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JPS62254632A - 無停電電源装置 - Google Patents

無停電電源装置

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Publication number
JPS62254632A
JPS62254632A JP61094795A JP9479586A JPS62254632A JP S62254632 A JPS62254632 A JP S62254632A JP 61094795 A JP61094795 A JP 61094795A JP 9479586 A JP9479586 A JP 9479586A JP S62254632 A JPS62254632 A JP S62254632A
Authority
JP
Japan
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inverter
power
voltage
current
power supply
Prior art date
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Application number
JP61094795A
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English (en)
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JPH0576256B2 (ja
Inventor
隆夫 川畑
融真 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP61094795A priority Critical patent/JPS62254632A/ja
Publication of JPS62254632A publication Critical patent/JPS62254632A/ja
Publication of JPH0576256B2 publication Critical patent/JPH0576256B2/ja
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、コンピュータや通信機に無停電の電力を供
給する無停電電源装置に関するものである。
〔従来の技術〕
第6図は、例えば特公昭49−41734号公報に示さ
れた従来の無停電電源装置の回路図であり、図において
、1は商用電源、ディーゼル発電機等の交流電源、2は
開閉器であ)、交流電源1の正常時はオンであり、停電
するとオフとなる。
3は開閉器2と逆の動作をする開閉器である。すなわち
、交流電源1の正常時はオフであシ、停電するとオンと
なる。4は充電可能な蓄電池、5はインバータで、出力
波形を歪の少ない正弦波に変換するためのフィルターを
内蔵するものである。
6は負荷、7はリアクトル、コンデンサまたはりアクド
ルとコンデンサを主体として構成されるリアクタンス回
路である。
次に動作について説明する。交流電源1の正常時には開
閉器2はオンであり、負荷6には交流電源1が直送され
る。
一方、開閉器3はオフであり、インバータ5はリアクタ
ンス回路7を介して交流電源1と接続されている。この
とき、交流電源1の電圧を、J −= q2  El 
cos (ωt+θ)・・・・・・・・・(1)インバ
ータ5の出力電圧の基本波成分を、e2 = !2  
B2 cos G)j    −−−−−=−−−−(
2)とし、リアクタンス回路7が誘導性リアクタンスω
Lで表わされるとすれば、交流電源1よりリアクタンス
回路7を経てインバータ5に流入する電流iおよび電力
Pは、 i−偶(el −e2) d t EIB2  。
= −一一ト31 jl  θ      ・・・・・
・・・・・・・・・・ (41ωL となる。(4)式より交流電源1からインバータ5へ流
入する電力Pは、交流電源1とインバータ5の出力電圧
との位相差θの関数であることがわかる。
従って、交流電源1の正常時には、位相差θを制御する
ことにより、蓄電池4を定電圧、定電流充電することが
できる。
(4)式において、充電電力Pの制御分解能は0.0I
PU必要であるとし、インバータと交流電源の位相差は
Q、ldegの精度で制御できると仮定すると、HIE
z  。
ωL =          SIn  θ     
    ・・・・・曲・・・・・・  (51= 0.
