JP4071675B2

JP4071675B2 - 無停電電源装置の並列運転システム

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Publication number: JP4071675B2
Application number: JP2003149559A
Authority: JP
Inventors: 融真山本
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2003-05-27
Filing date: 2003-05-27
Publication date: 2008-04-02
Anticipated expiration: 2023-05-27
Also published as: US6960843B2; US20040240244A1; JP2004357366A; CN1574545A; CN100352132C

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、バイパス電源および複数の入力電源と並列母線との間に個別に挿入された複数の無停電電源装置を並列運転するための電源システムに関し、特に各無停電電源装置の相互間の盤間配線を軽減した無停電電源装置の並列運転システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の無停電電源装置の並列運転システムは、バイパス電源および複数の入力電源と並列母線との間に個別に挿入された複数の無停電電源装置を備え、各無停電電源装置の出力側には開閉器（ＭＣＣＢ）が挿入されている。
また、各無停電電源装置は、入力電源からの交流電力を直流電力に変換するコンバータと、直流電力を交流電力に変換するインバータと、バイパス電源に接続された交流スイッチとにより構成されており、交流スイッチを開放して、各入力電源からインバータを介して並列母線に給電を行うインバータ給電モードと、インバータが停止した際に、交流スイッチを閉成して、バイパス電源から交流スイッチを介して並列母線に交流電源を直送するバイパス給電モードとの２つの運転モードを有する（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
無停電電源装置内の交流スイッチは、自身の無停電電源装置による単機運転時には、インバータが停止（入力電源から負荷へのインバータ給電が停止）したときにオンされなければならないが、複数の無停電電源装置による並列冗長運転時には、自身の無停電電源装置によるインバータ給電が停止したとしても、他の無停電電源装置によってインバータ給電されていれば、オフ状態を維持しなければならない。
このため、特許文献１に開示された従来の並列運転システムにおいては、たとえば２台の無停電電源装置間に合計２本の信号線を配線し、相互にインバータ給電状態信号を送出し合うことにより、上記動作を実現している。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１０５２７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の無停電電源装置の並列運転システムは以上のように、相互にインバータ給電状態信号を送出しているので、２台の無停電電源装置を並列運転する場合には、各無停電電源装置間に２本の信号線が必要となり、３台の無停電電源装置を並列運転する場合には、各無停電電源装置間に６本の信号線が必要となり、ｎ台の無停電電源装置を並列運転する場合には、ｎ×（ｎ−１）本の信号線が必要となり、盤間配線が複雑となるという問題点があった。
【０００６】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、盤間配線を軽減した無停電電源装置の並列運転システムを得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る無停電電源装置の並列運転システムは、バイパス電源および複数の入力電源と並列母線との間に個別に挿入された複数の無停電電源装置を並列運転するための電源システムであって、各無停電電源装置は、各入力電源と並列母線との間に挿入されたインバータと、バイパス電源と並列母線との間に挿入された交流スイッチとを含み、交流スイッチを開放して、各入力電源からインバータを介して並列母線に給電を行うインバータ給電モードと、インバータが停止した際に、交流スイッチを閉成して、バイパス電源から交流スイッチを介して並列母線に交流電源を直送するバイパス給電モードとの２つの運転モードを有する無停電電源装置の並列運転システムにおいて、各無停電電源装置は、インバータ給電信号に対応した出力信号を生成するシーケンス制御回路と、シーケンス制御回路の出力信号に基づいてインバータ給電信号を出力するスイッチング素子と、インバータ給電信号に応答して交流スイッチに対する駆動信号を生成するスイッチ駆動回路とを備え、各無停電電源装置内のスイッチング素子の出力端子は、それぞれ互いに接続され、各無停電電源装置内のスイッチ駆動回路は、各無停電電源装置内のインバータ給電信号を合成した合成信号に基づいて各交流スイッチに対する駆動信号を生成するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
図１はこの発明の実施の形態１が適用される無停電電源装置の並列運転システムを概略的に示す回路構成図であり、便宜的に、２台の無停電電源装置１、２を並列構成した例を示している。
また、図２は図１内の各無停電電源装置内の機能構成を具体的に示す回路ブロック図であり、図３は図２内のインバータ給電状態検出回路を具体的に示す回路構成図である。
【０００９】
図１において、並設された各無停電電源装置１、２の入力端子は、ＭＣＣＢ１０１、１０３を介してバイパス電源に接続されるとともに、ＭＣＣＢ１０２、１０４を介して２系統の入力電源（交流電源）に個別に接続されている。
