特許 7600468 無停電電源システムおよび無停電電源装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-06

(45)【発行日】2024-12-16

(54)【発明の名称】無停電電源システムおよび無停電電源装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 9/06 20060101AFI20241209BHJP

【ＦＩ】

H02J9/06 120

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2024518403

(86)(22)【出願日】2023-11-28

(86)【国際出願番号】 JP2023042514

【審査請求日】2024-03-22

(73)【特許権者】

【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】茂田 宏樹

(72)【発明者】

【氏名】森 大輝

【審査官】田中 慎太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－２７８７５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０５９２４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－３０６７５８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ９／０６

(57)【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、
前記複数の無停電電源装置の各々は、
少なくとも１つの電力変換器と、
複数のプロセッサと、
前記複数のプロセッサがアクセス可能に構成されるメモリと、
前記複数のプロセッサから前記メモリへのアクセスを制御するメモリアクセスコントローラとを備え、
前記複数のプロセッサは、
前記メモリから読み出した情報に基づいて前記少なくとも１つの電力変換器を制御し、前記少なくとも１つの電力変換器の制御情報を前記メモリに書き込む第１のプロセッサと、
前記少なくとも１つの電力変換器に入出力される電流および電圧を計測し、計測情報を前記メモリに書き込む第２のプロセッサと、
他の無停電電源装置および外部装置と情報を遣り取りし、受信情報を前記メモリに書き込む第３のプロセッサと、
前記メモリに蓄積された情報から複数のトレースデータをそれぞれ生成する複数の第４のプロセッサとを含み、
前記複数の第４のプロセッサの各々には、対応するトレースデータを生成するためのトレース条件が予め設定されており、前記複数の第４のプロセッサの各々は、対応する前記トレース条件に従って生成された前記トレースデータを外部記憶装置に保存する、無停電電源システム。

【請求項2】

ユーザ入力を受け付けるための入力装置をさらに備え、
前記複数のプロセッサは、
前記入力装置に対するユーザ入力に従って、前記複数の第４のプロセッサにそれぞれ対応する複数の前記トレース条件を設定し、設定情報を前記メモリに書き込む第５のプロセッサをさらに含み、
前記複数の第４のプロセッサの各々は、前記メモリに書き込まれた前記設定情報に基づいて、前記トレースデータを生成する、請求項１に記載の無停電電源システム。

【請求項3】

前記トレース条件は、記録対象となる情報の種類、記録を開始するためのトリガ、記録時間、およびサンプリング周波数を含む、請求項１または２に記載の無停電電源システム。

【請求項4】

各種情報を表示するディスプレイをさらに備え、
前記複数のプロセッサは、
前記メモリに蓄積された前記計測情報の時系列データ、および各前記第４のプロセッサにより生成された前記トレースデータを前記ディスプレイに表示する第６のプロセッサをさらに含む、請求項１または２に記載の無停電電源システム。

【請求項5】

前記少なくとも１つの電力変換器は、
交流電源と直流ラインとの間に接続される第１の電力変換器と、
前記直流ラインと前記負荷との間に接続される第２の電力変換器と、
電力貯蔵装置と前記直流ラインとの間に接続される第３の電力変換器とを含み、
前記複数の無停電電源装置の各々は、前記交流電源と前記負荷との間に接続されるバイパススイッチをさらに備え、
前記第１のプロセッサは、前記第３の電力変換器が故障した場合に前記バイパススイッチをオンするとともに、前記バイパススイッチのオンオフ情報を前記メモリに書き込む、請求項１に記載の無停電電源システム。

【請求項6】

前記トレース条件は、記録対象となる情報の種類、記録を開始するためのトリガ、記録時間、およびサンプリング周波数を含み、
前記トリガは、前記無停電電源装置の故障、前記無停電電源装置の給電モードの切換、および前記交流電源の停電のいずれかを含む、請求項５に記載の無停電電源システム。

【請求項7】

少なくとも１つの電力変換器と、
複数のプロセッサと、
前記複数のプロセッサがアクセス可能に構成されるメモリと、
前記複数のプロセッサから前記メモリへのアクセスを制御するメモリアクセスコントローラとを備え、
前記複数のプロセッサは、
前記メモリから読み出した情報に基づいて前記少なくとも１つの電力変換器を制御し、前記少なくとも１つの電力変換器の制御情報を前記メモリに書き込む第１のプロセッサと、
前記少なくとも１つの電力変換器に入出力される電流および電圧を計測し、計測情報を前記メモリに書き込む第２のプロセッサと、
外部装置と情報を遣り取りし、受信情報を前記メモリに書き込む第３のプロセッサと、
前記メモリに蓄積された情報から複数のトレースデータをそれぞれ生成する複数の第４のプロセッサとを含み、
前記複数の第４のプロセッサの各々には、対応するトレースデータを生成するためのトレース条件が予め設定されており、前記複数の第４のプロセッサの各々は、対応する前記トレース条件に従って生成された前記トレースデータを外部記憶装置に保存する、無停電電源装置。

【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および無停電電源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば特開２００９－２７８７５５号公報（特許文献１）には、状態変化があったときのトレースデータを記憶する機能を有する無停電電源装置が開示される。この無停電電源装置は、商用交流電源からの交流電力を直流電力に変換するコンバータと、コンバータまたは蓄電池からの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、装置を運転制御するための制御回路と、装置の各部の波形を記憶する波形記憶回路とを備える。

