(57)【要約】【課題】コンバータ部分及びインバータ部分を構成する用品の長寿命化・発生損失の低減化を図ると共に、負荷への給電に支障なく故障の復旧が可能な無停電電源装置を提供する。【解決手段】複数のコンバータをユニット化し並列接続したコンバータ部分２１と、複数のインバータをユニット化して並列接続したインバータ部分２２とを有し、コンバータ部分の直流出力側にインバータ部分２２の入力側を接続すると共に、蓄電池２５を接続して充・放電可能とし、前記コンバータ部分２１及びインバータ部分２２は、各コンバータユニット及び各インバータユニットを、それぞれ個別に運転停止制御できるように構成した無停電電源装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ交流を直流に順変換する複数のコンバータをユニット化し並列接続したコンバータ部分と、
このコンバータ部分の直流出力側に接続されて充・放電可能な蓄電池と、
それぞれ直流を交流に逆変換する複数のインバータをユニット化して並列接続し、それらの入力側を前記コンバータ部分の直流出力側に接続し、出力側は負荷側に接続したインバータ部分とを備え、
前記コンバータ部分及びインバータ部分は、各コンバータユニット及び各インバータユニットを、それぞれ個別に運転停止制御できるように構成したことを特徴とする無停電電源装置。
【請求項２】
各コンバータユニット及び各インバータユニットは、それらの入力部及び出力部を差し込み接続式とし、ユニット単位で運転を停止させた場合、この停止ユニットを装置本体に対して引き出し可能と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】
コンバータ部分は、その直流出力電流値の計測手段を有すると共に、この直流出力電流値と各コンバータユニットの定格値とから必要運転台数を求め、現状運転台数との比較により、運転台数の増・減制御を行うコンバータ部分の制御手段を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無停電電源装置。
【請求項４】
コンバータ部分の制御手段は、運転中のコンバータユニットが故障停止した場合、停止中の健全なコンバータユニットを起動させて直流出力電流値を満足する機能を有することを特徴とする請求項３に記載の無停電電源装置。
【請求項５】
インバータ部分は、その交流出力電流値の計測手段を有すると共に、この交流出力電流値と各インバータユニットの定格値とからインバータユニット１台分の冗長性をもたせた必要運転台数を求め、現状運転台数との比較により、運転台数の増・減制御を行うインバータ部分制御手段を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無停電電源装置。
【請求項６】
インバータ部分制御手段は、運転中のインバータユニットが故障停止した場合、停止中の健全なコンバータユニットを起動させて交流出力電流値に対しインバータユニット１台分の冗長性をもたせた状態を満足する機能を有することを特徴とする請求項５に記載の無停電電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、商用電源の停電に対しても所定電圧・所定周波数の安定した電源を供給する無停電電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は従来の一般的な無停電電源装置（ＵＰＳ）のシステムの構成図である。このような無停電電源装置は、商用交流電源を直流に順変換するコンバータ部１１、直流に変換された電力を蓄える蓄電池１２、直流を交流に逆変換するインバータ部１３、装置全体の制御・保護を司る制御回路部１４で構成されている。そして商用電源の停電発生時にはコンバータ部１１を停止し、蓄電池１２より直流電力を供給し、インバータ１３で交流電力を負荷に供給を継続する。内部故障時には、制御回路で検出しコンバータ・インバータに停止指令を出力する（例えば、特許文献1参照）。
【特許文献１】特開平９−２５２５８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような構成において、装置に故障が発生すると、コンバータ又はインバータを保護停止するので、負荷への電力供給に支障が生じることとなる。また、コンバータやインバータ内の一部分の用品に原因があった故障であっても、無停電電源装置全体を停止し、交換・復旧処置が必要となる。また、装置定格選定時には全負荷設備の合計容量に見合った定格のコンバータ，インバータが選定される。そのため実際には軽負荷時で運用された場合においても、無停電電源装置全体が運転状態にあり、全ての用品が常に稼動状態あることから、それにより用品の劣化が早くなる問題、用品が消費する電力損失が多くなる問題があった。また、消費する損失は熱となり放出されるため、冷却するための空調機の定格選定にも影響が生じた。
【０００４】
本発明の目的は、コンバータ部及びインバータ部を構成する用品の長寿命化・発生損失の低減化を図ると共に、負荷への給電に支障なく故障の復旧が可能な無停電電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の無停電電源装置は、それぞれ交流を直流に順変換する複数のコンバータをユニット化し並列接続したコンバータ部分と、このコンバータ部分の直流出力側に接続されて充・放電可能な蓄電池と、それぞれ直流を交流に逆変換する複数のインバータをユニット化して並列接続し、それらの入力側を前記コンバータ部分の直流出力側に接続し、出力側は負荷側に接続したインバータ部分とを備え、前記コンバータ部分及びインバータ部分は、各コンバータユニット及び各インバータユニットを、それぞれ個別に運転停止制御できるように構成したことを特徴とする。
