JPH1132447A - 無停電電源システム - Google Patents
無停電電源システムInfo
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- JPH1132447A JPH1132447A JP9184688A JP18468897A JPH1132447A JP H1132447 A JPH1132447 A JP H1132447A JP 9184688 A JP9184688 A JP 9184688A JP 18468897 A JP18468897 A JP 18468897A JP H1132447 A JPH1132447 A JP H1132447A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】自家用発電機に切換時の入力電力変動を最小限
に制限し、発電機の軸ねじれ現象を収束させること。 【解決手段】交流電源１が停電したとき、発電機２を起
動させ、発電機２の出力が確立すると切換器３を切り換
える。この時、切換器３に連動した切換信号４０１が出
力され、保持回路４０２により整流器５を所定の電圧で
供給されるように制御するのを止め、切換前の直流電圧
制御量に固定する。ＡＶＲ９は、切換前の直流電圧制御
量に固定されているため、発電機２の負荷の増減を助長
する方向に働かず、発電機２に線形負荷を印可した如
く、軸にかかるブレ−キトルクが一定となり、軸の固有
振動周波数により、５０Ｈｚを中心に早くなったり遅く
なったりを周期的に繰り返しながら収束する。それに伴
い、出力周波数変動もしだいに収束する。
に制限し、発電機の軸ねじれ現象を収束させること。 【解決手段】交流電源１が停電したとき、発電機２を起
動させ、発電機２の出力が確立すると切換器３を切り換
える。この時、切換器３に連動した切換信号４０１が出
力され、保持回路４０２により整流器５を所定の電圧で
供給されるように制御するのを止め、切換前の直流電圧
制御量に固定する。ＡＶＲ９は、切換前の直流電圧制御
量に固定されているため、発電機２の負荷の増減を助長
する方向に働かず、発電機２に線形負荷を印可した如
く、軸にかかるブレ−キトルクが一定となり、軸の固有
振動周波数により、５０Ｈｚを中心に早くなったり遅く
なったりを周期的に繰り返しながら収束する。それに伴
い、出力周波数変動もしだいに収束する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、無停電電源システ
ムに係わり、特に交流電源の長期停電時に交流電力を供
給する非常用発電機を設けた無停電電源システムに関す
る。
ムに係わり、特に交流電源の長期停電時に交流電力を供
給する非常用発電機を設けた無停電電源システムに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】無停電電源システムは、情報化杜会の発
展に伴い、特にコンピュ−タや情報通信機器なのどの重
要な負荷機器の電源システムとして、各種用途に適用さ
れている。無停電電源システムの機能、動作概要につて
は、「ＵＰＳ導入／活用マニュアル株式会杜オ−ム杜出
版 (１９９２年）」などに記載され公知であるため、こ
こでは図４を参照して、交流電源の長期停電時に交流電
力を供給する非常用発電機を設けた無停電電源システム
につて説明する。
展に伴い、特にコンピュ−タや情報通信機器なのどの重
要な負荷機器の電源システムとして、各種用途に適用さ
れている。無停電電源システムの機能、動作概要につて
は、「ＵＰＳ導入／活用マニュアル株式会杜オ−ム杜出
版 (１９９２年）」などに記載され公知であるため、こ
こでは図４を参照して、交流電源の長期停電時に交流電
力を供給する非常用発電機を設けた無停電電源システム
につて説明する。
【０００３】図４のシステムは、従来の無停電電源シス
テムの構成を示すブロック図である。同図において、商
用交流電源１が長時間停電した際に自家用発電機２によ
る給電に切り換える切換器３と、切換器３が商用交流電
源１の停電から自家用発電機２の起動により切り替わる
までの期間、電力を供給する蓄電池４、前記切換器３か
らの交流電力を直流電力に変換する整流器５の出力が蓄
電池４にダイオ−ド１１を介して接続されて、所望の交
流を出力するインバ−タ６を介して負荷７に交流電力を
供給し、商用交流電源１又は自家用発電機２が正常時は
直流電圧を所定の電圧に制御する目的で整流器５の出力
直流電圧を電圧基準８ (以降Ｖｒｅｆ)に追値制御する
定電圧制御回路９ (以降ＡＶＲ) 、整流器５の入力電流
を検出する電流検出器１５の出力を電流基準１４（Ｉｒ
ｅｆ）と比較し追値制御する定電流制御回路１３ (以降
ＡＣＲ) 、ＡＶＲ９の出力をＡＣＲ１３に入力し最終的
な制御信号を交流入力の位相検出器１２の出力と比較し
て整流器５のゲ−ト信号を生成する位相器１０ (以降Ｐ
ＨＳ) 、とで電力変換装置２１が構成される。更に、交
流電源１の停電時に電力変換装置２１のインバ−タ６に
直流電力を供給する蓄電池４を交流電源１が正常時に所
定の電圧及び電流で充電されるように制御された充電器
３１とにより、無停電電源システムが構成される。尚イ
ンバ−タ６の制御回路及び充電器の詳細ブロックと説明
は省略する。図４において、商用交流電源１が正常時に
は切換器３を通して整流器５により直流電力に変換さ
れ、インバ−タ６を介して負荷７に逆変換された交流を
