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技術 無停電電源装置、無停電電源装置の制御方法、および、無停電電源システム

出願人 TDKラムダ株式会社
発明者 飯岡淳司
出願日 2004年8月11日 (15年7ヶ月経過) 出願番号 2004-234058
公開日 2006年2月23日 (14年1ヶ月経過) 公開番号 2006-054953
状態 拒絶査定
技術分野 予備電源装置 交流の給配電 インバータ装置
主要キーワード PWMドライブ 負荷分担率 複数台数 無効電圧 インバータ相 有効電圧 各電源装置 正弦波発生回路
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図面 (7)

課題

初期設定簡易であり、また、経年変化によって負荷分担が変動することがない無停電電源装置を提供すること。

解決手段

他の無停電電源装置との間で所定の情報を送受信する通信手段(I/F20j)と、通信手段によって受信された他の無停電電源装置からの情報に応じて出力状態を制御する第1の制御手段(第1の制御回路20h)と、自己出力状況に関する情報を参照して出力状態を制御する第2の制御手段(第1の制御回路20i)と、定常動作時には第2の制御手段による制御を選択し、定常以外の動作時には、第1の制御手段による制御を選択する選択手段(第1の制御回路20h、第2の制御回路20i)と、を有する。

概要

背景

従来の無停電電源装置で、いわゆる常時インバータ方式の無停電電源装置では、商用電源が正常なときでも商用電源からの交流電力直流電力に変換して得た直流電力を交流電力に変換して負荷に出力し、商用電源が停電したときには、蓄電池からの直流電力を交流電力に変換して負荷に出力する。そして、この無停電電源装置は、電力変換用インバータ回路と、このインバータ回路を構成する半導体スイッチング素子PWM制御して商用電力と同期した交流電力を出力電力を調整しながらインバータ回路から出力させるためのPWM制御信号を発生するPWM制御信号発生手段を含むインバータ回路制御装置とを備えている。

大きな容量を必要とする場合には、この種の無停電電源装置を複数台数並列接続して運転することが行われている。無停電電源装置だけでなく、モータ等の駆動用インバータ並列運転することをも行われている。複数台インバータを並列運転する場合、1台のインバータの負荷分担率極端に大きくなると、インバータに大きな負担がかかる場合がある。また保護回路が働いて、並列運転ができなくなる問題も発生する。

そして、無停電電源装置を複数台並列運転する場合には、各電源装置出力電圧振幅の差があると無効電流横流電流が発生する。また出力電流位相の差があると有効電流の横流電流が発生する。そこで従来から、各無停電電源装置の出力電流から無効電流分と有効電流分とを抽出して、無効電流の変化に応じて出力電圧の振幅を変化させ、有効電流の変化に応じて出力電圧の位相を変化させることにより、各無停電電源装置に公平に電力分担させることが行われている。

また、負荷に出力される複数台数の無停電電源装置の合計電流を検出し、個々の無停電電源装置の電流値と比較し、この電流値が複数台の平均値となるように制御することにより、各無停電電源装置に公平に電力を供給させることも行われている。

特許文献1には、出力電圧と正弦波基準信号との差を増幅する差動増幅回路の出力を、PWMドライブ回路を介して制御される複数台のインバータに出力して複数台のインバータを並列運転する方法が示されている。この方法では、インバータの出力電流の検出信号を差動増幅回路の入力または出力に加算または減算する手段を設ける。そしてインバータの出力電圧を下げる場合には、出力電流の検出信号を正弦波発生回路からの正弦波信号に加えた後、出力電圧の検出信号と共に差動増幅回路に与え、インバータの出力電圧を上げる場合には、電流検出信号電圧検出信号とを加えた信号と、正弦波発生回路からの信号とを誤差増幅回路に与える。これによりインバータ相互間における横流の制御を行う。この方法を用いると他のインバータの出力を参照せずに、自分自身で横流の制御を行うことができる。

特開平2−101932号公報(特許請求の範囲、要約書

概要

初期設定簡易であり、また、経年変化によって負荷分担が変動することがない無停電電源装置を提供すること。 他の無停電電源装置との間で所定の情報を送受信する通信手段(I/F20j)と、通信手段によって受信された他の無停電電源装置からの情報に応じて出力状態を制御する第1の制御手段(第1の制御回路20h)と、自己出力状況に関する情報を参照して出力状態を制御する第2の制御手段(第1の制御回路20i)と、定常動作時には第2の制御手段による制御を選択し、定常以外の動作時には、第1の制御手段による制御を選択する選択手段(第1の制御回路20h、第2の制御回路20i)と、を有する。

目的

本発明は、上記の事情に基づきなされたもので、その目的とするところは、初期設定が簡易であり、また、経年変化によって負荷分担が変動することがない無停電電源装置、無停電電源装置の制御方法、および、無停電電源システムを提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
1件

