(57)【要約】【課題】停止中の常用ＵＰＳを共通予備ＵＰＳでバックアップしながら、共通予備ＵＰＳで他の健全な常用ＵＰＳのバックアップも可能にする。【解決手段】負荷群４に常用ＵＰＳ２Ａ〜２Ｎが分担して電力供給し、各常用ＵＰＳの予備電源を共通予備ＵＰＳ１に切換え可能にした無停電電源システムにおいて、分岐スイッチ回路６は、通常時には各常用ＵＰＳの全ての予備電源を共通予備ＵＰＳとしておき、バックアップ制御部１１は、常用ＵＰＳが故障停止または停止させたとき、停止した常用ＵＰＳの実負荷ＡＸと共通予備ＵＰＳの定格容量Ａ０との大小比較により求める共通予備ＵＰＳの余裕容量範囲（Ａ０−ＡＸ）内で、バックアップ可能な常用ＵＰＳと不可能な常用ＵＰＳとを判定し、バックアップ可能な常用ＵＰＳのみその予備電源を共通予備ＵＰＳとする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷群に対して、複数台の常用無停電電源装置が分担して電力供給し、各常用無停電電源装置の予備電源を商用電源または１台の共通予備無停電電源装置に切換え可能にした無停電電源システムにおいて、
通常時には、前記各常用無停電電源装置の全ての予備電源を前記共通予備無停電電源装置としておき、
前記各常用無停電電源装置のうちの一部の常用無停電電源装置が故障停止または停止させたとき、停止した常用無停電電源装置の実負荷と前記共通予備無停電電源装置の定格容量との大小比較により求める共通予備無停電電源装置の余裕容量範囲内で、バックアップ可能な常用無停電電源装置と不可能な常用無停電電源装置とを判定し、バックアップ可能な常用無停電電源装置のみその予備電源を共通予備無停電電源装置とするバックアップ制御手段を備えたことを特徴とする無停電電源システムのバックアップ方式。
【請求項２】
前記バックアップ制御手段は、前記常用無停電電源装置のうち、急激に変動する負荷をもつ常用無停電電源装置については、検出・記憶した過去の最大負荷電流または予測・設定した最大負荷電流を当該常用無停電電源装置の負荷電流として前記判定処理に供することを特徴とする請求項１に記載の無停電電源システムのバックアップ方式。
【請求項３】
前記バックアップ制御手段は、常に良質な電源を必要とする重要度の高い負荷をもつ常用無停電電源装置と、そうでない負荷をもつ常用無停電電源装置とがある場合、重要度の低い負荷をもつ常用無停電電源装置を前記バックアップ不可能な無停電電源装置として前記判定処理から除き、重要度の高い負荷をもつ常用無停電電源装置についてのみ前記判定処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の無停電電源システムのバックアップ方式。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、負荷群に対して複数台の常用無停電電源装置が分担して電力供給し、各常用無停電電源装置の予備電源を商用電源または１台の共通予備無停電電源装置に切換え可能にした無停電電源システムに係り、特に常用無停電電源装置のバックアップ方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無停電電源装置（ＵＰＳ）は、基本的には、交流を直流に順変換するコンバータと、直流を周波数および電圧を一定にした交流に逆変換するインバータおよび予備蓄電池を設け、通常時には交流電源を電源としてインバータから負荷に交流電力を供給し、交流電源の停電等に際しては蓄電池をインバータの直流電源として負荷に交流電力を供給することで、電圧／周波数の安定した良質な交流電力による負荷の無停電運転を可能にする。
【０００３】
さらに、無停電電源装置は、その保守点検中にも無停電電力供給機能を確保するため、負荷への電力供給を無停電電源装置から予備電源に切換える構成のものもある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この無停電電源装置の構成例を図２に示す。無停電電源装置本体は、商用交流電源ＡＣを電源とするコンバータＣＯＮとインバータＩＮＶおよび蓄電池ＢＡＴで構成する。半導体素子構成の切換器ＳＷは、インバータＩＮＶの出力と予備電源の無瞬断切換を可能とする。また、切換器ＳＷを介することなく、予備電源から開閉器ＣＢを介して直接に負荷に電力供給可能とする。これら切換えは、操作スイッチＭＳによる切換器ＳＷや開閉器ＣＢの切換操作で予備電源から負荷への電力供給経路を切り換える。