供給している。この時の整流器５の出力直流電圧は蓄電
池４がダイオ−ド介して放電しないような所定の電圧に
なるようにＡＶＲ９の出カで制御される。更に交流入力
電流が所定の値又は波形になるようにＡＣＲ１３でマイ
ナ−ル−プ制御を行い、ＰＨＳ１０を介して整流器５を
位相制御している。更に充電器３１は、交流電源１の停
電時に電力変換装置２１のインバ−タ６に直流電力を供
給するため、蓄電池４を交流電源が正常時に所定の電圧
及び電流で充電しておく。そして商用交流電源１の停電
時は、図示していない停電検出回路の指令により、自家
用発電機２を起動させて、自家用発電器２の出力が確立
したならば切換器３を切換える。この期間、負荷７には
蓄電池４からの直流電力をインバ−タ６を介して逆変換
された交流電力を供給する。切換器３により給電切換さ
れた後は、自家用発電機２の出力電力が切換器３を通し
て整流器５により直流電力に順変換され、インバ−タ６
を介して負荷７に交流電力として供給する。更に商用交
流電源１が、停電期間中に放電した蓄電池４を充電器３
１により充電する。商用交流電源１が復電した場合は、
図示していない復電検出回路の指令により、自家用発電
機２から商用交流電源１へ切換器３にて給電切換する。
切り換える期間は、前記述ぺた如く商用交流電源１から
自家用発電機２に切換た期間と同様に蓄電池４から電力
をインバ−タ６を介して負荷７に供給する。切換が完了
したならば、商用交流電源１が正常時の動作に戻る。こ
れら前途説明した一連の動作により、商用交流電源１の
長期停電時にも負荷７に対して安定した交流電力を無停
電で供給し続けることができる。
テムの構成を示すブロック図である。同図において、商
用交流電源１が長時間停電した際に自家用発電機２によ
る給電に切り換える切換器３と、切換器３が商用交流電
源１の停電から自家用発電機２の起動により切り替わる
までの期間、電力を供給する蓄電池４、前記切換器３か
らの交流電力を直流電力に変換する整流器５の出力が蓄
電池４にダイオ−ド１１を介して接続されて、所望の交
流を出力するインバ−タ６を介して負荷７に交流電力を
供給し、商用交流電源１又は自家用発電機２が正常時は
直流電圧を所定の電圧に制御する目的で整流器５の出力
直流電圧を電圧基準８ (以降Ｖｒｅｆ)に追値制御する
定電圧制御回路９ (以降ＡＶＲ) 、整流器５の入力電流
を検出する電流検出器１５の出力を電流基準１４（Ｉｒ
ｅｆ）と比較し追値制御する定電流制御回路１３ (以降
ＡＣＲ) 、ＡＶＲ９の出力をＡＣＲ１３に入力し最終的
な制御信号を交流入力の位相検出器１２の出力と比較し
て整流器５のゲ−ト信号を生成する位相器１０ (以降Ｐ
ＨＳ) 、とで電力変換装置２１が構成される。更に、交
流電源１の停電時に電力変換装置２１のインバ−タ６に
直流電力を供給する蓄電池４を交流電源１が正常時に所
定の電圧及び電流で充電されるように制御された充電器
３１とにより、無停電電源システムが構成される。尚イ
ンバ−タ６の制御回路及び充電器の詳細ブロックと説明
は省略する。図４において、商用交流電源１が正常時に
は切換器３を通して整流器５により直流電力に変換さ
れ、インバ−タ６を介して負荷７に逆変換された交流を
供給している。この時の整流器５の出力直流電圧は蓄電
池４がダイオ−ド介して放電しないような所定の電圧に
なるようにＡＶＲ９の出カで制御される。更に交流入力
電流が所定の値又は波形になるようにＡＣＲ１３でマイ
ナ−ル−プ制御を行い、ＰＨＳ１０を介して整流器５を
位相制御している。更に充電器３１は、交流電源１の停
電時に電力変換装置２１のインバ−タ６に直流電力を供
給するため、蓄電池４を交流電源が正常時に所定の電圧
及び電流で充電しておく。そして商用交流電源１の停電
時は、図示していない停電検出回路の指令により、自家
用発電機２を起動させて、自家用発電器２の出力が確立
したならば切換器３を切換える。この期間、負荷７には
蓄電池４からの直流電力をインバ−タ６を介して逆変換
された交流電力を供給する。切換器３により給電切換さ
れた後は、自家用発電機２の出力電力が切換器３を通し
て整流器５により直流電力に順変換され、インバ−タ６
を介して負荷７に交流電力として供給する。更に商用交
流電源１が、停電期間中に放電した蓄電池４を充電器３
１により充電する。商用交流電源１が復電した場合は、
図示していない復電検出回路の指令により、自家用発電
機２から商用交流電源１へ切換器３にて給電切換する。
切り換える期間は、前記述ぺた如く商用交流電源１から
自家用発電機２に切換た期間と同様に蓄電池４から電力
をインバ−タ６を介して負荷７に供給する。切換が完了
したならば、商用交流電源１が正常時の動作に戻る。こ
れら前途説明した一連の動作により、商用交流電源１の
長期停電時にも負荷７に対して安定した交流電力を無停
電で供給し続けることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】自家用発電機２は、出
力容量や用途により各種類がある。大別すると、ガスタ
−ビンと同期発電機を組み合わせたもの (以降ＧＴ／
Ｇ) と、ディ−ゼルエンジンと同期発電機を組み合わせ
たもの（以降Ｄ／Ｇ) とがあり、それぞれの特徴により
使いわけている。一般的に、自家用発電機の出力特性
は、電圧変動範囲が±５％で、周波数変動範囲が±５％
（±2.5 Ｈｚ) ほどである。両者を比較すると、ＧＴ／
Ｇの周波数変動範囲は、Ｄ／Ｇに比べて、±２％（±1.
