WO2023119481A1

WO2023119481A1 - 無停電電源システムおよび無停電電源システムの更新方法

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Publication number: WO2023119481A1
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Inventors: 公平鎌田
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Abstract

無停電電源システム（１００）は、複数のＵＰＳと、複数のＵＰＳを負荷に対して並列に接続するための複数のスイッチと、接続回路（４０）とを備える。各ＵＰＳは、所定周波数の交流電圧を生成する電力変換器（３）と、電力変換器により生成された交流電圧を出力する出力端子（Ｔ３）とを含む。複数のスイッチは、第１のＵＰＳ（１１）の出力端子と負荷との間に接続される第１のスイッチ（２１ｂ）と、第２のＵＰＳ（１２）の出力端子と負荷との間に接続される第２のスイッチ（２２ｂ）と、第３のＵＰＳ（１３）の出力端子と負荷との間に接続される第３のスイッチ（２３ｂ）とを含む。接続回路（４０）は、第１および第２のスイッチがオフされ、かつ、第３のスイッチがオンされた状態において、第１のＵＰＳの出力端子と第２のＵＰＳの出力端子との間にリアクトル（４１）を接続するように構成される。

Description

無停電電源システムおよび無停電電源システムの更新方法

　本開示は、無停電電源システムおよび無停電電源システムの更新方法に関する。

　特開２０１７－５０９３３号公報（特許文献１）には、並列冗長方式の無停電電源システムが開示される。並列冗長方式の無停電電源システムは、負荷に対して並列接続された複数の無停電電源装置（ＵＰＳ：Uninterruptible　Power　Supply）を備えている。

特開２０１７－５０９３３号公報

　上記並列冗長方式の無停電電源システムにおいて、複数の既設ＵＰＳの各々を新設ＵＰＳに更新する場合には、更新された複数のＵＰＳの並列運転制御に異常がないかを確認するための試験（以下、「並列試験」とも称する）を実施する必要がある。その一方で、ＵＰＳの更新作業中においても、負荷への給電を継続させることが求められる。

　そのため、従来、負荷への給電を継続しながら並列試験を実施するために、新設ＵＰＳのすべてを既設ＵＰＳとは別のスペースに仮置きし、並列試験を実施して並列運転に異常がないかを確認する作業が行われていた。そして、この作業を終了した後に、既設ＵＰＳを停止して撤去する作業と、新設ＵＰＳによる給電への切り換え作業とが行われていた。

　上述した手順では、現地に新設ＵＰＳのすべてを仮置きするための空きスペースが必要とされるため、空きスペースがない場合には更新作業が困難となることが懸念される。また、新設ＵＰＳを既設ＵＰＳとは別のスペースに仮置きして運転可能状態とする必要があるため、本来であれば流用可能である通信ケーブルも新規に調達して配設しなければならず、工事費用が嵩んでしまうことが懸念される。

　本開示は上述のような課題を解決するためになされたものであって、本開示の目的は、並列冗長方式の無停電電源システムにおいて、負荷への給電を継続しながら無停電電源装置を１台ずつ更新および並列試験の実施を可能とすることである。

　本開示の一態様に係る無停電電源システムは、第１から第３の無停電電源装置を含む複数の無停電電源装置と、複数の無停電電源装置を負荷に対して並列に接続するための複数のスイッチとを備える。複数の無停電電源装置の各々は、所定周波数の交流電圧を生成する電力変換器と、電力変換器により生成された交流電圧を出力する出力端子とを含む。複数のスイッチは、第１の無停電電源装置の出力端子と負荷との間に接続される第１のスイッチと、第２の無停電電源装置の出力端子と負荷との間に接続される第２のスイッチと、第３の無停電電源装置の出力端子と負荷との間に接続される第３のスイッチとを含む。無停電電源システムは、接続回路をさらに備える。接続回路は、第１および第２のスイッチがオフされ、かつ、第３のスイッチがオンされた状態において、第１の無停電電源装置の出力端子と第２の無停電電源装置の出力端子との間にリアクトルを接続するように構成される。

　本開示の別の態様に係る無停電電源システムの更新方法は、各々が出力端子を有する第１から第３の無停電電源装置と、第１から第３の無停電電源装置の出力端子を負荷にそれぞれ接続するための第１から第３のスイッチとを含む無停電電源システムの更新方法である。第１から第３の無停電電源装置の各々は、電力変換器を含み、電力変換器により生成された所定周波数の交流電圧を出力端子に出力するように構成される。更新方法は、第１から第３のスイッチがオンした状態で第１から第３の無停電電源装置が並列運転している場合において、第１および第２の無停電電源装置の運転を停止し、かつ、第１および第２のスイッチをオフするステップと、第１の無停電電源装置において、既設の無停電電源装置を新設の無停電電源装置に更新するステップと、更新された第１の無停電電源装置の出力端子と、第２の無停電電源装置の出力端子との間にリアクトルを接続するステップと、互いに等しい交流電圧を出力端子に出力するように第１および第２の無停電電源装置の各々の電力変換器を制御することにより、第１および第２の無停電電源装置の並列試験を実施するステップと、並列試験の実施後に、第１および第２の無停電電源装置の運転を停止し、第１および第２の無停電電源装置からリアクトルを取り外すステップと、第１および第２のスイッチをオンし、第１および第２の無停電電源装置を起動させることにより、第１から第３の無停電電源装置を並列運転させるステップとを備える。

