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JP2017093210A - Uninterruptible power system - Google Patents

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JP2017093210A
JP2017093210A JP2015222816A JP2015222816A JP2017093210A JP 2017093210 A JP2017093210 A JP 2017093210A JP 2015222816 A JP2015222816 A JP 2015222816A JP 2015222816 A JP2015222816 A JP 2015222816A JP 2017093210 A JP2017093210 A JP 2017093210A
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宏樹 村津
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Abstract

【課題】バイパス給電/変換器給電の切替を瞬時に行い、低コスト化が可能で信頼性の高い無停電電源装置を提供する。【解決手段】ダブルコンバージョン方式の変換器給電回路100と、交流電源の交流電力を交流スイッチ部201を介して負荷に供給するバイパス給電回路200と、を備えた無停電電源装置において、交流スイッチ部201は、自己消弧機能を持つ主スイッチ221と、自己消弧機能を持たずに過負荷耐量の大きい補助スイッチ210とを並列に接続して構成され、交流電源の健全時に、変換器給電回路100または主スイッチ221の何れか一方により負荷に給電すると共に、変換器給電回路100に異常が発生して給電経路をバイパス給電回路200に切り替える際に、補助スイッチ210を、変換器給電回路100の運転停止と同時にオンさせて主スイッチ221がオンした後にオフさせる。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly reliable uninterruptible power supply device capable of cost reduction by instantaneously switching between bypass power supply and converter power supply. SOLUTION: In a non-disruptive power supply device including a double conversion type converter power supply circuit 100 and a bypass power supply circuit 200 for supplying AC power of an AC power supply to a load via an AC switch unit 201, the AC switch unit. The 201 is configured by connecting a main switch 221 having a self-extinguishing function and an auxiliary switch 210 having a large overload withstand capacity in parallel without having a self-extinguishing function, and is a converter power supply circuit when the AC power supply is sound. When power is supplied to the load by either 100 or the main switch 221 and an abnormality occurs in the converter power supply circuit 100 and the power supply path is switched to the bypass power supply circuit 200, the auxiliary switch 210 is switched to the converter power supply circuit 100. It is turned on at the same time as the operation is stopped, and is turned off after the main switch 221 is turned on. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本発明は、交流/直流/交流変換を行う電力変換器により負荷に給電する変換器給電回路と、交流スイッチ部の動作により負荷に給電するバイパス給電回路とを備え、必要に応じて給電経路を切り替える無停電電源装置(以下、UPSともいう)に関するものである。   The present invention includes a converter power supply circuit that supplies power to a load by a power converter that performs AC / DC / AC conversion, and a bypass power supply circuit that supplies power to the load by the operation of an AC switch unit. The present invention relates to a switching uninterruptible power supply (hereinafter also referred to as UPS).

交流/直流/交流変換を行う、いわゆるダブルコンバージョン方式の電力変換器を備えたUPSや周波数変換器等の変換装置は、各種の仕様の電気・電子機器に信頼性の高い電源を供給するために用いられている。
近年、省エネルギーへの関心の高まりから、これらの変換装置の高効率化が望まれており、その一手段として、主に海外向けの変換装置では、バイパス給電回路から負荷に給電する高効率モードを備えたUPSが主流となりつつある。
Conversion devices such as UPS and frequency converters equipped with so-called double conversion type power converters that perform AC / DC / AC conversion in order to supply highly reliable power to electrical and electronic devices of various specifications It is used.
In recent years, due to increasing interest in energy saving, it is desired to increase the efficiency of these converters. As one means for this, converters mainly for overseas use a high-efficiency mode in which power is supplied from the bypass power supply circuit to the load. The provided UPS is becoming mainstream.

この種のUPSとしては、例えば特許文献1に記載されたものが知られている。
特許文献1に記載されたUPSのバイパス給電回路には、2個のバイポーラトランジスタを逆直列に接続した交流スイッチ部が使用されており、同文献には、バイポーラトランジスタの代わりにIGBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)を用いても良いことが記載されている。
As this type of UPS, for example, the one described in Patent Document 1 is known.
The UPS bypass power supply circuit described in Patent Document 1 uses an AC switch unit in which two bipolar transistors are connected in reverse series. In this document, an IGBT (insulated gate type) is used instead of the bipolar transistor. It is described that a bipolar transistor) may be used.