0 Ｈｚ) と良い。更に自家用発電機 (ＧＴ／Ｇ) の出力
周波数を検出して自動周波数制御回路 (以降ＡＦＣ回
路) を介してフィ−ドバック制御することにより周波数
変動範囲を±０．３％（±0.15Ｈｚ) とすることも可能
である。前途説明した内容は、負荷が一定（定常）状態
の時の特性であり、負荷を投入した瞬間や負荷を切り離
した瞬間は、図５（自家用発電機の時間−周波数特性）
に示すような周期的な振動をしながら定常状態に戻る。
この現象について、図６に示す自家用発電機 (例えばＧ
Ｔ／Ｇ) の構成を用いて説明する。自家用発電機 (例え
ばＧＴ／Ｇ) は、ガスタ−ビン２０１と同期発電機２０
２とが、カップリング２０３により機械的に接続されて
いる。負荷を投入すると、同期発電機２０２内の回転子
２０２Ａの回転方向と反対にブレ−キトルクが発生す
る。回転子２０２Ａの回転方向と反対のブレ−キトルク
はカップリング２０３に伝わる。一方、ガスタ−ビン２
０１は、同期発電機２０２内の回転子２０２Ａの慣性モ
−メント (ＧＤ２) に比べて、非常に大きいＧＤ２を有
する。つまり、ガスタ−ビン２０１は、通常の回転方向
に回転し続けようとする。その結果、回転子２０２Ａと
カップリング２０３との間の軸２０２Ｂで、ガスタ−ビ
ン２０１の通常の回転方向に回転し続けようとするトル
クと、負荷投入に起因する回転方向と反対のブレ−キト
ルクとにより、軸ねじれが発生する。軸ねじれにより、
軸は固有の振動周期でもとの状態に戻る。これが同期発
電機２０２内の回転子２０２Ａに伝わり、図５（自家用
発電機の時間−周波数特性）に示す周期的な振動をしな
がら、出力周波数が定常状態に戻る現象（以降、自家用
発電機の軸ねじれ現象と呼ぷ）として現れる。この軸ね
じれ現象は、自家用発電機２の出力電力が切換器３を通
して整流器５により直流電力に順変換され、インバ−タ
６を介して負荷７に交流電力として供給される際に生ず
る。そのため、自家用発電機２の出力周波数は、軸の固
有振動周波数により、５０Ｈｚを中心に早くなったり遅
くなったりを周期的に繰り返す。周波数が早くなる期間
は位相が短くなることであり、遅くなる期間は位相が長
くなりことである。電力変換装置２１の整流器５は、入
力交流電圧 (自家用発電機２の出力電圧) の位相を検出
して、位相制御 (ＰＨＳ１０にて) をしている。位相が
短くなる期間では、位相検出器の検出遅れにより、実際
の入力交流電圧位相よりずれた所（遅れた所）で整流器
を制御すると直流電圧が低くなる。つまり、自家用発電
機に対しては負荷が軽くなる。この時、整流器５のＡＶ
Ｒ９とＡＣＲ１３もある制御遅れをもって追値制御しよ
うするので直流電圧／入力電流を上げるように制御量を
出力する。次に、軸の固有振動周波数により位相が長く
なる期間では、位相検出器の検出遅れにより、実際の入
力交流電圧位相よりずれた所（進んだ所）で整流器を制
御すると直流電圧が高くなる。つまり、自家用発電機に
対しては負荷が重くなり、前途説明した整流器５のＡＶ
Ｒ９とＡＣＲ１３は直流電圧／入力電流を上げるように
制御量を出力しているので、ますます自家用発電機に対
しては負荷が重くなり、回転速度が遅くなる方向（周波
数が低くなる）になる。このような動作を繰り返す期間
に、ＡＶＲ９とＡＣＲ１３が、制御遅れをもって追値制
御しようするため、ますます自家用発電機の負荷の増減
を助長する方向に働き、軸にかかるブレ−キトルクを大
きくし、それに伴い出力周波数変動も大きくなり、整流
器５の直流電圧変動も増幅される。図７に、前途動作の
タイムチャ−トを示す。この現象が続くと、自家用発電
機のノッキング停止や破損に至ることも考えられる。更
に、電力変換装置２１の直流電圧が過電圧となり故障停
止することも考えられる。その結果、負荷７に対して電
源を供給することができなくなるという問題が生じる。
力容量や用途により各種類がある。大別すると、ガスタ
−ビンと同期発電機を組み合わせたもの (以降ＧＴ／
Ｇ) と、ディ−ゼルエンジンと同期発電機を組み合わせ
たもの（以降Ｄ／Ｇ) とがあり、それぞれの特徴により
使いわけている。一般的に、自家用発電機の出力特性
は、電圧変動範囲が±５％で、周波数変動範囲が±５％
（±2.5 Ｈｚ) ほどである。両者を比較すると、ＧＴ／
Ｇの周波数変動範囲は、Ｄ／Ｇに比べて、±２％（±1.
