(57)【要約】【課題】商用瞬時切換方式の無停電電源装置の動作信頼性を向上させる該電源装置の制御方法を提供する。【解決手段】無停電電源装置３を整流回路１１，蓄電池１２，インバータ回路１３，出力ブレーカ１４，直送回路１５，電流検出器１６および１７，制御回路３０で構成し、負荷５への電流が所定の過電流値を越えたことを制御回路３０で検知して、交流スイッチ１５ａをオン状態にして負荷５への電流を直送回路１５からとすると共に、インバータ回路１３の出力電流を零に抑制して、インバータ回路１３が前記過電流で損傷するのを防止し、この過電流の状態が短時間のときには、直送ブレーカ１５ｂを閉路することなく、インバータ回路１３からの給電に切り換える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用無瞬断切換機能を有する無停電電源装置において、
前記無停電電源装置から負荷への電流が予め定めた過電流値以上であると判定されたときには、サイリスタを逆並列接続してなる交流スイッチとこの交流スイッチの両端に並列接続された直送ブレーカとからなる直送回路の前記交流スイッチをオン状態にするとともに、該無停電電源装置のインバータ回路の出力電流を零に抑制し、
前記過電流値を越えた状態が所定の継続時限以内に消滅したときには、前記オン状態の交流スイッチをオフ状態に切り換えて、このときの前記負荷への電流は前記インバータ回路から供給し、
また、前記過電流値以上の状態が前記継続時限を越えたときには、前記インバータ回路の出力に備える出力ブレーカを開路状態にするとともに、前記直送ブレーカを閉路状態にすることを特徴とする無停電電源装置の制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の無停電電源装置の制御方法において、
前記無停電電源装置から負荷への電流が前記過電流値未満の状態で、
前記インバータ回路の出力電流が予め定めた上限値以上であると判定されたときには、前記交流スイッチをオン状態にするとともに、前記出力ブレーカを開路状態にし、前記直送ブレーカを閉路状態にすることを特徴とする無停電電源装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は商用無瞬断切換機能を有する無停電電源装置の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
商用電源とこの商用電源に無瞬断切換機能を有する無停電電源装置において、該無停電電源装置のインバータ回路と前記商用電源との負荷移行を滑らかに行う無停電電源装置の制御方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図５は、上記特許文献を含むこの種の無停電電源装置の従来例を示す回路構成図であり、１は商用電源、２は商用無瞬断切換機能を有する無停電電源装置、５は無停電電源装置２から給電される負荷を示す。
【０００４】
この無停電電源装置２には商用電源１の交流電圧を入力とし、出力する直流電圧または直流電流が制御可能な整流回路１１と、整流回路１１により充電される蓄電池１２と、整流回路１１が出力する直流電圧を所望の周波数，位相，振幅の交流電圧に変換するインバータ回路１３と、インバータ回路１３の出力と後段との間を閉路または開路状態にする出力ブレーカ１４と、サイリスタを逆並列接続してなる交流スイッチ１５ａとこの交流スイッチ１５ａの両端に並列接続された直送ブレーカ１５ｂとからなる直送回路１５と、インバータ回路１３の出力電流を検出する電流検出器１６と、負荷５への電流を検出する電流検出器１７と、整流回路１１，インバータ回路１３，出力ブレーカ１４，直送回路１５などそれぞれを周知の技術を用いて所望の状態に制御する制御回路２０とを備えている。
【０００５】
図５に示した従来の無停電電源装置２において、負荷５への電流が無停電電源装置２の定格出力電流値に基づいて設定された過電流値を越えたときの動作について、図６に示す動作波形図を参照しつつ、以下に説明する。
【０００６】
すなわち図６において、無停電電源装置２が通常の動作状態では交流スイッチ１５ａがオフ状態にあり、直送ブレーカ１５ｂが開路状態、出力ブレーカ１４が閉路状態になっていることから、電流検出器１７で検出された負荷電流と電流検出器１６で検出されたインバータ電流とはほぼ等しい値になっている。この状態から何らかの要因で負荷５が過負荷状態になると、前記負荷電流が前記過電流値を越えた状態となり、この越えた状態が電流検出器１７を介して制御回路２０により検知されると、この制御回路２０によりオフ状態の交流スイッチ１５ａをオン状態に切り換えるとともに、開路状態の直送ブレーカ１５ｂに閉路指令、閉路状態の出力ブレーカ１４に開路指令が発せられることで、前記インバータ電流は速やかに零となり、過電流値を越えた状態の前記負荷電流が直送回路１５を介した商用電源１から供給されることでインバータ回路１３が前記過電流で損傷するのが防止される。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−４５４４号公報（第４頁−５頁、第１図）
【０００８】
【発明は解決しようとする課題】
