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公開番号2023012259
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-01-25
出願番号2021115792
出願日2021-07-13
発明の名称無停電電源システム
出願人富士電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H02J 9/06 20060101AFI20230118BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】異なる無停電電源装置間に横流が流れるのを抑制しながら、無停電電源装置が大型化、コストアップするのを抑制することが可能な無停電電源システムを提供する。
【解決手段】無停電電源システム100は、互いに並列に接続されているとともに、負荷103に電力を供給する複数の無停電電源装置10を備える。複数の無停電電源装置の各々は、交流電源101から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータ1と、コンバータまたは直流電力を蓄電する蓄電部102から供給される直流電力を交流電力に変換するインバータ3と、コンバータ及びインバータを制御するPWM信号の基準となるPWMキャリア信号を生成する制御部6と、を含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
互いに並列に接続されているとともに、負荷に電力を供給する複数の無停電電源装置を備え、
前記複数の無停電電源装置の各々は、交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、前記コンバータまたは直流電力を蓄電する蓄電部から供給される直流電力を交流電力に変換するインバータと、前記コンバータおよび前記インバータを制御するＰＷＭ信号の基準となるＰＷＭキャリア信号を生成する制御部と、を含み、
前記複数の無停電電源装置の各々の前記制御部は、互いに異なる前記無停電電源装置間において前記ＰＷＭキャリア信号同士を同期させるためのＰＷＭキャリア同期用信号を生成するとともに、前記ＰＷＭキャリア同期用信号に基づいて前記ＰＷＭキャリア信号の周波数を補正することによって、自身が設けられる前記無停電電源装置の前記ＰＷＭキャリア信号と他の前記無停電電源装置における前記ＰＷＭキャリア信号との位相差であるＰＷＭキャリア間位相差を小さくする制御を行うように構成されている、無停電電源システム。
続きを表示（約 2,300 文字）【請求項２】
前記複数の無停電電源装置の各々の前記制御部は、自身が設けられる前記無停電電源装置の前記ＰＷＭキャリア同期用信号と前記他の無停電電源装置の前記ＰＷＭキャリア同期用信号との位相差が小さくなるように前記ＰＷＭキャリア信号の周波数を補正することによって、前記ＰＷＭキャリア間位相差を小さくする制御を行うように構成されている、請求項１に記載の無停電電源システム。
【請求項３】
前記複数の無停電電源装置の各々の前記制御部は、自身が設けられる前記無停電電源装置の前記ＰＷＭキャリア同期用信号と前記他の無停電電源装置の前記ＰＷＭキャリア同期用信号とに基づいて基準同期信号を生成するとともに、前記基準同期信号と自身が設けられる前記無停電電源装置の前記ＰＷＭキャリア同期用信号との位相差である同期信号位相差を小さくする制御を行うことによって、自身が設けられる前記無停電電源装置の前記ＰＷＭキャリア同期用信号と前記他の無停電電源装置の前記ＰＷＭキャリア同期用信号との位相差を小さくする制御を行うように構成されている、請求項２に記載の無停電電源システム。
【請求項４】
前記複数の無停電電源装置の各々の前記制御部は、自身が設けられる前記無停電電源装置の前記ＰＷＭキャリア同期用信号が所定の値になる第１期間と、前記他の無停電電源装置の前記ＰＷＭキャリア同期用信号が前記所定の値になる第２期間とに跨って、前記基準同期信号を生成するように構成されている、請求項３に記載の無停電電源システム。
【請求項５】
前記複数の無停電電源装置の各々は、前記インバータからの電力を前記負荷に供給する第１電力経路と、前記第１電力経路とは別個に設けられ、外部からの電力を前記コンバータおよび前記インバータを介さずに前記負荷に供給する第２電力経路と、を含み、
前記複数の無停電電源装置の各々の前記制御部は、自身が設けられる前記無停電電源装置の前記インバータから出力されるインバータ出力電圧の位相と前記複数の無停電電源装置の各々に前記第２電力経路を介して外部から入力されているバイパス電圧の位相とを同期させる場合に、前記ＰＷＭキャリア信号の周波数を補正することによって、前記バイパス電圧と前記インバータ出力電圧との位相差である出力電圧位相差、および、前記同期信号位相差の各々を小さくする制御を行うように構成されている、請求項３または４に記載の無停電電源システム。