0 Ｈｚ) と良い。更に自家用発電機 (ＧＴ／Ｇ) の出力
周波数を検出して自動周波数制御回路 (以降ＡＦＣ回
路) を介してフィ−ドバック制御することにより周波数
変動範囲を±０．３％（±0.15Ｈｚ) とすることも可能
である。前途説明した内容は、負荷が一定（定常）状態
の時の特性であり、負荷を投入した瞬間や負荷を切り離
した瞬間は、図５（自家用発電機の時間−周波数特性）
に示すような周期的な振動をしながら定常状態に戻る。
この現象について、図６に示す自家用発電機 (例えばＧ
Ｔ／Ｇ) の構成を用いて説明する。自家用発電機 (例え
ばＧＴ／Ｇ) は、ガスタ−ビン２０１と同期発電機２０
２とが、カップリング２０３により機械的に接続されて
いる。負荷を投入すると、同期発電機２０２内の回転子
２０２Ａの回転方向と反対にブレ−キトルクが発生す
る。回転子２０２Ａの回転方向と反対のブレ−キトルク
はカップリング２０３に伝わる。一方、ガスタ−ビン２
０１は、同期発電機２０２内の回転子２０２Ａの慣性モ
−メント (ＧＤ２) に比べて、非常に大きいＧＤ２を有
する。つまり、ガスタ−ビン２０１は、通常の回転方向
に回転し続けようとする。その結果、回転子２０２Ａと
カップリング２０３との間の軸２０２Ｂで、ガスタ−ビ
ン２０１の通常の回転方向に回転し続けようとするトル
クと、負荷投入に起因する回転方向と反対のブレ−キト
ルクとにより、軸ねじれが発生する。軸ねじれにより、
軸は固有の振動周期でもとの状態に戻る。これが同期発
電機２０２内の回転子２０２Ａに伝わり、図５（自家用
発電機の時間−周波数特性）に示す周期的な振動をしな
がら、出力周波数が定常状態に戻る現象（以降、自家用
発電機の軸ねじれ現象と呼ぷ）として現れる。この軸ね
じれ現象は、自家用発電機２の出力電力が切換器３を通
して整流器５により直流電力に順変換され、インバ−タ
６を介して負荷７に交流電力として供給される際に生ず
る。そのため、自家用発電機２の出力周波数は、軸の固
有振動周波数により、５０Ｈｚを中心に早くなったり遅
くなったりを周期的に繰り返す。周波数が早くなる期間
は位相が短くなることであり、遅くなる期間は位相が長
くなりことである。電力変換装置２１の整流器５は、入
力交流電圧 (自家用発電機２の出力電圧) の位相を検出
して、位相制御 (ＰＨＳ１０にて) をしている。位相が
短くなる期間では、位相検出器の検出遅れにより、実際
の入力交流電圧位相よりずれた所（遅れた所）で整流器
を制御すると直流電圧が低くなる。つまり、自家用発電
機に対しては負荷が軽くなる。この時、整流器５のＡＶ
Ｒ９とＡＣＲ１３もある制御遅れをもって追値制御しよ
うするので直流電圧／入力電流を上げるように制御量を
出力する。次に、軸の固有振動周波数により位相が長く
なる期間では、位相検出器の検出遅れにより、実際の入
力交流電圧位相よりずれた所（進んだ所）で整流器を制
御すると直流電圧が高くなる。つまり、自家用発電機に
対しては負荷が重くなり、前途説明した整流器５のＡＶ
Ｒ９とＡＣＲ１３は直流電圧／入力電流を上げるように
制御量を出力しているので、ますます自家用発電機に対
しては負荷が重くなり、回転速度が遅くなる方向（周波
数が低くなる）になる。このような動作を繰り返す期間
に、ＡＶＲ９とＡＣＲ１３が、制御遅れをもって追値制
御しようするため、ますます自家用発電機の負荷の増減
を助長する方向に働き、軸にかかるブレ−キトルクを大
きくし、それに伴い出力周波数変動も大きくなり、整流
器５の直流電圧変動も増幅される。図７に、前途動作の
タイムチャ−トを示す。この現象が続くと、自家用発電
機のノッキング停止や破損に至ることも考えられる。更
に、電力変換装置２１の直流電圧が過電圧となり故障停
止することも考えられる。その結果、負荷７に対して電
源を供給することができなくなるという問題が生じる。
【０００５】そこで、本発明は、上記問題点を鑑み、商
用交流電源の長期停電時に、自家用発電機を交流入力電
源として電力変換装置が運転する無停電電源システムに
おいて、自家用発電機に切換時の入力電力変動を最小限
に制限し、自家用発電機の軸ねじれ現象を収束させるこ
とにより、過大な出力容量の自家用発電機を設けること
なく、安易に自家用発電機と電力変換装置との整合がと
れ、負荷に対して安定した電力を供給し続けることが可
能な無停電電源システムを提供することを目的とする。
用交流電源の長期停電時に、自家用発電機を交流入力電
源として電力変換装置が運転する無停電電源システムに
おいて、自家用発電機に切換時の入力電力変動を最小限
に制限し、自家用発電機の軸ねじれ現象を収束させるこ
とにより、過大な出力容量の自家用発電機を設けること
なく、安易に自家用発電機と電力変換装置との整合がと
れ、負荷に対して安定した電力を供給し続けることが可
能な無停電電源システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、交流電源と、前記交流電源
からの交流電力を少なくとも所定の電圧または電流のい
