JP2000184622A - 無停電電源装置 - Google Patents
無停電電源装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 出力電圧を設定して、損失、電力の安定供給
の面から最適な入出力特性を持たせ、入力電源の状態に
応じて適切な運転を行うことにある。 【解決手段】 第１と第２の変換器１、２、蓄電池６及
び制御装置１１を有し、交流電源を入力とし、交流電圧
を出力する無停電電源装置において、制御装置に、基準
電圧を含み第１の下限電圧以上かつ第１の上限電圧以下
である第１の電圧範囲と、第１の下限電圧より低くかつ
第２の下限電圧以上であり、また、第１の上限電圧より
高くかつ第２の上限電圧以下である第２の電圧範囲と、
第２の下限電圧より低く又は第２の上限電圧より高い第
３の電圧範囲を設定し、入力電圧が第１の電圧範囲の
時、該電圧を直接出力し、該電圧が第２の電圧範囲の
時、第２の変換器により該電圧を補償して第１の下限電
圧または第１の上限電圧を出力し、入力電圧が第３の電
圧範囲の時、第１の変換器により蓄電池から基準電圧を
出力する。
の面から最適な入出力特性を持たせ、入力電源の状態に
応じて適切な運転を行うことにある。 【解決手段】 第１と第２の変換器１、２、蓄電池６及
び制御装置１１を有し、交流電源を入力とし、交流電圧
を出力する無停電電源装置において、制御装置に、基準
電圧を含み第１の下限電圧以上かつ第１の上限電圧以下
である第１の電圧範囲と、第１の下限電圧より低くかつ
第２の下限電圧以上であり、また、第１の上限電圧より
高くかつ第２の上限電圧以下である第２の電圧範囲と、
第２の下限電圧より低く又は第２の上限電圧より高い第
３の電圧範囲を設定し、入力電圧が第１の電圧範囲の
時、該電圧を直接出力し、該電圧が第２の電圧範囲の
時、第２の変換器により該電圧を補償して第１の下限電
圧または第１の上限電圧を出力し、入力電圧が第３の電
圧範囲の時、第１の変換器により蓄電池から基準電圧を
出力する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、無停電電源装置に
係り、特に、負荷に安定した電力を供給する技術に関す
る。
係り、特に、負荷に安定した電力を供給する技術に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】無停電電源の回路方式として、電気学会
技術報告第５９６号「無停電電源システム（ＵＰＳ）の
動向」（新型電源システム調査専門委員会 １９９６年
７月発行 Ｎｏ．ＩＳＳＮ ０９１９−９１９５）の１
３頁３．３．１項にトライポート方式がある。また、同
３．３．４項に瞬停補償方式がある。さらに、これら２
種類の方式を組み合わせた回路方式として、ＩＥＥＥ
ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＰＯＷＥＲ ＥＬＥ
ＣＴＲＯＮＩＣＳ，ＶＯＬ．１３，ＮＯ．３，ＭＡＹ
１９９８，”Ａ Ｎｏｖｅｌ Ｏｎ−Ｌｉｎｅ ＵＰＳ
ｗｉｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｆｉｌｔｅｒｕｎｇ
Ｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓ”の直並列変換器組み合わ
せ方式がある。この回路方式を図９に示す。電源７が正
常なときは、スイッチ３を閉じ、スイッチ１２を開い
て、変換器１は電圧制御を行い、蓄電池６に充電し、変
換器２は電流制御を行い、入力電圧の瞬時変動を補償す
る。また、電源７が停電した場合には、スイッチ３を開
いて、変換器１が負荷８に電力を供給する。変換器２等
の装置に故障が起きた場合は、スイッチ３を開き、スイ
ッチ１２を閉じて負荷８と装置を切り離す。
技術報告第５９６号「無停電電源システム（ＵＰＳ）の
動向」（新型電源システム調査専門委員会 １９９６年
７月発行 Ｎｏ．ＩＳＳＮ ０９１９−９１９５）の１
３頁３．３．１項にトライポート方式がある。また、同
３．３．４項に瞬停補償方式がある。さらに、これら２
種類の方式を組み合わせた回路方式として、ＩＥＥＥ
ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＰＯＷＥＲ ＥＬＥ
ＣＴＲＯＮＩＣＳ，ＶＯＬ．１３，ＮＯ．３，ＭＡＹ
１９９８，”Ａ Ｎｏｖｅｌ Ｏｎ−Ｌｉｎｅ ＵＰＳ
ｗｉｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｆｉｌｔｅｒｕｎｇ
Ｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓ”の直並列変換器組み合わ
せ方式がある。この回路方式を図９に示す。電源７が正
常なときは、スイッチ３を閉じ、スイッチ１２を開い
て、変換器１は電圧制御を行い、蓄電池６に充電し、変
換器２は電流制御を行い、入力電圧の瞬時変動を補償す
る。また、電源７が停電した場合には、スイッチ３を開
いて、変換器１が負荷８に電力を供給する。変換器２等
の装置に故障が起きた場合は、スイッチ３を開き、スイ
ッチ１２を閉じて負荷８と装置を切り離す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記従来技術による無
