JPH10126980A - 無停電電源装置の制御回路 - Google Patents

無停電電源装置の制御回路

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JPH10126980A
JPH10126980A JP8274303A JP27430396A JPH10126980A JP H10126980 A JPH10126980 A JP H10126980A JP 8274303 A JP8274303 A JP 8274303A JP 27430396 A JP27430396 A JP 27430396A JP H10126980 A JPH10126980 A JP H10126980A
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JP
Japan
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power supply
semiconductor switch
transformer
load
commercial power
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JP8274303A
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English (en)
Inventor
Kazuhisa Manabe
和久 真鍋
Masanobu Fujikura
政信 藤倉
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/40Arrangements for reducing harmonics

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  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】通常は商用電源から半導体スイッチを介して負
荷に給電し、商用電源が停電時には、インバータより負
荷に給電する無停電電源装置における該半導体スイッチ
の失弧を確実に検出する制御回路を提供する。 【解決手段】半導体スイッチ11の両端それぞれの端子
電圧を検出する変圧器21,22と失弧検出回路23と
を備え、変圧器21,22それぞれの二次側電圧の偏差
が所定の値をこえたときに、半導体スイッチ11が失弧
したと判定し、半導体スイッチ11を消弧させ、多機能
インバータ13より負荷2に給電する無停電電源装置2
0を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、商用電源が健全
時には、商用電源より電力の供給/遮断を行う半導体ス
イッチを介して負荷に給電を行うとともに、インバータ
により商用電源から蓄電池への充電動作と、負荷から発
生する高調波電流や無効電力を吸収するアクティブフィ
ルタ動作とを行わせ、商用電源が停電時には、蓄電池よ
りインバータを介して負荷に給電を行う無停電電源装置
の制御回路に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の無停電電源装置の従来のブロッ
ク構成図を図4に示す。図4において、1は商用電源、
2は負荷、10は無停電電源装置を示し、無停電電源装
置10には商用電源1の各相毎に、例えば、サイリスタ
を逆並列接続した半導体スイッチ11、自己消弧形半導
体素子のIGBTとダイオードとを逆並列接続しブリッ
ジ接続したインバータ主回路などからなる多機能インバ
ータ12、蓄電池13、半導体スイッチ11,多機能イ
ンバータ12などを制御する変換器制御回路14、半導
体スイッチ11の負荷2側に設置された不足電圧継電器
15、半導体スイッチ11の両端に接続されたバイパス
コンタクタ16などを備えている。
【0003】この無停電電源装置10の変換器制御回路
14は、商用電源1が健全時には商用電源1より電力の
供給/遮断を行う半導体スイッチ11を点弧させて負荷
2に給電を行うとともに、多機能インバータ12により
商用電源1から蓄電池13への充電動作と、負荷2から
発生する高調波電流や無効電力を吸収するアクティブフ