ずれかで供給するように制御された直流電力に順変換す
る順変換手段と、この順変換手段からの直流電力を交流
電力に逆変換する逆変換手段とを有する電力変換手段
と、前記交流電源の停電時に前記逆変換手段に直流電力
を供給する蓄電手段と、前記蓄電手段から前記電力変換
手段に電力を供給する給電系統に前記蓄電手段が放電す
る極性に設けられたダイオ−ドと、前記交流電源の停電
時に交流電力を供給する非常用発電機と、前記交流電源
と前記非常用発電機とを給電切換をする切換手段と、前
記切換手段に連動した切換信号に基づき、給電切換前の
少なくとも直流電圧または直流電流制御量のいずれかに
て前記順変換器手段を制御する制御手段とを具備したこ
とを特徴とする。
め、請求項１記載の発明は、交流電源と、前記交流電源
からの交流電力を少なくとも所定の電圧または電流のい
ずれかで供給するように制御された直流電力に順変換す
る順変換手段と、この順変換手段からの直流電力を交流
電力に逆変換する逆変換手段とを有する電力変換手段
と、前記交流電源の停電時に前記逆変換手段に直流電力
を供給する蓄電手段と、前記蓄電手段から前記電力変換
手段に電力を供給する給電系統に前記蓄電手段が放電す
る極性に設けられたダイオ−ドと、前記交流電源の停電
時に交流電力を供給する非常用発電機と、前記交流電源
と前記非常用発電機とを給電切換をする切換手段と、前
記切換手段に連動した切換信号に基づき、給電切換前の
少なくとも直流電圧または直流電流制御量のいずれかに
て前記順変換器手段を制御する制御手段とを具備したこ
とを特徴とする。
【０００７】請求項２記載の発明は、交流電源と、前記
交流電源からの交流電力を少なくとも所定の電圧または
電流のいずれかで供給するように制御された直流電力に
順変換する順変換手段と、この順変換手段からの直流電
力を交流電力に逆変換する逆変換手段とを有する電力変
換手段と、前記交流電源の停電時に前記逆変換手段に直
流電力を供給する蓄電手段と、前記蓄電手段から前記電
力変換手段に電力を供給する給電系統に前記蓄電手段が
放電する極性に設けられたダイオ−ドと、前記交流電源
の周波数変動を検出し、所定の値を越えたならば異常信
号を出力する検出手段と、前記異常信号に基づき、異常
前の少なくとも直流電圧または直流電流制御量のいずれ
かにて前記順変換器手段を制御する制御手段とを具備し
たことを特徴とする。
交流電源からの交流電力を少なくとも所定の電圧または
電流のいずれかで供給するように制御された直流電力に
順変換する順変換手段と、この順変換手段からの直流電
力を交流電力に逆変換する逆変換手段とを有する電力変
換手段と、前記交流電源の停電時に前記逆変換手段に直
流電力を供給する蓄電手段と、前記蓄電手段から前記電
力変換手段に電力を供給する給電系統に前記蓄電手段が
放電する極性に設けられたダイオ−ドと、前記交流電源
の周波数変動を検出し、所定の値を越えたならば異常信
号を出力する検出手段と、前記異常信号に基づき、異常
前の少なくとも直流電圧または直流電流制御量のいずれ
かにて前記順変換器手段を制御する制御手段とを具備し
たことを特徴とする。
【０００８】本発明では、自家用発電機を用いた無停電
電源システムにおいて、商用交流電源が停電したとき、
自家用発電機を起動させて、自家用発電機の出力が確立
したならば切換器を切り換える。切換する切換器に連動
した切換信号又は前記交流電源の周波数変動（位相変
動）を高速に検出し、所定の値を越えたならば異常信号
を出力する検出手段の異常信号により、前記順変換手段
の所定の電圧又は所定の電圧及び電流で供給されるよう
に制御するのを止め、切換前の直流電圧制御量又は直流
電圧及び電流制御量に固定する。直流電圧制御又は直流
電圧及び電流制御が、固定制御されるので、自家用発電
機の負荷の増減を助長する方向にはいかず、自家用発電
機に線形負荷を印可した如く、軸にかかるブレ−キトル
クが一定となり、それに伴い出力周波数変動もしだいに
収束していく。
電源システムにおいて、商用交流電源が停電したとき、
自家用発電機を起動させて、自家用発電機の出力が確立
したならば切換器を切り換える。切換する切換器に連動
した切換信号又は前記交流電源の周波数変動（位相変
動）を高速に検出し、所定の値を越えたならば異常信号
を出力する検出手段の異常信号により、前記順変換手段
の所定の電圧又は所定の電圧及び電流で供給されるよう
に制御するのを止め、切換前の直流電圧制御量又は直流
電圧及び電流制御量に固定する。直流電圧制御又は直流
電圧及び電流制御が、固定制御されるので、自家用発電
機の負荷の増減を助長する方向にはいかず、自家用発電
機に線形負荷を印可した如く、軸にかかるブレ−キトル
クが一定となり、それに伴い出力周波数変動もしだいに
収束していく。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態につい
て図１、図２を用いて説明する。尚、従来（図４）と同
一の要素には同一符号を付し、説明を省略する。図１に
