(57)【要約】      （修正有）【課題】配線インピーダンスが異なっているバイパス回路同士を並列運転する際に生じる電流の不平衡を、各バイパス回路に挿入するリアクトルの容量を増大させずに解消できるようにする。【解決手段】無停電電源装置を構成するバイパス回路４１と４２の配線インピーダンスが異なっている場合に、両者を並列運転する際に、複数の巻線を有する変成器としての変流器６１，６２の一方の巻線を、前記各バイパス回路４１，４２のそれぞれに直列に挿入し、これら各変流器６１，６２の他方の巻線同士を直列に接続する。または、前記各バイパス回路４１，４２のそれぞれに直列に挿入する複数の巻線を備えた前記変流器６１，６２の他方の巻線同士を直列に接続したときに、この他方巻線同士の直列回路に流れる電流を検出する電流検出回路を備える。前記各変流器６１，６２は、前記バイパス回路４１，４２の各相に挿入する。【選択図】 図１
2006014444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源にバイパス回路を並列接続して電源装置を構成し、この電源装置の複数組を並列に接続している装置において、
複数の巻線を有する変成器の一方の巻線を、前記バイパス回路のそれぞれに別個に挿入し、これら各変成器の他方の巻線同士を直列に接続することを特徴とするバイパス回路を備えた電源装置の並列運転装置。
【請求項２】
電源にバイパス回路を並列接続して電源装置を構成し、この電源装置の複数組を並列に接続している装置において、
複数の巻線を有する変成器の一方の巻線を、前記バイパス回路のそれぞれに別個に挿入し、これら各変成器の他方の巻線同士を直列に接続し、該他方の巻線同士の直列接続回路に流れる電流を検出する電流検出回路を備えることを特徴とするバイパス回路を備えた電源装置の並列運転装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のバイパス回路を備えた電源装置の並列運転装置において、
前記各変成器は、前記バイパス回路の各相に備えることを特徴とするバイパス回路を備えた電源装置の並列運転装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電源とバイパス回路との並列接続でなる電源装置の複数組を並列に接続して運転する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
商用電源では電圧変動と周波数変動は避けられないが、コンピュータなどの電子機器に供給する交流電力は、電圧と周波数が一定していることが望まれる。そこで、商用交流電力を直流電力に変換した後に、これを定電圧・定周波数の交流電力に変換する装置（以下ではＣＶＣＦ電源と称する）が、電源として多用されているが、このＣＶＣＦ電源を例にして本発明を以下で説明する。
図３はＣＶＣＦ電源の一般的な主回路構成例を示した回路図であって、例えばＩＧＢＴとダイオードとの逆並列接続でなるスイッチング回路の６組を三相フルブリッジ接続することでコンバータ２を構成する。このコンバータ２に三相商用電源を接続すれば直流電力が得られる。前述のコンバータ２と同様に、ＩＧＢＴとダイオードとの逆並列接続でなるスイッチング回路の６組を三相フルブリッジ接続で構成しているインバータ４は、前記コンバータ２からの直流電力を入力して、所望の電圧と周波数の交流電力に変換して出力する。なお、これらコンバータ２の直流側とインバータ４の直流側とを結合している直流中間回路には、商用電源が停電した場合でも負荷への電力供給を中断させないために、バッテリー３を接続する。
【０００３】
このＣＶＣＦ電源の複数組（以下では２組の場合で説明する）を設置し、両ＣＶＣＦ電源が並列運転する際のそれぞれの出力電流がバランスするような構成の回路が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。このように回路を構成すれば、負荷が過電流にならないかぎり、いずれかのＣＶＣＦ電源に負担がかかりすぎて過電流になってしまう恐れを回避できるし、一方のＣＶＣＦ電源がなんらかの原因で停止した場合でも、他方のＣＶＣＦ電源が電力を供給するから、負荷が停電する恐れを回避できる。
しかしながら、例えば２組のＣＶＣＦ電源の一方が保守・点検のために停止している際に、運転中の他方のＣＶＣＦ電源のインバータ４が故障すれば、バッテリー３が出力する直流電力を交流電力に変換できないから、負荷への交流電力は停電となる。そこで、このＣＶＣＦ電源にバイパス回路を付加する。すなわち、ＣＶＣＦ電源にバイパス回路を並列に接続する構成（以下ではこの構成を無停電電源装置と称する）にする。この無停電電源装置の２組を並列に接続するならば、前述したように、一方の無停電電源装置が保守・点検あるいは故障などで停止している場合に、運転中の他方の無停電電源装置のインバータ４が故障しても、バイパス回路を経て負荷へ交流電力を供給し続けることができるので、電力供給の信頼性を大幅に向上できる効果が得られる。