　本開示によれば、並列冗長方式の無停電電源システムにおいて、負荷への給電を継続しながら無停電電源装置を１台ずつ更新および並列試験を実施することができる。

実施の形態に係る無停電電源システムの構成の一例を示す回路ブロック図である。通常時における無停電電源システムの運用状態を示す図である。ＵＰＳ間を繋ぐ通信ケーブルを説明する図である。ＵＰＳを更新する手順を説明する図である。ＵＰＳを更新する手順を説明する図である。既設ＵＰＳを停止および解列する工程を説明する図である。既設ＵＰＳを撤去する工程を説明する図である。新設ＵＰＳを据え付ける工程を説明する図である。並列試験を実施する工程を説明する図である。並列試験後のＵＰＳを並列投入する工程を説明する図である。第１の変更例に係る無停電電源システムの構成を示す回路ブロック図である。第２の変更例に係る無停電電源システムの構成を示す回路ブロック図である。

　以下、図面を参照しつつ、本開示の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は原則的には繰り返さない。

　＜無停電電源システムの構成＞
　図１は、実施の形態に係る無停電電源システムの構成の一例を示す回路ブロック図である。

　図１を参照して、無停電電源システム１００は、複数（図では３つ）の無停電電源装置（ＵＰＳ：Uninterruptible　Power　Supply）１１～１３と、複数のスイッチ１５～１８と、保守バイパス回路６と、並列盤２０と、保守バイパス盤３０と、試験並列盤４０とを備える。

　ＵＰＳ１１は、入力端子Ｔ１、バッテリ端子Ｔ２、出力端子Ｔ３、コンバータ２、インバータ３、バイパス切換回路５、および制御回路７を含む。

　入力端子Ｔ１は、商用交流電源１から商用周波数の交流電力を受ける。バッテリ端子Ｔ２はバッテリ４に接続される。バッテリ４は直流電力を蓄える。バッテリ４の代わりにコンデンサが接続されていても構わない。出力端子Ｔ３は、並列盤２０および保守バイパス盤３０を介して負荷５０ａ～５０ｃに接続される。

　スイッチ１６は、例えば遮断器であり、商用交流電源１と入力端子Ｔ１との間に接続される。スイッチ１６は、商用交流電源１から交流電力が供給されている通常時はオンされ、商用交流電源１からの交流電力が停止された停電時はオフされる。

　コンバータ２は、商用交流電源１からスイッチ１６を介して商用周波数の交流電力を受け、制御回路７によって制御される。コンバータ２は、通常時は、商用交流電源１からスイッチ１６を介して供給される交流電力を直流電力に変換して直流ラインに出力する。コンバータ２の出力電圧は、所望の値に制御可能になっている。商用交流電源１の停電時には、コンバータ２の運転は停止される。

　インバータ３は、直流ラインに接続され、制御回路７によって制御される。インバータ３は、コンバータ２から直流ラインを介して供給される直流電力を商用周波数の交流電力に変換して出力する。インバータ３で生成された交流電力は、出力端子Ｔ３、並列盤２０および保守バイパス盤３０を介して負荷５０ａ～５０ｃに与えられる。インバータ３は、通常時には、コンバータ２から供給される直流電力を交流電力に変換し、商用交流電源１の停電時には、バッテリ４から供給される直流電力を交流電力に変換する。インバータ３の出力電圧は、所望の値に制御可能になっている。

　バイパス切換回路５は、入力端子Ｔ１と出力端子Ｔ３との間に接続され、制御回路７によって制御される。バイパス切換回路５は、インバータ３によって生成された交流電力を負荷に供給するインバータ給電モード時はオフされ、商用交流電源１から負荷に交流電力を供給するバイパス給電モード時にはオンされる。

　制御回路７は、通常時は、コンバータ２およびインバータ３を制御して商用周波数の交流電力を生成させ、停電時には、コンバータ２の運転を停止するとともにインバータ３を制御して商用周波数の交流電力を生成させる。

　ＵＰＳ１２，１３の各々は、ＵＰＳ１１と同じ構成である。スイッチ１７は、商用交流電源１とＵＰＳ１２の入力端子Ｔ１との間に接続される。スイッチ１８は、商用交流電源１とＵＰＳ１３の入力端子Ｔ１との間に接続される。スイッチ１７，１８は、通常時はオンされ、商用交流電源１の停電時はオフされる。

　ＵＰＳ１１～１３の各々の制御回路７は通信ケーブル８によって互いに接続されており、通信ケーブル８を介してＵＰＳ１１～１３の間で情報の授受を行う。各制御回路７は、複数のＵＰＳ１１～１３の分担電流が等しくなるように、対応するコンバータ２およびインバータ３を制御する。

　また、制御回路７は、対応するＵＰＳを停止状態にさせる場合には、対応するコンバータ２およびインバータ３の運転を停止させ、対応するＵＰＳを運転状態にさせる場合は対応するコンバータ２およびインバータ３の運転を継続させる。

　並列盤２０は、入力端子Ｔ１１～Ｔ１３と、出力端子Ｔ１４と、リアクトル２１ａ，２２ａ，２３ａと、スイッチ２１ｂ，２２ｂ，２３ｂとを含む。並列盤２０は「第１の並列盤」および「並列盤」の一実施例に対応する。

　入力端子Ｔ１１は、ＵＰＳ１１の出力端子Ｔ３に接続される。入力端子Ｔ１２は、ＵＰＳ１２の出力端子Ｔ３に接続される。入力端子Ｔ１３は、ＵＰＳ１１の出力端子Ｔ３に接続される。

　リアクトル２１ａおよびスイッチ２１ｂは、入力端子Ｔ１１と出力端子Ｔ１４との間に直列に接続される。リアクトル２２ａおよびスイッチ２２ｂは、入力端子Ｔ１２と出力端子Ｔ１４との間に直列に接続される。リアクトル２３ａおよびスイッチ２３ｂは、入力端子Ｔ１３１と出力端子Ｔ１４との間に直列に接続される。

