JP2015057010A - Uninterruptible power-supply system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an uninterruptible power-supply system that allows outputting a high voltage and has high efficiency.SOLUTION: An uninterruptible power-supply system includes: an input transformer 1 including a primary winding receiving AC power from a commercial AC power supply 10 and a plurality of secondary windings isolated from each other; a high-voltage uninterruptible power-supply device 2 including a plurality of uninterruptible power-supply devices each receiving AC power from the plurality of secondary windings and connected in series to a load 12; and an energy storage device 4 storing rotational energy in a flywheel device 8 at normal time, and converting the rotational energy into AC power and supplying the AC power to the high-voltage uninterruptible power-supply device 2 at power-failure time. Accordingly, an output transformer is not used, thereby obtaining high efficiency.

Description

この発明は無停電電源システムに関し、特に、高電圧を出力する無停電電源システムに関する。   The present invention relates to an uninterruptible power supply system, and more particularly to an uninterruptible power supply system that outputs a high voltage.

従来より、無停電電源装置の出力電圧を変圧器で昇圧して負荷に供給する無停電電源システムが知られている（たとえば、特許文献１参照）。   2. Description of the Related Art Conventionally, an uninterruptible power supply system that boosts an output voltage of an uninterruptible power supply device with a transformer and supplies the boosted voltage to a load is known (for example, see Patent Document 1).

また、主交流電源が故障した場合に、フライホイール装置を含むエネルギー蓄積装置によって発電機を起動させる無停電電源システムも知られている（たとえば、特許文献２参照）。   An uninterruptible power supply system is also known in which a generator is activated by an energy storage device including a flywheel device when a main AC power supply fails (see, for example, Patent Document 2).

特開平５−３８０５５号公報JP-A-5-38055 特表２００１−５０２５１９号公報JP-T-2001-502519

しかし、従来の無停電電源装置では、変圧器における電力損失が大きく、効率が低いという問題があった。   However, the conventional uninterruptible power supply has a problem that the power loss in the transformer is large and the efficiency is low.

それゆえに、この発明の主たる目的は、高電圧を出力することが可能で効率が高い無停電電源システムを提供することである。   Therefore, a main object of the present invention is to provide an uninterruptible power supply system capable of outputting a high voltage and having high efficiency.

この発明に係る無停電電源システムは、商用交流電源から供給される交流電力を受ける１次巻線と、互いに絶縁された複数の２次巻線とを含む変圧器と、それぞれ複数の２次巻線に対応して設けられ、各々が、対応の２次巻線の端子間電圧を直流電圧に変換するコンバータと、コンバータで生成された直流電圧を交流電圧に変換するインバータとを含む複数の無停電電源装置とを備える。複数のインバータは負荷に対して直列接続され、各段のインバータは前段の出力電圧に自己の出力電圧を加算して次段に出力し、最終段のインバータは複数のインバータの出力電圧の総和の交流電圧を負荷に与える。この無停電電源システムは、さらに、商用交流電源から交流電力が正常に供給されている通常時は、商用交流電源から供給される交流電力をフライホイール装置の回転エネルギーに変換し、商用交流電源からの交流電力の供給が停止された停電時は、フライホイール装置に蓄えられた回転エネルギーを交流電力に変換して変圧器の１次巻線に与えるエネルギー蓄積装置を備える。   An uninterruptible power supply system according to the present invention includes a transformer including a primary winding that receives AC power supplied from a commercial AC power supply, a plurality of secondary windings insulated from each other, and a plurality of secondary windings. A plurality of inverters each including a converter that converts a voltage between terminals of a corresponding secondary winding into a DC voltage, and an inverter that converts a DC voltage generated by the converter into an AC voltage. And a power failure power supply. Multiple inverters are connected in series to the load, each stage's inverter adds its output voltage to the previous stage's output voltage and outputs it to the next stage, and the final stage's inverter is the sum of the output voltages of the multiple inverters. Apply AC voltage to the load. This uninterruptible power supply system further converts the AC power supplied from the commercial AC power source into the rotational energy of the flywheel device during normal times when the AC power is normally supplied from the commercial AC power source. In the event of a power failure when the supply of AC power is stopped, an energy storage device is provided that converts rotational energy stored in the flywheel device into AC power and applies it to the primary winding of the transformer.

この発明に係る無停電電源システムでは、複数のインバータを負荷に対して直列接続することにより、負荷に高電圧を供給する。したがって、出力変圧器を使用しないので、高い効率が得られる。   In the uninterruptible power supply system according to the present invention, a high voltage is supplied to the load by connecting a plurality of inverters in series with the load. Therefore, since no output transformer is used, high efficiency can be obtained.

この発明の実施の形態１によ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。It is a circuit block diagram which shows the structure of the uninterruptible power supply system by Embodiment 1 of this invention. 図１に示した入力変圧器の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the input transformer shown in FIG. 図１に示した高圧無停電電源装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the high voltage uninterruptible power supply shown in FIG. 図３に示した無停電電源装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the uninterruptible power supply device shown in FIG. 図１に示した電力変換器の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the power converter shown in FIG. 実施の形態１の変更例を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing a modification of the first embodiment. 実施の形態１の他の変更例を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing another modification of the first embodiment. この発明の実施の形態２によ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。It is a circuit block diagram which shows the structure of the uninterruptible power supply system by Embodiment 2 of this invention. 図８に示した高圧無停電電源装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the high voltage uninterruptible power supply shown in FIG. 図９に示した無停電電源装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the uninterruptible power supply shown in FIG. 図９に示した高圧無停電電源装置のうちのＵ相に関連する部分の動作を示すタイムチャートである。10 is a time chart showing an operation of a portion related to the U phase in the high voltage uninterruptible power supply shown in FIG. 9. 実施の形態２の変更例を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing a modification of the second embodiment. 実施の形態２の他の変更例を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing another modification of the second embodiment. この発明の実施の形態３によ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。It is a circuit block diagram which shows the structure of the uninterruptible power supply system by Embodiment 3 of this invention.

[実施の形態１]
本発明の実施の形態１による無停電電源システムは、図１に示すように、入力端子Ｔ１、バイパス端子Ｔ２、出力端子Ｔ３、スイッチＳ１〜Ｓ８、入力変圧器１、高圧無停電電源装置２、無瞬断スイッチ３、およびエネルギー蓄積装置４を備える。この無停電電源システムは、商用交流電源１０およびバイパス交流電源１１から三相三線式の商用交流電力を受けて、三相三線式の商用周波数の交流電力を負荷１２に出力する。たとえば、商用交流電力の線間電圧は３３００Ｖであり、相電圧は１９０５Ｖである。ただし、図面および説明の簡単化のため、図１では一相一線分の回路が示されている。 [Embodiment 1]
As shown in FIG. 1, the uninterruptible power supply system according to Embodiment 1 of the present invention includes an input terminal T1, a bypass terminal T2, an output terminal T3, switches S1 to S8, an input transformer 1, a high-voltage uninterruptible power supply device 2, A non-instantaneous switch 3 and an energy storage device 4 are provided. The uninterruptible power supply system receives a three-phase three-wire commercial AC power from the commercial AC power supply 10 and the bypass AC power supply 11 and outputs a three-phase three-wire commercial frequency AC power to the load 12. For example, the line voltage of commercial AC power is 3300V, and the phase voltage is 1905V. However, for simplification of the drawings and description, FIG. 1 shows a circuit for one phase and one line.

入力端子Ｔ１は、商用交流電源１０からの商用交流電力を受ける。バイパス端子Ｔ２は、バイパス交流電源１１からの商用交流電力を受ける。出力端子Ｔ３は、負荷１２に接続される。スイッチＳ１は、たとえばブレーカであり、入力端子Ｔ１と入力変圧器１の１次巻線との間に接続され、通常時はオンされ、無停電電源システムのメンテナンス時にオフされる。   Input terminal T <b> 1 receives commercial AC power from commercial AC power supply 10. The bypass terminal T <b> 2 receives commercial AC power from the bypass AC power supply 11. The output terminal T3 is connected to the load 12. The switch S1 is a breaker, for example, and is connected between the input terminal T1 and the primary winding of the input transformer 1, and is normally turned on and turned off during maintenance of the uninterruptible power supply system.

図２は、入力変圧器１の構成を示す回路図である。図２において、入力変圧器１は、３個の１次巻線ＣＲ，ＣＳ，ＣＴと、互いに絶縁された９個の２次巻線ＣＵ１〜ＣＵ３，ＣＶ１〜ＣＶ３，ＣＷ１〜ＣＷ３とを含む。１次巻線ＣＲ，ＣＳ，ＣＴの一方端子はそれぞれＲ相、Ｓ相、およびＴ相の交流電圧ＶＲ，ＶＳ，ＶＴを受け、それらの他方端子は互いに接続されている。交流電圧ＶＲ，ＶＳ，ＶＴは、ともに１９０５Ｖであり、それらの位相は１２０度ずつずれている。   FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of the input transformer 1. In FIG. 2, the input transformer 1 includes three primary windings CR, CS, and CT, and nine secondary windings CU1 to CU3, CV1 to CV3, and CW1 to CW3 that are insulated from each other. One terminals of the primary windings CR, CS, and CT receive R-phase, S-phase, and T-phase AC voltages VR, VS, and VT, respectively, and the other terminals are connected to each other. AC voltages VR, VS, and VT are all 1905 V, and their phases are shifted by 120 degrees.

２次巻線ＣＵ１〜ＣＵ３は、１次巻線ＣＲと電磁結合されている。２次巻線ＣＶ１〜ＣＶ３は、１次巻線ＣＳと電磁結合されている。２次巻線ＣＷ１〜ＣＷ３は、１次巻線ＣＴと電磁結合されている。２次巻線ＣＵ１〜ＣＵ３の端子間には、それぞれＵ相の交流電圧ＶＵ１〜ＶＵ３が出力される。２次巻線ＣＶ１〜ＣＶ３の端子間には、それぞれＶ相の交流電圧ＶＶ１〜ＶＶ３が出力される。２次巻線ＣＷ１〜ＣＷ３の端子間には、それぞれＷ相の交流電圧ＶＷ１〜ＶＷ３が出力される。交流電圧ＶＵ１〜ＶＵ３，ＶＶ１〜ＶＶ３，ＶＷ１〜ＶＷ３は、ともに６３５Ｖである。Ｕ相の交流電圧ＶＵ１〜ＶＵ３とＶ相の交流電圧ＶＶ１〜ＶＶ３とＷ相の交流電圧ＶＷ１〜ＶＷ３の位相は１２０度ずつずれている。   Secondary windings CU1-CU3 are electromagnetically coupled to primary winding CR. The secondary windings CV1 to CV3 are electromagnetically coupled to the primary winding CS. The secondary windings CW1 to CW3 are electromagnetically coupled to the primary winding CT. U-phase AC voltages VU1 to VU3 are output between terminals of secondary windings CU1 to CU3, respectively. Between the terminals of the secondary windings CV1 to CV3, V-phase AC voltages VV1 to VV3 are output, respectively. Between the terminals of the secondary windings CW1 to CW3, W-phase AC voltages VW1 to VW3 are output, respectively. AC voltages VU1 to VU3, VV1 to VV3, and VW1 to VW3 are all 635V. The phases of the U-phase AC voltages VU1 to VU3, the V-phase AC voltages VV1 to VV3, and the W-phase AC voltages VW1 to VW3 are shifted by 120 degrees.

図３は、高圧無停電電源装置２の構成を示す回路ブロック図である。図３において、高圧無停電電源装置２は、制御回路１５と、９個の無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３，ＵＶ１〜ＵＶ３，ＵＷ１〜ＵＷ３と、３個の出力端子ＴＵ，ＴＶ，ＴＷを含む。制御回路１５は、高圧無停電電源装置２全体を制御する。たとえば制御回路１５は、高圧無停電電源装置２の出力電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷが目標電圧になるように無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３，ＵＶ１〜ＵＶ３，ＵＷ１〜ＵＷ３を制御する。   FIG. 3 is a circuit block diagram showing the configuration of the high-voltage uninterruptible power supply 2. In FIG. 3, the high voltage uninterruptible power supply 2 includes a control circuit 15, nine uninterruptible power supplies UU1 to UU3, UV1 to UV3, UW1 to UW3, and three output terminals TU, TV, and TW. The control circuit 15 controls the entire high voltage uninterruptible power supply 2. For example, the control circuit 15 controls the uninterruptible power supply devices UU1 to UU3, UV1 to UV3, UW1 to UW3 so that the output voltages VU, VV, and VW of the high-voltage uninterruptible power supply device 2 become target voltages.

無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３，ＵＶ１〜ＵＶ３，ＵＷ１〜ＵＷ３は、それぞれ２次巻線ＣＵ１〜ＣＵ３，ＣＶ１〜ＣＶ３，ＣＷ１〜ＣＷ３に接続される。無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３は、それぞれ２次巻線ＣＵ１〜ＣＵ３から受けた交流電力を直流電力に変換し、その直流電力を商用周波数の交流電力に再変換する。   Uninterruptible power supply devices UU1 to UU3, UV1 to UV3, UW1 to UW3 are connected to secondary windings CU1 to CU3, CV1 to CV3, and CW1 to CW3, respectively. Uninterruptible power supply units UU1 to UU3 convert AC power received from secondary windings CU1 to CU3, respectively, into DC power, and reconvert the DC power into commercial frequency AC power.