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請求項1

他の無停電電源装置との間で所定の情報を送受信する通信手段と、上記通信手段によって受信された他の無停電電源装置からの情報に応じて出力状態を制御する第1の制御手段と、自己出力状況に関する情報を参照して出力状態を制御する第2の制御手段と、定常動作時には上記第2の制御手段による制御を選択し、定常以外の動作時には、上記第1の制御手段による制御を選択する選択手段と、を有することを特徴とする無停電電源装置。

請求項2

前記選択手段は、初期調整時には、前記第1の制御手段による制御を選択し、初期調整が完了した後は、前記第2の制御手段による制御を選択することを特徴とする請求項1記載の無停電電源装置。

請求項3

初期調整が完了した場合には前記第1の制御手段は、前記第2の制御手段に対して所定の制御パラメータを受け渡しすることを特徴とする請求項2記載の無停電電源装置。

請求項4

前記選択手段は、前記第2の制御手段による制御が実行されている場合において、所定のトリガに基づいて前記第1の制御手段による制御を選択することを特徴とする請求項1記載の無停電電源装置。

請求項5

前記第1の制御手段は、すべての無停電電源装置の出力電流平均値と、自己の出力電流が等しくなるように制御を行うことを特徴とする請求項1記載の無停電電源装置。

請求項6

前記第2の制御手段は、自己の出力電流の無効電流有効電流に応じて、出力電圧振幅位相、および、周波数を制御することを特徴とする請求項1記載の無停電電源装置。

請求項7

前記第1の制御手段は、他の無停電電源装置に接続する場合には、当該他の無停電電源装置の出力状態を基準として調整を行うことを特徴とする請求項1記載の無停電電源装置。

請求項8

定常動作時には自己の出力状況に関する情報を参照して出力状態を制御し、定常以外の動作時には、他の無停電電源装置から所定の情報を受信し、その情報に応じて出力状態を制御することを特徴とする無停電電源装置の制御方法

請求項9

複数の無停電電源装置が負荷に対して並列に接続された無停電電源システムにおいて、各無停電電源装置は、他の無停電電源装置との間で所定の情報を送受信する通信手段と、上記通信手段によって受信された他の無停電電源装置からの情報に応じて出力状態を制御する第1の制御手段と、自己の出力状況に関する情報を参照して出力状態を制御する第2の制御手段と、定常動作時には上記第2の制御手段による制御を選択し、定常以外の動作時には、上記第1の制御手段による制御を選択する選択手段と、を有する、ことを特徴とする無停電電源システム。

技術分野

0001

本発明は、無停電電源装置、無停電電源装置の制御方法、および、無停電電源システムに関する。

背景技術

0002

従来の無停電電源装置で、いわゆる常時インバータ方式の無停電電源装置では、商用電源が正常なときでも商用電源からの交流電力直流電力に変換して得た直流電力を交流電力に変換して負荷に出力し、商用電源が停電したときには、蓄電池からの直流電力を交流電力に変換して負荷に出力する。そして、この無停電電源装置は、電力変換用インバータ回路と、このインバータ回路を構成する半導体スイッチング素子PWM制御して商用電力と同期した交流電力を出力電力を調整しながらインバータ回路から出力させるためのPWM制御信号を発生するPWM制御信号発生手段を含むインバータ回路制御装置とを備えている。

0003

大きな容量を必要とする場合には、この種の無停電電源装置を複数台数並列接続して運転することが行われている。無停電電源装置だけでなく、モータ等の駆動用インバータ並列運転することをも行われている。複数台インバータを並列運転する場合、1台のインバータの負荷分担率極端に大きくなると、インバータに大きな負担がかかる場合がある。また保護回路が働いて、並列運転ができなくなる問題も発生する。

0004

そして、無停電電源装置を複数台並列運転する場合には、各電源装置出力電圧振幅の差があると無効電流横流電流が発生する。また出力電流位相の差があると有効電流の横流電流が発生する。そこで従来から、各無停電電源装置の出力電流から無効電流分と有効電流分とを抽出して、無効電流の変化に応じて出力電圧の振幅を変化させ、有効電流の変化に応じて出力電圧の位相を変化させることにより、各無停電電源装置に公平に電力分担させることが行われている。

0005

また、負荷に出力される複数台数の無停電電源装置の合計電流を検出し、個々の無停電電源装置の電流値と比較し、この電流値が複数台の平均値となるように制御することにより、各無停電電源装置に公平に電力を供給させることも行われている。

0006

特許文献1には、出力電圧と正弦波基準信号との差を増幅する差動増幅回路の出力を、PWMドライブ回路を介して制御される複数台のインバータに出力して複数台のインバータを並列運転する方法が示されている。この方法では、インバータの出力電流の検出信号を差動増幅回路の入力または出力に加算または減算する手段を設ける。そしてインバータの出力電圧を下げる場合には、出力電流の検出信号を正弦波発生回路からの正弦波信号に加えた後、出力電圧の検出信号と共に差動増幅回路に与え、インバータの出力電圧を上げる場合には、電流検出信号電圧検出信号とを加えた信号と、正弦波発生回路からの信号とを誤差増幅回路に与える。これによりインバータ相互間における横流の制御を行う。この方法を用いると他のインバータの出力を参照せずに、自分自身で横流の制御を行うことができる。