　リアクトル２１ａ，２２ａ，２３ａは横流抑制用のリアクトルとして設けられる。スイッチ２１ｂ，２２ｂ，２３ｂは、例えば遮断器である。スイッチ２１ａ，２２ａ，２３ａは、常時オンされ、例えば、対応するＵＰＳのメンテナンス時（更新時を含む）にそれぞれオフされる。

　保守バイパス盤３０は、バイパス入力端子Ｔ２１と、入力端子Ｔ２２と、少なくとも１つ（図では３つ）の出力端子Ｔ２３～Ｔ２５と、スイッチ３１～３５とを含む。

　バイパス入力端子Ｔ２１は、保守バイパス回路６およびスイッチ１５を介して商用交流電源１に接続される。スイッチ１５は、常時オフされ、例えば、ＵＰＳ１１～１３のメンテナンス時にオンされる。

　入力端子Ｔ２２は、並列盤２０の出力端子Ｔ１４に接続される。出力端子Ｔ２３，Ｔ２４，Ｔ２５は負荷５０ａ，５０ｂ，５０ｃにそれぞれ接続される。

　スイッチ３１は、第１の端子がバイパス入力端子Ｔ２１に接続され、第２の端子がスイッチ３３～３５の第１の端子に接続される。スイッチ３２は、第１の端子が入力端子Ｔ２２に接続され、第２の端子がスイッチ３３～３５の第１の端子に接続される。スイッチ３３～３５の第２の端子は、出力端子Ｔ２３～Ｔ２５にそれぞれ接続される。

　スイッチ３１は、常時オフされ、例えば、ＵＰＳ１１～１３のメンテナンス時にオンされる。スイッチ３２は、常時オンされ、例えば、ＵＰＳ１１～１３のメンテナンス時にオフされる。スイッチ３３～３５の各々は、常時オンされ、例えば、対応する負荷のメンテナンス時にオフされる。

　試験並列盤４０は、後述するＵＰＳの並列試験に用いられる。試験並列盤４０は、第１の端子Ｔ３１と、第２の端子Ｔ３２と、端子Ｔ３１，Ｔ３２の間に接続されるリアクトル４１とを含む。リアクトル４１は、並列試験中の横流抑制用のリアクトルとして設けられる。試験並列盤４０は「接続回路」および「第２の並列盤」の一実施例に対応する。

　次に、図１に示した無停電電源システム１００の動作を説明する。
　図２は、通常時における無停電電源システム１００の運用状態を示す図である。図２に示すように、通常時には、スイッチ１６～１８，２１ｂ～２３ｂ，３２～３５がオンされ、スイッチ１５，３１がオフされる。

　ＵＰＳ１１～１３の各々は、図中に太実線で示されるように、商用交流電源１から交流電力の供給を受け、電力変換器（コンバータ２およびインバータ３）を制御して商用周波数の交流電力を生成し、生成した交流電力を出力端子Ｔ３に出力する。ＵＰＳ１１～１３から出力される交流電力は、並列盤２０および保守バイパス盤３０に含まれる複数のスイッチを経由して負荷５０ａ～５０ｃに供給される。

　ＵＰＳ１１～１３の制御回路７は、通信ケーブル８で結合されて１つの制御装置を構成する。この制御装置は、ＵＰＳ１１～１３の並列運転を制御する。具体的には、制御装置は、負荷５０ａ，５０ｂ，５０ｃに流れる電流に基づいて、ＵＰＳ１１～１３のインバータ３を制御する。また、制御装置は、運転中のＵＰＳの出力電圧および出力電流が互いに等しくなるように、運転中のＵＰＳを制御する。

　以上説明したように、本実施の形態に係る無停電電源システム１００は、複数のＵＰＳ１１～１３を負荷に対して並列に接続して冗長性を得るように構成されるため、「並列冗長方式の無停電電源システム」と称される。無停電電源システム１００による電源供給にＮ台のＵＰＳが必要な場合、（Ｎ＋１）台のＵＰＳを実装して冗長化を図ることにより、電源品質を向上させることができる。

　並列冗長方式の無停電電源システムにおいて、複数のＵＰＳを既設ＵＰＳから新設ＵＰＳに更新する場合には、更新された複数のＵＰＳの並列運転制御に異常がないかを確認するための試験（以下、「並列試験」とも称する）を実施する必要がある。その一方で、ＵＰＳの更新作業中においても、負荷への給電を継続させることが求められる。そのため、従来、負荷への給電を継続しつつ並列試験を実施するために、以下の手順に従って更新作業が行われていた。

　（１）新設ＵＰＳのすべてを既設ＵＰＳとは別のスペースに仮置きし、並列試験を実施して並列運転制御に異常がないかを確認する。

　（２）負荷給電している既設ＵＰＳを一旦保守バイパス給電とし、その間に新設ＵＰＳへ負荷を切り換え、新設ＵＰＳによる負荷給電状態とする。

　（３）既設ＵＰＳを停止かつ撤去し、別の仮置きスペースに移設して、再び運転可能状態に復旧する。

　（４）負荷給電している新設ＵＰＳから保守バイパス給電を介して仮設の既設ＵＰＳによる給電に切り換え、新設ＵＰＳを停止する。

　（５）停止中の新設ＵＰＳを仮設場所から正規の据え付け場所に移設する。
　（６）仮設の既設ＵＰＳによる給電から新設ＵＰＳによる給電へ切り換え作業を行う。

　（７）停止状態の既設ＵＰＳを仮設場所から撤去する。
　上述した手順では、現地に新設ＵＰＳのすべてを仮置きするための空きスペースが必要とされるため、現地に空きスペースを確保できない場合には更新作業が困難となることが懸念される。また、新設ＵＰＳを既設ＵＰＳとは別のスペースに仮置きして運転可能状態とする必要があるため、本来であれば流用可能である通信ケーブルも新規に調達して配設しなければならず、工事費用が嵩んでしまうことが懸念される。

