JPS60249832A - インバ−タの保護方法 - Google Patents
インバ−タの保護方法Info
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- JPS60249832A JPS60249832A JP59104688A JP10468884A JPS60249832A JP S60249832 A JPS60249832 A JP S60249832A JP 59104688 A JP59104688 A JP 59104688A JP 10468884 A JP10468884 A JP 10468884A JP S60249832 A JPS60249832 A JP S60249832A
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- inverter
- power supply
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- load
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
- H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
- H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
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- Emergency Management (AREA)
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- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
- Protection Of Static Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の技術分野］
本発明はインバータと他の予備％４．臨とを切換スイッ
チで無瞬断で切換えて負荷へ無停電でＩ＋）力を供給す
る電源装置におけるインバータの保護方法に関するもの
である。
チで無瞬断で切換えて負荷へ無停電でＩ＋）力を供給す
る電源装置におけるインバータの保護方法に関するもの
である。
［発明の技術的背景］
従来より無停電電源装置として商用電源停電時でも蓄電
池電源を入力として無停電、の電力を供給するインバー
タの出力と直送曲用電源（予備電源）とを切換スイッチ
にて結合し、常時は切換スイッチを介してインバータに
て負葡へ給電し、インバータ故障時あるいはインバータ
保守点検時には上記切換スイッチを直送曲用電源に切換
えて血接弁荷へ給電し、故障復旧後あるいは保守点検終
了後、再び切換スイッチをインバータ側に切換えて、負
荷へ連続的に給電し続ける装置が広く用いられている。
池電源を入力として無停電、の電力を供給するインバー
タの出力と直送曲用電源（予備電源）とを切換スイッチ
にて結合し、常時は切換スイッチを介してインバータに
て負葡へ給電し、インバータ故障時あるいはインバータ
保守点検時には上記切換スイッチを直送曲用電源に切換
えて血接弁荷へ給電し、故障復旧後あるいは保守点検終
了後、再び切換スイッチをインバータ側に切換えて、負
荷へ連続的に給電し続ける装置が広く用いられている。
第１図は、上述の如き無停電電源装置の一例を示すブロ
ック図である。同図において、ｌは直送商用電源、２は
商用電源、３け整流器、４Ｉｒｉ整流器３により充７３
；される蓄電池、５は整流器３あるいけ蓄電池４より直
流電力の供給を受けて変流電力に変換するインバータ、
６けインバータ５の矩形波出力を正弦波に改善する交流
フィルタ、７．９は静止形の切換えスイッチ（半導体ス
イッチ）、８け負荷、 ＩＩは直送商用電源１とインバ
ータ５の出力との位相差を検出する位相差検出器（Ｐ
ＨＩ） ）、１２は位相差検出器１１の出力より低周波
成分のみを取り出すローパスフィルタ（ＬＰＦ） 、Ｉ
ｌｌローパスフィルタ１２の出力に応じた周波数にて発
振する電圧制御発振器（ＶＣＯ）、１４は電圧基準設定
器１５とインバータ５の出力電圧との偏差を入力として
インバータ５の出力′電圧を一定に匍］御する定’）ｉ
ｉ：圧制御回路、１６け電圧制御発振器１：３の出力を
周波数基漁として定電圧制御回路１４の出力に応してイ
ンバータ５を構成するスイツナング素子の点弧位相を変
えろ移相器、１７は切換スイッチ７．９を制御する切換
スイッチ制御回路である。
ック図である。同図において、ｌは直送商用電源、２は
商用電源、３け整流器、４Ｉｒｉ整流器３により充７３
；される蓄電池、５は整流器３あるいけ蓄電池４より直
流電力の供給を受けて変流電力に変換するインバータ、
６けインバータ５の矩形波出力を正弦波に改善する交流
フィルタ、７．９は静止形の切換えスイッチ（半導体ス
イッチ）、８け負荷、 ＩＩは直送商用電源１とインバ
ータ５の出力との位相差を検出する位相差検出器（Ｐ
ＨＩ） ）、１２は位相差検出器１１の出力より低周波
成分のみを取り出すローパスフィルタ（ＬＰＦ） 、Ｉ
ｌｌローパスフィルタ１２の出力に応じた周波数にて発
振する電圧制御発振器（ＶＣＯ）、１４は電圧基準設定
器１５とインバータ５の出力電圧との偏差を入力として
インバータ５の出力′電圧を一定に匍］御する定’）ｉ
ｉ：圧制御回路、１６け電圧制御発振器１：３の出力を
周波数基漁として定電圧制御回路１４の出力に応してイ
ンバータ５を構成するスイツナング素子の点弧位相を変
えろ移相器、１７は切換スイッチ７．９を制御する切換
スイッチ制御回路である。
位相差検出器１１、ローパスフィルタ１２及び電圧制御
発振器１３１ｄ Ｐ Ｌ Ｌ （ＰｈａｓｅＬｏｃｋｅ
ｄＬｏｃｐ）回路を構成し、インバータ５の出力位相が
直送商用電源１の位相に一致すべくインバー４５の周波
数を制御する。常時は、切換スイッチ７がオン、切換ス
イッチ９けオフでありインバータ５にて負荷８へ給電す
る。一方、何等かの原因でインバータ５が故障すると、
直ちに切換スイッチ９がオンすると共に切換スイッチ７
がオフすることにより、９荷８へは直送商用電源１によ
り瞬断なく直接給電する。
発振器１３１ｄ Ｐ Ｌ Ｌ （ＰｈａｓｅＬｏｃｋｅ
ｄＬｏｃｐ）回路を構成し、インバータ５の出力位相が
直送商用電源１の位相に一致すべくインバー４５の周波
数を制御する。常時は、切換スイッチ７がオン、切換ス
イッチ９けオフでありインバータ５にて負荷８へ給電す
る。一方、何等かの原因でインバータ５が故障すると、
直ちに切換スイッチ９がオンすると共に切換スイッチ７
がオフすることにより、９荷８へは直送商用電源１によ
り瞬断なく直接給電する。
１だ、インバータ５を保守点検する場合は１手動にて切
換スイッチ７から切換スイッチ９に切換えることにより
、上記と同様に囮送商用電源１にて直接給電する。０・
いて、インバータ５が故障復旧しｆＪＬ＠合、あるいは
保守点検を終了した場合には、再び切換スイッチ９から
切換スイッチ７に切控えて、直送商用電源１よりインバ
ータ５に戻して瞬断なく負荷８へ給電する。
換スイッチ７から切換スイッチ９に切換えることにより
、上記と同様に囮送商用電源１にて直接給電する。０・
いて、インバータ５が故障復旧しｆＪＬ＠合、あるいは
保守点検を終了した場合には、再び切換スイッチ９から
切換スイッチ７に切控えて、直送商用電源１よりインバ
ータ５に戻して瞬断なく負荷８へ給電する。
［背景技術の問題点］
しかるに、第１図の装置において、インバータ５で負荷
８に電力を供給している期間に、負荷電流がインバータ
５の谷間を越えるような過負荷となった場合、インバー
タ５１１Ｓｔ図示されない保詐装置の動作により、トリ
