(57)【要約】【課題】商用無瞬断切換方式の常用無停電電源装置および待機無停電電源装置とからなる無停電電源システムの動作信頼性を向上させる。【解決手段】無停電電源システム３が通常の状態では、常用無停電電源装置１０のインバータ回路１４から負荷５に給電し、待機無停電電源装置３０の交流スイッチ３６をオン状態とし、インバータ回路３４は蓄電池３３を充電するモードで待機し、このときにインバータ回路１４が過電流になると、インバータ出力ブレーカ１５を開路すると共に、交流スイッチ１６，直送ブレーカ１７をオン状態にすることで、このインバータ回路１４が過電流による損傷を防止しつつ、商用電源１からそれぞれの交流スイッチおよび直送ブレーカからなり過電流耐量のより大きいそれぞれの直送回路を介した給電とする。【選択図】        図１
2004357453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用無瞬断切換方式の常用無停電電源装置および待機無停電電源装置からなり、前記待機無停電電源装置の出力を前記常用無停電電源装置の直送回路入力とした無停電電源電源システムにおいて、
前記無停電システムが通常の動作状態のときには、
前記常用無停電電源装置のインバータ回路より負荷に給電しつつ、前記待機無停電電源装置の直送回路をオン状態にすると共に、該待機無停電電源装置のインバータ回路よりこの無停電電源装置の蓄電池を充電することを特徴とする無停電電源システム。
【請求項２】
請求項１に記載の無停電電源システムにおいて、
前記常用無停電電源装置のインバータ回路に過電流が発生したときには、
該常用無停電電源装置から負荷への給電をこの無停電電源装置のインバータ回路から直送回路に切り換えることを特徴とする無停電電源システム。
【請求項３】
請求項１に記載の無停電電源システムにおいて、
前記無停電電源システムの商用電源に停電が発生したときには、
前記常用無停電電源装置のインバータ回路より負荷に給電しつつ、前記待機無停電電源装置の直送回路をオン状態からオフ状態に切り換えると共に、該待機無停電電源装置のインバータ回路をこの無停電電源装置の出力とすることを特徴とする無停電電源システム。
【請求項４】
請求項１に記載の無停電電源システムにおいて、
前記常用無停電電源装置のインバータ回路に故障が発生したときには、
該常用無停電電源装置から負荷への給電をこの無停電電源装置のインバータ回路から直送回路に切り換え、その後、前記待機無停電電源装置の直送回路をオン状態からオフ状態に切り換えると共に、該待機無停電電源装置のインバータ回路をこの無停電電源装置の出力とすることを特徴とする無停電電源システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、商用無瞬断切換方式の常用無停電電源装置および待機無停電電源装置からなり、前記待機無停電電源装置の出力を前記常用無停電電源装置の直送回路入力とした無停電電源電源システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
商用電源の質が良い場合に、商用無瞬断切換方式の無停電電源装置から負荷に給電することが多く、更に信頼度の高い無停電電源システムを構築するために、予備の無停電電源装置を設けこれを常時無負荷状態で運転待機させる無停電電源システムが知られている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
図６は、上記文献を含むこの種の無停電電源システムの従来例を示す回路構成図であり、この図において、１は商用電源、２は商用無瞬断切換方式の常用無停電電源装置１０（以下、単に常用ＵＰＳ１０とも称する）と商用無瞬断切換方式の待機無停電電源装置２０（以下、単に待機ＵＰＳ２０とも称する）とからなる無停電電源システム、５は無停電電源システム２から給電される負荷を示す。
【０００４】
