(57)【要約】【課題】無停電電源（ＵＰＳ）における電源モード変換中の過渡電流を低減する装置及び方法を提供する。【解決手段】本開示は、ゼロ交差検出に基づく位相幅変調（ＰＷＭ）素子（Ｅ３）を提供する。素子（Ｅ３）は、静止スイッチコマンドを受け取った時間から位相負荷電流の正相成分がゼロを越える時間までである第１の遅延時間（Ｔｄｚ）分、ＰＷＭ開始コマンドを遅延させることによって、ＰＷＭ変調器の起動を遅延させるように構成される。素子（Ｅ３）は更に、ＰＷＭ開始コマンドを、ＵＰＳに接続された負荷の力率に基づいた第２の遅延時間分遅延させることによって、第１の遅延時間（Ｔｄｚ）終了後に第２の遅延時間（Ｔｄｉ）分、ＰＷＭ変調器の起動を遅延させるように構成される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゼロ交差検出に基づく位相幅変調（ＰＷＭ）素子を備える無停電電源（ＵＰＳ）であって、
静止スイッチコマンドを受け取った時間から位相負荷電流の正相成分がゼロを越える時間までである第１の遅延時間分、ＰＷＭ開始コマンドを遅延させることによって、ＰＷＭ変調器の起動を遅延させ、
前記ＵＰＳに接続された負荷の力率に基づいた第２の遅延時間分、前記ＰＷＭ開始コマンドを遅延させることによって、前記第１の遅延時間終了後に前記第２の遅延時間分、前記ＰＷＭ変調器の起動を遅延させるように構成された、ＵＰＳ。
【請求項２】
前記第１の遅延時間の値が、それぞれ異なる位相の前記位相負荷電流の正相成分のゼロ交差に基づいて異なる、請求項１に記載のＵＰＳ。
【請求項３】
前記第２の遅延時間が５μ秒から１０μ秒の範囲内である、請求項１に記載のＵＰＳ。
【請求項４】
前記ＵＰＳのインバータが無負荷時にバイパス電源と同期されるようにして前記ＵＰＳがオンにされる、前記ＵＰＳのインバータ電圧及びバイパス電圧を測定し、
測定値に基づいて、前記インバータ電圧と前記バイパス電圧の位相差を計算し、
前記計算された位相差と、前記ＵＰＳの位相ロックループ（ＰＬＬ）素子によって発生する位相情報とに基づいて、更新された位相情報を発生させるように構成された調相機素子を更に備える、請求項１に記載のＵＰＳ。
【請求項５】
前記調相機素子が、加算器と共に動作する際に前記更新された位相情報を発生させ、前記発生が、前記計算された位相差と、前記ＰＬＬ素子によって発生された前記位相情報とを加算することを含む、請求項４に記載のＵＰＳ。
【請求項６】
前記ＵＰＳのバイパス電圧を測定し、
前記測定されたバイパス電圧よりも２ボルト高くインバータ基準電圧を設定し、
前記ＵＰＳをバイパスモードからインバータモードに変換し、規定の時限の間待機し、
前記規定の時限が経過した後、所定のスリューレートで前記インバータ基準電圧を３４０Ｖピークに変更するように構成された基準電圧振幅変調器素子を更に備える、請求項１に記載のＵＰＳ。
【請求項７】
前記基準電圧振幅変調器素子が、２秒間の前記規定の時限の間待機するように構成された、請求項６に記載のＵＰＳ。
【請求項８】
前記基準電圧振幅変調器素子が、１Ｈｚ／秒の前記所定のスリューレートで前記インバータ基準電圧を３４０Ｖピークに変更するように構成された、請求項６に記載のＵＰＳ。
【請求項９】
前記調相機素子が、更新された位相情報を前記ゼロ交差検出に基づくＰＷＭ素子に伝達するように構成され、前記ゼロ交差検出に基づくＰＷＭ素子が、前記更新された位相情報に基づいて前記位相負荷電流の前記正相成分を判定する、請求項４に記載のＵＰＳ。
【請求項１０】
バイパスモードからインバータモードへのＵＰＳの変換時に発生する過渡電流を低減する方法であって、
静止スイッチコマンドを受け取った時間から位相負荷電流の正相成分がゼロを越える時間までである第１の遅延時間分、ＰＷＭ開始コマンドを遅延させることによって、ＰＷＭ変調器の起動を遅延させるステップと、
前記ＵＰＳに接続された負荷の力率に基づいた第２の遅延時間分、前記ＰＷＭ開始コマンドを遅延させることによって、前記第１の遅延時間終了後に前記第２の遅延時間（Ｔｄｉ）分、前記ＰＷＭ変調器の起動を遅延させるステップとを含む、方法。