特開平10−75581号公報/特許第3624568号公報(段落[0047]、図1,図6,図11〜図13)Japanese Patent Laid-Open No. 10-75581 / Patent No. 3624568 (paragraph [0047], FIG. 1, FIG. 6, FIG. 11 to FIG. 13)

しかしながら、のバイパス給電回路における交流スイッチ部として2個のIGBTを逆直列接続して用いる場合には、以下のような問題が生じる。
すなわち、IGBTの過電流耐量は、例えばサイリスタに比べて大幅に小さいため、変換器給電回路からの給電中に負荷側で短絡が発生してバイパス給電回路に切り替える際に、バイパス給電回路を流れる短絡電流によって交流スイッチ部のIGBTが破損する恐れがある。
However, when two IGBTs are used in reverse series connection as an AC switch unit in the bypass power supply circuit, the following problems occur.
In other words, since the overcurrent withstand capability of the IGBT is significantly smaller than that of, for example, a thyristor, a short circuit that flows through the bypass power supply circuit when a short circuit occurs on the load side during power supply from the converter power supply circuit and switches to the bypass power supply circuit. There is a risk that the IGBT of the AC switch unit may be damaged by the current.

また、大容量の他のUPSにおいては、バイパス給電回路の交流スイッチ部として、特許文献1の図11〜図13に示されるように連続通電可能なサイリスタを使用する、或いは、短時間定格のサイリスタとコンタクタやブレーカ等の機械式接点とを並列に接続して使用することが行われている。
しかし、サイリスタは自己消弧機能を持たないので、給電経路をバイパス給電回路から変換器給電回路に切り替える際に、最大で商用電源の1周期分の切替時間が必要になり、また、コンタクタやブレーカを使用した場合にも接点動作に時間がかかるという問題がある。このように給電経路の切替に時間がかかると、入力側で線間短絡や地絡等の事故が発生した場合に、負荷への給電を継続できなくなるおそれがあり、UPSとしての信頼性維持が困難になる。
更に、バイパス給電回路の交流スイッチ部にサイリスタを使用する場合には、消弧回路を用いればサイリスタを瞬時にオフすることができるが、消弧回路の追加により装置のコストやサイズが大幅に増加するという問題がある。
In other large-capacity UPSs, a thyristor capable of continuous energization as shown in FIGS. 11 to 13 of Patent Document 1 is used as an AC switch section of a bypass power supply circuit, or a thyristor rated for a short time. And a mechanical contact such as a contactor or a breaker connected in parallel.
However, since the thyristor does not have a self-extinguishing function, when switching the power feeding path from the bypass power feeding circuit to the converter power feeding circuit, switching time for one cycle of the commercial power supply is required at the maximum, and contactors and breakers are also required. There is a problem that it takes time to operate the contact even when using. If it takes time to switch the power supply path in this way, there is a risk that power supply to the load cannot be continued if an accident such as a line short circuit or a ground fault occurs on the input side. It becomes difficult.
Furthermore, when a thyristor is used in the AC switch section of the bypass power supply circuit, the thyristor can be turned off instantaneously by using the arc extinguishing circuit, but the cost and size of the device are greatly increased by adding the arc extinguishing circuit. There is a problem of doing.

そこで、本発明の解決課題は、高い信頼性を保ちながら、バイパス給電回路と変換器給電回路との切替を瞬時に行うことができ、しかも、低コスト化が可能な無停電電源装置を提供することにある。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide an uninterruptible power supply apparatus that can instantaneously switch between a bypass power supply circuit and a converter power supply circuit while maintaining high reliability, and that can reduce costs. There is.

