(57)【要約】【課題】無停電電源システムの信頼性を向上させる技術を提供すること。【解決手段】無停電電源システムは、交流電源から電力を供給され負荷に交流電力を供給する複数の常用無停電電源装置と、複数の常用無停電電源装置の各々と直列に接続され、複数の常用無停電電源装置の状態を表す状態情報に基づいて複数の常用無停電電源装置に供給する予備電力を切り替え可能に構成される共通予備無停電電源装置とを備えた無停電電源システム。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源から電力を供給され負荷に交流電力を供給する複数の常用無停電電源装置と、
前記複数の常用無停電電源装置の各々と直列に接続され、前記複数の常用無停電電源装置の状態を表す状態情報に基づいて前記複数の常用無停電電源装置に供給する予備電力を切り替え可能に構成される共通予備無停電電源装置とを備えた、無停電電源システム。
【請求項２】
前記共通予備無停電電源装置は、
前記予備電力の大きさを切り替えるための切替機構と、
各前記常用無停電電源装置の状態情報の入力を受け付け、当該状態情報に基づいて前記切替機構を制御するための制御装置とを含む、請求項１に記載の無停電電源システム。
【請求項３】
前記共通予備無停電電源装置は、交流電源から電力の入力を受け付ける複数の無停電電源モジュールを含み、
前記切替機構は、前記複数の無停電電源モジュールの各々の運転状態と休止状態とを切り替え可能に構成され、
前記制御装置は、前記状態情報に基づいて、前記複数の無停電電源モジュールのうち、運転状態の無停電電源モジュールの台数を切り替えるための制御信号を前記切替機構に出力するように構成される、請求項２に記載の無停電電源システム。
【請求項４】
複数の検出装置をさらに備え、各前記検出装置は、各前記常用無停電電源装置の出力電流をそれぞれ検出し、検出結果を前記状態情報として前記共通予備無停電電源装置に出力するように構成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の無停電電源システム。
【請求項５】
各前記常用無停電電源装置は、対応する負荷に出力する電流の大きさを表す情報を前記状態情報として前記共通予備無停電電源装置に出力するように構成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の無停電電源システム。
【請求項６】
各前記常用無停電電源装置は、
前記交流電源の入力を受け付けて直流電力に変換するためのコンバータと、
前記直流電力の交流電力に変換して、前記交流電力を対応する負荷に出力するためのインバータと、
前記予備電力の入力を受け付け、前記コンバータおよびインバータをバイパスするバイパス回路と、
対応する負荷への出力を、前記インバータの出力と前記バイパス回路の出力との間で切り替えるための切替回路とを含み、
前記状態情報は、各前記常用無停電電源装置の前記切替回路において、前記インバータの出力および前記バイパス回路の出力のいずれの出力が選択されているかを表す情報を含む、請求項３に記載の無停電電源システム。
【請求項７】
前記制御装置は、前記切替回路において前記バイパス回路の出力が選択されている前記常用無停電電源装置の台数に応じて、前記複数の無停電電源モジュールのうち、運転状態の無停電電源モジュールの台数を切り替えるための制御信号を前記切替機構に出力するように構成される、請求項６に記載の無停電電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この開示は、無停電電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータシステム等の重要負荷に交流電力を安定的に供給するための電源装置として、無停電電源装置（以下、「ＵＰＳ」（Uninterruptible Power Supply）とも言う）が広く用いられている。例えば、国際公開第２０１０／１１９５６４号明細書（特許文献１）には、並列接続された複数のＵＰＳを備えた無停電電源システムが開示されている。この無停電電源システムでは、１台のＵＰＳが故障しても残りのＵＰＳによって負荷に交流電力を供給することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１０／１１９５６４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
無停電電源システムとしては、特許文献１に開示される並列冗長システムの他に、複数の常用ＵＰＳと、これら複数の常用ＵＰＳに対して予備電力を供給するための共通予備ＵＰＳとを備える共通予備システム（直列冗長システムとも言われる）が知られている。
【０００５】
従来、この共通予備システムは、複数の常用ＵＰＳのうち１台の常用ＵＰＳが故障した場合に、当該故障した常用ＵＰＳに共通予備ＵＰＳからの予備電力を供給し、故障していない他の常用ＵＰＳと共通予備ＵＰＳとの接続を切断するための切断機構を有していた。
【０００６】
この切断機構は一定の確率で故障し得る。つまり、この切断機構は共通予備システムの給電信頼性を低下させる要素となっていた。そのため、共通予備システムの信頼性を向上させる技術が必要とされている。
【０００７】
本開示は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、ある局面における目的は、共通予備システムの信頼性を向上させる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ある実施形態に従う無停電電源システムは、交流電源から電力を供給され負荷に交流電力を供給する複数の常用無停電電源装置と、複数の常用無停電電源装置の各々と直列に接続され、複数の常用無停電電源装置の状態を表す状態情報に基づいて複数の常用無停電電源装置に供給する予備電力を切り替え可能に構成される共通予備無停電電源装置とを備えた無停電電源システム。