停電電源装置は、変換器１が負荷８に電力供給を行うの
は電源７が停電したときであり、瞬時電圧変動時は装置
全体容量の１０〜２０％程度の小容量の変換器２で補償
できる。しかし、電源７の状態が安定で全く変動しない
場合でも、変換器２に電流が流れるため、その分損失が
発生してしまうなどの問題が生じる。
停電電源装置は、変換器１が負荷８に電力供給を行うの
は電源７が停電したときであり、瞬時電圧変動時は装置
全体容量の１０〜２０％程度の小容量の変換器２で補償
できる。しかし、電源７の状態が安定で全く変動しない
場合でも、変換器２に電流が流れるため、その分損失が
発生してしまうなどの問題が生じる。
【０００４】本発明の課題は、出力電圧を設定して、損
失、電力の安定供給の面から最適な入出力特性を持た
せ、入力電源の状態に応じて適切な運転を実行する無停
電電源装置を提供することにある。
失、電力の安定供給の面から最適な入出力特性を持た
せ、入力電源の状態に応じて適切な運転を実行する無停
電電源装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題は、基準電圧を
含み第１の下限電圧以上かつ第１の上限電圧以下である
第１の電圧範囲と、該第１の下限電圧より低くかつ第２
の下限電圧以上であり、また、該第１の上限電圧より高
くかつ第２の上限電圧以下である第２の電圧範囲と、該
第２の下限電圧より低くまたは該第２の上限電圧より高
い第３の電圧範囲を設定し、入力電圧が第１の電圧範囲
であれば、入力電圧を直接出力し、入力電圧が第２の電
圧範囲であれば、第２の変換器により前記入力電圧を補
償して前記第１の下限電圧または前記第１の上限電圧を
出力し、入力電圧が第３の電圧範囲であれば、第１の変
換器により電力貯蔵機構から基準電圧を出力する第１の
運転を実行することによって、解決される。また、基準
電圧を含み第１の下限電圧以上かつ第１の上限電圧以下
である第１の電圧範囲と、該第１の下限電圧より低くか
つ第２の下限電圧以上であり、また、該第１の上限電圧
より高くかつ第２の上限電圧以下である第２の電圧範囲
と、該第２の下限電圧より低くまたは該第２の上限電圧
より高い第３の電圧範囲を設定し、入力電圧が第１の電
圧範囲であれば、第２の変換器により前記入力電圧を補
償して基準電圧を出力し、入力電圧が第２の電圧範囲で
あれば、第２の変換器により前記入力電圧を補償して入
力電圧に比例した電圧を出力し、入力電圧が第３の電圧
範囲であれば、第１の変換器により電力貯蔵機構から基
準電圧を出力する第２の運転を実行することによって、
解決される。ここで、入力を開閉する第１のスイッチ
と、第２の変換器をバイパスして入力と出力を直接接続
するバイパス回路と、第２の変換器と該バイパス回路を
切り替える第２のスイッチと、入力電圧と出力電圧を検
出する検出器を有すると共に、第１の変換器は入力或い
は出力と並列に接続し、第２の変換器は出力或いは入力
と直列に接続し、電力貯蔵機構は第１の変換器と第２の
変換器の直流側に接続し、制御装置は、検出器の出力を
入力して第１、第２の変換器と第１、第２のスイッチを
制御し、第１のスイッチを閉じて第２のスイッチをバイ
パス回路側に投入して入力電圧を直接出力する第１の回
路形態と、第１のスイッチを閉じて第２のスイッチを第
２の変換器側に投入し、入力電圧と第２の変換器の合成
電圧を出力する第２の回路形態と、第１のスイッチを開
いて第１の変換器の電圧を出力する第３の回路形態を形
成する。
含み第１の下限電圧以上かつ第１の上限電圧以下である
第１の電圧範囲と、該第１の下限電圧より低くかつ第２
の下限電圧以上であり、また、該第１の上限電圧より高
くかつ第２の上限電圧以下である第２の電圧範囲と、該
第２の下限電圧より低くまたは該第２の上限電圧より高
い第３の電圧範囲を設定し、入力電圧が第１の電圧範囲
であれば、入力電圧を直接出力し、入力電圧が第２の電
圧範囲であれば、第２の変換器により前記入力電圧を補
償して前記第１の下限電圧または前記第１の上限電圧を
出力し、入力電圧が第３の電圧範囲であれば、第１の変
換器により電力貯蔵機構から基準電圧を出力する第１の
運転を実行することによって、解決される。また、基準
電圧を含み第１の下限電圧以上かつ第１の上限電圧以下
である第１の電圧範囲と、該第１の下限電圧より低くか
つ第２の下限電圧以上であり、また、該第１の上限電圧
より高くかつ第２の上限電圧以下である第２の電圧範囲
と、該第２の下限電圧より低くまたは該第２の上限電圧
より高い第３の電圧範囲を設定し、入力電圧が第１の電
圧範囲であれば、第２の変換器により前記入力電圧を補
償して基準電圧を出力し、入力電圧が第２の電圧範囲で
あれば、第２の変換器により前記入力電圧を補償して入
力電圧に比例した電圧を出力し、入力電圧が第３の電圧
範囲であれば、第１の変換器により電力貯蔵機構から基
準電圧を出力する第２の運転を実行することによって、
解決される。ここで、入力を開閉する第１のスイッチ
と、第２の変換器をバイパスして入力と出力を直接接続
するバイパス回路と、第２の変換器と該バイパス回路を
切り替える第２のスイッチと、入力電圧と出力電圧を検
出する検出器を有すると共に、第１の変換器は入力或い
は出力と並列に接続し、第２の変換器は出力或いは入力
と直列に接続し、電力貯蔵機構は第１の変換器と第２の
変換器の直流側に接続し、制御装置は、検出器の出力を