しかしながら図６の動作波形図に示すように、従来の無停電電源装置２では、上述の如く、前記過電流値を越えた状態が制御回路２０により検知されると、この制御回路２０により、シーケンシャルに、オフ状態の交流スイッチ１５ａをオン状態に切り換えるとともに、開路状態の直送ブレーカ１５ｂに閉路指令、閉路状態の出力ブレーカ１４に開路指令が発せられ、その結果、前記過電流値を越えた状態が短時間に消滅しても、出力ブレーカ１４や直送ブレーカ１５ｂの形式，容量によっては５〜７秒程度の期間の間、負荷５の電流が商用電源１から供給される状態を継続し、万一この間に商用電源１に瞬時停電が発生すると、負荷５への給電も瞬停するという問題点があった。
【０００９】
また、前記過電流値を越えた状態が解消し、直送回路１５を介した負荷５への給電がインバータ回路１３からの給電に戻る過程で、再度、前述の過電流値を越えた状態になると、出力ブレーカ１４の応答動作の遅れに起因して、インバータ回路１４の過電流保護が出来ない恐れがあるという問題点もあった。
【００１０】
この発明の目的は、上記問題点を解決する無停電電源装置の制御方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この第１の発明は、商用無瞬断切換機能を有する無停電電源装置において、
前記無停電電源装置から負荷への電流が予め定めた過電流値以上であると判定されたときには、サイリスタを逆並列接続してなる交流スイッチとこの交流スイッチの両端に並列接続された直送ブレーカとからなる直送回路の前記交流スイッチをオン状態にするとともに、該無停電電源装置のインバータ回路の出力電流を零に抑制し、前記過電流値を越えた状態が所定の継続時限以内に消滅したときには、前記オン状態の交流スイッチをオフ状態に切り換えて、このときの前記負荷への電流は前記インバータ回路から供給し、また、前記過電流値以上の状態が前記継続時限を越えたときには、前記インバータ回路の出力に備える出力ブレーカを開路状態にするとともに、前記直送ブレーカを閉路状態にする制御方法を行うことを特徴とする。
【００１２】
また第２の発明は、前記第１の発明の無停電電源装置の制御方法において、
前記無停電電源装置から負荷への電流が前記過電流値未満の状態で、前記インバータ回路の出力電流が予め定めた上限値以上であると判定されたときには、前記交流スイッチをオン状態にするとともに、前記出力ブレーカを開路状態にし、前記直送ブレーカを閉路状態にすることを特徴とする。
【００１３】
この発明は前記無停電電源装置の負荷として、その入力側に変圧器を有する機器の場合，コンデンサ入力形の整流回路の場合などに、これらの負荷への突入電流に起因して前記過電流値以上になることが多く、また、このときの前記過電流の継続期間が０．１秒程度であることに着目してなされたものであり、このような場合には、速やかに負荷への電流を交流スイッチ側に移行させるとともに、この交流スイッチのみをオン状態にすることにより、出力ブレーカ，直送ブレーカなどの応答動作遅れなどの問題を解消するようにしている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の実施例を示す無停電電源装置の回路構成図であり、図５に示した従来例回路と同一機能を有するものには同一符号を付して、ここではその説明を省略する。
【００１５】
すなわち、図１に示した無停電電源装置３では、従来の無停電電源装置２の制御回路２０に代えて、制御回路３０を備えている。
【００１６】
図２は、この制御回路３０の部分詳細回路構成図を示し、この図において、３１は商用電源１の電圧波形から、例えば零クロス点通過のタイミングを検出する位相検出器、３２は基準正弦波発生器であり、前記零クロス点通過のタイミングと位相同期した基準正弦波を出力し、３３はインバータ回路１３の出力電流としての電流検出器１６の検出値と、負荷５への負荷電流としての電流検出器１７の検出値とを入力して、それぞれの値が予め定めた過電流か否かを判定する過電流判定器、３４は通常はゲイン＝１．０を出力し、電流検出器１７の検出値が予め定めた過電流値、例えば無停電電源装置３の定格出力電流値を越えた状態になると、過電流判定器３３がこの状態を検知し、この過電流判定器３３からの指令により、ゲイン＝０を出力するゲイン調整器、３５はゲイン調整器３４の出力、すなわち、通常は電流検出器１７の出力と電流検出器１６の出力との偏差を求める加算演算器、３６は前記偏差の比例−積分などの調節演算を行う電流調節器、３７は前記基準正弦波と調節演算値とに基づき、周知の技術により、インバータ回路１３が出力する所望の周波数，位相，振幅の交流電圧を生成するために、インバータ回路１３を構成するそれぞれの可制御半導体素子への、例えば、ＰＷＭ制御されたゲート駆動信号を生成し出力するインバータ制御回路である。
【００１７】
図１，図２に示したこの発明の無停電電源装置３において、負荷５への電流が無停電電源装置３の定格出力電流値に基づいて設定された過電流値を越えたときの動作について、図３，図４に示す動作波形図を参照しつつ、以下に説明する。
【００１８】
