JP5649485B2 - Uninterruptible power system - Google Patents
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Description
この発明は無停電電源装置に関し、特に、双方向電力変換器を備えた無停電電源装置に関する。 The present invention relates to an uninterruptible power supply, and more particularly to an uninterruptible power supply having a bidirectional power converter.
従来の無停電電源装置は、商用交流電源と負荷の間に接続される半導体スイッチと、蓄電装置と負荷の間に接続される双方向電力変換器とを備える。通常動作時は、半導体スイッチがオンされ、商用交流電源からの交流電力が半導体スイッチを介して負荷に供給される。また、商用交流電源からの交流電力が双方向電力変換器によって直流電力に変換されて蓄電装置に供給される。 A conventional uninterruptible power supply includes a semiconductor switch connected between a commercial AC power supply and a load, and a bidirectional power converter connected between the power storage device and the load. During normal operation, the semiconductor switch is turned on, and AC power from a commercial AC power supply is supplied to the load via the semiconductor switch. Further, AC power from a commercial AC power source is converted into DC power by a bidirectional power converter and supplied to the power storage device.
また、通常動作時において負荷電流が増大して半導体スイッチに流れる電流が定格電流値を超えた場合は、蓄電装置からの直流電力が双方向電力変換器によって交流電力に変換され、定格電流を超える分の交流電流が双方向電力変換器から負荷に供給される。したがって、半導体スイッチに流れる電流を定格電流値以下に低減することができる。 In addition, when the load current increases during normal operation and the current flowing through the semiconductor switch exceeds the rated current value, the DC power from the power storage device is converted to AC power by the bidirectional power converter and exceeds the rated current. Minute AC current is supplied to the load from the bidirectional power converter. Therefore, the current flowing through the semiconductor switch can be reduced below the rated current value.
また、商用交流電源の停電時は、半導体スイッチがオフされ、蓄電装置からの直流電力が双方向電力変換器によって交流電力に変換されて負荷に供給される。したがって、停電時でも所定時間は、負荷の運転を継続することができる(たとえば、特許文献1参照)。 Further, at the time of a power failure of the commercial AC power supply, the semiconductor switch is turned off, and the DC power from the power storage device is converted into AC power by the bidirectional power converter and supplied to the load. Therefore, the operation of the load can be continued for a predetermined time even during a power failure (see, for example, Patent Document 1).
しかし、従来の無停電電源装置では、半導体スイッチに流れる電流が定格電流値を超えた場合、有効電流を負荷に供給するので、蓄電装置の端子間電圧が速く低下すると言う問題があった。蓄電装置の端子間電圧が放電終始電圧まで低下すると、双方向電力変換器の運転が停止し、双方向電力変換器から負荷への電力供給が停止してしまう。また、蓄電装置の端子間電圧が放電終始電圧まで低下する前に、半導体スイッチに流れる電流が定格電流以下になった場合でも、蓄電装置の再充電が必要となる。 However, the conventional uninterruptible power supply has a problem in that when the current flowing through the semiconductor switch exceeds the rated current value, the effective current is supplied to the load, so that the voltage between the terminals of the power storage device decreases rapidly. When the voltage between the terminals of the power storage device decreases to the discharge end voltage, the operation of the bidirectional power converter stops, and the power supply from the bidirectional power converter to the load stops. In addition, even when the current flowing through the semiconductor switch becomes equal to or lower than the rated current before the voltage between the terminals of the power storage device decreases to the discharge start voltage, the power storage device needs to be recharged.
それゆえに、この発明の主たる目的は、蓄電装置の端子間電圧の低下を抑制しながら、半導体スイッチに流れる電流を定格電流値以下に低下させることが可能な無停電電源装置を提供することである。 Therefore, a main object of the present invention is to provide an uninterruptible power supply device capable of reducing a current flowing through a semiconductor switch to a rated current value or less while suppressing a decrease in voltage between terminals of a power storage device. .
