(57)【要約】【課題】交流電源が停止した時に交流電源からの電力供給を蓄電装置からの電力供給に切り換える際の負荷への給電の中断を回避することができる無停電電源装置を得る。【解決手段】通常は、運転状態制御用回路２１は切換スイッチ２６にて電流歪補正回路２３を選択しており、電流歪補正回路２３はインバータ１５をアクティブフィルタとして機能するように制御する。商用電源２に事故が発生した場合、負荷給電電流Ｊ１が歪み、歪補正電流検出用ＨＣＴ３２にて検出されるインバータ出力電流Ｊ２も影響を受けて増加する。電源異常検出回路２９は、インバータ出力電流Ｊ２が所定値に達した時点で事故発生と判断し、母線遮断器５を開き、無停電電源装置制御回路２２による制御に切り換える。この切り換え動作は極めて短時間で行われるため、インバータ１５は作動を中断することなく、負荷６への給電も中断することなく連続して行うことができる。【選択図】図１
2010075002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流変換装置と蓄電装置と交流変換装置と制御装置とを有するものであって、
上記直流変換装置は、交流電源からの電力を直流出力に変換するものであり、
上記蓄電装置は、蓄電池とコンデンサとを有し、上記蓄電池と上記コンデンサとは並列に接続され上記直流変換装置に接続され直流電力を蓄積するものであり、
上記交流変換装置は、上記直流変換装置に接続され直流を交流に変換するものであり、
上記制御装置は、上記交流電源から負荷に交流電力を供給するとともに上記負荷に流れる負荷電流中の高調波成分を打ち消すように上記蓄電装置及び上記交流変換装置から補償電流を上記負荷に供給するように制御し、上記補償電流に基づいて上記交流電源の異常発生の有無を判断し異常発生と判断したとき上記交流電源から上記負荷への上記交流電力の供給を停止するとともに上記蓄電池に蓄積された上記直流電力を上記交流変換装置にて交流に変換して上記負荷に供給するように制御するものである、
無停電電源装置。
【請求項２】
上記制御装置は、上記補償電流が所定値を越えたとき上記交流電源に異常が発生したと判断するものであることを特徴とする請求項１に記載の無停電電源装置。
【請求項３】
上記制御装置は、上記補償電流の変化率が所定値を越えたとき上記交流電源に異常が発生したと判断するものであることを特徴とする請求項１に記載の無停電電源装置。
【請求項４】
交流電源からの交流電力を負荷に供給するとともに直流に変換して蓄電池とコンデンサとが並列に接続された蓄電装置に直流電力として蓄積し併せて上記負荷に流れる負荷電流中の高調波成分を打ち消すように上記蓄電装置に接続された交流変換装置を制御して補償電流を上記負荷に供給し、上記補償電流に基づいて上記交流電源の異常発生の有無を判断し異常発生と判断したとき上記交流電源から上記負荷への上記交流電力の供給を停止するとともに上記蓄電池に蓄積された上記直流電力を上記交流変換装置にて交流に変換して上記負荷に供給する無停電電源装置による電力供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、無停電電源装置及び無停電電源装置による電力供給方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の無停電電源装置として、例えば入力変換部ＡＤと、入力変換部ＡＤの出力側に接続されている電気エネルギー源Ｂと、直流を交流に変換するインバータあるいは直流を直流に変換するＤＣ−ＤＣコンバータを出力変換部ＤＡとして備えた装置において、入力変換部ＡＤの受電端にコンデンサを配置するとともに、商用負荷２に流れる電流からえられる信号と、入力変換部に与えられる電圧からえられる信号とが与えられる制御回路ＡＤＣによって、入力側はアクティブフィルタ装置として、出力側はインバータあるいは整流装置として作用し、交流電源１の停電中はエネルギー源Ｂから商用負荷２に交流あるいは直流の電力を供給するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−８６５５７号公報（段落番号００１２〜００１６及び図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の無停電電源装置は以上のように構成され、停電の検出及び運転切り換え動作信号に交流電源である商用電源の電圧を利用するのが一般的であるが、検出に遅れがあるという問題がある。