また、各無停電電源装置１、２の出力端子は、ＭＣＣＢ１０５、１０６を介して、並列母線の共通端子に接続されている。
【００１０】
無停電電源装置１は、ＭＣＣＢ１０２に接続された開閉器１１と、開閉器１１に接続されたＡＣ／ＤＣ変換用のコンバータ１２と、コンバータ１２の出力端子に開閉器１４を介して接続されたバッテリ１３と、コンバータ１２の出力端子に接続されたＤＣ／ＡＣ変換用のインバータ（以下、「ＩＮＶ」とも記す）１５と、インバータ１５の出力端子に挿入された開閉器１６と、ＭＣＣＢ１０１とＭＣＣＢ１０５との間に挿入された交流スイッチ１７とを備えている。
【００１１】
同様に、無停電電源装置２は、ＭＣＣＢ１０４に接続された開閉器２１と、開閉器２１に接続されたコンバータ２２と、コンバータ２２の出力端子に開閉器２４を介して接続されたバッテリ２３と、コンバータ２２の出力端子に接続されたインバータ２５と、インバータ２５の出力端子に挿入された開閉器２６と、ＭＣＣＢ１０３とＭＣＣＢ１０６との間に挿入された交流スイッチ２７とを備えている。
【００１２】
図１において、無停電電源装置１に注目した場合、前述と同様に、無停電電源装置１内の交流スイッチ１７は、単機運転時には、インバータ１５が停止（または、開閉器１６がオフ）して、負荷へのインバータ給電が停止されたときには、オンされなければならないが、並列冗長運転時には、自身のインバータ給電が停止しても、他の無停電電源装置２によってインバータ給電されていれば、オフ状態を維持しなければならない。
【００１３】
図２には、バイパス給電時に交流スイッチ１７、２７をオン駆動するための回路構成が示されている。
図２において、無停電電源装置１は、交流スイッチ１７に対する駆動信号を生成するスイッチ駆動回路１００１と、インバータ給電信号（インバータ給電停止信号）を生成するシーケンス制御回路１００２と、インバータ給電信号を駆動信号に変換するスイッチング素子（トランジスタまたはリレーなど）１００３と、インバータ１５（図１参照）の給電状態を検出するＩＮＶ給電状態検出回路１００４と、シーケンス制御回路１００２からのインバータ給電停止信号を反転してインバータ給電信号に変換する反転回路１００５とを備えている。
【００１４】
同様に、無停電電源装置２は、交流スイッチ２７に対する駆動信号を生成するスイッチ駆動回路２００１と、インバータ給電信号（インバータ給電停止信号）を生成するシーケンス制御回路２００２と、インバータ給電信号を駆動信号に変換するスイッチング素子２００３と、インバータ２５の給電状態を検出するＩＮＶ給電状態検出回路２００４と、インバータ給電停止信号を反転してインバータ給電信号に変換する反転回路２００５とを備えている。
【００１５】
各無停電電源装置１、２内において、スイッチ駆動回路１００１、２００１の入力側は、ＩＮＶ給電状態検出回路１００４、２００４を介して、互いに接続されており、これにより、各無停電電源装置１、２内のインバータ給電信号を合成した合成信号に基づいて各交流スイッチに対する駆動信号を生成するようになっている。
【００１６】
図１、図２においては、２台の無停電電源装置１、２を並設運転する場合を示しているが、３台以上の無停電電源装置を並列運転する場合も、同様と同様の運転動作となる。すなわち、自身のインバータ給電停止時に、並列運転中の他の無停電電源装置がインバータ給電している場合には、自身の無停電電源装置内の交流スイッチをオフ状態に維持しなければならない。
【００１７】
図３は図２内のＩＮＶ給電状態検出回路１００４を具体的に示しており、複数（３台以上）の無停電電源装置による並列運転を実現する場合の回路構成を示している。
図３において、ＩＮＶ給電状態検出回路１００４は、制御電源Ａ、Ｂに個別に接続された抵抗器１００４ａ、１００４ｂと、各抵抗器１００４ａ、１００４ｂに接続された送受光素子からなるフォトカプラ１００４ｃとにより構成されている。
制御電源Ａ、Ｂは、別の電源であっても同一の電源であってもよい。
【００１８】
すなわち、一方の抵抗器１００４ａには、フォトカプラ１００４ｃ内の発光ダイオード（送光素子）が接続され、他方の抵抗器１００４ｂには、フォトカプラ１００４ｃ内のフォトトランジスタ（受光素子）が接続されている。
発光ダイオードの出力端子（カソード）は、スイッチング素子１００３のコレクタおよび他の無停電電源装置に接続されている。
フォトトランジスタのコレクタは、ＩＮＶ給電状態信号の出力端子を構成しており、フォトトランジスタのＯＮ時にインバータ１５の給電状態を示すＬＯＷレベルのＩＮＶ給電状態信号を出力するようになっている。
【００１９】
次に、図１〜図３を参照しながら、この発明の実施の形態１による動作について説明する。
図３において、ＩＮＶ給電状態検出回路１００４は、自身の無停電電源装置１、または、並列接続されている他の無停電電源装置のいずれかがインバータ給電中の場合には、ＬＯＷレベルのＩＮＶ給電状態信号を出力する。
一方、自身の無停電電源装置１を含む全ての無停電電源装置のインバータが停止してバイパス給電の必要性が生じた場合には、フォトカプラ１００４ｃ内のフォトトランジスタがＯＦＦされるので、ＩＮＶ給電状態検出回路１００４は、ＨＩＧＨレベルのＩＮＶ給電状態信号を出力する。
ＨＩＧＨレベルのＩＮＶ給電状態信号は、スイッチ駆動回路１００１を介して交流スイッチ１７を駆動することになる。
【００２０】
すなわち、図２において、各スイッチング素子１００３、２００３のコレクタが共通接続されているので、インバータ１５または２５（図１参照）の少なくとも１台が起動していれば、シーケンス制御回路１００２または２００２からＩＮＶ給電停止信号が出力され、反転回路１００５または２００５を介して、スイッチング素子１００３または２００３がオンとなる。
