特開 2024-75033 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】P2024075033

(43)【公開日】2024-06-03

(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 20060101AFI20240527BHJP

【ＦＩ】

H02J9/06 120

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022186146

(22)【出願日】2022-11-22

(71)【出願人】

【識別番号】501137636

【氏名又は名称】株式会社ＴＭＥＩＣ

(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】寺田 満喜

【テーマコード（参考）】

5G015

【Ｆターム（参考）】

5G015GA10

5G015HA16

5G015JA04

(57)【要約】

【課題】定格電流が互いに異なる複数の無停電電源装置を並列接続してなる無停電電源システムにおける自動給電切り替え機能を改善する。
【解決手段】負荷に対して並列接続される複数の無停電電源装置のうちの少なくとも２台の無停電電源装置の定格電流は互いに異なる。インバータ給電時、各無停電電源装置の制御回路は、電流検出器の検出値が、対応する無停電電源装置の定格電流より大きい場合に、インバータの運転を停止するとともにスイッチを導通させ、バイパス給電へ切り替えるように構成される。バイパス給電時、各無停電電源装置の制御回路は、複数の無停電電源装置の全てにおいて、インバータ給電への切り替え後の出力電流が、対応する無停電電源装置の定格電流以下になることが判断された場合に、スイッチをオフするとともにインバータを再起動させて、インバータ給電へ切り替える。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

負荷に対して並列接続される複数の無停電電源装置を備えた無停電電源システムであって、
各無停電電源装置は、
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電力貯蔵装置から供給される直流電力を交流電力に変換して前記負荷に供給するインバータと、
第１端子に前記交流電源からの交流電力を受け、第２端子が前記負荷に接続されるスイッチと、
前記無停電電源装置の出力電流を検出する電流検出器と、
前記インバータおよび前記スイッチを制御する制御回路とを含み、
前記複数の無停電電源装置のうちの少なくとも２台の無停電電源装置の定格電流は互いに異なり、
前記インバータによって生成された交流電力を前記負荷に供給するインバータ給電時において、前記制御回路は、前記電流検出器の検出値が、対応する前記無停電電源装置の定格電流より大きい場合に、前記インバータの運転を停止するとともに前記スイッチを導通させ、前記交流電源からの交流電力を前記負荷に供給するバイパス給電へ切り替えるように構成され、
前記バイパス給電時において、前記制御回路は、前記複数の無停電電源装置の全てにおいて、前記インバータ給電への切り替え後の前記出力電流が、対応する前記無停電電源装置の定格電流以下になることが判断された場合に、前記スイッチをオフするとともに前記インバータを再起動させて、前記インバータ給電へ切り替える、無停電電源システム。

【請求項2】

各無停電電源装置の前記制御回路は、互いに通信可能に接続されており、
前記バイパス給電時において、前記制御回路は、
各無停電電源装置の前記電流検出器の検出値に基づいて負荷電流を求め、
前記負荷電流が前記複数の無停電電源装置の定格電流の総和以下である場合に、前記インバータ給電へ切り替える、請求項１に記載の無停電電源システム。

【請求項3】

前記バイパス給電時において、前記制御回路は、前記電流検出器の検出値が、前記複数の無停電電源装置の定格電流の最小値以下である場合に、前記インバータ給電へ切り替える、請求項１に記載の無停電電源システム。

【請求項4】

各無停電電源装置の前記制御回路は、互いに通信可能に接続されており、
前記バイパス給電時において、定格電流が最小である無停電電源装置の前記制御回路は、前記電流検出器の検出値が、当該定格電流以下である場合に、前記インバータ給電へ切り替えるとともに、他の無停電電源装置の前記制御回路に対して前記インバータ給電への切替指令を送信し、
前記他の無停電電源装置の前記制御回路は、定格電流が最小である無停電電源装置から前記インバータ給電への切替指令を受信した場合に、前記インバータ給電へ切り替える、請求項３に記載の無停電電源システム。

【請求項5】

前記バイパス給電時において、前記制御回路は、前記電流検出器の検出値が、前記複数の無停電電源装置の定格電流の総和を前記複数の無停電電源装置の台数で除算した値以下である場合に、前記インバータ給電へ切り替える、請求項１に記載の無停電電源システム。

【請求項6】

前記インバータ給電時において、前記制御回路は、
各無停電電源装置の前記電流検出器の検出値に基づいて負荷電流を求め、
対応する前記無停電電源装置の定格電流と前記複数の無停電電源装置の定格電流の総和との比を前記負荷電流に乗算して、対応する前記無停電電源装置の分担電流を求め、
前記分担電流を前記負荷に供給するように前記インバータを制御する、請求項１から５のいずれか１項に記載の無停電電源システム。

【請求項7】

各無停電電源装置の前記制御回路は、互いに通信可能に接続されており、
前記インバータ給電時において、前記制御回路は、
前記電流検出器の検出値が、対応する前記無停電電源装置の定格電流より大きい場合に、他の無停電電源装置の前記制御回路に対して前記バイパス給電への切替指令を送信し、
前記バイパス給電への切替指令を送信した場合、または、他の無停電電源装置の前記制御回路から前記バイパス給電への切替指令を受信した場合に前記バイパス給電へ切り替える、請求項６に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、無停電電源システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特開２０１６－１７４４６５号公報（特許文献１）には、負荷に対して並列接続される複数の無停電電源装置を備えた無停電電源システムが開示されている。特許文献１では、複数の無停電電源装置の定格電流が異なる場合には、各無停電電源装置の制御回路は、自装置の定格電流と全装置の定格電流の総和との比を負荷電流に乗算して自装置の分担電流を求める。制御回路は、自装置の分担電流を負荷に供給するように自装置のインバータを制御する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－１７４４６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