入力して第１、第２の変換器と第１、第２のスイッチを
制御し、第１のスイッチを閉じて第２のスイッチをバイ
パス回路側に投入して入力電圧を直接出力する第１の回
路形態と、第１のスイッチを閉じて第２のスイッチを第
２の変換器側に投入し、入力電圧と第２の変換器の合成
電圧を出力する第２の回路形態と、第１のスイッチを開
いて第１の変換器の電圧を出力する第３の回路形態を形
成する。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態による無
停電電源装置を示す。入力には交流電源７を接続し、出
力に負荷８を接続して電力を供給する。交流／直流を順
逆変換可能な変換器１と変換器２があり、変換器１は出
力と並列に接続し、変換器２は入力と直列に接続する。
スイッチ３は入力を開閉する。スイッチ４は変換器２と
バイパス回路５とを切り替える。変換器１と変換器２の
直流側は蓄電池６に接続する。それぞれ検出器９、１０
は入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔを検出し、制御装
置１１に入力する。制御装置１１は変換器１、２および
スイッチ３、４を制御する。
用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態による無
停電電源装置を示す。入力には交流電源７を接続し、出
力に負荷８を接続して電力を供給する。交流／直流を順
逆変換可能な変換器１と変換器２があり、変換器１は出
力と並列に接続し、変換器２は入力と直列に接続する。
スイッチ３は入力を開閉する。スイッチ４は変換器２と
バイパス回路５とを切り替える。変換器１と変換器２の
直流側は蓄電池６に接続する。それぞれ検出器９、１０
は入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔを検出し、制御装
置１１に入力する。制御装置１１は変換器１、２および
スイッチ３、４を制御する。
【０００７】次に、図１の無停電電源装置における第１
の運転について説明する。この第１の運転における入力
電圧と出力電圧の関係を図２に示す。制御装置１１は入
力電源の検出値を入力して実効値Ｖｉｎを計算する。Ｖ
ｉｎがＶＬ１≦Ｖｉｎ≦ＶＨ１であれば、スイッチ３を
閉じ、スイッチ４をバイパス回路５側に投入する。この
時無停電電源装置は、入力電圧を直接出力する商用給電
運転を行う。商用給電運転では変換器２は停止する。変
換器１は蓄電池６の電圧が放電状態では蓄電池６に充電
する。蓄電池６が充電状態では電力授受をしない無負荷
運転をするか、停止する。ＶｉｎがＶＬ２≦Ｖｉｎ＜Ｖ
Ｌ１またはＶＨ１＜Ｖｉｎ≦ＶＨ２であれば、スイッチ
３を閉じ、スイッチ４を変換器２側に投入する。この時
無停電電源装置は、入力電源と変換器２の合成電圧を出
力する補償運転を行う。補償運転時には出力電圧の実効
値Ｖｏｕｔを、Ｖｉｎ＜ＶＬ１の時はＶＬ１、Ｖｉｎ＞
ＶＨ１の時はＶＨ１になるように変換器２の出力電圧を
制御する（なお、補償運転しない時の実効値Ｖｏｕｔは
図２の破線になる。）。補償運転時に、変換器１は変換
器２に電力を供給する。ＶｉｎがＶｉｎ＜ＶＬ２または
Ｖｉｎ＞ＶＨ２であれば、スイッチ３を開き、変換器１
の電圧を出力するバックアップ運転を行う。バックアッ
プ運転では変換器２は停止する。ここで、ＶＬ１は出力
電圧許容値の下限値、ＶＨ１は上限値である。出力電圧
許容値が基準電圧Ｖｂの±１０％であれば、ＶＬ１は
０．９Ｖｂであり、ＶＨ１は１．１Ｖｂとなる。ＶＬ
２、ＶＨ２は変換器２の容量で決まる電圧である。無停
電電源装置の容量１００に対して変換器２の容量を１０
に設計すれば、ＶＬ２は０．８Ｖｂであり、ＶＨ２は
１．２Ｖｂとなる。第１の運転では、入力電圧が許容値
内であれば、損失を殆ど発生しない。蓄電池６が充電状
態の時に変換器１を停止すれば、損失はさらに小さくな
る。また、入力電圧の変動が変換器２の容量以下であれ
ば、補償運転により無停電電源装置容量より小さい容量
の変換器２で電圧補償を行うため、損失が小さくてす
み、さらに、蓄電池６から電力供給せず、変換器１から
電力供給するため、長時間の安定した電力供給ができ
る。
の運転について説明する。この第１の運転における入力
電圧と出力電圧の関係を図２に示す。制御装置１１は入
力電源の検出値を入力して実効値Ｖｉｎを計算する。Ｖ
ｉｎがＶＬ１≦Ｖｉｎ≦ＶＨ１であれば、スイッチ３を
閉じ、スイッチ４をバイパス回路５側に投入する。この
時無停電電源装置は、入力電圧を直接出力する商用給電
運転を行う。商用給電運転では変換器２は停止する。変
換器１は蓄電池６の電圧が放電状態では蓄電池６に充電
する。蓄電池６が充電状態では電力授受をしない無負荷
運転をするか、停止する。ＶｉｎがＶＬ２≦Ｖｉｎ＜Ｖ
Ｌ１またはＶＨ１＜Ｖｉｎ≦ＶＨ２であれば、スイッチ
３を閉じ、スイッチ４を変換器２側に投入する。この時
無停電電源装置は、入力電源と変換器２の合成電圧を出
力する補償運転を行う。補償運転時には出力電圧の実効
値Ｖｏｕｔを、Ｖｉｎ＜ＶＬ１の時はＶＬ１、Ｖｉｎ＞
ＶＨ１の時はＶＨ１になるように変換器２の出力電圧を
制御する（なお、補償運転しない時の実効値Ｖｏｕｔは
図２の破線になる。）。補償運転時に、変換器１は変換
器２に電力を供給する。ＶｉｎがＶｉｎ＜ＶＬ２または
Ｖｉｎ＞ＶＨ２であれば、スイッチ３を開き、変換器１