【０００５】
このような無停電電源装置は、負荷が要求する電力量が装置本体の定格容量を越える場合や、負荷単体または多数の負荷群が要求する電力量が大きい場合には対応できない。これには、複数台の無停電電源装置を用意し、各装置による負荷分散で電力供給を行う無停電電源システムが考えられる。
【０００６】
この無停電電源システムの構成例を図３に示す。システムとしては、１台の共通予備ＵＰＳ１と、この共通予備ＵＰＳ１を予備電源とするＮ台の常用ＵＰＳ２Ａ〜２Ｎを設け、各常用ＵＰＳ２Ａ〜２Ｎから分岐盤３Ａ〜３Ｎを通して負荷群４に分担した電力供給を可能にする。
【０００７】
各ＵＰＳ１、２Ａ〜２Ｎの構成は、共通予備ＵＰＳ１に代表して示すように、一般の無停電電源装置と同様に、コンバータＣＯＮとインバータＩＮＶおよび予備蓄電池ＢＡＴを設ける。
【０００８】
共通予備ＵＰＳ１は、出力をインバータＩＮＶから商用電源ＡＣまたは予備ＡＣに切換え可能にした予備電源切換回路１Ａ、およびこれを介したバイパス回路５を設け、予備電源への切換えでその保守点検を可能にする。さらに、バイパス回路５の出力側には分岐スイッチ回路６を設け、共通予備ＵＰＳ１を常用ＵＰＳ２Ａ〜２Ｎの予備電源として選択可能にする。
【０００９】
常用ＵＰＳ２Ａ〜２Ｎは、ＵＰＳ１と同様に、予備電源へのバイパス回路７Ａ〜７Ｎを設け、この予備電源として、交流電源ＡＣと分岐スイッチ回路６を通した交流入力を切換可能にした予備電源切換回路８Ａ〜８Ｎを設ける。
【００１０】
なお、バイパス回路５、７Ａ〜７Ｎや予備電源切換回路１Ａ，８Ａ〜８Ｎおよび分岐スイッチ回路６の切換制御は、各ＵＰＳ１、２Ａ〜２Ｎに設ける制御装置の付加機能として設ける場合、またはこれらを統括したシステムコントローラとして設ける場合もある。
【００１１】
以上の無停電電源システムの構成において、通常時は、共通予備ＵＰＳ１は無負荷待機運転され、分岐スイッチ回路６の開閉スイッチを全てをオン（閉）しておき、常用ＵＰＳ２Ａ〜２Ｎが負荷群４に分担して電力供給する。そして、常用ＵＰＳ２Ａ〜２Ｎが故障停止した場合、もしくは保守点検で運転停止させる場合、停止した１台の常用ＵＰＳの予備電源として共通予備ＵＰＳ１から給電することで、その負荷への無停電給電を可能にする。
【００１２】
このシステム構成によれば、負荷群が要求する電力量を常用ＵＰＳ２Ａ〜２Ｎが分担し、しかもそれらの予備電源には１台の共通予備ＵＰＳ１を用意することで済み、システムの信頼性および設備効率を高めることができる。
【００１３】
【特許文献１】
特開平６−１８９４７４号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の無停電電源システムにおける予備電源のバックアップ方式は、１台の常用ＵＰＳが故障停止した場合、共通予備ＵＰＳから当該故障ＵＰＳのみに予備電源を供給することとし、他の健全な常用ＵＰＳに対する分配回路の全スイッチを解離する。このとき健全な常用ＵＰＳは、切換回路８Ａ〜８Ｎでその予備電源を交流電源ＡＣ側に切換えておく。
【００１５】
このような予備電源のバックアップ方式とするのは、共通予備ＵＰＳの定格容量を最小限に設計することでシステムの設備効率を高めるためのものである。すなわち、共通予備ＵＰＳは、その定格容量を各常用ＵＰＳが分担する負荷電力のうちの最大の負荷電力（予測値）の７５％〜１００％となるよう設計し、同時には１台の常用ＵＰＳのみバックアップ可能とする。
【００１６】
このバックアップ方式では、他の健全な常用ＵＰＳは、その予備電源が全て商用電源ＡＣに切換えられているため、その故障発生には商用電源ＡＣを予備電源として負荷へ給電することになる。ここで、商用電源ＡＣは、無停電電源装置に比べて電圧変動が大きく、また雷サージや他の商用電源負荷によってスイッチングノイズが重畳することが多く、このため、故障発生して商用電源ＡＣを予備電源とする常用ＵＰＳの負荷がその運転状況によっては動作不安定になったり、動作停止してしまう虞れがあった。
【００１７】
本発明の目的は、停止中の常用ＵＰＳを共通予備ＵＰＳでバックアップしながら、共通予備ＵＰＳで他の健全な常用ＵＰＳのバックアップもできる無停電電源システムのバックアップ方式を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
