JP2008022643A - 無停電電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】 無停電電源システムを形成する無停電電源それぞれに備える蓄電池のバックアップ時間をほぼ等しくする。
【解決手段】 同期セレクター３により、並列冗長式無停電電源装置１０ａ，２０ａそれぞれに電力を供給する交流電源（Ａ系電源、Ｂ系電源）それぞれが共に停電状態に陥ったときに、並列冗長式無停電電源装置それぞれの出力側を互いに連結母線に接続するために、先ず、いずれか１組の並列冗長式無停電電源装置の出力側を前記連結母線に接続し、この接続により前記連結母線に発生した電圧に、他の並列冗長式無停電電源装置の出力電圧の位相を同期させ、その後、同期状態になっている並列冗長式無停電電源装置の出力側を前記連結母線に接続することにより、ＵＰＳ１１，ＵＰＳ１２，ＵＰＳ２１，ＵＰＳ２２それぞれに備える蓄電池のバックアップ時間をほぼ等しくする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、複数組の並列冗長式無停電電源装置で構成され、該並列冗長式無停電電源装置それぞれに電力を供給する交流電源が健全なときには、これらの並列冗長式無停電電源装置がそれぞれの負荷に個別に給電する無停電電源システムに関する。

図４は、下記特許文献１に記載の構成を含む、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、１０は無停電電源１１（ＵＰＳ１１），無停電電源１２（ＵＰＳ１２），図示の如くサイリスタスイッチと電磁接触器とからなるバイパススイッチ１３，回路遮断器１４〜１７などから形成される並列冗長式無停電電源装置（以下、Ａ系ＵＰＳとも称する）、１８，１９は回路遮断器、同様に、２０は無停電電源２１（ＵＰＳ２１），無停電電源２２（ＵＰＳ２２），図示の如くサイリスタスイッチと電磁接触器とからなるバイパススイッチ２３，回路遮断器２４〜２７などから形成される並列冗長式無停電電源装置（以下、Ｂ系ＵＰＳとも称する）、２８，２９は回路遮断器、１００，２００は負荷Ａ，負荷Ｂである。

図５は、図４に示し互いに同様構成であるＵＰＳ１１，ＵＰＳ１２，ＵＰＳ２１，ＵＰＳ２２のうちのＵＰＳ１１の詳細回路構成図であり、１１ａは入力される交流電源（Ａ系電源）の交流電圧を所望の直流電圧に変換するコンバータ回路、１１ｂは蓄電池、１１ｃはコンバータ回路１１ａが出力する直流電圧を所望の周波数の交流電圧に変換するインバータ回路、１１ｄは、後述の如く、コンバータ回路１１ａおよびインバータ回路１１ｃを所望の動作状態に制御する制御回路である。この回路構成でＡ系電源が健全なときには、コンバータ回路１１ａから蓄電池１１ｂとインバータ回路１１ｃとに直流電力を供給している。

図４に示した無停電電源システムの動作を、図５に示した回路構成を参照しつつ、以下に説明する。

先ず、回路遮断器１４〜１７が閉路した状態にあり、バイパススイッチ１３がオフした状態でＡ系ＵＰＳに入力される交流電源（Ａ系電源）が健全なときには、ＵＰＳ１１とＵＰＳ１２とが、周知の技術により、並列運転状態でその出力電圧はＡ系電源の電圧の位相に同期している。

また、回路遮断器２４〜２７が閉路した状態にあり、バイパススイッチ２３がオフした状態でＢ系ＵＰＳに入力される交流電源（Ｂ系電源）が健全なときには、ＵＰＳ２１とＵＰＳ２２とが、周知の技術により、並列運転状態でその出力電圧はＢ系電源の電圧の位相に同期している。

次に、Ａ系ＵＰＳ，Ｂ系ＵＰＳが上述の状態で、開路している回路遮断器１８，１９，２８，２９のうち、回路遮断器１８，２８をそれぞれ閉路させることにより、負荷Ａ，負荷Ｂそれぞれが給電状態になる。

すなわち、負荷ＡはＡ系ＵＰＳから給電され、また、負荷ＢはＢ系ＵＰＳから給電される状態となる。

このような状態で、例えば、Ａ系電源が停電すると、ＵＰＳ１１，ＵＰＳ１２それぞれに設置された蓄電池（図５参照）により、ＵＰＳ１１とＵＰＳ１２とがその動作を継続し、且つ、並列運転状態で、負荷Ａへの給電を継続する。また、Ａ系電源が健全なときに、例えば、ＵＰＳ１１，ＵＰＳ１２それぞれに不具合が発生すると、バイパススイッチ１３が高速動作でオフ状態からオン状態に切り替わり、負荷Ａへの給電を継続する。

なお、回路遮断器１９は、Ｂ系ＵＰＳから負荷Ｂへの給電が不能になったときに閉路させることにより、Ａ系ＵＰＳから負荷Ｂにも給電し、同様に、回路遮断器２９は、Ａ系ＵＰＳから負荷Ａへの給電が不能になったときに閉路させることにより、Ｂ系ＵＰＳから負荷Ａにも給電するために設置されている。
特開平４−１８３２３４号公報

