JP4309789B2 - Uninterruptible power supply system - Google Patents
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Description
本発明は、直流を交流に変換するインバータ電源と商用電源等のバイパス電源とを切り換えて電力を供給する複数の無停電電源系統を、さらに切り換えて電力を供給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 that further switches a plurality of uninterruptible power supply systems that supply power by switching between an inverter power supply that converts direct current to alternating current and a bypass power supply such as a commercial power supply.
商用電源等のバイパス電源と、少なくとも直流を交流に変換するインバータ電源とが正常な同期がとれていない非同期の状態でも負荷電圧に変動を与えることなく両電源間の切換を可能にする電力変換装置が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。また、同期制御されるインバータの周波数が大きく変化する場合に生ずる直流分を減少させ、出力トランスの飽和を防止するインバータの同期制御回路も提案されている(例えば、特許文献2参照。)。 A power converter capable of switching between both power sources without fluctuations in the load voltage even when the bypass power source such as a commercial power source and at least the inverter power source that converts direct current to alternating current are not normally synchronized asynchronously Has been proposed (see, for example, Patent Document 1). There has also been proposed an inverter synchronous control circuit that reduces the DC component that occurs when the frequency of an inverter that is synchronously controlled changes greatly and prevents saturation of the output transformer (see, for example, Patent Document 2).
図4はこれらの技術を適用しているか、又は、適用することが可能な複数組の無停電電源系統を備えた従来の無停電電源システムの概略構成を示す系統図である。同図において、一般にUPSと称される無停電電源系統1,2…はそれぞれバイパス電源とインバータ電源とを含んで構成され、このうち、無停電電源系統1の出力が開閉器31〜3nを介して負荷(図示せず)に供給され、無停電電源系統2の出力が開閉器41〜4nを介して負荷に供給される。
FIG. 4 is a system diagram showing a schematic configuration of a conventional uninterruptible power supply system including a plurality of uninterruptible power supply systems to which these techniques are applied or can be applied. In the figure, uninterruptible
無停電電源系統1はバイパス電源10とインバータ電源11〜14とを相互に切換可能な第1の切換装置としての切換盤15を備え、同様に、無停電電源系統2はバイパス電源20とインバータ電源21〜24とを相互に切換可能な第1の切換装置としての切換盤25を備えている。インバータ電源11〜14,21〜24はそれぞれ商用電源又は自家発電源の電圧を降圧する変圧器、この変圧器の出力を直流に変換するコンバータ、このコンバータの出力または図示を省略した直流電源の出力を交流に変換するインバータ及びその出力波形を整形する機能を備える変圧器を含んで構成されている。
The uninterruptible power supply system 1 includes a
切換盤15はインバータ電源11〜14から負荷の大きさに適した容量を持つものを1つ又は複数選択して負荷に供給し、必要に応じてバイパス電源10に切り換える。また、切換盤25はインバータ電源21〜24から負荷の大きさに適した容量を持つものを1つ又は複数選択して負荷に供給する。
The
双方向瞬時切換装置51は第2切換装置として設けられ、1つの負荷に対して、無停電電源系統1と無停電電源系統2とを切り換えて、連続的に電力を供給しようとするもので、開閉器31を介して無停電電源系統1に接続されると共に、開閉器41を介して無停電電源系統2に接続されている。
The bidirectional
また、無停電電源系統(以下、A系ともいう)1はインバータ電源11〜14の出力をバイパス電源10に同期させる同期制御装置を備え、同じく無停電電源系統(以下、B系ともいう)2はインバータ電源21〜24の出力をバイパス電源20に同期させる同期制御装置を備えている。図5はその概略構成を示した図で、無停電電源系統1は、バイパス電源10とインバータ電源11とを、切換スイッチ15a及び半導体スイッチ15bを介して相互に切り換える場合に、電源変動や故障を防止するための同期制御装置30を備え、さらに、無停電電源系統2は、バイパス電源20とインバータ電源21とを、切換スイッチ25a及び半導体スイッチ25bを介して相互に切り換える場合に、電源変動や故障を防止するための同期制御装置40を備えている。
The uninterruptible power supply system (hereinafter also referred to as “A system”) 1 includes a synchronous control device that synchronizes the outputs of the
図6はA系の同期制御装置30の制御動作と、B系の同期制御装置40の各種の制御動作を説明するための図表である。ここで、A系のバイパス電源10及びB系のバイパス電源20の両方が健全であれば、A系においてはバイパス電源10に同期するようにインバータ電源11〜14の位相を制御し、B系においてはバイパス電源20に同期するようにインバータ電源21〜24の位相を制御する。次に、A系のバイパス電源が喪失し、B系のバイパス電源が健全である場合、A系においては自走モードの出力電圧基準に同期するようにインバータ電源11〜14の位相を制御し、B系においてはバイパス電源20に同期するようにインバータ電源21〜24の位相を制御する。次に、A系のバイパス電源10が健全で、B系のバイパス電源が喪失した場合、A系においてはバイパス電源10に同期するようにインバータ電源11〜14の位相を制御し、B系においては自走モードの出力電圧基準に同期するようにインバータ電源21〜24の位相を制御する。最後に、A系のバイパス電源10及びB系のバイパス電源20の両方が喪失した場合、A系もB系もそれぞれ自走モードの電圧基準に同期するようにインバータ電源11〜14やインバータ電源21〜24の位相を制御する。
