WO2023105576A1 - 無停電電源装置 - Google Patents

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uninterruptible
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秀貴 石飛
翼 佐々木
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東芝三菱電機産業システム株式会社
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    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
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    • H02J9/062—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for AC powered loads
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    • G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/20—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
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    • G01F1/30—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow by drag-force, e.g. vane type or impact flowmeter for fluent solid material
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20009—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a gaseous coolant in electronic enclosures
    • H05K7/20136—Forced ventilation, e.g. by fans
    • H05K7/20172—Fan mounting or fan specifications

Definitions

  • the present disclosure relates to an uninterruptible power supply.
  • Patent Document 1 discloses an uninterruptible power supply having a plurality of multifunctional units connected in parallel to a load.
  • Each multi-function unit has a transforming section consisting of a converter, an inverter and a DC capacitor made up of parts having a capacity that is a multiple of the device capacity.
  • a plurality of multifunctional units are accommodated in a vertically stacked manner within the housing.
  • the uninterruptible power supply described in Patent Document 1 can cope with an increase in load capacity by adding a multifunctional unit when the load capacity increases.
  • the load capacity increases, the current flowing through the bus that electrically connects multiple multi-functional units in parallel increases, so the size of the bus increases, such as by increasing the cross-sectional area of the bus. necessary.
  • the size of the bus increases, such as by increasing the cross-sectional area of the bus. necessary.
  • the present disclosure has been made to solve such problems, and the object thereof is to provide an uninterruptible power supply that can simply and easily change the capacity of the uninterruptible power supply. be.
  • An uninterruptible power supply includes a housing having a rectangular parallelepiped shape, a plurality of power conversion units, and a bus line unit.
  • a plurality of power conversion units are housed in a housing in a vertically stacked manner.
  • a busbar unit connects a plurality of power conversion units in parallel with each other.
  • the busbar unit is arranged inside the housing so as to face the rear surface of the housing.
  • the busbar unit includes a plurality of vertically extending busbars, at least one supporting member that supports the plurality of busbars while being spaced apart from each other in the horizontal direction, and at least one supporting member that is detachably fixed to the housing. and one fixing member.
  • FIG. 1 is a circuit block diagram showing a configuration example of an uninterruptible power supply according to an embodiment
  • FIG. 3 is a circuit block diagram showing a configuration example of a power conversion unit and a bypass unit
  • FIG. It is a schematic external view which shows the structural example of an uninterruptible power supply.
  • FIG. 2 is a schematic external view showing a configuration example of a power conversion unit
  • 4 is a perspective rear view of the uninterruptible power supply shown in FIG. 3 as seen from the rear
  • FIG. FIG. 3 is an external view schematically showing a configuration example of a fan unit
  • It is an external view which shows the structural example of a bus-bar unit roughly.
  • FIG. 1 is a circuit block diagram showing a configuration example of an uninterruptible power supply according to an embodiment.
  • the uninterruptible power supply 100 normally supplies power to the load 3 using AC power supplied from an AC power supply 1 such as a commercial AC power supply.
  • an AC power supply 1 such as a commercial AC power supply.
  • the load 3 is powered by the DC power supplied from the battery 2 .
  • the uninterruptible power supply 100 includes an input terminal T11, a battery terminal T12, an output terminal T13, a plurality of power conversion units 20, and a bypass unit 30.
  • the input terminal T11 is connected to the AC power supply 1 and receives AC power of commercial AC frequency.
  • Output terminal T13 is connected to load 3 .
  • Battery terminal T12 is connected to battery 2 .
  • a battery 2 stores DC power.
  • Battery 2 corresponds to an embodiment of a "power storage device”.
  • a capacitor may be connected instead of the battery 2 .
  • a plurality of power conversion units 20 and bypass units 30 are connected in parallel between the input terminal T11 and the output terminal T13.
  • the input terminal T11, the output terminal T13 and the battery terminal T12 are accommodated in a terminal unit (not shown).
  • FIG. 2 is a circuit block diagram showing a configuration example of the power conversion unit 20 and the bypass unit 30. As shown in FIG.
  • power conversion unit 20 includes input terminal T1, output terminal T3, battery terminal T2, switches S1-S4, capacitors C1-C4, reactors L1-L3, converter 5, inverter 6, bidirectional chopper 7. , and fan 23 .
  • the terminals T1, T2, T3 are electrically connected to the terminals T11, T12, T13 by the busbar 50, respectively.
  • Switch S ⁇ b>1 and reactor L ⁇ b>1 are connected in series between input terminal T ⁇ b>1 and input node 5 a of converter 5 .
  • Capacitor C1 is connected between a node between switch S1 and reactor L1 and the reference voltage line.
  • the switch S1 is normally turned on when AC power is supplied from the AC power supply 1, and turned off during maintenance of the power conversion unit 20, for example.
  • Capacitor C1 and reactor L1 pass AC power from AC power supply 1 to converter 5, and an AC input filter (low-pass filter) that suppresses leakage of a carrier frequency signal generated in converter 5 to AC power supply 1 side. configure.
  • the converter 5 converts the AC power from the AC power supply 1 into DC power.
  • Capacitor C4 is connected between output node 5b of converter 5 and the reference voltage line to smooth the output voltage of converter 5.
