KR20230118630A - 모듈형 무정전 전원 장치 및 무정전 전원 시스템 - Google Patents

Abstract

제 1 전류 검출기(CT1)는, 모듈형 무정전 전원 장치의 출력 전류를 검출한다. 복수의 제 1 제어 회로(6)는, 복수의 전력 변환 모듈에 각각 대응하여 마련된다. 각 전력 변환 모듈은, 저항 소자(11) 및 제 2 스위치(S5)를 포함한다. 제 2 스위치(S5)는, 온 상태에 있어서, 제 1 전류 검출기(CT1)와 저항 소자(11)를 병렬 접속한다. 각 제 1 제어 회로(6)는, 대응하는 전력 변환 모듈을 운전 상태로 하는 경우에 제 2 스위치(S5)를 온으로 하는 한편, 그 전력 변환 모듈을 정지 상태로 하는 경우에 제 2 스위치(S5)를 오프로 하도록 구성된다. 각 제 1 제어 회로는, 제 2 스위치(S5)의 온 상태에 있어서 저항 소자에 흐르는 전류에 기초하여, 대응하는 전력 변환 모듈의 분담 전류를 검출한다. 각 제 1 제어 회로는, 그 전력 변환 모듈의 출력 전류가 분담 전류가 되도록 전력 변환기를 제어한다.

Description

모듈형 무정전 전원 장치 및 무정전 전원 시스템

본 개시는, 모듈형 무정전 전원 장치 및 무정전 전원 시스템에 관한 것이다.

단일 무정전 전원 장치에, 모듈 단위로 다중화(redundancy)를 도모하는 모듈형 무정전 전원 장치를 채용하는 구성이 제안되어 있다. 모듈형 무정전 전원 장치는, 복수의 전력 변환 모듈(이하, "파워 모듈"로도 부른다)을 병렬 접속하는 것에 의해, 장치 내부에 파워 모듈의 병렬 회로를 갖고 있다(예컨대, 국제 공개 2017/009998호(특허문헌 1) 참조).

모듈형 무정전 전원 장치는, 무정전 전원 장치의 운용 중에 일부의 파워 모듈의 운전을 정지하고, 그 파워 모듈을 제거 및 삽입 가능하게 구성되어 있다. 따라서, 파워 모듈의 고장이나 점검 때에, 무정전 전원 장치에 의한 급전을 계속한 상태에서 파워 모듈을 교환할 수 있다.

특허문헌 1: 국제 공개 2017/009998호

모듈형 무정전 전원 장치에 있어서는, 부하 전류를 공급하기 위해 필요한 대수의 파워 모듈이 선택되어 운전 상태가 된다. 운전 상태가 된 파워 모듈의 각각은, 부하 전류를 균등하게 분담한 분담 전류를 부하에 공급하도록 구성된다.

특허문헌 1에 기재된 무정전 전원 장치에서는, 바이패스 모듈의 제어부가, 전류 검출기에 의해 검출되는 부하 전류를 파워 모듈의 운전 대수로 나누는 것에 의해 분담 전류를 구하고, 분담 전류에 따른 전류 지령치를 각 파워 모듈의 제어부에 송신하도록 구성되어 있다. 각 파워 모듈의 제어부는, 해당 파워 모듈의 출력 전류와 전류 지령치 사이에 편차가 없어지도록, 파워 모듈에 내장되는 인버터를 제어한다.

그렇지만, 모듈형 무정전 전원 장치의 운용 중에 일부의 파워 모듈의 운전 정지에 의해 파워 모듈의 운전 대수가 변화하기 때문에, 바이패스 모듈의 제어부에는, 분담 전류를 산출하기 위해, 각 파워 모듈의 운전 상황을 상시 감시할 것이 요구된다. 모듈형 무정전 전원 장치에 포함되는 파워 모듈의 대수가 늘어남에 따라서, 파워 모듈의 운전 대수를 파악하는 것이 곤란하게 되는 것이 염려된다.

본 개시는, 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이고, 그 목적은, 모듈형 무정전 전원 장치에 있어서, 운전 중의 파워 모듈이 분담해야 할 전류를 용이하게 검출하는 것을 가능하게 하는 것이다.

본 개시의 일 태양에 따른 모듈형 무정전 전원 장치는, 입력 단자와, 출력 단자와, 복수의 전력 변환 모듈과, 제 1 전류 검출기와, 복수의 제 1 제어 회로를 구비한다. 입력 단자는, 교류 전원으로부터 공급되는 교류 전력을 받는다. 출력 단자는, 부하에 접속된다. 복수의 전력 변환 모듈은, 입력 단자와 출력 단자의 사이에 병렬 접속된다. 제 1 전류 검출기는, 출력 단자로부터 출력되는 교류 전류를 검출한다. 복수의 제 1 제어 회로는, 복수의 전력 변환 모듈에 각각 대응하여 마련된다. 각 전력 변환 모듈은, 전력 변환기와, 제 1 스위치와, 저항 소자와, 제 2 스위치를 포함한다. 제 1 스위치는, 입력 단자와 출력 단자의 사이에 전력 변환기와 직렬로 접속된다. 제 2 스위치는, 온 상태에 있어서, 제 1 전류 검출기와 저항 소자를 병렬 접속한다. 각 제 1 제어 회로는, 대응하는 전력 변환 모듈을 운전 상태로 하는 경우에 제 1 스위치 및 제 2 스위치를 온으로 하는 한편, 그 전력 변환 모듈을 정지 상태로 하는 경우에 제 1 스위치 및 제 2 스위치를 오프로 하도록 구성된다. 각 제 1 제어 회로는, 제 2 스위치의 온 상태에 있어서 저항 소자에 흐르는 전류에 기초하여, 대응하는 전력 변환 모듈의 분담 전류를 검출한다. 각 제 1 제어 회로는, 그 전력 변환 모듈의 출력 전류가 분담 전류가 되도록 전력 변환기를 제어한다.

본 개시에 따르면, 모듈형 무정전 전원 장치에 있어서, 운전 중의 파워 모듈이 분담해야 할 전류를 용이하게 검출하는 것이 가능하게 된다.

도 1은 실시의 형태에 따른 무정전 전원 시스템의 구성을 나타내는 회로 블록도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 무정전 전원 장치의 구성을 나타내는 회로 블록도이다.
도 3은 무정전 전원 시스템에 있어서의 제어 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 나타낸 제어 구성 중 저항 소자의 병렬 회로를 추출하여 나타내는 도면이다.
도 5는 도 3에 나타낸 제어 구성 중 저항 소자의 병렬 회로를 추출하여 나타내는 도면이다.
도 6은 각 파워 모듈의 제어 회로의 기능 구성을 나타내는 도면이다.

이하, 본 개시의 실시의 형태에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또, 도면 중의 동일한 또는 상당하는 부분에는 동일한 부호를 부여하고 그 설명은 원칙적으로 반복하지 않는다.

<무정전 전원 시스템의 구성>

도 1은 실시의 형태에 따른 무정전 전원 시스템의 구성을 나타내는 회로 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시의 형태에 따른 무정전 전원 시스템(100)은, 교류 전원(51)과 부하(52)의 사이에 접속되어 있고, 부하(52)에 교류 전력을 공급하도록 구성되어 있다. 무정전 전원 시스템(100)은, 실제로는, 교류 전원(51)으로부터 3상 교류 전력을 받지만, 도면 및 설명을 간단하게 하기 위해, 도 1에서는 1상에 관련된 부분만이 도시되어 있다.

