KR20180114169A

KR20180114169A - 무정전 전원 장치

Info

Publication number: KR20180114169A
Application number: KR1020187026973A
Authority: KR
Inventors: 마사루 도요다
Original assignee: 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤
Priority date: 2016-04-15
Filing date: 2016-04-15
Publication date: 2018-10-17
Also published as: WO2017179186A1; JPWO2017179186A1; JP6603405B2; CN109075604A; CN109075604B; EP3444923A1; KR102085471B1; US20190089181A1; US11271419B2

Abstract

이 무정전 전원 장치는, 제1 전극이 교류 전원(51)으로부터의 교류 전력을 받고, 제2 전극이 교류 모선(2a)을 통해 부하(52)에 접속되고, 통상 시에는 온되고, 정전 시에는 오프되는 스위치(1a)와, 정전 시에 직류 전원(53)으로부터의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 교류 모선에 출력하는 전력 변환기(5)와, 부하가 회생 운전하고 있는 경우는 교류 모선으로부터 받은 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 리튬 이온 전지(54)에 축적하고, 부하가 역행 운전하고 있는 경우는 리튬 이온 전지의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 교류 모선에 공급하는 전력 변환기(6)를 구비한다.

Description

무정전 전원 장치

본 발명은, 무정전 전원 장치에 관한 것으로, 특히 상시 상용 급전 방식의 무정전 전원 장치에 관한 것이다.

일본 특허 공개 평11-341686호 공보(특허문헌 1)에는, 상시 상용 급전 방식의 무정전 전원 장치가 개시되어 있다. 이 무정전 전원 장치는, 제1 전극이 상용 교류 전원으로부터의 교류 전력을 받고, 제2 전극이 부하에 접속된 스위치와, 부하에 접속된 전력 변환기를 구비한다. 상용 교류 전원으로부터 교류 전력이 정상적으로 공급되고 있는 경우는, 스위치가 온되어, 상용 교류 전원으로부터의 교류 전력이 스위치를 통해 부하에 공급된다. 상용 교류 전원으로부터 교류 전력이 정상적으로 공급되지 않는 경우는, 스위치가 오프되어, 직류 전원으로부터 공급되는 직류 전력이 전력 변환기에 의해 교류 전력으로 변환되어 부하에 공급된다.

일본 특허 공개 평11-341686호 공보

특허문헌 1에서는, 부하에서 회생 전력이 발생한 경우, 그 회생 전력은 스위치를 통해 상용 교류 전원으로 되돌아간다. 그러나 무정전 전원 장치가 상용 교류 전원 대신에 자가용 발전기에 접속된 경우에는, 부하에서 발생한 회생 전력이 자가용 발전기로 되돌아가, 자가용 발전기가 고장날 우려가 있었다.

그래서 본 발명의 주된 목적은, 부하에서 발생한 회생 전력이 교류 전원으로 되돌아가는 것을 억제하는 것이 가능한 무정전 전원 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 관한 무정전 전원 장치는, 교류 전원으로부터 교류 전력이 정상적으로 공급되고 있는 제1 경우는 교류 전원으로부터의 교류 전력을 부하에 공급하고, 교류 전원으로부터 교류 전력이 정상적으로 공급되고 있지 않은 제2 경우는 직류 전원으로부터의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 부하에 공급하는 무정전 전원 장치이며, 제1 전극이 교류 전원으로부터의 교류 전력을 받아, 제1 경우에 온되고, 제2 경우에 오프되는 스위치와, 스위치의 제2 전극과 부하 사이에 접속되는 교류 모선과, 제2 경우에 직류 전원으로부터의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 교류 모선에 출력하는 제1 전력 변환기와, 교류 모선으로부터 받은 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 제1 전력 저장 장치에 공급하는 충전 모드와, 제1 전력 저장 장치의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 교류 모선에 출력하는 방전 모드를 갖는 제2 전력 변환기와, 제1 모드를 실행하는 제어 회로를 구비한 것이다. 제1 모드에서 제어 회로는, 부하가 회생 운전하고 있는 경우는 제2 전력 변환기에 충전 모드를 실행시키고, 부하가 역행 운전하고 있는 경우는 제2 전력 변환기에 방전 모드를 실행시킨다.

본 발명에 관한 다른 무정전 전원 장치는, 교류 전원으로부터 교류 전력이 정상적으로 공급되고 있는 제1 경우는 교류 전원으로부터의 교류 전력을 제1 부하에 공급하고, 교류 전원으로부터 교류 전력이 정상적으로 공급되고 있지 않은 제2 경우는 직류 전원으로부터의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 제1 부하에 공급하는 무정전 전원 장치이며, 제1 부하에 접속되는 제1 단자와, 제1 부하에서 발생하는 회생 전력을 소비시키기 위한 제2 부하에 접속되는 제2 단자와, 제1 전극이 교류 전원으로부터의 교류 전력을 받아, 제1 경우에 온되고, 제2 경우에 오프되는 제1 스위치와, 제1 스위치의 제2 전극과 제1 단자 사이에 접속된 교류 모선과, 제2 경우에 직류 전원으로부터의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 교류 모선에 출력하는 전력 변환기와, 제1 및 제2 단자 사이에 접속된 제2 스위치와, 제1 모드를 실행하는 제어 회로를 구비한 것이다. 제1 모드에서 제어 회로는, 제1 부하가 회생 운전하고 있는 경우는 제2 스위치를 온시키고, 제1 부하가 역행 운전하고 있는 경우는 제2 스위치를 오프시킨다.

본 발명에 관한 무정전 전원 장치에서는, 교류 모선과 제1 전력 저장 장치 사이에 제2 전력 변환기를 마련하여, 부하가 회생 운전하고 있는 경우는 제1 전력 저장 장치를 충전시키기 때문에, 부하에서 발생한 회생 전력이 교류 전원으로 되돌아가는 것을 억제할 수 있다. 또한, 부하가 역행 운전하고 있는 경우는 제1 전력 저장 장치를 방전시키기 때문에, 부하에서 발생한 회생 전력을 유효하게 이용할 수 있어, 무정전 전원 장치의 입력 효율을 높일 수 있다.

본 발명에 관한 다른 무정전 전원 장치에서는, 제1 부하가 접속되는 제1 단자와, 제1 부하에서 발생하는 회생 전력을 소비시키는 제2 부하가 접속되는 제2 단자 사이에 제1 스위치를 접속하여, 제1 부하가 회생 운전하고 있는 경우는 제1 스위치를 온시키고, 제1 부하가 역행 운전하고 있는 경우는 제1 스위치를 오프시킨다. 따라서, 부하에서 발생한 회생 전력을 제2 부하에서 소비시킬 수 있어, 회생 전력이 교류 전원으로 되돌아가는 것을 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 의한 무정전 전원 장치의 구성을 나타내는 회로 블록도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 전력 변환기 및 필터의 구성을 나타내는 회로도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태 2에 의한 무정전 전원 장치의 구성을 나타내는 회로 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태 3에 의한 무정전 전원 장치의 구성을 나타내는 회로 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태 4에 의한 무정전 전원 장치의 구성을 나타내는 회로 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태 5에 의한 무정전 전원 장치의 구성을 나타내는 회로 블록도이다.

