CN108450043A - 不间断电源装置 - Google Patents

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Abstract

不间断电源装置的控制电路(7)在第一电压检测器(4a)变得异常的情况下，与第二电压检测器(4b)的输出信号(VI2D)同步地控制逆变器(3)，使从逆变器(3)输出的二相交流电压(VO1、VO2)的相位与从商用交流电源(51)供给的二相交流电压(VI1、VI2)的相位一致后，使半导体开关对(S9、S10)以及旁路开关对(S7、S8)接通。由此，即使第一电压检测器(4a)变得异常的情况下，也能够相对负载(53)无瞬断地供给二相交流电压。

Description

不间断电源装置
技术领域
该发明涉及不间断电源装置，尤其是，涉及二相三线式的不间断电源装置。
背景技术
二相三线式是将二相交流电压和中性点电压供给到需求者的供电方式。在日本，二相交流电压的相位相互偏差180度，称为单相三线式。对于100V的电气设备，被供给二相交流电压之中任意一相的交流电压和中性点电压。对于200V的电气设备，被供给二相交流电压。在北美，需求者被供给三相交流电压之中的二相交流电压，二相交流电压的相位相互偏差120度。
日本特开平6－253549号公报(专利文献1)公开有单相三线式的不间断电源装置。该不间断电源装置具备将从商用交流电源供给的二相交流电压转换成直流电压的整流器、以及将通过整流器生成的直流电压或者电力储存装置的直流电压转换成二相交流电压并向负载供给的逆变器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平6－253549号公报
发明内容
发明所要解决的问题
在这样的不间断电源装置中，设有检测来自商用交流电源的二相交流电压的瞬时值的电压检测器，与该电压检测器的输出信号同步地控制整流器以及逆变器。在电压检测器产生异常的情况下，整流器的运行被停止，并且逆变器的运行继续，电力储存装置的直流电压转换成二相交流电压而供给到负载。在电力储存装置的端子间电压降低且到达了放电终止电压的情况下，在停止从逆变器向负载供给二相交流电压后，来自商用交流电源的二相交流电压经由旁路开关对被直接供给到负载。
由此，在以往的不间断电源装置中具有如下问题：在电压检测器发生故障的情况下，相对负载的二相交流电压的供给瞬断。
故而，该发明主要的目的是，即使电压检测器产生异常的情况下，也能够相对负载无瞬断地供给二相交流电压。
用于解决问题的手段
该发明涉及的不间断电源装置是二相三线式的不间断电源装置，具备：整流器，将从商用交流电源供给的二相交流电压转换成直流电压；逆变器，将通过整流器生成的直流电压或者从电力储存装置供给的直流电压转换成二相交流电压并供给到负载；旁路开关对，该旁路开关对的一个端子对接受来自商用交流电源的二相交流电压，另一个端子对与负载连接；半导体开关对，与旁路开关对并联连接；第一以及第二电压检测器，分别检测来自商用交流电源的二相交流电压的瞬时值，输出表示检测值的信号；异常检测器，判断第一电压检测器是否正常，输出表示判断结果的信号；以及控制电路，基于第一以及第二电压检测器的输出信号和异常检测器的输出信号来控制不间断电源装置。控制电路在第一电压检测器正常的情况下，使旁路开关对以及半导体开关对断开，并且与第一电压检测器的输出信号同步地控制整流器以及逆变器。控制电路在第一电压检测器变得异常的情况下，使整流器的运行并且与第二电压检测器的输出信号同步地控制逆变器，使电力储存装置的直流电压转换成二相交流电压并且使该二相交流电压的相位与来自商用交流电源的二相交流电压的相位一致，根据电力储存装置的端子间电压降低而达到了预先设定的电压来使旁路开关对以及半导体开关对接通，在经过了预先设定的时间后使半导体开关对断开。
该发明涉及的他的不间断电源装置是二相三线式的不间断电源装置，具备：整流器，将从商用交流电源供给的二相交流电压转换成直流电压；逆变器，将通过整流器生成的直流电压或者从电力储存装置供给的直流电压转换成二相交流电压并供给到负载；旁路开关对，该旁路开关对的一个端子对接受来自商用交流电源的二相交流电压，另一个端子对与负载连接；半导体开关对，与旁路开关对并联连接；第一以及第二电压检测器，该第一以及第二电压检测器各自检测来自商用交流电源的二相交流电压之中的一个相的交流电压的瞬时值，输出表示检测值的信号；第三电压检测器，检测来自商用交流电源的二相交流电压之中的另一个相的交流电压的瞬时值，输出表示检测值的信号；异常检测器，判断第一电压检测器是否正常，输出表示判断结果的信号；以及控制电路，基于第一～第三电压检测器的输出信号和异常检测器的输出信号来控制不间断电源装置。控制电路在第一电压检测器正常的情况下，使旁路开关对以及半导体开关对断开，并且与第一电压检测器的输出信号同步地控制整流器以及逆变器。控制电路在第一电压检测器变得异常的情况下，使整流器的运行停止并且与第二电压检测器的输出信号同步地控制逆变器，使电力储存装置的直流电压转换成二相交流电压并且使该二相交流电压的相位与来自商用交流电源的二相交流电压的相位一致，根据电力储存装置的端子间电压降低而到达了预先设定的电压来使旁路开关对以及半导体开关对接通，在经过了预先设定的时间后使半导体开关对断开。
发明效果