このため、交流電源が停止した時に交流電源からの電力供給を直流電力を蓄電する蓄電装置からの電力供給に切り換える際、検出の遅れによる切り換え時間が必要で、その間負荷への給電が途切れてしまうという欠点があり、これを避ける対策としては、交流電源が健全な時も無停電電源装置で給電する常時インバータ給電方式などがあるが、効率が低いという問題がある。
【０００５】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、常時インバータ給電方式を用いることなく、交流電源が健全な時は交流電源から給電し、交流電源が停止した時に交流電源からの電力供給を蓄電装置からの電力供給に切り換える際の負荷への給電の中断を回避することができる無停電電源装置を得ることを目的とする。また、交流電源が停止した時に交流電源からの電力供給を蓄電装置からの電力供給に切り換える際の負荷への給電の中断を回避することができる無停電電源装置による電力供給方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る無停電電源装置においては、
直流変換装置と蓄電装置と交流変換装置と制御装置とを有するものであって、
直流変換装置は、交流電源からの電力を直流出力に変換するものであり、
蓄電装置は、蓄電池とコンデンサとを有し、蓄電池とコンデンサとは並列に接続され直流変換装置に接続され直流電力を蓄積するものであり、
交流変換装置は、直流変換装置に接続され直流を交流に変換するものであり、
制御装置は、交流電源から負荷に交流電力を供給するとともに負荷に流れる負荷電流中の高調波成分を打ち消すように蓄電装置及び交流変換装置から補償電流を負荷に供給するように制御し、補償電流に基づいて交流電源の異常発生の有無を判断し異常発生と判断したとき交流電源から負荷への交流電力の供給を停止するとともに蓄電池に蓄積された直流電力を交流変換装置にて交流に変換して負荷に供給するように制御するものである。
【０００７】
また、この発明に係る無停電電源装置による電力供給方法においては、
交流電源からの交流電力を負荷に供給するとともに直流に変換して蓄電池とコンデンサとが並列に接続された蓄電装置に直流電力として蓄積し併せて負荷に流れる負荷電流中の高調波成分を打ち消すように蓄電装置に接続された交流変換装置を制御して補償電流を負荷に供給し、補償電流に基づいて交流電源の異常発生の有無を判断し異常発生と判断したとき交流電源から負荷への交流電力の供給を停止するとともに蓄電池に蓄積された直流電力を交流変換装置にて交流に変換して負荷に供給するものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係る無停電電源装置においては、
直流変換装置と蓄電装置と交流変換装置と制御装置とを有するものであって、
直流変換装置と蓄電装置と交流変換装置と制御装置とを有するものであって、
直流変換装置は、交流電源からの電力を直流出力に変換するものであり、
蓄電装置は、蓄電池とコンデンサとを有し、蓄電池とコンデンサとは並列に接続され直流変換装置に接続され直流電力を蓄積するものであり、
交流変換装置は、直流変換装置に接続され直流を交流に変換するものであり、
制御装置は、交流電源から負荷に交流電力を供給するとともに負荷に流れる負荷電流中の高調波成分を打ち消すように蓄電装置及び交流変換装置から補償電流を負荷に供給するように制御し、補償電流に基づいて交流電源の異常発生の有無を判断し異常発生と判断したとき交流電源から負荷への交流電力の供給を停止するとともに蓄電池に蓄積された直流電力を交流変換装置にて交流に変換して負荷に供給するように制御するものであるので、