の電圧を出力するバックアップ運転を行う。バックアッ
プ運転では変換器２は停止する。ここで、ＶＬ１は出力
電圧許容値の下限値、ＶＨ１は上限値である。出力電圧
許容値が基準電圧Ｖｂの±１０％であれば、ＶＬ１は
０．９Ｖｂであり、ＶＨ１は１．１Ｖｂとなる。ＶＬ
２、ＶＨ２は変換器２の容量で決まる電圧である。無停
電電源装置の容量１００に対して変換器２の容量を１０
に設計すれば、ＶＬ２は０．８Ｖｂであり、ＶＨ２は
１．２Ｖｂとなる。第１の運転では、入力電圧が許容値
内であれば、損失を殆ど発生しない。蓄電池６が充電状
態の時に変換器１を停止すれば、損失はさらに小さくな
る。また、入力電圧の変動が変換器２の容量以下であれ
ば、補償運転により無停電電源装置容量より小さい容量
の変換器２で電圧補償を行うため、損失が小さくてす
み、さらに、蓄電池６から電力供給せず、変換器１から
電力供給するため、長時間の安定した電力供給ができ
る。
【０００８】次に、図１の無停電電源装置における第２
の運転について説明する。この第２の運転における入力
電圧と出力電圧の関係を図３に示す。制御装置１１は入
力電源の検出値を入力して実効値Ｖｉｎを計算する。Ｖ
ｉｎがＶＬ２≦Ｖｉｎ≦ＶＨ２であれば、スイッチ３を
閉じ、スイッチ４を変換器２側に投入する。この時無停
電電源装置は、入力電源と変換器２の合成電圧を出力す
る補償運転を行う。補償運転時には出力電圧の実効値Ｖ
ｏｕｔを基準電圧Ｖｂになるように変換器２の出力電圧
を制御する。しかし、変換器２の容量により、Ｖｉｎ＜
ＶＬ１またはＶｉｎ＞ＶＨ１の時にはＶｉｎに比例した
Ｖｏｕｔを出力するように変換器２の出力電圧を制御す
る（なお、補償運転しない時の実効値Ｖｏｕｔは図３の
破線になる。）。補償運転時に変換器１は変換器２に電
力を供給する。ＶｉｎがＶｉｎ＜ＶＬ２またはＶｉｎ＞
ＶＨ２であれば、スイッチ３を開き、変換器１の電圧を
出力するバックアップ運転を行う。バックアップ運転で
は変換器２は停止する。ここで、ＶＬ１、ＶＨ１及びＶ
Ｌ２、ＶＨ２は出力電圧の許容値と変換器２の容量で決
まる電圧である。無停電電源装置の容量１００に対して
変換器２の容量を１０に設計すれば、ＶＬ１は０．９Ｖ
ｂであり、ＶＨ１は１．１Ｖｂとなる。さらに、出力電
圧許容値が基準電圧Ｖｂの±１０％であれば、ＶＬ２は
０．８Ｖｂであり、ＶＨ２は１．２Ｖｂとなる。第２の
運転では、入力電圧の変動が変換器２の容量以下であれ
ば、補償運転により出力電圧を一定にできる。入力電圧
の変動が変換器２の容量より大きくなっても、出力電圧
が許容値にできれば、補償運転を行うことにより、無停
電電源装置容量より小さい容量の変換器２で電圧補償を
行うため、損失が小さくてすみ、さらに、蓄電池６から
電力供給せず、変換器１から電力供給するため、長時間
の安定した電力供給ができる。
の運転について説明する。この第２の運転における入力
電圧と出力電圧の関係を図３に示す。制御装置１１は入
力電源の検出値を入力して実効値Ｖｉｎを計算する。Ｖ
ｉｎがＶＬ２≦Ｖｉｎ≦ＶＨ２であれば、スイッチ３を
閉じ、スイッチ４を変換器２側に投入する。この時無停
電電源装置は、入力電源と変換器２の合成電圧を出力す
る補償運転を行う。補償運転時には出力電圧の実効値Ｖ
ｏｕｔを基準電圧Ｖｂになるように変換器２の出力電圧
を制御する。しかし、変換器２の容量により、Ｖｉｎ＜
ＶＬ１またはＶｉｎ＞ＶＨ１の時にはＶｉｎに比例した
Ｖｏｕｔを出力するように変換器２の出力電圧を制御す
る（なお、補償運転しない時の実効値Ｖｏｕｔは図３の
破線になる。）。補償運転時に変換器１は変換器２に電
力を供給する。ＶｉｎがＶｉｎ＜ＶＬ２またはＶｉｎ＞
ＶＨ２であれば、スイッチ３を開き、変換器１の電圧を
出力するバックアップ運転を行う。バックアップ運転で
は変換器２は停止する。ここで、ＶＬ１、ＶＨ１及びＶ
Ｌ２、ＶＨ２は出力電圧の許容値と変換器２の容量で決
まる電圧である。無停電電源装置の容量１００に対して
変換器２の容量を１０に設計すれば、ＶＬ１は０．９Ｖ
ｂであり、ＶＨ１は１．１Ｖｂとなる。さらに、出力電
圧許容値が基準電圧Ｖｂの±１０％であれば、ＶＬ２は
０．８Ｖｂであり、ＶＨ２は１．２Ｖｂとなる。第２の
運転では、入力電圧の変動が変換器２の容量以下であれ
ば、補償運転により出力電圧を一定にできる。入力電圧
の変動が変換器２の容量より大きくなっても、出力電圧
が許容値にできれば、補償運転を行うことにより、無停
電電源装置容量より小さい容量の変換器２で電圧補償を
行うため、損失が小さくてすみ、さらに、蓄電池６から
電力供給せず、変換器１から電力供給するため、長時間
の安定した電力供給ができる。
【０００９】次に、図４は、本発明における制御装置の
ブロック図であり、第１の運転と第２の運転を切り替え
て運転する第３の運転を図５を用いて説明する。実効値
検出器１１１は入力電圧の実効値Ｖｉｎを計算する。コ
ンパレータ１１２１はＶｉｎとＶＨ１を入力し、Ｖｉｎ
≧ＶＨ１なら、”１”出力、Ｖｉｎ＜ＶＨ１なら、”
０”出力する。コンパレータ１１２２はＶｉｎとＶＬ１
を入力し、Ｖｉｎ≦ＶＬ１なら、”１”出力、Ｖｉｎ＞
ＶＬ１なら、”０”出力する。ＯＲ回路１１２３はコン
パレータ１１２１と１１２２の論理和をとり、Ｖｉｎが
ＶＬ１≦Ｖｉｎ≦ＶＨ１の範囲からはずれたら、”１”
を出力する。リセットパルス発生器１１２４は周期ｔａ