在该发明涉及的不间断电源装置中，在第一电压检测器变得异常的情况下，与第二电压检测器的输出信号同步地控制逆变器，使电力储存装置的直流电压转换成二相交流电压并且使该二相交流电压的相位与来自商用交流电源的二相交流电压的相位一致，根据电力储存装置的端子间电压降低到规定电压来使旁路开关对以及半导体开关对接通。由此，即使第一电压检测器变得异常的情况下，也能相对负载无瞬断地供给二相交流电压。
附图说明
图1是表示该发明的实施方式1的不间断电源装置的构成的电路框图。
图2是表示图1示出的整流器以及逆变器的构成的电路图。
图3是表示图1示出的输入电压检测电路的构成的电路图。
图4是表示图1示出的异常检测器的构成的框图。
图5是用于说明图3示出的电压检测器的异常的电路图。
图6是表示图1示出的输出电压检测电路的构成的电路图。
图7是表示图1示出的控制电路的主要部分的电路框图。
图8是用于说明图7示出的相位转换部的动作的时序图。
图9是表示图1示出的不间断电源装置的动作的图。
图10是表示图1示出的不间断电源装置的动作的其他图。
图11是表示实施方式1的比较例的不间断电源装置的动作的图。
图12是表示实施方式1的比较例的不间断电源装置的动作的其他图。
图13是表示该发明的实施方式2的不间断电源装置所包括的输入电压检测电路的构成的电路框图。
图14是表示图13中说明的不间断电源装置所包括的控制电路的主要部分的电路框图。
具体实施方式
[实施方式1]
图1是表示该发明的实施方式1的不间断电源装置的构成的电路框图。在图1中，该不间断电源装置是二相三线式，具备输入端子TI1～TI3、电池端子TB1、TB2以及输出端子TO1～TO3。输入端子TI1～TI3分别接受从商用交流电源51供给的交流电压VI1、交流电压VI2以及中性点电压VN。例如在日本，交流电压VI1的相位与交流电压VI2的相位相比而前进180度。交流电压VI1、VI2的各自的有效值为100V。中性点电压VN为0V。
电池端子TB1、TB2分别与电池52(电力储存装置)的正极以及负极连接。还可以代替电池52而连接有电容器。在输出端子TO1～TO3分别输出交流电压VO1、交流电压VO2以及中性点电压VN，并且连接有负载53。交流电压VO1的相位与交流电压VO2的相位相比而前进180度。
负载53包括从输出端子TO1、TN接受100V的交流电压的电气设备、从输出端子TO2、TN接受100V的交流电压的另一电气设备、以及从输出端子TO1、TO2接受200V的交流电压的又一电气设备。
该不间断电源装置进一步具备开关S1～S8、半导体开关S9、S10、整流器1、直流正母线L1、直流负母线L2、直流中性点母线L3、平滑电容器C1、C2、直流电压检测器DT1～DT3、双向斩波器2、逆变器3、输入电压检测电路4、异常检测器5、输出电压检测电路6、以及控制电路7。
开关S1、S2的一个端子分别与输入端子TI1、TI2连接，它们的另一个端子与整流器1连接。输入端子TI3经由整流器1与直流中性点母线L3连接。开关S1、S2通过控制电路7被控制，在从商用交流电源51被供给二相交流电力的通常时接通，在来自商用交流电源51的二相交流电力的供给被停止的停电时断开，进而，在输入电压检测电路4产生异常的情况下断开。
整流器1通过控制电路7被控制，在从商用交流电源51供给有二相交流电力的通常时，将来自商用交流电源51的二相交流电力转换成直流电力。换言之，整流器1在通常时，基于从商用交流电源51供给的二相交流电压VI1、VI2，生成正电压VD1以及负电压VD2。整流器1在来自商用交流电源51的二相交流电力的供给被停止的停电时，整流器1的运行停止。在输入电压检测电路4产生异常的情况下，整流器1的运行停止。
直流正母线L1连接于整流器1与逆变器3之间，传递正电压VD1。直流负母线L2连接于整流器1与逆变器3之间，传递负电压VD2。直流中性点母线L3连接于整流器1与逆变器3之间，传递中性点电压VN。
平滑电容器C1连接于母线L1、L3间，使母线L1、L3间的电压平滑化。平滑电容器C2连接于母线L3、L2间，使母线L3、L2间的电压平滑化。直流电压检测器DT1检测平滑电容器C1的端子间电压，并将表示该检测值的信号输出到控制电路7。直流电压检测器DT1的检测值是为了将平滑电容器C1的端子间电压设为目标电容器电压VCT而使用。直流电压检测器DT2检测平滑电容器C2的端子间电压，并将表示该检测值的信号输出到控制电路7。直流电压检测器DT2的检测值是为了将平滑电容器C2的端子间电压设为目标电容器电压VCT而使用。
开关S3、S4的一个端子分别连接于电池端子TB1、TB2，它们的另一个端子经由双向斩波器2而连接于母线L1～L3。开关S3、S4在不间断电源装置的使用时接通，在例如不间断电源装置以及电池52的维护时断开。
直流电压检测器DT3检测电池52的端子间电压VB，并将表示该检测值的信号输出到控制电路7。直流电压检测器DT3的检测值是为了在电池52的充电时将电池52的端子间电压VB设为目标电池电压VBT、以及为了对电池52的端子间电压VB到达放电终止电压VBL进行检测而使用。
双向斩波器2通过控制电路7被控制，在从商用交流电源51供给有二相交流电力的通常时，将由整流器1生成的直流电力积蓄到电池52。双向斩波器2在来自商用交流电源51的二相交流电力的供给被停止的停电时、以及在输入电压检测电路4产生异常时，将电池52的直流电力供给到逆变器3。
