JPH1070853A - 無停電電源システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蓄電池を電力変換器それぞれに有しているた
め、蓄電池の据付スペースが大きくなり、また、システ
ム全体のコストも高くなっていた。 【解決手段】 常用電力変換器を予備電力変換器の蓄電
池を共通にした無停電電源システムにおいて、予備電力
変換器側の蓄電池の電力供給系統に、蓄電池が放電する
極性にダイオードを設けることで、常用電力変換器の異
常時に生じる電流の流入・流出が予備電力変換器には生
じないので、負荷に無瞬断で安定した電力を供給するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無停電電源システ
ムに係り、特に負荷への交流電力の給電を停止すること
なく、無停電電源システムを構成する電力変換装置の点
検及び部品の交換が可能な無停電電源システムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】無停電電源システムは、コンピュータシ
ステムの発展に伴い、そのバックアップシステムとし
て、需要が伸びてきている。無停電電源システムの機
能、動作概要については「ＵＰＳ導入／活用マニュアル
株式会社オーム社出版（１９９２年）」などに記載さ
れ公知であるため、ここでは、図６を参照して、無停電
電源システムの点検及び万一の異常発生時の待機冗長シ
ステムについて説明する。

【０００３】図６のシステムは、常時負荷給電を行なう
電力変換装置（以下、常用電力変換装置と称す）と、予
備として無負荷運転状態で待機している電力変換装置
（以下、予備電力変換装置と称す）とを電源切換器で切
り換えて無停電で運転を継続させる待機冗長システム
（以下、常用−予備システムと称す）である。

【０００４】その構成は、交流電源１に接続された交流
入力遮断器２ａ，２ｂと、この交流入力遮断器２ａ，２
ｂを介して供給される交流電力を直流電力に順変換する
コンバータ３ａ，３ｂと、上記交流電源１の停電時に直
流電力を直流入力遮断器４ａ，４ｂを介して供給する蓄
電池５ａ，５ｂと、直流電力を交流電力に逆変換するイ
ンバータ６ａ，６ｂと、このインバータ６ａ，６ｂのい
ずれかの出力を選択して出力する無瞬断切換器７と、無
瞬断切換器７に接続された負荷８とから主回路が構成さ
れる。

【０００５】更に、上記コンバータ３ａ，３ｂの異常を
検出するコンバータ側異常検出器１０ａ，１０ｂと、上
記インバータ６ａ，６ｂの異常を検出するインバータ側
異常検出器１１ａ，１１ｂと、上記コンバータ３ａ，３
ｂの入力電流及び出力直流電圧を制御するコンバータ制
御回路１２ａ，１２ｂと、上記蓄電池５ａ，５ｂを定電
流で充電するために充電電流を検出する電流検出器１３
ａ，１３ｂと、上記コンバータ側異常検出器１０ａ，１
０ｂとインバータ側異常検出器１１ａ，１１ｂとの論理
和をとり、無瞬断切換器７への切換信号や各遮断器のト
リップ信号やコンバータ３ａ，３ｂ、インバータ６ａ，
６ｂの保護停止信号を送出するオア回路１４ａ，１４ｂ
とから制御回路が構成される。

【０００６】尚、ここで使用した添字ａ，ｂはそれぞれ
ａは常用電力変換装置２０の構成であることを示し、ｂ
は予備電力変換装置２１の構成であることを示す。そし
て、上記のように構成された常用−予備システムは、電
力変換装置内部の異常時、例えば常用電力変換装置２０
内のインバータ６を構成する部品が故障した場合には、
インバータ側異常検出器１１ａで異常を検出し、オア回
路１４ａを介して無瞬断切換器７に切換信号を与えて、
予備電力変換装置２１からの電力供給に切り換えて、負
荷へは無停電で電力の供給を継続する。

【０００７】また、前述の電力変換装置を構成するコン
バータ３ａ，３ｂ、インバータ６ａ，６ｂは一般的に半
導体を用いたスイッチングデバイスで構成されており、
スイッチングデバイスを冷却する目的で冷却ファン等が
用いられており、また、コンバータ３ａ，３ｂの出力及
びインバータ６ａ，６ｂの入力には直流電解コンデンサ
が一般的に用いられている。上記冷却ファンは一般的に
数年で点検または交換が必要であり、また、上記直流電
解コンデンサも装置の寿命以内に点検交換が必要な有寿
命部品である。

【０００８】常用−予備システムは、これら有寿命部品
及びそれ以外の有寿命部品の保守点検及び交換時には無
瞬断切換器７を手動で常用電力変換装置から予備電力変
換装置に切り換えて、負荷へは無停電で電力の供給を継
続する。