[실시 형태 1]

도 1은, 본 발명의 실시 형태 1에 의한 무정전 전원 장치의 구성을 나타내는 회로 블록도이다. 도 1에 있어서, 이 무정전 전원 장치는 상시 상용 급전 방식의 무정전 전원 장치이며, 입력 단자(TI1 내지 TI3), 출력 단자(TO1 내지 TO3), 스위치(1a 내지 1c), 교류 모선(2a 내지 2c), 제어 회로(3, 4), 전력 변환기(5, 6), 필터(7, 8) 및 전류 검출기(9a 내지 9c)를 구비한다.

입력 단자(TI1 내지 TI3)는, 교류 전원(51)으로부터 공급되는 3상 교류 전력을 각각 받는다. 교류 전원(51)은, 상용 교류 전원이어도 되고, 자가용 발전기여도 된다. 교류 전원(51)은, 예를 들어 상용 주파수의 교류 전력을 무정전 전원 장치에 공급한다. 출력 단자(TO1 내지 TO3)는, 부하(52)에 접속된다. 부하(52)는, 예를 들어 모터이며, 무정전 전원 장치로부터 공급되는 교류 전력에 의해 구동된다. 본 실시 형태 1에서는, 부하(52)가 역행 운전되는 경우와, 부하(52)가 회생 운전되는 경우가 교대로 반복되는 것으로 한다.

스위치(1a 내지 1c)의 제1 전극은 각각 입력 단자(TI1 내지 TI3)에 접속되고, 스위치(1a 내지 1c)의 제2 전극은 각각 교류 모선(2a 내지 2c)의 한쪽 단부에 접속되고, 교류 모선(2a 내지 2c)의 다른 쪽 단부는 각각 출력 단자(TO1 내지 TO3)에 접속된다. 스위치(1a 내지 1c) 각각은, 예를 들어 한 쌍의 사이리스터를 포함한다. 한 쌍의 사이리스터 중 한쪽 사이리스터의 애노드 및 캐소드는 각각 제1 및 제2 전극에 접속되고, 다른 쪽 사이리스터의 애노드 및 캐소드는 각각 제2 및 제1 전극에 접속된다. 스위치(1a 내지 1c) 각각이 기계 스위치로 구성되어 있어도 된다.

스위치(1a 내지 1c)는, 제어 회로(3)에 의해 제어되고, 교류 전원(51)으로부터 3상 교류 전력이 정상적으로 공급되고 있는 통상 시는 온 상태가 되고, 교류 전원(51)으로부터 3상 교류 전력이 정상적으로 공급되고 있지 않은 경우(예를 들어, 정전 시)는 오프 상태가 된다.

전력 변환기(5)는, 필터(7)를 통해 교류 모선(2a 내지 2c)에 접속됨과 함께, 직류 전원(53)에 접속된다. 직류 전원(53)은, 전력 변환기(5)에 직류 전력을 공급한다. 전력 변환기(5)는, 제어 회로(3)로부터 공급되는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호에 의해 제어되고, 직류 전원(53)으로부터 공급되는 직류 전력에 의해 구동된다. 전력 변환기(5)는, 교류 전원(51)으로부터 3상 교류 전력이 정상적으로 공급되고 있는 통상 시는, 전류를 출력하지 않는 스탠바이 상태가 된다.

전력 변환기(5)는, 교류 전원(51)으로부터 공급되는 3상 교류 전력에 이상이 발생한 경우(예를 들어, 정전이 발생한 경우)는, 스위치(1a 내지 1c)에 역방향 바이어스 전압을 인가하여 스위치(1a 내지 1c)를 신속하게 오프시킨 후, 직류 전원(53)으로부터 공급되는 직류 전력을 3상 교류 전력으로 변환하고, 그 3상 교류 전력을 필터(7)를 통해 교류 모선(2a 내지 2c)에 공급한다.

필터(7)는, 전력 변환기(5)와 교류 모선(2a 내지 2c) 사이에 마련된다. 필터(7)는, 저역 통과 필터이며, 상용 주파수의 3상 교류 전력을 통과시켜, 전력 변환기(5)에서 발생하는 스위칭 주파수의 신호가 통과하는 것을 금지한다. 바꾸어 말하면, 필터(7)는, 전력 변환기(5)에서 생성되는 직사각형 파형의 교류 전압을 정현파형의 교류 전압으로 정형한다.

제어 회로(3)는, 입력 단자(TI1 내지 TI3)의 전압(즉, 교류 전원(51)으로부터 공급되는 3상 교류 전압)에 기초하여, 교류 전원(51)으로부터 3상 교류 전력이 정상적으로 공급되고 있는지 여부를 판정하고, 판정 결과에 기초하여 스위치(1a 내지 1c) 및 전력 변환기(5)를 제어한다.

예를 들어, 제어 회로(3)는, 교류 전원(51)으로부터 공급되는 3상 교류 전압이 허용 범위 내인 경우는, 교류 전원(51)으로부터 3상 교류 전력이 정상적으로 공급되고 있다고 판정한다. 제어 회로(3)는, 교류 전원(51)으로부터 공급되는 3상 교류 전압이 허용 범위로부터 벗어난 경우는, 교류 전원(51)으로부터 3상 교류 전력이 정상적으로 공급되고 있지 않다고 판정한다.

교류 전원(51)으로부터 3상 교류 전력이 정상적으로 공급되고 있는 경우, 제어 회로(3)는 스위치(1a 내지 1c)를 온시킴과 함께, 전력 변환기(5)를 스탠바이 상태로 한다. 교류 전원(51)으로부터 3상 교류 전력이 정상적으로 공급되고 있지 않은 경우, 제어 회로(3)는, 스위치(1a 내지 1c)를 오프시킴과 함께, 전력 변환기(5)에 3상 교류 전력을 생성시킨다.

예를 들어, 제어 회로(3)는, 교류 전원(51)으로부터 3상 교류 전력이 정상적으로 공급되고 있는 경우에, 교류 전원(51)으로부터의 3상 교류 전압의 위상 및 전압값을 기억하고 있다. 제어 회로(3)는, 교류 전원(51)으로부터의 3상 교류 전력이 비정상이 된 경우, 기억하고 있는 3상 교류 전압의 위상 및 전압값에 기초하여 전력 변환기(5)를 제어한다.

전력 변환기(6)는, 필터(8)를 통해 교류 모선(2a 내지 2c)의 한쪽 단부에 접속됨과 함께, 리튬 이온 전지(54)에 접속된다. 전력 변환기(6)는, 제어 회로(4)로부터 공급되는 PWM 신호에 의해 제어되고, 교류 모선(2a 내지 2c)과 리튬 이온 전지(54) 사이에서 전력을 수수한다.

전력 변환기(6)는, 부하(52)가 회생 운전하고 있는 경우에는 충전 모드를 실행하고, 부하(52)가 역행 운전하고 있는 경우에는 방전 모드를 실행한다. 전력 변환기(6)는, 충전 모드 시에는, 교류 모선(2a 내지 2c)으로부터 필터(8)를 통해 공급되는 3상 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 리튬 이온 전지(54)에 축적한다. 전력 변환기(6)는, 방전 모드 시에는, 리튬 이온 전지(54)의 직류 전력을 3상 교류 전력으로 변환하고, 그 3상 교류 전력을 필터(8)를 통해 교류 모선(2a 내지 2c)에 출력한다.