무정전 전원 시스템(100)은, 복수의 무정전 전원 장치 U1, U2와, 복수의 스위치 S11, S12, S21, S22와, 복수의 전류 검출기 CT1, CT2와, 제어 장치(50)를 구비한다. 도 1에서는, 무정전 전원 시스템(100)은 2대의 무정전 전원 장치 U1, U2를 구비하고 있지만, 무정전 전원 장치의 대수는 3 이상이더라도 좋다. 이하의 설명에서는, 무정전 전원 장치 U1, U2를 포괄적으로 "무정전 전원 장치 U"로 부르고, 배터리 B1, B2를 포괄적으로 "배터리 B"로 부르는 경우가 있다.

무정전 전원 장치 U는, 입력 단자 T1, 배터리 단자 T2, 및 출력 단자 TO를 구비한다. 입력 단자 T1은, 교류 전원(51)으로부터 상용 주파수의 교류 전력을 받는다. 무정전 전원 장치 U1, U2의 배터리 단자 T2는, 각각 배터리 B1, B2에 접속된다. 배터리 B는 직류 전력을 저장한다. 배터리 B는 "전력 저장 장치"의 일 실시예에 대응한다. 배터리 B 대신에 콘덴서가 배터리 단자 T2에 접속되더라도 좋다.

출력 단자 T3은, 부하(52)에 접속된다. 부하(52)는, 교류 전력에 의해 구동된다. 무정전 전원 장치 U1, U2는, 부하(52)에 대하여 병렬 접속되어 있다. 복수의 무정전 전원 장치 U1, U2 중 부하(52)의 운전에 필요한 적정 운전 대수의 무정전 전원 장치 U만이 운전 상태가 되고, 나머지의 무정전 전원 장치 U는 정지 상태가 된다.

스위치 S11, S12의 제 1 단자는 교류 전원(51)에 접속되고, 그들의 제 2 단자는 무정전 전원 장치 U1, U2의 입력 단자 T1에 각각 접속된다. 스위치 S11, S12의 각각은, 대응하는 무정전 전원 장치 U의 사용 때에 온이 되고, 예컨대 대응하는 무정전 전원 장치 U의 메인터넌스 때에 오프가 된다.

스위치 S21, S22의 제 1 단자는 무정전 전원 장치 U1, U2의 출력 단자 TO에 각각 접속되고, 그들의 제 2 단자는 부하(52)에 접속된다. 스위치 S21, S22의 각각은, 대응하는 무정전 전원 장치 U를 운전 상태로 하는 경우에 온이 되고, 대응하는 무정전 전원 장치 U를 정지 상태로 하는 경우에 오프가 된다. 스위치 S21, S22는 "제 3 스위치"의 일 실시예에 대응한다.

무정전 전원 장치 U는, 교류 전원(51)으로부터 교류 전력이 공급되고 있는 통상시에는, 교류 전원(51)으로부터의 교류 전력을 직류 전력으로 변환하고, 그 직류 전력을 배터리 B에 공급함과 아울러, 그 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 부하(52)에 공급한다. 또한, 무정전 전원 장치 U는, 교류 전원(51)으로부터의 교류 전력의 공급이 정지된 정전 때에는, 배터리 B로부터의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 부하(52)에 공급한다.

복수의 전류 검출기 CT1, CT2는, 복수의 무정전 전원 장치 U1, U2에 각각 대응하여 마련된다. 전류 검출기 CT1은, 무정전 전원 장치 U1의 출력 단자 TO와 스위치 S21의 제 1 단자의 사이에 마련된다. 전류 검출기 CT1은, 출력 단자 TO로부터 출력되는 교류 전류 I1의 순시값을 검출하고, 그 검출치를 나타내는 신호 I1f를 제어 장치(50)에 준다. 교류 전류 I1은, 무정전 전원 장치 U1의 출력 전류에 상당한다.

전류 검출기 CT2는, 무정전 전원 장치 U2의 출력 단자 TO와 스위치 S22의 제 1 단자의 사이에 마련된다. 전류 검출기 CT2는, 출력 단자 TO로부터 출력되는 교류 전류 I2의 순시값을 검출하고, 그 검출치를 나타내는 신호 I2f를 제어 장치(50)에 준다. 교류 전류 I2는, 무정전 전원 장치 U2의 출력 전류에 상당한다. 전류 검출기 CT1, CT2는 "제 1 전류 검출기"의 일 실시예에 대응한다.

제어 장치(50)는, 복수의 전류 검출기 CT1, CT2의 출력 신호에 기초하여, 복수의 무정전 전원 장치 U1, U2의 출력 전류 I1, I2의 합의 전류, 즉 무정전 전원 시스템(100)으로부터 부하(52)에 공급되는 부하 전류 IL을 구한다. 제어 장치(50)는, 그 부하 전류 IL을 공급하기 위해 필요한 무정전 전원 장치 U의 적정 운전 대수를 구한다. 또한, 제어 장치(50)는, 구한 적정 운전 대수와 현재의 운전 대수를 비교하고, 그 비교 결과에 기초하여, 각 무정전 전원 장치 U를 정지 상태로 할지 운전 상태로 할지를 판별한다.

제어 장치(50)는, 무정전 전원 장치 U1을 정지 상태로 하는 경우에는, 스위치 S21을 오프로 하여 무정전 전원 장치 U1을 부하(52)로부터 분리한다. 이때, 추가로, 스위치 S11을 오프로 하거나, 무정전 전원 장치 U1의 운전을 정지하더라도 좋다. 또한, 제어 장치(50)는, 무정전 전원 장치 U1을 운전 상태로 하는 경우에는, 스위치 S11, S21을 온 상태로 유지함과 아울러, 무정전 전원 장치 U1의 운전을 계속한다.

제어 장치(50)는, 무정전 전원 장치 U2를 정지 상태로 하는 경우에는, 스위치 S22를 오프로 하여 무정전 전원 장치 U2를 부하(52)로부터 분리한다. 이때, 추가로, 스위치 S12를 오프로 하거나, 무정전 전원 장치 U2의 운전을 정지하더라도 좋다. 또한, 제어 장치(50)는, 무정전 전원 장치 U2를 운전 상태로 하는 경우에는, 스위치 S12, S22를 온 상태로 유지함과 아울러, 무정전 전원 장치 U2의 운전을 계속한다.

무정전 전원 장치 U는, 복수의 파워 모듈 PM1~PM3과, 바이패스 모듈 BM을 더 구비한다. 도 1에서는, 무정전 전원 장치 U는 3대의 파워 모듈 PM1~PM3을 구비하고 있지만, 파워 모듈의 대수는 2이더라도, 4 이상이더라도 좋다. 파워 모듈 PM1~PM3의 각각은, 전력 변환기를 갖는 전력 변환 모듈이다. 이하의 설명에서는, 파워 모듈 PM1~PM3을 포괄적으로 "파워 모듈 PM"으로 부르는 경우가 있다.

파워 모듈 PM은, 입력 단자 T1과, 배터리 단자 T2와, 출력 단자 T3을 갖는다. 바이패스 모듈 BM은, 입력 단자 T11과, 출력 단자 T12와, 도시하지 않는 바이패스 스위치를 갖는다. 바이패스 스위치는 입력 단자 T11과 출력 단자 T12의 사이에 접속된다.

파워 모듈 PM1~PM3의 입력 단자 T1 및 바이패스 모듈 BM의 입력 단자 T11은 함께 입력 단자 TI에 접속된다. 파워 모듈 PM1~PM3의 배터리 단자 T2는 함께 배터리 단자 TB에 접속된다. 파워 모듈 PM1~PM3의 출력 단자 T3 및 바이패스 모듈 BM의 출력 단자 T12는 함께 출력 단자 TO에 접속된다. 즉, 각 무정전 전원 장치 U에 있어서, 파워 모듈 PM1~PM3 및 바이패스 모듈 BM은, 입력 단자 TI와 출력 단자 TO의 사이에 병렬 접속되어 있다.