换言之，双向斩波器2在通常时，从电容器C1、C2的各电容器向电池52流动直流电流而将电池52的端子间电压VB设为目标电池电压VBT。双向斩波器2在停电时以及在输入电压检测电路4产生异常时，从电池52向电容器C1、C2的各电容器流动电流，将电容器C1、C2的各电容器的端子间电压设为目标电容器电压VCT。
双向斩波器2在将电池52的直流电力向电容器C1、C2侧放电的情况下，在电池52的端子间电压VB降低而到达了放电终止电压VBL时，停止从电池52向电容器C1、C2侧的直流电力的供给。
逆变器3通过控制电路7被控制，在从商用交流电源51供给有二相交流电力的通常时，将通过整流器1生成的直流电力转换成二相交流电力。逆变器3在停电时以及在输入电压检测电路4产生异常时，将从电池52经由双向斩波器2被供给的直流电力转换成二相交流电力。
换言之，逆变器3在通常时，基于从整流器1经由母线L1～L3被供给的正电压VD1、负电压VD2、以及中性点电压VN，生成二相交流电压VO1、VO2。逆变器3在停电时以及在输入电压检测电路4产生异常时，基于从双向斩波器2经由母线L1～L3被供给的正电压VD1、负电压VD2、以及中性点电压VN，生成二相交流电压VO1、VO2。
开关S5、S6的一个端子连接于逆变器3，它们的另一个端子分别连接于输出端子TO1、TO2。输出端子TO3经由逆变器3连接于直流中性点母线L3。开关S5、S6通过控制电路7被控制，在将通过逆变器3生成的二相交流电力供给到负载53的逆变器供电模式时接通，在将来自商用交流电源51的二相交流电力直接供给到负载53的旁路供电模式时断开。
在此，对整流器1以及逆变器3更详细地说明。如图2所示，整流器1包括整流电路1a、1b，逆变器3包括逆变电路3a、3b。整流电路1a包括晶体管Q1、Q2、二极管D1、D2、电抗器11以及电容器12。整流电路1b包括晶体管Q3、Q4、二极管D3、D4、电抗器13以及电容器14。逆变电路3a包括晶体管Q5、Q6、二极管D5、D6、电抗器15以及电容器16。逆变电路3b包括晶体管Q7、Q8、二极管D7、D8、电抗器17以及电容器18。晶体管Q1～Q8的各晶体管是例如IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)。
晶体管Q1、Q3、Q5、Q7的集电极共同连接于直流正母线L1，晶体管Q1、Q3、Q5、Q7的发射极分别连接于晶体管Q2、Q4、Q6、Q8的集电极，晶体管Q2、Q4、Q6、Q8的发射极共同连接于直流负母线L2。晶体管Q1～Q8的各晶体管通过控制电路7进行PWM(Pulse Width Modulation)控制。二极管D1～D8分别与晶体管Q1～Q8反并联连接。
电抗器11、13的一个端子分别连接于晶体管Q1、Q3的发射极，它们的另一个端子分别连接于开关S1、S2的另一个端子，并且分别经由电容器12、14连接于直流中性点母线L3。电抗器15、17的一个端子分别连接于晶体管Q5、Q7的发射极，它们的另一个端子分别连接于开关S5、S6的一个端子，并且分别经由电容器16、18连接于直流中性点母线L3。
在整流电路1a中，当在从商用交流电源51向输入端子TI1供给的交流电压VI1为正电压的期间晶体管Q1接通时，在输入端子TI1、开关S1、电抗器11、晶体管Q1、直流正母线L1、电容器C1、直流中性点母线L3以及输入端子TI3的路线中流动有电流。由此，电容器C1被充电，对直流正母线L1供给正的直流电压VD1。
当在从商用交流电源51向输入端子TI1供给的交流电压VI1为负电压的期间晶体管Q2接通时，在输入端子TI3、直流中性点母线L3、电容器C2、直流负母线L2、晶体管Q2、电抗器11、开关S1以及输入端子TI1的路线中流动有电流。由此，电容器C2被充电，对直流负母线L2供给负的直流电压VD2。
电抗器11以及电容器12构成低通滤波器，使从商用交流电源51供给的商用频率的交流电压VI1通过晶体管Q1、Q2，防止在晶体管Q1、Q2产生的开关频率的信号向商用交流电源51侧通过。
在整流电路1b中，当在从商用交流电源51向输入端子TI2供给的交流电压VI2为正电压的期间晶体管Q3接通时，在输入端子TI2、开关S2、电抗器13、晶体管Q3、直流正母线L1、电容器C1、直流中性点母线L3以及输入端子TI3的路线中流动有电流。由此，电容器C1被充电，对直流正母线L1供给正的直流电压VD1。
挡在从商用交流电源51向输入端子TI2供给的交流电压VI2为负电压的期间晶体管Q4接通时，在输入端子TI3、直流中性点母线L3、电容器C2、直流负母线L2、晶体管Q4、电抗器13、开关S2以及输入端子TI2的路线中流动有电流。由此，电容器C2被充电，对直流负母线L2供给负的直流电压VD2。
电抗器13以及电容器14构成低通滤波器，使从商用交流电源51供给的商用频率的交流电压VI2通过晶体管Q3、Q4，防止在晶体管Q3、Q4产生发生的开关频率的信号向商用交流电源51侧通过。
整流电路1a将交流电压VI1转换成直流电压VD1、VD2，将交流电力转换成直流电力。整流电路1b将交流电压VI2转换成直流电压VD1、VD2，将交流电力转换成直流电力。
