(57)【要約】【課題】複数の無停電電源装置を並列に接続して、バイパス時にも安定して電力を供給すること。【解決手段】入力端子１と出力端子２との間に、複数個の無停電電源装置５，５，・・・，５とともに複数個のリアクタンス素子６，６，・・・，６を、互いに並列に接続する。【選択図】  図１
2004343908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電圧が入力される入力端子と、
出力端子と、
上記入力端子と上記出力端子との間に互いに並列に接続され、入力される交流電圧を直流電圧へ変換するＡＣ／ＤＣコンバータ、上記直流電圧を交流電圧へ変換するＤＣ／ＡＣインバータ、上記ＡＣ／ＤＣコンバータおよびＤＣ／ＡＣインバータをバイパスするバイパス配線および、上記ＤＣ／ＡＣインバータから出力される交流電圧および上記バイパス配線からの交流電圧の中の一方を出力させる切換手段を有する複数個の無停電電源装置と、
上記複数個の無停電電源装置のそれぞれと直列に接続されるとともに、上記複数個の無停電電源装置と共に互いに並列に接続される複数個のリアクタンス素子と、を有することを特徴とする無停電電源システム。
【請求項２】
前記複数のリアクタンス素子は、均一のリアクタンス値を有することを特徴とする請求項１記載の無停電電源システム。
【請求項３】
前記複数個のリアクタンス素子は、前記バイパス配線の途中または前記バイパス配線と前記入力端子との間に設けられることを特徴とする請求項１または２記載の無停電電源システム。
【請求項４】
前記複数個の無停電電源装置は、前記ＡＣ／ＤＣコンバータへ交流電圧を入力するためのインバータ入力端子と、前記バイパス配線へ交流電圧を入力するためのバイパス入力端子と、をそれぞれに有し、
前記複数個のリアクタンス素子は、上記バイパス入力端子と前記入力端子との間にそれぞれ接続され、さらに、
上記複数個の無停電電源装置に設けられる複数個の上記インバータ入力端子は、前記入力端子に接続されていることを特徴とする請求項３記載の無停電電源システム。
【請求項５】
前記入力端子と前記複数個のリアクタンス素子との間それぞれに設けられる複数個の入力側個別開閉器と、
前記出力端子と前記複数個の無停電電源装置との間それぞれに設けられる複数個の出力側個別開閉器と、を有し、
前記複数個の無停電電源装置に設けられる複数個の前記インバータ入力端子は、前記リアクタンス素子と上記入力側個別開閉器との間それぞれに接続されることを特徴とする請求項４記載の無停電電源システム。
【請求項６】
バイパス回路を有する無停電電源装置を複数個、並列に接続して入力端子と出力端子との間で電力を供給する無停電電源装置の並列運転方法であって、
上記入力端子と上記出力端子との間に、複数個のリアクタンス素子を、上記複数個の無停電電源装置とともに互いに並列となるように接続することを特徴とする無停電電源装置の並列運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源系統と負荷系統との間に接続される無停電電源システムおよび無停電電源装置の並列運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１には、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、第１および第ｎの無停電電源装置の並列運転を行う。このとき、各無停電電源装置の出力電流を比較し、インバータを位相制御することで、各インバータの並列運転を可能とする。また、特許文献１に記載される無停電電源装置は、バイパス配線と、バイパス配線に接続される遮断器と、をそれぞれに有する。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２１８６７４号公報（図面、発明の実施の形態）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載される従来の無停電電源システムでは、複数台の無停電電源装置を同時にインバータ動作させ、複数台の無停電電源装置の並列運転を実現している。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載される従来の無停電電源システムは、２つの無停電電源装置が同時にバイパス配線を用いて給電することは記載されていない。
【０００６】
ところで、このように互いに並列に接続されている複数個の無停電電源装置によって同時にバイパス配線を用いて給電する場合、商用電源と負荷との間の電力供給経路は、複数個の無停電電源装置が並列に接続されている部位において、無停電電源装置毎に分岐されることになる。以下において、このように配線が無停電電源装置毎に分岐される区間を、分岐配線区間と記載する。
【０００７】
各分岐配線区間のインピーダンス値は、それぞれの区間内の配線長および配線径に応じた値になる。したがって、このように互いに並列に接続された複数個の無停電電源装置によって同時にバイパス配線を用いて給電しようとする場合、複数の分岐配線区間の配線長および配線径を揃えておかないと、以下のような問題が生じる。
【０００８】
複数の分岐配線区間の配線長が揃っていない場合、複数の配線長の差に応じて、複数の分岐配線区間のインピーダンス値も異なる値になる。また、分岐配線区間内にあるスイッチ、ヒューズ、ブレーカなどの抵抗値（接触抵抗値を含む）の差によっても、それらの区間のインピーダンス値は互いに異なる値となる。複数の分岐配線区間のインピーダンス値の差に起因して、複数の分岐配線区間に流れる電流値も、互いに異なる値になる。各分岐配線区間に流れる電流は、それぞれの区間に設けられる無停電電源装置のバイパス配線を流れる。その結果、電流値の不均一に起因して一部のバイパス配線の電流値が他に比べて増加すると、そのバイパス配線を有する無停電電源装置は、そのバイパス配線に接続されている遮断器を作動させる。遮断器が作動すると、その無停電電源装置のバイパス配線を介して、電力が供給されなくなる。それゆえ、複数個の無停電電源装置を並列に接続しているにもかかわらず、その個数分に見合った電力供給能力が確保されないという問題がある。
【０００９】
