JP3543432B2 - Uninterruptible power system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バイパス電源を有する無停電電源装置に係り、特に、電源装置に故障が発生した場合に無瞬断でバイパス電源側へ切り替えるための切換制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図2は、従来の回路構成を示す。無停電電源装置本体は、交流電力を直流電力に変換するコンバータ1と、このコンバータ1の出力を直流電源として定電圧定周波の交流出力を得るインバータ2と、コンバータ1の電源が停電したときにインバータ2の予備直流電源となるバッテリ3及び出力トランス4により主回路が構成される。
【0003】
切換装置は、電源装置本体とバイパス電源を切換える電源切換接触器5と、この切換接触器5と並行してバイパス電源を負荷6へ接続をする半導体スイッチ7とにより構成される。
【0004】
電源装置本体及び切換装置の制御装置8は、コンバータ1及びインバータ2の運転のための制御回路を有してゲート回路1A,2Aにゲート信号を発生する。また、制御装置8は、故障検出回路8Aの故障検出時などに電源切換接触器5の切換信号を発生すると共に、半導体スイッチ7のゲート回路7Aに切換のためのゲート信号を発生する。
【0005】
制御電源9は、制御装置8への制御電源(例えば24ボルト)の供給及び各ゲート回路1A,2A,7Aへの制御電源の供給を行う。
【0006】
故障検出回路8Aは、電源装置本体の各種の故障を検出し、無停電給電のための切換制御と装置の保護に使用される。例えば、故障検出回路8Aは、インバータ2の過電流や過電圧を検出したときに、インバータ2を停止すると同時に半導体スイッチ7のゲート信号と電源切換接触器5の切換信号を発生する。
【0007】
この切換において、電源切換接触器5が動作してバイパス電源側へ切換るには0.1秒程度を要するため、その間は半導体スイッチ7を通して負荷6に無瞬断で電力を供給する。そして、接触器5がバイパス電源側へ切換わった後には、該接触器5を通して負荷へ電力を供給し、半導体スイッチ7は、オフ制御される。
【0008】
同様に、バイパス電源から無停電電源装置本体側への切換えには、電源装置本体をバイパス電源と同期運転し、半導体スイッチ7のオン制御と接触器5の切換え制御をし、接触器5が切換わった後に半導体スイッチ7をオフ制御することにより、無瞬断の切換を得る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
電源装置本体とバイパス電源との無瞬断の切換えには、スイッチ7を必ずオン状態にすることを必要とする。しかし、従来の切換装置では、以下の理由でスイッチ7のオン制御に失敗する恐れがあった。
【0010】
(1)スイッチ7の電源は装置本体の制御電源と共通となっており、装置本体の制御電源が故障によって喪失した場合にはスイッチ7の電源も喪失するため、スイッチ7をオン制御できない。
【0011】
(2)装置本体の制御電源の喪失以外の故障として、故障検出回路自体の故障検出や切換えのためのゲート信号を発生する回路部分が正常に動作しない場合にもスイッチ7をオン制御できない。
【0012】
以上のように、従来装置では、制御電源の喪失や故障検出回路の故障により半導体スイッチのオン制御に失敗する恐れがあり、この場合には無瞬断での切換に失敗してしまう。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電源装置本体の故障を検出したときに電源切換接触器の切換信号と半導体スイッチをオンさせるゲート信号を発生するのに、従来からの故障検出回路の他に、負荷への給電電圧の低下を検出したときに発生する出力電圧低下検出回路を設け、これら故障検出回路又は出力電圧低下検出回路からの切換信号とゲート信号の論理和で切換信号とゲート信号を発生する構成とし、負荷への給電電源を電源として電源装置本体の制御電源とは別に第2の制御電源を設け、この第2の制御電源を半導体スイッチの制御用電源及び出力電圧低下検出回路の電源とすることで電源装置本体の故障やその制御電源の故障にも影響されることなく無瞬断の切換ができるようにする。また、第2の制御電源や出力電圧低下検出回路等が故障した場合には本体側の制御電源が健全なために電源装置本体から負荷への給電を継続及び無瞬断の切換ができるようにする。
【0014】
また、本発明は、第2の制御電源に異常が発生したときに異常検出出力を得る制御電源監視回路を設けることにより、制御電源の監視を行い、無瞬断切換を確実にする。
【0015】
また、本発明は、半導体スイッチと出力電圧低下検出回路とオア回路及び第2の制御電源は、無停電電源装置本体とは切り離し可能にすることにより、負荷への給電を止めることなく修理・点検を可能とする。
【0016】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の一実施形態を示す回路図であり、図2と同等の部分は同じ符号で示す。
