JP4517775B2 - Control method of flywheel type uninterruptible power supply and uninterruptible power supply using the same - Google Patents
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Description
本発明は、フライホイール式無停電電源装置に係り、遊転時における発電電動機の電気損失をなくしたフライホイール式無停電電源装置の制御方法及びこれを用いた無停電電源装置に関する。 The present invention relates to a flywheel uninterruptible power supply, and more particularly to a control method for a flywheel uninterruptible power supply that eliminates electrical loss of a generator motor during idle rotation, and an uninterruptible power supply using the same.
停電時の電源をバックアップするための無停電電源装置として、電池式の無停電電源装置が知られているが、この種の無停電電源装置は、一般的に鉛蓄電池を使用するものが多く、電池の寿命が短いことや電池の廃棄が環境破壊に繋がることが問題である。これに対し、フライホイール式の無停電電源装置は寿命が長く環境破壊に繋がる廃棄物も出ないことから近年注目されている。 A battery-type uninterruptible power supply is known as an uninterruptible power supply for backing up the power supply at the time of a power failure, but this kind of uninterruptible power supply generally uses a lead storage battery, The problem is that the battery life is short and the disposal of the battery leads to environmental destruction. On the other hand, a flywheel uninterruptible power supply device has been attracting attention in recent years because it has a long life and does not generate wastes that cause environmental destruction.
フライホイール式無停電電源装置は、発電電動機に取り付けたフライホイールにエネルギを回転エネルギとして蓄積しておき、停電時に回転エネルギを電気エネルギに変換して取り出すものである。 The flywheel uninterruptible power supply device stores energy as rotational energy in a flywheel attached to a generator motor, and converts rotational energy into electrical energy at the time of a power failure.
図６に概略の構造を示す。フライホイール６１は、適宜の回転質量を持つ円盤からなる。そのフライホイール６１が回転軸６２に取り付けられ、その回転軸６２がスラスト磁気軸受６３、ラジアル磁気軸受６４によって軸承されている。また、タッチダウン軸受６５も回転軸６２を支持するものである。スラスト磁気軸受６３は、スラスト磁気軸受コイル６６とスラスト磁極６７とからなり、回転軸６２のディスク６８を非接触で所定の高さ位置に支持することができる。ラジアル磁気軸受６４は、ラジアル磁気軸受コイル６９とラジアル磁極７０とからなり、回転軸６２を非接触で所定の軸位置に支持することができる。タッチダウン軸受６５は、上記磁気軸受に給電されていないときにのみ回転軸６２に接して回転軸６２を支持するようになっている。
FIG. 6 shows a schematic structure. The flywheel 61 is made of a disk having an appropriate rotational mass. The flywheel 61 is attached to a rotary shaft 62, and the rotary shaft 62 is supported by a thrust magnetic bearing 63 and a radial magnetic bearing 64. The touchdown bearing 65 also supports the rotating shaft 62. The thrust magnetic bearing 63 includes a thrust magnetic bearing coil 66 and a thrust
発電電動機７１としてのロータ７２とステータ７３は、回転軸６２にロータ７２が設けられ、そのロータ７２に臨ませてステータ７３が設けられている。ステータ７３は、ステータコア７４とステータコイル７５とからなる。
The rotor 72 and the
図示した以外に、磁気軸受の制御に用いる位置検出センサが適宜な位置に配置される。 In addition to the illustration, a position detection sensor used for controlling the magnetic bearing is disposed at an appropriate position.
発電電動機を電動機として使用してフライホイールの回転速度を上げていくときを電動時、発電電動機を発電機として使用してフライホイールの回転速度を下げていくときを発電時、エネルギのやり取りをせずフライホイールの回転速度を維持しているときを遊転時と呼ぶ。 When the generator motor is used as an electric motor to increase the rotational speed of the flywheel, the energy is exchanged.When the generator motor is used as a generator to decrease the rotational speed of the flywheel, the energy is exchanged. The time when the rotational speed of the flywheel is maintained is called idle rotation.