【発明の効果】
【０００９】
ある実施形態に従う共通予備無停電源システムは、従来のシステムに比べて給電の信頼性を向上し得る。
【００１０】
開示された技術的特徴の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解されるこの発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】関連技術に従う共通予備ＵＰＳシステムの構成を表す図である。
【図２】常用ＵＰＳの構成の一例を表す図である。
【図３】共通予備ＵＰＳシステムにおいて、常用ＵＰＳが故障した場合の給電経路について説明する図である。
【図４】実施形態１に従う共通予備ＵＰＳシステムの構成の一例を表す図である。
【図５】共通予備ＵＰＳの構成の一例を表す図である。
【図６】常用ＵＰＳの負荷容量の積算値と運転状態のＵＰＳモジュールの台数との関係を説明するための図である。
【図７】最大負荷容量とＵＰＳモジュールの運転台数との関係を説明するための図である。
【図８】実施形態１に従う共通予備ＵＰＳシステムが共通予備ＵＰＳから出力される予備電力の大きさを変更する処理を表すフローチャートである。
【図９】実施形態２に従う共通予備ＵＰＳシステムの構成の一例を表す図である。
【図１０】実施形態２に従う共通予備ＵＰＳシステムが共通予備ＵＰＳから出力される予備電力の大きさを変更する処理を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この技術的思想の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。なお、以下で説明される各実施の形態および各変形例は、適宜選択的に組み合わされてもよい。
【００１３】
［関連技術］
まず始めに、関連技術に従う共通予備ＵＰＳシステムの構成について説明する。図１は、関連技術に従う共通予備ＵＰＳシステム１００の構成を表す図である。
【００１４】
図１に示されるように、共通予備ＵＰＳシステム１００は、バイパス電源１および交流電源２と、負荷３１〜３３との間に接続されており、負荷３１〜３３に交流電力を供給するように構成されている。負荷３１〜３３は、交流電力によって駆動される電気機器などである。
【００１５】
なお、共通予備ＵＰＳシステム１００は、バイパス電源１または交流電源２から三相交流電力を受けるが、図面および説明の簡単化のため、図１では一相分の回路のみが示されている。
【００１６】
共通予備ＵＰＳシステム１００は、共通予備ＵＰＳ１０と、常用ＵＰＳ２１〜２３とを有する。より具体的には、共通予備ＵＰＳ１０は、バイパス電源１から交流電力を受け付けるための端子Ｔ１と、交流電源２から交流電力を受け付けるための端子Ｔ２とを有する。共通予備ＵＰＳ１０は、交流電源２（端子Ｔ２）から入力された交流電力を直流電力に変換するコンバータ（不図示）と、当該直流電力を交流電力に変換するインバータ（不図示）とを有する。共通予備ＵＰＳ１０はさらに、インバータによって変換された交流電力を出力するための端子Ｔ３を有する。
【００１７】
図２は、常用ＵＰＳ２１〜２３の構成の一例を表す図である。常用ＵＰＳ２１〜２３の構成は同じであるので、以下、一例として常用ＵＰＳ２１の構成について説明する。
【００１８】
常用ＵＰＳ２１は、端子Ｔ４〜Ｔ６、コンバータ２１１、インバータ２１２、チョッパ２１３、バッテリＢ２０、制御回路２３０、およびバイパス盤２４０を有する。
【００１９】
端子Ｔ４は、バイパス電源１または共通予備ＵＰＳ１０から出力される交流電力を受け付ける。端子Ｔ５は、交流電源２から出力される交流電力を受け付ける。
【００２０】
コンバータ２１１は、交流電源２から端子Ｔ５を介して供給される交流電力を直流電力に変換する。コンバータ２１１で生成された直流電力は、インバータ２１２およびチョッパ２１３に供給される。
【００２１】
インバータ２１２は、直流電力を商用周波数（例えば５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）の交流電力に変換する。変換された交流電力は、端子Ｔ６を介して対応する負荷に出力される。
【００２２】
チョッパ２１３は、通常動作時、コンバータ２１１で生成された直流電力をバッテリＢ２０の正電極に供給する。チョッパ２１３は、交流電源２の停電時、バッテリＢ２０の直流電力をインバータ２１２に供給する。
【００２３】
コンバータ２１１およびインバータ２１２は、半導体スイッチング素子により構成され得る。半導体スイッチング素子としては、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）が用いられ得る。一例として、制御回路２３０は、ＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation）制御に従い半導体スイッチング素子を制御する。
【００２４】
常用ＵＰＳ２１は、端子Ｔ４から入力された交流電源を端子Ｔ６に出力するためのバイパス回路を有する。つまり、バイパス回路は、コンバータ２１１およびインバータ２１２をバイパスする。
【００２５】
バイパス盤２４０は、このバイパス回路上に配置される。バイパス盤２４０は、常用ＵＰＳ２１に対応する負荷３１への出力を、インバータ２１２の出力と、端子Ｔ４に入力される交流電力（つまり、バイパス回路の出力）との間で切り替える。
【００２６】
