JP2007020263A - 無停電電源装置およびその運転方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 電動機負荷とそれ以外の負荷とを並列接続した負荷回路を接続した無停電電源装置の電源およびバッテリの容量が大きくなるのを抑制する共に、上記負荷回路を信頼性よく起動する。
【解決手段】 交流電動機負荷9を他の負荷10、11から切り離して電力変換器7の出力を交流電動機負荷9のみに接続する切換を可能にし、負荷回路9〜11を起動時、まず交流電動機負荷9のみに給電して、起動時の突入電流が流れないように徐々にスピードアップさせて起動する。その後、電力変換器7の出力を定格状態として負荷回路9〜11全体に給電する。
【選択図】 図1
【解決手段】 交流電動機負荷9を他の負荷10、11から切り離して電力変換器7の出力を交流電動機負荷9のみに接続する切換を可能にし、負荷回路9〜11を起動時、まず交流電動機負荷9のみに給電して、起動時の突入電流が流れないように徐々にスピードアップさせて起動する。その後、電力変換器7の出力を定格状態として負荷回路9〜11全体に給電する。
【選択図】 図1
Description
この発明は、無停電電源装置に関し、特に負荷に交流電動機負荷を接続した場合の無停電電源装置に関するものである。
従来の無停電電源装置は、充電器とインバータ及びバッテリーとで構成しており、交流電源からの交流電力は充電器で所望電圧の直流に変換されて直流中間回路へ出力する。この直流中間回路からの直流電力をインバータは所望の電圧と周波数の交流電力に変換して負荷へ給電する。この直流中間回路にはバッテリーも接続されていて、充電器からの直流電力で浮動充電されている。通常は交流電源からの交流電力を充電器とインバータとで変換して負荷へ供給するのであるが、交流電源が停電した場合には、バッテリーに蓄えていた電力を放電してインバータを介して負荷へ供給するので、この負荷は停電することなく運転を継続出来る。
ところで、負荷に電動機を用いた場合、電動機は一般にその始動時に通常運転時の数倍の大きな始動電流が流れる。このため、負荷に過大な電流が流れるとこれに対応して無停電電源装置を構成している充電器にも大きな電流が流れるので、この充電器の入力電流(或いは出力電流)が所定値以上の過電流になったことを検出し、充電器出力電流が設定値を越えないように制限する。負荷はこの設定値以上の電流を要求するので、電流不足分はバッテリーが供給する。よって当該無停電電源装置へ電力を供給する電源の容量が大きくなくても、電圧降下等の不都合の発生を回避することが出来る(例えば、特許文献1参照)。
ところで、負荷に電動機を用いた場合、電動機は一般にその始動時に通常運転時の数倍の大きな始動電流が流れる。このため、負荷に過大な電流が流れるとこれに対応して無停電電源装置を構成している充電器にも大きな電流が流れるので、この充電器の入力電流(或いは出力電流)が所定値以上の過電流になったことを検出し、充電器出力電流が設定値を越えないように制限する。負荷はこの設定値以上の電流を要求するので、電流不足分はバッテリーが供給する。よって当該無停電電源装置へ電力を供給する電源の容量が大きくなくても、電圧降下等の不都合の発生を回避することが出来る(例えば、特許文献1参照)。
従来の無停電電源装置では、起動時に電動機負荷に突入電流が流れる際に、電源側から供給する電流値を適正値に保ち、電流不足分はバッテリが供給するようにした。しかしながら、負荷に、電動機負荷とそれ以外の負荷とを並列接続して接続した場合、電源側から供給する電流値を適正に保って電源の容量が大きくなるのを抑制するためには、バッテリの容量が大きくなってしまうという問題点があった。
この発明は、上記のような問題点を解消するために成されたものであって、電動機負荷とそれ以外の負荷とを並列接続して接続した無停電電源装置の電源およびバッテリの容量が大きくなるのを抑制することを目的とする。また、このような無停電電源装置に接続された負荷を信頼性よく起動できる、無停電電源装置の運転方法を得ることを目的とする。
この発明の請求項1に係る無停電電源装置は、交流電源から供給される交流を直流に変換するコンバータと、該コンバータの直流を交流に変換するインバータと、上記コンバータの直流側と上記インバータの直流側とを結合する直流回路および該直流回路に接続されるバッテリとから成る変換装置、あるいは上記交流電源のいずれかの出力を第1の切換回路で選択して負荷に給電する。そして、給電する上記負荷を交流電動機負荷と他の負荷とを並列接続した負荷回路で構成し、上記交流電動機負荷を上記他の負荷から切り離して上記変換装置の出力を上記交流電動機負荷のみに接続する第2の切換回路を設けたものである。