【０００９】また、この常用−予備システムは、常用電
力変換装置２０に１組の蓄電池５ａが接続され、予備電
力変換装置２１にも１組の蓄電池５ｂが接続された個別
蓄電池システムである。蓄電池システムについては前記
「ＵＰＳ導入／活用マニュアル 株式会社オーム社出版
（１９９２年）」の第５章５．１［２］蓄電池システム
の考え方に記載されているため、ここでは説明を省略す
る。

【００１０】次に、別の常用−予備システムの形態につ
いて図７を参照して説明する。図７の常用−予備システ
ムが、図６の常用−予備システムと異なる点は、蓄電池
を常用電力変換装置２０と予備電力変換装置２１とで共
通の蓄電池５とし、蓄電池５を各々のコンバータ３ａ，
３ｂから均等に充電できるように各コンバータ制御回路
１２ａ，１２ｂを相互接続する並列制御回路１５を付加
した点である。

【００１１】近年の蓄電池はメンテナンスフリーで寿命
が７〜９年の長寿命蓄電池が開発されており、図７のシ
ステムは図６の如く蓄電池を２組用いなくても良く、蓄
電池の据付スペースを半減できるメリットがある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６の
常用−予備システムでは蓄電池が常用電力変換装置と予
備電力変換装置で２組必要となり、据付スペースが大き
くなってしまい、また、システム全体のコストも高くな
ってしまう。

【００１３】また、近年の蓄電池はメンテナンスフリー
で長寿命になっているが、万一の異常のことを考慮しな
ければならない。例えば、図７の常用−予備システムに
おいて、蓄電池５を構成する単電池の内部短絡が発生す
ると、それにより蓄電池５の直流電圧及び内部インピー
ダンスが低下する。蓄電池５は常用電力変換装置２０と
予備電力変換装置２１の直流回路に直流入力遮断器４
ａ，４ｂを介して共通に接続されているので、各コンバ
ータ３ａ，３ｂから過大な充電電流が蓄電池５に急激に
流れ込む。

【００１４】上記充電電流は、コンバータ制御回路１２
ａ，１２ｂの定電流制御を上まわる速さで増加するの
で、各コンバータ３ａ，３ｂは過電流状態になる。これ
により、各コンバータ側異常検出器１０ａ，１０ｂは過
電流を検出し、常用電力変換装置２０ではオフ回路１４
ａを介して、コンバータ３ａ、インバータ６ａの保護停
止信号と送出し、各遮断器のトリップを行ない、更に、
無瞬断切換器７に予備電力変換装置２１への電源切換信
号を送出する。

【００１５】ところが、蓄電池５は常用電力変換装置２
０と予備電力変換装置２１とに共通に接続されているの
で、予備電力変換装置２１でもコンバータ側異常検出器
１０ｂが過電流を検出し、常用電力変換装置２０と同様
に保護停止する。

【００１６】よって、常用電力変換装置２０から予備電
力変換装置２１に無瞬断切換器７で電源切換をしても、
予備電力変換装置２１も保護停止しているので、負荷８
への給電がなくなり、負荷８のシステムが停止してしま
う。

【００１７】また、常時負荷給電を行なっている常用電
力変換装置２０は装置内部の部品の発熱等で冷却ファン
や直流電解コンデンサ等の有寿命部品の劣化が、無負荷
運転を行なっている予備電力変換装置２１より早くな
る。

【００１８】そして、万一の異常時、例えば直流電解コ
ンデンサの短絡故障が常時電力変換装置２０で発生した
ならば、直流回路が共通なので予備電力変換装置２１側
も保護停止してしまい、負荷８への給電がなくなり、負
荷８のシステムが停止してしまう。

【００１９】よって、本発明は、蓄電池の据付スペース
を低減し、蓄電池及び電力変換装置の万一の異常時にお
いても負荷への給電が安定して継続できる無停電電源シ
ステムを提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の無停電電源システムにおいては、通常運転時は電源切
換手段を第１の電力変換手段側に電源切換えして、第１
の電力変換手段から負荷へ電力を供給する。このとき、
第１の電力変換手段の順変換手段は逆変換手段に直流電
力を供給すると共に蓄電池を充電する。また、第２の電
力変換手段は無負荷運転を行い待機状態にある。

【００２１】第１の電力変換手段の異常時又は前記蓄電
池の異常時には、短絡電流の流入や充電電流の流出によ
り第１の電力変換手段の順変換手段が過電流状態にな
る。これに対し、第２の電力変換手段は蓄電池の電力を
供給する給電系統に前記蓄電池が放電する極性に設けら
れたダイオードにより、短絡電流の流入や充電電流の流
出の影響を受けることなく運転を継続することができ
る。よって、このような場合には、電源切換手段を第２
の電力変換手段側に電源切換えして、第２の電力変換手
段から負荷へ電力を供給する。

