KR20200019986A

KR20200019986A - 무정전 전원 시스템

Info

Publication number: KR20200019986A
Application number: KR1020207001990A
Authority: KR
Inventors: 쇼이치 아베
Original assignee: 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤
Priority date: 2017-06-28
Filing date: 2017-06-28
Publication date: 2020-02-25
Also published as: CN110892608B; US11190047B2; WO2019003332A1; KR102342101B1; US20200177021A1; JP6875524B2; JPWO2019003332A1; CN110892608A

Abstract

병렬 접속된 n대의 무정전 전원 장치(10, 20)의 각각은, 입력 단자와 출력 단자 사이에 병렬 접속된 m대의 무정전 전원 모듈을 구비한다. 각 무정전 전원 모듈에 있어서, 제어부는, 인버터로부터 부하에 공급되는 교류 전력의 전류값이 제1 명령값에 일치하도록 인버터를 제어한다. n×m개의 제어부는 서로 결합되어 종합 제어부를 구성한다. 종합 제어부는, n대의 무정전 전원 장치 중 어느 1대의 무정전 전원 장치에 있어서, m대의 무정전 전원 모듈 중 1대의 무정전 전원 모듈의 고장이 검지된 경우에는, 고장 난 무정전 전원 모듈을 해열하고, 또한 나머지 정상의 무정전 전원 모듈 간에서, 인버터로부터 출력되는 교류 전력의 전류값이 서로 균형을 이루도록 제1 명령값을 제2 명령값으로 변경한다.

Description

무정전 전원 시스템

본 발명은 무정전 전원 시스템에 관한 것이다.

컴퓨터 시스템 등의 중요 부하에 교류 전력을 안정적으로 공급하기 위한 전원 장치로서 무정전 전원 장치가 널리 이용되고 있다. 예를 들어 국제 공개 제2010/119564호 명세서(특허문헌 1)에는, 병렬 접속된 복수의 무정전 전원 장치를 구비한 무정전 전원 시스템이 개시되어 있다. 이 무정전 전원 시스템에서는, 1대의 무정전 전원 장치가 고장 나더라도 나머지 무정전 전원 장치에 의하여 부하에 교류 전력을 공급할 수 있다.

국제 공개 제2010/119564호 명세서

상기 무정전 전원 시스템으로는, 복수의 무정전 전원 장치의 각각을, 병렬 접속된 복수의 무정전 전원 모듈로 구성한 것이 있다. 이와 같은 무정전 전원 시스템에서는, 복수의 무정전 전원 장치 중 어느 1대의 무정전 전원 장치에 있어서, 복수의 무정전 전원 모듈 중 1대의 무정전 전원 모듈이 고장 난 경우에는, 고장 난 무정전 전원 모듈을 포함하는 무정전 전원 장치를 무정전 전원 시스템으로부터 해열(解列)하고 나머지 무정전 전원 장치에 의하여 부하에 교류 전력을 공급한다. 따라서 무정전 전원 모듈이 고장 나더라도 부하에 교류 전력을 공급할 수 있다.

그러나 상기 무정전 전원 시스템에서는, 고장 난 무정전 전원 모듈을 갖는 무정전 전원 장치에 있어서, 다른 무정전 전원 모듈은 정상임에도 불구하고 강제적으로 사용 불능의 상태로 된다. 이것에 의하여 나머지 무정전 전원 장치에서는, 고장 발생 후에 각 무정전 전원 모듈이 출력해야 하는 교류 전력이 증가하기 때문에, 발생하는 전력 손실이 증가한다. 그 결과, 무정전 전원 시스템 전체의 전력 손실이 증가해 버려서 무정전 전원 시스템의 운전 효율이 낮아질 가능성이 있다.

또한 나머지 무정전원 장치의 각각에 있어서, 출력 전류를 증가시키기 위한 제어가 실행될 때에 나머지 무정전 전원 장치 간에서 출력 전압에 변동이 생기는 경우가 있다. 이와 같은 경우, 나머지 무정전 전원 장치 출력 단자 사이에 횡류가 흐른다는 문제가 일어날 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 병렬 접속된 복수의 무정전 전원 모듈을 갖는 무정전 전원 장치를 복수 대 병렬 접속하여 구성된 무정전 전원 시스템에 있어서 높은 효율로 안정적으로 부하에 전력을 공급하는 것이다.

본 발명의 일 국면에 의하면, 무정전 전원 시스템은, 병렬 접속된 n대(n은 2 이상의 정수)의 무정전 전원 장치를 구비한다. 각 무정전 전원 장치는, 교류 전원으로부터의 제1 교류 전력을 받는 입력 단자와, 부하에 접속되는 출력 단자와, 입력 단자와 출력 단자 사이에 병렬 접속된 m대(m은 2 이상의 정수)의 무정전 전원 모듈과, 입력 단자 및 출력 단자 사이에 m대의 무정전 전원 모듈과 각각 직렬로 접속되는 m개의 스위치를 구비한다. 각 무정전 전원 모듈은 컨버터, 인버터 및 제어부를 포함한다. 컨버터는, 교류 전원으로부터 공급되는 제1 교류 전력을 직류 전력으로 변환한다. 인버터는, 직류 전력을 제2 교류 전력으로 변환하고 제2 교류 전력을 부하에 공급한다. 제어부는, 인버터로부터 부하에 공급되는 제2 교류 전력의 전류값이 제1 명령값에 일치하도록 인버터를 제어한다. n×m개의 제어부는 서로 결합되어 종합 제어부를 구성한다. 종합 제어부는, n대의 무정전 전원 장치 중 어느 1대의 무정전 전원 장치에 있어서, m대의 무정전 전원 모듈 중 1대의 무정전 전원 모듈의 고장이 검지된 경우에는, 고장 난 무정전 전원 모듈에 접속되는 스위치를 개방한다. 종합 제어부는, 나머지 정상의 무정전 전원 모듈 간에서 제2 교류 전력의 전류값이 서로 균형을 이루도록 제1 명령값을 제2 명령값으로 변경한다.

본 발명에 의하면, 높은 효율로 직류 부하에 전력을 공급할 수 있으며, 또한 직류 부하에서 발생한 회생 전력을 회수할 수 있는 무정전 전원 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 발명의 실시 형태 1에 의한 무정전 전원 시스템의 구성을 도시하는 회로 블록도이다.
도 2는 각 UPS 모듈의 구성을 도시하는 회로 블록도이다.
도 3은 각 UPS 모듈의 제어부의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 4는 무정전 전원 시스템의 제어에 관련되는 부분을 도시하는 블록도이다.
도 5는 1대의 UPS 모듈의 고장이 생긴 경우에 있어서의, 실시 형태 1에 의한 무정전 전원 시스템의 동작을 설명하는 도면이다.
도 6은 1대의 UPS 모듈의 고장이 생긴 경우에 있어서의, 제1 비교예에 의한 무정전 전원 시스템의 동작을 설명하는 도면이다.
도 7은 1대의 UPS 모듈의 고장이 생긴 경우에 있어서의, 제2 비교예에 의한 무정전 전원 시스템의 동작을 설명하는 도면이다.
도 8은 실시 형태 1에 의한 무정전 전원 시스템의 각 UPS 모듈에 있어서의 제어의 처리 수순을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9는 발명의 실시 형태 1에 의한 무정전 전원 시스템의 다른 구성을 도시하는 회로 블록도이다.
도 10은 1대의 UPS 모듈의 고장이 생긴 경우에 있어서의, 실시 형태 1에 의한 무정전 전원 시스템의 동작을 설명하는 도면이다.
도 11은 1대의 UPS 모듈의 고장이 생긴 경우에 있어서의, 실시 형태 2에 의한 무정전 전원 시스템의 동작을 설명하는 도면이다.
도 12는 실시 형태 2에 의한 무정전 전원 시스템의 각 UPS 모듈에 있어서의 제어의 처리 수순을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 13은 1대의 UPS 모듈의 고장이 생긴 경우에 있어서의, 발명의 실시 형태 2에 의한 무정전 전원 시스템의 동작을 설명하는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 또한 동일 또는 상당하는 부분에는 동일한 참조 부호를 붙여서, 그 설명을 반복하지 않는다.

