(57)【要約】【課題】複数の電力変換器において交流ラインを並列接続する場合、各電力変換器の出力電流の横流を低減するため、出力電流から横流分を検出して電力変換器装置制御する。しかし、従来の横流を検出する回路において、コスト低減，回路の簡易化，保守性の向上，制御精度の向上といった課題があった。【解決手段】複数の電力変換器の各交流出力線を個別の第１の電流センサに通し、前記各交流出力線を並列に接続し、かつ、負荷または交流電源と並列接続した回路を有し、前記個別の第１の電流センサの信号から各電力変換器の出力交流電流を制御する電力変換器の横流検出回路において、前記個別の第１の電流センサに対して個別の抵抗器を並列に接続した複数の第１の回路を有し、前記複数の第１の回路を並列に接続したことである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電力変換器の各交流出力線を並列に接続し、かつ、負荷または交流電源と並列接続した回路における前記各交流出力線を通す個別の第１の電流センサを有し、
各電力変換器の出力電流を制御する電力変換器の横流検出回路において、
前記個別の第１の電流センサに対して個別の抵抗器を並列に接続した第１の回路を複数有し、
前記第１の回路を複数並列に接続した回路を有することを電力変換器の横流検出回路。
【請求項２】
請求項１において、
前記個別の第１の電流センサに流れる電流と前記個別の抵抗器に流れる電流とから各電力変換器の横流信号を検出し、
前記各電力変換器の横流信号から各電力変換器を制御していることを特徴とする電力変換器の横流検出回路。
【請求項３】
請求項２において、
前記横流信号は、前記第１の回路に直列に接続した電流−電圧変換回路から求めることを特徴とする電力変換器の横流検出回路。
【請求項４】
請求項３において、
前記電力変換器の個数をＮ個とすると、前記電流−電圧変換回路は、Ｎ−１個有することを特徴とする電力変換器の横流検出回路。
【請求項５】
請求項２において、
前記横流信号は、前記第１の回路に直列に接続した第２の電流センサから求めることを特徴とする電力変換器の横流検出回路。
【請求項６】
請求項４において、
前記電力変換器の個数をＮ個とすると、前記第２の電流センサは、Ｎ−１個有することを特徴とする電力変換器の横流検出回路。
【請求項７】
複数の電力変換器の各交流出力線を個別の第１の電流センサに通し、前記各交流出力線を並列に接続し、かつ、負荷または交流電源と並列接続した回路を有し、
各電力変換器の出力電流を制御する電力変換器の横流検出回路において、
前記個別の第１の電流センサに個別の抵抗器を直列に接続し、かつ前記個別の抵抗器と並列に個別の計測アンプ接続する複数の第２の回路を有し、
前記複数の第２の回路を並列に接続した回路を有することを特徴とする電力変換器の横流検出回路。
【請求項８】
請求項７において、
前記第１の電流センサはホールＣＴであることを特徴とする電力変換器の横流検出回路。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれかにおいて、
前記個別の電力変換器は、交流出力線を複数相有し、各相ごとに、前記電力変換器の横流検出回路を構成することを特徴とする電力変換器の横流検出回路。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項８のいずれかにおいて、
前記複数の電力変換器をＮ個（Ｎ＝１，２，３…）とすると、Ｎ−１個の電力変換器の横流制御をすることを特徴とする電力変換器の横流検出回路。
【請求項１１】
請求項９において、
前記複数層をＮ相（Ｎ＝１，２，３…）とすると、Ｎ−１相について前記横流検出回路を構成することを特徴とする電力変換器の横流検出回路。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれかにおいて、
前記電力変換器は、直流を交流に変換，交流を直流に変換、又は、交流を直流に変換し変換した直流を交流に変換することを特徴とする電力変換器の横流検出回路。
【請求項１３】
複数の無停電電源装置と、
前記複数の無停電電源装置の各交流出力線を並列に接続し、かつ、負荷または交流電源と並列接続した回路における前記各交流出力線を通す個別の第１の電流センサを有し、
各無停電電源装置の横流電流を制御する無停電電源装置システムにおいて、
前記個別の第１の電流センサに対して個別の抵抗器を並列に接続した第１の回路を複数有し、