【0003】

制御回路は、コンバータの入力電流および入力電圧、蓄電池の入力電圧および入力電流、ならびにインバータの出力電流および出力電圧を検出する複数の検出器の出力信号に基づいて、コンバータおよびインバータを制御する。

【0004】

波形記憶回路は、上記複数の検出器の出力信号を状態監視用の信号に変換し、変換した信号をトレースデータとして外部記憶回路に記憶させる。このとき、波形記憶回路は、制御回路から与えられるトリガ信号に応じて、トリガ信号の所定時間前から所定時間後までのトレースデータを外部記憶回路に記憶させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００９－２７８７５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

近年、データセンター市場の拡大に伴い、無停電電源装置が大容量化するとともに、無停電電源装置を含む電源システムが複雑化している。無停電電源装置の大容量化を実現するために、１台の無停電電源装置に複数の電力変換モジュールの並列回路を実装する構成や、複数の無停電電源装置を並列に接続する構成が採用されている。また、無停電電源装置を上位または下位の電源設備と連携させる構成も採用されている。

【0007】

これらの構成では、給電に関する情報の種類および数が格段に増えるため、従来のトレース技術では、給電に関する解析を行うために必要となるトレースデータを漏れなく記憶できない事態が生じてしまう。また、複数の検出器の出力信号などの各種情報を直接的に波形記憶回路に入力する従来技術では、全ての情報を波形記憶回路に取り込むために膨大な数の配線が必要となる。

【0008】

本開示は、かかる問題を解決するためになされたものであり、本開示の目的は、給電に関する情報量の増加に容易に対応することができる無停電電源システムおよび無停電電源装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示の一態様に従う無停電電源システムは、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る。複数の無停電電源装置の各々は、少なくとも１つの電力変換器と、複数のプロセッサと、複数のプロセッサがアクセス可能に構成されるメモリと、複数のプロセッサからメモリへのアクセスを制御するメモリアクセスコントローラとを備える。複数のプロセッサは、第１から第３のプロセッサと、複数の第４のプロセッサとを含む。第１のプロセッサは、メモリから読み出した情報に基づいて少なくとも１つの電力変換器を制御し、少なくとも１つの電力変換器の制御情報をメモリに書き込む。第２のプロセッサは、少なくとも１つの電力変換器に入出力される電流および電圧を計測し、計測情報をメモリに書き込む。第３のプロセッサは、他の無停電電源装置および外部装置と情報を遣り取りし、受信情報をメモリに書き込む。複数の第４のプロセッサは、メモリに蓄積された情報から複数のトレースデータをそれぞれ生成する。複数の第４のプロセッサの各々には、対応するトレースデータを生成するためのトレース条件が予め設定されている。複数の第４のプロセッサの各々は、対応するトレース条件に従って生成されたトレースデータを外部記憶装置に保存する。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、給電に関する情報量の増加に容易に対応することができる無停電電源システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【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ブロック図である。

【図2】ＵＰＳＵの構成を示す回路ブロック図である。

【図3】複数の状態記録回路の動作を説明する図である。

【図4】トレース条件に含まれるトリガの一例を示す図である。

【図5】トレース条件の推奨例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、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繰り返さない。

【0013】

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１００は、Ｎ台の無停電電源装置（ＵＰＳ：Uninterruptible Power Supply）Ｕ１～ＵＮと、Ｎ組のスイッチＳ１～Ｓ３と、通信線Ｌ０と、タッチパネルディスプレイ７４と、外部記憶装置７５とを備える。Ｎは２以上の整数である。

【0014】

ＵＰＳＵ１～ＵＮの各々は、入力端子Ｔ１、バイパス入力端子Ｔ２、バッテリ端子Ｔ３、出力端子Ｔ４、および通信端子Ｔ５～Ｔ７を含む。以下の説明では、ＵＰＳＵ１～ＵＮを包括的に「ＵＰＳＵ」と称する場合がある。Ｎ組のスイッチＳ１～Ｓ３は、Ｎ台のＵＰＳＵ１～ＵＮにそれぞれ対応して設けられている。

【0015】

各ＵＰＳＵの入力端子Ｔ１は、対応する組のスイッチＳ１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１００に供給する。

【0016】

各ＵＰＳＵのバイパス入力端子Ｔ２は、対応する組のスイッチＳ２を介してバイパス交流電源７２に接続される。バイパス交流電源７２は、商用周波数の交流電力を無停電電源システム１００に供給する。バイパス交流電源７２は、商用交流電源７１と同じものであっても構わないし、自家用発電機であっても構わない。

【0017】

ＵＰＳＵ１～ＵＮのバッテリ端子Ｔ３は、バッテリＢ１～ＢＮにそれぞれ接続される。バッテリＢ１～ＢＮは、直流電力を蓄える。バッテリＢ１～ＢＮの各々の代わりにコンデンサが接続されていても構わない。以下の説明では、バッテリＢ１～ＢＮを包括的に「バッテリＢ」と称する場合がある。

【0018】

各ＵＰＳＵの出力端子Ｔ４は、対応する組のスイッチＳ３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１００から供給される交流電力によって駆動される。