在逆变电路3a中，当晶体管Q5接通时，在直流正母线L1、晶体管Q5、电抗器15、开关S5、输出端子TO1、负载53、输出端子TO3以及直流中性点母线L3的路线中流动有正电流。相反地，当晶体管Q6接通时，在直流负母线L2、晶体管Q6、电抗器15、开关S5、输出端子TO1、负载53、输出端子TO3以及直流中性点母线L3的路线中流动有负电流。
电抗器15以及电容器16构成低通滤波器，使通过晶体管Q5、Q6生成的商用频率的交流电压VO1通过负载53，防止在晶体管Q5、Q6产生的开关频率的信号向负载53侧通过。换言之，电抗器15以及电容器16将通过晶体管Q5、Q6的各晶体管的接通/断开而生成的矩形波状的交流电压转换成正弦波状的交流电压VO1并赋予到负载53。
在逆变电路3b中，当晶体管Q7接通时，在直流正母线L1、晶体管Q7、电抗器17、开关S6、输出端子TO2、负载53、输出端子TO3以及直流中性点母线L3的路线中流动有正电流。相反地，当晶体管Q8接通时，在直流负母线L2、晶体管Q8、电抗器17、开关S6、输出端子TO2、负载53、输出端子TO3以及直流中性点母线L3的路线中流动有负电流。
电抗器17以及电容器18构成低通滤波器，使通过晶体管Q7、Q8生成的商用频率的交流电压VO2通过负载53，防止在晶体管Q7、Q8产生的开关频率的信号向负载53侧通过。换言之，电抗器17以及电容器18将通过晶体管Q7、Q8的各晶体管的接通/断开而生成的矩形波状的交流电压转换成正弦波状的交流电压VO2并赋予到负载53。
逆变电路3a将直流电压VD1、VD2转换成交流电压VO1，将直流电力转换成交流电力。逆变电路3b将直流电压VD1、VD2转换成交流电压VO2，将直流电力转换成交流电力。
返回到图1，开关S7、S8(旁路开关对)的一个端子分别连接到输入端子TI1、TI2，它们的另一个端子分别连接到输出端子TO1、TO2。半导体开关S9、S10(半导体开关对)分别与开关S7、S8并联连接。半导体开关S9、S10的各开关包括例如相互反并联连接的晶闸管。输入端子TI3与输出端子TO3直接连接。
开关S7、S8通过控制电路7被控制，在将通过逆变器3生成的二相交流电力供给到负载53的逆变器供电模式时断开，在将来自商用交流电源51的二相交流电力直接供给到负载53的旁路供电模式时接通。
半导体开关S9、S10在从逆变器供电模式切换到旁路供电模式时，接通规定时间。半导体开关S9、S10的响应速度与开关S7、S8的响应速度相比充分快。使半导体开关S9、S10接通规定时间是为了防止由于在半导体开关S9、S10产生的热而半导体开关S9、S10损坏。
例如，在逆变器供电模式时逆变器3发生了故障的情况下，半导体开关S9、S10被瞬时接通，来自商用交流电源51的二相交流电力经由半导体开关S9、S10被供给到负载53。随后，响应时间迟缓的开关S7、S8变成接通状态，响应时间迟缓的开关S5、S6被设为断开状态后，半导体开关S9、S10被断开。
输入电压检测电路4对输入端子TI1～TI3的电压VI1、VI2、VN进行检测，将表示检测值的信号赋予到控制电路7。异常检测器5对输入电压检测电路4之中的与输入电压VI1对应的部分是否正常进行判断，将表示判断结果的信号输出到控制电路7。输出电压检测电路6对输出端子TO1～TO3的电压VO1、VO2、VN进行检测，将表示检测值的信号赋予到控制电路7。控制电路7基于输入电压检测电路4、异常检测器5、输出电压检测电路6、直流电压检测器DT1～DT3的输出信号，控制不间断电源装置整体。
详细说明时，输入电压检测电路4如图3所示，包括输入端子T1～T3、输出端子T11～T13以及电压检测器4a～4c。输入端子T1～T3分别连接于输入端子TI1～TI3，分别接受交流电压VI1、交流电压VI2以及中性点电压VN。
电压检测器4a包括在输入端子T1与输出端子T11之间串联连接的多个(在图中为5个)的电阻元件21、以及在输出端子T11与基准电压VSS的线之间串联连接的多个(在图中为2个)的电阻元件22。在输出端子T11出现以规定的分压比对交流电压VI1进行分压后的交流电压VI1D。
电压检测器4b、4c的各电压检测器是与电压检测器4a相同的构成。在输出端子T12出现以规定的分压比对交流电压VI2进行分压后的交流电压VI2D。在输出端子T13出现以规定的分压比对中性点电压VN进行分压后的电压VND。输出端子T11～T13的电压VI1D、VI2D、VND分别作为电压检测器4a～4c的输出信号被赋予到控制电路7。
电压检测器4a的输出信号VI1D是为了对整流器1以及逆变器3所包括的晶体管Q1～Q8的各晶体管进行控制，即为了对输出电压VO1、VO2的相位进行控制而使用。电压检测器4b的输出信号VI2D是为了检测交流电压VI2的有效值超出允许范围，即检测来自商用交流电源51的二相交流电力的供给被停止(产生了停电)而使用。
异常检测器5如图4所示，包括有效值计算器(RMS)31、32、减法器33、绝对值计算器(ABS)34以及比较器35。有效值计算部31计算出电压检测器4a的输出信号VI1D的有效值。有效值计算部32计算出电压检测器4b的输出信号VI2D的有效值。减法器33计算出通过有效值计算部31而计算出的信号VI1D的有效值与通过有效值计算部32而计算出的信号VI2D的有效值之差。
