JP2989029B2 - 無停電電源装置 - Google Patents
無停電電源装置Info
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- JP2989029B2 JP2989029B2 JP3087622A JP8762291A JP2989029B2 JP 2989029 B2 JP2989029 B2 JP 2989029B2 JP 3087622 A JP3087622 A JP 3087622A JP 8762291 A JP8762291 A JP 8762291A JP 2989029 B2 JP2989029 B2 JP 2989029B2
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- power supply
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics
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- Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Description
【産業上の利用分野】本発明は、電子計算機等の負荷設
備に無停電で交流電力を供給するための無停電電源装置
に関し、特に交流電源正常はインバータを充電とすると
共に、負荷設備高調波電流の交流電源側への抑制装置と
して動作させる無停電電源装置の改良に関するものであ
る。
備に無停電で交流電力を供給するための無停電電源装置
に関し、特に交流電源正常はインバータを充電とすると
共に、負荷設備高調波電流の交流電源側への抑制装置と
して動作させる無停電電源装置の改良に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の無停電電源装置として
は、図２に示す方式（特公昭49-41733）が公知である。
同図において、１は交流電源、２は開閉器、３はリアク
タンス回路、４は充電可能な蓄電池、５はインバータ、
６は負荷設備である。
は、図２に示す方式（特公昭49-41733）が公知である。
同図において、１は交流電源、２は開閉器、３はリアク
タンス回路、４は充電可能な蓄電池、５はインバータ、
６は負荷設備である。
【０００３】交流電源１が正常時は開閉器２がオンであ
り、リアクタンス回路３を介して負荷設備６に交流電力
が送られる。一方、インバータ５は蓄電池４の直流電力
を受電し、交流電源１と同一電圧、同一周波数の交流電
圧を出力する。この時インバータ５の出力電圧と交流電
源１の電圧との間に位相差を持たせる事により交流電源
１よりインバータ５へ電力が流入し、インバータ５は充
電器として動作し蓄電池４を充電する。又、負荷設備６
が発生する高調波電流に対してはインバータ５は基本波
電圧源となるため、リアクタンス回路３より高調波電流
に対して低インピーダンスとなり、高調波電流がインバ
ータ５に流入し、交流電源１側に流出しない。 交流電
源１が停電時は、開閉器２がオフし、インバータ５は負
荷設備６に交流電力を送出する。
り、リアクタンス回路３を介して負荷設備６に交流電力
が送られる。一方、インバータ５は蓄電池４の直流電力
を受電し、交流電源１と同一電圧、同一周波数の交流電
圧を出力する。この時インバータ５の出力電圧と交流電
源１の電圧との間に位相差を持たせる事により交流電源
１よりインバータ５へ電力が流入し、インバータ５は充
電器として動作し蓄電池４を充電する。又、負荷設備６
が発生する高調波電流に対してはインバータ５は基本波
電圧源となるため、リアクタンス回路３より高調波電流
に対して低インピーダンスとなり、高調波電流がインバ
ータ５に流入し、交流電源１側に流出しない。 交流電
源１が停電時は、開閉器２がオフし、インバータ５は負
荷設備６に交流電力を送出する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この従来例では、リア
クタンス回路３に使用されるリアクタンスは商用周波数
で動作するように設計する必要があり、大きさ、重量と
も大きくなるという欠点があった。又、インバータ５を
充電器として動作させるために交流電源１の実効値電圧
をＥ1 、インバータ５の出力実効値をＥ2 、リアクタン
ス回路３のリアクタンスをＸ、交流電源１とインバータ
５の電圧位相差異をθとしたとき、式(1)で表される交
流電源１よりリアクタンス回路３を経てインバータ５に
流入する電力Ｗを制御する必要があるが、式(1) よりも
明らかなように SIN-1の値を求めねばならず、制御が複
雑となっている。 Ｗ＝Ｅ1 Ｅ2 ／Ｘ SINθ .... (1)
クタンス回路３に使用されるリアクタンスは商用周波数
