專利名稱：不停電電源系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種不停電電源系統(tǒng)，其可以在穩(wěn)定交流電源電壓的同時為負載供電，與此同時，在上述交流電源的電源中斷時，通過使用電能存儲裝置中的電能進行供電。更具體地說，本發(fā)明涉及一種可以防止在從正常運行到電源中斷下運行的切換過程中供電下降的不停電電源系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上已經(jīng)提出了很多這種不停電電源系統(tǒng)。例如，圖3所示的配置。
圖3顯示了用于單相電路的這種不停電電源系統(tǒng)的實例。如圖3所示，在不停電電源系統(tǒng)100中，輸入繼電器7連接于輸入交流電源1的輸入端子11和連接負載6的輸出端子12之間。當交流電源1中出現(xiàn)異常時，通過使輸入繼電器7處于切斷狀態(tài)，使交流電源1與不停電電源系統(tǒng)100隔離。圖中參考數(shù)字2表示并聯(lián)變換器，它通過上述輸入繼電器7并聯(lián)于輸入端子11，并且能夠進行整流器操作和逆變器的操作。而且，圖中參考數(shù)字3表示串聯(lián)逆變器，它串聯(lián)于輸入繼電器7和一個輸出端子12之間，進行逆變器操作。在上述并聯(lián)變換器2和串聯(lián)逆變器3之間，平滑電容器4和例如電池的電力蓄能裝置5并聯(lián)連接于此。
此外，上述并聯(lián)變換器2和串聯(lián)逆變器3由控制電路10控制。在控制電路10中，根據(jù)由交流電源1供應(yīng)的并由電壓檢測器8檢測的交流電源電壓Vin，和通過電壓檢測器9檢測的上述平滑電容器的端電壓Vc進行控制，以進行使負載6上的輸出電壓變成規(guī)定電壓。
如圖4所示，例如，上述并聯(lián)變換器2和串聯(lián)逆變器3設(shè)置為全橋電路，其中，該全橋電路使用了諸如已知晶體管的半導(dǎo)體開關(guān)。對于并聯(lián)變換器2，這些半導(dǎo)體開關(guān)的開-關(guān)操作是根據(jù)控制電路10輸出的門信號PWM1進行的。而且，對于串聯(lián)逆變器3，根據(jù)門信號PWM2進行工作。如圖4所示，在并聯(lián)變換器2或串聯(lián)逆變器3的輸出側(cè)，有時設(shè)置一個由電抗器L和電容器C構(gòu)成的濾波器。
此外，在這種配置的不停電電源系統(tǒng)100中，當通過電壓檢測器8檢測的交流電源1的交流電源電壓Vin在允許的范圍內(nèi)時，輸入繼電器7被置于導(dǎo)通狀態(tài)，并且并聯(lián)變換器2根據(jù)通過電壓檢測器9檢測的平滑電容器4的端電壓Vc工作以對平滑電容器4充電和放電，使得電壓Vc變?yōu)橐?guī)定電壓。這就使交流電源1的交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源，以便平滑電容器4的端電壓Vc保持在規(guī)定的電壓。
另外，這時操作串聯(lián)逆變器3使其輸出一個補償電壓ΔV補償過度或缺少的交流電源1，使得施加于負載6的電壓為規(guī)定電壓。這樣使得平滑電容器4的直流電源變換為交流電源，負載6的施加電壓保持在規(guī)定電壓。
同時，在交流電源1側(cè)出現(xiàn)異常使得來自交流電源1的交流電源電壓Vin超出允許范圍時，輸入繼電器7切換到切斷狀態(tài)并且串聯(lián)逆變器3的工作停止。同時，使并聯(lián)變換器2執(zhí)行逆變器操作，以將電力蓄能裝置5的直流電源變換為規(guī)定的交流電源來施加于負載6。這樣即使交流電源1側(cè)被隔離(例如，專利文件1)，也可以使負載6的施加電壓保持在規(guī)定的電壓。
JP-A-2002-199620然而，在上述傳統(tǒng)的不停電電源系統(tǒng)中，當上述輸入繼電器7由機械觸點形成時，在繼電器7中，從接收開關(guān)命令到實際操作會產(chǎn)生幾毫秒到十幾毫秒的操作延時。