【0017】
制御電源10は、装置本体の制御電源9とは別に独立して設けた第2の制御電源にされ、ゲート回路7A等に必要な電源を供給する。この制御電源10の電源は、切換接触器5を通して負荷6に供給される交流を取り込む構成にされる。また、交流入力の瞬断、具体的には接触器5の切換時間より長い時間、0.1秒を越える瞬断にも制御電源出力を保持できる構成にして誤った切換制御が防止される。
【0018】
出力電圧低下検出回路11は、制御電源10を電源とし、電圧検出用のトランス12の検出電圧から負荷6に供給する電源の電圧低下を検出する回路を設け、この電圧低下検出時には接触器5の切換信号及びスイッチ7のオン制御のためのゲート信号を発生する。
【0019】
これら切換信号とゲート信号は、装置本体側の故障検出回路8Aおよび出力電圧低下検出回路11からの切換信号とゲート信号との論理和をそれぞれ取れるよう、オア回路13、14が設けられる。
【0020】
制御電源監視回路15は、制御電源10の電圧低下を監視し、電源異常時には異常検出出力信号を発生し、装置本体の他の異常監視信号として保守や点検に利用される。
【0021】
なお、出力電圧低下検出回路11の出力(切換信号とゲート信号)は、制御電源10の立ち上がり時にはイニシャライズ期間としてオフ状態とし、制御電源10の立ち上がり時に誤った電源切換が防止される。
【0022】
また、スイッチ7とそのゲート回路7A及び回路12〜15は、負荷6へ給電中にも取り外しができる接続構造とし、それらの修理・保守点検ができるようにする。
【0023】
本実施形態において、装置本体とバイパス電源との切換は、制御装置8の故障検出回路8Aによる故障検出時と、出力電圧低下検出回路11による出力電圧低下の検出時との何れの検出時にもなされる。
【0024】
したがって、制御電源9が喪失した場合には、制御電源10への影響がないため、装置本体の出力電圧の低下で検出回路11側からの無瞬断の切換ができる。
【0025】
逆に、制御電源10が喪失した場合には、制御電源9への影響がないため、インバータ2による給電を継続できる。この給電継続状態を保ちながら、制御電源監視回路15による監視信号出力により制御電源10の修理に必要な時間を確保できるし、修理のために回路7、7A、12〜15を装置本体から切り離しもできる。
【0026】
また、本実施形態では、接触器5と半導体スイッチ7の切換は、電圧低下検出回路11と故障検出回路8Aとの両回路による切換ができ、冗長構成の切換制御により無瞬断切換えの信頼性を高めることができる。例えば、装置本体の故障を故障検出回路8Aが検出失敗した場合にもインバータ2の出力の低下を検出回路11が検出して切換制御ができる。
【0027】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、従来からの故障検出回路の他に、負荷への給電電圧の低下を検出する出力電圧低下検出回路を設け、これら故障検出回路又は出力電圧低下検出回路からの切換信号とゲート信号の論理和で切換信号とゲート信号を発生する構成とし、負荷への給電電源を電源として電源装置本体の制御電源とは別に第2の制御電源を設け、この第2の制御電源を半導体スイッチの制御用電源及び出力電圧低下検出回路の電源とするため、電源装置本体の故障やその制御電源の故障にも影響されることなく無瞬断の切換ができる。また、第2の制御電源や出力電圧低下検出回路等が故障した場合には本体側の制御電源が健全なために電源装置本体から負荷への給電を継続及び無瞬断の切換ができる。
【0028】
また、本発明は、第2の制御電源に異常が発生したときに異常検出出力を得る制御電源監視回路を設けることにより、制御電源の監視を行い、無瞬断切換の信頼性を高めることができる。
【0029】
また、本発明は、半導体スイッチと出力電圧低下検出回路とオア回路及び第2の制御電源は、無停電電源装置本体とは切り離し可能にすることにより、負荷への給電を止めることなく修理・点検が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す回路図。
【図2】従来の回路図。
【符号の説明】
1…コンバータ
2…インバータ
3…バッテリ
5…電源切換接触器
6…負荷
7…半導体スイッチ
8…制御装置
8A…故障検出回路
9…制御電源
10…第2の制御電源
11…出力電圧低下検出回路
13、14…オア回路
15…制御電源監視回路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an uninterruptible power supply having a bypass power supply, and more particularly to a switching control device for switching to a bypass power supply without an instantaneous interruption when a failure occurs in a power supply.
