JPH0510030B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は、負荷に交流電力を供給しているイ
ンバータの周波数制御部が故障したときに、無停
電でバイパス電源に切換えることができる無停電
電源装置用インバータの制御方法に関する。

〔従来技術とその問題点〕

定電圧・定周波数の交流電力を連続的に供給す
るために、インバータとバイパス電源とを組合わ
せた無停電電源装置が多用されている。

第２図はバイパス電源でバツクアツプされてい
る無停電電源装置用インバータの制御方法の従来
例を示すブロツク図である。この第２図におい
て、バイパス電源２からの交流電力はサイリスタ
で構成されているバイパス切換えスイツチ３を介
して負荷８に与えられるのであるが、通常このバ
イパス切換えスイツチ３はオフ状態にある。また
バイパス電源２として通常は商用電源が使用され
るので、このバイパス電源２の基準周波数は50ま
たは60Hzである。

インバータ５は直流電源４からの直流電力を定
電圧・定周波数の交流電力に変換し、この交流電
力を変圧器６とインバータスイツチ７とを介して
負荷８に供給するようになつている。このインバ
ータ５の出力電圧は図示されていない電圧調節回
路により所望値に制御されるのであるが、出力電
圧の周波数は下記のように制御される。

位相差検出器１１はバイパス電源２の電圧位相
と、インバータ５が出力する交流の電圧位相との
位相差を検出している。すなわちこの位相差検出
器１１で検出される位相差が時々刻々変化してい
るときは両者の周波数に差があることを意味して
いるので、この位相差検出器１１からの信号を比
例積分演算器で構成されている位相調節器１２に
入力させ、この位相調節器１２からは入力信号を
零にする制御信号を出力させる。この位相調節器
１２の出力信号は周波数発信器１３においてイン
バータ５が出力する交流電圧の周波数を指令する
信号に変換されるので、結局このインバータ５が
出力する交流電圧の周波数は、バイパス電源２か
らの交流電圧の周波数と等しい値となる。それ故
バイパス電源２が出力する電圧の周波数が基準周
波数またはこの基準周波数前後の所定範囲内にあ
るとき、インバータ５もこれと同じ値の周波数の
交流を出力し、この交流電力がインバータスイツ
チ７を介して負荷８に給電される。

ここでインバータ５の出力周波数を制御するた
めの位相差検出器１１あるいは位相調節器１２な
どが故障すると、インバータ５が出力する交流電
圧の周波数をバイパス電源２のそれと同じ値に維
持することができなくなるので周波数が大きく変
動し、負荷８に多大の悪影響を与えることにな
る。そこで、たとえば位相差検出器１１の出力と
位相調節器１２の出力とを故障検出器１４に入力
させて常時その状態を監視し、もしも異常が検出
されれば直ちに故障停止回路１７に信号を送出
し、シーケンス制御により当該インバータ５の運
転を停止させる。

同期検出器１５はバイパス電源２の電圧とイン
バータ５の出力電圧とを入力して常時両者の同期
状態すなわち電圧差零、位相差零ならびに周波数
差が零であるか否かを監視しているので、上述の
故障発生が検出され、かつ両者の同期一致状態が
検出されれば、AND素子１６からの信号により
バイパス切換えスイツチ３がオンとなり、故障停
止回路１７の指令でインバータ５が停止する以前
にこのインバータ５とバイパス電源２とを並列運
転状態にする。そこでインバータスイツチ７を故
障停止回路１７の指令によりオフさせれば、故障
したインバータ５は負荷８から切離されるのであ
るが、負荷８への電力は中断されることはない。

しかしながら、位相差検出器１１や位相調節器
１２のようにインバータ５が出力する交流電圧の
周波数を調節する部分が故障すると、バイパス電
源２とインバータ５との同期一致状態が過渡的に
もとれなくなることがあるため、故障検出器１４
が故障検出信号を出力しても同期検出器１５が同
期一致検出の信号を送出しないので、負荷８への
電力供給がバイパス電源２へ切換えられないうち
にインバータ５が停止してしまうことがあり、結
局負荷８への給電停止事故となる欠点がある。

