JP2000341881A - 交流無停電電源システム - Google Patents

交流無停電電源システム

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JP2000341881A
JP2000341881A JP11144657A JP14465799A JP2000341881A JP 2000341881 A JP2000341881 A JP 2000341881A JP 11144657 A JP11144657 A JP 11144657A JP 14465799 A JP14465799 A JP 14465799A JP 2000341881 A JP2000341881 A JP 2000341881A
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JP
Japan
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voltage
power
power supply
terminal
failure
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JP11144657A
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English (en)
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Tatsuya Hasegawa
達也 長谷川
Naoki Kato
直樹 加藤
Chuichi Aoki
忠一 青木
Seiichi Muroyama
誠一 室山
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NTT Power and Building Facilities Inc
Original Assignee
NTT Power and Building Facilities Inc
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02B90/10—Applications of fuel cells in buildings

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  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電力蓄積装置の容量を増加させることなく、
バックアップ時間の増大が図れる交流無停電電源システ
ムを提供する。 【解決手段】 燃料電池１０を設けるとともに、交流電
源１の故障または電力蓄積装置４の電圧低下を検出器１
２で検出し、その検出時に燃料電池１０を起動して燃料
電池１０から双方向電力変換装置３へ電力蓄積装置４に
代わり直流電圧を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、交流電源の故障
にかかわらず負荷への電力供給を継続する交流無停電電
源システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の交流無停電電源システムの構成を
図５に示す。
【０００３】交流電源１に開閉スイッチ２を介して交流
負荷５が接続され、その開閉スイッチ２と交流負荷５と
の間の通電路に双方向電力変換装置３の第１端子が接続
される。そして、双方向電力変換装置３の第２端子に電
力蓄積装置４が接続される。
【０００４】双方向電力変換装置３は、第１端子および
第２端子を有し、第１端子への入力電圧を直流電圧に変
換して第２端子から出力する整流動作の機能、および第
２端子への入力電圧を交流電圧に変換して第１端子から
出力するインバータ動作の機能を持つ。
【０００５】電力蓄積装置４は、交流電源１の故障バッ
クアップ用であり、シール鉛蓄電池等の二次電池、ある
いは電気二重層コンデンサ等のコンデンサを備え、この
二次電池やコンデンサに双方向電力変換装置３の第２端
子の出力電圧（直流電圧）を充電して蓄える。
【０００６】開閉スイッチ２および双方向電力変換装置
３の制御用として制御部６が設けられる。制御部６は、
交流電源１が正常な場合に開閉スイッチ２を閉じて双方
向電力変換装置３を整流動作させ、交流電源１に停電
（瞬時停電を含む）等の故障が発生した場合に開閉スイ
ッチ２を開いて双方向電力変換装置３をインバータ動作
させる。
【０００７】作用を説明する。交流電源１が正常な場
合、開閉スイッチ２が閉じて双方向電力変換装置３が整
流動作する。つまり、交流電源１の電圧が交流負荷５に
供給されるとともに、交流電源１の電圧が双方向電力変
換装置３で直流電圧に変換され、その直流電圧により電
力蓄積装置４がフロート充電される。
【０００８】交流電源１に停電（瞬時停電を含む）等の
故障が発生すると、開閉スイッチ２が開いて双方向電力
変換装置３がインバータ動作する。この場合、電力蓄積
装置４が放電し、その放電電圧（直流電圧）が双方向電
力変換装置３で所定周波数の交流電圧いわゆる高信頼・
高品質の交流電力に変換され、それが無瞬断で交流負荷
５に供給される。これにより、交流電源１の故障にかか
わらず、交流負荷５の運転を継続することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記の交流無停電電源
システムにおいて、交流電源１が故障した場合の交流電
力の供給時間いわゆるバックアップ時間は電力蓄積装置
４の容量に依存しており、バックアップ時間を長くしよ
うとすると電力蓄積装置４の容量を大きくしなければな
らない。
【００１０】ただし、電力蓄積装置４の容量を大きくす
るには、かなり大形の二次電池やコンデンサを採用する
必要があり、システムが大形化・重量化を招くという問
題がある。
【００１１】この発明は前記の事情を考慮したもので、
その目的とするところは、電力蓄積装置の容量を増加さ
せることなく、バックアップ時間の増大が図れる交流無
停電電源システムを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明の交
流無停電電源システムは、交流電源から負荷にかけての
通電路に設けられた開閉スイッチと；この開閉スイッチ
と前記負荷との間の通電路に接続された第１端子を有
し、かつ第２端子を有し、第１端子への入力電圧を直流
電圧に変換して第２端子から出力する整流動作の機能、
および第２端子への入力電圧を交流電圧に変換して第１
端子から出力するインバータ動作の機能を持つ双方向電
力変換装置と；この双方向電力変換装置の第２端子に接
続された電力蓄積装置と；交流電源が正常な場合に開閉
スイッチを閉じて双方向電力変換部を整流動作させ、前
記交流電源が故障した場合に前記開閉スイッチを開いて
前記双方向電力変換部をインバータ動作させる制御手段
と；双方向電力変換装置の第２端子に接続され、運転信
号を受けることにより起動して直流電圧を出力する燃料
電池と；交流電源の故障または電力蓄積装置の電圧低下
を検出し、その検出時に前記燃料電池に対する運転信号
を発する検出手段と；を備える。
【００１３】請求項２に係る発明の交流無停電電源シス
テムは、請求項１に係る発明において、燃料電池が、交
換可能な水素ボンベを備え、水素ボンベに充填された水