[실시 형태 1]

도 1은, 본 발명의 실시 형태 1에 의한 무정전 전원 시스템(100)의 구성을 도시하는 회로 블록도이다. 도 1을 참조하여, 실시 형태 1에 의한 무정전 전원 시스템(100)은, 교류 전원(1) 및 부하(2) 사이에 접속되어 있으며 부하(2)에 교류 전력을 공급하도록 구성되어 있다.

교류 전원(1)은, 예를 들어 상용 교류 전원이며, 상용 주파수의 교류 전력(제1 교류 전력)을 무정전 전원 시스템(100)에 공급한다. 무정전 전원 시스템(100)은, 실제로는 교류 전원(1)으로부터 3상 교류 전력을 받지만, 도면 및 설명의 간단화를 위하여 도 1에서는 1상분의 회로만이 도시되어 있다.

부하(2)는, 교류 전력에 의하여 구동되는 전기 기기 등이다. 부하(2)는, 무정전 전원 시스템(100)으로부터 공급되는 교류 전력(제2 교류 전력)에 의하여 구동된다.

무정전 전원 시스템(100)은 입력 단자 T1 및 출력 단자 T2를 구비한다. 입력 단자 T1은, 교류 전원(1)으로부터 공급되는 교류 전력을 받는다. 출력 단자 T2는 부하(2)에 접속된다. 부하(2)는, 무정전 전원 시스템(100)으로부터 공급되는 교류 전력에 의하여 운전할 수 있다.

무정전 전원 시스템(100)은 또한, n대(n은 2 이상의 정수)의 무정전 전원 장치(10, 20)와 차단기 B1, B2, B11, B12를 구비한다. 도 1에서는, 무정전 전원 시스템(100)은 2대의 무정전 전원 장치(10, 20)를 구비한다(n=2). 2대의 무정전 전원 장치(10, 20)는 입력 단자 T1 및 출력 단자 T2 사이에 병렬로 접속된다.

차단기 B1은 입력 단자 T1과 무정전 전원 장치(10)의 입력 단자 T8 사이에 접속된다. 차단기 B11은 무정전 전원 장치(10)의 출력 단자 T9와 출력 단자 T2 사이에 접속된다. 차단기 B2는 입력 단자 T1과 무정전 전원 장치(20)의 입력 단자 T8 사이에 접속된다. 차단기 B12는 무정전 전원 장치(20)의 출력 단자 T9와 출력 단자 T2 사이에 접속된다.

무정전 전원 장치(10)는 입력 단자 T8, 출력 단자 T9, m대의 무정전 전원 모듈(11 내지 13), 바이패스반(14), 스위치 S1a, S1b, S1c, S11a, S11b, S11c, 및 m개의 배터리 B를 포함한다. 도 1에서는, 무정전 전원 장치(10)는 3대의 무정전 전원 모듈(11 내지 13)과 3개의 배터리 B를 포함한다(m=3). 무정전 전원 모듈(11 내지 13) 및 바이패스반(14)은 입력 단자 T8 및 출력 단자 T9 사이에 병렬로 접속된다. 이하의 설명에서는 무정전 전원 모듈을 「UPS 모듈」이라 칭한다.

도 2는, 도 1에 도시한 무정전 전원 시스템에 있어서의 각 UPS 모듈의 구성을 도시하는 회로 블록도이다. 도 2에 도시된 바와 같이 UPS 모듈(11)은 입력 단자 T3, 배터리 단자 T4, 출력 단자 T5, 컨버터(3), 인버터(4), 초퍼(5) 및 제어부(6)를 포함한다. 컨버터(3)는, 교류 전원(1)으로부터 입력 단자 T3을 통하여 공급되는 교류 전력(제1 교류 전력)을 직류 전력으로 변환한다. 컨버터(3)에서 생성된 직류 전력은 인버터(4) 및 초퍼(5)에 공급된다.

인버터(4)는 직류 전력을 상용 주파수의 교류 전력(제2 교류 전력)으로 변환한다. 초퍼(5)는 통상 동작 시, 컨버터(3)에서 생성된 직류 전력을 배터리 단자 T4를 통하여 배터리 B의 정 전극에 공급한다. 초퍼(5)는 교류 전원(1)의 정전 시, 배터리 B의 직류 전력을 인버터(4)에 공급한다. UPS 모듈(12, 13)도 UPS 모듈(11)과 동일한 구성이다.

컨버터(3) 및 인버터(4)는 반도체 스위칭 소자에 의하여 구성된다. 반도체 스위칭 소자로서는, 예를 들어 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)가 적용된다. 반도체 스위칭 소자의 제어 방식으로서 PWM(Pulse Width Modulation) 제어를 적용할 수 있다.

스위치 S1a, S1b, S1c의 한쪽 단자는 모두 입력 단자 T8에 접속되고, 그들의 다른 쪽 단자는 UPS 모듈(11, 12, 13)의 입력 단자 T3에 각각 접속된다. 스위치 S1a, S1b, S1c는 「m개의 스위치」의 일 실시예에 대응한다.

스위치 S11a, S11b, S11c의 한쪽 단자는 모두 출력 단자 T9에 접속되고, 그들의 다른 쪽 단자는 UPS 모듈(11, 12, 13)의 출력 단자 T5에 각각 접속된다. 스위치 S11a, S11b, S11c는 「m개의 스위치」의 일 실시예에 대응한다. 도 1의 예에서는, UPS 모듈의 입력 단자 T8 및 출력 단자 T9의 양쪽에 스위치를 접속하는 구성으로 하였지만, 입력 단자 T8 및 출력 단자 T9 중 어느 한쪽에만 스위치를 접속하는 구성으로 해도 된다. 즉, 스위치는, 입력 단자 T8 및 출력 단자 T9 사이에 UPS 모듈과 전기적으로 직렬로 접속되어 있으면 된다.

바이패스반(14)은 입력 단자 T6, 출력 단자 T7, 스위치(7) 및 사이리스터 스위치(8)를 포함한다. 입력 단자 T6은 입력 단자 T8에 접속되고 출력 단자 T7은 출력 단자 T9에 접속된다. 스위치(7) 및 사이리스터 스위치(8)는 입력 단자 T6 및 출력 단자 T7 사이에 병렬 접속된다.