この発明に係る無停電電源装置は、第1の電極が交流電源に接続され、第2の電極が負荷に接続された半導体スイッチと、半導体スイッチの第2の電極と蓄電装置との間に接続され、交流電源からの交流電力を直流電力に変換して蓄電装置に供給するとともに、蓄電装置からの直流電力を交流電力に変換して負荷に供給する双方向電力変換器と、半導体スイッチに流れる電流と負荷に流れる無効電流を検出する電流検出器と、電流検出器の検出結果に基いて半導体スイッチおよび双方向電力変換器を制御する制御部とを備えたものである。制御部は、交流電源から交流電力が供給されている通常動作時は、半導体スイッチを導通させるとともに双方向電力変換器から蓄電装置に直流電力を供給させ、通常動作時において半導体スイッチに流れる電流が半導体スイッチの定格電流値を超えた場合は、双方向電力変換器から負荷に無効電流を供給させ、双方向電力変換器から負荷に無効電流を供給させても半導体スイッチに流れる電流が定格電流値を超えている場合は、双方向電力変換器から蓄電装置に供給される直流電力を減少させ、交流電源からの交流電力の供給が停止された停電時は、半導体スイッチを非導通にするとともに、双方向電力変換器から負荷に交流電力を供給させる。 The uninterruptible power supply according to the present invention includes a semiconductor switch having a first electrode connected to an AC power supply and a second electrode connected to a load, and a connection between the second electrode of the semiconductor switch and the power storage device. The AC power from the AC power source is converted to DC power and supplied to the power storage device, and the DC power from the power storage device is converted to AC power and supplied to the load, and flows to the semiconductor switch. A current detector for detecting a reactive current flowing in the current and the load, and a control unit for controlling the semiconductor switch and the bidirectional power converter based on the detection result of the current detector are provided. During normal operation when AC power is supplied from the AC power source, the control unit causes the semiconductor switch to conduct and also supplies DC power from the bidirectional power converter to the power storage device. If the rated current value of the semiconductor switch is exceeded, the reactive current is supplied to the load from the bidirectional power converter, and the current flowing through the semiconductor switch is the rated current value even if the reactive current is supplied from the bidirectional power converter to the load. In the case of a power failure when the AC power from the AC power supply is stopped , the DC power supplied from the bidirectional power converter to the power storage device is reduced . AC power is supplied to the load from the bidirectional power converter.
また、この発明に係る他の無停電電源装置は、第1の電極が交流電源に接続され、第2の電極が負荷に接続された半導体スイッチと、半導体スイッチの第2の電極と蓄電装置との間に接続され、交流電源からの交流電力を直流電力に変換して蓄電装置に供給するとともに、蓄電装置からの直流電力を交流電力に変換して負荷に供給する双方向電力変換器と、半導体スイッチに流れる電流と負荷に流れる無効電流を検出する電流検出器と、電流検出器の検出結果に基いて半導体スイッチおよび双方向電力変換器を制御する制御部とを備えたものである。制御部は、交流電源から交流電力が供給されている通常動作時は、半導体スイッチを導通させるとともに双方向電力変換器から蓄電装置に直流電力を供給させ、通常動作時において半導体スイッチに流れる電流が半導体スイッチの定格電流値を超えた場合は、双方向電力変換器から負荷に無効電流を供給させ、双方向電力変換器から負荷に無効電流を供給させても半導体スイッチに流れる電流が定格電流値を超えている場合は、定格電流値を超える分の有効電流を双方向電力変換器から負荷に供給させ、交流電源からの交流電力の供給が停止された停電時は、半導体スイッチを非導通にするとともに、双方向電力変換器から負荷に交流電力を供給させる。 Another uninterruptible power supply according to the present invention includes a semiconductor switch having a first electrode connected to an AC power supply and a second electrode connected to a load, a second electrode of the semiconductor switch, and a power storage device. A bi-directional power converter connected between and converting AC power from an AC power source to DC power and supplying it to the power storage device, and converting DC power from the power storage device to AC power and supplying it to a load; A current detector that detects a current flowing through the semiconductor switch and a reactive current flowing through the load, and a control unit that controls the semiconductor switch and the bidirectional power converter based on the detection result of the current detector. During normal operation when AC power is supplied from the AC power source, the control unit causes the semiconductor switch to conduct and also supplies DC power from the bidirectional power converter to the power storage device. If the rated current value of the semiconductor switch is exceeded, the reactive current is supplied to the load from the bidirectional power converter, and the current flowing through the semiconductor switch is the rated current value even if the reactive current is supplied from the bidirectional power converter to the load. If the power supply exceeds the rated current value, the bidirectional current converter supplies the active current to the load and turns off the semiconductor switch in the event of a power failure when the AC power supply from the AC power supply is stopped. as well as, Ru is supplied AC power to the load from the bidirectional power converter.