なお、各分岐配線区間の配線の長さは、複数個の無停電電源装置などの設置場所によって、制限される。つまり、複数個の無停電電源装置の設置場所と、配線を複数の分岐配線区間に分岐する入力分岐盤の設置場所との物理的な距離によって、各各分岐配線区間の配線長は決まる。また、複数個の無停電電源装置の設置場所と、複数の分岐配線区間の配線を１つにまとめる出力分岐盤の設置場所との物理的な距離によって、各分岐配線区間の配線長は決まる。
【００１０】
その結果、このように複数の分岐配線区間の配線長を揃えようとする場合、すべての分岐配線区間の配線長は、物理的な距離が最も長くなる配線長に揃えることになる。複数の分岐配線区間のインピーダンス値を揃えるために、複数の無停電電源装置を接続するために必要となる配線長よりも長い、余分な配線長が必要となる。しかも、その余分な配線長の配線を無停電電源装置の個数と同じ数だけ設置するための場所を、これらの複数の無停電電源装置とは別に、確保する必要がある。特に、複数の分岐配線区間の配線を天井部ラックに設置しなければならないような場合には、その余分な配線による重みの増加に対応するために天井部ラックの補強などが必要となってしまうなどの二次的な問題を生じる。
【００１１】
また、リールに巻いてある配線を所望の長さに切断する作業や、複数個の無停電電源装置の位置決め作業や、切断した配線を無停電電顕装置へ接続する結線作業は、設置場所において実施されている。そのため、設置場所において、複数の分岐配線区間の複数の配線長を完全に同じ長さに揃えることは、とても難しい作業となる。
【００１２】
本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、複数の無停電電源装置を並列に接続して、バイパス時にも安定して電力を供給することができる無停電電源システムおよび無停電電源装置の並列運転方法を得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明に係る無停電電源システムは、交流電圧が入力される入力端子と、出力端子と、入力端子と出力端子との間に互いに並列に接続される複数個の無停電電源装置と、複数個のリアクタンス素子と、を有するものである。そして、各無停電電源装置は、入力される交流電圧を直流電圧へ変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、直流電圧を交流電圧へ変換するＤＣ／ＡＣインバータと、ＡＣ／ＤＣコンバータおよびＤＣ／ＡＣインバータをバイパスするバイパス配線と、ＤＣ／ＡＣインバータから出力される交流電圧およびバイパス配線からの交流電圧の中の一方を出力させる切換手段と、を有する。また、各リアクタンス素子は、複数個の無停電電源装置のそれぞれに直列に接続されるとともに、複数個の無停電電源装置と共に互いに並列に接続される。
【００１４】
この無停電電源システムでは、各無停電電源装置にはリアクタンス素子が接続される。リアクタンス素子は、複数個の無停電電源装置と共に互いに並列に接続される。したがって、各無停電電源装置においてバイパス配線からの交流電圧を出力する場合には、このバイパス配線と直列にリアクタンス素子が接続される。また、入力端子と出力端子との間において無停電電源装置毎に分岐されている各分岐配線区間のインピーダンス値は、その区間の配線のインピーダンス値に、リアクタンス素子のリアクタンス値を加算した値になる。したがって、複数の分岐配線区間の配線の長さが異なっていたとしても、その区間の配線のインピーダンス値は、リアクタンス素子のリアクタンス値より非常に小さいため、これら複数の分岐配線区間のインピーダンス値は、略同一になる。
【００１５】
したがって、無停電電源装置毎の複数の分岐配線区間の配線長を最も長くなる配線長に揃えなくとも、各無停電電源装置に流れる電流を揃えることができるので、電流値の不均一に起因して、各無停電電源装置において配線用遮断器が低負荷で作動してしまうことがなく、バイパス時にも安定して電力を供給することができる。
【００１６】
本発明に係る無停電電源システムは、さらに、均一なリアクタンス値を有する複数のリアクタンス素子を使用したものである。
【００１７】
この構成を採用すれば、無停電電源装置毎の複数の分岐配線区間の配線長を最も長くなる配線長に揃えなくとも、複数の分岐配線区間のインピーダンス値の違いを効果的に抑制することができる。
【００１８】
本発明に係る無停電電源システムでは、さらに、前記複数個のリアクタンス素子は、前記バイパス配線の途中または前記バイパス配線と前記入力端子との間に設けられるものである。
【００１９】
この構成を採用すれば、バイパス時のみ、リアクタンス素子に電流が通じ、リアクタンス素子の付加に起因して正常運転時に影響を受けないようにすることができる。
【００２０】
本発明に係る無停電電源システムでは、さらに、複数個の無停電電源装置が、ＡＣ／ＤＣコンバータへ交流電圧を入力するためのインバータ入力端子と、バイパス配線へ交流電圧を入力するためのバイパス入力端子と、をそれぞれに有する。複数個のリアクタンス素子は、バイパス入力端子と入力端子との間にそれぞれ接続される。さらに、複数個の無停電電源装置に設けられる複数個のインバータ入力端子は、入力端子に接続される。
【００２１】
この構成を採用すれば、入力端子から出力端子までのＡＣ／ＤＣコンバータを介した接続経路上に、リアクタンス素子が入らない。したがって、入力端子に入力される交流電圧をＡＣ／ＤＣコンバータで直流電圧へ変換し、さらにこの直流電圧をＤＣ／ＡＣインバータで交流電圧へ変換する際には、リアクタンス素子によるロスが発生しない。
【００２２】
したがって、ＤＣ／ＡＣインバータからの交流電圧を出力する場合の効率は、リアクタンス素子を接続しない場合と同様であり、リアクタンス素子を接続しない場合に比べて低下してしまうことは無い。
【００２３】
本発明に係る無停電電源システムは、さらに、入力端子と複数個のリアクタンス素子との間それぞれに設けられる複数個の入力側個別開閉器と、出力端子と複数個の無停電電源装置との間それぞれに設けられる複数個の出力側個別開閉器と、を有し、複数個の無停電電源装置に設けられる複数個のインバータ入力端子がリアクタンス素子と入力側個別開閉器との間それぞれに接続されるものである。
【００２４】
この構成を採用すれば、入力側個別開閉器および出力側個別開閉器を開くことで、その間に接続されているリアクタンス素子および無停電電源装置を入力端子および出力端子から切り離すことができる。この状態で、リアクタンス素子あるいは無停電電源装置を交換することができる。しかも、その交換作業中においても、他の無停電電源装置から交流電圧を出力することができる。