0007

特開平2−101932号公報(特許請求の範囲、要約書

発明が解決しようとする課題

0008

しかしながら、上述した前者の無停電電源装置を複数台並列接続して運転する従来の技術を用いると、他の無停電電源装置の出力に基づいて各無停電電源装置を運転しなければならず、そのために各無停電電源装置を関連付けるための回路を別に用意する必要があり、複数台の無停電電源装置を単純に並列接続するだけで対応することができないという問題がある。

0009

また、各無停電電源装置を関連付けるための回路を設けると、当該回路が故障した場合には、システム全体が動作不能に陥ってしまうため、信頼性が低下するという問題点がある。

0010

また、特許文献1に開示された技術では、それぞれの無停電電源装置が個別に動作することから、負荷を公平に分担するためには、初期設定が必要であるため、その作業に時間を要し、また、作業自体も煩雑であるという問題点がある。

0011

さらに、特許文献1に開示された技術では、経年変化により、負荷分担の割合が変化してしまうという問題点がある。

0012

本発明は、上記の事情に基づきなされたもので、その目的とするところは、初期設定が簡易であり、また、経年変化によって負荷分担が変動することがない無停電電源装置、無停電電源装置の制御方法、および、無停電電源システムを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0013

上述の目的を達成するため、本発明の無停電電源装置は、他の無停電電源装置との間で所定の情報を送受信する通信手段と、通信手段によって受信された他の無停電電源装置からの情報に応じて出力状態を制御する第1の制御手段と、自己出力状況に関する情報を参照して出力状態を制御する第2の制御手段と、定常動作時には第2の制御手段による制御を選択し、定常以外の動作時には、第1の制御手段による制御を選択する選択手段と、を有している。

0014

このため、初期設定が簡易であり、また、経年変化によって負荷分担が変動することがない無停電電源装置を提供することが可能になる。

0015

また、本発明の無停電電源装置は、上述の発明に加えて、選択手段は、初期調整時には、第1の制御手段による制御を選択し、初期調整が完了した後は、第2の制御手段による制御を選択するようにしている。このため、負荷の分担を適正化することが可能になる。

0016

また、本発明の無停電電源装置は、上述の発明に加えて、初期調整が完了した場合には第1の制御手段は、第2の制御手段に対して所定の制御パラメータを受け渡しするようにしている。このため、第2の制御手段に制御が移行した場合でも負荷の分担を適正に保つことが可能になる。

0017

また、本発明の無停電電源装置は、上述の発明に加えて、選択手段は、第2の制御手段による制御が実行されている場合において、所定のトリガに基づいて第1の制御手段による制御を選択するようにしている。このため、必要に応じて負荷の分担を再設定することが可能になる。

0018

また、本発明の無停電電源装置は、上述の発明に加えて、第1の制御手段は、すべての無停電電源装置の出力電流の平均値と、自己の出力電流が等しくなるように制御を行うようにしている。このため、負荷の分担を適正に設定することが可能になる。

0019

また、本発明の無停電電源装置は、上述の発明に加えて、第2の制御手段は、自己の出力電流の無効電流と有効電流に応じて、出力電圧の振幅、位相、および、周波数を制御するようにしている。このため、通信手段が故障した場合でも負荷の分担を適正に保つことが可能になる。

0020

また、本発明の無停電電源装置は、上述の発明に加えて、第1の制御手段は、他の無停電電源装置に接続する場合には、当該他の無停電電源装置の出力状態を基準として調整を行うようにしている。このため、新たな無停電電源装置を他の無停電電源装置に円滑に接続することが可能になる。

0021

また、本発明の無停電電源装置の制御方法は、定常動作時には自己の出力状況に関する情報を参照して出力状態を制御し、定常以外の動作時には、他の無停電電源装置から所定の情報を受信し、その情報に応じて出力状態を制御するようにしている。

0022

このため、初期設定が簡易であり、また、経年変化によって負荷分担が変動することがない無停電電源装置の制御方法を提供することが可能になる。

0023

また、本発明の無停電電源システムは、複数の無停電電源装置が負荷に対して並列に接続された無停電電源システムにおいて、各無停電電源装置は、他の無停電電源装置との間で所定の情報を送受信する通信手段と、通信手段によって受信された他の無停電電源装置からの情報に応じて出力状態を制御する第1の制御手段と、自己の出力状況に関する情報を参照して出力状態を制御する第2の制御手段と、定常動作時には第2の制御手段による制御を選択し、定常以外の動作時には、第1の制御手段による制御を選択する選択手段と、を有するようにしている。

0024

このため、初期設定が簡易であり、また、経年変化によって負荷分担が変動することがない無停電電源システムを提供することが可能になる。

発明の効果

0025

本発明は、初期設定が簡易であり、また、経年変化によって負荷分担が変動することがない無停電電源装置、無停電電源装置の制御方法、および、無停電電源システムを提供することができる。