このとき、スイッチング素子１００３の出力端子（コレクタ）を各号機毎に接続した箇所の電位がＬＯＷレベルになるので、フォトカプラ１００４ｃ内の発光ダイオードには、制御電源Ａから抵抗器１００４ａを介して電流が流れる。
したがって、フォトカプラ１００４ｃのフォトトランジスタがオン状態となり、ＩＮＶ給電状態検出回路１００４からは、ＬＯＷレベルのＩＮＶ給電状態信号が出力される。
【００２１】
一方、複数の無停電電源装置１、２内のインバータ１５、２５が１台も起動していない場合には、ＩＮＶ給電状態検出回路１００４のフォトカプラ１００４ｃ内の発光ダイオードに電流が流れないので、フォトトランジスタがオフ状態となり、ＩＮＶ給電状態検出回路１００４からは、制御電源Ｂから抵抗器１００４ｂによりプルアップされた電位からなるＨＩＧＨレベルのＩＮＶ給電状態信号が出力される。
【００２２】
この場合、各無停電電源装置１、２の盤間で送受信される信号は、ＩＮＶ給電信号のみであり、単一の信号のみで２台の無停電電源装置１、２を並列運転することができる。
このように、複数の無停電電源装置１、２の各号機のＩＮＶ給電信号の出力端子を互いに並列接続して、交流スイッチ１７、２７の駆動信号を生成することにより、少ない盤間配線により、複数の無停電電源装置１２を並列運転することができる。
また、並設される無停電電源装置が３台以上の場合でも、同等の作用効果を奏することは言うまでもない。
【００２３】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１では、２台の無停電電源装置１、２を並列運転する場合について具体的を示したものの、３台の並列運転システムについて具体例を示さなかったが、たとえば、図４または図５のように構成してもよい。
以下、図１とともに、図４および図５を参照しながら、この発明の実施の形態２による３台の並列運転システムについて説明する。
【００２４】
図４はこの発明の実施の形態２を示す回路ブロック図であり、図４において、前述（図２参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。また、並列運転システムの全体構成および各無停電電源装置内の構成は、図１に示したものと同様である。
この場合、盤間配線１１００を介して前述の２台の無停電電源装置１、２が接続されるとともに、無停電電源装置２に対して、盤間配線２１００を介して３台目の無停電電源装置３が接続されている。
無停電電源装置３は、他の２台の無停電電源装置１、２と同様に、交流スイッチ３７、スイッチ駆動回路３００１、シーケンス制御回路３００２、スイッチング素子３００３、ＩＮＶ給電状態検出回路３００４および反転回路３００５を備えている。
【００２５】
図４に示すように、３台の無停電電源装置１〜３を接続して並列運転するためには、最低２本の盤間配線１１００、２１００が必要となる。
これらの盤間配線１１００、２１００により、各無停電電源装置内のスイッチング素子１００３、２００３、３００３のいずれかが動作したときに、ＩＮＶ給電状態検出回路１００４、２００４、３００４は、無停電電源装置１〜３のいずれかがインバータ給電状態であることを認識することができる。
【００２６】
また、図５においては、無停電電源装置１と無停電電源装置２との間を接続する盤間配線１１００と、無停電電源装置２と無停電電源装置３との間を接続する盤間配線２１００と、無停電電源装置３と無停電電源装置１との間を接続する盤間配線３１００とを備えている。
また、各無停電電源装置１〜３のスイッチング素子１００３、２００３、３００３の出力端子には、隣接する両側の無停電電源装置に対応するように、それぞれ、２つの端子ＩＮ、ＯＵＴが設けられている。
【００２７】
図５のように、各無停電電源装置１〜３のＩＮＶ給電信号の出力端子を互いに並列接続して、交流スイッチ１７、２７、３７の駆動信号を生成するとともに、盤間配線１１００、２１００、３１００をループ状（環状）に接続することにより、少ない盤間配線により各無停電電源装置１〜３を並列運転することができるうえ、システムの信頼性が向上して、盤間配線作業を簡単な規則で実行することができる。
すなわち、ｎ台並列時の盤間配線数がｎ本となり、従来と比べて著しく削減されるうえ、各無停電電源装置１〜３毎に２つの端子ＩＮ、ＯＵＴを設けることにより、「無停電電源装置のＩＮ端子は他号機のＯＵＴ端子と接続する」という簡単な規則で配線接続作業を行うことができる。
さらに、各無停電電源装置１〜３をループ状に並列接続することにより、盤間配線１１００、２１００、３１００のうち、いずれかの１本がたとえ断線したとしても、他の２本の盤間配線によって補償することができるので、３台のスイッチング素子１００３、２００３、３００３の出力端子の並列接続状態を維持して並列運転を継続することができる。
【００２８】
実施の形態３．
なお、上記実施の形態１では、各無停電電源装置１、２内のＩＮＶ給電停止信号のみに基づいて交流スイッチ１７、２７の駆動信号を生成したが、図６のように、ＭＣＣＢ１０５、１０６（図１参照）の補助接点１００８、２００８を設け、交流スイッチ１７、２７の駆動信号生成条件として、ＭＣＣＢ１０５、１０６の状態信号を付加してもよい。
以下、図１とともに、図６を参照しながら、この発明の実施の形態３について説明する。
図６はこの発明の実施の形態３を示す回路ブロック図であり、図６において、前述（図２参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ａ」を付して詳述を省略する。
【００２９】
この場合、図２に追加された要素として、ＭＣＣＢ１０５の補助接点１００８およびＭＣＣＢ１０６の補助接点２００８を備えている。
補助接点１００８、２００８は、ＭＣＣＢ１０５、１０６のオン／オフ動作に応じてオン／オフ動作し、ＭＣＣＢ１０５、１０６の状態信号を生成して各無停電電源装置１Ａ、１Ｂに入力する。
補助接点１００８、２００８は、インバータ給電信号に関連して、スイッチ駆動回路１００１、２００１の入力側に設けられている。
