JPS583244B2 - 無停電電源装置の過電圧防止方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子計算機或は通信機等の定電圧一定周波電源
きなる無停電電源装置の過電圧防止方法に係り、特に制
御量として導入する負荷電流検出信号を基に算出した負
荷端の端子電圧量を記憶する事により、制御量が消滅し
た場合でも一旦記憶した端子電圧量を以って所定の電圧
制御を行なう事により、過電圧を確実に防止できる新規
な過電圧防止方法を提供しようとするものである。

無停電電源装置と負荷とを接続する亘ちケーブルの亘長
が比較的長い場合、線路の電圧降下量を補償すべく例え
ば負荷投入時に制御量きして導入する電圧検出信号を、
無停電電源装置側の出力電圧検出信号より負荷端の端子
電圧検出信号へき切換えて所定の電圧制御を行なう事は
従来周知である。

この種装置の代表的な回路例を第１図に示す。同図で１
は無停電電源装置でこの装置は図示する様に、例えば入
力される交流電力を直流電力に変換する順変換部ＣＶと
、入力される直流電力を適宜チョツピングして出力電圧
を制御するチョツパ回路ＣＨと、入力される直流電力を
交流電力に変換する逆変換部ＩＶと、直流リアクトルＤ
ＣＬ及び平滑用コンデンサＣより成り直流電力を平滑化
する直流中間回路とから成り、この装置１で出力周波数
を制御する場合は図示しない周波数制御系を介して逆変
換部ＩＶの通流期間を制御する事により行ない、一方出
力電圧を制御する場合はチョツパ回路ＣＨの通流期間を
適宜制御する事により行なうものであるが、後者の電圧
制御の場合、図ではチョツパ回路ＣＨを適用して行なっ
ているが例えば順変換部ＣＶとしてサイリスクをブリッ
ジ接続したものであれば、この順変換部を介して所定の
電圧制御を行なう事が可能であるので図に示す様なチョ
ツパ回路ＣＨを適用する必要はない。

さて再び第１図に戻って２は電子スイッチでこのスイッ
チ′２は制御量として導入する電圧検出信号を無停電電
源装置１側のものと負荷側のものさを切換える為のもの
で、３は制御部で図示はしないが所定の電圧制御を行な
う電圧制御系と所定の周波数制御を行なう周波数制御系
とを夫々備えて成るものである。

ＰＴ１，ＰＴ２は夫々無停電電源装置１側及び負荷Ｌ側
へ設けられる電圧検出用変成器で出力電圧に関連する信
号を取出す為のもので、ＣＢは無停電電源装置と負荷間
に介挿される遮断器である。

さてこの様に構成して成る従来装置の動作を述べると、
無停電電源装置の設置場所が変更したり或は亘りケーブ
ルの張り替え完了後、無停電電源装置１が所定の電圧、
周波数を発生するか否かの動作試験を行なわねばならな
い。

この動作試験時は遮断器ＣＢはトリップ状態にあって負
荷Ｌも開路状態にある。

従って電圧検出用変成器ＰＴ１より取出される出力電圧
検出信号を以って所定の電圧制御を行なうと同時に、図
示しない周波数制御系を介して所要の出力周波数を発生
すべく所定の周波数制御を行なう。

しかして無停電電源装置が指令通りのデータを発生する
事が確認された場合、先ず無停電電源装置を一旦停止し
て制御量として導入する電圧検出信号を負荷端側へ挿入
される電圧変成器ＰＴ２よりのものに切換え、しかる後
に遮断器ＣＢを投入して無停電電源装置を再始動させ負
荷投入を行なう様にする。

負荷投入後は電圧変成器ＰＴ２より取出される負荷端の
端子電圧検出信号を以って所定の電圧制御が行なわれる
ものである。

この従来方法で問題となるのは例えば定常運転時に負荷
側で短絡事故、地絡事故等を生じ、この事故検出信号を
基に第１図に示す遮断器ＣＢをトリップした場合でも、
事故状態で軽故障であれば、無停電電源装置の運転を継
続する場合が往往にしてある。

このように遮断器をトリップした場合でも運転を継続す
る場合とか、或は負荷端の端子電圧検出信号を制御部３
に導入する制御信号ケーブルが断線した様な場合、入力
すべき制御量（端子電圧検出信号）が消滅してしまうの
で”端子電圧検出信号量零”と云う信号により電圧制御
系では出力電圧を基準値に保とうと自動的にコントロー
ルする結果、出力電圧は異常に上昇し遂には過電圧きな
ってしまい、この過電圧が負荷及び無停電電源装置の各
制御素子に大きな脅威となる事である。