【請求項１１】
前記第１の遅延時間の値が、それぞれ異なる位相の前記位相負荷電流の正相成分のゼロ交差に基づいて異なる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第２の遅延時間が５μ秒から１０μ秒の範囲内である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記ＵＰＳのインバータが無負荷時にバイパス電源と同期されるようにして前記ＵＰＳがオンにされる、前記ＵＰＳのインバータ電圧及びバイパス電圧を測定するステップと、
測定値に基づいて、前記インバータ電圧と前記バイパス電圧の位相差を計算するステップと、
前記計算された位相差と、前記ＵＰＳの位相ロックループ（ＰＬＬ）素子によって発生する位相情報とに基づいて、更新された位相情報を発生させるステップとを更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
加算器と共に動作する際に前記更新された位相情報を発生させ、前記発生が、前記計算された位相差と、前記ＵＰＳの前記ＰＬＬ素子によって発生された前記位相情報とを加算することを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ＵＰＳのバイパス電圧を測定するステップと、
前記測定されたバイパス電圧よりも２ボルト高くインバータ基準電圧を設定するステップと、
前記ＵＰＳをバイパスモードからインバータモードに変換し、規定の時限の間待機するステップと、
前記規定の時限が経過した後、所定のスリューレートで前記インバータ基準電圧を３４０Ｖピークに変更するステップとを更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記規定の時限が２秒である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記所定のスリューレートが１Ｈｚ／秒である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
更新された位相情報を前記ＰＷＭ変調器に伝達するステップを含み、前記位相負荷電流の前記正相成分が前記更新された位相情報に基づいて判定される、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、全体として、無停電電源（ＵＰＳ）に関する。特に、本出願は、ＵＰＳにおいてバイパスモードとインバータモードを変換する時に発生する過渡電流を低減／排除する方法及び装置を開示する。
【背景技術】
【０００２】
通常、ＵＰＳは、通常モードとバイパスモードという２つのモードで動作する。通常動作中、負荷に供給される電力は全て、ダブルコンバージョン（ＡＣ−ＤＣ−ＡＣ）を共に行う整流器／充電器及びインバータを通過するが、バイパスモードでは、負荷電力がバイパスＡＣ入力（設備に応じて、外部電力又は待機電力が供給される）に伝達される。これは、ｉ）ＵＰＳ整流器／インバータの故障、ｉｉ）ＰＷＭ停止コマンドの実行、ｉｉｉ）負荷−過渡電流（突入若しくは故障電流）などの場合に起こる。
【０００３】
通常モードでは、バイパスが存在している間、ＵＰＳはバイパス電力と同期されて、負荷−供給の継続性が確保されるはずである。ＵＰＳがバイパスモードに移行すると、インバータがステップインしなくなるので、ＡＣ入力源に対する外乱が負荷に伝達される。同様に、再びインバータがインバータモードに戻ると、負荷電源に対する外乱がインバータに伝達されることがあり、高い電流スパイクによってインバータが損傷することがある。この電流スパイクはインバータスイッチを損傷することがある。この電流スパイクは、システムの信頼性と負荷電源の継続性に影響を及ぼす。
【０００４】
また、並列接続ＵＰＳでは全てのＵＰＳが同時に移行しなければならないので、この問題は、並列接続ＵＰＳの場合により深刻になる。更に、過渡電流の問題は、非線形の無効電源負荷の場合により深刻になる。
