JPH08205423A - 無停電電源装置 - Google Patents
無停電電源装置Info
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- JPH08205423A JPH08205423A JP7011280A JP1128095A JPH08205423A JP H08205423 A JPH08205423 A JP H08205423A JP 7011280 A JP7011280 A JP 7011280A JP 1128095 A JP1128095 A JP 1128095A JP H08205423 A JPH08205423 A JP H08205423A
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- Japan
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- switch
- power supply
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- load device
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
-
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- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/30—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
- Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
- Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
- Y04S20/20—End-user application control systems
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- Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】バイパス回路（又は待機系）を持つ無停電電源
装置においてシステムの信頼性を上げること。 【構成】バイパス回路（又は待機系）への切換条件を
「順変換器，蓄電池，逆変換器の故障」または「総合出
力電圧の低下」とする（総合出力とは逆変換器出力に接
続されたスイッチの出力側を意味する）。 【効果】ＵＰＳ給電中に、逆変換器出力に接続されたス
イッチ自体が故障した場合にも総合出力電圧の低下を検
出してバイパス回路へ切換ができる。ＵＰＳの故障検出
系に異常が有る状態で、ＵＰＳ故障して逆変換器出力電
圧が無くなった場合にも、総合出力電圧の低下を検出し
てバイパス回路へ切換ができる。
装置においてシステムの信頼性を上げること。 【構成】バイパス回路（又は待機系）への切換条件を
「順変換器，蓄電池，逆変換器の故障」または「総合出
力電圧の低下」とする（総合出力とは逆変換器出力に接
続されたスイッチの出力側を意味する）。 【効果】ＵＰＳ給電中に、逆変換器出力に接続されたス
イッチ自体が故障した場合にも総合出力電圧の低下を検
出してバイパス回路へ切換ができる。ＵＰＳの故障検出
系に異常が有る状態で、ＵＰＳ故障して逆変換器出力電
圧が無くなった場合にも、総合出力電圧の低下を検出し
てバイパス回路へ切換ができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、無停電電源装置に係
り、バイパス回路（直送回路）への切換方法、または、
待機冗長システムにおける待機系への切換方法に関す
る。
り、バイパス回路（直送回路）への切換方法、または、
待機冗長システムにおける待機系への切換方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】無停電電源装置（ＵＰＳ）では、システ
ムの信頼性を上げるために、商用電源を直送するバイパ
ス回路、または、もうひとつのＵＰＳを待機系として用
意する場合が一般的である。
ムの信頼性を上げるために、商用電源を直送するバイパ
ス回路、または、もうひとつのＵＰＳを待機系として用
意する場合が一般的である。
【０００３】電気書院発行の「無停電電源装置 しくみ
と種類と使い方」の７.４ 項「UPSスイッチ」で「万一