図２に示される例においてバイパス盤２４０は、スイッチ２４１と、サイリスタ２４２とを有する。スイッチ２４１およびサイリスタ２４２は、端子Ｔ４と端子Ｔ６との間に互いに並列に配置される。
【００２７】
制御回路２３０は、コンバータ２１１またはインバータ２１２が故障した場合に、スイッチ２４１およびサイリスタ２４２をＯＮにする。制御回路２３０は、スイッチ２４１がＯＮされるまでに生じる瞬断時間の間だけサイリスタ２４２をＯＮにし、スイッチ２４１がＯＮされた後はサイリスタ２４２をＯＦＦにする。制御回路２３０は、サイリスタ２４２の作用により故障時に瞬間的にインバータ２１２による給電からバイパス回路による給電に切り替えることができる。また、制御回路２３０は、スイッチ２４１がＯＮされた後にサイリスタ２４２をＯＦＦにすることで、サイリスタ２４２による電圧降下（損失）を抑制できる。
【００２８】
図１を再び参照して、共通予備ＵＰＳ１０と常用ＵＰＳ２１との間に、スイッチＳ１Ｘが配置されている。バイパス電源１と常用ＵＰＳ２１との間にスイッチＳ１Ｙが配置されている。スイッチＳ１ＸとスイッチＳ１Ｙとは、いずれか一方がＯＮにされている場合、他方がＯＦＦになるように構成されている。つまり、スイッチＳ１ＸおよびスイッチＳ１Ｙは、常用ＵＰＳ２１に入力される電力を、共通予備ＵＰＳ１０から出力される交流電力とバイパス電源１から出力される交流電力との間で切り替えるためのインターロック回路ＩＬ１として機能する。
【００２９】
共通予備ＵＰＳ１０と常用ＵＰＳ２２との間に、スイッチＳ２Ｘが配置されている。バイパス電源１と常用ＵＰＳ２２との間にスイッチＳ２Ｙが配置されている。スイッチＳ２ＸとスイッチＳ２Ｙとは、いずれか一方がＯＮにされている場合、他方がＯＦＦになるように構成されている。つまり、スイッチＳ２ＸおよびスイッチＳ２Ｙは、常用ＵＰＳ２２に入力される電力を、共通予備ＵＰＳ１０から出力される交流電力とバイパス電源１から出力される交流電力との間で切り替えるためのインターロック回路ＩＬ２として機能する。
【００３０】
共通予備ＵＰＳ１０と常用ＵＰＳ２３との間に、スイッチＳ３Ｘが配置されている。バイパス電源１と常用ＵＰＳ２３との間にスイッチＳ３Ｙが配置されている。スイッチＳ３ＸとスイッチＳ３Ｙとは、いずれか一方がＯＮにされている場合、他方がＯＦＦになるように構成されている。つまり、スイッチＳ３ＸおよびスイッチＳ３Ｙは、常用ＵＰＳ２３に入力される電力を、共通予備ＵＰＳ１０から出力される交流電力とバイパス電源１から出力される交流電力との間で切り替えるためのインターロック回路ＩＬ３として機能する。
【００３１】
複数の常用ＵＰＳ２１〜２３がいずれも故障せずに運転している場合、図１の一点鎖線に示されるように、各常用ＵＰＳ２１〜２３は、交流電源２から入力された交流電力をコンバータ２１１およびインバータ２１２によって変換し、変換後の交流電力を対応する負荷３１〜３３にそれぞれ出力する。
【００３２】
このとき、スイッチＳ１Ｘ，Ｓ２Ｘ，Ｓ３ＸがそれぞれＯＮにされ、スイッチＳ１Ｙ，Ｓ２Ｙ，Ｓ３ＹがそれぞれＯＦＦにされている。また、各常用ＵＰＳ２１〜２３に含まれるスイッチ２４１およびサイリスタ２４２はＯＦＦにされている。
【００３３】
図３は、共通予備ＵＰＳシステム１００において、常用ＵＰＳ２１が故障した場合の給電経路について説明する図である。
【００３４】
一般的に、共通予備ＵＰＳ１０の容量は、各常用ＵＰＳ２１〜２３の容量と同じに設定される。その理由は、常用ＵＰＳ２１〜２３のうち２台以上の常用ＵＰＳが同時に故障する確率は極めて稀であるためである。係る場合、共通予備ＵＰＳ１０は、常用ＵＰＳ２１〜２３のうち１台の常用ＵＰＳしかバックアップすることしかできない。
【００３５】
ある局面において、常用ＵＰＳ２１が故障したとする。係る場合、共通予備ＵＰＳシステム１００は、スイッチＳ１ＸをＯＮにし、スイッチＳ１ＹをＯＦＦにする。また、常用ＵＰＳ２１は、スイッチ２４１およびサイリスタ２４２をＯＮにする。これにより、図２の破線に示されるように、共通予備ＵＰＳ１０から出力される予備電力が、常用ＵＰＳ２１のバイパス回路を介して負荷３１に供給される。
【００３６】
また、共通予備ＵＰＳシステム１００は、スイッチＳ２Ｙ，Ｓ３ＹをそれぞれＯＮにし、スイッチＳ２Ｘ，Ｓ３ＸをそれぞれＯＦＦにする。このように、共通予備ＵＰＳシステム１００は、共通予備ＵＰＳ１０と故障していない常用ＵＰＳ２２，２３との接続関係をそれぞれ切断することにより、共通予備ＵＰＳ１０が過負荷になることを避ける。
【００３７】
上記のように、関連技術に従う共通予備ＵＰＳシステム１００は、複数の常用ＵＰＳ２１〜２３のいずれかが故障した場合に、故障していない他の常用ＵＰＳと共通予備ＵＰＳ１０との接続を遮断するためのインターロック回路ＩＬ１〜ＩＬ３または図示しないシーケンサを有している。
【００３８】
これらインターロック回路ＩＬ１〜ＩＬ３およびシーケンサは、様々な要因により故障し得る。そのため、インターロック回路ＩＬ１〜ＩＬ３およびシーケンサは、共通予備ＵＰＳシステム１００の負荷３１〜３３に対する給電の信頼性を低下させる要素となっている。
【００３９】
このような課題を解決するために、各常用ＵＰＳ２１〜２３の３倍の容量を有する共通予備ＵＰＳ１０を利用することが考えられる。しかしながら、係る場合、共通予備ＵＰＳ１０の消費電力が大きくなる。
【００４０】
そこで、以下に従来よりも信頼性が高く、かつ、共通予備ＵＰＳの消費電力を抑制し得る共通予備ＵＰＳシステムの構成および制御について説明する。
【００４１】
［実施形態１］
（共通予備ＵＰＳシステム４００の構成）