【０００５】
一般に、ＵＰＳは、１つはバイパス経路に、１つはインバータ経路にある２つの静止スイッチを備え、サイリスタ（ＳＣＲ）が一般に静止スイッチとして使用される。更に、それらの静止スイッチと共に、サイリスタを動作させるのにゲートドライバ回路を要する。通常の稼動条件では、サイリスタにおける電圧降下は通常０．９〜１Ｖであり、したがって、システム効率が約１％低減される可能性がある。したがって、静止スイッチのうち１つを除去し、１つの静止スイッチを通して必要な機能性を管理して、ＵＰＳ効率を約１％向上させることが求められている。この点を考慮するため、図１に示されるように、インバータ経路からの静止スイッチを除去している。
【０００６】
結果的に、インバータのソフトスタートが提供されないので、インバータの役割が損なわれ、したがって、電圧振幅、電圧位相、及び電圧周波数の軽微な不整合によって大きい電流スパイク／過渡電流が生じる可能性がある。この課題を克服するため、次のような多くの方法が採用されてきた。１）受動的方法：誘導器、変圧器の提供、２）能動的方法：振幅及び位相の整合性制御、３）混合方法：磁性部品と振幅及び位相の整合回路の併用。これら３つの方法のうち、能動的方法は、追加のハードウェアを要しないので、広く使用されている。上記を考慮して、一部のインバータは、能動的方法のみを振幅又は位相整合性制御と共に使用する。更に、最新技術において知られている位相計算は、負荷条件が変動する動的なものではなく、したがって、移行動作を行うことが重要な場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１を参照すると、従来のＵＰＳの作業が定義されており、最初に回路遮断器交番（ＣＢＡ）及び回路遮断器入力（ＣＢＩ）がオンにされる。結果的に、主インバータスイッチ（ＭＩＳ）がオンにされる。ＭＩＳがオンにされると直ぐに、バイパス静止スイッチが始動し、負荷はバイパス電源からの供給を受ける。特定の遅延（例えば、接続された負荷の事前充電時限に基づく遅延）の後、電源はバイパスからインバータへと移行されている。次に、バイパス静止スイッチＯＦＦコマンドが発生すると、インバータＯＮコマンドも同時に発生する。しかしながら、サイリスタはＯＦＦコマンドを受け取っても直ぐにはオフにならず、その代わり、サイリスタは逆バイアスを掛けられるとオフになる。
【０００８】
更に、静止スイッチの遅延がオンオフされることにより、バイパス源及びインバータ源が瞬間的に短絡され、それが原因で高い電流スパイクが発生する。バイパス電圧及びインバータ電圧両方の形状が厳密に（即ち、位相、周波数、及び振幅に関して）類似している理想的な事例では、バイパス電圧からインバータ電圧への変換が滑らかに生じることができる。しかしながら、２つの波形は、歪み、高調波成分、及びノイズによって実際には異なるので、事実上、これらの波形が厳密に整合することはない。かかる不整合により、２つの電圧源の瞬間的な短絡は過渡的スパイクを発生させる。
【０００９】
次に図２を参照すると、従来のモード変換におけるＭＡＴＬＢ表現の一例が示されている。図２では、バイパスモードは７．４３５秒でインバータモードに変換される。７．４３５秒の前は、負荷はバイパスからの供給を受け、７．４３５秒に、バイパス・インバータ変換コマンドが発生する。したがって、７．４３５秒に、バイパス静止スイッチＯＦＦコマンドが発生し、インバータ開始コマンドも発行される。インバータは、ＯＮコマンドを受け取ると直ぐに電圧を発生させるが、サイリスタは、自然転流によって逆バイアスが掛けられた後でのみオフにされる。したがって、その瞬間の間、バイパス源及びインバータ源は短絡され、図２に示されるように高い電流スパイクがもたらされる。更に、この電流スパイクは、インバータに対するサットトリップコマンドを起動し、インバータ動作を停止させる。したがって、負荷供給の継続性が中断される。