【００２５】
本発明に係る無停電電源装置の並列運転方法は、バイパス回路を有する無停電電源装置を、入力端子と出力端子との間で複数個、並列に接続して電力を供給する無停電電源装置の並列運転方法であって、入力端子と出力端子との間に、複数個のリアクタンス素子を、複数個の無停電電源装置とともに互いに並列となるように接続するものである。
【００２６】
この方法を採用すれば、無停電電源装置毎の複数の分岐配線区間の配線長を最も長くなる配線長に揃えなくとも、複数の分岐配線区間のインピーダンス値は、略同一になる。その結果、各無停電電源装置に流れる電流が揃えられるので、電流値の不均一に起因して、各無停電電源装置において配線用遮断器が低負荷で作動してしまうことがなく、バイパス時にも安定して電力を供給することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る無停電電源システムおよび無停電電源装置の並列運転方法を、図面に基づいて説明する。なお、無停電電源装置の並列運転方法は、無停電電源システムの説明の一部として説明する。
【００２８】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る無停電電源システムの構成を示すシステム構成図である。
【００２９】
実施の形態１に係る無停電電源システムは、一対の入力端子１，２と、一対の出力端子３，４と、互いに並列に接続される複数個（例えば３個）の無停電電源（ＵＰＳ：Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ）装置５，・・・，５と、各無停電電源装置５に対して直列に接続され、無停電電源装置５と同数のバランス用リアクタ６，・・・，６と、を有する。
【００３０】
一対の入力端子１，２には、図示外の電源系統が接続される。電源系統には、商用交流電源、発電機などの交流電圧を出力する交流電源が含まれる。一対の出力端子３，４には、図示外の負荷系統が接続される。負荷系統には、コンピュータなどの負荷機器が含まれる。
【００３１】
なお、このような無停電電源システムにおいて、互いに並列に接続される複数個の無停電電源装置５，・・・，５の個数は、各無停電電源装置５の電力供給能力と負荷系統の消費電力とに基づいて決めることができる。具体的には、負荷系統の消費電力を、１つの無停電電源装置５の電力供給能力で割った商の数と同じ数だけ、余りがある場合には商の数よりも１つ多い数だけ、複数個の無停電電源装置５，・・・，５を並列に接続すればよい。なお、さらに余分な無停電電源装置５を並列に接続してもよい。余分な無停電電源装置５を接続することで、複数個の無停電電源装置５，・・・，５の中のいずれか１つの無停電電源装置５が故障した場合には、その故障した無停電電源装置５を停止するとともに、正常な無停電電源装置５にて電力供給をすることができる。その結果、無停電電源システムの電力供給能力に対する信頼性が高まる。
【００３２】
各バランス用リアクタ６は、たとえば配線を磁性体に巻きつけたコイル素子で構成することができる。そして、複数個のバランス用リアクタ６，・・・，６の複数のリアクタンス値は、略揃っている。
【００３３】
なお、バランス用リアクタ６の替わりに、たとえばリーケージトランスなどの磁性体部品を用いた素子を利用してもよい。リーケージトランスは、絶縁トランスと、その二次側コイルに接続されるチョークコイルと、を有する素子である。このチョークコイルのリアクタンス値がバランス用リアクタ６と同様に機能する。
【００３４】
図２は、図１中の各無停電電源装置５の詳しい構成を示すブロック図である。
【００３５】
無停電電源装置５は、バイパス入力端子１１と、インバータ入力端子１２と、アース入力端子１３と、を有する。また、共通出力端子１４と、アース出力端子１５と、を有する。アース入力端子１３およびアース出力端子１５は、共に、無停電電源装置５のグランド２１に接続される。
【００３６】
インバータ入力端子１２は、第一配線用遮断器２２に接続される。第一配線用遮断器２２は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３に接続される。ＡＣ／ＤＣコンバータ２３は、第一レール配線２４および第二レール配線２５に接続される。第一レール配線２４および第二レール配線２５からなる一対のレール配線２４，２５は、ＤＣ／ＡＣインバータ２６に接続される。ＤＣ／ＡＣインバータ２６は、第一開閉スイッチ２７に接続される。
【００３７】
また、第一レール配線２４と第二レール配線２５との間には、コンデンサ２８が接続される。第一レール配線２４と第二レール配線２５との間には、バッテリ３０が接続される。
【００３８】
第一配線用遮断器２２は、図示外のヒューズあるいはブレーカを有する。このヒューズは、所定の電流以上の過電流が流れると、溶断する。また、ブレーカは、通常は閉じていて、所定の電流以上の過電流が流れると開き、回路を遮断する。これらのヒューズあるいはブレーカの回路の切断動作によって、第一配線用遮断器２２が接続されているインバータ入力端子１２からＡＣ／ＤＣコンバータ２３までの経路には、上述する所定の電流以上の過電流が流れてしまうことは無い。その結果、その経路に接続されている電気部品、インバータ入力端子１２に接続された配線などが、過電流によって破損してしまうことを防止することができる。
【００３９】
なお、回路を切断する基準となる所定の電流値は、たとえば、以下のように決めればよい。商用の交流電圧の電圧変動範囲の仕様は、たとえば±５％以内である。したがって、第一配線用遮断器２２は、これ以上の電圧変動が生じた場合に流れてしまう電流を阻止できればよい。つまり、たとえば入力電圧が±５〜２０％程度変動した場合に流れてしまう電流によって、ヒューズが溶断したり、ブレーカが開いたりするように、所定の電流値を設定すればよい。
【００４０】
このようにインバータ入力端子１２とＡＣ／ＤＣコンバータ２３との間には、第一配線用遮断器２２が接続される。そのため、上述した所定の電流値以上の電流がＡＣ／ＤＣコンバータ２３に導通することはない。したがって、インバータ入力端子１２とＡＣ／ＤＣコンバータ２３との間の配線は、その所定の電流値以下の電流のみに耐えられるだけの耐久性を備えればよい。その結果、たとえば入力に発生すると想定できる大きな電流に耐え得るように配線の選定を行う場合に比べて、配線および入力コイル４１などの電気部品を小型である部品を使用することができる。