【特許文献１】特開平５−３３６７５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図４は２組の無停電電源装置を構成するバイパス回路同士を並列運転させる場合の回路構成の従来例を示した主回路接続図である。なお、無停電電源装置を構成するＣＶＣＦ電源同士の並列運転は本発明には属さないから、その部分の図示は省略する。
図４において、１号ＣＶＣＦ電源２１（前述の図３に図示の構成のもの）は、入力スイッチ１１を介して商用電源６に接続され、当該１号ＣＶＣＦ電源２１が出力する交流電力は、出力スイッチ３１を経て負荷７へ供給される。この入力スイッチ１１と１号ＣＶＣＦ電源２１と出力スイッチ３１との直列回路には、１号バイパス回路４１を並列に接続することで、１号無停電電源装置を構成する。この１号バイパス回路４１は、バイパススイッチ７１と、インダクタンス分が主になっている配線インピーダンス５１と、電流不平衡を補正するためのリアクトル８１が含まれている。
【０００５】
１号ＣＶＣＦ電源２１が負荷７へ交流電力を供給するときは出力スイッチ３１がオンでバイパススイッチ７１はオフであって、１号バイパス回路４１が負荷７へ交流電力を供給するときはバイパススイッチ７１がオンで出力スイッチ３１がオフとなるが、これら両スイッチのオンとオフを切り換えるタイミングを適切に制御するならば、負荷７への交流電力供給を、１号ＣＶＣＦ電源２１から１号バイパス回路４１へ、無瞬断で切り換えることができるし、これとは逆の方向へも無瞬断で切り換えることができるが、この切り換え動作は、本発明とは無関係であるから、その説明は省略する。
２号無停電電源装置も同様に、入力スイッチ１２と２号ＣＶＣＦ電源２２と出力スイッチ３２の直列回路に、２号バイパス回路４２を並列に接続して構成しているが、この２号バイパス回路４２にはバイパススイッチ７２と配線インピーダンス５２とリアクトル８２が含まれている。
【０００６】
これら１号無停電電源装置と２号無停電電源装置を並列に接続するのであるが、このとき、両ＣＶＣＦ電源２１と２２の並列運転、あるいは両バイパス回路４１と４２の並列運転は行うが、ＣＶＣＦ電源とバイパス回路との並列運転は行わない。ここで両バイパス回路４１と４２が並列運転をする際に、１号バイパス回路４１の配線を敷設する際の経路や配線長さと、２号バイパス回路４２のそれとが同じにならないことが多い。そのために１号バイパス回路４１に流れる電流Ｉ1 と２号バイパス回路４２に流れる電流Ｉ2 とに大きな差が生じることがある。
例えば、１号バイパス回路４１と２号バイパス回路４２が同容量であって、それぞれの定格電流を１００％とする。両バイパス回路４１と４２が並列運転して負荷７へ２００％の電流を供給するものとし、１号側の配線インピーダンス５１が１％で２号側の配線インピーダンス５２が２％であるとすると、各回路の電流値はそれぞれの回路のインピーダンス値に逆比例するから、電流補正用のリアクトル８１，８２が挿入されていない場合は、１号バイパス回路４１に流れる電流Ｉ1 ＝１３３％となって、定格電流を大幅に越えてしまう。その一方で、２号バイパス回路４２に流れる電流はＩ2 ＝６７％にとどまり、定格電流を大幅下回る。すなわち両回路には大きな電流不平衡を生じる。
【０００７】
そこでこのような電流不平衡を是正するために、補正用のリアクトル８１，８２を各バイパス回路４１，４２に直列に挿入する。これら両リアクトル８１，８２のインピーダンスがそれぞれ２％であるとすると、リアクトル８１，８２の挿入により、Ｉ1 ＝１１４％、Ｉ2 ＝８６％となり、電流不平衡の程度は改善されているが、十分とは言えない。また、大きな電流が流れる１号側に挿入しているリアクトル８１の容量ＶＡL1を求めると、数式１となる。
【０００８】
（数１）
ＶＡL1＝２％（電圧）×１１４％（電流）＝２．３％
すなわち、電流不平衡の程度を前述した値に低減するだけでも大きな容量のリアクトルを挿入しなければならないし、不平衡の程度をより小さくするには、より大きなインピーダンスのリアクトルを挿入しなければならない。従って、リアクトルのために装置の重量・寸法が大きくなる不都合があるし、装置の効率が低下してしまう不都合も生じる。
そこでこの発明の課題は、配線インピーダンスが異なっているバイパス回路同士を並列運転する際に生じる電流の不平衡を、各バイパス回路に挿入するリアクトルの容量を増大させずに解消できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の課題を解決するために、この発明のバイパス回路を備えた電源装置の並列運転装置は、
無停電電源装置を構成するバイパス回路同士を並列運転する際に、複数の巻線を有する変成器の一方の巻線を、前記各バイパス回路のそれぞれに別個に挿入し、これら各変成器の他方の巻線同士を直列に接続する。
または、前記各バイパス回路のそれぞれに別個に挿入する複数の巻線を備えた前記変成器の他方の巻線同士を直列に接続したときに、この他方巻線同士の直列回路に流れる電流を検出する電流検出回路を備える。