上述した従来の無停電電源システムにおいては、無停電電源系統1がバイパス電源10又は自走モードの出力電圧基準に同期するようにインバータ電源11〜14の位相を制御し、無停電電源系統2がバイパス電源20又は自走モードの出力電圧基準に同期するようにインバータ電源21〜24の位相を制御していることから、無停電電源系統1の出力と無停電電源系統2の出力とが非同期になることがあり得る。従って、双方向瞬時切換装置51を介して、無停電電源系統1と無停電電源系統2とで負荷に対する給電切換を行った場合、横流によってインバータ電源が故障したり、負荷に対して電源変動を生じたりするため全体のシステムの信頼性が低下してしまうという問題があった。
In the conventional uninterruptible power supply system described above, the phase of the
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的はインバータ電源の故障を未然に防止すると共に、負荷に対する電源変動を防止することにより、システムの信頼性を高めることのできる無停電電源システムを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to prevent failure of the inverter power supply and to improve system reliability by preventing power supply fluctuations with respect to the load. The object is to provide an uninterruptible power supply system.
上記の目的を達成するために、請求項1に係る発明は、直流を交流に変換するインバータ電源と商用電源等のバイパス電源とをそれぞれ第1の切換装置によって切り換えて電力を出力するA系及びB系の2つの無停電電源系統を有し、これらA系及びB系の無停電電源系統からの出力を第2の切換装置によって切り換えて負荷に電力を供給する無停電電源システムにおいて、前記A系及びB系の各無停電電源系統は、自系及び他系のバイパス電源並びに他系出力端子にそれぞれ接続された同期制御装置を備えており、各同期制御装置は、両系のバイパス電源が健全な場合には、A系のバイパス電源に同期するように、自系のインバータ電源の位相を制御し、A系のバイパス電源が喪失した場合には、B系のバイパス電源に同期するように、自系のインバータ電源の位相を制御し、B系のバイパス電源が喪失した場合には、A系のバイパス電源に同期するように、自系のインバータ電源の位相を制御を行うものであり、更に、両系のバイパス電源が喪失した場合、A系の同期制御装置は、自走モードの電圧基準に同期するように、自系のインバータ電源の位相を制御し、B系の同期制御装置は、A系のインバータ電源に同期するように、自系のインバータ電源の位相を制御するものである、ことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is directed to an A system that outputs power by switching between an inverter power source that converts direct current to alternating current and a bypass power source such as a commercial power source by a first switching device. In the uninterruptible power supply system, which has two uninterruptible power supply systems of the B system, and supplies power to the load by switching the outputs from the A and B uninterruptible power supply systems by a second switching device. Each uninterruptible power supply system of system B and system B is provided with a synchronous control device connected to its own system and other system bypass power sources and other system output terminals, respectively. In the case of soundness, the phase of the inverter power supply of the own system is controlled so as to synchronize with the A system bypass power supply, and when the A system bypass power supply is lost, it is synchronized with the B system bypass power supply. The The phase of the inverter power supply is controlled, and when the B system bypass power supply is lost, the phase of the inverter power supply of the own system is controlled so as to synchronize with the A system bypass power supply. When the system bypass power supply is lost, the A system synchronous control device controls the phase of the inverter power supply of the own system so as to synchronize with the voltage reference of the self-running mode, and the B system synchronous control device The phase of the inverter power supply of the own system is controlled so as to be synchronized with the inverter power supply of the system.
