JP2007020263A

JP2007020263A - 無停電電源装置およびその運転方法

Info

Publication number: JP2007020263A
Application number: JP2005197358A
Authority: JP
Inventors: Masamichi Niina; 正美知新名
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2005-07-06
Filing date: 2005-07-06
Publication date: 2007-01-25

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

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）。

特開平５−２７６６９０号公報

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。

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。

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。

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図である。この発明の実施の形態１による電力変換器の出力を示す図である。

符号の説明

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。

Claims

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。