JP2001028846A - Uninterruptible power supply device - Google Patents
Uninterruptible power supply deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、変換装置、エネ
ルギー蓄積装置（例えば蓄電池）及びスイッチを組み合
わせることによって、交流入力の停電や電圧及び周波数
の異常に際し、負荷電力の連続性を確保することができ
る無停電電源装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combination of a converter, an energy storage device (for example, a storage battery), and a switch to ensure continuity of load power in the event of an AC input power failure or abnormal voltage and frequency. The present invention relates to a possible uninterruptible power supply.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図７は例えば従来から一般に用いられて
いる常時商用給電方式の無停電電源装置を示すブロック
構成図である。図において、３１は交流入力電源、３２
は電力の交流から直流への変換と直流から交流に変換す
るための変換器、３３は変換器３２の出力を開閉するス
イッチ、３４は交流入力を開閉するスイッチ、３５はエ
ネルギーを蓄積する蓄電池、３６は数ｍｓ程度の停電、
周波数変動、１０％程度の電圧変動が許される負荷機器
である。通常、交流入力電源３１より負荷機器３６へ電
力をスイッチ３４を通して供給している。また、蓄電池
３５はスイッチ３３から、変換器３２を通し充電されて
いる。停電や１０％以上の電圧変動が起きると、スイッ
チ３４を開放した後、蓄電池３５の直流エネルギーを変
換器３２で交流に変換し、負荷機器３６へ電力を供給す
る。2. Description of the Related Art FIG. 7 is a block diagram showing, for example, an uninterruptible power supply of the always commercial power supply system conventionally used in general. In the figure, 31 is an AC input power supply, 32
Is a converter for converting power from AC to DC and from DC to AC, 33 is a switch for opening and closing the output of the converter 32, 34 is a switch for opening and closing the AC input, 35 is a storage battery for storing energy, 36 is a power failure of about several ms,
This is a load device that allows a frequency fluctuation of about 10%. Normally, electric power is supplied from the AC input power supply 31 to the load device 36 through the switch 34. The storage battery 35 is charged from the switch 33 through the converter 32. When a power failure or a voltage fluctuation of 10% or more occurs, the switch 34 is opened, and the DC energy of the storage battery 35 is converted into AC by the converter 32 to supply power to the load device 36.
【０００３】次に、数ｍｓ程度の停電、周波数変動が許
されない負荷機器の場合は、常時インバータ給電方式が
用いられ、図８にそのブロック構成図を示す。図におい
て、３１は交流入力電源、３７は交流入力を開閉するス
イッチ、３８は変換器出力を開閉するスイッチ、３９は
電力を交流から直流へ変換するための変換器、４０は電
力を直流から交流に変換するための変換器、４１は負荷
機器を商用給電させるためのスイッチ、４２はエネルギ
ーを蓄積する蓄電池、４３は数ｍｓ程度の停電、周波数
変動が許されない負荷機器である。[0003] Next, in the case of a load device in which a power failure and a frequency fluctuation of about several ms are not allowed, an inverter power supply system is always used, and FIG. In the figure, 31 is an AC input power supply, 37 is a switch for opening and closing an AC input, 38 is a switch for opening and closing a converter output, 39 is a converter for converting power from AC to DC, and 40 is a power for converting DC to AC. , A switch 41 for commercial power supply to the load device, a storage battery 42 for storing energy, and a load device 43 that does not allow a power failure and frequency fluctuation of about several ms.
【０００４】通常、交流入力電源３１よりスイッチ３７
を通し、変換器３９で直流に変換し、蓄電池４２を充電
すると共に、変換器４０に直流電力を送り、変換器４０
によって安定した交流電力に変換し、スイッチ３８を介
して負荷機器４３に電力を供給する。停電や１０％以上
の電圧変動が起きると、変換器３９は自動的に停止し、
蓄電池４２の直流エネルギーを使って、変換器４０は連
続的に安定した交流電力を負荷機器４３に供給する。変
換器４０が故障したり、過負荷状態になったときは、ス
イッチ４１を閉じた後スイッチ３８を開放し、負荷機器
４３へ交流電力供給を継続する。Usually, a switch 37 is supplied from an AC input power supply 31.
, The DC power is converted by the converter 39, the storage battery 42 is charged, and the DC power is sent to the converter 40.
To stable AC power, and supplies power to the load device 43 via the switch 38. If a power failure or voltage fluctuation of 10% or more occurs, the converter 39 automatically stops,
Using the DC energy of the storage battery 42, the converter 40 continuously supplies stable AC power to the load device 43. When the converter 40 breaks down or becomes overloaded, the switch 38 is opened after the switch 41 is closed, and the AC power supply to the load device 43 is continued.
【０００５】さらに、数ｍｓ程度の停電、周波数変動が
許されないで、且つ一つの変換器の故障でも安定したイ
ンバータ給電を必要とする重要負荷機器の場合は、常時
インバータ給電並列冗長運転方式が用いられ、図９にそ
のブロック構成図を示す。図において、３１は交流入力
電源、４４ａ，４４ｂは図８に示されたものと同様にス
イッチ３７ａ，３７ｂ等から構成される電源ユニット、
４５は電源ユニット４４ａ，４４ｂ側の交流出力を開閉
するためのスイッチ、４６は安定した電力供給を要求さ
れる重要負荷機器である。Further, in the case of an important load device which cannot tolerate a power failure or frequency fluctuation of about several ms and requires a stable inverter power supply even if one converter fails, the always-inverter-powered parallel redundant operation system is used. FIG. 9 is a block diagram showing the configuration. In the figure, 31 is an AC input power supply, 44a and 44b are power supply units composed of switches 37a and 37b and the like as shown in FIG.
Reference numeral 45 denotes a switch for opening and closing the AC output of the power supply units 44a and 44b, and reference numeral 46 denotes an important load device required to supply a stable power.