【０００６】
本発明では、各コンバータユニット及び各インバータユニットは、それらの入力部及び出力部を差し込み接続式とし、ユニット単位で運転を停止させた場合、この停止ユニットを装置本体に対して引き出し可能としてもよい。
【０００７】
また、本発明では、コンバータ部分は、その直流出力電流値の計測手段を有すると共に、この直流出力電流値と各コンバータユニットの定格値とから必要運転台数を求め、現状運転台数との比較により、運転台数の増・減制御を行うコンバータ部分の制御手段を有する。
【０００８】
また、本発明では、コンバータ部分の制御手段は、運転中のコンバータユニットが故障停止した場合、停止中の健全なコンバータユニットを起動させて直流出力電流値を満足する機能を有する。
【０００９】
また、本発明では、インバータ部分は、その交流出力電流値の計測手段を有すると共に、この交流出力電流値と各インバータユニットの定格値とからインバータユニット１台分の冗長性をもたせた必要運転台数を求め、現状運転台数との比較により、運転台数の増・減制御を行うインバータ部分制御手段を有する。
【００１０】
さらに、本発明では、インバータ部分制御手段は、運転中のインバータユニットが故障停止した場合、停止中の健全なコンバータユニットを起動させて交流出力電流値に対しインバータユニット１台分の冗長性をもたせた状態を満足する機能を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、無停電電源装置のコンバータ部分及びインバータ部分を、それぞれ複数台のユニット構成に分割し、負荷電流に適した台数のユニットを運転・停止制御を行うと共に、ユニット個別の運転・停止・取り外しを可能としたので、用品の長寿命化・発生損失の低減化が可能であり、負荷への給電に支障なく故障の復旧が可能で、無停電電源装置としての信頼性を一層向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明による無停電電源装置の一実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１３】
図1はこの実施の形態における無停電電源装置の機器構成を示す図である。この無停電電源装置は、コンバータ部分２１、蓄電池２５、インバータ部分２２によって主回路が構成され、負荷２８に安定した電源を供給する。コンバータ部分２１は、それぞれ交流を直流に順変換するユニット化した複数のコンバータCONV-1，CONV-2，・・・CONV-ｎを並列接続したものである。蓄電池２５は、このコンバータ部分２１の直流出力側に接続されて充・放電可能に構成されている。インバータ部分２２は、それぞれ直流を交流に逆変換するユニット化した複数のインバータINV-1，INV-２，・・・INV-ｎを並列接続し、それらの入力側を前記コンバータ部分２１の直流出力側に接続し、出力側は負荷２８側に接続している。
【００１４】
ここで、コンバータ部分２１及びインバータ部分２２は、各コンバータユニットCONV-1，CONV-2，・・・CONV-ｎ及び各インバータユニットINV-1，INV-２，・・・INV-ｎを、それぞれ個別に運転停止制御できるように構成している。また、各コンバータユニットCONV-1，CONV-2，・・・CONV-ｎ及び各インバータユニットINV-1，INV-２，・・・INV-ｎは、それらの入力部及び出力部をコネクタ部２６により差し込み接続式とし、ユニット単位で運転を停止させた場合、この停止ユニットを装置本体から引き出し可能としている。
【００１５】
コンバータ部分２１は、その直流出力電流値の計測手段２３と、コンバータユニットCONV-1，CONV-2，・・・CONV-ｎの運転台数の増・減制御を行うコンバータ部分制御手段２１Ｃを有する。この制御手段２１Ｃは、コンバータ部分２１の直流出力電流値と各コンバータユニットCONV-1，CONV-2，・・・CONV-ｎの定格値とから、直流出力電流値を満足するコンバータユニットの必要運転台数を求め、現状運転台数との比較により運転台数の増・減制御を行う。また、このコンバータ部分制御手段２１Ｃは、運転中のコンバータユニットのいずれかが故障停止した場合、停止中の健全なコンバータユニットを起動させて直流出力電流値を満足させる機能も有する。
【００１６】
インバータ部分２２は、その交流出力電流値の計測手段２４と、インバータユニットINV-1，INV-２，・・・INV-ｎの運転台数の増・減制御を行うインバータ部分の制御手段２２Ｃとを有する。この制御手段２２Ｃは、インバータ部分２２からの交流出力電流値と各インバータユニットINV-1，INV-２，・・・INV-ｎの定格値とから、インバータユニット１台分の冗長性をもたせた必要運転台数を求め、現状運転台数との比較により運転台数の増・減制御を行う。また、このインバータ部分制御手段２２Ｃは、運転中のインバータユニットのいずれかが故障停止した場合、停止中の健全なコンバータユニットを起動させて交流出力電流値に対しインバータユニット１台分の冗長性をもたせた状態を満足させる機能をも有する。
【００１７】
このように、コンバータ部分２１とインバータ部分２２は、１台の無停電電源装置内において複数台のユニットを実装しており、これらユニット同士を並列運転することにより、負荷２８に必要な電力を供給する。すなわち、ユニットの構成台数を変えることにより、必要な容量に構成を変えることが可能である。コンバータ部分２１とインバータ部分２２は個々に制御手段２１Ｃ，２２Ｃを持ち、後述するようにユニット単体で運転・停止が可能である。すなわち、実際の負荷容量の条件、ユニット故障の情報によって、ユニットの運転・停止に選択性を持たせることが可能となる。