[0002]
[Prior art]
FIG. 2 shows a conventional circuit configuration. The uninterruptible power supply main unit includes a converter 1 for converting AC power to DC power, an inverter 2 for obtaining an AC output of a constant voltage and a constant frequency using the output of the converter 1 as a DC power supply, and a power supply for the converter 1 when a power failure occurs. A main circuit is composed of a battery 3 serving as a backup DC power supply for the inverter 2 and an output transformer 4.
[0003]
The switching device is composed of a power supply switching contactor 5 for switching between a power supply main unit and a bypass power supply, and a semiconductor switch 7 for connecting a bypass power supply to a load 6 in parallel with the switching contactor 5.
[0004]
The control device 8 of the power supply device main body and the switching device has a control circuit for operating the converter 1 and the inverter 2 and generates gate signals to the
[0005]
The
[0006]
The
[0007]
In this switching, it takes about 0.1 second for the power supply switching contactor 5 to operate and switch to the bypass power supply side. During that time, the power is supplied to the load 6 through the semiconductor switch 7 without interruption. Then, after the contactor 5 is switched to the bypass power supply, power is supplied to the load through the contactor 5, and the semiconductor switch 7 is turned off.
[0008]
Similarly, to switch from the bypass power supply to the uninterruptible power supply main body side, the power supply main body is operated in synchronization with the bypass power supply, and the ON control of the semiconductor switch 7 and the switching control of the contactor 5 are performed. After turning off, the semiconductor switch 7 is turned off to obtain switching without instantaneous interruption.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
Switching of the instantaneous interruption between the power supply unit and the bypass power supply requires the switch 7 to be always turned on. However, in the conventional switching device, the on-control of the switch 7 may fail for the following reasons.
[0010]
(1) The power supply of the switch 7 is common to the control power supply of the apparatus main body. If the control power supply of the apparatus main body is lost due to a failure, the power supply of the switch 7 is also lost, so that the switch 7 cannot be turned on.
[0011]
(2) As a fault other than the loss of the control power supply of the apparatus main body, the switch 7 cannot be turned on even when a circuit portion that generates a gate signal for fault detection or switching of the fault detection circuit itself does not operate normally.
[0012]
As described above, in the conventional device, there is a possibility that the ON control of the semiconductor switch may fail due to the loss of the control power supply or the failure of the failure detection circuit. In this case, the switching without instantaneous interruption will fail.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention generates a switching signal of a power switching contactor and a gate signal for turning on a semiconductor switch when a failure of a power supply main body is detected. Output voltage drop detection circuit which is generated when the voltage drop is detected, a switching signal and a gate signal are generated by a logical sum of the switch signal and the gate signal from the failure detection circuit or the output voltage drop detection circuit, A second control power supply is provided separately from the control power supply of the power supply body using the power supply power to the power supply to the power supply, and the second control power supply is used as a control power supply for the semiconductor switch and a power supply for the output voltage drop detection circuit. It is possible to perform instantaneous interruption switching without being affected by a failure of an apparatus main body or a failure of its control power supply. Further, when the second control power supply or the output voltage drop detection circuit or the like breaks down, the power supply from the power supply main body to the load can be continued and the instantaneous interruption can be switched because the control power supply on the main body side is sound. I do.
[0014]
Further, according to the present invention, by providing a control power supply monitoring circuit for obtaining an abnormality detection output when an abnormality occurs in the second control power supply, the control power supply is monitored, and the instantaneous interruption switching is ensured.
[0015]
Also, the present invention provides a semiconductor switch, an output voltage drop detection circuit, an OR circuit, and a second control power supply that can be separated from the uninterruptible power supply main body so that repair and inspection can be performed without stopping power supply to a load. Is possible.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention, and portions equivalent to those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals.