本発明は上記のように構成したことにより、インバータ電源の故障を未然に防止すると共に、負荷に対する電源変動を防止することにより、システムの信頼性を高めることのできる無停電電源システムが提供される。 The present invention is configured as described above, thereby providing an uninterruptible power supply system that can prevent failure of the inverter power supply and also can prevent the fluctuation of the power supply with respect to the load, thereby improving the reliability of the system. .
以下、本発明を図面に示す好適な実施例に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the drawings.
図1は本発明に係る無停電電源システムの第1実施例の概略構成を示す系統図であり、図中、従来の無停電電源システムを示す図4と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。本実施例は、例えば、無停電電源系統1のバイパス電源10及び無停電電源系統2のバイパス電源20の両方が共に健全であるとき、無停電電源系統1のインバータ電源11〜14をバイパス電源10に同期させると共に、無停電電源系統2においてインバータ電源21〜24から電力を給電したとすれば、これらのインバータ電源21〜24をバイパス電源10に同期させるように制御する。ここで、無停電電源系統2がバイパス電源20から給電していたとすれば、インバータ電源21〜24をバイパス電源20に同期させると共に、無停電電源系統1においてもインバータ電源11〜14をバイパス電源20に同期させるように制御する。これによって、双方向瞬時切換装置51によって無停電電源系統1及び無停電電源系統2の相互間で給電切換を行ったとしても、インバータ電源の故障や負荷に対する電源変動を防止することができる。
FIG. 1 is a system diagram showing a schematic configuration of a first embodiment of an uninterruptible power supply system according to the present invention, in which the same elements as those in FIG. 4 showing a conventional uninterruptible power supply system are denoted by the same reference numerals. Therefore, the description is omitted. In the present embodiment, for example, when both the
なお、無停電電源系統1のインバータ電源11〜14及び無停電電源系統2のインバータ電源21〜24の全てをバイパス電源10に同期させている状態で、バイパス電源10を停電させる必要性が発生した場合、インバータ電源11〜14及び21〜24の全てをバイパス電源20に同期させる制御を実行した後、インバータ電源11〜14及びバイパス電源10の相互切換や、インバータ電源21〜24及びバイパス電源20の相互切換を実行する。
In addition, in the state where all of the
図2はこれらの同期制御を実施する制御系統の概略構成図であり、図中、従来装置を示す図5と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは図5中の同期制御装置30,40に代えて同期制御装置30A,40Aを備えている。このうち、無停電電源系統1(A系)の同期制御装置30Aはバイパス電源10、20及び無停電電源系統2(B系)の出力端子にそれぞれ接続され、無停電電源系統2(B系)の同期制御装置40Aはバイパス電源20、10及び無停電電源系統1(A系)の出力端子にそれぞれ接続されている。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a control system for performing these synchronous controls. In FIG. 2, the same elements as those in FIG. Here,
上記のように構成された同期制御装置30A及び40Aの動作について、図3の図表をも参照して以下に説明する。先ず、A系のバイパス電源10及びB系のバイパス電源20の両方が健全であれば、A系においてはバイパス電源10に同期するようにインバータ電源11〜14の位相を制御し、B系においてもバイパス電源10に同期するようにインバータ電源21〜24の位相を制御する。次に、A系のバイパス電源が喪失し、B系のバイパス電源が健全である場合、A系においてはB系のバイパス電源20に同期するようにインバータ電源11〜14の位相を制御し、B系においてはバイパス電源20に同期するようにインバータ電源21〜24の位相を制御する。次に、A系のバイパス電源10が健全で、B系のバイパス電源が喪失した場合、A系においてはバイパス電源10に同期するようにインバータ電源11〜14の位相を制御し、B系においてもバイパス電源10に同期するようにインバータ電源21〜24の位相を制御する。最後に、A系のバイパス電源10及びB系のバイパス電源20の両方が喪失した場合、例えばA系を自走モードの電圧基準に同期するようにインバータ電源11〜14を制御し、B系においてはA系のインバータ電源11〜14に同期するようにインバータ電源21〜24の位相を制御する。
The operation of the
かくして、第1実施例によれば、双方向瞬時切換装置51によって無停電電源系統1及び無停電電源系統2の相互間で給電切換を行ったとしても、インバータ電源の故障や負荷に対する電源変動を防止することができる。
Thus, according to the first embodiment, even if the power supply switching is performed between the uninterruptible power supply system 1 and the uninterruptible
