４の許容周波数の範囲内な
のか範囲外なのかを検出し、その検出結果に基づいて同
期／非同期制御信号を無停電電源装置３に出力し、また
同時に検出周波数に応じてリニアに変化する電圧信号を
周波数信号として自家発電設備１に出力する。

自家発電設備１には周波数検出装置１３に対応した調速
手段を備え、無停電電源装置３には制御手段を備えてお
り、調速手段はエンジン１０の燃料供給を制御する油圧
式調速機１４と、こめ調速機１４を駆動するアクチェー
タ１５と、このアクチェータ１５を制御する制御盤１６
と、ボテンショメータ１７とからなり、一方無停電電源
装置３の制御手段はインバータ６が入力電源周波数に同
期した周波数の交流出力を発生させるか、あるいは予め
設定している周波数の交流出力を発生させるかを制御す
る制御回路１８からなる。

尚第２図従来例と同一の番号又は記号を付した回路は第
２図従来例と同様な動作を為すものである。

而して商用電源ＡＣが通電されている通常の状態では自
家発電設備１の切替機２を通じて無停電電源装置３に入
力電源として商用電源ＡＣが接続され、第２図従来例と
同様に無停電電源装置３のインバータ６は商用電源ＡＣ
の周波数と同期した周波数の交流出力を発生させて、Ａ
Ｃスイッチ７を通じて負荷４に給電する。このとき周波
数検出装置１３は動作しない。

次に商珀電源ＡＣが停電すると、従来例と同様に自家発
電設備１では停電検出回路９の働きでエンジン１０が始
動して発電機１１が駆動されるが、その発電出力の電圧
が一定電圧に立ち上がるまで、切替機２が切り替わらな
いため、無停電電源装置３には入力電源が接続されず、
無停電電源装置３は内蔵のバッテリー８を電源としてイ
ンバータ６を設定周波数′により動作させて設定周波数
の交流出力を発生し、負荷４に従来例と同様に給電する
。

次に自家発電設備１の発電出力電圧が一定電圧まで立ち
上がると、電圧検出回路１２がその立ち上がりを検出し
て切替機２に切替命令を出力して切り替え動作を行なわ
せ、発電出力を無停電電源装置３に入力電源として接続
する。同時に電圧検出回路１２から周波数検出装置１３
に動作命令を出力して周波数検出装置１３を動作させる
。

周波数検出装置１３は動作を開始すると、検出出力周波
数の変換に応じて変化する電圧信号からなる周波数信号
を自家発電設備１へ出力するとともに、無停電電源装置
３には検出周波数が予め定めた周波数範囲（使用負荷４
の許容範囲〉内か外かに応じた同期／非同期制御信号を
検出信号として出力する。

自家発電設備１ではボテンショメータ１７で負荷４の定
格周波数（例えば６０Ｈｚ）に対応した基準電圧を設定
しており、上記周波数信号を入力した制御盤１６では上
記周波数信号の電圧と、基準電圧との間の電位差に応じ
てアクチェータ１５を駆動することにより油圧式調速機
１４を制御してエンジン１４への燃料供給制御を行い、
上記電位差が零となるようにエンジン１４の回転数を制
御して回転数を一定に保つ。つまり回転数に連動する発
電出力の周波数を負荷４の定格周波数に安定化させるの
である。

ところでこの出力周波数の安定化制御は制御速度が比較
的遅いため、過度的な周波数変動、例えば負荷電流の急
峻な変化等に対しては一時的に大きな周波数の変動をも
たらし、負荷４の許容周波数の範囲を越えてしまうこと
がある。この範囲を越えたことを検出した周波数検出装
置１３は非同期制御信号を無停電電源装置３の制御回路
１８に与え、制御回路１８はインバータ６を設定周波数
により動作させて設定周波数の交流出力を発生させ、負
荷４の許容周波数の範囲を越えない交流出力を負荷４に
給電するのある。

