CN112204845A - 不间断电源装置 - Google Patents

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Abstract

多个栅极驱动电路分别驱动变换器(6)及逆变器(10)中包含的多个开关元件的栅极。栅极驱动电路包括栅极驱动器及电源电路。栅极驱动器按照从控制装置(18)向开关元件的栅极电极输入的栅极信号，将开关元件的栅极电位驱动为相当于H电平或L电平的电位。电源电路向栅极驱动器供给电力。在第1开关(14)接通并且第2开关(15)断开的情况下，当检测到栅极驱动电路的电源电路的异常时，控制装置(18)将第2开关(15)接通，将第1开关(14)断开。栅极驱动电路构成为，在从检测到电源电路的异常起到第2开关(15)被接通为止的期间中保持开关元件的栅极电位。

Description

不间断电源装置
技术领域
本发明涉及不间断电源装置。
背景技术
例如在日本特开平11－178243号公报(专利文献1)中，公开了具备将来自商用电源的交流电力变换为直流电力的变换器(converter)、和将直流电力变换为交流电力并向负载供给的逆变器(inverter)的不间断电源装置。专利文献1所记载的不间断电源装置具有设在逆变器与负载之间的输出开关、和设在商用电源与负载之间的晶闸管开关，并且构成为，基于输出开关或晶闸管开关的接通指令，将向负载的供电切换为商用电源或逆变器。
在专利文献1中，构成为，在逆变器供电中生成上述接通指令等的控制机构的控制电源被检测到异常的情况下，控制电源异常检测电路在由电容器进行备份的时间中送出异常检测信号。由此，即使控制电源成为异常，也能够从逆变器侧切换为商用电源侧而向负载持续供给电力。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11－178243号公报
发明内容
发明要解决的课题
这样的不间断电源装置通常具有驱动变换器及逆变器中包含的多个开关元件的栅极的栅极驱动电路。栅极驱动电路构成为，按照从控制装置给出的栅极信号，将开关元件的栅极电位驱动为H(逻辑高)电平或L(逻辑低)电平。
在用来向这样的栅极驱动电路供给电力的电源中发生了异常的情况下，该电源难以确保栅极驱动电路的电源电压。因此，在向负载的供电从逆变器切换为商用电源之前的期间中，开关元件的栅极电位有可能不稳定。由此，担心发生开关元件误接通或开关元件误断开等开关元件误动作。
本发明是为了解决这样的问题而做出的，其目的是提供一种不间断电源装置，在发生了栅极驱动电路的电源异常的情况下，不产生开关元件的误动作而能够将向负载的供电从逆变器切换为旁通交流电源。
用来解决课题的手段
有关本发明的不间断电源装置具备与商用交流电源连接的第1端子、与旁通交流电源连接的第2端子、与负载连接的第3端子、变换器、逆变器、第1开关、第2开关、控制装置和多个栅极驱动电路。变换器包括多个开关元件，将从商用交流电源经由第1端子供给的交流电力变换为直流电力。逆变器包括多个开关元件，将由变换器生成的直流电力或电力储存装置的直流电力变换为交流电力。第1开关在一个端子接受逆变器的输出电压，另一端子与第3端子连接。第2开关连接在第2端子及第3端子间。控制装置对变换器及逆变器中包含的多个开关元件的接通断开进行控制。多个栅极驱动电路分别驱动多个开关元件的栅极。多个栅极驱动电路分别包括栅极驱动器和电源电路。栅极驱动器按照从控制装置输入到开关元件的栅极电极中的栅极信号，将开关元件的栅极电位驱动为相当于H电平或L电平的电位。电源电路向栅极驱动器供给电力。控制装置包括构成为检测多个栅极驱动电路中每一个的电源电路的异常的异常检测电路。控制装置构成为，在第1开关接通且第2开关断开的情况下，当由异常检测电路检测到电源电路的异常时，将第2开关接通，将第1开关断开。栅极驱动电路构成为，在从检测到电源电路的异常起到第2开关被接通为止的期间中保持开关元件的栅极电位。
发明效果
根据本发明，能够提供一种不间断电源装置，在发生了栅极驱动电路的电源异常的情况下也能够不发生开关元件的误动作而将向负载的供电从逆变器切换为旁通交流电源。
附图说明
图1是表示遵循本发明的实施方式的不间断电源装置的结构的电路框图。
图2是表示图1所示的不间断电源装置的主要部分的电路图。
图3是表示图1所示的变换器及逆变器中的与开关元件的控制关联的部分的结构的框图。
图4是表示遵循比较例的栅极驱动电路的结构的框图。
图5是示意地表示在遵循比较例的栅极驱动电路的交流电源中发生了异常的情况下的图4的A点～D点处的电位随着时间的变化的波形图。
图6是表示图3所示的控制装置中的与IGBT的控制关联的部分的结构的框图。
图7是表示图6所示的异常检测电路的结构的框图。
图8是表示图6所示的切换指令生成电路的结构的框图。
图9是示意地表示在栅极驱动电路的交流电源中发生了异常的情况下的图7及图8的A点～J点处的电位随着时间的变化的波形图。
图10是表示图6所示的异常检测电路的第1变更例的框图。
图11是表示图6所示的异常检测电路的第2变更例的框图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。另外，以下对于图中的相同或对应的部分赋予相同的标号而原则上不重复其说明。
图1是表示遵循本发明的实施方式的不间断电源装置的结构的电路框图。不间断电源装置1是将来自商用交流电源21的三相交流电力暂且变换为直流电力、将该直流电力变换为三相交流电力并向负载24供给的装置。在图1中，为了图面及说明的简单化，仅表示与三相(U相、V相、W相)中的一相(例如U相)对应的部分的电路。
不间断电源装置1具有逆变器供电模式(第1模式)和旁通(bypass)供电模式(第2模式)。逆变器供电模式是从逆变器10向负载24供给交流电力的运转模式。旁通供电模式是从旁通交流电源22经由半导体开关15(第2开关)向负载24供给交流电力的运转模式。
在逆变器供电模式中，由变换器6将从商用交流电源21供给的交流电力变换为直流电力，由逆变器10将该直流电力变换为交流电力，向负载24供给。因此，逆变器供电模式向负载24的供电稳定性良好。
相对于此，在旁通供电模式中，将从旁通交流电源22供给的交流电力经由半导体开关15(第2开关)也就是不经由变换器6及逆变器10而向负载24供给。因此，变换器6及逆变器10中的电力损失的发生被抑制，结果能够使不间断电源装置1的运转效率提高。
在图1中，不间断电源装置1具备交流输入端子T1、旁通输入端子T2、电池端子T3及交流输出端子T4。交流输入端子T1从商用交流电源21接受商用频率的交流电力。旁通输入端子T2从旁通交流电源22接受商用频率的交流电力。旁通交流电源22既可以是商用交流电源，也可以是发电机。
