特開 2023-165513 無停電電源システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023165513

(43)【公開日】2023-11-16

(54)【発明の名称】無停電電源システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 9/06 20060101AFI20231109BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20231109BHJP

【ＦＩ】

H02J9/06 120

H02M7/48 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022076620

(22)【出願日】2022-05-06

(71)【出願人】

【識別番号】501137636

【氏名又は名称】東芝三菱電機産業システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】清田 一樹

【テーマコード（参考）】

5G015

5H770

【Ｆターム（参考）】

5G015GA06

5G015HA16

5G015JA55

5H770AA01

5H770BA15

5H770DA21

(57)【要約】

【課題】蓄電装置に対する効率的な充電が可能な無停電電源システムを実現する。
【解決手段】無停電電源システムは、交流負荷に並列に接続された第１および第２の無停電電源装置を備える。各第１および第２の無停電電源装置は、交流電源からの電力を変換する電力変換回路と、電力変換回路と並列に設けられ、バイパス入力電源からの電力を供給するバイパス回路とを含む。第１および第２の無停電電源装置の電力変換回路に共通に設けられ、交流電源の停電時に交流負荷に電力を供給する蓄電装置をさらに備える。蓄電装置は、高速充電もしくは低速充電が可能に設けられる。第１および第２の無停電電源装置の一方の電力変換回路から交流負荷に電力が供給される場合には、第１および第２の無停電電源装置の一方の電力変換回路から蓄電装置に対して充電を停止し、第１および第２の他方の無停電電源装置の電力変換回路から蓄電装置に対して高速充電される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流負荷に並列に接続された第１および第２の無停電電源装置を備え、
各前記第１および第２の無停電電源装置は、
交流電源からの電力を変換する電力変換回路と、
前記電力変換回路と並列に設けられ、バイパス入力電源からの電力を供給するバイパス回路とを含み、
前記第１および第２の無停電電源装置の電力変換回路に共通に設けられ、前記交流電源の停電時に前記交流負荷に電力を供給する蓄電装置をさらに備え、
前記蓄電装置は、高速充電もしくは低速充電が可能に設けられ、
前記第１および第２の無停電電源装置の一方の電力変換回路から前記交流負荷に電力が供給される場合には、前記第１および第２の無停電電源装置の一方の電力変換回路から前記蓄電装置に対して充電を停止し、前記第１および第２の他方の無停電電源装置の電力変換回路から前記蓄電装置に対して高速充電される、無停電電源システム。

【請求項2】

前記第１および第２の無停電電源装置の一方の電力変換回路から前記交流負荷に電力が供給される場合に、前記第１および第２の無停電電源装置の他方の電力変換回路に異常あるいは故障が生じた場合には、前記第１および第２の無停電電源装置の一方の電力変換回路から前記蓄電装置に対して低速充電される、請求項１記載の無停電電源システム。

【請求項3】

前記電力変換回路は、
前記交流電源と接続され、前記交流電源の電圧を直流電圧に変換するインバータと、
前記インバータと接続され、前記直流電圧を交流電圧に変換するコンバータと、
前記インバータと並列に前記コンバータと接続されるとともに、前記蓄電装置に供給する直流電圧の電圧レベルを調整するチョッパ回路とを含み、
前記第１および第２の無停電電源装置の一方の電力変換回路から前記交流負荷に電力が供給される場合には、前記第１および第２の無停電電源装置の一方の電力変換回路のチョッパ回路から前記蓄電装置への直流電圧の供給を停止し、
前記第１および第２の無停電電源装置の一方の電力変換回路から前記交流負荷に電力が供給される場合には、前記第１および第２の無停電電源装置の他方の電力変換回路のチョッパ回路から前記蓄電装置への第１の直流電圧を供給する、請求項１記載の無停電電源システム。

【請求項4】

交流負荷に電力を供給する無停電電源装置と、
前記無停電電源装置に異常あるいは故障が生じた場合に利用する無停電予備電源装置とを備え、
前記無停電電源装置は、
交流電源からの電力を変換する電力変換回路と、
前記電力変換回路と並列に設けられ、前記無停電予備電源装置からの電力を供給する第１のバイパス回路とを含み、
前記無停電予備電源装置は、
前記交流電源からの電力を変換する予備電力変換回路と、
前記予備電力変換回路と並列に設けられ、バイパス入力電源からの電力を供給する予備バイパス回路とを含み、
前記電力変換回路と、前記予備電力変換回路と共通に設けられ、前記交流電源の停電時に前記交流負荷に電力を供給する蓄電装置をさらに備え、
前記蓄電装置は、高速充電もしくは低速充電が可能に設けられ、
前記電力変換回路から前記交流負荷に電力が供給される場合には、前記予備電力変換回路から前記蓄電装置に対して高速充電され、
前記第１のバイパス回路から前記交流負荷に電力が供給される場合には、前記予備電力変換回路から前記蓄電装置に対して低速充電される、無停電電源システム。