이와 같은 무정전 전원 장치 U는 "모듈형 무정전 전원 장치"로 불린다. 모듈형 무정전 전원 장치는, 무정전 전원 장치의 용량에 따른 대수의 파워 모듈의 병렬 회로를 내부에 구축하고 있다. 무정전 전원 장치에 의한 전원 공급에 N대의 파워 모듈이 필요한 경우, (N+1)대의 파워 모듈을 배치하여 다중화를 도모하는 것에 의해, 전원 품질을 향상시킬 수 있다.

이와 같이 단일 무정전 전원 장치에 있어서 모듈 단위로 다중화를 도모하는 방식은, "핫 스왑 방식"으로도 불린다. 핫 스왑 방식이란, 무정전 전원 장치의 운용 중에 일부의 파워 모듈의 운전을 정지하고, 그 파워 모듈을 제거 및 삽입 가능한 구조를 의미한다. 이것에 따르면, 파워 모듈의 고장이나 점검 때에, 무정전 전원 장치에 의한 급전을 계속한 상태에서 파워 모듈을 교환하는 것이 가능하게 된다.

무정전 전원 장치 U는, 인버터 급전 모드와, 바이패스 급전 모드를 갖고 있다. 인버터 급전 모드는, 적어도 1대의 파워 모듈 PM으로부터 부하(52)에 교류 전력이 공급되는 모드이다. 바이패스 급전 모드는, 교류 전원(51)으로부터 바이패스 모듈 BM을 거쳐서 부하(52)에 교류 전력이 공급되는 모드이다.

인버터 급전 모드 때에는, 적어도 1대의 파워 모듈 PM이 운전 상태가 된다. 각 파워 모듈 PM은, 교류 전원(51)으로부터 공급되는 교류 전력을 이용하여, 부하(52)에 공급하기 위한 교류 전력을 생성한다. 운전 상태가 된 파워 모듈 PM의 출력 전류 Im의 합의 전류는, 무정전 전원 장치 U의 출력 전류로서 부하(52)에 공급된다.

도 1의 예에서는, 무정전 전원 장치 U1에서 운전 상태가 된 파워 모듈 PM의 출력 전류 Im의 합의 전류가 무정전 전원 장치 U1의 출력 전류 I1이 되고, 무정전 전원 장치 U2에서 운전 상태가 된 파워 모듈 PM의 출력 전류 Im의 합의 전류가 무정전 전원 장치 U2의 출력 전류 I2가 된다. 그리고, 무정전 전원 장치 U1의 출력 전류 I1과 무정전 전원 장치 U2의 출력 전류 I2의 합의 전류가 부하 전류 IL이 된다. 다시 말해서, 무정전 전원 장치 U1, U2의 각각에서 운전 상태가 된 복수의 파워 모듈 PM의 사이에서 부하 전류 IL이 분담되게 된다.

무정전 전원 시스템(100)에 있어서, 병렬 운전되고 있는 복수의 파워 모듈 PM의 사이에서 출력 전류 Im의 불균일이 발생한 경우에는, 복수의 파워 모듈 PM의 사이에서 전력이 흘러드는 현상(즉, 횡류(cross current))이 발생할 가능성이 있다. 따라서, 병렬 운전되고 있는 복수의 파워 모듈 PM의 사이에서 부하 전류 IL이 균등하게 분담되는 것이 요구된다.

여기서, 각 파워 모듈 PM의 분담 전류를 구하는 수법으로서는, 특허문헌 1에 기재된 수법을 적용하여, 부하 전류 IL을 운전 중인 파워 모듈 PM의 대수로 나누는 것에 의해 분담 전류를 산출하는 방법을 생각할 수 있다. 그렇지만, 이 수법을 본 실시의 형태에 따른 무정전 전원 시스템(100)에 적용한 경우에는, 복수의 무정전 전원 장치 U의 각각에 대하여, 파워 모듈 PM의 운전 대수를 파악할 필요가 있다. 무정전 전원 시스템(100)의 운용 중에, 각 무정전 전원 장치 U에서는, 핫 스왑 방식에 의해, 일부의 파워 모듈 PM의 운전을 적절하게 정지시키는 것이 가능하게 되어 있다. 그 때문에, 각 무정전 전원 장치 U에 있어서의 파워 모듈 PM의 운전 대수를 파악하기 위해서는, 각 무정전 전원 장치 U의 운전 상황을 상시 감시하는 것이 요구된다. 무정전 전원 장치 U의 대수가 늘어남에 따라서, 또한/또는, 각 무정전 전원 장치 U에 포함되는 파워 모듈 PM의 대수가 늘어남에 따라서, 파워 모듈 PM의 운전 대수를 정확하게 파악하는 것이 곤란하게 되는 것이 염려된다.

본 실시의 형태에서는, 모듈형 무정전 전원 장치 U에 있어서, 운전 중의 파워 모듈 PM이 분담해야 할 전류를 용이하게 검출하는 것이 가능한 구성을 제안한다. 특히, 본 실시의 형태에서는, 복수의 모듈형 무정전 전원 장치 U를 부하(52)에 대하여 병렬 접속한 무정전 전원 시스템(100)에 있어서, 운전 중의 파워 모듈 PM이 분담해야 할 전류를 용이하게 검출하는 것이 가능한 구성을 제안한다.

<무정전 전원 장치의 구성>

도 2는 도 1에 나타낸 무정전 전원 장치 U의 구성을 나타내는 회로 블록도이다. 도 2에는, 대표적으로, 무정전 전원 장치 U1의 구성이 도시된다.

도 2를 참조하면, 바이패스 모듈 BM은, 스위치 S4와, 제어 회로(9)를 갖는다. 스위치 S4는, 입력 단자 T11과 출력 단자 T12의 사이에 접속된다. 스위치 S4는, 예컨대, 역병렬로 접속된 한 쌍의 사이리스터를 갖는 사이리스터 스위치이다. 스위치 S4는, 제어 회로(9)에 의해 제어된다. 스위치 S4는, 인버터 급전 모드 때에 오프가 되고, 바이패스 급전 모드 때에 온이 된다.

제어 회로(9)는, 제어 장치(50), 및 파워 모듈 PM1~PM3의 각각에 포함되는 제어 회로(6)와 통신선(도시하지 않음)에 의해 서로 접속되어 있다. 제어 회로(9)는, 통신선을 통해서 제어 장치(50) 및 각 제어 회로(6)와 정보의 수수를 행한다. 또, 제어 회로(9)와, 제어 회로(6)와, 제어 장치(50)의 사이의 통신은 무선 통신 및 유선 통신 중 어느 것으로 실현되더라도 좋다.

제어 회로(9)는, 각 제어 회로(6)와의 통신에 의해, 각 파워 모듈 PM의 운전 상황에 관한 정보를 취득할 수 있다. 이 운전 상황에 관한 정보에는, 파워 모듈 PM의 고장의 유무를 나타내는 정보가 포함되어 있다.

제어 회로(9)는, 전류 검출기 CT1의 출력 신호에 기초하여 무정전 전원 장치 U1의 출력 전류 I1을 검출하고, 그 출력 전류 I1을 공급하기 위해 적어도 필요한 파워 모듈 PM의 하한 운전 대수 Nmin을 구한다. 제어 회로(9)는, 구한 하한 운전 대수 Nmin에 다중 운전 대수 Nr(예컨대 1대)을 가산하는 것에 의해, 적정 운전 대수 Ns를 구한다.

이와 같이 하한 운전 대수 Nmin에 다중 운전 대수 Nr을 가산한 적정 운전 대수 Ns의 파워 모듈 PM을 운전하는 것에 의해, 1대의 파워 모듈 PM이 고장인 경우에, 하한 운전 대수 Nmin의 파워 모듈 PM에 의해 부하(52)에 대한 급전을 계속한 상태에서, 고장인 파워 모듈 PM을 교환하는 것이 가능하게 된다.