【０００６】通常、図８の場合と同様に、交流入力電源
３１より負荷機器４６に安定した電力を供給する。この
時、２つの電源ユニット４４ａ，４４ｂは、負荷は５０
％ずつ分担して並列運転している。また、停電や１０％
以上の電圧変動が起きた時の動作は図８の場合と同様で
あるが、一つの変換器４０ａ又は４０ｂが故障した場合
は、故障した電源ユニット側のスイッチ３８ａ又は３８
ｂを開放し、一方の電源ユニットは１００％の負荷を分
担しインバータで負荷への電力給電を継続する。Normally, as in the case of FIG. 8, stable power is supplied from the AC input power supply 31 to the load equipment 46. At this time, the two power supply units 44a and 44b
They are operating in parallel with the sharing of%. In addition, blackout and 10%
The operation when the above voltage fluctuation occurs is the same as that in the case of FIG. 8, but when one converter 40a or 40b fails, the switch 38a or 38
b, one power supply unit shares 100% of the load, and the inverter continues to supply power to the load.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】従来の無停電電源装置
は以上のように構成されているので、入力電源状態や負
荷機器の要求仕様が詳細に把握できない重要機器につい
ては、一番安定に電力を供給できる図９に示す常時イン
バータ給電並列冗長運転方式にしていたため、電源ユニ
ットの容量が大きく、高価で変換効率が悪く、重要でな
い負荷と重要な負荷の停電補償時間も同一となってい
た。また、予め入力電源状態や負荷機器の要求仕様を把
握し、安価で小形の図７又は図８に示す無停電電源装置
を採用した後、入力電源状態や負荷機器の要求仕様が変
わったり、停電中に変換器の故障が起こったため、図９
に示す安定なシステムに変更しようとしても容易に変更
ができなかった。Since the conventional uninterruptible power supply is configured as described above, the most stable power supply for important equipment for which the input power state and the required specifications of the load equipment cannot be grasped in detail. The power supply unit has a large capacity, is expensive, has low conversion efficiency, and has the same power failure compensation time for an unimportant load and an important load because the power supply unit has a parallel redundant operation mode shown in FIG. In addition, the input power state and the required specifications of the load devices are grasped in advance, and after adopting an inexpensive and compact uninterruptible power supply device shown in FIG. 7 or FIG. Fig. 9
It was not easy to change to a stable system as shown in Figure 1.
【０００８】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたものであり、フィールドにおいて入力電源
状態や負荷機器の要求仕様が変わってもフレキシブルに
システム変更ができ、負荷機器の電源仕様や重要度に応
じて負荷機器を分けることにより、高効率で信頼性の高
い電源システムを安価に構成することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the system can be flexibly changed even if the input power state or the required specification of the load device changes in the field. It is an object of the present invention to configure a highly efficient and highly reliable power supply system at a low cost by dividing load devices according to importance.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る無停電電源装置は、交流入力電源から各電源ユニット
を介して複数の性質の異なる負荷機器へ電力を供給する
ものであって、各電源ユニットは交流入力電源から直接
各負荷機器へ電力を供給する手段と、電力を充電する手
段とを有し、各電源ユニット間の直流母線と交流出力母
線を開閉スイッチを介して共通にしたものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided an uninterruptible power supply for supplying electric power from an AC input power supply to a plurality of load devices having different properties through each power supply unit. Each power supply unit has a means for directly supplying power to each load device from an AC input power supply and a means for charging power, and a DC bus and an AC output bus between each power supply unit are shared via an open / close switch. Things.
【００１０】この発明の請求項２に係る無停電電源装置
は、各電源ユニットにおける停電検出回路の感度を変え
ることにより、更に各負荷機器の容量の大小により運転
モードを自動的に変更するものである。An uninterruptible power supply according to a second aspect of the present invention automatically changes an operation mode by changing the sensitivity of a power failure detection circuit in each power supply unit and further according to the size of each load device. is there.
【００１１】この発明の請求項３に係る無停電電源装置
は、停電時における各負荷機器への給電時間を設定する
停電補償時間演算回路を設けたものである。An uninterruptible power supply according to a third aspect of the present invention is provided with a power failure compensation time calculation circuit for setting a power supply time to each load device at the time of a power failure.
【００１２】この発明の請求項４に係る無停電電源装置
は、一個の共通蓄電池を直流母線に設けたものである。An uninterruptible power supply according to a fourth aspect of the present invention includes one common storage battery provided on a DC bus.
【００１３】この発明の請求項５に係る無停電電源装置
は、単相及び３相の交流入力電源から各電源ユニットを
介して単相負荷機器及び３相負荷機器へ電力を供給する
ものであって、各電源ユニットは、交流入力電源から直
接各負荷機器へ電力を供給する手段と、電力を充電する
手段とを有し、各電源ユニット間の直流母線を開閉スイ
ッチを介して共通にすると共に、単相同士及び３相同士
の交流出力母線を開閉スイッチを介して共通にしたもの
である。An uninterruptible power supply according to claim 5 of the present invention supplies power from single-phase and three-phase AC input power to single-phase load equipment and three-phase load equipment via each power supply unit. Each power supply unit has means for directly supplying power from the AC input power supply to each load device, and means for charging power, and shares a DC bus between the power supply units via an open / close switch. , And the AC output buses of the single-phase and the three-phase are shared by an open / close switch.
【００１４】この発明の請求項６に係る無停電電源装置
は、電圧の異なる複数の交流入力電源から各電源ユニッ
トを介して供給電圧に対応する各負荷機器へ電力を供給
するものであって、各電源ユニットは、交流入力電源か
ら直接各負荷機器へ電力を供給する手段と、電力を充電
する手段とを有し、各電源ユニット間の直流母線を開閉
スイッチを介して共通にすると共に、各電源ユニット間
の交流出力母線を開閉スイッチ及び変圧器を介して共通
にしたものである。An uninterruptible power supply according to a sixth aspect of the present invention supplies power from a plurality of AC input power supplies having different voltages to respective load devices corresponding to supply voltages via respective power supply units. Each power supply unit has means for directly supplying power from the AC input power supply to each load device, and means for charging power, while sharing a DC bus between the power supply units via an open / close switch. The AC output bus between the power supply units is made common via an on / off switch and a transformer.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
一実施形態を図に基づいて説明する。図１はこの発明の
実施の形態１による無停電電源装置を示すブロック構成
図であり、図において、１は交流入力電源、２ａ，２ｄ
は数ｍｓの瞬断と周波数変動が許される負荷機器、２
ｂ，２ｃは数ｍｓの瞬断と周波数変動が許されず、且つ
信頼性のある電力供給を要求される負荷機器、３ａ〜３
ｄは各電源ユニット、４ａ〜４ｄは電力を交流から直流
へ変換すると共に、直流から交流に変換するための変換
器、５ａ〜５ｄは変換器４ａ〜４ｄの出力を開閉するス
イッチ、６ａ〜６ｄは直流入力を開閉するスイッチ、７
ａ〜７ｄは各電源ユニット３ａ〜３ｄ間で直流母線を開
閉するスイッチ、８ａ〜８ｄは蓄電池、９ａ〜９ｄは各
電源ユニット３ａ〜３ｄ間で交流出力母線を開閉するス
イッチ、１０ａ〜１０ｄは負荷機器を商用させるための
交流入力スイッチ、１１ａ〜１１ｄは停電検出回路であ
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an uninterruptible power supply according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes an AC input power supply, 2a and 2d.