前記第１の回路を複数並列に接続した回路を有することを無停電電源装置システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力変換器の横流検出回路及び無停電電源装置システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電力変換器は、出力容量を増加，装置の冗長化のため、電力変換器を図２のように並列に接続する。
【０００３】
電力変換器は一般に出力インピーダンスが小さく、周波数は電力変換器制御系の発振器周波数によって決定される。よって、電力変換器の並列接続には以下の２点の課題がある。
【０００４】
並列接続している各電力変換器間で負荷に送らない有効電力，無効電力のやり取りが発生する。よって、各電力変換器の出力電流の合計が負荷容量より大きくなり、電力変換器の電力損失が大きくなる。もしくは、各電力変換器間で負荷に送らない有効電力，無効電力を加味した大容量の電力変換器が必要になる。
【０００５】
各電力変換器間で負荷に送らない有効電力，無効電力のやり取りがさらに大きくなった場合、電力変換器の保護装置が動作し電力変換器が停止に至る。
【０００６】
以上の課題を解決するために、特開昭５３−６８８２５号公報や特開昭５６−３５７８号公報に示される電力変換器装置の並列制御方式では、図２の回路のように各電力変換器装置の出力有効電力，無効電力を同じに制御している。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭５３−６８８２５号公報
【特許文献２】
特開昭５６−３５７８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
特開昭５３−６８８２５号公報や特開昭５６−３５７８号公報に示される電力変換器装置の並列制御方式は、図２のような横流検出回路４により電力変換器又は無停電電源装置の横流信号Ｖａ，Ｖｂ，…，Ｖｘを電力変換器又は無停電電源装置１ａ，１ｂ，…，１ｘで検出し、Ｖａ，Ｖｂ，…，Ｖｘが０になるように並列制御が行われる。しかし、図２の横流検出回路４は図３で示すように、以下の３点の課題がある。
▲１▼Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃは電位が異なるため、異電位でも検出できるように高価な装置を用いる必要がある。例えば計測用変圧器が必要。
▲２▼電力変換器又は無停電電源装置を追加・切離しする場合、短絡線が必要であり、手間がかかる。
▲３▼Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃが完全に同じだとしても、配線抵抗があるとＶａ，Ｖｂ，Ｖｃが０にならないため、制御精度が低下する。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、回路の簡易化ができる電力変換器の横流検出回路及び無停電電源装置システムを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の一つの特徴は、複数の電力変換器の各交流出力線を並列に接続し、かつ、負荷または交流電源と並列接続した回路における前記各交流出力線を通す個別の第１の電流センサを有し、各電力変換器の出力電流を制御する電力変換器の横流検出回路において、前記個別の第１の電流センサに対して個別の抵抗器を並列に接続した第１の回路を複数を有し、前記第１の回路を複数並列に接続した回路を有することである。
【００１１】
なお、本発明のその他の特徴は本願特許請求の範囲に記載のとおりである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
図１は、本発明による第一の実施例を示す回路図である。図２の横流検出回路４を双対回路、テブナンの定理を用い変形すると、図１の横流検出回路４のように変形することができる。これにより、図２の場合、電力変換器の出力電流の横流信号は、Ｖａ，Ｖｂ，…，Ｖｘの電圧で表現されるが、図１の場合、電力変換器の出力電流の横流信号は、Ｉｖａ，Ｉｖｂ，…，Ｉｖｘの電流で表現することができる。
【００１４】
電力変換器又は無停電電源装置１ａ，１ｂ，…，１ｘの出力線８ａ，８ｂ，…，８ｘの電流を検出する変流器などの電流センサ２ａ，２ｂ，…，２ｘから出力される電流を電圧に変換する抵抗器３ａ，３ｂ，…，３ｘで構成され、変流器と抵抗器３ａ，３ｂ，…，３ｘを並列に接続され、電力変換器１ａ，１ｂ，…，