で動作するように設計する必要があり、大きさ、重量と
も大きくなるという欠点があった。又、インバータ５を
充電器として動作させるために交流電源１の実効値電圧
をＥ1 、インバータ５の出力実効値をＥ2 、リアクタン
ス回路３のリアクタンスをＸ、交流電源１とインバータ
５の電圧位相差異をθとしたとき、式(1)で表される交
流電源１よりリアクタンス回路３を経てインバータ５に
流入する電力Ｗを制御する必要があるが、式(1) よりも
明らかなように SIN-1の値を求めねばならず、制御が複
雑となっている。 Ｗ＝Ｅ1 Ｅ2 ／Ｘ SINθ .... (1)
【０００５】さらに、負荷設備６の高調波電流の交流電
源１側への流入を抑制するために、交流電側のインピー
ダンスとインバータ５側のインピーダンスの差を利用し
ているが、通常インバータ５側にも高周波リップル除去
用のリアクトルが接続されるために、高調波電流抑制効
果は十分なものではなかった。
源１側への流入を抑制するために、交流電側のインピー
ダンスとインバータ５側のインピーダンスの差を利用し
ているが、通常インバータ５側にも高周波リップル除去
用のリアクトルが接続されるために、高調波電流抑制効
果は十分なものではなかった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明による無停電電源
装置は、交流電源及び負荷設備間に設けられた無停電電
源装置であって、交流電源に直列に接続された開閉器
と、該開閉器の出力側に負荷設備に並列に接続されたイ
ンバータと、該インバータの直流側に接続された蓄電池
と、前記インバータを制御する制御装置とを備え、該制
御装置は負荷設備の瞬時実電力および虚電力の交流分の
符号を反転して実電力交流分指令および虚電力指令を演
算する手段と、直流電圧指令値からインバータの直流電
圧検出値を減算して充電指令を演算する手段と、該充電
指令に制限を設けて実電力直流分指令を送出する手段
と、該実電力直流分指令と前記実電力交流分指令を加算
して実電力指令を算出する手段と、該実電力指令、前記
虚電力指令および交流電源電圧により補償電流指令を演
算する手段と、該補償電流指令と補償電流を比較して正
常時ゲートパルスを発生する手段と、インバータ出力が
交流電圧となるように停電時ゲートパルスを発生する手
段と、該停電時ゲートパルス、前記正常時ゲートパルス
および交流電源電圧を入力して交流電源正常時は前記開
閉器をオンとして正常時ゲートパルスをインバータに出
力し、交流電源停電時は前記開閉器をオフにし停電時ゲ
ートパルスをインバータに出力する。
装置は、交流電源及び負荷設備間に設けられた無停電電
源装置であって、交流電源に直列に接続された開閉器
と、該開閉器の出力側に負荷設備に並列に接続されたイ
ンバータと、該インバータの直流側に接続された蓄電池
と、前記インバータを制御する制御装置とを備え、該制
御装置は負荷設備の瞬時実電力および虚電力の交流分の
符号を反転して実電力交流分指令および虚電力指令を演
算する手段と、直流電圧指令値からインバータの直流電
圧検出値を減算して充電指令を演算する手段と、該充電
指令に制限を設けて実電力直流分指令を送出する手段
と、該実電力直流分指令と前記実電力交流分指令を加算
して実電力指令を算出する手段と、該実電力指令、前記
虚電力指令および交流電源電圧により補償電流指令を演
算する手段と、該補償電流指令と補償電流を比較して正
常時ゲートパルスを発生する手段と、インバータ出力が
交流電圧となるように停電時ゲートパルスを発生する手
段と、該停電時ゲートパルス、前記正常時ゲートパルス
および交流電源電圧を入力して交流電源正常時は前記開
閉器をオンとして正常時ゲートパルスをインバータに出
力し、交流電源停電時は前記開閉器をオフにし停電時ゲ
ートパルスをインバータに出力する。
【０００７】
【作用】本発明の無停電電源装置は交流電源電圧を検出
して交流電源正常時はインバータ直流側の蓄電池を充電
するとともに負荷設備が発生する高調波電流が交流電源
側に流出しないようにインバータを制御し、交流電源停
電時はインバータが交流電圧を負荷設備に送出するよう
にインバータを制御するものである。以下、実施例に於
いて図面及び数式を参照しつつ詳細な説明をする。
して交流電源正常時はインバータ直流側の蓄電池を充電
するとともに負荷設備が発生する高調波電流が交流電源
側に流出しないようにインバータを制御し、交流電源停
電時はインバータが交流電圧を負荷設備に送出するよう
にインバータを制御するものである。以下、実施例に於
いて図面及び数式を参照しつつ詳細な説明をする。
【０００８】
【実施例】図１は本発明の無停電電源装置の主回路構成
および制御装置の一実施例を示す説明図である。図中、
5'はインバータ、101 は交流リアクトル、102 はコンデ