电池端子T3连接到电池(电力储存装置)23。电池23积蓄直流电力。也可以代替电池23而连接电容器。交流输出端子T4连接到负载24。负载24被交流电力驱动。
不间断电源装置1还具备电磁接触器2、8、14、电流检测器3、11、电容器4、9、13、电抗器5、12、变换器6、双向斩波器7、逆变器10、半导体开关15、操作部17及控制装置18。
电磁接触器2及电抗器5被串联连接在交流输入端子T1与变换器6的输入节点之间。电容器4被连接在电磁接触器2与电抗器5之间的节点N1上。电磁接触器2在不间断电源装置1的使用时接通，例如在不间断电源装置1的维护时断开。
在节点N1处呈现的交流输入电压Vi的瞬时值由控制装置18检测。基于交流输入电压Vi的瞬时值，判别有无发生停电等。电流检测器3检测在节点N1处流动的交流输入电流Ii，将表示其检测值的信号Iif向控制装置18给出。
电容器4及电抗器5构成低通滤波器，使商用频率的交流电力从商用交流电源21向变换器6通过，防止由变换器6产生的开关频率的信号向商用交流电源21通过。
变换器6被控制装置18控制，在从商用交流电源21供给交流电力的通常情况下，将交流电力变换为直流电力，向直流线路L1输出。在来自商用交流电源21的交流电力的供给被停止的停电情况下，变换器6的运转被停止。变换器6的输出电压能够控制为希望的值。
电容器9被连接在直流线路L1上，使直流线路L1的电压平滑化。在直流线路L1中呈现的直流电压VDC的瞬时值由控制装置18检测。直流线路L1被连接在双向斩波器7的高电压侧节点上，双向斩波器7的低电压侧节点经由电磁接触器8被连接在电池端子T3上。
电磁接触器8在不间断电源装置1的使用时接通，例如在不间断电源装置1及电池23的维护时断开。在电池端子T3处呈现的电池23的端子间电压VB的瞬时值由控制装置18检测。
双向斩波器7被控制装置18控制，在从商用交流电源21供给交流电力的通常时，将由变换器6生成的直流电力向电池23积蓄，在来自商用交流电源21的交流电力的供给被停止的停电时，将电池23的直流电力经由直流线路L1向逆变器10供给。
双向斩波器7在将直流电力向电池23积蓄的情况下，将直流线路L1的直流电压VDC降压，提供给电池23。此外，双向斩波器7在将电池23的直流电力向逆变器10供给的情况下，将电池23的端子间电压VB升压，向直流线路L1输出。直流线路L1连接在逆变器10的输入节点上。
逆变器10被控制装置18控制，将从变换器6或双向斩波器7经由直流线路L1被供给的直流电力变换为商用频率的交流电力并输出。即，逆变器10在通常时将从变换器6经由直流线路L1供给的直流电力变换为交流电力，在停电时将从电池23经由双向斩波器7供给的直流电力变换为交流电力。逆变器10的输出电压能够控制为希望的值。
逆变器10的输出节点10a被连接在电抗器12的一个端子上，电抗器12的另一个端子(节点N2)经由电磁接触器14与交流输出端子T4连接。电容器13连接到节点N2。
电流检测器11检测逆变器10的输出电流Io的瞬时值，将表示其检测值的信号Iof向控制装置18给出。在节点N2处呈现的交流输出电压Vo的瞬时值被控制装置18检测。
电抗器12及电容器13构成低通滤波器，使由逆变器10生成的商用频率的交流电力向交流输出端子T4通过，防止在逆变器10中发生的开关频率的信号向交流输出端子T4通过。
电磁接触器14被控制装置18控制，在逆变器供电模式时接通，在旁通供电模式时断开。在本申请的说明书中，将电磁接触器14也称作用来将逆变器10的输出电力向负载24供给的“输出开关”。电磁接触器14与“第1开关”的一实施例对应。
半导体开关15包含晶闸管，连接在旁通输入端子T2与交流输出端子T4之间。半导体开关15被控制装置18控制，在逆变器供电模式时断开，在旁通供电模式时接通。半导体开关15与“第2开关”的一实施例对应。例如，半导体开关15在逆变器供电模式时在逆变器10故障的情况下瞬时地接通，将来自旁通交流电源22的交流电力向负载24供给。在旁通输入端子T2及半导体开关15之间的节点N3处呈现的交流输入电压Vi2的瞬时值被控制装置18检测。基于交流输入电压Vi2的瞬时值及交流输出电压Vo的瞬时值，判别旁通交流电源22的电压和逆变器10的输出电压的同步/不同步。
操作部17包括由不间断电源装置1的使用者操作的多个按钮、显示各种信息的图像显示部等。通过使用者对操作部17进行操作，能够将不间断电源装置1的电源接通及断开，或选择旁通供电模式及逆变器供电模式中的某一个的模式。
控制装置18基于来自操作部17的信号、交流输入电压Vi、Vi2、交流输入电流Ii、直流电压VDC、电池电压VB、交流输出电流Io及交流输出电压Vo等，对不间断电源装置1整体进行控制。即，控制装置18基于交流输入电压Vi的检测值检测是否发生了停电，与交流输入电压Vi的相位同步而对变换器6及逆变器10进行控制。
进而，控制装置18在从商用交流电源21供给交流电力的通常时，对变换器6进行控制，以使直流电压VDC成为希望的目标电压VDCT，在来自商用交流电源21的交流电力的供给被停止的停电时，使变换器6的运转停止。
进而，控制装置18在通常时对双向斩波器7进行控制，以使电池电压VB成为希望的目标电池电压VBT，在停电时对双向斩波器7进行控制，以使直流电压VDC成为希望的目标电压VDCT。
图2是表示图1所示的不间断电源装置1的主要部分的电路图。在图1中仅表示了三相交流电压中的与一相关联的部分，而在图2中表示与三相关联的部分。此外，电磁接触器2、14、半导体开关15、操作部17及控制装置18的图示被省略。
在图2中，不间断电源装置1具备交流输入端子T1a、T1b、T1c、交流输出端子T4a、T4b、T4c、电流检测器3、11、电容器4a、4b、4c、13a、13b、13c、电抗器5a、5b、5c、12a、12b、12c、变换器6、直流线路L1，L2及逆变器10。
交流输入端子T1a、T1b、T1c分别接受来自商用交流电源21(图1)的三相交流电压(U相交流电压、V相交流电压及W相交流电压)。对于交流输出端子T4a、T4b、T4c，输出与来自商用交流电源21的三相交流电压同步的三相交流电压。负载24被来自交流输出端子T4a、T4b、T4c的三相交流电压驱动。
电抗器5a、5b、5c的一个端子分别与交流输入端子T1a、T1b、T1c连接，它们的另一个端子分别与变换器6的输入节点6a、6b、6c连接。电容器4a、4b、4c的一个电极分别被与电抗器5a～5c的一个端子连接，它们的另一个电极都被连接到中性点NP。