上記課題を解決するため、請求項1に係る無停電電源装置は、交流電源の交流電力を直流電力に変換する整流器、前記整流器から出力される直流電力を交流電力に変換するインバータ、前記インバータの交流出力側と負荷との間に接続された開閉手段、及び、前記整流器と前記インバータとの間の直流中間回路に接続された蓄電手段、を有する変換器給電回路と、
前記交流電源の交流電力を、交流スイッチ部を介して前記負荷に供給するバイパス給電回路と、を備え、
前記交流スイッチ部は、自己消弧機能を持つ主スイッチと、自己消弧機能を持たずに過負荷耐量の大きい補助スイッチとを並列に接続して構成され、
前記変換器給電回路に異常が発生して給電経路を前記バイパス給電回路に切り替える際に、前記インバータの運転停止と同時に前記補助スイッチをオンさせると共に前記開閉手段の開放指令を発生し、前記開閉手段がオフし、かつ前記主スイッチがオンした後に前記補助スイッチをオフさせるものである。
In order to solve the above-mentioned problem, an uninterruptible power supply according to claim 1 includes a rectifier that converts AC power of an AC power source into DC power, an inverter that converts DC power output from the rectifier into AC power, A converter feeding circuit having switching means connected between the AC output side and the load, and power storage means connected to a DC intermediate circuit between the rectifier and the inverter;
A bypass power supply circuit that supplies the AC power of the AC power source to the load via an AC switch unit,
The AC switch part is configured by connecting in parallel a main switch having a self-extinguishing function and an auxiliary switch having a large overload capacity without having a self-extinguishing function,
When an abnormality occurs in the converter power supply circuit and the power supply path is switched to the bypass power supply circuit, the auxiliary switch is turned on at the same time as the operation of the inverter is stopped and an opening command for the opening / closing means is generated. Is turned off, and the auxiliary switch is turned off after the main switch is turned on.

請求項2に係る無停電電源装置は、請求項1に記載した無停電電源装置において、前記補助スイッチが2個のサイリスタの逆並列回路により構成されているものである。   An uninterruptible power supply according to a second aspect is the uninterruptible power supply according to the first aspect, wherein the auxiliary switch is constituted by an anti-parallel circuit of two thyristors.

請求項3に係る無停電電源装置は、請求項1に記載した無停電電源装置において、前記交流電源の健全時に、前記変換器給電回路または前記主スイッチの何れか一方を介して前記負荷に給電するものである。   An uninterruptible power supply according to a third aspect is the uninterruptible power supply according to the first aspect, wherein when the AC power supply is healthy, the power is supplied to the load via either the converter power supply circuit or the main switch. To do.

請求項4に係る無停電電源装置は、請求項1に記載した無停電電源装置において、前記バイパス給電回路から前記負荷に給電しているときに、前記補助スイッチをオフさせ、かつ前記開閉手段をオンさせるものである。   The uninterruptible power supply according to claim 4 is the uninterruptible power supply according to claim 1, wherein when the load is supplied from the bypass power supply circuit to the load, the auxiliary switch is turned off, and the opening / closing means is It is to turn on.

請求項5に係る無停電電源装置は、請求項4に記載した無停電電源装置において、給電経路を前記バイパス給電回路から前記変換器給電回路に切り替える際に、前記主スイッチをオフさせると同時に前記インバータの運転を開始するものである。   The uninterruptible power supply according to claim 5 is the uninterruptible power supply according to claim 4, wherein the main switch is turned off at the same time when the power supply path is switched from the bypass power supply circuit to the converter power supply circuit. The operation of the inverter is started.

本発明によれば、バイパス給電回路に設けられる交流スイッチ部を、自己消弧機能を有する主スイッチと自己消弧機能は持たないが過負荷耐量の大きいサイリスタ等からなる補助スイッチとの並列接続回路によって構成したことにより、主スイッチの破損等を招くことなく、変換効率の高いバイパス給電回路と電源品質の高い変換器給電回路との間で給電経路を瞬時に切り替えることができる。
また、補助スイッチに消弧回路を設ける必要がないため、コストが増加する心配もない。
According to the present invention, an AC switch unit provided in a bypass power supply circuit is connected in parallel with a main switch having a self-extinguishing function and an auxiliary switch made of a thyristor or the like having no self-extinguishing function but having a large overload capability. With this configuration, it is possible to instantaneously switch the power supply path between the bypass power supply circuit with high conversion efficiency and the converter power supply circuit with high power quality without causing damage to the main switch.
Further, since it is not necessary to provide an arc extinguishing circuit in the auxiliary switch, there is no fear of increasing the cost.