インバータより交流入力側が故障した場合、瞬時にスイ
ッチＳＷ１をオフしてＳＷ２をオンするひつようがあ
り、」とあるように従来のUPSでは、順変換器（整流装
置），蓄電池，逆変換器（インバータ）が故障したとき
にバイパス回路（又は待機系）へ切換を行っていた。
と種類と使い方」の７.４ 項「UPSスイッチ」で「万一
インバータより交流入力側が故障した場合、瞬時にスイ
ッチＳＷ１をオフしてＳＷ２をオンするひつようがあ
り、」とあるように従来のUPSでは、順変換器（整流装
置），蓄電池，逆変換器（インバータ）が故障したとき
にバイパス回路（又は待機系）へ切換を行っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、逆
変換器出力に接続されたスイッチ自体が故障した場合に
は、バイパス回路（又は待機系）へ切換ができず、出力
停止になるという問題があった。
変換器出力に接続されたスイッチ自体が故障した場合に
は、バイパス回路（又は待機系）へ切換ができず、出力
停止になるという問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明では、バイパス回路（又は待機系）への切
換条件を「順変換器，蓄電池，逆変換器の故障」または
「総合出力電圧の低下」とする。ここで言う総合出力とは
逆変換器出力に接続されたスイッチの出力側を意味す
る。さらに、総合出力低下の検出スピードを上げ、ま
た、バイパス側スイッチも半導体スイッチ（または、半
導体スイッチと開閉器の並列回路）にして、バイパス回
路をオンさせるスピードを上げる。
めに、本発明では、バイパス回路（又は待機系）への切
換条件を「順変換器，蓄電池，逆変換器の故障」または
「総合出力電圧の低下」とする。ここで言う総合出力とは
逆変換器出力に接続されたスイッチの出力側を意味す
る。さらに、総合出力低下の検出スピードを上げ、ま
た、バイパス側スイッチも半導体スイッチ（または、半
導体スイッチと開閉器の並列回路）にして、バイパス回
路をオンさせるスピードを上げる。
【０００６】
【作用】ＵＰＳ給電中に、逆変換器出力に接続されたス
イッチ自体が故障した場合にも総合出力電圧の低下を検
出して、バイパス回路へ数ｍｓ以下の高速で切換ができ
る。
イッチ自体が故障した場合にも総合出力電圧の低下を検
出して、バイパス回路へ数ｍｓ以下の高速で切換ができ
る。
【０００７】ＵＰＳの故障検出系に異常が有る状態で、
ＵＰＳが故障して逆変換器出力電圧が無くなった場合に
も、総合出力電圧の低下を検出してバイパス回路へ切換
ができる。
ＵＰＳが故障して逆変換器出力電圧が無くなった場合に
も、総合出力電圧の低下を検出してバイパス回路へ切換
ができる。
【０００８】以上によって無停電電源システムとしての
信頼性が向上する。
信頼性が向上する。
【０００９】
【実施例】本発明の一実施例を図１によって説明する。
順変換器２は、交流電源１を入力として直流電圧を出力
する。順変換器２の出力には逆変換器３と，蓄電池４が
接続されている。逆変換器３は、順変換器２又は蓄電池
４からの直流を交流電源１に同期した交流に変換する。
以上の順変換器２，逆変換器３、及び蓄電池４から無停
電電源装置（ＵＰＳ）１２は構成される。逆変換器３の
交流出力は、開閉器５を介して負荷装置８へ接続され
る。また、交流電源１は、半導体スイッチ６と開閉器７
の並列回路を介して負荷装置８へ接続する回路を有して
いる（バイパス回路）。ＵＰＳ１２はＵＰＳ制御回路１
０によって制御されている。開閉器５，半導体スイッチ
６及び開閉器７は、バイパス切換制御回路１１によって
制御されている。開閉器５の出力側（負荷側）の電圧
（以下、総合出力電圧と称す）を変圧器９を介してバイ
パス制御回路１１へ取り込んでいる。また、ＵＰＳ１２
が故障状態になったときには、ＵＰＳ制御回路１０から
「故障切換信号」がバイパス切換制御回路１１へ伝えら
れる。
順変換器２は、交流電源１を入力として直流電圧を出力
する。順変換器２の出力には逆変換器３と，蓄電池４が
接続されている。逆変換器３は、順変換器２又は蓄電池
４からの直流を交流電源１に同期した交流に変換する。
以上の順変換器２，逆変換器３、及び蓄電池４から無停
電電源装置（ＵＰＳ）１２は構成される。逆変換器３の
交流出力は、開閉器５を介して負荷装置８へ接続され
る。また、交流電源１は、半導体スイッチ６と開閉器７
の並列回路を介して負荷装置８へ接続する回路を有して
いる（バイパス回路）。ＵＰＳ１２はＵＰＳ制御回路１
０によって制御されている。開閉器５，半導体スイッチ