おける本実施の形態は、従来の図４に対し、交流電源１
と非常用発電機２とを給電切換する切換器３に連動した
切換信号４０１と、整流器５を所定の電圧で供給される
ように制御するのを止めて、切換前の直流電圧制御量に
固定する保持回路４０２を追加した構成となっている。
商用交流電源１が停電したとき、自家用発電機２を起動
させ、自家用発電機２の出力が確立すると切換器３を切
り換える。この時、切換器３に連動した切換信号４０１
が出力されて、保持回路４０２により整流器５を所定の
電圧で供給されるように制御するのを止め、切換前の直
流電圧制御量に固定する。自家用発電機２の出力電力
は、切換器３を通して整流器５により直流電力に順変換
され、インバ−タ６を介して負荷７に交流電力として供
給される。この時に、前途説明した自家用発電機の軸ね
じれ現象が発生する。これにより、自家用発電機２の出
力周波数は、軸の固有振動周波数により、５０Ｈｚを中
心に早くなったり遅くなったりを周期的に繰り返す。周
波数が早くなる期間は位相が短くなることであり、遅く
なる期間は位相が長くなりことである。電力変換装置２
１の整流器５は、入力交流電圧 (自家用発電機２の出力
電圧) の位相を検出して、位相制御 (ＰＨＳ１０にて)
をしている。位相が短くなる期間では、位相検出器の検
出遅れにより、実際の入力交流電圧位相よりずれた所
（遅れた所）で整流器を制御すると直流電圧が低くな
る。つまり、自家用発電機に対しては負荷が軽くなる。
同様に、位相が短くなる期間は、整流器の直流電圧が高
くなる。つまり、自家用発電機に対しては負荷が重くな
る。この時、整流器５のＡＶＲ９は、切換前の直流電圧
制御量に固定されているため、自家用発電機２の負荷の
増減を助長する方向には働かず、自家用発電機２に線形
負荷を印可した如く、軸にかかるブレ−キトルクが一定
となり、軸の固有振動周波数により、５０Ｈｚを中心に
早くなったり遅くなったりを周期的に繰り返しながら収
束する。それに伴い、出力周波数変動もしだいに収束す
る。図２にこのときの自家用発電機２の出力電力と出力
周波数と整流器５の出力直流電圧のタイムチャ−トを示
す。
て図１、図２を用いて説明する。尚、従来（図４）と同
一の要素には同一符号を付し、説明を省略する。図１に
おける本実施の形態は、従来の図４に対し、交流電源１
と非常用発電機２とを給電切換する切換器３に連動した
切換信号４０１と、整流器５を所定の電圧で供給される
ように制御するのを止めて、切換前の直流電圧制御量に
固定する保持回路４０２を追加した構成となっている。
商用交流電源１が停電したとき、自家用発電機２を起動
させ、自家用発電機２の出力が確立すると切換器３を切
り換える。この時、切換器３に連動した切換信号４０１
が出力されて、保持回路４０２により整流器５を所定の
電圧で供給されるように制御するのを止め、切換前の直
流電圧制御量に固定する。自家用発電機２の出力電力
は、切換器３を通して整流器５により直流電力に順変換
され、インバ−タ６を介して負荷７に交流電力として供
給される。この時に、前途説明した自家用発電機の軸ね
じれ現象が発生する。これにより、自家用発電機２の出
力周波数は、軸の固有振動周波数により、５０Ｈｚを中
心に早くなったり遅くなったりを周期的に繰り返す。周
波数が早くなる期間は位相が短くなることであり、遅く
なる期間は位相が長くなりことである。電力変換装置２
１の整流器５は、入力交流電圧 (自家用発電機２の出力
電圧) の位相を検出して、位相制御 (ＰＨＳ１０にて)
をしている。位相が短くなる期間では、位相検出器の検
出遅れにより、実際の入力交流電圧位相よりずれた所
（遅れた所）で整流器を制御すると直流電圧が低くな
る。つまり、自家用発電機に対しては負荷が軽くなる。
同様に、位相が短くなる期間は、整流器の直流電圧が高
くなる。つまり、自家用発電機に対しては負荷が重くな
る。この時、整流器５のＡＶＲ９は、切換前の直流電圧
制御量に固定されているため、自家用発電機２の負荷の
増減を助長する方向には働かず、自家用発電機２に線形
負荷を印可した如く、軸にかかるブレ−キトルクが一定
となり、軸の固有振動周波数により、５０Ｈｚを中心に
早くなったり遅くなったりを周期的に繰り返しながら収
束する。それに伴い、出力周波数変動もしだいに収束す
る。図２にこのときの自家用発電機２の出力電力と出力
周波数と整流器５の出力直流電圧のタイムチャ−トを示
す。
【００１０】本発明の第２の実施の形態について、図３
を用いて説明する。本実施の形態は、従来の図４に対
し、交流電源の周波数変動（位相変動）を高速に検出
し、所定の値を越えたならば異常信号を出力する周波数
変動検出４０３と、整流器５を所定の電圧で供給される
ように制御するのを止め、切換前の直流電圧制御量に固
定する保持回路４０２を追加した構成である。図３に示
す無停電電源システムにおいて、自家用発電機の軸ねじ
れ現象が発生すると、自家用発電機２の出力周波数は、
軸の固有振動周波数により、５０Ｈｚを中心に早くなっ