ップし、前述のインバータ５の故障の場合と同様に切換
スイッチ９がオンすると共に切換スイッチ７がオフし、
曲送商用電源１による給電に切換わるが、下記のような
問題がある。
８に電力を供給している期間に、負荷電流がインバータ
５の谷間を越えるような過負荷となった場合、インバー
タ５１１Ｓｔ図示されない保詐装置の動作により、トリ
ップし、前述のインバータ５の故障の場合と同様に切換
スイッチ９がオンすると共に切換スイッチ７がオフし、
曲送商用電源１による給電に切換わるが、下記のような
問題がある。
（１） モーターあるいはトランスなどのように起動時
過犬な電流が流れるような負値に対し、インバータ５が
トリップするので、その都度、インバータ５による給電
に戻すための倍旧操作が必要となる。
過犬な電流が流れるような負値に対し、インバータ５が
トリップするので、その都度、インバータ５による給電
に戻すための倍旧操作が必要となる。
（２）インバータ５の過負荷に対する保＾動作として、
トリップさせずインバータ５の出力′亀、圧を急速に低
下させる限流動作をさせるようにしたとしても、負荷側
からみた場合、瞬断が生じたことになり、才だ負荷側の
短絡事故に対して、選択しゃ断するに十分な短絡電流を
インバータで供給するのは困難であるため、短絡が生じ
たフィーダを切離すことが難しい。
トリップさせずインバータ５の出力′亀、圧を急速に低
下させる限流動作をさせるようにしたとしても、負荷側
からみた場合、瞬断が生じたことになり、才だ負荷側の
短絡事故に対して、選択しゃ断するに十分な短絡電流を
インバータで供給するのは困難であるため、短絡が生じ
たフィーダを切離すことが難しい。
上記の問題を解決する方法としては、第１図における切
換スイッチ７を強制転流回路を付加した半導体しゃ断器
とする方法があるが、こｔは高価であり、部品点数が増
加するので、信頼性が低下するという問題がある。
換スイッチ７を強制転流回路を付加した半導体しゃ断器
とする方法があるが、こｔは高価であり、部品点数が増
加するので、信頼性が低下するという問題がある。
［発明の目的］
本発明の目的に前述の点に鑑みなさハたもので、インバ
ータとイ…の予備電源とを切換スイッチで無瞬断で切換
えて負荷に無停電で電力を供給する′１臨装置において
、半導体じゃ断器などの高価な保挿装餉を用いずとも、
オフ動作か遅いスイッチ（自然消弧形の半導体スイッチ
）で、過負荷に対して無停電で電力を供給するとともに
、モーターあるいはトランスなどのように起動製入電ぴ
］、が流れる負荷の投入も可能にするインバータの保膿
方法を掃供することにある。
ータとイ…の予備電源とを切換スイッチで無瞬断で切換
えて負荷に無停電で電力を供給する′１臨装置において
、半導体じゃ断器などの高価な保挿装餉を用いずとも、
オフ動作か遅いスイッチ（自然消弧形の半導体スイッチ
）で、過負荷に対して無停電で電力を供給するとともに
、モーターあるいはトランスなどのように起動製入電ぴ
］、が流れる負荷の投入も可能にするインバータの保膿
方法を掃供することにある。
「発明の概要」
本発明はこの目的を達成するために、インバータで電力
を供給している期間に、所定レベル以上の過負荷である
ことが検出された場合、直送商用電源側のスイッチをオ
ンとすると同時にインバ−タの出力電圧を直送商用電源
Ｍ￥圧に応じた所定のレベルＰＣ・連に低下させて、過
負荷状態の電流（モーター、トランスなどの起動突入電
流を含む）を直送商用電源により供給するものである。
を供給している期間に、所定レベル以上の過負荷である
ことが検出された場合、直送商用電源側のスイッチをオ
ンとすると同時にインバ−タの出力電圧を直送商用電源
Ｍ￥圧に応じた所定のレベルＰＣ・連に低下させて、過
負荷状態の電流（モーター、トランスなどの起動突入電
流を含む）を直送商用電源により供給するものである。
［発明の実施例］
以下、本発明の一実施例を第２図を参照して説明する。
第２図において、第１図と同一符号を付したものは第１
図と同一のものを表わすので、その説明は省略するが、
２１Ｊ−を負荷電流を検出する変流器（以下箪にｅＴと
記す）、２２けＣＴ２１を介して検出される負荷電流が
インバータ５の過負狗耐黛によって決捷る所定のレベル
を越えたことケ検出する過電流検出回路、２３ハ切換ス
イツチ卸］＠１１す路、２４け過電流検出回路２２から
の過電流検出信号により、直送曲用電源゛内圧１の大き
さに応じて所定のレベルすて、インバータ５の出力電圧
を低下させる信号を発生する絞り信号発生回路、２５は
定電圧制御回路、２６は定電圧制御回路２５の出力と絞
り信号発生回路２４の出力とを突き合せた信号な移相器
１６へ与えるアナログ加算器である。なお、第２図にお
いては絞り信号発生回路２４の出力を、定電圧制御回路
２５へもその入力として与えるようなｐ成としている。
図と同一のものを表わすので、その説明は省略するが、
２１Ｊ−を負荷電流を検出する変流器（以下箪にｅＴと
記す）、２２けＣＴ２１を介して検出される負荷電流が
インバータ５の過負狗耐黛によって決捷る所定のレベル
を越えたことケ検出する過電流検出回路、２３ハ切換ス
イツチ卸］＠１１す路、２４け過電流検出回路２２から
の過電流検出信号により、直送曲用電源゛内圧１の大き
さに応じて所定のレベルすて、インバータ５の出力電圧
を低下させる信号を発生する絞り信号発生回路、２５は
定電圧制御回路、２６は定電圧制御回路２５の出力と絞
り信号発生回路２４の出力とを突き合せた信号な移相器
１６へ与えるアナログ加算器である。なお、第２図にお
いては絞り信号発生回路２４の出力を、定電圧制御回路
２５へもその入力として与えるようなｐ成としている。
寸た、絞り信号発生回路２４け、直送商用電源１の電圧
低下に応じて、インバータ５の出力電圧！低下させる景
（絞りレベル）を増やすような動作をするように構成さ
れている。
低下に応じて、インバータ５の出力電圧！低下させる景
（絞りレベル）を増やすような動作をするように構成さ
れている。
次に第２図の実施例の動作を説明する。第３図は第２図
の実施例の各部の動作を駅間するための動作波形図であ
る。通常、インバータ５による七′Φ゛８期間またげ直
送商用電源による給電期ｊｉｉｉｉｌ ＶＪ糾り信号発
生回路２４の出力は零である。
の実施例の各部の動作を駅間するための動作波形図であ
る。通常、インバータ５による七′Φ゛８期間またげ直
送商用電源による給電期ｊｉｉｉｉｌ ＶＪ糾り信号発
生回路２４の出力は零である。
例えは、インバータ５による給電期間（切換スイッチ７
かオン、切換スイッチ９がオフの状態）に、時刻１１で
負をｆ側に知略事故が発生し、負荷電流が急増して時刻
ｔ２で適止、流検出回路２２の検出レベル１ｃを越える
と、直ちに過電流検出回路２２が動作して溝′＃流検出
信号を切換スイッチ制御回路２３と絞り信号発生回路２
４に与える。これにより、切換スイッチ制御回路２３が
切換スイッチ９ヘオン指令を、切換スイッチ７ヘオフ指
令を与える。一方、絞り信号発生回路２４は、アナログ
加算器２５を介して、１閂送予備電諒１の大きさに応じ
て所定のレベル１でインバータ５の出力電圧を低下させ
る信号を移相器１６へ与える。このようにして、切換ス
イッチ９がオンすると同時に、インバータ５の出力電圧
を制御する回路へ絞り信号発生回路２４の出力が割り込
むことにより、インバータ５の出力電圧は所定のレベル
壕で、急速に低下する。すなわち、時刻ｔ２以後自然消
弧式の切換スイッチ７がオフするまで（ｌサイクル以内
）ｆｄ、切換スイッチ７゜９が同時にオンとｆｘ＃７、
この間所謂インバータ５と１０１用電諒１との並列運転
となるわけであるが、周知のように変流電臨の低力率負
荷の分担は（違荷知絡等過負荷時の力率は、辿常低カ畢
である）各電源の電圧の大きさによって決せるので、イ
ンバータ５の出力電圧が低下することにより、過負荷状