のリセットパルスを発生する。カウンタ１１２５は１１
２３の出力パルスの立ち上がりまたは立ち下がりをカウ
ントして、リセットパルス発生器１１２４のリセットパ
ルスによりｔａ時間内のカウント値を得る。カウンタ１
１２５ではｔａ時間内のカウント値から電圧変動の頻度
を判定し、この頻度が所定値以上のとき、第１の運転か
ら第２の運転に切り替える。第３の運転では、ｔａを充
分長く選択することで、入力電圧が変動しない安定した
状態では、低損失な運転（第１の運転）ができ、ＶＬ１
やＶＨ１の付近で変動を繰り返す不安定な場合に、商用
給電運転と補償運転を頻繁に切り替えることのない運転
（第２の運転）をして、安定した出力が得られるという
ように、入力電圧の状態に応じた最適な運転を提供する
ことができる。
ブロック図であり、第１の運転と第２の運転を切り替え
て運転する第３の運転を図５を用いて説明する。実効値
検出器１１１は入力電圧の実効値Ｖｉｎを計算する。コ
ンパレータ１１２１はＶｉｎとＶＨ１を入力し、Ｖｉｎ
≧ＶＨ１なら、”１”出力、Ｖｉｎ＜ＶＨ１なら、”
０”出力する。コンパレータ１１２２はＶｉｎとＶＬ１
を入力し、Ｖｉｎ≦ＶＬ１なら、”１”出力、Ｖｉｎ＞
ＶＬ１なら、”０”出力する。ＯＲ回路１１２３はコン
パレータ１１２１と１１２２の論理和をとり、Ｖｉｎが
ＶＬ１≦Ｖｉｎ≦ＶＨ１の範囲からはずれたら、”１”
を出力する。リセットパルス発生器１１２４は周期ｔａ
のリセットパルスを発生する。カウンタ１１２５は１１
２３の出力パルスの立ち上がりまたは立ち下がりをカウ
ントして、リセットパルス発生器１１２４のリセットパ
ルスによりｔａ時間内のカウント値を得る。カウンタ１
１２５ではｔａ時間内のカウント値から電圧変動の頻度
を判定し、この頻度が所定値以上のとき、第１の運転か
ら第２の運転に切り替える。第３の運転では、ｔａを充
分長く選択することで、入力電圧が変動しない安定した
状態では、低損失な運転（第１の運転）ができ、ＶＬ１
やＶＨ１の付近で変動を繰り返す不安定な場合に、商用
給電運転と補償運転を頻繁に切り替えることのない運転
（第２の運転）をして、安定した出力が得られるという
ように、入力電圧の状態に応じた最適な運転を提供する
ことができる。
【００１０】次に、図６は、本発明における制御装置の
他のブロック図であり、判定電圧ＶＬ１、ＶＨ１または
ＶＬ２、ＶＨ２を変更する第４の運転を図７を用いて説
明する。実効値検出器１１１は入力電圧の実効値Ｖｉｎ
を計算する。コンパレータ１１３１はＶｉｎとＶＨ２を
入力し、Ｖｉｎ≧ＶＨ２なら、”１”出力、Ｖｉｎ＜Ｖ
Ｈ２なら、”０”出力する。コンパレータ１１３２はＶ
ｉｎとＶＬ２を入力し、Ｖｉｎ≦ＶＬ２なら、”１”出
力、Ｖｉｎ＞ＶＬ２なら、”０”出力する。リセットパ
ルス発生器１１３３は周期ｔｂのリセットパルスを発生
する。カウンタ１１３４はコンパレータ１１３１の出力
の立ち上がりまたは立ち下がりをカウントして、リセッ
トパルス発生器１１３３のリセットパルスによりｔｂ時
間内のカウント値を得る。カウンタ１１３５はコンパレ
ータ１１３２の出力の立ち上がりまたは立ち下がりをカ
ウントして、リセットパルス発生器１１３３のリセット
パルスによりｔｂ時間内のカウント値を得る。カウンタ
１１３４、１１３５はｔｂ時間内のカウント値から電圧
変動の頻度を判定し、それぞれ判定電圧ＶＨ２、ＶＬ２
を変える手段１１３６、１１３７に指令を与える。ＶＨ
２を変える変更手段１１３６、ＶＬ２を変える変更手段
１１３７ではカウンタ１１３４、１１３５の指令に応じ
て、それぞれＶＨ２、ＶＬ２を変えて補償運転の範囲を
広げる。変換器２の容量から補償運転の範囲を広げられ
ない場合は、出力電流を制限して無停電電源装置の出力
容量を小さくして、電圧の出力範囲を広げる。例えば、
装置の定格が１ｋＷ／１００Ｖ、変換器２の容量が１０
０Ｗ／１０Ｖであるとすると、変換器２による電圧補償
は±１０Ｖであるが、出力電流１０Ａのところ、５Ａに
制限することで変換器２による電圧補償を±２０Ｖまで
広げる。なお、図６、図７は第１の運転による場合であ
るが、第２の運転の時はＶＬ１、ＶＨ１を変える。第４
の運転では、入力電圧がＶＬ２やＶＨ２の付近、また
は、ＶＬ１やＶＨ１の付近で変動を繰り返す不安定な場
合に、補償運転の範囲を広げ、頻繁にバックアップ運転
に切り替わって蓄電池６が放電してしまうことを防ぐ。
他のブロック図であり、判定電圧ＶＬ１、ＶＨ１または
ＶＬ２、ＶＨ２を変更する第４の運転を図７を用いて説
明する。実効値検出器１１１は入力電圧の実効値Ｖｉｎ
を計算する。コンパレータ１１３１はＶｉｎとＶＨ２を
入力し、Ｖｉｎ≧ＶＨ２なら、”１”出力、Ｖｉｎ＜Ｖ
Ｈ２なら、”０”出力する。コンパレータ１１３２はＶ
ｉｎとＶＬ２を入力し、Ｖｉｎ≦ＶＬ２なら、”１”出
力、Ｖｉｎ＞ＶＬ２なら、”０”出力する。リセットパ
ルス発生器１１３３は周期ｔｂのリセットパルスを発生
する。カウンタ１１３４はコンパレータ１１３１の出力
の立ち上がりまたは立ち下がりをカウントして、リセッ
トパルス発生器１１３３のリセットパルスによりｔｂ時
間内のカウント値を得る。カウンタ１１３５はコンパレ
ータ１１３２の出力の立ち上がりまたは立ち下がりをカ
ウントして、リセットパルス発生器１１３３のリセット
パルスによりｔｂ時間内のカウント値を得る。カウンタ
１１３４、１１３５はｔｂ時間内のカウント値から電圧