この常用ＵＰＳ１０にはインバータ入力ブレーカ１１と、出力の直流電圧または直流電流が制御可能な整流回路１２と、蓄電池１３と、所望の振幅，位相の交流電圧が出力できるインバータ回路１４と、インバータ出力ブレーカ１５と、サイリスタを逆並列接続してなる交流スイッチ１６と、直送ブレーカ１７と、この常用ＵＰＳ１０を所望の動作状態に制御する制御回路１８とを備えている。
【０００５】
また、待機ＵＰＳ２０にはインバータ入力ブレーカ２１と、出力の直流電圧または直流電流が制御可能な整流回路２２と、蓄電池２３と、所望の振幅，位相の交流電圧が出力できるインバータ回路２４と、インバータ出力ブレーカ２５と、サイリスタを逆並列接続してなる交流スイッチ２６と、直送ブレーカ２７と、この待常用ＵＰＳ２０を所望の動作状態に制御する制御回路２８とを備えている。
【０００６】
なお、上記常用ＵＰＳ１０と待機ＵＰＳ２０とは、周知の技術を用いて設計され、ほぼ同一仕様，特性になっている。
【０００７】
図７は、この無停電電源システム２の通常の動作状態を説明する回路構成図であり、この図において、破線矢印は電力の流れる方向を示している。
【０００８】
すなわち、常用ＵＰＳ１０の制御回路１８により、この常用ＵＰＳ１０ではインバータ入力ブレーカ１１とインバータ出力ブレーカ１５とが閉路状態にあり、交流スイッチ１６がオフ状態、直送ブレーカ１７が開路状態にあり、商用電源１の電圧が整流回路１２により所望の直流電圧に変換され、この直流電圧により蓄電池１３を充電しつつ、インバータ回路１６が後述の待機ＵＰＳ２０の出力に同期した位相の交流電圧を発生し、この交流電圧を負荷５に供給している。
【０００９】
このとき、待機ＵＰＳ２０の制御回路２８により、この待機ＵＰＳ２０ではインバータ入力ブレーカ２１とインバータ出力ブレーカ２５とが閉路状態にあり、交流スイッチ２６がオフ状態、直送ブレーカ２７が開路状態にあり、商用電源１の電圧が整流回路２２により所望の直流電圧に変換され、この直流電圧により蓄電池２３を充電しつつ、インバータ回路２６が商用電源１の電圧に同期した位相の交流電圧を発生し、この交流電圧を出力している。
【００１０】
【非特許文献１】
星  敏彦、他、ユーザーガイドシリーズ「無停電電源装置（ＵＰＳ）」導入実戦ガイド、第１版、株式会社電気書院、１９８９年２月２５日、ｐ．６０−６１
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
図８は、図７に基づき説明した無停電電源システム２の通常の動作状態から、常用ＵＰＳ１０のインバータ回路１４に過電流が発生したときの動作を説明する回路構成図であり、この図において、破線矢印は電力の流れる方向を示している。
【００１２】
すなわち、常用ＵＰＳ１０のインバータ回路１４の出力電流が予め設定された過電流値を越えた状態になると、制御回路１８により、先ず、交流スイッチ１６をオフ状態からオン状態にすると共に、閉路していたインバータ出力ブレーカ１５を開路し、開路していた直送ブレーカ１７を閉路することで、負荷５への電流は交流スイッチ１６，直送ブレーカ１７からなり、インバータ回路１４に比して過電流耐量が大きく設定された直送回路より供給され、インバータ回路１４の過電流による損傷などを防止する。その結果、負荷５への給電は待機ＵＰＳ２０のインバータ回路２４からとなる。なお、この状態では制御回路１８により、整流回路１２を介した蓄電池１３への充電は継続している。
【００１３】
上述の常用ＵＰＳ１０のインバータ回路１４に過電流が発生する要因として、負荷５が過負荷のときには、待機ＵＰＳ２０のインバータ回路２４も過電流となり、その結果、図９に示すように、制御回路２８により、先ず、交流スイッチ２６をオフ状態からオン状態にすると共に、閉路していたインバータ出力ブレーカ２５を開路し、開路していた直送ブレーカ２７を閉路することで、負荷５への電流は交流スイッチ２６，直送ブレーカ２７からなり、インバータ回路２４に比して過電流耐量が大きく設定された直送回路より供給され、インバータ回路２４の過電流による損傷などを防止する。その結果、負荷５への給電は、常用ＵＰＳ１０の前記直送回路と待機ＵＰＳ２０の前記直送回路とを介した商用電源１からとなる。なお、この状態では制御回路２８により、整流回路２２を介した蓄電池２３への充電は継続している。また、この図においても、破線矢印は電力の流れる方向を示している。