フライホイール式無停電電源装置に用いる発電電動機には、ロータに永久磁石を設けた永久磁石式同期機と、ロータにかご形導体（または、それと同じ機能を持つ導体）を設けた誘導機などがある。誘導機では、ロータの回転速度と励磁周波数との差（すべり）を制御する。すなわち、ステータに発生する回転磁界がロータの導体を横切ることでロータに誘導電流が発生し、この誘導電流と回転磁界とによりトルクが発生するので、電動時には、フライホイールの回転速度に比例する周波数より高い周波数を持つ電圧をステータコイルに印加し、発電時には、フライホイールの回転速度に比例する周波数より低い周波数を持つ電圧をステータコイルに印加し、遊転時には、フライホイールの回転速度に比例する周波数と同じ周波数を持つ電圧をステータコイルに印加する。 The generator motor used for the flywheel uninterruptible power supply includes a permanent magnet synchronous machine having a permanent magnet in the rotor and an induction machine having a cage conductor (or a conductor having the same function) in the rotor. is there. In the induction machine, the difference (slip) between the rotational speed of the rotor and the excitation frequency is controlled. That is, an induction current is generated in the rotor by the rotating magnetic field generated in the stator crossing the rotor conductor, and torque is generated by the induced current and the rotating magnetic field. A voltage having a higher frequency is applied to the stator coil, a voltage having a lower frequency than the frequency proportional to the rotational speed of the flywheel is applied to the stator coil during power generation, and a voltage proportional to the rotational speed of the flywheel is applied during idle rotation. A voltage having the same frequency as the frequency is applied to the stator coil.
フライホイール式無停電電源装置は、下記の式に従うのでフライホイールの慣性を大きくするか回転速度を高くすると多くのエネルギを蓄えることができる。特に回転速度の項は二乗であるため、回転速度を高くするほうが効果が高い。また、小型化のためにはフライホイールの慣性を大きくしたくないので、回転速度を高くするのが好ましい。 Since the flywheel type uninterruptible power supply conforms to the following formula, if the inertia of the flywheel is increased or the rotational speed is increased, a large amount of energy can be stored. In particular, since the term of the rotational speed is square, it is more effective to increase the rotational speed. Further, since it is not desired to increase the inertia of the flywheel for downsizing, it is preferable to increase the rotation speed.
回転速度を高くした場合の問題として、回転体（フライホイール、ロータなど）に生じる空気摩擦によるエネルギ損失（空気摩擦損失という）が増える問題と、磁気軸受に生じる渦電流損によるエネルギ損失（軸受損失という）が増える問題と、発電電動機における電気損失が増える問題がある。 As a problem when the rotational speed is increased, energy loss due to air friction (called air friction loss) occurring in the rotating body (flywheel, rotor, etc.) and energy loss due to eddy current loss occurring in the magnetic bearing (bearing loss) And the problem of increased electrical loss in the generator motor.
空気摩擦損失は、回転体を真空又はＨｅなどの軽い気体中に置くという対策が知られており、空気摩擦損失が大きく低減できるという結果が得られている。 As for the air friction loss, a countermeasure of placing the rotating body in a light gas such as vacuum or He is known, and a result that the air friction loss can be greatly reduced is obtained.
軸受損失については、ゼロパワー制御（特許文献１）、新型ホモポーラ磁極（特許文献２）などの採用により、軸受損失が低減できるという結果が得られている。 As for the bearing loss, the result that the bearing loss can be reduced by adopting the zero power control (Patent Document 1), the new homopolar magnetic pole (Patent Document 2) and the like has been obtained.
前述のように空気摩擦損失や軸受損失の問題は解決されたが、発電電動機の電気損失の問題は未解決である。また、空気摩擦損失や軸受損失の問題が解決されたことにより、発電電動機の電気損失の問題が解決しなければならない最大の問題となった。 As described above, the problem of air friction loss and bearing loss has been solved, but the problem of electric loss of the generator motor has not been solved. In addition, since the problems of air friction loss and bearing loss have been solved, the problem of electrical loss of the generator motor has become the biggest problem that must be solved.