無停電電源装置には、自動給電切り替え機能を有するものがある。自動給電切り替え機能とは、インバータによって生成された交流電力を負荷に供給するインバータ給電中に負荷に過電流が生じたときに、インバータ給電を、商用電源からバイパス回路を介して交流電力を負荷に供給するバイパス給電へ切り替え、過電流がなくなった後、再び自動的にインバータ給電へ戻す機能をいう。

【0005】

負荷に対して複数の無停電電源装置が並列接続されている無停電電源システムにおいては、複数の無停電電源装置の間で給電を切り替えるタイミングを一致させる必要がある。これは、一部の無停電電源装置がバイパス給電を行い、他の無停電電源装置がインバータ給電を行うと、当該他の無停電電源装置のインバータが商用電源と並列運転することになり、両者の間に横流が流れるおそれがあるためである。

【0006】

その一方で、複数の無停電電源装置の定格電流が互いに異なる場合には、無停電電源装置ごとに過電流を判定する基準が異なるため、バイパス給電からインバータ給電へ戻す際に、バイパス給電とインバータ給電との切り替えが短時間で繰り返される現象が生じてしまうことが懸念される。

【0007】

本開示は、このような問題点を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、定格電流が互いに異なる複数の無停電電源装置を並列接続してなる無停電電源システムにおける自動給電切り替え機能を改善することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示のある局面に従えば、負荷に対して並列接続される複数の無停電電源装置を備えた無停電電源システムが提供される。複数の無停電電源装置のうちの少なくとも２台の無停電電源装置の定格電流は互いに異なる。各無停電電源装置は、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、コンバータまたは電力貯蔵装置から供給される直流電力を交流電力に変換して負荷に供給するインバータと、第１端子に交流電源からの交流電力を受け、第２端子が負荷に接続されるスイッチと、無停電電源装置の出力電流を検出する電流検出器と、インバータおよびスイッチを制御する制御回路とを含む。インバータによって生成された交流電力を負荷に供給するインバータ給電時において、制御回路は、電流検出器の検出値が、対応する無停電電源装置の定格電流より大きい場合に、インバータの運転を停止するとともにスイッチを導通させ、交流電源からの交流電力を負荷に供給するバイパス給電へ切り替えるように構成される。バイパス給電時において、制御回路は、複数の無停電電源装置の全てにおいて、インバータ給電への切り替え後の出力電流が、対応する無停電電源装置の定格電流以下になることが判断された場合に、スイッチをオフするとともにインバータを再起動させて、インバータ給電へ切り替える。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、定格電流が互いに異なる複数の無停電電源装置を並列接続してなる無停電電源システムにおける自動給電切り替え機能を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本開示の実施の形態に従う無停電電源システムの構成を示す回路ブロック図である。

【図2】無停電電源装置の構成を示す回路ブロック図である。

【図3】インバータ給電時における無停電電源装置の動作を説明するためのフローチャートである。

【図4】無停電電源装置が有する自動給電切り替え機能を説明するための図である。

【図5】比較例に従う無停電電源システムにおける給電切り替え方法を説明するためのフローチャートである。

【図6】本実施の形態に従う無停電電源システムにおける給電切り替え方法の第１実施例を説明するためのフローチャートである。

【図7】本実施の形態に従う無停電電源システムにおける給電切り替え方法の第２実施例を説明するためのフローチャートである。

【図8】本実施の形態に従う無停電電源システムにおける給電切り替え方法の第３実施例を説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は原則的に繰り返さないものとする。

【0012】

＜無停電電源システムの構成例＞
図１は、本開示の実施の形態に従う無停電電源システムの構成を示す回路ブロック図である。図１に示すように、無停電電源システムは、Ｎ台の無停電電源装置Ｕ１～ＵＮと、Ｎ組の遮断器Ｂ１～Ｂ３と、通信ケーブル１とを備える。Ｎは２以上の自然数であり、図１ではＮ＝２の場合が示されている。

【0013】

各無停電電源装置Ｕは、入力端子Ｔ１、直流端子Ｔ２、出力端子Ｔ３、および通信端子Ｔ４を含む。本明細書では、無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２を総称して代表的に「無停電電源装置Ｕ」と呼ぶ場合がある。２組の遮断器Ｂ１～Ｂ３は、それぞれ２台の無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２に対応して設けられている。

【0014】

各無停電電源装置Ｕの入力端子Ｔ１は、対応する組の遮断器Ｂ１を介して商用交流電源７１に接続される。商用交流電源７１は、商用周波数の交流電力を無停電電源システムに供給する。

【0015】

各無停電電源装置Ｕの直流端子Ｔ２は、対応する組の遮断器Ｂ２を介してバッテリ７２に接続される。バッテリ７２は、直流電力を蓄える。バッテリ７２の代わりにコンデンサが接続されていても構わない。各無停電電源装置Ｕの出力端子Ｔ３は、対応する組の遮断器Ｂ３を介して負荷７３に接続される。負荷７３は、無停電電源システムから供給される交流電力によって駆動される。

【0016】

遮断器Ｂ１～Ｂ３は、対応する無停電電源装置Ｕを使用する場合にオンされ、対応する無停電電源装置Ｕを他の無停電電源装置Ｕから電気的に切り離す場合にオフされる。例えば、無停電電源装置Ｕ２が故障した場合には、それに対応する遮断器Ｂ１～Ｂ３をオフさせて他の無停電電源装置Ｕ１から電気的に切り離す。これにより、他の無停電電源装置Ｕ１を運転しながら、故障した無停電電源装置Ｕ２を修理したり、新しい無停電電源装置と交換することが可能となっている。なお、遮断器Ｂ１～Ｂ３の各々の代わりに差し込みプラグおよびコンセントを使用しても構わない。