绝对值计算器34计算出通过减法器33求出的信号VI1D的有效值与信号VI2D的有效值之差的绝对值A1。比较器35对通过绝对值计算器34而计算出的绝对值A1和阈值VT1进行比较，在A1≤VT1的情况下将异常检测信号设为去激活电平的“L”电平，在A1＞VT1的情况下将异常检测信号设为激活电平的“H”电平。
在电压检测器4a、4b为正常的情况下，信号VID1、VID2的有效值相同，所以，绝对值A1成为0，成为A1≤VT1而异常检测信号成为去激活电平的“L”电平。在电压检测器4a产生异常的情况下，信号VID1、VID2的有效值产生差，绝对值A1变成较大的值，成为A1＞VT1而异常检测信号成为激活电平的“H”电平。
另外，在电压检测器4a和4b同时产生异常的概率极低。在电压检测器4b产生异常的情况下，电压检测器4b的输出信号VI2D的有效值超过允许范围，所以，被判断为产生停电。由此，在异常检测信号被设为“H”电平的情况下，在电压检测器4a产生异常。
图5(a)～(d)是表示电压检测器4a产生异常的情况的图。在图5(a)中，示出电阻元件21断裂的情况。该情况下，信号VI1D成为0V，与电压检测器4a为正常的情况相比，信号VI1D的有效值减少，异常检测信号成为激活电平的“H”电平。在图5(b)中，示出电阻元件22断裂的情况。该情况下，交流电压VI1保持原样地成为信号VI1D，与电压检测器4a为正常的情况相比，信号VI1D的有效值增大，异常检测信号成为激活电平的“H”电平。
在图5(c)中，示出电阻元件21的端子间短路的情况。该情况下，与电压检测器4a为正常的情况相比，信号VI1D的有效值增大，异常检测信号成为激活电平的“H”电平。在图5(d)中，示出电阻元件22的端子间短路的情况。该情况下，与电压检测器4a为正常的情况相比，信号VI1D的有效值减少，异常检测信号成为激活电平的“H”电平。
输出电压检测电路6如图6所示，包括输入端子T21～T23、输出端子T31～T33以及电压检测器6a～6c。输入端子T21～T23分别连接于输出端子TO1～TO3，分别接受交流电压VO1、交流电压VO2以及中性点电压VN。
电压检测器6a包括在输入端子T21与输出端子T31之间串联连接的多个(在图中为5个)的电阻元件21、以及在输出端子T31与基准电压VSS的线之间串联连接的多个(在图中为2个)的电阻元件22。在输出端子T21出现以规定的分压比对交流电压VO1进行分压后的交流电压VO1D。
电压检测器6b、6c的各电压检测器是与电压检测器6a相同的构成。在输出端子T32出现以规定的分压比对交流电压VO2进行分压后的交流电压VO2D。在输出端子T33出现以规定的分压比对中性点电压VN进行分压后的电压VND。输出端子T31～T33的电压VO1D、VO2D、VND分别作为电压检测器6a～6c的输出信号被赋予到控制电路7。
控制电路7基于电压检测器4a～4c的输出信号VI1D、VI2D、VND、异常检测器5的输出信号电压检测器6a～6c的输出信号VO1D、VO2D、VND、直流电压检测器DT1～DT3的输出信号，控制不间断电源装置整体。
即，在逆变器供电模式时异常检测信号为去激活电平的“L”电平的情况下，控制电路7与电压检测器4a的输出信号VI1D同步地控制整流器1，使交流电压VI1转换成直流电压VD1、VD2，并且使交流电压VI2转换成直流电压VD1、VD2。此时，控制电路7控制逆变器3，以使电压检测器6a的输出信号VO1D的相位与电压检测器4a的输出信号VI1D的相位一致。
在逆变器供电模式时异常检测信号被设为激活电平的“H”电平的情况下，控制电路7使整流器1的运行停止，将晶体管Q1～Q4固定成断开状态，使开关S1、S2断开。控制电路7控制双向斩波器2，通过电池52的直流电力使电容器C1、C2的各电容器充电。控制电路7控制逆变器3，以使电压检测器6a的输出信号VO1D的相位与使电压检测器4b的输出信号VI2D的相位前进180度后的监控信号的相位一致。
控制电路7在电池52的端子间电压VB降低而到达了放电终止电压VBL的情况下，使双向斩波器2的运行停止，使半导体开关S9、S10以及开关S7、S8接通，并且使开关S5、S6断开。由此，来自商用交流电源51的二相交流电力无瞬断地被供给到负载53。
在逆变器供电模式时逆变器3发生了故障的情况下，控制电路7使半导体开关S9、S10以及开关S7、S8接通，并且使开关S5、S6断开。由此，来自商用交流电源51的二相交流电力无瞬断地被供给到负载53。
在逆变器供电模式时来自商用交流电源51的二相交流电力的供给停止的情况(即产生了停电的情况)下，控制电路7使整流器1的运行停止，将晶体管Q1～Q4固定成断开状态，使开关S1、S2断开。控制电路7控制双向斩波器2，通过电池52的直流电力使电容器C1、C2的各电容器充电。
控制电路7存储停电发生前的电压检测器4a的输出信号VI1D的相位，并控制逆变器3，以使电压检测器6a的输出信号VO1D的相位与存储的信号VI1D的相位一致。控制电路7在电池52的端子间电压VB降低而到达了放电终止电压VBL的情况下，使双向斩波器2以及逆变器3的运行停止，使开关S5、S6断开。由此，即使在产生了停电的情况下，也能够在向电池52积蓄直流电力的期间，继续负载53的运行。
图7是表示控制电路7的主要部分的框图。在图7中，控制电路7接受电压检测器6a的输出信号VO1D、电压检测器4a的输出信号VI1D、电压检测器4b的输出信号VI2D、选择信号SE1、SE2以及异常检测信号