또한, 제어 회로(9)는, 각 제어 회로(6)와의 통신에 의해, 파워 모듈 PM의 현재의 운전 대수 Nc를 구한다. 제어 회로(9)는, 적정 운전 대수 Ns와 현재의 운전 대수 Nc를 비교하고, 그 비교 결과 및 각 파워 모듈 PM의 운전 상황에 관한 정보에 기초하여, 각 파워 모듈 PM을 정지 상태로 할지 운전 상태로 할지를 판별한다. 제어 회로(9)는, 판별 결과를 나타내는 신호를 제어 회로(6)에 준다.

제어 회로(9)는, 예컨대, 마이크로컴퓨터 등으로 구성하는 것이 가능하다. 일례로서, 제어 회로(9)는, 도시하지 않는 CPU(Central Processing Unit) 및 메모리를 내장하고, 미리 메모리에 저장된 프로그램을 CPU가 실행하는 소프트웨어 처리에 의해, 후술하는 제어 동작을 실행할 수 있다. 혹은, 그 제어 동작의 일부 또는 전부에 대하여, 소프트웨어 처리 대신에, 내장된 전용 전자 회로 등을 이용한 하드웨어 처리에 의해 실현하는 것도 가능하다. 제어 회로(9)는 "제 2 제어 회로"의 일 실시예에 대응한다.

파워 모듈 PM은, 입력 단자 T1, 배터리 단자 T2 및 출력 단자 T3에 더하여, 스위치 S1~S3, 콘덴서 C1, C2, C3, 리액터 L1, L2, 직류 라인(4), 컨버터(1), 인버터(2), 쌍방향 초퍼(3), 전류 검출기 CT11, CT12, 및 제어 회로(6)를 갖는다.

입력 단자 T1은, 교류 전원(51)으로부터 스위치 S11 및 입력 단자 TI를 거쳐서 상용 주파수의 교류 입력 전압 Vi를 받는다. 교류 전원(51)으로부터 공급되는 상용 주파수의 교류 입력 전압(입력 단자 T1의 전압) Vi의 순시값은 제어 회로(6)에 의해 검출된다. 제어 회로(6)는, 예컨대, 교류 입력 전압 Vi가 하한치보다 높은 경우에는, 교류 전원(51)으로부터 교류 입력 전압 Vi가 정상적으로 공급되고 있다고 판단하고, 교류 입력 전압 Vi가 하한치보다 저하한 경우에는 교류 전원(51)의 정전이 발생하였다고 판단한다. 또한, 제어 회로(6)는, 교류 입력 전압 Vi에 동기하여 컨버터(1) 및 인버터(2)를 제어한다.

스위치 S1의 제 1 단자는 입력 단자 T1에 접속되고, 제 2 단자는 리액터 L1을 거쳐서 컨버터(1)의 입력 노드에 접속된다. 콘덴서 C1은, 스위치 S1의 제 2 단자에 접속된다. 스위치 S1은, 파워 모듈 PM의 사용 때에 온이 되고, 예컨대 파워 모듈 PM의 메인터넌스 때에 오프가 된다.

콘덴서 C1 및 리액터 L1은, 교류 필터를 구성한다. 그 교류 필터는, 저역 통과 필터이고, 교류 전원(51)으로부터 컨버터(1)에 상용 주파수의 교류 전류를 흐르게 하고, 컨버터(1)에서 발생하는 스위칭 주파수의 신호가 교류 전원(51) 측으로 흐르는 것을 방지한다.

전류 검출기 CT11은, 교류 전원(51)으로부터 입력 단자 T1을 거쳐서 파워 모듈 PM에 유입되는 전류 Ii의 순시값을 검출하고, 그 검출치를 나타내는 신호 Iif를 제어 회로(6)에 준다.

컨버터(1)는, 제어 회로(6)에 의해 제어되고, 교류 전원(51)으로부터 교류 전력이 정상적으로 공급되고 있는 통상시에는, 교류 전원(51)으로부터 공급되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 직류 라인(4)에 출력한다. 교류 전원(51)으로부터의 교류 전력의 공급이 정지되는 정전 때에는, 컨버터(1)의 운전은 정지된다.

직류 라인(4)은, 컨버터(1), 쌍방향 초퍼(3) 및 인버터(2)에 접속된다. 직류 라인(4)에 나타나는 직류 전압 VDC는, 제어 회로(6)에 의해 검출된다. 제어 회로(6)는, 통상시에는, 컨버터(1)로부터 출력되는 직류 전압 VDC가 참조 직류 전압 VDCr이 되도록 컨버터(1)를 제어한다.

콘덴서 C2는, 직류 라인(4)에 접속되고, 직류 라인(4)의 직류 전압 VDC를 평활화 및 안정화한다. 쌍방향 초퍼(3)의 고전압 측 노드는 직류 라인(4)에 접속되고, 그 저전압 측 노드는 스위치 S2를 거쳐서 배터리 단자 T2에 접속되어 있다.

쌍방향 초퍼(3)는, 제어 회로(6)에 의해 제어된다. 쌍방향 초퍼(3)는, 통상시에는, 컨버터(1)에 의해 생성된 직류 전력을 배터리 B에 저장한다. 쌍방향 초퍼(3)는, 교류 전원(51)의 정전 때에는, 배터리 B의 직류 전력을 인버터(2)에 공급한다.

스위치 S2는, 파워 모듈 PM의 사용 때에 온이 되고, 예컨대 파워 모듈 PM의 메인터넌스 때 또는 배터리 B의 메인터넌스 때에 오프가 된다.

배터리 B의 단자간 전압(배터리 전압) VB의 순시값은 제어 회로(6)에 의해 검출된다. 제어 회로(6)는, 통상시에는, 배터리 전압 VB가 참조 배터리 전압 VBr이 되도록 쌍방향 초퍼(3)를 제어한다. 제어 회로(6)는, 교류 전원(51)의 정전 때, 직류 라인(4)의 직류 전압 VDC가 참조 직류 전압 VDCr이 되도록 쌍방향 초퍼(3)를 제어한다.

인버터(2)는, 제어 회로(6)에 의해 제어되고, 통상시에는, 컨버터(1)에 의해 생성된 직류 전력을 상용 주파수의 교류 전력으로 변환한다. 인버터(2)는, 교류 전원(51)의 정전 때에는, 배터리 B로부터 쌍방향 초퍼(3)를 거쳐서 공급되는 직류 전력을 상용 주파수의 교류 전력으로 변환한다.

리액터 L2의 제 1 단자는 인버터(2)의 출력 노드에 접속되고, 그 제 2 단자는 스위치 S3을 거쳐서 출력 단자 T3에 접속된다. 콘덴서 C3은, 리액터 L2의 제 2 단자에 접속된다. 콘덴서 C3 및 리액터 L2는, 교류 필터를 구성한다. 그 교류 필터는, 저역 통과 필터이고, 인버터(2)로부터 부하(52) 측에 상용 주파수의 교류 전류를 흐르게 하고, 인버터(2)에서 발생하는 스위칭 주파수의 신호가 부하(52) 측으로 통과하는 것을 방지한다. 다시 말해서, 교류 필터는, 인버터(2)로부터 출력되는 구형파 형상의 전압을 정현파 형상의 전압으로 변환한다.

리액터 L2의 제 2 단자에 나타나는 교류 출력 전압 Vo의 순시값은 제어 회로(6)에 의해 검출된다. 전류 검출기 CT12는, 인버터(2)의 출력 전류 Io를 검출하고, 그 검출치를 나타내는 신호 Iof를 제어 회로(6)에 준다.