【００１８】
さらに、コンバータ部分２１とインバータ部分２２の各ユニットは、コネクタ部２６により、主回路とプラグイン接続され、負荷への送電を停止することなくユニット個別に停止して装置本体から引き出すことが可能である。すなわち、ユニットを交換する際には、負荷への送電を停止することなく作業が可能となる。
【００１９】
図２は、コンバータ部分２１の制御手段２１Ｃにおける運転台数制御フローを示している。図２において、先ず、図１の直流出力電流計測部２３により測定された電流値（ＤＡ）を取り込む（ステップ３１）。次に、この直流出力電流値（ＤＡ）をコンバータユニットCONV-1，CONV-2，・・・CONV-ｎの各ユニット定格電流値で除算することにより、直流出力電流値（ＤＡ）を満足するために必要な運転台数を算出する（ステップ３２）。
【００２０】
このようにして求めた必要運転台数を現状運転している台数と比較する（ステップ３３）。すなわち、現状運転台数から必要運転台数を減算する。その結果、マイナスであれば現状運転台数が不足しているので、コンバータユニット１台の運転追加を行う（ステップ３４）。これに対し、プラスであれば現状運転台数が過剰であるので、コンバータユニット１台を停止させる（ステップ３５）。
【００２１】
このように、測定された直流出力電流値（ＤＡ）から、必要な運転台数を求め、これを現状運転している台数と常に比較する事により、負荷に必要な台数のユニットを運転しておくことが可能となる。このため、軽負荷時などに対して過剰な運転台数にならず、コンバータユニットの劣化、消費電力損失を低減することが可能となる。
【００２２】
また、運転中のコンバータユニットが故障停止した場合においても、必要な運転台数に対して、残りの運転している台数が不足と判断できるため、他の停止している健全なユニットを起動・運転して、負荷に必要な台数を確保しておくことが可能となる。なお、ユニット故障が発生してから他のユニットが運転するまでの直流電流不足分は、蓄電池２５により補償する。したがって、ユニット故障発生時においても常に必要な直流電流分のユニットを確保する制御が可能となる。
【００２３】
図３は、インバータ部分２２の制御手段２２Ｃにおける運転台数制御フローを示している。図３において、先ず、図１の交流出力電流計測部２４により測定された電流値（ＡＡ）を取り込む（ステップ４１）。次に、この交流出力電流値（ＡＡ）をインバータユニットINV-1，INV-２，・・・INV-ｎの各ユニット定格電流値で除算し、これに冗長台数分１を加算することにより、交流出力電流値（ＡＡ）を満足し、かつ冗長運転台数を見た必要な運転台数を算出する（ステップ４２）。
【００２４】
このようにして求めた必要運転台数を現状運転している台数と比較する（ステップ４３）。すなわち、現状運転台数から必要運転台数を減算する。その結果、マイナスであれば現状運転台数が不足しているので、インバータユニット１台の運転追加を行う（ステップ４４）。これに対し、プラスであれば現状運転台数が過剰であるので、インバータユニット１台を停止させる（ステップ４５）。
【００２５】
このように、測定された交流出力電流値（ＡＡ）から、冗長台数１台を加えた必要運転台数を求め、これを現状運転している台数と常に比較することにより、負荷に冗長性を持たせた台数のユニットを運転しておくことが可能となる。したがって、軽負荷時などに対して過剰な運転台数にならず、インバータユニットの劣化、消費電力損失を低減することが可能であり、かつ、負荷容量に対して常に１台分の冗長機を確保することが可能となる。
【００２６】
また、運転中のインバータユニットが故障停止した場合においても、必要な運転台数に対して、残りの運転している台数が不足と判断できるため、他の停止している健全なユニットを起動・運転して、負荷に冗長性のある必要台数を確保しておくことが可能となる。すなわち、ユニット故障発生時においても常に必要な交流電流分に加え１台分の冗長性を確保することが可能となる。
【００２７】
このように、無停電電源装置でコンバータ部分２１とインバータ部分２２を複数のユニットに分割したため、負荷設備２８に必要な容量に構成を変えることが可能である。また、一部分の故障に対して停止箇所をユニット個別に切り分けられ、故障ユニットの交換の際にも装置全体を停止することなく、負荷への電力供給に支障を生じない。出力直流電流に応じて、運転するユニットの台数を必要最低限にでき、ユニット故障時にも常に必要な運転台数に制御することができる。これにより、稼動状態にある用品を削減できるため、用品の長寿命化，消費電力損失の低減化を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による無停電電源装置の一実施の形態を示す構成図である。
【図２】同上一実施の形態におけるコンバータ部分制御手段の動作を説明するフローチャートである。
【図３】同上一実施の形態におけるインバータ部分制御手段の動作を説明するフローチャートである。
【図４】従来例を説明する構成図である。
【符号の説明】
【００２９】
２１    コンバータ部分
２２    インバータ部分
２１Ｃ    コンバータ部分制御手段
２２Ｃ    インバータ部分制御手段
２３    直流出力電流計測手段
２４    交流出力電流計測手段
２５    蓄電池
２６    差込接続部
２８    負荷
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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