因此，從電源中斷發(fā)生到交流電源1側(cè)與不停電電源系統(tǒng)100的隔離的期間，在檢測到電源中斷，以及控制輸入繼電器7實際進入切斷狀態(tài)的期間，電源中斷后的電源電壓將會出現(xiàn)在輸入繼電器7的負載6側(cè)。在這種狀態(tài)下，是這樣一種情況電源可以繼續(xù)供給負載，同時串聯(lián)逆變器3停止工作并且并聯(lián)變換器2響應(yīng)電源中斷的檢測執(zhí)行逆變器操作。在這種情況下，當交流電源電壓Vin由于交流電源1側(cè)短路的出現(xiàn)而超出允許范圍內(nèi)時，例如，在短路狀態(tài)的交流電源1側(cè)會使并聯(lián)連接于電源的上述并聯(lián)變換器2也進入短路狀態(tài)。因此，這個問題就使施加于負載6的電壓不可能保持在規(guī)定的電壓。
此外，用于保持規(guī)定電壓的并聯(lián)變換器2的操作，在電源中斷后的電源電壓和并聯(lián)變換器2的輸出電壓間產(chǎn)生了電位差。在一些情況下，這會導(dǎo)致交流電源1和并聯(lián)變換器2之間產(chǎn)生電流。具體地，由于交流電源1的短路所產(chǎn)生的短路故障中，流過的突發(fā)短路電流將在一些情況下會干擾整個不停電電源系統(tǒng)。
進一步，當交流電源1側(cè)由于電源中斷而進入開路狀態(tài)時，也會出現(xiàn)一個問題，即盡管交流電源1側(cè)基本上處于無電源狀態(tài)，電壓也會從不停電電源系統(tǒng)100供應(yīng)于此。
因此，本發(fā)明關(guān)注于上述傳統(tǒng)系統(tǒng)中未解決的問題，旨在提供一種可以避免由交流電源電壓下降造成交流電源側(cè)被隔離時輸出電壓下降的不停電電源系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
為了達到上述目標，根據(jù)本發(fā)明的第一種實施方式的不停電電源系統(tǒng)具有以下特征。該不停電電源系統(tǒng)包括斷路裝置，其接入供應(yīng)交流電源的輸入端和連接負載的輸出端之間，用于隔離上述的交流電源供應(yīng)側(cè)；并聯(lián)電力變換裝置，連接在斷路裝置和與上述輸入端并聯(lián)的上述輸出端之間；串聯(lián)電力變換裝置，串聯(lián)接入上述并聯(lián)電力變換裝置的并聯(lián)連接點和上述輸出端之間；和電力蓄能裝置，它可以使電能在上述并聯(lián)電力變換裝置和串聯(lián)電力變換裝置之間交換；當上述交流電源供應(yīng)良好時，上述串聯(lián)電力變換裝置用上述電力蓄能裝置作為電源進行工作用于補償上述交流電源的供應(yīng)，以使上述輸出端的交流電源輸出值變?yōu)橐?guī)定的輸出值，同時，上述并聯(lián)電力變換裝置進行上述電力蓄能裝置的充電和放電，使得存儲在電力蓄能裝置的電能量為規(guī)定的量；不停電電源系統(tǒng)包括檢測電源中斷的電源中斷檢測裝置。當上述電源中斷檢測裝置檢測到電源中斷時，上述斷路裝置將隔離上述交流電源供應(yīng)側(cè)，同時，上述串聯(lián)電力變換裝置用上述電力蓄能裝置作為電源工作，用于在上述輸出端輸出交流電壓輸出的全電壓，使得上述輸出端的交流電源值變?yōu)樯鲜鲆?guī)定的輸出值。
根據(jù)本發(fā)明的第一種實施方式，當供應(yīng)的交流電源良好時，串聯(lián)電力變換裝置用上述電力蓄能裝置作為電源工作，用于補償供應(yīng)的交流電源，使得上述輸出端的交流電源輸出值變?yōu)橐?guī)定的輸出值。此外，上述并聯(lián)電力變換裝置進行電力蓄能裝置的充電和放電，以使存儲于電力蓄能裝置的電能量為規(guī)定量。因此，當供應(yīng)的交流電源良好時，在輸出端的交流電源輸出值保持在規(guī)定的輸出值。
同時，例如當短路故障發(fā)生在交流電源供應(yīng)側(cè)并被電源中斷檢測裝置檢測出時，交流電源供應(yīng)側(cè)由斷路裝置與不停電電源系統(tǒng)側(cè)隔離。在此，在交流電源供應(yīng)側(cè)短路發(fā)生到響應(yīng)此短路發(fā)生電源中斷裝置的工作以完成交流電源供應(yīng)側(cè)的隔離的過程中，并聯(lián)電力變換裝置的交流電源側(cè)也進入短路狀態(tài)。然而，當短路被檢測出時，串聯(lián)電力變換裝置工作，用于在輸出端輸出不停電電源系統(tǒng)的交流電流輸出的全電壓，使得輸出端的交流電源值變?yōu)橐?guī)定的輸出值。因此，即使在操作延時發(fā)生持續(xù)到直到交流電源供應(yīng)側(cè)的隔離完成時的情況下，在輸出端的交流電源值保持在規(guī)定值。