本発明の実施形態に係る無停電電源装置の回路図である。It is a circuit diagram of an uninterruptible power supply concerning an embodiment of the present invention. 図1における交流スイッチ部の第1実施例を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a first embodiment of an AC switch unit in FIG. 1. 図1における交流スイッチ部の第2実施例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the 2nd Example of the alternating current switch part in FIG. 図1における交流スイッチ部の第3実施例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the 3rd Example of the alternating current switch part in FIG. 通常時において、給電経路を変換器給電回路からバイパス給電回路に切り替える際のタイミングチャートである。It is a timing chart at the time of switching a feed path from a converter feed circuit to a bypass feed circuit in normal time. 異常発生時において、給電経路を変換器給電回路からバイパス給電回路に切り替える際のタイミングチャートである。It is a timing chart at the time of switching an electric power feeding path from a converter electric power feeding circuit to a bypass electric power feeding circuit at the time of abnormality occurrence. 通常時において、給電経路をバイパス給電回路から変換器給電回路に切り替える際のタイミングチャートである。It is a timing chart at the time of switching a electric power feeding path from a bypass electric power feeding circuit to a converter electric power feeding circuit in normal time. 異常発生時において、給電経路をバイパス給電回路から変換器給電回路に切り替える際のタイミングチャートである。It is a timing chart at the time of switching an electric power feeding path from a bypass electric power feeding circuit to a converter electric power feeding circuit at the time of abnormality occurrence.

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図1は、この実施形態に係るUPSの回路図である。図1において、100は、交流入力端11と交流出力端20との間に構成された変換器給電回路であり、200は、バイパス入力端12と交流出力端20との間に構成されたバイパス給電回路である。交流入力端11及びバイパス入力端12は、図示されていない同一の三相交流電源(商用電源)に接続され、交流出力端20には図示されていない負荷が接続されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a circuit diagram of a UPS according to this embodiment. In FIG. 1, 100 is a converter power supply circuit configured between the AC input terminal 11 and the AC output terminal 20, and 200 is a bypass configured between the bypass input terminal 12 and the AC output terminal 20. This is a power feeding circuit. The AC input terminal 11 and the bypass input terminal 12 are connected to the same three-phase AC power supply (commercial power supply) (not shown), and a load (not shown) is connected to the AC output terminal 20.

変換器給電回路100において、交流入力端11には、コンデンサ及びリアクトルからなる交流フィルタ101を介して、交流/直流変換器としての整流器102が接続されている。この整流器102の直流出力側には、平滑コンデンサ103を介して、直流/交流変換器としてのインバータ104の直流入力側が接続されている。   In the converter power supply circuit 100, a rectifier 102 serving as an AC / DC converter is connected to the AC input terminal 11 via an AC filter 101 including a capacitor and a reactor. A DC input side of an inverter 104 as a DC / AC converter is connected to a DC output side of the rectifier 102 via a smoothing capacitor 103.

平滑コンデンサ103が設けられている直流中間回路には、チョッパ等の直流/直流変換器301を介して直流入力端30が接続されており、この直流入力端30には、図示されていない蓄電池等の蓄電装置が接続されている。ここで、直流/直流変換器301、直流入力端及び蓄電装置は、請求項における蓄電手段を構成している。
また、インバータ104の交流出力側は、コンデンサ及びリアクトルからなる交流フィルタ105と開閉手段としてのコンタクタ(またはブレーカ)106とを介して、交流出力端20に接続されている。
A DC intermediate circuit provided with the smoothing capacitor 103 is connected to a DC input terminal 30 via a DC / DC converter 301 such as a chopper, and the DC input terminal 30 is connected to a storage battery (not shown). Are connected. Here, the DC / DC converter 301, the DC input terminal, and the power storage device constitute power storage means in the claims.
Further, the AC output side of the inverter 104 is connected to the AC output terminal 20 via an AC filter 105 composed of a capacitor and a reactor and a contactor (or breaker) 106 as an opening / closing means.