스위치 S3의 제 1 단자는 리액터 L2의 제 2 단자에 접속되고, 그 제 2 단자는 출력 단자 T3에 접속된다. 스위치 S3은, 제어 회로(6)에 의해 제어된다. 제어 회로(6)는, 대응하는 파워 모듈 PM을 정지 상태로 하는 경우에는, 스위치 S3을 오프로 하여 파워 모듈 PM을 출력 단자 TO로부터 분리한다. 이때, 추가로, 스위치 S1을 오프로 하거나, 파워 모듈 PM의 운전을 정지하더라도 좋다. 또한, 제어 회로(6)는, 대응하는 파워 모듈 PM을 운전 상태로 하는 경우에는, 스위치 S1, S3을 온 상태로 유지함과 아울러, 파워 모듈 PM의 운전을 계속한다. 스위치 S3은 "제 1 스위치"의 일 실시예에 대응한다.

제어 회로(6)는, 예컨대, 마이크로컴퓨터 등으로 구성하는 것이 가능하다. 일례로서, 제어 회로(6)는, 프로세서(7) 및 메모리(8)를 내장하고, 미리 메모리(8)에 저장된 프로그램을 프로세서(7)가 실행하는 소프트웨어 처리에 의해, 후술하는 제어 동작을 실행할 수 있다. 혹은, 그 제어 동작의 일부 또는 전부에 대하여, 소프트웨어 처리 대신에, 내장된 전용 전자 회로 등을 이용한 하드웨어 처리에 의해 실현하는 것도 가능하다. 제어 회로(6)는 "제 1 제어 회로"의 일 실시예에 대응한다.

<무정전 전원 시스템의 제어 구성>

도 3은 무정전 전원 시스템(100)에 있어서의 제어 구성을 나타내는 도면이다. 도 3에는, 각 무정전 전원 장치 U에 포함되는 복수의 파워 모듈 PM의 출력 전류의 제어에 관한 부분의 구성이 도시되어 있다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 복수의 무정전 전원 장치 U1, U2는, 부하(52)에 대하여 병렬로 접속되어 있다. 도 3의 좌측에는 무정전 전원 장치 U1의 출력 전류 I1의 제어 구성이 도시되고, 도 3의 우측에는 무정전 전원 장치 U2의 출력 전류 I2의 제어 구성이 도시되어 있다.

각 무정전 전원 장치 U에 있어서, 바이패스 모듈 BM의 제어 회로(9)와, 파워 모듈 PM1~PM3의 제어 회로(6)는 통신선에 의해 서로 접속되어 있고, 제어 회로(9)와 각 제어 회로(6)의 사이에서 정보의 수수를 행한다.

전류 검출기 CT1은, 무정전 전원 장치 U1의 출력 전류 I1의 순시값을 검출한다. 전류 검출기 CT2는, 무정전 전원 장치 U2의 출력 전류 I2의 순시값을 검출한다. 전류 검출기 CT1, CT2의 각각에는, 예컨대 CT(Current Transformer)로 불리는 변류기가 이용된다. 변류기는, 도시는 생략하지만, 통상, 1차 권선, 2차 권선 및 철심을 포함하여 구성된다. 변류기는, 철심에 감긴 1차 권선에 의해, 전력선에 흐르는 전류를 얻는다. 1차 권선에 1차 전류가 흐르면, 철심 중에 자속이 유기된다. 이 자속의 변화에 대응하여, 철심에 감긴 2차 권선에 2차 전류가 흐른다. 변류기는, 이 2차 전류를 추출하여, 2차 회로에 접속되는 2차 부담 임피던스로 2차 단자 전압으로 변환한다. 또, 2차 부담 임피던스란, 변류기의 2차 회로에 접속되는 부담(계기, 계전기, 도선 등)의 임피던스이다.

도 3에는, 전류 검출기 CT1, CT2의 각각의 2차 부담 임피던스(10)가 도시되어 있다. 무정전 전원 장치 U1에 있어서, 제어 회로(9)는, 2차 부담 임피던스(10)에 흐르는 2차 전류에 기초하여 무정전 전원 장치 U1의 출력 전류 I1을 검출한다. 제어 회로(9)는, 상술한 바와 같이, 출력 전류 I1의 검출치를 이용하여, 파워 모듈 PM의 적정 운전 대수 Ns를 구한다. 또한, 제어 회로(9)는, 구한 적정 운전 대수 Ns와 현재의 운전 대수 Nc를 비교하고, 그 비교 결과 및 각 파워 모듈 PM의 운전 상황에 관한 정보에 기초하여, 각 파워 모듈 PM을 정지 상태로 할지 운전 상태로 할지를 판별하고, 판별 결과를 나타내는 신호를 각 제어 회로(6)에 준다.

무정전 전원 장치 U1에 있어서, 각 파워 모듈 PM은, 저항 소자(11) 및 스위치 S5를 갖는다. 저항 소자(11)는, 전류 검출기 CT1(2차 권선)과 병렬로 접속된다. 스위치 S5는, 저항 소자(11)와 전류 검출기 CT1의 사이에 접속된다. 스위치 S5의 온 상태에 있어서, 저항 소자(11)와 전류 검출기 CT1의 병렬 회로가 형성된다. 스위치 S5를 오프로 하는 것에 의해, 저항 소자(11)가 전류 검출기 CT1로부터 분리된다. 저항 소자(11)는 "저항 소자"의 일 실시예에 대응한다. 스위치 S5는 "제 2 스위치"의 일 실시예에 대응한다.

도 3의 예에서는, 무정전 전원 장치 U1에 있어서, 파워 모듈 PM1~PM3에 포함되는 스위치 S5가 모두 온이 되면, 전류 검출기 CT1에 대하여 3개의 저항 소자(11)가 병렬로 접속되게 된다. 또, 3개의 저항 소자(11)의 저항치는 서로 같다. 이 상태에 있어서 파워 모듈 PM1~PM3 중 어느 하나에 포함되는 스위치 S5를 오프로 하면, 전류 검출기 CT1에 병렬 접속되는 저항 소자(11)의 수는 3에서 2로 감소하게 된다.

각 스위치 S5는, 대응하는 파워 모듈 PM의 제어 회로(6)에 의해 제어된다. 구체적으로는, 각 파워 모듈 PM에 있어서, 제어 회로(6)는, 스위치 S3을 온으로 할 때에 스위치 S5를 온으로 하고, 스위치 S3을 오프로 할 때에 스위치 S5를 오프로 하도록 구성된다.

이것에 따르면, 제어 회로(6)는, 대응하는 파워 모듈 PM을 정지 상태로 하는 경우에는, 스위치 S3을 오프로 함과 아울러, 스위치 S5를 오프로 하여 저항 소자(11)를 전류 검출기 CT1로부터 분리한다. 또한, 제어 회로(6)는, 대응하는 파워 모듈 PM을 운전 상태로 하는 경우에는, 스위치 S3을 온으로 함과 아울러, 스위치 S5를 온으로 하여 저항 소자(11)를 전류 검출기 CT1에 접속시킨다. 따라서, 전류 검출기 CT1에 병렬 접속되는 저항 소자(11)의 수는, 무정전 전원 장치 U1에서 병렬 운전되고 있는 파워 모듈 PM의 대수(즉, 파워 모듈 PM의 현재의 운전 대수 Nc)와 같게 된다.

무정전 전원 장치 U2는, 상술한 무정전 전원 장치 U1의 제어 구성과 같은 제어 구성을 갖고 있다. 따라서, 정지 상태가 되는 파워 모듈 PM에 대응하는 스위치 S5가 오프가 되는 것에 의해, 전류 검출기 CT2에 병렬 접속되는 저항 소자(11)의 수는, 무정전 전원 장치 U2에서 병렬 운전되고 있는 파워 모듈 PM의 대수(즉, 파워 모듈 PM의 현재의 운전 대수 Nc)와 같게 된다.