そして自家発電設備１側の出力周波数が安定化して負荷
４の許容周波数範囲に入れば周波数検出装置１３は同期
制御信号を制御回路１８に与え、制御回路１８はインバ
ータ６が入力電源周波数に同期した周波数の交流出力を
発生させるように制御するのである。

１３ １４ ［発明の効果］ 本発明は上述のように構或した無停電電源システｌ＼に
おいて、自家発電設備の出力周波数を検出して負荷の許
容周波数の範囲内か範囲外かを検出して、その検出出力
を発生ずるとともに、検出周波数に対応して変化する電
圧信号を発生する周波数検出装置を自家発電設備の出力
と無停電電源装置の入力との間に設け、無停電電源装置
には周波数検出装置の検出出力を受けて範囲内検出時に
自家発電設備の出力周波数に同期した出力周波数の交流
出力に変換するようにインバータを制御し、周波数検出
装置の範囲外横田時には負荷の許容周波数範囲内に設定
せる周波数を出力周波数とするようにインバータを制御
する制御手段を備え、自家発電設備には周波数検出装置
の電圧信号に基づいて出力周波数が負荷の定格周波数と
なるようにエンジンの回転数を制御する調速手段を備え
たものであるから、自家発電設備と、無停電電源装置と
を併用した特長である長時間の停電補償と、無停電給電
が行えるものであって、しかも周波数検出装置による自
家発電設備の出力周波数の検１］４により自家発電設備
側の出力周波数の安定化を図るとともに、無停電電源装
置側の出力周波数の制御を行うので、負荷の許容周波数
以内の周波数の交流電力を負荷に供給することができて
負荷の誤動作等の不具合が生じるのを無くずことができ
るという効果があり、その上周波数検出装置が自家発電
設備及び無停電電源装置に対応して個別に設ける必要が
ないからシステムコストを余り」二げることもないとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の回路構成図、第２図は従来例
の回路構成図、第３図は同上の動作説明図である。 １は自家発電設備、２は切替機、３は無停電電源設備、
４は負荷、５は整流器、６はインバータ、７はＡＣスイ
ッチ、８はバッテリー、９は停電検出回路、１０はエン
ジン、１１は発電機、１２は電圧検出回路、１３は周波
数検出装置、１４は油圧式調速機、１５はアクチェータ
、１６は制御盤、１７はボテンショメー夕、１８は制御
回路である。 １７ （ａ） 第３ 図 （ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力電源を整流する整流手段と、入力電源電圧が
   無くなれば内蔵バッテリーの直流電力を交流電力に変換
   し、入力電源電圧があれば整流手段の出力を入力電源周
   波数に同期した出力周波数を持つ交流電力に変換するイ
   ンバータとを備えた無停電電源装置と、商用電源が通電
   されている状態では商用電源を上記無停電電源装置に入
   力電源として接続し、商用電源が停電するとエンジンに
   より発電機を駆動して発電機の交流出力を発生させ、そ
   の交流出力電圧が一定電圧に達すると上記無停電電源装
   置に発電機の交流出力を入力電源として接続する自家発
   電設備とを備えた無停電電源システムにおいて、自家発
   電設備の出力周波数を検出して負荷の許容周波数の範囲
   内か範囲外かを、検出して、その検出出力を発生すると
   ともに、検出周波数に対応して変化する電圧信号を発生
   する周波数検出装置を自家発電設備の出力と無停電電源
   装置の入力との間に設け、無停電電源装置には周波数検
   出装置の検出出力を受けて範囲内検出時に自家発電設備
   の出力周波数に同期した出力周波数の交流出力に変換す
   るようにインバータを制御し、周波数検出装置の範囲外
   検出時には負荷の許容周波数範囲内に設定せる周波数を
   出力周波数とするようにインバータを制御する制御手段
   を備え、自家発電設備には周波数検出装置の電圧信号に
   基づいて出力周波数が負荷の定格周波数となるようにエ
   ンジンの回転数を制御する調速手段を備えたことを特徴
   とする無停電電源システム。