無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３の出力端子Ｔｃ，Ｔｄ間には、それぞれ商用周波数で定電圧（６３５Ｖ）の交流電圧ＶＵ１１〜ＶＵ１３が出力される。無停電電源装置ＵＵ１の出力端子Ｔｄは中性点ＮＰに接続され、無停電電源装置ＵＵ１，ＵＵ２の出力端子Ｔｃはそれぞれ無停電電源装置ＵＵ２，ＵＵ３の出力端子Ｔｄに接続され、無停電電源装置ＵＵ３の出力端子Ｔｃは出力端子ＴＵに接続される。   Between the output terminals Tc and Td of the uninterruptible power supply devices UU1 to UU3, AC voltages VU11 to VU13 having a constant voltage (635 V) are output at commercial frequencies, respectively. The output terminal Td of the uninterruptible power supply UU1 is connected to the neutral point NP, and the output terminals Tc of the uninterruptible power supply UU1 and UU2 are connected to the output terminals Td of the uninterruptible power supply UU2 and UU3, respectively. The output terminal Tc of UU3 is connected to the output terminal TU.

すなわち、無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３は出力端子ＴＵおよび中性点ＮＰ間に直列接続される。無停電電源装置ＵＵ２は、前段の無停電電源装置ＵＵ１の出力電圧ＶＵ１１に自己の出力電圧ＶＵ１２を加算して次段に出力する。無停電電源装置ＵＵ３は、前段の無停電電源装置ＵＵ２の出力電圧ＶＵ１１＋ＶＵ１２に自己の出力電圧ＶＵ１３を加算して出力端子ＴＵに出力する。結局、出力端子ＴＵには、無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３の出力電圧ＶＵ１１〜ＶＵ１３の総和の交流電圧ＶＵ＝ＶＵ１１＋ＶＵ１２＋ＶＵ１３が出力される。交流電圧ＶＵすなわちＵ相電圧ＶＵは、６３５×３＝１９０５Ｖである。   That is, uninterruptible power supply devices UU1 to UU3 are connected in series between output terminal TU and neutral point NP. The uninterruptible power supply UU2 adds its own output voltage VU12 to the output voltage VU11 of the previous uninterruptible power supply UU1, and outputs it to the next stage. The uninterruptible power supply UU3 adds its own output voltage VU13 to the output voltage VU11 + VU12 of the previous uninterruptible power supply UU2, and outputs it to the output terminal TU. Eventually, the total AC voltage VU = VU11 + VU12 + VU13 of the output voltages VU11 to VU13 of the uninterruptible power supply devices UU1 to UU3 is output to the output terminal TU. The AC voltage VU, that is, the U-phase voltage VU is 635 × 3 = 1905V.

同様に、無停電電源装置ＵＶ１〜ＵＶ３は、それぞれ２次巻線ＣＶ１〜ＣＶ３から受けた交流電力を直流電力に変換し、その直流電力を商用周波数の交流電力に再変換する。無停電電源装置ＵＶ１〜ＵＶ３の出力端子Ｔｃ，Ｔｄ間には、それぞれ商用周波数で定電圧（６３５Ｖ）の交流電圧ＶＶ１１〜ＶＶ１３が出力される。無停電電源装置ＵＶ１の出力端子Ｔｄは中性点ＮＰに接続され、無停電電源装置ＵＶ１，ＵＶ２の出力端子Ｔｃはそれぞれ無停電電源装置ＵＶ２，ＵＶ３の出力端子Ｔｄに接続され、無停電電源装置ＵＶ３の出力端子Ｔｃは出力端子ＴＶに接続される。   Similarly, uninterruptible power supply devices UV1 to UV3 convert AC power received from secondary windings CV1 to CV3 into DC power, respectively, and reconvert the DC power into commercial frequency AC power. Between the output terminals Tc and Td of the uninterruptible power supply devices UV1 to UV3, constant voltages (635V) AC voltages VV11 to VV13 are output at commercial frequencies, respectively. The output terminal Td of the uninterruptible power supply UV1 is connected to the neutral point NP, and the output terminals Tc of the uninterruptible power supply UV1 and UV2 are connected to the output terminals Td of the uninterruptible power supply UV2 and UV3, respectively. The UV3 output terminal Tc is connected to the output terminal TV.

すなわち、無停電電源装置ＵＶ１〜ＵＶ３は出力端子ＴＶおよび中性点ＮＰ間に直列接続される。無停電電源装置ＵＶ２は、前段の無停電電源装置ＵＶ１の出力電圧ＶＶ１１に自己の出力電圧ＶＶ１２を加算して次段に出力する。無停電電源装置ＵＶ３は、前段の無停電電源装置ＵＶ２の出力電圧ＶＶ１１＋ＶＶ１２に自己の出力電圧ＶＶ１３を加算して出力端子ＴＶに出力する。結局、出力端子ＴＶには、無停電電源装置ＵＶ１〜ＵＶ３の出力電圧ＶＶ１１〜ＶＶ１３の総和の交流電圧ＶＶ＝ＶＶ１１＋ＶＶ１２＋ＶＶ１３が出力される。交流電圧ＶＶすなわちＶ相電圧ＶＶは、６３５×３＝１９０５Ｖである。   That is, uninterruptible power supply devices UV1 to UV3 are connected in series between output terminal TV and neutral point NP. The uninterruptible power supply UV2 adds its own output voltage VV12 to the output voltage VV11 of the previous uninterruptible power supply UV1 and outputs it to the next stage. The uninterruptible power supply UV3 adds its own output voltage VV13 to the output voltage VV11 + VV12 of the previous uninterruptible power supply UV2 and outputs it to the output terminal TV. Eventually, the AC voltage VV = VV11 + VV12 + VV13, which is the sum of the output voltages VV11 to VV13 of the uninterruptible power supply devices UV1 to UV3, is output to the output terminal TV. The AC voltage VV, that is, the V-phase voltage VV is 635 × 3 = 1905V.

同様に、無停電電源装置ＵＷ１〜ＵＷ３は、それぞれ２次巻線ＣＷ１〜ＣＷ３から受けた交流電力を直流電力に変換し、その直流電力を商用周波数の交流電力に再変換する。無停電電源装置ＵＷ１〜ＵＷ３の出力端子Ｔｃ，Ｔｄ間には、それぞれ商用周波数で定電圧（６３５Ｖ）の交流電圧ＶＷ１１〜ＶＷ１３が出力される。無停電電源装置ＵＷ１の出力端子Ｔｄは中性点ＮＰに接続され、無停電電源装置ＵＷ１，ＵＷ２の出力端子Ｔｃはそれぞれ無停電電源装置ＵＷ２，ＵＷ３の出力端子Ｔｄに接続され、無停電電源装置ＵＷ３の出力端子Ｔｃは出力端子ＴＷに接続される。   Similarly, uninterruptible power supply devices UW1 to UW3 convert AC power received from secondary windings CW1 to CW3 to DC power, respectively, and reconvert the DC power to AC power of commercial frequency. Between the output terminals Tc and Td of the uninterruptible power supply devices UW1 to UW3, AC voltages VW11 to VW13 having a constant voltage (635 V) are output at commercial frequencies, respectively. The output terminal Td of the uninterruptible power supply UW1 is connected to the neutral point NP, and the output terminals Tc of the uninterruptible power supply UW1 and UW2 are connected to the output terminals Td of the uninterruptible power supply UW2 and UW3, respectively. The output terminal Tc of UW3 is connected to the output terminal TW.

すなわち、無停電電源装置ＵＷ１〜ＵＷ３は出力端子ＴＷおよび中性点ＮＰ間に直列接続される。無停電電源装置ＵＷ２は、前段の無停電電源装置ＵＷ１の出力電圧ＶＷ１１に自己の出力電圧ＶＷ１２を加算して次段に出力する。無停電電源装置ＵＷ３は、前段の無停電電源装置ＵＷ２の出力電圧ＶＷ１１＋ＶＷ１２に自己の出力電圧ＶＷ１３を加算して出力端子ＴＷに出力する。結局、出力端子ＴＷには、無停電電源装置ＵＷ１〜ＵＷ３の出力電圧ＶＷ１１〜ＶＷ１３の総和の交流電圧ＶＷ＝ＶＷ１１＋ＶＷ１２＋ＶＷ１３が出力される。交流電圧ＶＷすなわちＷ相電圧ＶＷは、６３５×３＝１９０５Ｖである。   That is, uninterruptible power supply devices UW1 to UW3 are connected in series between output terminal TW and neutral point NP. The uninterruptible power supply UW2 adds its own output voltage VW12 to the output voltage VW11 of the previous uninterruptible power supply UW1, and outputs it to the next stage. The uninterruptible power supply UW3 adds its own output voltage VW13 to the output voltage VW11 + VW12 of the previous uninterruptible power supply UW2, and outputs it to the output terminal TW. Eventually, the total AC voltage VW = VW11 + VW12 + VW13 of the output voltages VW11 to VW13 of the uninterruptible power supply devices UW1 to UW3 is output to the output terminal TW. The AC voltage VW, that is, the W-phase voltage VW is 635 × 3 = 1905V.

端子ＴＵ，ＴＶ間の電圧ＶＵ−ＶＶ、すなわち線間電圧ＶＵＶは１９０５×√３≒３３００Ｖとなる。端子ＴＶ，ＴＷ間の電圧ＶＶ−ＶＷ、すなわち線間電圧ＶＶＷは１９０５×√３≒３３００Ｖとなる。端子ＴＷ，ＴＵ間の電圧ＶＷ−ＶＵ、すなわち線間電圧ＶＷＵは１９０５×√３≒３３００Ｖとなる。線間電圧ＶＵＶ，ＶＶＷ，ＶＷＵの位相は１２０度ずつずれている。   The voltage VU−VV between the terminals TU and TV, that is, the line voltage VUV is 1905 × √3≈3300V. The voltage VV−VW between the terminals TV and TW, that is, the line voltage VVW is 1905 × √3≈3300V. The voltage VW−VU between the terminals TW and TU, that is, the line voltage VWU is 1905 × √3≈3300V. The phases of the line voltages VUV, VVW, VWU are shifted by 120 degrees.

図４は、無停電電源装置ＵＵ１の構成を示す回路図である。図４において、無停電電源装置ＵＵ１は、入力端子Ｔａ，Ｔｂ、コンデンサＣ１〜Ｃ４、リアクトルＬ１，Ｌ２、トランジスタＱ１〜Ｑ８，Ｑ１１〜Ｑ１８、ダイオードＤ１〜Ｄ８，Ｄ１１〜Ｄ１８，Ｄ２１〜Ｄ２４，Ｄ３１〜Ｄ３４、直流正母線ＰＬ、直流中性点母線ＮＰＬ、直流負母線ＮＬ、および出力端子Ｔｃ，Ｔｄを含む。   FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of uninterruptible power supply UU1. In FIG. 4, uninterruptible power supply UU1 includes input terminals Ta and Tb, capacitors C1 to C4, reactors L1 and L2, transistors Q1 to Q8, Q11 to Q18, diodes D1 to D8, D11 to D18, D21 to D24, and D31. To D34, DC positive bus PL, DC neutral point bus NPL, DC negative bus NL, and output terminals Tc and Td.

トランジスタＱ１，Ｑ５，Ｑ７，Ｑ３は母線ＰＬ，ＮＬ間に直列接続され、トランジスタＱ２，Ｑ６，Ｑ８，Ｑ４は母線ＰＬ，ＮＬ間に直列接続される。ダイオードＤ１〜Ｄ８は、それぞれトランジスタＱ１〜Ｑ８に逆並列に接続される。ダイオードＤ２１，Ｄ２２のアノードはともに直流中性点母線ＮＰＬに接続され、それらのカソードはそれぞれトランジスタＱ５，Ｑ６のコレクタに接続される。ダイオードＤ２３，Ｄ２４のアノードはそれぞれトランジスタＱ７，Ｑ８のエミッタに接続され、それらのカソードはともに直流中性点母線ＮＰＬに接続される。   Transistors Q1, Q5, Q7, and Q3 are connected in series between buses PL and NL, and transistors Q2, Q6, Q8, and Q4 are connected in series between buses PL and NL. Diodes D1-D8 are connected in antiparallel to transistors Q1-Q8, respectively. The anodes of diodes D21 and D22 are both connected to DC neutral point bus NPL, and their cathodes are connected to the collectors of transistors Q5 and Q6, respectively. The anodes of diodes D23 and D24 are connected to the emitters of transistors Q7 and Q8, respectively, and the cathodes thereof are both connected to DC neutral point bus NPL.

トランジスタＱ１〜Ｑ８およびダイオードＤ１〜Ｄ８，Ｄ２１〜Ｄ２４は、３レベルのコンバータ２１を構成する。コンデンサＣ３は直流正母線ＰＬと直流中性点母線ＮＰＬの間に接続され、コンデンサＣ４は直流中性点母線ＮＰＬと直流負母線ＮＬの間に接続される。コンデンサＣ３，Ｃ４は、コンバータ２１によって生成された直流電圧を平滑化および安定化させる。   Transistors Q1-Q8 and diodes D1-D8, D21-D24 constitute a three-level converter 21. Capacitor C3 is connected between DC positive bus PL and DC neutral point bus NPL, and capacitor C4 is connected between DC neutral point bus NPL and DC negative bus NL. Capacitors C3 and C4 smooth and stabilize the DC voltage generated by converter 21.

リアクトルＬ１は、入力端子ＴａとトランジスタＱ５のエミッタとの間に接続される。コンデンサＣ１の一方電極は入力端子Ｔａに接続され、その他方電極は入力端子ＴｂおよびトランジスタＱ６のエミッタに接続される。リアクトルＬ１およびコンデンサＣ１は、入力フィルタ２０を構成する。   Reactor L1 is connected between input terminal Ta and the emitter of transistor Q5. One electrode of the capacitor C1 is connected to the input terminal Ta, and the other electrode is connected to the input terminal Tb and the emitter of the transistor Q6. Reactor L1 and capacitor C1 constitute input filter 20.