【００１４】
すなわち、従来の無停電電源システム２によると、負荷５が過負荷状態になったときなどには、上述の２回にわたる給電経路の切換動作が発生し、この無停電電源システム２の動作信頼性を阻害する恐れがあった。
【００１５】
この発明の目的は、上記問題点を解消した無停電電源システムを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この第１の発明は、商用無瞬断切換方式の常用無停電電源装置および待機無停電電源装置からなり、前記待機無停電電源装置の出力を前記常用無停電電源装置の直送回路入力とした無停電電源電源システムにおいて、
前記無停電システムが通常の動作状態のときには、前記常用無停電電源装置のインバータ回路より負荷に給電しつつ、前記待機無停電電源装置の直送回路をオン状態にすると共に、該待機無停電電源装置のインバータ回路よりこの無停電電源装置の蓄電池を充電することを特徴とする。
【００１７】
また第２の発明は、前記第１の発明の無停電電源システムにおいて、
前記常用無停電電源装置のインバータ回路に過電流が発生したときには、該常用無停電電源装置から負荷への給電をこの無停電電源装置のインバータ回路から直送回路に切り換えることを特徴とする。
【００１８】
また第３の発明は、前記第１の発明の無停電電源システムにおいて、
前記無停電電源システムの商用電源に停電が発生したときには、前記常用無停電電源装置のインバータ回路より負荷に給電しつつ、前記待機無停電電源装置の直送回路をオン状態からオフ状態に切り換えると共に、該待機無停電電源装置のインバータ回路をこの無停電電源装置の出力とすることを特徴とする。
【００１９】
さらに第４の発明は、前記第１の発明の無停電電源システムにおいて、
前記常用無停電電源装置のインバータ回路に故障が発生したときには、該常用無停電電源装置から負荷への給電をこの無停電電源装置のインバータ回路から直送回路に切り換え、その後、前記待機無停電電源装置の直送回路をオン状態からオフ状態に切り換えると共に、該待機無停電電源装置のインバータ回路をこの無停電電源装置の出力とすることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、前記常用無停電電源装置のインバータ回路に過電流が発生したときには、該常用無停電電源装置から負荷への給電をこの無停電電源装置のインバータ回路から直送回路に切り換えるが、このとき前記待機無停電電源装置の直送回路がオン状態にあり、前記インバータ回路に比して双方の直送回路の過電流耐量はより大きく設定されているので、先述の２回にわたる給電経路の切換動作を回避することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の無停電電源システムの実施例を示す回路構成図であり、図６に示した従来例構成と同一機能を有するものには同一符号を付している。
【００２２】
すなわち、図１に示した無停電電源システム３には、常用ＵＰＳ１０の他に、従来の無停電電源システム２の待機ＵＰＳ２０に代えて、商用無瞬断切換方式の待機無停電電源装置３０（以下、単に待機ＵＰＳ３０とも称する）を備えている。
【００２３】
この待機ＵＰＳ３０にはインバータ入力ブレーカ３１と、出力の直流電圧または直流電流が制御可能な整流回路３２と、蓄電池１３と、双方向変換機能、すなわち、整流回路３２の出力を所望の振幅，位相の交流電圧に変換する機能と交流出力側の電圧を所望の直流電圧または直流電流に変換する機能とを有するインバータ回路３４と、インバータ出力ブレーカ３５と、サイリスタを逆並列接続してなる交流スイッチ３６と、直送ブレーカ３７と、この待機ＵＰＳ３０を所望の動作状態に制御する制御回路３８とを備えている。
【００２４】
なお、上記常用ＵＰＳ１０と待機ＵＰＳ３０とは、周知の技術を用いて設計され、ほぼ同一仕様，特性になっている。
【００２５】
