JPS5931309B2 - インバ−タ装置の並列運転保護方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はインバータ装置の並列運転保護方式に関する。

従来一般に、電源システムとしての高信頼性を実現する
ために、インバータ装置の１台が故障しても、他のイン
バータ装置より負荷へ給電を継続できる、いわゆるイン
バータ装置の並列運転が広く行なわれている。

このようなインバータ装置の並列運転では、故障インバ
ータ装置を並列運転から切り離して、この影響が負荷や
他の健全なインバータ装置に波及することを防ぐことが
必要である。

このためインバータ装置には異常動作を検出する検出器
が設けられる。例えば、この異常検出器の例として、イ
ンバータ装置のインバータ部のパルス巾変化の異常を検
出する検出器について以下述べる。インバータ装置の並
列運転では、インバータ部のパルス巾が僅かに変化して
も、インバータ装置相互間に電圧差を生じ、装置の内部
インピーダンスが小さいために、大きな不平衡電流が流
れ、並列運転しているインバータ装置の全てが停止して
しまうことになる。

従つてパルス巾異常検出器は、不平衡電流の小さい間に
、換言すればパルス巾の微少な変化を検出できなければ
ならない。ところが反面、インバータ装置は負荷や電源
の変動に際しても出力電圧を一定に保たなければならな
いから、インバータ部のパルス巾は断えず相当大きく変
化することになる。そしてこのパルス巾の変化は大きく
ても正常な制御動作であるからパルス巾異常検出器は検
出動作をしてはならない。このように、パルス巾異常検
出器の例からも明らかなように２つの相反する性能を同
時に有する異常検出器を実現することは困難であつた。

本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、並列運
転されるインバータ装置において、インバータ装置の異
常動作を検出する検出器と、インバータ装置の出力電流
の不平衡量が所定値以上になると動作する検出器とを備
え、この２つの検出器が同時に動作した時インバータ装
置を並列運転から切り離すようにしたことを特徴とする
インバータ装置の並列運転保護方式を提供せんとするも
のである。以下図面を用いて本発明を詳述する。

まず、従来のインバータ装置の並列運転保護方式につい
て、図によつて説明する。

第１図は従来のインバータ装置の並列運転の構成を示す
図で、１，２はインバータ装置、３は交流電源、４は負
荷、５は不平衡量検出器である。インバータ装置１は交
流電源３から交流を受電し、順変換器１１で直流に変換
し、その出力１０１をインバータ部１２で矩形状の交流
に逆変換し、その出力１０２をさらに出力変圧器とフイ
ルタで構成される出力部１３で所定の電圧値の正弦波交
流に整形する。そして出力部１３の出力１０３をインタ
ーラプタ１４を経て負荷４へ供給する。インターラプタ
１４はインバータ装置１を並列運転から切り離すための
もので、サイリスタを用いた高速ＡＣスイツチである。
またインバータ装置１の出力電流が変流器１５により検
出され、この検出出力１０４が不平衡量検出器５に供給
される。

不平衡量検出器５は、インバータ装置１，２相互間の出
力電流の不平衡量を検出するものである。８して検出さ
れた出力１０５の不平衡量を後述する制御回路１６へフ
イードバツクし、不平衡量が零になるよう制御回路１６
が動作することでインバータ装置１，２の並列運転を維
持する。

制御回路１６は前述した機能の他、インバータ装置１の
出力電圧を一定に保つようにインバータ部１２への点弧
信号を制御する。

１７はパルス巾異常検出器で、インバータ部１２のパル
ス巾の変化量の異常を検出する。

このパルス巾異常検出器１７が動作すると、その出力１
０６がインターラプタ１４に送られ、インバータ装置１
を並列運転から切り離す。なおインバータ装置２の構成
は、インパータ装置１と同一であるから省略してある。

このような構成のインバータ装置の並列運転において、
パルス巾異常検出器１７はインバータ部１２の微妙なパ
ルス巾の変化を検出することができるものでなければな
らない（検出感度が高くなければならない）。

なんとなれば、インバータ部１２の僅かなパルス巾の変
化でもその影響がインバータ装置１，２間の電圧差とし
て表わ法インバータ装置１，２の内部インピーダンスが
小さいために相当量の不平衡電流が流れ、最悪の場合は
並列運転が行えなくなることもある。従つてパルス巾異
常検出器１７は高検出感度であることが必要である。と
ころがインバータ装置は電源や負荷の変動に際しても、
出力電圧を一定に保たなければならず、”このためイン
バータ部１２のパルス巾は制御回路１６からの点弧信号
により、断えず変化している。