すなわち図３，図４において、無停電電源装置３が通常の動作状態では交流スイッチ１５ａがオフ状態にあり、直送ブレーカ１５ｂが開路状態、出力ブレーカ１４が閉路状態になっていることから、ゲイン＝１．０となっているゲイン調整器３４を介した電流検出器１７の検出値である負荷電流と、電流検出器１６の検出値であるインバータ電流との偏差を加算演算器３５で求め、この偏差を零にする、すなわち、前記インバータ電流と負荷電流とをほぼ等しくする調節演算値を電流調節器３６により導出し、例えば、この導出された調節演算値と基準正弦波発生器３２の出力である基準正弦波との乗算値に基づくＰＷＭ演算をインバータ制御回路３７で行い、このＰＷＭ演算結果のゲート信号によりインバータ回路１３を構成するそれぞれの可制御半導体素子をオン，オフさせることにより、商用電源１の電圧と位相が同期し、その振幅が調整された交流電圧がインバータ回路１３から出力され、その結果、電流検出器１７で検出された負荷電流と電流検出器１６で検出されたインバータ電流とはほぼ等しい値になっている。
【００１９】
上述の通常の状態から、図３に示すように、この無停電電源装置３の負荷５として、その入力側に変圧器を有する機器の場合，コンデンサ入力形の整流回路の場合などに、これらの負荷５への突入電流に起因して負荷５への電流が前記過電流値以上になると、この越えた状態が、例えば、５ミリ秒以上継続すると、電流検出器１７を介して過電流判定器３３がこの状態を検知し、この過電流判定器３３によりオフ状態の交流スイッチ１５ａをオン状態に切り換えるとともに、過電流判定器３３からの指令により、ゲイン調整器開３４が瞬時にゲイン＝０に移行することから、電流調節器３６の調節動作により前記インバータ電流は速やかに零となり、前記過電流値を越えた状態の前記負荷電流が交流スイッチ１５ａを介した商用電源１から供給されることで、インバータ回路１３が前記過電流で損傷するのが防止される。その後、前記負荷電流が過電流値を越えた状態が、図示の如く、０．５秒程度以下の継続時間で解消されたときには、過電流判定器３３が、例えば、０．１秒程度の確認時限を経てこれを検知し、この過電流判定器３３により、オン状態の交流スイッチ１５ａをオフ状態に切り換えるとともに、過電流判定器３３からの指令により、ゲイン調整器開３４が瞬時にゲイン＝１．０に移行し、その結果、電流調節器３６の調節動作により前記インバータ電流は、速やかにそのときの前記負荷電流まで増大する。
【００２０】
また上述の通常の状態から、図４に示すように、前記負荷電流が過電流値を越えた状態になり、この状態が継続し、その継続期間が０．５秒を越えると、開路状態の直送ブレーカ１５ｂに閉路指令、閉路状態の出力ブレーカ１４に開路指令が発せられ、その結果、図示の如く、過電流状態になってから約１秒後には直送ブレーカ１５ｂが閉路するともに、出力ブレーカ１４が開路することで、前記過電流値を越えた状態の前記負荷電流が、先述の如く、交流スイッチ１５ａを介した商用電源１から速やかに供給され、さらに、直送ブレーカ１５ｂを介することでインバータ回路１３が前記過電流で損傷するのが防止される。なお、直送ブレーカ１５ｂが実際に閉路状態になり、前記負荷電流が直送ブレーカ１５ｂを流れる状態になった時点で、過電流判定器３３では交流スイッチ１５ａへのオン指令を停止するようにしている。
【００２１】
さらに、上述の通常の状態から、負荷５への電流が前記過電流値未満の状態で、例えば、何らかの要因によりインバータ回路１３内に不具合が発生し、インバータ回路１３の出力電流がインバータ回路１３の定格出力電流値に基づく上限値以上になり、この状態を過電流判定器３３が検知したときには、この過電流判定器３３からの指令により、交流スイッチ１５ａをオン状態にするとともに、出力ブレーカ１４を開路状態にし、直送ブレーカ１５ｂを閉路状態にすることで、負荷５への給電を商用電源１からにして、この給電を継続する。
【００２２】
【発明の効果】
この発明の無停電電源装置の制御方法によれば、先述の突入電流に起因した短時間（０．５秒以下）の過電流のときには、速やかに負荷への電流を交流スイッチ側に移行させ、このとき前記交流スイッチのみをオン状態にすることにより、出力ブレーカ，直送ブレーカなどの応答動作遅れなどによる前記負荷への給電の停止を解消するとともに、前記出力ブレーカ，直送ブレーカの頻繁な開閉動作を防止することができるので、この無停電電源装置の動作信頼性を向上させることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例を示す無停電電源装置の回路構成図
【図２】図１の部分詳細回路構成図
【図３】図１，図２の動作を説明する波形図
【図４】図１，図２の動作を説明する波形図
【図５】従来例を示す無停電電源装置の回路構成図
【図６】図５の動作を説明する波形図
【符号の説明】
１…商用電源、２，３…無停電電源装置、５…負荷、１１…整流回路、１２…蓄電池、１３…インバータ回路、１４…出力ブレーカ、１５…直送回路、１５ａ…交流スイッチ、１５ｂ…直送ブレーカ、１６，１７…電流検出器、２０，３０…制御回路、３１…位相検出器、３２…基準正弦波発生器、３３…過電流判定器、３４…ゲイン調整器、３５…加算演算器、３６…電流調節器、３７…インバータ制御回路。
【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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