Is a load device capable of instantaneous interruption of several ms and frequency fluctuation, 2
b, 2c are load devices which are not allowed to have instantaneous interruption and frequency fluctuation of several ms and are required to supply reliable power.
d is a power supply unit, 4a to 4d are converters for converting power from AC to DC, and DC to AC, 5a to 5d are switches for opening and closing the outputs of the converters 4a to 4d, 6a to 6d Is a switch that opens and closes the DC input, 7
a to 7d are switches for opening and closing a DC bus between the power supply units 3a to 3d, 8a to 8d are storage batteries, 9a to 9d are switches for opening and closing an AC output bus between the power supply units 3a to 3d, and 10a to 10d are loads. AC input switches for commercializing the devices, and 11a to 11d are power failure detection circuits.
【００１６】次に動作について説明する。選択可能なシ
ステムの運転モードは、高効率な運転モードＸ、出力電
圧が安定な運転モードＹ、高信頼の電源供給可能な電源
の運転モードＺと、それぞれに対して高負荷（過負荷）
時の運転モードの６種類の運転モードを選択できるもの
とする。運転モードＸを選択したときは、通常交流入力
電源１より、負荷機器２ａ〜２ｄへ電力を各電源ユニッ
ト３ａ〜３ｄのスイッチ１０ａ〜１０ｄを通して供給し
ている。また、このとき蓄電池８ａ〜８ｄはスイッチ５
ａ〜５ｄから、変換器４ａ〜４ｄを通し充電されてい
る。この時、各電源ユニット３ａ〜３ｄを接続するスイ
ッチ７ａ〜７ｄ、９ａ〜９ｄは開放しておく。Next, the operation will be described. The operation modes of the selectable system include a high-efficiency operation mode X, an operation mode Y in which the output voltage is stable, and an operation mode Z of a power supply capable of supplying a reliable power, and a high load (overload) for each of them.
It is assumed that six types of operation modes of the time can be selected. When the operation mode X is selected, the power is normally supplied from the AC input power supply 1 to the load devices 2a to 2d through the switches 10a to 10d of the power supply units 3a to 3d. At this time, the storage batteries 8a to 8d
From a to 5d, the battery is charged through converters 4a to 4d. At this time, the switches 7a to 7d and 9a to 9d connecting the power supply units 3a to 3d are opened.
【００１７】停電や１０％以上の電圧変動が起きると、
スイッチ１０ａ〜１０ｄを開放した後、蓄電池８ａ〜８
ｄの直流エネルギーを変換器４ａ〜４ｄで交流に変換
し、負荷機器２ａ〜２ｄへ電力が供給される。通常運転
時、電源ユニット３ａ〜３ｄの変換器４ａ〜４ｄのいず
れかが故障した場合は、故障の電源ユニット３の直流入
力スイッチ６及び変換出力スイッチ５を開放し、各電源
ユニット３のスイッチ７ａ〜７ｄを閉じ、故障の電源ユ
ニット３の蓄電池を他の電源ユニットから充電する。ま
た、停電時に備えて、故障の電源ユニット３の負荷機器
２へ供給できるように、スイッチ７を閉じておく。停電
時は、停電補償時間内においては４台の蓄電池８から３
台の変換器４にて故障電源ユニットに接続されている負
荷機器を含めて、全ての負荷機器２ａ〜２ｄの電力を供
給する。この場合、停電補償時間内において、変換器４
は３０％程度の過負荷状態となる。When a power failure or a voltage fluctuation of 10% or more occurs,
After opening the switches 10a to 10d, the storage batteries 8a to 8d
d is converted into AC by the converters 4a to 4d, and power is supplied to the load devices 2a to 2d. During normal operation, when any of the converters 4a to 4d of the power supply units 3a to 3d fails, the DC input switch 6 and the conversion output switch 5 of the failed power supply unit 3 are opened, and the switch 7a of each power supply unit 3 is opened. 7d is closed, and the storage battery of the failed power supply unit 3 is charged from another power supply unit. In addition, the switch 7 is closed so that the power supply unit 3 of the faulty power supply unit 3 can be supplied to the load equipment 2 in case of a power failure. During a power outage, three storage batteries 8 to 3 during the power outage compensation time
The converters 4 supply power to all the load devices 2a to 2d, including the load devices connected to the failed power supply unit. In this case, converter 4
Is overloaded by about 30%.
【００１８】次に一つの負荷機器２に過負荷が発生した
場合は、過渡的には変換器４を充電状態から放電状態に
して、スイッチ５を通して不足する電力の分を蓄電池を
使って補うことができる。また、他の負荷機器２の使用
量が少ない時は、交流出力母線に接続されるスイッチ９
を閉じ、不足分を他の電源ユニット３のスイッチ１０を
介して供給する。Next, when one load device 2 is overloaded, the converter 4 is transiently changed from a charged state to a discharged state, and the shortage of electric power is compensated for by using a storage battery through the switch 5. Can be. When the load of the other load equipment 2 is small, the switch 9 connected to the AC output bus is used.
Is closed, and the shortage is supplied via the switch 10 of another power supply unit 3.