【0019】

スイッチＳ１～Ｓ３は、対応するＵＰＳＵを使用する場合にオンされ、対応するＵＰＳＵを他のＵＰＳＵから電気的に切り離す場合にオフされる。例えばＵＰＳＵ１が故障した場合には、それに対応するスイッチＳ１～Ｓ３をオフさせて他のＵＰＳＵ２～ＵＮから電気的に切り離す。

【0020】

各ＵＰＳＵの通信端子Ｔ６は、外部記憶装置７５に接続される。外部記憶装置７５は、ＵＰＳＵから物理的に取り出して外部ツールによって読み出すことが可能な記憶媒体である。外部記憶装置７５は、例えば、ＵＳＢメモリ、ＳＤメモリカードなどである。外部記憶装置７５は、主に状態監視用のトレースデータを記憶するために用いられる。

【0021】

各ＵＰＳＵの通信端子Ｔ７は、タッチパネルディスプレイ７４に接続される。タッチパネルディスプレイ７４は、例えば、ＵＰＳＵ１～ＵＮを収容する矩形状の盤筐体の前面に設置されている。タッチパネルディスプレイ７４は、無停電電源システム１００のユーザによる入力操作を受け付ける入力装置と、種々の情報を表示するディスプレイとを含む。ユーザがタッチパネルディスプレイ７４を操作することにより、無停電電源システム１００の電源をオンおよびオフすること、および無停電電源システム１００の給電モードを設定することが可能となっている。また、ユーザがタッチパネルディスプレイ７４を操作することにより、種々の情報を設定することが可能となっている。種々の情報には、複数の状態記録回路１０の各々がトレースデータを生成するためのトレース条件が含まれる。

【0022】

各ＵＰＳＵの通信端子Ｔ５は、通信線Ｌ０を介して他のＵＰＳＵの通信端子Ｔ５に接続される。各ＵＰＳＵは、通信線Ｌ０を介して他のＵＰＳＵと各種情報を遣り取りする。その情報に基づいて、Ｎ台のＵＰＳＵ１～ＵＮのうちの負荷７３を運転するために必要なＭ台のＵＰＳＵが選択される。Ｍは、１以上Ｎ以下の整数である。

【0023】

選択されたＵＰＳＵは、負荷７３に電力を供給する運転動作を実行する。運転動作時において、ＵＰＳＵは、商用交流電源７１から正常に交流電力が供給されている場合（商用交流電源７１の健全時）には、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Ｂに蓄える。

【0024】

また、運転動作時においてＵＰＳＵは、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Ｂ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Ｂ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。負荷７３を運転するために選択されなかったＵＰＳＵは、負荷７３に電力を供給せずに待機する待機動作を実行する。

【0025】

また、運転動作時においてＵＰＳＵは、ＵＰＳＵのうちの所定部分が故障しているか否かを診断する診断動作を実行する。ＵＰＳＵは、診断動作を実行した結果、当該ＵＰＳＵの所定部分が故障していると診断した場合には、その旨を示す情報を、通信端子Ｔ６を介してタッチパネルディスプレイ７４に出力する。無停電電源システム１００のユーザは、故障しているＵＰＳＵに対応しているスイッチＳ１～Ｓ３をオフさせて、負荷７３を駆動させながら、故障しているＵＰＳＵを修理する、または新品のＵＰＳと交換する。

【0026】

図２は、ＵＰＳＵの構成を示す回路ブロック図である。図２に示すように、ＵＰＳＵは、スイッチＳＷ１～ＳＷ３、電流検出器ＣＤ１～ＣＤ６、コンデンサＣ１，Ｃ２，３、リアクトルＬ１，Ｌ２、コンバータ１、直流ライン２、双方向チョッパ４、インバータ５、および半導体スイッチ６を含む。

【0027】

スイッチＳＷ１およびリアクトルＬ１は、入力端子Ｔ１とコンバータ１の交流ノードとの間に直列接続される。スイッチＳＷ１は、制御回路７によって制御される。商用交流電源７１の健全時には、スイッチＳＷ１はオンされる。商用交流電源７１の停電時には、スイッチＳＷ１はオフされる。電流検出器ＣＤ１は、商用交流電源７１とコンバータ１との間に流れる電流ＩＲ（コンバータ電流）を検出し、その検出値を示す信号を計測回路８に出力する。入力端子Ｔ１に現れる交流電圧ＶＲ（コンバータ入力電圧）の瞬時値は、計測回路８によって検出される。

【0028】

コンデンサＣ１は、スイッチＳＷ１とリアクトルＬ１との間のノードに接続される。コンデンサＣ１およびリアクトルＬ１は、交流フィルタＦ１を構成する。交流フィルタＦ１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１に商用周波数の交流電力を通過させ、コンバータ１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。

【0029】

コンバータ１は、複数の半導体スイッチング素子および複数のダイオードを含む周知のものであり、制御回路７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１は、交流電力を直流電力に変換して直流ライン２に出力する。コンバータ１の出力電圧は、所望の値に制御可能になっている。コンバータ１は「第１の電力変換器」の一実施例に対応する。

【0030】

商用交流電源７１の停電時には、コンバータ１の運転は停止される。コンデンサ３は、直流ライン２に接続され、直流ライン２の電圧を平滑化させる。直流ライン２に現れる直流電圧ＶＤの瞬時値は、計測回路８によって検出される。

