JP2002291171A - 無停電電源装置 - Google Patents
無停電電源装置Info
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Abstract
向上を図りながら、負荷に対する給電の瞬断を未然に防
ぐことができ、しかも高い安全性および信頼性を確保し
得る無停電電源装置を提供する。 【解決手段】 商用交流電源1の電圧をコンバータ2で
直流電圧に変換し、このコンバータ2の出力電圧により
蓄電池ユニット3を充電しつつ、コンバータ2の出力電
圧を負荷10に供給し、かつ商用交流電源1の電圧を整
流回路5で整流し、その整流回路5の出力電圧を負荷1
0に印加するとともに、整流回路5からコンバータ2側
および蓄電池ユニット3側への電流の流れを逆流阻止回
路6により阻止する。
Description
した場合でも負荷への電力供給を継続する無停電電源装
置に関する。
とえばコンピュータ等の動作を継続するための手段とし
て、無停電電源装置が知られている。最も一般的な無停
電電源装置は、商用交流電源の電圧をコンバータで直流
電圧に変換し、この直流電圧で蓄電池を充電しながら同
直流電圧をインバータで所定周波数の交流電圧に変換
し、それを動作用電圧として負荷に供給するとともに、
商用交流電源が停電した場合は蓄電池の放電により得ら
れる直流電圧を上記インバータで交流電圧に変換し、そ
れを動作用電圧として負荷に供給する。
タとインバータの2箇所の電力変換処理が存在し、これ
ら電力変換に伴う電力損失が大きくて装置全体の運転効
率が低くなるという問題がある。地球環境保護あるいは
省資源化の観点から、電力損失が少なくて運転効率の高
い無停電電源装置が求められている。
の出力電圧(直流電圧)をそのまま負荷に供給する方法
がある。このような直流給電を行う無停電電源装置の例
を図6に示している。
圧がコンバータ2で直流電圧に変換される。このコンバ
ータ2の出力端に蓄電池ユニット3が接続されている。
蓄電池ユニット3は、複数の蓄電池により構成されてい
る。さらに、コンバータ2の出力端に切換スイッチ4を
介して負荷10が接続されている。また、商用交流電源
1から負荷10にかけて、上記切換スイッチ4を介して
通電路が形成されている。
性接点4a,4bを有している。双方向性接点4aの一
方の固定端子はコンバータ2の正側出力端子(+)に接
続され、他方の固定端子は商用交流電源1の一端に接続
されている。双方向性接点4bの一方の固定端子は蓄電
池ユニット3の負側出力端子(−)に接続され、他方の
固定端子は商用交流電源1の他端に接続されている。
ッジ接続により構成された整流回路(全波整流回路)1
2、およびスイッチングレギュレータやDC−DCコン
バータ等を用いた低電圧電源回路13を有し、切換スイ
ッチ4から供給される電圧を整流回路12を介して低電
圧電源回路13に取り込み、その低電圧電源回路13か
ら動作用電圧(例えば5V程度の直流電圧)を得る。整
流回路12は、入力が交流の場合に機能し、入力が直流
の場合は入力電圧をスルーする。
路からの指令に基づき、通常は双方向性接点4a,4b
の可動端子をそれぞれ一方の固定端子側に接触させる
が、コンバータ2に異常(出力電圧低下や動作停止)が
生じたり、コンバータ2や蓄電池ユニット3の保守点検
に際しては双方向性接点4a,4bの可動端子をそれぞ
れ他方の固定端子に接触させる。
状態で、コンバータ2に異常が無く、保守点検もなけれ
ば、コンバータ2の出力電圧(直流電圧)が切換スイッ
チ4を介して負荷10に供給される。商用交流電源1が
停電すると、蓄電池3が放電し、その放電電圧が切換ス
イッチ4を介して負荷10に供給される。
は保守点検に際しては、切換スイッチ4が切換えられ、
商用交流電源1の交流電圧がそのまま切換スイッチ4を
介して負荷10に供給される。
が常に適正に動作することができるよう、給電が直流の
場合も交流の場合も一定レベルの直流電圧を出力する。
実際にそうなるよう、コンバータ2の出力電圧レベル
(=蓄電池3の電圧レベル)が選定されている。
の例では、電力変換がコンバータ2のみとなり、インバ
ータによる電力変換が無いので、電力損失が少なくなっ
て高い運転効率が得られる。しかしながら、切換スイッ
チ4による直流給電から交流給電への切換に際し、負荷
10への給電が瞬断してしまうという問題がある。
その目的とするところは、電力損失の減少およびそれに
伴う運転効率の向上を図りながら、負荷に対する給電の
瞬断を未然に防ぐことができ、しかも高い安全性および