【００３０】
無停電電源装置１Ａは、反転回路１００５の出力端子とスイッチング素子１００３のベース端子との間に挿入されたＡＮＤ回路１００６と、補助接点１００８とＡＮＤ回路１００６の一方の入力端子との間に挿入された接点入力回路１００７とを備えている。ＡＮＤ回路１００６の他方の入力端子は反転回路１００５の出力端子に接続されている。
同様に、無停電電源装置１Ｂは、反転回路２００５の出力端子とスイッチング素子２００３のベース端子との間に挿入されたＡＮＤ回路２００６と、補助接点２００８とＡＮＤ回路２００６の一方の入力端子との間に挿入された接点入力回路２００７とを備えている。
【００３１】
このように、各補助接点１００８、２００８からの状態信号を交流スイッチ１７、２７に対する駆動信号の生成条件に追加することにより、各無停電電源装置１Ａ、２Ａ内のインバータ給電信号の出力端子は、他の無停電電源装置のインバータ給電信号の出力端子に互いに並列接続され、且つ、自身の無停電電源装置のＭＣＣＢ１０５、１０６の状態信号が付加されることになる。
したがって、並列運転中の無停電電源装置１Ａ、２Ａの一方を点検している際に、点検を実行していない（すなわち、負荷に給電中の）無停電電源装置内の交流スイッチヘの駆動信号を適切に生成することができる。
【００３２】
たとえば、図１において、無停電電源装置１が運転中であってＭＣＣＢ１０５がオンされており、無停電電源装置２が点検中であってＭＣＣＢ１０６がオフされている場合を考える。
このとき、無停電電源装置２内のシーケンス制御回路２００２を点検して、スイッチング素子２００５をオンにしていると、上記実施の形態１（図２参照）の構成では、交流スイッチ１７をオンさせることができず、仮に無停電電源装置１内のインバータ１５が故障などで停止した際に、バイパス給電に移行することが不可能になる。
【００３３】
そこで、この発明の実施の形態３においては、自身の無停電電源装置１Ａの出力側のＭＣＣＢ１０５がオンの場合のみ、スイッチング素子１００３がオンとなるように構成されている。
この条件を実現するために、図６の回路構成によれば、一方の無停電電源装置１Ａ側で説明すると、自号機のＭＣＣＢ１０５の補助接点１００８からの状態信号を接点入力回路１００７に入力し、接点入力回路１００７の出力信号（ＭＣＣＢ１０５のＯＮ信号）と、反転回路１００５の出力信号（ＩＮＶ給電信号）とのＡＮＤ論理を、ＡＮＤ回路１００６により求め、このＡＮＤ論理信号に基づいてスイッチング素子１００３を駆動する。
【００３４】
これにより、少ない盤間配線を用いて無停電電源装置１Ａ、２Ａを並列運転することができるうえ、自号機を点検している際には、点検を実行していない無停電電源装置の交流スイッチに対する駆動信号を適切に生成することができる。
【００３５】
実施の形態４．
なお、上記実施の形態３では、各無停電電源装置１Ａ、２Ａにおいて、ＩＮＶ給電状態検出回路１００４、２００４の出力信号に基づいて交流スイッチ１７、２７を駆動したが、各無停電電源装置の出力側のＭＣＣＢ１０５、１０６がオフの場合には、他号機からの信号状態にかかわらず、自号機のＩＮＶ給電停止信号により交流スイッチを駆動してもよい。
以下、図１とともに、図７を参照しながら、この発明の実施の形態４について説明する。
図７において、前述（図６参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｂ」を付して詳述を省略する。
【００３６】
この場合、図６に追加された要素として、無停電電源装置１Ｂ、２Ｂは、ＯＲ回路１００９、２００９、反転回路１０１０、２０１０、および、ＡＮＤ回路１０１１、２０１１を備えている。
反転回路１０１０、２０１０は、接点入力回路１００７、２００７の出力信号を反転する。
ＯＲ回路１００９、２００９は、接点入力回路１００７、２００７の反転出力とＩＮＶ給電状態検出回路１００４、２００４の出力信号との論理和をとる。
ＡＮＤ回路１０１１、２０１１は、シーケンス制御回路１００２、２００２の出力信号とＯＲ回路１００９、２００９の出力信号との論理積をとって、スイッチ駆動回路１００１、２００１に入力する。
【００３７】
図７においては、無停電電源装置１Ｂ、２ＢのＭＣＣＢ１０５、１０６がオフの場合には、自号機のＩＮＶ給電停止信号により、他号機からの信号状態にかかわらず交流スイッチ１７、２７を駆動することができる点が、前述（図６）と異なる。
この場合、並列運転している無停電電源装置１Ｂ、２Ｂのいずれかを点検している際に、点検中の一方の無停電電源装置が、負荷に給電中の他方の無停電電源装置の運転状態によらず、交流スイッチヘの駆動信号を適切に出力することができる。
【００３８】
たとえば、図１において、無停電電源装置２が運転中（ＭＣＣＢ１０６がオン）であって、無停電電源装置１が点検中（ＭＣＣＢ１０５がオフ）の場合を考える。
このとき、無停電電源装置１は、インバータ１５の停止時に交流スイッチ１７がオンになることを試験確認する際に、無停電電源装置２がインバータ給電中であれば、交流スイッチ１７はオフとなり、点検作業が不可能になってしまう。
【００３９】
そこで、この発明の実施の形態４においては、自号機のＭＣＣＢがオフの場合には、他号機の運転モードに依存せずに、自号機のＩＮＶ給電停止信号のみに応じて交流スイッチを駆動する。
この条件を実現するために、図７の回路構成によれば、無停電電源装置１Ｂ側で説明すると、自号機のＭＣＣＢ１０５の補助接点１００８からの状態信号を接点入力回路１００７に入力する。
【００４０】
これにより、接点入力回路１００７の出力信号（ＭＣＣＢ１０５のＯＮ信号）は、反転回路１０１０を介してＭＣＣＢ１０５のオフ信号となり、ＯＲ回路１００９に入力される。
また、スイッチング素子１００３の出力信号（各号機間の合成信号）は、ＩＮＶ給電状態検出回路１００４を介してＯＲ回路１００９に入力され、ＭＣＣＢ１０５のオフ信号とともに論理和がとられて、ＡＮＤ回路１０１１の一方の端子に入力される。