素を燃料として運転を行う。水素ボンベの交換により、
長時間運転が可能である。
【００１４】
【発明の実施の形態】［１］以下、この発明の第１実施
例について図面を参照して説明する。なお、図面におい
て図５と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明
は省略する。
【００１５】図１に示すように、燃料電池１０が設けら
れ、その燃料電池１０の出力端がダイオード１１を順方
向に介して双方向電力変換装置３の第２端子に接続され
る。燃料電池１０は、水素ボンベを備え、その水素ボン
ベに充填された水素を燃料とし、かつ後述の検出器１２
から発せられる運転信号を受けることにより起動されて
直流電圧を発生するもので、水素ボンベの適宜な交換に
より長時間運転が可能である。
【００１６】交流電源１に検出手段として検出器１２が
接続される。検出器１２は、交流電源１の停電等の故障
を検出し、その検出時に燃料電池１０に対する運転信号
を発する。
【００１７】つぎに、上記の構成の作用を図２を参照し
て説明する。交流電源１が正常な場合、開閉スイッチ２
が閉じて双方向電力変換装置３が整流動作する。つま
り、交流電源１の電圧が交流負荷５に供給されるととも
に、交流電源１の電圧が双方向電力変換装置３で直流電
圧に変換され、その直流電圧により電力蓄積装置４がフ
ロート充電される。V１は電力蓄積装置４の電圧であ
る。
【００１８】交流電源１に停電（瞬時停電を含む）等の
故障が発生すると、開閉スイッチ２が開いて双方向電力
変換装置３がインバータ動作する。この場合、電力蓄積
装置４が放電し、その放電電圧（直流電圧）が双方向電
力変換装置３で所定周波数の交流電圧いわゆる高信頼・
高品質の交流電力に変換され、それが無瞬断で交流負荷
５に供給される。これにより、交流電源１の故障にかか
わらず、交流負荷５の運転を継続することができる。
【００１９】また、交流電源１の故障は検出器１２で検
出される。この検出と同時に燃料電池１０に運転信号が
供給され、燃料電池１０が起動される。そして、起動に
要する一定時間が経過した後、燃料電池１０から直流電
圧V２が出力される。この直流電圧V２は電力蓄積装置４
の電圧V１より高く、よってその直流電圧V２がダイオー
ド１１を介して双方向電力変換装置３に供給される。双
方向電力変換装置３に供給された直流電圧V２はそこで
所定周波数の交流電圧いわゆる高信頼・高品質の交流電
力に変換され、交流負荷５に供給される。
【００２０】燃料電池１０は、水素ボンベを適宜に交換
することにより、長時間にわたって運転を継続すること
ができる。
【００２１】以上のように、燃料電池１０を設けること
により、交流電源１が故障した場合の交流電力の供給時
間いわゆるバックアップ時間を大幅に増大することがで
きる。とくに、電力蓄積装置４としては、交流電源１が
故障してから燃料電池１０が出力開始するまでの時間
（起動時間）だけバックアップできればよく、よって容
量の増大（二次電池やコンデンサの大形化）が不要であ
る。つまり、システムの小形化・軽量化が図れる。
【００２２】二次電池やコンデンサを大形化する場合よ
りも、燃料電池１０を設ける方が小形化・軽量化にとっ
て有利である。
【００２３】［２］第２実施例について説明する。図３
に示すように、検出器１２が電力蓄積装置４に接続され
る。検出器１２は、電力蓄積装置４の電圧低下を検出
し、その検出時に燃料電池１０に対する運転信号を発す
る。他の構成は第１実施例と同じである。
【００２４】図４により作用を説明する。交流電源１が
正常な場合、開閉スイッチ２が閉じて双方向電力変換装
置３が整流動作する。つまり、交流電源１の電圧が交流
負荷５に供給されるとともに、交流電源１の電圧が双方
向電力変換装置３で直流電圧に変換され、その直流電圧
により電力蓄積装置４がフロート充電される。V１は電
力蓄積装置４の電圧である。
【００２５】交流電源１に停電（瞬時停電を含む）等の
故障が発生すると、開閉スイッチ２が開いて双方向電力
変換装置３がインバータ動作する。この場合、電力蓄積
装置４が放電し、その放電電圧（直流電圧）が双方向電
力変換装置３で所定周波数の交流電圧いわゆる高信頼・
高品質の交流電力に変換され、それが無瞬断で交流負荷
５に供給される。これにより、交流電源１の故障にかか
わらず、交流負荷５の運転を継続することができる。
【００２６】電力蓄積装置４の放電が進んで電圧V１が
所定値以下に低下すると、それが検出器１２で検出され
る。この検出と同時に燃料電池１０が起動され、その起
動に要する一定時間が経過した後、燃料電池１０から直
流電圧V２が出力される。この直流電圧V２は電力蓄積装
置４の電圧V１よりも高く、よって直流電圧V２がダイオ
ード１１を介して双方向電力変換装置３に供給される。
双方向電力変換装置３に供給された直流電圧V２はそこ
で所定周波数の交流電圧いわゆる高信頼・高品質の交流
電力に変換され、交流負荷５に供給される。
【００２７】燃料電池１０は、水素ボンベを適宜に交換
することにより、長時間にわたって運転を継続すること
ができる。
【００２８】以上のように、燃料電池１０を設けること
により、交流電源１が故障した場合の交流電力の供給時
間いわゆるバックアップ時間を大幅に増大することがで
きる。とくに、電力蓄積装置４としては、交流電源１が
故障してから燃料電池１０が出力開始するまでの時間
（起動時間）だけバックアップできればよく、よって容
量の増大（二次電池やコンデンサの大形化）が不要であ
る。つまり、システムの小形化・軽量化が図れる。
【００２９】二次電池やコンデンサを大形化する場合よ
りも、燃料電池１０を設ける方が小形化・軽量化にとっ
て有利である。
【００３０】なお、この発明は上記各実施例に限定され
るものではなく、要旨を変えない範囲で種々変形実施可
能である。
【００３１】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、燃
料電池を設けるとともに、交流電源の故障または電力蓄
積装置の電圧低下を検出し、その検出時に燃料電池を起
動して燃料電池から双方向電力変換装置へ電力蓄積装置
に代わり直流電圧を供給するようにしたので、電力蓄積
装置の容量を増加させることなく、バックアップ時間の
増大が図れる交流無停電電源システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の構成を示すブロック図。
【図２】第１実施例の作用を説明するための図。
【図３】第２実施例の構成を示すブロック図。
【図４】第２実施例の作用を説明するための図。
【図５】従来装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１…交流電源 ２…開閉スイッチ ３…双方向電力変換装置 ４…電力蓄積装置 １０…燃料電池 １２…検出器（検出手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青木 忠一 東京都港区芝浦三丁目４番１号 株式会社 エヌ・ティ・ティファシリティーズ内 (72)発明者 室山 誠一 東京都港区芝浦三丁目４番１号 株式会社 エヌ・ティ・ティファシリティーズ内 Ｆターム(参考） 5G003 AA01 AA05 BA01 CA11 DA06 GB06 5G015 FA08 GA04 GA06 GA07 HA04 HA14 JA10 JA24 JA26 JA32 JA52 JA64