入力フィルタ２０は、ローパスフィルタであり、商用周波数の交流電圧ＶＵ１をコンバータ２１に通過させ、コンバータ２１で発生するスイッチング周波数の信号が入力端子Ｔａ，Ｔｂ側に通過するのを禁止する。   The input filter 20 is a low-pass filter, and allows the commercial frequency AC voltage VU1 to pass through the converter 21 and prohibits the switching frequency signal generated by the converter 21 from passing to the input terminals Ta and Tb.

コンバータ２１は、対応の２次巻線から入力フィルタ２０を介して供給される交流電力を直流電力に変換する。換言すると、コンバータ２１は、対応の２次巻線から入力フィルタ２０を介して供給される交流電圧を正電圧、中性点電圧、および負電圧に変換してそれぞれ直流正母線ＰＬ、直流中性点母線ＮＬＰ、および直流負母線ＮＬに与える。   Converter 21 converts AC power supplied from the corresponding secondary winding via input filter 20 to DC power. In other words, the converter 21 converts the AC voltage supplied from the corresponding secondary winding through the input filter 20 into a positive voltage, a neutral point voltage, and a negative voltage to convert the DC positive bus PL and the DC neutrality, respectively. This is applied to the point bus NLP and the DC negative bus NL.

たとえば、入力端子Ｔａの電圧が入力端子Ｔｂの電圧よりも高い場合は、トランジスタＱ１〜Ｑ８のうちのトランジスタＱ５，Ｑ１，Ｑ６をオンさせる。これにより、入力端子ＴａからリアクトルＬ１、トランジスタＱ５，Ｑ１、コンデンサＣ３、ダイオードＤ２２、およびトランジスタＱ６を介して入力端子Ｔｂに電流が流れ、コンデンサＣ３が充電される。また、トランジスタＱ１〜Ｑ８のうちのトランジスタＱ７，Ｑ４，Ｑ８をオンさせる。これにより、入力端子ＴａからリアクトルＬ１、トランジスタＱ７、ダイオードＤ２３、コンデンサＣ４、およびトランジスタＱ４，Ｑ８を介して入力端子Ｔｂに電流が流れ、コンデンサＣ４が充電される。   For example, when the voltage at the input terminal Ta is higher than the voltage at the input terminal Tb, the transistors Q5, Q1, and Q6 among the transistors Q1 to Q8 are turned on. As a result, a current flows from the input terminal Ta to the input terminal Tb through the reactor L1, the transistors Q5 and Q1, the capacitor C3, the diode D22, and the transistor Q6, and the capacitor C3 is charged. Also, transistors Q7, Q4, Q8 among transistors Q1-Q8 are turned on. As a result, a current flows from the input terminal Ta to the input terminal Tb through the reactor L1, the transistor Q7, the diode D23, the capacitor C4, and the transistors Q4 and Q8, and the capacitor C4 is charged.

入力端子Ｔａの電圧が入力端子Ｔｂの電圧よりも低い場合は、トランジスタＱ１〜Ｑ８のうちのトランジスタＱ６，Ｑ２，Ｑ５をオンさせる。これにより、入力端子ＴｂからトランジスタＱ６，Ｑ２、コンデンサＣ３、ダイオードＤ２１、トランジスタＱ５、およびリアクトルＬ１を介して入力端子Ｔａに電流が流れ、コンデンサＣ３が充電される。また、トランジスタＱ１〜Ｑ８のうちのトランジスタＱ８，Ｑ３，Ｑ７をオンさせる。これにより、入力端子ＴｂからトランジスタＱ８、ダイオードＤ２４、コンデンサＣ４、トランジスタＱ３，Ｑ７、およびリアクトルＬ１を介して入力端子Ｔａに電流が流れ、コンデンサＣ４が充電される。   When the voltage at the input terminal Ta is lower than the voltage at the input terminal Tb, the transistors Q6, Q2, and Q5 among the transistors Q1 to Q8 are turned on. Thereby, a current flows from the input terminal Tb to the input terminal Ta through the transistors Q6 and Q2, the capacitor C3, the diode D21, the transistor Q5, and the reactor L1, and the capacitor C3 is charged. Also, transistors Q8, Q3, Q7 of transistors Q1-Q8 are turned on. As a result, a current flows from the input terminal Tb to the input terminal Ta through the transistor Q8, the diode D24, the capacitor C4, the transistors Q3 and Q7, and the reactor L1, and the capacitor C4 is charged.

また、入力端子Ｔａ，Ｔｂの電圧が略等しい場合は、トランジスタＱ５，Ｑ８またはトランジスタＱ６，Ｑ７のみをオンさせる。トランジスタＱ５，Ｑ８のみをオンさせた場合は、入力端子ＴｂからトランジスタＱ８、ダイオードＤ２４，Ｄ２１、トランジスタＱ５，およびリアクトルＬ１を介して入力端子Ｔａに電流が流れる。また、トランジスタＱ６，Ｑ７のみをオンさせた場合は、入力端子ＴａからリアクトルＬ１、トランジスタＱ７、ダイオードＤ２３，Ｄ２２、トランジスタＱ６を介して入力端子Ｔｂに電流が流れる。このようにして、直流正母線ＰＬ、直流中性点母線ＮＰＬ、および直流負母線ＮＬがそれぞれ正電圧、中性点電圧、および負電圧にされる。   When the voltages at the input terminals Ta and Tb are substantially equal, only the transistors Q5 and Q8 or the transistors Q6 and Q7 are turned on. When only the transistors Q5 and Q8 are turned on, a current flows from the input terminal Tb to the input terminal Ta via the transistor Q8, the diodes D24 and D21, the transistor Q5, and the reactor L1. When only the transistors Q6 and Q7 are turned on, a current flows from the input terminal Ta to the input terminal Tb via the reactor L1, the transistor Q7, the diodes D23 and D22, and the transistor Q6. In this way, DC positive bus PL, DC neutral point bus NPL, and DC negative bus NL are set to a positive voltage, a neutral point voltage, and a negative voltage, respectively.

トランジスタＱ１１，Ｑ１５，Ｑ１７，Ｑ１３は母線ＰＬ，ＮＬ間に直列接続され、トランジスタＱ１２，Ｑ１６，Ｑ１８，Ｑ１４は母線ＰＬ，ＮＬ間に直列接続される。ダイオードＤ１１〜Ｄ１８は、それぞれトランジスタＱ１１〜Ｑ１８に逆並列に接続される。ダイオードＤ３１，Ｄ３２のアノードはともに直流中性点母線ＮＰＬに接続され、それらのカソードはそれぞれトランジスタＱ１５，Ｑ１６のコレクタに接続される。ダイオードＤ３３，Ｄ３４のアノードはそれぞれトランジスタＱ１７，Ｑ１８のエミッタに接続され、それらのカソードはともに直流中性点母線ＮＰＬに接続される。   Transistors Q11, Q15, Q17, Q13 are connected in series between buses PL, NL, and transistors Q12, Q16, Q18, Q14 are connected in series between buses PL, NL. Diodes D11-D18 are connected in antiparallel to transistors Q11-Q18, respectively. The anodes of diodes D31 and D32 are both connected to DC neutral point bus NPL, and their cathodes are connected to the collectors of transistors Q15 and Q16, respectively. The anodes of diodes D33 and D34 are connected to the emitters of transistors Q17 and Q18, respectively, and the cathodes thereof are both connected to DC neutral point bus NPL.

トランジスタＱ１１〜Ｑ１８およびダイオードＤ１１〜Ｄ１８，Ｄ３１〜Ｄ３４は、３レベルのインバータ２２を構成する。リアクトルＬ２は、トランジスタＱ１５のエミッタと出力端子Ｔｃとの間に接続される。コンデンサＣ２の一方電極は出力端子Ｔｃに接続され、その他方電極はトランジスタＱ１６のエミッタと出力端子Ｔｄに接続される。リアクトルＬ２およびコンデンサＣ２は、出力フィルタ２３を構成する。   Transistors Q11 to Q18 and diodes D11 to D18, D31 to D34 constitute a three-level inverter 22. Reactor L2 is connected between the emitter of transistor Q15 and output terminal Tc. One electrode of the capacitor C2 is connected to the output terminal Tc, and the other electrode is connected to the emitter of the transistor Q16 and the output terminal Td. Reactor L2 and capacitor C2 constitute output filter 23.

インバータ２２は、コンバータ２１で生成された直流電力を交流電力に変換する。換言すると、インバータ２２は、直流正母線ＰＬ、直流中性点母線ＮＰＬ、および直流負母線ＮＬから受けた正電圧、中性点電圧、および負電圧に基づいて、正電圧、０Ｖ、および負電圧を含む３レベルの交流電圧を生成する。   Inverter 22 converts the DC power generated by converter 21 into AC power. In other words, inverter 22 has positive voltage, 0 V, and negative voltage based on the positive voltage, neutral point voltage, and negative voltage received from DC positive bus PL, DC neutral point bus NPL, and DC negative bus NL. 3 levels of alternating voltage are generated.

たとえば、トランジスタＱ１１〜Ｑ１８のうちのトランジスタＱ１１，Ｑ１５，Ｑ１８をオンさせる。これにより、直流正母線ＰＬがトランジスタＱ１１，Ｑ１５およびリアクトルＬ２を介して出力端子Ｔｃに接続されるとともに、出力端子ＴｄがトランジスタＱ１８およびダイオードＤ３４を介して直流中性点母線ＮＰＬに接続され、正電圧および中性点電圧の差電圧（すなわち正電圧）が出力フィルタ２３に与えられる。   For example, transistors Q11, Q15, Q18 among transistors Q11-Q18 are turned on. Thus, DC positive bus PL is connected to output terminal Tc via transistors Q11 and Q15 and reactor L2, and output terminal Td is connected to DC neutral point bus NPL via transistor Q18 and diode D34. A difference voltage (that is, a positive voltage) between the voltage and the neutral point voltage is supplied to the output filter 23.

また、トランジスタＱ１１〜Ｑ１８のうちのトランジスタＱ１５，Ｑ１８，Ｑ１４をオンさせる。これにより、直流中性点母線ＮＰＬがダイオードＤ３１、トランジスタＱ１５、およびリアクトルＬ２を介して出力端子Ｔｃに接続されるとともに、出力端子ＴｄがトランジスタＱ１８，Ｑ１４を介して直流負母線ＮＬに接続され、中性点電圧および負電圧の差電圧（すなわち正電圧）が出力フィルタ２３に与えられる。   Further, transistors Q15, Q18, Q14 of transistors Q11-Q18 are turned on. Thereby, DC neutral point bus NPL is connected to output terminal Tc via diode D31, transistor Q15, and reactor L2, and output terminal Td is connected to DC negative bus NL via transistors Q18 and Q14. A differential voltage (that is, a positive voltage) between the neutral point voltage and the negative voltage is supplied to the output filter 23.

また、トランジスタＱ１１〜Ｑ１８のうちのトランジスタＱ１２，Ｑ１６，Ｑ１７をオンさせる。これにより、直流正母線ＰＬがトランジスタＱ１２，Ｑ１６を介して出力端子Ｔｄに接続されるとともに、出力端子ＴｃがリアクトルＬ２、トランジスタＱ１７、およびダイオードＤ１７を介して直流中性点母線ＮＰＬに接続され、中性点電圧および正電圧の差の電圧（すなわち負電圧）が出力フィルタ２３に与えられる。   In addition, transistors Q12, Q16, Q17 of transistors Q11-Q18 are turned on. Thereby, DC positive bus PL is connected to output terminal Td via transistors Q12 and Q16, and output terminal Tc is connected to DC neutral point bus NPL via reactor L2, transistor Q17, and diode D17. A voltage (that is, a negative voltage) between the neutral point voltage and the positive voltage is supplied to the output filter 23.

また、トランジスタＱ１１〜Ｑ１８のうちのトランジスタＱ１６，Ｑ１７，Ｑ１３をオンさせる。これにより、直流中性点母線ＮＰＬがダイオードＤ３２およびトランジスタＱ１６を介して出力端子Ｔｄに供給されるとともに、出力端子ＴｃがリアクトルＬ２およびトランジスタＱ１７，Ｑ１３を介して直流負母線ＮＬに接続され、負電圧および中性点電圧の差の電圧（すなわち負電圧）が出力フィルタ２３に与えられる。   Further, transistors Q16, Q17, Q13 among transistors Q11-Q18 are turned on. Thereby, DC neutral point bus NPL is supplied to output terminal Td via diode D32 and transistor Q16, and output terminal Tc is connected to DC negative bus NL via reactor L2 and transistors Q17 and Q13, and negative. A difference voltage (that is, a negative voltage) between the voltage and the neutral point voltage is supplied to the output filter 23.

また、トランジスタＱ１５，Ｑ１８またはトランジスタＱ１６，Ｑ１７のみをオンさせる。トランジスタＱ１５，Ｑ１８のみをオンさせた場合は、直流中性点母線ＮＰＬがダイオードＤ３１、トランジスタＱ１５、およびリアクトルＬ２を介して出力端子Ｔｃに接続されるとともに、出力端子ＴｄがトランジスタＱ１８およびダイオードＤ３４を介して直流中性点母線ＮＰＬに接続され、中性点電圧および中性点電圧の差の電圧（すなわち０Ｖ）が出力フィルタ２３に与えられる。   Further, only the transistors Q15 and Q18 or the transistors Q16 and Q17 are turned on. When only transistors Q15 and Q18 are turned on, DC neutral point bus NPL is connected to output terminal Tc via diode D31, transistor Q15, and reactor L2, and output terminal Td is connected to transistor Q18 and diode D34. To the DC neutral point bus NPL, and the voltage of the difference between the neutral point voltage and the neutral point voltage (that is, 0 V) is applied to the output filter 23.