  • FIG. Output node 5b of converter 5, input node 6a of inverter 6 and first node 7a of bidirectional chopper 7 are connected to each other.
  • Inverter 6 converts the DC power from converter 5 or bidirectional chopper 7 into AC power of commercial frequency.
  • Reactor L2 and switch S2 are connected in series between output node 6b of inverter 6 and output terminal T3.
  • Capacitor C2 is connected between the node between reactor L2 and switch S2 and the reference voltage line.
  • Reactor L2 and capacitor C2 form an AC output filter (low-pass filter) that passes AC power from inverter 6 to load 3 and suppresses the carrier frequency signal generated by inverter 6 from leaking to the load 3 side. do.
  • the switch S2 is turned on in the inverter power supply mode in which the AC power generated by the inverter 6 is supplied to the load 3, and is turned on in the bypass power supply mode in which the AC power from the AC power supply 1 is supplied to the load 3 through the bypass unit 30. turned off. Also, the switch S2 is turned off during maintenance of the power conversion unit 20 or when there is a failure.
  • Capacitor C3 is connected between the node between switch S3 and reactor L3 and the reference voltage line.
  • the switch S3 is normally turned on, and turned off during maintenance of the power conversion unit 20 or the battery 2, for example.
  • Capacitor C3 and reactor L3 constitute a low-pass filter that allows DC power to pass through and suppresses leakage of a carrier frequency signal generated by bidirectional chopper 7 to battery 2 side.
  • the bi-directional chopper 7 normally supplies the DC power generated by the converter 5 to the battery 2, and supplies the DC power of the battery 2 to the inverter 6 when the AC power supply 1 fails.
  • the switch S4 is connected between the output terminal T3 and the fan 23.
  • the switch S4 is normally turned on, and turned off during maintenance of the power conversion unit 20, for example.
  • the bypass unit 30 includes an input terminal T4, an output terminal T5, switches S5 and S6, and a fan 33.
  • the terminals T4 and T5 are electrically connected to the terminals T11 and T13 by a busbar 50, respectively.
  • Switch S5 is connected between terminals T4 and T5. The switch S5 is turned on during the bypass power supply mode and turned off during the inverter power supply mode.
  • the switch S6 is connected between the output terminal T5 and the fan 33.
  • the switch S6 is turned on during the bypass power supply mode and turned off during the inverter power supply mode.
  • the uninterruptible power supply 100 includes multiple power conversion units 20 and bypass units 30 connected in parallel between the AC power supply 1 and the load 3 . Therefore, the number of power conversion units 20 and bypass units 30 connected in parallel can be adjusted according to the size of the load 3, and as a result various loads can be easily handled.
  • FIG. 3 is a schematic external view showing a configuration example of the uninterruptible power supply 100.
  • uninterruptible power supply 100 includes a board-shaped (rectangular parallelepiped) housing 110 and a plurality of units 10 , 20 , 30 .
  • the frame of the housing 110 is extracted and shown.
  • the left-right direction (horizontal direction) when viewing the housing 110 from the front side is the X-axis direction
  • the front-rear direction is the Y-axis direction
  • the vertical direction is the Z-axis direction.
  • the +X direction is the direction in which the X-axis direction proceeds to the right
  • the -X direction is the opposite direction to the +X direction.
  • the +Y direction is the direction from the front to the back of the uninterruptible power supply 100, and the -Y direction is the opposite direction to the +Y direction.
  • the +Z direction is a direction proceeding upward along the Z-axis direction, and the -Z direction is a direction opposite to the +Z direction.
  • the housing 110 has an upper surface 110A and a lower surface 110B.
  • the lower surface 110B of the housing 110 may be supported by legs (not shown).
  • a housing 110 accommodates a plurality of units 10 , 20 , 30 .
  • the housing 110 has an opening 111 that opens in the -Y direction and a front cover (not shown) that covers the opening 111 .
  • the front cover is provided so that the opening 111 can be opened and closed.
  • the front cover is formed with ventilation holes for introducing the air outside the housing 110 into the housing 110 .
  • the plurality of units 10, 20, 30 have a substantially rectangular parallelepiped shape and are stacked in the Z-axis direction at intervals.
  • a plurality of units 10 , 20 , 30 are inserted into housing 110 from the outside of housing 110 through opening 111 .
  • Each of the plurality of units 10, 20, 30 is provided so as to be insertable and removable in the Y-axis direction so as to facilitate maintenance and inspection and replacement with a new one.
  • the multiple units 10 , 20 , 30 include a terminal unit 10 , multiple power conversion units 20 , and a bypass unit 30 .
  • the terminal unit 10 includes an input terminal T11 for connecting the plurality of power conversion units 20 and the bypass units 30 in parallel to the AC power supply 1, and connecting the plurality of power conversion units 20 and the bypass units 30 to the load 3 in parallel.
  • An output terminal T13 for connection and a battery terminal T12 for connecting the plurality of power conversion units 20 to the battery 2 are accommodated.
  • the terminal unit 10 is arranged below the plurality of power conversion units 20 and the bypass unit 30, but the terminal unit 10 is arranged above the plurality of power conversion units 20 and the bypass unit 30. good too.
  • the number of power conversion units 20 is not limited to five.
  • the number of bypass units 30 is not limited to one.
  • FIG. 4 is a schematic external view showing a configuration example of the power conversion unit 20.
