JPH05308777A - 無停電電源装置 - Google Patents

無停電電源装置

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JPH05308777A
JPH05308777A JP4111324A JP11132492A JPH05308777A JP H05308777 A JPH05308777 A JP H05308777A JP 4111324 A JP4111324 A JP 4111324A JP 11132492 A JP11132492 A JP 11132492A JP H05308777 A JPH05308777 A JP H05308777A
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JP
Japan
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converter
storage battery
power supply
output
transistor
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Pending
Application number
JP4111324A
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English (en)
Inventor
Masashi Toyoda
昌司 豊田
Hidefumi Shirahama
秀文 白濱
Keizo Shimada
恵三 嶋田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 交流電源と蓄電池を共用する並列無停電電源
装置のPWMコンバータ間の循環電流を防止する。 【構成】 コンバータ9Aの直流出力端とインバータ1
0Aの入力端の接続部に蓄電池4を接続し、その接続部
とコンバータ9Aの直流端間にダイオード11A、12
Aを接続し、その極性を直流電力がコンバータ9Aから
インバータ10Aへ流れる方向とした。また、蓄電池の
充電を他の電源で行い、充電電圧をコンバータ出力直流
電圧よりも低く設定し、ダイオード11A、12Aを蓄
電池4の両極に設け、極性を直流電力がインバータ10
Aへ流れる方向とした。交流リアクトル51Aなどの直
流偏磁が防止されて加熱が免れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、交流電源と直流電源蓄
電池を共用すパルス幅変調制御方式コンバータを用いた
無停電電源装置に係わり、特に交流電源と直流電源蓄電
池を共用して使用するときの循環電流を防止する回路に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ダイオード整流器またはサイリス
タ整流器を用いて構成されたコンバータを用いた無停電
電源装置を複数並列に使用したシステム構成例として
は、富士時報Vol.63,No.6,1990,42
5Pに記載のように交流電源および蓄電池を共用するシ
ステムが一般的に採用されている。
【0003】一方、コンバータにおいて、交流入力の高
調波電流を抑制し、かつ力率を改善する方法としては、
特開平2−100116号公報に記載の様に一般にPW
M方式といわれるパルス幅変調制御方式が採用されてい
る。その原理および制御方法については、前記公報に詳
しく記載されており、ここでは説明を省略する。
【0004】従来、無停電電源装置を複数台の並列シス
テムとして、交流電源および蓄電池を共用しても、コン
バータがダイオード整流器やサイリスタ整流器の場合
は、コンバータの素子が整流素子であるため、共用した
蓄電池からの電力の逆流および、蓄電池を介して電流の
循環を考慮する必要はなかった。しかし、PWMコンバ
ータが採用されると以下の説明のように、並列PWMコ
ンバータ間に循環電流が流れる。
【0005】図3に無停電電源装置の並列システムの一
例を示す。交流電源1は、電源インピーダンス2を介し
無停電電源装置3Aおよび3Bに並列に接続されてい
る。また無停電電源装置3Aは、交流リアクトル5A、
PWMコンバータ9A、インバータ10Aを具備し、無
停電電源装置3Bも同一構成となっている。無停電化の
ための電源用蓄電池4は、各無停電電源装置3Aおよび
3Bの直流出力回路に並列に接続されている。図3の回