信頼性を確保し得る無停電電源装置を提供することにあ
る。
停電電源装置は、商用交流電源の電圧を直流電圧に変換
するコンバータと、このコンバータの出力端に接続され
た蓄電池と、上記コンバータの出力電圧および前記蓄電
池の放電電圧を動作用電圧として負荷に供給するための
給電ラインと、入力端および出力端を有し、入力端が上
記商用交流電源に接続され、出力端が上記給電ラインに
接続された整流回路と、上記給電ラインにおける上記蓄
電池の接続部と上記整流回路の接続部との間に挿接され
た逆流阻止手段と、を備えている。
では、商用交流電源の電圧がコンバータで直流電圧に変
換され、このコンバータの出力電圧により蓄電池が充電
されつつ、コンバータの出力電圧が負荷に供給されて負
荷が動作する。同時に、商用交流電源の電圧が整流回路
で整流され、その整流回路の出力電圧が負荷に印加され
る。この印加により、仮にコンバータに異常が生じてそ
の出力電圧が低下あるいは零になっても、負荷の動作が
継続する。この場合、逆流阻止回路により、整流回路か
らコンバータ側および蓄電池側への電流の流れが阻止さ
れる。商用交流電源が停電した場合には、蓄電池が放電
し、その放電電圧が負荷に供給されることにより負荷の
動作が継続する。
請求項1に係る発明において、負荷について限定してい
る。負荷は、交流電圧および直流電圧のどちらでも動作
する。
請求項1に係る発明において、整流回路について限定し
ている。整流回路は、複数のダイオードのブリッジ接続
により構成された全波整流回路である。
請求項1に係る発明において、整流回路について限定す
るとともに、制御手段を設けている。整流回路は、サイ
リスタおよびダイオードのブリッジ接続により構成され
た全波整流回路である。制御手段は、上記サイリスタを
制御する。
請求項1に係る発明において、整流回路について限定し
ている。整流回路は、複数のダイオードにより構成され
た半波整流回路である。
請求項1に係る発明において、整流回路について限定す
るとともに、制御手段を設けている。整流回路は、サイ
リスタおよびダイオードにより構成された半波整流回路
である。制御手段は、上記サイリスタを制御する。
施形態について図面を参照して説明する。なお、図面に
おいて図6と同一部分には同一符号を付している。
電圧がコンバータ2で直流電圧に変換される。このコン
バータ2の出力端に給電ラインL1,L2が接続され、
その給電ラインL1,L2に蓄電池ユニット3が接続さ
れている。コンバータ2から出力される直流電圧は、脈
動のない安定した一定レベルの電圧であり、蓄電池ユニ
ット3の充電に最適である。
出力電圧を蓄電池ユニット3に供給するほかに、コンバ
ータ2の出力電圧および蓄電池ユニット3の放電電圧を
動作用電圧として負荷10に供給するためのものであ
る。蓄電池ユニット3は、複数の蓄電池により構成され
ている。
端が接続され、その整流回路5の出力端が給電ラインL
1,L2に接続されている。この出力端の接続位置は、
蓄電池ユニット3の接続位置より下流側である。
波整流または半波整流し、コンバータ2の出力電圧と同
レベルの直流電圧を負荷10のバックアップ用として出
力する。
蓄電池ユニット3の接続部と整流回路5の接続部との間
に、逆流阻止回路(逆流阻止手段)6が挿接されてい
る。逆流阻止回路6は、整流回路5からコンバータ2側
および蓄電池ユニット3側への電流の流れを阻止する。
当該負荷10が常に適正に動作することができるよう、
給電が直流の場合も交流の場合も一定レベルの直流電圧
を出力する。実際にそうなるよう、コンバータ2の出力
電圧レベル(=蓄電池3の電圧レベル)が選定されてい
る。
流電圧に変換され、このコンバータ2の出力電圧により
蓄電池ユニット3が充電されつつ、コンバータ2の出力
電圧が負荷10に供給されて負荷10が動作する。
5で整流され、その整流回路5の出力電圧が負荷10に
印加される。この印加により、仮にコンバータ2に異常
が生じてその出力電圧が低下あるいは零になっても、負
荷10に対する給電が瞬断なく継続し、負荷10の動作
が継続する。この場合、逆流阻止回路6により、整流回
路5からコンバータ2側および蓄電池ユニット3側への
電流の流れが阻止される。
れが阻止されることにより、コンバータ2における例え
ば短絡事故などを未然に防ぐことができ、高い安全性を
確保することができる。
流して出力端から出力するだけであり、給電ラインL
1,L2から商用交流電源1側への整流回路5を通した
電流の流れが生じることはない。
ップ用電源としては十分な働きをするが、全波整流また