此外，根據(jù)本發(fā)明第二種實施方式的不停電電源系統(tǒng)具有以下特征。在一個不停電電源系統(tǒng)中包括斷路裝置，接入供應(yīng)交流電源的輸入端和連接負載的輸出端之間，用于隔離上述的交流電源供應(yīng)側(cè)；并聯(lián)電力變換裝置，連接在斷路裝置和與上述輸入端并聯(lián)的上述輸出端之間；串聯(lián)電力變換裝置，串聯(lián)接入上述并聯(lián)電力變換裝置的并聯(lián)連接點和上述輸出端之間；和電力蓄能裝置，使電能在上述并聯(lián)電力變換裝置和串聯(lián)電力變換裝置之間交換。當上述交流電源供應(yīng)良好時，上述串聯(lián)電力變換裝置用上述電力蓄能裝置作為電源進行工作用于補償上述交流電源的供應(yīng)，以使上述輸出端的交流電源輸出值變?yōu)橐?guī)定的輸出值，同時，對上述并聯(lián)電力變換裝置進行充電和放電，以使存儲在上述電力蓄能裝置的電能量為規(guī)定的量。不停電電源系統(tǒng)包括檢測電源中斷的電源中斷檢測裝置；和檢測上述供應(yīng)交流電源電壓的交流電壓檢測裝置。當上述電源中斷檢測裝置檢測出電源中斷時，上述斷路裝置將上述交流電源側(cè)隔離，同時，上述并聯(lián)電力變換裝置工作，以使上述并聯(lián)連接點側(cè)的電壓變?yōu)橛缮鲜鼋涣麟妷簷z測裝置檢測的交流電源電壓，并且上述串聯(lián)電力變換裝置用上述電力蓄能裝置作為電源工作，補償上述并聯(lián)電力變換裝置的輸出電壓，使得上述輸出端上的交流電源值變?yōu)樯鲜鲆?guī)定的輸出值。
跟據(jù)本發(fā)明的第二種實施方式，當供應(yīng)的交流電源良好時，串聯(lián)電力變換裝置用上述電力蓄能裝置作為電源工作，補償供應(yīng)的交流電源，以使上述輸出端的交流電源輸出值變?yōu)橐?guī)定輸出值。此外，上述并聯(lián)電力變換裝置進行電力蓄能裝置的充電和放電，以使電能存儲裝置的存儲電能量變?yōu)橐?guī)定值。由此，當供應(yīng)的交流電源工作良好時，輸出端的交流電源輸出值保持在規(guī)定的輸出值。
同時，在電源中斷發(fā)生在交流電源供應(yīng)側(cè)并被電源中斷檢測裝置檢測出時，交流電源供應(yīng)側(cè)通過斷路裝置與不停電電源系統(tǒng)側(cè)隔離。在此，從交流電源供應(yīng)側(cè)發(fā)生電源中斷到，斷路裝置響應(yīng)此電源中斷的工作以完成交流電源供電側(cè)的隔離的過程中，交流電源的殘壓會出現(xiàn)在斷路裝置的輸出端側(cè)。
然而，當檢測到電源中斷時，并聯(lián)電力變換裝置工作，使并聯(lián)連接點側(cè)的電壓變?yōu)橛山涣麟妷簷z測裝置檢測的供應(yīng)交流電源電壓。這樣，交流電源供應(yīng)側(cè)和并聯(lián)連接點側(cè)之間將不產(chǎn)生電位差。因此，電源中斷不會產(chǎn)生突發(fā)電流。同時，在檢測到電源中斷時，串聯(lián)電力變換裝置進行操作，以補償并聯(lián)電力轉(zhuǎn)換裝置的交流輸出，使得輸出端的交流輸出值變成規(guī)定的輸出值。
因此，即使在直到交流電源供應(yīng)側(cè)的隔離完成時才產(chǎn)生操作延時的情況下，在輸出端的交流電源值也會保持在規(guī)定值。而且，沒有突發(fā)電流流過不停電電源系統(tǒng)。


圖1是顯示根據(jù)第一種方式的不停電電源系統(tǒng)的控制電路設(shè)置的示意性方框圖。
圖2是顯示根據(jù)第二種方式的不停電電源系統(tǒng)的控制電路設(shè)置的示意性方框圖。
圖3是顯示不停電電源系統(tǒng)的控制電路設(shè)置的示意性方框圖。