図４は、実施形態１に従う共通予備ＵＰＳシステム４００の構成の一例を表す図である。実施形態１に従う共通予備ＵＰＳシステム４００は、共通予備ＵＰＳ１０に替えて共通予備ＵＰＳ４０を有する点、複数の電流検出装置４１０〜４３０を有する点、およびインターロック回路ＩＬ１〜ＩＬ３を有さない点において、関連技術に従う共通予備ＵＰＳシステム１００と相違する。共通予備ＵＰＳシステム４００は、その他の構成は、共通予備ＵＰＳシステム１００と同じであるため、その部分についての説明は繰り返さない。なお、共通予備ＵＰＳシステム４００は、バイパス電源１または交流電源２から三相交流電力を受けるが、図面および説明の簡単化のため、図４では一相分の回路のみが示されている。
【００４２】
共通予備ＵＰＳシステム４００は、複数の常用ＵＰＳ２１〜２３の各々と直列に接続され、複数の常用ＵＰＳ２１〜２３に予備電力を供給するための共通予備ＵＰＳ４０を有する。
【００４３】
共通予備ＵＰＳ４０は、バイパス電源１から交流電力を受け付けるための端子Ｔ７と、交流電源２から交流電力を受け付けるための端子Ｔ８とを有する。また、共通予備ＵＰＳ４０は、生成された予備電力を常用ＵＰＳ２１〜２３に出力するための端子Ｔ９を有する。
【００４４】
電流検出装置４１０は、常用ＵＰＳ２１の端子Ｔ６と負荷３１との間に配置され、常用ＵＰＳ２１が負荷３１に出力する電流の大きさを検出する。電流検出装置４２０は、常用ＵＰＳ２２の端子Ｔ６と負荷３２との間に配置され、常用ＵＰＳ２２が負荷３２に出力する電流の大きさを検出する。電流検出装置４３０は、常用ＵＰＳ２３の端子Ｔ６と負荷３３との間に配置され、常用ＵＰＳ２３が負荷３３に出力する電流の大きさを検出する。各電流検出装置４１０〜４３０は、検出結果を共通予備ＵＰＳ４０に出力するように構成される。電流検出装置４１０〜４３０は、例えば、Ａ／Ｄコンバータにより実現される。
【００４５】
（共通予備ＵＰＳ４０の構成）
図５は、共通予備ＵＰＳ４０の構成の一例を表す図である。図５に示されるように、共通予備ＵＰＳ４０は、複数のＵＰＳモジュール５１０，５２０，５３０と、バイパス盤５４０と、制御装置５５０とを備える。共通予備ＵＰＳ４０はさらに、バッテリＢ４０からの直流電力を受け付けるための端子Ｔ１０を備える。実施形態１において、各常用ＵＰＳ２１〜２３の容量は５００ｋＶＡであって、各ＵＰＳモジュール５１０，５２０，５３０の容量は３００ｋＶＡであるとする。
【００４６】
複数のＵＰＳモジュール５１０，５２０，５３０は端子Ｔ８および端子Ｔ１０と、端子Ｔ９との間に互いに並列に接続されている。各ＵＰＳモジュール５１０，５２０，５３０の構成は同じであるため、以下一例として、ＵＰＳモジュール５１０の構成について説明する。
【００４７】
ＵＰＳモジュール５１０は、コンバータ５１１、インバータ５１２、チョッパ５１３、およびスイッチ５１４〜５１６を有する。
【００４８】
スイッチ５１４は、端子Ｔ８とコンバータ５１１との間に配置される。インバータ５１２はコンバータ５１１に直列に接続される。スイッチ５１５は、インバータ５１２と端子Ｔ９との間に配置される。スイッチ５１６は、端子Ｔ１０と、チョッパ５１３との間に配置される。チョッパ５１３は、コンバータ５１１とインバータ５１２との間のノードと、スイッチ５１６との間に配置される。
【００４９】
コンバータ５１１は、交流電源２から端子Ｔ８を介して供給される交流電力を直流電力に変換する。コンバータ５１１で生成された直流電力は、インバータ５１２およびチョッパ５１３に供給される。
【００５０】
インバータ５１２は、直流電力を商用周波数（例えば５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）の交流電力に変換する。チョッパ５１３は、通常動作時、コンバータ５１１で生成された直流電力をスイッチ５１６および端子Ｔ１０を介してバッテリＢ４０の正電極に供給する。チョッパ５１３は、交流電源２の停電時、バッテリＢ４０の直流電力をインバータ５１２に供給する。
【００５１】
なお、図５に示される例において、バッテリＢ４０は、各ＵＰＳモジュール５１０，５２０，５３０に共通しているが、他の実施形態において、共通予備ＵＰＳ４０は、各ＵＰＳモジュール５１０，５２０，５３０毎にバッテリを有するように構成されてもよい。
【００５２】
コンバータ５１１およびインバータ５１２は、半導体スイッチング素子により構成され得る。半導体スイッチング素子としては、ＩＧＢＴが用いられ得る。一例として、制御装置５５０は、ＰＷＭ制御に従い半導体スイッチング素子を制御する。
【００５３】
制御装置５５０は、ＵＰＳモジュール５１０に含まれるスイッチ５１４，５１５のＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、ＵＰＳモジュール５１０の運転状態と休止状態とを切り替える。より具体的には、制御装置５５０は、ＵＰＳモジュール５１０を運転状態にしたい場合、スイッチ５１４，５１５をＯＮにする。これにより、ＵＰＳモジュール５１０は、交流電源２から交流電力を受け取って、変換後の交流電力（予備電力）を常用ＵＰＳ２１〜２３に供給できる。一方、制御装置５５０は、ＵＰＳモジュール５１０を休止状態にしたい場合、スイッチ５１４，５１５をＯＦＦにすることにより、交流電源２からＵＰＳモジュール５１０への交流電力の供給を停止する。制御装置５５０は、ＵＰＳモジュール５１０の運転状態においてＵＰＳモジュール５１０に含まれるスイッチ５１６をＯＮにし、ＵＰＳモジュール５１０の休止状態において当該スイッチ５１６をＯＦＦにする。
【００５４】
上述の通り、制御装置５５０は、各ＵＰＳモジュール５１０，５２０，５３０に含まれるスイッチ５１４，５１５のＯＮ／ＯＦＦを制御することにより各ＵＰＳモジュール５１０，５２０，５３０の運転状態と休止状態とを切り替える。
【００５５】
