JPH0755031B2 - 交流電源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は入力交流電源の瞬時停電時などにも安定した交
流出力電力を供給することができる無停電電源装置など
に係り、その装置内部に故障が発生した時、一旦負荷給
電を停止し、故障の内容によって再度負荷給電をリトラ
イすることができる交流電源装置に関するものである。

（従来の技術） 本発明の交流電源装置としては種々のタイプがあるが、
ここではその代表として無停電電源装置により説明す
る。

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３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３図において、11は入力交流電源、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PWM制御器、25はゲート増
幅器、または26制御回路電源、27は運転停止回路、28は
運転停止指令、29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、36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、39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成で、入力交流電源11
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13で交流電
力に逆変換し、インバータ変圧器14及びAC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
Vr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。

他方入力交流電源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、入力交流電
源11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電源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
29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３図に示す。入力交流電源11の過電圧や不足電圧
を検出する入力電圧検出器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
の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28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。

このような無停電電源装置を使用した電源システム例を
第４図に示す。この図で51は無停電電源装置、52は負
荷、53は入力しゃ断器、54は出力切換器、55はバイパス
回路、56は切換回路である。この図で無停電電源装置51
内の故障検出回路29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27を介して無停電電源装
置51を故障停止させた時、入力しゃ断器53を開放し、出
力切換器54を切換回路56で指令し、入力交流電源11より
バイバス回路55を介して負荷52へ給電する。このように
バイパス回路55を介して負荷52に給電すると負荷55の運
転を維持することはできるが、入力交流電源11の瞬時や
過電圧の影響などを除去した良質の電力を負荷52に給電
できない問題があった。

（発明が解決しようとする課題） 第３図及び第４図を使用して説明したように、従来技術
の無停電電源装置51は、その内部の故障検出回路29が故
障保護検出を行なった時、無停電電源装置51の負荷給電
を停止し、故障検出回路29を人為的にリセットする（故
障原因調査及び復旧修理などを行なった後リセットす
る。）まで負荷給電を行なうことができず、次の問題が
あった。

（１） 故障保護検出により長期間良質の電力を負荷52
に給電することができない。

（２） 故障保護検出して無停電電源装置51が停止する
と、負荷52が大型コンピュータなど公共性の非常に高い
負荷のため社会的影響度が非常に高く、 長時間の停止はユーザに非常に大きな不安を与え
る。

このため早急に復旧させる必要があるが、ユーザも
分散化傾向にあるため、メーカの保守負が到着して原因
調査復旧するまでに長時間を必要とする。

などの理由から、無停電電源装置51の故障保護検出によ
る停止は社会不安を発生する危険性があった。

本発明は前述の従来技術の欠点に鑑みてなされたもの
で、交流電源装置が故障保護検出しても、一時的にバイ
パス回路や他の交流電源装置より負荷給電し、故障内容
を判別して外的要因による故障に対しては故障検出回路
を自動リセットして再び負荷給電を継続できる交流電源
装置を提供することを目的としている。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明はその実施例を第１図や第２図に示すように、無
停電電源装置などの交流電源装置において、その内部に
設けられた故障検出回路が故障保護検出を行なって、装
置を停止させた時、故障検出回路で検出した故障内容や
他の保護検出器の検出レベルより判別して、交流電源装
置の故障検出回路を故障判別回路によって自動リセット
して良いかどうかを判別し、自動リセット可能な外的要
因による故障に対しては故障判別回路より運転停止回路
や切換回路に指令を与えて再び交流電源装置を運転して
負荷給電を継続する。

故障判別回路は、交流電源装置の内部故障が発生した
時、この内部故障がこの装置の外的要因に起因する内部
故障か、装置内の内的要因に起因する内部故障かを判別
し、前者の内部故障に対しては交流電源装置を再始動し
て負荷給電を再開させる。