각 무정전 전원 장치 U는, 스위치 S6을 더 구비한다. 전류 검출기 CT1(2차 권선)과 전류 검출기 CT2(2차 권선)는, 스위치 S6을 거쳐서 서로 병렬로 접속되어 있다. 이것에 의해, 무정전 전원 장치 U1에 있어서의 저항 소자(11)의 병렬 회로와, 무정전 전원 장치 U2에 있어서의 저항 소자(11)의 병렬 회로는, 서로 병렬로 접속되게 된다. 스위치 S6은 "제 4 스위치"의 일 실시예에 대응한다.

스위치 S6은, 대응하는 무정전 전원 장치 U에 있어서의 저항 소자(11)의 병렬 회로를, 다른 무정전 전원 장치 U에 있어서의 저항 소자(11)의 병렬 회로로부터 분리하기 위한 것이다. 스위치 S6은, 제어 회로(9)에 의해 제어되고, 대응하는 무정전 전원 장치 U를 운전 상태로 하는 경우에 온이 되고, 대응하는 무정전 전원 장치 U를 정지 상태로 하는 경우에 오프가 된다. 즉, 무정전 전원 장치 U1에서는, 스위치 S21이 온이 될 때에 스위치 S6이 온이 되고, 스위치 S21이 오프가 될 때에 스위치 S6이 오프가 된다. 무정전 전원 장치 U2에서는, 스위치 S22가 오프가 될 때에 스위치 S6이 오프가 되고, 스위치 S22가 오프가 될 때에 스위치 S6이 오프가 된다.

도 4는 도 3에 나타낸 제어 구성 중, 저항 소자(11)의 병렬 회로를 추출하여 나타내는 도면이다.

도 4를 참조하면, 병렬 회로(20)는, 무정전 전원 장치 U1에서 형성되는, 저항 소자(11)의 병렬 회로를 나타내고 있다. 병렬 회로(22)는, 무정전 전원 장치 U2에서 형성되는, 저항 소자(11)의 병렬 회로를 나타내고 있다.

병렬 회로(20, 22)의 각각에 포함되는 저항 소자(11)의 총수는, 대응하는 무정전 전원 장치 U에 포함되는 파워 모듈 PM의 총수와 같다. 각 저항 소자(11)에 대하여 스위치 S5가 직렬로 접속되어 있다. 병렬 회로(20, 22)의 각각에 있어서, 병렬 접속되는 저항 소자(11)의 수는, 각 스위치 S5의 온 및 오프에 의해 변화한다. 상술한 바와 같이, 스위치 S5는, 대응하는 파워 모듈 PM을 정지 상태로 하는 경우에 오프가 되고, 대응하는 파워 모듈 PM을 운전 상태로 하는 경우에 온이 된다. 병렬 접속되는 저항 소자(11)의 수는, 대응하는 무정전 전원 장치 U에서 병렬 운전되고 있는 파워 모듈 PM의 대수(현재의 운전 대수 Nc)와 같게 된다.

또한, 병렬 회로(20)와 병렬 회로(22)는 스위치 S6에 의해 서로 병렬로 접속되어 있다. 스위치 S6은, 상술한 바와 같이, 대응하는 무정전 전원 장치 U를 운전 상태로 하는 경우에 온이 되고, 대응하는 무정전 전원 장치 U를 정지 상태로 하는 경우에 오프가 된다.

도 4의 예에서는, 병렬 회로(20, 22)의 각각에 있어서 3개의 스위치 S5가 모두 온이 된 경우, 무정전 전원 시스템(100) 전체에서는, 합계 6개의 저항 소자(11)의 병렬 회로(24)가 형성되게 된다. 6개의 저항 소자(11)의 저항치는 서로 같기 때문에, 6개의 저항 소자(11)에 흐르는 전류치도 서로 같게 된다.

병렬 회로(24)에는, 무정전 전원 장치 U1의 출력 전류 I1 및 무정전 전원 장치 U2의 출력 전류 I2의 합의 전류인 부하 전류 IL에 상당하는 전류가 흐른다. 이 전류는 6개의 저항 소자(11)에 균등하게 분류된다. 따라서, 각 저항 소자(11)에는, 부하 전류 IL의 1/6에 상당하는 전류가 흐르게 된다.

도 3으로 돌아가서, 각 파워 모듈 PM에 있어서, 제어 회로(6)는, 대응하는 저항 소자(11)에 흐르는 전류를 검출하는 것에 의해, 대응하는 파워 모듈 PM의 분담 전류 ID를 검출한다. 분담 전류 ID란, 병렬 운전되고 있는 복수의 파워 모듈 PM이 균등하게 분담해야 할 전류이고, 각 파워 모듈 PM의 출력 전류 Im의 목표치에 상당한다. 도 4의 예에서는, 각 제어 회로(6)는, 분담 전류 ID=IL/6을 검출한다.

여기서, 무정전 전원 장치 U1, U2 중 어느 하나에 있어서, 적어도 1개의 파워 모듈 PM이 운전을 정지한 경우를 상정한다. 도 5에는, 무정전 전원 장치 U1에 있어서, 1개의 파워 모듈 PM이 운전을 정지한 경우가 도시되어 있다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 병렬 회로(20)에서는, 운전을 정지한 파워 모듈 PM에 대응하는 스위치 S5가 오프가 되는 것에 의해, 병렬 접속되는 저항 소자(11)의 수가 3에서 2로 감소한다. 그 때문에, 병렬 회로(24) 전체에서는, 병렬 접속되는 저항 소자(11)의 수가 6에서 5로 감소한다.

이 경우, 병렬 회로(24)에 흐르는 전류는 5개의 저항 소자(11)에 균등하게 분류되기 때문에, 각 저항 소자(11)에는, 부하 전류 IL의 1/5에 상당하는 전류가 흐르게 된다. 각 제어 회로(6)는, 대응하는 저항 소자(11)에 흐르는 전류에 기초하여, 분담 전류 ID=IL/5을 검출한다.

도 6은 각 파워 모듈 PM의 제어 회로(6)의 기능 구성을 나타내는 도면이다. 도 6에는, 무정전 전원 장치 U1에 포함되는 파워 모듈 PM의 제어 회로(6) 중 인버터(2)의 제어에 관한 부분이 도시되어 있다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 제어 회로(6)는, 스위치 제어부(60)와, 분담 전류 검출부(62)와, 출력 전류 연산부(64)와, 감산기(66)와, 전류 제어부(68)와, 가산기(70)와, PWM(Pulse Width Modulation) 회로(72)와, 게이트 회로(74)와, 고장 검출부(76)를 포함한다. 이들의 기능 구성은, 도 2에 나타내는 제어 회로(6)에 있어서, 프로세서(7)가 소정의 프로그램을 실행함으로써 실현된다.

고장 검출부(76)는, 파워 모듈 PM의 고장의 유무를 검출한다. 고장 검출부(76)는, 파워 모듈 PM이 고장인 경우에는, 고장 검출 신호를 바이패스 모듈 BM의 제어 회로(9)에 출력한다.

또, 바이패스 모듈 BM의 제어 회로(9)는, 제어 장치(50)와의 통신에 의해, 스위치 S21이 온이 되었을 때에 스위치 S6을 온으로 하고, 스위치 S21이 오프가 되었을 때에 스위치 S6을 오프로 한다. 또한, 제어 회로(9)는, 각 제어 회로(6)와의 통신에 의해, 각 파워 모듈 PM의 운전 상황에 관한 정보를 취득한다. 이 운전 상황에 관한 정보에는, 고장 검출 신호가 포함되어 있다.