また、トランジスタＱ１６，Ｑ１７のみをオンさせた場合は、直流中性点母線ＮＰＬがダイオードＤ３２およびトランジスタＱ１６を介して出力端子Ｔｄに接続されるとともに、出力端子ＴｃがリアクトルＬ２、トランジスタＱ１７およびダイオードＤ３３を介して直流中性点母線ＮＰＬに接続され、中性点電圧および中性点電圧の差の電圧（すなわち０Ｖ）が出力フィルタ２３に与えられる。   When only transistors Q16 and Q17 are turned on, DC neutral point bus NPL is connected to output terminal Td via diode D32 and transistor Q16, and output terminal Tc is connected to reactor L2, transistor Q17 and diode D33. Is connected to the DC neutral point bus NPL, and a voltage (that is, 0 V) of the difference between the neutral point voltage and the neutral point voltage is applied to the output filter 23.

したがって、トランジスタＱ１１〜Ｑ１８を制御することにより、出力端子Ｔｃ，Ｔｄ間に正電圧、０Ｖ、および負電圧のうちの所望の電圧を供給することができ、正電圧、０Ｖ、および負電圧の３レベルで変化する交流電圧を生成することができる。   Therefore, by controlling the transistors Q11 to Q18, a desired voltage of positive voltage, 0V, and negative voltage can be supplied between the output terminals Tc and Td, and the positive voltage, 0V, and negative voltage 3 can be supplied. An alternating voltage that varies with the level can be generated.

出力フィルタ２３は、ローパスフィルタであり、商用周波数の交流電圧を出力端子Ｔｃ，Ｔｄに通過させ、インバータ２２で発生したスイッチング周波数の信号が出力端子Ｔｃ，Ｔｄに通過するのを禁止する。換言すると、出力フィルタ２３は、インバータ２２で生成された３レベルの交流電圧の波形を正弦波に変換し、正弦波の交流電圧を出力端子Ｔｃ，Ｔｄ間に出力する。   The output filter 23 is a low-pass filter, and passes an AC voltage having a commercial frequency to the output terminals Tc and Td, and prohibits a signal having a switching frequency generated by the inverter 22 from passing to the output terminals Tc and Td. In other words, the output filter 23 converts the waveform of the three-level AC voltage generated by the inverter 22 into a sine wave, and outputs the AC voltage of the sine wave between the output terminals Tc and Td.

他の無停電電源装置ＵＵ２，ＵＵ３，ＵＶ１〜ＵＶ３，ＵＷ１〜ＵＷ３の各々は、無停電電源装置ＵＵ１と同様であるので、その説明は繰り返さない。   Each of the other uninterruptible power supply devices UU2, UU3, UV1 to UV3, UW1 to UW3 is the same as uninterruptible power supply device UU1, and therefore description thereof will not be repeated.

図１に戻って、スイッチＳ２，Ｓ３は、高圧無停電電源装置２の出力端子（たとえばＴＵ）と出力端子Ｔ３との間に直列接続される。スイッチＳ２は、たとえばコンタクタであり、インバータ２２から負荷１２に交流電力を供給するインバータ給電モード時にオンされ、バイパス交流電源１１からバイパス端子Ｔ２を介して負荷１２に交流電力を供給するバイパス給電モード時にオフされる。   Returning to FIG. 1, the switches S2 and S3 are connected in series between the output terminal (for example, TU) of the high-voltage uninterruptible power supply 2 and the output terminal T3. The switch S2 is a contactor, for example, and is turned on in the inverter power supply mode for supplying AC power from the inverter 22 to the load 12, and in the bypass power supply mode for supplying AC power from the bypass AC power supply 11 to the load 12 via the bypass terminal T2. Turned off.

スイッチＳ３は、たとえばブレーカであり、通常はオンされ、無停電電源システムのメンテナンス時にオフされる。スイッチＳ４は、たとえばブレーカであり、入力端子Ｔ１とバイパス端子Ｔ２の間に接続され、通常はオフされ、バイパス給電モード時にオンされる。スイッチＳ４は、切換回路を構成する。また、スイッチＳ４は、端子Ｔ１，Ｔ２間を短絡したいとき、たとえば、商用交流電源１０が故障したためにバイパス交流電源１１から入力変圧器１に交流電力を供給するときにオンされる。   Switch S3 is, for example, a breaker, and is normally turned on and turned off during maintenance of the uninterruptible power supply system. The switch S4 is a breaker, for example, and is connected between the input terminal T1 and the bypass terminal T2, normally turned off, and turned on in the bypass power supply mode. The switch S4 constitutes a switching circuit. The switch S4 is turned on when it is desired to short-circuit the terminals T1 and T2, for example, when AC power is supplied from the bypass AC power supply 11 to the input transformer 1 because the commercial AC power supply 10 has failed.

スイッチＳ５の一方端子はバイパス端子Ｔ２に接続され、その他方端子はスイッチＳ６を介してスイッチＳ２，Ｓ３間のノードＮ１に接続される。スイッチＳ５は、たとえばブレーカであり、通常はオンされ、メンテナンス時にオフされる。スイッチＳ６は、たとえばコンタクタであり、バイパス給電モード時にオンされ、インバータ給電モード時にオフされる。無瞬断スイッチ３は、スイッチＳ６に並列接続され、高圧無停電電源装置２が正常である場合はオフし、高圧無停電電源装置２が故障したときに瞬時にオンする。スイッチＳ５，Ｓ６，Ｓ３および無瞬断スイッチ３は、バイパススイッチを構成する。スイッチＳ７は、たとえばブレーカであり、バイパス端子Ｔ２と出力端子Ｔ３との間に接続され、通常はオフされ、メンテナンス時にオンされる。   One terminal of the switch S5 is connected to the bypass terminal T2, and the other terminal is connected to the node N1 between the switches S2 and S3 via the switch S6. The switch S5 is a breaker, for example, and is normally turned on and turned off during maintenance. Switch S6 is, for example, a contactor, and is turned on in the bypass power supply mode and turned off in the inverter power supply mode. The uninterruptible switch 3 is connected in parallel to the switch S6, and is turned off when the high-voltage uninterruptible power supply 2 is normal, and is turned on instantaneously when the high-voltage uninterruptible power supply 2 fails. The switches S5, S6, S3 and the uninterruptible switch 3 constitute a bypass switch. The switch S7 is a breaker, for example, and is connected between the bypass terminal T2 and the output terminal T3, normally turned off, and turned on during maintenance.

エネルギー蓄積装置４は、変圧器５、電力変換器６、モータ７、およびフライホイール装置８を含む。エネルギー蓄積装置４は、インバータ給電モード時において、商用交流電源１０から交流電力が正常に供給されている通常時は、商用交流電源１０から供給される交流電力をフライホイール装置８の回転エネルギーに変換し、商用交流電源１０からの交流電力の供給が停止された停電時は、フライホイール装置８に蓄えられた回転エネルギーを交流電力に変換して入力変圧器１の１次巻線に与える。   The energy storage device 4 includes a transformer 5, a power converter 6, a motor 7, and a flywheel device 8. The energy storage device 4 converts the AC power supplied from the commercial AC power supply 10 into rotational energy of the flywheel device 8 when the AC power is normally supplied from the commercial AC power supply 10 in the inverter power supply mode. When the supply of AC power from the commercial AC power supply 10 is stopped, the rotational energy stored in the flywheel device 8 is converted into AC power and applied to the primary winding of the input transformer 1.

また、エネルギー蓄積装置４は、バイパス給電モード時はスイッチＳ４によってバイパス端子Ｔ２に接続され、バイパス交流電源１１から交流電力が正常に供給されている場合は、バイパス交流電源１１から供給される交流電力をフライホイール装置８の回転エネルギーに変換し、バイパス交流電源１１からの交流電力の供給が正常でない場合は、フライホイール装置８に蓄えられた回転エネルギーを交流電力に変換してバイパス端子Ｔ２に与える。バイパス端子Ｔ２に与えられた交流電力は、スイッチＳ５，Ｓ６，Ｓ３を介して負荷１２に供給される。   Further, the energy storage device 4 is connected to the bypass terminal T2 by the switch S4 in the bypass power supply mode, and when the AC power is normally supplied from the bypass AC power supply 11, the AC power supplied from the bypass AC power supply 11 is used. Is converted into rotational energy of the flywheel device 8, and when the supply of AC power from the bypass AC power supply 11 is not normal, the rotational energy stored in the flywheel device 8 is converted into AC power and applied to the bypass terminal T2. . The AC power supplied to the bypass terminal T2 is supplied to the load 12 via the switches S5, S6, S3.

すなわち、スイッチＳ８は、たとえばブレーカであり、入力端子Ｔ１と変圧器５の１次巻線との間に接続され、通常はオンされ、メンテナンス時にオフされる。変圧器５の２次巻線は、電力変換器６に接続される。変圧器５は、商用交流電源１０から交流電力が供給されている通常時は、商用交流電源１０からの交流電力を電力変換器６に供給し、商用交流電源１０からの交流電力の供給が停止された停電時は、電力変換器６から供給される交流電力を入力変圧器１の１次巻線に供給する。   That is, the switch S8 is, for example, a breaker, and is connected between the input terminal T1 and the primary winding of the transformer 5, normally turned on, and turned off during maintenance. The secondary winding of the transformer 5 is connected to the power converter 6. The transformer 5 supplies the AC power from the commercial AC power supply 10 to the power converter 6 during normal times when the AC power is supplied from the commercial AC power supply 10, and the supply of the AC power from the commercial AC power supply 10 is stopped. At the time of the power failure, the AC power supplied from the power converter 6 is supplied to the primary winding of the input transformer 1.

図５は、電力変換器６の構成を示す回路図であって、図４と対比される図である。図５から分かるように、電力変換器６は無停電電源装置ＵＵ１と同じ構成である。リアクトルＬ１およびコンデンサＣ１はフィルタ３０を構成する。トランジスタＱ１〜Ｑ８およびダイオードＤ１〜Ｄ８，Ｄ２１〜Ｄ２４は、コンバータ３１を構成する。トランジスタＱ１１〜Ｑ１８およびダイオードＤ１１〜Ｄ１８，Ｄ３１〜Ｄ３４は、コンバータ３２を構成する。リアクトルＬ２およびコンデンサＣ２はフィルタ３３を構成する。   FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of the power converter 6 and is a diagram to be compared with FIG. As can be seen from FIG. 5, power converter 6 has the same configuration as uninterruptible power supply UU1. Reactor L1 and capacitor C1 constitute filter 30. Transistors Q1-Q8 and diodes D1-D8, D21-D24 constitute converter 31. Transistors Q11 to Q18 and diodes D11 to D18, D31 to D34 constitute a converter 32. Reactor L2 and capacitor C2 constitute filter 33.

商用交流電源１０またはバイパス交流電源１１から交流電力が正常に供給されている場合には、コンバータ３１は、商用交流電源１０またはバイパス交流電源１１から変圧器５およびフィルタ３０を介して供給される交流電力を直流電力に変換する。換言すると、コンバータ３１は、商用交流電源１０から変圧器５およびフィルタ３０を介して供給される交流電圧を正電圧、中性点電圧、および負電圧に変換してそれぞれ直流正母線ＰＬ、直流中性点母線ＮＬＰ、および直流負母線ＮＬに与える。このとき、フィルタ３１は、コンバータ３１で発生するスイッチング周波数のノイズが変圧器５側に漏れるのを防止する。   When AC power is normally supplied from commercial AC power supply 10 or bypass AC power supply 11, converter 31 supplies AC supplied from commercial AC power supply 10 or bypass AC power supply 11 via transformer 5 and filter 30. Convert power to DC power. In other words, the converter 31 converts the AC voltage supplied from the commercial AC power supply 10 through the transformer 5 and the filter 30 into a positive voltage, a neutral point voltage, and a negative voltage to convert the DC positive bus PL and the DC This is applied to the sex point bus NLP and the DC negative bus NL. At this time, the filter 31 prevents the noise of the switching frequency generated in the converter 31 from leaking to the transformer 5 side.

また、コンバータ３２は、インバータとして動作し、コンバータ３１で生成された直流電力を交流電力に変換する。換言すると、コンバータ３２は、直流正母線ＰＬ、直流中性点母線ＮＰＬ、および直流負母線ＮＬから受けた正電圧、中性点電圧、および負電圧に基づいて、正電圧、０Ｖ、および負電圧を含む３レベルの交流電圧を生成する。このとき、フィルタ３３は、コンバータ３２で生成された３レベルの交流電圧の波形を正弦波に変換し、正弦波の交流電圧を出力端子Ｔｃ，Ｔｄ間に出力する。   Converter 32 operates as an inverter and converts the DC power generated by converter 31 into AC power. In other words, converter 32 has positive voltage, 0 V, and negative voltage based on the positive voltage, neutral point voltage, and negative voltage received from DC positive bus PL, DC neutral point bus NPL, and DC negative bus NL. 3 levels of alternating voltage are generated. At this time, the filter 33 converts the waveform of the three-level AC voltage generated by the converter 32 into a sine wave, and outputs the AC voltage of the sine wave between the output terminals Tc and Td.