図４に示した無停電電源システムは、商用電力の需要家側で複数組の配電系統を設け、さらに、並列冗長式無停電電源装置とその負荷機器も複数組設けることにより、全体として、危険分散を意図したシステム構成にしている。

しかしながら、前記商用電力が停電状態に陥ったときには、Ａ系電源，Ｂ系電源共に停電となり、その結果、ＵＰＳ１１，ＵＰＳ１２，ＵＰＳ２１，ＵＰＳ２２それぞれに設置された蓄電池（図５参照）により、Ａ系ＵＰＳおよびＢ系ＵＰＳ１２がその動作を継続し、負荷Ａおよび負荷Ｂへの給電を継続することになるが、このとき、それぞれの電力消費量の差が大きい状態では前記蓄電池の放電量に差が生じ、従って、該蓄電池のバックアップ時間（放電終止電圧に至るまでの時間）が異なってしまうという難点があった。

この発明の目的は、上記問題点を解決した無停電電源システムを提供することにある。

この第１の発明の無停電電源システムにおいては、複数組の並列冗長式無停電電源装置がそれぞれの負荷に給電中に、該並列冗長式無停電電源装置それぞれに電力を供給する交流電源それぞれが停電状態に陥ったときには、前記並列冗長式無停電電源装置それぞれの出力側を互いに連結母線に接続しつつ、それぞれの前記負荷への給電を継続することを特徴とする。

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、
前記並列冗長式無停電電源装置それぞれの出力側を互いに連結母線に接続する際には、先ず、いずれか１組の並列冗長式無停電電源装置の出力側を前記連結母線に接続し、この接続により前記連結母線に発生した電圧に、残りの並列冗長式無停電電源装置の出力電圧の位相を同期させ、その後、同期状態になっている並列冗長式無停電電源装置それぞれの出力側を前記連結母線に順次接続することを特徴とする。

この発明によれば、前記並列冗長式無停電電源装置それぞれに電力を供給する交流電源それぞれが停電状態に陥ったときには、それぞれの負荷への給電を継続しつつ、該並列冗長式無停電電源装置それぞれの出力側を互いに連結母線に接続することにより、前記蓄電池それぞれのバックアップ時間をほぼ等しくすることができる。

図１は、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であり、この図において、図４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。

すなわち、図１に示した無停電電源システムでは、互いに同様構成であるＵＰＳ１１，ＵＰＳ１２，ＵＰＳ２１，ＵＰＳ２２それぞれが、図２に示すＵＰＳ１１の詳細回路構成図のようにその制御回路１１ｅには後述の連結母線の電圧の位相に同期する機能が付加され、従って、この機能を具備する並列冗長式無停電電源装置１０ａ（以下、Ａ系ＵＰＳとも称する）と並列冗長式無停電電源装置２０ａ（以下、Ｂ系ＵＰＳとも称する）とに置き換えられ、さらに、前記連結母線にＡ系ＵＰＳの出力側を接続する電磁接触器１と、該連結母線にＢ系ＵＰＳの出力側を接続する電磁接触器２と、同期セレクター３とが追加されている。

図３は、図１に示した同期セレクター３の動作を説明するフローチャートである。

図３において、ステップＳ１の個別給電状態では、Ａ系ＵＰＳにおいて、回路遮断器１４〜１７が閉路し、バイパススイッチ１３がオフした状態で入力されるＡ系電源が健全なときには、ＵＰＳ１１とＵＰＳ１２とが並列運転状態でその出力電圧はＡ系電源の電圧の位相に同期し、開路している回路遮断器１８により、負荷Ａが給電状態になっている。同様に、Ｂ系ＵＰＳにおいて、回路遮断器２４〜７７が閉路し、バイパススイッチ２３がオフした状態で入力されるＢ系電源が健全なときには、ＵＰＳ２１とＵＰＳ２２とが並列運転状態でその出力電圧はＢ系電源の電圧の位相に同期し、開路している回路遮断器２８により、負荷Ｂが給電状態になっている。

このような状態で、例えば、Ａ系電源が停電すると、ＵＰＳ１１，ＵＰＳ１２それぞれに設置された蓄電池（図２参照）により、ＵＰＳ１１とＵＰＳ１２とがその動作を継続し、且つ、並列運転状態で、負荷Ａへの給電を継続する。また、Ａ系電源が健全なときに、例えば、ＵＰＳ１１，ＵＰＳ１２それぞれに不具合が発生すると、バイパススイッチ１３が高速動作でオフ状態からオン状態に切り替わり、負荷Ａへの給電を継続する。

ステップＳ２では、ＵＰＳ１１，ＵＰＳ１２，ＵＰＳ２１，ＵＰＳ２２それぞれが健全な状態で、上述の個別給電の状態中でのＡ系電源，Ｂ系電源の停電を監視し、双方共に停電でなければ（分岐Ｎ）、ステップＳ１に戻り、双方共に停電状態になったときには（分岐Ｙ）、ステップＳ３に移る。