【００２２】本発明の請求項２に記載の無停電電源シス
テムにおいては、通常運転時は電源切換手段を複数の第
１の電力変換手段が交流出力遮断手段を介して接続され
た第１の出力母線側に電源切換えして、第１の出力母線
から負荷へ電力を供給する。このとき、各第１の電力変
換手段の順変換手段は逆変換手段に直流電力を供給する
と共にその第１の電力変換手段に接続された蓄電池を充
電する。また、各第２の電力変換手段は無負荷運転を行
い待機状態にある。

【００２３】いずれかの第１の電力変換手段の異常時又
はその第１の電力変換手段に接続された蓄電池の異常時
には、短絡電流の流入や充電電流の流出によりその第１
の電力変換手段の順変換手段が過電流状態になる。これ
に対し、同一の蓄電池を共有する第２の電力変換手段は
蓄電池の電力を供給する給電系統に前記蓄電池が放電す
る極性に設けられたダイオードにより、短絡電流の流入
や充電電流の流出の影響を受けることなく運転を継続す
ることができる。このような場合には、先ずその第１の
電力変換手段に接続された交流出力遮断手段を遮断し、
第１の出力母線の出力電流が負荷が必要とする負荷電流
以下でなければ電源切換手段を切換えることなく第１の
出力母線から負荷へ電力の供給を継続し、第１の出力母
線の出力電流が負荷が必要とする負荷電流以下ならば電
源切換手段を第２の出力母線側に電源切換えして、第２
の出力母線から負荷へ電力を供給する。

【００２４】本発明の請求項３に記載の無停電電源シス
テムにおいては、通常運転時は第１の電源切換手段を第
２の電力変換手段側に電源切換えして、且つ、各第２の
電源切換手段を第１の電力変換手段側に電源切換えし
て、各第１の電力変換手段からそれぞれ接続された負荷
へ電力を供給する。このとき、各第１の電力変換手段の
順変換手段は逆変換手段に直流電力を供給すると共にそ
の第１の電力変換手段に接続された蓄電池を充電する。
また、第２の電力変換手段は無負荷運転を行い待機状態
にある。

【００２５】いずれかの第１の電力変換手段の異常時又
はその第１の電力変換手段に接続された蓄電池の異常時
には、短絡電流の流入や充電電流の流出によりその第１
の電力変換手段の順変換手段が過電流状態になる。これ
に対し、同一の蓄電池を共有する第２の電力変換手段は
蓄電池の電力を供給する給電系統に前記蓄電池が放電す
る極性に設けられたダイオードにより、短絡電流の流入
や充電電流の流出の影響を受けることなく運転を継続す
ることができる。よって、このような場合には、その電
力変換手段が接続された第２の電源切換手段を第１の電
源切換手段側に電源切換えして、第１の電源切換手段か
ら負荷へ電力を供給する。

【００２６】また、第２の電力変換手段の異常時には、
第１の電源切換手段を交流電源側に電源切換えして、交
流電源から直に電力を供給する。本発明の請求項４に記
載の無停電電源システムにおいては、通常運転時は第１
の電源切換手段を第２の電力変換手段側に電源切換えし
て、且つ、第２の電源切換手段を複数の第１の電力変換
手段が交流出力遮断手段を介して接続された第１の出力
母線側に電源切換えして、第１の出力母線から負荷へ電
力を供給する。このとき、各第１の電力変換手段の順変
換手段は逆変換手段に直流電力を供給すると共にその第
１の電力変換手段に接続された蓄電池を充電する。ま
た、第２の電力変換手段は無負荷運転を行い待機状態に
ある。

【００２７】いずれかの第１の電力変換手段の異常時又
はその第１の電力変換手段に接続された蓄電池の異常時
には、短絡電流の流入や充電電流の流出によりその第１
の電力変換手段の順変換手段が過電流状態になる。これ
に対し、同一の蓄電池を共有する第２の電力変換手段は
蓄電池の電力を供給する給電系統に前記蓄電池が放電す
る極性に設けられたダイオードにより、短絡電流の流入
や充電電流の流出の影響を受けることなく運転を継続す
ることができる。このような場合には、先ずその第１の
電力変換手段に接続された交流出力遮断手段を遮断し、
第１の出力母線の出力電流が負荷が必要とする負荷電流
以下でなければ電源切換手段を切換えることなく第１の
出力母線から負荷へ電力の供給を継続し、第１の出力母
線の出力電流が負荷が必要とする負荷電流以下ならば電
源切換手段を第１の電源切換手段側に電源切換えして、
第１の電源切換手段から負荷へ電力を供給する。

【００２８】また、第２の電力変換手段の異常時には、
第１の電源切換手段を交流電源側に電源切換えして、交
流電源から直に電力を供給する。本発明の請求項５に記
載の無停電電源システムにおいては、ダイオードに並列
接続した電磁接触手段をダイオードが導通する際に閉じ
ることにより、ダイオードに流れる電流を分流してダイ
オードの発熱を抑えることができる。