変動の頻度を判定し、それぞれ判定電圧ＶＨ２、ＶＬ２
を変える手段１１３６、１１３７に指令を与える。ＶＨ
２を変える変更手段１１３６、ＶＬ２を変える変更手段
１１３７ではカウンタ１１３４、１１３５の指令に応じ
て、それぞれＶＨ２、ＶＬ２を変えて補償運転の範囲を
広げる。変換器２の容量から補償運転の範囲を広げられ
ない場合は、出力電流を制限して無停電電源装置の出力
容量を小さくして、電圧の出力範囲を広げる。例えば、
装置の定格が１ｋＷ／１００Ｖ、変換器２の容量が１０
０Ｗ／１０Ｖであるとすると、変換器２による電圧補償
は±１０Ｖであるが、出力電流１０Ａのところ、５Ａに
制限することで変換器２による電圧補償を±２０Ｖまで
広げる。なお、図６、図７は第１の運転による場合であ
るが、第２の運転の時はＶＬ１、ＶＨ１を変える。第４
の運転では、入力電圧がＶＬ２やＶＨ２の付近、また
は、ＶＬ１やＶＨ１の付近で変動を繰り返す不安定な場
合に、補償運転の範囲を広げ、頻繁にバックアップ運転
に切り替わって蓄電池６が放電してしまうことを防ぐ。
【００１１】図８は、図１における変換器１および変換
器２を制御する具体例である。半導体スイッチング素子
１０１、１０２、１０３、１０４を用いたフルブリッジ
回路である。１０５、１０６、１０７、１０８は還流ダ
イオード、１０９は直流平滑コンデンサ、６は蓄電池で
ある。１１４１は電圧指令値である変調波を出力する手
段であり、振幅０〜１の変調波を出力する。１１４２は
搬送波を出力する手段である。搬送波は振幅１で任意の
周波数の三角波である。コンパレータ１１４３は変調波
と搬送波の大小比較を行い。（変調波）≧（搬送波）の
ときは”１”を、（変調波）＜（搬送波）のときは”
０”を出力する。１１４４は反転回路である。１３、１
４は半導体スイッチング素子の駆動回路であり、入力
が”１”のときはオン、”０”のときはオフする駆動信
号を出力する。駆動回路１３は１０１と１０４を、駆動
回路１４は１０２と１０３を駆動する。また、駆動回路
１３、１４はオンのタイミングを遅らせ、１０１と１０
２および１０３と１０４が同時にオンしないようにする
デッドタイム作成機能を有する。
器２を制御する具体例である。半導体スイッチング素子
１０１、１０２、１０３、１０４を用いたフルブリッジ
回路である。１０５、１０６、１０７、１０８は還流ダ
イオード、１０９は直流平滑コンデンサ、６は蓄電池で
ある。１１４１は電圧指令値である変調波を出力する手
段であり、振幅０〜１の変調波を出力する。１１４２は
搬送波を出力する手段である。搬送波は振幅１で任意の
周波数の三角波である。コンパレータ１１４３は変調波
と搬送波の大小比較を行い。（変調波）≧（搬送波）の
ときは”１”を、（変調波）＜（搬送波）のときは”
０”を出力する。１１４４は反転回路である。１３、１
４は半導体スイッチング素子の駆動回路であり、入力
が”１”のときはオン、”０”のときはオフする駆動信
号を出力する。駆動回路１３は１０１と１０４を、駆動
回路１４は１０２と１０３を駆動する。また、駆動回路
１３、１４はオンのタイミングを遅らせ、１０１と１０
２および１０３と１０４が同時にオンしないようにする
デッドタイム作成機能を有する。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
損失、電力の安定供給の面から最適な入出力特性を持た
せることにより、入力電圧の変動が無ければ、入力電圧
を直接出力して損失の殆どない運転を行い、また、電圧
変動が小さければ、補償運転を行い、容量の小さな第２
の変換器によって電圧補償するので、損失の小さな運転
を行うことができる。また、入力電圧を監視して無停電
電源装置の運転状態を切り替えるので、入力電源の状態
に応じた最適な運転を行うことができる。さらに、頻繁
にバックアップ運転に切り替わるような電源状態では、
電圧補償の運転範囲を広げるので、電力貯蔵機構の放電
を抑え、寿命を延ばすことが可能となる。
損失、電力の安定供給の面から最適な入出力特性を持た
せることにより、入力電圧の変動が無ければ、入力電圧
を直接出力して損失の殆どない運転を行い、また、電圧
変動が小さければ、補償運転を行い、容量の小さな第２
の変換器によって電圧補償するので、損失の小さな運転
を行うことができる。また、入力電圧を監視して無停電
電源装置の運転状態を切り替えるので、入力電源の状態
に応じた最適な運転を行うことができる。さらに、頻繁
にバックアップ運転に切り替わるような電源状態では、
電圧補償の運転範囲を広げるので、電力貯蔵機構の放電
を抑え、寿命を延ばすことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による無停電電源装置
【図２】本発明の第１の運転による無停電電源装置の入
出力特性を示す図
出力特性を示す図
【図３】本発明の第２の運転による無停電電源装置の入
出力特性を示す図
出力特性を示す図
【図４】本発明における制御装置のブロック図
【図５】図４の動作（第３の運転）を説明する図
【図６】本発明における制御装置の他のブロック図
【図７】図６の動作（第４の運転）を説明する図
【図８】変換器とその制御を説明する図
【図９】従来の直並列変換器組み合わせ方式の無停電電
源を説明する図
源を説明する図
１…第１の変換器、２…第２の変換器、３…第１のスイ
ッチ、４…第２のスイッチ、５…バイパス回路、６…蓄