【0017】

各無停電電源装置Ｕの通信端子Ｔ４は、通信ケーブル１を介して他の各無停電電源装置Ｕの通信端子Ｔ４に接続される。各無停電電源装置Ｕは、通信ケーブル１を介して他の各無停電電源装置Ｕと種々の情報を授受する。

【0018】

本実施の形態に従う無停電電源システムにおいて、無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２は定格電流ＩＲが互いに異なる。無停電電源装置Ｕ１の定格電流ＩＲ１と無停電電源装置Ｕ２の定格電流ＩＲ２の大小関係は、ＩＲ１＞ＩＲ２となっている。

【0019】

なお、無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２の定格電圧ＶＯＲは同じ電圧である。定格電圧ＶＯＲと定格電流ＩＲとの積は定格容量ＰＲとなる。したがって、無停電電源装置Ｕ１の定格容量ＰＲ１と無停電電源装置Ｕ２の定格容量ＰＲ２との大小関係は、ＰＲ１＞ＰＲ２となっている。

【0020】

＜無停電電源装置の構成例＞
図２は、無停電電源装置Ｕ１の構成を示す回路ブロック図である。図２において、無停電電源装置Ｕ１は、スイッチＳ１～Ｓ４、コンデンサ２，７，１１、リアクトル３，１０、コンバータ５、直流ライン６、双方向チョッパ８、インバータ９、電流検出器１３、操作部１４、および制御回路１５を備える。

【0021】

スイッチＳ１およびリアクトル３は、入力端子Ｔ１とコンバータ５の交流ノードとの間に直列接続される。コンデンサ２は、スイッチＳ１とリアクトル３の間のノードＮ１に接続される。スイッチＳ１は、制御回路１５によって制御され、無停電電源装置Ｕ１の使用時にオンされ、無停電電源装置Ｕ１のメンテナンス時にオフされる。入力端子Ｔ１に現れる交流入力電圧ＶＩの瞬時値は、制御回路１５によって検出される。交流入力電圧ＶＩの瞬時値に基づいて、停電の発生の有無などが判別される。

【0022】

コンデンサ２およびリアクトル３は、交流フィルタ４を構成する。交流フィルタ４は、低域通過フィルタであり、商用交流電源７１からコンバータ５に商用周波数の交流電力を通過させ、コンバータ５で発生するスイッチング周波数の信号が商用交流電源７１に通過することを防止する。換言すると、交流フィルタ４は、コンバータ５の交流ノードから出力される電圧パルス列を正弦波状の交流電圧に変換してノードＮ１に出力する。

【0023】

コンバータ５は、制御回路１５によって制御される。商用交流電源７１の健全時には、コンバータ５は、商用交流電源７１から供給される交流電力を直流電力に変換して直流ライン６に出力する。商用交流電源７１の停電時には、コンバータ５の運転は停止される。

【0024】

コンデンサ７は、直流ライン６に接続され、直流ライン６の電圧ＶＤを平滑化させる。直流ライン６に現れる直流電圧ＶＤの瞬時値は、制御回路１５によって検出される。直流ライン６は双方向チョッパ８の高電圧側ノードに接続され、双方向チョッパ８の低電圧側ノードはスイッチＳ２を介して直流端子Ｔ２に接続される。

【0025】

スイッチＳ２は、制御回路１５によって制御され、無停電電源装置Ｕ１の使用時にオンされ、無停電電源装置Ｕ１のメンテナンス時にはオフされる。直流端子Ｔ２に現れるバッテリ７２の端子間電圧ＶＢの瞬時値は、制御回路１５によって検出される。

【0026】

双方向チョッパ８は、制御回路１５によって制御される。商用交流電源７１の健全時には、双方向チョッパ８は、コンバータ５から直流ライン６を介して供給される直流電力をバッテリ７２に蓄える。商用交流電源７１の停電時には、双方向チョッパ８は、バッテリ７２の直流電力を直流ライン６を介してインバータ９に供給する。

【0027】

インバータ９は、制御回路１５によって制御される。商用交流電源７１の健全時には、インバータ９は、コンバータ５から直流ライン６を介して供給される直流電力を交流電力に変換する。商用交流電源７１の停電時には、インバータ９は、バッテリ７２から双方向チョッパ８を介して供給される直流電力を交流電力に変換する。

【0028】

インバータ９の交流ノードはリアクトル１０の一方端子に接続され、リアクトル１０の他方端子（ノードＮ２）はスイッチＳ３を介して出力端子Ｔ３に接続される。コンデンサ１１は、ノードＮ２に接続される。リアクトル１０およびコンデンサ１１は、交流フィルタ１２を構成する。

【0029】

交流フィルタ１２は、低域通過フィルタであり、インバータ９で生成された商用周波数の交流電力を出力端子Ｔ３に通過させ、インバータ９で発生するスイッチング周波数の信号が出力端子Ｔ３に通過することを防止する。換言すると、交流フィルタ１２は、インバータ９の交流ノードから出力される電圧パルス列を正弦波状の交流電圧ＶＯ１に変換してノードＮ２に出力する。

【0030】

スイッチＳ３は、制御回路１５によって制御され、インバータ９によって生成された交流電力を負荷７３に供給するインバータ給電時にはオンされ、商用交流電源７１からの交流電力を、スイッチＳ４を介して負荷７３に供給するバイパス給電時にはオフされる。

【0031】

スイッチＳ４は、入力端子Ｔ１および出力端子Ｔ３間に接続される。スイッチＳ４は、制御回路１５によって制御され、インバータ給電時にはオフされ、バイパス給電時にはオンされる。商用交流電源７１とは異なるバイパス交流電源（図示せず）から商用周波数の交流電力を受ける入力端子を設け、当該入力端子と出力端子Ｔ３との間にスイッチＳ４を接続してもよい。