また好ましくは、さらに、第1の電極が交流電源に接続され、第2の電極が半導体スイッチの第2の電極に接続されたバイパススイッチを備える。制御部は、通常動作時において半導体スイッチに流れる電流が定格電流値を超えている時間が予め定められた時間を超えた場合はバイパススイッチを導通させ、通常動作時において半導体スイッチに流れる電流が定格電流値よりも大きな過電流値を超えた場合は半導体スイッチを非導通にし、停電時はバイパススイッチを非導通にする。 Further preferably, a bypass switch is further provided in which the first electrode is connected to an AC power source and the second electrode is connected to the second electrode of the semiconductor switch. The control unit turns on the bypass switch when the time during which the current flowing through the semiconductor switch exceeds the rated current value during normal operation exceeds a predetermined time, and the current flowing through the semiconductor switch is rated during normal operation. When the overcurrent value larger than the current value is exceeded, the semiconductor switch is turned off, and the bypass switch is turned off during a power failure.
この発明に係る無停電電源装置では、半導体スイッチに流れる電流と負荷に流れる無効電流を検出し、半導体スイッチに流れる電流が定格電流値を超えた場合は、負荷の無効電流を双方向電力変換器から供給し、双方向電力変換器から負荷に無効電流を供給させても半導体スイッチに流れる電流が定格電流値を超えている場合は、双方向電力変換器から蓄電装置に供給される直流電力を減少させる。したがって、蓄電装置の端子間電圧の低下を抑制しながら、半導体スイッチに流れる電流を定格電流値以下に低下させることができる。
また、この発明に係る他の無停電電源装置では、半導体スイッチに流れる電流と負荷に流れる無効電流を検出し、半導体スイッチに流れる電流が定格電流値を超えた場合は、負荷の無効電流を双方向電力変換器から供給し、双方向電力変換器から負荷に無効電流を供給させても半導体スイッチに流れる電流が定格電流値を超えている場合は、定格電流値を超える分の有効電流を双方向電力変換器から負荷に供給させる。したがって、蓄電装置の端子間電圧の低下を抑制しながら、半導体スイッチに流れる電流を定格電流値以下に低下させることができる。
In the uninterruptible power supply according to the present invention, the current flowing through the semiconductor switch and the reactive current flowing through the load are detected, and when the current flowing through the semiconductor switch exceeds the rated current value, the reactive current of the load is converted into a bidirectional power converter. If the current flowing through the semiconductor switch exceeds the rated current value even if reactive current is supplied from the bidirectional power converter to the load, the DC power supplied from the bidirectional power converter to the power storage device is reduced. Ru is reduced. Therefore, the current flowing through the semiconductor switch can be reduced below the rated current value while suppressing the decrease in the voltage between the terminals of the power storage device.
Further, in another uninterruptible power supply according to the present invention, the current flowing through the semiconductor switch and the reactive current flowing through the load are detected, and when the current flowing through the semiconductor switch exceeds the rated current value, both the reactive currents of the load are detected. Even if the reactive current is supplied from the bidirectional power converter and the reactive current is supplied to the load from the bidirectional power converter, if the current flowing through the semiconductor switch exceeds the rated current value, both effective currents exceeding the rated current value are The load is supplied from the power converter. Therefore, the current flowing through the semiconductor switch can be reduced below the rated current value while suppressing the decrease in the voltage between the terminals of the power storage device.