（作用） 本発明はその実施例を第１図や第２図に示すように、交
流電源装置において、その交流電源装置の内部で故障保
護検出して、運転を継続することができなくなった時、
故障検出回路29でこれを検出して運転停止回路27を介し
て交流電源装置の運転を一旦停止し、負荷への給電を他
の電源で行ない、故障判別回路で装置の外的要因による
故障が内的要因による故障かを判別し、外的要因による
故障の場合には再び交流電源装置を起動して、負荷52へ
の給電を継続することができる。

第１図は無停電電源装置51の故障保護検出を行なった場
合に、負荷52への給電をバイパス回路55より一次的に行
なう方法で、無停電電源装置51を再始動した場合には再
び負荷52への給電は無停電電源装置51より行なわれる。

第２図は無停電電源装置51の故障保護検出を行なった場
合に、負荷52への給電を他の交流電源装置（無停電電源
装置）のみで行なう方法で、無停電電源装置51を再始動
した場合には再び負荷52への給電は他の交流電源装置と
無停電電源装置51で並列給電される。

（実施例） 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図と同一の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。実施例と
して第１図で付加した構成要素として56は切換回路、57
は故障判別回路である。

本発明の第１図の実施例において、無停電電源装置51が
故障保護検出した時無停電電源装置51よりの負荷52への
給電をバイパス回路55よりの給電に切換るとともに、故
障検出回路29で検出した保護検出器の内容を故障判別回
路57で故障判別し、外的要因による故障かどうかを判定
する。第３図に図示した各種の保護検出器の故障保護要
因としては種々のものがある。

例えばヒューズ断検出器34が動作する場合はインバータ
13の内部部品が劣化したような故障であり、制御電源そ
う失検出器40が動作する場合は制御回路電源26が異常と
なった場合である。このような保護検出器が動作するこ
とは無停電電源装置51の内的要因による故障であり、こ
のような内的要因による内部故障は故障原因を除去しな
ければ無停電電源装置51を再運転することができない。

他方直流検出器33が動作する場合は、入力交流電源11の
異常やバッテリ16の電圧低下などが故障要因として考え
られ、この要因かどうかは入力電圧検出器32あるいはバ
ッテリ電圧検出器39の検出レベルの変化より判断でき
る。またインバータ過電流検出器36や直流過電流検出器
35が動作する場合は、負荷52が実際に重くなった場合が
考えられ、この要因かどうかは出力過電流検出器38の検
出レベルの変化より判断できる。このような保護検出器
の動作は無停電電源装置51の外的要因による故障であ
り、このような外的要因による故障は装置内部に故障要
因があるわけではないので、当然外的要因が除去される
と無停電電源装置51は再運転して負荷52に給電しても、
再運転を継続することができる。

このような内的要因による故障か、外的要因による故障
かを故障検出回路29での故障検出した保護検出器や他の
保護検出器の検出レベルを故障判別回路57で判別し、外
的要因による故障と判別される保護検出器の動作に対し
ては、故障検出器29及び運転停止回路27の作用によって
運転停止されていた無停電電源装置51を、故障判別回路
57の作用で運転停止回路27及び切換回路56を介して再始
動し、バイパス回路55への給電に切換えられていた負荷
52への給電を再び無停電電源装置51よりの給電に切換え
て、再び無停電電源装置51よりの給電を持続させる。

本発明で述べる外的要因による故障かどうかは、無停電
電源装置51の内部に設けられた各部の保護検出器の検出
レベルと故障検出した保護検出器、あるいは故障検出し
た保護検出器相互の動作状況より故障判別回路57で判別
することができる。

以上述べるように本発明の実施例によれば、無停電電源
装置が故障検出した時、一旦負荷への給電をバイパス回
路側へ切換えるが、故障判別回路の作用で外的要因によ
る故障と判断される場合には、無停電電源装置よりの負
荷給電を再開させることができる。一般に無停電電源装
置の故障は外的要因による故障が多いため、無停電電源
装置よりの負荷給電を行なえる場合が多く、本来の目的
通りに無停電電源装置より良質の電力を長時間給電する
ことができ、電源の信頼性を向上させることができるこ
とが明らかである。