【0032】

ノードＮ２に現れる交流出力電圧ＶＯ１の瞬時値は、制御回路１５によって検出される。電流検出器１３は、無停電電源装置Ｕ１の出力電流ＩＯ１の瞬時値を検出し、その検出値を示す信号ＩＯ１を制御回路１５に与える。

【0033】

操作部１４は、無停電電源システムの使用者によって操作される複数のボタン、種々の情報を表示する画像表示部などを含む。システムの使用者は、操作部１４を操作することにより、無停電電源装置Ｕ１を手動で運転したり、自動的に運転させることができる。また、システムの使用者は、操作部１４を操作することにより、無停電電源装置Ｕ１の装置番号（この場合は１番）などを設定することができる。操作部１４は、設定された装置番号を含む信号を制御回路１５に出力する。

【0034】

制御回路１５は、他の各無停電電源装置Ｕの制御回路１５と通信ケーブル１によって互いに接続され、通信ケーブル１を介して他の無停電電源装置Ｕ２と種々の情報を授受する。具体的には、制御回路１５は、無停電電源装置Ｕ２の制御回路１５から、無停電電源装置Ｕ２の出力電流ＩＯ２の検出値、無停電電源装置Ｕ２の定格電流ＩＲ２、およびバイパス給電指令ＢＰ２などを受信する。

【0035】

制御回路１５は、操作部１４からの信号、交流入力電圧ＶＩ、直流電圧ＶＤ、バッテリ電圧ＶＢ、交流出力電圧ＶＯ１、および出力電流ＩＯ１、ならびに無停電電源装置Ｕ２の制御回路１５から送信された出力電流ＩＯ２の検出値、定格電流ＩＲ２、およびバイパス給電指令ＢＰ２などに基づいて、無停電電源装置Ｕ１全体を制御する。制御回路１５は、通信ケーブル１を介して無停電電源装置Ｕ２の制御回路１５に、出力電流ＩＯ１の検出値、無停電電源装置Ｕ１の定格電流ＩＲ１、およびバイパス給電指令ＢＰ１などを送信する。

【0036】

他の無停電電源装置Ｕ２も無停電電源装置Ｕ１と同様の構成である。

【0037】

＜無停電電源システムの動作＞
次に、本実施の形態に従う無停電電源システムの動作について説明する。

【0038】

商用交流電源７１から交流電力が正常に供給されている場合（商用交流電源７１の健全時）には、無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２は、商用交流電源７１からの交流電力を一旦、直流電力に変換し、その直流電力を交流電力に変換して負荷７３に供給するとともにバッテリ７２に蓄える。

【0039】

商用交流電源７１から正常に交流電力が供給されていない場合（商用交流電源７１の停電時）には、バッテリ７２の直流電力を交流電力に変換して負荷７３に供給する。したがって、バッテリ７２に直流電力が蓄えられている期間は、停電時においても負荷７３の運転を継続することができる。

【0040】

インバータ給電時、無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２の分担電流ＩＳ１，ＩＳ２は、負荷電流ＩＬと無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２の定格電流ＩＲ１，ＩＲ２とに基づいて決定される。図３は、インバータ給電時における無停電電源装置Ｕ１の動作を説明するためのフローチャートである。

【0041】

図３に示すように、インバータ給電時には、無停電電源装置Ｕ１の制御回路１５は、ステップＳ２１にて、電流検出器１３によって検出された出力電流ＩＯ１の検出値、および無停電電源装置Ｕ１の定格電流ＩＲ１を、通信ケーブル１を介して無停電電源装置Ｕ２の制御回路１５に送信する。

【0042】

制御回路１５はさらに、ステップＳ２２により、無停電電源装置Ｕ２から通信ケーブル１を介して送信される無停電電源装置Ｕ２の出力電流ＩＯ２の検出値、および無停電電源装置Ｕ２の定格電流ＩＲ２を受信する。

【0043】

制御回路１５は、ステップＳ２３により、出力電流ＩＯ１の検出値と出力電流ＩＯ２の検出値とを加算して負荷電流ＩＬ＝ＩＯ１＋ＩＯ２を求める。

【0044】

制御回路１５は、ステップＳ２４により、定格電流ＩＲ１と定格電流ＩＲ２とを加算して全ての無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２の定格電流ＩＲ１，ＩＲ２の総和ＩＲＡ＝ＩＲ１＋ＩＲ２を求める。

【0045】

制御回路１５は、ステップＳ２５にて、定格電流ＩＲ１と定格電流ＩＲ１，ＩＲ２の総和ＩＲＡとの比を負荷電流ＩＬに乗算して、無停電電源装置Ｕ１の分担電流ＩＳ１＝ＩＬ×ＩＲ１／ＩＲＡを求める。

【0046】

制御回路１５は、ステップＳ２６により、無停電電源装置Ｕ１の出力電流ＩＯ１が分担電流ＩＳ１になり、かつ無停電電源装置Ｕ１の出力電圧ＶＯ１が所定の目標電圧ＶＯＴになるようにインバータ９を制御する。

【0047】

無停電電源装置Ｕ２も無停電電源装置Ｕ１と同様の動作を実行する。なお、無停電電源装置Ｕ２の分担電流ＩＳ２は、ＩＬ×ＩＲ２／ＩＲＡとなる。無停電電源装置Ｕ２の制御回路１５は、出力電流ＩＯ２が分担電流ＩＳ２になり、かつ、出力電圧ＶＯ２が所定の目標電圧ＶＯＴになるようにインバータ９を制御する。