ンサ、103 は直流電圧検出回路、104 は減算回路、105
はＰＩ回路、106 は加算回路、107 は電力演算回路、10
8 はハイパスフィルタ、109 は符号反転回路、110 は電
流指令値演算回路、111 は電流制御回路、112 は正弦波
PWM パルス発生回路、113 は選択回路、114 は交流電源
電圧検出回路、115 は負荷電流検出回路、116 は補償電
流検出回路、117 はリミッタであり、その他、図２と同
一の符号は同一構成部分を示す。
および制御装置の一実施例を示す説明図である。図中、
5'はインバータ、101 は交流リアクトル、102 はコンデ
ンサ、103 は直流電圧検出回路、104 は減算回路、105
はＰＩ回路、106 は加算回路、107 は電力演算回路、10
8 はハイパスフィルタ、109 は符号反転回路、110 は電
流指令値演算回路、111 は電流制御回路、112 は正弦波
PWM パルス発生回路、113 は選択回路、114 は交流電源
電圧検出回路、115 は負荷電流検出回路、116 は補償電
流検出回路、117 はリミッタであり、その他、図２と同
一の符号は同一構成部分を示す。
【０００９】蓄電池４は交流電圧正常時はインバータ5'
の直流側電圧を安定化するためのものであり、交流電源
停電時はインバータ5'の負荷設備６への電力供給源であ
る。又、交流リアクトル101 およびコンデンサ102 はイ
ンバータ5'のスイッチング成分を除去するためのもので
ある。図１において、交流電源正常時は、交流電源電圧
検出回路114 により電源電圧ＥSU、ＥSV、ＥSWを、負荷
電流検出回路115 により負荷電流ＩLU、ＩLV、ＩLWをそ
れぞれ検出し、電力演算回路107 により式(2) 〜(5) に
基づいて瞬時実電力Ｐおよび虚電力Ｑを求める。
の直流側電圧を安定化するためのものであり、交流電源
停電時はインバータ5'の負荷設備６への電力供給源であ
る。又、交流リアクトル101 およびコンデンサ102 はイ
ンバータ5'のスイッチング成分を除去するためのもので
ある。図１において、交流電源正常時は、交流電源電圧
検出回路114 により電源電圧ＥSU、ＥSV、ＥSWを、負荷
電流検出回路115 により負荷電流ＩLU、ＩLV、ＩLWをそ
れぞれ検出し、電力演算回路107 により式(2) 〜(5) に
基づいて瞬時実電力Ｐおよび虚電力Ｑを求める。
【００１０】
【００１１】この電力Ｐ、Ｑがそれぞれ従来の有効電
力、無効電力に対応するものである。これら瞬時実電力
Ｐおよび虚電力Ｑは、次の式(6) のように直流分ＰDCと
ＱDC交流分ＰACとＱACに分解される。 Ｐ＝ＰDC＋ＰAC Ｑ＝ＱDC＋ＱAC .... (6) ここで、負荷電流Ｉα，Ｉβの基本波分は直流分ＰD
C, ＱDCに高調波分は交流分ＰAC, ＱACに変換されるの
で、インバータにより抑制しようとしている負荷の高調
波電流成分と等価な交流分ＰAC，ＱACをハイパスフィル
タ108 により導出し、符号反転回路109へ送出する。符
号反転回路109 は交流分ＰAC, ＱACの符号を反転して実
電力交流分指令−ＰACと虚電力交流分指令Ｑ* ＝−ＱAC
を生成し、それぞれ加算回路106 および電流指令値演算
回路110 に送出する。
力、無効電力に対応するものである。これら瞬時実電力
Ｐおよび虚電力Ｑは、次の式(6) のように直流分ＰDCと
ＱDC交流分ＰACとＱACに分解される。 Ｐ＝ＰDC＋ＰAC Ｑ＝ＱDC＋ＱAC .... (6) ここで、負荷電流Ｉα，Ｉβの基本波分は直流分ＰD
C, ＱDCに高調波分は交流分ＰAC, ＱACに変換されるの
で、インバータにより抑制しようとしている負荷の高調
波電流成分と等価な交流分ＰAC，ＱACをハイパスフィル
タ108 により導出し、符号反転回路109へ送出する。符
号反転回路109 は交流分ＰAC, ＱACの符号を反転して実
電力交流分指令−ＰACと虚電力交流分指令Ｑ* ＝−ＱAC
を生成し、それぞれ加算回路106 および電流指令値演算
回路110 に送出する。
【００１２】直流電圧検出回路103 は蓄電池４の直流電
圧ＶBDを検出し、減算回路104 に送出する。減算回路10
4 は直流電圧指令値ＶBRから直流電圧ＶBDを減算して直
流電圧差分ＶD を生成しＰＩ回路105 に送出する。ＰＩ
回路105 は直流電圧差分ＶD を入力し、比例積分して充
電指令ＤP を生成しリミッタ117 へ送出する。充電指令
ＤP はＰＩ回路105 の積分作用により、変動の少ない直
流となり、実電力指令成分に加算されるために、例えば
充電指令ＤP が正の時は蓄電池４を充電するように、
又、負の特は放電するような指令の基となるものであ
る。
圧ＶBDを検出し、減算回路104 に送出する。減算回路10
4 は直流電圧指令値ＶBRから直流電圧ＶBDを減算して直