上述した第1実施例によれば、バイパス電源10及び20の両方が健全である場合、あるいは、両方が喪失した場合にそれぞれA系を基準にしてB系のインバータ電源の位相を制御したが、この代わりにB系を基準してA系のインバータ電源の位相を制御するように、すなわち、マスタ側とスレーブ側とを逆にしても上述したと同様な効果が得られる。 According to the first embodiment described above, when both bypass power supplies 10 and 20 are healthy, or when both are lost, the phase of the B-system inverter power supply is controlled based on the A-system. Instead, the same effect as described above can be obtained by controlling the phase of the A-system inverter power supply with reference to the B-system, that is, by reversing the master side and the slave side.
1,2 無停電電源系統
10,20 バイパス電源
11〜14,21〜24 インバータ電源
15,25 切換盤
30A,40B 同期制御装置
51 双方向瞬時切換装置
1, 2 Uninterruptible
Claims (1)
前記A系及びB系の各無停電電源系統は、自系及び他系のバイパス電源並びに他系出力端子にそれぞれ接続された同期制御装置を備えており、
各同期制御装置は、
両系のバイパス電源が健全な場合には、A系のバイパス電源に同期するように、自系のインバータ電源の位相を制御し、
A系のバイパス電源が喪失した場合には、B系のバイパス電源に同期するように、自系のインバータ電源の位相を制御し、
B系のバイパス電源が喪失した場合には、A系のバイパス電源に同期するように、自系のインバータ電源の位相を制御を行うものであり、
更に、両系のバイパス電源が喪失した場合、A系の同期制御装置は、自走モードの電圧基準に同期するように、自系のインバータ電源の位相を制御し、B系の同期制御装置は、A系のインバータ電源に同期するように、自系のインバータ電源の位相を制御するものである、
ことを特徴とする無停電電源システム。 There are two uninterruptible power systems A and B that output power by switching between an inverter power source that converts direct current to alternating current and a bypass power source such as a commercial power source by a first switching device. In the uninterruptible power supply system that supplies power to the load by switching the output from the uninterruptible power supply system of the B system by the second switching device,
Each uninterruptible power supply system of the A system and the B system includes a synchronous control device connected to the own system and the bypass power supply of the other system and the other system output terminal,
Each synchronous control device
When the bypass power supply of both systems is healthy, the phase of the inverter power supply of the own system is controlled so as to be synchronized with the bypass power supply of the A system,
When the A system bypass power supply is lost, the phase of the inverter power supply of the own system is controlled so as to synchronize with the B system bypass power supply.
When the B system bypass power supply is lost, the phase of the inverter power supply of the own system is controlled so as to be synchronized with the A system bypass power supply.
Furthermore, when the bypass power supplies of both systems are lost, the A system synchronous control device controls the phase of the own system inverter power supply so as to synchronize with the voltage reference of the self-running mode, and the B system synchronous control device The phase of the inverter power supply of the own system is controlled so as to synchronize with the inverter power supply of the A system.
An uninterruptible power supply system.
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