この問題を方式別に検討すると、永久磁石式同期機では界磁を張るための給電が不要であることから効率はよいものの、遊転時にも界磁が張られた状態であるから、渦電流などの発生により制動力が生じて損失が発生する。一方、誘導機では、遊転時にも回転速度と同期した励磁をするべくステータコイルに電圧を印加しているため、電気損失が発生する。 Examining this problem by method, the permanent magnet synchronous machine is efficient because it does not require power supply for tensioning the field, but the field is still tensioned during rotation, so eddy currents, etc. As a result, braking force is generated and loss occurs. On the other hand, in the induction machine, an electric loss occurs because a voltage is applied to the stator coil in order to perform excitation in synchronization with the rotational speed even during idle rotation.
特許文献３では、遊転時にステータコイルに印加する電圧を発電時、電動時に印加する電圧の０．４倍にする技術が開示されている。しかし、それでも電流が流れることに変わりはなく、電気損失が発生する。とはいえ、励磁を切ってしまうと、次に励磁を始めるときの周波数が定まらず、また、停電時には励磁電力が得られない。
本発明の目的は、上記課題を解決し、遊転時における発電電動機の電気損失をなくしたフライホイール式無停電電源装置の制御方法及びこれを用いた無停電電源装置を提供することにある。 The objective of this invention is providing the control method of a flywheel type uninterruptible power supply device which solved the said subject and eliminated the electric loss of the generator motor at the time of idle rotation, and an uninterruptible power supply device using the same.
上記目的を達成するために本発明の方法は、発電電動機に取り付けたフライホイールにエネルギを回転エネルギとして蓄積するフライホイール式無停電電源装置の制御方法において、遊転時には上記発電電動機を無励磁状態とし、遊転時から発電時に移行するときに、上記発電電動機を励磁状態に切り換えるものである。 In order to achieve the above object, the method of the present invention is a method for controlling a flywheel uninterruptible power supply that stores energy as rotational energy in a flywheel attached to a generator motor. The generator motor is switched to an excited state when shifting from idle to power generation.
遊転時から発電時に移行するときは、フライホイールの回転速度を検出し、この回転速度から発電用励磁周波数を求め、この発電用励磁周波数で上記発電電動機を励磁状態としてもよい。 When shifting from idle to power generation, the rotational speed of the flywheel may be detected, a power generation excitation frequency may be obtained from this rotational speed, and the generator motor may be in an excited state at this power generation excitation frequency.
まずフライホイールの回転速度に対応する励磁周波数を発電開始用励磁周波数とし、いったんこの発電開始用励磁周波数で上記発電電動機を励磁状態とした後、徐々に発電用励磁周波数に変えていってもよい。 First, the excitation frequency corresponding to the rotational speed of the flywheel may be used as the power generation start excitation frequency, and once the generator motor is in an excited state at this power generation start excitation frequency, it may be gradually changed to the power generation excitation frequency. .
充電器を用い、電動時又は発電時にこの充電器に充電しておき、遊転時から発電時に移行するときは、この充電器から放電して励磁電力を得てもよい。 A charger may be used to charge the charger during power generation or power generation, and when shifting from idle to power generation, the charger may be discharged to obtain excitation power.
上記発電電動機を励磁状態に切り換えてから所望の量の電力が発電されるようになるまでの間、上記発電電動機が発電する電力に上記充電器から放電する電力を加えて所望の量の電力を得てもよい。 From the time when the generator motor is switched to the excited state until the desired amount of power is generated, the desired amount of power is obtained by adding the power discharged from the charger to the power generated by the generator motor. May be obtained.