流電圧差分ＶD を生成しＰＩ回路105 に送出する。ＰＩ
回路105 は直流電圧差分ＶD を入力し、比例積分して充
電指令ＤP を生成しリミッタ117 へ送出する。充電指令
ＤP はＰＩ回路105 の積分作用により、変動の少ない直
流となり、実電力指令成分に加算されるために、例えば
充電指令ＤP が正の時は蓄電池４を充電するように、
又、負の特は放電するような指令の基となるものであ
る。
【００１３】リミッタ117 は充電指令ＤP を入力し、制
限を設けて実電力直流分指令ＤP*を加算回路106 へ出力
する。これは、充電指令ＤP に制限を設ける事により、
蓄電池４の保護を行うためである。加算回路106 は前記
実電力交流分指令−ＰACと前記実電力直流分指令ＤP*を
加算して実電力指令Ｐ* を生成し電流指令値演算回路11
0 へ送出する。電流指令値演算回路110 は、電源電圧Ｅ
S , 実電力指令Ｐ* および虚電力指令Ｑ* を入力して式
(7) 〜(9) により電流指令信号ＩCU*,ＩCV*,ＩCW* を生
成し、電流制御回路111 へ送出する。
限を設けて実電力直流分指令ＤP*を加算回路106 へ出力
する。これは、充電指令ＤP に制限を設ける事により、
蓄電池４の保護を行うためである。加算回路106 は前記
実電力交流分指令−ＰACと前記実電力直流分指令ＤP*を
加算して実電力指令Ｐ* を生成し電流指令値演算回路11
0 へ送出する。電流指令値演算回路110 は、電源電圧Ｅ
S , 実電力指令Ｐ* および虚電力指令Ｑ* を入力して式
(7) 〜(9) により電流指令信号ＩCU*,ＩCV*,ＩCW* を生
成し、電流制御回路111 へ送出する。
【００１４】 なお、〔Ｃ〕-1は〔Ｃ〕の逆行列である。ここでＩCU
*,ＩCV*,ＩCW* は負荷設備６の高調波電流を打ち消す成
分および蓄電池４の直流電圧を一定にする成分を含んで
いる。
*,ＩCV*,ＩCW* は負荷設備６の高調波電流を打ち消す成
分および蓄電池４の直流電圧を一定にする成分を含んで
いる。
【００１５】補償電流検出回路116 は補償電流ＩC を検
出し、電流制回路111 へ送出する。電流制御回路111 は
電流指令信号ＩC*および補償電流ＩC を入力し、電流指
令信号ＩCU*,ＩCV*,ＩCW* に補償電流ＩCU, ＩCV, ＩCW
がそれぞれ追従するような補償PWM パルスＧI を選択回
路113 へ送出する。正弦波PWM パルス発生回路112 は、
交流電源１が停電時に負荷設備６へ交流電源１と同一周
波数で同一電圧の交流電圧を発生するような正弦波PWM
パルスＧVを生成し選択回路113 へ出力する。
出し、電流制回路111 へ送出する。電流制御回路111 は
電流指令信号ＩC*および補償電流ＩC を入力し、電流指
令信号ＩCU*,ＩCV*,ＩCW* に補償電流ＩCU, ＩCV, ＩCW
がそれぞれ追従するような補償PWM パルスＧI を選択回
路113 へ送出する。正弦波PWM パルス発生回路112 は、
交流電源１が停電時に負荷設備６へ交流電源１と同一周
波数で同一電圧の交流電圧を発生するような正弦波PWM
パルスＧVを生成し選択回路113 へ出力する。
【００１６】選択回路113 は、補償PWM パルスＧI、正
弦波PWM パルスＧV および電源電圧ＥS を入力し、交流
電源１が正常時には開閉器２をオンする様な開閉器指令
Ｓを開閉器２に出力するとともに、補償PWM パルスＧI
をゲート信号Ｇとしてインバータ5'に出力する。次に、
停電時は選択回路113 は開閉器２をオフする様な開閉器
指令Ｓを開閉器２に出力するとともに、正弦波PWM パル
スＧV をゲート信号Ｇとしてインバータ5'に出力する。
弦波PWM パルスＧV および電源電圧ＥS を入力し、交流
電源１が正常時には開閉器２をオンする様な開閉器指令
Ｓを開閉器２に出力するとともに、補償PWM パルスＧI
をゲート信号Ｇとしてインバータ5'に出力する。次に、
停電時は選択回路113 は開閉器２をオフする様な開閉器
指令Ｓを開閉器２に出力するとともに、正弦波PWM パル
スＧV をゲート信号Ｇとしてインバータ5'に出力する。
【００１７】
【発明の効果】以上の動作説明から明らかなように、本
発明によれば、交流電源が停電時は開閉器をオフすると
共に負荷設備へ交流電力を供給するようにインバータを
動作させ、交流電源が正常時は開閉器をオンすると共に
負荷設備の電流、電源電圧、インバータの直流電圧およ
びインバータの補償電流を検出して、蓄電池充電電流の
制御を行いながら、負荷設備の高調波電流の電源側への
抑制を行うようにインバータを動作させるので、従来、
交流電源側に設置されていたリアクタンス回路を除去す
ることが出来る簡便な制御回路を有する小形で安価な無
停電電源装置を構成する事ができる。
発明によれば、交流電源が停電時は開閉器をオフすると