態の電流、は急速に直送商用電源１へ移り、インバータ
５の出力電流、け急増する（第３図（Ｄ） ） ０なお
、インバータ５の出力電圧を低下させるレベル（絞りレ
ベル）は、次の′Ｊ：うにＵて決めらハる。第４図１１
−を第２図の実施例の保ｉＩｊ＋動作時の等価回路を示
すもので５ｅ１１”ｊ直送商用電源１の箱、圧、ｅ２け
インバータ５の出力電圧、Ｚｌに直送商用−：源側の電
源インピーダンス、Ｚｚｌｄ９Ｘ流フィルタ６によって
決捷るインバータ側の内部インピーダンス、ＺＬけ過負
荷時の負荷インピーダンスを表わしている。同図におい
て、インバータ５の出力電流１２は次の式で表わされる
。
かオン、切換スイッチ９がオフの状態）に、時刻１１で
負をｆ側に知略事故が発生し、負荷電流が急増して時刻
ｔ２で適止、流検出回路２２の検出レベル１ｃを越える
と、直ちに過電流検出回路２２が動作して溝′＃流検出
信号を切換スイッチ制御回路２３と絞り信号発生回路２
４に与える。これにより、切換スイッチ制御回路２３が
切換スイッチ９ヘオン指令を、切換スイッチ７ヘオフ指
令を与える。一方、絞り信号発生回路２４は、アナログ
加算器２５を介して、１閂送予備電諒１の大きさに応じ
て所定のレベル１でインバータ５の出力電圧を低下させ
る信号を移相器１６へ与える。このようにして、切換ス
イッチ９がオンすると同時に、インバータ５の出力電圧
を制御する回路へ絞り信号発生回路２４の出力が割り込
むことにより、インバータ５の出力電圧は所定のレベル
壕で、急速に低下する。すなわち、時刻ｔ２以後自然消
弧式の切換スイッチ７がオフするまで（ｌサイクル以内
）ｆｄ、切換スイッチ７゜９が同時にオンとｆｘ＃７、
この間所謂インバータ５と１０１用電諒１との並列運転
となるわけであるが、周知のように変流電臨の低力率負
荷の分担は（違荷知絡等過負荷時の力率は、辿常低カ畢
である）各電源の電圧の大きさによって決せるので、イ
ンバータ５の出力電圧が低下することにより、過負荷状
態の電流、は急速に直送商用電源１へ移り、インバータ
５の出力電流、け急増する（第３図（Ｄ） ） ０なお
、インバータ５の出力電圧を低下させるレベル（絞りレ
ベル）は、次の′Ｊ：うにＵて決めらハる。第４図１１
−を第２図の実施例の保ｉＩｊ＋動作時の等価回路を示
すもので５ｅ１１”ｊ直送商用電源１の箱、圧、ｅ２け
インバータ５の出力電圧、Ｚｌに直送商用−：源側の電
源インピーダンス、Ｚｚｌｄ９Ｘ流フィルタ６によって
決捷るインバータ側の内部インピーダンス、ＺＬけ過負
荷時の負荷インピーダンスを表わしている。同図におい
て、インバータ５の出力電流１２は次の式で表わされる
。
（ａ）式において、ｅ２ ＝Ｊ（、ｅｌ（Ｋ ：軟すイ
糸数〈１）とすると、■ｚ≧０とするための条件け、と
なる。（ａ）式にてＩ２ ＜ Ｏとなることは、（”―
送商用箱、源１よりインバータ５へ横流が流れることを
意味しており、通常インバータ５は、曲用電源２へ電力
を回生ずる機能を有しないので、横流が流れることを避
けなければならない。したがって、横流の発生を防止す
るためには、インバータ５０絞リレベルを（ｂ）式に基
づいて決める必要がある。
糸数〈１）とすると、■ｚ≧０とするための条件け、と
なる。（ａ）式にてＩ２ ＜ Ｏとなることは、（”―
送商用箱、源１よりインバータ５へ横流が流れることを
意味しており、通常インバータ５は、曲用電源２へ電力
を回生ずる機能を有しないので、横流が流れることを避
けなければならない。したがって、横流の発生を防止す
るためには、インバータ５０絞リレベルを（ｂ）式に基
づいて決める必要がある。
例えば、負荷インピーダンスＺＬ＝０．５ （２００％
過負荷に相当）、Ｚ、＝０．０３とすると％に≧０９４
３となり、直送商用電源ｅ１が定格の状態では、インバ
ータ５の出力電圧を定格の９４．３％以上ｔ ｅｌが定
格の−ｌＯチの状態では、８４，９％（０，９Ｘ Ｏ，
９４３）以上とすることが、最適な絞り動作となる。
過負荷に相当）、Ｚ、＝０．０３とすると％に≧０９４
３となり、直送商用電源ｅ１が定格の状態では、インバ
ータ５の出力電圧を定格の９４．３％以上ｔ ｅｌが定
格の−ｌＯチの状態では、８４，９％（０，９Ｘ Ｏ，
９４３）以上とすることが、最適な絞り動作となる。
なお、上記絞り係数には、絞り信号発生回路２４の回路
内のゲインとして設定さｔするものである。
内のゲインとして設定さｔするものである。
通常、直送商用％１源１は、インバータ５に比し相当大
きな】（支）電流を供給することか０丁能（すなわち軍
掠容１肩が大きい）ゆえ、煙路事故を生じた分岐回路に
対し、選択しゃ断するに十分なｔ＝、 ｍ＋を供給する
。これにエリ、選択しゃ断さね、て過狛荷が解除された
後は、第３図の如く、過電流検出回路２２が元の状態に
戻り、切換スイッチ７がオン、切換スイッチ９がオフと
、再びインバータ５による給電状態に戻る。（本復帰動
作は自動的に行なうようにしてもよいし、手動で行なっ
てもよい）。
きな】（支）電流を供給することか０丁能（すなわち軍
掠容１肩が大きい）ゆえ、煙路事故を生じた分岐回路に
対し、選択しゃ断するに十分なｔ＝、 ｍ＋を供給する
。これにエリ、選択しゃ断さね、て過狛荷が解除された
後は、第３図の如く、過電流検出回路２２が元の状態に
戻り、切換スイッチ７がオン、切換スイッチ９がオフと
、再びインバータ５による給電状態に戻る。（本復帰動
作は自動的に行なうようにしてもよいし、手動で行なっ
てもよい）。
また、インバータ５の出力電圧を低下させる量け、直送
商用電源１の大きさに応じて変えるようにしているので
、直送商用電源１の電圧変動があっても（商用電源ゆえ
通常±１（１％和度の変動がある）、伯送商用電源１と
インバータ５との間に横流が極力発生しないようにする
とともに過電流を速やかに直送商用電源１へ移すように
、最適な保睦動作が行なわれる。
商用電源１の大きさに応じて変えるようにしているので
、直送商用電源１の電圧変動があっても（商用電源ゆえ
通常±１（１％和度の変動がある）、伯送商用電源１と
インバータ５との間に横流が極力発生しないようにする
とともに過電流を速やかに直送商用電源１へ移すように
、最適な保睦動作が行なわれる。
卯、２図の実施例では、他の予備電源として商用電源を
使用した場合について述べたが、他の予備電源として種
々の電源を用いた場合も同様な効果が得られる。例えば
、他の予備ｉ１１は、自家用発電磯出力であってもよい
。
使用した場合について述べたが、他の予備電源として種
々の電源を用いた場合も同様な効果が得られる。例えば
、他の予備ｉ１１は、自家用発電磯出力であってもよい
。
筐た、インバータ側の切換スイッチ７は、必ずしも半導
体スイッチでなくてもよく、機械的なスイッチ（例えば
コンタクタ）でもよい。
体スイッチでなくてもよく、機械的なスイッチ（例えば
コンタクタ）でもよい。
「発明の効果」
以上の説明のように、本発明によれ１【、インバータと
他の予備電源とを切換スイッチで無瞬断で切換えて弁荷
に無停電で電力を供給する電源装置において、高価な半
導体しゃ断器を用いずともオフ動作が遅いスイッチ（自
然消つ］（形の半導体スイッチ）でインバータによる給
電、Ｊ４１＋ １ＮＩ中の過負荷に対し、インバータを
確実に４Ｍ、誇するとともに選択しゃ断するに十分な過
電流を供給ｌ〜無停沖、で出力を供給することができる
高い品質の電源装置が構成できる。
他の予備電源とを切換スイッチで無瞬断で切換えて弁荷
に無停電で電力を供給する電源装置において、高価な半
導体しゃ断器を用いずともオフ動作が遅いスイッチ（自
然消つ］（形の半導体スイッチ）でインバータによる給
電、Ｊ４１＋ １ＮＩ中の過負荷に対し、インバータを
確実に４Ｍ、誇するとともに選択しゃ断するに十分な過
電流を供給ｌ〜無停沖、で出力を供給することができる
高い品質の電源装置が構成できる。