発明を実施するための最良の形態

0026

以下、本発明の一実施の形態について図に基づいて説明する。

0027

図1は、本発明の実施の形態に係る無停電電源システムの構成例を示す図である。この図に示すように、本発明の実施の形態に係る無停電電源システムは、無停電電源装置10〜60を有しており、これらは並列母線80を介して相互に接続されて並列運転を行い、負荷70(例えば、ホストコンピュータ等)に対して電力を供給する。

0028

ここで、無停電電源装置10〜60は、制御情報送受するケーブル90によって、例えば、デイジーチェーン(Daisy Chain)方式により接続されている。すなわち、無停電電源装置10と無停電電源装置20、無停電電源装置20と無停電電源装置30、無停電電源装置30と無停電電源装置40(図示せず)、無停電電源装置40と無停電電源装置50(図示せず)、無停電電源装置50と無停電電源装置60は、それぞれ相互に接続されている。なお、無停電電源装置10〜60は、ケーブル90を介して並列運転に必要な情報を授受する。

0029

図2は、図1に示す無停電電源装置20の詳細な構成例を示すブロック図である。なお、無停電電源装置10,30〜60は、無停電電源装置20と同様の構成を有しているので、無停電電源装置20を例に挙げて説明を行う。この図に示すように、無停電電源装置20は、コンバータ20a、蓄電池20b、インバータ20c、PWM(Pulse Width Modulation)ドライブ回路20d、誤差増幅回路20e、基準正弦波発生回路20f、基準クロック発生回路20g、第1の制御回路20h、第2の制御回路20i、I/F(Interface)20j、スイッチ20k,20m、および、変流器20nを有している。

0030

ここで、コンバータ20aは、商用電力を直流電力に変換する変換装置である。蓄電池20bは、例えば、鉛蓄電池によって構成され、コンバータ20aから出力された直流電力によって充電され、停電の際にはインバータ20cに対して電力を供給する。

0031

インバータ20cは、コンバータ20aから出力された直流電力または蓄電池から出力された直流電力を交流電力に変換して出力する変換装置である。PWMドライブ回路20dは、誤差増幅回路20eから出力される正弦波と三角波とを比較し、比較結果に応じてインバータ20cを駆動する。

0032

誤差増幅回路20eは、基準正弦波発生回路20fから出力される基準正弦波と、出力電圧Voとを比較し、出力電圧Voの基準正弦波からのずれ(誤差)を検出して出力する。基準正弦波発生回路20fは、基準クロック発生回路20gから出力される基準クロックに基づき、第1の制御回路20hまたは第2の制御回路20iからの制御に応じた振幅、周波数、位相を有する基準正弦波を発生して出力する。

0033

基準クロック発生回路20gは、基準正弦波を生成する基準となるクロック信号を発生して基準正弦波発生成回路20fに供給する。第1の制御手段および選択手段としての第1の制御回路20hは、I/F20jを介して他の無停電電源装置10,30〜60と出力状態に関する情報を授受し、得られた情報と変流器20nの出力および出力電圧Voとに応じて基準正弦波発生回路20fを制御する。第2の制御手段および選択手段としての第2の制御回路20iは、変流器20nの出力および出力電圧Voを参照して基準正弦波発生回路20fを制御する。

0034

通信手段としてのI/F20jは、他の無停電電源装置10,30〜60との間で情報を授受する際に、情報の表現形式を適宜変換するとともに、所定の通信プロトコルにしたがって情報を送受信する装置である。

0035

スイッチ20kは、バイパススイッチであり、商用電源からの電力をそのまま出力する際にオンの状態とされ、それ以外の場合にはオフの状態とされる。スイッチ20mは、インバータ20cからの電力を出力する場合にはオンの状態とされ、それ以外の場合にはオフの状態とされる。変流器20nは、出力電流を対応する電圧に変換して出力する。

0036

つぎに、本実施の形態に係る無停電電源システムの動作について説明する。

0037

まず、図3は、図1に示す無停電電源システムを初期設定する場合に、無停電電源装置20において実行される処理の流れを説明するフローチャートである。なお、他の無停電電源装置10,30〜60においても同様の処理が実行されるので、無停電電源装置20を例に挙げて説明を行う。このフローチャートに示す処理が開始されると、以下のステップが実行される。

0038

ステップS10:第1の制御回路20hは、変流器20nの出力を参照して自己の出力電流を検出し、I/F20jを介して他の無停電電源装置10,30〜60に通知するとともに、I/F20jを介して他の無停電電源装置10,30〜60から出力状態に関する情報を取得する。具体的には、第1の制御回路20hは、他の無停電電源装置10,30〜60に対して変流器20nの出力に応じた出力電流を通知するとともに、他の無停電電源装置10,30〜60からそれぞれの装置のその時点での出力電流を示す情報を取得する。