【００１９】次に出力電圧が安定な運転モードＹを選択
したときの動作について説明する。この場合、負荷機器
２ａ，２ｄは数ｍｓ程度の停電、周波数変動が許される
負荷、負荷機器２ｂ，２ｃは数ｍｓ程度の停電、周波数
変動が許されない負荷とする。通常負荷機器２ａ，２ｄ
は、交流入力電源１より、電源ユニット３ａ，３ｄのス
イッチ１０ａ，１０ｄを通して電力が供給されている。
この電源ユニット３ａ，３ｄの変換器４ａ，４ｄは、蓄
電池８ａ，８ｄを充電すると同時に、直流母線スイッチ
６ｂ，６ｃ，７ｂ，７ｃを通して負荷機器２ｂ，２ｃに
接続されている電源ユニット３ｂ，３ｃの変換器４ｂ，
４ｃへ電力を供給する。Next, the operation when the operation mode Y in which the output voltage is stable is selected will be described. In this case, the load devices 2a and 2d are assumed to be loads that allow power failure and frequency fluctuation of about several ms, and the load devices 2b and 2c are assumed to be loads that do not allow power failure and frequency variation of about several ms. Normal load equipment 2a, 2d
Is supplied with power from the AC input power supply 1 through the switches 10a and 10d of the power supply units 3a and 3d.
The converters 4a and 4d of the power supply units 3a and 3d charge the storage batteries 8a and 8d, and at the same time, connect the power supply units 3b and 3c connected to the load devices 2b and 2c through the DC bus switches 6b, 6c, 7b and 7c. Converter 4b,
4c.
【００２０】また、この電源ユニット３ｂ，３ｃは、交
流入力スイッチ１０ｂ，１０ｃは開放しておく。これに
より、負荷機器２ｂ，２ｃは変換器４ｂ，４ｃから定電
圧、定周波数に保たれた電力が供給される。更に、万
一、電源ユニット３ｂの変換器４ｂが故障したときは、
スイッチ５ｂを開放し、スイッチ１０ｂを閉じ商用給電
する。このことは電源ユニット３ｃも同様である。又、
負荷機器２ａに接続されている変換器４ａが故障した場
合は、負荷機器２ａへは電源供給継続するが、負荷機器
２ｂに接続されている電源ユニット３ｂの変換器４ｂへ
直流電力供給できないため、スイッチ６ａを開放し、各
電源ユニット３にある蓄電池８ａ〜８ｄから電源ユニッ
ト３ｂ又は３ｃの変換器４ｂ又は４ｃへ電力を供給す
る。この時、蓄電池容量が通常の４倍有るため、放電補
償時間は４倍以上となり、変換器４ａをこの間に交換す
ることができる。このことは変換器４ｄも同様である。
負荷機器２ｂ又は２ｃが過負荷になった場合は、出力ス
イッチ９ｂを閉じ、２つの変換器４ｂ，４ｃから過負荷
の負荷機器２ｂ又は２ｃへ供給する。In the power supply units 3b and 3c, the AC input switches 10b and 10c are open. As a result, the load devices 2b and 2c are supplied with power maintained at a constant voltage and a constant frequency from the converters 4b and 4c. Furthermore, should the converter 4b of the power supply unit 3b fail,
The switch 5b is opened and the switch 10b is closed to supply commercial power. This is the same for the power supply unit 3c. or,
When the converter 4a connected to the load device 2a fails, the power supply to the load device 2a is continued, but DC power cannot be supplied to the converter 4b of the power supply unit 3b connected to the load device 2b. The switch 6a is opened to supply power from the storage batteries 8a to 8d in each power supply unit 3 to the converter 4b or 4c of the power supply unit 3b or 3c. At this time, since the storage battery capacity is four times the normal capacity, the discharge compensation time is four times or more, and the converter 4a can be replaced during this time. This is the same for the converter 4d.
When the load device 2b or 2c is overloaded, the output switch 9b is closed and the two converters 4b and 4c supply the overloaded load device 2b or 2c.
【００２１】次に、高信頼の電源供給可能な電源の運転
モードＺを選択したときの動作について説明する。この
場合、負荷機器２ａ，２ｄは数ｍｓ程度の停電、周波数
変動が許される負荷であり、負荷機器２ｂ，２ｃは、高
信頼の電源を要求される負荷とする。通常、負荷機器２
ａは交流入力電源１より、電源ユニット３ａのスイッチ
１０ａを通して電力が供給されている。この電源ユニッ
ト３ａの変換器４ａは、蓄電池８ａを充電すると同時
に、直流母線スイッチ６ｂ，７ｂを通して、電源ユニッ
ト３ｂの変換器４ｂへ電力を供給する。このことは負荷
機器２ｄも同様である。Next, the operation when the operation mode Z of the power supply which can supply the power with high reliability is selected will be described. In this case, the load devices 2a and 2d are loads that can undergo a power failure and frequency fluctuation of about several ms, and the load devices 2b and 2c are loads that require a highly reliable power supply. Normally, load equipment 2
The power a is supplied from the AC input power supply 1 through the switch 10a of the power supply unit 3a. The converter 4a of the power supply unit 3a supplies power to the converter 4b of the power supply unit 3b through the DC bus switches 6b and 7b while charging the storage battery 8a. This is the same for the load device 2d.
【００２２】また、この電源ユニット３ｂ及び３ｃは、
交流入力スイッチ１０ｂ及び１０ｃは開放し、負荷機器
２ｂ及び２ｃに繋がる交流母線スイッチ９ｂは閉じて、
変換器４ｂと４ｃは並列運転する。二つの負荷機器２
ｂ，２ｃは、合計で電源ユニット一台分の負荷容量とす
る。給電の負荷機器２ａに接続されている変換器４ａが
故障した場合は、スイッチ５ａを開放し、負荷機器２ａ
はそのままスイッチ１０ａを通して電源供給継続する。
負荷機器２ｂ，２ｃに繋がる変換器４ｂ及び４ｃへは、
もう一台の変換器４ｄで直流電力を供給する。The power supply units 3b and 3c are
The AC input switches 10b and 10c are opened, the AC bus switch 9b connected to the load devices 2b and 2c is closed,
Converters 4b and 4c operate in parallel. Two load devices 2
b and 2c are the load capacity of one power supply unit in total. When the converter 4a connected to the load device 2a for feeding power fails, the switch 5a is opened and the load device 2a is opened.