更に、モーター、トランス等のように起動突入電流が流
れるような負荷に対しても、起動するに十分な′電流を
供給しうる電源装置を構成することもできる。
れるような負荷に対しても、起動するに十分な′電流を
供給しうる電源装置を構成することもできる。
第１図は従来の無停電電源製置の一例を示すブロック図
、第２図は本発明の一実施例を示すブロック図、第３図
は第２図の実施例の谷部動作を説明する動作波形図、第
４図は第２図の実施例の保護動作時の等価回路図である
。 ｌ・・・直送商用電源 ２・・・インバータ用曲用電源
３・・・整流器 ４・・・蓄電池 ５・・・インバータ ６・・・交流フィルタ７．９ ・
切換スイッチ ８・・・負荷１１・・・位相差検出器
１２・・ローパスフィルタ１３・・・電圧制御発振恰１
４・・・定電圧制御回路１５・・・電圧基準設定器 １
６・・・移相器１７・・・切換制御回路 ２１・・・変
流器２２・・・過電流検出回路 ２３・・・切換制御回
路２４・・・絞りイぢ号発生回路 ２５・・・定電、圧
制御回路２６・・・アナログ加算器 代理人 弁理士 則 近 恵 佑（ほか１名）第１図 第３図 （Ａ）＄７７を夛１スイッチ７ −−−−−一 −−−
−１”ｔｔ２ 第４図 ’ｌｔ Ｚ２ 手 続 補 正 書（自発） 昭和５ ｓＭ ９ 、而 １ 特許庁長官 殿 、事件の表示 ％願昭 ５９−１０４６８８号 ジ１発明の名称 インバータの保護方法 ３補正をする者 事件との関係 特許出願人 （３０７） 株式会社 東芝 １代理人 〒１０５ 東京都港区芝浦−丁目１番１号 ６補正の内容 （υ 本願明細１全別紙の如く全文訂正する。 （２） 本願添付図面全別紙の如く訂正する。 以上 訂正明細書 １、発明の名称 インバータの保護方法 ２、特許請求の範囲 （１） インバータと他の予備１柱源と全インバータ側
スイッチと予備電源側スイッチから成る切換スイッチで
無瞬断で切換えて負荷に無停電で電力を供給する電源装
置において、前記インバータで負荷に電力を供給してい
る期間に、負荷゛電流が所定のレベル以上の過電流であ
ることが検出きれた場合、前記予備電源側スイッチをオ
ンにすると同時に前記インバータの出力電圧全所定のレ
ベルまで急速に低下させて、前ム己インバータの出力・
電流を急速に限流するとともに前記予備′電源により過
電流全供給することを特徴とするインバータの保護方法
。 （２）前記インバータの出力電圧を低下させるレベルは
、予備電源電圧に応じたレベルとする特許請求の範囲第
１項記載のインバータの保護方法。 ３、発明の詳細な説明 〔発明の技術分野〕 本発明はインバータと他の予備電源とを切換スイッチで
無瞬断で切換えて負荷へ無停電で電力を供給する電源装
置におけるインバータの保護方法に関するものである。 〔発明の技術的背景〕 従来より無停ｉｊＦ厄源装匝として曲用電諒停′亀時で
も蓄電池箪諒を入力として無停電の電力を供給するイン
バータの出力と直送商用′電源（予備ｔＫ臨）とを切換
スイッチにて結合し、常時は切換スイッチを介してイン
バータにて負荷へ組曲し、インバータ故障時あるいはイ
ンバータ保守点検時には上記切換スイッチを直送曲用１
ｈ諒に切換えて直接負荷へ組曲し、故降、復旧後あるい
は保守点検終了後、再び切換スイッチをインバータ側に
切換えて、負荷へ連続的に給′亀し続ける装置Ｋ］１が
広く用いられている。 第４図は、上述の如き無停′亀屯分装置の一例を示すブ
ロック図である。同図において、１は直送商用電源、２
は商用電源、３は整流器、４は整流器３により充′亀さ
れる蓄電池、５は整流器３あるいは蓄電池４より直流′
電力の供給【受けて父ＩＭ、成力に変換するインバータ
、６はインバータ５の矩形波出力を正弦波に抜書する変
流フィルタ、７．９は静止形の切換えス・インチ（半４
体スイッチ）、８は負イ心、１１は直送開用電源１とイ
ンバータ５の出力との位＄１ 渋に検出する位４目尭う
ｉΣ出器（ＰＨＤ）、１２は位相差検出器１１の出力よ
り低周波成分のみを取り出すローパスフィルタ（ＬＰＦ
）、１３はローパスフィルタ１２の出力に応じた周波数
にて発振する電圧制御発振器（ＶＯＯ）、１４は電圧基
準設定器１５とインバータ５の出力電圧との偏差を入力
としてインバータ５の出力・亀用葡一定に制イＩする定
電圧制御回路、１６はＴｈ、圧制御発振器１３の出力を
周波数基準として定電圧制御回路１４の出力に応じてイ
ンバータ５金構成するスイッチング素子の点弧位相を変
える移相器、１７はｖＪ挾スイッチ７．９を制御する切
換スイッチ制御叶回路である。 位相差検出器１１、ローパスフィルタ１２及び重圧制御
発振器１３はＰ ＬＬ （Ｐｈａｑｅ Ｌｏｃ−ｋｅｄ
Ｌｏｏｐ）回路金構成し、インバータ５の出力位相が
直送商用ＩＫの１の位相に一致すべくインバータ５の周
波数を制御する。當時は、切換スイッチ７がオン、切換
スイッチ９はオフでありインバータ５にて負荷８へ給１
狂する。 一方、（口Ｊ等かの原因でインバータ５が故障すると、
直ちに切換スイッチ９がオンすると共に切換スイッチ７
がオフすることにより、貝Ｏｒ ８へは直送曲用電源Ｉ
Ｋより瞬１υｒｌく直接給′１する。また、インバータ
５ケ採寸点検する場合は、手動にて切換スイッチ７から
切換スイッチ９に切換えることにより、上記と同様に直
送曲用電源ｌにて直接給電する。続いて、インバータ５
が故障復旧した場合、あるいは採寸点検ケ終了した場合
には、再び切換スイッチ９から切換スイッチ７に切換え
て、直送曲用゛亀諒１よりインノ・−夕５に戻して瞬断
なく負荷８へ給′１する。 〔背景技術の問題点〕 しかるに、４４図の装置において、インバータ５で負値
８に寛カケ供帖している期間に、負荷電流がインバータ
５の容量を越えるような過負荷となった’Ｍ’ｔ 、（
ンバータ５は図示されない保彼装戦の動作により、トリ
ップし、前述のインバータ５の故障の場せと同様に切換
スイッチ９がオンすると共に切換スイッチ７がオフし、
直送商用電源ｌによる伶亀に切換わるが、下記のような
問題がある。 （１） モーターあるいはトランスなとのように起動時
過犬な電流が流れるような負荷に対し、インバータ５が
トリッフラるので、その都度、インバータ５による給電
に戻すだめの復旧操作が必費となる。 （２） インバータ５の過負前に対する保僅動作として
、トリップさせずインバータ５の出力電圧を急速に低下
させる限流動作をさせるようにしたとしても、負荷側か
らみた場合、瞬断が生じたことＫなり、また負荷側の短
絡事故に対して、選択しゃ断するに十分な短絡電流をイ
ンバータで供給するのは困難であるため、短絡が生じた
フィーダを切離すことが難しい。 上記の問題全解決する方法としては、 第４図における切換スイッチ７を強制転流回％’に付加
した半導体しゃ断器とする方法があるが、これは高価で
あり、部品点数が増加するので、信頼性が低下するとい
う問題がある。 〔発明の目的〕 本発明の目的は前述の点に鑑みなされたもので、インバ
ータと他の予備電源とを切換スイッチで無瞬断で切換え
て負荷に無停電で電力を供給する電源装置において、半
導体しゃ断器などの高価な保護装置を用いずとも、オフ
動作が遅いスイッチ（自然消弧形の半導体スイッチ）で
、過負荷に対して無停電で電力を供給するとともに、モ
ーターあるいはトランスなどのように起動突入電流が流
れる負荷の投入も可能にするインバータの保護方法を提
供することにある。 〔発明の一要〕 本発明はこの目的を達成するために、インバータで電力
全供給している期間に、所定レベル以上の過負荷である
ことが検出さｎた場合、直送商用電源側のスイッチをオ
ンとすると同時にインバータの出力電圧？直送商用電源
電圧に応じた所定のレベルまで急速に低下させて、過負
荷状態の電流（モーター、トランスなどの起動突入電流
を含む）を直送曲用電源により供給するものである。 〔発明の実施例〕 以下、本発明の一実施例ｔ−第１図を診照して説明する