또한, 리튬 이온 전지(54)는, 축전지와 비교하여, 고가라고 하는 단점을 갖는 반면, 충방전에 수반되는 열화가 작아, 다수 회의 충방전이 가능하다고 하는 장점을 갖는다. 이 때문에, 부하(52)의 회생 운전과 역행 운전이 전환될 때마다 충방전이 행해지는 전지로서 리튬 이온 전지(54)를 사용하고 있다.

필터(8)는, 전력 변환기(6)와 교류 모선(2a 내지 2c) 사이에 마련된다. 필터(8)는, 저역 통과 필터이며, 상용 주파수의 3상 교류 전력을 통과시켜, 전력 변환기(5)에서 발생하는 스위칭 주파수의 신호가 통과하는 것을 금지한다. 바꾸어 말하면, 필터(8)는, 전력 변환기(6)에서 생성되는 직사각형 파형의 교류 전압을 정현파형의 교류 전압으로 정형한다. 또한, 필터(8)는, 부하(52)에서 발생하는 회생 전력을 통과시킨다.

전류 검출기(9a 내지 9c)는, 각각 교류 모선(2a 내지 2c)의 다른 쪽 단부에 흐르는 전류의 순시값을 검출하고, 검출값을 나타내는 신호를 출력한다. 제어 회로(4)는, 전류 검출기(9a 내지 9c)의 출력 신호와, 교류 모선(2a 내지 2c)의 3상 교류 전압에 기초하여 전력 변환기(6)를 제어한다. 제어 회로(4)는, 전류 검출기(9a 내지 9c)의 출력 신호에 기초하여 부하(52)가 회생 운전하고 있는지 역행 운전하고 있는지를 판정한다.

제어 회로(4)는, 예를 들어 3개의 전류 검출기(9a 내지 9c)의 출력 신호로부터 얻어지는 3상 교류 전류를 3상-2상 변환(예를 들어, dq 변환)하여 유효 전류 및 무효 전류를 구한다. 제어 회로(4)는, 유효 전류가 양의 값인 경우(즉, 유효 전류가 부하(52)에 유입되고 있는 경우)는 부하(52)가 역행 운전하고 있다고 판정하고, 유효 전류가 음의 값인 경우(즉, 유효 전류가 부하(52)로부터 유출되고 있는 경우)는 부하(52)가 회생 운전하고 있다고 판정한다.

제어 회로(4)는, 부하(52)가 회생 운전하고 있는 경우에, 전력 변환기(6)에 충전 모드를 실행시켜, 리튬 이온 전지(54)를 충전시킨다. 제어 회로(4)는, 부하(52)가 역행 운전하고 있는 경우는, 전력 변환기(6)에 방전 모드를 실행시켜, 리튬 이온 전지(54)를 방전시킨다.

도 2는, 전력 변환기(5, 6) 및 필터(7, 8)의 구성을 나타내는 회로도이다. 도 2에 있어서, 전력 변환기(5)는 트랜지스터(Q1 내지 Q6) 및 다이오드(D1 내지 D6)를 포함한다. 필터(7)는, 리액터(L1 내지 L3) 및 콘덴서(C1 내지 C3)를 포함한다. 트랜지스터(Q1 내지 Q6) 각각은, 예를 들어 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)이다.

트랜지스터(Q1 내지 Q3)의 콜렉터는 모두 직류 전원(53)의 정극에 접속되고, 트랜지스터(Q1 내지 Q3)의 이미터는 각각 트랜지스터(Q4 내지 Q6)의 콜렉터에 접속되고, 트랜지스터(Q4 내지 Q6)의 이미터는 모두 직류 전원(53)의 부극에 접속된다. 다이오드(D1 내지 D6)는, 각각 트랜지스터(Q1 내지 Q6)에 역병렬로 접속된다.

트랜지스터(Q1 내지 Q6) 각각은, 도 1의 제어 회로(3)에 의해 온/오프 제어된다. 제어 회로(3)는, 교류 전원(51)으로부터 3상 교류 전력이 정상적으로 공급되지 않는 경우에, 트랜지스터(Q1 내지 Q6)를 소정 시간씩 소정 순서로 온시켜, 직류 전원(53)의 출력 전압을 3상 교류 전압으로 변환시킨다.

리액터(L1 내지 L3)의 한쪽 단자는 각각 트랜지스터(Q1 내지 Q3)의 이미터에 접속되고, 그들의 다른 쪽 단자는 각각 교류 모선(2a 내지 2c)에 접속된다. 콘덴서(C1 내지 C3)의 한쪽 전극은 각각 교류 모선(2a 내지 2c)에 접속되고, 그들의 다른 쪽 전극은 각각 교류 모선(2b, 2c, 2a)에 접속된다. 리액터(L1 내지 L3) 및 콘덴서(C1 내지 C3)는, 저역 통과 필터를 구성하고, 트랜지스터(Q1 내지 Q6)에 의해 생성되는 직사각형 파형의 교류 전압을 정현파형의 교류 전압으로 변환하여 교류 모선(2a 내지 2c)에 공급한다.

전력 변환기(6)는, 트랜지스터(Q11 내지 Q16) 및 다이오드(D11 내지 D16)를 포함한다. 필터(8)는, 리액터(L11 내지 L13) 및 콘덴서(C11 내지 C13)를 포함한다. 트랜지스터(Q11 내지 Q16) 각각은, 예를 들어 IGBT이다.

트랜지스터(Q11 내지 Q13)의 콜렉터는 모두 리튬 이온 전지(54)의 정극에 접속되고, 트랜지스터(Q11 내지 Q13)의 이미터는 각각 트랜지스터(Q14 내지 Q16)의 콜렉터에 접속되고, 트랜지스터(Q14 내지 Q16)의 이미터는 모두 리튬 이온 전지(54)의 부극에 접속된다. 다이오드(D11 내지 D16)는, 각각 트랜지스터(Q11 내지 Q16)에 역병렬로 접속된다.

리액터(L11 내지 L13)의 한쪽 단자는 각각 트랜지스터(Q11 내지 Q13)의 이미터에 접속되고, 그들의 다른 쪽 단자는 각각 교류 모선(2a 내지 2c)에 접속된다. 콘덴서(C11 내지 C13)의 한쪽 전극은 각각 교류 모선(2a 내지 2c)에 접속되고, 그들의 다른 쪽 전극은 각각 교류 모선(2b, 2c, 2a)에 접속된다. 리액터(L11 내지 L13) 및 콘덴서(C11 내지 C13)는, 저역 통과 필터를 구성하고, 트랜지스터(Q11 내지 Q16)에 의해 생성되는 직사각형 파형의 교류 전압을 정현파형의 교류 전압으로 변환하여 교류 모선(2a 내지 2c)에 공급한다.

트랜지스터(Q11 내지 Q16) 각각은, 도 1의 제어 회로(4)에 의해 온/오프 제어된다. 제어 회로(4)는, 부하(52)가 회생 운전하고 있는 경우에, 트랜지스터(Q11 내지 Q16)를 소정 시간씩 소정 순서로 온시키고, 교류 모선(2a 내지 2c)으로부터 필터(8)를 통해 공급되는 회생 전력(3상 교류 전력)을 직류 전력으로 변환시켜, 리튬 이온 전지(54)를 충전시킨다.

예를 들어, 트랜지스터(Q11 내지 Q16)를 온/오프 제어하였을 때에 트랜지스터(Q11 내지 Q13)의 이미터에 나타나는 3상 교류 전압의 위상을, 교류 모선(2a 내지 2c)에 나타나는 3상 교류 전압의 위상보다 늦춤으로써, 교류 모선(2a 내지 2c)으로부터 리튬 이온 전지(54)로 전류를 흐르게 하여 리튬 이온 전지(54)를 충전한다.