交流電源が停止した時に交流電源からの電力供給を蓄電装置からの電力供給に切り換える際の負荷への給電の中断を回避することができる無停電電源装置を得ることができる。
【０００９】
また、この発明に係る無停電電源装置による電力供給方法においては、
交流電源からの交流電力を負荷に供給するとともに直流に変換して蓄電池とコンデンサとが並列に接続された蓄電装置に直流電力として蓄積し併せて負荷に流れる負荷電流中の高調波成分を打ち消すように蓄電装置に接続された交流変換装置を制御して補償電流を負荷に供給し、補償電流に基づいて交流電源の異常発生の有無を判断し異常発生と判断したとき交流電源から負荷への交流電力の供給を停止するとともに蓄電池に蓄積された直流電力を交流変換装置にて交流に変換して負荷に供給するものであるので、
交流電源が停止した時に交流電源からの電力供給を蓄電装置からの電力供給に切り換える際の負荷への給電の中断を回避することができる無停電電源装置による電力供給方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１〜図３は、この発明を実施するための実施の形態１を示すものであり、図１は無停電電源装置の構成を示す構成図、図２は動作を説明するための波形図、図３は無停電電源装置の動作を示す動作状態図である。図１において、交流電源である商用電源２から給電母線３、母線遮断器５を介して負荷６へ電力が給電される。一方、商用電源２は変圧器１１により所定の電圧に降圧され、直流変換装置としての整流器１２に供給される。
【００１１】
整流器１２にて整流されて直流に変換された直流出力は蓄電池１３を充電する。蓄電池１３は、商用電源２の停電時に電源となる。コンデンサ１４は蓄電池１３と並列に接続されて、同様に充電されて電荷を蓄える。互いに並列に接続された蓄電池１３とコンデンサ１４とが、この発明における蓄電装置である。なお、変圧器１１は給電母線３より蓄電池１３、コンデンサ１４ヘの電力の供給と同時に商用電源２と蓄電池１３側との絶縁と、整流器１２へ供給する電圧の調整を兼ねている。
【００１２】
交流変換装置としてのインバータ１５は、直流を交流に変換し、電流平滑用のリアクトル１６を介して歪電流を打ち消すインバータ出力電流Ｊ２を出力する。運転状態制御回路２１は、無停電電源装置制御回路２２と電流歪補正回路２３とを切換スイッチ２６により切り換える。なお、無停電電源装置制御回路２２は、商用電源２の停電時に無停電電源装置として動作するようにインバータ１５を制御する。電流歪補正回路２３は負荷給電電流Ｊ１に含まれる歪電流を検出し、当該歪電流を打ち消すインバータ出力電流Ｊ２を出力するようインバータ１５を制御する。なお、運転状態制御回路２１と無停電電源装置制御回路２２と電流歪補正回路２３と切換スイッチ２６と後述の電源異常検出回路３６とが、この発明における制御装置である。
【００１３】
負荷給電電流検出用ＨＣＴ（ホール電流検出器）３１は、電流歪を含んだ給電電流Ｊ１を検出する。歪補正電流検出用ＨＣＴ３２は、インバータ出力電流Ｊ２を検出する。電源電流検出用ＨＣＴ３３は、商用電源電流Ｊ３を検出するものである。なお、ＨＣＴは被測定電流の周囲に発生する磁界の強さをホール素子で電圧信号に変換して出力する。ＰＴ（計器用変圧器）３６は、商用電源２の電圧を検出する。異常判断手段としての電源異常検出回路３６は、商用電源停電と判断した時、母線遮断指令Ｓ５と運転状態切換指令Ｓ２６とを出力する。
【００１４】
次に、動作について説明する。図１において、商用電源２から給電母線３を通じて負荷６へ給電を行うと同時に、商用電源２から変圧器１１にて電圧調整し、整流器１２によって交流から直流に変換された直流電力を蓄電池１３及びコンデンサ１４に蓄える。負荷給電電流検出用ＨＣＴ３１にて負荷給電電流Ｊ１を、歪補正電流検出用ＨＣＴ３２にてインバータ出力電流Ｊ２を、電源電流検出用ＨＣＴ３３にて商用電源電流Ｊ３を検出している。
【００１５】