【００２９】本発明の請求項６に記載の無停電電源シス
テムにおいては、ダイオードに並列接続した電磁接触手
段を第１の電力変換手段が異常により停止した際に閉じ
ることにより、第２の電力変換手段の順変換手段により
蓄電池を充電することができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は、第１の実施の形態
の常用−予備システムのブロック図である。尚、従来を
同一要素には同一符号を付し、説明を省略する。

【００３１】図１の常用−予備システムが、図７の常用
−予備システムと相違する点は、予備電力変換装置２１
の直流入力遮断器４ｂの２次側に蓄電池５が放電する極
性にダイオード１０１を設け、オア回路１４ａ，１４ｂ
の代わりに各コンバータ側異常検出器１０ａ，１０ｂと
インバータ側異常検出器１１ａ，１１ｂの出力を入力し
て各種保護信号を送出する異常判別回路２０１ａ，２０
１ｂが設けられ、予備電力変換装置２１側の電流検出器
１３ｂと並列制御回路１５とが削除された構成になって
いる。

【００３２】ここで、その動作について説明する。例え
ば、蓄電池５を構成する単電池の内部短絡が発生する
と、それにより蓄電池５の直流電圧が低下及び内部イン
ピーダンスが低下する。

【００３３】蓄電池５は常用電力変換装置２０の直流回
路に直流入力遮断器４ａを介して接続されているので、
コンバータ３ａから過大の充電電流が蓄電池５に急激に
流れる。一方、予備電力変換装置２１の直流回路には直
流入力遮断器４ｂを介して蓄電池５が放電する極性にダ
イオード１０１が設けられているので、コンバータ３ｂ
から蓄電池５に過電流が流出することはない。その結
果、予備電力変換装置２１は、通常の運転を継続する。

【００３４】上記過大な充電電流により、常用電力変換
装置２０のコンバータ３ａは過電流状態になり、過電流
が所定レベルの達するとコンバータ側異常検出器１０ａ
は、過電流検出信号を出力する。この時、常用電力変換
装置２０の異常判別回路２０１ａは、コンバータ側異常
検出回路１０ａの検出信号とインバータ側異常検出回路
１１ａの検出信号とを基に異常部位を瞬時に判別する。
つまり、インバータ６ａは正常で、コンバータ３ａは入
力電圧は正常で充電電流と入力電流が過大であるので、
蓄電池５又はコンバータ３ａの異常と１次判別する。

【００３５】これにより、異常判別回路２０１ａは、負
荷８へ安定した電力を供給するために無瞬断切換器７
に、予備電力変換装置２１からの給電に切り換えるよう
に電源切換信号を出力し、同時に直流入力遮断器４ａに
トリップ信号を出力する。

【００３６】この一連の動作により、負荷８への給電は
予備電力変換装置２１からの給電に無瞬断に切り換えら
れ、常用電力変換装置２０は、蓄電池５と負荷８とから
切り離され、無負荷運転状態になる。この時、異常判別
回路２０１ａは、コンバータ側異常検出回路１０ａの検
出信号により、コンバータ３ａは正常であったことを判
別し、蓄電池５の異常であると２次判別した結果を図示
しない表示回路、例えば液晶表示器等で表示する。

【００３７】次に、常用電力変換装置２０が負荷８に給
電していて、予備電力変換装置２１が無負荷で待機運転
している際に、常用電力変換装置２０内のコンバータ３
ａを構成する部品の異常、例えば直流電解コンデンサの
短絡が発生したとする。

【００３８】この場合、コンバータ３ａの異常により、
蓄電池５からの過大な放電電流と交流電源１からの過大
な電流がコンバータ３ａの直流電解コンデンサの短絡点
に流れる。しかし、予備電力変換装置２１の直流回路に
はダイオード１０１が設けられているので、予備電力変
換装置２１のコンバータ３ｂから常用電力変換装置２０
の直流電解コンデンサの短絡点に過電流が流出すること
はない。その結果、予備電力変換装置２１は、通常の運
転を継続する。

【００３９】上記短絡電流により、常用電力変換装置２
０のコンバータ３ａは過電流状態になり、過電流が所定
レベルの達するとコンバータ側異常検出器１０ａは、過
電流検出信号を出力する。この時、常用電力変換装置２
０の異常判別回路２０１ａは、コンバータ側異常検出回
路１０ａの検出信号とインバータ側異常検出回路１１ａ
の検出信号とを基に異常部位を瞬時に判別する。つま
り、インバータ６ａは正常で、コンバータ３ａは入力電
圧は正常で充電電流と入力電流が過大であるので、蓄電
池５又はコンバータ３ａの異常と１次判別する。

【００４０】これにより、異常判別回路２０１ａは、負
荷８へ安定した電力を供給するために無瞬断切換器７
に、予備電力変換装置２１からの給電に切り換えるよう
に電源切換信号を出力し、同時に直流入力遮断器４ａに
トリップ信号を出力する。