圖4是圖3中的并聯(lián)變換器部分或串聯(lián)逆變器部分的電路設(shè)置的實例。
優(yōu)選實施方式以下將說明發(fā)明的實施方式。
首先，說明第一種方式。不停電電源系統(tǒng)100的設(shè)置與傳統(tǒng)的系統(tǒng)相似，不同之處在于用控制電路20替換了在如圖3的傳統(tǒng)不停電電源系統(tǒng)100的設(shè)置中的控制電路10。這樣，相同的部分將以同樣的參考數(shù)字和符號表示，而在此省略細節(jié)描述。
圖1顯示了控制電路20的設(shè)置。
如圖1所示，控制電路20由用于控制并聯(lián)變換器2的并聯(lián)變換器控制部30、用于控制串聯(lián)逆變器3的串聯(lián)逆變器控制電路40，和電壓異常檢測部50構(gòu)成。
上述并聯(lián)變換器控制部30由直流電壓調(diào)節(jié)部31、減法器32、換向開關(guān)33，和PWM門信號發(fā)生部34構(gòu)成。直流電壓調(diào)節(jié)部31調(diào)節(jié)算術(shù)運算，使得通過電壓檢測器9檢測的平滑電容器4的端電壓值Vc和預(yù)先設(shè)定的規(guī)定值Vc*彼此相等。減法器32從由電壓檢測器8所檢測的交流電源電壓值Vin中減去由直流電壓調(diào)節(jié)部31計算出的調(diào)節(jié)電壓值。換向開關(guān)33選擇由減法器32計算的相減結(jié)果或規(guī)定值“0”以將其作為并聯(lián)變換器2的輸出電壓指令值Vrect*。根據(jù)由換向開關(guān)設(shè)定的并聯(lián)變換器輸出電壓指令值Vrect*，PWM門信號發(fā)生部34執(zhí)行PWM控制，以產(chǎn)生門信號PWM1，用于使構(gòu)成并聯(lián)變換器2的半導(dǎo)體開關(guān)執(zhí)行開-關(guān)操作。
同時，上述串聯(lián)逆變器控制部40由輸出電壓指令發(fā)生部41、減法器42、換向開關(guān)43，和PWM門信號發(fā)生部44構(gòu)成。輸出電壓指令發(fā)生部41根據(jù)施加于負載6的交流電壓來設(shè)定不停電電源系統(tǒng)100的輸出電壓指令值Vout*。減法器42從輸出電壓指令發(fā)生部41設(shè)定的輸出電壓指令值Vout*中減去由電壓檢測器8檢測的交流電源電壓值Vin。換向開關(guān)43選擇由減法器42計算的相減結(jié)果或設(shè)定于輸出電壓指令發(fā)生部41的輸出電壓指令值Vout*以補償電壓指令值Vocmp*。PWM門信號發(fā)生部44基于由換向開關(guān)43選擇的補償電壓指令值Vocmp*執(zhí)行PWM控制，以產(chǎn)生門信號PWM2，使構(gòu)成串聯(lián)逆變器3的半導(dǎo)體開關(guān)執(zhí)行開-關(guān)操作。
此外，上述電壓異常檢測部50決定由電壓檢測器8所檢測的交流電源電壓Vin是否處于預(yù)先設(shè)定的允許范圍內(nèi)，在此范圍內(nèi)，交流電源電壓Vin可以被認為是正常的。當電壓確定在允許范圍內(nèi)時，輸入繼電器7被控制在導(dǎo)通狀態(tài)。同時，控制并聯(lián)變換器控制部30的換向開關(guān)33來選擇減法器32的輸出。進一步，控制串聯(lián)逆變器控制部40的換向開關(guān)43來選擇減法器42的輸出。
同時，當交流電源電壓Vin確定不在允許范圍內(nèi)時，輸入繼電器7被控制在斷開狀態(tài)。同時，控制在并聯(lián)變換器控制部30中的換向開關(guān)33以選擇規(guī)定值“0”。進一步，串聯(lián)逆變器控制部40的換向開關(guān)43打開，以從輸出電壓指令發(fā)生部41選擇輸出電壓指令值Vout*。
以下說明上述第一種方式的操作。
現(xiàn)在，當交流電源電壓Vin處于允許范圍時，在電壓異常檢測部50中，由于交流電源電壓Vin在允許范圍內(nèi)，因此輸入繼電器7被控制在導(dǎo)通狀態(tài)中。同時，控制換向開關(guān)33和43使得減法器32的輸出由換向開關(guān)33選擇，同時減法器42的輸出由換向開關(guān)43選擇。