更に、この電流スパイクは、サットトリップ保護が電流スパイクを検出できなかった場合、インバータスイッチを損傷することがある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の方法、システム、及びハードウェアの使用可能性について記載する前に、本開示に明示的に例証されない本発明の複数の可能な実施形態があり得るので、本発明は記載する特定のシステム及び方法論に限定されないことが理解されるべきである。また、本明細書で使用する専門用語は単に特定の変形又は実施形態について記載するためのものであり、本発明の範囲を限定しようとするものではなく、その範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ限定されることが理解されるべきである。
【００１１】
本出願は、無停電電源（ＵＰＳ）における電源モード変換中の過渡電流を低減する装置及び方法を提供する。
【００１２】
一実施形態では、無停電電源（ＵＰＳ）は、ゼロ交差検出に基づく位相幅変調（ＰＷＭ）素子（Ｅ３）が開示される。素子（Ｅ３）は、ＰＷＭ開始コマンドを第１の遅延時間（Ｔｄｚ）分遅延させることによって、ＰＷＭ変調器の起動を遅延させるように構成されてもよい。一態様では、第１の遅延時間は、静止スイッチコマンドを受け取った時間から位相負荷電流の正相成分がゼロを越える時間までである。更に、素子（Ｅ３）は、ＰＷＭ開始コマンドを、ＵＰＳに接続された負荷の力率に基づいた第２の遅延時間分遅延させることによって、第１の遅延時間（Ｔｄｚ）終了後に第２の遅延時間（Ｔｄｉ）分、ＰＷＭ変調器の起動を遅延させるように構成されてもよい。
【００１３】
別の実施形態では、本開示は、調相機素子（Ｅ１）を備えるＵＰＳを提供する。一態様では、調相機素子は、ＵＰＳのインバータ電圧及びバイパス電圧を測定するように構成されてもよく、ＵＰＳは、ＵＰＳのインバータが無負荷時にバイパス電源と同期されるようにしてオンにされる。素子（Ｅ１）は更に、測定値に基づいて、インバータ電圧とバイパス電圧の位相差を計算するように構成されてもよい。また、素子（Ｅ１）は更に、計算された位相差と、ＵＰＳの位相ロックループ（ＰＬＬ）素子によって発生する位相情報とに基づいて、更新された位相情報を発生させるように構成されてもよい。
【００１４】
別の実施形態では、本開示は、基準電圧振幅変調器素子（Ｅ２）を備えるＵＰＳを提供する。一態様では、基準電圧振幅変調器素子（Ｅ２）は、ＵＰＳのバイパス電圧を測定し、測定されたバイパス電圧よりも２ボルト高くインバータ基準電圧を設定するように構成されてもよい。素子（Ｅ２）は更に、ＵＰＳをバイパスモードからインバータモードに変換し、規定の時限の間待機し、所定の時限が経過した後、所定のスリューレートでインバータ基準電圧を３４０Ｖピーク（２４０Ｖｒｍｓ）に変更するように構成されてもよい。
【００１５】
更に別の実施形態では、本開示は、ＵＰＳをバイパスモードからインバータモードに変換する時に発生する過渡電流を低減する方法を提供し、前記方法は、ＰＷＭ開始コマンドを第１の遅延時間（Ｔｄｚ）分遅延させることによって、ＰＷＭ変調器の起動を遅延させることを含む。一態様では、第１の遅延時間は、静止スイッチコマンドを受け取った時間から位相負荷電流の正相成分がゼロを越える時間までである。更に、開示の方法は、ＰＷＭ開始コマンドを、ＵＰＳに接続された負荷の力率に基づいた第２の遅延時間分遅延させることによって、第１の遅延時間（Ｔｄｚ）終了後に第２の遅延時間（Ｔｄｉ）分、ＰＷＭ変調器の起動を遅延させることを含む。
【００１６】
本開示の別の態様では、ＵＰＳをバイパスモードからインバータモードに変換する時に発生する過渡電流を低減させる方法は、更に、ＵＰＳのインバータ電圧及びバイパス電圧を測定することを含み、ＵＰＳは、ＵＰＳのインバータが無負荷時にバイパス電源と同期されるようにしてオンにされる。更に、開示の方法は、測定値に基づいてインバータ電圧とバイパス電圧の位相差を計算することと、計算された位相差と、ＵＰＳの位相ロックループ（ＰＬＬ）素子によって発生する位相情報とに基づいて、更新された位相情報を発生させることを含む。
【００１７】