【0031】

制御回路７は、商用交流電源７１の健全時には、直流ライン２の直流電圧ＶＤが参照直流電圧ＶＤＲになるようにコンバータ１を制御する。

【0032】

直流ライン２は、双方向チョッパ４の高電圧側ノードに接続され、双方向チョッパ４の低電圧側ノードはスイッチＳＷ２を介してバッテリ端子Ｔ３に接続される。スイッチＳＷ２は、制御回路７によって制御される。スイッチＳＷ２は、ＵＰＳＵの使用時はオンされ、例えばＵＰＳＵおよびバッテリＢのメンテナンス時にオフされる。

【0033】

双方向チョッパ４は、複数の半導体スイッチング素子および複数のダイオードを含む周知のものであり、制御回路７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４は、コンバータ１によって生成される直流電力をバッテリＢに蓄える。商用交流電源７１の停電時には、双方向チョッパ４は、バッテリＢの直流電力を、直流ライン２を介してインバータ５に供給する。双方向チョッパ４は「第３の電力変換器」の一実施例に対応する。

【0034】

電流検出器ＣＤ４は、双方向チョッパ４とバッテリＢとの間に流れる電流ＩＢ（バッテリ電流）を検出し、その検出値を示す信号を計測回路８に出力する。バッテリ端子Ｔ３に現れるバッテリＢの端子間電圧（バッテリ電圧）ＶＢの瞬時値は、計測回路８によって検出される。

【0035】

制御回路７は、商用交流電源７１の健全時には、バッテリ電圧ＶＢが参照直流電圧ＶＢＲになるように双方向チョッパ４を制御し、商用交流電源７１の停電時には、直流ライン２の直流電圧ＶＤが参照直流電圧ＶＤＲになるように双方向チョッパ４を制御する。直流ライン２は、インバータ５の直流ノードに接続されている。

【0036】

インバータ５は、複数の半導体スイッチング素子および複数のダイオードを有する周知のものであり、制御回路７によって制御される。インバータ５は、コンバータ１または双方向チョッパ４から直流ライン２を介して供給される直流電力を交流電力に変換して出力ノードに出力する。

【0037】

すなわちインバータ５は、商用交流電源７１の健全時には、コンバータ１から直流ライン２を介して供給される直流電力を交流電力に変換し、商用交流電源７１の停電時には、バッテリＢから双方向チョッパ４を介して供給される直流電力を交流電力に変換する。インバータ５の出力電圧は所望の値に制御可能になっている。インバータ５は「第２の電力変換器」の一実施例に対応する。

【0038】

インバータ５の出力ノードはリアクトルＬ２を介してスイッチＳＷ３の第１端子に接続され、スイッチＳＷ３の第２端子は出力端子Ｔ４に接続される。コンデンサＣ２は、リアクトルＬ２とスイッチＳＷ３との間のノードに接続される。コンデンサＣ２およびリアクトルＬ２は、交流フィルタＦ２を構成する。交流フィルタＦ２は、低域通過フィルタであり、インバータ５で生成された商用周波数の交流電力を出力端子Ｔ４に通過させ、インバータ５で発生するスイッチング周波数の信号が出力端子Ｔ４に通過することを防止する。

【0039】

スイッチＳＷ３は、制御回路７によって制御され、インバータ５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モード時にはオンされ、バイパス交流電源７２からの交流電力を負荷７３に供給するバイパス給電モード時にはオフされる。

【0040】

リアクトルＬ２とスイッチＳＷ３との間のノードに現れる交流電圧ＶＡ（インバータ電圧）の瞬時値は計測回路８によって検出される。電流検出器ＣＤ２は、インバータ５から出力される電流ＩＡ（インバータ電流）を検出し、その検出値を示す信号を計測回路８に与える。電流検出器ＣＤ３は、交流フィルタＦ２と出力端子Ｔ４との間に流れる電流ＩＡを検出し、その検出値を示す信号を計測回路８に与える。出力端子Ｔ４に現れる交流電圧ＶＬ（負荷電圧）の瞬時値は計測回路８によって検出される。制御回路７は、交流電圧ＶＬが正弦波状の参照交流電圧ＶＬＲになるようにインバータ５を制御する。

【0041】

半導体スイッチ６は、互いに逆並列に接続された一対のサイリスタを含み、バイパス入力端子Ｔ２と出力端子Ｔ４との間に接続される。半導体スイッチ６は、制御回路７によって制御され、インバータ給電モード時にはオフされ、バイパス給電モード時にはオンされる。また、半導体スイッチ６は、インバータ５が故障した場合にオンし、バイパス交流電源７２からの交流電力を負荷７３に供給する。バイパス入力端子Ｔ２に現れる交流電圧ＶＳ（バイパス入力電圧）の瞬時値は計測回路８によって検出される。電流検出器ＣＤ５は、バイパス入力端子Ｔ２と半導体スイッチ６との間に流れる電流ＩＳ（バイパス電流）を検出し、その検出値を示す信号を計測回路８に与える。電流検出器ＣＤ６は、半導体スイッチ６またはインバータ５と出力端子Ｔ４との間に流れる電流ＩＬ（ＵＰＳ出力電流）を検出し、その検出値を示す信号を計測回路８に与える。

【0042】

ＵＰＳＵは、制御回路７、計測回路８、通信回路９、複数の状態記録回路１０、設定回路１１、表示回路１２、メモリアクセスコントローラ１３、およびシステム情報収集メモリ１５をさらに含む。

