(57)【要約】【課題】制御の乱れを生じさせないで軽負荷時における効率の向上を図った無停電電源装置を提供する。【解決手段】インバータの交流出力を互いに並列接続して負荷に給電するようにした複数台のインバータ／コンバータモジュール２Ａ、２Ｂ、・・・、２Ｎと、前記複数台のインバータ／コンバータモジュール２Ａ、２Ｂ、・・・、２Ｎのうち運転すべきインバータ／コンバータモジュールを選択する運転台数選択手段６と、この運転台数選択手段６によって選択されて並列運転中のインバータ／コンバータモジュールの全体の負荷率の時間推移を監視する負荷率推移監視手段５とで構成する。負荷率推移監視手段５は、全体の負荷率の時間推移に応じて、複数台のインバータ／コンバータモジュール２Ａ、２Ｂ、・・・、２Ｎのうち、運転すべきインバータ／コンバータモジュールの台数を運転台数選択手段６に与えるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータの交流出力を互いに並列接続して負荷に給電するようにした複数台のインバータ／コンバータモジュールと、
前記複数台のインバータ／コンバータモジュールのうち運転すべきインバータ／コンバータモジュールを選択する運転台数選択手段と、
前記運転台数選択手段によって選択されて並列運転中のインバータ／コンバータモジュールの全体の負荷率の時間推移を監視する負荷率推移監視手段と
を具備し、
前記負荷率推移監視手段は、
前記全体の負荷率の時間推移に応じて、前記複数台のインバータ／コンバータモジュールのうち、運転すべきインバータ／コンバータモジュールの台数を前記運転台数選択手段に与えるようにしたことを特徴とする無停電電源装置。
【請求項２】
前記負荷率推移監視手段は、
前記負荷率が、所定期間継続して６０％以下となり、
且つ運転台数を低減したときの負荷率が所定の負荷率の範囲となるとき、
運転台数を低減する指令を前記運転台数選択手段に与えるようにした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】
前記所定の負荷率の範囲は７０％以上且つ８０％以下であることを特徴とする請求項２に記載の無停電電源装置。
【請求項４】
前記負荷率推移監視手段は、
所定期間内における前記負荷率の変動が許容値を超えたとき、
全ての前記インバータ／コンバータモジュールを運転する指令を前記運転台数選択手段に与えるようにしたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の無停電電源装置。
【請求項５】
前記許容値はプラスマイナス１０％であることを特徴とする請求項４に記載の無停電電源装置。
【請求項６】
前記運転台数選択手段は、
各々の前記インバータ／コンバータモジュールの累積運転時間を積算する手段を有し、運転すべきインバータ／コンバータモジュールを選択するとき、累積運転時間の短いインバータ／コンバータモジュールを優先的に運転選択するようにしたことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の無停電電源装置。
【請求項７】
前記運転台数選択手段は、
各々の前記インバータ／コンバータモジュールが運転停止した履歴を記憶する手段を有し、運転すべきインバータ／コンバータモジュールを選択するとき、停止履歴の多いインバータ／コンバータモジュールを優先的に運転選択するようにしたことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の無停電電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数台のインバータ／コンバータモジュールからなる無停電電源装置に係り、特に運転効率を向上させた無停電電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の無停電電源装置において、常に定格負荷への給電を前提として設計されているため、例えば６０％以下の軽負荷において効率が低下する傾向にある。このため、無停電電源装置を複数台並列接続して負荷に給電する並列接続方式の無停電電源装置において、現状負荷における適正運転台数を判断し、この結果で必要な運転台数だけを運転する提案がなされている（例えば、特許文献1参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−１２４２２８号公報（第１−３頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された手法によれば、現状負荷にのみ着目し、負荷の過去の推移については考慮していない。このため、無停電電源装置の負荷率が変化している状態であっても運転台数を変化させてしまい、制御が乱れたり、場合によっては過電圧あるいは過電流となって装置の運転継続に支障を来たす場合があった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、制御の乱れを生じさせないで軽負荷時における効率の向上を図った無停電電源装置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】