제어 회로(9)는, 스위치 S21이 온 상태일 때에는, 전류 검출기 CT1의 출력 신호에 기초하여 무정전 전원 장치 U1의 출력 전류 I1을 검출하고, 그 출력 전류 I1을 공급하기 위한 적정 운전 대수 Ns를 구한다. 또한, 제어 회로(9)는, 각 제어 회로(6)와의 통신에 의해, 파워 모듈 PM의 현재의 운전 대수 Nc를 구한다. 제어 회로(9)는, 적정 운전 대수 Ns와 현재의 운전 대수 Nc를 비교하고, 그 비교 결과 및 각 파워 모듈 PM의 운전 상황에 관한 정보에 기초하여, 각 파워 모듈 PM을 정지 상태로 할지 운전 상태로 할지를 판별한다. 제어 회로(9)는, 판별 결과를 나타내는 신호를 각 제어 회로(6)에 준다.

각 제어 회로(6)에 있어서, 스위치 제어부(60)는, 바이패스 모듈 BM의 제어 회로(9)로부터 판별 결과를 나타내는 신호를 받는다. 스위치 제어부(60)는, 그 신호에 기초하여, 스위치 S3, S5의 온 및 오프를 제어한다. 구체적으로는, 파워 모듈 PM을 운전 상태로 하는 경우에는, 스위치 제어부(60)는, 스위치 S3을 온으로 함과 아울러, 스위치 S5를 온으로 한다. 파워 모듈 PM을 정지 상태로 하는 경우에는, 스위치 제어부(60)는, 스위치 S3을 오프로 함과 아울러, 스위치 S5를 오프로 한다.

분담 전류 검출부(62)는, 저항 소자(11)에 흐르는 전류에 기초하여, 파워 모듈 PM의 분담 전류 ID를 검출한다. 분담 전류 검출부(62)는, 검출된 분담 전류 ID를 감산기(66)에 출력한다.

출력 전류 연산부(64)는, 전류 검출기 CT12의 출력 신호 Iof 및 교류 출력 전압 Vo를 이용하여, 파워 모듈 PM의 출력 전류 Im을 산출한다. 구체적으로는, 출력 전류 연산부(64)는, 교류 출력 전압 Vo를, 콘덴서 C3의 용량 C 및 교류 출력 전압 Vo를 이용하여, 콘덴서 C3에 흘러드는 전류 Ic를 구한다(Ic=C·dVo/dt). 그리고, 출력 전류 연산부(64)는, 인버터(2)의 출력 전류 Io로부터 전류 Ic를 감산하는 것에 의해, 파워 모듈 PM의 출력 전류 Im을 산출한다. 이와 같이 하면, 파워 모듈 PM의 출력 전류 Im을 검출하기 위한 전류 검출기가 불필요하게 된다.

감산기(66)는, 분담 전류 ID와 파워 모듈 PM의 출력 전류 Im의 편차 ΔIm=ID-Im을 구한다. 전류 제어부(68)는, 편차 ΔIm이 0이 되도록 전압 지령치 Vo*를 생성한다. 전류 제어부(68)는, 예컨대 편차 ΔIm을 비례 제어 또는 비례 적분 제어에 따라서 증폭하는 것에 의해 전압 지령치 Vo*를 생성한다.

가산기(70)는, 전압 지령치 Vo*와 교류 출력 전압 Vo의 검출치를 가산하여 전압 지령치 Vo#을 생성한다.

PWM 회로(72)는, 전압 지령치 Vo#에 기초하여, 인버터(2)를 제어하기 위한 PWM 신호를 생성한다. 게이트 회로(74)는, 생성된 PWM 신호에 기초하여 게이트 신호를 생성한다. 게이트 회로는, 생성된 게이트 신호를 인버터(2)에 출력한다. 인버터(2)에 포함되는 복수의 반도체 스위칭 소자(도시하지 않음)의 온 및 오프는, 게이트 신호에 의해 제어된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시의 형태에 따르면, 모듈형 무정전 전원 장치 U의 출력 전류를 검출하는 전류 검출기 CT에 대하여, 병렬 운전되고 있는 파워 모듈 PM의 대수와 동수의 저항 소자(11)를 병렬로 접속하는 구성으로 한 것에 의해, 각 파워 모듈 PM의 제어 회로(6)는, 저항 소자(11)에 흐르는 전류에 기초하여, 파워 모듈 PM의 분담 전류 ID를 검출할 수 있다.

이것에 따르면, 무정전 전원 장치 U의 출력 전류의 검출치를 파워 모듈 PM의 운전 대수로 나누는 것에 의해 분담 전류 ID를 산출하는 처리가 불필요하게 된다. 따라서, 파워 모듈 PM의 운전 대수를 파악할 필요가 없어지기 때문에, 운전 중의 파워 모듈 PM이 분담해야 할 전류를 용이하게 검출하는 것이 가능하게 된다.

또한, 도 1에 나타내는 바와 같이, 복수의 모듈형 무정전 전원 장치 U를 부하(52)에 대하여 병렬 접속한 무정전 전원 시스템(100)에 있어서는, 복수의 무정전 전원 장치 U에 각각 대응하여 마련된 복수의 전류 검출기 CT를 서로 병렬로 접속하는 구성으로 하는 것에 의해, 병렬 접속되는 저항 소자(11)의 수는, 각 무정전 전원 장치 U에 있어서의 파워 모듈 PM의 운전 대수의 총합이 된다. 병렬 접속되는 저항 소자(11)에는 서로 같은 전류가 흐르기 때문에, 각 제어 회로(6)는, 대응하는 저항 소자(11)에 흐르는 전류에 기초하여, 파워 모듈 PM의 분담 전류 ID를 검출할 수 있다. 따라서, 복수의 무정전 전원 장치 U의 사이에서 분담 전류 ID에 불균일이 발생하는 것을 막을 수 있다.

예컨대, 도 5에 나타낸 바와 같이, 무정전 전원 장치 U1에 있어서 3대의 파워 모듈 PM 중 1대의 파워 모듈 PM의 운전이 정지된 경우에는, 나머지 2대의 파워 모듈 PM 및, 다른 무정전 전원 장치 U2에 포함되는 3대의 파워 모듈 PM의 각각의 분담 전류 ID는, 파워 모듈 PM의 운전 대수의 총합이 6에서 5로 감소한 것에 따라, 일률적으로 IL/6에서 IL/5로 변경된다. 이와 같이 병렬 운전되고 있는 파워 모듈 PM의 대수가 무정전 전원 장치 U1과 U2의 사이에서 상이한 경우에 있어서도, 무정전 전원 장치 U1과 U2의 사이에서 분담 전류 ID에 분균일이 발생하는 것을 막을 수 있다.

또, 부하 전류 IL을 파워 모듈 PM의 운전 대수로 나누는 것에 의해 파워 모듈 PM의 분담 전류 ID를 산출하는 구성으로 한 경우에는, 복수의 무정전 전원 장치 U 사이에서 파워 모듈 PM의 운전 대수에 관한 정보를 상시 공유할 필요가 발생한다. 무정전 전원 장치 U의 대수 및/또는 각 무정전 전원 장치 U에 포함되는 파워 모듈 PM의 대수가 늘어남에 따라서, 정보가 복잡해지기 때문에, 분담 전류 ID를 정확하게 산출하는 것이 곤란하게 될 것이 염려된다.