第２に負荷さして電子計算機が適用される様な場合、計
算機の演算能力を高め且つ入力される交流成分のリツプ
ル分を極力軽減する方法として、近時インバータ周波数
が商用周波数の略１０倍位と云う非常に高い出力周波数
を要求される訳であるが、この様に出力周波数が非常に
高くなると亘りケーブルのりアクタンスの表皮効果によ
り、負荷電流は導体表面を流れる様になり周知の如く一
層電力損失分が増大し従来方法の様に負荷端の端子電圧
検出信号を以って所定の電圧制御を行なうのでは、最早
速応性をもった追従制御を行なえない事である。

本発明はこの点に鑑みて発明されたものであって、以下
第２図に示す具体的な構成例に関して詳述する。

この実施例で第１図と同一のものは同一符号を付してお
り、ＣＴは負荷電流に関連する信号を取出す電流検出用
変流器で、４は電流−電圧変換回路で入力されるアナロ
グ量の負荷電流検出信号を電圧信号に変換するもので、
５は演算回路で入力される電圧信号より負荷端の端子電
圧量を算出するものである。

６は記憶回路で、順次算出された負荷端の端子電圧量を
記憶する為のもので、７は判定回路で電流変成器よりの
信号と電圧変成器よりの信号との大小関係を判定するも
ので、この回路は負荷電流が流れ始めると電流変成器よ
りの信号を優先的に次段の電圧制御系に出力する様にな
る。

８は電子スイッチで制御量として導入する電流変成器よ
りの信号さ電圧変成器よりの信号とを切換える為のもの
で、９は電圧制御用増幅器で基準値と入力される電圧検
出量との偏差量を増幅する為のもので、１０はゲート回
路で入力される増幅した信号を以って所望のゲート信号
を発生し且つこのゲート信号を任意に移相する為のもの
である。

１１はゲート増幅回路で入力されるゲート信号を一旦増
幅する為のものである。

なおこの実施例では図示はしないが出力周波数を自動的
にコントロールする周波数制御系が含んでいる事は申す
迄もない。

さてこの様に構成して成る本実施例の動作を述べると、
無停電電源装置の設置場所が変更したり或は亘りケーブ
ルの張り替え完了後、指令通りの出力周波数及び出力電
圧を生ずるか否かの動作試験を行なう場合は、従来方法
と同様に負荷を解放状態にして電圧変成器ＰＴ１よりの
電圧検出信号を以って所定の電圧制御を行なう。

しかして無停電電源装置が指令通りのデータを発生する
事が確認されると遮断器ＣＢを投入して負荷に所望の電
力を供給する事となるが、この負荷投入時に本願では無
停電電源装置を一旦停止する事なく運転を継続した状態
で直ちに負荷投入を行なう事を一つの特徴としている。

即ち遮断器ＣＢが投入されると負荷電流が流れ始めこの
負荷電流を電流変成器ＣＴを介して取出し、この電流検
出信号を電流一電圧変換回路４で一旦電圧信号に変換し
て、この電圧検出量を以って演算回路５では線路電圧降
下量を求めこの電圧降下量を基に負荷端の端子電圧量を
演算する様になる。

この様にして求められた負荷電流に応じた負荷端の端子
電圧量は記憶回路６に順次記憶されると同時に、電圧変
成器ＰＴ１よりの電圧検出信号と並列的に次段の判定回
路７に入力される。

判定回路７では電流変成器ＣＴより取出された信号が入
力された事を確認すると、電流変成器ＣＴよりの信号を
次段の電圧制御系に優先的に入力する様にする。

従って負荷が投入され負荷電流が流れ始めると負荷電流
検出信号を基に算出した負荷端の端子電圧量と基準値と
の偏差量が、電圧制御用増幅器９で一旦増幅されこの増
幅した信号を以ってゲート回路１０及びゲート増幅回路
１１を介してチョツパ回路ＣＨの通流期間を適宜制御し
、負荷端の端子電圧量が常時基準値を維持すべく出力電
圧を自動的にコントロールするものである。

この様に無停電電源装置を運転した状態で負荷投入を行
ない、負荷投入後は負荷電流検出信号を以って所定の電
圧制御を行なう様にすれば、例えば負荷投入を行なう迄
の操作が非常に簡便化し無停電電源装置の停止期間を極
力減ずる事ができると共に、制御量として導入する負荷
端の端子電圧量は端子電圧量の基となる負荷電流検出信
号により行なう様にしているので、例えインバータ周波
数が非常に高くなった場合でも非常に速応性をもった追
従制御が可能となる利点がある。

次に定常運転時に何らかの原因で遮断器ＣＢがトリップ
したり或は制御量を導入する為の制御信号ケーブル等が
断線した場合を述べると、本願では制御量を取出す電流
変成器を無停電電源装置側へ設けているので、従来装置
の様に負荷端側へ電圧変成器を設けている為に生ずる制
御信号ケーブルの断線等に起因する過電圧は極力回避で
きる利点はあるが、負荷短絡或は地絡等を生じた場合、
定常運転時であっても遮断器ＣＢがトリップされる場合
が度々ある。