【0043】

本実施の形態では、制御回路７、計測回路８、通信回路９、複数の状態記録回路１０、設定回路１１、表示回路１２、およびメモリアクセスコントローラ１３は、複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）および／または、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などの回路を用いて構成される。ある局面では、制御回路７、計測回路８、通信回路９、複数の状態記録回路１０、設定回路１１、表示回路１２、およびメモリアクセスコントローラ１３は、互いに独立した複数のＣＰＵを用いて構成される。別の局面では、制御回路７、計測回路８、通信回路９、複数の状態記録回路１０、設定回路１１、表示回路１２、およびメモリアクセスコントローラ１３のうちの少なくとも一部は、少なくとも１つのＦＰＧＡを用いて構成される。

【0044】

システム情報収集メモリ１５は、制御回路７、計測回路８、通信回路９、複数の状態記録回路１０、設定回路１１、および表示回路１２を構成する複数のＣＰＵおよび／またはＦＰＧＡがアクセス可能に構成される。システム情報収集メモリ１５は、制御回路７、計測回路８、通信回路９、複数の状態記録回路１０、設定回路１１、および表示回路１２の各々によって使用される情報および信号を収集して、一括して保存するためのメモリである。メモリアクセスコントローラ１３は、制御回路７、計測回路８、通信回路９、複数の状態記録回路１０、設定回路１１、および表示回路１２からシステム情報収集メモリ１５へのアクセスを制御するように構成される。

【0045】

具体的には、計測回路８は、交流電圧ＶＲ，ＶＳ，ＶＡ，ＶＬの瞬時値、直流電圧ＶＤの瞬時値、およびバッテリ電圧ＶＢの瞬時値を検出し、その検出値を示す信号をメモリアクセスコントローラ１３に与える。また、計測回路８は、電流検出器ＣＤ１～ＣＤ６の出力信号をメモリアクセスコントローラ１３に与える。交流電圧ＶＲ，ＶＳ，ＶＡ，ＶＬの瞬時値、直流電圧ＶＤの瞬時値、バッテリ電圧ＶＢの瞬時値、および電流検出器ＣＤ１～ＣＤ６の出力信号は、「計測情報」の一実施例に対応する。メモリアクセスコントローラ１３は、計測回路８からの計測情報をシステム情報収集メモリ１５に格納する。計測回路８は「第２のプロセッサ」の一実施例に対応する。

【0046】

通信回路９は、通信端子Ｔ５および通信線Ｌ０を介して、他のＵＰＳＵ２～ＵＮとの間で種々の信号を遣り取りする。また、通信回路９は、通信端子Ｔ５を介して外部装置との間で種々の信号を遣り取りする。外部装置には、Ｎ組のスイッチＳ１～Ｓ３を含む周辺盤、バッテリＢ１～ＢＮを含む蓄電池盤、および上位または下位の電源設備などが含まれる。通信回路９は、他のＵＰＳＵ２～ＵＮおよび外部装置からの受信情報をメモリアクセスコントローラ１３に与える。メモリアクセスコントローラ１３は、通信回路９の受信情報をシステム情報収集メモリ１５に格納する。また、通信回路９は、メモリアクセスコントローラ１３から与えられる種々の情報を通信端子Ｔ５および通信線Ｌ０を介して他のＵＰＳＵ２～ＵＮへ送信するとともに、通信端子Ｔ５を介して外部装置へ送信する。通信回路９は「第３のプロセッサ」の一実施例に対応する。

【0047】

設定回路１１は、無停電電源システム１００のユーザがタッチパネルディスプレイ７４を操作することによって設定した情報を受け付ける。設定回路１１は、設定情報をメモリアクセスコントローラ１３に与える。メモリアクセスコントローラ１３は、設定回路１１からの設定情報をシステム情報収集メモリ１５に格納する。設定回路１１は「第５のプロセッサ」の一実施例に対応する。

【0048】

制御回路７は、メモリアクセスコントローラ１３を介してシステム情報収集メモリ１５にアクセスすることにより、ＵＰＳＵの制御に必要な情報をシステム情報収集メモリ１５から読み出す。ＵＰＳＵの制御に必要な情報には、計測回路８の計測情報、通信回路９の受信情報、および設定回路１１からの設定情報が含まれる。

【0049】

制御回路７は、システム情報収集メモリ１５から読み出した情報に基づいて、ＵＰＳＵ全体を制御する。具体的には、制御回路７は、計測情報、受信情報、および設定情報に基づいて、コンバータ１、双方向チョッパ４およびインバータ５を制御するとともに、スイッチＳＷ１～ＳＷ３および半導体スイッチ６のオンオフを制御する。また、制御回路７は、ＵＰＳＵの制御に関する制御情報をメモリアクセスコントローラ１３に与える。制御情報には、コンバータ１、双方向チョッパ４およびインバータ５の各々を制御するための制御信号、およびスイッチＳＷ１～ＳＷ３および半導体スイッチ６に対するオンオフ指令が含まれる。メモリアクセスコントローラ１３は、制御回路７からの制御情報をシステム情報収集メモリ１５に格納する。

【0050】

また、制御回路７は、システム情報収集メモリ１５から読み出した情報に基づいて、インバータ５を含む所定部分が故障しているか否かを判定し、所定部分が故障している場合に故障検出信号をメモリアクセスコントローラ１３に与える。メモリアクセスコントローラ１３は、制御回路７からの故障検出信号をシステム情報収集メモリ１５に格納する。制御回路７は「第１のプロセッサ」の一実施例に対応する。