〔発明の目的〕

この発明は、インバータの周波数制御系に異常
を生じても無停電で確実にバイパス回路へ電源を
切換えることができる無停電電源装置用インバー
タの制御方法を提供することを目的とする。

〔発明の要点〕

本発明においては、所定周波数の交流を出力し
ているバイパス電源をバツクアツプ電源にして運
転しているインバータが出力する交流電圧の周波
数を位相調節手段の出力が零のときに前記バツク
アツプ電源の周波数に等しい周波数に調節するよ
うにしているので、当該インバータの周波数制御
系が異常になつたことを検出した際に位相調節手
段に故障検出信号を与えてこの位相調節手段をゼ
ロホールドすることにより、インバータはバツク
アツプ電源の周波数に等しい周波数の交流を出力
するよう強制されることになる。この故障検出時
においてバイパス電源が出力している交流電圧の
周波数は上記の所定周波数またはこれに近い値で
あるから、このバイパス電源の交流出力と、イン
バータの交流出力とは容易に同期一致状態となり
得る。それ故、上述の故障検出時に同期一致状態
となつたことを検出した瞬間にバイパス電源をイ
ンバータに並列接続させ、しかるのちに当該イン
バータをシーケンス制御してバイパス電源から解
列し停止させることにより、無停電で電力供給源
を切換えようとするものである。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の実施例を示すブロツク図であ
り、この第１図により本発明の詳細を以下に記載
する。

第１図において符号２なるバイパス電源は、一
般に商用電源が使用されるので、その出力電圧の
周波数は50または60Hzを基準とし、この前後のご
く僅かな範囲内の値である。このバイパス電源２
からの交流電力は、サイリスタで構成されている
バイパス切換えスイツチ３を介して負荷８へ給電
できるのであるが、バイパス切換えスイツチ３は
常時はオフ状態にある。一方インバータ５は直流
電源４からの直流を交流に変換して出力するので
あるが、このインバータ５が出力する交流電圧の
周波数は上述のバイパス電源２の周波数に等しい
値であつて、この交流が変圧器６と、オン状態に
あるインバータスイツチ７とを介して負荷８に給
電されている。この第１図においては直流電源４
はバツテリーとなつているが、一般にはバイパス
電源２からの交流を整流したもの、あるいは他の
適用電源からの交流を整流したものが直流電源４
である。

インバータ５は定電圧・定周波数の交流を出力
するのであるが、定電圧制御部分は本発明とは無
関係であるから、その部分の図示と説明とは省略
するが、出力電圧の周波数は下記のように制御さ
れる。

位相差検出器１１は、バイパス電源２の電圧位
相とインバータ５が出力する交流の電圧位相とか
ら、両者の位相差を検出するのであるが、両者の
周波数に差があればこの位相差は時々刻々変化す
ることになり、この位相差の変化が停止すれば両
者の周波数が一致したことを意味する。そこで比
例積分演算器で構成されている位相調節器１２は
その入力信号すなわち位相差検出器１１の出力信
号を零にする制御信号を次段である周波数発信器
１３に出力し、この周波数発信器１３はインバー
タ５に対して両者の位相差が零となる周波数指令
信号すなわちバイパス電源２が出力している交流
電圧の周波数と等しくなるような指令を出力する
ので、バイパス電源２とインバータ５との出力電
圧の周波数差は零となり、かつ位相差も零であ
る。なおこの周波数発信器１３は位相調節器１２
から入力される信号が零のときバイパス電源２の
周波数に等しい所定の周波数を指令する信号を出
力するようになつている。

インバータ５を上述のように制御することによ
り、バイパス電源２とインバータ５とは同じ値の
周波数の交流を出力しているのであるが、バイパ
ス切換えスイツチ３はオフ、インバータスイツチ
７はオンであつて、負荷８へはインバータ５から
の交流電力が供給されている。

ここでインバータ５の出力周波数を制御してい
る位相差検出器１１あるいは位相調節器１２など
が故障すると、これら位相差検出器１１や位相調
節器１２の出力を常時監視している故障検出器１
４がこの異常を検知するのであるが、この故障検
出信号は直ちに位相調節器１２とAND素子１６
とに与えられる。