また、この発明の請求項3に係る無停電電源装置の運転方法は、上記負荷回路への給電開始時に、上記第1の切換回路により上記変換装置の出力を選択し、上記第2の切換回路の切換により上記交流電動機負荷を上記他の負荷から切り離して上記変換装置の出力を上記交流電動機負荷のみに接続し、上記変換装置の出力を電圧、周波数とも徐々に増大させて該交流電動機負荷に給電して起動させる第1のステップと、その後、上記第2の切換回路の上記切換を戻し、上記交流電動機負荷を含む上記負荷回路全体に給電する第2のステップとを備えるものである。
この発明の請求項1に係る電力変換装置では、交流電動機負荷を他の負荷から切り離して変換装置の出力を交流電動機負荷のみに接続する第2の切換回路を設けたため、交流電動機負荷のみに給電する場合と、他の負荷も併せて負荷回路全体に給電する場合とに切り換えることが可能で、交流電動機負荷を起動する際に、他の負荷に悪影響を及ぼすこと無く交流電動機負荷に突入電流を流さない制御が可能になる。このため、無停電電源装置の電源およびバッテリの容量を抑制できる。
またこの発明の請求項3に係る電力変換装置の運転方法は、第2の切換回路の切換により上記交流電動機負荷を上記他の負荷から切り離して上記変換装置の出力を電圧、周波数とも徐々に増大させて該交流電動機負荷を起動させるため、突入電流を流さず交流電動機負荷のみを起動させる。そして、第2の切換回路の上記切換を戻し負荷回路全体に給電するため、交流電動機負荷以外の負荷には、変換装置の出力が安定してから給電でき、信頼性よく起動できる。また突入電流を流さず起動するため、無停電電源装置の電源およびバッテリの容量を抑制できる。
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1による無停電電源装置を図について説明する。
図1は、この発明の実施の形態1による無停電電源装置の回路構成を示す図である。
図に示すように、商用交流電源1からフィルタ回路2を介して供給される交流をコンバータ回路3にて直流に変換し直流回路4に出力する。この直流回路4にはバッテリ5が接続され、コンバータ回路3からの直流電力で充電されている。また、コンバータ回路3の直流を交流に変換するインバータ回路6を備え、これらコンバータ回路3、インバータ回路6、コンバータ回路3の直流側とインバータ回路6の直流側とを結合する直流回路4およびバッテリ5で変換装置としての電力変換器7を構成する。この電力変換器7の後段には出力フィルタ回路8を備え、交流電動機負荷9とその他の負荷10、11とを並列接続した負荷回路に、電力変換器7からの交流電力を安定して供給する。
以下、この発明の実施の形態1による無停電電源装置を図について説明する。
図1は、この発明の実施の形態1による無停電電源装置の回路構成を示す図である。
図に示すように、商用交流電源1からフィルタ回路2を介して供給される交流をコンバータ回路3にて直流に変換し直流回路4に出力する。この直流回路4にはバッテリ5が接続され、コンバータ回路3からの直流電力で充電されている。また、コンバータ回路3の直流を交流に変換するインバータ回路6を備え、これらコンバータ回路3、インバータ回路6、コンバータ回路3の直流側とインバータ回路6の直流側とを結合する直流回路4およびバッテリ5で変換装置としての電力変換器7を構成する。この電力変換器7の後段には出力フィルタ回路8を備え、交流電動機負荷9とその他の負荷10、11とを並列接続した負荷回路に、電力変換器7からの交流電力を安定して供給する。
また、第1の切換回路としての電磁開閉器12を備え、交流電源1の出力と電力変換器7の出力とのいずれかを切り換えて負荷回路9〜11に給電する。さらに、第2の切換回路としての電磁開閉器13〜15を備え、交流電動機負荷9を他の負荷10、11から切り離して電力変換器7の出力を交流電動機負荷9にのみ給電できるようにする。また、出力フィルタ回路8をバイパスするための電磁開閉器16、17およびバイパス線18から成るバイパス切換回路を備える。
次に、動作について説明する。