本開示の更に別の態様では、ＵＰＳをバイパスモードからインバータモードに変換する時に発生する過渡電流を低減させる方法は、更に、ＵＰＳのバイパス電圧を測定することと、測定されたバイパス電圧よりも２ボルト高くインバータ基準電圧を設定することとを含む。更に、開示の方法は、ＵＰＳをバイパスモードからインバータモードに変換し、規定の時限の間待機し、所定の時限が経過した後、所定のスリューレートでインバータ基準電圧を３４０Ｖピーク（２４０Ｖｒｍｓ）に変更することを含む。
【発明の効果】
【００１８】
ＵＰＳにおける電源モード変換中の過渡電流を低減する装置及び方法を提供することができる。
上述の概要、並びに好ましい実施形態の以下の詳細な説明は、添付図面と併せ読むことによってより良く理解される。本発明を例証する目的で、図面には本発明の例示の構造が示されるが、本発明は開示される特定の方法及びシステムに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】独立型のＵＰＳシステムの一例を示す図である。
【図２】ＭＡＴＬＡＢを使用した従来の負荷変換動作の一例を示す図である。
【図３】ＵＰＳインバータの基本制御図の一例を示す図である。
【図４】本開示の一実施形態による、ＵＰＳインバータの制御に対して提案される修正例の一例を示す図である。
【図５】ゼロ交差検出に基づくＰＷＭ開始素子（Ｅ３）の作業のステップの一例を示す図である。
【図６】本開示の一実施形態による、ゼロ交差検出に基づく位相幅変調（ＰＷＭ）素子の作業を時間フレームで理解するためのＭＡＴＬＡＢシミュレーションの一例を示す図である。
【図７】本開示の一実施形態による、調相機素子（Ｅ１）の機能性を定義するステップを示す図である。
【図８】本開示の一実施形態による、基準電圧振幅変調器素子（Ｅ２）の作業の詳細なステップを示す図である。
【図９】本開示の一実施形態による、無停電電源における電源モード変換中の過渡電流を低減させる開示の方法及び装置の完全なワークフローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の機能の全てを例示するいくつかの実施形態について、詳細に考察する。
「備える」、〔有する」、「包含する」、及び「含む」という語句、並びにそれらの他の形態は、等価の意味であるものとし、これらの語句のいずれかに続く１つ又は複数の項目が、かかる項目の排他的な列挙を意図するものではなく、列挙される品目のみに限定されることを意図するものでもないという点において、オープンエンドであるものとする。
【００２１】
また、本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用するとき、単数形は、文脈において別段の指定を明確にしないかぎり、複数形を含むことに留意すべきである。本明細書に記載するものと同様又は等価のあらゆるシステム及び方法は、本発明の実施形態の実施又は試験で使用することができるが、好ましい方法及び方法について以下に記載する。
【００２２】
開示の実施形態は、様々な形態で具体化されてもよい、本発明の単なる例示である。
【００２３】
添付図面に示される要素は、更に詳細に後述するように、相互運用性である。しかしながら、詳細な説明を記述する前に、以下の考察は全て、特定の実現例が記載されるか否かにかかわらず、本質的に限定ではなく例示であることが言及される。例えば、図示される実現例における選択された態様、特徴、要素、又は構成要素は、１つ以上の複数の汎用又は特定用途向けプロセッサ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣなどによって処理されてもよい。
【００２４】