制御装置５５０は、複数のＵＰＳモジュール５１０，５２０，５３０のうち、運転状態のＵＰＳモジュールの台数を制御することにより、共通予備ＵＰＳ４０から出力される予備電力の大きさを切り替える。例えば、１台のＵＰＳモジュールが運転している場合、共通予備ＵＰＳ４０から出力される予備電力の大きさは３００ｋＶＡになる。また、２台のＵＰＳモジュールが運転している場合、共通予備ＵＰＳ４０から出力される予備電力の大きさは６００ｋＶＡになる。また、３台のＵＰＳモジュールが運転している場合、共通予備ＵＰＳ４０から出力される予備電力の大きさは９００ｋＶＡになる。
【００５６】
この意味で、各ＵＰＳモジュール５１０，５２０，５３０に含まれるスイッチ５１４，５１５は、共通予備ＵＰＳ４０の予備電力の大きさを切り替えるための切替機構として機能する。
【００５７】
バイパス盤５４０は、スイッチ５４１およびサイリスタ５４２を含む。スイッチ５４１およびサイリスタ５４２は、端子Ｔ７と端子Ｔ９との間に互いに並列に接続される。
【００５８】
制御装置５５０は、バイパス給電モードとインバータ給電モードとを切り替え可能に構成される。バイパス給電モードに従う制御装置５５０は、交流電源２から端子Ｔ７を介して入力される交流電力をスイッチ５４１を介して端子Ｔ９に出力する。インバータ給電モードに従う制御装置５５０は、ＵＰＳモジュール５１０，５２０，５３０のうち運転状態のＵＰＳモジュールで生成された交流電力を端子Ｔ９に出力する。バイパス給電モードではスイッチ５４１がＯＮされ、インバータ給電モードでは運転状態のＵＰＳモジュールに含まれるスイッチ５１４〜５１６がＯＮされる。
【００５９】
バイパス給電モードとインバータ給電モードとの切換期間ではスイッチ５４１と、運転状態のＵＰＳモジュールに含まれるスイッチの両方がＯＮされる。サイリスタ５４２はインバータ給電モード中に運転状態のＵＰＳモジュールのいずれかが故障した場合にＯＮされ、交流電源２からの交流電力を端子Ｔ９に瞬時に与える。サイリスタ５４２は、スイッチ５４１がＯＮされた後に、ＯＦＦされる。
【００６０】
（共通予備ＵＰＳ４０の出力切替）
次に、共通予備ＵＰＳ４０の出力を切り替える制御について説明する。制御装置５５０は、各常用ＵＰＳ２１〜２３の状態を表す状態情報の入力を受け付ける。制御装置５５０は、受け付けた状態情報に基づいて共通予備ＵＰＳ４０の出力する予備電力の大きさを制御する。
【００６１】
より具体的には、電流検出装置４１０，４２０，４３０は、対応する負荷３１〜３３に出力する電流の大きさ（以下、「出力電流値」とも言う）の検出結果を対応する常用ＵＰＳ２１〜２３の状態情報として、制御装置５５０にそれぞれ出力する。
【００６２】
制御装置５５０は、各電流検出装置４１０，４２０，４３０から入力された出力電流値に基づいて、ＵＰＳモジュール５１０，５２０，５３０のうち運転状態のＵＰＳモジュールの台数を決定する。
【００６３】
＜負荷容量の積算値＞
図６は、常用ＵＰＳ２１〜２３の負荷容量の積算値と運転状態のＵＰＳモジュールの台数との関係を説明するための図である。
【００６４】
図６に示されるケース１において、制御装置５５０は、各電流検出装置４１０，４２０，４３０から入力された出力電流値に基づいて、常用ＵＰＳ２１〜２３の負荷容量の積算値が３００ｋＶＡ未満であると判断する。
【００６５】
係る場合、制御装置５５０は、１台のＵＰＳモジュール（例えば、ＵＰＳモジュール５１０）を運転させ、残り２台のＵＰＳモジュールを休止させる。
【００６６】
図６に示されるケース２において、制御装置５５０は、各電流検出装置４１０，４２０，４３０から入力された出力電流値に基づいて、常用ＵＰＳ２１〜２３の負荷容量の積算値が３００ｋＶＡ以上６００ｋＶＡ未満であると判断する。
【００６７】
係る場合、制御装置５５０は、２台のＵＰＳモジュール（例えば、ＵＰＳモジュール５１０，５２０）を運転させ、残り１台のＵＰＳモジュールを休止させる。
【００６８】
図６に示されるケース３において、制御装置５５０は、各電流検出装置４１０，４２０，４３０から入力された出力電流値に基づいて、常用ＵＰＳ２１〜２３の負荷容量の積算値が６００ｋＶＡ以上であると判断する。
【００６９】
係る場合、制御装置５５０は、３台のＵＰＳモジュール５１０，５２０，５３０すべてを運転させる。
【００７０】
上記によれば、実施形態１に従う共通予備ＵＰＳシステム４００は、負荷３１〜３３に流れる電流の大きさ（出力電流値）に基づいて、共通予備ＵＰＳ４０が出力すべき予備電力の大きさ、つまり、運転状態のＵＰＳモジュールの台数を決定できる。これにより、実施形態１に従う共通予備ＵＰＳシステム４００は、常用ＵＰＳ２１〜２３の合計容量（１５００ｋＶＡ）の予備電力を常に生成する場合に比べて、大幅に消費電力を削減できる。
【００７１】
また、常用ＵＰＳ２１〜２３のうち２台以上が同時に故障する可能性は稀である。そのため、実施形態１に従う共通予備ＵＰＳシステム４００は、共通予備ＵＰＳ４０に含まれる複数のＵＰＳモジュールのうち１台が故障したとしても、他の故障していないＵＰＳモジュールによって、常用ＵＰＳ１台分の予備電力を確保できる。そのため、共通予備ＵＰＳシステム４００は、１台のＵＰＳから構成される共通予備ＵＰＳによって常用ＵＰＳ２１〜２３に予備電力を供給するようなシステムに比して、負荷への給電信頼性を向上し得る。
【００７２】
なお、上記の例において、制御装置５５０は、常用ＵＰＳ２１〜２３の負荷容量の積算値に基づいて、ＵＰＳモジュールの運転台数を決定するように構成されているが、他の局面において、出力電流値の積算値に基づいてＵＰＳモジュールの運転台数を決定するように構成されてもよい。
【００７３】
＜最大負荷容量＞
上記の例では、制御装置５５０は、常用ＵＰＳ２１〜２３の負荷容量の積算値に基づいてＵＰＳモジュールの運転台数を決定するように構成されているが、他の局面において、常用ＵＰＳ２１〜２３の負荷容量の最大値（以下、「最大負荷容量」とも言う）に基づいて、ＵＰＳモジュールの運転台数を決定してもよい。
