JP2001178022A - 直流無停電電源の制御方法及び装置 - Google Patents
直流無停電電源の制御方法及び装置Info
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Abstract
停電や整流器等の故障により蓄電池が過放電状態に至っ
たときにも、DC−DCコンバータと負荷が停止と運転
再開を繰返す不具合を生じさせないことを課題とする。 【解決手段】DC−DCコンバータに遮断・起動判定回
路22を追加し、蓄電池が過放電状態又はそのDC−D
Cコンバータの垂下動作状態により負荷の電圧が下限許
容電圧値以下に低下するとき運転を遮断し、負荷電圧が
負荷の遮断電圧値以上の設定電圧に回復するとき再起動
させる。
Description
態においてもDC−DCコンバータが停止と再起動を繰
返さない直流無停電電源装置に関する。
535222号に開示されているものがある。このDC
−DCコンバータ回路構成図の概要を図5に示す。
1の出力端子12,13間に負荷15が接続され、一方
の出力端子12に蓄電池14の一端が接続され、蓄電池
14の両端にDC−DCコンバータ17の入力側が接続
され、DC−DCコンバータ17の出力側の一端は蓄電
池14の他端に接続され、出力側の他端は整流器11の
他方の出力端子13に接続され、DC−DCコンバータ
17の出力側の両端間にバイパスダイオード16が接続
され、バイパスダイオード16は蓄電池14に対して順
方向とされ、蓄電池14の両端に、交流電力を整流して
蓄電池14を充電する充電器19が接続される。
は、整流器11は負荷に直流電力を供給する。また、充
電器19は蓄電池14を充電する。この状態ではDC−
DCコンバータ17は動作していない。
と充電器19が停止し、整流器11と充電器19の出力
がなくなると、蓄電池14が直ちにバイパスダイオード
16を通して放電し、無瞬断で負荷15に直流電力を供
給する。蓄電池14の電圧は放電とともに低下してい
く。蓄電池14の電圧からバイパスダイオード16の電
圧降下を差し引いた電圧が、負荷15が必要とする電圧
以下になる前にDC−DCコンバータ17を動作させ
る。
ると、バイパスダイオード16は逆バイアスとなり、蓄
電池14はDC−DCコンバータ17を通して負荷15
に直流電力を供給する。負荷15の電圧は蓄電池14の
電圧とDC−DCコンバータ17の出力電圧の和にな
る。即ち蓄電池14の電圧低下分をΔVとし、DC−D
Cコンバータ17の出力電圧をΔVとすれば負荷15の
電圧は一定になる。従って蓄電池14の電圧が負荷15
の許容下限値以下になった場合でも、DC−DCコンバ
ータ17の出力電圧が加算されるので負荷15は正常に
動作を続けることが可能となる。
状態で、商用電源が回復し整流器11の出力が正常にな
った場合はDC−DCコンバータ17の動作を停止させ
れば良い。
が、負荷15とDC−DCコンバータ17にはそれぞれ
運転制御を正常に行うための入力許容下限電圧Va、V
bが設けられ、入力下限電圧より低下すると入力電圧監
視回路によりそれぞれの運転を遮断する機能を有してお
り、負荷15の入力許容下限電圧VaはDC−DCコン
バータ17の入力許容下限電圧Vbよりも高い電圧に設
定するのが一般的である。
入力許容下限電圧Va、Vbよりもそれぞれ高い入力復
帰電圧Va’、Vb’を超えた電圧が検出されるとそれ
ぞれの入力電圧監視回路によりそれぞれ運転を再開す
る。
許容下限電圧Vb、入力復帰電圧Vb’を与えるのは、
図4で示す回路であり、図中のA、B、Cの接続点はそ
れぞれ図5のA、B、Cの各端子に接続されている。