【0048】

（自動給電切り替え機能）
無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２の各々は、自動給電切り替え機能を有している。本明細書において、自動給電切り替え機能とは、インバータ給電中に負荷に過電流が生じたときに、インバータ給電をバイパス給電へ切り替え、過電流が解消された後、再び自動的にインバータ給電へ戻す機能をいう。

【0049】

図４は、無停電電源装置Ｕ１が有する自動給電切り替え機能を説明するための図である。図４では、無停電電源装置Ｕ１のみが負荷７３に接続されている状態において、無停電電源装置Ｕ１が一時的に過負荷となった場合を想定している。

【0050】

図４には、無停電電源装置Ｕ１の交流入力電圧ＶＩ、交流出力電圧ＶＯ１、スイッチＳ４に流れるバイパス電流ＩＢＰ１、無停電電源装置Ｕ１の出力電流ＩＯ１、負荷電流ＩＬの波形が示されている。

【0051】

時刻ｔ０にて、無停電電源装置Ｕ１は、インバータ給電を行っている。インバータ給電時には、スイッチＳ３がオンされ、スイッチＳ４がオフされるため、バイパス電流ＩＢＰ１は流れない。出力電流ＩＯ１と負荷電流ＩＬとは一致している。

【0052】

インバータ給電中、制御回路１５は、出力電流ＩＯ１と定格電流ＩＲ１との大小を比較する。ＩＯ１＜ＩＲ１である場合には、制御回路１５は、インバータ給電を継続させる。上述したように、制御回路１５は、出力電流ＩＯ１が分担電流ＩＳ１となり、かつ出力電圧ＶＯ１が所定の目標電圧ＶＯＴになるようにインバータ９を制御する。

【0053】

時刻ｔ１にて出力電流ＩＯ１が定格電流ＩＲ１を超えたことが検出された場合には、制御回路１５は、インバータ９の運転を停止させるとともに、スイッチＳ４をオンさせ、スイッチＳ３をオフさせることにより、無停電電源装置Ｕ１をインバータ給電からバイパス給電へ切り替える（時刻ｔ２）。バイパス給電中、商用交流電源７１からの交流電力がスイッチＳ４を介して負荷７３に供給されるため、バイパス電流ＩＢＰ１と負荷電流ＩＬとは一致している。

【0054】

時刻ｔ２から一定時間後の時刻ｔ３にて、制御回路１５はインバータ９を起動させて、インバータ９を無負荷運転待機の状態にする。そして、過負荷が解消されたことによって出力電流ＩＯ１が定格電流ＩＲ１以下になったことが検出されると、制御回路１５は、スイッチＳ３をオンさせ、スイッチＳ４をオフさせることにより（時刻ｔ４）、無停電電源装置Ｕ１をバイパス給電からインバータ給電へ復帰させる。

【0055】

無停電電源装置Ｕ２も無停電電源装置Ｕ１と同様の自動給電切り替え機能を有している。ただし、図１のように複数の無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２を負荷７３に対して並列接続した場合には、無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２間でインバータ給電からバイパス給電へ切り替えるタイミング、およびバイパス給電からインバータ給電へ切り替えるタイミングを一致させる必要がある。これは、一方の無停電電源装置Ｕがバイパス給電を行い、他方の無停電電源装置Ｕがインバータ給電を行うと、当該無停電電源装置Ｕのインバータ９が商用交流電源７１と並列運転することになり、商用交流電源７１と当該無停電電源装置Ｕとの間に横流が流れる可能性があるためである。

【0056】

そのため、特許文献１では、各無停電電源装置は、自装置の出力電流が定格電流を超えた場合には、バイパス給電信号を他装置に与えることとし、全ての無停電電源装置からバイパス給電指令が出力された場合において、インバータ給電からバイパス給電へ切り替えるように構成されている。

【0057】

バイパス給電中は、各無停電電源装置Ｕは商用交流電源７１からスイッチＳ４を介して負荷７３に電力を供給するため、複数の無停電電源装置Ｕの出力電流ＩＯは均等となる。しかしながら、複数の無停電電源装置Ｕの定格電流ＩＲが互いに異なる場合には、各無停電電源装置Ｕが上述した自動給電切り替え機能において過電流が解消されたと判定するタイミングに違いが生じることになる。そのため、複数の無停電電源装置Ｕを一旦インバータ給電へ戻した直後に再びバイパス給電へ切り替えるという現象が繰り返されるといった問題が生じてしまうおそれがある。

【0058】

本実施の形態では、負荷７３に対して並列接続される複数の無停電電源装置Ｕの定格電流ＩＲが互いに異なる場合において、バイパス給電からインバータ給電への切り替えを円滑に行うことができる仕組みを提供する。

【0059】

［比較例］
最初に、本実施の形態の比較例に従う無停電電源システムの動作について説明する。比較例に係る無停電電源システムの構成は、本実施の形態に係る無停電電源システムの構成と同じであるため説明を繰り返さない。

【0060】

図５は、比較例に従う無停電電源システムにおける給電切り替え方法を説明するためのフローチャートである。図５のフローチャートは、無停電電源装置Ｕ１の制御回路１５によって繰り返し実行される。

【0061】

図５に示すように、制御回路１５は、ステップＳ０１にて、無停電電源装置Ｕ１がインバータ給電中であるか否かを判定する。無停電電源装置Ｕ１がインバータ給電中でない場合、すなわち、無停電電源装置Ｕ１がバイパス給電中である場合（Ｓ０１のＮＯ判定時）には、制御回路１５は、ステップＳ０２～Ｓ０６の処理をスキップしてステップＳ０７に進む。