上記目的を達成するために、本発明の無停電電源装置は、インバータの交流出力を互いに並列接続して負荷に給電するようにした複数台のインバータ／コンバータモジュールと、
前記複数台のインバータ／コンバータモジュールのうち運転すべきインバータ／コンバータモジュールを選択する運転台数選択手段と、前記運転台数選択手段によって選択されて並列運転中のインバータ／コンバータモジュールの全体の負荷率の時間推移を監視する負荷率推移監視手段とを具備し、前記負荷率推移監視手段は、前記全体の負荷率の時間推移に応じて、前記複数台のインバータ／コンバータモジュールのうち、運転すべきインバータ／コンバータモジュールの台数を前記運転台数選択手段に与えるようにしたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、制御の乱れを生じさせないで軽負荷時における効率の向上を図った無停電電源装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例１に係る無停電電源装置のブロック構成図。
【図２】負荷率推移検出器の動作フローチャート。
【図３】インバータ／コンバータモジュールの負荷率に対する概略の効率特性。
【図４】本発明の実施例２に係る無停電電源装置のブロック構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１０】
以下、本発明の実施１に係る無停電電源装置を図１乃至図３を参照して説明する。
【００１１】
図１は本発明の実施例１に係る無停電電源装置のブロック構成図である。交流電源１から与えられる交流入力電圧は並列接続されたＮ台のインバータ／コンバータモジュール１Ａ、１Ｂ、・・・、１Ｎのコンバータ部に与えられ、これらＮ台のインバータ／コンバータモジュール１Ａ、１Ｂ、・・・、１Ｎのインバータ部の交流出力は並列接続されて負荷３に給電される。各々のインバータ／コンバータモジュール２は通常、交流入力を受けて直流に変換するためにパワーデバイスをブリッジ接続して構成されたコンバータ部と、このコンバータ部からの直流を受けこれを再び交流に変換するためにパワーデバイスをブリッジ接続して構成されたインバータ部と、交流電源１が停電したときに負荷３への給電を継続するために直流部に接続された直流電源が設けられているが、これらの図示は省略している。また、交流電源１と各インバータ／コンバータモジュール２の間には通常、入力スイッチと入力フィルタが、各インバータ／コンバータモジュール２と負荷３の間には出力フィルタが設けられているが、これらの図示も省略している。
【００１２】
負荷３に流れる負荷電流は電流検出器４によって検出されて負荷率推移検出器５に与えられる。この負荷率推移検出器５の動作の詳細は後述するが、負荷率推移の監視結果に基づいて運転台数選択回路６に対して運転すべきインバータ／コンバータモジュール２の台数の指令を与える。運転台数選択回路６は負荷率推移検出器５から与えられる指令に基づいてＮ台のインバータ／コンバータモジュール１Ａ、１Ｂ、・・・、１Ｎの各々に対して運転すべきインバータ／コンバータモジュールに運転指令（ＯＮ指令）を出力する。言い換えれば、停止すべきインバータ／コンバータモジュールに停止指令（ＯＦＦ指令）を出力する。
【００１３】
図２に負荷率推移検出器５の動作フローチャートを示す。負荷率推移検出器５は、まず負荷変動が許容値以内かどうかを判定する（ステップＳ１）。このステップＳ１においては、所定時間前、例えば３０分前と現状の負荷電流の差をチェックし、プラスマイナス１０％を超える変動があったとき許容値を超えたと判定する。
【００１４】
ステップＳ１で負荷変動の許容値を超えたときには、Ｎ台全てのインバータ／コンバータモジュールを運転する指令を出力して（ステップＳ２）ステップＳ１に戻る。これは、例えば１０％を超える負荷変動があるということは、負荷の状態が不安定となっていることを示しているからである。例えば、プラント操業開始のため負荷の投入操作を行なっているような過渡状態においては、比較的大きい負荷の投入が引き続き行なわれる可能性がある。このために運転継続優先という考え方で全てのインバータ／コンバータモジュールを運転するようにしている。
【００１５】
ステップＳ１で負荷変動が許容値以内のときには、現状のインバータ／コンバータモジュールの運転台数に対する負荷率が所定期間の間６０％以下であるかどうかを判定する（ステップＳ３）。このステップＳ３において所定期間の間負荷率が６０％以下でなければステップＳ１に戻る。
【００１６】
ステップＳ３において所定期間の間負荷率が６０％以下であれば、現状から運転台数を低減したときに、低減された運転台数をベースとしたときの負荷率が所望の負荷率となるかどうかを判定する（ステップＳ４）。このステップＳ４において運転台数を低減しても所望の負荷率が得られない場合はステップＳ１に戻る。
【００１７】