【請求項5】

前記電力変換回路は、
前記交流電源と接続され、前記交流電源の電圧を直流電圧に変換する第１のインバータと、
前記第１のインバータと接続され、前記直流電圧を交流電圧に変換する第１のコンバータと、
前記第１のインバータと並列に前記第１のコンバータと接続されるとともに、前記蓄電装置に供給する直流電圧の電圧レベルを調整する第１のチョッパ回路とを含み、
前記予備電力変換回路は、
前記交流電源と接続され、前記交流電源の電圧を直流電圧に変換する第２のインバータと、
前記第２のインバータと接続され、前記直流電圧を交流電圧に変換する第２のコンバータと、
前記第１のインバータと並列に前記第１のコンバータと接続されるとともに、前記蓄電装置に供給する直流電圧の電圧レベルを調整する第２のチョッパ回路とを含み、
前記電力変換回路から前記交流負荷に電力が供給される場合には、前記予備電力変換回路の前記第２のチョッパ回路から第１の電圧が前記蓄電装置に供給され、
前記第１のバイパス回路から前記交流負荷に電力が供給される場合には、前記予備電力変換回路の前記第２のチョッパ回路から前記第１の電圧よりも低い第２の電圧が前記蓄電装置に対して供給される、請求項４記載の無停電電源システム。

【請求項6】

前記電力変換回路から前記交流負荷に電力が供給される場合には、前記第１のチョッパ回路は、前記蓄電装置への充電停止状態に設定される、請求項５記載の無停電電源システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、複数の無停電電源装置を備えた無停電電源システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、瞬間的な停電も許されない例えばコンピュータ等の重要負荷の電源として無停電電源装置（以下単にＵＰＳと称する）が用いられている。

【0003】

３６５日２４時間通常の運用並びに点検時にも、ＵＰＳ電源による給電の継続が求められる。

【0004】

この点で、２台の無停電電源装置を並列に設けた共通予備無停電電源システムが開示されている（特許文献１参照）。

【0005】

当該構成により、一台の無停電電源装置に故障が発生した場合や点検する場合にも他方の無停電電源装置を用いて給電の継続が可能である。（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００８－３１２３７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

一方で、無停電電源装置に接続される蓄電装置の充電方式は固定されており、さらに効率の改善が必要であるという課題がある。

【0008】

本開示の目的は、上記の課題を解決するためのものであって、蓄電装置に対する効率的な充電が可能な無停電電源システムを実現する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

ある実施形態に従えば、無停電電源システムは、交流負荷に並列に接続された第１および第２の無停電電源装置を備える。各第１および第２の無停電電源装置は、交流電源からの電力を変換する電力変換回路と、電力変換回路と並列に設けられ、バイパス入力電源からの電力を供給するバイパス回路とを含む。第１および第２の無停電電源装置の電力変換回路に共通に設けられ、交流電源の停電時に交流負荷に電力を供給する蓄電装置をさらに備える。蓄電装置は、高速充電もしくは低速充電が可能に設けられる。第１および第２の無停電電源装置の一方の電力変換回路から交流負荷に電力が供給される場合には、第１および第２の無停電電源装置の一方の電力変換回路から蓄電装置に対して充電を停止し、第１および第２の他方の無停電電源装置の電力変換回路から蓄電装置に対して高速充電される。

【0010】

好ましくは、第１および第２の無停電電源装置の一方の電力変換回路から交流負荷に電力が供給される場合に、第１および第２の無停電電源装置の他方の電力変換回路が故障した場合には、第１および第２の無停電電源装置の一方の電力変換回路から蓄電装置に対して低速充電される。

【0011】

好ましくは、電力変換回路は、交流電源と接続され、交流電源の電圧を直流電圧に変換するインバータと、インバータと接続され、直流電圧を交流電圧に変換するコンバータと、インバータと並列にコンバータと接続されるとともに、蓄電装置に供給する直流電圧の電圧レベルを調整するチョッパ回路とを含む。第１および第２の無停電電源装置の一方の電力変換回路から交流負荷に電力が供給される場合には、第１および第２の無停電電源装置の一方の電力変換回路のチョッパ回路から蓄電装置への直流電圧の供給を停止し、第１および第２の無停電電源装置の一方の電力変換回路から交流負荷に電力が供給される場合には、第１および第２の無停電電源装置の他方の電力変換回路のチョッパ回路から蓄電装置への第１の直流電圧を供給する。

【0012】

別の実施形態に従えば、無停電電源システムは、交流負荷に電力を供給する無停電電源装置と、無停電電源装置が故障した場合に利用する無停電予備電源装置とを備える。無停電電源装置は、交流電源からの電力を変換する電力変換回路と、電力変換回路と並列に設けられ、無停電予備電源装置からの電力を供給する第１のバイパス回路とを含む。無停電予備電源装置は、交流電源からの電力を変換する予備電力変換回路と、予備電力変換回路と並列に設けられ、バイパス入力電源からの電力を供給する予備バイパス回路とを含む。電力変換回路と、予備電力変換回路と共通に設けられ、交流電源の停電時に交流負荷に電力を供給する蓄電装置をさらに備える。蓄電装置は、高速充電もしくは低速充電が可能に設けられる。電力変換回路から交流負荷に電力が供給される場合には、予備電力変換回路から蓄電装置に対して高速充電される。第１のバイパス回路から交流負荷に電力が供給される場合には、予備電力変換回路から蓄電装置に対して低速充電される。