本願発明の一実施の形態による無停電電源装置は、図1に示すように、商用交流電源1に接続される入力端子T1、負荷2に接続される出力端子T2、半導体スイッチ3、およびバイパススイッチ4を備える。商用交流電源1は、三相交流電源でもよいし、単相交流電源でもよい。図1では、図面および説明の簡単化を図るため、三相のうちの一相に関連する部分のみが示されている。
As shown in FIG. 1, an uninterruptible power supply according to an embodiment of the present invention includes an input terminal T1 connected to a commercial
半導体スイッチ3は、入力端子T1と出力端子T2の間に接続される。半導体スイッチ3は、オン/オフの制御が可能な半導体素子であり、たとえば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)、サイリスタなどで構成される。
The
バイパススイッチ4の一方電極は入力端子T1と半導体スイッチ3の間のノードN1に接続され、その他方電極は半導体スイッチ3と出力端子T2の間のノードN2に接続される。バイパススイッチ4は、オン/オフの制御が可能な機械スイッチであり、たとえば継電器(リレー)で構成される。バイパススイッチ4の定格電流は、半導体スイッチ3の定格電流よりも十分に大きい。
One electrode of the bypass switch 4 is connected to a node N1 between the input terminal T1 and the
また、この無停電電源装置は、直流電力を蓄える蓄電装置5と、蓄電装置5とノードN2との間に接続された双方向電力変換器6とを備える。蓄電装置5は、たとえば、蓄電池、コンデンサなどで構成される。双方向電力変換器6は、制御信号CNTによって制御され、蓄電装置5の直流電力を交流電力に変換して負荷2に供給するとともに、商用交流電源1から半導体スイッチ3を介して供給される交流電力を直流電力に変換して蓄電装置5に供給する。
The uninterruptible power supply includes a
また、この無停電電源装置は、交流電圧検出器10、電流検出器11〜13、および直流電圧検出器14を備える。交流電圧検出器10は、入力端子T1に接続され、商用交流電源1からの交流電圧VACの瞬時値を検出する。ただし、交流電圧VACは、入力端子T1と出力端子T2の間のいずれの位置で検出してもよい。電流検出器11は、ノードN1と半導体スイッチ3との間に設けられ、半導体スイッチ3に流れる電流ISの瞬時値を検出する。ただし、電流ISは、半導体スイッチ3とノードN2の間で検出してもよい。
The uninterruptible power supply device includes an
電流検出器12は、ノードN2と出力端子T2との間に設けられ、負荷電流ILの瞬時値を検出する。電流検出器13は、ノードN2と双方向電力変換器6との間に設けられ、双方向電力変換器6に流入する電流ICの瞬時値を検出する。直流電圧検出器14は、蓄電装置5に接続され、蓄電装置5の端子間電圧VDCを検出する。なお、IS=IL+ICであるので、3つの電流検出器11〜13のうちの2つの電流検出器を設ければ、演算により3つの電流IS,IL,ICが得られる。
The
また、この無停電電源装置は、半導体スイッチ制御回路20、減算器22、リミッタ23、およびバイパススイッチ制御回路24を備える。半導体スイッチ制御回路20は、電流検出器11によって検出された電流ISと予め定められた過電流値とを比較するコンパレータ21を含み、電流ISが過電流値よりも大きい場合は半導体スイッチ3をオフさせる。なお、過電流値は、半導体スイッチ3の定格電流値よりも十分に大きな値である。
The uninterruptible power supply includes a semiconductor
減算器22は、電流検出器11によって検出された電流ISから半導体スイッチ3の定格電流値を減算する。したがって、半導体スイッチ3に流れる電流ISが定格電流値を超えると、減算器22の出力が正になる。リミッタ23は、最小0のリミッタであり、減算器22の出力が0以下である場合、すなわち半導体スイッチ3を流れる電流ISが定格電流値以下である場合は0を出力し、電流ISが定格電流値を超えた場合は超えた分の電流値を出力する。
The
バイパススイッチ制御回路24は、リミッタ23の出力電流値に応答して、その出力電流値に応じた遅延時間の経過後にバイパススイッチ4をオンさせる。たとえば、リミッタ23の出力電流値が定格電流値の10%になったときは、その時刻から60秒の遅延時間の経過後にバイパススイッチ4がオンされる。また、リミッタ23の出力電流値が定格電流値の20%になったときは、その時刻から10秒の遅延時間の経過後にバイパススイッチ4がオンされる。
In response to the output current value of the