６及び開閉器７は、バイパス切換制御回路１１によって
制御されている。開閉器５の出力側（負荷側）の電圧
（以下、総合出力電圧と称す）を変圧器９を介してバイ
パス制御回路１１へ取り込んでいる。また、ＵＰＳ１２
が故障状態になったときには、ＵＰＳ制御回路１０から
「故障切換信号」がバイパス切換制御回路１１へ伝えら
れる。
【００１０】交流電源１が正常なときは、順変換器２は
逆変換器３に直流電力を供給するとともに蓄電池４を充
電する。交流電源１が停電すると、順変換器２が停止す
るが、蓄電池４から直流電力を逆変換器３へ供給するの
で、交流出力は止まらず負荷装置８は運転を続けられ
る。ＵＰＳ制御回路１０は、以上のＵＰＳの動作を制御
するとともに、交流出力を供給できないような故障が発
生した場合に、それを検知して「故障切換信号」をバイ
パス切換制御回路へ伝送する。
逆変換器３に直流電力を供給するとともに蓄電池４を充
電する。交流電源１が停電すると、順変換器２が停止す
るが、蓄電池４から直流電力を逆変換器３へ供給するの
で、交流出力は止まらず負荷装置８は運転を続けられ
る。ＵＰＳ制御回路１０は、以上のＵＰＳの動作を制御
するとともに、交流出力を供給できないような故障が発
生した場合に、それを検知して「故障切換信号」をバイ
パス切換制御回路へ伝送する。
【００１１】バイパス切換制御回路１１は、「故障切換
信号」と、変圧器９を介して総合出力電圧を取り込み必
要に応じてＵＰＳ給電からバイパス給電へ切換える。具
体的には開閉器５へオフ指令を発すると同時に半導体ス
イッチ６と開閉器７へオン指令を発する。半導体スイッ
チ６と開閉器７によって交流電源１は直接負荷装置８へ
接続される（バイパス給電）。
信号」と、変圧器９を介して総合出力電圧を取り込み必
要に応じてＵＰＳ給電からバイパス給電へ切換える。具
体的には開閉器５へオフ指令を発すると同時に半導体ス
イッチ６と開閉器７へオン指令を発する。半導体スイッ
チ６と開閉器７によって交流電源１は直接負荷装置８へ
接続される（バイパス給電）。
【００１２】バイパス切換制御回路１１の詳細について
図２によって説明する。変圧器９によって検出される総
合出力電圧は、整流器１３で整流し、抵抗器１４とコン
デンサ１５からなるフィルタを介して比較器１６へ入力
される。比較器１６では、この入力と基準電圧１７を比
較する。総合出力電圧の整流電圧が基準電圧１７より小
さいときには比較器１６の出力は“Ｈ”レベルとなり、
総合出力電圧の整流電圧が基準電圧１７より大きいとき
には比較器１６の出力は“Ｌ”レベルとなる。比較器１
６の出力とＵＰＳ制御回路１０からの「故障切換信号」
とをＯＲゲート１８でＯＲする。ＯＲゲート１８の出力
が“Ｈ”でＵＰＳ側開閉器５のオフ指令とバイパス側半
導体スイッチ６のオン指令とバイパス側開閉器５のオン
指令が出力される。以上の構成によって、ＵＰＳ制御回
路１０が故障を検知して「故障切換信号」がバイパス切
換制御回路１１へ伝達されるとすぐにバイパス切換が実
施される。また、「故障切換信号」が伝達されなかった
場合にも、総合出力電圧が低下又は喪失すると比較器１
６が反転してバイパス切換が実施される。
図２によって説明する。変圧器９によって検出される総
合出力電圧は、整流器１３で整流し、抵抗器１４とコン
デンサ１５からなるフィルタを介して比較器１６へ入力
される。比較器１６では、この入力と基準電圧１７を比
較する。総合出力電圧の整流電圧が基準電圧１７より小
さいときには比較器１６の出力は“Ｈ”レベルとなり、
総合出力電圧の整流電圧が基準電圧１７より大きいとき
には比較器１６の出力は“Ｌ”レベルとなる。比較器１
６の出力とＵＰＳ制御回路１０からの「故障切換信号」
とをＯＲゲート１８でＯＲする。ＯＲゲート１８の出力
が“Ｈ”でＵＰＳ側開閉器５のオフ指令とバイパス側半
導体スイッチ６のオン指令とバイパス側開閉器５のオン
指令が出力される。以上の構成によって、ＵＰＳ制御回
路１０が故障を検知して「故障切換信号」がバイパス切
換制御回路１１へ伝達されるとすぐにバイパス切換が実
施される。また、「故障切換信号」が伝達されなかった
場合にも、総合出力電圧が低下又は喪失すると比較器１
６が反転してバイパス切換が実施される。
【００１３】バイパス切換のスピードについて説明する
と、総合出力電圧が無くなってから比較器１６が反転す
るまでは、抵抗器１４とコンデンサ１５からなるフィル
タによる遅れ分だけ時間が掛かる。この時間を２〜３ｍ
ｓする。比較器１６が反転してから半導体スイッチ６を
点弧するまでは、この２〜３ｍｓより十分小さな時間で