무정전 전원 장치(10)는, 교류 전원(1)으로부터 입력 단자 T8을 통하여 공급되는 교류 전력을 스위치(7) 및 출력 단자 T7을 통하여 출력 단자 T9에 출력하는 바이패스 급전 모드와, USP 모듈(11 내지 13)의 인버터(4)에서 생성된 교류 전력을 스위치 S11a, S11b, S11c를 각각 통하여 출력 단자 T9에 출력하는 인버터 급전 모드를 갖는다. 바이패스 급전 모드에서는 스위치(7)가 온되고 인버터 급전 모드에서는 스위치 S11a, S11b, S11c가 온된다. 바이패스 급전 모드와 인버터 급전 모드의 전환 기간에는 스위치 S7 및 S11a, S11b, S11c의 양쪽이 온된다. 사이리스터 스위치(8)는, 인버터 급전 모드 중에 UPS 모듈(11 내지 13)의 모든 인버터(4)가 고장 난 경우에 온되어, 교류 전원(1)으로부터의 교류 전력을 출력 단자 T9에 순시에 부여한다.

무정전 전원 장치(20)는 무정전 전원 장치(10)와 기본적 구성이 동일하다. 구체적으로는, 무정전 전원 장치(20)는 입력 단자 T8, 출력 단자 T9, m대의 UPS 모듈(21 내지 23), 바이패스반(24), 및 스위치 S2a, S2b, S2c, S12a, S12b, S12c를 포함한다. 도 1에서는, 무정전 전원 장치(20)는 3대의 UPS 모듈(21 내지 23)을 포함한다(m=3).

UPS 모듈(21 내지 23) 및 바이패스반(24)은 입력 단자 T8 및 출력 단자 T9 사이에 병렬로 접속된다. UPS 모듈(21 내지 23)은 UPS 모듈(11)과 동일한 구성이다. 바이패스반(24)은 바이패스반(14)과 동일한 구성이다.

스위치 S2a, S2b, S2c의 한쪽 단자는 모두 입력 단자 T8에 접속되고, 그들의 다른 쪽 단자는 UPS 모듈(21, 22, 23)의 입력 단자 T3에 각각 접속된다. 스위치 S2a, S2b, S2c는 「m개의 스위치」의 일 실시예에 대응한다.

스위치 S12a, S12b, S12c의 한쪽 단자는 모두 출력 단자 T9에 접속되고, 그들의 다른 쪽 단자는 UPS 모듈(21, 22, 23)의 출력 단자 T5에 각각 접속된다. 스위치 S12a, S12b, S12c는 「m개의 스위치」의 일 실시예에 대응한다.

무정전 전원 장치(20)도 무정전 전원 장치(10)와 마찬가지로, 교류 전원(1)으로부터 입력 단자 T8을 통하여 공급되는 교류 전력을 스위치(7) 및 출력 단자 T7을 통하여 출력 단자 T9에 출력하는 바이패스 급전 모드와, UPS 모듈(21 내지 23)의 인버터(4)에서 생성된 교류 전력을 스위치 S12a, S12b, S12c를 각각 통하여 출력 단자 T9에 출력하는 인버터 급전 모드를 갖는다.

무정전 전원 시스템(100)은, 병렬 접속된 n대(도 1에서는n=2)의 무정전 전원 장치(10, 20)를 구비한 것이다. 각 무정전 전원 장치는, 병렬 접속된 m대(도 1에서는 m=3)의 UPS 모듈 및 바이패스반을 갖는 것이다. 즉, 무정전 전원 시스템(100)은 n×m대의 UPS 모듈을 갖는 것이다.

무정전 전원 시스템(100)의 통상 운전 시에는 차단기 B1, B2, B11, B12가 폐쇄(온)되어, 무정전 전원 장치(10, 20)로부터 부하(2)에 상용 주파수의 교류 전력이 공급된다.

무정전 전원 장치(10, 20)의 각각은, (m-1)대의 UPS 모듈로 부하(2)를 구동하는 것이 가능하게 되어 있다. 따라서 도 1 및 도 2에서는, 2대의 무정전 전원 장치(10, 20) 중 1대의 무정전 전원 장치(예를 들어 무정전 전원 장치(10))에 있어서, 3대의 UPS 모듈(11 내지 13) 중 1대의 UPS 모듈(예를 들어 UPS 모듈(13))이 고장 나더라도 나머지 2대의 UPS 모듈(이 경우에는 UPS 모듈(11, 12)) 및 무정전 전원 장치(20)의 3대의 UPS 모듈(21 내지 23)로 부하(2)를 구동하는 것이 가능하다. 즉, 5대의 UPS 모듈(11, 12, 21 내지 23)로부터 부하(2)에 상용 주파수의 교류 전력을 공급하면서 스위치 S1c, S11c를 오프함으로써, 고장 난 UPS 모듈(13)을 해열하여 메인터넌스할 수 있다.

무정전 전원 장치(10, 20)의 각각은, 출력 단자 T2에 출력되는 전압 VO가 미리 정해진 목표 전압 VO*로 되도록 출력 전류가 제어된다. 목표 전압 VO*는, 예를 들어 교류 전원(1)으로부터 공급되는 교류 전력의 정격 전압으로 설정되어 있다.

무정전 전원 시스템(100)의 출력 단자 T2는, 차단기 B11, B12, 및 스위치 S11a 내지 S11c, S21a 내지 S21c에 의하여 UPS 모듈(11 내지 13, 21 내지 23)의 각각의 출력 단자 T5와 전기적으로 접속되어 있다. 따라서 각 UPS 모듈에 있어서는, 출력 단자 T5의 전압(인버터(4)의 출력 전압)이 목표 전압 VO*로 되도록 출력 전류가 제어되게 된다.

이하, 무정전 전원 시스템(100)에 있어서의 출력 전류의 제어에 대하여 상세히 설명한다.

도 3은, 각 UPS 모듈의 제어부(6)의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 3에서는 UPS 모듈(11)의 제어부(6)를 대표적으로 도시한다. UPS 모듈(12, 13, 21 내지 23)의 제어부(6)도 UPS 모듈(11)의 제어부(6)와 동일한 구성이다. 후술하는 바와 같이 각 UPS 모듈의 제어부(6)는 서로 연결되어 있다(도 4 참조).

도 3을 참조하여, UPS 모듈(11)에 있어서, 제어부(6)는 감산기(60, 63), 전압 제어부(61), 병렬 제어부(62), 전류 제어부(64), PWM 제어부(65) 및 판정부(66)를 포함한다.

UPS 모듈(11)은 전류 센서(67) 및 전압 센서(68)를 더 포함한다. 전류 센서(67)는 인버터(4)의 출력 전류 I11을 검출하고, 검출 전류 Ill을 나타내는 신호를 제어부(6)에 출력한다. 전압 센서(68)는 인버터(4)의 출력 전압 VO를 검출하고, 검출 전압 VO를 나타내는 신호를 제어부(6)에 출력한다.

판정부(66)는 전류 센서(67)의 검출 전류 I11 및 전압 센서(68)의 검출 전압 VO에 기초하여, UPS 모듈(11)이 고장 났는지 여부를 판정한다. 구체적으로는, 전압 센서(68)의 검출 전압 VO가 목표 전압 VO*보다도 높은 상한 전압을 초과하는 경우, 혹은 전류 센서(67)의 검출 전류 I11이 상한 전류를 초과하는 경우, 판정부(66)는 UPS 모듈(11)이 고장 났다고 판정한다.