遅延時間の経過前にリミッタ23の出力電流値が0になった場合は、バイパススイッチ4はオンされない。バイパススイッチ4がオンされると、バイパススイッチ4のインピーダンスは半導体スイッチ3のインピーダンスよりも小さいのでバイパススイッチ4に流れる電流が半導体スイッチ3に流れる電流ISよりも大きくなり、電流ISが定格電流値以下になる。
If the output current value of the
また、商用交流電源1からの交流電力の供給が停止した停電時は、停電検出器(図示せず)から停電検出信号が出力される。半導体スイッチ制御回路20は停電検出信号に応答して半導体スイッチ3をオフさせ、バイパススイッチ制御回路24は停電検出信号に応答してバイパススイッチ4をオフさせる。
Moreover, at the time of a power failure in which the supply of AC power from the commercial
また、この無停電電源装置は、位相検出回路30、有効電流/無効電流演算回路31、変換器供給分演算回路32、直流電圧制御回路33、加算器34、および変換器制御回路35を備える。位相検出回路30は、交流電圧検出器10によって検出される交流電圧VACの瞬時値に基いて、交流電圧VACの位相角度θを求める。
The uninterruptible power supply includes a
有効電流/無効電流演算回路31は、位相検出回路30および電流検出器11〜13の検出結果に基いて、電流IS,IL,ICの有効成分ISd,ILd,ICdおよび無効成分ISq,ILq,ICqを求める。
The effective current / reactive
変換器供給分演算回路32は、有効電流/無効電流演算回路31の演算結果に基いて、双方向電力変換器6から負荷2に供給すべき電流値を求め、その電流値を加算器34に与える。具体的には、変換器供給分演算回路32は、半導体スイッチ3に流れる電流ISが半導体スイッチ3の定格電流値を超えた場合、負荷電流ILの無効成分ILqが双方向電力変換器6側から供給されるように、電流値を求めて加算器34に与える。
The converter supply
それでも半導体スイッチ3に流れる電流ISが半導体スイッチ3の定格電流値を超えている場合、変換器供給分演算回路32は、超過分の有効電流も双方向電力変換器6側から負荷2に供給されるように、電流値を求めて加算器34に与える。また、変換器供給分演算回路32は、蓄電装置5への充電電流ICを低減する必要がある場合は、直流電圧制御回路33に充電電流低減指令を出力する。変換機供給分演算回路32の動作については、後で詳述する。
If the current IS flowing through the
直流電圧制御回路33は、直流電圧検出器14によって検出された蓄電装置5の端子間電圧VDCと定格電圧値とを比較し、比較結果に基いて、双方向電力変換器6から蓄電装置5に供給すべき電流値を求め、その電流値を加算器34に与える。変換器供給分演算回路32から上記の充電電流低減指令が出力されている場合、直流電圧制御回路33は、その電流値を低減させる。
The DC
変換器制御回路35は、加算器34の出力電流値と電流検出器13の検出値とに基いて、双方向電力変換器6を制御する。また、変換器制御回路35は、商用交流電源1が停電した場合、停電検出器(図示せず)からの停電検出信号に応答して、双方向電力変換器6側から負荷2に交流電力が供給されるように、双方向電力変換器6を制御する。
The
次に、この無停電電源装置の動作について説明する。通常動作時は、バイパススイッチ4がオフされるとともに半導体スイッチ3がオンされ、商用交流電源1からの交流電力が半導体スイッチ3を介して負荷2に供給される。また、商用交流電源1からの交流電力が双方向電力変換器6によって直流電力に変換されて蓄電装置5に供給される。
Next, the operation of this uninterruptible power supply will be described. During normal operation, the bypass switch 4 is turned off and the
また、通常動作時において、負荷電流ILが増大して半導体スイッチ3に流れる電流ISが定格電流値を超えた場合は、蓄電装置5からの直流電力が双方向電力変換器6によって交流電力に変換され、定格電流値を超える分の交流電流が双方向電力変換器6側から負荷2に供給される。このとき、双方向電力変換器6は、負荷電流ILのうちの無効成分ILqを優先的に負荷2に供給する。これにより、蓄電装置5の端子間電圧VDCの低下を抑制しながら、半導体スイッチ3に流れる電流ISを定格電流値以下に低減することができる。
Also, during normal operation, when the load current IL increases and the current IS flowing through the