また、本発明の装置は、発電電動機に取り付けたフライホイールにエネルギを回転エネルギとして蓄積する無停電電源装置であって、フライホイールの回転速度を検出する回転センサと、電動時又は発電時に充電される充電器と、コントローラとを備え、該コントローラは、遊転時には上記発電電動機を無励磁状態とし、遊転時から発電時に移行するときは、上記回転センサが検出する回転速度から求めた発電用励磁周波数を用い、上記充電器から放電させた励磁電力を上記発電電動機に与えるものである。 The device of the present invention is an uninterruptible power supply device that accumulates energy as rotational energy in a flywheel attached to a generator motor, and is charged at the time of electric drive or power generation with a rotation sensor that detects the rotational speed of the flywheel. The generator is in a non-excited state during idle rotation, and when the generator moves from idle to power generation, the controller is used for power generation determined from the rotational speed detected by the rotation sensor. Excitation power discharged from the charger is applied to the generator motor using an excitation frequency.
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。 The present invention exhibits the following excellent effects.
（１）遊転時における発電電動機の電気損失がなくなり、エネルギ資源が有効利用できる。 (1) There is no electrical loss of the generator motor during idle rotation, and energy resources can be used effectively.
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
まず、本発明の原理を、本発明の特性図である図１と背景技術の特性図である図２とを比較しながら説明する。図１は、本発明においてフライホイールの回転速度に相当する周波数と発電電動機における励磁周波数とが時間的に変化していく様子と、これと同時に励磁電圧が時間的に変化していく様子を示したものである。図２は、背景技術において同様の様子を示したものである。なお、これらの図では「回転速度に相当する周波数」は単に「回転速度」と記してある。以下、明細書でも同様の表記をする。 First, the principle of the present invention will be described by comparing FIG. 1 which is a characteristic diagram of the present invention and FIG. 2 which is a characteristic diagram of the background art. FIG. 1 shows how the frequency corresponding to the rotational speed of the flywheel and the excitation frequency in the generator motor change with time in the present invention, and how the excitation voltage changes with time at the same time. It is a thing. FIG. 2 shows a similar situation in the background art. In these figures, “frequency corresponding to rotational speed” is simply referred to as “rotational speed”. Hereinafter, the same notation is used in the specification.
図２つまり背景技術では、遊転時に励磁周波数と回転速度は等しく（図では重なりを避けてずらせて描いてあるが実際は重なる）、そして発電電動機には所定の励磁電圧が印加されている。遊転時から発電時に移行するとき、励磁周波数は回転速度より小さい励磁周波数（発電用励磁周波数）に制御される。励磁電圧は遊転時と同じ値に一定に維持される。励磁周波数と回転速度の差がいわゆるすべり分である。発電時はすべりが−側に与えられる。つまり励磁周波数＜回転速度とすることで、すべり分に相当する回転エネルギが電気エネルギの形で取り出される。回転エネルギが失われることで回転速度がしだいに低下すると、それに応じて発電用励磁周波数も低く算出される。その結果、励磁周波数が下げられ、すべり分の大きさが維持される。よって、所望した電力が継続して発電されることになる。図示しなかったが、電動時には、すべりが＋側に与えられる。つまり励磁周波数＞回転速度とすることで、すべり分に相当する電気エネルギが回転エネルギの形で蓄えられる。 In FIG. 2, that is, in the background art, the excitation frequency and the rotation speed are the same during idle rotation (in the figure, they are drawn while being shifted to avoid overlap), and a predetermined excitation voltage is applied to the generator motor. When shifting from idle to power generation, the excitation frequency is controlled to an excitation frequency (power generation excitation frequency) smaller than the rotation speed. The excitation voltage is kept constant at the same value as during idle rotation. The difference between the excitation frequency and the rotational speed is the so-called slip. During power generation, slip is given to the-side. That is, when the excitation frequency is smaller than the rotational speed, rotational energy corresponding to the slip is extracted in the form of electrical energy. When the rotational speed is gradually decreased due to loss of rotational energy, the power generation excitation frequency is calculated to be low accordingly. As a result, the excitation frequency is lowered and the size of the slip is maintained. Therefore, the desired power is continuously generated. Although not shown in the figure, slip is applied to the + side when electric. That is, by setting excitation frequency> rotational speed, electric energy corresponding to the slip is stored in the form of rotational energy.