【００４１】
ＡＣ／ＤＣコンバータ２３は、第一配線用遮断器２２に接続される入力コイル４１と、入力コイル４１と第一レール配線２４との間に接続される第一トランジスタ４２と、第一トランジスタ４２のコレクタ−エミッタ間に接続される第一ダイオード４３と、入力コイル４１と第二レール配線２５との間に接続される第二トランジスタ４４と、第二トランジスタ４４のコレクタ−エミッタ間に接続される第二ダイオード４５と、を有する。第一ダイオード４３は、第一トランジスタ４２のエミッタからコレクタへ電流を流す向きに接続されている。第二ダイオード４５は、第二トランジスタ４４のエミッタからコレクタへ電流を流す向きに接続されている。なお、第一ダイオード４３および第二ダイオード４５は、第一トランジスタ４２および第二トランジスタ４４のモジュールに内蔵されているのが一般的である。
【００４２】
そして、第二トランジスタ４４をスイッチング制御すると、入力コイル４１には、電圧が励起される。インバータ入力端子１２に入力される電圧にこの入力コイル４１に励起される電圧を加算した加算電圧が、第一ダイオード４３を介して第一レール配線２４に印加される。第一ダイオード４３は、入力コイル４１側から第一レール配線２４に向けて電流を流す向きに接続されている。したがって、第一レール配線２４に接続されているコンデンサ２８は、プラスの電圧に充電される。
【００４３】
また、第一トランジスタ４２をスイッチング制御すると、入力コイル４１には、電圧が励起される。インバータ入力端子１２に入力される電圧にこの入力コイル４１に励起される電圧を加算した加算電圧が、第二ダイオード４５を介して第二レール配線２５に印加される。第二ダイオード４５は、第二レール配線２５から入力コイル４１側に向けて電流を流す向きに接続されている。したがって、第二レール配線２５に接続されているコンデンサ２８は、マイナスの電圧に充電される。
【００４４】
その結果、一対のレール配線２４，２５の間には、入力コイル４１に励起される電圧とインバータ入力端子１２に入力される電圧との加算電圧が発生する。一対のレール配線２４，２５の間の電圧は、レールトゥレール電圧と呼ばれている。バッテリ３０は、このレールトゥレール電圧まで充電され得る。
【００４５】
ＤＣ／ＡＣインバータ２６は、第一開閉スイッチ２７に接続される出力コイル５１と、第一レール配線２４と出力コイル５１との間に接続される第三トランジスタ５２と、第三トランジスタ５２のコレクタ−エミッタ間に接続される第三ダイオード５３と、第二レール配線２５と出力コイル５１との間に接続される第四トランジスタ５４と、第四トランジスタ５４のコレクタ−エミッタ間に接続される第四ダイオード５５と、を有する。第三ダイオード５３は、第三トランジスタ５２のエミッタからコレクタへ電流を流す向きに接続されている。第四ダイオード５５は、第四トランジスタ５４のエミッタからコレクタへ電流を流す向きに接続されている。なお、第三ダイオード５３および第四ダイオード５５は、第三トランジスタ５２および第四トランジスタ５４のモジュールに内蔵されているのが一般的である。
【００４６】
そして、第三トランジスタ５２をスイッチング制御すると、コンデンサ２８が、出力コイル５１を介して第一開閉スイッチ２７に接続される。これにより、第一開閉スイッチ２７には、プラスの電圧が印加される。また、第四トランジスタ５４をスイッチング制御すると、コンデンサ２８が、出力コイル５１を介して第一開閉スイッチ２７に接続される。これにより、第一開閉スイッチ２７には、マイナスの電圧が印加される。
【００４７】
したがって、たとえば、所定の期間ずつ交互に、第三トランジスタ５２および第四トランジスタ５４をスイッチング制御すると、その所定の期間の二倍の周期を有する交流電圧が、第一開閉スイッチ２７に印加される。
【００４８】
第一開閉スイッチ２７は、スイッチユニット３１の一部である。スイッチユニット３１は、第一開閉スイッチ２７の他に、第二開閉スイッチ３２を有する。スイッチユニット３１は、後述する制御手段３４からの制御信号に基づいて、第一開閉スイッチ２７および第二開閉スイッチ３２の中の一方の開閉スイッチのみを選択して閉じる切換手段として動作する。つまり、第一開閉スイッチ２７を閉じている間は、第二開閉スイッチ３２を開く。逆に、第二開閉スイッチ３２を閉じている間は、第一開閉スイッチ２７を開く。
【００４９】
第一開閉スイッチ２７は、共通出力端子１４に接続される。したがって、第一開閉スイッチ２７が閉じている状態で、ＤＣ／ＡＣインバータ２６から第一開閉スイッチ２７へ交流電圧が供給されると、この交流電圧は、共通出力端子１４から出力される。
【００５０】
第二開閉スイッチ３２は、共通出力端子１４に接続される。第二開閉スイッチ３２は、第二配線用遮断器３３に接続される。第二配線用遮断器３３は、バイパス入力端子１１に接続される。これらのスイッチ２７，３２は、電磁スイッチとしてもよいし、サイリスタなどの半導体スイッチとしてもよい。なお、このバイパス入力端子１１から第二開閉スイッチ３２までの経路が、バイパス回路として機能するバイパス配線３６となる。
【００５１】
第二配線用遮断器３３は、第一配線用遮断器２２と同様に、内部にヒューズやブレーカを有し、所定の電流以上の過電流が流れるとヒューズを溶断してあるいはブレーカを開いて、それ以上の電流が流れてしまわないようにするものである。なお、この第二配線用遮断器３３での所定の電流の値は、無停電電源装置５の単体での定格入力電流の仕様などを考慮すると、第一配線用遮断器２２での所定の電流値以上である必要はない。そのため、この第二配線用遮断器３３での所定の電流の値は、第一配線用遮断器２２での所定の電流の値に揃えるのが一般的である。
【００５２】
したがって、第二開閉スイッチ３２が閉じている状態でバイパス入力端子１１から交流電圧が供給されると、この交流電圧が、共通出力端子１４から出力される。
【００５３】
ＡＣ／ＤＣコンバータ２３、ＤＣ／ＡＣインバータ２６およびスイッチユニット３１は、制御手段３４に接続されている。制御手段３４には、さらに通信部３５が接続されている。この通信部３５は、図１に示すように、他の無停電電源装置５の通信部３５との間で、有線回線あるいは無線回線を使用して通信する。
