JP5444774B2 - 無停電電源システム - Google Patents

Description

この発明は、電力変換回路とバイパス電源とからなる無停電電源装置２組と、この２組の無停電電源装置のうちの何れか１組を選択して負荷に給電する給電切換装置とを備えた無停電電源システムに関する。

図３は、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る。

この図において、商用電源などの交流電源１から給電される無停電電源装置２にはコンタクタ２１，コンバータ２２，バッテリ回路２３，インバータ２４，コンタクタ２５，サイリスタスイッチ２６，コンタクタ２７などを備えている。同様に、商用電源などの交流電源３から給電される無停電電源装置４にはコンタクタ４１，コンバータ４２，バッテリ回路４３，インバータ４４，コンタクタ４５，サイリスタスイッチ４６，コンタクタ４７などを備えている。また、負荷６への給電を切換える給電切換装置５には、サイリスタスイッチ５１，コンタクタ５２，サイリスタスイッチ５３，コンタクタ５４，同期判定回路５５などを備えている。

図３に示した無停電電源システムの動作を以下に説明する。

無停電電源装置２では、図示しない運転シーケンス回路からの指令により、コンタクタ２１，２５，２７が開路状態およびサイリスタスイッチ２６がオフ状態から、先ず、コンタクタ２１が閉路状態に切替わると、交流電源１の電圧がコンバータ２２により直流電圧に変換され、この直流電圧が交流電源１の停電などに備えるバッテリ回路２３とインバータ２４とに印加される。

その後、インバータ２４では印加された直流電圧を定格周波数・振幅の交流電圧への変換を開始し、この交流電圧が確立すると、インバータ２４の出力電圧とバイパス電源としての交流電源１の電圧との位相同期制御を開始する。やがて、位相同期状態になると、コンタクタ２５が閉路状態に切替わり、無停電電源装置２は通常の動作状態となる。

この通常の動作状態中に、何らかの要因により、無停電電源装置２の出力電圧をインバータ２４の出力から前記バイパス電源に切換えが生じたときには、前記運転シーケンス回路からの指令により、コンタクタ２５を開路状態にすると共にサイリスタスイッチ２６をオン状態に切替え、その後、コンタクタ２５が完全に開路状態になるのを待って、コンタクタ２７を閉路させることで、この切換動作が無瞬断・ショックレスに完了する。

なお、無停電電源装置４も、上述の無停電電源装置２と同様の動作を行うことができる。

次に、給電切換装置５では初期状態として、サイリスタスイッチ５１，５３がオフ状態に、コンタクタ５２，５４が開路状態となっており、その後、同期判定回路５５により無停電電源装置２の出力電圧と無停電電源装置４の出力電圧との位相同期を確認しつつ、通常は外部からの指令に基づいて、コンタクタ５２またはコンタクタ５４の何れかが閉路状態になることにより、負荷６への給電が行われる。

例えば、コンタクタ５２が閉路状態、すなわち、無停電電源装置２から負荷６への給電が行われているときに、無停電電源装置４から負荷６へ給電するための新たな指令が発せられると、同期判定回路５５が位相同期を出力していることを条件にして、コンタクタ５２を開路状態にすると共にサイリスタスイッチ５３をオン状態に切替え、その後、コンタクタ５２が完全に開路状態になるのを待って、コンタクタ５４を閉路させることで、この切換動作が無瞬断・ショックレスに完了する。
特開２００６−２５４５２２号公報

この種の無停電電源システムは、例えば、該無停電電源システムを構成する機器としての無停電電源装置の保守・点検の際にも、負荷への給電を継続できる要請に対応したものであり、従って、負荷への給電経路の切換えにも高信頼性動作が要求される。

しかしながら、図３に示した従来の無停電電源システムにおいて、給電切換装置５を構成する、例えば電圧位相差検出回路とこの位相差検出値が所定値以下の状態が継続していることを確認する判定回路とからなる同期判定回路５５では、この給電切換装置５に入力された無停電電源装置２の出力電圧と無停電電源装置４の出力電圧との位相同期状態を確認するために備えており、この同期判定回路５５が位相同期状態を出力していることを条件に、上述の如く、負荷６への給電経路の切換えが行われることから、該同期判定回路５５に何らかの不具合が発生して判定不能に陥ると、負荷６への給電経路の切換えが無瞬断・ショックレスに出来ないという問題点があった。また、上記特許文献１に開示されている構成でも、上記問題点は解消されていない。

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

この発明は、電力変換回路とバイパス電源とからなる無停電電源装置２組と、この２組の無停電電源装置のうちの何れか１組を選択して負荷に給電する給電切換装置とを備えた無停電電源システムにおいて、
前記給電切換装置は、前記２組の無停電電源装置の出力電圧の間の同期状態を判定して出力する同期判定回路と、前記２組の無停電電源装置の同期判定回路が共に同期状態を示す信号、または前記給電切換装置の同期判定回路の同期状態を示す出力信号の何れかの信号があるときに給電回路の切換えを可能とする切換判定回路とを備えることを特徴とする。

この発明は、２組の無停電電源装置におけるそれぞれのバイパス電源は、商用電源が供されることが一般的であり、この場合には双方のバイパス電源の電圧位相差はほぼ零であり、従って、双方の無停電電源装置の出力電圧間は位相同期状態にあると見做せることに着目してなされてものである。