【0062】

一方、無停電電源装置Ｕ１がインバータ給電中である場合（Ｓ０１のＹＥＳ判定時）には、制御回路１５は、ステップＳ０２により、無停電電源装置Ｕ２からバイパス給電指令ＢＰ２を受信したか否かを判定する。無停電電源装置Ｕ２からバイパス給電指令ＢＰ２を受信した場合（Ｓ０２のＹＥＳ判定時）には、制御回路１５は、ステップＳ０５に進み、インバータ９の運転を停止させるとともに、ステップＳ０６にて、スイッチＳ４をオンさせ、スイッチＳ３をオフさせることにより、無停電電源装置Ｕ１をインバータ給電からバイパス給電へ切り替える。

【0063】

ステップＳ０２にて無停電電源装置Ｕ２からバイパス給電指令ＢＰ２を受信していない場合（Ｓ０２のＮＯ判定時）には、制御回路１５は、ステップＳ０３に進み、無停電電源相とＵ１の出力電流ＩＯ１と定格電流ＩＲ１との大小を比較する。ＩＯ１≦ＩＲ１である場合（Ｓ０３のＮＯ判定時）には、制御回路１５は以降のステップＳ０４～Ｓ１１をスキップして処理を終了する。ＩＯ１＞ＩＲ１である場合（Ｓ０３のＹＥＳ判定時）には、制御回路１５は、無停電電源装置Ｕ２にバイパス給電指令ＢＰ１を送信する。続いて、制御回路１５は、ステップＳ０５，Ｓ０６の処理を実行することにより、無停電電源装置Ｕ１をインバータ給電からバイパス給電へ切り替える。

【0064】

バイパス給電中、制御回路１５は、ステップＳ０７にて、無停電電源装置Ｕ２からインバータ給電指令ＩＶ２を受信したか否かを判定する。無停電電源装置Ｕ２からインバータ給電指令ＩＶ２を受信した場合（Ｓ０７のＹＥＳ判定時）には、制御回路１５は、ステップＳ１０に進み、インバータ９を再起動させるとともに、ステップＳ１１にて、スイッチＳ３をオンさせ、スイッチＳ４をオフさせることにより、無停電電源装置Ｕ１をバイパス給電からインバータ給電へ切り替える。

【0065】

ステップＳ０７にて無停電電源装置Ｕ２からインバータ給電指令ＩＶ２を受信していない場合（Ｓ０７のＮＯ判定時）には、制御回路１５は、ステップＳ０８に進み、無停電電源装置Ｕ１の出力電流ＩＯ１と定格電流ＩＲ１との大小を比較する。ＩＯ１＞ＩＲ１である場合（Ｓ０８のＮＯ判定時）には、制御回路１５は、以降のステップＳ０９～Ｓ１１をスキップして処理を終了する。

【0066】

ＩＯ１≦ＩＲ１である場合（Ｓ０８のＹＥＳ判定時）には、制御回路１５は、無停電電源装置Ｕ２にインバータ給電指令ＩＶ１を送信する。続いて、制御回路１５は、ステップＳ１０，Ｓ１１の処理を実行することにより、無停電電源装置Ｕ１をバイパス給電からインバータ給電へ切り替える。

【0067】

以上のように、比較例では、無停電電源装置Ｕ１は、インバータ給電中に他の無停電電源装置Ｕ２からバイパス給電指令ＢＰ２を受信した場合、あるいは、他の無停電電源装置Ｕ２にバイパス給電指令ＢＰ１を送信した場合に、インバータ給電からバイパス給電に切り替える。またバイパス給電中、無停電電源装置Ｕ１は、他の無停電電源装置Ｕ２からインバータ給電指令ＩＶ２を受信した場合、あるいは、他の無停電電源装置Ｕ２にインバータ給電指令ＩＶ１を送信した場合に、バイパス給電からインバータ給電に戻す。無停電電源装置Ｕ２も無停電電源装置Ｕ１と同様である。

【0068】

比較例によると、バイパス給電中において、無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２の出力電流ＩＯ１，ＩＯ２がＩＯ１＝ＩＯ２となる一方で、定格電流ＩＲ１，ＩＲ２はＩＲ１＞ＩＲ２であるため、ＩＲ１＞ＩＯ１，ＩＯ２＞ＩＲ２という関係が成り立つ場合がある。この場合、無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２は、無停電電源装置Ｕ１から送信されるインバータ給電指令ＩＶ１に従って、バイパス給電からインバータ給電へ切り替えられる。ただし、インバータ給電への切り替え直後に、無停電電源装置Ｕ２から送信されるバイパス給電指令ＢＰ２に従って、再びバイパス給電へ切り替えられる。過負荷状態が徐々に解消される状況においては、ＩＲ１＞ＩＯ１，ＩＯ２＞ＩＲ２という関係が継続されるために、無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２においてインバータ給電とバイパス給電との切り替えが頻繁に繰り返されることが懸念される。

【0069】

このような懸念点に対応するために、本実施の形態では、以下に説明するように、バイパス給電中、無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２の全てにおいて、インバータ給電への切り替え後の出力電流ＩＯ１，ＩＯ２がそれぞれ定格電流ＩＲ１，ＩＲ２以下になることが判断された場合に、インバータ給電へ切り替えることとする。

【0070】

［第１実施例］
図６は、本実施の形態に従う無停電電源システムにおける給電切り替え方法の第１実施例を説明するためのフローチャートである。図６のフローチャートは、無停電電源装置Ｕ１の制御回路１５によって繰り返し実行される。

【0071】

図６に示す第１実施例は、図５に示した比較例とは、ステップＳ０７～Ｓ０９がステップＳ１２～Ｓ１４に置き換えられている点が異なる。その他の処理については図５と同様であるため、その詳細な説明は繰り返さない。