這樣，在并聯(lián)變換器控制部30中，從交流電源電壓值Vin中減去在直流電壓調(diào)節(jié)部31的調(diào)節(jié)計算值的結(jié)果、執(zhí)行該調(diào)節(jié)計算值的結(jié)果以使平滑電容器4的端電壓值Vc與其規(guī)定值Vc*相等。相減的結(jié)果被設(shè)定為并聯(lián)變換器2的輸出電壓指令值Vrect*，在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生門信號PWM1。
同時，在串聯(lián)逆變器控制部40中，由設(shè)定于輸出電壓指令發(fā)生部41的輸出電壓指令值Vout*減去交流電源電壓值Vin所得到的結(jié)果被設(shè)定為補償電壓指令值Vocmp*，在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生門信號PWM2。
因此，通過并聯(lián)變換器2的操作使得平滑電容器4的端電壓值Vc與其規(guī)定值Vc*一致，平滑電容器4的端電壓值Vc被保持在其規(guī)定值Vc*。此外，通過串聯(lián)逆變器3的操作以輸出補償電壓指令值Vocmp*，交流電源電壓值Vin被補償。結(jié)果，對于輸出端子12，施加與輸出電壓指令值Vout*相等的電壓值，這樣使施加于負載6的電壓保持在輸出電壓指令值Vout*。
由交流電源1側(cè)電源短路中斷的發(fā)生，交流電源電壓Vin從此狀態(tài)的下降，其可以在交流電源電壓Vin超出允許范圍時，由電壓異常檢測部50檢測出，由此，輸入繼電器7變?yōu)閿嚅_狀態(tài)。同時，執(zhí)行控制使換向開關(guān)33選擇規(guī)定值“0”。此外，執(zhí)行控制使換向開關(guān)43選擇輸出電壓指令值Vout*。
這使得并聯(lián)變換器控制部30操作并聯(lián)變換器2使得其輸出電壓值變?yōu)橐?guī)定值“0”。而且，串聯(lián)逆變器控制部40使串聯(lián)逆變器3執(zhí)行逆變器操作，使得其輸出電壓值變?yōu)檩敵鲭妷褐噶钪礦out*。也就是說，電力蓄能裝置5中的直流電源變換為交流電源，施加在輸出端子12上。因此，在負載6上繼續(xù)施加輸出電壓指令值Vout*的電壓。
在此，當檢測到交流電源電壓值Vin下降時，輸入繼電器7被控制斷開狀態(tài)。然而，當輸入繼電器7由機械觸點形成時，操作延時會持續(xù)到交流電源1側(cè)從不停電電源系統(tǒng)100側(cè)隔離為止。在輸入繼電器7的操作未完成的狀態(tài)下，由于在此情況下短路的出現(xiàn)，并聯(lián)變換器2的交流電源也進入短路狀態(tài)。然而，在此，通過操作，并聯(lián)變換器2的輸出電壓變?yōu)椤?”，即，輸入繼電器7中連接在負載6側(cè)的電壓變?yōu)椤?”。這樣，在交流電源1側(cè)和并聯(lián)變換器2的輸出側(cè)之間不會產(chǎn)生電位差。因此，在并聯(lián)變換器2和交流電源1之間不會產(chǎn)生突發(fā)的短路電流。這樣就能夠避免由于該突發(fā)短路電流作用于不停電電源系統(tǒng)本身或與其相同電源系統(tǒng)相連接的設(shè)備而引起的反作用，由此可以改善其可靠性。
接下來說明本發(fā)明的第二種方式。
第二種方式類似于第一種方式，不同之處在于控制電路的設(shè)置部分地區(qū)別于第一種方式的控制電路20。這樣，相同的部分將以同樣的參考數(shù)字和符號表示，而在此省略細節(jié)描述。
圖2顯示了處于第二種模式的控制電路20a。
如圖2所示，在并聯(lián)變換器控制部30a中，如上述第一種方式，調(diào)節(jié)算術(shù)運算在直流電壓調(diào)節(jié)部31中進行，使得被電壓檢測器9檢測的平滑電容器4的端電壓值Vc與其規(guī)定值Vc*一致。在減法器32中，由直流電壓調(diào)節(jié)部31計算的調(diào)節(jié)電壓值被從交流電源電壓Vin的值中減去。