【００４１】更に、コンバータ３ａの過電流状態が継続
しているので異常判別回路２０１ａは、交流入力遮断器
２ａをトリップさせると共に、コンバータ３ａ及びイン
バータ６ａを保護停止させる。

【００４２】この一連の動作が瞬時の間に行われて、異
常判別回路２０１ａは、蓄電池５は正常であったと判別
し、コンバータ３ａの異常であると２次判別した結果を
表示する。

【００４３】以上説明したように、第１の実施の形態で
は、共通部となる直流回路や蓄電池の異常時にも負荷に
無停電で安定した電力を供給することができる。次に第
２の実施の形態について説明する。

【００４４】図２は本発明の第２の実施の形態の概略図
であり、交流電源１と、２台の常用電力変換装置２０
ａ，２０ｂと、２台の予備電力変換装置２１ａ，２１ｂ
と、常用電力変換装置２０ａと予備電力変換装置２１ａ
とで共通の蓄電池５ａと、常用電力変換装置２０ｂと予
備電力変換装置２１ｂとで共通の蓄電池５ｂと、予備電
力変換装置２１ａ，２１ｂの直流入力遮断器の２次側に
蓄電池５ａ，５ｂが放電する極性に設けられたダイオー
ド１０１ａ，１０１ｂと、常用電力変換装置２０ａ，２
０ｂとが交流出力遮断器９ａ，９ｂを介して並列に接続
された第１の出力母線と予備電力変換装置２１ａ，２１
ｂとが交流出力遮断器９ｃ，９ｄを介して並列に接続さ
れた第２の出力母線とを選択して出力する無瞬断切換器
７と、負荷８とから構成される。尚、各構成要素は第１
の実施の形態と同様の構成となっている。

【００４５】図２のおいて、１組の蓄電池５ａ又は常用
電力変換装置２０ａ内のコンバータ３ａの異常発生時
は、第１の実施の形態で説明した一連の保護動作が行な
われるが次の点で相違する。負荷８に対して供給する負
荷電流が、残りの常用電力変換装置２０ｂから給電可能
な負荷電流以内であるならば、無瞬断切換器７を電源切
換しないで、異常が発生した常用電力変換装置２０ａの
出力側に設けられた交流出力遮断器９ａをトリップす
る。つまり、並列冗長運転していることになる。

【００４６】更に、残りの常用電力変換装置２０ｂが異
常になった場合には、無瞬断切換器７にて予備電力変換
装置２１ａ，２１ｂ側の第２の出力母線に電源切換を行
い、負荷８に給電を継続させる。

【００４７】次に第３の実施の形態について説明する。
図３は本発明の第３の実施の形態の概略図であり、交流
電源１と、２台の常用電力変換装置２０ａ，２０ｂと、
予備電力変換装置２１ｃと、常用電力変換装置２０ａと
予備電力変換装置２１ｃとで共通の蓄電池５ａと、常用
電力変換装置２０ｂと予備電力変換装置２１ｃとで共通
の蓄電池５ｂと、予備電力変換装置２１ｃの直流入力遮
断器の２次側に蓄電池５ａ，５ｂが放電する極性に設け
られたダイオード１０１ａ，１０１ｂと、交流電源１の
出力と予備電力変換装置２１ｃの出力とを選択して出力
する無瞬断切換器７ｃと、常用電力変換装置２０ａの出
力と無瞬断切換器７ｃの出力とを選択して出力する無瞬
断切換器７ａと、常用電力変換装置２０ｂの出力と無瞬
断切換器７ｃの出力とを選択して出力する無瞬断切換器
７ｂと、無瞬断切換器７ａに接続された負荷８ａと、無
瞬断切換器７ｂに接続された負荷８ｂとから構成され
る。尚、各構成要素は第１の実施の形態と同様の構成と
なっている。

【００４８】図３においては、常用電力変換装置２０ａ
のコンバータ３ａ又は蓄電池５ａに起因する異常が発生
した場合、第１の実施の形態で説明した一連の保護動作
と同様に共通に設けた予備電力変換装置２１ｃに電源切
換を行なう。更に、予備電力変換装置２１ｃが異常にな
った際は、交流電源１に電源切換を行なうことで、負荷
８ａに対して高い給電継続性を保つことができる。ま
た、負荷８ｂに対しても同様にして高い給電継続性を保
つことができる。