【0013】

好ましくは、電力変換回路は、交流電源と接続され、交流電源の電圧を直流電圧に変換する第１のインバータと、第１のインバータと接続され、直流電圧を交流電圧に変換する第１のコンバータと、第１のインバータと並列に第１のコンバータと接続されるとともに、蓄電装置に供給する直流電圧の電圧レベルを調整する第１のチョッパ回路とを含む。予備電力変換回路は、交流電源と接続され、交流電源の電圧を直流電圧に変換する第２のインバータと、第２のインバータと接続され、直流電圧を交流電圧に変換する第２のコンバータと、第１のインバータと並列に第１のコンバータと接続されるとともに、蓄電装置に供給する直流電圧の電圧レベルを調整する第２のチョッパ回路とを含む。電力変換回路から交流負荷に電力が供給される場合には、予備電力変換回路の第２のチョッパ回路から第１の電圧が蓄電装置に供給され、第１のバイパス回路から交流負荷に電力が供給される場合には、予備電力変換回路の第２のチョッパ回路から第１の電圧よりも低い第２の電圧が蓄電装置に対して供給される。

【0014】

好ましくは、電力変換回路から交流負荷に電力が供給される場合には、第１のチョッパ回路は、蓄電装置への充電停止状態に設定される。

【発明の効果】

【0015】

本開示の無停電電源システムは、蓄電装置に対する効率的な充電が可能である。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】実施形態１に基づく無停電電源常用予備システムの回路構成を説明する図である。

【図2】実施形態１に基づく制御回路の充電指令について説明するテーブル図である。

【図3】実施形態１に基づく無停電電源常用予備システムの充電状態（その１）を説明する図である。

【図4】実施形態１に基づく無停電電源常用予備システムの充電状態（その２）を説明する図である。

【図5】実施形態１に基づく無停電電源常用予備システムの充電状態（その３）を説明する図である。

【図6】実施形態２に基づく無停電電源待機並列システムの回路構成を説明する図である。

【図7】実施形態２に基づく制御回路の充電指令について説明するテーブル図である。

【図8】実施形態２に基づく無停電電源待機並列システムの充電状態（その１）を説明する図である。

【図9】実施形態２に基づく無停電電源待機並列システムの充電状態（その２）を説明する図である。

【図10】実施形態２に基づく無停電電源待機並列システムの充電状態（その３）を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、実施形態について図に基づいて説明する。本例においては、一例として電力供給システムとして、無停電電源システム(以降、ＵＰＳ（Uninterruptible Power Supply）)について説明する。

【0018】

（実施形態１）
実施形態１においては、無停電電源システムの構成として複数台の無停電電源装置のうち一台を予備用の無停電電源装置として用いる無停電電源常用予備システムの構成について説明する。

【0019】

図１は、実施形態１に基づく無停電電源常用予備システムの回路構成を説明する図である。図１に示されるように、無停電電源常用予備システムは、負荷に電力を供給する無停電電源装置１Ｂと、無停電電源装置１Ｂが故障した場合に利用するための無停電予備電源装置１Ａと、無停電予備電源装置１Ａおよび無停電電源装置１Ｂに対応して設けられ、エネルギー蓄積部である蓄電装置１０Ｂを含む。

【0020】

なお、本例においては、無停電電源装置１Ｂの予備（バックアップ）として無停電予備電源装置１Ａを設ける場合について説明するが、特に１つに限られず、複数個の無停電電源装置に対して無停電予備電源装置１Ａを設ける構成としてもよい。

【0021】

無停電予備電源装置１Ａおよび無停電電源装置１Ｂの構成は、基本的に同一の構成である。

【0022】

無停電予備電源装置１Ａおよび無停電電源装置１Ｂは、交流入力を直流入力に変換する順変換器３Ａ，３Ｂと、直流入力を交流入力に変換する逆変換器４Ａ，４Ｂと、直流入力遮断器７Ａ，７Ｂと、順変換器３Ａ，３Ｂと並列に逆変換器４Ａ，４Ｂと接続されるチョッパ回路５Ａ，５Ｂと、それぞれ内部を制御する制御回路９Ａ，９Ｂとを含む。制御回路９Ａ，９Ｂからの指示に従って電力変換回路よびスイッチ等の動作を制御する。

【0023】

直流入力遮断器７Ａは、チョッパ回路５Ａと蓄電装置１０Ｂとの間に設けられる。直流入力遮断器７Ｂは、チョッパ回路５Ｂと蓄電装置１０Ｂとの間に設けられる。

【0024】

蓄電装置１０Ｂは、無停電電源装置１Ｂおよび無停電予備電源装置１Ａの電力変換回路に共通に設けられる。蓄電装置１０Ｂは、蓄電池１２Ｂを含む。

【0025】

無停電予備電源装置１Ａおよび無停電電源装置１Ｂは、順変換器３Ａ，３Ｂおよび逆変換器４Ａ，４Ｂで構成される電力変換回路に故障が発生した場合にも負荷に対して継続したＵＰＳ出力を得るために当該電力変換回路と並列に設けられるバイパス回路を含む。