【００５４】
制御手段３４は、インバータ入力端子１２から入力される入力電圧を監視する。この制御手段３４は、以下の処理を行うシーケンサとして実現してもよいし、ＣＰＵと制御プログラムとによるプログラム制御装置として実現してもよい。
【００５５】
制御手段３４は、この入力電圧に基づいて入力電力が正常な状態であると判断したら、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３およびＤＣ／ＡＣインバータ２６にスイッチング動作をさせるとともに、スイッチユニット３１に第一開閉スイッチ２７を閉じさせる制御信号を出力する。これにより、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３は、インバータ入力端子１２から入力される交流電圧を直流電圧へ変換する。また、ＤＣ／ＡＣインバータ２６は、この直流電圧を他の交流電圧へ変換する。この他の交流電圧は、共通出力端子１４から出力される。また、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３から出力される直流電圧でバッテリ３０は、充電される。
【００５６】
また、制御手段３４は、入力電圧に基づいて入力電力が正常な状態でないと判断したら、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３のスイッチング動作を停止する。これにより、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３から、直流電圧が出力されなくなる。この場合、ＤＣ／ＡＣインバータ２６は、バッテリ３０の蓄電電圧を交流電圧へ変換する。この交流電圧が、共通出力端子１４から出力される。なお、入力電力が正常な状態に復帰すると、制御手段３４は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３を再度スイッチング動作させる。これにより、バッテリ３０の蓄電電力の消費を抑えることができる。
【００５７】
また、制御手段３４は、一対のレール配線２４，２５間の電圧やＤＣ／ＡＣインバータ２６の出力電圧を、監視する。そして、たとえば、入力電圧が正常であるのにもかかわらずレールトゥレール電圧が異常に低い電圧まで低下した場合には、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３の故障と判断する。また、レールトゥレール電圧が正常であるのにもかかわらず出力電圧が低下した場合には、ＤＣ／ＡＣインバータ２６の故障と判断する。
【００５８】
そして、これらの故障の判定をすると、制御手段３４は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３およびＤＣ／ＡＣインバータ２６のスイッチング動作を停止するとともにスイッチユニット３１に第二開閉スイッチ３２を閉じさせる制御信号を、出力する。これにより、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３およびＤＣ／ＡＣインバータ２６は、停止する。また、バイパス入力端子１１と共通出力端子１４とが接続され、バイパス入力端子１１から入力される交流電圧がそのまま共通出力端子１４から出力される。
【００５９】
また、故障を判定すると、制御手段３４は、通信部３５に故障情報を送信させる。故障情報を受信した他の無停電電源装置５，・・・，５では、それぞれの制御手段３４が、それぞれのスイッチユニット３１に第二開閉スイッチ３２を閉じさせる制御信号を、出力する。
【００６０】
図１に示す無停電電源システムの説明に戻る。
【００６１】
無停電電源システムの一対の入力端子１，２の中の一方の入力端子１は、電源側分岐点７に接続される。電源側分岐点７は、複数個のバランス用リアクタ６，・・・，６と、複数個の無停電電源装置５，・・・，５に設けられた複数個のインバータ入力端子１２と、に接続される。各バランス用リアクタ６は、それぞれに対応する無停電電源装置５のバイパス入力端子１１に接続される。一対の入力端子１，２の中の他方の入力端子２は、複数個の無停電電源装置５，・・・，５に設けられた複数個のアース入力端子１３に、接続される。
【００６２】
一対の出力端子３，４の中の一方の出力端子３は、負荷側分岐点８に接続される。負荷側分岐点８は、上述した複数個の無停電電源装置５，・・・，５に設けられた複数個の共通出力端子１４に、接続されている。一対の出力端子３，４の中の他方の出力端子４は、複数個の無停電電源装置５，・・・，５に設けられた複数個のアース出力端子１５に、接続されている。
【００６３】
次に、上記無停電電源システムの動作について説明する。
【００６４】
正常運転時（すなわち、無停電電源装置５の故障がない場合）、電源系統から一対の入力端子１に交流電圧が印加されると、この交流電圧は、電源側分岐点７を介して、複数個の無停電電源装置５，・・・，５に設けられた複数個のインバータ入力端子１２に印加される。
【００６５】
各無停電電源装置５は、それぞれのインバータ入力端子１２に入力される入力電圧を、監視する。そして、この入力電圧が正常であると判断すると、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３およびＤＣ／ＡＣインバータ２６をスイッチング動作させて、ＤＣ／ＡＣインバータ２６の出力に基づく交流電圧を、スイッチユニット３１を介して共通出力端子１４に印加させる。
【００６６】
複数個の無停電電源装置５，・・・，５により印加された複数の交流電圧は、負荷側分岐点８を介して出力端子３に印加される。この交流電圧に基づく電力が、一対の出力端子３から負荷系統へ出力される。これにより、この無停電電源システムは、単体の無停電電源装置５では電力が不足してしまうような大きな消費電力の負荷機器に対して、十分な電力を供給することができる。
【００６７】
なお、各無停電電源装置５は、それぞれのインバータ入力端子１２に入力される入力電圧が正常ではないと判断すると、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３のスイッチング動作を停止する。これにより、ＤＣ／ＡＣインバータ２６は、バッテリ３０の蓄電電力を交流電力に変換する。その際、複数の無停電電源装置５，・・・，５の一部あるいはすべてが、それぞれの入力電圧に基づいて入力電力が正常ではないと判断したとしても、すべての無停電電源装置５，・・・，５から、十分な電力を供給し続けることができる。