すなわち、上述の解決するための手段に記した構成にすることにより、負荷への給電経路の切換えをより確実に行うことができる。

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る。この図において、図３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、無停電電源装置７（第１無停電電源装置とも称する）では、従来の無停電電源装置２に対して、同期判定回路７１が追加装備されている。また、無停電電源装置８（第２無停電電源装置とも称する）では、従来の無停電電源装置４に対して、例えば電圧位相差検出回路とこの位相差検出値が所定値以下の状態が継続していることを確認する判定回路とからなる同期判定回路８１が追加装備されている。さらに、給電切換装置９では、従来の給電切換装置５における同期判定回路５５が切換判定回路９１に置き換わっている。

図２は、図１に示した切換判定回路９１の詳細回路構成図である。この切換判定回路９１は、周知の技術を用いた電圧位相差検出回路９１ａおよびこの位相差検出値が、例えばプラスマイナス５度（電気角）以下の状態が継続していることを確認する判定回路９１ｂと、アンド素子９１ｃと、オア素子９１ｄとから形成されている。

図１に示した無停電電源システムの動作を、図２に示した切換判定回路９１を参照しつつ、以下に説明する。

無停電電源装置７では、図示しない運転シーケンス回路からの指令により、コンタクタ２１，２５，２７が開路状態およびサイリスタスイッチ２６がオフ状態から、先ず、コンタクタ２１が閉路状態に切替わると、交流電源１の電圧がコンバータ２２により直流電圧に変換され、この直流電圧がバッテリ回路２３とインバータ２４とに印加される。

その後、インバータ２４では印加された直流電圧を定格周波数・振幅の交流電圧への変換を開始し、この交流電圧が確立すると、インバータ２４の出力電圧とバイパス電源としての交流電源１の電圧との位相同期制御を開始する。やがて、位相同期状態になると、コンタクタ２５が閉路状態に切替わり、無停電電源装置２は通常の動作状態と入ると共に、インバータ２４の出力電圧とバイパス電源としての交流電源１の電圧とが入力される同期判定回路７１から同期信号を出力した状態になる。

なお、無停電電源装置８も、上述の無停電電源装置７と同様の動作を行い、インバータ４４の出力電圧とバイパス電源としての交流電源３の電圧とが入力される同期判定回路８１から同期信号を出力した状態になる。

次に、給電切換装置９では初期状態として、サイリスタスイッチ５１，５３がオフ状態に、コンタクタ５２，５４が開路状態となっており、その後、切換判定回路９１により第１無停電電源装置の出力電圧と第２無停電電源装置の出力電圧との位相同期を、電圧位相差検出回路９１ａと判定回路９１ｂとにより確認しつつ、第１無停電電源装置の同期判定回路７１および第２無停電電源装置の同期判定回路８１の出力が入力されるアンド素子９１により、双方の無停電電源装置での同期状態を確認している。

従って、切換判定回路９１のオア素子９１ｄは、切換判定回路９１の判定回路９１ｂの出力またはアンド素子９１ｃの出力の何れかが同期状態にあれば、同期信号を出力し、外部からの指令に基づいて、コンタクタ５２またはコンタクタ５４が閉路状態になることにより、負荷６への給電が行われる。

例えば、コンタクタ５２が閉路状態、すなわち、無停電電源装置７から負荷６への給電が行われているときに、無停電電源装置８から負荷６へ給電するための新たな指令が発せられると、切換判定回路９１が同期信号を出力していることを条件にして、コンタクタ５２を開路状態にすると共にサイリスタスイッチ５３をオン状態に切替え、その後、コンタクタ５２が完全に開路状態になるのを待って、コンタクタ５４を閉路させることで、この切換動作がより確実に、且つ、無瞬断・ショックレスに完了する。

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 従来例を示す無停電電源システムの回路構成図

１、３…交流電源、２、４…無停電電源装置、５…給電切換装置、６…負荷、７，８…無停電電源装置、９…給電切換装置、２１，４１…コンタクタ、２２，４２…コンバータ、２３，４３…バッテリ回路、２４，４４…インバータ、２５，４５…コンタクタ、２６，４６…サイリスタスイッチ、２７，４７…コンタクタ、５１，５３…サイリスタスイッチ、５２，５４…コンタクタ、５５，７１，８１…同期判定回路、９１…切換判定回路。

Claims (1)

1. 電力変換回路とバイパス電源とからなる無停電電源装置２組と、この２組の無停電電源装置のうちの何れか１組を選択して負荷に給電する給電切換装置とを備えた無停電電源システムにおいて、
   前記無停電電源装置は、前記電力変換回路が出力する交流電圧と、バイパス電源の電圧との同期状態を判定して出力する同期判定回路をそれぞれ備え、
   前記給電切換装置は、前記２組の無停電電源装置の出力電圧の間の同期状態を判定して出力する同期判定回路と、前記２組の無停電電源装置の同期判定回路が共に同期状態を示す信号、または前記給電切換装置の同期判定回路の同期状態を示す出力信号の何れかの信号があるときに給電回路の切換えを可能とする切換判定回路とを備えることを特徴とする無停電電源システム。

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