JP2002171694A

JP2002171694A - 無停電電源装置

Info

Publication number: JP2002171694A
Application number: JP2000360660A
Authority: JP
Inventors: Takahiko Kaneko; 貴彦金子
Original assignee: TDK Lambda Corp
Current assignee: TDK Lambda Corp
Priority date: 2000-11-28
Filing date: 2000-11-28
Publication date: 2002-06-14

Abstract

(57)【要約】【課題】契約アンペアを増やさずに負荷容量の大きい
電気機器を使用することができる無停電電源装置を提供
すること。【解決手段】商用運転中に、突入電流などに起因して
入力電流が過電流となった場合には、一時的にバッテリ
運転に切り替えるものである。これにより、契約アンペ
アを増やさなくても、突入電流などに起因する商用電力
遮断を防止することができ、契約アンペアぎりぎりの負
荷容量の大きい電気機器を使用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＵＰＳ（Ｕｎｉｎ
ｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌ
ｙ）、ＳＰＳ（ＳｔａｎｄｂｙＰｏｗｅｒＳｙｓｔ
ｅｍ）などの無停電電源装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は、従来の無停電電源装置の一例を
示す回路図である。図３において、無停電電源装置１
は、主に、交流商用電源１０が図示外のヒューズを介し
て接続される入力端子１１と、電気機器などの図示外の
負荷装置が接続される出力端子８と、入力端子１１と出
力端子８とを接続する電源線上に設けられた電源スイッ
チ２と、電源スイッチ２と出力端子８との間の電源線上
に挿入配設された切換リレースイッチ４と、を備える。
また、同図の点Ａを入力側分岐点１２とよび、この入力
側分岐点１２と切換リレースイッチ４との間の電源線を
バイパス回路３と呼ぶ。

【０００３】また、この無停電電源装置１には、更に、
入力側分岐点１２と切換リレースイッチ４の間を接続す
るように設けられたＡＣ／ＤＣコンバータ５およびＤＣ
／ＡＣインバータ７と、ＡＣ／ＤＣコンバータ５とＤＣ
／ＡＣインバータ７との間に接続されたバッテリ６と、
入力端子１１と入力側分岐点１２との間の電源線の電圧
を検出する電圧検出回路１３と、この電圧検出回路１３
の電圧検出値が入力され、これに基いて一対の切換リレ
ースイッチ４を切替え制御する制御回路９と、を備え
る。

【０００４】商用交流電源１０は、電源スイッチ２とバ
イパス回路３を介して切換リレースイッチ４の接点４ｂ
に供給され、また、ＡＣ／ＤＣコンバータ５に印加され
ている。バッテリ−６からの直流の電力成分は、ＤＣ／
ＡＣインバータ７で交流の電力に変換され、切換リレー
スイッチ４の接点４ｃに供給されている。

【０００５】制御回路９は、たとえばマイクロコンピュ
ータからなり、電圧監視ポートＰ１に印加される電圧検
出回路１３の入力電圧検出値を監視し、入力電圧の状態
によって切換リレースイッチ４の共通端子４ａを切り換
え制御する制御信号を出力ポートＰ２から出力する。

【０００６】上述の構成において、商用交流電源１０が
正常状態にある時は、制御回路９は、電圧検出回路１３
の入力電圧検出値に基いて、切換リレースイッチ４の共
通端子４ａを接点４ｂ側に切り換える。したがって、出
力端子８には、バイパス回路３、切換リレースイッチ４
を介して商用交流電源１０からの交流電力が供給され
る。また、バッテリ６は、商用交流電源１０からの交流
の電力成分がＡＣ／ＤＣコンバータ５で直流の電力成分
に変換されて印加されることにより充電されている。

【０００７】一方、商用交流電源１０の停電時には、制
御回路９は、商用交流電源１０からの入力電圧が低下し
たことを検出して、切換リレースイッチ４の共通端子４
ａを接点４ｃ側に切り換えるように制御する。その結
果、出力端子８には、バッテリ−６からの直流の電力成
分をＤＣ／ＡＣインバータ７で変換した交流の電力成分
が供給される。