而且，換向開關(guān)33a選擇減法器32所計算的相減的值或由電壓檢測器8所檢測的交流電源電壓值Vin。選擇的結(jié)果被設(shè)定為并聯(lián)變換器2的輸出電壓指令值Vrect*。進一步，根據(jù)換向開關(guān)33a設(shè)定的并聯(lián)變換器輸出電壓指令值Vrect*，PWM門信號發(fā)生器部34執(zhí)行PWM控制，由此產(chǎn)生門信號PWM1，使構(gòu)成并聯(lián)變換器2的半導(dǎo)體開關(guān)執(zhí)行開-關(guān)操作。
同時，在上述串聯(lián)逆變器控制部40a中，如上述第一種方式，減法器42從設(shè)定于輸出電壓指令發(fā)生部41的輸出電壓指令值Vout*中減去由電壓檢測器8檢測的交流電源電壓Vin值。而且，在第二種方式中，減法器45從輸出電壓指令發(fā)生部41設(shè)定的輸出電壓指令值Vout*中減去用于并聯(lián)變換器2的、由并聯(lián)變換器控制部30a中的換向開關(guān)33a選擇的輸出電壓指令值Vrect*。進一步，換向開關(guān)43a選擇減法器42計算的相減的值或減法器45計算的相減的值來提供作為補償電壓指令值Vocmp*的選擇的值。
此外，基于補償電壓指令值Vocmp*，PWM門信號發(fā)生部44執(zhí)行PWM控制，由此產(chǎn)生門信號PWM1，使形成串聯(lián)變換器3的半導(dǎo)體開關(guān)執(zhí)行開-關(guān)操作。
此外，在電壓異常檢測部50中，當交流電源電壓Vin處于允許范圍內(nèi)時，輸入繼電器7被控制在導(dǎo)通狀態(tài)。進一步，通過換向開關(guān)33a，減法器32的輸出值被設(shè)置為用于并聯(lián)變換器2的輸出電壓指令值Vrect*。同時，通過換向開關(guān)43a，減法器42的輸出值被設(shè)置為補償電壓指令值Vocmp*。同時，當交流電源電壓Vin超出允許范圍時，輸入繼電器7被控制為斷開狀態(tài)。進一步，通過換向開關(guān)33a，交流電源電壓值Vin被設(shè)置為用于并聯(lián)變換器2的輸出電壓指令值Vrect*。此外，通過換向開關(guān)43a，減法器45的輸出值被設(shè)置為補償電壓指令值Vocmp*。
下面說明第二個方式的操作。
當交流電源電壓Vin在允許范圍內(nèi)時，輸入繼電器7被控制在導(dǎo)通狀態(tài)。而且，減法器32的輸出由換向開關(guān)33a選擇，且減法器42的輸出由換向開關(guān)43a選擇。因此，不停電電源系統(tǒng)100以類似于上述第一種方式的系統(tǒng)進行操作。
當交流電源1的輸出由于任何原因從此狀態(tài)下降使得交流電源電壓Vin超出允許范圍時，輸入繼電器7被控制在斷開狀態(tài)。同時，通過換向開關(guān)33a，交流電源電壓值Vin被選擇為用于并聯(lián)變換器2的輸出電壓指令值Vrect*，并且，通過換向開關(guān)43a，減法器45的輸出值被設(shè)置為補償電壓指令值Vocmp*。由此，在并聯(lián)變換器2中，執(zhí)行逆變器操作使得其電壓輸出值變成交流電源電壓值Vin。
此處，在輸入繼電器7由于其操作延時實際上沒有處于斷開狀態(tài)時，交流電源電壓Vin的殘壓將出現(xiàn)在輸入繼電器7的負載6側(cè)。因此，并聯(lián)變換器2將工作以使其輸出電壓變?yōu)榻涣麟娫措妷篤in的殘壓。
這樣，并聯(lián)變換器2的輸出電壓和交流電源電壓Vin之間就不會產(chǎn)生電位差。由此，流過交流電壓源1和不停電電源系統(tǒng)100之間電流變?yōu)?。因此，即使在輸入繼電器7實際上沒有處于斷開狀態(tài)時，其狀態(tài)也可能等價于交流電源1與不停電電源系統(tǒng)100被隔離的狀態(tài)。
具體地，當短路發(fā)生時，突發(fā)短路電流將流過短路部分。然而，并聯(lián)變換器2工作使得交流電源電壓Vin和并聯(lián)變換器2輸出電壓之間不會產(chǎn)生電位差。因此，這樣就可能避免由于突發(fā)短路電流施加于不停電電源系統(tǒng)100或與其相同電源系統(tǒng)相連接的設(shè)備而引起的反作用。