【請求項６】
前記複数の無停電電源装置の各々の前記制御部は、前記インバータ出力電圧の位相と前記バイパス電圧の位相とを同期させない場合に、前記インバータ出力電圧の周波数が定格周波数になるように制御するとともに、前記ＰＷＭキャリア信号の周波数を補正することによって前記同期信号位相差を小さくする制御を行うように構成されている、請求項５に記載の無停電電源システム。
【請求項７】
前記複数の無停電電源装置の各々の前記制御部は、前記インバータ出力電圧の位相と前記バイパス電圧の位相とを同期させない場合で、かつ、前記同期信号位相差の値が負の第１値から正の第２値までの間の不感帯の範囲内である場合に、前記ＰＷＭキャリア信号の周波数の補正量を０にする制御を行うように構成されている、請求項６に記載の無停電電源システム。
【請求項８】
前記複数の無停電電源装置の各々の前記制御部は、前記同期信号位相差に基づく値と前記出力電圧位相差とが加算されることにより算出される値を入力値として少なくとも比例制御を行う比例制御器を有し、前記インバータ出力電圧の位相と前記バイパス電圧の位相とを同期させる場合に、前記比例制御器の出力値を、前記ＰＷＭキャリア信号の周波数の基準となるキャリア周波数基準値に加算することにより、前記ＰＷＭキャリア信号の周波数を決定するキャリア周波数決定値を算出し、前記キャリア周波数決定値に基づいて前記ＰＷＭキャリア信号の周波数を補正するように構成されている、請求項５～７のいずれか１項に記載の無停電電源システム。
【請求項９】
前記複数の無停電電源装置の各々の前記制御部は、前記インバータ出力電圧の位相と前記バイパス電圧の位相とを同期させない場合に、前記同期信号位相差に基づく値を入力値として比例制御を行った値にローパスフィルタからの出力値が加算された値に基づいて、前記ＰＷＭキャリア信号の周波数を補正する制御を行うように構成されており、
前記ローパスフィルタへの入力値は、前記インバータ出力電圧の位相と前記バイパス電圧の位相とを同期させる状態から同期を解除する状態に変化されたことに基づいて、０値以外の値から０値に切り換えられる、請求項５～８のいずれか１項に記載の無停電電源システム。
【請求項１０】
前記複数の無停電電源装置の各々の前記制御部は、前記バイパス電圧および自身が設けられる前記無停電電源装置の前記インバータ出力電圧の両方が前記負荷に供給されるオーバラップ期間において、自身が設けられる前記無停電電源装置の出力電流値を所定のゲインにより乗算した乗算値と、自身が設けられる前記無停電電源装置の前記インバータの出力電流値との差分のうちのｄ軸成分である第１ｄ軸横流成分を入力値として比例制御を行った値に、前記同期信号位相差に基づく値を入力値として比例制御を行った値が加算された値に基づいて、前記ＰＷＭキャリア信号の周波数を補正する制御を行う、請求項５～９のいずれか１項に記載の無停電電源システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、無停電電源システムに関し、特に、互いに並列に接続されている複数の無停電電源装置を備える無停電電源システムに関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、互いに並列に接続されている複数の無停電電源装置を備える無停電電源システムが開示されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、互いに並列に接続されている複数の無停電電源装置を備える無停電電源システムが開示されている。複数の無停電電源装置の各々からＵＰＳ負荷に電力が供給されている。複数の無停電電源装置の各々は、交流電力の入力を直流電力に変換するコンバータと、コンバータまたは蓄電池からの直流電力を交流電力に変換するインバータと、を含む。また、複数の無停電電源装置の各々は、インバータからの電力を負荷に伝えるか否かを切り換える選択接触器と、選択接触器の後段に設けられるリアクトルと、を含む。リアクトルのインピーダンスが比較的大きいので、互いに異なる無停電電源装置間のインピーダンスが比較的大きくなり、互いに異なる無停電電源装置間に横流が流れるのが抑制されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００７－２１５３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の無停電電源システムでは、複数の無停電電源装置の各々が有するリアクトルによって、互いに異なる無停電電源装置間に横流が流れるのが抑制されている。