タ17の入力電圧端であるBとCには直列に抵抗器R1
と抵抗器R2が接続され、抵抗器R1と抵抗器R2との
接続点はコンパレータIC1に接続され、DC−DCコ
ンバータ17の入力電圧が入力許容下限電圧Vb(例え
ば約31V)より低下すると、抵抗器1にかかる電圧が
入力許容下限基準電圧源E1よりも低下し一端子Aへ遮
断信号が送出され、DC−DCコンバータ17は運転を
停止する。この端子Aへの遮断信号は継続して送出され
続ける。
R1にかかる電圧が、コンパレータIC1に接続された
抵抗器R3などで作られるヒステリシスで決まる電圧、
つまりDC−DCコンバータ17の入力電圧が入力復帰
電圧Vb’(例えば約33V)まで上昇すると、遮断信
号の送出のラッチが解除され一端子Aへの遮断信号がな
くなり、DC−DCコンバータ17は運転を再開する。
池過放電状態に至ると、蓄電池14の電圧とDC−DC
コンバータ17の出力電圧の和である負荷15の入力電
圧が負荷15が必要とする電圧以下に低下し、定電力負
荷である負荷15の電流つまりDC−DCコンバータ1
7の出力電流が過電流となる。DC−DCコンバータ1
7は運転を継続しながら垂下機能により出力電圧を低下
させて自身を保護する機能を有しており、負荷15が遮
断されないときは最終的には、負荷15の入力電圧は蓄
電池14の電圧にほぼ等しくなるまで低下する。
などにより蓄電池が過放電状態または負荷の入力電圧が
下限許容電圧値Va以下に低下した場合においては、D
C−DCコンバータと負荷が交互に運転と停止を繰返
し、負荷に悪影響を与える問題がある。
DCコンバータに各々備えられた入力電圧監視回路21
が特性のバラツキにより働くものと働かないものとがあ
る場合を図5を用いて説明する。蓄電池14の放電状態
が長期化し、蓄電池14の電圧が並列運転中のDC−D
Cコンバータ17の入力電圧監視回路21の入力許容下
限電圧Vb(例えば約31V)まで低下すると、複数の
DC−DCコンバータ17で構成された回路の場合、D
C−DCコンバータ17に各々備えられた入力電圧監視
回路21の特性のバラツキにより、DC−DCコンバー
タ17と負荷15が垂下動作と運転再開を繰返す不具合
が生じる場合がある。
の電圧がDC−DCコンバータ17の入力許容下限電圧
Vbまで低下すると、複数の入力電圧監視回路21の特
性のバラツキにより1台または複数台のDC−DCコン
バータ17の入力電圧監視回路21がまず働き、そのD
C−DCコンバータ17は運転を遮断する。これによ
り、残りの運転中のDC−DCコンバータ17は停止し
たDC−DCコンバータ17の出力電流分も担うように
なるため出力過電流となり、垂下機能が働いて出力電圧
を低下させる。これにより、負荷15の入力電圧はほぼ
蓄電池14の電圧まで低下してしまい、負荷15に入力
される電圧は負荷15の入力下限電圧Vaよりも低くな
るので運転を遮断する。
なくなるため、それまで出力過電流防止の垂下動作を行
っていたDC−DCコンバータ17は図3の定格電流値
Kを超えた垂下領域のある動作点Zを脱して無負荷時の
点Yに至るため、出力電圧が回復する。この動作によ
り、再び負荷15の入力復帰電圧Va’値を超えた電圧
が負荷15へ入力されるため負荷15は運転を再開す
る。
電圧を回復したDC−DCコンバータ17は再び出力過
電流となり、垂下動作により出力電圧を低下させるた
め、負荷15に入力される電圧は入力許容下限電圧Va
よりも低くなり、したがって負荷15は運転を再び遮断
する。このような状態が繰返し継続される。
タ17の入力電圧監視回路21が一斉に働いた場合を図
5で説明する。蓄電池14の放電状態が長期化し、蓄電
池14の電圧が1台または複数台並列運転中のDC−D