电容器4a～4c及电抗器5a～5c构成低通滤波器，使商用频率的三相交流电力从交流输入端子T1a、T1b、T1c向变换器6通过，将在变换器6中发生的开关频率的信号切断。在电抗器5a的一个端子处呈现的交流输入电压Vi的瞬时值被控制装置18(图1)检测。电流检测器3检测流到节点N1(即交流输入端子T1a)的交流输入电流Ii，将表示其检测值的信号Iif向控制装置18给出。
变换器6包括IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极晶体管)Q1～Q6及二极管D1～D6。IGBT构成“开关元件”。IGBTQ1～Q3的集电极都被连接到直流线路L1，它们的发射极分别被连接到输入节点6a、6b、6c。IGBTQ4～Q6的集电极分别被连接到输入节点6a、6b、6c，它们的发射极都被连接到直流线路L2。二极管D1～D6分别与IGBTQ1～Q6反向并联地连接。
IGBTQ1、Q4分别用栅极信号Au、Bu控制，IGBTQ2、Q5分别用栅极信号Av、Bv控制，IGBTQ3、Q6分别用栅极信号Aw、Bw控制。栅极信号Bu、Bv、Bw分别是栅极信号Au、Av、Aw的反转信号。
IGBTQ1～Q3分别在栅极信号Au、Av、Aw被设为“H(逻辑高)”电平的情况下接通，分别在栅极信号Au、Av、Aw被设为“L(逻辑低)”电平的情况下断开。IGBTQ4～Q6分别在栅极信号Bu、Bv、Bw被设为“H”电平的情况下接通，分别在栅极信号Bu、Bv、Bw被设为“L”电平的情况下断开。
栅极信号Au、Bu、Av、Bv、Aw、Bw分别是脉冲信号串，是PWM(Pulse WidthModulation：脉冲宽度调制)信号。栅极信号Au、Bu的相位、栅极信号Av、Bv的相位和栅极信号Aw、Bw的相位各错开120度。栅极信号Au、Bu、Av、Bv、Aw、Bw由控制装置18生成。
例如，在交流输入端子T1a的电压电平比交流输入端子T1b的电压电平高的情况下，IGBTQ1、Q5被接通，从交流输入端子T1a经由电抗器5a、IGBTQ1、直流线路L1、电容器9、直流线路L2、IGBTQ5及电抗器5b向交流输入端子T1b流过电流，电容器9被充电为正电压。
相反，在交流输入端子T1b的电压电平比交流输入端子T1a的电压电平高的情况下，IGBTQ2、Q4被接通，从交流输入端子T1b经由电抗器5b、IGBTQ2、直流线路L1、电容器9、直流线路L2、IGBTQ4及电抗器5a向交流输入端子T1a流过电流，电容器9被充电为正电压。在其他的情况下也是同样的。
通过由栅极信号Au、Bu、Av、Bv、Aw、Bw使IGBTQ1～Q6分别在规定的定时接通及断开，并调整IGBTQ1～Q6各自的接通时间，能够将施加给输入节点6a～6c的三相交流电压变换为直流电压VDC(电容器9的端子间电压)。
逆变器10包括IGBTQ11～Q16及二极管D11～D16。IGBT构成“开关元件”。IGBTQ11～Q13的集电极都连接到直流线路L1，它们的发射极分别连接到输出节点10a、10b、10c。IGBTQ14～Q16的集电极分别连接到输出节点10a、10b、10c，它们的发射极都连接到直流线路L2。二极管D11～D16分别与IGBTQ11～Q16反向并联地连接。
IGBTQ11、Q14分别被用栅极信号Xu、Yu控制，IGBTQ12、Q15分别被用栅极信号Xv、Yv控制，IGBTQ13、Q16分别被用栅极信号Xw、Yw控制。栅极信号Yu、Yv、Yw分别是栅极信号Xu、Xv、Xw的反转信号。
IGBTQ11～Q13分别在栅极信号Xu、Xv、Xw被设为H电平的情况下接通，分别在栅极信号Xu、Xv、Xw被设为L电平的情况下断开。IGBTQ14～Q16分别在栅极信号Yu、Yv、Yw被设为H电平的情况下接通，分别在栅极信号Yu、Yv、Yw被设为L电平的情况下断开。
栅极信号Xu、Yu、Xv、Yv、Xw、Yw分别是脉冲信号串，是PWM信号。栅极信号Xu、Yu的相位、栅极信号Xv、Yv的相位和栅极信号Xw、Yw的相位各错开120度。栅极信号Xu、Yu、Xv、Yv、Xw、Yw由控制装置18生成。
例如，如果IGBTQ11、Q15接通，则正侧的直流线路L1经由IGBTQ11连接到输出节点10a，并且输出节点10b经由IGBTQ15连接到负侧的直流线路L2，向输出节点10a、10b间输出正电压。
此外，如果IGBTQ12、Q14接通，则正侧的直流线路L1经由IGBTQ12连接到输出节点10b，并且输出节点10a经由IGBTQ14连接到负侧的直流线路L2，向输出节点10a、10b间输出负电压。
通过由栅极信号Xu、Yu、Xv、Yv、Xw、Yw使IGBTQ11～Q16分别在规定的定时接通及断开，并且调整IGBTQ11～Q16各自的接通时间，能够将直流线路L1、L2间的直流电压变换为三相交流电压。
电抗器12a～12c的一个端子分别连接到逆变器10的输出节点10a、10b、10c，它们的另一个端子分别连接到交流输出端子T4a、T4b、T4c。电容器13a、13b、13c的一个电极分别连接到电抗器12a～12c的另一个端子上，它们的另一个电极都被接到中性点NP。
电抗器12a～12c及电容器13a、13b、13c构成低通滤波器，使商用频率的三相交流电力从逆变器10向交流输出端子T4a、T4b、T4c穿过，将在逆变器10中发生的开关频率的信号切断。
电流检测器11检测流到电抗器12a中的交流输出电流Io，向控制装置18给出表示其检测值的信号Iof。在电抗器12a的另一个端子(节点N2)处呈现的交流输出电压Vo的瞬时值被控制装置18(图1)检测。
图3是表示图1所示的变换器6及逆变器10中的与开关元件的控制关联的部分的结构的框图。在图3中，将变换器6的IGBTQ1～Q6及逆变器10的IGBTQ11～Q16一起表示为IGBTQx。
参照图3，在IGBTQx上连接栅极驱动电路30。栅极驱动电路30由按照从控制装置18给出的栅极信号来驱动IGBTQx的栅极驱动器30A、和向栅极驱动器30A供给电力的电源电路30B构成。
电源电路30B将从交流电源31供给的交流电力变换为直流电压，向直流母线PL1、NL1输出。代表性地，交流电源31由供给规定频率(例如50Hz或60Hz)的交流电压的商用交流电源构成。以下，将从电源电路30B输出的直流电压也单称作输出电压。输出电压向电连接在直流正母线PL1及直流负母线NL1间的栅极驱动器30A供给。
首先，对电源电路30B的结构进行说明。电源电路30B具有交流电源31、变压器32、整流器33、直流正母线PL1、直流负母线NL1、直流中性点母线CL1及平滑电容器C1、C1。
变压器32具有初级绕组及次级绕组。初级绕组与交流电源31电连接。从交流电源31供给的交流电压向初级绕组施加。对于次级绕组，输出将振幅按照初级绕组及次级绕组的匝数比而变换了的、与初级绕组的交流电压相同频率的交流电压。