Continues power supply through the switch 10a.
To the converters 4b and 4c connected to the load devices 2b and 2c,
DC power is supplied by another converter 4d.
【００２３】更に停電が発生した場合は、電源ユニット
の変換器４ａから負荷機器２ａへ電力供給できないた
め、スイッチ１０ａを開放後、スイッチ９ａを閉じ、変
換器４ｂ及び４ｃから電力を供給する。変換器４ｄの故
障の場合もスイッチ９ｃを使って同様にできる。以上の
ように、この発明によれば入力電源状況や負荷の仕様に
より、電源のシステム変更が容易にでき、変換器１台が
故障しているときの停電や過負荷状態の時も、負荷停止
することなく電源供給することができる。Further, when a power failure occurs, since power cannot be supplied from the converter 4a of the power supply unit to the load device 2a, the switch 9a is opened, the switch 9a is closed, and power is supplied from the converters 4b and 4c. In the case of failure of the converter 4d, the same can be done using the switch 9c. As described above, according to the present invention, the power supply system can be easily changed according to the input power supply condition and the load specifications, and the load can be stopped even in the event of a power failure or overload when one converter fails. The power can be supplied without performing.
【００２４】実施の形態２．図２はこの発明の実施の形
態２による無停電電源装置を示すブロック構成図であ
り、図において、１２ａ及び１２ｄは出力スイッチであ
る。上記実施の形態１では、手動で入力電源状況や負荷
の仕様に応じて運転モードを選択したが、図２に示す負
荷機器２ｂ，２ｃにおいて、通常は高効率な運転モード
Ｘで運転し、電圧変動や周波数変動が大きく、停電も頻
繁に起きるときは、運転モードＹに変更する。この時、
電源ユニット３ａ及び３ｄの停電検出回路１１ｂ，１１
ｃの感度を鈍く（電圧変動や周波数変動レベルの幅を広
げる）しておき、電源ユニット３ｂ及び３ｃの停電検出
に関しては敏感にしておくことにより、自動的に運転モ
ードＹになる。さらに、負荷機器２ｂと２ｃの負荷が軽
く、容量合計が電源ユニット１台分以下の時は、交流出
力母線スイッチ９ｂを閉じ、並列冗長運転することによ
り運転モードＺに自動的に移行する。Embodiment 2 FIG. FIG. 2 is a block diagram showing an uninterruptible power supply according to Embodiment 2 of the present invention. In the drawing, reference numerals 12a and 12d denote output switches. In the first embodiment, the operation mode is manually selected according to the input power supply status and the load specification. However, the load devices 2b and 2c shown in FIG. If the fluctuations and frequency fluctuations are large and power failures occur frequently, the operation mode is changed to Y. At this time,
Power failure detection circuits 11b, 11 of power supply units 3a and 3d
The operation mode Y is automatically set by setting the sensitivity of c to be low (to widen the range of the voltage fluctuation and the frequency fluctuation) and making the power supply units 3b and 3c sensitive to the power failure detection. Further, when the loads on the load devices 2b and 2c are light and the total capacity is less than one power supply unit, the AC output bus switch 9b is closed and the operation is automatically shifted to the operation mode Z by performing the parallel redundant operation.
【００２５】また、変換器が１台故障し、且つ停電が発
生した場合、負荷機器２ａ又は２ｄへ給電しない選択を
することにより、負荷機器２ｂと２ｃの負荷容量が電源
ユニット２台分であっても、交流出力母線スイッチ９
ｂ，１２ａ又は１２ｄを閉じ、並列非冗長運転し運転モ
ードＺに自動的に移行する。この時、変換器４ｂ又は変
換器４ｃが故障した場合、変換器１台で数サイクル２０
０％程度の過負荷運転をし、その間変換器４ａ又は変換
器４ｄは出力スイッチ５ａまたは５ｄを開放し、出力ス
イッチ１２ａ又は１２ｄを投入して並列運転することに
より、負荷機器２ｂ及び負荷機器２ｃへ給電を継続す
る。以上により最適な運転モードを自動選択し、高効率
で高信頼な負荷給電をすることができる。When one converter fails and a power failure occurs, by selecting not to supply power to the load devices 2a or 2d, the load capacity of the load devices 2b and 2c is equivalent to that of two power supply units. Even AC output bus switch 9
b, 12a or 12d is closed, the operation is performed in the parallel non-redundant mode, and the mode automatically shifts to the operation mode Z. At this time, if the converter 4b or the converter 4c breaks down, one converter takes several cycles 20
Overload operation of about 0% is performed, during which the converter 4a or converter 4d opens the output switch 5a or 5d, and turns on the output switch 12a or 12d to perform parallel operation, whereby the load device 2b and the load device 2c are operated. Continue supplying power to As described above, the optimum operation mode is automatically selected, and the load power can be supplied with high efficiency and high reliability.
【００２６】実施の形態３．図３はこの発明の実施の形
態３による無停電電源装置を示すブロック構成図であ
り、図において、１３は停電補償時間演算回路、１４ａ
〜１４ｄは直流電流センサである。上記実施の形態１で
は、停電時の蓄電池運転補償時間は、直流母線スイッチ
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを開放していれば、各電源ユニ
ット３ａ〜３ｄ毎に負荷機器２ａ〜２ｄの使用電力に応
じて決まり、閉じていれば、全て同じ時間となる。これ
を図３に示すように、停電補償時間演算回路１３を設け
て、予め４つの負荷から停電時短時間で給電を停止する
負荷と長時間運転する負荷並びに短時間で給電を停止す
る負荷は、その時間を設定しておく。Embodiment 3 FIG. FIG. 3 is a block diagram showing an uninterruptible power supply according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG.