  • power conversion unit 20 includes a rectangular parallelepiped housing 40 , a pair of flange members 42 , a pair of grip members 44 and a plurality of terminal members 46 .
  • a ventilation hole 21 is formed in the front surface 40A of the housing 40, and a ventilation hole (not shown) is formed in the rear surface 40B.
  • the housing 40 accommodates a fan 23 (see FIG. 2) for sucking air from the front surface 40A and exhausting air from the rear surface 40B.
  • Housing 40 further accommodates switches S1-S4, capacitors C1-C4, reactors L1-L3, converter 5, inverter 6, and bidirectional chopper 7 shown in FIG.
  • a pair of gripping members 44 are attached to both ends of the front surface 40A of the housing 40 in the horizontal direction (X-axis direction).
  • the power conversion unit 20 can be inserted into the housing 110 by gripping the pair of gripping members 44 and moving them in the +Y direction.
  • the pair of flange members 42 are connected to both ends of the front surface 40A of the housing 40 in the horizontal direction.
  • a through hole 48 is formed in each collar member 42 .
  • Power conversion unit 20 can be fixed to housing 110 by inserting bolts into through-holes 48 with power conversion unit 20 inserted into housing 110 and fastening the bolts to housing 110 .
  • a plurality of terminal members 46 are provided on the rear surface 40B of the housing 40 .
  • a plurality of terminal members 46 constitute an input terminal T1, an output terminal T3 and a battery terminal T2 (see FIG. 2).
  • Each terminal member 46 is connected to a busbar 50 (see FIG. 7).
  • the bus 50 electrically connects the terminal members 46 of the plurality of power conversion units 20 and the terminal members of the bypass units 30 . Further, the busbar 50 electrically connects these terminal members 46 and the terminals T11, T12, T13.
  • bypass unit 30 has a vent formed in the front and a vent formed in the back.
  • the bypass unit 30 accommodates a fan 33 (see FIG. 2) for sucking air from the front and exhausting it from the back.
  • Bypass unit 30 further houses switches S5 and S6 shown in FIG.
  • the number of fans built into each of power conversion unit 20 and bypass unit 30 is not limited.
  • FIG. 5 is a perspective rear view of the uninterruptible power supply 100 shown in FIG. 3 as seen from the rear.
  • FIG. 5 shows the internal configuration of the uninterruptible power supply 100 with the rear cover removed.
  • the uninterruptible power supply 100 further includes a fan unit 120 and a bus line unit 130 .
  • the fan unit 120 is arranged on the top surface 110A of the housing 110 .
  • the fan unit 120 sucks air inside the housing 110 and discharges the sucked air to the outside of the housing 110 .
  • air is introduced into the interior of the housing 110 through the ventilation holes in the front cover of the housing 110, and the introduced air passes through the plurality of units 20, 30, thereby dissipating heat from the plurality of units 20, 30. Promoted. Air warmed by passing through the plurality of units 20 and 30 is exhausted to the outside of the housing 110 .
  • FIG. 6 is an external view schematically showing a configuration example of the fan unit 120.
  • fan unit 120 includes a rectangular parallelepiped housing 60 , a flange member 62 and a pair of gripping members 64 .
  • the housing 60 incorporates a plurality of fans 70.
  • a plurality of fans 70 are arranged side by side on top surface 110A of housing 110 .
  • the fan unit 120 has two fans 70, but the number of fans 70 is not limited to two. Fan 70 may be singular.
  • the flange member 62 is provided so as to surround the outer edge of the opening of the housing 60 .
  • a pair of gripping members 64 are attached to the collar member 62 .
  • a through hole (not shown) is formed in the flange member 62 .
  • the fan unit 120 can be fixed to the housing 110 by inserting a bolt through the through hole with the housing 60 placed on the top surface 110A of the housing 110 and fastening the bolt to the top surface 110A.
  • the number of fans 70 can be easily changed. That is, it is possible to prepare in advance a plurality of types of fan units 120 each having a different number of fans 70 to accommodate. By replacing the fan unit 120 according to the change in the capacity of the uninterruptible power supply 100, the number of fans 70 can be easily changed.
  • the busbar unit 130 is housed inside the housing 110 and arranged to face the rear cover of the housing 110 .
  • the busbar unit 130 has a plurality of busbars 50 for electrically connecting the plurality of units 20 and 30 .
  • FIG. 7 is an external view schematically showing a configuration example of the busbar unit 130.
  • busbar unit 130 includes a plurality of busbars 50 , a plurality of support members 54 , and a plurality of fixing members 56 .
  • Each bus 50 extends in the vertical direction (Z-axis direction) of the housing 110 .
  • Each busbar 50 is formed of a strip-shaped conductive member. A part of this conductive member is perforated so that the terminal member 46 of each power conversion unit 20 and the terminal member of the bypass unit 30 can be connected.
  • the rated current that can be applied to each busbar 50 is determined by the cross-sectional area of the busbar 50 and the predetermined upper limit of the current density of the busbar 50 .
  • the required cross-sectional area of the busbar 50 increases as the rated current of the busbar 50 increases.
  • Each support member 54 is configured to support a plurality of generatrices 50 while being spaced apart from each other in the horizontal direction (X-axis direction).
  • the support member 54 is made of an insulating material.