同時，串聯(lián)逆變器3使用輸出電壓指令值Vout*減去用于并聯(lián)變換器2的輸出電壓指令值Vrect*的值來工作，即，交流電源電壓值Vin從其中被減去的值，作為補償電壓指令值Vocmp*。也就是，串聯(lián)逆變器3執(zhí)行補償操作，使得系統(tǒng)的輸出值由輸出電壓指令值Vout*變?yōu)椴⒙?lián)逆變器2的輸出。
也就是說，當交流電源電壓值Vin處于允許范圍內(nèi)時，串聯(lián)逆變器3對交流電源電壓Vin執(zhí)行補償操作，使得系統(tǒng)的輸出電壓值保持在輸出電壓指令值Vout*，同時，當交流電源電壓Vin超出允許范圍時，串聯(lián)逆變器3對并聯(lián)變換器2執(zhí)行補償操作，使得系統(tǒng)的輸出電壓值保持在輸出電壓指令值Vout*。
因此，在第二種方式中，同樣，即使在輸入繼電器7斷開完成之前發(fā)生操作延時，負載6上的施加電壓值也可以保持在輸出電壓指令值Vout*而不會在系統(tǒng)的輸出電壓中有任何下降。此外，能夠不受交流電源電壓Vin的殘壓影響。
進一步地，能夠防止由于交流電源電壓Vin超出范圍而產(chǎn)生突發(fā)電流。另外，提供并聯(lián)變換器2和串聯(lián)變換器3的輸出電壓以由此補償輸出電壓指令值Vout*。因此，即使輸入繼電器7的操作完成，并且交流電源1從不停電電源系統(tǒng)隔離，系統(tǒng)也不會受到影響。
在第二個實施方式中，實際檢測交流電源電壓Vin，同時控制并聯(lián)逆變器2以輸出一個與交流電源電壓Vin相等的電壓。這樣，可以確保防止突發(fā)電流。
在上述第一種和第二種方式中，說明了并聯(lián)變換器2或串聯(lián)逆變器3由包含開關(guān)元件和與該元件反并聯(lián)連接的二極管的全橋電路構(gòu)成時的情況。然而，并聯(lián)變換器2或串聯(lián)逆變器3并不限于此。例如，并聯(lián)變換器2或串聯(lián)逆變器3也可以形成半橋電路。
此外，在上述第一種和第二種方式中，說明了本發(fā)明使用單相不停電電源系統(tǒng)的情況。然而，本發(fā)明不限于此，而是完全可以應(yīng)用于除單相外的諸如三相不停電電源系統(tǒng)中。
上述的每一種方式中，輸入繼電器7相當于斷路裝置、并聯(lián)變換器2相當于并聯(lián)電力變換裝置、串聯(lián)逆變器3相當于串聯(lián)電力變換裝置、平滑電容器4和電力蓄能裝置5相當于電力蓄能裝置，電壓檢測器8相當于交流電壓檢測裝置，并且電壓異常檢測部50相當于短路檢測裝置和電源中斷檢測裝置。
如上說明，根據(jù)本發(fā)明的第一種實施方式提供的不停電電源系統(tǒng)，例如，當短路電源中斷出現(xiàn)在交流供應(yīng)側(cè)時，交流供應(yīng)側(cè)通過斷路裝置從不停電電源系統(tǒng)側(cè)隔離；同時，并聯(lián)電力變換器裝置工作以使并聯(lián)連接點側(cè)的電壓水平成為預(yù)先設(shè)定的短路電壓水平；并且，串聯(lián)電力變換裝置工作以使輸出端的交流輸出值變?yōu)橐?guī)定的輸出值。因此，即使在操作延時產(chǎn)生持續(xù)到交流電源側(cè)隔離完成時的情況下，輸出端的交流輸出值也保持在規(guī)定值。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第二種實施方式提供的不停電電源系統(tǒng)，當檢測到電源中斷時，交流供應(yīng)側(cè)由斷路裝置隔離；與此同時，在電源中斷被檢測的同時，并聯(lián)電力變換裝置工作，使得并聯(lián)連接點側(cè)的電壓變?yōu)橛山涣麟妷簷z測裝置檢測的供應(yīng)交流電壓；并且，串聯(lián)電力變換裝置工作以補償并聯(lián)電力變換裝置的交流輸出，使得輸出端的交流輸出變?yōu)橐?guī)定輸出值。因此，即使在操作延時產(chǎn)生持續(xù)到交流電源側(cè)隔離完成時的情況下，輸出端的交流輸出值也可以保持規(guī)定值。同時，能夠避免不停電電源裝置中的突發(fā)電流。
權(quán)利要求