一方、バイパス給電回路200は交流スイッチ部201を備えており、この交流スイッチ部201は、図2〜図4にそれぞれ示す第1〜第3実施例のように構成されている。
すなわち、第1〜第3実施例に係る交流スイッチ部は、自己消弧機能を持つIGBT等の半導体スイッチング素子を有する主スイッチと、2個のサイリスタの逆並列回路からなる補助スイッチと、を並列に接続して構成される。ここで、サイリスタは、IGBT等の半導体スイッチング素子よりも大きな短時間過負荷耐量(短時間定格)を有している。
On the other hand, the bypass power supply circuit 200 includes an AC switch unit 201, and the AC switch unit 201 is configured as in the first to third embodiments shown in FIGS.
That is, the AC switch unit according to the first to third embodiments includes a main switch having a semiconductor switching element such as an IGBT having a self-extinguishing function and an auxiliary switch composed of an antiparallel circuit of two thyristors. Connected to and configured. Here, the thyristor has a larger short-time overload capability (short-time rating) than a semiconductor switching element such as an IGBT.

まず、図2は第1実施例の交流スイッチ部201Aを示している。
図2において、12U,12V,12Wはバイパス入力端12の各相(U,V,W相)に接続される入力端、20U,20V,20Wは交流出力端20の各相に接続される出力端である。
各相の交流スイッチ部の構成は同一であるため、図2を参照しつつU相を例に挙げて説明すると、入力端12Uと出力端20Uとの間には、逆並列ダイオードを有するIGBT221a,221bを逆直列に接続した主スイッチ221と、サイリスタ210a,210bを逆並列接続してなる補助スイッチ210とが、並列に接続されている。
First, FIG. 2 shows an AC switch unit 201A of the first embodiment.
In FIG. 2, 12U, 12V, and 12W are input terminals connected to each phase (U, V, and W phase) of the bypass input terminal 12, and 20U, 20V, and 20W are outputs connected to each phase of the AC output terminal 20. At the end.
Since the configuration of the AC switch section of each phase is the same, the U phase will be described as an example with reference to FIG. 2, and an IGBT 221a having an anti-parallel diode between the input terminal 12U and the output terminal 20U will be described. A main switch 221 in which 221b is connected in anti-series and an auxiliary switch 210 in which thyristors 210a and 210b are connected in anti-parallel are connected in parallel.

次に、図3は、第2実施例の交流スイッチ部201Bを示している。
この交流スイッチ部201Bは、例えばU相の入力端12Uと出力端20Uとの間に、逆阻止IGBT(RB−IGBT)222a,222bを逆並列に接続して逆耐圧を持たせた主スイッチ222と、前記補助スイッチ210とが、並列に接続されている。
Next, FIG. 3 shows an AC switch unit 201B of the second embodiment.
The AC switch unit 201B includes, for example, a main switch 222 having reverse breakdown voltage by connecting reverse blocking IGBTs (RB-IGBT) 222a and 222b in reverse parallel between the U-phase input terminal 12U and the output terminal 20U. And the auxiliary switch 210 are connected in parallel.

また、図4は、第3実施例の交流スイッチ部201Cを示している。
この交流スイッチ部201Cは、例えばU相の入力端12Uと出力端20Uとの間に、ダイオードブリッジ223aと、その出力端子間に接続されて逆並列ダイオードを有するIGBT223bとからなる主スイッチ223と、前記補助スイッチ210とが、並列に接続されている。
FIG. 4 shows an AC switch unit 201C of the third embodiment.
The AC switch unit 201C includes, for example, a main switch 223 including a diode bridge 223a and an IGBT 223b having an antiparallel diode connected between the output terminals between the U-phase input terminal 12U and the output terminal 20U. The auxiliary switch 210 is connected in parallel.