【0026】

無停電予備電源装置１Ａおよび無停電電源装置１Ｂは、サイリスタとコンタクタから成るバイパス側スイッチ８Ａ，８Ｂを有し、当該バイパス側スイッチ８Ａ，８Ｂをオンすることにより無瞬断で切り換えが可能である。

【0027】

無停電電源装置１Ｂは、商用電源１６Ｂからの交流入力を受ける。交流入力は、順変換器３Ａで直流に変換され、逆変換器４Ｂで再び交流に逆変換される。逆変換器４Ｂは、常に安定したＵＰＳ出力を負荷に供給する。チョッパ回路５Ｂは、直流入力遮断器７Ｂを介して順変換器３Ｂと並列に接続される。商用電源１６Ｂに停電が生じると、直流入力遮断器７Ｂおよびチョッパ回路５Ｂを介して、エネルギー蓄積部である蓄電装置１０Ｂの直流エネルギーが逆変換器４Ｂに供給される。これにより、無停電電源装置１ＢのＵＰＳ出力は負荷に継続して供給することができる。

【0028】

無停電電源装置１Ｂのバイパス回路への電力は、無停電予備電源装置１Ａから供給される。

【0029】

無停電予備電源装置１Ａは、商用電源１６Ａからの交流入力を受ける。
交流入力は、順変換器３Ａで直流に変換され、逆変換器４Ａで再び交流に逆変換されて常に安定したＵＰＳ出力を供給することが可能である。エネルギー蓄積部である蓄電装置１０Ｂは、直流入力遮断器７Ａおよびチョッパ回路５Ａを介して順変換器３Ａと並列に接続される。また、直流入力遮断器７Ａは、蓄電装置１０Ｂと接続される。

【0030】

商用電源１６Ａに停電が生じると、直流入力遮断器７Ｂおよびチョッパ回路５Ｂを介して、エネルギー蓄積部である蓄電装置１０Ｂの直流エネルギーが逆変換器４Ａに供給される。これにより、無停電予備電源装置１ＡのＵＰＳ出力は無停電電源装置１Ｂのバイパス回路に継続して供給することができる。

【0031】

順変換器３Ａならびに逆変換器４Ａに故障が発生した場合にも継続したＵＰＳ出力を得るために商用電源１６Ａとは別に並列に設けられ、バイパス入力電源１５Ａを入力として電力を供給するバイパス回路が設けられる。バイパス回路は、サイリスタとコンタクタから成るバイパス側スイッチ８Ａを有し、当該バイパス側スイッチ８Ａをオンすることにより無瞬断で切り換える。バイパス入力電源１５Ａは、通常交流入力と同様に商用電源である。

【0032】

制御回路９Ａおよび制御回路９Ｂは、インバータ給電信号に関する情報を常に授受するとともに、常用機設定信号と、予備機設定信号との入力を受ける。

【0033】

一例として、制御回路９Ｂに対して常用機設定信号が入力され、制御回路９Ａに予備機設定信号が入力される。当該状態により、無停電電源装置１Ｂが常用機として動作し、無停電予備電源装置１Ａが予備機として動作する。

【0034】

従来の構成においては、例えば、蓄電装置１０Ｂへの充電としては、常用機として動作する無停電電源装置１Ｂからチョッパ回路５Ｂおよび直流入力遮断器７Ｂを介して充電が実行されていた。

【0035】

当該状態の場合には、負荷に対する電力の供給もあるため蓄電装置１０Ｂに対しては、低レートでの充電が実行されていた。

【0036】

しかしながら、無停電予備電源装置１Ａは、予備機として待機しており、蓄電装置１０Ｂへの充電に関してさらに効率的に改善することが可能である。

【0037】

図２は、実施形態１に基づく制御回路の充電指令について説明するテーブル図である。
図２を参照して、制御回路９Ａ，９Ｂは、所定の条件が成立した場合に充電指令をチョッパ回路５Ａ，５Ｂに出力する。

【0038】

具体的には、制御回路９Ａ，９Ｂは、予備機設定信号を受けるとともに、常用機インバータ設定である場合に、高レート充電指令をチョッパ回路５Ａ，５Ｂに出力する。

【0039】

一例として、制御回路９Ａは、予備機設定信号を受けるとともに、インバータ給電信号として常用機インバータ設定信号の入力を受ける。これにより、制御回路９Ａは、チョッパ回路５Ａに高レート充電指令を出力する。チョッパ回路５Ａは、高レート充電指令に基づいて直流電圧を第１の電圧（＞第２の電圧）に設定して蓄電装置１０Ｂへの充電を実行する。これにより、蓄電装置１０Ｂへの急速充電が可能となる。

【0040】

一方で、制御回路９Ｂは、常用機設定信号を受けるとともに、インバータ給電信号として常用機インバータ設定信号の入力を受ける。これにより、制御回路９Ｂは、チョッパ回路５Ｂに充電停止指令を出力する。インバータ給電信号は、一例として同じであり互いに授受して、他方の機器からの信号の入力が無い場合には当該機器の故障であると判断することが可能である。