【００４１】
ＡＮＤ回路１０１１の他方の端子には、シーケンス制御回路１００２の出力信号（自号機のＩＮＶ給電停止信号）が入力されており、ＡＮＤ回路１０１１は、ＩＮＶ給電停止信号とＯＲ回路１００９の出力信号との論理積をとって、自号機のＭＣＣＢ１０５がオフの場合のみに、他号機の運転モードにかかわらず「ＨＩＧＨレベル」となる出力信号を生成し、スイッチ駆動回路１００１に入力する。これにより、自号機のＩＮＶ給電停止信号のみに応答して、交流スイッチ１７を駆動することができる。
また、少ない盤間配線で無停電電源装置１、２を並列運転することができるうえ、自号機の点検中の際には、点検していない（負荷に給電中の）無停電電源装置の交流スイッチに対する駆動信号を適切に生成することができる。
さらに、並列運転される無停電電源装置１、２のいずれかを点検する際に、点検中の無停電電源装置が他の（負荷に給電中の）無停電電源装置の運転状態によらず交流スイッチを駆動することにより、点検を容易にすることができる。
【００４２】
実施の形態５．
なお、上記実施の形態１では、特に言及しなかったが、自身の無停電電源装置のＩＮＶ給電状態検出回路内の制御電源Ａ、Ｂの短絡故障のみならず、ＩＮＶ給電状態検出回路を並列運転している他の無停電電源装置内の制御電源の短絡故障時にも有効に動作するように、ＩＮＶ給電状態検出回路を構成してもよい。
以下、図８を参照しながら、並列運転中の他の無停電電源装置の制御電源短絡故障時にも有効動作可能に構成したこの発明の実施の形態５によるＩＮＶ給電状態検出回路について説明する。
【００４３】
図８において、前述（図３参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｄ」を付して詳述を省略する。
この場合、図３に対して追加された要素は、フォトカプラ１００４ｃとスイッチング素子１００３のコレクタとの間に挿入されたダイオード１００４ｄのみである。
ダイオード１００４ｄは、制御電源Ａの電圧以上の耐圧を有し、フォトカプラ１００４ｃ内の発光ダイオードに対して順方向に接続されている。
【００４４】
次に、図１とともに、図８に示したこの発明の実施の形態５による動作について説明する。
前述した通り、ＩＮＶ給電状態検出回路１００４Ｄは、自身の無停電電源装置１を含み並列接続されている無停電電源装置のいずれかがインバータ給電中の場合には、ＬＯＷレベル（ＩＮＶ給電状態）の出力信号を生成し、並列運転中の全ての無停電電源装置のインバータが停止してバイパス給電の必要性が生じたときには、ＨＩＧＨレベルの出力信号を生成する。
【００４５】
スイッチング素子１００３のコレクタ（出力端子）は、他号機と並列接続されているので、並列運転中の無停電電源装置の１台でもインバータが起動している場合には、号機間接続箇所の電位に相当するスイッチング素子１００３の出力信号はＬＯＷレベルになる。
したがって、フォトカプラ１００４ｃ内の発光ダイオードには、制御電源Ａから抵抗器１００４ａおよびダイオード１００４ｄを介して電流が流れ、フォトカプラ１００４ｃ内のフォトトランジスタがオン状態となり、ＩＮＶ給電状態検出回路１００４ＤはＬＯＷレベルの出力信号を生成する。
【００４６】
一方、並列運転中の無停電電源装置において、１台もインバータが起動していない場合には、フォトカプラ１００４ｃ内の発光ダイオードに電流が流れないので、フォトトランジスタがオフ状態となり、ＩＮＶ給電状態検出回路１００４Ｄは、制御電源Ｂから抵抗器１００４ｂでプルアップされた電位（ＨＩＧＨレベル）の出力信号を生成する。
【００４７】
ここで、フォトカプラ１００４ｃ内の発光ダイオードの逆電圧を通常値（数Ｖ程度）とし、また、制御電源Ａを１５Ｖ以上として、仮にダイオード１００４ｄが挿入されていない場合を考える。
この状態で、ＩＮＶ給電状態検出回路１００４Ｄ内の制御電源Ａに短絡故障が発生した場合には、スイッチング素子１００３の出力端子を号機間接続している箇所の電位は、ＩＮＶ給電状態にかかわらずＬＯＷレベルになり、交流スイッチの駆動信号を誤生成してしまうおそれがある。
【００４８】
したがって、上記のような不具合を回避するために、制御電源Ａの電圧以上の耐圧を有するダイオード１００４ｄが、抵抗器１００４ａに対して直列に挿入されている。
このように、各号機のＩＮＶ給電信号の出力端子を並列接続して、交流スイッチの駆動信号を生成することにより、少ない盤間配線で無停電電源装置の並列運転が可能となるうえ、他の無停電電源装置の制御電源の短絡故障時にも交流スイッチに対する駆動信号の誤生成を防止することができる。
【００４９】
実施の形態６．
なお、上記実施の形態１では、各無停電電源装置１、２内のＩＮＶ給電停止信号のみに基づいて交流スイッチ１７、２７の駆動信号を生成したが、交流スイッチ１７、２７の駆動信号生成条件として、インバータ１５、２５の出力電圧とバイパス電源との非同期状態を付加してもよい。
以下、図１とともに、図９および図１０を参照しながら、インバータ出力とバイパス電源との非同期状態を交流スイッチ駆動条件に付加したこの発明の実施の形態６について説明する。
図９はこの発明の実施の形態６を示す回路ブロック図、図１０はこの発明の実施の形態６による処理動作を示すタイミングチャートである。
【００５０】
図９において、前述（図２参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｅ」を付して詳述を省略する。
この場合、図２に対して追加された要素は、非同期検出回路１０２１、２０２１、ＡＮＤ回路１０２２、２０２２、遅延回路１０２３、２０２３、およびＯＲ回路１０２４、２０２４である。
図９においては、インバータ出力とバイパス電源との同期状態信号も交流スイッチ駆動に使用している点が前述と異なる。
【００５１】
非同期検出回路１０２１、２０２１は、インバータ１５、２５（図１参照）の出力電圧とバイパス電源との非同期状態を検出すると、ＨＩＧＨレベルの出力信号を生成してＡＮＤ回路１０２２、２０２２に入力する。