【００７４】
その理由は、上述の通り常用ＵＰＳ２１〜２３のうち２台以上が同時に故障する可能性は稀であって、共通予備ＵＰＳシステム４００は、共通予備ＵＰＳ４０が最大負荷容量の予備電力を生成することにより、負荷への給電信頼性を十分に担保できるためである。
【００７５】
図７は、最大負荷容量とＵＰＳモジュールの運転台数との関係を説明するための図である。
【００７６】
制御装置５５０は、各電流検出装置４１０，４２０，４３０から入力された出力電流値に基づいて、常用ＵＰＳ２１〜２３の負荷容量のうち最も大きい最大負荷容量を取得する。
【００７７】
図７に示されるケース４において、制御装置５５０は、各電流検出装置４１０，４２０，４３０から入力された出力電流値に基づいて、最大負荷容量が３００ｋＶＡ未満であると判断する。
【００７８】
係る場合、制御装置５５０は、１台のＵＰＳモジュール（例えば、ＵＰＳモジュール５１０）を運転させ、残り２台のＵＰＳモジュールを休止させる。
【００７９】
図７に示される５において、制御装置５５０は、各電流検出装置４１０，４２０，４３０から入力された出力電流値に基づいて、最大負荷容量が３００ｋＶＡ以上６００ｋＶＡ未満であると判断する。
【００８０】
係る場合、制御装置５５０は、２台のＵＰＳモジュール（例えば、ＵＰＳモジュール５１０，５２０）を運転させ、残り１台のＵＰＳモジュールを休止させる。
【００８１】
上記によれば、実施形態１に従う共通予備ＵＰＳシステム４００は、最大負荷容量に基づいてＵＰＳモジュールの運転台数を決定できる。この制御に従う共通予備ＵＰＳシステム４００は、上述の常用ＵＰＳ２１〜２３の負荷容量の積算値に基づいてＵＰＳモジュールの運転台数を決定するシステムに比べて、共通予備ＵＰＳ４０における消費電力をより削減し得る。
【００８２】
なお、上記の例において、制御装置５５０は、最大負荷容量に基づいて、ＵＰＳモジュールの運転台数を決定するように構成されているが、他の局面において、各出力電流値の最大値に基づいてＵＰＳモジュールの運転台数を決定するように構成されてもよい。
【００８３】
また、上記の例では、常用ＵＰＳ２１〜２３の各容量は５００ｋＶＡであって、共通予備ＵＰＳ４０は容量が３００ｋＶＡのＵＰＳモジュールを３台有するように構成されている。しかしながら、最大負荷容量は常用ＵＰＳ２１〜２３の各容量である５００ｋＶＡを超えないため、共通予備ＵＰＳ４０は３００ｋＶＡのＵＰＳモジュールを２台有するように構成されてもよい。
【００８４】
（制御構造）
図８は、実施形態１に従う共通予備ＵＰＳシステム４００が共通予備ＵＰＳ４０から出力される予備電力の大きさを変更する処理を表すフローチャートである。図８に示される各処理は、制御装置５５０によって実現される。
【００８５】
ステップＳ８１０にて、制御装置５５０は、各電流検出装置４１０，４２０，４３０からそれぞれ入力される出力電流値（状態情報）を取得する。
【００８６】
ステップＳ８２０にて、制御装置５５０は、取得した各出力電流値に基づいて、共通予備ＵＰＳ４０に含まれるＵＰＳモジュールの運転台数を切り替える必要があるか否かを判断する。より具体的には制御装置５５０は、取得した各出力電流値に基づいて、ＵＰＳモジュールの運転台数を決定する。制御装置５５０は、決定した台数と、現在運転しているＵＰＳモジュールの台数とが異なる場合、ＵＰＳモジュールの運転台数を切り替える必要があると判断する。
【００８７】
制御装置５５０は、ＵＰＳモジュールの運転台数を切り替える必要があると判断した場合（ステップＳ８２０でＹＥＳ）、ステップＳ８３０の処理を実行する。そうでない場合（ステップＳ８２０でＮＯ）、制御装置５５０は、ステップＳ８１０の処理を再び実行する。
【００８８】
ステップＳ８３０にて、制御装置５５０は、ステップＳ８２０で決定されたＵＰＳモジュールの運転台数に基づいて、各ＵＰＳモジュール５１０，５２０，５３０に含まれるスイッチ５１４，５１５（切替機構）に制御信号を出力する。これにより、決定された台数のＵＰＳモジュールが運転状態となる。
【００８９】
一例として、制御装置５５０は、ＵＰＳモジュール５２０を休止状態から運転状態に切り替える場合に、ＵＰＳモジュール５２０に含まれるスイッチ５１４，５１５およびスイッチ５１６をＯＮにする。
【００９０】
上記によれば、実施形態１に従う共通予備ＵＰＳシステム４００は、関連技術に従う共通予備ＵＰＳシステム１００に比べて、インターロック回路ＩＬ１〜ＩＬ３を有さないため、負荷への給電信頼性を向上し得る。
【００９１】
また、実施形態１に従う共通予備ＵＰＳシステム４００は、複数のＵＰＳモジュールを含む共通予備ＵＰＳ４０を有する。これにより、共通予備ＵＰＳシステム４００は、常用ＵＰＳ２１〜２３の状態を表す状態情報（出力電流値）に応じて、必要な予備電力を生成できるようにＵＰＳモジュールの運転台数を決定する。そのため、共通予備ＵＰＳシステム４００は、共通予備ＵＰＳ４０の消費電力を従来に比べて削減し得る。
【００９２】
また、一般的に、共通予備ＵＰＳシステムに含まれる常用ＵＰＳは、容量に対して負荷容量が６割程度になるように設計されている。そこで、実施形態１に従う共通予備ＵＰＳシステム４００は、各ＵＰＳモジュール５１０，５２０，５３０の容量（３００ｋＶＡ）を、常用ＵＰＳ２１〜２３の各容量（５００ｋＶＡ）の６割に設計することで、共通予備ＵＰＳ４０のコストダウンおよび消費電力の削減を実現し得る。
【００９３】
なお、他の実施形態において、各ＵＰＳモジュールの容量は、常用ＵＰＳの容量と同じ容量に設計されてもよい。
【００９４】
［実施形態２］