　本実施の形態は、新設ＵＰＳを仮置きするための空きスペースの確保、および、新規の通信ケーブルの配設を必要とすることなく、ＵＰＳの更新および並列試験の実施を可能とする更新方法を提供するものである。

　＜無停電電源システムの更新方法＞
　次に、図１に示した無停電電源システム１００におけるＵＰＳの更新方法について説明する。以下の説明では、一例として、３台のＵＰＳ１１～１３の並列運転（図２参照）の実行中にＵＰＳ１１を更新する手順について説明する。すなわち、本例では、ＵＰＳ１１は「第１の無停電電源装置」に対応し、ＵＰＳ１２は「第２の無停電電源装置」に対応し、ＵＰＳ１３は「第３の無停電電源装置」に対応する。

　本実施の形態では、以下に述べるように、負荷への給電を継続しながら、ＵＰＳを１台ずつ既設ＵＰＳから新設ＵＰＳに取り替える。そして、この新設ＵＰＳを他の既設ＵＰＳと並列運転させて並列試験を実施し、並列運転制御に異常がないかを確認する。

　上述したように、ＵＰＳ１１～１３の各々の制御回路７は、通信ケーブル８によって通信可能に接続されている。したがって、ＵＰＳの更新においては、既設ＵＰＳを新設ＵＰＳに取り替える作業に併せて、通信ケーブル８を既設ＵＰＳから新設ＵＰＳに接続し直す作業が必要となる。

　図３は、ＵＰＳ１１～１３間を繋ぐ通信ケーブル８を説明する図である。図３には、ＵＰＳ１１～１３にそれぞれ含まれる３つの制御回路７と、通信ケーブル８とが模式的に示されている。図３（Ａ）は、ＵＰＳ１１～１３の並列運転時における通信ケーブル８の配線を示している。

　図３（Ａ）を参照して、制御回路７は、複数の端子ＣＡＡ，ＣＡＢ，ＥＣＡＡ，ＥＣＡＢと、プロセッサ９とを含む。制御回路７は、図示しないメモリをさらに含む。制御回路７は、予めメモリに格納されたプログラムをプロセッサ９が実行するソフトウェア処理によって、上述した並列運転制御を実行することができる。あるいは、並列運転制御の一部または全部について、ソフトウェア処理に代えて、内蔵された専用の電子回路などを用いたハードウェア処理によって実現することも可能である。

　端子ＣＡＡ，ＣＡＢ，ＥＣＡＡ，ＥＣＡＢの各々は、通信ケーブル８の両端に設けられたコネクタ８１，８２を接続することが可能に構成されている。端子ＣＡＡ，ＣＡＢは、互いに接続され、かつ、プロセッサ９に接続されている。端子ＣＡＡ，ＣＡＢは、制御回路７を他のＵＰＳの制御回路７に通信接続するために用いられる。端子ＥＣＡＡ，ＥＣＡＢは、予備用の端子である。端子ＥＣＡＡ，ＥＣＡＢは互いに接続され、かつ、プロセッサ９に接続されている。終端抵抗Ｅは、通信ケーブル８の端部を終端させるために用いられる。

　ＵＰＳ１１の制御回路７とＵＰＳ１２の制御回路７とは通信ケーブル８によって接続されている。具体的には、通信ケーブル８のコネクタ８１はＵＰＳ１１の端子ＣＡＢに接続され、コネクタ８２はＵＰＳ１２の端子ＣＡＡに接続されている。ＵＰＳ１１の端子ＣＡＡは不使用のため、終端抵抗Ｅが接続されている。

　ＵＰＳ１２の制御回路７とＵＰＳ１３の制御回路７とは通信ケーブル８によって接続されている。具体的には、通信ケーブル８のコネクタ８１はＵＰＳ１２の端子ＣＡＢに接続され、コネクタ８２はＵＰＳ１３の端子ＣＡＡに接続されている。ＵＰＳ１３の端子ＣＡＢは不使用のため、終端抵抗Ｅが接続されている。図３（Ａ）に示す配線によって、ＵＰＳ１１～１３の制御回路７（プロセッサ９）は、通信ケーブル８で結合されて上述した制御装置を構成することができる。ＵＰＳ１１，１２，１３の各々において、予備用の端子ＥＣＡＡ，ＥＣＡＢは不使用となっている。

　次に、図３から図１０を用いて、ＵＰＳ１１を更新する手順を説明する。まず、大きな流れを以下に示す。

　（１）ＵＰＳ１１～１３を並列運転して負荷に給電している状態とする（初期状態）。
　（２）ＵＰＳ１１および他の１台のＵＰＳ（例えばＵＰＳ１２）を停止、解列させる。

　（３）ＵＰＳ１１，１２間の通信ケーブル８の接続を変更する。
　（４）ＵＰＳ１２を並列投入かつ起動し、ＵＰＳ１２，１３を並列運転させる。

　（５）ＵＰＳ１１にて、停止状態の既設ＵＰＳを撤去する。
　（６）ＵＰＳ１１にて、新設ＵＰＳを据え付ける。

　（７）ＵＰＳ１２を停止、解列させる。
　（８）ＵＰＳ１１～１３間の通信ケーブル８の接続を変更する。

　（９）ＵＰＳ１１，１２間に試験並列盤４０を接続し、並列試験を実施する。
　（１０）ＵＰＳ１１，１２を停止する。

　（１１）ＵＰＳ１１～１３間の通信ケーブル８の接続を変更する。
　（１２）ＵＰＳ１１，１２を並列投入かつ起動し、初期状態に戻す。

　次に、上記（２）から（１２）の各々の工程について説明する。なお、（１）の初期状態については図２に示されているため、説明を省略する。

　（２）ＵＰＳ１１，１２の停止・解列
　図３（Ｂ）および図６を参照して、ＵＰＳ１１～１３の並列運転中、更新対象のＵＰＳ１１および、２台のＵＰＳ１２，１３のうちの１台のＵＰＳ（図ではＵＰＳ１２）の運転を停止させる。具体的には、ＵＰＳ１１，１２の各々において、制御回路７はコンバータ２およびインバータ３の運転を停止させ、対応するＵＰＳを停止状態とする。