제어 회로(4)는, 부하(52)가 역행 운전하고 있는 경우에, 트랜지스터(Q11 내지 Q16)를 소정 시간씩 소정 순서로 온시키고, 리튬 이온 전지(54)의 직류 전력을 3상 교류 전력으로 변환시켜, 리튬 이온 전지(54)를 방전시킨다.

예를 들어, 트랜지스터(Q11 내지 Q16)를 온/오프 제어하였을 때에 트랜지스터(Q11 내지 Q13)의 이미터에 나타나는 3상 교류 전압의 위상을, 교류 모선(2a 내지 2c)에 나타나는 3상 교류 전압의 위상보다 앞서게 함으로써, 리튬 이온 전지(54)로부터 교류 모선(2a 내지 2c)으로 전류를 흐르게 하여 리튬 이온 전지(54)를 방전시킨다.

다음으로, 이 무정전 전원 장치의 동작에 대해 설명한다. 교류 전원(51)으로부터 3상 교류 전력이 정상적으로 공급되고 있는 경우는, 제어 회로(3)에 의해 스위치(1a 내지 1c)가 온되어, 교류 전원(51)으로부터의 3상 교류 전력은 스위치(1a 내지 1c) 및 교류 모선(2a 내지 2c)을 통해 부하(52)에 공급된다. 이 경우는, 전력 변환기(5)는 스탠바이 상태가 된다.

부하(52)가 회생 운전하면, 부하(52)에서 회생 전력이 발생하여, 부하(52)로부터 교류 모선(2a 내지 2c)으로 유효 전류가 유출된다. 그 유효 전류가 전류 검출기(9a 내지 9c) 및 제어 회로(4)에 의해 검출되어, 제어 회로(4)가 전력 변환기(6)에 충전 모드를 실행시킨다. 이에 의해, 부하(52)에서 발생한 회생 전력이 전력 변환기(6)에 의해 직류 전력으로 변환되어 리튬 이온 전지(54)에 축적된다.

부하(52)가 역행 운전하면, 교류 모선(2a 내지 2c)으로부터 부하(52)에 유효 전류가 유입된다. 그 유효 전류가 전류 검출기(9a 내지 9c) 및 제어 회로(4)에 의해 검출되어, 제어 회로(4)가 전력 변환기(6)에 방전 모드를 실행시킨다. 즉, 리튬 이온 전지(54)의 직류 전력이 전력 변환기(6)에 의해 3상 교류 전력으로 변환되고, 그 3상 교류 전력은 필터(8) 및 교류 모선(2a 내지 2c)을 통해 부하(52)에 공급된다. 이에 의해, 부하(52)에서 발생한 회생 전력이 유효하게 이용되어, 무정전 전원 장치의 입력 효율이 높아진다. 또한, 리튬 이온 전지(54)를 방전시킴으로써, 다음에 부하(52)에서 발생하는 회생 전력을 리튬 이온 전지(54)에 축적할 준비가 갖추어진다.

교류 전원(51)으로부터의 3상 교류 전력이 비정상인 경우는, 제어 회로(3)에 의해 스위치(1a 내지 1c)가 오프됨과 함께, 직류 전원(53)으로부터의 직류 전력이 전력 변환기(5)에 의해 3상 교류 전력으로 변환되고, 필터(7) 및 교류 모선(2a 내지 2c)을 통해 부하(52)에 공급된다. 따라서, 직류 전원(53)으로부터 직류 전력이 공급되는 기간은, 부하(52)의 운전을 계속할 수 있다.

이 경우라도, 부하(52)가 회생 운전하고 있는 경우는 부하(52)에서 발생한 회생 전력이 직류 전력으로 변환되어 리튬 이온 전지(54)에 축적되고, 부하(52)가 역행 운전하고 있는 경우는 리튬 이온 전지(54)의 직류 전력이 3상 교류 전력으로 변환되어 부하(52)에 공급된다.

이상과 같이, 이 실시 형태 1에서는, 교류 모선(2a 내지 2c)이 전력 변환기(6)를 통해 리튬 이온 전지(54)에 접속되고, 부하(52)이 회생 운전하고 있는 경우는 리튬 이온 전지(54)가 충전되고, 부하가 역행 운전하고 있는 경우는 리튬 이온 전지(54)가 방전된다. 따라서, 부하(52)에서 발생한 회생 전력이 교류 전원(51)으로 되돌아가는 것을 억제할 수 있다. 게다가, 부하(52)에서 발생한 회생 전력을 유효하게 이용할 수 있기 때문에, 무정전 전원 장치의 효율의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 리튬 이온 전지(54) 대신에, 전기 이중층 콘덴서를 마련해도 되고, 전해 콘덴서를 마련해도 된다.

또한, 이 실시 형태 1에서는, 전력 변환기(5)를 구동시키기 위한 직류 전원(53)을 마련하였지만, 이 직류 전원(53)으로서 축전지(전력 저장 장치)를 마련해도 상관없다. 교류 전원(51)으로부터 공급되는 3상 교류 전압이 정상인 경우, 제어 회로(3)는 축전지의 단자간 전압이 목표 전압이 되도록 전력 변환기(5)를 제어한다. 전력 변환기(5)는, 제어 회로(3)에 의해 제어되고, 교류 전원(51)으로부터 스위치(1a 내지 1c)를 통해 공급되는 3상 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 축전지에 축적한다.

교류 전원(51)으로부터 공급되는 3상 교류 전압이 비정상인 경우, 전력 변환기(5)는, 축전지의 직류 전력을 3상 교류 전력으로 변환하고, 그 3상 교류 전력을 필터(7) 및 교류 모선(2a 내지 2c)을 통해 부하(52)에 공급한다. 따라서, 예를 들어 정전이 발생한 경우라도, 축전지에 직류 전력이 축적되고 있는 기간은 부하(52)의 운전을 계속할 수 있다. 축전지 대신에 콘덴서를 마련해도 된다.

또한, 축전지는, 리튬 이온 전지(54)와 비교하여 저렴하다고 하는 장점을 갖는 반면, 충방전에 수반되는 열화가 커, 다수 회의 충방전을 행할 수 없다고 하는 단점을 갖는다. 정전이 발생하는 횟수는 적지만 정전 시에는 큰 전력을 필요로 하기 때문에, 정전 시에 사용하는 직류 전력을 저장하는 전지로서는 저렴한 축전지를 사용하는 것이 바람직하다.

[실시 형태 2]

일반적으로, 무정전 전원 장치에는 회생 운전하지 않는 부하가 접속되는 경우가 많고, 회생 운전하는 부하가 접속되는 경우는 적다. 회생 운전하지 않는 부하가 무정전 전원 장치에 접속된 경우, 실시 형태 1의 무정전 전원 장치에서는, 제어 회로(4), 전력 변환기(6), 필터(8), 전류 검출기(9a 내지 9c) 및 리튬 이온 전지(54)가 사용되지 않아, 낭비가 된다. 이 실시 형태 2에서는, 이 문제의 해결이 도모된다.