実施形態１に従う共通予備ＵＰＳシステム４００は、電流検出装置４１０，４２０，４３０によって常用ＵＰＳ２１〜２３の状態情報を取得するように構成されている。実施形態２に従う共通予備ＵＰＳシステム９００は、常用ＵＰＳ２１〜２３の内部信号を状態情報として取得するように構成されている。
【００９５】
図９は、実施形態２に従う共通予備ＵＰＳシステム９００の構成の一例を表す図である。実施形態２に従う共通予備ＵＰＳシステム９００は、電流検出装置４１０，４２０，４３０を有さない点、信号線９１０，９２０，９３０を有する点において、実施形態１に従う共通予備ＵＰＳシステム４００と相違する。共通予備ＵＰＳシステム９００は、その他の構成は、共通予備ＵＰＳシステム４００と同じであるため、その部分についての説明は繰り返さない。
【００９６】
信号線９１０は、共通予備ＵＰＳ４０の制御装置５５０と、常用ＵＰＳ２１の制御回路２３０との間で情報を送受信する。信号線９２０は、制御装置５５０と、常用ＵＰＳ２２の制御回路２３０との間で情報を送受信する。信号線９３０は、制御装置５５０と、常用ＵＰＳ２３の制御回路２３０との間で情報を送受信する。
【００９７】
（出力電流値）
ある局面において、常用ＵＰＳ２１〜２３に含まれる各制御回路２３０は、対応する負荷３１〜３３に出力する電流の大きさを表す制御信号を、信号線９１０〜９３０を介して制御装置５５０にそれぞれ出力する。この制御信号は、各常用ＵＰＳ２１〜２３の状態を表す状態情報とも言える。
【００９８】
対応する負荷に出力する電流の大きさを表す制御信号は、例えば、制御回路２３０がコンバータ２１１およびインバータ２１２を制御するために生成するＰＷＭ信号を含み得る。他の局面において、制御信号は、対応する負荷に出力する電流の大きさそのものを表す信号であり得る。一例として、各常用ＵＰＳ２１〜２３は、対応する負荷３１〜３３から入力される情報に基づいて、制御信号を生成する。
【００９９】
制御装置５５０は、各制御回路２３０から入力された制御信号に基づいて、上述の実施形態１の処理と同様の処理を実行し得る。
【０１００】
（バイパス給電を行なっている常用ＵＰＳの台数）
他の局面において、常用ＵＰＳ２１〜２３に含まれる各制御回路２３０は、対応する常用ＵＰＳが負荷に対してインバータ給電を行なっているかバイパス給電を行なっているかを表す動作信号を制御装置５５０に出力する。インバータ給電は、インバータ２１２によって変換された交流電力を負荷に供給することを言う。バイパス給電は、端子Ｔ４に入力された交流電力を負荷に対して供給することを言う。
【０１０１】
より具体的には、各制御回路２３０は、バイパス盤２４０において、スイッチ２４１がＯＮにされているかＯＦＦにされているか、換言すれば、対応する負荷への出力として、インバータ２１２の出力およびバイパス回路（端子Ｔ４と端子Ｔ６とを接続する回路）の出力のいずれの出力が選択されているか、を表す動作信号を制御装置５５０に出力する。この動作信号は、各常用ＵＰＳ２１〜２３の状態を表す状態情報とも言える。
【０１０２】
制御装置５５０は、各制御回路２３０から入力された動作信号に基づいて、バイパス給電を行なっている常用ＵＰＳの台数、つまり、故障している常用ＵＰＳの台数を特定する。制御装置５５０は、バイパス給電を行なっている常用ＵＰＳの台数に基づいて、ＵＰＳモジュールの運転台数を決定する。
【０１０３】
より具体的には、制御装置５５０は、ＵＰＳモジュールの運転台数を、バイパス給電を行なっている常用ＵＰＳの台数に１を加算した台数に決定する。一例として、バイパス給電を行なっている常用ＵＰＳの台数が１である場合、制御装置５５０は、２台のＵＰＳモジュールを運転させる。
【０１０４】
（制御構造）
図１０は、実施形態２に従う共通予備ＵＰＳシステム９００が共通予備ＵＰＳ４０から出力される予備電力の大きさを変更する処理を表すフローチャートである。図１０に示される各処理は、制御装置５５０によって実現される。
【０１０５】
ステップＳ１０１０にて、制御装置５５０は、信号線９１０〜９３０を介して常用ＵＰＳ２１〜２３から、常用ＵＰＳの状態を表す状態情報（例えば、制御信号，動作信号）をそれぞれ取得する。
【０１０６】
ステップＳ１０２０にて、制御装置５５０は、取得した状態情報に基づいて、共通予備ＵＰＳ４０に含まれるＵＰＳモジュールの運転台数を切り替える必要があるか否かを判断する。より具体的には制御装置５５０は、取得した状態情報に基づいて、ＵＰＳモジュールの運転台数を決定する。制御装置５５０は、決定した台数と、現在運転しているＵＰＳモジュールの台数とが異なる場合、ＵＰＳモジュールの運転台数を切り替える必要があると判断する。
【０１０７】
制御装置５５０は、ＵＰＳモジュールの運転台数を切り替える必要があると判断した場合（ステップＳ１０２０でＹＥＳ）、ステップＳ１０３０の処理を実行する。そうでない場合（ステップＳ１０２０でＮＯ）、制御装置５５０は、ステップＳ１０１０の処理を再び実行する。
【０１０８】
ステップＳ１０３０にて、制御装置５５０は、ステップＳ１０２０で決定されたＵＰＳモジュールの運転台数に基づいて、各ＵＰＳモジュール５１０，５２０，５３０に含まれるスイッチ５１４，５１５（切替機構）に制御信号を出力する。これにより、決定された台数のＵＰＳモジュールが運転状態となる。
【０１０９】
上記の説明において、共通予備ＵＰＳシステムは、３台の常用ＵＰＳと、３台のＵＰＳモジュールを有する共通予備ＵＰＳとを有するように構成されていたが、共通予備ＵＰＳシステムの構成はこれに限られない。共通予備ＵＰＳシステムは、１台以上の常用ＵＰＳと、複数のＵＰＳモジュールを含む共通予備ＵＰＳとを備えていればよい。その際、必ずしも常用ＵＰＳの台数と、ＵＰＳモジュールの台数が同じでなくともよい。
【０１１０】