上記第1〜第3実施例において、自己消弧機能を有する主スイッチ221,222,223はバイパス給電時にオンされるもので、給電経路をバイパス給電回路200から変換器給電回路100に切り替える際に瞬時にオフすることが可能であり、また、過電流耐量が大きいサイリスタを用いた補助スイッチ210は、負荷の短絡等により給電経路を変換器給電回路100からバイパス給電回路200に切り替えた場合でも短絡電流によって破損する心配がない。   In the first to third embodiments, the main switches 221, 222, and 223 having a self-extinguishing function are turned on at the time of bypass power supply, and when the power supply path is switched from the bypass power supply circuit 200 to the converter power supply circuit 100. The auxiliary switch 210 using a thyristor that can be turned off instantaneously and has a large overcurrent withstand capability is short-circuited even when the power supply path is switched from the converter power supply circuit 100 to the bypass power supply circuit 200 due to a short circuit of a load or the like. There is no worry of being damaged by electric current.

次に、この実施形態における給電経路の切替動作を説明する。
まず、図5,図6は、給電経路を変換器給電回路100からバイパス給電回路200に切り替える場合のタイミングチャートである。なお、交流入力端11及びバイパス入力端12に接続されている交流電源は健全であり、電源電圧は所定の範囲内であるものとする。また、以下の説明は、前述した交流スイッチ部201A,201B,201Cの何れを用いる場合も同様である。
Next, the power supply path switching operation in this embodiment will be described.
First, FIGS. 5 and 6 are timing charts in the case where the power feeding path is switched from the converter power feeding circuit 100 to the bypass power feeding circuit 200. Note that the AC power supply connected to the AC input terminal 11 and the bypass input terminal 12 is healthy and the power supply voltage is within a predetermined range. The following description is the same when any of the aforementioned AC switch units 201A, 201B, and 201C is used.

図5は、変換器給電回路100が通常動作により給電しているときに、給電経路をバイパス給電回路200側に切り替える場合である。
時刻tにおいて、交流スイッチ部の主スイッチ(221または222または223)にオン指令を送り、給電経路をバイパス給電回路200側に移行した後、時刻tに、インバータ104に対するパルスオフ指令を発生させて給電経路を切り替える。
この場合、補助スイッチ210はオフのままであり、また、交流電源が健全であるため、コンタクタ106はオンのままである。
FIG. 5 shows a case where the power supply path is switched to the bypass power supply circuit 200 side when the converter power supply circuit 100 supplies power by normal operation.
At time t 1 , an ON command is sent to the main switch (221, 222, or 223) of the AC switch unit, the power feeding path is shifted to the bypass power feeding circuit 200 side, and then a pulse off command for the inverter 104 is generated at time t 2. Switch the power supply path.
In this case, the auxiliary switch 210 remains off, and the contactor 106 remains on because the AC power supply is healthy.

図6は、変換器給電回路100内のインバータ104等が故障した異常発生時の動作を示している。
時刻tで異常を検出すると、インバータ104のパルスオフ指令、補助スイッチ210のオン指令、コンタクタ106のオフ指令を、同時かつ速やかに発生させる。
コンタクタ106が完全にオフするまでには、通常、オフ指令から数十[ms]程度の遅れが生じるため、コンタクタ106がオフしたことの応答は時刻tに得られる。
FIG. 6 shows an operation at the time of occurrence of an abnormality in which the inverter 104 or the like in the converter power supply circuit 100 has failed.
When detecting an abnormality at time t 1, a pulse-off command of the inverter 104, on command of the auxiliary switch 210, the OFF command of the contactor 106, simultaneously and promptly produces.
By the time the contactor 106 is turned off completely, usually, because the tens [ms] about delayed off command occurs, the response of the contactor 106 is turned off is obtained at time t 2.

時刻t〜tの間、補助スイッチ210には事故電流が流れる可能性があるが、短時間定格の補助スイッチ210を構成するサイリスタは十分な過負荷耐量を持っている。従って、コンタクタ106からのオフ応答を確認した後に、時刻tでバイパス給電用の主スイッチをオンし、その後の時刻tで補助スイッチ210をオフすることで補助スイッチ210のオン時間を短く設定すれば、補助スイッチ210が破壊されるおそれもなく、給電経路を短時間で切り替えることが可能である。 During the time t 1 to t 2, an accident current may flow through the auxiliary switch 210, but the thyristor constituting the short-time rated auxiliary switch 210 has a sufficient overload capability. Therefore, after confirming the off response from the contactor 106 to turn on the main switch for bypass feeding at time t 3, shorter set the on time of the auxiliary switch 210 by turning off the auxiliary switch 210 in the subsequent time t 4 By doing so, the power supply path can be switched in a short time without fear of the auxiliary switch 210 being destroyed.