도 3은, 본 발명의 실시 형태 2에 의한 무정전 전원 장치의 구성을 나타내는 회로 블록도이며, 도 1과 대비되는 도면이다. 도 3을 참조하여, 이 무정전 전원 장치가 도 1의 무정전 전원 장치와 상이한 점은, 제어 회로(3, 4)가 각각 제어 회로(3A, 4A)로 치환되어 있는 점이다.

제어 회로(3A)는, 교류 전원(51)으로부터 공급되는 3상 교류 전압이 정상인지 여부를 판정하고, 그 3상 교류 전압이 정상인 경우는 이상 검출 신호 φ3을 비활성화 레벨인 「L」 레벨로 하고, 그 3상 교류 전압이 정상이 아닌 경우는 이상 검출 신호 φ3을 활성화 레벨인 「H」 레벨로 한다.

바꾸어 말하면, 교류 전원(51)으로부터 공급되는 3상 교류 전력이 정상인 경우는 이상 검출 신호 φ3은 비활성화 레벨인 「L」 레벨이 되고, 교류 전원(51)으로부터 공급되는 3상 교류 전력이 정상이 아닌 경우는 이상 검출 신호 φ3은 활성화 레벨인 「H」 레벨이 된다.

제어 회로(4A)는, 도 1의 제어 회로(4)와 마찬가지로, 전류 검출기(9a 내지 9c)의 출력 신호에 기초하여 부하(52)가 회생 운전하고 있는지 역행 운전하고 있는지를 판정한다. 제어 회로(4A)는, 소정 시간 내에 부하(52)의 회생 운전이 행해지는 경우는, 도 1의 제어 회로(4)와 마찬가지로 동작하고(즉, 제1 모드를 실행하고), 부하(52)가 회생 운전하고 있는 경우는 전력 변환기(6)에 충전 모드를 실행시켜 리튬 이온 전지(54)를 충전시키고, 부하(52)가 역행 운전하고 있는 경우는 전력 변환기(6)에 방전 모드를 실행시켜 리튬 이온 전지(54)를 방전시킨다. 부하(52)의 회생 운전이 행해지는 시간 간격이 소정 시간 내인 경우는, 회생 운전을 행하는 부하(52)가 출력 단자(TO1 내지 TO3)에 접속되었다고 추정되기 때문이다.

제어 회로(4A)는, 상기 소정 시간 내에 부하(52)의 회생 운전이 행해지지 않는 경우는, 도 1의 제어 회로(3)와 마찬가지로 동작한다(즉, 제2 모드를 실행함). 즉 제어 회로(4A)는, 이상 검출 신호 φ3이 비활성화 레벨인 「L」 레벨인 경우는, 전력 변환기(6)에 충전 모드를 실행시켜 리튬 이온 전지(54)를 충전시키고, 이상 검출 신호 φ3이 활성화 레벨인 「H」 레벨인 경우는, 전력 변환기(6)에 방전 모드를 실행시켜 리튬 이온 전지(54)를 방전시킨다. 소정 시간이 경과해도 부하(52)의 회생 운전이 행해지지 않는 경우는, 역행 운전만을 행하는 부하(52)가 접속되었다고 추정되기 때문이다. 다른 구성 및 동작은, 실시 형태 1과 동일하기 때문에, 그 설명은 반복하지 않는다.

이 실시 형태 2에서는, 실시 형태 1과 동일한 효과가 얻어지는 것 외에, 역행 운전만을 행하는 부하(52)가 접속된 경우라도, 전력 변환기(6), 리튬 이온 전지(54) 등을 유효하게 사용할 수 있어, 정전 시에 공급 가능한 전력을 증가시킬 수 있다.

[실시 형태 3]

실시 형태 2에서는, 전류 검출기(9a 내지 9c)의 검출 결과에 기초하여 부하(52)가 회생 운전하고 있는지 역행 운전하고 있는지를 판정하고, 부하(52)가 회생 운전하고 있지 않은 시간이 소정 시간을 초과한 경우에는 리튬 이온 전지(54)를 정전 시에 전력을 공급하기 위한 전지로서 사용하였다. 그러나 부하(52)를 운전하지 않아도 부하(52)가 회생 운전하는지 여부가 명확한 경우는, 회생 운전하고 있지 않은 시간이 소정 시간을 초과하였는지 여부를 판정하는 동작은 낭비가 되어, 제어 회로(4A)에서 전류가 불필요하게 소비될 우려가 있다. 이 실시 형태 3에서는, 이 문제의 해결이 도모된다.

도 4는, 본 발명의 실시 형태 3에 의한 무정전 전원 장치의 구성을 나타내는 회로 블록도이며, 도 3과 대비되는 도면이다. 도 4를 참조하여, 이 무정전 전원 장치가 도 3의 무정전 전원 장치와 상이한 점은, 제어 회로(4A)가 제어 회로(4B)로 치환되고, 설정부(10)가 추가되어 있는 점이다.

설정부(10)는, 무정전 전원 장치의 사용자에 의해 조작되는 버튼 등을 포함하고, 부하(52)가 회생 운전하는 것인지 여부를 설정하기 위해 사용된다. 설정부(10)는, 사용자에 의해 부하(52)가 회생 운전하는 것임이 설정된 경우에는, 제어 신호 CNT를 「L」 레벨로 한다. 설정부(10)는, 사용자에 의해 부하(52)가 회생 운전하지 않는 것임이 설정된 경우에는, 제어 신호 CNT를 「H」 레벨로 한다. 설정부(10)는, 제1 모드와 제2 모드 중 어느 하나의 모드를 선택하는 선택부를 구성한다.

제어 신호 CNT가 「L」 레벨인 경우(즉, 제1 모드가 선택된 경우), 제어 회로(4B)는, 도 1의 제어 회로(4)와 마찬가지로, 전류 검출기(9a 내지 9c)의 출력 신호에 기초하여 부하(52)가 회생 운전하고 있는지 역행 운전하고 있는지를 판정한다. 제어 회로(4B)는, 부하(52)가 회생 운전하고 있는 경우는 전력 변환기(6)에 충전 모드를 실행시켜 리튬 이온 전지(54)를 충전시키고, 부하(52)가 역행 운전하고 있는 경우는 전력 변환기(6)에 방전 모드를 실행시켜 리튬 이온 전지(54)를 방전시킨다.

제어 신호 CNT가 「H」 레벨인 경우(즉, 제2 모드가 선택된 경우), 제어 회로(4B)는, 도 1의 제어 회로(3)와 마찬가지로 동작한다. 즉, 제어 회로(4B)는, 이상 검출 신호 φ3이 비활성화 레벨인 「L」 레벨인 경우는, 전력 변환기(6)에 충전 모드를 실행시켜 리튬 이온 전지(54)를 충전시키고, 이상 검출 신호 φ3이 활성화 레벨인 「H」 레벨인 경우는, 전력 변환기(6)에 방전 모드를 실행시켜 리튬 이온 전지(54)를 방전시킨다. 다른 구성 및 동작은, 실시 형태 1과 동일하기 때문에, 그 설명은 반복하지 않는다.

이 실시 형태 3에서는, 실시 형태 2와 동일한 효과가 얻어지는 것 외에, 역행 운전만을 행하는 부하(52)가 접속된 경우에는, 제어 회로(4B)의 동작을 간단화할 수 있어, 제어 회로(4B)의 소비 전류의 저감화를 도모할 수 있다.