また、商用交流電源１０またはバイパス交流電源１１から交流電力が正常に供給されていない場合には、コンバータ３２は、モータ７から供給される交流電力を直流電力に変換する。換言すると、コンバータ３２は、モータ７から供給される交流電圧を正電圧、中性点電圧、および負電圧に変換してそれぞれ直流正母線ＰＬ、直流中性点母線ＮＬＰ、および直流負母線ＮＬに与える。このとき、フィルタ３３は、コンバータ３２で発生するスイッチング周波数のノイズがモータ７側に漏れるのを防止する。   When AC power is not normally supplied from commercial AC power supply 10 or bypass AC power supply 11, converter 32 converts AC power supplied from motor 7 into DC power. In other words, the converter 32 converts the AC voltage supplied from the motor 7 into a positive voltage, a neutral point voltage, and a negative voltage to the DC positive bus PL, the DC neutral point bus NLP, and the DC negative bus NL, respectively. give. At this time, the filter 33 prevents the noise of the switching frequency generated in the converter 32 from leaking to the motor 7 side.

また、コンバータ３１は、インバータとして動作し、コンバータ３２で生成された直流電力を交流電力に変換する。換言すると、コンバータ３１は、直流正母線ＰＬ、直流中性点母線ＮＰＬ、および直流負母線ＮＬから受けた正電圧、中性点電圧、および負電圧に基づいて、正電圧、０Ｖ、および負電圧を含む３レベルの交流電圧を生成する。このとき、フィルタ３０は、コンバータ３１で生成された３レベルの交流電圧の波形を正弦波に変換し、正弦波の交流電圧を入力端子Ｔａ，Ｔｂ間に出力する。   Converter 31 operates as an inverter and converts the DC power generated by converter 32 into AC power. In other words, converter 31 has positive voltage, 0 V, and negative voltage based on the positive voltage, neutral point voltage, and negative voltage received from DC positive bus PL, DC neutral point bus NPL, and DC negative bus NL. 3 levels of alternating voltage are generated. At this time, the filter 30 converts the waveform of the three-level AC voltage generated by the converter 31 into a sine wave, and outputs the AC voltage of the sine wave between the input terminals Ta and Tb.

モータ７は、商用交流電源１０またはバイパス交流電源１１から交流電力が正常に供給されている場合には、商用交流電源１０またはバイパス交流電源１１から変圧器５および電力変換器６を介して供給される交流電力によって駆動され、フライホイール装置８を回転駆動させてフライホイール装置８に回転エネルギーを蓄えさせる。   When the AC power is normally supplied from the commercial AC power supply 10 or the bypass AC power supply 11, the motor 7 is supplied from the commercial AC power supply 10 or the bypass AC power supply 11 via the transformer 5 and the power converter 6. The flywheel device 8 is driven to rotate, and the flywheel device 8 is rotationally driven to store rotational energy in the flywheel device 8.

また、モータ７は、商用交流電源１０またはバイパス交流電源１１からの交流電力の供給が正常でない場合には、回転エネルギーによって回転し続けるフライホイール装置８によって回転駆動され、交流電力を生成して電力変換器６に供給する。   In addition, when the supply of AC power from the commercial AC power supply 10 or the bypass AC power supply 11 is not normal, the motor 7 is rotationally driven by the flywheel device 8 that continues to rotate by rotational energy, and generates AC power to generate power. This is supplied to the converter 6.

フライホイール装置８は、モータ７によって回転駆動されることによって回転エネルギーを蓄積し、モータ７を回転駆動させることによって回転エネルギーを放出する。   The flywheel device 8 accumulates rotational energy by being rotationally driven by the motor 7, and releases rotational energy by rotationally driving the motor 7.

次に、この無停電電源システムの動作について説明する。ただし、説明の簡単化のため、Ｒ相およびＵ相に関連する部分の動作のみについて説明する。通常は、スイッチＳ１〜Ｓ３，Ｓ５，Ｓ８がオンされ、スイッチＳ４，Ｓ６，Ｓ７はオフされる。商用交流電源１０から入力端子Ｔ１およびスイッチＳ１を介して入力変圧器１の１次巻線ＣＲに交流電圧ＶＲが供給される。これにより、入力変圧器１の２次巻線ＣＵ１〜ＣＵ３にそれぞれ交流電圧ＶＵ１〜ＶＵ３が出力される。   Next, the operation of this uninterruptible power supply system will be described. However, for simplification of description, only the operation of the portion related to the R phase and the U phase will be described. Normally, the switches S1 to S3, S5, and S8 are turned on, and the switches S4, S6, and S7 are turned off. An AC voltage VR is supplied from the commercial AC power supply 10 to the primary winding CR of the input transformer 1 via the input terminal T1 and the switch S1. As a result, AC voltages VU1 to VU3 are output to the secondary windings CU1 to CU3 of the input transformer 1, respectively.

無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３は、それぞれ交流電圧ＶＵ１〜ＶＵ３によって駆動され、それぞれ正弦波形の交流電圧ＶＵ１１〜ＶＵ１３を出力する。交流電圧ＶＵ１１〜ＶＵ１３は、加算されて高圧の交流電圧ＶＵとなる。高圧の交流電圧ＶＵは、スイッチＳ２，Ｓ３および出力端子Ｔ３を介して負荷１２に供給される。この状態は、無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３のインバータ２２から負荷１２に交流電力が供給されるので、インバータ給電モードと呼ばれる。   Uninterruptible power supply devices UU1 to UU3 are driven by AC voltages VU1 to VU3, respectively, and output AC voltages VU11 to VU13 having sinusoidal waveforms, respectively. The AC voltages VU11 to VU13 are added to become a high-voltage AC voltage VU. The high-voltage AC voltage VU is supplied to the load 12 via the switches S2 and S3 and the output terminal T3. This state is called an inverter power supply mode because AC power is supplied from the inverter 22 of the uninterruptible power supply devices UU1 to UU3 to the load 12.

また、このとき、商用交流電源１０から入力端子Ｔ１およびスイッチＳ８を介してエネルギー蓄積装置４に交流電力が供給され、モータ７によってフライホイール装置８が回転駆動されて回転エネルギーが蓄えられる。   At this time, AC power is supplied from the commercial AC power supply 10 to the energy storage device 4 via the input terminal T1 and the switch S8, and the flywheel device 8 is rotationally driven by the motor 7 to store rotational energy.

インバータ給電モード時において、商用交流電源１０からの交流電力の供給が停止されると、すなわち停電が発生すると、フライホイール装置８の回転エネルギーがモータ７によって交流電力に変換される。モータ７によって生成された交流電力は、電力変換器６および変圧器５によって商用交流電力と同じ電圧および周波数の交流電力に変換され、スイッチＳ８，Ｓ１を介して入力変圧器１の１次巻線ＣＲに与えられる。これにより、入力変圧器１の２次巻線ＣＵ１〜ＣＵ３に交流電圧ＶＵ１〜ＶＵ３が発生し、無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３に与えられる。   In the inverter power supply mode, when the supply of AC power from the commercial AC power supply 10 is stopped, that is, when a power failure occurs, the rotational energy of the flywheel device 8 is converted into AC power by the motor 7. The AC power generated by the motor 7 is converted by the power converter 6 and the transformer 5 into AC power having the same voltage and frequency as the commercial AC power, and the primary winding of the input transformer 1 via the switches S8 and S1. Given to CR. As a result, AC voltages VU1 to VU3 are generated in the secondary windings CU1 to CU3 of the input transformer 1, and are supplied to the uninterruptible power supply devices UU1 to UU3.

無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３のコンバータ２１は、入力変圧器１の２次巻線ＣＵ１〜ＣＵ３からの交流電圧ＶＵ１〜ＶＵ３を正電圧、中性点電圧、および負電圧に変換し、無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３のインバータ２２は正電圧、０Ｖ、および負電圧を含む３レベルの交流電圧を生成し、無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３の出力フィルタ２３はそれぞれ正弦波形の交流電圧ＶＵ１１〜ＶＵ１３を出力する。交流電圧ＶＵ１１〜ＶＵ１３は、加算されて高圧の交流電圧ＶＵとなる。高圧の交流電圧ＶＵは、スイッチＳ２，Ｓ３および出力端子Ｔ３を介して負荷１２に供給される。したがって、停電が発生した場合でも、エネルギー蓄積装置にエネルギーが蓄えられている限りは、負荷１２の運転を継続することができる。   Converter 21 of uninterruptible power supply units UU1 to UU3 converts AC voltages VU1 to VU3 from secondary windings CU1 to CU3 of input transformer 1 into a positive voltage, a neutral point voltage, and a negative voltage. The inverters 22 of the devices UU1 to UU3 generate three levels of AC voltage including positive voltage, 0V, and negative voltage, and the output filters 23 of the uninterruptible power supply devices UU1 to UU3 output sine waveform AC voltages VU11 to VU13, respectively. To do. The AC voltages VU11 to VU13 are added to become a high-voltage AC voltage VU. The high-voltage AC voltage VU is supplied to the load 12 via the switches S2 and S3 and the output terminal T3. Therefore, even when a power failure occurs, as long as energy is stored in the energy storage device, the operation of the load 12 can be continued.

なお、インバータ給電モード時において商用交流電源１０の出力電圧が瞬間的に低下した場合、いわゆる瞬低が発生した場合は、コンデンサＣ３，Ｃ４によって正電圧、中性点電圧、および負電圧が維持され、安定した交流電圧が負荷１２に供給され、負荷１２が安定に運転される。   In the inverter power supply mode, when the output voltage of the commercial AC power supply 10 instantaneously decreases, that is, when a so-called instantaneous drop occurs, the positive voltage, the neutral voltage, and the negative voltage are maintained by the capacitors C3 and C4. A stable AC voltage is supplied to the load 12, and the load 12 is stably operated.

インバータ給電モード時において、高圧無停電電源装置２が故障した場合は、無瞬断スイッチ３が瞬時にオンし、バイパス交流電源１１からバイパス端子Ｔ２、スイッチＳ５、無瞬断スイッチ３、スイッチＳ３、および出力端子Ｔ３を介して負荷１２に交流電力が供給され、負荷１２の運転が継続される。無瞬断スイッチ３に続いてスイッチＳ６がオンするとともにスイッチＳ１，Ｓ２がオフすると、無瞬断スイッチ３がオフされる。これにより、バイパス交流電源１１からバイパス端子Ｔ２、スイッチＳ５，Ｓ６，Ｓ３、および出力端子Ｔ３を介して負荷１２に交流電力が供給され、負荷１２の運転が継続される。これは、無瞬断スイッチ３における電力損失を削減するためである。この状態は、バイパス交流電源１１から負荷１２に交流電力が供給されるので、バイパス給電モードと呼ばれる。   When the high-voltage uninterruptible power supply 2 fails in the inverter power supply mode, the uninterruptible switch 3 is turned on instantaneously, and the bypass AC power supply 11 bypasses the bypass terminal T2, the switch S5, the uninterruptible switch 3, the switch S3, AC power is supplied to the load 12 via the output terminal T3, and the operation of the load 12 is continued. When the switch S6 is turned on following the uninterruptible switch 3 and the switches S1 and S2 are turned off, the uninterruptible switch 3 is turned off. Thereby, AC power is supplied from the bypass AC power source 11 to the load 12 via the bypass terminal T2, the switches S5, S6, S3, and the output terminal T3, and the operation of the load 12 is continued. This is to reduce power loss in the uninterruptible switch 3. This state is called bypass power supply mode because AC power is supplied from the bypass AC power supply 11 to the load 12.

また、このとき、スイッチＳ４がオンされてエネルギー蓄積装置４がバイパス端子Ｔ２に接続され、バイパス交流電源１１からバイパス端子Ｔ２およびスイッチＳ４，Ｓ８を介してエネルギー蓄積装置４に交流電力が供給され、モータ７によってフライホイール装置８が回転駆動されて回転エネルギーが蓄えられる。   At this time, the switch S4 is turned on, the energy storage device 4 is connected to the bypass terminal T2, and AC power is supplied from the bypass AC power supply 11 to the energy storage device 4 via the bypass terminal T2 and the switches S4 and S8. The flywheel device 8 is rotationally driven by the motor 7 to store rotational energy.

バイパス給電モード時において、バイパス交流電源１１からの交流電力の供給が停止されたり、バイパス交流電源１１の出力電圧が瞬間的に低下すると、フライホイール装置８の回転エネルギーがモータ７によって交流電力に変換される。モータ７によって生成された交流電力は、電力変換器６および変圧器５によって商用交流電力と同じ電圧および周波数の交流電力に変換され、スイッチＳ８，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ３を介して負荷１２に供給され、負荷１２の運転が継続される。   In the bypass power supply mode, when the supply of AC power from the bypass AC power supply 11 is stopped or the output voltage of the bypass AC power supply 11 decreases momentarily, the rotational energy of the flywheel device 8 is converted into AC power by the motor 7. Is done. The AC power generated by the motor 7 is converted by the power converter 6 and the transformer 5 into AC power having the same voltage and frequency as the commercial AC power, and is supplied to the load 12 via the switches S8, S4, S5, S6, and S3. Then, the operation of the load 12 is continued.

メンテナンス時は、スイッチＳ７のみがオンされ、他のスイッチＳ１〜Ｓ６，Ｓ８がオフされ、バイパス交流電源１１からバイパス端子Ｔ２、スイッチＳ７および出力端子Ｔ３を介して負荷１２に交流電力が供給され、負荷１２が運転される。交流電源１０，１１のうちの一方の交流電源が故障した場合は、スイッチＳ４がオンされ、他方の交流電源が故障した交流電源の役割も果たす。   At the time of maintenance, only the switch S7 is turned on, the other switches S1 to S6, S8 are turned off, and AC power is supplied from the bypass AC power supply 11 to the load 12 via the bypass terminal T2, the switch S7, and the output terminal T3. The load 12 is operated. When one of the AC power supplies 10 and 11 fails, the switch S4 is turned on, and the other AC power supply also functions as an AC power supply that has failed.