【0051】

このようにしてシステム情報収集メモリ１５には、制御回路７の制御情報、故障検出信号、計測回路８の計測情報、通信回路９の受信情報、および設定回路１１の設定情報が一括して保存される。これらの情報は、システム情報収集メモリ１５内の予め指定されたアドレスに予め指定されたデータサイズで書き込まれる。制御回路７は、システム情報収集メモリ１５に書き込まれた情報を、メモリアクセスコントローラ１３を介して参照しながら、ＵＰＳＵ全体を制御するとともに、制御情報をメモリアクセスコントローラ１３を介してシステム情報収集メモリ１５に保存する。

【0052】

システム情報収集メモリ１５に保存される制御情報は、制御回路７の制御周期に従って常時更新される。また、計測情報は、計測回路８の計測周期に従って常時更新される。複数の状態記録回路１０の各々は、予め設定されたトレース条件に従って、常時更新されるシステム情報収集メモリ１５内の情報からトレースデータを生成する。図３は、複数の状態記録回路１０の動作を説明する図である。図中のＡ～Ｇは情報または信号を表す。

【0053】

図３に示すように、システム情報収集メモリ１５には、制御回路７の制御情報、計測回路８の計測情報、通信回路９の受信情報、および設定回路１１の設定情報などが保存されている。設定情報には、Ｍ台の状態記録回路１０＿１～１０＿Ｍにそれぞれ対応するＭ個のトレース条件が含まれている。Ｍは２以上の整数である。

【0054】

トレース条件は、各状態記録回路１０がトレースデータを生成するための条件である。トレース条件には、状態記録回路１０が記録する情報の種類、当該情報の記録時間、当該情報の記録を開始するためのトリガ、およびサンプリング周波数が含まれている。無停電電源システム１００のユーザは、タッチパネルディスプレイ７４を用いて、状態記録回路１０ごとにトレース条件を設定することができる。設定されたＭ個のトレース条件は、設定回路１１の設定情報としてシステム情報収集メモリ１５に格納される。

【0055】

Ｍ個の状態記録回路１０＿１～１０Ｍは、互いに独立したＭ個のＣＰＵまたはＦＰＧＡを用いて構成される。各状態記録回路１０を構成するＣＰＵまたはＦＰＧＡは、対応するトレース条件に従ってシステム情報収集メモリ１５から情報を読み出してトレースデータを生成する。

【0056】

例えば、状態記録回路１０＿１は、第１のトレース条件に設定されているサンプリング周波数に従って、第１のトレース条件に設定されている情報Ａ，Ｂをシステム情報収集メモリ１５から読み出し、読み出した情報Ａ，Ｂをトレースデータとして記録する。状態記録回路１０＿１には、常時、第１のトレース条件に設定されている記録時間分のトレースデータが上書きされて記録される。そして、第１のトレース条件に設定されているトリガが発生したときには、状態記録回路１０＿１は、トリガが発生した時刻、またはトリガが発生してから記録時間が経過した時刻にてトレースデータの上書きを停止する。これにより状態記録回路１０＿１は、トリガが発生した時刻に対して記録時間前から記録時間後までのトレースデータを記録することができる。状態記録回路１０＿１は、生成されたトレースデータを外部記憶装置７５に保存する。

【0057】

状態記録回路１０＿２は、第２のトレース条件に設定されているサンプリング周波数に従って、第２のトレース条件に設定されている情報Ｂ，Ｄ，ＦＰＧＡをシステム情報収集メモリ１５から読み出し、読み出した情報Ｂ，Ｄ，Ｆをトレースデータとして記録する。状態記録回路１０＿Ｍには、常時、第２のトレース条件に設定されている記録時間分のトレースデータが上書きされて記録される。そして、第２のトレース条件に設定されているトリガが発生したときには、状態記録回路１０＿２は、トリガが発生した時刻、またはトリガが発生してから記録時間が経過した時刻にてトレースデータの上書きを停止する。これにより状態記録回路１０＿２は、トリガが発生した時刻に対して記録時間前から記録時間後までのトレースデータを記録することができる。状態記録回路１０＿２は、生成されたトレースデータを外部記憶装置７５に保存する。状態記録回路１０は「第４のプロセッサ」の一実施例に対応する。

【0058】

図４は、トレース条件に含まれるトリガの一例を示す図である。図４には、複数種類のトリガが示されている。各トリガには名称および設定番号が付されている。

【0059】

例えば、設定番号１のトリガである「重故障」は、対応するＵＰＳＵに重故障が発生したときのトレースデータを記録するためのトリガである。設定番号２のトリガである「軽故障」は、対応するＵＰＳＵに軽故障が発生したときにトレースデータを記録するためのトリガである。なお、重故障とはＵＰＳＵの運転を継続できない程度の故障であり、軽故障とはしばらく修理しなくてもＵＰＳＵの運転を継続することができる程度の故障である。

【0060】

設定番号３のトリガである「停電」は、商用交流電源７１の停電が発生したときのトレースデータを記録するためのトリガである。設定番号４のトリガである「切換」は、インバータ給電モード中のＵＰＳＵがバイパス給電モードへ切り換えられたときのトレースデータを記録するためのトリガである。設定番号５のトリガである「切戻」は、バイパス給電モード中のＵＰＳＵがインバータ給電モードに戻されたときのトレースデータを記録するためのトリガである。