판정부(66)는, 판정 결과를 나타내는 신호(이하, 판정 신호라고도 칭함) DT11을 병렬 제어부(62)에 출력한다. 판정부(66)는 또한, 판정 신호 DT11을 무정전 전원 모듈(12, 13, 21 내지 23)의 각각의 제어부(6)에 대하여 출력한다.

감산기(60)는 목표 전압 VO*와 전압 센서(68)의 검출 전압 VO의 편차 VO*-VO를 연산하고, 연산한 편차 VO*-VO를 전압 제어부(61)에 출력한다.

전압 제어부(61)는, 편차 VO*-VO를 0으로 하기 위한 제어 연산을 행함으로써 전류 명령값 IL*를 생성한다. 전압 제어부(61)는, 예를 들어 비례 적분(PI) 연산에 의하여 전류 명령값 IL*를 생성한다.

병렬 제어부(62)는 판정부(66)로부터 판정 신호 DT11을 받는다. 병렬 제어부(62)는 판정 신호 DT11에 기초하여, UPS 모듈(11)이 정상인지 고장 중인지를 판단한다. 병렬 제어부(62)는 또한, UPS 모듈(12, 13, 21 내지 23)로부터 각각 송신되는 판정 신호 DT12, DT13, DT21 내지 DT23을 받는다. 병렬 제어부(62)는 이들 판정 신호 DT11 내지 DT13, DT21 내지 DT23에 기초하여 정상의 UPS 모듈의 대수 x를 검출한다.

본원 명세서에 있어서 「정상의 UPS 모듈의 대수 x」는, 무정전 전원 시스템(100) 전체에서의 정상의 UPS 모듈의 대수를 의미하고 있으며, 무정전 전원 장치(10)에서의 정상의 UPS 모듈의 대수와 무정전 전원 장치(20)에서의 정상의 UPS 모듈의 대수의 합계값에 상당한다. 즉, x와 n, m 사이에는 0≤x≤n×m의 관계가 성립되어 있다. 도 1에서는, x는 0≤x≤6으로 된다.

병렬 제어부(62)는 전류 명령값 IL* 및 검출한 대수 x에 기초하여, 각 UPS 모듈에 있어서의 인버터(4)의 출력 전류의 목표값인 전류 명령값 I#을 생성한다. 구체적으로는, 병렬 제어부(62)는 전류 명령값 IL*를 정상의 UPS 모듈의 대수 x로 제산함으로써 전류 명령값 I#을 생성한다(I#=IL*/x). 도 3에 도시되는 UPS 모듈(11)에 있어서는, UPS 모듈(11)이 정상인 경우, UPS 모듈(11)의 전류 명령값 I11#은 I11#=IL*/x로 된다.

감산기(63)는 전류 명령값 I11#과 전류 센서(67)의 검출값 I11의 편차 I11#-I11을 연산하고, 연산한 편차 I11#-I11을 전류 제어부(64)에 출력한다.

전류 제어부(64)는, 편차 I11#-I11을 0으로 하기 위한 제어 연산을 행함으로써 전압 명령값을 생성한다. 전류 제어부(64)는, 예를 들어 PI 연산에 의하여 전압 명령값을 생성한다.

PWM 제어부(65)는, 전류 제어부(64)로부터의 전압 명령값에 따른 값의 전압이 UPS 모듈(11)로부터 출력되도록 인버터(4)를 제어한다. 이것에 의하여 인버터(4)로부터는, 전류 명령값 I11#과 동등한 전류가 출력된다.

이에 비하여, UPS 모듈(11)이 고장 난 경우, 판정부(66)는, 스위치 S1a, S11a를 개방(오프)하기 위한 제어 신호 C11을 생성한다. 판정부(66)는 제어 신호 C11을 스위치 S1a, S11a에 출력함으로써 무정전 전원 장치(10)로부터 UPS 모듈(11)을 해열시킨다. 병렬 제어부(62)는 판정 신호 DT11에 기초하여 UPS 모듈(11)이 고장 났다고 판단하면, 인버터(4)의 각 반도체 스위칭 소자를 게이트 차단하기 위한 게이트 차단 신호 GB를 인버터(4)에 출력한다. 이것에 의하여 UPS 모듈(11)의 인버터(4)를 정지 상태로 한다.

또한 도시는 생략하지만, 제어부(6)는 상술한 인버터(4) 및 스위치(1a, 11a)의 제어에 더해 컨버터(3) 및 초퍼(5)를 제어한다. 인버터 급전 모드 시, 제어부(6)는, 교류 전원(1)으로부터 교류 전력이 공급되는 통상 시에는 컨버터(3)를 제어하여 직류 전력을 생성시키고, 교류 전원(1)으로부터의 교류 전력의 공급이 정지된 정전 시에는 초퍼(5)를 제어하여 직류 전력을 생성시킨다.

도 4는, 무정전 전원 시스템(100)의 제어에 관련되는 부분을 도시하는 블록도이다. 도 4을 참조하여 UPS 모듈(11 내지 13, 21 내지 23)의 각각의 제어부(6)는 상호 간에 통신할 수 있다. 예를 들어 각 제어부(6)는 통신 케이블에 의하여 서로 접속되어 있다. UPS 모듈(11 내지 13, 21 내지 23)의 제어부(6)는 하나의 종합 제어부(600)를 구성하고 있다.

종합 제어부(600)에 있어서, 각 제어부(6)는, 판정부(66)에서 생성된 판정 신호 DT를 다른 5대의 제어부(6)에 송신한다. 각 제어부(6)에는, 다른 5대의 제어부(6)의 각각으로부터 판정 신호 DT가 부여된다. 이것에 의하여 종합 제어부(600)에서는, 각 UPS 모듈의 판정 신호 DT가 6대의 제어부(6) 사이에서 공유된다.

각 제어부(6)에 있어서, 판정부(66)는 판정 신호 DT에 기초하여, 자기의 UPS 모듈을 해열하기 위한 제어 신호 C를 생성한다. 병렬 제어부(62)는, 다른 5대의 제어부(6)로부터 부여된 판정 신호 DT와, 판정부(66)로부터 부여된 판정 신호 DT에 기초하여, 정상의 UPS 모듈의 대수 x를 검출한다. 병렬 제어부(62)는, 상술한 바와 같이 판정 신호 DT 및 대수 x에 기초하여 자기의 UPS 모듈의 전류 명령값 I# 또는 게이트 차단 신호 GB를 생성한다.

다음으로, 도 5을 참조하여, 1대의 UPS 모듈의 고장이 생긴 경우에 있어서의 무정전 전원 시스템(100)의 동작을 설명한다.

도 5의 (A)를 참조하여, 무정전 전원 장치(10, 20)가 모두 정상인 경우, 정상의 UPS 모듈의 대수 x는 x=6으로 된다. 이 경우, 각 UPS 모듈의 전류 명령값 I#은 IL*/6(제1 명령값)으로 설정되며, 이 전류 명령값 I#에 따라 각 UPS 모듈의 인버터(4)가 제어된다. 이것에 의하여, 무정전 전원 시스템(100)의 출력 전류를 IL이라 하면 각 UPS 모듈의 출력 전류는 IL/6으로 제어된다.