遅延回路１０２３、２０２３は、ＩＮＶ給電停止信号の反転信号（ＩＮＶ給電信号）を遅延してＡＮＤ回路１０２２、２０２２に入力する。
【００５２】
ＡＮＤ回路１０２２、２０２２は、非同期検出回路１０２１、２０２１の出力信号と、遅延回路１０２３、２０２３の出力信号との論理積をとって、ＯＲ回路１０２４、２０２４に入力する。
ＯＲ回路１０２４、２０２４は、ＡＮＤ回路１０２２、２０２２の出力信号とＩＮＶ給電停止信号の反転信号（ＩＮＶ給電信号）との論理和をとり、この論理和信号をスイッチング素子１００３、２００３のベースに印加する。
【００５３】
次に、図１とともに、図１０を参照しながら、図９に示したこの発明の実施の形態６による動作について説明する。
この発明の実施の形態６の目的は、並列運転中の無停電電源装置１Ｅ、２Ｅを図１０に示すタイミングで動作させることにある。
たとえば、図１０のように、インバータ給電状態で並列運転中の無停電電源装置１Ｅ、２Ｅのうち、最初に、無停電電源装置２Ｅ内のインバータ２５（図１参照）が停止したとする。
【００５４】
このとき、無停電電源装置１Ｅ内のインバータ１５はまだ動作しているので、インバータ給電状態を継続しており、並列運転出力はインバータ給電状態を維持している。
続いて、無停電電源装置１Ｅ内のインバータ１５が停止したとすると、このとき、バイパス電源と無停電電源装置１Ｅ内のインバータ１５の出力電圧とが非同期状態であった場合には、そのまま、位相の異なる電圧が負荷に給電されると不具合が発生してしまう。
【００５５】
上記不具合を回避するためには、通常、無電圧期間を確保することが要求されるが、通常の回路構成では、インバータ給電の停止と同時に交流スイッチ１７、２７がオンしてしまうので、無電圧期間を確保することができない。
しかし、図９の回路構成において、無停電電源装置１Ｅに注目すれば、反転回路１００５の出力信号（ＩＮＶ給電信号）を遅延回路１０２３で遅延させ、非同期検出回路１０２１が非同期信号を出力している場合のみに、ＩＮＶ給電信号を遅延させた信号が、ＡＮＤ回路１０２２を介して出力される。
以下、ＡＮＤ回路１０２２の出力信号は、ＯＲ回路１０２４を介してＩＮＶ給電信号とＯＲ結合され、スイッチング素子１００３をＯＮ駆動する。
【００５６】
したがって、図９の回路構成によれば、他号機および自号機がともに非同期の場合に、交流スイッチ１７、２７のオンタイミングが遅延回路１０２３、２０２３の遅延時間分だけ遅れ、図１０に示したタイミングでバイパス給電が行われることになる。
このように、各号機のＩＮＶ給電信号の出力端子を互いに並列接続して、交流スイッチ１７、２７の駆動信号を生成することにより、少ない盤間配線で無停電電源装置の並列運転が可能となるうえ、インバータ出力とバイパス電源とが非同期状態の場合には、遅延時間による無電圧期間を確保して、位相の異なる電圧が負荷に給電されるのを防止することができる。
【００５７】
実施の形態７．
なお、上記実施の形態６では、各無停電電源装置が順次にＩＮＶ給電停止となった場合に、バイパス電源との非同期状態時での無電圧期間を確保したが、各無停電電源装置が同時にＩＮＶ給電停止となった場合に、バイパス電源との非同期状態時での無電圧期間を確保してもよい。
以下、図１とともに、図１１を参照しながら、各無停電電源装置が同時にＩＮＶ給電停止となった場合に無電圧期間を確保したこの発明の実施の形態７について説明する。
【００５８】
図１１はこの発明の実施の形態７を示す回路ブロック図であり、図１１において、前述（図９参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｆ」を付して詳述を省略する。
この場合、図９に対して追加された要素は、スイッチング素子１０２５、２０２５、非同期状態検出回路１０２６、２０２６、および、反転回路１０２７、２０２７である。
【００５９】
スイッチング素子１０２５、２０２５は、ベースが非同期検出回路１０２１、２０２１の出力端子に接続されたトランジスタからなり、コレクタ（出力端子）が非同期状態検出回路１０２６、２０２６の入力端子に接続されている。
各スイッチング素子１０２５、２０２５のコレクタは、相互接続されている。非同期状態検出回路１０２６、２０２６の出力端子は、反転回路１０２７、２０２７を介してＡＮＤ回路１０２２、２０２２の入力端子に接続されている。
【００６０】
この発明の実施の形態７の目的は、各無停電電源装置１Ｆ、２Ｆのいずれかが非同期状態を検出している際に、全ての無停電電源装置１Ｆ、２Ｆを非同期状態と認識して動作させることにある。
図１１に示すように、一方の無停電電源装置１Ｆ側において、非同期検出回路１０２１の出力信号は、スイッチング素子１０２５を駆動している。
また、スイッチング素子１０２５のコレクタ（出力端子）は、他方の無停電電源装置２Ｆのスイッチング素子２０２５の出力端子に並列接続されており、並列接続された出力信号は、非同期状態検出回路１０２６に入力されている。
【００６１】
非同期状態検出回路１０２６、２０２６は、図３に示されたＩＮＶ給電状態検出回路１００４、２００４と同様の回路構成を有しており、これにより、各無停電電源装置１Ｆ、２Ｆのいずれかが非同期状態を検出している際に、ＬＯＷレベルの出力信号を生成する。
非同期状態検出回路１０２６、２０２６の出力信号は、反転回路１０２７、２０２７を介してＡＮＤ回路１０２２、２０２２に入力されているので、無停電電源装置１Ｆ、２Ｆは、いずれかが非同期状態を検出している際に、非同期状態と認識する。
【００６２】
したがって、無停電電源装置１Ｆ、２Ｆが同時にＩＮＶ給電停止状態になった場合に、非同期状態時での無電圧期間を確保することができる。