ィルタ動作とを行わせる。
【0004】また、この変換器制御回路14は、商用電
源1が停電し図示しない停電検出器がこれを検知した時
には、半導体スイッチ11を消弧させ、蓄電池13より
多機能インバータ12を介して負荷2に給電を行う動作
をする。さらに、商用電源1が健全時で半導体スイッチ
11を介して負荷2に給電中に不足電圧継電器15が動
作したときには、半導体スイッチ11に失弧などの異常
が起きたと判定し、この信号を受けて変換器制御回路1
4は半導体スイッチ11を消弧させ、蓄電池13より多
機能インバータ12を介して負荷2に給電を行うように
動作し、この動作が蓄電池13が許容する所定の時間
(例えば15分間)経過すると、バイパスコンタクタ1
6を閉路させるとともに多機能インバータ12を停止さ
せる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の無停電電源
装置10によると、商用電源1が健全時で半導体スイッ
チ11を介して負荷2に給電中には、多機能インバータ
12は前述のアクティブフィルタ動作のために、商用電
源1の電圧の瞬時値にほぼ等しい電圧波形を発生させて
いるため、半導体スイッチ11に失弧などの異常が発生
した直後の負荷2への電圧降下が僅かであり、その結果
不足電圧継電器15が該失弧を検知して動作するのが商
用電源1の周波数の1サイクル以上遅れたり、また、上
述のアクティブフィルタ動作のため、半導体スイッチ1
1を構成する1素子のみの失弧では検知しないことがあ
り、負荷2にこの間多大な電圧変動を与えるという問題
があった。
【0006】この発明の目的は、上記問題点を解決する
無停電電源装置の制御回路を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】商用電源が健全時には、
商用電源より電力の供給/遮断を行う半導体スイッチを
介して負荷に給電を行うとともに、インバータにより商
用電源から蓄電池への充電動作と、負荷から発生する高
調波電流や無効電力を吸収するアクティブフィルタ動作
とを行わせ、商用電源が停電時には、蓄電池よりインバ
ータを介して負荷に給電を行う無停電電源装置の制御回
路において、この第1の発明は、前記半導体スイッチの
商用電源側の端子電圧を検出する第1の変圧器と、前記
半導体スイッチの負荷側の端子電圧を検出する第2の変
圧器と、第1の変圧器の二次側電圧と第2の変圧器の二
次側電圧との偏差を演算する加算演算器と、加算演算器
の出力のノイズ成分を除去するフィルタと、フィルタの
出力値が所定の正極性の設定値以上になったときに動作
する第1のコンパレータと、フィルタの出力値が所定の
負極性の設定値以下になったときに動作する第2のコン
パレータと、第1のコンパレータ及び第2のコンパレー
タのいずれか又は双方が動作したときに前記半導体スイ
ッチの失弧信号を出力する論理演算回路とを備える。
【0008】また、第2の発明は前記無停電電源装置の
制御回路において、前記半導体スイッチの商用電源側の
端子電圧を検出する第1の変圧器と、前記半導体スイッ
チの負荷側の端子電圧を検出する第2の変圧器と、第1
の変圧器の二次側電圧を整流する第1の整流回路と、第
2の変圧器の二次側電圧を整流する第2の整流回路と、
第1の整流回路の整流電圧と第2の整流回路の整流電圧
との偏差を演算する加算演算器と、加算演算器の出力の
ノイズ成分を除去するフィルタと、フィルタの出力値が
所定の設定値を越えたときに前記半導体スイッチの失弧
信号を出力するコンパレータとを備える。
【0009】この発明によれば、前記半導体スイッチの
点弧中の両端それぞれの端子電圧の偏差または該両端そ
れぞれの端子電圧の整流値の偏差が、所定の設定値を越
えたことにより該半導体スイッチが失弧したと判定する
ことで、素早く確実に該失弧が検知でき、負荷に与える
電圧変動を最小限にすることが可能である。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は、この発明の実施の形態を
示す無停電電源装置のブロック構成図であり、図4に示
した従来の無停電電源装置と同一機能を有するものには
同一符号を付して、その説明を省略する。すなわち図1
において、この無停電電源装置20には制御回路とし
