JPS5866523A - 無停電電源の並列運転保護装置 - Google Patents

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】 （ａ）　　技術分野の説明 本発明は、サイリスタインバータ式定電圧定周波数電源
装置（以下ＣＶＣＦと略称する）を常時２台並列運転す
る無停電電源システム（以下ＵＰＳと略称する）におい
て、１台のＣＶＣＦが故障したときこれを瞬時に開列し
、他の１台のＣＶＣＦで負荷に電力を供給しつづけＺ）
ようにした無停ｇ電源の並列運転保護装置に関するもの
である。

（ｂ）　　従来技術の説明 杭１図はＣｖＣＦを常時２台並列運転するＵＰＳの単線
結線図である。

商用電源１を入力と［７て、ＣＶＣＦ″２，３は常時並
列運転され、並列盤１１を介して負荷１２に電力を供給
する。充電器１３と蓄′ＹＬ池１４は商用１■源が停電
したときＣＶＣＦ２，３を直流電源で運転するだめのバ
ックつ゛ツブ電源である。ＣＶＣＦ２．３と蓄電池１４
から成るシステノ、を、並列冗長機能を有するＵＰＳと
呼んでいる。

ＣＶＣＦ２，３はそれぞれ商用電源を直流に変換する整
流器２１と、整流器２１からの直流を所要の交流に変換
する逆変換器２２ど、並列運転中に不具合が発生１〜だ
とき故障側を瞬時に開列するだめのサイリスタ１−や断
器２３とから構成される。

尚、蓄電池接続用サイリスタスイッチ２４は商用電源１
が停電した場合に、あらがじめ充電器１３で充電されて
いる蓄電池１４の直流エネルギを、逆変換器２２に瞬時
に供給する。

並列盤１１け、ＣＶＣＩ；”２　、３の交流出力を開閉
器１１ａおよび１１ｂを介ｌ〜て並列接続し、主幹開閉
器１１７．を通して負荷１２へ安定化電力を供給する。

第１図のようにＣＶＣＦ２．３　　を２台常時並列運転
することで、例えばＣＶＣＦ２に不具合が生じても、こ
れをサイリスタしゃ断器２３で瞬時に開列し、他のＣＶ
ＣＦ３で負荷１２へ安定化電力を供給し得る事になる。

第２図はＣＶＣＦの逆変換器２２の詳細回路図である。

整流器２１からの直流電圧を波形成形する直流リアクト
ル２２ａ１直流コンデンサ２２ｂで平滑化された電圧を
サイリスタインバータ回路２２ｃに入力し、矩形波交流
電力に逆変換する。

サイリスタインバータ回路２２ｃとしてはＦｌ的な回路
例として単相ブリッジインバータを図示しだ。サイリス
タインバータ回路２２ｃＩｄ、主サイリスタ２２ｄ、２
２ｅ、２２ｆ、２２ｇ　と、遅れ電流帰環用ダイオード
２２ｈ、２２ｉ、２２ｊ、２２にと、主サイリスタ用転
流リアクトル２２１．２２ｍおよび転流コンデンサ２２
ｎ　、　２２ｏ　、　２２ｒ）、２２ｑとから成る。主
サイリスタ２２ｄ〜２２ｇ　　はそれぞれ直流高速限流
ヒユーズ２２曹〜２２　ｕで転流失敗時の短絡保護がな
されている。

第２図で事故機を瞬時量列する為に、従来がら行ガわれ
ている事故検出実施例を説明すると次の通りである。主
サイリスタ２２ｄ〜２２ｇはゲート制御回路２２ｖでオ
ンオフ制御さＪ１７、これにより定電圧定周波の安定化
出力を得る。

ゲート制御回路２２ｖに不具合が生じオン、オフ制御が
狂うと、サイリスクインバータ回路２２ｃは転流失敗を
牛じ例えば主サイリスタ２２ｄと２２ｅが両方共オン状
態とな！２Ｔｔｆ流短絡が接続する。

このように一旦治流短絡が形成されると、主サイリスタ
２２ｄと２２ｃには直流コンデンサ２２１）から短絡大
電流が流入し、直流高速限流ヒユーズ２２ｒと２２ｓが
溶断し、主サイリスタ２２ｄ。