【0072】

図６に示すように、バイパス給電中、制御回路１５は、ステップＳ１２にて、無停電電源装置Ｕ２から送信される無停電電源装置Ｕ２の出力電流ＩＯ２の検出値を受信する。

【0073】

制御回路１５は、ステップＳ１３にて、電流検出器１３から与えられた無停電電源装置Ｕ１の出力電流ＩＯ１の検出値と、無停電電源装置Ｕ２の出力電流ＩＯ２の検出値とを加算して負荷電流ＩＬ＝ＩＯ１＋ＩＯ２を求める。

【0074】

制御回路１５は、ステップＳ１４により、負荷電流ＩＬと、全ての無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２の定格電流ＩＲ１，ＩＲ２の総和ＩＲＡ＝ＩＲ１＋ＩＲ２との大小を比較する。ＩＬ＞ＩＲＡである場合（Ｓ１４のＮＯ判定時）、制御回路１５は、以降のステップＳ１０，Ｓ１１をスキップして処理を終了する。

【0075】

ＩＬ≦ＩＲＡである場合（Ｓ１４のＹＥＳ判定時）には、制御回路１５は、ステップＳ１０に進み、インバータ９を再起動させるとともに、ステップＳ１１にて、スイッチＳ３をオンさせ、スイッチＳ４をオフさせることにより、無停電電源装置Ｕ１をバイパス給電からインバータ給電へ切り替える。

【0076】

以上のように、第１実施例では、無停電電源装置Ｕ１は、インバータ給電中に他の無停電電源装置Ｕ２からバイパス給電指令ＢＰ２を受信した場合、あるいは、他の無停電電源装置Ｕ２にバイパス給電指令ＢＰ１を送信した場合に、インバータ給電からバイパス給電に切り替える。バイパス給電中、無停電電源装置Ｕ１は、負荷電流ＩＬが、全ての無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２の定格電流ＩＲ１，ＩＲ２の総和ＩＲＡ以下となった場合に、バイパス給電からインバータ給電に戻す。無停電電源装置Ｕ２も無停電電源装置Ｕ１と同様である。

【0077】

第１実施例では、バイパス給電からインバータ給電へ戻すか否かの判定（Ｓ１４）に用いる条件が全ての無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２の間で共通である。そのため、バイパス給電時に、無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２の出力電流ＩＯ１，ＩＯ２と定格電流ＩＲ１，ＩＲ２との間にＩＲ１＞ＩＯ１，ＩＯ２＞ＩＲ２という関係が生じている場合であっても、インバータ給電への切り替え直後にバイパス給電へ切り替えられることを防ぐことができる。

【0078】

また第１実施例では、バイパス給電からインバータ給電へ戻す条件を、負荷電流ＩＬが全ての無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２の定格電流ＩＲ１，ＩＲ２の総和ＩＲＡ以下であることとしたことにより、インバータ給電に戻した後の無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２の分担電流ＩＳ１，ＩＳ２が定格電流ＩＲ１，ＩＲ２よりも大きくなることを防ぐことができる。したがって、無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２をバイパス給電からインバータ給電へ戻した後、再びバイパス給電へ切り替えられることを防ぐことができる。

【0079】

［第２実施例］
図７は、本実施の形態に従う無停電電源システムにおける給電切り替え方法の第２実施例を説明するためのフローチャートである。図７において、無停電電源装置Ｕ１が行う処理が左側に示され、無停電電源装置Ｕ２が行う処理が右側に示される。図７のフローチャートは、無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２の制御回路１５によって繰り返し実行される。

【0080】

第２実施例において、無停電電源装置Ｕ１が行う処理は、図４に示した比較例とは、ステップＳ０８，Ｓ０９が除かれている点が異なる。無停電電源装置Ｕ２が行う処理は、図４に示した比較例とは、ステップＳ０７が除かれている点が異なる。その他の処理については図４と同様であるため、その詳細な説明は繰り返さない。

【0081】

図７に示すように、バイパス給電中、無停電電源装置Ｕ１の制御回路１５は、ステップＳ０７にて、無停電電源装置Ｕ２からインバータ給電指令ＩＶ２を受信したか否かを判定する。無停電電源装置Ｕ２からインバータ給電指令ＩＶ２を受信した場合（Ｓ０７のＹＥＳ判定時）には、制御回路１５は、ステップＳ１０に進み、インバータ９を再起動させるとともに、ステップＳ１１にて、スイッチＳ３をオンさせ、スイッチＳ４をオフさせることにより、無停電電源装置Ｕ１をバイパス給電からインバータ給電へ切り替える。

【0082】

バイパス給電中、無停電電源装置Ｕ２の制御回路１５は、ステップＳ０８により、無停電電源装置Ｕ２の出力電流ＩＯ２と定格電流ＩＲ２との大小を比較する。ＩＯ２＞ＩＲ２である場合（Ｓ０８のＮＯ判定時）には、制御回路１５は、以降のステップＳ０９～Ｓ１１をスキップして処理を終了する。

【0083】

ＩＯ２≦ＩＲ２である場合（Ｓ０８のＹＥＳ判定時）には、制御回路１５は、ステップＳ０９により、無停電電源装置Ｕ１にインバータ給電指令ＩＶ２を送信する。続いて、制御回路１５は、ステップＳ１０，Ｓ１１の処理を実行することにより、無停電電源装置Ｕ２をバイパス給電からインバータ給電へ切り替える。