【０００８】図４は、上述の動作を示すフローチャート
である。まず、制御回路９は、電圧検出回路１３の検出
電圧値に基いて商用交流電源１０からの入力電圧値Ｖin
を確認する（ステップＳ２１）。次に、入力電圧値Ｖin
が予め設定されたスレショールドレベルＶth以下（Ｖth
＜Ｖin）であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。

【０００９】ステップＳ２２の答がノーならば、制御回
路９は、切換リレースイッチ４をバイパス回路３側に切
り換え維持し（ステップＳ２３）、商用交流電源１０か
らの交流の電力成分を出力端子８に供給する商用運転を
行う（ステップＳ２４）。

【００１０】一方、ステップＳ２２の答がイエスならば
（たとえば、入力電圧値Ｖinが、商用交流電源１０の停
電等により低下した場合）、制御回路９は、切換リレー
スイッチ４をＤＣ／ＡＣインバータ７側に切り換え（ス
テップＳ２５）、バッテリ６からの直流の電力成分をＤ
Ｃ／ＡＣインバータ７で変換した交流の電力成分を出力
端子８に供給するインバータ運転を行う（ステップＳ２
６）。

【００１１】このようにして、無停電電源装置は、商用
電源が正常である時には、商用交流電源１０からの給電
電力を出力端子８に供給する商用運転動作を行い、停電
時には、バッテリ６からの給電電力を出力端子８に供給
するインバータ運転を行う無停電電源装置として働く。
なお、このフローチャートを周期的に繰り返すことで、
商用交流電源の状態が正常な状態に戻れば、それを入力
電圧に基いて確認し、自動的に商用運転に戻すことがで
きる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般的に、
電気機器などにおいては、その定格電流などが定められ
ているものの、その電気機器の電源投入時などにおいて
は、その電気機器の定格電流よりも大きな値の電流、所
謂突入電流が流れる。

【００１３】また、数分から数十分程度の比較的短時間
において高負荷動作をするものもある。特に、近年の高
出力のエアコンや電子レンジなどの電気機器において
は、その負荷容量が大きいため、この突入電流や高負荷
動作の消費電流がとても大きなものとなってきている。

【００１４】このような電気機器を商用電源に接続して
使用した場合、たとえば突入電流などによって、ブレー
カなどの電力遮断装置の定格電流（契約アンペア）以上
の電流が流れてしまうと、この電力遮断装置が動作して
しまい、上記電気機器への電力供給は強制的に停止され
てしまう。あるいは、このような電力遮断装置が設けら
れていない場合であったとしても、商用電源が供給能力
よりも大きな電流が流れてしまうと、トリップが発生し
てしまうことになる。

【００１５】したがって、本来、これらブレーカの定格
電流以上の電流を消費する電気機器は言うに及ばす、定
格電流的には問題なく使用することができる電気機器で
あったとしても、そのような突入電流に起因する電力供
給遮断に起因して、実際にはその電源環境では使用する
ことができない。

【００１６】そして、このような数ミリ秒から数十分程
度の一時的な過電流によって実質的に使用することがで
きない状況が生じてしまった場合には、従来において
は、上記電力遮断装置を交換し、その定格電流（契約ア
ンペア）を問題が生じないレベルに上げることでしか対
応することができなかった。もちろん、この契約アンペ
アを上げることができない場合には、電気機器を利用す
ることができない。

【００１７】そこで、本発明の目的は、上述の課題に鑑
み、定格電流が商用電源からの電流供給能力であれば、
安定してその電気機器を使用することを可能ならしめる
無停電電源装置を提供することにある。

【００１８】また、電力遮断装置の定格電流（契約アン
ペア）を増やさずに、当該契約アンペアよりも大きな電
流を消費する負荷容量の大きい電気機器を使用すること
を可能ならしめる無停電電源装置を提供することにあ
る。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記した目的に鑑みて、
本発明の無停電電源装置は、商用電源と負荷装置との間
に配設され、上記商用電源に異常がある場合に上記負荷
装置への電力供給元を上記商用電源からバッテリへ切り
替える制御手段を有する無停電電源装置であって、上記
商用電源から無停電電源装置へ供給される入力電流を検
出する入力電流検出手段を設け、上記制御手段は、当該
検出された入力電流が予め設定された閾値以上となった
場合にも、上記負荷装置への電力供給源を上記商用電源
から上記バッテリへ切り替えるものである。