175 (pu) となり、0.175puの誘導性リアクタンスが必要で
ある。ここでは、インバータ5に流入する電流のリップ
ル分が小さくなるように、lf =Ji32 = lp
uとし、実用上必要とされるリアクタンスの大きさ、を
求めている。
交流電源1の停電時には、開閉器2はオフ、開閉器3は
オンとなり、負荷6にはインバータ5から交流電力を供
給する。
上記のように第6図に示す従来の無停電電源装置では、
リアクトル7とスイッチ3を設け、交流電源1の正常時
における充電動作の場合だけ、インバータ5と交流電源
1の間にリアクタンス回路7金入れ、インピーダンスを
高くしている。
その理由は、まず、前記(4)式から分るように、イン
ピーダンスLが小さくなるほど、位相差0の制御に対す
る電力Pの変化率ΔP/Δθが大きくなり、位相差θを
非常に微細に制御することが要求されるためである。
次に、充電動作には直接関係しないが、Lが小さい#1
,1″インバーター7L−交流雷源1の雷庄差により流
れる無効電力Qの変化率ΔQ/Δ(El−B2)も大き
くなり、安定な並列運転が困難となるからである。もし
、このような微細なΔQとΔ(El−B2)の制御を必
要としない方法があれば、インバータ5自身が持ってい
る若干の内部インピーダンスだけを介して、リアクタン
ス回路7と開閉器3を省略したシステムを構成すること
ができる。
、 〔発明が解決しようとする問題点〕従来の無停電電
源装置は以上のように構成されているので、蓄電池を充
電する際に、0.175pu程度のりアクタンスを必要
とするので、停電時に蓄電池を電源として、負荷へイン
バータ5よシ交流電力を供給する場合には、リアクタン
ス回路7を短絡するための開閉器2,3が必要となる。
また、リアクタンスの大きさを0.1751)U程度に
押えるためKは、位相差を帆1 degの精度で制御す
ることが要求される。
しかし、実際には交流電源の位相はたえず数deg程度
は変動しているため、位相差を0.1 clegの精度
で制御することは容易ではないという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するため罠なされ
たもので、蓄電池を充電する際に必要とするりアクタン
スを、インバータの出力波形改善用のフィルタと共用す
ることによシ、リアクタンス回路を短絡するための開閉
器を用いない、経済的で信頼度の高い無停電電源装置を
得ることを目的とする。
〔問題点を解決するだめの手段〕
この発明に係る無停電電源装置は、交流電源の正常時に
は、蓄電池電圧を設定電圧に充電するだめのインバータ
交流出力電流の正弦波指令値を求めて、インバータ出力
電流を正弦波指令値に瞬時追従させることによりインバ
ータ直流電流を所定値に制御することによって蓄電池を
充電し、交流電源の停電時にはインバータ出力電圧を歪
の少ない正弦波に瞬時値追従制御したものである。
〔作 用〕
この発明における無停電電源装置は、交流電源の正常時
には、インバータに流入する交流電流が制御され、蓄電
池電圧を設定電圧に充電し、交流電源の停電時には、イ
ンバータの出力電圧が歪の少ない正弦波に瞬時値追従制
御され、負荷に安定な交流電力が供給される。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。図に
おいて、1は交流電源、2はスイッチ、4は蓄電池、5
aはインバータの本体から交流フィルタ用リアクトル5
b及びコンデンサ5Cを除いた部分であり、直流を任意
の電圧と周波数の交流に変換するインバータ主回路であ
って、例えば高周波スイッチング素子のフルブリッヂ構
成による高周波PWM変調方式のインバータなどがその
例である。6は負荷である。101は電圧検出器、10
2は停電検出回路、103はスイッチ、104は交流電
源と同期した信号を発生する同期回路、105は’IT
sincot発生回路、106は電圧検出器、107は
電流検出器、108は充電制御回路、110は定電圧制
御回路であって、この両回路108.110によってイ
ンバータ出力電流制御回路を構成している。109は電
圧検出回路、111はスイッチ、112はPWM回路、
113はドライブ回路である。
第2図は第1図の実施例に使用される充電制御回路10
8の説明図であり、201は電圧制御増幅器、202は
リミッタ、203は乗算器、204は除算器、205は
乗算器、206は電流制御増幅器である。
第3図は第1図の*m例に使用される定電圧制御回路1
10の説明図であり、301は実効値検出回路、302
は電圧制御増幅器、303は乗算器、304は電圧制御
増幅器である。
第4図は第1図の実施例に使用されるスイッチ2の回路
図であり、トランジスタ20、ダイオード21 .22