次に、図7,図8は、給電経路をバイパス給電回路200から変換器給電回路100に切り替える場合のタイミングチャートである。
図7は、交流電源が健全であってバイパス給電回路200が通常動作により給電しているときに、給電経路を変換器給電回路100側に切り替える場合である。
時刻tでインバータ104に対するパルスオン指令を発生して給電経路を変換器給電経路100側に移行した後に、時刻tで主スイッチに対するオフ指令を発生させる。
この場合、補助スイッチ210はオフのままであり、また、交流電源が健全であるため、コンタクタ106はオンのままである。
Next, FIGS. 7 and 8 are timing charts in the case where the power feeding path is switched from the bypass power feeding circuit 200 to the converter power feeding circuit 100.
FIG. 7 shows a case where the power supply path is switched to the converter power supply circuit 100 side when the AC power supply is healthy and the bypass power supply circuit 200 supplies power through normal operation.
After migrating generated by the power supply path to pulse-on command to the inverter 104 to the converter feed path 100 side at time t 1, it generates an off command to the main switch at time t 2.
In this case, the auxiliary switch 210 remains off, and the contactor 106 remains on because the AC power supply is healthy.

図8は、交流電源の異常(停電や電圧低下等)によりバイパス給電回路200からの給電が不可能になった場合の動作を示している。
時刻tで異常を検出すると、インバータ104のパルスオン指令、交流スイッチ部の主スイッチに対するオフ指令を同時かつ速やかに発生させる。これにより、インバータ104は、図1の直流/直流変換器301の直流出力電圧を交流電圧に変換し、負荷への給電を維持することができる。
なお、この間の補助スイッチ210及びコンタクタ106の動作は図7と同様である。
FIG. 8 shows an operation when power supply from the bypass power supply circuit 200 becomes impossible due to an abnormality in the AC power supply (power failure, voltage drop, etc.).
When detecting an abnormality at time t 1, a pulse-on command for the inverter 104, simultaneously and promptly produces the OFF command to the main switch of the AC switch section. Thereby, the inverter 104 can convert the DC output voltage of the DC / DC converter 301 of FIG. 1 into an AC voltage, and can maintain power supply to the load.
The operations of the auxiliary switch 210 and the contactor 106 during this time are the same as those in FIG.

補助スイッチ210を構成するサイリスタは自己消弧機能を持たないため、例えば電源短絡等の異常発生時に半周期はオフできないおそれがある。しかし、この実施形態では、主スイッチとして、過負荷耐量が小さくても自己消弧機能を有するIGBTを使用しているので、交流電源に起因するバイパス給電回路200側の異常発生時に、給電経路を変換器給電回路100側に瞬時に切り替えることが可能である。   Since the thyristor constituting the auxiliary switch 210 does not have a self-extinguishing function, the half cycle may not be turned off when an abnormality such as a power supply short-circuit occurs. However, in this embodiment, an IGBT having a self-extinguishing function is used as the main switch even if the overload capability is small. Therefore, when an abnormality occurs on the bypass power supply circuit 200 side due to the AC power supply, the power supply path is set. It is possible to instantaneously switch to the converter power supply circuit 100 side.

本発明は、実施形態として説明した三相の無停電電源装置だけでなく、単相の無停電電源装置にも利用することができる。   The present invention can be used not only for the three-phase uninterruptible power supply described as the embodiment but also for a single-phase uninterruptible power supply.