て、半導体スイッチ11の商用電源1側の端子電圧を検
出する変圧器21と、半導体スイッチ11の負荷2側の
端子電圧を検出する変圧器22と、失弧検出回路23又
は24のいずれかと、従来と同一の変換器制御回路14
とを備えている。
【0011】図1に示した失弧検出回路23又は24が
失弧信号を出力すると、この信号を受けて変換器制御回
路14は半導体スイッチ11を消弧させ、蓄電池13よ
り多機能インバータ12を介して負荷2に給電を行うよ
うに動作し、この動作が蓄電池13が許容する所定の時
間(例えば15分間)経過すると、バイパスコンタクタ
16を閉路させるとともに多機能インバータ12を停止
させる。
【0012】図2は、この発明の第1の実施例を示す図
1に示した失弧検出回路23の詳細回路構成図である。
図2において、23aは変圧器21の二次側電圧と変圧
器22の二次側電圧との偏差を演算する加算演算器、2
3bは加算演算器23aの出力のノイズ成分を除去する
フィルタ、23cはフィルタ23bの出力値が所定の正
極性の設定値以上になったときに動作するコンパレー
タ、23dはフィルタ23bの出力値が所定の負極性の
設定値以下になったときに動作するコンパレータ、23
eはコンパレータ23c及びコンパレータ23dのいず
れか又は双方が動作したときに半導体スイッチ11が失
弧したとして失弧信号を変換器制御回路14に出力する
論理回路としてのオア素子である。
【0013】この失弧検出回路23の動作を以下に説明
する。変換器制御回路14よりの制御信号で商用電源1
から半導体スイッチ11を介して負荷2に正常な給電中
は、半導体スイッチ11の両端電圧の偏差はほぼ零であ
り、また商用電源1の電圧波形に重畳したノイズ成分、
或いは多機能インバータ12や負荷2から発生するノイ
ズ成分はフィルタ23bにより除去されるので,コンパ
レータ23c,23dが不動作状態にある。
【0014】この状態で、半導体スイッチ11の順側サ
イリスタ(図示の上側サイリスタ)が失弧すると、変圧
器21の二次側電圧>変圧器22の二次側電圧となり、
正極性の偏差が発生し、この偏差のフィルタ23bを介
したコンパレータ23cへの入力値が所定の所定の正極
性の設定値以上になるとコンパレータ23cが動作し、
オア素子23eを介して失弧信号を出力する。
【0015】また、半導体スイッチ11の逆側サイリス
タ(図示の下側サイリスタ)が失弧すると、変圧器21
の二次側電圧<変圧器22の二次側電圧となり、負極性
の偏差が発生し、この偏差のフィルタ23bを介したコ
ンパレータ23cへの入力値が所定の負極性の設定値以
下になるとコンパレータ23dが動作し、オア素子23
eを介して失弧信号を出力する。
【0016】図3は、この発明の第2の実施例を示す図
1に示した失弧検出回路24の詳細回路構成図である。
図3において、24aは変圧器21の二次側電圧を整流
する整流回路、24bは変圧器22の二次側電圧を整流
する整流回路、24cは整流回路24aの整流電圧と整
流回路24bの整流電圧との偏差を演算する加算演算
器、24dは加算演算器24cの出力のノイズ成分を除
去するフィルタ、24eはフィルタ24dの出力値が所
定の設定値を越えたときに半導体スイッチ11が失弧し
たとして失弧信号を変換器制御回路14に出力するコン
パレータである。
【0017】この失弧検出回路24の動作を以下に説明
する。変換器制御回路14よりの制御信号で商用電源1
から半導体スイッチ11を介して負荷2に正常な給電中
は、半導体スイッチ11の両端の整流電圧(整流回路2
4a,24bそれぞれの出力)の偏差はほぼ零であり、
また商用電源1の電圧波形に重畳したノイズ成分、或い
は多機能インバータ12や負荷2から発生するノイズ成
分はフィルタ24dにより除去されるので,コンパレー
タ24eが不動作状態にある。
【0018】この状態で、半導体スイッチ11の順側サ
イリスタ(図示の上側サイリスタ)、又は逆側サイリス
タ(図示の下側サイリスタ)が失弧すると、整流回路2
4aの整流電圧>整流回路24bの整流電圧となって偏
差が発生し、この偏差のフィルタ24dを介したコンパ
レータ24eへの入力値が所定の所定の設定値を越える
とコンパレータ24eが動作し、半導体スイッチ11が
失弧したとして失弧信号を変換器制御回路14に出力す
る。