.23.24を有している。
この発明の動作について説明する。第1図において、交
流電源1が正常であるならば、スイッチ2がオン、スイ
ッチ103がオン、スイッチ111が充電制御回路10
B側となる。負荷6には交流電源1がスイッチ2を介し
て直送される。インバータ5aは充電制御回路10Bの
出力によシPWM回路112、ドライブ回路113を介
して制御され、蓄電池4を充電する。
交流電源1が停電すると、停電検出回路102が動作し
、スイッチ2がオフ、スイッチ103がオフ、スイッチ
111が定電圧制御回路110側となる。スイン103
がオフになると、(”rsilωを発生回路105は自
己周波数で動作する。インバータ5aは定電圧制御回路
110の出力によりPWM回路112、ドライブ回路1
13を介して制御され、負荷6に交流電力を供給する。
交流電源1が復電すると、この復電を停電検出回路10
2が検出し、スイッチ103をオンにする。同期回路1
04はV25ina>を発生回路105、を交流電源に
同期させ、それを確認後、開閉器2をオン、開閉器11
1を充電制御回路10B側に投入して、交流電源1の正
常時の動作になる。
充電制御回路108の動作について説明する。
充電制御回路108は前記第2図のように構成されてお
り、蓄電池電圧は積分型の制御系により設定電圧に充電
される。
蓄電池設定電圧VB refと蓄電池電圧VBとの差Δ
Vは、電圧制御増幅器201によって充電電流指令IB
refとなる。この充電電流指令IBrefをリミッタ
202に通すことにより、偏差ΔVが大きいときは定電
流充電を行い、偏差ΔVが小さくなると定電圧充電に移
行する。
充電電流指令I B refは、次の操作によシインパ
ータ5aの交流側での電流指令値に変換できる。
充電電流指令IBref、蓄電池電圧VBより、充電電
力指令PBは、 PB=IBrefxvB 交流電源1の電圧実効値をVSrmsとすると、インバ
ータ5aの交流側での充電電流実効値指令lArm5は
、 I A rms = PB /VS rms従って、イ
ンバータ5aの交流側に、力率lの実効値I A rm
sの電流を流せば、インバータ5aの直流側にIBre
fの電流が流れることになる。
充電電流実効値指令I A rmsに・ds i nω
tを乗算して、瞬時充電電流指令IArefに変換し、
電流制御増幅器206により、インバータ5aの交流側
電流IAを瞬時充電電流指令IAref K瞬時追従さ
せる交流側電流IAは、PWM周波数のリップル分を持
ちながら、指令に追従してゆく。PWM周波数のリップ
ル電流はりアクドル5bの大きさによって変わる。リア
クトル5bを小さくすることによって、リップル電流が
蓄電池4の許容値以上となっても、蓄電池4に並列にリ
ップル電流を吸収するコンデンサ7を設置すればよい。
リップル電流の大きさ、蓄電池4の電圧、交流電源1の
電圧を一定にすると、PWM周波数が高くなれば、リア
クトル5bは小さくてもよいこととなる。
第5図は交流側電流IAと瞬時充電電流指令IAref
の図を示す。第5図2,3は同図1の拡大図であり、2
はf PWM = ’/T s リアクトル=L・、3
はf PWM = 5/T s リアクトル=L15で
ある。
第3図において、定電圧制御回路110の動作を説明す
る。出力設定電圧V refと負荷6の電圧の負荷電圧
実効値V rmsの差ωVを電圧制御増幅器302に入
力し、得られたVL rms K K s in ωt
を乗算することKより瞬時電圧指令VL refを作る
。電圧制御増幅器304を高速応答させて、負荷電圧V
Lを指令VLrefに追従させる。
メジャループが積分型であるため、負荷電圧実効値V 
rmsは設定電圧V refに一致する。また、電圧制
御増幅器304による高速電圧マイナー・ループを持っ
ているので、負荷6が非線形であっても歪の少ない正弦
波電圧を供給できる。
なお、上記実施例では単相インバータの場合について説
明したが、PWM変調インバータを制御するこの概念は
、各招電に制御回路を用いて三相インバータに適用でき
る。
また、上記実施例では、充電制御の電流マイナーΦルー
プと定電圧制御の電圧マイナーφループを、比例制御に
よる瞬時値制御で行った場合につ′いて説明したが、P
I制御、PID制御、ディジタル・コントローラによる
有限時間整定制御などによる制御でも、上記実施例と同
様の効果を得ることがでLL また、第2図では乗算器203.除算器204を用いて
いるが、蓄電池電圧V’Bと交流電源の電圧実効値vs
rmsの変化中は±l(l程度で、比較的少ない場合が
多いため、厳密に理論通りの演算を行なう必要はない。
例えば、 X@Y=X@(YO+ΔY)’EEYOXのように省略