半導体スイッチ3に流れる電流ISが定格電流値を超える時間が所定時間を超えた場合は、バイパススイッチ制御回路24によってバイパススイッチ4がオンされる。このとき半導体スイッチ3よりもバイパススイッチ4の方が低インピーダンスであるので、バイパススイッチ4に電流が流れ、半導体スイッチ3の電流ISは低減される。
When the time during which the current IS flowing through the
また、負荷電流ILが増大して半導体スイッチ3に流れる電流ISが過電流値を超えた場合は、半導体スイッチ制御回路20によって半導体スイッチ3がオフされる。したがって、半導体スイッチ3が過電流によって破壊されるのを防止することができる。
When the load current IL increases and the current IS flowing through the
また、商用交流電源1の停電時は、制御回路20,24によってバイパススイッチ4および半導体スイッチ3がオフされ、蓄電装置5からの直流電力が双方向電力変換器6によって交流電力に変換されて負荷2に供給される。したがって、停電時でも所定時間は、負荷2の運転を継続することができる。
When the commercial
次に、本願の特徴となる双方向電力変換器6の制御方法について詳細に説明する。この無停電電源装置では、図2に示すように、商用交流電源1から供給される交流電圧VACの瞬時値と、半導体スイッチ3に流れる電流ISの瞬時値と、負荷電流ILの瞬時値と、双方向電力変換器6に供給される電流ICの瞬時値とを交流電圧検出器10および電流検出器11〜13によって検出する。
Next, a method for controlling the
また、図3に示すように、交流電圧検出器10によって交流電圧VACの瞬時値を検出し、その検出値に基き、位相検出回路30によって交流電圧VACの位相角度θを検出する。一方、電流検出器12によって負荷電流ILの瞬時値を検出し、その検出値と位相角度θに基き、dq変換部31Lによって負荷電流ILの有効成分ILdおよび無効成分ILqを求める。dq変換部31Lは、図1の有効電流/無効電流演算回路31に含まれる。有効電流/無効電流演算回路31は、同様に、半導体スイッチ3に流れる電流ISの有効成分ISdおよび無効成分ISqと、双方向電力変換器6に供給される電流ICの有効成分ICdおよび無効成分ICqとを演算する。
Further, as shown in FIG. 3, the
図4は、有効電流/無効電流演算回路31の演算結果を例示する図である。図4において、点線で示される円の半径は、半導体スイッチ3の定格電流値IRを示している。図4では、半導体スイッチ3に定格電流値IRの電流ISが流れ、その電流ISが負荷2と双方向電力変換器6に分流されている。負荷電流ILの有効成分ILdおよび無効成分ILqと、双方向電力変換器6に供給される電流ICの有効成分ICdとの和が、半導体スイッチ3に流れる電流ISとなっている。
FIG. 4 is a diagram illustrating a calculation result of the effective current / reactive
変換器供給分演算回路32は、有効電流/無効電流演算回路31の演算結果に基いて、双方向電力変換器6側から負荷2に供給すべき電流を演算し、その演算結果を変換器制御回路35に与える。図4の状態では、双方向電力変換器6側から負荷2に電流は供給されず、双方向電力変換器6に電流ICdが供給されて蓄電装置5が充電されている。
The converter supply
図5(a)では、図4の状態から負荷電流ILの有効成分ILdが増加し、半導体スイッチ3に流れる電流ISが定格電流値IRを超えた状態が示されている。この場合、変換器供給分演算回路32は、負荷電流ILの無効成分ILqを双方向電力変換器6側から負荷2に供給すべきであると判別し、ICq=−ILqとする。この演算結果(ICq=−ILq)は、加算器34を介して変換器制御回路35に与えられる。
FIG. 5A shows a state where the effective component ILd of the load current IL increases from the state of FIG. 4 and the current IS flowing through the
変換器制御回路35は、加算器34を介して与えられた演算結果に基いて双方向電力変換器6を制御する。これにより図5(b)に示すように、負荷電流ILの無効成分ILqが双方向電力変換器6側から供給され、IS=ILd+ICdとなる。また、電流ISが減少し、図5(b)ではIS=IRとなっている。
The
また、図6(a)(b)に示すように、ICdが比較的大きい場合において、ICq=−ILqとしてもIS>IRとなるときは、さらにICdを低減させてIS=IRとする。 Further, as shown in FIGS. 6A and 6B, when ICd is relatively large, and ICq = −ILq, even if IS> IR, ICd is further reduced to IS = IR.