本発明の方法ステップは、入力を操作し、出力を発生させることによって、本発明の機能を実施するため、１つ以上のコンピュータプロセッサによって実施されてもよい。適切なプロセッサとしては、一例として、汎用及び特定用途向けの両方のマイクロプロセッサが挙げられる。一般に、プロセッサは、命令及びデータをメモリ（読出し専用メモリ及び／又はランダムアクセスメモリなど）から受信し（読み出し）、命令及びデータをメモリに書き込む（格納する）。有形的に具体化するコンピュータプログラム命令及びデータに適した記憶デバイスとしては、例えば、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭを含む半導体メモリ素子、フラッシュメモリデバイス、内蔵ハードディスク及びリムーバブルディスクなどの磁気ディスク、光磁気ディスク、並びにＣＤ−ＲＯＭなど、全ての形態の不揮発性メモリが挙げられる。上記のいずれも、特別に設計されたＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）若しくはＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）によって補足されるか、又はそれらに組み込まれえもよい。
【００２５】
第一に、ＵＰＳインバータの基本制御図を示す図３を参照する。図３に示される位相ロックループブロックは、バイパス又は負荷電圧フィードバックを要し、それと同期する必要がある。更に、図３に示されるように、インバータ電圧制御ループは、その制御を稼動させるのに、電圧基準情報及びθ情報（位相情報）を要する。インバータ電圧制御ループは、変調波形を発生させ、それをＰＷＭ（位相幅変調）変調器に送る。更に、ＰＷＭ変調器は、インバータに関連する様々な健康状態に応じて、インバータスイッチに対してＰＷＭパルスを発生させるのに、開始コマンドを要する。
【００２６】
本出願は、ＵＰＳのバイパスモードから通常／インバータモードへの変換時に発生する過渡電流を低減する、装置及び方法を提供する。一実施形態では、開示の方法は、図３に示されるＵＰＳインバータの制御の構造に追加される、追加の素子を提供する。提案される修正例の例示の表現が図４に示される。提案される方法及び装置は、バイパスモードからインバータモードへ、またその逆への変換において生成される高い電流スパイクを排除／低減するために、従来の方法を修正する。それに加えて、開示の方法及び装置はまた、最新技術において知られているような固定の遅延時間の不利な点を克服する。その代わりに、開示の方法は、ＰＷＭ開始コマンドの２つの遅延を提案した。
【００２７】
図４の具体例に示されるように、開示の装置は、２つの追加の構成要素、即ち調相機素子（Ｅ１）、基準電圧振幅変調器素子（Ｅ２）、及びゼロ交差検出に基づくＰＷＭ素子（Ｅ３）を備えてもよい。これらの素子は、ＵＰＳインバータの従来の制御に提供される入力を変調するのに使用される。一実施形態では、開示の検出に基づく位相幅変調（ＰＷＭ）素子（Ｅ３）は、ＰＷＭ開始コマンドを第１の遅延時間（Ｔｄｚ）分遅延させることによって、ＰＷＭ変調器の起動を遅延させるように構成される。一態様では、第１の遅延時間は、静止スイッチコマンドを受け取った時間から位相負荷電流の正相成分がゼロを越える時間までである。ＰＷＭ開始コマンドの第１の遅延（Ｔｄｚ）は、負荷電流のゼロ交差点に基づき、したがって可変遅延である。この第１の遅延は、サイリスタが成功裏にオフになるのを助ける。ここで、一態様では、サイリスタは通過する電流がその方向を反転した後にのみオフになることがあるので、電圧ゼロ交差の代わりに電流ゼロ交差が好ましいことがある。更に、このＴｄｚは、それぞれの位相電流のゼロ交差によって決まるので、（例えば、図６に示されるように）３つの位相全てで異なる。
【００２８】
更に、検出に基づく位相幅変調（ＰＷＭ）素子（Ｅ３）はまた、ＰＷＭ開始コマンドを、ＵＰＳに接続された負荷の力率に基づいた第２の遅延時間分遅延させることによって、第１の遅延時間（Ｔｄｚ）終了後に第２の遅延時間（Ｔｄｉ）分、ＰＷＭ変調器の起動を遅延させるように構成されてもよい。一態様では、ゼロ交差が検出されると、第２の遅延時間（Ｔｄｉ）が追加されて、バイパス電圧及びインバータ電圧が重なり合う可能性が回避される。別の態様では、この第２の意図的な遅延時間は、負荷の力率に基づいて、５μ秒〜１０μ秒で変動してもよい。５μ秒の遅延は力率１の負荷に使用されてもよく、１０μ秒の遅延は０．８ｐｆの負荷に使用されてもよく、ＵＰＳ力率は通常、０．８ｐｆ遅れ〜０．８ｐｆ進みの範囲である。５〜１０μ秒の範囲から遅延時間を決定する、良く知られている方法は、負荷のタイプに基づいて使用されてもよい。一態様では、バイパス静止スイッチのセーフターンオフを回避するのに、極端な範囲の遅延が好ましいことがある。