信号VO1D是通过电压检测器6a对逆变电路3a的输出电压VO1进行分压后的信号，是在商用频率下以正弦波状进行变化的信号。信号VI1D是通过电压检测器4a对来自商用交流电源51的交流电压VI1进行分压后的信号，使在商用频率下以正弦波状进行变化的信号。信号VI2D是通过电压检测器4b对来自商用交流电源51的交流电压VI2进行分压后的信号，使在商用频率下以正弦波状进行变化的信号。
图8是表示信号VI1D、VI2D的波形的时序图。如图8所示，信号VI2D的相位与信号VI1D的相位相比延迟180度。通过使信号VI2D的相位前进180度，由此，能够生成与信号VI1D相同相位的监控信号。
在日本，信号VI2D的相位与信号VI1D的相位相比延迟180度，但是，在北美，例如信号VI2D的相位与信号VI1D的相位相比延迟120度。该情况下，通过使信号VI2D的相位前进120度，由此，能够生成与信号VI1D相同相位的监控信号。
返回到图7，选择信号SE在日本被设为“H”电平，在北美被设为“L”电平。选择信号SE2是设定是否进行信号VI2D的相位转换的信号。即，本实施方式1的不间断电源装置还能够作为单相二线式的不间断电源装置而使用。该情况下，输入端子TI1和TI2相互连接，从商用交流电源51接受交流电压VI1，输入端子TI3接受中性点电压VN。输出端子TO1和TO2相互连接，用于输出交流电压VO1而使用。负载从输出端子TO1、TO2接受交流电压VO1，从输出端子TO3接受中性点电压VN。负载包括100V的电气设备。
该情况下，信号VI1D的相位和信号VI2D的相位一致，所以，无需对信号VI2D的相位进行转换。选择信号SE2在进行信号VI2D的相位转换的情况下被设为“H”电平，在不进行信号VI2D的相位转换的情况下被设为“L”电平。
异常检测信号如上述所示，在电压检测器4a产生异常的情况下被设为“H”电平，在电压检测器4a没有产生异常的情况下被设为“L”电平。
控制电路7包括相位转换部41、切换电路42、43、相位比较部44以及PWM控制部45。相位转换部41在不间断电源装置为了在日本使用而选择信号SE1被设为“H”电平的情况下，生成使电压检测器4b的输出信号VI2D的相位前进180度后的监控信号，在不间断电源装置为了在北美使用而选择信号SE1被设为“L”电平的情况下，生成使电压检测器4b的输出信号VI2D的相位前进120度后的监控信号。
切换电路42接受信号VI2D和相位转换部41的输出信号，在进行信号VI2D的相位转换而信号SE2被设为“H”电平的情况下选择相位转换部41的输出信号并赋予到切换电路43，在不需要信号VI2D的相位转换而信号SE2被设为“L”电平的情况下选择信号VI2D并赋予到切换电路43。
切换电路43在电压检测器4a正常而异常检测信号被设为“L”电平的情况下将信号VI1D赋予到相位比较部44，在电压检测器4a产生异常而异常检测信号被设为“H”电平的情况下，将从切换电路42赋予的信号赋予到相位比较部44。
相位比较部44对信号VO1D的相位与从切换电路43赋予的信号(例如信号VI1D)的相位进行比较，并输出表示比较结果的信号。具体地，相位比较部44检测在信号VO1D从负电压变化成正电压时变成0V的第一过零点、以及在从切换电路43赋予的信号(例如信号VI1D)从负电压变化成正电压时变成0V的第二过零点，检测第一以及第二过零点的相位差Δθ(度)，输出表示检测值的信号。
PWM控制部45基于相位比较部44的输出信号，调整使逆变器3的晶体管Q5～Q8的各晶体管接通/断开的定时，以使第一以及第二过零点的相位差Δθ变成0度。
图9(a)(b)以及图10(a)(b)是示意地表示不间断电源装置的动作的图。在图9(a)(b)以及图10(a)(b)中，为了实现附图以及说明的简单化，因此，仅示出与一相的交流电压VI1关连的部分，进而，省略了双向斩波器2等图示。
在图9(a)中，在逆变器供电模式时电压检测器4a为正常的情况下，开关S1、S5接通并且开关S7以及半导体开关S9断开，从商用交流电源51经由输入端子TI1、开关S1、整流电路1a、逆变电路3a、开关S5以及输出端子TO1向负载53流动电流IL。此时，控制电路7与电压检测器4a的输出信号VI1D同步地控制逆变电路3a，使逆变电路3a的输出电压VO1的相位与来自商用交流电源51的交流电压VI1的相位一致。
在图9(b)中，当电压检测器4a产生异常时，停止整流电路1a的运行并且开关S1断开，从电池52经由逆变电路3a、开关S5以及输出端子TO1向负载53流动电流IL。此时，控制电路7代替与电压检测器4a同步而与电压检测器4b的输出信号VI2D同步地控制逆变电路3a，使逆变电路3a的输出电压VO1的相位与来自商用交流电源51的交流电压VI1的相位一致。
在图10(a)中，当电池52的端子间电压VB降低而到达放电终止电压VBL时，半导体开关S9被瞬时接通，从商用交流电源51经由输入端子TI1、半导体开关S9以及输出端子TO1向负载53流动电流IL。
另外，对半导体开关S9的控制电极和开关S7的控制电极同时赋予用于使它们接通的信号，但是，半导体开关S9的响应速度比开关S7的响应速度快，所以，在半导体开关S9瞬时接通后开关S7接通。还可以具有半导体开关S9和开关S5共同设为接通状态，交流电力从商用交流电源51以及逆变电路3a这两者被供给到负载53的期间。