【００２０】この構成を採用すれば、商用電源から無停
電電源装置へ供給される入力電流を検出手段にて直接検
出し、この検出した入力電流が予め設定された閾値以上
となった場合には、上記制御手段が、負荷装置への電力
供給源を上記商用電源から上記バッテリへ切り替える。

【００２１】したがって、突入電流などのように上記閾
値以上の電流を生じるような状態では、負荷機器にはバ
ッテリに蓄積されている電力が供給されることになり、
商用電源側に設けられた電力遮断装置が作動して商用電
源からの電力供給が遮断されてしまうことはない。同様
に、商用電源においてトリップが発生してしまうことも
ない。

【００２２】それゆえ、商用電源からの電流供給能力以
下の定格電流である電気機器であれば、突入電流などに
よる電力供給の遮断などを防止することができるので、
そのような電源環境下において安定して使用することが
できる。また、電力遮断装置の定格電流（契約アンペ
ア）よりも電流供給能力が高い無停電電源装置を用いる
ことで、電力遮断装置の定格電流（契約アンペア）を増
やさずに、当該契約アンペアよりも大きな電流を消費す
る負荷容量の大きい電気機器を使用することができる。

【００２３】本発明の無停電電源装置は、上記構成に加
えて、前記制御手段が、前記負荷装置へ供給する電流が
前記閾値以下になったら、あるいは、所定の設定時間の
のちに、前記負荷装置への電力供給源を前記バッテリか
ら前記商用電源へ戻すものである。

【００２４】この構成を採用すれば、負荷装置へ供給す
る電流が前記閾値以下になったら、あるいは、所定の設
定時間が経過したら、制御手段がバッテリから負荷装置
へ電力を供給させることができるので、上記突入電流な
どが発生している期間や、契約アンペア以上の電流を消
費する電気機器が動作している期間においてのみ、バッ
テリ運転とすることができる。

【００２５】したがって、所定の期間においてのみバッ
テリ運転させるので、バッテリから電力を供給する無停
電電源装置を利用して、商用電源の電流供給能力を超え
てしまうような電流（含む、過電流）を消費する電気機
器を、商用電源環境を変更することなく、安定して使用
することができる。

【００２６】本発明の無停電電源装置は、上記構成に加
えて、前記閾値が、無停電電源装置よりも商用電源側に
設けられた電力遮断装置が作動する電流値以下に設定さ
れているものである。

【００２７】この構成を採用すれば、突入電流などの電
流における電力遮断装置の遮断動作を確実に防止するこ
とができ、商用電源からの電流供給能力以下の定格電流
である電気機器をそのような電源環境下において安定し
て使用することができる。別な言い方をすれば、電力遮
断装置の定格電流（契約アンペア）を増やさずに、負荷
容量の大きい電気機器を使用することができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る無
停電電源装置の実施の形態を示す回路図である。図１に
おいて、図３の従来装置と同一の構成要素は、同一符号
を付して説明する。

【００２９】図１に示す無停電電源装置は、図３の従来
システムと同一の構成要素による商用交流電源１０の入
力電圧の監視に加えて、電源スイッチ２と入力側分岐点
１２との間に流れる入力電流を入力電流検出手段として
の電流検出回路１４で検出し、制御手段としての制御回
路９が、この検出電流に基いて入力過電流と判断される
場合に、バッテリ運転に切り替えるようにした構成に特
徴を有する。

【００３０】すなわち、制御回路９は、さらに、電流検
出回路１４からの検出電流値が入力される電流監視ポー
トＰ３を備えている。

【００３１】上述の構成において、出力端子８に負荷と
して、たとえば突入電流や負荷容量が大きいエアコンや
電子レンジ等の電気機器が接続された場合を考える。

【００３２】この場合、商用電源が正常に運転している
時には、制御回路９は、正常範囲内の入力電圧と入力電
流の検出に基づいて、スイッチ手段としての切換リレー
スイッチ４の共通端子４ａを接点４ｂ側に切り換え、維
持している。したがって、出力端子８には、バイパス回
路３、切換リレースイッチ４を介して商用交流電源１０
の交流電力が供給され、商用運転が行われる。