。第１図において、第４図と同一符号を付したものは第
４図と同一のものを表わすので、その説明は省略するが
、２１は負荷電流全検出する変流器（以下単にＯＴと記
す）、２２は０Ｔ２１ｔ”介して検出される負荷電流が
インバータ５の過負荷耐量によって決まる所定のレベル
を越えたことを検出する過電流検出回路、２３は切換ス
イッチ制御回路、２４は過電流検出回路２２からの過・
電流検出信号によシ、直送商用電源電圧１０大１さに応
じて所定のレベルまで、インバータ５の出力電圧を低下
させる信号を発生する絞り信号発生回路、２５は定電圧
制御回路、２６は定電圧制御回路２５の出力と絞り信号
発生回路２４の出力とｔ突き合せた信号を移相器１６へ
与えるアナログ加算器でおる。なお、第１図においては
絞り信号発生回路２４の出力を、定電圧制御回路２５へ
もその入力として与えるような構成としている。また、
絞り信号発生回路２４は、直送商用電源１の電圧低下に
応じて、インバータ５の出力電圧を低下させる量（絞り
レベル）を増やすような動作をするように構成さｊして
いる。 次に第１図の実施例の動作を説明する。第２図は第１図
の実施例の各部の動作を説明するだめの動作波形図であ
る。通常、インバータ５による給電期間または直送商用
電源による給電期間は絞り信号発生回路２４の出力は零
である。 例エバ、インバータ５による給電期間（切換スイッチ７
がオン、切換スイッチ９がオフの状態）に１時刻ｔｌで
具備側に短絡事故が発生し、負荷電流が急増して時刻【
２で過電流検出回路２２の検出レベルＩＣ（＋−越える
と、直ちに過電流検出回路２２が動作して過電流検出信
号を切換スイッチ制御回路２３と絞り信号発生回路２４
に与える。これにより、切換スイッチ制御回路２３が切
換スイッチ９ヘオン指令ｔ、切換スイッチ７ヘオフ指令
を与える。一方、絞り信号発生回路２４は、アナログ加
算盤２５ｔ−介して、直送予備電源１の大きさに応じて
所定のレベルまでインバータ５の出力電圧を低下させる
信号を移相器１６へ与える。このよう圧して、切換スイ
ッチ９がオンすると同時に、インバータ５の出力電圧を
制御する回路へ絞り信号発生回路２４の出力が割り込む
ことにより、インバータ５の出力電圧は所定のレベルま
で、急速に低下する。すなわち、時刻ｔ２以後自然消弧
式の切換スイッチ７がオフするまで（１サイクル以内）
は、切換スイッチ７．９が同時にオンとなり、この間所
甜インバータ５と直送商用電源ｌとの並列運転となるわ
けでおるが、周知のように交流電源の低力率負荷の分担
は（負荷短絡等過負荷時の力率は、通常低力率である）
各電源の電圧の大きさによって決まるので、インバータ
５の出力電圧が低下することにより、過負荷状態の電流
は急速に直送商用電源１へ移り、インバータ５の出力電
流は急減する（第２図［）。 次に、インバータ５の出力電圧を低下させるレベル（絞
りレベル）を決めるための考え方について述べる。 第３図（ａ）は、第１図の実施例の保護動作時の等価回
路、第３図（ｂ）は、その動作を説明する丸めのベクト
ル図で゛ある。第３図（ａ）において、Ｃ１は直送商用
電源ｌの電圧、Ｃ２はインバータ５の出力電圧、Ｘｌは
直送商用電源側の内部インピーダンス、Ｘ２は交流フィ
ルタ６によって決まるインバータ側の内部インピーダン
ス、ｚＬは過負荷時の負荷インピーダンスを表わしてい
る。また、第３図（ｂ）において、θは直送商用電源ｌ
の電圧ｅｌとインバータ５の出力電圧ｅ２との位相差を
表わしている（理想的にはｅｌとＣ２は同相であり、０
は零である）。 まず、ｅｌとＣ２の大きさが等しいとしてＣ２の位相位
相を基準にしてｅ１＝Ｂばｊ□ｏと表わして、負荷イン
ピーダンスＺｔ、を切離して考えた場合、両電源間に発
生する横流ＩＣは次の式で表わされる。 通常Ｘ ｓ ＜＜Ｘ ２であり、Ｘ１ｔ−無視して考え
ると、 Ｉｃ（８）＝ −ｓｉｎ ｓ ・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・（２）２ ■。（１）＝ −−（１−ＣｏＳＪ） ・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３
）２ で表わされる。 ここでＩＣ（Ｒ）はインバータ５、の出力から見た場合
の有効分の横流を表わし、Ｉｃ（Ｉ）は無効分の横流ｔ
−表わす。 更にＣ２’に低下させることを想定して、Ｃ２”ＫＥ
ａ Ｊ ００（Ｋ 、絞り係数〈１）として同様にめる
と Ｉ Ｃ（Ｒ） ニー Ｓ ｉ ｎ ａ ２ ＩＣ（１１＝ −−（Ｋ−−ｃｏ ｓ ｅ ）２ で表わされる。 すなわち、Ｋを変えると無効分の横流ＩＣ（Ｉｌが変化
することになる。 例えば、ｅ＝２０、Ｘ２＝０．１ｐｕとすると、であり
、絞り係数に＝０．７（３０％絞りに相当）Ｉ Ｃ（Ｉ
）＝２．９９ ｐ ｕとなる。 すなわち、Ｃ１からＣ２に約３００％相当の無効横流（
Ｃ２からみた場合、進み電流）が流れることになる。 負荷インピーダンスＺＬｔ−加味して考えれば、上記の
無効横流の値から負荷に流れる無効電流を差し引いた分
が、インバータ５へ流入する無効横流となる。 絞り係数に？：、小さくすると、上記の無効横流は増加
する。この横流はインバータ５にとつては進み電流であ
るが、通常インバータ５はパルス幅制御あるいはパルス
幅変調制御されるので、電流を強制転流する必要があり
、この電流が過大であれば、転流失敗を生じ、トリップ
してしまう〇 したがって絞り係数には、上記の考え方に基づいて、イ
ンバータ５の転流能力（過負荷耐量）および直送商用電
源１０′醒圧ｅ１に基づいて最適に選定される必要があ
る。 なお、上記絞り係数には、絞り信号発生回路２４の回路
内のゲインとして設定されるものである。 通常、直送商用電源ｌは、インバータ５に比し相当大き
ｉ過電流を供給することが可能（すなわち電源容量が大
きい）ゆえ、短絡事故を生じた分岐回路に対し、選択し
ゃ断するに十分な電流を供給する。これにより、選択し
ゃ断されて過負荷が解除された後は、第２図の如く、過
電流検出回路２２が元の状態に戻り、切換スイッチ７が
オン、切換スイッチ９がオフと、再びインバータ５によ
る給電状態に戻る。（本復帰動作は自動的に行なうよう
にしてもよいし、手動で行なってもよい）。 また、インバータ５の出力電圧全低下させる量は、直送
商用電源１の大きさに応じて変えるようにしているので
、直送商用電源１の電圧変動があっても（商用電源ゆえ
通常±ｌＯチ程度の変動がある）、直送曲用電源１とイ
ンバータ５との間に横流が極力発生しないようにすると
ともに過電流を速やかに直送商用電源１へ移すように、
最適な保護動作が行なわれる。 第１図の実施例では、他の予備電源として商用電源を使
用した場合について述べたが、他の予備電源として種々
の電源を用いた場合も同様な効果が得られる。例えば、
他の予備電源は、自家用発電機出力であってもよい。 また、インバータ側の切換スイッチ７は、必ずしも半導
体スイッチでなくてもよく、機械的なスイッチ（例えば
コンタクタ）でもよい。 〔発明の効果〕 以上の説明のように、本発明によれば、インバータと他
の予備電源とを切換スイッチで無瞬断で切換えて負荷に
無停電で電力を供給する電源装置において、高価な半導
体しゃ断器音用いずともオフ動作が遅いスイッチ（自然
消弧形の半導体スイッチ）でインバータによる給電期間
中の過負荷に対し、インバータを確実に保護するととも
に選択しゃ断するに十分な過電流を供給し無停電で電力
を供給することができる高い品質の電源装置が構成でき
る。 更に、モーター、トランス等のように起動突入電流が流
れるような負荷に対しても、起動するに十分な電流を供
給しうる電源装置を構成することもできる。 ４、図面の簡単な説明 第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
第１図の実施例の各部動作を説明する動作波形図、第３