  • FIG. 7 when the busbar unit 130 has a plurality of support members 54, a plurality (for example, two) of the support members 54 are arranged in a row in the horizontal direction, and the plurality of support members 54 are grouped together. , a plurality of sets of supporting members 54 can be arranged vertically apart from each other.
  • the number and arrangement positions of support members 54 can be appropriately selected according to the number of busbars 50 included in busbar unit 130, the length of each busbar 50 in the vertical direction, and the like.
  • the fixing member 56 is provided corresponding to the support member 54 .
  • the fixing member 56 removably fixes the support member 54 to the housing 110 .
  • the fixing member 56 is a plate-like member extending in the horizontal direction (X-axis direction) of the housing 110 .
  • the plate-like member has a plate-like shape.
  • Two support members 54 arranged horizontally are coupled to the fixed member 56 .
  • a plurality of fixing members 56 are provided corresponding to each of the plurality of sets of support members 54 .
  • the plurality of fixing members 56 are spaced apart in the vertical direction.
  • At least one through-hole 58 is formed at both ends of each fixing member 56 in the horizontal direction.
  • a bolt is inserted through the through hole 58 and fastened to the frame of the housing 110 to thereby remove the busbar.
  • Unit 130 can be secured to housing 110 .
  • uninterruptible power supply 100 by adjusting the number of power conversion units 20 connected in parallel to the load 3, uninterruptible The capacity of the power supply device 100 can be changed.
  • the number of power conversion units 20 that can be accommodated in housing 110
  • each of the power converter such as the converter 5 housed inside the housing 40 and the electric parts such as the reactors L1 to L3 has a large allowable current.
  • the capacity of the power conversion unit 20 alone can be increased.
  • a plurality of busbars 50 for electrically connecting a plurality of power conversion units 20 are unitized.

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Abstract

無停電電源装置（１００）は、直方体形状を有する筐体（１１０）と、複数の電力変換ユニット（２０）と、複数の電力変換ユニット（２０）を互いに並列に接続するための母線ユニット（１３０）とを備える。複数の電力変換ユニット（２０）は、筐体（１１０）内に上下方向に積層して収容される。母線ユニット（１３０）は、筐体（１１０）内において筐体（１１０）の背面に対向して配置される。母線ユニット（１３０）は、上下方向に延在する複数の母線と、複数の母線を水平方向に互いに離間して支持する少なくとも１つの支持部材と、各支持部材を筐体（１１０）に対して取り外し可能に固定する少なくとも１つの固定部材とを含む。

Description

無停電電源装置
　本開示は、無停電電源装置に関する。