このため、無停電電源装置が、リアクトルの分コストアップし、リアクトルの大きさの分、大型化するという問題点がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、異なる無停電電源装置間に横流が流れるのを抑制しながら、無停電電源装置がコストアップ、大型化するのを抑制することが可能な無停電電源システムを提供することであり、特に、無停電電源システムの設置スペースを小さくするために、無停電電源装置間を短い配線で接続する場合にも、異なる無停電電源装置間に横流が流れるのを抑制しながら、無停電電源装置がコストアップ、大型化するのを抑制することが可能な無停電電源システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面による無停電電源システムは、互いに並列に接続されているとともに、負荷に電力を供給する複数の無停電電源装置を備え、複数の無停電電源装置の各々は、交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、コンバータまたは直流電力を蓄電する蓄電部から供給される直流電力を交流電力に変換するインバータと、コンバータおよびインバータを制御するＰＷＭ信号の基準となるＰＷＭキャリア信号を生成する制御部と、を含み、複数の無停電電源装置の各々の制御部は、互いに異なる無停電電源装置間においてＰＷＭキャリア信号同士を同期させるためのＰＷＭキャリア同期用信号を生成するとともに、ＰＷＭキャリア同期用信号に基づいてＰＷＭキャリア信号の周波数を補正することによって、自身が設けられる無停電電源装置のＰＷＭキャリア信号と他の無停電電源装置におけるＰＷＭキャリア信号との位相差であるＰＷＭキャリア間位相差を小さくする制御を行うように構成されている。
【０００８】
この発明の一の局面による無停電電源システムは、上記のように、複数の無停電電源装置の各々の制御部がＰＷＭキャリア同期用信号に基づいてＰＷＭキャリア信号の周波数を補正することによってＰＷＭキャリア間位相差を小さくする制御を行う制御部を備える。これにより、無停電電源装置にリアクトル等の素子を設けて無停電電源装置間のインピーダンスを高くしなくても、制御部により、ＰＷＭキャリア間位相差を小さくすることにより複数の無停電電源装置の各々のインバータ出力電圧が同期されることによって、無停電電源装置間に横流（高周波横流）が流れるのを抑制することができる。その結果、予め設けられている制御部によって横流（高周波横流）が流れるのが抑制されるので、無停電電源装置にリアクトル等の素子を設ける場合と異なり、異なる無停電電源装置間に横流が流れるのを抑制しながら、無停電電源装置が大型化、コストアップするのを抑制することができる。また、無停電電源装置同士がリアクトル等を介することなく短い配線により接続されることにより無停電電源装置間のインピーダンスが小さくても、異なる無停電電源装置間に横流（高周波横流）が流れるのを抑制することができる。
【０００９】
上記一の局面による無停電電源システムにおいて、好ましくは、複数の無停電電源装置の各々の制御部は、自身が設けられる無停電電源装置のＰＷＭキャリア同期用信号と他の無停電電源装置のＰＷＭキャリア同期用信号との位相差が小さくなるようにＰＷＭキャリア信号の周波数を補正することによって、ＰＷＭキャリア間位相差を小さくする制御を行うように構成されている。このように構成すれば、互いに異なる無停電電源装置のＰＷＭキャリア同期用信号同士の位相差を小さくする制御を行うことによって、ＰＷＭキャリア間位相差を容易に小さくすることができる。
【００１０】
この場合、好ましくは、複数の無停電電源装置の各々の制御部は、自身が設けられる無停電電源装置のＰＷＭキャリア同期用信号と他の無停電電源装置のＰＷＭキャリア同期用信号とに基づいて基準同期信号を生成するとともに、基準同期信号と自身が設けられる無停電電源装置のＰＷＭキャリア同期用信号との位相差である同期信号位相差を小さくする制御を行うことによって、自身が設けられる無停電電源装置のＰＷＭキャリア同期用信号と他の無停電電源装置のＰＷＭキャリア同期用信号との位相差を小さくする制御を行うように構成されている。このように構成すれば、複数の無停電電源装置の各々が、ＰＷＭキャリア同期用信号の基準となる基準同期信号と自身が設けられる無停電電源装置のＰＷＭキャリア同期用信号との位相差である同期信号位相差を小さくすることによって、複数の無停電電源装置の各々のＰＷＭキャリア同期用信号同士を基準同期信号に基づいて同期させることができる。その結果、互いに異なる無停電電源装置のＰＷＭキャリア同期用信号同士の位相差を容易に小さくすることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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