整流器33具有二极管电桥。整流器33对输出到变压器32的次级绕组中的交流电压进行全波整流，向直流正母线PL1及直流负母线NL1输出。
平滑电容器C1、C2被串联连接在直流正母线PL1及直流负母线NL1间。平滑电容器C1、C2例如是电解电容器。平滑电容器C1、C2使整流器33整流后的电压平滑化。结果，通过平滑电容器C1、C2，直流正母线PL1及直流负母线NL1间的电压被保持为与变压器32的次级绕组的输出电压的振幅相当的直流电压。由此，通过来自交流电源31的电力，能够确保栅极驱动器30A的电源电压。平滑电容器C1、C2的连接点连接到直流中性点母线CL1。直流中性点母线CL1与IGBTQx的发射极电连接。
接着，对栅极驱动器30A的结构进行说明。栅极驱动器30A具有npn晶体管Tr1、pnp晶体管Tr2及栅极电阻R1。npn晶体管Tr1的集电极连接到直流正母线PL1，发射极连接到pnp晶体管Tr2的集电极。pnp晶体管Tr2的发射极连接到直流负母线NL1。栅极电阻R1电连接在npn晶体管Tr1及pnp晶体管Tr2的连接点与IGBTQx的栅极电极之间。
对于npn晶体管Tr1及pnp晶体管Tr2的控制电极(基极)，从控制装置18施加栅极信号。npn晶体管Tr1及pnp晶体管Tr2按照栅极信号而互补地被接通断开。具体而言，在栅极信号为H电平的期间中，npn晶体管Tr1接通，另一方面，pnp晶体管Tr2断开。此时，通过npn晶体管Tr1，用来将IGBTQx的栅极电极充电的驱动电流从直流正母线PL1向栅极电极供给。由此，栅极电极通过经由栅极电阻R1的充电路径，被驱动到高电位侧。随之，IGBTQx对应于其栅极－源极间电压变得比阈值电压高而接通。
相对于此，在栅极信号为L电平的期间中，npn晶体管Tr1断开，另一方面，pnp晶体管Tr2接通。由此，如果通过形成从IGBTQx的栅极电极经由栅极电阻R1达到直流负母线NL1的放电路径而栅极－源极间电压变得比阈值电压低，则IGBTQx被断开。
这样，通过栅极驱动器30A从电源电路30B接受电力的供给，能够按照从控制装置18给出的栅极信号，使IGBTQx接通断开。
控制装置18生成构成变换器6及逆变器10的IGBTQx的栅极信号，并且生成用来控制半导体开关15(第2开关)的接通断开的控制指令(以下也称作“半导体开关接通指令”)及用来控制输出开关14(第1开关)的接通断开的控制指令(以下也称作“输出开关接通指令”)。
半导体开关15在半导体开关接通指令被设为H电平的情况下接通，在半导体开关接通指令被设为L电平的情况下断开。输出开关14在输出开关接通指令被设为H电平的情况下接通，在输出开关接通指令被设为L电平的情况下断开。
具体而言，控制装置18在逆变器供电模式时，生成H电平的输出开关接通指令，另一方面，生成L电平的半导体开关接通指令。通过输出开关14接通，由逆变器10生成的交流电力向负载24供给。
另一方面，在旁通供电模式时，控制装置18生成H电平的半导体开关接通指令，另一方面，生成L电平的输出开关接通指令。通过半导体开关15接通，来自旁通交流电源22的交流电力向负载24供给。
控制装置18构成为，还在逆变器供电模式时检测栅极驱动电路30中的交流电源31的异常。控制装置18如果检测到交流电源31的异常，则通过使输出开关接通指令从H电平转移至L电平、使半导体开关接通指令从L电平转移至H电平，使不间断电源装置1从逆变器供电模式向旁通供电模式转移。由此，在发生交流电源31的异常后，不间断电源装置1也能够继续进行向负载24的供电。
另外，对于控制装置18，从作为与交流电源31不同的电源的控制电源19供给电源。因此，即使交流电源31成为异常，也能够进行上述的逆变器供电模式及旁通供电模式的切换动作。
但是，如果发生交流电源31的异常，则电源电路30B难以确保栅极驱动器30A的电源电压，所以在到半导体开关15接通之前的期间中，有可能IGBTQx的栅极电极的电位不稳定。结果，担心发生IGBTQx误接通或IGBTQx误断开等IGBTQx误动作。
以下，使用图4及图5，对在遵循比较例的栅极驱动电路中发生了交流电源的异常的情况下的问题进行说明。
在图4中表示遵循比较例的栅极驱动电路100。有关比较例的栅极驱动电路100与图3所示的栅极驱动电路30同样，由栅极驱动器100A及电源电路100B构成。栅极驱动器100A及电源电路100B除了平滑电容器C10、C20以外，具有与图3所示的栅极驱动器30A及电源电路30B同样的结构。平滑电容器C10、C20例如是薄膜电容器。
在图4所示的栅极驱动电路100中，将变压器32的初级绕组的一端设为“A点”，将直流正母线PL1与平滑电容器C1的一端的连接点设为“B点”，将栅极驱动器100A的npn晶体管Tr1的控制电极设为“C点”，将IGBTQx的栅极电极设为“D点”。
图5是示意地表示在遵循比较例的栅极驱动电路100的交流电源31中发生了异常的情况下的图4的A点～D点处的电位随着时间的变化的波形图。
参照图5，A点的电位表示从交流电源31供给的电源电位。B点的电位表示直流正母线PL1的电位。C点的电位表示从控制装置18供给的栅极信号的电位。D点的电位表示IGBTQx的栅极电极的电位。在图5的例子中，假设对于npn晶体管Tr1及pnp晶体管Tr2的控制电极从未图示的控制装置输入H电平的栅极信号。
在交流电源31正常的情况下，从交流电源31供给的交流电压在被变压器32变换振幅后，通过经由整流器33而被全波整流，向直流正母线PL1输出。因而，直流正母线PL1的电位(B点)通过被平滑电容器C10平滑，保持为具有与电源电位(A点)的振幅成比例的振幅的直流电压。npn晶体管Tr1通过在控制电极接受H电平的栅极信号(C点)而接通，IGBTQx的栅极电极的电位(D点)被驱动为与直流正母线PL1的电位对应的H电平的电位。IGBTQx对应于栅极－源极间电压变得比阈值电压高而接通。
这里，在时刻t1，设想发生了交流电源31的电源电压消失的异常的情况。
如果从交流电源31交流电压的供给中断，则积蓄在平滑电容器C10中的能量被释放，所以在时刻t1以后，直流正母线PL1的电位(B点)逐渐下降。由此，npn晶体管Tr1的集电极－发射极间电压也逐渐下降。
另一方面，在npn晶体管Tr1的控制电极中被输入H电平的栅极信号(C点)。但是，由于npn晶体管Tr1的集电极－发射极间电压下降，所以不再能够将npn晶体管Tr1保持为接通状态，结果有IGBTQx的栅极电位不稳定的问题。另外，如果npn晶体管Tr1的集电极－发射极间电压成为0，则栅极电位也成为L电平(接地电位)，IGBTQx被断开。
这样，在遵循比较例的栅极驱动电路100中，通过因电源异常而IGBTQx的栅极电位不稳定，IGBTQx有可能误动作。因此，在从发生了电源异常的时刻t1到不间断电源装置从逆变器供电模式向旁通供电模式转移的时刻的期间中，担心变换器6或逆变器10误动作。