路の1相分コンバータの詳細を図4に示す。図4におい
てコンバータ9Aは、トランジスタ61A、62Aと、
ダイオード71A、72Aからなる。コンバータ9Bも
同一構成となっている。図において無停電電源装置3A
と3Bの制御部は、制御部故障時の相互波及を避けるた
め独立しているので、コンバータ9A、9Bのトランジ
スタの作動状態は、オン、オフの駆動パルスのタイミン
グを含み、各無停電電源装置で異なると考えられる。
【0006】図4において、トランジスタ61Aオン、
トランジスタ62Aオフ、トランジスタ61Bオフ、ト
ランジスタ62Bオンの状態では、直流電源4ー61A
ー交流リアクトル5Aー交流リアクトル5Bートランジ
スタ62Bー直流電源4の経路で循環電流が流れる。
【0007】また、トランジスタ61Aオン、トランジ
スタ62Aオフ、トランジスタ61Bオン、トランジス
タ62Bオフの状態では、交流リアクトル5A、5Bに
貯蔵されたエネルギーを電源として、トランジスタ61
Aー交流リアクトル5Aー交流リアクトル5Bーダイオ
ード71Bートランジスタ61Aの経路で循環電流が流
れる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】これらの循環電流は、
無停電電源装置3A又は3Bに対しては、零相電流であ
り、交流リアクトル5A又は5Bが三相リアクトルであ
る場合は、3相の電流の総和が0とならず、直流偏磁し
て加熱する問題があり、また、高調波電流の循環はコン
バータのトランジスタ、ダイオードの損失を増加させる
問題点があった。
【0009】本発明は、交流電源と直流電源用蓄電池を
共用する複数の無停電電源装置のコンバータ間の循環電
流を防止する無停電電源装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1の発明は、パルス幅変調制御により交流入力を
直流出力に変換するコンバータと、該コンバータの直流
出力を交流出力に変換するインバータとを複数備え、複
数の前記コンバータの入力と出力とがそれぞれ共通の交
流入力と蓄電池に接続されてなる無停電電源装置におい
て、前記コンバータの直流出力端と該出力端と前記蓄電
池の接続点との間に整流素子を挿入し、該整流素子の極
性を前記コンバータの直流電力が前記インバータへ流れ
る方向としたことを特徴とする無停電電源装置としたの
である。
【0011】また、第2の発明は、蓄電池を他の電源に
より充電し、その充電電圧を前記コンバータの直流電圧
よりも低く設定し、かつ前記蓄電池の両極端子とインバ
ータ入力端の間に整流素子を挿入し、その極性を蓄電池
直流電力が前記インバータへ流れる方向とした無停電電
源装置としたのである。
【0012】
【作用】このように構成されることから、本発明によれ
ば次の作用により上記目的が達成される。コンバータの
基本構成は、自己消弧形素子を有する2ケのアームが直
列接続され、自己消弧形素子にはそれぞれダイオードが
逆並列に接続されている。前記直列接続点へ交流電源が
交流リアクトルを介して印加され、前記2ケのアームの
他端は直流電源である蓄電池へ接続される。
【0013】第1の発明については、自己消弧形素子の
制御が独立しているため、他のコンバータのアームを介
して直流電源が、自己消弧形素子、交流リアクトルなど
を含んで容易に閉回路を構成するので、蓄電池ー自己消
弧形素子ー交流リアクトルー他のコンバータの交流リア
クトルー他のコンバータの自己消弧形素子ー蓄電池の経
路で循環電流が流れる。この循環電流は蓄電池を電源と
するものであるから、その方向はコンバータが正規動作
している時の直流電流とは逆になる。従って、整流素子
を、蓄電池とコンバータの直流出力端との接続部分とコ
ンバータの直流出力端の間に配置し、その極性を直流電
力がコンバータからインバータの方向へ流れる極性とし
たので循環電流は阻止できる。
【0014】また、それぞれの自己消弧形素子作動状態
が同一でも、交流リアクトルに貯蔵されたエネルギーを
電源として、自己消弧形素子ー交流リアクトルー他のコ
ンバータの交流リアクトルー他のコンバータのアームの
ダイオードの経路を通して循環電流が流れるが、この場
合も自己消弧形素子アームを流れる電流は正規動作時と
逆方向であるから上述した整流素子により阻止される。
【0015】また、第2の発明については、蓄電池を他
の電源により充電し、その充電電圧をコンバータの直流