【００４９】次に第４の実施の形態について説明する。
図４は本発明の第４の実施の形態の概略図であり、交流
電源１と、３台の常用電力変換装置２０ａ，２０ｂ，２
０ｃと、予備電力変換装置２１ｄと、常用電力変換装置
２０ａと予備電力変換装置２１ｄとで共通の蓄電池５ａ
と、常用電力変換装置２０ｂと予備電力変換装置２１ｄ
とで共通の蓄電池５ｂと、常用電力変換装置２０ｃと予
備電力変換装置２１ｄとで共通の蓄電池５ｃと、予備電
力変換装置２１ｄの直流入力遮断器の２次側に蓄電池５
ａ，５ｂ，５ｃが放電する極性に設けられたダイオード
１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃと、交流電源１の出力と
予備電力変換装置２１ｄの出力とを選択して出力する無
瞬断切換器７ｃと、常用電力変換装置２０ａ，２０ｂ，
２０ｃとが交流出力遮断器９ａ，９ｂ，９ｃを介して並
列に接続された第１の出力母線と無瞬断切換器７ｃの出
力とを選択して出力する無瞬断切換器７と、負荷８とか
ら構成される。尚、各構成要素は第１の実施の形態と同
様の構成となっている。

【００５０】図４においては、第２の実施の形態で説明
したと同様に、各常用電力変換装置２０ａ〜２０ｃは並
列冗長運転を行なっており、負荷８への給電が可能な負
荷電流以内であれば、異常機のみ一連の保護動作を行い
交流出力遮断器をトリップさせ、他の常用電力変換装置
で運転を継続させる。そして、負荷８への給電が不可能
な状態、例えば全ての常用電力変換装置が異常になった
場合には、予備電力変換装置２１ｄに電源切換を行な
う。更に、予備電力変換装置２１ｄが異常になった際
は、交流電源１に電源切換を行なうことで、負荷８に対
して高い給電継続性を保つことができる。

【００５１】次に第５の実施の形態について説明する。
図５は本発明の第５の実施の形態の概略図であり、図１
に示した予備電力変換装置と異なる点は、予備電力変換
装置２１の直流入力遮断器４ｂの２次側に蓄電池５が放
電する極性に設けられたダイオード１０１と並列接続さ
れた電磁接触器１０２と、蓄電池５を定電流で充電する
ために充電電流を検出する電流検出器１３ｂとを設けた
点である。

【００５２】そして、蓄電池５からの電力をダイオード
１０１と介して放電すると、異常判別回路２０１ｂから
の信号で電磁接触器１０２を閉じることにより、ダイオ
ード１０１に流れる電流を分流する。

【００５３】これにより、ダイオード１０１の発熱を抑
えることができ、ダイオード１０１の冷却装置、例えば
冷却フィン、冷却ファンが不要となる。また、常用電力
変換装置２０のコンバータ３ａの異常信号２０２を異常
判別回路２０１に入力し、常用電力変換装置２０のコン
バータ３ａが異常になった場合には、異常判別回路２０
１ｂからの信号で電磁接触器１０２を閉じることによ
り、蓄電池５に予備電力変換装置２１のコンバータ３ｂ
からの充電が可能となる。

【００５４】

【発明の効果】本発明の請求項１に記載の無停電電源シ
ステムでは、蓄電池を共通とすることで据付スペースを
低減でき、且つ、共通部となる直流回路や蓄電池の異常
時にも負荷に無停電で安定した電力を供給することがで
きる。

【００５５】本発明の請求項２に記載の無停電電源シス
テムでは、蓄電池を共通にすることで据付スペースを低
減でき、且つ、共通部となる直流回路や蓄電池の異常時
にも異常が発生した常用電力変換装置を切り離して、負
荷電流が他の並列運転している常用電力変換装置からの
電流以下であれば電源切換回路を切換えることなく冗長
運転することができ、負荷電流が他の並列運転している
常用電力変換装置からの電流以上であれば電源切換回路
を切換えることで予備電力変換装置から給電することで
負荷に無停電で安定した電力を供給することができる。

【００５６】本発明の請求項３に記載の無停電電源シス
テムでは、蓄電池を共通とすることで据付スペースを低
減でき、且つ、共通部となる直流回路や蓄電池の異常時
にも負荷に無停電で安定した電力を供給することができ
る。また、予備電力変換装置の異常時には交流電源から
負荷に電力を供給することができる。

【００５７】本発明の請求項４に記載の無停電電源シス
テムでは、蓄電池を共通にすることで据付スペースを低
減でき、且つ、共通部となる直流回路や蓄電池の異常時
にも異常が発生した常用電力変換装置を切り離して、負
荷電流が他の並列運転している常用電力変換装置からの
電流以下であれば電源切換回路を切換えることなく冗長
運転することができ、負荷電流が他の並列運転している
常用電力変換装置からの電流以上であれば電源切換回路
を切換えることで予備電力変換装置から給電することで
負荷に無停電で安定した電力を供給することができる。
また、予備電力変換装置の異常時には交流電源から負荷
に電力を供給することができる。

【００５８】本発明の請求項５に記載の無停電電源シス
テムでは、ダイオードの発熱を抑えることができる。本
発明の請求項６に記載の無停電電源システムでは、常用
電力変換装置の異常時には予備電力変換装置の順変換装
置により蓄電池を充電することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態の概略図。