　特開平８－１２６３２９号公報（特許文献１）には、負荷に対して並列接続された複数の多機能ユニットを有する無停電電源装置が開示されている。各多機能ユニットは、装置容量の複数分の１の容量を有する部品で構成された、コンバータ、インバータおよび直流コンデンサからなる変換部を有している。複数の多機能ユニットは、筐体内に上下方向に積層して収容される。
特開平８－１２６３２９号公報
　特許文献１に記載される無停電電源装置は、負荷の容量が増えた場合には多機能ユニットを追加することにより、負荷の容量の増加に対応することができる。しかしながら、その一方で、負荷の容量が増えたことによって複数の多機能ユニットを電気的に並列に接続する母線に流れる電流が増大するため、母線の断面積を増大させるなどの母線の大型化が必要となる。その結果、筐体内に収容されている複数の母線を交換するための作業に多くの手間がかかってしまうという課題がある。
　本開示はこのような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、無停電電源装置の容量の変更を簡素かつ容易に実現することができる無停電電源装置を提供することである。
　本開示の一態様に係る無停電電源装置は、直方体形状を有する筐体と、複数の電力変換ユニットと、母線ユニットとを備える。複数の電力変換ユニットは、筐体内に上下方向に積層して収容される。母線ユニットは、複数の電力変換ユニットを互いに並列に接続する。母線ユニットは、筐体内において筐体の背面に対向して配置される。母線ユニットは、上下方向に延在する複数の母線と、複数の母線を水平方向に互いに離間して支持する少なくとも１つの支持部材と、各支持部材を筐体に対して取り外し可能に固定する少なくとも１つの固定部材とを含む。
　本開示によれば、無停電電源装置の容量の変更を簡素かつ容易に実現することができる無停電電源装置を提供することができる。
実施の形態に係る無停電電源装置の構成例を示す回路ブロック図である。 電力変換ユニットおよびバイパスユニットの構成例を示す回路ブロック図である。 無停電電源装置の構成例を示す概略的な外観図である。 電力変換ユニットの構成例を示す概略的な外観図である。 図３に示す無停電電源装置を背面から見た斜視背面図である。 ファンユニットの構成例を概略的に示す外観図である。 母線ユニットの構成例を概略的に示す外観図である。
　以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
　図１は、実施の形態に係る無停電電源装置の構成例を示す回路ブロック図である。本実施の形態に係る無停電電源装置１００は、通常時は、商用交流電源などの交流電源１から供給される交流電力により、負荷３に電力を供給する。交流電源１が停電した場合には、バッテリ２から供給される直流電力により、負荷３に電力を供給する。
　図１を参照して、無停電電源装置１００は、入力端子Ｔ１１、バッテリ端子Ｔ１２、出力端子Ｔ１３、複数の電力変換ユニット２０、およびバイパスユニット３０を備える。
　入力端子Ｔ１１は交流電源１に接続され、商用交流周波数の交流電力を受ける。出力端子Ｔ１３は負荷３に接続される。バッテリ端子Ｔ１２はバッテリ２に接続される。バッテリ２は直流電力を蓄える。バッテリ２は「電力貯蔵装置」の一実施例に対応する。バッテリ２に代えてコンデンサが接続されていても構わない。
　複数の電力変換ユニット２０およびバイパスユニット３０は、入力端子Ｔ１１および出力端子Ｔ１３間に互いに並列に接続される。入力端子Ｔ１１、出力端子Ｔ１３およびバッテリ端子Ｔ１２は、図示しない端子ユニットに収容される。
　図２は、電力変換ユニット２０およびバイパスユニット３０の構成例を示す回路ブロック図である。
　図２を参照して、電力変換ユニット２０は、入力端子Ｔ１、出力端子Ｔ３、バッテリ端子Ｔ２、スイッチＳ１～Ｓ４、コンデンサＣ１～Ｃ４、リアクトルＬ１～Ｌ３、コンバータ５、インバータ６、双方向チョッパ７、およびファン２３を含む。
　端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は、母線５０によって端子Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３にそれぞれ電気的に接続される。スイッチＳ１およびリアクトルＬ１は、入力端子Ｔ１とコンバータ５の入力ノード５ａとの間に直列接続される。コンデンサＣ１は、スイッチＳ１およびリアクトルＬ１間のノードと基準電圧のラインとの間に接続される。スイッチＳ１は、交流電源１から交流電力が供給されている通常時はオンされ、例えば電力変換ユニット２０のメンテナンス時にオフされる。コンデンサＣ１およびリアクトルＬ１は、交流電源１からの交流電力をコンバータ５に通過させ、コンバータ５で発生するキャリア周波数の信号が交流電源１側に漏れるのを抑制する交流入力フィルタ（低域通過フィルタ）を構成する。
　コンバータ５は、交流電源１からの交流電力を直流電力に変換する。コンデンサＣ４は、コンバータ５の出力ノード５ｂと基準電圧のラインとの間に接続され、コンバータ５の出力電圧を平滑化させる。コンバータ５の出力ノード５ｂとインバータ６の入力ノード６ａと双方向チョッパ７の第１ノード７ａとは互いに接続される。インバータ６は、コンバータ５または双方向チョッパ７からの直流電力を商用周波数の交流電力に変換する。
　リアクトルＬ２およびスイッチＳ２は、インバータ６の出力ノード６ｂと出力端子Ｔ３との間に直列接続される。コンデンサＣ２は、リアクトルＬ２およびスイッチＳ２間のノードと基準電圧のラインとの間に接続される。リアクトルＬ２およびコンデンサＣ２は、インバータ６からの交流電力を負荷３に通過させ、インバータ６で発生するキャリア周波数の信号が負荷３側に漏れるのを抑制する交流出力フィルタ（低域通過フィルタ）を構成する。
　スイッチＳ２は、インバータ６で生成された交流電力を負荷３に供給するインバータ給電モード時はオンされ、交流電源１からの交流電力をバイパスユニット３０を介して負荷３に供給するバイパス給電モード時はオフされる。また、スイッチＳ２は、電力変換ユニット２０のメンテナンス時または故障時にオフされる。