このように、各号機のＩＮＶ給電信号の出力端子を互いに並列接続して、交流スイッチ１７、２７の駆動信号を生成することにより、少ない盤間配線で無停電電源装置１Ｆ、２Ｆの並列運転を可能にするうえ、いずれかの無停電電源装置が非同期状態を検出した場合には、遅延回路１０２３、２０２３の遅延時間による無電圧期間を確保することができる。
【００６３】
実施の形態８．
なお、上記実施の形態７（図１１）では、非同期検出回路１０２１、２０２１、および、非同期状態検出回路１０２６、２０２６を用いて、バイパス電源との非同期状態を検出したが、図１２のように、同期検出回路１０３１、２０３１、および、同期状態検出回路１０３６、２０３６を用いて、バイパス電源との同期状態を検出してもよい。
以下、図１とともに、図１２を参照しながら、同期状態を検出して各無停電電源装置が同時にＩＮＶ給電停止となった場合に無電圧期間を確保したこの発明の実施の形態８について説明する。
【００６４】
図１２はこの発明の実施の形態８を示す回路ブロック図であり、図１２において、前述（図９、図１１参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｇ」を付して詳述を省略する。
ここでは、各無停電電源装置１Ｇ、２Ｇが同時にＩＮＶ給電停止となった場合に、非同期状態時での無電圧期間を確保する処理について説明する。
【００６５】
図１２の場合、図１１内の非同期検出回路１０２１、２０２１に代えて、同期検出回路１０３１、２０３１が設けられ、また、図１１内の非同期状態検出回路１０２６、２０２６に代えて、同期状態検出回路１０３６、２０３６が設けられ、さらに、図１１内の反転回路１０２７、２０２７が削除された点が、前述（図１１）の実施の形態７と異なる。
同期検出回路１０３１、２０３１は、インバータ１５、２５の出力電圧とバイパス電源との同期状態を検出して、ＨＩＧＨレベルの同期信号を出力する。
【００６６】
この発明の実施の形態８の目的は、各無停電電源装置１Ｇ、２Ｇの全てが非同期状態を検出している際のみ、全ての無停電電源装置１Ｇ、２Ｇを非同期状態と認識して動作させることにある。
図１２に示すように、無停電電源装置１Ｇ側において、同期検出回路１０３１の出力信号は、スイッチング素子１０２５を駆動している。
スイッチング素子１０２５の出力端子は、無停電電源装置２Ｇ側のスイッチング素子２０２５の出力端子に並列接続されており、並列接続された出力信号は、同期状態検出回路１０３６に入力されている。
【００６７】
同期状態検出回路１０３６、２０３６は、図３に示されたＩＮＶ給電状態検出回路１００４、２００４と同様の回路構成を有しており、これにより、各無停電電源装置１Ｇ、２Ｇの全てが非同期状態を検出している際にはＨＩＧＨレベルの出力信号を生成し、各無停電電源装置１Ｇ、２Ｇのいずれかが同期状態を検出している際にはＬＯＷレベルの出力信号を生成する。
同期状態検出回路１０３６、２０３６の出力信号は、ＡＮＤ回路１０２２、２０２２に入力されているので、無停電電源装置１Ｇ、２Ｇは、全てが非同期状態を検出している際に非同期状態と認識する。
【００６８】
したがって、各無停電電源装置１Ｇ、２Ｇが同時にＩＮＶ給電停止となった場合に、各無停電電源装置１Ｇ、２Ｇの全てが非同期状態を検出していれば、非同期状態時での無電圧期間を確保することができる。
このように、各号機のＩＮＶ給電信号の出力端子を互い並列接続して、交流スイッチ１７、２７の駆動信号を生成することにより、少ない盤間配線で無停電電源装置１Ｇ、２Ｇの並列運転を可能にするうえ、全ての無停電電源装置１Ｇ、２Ｇが非同期状態を検出した場合には、遅延回路１０２３、２０２３の遅延時間による無電圧期間を確保することができる。
【００６９】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、バイパス電源および複数の入力電源と並列母線との間に個別に挿入された複数の無停電電源装置を並列運転するための電源システムであって、各無停電電源装置は、各入力電源と並列母線との間に挿入されたインバータと、バイパス電源と並列母線との間に挿入された交流スイッチとを含み、交流スイッチを開放して、各入力電源からインバータを介して並列母線に給電を行うインバータ給電モードと、インバータが停止した際に、交流スイッチを閉成して、バイパス電源から交流スイッチを介して並列母線に交流電源を直送するバイパス給電モードとの２つの運転モードを有する無停電電源装置の並列運転システムにおいて、各無停電電源装置は、インバータ給電信号に対応した出力信号を生成するシーケンス制御回路と、シーケンス制御回路の出力信号に基づいてインバータ給電信号を出力するスイッチング素子と、インバータ給電信号に応答して交流スイッチに対する駆動信号を生成するスイッチ駆動回路とを備え、各無停電電源装置内のスイッチング素子の出力端子は、それぞれ互いに接続され、各無停電電源装置内のスイッチ駆動回路は、各無停電電源装置内のインバータ給電信号を合成した合成信号に基づいて各交流スイッチに対する駆動信号を生成するようにしたので、盤間配線を軽減した無停電電源装置の並列運転システムが得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１が適用される無停電電源装置の並列運転システムを概略的に示す回路構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による無停電電源装置の機能構成を示す回路ブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるインバータ給電状態検出回路を具体的に示す回路構成図である。