【0041】

別の例として、制御回路９Ａは、予備機設定信号を受けるとともに、インバータ給電信号として予備機インバータ設定信号の入力を受ける。これにより、制御回路９Ａは、チョッパ回路５Ａに低レート充電指令を出力する。チョッパ回路５Ａは、低レート充電指令に基づいて直流電圧を第２の電圧に設定して蓄電装置１０Ｂへの充電を実行する。

【0042】

別の例として、制御回路９Ａは、予備機設定信号を受けるとともに、常用機からのインバータ設定信号の入力が無い場合には、制御回路９Ａは、チョッパ回路５Ａに低レート充電指令を出力する。チョッパ回路５Ａは、低レート充電指令に基づいて直流電圧を第２の電圧に設定して蓄電装置１０Ｂへの充電を実行する。

【0043】

さらに別の例として、制御回路９Ｂは、常用機設定信号を受けるとともに、予備機からのインバータ設定信号の入力が無い場合には、制御回路９Ｂは、チョッパ回路５Ｂに低レート充電指令を出力する。

【0044】

図３は、実施形態１に基づく無停電電源常用予備システムの充電状態（その１）を説明する図である。図３に示されるように、制御回路９Ａは、予備機設定信号を受けるとともに、インバータ給電信号として常用機インバータ設定信号の入力を受ける。これにより、制御回路９Ａは、チョッパ回路５Ａに高レート充電指令を出力する。チョッパ回路５Ａは、高レート充電指令に基づいて直流電圧を第１の電圧（＞第２の電圧）に設定して蓄電装置１０Ｂへの充電を実行する。これにより、蓄電装置１０Ｂへの急速充電が可能となる。

【0045】

一方で、制御回路９Ｂは、常用機設定信号を受けるとともに、インバータ給電信号として常用機インバータ設定信号の入力を受ける。これにより、制御回路９Ｂは、チョッパ回路５Ｂに充電停止指令を出力する。チョッパ回路５Ａに対して高レート充電指令が出力されることにより、無停電予備電源装置１Ａから蓄電装置１０Ｂへの急速充電が実行される。一方、チョッパ回路５Ｂに対して充電停止指令が出力されることにより、無停電電源装置１Ｂは、蓄電装置１０Ｂの充電を実行せず、負荷に対して安定した電力を供給することが可能である。

【0046】

図４は、実施形態１に基づく無停電電源常用予備システムの充電状態（その２）を説明する図である。図４に示されるように、無停電電源装置１Ｂに異常が生じた場合には、無停電予備電源装置１Ａからバイパス回路を介して負荷に電力が供給される。

【0047】

一例として、無停電電源装置１Ｂに異常が生じた場合には、制御回路９Ｂは、インバータ給電信号として常用機インバータ設定信号から予備機インバータ設定信号に切り替える。制御回路９Ａは、予備機設定信号を受けるとともに、インバータ給電信号として予備機インバータ設定信号の入力を受ける。これにより、制御回路９Ａは、チョッパ回路５Ａに低レート充電指令を出力する。チョッパ回路５Ａは、低レート充電指令に基づいて直流電圧を第２の電圧（＜第１の電圧）に設定して蓄電装置１０Ｂへの充電を実行する。これにより、蓄電装置１０Ｂに対して低速充電が実行される。

【0048】

一方で、制御回路９Ｂは、常用機設定信号を受けるとともに、インバータ給電信号として予備機インバータ設定信号の入力を受ける。これにより、制御回路９Ｂは、チョッパ回路５Ｂに充電停止指令を出力する。

【0049】

チョッパ回路５Ａに対して低レート充電指令が出力されることにより、無停電予備電源装置１Ａから蓄電装置１０Ｂへの低速充電が実行される。

【0050】

あるいは、無停電電源装置１Ｂに故障が生じた場合には、無停電予備電源装置１Ｂの制御回路９Ｂから制御回路９Ａへのインバータ給電信号が停止する可能性もある。

【0051】

制御回路９Ａは、インバータ給電信号として制御回路９Ｂからのインバータ給電信号の入力が無いことにより無停電電源装置１Ｂの故障を判断する。これにより、制御回路９Ａは、チョッパ回路５Ａに低レート充電指令を出力する。チョッパ回路５Ａは、低レート充電指令に基づいて直流電圧を第２の電圧（＜第１の電圧）に設定して蓄電装置１０Ｂへの充電を実行する。これにより、蓄電装置１０Ｂに対して低速充電が実行される。

【0052】

チョッパ回路５Ａに対して低レート充電指令が出力されることにより、無停電予備電源装置１Ａから蓄電装置１０Ｂへの低速充電が実行される。

【0053】

図５は、実施形態１に基づく無停電電源常用予備システムの充電状態（その３）を説明する図である。図５に示されるように、無停電予備電源装置１Ａに故障が生じた場合には、無停電電源装置１Ｂから負荷に対して電力を供給するとともに、蓄電装置１０Ｂに対して低速充電が実行される。