【0061】

設定番号６のトリガである「出力監視」は、対応するＵＰＳＵの出力端子Ｔ４に現れる交流電圧ＶＬが変動したときのトレースデータを記録するためのトリガである。設定番号７のトリガである「放電開始」は、対応するＵＰＳＵに接続されるバッテリＢの放電が開始したときのトレースデータを記録するためのトリガである。設定番号８のトリガである「放電終止」は、対応するＵＰＳＵに接続されるバッテリＢの放電が終了したときのトレースデータを記録するためのトリガである。

【0062】

設定番号９のトリガである「手動」は、無停電電源システム１００のユーザが手動で設定したトリガである。設定番号１０のトリガである「検証」は、システム情報収集メモリ１５に保存される複数の信号の論理和または論理積に応じてトレースデータを記録するためのトリガである。

【0063】

無停電電源システム１００のユーザは、タッチパネルディスプレイ７４に設定番号を入力することにより、所望のトリガを設定することができる。ただし、各状態記録回路１０は記憶可能なデータ容量が決まっているため、図４に示した複数のトリガにそれぞれ対応して、トレースデータとして記録する情報の種類、記録時間およびサンプリング周波数に関する推奨例を用意しておくことができる。

【0064】

図５は、トレース条件の推奨例を示す図である。図５には、５個のトレース条件が例示されている。５個のトレース条件は５種類のトリガにそれぞれ対応している。各トレース条件は、トリガの名称と、記録する情報の種類、サンプリング周波数、および記録時間の各々の推奨例とを含んでいる。

【0065】

例えば、第１のトレース条件は、「重故障」のトリガに対応するトレース条件の推奨例である。第２のトレース条件は、「軽故障」のトリガに対応するトレース条件の推奨例である。第３のトレース条件は、「切換」のトリガに対応するトレース条件の推奨例である。第４のトレース条件は、「切戻」のトリガに対応するトレース条件の推奨例である。第５のトレース条件は、「検証」のトリガに対応するトレース条件の推奨例である。

【0066】

図５に示す推奨例では、トリガの種類に応じて、記録する情報の種類、記録時間、およびサンプリング周波数が異なっている。記録する情報には、計測回路８の計測情報が含まれる。具体的には、５個のトレース条件のうち「重故障」に対応する第１のトレース条件は、計測情報に含まれる複数の電流および電圧の瞬時値を記録対象としている。サンプリング周波数は６［ｋＨｚ］であり、記録時間は０．２［ｓｅｃ］である。これによると、状態記録回路１０は、重故障が発生した時刻の０．２［ｓｅｃ］前から０．２［ｓｅｃ］後までの複数の電流および電圧の瞬時値のトレースデータを外部記憶装置７５に保存することができる。

【0067】

「軽故障」に対応する第２のトレース条件は、記録対象が第１のトレース条件と同じである一方で、サンプリング周波数が第１のトレース条件よりも低いために記録時間が第１のトレース条件よりも長くなっている。これによると、軽故障が発生した場合には、重故障が発生した場合と比べて、サンプリング間隔が粗くなるものの、故障が発生した時刻前後のより長い時間（０．４［ｓｅｃ］）の複数の電流および電圧の瞬時値のトレースデータを外部記憶装置７５に保存することができる。

【0068】

「出力監視」に対応する第４のトレース条件は、サンプリング周波数が第１のトレース条件よりも高いため、記録時間が第１のトレース条件よりも短くなっている。これによると、出力電圧の変動が生じた瞬間における電流および電圧の瞬時値の急峻な変化を細かくサンプリングしたトレースデータを外部記憶装置７５に保存することができる。

【0069】

図５に示す推奨例は、タッチパネルディスプレイ７４を通じて無停電電源システム１００のユーザに提示される。無停電電源システム１００のユーザは、提示された推奨例を参照しながら各状態記録回路１０におけるトレース条件を設定することができる。

【0070】

図３に戻って、状態記録回路１０＿１～１０＿Ｍの各々は、システム情報収集メモリ１５に保存されている多数の情報の中から、対応するトレース条件に設定されている情報を抽出して記録することによりトレースデータを生成する。システム情報収集メモリ１５には制御情報、計測情報、受信情報、および設定情報が一括して保存されていることから、状態記録回路１０を複数設けることによって、様々な情報のトレースデータを並行して生成することができる。例えば、図４および図５に示した例によれば、重故障の発生時、軽故障の発生時、給電モードの切換え時、および停電の発生時などの異なるタイミングにて異なる情報のトレースデータを生成することが可能となる。

【0071】

図２に戻って、表示回路１２は、タッチパネルディスプレイ７４とメモリアクセスコントローラ１３との間に配置されている。タッチパネルディスプレイ７４は、システム情報収集メモリ１５のアドレスを指定するユーザ入力を受け付け、受け付けたアドレスの情報を表示回路１２に出力する。表示回路１２は、メモリアクセスコントローラ１３を介してシステム情報収集メモリ１５にアクセスすることにより、指定されたアドレスに保存されている情報をシステム情報収集メモリ１５から読み出す。表示回路１２は、読み出した情報をタッチパネルディスプレイ７４に与えることにより、当該情報をタッチパネルディスプレイ７４に表示させる。これによると、計測情報に含まれている各種の電流または電圧の瞬時値をシステム情報収集メモリ１５から読み出してタッチパネルディスプレイ７４に表示させることができる。また、各種の電流または電圧の瞬時値の時間変化を示す時系列データをタッチパネルディスプレイ７４に表示させることができる。