【００２９】
一実施形態では、バイパス静止スイッチのセーフターンオフを回避するのに、極端な範囲の遅延が好ましいことがある。素子（Ｅ３）がこの判定を行ってもよい。両方の遅延時間が経過した後、インバータは、ＰＷＭ開始コマンドを出すことによって、その特定の位相のＰＷＭパルスを始動させてもよい。
【００３０】
本開示の一実施形態によれば、インバータＰＷＭ開始コマンドは、個々の位相電流における正相成分のそれぞれのゼロ交差が検出された後にのみ発生する。この遅延は、負荷電流のゼロ交差検出による遅延と呼ばれ、Ｔｄｚとして示される。ここで、サイリスタは負荷のタイプに応じてもオフになるので、基本電流の検出が使用されてもよい。例えば、１以外の力率の負荷の場合、電流は電圧と同位相ではなく、したがってサイリスタは、そこを通る電流が逆バイアスになるまでオンのままとなる。
【００３１】
更に、インバータは、負荷供給電圧の継続性の中断を回避するため、バイパスサイリスタがオフになった直後に始動されなければならない。したがって、電流のゼロ交差を正確に検出しなければならない。非線形の負荷電流に関して、またより低い負荷電流に関しては、複数のゼロ交差検出の可能性があるので、ゼロ交差を検出することは難しい。上述の困難を克服するために、αβ／ｄｑ変換及びｄｑ／αβ変換を使用して、基本電流が取り出されてもよい。
【００３２】
更に、第２の遅延時間も、電流波形のゼロ交差を検出した後に提供されて、インバータが始動される前にバイパスサイリスタを安全にオフにすることが保証され、第２の遅延時間は、負荷の力率に基づいて５μ秒〜１０μ秒である。ＰＷＭ開始素子（Ｅ３）に基づいたゼロ交差検出の作業のステップの一例が、図５に示される。
【００３３】
更に図６を参照すると、素子Ｅ３の作業を理解する時間フレームが、例示のＭＡＴＬＡＢシミュレーションを利用して示されている。図６では、０〜０．００５の間の垂直線は、静止スイッチＯＦＦコマンドが発生する時間を示す。この瞬間の後、ＰＷＭ開始関数が起動される。開示の素子（Ｅ３）は、直ぐ次のゼロ交差が立上がり又は立下りどちらのゼロ交差検出であるかを判定するように構成される。図６に示されるように、ゼロ交差検出が開始した後、最初にＹ相ゼロ交差が検出され、その後、Ｒ相及びＢ相のゼロ交差がそれぞれ検出される。これらの遅延は、Ｔｄｚ＿Ｙ、Ｔｄｚ＿Ｒ、及びＴｄｚ＿Ｂとして表される。図６に示されるように、これら３つの遅延は値が異なり、特定の位相電流のゼロ交差に基づいて検出される。この遅延の後、バイパス電圧及びインバータ電圧が重なり合う可能性を回避するため、意図的な時間遅延Ｔｄｉが追加される。この遅延は、上述したように、負荷の力率に基づいて決定される。これら２つの遅延の後、それぞれの位相のＰＷＭが始動される。結果として、Ｙ相、Ｒ相、及びＢ相のＰＷＭが連続して始動してもよい。
【００３４】
図４に示されるように、開示の装置は、位相及び周波数に関してインバータ電圧をグリッド電圧と同期させるのに使用される、位相ロックループ（ＰＬＬ）を備える。ＰＬＬによって提供される位相情報に基づいて、インバータは、バイパス電圧と同期される変調電圧を発生させる。この変調電圧はＬＣ／ＬＣＬフィルタを通過する。これにより、インバータ変調波形はグリッド電圧と比較して遅延される。したがって、この遅延を補償するため、図４に示されるように調相機素子（Ｅ１）が含まれてもよい。
【００３５】