【0054】

一例として、制御回路９Ｂは、常用機設定信号を受けるとともに、インバータ給電信号として常用機インバータ設定信号の入力を受ける。

【0055】

無停電電源装置１Ａに故障が生じた場合には、無停電予備電源装置１Ａの制御回路９Ａから制御回路９Ｂへのインバータ給電信号が停止する可能性もある。

【0056】

制御回路９Ｂは、インバータ給電信号として制御回路９Ａからのインバータ給電信号の入力が無いことにより無停電電源装置１Ａの故障を判断する。これにより、制御回路９Ｂは、チョッパ回路５Ｂに低レート充電指令を出力する。チョッパ回路５Ｂは、低レート充電指令に基づいて直流電圧を第２の電圧（＜第１の電圧）に設定して蓄電装置１０Ｂへの充電を実行する。これにより、蓄電装置１０Ｂに対して低速充電が実行される。

【0057】

チョッパ回路５Ｂに対して低レート充電指令が出力されることにより、無停電電源装置１Ｂから蓄電装置１０Ｂへの低速充電が実行される。

【0058】

上記方式により、常用機として無停電電源装置１Ｂが正常動作している場合には、予備機である無停電予備電源装置１Ａを用いて蓄電装置１０Ｂを急速に充電することが可能であり、蓄電装置１０Ｂに対する効率的な充電が可能となる。一方で、無停電電源装置１Ｂに異常あるいは故障が生じた場合には、予備機である無停電予備電源装置１Ａを用いて蓄電装置１０Ｂを低速に充電することが可能であり、停電時における蓄電装置１０Ｂからの放電電力を確保することが可能となる。さらに、無停電予備電源装置１Ａが故障した場合には、常用機である無停電電源装置１Ｂを用いて蓄電装置１０Ｂを低速に充電することが可能であり、停電時における蓄電装置１０Ｂからの放電電力を確保することが可能となる。

【0059】

（実施形態２）
実施形態２においては、無停電電源システムの構成として複数台の無停電電源装置を並列に接続する無停電電源待機並列システムの構成について説明する。

【0060】

図６は、実施形態２に基づく無停電電源待機並列システムの回路構成を説明する図である。図６に示されるように、無停電電源待機並列システムは、負荷に対して電力を供給する並列に接続された無停電電源装置１Ｃ，１Ｄと、無停電電源装置１Ｃおよび無停電電源装置１Ｄに対応して設けられ、エネルギー蓄積部である蓄電装置１０Ｄを含む。

【0061】

なお、本例においては、２台の無停電電源装置１Ｃ，１Ｄを設ける場合について説明するが、特に２つに限られず、さらに複数個の無停電電源装置を並列に設ける構成としてもよい。

【0062】

無停電電源装置１Ｃおよび無停電電源装置１Ｄの構成は、基本的に同一の構成である。
無停電電源装置１Ｃおよび無停電電源装置１Ｄは、交流入力を直流入力に変換する順変換器３Ｃ，３Ｄと、直流入力を交流入力に変換する逆変換器４Ｃ，４Ｄと、直流入力遮断器７Ｃ，７Ｄと、順変換器３Ｃ，３Ｄと並列に逆変換器４Ｃ，４Ｄと接続されるチョッパ回路５Ｃ，５Ｄと、それぞれ内部を制御する制御回路９Ｃ，９Ｄとを含む。制御回路９Ｃ，９Ｄからの指示に従って電力変換回路よびスイッチ等の動作を制御する。

【0063】

直流入力遮断器７Ｃは、チョッパ回路５Ｃと蓄電装置１０Ｄとの間に設けられる。直流入力遮断器７Ｄは、チョッパ回路５Ｄと蓄電装置１０Ｄとの間に設けられる。

【0064】

蓄電装置１０Ｄは、無停電電源装置１Ｃおよび無停電電源装置１Ｄの電力変換回路に共通に設けられる。蓄電装置１０Ｄは、蓄電池１２Ｄを含む。

【0065】

無停電電源装置１Ｃおよび無停電電源装置１Ｄは、順変換器３Ｃ，３Ｄおよび逆変換器４Ｃ，４Ｄで構成される電力変換回路に故障が発生した場合にも負荷に対して継続したＵＰＳ出力を得るために当該電力変換回路と並列に設けられるバイパス回路を含む。

【0066】

無停電電源装置１Ｃおよび無停電電源装置１Ｄは、サイリスタとコンタクタから成るバイパス側スイッチ８Ｃ，８Ｄを有し、当該バイパス側スイッチ８Ｃ，８Ｄをオンすることにより無瞬断で切り換えが可能である。

【0067】

無停電電源装置１Ｃは、商用電源１６Ｃからの交流入力を受ける。交流入力は、順変換器３Ｃで直流に変換され、逆変換器４Ｃで再び交流に逆変換される。逆変換器４Ｃは、常に安定したＵＰＳ出力を負荷に供給する。チョッパ回路５Ｃは、直流入力遮断器７Ｃを介して順変換器３Ｃと並列に接続される。商用電源１６Ｃに停電が生じると、直流入力遮断器７Ｃおよびチョッパ回路５Ｃを介して、エネルギー蓄積部である蓄電装置１０Ｄの直流エネルギーが逆変換器４Ｃに供給される。これにより、無停電電源装置１ＣのＵＰＳ出力は負荷に継続して供給することができる。