0039

ステップS11:第1の制御回路20hは、ステップS10で取得した全無停電電源装置の出力電流の平均値としての平均電流Iaを求める。すなわち、図1の例では、無停電電源装置10〜60のそれぞれの出力電流をI10〜I60とすると、以下の式により、平均電流Iaを得る。

0040

Ia=(I10+I20+・・・+I60)/6 ・・・(数1)

0041

ステップS12:第1の制御回路20hは、変流器20nの出力を参照し、自己の出力電流Ioを検出する。

0042

ステップS13:第1の制御回路20hは、平均電流Iaと、自己の出力電流Ioとを比較し、これらが略等しい場合(例えば、所定の閾値以内である場合)にはステップS15に進み、それ以外の場合にはステップS14に進む。

0043

ステップS14:第1の制御回路20hは、IaとIoが略等しくなるように(例えば、所定の閾値以内となるように)、基準正弦波発生回路20fが発生する正弦波の振幅、位相、周波数を調整する。具体的には、出力電流Ioの無効電流(出力電圧Voと90°の遅れ位相または進み位相を有する電流)成分を検出し、検出値に応じて振幅を調整する。また、出力電流Ioの有効電流(出力電圧Voと同じ位相(同相)または180°のずれ位相(位相ずれまたは位相差)を有する電流)成分を検出し、検出値に応じて位相または周波数を調整する。そして、ステップS10に戻って同様の処理を繰り返す。

0044

ステップS15:第1の制御回路20hは、ステップS14において調整された振幅、位相、周波数を設定するためのパラメータ(制御パラメータ)を、第2の制御回路20iに引き渡す。なお、ステップS16以降は、第1の制御回路20hはその動作を停止し、第2の制御回路20iが引き渡されたパラメータを初期値として制御を行う。

0045

ステップS16:第2の制御回路20iは、変流器20nの出力と、出力電圧Voとを参照して有効電力成分を検出する。具体的には、第2の制御回路20iは、出力電圧Voと同じ位相または180°のずれ位相を有する電流と、出力電圧とを参照して有効電力成分を検出する。

0046

ステップS17:第2の制御回路20iは、自己の出力電力の変動(ΔP)を監視し、ΔPが増加した場合、他の装置よりも自己の装置の位相が進んだと判断して、基準正弦波発生回路20fが出力する正弦波の周波数を減少させて補正する(数ミリHz単位で補正する)。また、ΔPが減少した場合には、他の装置よりも自己の装置の位相が遅れたと判断し、基準正弦波発生回路20fが出力する正弦波の出力周波数を増加させて補正する(同じく、数ミリHz単位で補正する)。その結果、各装置は自己の出力のみを参照して出力を調整することができる。なお、周波数の初期値としては、ステップS15において引き渡されたパラメータに応じた値を用いる。

0047

ステップS18:第2の制御回路20iは、変流器20nの出力と、出力電圧Voとを参照して無効電力成分を検出する。具体的には、第2の制御回路20iは、出力電圧Voと90°の進み位相または90°の遅れ位相を有する電流と、出力電圧とを参照して無効電力成分を検出する。

0048

ステップS19:第2の制御回路20iは、自己の無効電力の変動(ΔQ)を監視し、ΔQが増加した場合は、他の装置よりも自己の装置の電圧が高いと判断し、基準正弦波発生回路20fが発生する正弦波の振幅を減少させて補正する。また、ΔQが減少した場合、他の装置よりも自己の装置の電圧が低いと判断し、基準正弦波発生回路20fが発生する正弦波の振幅を増加させて補正する。このようにして、各装置は、自己の電圧決定を無効電力に基づいて行う。なお、振幅の初期値としては、ステップS15において引き渡されたパラメータに応じた値を用いる。

0049

ステップS20:第2の制御回路20iは制御を終了するか否かを判定し、終了しない場合にはステップS16に戻って同様の処理を繰り返し、それ以外の場合には処理を終了する。

0050

以上の処理によれば、複数の無停電電源装置10〜60を並列に接続して無停電電源システムを構築する際の初期設定を円滑に行うことができる。すなわち、第1の制御回路20hにより、全ての無停電電源装置10〜60の出力状態を参照しながら、個々の装置の出力状態を定めることにより、負荷の分担を公平に設定することが可能になる。

0051

また、第1の制御回路20hによる設定が完了すると、第2の制御回路20iによる制御に移行するようにしたので、各無停電電源装置10〜60が独自に動作することにより、信頼性を高めることができる。すなわち、第1の制御回路20hは、I/F20jおよびケーブル90を介して他の無停電電源装置10,30〜60と通信を行う必要があるため、これらの一部でも故障すると、負荷の分担が正常でなくなるが、第2の制御回路20iでは、これらの故障には関係なく動作することができるので、信頼性を高めることができる。