【００６８】
以上のようにして、この無停電電源装置５は、正常運転を行う。その際、各無停電電源装置５は、それぞれの内部の一対のレール配線２４，２５間の電圧や、ＤＣ／ＡＣインバータ２６の出力電圧を、監視している。そして、これらの電圧に基づいて自身が故障していると判定し、負荷容量がシステム容量を逸脱していた場合、第二開閉スイッチ３２を閉じる。負荷容量がシステム容量を逸脱していない場合には、故障した装置の第一開閉スイッチ２７および第二開閉スイッチ３２を共に開いて、故障した装置のみを切り離す。これは選択判断と呼ばれている。これにより、自身の故障を判定した無停電電源装置５は、バイパス入力端子１１に入力されている交流電圧に基づく交流電圧を、共通出力端子１４から出力する。
【００６９】
また、故障していると判断した無停電電源装置５，・・・，５は、通信部３５に故障情報を送信させる。この故障情報は、他のすべての無停電電源装置５，・・・，５に設けられている複数の通信部３５へ送信される。通信部３５が故障情報を受信すると、各無停電電源装置５は、第二開閉スイッチ３２を閉じる。これにより、故障を判定した無停電電源装置５に対して並列に接続されている他のすべての無停電電源装置５，・・・，５では、それぞれのバイパス入力端子１１と共通出力端子１４とが導通状態となる。
【００７０】
したがって、互いに並列に接続されている複数個の無停電電源装置５，・・・，５の中の１つが各自の故障を判断し、負荷容量がシステム容量を逸脱した場合、故障した無停電電源装置５を含むすべての無停電電源装置５，・・・，５では、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３、ＤＣ／ＡＣインバータ２６などがバイパスされ、入力端子１と出力端子３との間は、バランス用リアクタ６の並列回路により接続された状態となり、各無停電電源装置５を導通する電流の電流値は、バランス用リアクタ６により均一となる。
【００７１】
以上のように、この実施の形態１に係る無停電電源システムでは、複数個の無停電電源装置５，・・・，５のすべてに故障が無い状態では、すべての無停電電源装置５，・・・，５は、ＤＣ／ＡＣインバータ２６による制御された交流電圧を、出力する。その結果、この実施の形態１に係る無停電電源システムは、これらの複数の無停電電源装置５の出力電力を１つに合成した電力を負荷系統に供給するため、大きな負荷にも安定して電力供給を行うことができる。
【００７２】
また、複数個の無停電電源装置５，・・・，５の中のいずれか１つに故障が発生した状態で負荷容量がシステム容量を逸脱した場合、すべての無停電電源装置５，・・・，５は、バイパスされる。これにより、複数個の無停電電源装置５，・・・，５の中の一部のものが、バイパスされ、且つ、残りのものが、ＤＣ／ＡＣインバータ２６から出力される交流電圧を出力してしまうような状況は、生じ得ない。その結果、合成される交流電圧に、大きな波形の歪や劣化を生じてしまうことはない。
【００７３】
ところで、各無停電電源装置５のバイパス入力端子１１には、バランス用リアクタ６が、接続されている。以下、電源側分岐点７から負荷側分岐点８までの各配線区間を、分岐配線区間と記載する。上述した接続状態では、各分岐配線区間には、１つのバランス用リアクタ６と１つの無停電電源装置５とが、接続されることになる。
【００７４】
このようなバランス用リアクタ６を設けることで、各分岐配線区間のインピーダンス値は、その区間の配線長と配線太さとに応じたその区間の配線のインピーダンス値に、バランス用リアクタ６のリアクタンス値を加算した値になる。たとえば、配線の抵抗分のみを考慮した場合、バランス用リアクタ６のリアクタンス値をＬ、その区間の配線長をｘ、配線の単位長さあたりのインピーダンス値をρ（ロー）としたとき、各分岐配線区間のインピーダンス値Ｚ１は、下記式１で表すことができる。ここで、ｊは、虚数部を示す記号である。ωは、信号の周波数ｆに２π（パイ）を乗算した角周波数である。そして、このインピーダンス値Ｚ１の大きさは、下記式２となる。
【００７５】
Ｚ１  ＝  ｊωＬ＋ρｘ  ・・・式１
｜Ｚ１｜  ＝  ［（ωＬ）２＋（ρｘ）２］１／２  ・・・式２
【００７６】
ここで、たとえば分岐配線区間の配線長に差がある場合を考える。この配線長の差をΔｘとした場合、この配線長の差による、各分岐配線区間のインピーダンス値Ｚ１の大きさの変化量は、Δｘ＜＜ｘの条件が成立するものとすると、下記式３で表すことができる。
【００７７】
Δ｜Ｚ１｜／Δｘ  ≒  ρ２ｘ／｛（ωＬ）２＋（ρｘ）２｝１／２  ・・・式３
【００７８】
これに対して、バランス用リアクタ６が無い場合において、分岐配線区間のインピーダンス値をＺ２とすると、分岐配線区間の配線長に誤差がある場合の、インピーダンス値Ｚ２の大きさの変化量は、下記式４となる。
【００７９】
Δ｜Ｚ２｜／Δｘ  ＝  ρ  ・・・式４
【００８０】
したがって、この実施の形態１に係る無停電電源システムは、リアクタンス値Ｌのバランス用リアクタ６を設けることで、分岐配線区間の配線長の差Δｘによる分岐配線区間のインピーダンス値Ｚ１の変化量を、抑制することができる。つまり、リアクタンス値Ｌのバランス用リアクタ６をすべての分岐配線区間に設けることで、複数の分岐配線区間の配線長に多少のばらつきがあったとしても、複数の分岐配線区間のインピーダンス値を、ほぼ均一にすることができる。
【００８１】
特に、バランス用リアクタ６のリアクタンス値Ｌを配線長の差に対して十分に大きくすることで、分岐配線区間の配線長に差Δｘがあったとしても、複数の分岐配線区間のインピーダンス値は、同じ値と見なすことができる。
【００８２】
このことは、以下のようにも言える。すなわち、複数の分岐配線区間の配線長を最も長くなる配線長に揃えなくても、適当なリアクタンス値のバランス用リアクタ６を設けることで、複数の分岐配線区間のインピーダンス値を、略揃えることができる。
【００８３】