この実施の形態１では、複数の無停電電源装置（たとえばＵＵ１〜ＵＵ３）を負荷１２に対して直列接続することにより、負荷１２に高電圧を供給する。したがって、出力変圧器を使用しないので、高い効率が得られる。   In the first embodiment, a high voltage is supplied to the load 12 by connecting a plurality of uninterruptible power supply devices (for example, UU1 to UU3) in series to the load 12. Therefore, since no output transformer is used, high efficiency can be obtained.

また、低電圧の無停電電源装置によって出力変圧器を駆動する場合は定格電流の大きな無停電電源装置が必要となるが、本実施の形態１では、大容量の無停電電源システムを定格電流が小さな無停電電源装置で構成することができる。   In addition, when the output transformer is driven by a low-voltage uninterruptible power supply, an uninterruptible power supply with a large rated current is required. It can consist of a small uninterruptible power supply.

また、入力変圧器１の複数の２次巻線（たとえばＣＵ１〜ＣＵ３）をそれぞれ複数の無停電電源装置（たとえばＵＵ１〜ＵＵ３）に接続することによって複数の無停電電源装置（たとえばＵＵ１〜ＵＵ３）同士を絶縁したので、低耐圧のトランジスタＱ、ダイオードＤなどを使用することができ、装置の低コスト化を図ることができる。   Further, a plurality of uninterruptible power supply devices (for example, UU1 to UU3) are connected by connecting a plurality of secondary windings (for example, CU1 to CU3) of the input transformer 1 to a plurality of uninterruptible power supply devices (for example, UU1 to UU3), respectively. Since they are insulated from each other, it is possible to use a low-breakdown-voltage transistor Q, a diode D, and the like, and to reduce the cost of the device.

また、エネルギー蓄積装置４を設けたので、停電時間が長い場合でも、負荷１２の運転を継続することができる。   Moreover, since the energy storage device 4 is provided, the operation of the load 12 can be continued even when the power failure time is long.

図６は、実施の形態１の変更例となる無停電電源システムの要部を示す回路図であって、図４と対比される図である。図６を参照して、この無停電電源システムが実施の形態１と異なる点は、無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３，ＵＶ１〜ＵＶ３，ＵＷ１〜ＵＷ３の各々に対応してバッテリ３５，３６が設けられている点である。図６では、無停電電源装置ＵＵ１とバッテリ３５，３６が示されている。   FIG. 6 is a circuit diagram showing the main part of an uninterruptible power supply system that is a modification of the first embodiment, and is a diagram contrasted with FIG. 4. Referring to FIG. 6, this uninterruptible power supply system is different from the first embodiment in that batteries 35 and 36 are provided corresponding to uninterruptible power supply devices UU1 to UU3, UV1 to UV3, UW1 to UW3, respectively. It is a point. In FIG. 6, the uninterruptible power supply UU1 and the batteries 35 and 36 are shown.

バッテリ３５の正極および負極は、それぞれ直流正母線ＰＬおよび直流中性点母線ＮＰＬに接続される。バッテリ３６の正極および負極は、それぞれ直流中性点母線ＮＰＬおよび直流負母線ＮＬに接続される。   A positive electrode and a negative electrode of battery 35 are connected to DC positive bus PL and DC neutral point bus NPL, respectively. The positive electrode and the negative electrode of battery 36 are connected to DC neutral point bus NPL and DC negative bus NL, respectively.

コンバータ２１は、商用交流電源１０またはエネルギー蓄積装置４から交流電力が供給されている場合は、対応の２次巻線ＣＵ１から受けた交流電力を直流電力に変換し、その直流電力をバッテリ３５，３６に蓄えるとともにインバータ２２に供給し、商用交流電源１０およびエネルギー蓄積装置４からの交流電力の供給が停止された場合は停止する。   When the AC power is supplied from the commercial AC power supply 10 or the energy storage device 4, the converter 21 converts the AC power received from the corresponding secondary winding CU1 into DC power, and converts the DC power into the battery 35, When the supply of AC power from the commercial AC power supply 10 and the energy storage device 4 is stopped, it is stopped.

インバータ２２は、商用交流電源１０またはエネルギー蓄積装置４から交流電力が供給されている場合は、コンバータ２１で生成された直流電力を交流電力に変換し、商用交流電源１０およびエネルギー蓄積装置４からの交流電力の供給が停止された場合は、バッテリ３５，３６の直流電力を交流電力に変換する。   When the AC power is supplied from the commercial AC power supply 10 or the energy storage device 4, the inverter 22 converts the DC power generated by the converter 21 into the AC power, and outputs the AC power from the commercial AC power supply 10 and the energy storage device 4. When the supply of AC power is stopped, the DC power of the batteries 35 and 36 is converted to AC power.

この変更例では、無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３，ＵＶ１〜ＵＶ３，ＵＷ１〜ＵＷ３の各々にバッテリ３５，３６を設けたので、停電が発生した場合に、実施の形態１よりも長い時間、負荷１２の運転を継続することができる。   In this modified example, the batteries 35 and 36 are provided in the uninterruptible power supply devices UU1 to UU3, UV1 to UV3, and UW1 to UW3. Therefore, when a power failure occurs, the load 12 is longer than that in the first embodiment. Can continue driving.

図７は、実施の形態１の他の変更例となる無停電電源システムの要部を示す回路図であって、図６と対比される図である。図７を参照して、この変更例が図６の変更例と異なる点は、バッテリ３５，３６がそれぞれ電気二重層コンデンサ３７，３８で置換されている点である。各無停電電源装置は、商用交流電源１０またはエネルギー蓄積装置４から交流電力が供給されている場合は、生成した直流電力を対応の電気二重層コンデンサ３７，３８に蓄え、商用交流電源１０およびエネルギー蓄積装置４からの交流電力の供給が停止された場合は、電気二重層コンデンサ３７，３８の直流電力を交流電力に変換する。この変更例では、電気二重層コンデンサ３７，３８を使用するので、バッテリ３５，３６を使用する場合に比べ、装置の長寿命化および小型化を図ることができる。   FIG. 7 is a circuit diagram showing a main part of an uninterruptible power supply system which is another modification of the first embodiment, and is a diagram compared with FIG. Referring to FIG. 7, this modified example is different from the modified example of FIG. 6 in that batteries 35 and 36 are replaced by electric double layer capacitors 37 and 38, respectively. When the AC power is supplied from the commercial AC power supply 10 or the energy storage device 4, each uninterruptible power supply stores the generated DC power in the corresponding electric double layer capacitors 37, 38. When the supply of AC power from the storage device 4 is stopped, the DC power of the electric double layer capacitors 37 and 38 is converted to AC power. In this modified example, since the electric double layer capacitors 37 and 38 are used, the life of the device can be extended and the size can be reduced as compared with the case where the batteries 35 and 36 are used.

なお、この実施の形態１では、商用交流電源１０からの３．３ＫＶの交流電圧を６３５Ｖの交流電圧に降圧し、３段の無停電電源装置で１９０５Ｖの相電圧を生成し、３．３ＫＶの線間電圧を再生したが、無停電電源装置の段数を増やすことにより、さらに高圧の無停電電源システムを構成することができる。たとえば、商用交流電源からの６．６ＫＶの交流電圧を６３５Ｖの交流電圧に降圧し、６段の無停電電源装置で３８１０Ｖの相電圧を生成し、６．６ＫＶの線間電圧を再生してもよい。   In the first embodiment, the AC voltage of 3.3 KV from the commercial AC power supply 10 is stepped down to an AC voltage of 635 V, a phase voltage of 1905 V is generated by a three-stage uninterruptible power supply, and 3.3 KV of Although the line voltage is regenerated, an even higher voltage uninterruptible power supply system can be constructed by increasing the number of stages of the uninterruptible power supply. For example, even if a 6.6 KV AC voltage from a commercial AC power supply is stepped down to a 635 V AC voltage, a phase voltage of 3810 V is generated by a 6-stage uninterruptible power supply, and a 6.6 KV line voltage is regenerated. Good.

[実施の形態２]
図８は、この発明の実施の形態２によ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って、図１と対比される図である。図８を参照して、この無停電電源システムが図１の無停電電源システムと異なる点は、高圧無停電電源装置２が高圧無停電電源装置４０で置換されている点である。 [Embodiment 2]
FIG. 8 is a circuit block diagram showing a configuration of an uninterruptible power supply system according to Embodiment 2 of the present invention, and is a diagram compared with FIG. Referring to FIG. 8, this uninterruptible power supply system is different from the uninterruptible power supply system of FIG. 1 in that high voltage uninterruptible power supply 2 is replaced with high voltage uninterruptible power supply 40.

図９は、高圧無停電電源装置４０の構成を示す回路ブロック図であって、図３と対比される図である。図９を参照して、この高圧無停電電源装置４０が高圧無停電電源装置２と異なる点は、無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３，ＵＶ１〜ＵＶ３，ＵＷ１〜ＵＷ３が無停電電源装置ＵＵ１Ａ〜ＵＵ３Ａ，ＵＶ１Ａ〜ＵＶ３Ａ，ＵＷ１Ａ〜ＵＷ３Ａで置換され、リアクトルＬＵ，ＬＶ，ＬＷおよびコンデンサＣＵ，ＣＶ，ＣＷが追加されている点である。   FIG. 9 is a circuit block diagram showing the configuration of the high-voltage uninterruptible power supply 40, which is compared with FIG. Referring to FIG. 9, high-voltage uninterruptible power supply 40 is different from high-voltage uninterruptible power supply 2 in that uninterruptible power supply UU1-UU3, UV1-UV3, UW1-UW3 are uninterruptible power-supply UU1A-UU3A, It is replaced by UV1A to UV3A, UW1A to UW3A, and reactors LU, LV, and LW and capacitors CU, CV, and CW are added.

図１０は、無停電電源装置ＵＵ１Ａの構成を示す回路図であって、図４と対比される図である。図１０を参照して、無停電電源装置ＵＵ１Ａは、無停電電源装置ＵＵ１からリアクトルＬ１，Ｌ２およびコンデンサＣ１，Ｃ２、すなわち入力フィルタ２０および出力フィルタ２３を除去したものである。トランジスタＱ５のエミッタは入力端子Ｔａに直接接続され、トランジスタＱ１５のエミッタは出力端子Ｔｃに直接接続されている。このため、無停電電源装置ＵＵ１Ａの出力電圧ＶＵ１１Ａは、正弦波にはならず、パルス信号列となる。他の無停電電源装置ＵＵ２Ａ，ＵＵ３Ａ，ＵＶ１Ａ〜ＵＶ３Ａ，ＵＷ１Ａ〜ＵＷ３Ａの各々も、無停電電源装置ＵＵ１Ａと同じ構成である。   FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of uninterruptible power supply UU1A, and is a diagram contrasted with FIG. Referring to FIG. 10, uninterruptible power supply UU1A is obtained by removing reactors L1, L2 and capacitors C1, C2, that is, input filter 20 and output filter 23, from uninterruptible power supply UU1. The emitter of the transistor Q5 is directly connected to the input terminal Ta, and the emitter of the transistor Q15 is directly connected to the output terminal Tc. For this reason, the output voltage VU11A of the uninterruptible power supply UU1A is not a sine wave but a pulse signal string. Each of other uninterruptible power supply devices UU2A, UU3A, UV1A to UV3A, UW1A to UW3A has the same configuration as uninterruptible power supply UU1A.

図９に戻って、無停電電源装置ＵＵ３Ａの出力端子Ｔｃと無停電電源装置ＵＵ１Ａの出力端子Ｔｄの間には、無停電電源装置ＵＵ１Ａ〜ＵＵ３Ａの出力パルス信号列を加算したパルス信号列が出力される。制御回路１５は、加算したパルス信号列の波形を正弦波に近付けるために、無停電電源装置ＵＵ１Ａ〜ＵＵ３Ａのインバータ２２を所定角度ずつ位相をずらせて制御する。リアクトルＬＵは無停電電源装置ＵＵ３Ａの出力端子Ｔｃと出力端子ＴＵとの間に接続され、コンデンサＣＵは出力端子Ｔｃと中性点ＮＰとの間に接続される。リアクトルＬＵおよびコンデンサＣＵは、出力フィルタを構成する。   Returning to FIG. 9, a pulse signal sequence obtained by adding the output pulse signal sequences of the uninterruptible power supply devices UU1A to UU3A is output between the output terminal Tc of the uninterruptible power supply device UU3A and the output terminal Td of the uninterruptible power supply device UU1A. Is done. The control circuit 15 controls the inverter 22 of the uninterruptible power supply devices UU1A to UU3A by shifting the phase by a predetermined angle in order to make the waveform of the added pulse signal sequence approach a sine wave. Reactor LU is connected between output terminal Tc and output terminal TU of uninterruptible power supply UU3A, and capacitor CU is connected between output terminal Tc and neutral point NP. Reactor LU and capacitor CU constitute an output filter.

この出力フィルタは、ローパスフィルタであり、商用周波数の交流電圧を出力端子ＴＵおよび中性点ＮＰ間に通過させ、インバータ２２で発生したスイッチング周波数の信号が出力端子ＴＵおよび中性点ＮＰ間に通過するのを禁止する。換言すると、リアクトルＬＵおよびコンデンサＣＵからなる出力フィルタは、加算された無停電電源装置ＵＵ１Ａ〜ＵＵ３Ａの出力パルス信号列を正弦波に変換し、正弦波の交流電圧ＶＵを出力端子ＴＵおよび中性点ＮＰ間に出力する。   This output filter is a low-pass filter, which passes an AC voltage of commercial frequency between the output terminal TU and the neutral point NP, and a switching frequency signal generated by the inverter 22 passes between the output terminal TU and the neutral point NP. It is prohibited to do. In other words, the output filter composed of the reactor LU and the capacitor CU converts the added output pulse signal sequence of the uninterruptible power supply units UU1A to UU3A into a sine wave, and converts the sinusoidal AC voltage VU into the output terminal TU and the neutral point. Output between NPs.

