JP2678991B2 - インバータ並列運転方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は交流電源装置として用いられるインバータの
並列運転方式に関するものである。 〔従来の技術〕 インバータは電源容量を増大させるため、或いは冗長
機を用いて信頼度を高めるために、複数台を並列運転す
る場合がある。複数のインバータの出力を互いに接続し
て並列運転するには、当然それらの出力電圧の大きさ及
び位相を合せる必要がある。このため従来以下に述べる
ような方法が用いられていた。 図１は共通発振器と無効横流補償回路を有する方式の
例である。1,2,3はインバータ、４は負荷、5,6,7は各イ
ンバータの出力電流を検出するための電流検出器、３は
各出力電流を比較して無効横流を検出する回路、9,10,1
1は各インバータに付属の電圧調節回路、12は共通発振
器である。各インバータの周波数および位相は共通発振
器12によって規制される。従って、各インバータ間の有
効横流は小さな値に抑えられる。各インバータは電圧調
整回路によってそれぞれ自動電圧調整機能を有するが、
それらの出力電圧に差があると出力回路の無効横流を生
じ、この無効横流は無効横流検出回路８によって検出さ
れ、各インバータにフィードバックされて各インバータ
の出力電圧を合せるように動作するので、無効電流も小
さな値に抑えられる。 図２は個別発振器を有する方式の例である。１〜11
は、図１と同じであり、13,14,15は各インバータに付属
の個別発振器、16は同期回路である。各個別発振器は同
期回路16の働きによって同期して運転し、それぞれのイ
ンバータの周波数及び位相を規制する。従って、この場
合も有効横流および無効横流は共に小さな値に抑制され
る。 図３は無効横流補償回路の外に、有効横流補償回路を
も有する方式の例である。１〜12は図１と同じであり、
17,18,19は各インバータの出力電力を検出するための電
力検出器、20は各出力電力を比較して有効横流を検出す
る回路、21,22,23は移送回路である。無効横流を抑制す
る作用は図１と同様であるが、この方式では各インバー
タの出力に位相差があっても有効出力電力に差が生じる
と、この差は有効横流検出回路20によって検出され、各
インバータの発振回路にフィードバックされて各インバ
ータの位相を合せるように動作するので有効横流は更に
小さな値に抑制される。 〔解決しようとする問題点〕 このような、従来の方式では何れも横流補償回路，共
通発振器，同期回路として各インバータに付属する個別
回路の外に、システムとしての共通回路が必要であり、
このため次の２つの欠点があった。 １つは既設のシステムにもう一台のインバータを増設
する場合（或いは撤去する場合）、現地で非常に手間の
かかる調整を必要とすることである。横流補償回路はシ
ステム出力から各インバータの分担すべき電流或いは電
力を算出し、これと各インバータが実際に分担している
電流或いは電力とを比較して、両者が差があるとこれを
最小にするようにフィードバックをかけるものである。
従って、インバータの台数が変更される場合にはこれを
再調整しなければならない。又個別発振器を使用する場
合には同期回路の再調整が必要である。そして何れの場
合であっても既設システムの制御回路と新設インバータ
の制御回路とを接続する工事が必要であり、細心の注意
と長時間に亘る調整とが必要で、その間システムを停止
させねばならなかった。 もう１つの欠点ははシステム共通回路があるため、冗
長並列運転による高信頼化の実現が難しいことである。
冗長機を用いてシステムの信頼度を高めようとすると
時、冗長部分についての故障率は各要素の故障率の積に
比例するので、飛躍的に小さくすることが出来る。併し
共通部分があると、その故障率はシステム故障率に和と
なって加わるので、共通部分を有する冗長システムの信
頼度は主として共通部分の信頼度によって定まってしま
う。従って従来の方法では、インバータの主回路を冗長
化することは出来ても、制御回路のかなりの部分は共通
回路として残り、そのためシステムの高信頼化を充分に
行なうことができなかった。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明はこれらの欠点を除去し、きわめて簡易且つ短
時間に増設工事を行なうことが出来、而も高信頼度なシ
ステムを実現するものであって、共通回路の全く無いイ
ンバータ並列運転方式を与えるものである。 〔実施例〕 図は本発明の実施例であって1,4,5,9は図１と同じで
ある。13は図２と同じ個別発振器、17は図３と同じ電力