２２ｅを保護すると同時にサイリスタインバータ回路２
２Ｃの動作を停止する。

上記のように、サイリスタインバータ回路２２Ｃの不具
合時は、これが転流失敗につながる事故であわば、直流
コンデンサ２２ｂからの放電電流が瞬時に過大電流とな
り、且つこれにより直流高速限流ヒユーズ２２ｒと２２
ｓが溶断する事を検知して交流出力側のサイリスタしゃ
断器２３を高速しゃ断すれば、事故機のみを２台の並列
状態から瞬時に開列する事が出来る。

直流コンデンサ２２ｂからの転流失敗を生じたサイリス
タインバータ回路２２ｃへの短絡電流は検出用ＣＴ　２
２Ｗで検出可能であり、これと前述の高速限流ヒユーズ
溶断て事故機関列の信号とする事ができる。

即ち、常時２台のＣＶＣＦを並列運転するＩＪＰＳにお
いては、１台のＣＶ　ＣＦに生じる不具合が、サイリス
タインバータ回路の転流失敗を招く事が多いが、従来は
これに着目した検出回路により事故機を開列するのが通
例であった。

しかしながら常時２台を並列運転しているＵＰＳのＣＶ
ＣＦＫ生じる故障モードの全てが、常にサイリスタイン
バータ回路の転流失敗に帰着するとけ限らない。

例えばゲート制御回路２２ｗの不具合が並列運転中のＣ
ＶＣＦ２．３の内いずれが１台を他の１台に対して、出
力電圧の位相差を生じさせるような不具合に留まったと
しても、この位相差に見合う横流がＣＶＣＦ２．３間に
流れ、この横流がＣＶＣＦの転流限界を超えるような値
に捷で達すると健全機も共倒れする。

即ち、従来の転流失敗にのみ着目した故障機開動方法で
は、転流失敗に至らない不具合に対しては、健全機の共
倒れを招くという大きな問題があった。

（Ｃ）　　発明の目的 本発明は、常時２台のＣｖＣＦを並列運転するＵＰＳに
於いて、いずれか１台の転流失敗に至らない不具合によ
って２台のＣＶＣＦＱｆｌに流れる横流を検出する変成
器と、横流のやりとりによって生ずるＣ　Ｖ　Ｃｌ”内
の直流重圧の上昇（又は下降）を検出する直がｆＭ圧検
出回路を両方のＣｖＣＦ’［具備し、こｉ、Ｖｌよって
故障側を並列運転から開列し、と台によって健全機の共
倒れを防ぐ合理的な無停電電源の並列運転保護装置を提
供するものである。

（ｄ）　　発明の構成 第３図に本発明の一実施例を示す。

第３図において第１図、第２図と同一符号を付したもの
は、同一の機能を示す。第３図に示す常時２台のＣＶＣ
Ｆ２．３から成る並列運転方式のＵ　Ｐ　Ｓに於いて、
各ＣＶＣＦの出力ラインに横流を検出する為のＣ’Ｔ　
２５ａを、各ＣＶＣＦのサイリスタインバータ回路２２
に直流過電圧検出回路２６　ｆ、　ｔ−ｋｃＴ　２５ａ
に過電流継電器２５ｂを設ける。

さらに直流過電圧検出回路２６ａの動作信号と過電流継
電器２５ｂの動作信号とのＡＮＤをとって出力側サイリ
スタしゃ断器２３ヘトリップ信号を発する判別回路２７
を設ける。

第４図に示すように、ＣＶＣＦ２．３のそれぞれの出力
電圧Ｖ、、Ｖ３に位相差θ２３が生じるとこの位相差θ
雪３に応じた横流Ｉ２３がＣ’ＶＣＦ２　。

３間に流れる。ＣＶＣＦ２．３間に生じた位相差θ２３
と、横流Ｉ２３および、サイリスタインバータ回路２２
の直流過電圧検出回路２６の検出点電圧Ｅｄｃ２　、Ｅ
ｄｃ３　との関係は第１表に示すようにガる。

第１表 第１表から明らか力ように、常時２台のＣＶＣＦ２．３
を並列運転するＵＰＳに於いては、転流失敗に至らない
不具合がＣＶＣＦ２．３のいずれかに生じ、これによっ
てＣＶＣＦ２．３の相互間に横流ＩＺｍが生じたとして
も、これによる直流過電圧検出回路２６の検出点電圧Ｅ
ｄｃ２゜Ｅ　ｄ　Ｃ３の電圧上昇、電圧低下の傾向は一
義的に定まらない。