同様に、無停電電源装置ＵＶ３Ａの出力端子Ｔｃと無停電電源装置ＵＶ１Ａの出力端子Ｔｄの間には、無停電電源装置ＵＶ１Ａ〜ＵＶ３Ａの出力パルス信号列を加算したパルス信号列が出力される。制御回路１５は、加算したパルス信号列の波形を正弦波に近付けるために、無停電電源装置ＵＶ１Ａ〜ＵＶ３Ａのインバータ２２を所定角度ずつ位相をずらせて制御する。リアクトルＬＶは無停電電源装置ＵＶ３Ａの出力端子Ｔｃと出力端子ＴＶとの間に接続され、コンデンサＣＶは出力端子Ｔｃと中性点ＮＰとの間に接続される。リアクトルＬＶおよびコンデンサＣＶは、出力フィルタを構成する。   Similarly, a pulse signal sequence obtained by adding the output pulse signal sequences of the uninterruptible power supply devices UV1A to UV3A is output between the output terminal Tc of the uninterruptible power supply device UV3A and the output terminal Td of the uninterruptible power supply device UV1A. The control circuit 15 controls the inverter 22 of the uninterruptible power supply UV1A to UV3A by shifting the phase by a predetermined angle in order to bring the waveform of the added pulse signal sequence closer to a sine wave. Reactor LV is connected between output terminal Tc and output terminal TV of uninterruptible power supply UV3A, and capacitor CV is connected between output terminal Tc and neutral point NP. Reactor LV and capacitor CV constitute an output filter.

この出力フィルタは、ローパスフィルタであり、商用周波数の交流電圧を出力端子ＴＶおよび中性点ＮＰ間に通過させ、インバータ２２で発生したスイッチング周波数の信号が出力端子ＴＶおよび中性点ＮＰ間に通過するのを禁止する。換言すると、リアクトルＬＶおよびコンデンサＣＶからなる出力フィルタは、加算された無停電電源装置ＵＶ１Ａ〜ＵＶ３Ａの出力パルス信号列を正弦波に変換し、正弦波の交流電圧ＶＶを出力端子ＴＶおよび中性点ＮＰ間に出力する。   This output filter is a low-pass filter, and passes an AC voltage of commercial frequency between the output terminal TV and the neutral point NP, and a switching frequency signal generated by the inverter 22 passes between the output terminal TV and the neutral point NP. It is prohibited to do. In other words, the output filter composed of the reactor LV and the capacitor CV converts the added output pulse signal sequence of the uninterruptible power supply UV1A to UV3A into a sine wave, and converts the sinusoidal AC voltage VV into the output terminal TV and the neutral point. Output between NPs.

同様に、無停電電源装置ＵＷ３Ａの出力端子Ｔｃと無停電電源装置ＵＷ１Ａの出力端子Ｔｄの間には、無停電電源装置ＵＷ１Ａ〜ＵＷ３Ａの出力パルス信号列を加算したパルス信号列が出力される。制御回路１５は、加算したパルス信号列の波形を正弦波に近付けるために、無停電電源装置ＵＷ１Ａ〜ＵＷ３Ａのインバータ２２を所定角度ずつ位相をずらせて制御する。リアクトルＬＷは無停電電源装置ＵＷ３Ａの出力端子Ｔｃと出力端子ＴＷとの間に接続され、コンデンサＣＷは出力端子Ｔｃと中性点ＮＰとの間に接続される。リアクトルＬＷおよびコンデンサＣＷは、出力フィルタを構成する。   Similarly, a pulse signal sequence obtained by adding the output pulse signal sequences of the uninterruptible power supply devices UW1A to UW3A is output between the output terminal Tc of the uninterruptible power supply device UW3A and the output terminal Td of the uninterruptible power supply device UW1A. The control circuit 15 controls the inverters 22 of the uninterruptible power supply devices UW1A to UW3A by shifting their phases by a predetermined angle in order to make the waveform of the added pulse signal sequence approach a sine wave. Reactor LW is connected between output terminal Tc and output terminal TW of uninterruptible power supply UW3A, and capacitor CW is connected between output terminal Tc and neutral point NP. Reactor LW and capacitor CW constitute an output filter.

この出力フィルタは、ローパスフィルタであり、商用周波数の交流電圧を出力端子ＴＷおよび中性点ＮＰ間に通過させ、インバータ２２で発生したスイッチング周波数の信号が出力端子ＴＷおよび中性点ＮＰ間に通過するのを禁止する。換言すると、リアクトルＬＷおよびコンデンサＣＷからなる出力フィルタは、加算された無停電電源装置ＵＷ１Ａ〜ＵＷ３Ａの出力パルス信号列を正弦波に変換し、正弦波の交流電圧ＶＷを出力端子ＴＷおよび中性点ＮＰ間に出力する。   This output filter is a low-pass filter, which passes an AC voltage of commercial frequency between the output terminal TW and the neutral point NP, and a switching frequency signal generated by the inverter 22 passes between the output terminal TW and the neutral point NP. It is prohibited to do. In other words, the output filter consisting of the reactor LW and the capacitor CW converts the added output pulse signal sequence of the uninterruptible power supply devices UW1A to UW3A into a sine wave, and converts the AC voltage VW of the sine wave into the output terminal TW and the neutral point. Output between NPs.

図１１（ａ）〜（ｄ）は、図９および図１０に示した高圧無停電電源装置２のうちのＵ相に関連する部分の動作を示すタイムチャートである。図１１（ａ）は無停電電源装置ＵＵ１Ａの出力電圧ＶＵ１1Ａの波形を示し、図１１（ｂ）は無停電電源装置ＵＵ１Ａ〜ＵＵ３Ａの出力電圧ＶＵ１1Ａ〜ＶＵ１３Ａを加算したＵ相電圧ＶＵの波形を示し、図１１（ｃ）はＵ相とＶ相の線間電圧ＶＵＶの波形を示し、図１１（ｄ）はＵ相電流ＩＵの波形を示している。   FIGS. 11A to 11D are time charts showing the operation of the portion related to the U phase in the high-voltage uninterruptible power supply 2 shown in FIGS. 9 and 10. 11A shows the waveform of the output voltage VU11A of the uninterruptible power supply UU1A, and FIG. 11B shows the waveform of the U-phase voltage VU obtained by adding the output voltages VU11A to VU13A of the uninterruptible power supply UU1A to UU3A. FIG. 11 (c) shows the waveform of the U-phase and V-phase line voltage VUV, and FIG. 11 (d) shows the waveform of the U-phase current IU.

図１１（ａ）に示すように、無停電電源装置ＵＵ１Ａの出力電圧ＶＵ１1Ａは、０〜１８０度では正のパルス信号列となり、１８０〜３６０度では負のパルス信号列となる。正弦波のピークとなる９０度および２７０度付近ではパルス幅は最大になり、正弦波の０点となる０度および１８０度付近ではパルス幅は最小となる。   As shown in FIG. 11A, the output voltage VU11A of the uninterruptible power supply UU1A is a positive pulse signal sequence at 0 to 180 degrees and a negative pulse signal sequence at 180 to 360 degrees. The pulse width is maximum near 90 ° and 270 °, which are the peaks of the sine wave, and the pulse width is minimum near 0 ° and 180 °, which is the zero point of the sine wave.

また図１１（ｂ）に示すように、位相のずれた無停電電源装置ＵＵ１Ａ〜ＵＵ３Ａの出力電圧ＶＵ１1Ａ〜ＶＵ１３Ａを加算したＵ相電圧ＶＵの波形は、無停電電源装置ＵＵ１Ａの出力電圧ＶＵ１1Ａの波形よりも正弦波に近くなる。また図１１（ｃ）に示すように、線間電圧ＶＵＶの波形はさらに正弦波に近くなる。また図１１（ｄ）に示すように、負荷１２に流れるＵ相電流ＩＵの波形はほぼ正弦波になる。Ｖ相、Ｗ相に関連する部分の動作も、Ｕ相に関連する部分の動作と同じであるので、その説明は繰り返さない。また、他の構成および動作は、実施の形態１と同じであるので、その説明は繰り返さない。   Further, as shown in FIG. 11B, the waveform of the U-phase voltage VU obtained by adding the output voltages VU11A to VU13A of the uninterruptible power supply devices UU1A to UU3A out of phase is the waveform of the output voltage VU11A of the uninterruptible power supply device UU1A Is closer to a sine wave. Further, as shown in FIG. 11C, the waveform of the line voltage VUV is closer to a sine wave. Further, as shown in FIG. 11D, the waveform of the U-phase current IU flowing through the load 12 is substantially a sine wave. Since the operation of the portion related to the V phase and the W phase is the same as the operation of the portion related to the U phase, the description thereof will not be repeated. Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof will not be repeated.

この実施の形態２では、各相において出力フィルタを３つの無停電電源装置に共通に設け、かつ入力フィルタを除去したので、回路面積を小さくすることができる。   In the second embodiment, the output filter is provided in common for the three uninterruptible power supply devices in each phase, and the input filter is removed, so that the circuit area can be reduced.

図１２は、実施の形態２の変更例となる無停電電源システムの要部を示す回路図であって、図１０と対比される図である。図１２を参照して、この無停電電源システムが実施の形態２と異なる点は、無停電電源装置ＵＵ１Ａ〜ＵＵ３Ａ，ＵＶ１Ａ〜ＵＶ３Ａ，ＵＷ１Ａ〜ＵＷ３Ａの各々に対応してバッテリ３５，３６が設けられている点である。図１２では、無停電電源装置ＵＵ１Ａとバッテリ３５，３６が示されている。   FIG. 12 is a circuit diagram showing a main part of an uninterruptible power supply system which is a modified example of the second embodiment, and is a diagram compared with FIG. Referring to FIG. 12, this uninterruptible power supply system is different from the second embodiment in that batteries 35 and 36 are provided corresponding to uninterruptible power supply devices UU1A to UU3A, UV1A to UV3A, UW1A to UW3A, respectively. It is a point. In FIG. 12, uninterruptible power supply UU1A and batteries 35 and 36 are shown.

バッテリ３５の正極および負極は、それぞれ直流正母線ＰＬおよび直流中性点母線ＮＰＬに接続される。バッテリ３６の正極および負極は、それぞれ直流中性点母線ＮＰＬおよび直流負母線ＮＬに接続される。   A positive electrode and a negative electrode of battery 35 are connected to DC positive bus PL and DC neutral point bus NPL, respectively. The positive electrode and the negative electrode of battery 36 are connected to DC neutral point bus NPL and DC negative bus NL, respectively.

コンバータ２１は、商用交流電源１０またはエネルギー蓄積装置４から交流電力が供給されている場合は、対応の２次巻線ＣＵ１から受けた交流電力を直流電力に変換し、その直流電力をバッテリ３５，３６に蓄えるとともにインバータ２２に供給し、商用交流電源１０およびエネルギー蓄積装置４からの交流電力の供給が停止された場合は停止する。   When the AC power is supplied from the commercial AC power supply 10 or the energy storage device 4, the converter 21 converts the AC power received from the corresponding secondary winding CU1 into DC power, and converts the DC power into the battery 35, When the supply of AC power from the commercial AC power supply 10 and the energy storage device 4 is stopped, it is stopped.

インバータ２２は、商用交流電源１０またはエネルギー蓄積装置４から交流電力が供給されている場合は、コンバータ２１で生成された直流電力を交流電力に変換し、商用交流電源１０およびエネルギー蓄積装置４からの交流電力の供給が停止された場合は、バッテリ３５，３６の直流電力を交流電力に変換する。   When the AC power is supplied from the commercial AC power supply 10 or the energy storage device 4, the inverter 22 converts the DC power generated by the converter 21 into the AC power, and outputs the AC power from the commercial AC power supply 10 and the energy storage device 4. When the supply of AC power is stopped, the DC power of the batteries 35 and 36 is converted to AC power.

この変更例では、無停電電源装置ＵＵ１Ａ〜ＵＵ３Ａ，ＵＶ１Ａ〜ＵＶ３Ａ，ＵＷ１Ａ〜ＵＷ３Ａの各々にバッテリ３５，３６を設けたので、停電が発生した場合に、実施の形態２よりも長い時間、負荷１２の運転を継続することができる。   In this modified example, the batteries 35 and 36 are provided in the uninterruptible power supply devices UU1A to UU3A, UV1A to UV3A, and UW1A to UW3A. Therefore, when a power failure occurs, the load 12 is longer than that in the second embodiment. Can continue driving.

図１３は、実施の形態２の他の変更例となる無停電電源システムの要部を示す回路図であって、図１２と対比される図である。図１３を参照して、この変更例が図１２の変更例と異なる点は、バッテリ３５，３６がそれぞれ電気二重層コンデンサ３７，３８で置換されている点である。各無停電電源装置は、商用交流電源１０またはエネルギー蓄積装置４から交流電力が供給されている場合は、生成した直流電力を対応の電気二重層コンデンサ３７，３８に蓄え、商用交流電源１０およびエネルギー蓄積装置４からの交流電力の供給が停止された場合は、電気二重層コンデンサ３７，３８の直流電力を交流電力に変換する。この変更例では、電気二重層コンデンサ３７，３８を使用するので、バッテリ３５，３６を使用する場合に比べ、装置の長寿命化および小型化を図ることができる。   FIG. 13 is a circuit diagram showing the main part of an uninterruptible power supply system which is another modification of the second embodiment, and is a figure compared with FIG. Referring to FIG. 13, this modified example is different from the modified example of FIG. 12 in that batteries 35 and 36 are replaced with electric double layer capacitors 37 and 38, respectively. When the AC power is supplied from the commercial AC power supply 10 or the energy storage device 4, each uninterruptible power supply stores the generated DC power in the corresponding electric double layer capacitors 37, 38. When the supply of AC power from the storage device 4 is stopped, the DC power of the electric double layer capacitors 37 and 38 is converted to AC power. In this modified example, since the electric double layer capacitors 37 and 38 are used, the life of the device can be extended and the size can be reduced as compared with the case where the batteries 35 and 36 are used.