여기서, 무정전 전원 장치(20)의 UPS 모듈(23)에 고장이 생긴 경우에는, 도 5의 (B)에 도시한 바와 같이 UPS 모듈(23)의 제어부(6)는 스위치 S2c, S12c를 개방하여 UPS 모듈(23)을 해열함과 함께 인버터(4)를 정지시킨다.

정상의 UPS 모듈의 대수는 x=5로 되기 때문에, 종합 제어부(600)는 각 UPS 모듈의 전류 명령값 I#은 IL*/5(제2 명령값)로 변경한다. UPS 모듈(11 내지 13, 21, 22)의 각각에 있어서는, 변경된 전류 명령값 I#에 따라 인버터(4)가 제어되기 때문에 출력 전류는 IL/5로 증가한다.

이와 같이 실시 형태 1에 의한 무정전 전원 시스템(100)에서는, 2대의 무정전 전원 장치 중 어느 1대의 무정전 전원 장치에 있어서, 3대의 UPS 모듈 중 어느 1대의 UPS 모듈에 고장이 생긴 경우, 종합 제어부(600)는 나머지 5대의 정상의 UPS 모듈의 전류 명령값 I#이 서로 균형을 이루도록 변경한다. 이것에 의하여, 나머지 5대의 정상의 UPS 모듈 간에서 전류 명령값 I#은 항시 서로 동등해진다.

다음으로, 비교예를 참조하면서 실시 형태 1에 의한 무정전 전원 시스템(100)의 작용 효과에 대하여 설명한다.

도 6에 제1 비교예에 의한 무정전 전원 시스템의 동작을 도시한다. 도 6의 (A)를 참조하여, 제1 비교예에 의한 무정전 전원 시스템의 회로 구성은, 도 5에 도시한 무정전 전원 시스템(100)의 회로 구성과 동일하다.

제1 비교예에서는, 무정전 전원 장치(20)의 UPS 모듈(23)에 고장이 생긴 경우, 도 6의 (B)에 도시한 바와 같이 차단기 B2, B12를 개방하여 무정전 전원 장치(20)를 해열시킨다. 즉, 고장 난 UPS 모듈을 갖는 무정전 전원 장치를 해열시킨다. 따라서 무정전 전원 장치(20)에 포함되는 정상의 UPS 모듈(21, 23)도 해열되어 사용 불능의 상태로 된다.

무정전 전원 장치(20)가 해열된 것에 의하여 정상의 UPS 모듈의 대수는 x=3으로 되기 때문에 각 UPS 모듈의 전류 명령값 IL#은 IL*/3으로 변경된다. UPS 모듈(11 내지 13)의 각각에서는, 변경된 전류 명령값 IL#에 따라 인버터(4)가 제어됨으로써 출력 전류는 IL/3으로 증가한다.

이와 같이 제1 비교예에 의한 무정전 전원 시스템에 있어서도, 실시 형태 1에 의한 무정전 전원 시스템(100)(도 5의 (B) 참조)과 마찬가지로, 1대의 UPS 모듈에 고장이 생긴 경우에도 고장이 발생하기 전과 동일한 전류 IL을 부하에 계속해서 공급할 수 있다.

그러나 무정전 전원 장치(20)에서는, UPS 모듈(21, 22)이 정상임에도 불구하고 강제적으로 사용 불능의 상태로 되기 때문에 정상의 UPS 모듈을 유효하게 사용할 수 없다는 문제가 있다.

또한 무정전 전원 장치(20)를 해열한 것에 의하여 무정전 전원 장치(10)에서는, UPS 모듈(11 내지 13)의 각각의 인버터(4)에 흐르는 전류가 증가하기 때문에, 무정전 전원 시스템 전체의 전력 손실이 증가하여 운전 효율이 저하될 가능성이 있다.

이에 비하여, 실시 형태 1에 의한 무정전 전원 시스템(100)에 의하면, 도 5의 (B)에서 설명한 바와 같이 고장이 생긴 UPS 모듈만을 해열시키기 때문에, 나머지 정상의 UPS 모듈을 전부 사용하여 부하(2)에 전력을 공급할 수 있다. 따라서 고장 난 UPS 모듈을 해열한 것에 의한 각 UPS 모듈의 인버터(4)에 흐르는 전류의 증가를 작게 할 수 있기 때문에 무정전 전원 시스템(100)의 손실의 증가를 억제할 수 있다.

도 7에 제2 비교예에 의한 무정전 전원 시스템의 동작을 도시한다. 도 7의 (A)를 참조하여, 제2 비교예에 의한 무정전 전원 시스템의 구성은, 도 5에 도시한 무정전 전원 시스템(100)의 구성과 동일하다.

제2 비교예에서는, 무정전 전원 장치(20)의 UPS 모듈(23)에 고장이 생긴 경우, 도 7의 (B)에 도시한 바와 같이 스위치 S2c, S12c를 개방하여 UPS 모듈(23)을 해열시킨다. 따라서 나머지 5대의 정상의 UPS 모듈(11 내지 13, 21, 22)을 사용하여 부하에 전류 IL을 공급할 수 있다.

여기서, 제2 비교예에서는, 무정전 전원 장치(20)에 있어서 UPS 모듈(23)을 해열한 후, 정상의 UPS 모듈(21, 22)의 출력 전류를 IL/6에서 IL/4로 변경한다. 이것에 의하여, UPS 모듈(23)을 해열한 후에도 무정전 전원 장치(20)의 출력 전류는 IL/2로 유지된다. 한편, 무정전 전원 장치(10)에 있어서는, 각 UPS 모듈의 출력 전류는 IL/6인 채 그대로이다.

제2 비교예에 의한 무정전 전원 시스템에 있어서도, 실시 형태 1에 의한 무정전 전원 시스템(100)(도 5의 (B) 참조)과 마찬가지로, 1대의 UPS 모듈에 고장이 생긴 경우에도 고장이 발생하기 전과 동일한 전류 IL을 부하에 공급할 수 있다.

그러나 제2 비교예에서는, 무정전 전원 장치(20)의 출력 전류를 IL/2로 유지하도록 UPS 모듈(21, 22)의 출력 전류를 IL/4로 증가시키는 한편, 무정전 전원 장치(10)의 UPS 모듈(11 내지 13)의 출력 전류는 IL/6인 채 그대로이다. 이것에 의하면, UPS 모듈(21, 22)과 UPS 모듈(11 내지 13) 사이에 있어서, 인버터(4)의 전류 제어에 변동이 생기는 일이 일어날 수 있다.

상세하게는, UPS 모듈(21)에서는 전류 명령값 I22#이 IL*/6에서 IL*/4로 변경되기 때문에 전류 명령값 I22#과 검출 전류값 I22의 편차 I22#-I22가 커진다. 그 때문에, 이 증가한 편차를 0으로 하기 위한 전압 명령값이 생성되고, 이 전압 명령값에 따라 인버터(4)가 제어되게 된다. UPS 모듈(22)에 있어서도, UPS 모듈(21)과 마찬가지의 제어가 행해진다.