在图10(b)中，开关S7被设为接通状态，开关S5被设为断开状态后半导体开关S9被断开，从商用交流电源51经由输入端子TI1、开关S7以及输出端子TO1向负载53流动电流IL。由此，在本实施方式1中，即使电压检测器4a产生异常的情况下，也相对负载53无瞬断地供给二相交流电力。
图11(a)(b)是表示本实施方式1的比较例的图，是与图10(a)(b)对比的图。在该比较例中，在电压检测器4a产生异常的情况下，不能代替电压检测器4a的输出信号VI1D而使用电压检测器4b的输出信号VI2D。
在图11(a)中，在逆变器供电模式时电压检测器4a为正常的情况下的动作与实施方式1相同，开关S1、S5接通并且开关S7以及半导体开关S9断开，从商用交流电源51经由输入端子TI1、开关S1、整流电路1a、逆变电路3a、开关S5以及输出端子TO1向负载53流动电流IL。此时，控制电路7与电压检测器4a的输出信号VI1D同步地控制逆变电路3a，使逆变电路3a的输出电压VO1的相位与来自商用交流电源51的交流电压VI1的相位一致。
在图11(b)中，当电压检测器4a产生异常时，停止整流电路1a的运行并且开关S1断开，从电池52经由逆变电路3a、开关S5以及输出端子TO1向负载53流动电流IL。此时，控制电路7基于在异常发生前存储的相位信息来控制逆变电路3a。因此，不能使逆变电路3a的输出电压VO1的相位与来自商用交流电源51的交流电压VI1的相位一致。
在图12(a)中，当电池52的端子间电压VB降低而到达放电终止电压VBL时，停止逆变电路3a的运行。此时，未必是VO1和VI1的相位一致，所以，不能够使半导体开关S9接通，向负载53的电力供给被停止片刻。
在图12(b)中，开关S7接通并且开关S5断开，从商用交流电源51经由输入端子TI1、开关S7以及输出端子TO1向负载53流动电流IL。由此，在比较例中，在电压检测器4a产生异常的情况下，相对负载53的二相交流电力的供给被瞬断。
如以上所示，在本实施方式1中，在电压检测器4a变得异常的情况下，与电压检测器4b的输出信号VI2D同步地控制逆变器3，使逆变器3的输出电压VO1、VO2的相位分别与交流电压VI1、VI2的相位一致后，使半导体开关S9、S10以及开关S7、S8接通并且使开关S5、S6断开。由此，即使电压检测器4a变得异常的情况下，也能够相对负载53无瞬断地供给二相交流电压。
[实施方式2]
在实施方式1中，在电压检测器4a产生异常的情况下，代替电压检测器4a的输出信号VI1D而使用电压检测器4b的输出信号VI2D来控制逆变器3。与此相对，在本实施方式2中，设置备用的电压检测器4d，在电压检测器4a产生异常的情况下，代替电压检测器4a的输出信号VI1D而使用备用的电压检测器4d的输出信号VI1DA来控制逆变器3。
图13是表示该发明的实施方式2的不间断电源装置所包括的输入电压检测电路4A的构成的电路图，是与图3对比的图。参照图13，该输入电压检测电路4A与图3的输入电压检测电路4不同的点是追加有备用的电压检测器4d和输出端子T14这点。
电压检测器4d包括在输入端子T1与输出端子T14之间串联连接的多个(在图中为5个)的电阻元件21、以及在输出端子T11与基准电压VSS的线之间串联连接的多个(在图中为2个)的电阻元件22。在输出端子T14出现以规定的分压比对交流电压VI1进行分压后的交流电压VI1DA。交流电压VI1D成为与在输出端子T11出现的交流电压VI1D相同的电压。输出端子T11～T14的电压VI1D、VI2D、VND、VI1DA分别作为电压检测器4a～4d的输出信号赋予到控制电路7A。
图14是表示控制电路7A的主要部分的框图，是与图7对比的图。参照图14，控制电路7A与图7的控制电路7不同的点是相位转换部41以及切换电路42被去除这点。
切换电路43接受电压检测器4a的输出信号VI1D和备用的电压检测器4d的输出信号VI1DA，在电压检测器4a正常而异常检测信号被设为“L”电平的情况下将信号VI1D赋予相位比较部44，在电压检测器4a产生异常而异常检测信号被设为“H”电平的情况下将信号VI1DA赋予相位比较部44。其他构成以及动作与实施方式1相同，所以，不重复进行其说明。
在该实施方式2中，在电压检测器4a变得异常的情况下，与备用的电压检测器4d的输出信号VI1DA同步地控制逆变器3，使逆变器3的输出电压VO1、VO2的相位分别与交流电压VI1、VI2的相位一致后，使半导体开关S9、S10以及开关S7、S8接通并且使开关S5、S6断开。由此，即使电压检测器4a变得异常的情况下，也能够相对负载53无瞬断地供给二相交流电压。
这次公开的实施方式应该被认为是在所有的点中进行例示而并不是进行限制。本发明的范围不限于上述说明，而是由请求的范围表示，并且意图包括与请求的范围等同的含义和范围内的所有修改。
符号说明