１ｘの横流信号はＩｖａ，Ｉｖｂ，…，Ｉｖｘとなる。電力変換器の出力電流の横流信号Ｉｖａ，Ｉｖｂ，…，ＩｖｘはＩｖａから電力変換器１ａへ、Ｉｖｂから電力変換器１ｂへ、Ｉｖｘから電力変換器１ｘへ送られ特開昭５３−６８８２５号公報記載の方法のように横流電流の有効成分と無効成分から、電力変換器又は無停電電源装置１ａ，１ｂ，…，１ｘの出力電圧の位相と振幅が制御される。詳しく述べると、横流電流を有効成分と無効成分に分解し、有効成分を出力電圧制御信号にし、無効成分を出力周波数制御信号として制御する。
【００１５】
Ｉｖａ，Ｉｖｂ，…，Ｉｖｘの検出方法について第二〜第四の実施例を図５〜図７に示し、次に説明する。
【００１６】
図５は、Ｉｖａ，Ｉｖｂ，…，Ｉｖｘを取り出すため、変流器，抵抗器３ａ，３ｂ，…，３ｘとグランド間に演算増幅器による電流−電圧変換回路１１ａ，
１１ｂ，…，１１ｘを追加した回路の実施例である。図５は変流器と抵抗器３ａ，３ｂ，…，３ｘが同電位であることを利用して、演算増幅器と抵抗器だけの簡単な回路で電力変換器１ａ，１ｂ，…，１ｘの出力電流の横流電流Ｉｖａ，Ｉｖｂ，…，Ｉｖｘを取り出す回路である。
【００１７】
なお、電流−電圧変換回路１１ａ，１１ｂ，…，１１ｘのうち、どれか１つを除くことが可能である。これは、横流電流Ｉｖａ，Ｉｖｂ，…，Ｉｖｘの和がゼロになること及びＩｖａ，Ｉｖｂ，…，Ｉｖｘの和がゼロになることより、Ｉｖａ，Ｉｖｂ，…，Ｉｖｘの一つの電流を検出しなくても、その他の電力変換器又は無停電電源装置の出力電流を制御すれば、検出しない電力変換器又は無停電電源装置の出力電流も望ましい電流を出力するからである。これにより、センサを一つ少なくすることが可能になる。
【００１８】
図６は、電流センサ２ａ，２ｂ，…，２ｘ、抵抗器３ａ，３ｂ，…，３ｘとグランド間に電流センサである変流器１２ａ，１２ｂ，…，１２ｘを追加し、電力変換器又は無停電電源装置１ａ，１ｂ，…，１ｘの出力電流の横流信号Ｉｖａ，Ｉｖｂ，…，Ｉｖｘを取り出している実施例である。これにより、図６のような回路では電力変換器又は無停電電源装置の出力電流の偏差である横流電流Ｉｖａ，Ｉｖｂ，…，Ｉｖｘを利用する各電力変換器又は無停電電源装置１ａ，１ｂ，…，１ｘの制御回路の電位が異なる場合など、各電力変換器又は無停電電源装置１ａ，１ｂ，…，１ｘを絶縁した場合に用いることができる。
【００１９】
また、同様に電流センサである変流器１２ａ，１２ｂ，…，１２ｘのうち、どれか１つを除くことが可能である。これも、横流信号Ｉｖａ，Ｉｖｂ，…，Ｉｖｘの和がゼロになること及びＩｖａ，Ｉｖｂ，…，Ｉｖｘの和がゼロになることより、Ｉｖａ，Ｉｖｂ，…，Ｉｖｘの一つの電流を検出しなくても、その他の電力変換器又は無停電電源装置の出力電流を制御すれば、検出しない電力変換器又は無停電電源装置の出力電流も望ましい電流を出力するからである。これにより、センサを一つ少なくすることが可能になる。
【００２０】
さらに、図７では、図５，図６は電力変換器又は無停電電源装置１ａ，１ｂ，…，１ｘが出力する低周波電流または直流電流については、検出することができないため、ここでは、低周波電流または直流電流を検出できるようにした回路である。図５，図６との違いは、電力変換器又は無停電電源装置１ａ，１ｂ，…，１ｘの出力電流の検出に電流センサ２ａ，２ｂ，２ｃをホールＣＴ１４ａ，１４ｂ，１４ｃに置き換える。さらに、計測アンプ１３ａ，１３ｂ，１３ｃで抵抗器
３ａ，３ｂ，３ｃの両端に並列接続し、電力変換器又は無停電電源装置１ａ，
１ｂ，…，１ｘの出力電流の横流電流Ｉｖａ，Ｉｖｂ，…，Ｉｖｘは、計測アンプ１３ａ，１３ｂ，１３ｃで抵抗器３ａ，３ｂ，３ｃの両端の電圧を検出することにより求められる。
【００２１】
また、図５，図７において電流−電圧変換回路１１ａ，１１ｂ，…，１１ｘと計測アンプ１３ａ，１３ｂ，…，１３ｘは、絶縁増幅器に置き換えることが可能である。
【００２２】
なお、電流センサは、一般にホールＣＴと変流器に分けられ、ホールＣＴは、直流から交流まで検出できるが、変流器は、交流だけ検出でき、直流は検出できない。
【００２３】
さらに、図７の回路構成では直流を補償しない場合は、ホールＣＴを変流器にしても同様に制御することが可能である。
【００２４】
次に、図１，図２において電力変換器又は無停電電源装置の出力線が１本だけであるが、出力線が複数の場合でも適用できる。適用方法は、出力線数−１もしくは出力線数と同数の横流検出回路４を設けることにより、電力変換器又は無停電電源装置の全ての出力電流の横流を小さくなるように制御することが可能である。特に、出力線数−１で適用可能であるのは、例えば、電力変換機の出力線が３相の場合は、２相について横流電流を検出できれば、３相の和がゼロになることより、もう１相の横流電流を算出することができるためである。
【００２５】
また、電力変換器又は無停電電源装置が増加したときは、横流検出回路４に電流センサと抵抗器を並列に接続すれば簡単に対応できる。