　さらに、スイッチ１１，１２をオフするとともに、並列盤２０内のスイッチ２１ｂ，２２ｂをオフすることにより、ＵＰＳ１１～１３の並列運転からＵＰＳ１１，ＵＰＳ１２を解列させる。なお、図６中に太実線で示されるように、ＵＰＳ１３は運転状態に維持されているため、ＵＰＳ１３によって負荷５０ａ～５０ｃへの給電が継続されている。

　（３）通信ケーブル８の接続変更
　次に、図３（Ｃ）に示すように、ＵＰＳ１１，１２を停止状態に維持し、ＵＰＳ１１，１２間を繋ぐ通信ケーブル８の接続を変更する。この工程は、ＵＰＳ１３の運転を確保しつつ、ＵＰＳ１１とＵＰＳ１３との通信接続を遮断するために行われる。具体的には、通信ケーブル８のコネクタ８１をＵＰＳ１１の端子ＣＡＢから引き抜くとともに、コネクタ８２をＵＰＳ１２の端子ＣＡＡから端子ＥＣＡＡに差し替える。さらに、ＵＰＳ１２の端子ＣＡＡ，ＥＣＡＢに終端抵抗Ｅを接続する。ＵＰＳ１３においては、端子ＣＡＢに終端抵抗Ｅが接続されるとともに、端子ＣＡＡには通信ケーブル８、ＵＰＳ１２の端子ＣＡＢ，ＣＡＡを介して終端抵抗Ｅが接続される。これにより、ＵＰＳ１３単体で運転を継続することができる。

　（４）ＵＰＳ１２，１３の並列運転
　次に、図３（Ｄ）および図７を参照して、ＵＰＳ１１，１２間の通信ケーブル８の接続を変更した後に、スイッチ１２，２２ｂをオンすることにより、ＵＰＳ１２をＵＰＳ１３に並列接続させる。

　さらに、ＵＰＳ１２を起動させて、運転状態のＵＰＳ１３の出力と同期するように、ＵＰＳ１２の制御回路７が電力変換器（コンバータ２およびインバータ３）を制御することにより、ＵＰＳ１２，１３を並列運転させる（図７参照）。

　（５）既設ＵＰＳの撤去
　次に、図４（Ａ）および図７を参照して、ＵＰＳ１２，１３の並列運転の実行中において、ＵＰＳ１１では、通信ケーブル８を抜き取り、既設ＵＰＳを撤去する。

　（６）新設ＵＰＳの据え付け
　次に、図４（Ｂ）を参照して、ＵＰＳ１１にて、新設ＵＰＳを据え付ける。さらに、通信ケーブル８のコネクタ８１を新設ＵＰＳの端子ＣＡＢに挿入することにより、ＵＰＳ１１，１２２間に通信ケーブル８を接続する。作業中、ＵＰＳ１２，１３は運転状態に維持されており、ＵＰＳ１２，１３によって負荷５０ａ～５０ｃへの給電が行われている。

　（７）ＵＰＳ１２の停止・解列
　次に、図４（Ｃ）および図８を参照して、ＵＰＳ１２の運転を停止させる。さらに、スイッチ１２，２２ｂをオフすることにより、ＵＰＳ１２，１３の並列回路からＵＰＳ１２を解列させる。

　（８）通信ケーブル８の接続変更
　次に、図４（Ｄ）を参照して、ＵＰＳ１１，１２間の通信ケーブル８の接続を変更するとともに、ＵＰＳ１２，１３間の通信ケーブル８の接続を変更する。この工程は、ＵＰＳ１１とＵＰＳ１２とを通信接続するとともに、ＵＰＳ１２とＵＰＳ１３との通信接続を遮断するために行われる。具体的には、ＵＰＳ１２において、通信ケーブル８のコネクタ８２の接続先を端子ＥＣＡＡから端子ＣＡＢに変更する。また、通信ケーブル８のコネクタ８１の接続先を端子ＣＡＢから端子ＥＣＡＡに変更する。これによると、ＵＰＳ１３においては、端子ＣＡＢに終端抵抗Ｅが接続されるとともに、端子ＣＡＡには通信ケーブル８、ＵＰＳ１２の端子ＥＣＡＡ，ＥＣＡＢを介して終端抵抗Ｅが接続されるため、ＵＰＳ１３単体で運転を継続することができる。また、ＵＰＳ１１およびＵＰＳ１２においては、各々の端子ＣＡＢ同士が通信ケーブル８を介して接続されたことによって、並列運転が可能な状態となる。

　（９）ＵＰＳ１１，１２の並列試験
　次に、図５（Ａ）および図９を参照して、ＵＰＳ１１の出力端子Ｔ３とＵＰＳ１２の出力端子Ｔ３との間に試験並列盤４０（リアクトル４１）を接続する。この状態でＵＰＳ１１，１２を起動させて並列試験を実施する。並列試験中、ＵＰＳ１３は運転状態に維持されており、ＵＰＳ１３によって負荷５０ａ～５０ｃへの給電が行われている。