図２は、この無停電電源システム３の通常の動作状態を説明する回路構成図であり、この図において、破線矢印は電力の流れる方向を示している。
【００２６】
すなわち、常用ＵＰＳ１０の制御回路１８により、この常用ＵＰＳ１０ではインバータ入力ブレーカ１１とインバータ出力ブレーカ１５とが閉路状態にあり、交流スイッチ１６がオフ状態、直送ブレーカ１７が開路状態にあり、従って、商用電源１の電圧が整流回路１２により所望の直流電圧に変換され、この直流電圧により蓄電池１３を充電しつつ、インバータ回路１４が後述の待機ＵＰＳ３０の出力に同期した位相の交流電圧を発生し、この交流電圧を負荷５に供給している。
【００２７】
このとき、待機ＵＰＳ３０の制御回路３８により、この待機ＵＰＳ３０ではインバータ入力ブレーカ３１が開路状態、インバータ出力ブレーカ３５が閉路状態にあり、交流スイッチ３６がオン状態、直送ブレーカ３７が開路状態にあり、従って、商用電源１の電圧がオン状態の交流スイッチ３６を介してこの無停電電源システム３から出力されると共に、この商用電源１の電圧がインバータ回路３４により所望の直流電圧に変換され、この直流電圧により蓄電池３３を充電している。また、この状態では、整流回路３２の整流動作は停止している。
【００２８】
図３は、図２に基づき説明した無停電電源システム３の通常の動作状態から、常用ＵＰＳ１０のインバータ回路１４に過電流が発生したときの動作を説明する回路構成図であり、この図において、破線矢印は電力の流れる方向を示している。
【００２９】
すなわち、常用ＵＰＳ１０のインバータ回路１４の出力電流が予め設定された過電流値を越えた状態になると、制御回路１８により、先ず、交流スイッチ１６をオフ状態からオン状態にすると共に、閉路していたインバータ出力ブレーカ１５を開路し、開路していた直送ブレーカ１７を閉路することで、負荷５への電流は交流スイッチ１６，直送ブレーカ１７からなり、インバータ回路１４に比して過電流耐量が大きく設定された直送回路より供給され、インバータ回路１４の過電流による損傷などを防止する。
【００３０】
また、この過電流のときには、常用ＵＰＳ１０の制御回路１８からの指令により、待機ＵＰＳ３の制御回路３８を介して待機ＵＰＳ３の直送ブレーカも開回状態から閉路状態に切り換わる。その結果、負荷５への給電は、常用ＵＰＳ１０の前記直送回路と待機ＵＰＳ３０の交流スイッチ３６，直送ブレーカ３７からなり、先述のインバータ回路１４に比して過電流耐量が大きく設定された直送回路を介した商用電源１からとなる。
【００３１】
なお、この過電流の状態では、常用ＵＰＳ１０の制御回路１８による整流回路１２を介した蓄電池１３への充電動作、待機ＵＰＳ３の制御回路３８によるインバータ回路３４を介した蓄電池３３への充電動作を継続している。
【００３２】
図４は、図２に基づき説明した無停電電源システム３の通常の動作状態から、商用電源１に停電が発生したときの動作を説明する回路構成図であり、この図において、破線矢印は電力の流れる方向を示している。
【００３３】
すなわち、常用ＵＰＳ１０の制御回路１８が商用電源１の停電を検知すると、この制御回路１８によりインバータ入力ブレーカ１１を閉路状態から開路状態とし、従って、放電状態での蓄電池１３の直流電圧をインバータ回路１４が先述の通常状態とほぼ同じ交流電圧に変換し、この交流電圧を負荷５に供給し続ける。
【００３４】
また、この商用電源１の停電は制御回路１８を介して待機ＵＰＳ３０の制御回路３８にも伝達され、その結果、制御回路３８により待機ＵＰＳ３０では交流スイッチ３６がオン状態からオフ状態に切り換わると共に、蓄電池３３の直流電圧がインバータ回路３４で所望の交流電圧に変換され、この交流電圧が待機ＵＰＳ３０の出力となる。なお、この停電中の所定の時間後には常用ＵＰＳ１０の出力電圧は上述の待機ＵＰＳ３０の出力電圧に位相同期させることで、常用ＵＰＳ１０の故障などに備えることが可能となる。
【００３５】
図５は、図２に基づき説明した無停電電源システム３の通常の動作状態から、常用ＵＰＳ１０のインバータ回路１４に故障が発生したときの動作を説明する回路構成図であり、この図において、破線矢印は電力の流れる方向を示している。