所以，在遵循本实施方式的不间断电源装置1中，控制装置18及栅极驱动电路30构成为，在从检测到栅极驱动电路30的电源异常起到半导体开关15被接通为止的期间中保持IGBTQx的栅极电位。由此，不产生IGBTQx的误动作地使不间断电源装置1向旁通供电模式转移。
图6是表示图3所示的控制装置18中的与IGBTQx的控制关联的部分的结构的框图。
参照图6，控制装置18包括控制指令生成电路40、异常检测电路42、切换指令生成电路44及与电路46。
控制指令生成电路40生成用来控制不间断电源装置1的动作的控制指令。在该控制指令中，包括用来控制构成变换器6及逆变器10的IGBTQx的接通断开的栅极信号、同步信号、切换指令、输出开关接通指令及电源停止指令。
栅极信号包括图2所示的栅极信号Au、Bu、Av、Bv、Aw、Bw和栅极信号Xu、Yu、Xv、Yv、Xw、Yw。各栅极信号是脉冲信号串，是PWM信号。
同步信号是表示由逆变器10生成的交流电压是否与从旁通交流电源22供给的交流电压同步的信号。当逆变器10的输出电压与旁通交流电源22的电压同步时，同步信号为H电平。另一方面，当逆变器10的输出电压不与旁通交流电源22的电压同步时，同步信号为L电平。
切换指令是用来将不间断电源装置1的运转模式在逆变器供电模式与旁通供电模式之间切换的控制指令。切换指令基于操作部17(图1)的操作而生成。通过使用者对操作部17进行操作，在选择了逆变器供电模式的情况下生成L电平的切换指令，在选择了旁通供电模式的情况下生成H电平的切换指令。
输出开关接通指令是用来控制输出开关14的接通断开的控制指令。当输出开关接通指令为H电平时输出开关14接通，当输出开关接通指令为L电平时输出开关14断开。在通过使用者对操作部17进行操作而选择了逆变器供电模式的情况下，控制指令生成电路40生成L电平的切换指令并生成H电平的输出开关接通指令。
电源停止指令是用来在栅极驱动电路30中控制从电源电路30B向栅极驱动器30A的供电的执行及停止的控制指令。电源停止指令基于操作部17(图1)的操作而生成。通过使用者对操作部17进行操作，当将不间断电源装置1的电源接通时生成L电平的电源停止指令。另一方面，当将不间断电源装置1的电源断开时生成H电平的电源停止指令。在电源停止指令为L电平的期间中从电源电路30B向栅极驱动器30A供给电力。如果电源停止指令成为H电平，则停止从电源电路30B向栅极驱动器30A的供电。
异常检测电路42构成为，检测栅极驱动电路30中的交流电源31的异常。异常检测电路42检测从交流电源31供给的交流电压，基于其检测值判定交流电源31是正常还是异常。在判定为交流电源31是正常的情况下，异常检测电路42生成L电平的异常检测信号。另一方面，在判定为交流电源31是异常的情况下，异常检测电路42生成H电平的异常检测信号。
异常检测电路42还在从控制指令生成电路40接受到H电平的电源停止指令时、或检测到交流电源31的异常时，对于栅极驱动电路30输出H电平的电源停止指令。栅极驱动电路30如果接受到H电平的电源停止指令，则停止从电源电路30B向栅极驱动器30A的供电。
切换指令生成电路44从控制指令生成电路40接受同步信号、切换指令及输出开关接通指令，从异常检测电路42接受异常检测信号。切换指令生成电路44基于这些输入信号，对输出开关14及半导体开关15的接通断开进行控制，并且对包含在变换器6及逆变器10中的IGBTQx的接通断开进行控制。
具体而言，切换指令生成电路44基于同步信号、切换指令、输出开关接通指令及异常检测信号，生成半导体开关接通指令、输出开关接通指令及栅极断开指令。栅极断开指令是用来将IGBTQx强制性地断开的控制指令。切换指令生成电路44在想要使IGBTQx断开的情况下，栅极断开指令使其激活为H电平。
与电路46接受栅极断开指令及栅极信号，运算它们的“与”。与电路26的运算结果作为栅极信号向栅极驱动电路30(栅极驱动器30A)给出。
对于与电路46的第1输入端子输入栅极信号，对于第2输入端子输入栅极断开指令的反转信号。因而，当栅极断开指令为L电平时，与由控制指令生成电路40生成的栅极信号一致的栅极信号从与电路46向栅极驱动电路30输入。另一方面，当栅极断开指令为H电平时，不论由控制指令生成电路40生成的栅极信号如何，都将L电平的栅极信号向栅极驱动电路30输入。即，如果栅极断开指令被激活为H电平，则栅极信号被强制性地驱动为L电平，结果IGBTQx被强制性地断开。
使用图7，对图6所示的异常检测电路42的结构进一步说明。
参照图7，异常检测电路42具有整流电路50、滤波器51、比较器52、53以及或电路54、55。
整流电路50将来自交流电源31的交流电压全波整流并向滤波器51输出。滤波器51将整流电路50整流后的电压的高频成分除去。滤波器51的输出电压被保持为相当于基于交流电源31的交流电压的振幅的直流电压。整流电路50及滤波器51构成用来检测交流电源31的供给电压的振幅的“电压检测器”。
比较器52将交流电源31的供给电压的振幅与第1基准值VL比较，将表示比较结果的信号输出。第1基准值VL被设定为交流电源31是过小(包括电源消失)时的供给电压的振幅。在供给电压的振幅比第1基准值VL大的情况下，比较器52的输出信号为L电平。另一方面，在供给电压的振幅是第1基准值VL以下的情况下，比较器52的输出信号为H电平。
比较器53将供给电压的振幅与第2基准值VH比较，输出表示比较结果的信号。第2基准值VH被设定为交流电源31是过大时的供给电压的振幅。在供给电压的振幅比第2基准值VH大的情况下，比较器53的输出信号为H电平。另一方面，在供给电压的振幅是第2基准值VH以下的情况下，比较器53的输出信号为L电平。
或电路54接受比较器52的输出信号及比较器53的输出信号，运算它们的“或”。当比较器52的输出信号及比较器53的输出信号的某个是H电平时，即在供给电压的振幅是第1基准值VL以下、或供给电压的振幅比第2基准值VH大的情况下，或电路54的运算结果为H电平。或电路34将运算结果作为异常检测信号，向切换指令生成电路44(图6)输出。这样，当交流电源31的供给电压是过大或过小时，异常检测电路42判定为栅极驱动电路30的交流电源31是异常，对切换指令生成电路44输出H电平的异常检测信号。
另一方面，在交流电源31的供给电压的振幅比第1基准值VL大、并且是第2基准值VH以下的情况下，或电路54的运算结果为L电平。在此情况下，异常检测电路42判定为栅极驱动电路30的交流电源31是正常，对于切换指令生成电路44输出L电平的异常检测信号。