ステップＳ３では、図１では図示しないこの無停電電源システムのシーケンス回路により、Ａ系電源，Ｂ系電源共に停電状態になったことを検知すると、電磁接触器１または電磁接触器２の何れかに投入指令が発せられて、連結母線に電圧が発生したことを確認する動作を行い、この連結母線に電圧が発生すると（分岐有）、ステップＳ４に移る。

ステップＳ４では、電磁接触器１または電磁接触器２のうちの何れかが投入されたかを確認し、電磁接触器２が投入されているときには（分岐Ｂ系）、ステップＳ５に移り、電磁接触器１が投入されているときには（分岐Ａ系）、ステップＳ６に移る。

ステップＳ５では、連結母線にはＢ系ＵＰＳの電圧が発生していることから、この電圧を同期信号としてＡ系ＵＰＳを構成するＵＰＳ１１，ＵＰＳ１２それぞれに送信し、このＡ系ＵＰＳではその出力電圧が、周知の技術により、Ｂ系ＵＰＳの出力電圧の位相に同期する動作を開始し、前記シーケンス回路によりこの同期状態が確認されると、電磁接触器１に投入指令が発せられ、Ａ系ＵＰＳとＢ系ＵＰＳとが連結母線を介して並列運転状態となり、その結果、ＵＰＳ１１，ＵＰＳ１２，ＵＰＳ２１，ＵＰＳ２２それぞれの前記蓄電池のバックアップ時間をほぼ等しくすることができる。

同様に、ステップＳ６では、連結母線にはＡ系ＵＰＳの電圧が発生していることから、この電圧を同期信号としてＢ系ＵＰＳを構成するＵＰＳ２１，ＵＰＳ２２それぞれに送信し、このＢ系ＵＰＳではその出力電圧が、周知の技術により、Ａ系ＵＰＳの出力電圧の位相に同期する動作を開始し、前記シーケンス回路によりこの同期状態が確認されると、電磁接触器２に投入指令が発せられ、Ａ系ＵＰＳとＢ系ＵＰＳとが連結母線を介して並列運転状態となり、その結果、ＵＰＳ１１，ＵＰＳ１２，ＵＰＳ２１，ＵＰＳ２２それぞれの前記蓄電池のバックアップ時間をほぼ等しくすることができる。

なお、図１に示した無停電電源システムにおいて、例えば、Ｂ系ＵＰＳから負荷Ｂへの給電が不能になったときに、電磁接触器１および電磁接触器２を閉路させることにより、図４に示した無停電電源システムにおける動作例と同様に、Ａ系ＵＰＳから負荷Ｂにも給電することも可能になる。

さらに、図１に示した無停電電源システムにおいては、Ａ系ＵＰＳとＢ系ＵＰＳの２組の構成例について述べたが、３組以上の並列冗長式無停電電源装置からなる無停電電源システムにおいても、この発明は実施することができる。

すなわち、並列冗長式無停電電源装置それぞれに電力を供給する交流電源それぞれが共に停電状態に陥ったときに、並列冗長式無停電電源装置それぞれの出力側を互いに連結母線に接続するために、先ず、いずれか１組の並列冗長式無停電電源装置の出力側を前記連結母線に接続し、この接続により前記連結母線に発生した電圧に、残りの並列冗長式無停電電源装置の出力電圧の位相を同期させ、その後、同期状態になっている並列冗長式無停電電源装置それぞれの出力側を前記連結母線に順次接続することにより、無停電電源それぞれに備える蓄電池のバックアップ時間をほぼ等しくすることができる。

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１の部分詳細回路構成図 図１の動作を説明するフローチャート 従来例を示す無停電電源システムの回路構成図 図４の部分詳細回路構成図

符号の説明

１，２‥電磁接触器、３‥同期セレクター、１０，１０ａ，２０，２０ａ‥並列冗長式無停電電源装置，１１，１２，２１，２２‥無停電電源、１３，２３‥バイパススイッチ、１４〜１９，２４〜２９‥回路遮断器、１００‥負荷Ａ、２００‥負荷Ｂ。

Claims (2)

1. 複数組の並列冗長式無停電電源装置がそれぞれの負荷に給電中に、該並列冗長式無停電電源装置それぞれに電力を供給する交流電源それぞれが停電状態に陥ったときには、
   前記並列冗長式無停電電源装置それぞれの出力側を互いに連結母線に接続しつつ、それぞれの前記負荷への給電を継続することを特徴とする無停電電源システム。
2. 請求項１に記載の無停電電源システムにおいて、
   前記並列冗長式無停電電源装置それぞれの出力側を互いに連結母線に接続する際には、
   先ず、いずれか１組の並列冗長式無停電電源装置の出力側を前記連結母線に接続し、
   この接続により前記連結母線に発生した電圧に、残りの並列冗長式無停電電源装置の出力電圧の位相を同期させ、
   その後、同期状態になっている並列冗長式無停電電源装置それぞれの出力側を前記連結母線に順次接続することを特徴とする無停電電源システム。

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