　スイッチＳ３およびリアクトルＬ３は、バッテリ端子Ｔ２と双方向チョッパ７の第２ノード７ｂとの間に直列接続される。コンデンサＣ３は、スイッチＳ３およびリアクトルＬ３間のノードと基準電圧のラインとの間に接続される。スイッチＳ３は、通常時はオンされ、例えば電力変換ユニット２０またはバッテリ２のメンテナンス時にオフされる。コンデンサＣ３およびリアクトルＬ３は、直流電力を通過させ、双方向チョッパ７で発生するキャリア周波数の信号がバッテリ２側に漏れるのを抑制する低域通過フィルタを構成する。
　双方向チョッパ７は、通常時は、コンバータ５で生成された直流電力をバッテリ２に供給し、交流電源１の停電時は、バッテリ２の直流電力をインバータ６に供給する。
　スイッチＳ４は、出力端子Ｔ３およびファン２３の間に接続される。スイッチＳ４は、通常時はオンされ、例えば電力変換ユニット２０のメンテナンス時にオフされる。
　ここで、電力変換ユニット２０の動作について簡単に説明する。交流電源１から交流電力が供給されている通常時は、交流電力はコンバータ５によって直流電力に変換される。直流電力は、インバータ６によって交流電力に変換されて負荷３に供給されるとともに、双方向チョッパ７によってバッテリ２に蓄えられる。
　停電が発生して交流電源１からの交流電力の供給が停止されると、コンバータ５の運転が停止され、バッテリ２の直流電力が双方向チョッパ７によってインバータ６に供給され、インバータ６によって交流電力に変換されて負荷３に供給される。したがって、停電が発生した場合でも、バッテリ２に直流電力が蓄えられている期間は、負荷３の運転を継続することができる。
　バイパスユニット３０は、入力端子Ｔ４、出力端子Ｔ５、スイッチＳ５，Ｓ６、およびファン３３を含む。
　端子Ｔ４，Ｔ５は、母線５０によって端子Ｔ１１，Ｔ１３にそれぞれ電気的に接続される。スイッチＳ５は端子Ｔ４，Ｔ５間に接続される。スイッチＳ５は、バイパス給電モード時はオンされ、インバータ給電モード時はオフされる。
　スイッチＳ６は、出力端子Ｔ５およびファン３３の間に接続される。スイッチＳ６は、バイパス給電モード時はオンされ、インバータ給電モード時はオフされる。
　以上説明したように、無停電電源装置１００は、交流電源１および負荷３の間に並列接続された、複数の電力変換ユニット２０およびバイパスユニット３０を備える。したがって、負荷３の大きさに応じて、並列接続する電力変換ユニット２０およびバイパスユニット３０の数を調整することができ、結果的に様々な負荷に容易に対応することができる。
　図３は、無停電電源装置１００の構成例を示す概略的な外観図である。
　図３を参照して、無停電電源装置１００は、盤形状（直方体形状）の筐体１１０と、複数のユニット１０，２０，３０とを備える。図３では、筐体１１０のフレームが抽出されて示されている。以下の説明では、筐体１１０を正面側から見たときの左右方向（水平方向）をＸ軸方向とし、前後方向をＹ軸方向とし、上下方向をＺ軸方向とする。なお、＋Ｘ方向はＸ軸方向を右側に進む方向であり、－Ｘ方向は＋Ｘ方向とは反対方向である。＋Ｙ方向は無停電電源装置１００の正面から背面に向かう方向であり、－Ｙ方向は＋Ｙ方向とは反対方向である。＋Ｚ方向はＺ軸方向を上方に進む方向であり、－Ｚ方向は＋Ｚ方向とは反対方向である。
　筐体１１０は、上面１１０Ａおよび下面１１０Ｂを有する。筐体１１０の下面１１０Ｂは、図示しない脚部によって支持されていてもよい。筐体１１０は、複数のユニット１０，２０，３０を収容する。筐体１１０は、－Ｙ方向に開口する開口部１１１と、開口部１１１を覆う前面カバー（図示せず）とを有する。前面カバーは、開口部１１１を開閉可能に設けられている。前面カバーには、筐体１１０の外部の空気を筐体１１０内に導入するための通風孔が形成されている。
　複数のユニット１０，２０，３０は、略直方体の形状を有しており、Ｚ軸方向に互いに間隔をあけて積み重ねられている。複数のユニット１０，２０，３０は、開口部１１１を通じて筐体１１０の外部から筐体１１０の内部に挿入される。複数のユニット１０，２０，３０の各々は、保守点検および新品への交換が容易となるように、Ｙ軸方向に挿脱可能に設けられている。
　複数のユニット１０，２０，３０は、端子ユニット１０と、複数の電力変換ユニット２０と、バイパスユニット３０とを含む。端子ユニット１０は、複数の電力変換ユニット２０およびバイパスユニット３０を、交流電源１に対して並列接続するための入力端子Ｔ１１と、複数の電力変換ユニット２０およびバイパスユニット３０を負荷３に対して並列接続するための出力端子Ｔ１３と、複数の電力変換ユニット２０をバッテリ２に接続するためのバッテリ端子Ｔ１２とを収容する。図３の例では、端子ユニット１０は、複数の電力変換ユニット２０およびバイパスユニット３０の下方に配置されているが、端子ユニット１０を複数の電力変換ユニット２０およびバイパスユニット３０の上方に配置してもよい。電力変換ユニット２０の数は５に限定されない。バイパスユニット３０の数は１に限定されない。
　図４は、電力変換ユニット２０の構成例を示す概略的な外観図である。
　図４を参照して、電力変換ユニット２０は、直方体形状の筐体４０と、一対の鍔部材４２と、一対の把持部材４４と、複数の端子部材４６とを含む。
　筐体４０の前面４０Ａには通気孔２１が形成され、背面４０Ｂには図示しない通気孔が形成されている。筐体４０は、前面４０Ａから空気を吸気して背面４０Ｂから排気するためのファン２３（図２参照）を収容する。筐体４０は、図２に示したスイッチＳ１～Ｓ４、コンデンサＣ１～Ｃ４、リアクトルＬ１～Ｌ３、コンバータ５、インバータ６、および双方向チョッパ７をさらに収容する。