【0084】

以上のように、第２実施例では、バイパス給電中、無停電電源装置Ｕ１は、無停電電源装置Ｕ２からインバータ給電指令ＩＶ２を受信した場合にインバータ給電に戻る。すなわち、無停電電源装置Ｕ２の出力電流ＩＯ２が定格電流ＩＲ２以下となった場合に、全ての無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２はインバータ給電に戻る。第２実施例においても、バイパス給電からインバータ給電へ戻すか否かの判定に用いる条件が全ての無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２の間で共通であるため、第１実施例と同様の効果を得ることができる。

【0085】

また第２実施例では、バイパス給電からインバータ給電へ戻す条件を、バイパス給電中、定格電流が最も小さい無停電電源装置Ｕ２の出力電流ＩＯ２が無停電電源装置Ｕ２の定格電流ＩＲ２以下であることとしたことにより、インバータ給電に戻した後の無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２の出力電流ＩＯ１，ＩＯ２が定格電流ＩＲ１，ＩＲ２よりも大きくなることを防ぐことができる。したがって、無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２をバイパス給電からインバータ給電へ戻した後、再びバイパス給電へ切り替えられることを防ぐことができる。

【0086】

なお第２実施例では、バイパス給電中の無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２の出力電流ＩＯ１，ＩＯ２が無停電電源装置Ｕ２の定格電流ＩＲ２以下となるまでバイパス給電の実行が継続されることになるため、第１実施例に比べて、バイパス給電からインバータ給電へ戻すタイミングが遅れる場合がある。

【0087】

［第３実施例］
図８は、本実施の形態に従う無停電電源システムにおける給電切り替え方法の第３実施例を説明するためのフローチャートである。図８のフローチャートは、無停電電源装置Ｕ１の制御回路１５によって繰り返し実行される。

【0088】

図８に示す第３実施例は、図４に示した比較例とは、ステップＳ０７～Ｓ０９がステップＳ１５に置き換えられている点が異なる。その他の処理については図４と同様であるため、その詳細な説明は繰り返さない。

【0089】

図８に示すように、バイパス給電中、制御回路１５は、ステップＳ１５にて、電流検出器１３から与えられた無停電電源装置Ｕ１の出力電流ＩＯ１の検出値と、全ての無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２の定格電流ＩＲ１，ＩＲ２の総和ＩＲＡを無停電電源装置Ｕの台数Ｎ＝２で除算した値ＩＲＡ／２との大小を比較する。ＩＯ１＞ＩＲＡ／２である場合（Ｓ１５のＮＯ判定時）、制御回路１５は、以降のステップＳ１０，Ｓ１１をスキップして処理を終了する。

【0090】

ＩＯ１≦ＩＲＡ／２である場合（Ｓ１５のＹＥＳ判定時）には、制御回路１５は、ステップＳ１０に進み、インバータ９を再起動させるとともに、ステップＳ１１にて、スイッチＳ３をオンさせ、スイッチＳ４をオフさせることにより、無停電電源装置Ｕ１をバイパス給電からインバータ給電へ切り替える。

【0091】

以上のように、第３実施例では、バイパス給電中、無停電電源装置Ｕ１は、出力電流ＩＯ１が、全ての無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２の定格電流ＩＲ１，ＩＲ２の総和ＩＲＡを無停電電源装置の台数Ｎで除算した値以下となった場合に、バイパス給電からインバータ給電に戻る。無停電電源装置Ｕ２も無停電電源装置Ｕ１と同様である。

【0092】

第３実施例においても、バイパス給電からインバータ給電へ戻すか否かの判定（Ｓ１５）に用いる条件が全ての無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２の間で共通であるため、第１実施例と同様の効果を得ることができる。

【0093】

また第３実施例におけるバイパス給電からインバータ給電へ戻す条件、すなわち、バイパス給電中の無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２の出力電流ＩＯ１，ＩＯ２が全ての無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２の定格電流ＩＲ１，ＩＲ２の総和ＩＲＡを無停電電源装置の台数Ｎで除算した値ＩＲＡ／Ｎ以下であることは、第１実施例におけるバイパス給電からインバータ給電へ戻す条件と実質的に同じである。したがって、第１実施例と同様に、インバータ給電に戻した後の無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２の分担電流ＩＳ１，ＩＳ２が定格電流ＩＲ１，ＩＲ２よりも大きくなることを防ぐことができる。したがって、無停電電源装置Ｕ１，Ｕ２をバイパス給電からインバータ給電へ戻した後、再びバイパス給電へ切り替えられることを防ぐことができる。

【0094】

［その他の構成例］
上述した実施の形態では、無停電電源装置Ｕの台数Ｎ＝２である無停電電源システムに本開示を適用した場合について説明したが、これに限るものではなく、本開示はＮ≧３である無停電電源システムにも適用可能である。この場合、Ｎ台の無停電電源装置の定格電流が互いに異なっていてもよく、Ｎ台の無停電電源装置のうちの少なくとも２台の無停電電源装置の定格電流が互いに異なっていてもよい。

【0095】

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。本開示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。

【符号の説明】

【0096】

２，７，１１ コンデンサ、３，１０ リアクトル、４，１２ 交流フィルタ、５ コンバータ、６ 直流ライン、８ 双方向チョッパ、９ インバータ、１３ 電流検出器、１４ 操作部、１５ 制御回路、７１ 商用交流電源、７２ バッテリ、７３ 負荷、Ｕ１～ＵＮ，Ｕ２，Ｕ 無停電電源装置、Ｂ１～Ｂ３ 遮断器、Ｔ１ 入力端子、Ｔ２ 直流端子、Ｔ３ 出力端子、Ｔ４ 通信端子、Ｓ１～Ｓ４ スイッチ、ＩＳ１，ＩＳ２ 分担電流、ＩＲ１，ＩＲ２ 定格電流、ＩＶ１，ＩＶ２ インバータ給電指令、ＢＰ１，ＢＰ２ バイパス給電指令。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】