【図２】 本発明の第２の実施の形態の概略図。

【図３】 本発明の第３の実施の形態の概略図。

【図４】 本発明の第４の実施の形態の概略図。

【図５】 本発明の第５の実施の形態の概略図。

【図６】 従来の常用−予備システムの一例の概略図。

【図７】 従来の常用−予備システムの一例の概略図。

【符号の説明】

１…交流電源 ２ａ，２ｂ…交流入力遮断器 ３ａ，３ｂ…コンバータ ４ａ，４ｂ…直流入力遮断器 ５…蓄電池 ６ａ，６ｂ…インバータ ７…無瞬断切換器 ８…負荷 ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ…交流出力遮断器 １０ａ，１０ｂ…コンバータ側異常検出器 １１ａ，１１ｂ…インバータ側異常検出器 １２ａ，１２ｂ…コンバータ制御回路 １３ａ，１３ｂ…電流検出器 ２０…常用電力変換装置 ２１…予備電力変換装置 １０１，１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ…ダイオード １０２…電磁接触器 ２０１ａ，２０１ｂ…異常判別回路

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源と、 前記交流電源からの交流電力を直流電力に変換する順変
   換手段と、この順変換手段からの直流電力を交流電力に
   変換する逆変換手段とを有する第１の電力変換手段と、 前記交流電源からの交流電力を直流電力に変換する順変
   換手段と、この順変換手段からの直流電力を交流電力に
   変換する逆変換手段とを有する第２の電力変換手段と、 前記交流電源の停電時に前記第１の電力変換手段の逆変
   換手段と前記第２の電力変換手段の逆変換手段とに直流
   電力を供給する蓄電池と、 前記第１と第２の電力変換手段の交流出力を切り換えて
   負荷に交流電力を供給する電源切換手段と、 前記蓄電池が所定の電圧及び電流で充電されるように前
   記第１の電力変換手段の順変換手段を制御する充電制御
   手段と、 前記第２の電力変換手段へ前記蓄電池の電力を供給する
   給電系統に前記蓄電池が放電する極性に設けられたダイ
   オードと、 通常時は前記第１の電力変換手段の交流出力を負荷に供
   給するように前記電源切換手段を切り換え、前記第１の
   電力変換手段の異常時又は前記蓄電池の異常時には前記
   第２の電力変換手段の交流出力を負荷に供給するように
   前記電源切換手段を切り換える切換制御手段とを具備し
   たことを特徴とする無停電電源システム。
2. 【請求項２】 交流電源と、 前記交流電源からの交流電力を直流電力に変換する順変
   換手段と、この順変換手段からの直流電力を交流電力に
   変換する逆変換手段とを有する複数の第１の電力変換手
   段と、 前記交流電源からの交流電力を直流電力に変換する順変
   換手段と、この順変換手段からの直流電力を交流電力に
   変換する逆変換手段とを有する複数の第２の電力変換手
   段と、 前記交流電源の停電時に前記複数の第１の電力変換手段
   のうちいずれかの第１の電力変換手段の逆変換手段と前
   記複数の第２の電力変換手段のうちいずれかの第２の電
   力変換手段の逆変換手段とに直流電力を供給する複数の
   蓄電池と、 前記複数の第１の電力変換手段の出力側がそれぞれ交流
   出力遮断手段を介して並列に接続された第１の出力母線
   と、 前記複数の第２の電力変換手段の出力側がそれぞれ交流
   出力遮断手段を介して並列に接続された第２の出力母線
   と、 前記第１と第２の出力母線の交流出力を切り換えて負荷
   に交流電力を供給する電源切換手段と、 前記各蓄電池が所定の電圧及び電流で充電されるように
   各蓄電池が接続された第１の電力変換手段の順変換手段
   を制御する複数の充電制御手段と、 前記各第２の電力変換手段へ前記各第２の電力変換手段
   に接続された蓄電池の電力を供給する給電系統に前記蓄
   電池が放電する極性に設けられた複数のダイオードと、 前記各第１の電力変換手段の異常時又は前記各第１の電
   力変換手段に接続された蓄電池の異常時には前記第１の
   電力変換手段に接続された交流出力遮断手段を遮断する
   遮断制御手段と、 通常時は前記第１の出力母線の交流電力を負荷に供給す
   るように前記電源切換手段を切り換え、前記第１の出力
   母線の出力電流が負荷電流以下になると前記第２の出力
   母線の交流電力を負荷に供給するように前記電源切換手
   段を切り換える切換制御手段とを具備したことを特徴と
   する無停電電源システム。
3. 【請求項３】 交流電源と、 前記交流電源からの交流電力を直流電力に変換する順変
   換手段と、この順変換手段からの直流電力を交流電力に
   変換する逆変換手段とを有する複数の第１の電力変換手
   段と、 前記交流電源からの交流電力を直流電力に変換する順変