　並列試験中、ＵＰＳ１１，１２の各々は無負荷運転を実行する。ＵＰＳ１１，１２の各々において、制御回路７は、ＵＰＳ１１，１２の出力電圧（位相および振幅）が互いに等しくなるように、対応する電力変換器を制御する。ＵＰＳ１１，１２の出力電圧が互いに等しい場合には、ＵＰＳ１１，１２の出力端子Ｔ３の間に電流が流れない。一方、ＵＰＳ１１，１２の出力電圧が異なる場合（位相および振幅の少なくとも一方が異なる場合）には、ＵＰＳ１１，１２の出力端子Ｔ３の間に電流が流れる。したがって、ＵＰＳ１１，１２の出力端子Ｔ３間に電流（横流）が流れるか否かに基づいて、ＵＰＳ１１，１２の並列運転制御が正常に行なわれているか否かを確認することができる。リアクトル４１は、並列運転中の横流を抑制する機能を有する。

　なお、並列試験は、無負荷運転に代えて、ＵＰＳ１１，１２の出力端子Ｔ３に模擬負荷を接続した状態で実施する構成としてもよい。この場合、ＵＰＳ１１の出力電流とＵＰＳ１２の出力電流とがバランスしているか否かに基づいて、ＵＰＳ１１，１２の並列運転制御が正常に行われているか否かを確認することができる。

　（１０）ＵＰＳ１１，１２の停止
　次に、図５（Ｂ）を参照して、並列運転を実行した後に、ＵＰＳ１１，１２の運転を停止させる。さらに、ＵＰＳ１１の出力端子Ｔ３およびＵＰＳ１２の出力端子Ｔ３から試験並列盤４０（リアクトル４１）を取り外す。

　（１１）通信ケーブル８の接続変更
　次に、図５（Ｃ）を参照して、ＵＰＳ１１，１２間の通信ケーブル８の接続を変更するとともに、ＵＰＳ１２，１３間の通信ケーブル８の接続を変更することにより、配線を初期状態（図３（Ａ）参照）に戻す。この工程は、ＵＰＳ１１～１３の制御回路７を通信接続するために行われる。具体的には、ＵＰＳ１２において、通信ケーブル８のコネクタ８２の接続先を端子ＥＣＡＢから端子ＣＡＡに変更する。また、通信ケーブル８のコネクタ８１の接続先を端子ＥＣＡＡから端子ＣＡＢに変更する。この配線によって、ＵＰＳ１１～１３の制御回路７（プロセッサ９）は、通信ケーブル８で結合されて再び制御装置を構成することができる。

　（１２）ＵＰＳ１１，１２の起動・並列投入
　次に、図５（Ｄ）および図１０を参照して、スイッチ１６，１７をオンするとともに、並列盤２０のスイッチ２１ｂ，２２ｂをオンすることにより、ＵＰＳ１１，１２を運転状態のＵＰＳ１３に並列接続する。さらに、ＵＰＳ１１，１２を起動させて、運転状態のＵＰＳ１３の出力と同期するように、ＵＰＳ１１，１２の制御回路７が電力変換器（コンバータ２およびインバータ３）を制御する。これにより、ＵＰＳ１１～１３は初期状態となり、ＵＰＳ１１～１３の並列運転が行われる（図１０参照）。

　なお、上述した手順によってＵＰＳ１１の更新を終えると、同じ手順を繰り返すことによって、ＵＰＳ１２，１３の各々の更新および並列試験を順次実行する。なお、ＵＰＳ１２の更新作業中はＵＰＳ１１，１３のいずれか一方を運転状態に維持し、ＵＰＳ１３の更新作業中はＵＰＳ１１，１２のいずれか一方を運転状態に維持する。これにより、すべてのＵＰＳの更新が完了するまでの間、負荷への給電を継続することが可能となる。

　以上説明したように、本実施の形態に係る並列冗長方式の無停電電源システムによれば、３台以上のＵＰＳの並列運転中に、更新対象の１台のＵＰＳおよび他の１台のＵＰＳを並列運転から解列させて、これら２台のＵＰＳの出力端子間に横流抑制用のリアクトルを接続することにより、負荷への給電を継続しながら、ＵＰＳの更新と当該２台のＵＰＳに対する並列試験とを実施することができる。したがって、負荷への給電を継続しながら、複数のＵＰＳを１台ずつ更新して並列試験を実施することができる。これによると、新設ＵＰＳのすべてを仮置きするための空きスペースの確保、および、新規の通信ケーブルの調達が不要となるため、限られたスペースおよび工事費用で無停電電源システムの更新作業を行うことが可能となる。

　また、複数の制御回路間を通信接続するための通信ケーブルを、１台のＵＰＳの更新作業中は、上記２台のＵＰＳの制御回路の間を通信接続する一方で、当該２台のＵＰＳの制御回路と他のＵＰＳの制御回路との通信を遮断するように、通信ケーブルの配線を変更することにより、他のＵＰＳによる負荷への給電と、当該２台のＵＰＳに対する並列試験とを並行して実行することが可能となる。

　＜その他の構成例＞
　上述した実施の形態では、並列試験のためにＵＰＳ１１，１２の出力端子Ｔ３間に接続されるリアクトル４１を、並列盤２０と別体の試験並列盤４０により構成する例について説明したが、以下に例示するように、リアクトル４１を並列盤２０と一体に構成してもよい。

　図１１は、第１の変更例に係る無停電電源システムの構成を示す回路ブロック図である。図１１を参照して、第１の変更例に係る無停電電源システム１００は、図１に示した無停電電源システム１００とは、試験並列盤４０および並列盤２０に代えて、並列盤２０Ａを備える点が異なる。

　並列盤２０Ａは、図１の並列盤２０に対して、リアクトル４１ａ，４１ｂと、スイッチ４２ａ，４２ｂとを追加したものである。リアクトル４１ａおよびスイッチ４２ａは、入力端子Ｔ１１と入力端子Ｔ１２との間に直列に接続される。リアクトル４１ｂおよびスイッチ４２ｂは、入力端子Ｔ１２と入力端子Ｔ１３との間に直列に接続される。リアクトル４１ａ，４１ｂおよびスイッチ４２ａ，４２ｂは「接続回路」の一実施例に対応する。スイッチ４２ａ，４２ｂは「第４のスイッチ」の一実施例に対応する。