Cコンバータ17の入力電圧監視回路21の入力許容下
限電圧Vb(例えば約31V)まで低下すると、DC−
DCコンバータ17の入力電圧監視回路21が働き運転
を遮断する。すると、負荷15の入力電圧はほぼ蓄電池
14の電圧まで低下してしまい、負荷15は入力許容下
限電圧(例えば約35V)以下となり運転を停止する。
と無負荷となるため、蓄電池14自身の電圧ドロップが
ゼロとなり蓄電池14の電圧が急上昇し、DC−DCコ
ンバータ17の入力電圧監視回路21の入力復帰電圧V
b’の設定値(例えば約33V)まで上昇すると、DC
−DCコンバータ17は運転を再開する。DC−DCコ
ンバータ17の出力電圧が回復し、負荷15の電圧が入
力復帰電圧Va’を超えた電圧値となり、負荷15は運
転を再開する。
14の電圧は先程の入力許容下限電圧Vbの設定値(例
えば約31V)まで急速に低下するため、再びDC−D
Cコンバータ17の入力電圧監視回路21の入力許容下
限電圧Vb(例えば約31V)以下となり運転を遮断す
る。このような状態が繰返し継続される。
換機や伝送装置などの重要通信機器に接続されており、
負荷15の運転と停止の繰返しはそれらの装置に故障や
不具合を発生させる恐れが有るので、このような不安定
な動作をなくすことを課題とする。
を直流電力に変換し、その出力側の両端が定電力負荷の
両端に接続される整流器と、その整流器の一方の出力端
子にこれと同極性の一端が接続された蓄電池と、その蓄
電池の両端に入力側の両端が接続され、出力側の一端が
上記蓄電池の他端に接続され、出力側の他端が上記整流
器の他方の出力端子に接続されたDC−DCコンバータ
と、それらDC−DCコンバータの出力側の両端間にそ
の出力に対し逆方向になるように接続され、その蓄電池
に対して順方向になるように接続されたバイパスダイオ
ードと、その蓄電池の両端に出力側が接続された充電器
と、を具備する直流無停電電源装置において、そのDC
−DCコンバータは、蓄電池の過放電状態又はこのDC
−DCコンバータの垂下動作状態により上記負荷の電圧
が下限許容電圧値以下に低下するとき運転を遮断し、負
荷電圧が上記負荷の遮断電圧値以上の設定電圧に回復す
るとき、再起動させることを特徴とする直流無停電電源
の再起動制御方法を提案する。これにより、DC−DC
コンバータ17と負荷15が停止と運転再開を繰返す不
具合をなくすことができる。
換し、その出力側の両端が定電力負荷の両端に接続され
る整流器と、その整流器の一方の出力端子にこれと同極
性の一端が接続された蓄電池と、その蓄電池の両端に入
力側の両端が接続され、出力側の一端が上記蓄電池の他
端に互いに逆極性で接続され、出力側の他端がその整流
器の他方の出力端子に互いに同極性で接続されたDC−
DCコンバータと、そのDC−DCコンバータの出力側
の両端側にその出力に対し逆方向になるように接続さ
れ、上記蓄電池に対して順方向にバイパスダイオード
と、その蓄電池の両端に出力側が接続された充電器と、
を具備する直流無停電電源装置において、蓄電池の過放
電状態又は上記DC−DCコンバータの垂下動作状態に
よりその負荷の電圧が下限許容電圧値以下に低下すると
きそのDC−DCコンバータの運転を遮断すると共に、
負荷電圧がその負荷の遮断電圧値以上の設定電圧に回復
するまでは遮断を継続し、再起動を行わせない遮断・起
動判定回路を備えたことを特徴とする直流無停電電源装
置を提案する。これにより、DC−DCコンバータ17
と負荷15が停止と運転再開を繰返す不具合をなくすこ
とができる。
明に係る実施例を示す。この発明の特徴は、負荷15に
入力される電圧が遮断判定電圧Voの設定値(例えば約