実現可能である。したがって、総合出力電圧がなくなっ
てから２〜３ｍｓ後にはバイパス給電が可能である。
と、総合出力電圧が無くなってから比較器１６が反転す
るまでは、抵抗器１４とコンデンサ１５からなるフィル
タによる遅れ分だけ時間が掛かる。この時間を２〜３ｍ
ｓする。比較器１６が反転してから半導体スイッチ６を
点弧するまでは、この２〜３ｍｓより十分小さな時間で
実現可能である。したがって、総合出力電圧がなくなっ
てから２〜３ｍｓ後にはバイパス給電が可能である。
【００１４】バイパス切換制御回路の他の実施例を図３
及び図４によって説明する。変圧器９によって検出され
る総合出力電圧は、基準正弦波発生回路１９へ入力され
総合出力電圧に同期した正弦波Ｖref を発生する。総合
出力電圧が無くなった場合にも内部の基準周波数（５０
または６０Ｈｚの電源周波数）でＶref は発振を継続す
る。基準正弦波Ｖref に加算器２１によって基準電圧Δ
Ｖを加えたものが上限基準正弦波ＶUとなる。また、基
準正弦波Ｖrefに減算器２２によって基準電圧ΔＶを減
じたものが下限基準正弦波ＶL となる。比較器２０は、
ウインドウコンパレータであり変圧器９によって検出さ
れる総合出力電圧ＶS が上限基準正弦波ＶU以上または
下限基準正弦波ＶL以下に外れた場合に出力が“Ｈ”レ
ベルになる。総合出力電圧が喪失する前後における基準
正弦波Ｖref，上限基準正弦波ＶU，下限基準正弦波
ＶL，総合出力電圧検出値ＶS、及び比較器２０の出力の
関係を図４に示す。ＯＲゲート１８以降の回路は図２で
説明した回路と同一である。図２の回路構成では電圧が
喪失する位相によって検出遅れにバラツキが大きかっ
た。特に単相電源の場合、半サイクル程度（５０Ｈｚで
１０ｍｓ程度）の遅れがでてしまう。図３の回路構成で
は、位相によらず総合出力電圧が無くなったことを高速
に検出することが可能である。具体的には、５０Ｈｚ電
源で総合出力電圧が喪失してからバイパス給電までの時
間を１ｍｓ以下にまですることが可能である。
及び図４によって説明する。変圧器９によって検出され
る総合出力電圧は、基準正弦波発生回路１９へ入力され
総合出力電圧に同期した正弦波Ｖref を発生する。総合
出力電圧が無くなった場合にも内部の基準周波数（５０
または６０Ｈｚの電源周波数）でＶref は発振を継続す
る。基準正弦波Ｖref に加算器２１によって基準電圧Δ
Ｖを加えたものが上限基準正弦波ＶUとなる。また、基
準正弦波Ｖrefに減算器２２によって基準電圧ΔＶを減
じたものが下限基準正弦波ＶL となる。比較器２０は、
ウインドウコンパレータであり変圧器９によって検出さ
れる総合出力電圧ＶS が上限基準正弦波ＶU以上または
下限基準正弦波ＶL以下に外れた場合に出力が“Ｈ”レ
ベルになる。総合出力電圧が喪失する前後における基準
正弦波Ｖref，上限基準正弦波ＶU，下限基準正弦波
ＶL，総合出力電圧検出値ＶS、及び比較器２０の出力の
関係を図４に示す。ＯＲゲート１８以降の回路は図２で
説明した回路と同一である。図２の回路構成では電圧が
喪失する位相によって検出遅れにバラツキが大きかっ
た。特に単相電源の場合、半サイクル程度（５０Ｈｚで
１０ｍｓ程度）の遅れがでてしまう。図３の回路構成で
は、位相によらず総合出力電圧が無くなったことを高速
に検出することが可能である。具体的には、５０Ｈｚ電
源で総合出力電圧が喪失してからバイパス給電までの時
間を１ｍｓ以下にまですることが可能である。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、ＵＰＳ側開閉器５のオ
ープンモードでの故障、または「故障切換信号」が伝達
されないモードのＵＰＳの故障が発生した場合にもバイ
パス切換が可能である。しかも、このときの切換時間
は、数ｍｓ以下にすることが可能である。
ープンモードでの故障、または「故障切換信号」が伝達
されないモードのＵＰＳの故障が発生した場合にもバイ
パス切換が可能である。しかも、このときの切換時間
は、数ｍｓ以下にすることが可能である。
【００１６】負荷の種類によっては、数ｍｓ程度のわず
かな時間の電圧喪失であっても誤動作又は停止に至るも
のもある。したがって、本発明によっていかなる負荷へ
も悪影響を与えること無くバイパス切換が可能である。
かな時間の電圧喪失であっても誤動作又は停止に至るも
のもある。したがって、本発明によっていかなる負荷へ
も悪影響を与えること無くバイパス切換が可能である。
【図１】本発明の一実施例の構成を示す図である。
【図２】バイパス切換制御回路の一実施例の構成を示す