　筐体４０の前面４０Ａの水平方向（Ｘ軸方向）における両端部には一対の把持部材４４が取り付けられている。一対の把持部材４４を把持して＋Ｙ方向に移動させることにより、電力変換ユニット２０を筐体１１０の内部に挿入することができる。
　一対の鍔部材４２は、筐体４０の前面４０Ａの水平方向における両端部に接続される。各鍔部材４２には貫通孔４８が形成されている。電力変換ユニット２０を筐体１１０に挿入した状態で、貫通孔４８にボルトを挿通し、当該ボルトを筐体１１０に締結することにより、電力変換ユニット２０を筐体１１０に固定することができる。
　複数の端子部材４６は、筐体４０の背面４０Ｂに設けられる。複数の端子部材４６は、入力端子Ｔ１、出力端子Ｔ３およびバッテリ端子Ｔ２（図２参照）を構成する。各端子部材４６は、母線５０（図７参照）に接続される。母線５０は、複数の電力変換ユニット２０の端子部材４６およびバイパスユニット３０の端子部材を電気的に接続する。さらに、母線５０は、これらの端子部材４６と端子Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３とを電気的に接続する。
　図３に戻って、バイパスユニット３０の前面には通気孔が形成され、背面には通気孔が形成されている。バイパスユニット３０は、前面から空気を吸気して背面から排気するためのファン３３（図２参照）を収容する。バイパスユニット３０は、図２に示したスイッチＳ５，Ｓ６をさらに収容する。なお、電力変換ユニット２０およびバイパスユニット３０の各々に内蔵されるファンの数は限定されない。
　図５は、図３に示す無停電電源装置１００を背面から見た斜視背面図である。図５には、背面カバーを取り外した状態の無停電電源装置１００の内部構成が示されている。
　無停電電源装置１００は、ファンユニット１２０と、母線ユニット１３０とをさらに備える。ファンユニット１２０は、筐体１１０の上面１１０Ａに配置されている。ファンユニット１２０は、筐体１１０内部の空気を吸い込み、吸い込んだ空気を筐体１１０の外部に排気する。これにより、筐体１１０の前面カバーの通気口を通じて筐体１１０内部に空気が導入され、この導入された空気が複数のユニット２０，３０を通過することによって、複数のユニット２０，３０の放熱が促進される。複数のユニット２０，３０を通過することによって暖められた空気は、筐体１１０の外部に排気される。
　図６は、ファンユニット１２０の構成例を概略的に示す外観図である。図６を参照して、ファンユニット１２０は、直方体形状の筐体６０と、鍔部材６２と、一対の把持部材６４とを含む。
　筐体６０は、複数のファン７０を内蔵する。複数のファン７０は、筐体１１０の上面１１０Ａに並べて配置される。図６の例では、ファンユニット１２０は、２個のファン７０を有するが、ファン７０の数は２に限定されない。ファン７０は単数であってもよい。
　鍔部材６２は、筐体６０の開口部の外縁を囲むように設けられている。一対の把持部材６４は鍔部材６２に取り付けられている。鍔部材６２には図示しない貫通孔が形成されている。筐体６０を筐体１１０の上面１１０Ａに配置した状態で、当該貫通孔にボルトを挿通し、当該ボルトを上面１１０Ａに締結することにより、ファンユニット１２０を筐体１１０に固定することができる。
　本実施の形態では、筐体１１０内部の空気を排出するための複数のファン７０をユニット化することによって、複数のファン７０を筐体１１０の上面１１０Ａに個別に配置する構成に比較して、ファン７０の数を容易に変更することができる。すなわち、収容するファン７０の数が互いに異なる複数種類のファンユニット１２０を予め用意しておくことができる。そして、無停電電源装置１００の容量の変更に応じてファンユニット１２０を交換することにより、ファン７０の数を容易に変更することが可能となる。
　図５に戻って、母線ユニット１３０は、筐体１１０内部に収容されており、筐体１１０の背面カバーに対向して配置される。母線ユニット１３０は、複数のユニット２０，３０を電気的に接続するための複数の母線５０を有する。
　図７は、母線ユニット１３０の構成例を概略的に示す外観図である。図７を参照して、母線ユニット１３０は、複数の母線５０と、複数の支持部材５４と、複数の固定部材５６とを含む。
　各母線５０は、筐体１１０の上下方向（Ｚ軸方向）に延在する。各母線５０は、帯状の導電部材により形成されている。この導電部材の一部分には穴あけ加工が施されており、各電力変換ユニット２０の端子部材４６およびバイパスユニット３０の端子部材を結合することが可能となっている。
　一般的に、各母線５０に流すことができる定格電流は、母線５０の断面積と、予め定められる母線５０の電流密度の上限値とによって決まる。母線５０の定格電流が大きくなるに従って母線５０の必要断面積が大きくなる。
　各支持部材５４は、複数の母線５０を水平方向（Ｘ軸方向）に互いに離間して支持するように構成される。支持部材５４は、絶縁材料により形成されている。図７のように、母線ユニット１３０が複数の支持部材５４を有する場合には、複数（例えば２つ）の支持部材５４を水平方向に並べて配置するとともに、当該複数の支持部材５４を１組として、複数組の支持部材５４を上下方向に互いに離間して配置することができる。支持部材５４の数および配置位置は、母線ユニット１３０に含まれる母線５０の本数および各母線５０の上下方向における長さなどに応じて適宜選択され得る。
　固定部材５６は、支持部材５４に対応して設けられる。固定部材５６は、支持部材５４を筐体１１０に対して取り外し可能に固定する。図７の例では、固定部材５６は、筐体１１０の水平方向（Ｘ軸方向）に延在する板状部材である。板状部材は平板状の形状を有している。固定部材５６には、水平方向に並べて配置された２つの支持部材５４が結合されている。固定部材５６は、複数組の支持部材５４にそれぞれ対応して複数設けられる。複数の固定部材５６は、上下方向に離間して配置されている。