これに対し、図１つまり本発明では、遊転時には発電電動機を無励磁状態にするので、励磁周波数はゼロである。励磁電圧もゼロである。第一の実施形態として実線で示されるように、遊転時から発電時に移行するとき、回転速度よりすべり分だけ小さい励磁周波数が与えられる。この励磁周波数は、フライホイールの回転速度に基づいて所望の電力が取り出せるように設定した発電用励磁周波数である。励磁電圧は図２と同じ所定の値が与えられる。これにより、先述したすべりが生じて発電が行われる。図示しなかったが、電動時は背景技術と同じである。 In contrast, in FIG. 1, that is, in the present invention, the generator motor is brought into a non-excited state at the time of idling, so the excitation frequency is zero. The excitation voltage is also zero. As indicated by the solid line in the first embodiment, when shifting from idle to power generation, an excitation frequency smaller than the rotational speed by a slip amount is given. This excitation frequency is an excitation frequency for power generation set so that desired power can be taken out based on the rotational speed of the flywheel. The excitation voltage is given the same predetermined value as in FIG. As a result, the above-described slip occurs and power is generated. Although not shown, it is the same as the background art when powered.
この方法の利点は、遊転時が無励磁状態であるため、電気損失が発生しないことである。ただし、無停電電源装置にあっては、遊転時から発電時に移行する時点は、上流が非停電から停電になった時点であり、励磁電圧が外からは得られない状態なので、予め充電しておいた充電器から励磁電力を取り出すようにするのがよい。 The advantage of this method is that no electrical loss occurs because the non-excited state is generated during rotation. However, in the case of an uninterruptible power supply, the point of transition from idling to power generation is the point of time when the upstream has undergone a power outage from a non-power outage, and the excitation voltage cannot be obtained from the outside. It is better to take out the excitation power from the charger.
図１には、第二の実施形態も併記されている。すなわち、破線で示されるように、励磁周波数は、遊転時から発電時に移行する瞬間にいきなり発電用励磁周波数に制御するのではなく、最初は励磁周波数を回転速度に等しい発電開始用励磁周波数とし、いったんこの発電開始用励磁周波数で発電電動機を励磁状態する。そして、励磁周波数を徐々に発電用励磁周波数に近づけていく。 FIG. 1 also shows the second embodiment. That is, as indicated by the broken line, the excitation frequency is not controlled to the power generation excitation frequency at the moment of transition from idle to power generation, but initially the excitation frequency is set to the power generation start excitation frequency equal to the rotation speed. Once the generator motor is excited at this power generation start excitation frequency. Then, the excitation frequency is gradually brought closer to the power generation excitation frequency.
図１には、第三の実施形態も併記されている。すなわち、破線で示されるように、励磁電圧は、遊転時から発電時に移行する瞬間にいきなり図２と同じ所定の値に持っていくのではなく、最初は励磁電圧をゼロあるいはそれに近い十分小さい値とし、その後、励磁電圧を徐々に所定の値に近づけていく。 FIG. 1 also shows the third embodiment. That is, as indicated by the broken line, the excitation voltage is not suddenly brought to the same predetermined value as in FIG. 2 at the moment of transition from idle to power generation, but initially the excitation voltage is sufficiently small to be zero or close to it. After that, the excitation voltage is gradually brought close to a predetermined value.
第二の実施形態と第三の実施形態とを併用した第四の実施形態も可能である。 A fourth embodiment in which the second embodiment and the third embodiment are used together is also possible.
第二〜第四の実施形態では、無励磁状態からの急激な励磁を回避することができる。その半面、励磁周波数あるいは励磁電圧が最終的な目標の値に到達するまでに時間を要する。この時間をタイムラグと呼ぶ。タイムラグの期間中は、すべり分が小さいので、所望した量の電気エネルギが取り出せない。そこで、その電気エネルギの不足分は充電器から取り出して補うのがよい。このようにすれば、負荷側から見れば、遊転時から発電時に移行した瞬間にも、上流が非停電であったときと変わらない量の電源供給を継続して受けることができる。 In the second to fourth embodiments, rapid excitation from a non-excited state can be avoided. On the other hand, it takes time for the excitation frequency or excitation voltage to reach the final target value. This time is called a time lag. During the time lag, the desired amount of electrical energy cannot be extracted because the slip is small. Therefore, the shortage of electrical energy should be compensated by taking it out of the charger. If it does in this way, when it sees from the load side, even if it changes to the time of electric power generation from idle time, the amount of power supply which is the same as when the upstream is a non-power failure can be received continuously.