-14d are direct current sensors. In the first embodiment, the storage battery operation compensation time at the time of a power failure is determined by the power used by the load devices 2a to 2d for each of the power supply units 3a to 3d if the DC bus switches 7a, 7b, 7c, and 7d are opened. It is determined accordingly, and if they are closed, they all have the same time. As shown in FIG. 3, a power failure compensation time calculation circuit 13 is provided, and a load that stops power supply in a short time during a power failure, a load that operates for a long time, and a load that stops power supply in a short time are provided from four loads in advance. Set the time.
【００２７】長時間運転する負荷は必要な負荷電力（残
りの蓄電池エネルギー）から自動的に停電補償時間を算
出する。各負荷に必要な電力は、短時間だけ変換器４
ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄからの負荷供給に切換えて、その
時の必要な電流を直流電流センサ１４ａ，１４ｂ，１４
ｃ，１４ｄから演算する。以上のようにして、長時間停
電補償必要な負荷のみ選択して給電できるので、蓄電池
を小型化できたり、予め各負荷の停電補償時間が把握で
きるので、停電時の負荷機器の運用管理を容易にするこ
とができる。A load that operates for a long time automatically calculates a power failure compensation time from necessary load power (remaining battery energy). The power required for each load is only
a, 4b, 4c, and 4d, and switches the current required at that time to the DC current sensors 14a, 14b, and 14d.
Calculate from c and 14d. As described above, only the loads that require long-term power failure compensation can be selected to supply power, so the storage battery can be downsized and the power failure compensation time for each load can be grasped in advance, facilitating the operation management of load devices during a power failure. Can be
【００２８】実施の形態４．図４はこの発明の実施の形
態４による無停電電源装置を示すブロック構成図であ
る。上記実施の形態１では、蓄電池を各電源ユニット毎
に設けた例を示したが、停電補償時間と負荷機器容量の
合計から算出された蓄電池容量を有する共通蓄電池８を
一括で直流母線に設けてもよく、各電源ユニットの小型
化が図れると共に保守を容易にすることができる。Embodiment 4 FIG. 4 is a block diagram showing an uninterruptible power supply according to Embodiment 4 of the present invention. In the first embodiment, an example in which a storage battery is provided for each power supply unit has been described. However, a common storage battery 8 having a storage battery capacity calculated from the total of the power failure compensation time and the load device capacity is provided collectively on the DC bus. The size of each power supply unit can be reduced, and maintenance can be facilitated.
【００２９】実施の形態５．図５はこの発明の実施の形
態５による無停電電源装置を示すブロック構成図であ
り、図において、１５は単相交流電源、１６は３相交流
電源、１７ａ，１７ｄは３相負荷機器、１８ｂ，１８ｃ
は単相負荷機器である。上記実施の形態では、同一相数
の交流電源と負荷機器の場合を示したが、４つの内２つ
の電源ユニットと負荷機器は３相用であり、残りの２つ
は単相用として構成しても良い。例えば図５に示すよう
に、電源ユニット３ａと３ｄは３相入力、電源ユニット
３ｂと３ｃは単相入力とし、更に負荷機器１７ａと１７
ｄは３相負荷、負荷機器１８ｂと１８ｃは単相負荷とす
るのである。また、電源ユニット３ａと３ｄは交流出力
母線を共通にすると共に、電源ユニット３ｂと３ｃは交
流出力母線を共通にしてもよい。Embodiment 5 FIG. 5 is a block diagram showing an uninterruptible power supply according to Embodiment 5 of the present invention. In the drawing, reference numeral 15 denotes a single-phase AC power supply, 16 denotes a three-phase AC power supply, 17a and 17d denote three-phase load devices, and 18b. , 18c
Is a single-phase load device. In the above embodiment, the case of the AC power supply and the load equipment having the same number of phases has been described, but two of the four power supply units and the load equipment are for three phases, and the other two are configured for single phase. May be. For example, as shown in FIG. 5, the power supply units 3a and 3d have a three-phase input, the power supply units 3b and 3c have a single-phase input, and
d is a three-phase load, and the load devices 18b and 18c are single-phase loads. The power supply units 3a and 3d may have a common AC output bus, and the power supply units 3b and 3c may have a common AC output bus.
【００３０】通常、各負荷機器は、電源ユニットのスイ
ッチ１０ａ〜１０ｄを通して負荷給電され、変換器４ａ
〜４ｄは、蓄電池８ａ〜８ｄを充電する。単相交流電源
１５の変動が大きかったり、停電が起きかつ３相交流電
源が安定な場合は、交流入力スイッチ１０ｂ及び１０ｃ
を開放し、変換器４ｂ及び４ｃは、直流電力を交流電力
に変換し、負荷機器１８ｂ及び１８ｃへは継続的に給電
する。また負荷機器１８ｂ及び１８ｃの合計の容量が少
ないときは、交流母線スイッチ９ｂ，９ｃを閉じて、並
列冗長運転することにより、変換器４ｂ又は４ｃが故障
しても給電可能となる。特に発電機がある設備では、長
時間停電の場合３相交流電源１６の供給は可能である
が、単相交流電源１５が供給できない場合でも、本シス
テムを用いれば、蓄電池を放電させずに長時間単相負荷
機器１８ｂ，１８ｃにも電力を供給することが可能とな
る。Normally, each load device is supplied with a load through the switches 10a to 10d of the power supply unit, and the converter 4a
To 4d charge the storage batteries 8a to 8d. If the single-phase AC power supply 15 fluctuates greatly or a power failure occurs and the three-phase AC power supply is stable, the AC input switches 10b and 10c
And the converters 4b and 4c convert DC power into AC power and continuously supply power to the load devices 18b and 18c. When the total capacity of the load devices 18b and 18c is small, the AC bus switches 9b and 9c are closed to perform parallel redundant operation, so that power can be supplied even if the converter 4b or 4c fails. In particular, in a facility with a generator, the three-phase AC power supply 16 can be supplied in the case of a long-term blackout. However, even when the single-phase AC power supply 15 cannot be supplied, this system can be used without discharging the storage battery. It becomes possible to supply electric power also to the time single-phase load devices 18b and 18c.