そして、このように複数の分岐配線区間のインピーダンス値が揃うので、バイパス配線を介して複数個の無停電電源装置５，・・・，５から出力される、複数の交流電圧の電圧振幅と電圧位相とは、揃う。その結果、これら複数の交流電圧をそのまま合成したとしても、その合成後の交流電圧は、歪が少ない電圧波形となる。
【００８４】
特に、複数の分岐配線区間の複数のインピーダンス値が揃うので、複数の分岐配線区間の配線長が揃っていなくても、複数の分岐配線区間に流れる電流の値は、揃う。つまり、各分岐配線区間に流れる電流は、入力端子１から出力端子３へ流れる電流を分岐配線区間で割った平均値あるいはそれに略近い値となる。その結果、ある分岐配線区間に、上述した平均電流値よりも非常に大きい値の電流が流れることはないので、一部の無停電電源装置５にだけ大きな電流が流れて、第二配線用遮断器３３が作動してしまうことはない。
【００８５】
このように複数個の無停電電源装置５，・・・，５のそれぞれにバランス用リアクタ６，・・・，６を接続することで、複数の分岐配線区間の配線長を揃える必要はなくなる。その結果、複数の配線長を揃えるために使用する余分な配線を設置するために、複数個の無停電電源装置５，・・・，５とは別に、余分な設置スペースを確保する必要もない。
【００８６】
また、この実施の形態１では、バランス用リアクタ６を接続することで、たとえば各分岐配線区間に抵抗素子を接続した場合などに比べて、各分岐配線区間でのロスが抑えられる。
【００８７】
また、この実施の形態１では、各無停電電源装置３は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３へ交流電圧を入力するためのインバータ入力端子１２と、バイパス配線３６へ交流電圧を入力するためのバイパス入力端子１１とを、別々に有する。バランス用リアクタ６は、その一端がバイパス入力端子１１に、他端が一方の入力端子１に接続されている。さらに、インバータ入力端子１２は、一方の入力端子１に接続されている。つまり、各バランス用リアクタ６は、バイパス配線３６とバイパス入力端子１１との間に設けられている。
【００８８】
したがって、一方の入力端子１から一方の出力端子３までのＡＣ／ＤＣコンバータ２３を介した接続経路上には、バランス用リアクタ６が入らない。一方の入力端子１に入力される交流電圧をＡＣ／ＤＣコンバータ２３およびＤＣ／ＡＣインバータ２６を介して負荷系統へ供給する時には、バランス用リアクタ６によるロスは発生しない。その結果、ＤＣ／ＡＣインバータ２６から交流電圧を出力する場合の入出力の効率は、バランス用リアクタ６を接続していない場合と同様であり、バランス用リアクタ６を接続しない場合に比べて、低下してしまうことは無い。つまり、バイパス時のみ、バランス用リアクタ６に電流が通じ、バランス用リアクタ６の付加に起因して正常運転時に影響を受けないようにすることができる。なお、各バランス用リアクタ６を、バイパス配線３６の途中に設けても、同様の効果を期待することができる。
【００８９】
なお、上記実施の形態１では、複数個のバランス用リアクタ６，・・・，６として、それら複数のリアクタンス値が同じ値に揃っているものを組み合わせて、使用している。この他にもたとえば、複数の分岐配線区間のインピーダンス値のアンバランスを抑制することができる程度に、複数のリアクタンス値が揃っているものを組合せて、使用してもよい。
【００９０】
実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２に係る無停電電源システムの構成を示すシステム構成図である。
【００９１】
実施の形態２に係る無停電電源システムは、図示外の電源系統が接続される一対の入力端子１，２と、図示外の負荷系統が接続される一対の出力端子３，４と、互いに並列に接続される複数個の無停電電源装置５，・・・，５と、入力分岐盤６１と、保守バイパス盤６２と、を有する。
【００９２】
一対の入力端子１，２と一対の出力端子３，４とは、実施の形態１の同名のものと同じ機能を果たすものであり、実施の形態１と同じ符号を付して、その説明を省略する。
【００９３】
各無停電電源装置５は、実施の形態１の図２に示した無停電電源装置５と同様の構造を有する。そのため、無停電電源装置５の内部の各構成要素についても、実施の形態１の無停電電源装置５の構成要素と同じ名前および符号を使用して、その図示および説明を省略する。
【００９４】
入力分岐盤６１は、入力側共通開閉器７１と、複数個の無停電電源装置５，・・・，５と同数の入力側個別開閉器７２，７２，・・・，７２と、複数個の無停電電源装置５，・・・，５と同数のバランス用リアクタ６，・・・，６と、を有する。
【００９５】
これら入力側共通開閉器７１および複数個の入力側個別開閉器７２，７２，・・・，７２は、保守点検作業者の手動操作に応じて、回路を開閉する。
【００９６】
各バランス用リアクタ６は、実施の形態１のバランス用リアクタ６と同じ機能を果たすものである。そのため、実施の形態１のバランス用リアクタ６と同じ符号を付して、その説明を省略する。
【００９７】
そして、一対の入力端子１，２の中の一方の入力端子１は、入力側共通開閉器７１の一端に接続される。入力側共通開閉器７１の他端は、複数個の入力側個別開閉器７２，７２，・・・，７２の一端にそれぞれ接続される。各入力側個別開閉器７２の他端は、各無停電電源装置５のインバータ入力端子１２とバランス用リアクタ６とに、接続される。各バランス用リアクタ６は、それぞれの入力側個別開閉器７２と同じ無停電電源装置５のバイパス入力端子１１に接続される。
【００９８】
一対の入力端子１，２の中の他方の入力端子２は、複数個の無停電電源装置５，・・・，５に設けられた複数個のアース入力端子１３に接続される。
【００９９】
保守バイパス盤６２は、出力側共通開閉器８１と、複数個の無停電電源装置５，・・・，５と同数の出力側個別開閉器８２，８２，・・・，８２と、システムバイパス開閉器８３と、を有する。
【０１００】
これら出力側共通開閉器８１、複数個の出力側個別開閉器８２，８２，・・・，８２およびシステムバイパス開閉器８３は、保守点検作業者の手動操作に応じて、回路を開閉する。
【０１０１】
そして、一対の出力端子３，４の中の一方の出力端子３は、出力側共通開閉器８１の一端に接続される。出力側共通開閉器８１の他端は、複数個の出力側個別開閉器８２，８２，・・・，８２の一端にそれぞれ接続される。各出力側個別開閉器８２の他端は、各無停電電源装置５の共通出力端子１４に接続される。