또한, 이 실시 형태 3에서는, 제어 신호 CNT가 「H」 레벨이 된 경우에는, 리튬 이온 전지(54)를 정전 시에 사용하는 전력을 축적하기 위한 전지로서 사용하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 제어 신호 CNT가 「H」 레벨이 된 경우라도, 부하(52)가 회생 운전한 경우는 리튬 이온 전지(54)를 회생 전력을 축적하기 위한 전지로서 사용해도 상관없다. 이 변경예에서는, 회생 운전하는 부하와 회생 운전하지 않는 부하 중 어느 한쪽의 부하를 접속한 후, 한쪽 부하를 다른 쪽 부하로 변경한 경우라도, 설정부(10)를 조작하는 일 없이, 제어 회로(4B)의 동작을 전환할 수 있다. 따라서, 한쪽 부하를 다른 쪽 부하로 변경한 경우에 있어서, 설정부(10)의 조작을 잊은 경우라도 제어 회로(4B)의 동작을 자동적으로 전환할 수 있다.

[실시 형태 4]

도 5는, 본 발명의 실시 형태 4에 의한 무정전 전원 장치의 구성을 나타내는 회로 블록도이며, 도 1과 대비되는 도면이다. 도 5를 참조하여, 이 무정전 전원 장치가 도 1의 무정전 전원 장치와 상이한 점은, 제어 회로(4), 전력 변환기(6) 및 필터(8) 대신에, 설정부(10), 제어 회로(20), 스위치(21a 내지 21c) 및 부하 단자(TL1 내지 TL3)가 마련되어 있는 점이다.

부하 단자(TL1 내지 TL3)에는, 부하(52)에서 발생하는 회생 전력을 소비시키기 위한 부하(55)가 접속된다. 예를 들어, 부하(55)는, 3개의 저항 소자, 혹은 3개의 인덕터를 포함한다. 3개의 저항 소자(혹은 3개의 인덕터)의 한쪽 단자는 각각 부하 단자(TL1 내지 TL3)에 접속되고, 그들의 다른 쪽 단자는 서로 접속된다.

스위치(21a 내지 21c)의 한쪽 단자는 각각 출력 단자(TO1 내지 TO3)에 접속되고, 스위치(21a 내지 21c)의 다른 쪽 단자는 각각 부하 단자(TL1 내지 TL3)에 접속된다. 스위치(21a 내지 21c)는, 제어 회로(20)에 의해 제어된다.

설정부(10)는, 무정전 전원 장치의 사용자에 의해 조작되는 버튼 등을 포함하고, 부하(52)가 회생 운전하는 것인지 여부를 설정하기 위해 사용된다. 설정부(10)는, 사용자에 의해 부하(52)가 회생 운전하는 것임이 설정된 경우에는, 제어 신호 CNT를 「L」 레벨로 한다. 설정부(10)는, 사용자에 의해 부하(52)가 회생 운전하지 않는 것임이 설정된 경우에는, 제어 신호 CNT를 「H」 레벨로 한다.

제어 신호 CNT가 「L」 레벨인 경우, 제어 회로(20)는, 도 1의 제어 회로(4)와 마찬가지로, 전류 검출기(9a 내지 9c)의 출력 신호에 기초하여 부하(52)가 회생 운전하고 있는지 역행 운전하고 있는지를 판정한다. 제어 회로(20)는, 부하(52)가 회생 운전하고 있는 경우는 스위치(21a 내지 21c)를 온시켜 회생 전력을 부하(55)에서 소비시키고, 부하(52)가 역행 운전하고 있는 경우는 스위치(21a 내지 21c)를 오프시켜 부하(55)를 부하(52)로부터 전기적으로 분리한다. 제어 신호 CNT가 「H」 레벨인 경우, 제어 회로(20)는 스위치(21a 내지 21c)를 오프 상태로 한다. 다른 구성 및 동작은, 실시 형태 1과 동일하기 때문에, 그 설명은 반복하지 않는다.

이 실시 형태 4에서는, 부하(52)에서 회생 전력이 발생한 경우에 스위치(21a 내지 21c)를 온시켜 회생 전력을 부하(55)에서 소비시키기 때문에, 회생 전력이 교류 전원(51)으로 되돌아가는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 교류 전원(51)으로서 자가 발전기가 사용된 경우라도, 부하(52)에서 발생한 회생 전력에 의해 자가 발전기가 고장나는 것을 방지할 수 있다. 또한, 역행 운전만을 행하는 부하(52)가 접속된 경우에는, 설정부(10)를 사용하여 제어 신호 CNT를 「H」 레벨로 함으로써, 제어 회로(20)의 동작을 간단화할 수 있어, 제어 회로(20)의 소비 전류의 저감화를 도모할 수 있다.

또한, 이 실시 형태 4에서는, 제어 신호 CNT가 「H」 레벨로 된 경우에는, 스위치(21a 내지 21c)를 오프 상태로 하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 제어 신호 CNT가 「H」 레벨로 된 경우라도, 부하(52)가 회생 운전한 경우는 스위치(21a 내지 21c)를 온시켜도 상관없다. 이 변경예에서는, 회생 운전하는 부하와 회생 운전하지 않는 부하 중 어느 한쪽의 부하를 접속한 후, 한쪽 부하를 다른 쪽 부하로 변경한 경우라도, 설정부(10)를 조작하는 일 없이, 제어 회로(4B)의 동작을 전환할 수 있다. 따라서, 한쪽 부하를 다른 쪽 부하로 변경한 경우에 있어서, 설정부(10)의 조작을 잊은 경우라도 제어 회로(20)의 동작을 자동으로 전환할 수 있다.

[실시 형태 5]

도 6은, 본 발명의 실시 형태 5에 의한 무정전 전원 장치의 구성을 나타내는 회로 블록도이며, 도 5와 대비되는 도면이다. 도 6을 참조하여, 이 무정전 전원 장치가 도 5의 무정전 전원 장치와 상이한 점은, 제어 회로(20)가 제어 회로(25)로 치환되고, 스위치(22a 내지 22c) 및 부하 단자(TL4 내지 TL6)가 추가되어 있는 점이다.

부하 단자(TL4 내지 TL6)에는, 부하(52)에서 발생하는 회생 전력을 소비시키기 위한 부하(56)가 접속된다. 예를 들어, 부하(56)는, 3개의 저항 소자, 혹은 3개의 인덕터를 포함한다. 3개의 저항 소자(혹은 3개의 인덕터)의 한쪽 단자는 각각 부하 단자(TL4 내지 TL6)에 접속되고, 그들의 다른 쪽 단자는 서로 접속된다.

스위치(22a 내지 22c)의 한쪽 단자는 각각 출력 단자(TO1 내지 TO3)에 접속되고, 스위치(22a 내지 22c)의 다른 쪽 단자는 각각 부하 단자(TL4 내지 TL6)에 접속된다. 스위치(21a 내지 21c, 22a 내지 22c)는 제어 회로(25)에 의해 제어된다.

제어 회로(25)는, 제어 신호 CNT가 「L」 레벨인 경우는, 전류 검출기(9a 내지 9c)의 출력 신호에 기초하여 부하(52)에 흐르는 유효 전류를 구하고, 그 유효 전류가 음의 값인 경우(즉, 유효 전류가 부하(52)로부터 유출되고 있는 경우)는 부하(52)가 회생 운전하고 있다고 판정하고, 그 유효 전류가 양의 값인 경우(즉, 유효 전류가 부하(52)에 유입되고 있는 경우)는 부하(52)가 역행 운전하고 있다고 판정한다.