한편, UPS 모듈(11 내지 13)에서는 전류 명령값 I#이 IL/6*인 채 그대로이기 때문에, 전류 명령값 I#과 검출 전류값의 편차가 증가하는 일이 없다.

이 결과, 전류 명령값 I#이 변경되는 타이밍에 있어서는, UPS 모듈(21, 22)에서 전류 제어가 불안정해져 무정전 전원 장치(20)의 출력 전압 VO가 전압 명령값 VO*를 하회해 버리는 경우가 일어날 수 있다. 이 경우, 무정전 전원 장치(20)의 출력 전압과 무정전 전원 장치(10)의 출력 전압 사이에 전압 차가 생기기 때문에, 무정전 전원 장치(10)와 무정전 전원 장치(20) 사이에 횡류 전류가 흐를 가능성이 있다.

이에 비하여, 실시 형태 1에 의한 무정전 전원 시스템(100)에 의하면, 도 5의 (B)에 도시한 바와 같이 UPS 모듈(11 내지 13, 21, 22)의 전류 명령값 I#이 서로 균형을 이루도록 변경되기 때문에, UPS 모듈의 고장 발생 후에 있어서도, 정상의 복수 대의 UPS 모듈의 각각에서는 항시 서로 동등한 전류 명령값 I#에 따라 인버터(4)가 제어되게 된다. 따라서 해당 복수 대의 UPS 모듈 간에서 전류 제어의 변동이 생기는 것을 피할 수 있으며, 결과적으로 출력 전압의 변동을 저감시킬 수 있다. 이것에 의하여, UPS 모듈의 고장이 발생한 경우에도 무정전 전원 시스템(100)은 횡류 전류의 발생을 억제하여, 부하(2)에 대하여 안정적으로 전력을 공급할 수 있다.

도 8은, 실시 형태 1에 의한 무정전 전원 시스템(100)의 각 UPS 모듈에 있어서의 제어의 처리 수순을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 8 이후의 흐름도의 처리는, 일정 시간마다 또는 소정의 조건이 성립할 때마다 메인 루틴으로부터 호출되어, 각 UPS 모듈의 제어부(6)(종합 제어부(600))에 의하여 실행된다.

도 8을 참조하여, 제어부(6)는 스텝 S01에 의하여, 자기의 UPS 모듈이 운전 중인지 여부를 판정한다. 인버터(4)의 반도체 스위칭 소자가 게이트 차단 상태인 경우, 제어부(6)는 자기의 UPS 모듈이 정지 상태인 것으로 판정하고(S01에서 "아니오"), 처리를 종료한다.

한편, 자기의 UPS 모듈이 운전 중인 것으로 판정된 경우(S01에서 "예"), 제어부(6)는 스텝 S02에 의하여, 전류 센서(67)의 검출 전류 및 전압 센서(68)의 검출 전압에 기초하여 UPS 모듈이 고장 났는지 여부를 판정한다. 제어부(6)는 스텝 S03에 의하여, 판정 결과를 나타내는 판정 신호를 다른 UPS 모듈의 제어부(6)에 송신한다.

제어부(6)는 스텝 S04에 의하여, 판정 신호에 기초하여 자기의 UPS 모듈이 정상인지 여부를 판정한다. 자기의 UPS 모듈이 정상이지 않은, 즉, 자기의 UPS 모듈에 고장이 생긴 경우(S04에서 "아니오"), 제어부(6)는 스텝 S10으로 진행되어 자기의 UPS 모듈을 정지시킨다. 제어부(6)는 또한, 스텝 S11에 의하여 자기의 UPS 모듈을 해열시킨다.

이에 비하여, 자기의 UPS 모듈이 정상인 경우(S04에서 "예"), 제어부(6)는 스텝 S05에 의하여 다른 UPS 모듈로부터의 판정 신호를 수신하면 스텝 S06으로 진행되어, 수신한 판정 신호에 기초하여 정상의 UPS 모듈의 대수 x를 검출한다.

제어부(6)는 스텝 S07에 의하여 전류 명령값 IL*를 생성한다. 제어부(6)는 또한, 스텝 S08에 의하여 전류 명령값 IL*를 정상의 UPS 모듈의 대수 x로 제산함으로써 정상의 UPS 모듈의 각각의 전류 명령값 I#을 생성한다(I#=IL*/x).

제어부(6)는 스텝 S09에 의하여, 출력 전류가 전류 명령값 I#으로 되도록 인버터(4)를 제어한다.

이상, 설명한 바와 같이 실시 형태 1에 의한 무정전 전원 시스템에 의하면, 병렬 접속된 n대의 무정전 전원 장치 중 어느 1대의 무정전 전원 장치에 있어서, 병렬 접속된 m대의 UPS 모듈 중 1대의 UPS 모듈이 고장 난 경우에는 나머지 정상의 UPS 모듈의 전류 명령값 I#이 서로 균형을 이루도록 변경한다. 이와 같이 하면, 고장이 발생한 후에 있어서도 나머지 정상의 UPS 모듈을 전부 사용하여 효율적으로 부하에 전력을 공급할 수 있다. 또한 나머지 정상의 UPS 모듈 간에서 출력 전류 제어의 변동이 없게 할 수 있기 때문에, 출력 전압 차에 의한 횡류의 발생을 억제하여 안정적으로 부하에 전력을 공급할 수 있다.

또한 실시 형태 1에 의한 무정전 전원 시스템에 있어서, 무정전 전원 장치의 대수 n 및 UPS 모듈의 대수 m은 모두 2 이상이면 된다. 즉, 실시 형태 1에 의한 무정전 전원 시스템은, 도 9에 도시하는 구성으로 일반화할 수 있다.

구체적으로는, 도 9을 참조하여 무정전 전원 시스템(100)은, 입력 단자 T1 및 출력 단자 T2 사이에 병렬 접속되는 n대의 무정전 전원 장치(10 내지 n0)를 구비한다. n대의 무정전 전원 장치(10 내지 n0)의 각각은, 병렬 접속되는 m대의 UPS 모듈과, 바이패스반을 포함한다.

도 10의 (A)에 도시된 바와 같이, n×m대의 UPS 모듈 전부가 정상인 경우, 각 UPS 모듈에 있어서의 인버터(4)의 출력 전류는 IL/(n×m)으로 제어된다. 각 UPS 모듈의 전류 명령값 I#=IL/(n×m)은, 본원 발명에 있어서의 「제1 명령값」에 대응한다.

한편, 도 10의 (B)에 도시한 바와 같이, n대의 무정전 전원 장치 중 1대의 무정전 전원 장치(예를 들어 무정전 전원 장치 n)에 있어서 m대의 UPS 모듈 중 1대의 UPS 모듈(예를 들어 UPS 모듈 nm)에 고장이 생긴 경우에는, UPS 모듈 nm이 해열됨과 함께, 나머지 (n×m-1)대의 정상의 UPS 모듈의 출력 전류는 IL/(n×m-1)로 제어되게 된다. 각 UPS 모듈의 전류 명령값 I#=IL/(n×m-1)은, 본원 발명에 있어서의 「제2 명령값」에 대응한다.