次に、上記の方法を用いた無停電電源装置を説明する。 Next, an uninterruptible power supply using the above method will be described.
図３に示されるように、本発明に係る無停電電源装置は、誘導機である発電電動機１と、その発電電動機１のロータと一体になって回転するフライホイール２と、フライホイール２の回転速度を検出する回転センサ３と、電動時又は発電時に充電される充電器４と、本発明の方法に基づいた制御を実行するコントローラ５とを備える。なお、本発明に係る無停電電源装置の機械的構造は、図６で説明した従来の構造とほぼ同じであり、これに回転センサ３を付加することになる。回転センサ３の設置場所は特に限定はなく、発電電動機のロータ（７２）と一体回転する部分の回転を検出することができればよい。
As shown in FIG. 3, the uninterruptible power supply according to the present invention includes a
この実施の形態では、おおもとの電源を外部交流電源（商用電源）ライン６とし、本発明の無停電電源装置を介し、図示しない負荷につながる負荷電源ライン７にも同じ商用周波数の交流電力を供給するようになっている。また、発電電動機１を励磁する電力（発電する電力、電動に用いる電力）も交流である。その一方で、キャパシタで構成される充電器４は直流動作をする機器であるので、外部交流電源ライン６からの交流電力を内部直流電力に変換するコンバータ（ＡＣ／ＤＣ）８と、内部直流電力を負荷電源ライン７用の交流電力に変換するインバータ（ＤＣ／ＡＣ）９と、内部直流電力と発電電動機電力とを相互変換するインバータ（ＤＣ／ＡＣ）１０とを備える。インバータ１０は電力の流れる方向によってはコンバータ（ＡＣ／ＤＣ）といえる。図中では交流を実線で、直流を破線で示してある。
In this embodiment, the main power source is an external AC power source (commercial power source)
コントローラ５は、外部交流電源ライン６の電流・電圧・位相を監視することにより、停電を検出することができる。また、コントローラ５は、内部直流電圧を監視すること、充電器４に対して充放電を指令すること、発電電動機１に現れている電流・電圧を監視すること、インバータ１０に対して周波数及び電力を流す方向を指令すること、インバータ９から負荷電源ライン７に流れる電力を指令することなどができる。さらに、コントローラ５は、負荷電源ライン７の電流・電圧を監視することにより、負荷電源ライン７に対して十分な電力が供給されているかどうかを確認することができる。
The
コントローラ５は、外部交流電源ライン６が停電か非停電かにより、また、充電器４の充電状態やフライホイール２の充電状態（回転速度で換算）により、本無停電電源装置の状態を電動時、発電時、遊転時に切り換えることができる。特に、本発明の特徴として、コントローラ５は、遊転時には発電電動機１を無励磁状態とし、遊転時から発電時に移行するときは、回転センサ３が検出する回転速度から求めた発電用励磁周波数を用い、充電器４から放電させた励磁電力を発電電動機１に与えるようになっている。
The
次に、図３の無停電電源装置の動作を図４（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。 図４（ａ）〜（ｄ）は図３の無停電電源装置における電力の流れを矢印で示したものである。 Next, the operation of the uninterruptible power supply shown in FIG. 3 will be described with reference to FIGS. 4 (a) to 4 (d) show the flow of power in the uninterruptible power supply of FIG. 3 with arrows.