0052

また、第1の制御回路20hにより、他の無停電電源装置10,30〜60との間の通信により、適切な負荷分担を定めた後に、制御パラメータを第2の制御回路20iに引き渡し、当該パラメータを初期値として第2の制御回路20iが制御を行うようにしたので、第2の制御回路20iに制御が移行した後も適切な負荷の分担による動作を行うことができる。すなわち、第2の制御回路20iは、他の無停電電源装置10,30〜60の出力状態とは独立に制御を行うため、起動当初から制御を行わせた場合には、部品のばらつき等に起因して、必ずしも負荷分担が公平になるとは限らない。しかし、第1の制御回路20hにより初期設定を行った後に、当該パラメータを第2の制御回路20iに引き渡すことにより、負荷分担を限りなく公平に近づけることができる。また、起動当初から第2の制御回路20iに制御を行わせる場合には、マニュアル操作で各種パラメータを設定する必要があり、煩雑であるが、本実施の形態では、そのような操作を省略することができる。

0053

つぎに、複数の無停電電源装置が並列動作しているシステムに対して、新たに無停電電源装置を追加する場合の動作について説明する。

0054

図4(A)に示すように、無停電電源装置100,110が並列運転している場合に、無停電電源装置120を新たに追加する場合、図4(B)に示すように、負荷130に対して商用電源から直接に電力を供給した状態で、無停電電源装置100〜120を並列接続し、初期設定を行う方法と、図4(C)に示すように、無停電電源装置100により負荷130に電力を供給しながら無停電電源装置110,120を並列接続して、ダミーの負荷140を用いて初期設定を行った後に無停電電源装置100〜120を並列接続する方法がある。

0055

ここで、図4(B)に示す方法の場合には、すべての初期化を行う場合と同様であるので、図3に示す処理により設定を行うことができる。

0056

一方、図4(C)に示す方法では、以下に示す処理により設定を行う。

0057

図5は、図4(C)に示す方法により新たな無停電電源装置120を追加する場合であって、無停電電源装置110と無停電電源装置120をダミーの負荷140に接続し、無停電電源装置120を無停電電源装置110を基準として調整する場合の処理について説明する図である。このフローチャートの処理が開始されると、以下のステップが実行される。なお、以下では、無停電電源装置120(図2と同様の構成)における処理について説明する。

0058

ステップS30:第1の制御回路120hは、I/F120jを介して無停電電源装置110から出力状況に関する情報を取得する。具体的には、第1の制御回路120hは、無停電電源装置110のその時点での出力状態に関する情報を取得する。

0059

ステップS31:第1の制御回路120hは、ステップS30で取得した無停電電源装置110の基準正弦波発生回路120fが発生する正弦波の振幅、位相、周波数を調整する。すなわち、第1の制御回路120hは、無停電電源装置110の出力電流と、自己の出力電流Ioとが略同じになるように制御を行う(例えば、これらが所定の閾値以内になるように制御を行う)。より詳細には、第1の制御回路120hは、出力電流Ioの無効電流(出力電圧Voと90°の遅れ位相または進み位相を有する電流)を検出し、検出値に応じて位相または周波数を調整する。また、出力電流Ioの有効電流(出力電圧Voと同じ位相または180°のずれ位相を有する電流)を検出し、検出値に応じて振幅を調整する。

0060

ステップS32:第1の制御回路120hは、ステップS31における調整前と調整後を比較することにより電流の減少値を検出し、当該減少値の変動が停止したか否かを判定し、停止した場合にはステップS33に進み、それ以外の場合にはステップS31に戻って同様の処理を繰り返す。すなわち、ステップS31による調整により、無停電電源装置110の出力電圧との振幅、位相、周波数が略同じになった場合には、電流の減少が停止するので、その場合には調整が終了したとしてステップS33に進む。

0061

ステップS33:第1の制御回路120hは、ステップS34において調整された振幅、位相、周波数を設定するためのパラメータ(制御パラメータ)を、第2の制御回路120iに引き渡す。なお、ステップS34以降は、第1の制御回路120hはその動作を停止し、第2の制御回路120iが引き渡されたパラメータを初期値として制御を行う。

0062

ステップS34:第2の制御回路120iは、変流器120nの出力と、出力電圧Voとを参照して有効電力成分を検出する。具体的には、第2の制御回路120iは、出力電圧Voと同じ位相または180°のずれ位相を有する電流と、出力電圧とを参照し有効電力成分を検出する。

0063

ステップS35:第2の制御回路120iは、自己の出力電力の変動(ΔP)を監視し、ΔPが増加した場合、他の装置よりも自己の装置の位相が進んだと判断して、基準正弦波発生回路120fが出力する正弦波の周波数を減少させて補正する(数ミリHz単位で補正する)。また、ΔPが減少した場合には、他の装置よりも自己の装置の位相が遅れたと判断し、基準正弦波発生回路120fが出力する正弦波の出力周波数を増加させて補正する(同じく、数ミリHz単位で補正する)。その結果、各装置は自己の出力のみを参照して出力を調整することができる。なお、周波数の初期値としては、ステップS33において引き渡されたパラメータに応じた値を用いる。

0064

ステップS36:第2の制御回路120iは、変流器120nの出力と、出力電圧Voとを参照して無効電力成分を検出する。具体的には、第2の制御回路120iは、出力電圧Voと90°の進み位相または90°の遅れ位相を有する電流と、出力電圧とを参照して無効電力成分を検出する。