電池、７…入力電源、８…負荷、９、１０…電圧検出器 １１…制御装置、１１１…実効値検出器、１１２１、１
１２２…コンパレータ、１１２３…ＯＲ回路、１１２４
…リセットパルス発生器、１１２５…カウンタ、１１３
１、１１３２…コンパレータ、１１３３…リセットパル
ス発生器、１１３４、１１３５…カウンタ、１１３６…
ＶＨ２を変える変更手段、１１３７…ＶＬ２を変える変
更手段 １２…スイッチ、１３、１４…半導体スイッチング素子
の駆動回路、１１４１…変調波を出力する手段、１１４
２…搬送波を出力する手段、１１４３…コンパレータ、
１１４４…反転回路
ッチ、４…第２のスイッチ、５…バイパス回路、６…蓄
電池、７…入力電源、８…負荷、９、１０…電圧検出器 １１…制御装置、１１１…実効値検出器、１１２１、１
１２２…コンパレータ、１１２３…ＯＲ回路、１１２４
…リセットパルス発生器、１１２５…カウンタ、１１３
１、１１３２…コンパレータ、１１３３…リセットパル
ス発生器、１１３４、１１３５…カウンタ、１１３６…
ＶＨ２を変える変更手段、１１３７…ＶＬ２を変える変
更手段 １２…スイッチ、１３、１４…半導体スイッチング素子
の駆動回路、１１４１…変調波を出力する手段、１１４
２…搬送波を出力する手段、１１４３…コンパレータ、
１１４４…反転回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 叶田 玲彦 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 Ｆターム(参考） 5G015 FA08 GA06 HA04 HA15 JA05 JA24 JA34 JA52
Claims (6)
- 【請求項１】 第１と第２の変換器、電力貯蔵機構およ
び制御装置を有し、交流電源を入力とし、交流電圧を出
力する無停電電源装置において、前記制御装置に、基準
電圧を含み第１の下限電圧以上かつ第１の上限電圧以下
である第１の電圧範囲と、該第１の下限電圧より低くか
つ第２の下限電圧以上であり、また、該第１の上限電圧
より高くかつ第２の上限電圧以下である第２の電圧範囲
と、該第２の下限電圧より低くまたは該第２の上限電圧
より高い第３の電圧範囲を設定し、入力電圧が前記第１
の電圧範囲であれば、該入力電圧を直接出力し、前記入
力電圧が前記第２の電圧範囲であれば、前記第２の変換
器により前記入力電圧を補償して前記第１の下限電圧ま
たは前記第１の上限電圧を出力し、前記入力電圧が前記
第３の電圧範囲であれば、前記第１の変換器により前記
電力貯蔵機構から基準電圧を出力する第１の運転を実行
することを特徴とする無停電電源装置。 - 【請求項２】 第１と第２の変換器、電力貯蔵機構およ
び制御装置を有し、交流電源を入力とし、交流電圧を出
力する無停電電源装置において、前記制御装置に、基準
電圧を含み第１の下限電圧以上かつ第１の上限電圧以下
である第１の電圧範囲と、該第１の下限電圧より低くか
つ第２の下限電圧以上であり、また、該第１の上限電圧
より高くかつ第２の上限電圧以下である第２の電圧範囲
と、該第２の下限電圧より低くまたは該第２の上限電圧
より高い第３の電圧範囲を設定し、入力電圧が前記第１
の電圧範囲であれば、前記第２の変換器により前記入力
電圧を補償して基準電圧を出力し、前記入力電圧が前記
第２の電圧範囲であれば、前記第２の変換器により前記
入力電圧を補償して前記入力電圧に比例した電圧を出力
し、前記入力電圧が前記第３の電圧範囲であれば、前記
第１の変換器により前記電力貯蔵機構から基準電圧を出
力する第２の運転を実行することを特徴とする無停電電
源装置。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２において、前記
入力電圧の変動を監視し、前記第１の電圧範囲と前記第
２の電圧範囲とをまたがって変動する回数が規定時間内
において規定回数より小さければ、前記第１の運転を実
行し、前記変動する回数が前記規定時間内において前記
規定回数以上であれば、前記第２の運転を実行するよう
に運転を切り替えることを特徴とする無停電電源装置。 - 【請求項４】 請求項１または請求項２において、前記
入力電圧の変動を監視し、前記第２の電圧範囲と前記第
３の電圧範囲をまたがって変動する回数が規定時間内に
おいて規定回数以上であれば、前記第１、第２の下限電
圧および前記第１、第２の上限電圧の全て或いは一部を
変更することを特徴とする無停電電源装置。 - 【請求項５】 請求項１から請求項４のいずれかにおい
て、入力を開閉する第１のスイッチと、前記第２の変換
器をバイパスして入力と出力を直接接続するバイパス回
路と、前記第２の変換器と該バイパス回路を切り替える
第２のスイッチと、入力電圧と出力電圧を検出する検出
器を有すると共に、前記第１の変換器は入力或いは出力
と並列に接続し、前記第２の変換器は出力或いは入力と
直列に接続し、前記電力貯蔵機構は前記第１の変換器と
前記第２の変換器の直流側に接続し、前記制御装置は、
前記検出器の出力を入力して前記第１、第２の変換器と
前記第１、第２のスイッチを制御し、前記第１のスイッ
チを閉じて前記第２のスイッチを前記バイパス回路側に
投入して前記入力電圧を直接出力する第１の回路形態
と、前記第１のスイッチを閉じて前記第２のスイッチを
前記第２の変換器側に投入し、前記入力電圧と前記第２