し、単に定数演算を行なう方法でも蓄電池の充電機能は
可能である。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、蓄電池電圧を設定電
圧に充電する際に、インバータの交流側電流を直接瞬時
制御するように構成したので、インバータが定電流源と
して動作するため、リアクトルが小さくて良く2、充電
用リアクトルと波形改善用フィルタ用リアクトルの共用
ができ、また第6図のスイッチ3を省略できる。また、
交流電源停電時には、インバータ出力電圧の定電圧制御
系に瞬時電圧制御の機能を持たせているので、非線形負
荷でも、歪の少ない正弦波電圧を供給できる。
従って、装置が安価にでき、信頼性の向上するものが得
られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による無停電電源装置を示
すブロック図、第2図は充電制御回路のブロック図、第
3図は定電圧制御回路のブロック図、第4図はスイッチ
の回路図、第5図は充電制御の説明図、第6図は従来の
無停電電源装置を示すブロック図である。 1は交流電源、4は蓄電池、5aはインバータ、105
は正弦波発生回路、108は充電制御回路、110は定
電圧制御回路。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 特許出願人  三菱電機株式会社 (外2名) 第1図 1,2 第5図 (3)0   “。 マ ロ1.10.16 昭和  年  月  日

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 交流電源の停電に際し、蓄電池の直流をインバータによ
    り交流に変換して負荷に交流電力を供給すると共に、前
    記交流電源を供給する場合は該交流電源の電力を前記イ
    ンバータによる整流機能により直流電力に変換して、前
    記蓄電池を所定の電圧または電流で充電するように構成
    された無停電電源装置において、前記インバータを高周
    波PWM変調方式とすると共に前記蓄電池の端子電圧ま
    たは電流の帰還信号をもとに該蓄電池に流すべき直流電
    流指令値を発生する制御回路と、前記交流電源に同期し
    た正弦波を発生する正弦波発生回路と、前記直流電流指
    令値により、前記正弦波の振巾を変化させた信号を前記
    インバータの交流出力電流指令値として該インバータの
    出力電流を瞬時追従制御させるインバータ出力電流制御
    回路とを具備したことを特徴とする無停電電源装置。
JP61094795A 1986-04-25 1986-04-25 無停電電源装置 Granted JPS62254632A (ja)

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JPS62254632A true JPS62254632A (ja) 1987-11-06
JPH0576256B2 JPH0576256B2 (ja) 1993-10-22

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0670489A (ja) * 1992-08-10 1994-03-11 Sanyo Denki Co Ltd 無停電電源装置
US6657319B2 (en) 2001-11-09 2003-12-02 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Electric power system interconnection device
JP2019017170A (ja) * 2017-07-05 2019-01-31 東芝三菱電機産業システム株式会社 無停電電源装置および無停電電源装置の制御方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0670489A (ja) * 1992-08-10 1994-03-11 Sanyo Denki Co Ltd 無停電電源装置
US6657319B2 (en) 2001-11-09 2003-12-02 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Electric power system interconnection device
JP2019017170A (ja) * 2017-07-05 2019-01-31 東芝三菱電機産業システム株式会社 無停電電源装置および無停電電源装置の制御方法

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