【００３１】実施の形態６．図６はこの発明の実施の形
態６による無停電電源装置を示すブロック構成図であ
り、図において、１９は２００Ｖ交流電源、２０は４０
０Ｖ交流電源、２１ｂ，２１ｃは２００Ｖ負荷機器、２
２ａ，２２ｄは４００Ｖ負荷機器、２３ａ，２３ｄは電
圧交換変圧器である。上記実施の形態５では、３相交流
電源と単相交流電源の２つの入力がある場合について述
べたが、図６に示すように、２００Ｖ系統と４００Ｖ系
統の電圧が異なった２つの電源を設けてもよく、電源片
方の系統に事故があったり、保守点検があった場合で
も、長時間停電補償するための大容量の蓄電池を設置し
なくても連続的に給電を継続することができる。Embodiment 6 FIG. FIG. 6 is a block diagram showing an uninterruptible power supply according to a sixth embodiment of the present invention. In FIG.
0V AC power supply, 21b and 21c are 200V load devices, 2
2a and 22d are 400V load devices, and 23a and 23d are voltage exchange transformers. In the fifth embodiment, the case where there are two inputs of the three-phase AC power supply and the single-phase AC power supply has been described. However, as shown in FIG. 6, two power supplies having different voltages of the 200 V system and the 400 V system are provided. Even if one of the power supply systems has an accident or has a maintenance check, power can be continuously supplied without installing a large-capacity storage battery for long-term power failure compensation.
【００３２】また、電源ユニット３ａと３ｂ及び電源ユ
ニット３ｃと３ｄの間に、電圧変換変圧器２３ａ，２３
ｄを挿入することにより、負荷機器２１ｂ及び２１ｃが
電源ユニット２台分の負荷容量があり、電源ユニット３
ｂ又は３ｃが故障しても、出力スイッチ１２ａ又は１２
ｄを投入することにより、負荷機器２１ｂ，２１ｃに給
電することができ、給電の信頼性が向上する。Further, between the power supply units 3a and 3b and between the power supply units 3c and 3d, voltage conversion transformers 23a and 23d are provided.
By inserting d, the load devices 21b and 21c have the load capacity of two power supply units, and the power supply unit 3
b or 3c fails, the output switch 12a or 12c
By supplying d, power can be supplied to the load devices 21b and 21c, and the reliability of power supply is improved.
【００３３】[0033]
【発明の効果】この発明の請求項１に係る無停電電源装
置によれば、交流入力電源から各電源ユニットを介して
複数の性質の異なる負荷機器へ電力を供給するものであ
って、各電源ユニットは、交流入力電源から直接各負荷
機器へ電力を供給する手段と、電力を充電する手段とを
有し、各電源ユニット間の直流母線と交流出力母線を開
閉スイッチを介して共通にしたので、入力電源状況や負
荷の仕様により電源のシステム変更が容易にでき、変換
器１台が故障しているときの停電や過負荷状態のときも
負荷停止することなく電源供給することができる。According to the uninterruptible power supply according to the first aspect of the present invention, power is supplied from an AC input power supply to a plurality of load devices having different characteristics via each power supply unit. The unit has a means for supplying power directly from the AC input power supply to each load device and a means for charging power, and the DC bus and the AC output bus between each power supply unit are shared via an open / close switch. In addition, the power supply system can be easily changed according to the input power supply status and the load specifications, and power can be supplied without stopping the load even in the case of a power failure or overload when one converter is out of order.
【００３４】この発明の請求項２に係る無停電電源装置
によれば、各電源ユニットにおける停電検出回路の感度
を変えることにより、更に各負荷機器の容量の大小によ
り運転モードを自動的に変更するようにしたので、最適
な運転モードを自動選択し、高効率で高信頼な負荷給電
をすることができる。According to the uninterruptible power supply according to the second aspect of the present invention, by changing the sensitivity of the power failure detection circuit in each power supply unit, the operation mode is automatically changed according to the size of each load device. As a result, the optimum operation mode is automatically selected, and highly efficient and reliable load power supply can be performed.
【００３５】この発明の請求項３に係る無停電電源装置
によれば、停電時における各負荷機器への給電時間を設
定する停電補償時間演算回路を設けたので、蓄電池を小
型化できると共に、停電時の負荷機器の運用管理を容易
にすることができる。According to the uninterruptible power supply according to the third aspect of the present invention, the power failure compensation time calculation circuit for setting the power supply time to each load device at the time of the power failure is provided, so that the storage battery can be downsized and the power failure can be achieved. Operation management of load equipment at the time can be facilitated.
【００３６】この発明の請求項４に係る無停電電源装置
によれば、一個の共通蓄電池を直流母線に設けたので、
各電源ユニットの小型化が図れると共に、保守を容易に
行なうことができる。According to the uninterruptible power supply according to claim 4 of the present invention, since one common storage battery is provided on the DC bus,
The size of each power supply unit can be reduced, and maintenance can be easily performed.
【００３７】この発明の請求項５に係る無停電電源装置
によれば、単相及び３相の交流入力電源から各電源ユニ
ットを介して単相負荷機器及び３相負荷機器へ電力を供
給するものであって、各電源ユニットは、交流入力電源
から直接各負荷機器へ電力を供給する手段と、電力を充
電する手段とを有し、各電源ユニット間の直流母線を開
閉スイッチを介して共通にすると共に、単相同士及び３
相同士の交流出力母線を開閉スイッチを介して共通にし
たので、電源のシステム変更を容易に行なうことができ
る。According to the uninterruptible power supply according to the fifth aspect of the present invention, power is supplied from single-phase and three-phase AC input power supplies to single-phase load equipment and three-phase load equipment via each power supply unit. Each power supply unit has means for directly supplying power from the AC input power supply to each load device, and means for charging power, and a DC bus between the power supply units is commonly connected via an on / off switch. And a single phase and 3
Since the AC output buses of the phases are made common via the open / close switch, the power supply system can be easily changed.