たり遅くなったりを周期的に繰り返す。この出力周波数
の振動を周波数変動検出４０３にて検出して、保持回路
４０２により整流器５を所定の電圧で供給されるように
制御するのを止めて、切換前の直流電圧制御量に固定す
る。ＡＶＲ９が、切換前の直流電圧制御量に固定されて
いるため、自家用発電機２の負荷の増減を助長する方向
には働かず、自家用発電機２に線形負荷を印可した如
く、軸にかかるブレ−キトルクが一定となり、軸の固有
振動周波数により、５０Ｈｚを中心に早くなったり遅く
なったりを周期的に繰り返しながら収束する。それに伴
い出力周波数変動もしだいに収束する。なお、図１、図
３おいて、追値制御する定電流制御回路１３ (以降ＡＣ
Ｒ) 、電流基準１４（Ｉｒｅｆ）、整流器５の入力電流
を検出する電流検出器１５がない構成であっても、上記
同様の作用効果を得ることができる。また、図１、図３
において、整流器５を所定の電圧及び電流で供給される
ように制御するのを止めて、切換前の直流電圧及び電流
制御量に固定する保持回路を追加した構成であっても、
同様である。切換器３に連動した切換信号４０１を出力
し、保持回路により整流器５を所定の電圧及び電流で供
給されるように制御するのを止め、切換前の直流電圧及
び電流制御量に固定する。
を用いて説明する。本実施の形態は、従来の図４に対
し、交流電源の周波数変動（位相変動）を高速に検出
し、所定の値を越えたならば異常信号を出力する周波数
変動検出４０３と、整流器５を所定の電圧で供給される
ように制御するのを止め、切換前の直流電圧制御量に固
定する保持回路４０２を追加した構成である。図３に示
す無停電電源システムにおいて、自家用発電機の軸ねじ
れ現象が発生すると、自家用発電機２の出力周波数は、
軸の固有振動周波数により、５０Ｈｚを中心に早くなっ
たり遅くなったりを周期的に繰り返す。この出力周波数
の振動を周波数変動検出４０３にて検出して、保持回路
４０２により整流器５を所定の電圧で供給されるように
制御するのを止めて、切換前の直流電圧制御量に固定す
る。ＡＶＲ９が、切換前の直流電圧制御量に固定されて
いるため、自家用発電機２の負荷の増減を助長する方向
には働かず、自家用発電機２に線形負荷を印可した如
く、軸にかかるブレ−キトルクが一定となり、軸の固有
振動周波数により、５０Ｈｚを中心に早くなったり遅く
なったりを周期的に繰り返しながら収束する。それに伴
い出力周波数変動もしだいに収束する。なお、図１、図
３おいて、追値制御する定電流制御回路１３ (以降ＡＣ
Ｒ) 、電流基準１４（Ｉｒｅｆ）、整流器５の入力電流
を検出する電流検出器１５がない構成であっても、上記
同様の作用効果を得ることができる。また、図１、図３
において、整流器５を所定の電圧及び電流で供給される
ように制御するのを止めて、切換前の直流電圧及び電流
制御量に固定する保持回路を追加した構成であっても、
同様である。切換器３に連動した切換信号４０１を出力
し、保持回路により整流器５を所定の電圧及び電流で供
給されるように制御するのを止め、切換前の直流電圧及
び電流制御量に固定する。
【００１１】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、商用交流
電源の長期停電時、自家用発電機を交流入力電源として
電力変換装置が運転する無停電電源システムにおいて、
自家用発電機に切換時の入力電力変動を最小限に制限
し、自家用発電機の軸ねじれ現象を収束させることによ
り、過大な出力容量の自家用発電機を設けることなく、
安易に自家用発電機と電力変換装置との整合がとれ、負
荷に対して安定した電力を供給し続けることが可能な無
停電電源システムを提供することができる。
電源の長期停電時、自家用発電機を交流入力電源として
電力変換装置が運転する無停電電源システムにおいて、
自家用発電機に切換時の入力電力変動を最小限に制限
し、自家用発電機の軸ねじれ現象を収束させることによ
り、過大な出力容量の自家用発電機を設けることなく、
安易に自家用発電機と電力変換装置との整合がとれ、負
荷に対して安定した電力を供給し続けることが可能な無
停電電源システムを提供することができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態における無停電電源
システムの構成図。
システムの構成図。
【図２】本発明の第１の実施の形態における無停電電源
システムの周波数特性図。
システムの周波数特性図。
【図３】本発明の第２の実施の形態における無停電電源
システムの構成図。
システムの構成図。
【図４】従来の無停電電源システムの構成図。
【図５】自家用発電機の周波数特性図。
【図６】自家用発電機の内部構成図。
【図７】従来の自家用発電機と電力変換装置の動作形態
図。
図。