負荷給電電流検出用ＨＣＴ３１にて検出された負荷給電電流Ｊ１が歪んでいる場合、電流歪補正回路２３によって負荷給電電流Ｊ１に含まれる歪電流を抽出し、コンデンサ１４から直流電流を供給し、インバータ１５にて直流から交流に変換する。同時に、電流歪補正回路２３によって歪電流（高調波電流）を打ち消す補償電流としてのインバータ出力電流Ｊ２を出力するようインバータ１５を制御し、インバータ出力電流Ｊ２を給電母線３に供給する。インバータ出力電流Ｊ２が負荷給電電流Ｊ１に含まれる歪電流を打ち消すことにより、商用電源電流Ｊ３を補償して、歪みの少ない波形に改善する。すなわち、この状態では整流器１２、コンデンサ１４、インバータ１５が、電流歪補正回路２３によりアクティブフィルタとして機能するように制御される。
【００１６】
次に、運転状態切換動作を図２及び図３により説明する。通常は、運転状態制御用回路２１は電流歪補正回路２３を選択しており（図２（ａ））、切換スイッチ２６は電流歪補正回路２３側に切り換えられ、図１に示す状態にある。この状態で、時刻ｔｌにおいて例えば商用電源２あるいは給電母線３に何らかの事故が発生した場合、事故点に向かって短絡電流が一時的に流れ込み、負荷給電電流検出用ＨＣＴ３１にて検出される負荷給電電流Ｊ１（図２（ｃ））が歪み、同様に歪補正電流検出用ＨＣＴ３２にて検出されるインバータ出力電流Ｊ２（図２（ｄ））も影響を受けて増加する。このとき、商用電源２の波形も図２（ｅ）に示すように歪む。
【００１７】
電源異常検出回路２９は、インバータ出力電流Ｊ２が所定値Ａ（図２（ｄ））に達した時点ｔ２で事故発生すなわち交流電源に異常発生と判断し、母線遮断指令Ｓ５と運転状態切換指令Ｓ２６とを時刻ｔ３で出力する。母線遮断指令Ｓ５により、母線遮断器５にて商用電源２を遮断し、同時に運転状態切換指令Ｓ２６により運転状態制御用回路２１にて電流歪補正回路２３による制御から無停電電源装置制御回路２２による制御に切り換え（図２（ａ））、図３に示される状態にする。この切り換え動作は極めて短時間で行われるため、インバータ１５は作動を中断することなく、負荷６への給電も停電することなく連続して行うことができる。すなわち、この状態では整流器１２、蓄電池１３、インバータ１５が、無停電電源装置制御回路２２により無停電電源装置として機能するように制御される。
【００１８】
無停電電源装置として運転開始後は、無停電電源装置制御回路２２によって制御されるインバータ１５にて蓄電池１３からの直流電力が交流に変換されて負荷６に対して給電される。商用電源２が停電状態から回復する時、ＰＴ３６にて検出される商用電源電圧が一定値に達した時点で、母線遮断器５を閉にして運転状態制御用回路２１にて無停電電源装置制御回路２２による制御から電流歪補正回路２３による制御へ運転状態を切り換え、商用電源運転を開始する。
【００１９】
なお、電源異常検出回路は、インバータ出力電流Ｊ２の変化率が所定値を越えたときに、交流電源に異常発生と判断し、母線遮断指令Ｓ５と運転状態切換指令Ｓ２６とを発するものとしてもよい。
【００２０】
この実施の形態によれば、常時インバータ給電方式を用いることなく、交流電源が健全な時は交流電源から給電し、事故等により交流電源が停止した時に交流電源からの電力供給を直流電力を蓄電する蓄電装置からの電力供給に切り換える際の負荷への給電の中断を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の実施の形態１である無停電電源装置の構成を示す構成図である。
【図２】動作を説明するための波形図である。
【図３】無停電電源装置の動作を示す動作状態図である。
【符号の説明】
【００２２】
２  商用電源、５  母線遮断器、６  負荷、１２  整流器、１３  蓄電池、
１４  コンデンサ、１５  インバータ、２１  運転状態制御回路、
２２  無停電電源装置制御回路、２３  電流歪補正回路、２６  運転状態切換スイッチ、
２９  電源異常検出回路。
【図１】
2010075002.tif 000003
【図２】
2010075002.tif 000004
【図３】
2010075002.tif 000005