부하(52)가 회생 운전하고 있는 경우에 있어서 제어 회로(25)는, 유효 전류의 절댓값이 역치 전류보다 작을 때는 스위치(21a 내지 21c, 22a 내지 22c) 중 스위치(21a 내지 21c)만을 온시키고, 유효 전류의 절댓값이 역치 전류보다 클 때는 스위치(21a 내지 21c, 22a 내지 22c) 전부를 온시킨다. 이에 의해, 부하(52)에서 발생하는 회생 전류가 비교적 작을 때는 회생 전류를 부하(55)에서만 소비시키고, 부하(52)에서 발생하는 회생 전류가 비교적 클 때는 회생 전류를 부하(55, 56)에서 소비시킬 수 있다. 다른 구성 및 동작은, 실시 형태 4와 동일하기 때문에, 그 설명은 반복하지 않는다.

이 실시 형태 5에서는, 실시 형태 4와 동일한 효과가 얻어지는 것 외에, 부하(52)에서 발생하는 회생 전류의 크기에 따라서, 회생 전력 소비용 부하의 수를 바꾸기 때문에, 스위치(21a 내지 21c, 22a 내지 22c)의 온/오프에 수반되는 출력 단자(TO1 내지 TO3)의 전압의 변동을 작게 억제할 수 있다.

또한, 이 실시 형태 5에서는, 2세트의 스위치(21a 내지 21c, 22a 내지 22c) 및 부하(55, 56)를 마련하였지만 이것에 한정되는 것은 아니며, 3세트 이상의 스위치 및 부하를 마련하고, 부하(52)에서 발생하는 회생 전류의 크기에 따라서 온시키는 스위치 수를 바꾸어도 된다.

금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는, 상기한 설명이 아닌 청구범위에 의해 나타나고, 청구범위와 균등의 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

TI1 내지 TI3 : 입력 단자
TO1 내지 TO3 : 출력 단자
1a 내지 1c, 21a 내지 21c, 22a 내지 22c : 스위치
2a 내지 2c : 교류 모선
3, 3A, 4, 4A, 4B, 20, 25 : 제어 회로
5, 6 : 전력 변환기
7, 8 : 필터
9a 내지 9c : 전류 검출기
Q1 내지 Q6, Q11 내지 Q16 : 트랜지스터
D1 내지 D6, D11 내지 D16 : 다이오드
L1 내지 L3, L11 내지 L13 : 리액터
C1 내지 C3, C11 내지 C13 : 콘덴서
10 : 설정부
51 : 교류 전원
52, 55, 56 : 부하
53 : 직류 전원
54 : 리튬 이온 전지