【００３３】一方、停電などによって、商用交流電源１
０からの入力電圧が、電圧監視ポートＰ１で予め設定さ
れたスレショールドレベルより低下したことが検出され
た場合には、制御回路９は、切換リレースイッチ４の共
通端子４ａを接点４ｃ側に切り換える。その結果、出力
端子８には、バッテリ−６からの直流の電力成分をＤＣ
／ＡＣインバータ７で変換した交流の電力成分が供給さ
れ、インバータ運転が行われる。

【００３４】また、商用電源の電圧が正常であるとして
も、入力電流が、突入電流などによって、電流監視ポー
トＰ３において予め設定されたスレショールドレベルを
越えた場合、あるいはスレショールドレベル以上となっ
た場合、制御回路９は、切換リレースイッチ４の共通端
子４ａを接点４ｃ側に切り換える。その結果、出力端子
８には、バッテリ−６からの直流の電力成分をＤＣ／Ａ
Ｃインバータ７で変換した交流の電力成分が供給され、
インバータ運転が行われる。

【００３５】この実施の形態において、電流監視用のス
レショールドレベル（閾値）は、たとえば、無停電電源
装置よりも商用電源側に設けられた図示外のブレーカの
定格電流に一致するように設定される。なお、このスレ
ショールドレベルがブレーカの定格電流よりも低くても
勿論、ブレーカが遮断動作する前にインバータ運転に切
り替えることができる。なお、このブレーカは、一般的
には、商用交流電源の配電盤などに設置されている。ま
た、上記ブレーカの定格電流は一般的には、契約アンペ
アに一致するように設定される。

【００３６】なお、商用電源から供給可能な電力を電気
機器などの負荷装置が要求するような場合には、この供
給電流不足に起因して入力電圧が低下するので、制御回
路９は、この電圧低下を検出して、切換リレースイッチ
４の共通端子４ａを接点４ｃ側に切り換えることができ
る。その結果、出力端子８には、バッテリ−６からの直
流の電力成分をＤＣ／ＡＣインバータ７で変換した交流
の電力成分が供給され、インバータ運転が行われる。

【００３７】図２は、上述の無停電電源装置の動作を示
す詳細なフローチャートである。まず、制御回路９は、
電圧検出回路１３からの検出電圧値に基いて入力電圧値
Ｖinを確認する（ステップＳ１）。次に、入力電圧値Ｖ
inがスレショールド値Ｖth以下（Ｖin＜Ｖth）であるか
否かを判定する（ステップＳ２）。

【００３８】ステップＳ２の答がイエス（すなわち、停
電等）ならば、切換リレースイッチ４をＤＣ／ＡＣイン
バータ７側に切り換え（ステップＳ３）、バッテリ６か
らの直流の電力成分をＤＣ／ＡＣインバータ７で変換し
た交流の電力成分を出力端子８に供給するインバータ運
転を行う（ステップＳ４）。

【００３９】一方、ステップＳ２の答がノーならば、次
に、制御回路９は、電流検出回路１４の検出電流値に基
いて入力電流値Ｉinを確認する（ステップＳ５）。次
に、入力電流値Ｉinが予め設定されたスレショールド値
（たとえば、契約アンペア）Ｉth以上（あるいはＩin＞
Ｉth）であるか否かを判定する（ステップＳ６）。

【００４０】ステップＳ６の答がイエス（すなわち、入
力過電流状態）ならば、制御回路９は、切換リレースイ
ッチ４をＤＣ／ＡＣインバータ７側に切り換え（ステッ
プＳ７）、バッテリ６からの直流の電力成分をＤＣ／Ａ
Ｃインバータ７で変換した交流の電力成分を出力端子８
に供給するインバータ運転を行う（ステップＳ８）。

【００４１】その後、予め設定された所定の時間が経過
したら、商用運転へ復帰させる（ステップＳ９）。これ
により、蓄電電力が少ない無停電電源装置１のバッテリ
６を用いても、大容量の負荷装置へ、それが消費する電
力を供給し続けることができる。