38V)以下に低下した場合にはDC−DCコンバータ
17に運転の遮断信号を与える一方で、負荷15に入力
される電圧が起動判定電圧Vo’の設定値(例えば約4
2V)以上に回復するまではDC−DCコンバータ17
を再起動させないための遮断・起動判定回路22をDC
−DCコンバータ17に備えることである。
電力を直流電力に変換する整流器11の出力端子12,
13間に負荷15が接続され、一方の出力端子12に蓄
電池14の一端が接続され、蓄電池14の両端に1台又
は複数台並列接続されたDC−DCコンバータ17の入
力側が接続され、DC−DCコンバータ17の出力側の
一端は蓄電池14の他端に接続され、出力側の他端は整
流器11の他方の出力端子13に接続され、DC−DC
コンバータ17の出力側の両端間にバイパスダイオード
16が接続され、バイパスダイオード16は蓄電池14
に対して順方向とされ、蓄電池14の両端に、交流電力
を整流して蓄電池14を充電する充電器19が接続され
る。
は、整流器11は負荷15に直流電力を供給する。ま
た、充電器19は蓄電池14を充電する。この状態では
DC−DCコンバータ17は動作していない。
と充電器19が停止し、整流器11と充電器19の出力
がなくなると、蓄電池14が直ちにバイパスダイオード
16を通して放電し、無瞬断で負荷15に直流電力を供
給する。蓄電池14の電圧は放電とともに低下してい
く。蓄電池14の電圧からバイパスダイオード16の電
圧降下を差し引いた電圧が、負荷15が必要とする電圧
以下になる前にDC−DCコンバータ17を動作させ
る。
ると、バイパスダイオード16は逆バイアスとなり、蓄
電池14はDC−DCコンバータ17を通して負荷15
に直流電力を供給する。負荷15の電圧は蓄電池14の
電圧とDC−DCコンバータ17の出力電圧の和にな
る。即ち蓄電池14の電圧低下分をΔVとし、DC−D
Cコンバータ17の出力電圧をΔVとすれば、負荷15
の電圧は一定になる。従って、蓄電池14の電圧が負荷
15の許容下限値以下になった場合でも、DC−DCコ
ンバータ17の出力電圧が加算されるので負荷15は正
常に動作を続けることが可能となる。
は、それぞれの入力電圧が運転制御を正常に行うための
入力許容下限電圧Va、Vbよりも低下するとそれぞれ
の運転を遮断する入力電圧監視回路を有している。負荷
15の入力許容下限電圧VaはDC−DCコンバータ1
7の入力許容下限電圧Vb(例えば約31V)より高い
電圧値に設定するのが一般的である。
入力許容下限電圧Va、Vbよりもそれぞれ高い入力復
帰電圧Va’、Vb’を超えた電圧が検出されると、入
力電圧監視回路によりそれぞれ運転を再開する。
負荷15の電圧が遮断判定電圧Voの設定値(例えば約
38V)以下に低下した場合にはDC−DCコンバータ
17の駆動・制御回路に運転の遮断信号を与える一方
で、負荷15に入力される電圧が遮断判定電圧Voより
高い起動判定電圧Vo’の設定値(例えば約42V)以
上に回復するまではDC−DCコンバータ17を再起動
させないための遮断・起動判定回路22が備えられてい
る。
許容下限電圧Vb、入力復帰電圧Vb’、遮断判定電圧
Vo及び起動判定電圧Vo’を与えるのは、図2で示す
回路であり、図中のA、B、C、D、Eの接続点はそれ
ぞれ図1のA、B、C、D、Eの各端子に接続されてい
る。
タ17の入力電圧端であるBとCには直列に抵抗器R1
と抵抗器R2が接続され、抵抗器R1と抵抗器R2との
接続点はコンパレータIC1に接続され、DC−DCコ
ンバータ17の入力電圧が入力許容下限電圧Vb(例え
ば約31V)より低下すると、抵抗器1にかかる電圧が