共に負荷設備へ交流電力を供給するようにインバータを
動作させ、交流電源が正常時は開閉器をオンすると共に
負荷設備の電流、電源電圧、インバータの直流電圧およ
びインバータの補償電流を検出して、蓄電池充電電流の
制御を行いながら、負荷設備の高調波電流の電源側への
抑制を行うようにインバータを動作させるので、従来、
交流電源側に設置されていたリアクタンス回路を除去す
ることが出来る簡便な制御回路を有する小形で安価な無
停電電源装置を構成する事ができる。
【００１８】
【図１】本発明の無停電電源装置の主回路構成及び制御
回路を示すブロック図を示す。
回路を示すブロック図を示す。
【図２】従来の無停電電源装置の主回路構成図を示す。
１ 交流電源 ２ 開閉器 ３ リアクタンス回路 ４ 蓄電池 ５ インバータ 5' インバータ ６ 負荷設備 101 交流リアクタンス (リップルフィルタ) 102 コンデンサ (リップルフィルタ）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02J 9/00 - 11/00 H02J 7/00 - 7/10 H02J 7/34 - 7/35 H02J 3/00 - 5/00
Claims (1)
- 【請求項１】 交流電源および負荷設備間に設けられた
無停電電源装置であって、交流電源に直列に接続された
開閉器と、該開閉器の出力側に負荷設備に並列に接続さ
れたリップルフィルタと、該リップルフィルタの反電源
側に接続されたインバータと、該インバータの直流側に
接続された蓄電池と、前記インバータを制御する制御装
置とを備え、該制御装置は負荷設備の瞬時実電力および
虚電力の交流分の符号を反転して実電力交流分指令およ
び虚電力指令を演算する手段と、直流電圧指令値から前
記インバータの直流電圧検出値を減算して充電指令を演
算する手段と、該充電指令に制限を設けて実電力直流分
指令を送出する手段と、該実電力直流分指令と前記実電
力交流分指令を加算して実電力指令を算出する手段と、
該実電力指令、前記虚電力指令および交流電源電圧によ
り補償電流指令を演算する手段と、該補償電流指令と補
償電流を比較して正常時ゲートパルスを発生する手段
と、前記インバータ出力が交流電圧となるように停電時
ゲートパルスを発生する手段と、該停電時ゲートパル
ス、前記正常時ゲートパルスおよび交流電源電圧より、
交流電源正常時は開閉器をオンにし、前記正常時ゲート
パルスをインバータに出力し、交流電源停電時は前記開
閉器をオフにし前記停電時ゲートパルスをインバータに
出力する手段とを備えた事を特長とする無停電源装置。 【０００１】
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3087622A JP2989029B2 (ja) | 1991-03-26 | 1991-03-26 | 無停電電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3087622A JP2989029B2 (ja) | 1991-03-26 | 1991-03-26 | 無停電電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04299037A JPH04299037A (ja) | 1992-10-22 |
| JP2989029B2 true JP2989029B2 (ja) | 1999-12-13 |
Family
ID=13920073
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3087622A Expired - Lifetime JP2989029B2 (ja) | 1991-03-26 | 1991-03-26 | 無停電電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2989029B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61121726A (ja) * | 1984-11-15 | 1986-06-09 | 三菱電機株式会社 | 無停電給電方式 |
| JP2575682B2 (ja) * | 1987-01-22 | 1997-01-29 | 三菱電機株式会社 | 無効電力補償装置 |
-
1991
- 1991-03-26 JP JP3087622A patent/JP2989029B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04299037A (ja) | 1992-10-22 |
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