0065

ステップS37:第2の制御回路120iは、自己の無効電力の変動(ΔQ)を監視し、ΔQが増加した場合は、他の装置よりも自己の装置の電圧が高いと判断し、基準正弦波発生回路120fが発生する正弦波の振幅を減らして補正する。また、ΔQが減少した場合、他の装置よりも自己の装置の電圧が低いと判断し、基準正弦波発生回路120fが発生する正弦波の振幅を増加して補正する。このようにして、各装置は、自己の電圧決定を無効電力に基づいて行う。なお、振幅の初期値としては、ステップS33において引き渡されたパラメータに応じた値を用いる。

0066

ステップS38:第2の制御回路120iは制御を終了するか否かを判定し、終了しない場合にはステップS34に戻って同様の処理を繰り返し、それ以外の場合には処理を終了する。

0067

以上の処理によれば、図4(C)に示すように、ダミーの負荷140を接続した状態において、無停電電源装置120を無停電電源装置110を基準として初期設定することができる。そして、初期設定が完了した場合には、負荷130に対して、無停電電源装置110と無停電電源装置120を順次接続し、並列運転を実行することができる。

0068

なお、無停電電源装置100〜120を負荷130に対して接続した後、図3に示す処理を実行して、負荷の分担を再設定することも可能である。

0069

また、ダミーの負荷140を使用すると、並列母線80の影響を考慮した設定を行うことができるが、場合によっては当該負荷140は使用しないで設定することも可能である。

0070

さらに、以上の例では、2台の無停電電源装置100,110が並列運転している場合に、無停電電源装置120を1台追加する場合を例に挙げて説明したが、3台以上の無停電電源装置が並列運転している場合であっても運転中の1台と、追加する1台とを接続して前述の場合と同様の処理によって設定を行うことができる。また、2台以上追加する場合には、前述の場合と同様の処理により1台ずつ追加する動作を繰り返せばよい。

0071

以上の実施の形態によれば、並列運転をすでに行っている無停電電源装置群に対して、新たに無停電電源装置を追加する場合には、第1の制御回路120hにより無停電電源装置110からの情報を参照して、振幅、位相、周波数等を設定するようにしたので、調整を簡易に行うことができる。

0072

つぎに、図6を参照して、図1に示すシステムが第2の制御回路20iにより定常運転を行っている場合に、所定のトリガをきっかけとして、第1の制御回路20hによる制御が実行されて負荷分担が再設定される場合の処理について説明する。図6に示すフローチャートの処理が開始されると、以下のステップが実行される。

0073

ステップS50:第1の制御回路20hは、変流器20nの出力を参照して自己の出力電流を検出し、I/F20jを介して他の無停電電源装置10,30〜60に通知するとともに、I/F20jを介して他の無停電電源装置10,30〜60から出力状態に関する情報を取得する。具体的には、第1の制御回路20hは、他の無停電電源装置10,30〜60に対して変流器20nの出力に応じた出力電流を通知するとともに、他の無停電電源装置10,30〜60からそれぞれの装置のその時点での出力電流を示す情報を取得する。

0074

ステップS51:第1の制御回路20hは、ステップS50で取得した各無停電電源装置の出力電流の平均値としての平均電流Iaを求める。なお、平均電流の算出方法は、前述した場合と同様である。

0075

ステップS52:第1の制御回路20hは、変流器20nの出力を参照し、自己の出力電流Ioを検出する。

0076

ステップS53:第1の制御回路20hは、平均電流Iaと、自己の出力電流Ioとを比較し、これらが略等しい場合(例えば、所定の閾値以内である場合)にはステップS55に進み、それ以外の場合にはステップS54に進む。

0077

ステップS54:第1の制御回路20hは、Ia=Ioとなるように、基準正弦波発生回路20fが発生する正弦波の振幅、位相、周波数を調整する。具体的には、出力電流Ioの無効電流(出力電圧Voと90°の遅れ位相または進み位相を有する電流)を検出し、検出値に応じて位相または周波数を調整する。また、出力電流Ioの有効電流(出力電圧Voと同じ位相または180°のずれ位相を有する電流)を検出し、検出値に応じて振幅を調整する。そして、ステップS50に戻って同様の処理を繰り返す。

0078

ステップS55:第1の制御回路20hは、ステップS54において調整された、振幅、位相、周波数を設定するためのパラメータ(制御パラメータ)を、第2の制御回路20iに引き渡す。なお、ステップS56以降は、第1の制御回路20hはその動作を停止し、第2の制御回路20iが引き渡されたパラメータを初期値として制御を行う。

0079

ステップS56:第2の制御回路20iは、変流器20nの出力と、出力電圧Voとを参照して有効電圧成分を検出する。具体的には、第2の制御回路20iは、出力電圧Voと同じ位相または180°のずれ位相を有する電流と、出力電圧とを参照して、有効電力成分を検出する。