１ 商用交流電源 ２ 自家用発電機 ３ 切換器 ４ 蓄電池 ５ 整流器 ６ インバ−タ ７ 負荷 ８ 電圧基準 ９ 定電圧制御回路 １０ 位相器 １１ ダイオ−ド １２ 位相検出器 １３ 定電流制御回路 １４ 電流基準 １５ 電流検出器 ２１ 電力変換装置 ３１ 充電器 ２０１ ガスタ−ビン ２０２ 同期発電器 ２０２Ａ 回転子 ２０２Ｂ 軸 ２０３ カップリング ４０１ 切換信号 ４０２ 保持回路 ４０３ 周波数変動検出
Claims (2)
- 【請求項１】交流電源と、 前記交流電源からの交流電力を少なくとも所定の電圧ま
たは電流のいずれかで供給するように制御された直流電
力に順変換する順変換手段と、この順変換手段からの直
流電力を交流電力に逆変換する逆変換手段とを有する電
力変換手段と、 前記交流電源の停電時に前記逆変換手段に直流電力を供
給する蓄電手段と、 前記蓄電手段から前記電力変換手段に電力を供給する給
電系統に前記蓄電手段が放電する極性に設けられたダイ
オ−ドと、 前記交流電源の停電時に交流電力を供給する非常用発電
機と、 前記交流電源と前記非常用発電機とを給電切換をする切
換手段と、 前記切換手段に連動した切換信号に基づき、給電切換前
の少なくとも直流電圧または直流電流制御量のいずれか
にて前記順変換器手段を制御する制御手段と、 を具備したことを特徴とする無停電電源システム。 - 【請求項２】交流電源と、 前記交流電源からの交流電力を少なくとも所定の電圧ま
たは電流のいずれかで供給するように制御された直流電
力に順変換する順変換手段と、この順変換手段からの直
流電力を交流電力に逆変換する逆変換手段とを有する電
力変換手段と、 前記交流電源の停電時に前記逆変換手段に直流電力を供
給する蓄電手段と、 前記蓄電手段から前記電力変換手段に電力を供給する給
電系統に前記蓄電手段が放電する極性に設けられたダイ
オ−ドと、 前記交流電源の周波数変動を検出し、所定の値を越えた
ならば異常信号を出力する検出手段と、 前記異常信号に基づき、異常前の少なくとも直流電圧ま
たは直流電流制御量のいずれかにて前記順変換器手段を
制御する制御手段と、 を具備したことを特徴とする無停電電源システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9184688A JPH1132447A (ja) | 1997-07-10 | 1997-07-10 | 無停電電源システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9184688A JPH1132447A (ja) | 1997-07-10 | 1997-07-10 | 無停電電源システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1132447A true JPH1132447A (ja) | 1999-02-02 |
Family
ID=16157640
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9184688A Pending JPH1132447A (ja) | 1997-07-10 | 1997-07-10 | 無停電電源システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1132447A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006271024A (ja) * | 2005-03-22 | 2006-10-05 | Fuji Electric Systems Co Ltd | インバータの横流抑制制御装置 |
| JP2008141815A (ja) * | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Hitachi Ltd | 無停電電源システム |
| CN115473328A (zh) * | 2022-11-02 | 2022-12-13 | 东方博沃（北京）科技有限公司 | 一种双电源切换系统、方法、电子设备及存储介质 |
-
1997
- 1997-07-10 JP JP9184688A patent/JPH1132447A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006271024A (ja) * | 2005-03-22 | 2006-10-05 | Fuji Electric Systems Co Ltd | インバータの横流抑制制御装置 |
| JP2008141815A (ja) * | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Hitachi Ltd | 無停電電源システム |
| CN115473328A (zh) * | 2022-11-02 | 2022-12-13 | 东方博沃（北京）科技有限公司 | 一种双电源切换系统、方法、电子设备及存储介质 |
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