出力電圧より低く設定しているので、蓄電池から循環電
流がコンバータへは流出できない。また整流素子を、蓄
電池とコンバータの直流出力端の間に配置し、その極性
を蓄電池出力がコンバータ、インバータの方向へ流れる
ように設定してあるので、コンバータの直流出力電力が
蓄電池へ流入することは整流素子で阻止される。コンバ
ータを構成している交流リアクトルに貯蔵されたエネル
ギーによる循環電流は、蓄電池端子を経由して並列コン
バータ間を流れるのであるから、その流れの方向は並列
使用されている何れかのコンバータの正規動作と逆方向
となり整流素子で阻止される。
【0016】
【実施例】以下、第1の発明の一実施例を図1により説
明する。図1は、単相の無停電電源装置2台の並列シス
テムである。図1において、無停電電源装置3Aは、交
流リアクトル51A、52Aおよびトランジスタ61A
〜64A、ダイオード71A〜74A及び直流出力端の
正、負極間に接続された高周波リップル電流吸収用のコ
ンデンサ8AとからなるPWMコンバータ9A部分と、
インバータ10A部分とから構成されている。さらに循
環電流阻止用のダイオード11A、12Aが、蓄電池4
のPWMコンバータ9Aとの接続点と直流出力端との間
に接続され、その極性はコンバータ9Aからインバータ
10Aへ電流が流れる方向に設定されている。無停電電
源装置3Bは無停電電源装置3Aと同一の構成で符号に
Bを付記している。
【0017】また、交流電源1は、電源インピーダンス
21、22を介して無停電電源装置3A、3Bの交流入
力に接続されている。さらに、蓄電池4は、無停電電源
装置3A、3Bの直流出力回路に接続されている。ここ
で、入力受電時、コンバータ9A、9Bは常時直流電力
をインバータ10A、10Bへ供給すると共に、蓄電池
4を浮動充電している。入力停電時は、蓄電池4より直
流電力をインバータ10A、10Bへ供給することによ
り無停電電源装置の機能を保っている。
【0018】本構成においては、トランジスタ61A〜
64Aと、対応するトランジスタ61B〜64Bのオン
オフを駆動するパルス発生の時間差により発生する循環
電流のうち、蓄電池4を電源とする循環電流の流れは、
例えば、トランジスタ61Aオン、トランジスタ62A
オフ、トランジスタ61Bオフ、トランジスタ62Bオ
ンの状態では、蓄電池4ートランジスタ61Aー交流リ
アクトル51Aー交流リアクトル51Bートランジスタ
62Bー蓄電池4の経路となる。この循環電流は、ダイ
オード11A又は12Bの一方により阻止される。ま
た、トランジスタ61Aオフ、トランジスタ62Aオ
ン、トランジスタ61Bオン、トランジスタ62Bオフ
の状態では、蓄電池4ートランジスタ61Bー交流リア
クトル51Bー交流リアクトル51Aートランジスタ6
2Aー蓄電池4の経路で流れていた循環電流は、ダイオ
ード12A又は11Bの一方により阻止される。
【0019】また、トランジスタ61Aオン、トランジ
スタ62Aオフ、トランジスタ61Bオン、トランジス
タ62Bオフの状態で交流リアクトル51A、51Bに
貯蔵されたエネルギーを電源として、トランジスタ61
Aー交流リアクトル51Aー交流リアクトル51Bーダ
イオード71Bートランジスタ61Aの経路で循環する
電流は、ダイオード11Aにより阻止される。また、ト
ランジスタ61Aオフ、トランジス62Aオン、トラン
ジス61Bオフ、トランジスタ62Bオンの状態でも同
様に交流リアクトル51A、51Bを電源として、トラ
ンジスタ62Aーダイオード72Bー交流リアクトル5
1Bー交流リアクトル51Aートランジスタ62Aの経
路で循環する電流は、ダイオード12Aにより阻止され
る。
【0020】トランジスタ63A、64A、トランジス
タ63B、64Bのオンオフに関しても上述した場合と
同様になる。
【0021】このように、コンバータの直流出力回路に
ダイオード11A、12A及び11B、12Bを挿入す
ることによりコンバータ間の零相分の循環電流をすべて
阻止できる。
【0022】また、本実施例によれば、蓄電池4の直流
電力がコンバータ9A、9B側を介して交流電源1側へ
逆流することも防止される。
【0023】図2に、第2の発明の一実施例を示す。無
停電電源装置3A、3Bの構成は、図1の実施例と同様
である。図2においては、蓄電池4は充電器13により
充電され、その充電電圧Ed2はコンバータ9A、9B
の出力直流電圧Ed1より低く設定されており、入力受
電時は、インバータ10A、10Bへの電力はコンバー