   換手段と、この順変換手段からの直流電力を交流電力に
   変換する逆変換手段とを有する第２の電力変換手段と、 前記交流電源の停電時に前記複数の第１の電力変換手段
   のうちいずれかの第１の電力変換手段の逆変換手段と前
   記第２の電力変換手段の逆変換手段とに直流電力を供給
   する複数の蓄電池と、 前記交流電源からの交流電力と前記第２の電力変換手段
   の交流出力を切り換えて出力する第１の電源切換手段
   と、 前記各第１の電力変換手段の交流出力と前記第１の電源
   切換手段の交流出力を切り換えて負荷に交流電力を供給
   する複数の第２の電源切換手段と、 前記各蓄電池が所定の電圧及び電流で充電されるように
   各蓄電池が接続された第１の電力変換手段の順変換手段
   を制御する複数の充電制御手段と、 前記第２の電力変換手段へ前記第２の電力変換手段に接
   続された蓄電池の電力を供給する給電系統に前記蓄電池
   が放電する極性に設けられた複数のダイオードと、 通常時は前記第２の電力変換手段の交流出力を負荷に供
   給するように前記第１の電源切換手段を切り換え、前記
   第２の電力変換手段の異常時には前記交流電源の交流電
   力を負荷に供給するように前記第１の電源切換手段を切
   り換える第１の切換制御手段と、 通常時は前記各第１の電力変換手段の交流出力を負荷に
   供給するように前記各第１の電力変換手段に接続された
   第２の電源切換手段を切り換え、前記各第１の電力変換
   手段の異常時又は前記各第１の電力変換手段に接続され
   た蓄電池の異常時には前記第１の電源切換手段の交流出
   力を負荷に供給するように前記各第１の電力変換手段に
   接続された第２の電源切換手段を切り換える複数の第２
   の切換制御手段とを具備したことを特徴とする無停電電
   源システム。
4. 【請求項４】 交流電源と、 前記交流電源からの交流電力を直流電力に変換する順変
   換手段と、この順変換手段からの直流電力を交流電力に
   変換する逆変換手段とを有する複数の第１の電力変換手
   段と、 前記交流電源からの交流電力を直流電力に変換する順変
   換手段と、この順変換手段からの直流電力を交流電力に
   変換する逆変換手段とを有する第２の電力変換手段と、 前記交流電源の停電時に前記複数の第１の電力変換手段
   のうちいずれかの第１の電力変換手段の逆変換手段と前
   記第２の電力変換手段の逆変換手段とに直流電力を供給
   する複数の蓄電池と、 前記交流電源からの交流電力と前記第２の電力変換手段
   の交流出力を切り換えて出力する第１の電源切換手段
   と、 前記複数の第１の電力変換手段の出力側がそれぞれ交流
   出力遮断手段を介して並列に接続された出力母線と、 前記出力母線の交流出力と前記第１の電源切換手段の交
   流出力を切り換えて負荷に交流電力を供給する第２の電
   源切換手段と、 前記複数の蓄電池が所定の電圧及び電流で充電されるよ
   うに各蓄電池が接続された第１の電力変換手段の順変換
   手段を制御する複数の充電制御手段と、 前記第２の電力変換手段へ前記第２の電力変換手段に接
   続された蓄電池の電力を供給する給電系統に前記蓄電池
   が放電する極性に設けられた複数のダイオードと、 通常時は前記第２の電力変換手段の交流出力を負荷に供
   給するように前記第１の電源切換手段を切り換え、前記
   第２の電力変換手段の異常時には前記交流電源の交流電
   力を負荷に供給するように前記第１の電源切換手段を切
   り換える第１の切換制御手段と、 前記第１の電力変換手段の異常時又は前記第１の電力変
   換手段に接続された蓄電池の異常時には前記第１の電力
   変換手段に接続された交流出力遮断手段を遮断する遮断
   制御手段と、 通常時は前記出力母線の交流電力を負荷に供給するよう
   に前記電源切換手段を切り換え、前記出力母線の出力電
   流が負荷電流以下になると前記第１の電源切換手段の交
   流電力を負荷に供給するように前記電源切換手段を切り
   換える切換制御手段とを具備したことを特徴とする無停
   電電源システム。
5. 【請求項５】 前記ダイオードに並列接続された電磁接
   触手段と、 前記ダイオードが導通する際に前記電磁接触手段を閉じ
   る電磁接触開閉制御手段とを具備したことを特徴とする
   請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の無停電電源シ
   ステム。
6. 【請求項６】 前記ダイオードに並列接続された電磁接
   触手段と、 前記第１の電力変換手段の順変換手段の異常の際に前記
   電磁接触手段を閉じる電磁接触開閉制御手段と、 前記蓄電池が所定の電圧及び電流で充電されるように前
   記第２の電力変換手段の順変換手段を制御する充電制御
   手段と、を具備したことを特徴とする請求項１乃至請求
   項４のいずれかに記載の無停電電源システム。