【図４】この発明の実施の形態２による無停電電源装置の構成例を示す回路ブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態２による無停電電源装置の他の構成例を示す回路ブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態３による無停電電源装置の機能構成を示す回路ブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態４による無停電電源装置の機能構成を示す回路ブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態５によるインバータ給電状態検出回路を具体的に示す回路構成図である。
【図９】この発明の実施の形態６による無停電電源装置の機能構成を示す回路ブロック図である。
【図１０】この発明の実施の形態６による処理動作を示すタイミングチャートである。
【図１１】この発明の実施の形態７による無停電電源装置の機能構成を示す回路ブロック図である。
【図１２】この発明の実施の形態８による無停電電源装置の機能構成を示す回路ブロック図である。
【符号の説明】
１、２、１Ａ、２Ａ、１Ｂ、２Ｂ、１Ｅ、２Ｅ、１Ｆ、２Ｆ、１Ｇ、２Ｇ無停電電源装置、１５、２５インバータ、１７、２７交流スイッチ、１０５、１０６開閉器、１００１、２００１スイッチ駆動回路、１００２、２００２シーケンス制御回路、１００３、２００３スイッチング素子、１００４、２００４、１００４Ｄインバータ給電状態検出回路、１００４ｃフォトカプラ、１００４ｄダイオード、１００８、２００８補助接点、１０２１、２０２１非同期検出回路、１０２２、２０２２ＡＮＤ回路、１０２３、２０２３遅延回路、１０２４、２０２４ＯＲ回路、１０３１、２０３１同期検出回路、１１００、２１００、３１００盤間配線。

Claims

バイパス電源および複数の入力電源と並列母線との間に個別に挿入された複数の無停電電源装置を並列運転するための電源システムであって、
前記各無停電電源装置は、
前記各入力電源と前記並列母線との間に挿入されたインバータと、
前記バイパス電源と前記並列母線との間に挿入された交流スイッチとを含み、
前記交流スイッチを開放して、前記各入力電源から前記インバータを介して前記並列母線に給電を行うインバータ給電モードと、
前記インバータが停止した際に、前記交流スイッチを閉成して、前記バイパス電源から前記交流スイッチを介して前記並列母線に交流電源を直送するバイパス給電モードと
の２つの運転モードを有する無停電電源装置の並列運転システムにおいて、
前記各無停電電源装置は、
インバータ給電信号に対応した出力信号を生成するシーケンス制御回路と、
前記シーケンス制御回路の出力信号に基づいて前記インバータ給電信号を出力するスイッチング素子と、
前記インバータ給電信号に応答して前記交流スイッチに対する駆動信号を生成するスイッチ駆動回路とを備え、
前記各無停電電源装置内のスイッチング素子の出力端子は、互いに並列接続されており、
前記各無停電電源装置内のスイッチ駆動回路は、前記各無停電電源装置内のインバータ給電信号を合成した合成信号に基づいて前記各交流スイッチに対する駆動信号を生成することを特徴とする無停電電源装置の並列運転システム。
前記各無停電電源装置内のスイッチング素子の出力端子は、互いに環状に並列接続されたことを特徴とする請求項１に記載の無停電電源装置の並列運転システム。
前記各無停電電源装置は、
前記各無停電電源装置の出力側に挿入された開閉器と、
前記各無停電電源装置のスイッチング素子の入力端側子に挿入された前記開閉器の補助接点とを備え、
前記各スイッチング素子は、自身の属する無停電電源装置の開閉器の状態信号を条件に付加して、前記インバータ給電信号を出力することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無停電電源装置の並列運転システム。
前記各無停電電源装置のスイッチ駆動回路は、自身の属する無停電電源装置の開閉器の状態信号を条件に付加して、前記交流スイッチの駆動信号を出力することを特徴とする請求項３に記載の無停電電源装置の並列運転システム。
前記各無停電電源装置は、前記スイッチング素子の出力端子と前記スイッチ駆動回路との間に挿入されたインバータ給電状態検出回路を備え、
前記インバータ給電状態検出回路は、
前記スイッチング素子の出力端子に接続されたフォトカプラと、
前記フォトカプラに直列接続されたダイオードとを含み、
前記インバータ給電信号の合成信号は、前記フォトカプラおよび前記ダイオードにより検出されることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の無停電電源装置の並列運転システム。
前記各無停電電源装置は、前記インバータの出力電圧と前記バイパス電源との同期／非同期状態を検出して同期状態信号を出力する同期／非同期状態検出回路を含み、
前記スイッチ駆動回路は、自身の属する無停電電源装置内の同期状態信号を条件に付加して、前記交流スイッチの駆動信号を出力することを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の無停電電源装置の並列運転システム。
前記同期状態信号は、前記インバータの出力電圧と前記バイパス電源との非同期状態を表す非同期信号を含み、
前記非同期信号の出力端子は、他の無停電電源装置の非同期信号の出力端子に互いに並列接続されたことを特徴とする請求項６に記載の無停電電源装置の並列運転システム。
前記同期状態信号は、前記インバータの出力電圧と前記バイパス電源との同期状態を表す同期信号を含み、
前記同期信号の出力端子は、他の無停電電源装置の同期信号の出力端子に互いに並列接続されたことを特徴とする請求項６に記載の無停電電源装置の並列運転システム。
前記各無停電電源装置は、
前記シーケンス制御回路の出力信号を所定時間だけ遅延させるための遅延回路と、
前記同期状態信号と前記遅延回路の出力信号との論理積をとるＡＮＤ回路と、
前記ＡＮＤ回路の出力信号と前記シーケンス制御回路の出力信号との論理和をとって前記スイッチング素子に入力するＯＲ回路と
を備えたことを特徴とする請求項６から請求項８までのいずれか１項に記載の無停電電源装置の並列運転システム。