図（ａｌは第１図の実施例の保護動作時の！；価回路図
、第３図（１））はその動作（ｉ１″説明するためのベ
クトル図、第４図は従来の無停電電源装置の一例を示す
ブロック図である。 １ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・直送商
用電源２ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
インバータ用商用シ源３・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・整流器４・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・蓄′成池５・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・ インバータ６・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・交流フィルタ７．９ ・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・切換スイッチ８・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・負荷１１ ・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・位相差検出器
１２ ・・・・・・・・・・・・・・・・聞・ ローパ
スフィルタ１３・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・′電圧制御発振器１４ ・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・定電圧制御回路１５・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・電圧基準設定器１６・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・移相器１７・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・切換制御回路
２１ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・変
流器２２ ・・・・ ・・・・・過電流検出回路２３−
・・・・切戻制御回路 ２４ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・絞りイｇ
号発生回路２５ ・・・・・・・・・・・・・・・・定
電圧制御回路２６ ・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・アナログ加算器代理人升埋士 則 近 憲 佑 第 １ 図 第 ２ 図 （Ａ）切換スイッチ７−−一一一 −−一−−−−：： （Ｅ）インバータ５の １ 第 ３ 図 ＸＩ （ａ） Ｘ２
、第２図は本発明の一実施例を示すブロック図、第３図
は第２図の実施例の谷部動作を説明する動作波形図、第
４図は第２図の実施例の保護動作時の等価回路図である
。 ｌ・・・直送商用電源 ２・・・インバータ用曲用電源
３・・・整流器 ４・・・蓄電池 ５・・・インバータ ６・・・交流フィルタ７．９ ・
切換スイッチ ８・・・負荷１１・・・位相差検出器
１２・・ローパスフィルタ１３・・・電圧制御発振恰１
４・・・定電圧制御回路１５・・・電圧基準設定器 １
６・・・移相器１７・・・切換制御回路 ２１・・・変
流器２２・・・過電流検出回路 ２３・・・切換制御回
路２４・・・絞りイぢ号発生回路 ２５・・・定電、圧
制御回路２６・・・アナログ加算器 代理人 弁理士 則 近 恵 佑（ほか１名）第１図 第３図 （Ａ）＄７７を夛１スイッチ７ −−−−−一 −−−
−１”ｔｔ２ 第４図 ’ｌｔ Ｚ２ 手 続 補 正 書（自発） 昭和５ ｓＭ ９ 、而 １ 特許庁長官 殿 、事件の表示 ％願昭 ５９−１０４６８８号 ジ１発明の名称 インバータの保護方法 ３補正をする者 事件との関係 特許出願人 （３０７） 株式会社 東芝 １代理人 〒１０５ 東京都港区芝浦−丁目１番１号 ６補正の内容 （υ 本願明細１全別紙の如く全文訂正する。 （２） 本願添付図面全別紙の如く訂正する。 以上 訂正明細書 １、発明の名称 インバータの保護方法 ２、特許請求の範囲 （１） インバータと他の予備１柱源と全インバータ側
スイッチと予備電源側スイッチから成る切換スイッチで
無瞬断で切換えて負荷に無停電で電力を供給する電源装
置において、前記インバータで負荷に電力を供給してい
る期間に、負荷゛電流が所定のレベル以上の過電流であ
ることが検出きれた場合、前記予備電源側スイッチをオ
ンにすると同時に前記インバータの出力電圧全所定のレ
ベルまで急速に低下させて、前ム己インバータの出力・
電流を急速に限流するとともに前記予備′電源により過
電流全供給することを特徴とするインバータの保護方法
。 （２）前記インバータの出力電圧を低下させるレベルは
、予備電源電圧に応じたレベルとする特許請求の範囲第
１項記載のインバータの保護方法。 ３、発明の詳細な説明 〔発明の技術分野〕 本発明はインバータと他の予備電源とを切換スイッチで
無瞬断で切換えて負荷へ無停電で電力を供給する電源装
置におけるインバータの保護方法に関するものである。 〔発明の技術的背景〕 従来より無停ｉｊＦ厄源装匝として曲用電諒停′亀時で
も蓄電池箪諒を入力として無停電の電力を供給するイン
バータの出力と直送商用′電源（予備ｔＫ臨）とを切換
スイッチにて結合し、常時は切換スイッチを介してイン
バータにて負荷へ組曲し、インバータ故障時あるいはイ
ンバータ保守点検時には上記切換スイッチを直送曲用１
ｈ諒に切換えて直接負荷へ組曲し、故降、復旧後あるい
は保守点検終了後、再び切換スイッチをインバータ側に
切換えて、負荷へ連続的に給′亀し続ける装置Ｋ］１が
広く用いられている。 第４図は、上述の如き無停′亀屯分装置の一例を示すブ
ロック図である。同図において、１は直送商用電源、２
は商用電源、３は整流器、４は整流器３により充′亀さ
れる蓄電池、５は整流器３あるいは蓄電池４より直流′
電力の供給【受けて父ＩＭ、成力に変換するインバータ
、６はインバータ５の矩形波出力を正弦波に抜書する変
流フィルタ、７．９は静止形の切換えス・インチ（半４
体スイッチ）、８は負イ心、１１は直送開用電源１とイ
ンバータ５の出力との位＄１ 渋に検出する位４目尭う
ｉΣ出器（ＰＨＤ）、１２は位相差検出器１１の出力よ
り低周波成分のみを取り出すローパスフィルタ（ＬＰＦ
）、１３はローパスフィルタ１２の出力に応じた周波数
にて発振する電圧制御発振器（ＶＯＯ）、１４は電圧基
準設定器１５とインバータ５の出力電圧との偏差を入力
としてインバータ５の出力・亀用葡一定に制イＩする定
電圧制御回路、１６はＴｈ、圧制御発振器１３の出力を
周波数基準として定電圧制御回路１４の出力に応じてイ
ンバータ５金構成するスイッチング素子の点弧位相を変
える移相器、１７はｖＪ挾スイッチ７．９を制御する切
換スイッチ制御叶回路である。 位相差検出器１１、ローパスフィルタ１２及び重圧制御
発振器１３はＰ ＬＬ （Ｐｈａｑｅ Ｌｏｃ−ｋｅｄ
Ｌｏｏｐ）回路金構成し、インバータ５の出力位相が
直送商用ＩＫの１の位相に一致すべくインバータ５の周
波数を制御する。當時は、切換スイッチ７がオン、切換
スイッチ９はオフでありインバータ５にて負荷８へ給１
狂する。 一方、（口Ｊ等かの原因でインバータ５が故障すると、
直ちに切換スイッチ９がオンすると共に切換スイッチ７
がオフすることにより、貝Ｏｒ ８へは直送曲用電源Ｉ
Ｋより瞬１υｒｌく直接給′１する。また、インバータ