負荷回路9〜11を起動する際、まず電磁開閉器12をオフにして電力変換器7から給電開始するが、その際、電磁開閉器13、14をオフして交流電動機負荷9を他の負荷10、11から切り離し、また、電磁開閉器15、16をオフし、電磁開閉器17をオンすることで、出力フィルタ回路8をバイパスする回路にて電力変換器7の出力を交流電動機負荷9にのみ接続し、給電開始する。このとき、電力変換器7の出力は、図2に示すように、電圧、周波数とも徐々に増大させる。これにより、交流電動機負荷9をゼロスピードから定格スピードまで、起動時の突入電流が流れないように徐々にスピードアップすることができる。電力変換器7が定格出力に達した状態で電磁開閉器16をオンとして出力フィルタ回路8を介した出力が確保できる状態とした段階で、電磁開閉器17をオフすると同時に電磁開閉器15をオンする。これにより、電力変換器7から出力フィルタ回路8を介して交流電動機負荷9に給電する。この後、電磁開閉器14をオンし、電磁開閉器13をオンし、電磁開閉器15をオフすることで、交流電動機負荷9と他の負荷10、11とを併せた負荷回路9〜11全体に給電する。
負荷回路9〜11を起動する際、まず電磁開閉器12をオフにして電力変換器7から給電開始するが、その際、電磁開閉器13、14をオフして交流電動機負荷9を他の負荷10、11から切り離し、また、電磁開閉器15、16をオフし、電磁開閉器17をオンすることで、出力フィルタ回路8をバイパスする回路にて電力変換器7の出力を交流電動機負荷9にのみ接続し、給電開始する。このとき、電力変換器7の出力は、図2に示すように、電圧、周波数とも徐々に増大させる。これにより、交流電動機負荷9をゼロスピードから定格スピードまで、起動時の突入電流が流れないように徐々にスピードアップすることができる。電力変換器7が定格出力に達した状態で電磁開閉器16をオンとして出力フィルタ回路8を介した出力が確保できる状態とした段階で、電磁開閉器17をオフすると同時に電磁開閉器15をオンする。これにより、電力変換器7から出力フィルタ回路8を介して交流電動機負荷9に給電する。この後、電磁開閉器14をオンし、電磁開閉器13をオンし、電磁開閉器15をオフすることで、交流電動機負荷9と他の負荷10、11とを併せた負荷回路9〜11全体に給電する。
この実施の形態によれば、交流電動機負荷9を他の負荷10、11から切り離して電力変換器7の出力を交流電動機負荷9のみに接続する切換を可能にしたため、負荷回路9〜11を起動時、まず交流電動機負荷9のみに給電して、起動時の突入電流が流れないように徐々にスピードアップさせて起動する。一般に負荷に給電開始する際、ゼロ電圧、ゼロ周波数から瞬時に定格の電圧及び周波数に達するように給電するが、この場合、交流電動機負荷9のみを徐々にスピードアップさせて起動する。これにより、突入電流が流れず、バッテリ5を含む電源側の容量を大きくする必要がない。しかも交流電動機負荷9以外の負荷10、11は切り離されているため、定格以下の電圧、周波数による悪影響を及ぼすことがない。この後、負荷回路9〜11全体に給電するように切り換えるため、交流電動機負荷9以外の負荷10、11には、電力変換器7の出力が定格状態に安定してから給電でき、信頼性よく起動できる。
以上のように、突入電流を抑制しているため、無停電電源装置の容量は負荷回路9〜11の容量を超えて大きくする必要は無く、バッテリ5の容量も大きくする必要がない。また、交流電動機負荷9と他の負荷10、11とを並列接続した負荷回路を信頼性よく起動することができる。
また、出力フィルタ回路8をバイパスする切換を可能にして、交流電動機負荷9のみに給電して起動する際に、まず出力フィルタ回路8をバイパスして起動し、その後、負荷回路9〜11全体に給電するに先立って、出力フィルタ回路8を介した給電に切換える。このため、交流電動機負荷9を起動時に、電圧、周波数とも徐々に増大させる際、出力フィルタ回路8をバイパスして効率良く起動させることができる。
また、出力フィルタ回路8をバイパスする切換を可能にして、交流電動機負荷9のみに給電して起動する際に、まず出力フィルタ回路8をバイパスして起動し、その後、負荷回路9〜11全体に給電するに先立って、出力フィルタ回路8を介した給電に切換える。このため、交流電動機負荷9を起動時に、電圧、周波数とも徐々に増大させる際、出力フィルタ回路8をバイパスして効率良く起動させることができる。
1 商用交流電源、3 コンバータ回路、4 直流回路、5 バッテリ、
6 インバータ回路、7 変換装置としての電力変換器、8 出力フィルタ回路、