或电路55接受或电路54输出的异常检测信号及控制指令生成电路40输出的电源停止指令，运算它们的“或”。或电路55的运算结果作为电源停止指令向栅极驱动电路30输出。据此，当由控制指令生成电路40生成了H电平的电源停止指令时、或当由异常检测电路42生成了H电平的异常检测信号时(相当于检测到交流电源31的异常时)，对栅极驱动电路30给出H电平的电源停止指令。栅极驱动电路30如果接受到H电平的电源停止指令，则将从电源电路30B向栅极驱动器30A的供电停止。
使用图8，对图6所示的切换指令生成电路44的结构进一步进行说明。
参照图8，切换指令生成电路44具有或电路60、67、69、反转器61、D触发电路(flip－flop)62、RS触发电路63、与电路64、65、70、接通延迟电路66、68。
或电路60如果从异常检测电路42(图7)接受异常检测信号，从控制指令生成电路40(图6)接受到切换指令，则运算它们的“或”。当异常检测信号为H电平时、即检测到栅极驱动电路30的电源异常时，或当切换指令为H电平时、即通过操作部17(图1)的操作而选择了旁通供电模式时，或电路60输出H电平的运算结果。另一方面，当切换指令为L电平时、即由操作部17的操作选择了逆变器供电模式时，并且当异常检测信号为L电平时、即栅极驱动电路30的交流电源31是正常时，或电路60输出L电平的运算结果。
或电路60的运算结果作为切换置位指令，向RS触发电路63的置位端子S输入。在RS触发电路63的复位端子R中，被反转器61输入切换置位指令的反转信号(切换复位指令)。RS触发电路63的输出端子Q被连接在与电路64、65、70的第1输入端子上。另外，在与电路70的第1输入端子中，被输入RS触发电路63的输出信号的反转信号。
RS触发电路63当切换置位指令是H电平时为置位状态，输出信号为H电平。另一方面，当切换置位指令是L电平时为复位状态，输出信号为L电平。
切换置位指令还向D触发电路62的触发器端子T输入。在D触发电路62的延迟端子D中被输入同步信号。D触发电路62的输出端子Q连接到与电路64、65的第2输入端子。另外，在与电路65的第2输入端子中，输入D触发电路62的输出信号的反转信号。D触发电路62对应于切换置位指令的上升而将同步信号取入，输出同步信号。
与电路64接受D触发电路62的输出信号及RS触发电路63的输出信号，运算它们的“与”。当同步信号是H电平、并且切换置位指令是H电平时，与电路64输出H电平的信号。另一方面，在同步信号是L电平或切换置位指令是L电平时，与电路64输出L电平的信号。与电路64的输出信号被向或电路69的第1输入端子输入，并且经由接通延迟电路66被向或电路67的第1输入端子输入。接通延迟电路66在从H电平的信号输入起经过规定时间后输出H电平的信号。
与电路65接受D触发电路62的输出信号的反转信号及RS触发电路63的输出信号，运算它们的“与”。当同步信号是L电平、并且切换置位指令是H电平时，与电路65输出H电平的信号。另一方面，当同步信号是H电平、或切换置位指令是L电平时，与电路65输出L电平的信号。与电路65的输出信号向或电路67的第2输入端子输入，并且经由接通延迟电路68向或电路69的第2输入端子输入。接通延迟电路68在从H电平的信号输入起经过规定时间后输出H电平的信号。
或电路67接受接通延迟电路66的输出信号及与电路65的输出信号，运算它们的“或”。当接通延迟电路66的输出信号是H电平、或者与电路65的输出信号是H电平时，或电路67输出H电平的信号。另一方面，当接通延迟电路66的输出信号是L电平、并且与电路65的输出信号是L电平时，或电路67输出L电平的信号。或电路67的输出信号作为栅极断开指令向与电路46的第1输入端子输入。
栅极断开指令在同步信号是H电平、并且切换置位指令是H电平时，或者在同步信号是L电平、并且切换置位指令是H电平时，为H电平。另外，当同步信号是H电平、并且切换置位指令是H电平时，在从切换置位指令成为H电平起经过规定时间后，栅极断开指令成为H电平。
与电路46接受栅极信号及栅极断开指令的反转信号，运算它们的“与”。与电路46的输出信号作为栅极信号向栅极驱动电路30输入。当栅极断开指令为L电平时，向与电路46输入的栅极信号从与电路46输出而向栅极驱动电路30输入。另一方面，当栅极断开指令为H电平时，L电平的栅极信号向栅极驱动电路30输入。即，如果栅极断开指令成为H电平，则栅极信号被强制性地设为L电平。
或电路69接受与电路64的输出信号及接通延迟电路68的输出信号，运算它们的“或”。当接通延迟电路68的输出信号是H电平、或者与电路64的输出信号是H电平时，或电路69输出H电平的信号。另一方面，当接通延迟电路68的输出信号是L电平、并且与电路64的输出信号是L电平时，或电路69输出L电平的信号。或电路69的输出信号作为半导体开关接通指令被向半导体开关15(图1)输入。
当同步信号是H电平、并且切换置位指令是H电平时，或者当同步信号是L电平、并且切换置位指令是H电平时，半导体开关接通指令为H电平。另外，当同步信号是L电平、并且切换置位指令是H电平时，在从切换置位指令成为H电平起经过规定时间后，半导体开关接通指令成为H电平。
将以上总结，在同步信号是H电平的情况下，如果切换置位指令为H电平，则半导体开关接通指令为H电平，在经过规定时间后，栅极断开指令成为H电平。据此，在逆变器10的输出电压与旁通交流电源22的电压同步的情况下，在从半导体开关接通指令成为H电平起经过规定时间后，栅极信号成为L电平。
另一方面，在同步信号是L电平的情况下，如果切换置位指令成为L电平，则栅极断开指令成为H电平，在经过规定时间后，半导体开关接通指令成为接通。据此，在逆变器10的输出电压不与旁通交流电源22的电压同步的情况下，在从栅极信号成为L电平起经过规定时间后，半导体开关接通指令成为接通。
与电路70接受RS触发电路63的输出信号的反转信号及输出开关接通指令，运算它们的“与”。与电路70的输出信号作为输出开关接通指令向输出开关14(图1)输入。
当切换置位指令是L电平、并且输出开关接通指令是H电平时，输出开关接通指令为H电平。另一方面，如果切换置位指令成为H电平，则输出开关接通指令成为L电平。
接着，使用图9，对有关本实施方式的不间断电源装置1的动作进行说明。在以下的说明中，在图7所示的栅极驱动电路30中，将变压器32的一次侧绕线的一端设为“A点”，将直流正母线PL1与平滑电容器C1的一端的连接点设为“B点”，将栅极驱动器30A的npn晶体管Tr1的控制电极设为“C点”，将IGBTQx的栅极电极设为“D点”。在图7所示的异常检测电路42中，将滤波器51的输出端子设为“E点”，将或电路54的输出端子设为“F点”。在图8所示的切换指令生成电路44中，将同步信号设为“G点”，将或电路69的输出端子设为“H点”，将或电路67的输出端子设为“I点”，将与电路70的输出端子设为“J点”。