Claims

교류 전원으로부터 교류 전력이 정상적으로 공급되고 있는 제1 경우는 상기 교류 전원으로부터의 교류 전력을 부하에 공급하고, 상기 교류 전원으로부터 교류 전력이 정상적으로 공급되고 있지 않은 제2 경우는 직류 전원으로부터의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 상기 부하에 공급하는 무정전 전원 장치이며,
제1 전극이 상기 교류 전원으로부터의 교류 전력을 받아, 상기 제1 경우에 온되고, 상기 제2 경우에 오프되는 스위치와,
상기 스위치의 제2 전극과 상기 부하 사이에 접속되는 교류 모선과,
상기 제2 경우에 상기 직류 전원으로부터의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 상기 교류 모선에 출력하는 제1 전력 변환기와,
상기 교류 모선으로부터 받은 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 제1 전력 저장 장치에 공급하는 충전 모드와, 상기 제1 전력 저장 장치의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 상기 교류 모선에 출력하는 방전 모드를 갖는 제2 전력 변환기와,
제1 모드를 실행하는 제어 회로를 구비하고,
상기 제1 모드에서 상기 제어 회로는, 상기 부하가 회생 운전하고 있는 경우는 상기 제2 전력 변환기에 상기 충전 모드를 실행시키고, 상기 부하가 역행 운전하고 있는 경우는 상기 제2 전력 변환기에 상기 방전 모드를 실행시키는 무정전 전원 장치.
제1항에 있어서,
상기 교류 모선에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출기를 더 구비하고,
상기 제1 모드에서 상기 제어 회로는, 상기 전류 검출기의 검출 결과에 기초하여 상기 부하가 회생 운전하고 있는지 역행 운전하고 있는지를 판정하고, 상기 부하가 회생 운전하고 있다고 판정한 경우는 상기 제2 전력 변환기에 상기 충전 모드를 실행시키고, 상기 부하가 역행 운전하고 있다고 판정한 경우는 상기 제2 전력 변환기에 상기 방전 모드를 실행시키는 무정전 전원 장치.
제2항에 있어서,
상기 무정전 전원 장치는, 상기 교류 전원으로부터 3상 교류 전력이 정상적으로 공급되고 있는 상기 제1 경우는 상기 교류 전원으로부터의 3상 교류 전력을 상기 부하에 공급하고, 상기 교류 전원으로부터 3상 교류 전력이 정상적으로 공급되고 있지 않은 상기 제2 경우는 상기 직류 전원으로부터의 직류 전력을 3상 교류 전력으로 변환하여 상기 부하에 공급하고,
3개의 스위치, 3개의 교류 모선, 및 3개의 전류 검출기를 구비하고,
상기 3개의 스위치의 제1 전극은 상기 교류 전원으로부터의 3상 교류 전력을 받고, 상기 3개의 스위치의 제2 전극은 각각 상기 3개의 교류 모선의 한쪽 단부에 접속되고, 상기 3개의 교류 모선의 다른 쪽 단부는 상기 부하에 접속되고,
상기 제1 전력 변환기는, 상기 제2 경우에 상기 직류 전원으로부터의 직류 전력을 3상 교류 전력으로 변환하여 상기 3개의 교류 모선에 출력하고,
상기 제2 전력 변환기는, 상기 3개의 교류 모선으로부터 받은 3상 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 상기 제1 전력 저장 장치에 공급하는 상기 충전 모드와, 상기 제1 전력 저장 장치의 직류 전력을 3상 교류 전력으로 변환하여 상기 3개의 교류 모선에 출력하는 상기 방전 모드를 갖고,
상기 3개의 전류 검출기는, 상기 3개의 교류 모선에 흐르는 3상 교류 전류를 각각 검출하고,
상기 제1 모드에서 상기 제어 회로는, 상기 3개의 전류 검출기에 의해 검출된 3상 교류 전류를 3상-2상 변환하여 유효 전류 및 무효 전류를 구하고, 상기 유효 전류가 상기 부하에 유입되고 있는 경우는 상기 부하가 역행 운전하고 있다고 판정하고, 상기 유효 전류가 상기 부하로부터 유출되고 있는 경우는 상기 부하가 회생 운전하고 있다고 판정하는 무정전 전원 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어 회로는, 상기 부하가 회생 운전하고 있지 않은 시간이 미리 정해진 시간보다 짧은 경우는 상기 제1 모드를 실행하고, 상기 부하가 회생 운전하고 있지 않은 시간이 상기 미리 정해진 시간보다 긴 경우는 제2 모드를 실행하고,
상기 제2 모드에서 상기 제어 회로는, 상기 제1 경우는 상기 제2 전력 변환기에 상기 충전 모드를 실행시키고, 상기 제2 경우는 상기 제2 전력 변환기에 상기 방전 모드를 실행시키는 무정전 전원 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 모드와 제2 모드 중 어느 하나의 모드를 선택하는 선택부를 더 구비하고,
상기 제1 모드가 선택된 경우에 있어서 상기 제어 회로는 상기 제1 모드를 실행하고,
상기 제2 모드가 선택된 경우에 있어서 상기 제어 회로는, 상기 제1 경우는 상기 제2 전력 변환기에 상기 충전 모드를 실행시키고, 상기 제2 경우는 상기 제2 전력 변환기에 상기 방전 모드를 실행시키는 무정전 전원 장치.
제5항에 있어서,
상기 제2 모드가 선택된 경우라도 상기 제어 회로는, 상기 부하가 회생 운전한 경우는 상기 제1 모드를 실행하는 무정전 전원 장치.
제1항에 있어서,
상기 직류 전원은 제2 전력 저장 장치이며,
상기 제1 전력 변환기는, 상기 제1 경우는 상기 교류 모선으로부터 받은 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 상기 제2 전력 저장 장치에 공급하고, 상기 제2 경우는 상기 제2 전력 저장 장치의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 상기 교류 모선에 출력하는 무정전 전원 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 전력 저장 장치는 리튬 이온 전지를 포함하는 무정전 전원 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 전력 저장 장치는 전기 이중층 콘덴서를 포함하는 무정전 전원 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 전력 저장 장치는 전해 콘덴서를 포함하는 무정전 전원 장치.
교류 전원으로부터 교류 전력이 정상적으로 공급되고 있는 제1 경우는 상기 교류 전원으로부터의 교류 전력을 제1 부하에 공급하고, 상기 교류 전원으로부터 교류 전력이 정상적으로 공급되고 있지 않은 제2 경우는 직류 전원으로부터의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 상기 제1 부하에 공급하는 무정전 전원 장치이며,
상기 제1 부하에 접속되는 제1 단자와,
상기 제1 부하에서 발생하는 회생 전력을 소비시키기 위한 제2 부하에 접속되는 제2 단자와,
제1 전극이 상기 교류 전원으로부터의 교류 전력을 받아, 상기 제1 경우에 온되고, 상기 제2 경우에 오프되는 제1 스위치와,
상기 제1 스위치의 제2 전극과 상기 제1 단자 사이에 접속된 교류 모선과,
상기 제2 경우에 상기 직류 전원으로부터의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 상기 교류 모선에 출력하는 전력 변환기와,
상기 제1 및 제2 단자 사이에 접속된 제2 스위치와,
제1 모드를 실행하는 제어 회로를 구비하고,
상기 제1 모드에서 상기 제어 회로는, 상기 제1 부하가 회생 운전하고 있는 경우는 상기 제2 스위치를 온시키고, 상기 제1 부하가 역행 운전하고 있는 경우는 상기 제2 스위치를 오프시키는 무정전 전원 장치.
제11항에 있어서,
상기 교류 모선에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출기를 더 구비하고,
상기 제1 모드에서 상기 제어 회로는, 상기 전류 검출기의 검출 결과에 기초하여 상기 부하가 회생 운전하고 있는지 역행 운전하고 있는지를 판정하고, 상기 제1 부하가 회생 운전하고 있다고 판정한 경우는 상기 제2 스위치를 온시키고, 상기 제1 부하가 역행 운전하고 있다고 판정한 경우는 상기 제2 스위치를 오프시키는 무정전 전원 장치.
제12항에 있어서,
상기 무정전 전원 장치는, 상기 교류 전원으로부터 3상 교류 전력이 정상적으로 공급되고 있는 상기 제1 경우는 상기 교류 전원으로부터의 3상 교류 전력을 상기 부하에 공급하고, 상기 교류 전원으로부터 3상 교류 전력이 정상적으로 공급되고 있지 않은 상기 제2 경우는 상기 직류 전원으로부터의 직류 전력을 3상 교류 전력으로 변환하여 상기 부하에 공급하고,
3개의 제1 단자, 3개의 제2 단자, 3개의 교류 모선, 3개의 제1 스위치, 3개의 제2 스위치 및 3개의 전류 검출기를 구비하고,
상기 3개의 제1 단자는 상기 제1 부하에 접속되고,
상기 3개의 제2 단자는 상기 제2 부하에 접속되고,
상기 3개의 제1 스위치의 제1 전극은 상기 교류 전원으로부터의 3상 교류 전력을 받고, 상기 3개의 제1 스위치의 제2 전극은 각각 상기 3개의 교류 모선의 한쪽 단부에 접속되고, 상기 3개의 교류 모선의 다른 쪽 단부는 각각 상기 3개의 제1 단자에 접속되고,
상기 3개의 제2 스위치의 제1 전극은 각각 상기 3개의 교류 모선에 접속되고, 상기 3개의 제2 스위치의 제2 전극은 각각 상기 3개의 제2 단자에 접속되고,
상기 전력 변환기는, 상기 제2 경우에 상기 직류 전원으로부터의 직류 전력을 3상 교류 전력으로 변환하여 상기 3개의 교류 모선에 출력하고,
상기 3개의 전류 검출기는, 상기 3개의 교류 모선에 흐르는 3상 교류 전류를 각각 검출하고,
상기 제1 모드에서 상기 제어 회로는, 상기 3개의 전류 검출기에 의해 검출된 3상 교류 전류를 3상-2상 변환하여 유효 전류 및 무효 전류를 구하고, 상기 유효 전류가 상기 부하에 유입되고 있는 경우는 상기 제1 부하가 역행 운전하고 있다고 판정하고, 상기 유효 전류가 상기 제1 부하로부터 유출되고 있는 경우는 상기 제1 부하가 회생 운전하고 있다고 판정하는 무정전 전원 장치.
제13항에 있어서,
상기 제1 부하에서 발생하는 회생 전력을 소비시키기 위한 제3 부하가 접속되는 제3 단자와,
상기 제1 및 제3 단자 사이에 접속된 제3 스위치를 더 구비하고,
상기 제어 회로는, 상기 제1 부하가 회생 운전하고 있는 경우에 있어서, 상기 유효 전류가 미리 정해진 역치 전류보다 작을 때는 상기 제2 및 제3 스위치 중 상기 제2 스위치만을 온시키고, 상기 유효 전류가 상기 미리 정해진 역치 전류보다 클 때는 상기 제2 및 제3 스위치의 양쪽을 온시키는 무정전 전원 장치.
제11항에 있어서,
상기 제1 모드와 상기 제2 스위치를 오프시키는 제2 모드 중 어느 하나의 모드를 선택하는 선택부를 더 구비하고,
상기 제1 모드가 선택된 경우에는 상기 제어 회로는 상기 제1 모드를 실행하고,
상기 제2 모드가 선택된 경우에는 상기 제어 회로는 상기 제2 모드를 실행하는 무정전 전원 장치.
제15항에 있어서,
상기 제2 모드가 선택된 경우라도 상기 제어 회로는, 상기 부하가 회생 운전한 경우는 상기 제1 모드를 실행하는 무정전 전원 장치.
제11항에 있어서,
상기 직류 전원은 전력 저장 장치이며,
상기 전력 변환기는, 상기 제1 경우는 상기 교류 모선으로부터 받은 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 상기 전력 저장 장치에 공급하고, 상기 제2 경우는 상기 전력 저장 장치의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 상기 교류 모선에 공급하는 무정전 전원 장치.