이것에 비하여, 본 실시의 형태에서는, 정지 상태가 된 파워 모듈 PM의 제어 회로(6)가 스위치 S3을 오프로 함과 아울러 스위치 S5를 오프로 하는 것에 의해, 병렬 접속되는 저항 소자(11)에 흐르는 전류가 자동적으로 변화한다. 따라서, 운전 중의 파워 모듈 PM의 제어 회로(6)는, 저항 소자(11)에 흐르는 전류에 기초하여 분담 전류 ID를 용이하고 정확하게 검출하는 것이 가능하게 된다.

또, 상술한 실시의 형태에서는, 모듈형 무정전 전원 장치 U에 있어서, 바이패스 모듈 BM의 제어 회로(9)가 각 파워 모듈 PM을 운전 상태 및 정지 상태 중 어느 상태로 할지를 판별하는 구성에 대하여 설명하였지만, 각 파워 모듈 PM의 제어 회로(6)가, 다른 제어 회로(6)와의 통신을 행하는 것에 의해, 해당 파워 모듈 PM을 운전 상태 및 정지 상태 중 어느 상태로 할지를 판별하는 구성으로 하더라도 좋다.

또한, 상술한 실시의 형태에서는, 각각이 3대의 파워 모듈 PM을 포함하는 무정전 전원 장치 U를 2대 구비한 무정전 전원 시스템에 대하여 설명하였지만, 파워 모듈 PM의 대수 및 무정전 전원 장치 U의 대수가 이것으로 한정되는 것은 아니다. 본 개시는, 임의의 대수의 파워 모듈 PM을 포함하는 무정전 전원 장치 U를 임의의 대수 구비한 무정전 전원 시스템에 적용 가능한 것은 말할 필요도 없다.

이번 개시된 실시의 형태는 모든 점에서 예시이고 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 본 개시는 상기한 설명이 아닌 청구의 범위에 의해 나타내어지고, 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

1: 컨버터, 2: 인버터, 3: 쌍방향 초퍼, 4: 직류 라인, 6, 9: 제어 회로, 7: 프로세서, 8: 메모리, 10: 2차 부담 임피던스, 11: 저항 소자, 20, 22, 24: 병렬 회로, 50: 제어 장치, 51: 교류 전원, 52: 부하, 60: 스위치 제어부, 62: 분담 전류 검출부, 64: 출력 전류 연산부, 66: 감산기, 68: 전류 제어부, 70: 가산기, 72: PWM 회로, 74: 게이트 회로, 76: 고장 검출부, 100: 무정전 전원 시스템, B1, B2: 배터리, BM: 바이패스 모듈, C1, C2, C3: 콘덴서, CT1, CT2, CT11, CT12: 전류 검출기, ID: 분담 전류, IL: 부하 전류, L1, L2: 리액터, PM1~PM3: 파워 모듈, T1, T11, TI: 입력 단자, T3, T12, TO: 출력 단자, U1, U2: 무정전 전원 장치

Claims (7)

1. 교류 전원으로부터 공급되는 교류 전력을 받는 입력 단자와,
   부하에 접속되는 출력 단자와,
   상기 입력 단자와 상기 출력 단자의 사이에 병렬 접속되는 복수의 전력 변환 모듈과,
   상기 출력 단자로부터 출력되는 교류 전류를 검출하는 제 1 전류 검출기와,
   상기 복수의 전력 변환 모듈에 각각 대응하여 마련된 복수의 제 1 제어 회로
   를 구비하고,
   각 전력 변환 모듈은,
   전력 변환기와,
   상기 입력 단자와 상기 출력 단자의 사이에 상기 전력 변환기와 직렬로 접속된 제 1 스위치와,
   저항 소자와,
   온 상태에 있어서, 상기 제 1 전류 검출기와 상기 저항 소자를 병렬 접속하는 제 2 스위치
   를 포함하고,
   상기 각 제 1 제어 회로는, 대응하는 전력 변환 모듈을 운전 상태로 하는 경우에 상기 제 1 스위치 및 상기 제 2 스위치를 온으로 하는 한편, 당해 전력 변환 모듈을 정지 상태로 하는 경우에 상기 제 1 스위치 및 상기 제 2 스위치를 오프로 하도록 구성되고,
   상기 각 제 1 제어 회로는, 상기 제 2 스위치의 온 상태에 있어서 상기 저항 소자에 흐르는 전류에 기초하여, 상기 대응하는 전력 변환 모듈의 분담 전류를 검출함과 아울러, 당해 전력 변환 모듈의 출력 전류가 상기 분담 전류가 되도록 상기 전력 변환기를 제어하는
   모듈형 무정전 전원 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 전류 검출기는 변류기를 포함하고,
   상기 제 2 스위치는, 온 상태에 있어서, 상기 변류기와 상기 저항 소자를 병렬 접속하는 모듈형 무정전 전원 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 각 전력 변환 모듈을 상기 운전 상태 및 상기 정지 상태 중 어느 상태로 할지를 판별하는 제 2 제어 회로를 더 구비하고,
   상기 각 제 1 제어 회로는, 상기 제 2 제어 회로에 의해 상기 운전 상태로 한다고 판별된 경우에 상기 대응하는 전력 변환 모듈을 운전하고, 상기 제 2 제어 회로에 의해 상기 정지 상태로 한다고 판별된 경우에 상기 대응하는 전력 변환 모듈의 운전을 정지하는
   모듈형 무정전 전원 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 전력 변환기는,
   상기 입력 단자에 입력되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 컨버터와,
   상기 컨버터에 의해 생성된 상기 직류 전력 또는 전력 저장 장치의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 인버터
   를 포함하고,
   상기 각 제 1 제어 회로는, 상기 대응하는 전력 변환 모듈의 출력 전류가 상기 분담 전류가 되도록 상기 인버터를 제어하는
   모듈형 무정전 전원 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 전력 변환기는,
   제 1 단자가 상기 인버터의 출력 노드에 접속되고, 제 2 단자가 상기 제 1 스위치를 거쳐서 상기 출력 단자에 접속되는 리액터와,
   상기 리액터의 상기 제 2 단자에 접속되는 콘덴서
   를 더 포함하고,
   상기 각 전력 변환 모듈은,
   상기 인버터의 출력 전류를 검출하는 제 2 전류 검출기를 더 포함하고,
   상기 각 제 1 제어 회로는, 상기 제 2 전류 검출기의 검출치, 상기 출력 단자에 나타나는 교류 출력 전압 및 상기 콘덴서의 용량에 기초하여, 상기 대응하는 전력 변환 모듈의 출력 전류를 산출하는
   모듈형 무정전 전원 장치.
6. 상기 부하에 대하여 병렬 접속되는 복수의 무정전 전원 장치를 구비하고,
   각 무정전 전원 장치는, 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 모듈형 무정전 전원 장치를 포함하고,
   상기 복수의 무정전 전원 장치에 각각 대응하여 마련된 복수의 상기 제 1 전류 검출기는, 서로 병렬로 접속되는
   무정전 전원 시스템.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 복수의 무정전 전원 장치에 각각 대응하여 마련되고, 온 상태에 있어서, 대응하는 무정전 전원 장치의 상기 출력 단자를 상기 부하에 접속하는 복수의 제 3 스위치와,
   상기 운전 상태의 무정전 전원 장치에 대응하는 제 3 스위치를 온으로 하고, 상기 정지 상태의 무정전 전원 장치에 대응하는 상기 제 3 스위치를 오프로 하도록 구성된 제어 장치
   를 더 구비하고,
   상기 각 무정전 전원 장치는, 온 상태에 있어서, 상기 제 1 전류 검출기를 다른 무정전 전원 장치의 상기 제 1 전류 검출기에 병렬 접속하는 제 4 스위치를 더 포함하고,
   상기 제 4 스위치는, 상기 제 3 스위치가 온 상태일 때 온이 되고, 상기 제 3 스위치가 오프 상태일 때 오프가 되는
   무정전 전원 시스템.

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