この様に遮断器ＣＢがトリップすると従来装置では負荷
端側の電圧検出信号が消滅するので、これにより”端子
電圧検出量零”と云う信号によって出力電圧は異常に上
昇して過電圧となるが、この過電圧を本願では次の様な
制御法を以って解決される。

即ち、常時は上記したように負荷電流検出信号を基に演
算回路５で算出した負荷端の端子電圧値を記憶回路６に
記憶しておき、しかもこのストアした情報は、負荷端の
電圧が変動すれば変動した時点の瞬時値を順次書き替え
るようにして、書き替えた最新の負荷端の端子電圧情報
を基に所定の電圧制御を行なうものであるが、かかる定
常時に負荷側で事故を生じ事故検出信号を基に遮断器Ｃ
Ｂをトリップして負荷を遮断した場合でも、無停電電源
装置の運転を継続する必要が生じた場合、本願によれば
遮断器ＣＢにトリップ指令が与えられたということを条
件にして、まず演算回路５の動作を停止させ、しかる後
に記憶回路６に記憶している負荷端の端子電圧データを
読み出して判定回路７に導びき、この端子電圧データと
基準値との偏差量を零にすべく電圧制御系を介して所定
の電圧制御を行なうので、負荷遮断時であっても所定の
無負荷運転が可能となる。

なおかかる異常時に際して、記憶回路６より判定回路７
へ導びかれる情報は、遮断器がトリップする直前の端子
電圧データであることは申すまでもない。

従って遮断器ＣＢのトリップ中は出力電圧はある基準値
に保持され過電圧を確実に防止できる事は勿論の事、事
故原因が除去され遮断器ＣＢが自動的に投入されると又
定常運転時の動作に復帰する。

なお本願は無停電電源装置のみに限定して説明したが、
例えばバッテリーチャージャーの如き直流定電圧電源装
置にも本技術思想を適用できる事は申す迄もない。

以上の様に本発明は制御量を取出す電流変成器を無停電
電源装置側へ設け、定常時は負荷電流検出信号を以って
所定の電圧制御を行なうと同時に、負荷電流検出信号を
基にして求めた負荷端の端子電圧量を順次ストアしてお
き、負荷側で軽故障を生じ遮断器をトリップした場合で
も電源装置の運転は継続するような場合、ストアしたデ
ータを以って所定の電圧制御を行なう様にしたものであ
るので、以下に示す様に種々の効果を奏すものである。

■ 負荷側で軽故障を生じ遮断器をトリップした場合で
も電源装置の運転は継続するような場合、ストアしたデ
ータを基に所定の電圧制御を行なうので、電源装置の出
力電圧が過電圧になる事は決してなく常時安定した動作
を行なう事ができる。

■ 無停電電源装置の停止期間を極力減ずる事ができる
ので、電子計算機或は通信機等の無停電電源さして最適
な装置を提供できる。

■ 負荷電流検出信号を以って所定の電圧制御を行ない
、しかも負荷電流に関連した信号を取出す電流変成器は
無停電電源装置側へ設ける様にしたので、速応性をもっ
た追従制御が可能となりさらに制御信号ケーブルを不要
としこの信号ケーブルの断線等に起因する過電圧等の故
障要因を確実に除去する事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来方法を示す具体的なブロック構成図、第２
図は本発明による一実施例を示す具体的なブロック構成
図。 ＣＶは順変換部、ＣＨはチョツパ回路、ＩＶは逆変換部
、ＤＣＬは直流リアクトル、ＣＢは遮断器、２，８は電
子スイッチ、４は電流一電圧変換回路、５は演算回路、
６は記憶回路、７は判定回路、９は電圧制御用増幅器、
１０はゲート回路、１１はゲート増幅回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 定電圧一定周波数を発生する無停電電源装置と負荷
   とを接続する亘りケーブルの亘長が比較的長く、この亘
   りケーブルの任意点に遮断器を介挿して、定常時は負荷
   端の端子電圧を取出して、この端子電圧検出信号を基に
   所定の定電圧制御を行ない、制御量として導入する端子
   電圧検出信号が消滅した場合、電源装置の出力電圧が過
   電圧になるのを防止するようにしたものに於て、負荷電
   流に関連する信号を取出す電流検出用変成器を電源装置
   側へ設けて、この変成器より取出される電流検出信号を
   基に負荷端の端子電圧値を算出すると同時に、この端子
   電圧値を順次配憶し、定常時は上記算出した端子電圧値
   を基に所定の定電圧制御を行ない、上記遮断器がトリッ
   プした異常時は、トリップ直前に記憶した端子電圧値を
   所定期間に渡って保持して、この保持した端子電圧デー
   タを基に所定の定電圧制御を行なうようにしたことを特
   徴とする無停電電源装置の過電圧防止方法。