まず、この無停電電源装置を初めて起動したときは、図４（ａ）に示した電動時の状態となる。このとき、発電電動機１は電動を行い、フライホイール２は加速されることになる。電力は、外部交流電源ライン６からコンバータ８を通って、充電器４に充電されると共にインバータ１０を通って、発電電動機１を介してエネルギ形態を変えてフライホイール２に貯蔵される。同時に、インバータ９から出た電力は、負荷電源ライン７に供給される。
First, when this uninterruptible power supply device is activated for the first time, the electric power state shown in FIG. At this time, the
図４（ｂ）は遊転時の状態を示している。充電器４にもフライホイール２にも十分な電力（エネルギ）が蓄積されており、フライホイール２は遊転し、発電電動機１は無励磁となる。電力は、外部交流電源ライン６からコンバータ８、インバータ９を通って負荷電源ライン７に供給されるのみで、発電電動機１に対しては無給電である。
FIG. 4B shows a state at the time of idling. Sufficient electric power (energy) is accumulated in both the
もし、充電器４の充電量が自然放電によって必要量以下になった場合は、再度充電を行って補充する。また、フライホイール２にエネルギ損失が生じた場合は、図４（ａ）の電動時に戻りフライホイール２を再度加速して補充する。このときは、発電電動機１を無励磁から励磁に切り換えるために、フライホイール２の回転速度から電動用の励磁周波数を求めて励磁電力を与えることになる。
If the charge amount of the
図４（ｃ）は、外部交流電源ライン６が停電になってすぐの状態、すなわち遊転時から発電時に移行した瞬間を示している。このとき発電電動機１は無励磁から発電に変わる。電力は、充電器４から放電され、インバータ１０を経て発電電動機１に励磁の立ち上げ用に供給されると共に、インバータ９を通って負荷電源ライン７に供給される。
FIG. 4 (c) shows a state immediately after the external AC
図４（ｄ）は、遊転時の定常状態を示している。フライホイール２はエネルギを消費するため減速しており、発電電動機１は発電を行う。電力は、発電電動機１からインバータ１０、インバータ９を通って負荷電源ライン７に供給される。このとき必要に応じて、充電器４へ充電を行ってもよい。
FIG. 4 (d) shows a steady state during idle rotation. The
図４（ｄ）の後、外部交流電源ライン６が復旧したときには、図４（ａ）の電動時に戻る。
When the external AC
図３の形態では外部交流電源ライン６からの交流電力をいったん直流電力に変換してから交流電力に戻して負荷電源ライン７に供給した。図５の形態では、図３の形態を一部変更してＡＣスイッチ１１を設けてある。すなわち、インバータ９の出力側がＡＣスイッチ１１の一方の入力側に接続されており、ＡＣスイッチ１１の他方の入力側が外部交流電源ライン６に接続されており、ＡＣスイッチ１１の出力側が負荷電源ライン７に接続されている。コントローラ５はＡＣスイッチ１１に対して切替指令を出すようになっている。
In the form of FIG. 3, AC power from the external AC
図５の形態では、外部交流電源ライン６が停電になると、インバータ９からの電力がＡＣスイッチ１１を介して負荷電源ライン７に供給されるが、外部交流電源ライン６が非停電のときは、外部交流電源ライン６からの電力がＡＣスイッチ１１を介して負荷電源ライン７にバイパスされる。よって、外部交流電源ライン６が非停電のときは、コンバータ８、インバータ９における変換ロスがなくなり、いっそうエネルギ資源が有効利用できる。
In the form of FIG. 5, when the external AC
１ 発電電動機
２ フライホイール
３ 回転センサ
４ 充電器
５ コントローラ
６ 外部交流電源ライン
７ 負荷電源ライン
８ コンバータ
９ インバータ
１０ インバータ
１１ ＡＣスイッチ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
An uninterruptible power supply that stores energy as rotational energy in a flywheel attached to a generator motor, comprising: a rotation sensor that detects the rotational speed of the flywheel; a charger that is charged during power generation or power generation; and a controller. The controller sets the generator motor to a non-excited state during idle rotation, and uses the power generation excitation frequency obtained from the rotational speed detected by the rotation sensor when shifting from idle to power generation. An uninterruptible power supply, characterized in that excitation power discharged from the generator is applied to the generator motor.
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