５ケ採寸点検する場合は、手動にて切換スイッチ７から
切換スイッチ９に切換えることにより、上記と同様に直
送曲用電源ｌにて直接給電する。続いて、インバータ５
が故障復旧した場合、あるいは採寸点検ケ終了した場合
には、再び切換スイッチ９から切換スイッチ７に切換え
て、直送曲用゛亀諒１よりインノ・−夕５に戻して瞬断
なく負荷８へ給′１する。 〔背景技術の問題点〕 しかるに、４４図の装置において、インバータ５で負値
８に寛カケ供帖している期間に、負荷電流がインバータ
５の容量を越えるような過負荷となった’Ｍ’ｔ 、（
ンバータ５は図示されない保彼装戦の動作により、トリ
ップし、前述のインバータ５の故障の場せと同様に切換
スイッチ９がオンすると共に切換スイッチ７がオフし、
直送商用電源ｌによる伶亀に切換わるが、下記のような
問題がある。 （１） モーターあるいはトランスなとのように起動時
過犬な電流が流れるような負荷に対し、インバータ５が
トリッフラるので、その都度、インバータ５による給電
に戻すだめの復旧操作が必費となる。 （２） インバータ５の過負前に対する保僅動作として
、トリップさせずインバータ５の出力電圧を急速に低下
させる限流動作をさせるようにしたとしても、負荷側か
らみた場合、瞬断が生じたことＫなり、また負荷側の短
絡事故に対して、選択しゃ断するに十分な短絡電流をイ
ンバータで供給するのは困難であるため、短絡が生じた
フィーダを切離すことが難しい。 上記の問題全解決する方法としては、 第４図における切換スイッチ７を強制転流回％’に付加
した半導体しゃ断器とする方法があるが、これは高価で
あり、部品点数が増加するので、信頼性が低下するとい
う問題がある。 〔発明の目的〕 本発明の目的は前述の点に鑑みなされたもので、インバ
ータと他の予備電源とを切換スイッチで無瞬断で切換え
て負荷に無停電で電力を供給する電源装置において、半
導体しゃ断器などの高価な保護装置を用いずとも、オフ
動作が遅いスイッチ（自然消弧形の半導体スイッチ）で
、過負荷に対して無停電で電力を供給するとともに、モ
ーターあるいはトランスなどのように起動突入電流が流
れる負荷の投入も可能にするインバータの保護方法を提
供することにある。 〔発明の一要〕 本発明はこの目的を達成するために、インバータで電力
全供給している期間に、所定レベル以上の過負荷である
ことが検出さｎた場合、直送商用電源側のスイッチをオ
ンとすると同時にインバータの出力電圧？直送商用電源
電圧に応じた所定のレベルまで急速に低下させて、過負
荷状態の電流（モーター、トランスなどの起動突入電流
を含む）を直送曲用電源により供給するものである。 〔発明の実施例〕 以下、本発明の一実施例ｔ−第１図を診照して説明する
。第１図において、第４図と同一符号を付したものは第
４図と同一のものを表わすので、その説明は省略するが
、２１は負荷電流全検出する変流器（以下単にＯＴと記
す）、２２は０Ｔ２１ｔ”介して検出される負荷電流が
インバータ５の過負荷耐量によって決まる所定のレベル
を越えたことを検出する過電流検出回路、２３は切換ス
イッチ制御回路、２４は過電流検出回路２２からの過・
電流検出信号によシ、直送商用電源電圧１０大１さに応
じて所定のレベルまで、インバータ５の出力電圧を低下
させる信号を発生する絞り信号発生回路、２５は定電圧
制御回路、２６は定電圧制御回路２５の出力と絞り信号
発生回路２４の出力とｔ突き合せた信号を移相器１６へ
与えるアナログ加算器でおる。なお、第１図においては
絞り信号発生回路２４の出力を、定電圧制御回路２５へ
もその入力として与えるような構成としている。また、
絞り信号発生回路２４は、直送商用電源１の電圧低下に
応じて、インバータ５の出力電圧を低下させる量（絞り
レベル）を増やすような動作をするように構成さｊして
いる。 次に第１図の実施例の動作を説明する。第２図は第１図
の実施例の各部の動作を説明するだめの動作波形図であ
る。通常、インバータ５による給電期間または直送商用
電源による給電期間は絞り信号発生回路２４の出力は零
である。 例エバ、インバータ５による給電期間（切換スイッチ７
がオン、切換スイッチ９がオフの状態）に１時刻ｔｌで
具備側に短絡事故が発生し、負荷電流が急増して時刻【
２で過電流検出回路２２の検出レベルＩＣ（＋−越える
と、直ちに過電流検出回路２２が動作して過電流検出信
号を切換スイッチ制御回路２３と絞り信号発生回路２４
に与える。これにより、切換スイッチ制御回路２３が切
換スイッチ９ヘオン指令ｔ、切換スイッチ７ヘオフ指令
を与える。一方、絞り信号発生回路２４は、アナログ加
算盤２５ｔ−介して、直送予備電源１の大きさに応じて
所定のレベルまでインバータ５の出力電圧を低下させる
信号を移相器１６へ与える。このよう圧して、切換スイ
ッチ９がオンすると同時に、インバータ５の出力電圧を
制御する回路へ絞り信号発生回路２４の出力が割り込む
ことにより、インバータ５の出力電圧は所定のレベルま
で、急速に低下する。すなわち、時刻ｔ２以後自然消弧
式の切換スイッチ７がオフするまで（１サイクル以内）
は、切換スイッチ７．９が同時にオンとなり、この間所
甜インバータ５と直送商用電源ｌとの並列運転となるわ
けでおるが、周知のように交流電源の低力率負荷の分担
は（負荷短絡等過負荷時の力率は、通常低力率である）
各電源の電圧の大きさによって決まるので、インバータ
５の出力電圧が低下することにより、過負荷状態の電流
は急速に直送商用電源１へ移り、インバータ５の出力電
流は急減する（第２図［）。 次に、インバータ５の出力電圧を低下させるレベル（絞
りレベル）を決めるための考え方について述べる。 第３図（ａ）は、第１図の実施例の保護動作時の等価回
路、第３図（ｂ）は、その動作を説明する丸めのベクト
ル図で゛ある。第３図（ａ）において、Ｃ１は直送商用
電源ｌの電圧、Ｃ２はインバータ５の出力電圧、Ｘｌは
直送商用電源側の内部インピーダンス、Ｘ２は交流フィ
ルタ６によって決まるインバータ側の内部インピーダン
ス、ｚＬは過負荷時の負荷インピーダンスを表わしてい
る。また、第３図（ｂ）において、θは直送商用電源ｌ
の電圧ｅｌとインバータ５の出力電圧ｅ２との位相差を
表わしている（理想的にはｅｌとＣ２は同相であり、０
は零である）。 まず、ｅｌとＣ２の大きさが等しいとしてＣ２の位相位
相を基準にしてｅ１＝Ｂばｊ□ｏと表わして、負荷イン
ピーダンスＺｔ、を切離して考えた場合、両電源間に発
生する横流ＩＣは次の式で表わされる。 通常Ｘ ｓ ＜＜Ｘ ２であり、Ｘ１ｔ−無視して考え
ると、 Ｉｃ（８）＝ −ｓｉｎ ｓ ・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・（２）２ ■。（１）＝ −−（１−ＣｏＳＪ） ・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３
）２ で表わされる。 ここでＩＣ（Ｒ）はインバータ５、の出力から見た場合
の有効分の横流を表わし、Ｉｃ（Ｉ）は無効分の横流ｔ
−表わす。 更にＣ２’に低下させることを想定して、Ｃ２”ＫＥ
ａ Ｊ ００（Ｋ 、絞り係数〈１）として同様にめる
と Ｉ Ｃ（Ｒ） ニー Ｓ ｉ ｎ ａ ２ ＩＣ（１１＝ −−（Ｋ−−ｃｏ ｓ ｅ ）２ で表わされる。 すなわち、Ｋを変えると無効分の横流ＩＣ（Ｉｌが変化
することになる。 例えば、ｅ＝２０、Ｘ２＝０．１ｐｕとすると、であり
、絞り係数に＝０．７（３０％絞りに相当）Ｉ Ｃ（Ｉ
）＝２．９９ ｐ ｕとなる。 すなわち、Ｃ１からＣ２に約３００％相当の無効横流（
Ｃ２からみた場合、進み電流）が流れることになる。 負荷インピーダンスＺＬｔ−加味して考えれば、上記の
無効横流の値から負荷に流れる無効電流を差し引いた分
が、インバータ５へ流入する無効横流となる。 絞り係数に？：、小さくすると、上記の無効横流は増加