1.一種不停電電源系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括斷路裝置，其接入供應(yīng)交流電源的輸入端和連接負載的輸出端之間，用于隔離所述交流電源供應(yīng)側(cè)；并聯(lián)電力變換裝置，其連接在所述斷路裝置和與所述輸入端并聯(lián)的所述輸出端之間；串聯(lián)電力變換裝置，其串聯(lián)接入所述并聯(lián)電力變換裝置的并聯(lián)連接點和所述輸出端之間；和電力蓄能裝置，其可以使電能在所述并聯(lián)電力變換裝置和串聯(lián)電力變換裝置之間交換。當所述交流電源供應(yīng)完好時，所述串聯(lián)電力變換裝置用所述電力蓄能裝置作為電源進行工作，用于補償所述交流電源的供應(yīng)，使得所述輸出端的交流電源輸出值變?yōu)橐?guī)定的輸出值，并且所述并聯(lián)電力變換裝置進行所述電力蓄能裝置的充電和放電，使得存儲在電力蓄能裝置的電能量為規(guī)定的量，不停電電源系統(tǒng)的特征包括檢測電源中斷的電源中斷檢測裝置；當所述電源中斷檢測裝置檢測到電源中斷時，所述斷路裝置隔離所述交流電源供應(yīng)側(cè)，并且同時，所述串聯(lián)電力變換裝置用所述電力蓄能裝置作為電源工作，以在所述輸出端輸出交流電流輸出的全電壓，使得所述輸出端的交流電源值變?yōu)樗鲆?guī)定的輸出值。
2.一種不停電電源系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括斷路裝置，其接入供應(yīng)交流電源的輸入端和連接負載的輸出端之間，用于隔離所述交流電源供應(yīng)側(cè)；并聯(lián)電力變換裝置，其連接于所述斷路裝置和與所述輸入端并聯(lián)的所述輸出端之間；串聯(lián)電力變換裝置，其串聯(lián)接入所述并聯(lián)電力變換裝置的并聯(lián)連接點和所述輸出端之間；和電力蓄能裝置，允許電能在所述并聯(lián)電力變換裝置和所述串聯(lián)電力變換裝置之間交換，當所述交流電源供應(yīng)完好時，所述串聯(lián)電力變換裝置用所述電力蓄能裝置作為電源進行工作，用于補償所述交流電源的供應(yīng)，以使所述輸出端的交流電源輸出值變?yōu)橐?guī)定的輸出值，并且所述并聯(lián)電力變換裝置進行充電和放電，以使存儲在電力蓄能裝置的電能量為規(guī)定的量，不停電電源系統(tǒng)的特征包括檢測電源中斷的電源中斷檢測裝置；和檢測所述供應(yīng)交流電源電壓的交流電壓檢測裝置，當所述電源中斷檢測裝置檢測出電源中斷時，所述斷路裝置把所述交流電源側(cè)隔離，與此同時，所述并聯(lián)電力變換裝置工作，以使所述并聯(lián)連接點側(cè)的電壓變?yōu)橛伤鼋涣麟妷簷z測裝置檢測的交流電源電壓，而且，所述串聯(lián)電力變換裝置用所述電力蓄能裝置作為電源工作，補償所述并聯(lián)電力變換裝置的輸出電壓，使所述輸出端的交流電源值變?yōu)樗鲆?guī)定的輸出值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種不停電電源系統(tǒng)，該系統(tǒng)防止了由于隔離交流電源側(cè)與不停電電源系統(tǒng)的繼電器的操作延時所造成的輸出電壓下降，同時避免了交流電源側(cè)和不停電電源系統(tǒng)之間的突發(fā)電流。出現(xiàn)短路電流時，并聯(lián)在連接于交流電源1的輸入端子11上的并聯(lián)變換器2工作，使得其輸出電壓變?yōu)椤?”，同時，串聯(lián)在輸入繼電器7和一個輸出端子12之間的串聯(lián)逆變器3用平滑電容器4作為電源進行補償操作，使得加在輸出端子12的輸出電壓值變?yōu)檩敵鲭妷褐噶钪礦out
文檔編號H02J9/06GK1534846SQ20041000652
公開日2004年10月6日 申請日期2004年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月31日
發(fā)明者小林宣之, 德田寬和, 和 申請人:富士電機控股株式會社