图9是示意地表示在栅极驱动电路30的交流电源31中发生了异常的情况下的图7及图8的A点～J点处的电位的随着时间的变化的波形图。
参照图9，A点的电位表示从交流电源31供给的电源电位。B点的电位表示直流正母线PL1的电位。C点的电位表示从控制装置18供给的栅极信号的电位。D点的电位表示IGBTQx的栅极电极的电位。E点的电位表示由电压检测器(整流电路50及滤波器51)检测的交流电源31的电压振幅。F点的电位表示异常检测信号的电位。G点的电位表示同步信号的电位。H点的电位表示半导体开关接通指令的电位。I点的电位表示栅极断开指令的电位。J点的电位表示输出开关接通指令的电位。在图9的例子中，假设从控制装置18对于npn晶体管Tr1及pnp晶体管Tr2的控制电极输入了H电平的栅极信号。
在交流电源31是正常的情况下，在从交流电源31供给的交流电压通过变压器32变换振幅后，经由整流器33被全波整流，向直流正母线PL1输出。因而，直流正母线PL1的电位(B点)通过被平滑电容器C1平滑化而保持为具有与电源电位(A点)的振幅成比例的振幅的直流电压。电压检测器(整流电路50及滤波器51)的检测值(E点)具有与电源电位(A点)的振幅成比例的振幅。
npn晶体管Tr1通过控制电极接受H电平的栅极信号(C点)而接通，IGBTQx的栅极电极的电位(D点)被驱动为与直流正母线PL1的电位对应的H电平的电位。IGBTQx根据栅极－源极间电压变得比阈值电压高而接通。由于逆变器10的输出电压与旁通交流电源22的电压同步，所以同步信号的电位(G点)保持H电平。
这里，设想在时刻t1在交流电源31中发生了电源电压消失的异常的情况。
如果从交流电源31的交流电压的供给中断，则积蓄在平滑电容器C1中的能量被释放，所以在时刻t1以后，直流正母线PL1的电位(B点)逐渐下降。由此，npn晶体管Tr1的集电极－发射极间电压也逐渐下降。
在时刻t1以后，电压检测器的检测值(E点)也逐渐下降。异常检测电路42如果检测值成为第1基准值VL以下(时刻t2)，则判定为交流电源31是异常，对于切换指令生成电路44(图8)输出H电平的异常检测信号(F点)。
在切换指令生成电路44(图8)中，通过从异常检测电路42接受到H电平的异常检测信号，生成H电平的切换置位指令。接受该H电平的切换置位指令，输出开关接通指令的电位(J点)从H电平转移至L电平(时刻t3)。
通过生成H电平的切换置位指令，半导体开关接通指令的电位(H点)再从L电平转移至H电平。此外，栅极断开指令的电位(I点)从L电平转移至H电平。但是，栅极断开指令的电位(I点)在从半导体开关接通指令的电位(H点)成为H电平的时刻t3延迟了相当于接通延迟电路66的延迟时间的时间的时刻t4转移至H电平。
通过栅极断开指令的电位(I点)成为H电平(时刻t4)，栅极信号的电位(C点)从H电平转移至L电平。通过在栅极驱动器30A的npn晶体管Tr1的控制电极输入L电平的栅极信号，npn晶体管Tr1被断开。由此，IGBTQx的栅极电位(D点)成为L电平，IGBTQx被断开。
如图9所示，如果检测到栅极驱动电路30的电源异常(时刻t2)，则通过输出开关接通指令成为L电平、并且半导体开关接通指令成为H电平，输出开关14被断开，半导体开关15被接通。由此，不间断电源装置1从逆变器供电模式向旁通供电模式转移。施加在npn晶体管Tr1的控制电极上的栅极信号被保持为H电平，直到比半导体开关15接通的时刻t3靠后的时刻t4。
因而，在交流电源31的电源电压消失的时刻t1以后，只要在栅极信号保持为H电平的期间中能够保持npn晶体管Tr1的集电极－发射极间电压，就能够将npn晶体管Tr1保持为接通状态，直到半导体开关15被接通的时刻t3。
在本实施方式中，在栅极驱动电路30的电源电路30B中，在平滑电容器C1、C2的各自中使用电容较大的电容器。平滑电容器C1、C2的电容被设定为能够积蓄用来在从交流电源31的电源电压消失后栅极信号保持为H电平的期间(图9的时刻t1～t4的期间)中将npn晶体管Tr1的集电极－发射极间电压补偿的能量的电容。平滑电容器C1、C2例如是电解电容器。但是，只要能够积蓄用来将npn晶体管Tr1的集电极－发射极间电压补偿的能量，平滑电容器C1、C2也可以是薄膜电容器。
据此，即使交流电源31消失，对应于H电平的栅极信号，IGBTQx的栅极电位(D点)也被维持为H电平，所以在从发生了电源异常的时刻t1到半导体开关15被接通的时刻t3的期间中能够防止IGBTQx误动作。因而，能够不产生IGBTQx的误动作而使不间断电源装置1向旁通供电模式转移。
另外，在逆变器10的输出电压与旁通交流电源22的电压不同步的情况下，由于同步信号的电位(G点)为L电平，所以在切换指令生成电路44中，如果接受到H电平的异常检测信号而生成H电平的切换置位指令，则在栅极断开指令的电位(I点)转移为H电平之后，延迟相当于接通延迟电路68的延迟时间的时间，半导体开关接通指令的电位(H点)转移至H电平。
这是因为，在逆变器10的输出电压和旁通交流电源22的电压不同步的情况下，例如如果在逆变器10的输出电压和旁通交流电源22的电压间相位错开180°的状态下输出开关14被断开、半导体开关15被接通，则有可能在负载24上施加过电压而导致负载24故障。所以，如图9所示，通过在由接通延迟电路68设定的延迟时间的经过后将半导体开关15接通，虽然发生瞬断，但抑制了在负载24上施加过电压。即使是这样的情况，在从发生了电源异常的时刻到输出开关14被断开的时刻的期间中也能够将IGBTQx的栅极电位保持为H电平，所以在半导体开关15被接通的时刻之前能够防止IGBTQx的误动作。
如以上说明，根据遵循本实施方式的不间断电源装置，在逆变器供电模式时，能够在从检测到栅极驱动电路30的电源异常到半导体开关15被接通的期间中保持开关元件的栅极电位。由此，能够不产生开关元件的误动作而使不间断电源装置向旁通供电模式转移。
[变更例]
接着，使用图10及图11，对遵循本实施方式的不间断电源装置1的变更例进行说明。
图10是表示图6所示的异常检测电路42的第1变更例的框图。
参照图10，遵循第1变更例的异常检测电路42与图7所示的异常检测电路42相比，代替比较器52、53及或电路54而具有分流电阻R2及比较器56这一点不同。
分流电阻R2在电源电路30B中被电连接在交流电源31及变压器32的初级绕组之间。分流电阻R2产生与在交流电源31及变压器32的初级绕组之间流动的电流对应的电压。如果在分流电阻R2中流过高电流，则分流电阻R2的端子间的电压变大。在分流电阻R2的端子间产生的电压向整流电路50输入。