位相調節器１２に与えられた故障信号により、
この位相調節器１２はゼロホールドされるように
なつているので、次段の周波数発信器１３には強
制的に零信号が入力されることになり、そのため
インバータ５が出力する交流電圧の周波数はバイ
パス電源２の周波数に応じてこれと等しく設定さ
れた所定の周波数になる。すなわちこのインバー
タ５が出力する交流電圧の周波数はバイパス電源
２のそれとごく近いものとなる。

同期検出器１５はバイパス電源２の電圧とイン
バータ５の出力電圧とを入力して常時両者の同期
状態すなわち電圧差が零であるか否か、位相差が
零であるか否か、および周波数差が零であるか否
かとを監視しているので、上述のように故障検出
により両者の周波数が接近すれば、この両者の周
波数差に対応した周期ごとに同期一致状態を検出
することとなる。それ故故障検出器１４が故障検
出信号をAND素子１６に送出しているときに同
期検出器１５が両者の同期一致状態を検出して
AND素子１６にその信号を送出することにより、
当該AND素子１６はバイパス切換えスイツチ３
にオン指令を発するので、バイパス電源２は円滑
にインバータ５と並列接続することができる。

これと同時にAND素子１６は故障停止回路１
７にも信号を発するので、この故障停止回路１７
からの指令によりインバータスイツチ７が遮断さ
れてインバータ５は負荷８から切離され、さらに
シーケンス制御によりこのインバータ５はその運
転を停止する。かくしてインバータ５の周波数制
御部が故障しても、負荷８への電力供給は中断さ
れることなくその電源はインバータ５からバイパ
ス電源２へ円滑にかつ確実に切換えられる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、インバータの周波数制御部
に故障を発生し、バツクアツプ用のバイパス電源
とこのインバータとの同期がとれていなくても、
故障検出信号で位相調節手段をゼロホールドさせ
ることにより当該インバータが出力する交流電圧
の周波数を強制的に所定の周波数（バイパス電源
の周波数）にするので、バイパス電源とは僅かな
周波数差で運転することになる。よつてインバー
タとバイパス電源とは容易に同期一致状態となり
得るので、両者が同期一致した瞬間にこの両者を
並列に接続したのちインバータを停止させること
で、負荷を停電させることなく電力供給源を故障
したインバータからバイパス電源へ円滑に、かつ
確実に切換えることができる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロツク図であ
り、第２図はバイパス電源でバツクアツプされて
いる無停電電源装置用インバータの制御方法の従
来例を示すブロツク図である。 ２……バイパス電源、３……バイパス切換えス
イツチ、４……直流電源、５……インバータ、６
……変圧器、７……インバータスイツチ、８……
負荷、１１……位相差検出器、１２……位相検出
器、１３……周波数発信器、１４……故障検出
器、１５……同期検出器、１６……AND素子、
１７……故障停止回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所定周波数の交流を出力しているバイパス電
   源の電圧位相とインバータが出力する交流の電圧
   位相との位相差を検出する手段と、この位相差を
   零にする制御信号を出力する位相調節手段とを備
   え、この位相調節手段の出力信号に従つて前記イ
   ンバータが出力する電圧の周波数を前記バイパス
   電源が出力する電圧の周波数に一致させて当該イ
   ンバータからバイパス電源の周波数に等しい周波
   数の交流電力を負荷に供給する無停電電源装置用
   インバータの制御方法であつて、 前記インバータは前記位相調節手段出力信号が
   零のときに前記バイパス電源の所定周波数に等し
   い周波数の交流電圧を出力するように制御され、
   位相差検出手段または位相調節手段の故障が検出
   された際にはこの位相調節手段の出力を強制的に
   零にし、かつこの故障検出時にバイパス電源の交
   流出力とインバータの交流出力との同期一致が検
   出された際にはバイパス電源をインバータに並列
   接続させるとともに当該インバータに解列・停止
   指令を出力させることを特徴とする無停電電源装
   置用インバータの制御方法。