ステップＳ４において現状から運転台数を低減したときに、低減された運転台数をベースとしたときの負荷率が所望の負荷率となる場合には、運転台数を低減する指令を出力して（ステップＳ５）ステップＳ１に戻る。
【００１８】
次にステップＳ４の判定の詳細について、図３も参照して以下説明する。
【００１９】
図３はインバータ／コンバータモジュール２の負荷率（負荷電流）に対する概略の効率特性を示したものである。図３に示したように、通常のインバータ／コンバータモジュール２は、負荷率が７０％から８０％の間で最大効率となり、７０％以下となっても８０％以上となっても効率は低下する。特に負荷率が６０％以下となったときの効率の低下は顕著となるので、ステップＳ３で６０％以下の負荷率となったとき、例えばステップＳ４において運転台数の低減を判定する。
【００２０】
例えば、インバータ／コンバータモジュール２の台数Ｎが３のときを考える。このときステップＳ３で判定された負荷率が６０％とすると、１台運転台数を削減したときの負荷率は６０％×３／２＝９０％となる。しかるに、この値は上記の８０％以下という所望の範囲に入らないのでステップＳ４での判定はＮとなる。ところが負荷率が更に低下して、ステップＳ３で判定された負荷率が５３％まで低下すると、運転台数を１台削減したときの負荷率は５３％×３／２＝７９．５％となって８０％以下となり所望の範囲に入るのでステップＳ４での判定はＹとなる。
【００２１】
上記においてインバータ／コンバータモジュール２の台数Ｎが４であれば、ステップＳ３で判定された負荷率が６０％のとき、１台運転台数を削減したときの負荷率は６０％×４／３＝８０％となるのでステップＳ４での判定は直ちにＹとなって運転台数を４台から３台とする。そして更に負荷率が低減し、３台運転ベースで負荷率が５３％となれば、上述のとおり、運転台数を更に１台削減し、２台ベースで７９．５％の負荷率で運転することとなる。
【００２２】
以上の説明で明らかなように、負荷率推移監視回路５は自らが指令した台数削減指令を記憶し、現状のインバータ／コンバータモジュール２の運転台数を常に把握しておく必要がある。
【００２３】
負荷変動が頻繁である応用においては、ステップＳ１での所定期間における許容値の設定を適切に選定しないとステップＳ４によって省エネルギー運転を行なう段階に至らない場合もある。また、負荷変動が常に緩やかであるような場合には、ステップＳ１に代え、負荷率が所定値を超えたときに運転台数を追加して所望の負荷率に入るようにしても良い。
【実施例２】
【００２４】
図４は本発明の実施例２に係る無停電電源装置のブロック構成図である。この実施例２の各部について、図１の本発明の実施例１に係る無停電電源装置のブロック構成図の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施例２が実施例１と異なる点は、運転台数選択回路６と信号授受を行なう各モジュール運転時間積算回路７を設けた点である。
【００２５】
運転台数選択回路６が、負荷率推移監視回路５から運転台数削減の指令を受けたとき、どのインバータ／コンバータモジュール２を停止させるかについて実施例１では言及していなかったが、この実施例２においては停止すべきインバータ／コンバータモジュール２を特定する機能を有する。すなわち、各モジュール運転時間積算回路７は、各インバータ／コンバータモジュール２について、例えば運転台数選択回路６が運転指令を出力している時間に基づいて各インバータ／コンバータモジュール２の概略運転時間を積算しておく。
【００２６】
そして運転台数選択回路６が、負荷率推移監視回路５から運転台数削減の指令を受けたとき、運転台数選択回路６は各モジュール運転時間積算回路７の各インバータ／コンバータモジュール２の概略運転時間の積算データを参照し、運転時間の最も長いインバータ／コンバータモジュール２を運転停止するようにする。あるいは、他より運転時間の短いインバータ／コンバータモジュール２を優先的に運転するようにする。
【００２７】
この実施例２によれば、各インバータ／コンバータモジュールの運転時間の均等化を図ることが可能となり装置としての稼働率向上に寄与する。
【００２８】
尚、図４において各モジュール運転時間積算回路７は運転台数選択回路６の内部に設けるようにしても良いことは明らかである。
【００２９】
また各モジュール運転時間積算回路７に代え、省エネ運転のために、各インバータ／コンバータモジュールが停止した履歴を記憶する回路を設け、この停止履歴の少ないインバータ／コンバータモジュールを優先的に運転するように停止すべきインバータ／コンバータモジュールを選択して運転回数の均等化を図るように構成しても良い。
【符号の説明】
【００３０】
１  交流電源
２、２Ａ、２Ｂ、・・・、２Ｎ  インバータ／コンバータモジュール
３  負荷
４  電流検出器
５  負荷率推移監視回路
６  運転台数選択回路
７  各モジュール運転時間積算回路
【図１】
2010166654.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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