　スイッチ４２ａは、スイッチ２１ｂ，２２ｂ，２３ｂがオンされた状態においてオフされる。スイッチ４２ａは、スイッチ２１ｂ，２２ｂがオフされ、かつ、スイッチ２３ｂがオンされた状態においてオンされる。スイッチ４２ａがオンされることによって、ＵＰＳ１１の出力端子Ｔ３とＵＰＳ１２の出力端子Ｔ３との間にリアクトル４１ａが接続されるため、ＵＰＳ１１，１２に対する並列試験を実施することができる。

　スイッチ４２ｂは、スイッチ２１ｂ，２２ｂ，２３ｂがオンされた状態においてオフされる。スイッチ４２ｂは、スイッチ２２ｂ，２３ｂがオフされ、かつ、スイッチ２１ｂがオンされた状態においてオンされる。スイッチ４２ｂがオンされることによって、ＵＰＳ１２の出力端子Ｔ３とＵＰＳ１３の出力端子Ｔ３との間にリアクトル４１ｂが接続されるため、ＵＰＳ１２，１３に対する並列試験を実施することができる。

　図１２は、第２の変更例に係る無停電電源システムの構成を示す回路ブロック図である。図１２を参照して、第２の変更例に係る無停電電源システム１００は、図１に示した無停電電源システム１００とは、試験並列盤４０および並列盤２０に代えて、並列盤２０Ｂを備える点が異なる。

　並列盤２０Ｂは、図１の並列盤２０に対して、スイッチ４３ａ、４３ｂを追加したものである。スイッチ４３ａは、リアクトル２１ａおよびスイッチ２１ｂの接続ノードと、リアクトル２２ａおよびスイッチ２２ｂの接続ノードとの間に接続される。スイッチ４３ｂは、リアクトル２２ａおよびスイッチ２２ｂの接続ノードと、リアクトル２３ａおよびスイッチ２３ｂの接続ノードとの間に接続される。リアクトル２１ａ，２２ａ，２３ａおよびスイッチ４３ａ，４３ｂは「接続回路」の一実施例に対応する。スイッチ４３ａ，４３ｂは「第４のスイッチ」の一実施例に対応する。

　スイッチ４３ａは、スイッチ２１ｂ，２２ｂ，２３ｂがオンされた状態においてオフされる。スイッチ４３ａは、スイッチ２１ｂ，２２ｂがオフされ、かつ、スイッチ２３ｂがオンされた状態においてオンされる。スイッチ４３ａがオンされることによって、ＵＰＳ１１の出力端子Ｔ３とＵＰＳ１２の出力端子Ｔ３との間にリアクトル２１ａ，２２ａが直列に接続されることになる。リアクトル２１ａ，２２ａの直列回路が横流抑制用のリアクトルとして機能するため、ＵＰＳ１１，１２に対する並列試験を実施することができる。

　スイッチ４３ｂは、スイッチ２１ｂ，２２ｂ，２３ｂがオンされた状態においてオフされる。スイッチ４３ｂは、スイッチ２２ｂ，２３ｂがオフされ、かつ、スイッチ２１ｂがオンされた状態においてオンされる。スイッチ４３ｂがオンされることによって、ＵＰＳ１２の出力端子Ｔ３とＵＰＳ１３の出力端子Ｔ３との間にリアクトル２２ａ，２３ａが直列に接続されることになる。リアクトル２２ａ，２３ａの直列回路が横流抑制用のリアクトルとして機能するため、ＵＰＳ１２，１３に対する並列試験を実施することができる。

　なお、上述した実施の形態およびその変更例では、３台のＵＰＳを備える並列冗長方式の無停電電源システムについて説明したが、本開示に係る無停電電源システムにおいて、負荷に対して並列接続されるＵＰＳの台数は３台以上であればよい。

　今回開示された実施の形態は全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。本開示の技術的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　商用交流電源、２　コンバータ、３　インバータ、５　バイパス切換回路、６　保守バイパス回路、７，２４　制御回路、８　通信ケーブル、９　プロセッサ、１１～１３　ＵＰＳ、１５～１８，２１ｂ～２３ｂ，３１～３５，４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂ　スイッチ、２０，２０Ａ，２０Ｂ　並列盤、２１ａ，２２ａ，２３ａ，４１，４１ａ，４１ｂ　リアクトル、３０　保守バイパス盤、４０　試験並列盤、５０ａ～５０ｃ　負荷、１００　無停電電源システム、Ｔ１，Ｔ１１～Ｔ１３，Ｔ２１，Ｔ２２　入力端子、Ｔ２　バッテリ端子、Ｔ３，Ｔ１４，Ｔ２３～Ｔ２５　出力端子、ＣＡＡ，ＣＡＢ，ＥＣＡＡ，ＥＣＡＢ　端子、Ｅ　終端抵抗。