【0068】

無停電電源装置１Ｄは、商用電源１６Ｄからの交流入力を受ける。交流入力は、順変換器３Ｄで直流に変換され、逆変換器４Ｄで再び交流に逆変換される。逆変換器４Ｄは、常に安定したＵＰＳ出力を負荷に供給する。チョッパ回路５Ｄは、直流入力遮断器７Ｄを介して順変換器３Ｄと並列に接続される。商用電源１６Ｄに停電が生じると、直流入力遮断器７Ｄおよびチョッパ回路５Ｄを介して、エネルギー蓄積部である蓄電装置１０Ｄの直流エネルギーが逆変換器４Ｄに供給される。これにより、無停電電源装置１ＤのＵＰＳ出力は負荷に継続して供給することができる。

【0069】

制御回路９Ｃおよび制御回路９Ｄは、インバータ給電信号に関する情報を常に授受するとともに、マスタ機設定信号と、スレーブ機設定信号との入力を受ける。

【0070】

一例として、制御回路９Ｃに対してマスタ機設定信号が入力され、制御回路９Ｄにスレーブ機設定信号が入力される。当該状態により、無停電電源装置１Ｃがマスタ機として動作し、無停電電源装置１Ｄがスレーブ機として動作する。

【0071】

従来の構成においては、例えば、蓄電装置１０Ｄへの充電としては、マスタ機として動作する無停電電源装置１Ｃからチョッパ回路５Ｃおよび直流入力遮断器７Ｃを介して充電が実行されていた。

【0072】

当該状態の場合には、負荷に対する電力の供給もあるため蓄電装置１０Ｄに対しては、低レートでの充電が実行されていた。

【0073】

しかしながら、無停電電源装置１Ｄは、スレーブ機として待機しており、蓄電装置１０Ｄへの充電に関してさらに効率的に改善することが可能である。

【0074】

図７は、実施形態２に基づく制御回路の充電指令について説明するテーブル図である。
図７を参照して、制御回路９Ｃ，９Ｄは、所定の条件が成立した場合に充電指令をチョッパ回路５Ｃ，５Ｄに出力する。

【0075】

具体的には、制御回路９Ｃ，９Ｄは、スレーブ機設定信号を受けるとともに、マスタ機インバータ設定かつスレーブ機が正常である場合に、高レート充電指令をチョッパ回路５Ｃ，５Ｄに出力する。

【0076】

一例として、制御回路９Ｄは、スレーブ機設定信号を受けるとともに、インバータ給電信号としてマスタ機インバータ設定信号の入力を受ける。これにより、制御回路９Ｄは、チョッパ回路５Ｄに高レート充電指令を出力する。チョッパ回路５Ｄは、高レート充電指令に基づいて直流電圧を第１の電圧（＞第２の電圧）に設定して蓄電装置１０Ｄへの充電を実行する。これにより、蓄電装置１０Ｄへの急速充電が可能となる。

【0077】

一方で、制御回路９Ｃは、マスタ機設定信号を受けるとともに、マスタ機インバータ設定信号の入力を受ける。これにより、制御回路９Ｃは、チョッパ回路５Ｃに充電停止指令を出力する。

【0078】

別の例として、制御回路９Ｃは、マスタ機設定信号を受けるとともに、スレーブ機からのインバータ設定信号の入力が無い場合には、制御回路９Ｃは、チョッパ回路５Ｃに低レート充電指令を出力する。チョッパ回路５Ｃは、低レート充電指令に基づいて直流電圧を第２の電圧に設定して蓄電装置１０Ｄへの充電を実行する。

【0079】

別の例として、制御回路９Ｄは、スレーブ機設定信号を受けるとともに、インバータ給電信号としてスレーブ機インバータ設定信号の入力を受ける。これにより、制御回路９Ｄは、チョッパ回路５Ｄに低レート充電指令を出力する。チョッパ回路５Ｄは、低レート充電指令に基づいて直流電圧を第２の電圧に設定して蓄電装置１０Ｄへの充電を実行する。

【0080】

さらに別の例として、制御回路９Ｄは、スレーブ機設定信号を受けるとともに、マスタ機からのインバータ設定信号の入力が無い場合には、制御回路９Ｄは、チョッパ回路５Ｄに低レート充電指令を出力する。

【0081】

図８は、実施形態２に基づく無停電電源待機並列システムの充電状態（その１）を説明する図である。図８に示されるように、制御回路９Ｄは、スレーブ機設定信号を受けるとともに、インバータ給電信号としてマスタ機インバータ設定信号の入力を受ける。これにより、制御回路９Ｄは、チョッパ回路５Ｄに高レート充電指令を出力する。チョッパ回路５Ｄは、高レート充電指令に基づいて直流電圧を第１の電圧（＞第２の電圧）に設定して蓄電装置１０Ｄへの充電を実行する。これにより、蓄電装置１０Ｄへの急速充電が可能となる。