11:交流入力端
12:バイパス入力端
12U,12V,12W:入力端
20:交流出力端
20U,20V,20W:出力端
30:直流入力端
100:変換器給電回路
101,105:交流フィルタ
102:整流器
103:平滑コンデンサ
104:インバータ
106:コンタクタ
200:バイパス給電回路
201,201A,201B,201C:交流スイッチ部
210:補助スイッチ
210a,210b:サイリスタ
221,222,223:主スイッチ
221a,221b,222a,222b,223b:IGBT
223,224:逆阻止IGBT
223a:ダイオードブリッジ
301:直流/直流変換器
11: AC input terminal 12: Bypass input terminal 12U, 12V, 12W: Input terminal 20: AC output terminal 20U, 20V, 20W: Output terminal 30: DC input terminal 100: Converter feed circuit 101, 105: AC filter 102: Rectifier 103: smoothing capacitor 104: inverter 106: contactor 200: bypass power supply circuits 201, 201A, 201B, 201C: AC switch unit 210: auxiliary switches 210a, 210b: thyristors 221, 222, 223: main switches 221a, 221b, 222a, 222b, 223b: IGBT
223,224: Reverse blocking IGBT
223a: Diode bridge 301: DC / DC converter

Claims (5)

交流電源の交流電力を直流電力に変換する整流器、前記整流器から出力される直流電力を交流電力に変換するインバータ、前記インバータの交流出力側と負荷との間に接続された開閉手段、及び、前記整流器と前記インバータとの間の直流中間回路に接続された蓄電手段、を有する変換器給電回路と、
前記交流電源の交流電力を、交流スイッチ部を介して前記負荷に供給するバイパス給電回路と、を備え、
前記交流スイッチ部は、自己消弧機能を持つ主スイッチと、自己消弧機能を持たずに過負荷耐量の大きい補助スイッチとを並列に接続して構成され、
前記変換器給電回路に異常が発生して給電経路を前記バイパス給電回路に切り替える際に、前記インバータの運転停止と同時に前記補助スイッチをオンさせると共に前記開閉手段の開放指令を発生し、前記開閉手段がオフし、かつ前記主スイッチがオンした後に前記補助スイッチをオフさせることを特徴とする無停電電源装置。
A rectifier that converts AC power of an AC power source into DC power, an inverter that converts DC power output from the rectifier into AC power, switching means connected between an AC output side of the inverter and a load, and An electricity storage means connected to a DC intermediate circuit between the rectifier and the inverter;
A bypass power supply circuit that supplies the AC power of the AC power source to the load via an AC switch unit,
The AC switch part is configured by connecting in parallel a main switch having a self-extinguishing function and an auxiliary switch having a large overload capacity without having a self-extinguishing function,
When an abnormality occurs in the converter power supply circuit and the power supply path is switched to the bypass power supply circuit, the auxiliary switch is turned on at the same time as the operation of the inverter is stopped and an opening command for the opening / closing means is generated. And the auxiliary switch is turned off after the main switch is turned on.
請求項1に記載した無停電電源装置において、
前記補助スイッチが2個のサイリスタの逆並列回路により構成されていることを特徴とする無停電電源装置。
In the uninterruptible power supply device according to claim 1,
The uninterruptible power supply apparatus, wherein the auxiliary switch is constituted by an anti-parallel circuit of two thyristors.
請求項1に記載した無停電電源装置において、
前記交流電源の健全時に、前記変換器給電回路または前記主スイッチの何れか一方を介して前記負荷に給電することを特徴とする無停電電源装置。
In the uninterruptible power supply device according to claim 1,
An uninterruptible power supply that supplies power to the load via either the converter power supply circuit or the main switch when the AC power supply is healthy.
請求項1に記載した無停電電源装置において、
前記バイパス給電回路から前記負荷に給電しているときに、前記補助スイッチをオフさせ、かつ前記開閉手段をオンさせることを特徴とする無停電電源装置。
In the uninterruptible power supply device according to claim 1,
An uninterruptible power supply apparatus that turns off the auxiliary switch and turns on the opening / closing means when power is supplied to the load from the bypass power supply circuit.
請求項4に記載した無停電電源装置において、
給電経路を前記バイパス給電回路から前記変換器給電回路に切り替える際に、前記主スイッチをオフさせると同時に前記インバータの運転を開始することを特徴とする無停電電源装置。
In the uninterruptible power supply according to claim 4,
An uninterruptible power supply apparatus, wherein when the power supply path is switched from the bypass power supply circuit to the converter power supply circuit, the operation of the inverter is started simultaneously with turning off the main switch.
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