検出機、24は出力電力に応じて13の発振周波数を変化さ
せる回路、25は発振周波数の設定値を調節するための調
節器、26は出力電圧の設定値を調節するための電圧調節
器である。28,29は27と同じ内容を持つ他のインバータ
ブロックを表す。17,24,13によってこのインバータ１の
出力電力と出力周波数との間には図５に示すような特
性、即ち出力電力の増加に伴って周波数が僅かに下がる
特性が与えられている。また、５と９によってこのイン
バータの出力電源と出力電圧との間には図６に示すよう
な特性、即ち出力電流の増加に伴って出力電圧が僅かに
下がる特性が与えられている。 このような特性を有するインバータ２台を並列運転を
する場合には次のようにする。先ず１台を運転し、負荷
を投入する。次に２台目を運転し、２台目の25と26との
調節して周波数と電圧を１台目に略合わせる。そして、
この２台のインバータの出力電圧の位相が一致した時に
並列投入する。すると２台のインバータは図５の特性に
よって発振周波数が一致する点迄動作点が移動して安定
に出力電力を分担し、また若干の無効横流が流れて図６
の特性によって出力電圧が一致する迄動作点が移動し
て、その出力電圧を負荷４に供給する。若し、２台のイ
ンバータの間の電力分担割合が適当であれば、何れかの
インバータの周波数調節器によって分担割合を調整すれ
ば良い（分担を増加させたい方の周波数を上げるか、減
少させたい方の周波数を下げる）。また２台のインバー
タの間に無効横流が大きければ何れかのインバータの電
圧調整器によって無効横流が０となるように調節するこ
とが出来る（出力電流の小さい方の電圧を上げるか、出
力電流の大きい方の電圧を下げる）。 並列台数が３台以上の場合にも順次同様にして並列投
入して行なうことが出来る。 図４においては電流検出器５と電圧調整回路９とによ
って図６の出力電流−出力電圧特性を持たせる方式を説
明したが、５と９がなくても図６のような特性を持たせ
ることが出来、このような場合も本発明に含まれる。 以上説明した並列運転動作特性は、回転形交流発電機
の動作に似ていることが理解されよう。即ち、原動機に
よって駆動される交流発電機は負荷が重くなると回転速
度が下がると特性を有しており、このために安定な並列
運転が可能である。これに対して一般のインバータでは
周波数が発振器によって決まるため、負荷電力に無関係
であり、直接並列運転を行なうことは不可能であった。
本発明は、インバータに交流発生電機と同様な周波数の
電力依存特性を持たせることにより直接並列運転を可能
にした方式である。 〔効果〕 本発明によれば並列運転を行なうインバータ間におい
て制御回路を相互に接続することは全く不要であって、
出力回路を接続するだけで並列運転を行なうことが出
来、繁雑な調整も不要である。従って、現地における増
設工事は極めて簡易であり、電源を生かしたままで無停
電増設工事を行なうことも可能である。この無停電工事
を可能にしたことは、近時のコンピュータ用電源等、重
要負荷のニーズにマッチしたものであり、その工業的意
義は大きい。 また、高信頼化のために冗長並列運転を行なう場合に
も、従来不可能であった共通部分の排除が実現出来るた
め、極めて高い信頼度の電源システムを得ることが出来
る。

【図面の簡単な説明】 図1,2,3は従来のインバータ並列運転方式のブロック図
の例、図４は本発明のブロック図の例、第５図および第
６図は本発明に用いている特性図である、 1,2,3……インバータ、４……負荷、5,6,7……電流検出
器、８……無効横流検出回路、9,10,11……電圧調整回
路、12……共通発振器、13,14,15……個別発振器、16…
…同期回路、17,18,19……電力検出器、20……有効横流
検出回路、21,22,23……移相回路、24……発振周波数制
御回路、25……発振周波数調節器、26……出力電圧調節
器、27,28,29……インバータブロック。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．交流電源として用いられるインバータを複数台並列
   に運転するインバータ並列運転方式において、 各インバータに出力電力を検出する回路と個別発振器と
   検出された出力電力に応じて上記個別発振器の周波数を
   変化圧しめる回路とを備え、出力周波数に出力電力依存
   特性を持たせるための周波数調節手段と、 出力電流に応じて出力電圧が変化するごとき出力電流依
   存特性を持たせるための電圧調節手段と、 手動で設定値を調節するための周波数調節器と電圧調節
   器と、 を具備したことを特徴とするインバータ並列運転方式。