[실시 형태 2]

실시 형태 2에서는, 실시 형태 1에 의한 무정전 전원 시스템(100)의 동작의 변형예에 대하여 설명한다. 실시 형태 2에 의한 무정전 전원 시스템의 구성은, 도 1에 도시한 무정전 전원 시스템(100)의 구성과 동일하다.

도 11을 참조하여, 1대의 UPS 모듈에 고장이 생긴 경우에 있어서의, 실시 형태 2에 의한 무정전 전원 시스템의 동작에 대하여 설명한다.

도 11의 (A)는, 도 5의 (A)에 도시한 구성과 동일하다. 즉, 무정전 전원 장치(10, 20)가 모두 정상인 경우, 무정전 전원 시스템의 출력 전류를 IL이라 하면 각 UPS 모듈의 출력 전류는 IL/6으로 제어된다.

무정전 전원 장치(20)의 UPS 모듈(23)에 고장이 생긴 경우에는, 도 11의 (B)에 도시한 바와 같이, UPS 모듈(23)의 제어부(6)는 스위치 S2c, S12c를 개방하여 UPS 모듈(23)을 해열함과 함께 인버터(4)를 정지시킨다.

실시 형태 2에 의한 무정전 전원 시스템에서는 또한, 무정전 전원 장치(10)의 3대의 UPS 모듈(11 내지 13) 중 1대의 UPS 모듈(예를 들어 UPS 모듈(13))의 제어부(6)는 스위치 S1c, S11c를 개방하여 UPS 모듈(13)을 해열한다. 즉, 무정전 전원 장치(20)에 있어서 1대의 UPS 모듈(23)에 고장이 생긴 경우, 해당 UPS 모듈(23)을 해열함과 함께 무정전 전원 장치(10)에 있어서도 1대의 UPS 모듈(13)을 해열한다.

도 11의 (B)에서는, 고장 난 UPS 모듈의 해열을 「1차 해열」로 표기하고, 이 1차 해열에 기인하는 UPS 모듈의 해열을 「2차 해열」로 표기하고 있다. 실시 형태 2에서는, 무정전 전원 장치(10, 20) 중 어느 한쪽 무정전 전원 장치에서 UPS 모듈이 1차 해열된 경우, 다른 쪽 무정전 전원 장치에 있어서, 1차 해열된 UPS 모듈의 대수와 동일한 대수의 UPS 모듈이 2차 해열된다. 이것에 의하여, 1차 해열 및 2차 해열이 행해진 후의 무정전 전원 시스템에 있어서, 무정전 전원 장치(10)에 있어서의 정상의 UPS 모듈의 대수와 무정전 전원 장치(20)에 있어서의 정상의 UPS 모듈의 대수는 서로 동등해진다.

이와 같이 하면, UPS 모듈(23)에 고장이 생긴 후, 정상의 UPS 모듈의 대수 x는 x=4로 된다. 따라서 각 UPS 모듈의 전류 명령값 I#은 IL*/4(제2 명령값)로 변경되며, 이 변경된 전류 명령값 I#에 따라 UPS 모듈(11, 12, 21, 22)의 각각의 인버터(4)가 제어된다. 이것에 의하여, 무정전 전원 시스템(100)의 출력 전류를 IL이라 하면 UPS 모듈(11, 12, 21, 22)의 각각의 출력 전류는 IL/4로 제어된다.

실시 형태 2에 의한 무정전 전원 시스템에 의하면, 실시 형태 1에 의한 무정전 전원 시스템과 마찬가지로, 1대의 UPS 모듈에 고장이 생긴 경우, 1차 해열 및 2차 해열을 거쳐서 나머지 정상의 UPS 모듈의 전류 명령값 I#은 서로 균형을 이루도록 변경된다. 이것에 의하여, 실시 형태 1에 의한 효과와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

실시 형태 2에 의한 무정전 전원 시스템에서는 또한, 1대의 UPS 모듈에 고장이 생긴 경우, 1차 해열 및 2차 해열에 의하여 무정전 전원 장치(10, 20) 간에서 UPS 모듈의 대수가 서로 동등해지기 때문에 무정전 전원 장치(10, 20)의 각각의 출력 전류는 IL/2로 유지되게 된다. 즉, 각 무정전 전원 장치의 출력 전류는 항시 IL/2로 제어된다.

도 12는, 실시 형태 2에 의한 무정전 전원 시스템의 각 UPS 모듈에 있어서의 제어의 처리 수순을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 12를 참조하여 제어부(6)는, 도 8과 마찬가지의 스텝 S01 내지 S05를 실행하여 자기의 UPS 모듈의 고장을 판정함과 함께, 다른 UPS 모듈로부터의 판정 신호 DT를 수신한다.

제어부(6)는 스텝 S051에 의하여, 수신한 판정 신호 DT에 기초하여, UPS 모듈(11 내지 13, 21 내지 23) 중에 고장이 생긴 UPS 모듈이 있는지 여부를 판정한다. 고장이 생긴 UPS 모듈이 있는 경우(S051에서 "예"), 제어부(6)는 스텝 S052로 진행되어, 2차 해열시킬 USP 모듈을 결정한다. 스텝 S052에서는, 고장이 생긴 UPS 모듈을 갖는 무정전 전원 장치와는 다른 무정전 전원 장치에 있어서, 미리 설정된 조건에 따라, 해열시킬 UPS 모듈이 결정된다. 예를 들어 바이패스반(24)으로부터 헤아려 3번째의 UPS 모듈(23)에 고장이 생긴 경우(도 9B 참조), 무정전 전원 장치(10)에서는, 바이패스반(14)으로부터 헤아려 3번째의 UPS 모듈(13)을, 2차 해열시킬 UPS 모듈로 결정한다.

제어부(6)는 스텝 S052에 의하여, 자기의 UPS 모듈이, 2차 해열시킬 UPS 모듈에 해당하는지 여부를 판정한다. 자기의 UPS 모듈이, 2차 해열시킬 UPS 모듈에 해당하는 경우(S053에서 "예"), 제어부(6)는 스텝 S10으로 진행되어 자기의 UPS 모듈을 정지시킨다. 제어부(6)는 또한, 스텝 S11에 의하여 자기의 UPS 모듈을 해열시킨다.

이에 비하여, 자기의 UPS 모듈이, 2차 해열시킬 UPS 모듈에 해당하지 않는 경우(S053에서 "아니오"), 제어부(6)는 도 8과 마찬가지의 스텝 S06 내지 S11을 실행하여, 전류 명령값 I#에 따른 값의 전류가 UPS 모듈로부터 출력되도록 인버터(4)를 제어한다.

이상, 설명한 바와 같이 실시 형태 2에 의한 무정전 전원 시스템에 의하면, 실시 형태 1에 의한 무정전 전원 시스템과 마찬가지로, 병렬 접속된 n대의 무정전 전원 장치 중 어느 1대의 무정전 전원 장치에 있어서, 병렬 접속된 m대의 UPS 모듈 중 1대의 UPS 모듈이 고장 난 경우에는 나머지 정상의 UPS 모듈의 전류 명령값 I#이 서로 균형을 이루도록 변경한다. 이것에 의하여, 고장이 발생한 후에 있어서도 나머지 정상의 UPS 모듈을 사용하여 효율적으로 부하에 전력을 공급할 수 있다. 또한 나머지 정상의 UPS 모듈 간에서 출력 전류 제어의 변동이 없게 할 수 있기 때문에 안정적으로 부하에 전력을 공급할 수 있다.