本発明の他の実施例を第２図に示す。この図で第１図と
異なる構成要素は、58は出力しゃ断器、59は無停電電源
装置、60は入力しゃ断器、61は出力しゃ断器である。こ
の構成では通常は入力しゃ断器53と60、出力しゃ断器58
と61を閉して無停電電源装置51と59を運転して負荷52に
給電する。第１図と同様に無停電電源装置51に内部故障
が発生すると、無停電電源装置51よりの負荷52への給電
を停止する。しかし前記内部故障が外的要因による故障
ならば、第１図の実施例と同様に無停電電源装置51より
の負荷52への給電を再開する。無停電電源装置51が故障
停止していても無停電電源装置59より良質の電力の給電
は継続されるが、無停電電源装置51よりの負荷52への給
電を再開すると電源の冗長度が増し、電源の信頼性が向
上することが明らかである。

本発明は無停電電源装置のみに適用されるものではな
く、第３図でバッテリ16を有しないような交流電源装置
にも適用することができるのは明らかであり、この交流
電源装置の種類や構成を特に限定するものではない。

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、無停電電源装置などの交流電源装置の
内部故障が発生しても、大部分の内部故障が外的要因に
よる場合が多いので、この故障に対して、交流電源装置
を再起動して負荷給電を再び継続して行なうことができ
る。この結果、次の効果をもった交流電源装置が本発明
により実現できることが明らかである。

（１） 交流電源装置を設けた本来の目的である良質の
電力を負荷に給電する目的を、従来技術に比較してより
多く達成することができる。

（２） 従来の如く長期間交流電源装置が故障停止する
ことが大幅に減少するから、電源の信頼性が大幅に向上
し、前記故障停止に伴う社会的不安や混乱も防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明のそれぞれ異なる実施例を示
すブロック図、第３図及び第４図は従来技術の交流電源
装置（無停電電源装置）の構成を示すブロック図であ
る。 11……入力交流電源、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、 32……入力電圧検出器、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……出力過電流検出器、38……出力過電圧検出器、 39……バッテリ電圧検出器、 40……制御電源そう失検出器、 51……無停電電源装置、52……負荷、 53……入力しゃ断器、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、58……出力しゃ断器、 59……無停電電源装置、60……入力しゃ断器、 61……出力しゃ断器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも一方の交流電源は入力交流電源
   から供給される交流電力を安定化した交流電力に変換す
   る無停電電源装置で構成され、他方の交流電源は前記入
   力交流電源から得られる別の交流電源で構成され、負荷
   には切換器によっていずれの交流電源からでも給電出来
   る交流電源装置において、前記一方の交流電源で負荷へ
   給電している時に故障が発生した場合、一方の交流電源
   の運転を停止し、負荷への給電を一時的に前記他方の交
   流電源側から行なう切換手段と、前記無停電電源装置内
   部に設けられ、前記無停電電源装置を構成する要素の故
   障を検出する故障検出手段と、この故障検出手段からの
   検出結果に基いて、その故障が前記要素の劣化や制御電
   源異常による内的要因かどうかを判別する故障判別手段
   と、この故障判別手段により前記故障が内的要因による
   ものではないと判断された場合に前記一方の交流電源を
   再始動して再び負荷への給電を前記一方の交流電源側へ
   切換える手段を具備して成る交流電源装置。
2. 【請求項２】並列接続され負荷に安定した交流電力を供
   給する少なくとも２台の無停電電源装置で構成される交
   流電源装置において、前記無停電電源装置のいずれか一
   方に故障が発生した場合、故障した無停電電源装置の運
   転を停止させると共に負荷給電から一時的に切離す手段
   と、前記無停電電源装置内部に設けられ、前記無停電電
   源装置を構成する要素の故障を検出する故障検出手段
   と、この故障検出手段からの検出結果に基いて、その故
   障が前記要素の劣化や制御電源異常による内的要因かど
   うかを判断する故障判別手段と、この故障判別手段によ
   り前記故障が内的要因によるものではないと判断された
   場合に前記無停電電源装置を再始動して再び健全側の無
   停電電源装置と並列運転する手段を具備して成る交流電
   源装置。