【0019】なお図1〜図3に示したこの発明の実施例
においては、変圧器21,22と失弧検出回路23又は
24とは1組の構成で示したが、この無停電電源装置が
3相出力の場合には、それぞれ3組必要であることは自
明であり、このとき3相構成の半導体スイッチ11の両
端の線間電圧または相間電圧のいずれを検出電圧として
もよい。
【0020】
【発明の効果】この発明によれば、無停電電源装置を構
成する半導体スイッチの点弧中の両端それぞれの端子電
圧の偏差または該両端それぞれの端子電圧の整流値の偏
差が、所定の設定値を越えたことにより該半導体スイッ
チが失弧したと判定することで、素早く確実に該失弧が
検知でき、負荷に与える電圧変動を最小限にする動作信
頼性の高い装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態を示す無停電電源装置の
ブロック構成図
【図2】この発明の第1の実施例を示す無停電電源装置
の制御回路の詳細回路構成図
【図3】この発明の第2の実施例を示す無停電電源装置
の制御回路の詳細回路構成図
【図4】従来例を示す無停電電源装置のブロック構成図
【符号の説明】
1 商用電源 2 負荷 10 無停電電源装置 11 半導体スイッチ 12 多機能インバータ 13 蓄電池 14 変換器制御回路 15 不足電圧継電器 16 バイパスコンタクタ 20 無停電電源装置 21 変圧器 22 変圧器 23 失弧検出回路 24 失弧検出回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】商用電源が健全時には、商用電源より電力
    の供給/遮断を行う半導体スイッチを介して負荷に給電
    を行うとともに、インバータにより商用電源から蓄電池
    への充電動作と、負荷から発生する高調波電流や無効電
    力を吸収するアクティブフィルタ動作とを行わせ、商用
    電源が停電時には、蓄電池よりインバータを介して負荷
    に給電を行う無停電電源装置の制御回路において、 前記半導体スイッチの商用電源側の端子電圧を検出する
    第1の変圧器と、 前記半導体スイッチの負荷側の端子電圧を検出する第2
    の変圧器と、 第1の変圧器の二次側電圧と第2の変圧器の二次側電圧
    との偏差を演算する加算演算器と、 加算演算器の出力のノイズ成分を除去するフィルタと、 フィルタの出力値が所定の正極性の設定値以上になった
    ときに動作する第1のコンパレータと、 フィルタの出力値が所定の負極性の設定値以下になった
    ときに動作する第2のコンパレータと、 第1のコンパレータ及び第2のコンパレータのいずれか
    又は双方が動作したときに前記半導体スイッチの失弧信
    号を出力する論理演算回路とを備えたことを特徴とする
    無停電電源装置の制御回路。
  2. 【請求項2】商用電源が健全時には、商用電源より電力
    の供給/遮断を行う半導体スイッチを介して負荷に給電
    を行うとともに、インバータにより商用電源から蓄電池
    への充電動作と、負荷から発生する高調波電流や無効電
    力を吸収するアクティブフィルタ動作とを行わせ、商用
    電源が停電時には、蓄電池よりインバータを介して負荷
    に給電を行う無停電電源装置の制御回路において、 前記半導体スイッチの商用電源側の端子電圧を検出する
    第1の変圧器と、 前記半導体スイッチの負荷側の端子電圧を検出する第2
    の変圧器と、 第1の変圧器の二次側電圧を整流する第1の整流回路
    と、 第2の変圧器の二次側電圧を整流する第2の整流回路
    と、 第1の整流回路の整流電圧と第2の整流回路の整流電圧
    との偏差を演算する加算演算器と、 加算演算器の出力のノイズ成分を除去するフィルタと、 フィルタの出力値が所定の設定値を越えたときに前記半
    導体スイッチの失弧信号を出力するコンパレータとを備
    えたことを特徴とする無停電電源装置の制御回路。
JP8274303A 1996-10-17 1996-10-17 無停電電源装置の制御回路 Pending JPH10126980A (ja)

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