入力許容下限基準電圧源E1よりも低下し一端子Aへ遮
断信号が送出され、DC−DCコンバータ17は運転を
停止する。この端子Aへの遮断信号は継続して送出され
続ける。
R1にかかる電圧がコンパレータIC1に接続された抵
抗器R3などで作られるヒステリシスで決まる電圧、つ
まりDC−DCコンバータ17の入力電圧が入力復帰電
圧Vb’(例えば約33V)まで上昇すると、遮断信号
の送出のラッチが解除され一端子Aへの遮断信号がなく
なり、DC−DCコンバータ17は運転を再開する。
は直列に抵抗器R4と抵抗器R5が接続され、抵抗器R
4と抵抗器R5との接続点はコンパレータIC2に接続
され、負荷15の電圧が遮断判定電圧Vo(例えば約3
8V)より低下すると、抵抗器R4にかかる電圧が遮断
判定基準電圧源E2より低下し、ホトカプラPCの出力
が導通することにより抵抗器1が短絡され、抵抗器R1
にかかる電圧が入力許容下限基準電圧源E1より低下し
一端子Aへ遮断信号が送出され、DC−DCコンバータ
17は運転を停止する。この端子Aへの遮断信号は継続
して送出され続ける。
にかかる電圧が、コンパレータIC2に接続された抵抗
器R6などで作られるヒステリシスで決まる電圧、つま
り負荷15の電圧が起動判定電圧Vo’(例えば約42
V)まで上昇すると送出信号のラッチが解除され一端子
Aへの遮断信号がなくなり、DC−DCコンバータ17
は運転を再開する。
池過放電状態に至り、蓄電池14の電圧とDC−DCコ
ンバータ17の出力電圧の和である負荷15の電圧が負
荷15が必要とする電圧以下に低下すると、定電力負荷
である負荷15の電流、つまりDC−DCコンバータ1
7の出力電流が過電流となる。DC−DCコンバータ1
7は垂下動作により出力電圧を低下させて自身を保護す
る機能を有しており、負荷15が遮断されないときは最
終的には、負荷15の電圧は蓄電池14の電圧にほぼ等
しくなるまで低下する。
力電圧が低下して、その出力電圧とDC−DCコンバー
タ17の出力電圧との和の電圧が、遮断・起動判定回路
22の出力遮断電圧Vo(例えば約38V)に達する
と、遮断・起動判定回路22は停止信号を送出し、一台
又は複数台並列接続されたすべてのDC−DCコンバー
タ17は運転を遮断する。
17がその入力電圧監視回路21が働いて停止するまで
の過程では、前述のように各DC−DCコンバータ17
の特性にバラツキがあるため、停止動作に入るのが遅い
DC−DCコンバータ17はいったん垂下領域で動作
し、その出力電圧が低下する。そして、この時の負荷1
5の電圧は急激にほぼ蓄電池14(例えば約31V)の
電圧まで低下する。この電圧はもちろん遮断・起動判定
回路22の遮断判定電圧Voの設定値(例えば約38
V)よりもかなり低いので、各DC−DCコンバータ1
7の特性にバラツキがあってもすべてのDC−DCコン
バータ17の遮断・起動判定回路22が働いて、すべて
のDC−DCコンバータ17は運転を遮断し、停止動作
モードにラッチする。
ンバータ17と負荷15が停止と運転再開を繰返すこと
はない。
負荷となるため、蓄電池自身の電圧ドロップがゼロとな
り蓄電池の電圧が数V急上昇する事例に対しても、すべ
てのDC−DCコンバータ17が運転遮断状態にあるの
で、負荷15の電圧はほぼ蓄電池14の電圧(例えば約
31V)まで低下しており、蓄電池の電圧が数V上昇し
ても遮断・起動判定回路22の起動判定電圧Vo’の設
定値(例えば約42V)には達しないためすべてのDC
−DCコンバータ17は停止を継続する。
C−DCコンバータ17と負荷15が停止と運転再開を
繰返すことはない。
が長期化して蓄電池が過放電状態に至り、DC−DCコ