上記説明した各種処理は、１つの制御装置５５０によって実現されるものとしてあるが、これに限られない。これらの各種処理は、少なくとも１つのプロセッサのような半導体集積回路、少なくとも１つの特定用途向け集積回路ＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）、少なくとも１つのＤＳＰ（Digital Signal Processor）、少なくとも１つのＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）、および／またはその他の演算機能を有する回路によって実装され得る。
【０１１１】
これらの回路は、有形の読取可能な少なくとも１つの媒体から、１以上の命令を読み出すことにより上記の各種処理を実行しうる。
【０１１２】
このような媒体は、磁気媒体（たとえば、ハードディスク）、光学媒体（例えば、コンパクトディスク（ＣＤ）、ＤＶＤ）、揮発性メモリ、不揮発性メモリの任意のタイプのメモリなどの形態をとるが、これらの形態に限定されるものではない。
【０１１３】
揮発性メモリはＤＲＡＭ（Dynamic  Random  Access  Memory）およびＳＲＡＭ（Static  Random  Access  Memory）を含み得る。不揮発性メモリは、ＲＯＭ、ＮＶＲＡＭを含み得る。
【０１１４】
［構成］
以上に開示された技術的特徴は、以下のように要約され得る。
【０１１５】
（構成１）  ある実施形態に従う無停電電源システムは、交流電源２から電力を供給され負荷３１〜３３に交流電力を供給する複数の常用ＵＰＳ２１〜２３と、複数の常用ＵＰＳ２１〜２３の各々と直列に接続され、複数の常用ＵＰＳ２１〜２３の状態を表す状態情報に基づいて複数の常用ＵＰＳ２１〜２３に供給する予備電力を切り替え可能に構成される共通予備ＵＰＳ４０とを備える。
【０１１６】
（構成２）  共通予備ＵＰＳ４０は、予備電力の大きさを切り替えるための切替機構と、各常用ＵＰＳ２１〜２３の状態情報の入力を受け付け、当該状態情報に基づいて切替機構を制御するための制御装置５５０とを含む。
【０１１７】
（構成３）  共通予備ＵＰＳ４０は、交流電源２から電力の入力を受け付ける複数のＵＰＳモジュール５１０，５２０，５３０を含む。切替機構は、各ＵＰＳモジュール５１０，５２０，５３０に含まれるスイッチ５１４，５１５であって、複数のＵＰＳモジュール５１０，５２０，５３０の各々の運転状態と休止状態とを切り替え可能に構成される。制御装置５５０は、状態情報に基づいて、複数のＵＰＳモジュール５１０，５２０，５３０のうち、運転状態のＵＰＳモジュールの台数を切り替えるための制御信号を切替機構に出力するように構成される。
【０１１８】
（構成４）  共通予備ＵＰＳシステムは、複数の電流検出装置４１０，４２０，４３０をさらに備える。各電流検出装置４１０，４２０，４３０は、対応する常用ＵＰＳ２１〜２３の出力電流をそれぞれ検出し、検出結果を状態情報として制御装置５５０に出力するように構成される。
【０１１９】
（構成５）  常用ＵＰＳ２１〜２３に含まれる各制御回路２３０は、対応する負荷に出力する電流の大きさを表す情報を状態情報として制御装置５５０に出力するように構成される。
【０１２０】
（構成６）  各常用ＵＰＳ２１〜２３は、交流電源２の入力を受け付けて直流電力に変換するためのコンバータ２１１と、直流電力の交流電力に変換して、交流電力を対応する負荷に出力するためのインバータ２１２と、予備電力の入力を受け付け、コンバータおよびインバータをバイパスするバイパス回路（端子Ｔ４と端子Ｔ６とを接続する回路）と、対応する負荷への出力を、インバータ２１２の出力とバイパス回路の出力との間で切り替えるためのバイパス盤２４０とを含む。状態情報は、各常用ＵＰＳ２１〜２３のバイパス盤２４０において、インバータ２１２の出力およびバイパス回路の出力のいずれの出力が選択されているかを表す情報を含む。
【０１２１】
（構成７）  制御装置５５０は、切替回路においてバイパス回路の出力が選択されている常用ＵＰＳの台数に応じて、複数のＵＰＳモジュール５１０，５２０，５３０のうち、運転状態のＵＰＳモジュールの台数を切り替えるための制御信号を切替機構に出力するように構成される。
【０１２２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１２３】
１  バイパス電源、２  交流電源、２１，２２，２３  常用ＵＰＳ、３１，３２，３３  負荷、１０，４０  共通予備ＵＰＳ、１００，４００，９００  システム、２１１，５１１  コンバータ、２１２，５１２  インバータ、２１３，５１３  チョッパ、２３０  制御回路、２４０，５４０  バイパス盤、２４１，５１４，５１５，５１６，５４１，Ｓ１Ｘ，Ｓ１Ｙ，Ｓ２Ｘ，Ｓ２Ｙ，Ｓ３Ｙ，Ｓ３Ｘ  スイッチ、２４２，５４２  サイリスタ、４１０，４２０，４３０  電流検出装置、５１０，５２０，５３０  ＵＰＳモジュール、５５０  制御装置、９１０，９２０，９３０  信号線。
【図１】
2019088052.tif 000003
【図２】
2019088052.tif 000004
【図３】
2019088052.tif 000005
【図４】
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【図５】
2019088052.tif 000007
【図６】
2019088052.tif 000008
【図７】
2019088052.tif 000009
【図８】
2019088052.tif 000010
【図９】
2019088052.tif 000011
【図１０】
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