JP2008154403A - 無停電電源システムの運転制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数台の無停電電源装置が並列運転する無停電電源システムが複数備えられ、上記システム間の単独運転と並列運転とを切り換える制御が行われる場合に、無停電電源システム間の横流を抑制し、安定した並列運転を実施することができる無停電電源システムの運転制御装置を得る。
【解決手段】各無停電電源システム１、４の出力電流を検出し、無停電電源システム１、４の並列運転時に互いに並列に接続される第一の電流センサ８、１０と、各無停電電源装置２等に対応して設けられ、無停電電源システム１、４の並列運転時に、第一の電流センサ８、１０間に接続されて無停電電源システム１、４間の横流を検出する第二の電流センサ７２等と、各第二の電流センサ７２等の検出値に基づいて、各無停電電源装置２等の電圧指令値から横流成分に応じた値を、同一の無停電電源システム１、４内において同時に減算する減算手段１４とを備える。
【選択図】図２

Description

この発明は、複数台の無停電電源装置を並列運転する無停電電源システムが複数ある場合に、上記無停電電源システムの単独運転と並列運転とを切り換えることができる運転制御装置に関するものである。

従来から、１台の交流出力変換器（無停電電源装置）が故障しても、他の交流出力変換器により負荷側への給電を継続する無停電電源システムとして、交流出力変換器を並列冗長運転するものが採用されている。

例えば、上記構成を有する無停電電源システムの従来技術として、各交流出力変換器の分担電流を高速にバランスさせるため、交流出力変換器相互間に流れる電流の横流分に応じた信号を瞬時制御形交流出力変換器の電圧制御回路に与えるとともに、上記交流出力変換器の電圧基準発振機の発振周波数を変化させるように構成したものが提案されている（特許文献１参照）。

特開平５−１８４１５４号公報

従来の無停電電源システムでは、上記特許文献１記載のもののように、複数の交流出力変換器を並列冗長運転することにより、負荷側への給電を確実に継続するように構成していた。これに対し、近年では、更に負荷側への給電信頼性を向上させるため、無停電電源システムを複数、例えば、２台の無停電電源システムを用意し、システム冗長をとる場合がある。かかる場合、常時は各無停電電源システム毎に単独に運転して負荷への給電が行われるが、一方の無停電電源システムを点検等する場合には、２台の無停電電源システム間で一旦並列運転を行ってから他方の無停電電源システムに負荷を集約して、単独で運転を行わせ、その後、点検が必要な一方の無停電電源システムを無負荷にして停止するといった手順が取られていた。

なお、無停電電源システム内では、交流出力変換器の並列運転制御が行われて、特許文献１記載のもののように分担電流のバランス化等が行われていたが、上記無停電電源システム間で実施される並列運転に関しては、従来から、特に無停電電源システム間の横流を抑制するための制御等は実施されていなかった。このため、無停電電源システム間の電圧差と配線インピーダンスによって決定される横流が無停電電源システム間に流れ、例えば、配線インピーダンスが小さい場合には、過電流保護が動作するといった問題も生じていた。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、複数台の無停電電源装置が並列運転する無停電電源システムが複数備えられ、上記無停電電源システムの単独運転と並列運転とを切り換える制御が行われる場合に、無停電電源システム間の横流を抑制し、安定した無停電電源システム間の並列運転を実施することができる無停電電源システムの運転制御装置を提供することである。

この発明に係る無停電電源システム間の運転制御装置は、複数台の無停電電源装置が並列運転する無停電電源システムが複数備えられ、負荷側に無停電電源システムが単独で給電する単独運転と、複数の無停電電源システムが並列で給電する並列運転とを切り換える無停電電源システムの運転制御装置であって、各無停電電源システムに対応して設けられ、対応する無停電電源システムの出力電流を検出するとともに、無停電電源システムの並列運転時に互いに並列に接続される第一の電流センサと、各無停電電源装置に対応して設けられ、無停電電源システムの並列運転時に、第一の電流センサ間に接続されて無停電電源システム間の横流を検出する第二の電流センサと、各第二の電流センサの検出値に基づいて、各無停電電源装置の電圧指令値から横流成分に応じた値を、同一の無停電電源システム内において同時に減算する減算手段と、を備えたものである。

この発明によれば、複数台の無停電電源装置が並列運転する無停電電源システムが複数備えられ、上記無停電電源システムの単独運転と並列運転とを切り換える制御が行われる場合に、無停電電源システム間の横流を抑制し、安定した無停電電源システム間の並列運転を実施することができる。