[実施の形態３]
図１４は、この発明の実施の形態３によ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って、図１と対比される図である。図１４を参照して、この無停電電源システムが図１の無停電電源システムと異なる点は、バイパス交流電源１１が発電機４１で置換されている点である。 [Embodiment 3]
FIG. 14 is a circuit block diagram showing a configuration of an uninterruptible power supply system according to Embodiment 3 of the present invention, and is compared with FIG. Referring to FIG. 14, this uninterruptible power supply system is different from the uninterruptible power supply system of FIG. 1 in that bypass AC power supply 11 is replaced with a generator 41.

発電機４１は、たとえばディーゼル発電機であり、バイパス端子Ｔ２に接続される。発電機４１を運転させるためには、所定時間だけ交流電力を供給して発電機４１を始動させる必要がある。スイッチＳ４は、通常はオンされ、メンテナンス時にオフされる。したがって、商用交流電源４１はバイパス交流電源を兼ねている。商用交流電源４１から交流電力が供給されている通常時は、発電機４１の運転は停止されており、無停電電源システムは実施の形態１と同様に動作し、フライホイール装置８に回転エネルギーが蓄積される。   The generator 41 is a diesel generator, for example, and is connected to the bypass terminal T2. In order to operate the generator 41, it is necessary to start the generator 41 by supplying AC power for a predetermined time. The switch S4 is normally turned on and turned off during maintenance. Therefore, the commercial AC power supply 41 also serves as a bypass AC power supply. During normal times when AC power is supplied from the commercial AC power supply 41, the operation of the generator 41 is stopped, the uninterruptible power supply system operates in the same manner as in the first embodiment, and rotational energy is supplied to the flywheel device 8. Accumulated.

商用交流電源４１からの交流電力の供給が停止された停電時は、フライホイール装置８の回転エネルギーが交流電力に変換されて入力変圧器１および発電機４１に供給され、負荷１２の運転が継続されるとともに、発電機４１が始動される。始動された発電機４１は、交流電力を生成して入力変圧器１およびエネルギー蓄積装置４に供給する。したがって、負荷１２の運転が継続される。   In the event of a power failure when the supply of AC power from the commercial AC power supply 41 is stopped, the rotational energy of the flywheel device 8 is converted into AC power and supplied to the input transformer 1 and the generator 41, and the operation of the load 12 continues. At the same time, the generator 41 is started. The started generator 41 generates AC power and supplies it to the input transformer 1 and the energy storage device 4. Therefore, the operation of the load 12 is continued.

この実施の形態３では、停電時はエネルギー蓄積装置４から交流電力を供給して発電機４１を運転するので、停電時でも負荷１２を長時間、運転することができる。   In the third embodiment, AC power is supplied from the energy storage device 4 and the generator 41 is operated during a power failure, so that the load 12 can be operated for a long time even during a power failure.

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特許請求の範囲によって示され、特許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。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

Ｔ１，Ｔａ，Ｔｂ 入力端子、Ｔ２ バイパス端子、Ｔ３，Ｔｃ，Ｔｄ，ＴＵ，ＴＶ，ＴＷ 出力端子、Ｓ１〜Ｓ８ スイッチ、１ 入力変圧器、２，４０ 高圧無停電電源装置、３ 無瞬断スイッチ、４ エネルギー蓄積装置、５ 変圧器、６ 電力変換器、７ モータ、８ フライホイール装置、１０ 商用交流電源、１１ バイパス交流電源、１２ 負荷、ＣＲ，ＣＳ，ＣＴ １次巻線、ＣＵ１〜ＣＵ３，ＣＶ１〜ＣＶ３，ＣＷ１〜ＣＷ３ ２次巻線、ＵＵ１〜ＵＵ３，ＵＶ１〜ＵＶ３，ＵＷ１〜ＵＷ３，ＵＵ１Ａ〜ＵＵ３Ａ，ＵＶ１Ａ〜ＵＶ３Ａ，ＵＷ１Ａ〜ＵＷ３Ａ 無停電電源装置、１５ 制御回路、Ｌ１，Ｌ２，ＬＵ，ＬＶ，ＬＷ リアクトル、Ｃ１〜Ｃ４，ＣＵ，ＣＶ，ＣＷ コンデンサ、Ｑ１〜Ｑ８，Ｑ１１〜Ｑ１８ トランジスタ，Ｄ１〜Ｄ８，Ｄ１１〜Ｄ１８，Ｄ２１〜Ｄ２４，Ｄ３１〜Ｄ３４ ダイオード、２０ 入力フィルタ、２１，３１，３２ コンバータ、２２ インバータ、２３ 出力フィルタ、３０，３３ フィルタ、３５，３６ バッテリ、３７，３８ 電気二重層コンデンサ、ＰＬ 直流正母線、ＮＰＬ 直流中性点母線、ＮＬ 直流負母線、４１ 発電機。   T1, Ta, Tb input terminal, T2 bypass terminal, T3, Tc, Td, TU, TV, TW output terminal, S1-S8 switch, 1 input transformer, 2,40 high voltage uninterruptible power supply, 3 uninterruptible switch 4, energy storage device, 5 transformer, 6 power converter, 7 motor, 8 flywheel device, 10 commercial AC power supply, 11 bypass AC power supply, 12 load, CR, CS, CT primary winding, CU1-CU3 CV1-CV3, CW1-CW3 secondary winding, UU1-UU3, UV1-UV3, UW1-UW3, UU1A-UU3A, UV1A-UV3A, UW1A-UW3A uninterruptible power supply, 15 control circuit, L1, L2, LU, LV, LW reactor, C1-C4, CU, CV, CW capacitors, Q1-Q8, Q11-Q18 transistors, D D8, D11 to D18, D21 to D24, D31 to D34 Diode, 20 input filter, 21, 31, 32 converter, 22 inverter, 23 output filter, 30, 33 filter, 35, 36 battery, 37, 38 Electric double layer Capacitor, PL DC positive bus, NPL DC neutral point bus, NL DC negative bus, 41 generator.

Claims (9)

商用交流電源から供給される交流電力を受ける１次巻線と、互いに絶縁された複数の２次巻線とを含む変圧器と、
それぞれ前記複数の２次巻線に対応して設けられ、各々が、対応の２次巻線の端子間電圧を直流電圧に変換するコンバータと、前記コンバータで生成された直流電圧を交流電圧に変換するインバータとを含む複数の無停電電源装置とを備え、
複数の前記インバータは負荷に対して直列接続され、各段の前記インバータは前段の出力電圧に自己の出力電圧を加算して次段に出力し、最終段の前記インバータは複数の前記インバータの出力電圧の総和の交流電圧を前記負荷に与え、
さらに、前記商用交流電源から交流電力が正常に供給されている通常時は、前記商用交流電源から供給される交流電力をフライホイール装置の回転エネルギーに変換し、前記商用交流電源からの交流電力の供給が停止された停電時は、前記フライホイール装置に蓄えられた回転エネルギーを交流電力に変換して前記変圧器の１次巻線に与えるエネルギー蓄積装置を備える、無停電電源システム。 A transformer including a primary winding that receives AC power supplied from a commercial AC power source and a plurality of secondary windings that are insulated from each other;
Provided corresponding to each of the plurality of secondary windings, each of which converts a voltage between terminals of the corresponding secondary winding into a DC voltage, and converts a DC voltage generated by the converter into an AC voltage And a plurality of uninterruptible power supplies including an inverter to
The plurality of inverters are connected in series with the load, the inverters at each stage add their own output voltage to the output voltage of the previous stage and output to the next stage, and the inverter at the final stage outputs the outputs of the plurality of inverters Apply an alternating voltage of the total voltage to the load,
Furthermore, during normal times when AC power is normally supplied from the commercial AC power source, AC power supplied from the commercial AC power source is converted into rotational energy of a flywheel device, and AC power from the commercial AC power source is converted. An uninterruptible power supply system comprising an energy storage device that converts rotational energy stored in the flywheel device into AC power and supplies it to the primary winding of the transformer during a power failure when supply is stopped. さらに、一方端子がバイパス交流電源に接続され、他方端子が前記負荷に接続され、複数の前記インバータから前記負荷に交流電力を供給するインバータ給電モード時は非導通になり、前記バイパス交流電源から前記負荷に交流電力を供給するバイパス給電モード時は導通するバイパススイッチと、
前記バイパス給電モード時に前記エネルギー蓄積装置を前記バイパススイッチの一方端子に接続する切換回路とを備え、
前記エネルギー蓄積装置は、前記バイパス給電モード時は前記切換回路によって前記バイパススイッチの一方端子に接続され、前記バイパス交流電源から交流電力が正常に供給されている場合は、前記バイパス交流電源から供給される交流電力を前記フライホイール装置の回転エネルギーに変換し、前記バイパス交流電源からの交流電力が正常に供給されていない場合は、前記フライホイール装置に蓄えられた回転エネルギーを交流電力に変換して前記バイパススイッチの一方端子に与える、請求項１に記載の無停電電源システム。 Furthermore, one terminal is connected to the bypass AC power supply, the other terminal is connected to the load, and the inverter power supply mode for supplying AC power from the plurality of inverters to the load is non-conductive, and the bypass AC power supply A bypass switch that conducts in the bypass power supply mode for supplying AC power to the load; and
A switching circuit for connecting the energy storage device to one terminal of the bypass switch during the bypass power supply mode,
The energy storage device is connected to one terminal of the bypass switch by the switching circuit in the bypass power supply mode, and is supplied from the bypass AC power source when AC power is normally supplied from the bypass AC power source. If the alternating current power from the bypass alternating current power supply is not normally supplied, the rotational energy stored in the flywheel device is converted into alternating current power. The uninterruptible power supply system according to claim 1, which is given to one terminal of the bypass switch. さらに、前記通常時は、運転が停止され、前記停電時は、前記エネルギー蓄積装置によって生成された交流電力によって起動されて交流電力を生成し、生成した交流電力を前記変圧器の１次巻線に与える発電機を備える、請求項１に記載の無停電電源システム。   Further, during the normal time, the operation is stopped, and during the power failure, the AC power generated by the energy storage device is activated to generate AC power, and the generated AC power is used as the primary winding of the transformer. The uninterruptible power supply system according to claim 1, further comprising a generator for feeding to the power supply. 前記コンバータは、前記商用交流電源または前記エネルギー蓄積装置から交流電力が供給されている場合は、対応の２次巻線から受けた交流電力を直流電力に変換し、その直流電力を電力貯蔵装置に蓄えるとともに前記インバータに供給し、前記商用交流電源および前記エネルギー蓄積装置からの交流電力の供給が停止された場合は停止し、
前記インバータは、前記商用交流電源または前記エネルギー蓄積装置から交流電力が供給されている場合は、前記コンバータで生成された直流電力を交流電力に変換し、前記商用交流電源および前記エネルギー蓄積装置からの交流電力の供給が停止された場合は、前記電力貯蔵装置の直流電力を交流電力に変換する、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の無停電電源システム。 When AC power is supplied from the commercial AC power source or the energy storage device, the converter converts AC power received from a corresponding secondary winding into DC power, and the DC power is used as a power storage device. When storing and supplying to the inverter, the supply of AC power from the commercial AC power supply and the energy storage device is stopped,
When the inverter is supplied with AC power from the commercial AC power supply or the energy storage device, the inverter converts the DC power generated by the converter into AC power, from the commercial AC power source and the energy storage device. The uninterruptible power supply system according to any one of claims 1 to 3, wherein when supply of AC power is stopped, DC power of the power storage device is converted into AC power. 前記電力貯蔵装置は蓄電池である、請求項４に記載の無停電電源システム。   The uninterruptible power supply system according to claim 4, wherein the power storage device is a storage battery. 前記電力貯蔵装置は電気二重層コンデンサである、請求項４に記載の無停電電源システム。   The uninterruptible power supply system according to claim 4, wherein the power storage device is an electric double layer capacitor. 各無停電電源装置は、さらに、前記インバータの出力電圧の波形を正弦波に変換するフィルタ回路を含み、
前記複数の無停電電源装置に含まれる複数の前記フィルタ回路の出力電圧が加算されて前記負荷に与えられる、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の無停電電源システム。 Each uninterruptible power supply further includes a filter circuit that converts the waveform of the output voltage of the inverter into a sine wave,
The uninterruptible power supply system according to any one of claims 1 to 6, wherein output voltages of a plurality of the filter circuits included in the plurality of uninterruptible power supply devices are added and given to the load. さらに、加算された複数の前記インバータの出力電圧の波形を正弦波に変換して前記負荷に与えるフィルタ回路を備える、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の無停電電源システム。   The uninterruptible power supply system according to any one of claims 1 to 6, further comprising a filter circuit that converts waveforms of the added output voltages of the plurality of inverters into a sine wave and applies the sine wave to the load. . 複数の前記インバータの出力電圧の位相は順次ずれている、請求項８に記載の無停電電源システム。   The uninterruptible power supply system according to claim 8, wherein phases of output voltages of the plurality of inverters are sequentially shifted.
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