9 交流電動機負荷、10,11 負荷、12 第1の切換回路てしての電磁開閉器、
13〜15 第2の切換回路としての電磁開閉器、16,17 電磁開閉器、
18 バイパス線。
6 インバータ回路、7 変換装置としての電力変換器、8 出力フィルタ回路、
9 交流電動機負荷、10,11 負荷、12 第1の切換回路てしての電磁開閉器、
13〜15 第2の切換回路としての電磁開閉器、16,17 電磁開閉器、
18 バイパス線。
Claims (4)
- 交流電源から供給される交流を直流に変換するコンバータと、該コンバータの直流を交流に変換するインバータと、上記コンバータの直流側と上記インバータの直流側とを結合する直流回路および該直流回路に接続されるバッテリとから成る変換装置、あるいは上記交流電源のいずれかの出力を第1の切換回路で選択して負荷に給電する無停電電源装置において、給電する上記負荷を交流電動機負荷と他の負荷とを並列接続した負荷回路で構成し、上記交流電動機負荷を上記他の負荷から切り離して上記変換装置の出力を上記交流電動機負荷のみに接続する第2の切換回路を設けたことを特徴とする無停電電源装置。
- 上記変換装置の上記インバータの後段にフィルタ回路と、該フィルタ回路をバイパスするためのバイパス切換回路とを備えたことを特徴とする請求項1記載の無停電電源装置。
- 上記負荷回路への給電開始時に、上記第1の切換回路により上記変換装置の出力を選択し、上記第2の切換回路の切換により上記交流電動機負荷を上記他の負荷から切り離して上記変換装置の出力を上記交流電動機負荷のみに接続し、上記変換装置の出力を電圧、周波数とも徐々に増大させて該交流電動機負荷に給電して起動させる第1のステップと、その後、上記第2の切換回路の上記切換を戻し、上記交流電動機負荷を含む上記負荷回路全体に給電する第2のステップとを備えることを特徴とする請求項1記載の無停電電源装置の運転方法。
- 上記負荷回路への給電開始時に、上記第1の切換回路により上記変換装置の出力を選択し、上記第2の切換回路の切換により上記交流電動機負荷を上記他の負荷から切り離して上記変換装置の出力を上記交流電動機負荷のみに接続し、上記変換装置の出力を電圧、周波数とも徐々に増大させて該交流電動機負荷に給電して起動させる第1のステップと、その後、上記第2の切換回路の上記切換を戻し、上記交流電動機負荷を含む上記負荷回路全体に給電する第2のステップとを備え、上記第1のステップでは、上記バイパス切換回路にて上記フィルタ回路をバイパスして上記交流電動機負荷を起動した後、該フィルタ回路を介した給電に切り換えることを特徴とする請求項2記載の無停電電源装置の運転方法。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102439836A (zh) * | 2009-01-09 | 2012-05-02 | 伊斯帕诺-絮扎公司 | 飞机发动机电气起动*** |
WO2017183147A1 (ja) * | 2016-04-21 | 2017-10-26 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 無停電電源装置 |
JPWO2020105141A1 (ja) * | 2018-11-21 | 2021-02-15 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 電力供給システム |
JP2022049489A (ja) * | 2020-09-16 | 2022-03-29 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 電力変換システム |
-
2005
- 2005-07-06 JP JP2005197358A patent/JP2007020263A/ja active Pending
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EP3447899A4 (en) * | 2016-04-21 | 2019-10-16 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation | DEVICE FOR INTERRUPTION-FREE POWER SUPPLY |
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