そしてこのパルス巾の変化は相当大きいこともあるが、
正常な制御動作であり、この変化でパルス巾異常検出器
１７が検出動作をしてはならない。このように、一方で
はパルス巾の微少変化をも検出する機能と、他方では相
当大きなパルス巾変化でも検出しない機能という、相反
する２つの機能を有する異常検出器を実現することは困
難であつた。従つて実際には正常な制御動作による変化
量では動作しないようパルス巾異常検出器１７の検出感
度を下げて使用しているため、異常時にインバータ装置
相互間の不平衡電流が大きくなりすぎ、しばしばインバ
ータ装置１，２共事故停止してしまうという不具合があ
つた。本発明はこのような不具合な点を除去したもので
、以下本発明を実施例図にもとづいて説明する。

第２図は本発明の一実施例を示す構成図である。第２図
において第１図と同一機能を有するものは同一番号を符
して示してある。第１図と異なる箇所はレベル検出器１
８とＡＮＤ回路１９が図示の如く追加されている。レベ
ル検出器１８は、不平衡検出器５の出力１０５が所定値
以上になると検出動作をするものであつて、この検出動
作による出力１０７を．ＡＮＤ回路１９の一方の入力と
し、ＡＮＤ回路１９の他方の入力にパルス巾異常検出器
１７の出力１０６′を接続して、パルス巾異常検出器１
７とレベル検出器１８の両方が同時に検出ノ 動作をし
た時、ＡＮＤ回路１９の出力１０８によリインターラブ
タ１４を動作させて、インバータ装置１を並列運転から
切り離すよう構成したものである。ところでインバータ
装置１，２の並列運転では、不平衡電流が完全に零にな
る必要は必ずしも要しないから、レベル検出器１８の所
定値を極端に小さくする必要はない。

すなわち、インバータ装置の正常運転の限界値から安全
を見込んで、一方正常な制御動作であつても過渡的には
不平衡電流が流れるので、これによつて検出動作をしな
いよう、これにも安全を見込んでレベル検出器１８の所
定値は、概略定格の２０％程度が良い。また従来の実施
例では検出感度を高めることができなかつたパルス巾異
常検出器１７も、本来の目的どおり微少なパルス巾変化
をも検出可能なようにすることができる。

すなわち本発明ではパルス巾異常検出器１７の検出感度
を高めた結果、正常な制御動作において検出動作をした
としても、不平衡量はレベル検出器１８の所定値を越え
ないから、インバータ装置１は並列運転から切り離され
ることはない。またインバータ部１２が、僅かでもあつ
ても異常なパルス巾変化を起こすとその結果不平衡量が
増大し、その増大がレベル検出器１８の所定値以下であ
るなら問題ないが、レベル検出器１８の所定値を越える
と、これが検出動作して出力１０７がＡＮＤ回路１９に
入力される。

このときパルス巾異常検出器１７とレベル検出器１８の
両方が同時に検出動作される条件が成立し、インバータ
装置１を並列運転から切り離すためのインターラプタ１
４か出力１０８により動作し、インバータ装置１を並列
運転から切り離す。ここで重要なことは、インバータ装
置１を並列運転から切り離す時の不平衡量は定格の２０
％程度附近であり、残つたインバータ装置２は正常運転
を継続でき、従来例のように不平衡量が大きくなりすぎ
、並列運転している全インバータ装置が事故停止してし
まわないことである。

以上パルス巾異常検出器１７を例にして説明したが、他
の異常検出器を追加すればさらに並列運転の保護機能が
高められる。

その例を次に示し説明する。第３図は本発明の他の実施
例の構成図で、インバータ装置１のみを示す。

第３図において第２図と同一番号のものは同一機能のも
のであり、２０は前述の符号１９と同様なＡＮＤ回路、
２１は０Ｒ回路である。また２２は発振器異常検出器で
あり、インバータ部１２への点弧信号の元になつている
発振器周波数の異常を検出するものである。すなわち第
３図は第２図に比し、発振器異常検出器２２が追加され
、この発振器異常検出器２２を前述したレベル検出器１
８が同時に検出動作をした時、インバータ装置１を並列
運転から切り離す機能が追加されている。インバータ装
置の並列運転では、インバータ部１２のパルス巾が変化
した結果、不平衡電流が増大するのと全く同一の理由で
、発振器の周波数が変化してもインバータ装置１，２間
に大きな不平衡電流が流れ、場合によつてはインバータ
装置全部が事故停止してしまうことになる。