この発明をより詳細に説明するため、添付の図面に従ってこれを説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における無停電電源システム間の運転制御装置を示す全体構成図、図２及び図３はこの発明の実施の形態１における無停電電源システム間の運転制御装置の要部を示す構成図である。図１において、１は交流出力変換器からなる無停電電源装置２及び３により並列運転を行う無停電電源システム、４は交流出力変換器からなる無停電電源装置５及び６により並列運転を行う無停電電源システムである。なお、上記無停電電源装置２及び３並びに５及び６については特にその詳細を説明しないが、例えば、特開平５−１８４１５４号公報の図１に記載の構成を有し、並列運転制御されている。

ここで、２０番台の番号は無停電電源装置２の構成要素、３０番台の番号は無停電電源装置３の構成要素であり、２１、２４、２６、３１、３４、３６は開閉器、２２、３２は交流電力を直流電力に変換するコンバータ、２３、３３はバッテリ、２５、３５は直流電力を交流電力に変換するインバータをそれぞれ示している。また、７は無停電電源システム１の並列母線盤であり、無停電電源システム１の出力電流を検出する電流センサ８が設けられている。同様に、９は無停電電源システム４の並列母線盤であり、無停電電源システム４の出力電流を検出する電流センサ１０が設けられている。即ち、電流センサ８及び１０は、各無停電電源システム１及び４に対応して設けられている。

１１及び１２は無停電電源システム１及び４の各入力からそれぞれ何れかを選択して、負荷側へ出力する系統切換器である。即ち、系統切換器１１及び１２は、それぞれ２入力から１出力を選択して出力する機能を有している。そして、上記系統切換器１１及び１２は、選択している各出力を無停電電源システム１及び４の一方から他方に切り換える場合には、無停電電源システム１及び４の出力を所定時間ラップさせることにより、負荷側が無電圧とならないように構成されている。即ち、上記系統切換器１１及び１２を制御することにより、負荷側に無停電電源システム１又は４が単独で給電する単独運転と、無停電電源システム１及び４が並列で給電する並列運転の切換が可能となる。例えば、系統切換器１１及び１２の双方が無停電電源システム１を選択して出力している際に無停電電源システム１を点検する必要がある場合には、系統切換器１１及び１２の出力選択を無停電電源システム４に切り換える際に、無停電電源システム１及び４が並列運転状態となるラップ切換が実施される。

次に、図２に基づいて、並列運転状態である場合における無停電電源システム１及び４間の横流を検出する構成及び動作について説明する。なお、無停電電源システム１の横流ΔＩ１及び無停電電源システム４の横流ΔＩ４を以下のように定義する。

（数１）
ΔＩ１＝Ｉ１−（Ｉ１＋Ｉ４）／２
ΔＩ４＝Ｉ４−（Ｉ１＋Ｉ４）／２
ここで、Ｉ１は無停電電源システム１の出力電流、Ｉ４は無停電電源システム４の出力電流である。

図２において、７０番台の番号は並列母線盤７に設けられている横流検出のための構成要素、９０番台の番号は並列母線盤９に設けられている横流検出のための構成要素である。ここで、７１、９１はそれぞれ電流センサ８及び１０の負担抵抗、７２、７３は各無停電電源装置に対応して設けられた電流センサを示し、上記電流センサ７２は無停電電源装置２の制御回路に、電流センサ７３は無停電電源装置３の制御回路に接続されている。並列母線盤９についても同様に、９２及び９３は各無停電電源装置に対応して設けられた電流センサを示し、電流センサ９２は無停電電源装置５の制御回路に、電流センサ９３は無停電電源装置６の制御回路に接続されている。７４、９４は系統切換器１１のラップ切換中を示す接点、７５、９５は系統切換器１２のラップ切換中を示す接点、７６、９６は系統切換器１１乃至１２のラップ切換操作をする際にオン状態にする接点である。

上記構成を有することにより、無停電電源システム１及び４がラップ状態、即ち、並列状態になると、並列母線盤７及び９に設けられた電流センサ８及び１０は、互いに並列に接続されることになる。この時、各電流センサ８及び１０の負担抵抗７１及び９１も並列となるため、負担抵抗７１及び９１に発生する電圧は等しくなり、電流センサ８及び１０の平均電流が負担抵抗７１及び９１に流れる。したがって、電流センサ８及び１０の差電流は、電流センサ８及び１０、即ち負担抵抗７１及び９１の同電圧側間に直列に接続された電流センサ７２、７３、９２、９３を介して並列母線盤７及び９間を流れることになる。以上から、電流センサ７２、７３、９２、９３により、無停電電源システム１及び４間の横流を検出することが可能となる。