一般に、無停電電源装置の定格容量は、単体負荷にはその最大消費電力に合わせて設計され、複数負荷にはそれらの合計消費電力量の７５％〜１００％になるよう設計され、前記の無停電電源システムにおける常用ＵＰＳの定格容量も分担する負荷の合計消費電力量に合わせた設計にされる。
【００１９】
しかしながら、実際の稼働率は、常用ＵＰＳの実負荷率が５０％程度、場合によっては３０％程度以下になる場合も多い。
【００２０】
本発明は、上記の事情に着目してなされたもので、停止した常用ＵＰＳを共通予備ＵＰＳがバックアップする際、停止した常用ＵＰＳの実負荷が共通予備ＵＰＳの定格容量に比べて低いときには、共通予備ＵＰＳの余裕容量範囲内でバックアップ可能な常用ＵＰＳと不可能な常用ＵＰＳとを判定し、バックアップ可能な常用ＵＰＳのみその予備電源を共通予備ＵＰＳに接続しておき、バックアップ可能な常用ＵＰＳの故障停止時にその負荷には共通予備ＵＰＳから良質な交流電力を供給可能とすることで、前記の課題を解決したもので、以下のバックアップ方式を特徴とする。
【００２１】
（１）負荷群に対して、複数台の常用無停電電源装置が分担して電力供給し、各常用無停電電源装置の予備電源を商用電源または１台の共通予備無停電電源装置に切換え可能にした無停電電源システムにおいて、
通常時には、前記各常用無停電電源装置の全ての予備電源を前記共通予備無停電電源装置としておき、
前記各常用無停電電源装置のうちの一部の常用無停電電源装置が故障停止または停止させたとき、停止した常用無停電電源装置の実負荷と前記共通予備無停電電源装置の定格容量との大小比較により求める共通予備無停電電源装置の余裕容量範囲内で、バックアップ可能な常用無停電電源装置と不可能な常用無停電電源装置とを判定し、バックアップ可能な常用無停電電源装置のみその予備電源を共通予備無停電電源装置とするバックアップ制御手段を備えたことを特徴とする。
【００２２】
（２）前記バックアップ制御手段は、前記常用無停電電源装置のうち、急激に変動する負荷をもつ常用無停電電源装置については、検出・記憶した過去の最大負荷電流または予測・設定した最大負荷電流を当該常用無停電電源装置の負荷電流として前記判定処理に供することを特徴とする。
【００２３】
（３）前記バックアップ制御手段は、常に良質な電源を必要とする重要度の高い負荷をもつ常用無停電電源装置と、そうでない負荷をもつ常用無停電電源装置とがある場合、重要度の低い負荷をもつ常用無停電電源装置を前記バックアップ不可能な無停電電源装置として前記判定処理から除き、重要度の高い負荷をもつ常用無停電電源装置についてのみ前記判定処理を行うことを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態を示し、無停電電源システムにおけるバックアップ制御部の機能構成を示す。
【００２５】
無停電電源システムは、図３と同等の構成にされ、共通予備ＵＰＳ１から分岐スイッチ回路６を通して各常用ＵＰＳ２Ａ〜２Ｎの予備電源供給を可能にし、各常用ＵＰＳ２Ａ〜２Ｎから分岐盤（図示省略）を介して負荷群４に給電する。
【００２６】
バックアップ制御部１１は、任意の１台の常用ＵＰＳ（２Ｘとする）が故障停止または保守点検で停止させるときに、共通予備ＵＰＳ１による予備電源のバックアップを行う。このバックアップ制御部１１は、共通予備ＵＰＳ１に設ける制御装置の付加機能として、またはシステムコントローラの付加機能として設けられる。このバックアップ制御には、常用ＵＰＳ２Ａ〜２Ｎの負荷電流Ａ１〜ＡＮをそれぞれ検出でる電流検出器を設けるか、または常用ＵＰＳ２Ａ〜２Ｎに既設の電流検出器を利用することができる。
【００２７】
図１のバックアップ制御部１１は、バックアップ制御をソフトウェア構成する場合で示し、これを以下に詳細に説明する。
【００２８】
まず、常用ＵＰＳ２Ａ〜２Ｎのいずれもが健全な場合、分岐スイッチ回路６の全スイッチは閉じられ、各常用ＵＰＳ２Ａ〜２Ｎの予備電源切換回路８Ａ（図３参照）は共通予備ＵＰＳ１側に切換えられている。
【００２９】
この状態で、バックアップ制御部１１は、任意の常用ＵＰＳ２Ｘの停止を検出または停止指令が与えられたときバックアップ制御を開始する（Ｓ１）。なお、停止した常用ＵＰＳ２Ｘの負荷には共通予備ＵＰＳ１から電力供給が開始される。
【００３０】