即ち、第１表に於ける位相θ２３の発生条件がＣＶＣＦ
２の不具合によるものかＣＶＣＦ’３の不具合によるも
のかは、このま＼では決定できない。

しかしながら、いずれの場合であっても、横流Ｉ２３が
生じると、これによりＣＶＣＦ２又はＣＶＣＦ３のどち
らか一方の直流過電圧検出回路２６の検出点電圧Ｅｄｃ
２又はＣｄｃ３が上昇する事になり、これはそのま＼持
続させると、直流コンデンサ２２ｂの端子電圧上昇を来
たし、直流コンデンサ２２ｂ用として一般に使用されて
いる電解コンデンサを電圧破壊に至らしめる事に々る。

そこで、第１表から一義的にＣＶＣＦ２．ＣＶＣＦ３の
内いずれが不具合機であるかを決定し得ないにしても、
とのような横流Ｉ２３によって直流コンデンサ２２ｂが
過電圧にかった方のＣｖＣＦを並列運転から開列するこ
とが本発明のキーポイントである。

即ち、第３図に於いて過電流継電器２５ｂをサイリスタ
インバータ回路２２の転流限界に至る以前の過電流に設
定し、それの動作と、直流過電圧検出回路２６の検出点
電圧が定常状態での上限値以上に上昇した動作信号のＡ
ＮＴ）条件で判別回路２７を動作させて該当する側のＣ
ＶＣＦを開列し他方のＣＶＣＦで負荷１２への電力供給
を続ける。

この場合残存のＣＶＣＦが不具合機側であったとしても
、もともと転流失敗に至らない不具合によって上記一連
の現象と開列動作を行なったのであるから、残存のＣｖ
ＣＦが開列後直ちに転流失敗することはない。

さらに後備保護する目的で、ＣＶＣＦ２．３の出力ライ
ンには、それぞれ出力電圧過不足検出継電器８４ＨＬお
よび出力周波数過不足継電器９５ＨＬを設けて出力をモ
ニタし、一台間列後に開列機側が正常で残存機が異常で
あわ、ば、直ちに開動機を再投入し、同時に残存機を開
列すればよい。

（ｅ）　　他の実施例 第３図におじで直流過電圧検出回路を直流低電圧検出回
路にして、直流電圧が低下した側を開列すれば、上記と
同じように適用可能でありこればＣＶＣＦ２．３の内１
台が出方電圧上昇方向に不具合となった場合には不具合
機側を開列するのに有効である。

（ｆ）　　総合的な効果 以上説明したように本発明によれば、ＣＶＣＦを２台並
列運転するＵＰＳに於いて、その内１台が不具合を生じ
、且つこれが転流失敗に至らない不具合で２台の間に横
流を流し、これによって２台共転流失敗に至るような不
具合を、ここに至る以前に生じる横流と横流によるｃｖ
ｃｐ内の直流電圧の上昇をとらえて、まず１台を一旦開
列する事によって防止し、残存１台のｃｖＣＦで負荷に
電力を供給し続ける合理的な無停電電源の並列運転保護
装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＣＶＣＦを２台並列運転するＵＰＳの基本的構
成を示す系統図、第２図はＣＶＣＦ内の逆変換部の詳細
回路図、第３図は本発明の一実施例を示す系統図、第４
図はその動作を示す説明図である。 １・・・・・商用電源　　　　２・・・・　ＣｖＣＦｌ
ｌ・・・並列盤　　　　　１２・・・　負　荷１３・・
・充電器　　　　　１４・・・　蓄電池２１・・・整流
器　　　　　２２・・・　逆変換器２２ａ・・・直流リ
アクトル　２２ｂ・・・直流コンデンサ２２ｃ・・・サ
イリスタインバータ　２２ｖ・・・ゲート制御回路２３
・・・サイリスタしゃ断器 ２４・・・蓄電池接続用サイリスタスイッチ２５ａ・・
・横流検出用ＣＴ　　　　２５ｂ・・・過電流継電器２
６・・・直流過電圧検出回路 ２７・・・判別回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ２台のサイリスクインバータが並列接続され１台が故障
   したときはこれを開列して他の１台のみで負荷に交流電
   力を供給する無停電電源装置において、各サイリスタイ
   ンバータの交流出力電流および直流入力電圧を検出する
   検出回路を設け、何れか１台の交流出力電流が過電流で
   且つその直流入力電圧が過電圧または低電圧になったと
   き当該サイリスクインバータを開列し、健全側の共倒れ
   を防止することを特徴とする無停電電源の並列運転保護
   装置。