次に、図３に基づいて、無停電電源システム１及び４間の横流を抑制する制御について説明する。なお、図３は、無停電電源装置２の制御回路の一部を示したものである。図３において、１３は電圧指令値発生回路、１４は加減算器（減算手段）、１５は電圧制御回路、１６はパルス幅変調回路、１７はゲイン回路である。上記構成を有する無停電電源装置２では、インバータ２５が制御する交流出力電圧の指令値を上記電圧指令値発生回路１３が出力し、上記指令値と実際の交流出力電圧が一致するように、電圧制御回路１５が制御する。そして、上記電圧制御回路１５の出力は、パルス幅変調回路１６を介してオン／オフのスイッチング指令となり、インバータ２５に与えられる。なお、図３では上記電圧制御回路１５を簡略化して記載したが、例えば、特開平５−１８４１５４号公報の図１に記載されているもののように、同一無停電電源システム内の無停電電源装置との並列運転制御機能を含んだものとして構成される。

そして、無停電電源システム１及び４が並列運転している場合には、電流センサ７２から横流信号を取り込み、この横流信号をゲイン回路１７で増幅した後、加減算器１４によって、横流成分に応じた値を上記電圧指令値発生回路１３の電圧指令値から減算する。なお、同一の無停電電源システム１又は４内においては、各電流センサ７２、７３、９２、９３の検出値に基づいて、電圧指令値から横流成分に応じた値を、同時に減算するように構成される。

かかる構成を有することにより、無停電電源システム１及び４間で並列状態が発生し、横流が流れた場合であっても、電圧指令値に瞬時垂下特性を与えて横流を抑制することができ、安定した無停電電源システム１及び４間の並列運転を実施することが可能となる。また、同一の無停電電源システム内の無停電電源装置、即ち、無停電電源装置２及び３、或いは無停電電源装置５及び６には、同一の絶縁された信号が同時に与えられるので、同一無停電電源システム内における無停電電源装置の並列運転に影響を与えることはない。

なお、図２における接点７６及び９６は、通常は無停電電源システム１及び４が並列運転になることはなく、１年に１回程度実施される点検において短時間並列運転となる場合を想定して設けられたものであり、無停電電源システム１及び４が誤って並列運転動作に入ることを防止する目的で設置されている。

この発明の実施の形態１における無停電電源システム間の運転制御装置を示す全体構成図である。 この発明の実施の形態１における無停電電源システム間の運転制御装置の要部を示す構成図である。 この発明の実施の形態１における無停電電源システム間の運転制御装置の要部を示す構成図である。

符号の説明

１、４ 無停電電源システム
２、３、５、６ 無停電電源装置
７、９ 並列母線盤
８、１０、７２、７３、９２、９３ 電流センサ
１１、１２ 系統切換器
１３ 電圧指令値発生回路
１４ 加減算器
１５ 電圧制御回路
１６ パルス幅変調回路
１７ ゲイン回路
２１、２４、２６、３１、３４、３６ 開閉器
２２、３２ コンバータ
２３、３３ バッテリ
２５、３５ インバータ
７１、９１ 負担抵抗
７４、７５、７６、９４、９５、９６ 接点

Claims (1)

1. 複数台の無停電電源装置が並列運転する無停電電源システムが複数備えられ、負荷側に前記無停電電源システムが単独で給電する単独運転と、複数の前記無停電電源システムが並列で給電する並列運転とを切り換える無停電電源システムの運転制御装置であって、
   前記各無停電電源システムに対応して設けられ、対応する前記無停電電源システムの出力電流を検出するとともに、前記無停電電源システムの並列運転時に互いに並列に接続される第一の電流センサと、
   前記各無停電電源装置に対応して設けられ、前記無停電電源システムの並列運転時に、前記第一の電流センサ間に接続されて前記無停電電源システム間の横流を検出する第二の電流センサと、
   前記各第二の電流センサの検出値に基づいて、前記各無停電電源装置の電圧指令値から横流成分に応じた値を、同一の前記無停電電源システム内において同時に減算する減算手段と、
   を備えたことを特徴とする無停電電源システムの運転制御装置。

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