0080

ステップS57:第2の制御回路20iは、自己の出力電力の変動(ΔP)を監視し、ΔPが増加した場合、他の装置よりも自己の装置の位相が進んだと判断して、基準正弦波発生回路20fが出力する正弦波の周波数を減少させて補正する(数ミリHz単位で補正する)。また、ΔPが減少した場合には、他の装置よりも自己の装置の位相が遅れたと判断し、基準正弦波発生回路20fが出力する正弦波の出力周波数を増加させて補正する(同じく、数ミリHz単位で補正する)。その結果、各装置は自己の出力のみを参照して出力を調整する。なお、周波数の初期値としては、ステップS55において引き渡されたパラメータに応じた値を用いる。

0081

ステップS58:第2の制御回路20iは、変流器20nの出力と、出力電圧Voとを参照して無効電圧成分を検出する。具体的には、第2の制御回路20iは、出力電圧Voと90°の進み位相または90°の遅れ位相を有する電流と、出力電圧とを参照して無効電力成分を検出する。

0082

ステップS59:第2の制御回路20iは、自己の無効電力の変動(ΔQ)を監視し、ΔQが増加した場合は、他の装置よりも自己の装置の電圧が高いと判断し、基準正弦波発生回路20fが発生する正弦波の振幅を減らして補正する。また、ΔQが減少した場合、他の装置よりも自己の装置の電圧が低いと判断し、基準正弦波発生回路20fが発生する正弦波の振幅を増加して補正する。このようにして、各装置は、自己の電圧決定を無効電力に基づいて行う。なお、振幅の初期値としては、ステップS55において引き渡されたパラメータに応じた値を用いる。

0083

ステップS60:第2の制御回路20iは、例えば、図示せぬ操作パネルが操作されて、負荷分担の再設定を行う旨が指示されたと判定した場合にはステップS50に進み、それ以外の場合にはステップS61に進む。なお、操作パネルの操作以外にも、例えば、所定の時間(例えば、1ヶ月)が経過したことをトリガとしてもよい。

0084

ステップS61:第2の制御回路20iは制御を終了するか否かを判定し、終了しない場合にはステップS56に戻って同様の処理を繰り返し、それ以外の場合には処理を終了する。

0085

以上の処理によれば、例えば、ユーザから指示がなされたり、所定の時間が経過したりした場合には、第1の制御回路20hにより、他の無停電電源装置との間で通信が実行され、負荷分担が再度調整されるので、例えば、経年変化等によって負荷分担が適正でなくなった場合には、適正となるように調整することができる。

0086

なお、上述の実施の形態は、本発明の好適な例であるが、本発明は、これらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能である。

0087

例えば、以上の実施の形態では、6台の無停電電源装置10〜60によって無停電電源システムを構成する場合を例に挙げて説明したが、例えば、2〜5台または7台以上によって構成される無停電電源システムに本発明を適用可能であることはいうまでもない。

0088

また、以上の実施の形態では、第1の制御回路20hと第2の制御回路20iとを個別の構成としたが、これらを1つの回路によって実現することも可能である。

0089

また、以上の実施の形態では、第1の制御回路20hによる調整が完了した後に、第2の制御回路20iによる制御に移行するようにしたが、例えば、第1の制御回路20hまたはケーブル90が故障した場合において、通信が不能に陥ったときには、その時点における制御パラメータを第2の制御回路20iに引き渡し、第2の制御回路20iに制御を移行するようにしてもよい。そのような実施の形態によれば、信頼性を向上することが可能になる。

0090

また、以上の実施の形態では、基準正弦波を調整するパラメータとしては、振幅、位相、周波数を例に挙げて説明を行ったが、これらのいずれかもしくはいずれかの組み合わせ、または、他のパラメータを採用することも可能である。

0091

本発明は、並列運転を行う無停電電源装置に利用することができる。

図面の簡単な説明

0092

本発明の実施の形態に係る無停電電源システムの構成例を示す図である。
図1に示す無停電電源装置の構成例を示すブロック図である。
図1に示す無停電電源システムを初期設定する場合の処理の流れの一例を説明するフローチャートである。
並列運転をすでに行っている無停電電源システムに対して、新たに無停電電源装置を追加する場合の態様を示す図であり、(A)は追加する状態を示す図であり、(B)は負荷を商用電源に接続した状態で新たに無停電電源装置を追加する状態を示す図であり、(C)は2つの無停電電源装置で調整を行った後に負荷に接続する状態を示す図である。
図4(C)の場合において新たに追加する無停電電源装置において実行される処理の流れを説明するフローチャートの一例である。
図1に示すシステムが第2の制御回路により定常運転を行っている場合に、所定のトリガをきっかけとして、第1の制御回路による制御が実行されて負荷分担が再設定される場合の処理について説明するフローチャートである。

符号の説明

0093

20無停電電源装置
20h 第1の制御回路(第1の制御手段、選択手段)
20i 第2の制御回路(第2の制御手段、選択手段)
20j I/F(通信手段)

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