【0082】

一方で、制御回路９Ｃは、マスタ機設定信号を受けるとともに、マスタ機インバータ設定信号の入力を受ける。これにより、制御回路９Ｃは、チョッパ回路５Ｃに充電停止指令を出力する。チョッパ回路５Ｄに対して高レート充電指令が出力されることにより、無停電電源装置１Ｄから蓄電装置１０Ｄへの急速充電が実行される。一方、チョッパ回路５Ｃに対して充電停止指令が出力されることにより、無停電電源装置１Ｃは、蓄電装置１０Ｄの充電を実行せず、負荷に対して安定した電力を供給することが可能である。

【0083】

図９は、実施形態２に基づく無停電電源待機並列システムの充電状態（その２）を説明する図である。図９に示されるように、無停電電源装置１Ｄに異常が生じた場合には、制御回路９Ｄは、チョッパ回路５Ｄに対して充電停止指令を出力する。また、制御回路９Ｄは、無停電電源装置１Ｄに異常あるいは故障が生じた場合には、無停電電源装置１Ｄの制御回路９Ｄから無停電電源装置１Ｃの制御回路９Ｃへのインバータ給電信号が停止する可能性がある。

【0084】

制御回路９Ｃは、インバータ給電信号として制御回路９Ｄからのインバータ給電信号の入力が無いことにより無停電電源装置１Ｄの異常あるいは故障を判断する。これにより、制御回路９Ｃは、マスタ機設定信号を受けるとともに、スレーブ機からのインバータ設定信号の入力がない場合に、スレーブ機の異常あるいは故障を判断し、チョッパ回路５Ｃに低レート充電指令を出力する。チョッパ回路５Ｃは、低レート充電指令に基づいて直流電圧を第２の電圧（＜第１の電圧）に設定して蓄電装置１０Ｄへの充電を実行する。これにより、蓄電装置１０Ｄに対して低速充電が実行される。

【0085】

チョッパ回路５Ｃに対して低レート充電指令が出力されることにより、無停電電源装置１Ｃから蓄電装置１０Ｄへの低速充電が実行される。

【0086】

図１０は、実施形態２に基づく無停電電源待機並列システムの充電状態（その３）を説明する図である。図１０に示されるように、無停電電源装置１Ｃに異常が生じた場合には、制御回路９Ｃは、インバータ給電信号としてマスタ機インバータ設定信号からスレーブ機インバータ設定信号に切り替える。制御回路９Ｄは、スレーブ機設定信号を受けるとともに、インバータ給電信号としてスレーブ機インバータ設定信号の入力を受ける。これにより、制御回路９Ｄは、チョッパ回路５Ｄに低レート充電指令を出力する。チョッパ回路５Ｄは、低レート充電指令に基づいて直流電圧を第２の電圧に設定して蓄電装置１０Ｄへの充電を実行する。これにより、蓄電装置１０Ｄに対して低速充電が実行される。

【0087】

あるいは、無停電電源装置１Ｃに故障が生じた場合には、無停電予備電源装置１Ｃの制御回路９Ｃから制御回路９Ｄへのインバータ給電信号が停止する可能性もある。

【0088】

制御回路９Ｄは、インバータ給電信号として制御回路９Ｃからのインバータ給電信号の入力が無いことにより無停電電源装置１Ｃの故障を判断する。これにより、制御回路９Ｄは、チョッパ回路５Ｄに低レート充電指令を出力する。チョッパ回路５Ｄは、低レート充電指令に基づいて直流電圧を第２の電圧（＜第１の電圧）に設定して蓄電装置１０Ｄへの充電を実行する。これにより、蓄電装置１０Ｄに対して低速充電が実行される。

【0089】

チョッパ回路５Ｄに対して低レート充電指令が出力されることにより、無停電電源装置１Ｄから蓄電装置１０Ｄへの低速充電が実行される。

【0090】

上記方式により、マスタ機として無停電電源装置１Ｃが正常動作している場合には、スレーブ機である無停電電源装置１Ｄを用いて蓄電装置１０Ｄを急速に充電することが可能であり、蓄電装置１０Ｄに対する効率的な充電が可能となる。一方で、無停電電源装置１Ｄに異常あるいは故障が生じた場合には、マスタ機である無停電電源装置１Ｃを用いて蓄電装置１０Ｄを低速に充電することが可能であり、停電時における蓄電装置１０Ｄからの放電電力を確保することが可能となる。あるいは、無停電電源装置１Ｃに異常あるいは故障が生じた場合には、スレーブ機である無停電電源装置１Ｄを用いて蓄電装置１０Ｄを低速に充電することが可能であり、停電時における蓄電装置１０Ｄからの放電電力を確保することが可能となる。

【0091】

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、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。

【符号の説明】

【0092】

１Ａ 無停電予備電源装置、１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 無停電電源装置、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ 順変換器、４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ 逆変換器、５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ チョッパ回路、７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ 直流入力遮断器、８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ バイパス側スイッチ、９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ 制御回路、１０Ｂ，１０Ｄ 蓄電装置、１２Ｂ，１２Ｄ 蓄電池、１５Ａ バイパス入力電源、１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ 商用電源。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】