の変換器の合成電圧を出力する第２の回路形態と、前記
第１のスイッチを開いて前記第１の変換器の電圧を出力
する第３の回路形態を形成することを特徴とする無停電
電源装置。 - 【請求項６】 請求項５において、前記第１の変換器と
前記第２の変換器をＰＷＭ制御によって電圧制御するこ
とを特徴とする無停電電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10366042A JP2000184622A (ja) | 1998-12-09 | 1998-12-09 | 無停電電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10366042A JP2000184622A (ja) | 1998-12-09 | 1998-12-09 | 無停電電源装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000184622A true JP2000184622A (ja) | 2000-06-30 |
Family
ID=18485779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10366042A Pending JP2000184622A (ja) | 1998-12-09 | 1998-12-09 | 無停電電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000184622A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100426623C (zh) * | 2004-06-08 | 2008-10-15 | 富士电机系统株式会社 | 无停电电源装置 |
| JP2009201350A (ja) * | 2003-10-27 | 2009-09-03 | Mitsubishi Electric Corp | 電源装置 |
| CN103457346A (zh) * | 2012-06-01 | 2013-12-18 | 研祥智能科技股份有限公司 | 一种电源系统及其电源冗余控制电路 |
| JP2015535680A (ja) * | 2012-12-04 | 2015-12-14 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． | ハイブリッド・グリッドによる電力品質問題の緩和 |
| CN113906647A (zh) * | 2019-07-01 | 2022-01-07 | 日新电机株式会社 | 不断电电源装置 |
-
1998
- 1998-12-09 JP JP10366042A patent/JP2000184622A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009201350A (ja) * | 2003-10-27 | 2009-09-03 | Mitsubishi Electric Corp | 電源装置 |
| US7964990B2 (en) | 2003-10-27 | 2011-06-21 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Power supply apparatus |
| US8502415B2 (en) | 2003-10-27 | 2013-08-06 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Uninterrupted power supply unit |
| CN100426623C (zh) * | 2004-06-08 | 2008-10-15 | 富士电机系统株式会社 | 无停电电源装置 |
| CN103457346A (zh) * | 2012-06-01 | 2013-12-18 | 研祥智能科技股份有限公司 | 一种电源系统及其电源冗余控制电路 |
| JP2015535680A (ja) * | 2012-12-04 | 2015-12-14 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． | ハイブリッド・グリッドによる電力品質問題の緩和 |
| US9912163B2 (en) | 2012-12-04 | 2018-03-06 | Philips Lighting Holding B.V. | Power quality issue mitigation through hybrid grid |
| CN113906647A (zh) * | 2019-07-01 | 2022-01-07 | 日新电机株式会社 | 不断电电源装置 |
| CN113906647B (zh) * | 2019-07-01 | 2024-07-02 | 日新电机株式会社 | 不断电电源装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040115 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040217 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040706 |