【００４２】なお、この設定時間は、過電流対策とする
場合には、その過電流が発声する期間は高出力エアコン
などにおいても数百ミリ秒程度であるので、１秒程度の
時間とすればよい。また、電子レンジの動作時間などに
おいてバッテリ運転させる場合には、数分から数十分程
度の時間とすればよい。電子レンジの消費電力が１５０
０ワット程度なので、一般的な無停電電源装置のバッテ
リにて、この程度の時間において所定の定格電流を提供
することができる。

【００４３】また、この復帰処理のために、出力端子８
に流れる電流（出力電流値）を別途監視し、その電流値
が安定したら（上記設定電流以下となったら）制御回路
９が商用交流電源に戻すようにしてもよい。

【００４４】また、ステップＳ６の答がノーならば、制
御回路９は、切換リレースイッチ４をバイパス回路３側
に切り換え維持し（ステップＳ１０）、商用交流電源１
０からの交流の電力成分を出力端子８に供給する商用運
転を行う（ステップＳ１１）。

【００４５】このようにして、無停電電源装置は、商用
電源が正常である時には、商用交流電源１０からの給電
電力を出力端子８に供給する商用運転動作を行い、突入
電流などが発生しているときや停電時には、切換リレー
スイッチ４が切換動作して、バッテリ６からの給電電力
をＤＣ／ＡＣコンバータ７を介して出力端子８に供給す
るインバータ運転を行う無停電電源装置として働く。

【００４６】したがって、入力過電流時、すなわち、こ
の実施の形態で例示するように契約アンペアを越えた場
合には、バッテリ６からＤＣ／ＡＣコンバータ７を介し
て電力が供給されるインバータ運転を行うので、入力側
の配電盤のブレーカが落ちてしまうことはなく、所定の
時間後に商用運転に切換リレースイッチ４を復帰させる
ことで、負荷としてのエアコンや電子レンジへ安定した
電力を供給することができる。その結果、契約アンペア
ぎりぎりの定格電流を消費するような、負荷容量の大き
い電気機器を、当該契約アンペアの元で安定して使用す
ることができる。

【００４７】以上の通り、本発明の実施の形態について
説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用
が可能である。

【００４８】たとえば、上述の実施の形態では、バイパ
ス回路３からの交流電圧とＤＣ／ＡＣインバータ７から
の交流電圧を選択的に出力するスイッチ手段として、リ
レースイッチを用いているが、他のスイッチ素子を使用
することもできる。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、定格電流が商用電源か
らの電流供給能力であれば、安定してその電気機器を使
用することができる。

【００５０】また、電力遮断装置の定格電流（契約アン
ペア）を増やさずに、当該契約アンペアよりも大きな電
流を消費する負荷容量の大きい電気機器を使用すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る無停電電源装置の実施の形態を示
す回路図である。

【図２】図１の無停電電源装置の動作を示すフローチャ
ートである。

【図３】従来の無停電電源装置の一例を示す回路図であ
る。

【図４】図３の無停電電源装置の動作を示すフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１無停電電源装置２入力スイッチ３バイパス回路４切換リレースイッチ（スイッチ手段）５ＡＣ／ＤＣコンバータ６バッテリ７ＤＣ／ＡＣインバータ８出力端子９制御回路（制御手段）１０商用交流電源１１入力端子１２入力側分岐点１３電圧検出回路１４電流検出回路（入力電流検出手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】商用電源と負荷装置との間に配設され、上記商用電源に異常がある場合に上記負荷装置への電力
供給元を上記商用電源からバッテリへ切り替える制御手
段を有する無停電電源装置であって、上記商用電源から無停電電源装置へ供給される入力電流
を検出する入力電流検出手段を設け、上記制御手段は、当該検出された入力電流が予め設定さ
れた閾値以上となった場合には、上記負荷装置への電力
供給源を上記商用電源から上記バッテリへ切り替えるこ
とを特徴とする無停電電源装置。
【請求項２】前記制御手段は、前記負荷装置へ供給す
る電流が前記閾値以下になったら、あるいは、所定の設
定時間ののちに、前記負荷装置への電力供給源を前記バ
ッテリから前記商用電源へ戻すことを特徴とする請求項
１記載の無停電電源装置。
【請求項３】前記閾値は、無停電電源装置よりも商用
電源側に設けられた電力遮断装置が作動する電流値以下
に設定されていることを特徴とする請求項１記載の無停
電電源装置。