図である。
図である。
【図３】バイパス切換制御回路の他の実施例の構成を示
す図である。
す図である。
【図４】図３内の各部の波形の関係を示す図である。
１…交流電源、２…順変換器、３…逆変換器、４…蓄電
池、５…ＵＰＳ側開閉器、６…半導体スイッチ、７…バ
イパス側開閉器、８…負荷装置、９…変圧器、１０…Ｕ
ＰＳ制御回路、１１…バイパス切換制御回路、１２…Ｕ
ＰＳ、１３…整流器、１４…抵抗器、１５…コンデン
サ、１６…比較器、１７…基準電圧発生器、１８…ＯＲ
ゲート、１９…基準正弦波発生回路、２０…比較器（ウ
インドウコンパレータ）、２１…加算器、２２…減算
器。
池、５…ＵＰＳ側開閉器、６…半導体スイッチ、７…バ
イパス側開閉器、８…負荷装置、９…変圧器、１０…Ｕ
ＰＳ制御回路、１１…バイパス切換制御回路、１２…Ｕ
ＰＳ、１３…整流器、１４…抵抗器、１５…コンデン
サ、１６…比較器、１７…基準電圧発生器、１８…ＯＲ
ゲート、１９…基準正弦波発生回路、２０…比較器（ウ
インドウコンパレータ）、２１…加算器、２２…減算
器。
フロントページの続き (72)発明者 梅津 秀恭 茨城県日立市幸町三丁目２番１号 日立エ ンジニアリング株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】交流電源に接続された順変換器と，その順
変換器の出力に接続された蓄電池と，前記順変換器の出
力に接続され前記交流電源に同期した交流を出力する逆
変換器と，その逆変換器の出力と負荷装置の間に接続さ
れた第１の開閉器と，前記交流電源と前記負荷装置の間
に接続された第２の開閉器と，この第２の開閉器に並列
に接続された半導体スイッチから構成されるバイパス回
路を有する無停電電源装置において、 前記逆変換器の出力と前記負荷装置の間に接続された前
記第１の開閉器の負荷側の電圧の喪失を検出して、逆変
換器の出力と負荷装置の間に接続された開閉器をオフす
るとともに前記交流電源と前記負荷装置の間に接続され
た前記第２の開閉器とこの第２の開閉器に並列に接続さ
れた前記半導体スイッチをオンさせる制御回路を備えた
ことを特徴とする無停電電源装置。 - 【請求項２】交流電源に接続された順変換器と，その順
変換器の出力に接続された蓄電池と，前記順変換器の出
力に接続され前記交流電源に同期した交流を出力する逆
変換器と，その逆変換器の出力と負荷装置の間に接続さ
れた第１の開閉器と，前記交流電源と前記負荷装置の間
に接続された第２の開閉器と，この第２の開閉器に並列
に接続された半導体スイッチから構成されるバイパス回
路を有する無停電電源装置において、 前記逆変換器の出力と前記負荷装置の間に接続された前
記第１の開閉器の負荷側の電圧がこの電圧に同期した基
準正弦波に対して振幅が所定値以上外れたことを検出し
て、前記逆変換器の出力と前記負荷装置の間に接続され
た前記第１の開閉器をオフするとともに前記交流電源と
前記負荷装置の間に接続された前記第２の開閉器とこの
第２の開閉器に並列に接続された前記半導体スイッチを
オンさせる制御回路を備えたことを特徴とする無停電電
源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7011280A JPH08205423A (ja) | 1995-01-27 | 1995-01-27 | 無停電電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7011280A JPH08205423A (ja) | 1995-01-27 | 1995-01-27 | 無停電電源装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08205423A true JPH08205423A (ja) | 1996-08-09 |
Family
ID=11773590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7011280A Pending JPH08205423A (ja) | 1995-01-27 | 1995-01-27 | 無停電電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08205423A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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