インバータはその電圧をＰＬＬブロックによって発生させるが、調相機素子（Ｅ１）は、インバータ電圧とバイパス電圧との位相差を判定する。一態様では、調相機素子（Ｅ１）は、ＵＰＳのインバータ電圧及びバイパス電圧を測定するように構成され、ＵＰＳは、ＵＰＳのインバータが無負荷時にバイパス電源と同期されるようにしてオンにされる。次に、調相機素子（Ｅ１）は、測定値に基づいてインバータ電圧とバイパス電圧との位相差を計算し、計算された位相差と、ＵＰＳの位相ロックループ（ＰＬＬ）素子によって発生する位相情報とに基づいて、更新された位相情報を発生させるように構成されてもよい。一実施形態では、位相差は、周波数領域解析、Ｚ領域解析、ゼロ交差検出に基づく方法などの方法を使用して測定されてもよい。一実施形態では、調相機素子（Ｅ１）の機能性を定義するステップが図７に示される。
【００３６】
別の実施形態では、調相機素子（Ｅ１）は、更新された位相情報をゼロ交差検出に基づくＰＷＭ素子（Ｅ３）に伝達するように構成されてもよく、ゼロ交差検出に基づくＰＷＭ素子は、更新された位相情報に基づいて、負荷電流の正相成分を判定してもよい。
【００３７】
図４に示されるような更に別の実施形態では、開示の装置は、基準電圧振幅変調器素子（Ｅ２）を更に備えてもよい。素子（Ｅ２）の作業の詳細なステップが、本開示の一実施形態にしたがって、図８に示される。当業者には知られているように、電力は高電圧振幅から低電圧振幅へと流れ、したがって、電流スパイクがバイパスからインバータへと流れるのを回避するため、最終電圧はソース電圧よりも高い値に設定しなければならない。電圧変調器素子は、したがって、バイパス電圧よりも高い基準電圧値を設定するのに使用されてもよい。ＵＰＳインバータシステムがモードを変更すると、特定の遅延後、インバータ基準電圧が１Ｈｚ秒のスリューレートで３４０Ｖ（ピーク）（２４０Ｖｒｍｓ）に変更されてもよい。
【００３８】
換言すれば、図８に示されるように、電圧変調器素子は、最初に、ＵＰＳのバイパス電圧を測定し、測定されたバイパス電圧よりも２ボルト高くインバータ基準電圧を設定するように構成されてもよい。ここで、静止スイッチは（図１に示されるように）逆並列なので、２Ｖの増加は正及び負両方のサイクルに対して適用可能である。上側スイッチは正サイクルの間にオンになり、下側スイッチは負サイクルの間にオンになるので、インバータの基準電圧が高いと、バイパスモードからインバータモードに変換する際に、サイリスタの逆バイアス条件がオフになることがある。
【００３９】
更に、図８に示されるように、素子（Ｅ２）は更に、ＵＰＳをバイパスモードからインバータモードに変換し、規定の時限の間待機するように構成されてもよい。一態様では、規定の時限は２秒であってもよい。更に、調相機クロックは、所定の時限が経過した後、所定のスリューレートでインバータ基準電圧を３４０Ｖピークに変更するように構成されてもよい。別の態様では、所定のスリューレートは１Ｈｚ／秒であってもよい。
【００４０】
更に図９を参照すると、本開示の一実施形態による開示の方法及び装置の完全なワークフローの図が示される。図９及び図４は、本明細書に記載の全ての素子（Ｅ１、Ｅ２、及びＥ３）の作業及び接続を示しているが、これらの素子（Ｅ１、Ｅ２、及びＥ３）は、単一の装置の一部を形成してもよく、或いは単独で使用されるか、又は当業者には明白であるような異なる置換及び組み合わせで使用されてもよい。したがって、上述の例示は、限定としてではなく、単に本開示を説明する目的の例示として扱われてもよい。
【００４１】
明瞭にするため、繰返しを犠牲にして、本発明の主題の実現について、構造上の特徴及び／又は方法に特異的な用語で記載してきたが、本発明の主題は記載した特定の特徴又は方法に必ずしも限定されないことが理解されるべきであることに留意されたい。それよりもむしろ、特定の特徴及び方法は、いくつかの例示の実現例に関連して開示され説明されるものであり、本開示と共に読まれる以下の特許請求の範囲内にあるこれらの実現例の任意の置換及び組み合わせは、本開示によって網羅され保護されるものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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