前記各変成器は、前記バイパス回路の各相に挿入する。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、無停電電源装置のバイパス回路に小容量の変成器（変流器または変圧器など）を挿入し、この変成器の二次側巻線同士を直列に接続することにより、当該変成器の一次側巻線が接続されている各バイパス回路を流れる電流がバランスするから、変成器の容量を増大させずに、無停電電源装置全体の小形・軽量化や装置の効率向上を図ることができる。また、直列接続している各変成器二次側巻線に流れる電流を検出することで、バイパス回路に流れる電流の異常を素早く検出できるから、装置の安全性が向上する効果も得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
変成器の一次側巻線を各バイパス回路に別個に挿入するのであるが、この変成器の各二次側巻線同士を直列に接続することが本発明の骨子である。各二次側巻線を直列接続することにより、各二次側巻線の通流電流は同じ値となることから、各変成器の一次側に流れる電流すなわち各バイパス回路に流れる電流は強制的に等しい値となる。更にこの二次巻線電流を常時監視するならば、各バイパス回路電流が正常であるか否かを判別できるから、異常を素早く検出することができる。
【実施例１】
【００１２】
図１は本発明の第１実施例を表した主回路接続図であるが、図１に図示の第１実施例回路は、図４で既述の従来例回路に記載のリアクトル８１，８２の代わりに、変成器としての変流器６１，６２を備えた構成であり、この変流器６１，６２を除く各構成要素は図４の従来例回路と同じであるから、同じ部分の説明は省略する。
図１において、１号バイパス回路４１には、変成器としての変流器６１の一次側巻線が直列に挿入され、２号バイパス回路４２には、変成器としての変流器６２の一次側巻線が直列に挿入されており、変流器６１の二次側巻線と変流器６２の二次側巻線とを直列に接続することで、両バイパス回路４１，４２の電流は平衡するから、負荷７の電流が２００％のとき、Ｉ1 ＝Ｉ2 ＝１００％である。
このときの両変流器６１，６２の容量は下記の値となる。すなわち図４で既述の従来例回路の場合と同様に、１号バイパス回路４１の配線インピーダンスは１％で、２号バイパス回路４２の配線インピーダンスが２％であるとすると、１号配線インピーダンス５１に発生する電圧ＶL1と、２号配線インピーダンス５２に発生する電圧ＶL2は、下記の数式２と数式３で表される。
【００１３】
（数２）
ＶL1＝１％（配線インピーダンス）×１００％（電流）＝１％
【００１４】
（数３）
ＶL2＝２％（配線インピーダンス）×１００％（電流）＝２％
一方、１号バイパス回路４１に印加される電圧と１号バイパス回路４１に印加される電圧は同じ値であって、入力側である商用電源６の電圧と出力側である負荷７の電圧との差電圧である。よって数式２で求めた電圧ＶL1と数式３で求めた電圧ＶL2との差の電圧を、変流器６１と変流器６２は分担して補うべく、それぞれは数式４に示す電圧ＶCT1 と電圧ＶCT2 を発生する。
【００１５】
（数４）
ＶCT1 ＝ＶCT2 ＝（ＶL2−ＶL1）／２＝（２％−１％）／２＝０．５％
よって変流器６１の容量ＶＡCT1 と変流器６２の容量ＶＡCT2 は下記の数式５で求められる。
【００１６】
（数５）
ＶＡCT1 ＝ＶＡCT2 ＝０．５％（電圧）×１００％（電流）＝０．５％
すなわち本発明では、変流器の容量を従来例回路におけるリアクトルよりも大幅に低減させることができるし、電流の不平衡は完全に解消できる。
【実施例２】
【００１７】
図２は本発明の第２実施例を表した主回路接続図であるが、この第２実施例回路は、図１で既述の第１実施例回路に於ける変流器６１の二次側巻線と変流器６２の二次側巻線を直列接続する際に、この直列接続回路を流れる電流を検出できるように、例えばこの電流を１号ＣＶＣＦ電源２１あるいは２号ＣＶＣＦ電源２２へ取り込むように回路を構成しているのが異なる点であり、これ以外は第１実施例回路と全く同じであるから、同じ部分の説明は省略する。
この電流検出により、例えば各バイパス回路に異常な電流が流れたときの警報表示や、バイパススイッチ７１，７２のオフなどを指令することが容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施例を表した主回路接続図
【図２】本発明の第２実施例を表した主回路接続図
【図３】ＣＶＣＦ電源の一般的な主回路構成例を示した回路図
【図４】２組の無停電電源装置を構成するバイパス回路同士を並列運転させる場合の回路構成の従来例を示した主回路接続図
【符号の説明】
【００１９】
２        コンバータ
３        バッテリー
４        インバータ
６        商用電源
７        負荷
．    １１，１２  入力スイッチ
２１        １号ＣＶＣＦ電源
２２        ２号ＣＶＣＦ電源
３１，３２  出力スイッチ
４１        １号バイパス回路
４２        ２号バイパス回路
５１，５２  配線インピーダンス
６１，６２  変成器としての変流器
７１，７２  バイパススイッチ
８１，８２  リアクトル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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