【００３８】この発明の請求項６に係る無停電電源装置
によれば、電圧の異なる複数の交流入力電源から各電源
ユニットを介して供給電圧に対応する各負荷機器へ電力
を供給するものであって、各電源ユニットは、交流入力
電源から直接各負荷機器へ電力を供給する手段と、電力
を充電する手段とを有し、各電源ユニット間の直流母線
を開閉スイッチを介して共通にすると共に、各電源ユニ
ット間の交流出力母線を開閉スイッチ及び変圧器を介し
て共通にしたので、電源片方の系統に事故があったり、
保守点検があった場合でも、連続的に給電を継続するこ
とができる。According to the uninterruptible power supply according to the sixth aspect of the present invention, power is supplied from a plurality of AC input power supplies having different voltages to each load device corresponding to the supply voltage via each power supply unit. Each power supply unit has means for directly supplying power from the AC input power supply to each load device, and means for charging power, and shares a DC bus between the power supply units via an open / close switch. Because the AC output bus between each power supply unit was made common via the open / close switch and transformer, there was an accident in one power supply system,
Even when maintenance is performed, power can be continuously supplied.
【図１】 この発明の実施の形態１を示すブロック構成
図である。FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.
【図２】 この発明の実施の形態２を示すブロック構成
図である。FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図３】 この発明の実施の形態３を示すブロック構成
図である。FIG. 3 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention.
【図４】 この発明の実施の形態４を示すブロック構成
図である。FIG. 4 is a block diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
【図５】 この発明の実施の形態５を示すブロック構成
図である。FIG. 5 is a block diagram showing a fifth embodiment of the present invention.
【図６】 この発明の実施の形態６を示すブロック構成
図である。FIG. 6 is a block diagram showing a sixth embodiment of the present invention.
【図７】 従来の常時商用給電式無停電電源装置を示す
ブロック構成図である。FIG. 7 is a block diagram showing a conventional continuous commercial power supply type uninterruptible power supply.
【図８】 従来の常時インバータ給電式無停電電源装置
を示すブロック構成図である。FIG. 8 is a block diagram showing a conventional inverter-fed uninterruptible power supply.
【図９】 従来の常時インバータ給電並列冗長運転式無
停電電源装置を示すブロック構成図である。FIG. 9 is a block diagram showing a conventional always-inverter-fed parallel redundant operation type uninterruptible power supply.
１ 交流入力電源、２ａ〜２ｄ 負荷機器、３ａ〜３ｄ
電源ユニット、７ａ〜７ｄ，９ａ〜９ｄ 開閉スイッ
チ、８ 共通蓄電池、１１ａ〜１１ｄ 停電検出回路、
１３ 停電補償時間演算回路、１５ 単相交流入力電
源、１６ ３相交流入力電源、１７ａ，１７ｄ ３相負
荷機器、１８ｂ，１８ｃ 単相負荷機器、２３ａ，２３
ｄ 変圧器。1 AC input power supply, 2a-2d load equipment, 3a-3d
Power supply unit, 7a to 7d, 9a to 9d open / close switch, 8 common storage batteries, 11a to 11d power failure detection circuit,
13 blackout compensation time calculation circuit, 15 single-phase AC input power supply, 16 three-phase AC input power supply, 17a, 17d three-phase load equipment, 18b, 18c single-phase load equipment, 23a, 23
d Transformer.
Claims (6)
て複数の性質の異なる負荷機器へ電力を供給するもので
あって、上記各電源ユニットは、上記交流入力電源から
直接各負荷機器へ電力を供給する手段と、電力を充電す
る手段とを有し、上記各電源ユニット間の直流母線と交
流出力母線を開閉スイッチを介して共通にしたことを特
徴とする無停電電源装置。An AC input power supply supplies power to a plurality of load devices having different characteristics via each power supply unit, wherein each of the power supply units directly supplies power from the AC input power supply to each load device. An uninterruptible power supply device comprising: a supply unit; and a unit for charging power, wherein a DC bus and an AC output bus between the power supply units are shared via an open / close switch.
感度を変えることにより、更に各負荷機器の容量の大小
により運転モードを自動的に変更することを特徴とする
請求項１記載の無停電電源装置。2. The uninterruptible power supply according to claim 1, wherein the operation mode is automatically changed according to the magnitude of the capacity of each load device by changing the sensitivity of the power failure detection circuit in each power supply unit. .
を設定する停電補償時間演算回路を設けたことを特徴と
する請求項１又は請求項２記載の無停電電源装置。3. The uninterruptible power supply according to claim 1, further comprising a power failure compensation time calculation circuit for setting a power supply time to each load device at the time of power failure.
とを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に
記載の無停電電源装置。4. The uninterruptible power supply according to claim 1, wherein one common storage battery is provided on the DC bus.
ユニットを介して単相負荷機器及び３相負荷機器へ電力
を供給するものであって、上記各電源ユニットは、上記
交流入力電源から直接各負荷機器へ電力を供給する手段
と、電力を充電する手段とを有し、上記各電源ユニット
間の直流母線を開閉スイッチを介して共通にすると共
に、単相同士及び３相同士の交流出力母線を開閉スイッ
チを介して共通にしたことを特徴とする無停電電源装
置。5. A power supply unit for supplying power from a single-phase and three-phase AC input power supply to a single-phase load device and a three-phase load device via each power supply unit, wherein each of the power supply units includes the AC input power supply. And a means for directly supplying power to each load device, and a means for charging power. The DC bus between the power supply units is made common via an on-off switch, and the single-phase and three-phase An uninterruptible power supply wherein an AC output bus is shared via an on / off switch.
電源ユニットを介して供給電圧に対応する各負荷機器へ
電力を供給するものであって、上記各電源ユニットは、
上記交流入力電源から直接各負荷機器へ電力を供給する
手段と、電力を充電する手段とを有し、上記各電源ユニ
ット間の直流母線を開閉スイッチを介して共通にすると
共に、上記各電源ユニット間の交流出力母線を開閉スイ
ッチ及び変圧器を介して共通にしたことを特徴とする無
停電電源装置。6. A power supply unit supplies electric power from a plurality of AC input power supplies having different voltages to respective load devices corresponding to the supply voltage via the respective power supply units.
Means for directly supplying power to each load device from the AC input power supply, and means for charging power, wherein a DC bus between the power supply units is shared via an open / close switch, and the power supply units are An uninterruptible power supply characterized in that an AC output bus between them is made common via an on / off switch and a transformer.
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|---|---|---|---|
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