[0017]
The control power supply 10 is a second control power supply provided independently of the
[0018]
The output voltage
[0019]
OR
[0020]
The control power
[0021]
Note that the output (switching signal and gate signal) of the output voltage
[0022]
The switch 7 and its gate circuit 7A and the
[0023]
In the present embodiment, the switching between the apparatus main body and the bypass power supply is performed when the failure is detected by the
[0024]
Therefore, when the
[0025]
Conversely, when the control power supply 10 is lost, the power supply by the inverter 2 can be continued because there is no influence on the
[0026]
Further, in the present embodiment, the switching between the contactor 5 and the semiconductor switch 7 can be performed by both the voltage
[0027]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in addition to the conventional fault detection circuit, an output voltage drop detection circuit that detects a drop in the power supply voltage to the load is provided. A switching signal and a gate signal are generated by a logical sum of a switching signal and a gate signal, and a second control power supply is provided separately from a control power supply of a power supply main body using a power supply to a load as a power supply. Since the power supply is used as a control power supply for the semiconductor switch and a power supply for the output voltage drop detection circuit, instantaneous interruption switching can be performed without being affected by a failure of the power supply device main body or a failure of the control power supply. Further, when the second control power supply, the output voltage drop detection circuit, and the like fail, the control power supply on the main body side is sound, so that the power supply from the power supply main body to the load can be continued and the instantaneous interruption can be switched.
[0028]
In addition, according to the present invention, by providing a control power supply monitoring circuit that obtains an abnormality detection output when an abnormality occurs in the second control power supply, the control power supply can be monitored, and the reliability of instantaneous interruption switching can be improved. it can.
[0029]
Also, the present invention provides a semiconductor switch, an output voltage drop detection circuit, an OR circuit, and a second control power supply that can be separated from the uninterruptible power supply main body so that repair and inspection can be performed without stopping power supply to a load. Becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a conventional circuit diagram.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Converter 2 ... Inverter 3 ... Battery 5 ... Power switch contactor 6 ... Load 7 ... Semiconductor switch 8 ...
Claims (3)
前記電源装置本体の故障を検出したときに、前記電源切換接触器を前記バイパス電源側に切換える切換信号および前記半導体スイッチをオンさせるゲート信号を発生する故障検出回路と、
前記負荷への給電電圧の低下を検出したときに、前記電源切換接触器を前記バイパス電源側に切換える切換信号および前記半導体スイッチをオンさせるゲート信号を発生する出力電圧低下検出回路と、
前記故障検出回路から発生する切換信号と出力電圧低下検出回路から発生する切換信号との論理和を取って前記電源切換接触器の切換信号とする第1のオア回路と、
前記故障検出回路から発生するゲート信号と出力電圧低下検出回路から発生するゲート信号との論理和を取って前記半導体スイッチをオンさせるゲート信号とする第2のオア回路と、
前記負荷への給電電源を電源として前記電源装置本体の制御電源とは別に設けられ、前記半導体スイッチの制御用電源及び出力電圧低下検出回路の電源とする第2の制御電源とを備えたことを特徴とする無停電電源装置。The uninterruptible power supply main unit and the bypass power supply are switched by the power switching contactor to supply power to the load, and during the switching operation of the power switching contactor, a semiconductor switch provided between the bypass power supply and the load is turned on to perform instantaneous switching. In the uninterruptible power supply that switches the disconnection,
A failure detection circuit that generates a switching signal for switching the power switching contactor to the bypass power supply side and a gate signal for turning on the semiconductor switch when detecting a failure of the power supply main body;
An output voltage drop detection circuit that generates a switching signal for switching the power supply switching contactor to the bypass power supply side and a gate signal for turning on the semiconductor switch when detecting a drop in the power supply voltage to the load;
A first OR circuit that takes a logical sum of a switching signal generated from the failure detection circuit and a switching signal generated from the output voltage drop detection circuit to be a switching signal of the power supply switching contactor;
A second OR circuit that takes a logical sum of a gate signal generated from the failure detection circuit and a gate signal generated from the output voltage drop detection circuit to be a gate signal for turning on the semiconductor switch;
A power supply for supplying power to the load and a second control power supply that is provided separately from the control power supply of the power supply main body and that is used as a power supply for controlling the semiconductor switch and a power supply for an output voltage drop detection circuit. Uninterruptible power supply.
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