従つて発振器異常検出器２２はパルス巾異常検出器１７
と同様、検出感度が高くなければならない。ところが並
列運転では出力電流の不平衡量を略零に保つため、電圧
を制御することと同様、周波数も制御しなければならな
いことは周知であり、この正常な周波数の制御動作では
発振器異常検出器２２は検出動作をしてはならない。こ
のように相反する機能を合せ持つ異常検出器を実現する
ことは困難であり、また第１図の従来例のパルス巾異常
検出器１７と同様検出感度を下げて並列運転に使用した
としても、従来例と同程度の効果しか期待できないこと
は容易に想像できる。ところが、レベル検出器１８と組
み合せることにより、第２図のパルス巾異常検出器１７
と同様、発振器異常検出器２２の検出感度も本来の目的
にそつて高めることができる。

つまり周波数の正常な制御動作において、発振器異常検
出器２２が検出動作をしたとしても、不平衡量がレベル
検出器１８の所定値を越えない限り、インバータ装置１
は並列運転から切り離されない。また発振器が異常な動
作をすれば、それが微少であつてもその結果不平衡量が
増し、レベル検出器１８の所定値を越えれば、レベル検
出器１８は検出動作を行い、発振器異常検出器２２は検
出動作をしているからインバータ装置は並列運転から切
り離される。そしてこの時も不平衡量が定格の２０％附
近で切り離されるから、第２図と同様に残つたインバー
タ装置は正常運転を継続できる。このように、第３図で
は第２図の実施例と動作は同様であるが、パルス巾異常
検出器１７の他に、発振器異常検出器２２が加わり、電
圧と周波数の両方の異常を検出できるからインバータ装
置の並列運転の保護機能は第３図に比しさらに高められ
ている。

以上詳述したように、インバータ装置の並列運転におい
て、インバータ装置の異常動作を検出する検出器と、出
力電流の不平衡量が所定値以上になつた時動作する検出
器とが同時に動作した時、インバータ装置を並列運転か
ら切り離すようにすることによつて、従来例に比し、保
護機能が飛躍的に高められその効果は大きい。

最後に、前述の説明では２つの異常検出器について説明
したが、本発明はこの２つの異常検出器のみに制約され
るものではなく、さらに他の異常検出器、例えば直流電
圧異常検出器などを加えることによつて一層、保護機能
が充実することは言うまでもない。

この異常検出器も、インバータ装置の直流電圧の変化に
より不平衡電流が増大するため、一方では高検出感度が
必要であり、また他方では電源変動などによる直流電圧
の変化を検出動作してはならないという相反する機能を
持たせなければならないことは、前記２つの異常検出器
と同様である。

さらに本発明の説明では、説明の便宜上インバータ装置
の２台並列運転について述べたが、本発明は並列運転台
数にも制限はない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のインバータ装置の並列運転を示す構成プ
ロツク図、第２図は本発明の一実施を示す構成プロツク
図、第３図は本発明の他の実施例を示す構成プロツク図
である。 １，２・・・・・・インバータ装置、３・・・・・・交
流電源、４・・・・・・負荷、５・・・・・・不平衡検
出器、１１・・・・・・順変換器、１２・・・・・・イ
ンバータ部、１３・・・・・・出力部、１４・・・・・
・インターラプタ、１６・・・・・・制御回路、１７・
・・・・・パルス巾異常検出器、１８・・・・・ルベル
検出器、１９，２０・・・・・・ＡＮＤ回路、２１・・
・・・・０Ｒ回路、２２・・・・・・発振器異常検出器
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ インバータ装置の並列運転において、前記インバー
   タ装置を構成する各部の電圧、周波数およびパルス巾の
   要素のうち、１つまたは複数の要素の量を検知し、これ
   らの要素の過渡的な変化量が予定の値を越えたとき出力
   を発生する第１の検出器と、前記インバータ装置の出力
   電流の不平衡量が予定値を越えたとき出力を発生する第
   ２の検出器とを備え、前記第１と第２の検出器が同時に
   動作したとき前記インバータ装置を並列運転から切り離
   すことを特徴としたインバータ装置の並列運転保護方式
   。