また、図7(a)(b)に示すように、ICd=0である場合において、ICq=−ILqとしてもIS>IRとなるときは、さらに双方向電力変換器6側から負荷2に有効電流ICqを供給してIS=IRとする。
Further, as shown in FIGS. 7A and 7B, when ICd = 0, when ICq = −ILq and IS> IR, it is further effective for the
図8(a)(b)は、本実施の形態の比較例を示す図であって、図7(a)(b)と対比される図である。図8(a)(b)において、負荷電流ILが増大して半導体スイッチ3に流れる電流ISが定格電流値IRを超えた場合、電流ISの超過分の有効成分および無効成分を双方向電力変換器6側から供給する。この比較例では、双方向電力変換器6から負荷2に有効電流ICdおよび無効電流ICqが供給され、蓄電装置5の端子間電圧VDCが速く低下してしまう。
FIGS. 8A and 8B are diagrams showing a comparative example of the present embodiment, and are contrasted with FIGS. 7A and 7B. 8 (a) and 8 (b), when the load current IL increases and the current IS flowing through the
これに対して本願発明では、図5(a)(b)〜図7(a)(b)に示すように、双方向電力変換器6から負荷2に無効電流ICqを優先的に供給するので、蓄電装置5の端子間電圧VDCの低下を最小限に抑制することができる。
On the other hand, in the present invention, the reactive current ICq is preferentially supplied from the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 商用交流電源、2 負荷、3 半導体スイッチ、4 バイパススイッチ、5 蓄電装置、6 双方向電力変換器、10 交流電圧検出器、11〜13 電流検出器、14 直流電圧検出器、20 半導体スイッチ制御回路、21 コンパレータ、22 減算器、23 リミッタ、24 バイパススイッチ制御回路、30 位相検出回路、31 有効電流/無効電流演算回路、31L dq変換部、32 変換器供給分演算回路、33 直流電圧制御回路、34 加算器、35 変換器制御回路、T1 入力端子、T2 出力端子。 1 AC power supply, 2 load, 3 semiconductor switch, 4 bypass switch, 5 power storage device, 6 bidirectional power converter, 10 AC voltage detector, 11-13 current detector, 14 DC voltage detector, 20 semiconductor switch control Circuit, 21 comparator, 22 subtractor, 23 limiter, 24 bypass switch control circuit, 30 phase detection circuit, 31 active current / reactive current calculation circuit, 31L dq conversion unit, 32 converter supply calculation circuit, 33 DC voltage control circuit , 34 Adder, 35 Converter control circuit, T1 input terminal, T2 output terminal.
Claims (3)
前記半導体スイッチの第2の電極と蓄電装置との間に接続され、前記交流電源からの交流電力を直流電力に変換して前記蓄電装置に供給するとともに、前記蓄電装置からの直流電力を交流電力に変換して前記負荷に供給する双方向電力変換器と、
前記半導体スイッチに流れる電流と前記負荷に流れる無効電流を検出する電流検出器と、
前記電流検出器の検出結果に基いて前記半導体スイッチおよび前記双方向電力変換器を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記交流電源から交流電力が供給されている通常動作時は、前記半導体スイッチを導通させるとともに前記双方向電力変換器から前記蓄電装置に直流電力を供給させ、
前記通常動作時において前記半導体スイッチに流れる電流が前記半導体スイッチの定格電流値を超えた場合は、前記双方向電力変換器から前記負荷に前記無効電流を供給させ、
前記双方向電力変換器から前記負荷に前記無効電流を供給させても前記半導体スイッチに流れる電流が前記定格電流値を超えている場合は、前記双方向電力変換器から前記蓄電装置に供給される直流電力を減少させ、
前記交流電源からの交流電力の供給が停止された停電時は、前記半導体スイッチを非導通にするとともに、前記双方向電力変換器から前記負荷に交流電力を供給させる、無停電電源装置。 A semiconductor switch having a first electrode connected to an AC power source and a second electrode connected to a load;
Connected between the second electrode of the semiconductor switch and the power storage device, converts AC power from the AC power source into DC power and supplies the DC power to the power storage device, and converts DC power from the power storage device to AC power. A bi-directional power converter that converts the power to the load and supplies it to the load;
A current detector for detecting a current flowing through the semiconductor switch and a reactive current flowing through the load;
A control unit for controlling the semiconductor switch and the bidirectional power converter based on a detection result of the current detector;
The controller is
During normal operation in which AC power is supplied from the AC power supply, the semiconductor switch is turned on and DC power is supplied from the bidirectional power converter to the power storage device.