또한 실시 형태 2에 의한 무정전 전원 시스템에 있어서, 무정전 전원 장치의 대수 n 및 UPS 모듈의 대수 m은 모두 2 이상이면 된다. 즉, 실시 형태 2에 의한 무정전 전원 시스템은, 도 13에 도시하는 구성으로 일반화할 수 있다.

도 13의 (A)에서는, n대의 무정전 전원 장치의 각각은, 병렬 접속된 m대의 UPS 모듈을 갖고 있다. n×m대의 UPS 모듈 전부가 정상인 경우, 각 UPS 모듈에 있어서의 인버터(4)의 출력 전류는 IL/(n×m)으로 제어된다. 각 UPS 모듈의 전류 명령값 I#=IL/(n×m)은, 본원 발명에 있어서의 「제1 명령값」에 대응한다.

도 13의 (B)에 도시한 바와 같이, n대의 무정전 전원 장치 중 1대의 무정전 전원 장치(예를 들어 무정전 전원 장치 n)에 있어서 m대의 UPS 모듈 중 1대의 UPS 모듈(예를 들어 UPS 모듈 nm)에 고장이 생긴 경우에는, UPS 모듈 nm이 1차 해열됨과 함께, 나머지 (n-1)대의 무정전 전원 장치의 각각에 있어서 1대의 UPS 모듈이 2차 해열된다. 따라서 나머지 n×(m-1)대의 정상의 UPS 모듈의 출력 전류는 IL/{n×(m-1)}로 제어되게 된다. 각 UPS 모듈의 전류 명령값 I#=IL/{n×(m-1)}은, 본원 발명에 있어서의 「제2 명령값」에 대응한다.

또한 도 13의 (A), (B)로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시 형태 2에 의한 무정전 전원 시스템에서는, UPS 모듈의 고장 유무에 구애받지 않고 각 무정전 전원 장치의 출력 전류는 IL/n으로 유지된다. 이것에 의하면 각 무정전 전원 장치는, 무정전 전원 시스템 전체에서의 정상의 UPS 모듈의 대수 x를 파악하는 일 없이 각 UPS 모듈의 출력 전류 명령값 I#을 생성하는 것이 가능해진다. 예를 들어 n대의 무정전 전원 장치 중 1대의 무정전 전원 장치에 있어서 1대의 UPS 모듈에 고장이 생긴 경우에는, 각 무정전 전원 장치는 자기의 출력 전류 IL/n을 (m-1)로 제산함으로써 용이하게 출력 전류 명령값 I#을 생성할 수 있다.

금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며, 제한적인 것은 아닌 것으로 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라 청구의 범위에 의하여 나타나며, 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

1: 교류 전원
2: 부하
3: 컨버터
4: 인버터
5: 초퍼
6: 제어부
8: 사이리스터 스위치
10, 20, n0: 무정전 전원 장치
11 내지 13, 1m, 21 내지 23, nm: UPS 모듈
14, 24, n4: 바이패스반
60, 63: 감산기
61: 전압 제어부
62: 병렬 제어부
64: 전류 제어부
65: PWM 제어부
66: 판정부
100: 무정전 전원 시스템
600: 종합 제어부
B1, B2, B11, B12, Bn, B1n: 차단기
7, S1a 내지 S1c, S1m, S2a 내지 S2c, S11a 내지 S11c, S11m, S12a 내지 S12c, Sna 내지 Snm, S1na 내지 S1nm: 스위치
T1, T3, T8: 입력 단자
T2, T5, T7, T9: 출력 단자
T4: 배터리 단자
B: 배터리

Claims

병렬 접속된 n대(n은 2 이상의 정수)의 무정전 전원 장치를 구비한 무정전 전원 시스템이며,
각 무정전 전원 장치는,
교류 전원으로부터의 제1 교류 전력을 받는 입력 단자와,
부하에 접속되는 출력 단자와,
상기 입력 단자와 상기 출력 단자 사이에 병렬 접속된, m대(m은 2 이상의 정수)의 무정전 전원 모듈과,
상기 입력 단자 및 상기 출력 단자 사이에, 상기 m대의 무정전 전원 모듈과 각각 직렬로 접속되는 m개의 스위치를 구비하고,
각 무정전 전원 모듈은,
상기 교류 전원으로부터 공급되는 상기 제1 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 컨버터와,
상기 직류 전력을 제2 교류 전력으로 변환하고, 상기 제2 교류 전력을 상기 출력 단자에 공급하는 인버터와,
상기 인버터로부터 상기 출력 단자에 공급되는 상기 제2 교류 전력의 전류값이 제1 명령값에 일치하도록 상기 인버터를 제어하는 제어부를 포함하고,
n×m개의 상기 제어부는 서로 결합되어 종합 제어부를 구성하고,
상기 종합 제어부는,
상기 n대의 무정전 전원 장치 중 어느 1대의 무정전 전원 장치에 있어서, 상기 m대의 무정전 전원 모듈 중 1대의 무정전 전원 모듈의 고장이 검지된 경우에는, 고장 난 상기 무정전 전원 모듈에 접속되는 상기 스위치를 개방하고, 또한,
나머지 정상의 상기 무정전 전원 모듈 간에서 상기 제2 교류 전력의 전류값이 서로 균형을 이루도록 상기 제1 명령값을 제2 명령값으로 변경하는, 무정전 전원 시스템.
제1항에 있어서,
상기 종합 제어부는,
상기 제2 교류 전력의 전압값이 목표 전압으로 되도록 전류 명령값을 생성하고,
상기 전류 명령값을 n×m으로 제산함으로써 상기 제1 명령값을 생성하고,
상기 n대의 무정전 전원 장치 중 어느 1대의 무정전 전원 장치에 있어서, 상기 m대의 무정전 전원 모듈 중 1대의 무정전 전원 모듈의 고장이 검지된 경우에는 상기 전류 명령값을 n×m-1로 제산함으로써 상기 제2 명령값을 생성하는, 무정전 전원 시스템.
제1항에 있어서,
상기 종합 제어부는,
상기 제2 교류 전력의 전압값이 목표 전압으로 되도록 전류 명령값을 생성하고,
상기 전류 명령값을 n×m으로 제산함으로써 상기 제1 명령값을 생성하고,
상기 n대의 무정전 전원 장치 중 어느 1대의 무정전 전원 장치에 있어서, 상기 m대의 무정전 전원 모듈 중 1대의 무정전 전원 모듈의 고장이 검지된 경우에는 추가로, 나머지 n-1대의 무정전 전원 장치의 각각에 있어서, 상기 m대의 무정전 전원 모듈 중 1대의 무정전 전원 모듈에 접속되는 상기 스위치를 개방하고, 또한,
상기 전류 명령값을 n×(m-1)로 제산함으로써 상기 제2 명령값을 생성하는, 무정전 전원 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 n대의 무정전 전원 장치의 각각은 상기 입력 단자와 상기 출력 단자 사이에 상기 m대의 무정전 전원 모듈과 병렬로 접속되는 바이패스반을 더 포함하는, 무정전 전원 시스템.