【００２６】
なお、図面で示されている直流ライン並列接続２１は、適用システムによって、この接続が有る場合と無い場合がある。
【００２７】
以上により以下の課題が図４のように解決される。
▲１▼電力変換器又は無停電電源装置の制御に利用する、電力変換器又は無停電電源装置の出力電流の偏差である横流電流Ｉｖａ，Ｉｖｂ，…，Ｉｖｘは同電位になる。よって、絶縁することなく横流信号の検出が可能になる。
▲２▼電力変換器又は無停電電源装置を切離す場合、開放で処理できる。
▲３▼制御精度が低下する要因は、配線の絶縁抵抗である。配線の絶縁抵抗は、横流検出回路に使用される回路より非常に大きいため、制御精度が改善する。
【００２８】
上記課題の解決により、本発明は下記の顕著な効果がある。
▲１▼横流検出が簡素化されるため、低コスト・信頼性が向上・小型化できる。
【００２９】
また、横流の低周波または直流分の検出も可能になる。
▲２▼電力変換器又は無停電電源装置の追加，切離し方法が簡素化されるため、装置の簡単化による低コスト・信頼性が向上・小型化できる。さらに、保守に費やされる時間が減少し、保守費用の削減になる。
【００３０】
電力変換器又は無停電電源装置の性能が向上する。もしくは、従来と同じ精度にするならば、横流検出回路４の配線長を伸ばすことができるため、電力変換器又は無停電電源装置の配置の自由度が大きくなり、より電力変換器装置又は無停電電源装置の応用範囲が広がることになる。
【００３１】
なお、無停電電源装置及び横流検出回路を有するシステムを無停電電源装置システムという。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、回路の簡易化ができる電力変換器の横流検出回路及び無停電電源装置システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電力変換器又は無停電電源装置の並列制御のための横流検出回路を例示した図。
【図２】従来の電力変換器装置の並列制御の構成例。
【図３】従来の課題点を明記した図。
【図４】従来の課題点が、どのように解決されているか示した図。
【図５】電流−電圧変換回路を用いて電力変換器装置又は無停電電源装置の横流検出方法を例示した図。
【図６】電流センサを用いて電力変換器装置又は無停電電源装置の横流検出方法を例示した図。
【図７】ホールＣＴ及び計測アンプを用いて電力変換器装置又は無停電電源装置の横流検出方法を例示した図。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ，１ｃ，…，１ｘ…電力変換器又は無停電電源装置、２ａ，２ｂ，２ｃ，…，２ｘ…電流センサ、３ａ，３ｂ，３ｃ，…，３ｘ…抵抗器、４…横流検出回路、５…負荷または交流電源、８ａ，８ｂ，８ｃ，…，８ｘ…出力線、
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，…，１１ｘ…電流−電圧変換回路、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，…，１２ｘ…変流器、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，…，１３ｘ…計測アンプ、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，…，１４ｘ…ホールＣＴ、１５…グランド、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，…，１６ｘ…変圧器、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，…，２０ｘ…直流電源または負荷、２１…直流ライン並列接続、Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ，…，Ｉｘ…電力変換器又は無停電電源装置の出力電流、Ｉｖａ，Ｉｖｂ，Ｉｖｃ，…，
Ｉｖｘ…横流信号（電流出力）、Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，…，Ｖｘ…横流信号（電圧出力）。
【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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【図７】
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