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 交流電源から負荷にかけての通電路に設
    けられた開閉スイッチと、 この開閉スイッチと前記負荷との間の通電路に接続され
    た第１端子を有し、かつ第２端子を有し、第１端子への
    入力電圧を直流電圧に変換して第２端子から出力する整
    流動作の機能、および第２端子への入力電圧を交流電圧
    に変換して第１端子から出力するインバータ動作の機能
    を持つ双方向電力変換装置と、 この双方向電力変換装置の第２端子に接続された電力蓄
    積装置と、 前記交流電源が正常な場合に前記開閉スイッチを閉じて
    前記双方向電力変換部を整流動作させ、前記交流電源が
    故障した場合に前記開閉スイッチを開いて前記双方向電
    力変換部をインバータ動作させる制御手段と、 前記双方向電力変換装置の第２端子に接続され、運転信
    号を受けることにより起動して直流電圧を出力する燃料
    電池と、 前記交流電源の故障または前記電力蓄積装置の電圧低下
    を検出し、その検出時に前記燃料電池に対する運転信号
    を発する検出手段と、 を具備したことを特徴とする交流無停電電源システム。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の交流無停電電源システ
    ムにおいて、 前記燃料電池は、交換可能な水素ボンベを備え、水素ボ
    ンベに充填された水素を燃料として運転を行うことを特
    徴とする交流無停電電源システム。
JP11144657A 1999-05-25 1999-05-25 交流無停電電源システム Pending JP2000341881A (ja)

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