　各固定部材５６の水平方向における両端部には、少なくとも１つの貫通孔５８が形成されている。図５に示すように、母線ユニット１３０を筐体１１０の背面に対向するように配置した状態で、貫通孔５８にボルトを挿通し、当該ボルトを筐体１１０のフレームに締結することにより、母線ユニット１３０を筐体１１０に固定することができる。
　上述したように、本実施の形態に係る無停電電源装置１００においては、負荷３に対して並列接続される電力変換ユニット２０の数を調整することによって、負荷３の大きさに応じて無停電電源装置１００の容量を変更することができる。しかしながら、その一方で、筐体１１０内に収容することができる電力変換ユニット２０の数には限界があるため、無停電電源装置１００の容量の増大にも限界が生じる。このような場合、無停電電源装置１００の容量の増大に対応して、筐体１１０の構造の変更が求められる。
　既存の筐体１１０を利用して無停電電源装置１００の容量を増大させるためには、電力変換ユニット２０単体の容量を増加させる手法を採ることができる。具体的には、図４に示した電力変換ユニット２０において、筐体４０内部に収容されるコンバータ５などの電力変換器、および、リアクトルＬ１～Ｌ３などの電気部品の各々を許容電流が大きいものに置き換えることによって、電力変換ユニット２０単体の容量を増やすことができる。
　ただし、各電力変換ユニット２０の容量を増加させた場合には、複数の電力変換ユニット２０を電気的に接続する母線５０に流れる電流も増加する。そのため、この電流の増大に応じて母線５０の断面積を増大させるなどの母線５０の大型化が必要となる。
　本実施の形態では、複数の電力変換ユニット２０を電気的に接続するための複数の母線５０をユニット化する。これにより、複数の母線５０を筐体１１０内部に個別に配置する構成に比較して、複数の母線５０を容易に大型化することが可能となる。すなわち、母線５０の断面積が互いに異なる複数種類の母線ユニット１３０を予め用意しておくことができる。そして、無停電電源装置１００の容量の増加に応じて、筐体１１０内に収容されている母線ユニット１３０を、各母線５０の定格電流がより大きい母線ユニット１３０に交換することにより、複数の母線５０を容易に大型化することができる。母線ユニット１３０は、図７に示したように、締結部材を用いて筐体１１０に締結されているため、母線ユニット１３０を容易に交換することができる。その結果、既存の筐体１１０を利用して、無停電電源装置１００の容量を簡素かつ容易に増大させることが可能となる。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１　交流電源、２　バッテリ、３　負荷、５　コンバータ、６　インバータ、７　双方向チョッパ、１０　端子ユニット、２０　電力変換ユニット、２１　通気孔、２３，３３，７０　ファン、３０　バイパスユニット、４０，６０，１１０　筐体、４２，６２　鍔部材、４４，６４　把持部材、４６　端子部材、４８，５８　貫通孔、５０　母線、５４　支持部材、５６　固定部材、１００　無停電電源装置、１１０Ａ　上面、１１０Ｂ　下面、１１１　開口部、１１２　脚部、１２０　ファンユニット、１３０　母線ユニット、Ｌ１～Ｌ３　リアクトル、Ｃ１～Ｃ４　コンデンサ、Ｓ１～Ｓ６　スイッチ、Ｔ１～Ｔ５，Ｔ１１～Ｔ１３　端子。

Claims (6)

  1. 　直方体形状を有する筐体と、
    　前記筐体内に上下方向に積層して収容される複数の電力変換ユニットと、
    　前記複数の電力変換ユニットを互いに並列に接続するための母線ユニットとを備え、
    　前記母線ユニットは、前記筐体内において前記筐体の背面に対向して配置され、
    　前記母線ユニットは、
    　前記上下方向に延在する複数の母線と、
    　前記複数の母線を水平方向に互いに離間して支持する少なくとも１つの支持部材と、
    　各支持部材を前記筐体に対して取り外し可能に固定する少なくとも１つの固定部材とを含む、無停電電源装置。
  2. 　各固定部材は、前記水平方向に延在し、前記固定部材が接続される板状部材を含み、
    　前記板状部材の前記水平方向における両端部は前記筐体に固定される、請求項１に記載の無停電電源装置。
  3. 　前記板状部材の前記水平方向における両端部には貫通孔が形成されており、
    　前記各固定部材は、前記貫通孔に挿通される締結部材によって前記筐体に固定される、請求項２に記載の無停電電源装置。
  4. 　前記少なくとも１つの支持部材は、前記上下方向に離間して配置される複数の支持部材を含み、
    　前記少なくとも１つの固定部材は、前記複数の支持部材を前記筐体にそれぞれ固定する複数の固定部材を含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の無停電電源装置。
  5. 　前記筐体の上面に着脱可能に取り付けられたファンユニットをさらに備え、
    　前記ファンユニットは、前記上面に並べて配置された複数のファンを含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の無停電電源装置。
  6. 　前記複数の電力変換ユニットは、前記母線ユニットによって交流電源と負荷との間に互いに並列に接続され、
    　前記複数の電力変換ユニットの各々は、
    　前記交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
    　前記交流電源から交流電力が供給されている通常時は前記コンバータによって生成された直流電力を交流電力に変換して前記負荷に供給し、前記交流電源からの交流電力の供給が停止した停電時は蓄電装置に蓄えられた直流電力を交流電力に変換して前記負荷に供給するインバータとを含む、請求項１から５のいずれか１項に記載の無停電電源装置。
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