Claims

　第１から第３の無停電電源装置を含む複数の無停電電源装置と、
　前記複数の無停電電源装置を負荷に対して並列に接続するための複数のスイッチとを備え、
　前記複数の無停電電源装置の各々は、
　所定周波数の交流電圧を生成する電力変換器と、
　前記電力変換器により生成された交流電圧を出力する出力端子とを含み、
　前記複数のスイッチは、
　前記第１の無停電電源装置の前記出力端子と前記負荷との間に接続される第１のスイッチと、
　前記第２の無停電電源装置の前記出力端子と前記負荷との間に接続される第２のスイッチと、
　前記第３の無停電電源装置の前記出力端子と前記負荷との間に接続される第３のスイッチとを含み、
　前記第１および第２のスイッチがオフされ、かつ、前記第３のスイッチがオンされた状態において、前記第１の無停電電源装置の前記出力端子と前記第２の無停電電源装置の前記出力端子との間にリアクトルを接続するための接続回路をさらに備える、無停電電源システム。
　前記複数のスイッチは、前記複数の無停電電源装置に接続される第１の並列盤に設けられ、
　前記接続回路は、前記リアクトルを有する第２の並列盤である、請求項１に記載の無停電電源システム。
　前記複数のスイッチおよび前記接続回路は、前記複数の無停電電源装置に接続される並列盤に設けられ、
　前記接続回路は、
　前記第１の無停電電源装置の前記出力端子に接続される第１の端子と、
　前記第２の無停電電源装置の前記出力端子に接続される第２の端子と、
　前記第１の端子と前記第２の端子との間に直列に接続される前記リアクトルおよび第４のスイッチとを含み、
　前記並列盤は、前記第１から第３のスイッチがオンされた状態において前記第４のスイッチをオフする一方で、前記第１および第２のスイッチがオフされ、かつ、前記第３のスイッチがオンされた状態において前記第４のスイッチをオンする、請求項１に記載の無停電電源システム。
　前記複数のスイッチおよび前記接続回路は、前記複数の無停電電源装置に接続される並列盤に設けられ、
　前記接続回路は、
　前記第１の無停電電源装置の前記出力端子と前記第１のスイッチとの間に接続される第１のリアクトルと、
　前記第２の無停電電源装置の前記出力端子と前記第２のスイッチとの間に接続される第２のリアクトルと、
　前記第１のリアクトルおよび前記第１のスイッチの接続ノードと、前記第２のリアクトルおよび前記第２のスイッチの接続ノードとの間に接続される第４のスイッチとを含み、
　前記並列盤は、前記第１から第３のスイッチがオンされた状態において前記第４のスイッチをオフする一方で、前記第１および第２のスイッチがオフされ、かつ、前記第３のスイッチがオンされた状態において前記第４のスイッチをオンする、請求項１に記載の無停電電源システム。
　前記第１から第３の無停電電源装置は、対応する電力変換器を制御するための第１から第３の制御回路をそれぞれ含み、
　前記第１および第２のスイッチがオフされ、前記第３のスイッチがオンされ、かつ、前記第１の無停電電源装置の前記出力端子と前記第２の無停電電源装置の前記出力端子との間に前記リアクトルが接続された状態において、
　前記第３の制御回路は、前記負荷に供給する交流電圧を生成するように、対応する前記電力変換器を制御し、
　前記第１および第２の制御回路の各々は、互いに等しい交流電圧を前記出力端子に出力するように、対応する前記電力変換器を制御する、請求項１から４のいずれか１項に記載の無停電電源システム。
　無停電電源システムの更新方法であって、
　前記無停電電源システムは、
　各々が出力端子を有する第１から第３の無停電電源装置と、
　前記第１から第３の無停電電源装置の出力端子を負荷にそれぞれ接続するための第１から第３のスイッチとを含み、
　前記第１から第３の無停電電源装置の各々は、電力変換器を含み、前記電力変換器により生成された所定周波数の交流電圧を前記出力端子に出力するように構成され、
　前記第１から第３のスイッチがオンした状態で前記第１から第３の無停電電源装置が並列運転している場合において、前記第１および第２の無停電電源装置の運転を停止し、かつ、前記第１および第２のスイッチをオフするステップと、
　前記第１の無停電電源装置において、既設の無停電電源装置を新設の無停電電源装置に更新するステップと、
　更新された前記第１の無停電電源装置の前記出力端子と、前記第２の無停電電源装置の前記出力端子との間にリアクトルを接続するステップと、
　互いに等しい交流電圧を前記出力端子に出力するように前記第１および第２の無停電電源装置の各々の前記電力変換器を制御することにより、前記第１および第２の無停電電源装置の並列試験を実施するステップと、
　前記並列試験の実施後に、前記第１および第２の無停電電源装置の運転を停止し、前記第１および第２の無停電電源装置から前記リアクトルを取り外すステップと、
　前記第１および第２のスイッチをオンし、前記第１および第２の無停電電源装置を起動させることにより、前記第１から第３の無停電電源装置を並列運転させるステップとを備える、無停電電源システムの更新方法。
　前記更新するステップは、前記第２のスイッチをオンし、前記第２の無停電電源装置を起動させることにより、前記第２および第３の無停電電源装置を並列運転させるステップを含み、
　前記リアクトルを接続するステップは、前記第２の無停電電源装置の運転を停止し、前記第２のスイッチをオフした状態において、前記第１の無停電電源装置の前記出力端子と前記第２の無停電電源装置の前記出力端子との間に前記リアクトルを接続するステップを含む、請求項６に記載の無停電電源システムの更新方法。
　前記第１から第３の無停電電源装置は、対応する前記電力変換器を制御するための第１から第３の制御回路をそれぞれ含み、
　前記無停電電源システムは、
　前記第１の制御回路と前記第２の制御回路とを通信接続するための第１の通信ケーブルと、
　前記第２の制御回路と前記第３の制御回路とを通信接続するための第２の通信ケーブルとをさらに含み、
　前記第１および第２のスイッチをオフするステップは、前記第１の通信ケーブルを前記第１および第２の制御回路から取り外すステップを含み、
　前記更新するステップは、前記第１の通信ケーブルを、更新された前記第１の無停電電源装置の前記第１の制御回路および前記第２の制御回路に接続するとともに、前記第２の通信ケーブルを前記第２の制御回路から取り外すステップを含み、
　前記リアクトルを取り外すステップは、前記第２の通信ケーブルを前記第２の制御回路に再接続するステップを含む、請求項６または７に記載の無停電電源システムの更新方法。