次に、常用ＵＰＳ２Ｘの停止発生で、各常用ＵＰＳ２Ａ〜２Ｎの負荷電流Ａ１〜ＡＮを読み取る（Ｓ２）。そして、負荷電流Ａ１〜ＡＮと共通予備ＵＰＳ１の定格容量（電流）Ａ０とについて、停止した常用ＵＰＳ２Ｘを除いて、下記の大小比較判定を行う（Ｓ３）。ただし、ＡＸは、停止した常用ＵＰＳ２Ｘの負荷電流である。
【００３１】
【数１】
Ａ０＞（ＡＸ＋Ａ１）
Ａ０＞（ＡＸ＋Ａ２）
…
Ａ０＞（ＡＸ＋ＡＮ）
上記の判定式の意味は、停止した常用ＵＰＳの実負荷ＡＸが共通予備ＵＰＳの定格容量Ａ０よりも低く、その余裕容量（Ａ０−ＡＸ）が常用ＵＰＳ２Ａ〜２Ｎ毎の負荷電流を賄える分以上あるか否かを各常用ＵＰＳ２Ａ〜２Ｎについて判定する。
【００３２】
次に、上記の判定により、共通予備ＵＰＳ１による余裕容量範囲内でバックアップ可能な常用ＵＰＳとバックアップ不可能な常用ＵＰＳとが識別されることから、バックアップ可能な常用ＵＰＳの予備電源を共通予備ＵＰＳとしたまま、バックアップ不可能（判定式が不成立）な常用ＵＰＳへの予備電源供給を停止する（Ｓ４）。つまり、分岐スイッチ回路６の各スイッチのうち、バックアップ不可能な常用ＵＰＳにつながるスイッチを解離させる。
【００３３】
これにより、共通予備ＵＰＳ１は、停止した常用ＵＰＳ２Ｘの負荷への電力供給をしながら、バックアップ可能な常用ＵＰＳに故障停止が発生したときに、当該常用ＵＰＳの負荷にも電力供給ができる。
【００３４】
以上までのバックアップ制御のための処理Ｓ１〜Ｓ４は、一定周期で繰り返す（Ｓ５）。これにより、停止した常用ＵＰＳ２Ｘの停止確認の下に、健全な常用ＵＰＳ２Ａ〜２Ｎの各負荷が時々刻々変化する場合にも、そのつどバックアップ可能／不可能な常用ＵＰＳを判定し、バックアップ可能な常用ＵＰＳの故障停止に共通予備ＵＰＳからの予備電源供給ができる。
【００３５】
なお、実施形態では、共通予備ＵＰＳは、その容量が１台の常用ＵＰＳのバックアップを可能とする場合で示すが、２台など複数台の常用ＵＰＳの停止にもそのバックアップを可能とする容量をもつ場合、これらを１台の常用ＵＰＳとみなして前記の判定処理（Ｓ２，Ｓ２，Ｓ３）とバックアップ制御（Ｓ４）を行うことができる。
【００３６】
また、実施形態におけるバックアップ制御は、一定周期で繰り返されるが、常用ＵＰＳ２Ａ〜２Ｎの各負荷には急激に変動するものが含まれる場合がある。この場合、処理（Ｓ２、Ｓ３）における判定と実負荷との間にずれが生じる虞れがある。これには、急激に変動する負荷をもつ常用ＵＰＳについてのみ、その過去の最大負荷電流を検出・記憶しておくか、または、人が常用ＵＰＳ毎の最大負荷電流を予測・設定しておき、これら最大負荷電流を急激な負荷変動を伴う当該常用ＵＰＳの負荷電流として判定処理に供するバックアップ方式とすることもできる。
【００３７】
また、負荷群４の各負荷は、常に良質な電源を必要とする重要度の高い負荷と、そうでない負荷とがある場合、実施形態における判定処理（Ｓ２，Ｓ３）の前段処理として、重要度の低い負荷を判定処理から除いておき、重要度の高い負荷をもつ常用ＵＰＳについてのみその負荷電流から判定処理するバックアップ方式とすることもできる。
【００３８】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、停止した常用ＵＰＳを共通予備ＵＰＳがバックアップする際、停止した常用ＵＰＳの実負荷が共通予備ＵＰＳの定格容量に比べて低いときには、共通予備ＵＰＳの余裕容量範囲内でバックアップ可能な常用ＵＰＳと不可能な常用ＵＰＳとを判定し、バックアップ可能な常用ＵＰＳのみその予備電源を共通予備ＵＰＳに接続しておくようにしたため、停止中の常用ＵＰＳを共通予備ＵＰＳでバックアップしながら、バックアップ可能な常用ＵＰＳの故障停止時にその負荷には共通予備ＵＰＳから良質な交流電力を供給可能としたバックアップができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示すバックアップ制御部の要部構成図。
【図２】１台の無停電電源装置の構成例。
【図３】無停電電源システムの構成例。
【符号の説明】
１…共通予備ＵＰＳ
２Ａ〜２Ｎ…常用ＵＰＳ
３Ａ〜３Ｎ…分岐盤
４…負荷群
６…分岐スイッチ回路
１１…バックアップ制御部
【図１】
2004266945.tif 000003
【図２】
2004266945.tif 000004
【図３】
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