ンバータ17が垂下運転となり、出力電圧が規定値以下
となる事例を説明したが、蓄電池過放電状態に至らなく
とも並列運転中のDC−DCコンバータ17の何台かが
故障等により停止して残りのDC−DCコンバータが垂
下運転となる場合も遮断・起動判定回路22が働き、上
記実施例と同様な動作を行うから、従来のようにDC−
DCコンバータ17と負荷15が停止と運転再開を繰返
すことはない。
おり、商用電源の停電や整流器等の故障により蓄電池が
過放電状態に至ったときも、DC−DCコンバータ17
と負荷15が停止と運転再開を繰返す不具合は生じな
い。
圧監視回路、遮断・起動判定回路を示す。
回路を示す。
・・出力端子(−)、14・・・蓄電池、15・・・負
荷、16・・・バイパスダイオード、17−1〜17−
N(N:並列台数)・・・DC−DCコンバータ、19
・・・充電器、21・・・入力電圧監視回路、22・・
・遮断・起動判定回路、A・・・駆動・制御回路への運
転遮断信号、B・・・入力電圧(−)、C・・・入力電
圧(+)、D・・・負荷電圧(−)、E・・・負荷電圧
(+)、PC・・・ホトカプラ、D1〜3・・・ダイオ
ード、E1・・・入力許容下限基準電圧源、E2・・・
遮断判定基準電圧源、IC1,2・・・コンパレータ、
R1〜6・・・抵抗器
1)
Claims (2)
- 【請求項1】交流電力を直流電力に変換し、その出力側
の両端が定電力負荷の両端に接続される整流器と、その
整流器の一方の出力端子にこれと同極性の一端が接続さ
れた蓄電池と、その蓄電池の両端に入力側の両端が接続
され、出力側の一端が上記蓄電池の他端に接続され、出
力側の他端が上記整流器の他方の出力端子に接続された
DC−DCコンバータと、それらDC−DCコンバータ
の出力側の両端間にその出力に対し逆方向になるように
接続され、上記蓄電池に対して順方向になるように接続
されたバイパスダイオードと、上記蓄電池の両端に出力
側が接続された充電器と、を具備する直流無停電電源装
置において、上記DC−DCコンバータは、蓄電池の過
放電状態又は該DC−DCコンバータの垂下動作状態に
より上記負荷の電圧が下限許容電圧値以下に低下すると
き運転を遮断し、負荷電圧が上記負荷の遮断電圧値以上
の設定電圧に回復するとき、再起動させることを特徴と
する直流無停電電源の再起動制御方法。 - 【請求項2】交流電力を直流電力に変換し、その出力側
の両端が定電力負荷の両端に接続される整流器と、その
整流器の一方の出力端子にこれと同極性の一端が接続さ
れた蓄電池と、その蓄電池の両端に入力側の両端が接続
され、出力側の一端が上記蓄電池の他端に互いに逆極性
で接続され、出力側の他端が上記整流器の他方の出力端
子に互いに同極性で接続されたDC−DCコンバータ
と、そのDC−DCコンバータの出力側の両端側にその
出力に対し逆方向になるように接続され、上記蓄電池に
対して順方向にバイパスダイオードと、上記蓄電池の両
端に出力側が接続された充電器と、を具備する直流無停
電電源装置において、蓄電池の過放電状態又は上記DC
−DCコンバータの垂下動作状態により上記負荷の電圧
が下限許容電圧値以下に低下するとき上記DC−DCコ
ンバータの運転を遮断すると共に、負荷電圧が上記負荷
の遮断電圧値以上の設定電圧に回復するまでは遮断を継
続し、再起動を行わせない遮断・起動判定回路を備えた
ことを特徴とする直流無停電電源装置。
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JP (1) | JP3763387B2 (ja) |
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