【００３６】
すなわち、常用ＵＰＳ１０の制御回路１８により、インバータ回路１４が故障したことが検知されると、この制御回路１８により、先ず、交流スイッチ１６をオフ状態からオン状態にすると共に、閉路していたインバータ入力ブレーカ１１とインバータ出力ブレーカ１５とを開路し、さらに、開路していた直送ブレーカ１７を閉路することで、負荷５への電流は交流スイッチ１６，直送ブレーカ１７からなる直送回路を介して待機ＵＰＳ３０の出力、すなわち、待機ＵＰＳ３０の交流スイッチ３６を介した商用電源１より供給される状態から、このときの常用ＵＰＳ１０の制御回路１８からの指令により、待機ＵＰＳ３の制御回路３８が蓄電池３３の直流電圧をインバータ回路３４で所望の交流電圧に変換する動作を前記指令直後より開始すると共に、交流スイッチ３６がオン状態からオフ状態に切り換わることで、インバータ回路３４が出力する前記交流電圧が待機ＵＰＳ３０の出力となる状態に速やかに移行する。
【００３７】
その後、待機ＵＰＳ３の制御回路３８により開路しているインバータ入力ブレーカ３１を閉路することで整流回路３２が変換動作を開始し、その結果、商用電源１の電圧が整流回路３２により所望の直流電圧に変換され、この直流電圧により蓄電池３３を充電しつつ、インバータ回路３４への直流電圧となる。
【００３８】
【発明の効果】
この発明の無停電電源システムに関する上述の説明からも明らかなように、通常の動作状態では従来の無停電電源システムに比して、待機ＵＰＳの整流回路が動作していないので、無停電電源システムの内部発生損失をより小さくできる。
【００３９】
また、常用ＵＰＳのインバータ回路に過電流が発生したときには、負荷への給電を常用ＵＰＳの直送回路と待機ＵＰＳの直送回路とを介した商用電源に切り換えるが、前記インバータ回路に比して双方の直送回路の過電流耐量はより大きく設定されているので、従来の無停電システムでの２回にわたる給電経路の切換動作を回避することができ、この無停電電源システムの動作信頼性が向上する。
【００４０】
さらに、負荷への給電が待機ＵＰＳへ切り換わったときにも、この待機ＵＰＳはインバータ給電モードにほぼ瞬時に切り換えることができるために、負荷への安定した電力の供給が可能である。
【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システムの回路構成図
【図２】図１の動作を説明する回路構成図
【図３】図１の動作を説明する回路構成図
【図４】図１の動作を説明する回路構成図
【図５】図１の動作を説明する回路構成図
【図６】従来例を示す無停電電源システムの回路構成図
【図７】図６の動作を説明する回路構成図
【図８】図６の動作を説明する回路構成図
【図９】図６の動作を説明する回路構成図
【符号の説明】
１…商用電源、２，３…無停電電源システム、５…負荷、１０…常用ＵＰＳ、１１…インバータ入力ブレーカ、１２…整流回路、１３…蓄電池、１４…インバータ回路、１５…インバータ出力ブレーカ、１６…交流スイッチ、１７…直送ブレーカ、１８…制御回路、２０，３０…常用ＵＰＳ、２１，３１…インバータ入力ブレーカ、２２，３２…整流回路、２３，３３…蓄電池、２４，３４…インバータ回路、２５，３５…インバータ出力ブレーカ、２６，３６…交流スイッチ、２７，３７…直送ブレーカ、２８，３８…制御回路。
【図１】
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【図２】
2004357453.tif 000004
【図３】
2004357453.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2004357453.tif 000008
【図７】
2004357453.tif 000009
【図８】
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【図９】
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