【0072】

表示回路１２はさらに、複数の状態記録回路１０に接続されている。表示回路１２は、複数の状態記録回路１０により生成されたトレースデータを取得してタッチパネルディスプレイ７４に転送することにより、トレースデータをタッチパネルディスプレイ７４に表示させることができる。表示回路１２は「第６のプロセッサ」の一実施例に対応する。

【0073】

以上説明したように、本実施の形態に従う無停電電源システムは、無停電電源装置に含まれる制御回路、計測回路、通信回路、状態記録回路、設定回路、および表示回路などを互いに独立した複数のプロセッサで構成し、当該複数のプロセッサをメモリアクセスコントローラを介してシステム情報収集メモリにアクセス可能に接続するように構成されている。これにより、制御回路の制御情報、計測回路の計測情報、通信回路の受信情報、および設定回路の設定情報などを複数の回路で共有することができる。また、システム情報収集メモリへのアクセスはメモリアクセスコントローラによって実行されるため、各回路は、システム情報収集メモリから必要な情報だけを高速に読み出して使用することができる。これによると、各回路は、他の回路との間で情報の遣り取りすることが不要となるため、高速に処理することが可能となる。したがって、給電に関する情報量の増加に容易に対応することができる。

【0074】

さらに、複数の回路が並行して動作できることから、トレースデータを記録するための複数の状態記録回路を備えることができる。複数の状態記録回路も互いに独立した複数のプロセッサで構成されるため、各状態記録回路は、対応するトレース条件に従ってトレースデータを並行して記録することができる。

【0075】

また、各状態記録回路のトレース条件は、設定回路の設定情報としてシステム情報収集メモリに保存されて複数の回路間で共有される。これにより、無停電電源システムのユーザは、タッチパネルディスプレイを通じてシステム情報収集メモリにアクセスすることにより、設定情報を参照しながら各状態記録回路のトレース条件を適宜変更することができる。

【0076】

なお、上述した実施の形態では、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について説明したが、複数の電力変換モジュールの並列回路を備えた無停電電源装置に対しても本開示を適用することが可能である。この場合、複数の電力変換モジュールの制御情報および計測情報、複数の電力変換モジュール間で遣り取りされる情報などが一括してシステム情報収集メモリに保存される。そして、複数の状態回路の各々は、対応するトレース条件に従ってトレースデータを外部記憶装置に記憶する。

【0077】

また、上述した実施の形態では、コンバータ、インバータおよび双方向チョッパを備える無停電電源装置の構成について説明したが、本開示は、交流電源と負荷との間に接続される高速スイッチと、負荷と電力貯蔵装置との間に接続される電力変換器とを備える無停電電源装置にも適用することが可能である。

【0078】

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。本開示の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、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】

【0079】

１ コンバータ、２ 直流ライン、３，Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、４ 双方向チョッパ、５ インバータ、６ 半導体スイッチ、７ 制御回路、８ 計測回路、９ 通信回路、１０ 状態記録回路、１１ 設定回路、１２ 表示回路、１３ メモリアクセスコントローラ、１５ システム情報収集メモリ、７１ 商用交流電源、７２ バイパス交流電源、７３ 負荷、７４ タッチパネルディスプレイ、７５ 外部記憶装置、１００ 無停電電源システム、Ｂ，Ｂ１～ＢＮ バッテリ、ＣＤ１～ＣＤ６ 電流検出器、Ｆ１，Ｆ２ 交流フィルタ、Ｌ０ 通信線、Ｌ１，Ｌ２ リアクトル、Ｓ１～Ｓ３，ＳＷ１～ＳＷ３ スイッチ、Ｔ１ 入力端子、Ｔ２ バイパス入力端子、Ｔ３ バッテリ端子、Ｔ４ 出力端子、Ｔ５～Ｔ７ 通信端子、Ｕ，Ｕ１～ＵＮ 無停電電源装置。

【要約】

無停電電源装置（Ｕ）は、少なくとも１つの電力変換器（１，４，５）と、複数のプロセッサ（７～１２）と、メモリ（１５）と、メモリアクセスコントローラ（１３）とを備える。第１のプロセッサ（７）は、メモリ（１５）から読み出した情報に基づいて少なくとも１つの電力変換器（１，４，５）を制御し、制御情報をメモリ（１５）に書き込む。第２のプロセッサ（８）は、少なくとも１つの電力変換器（１，３，５）に入出力される電流および電圧を計測し、計測情報をメモリ（１５）に書き込む。第３のプロセッサ（９）は、他の無停電電源装置および外部装置と情報を遣り取りし、受信情報をメモリ（１５）に書き込む。複数の第４のプロセッサ（１０）は、メモリ（１５）に蓄積された情報から複数のトレースデータをそれぞれ生成する。複数の第４のプロセッサ（１０）の各々には、対応するトレースデータを生成するためのトレース条件が予め設定されている。複数の第４のプロセッサ（１０）の各々は、対応するトレース条件に従って生成されたトレースデータを外部記憶装置に保存する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】