TI1～TI3、T1～T3、T21～T23输入端子，TB1、TB2电池端子，TO1～TO3、T11～T14、T31～T33输出端子，S1～S8开关，S9、S10半导体开关，1整流器，1a、1b整流电路，L1直流正母线，L2直流负母线，L3直流中性点母线，C1、C2、12、14、16、18电容器，2双向斩波器，3逆变器，3a、3b逆变电路，4、4A输入电压检测电路，4a～4d、6a～6c电压检测器，5异常检测器，6输出电压检测电路，DT1～DT3直流电压检测器，7、7A控制电路，Q1～Q8晶体管，D1～D8二极管，11、13、15、17电抗器，21、22电阻元件，31、32有效值计算器，33减法器，34绝对值计算器，35比较器，41相位转换部，42、43切换电路，44相位比较部，45PWM控制部，51交流电源，52电池，53负载。

Claims (7)

1.一种不间断电源装置，是二相三线式的不间断电源装置，具备：
整流器，将从商用交流电源供给的二相交流电压转换成直流电压；
逆变器，将通过上述整流器生成的直流电压或者从电力储存装置供给的直流电压转换成二相交流电压并供给到负载；
旁路开关对，该旁路开关对的一个端子对接受来自上述商用交流电源的二相交流电压，另一个端子对与上述负载连接；
半导体开关对，与上述旁路开关对并联连接；
第一以及第二电压检测器，分别检测来自上述商用交流电源的二相交流电压的瞬时值，输出表示检测值的信号；
异常检测器，判断上述第一电压检测器是否正常，输出表示判断结果的信号；以及
控制电路，基于上述第一以及第二电压检测器的输出信号和上述异常检测器的输出信号来控制上述不间断电源装置，
上述控制电路进行如下动作：
在上述第一电压检测器正常的情况下，使上述旁路开关对以及上述半导体开关对断开，并且与上述第一电压检测器的输出信号同步地控制上述整流器以及上述逆变器，
在上述第一电压检测器变得异常的情况下，使上述整流器的运行停止并且与上述第二电压检测器的输出信号同步地控制上述逆变器，使上述电力储存装置的直流电压转换成二相交流电压并且使该二相交流电压的相位与来自上述商用交流电源的二相交流电压的相位一致，根据上述电力储存装置的端子间电压降低而到达了预先设定的电压来使上述旁路开关对以及上述半导体开关对接通，在经过了预先设定的时间后使上述半导体开关对断开。
2.如权利要求1所述的不间断电源装置，其中，
上述第一以及第二电压检测器的输出信号的相位相互偏差预先设定的角度，
上述控制电路在上述第一电压检测器变得异常的情况下，使上述第二电压检测器的输出信号的相位偏差上述预先设定的角度而生成监控信号，与生成的监控信号同步地控制上述逆变器，使上述电力储存装置的直流电压转换成二相交流电压并且使该二相交流电压的相位与来自上述商用交流电源的二相交流电压的相位一致。
3.如权利要求1所述的不间断电源装置，其中，
上述异常检测器在上述第一电压检测器的输出信号的有效值与上述第二电压检测器的输出信号的有效值之差超过了预先设定的阈值的情况下，判断为上述第一电压检测器变得异常。
4.如权利要求1所述的不间断电源装置，其中，
上述控制电路基于上述第二电压检测器的输出信号，判别来自上述商用交流电源的二相交流电压的供给是否被停止，在判别为来自上述商用交流电源的二相交流电压的供给被停止的情况下，使上述整流器的运行停止并且继续上述逆变器的运行，使上述电力储存装置的直流电压转换成二相交流电压。
5.一种不间断电源装置，是二相三线式的不间断电源装置，具备：
整流器，将从商用交流电源供给的二相交流电压转换成直流电压；
逆变器，将通过上述整流器生成的直流电压或者从电力储存装置供给的直流电压转换成二相交流电压并供给到负载；
旁路开关对，该旁路开关对的一个端子对接受来自上述商用交流电源的二相交流电压，另一个端子对与上述负载连接；
半导体开关对，与上述旁路开关对并联连接；
第一以及第二电压检测器，该第一以及第二电压检测器各自检测来自上述商用交流电源的二相交流电压之中的一个相的交流电压的瞬时值，输出表示检测值的信号；
第三电压检测器，检测来自上述商用交流电源的二相交流电压之中的另一个相的交流电压的瞬时值，输出表示检测值的信号；
异常检测器，判断上述第一电压检测器是否正常，输出表示判断结果的信号；以及
控制电路，基于上述第一～第三电压检测器的输出信号和上述异常检测器的输出信号来控制上述不间断电源装置，
上述控制电路进行如下动作：
在上述第一电压检测器正常的情况下，使上述旁路开关对以及上述半导体开关对断开，并且与上述第一电压检测器的输出信号同步地控制上述整流器以及上述逆变器，
在上述第一电压检测器变得异常的情况下，使上述整流器的运行停止并且与上述第二电压检测器的输出信号同步地控制上述逆变器，使上述电力储存装置的直流电压转换成二相交流电压并且使该二相交流电压的相位与来自上述商用交流电源的二相交流电压的相位一致，根据上述电力储存装置的端子间电压降低而到达了预先设定的电压来使上述旁路开关对以及上述半导体开关对接通，在经过了预先设定的时间后使上述半导体开关对断开。
6.如权利要求5所述的不间断电源装置，其中，
上述异常检测器在上述第一电压检测器的输出信号的有效值与上述第三电压检测器的输出信号的有效值之差超过了预先设定的阈值的情况下，判断为上述第一电压检测器变得异常。
7.如权利要求5所述的不间断电源装置，其中，
上述控制电路基于上述第三电压检测器的输出信号，判别来自上述商用交流电源的二相交流电压的供给是否被停止，在判别为来自上述商用交流电源的二相交流电压的供给被停止的情况下，使上述整流器的运行停止并且继续上述逆变器的运行，使上述电力储存装置的直流电压转换成二相交流电压。
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