【０１０２】
一対の出力端子３，４の中の他方の出力端子４は、複数個の無停電電源装置５，・・・，５に設けられた複数個のアース出力端子１５に接続される。
【０１０３】
以上のような接続の場合、入力側共通開閉器７１から出力側共通開閉器８１までの各配線の区間が、各分岐配線区間となる。そして、各分岐配線区間には、１つのバランス用リアクタ６と１つの無停電電源装置５とが接続されることになる。
【０１０４】
そして、このような無停電電源システムにおいて、保守点検作業者は、上述したすべての開閉器の開閉操作を行う。保守点検作業者は、具体的には、入力側共通開閉器７１、複数個の入力側個別開閉器７２，７２，・・・，７２、複数個の出力側個別開閉器８２，８２，・・・，８２および出力側共通開閉器８１を、閉じる。また、システムバイパス開閉器８３を開く。
【０１０５】
これにより、一方の入力端子１は、複数個の無停電電源装置５，・・・，５のインバータ入力端子１２と、複数個のバランス用リアクタ６，・・・，６とに、接続される。また、複数個の無停電電源装置５，・・・，５の複数の共通出力端子１４は、一方の出力端子３に接続される。これにより、この実施の形態２に係る無停電電源システムは、発明の実施の形態１の図１に示した無停電電源システムと同様の接続状態になる。
【０１０６】
この接続状態での複数個の無停電電源装置５，・・・，５の動作は、実施の形態１に係る無停電電源システムの同じであり、その説明を省略する。
【０１０７】
また、保守点検作業者は、必要に応じて、上述したすべての開閉器の開閉操作を行い、接続状態を変更する。
【０１０８】
たとえば、故障した無停電電源装置５を交換する場合には、その無停電電源装置５に接続されている入力側個別開閉器７２および出力側個別開閉器８２を、開く。入力側個別開閉器７２および出力側個別開閉器８２を開いた状態で、故障した無停電電源装置５を新しい無停電電源装置５に交換する。無停電電源装置５の交換完了後には、開いていた入力側個別開閉器７２および出力側個別開閉器８２を閉じる。これにより、故障していない無停電電源装置５，・・・，５を動作させたまま、故障した無停電電源装置５を交換することができる。
【０１０９】
また、無停電電源システムの全体を点検する場合には、入力側共通開閉器７１および出力側共通開閉器８１を開くとともに、システムバイパス開閉器８３を閉じる。この状態で、無停電電源システムの全体の点検を行うことができる。また、点検完了後には、システムバイパス開閉器８３を開くとともに、入力側共通開閉器７１および出力側共通開閉器８１を閉じる。これにより、電源系統と負荷系統を接続したまま、無停電電源システムの全体を点検することができる。
【０１１０】
この実施の形態２では、一方の入力端子１と各バランス用リアクタ６との間に、入力側個別開閉器７２を接続している。一方の出力端子３と無停電電源装置５との間それぞれに、出力側個別開閉器８２を接続している。さらに、各インバータ入力端子１２は、バランス用リアクタ６と入力側個別開閉器７２との間に接続されている。したがって、入力側個別開閉器７２および出力側個別開閉器８２を開くことで、その間に接続されているバランス用リアクタ６および無停電電源装置５を、一方の入力端子１および一方の出力端子３から、切り離すことができる。そして、バランス用リアクタ６および無停電電源装置５を交換することができる。しかも、その交換作業中においても、他の無停電電源装置５から負荷系統へ交流電圧を出力することができる。
【０１１１】
上述の各実施の形態は本発明の好適な実施の形態の例であるが、本発明は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能である。
【０１１２】
たとえば、上述の各実施の形態では、各無停電電源装置は、インバータ入力端子とバイパス入力端子との、２種類の入力端子を備えている。この他にもたとえば、無停電電源装置の入力端子を１つにするとともに、無停電電源装置の内部において、この入力端子を、ＡＣ／ＤＣコンバータおよびバイパス配線とに接続してもよい。
【０１１３】
上述の各実施の形態では、バイパス配線３６を介して交流電圧を出力する場合、各無停電電源装置５のすべてのバイパス配線３６に流れる電流値は、同じ値に揃っている。この他にもたとえば、互いに異なる定格入力電流を有する複数種類の無停電電源装置５を並列に接続するような場合には、すべてのバイパス配線３６に流れる電流値は、互いに異なる値になっていてもよい。この変形例の場合には、複数個のバランス用リアクタ６，・・・，６として、それらの複数のサセプタンス値の比が、複数個の無停電電源装置５，・・・，５の定格入力電流の比と同様の比率となる複数の素子を使用すればよい。
【０１１４】
上述の各実施の形態では、無停電電源システムは、一対の入力端子と一対の出力端子とを備えている。そして、単相の交流電圧が入力されている。この他にもたとえば、無停電電源システムは、３つの入力端子と３つの出力端子とを備えて、三相の交流電圧が入力されるように構成してもよい。
【０１１５】
上述の各実施の形態における無停電電源装置５の構成は、上述のものに限定されるものではなく、他の形式のものでもよい。ただし、バイパス配線を有するものとされる。
【０１１６】
【発明の効果】
本発明では、複数の無停電電源装置を並列に接続して、バイパス時にも安定して電力を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る無停電電源システムの構成を示すシステム構成図である。
【図２】図１中の各無停電電源装置の詳しい構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る無停電電源システムの構成を示すシステム構成図である。
【符号の説明】
１，２  入力端子
３，４  出力端子
５  無停電電源装置
６  バランス用リアクタ（リアクタンス素子）
１１  バイパス入力端子
１２  インバータ入力端子
２３  ＡＣ／ＤＣコンバータ
２６  ＤＣ／ＡＣインバータ
３１  スイッチユニット（切換手段）
３６  バイパス配線（バイパス回路）
７２  入力側個別開閉器
８２  出力側個別開閉器
【図１】
2004343908.tif 000003
【図２】
2004343908.tif 000004
【図３】
2004343908.tif 000005