When the current flowing through the semiconductor switch during the normal operation exceeds the rated current value of the semiconductor switch, the reactive current is supplied from the bidirectional power converter to the load.
Even if the reactive current is supplied from the bidirectional power converter to the load, if the current flowing through the semiconductor switch exceeds the rated current value, the bidirectional power converter is supplied to the power storage device. Reduce DC power,
An uninterruptible power supply apparatus that makes the semiconductor switch non-conductive and supplies AC power to the load from the bidirectional power converter during a power failure when supply of AC power from the AC power supply is stopped.
前記半導体スイッチの第2の電極と蓄電装置との間に接続され、前記交流電源からの交流電力を直流電力に変換して前記蓄電装置に供給するとともに、前記蓄電装置からの直流電力を交流電力に変換して前記負荷に供給する双方向電力変換器と、
前記半導体スイッチに流れる電流と前記負荷に流れる無効電流を検出する電流検出器と、
前記電流検出器の検出結果に基いて前記半導体スイッチおよび前記双方向電力変換器を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記交流電源から交流電力が供給されている通常動作時は、前記半導体スイッチを導通させるとともに前記双方向電力変換器から前記蓄電装置に直流電力を供給させ、
前記通常動作時において前記半導体スイッチに流れる電流が前記半導体スイッチの定格電流値を超えた場合は、前記双方向電力変換器から前記負荷に前記無効電流を供給させ、
前記双方向電力変換器から前記負荷に前記無効電流を供給させても前記半導体スイッチに流れる電流が前記定格電流値を超えている場合は、前記定格電流値を超える分の有効電流を前記双方向電力変換器から前記負荷に供給させ、
前記交流電源からの交流電力の供給が停止された停電時は、前記半導体スイッチを非導通にするとともに、前記双方向電力変換器から前記負荷に交流電力を供給させる、無停電電源装置。 A semiconductor switch having a first electrode connected to an AC power source and a second electrode connected to a load;
Connected between the second electrode of the semiconductor switch and the power storage device, converts AC power from the AC power source into DC power and supplies the DC power to the power storage device, and converts DC power from the power storage device to AC power. A bi-directional power converter that converts the power to the load and supplies it to the load;
A current detector for detecting a current flowing through the semiconductor switch and a reactive current flowing through the load;
A control unit for controlling the semiconductor switch and the bidirectional power converter based on a detection result of the current detector;
The controller is
During normal operation in which AC power is supplied from the AC power supply, the semiconductor switch is turned on and DC power is supplied from the bidirectional power converter to the power storage device.
When the current flowing through the semiconductor switch during the normal operation exceeds the rated current value of the semiconductor switch, the reactive current is supplied from the bidirectional power converter to the load.
Even if the reactive current is supplied from the bidirectional power converter to the load, if the current flowing through the semiconductor switch exceeds the rated current value, the effective current corresponding to the rated current value is exceeded. Supplying the load from a power converter ;
An uninterruptible power supply apparatus that makes the semiconductor switch non-conductive and supplies AC power to the load from the bidirectional power converter during a power failure when supply of AC power from the AC power supply is stopped .
前記制御部は、
前記通常動作時において前記半導体スイッチに流れる電流が前記定格電流値を超えている時間が予め定められた時間を超えた場合は前記バイパススイッチを導通させ、
前記通常動作時において前記半導体スイッチに流れる電流が前記定格電流値よりも大きな過電流値を超えた場合は前記半導体スイッチを非導通にし、
前記停電時は前記バイパススイッチを非導通にする、請求項1または請求項2に記載の無停電電源装置。 And a bypass switch in which the first electrode is connected to an AC power source and the second electrode is connected to the second electrode of the semiconductor switch,
The controller is
When the time during which the current flowing through the semiconductor switch during the normal operation exceeds the rated current value exceeds a predetermined time, the bypass switch is conducted,
When the current flowing through the semiconductor switch during the normal operation exceeds an overcurrent value larger than the rated current value, the semiconductor switch is turned off,
The uninterruptible power supply according to claim 1 or 2 , wherein the bypass switch is turned off during the power failure.
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