整流电路50将分流电阻R2的电压全波整流并向滤波器51输出。滤波器51将被整流电路50整流后的电压的高频成分除去。滤波器51的输出电压被保持为相当于分流电阻R2的电压的振幅的直流电压。分流电阻R2、整流电路50及滤波器51构成用来检测从交流电源31供给的电流的“电流检测器”。
比较器56将滤波器51的输出电压与基准值Vth比较，输出表示比较结果的信号。基准值Vth被设定为当交流电源31的供给电流是过电流时在分流电阻R2中发生的电压的振幅值。在滤波器51的输出电压比基准值Vth大的情况下，比较器56的输出信号为H电平。另一方面，在滤波器51的输出电压为基准值Vth以下的情况下，比较器56的输出信号为L电平。比较器56的输出信号作为异常检测信号向切换指令生成电路44(图8)给出。
当这样交流电源31的供给电流是过电流时，异常检测电路42判定为栅极驱动电路30的交流电源31异常，对于切换指令生成电路44输出H电平的异常检测信号。切换指令生成电路44如在图8中说明那样，如果接受到H电平的异常检测信号，则生成H电平的栅极断开指令及H电平的半导体开关接通指令，并且生成L电平的输出开关接通指令。
另一方面，当交流电源31的供给电流是正常时，异常检测电路42判定为栅极驱动电路30的交流电源31正常，对于切换指令生成电路44输出L电平的异常检测信号。
或电路55接受比较器56输出的异常检测信号及控制指令生成电路40(图6)输出的电源停止指令，运算它们的“或”。或电路55的运算结果作为电源停止指令向栅极驱动电路30输出。据此，当由控制指令生成电路40生成了H电平的电源停止指令时，或者当由异常检测电路42生成了H电平的异常检测信号时(相当于检测到交流电源31的异常时)，对栅极驱动电路30赋予H电平的电源停止指令。栅极驱动电路30如果接受到H电平的电源停止指令，则将从电源电路30B向栅极驱动器30A的供电停止。
图11是表示图6所示的异常检测电路42的第2变更例的框图。
参照图11，遵循第2变更例的异常检测电路42在多个栅极驱动电路30之间共用。遵循第2变更例的异常检测电路42的结构与图6所示的异常检测电路42相同。
在本变更例中，在多个栅极驱动电路30之间共用交流电源31。因此，检测该交流电源31的异常的异常检测电路42也能够在多个栅极驱动电路30之间共用。据此，只要对不间断电源装置1中包含的多个IGBT分别各设置1台交流电源31及异常检测电路42就足够，所以能够对不间断电源装置1的小型化及低成本化做出贡献。
此次公开的实施方式只不过是例示，而不应被认为是限制性的。本发明的范围不是由上述的说明、而是由权利要求书表示，意味着包含与权利要求书等价的意义及范围内的全部变更。
标号说明
1不间断电源装置；2、8、14电磁接触器；3、11电流检测器；4、9、13电容器；5、12电抗器；6变换器；7双向斩波器；10逆变器；15半导体开关；17操作部；18控制装置；19控制电源；21商用交流电源；22旁通交流电源；23电力储存装置；24负载；30、100栅极驱动电路；30A、100A栅极驱动器；30B、100B电源电路；31交流电源；32变压器；33整流器；40控制指令生成电路；42异常检测电路；44切换指令生成电路；46、64、65、70与电路；50整流电路；521滤波器；52、53、56比较器；54、55、60、67、69或电路、62D触发电路；63RS触发电路；66、68接通延迟电路；Tr1 npn晶体管；Tn2 pnp晶体管；R1栅极电阻；R2分流电阻；Q1～Q6、Q11～Q16、Qx IGBT(开关元件)、D1～D6、D11～D16、Dx二极管；C1、C2、C10、C20平滑电容器；PL1直流正母线；CL1直流中性点母线；NL1直流负母线；L1、L2直流线路。

Claims (7)

1.一种不间断电源装置，其特征在于，
具备：
第1端子，与商用交流电源连接；
第2端子，与旁通交流电源连接；
第3端子，与负载连接；
变换器，包括多个开关元件，将从上述商用交流电源经由上述第1端子供给的交流电力变换为直流电力；
逆变器，包括多个开关元件，将由上述变换器生成的直流电力或电力储存装置的直流电力变换为交流电力；
第1开关，在一个端子接受上述逆变器的输出电压，另一个端子与上述第3端子连接；
第2开关，连接在上述第2端子及上述第3端子间；
控制装置，对上述变换器及上述逆变器中包含的上述多个开关元件的接通断开进行控制；以及
多个栅极驱动电路，分别驱动上述多个开关元件的栅极；
上述多个栅极驱动电路分别包括：
栅极驱动器，按照从上述控制装置向开关元件的栅极电极输入的栅极信号，将上述开关元件的栅极电位驱动为相当于H电平或L电平的电位；以及
电源电路，向上述栅极驱动器供给电力；
上述控制装置包括构成为检测上述多个栅极驱动电路中每一个的上述电源电路的异常的异常检测电路，上述控制装置构成为，在上述第1开关接通且上述第2开关断开的情况下，当由上述异常检测电路检测到上述电源电路的异常时，将上述第2开关接通，将上述第1开关断开；
上述栅极驱动电路构成为，在从检测到上述电源电路的异常起到上述第2开关被接通为止的期间中保持上述开关元件的栅极电位。
2.如权利要求1所述的不间断电源装置，其特征在于，
当检测到上述电源电路的异常时，上述控制装置在生成用来将上述第2开关接通的控制指令后，将用来将上述开关元件断开的上述栅极信号向上述多个栅极驱动电路中的每一个输出。
3.如权利要求2所述的不间断电源装置，其特征在于，
在上述逆变器的输出电压与上述旁通交流电源同步的情况下，当检测到上述电源电路的异常时，上述控制装置在生成用来将上述第2开关接通的控制指令后，生成用来将上述开关元件断开的控制指令。
4.如权利要求3所述的不间断电源装置，其特征在于，
在上述逆变器的输出电压不与上述旁通交流电源不同步的情况下，当检测到上述电源电路的异常时，上述控制装置在生成用来将上述开关元件断开的控制指令之后，生成用来将上述第2开关接通的控制指令。
5.如权利要求1～4中任一项所述的不间断电源装置，其特征在于，
上述电源电路包括：
交流电源；
整流器，对从上述交流电源供给的交流电力进行整流；以及
平滑电容器，使由上述整流器整流后的电压平滑化，并向上述栅极驱动器供给；
上述平滑电容器具有能够积蓄用来在从发生上述电源电路的异常起到输出用来将上述开关元件断开的上述栅极信号为止的期间中对上述栅极驱动器的电源电压进行补偿的能量的电容。
6.如权利要求5所述的不间断电源装置，其特征在于，
上述平滑电容器是电解电容器。
7.如权利要求5所述的不间断电源装置，其特征在于，
上述交流电源在上述多个驱动电路之间共用；
上述异常检测电路基于上述交流电源的供给电压或供给电流的检测值，检测上述电源电路的异常。
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