する。この横流はインバータ５にとつては進み電流であ
るが、通常インバータ５はパルス幅制御あるいはパルス
幅変調制御されるので、電流を強制転流する必要があり
、この電流が過大であれば、転流失敗を生じ、トリップ
してしまう〇 したがって絞り係数には、上記の考え方に基づいて、イ
ンバータ５の転流能力（過負荷耐量）および直送商用電
源１０′醒圧ｅ１に基づいて最適に選定される必要があ
る。 なお、上記絞り係数には、絞り信号発生回路２４の回路
内のゲインとして設定されるものである。 通常、直送商用電源ｌは、インバータ５に比し相当大き
ｉ過電流を供給することが可能（すなわち電源容量が大
きい）ゆえ、短絡事故を生じた分岐回路に対し、選択し
ゃ断するに十分な電流を供給する。これにより、選択し
ゃ断されて過負荷が解除された後は、第２図の如く、過
電流検出回路２２が元の状態に戻り、切換スイッチ７が
オン、切換スイッチ９がオフと、再びインバータ５によ
る給電状態に戻る。（本復帰動作は自動的に行なうよう
にしてもよいし、手動で行なってもよい）。 また、インバータ５の出力電圧全低下させる量は、直送
商用電源１の大きさに応じて変えるようにしているので
、直送商用電源１の電圧変動があっても（商用電源ゆえ
通常±ｌＯチ程度の変動がある）、直送曲用電源１とイ
ンバータ５との間に横流が極力発生しないようにすると
ともに過電流を速やかに直送商用電源１へ移すように、
最適な保護動作が行なわれる。 第１図の実施例では、他の予備電源として商用電源を使
用した場合について述べたが、他の予備電源として種々
の電源を用いた場合も同様な効果が得られる。例えば、
他の予備電源は、自家用発電機出力であってもよい。 また、インバータ側の切換スイッチ７は、必ずしも半導
体スイッチでなくてもよく、機械的なスイッチ（例えば
コンタクタ）でもよい。 〔発明の効果〕 以上の説明のように、本発明によれば、インバータと他
の予備電源とを切換スイッチで無瞬断で切換えて負荷に
無停電で電力を供給する電源装置において、高価な半導
体しゃ断器音用いずともオフ動作が遅いスイッチ（自然
消弧形の半導体スイッチ）でインバータによる給電期間
中の過負荷に対し、インバータを確実に保護するととも
に選択しゃ断するに十分な過電流を供給し無停電で電力
を供給することができる高い品質の電源装置が構成でき
る。 更に、モーター、トランス等のように起動突入電流が流
れるような負荷に対しても、起動するに十分な電流を供
給しうる電源装置を構成することもできる。 ４、図面の簡単な説明 第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
第１図の実施例の各部動作を説明する動作波形図、第３
図（ａｌは第１図の実施例の保護動作時の！；価回路図
、第３図（１））はその動作（ｉ１″説明するためのベ
クトル図、第４図は従来の無停電電源装置の一例を示す
ブロック図である。 １ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・直送商
用電源２ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
インバータ用商用シ源３・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・整流器４・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・蓄′成池５・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・ インバータ６・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・交流フィルタ７．９ ・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・切換スイッチ８・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・負荷１１ ・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・位相差検出器
１２ ・・・・・・・・・・・・・・・・聞・ ローパ
スフィルタ１３・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・′電圧制御発振器１４ ・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・定電圧制御回路１５・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・電圧基準設定器１６・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・移相器１７・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・切換制御回路
２１ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・変
流器２２ ・・・・ ・・・・・過電流検出回路２３−
・・・・切戻制御回路 ２４ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・絞りイｇ
号発生回路２５ ・・・・・・・・・・・・・・・・定
電圧制御回路２６ ・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・アナログ加算器代理人升埋士 則 近 憲 佑 第 １ 図 第 ２ 図 （Ａ）切換スイッチ７−−一一一 −−一−−−−：： （Ｅ）インバータ５の １ 第 ３ 図 ＸＩ （ａ） Ｘ２
Claims (2)
- （１） インバータと他の予備型、γｒｌ′とをインバ
ータ側スイッチと予備電源側スイッチから成る切換スイ
ッチで無瞬断で切換えて負荷に無停電で電力を供給する
電源装置において、前記インバータで負荷に電力を供給
している期間に、負荷電流が所定のレベルリ、上の過電
流であることが検出された場合、前記予備電源側スイッ
チをオンにすると同時に前記インバータの出力電圧を所
定のレベルまで急速に低下させて、前記インバータの出
力電流を急速に限流するとともにＦＩｉｉ記予備市、臨
により過市−流を供給することを特徴とするインバータ
の保護方法０ - （２）前記インバータの出力電圧を低下させるレベルは
、予備電源電圧に応じたレベルとする特許請求の範囲第
１項記載のインバータの保護方法。
Priority Applications (4)
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| JP59104688A JPS60249832A (ja) | 1984-05-25 | 1984-05-25 | インバ−タの保護方法 |
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| JPS60249832A true JPS60249832A (ja) | 1985-12-10 |
| JPH0437664B2 JPH0437664B2 (ja) | 1992-06-22 |
Family
ID=14387403
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP59104688A Granted JPS60249832A (ja) | 1984-05-25 | 1984-05-25 | インバ−タの保護方法 |
Country Status (4)
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