タ9A、9Bから供給され、入力停電時は、蓄電池4か
ら供給されるシステムである。循環電流阻止用のダイオ
ード11A、12A、11B、と12Bは、コンバータ
9A、9Bの直流出力回路とインバータ10A、10B
の接続点と蓄電池4との間に接続されている。ここで、
上述した蓄電池4を電源とする循環電流は、コンバータ
9A、9Bの出力直流電圧Ed1が、蓄電池4の充電電
圧Ed2より高く設定されているため、阻止される。ま
た蓄電池4がコンバータ9A、9Bの直流出力により充
電されることは、ダイオード11A、12Aまたはダイ
オード11B、12Bにより阻止される。
【0024】また、交流リアクトル51、52のエネル
ギーを電源とする循環電流は、図1と同様に、ダイオー
ド11A、12Aおよび11B、12Bにより阻止され
る。
【0025】また蓄電池4の電力がコンバータ9A、9
B側を介して交流電源1側へ逆流するのも防止できるの
も前記実施例と同様である。
【0026】さらに本実施例では、通常の交流電源1を
入力とする運転時は、ダイオード11A、12Aまたは
11B、12Bには電流は流れないのであるから、この
ダイオード追加による通常時の効率低下はない。なお、
これらの実施例では、PWMコンバータを構成するトラ
ンジスタは、MOS形電界効果トランジスタ、ゲート絶
縁形バイポーラトランジスタ、ゲートターンオフサイリ
スタ等の自己消弧素子を適用することができる。また、
循環電流阻止用のダイオードは、整流素子であればなん
でもよい。
【0027】また、これらの実施例の無停電電源装置の
並列数の制限はない。
【0028】
【発明の効果】以上、述べたように、PWMコンバータ
を用いた無停電電源装置の並列システムにおいて、PW
Mコンバータ間の循環電流を防止できるため、直流電流
による交流リアクトルの偏磁や、循環電流による入力容
量の増加を考慮する必要がなくなり、交流リアクトルお
よび入力回路を必要最小限の容量にできる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成を示す図である。
【図2】本発明の他の実施例の構成を示す図である。
【図3】従来の無停電電源装置の構成例を示す図であ
る。
【図4】従来の無停電電源装置のコンバータ間の循環電
流を説明する図である。
【符号の説明】
1 交流電源 2 電源インピーダンス 3A、3B 無停電電源装置 4 蓄電池 5A、5B 交流リアクトル 8A、8B コンデンサ 9A、9B コンバータ 10A、10B インバータ 11A、11B、12A、12B ダイオード 13 充電器 21、22 電源インピーダンス 51A、51B、52A、52B 交流リアクトル 61A〜64A、61B〜64B トランジスタ 71A〜74A、71B〜74B ダイオード

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パルス幅変調制御により交流入力を直流
    出力に変換するコンバータと、該コンバータの直流出力
    を交流出力に変換するインバータとを複数備え、複数の
    前記コンバータの入力と出力とがそれぞれ共通の交流入
    力と蓄電池に接続されてなる無停電電源装置において、
    前記コンバータの直流出力端と該出力端と前記蓄電池の
    接続点との間に整流素子を挿入し、該整流素子の極性を
    前記コンバータの直流電力が前記インバータへ流れる方
    向としたことを特徴とする無停電電源装置。
  2. 【請求項2】 パルス幅変調制御により交流入力を直流
    出力に変換するコンバータと、該コンバータの直流出力
    を交流出力に変換するインバータとを複数備え、複数の
    前記コンバータの入力と出力とがそれぞれ共通の交流入
    力と蓄電池に接続されてなる無停電電源装置において、 前記蓄電池は他の電源により前記コンバータの直流出力
    電圧よりも低く充電され、前記蓄電池両極端子と前記イ
    ンバータ入力端の間に整流素子を挿入し、該整流素子の
    極性を前記蓄電池の直流電力が前記インバータへ流れる
    方向としたことを特徴とする無停電電源装置。
JP4111324A 1992-04-30 1992-04-30 無停電電源装置 Pending JPH05308777A (ja)

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