は半波整流に基づく脈動が出力電圧に生じてしまうこと
から、蓄電池ユニット3に対する充電用電源としては適
さない。脈動電圧が蓄電池ユニット3に加わると、蓄電
池寿命に悪影響を与えてしまうからである。ただし、上
記のように、整流回路5から蓄電池ユニット3側への電
流の流れが逆流阻止回路6によって阻止されるので、脈
動電圧が蓄電池ユニット3に加わることはなく、蓄電池
寿命への悪影響を回避することができる。これにより、
蓄電池ユニット3の高い信頼性を確保することができ
る。
池ユニット3が放電し、その放電電圧が負荷10に供給
されることにより負荷10の動作が継続する。
路5の2箇所で行われるが、整流回路5での整流動作は
従来のインバータのような直流−交流変換を行うものに
比べてはるかに電力損失が少ない。したがって、運転効
率の向上が図れる。
なお、図面において図1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。
的な手段としてダイオード9が採用されている。さら
に、整流回路5の具体的手段として、4つのダイオード
7のブリッジ接続により構成された全波整流回路8が採
用されている。
じである。
なお、図面において図1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。
的な手段としてダイオード9が採用されている。さら
に、整流回路5の具体的手段として、2つのサイリスタ
21および2つのダイオード22のブリッジ接続により
構成された全波整流回路23が採用されている。
の制御部30は、次の(1)〜(3)の機能を備える。 (1)コンバータ2の異常(出力電圧低下や動作停止)
の有無を検出する検出手段。 (2)上記検出手段が異常有りを検出したとき(異常
時)、あるいはコンバータ2や蓄電池ユニット3に対す
る保守点検等のためにコンバータ2に対する運転停止操
作があったとき、各サイリスタ21を点弧(オン)し、
この点弧後にコンバータ2を停止する制御手段。
に対する運転再開操作があったとき、先ずコンバータ2
を起動し、その起動後に各サイリスタ21を消弧(オ
フ)する制御手段。
流電圧に変換され、このコンバータ2の出力電圧により
蓄電池ユニット3が充電されつつ、コンバータ2の出力
電圧が負荷10に供給されて負荷10が動作する。
が低下あるいは零になると、それが制御部30で検出さ
れる。制御部30は、この検出時、全波整流回路23の
各サイリスタ21をオンする。
回路23が動作する。つまり、商用交流電源1の電圧が
全波整流回路23で整流され、その全波整流回路23の
出力電圧が負荷10に印加される。この印加により、コ
ンバータ2の異常にかかわらず、負荷10に対する給電
が瞬断なく継続し、負荷10の動作が継続する。この場
合、ダイオード9により、全波整流回路23からコンバ
ータ2側および蓄電池ユニット3側への電流の流れが阻
止される。
流の流れが阻止されることにより、異常が生じたコンバ
ータ2における例えば短絡事故などを未然に防ぐことが
でき、高い安全性を確保することができる。
理)、あるいはコンバータ2や蓄電池ユニット3に対す
る保守点検を目的として、保守員による運転停止操作が
あった場合には、先ず各サイリスタ21がオンされ、次
にコンバータ2が停止される。すなわち、各サイリスタ
21のオンにより全波整流回路23が先ず動作し、全波
整流回路23から負荷10への給電状態が確保された後
にコンバータ2が停止される。
なく継続しながら、コンバータ2の修理、あるいはコン
バータ2や蓄電池ユニット3に対する保守点検を実施す
ることができる。この場合も、ダイオード9により、全
波整流回路23からコンバータ2側および蓄電池ユニッ
ト3側への電流の流れが阻止される。この阻止により、
コンバータ2や蓄電池ユニット3の側での保守点検を安
全に実施することができる。
転再開操作があった場合には、先ずコンバータ2が起動
されてコンバータ2から負荷10への給電状態が確保さ
れた後、各サイリスタ21がオフされて全波整流回路2
3が停止される。この場合も、負荷10に対する給電の
瞬断は生じない。
電圧を整流して出力端から出力するだけであり、給電ラ
インL1,L2から商用交流電源1側への整流回路5を
通した電流の流れはまったく生じない。
ックアップ用電源としては十分な働きをするが、全波整
流に基づく脈動が出力電圧に生じてしまうことから、蓄
電池ユニット3に対する充電用電源としては適さない。
脈動電圧が蓄電池ユニット3に加わると、蓄電池寿命に
悪影響を与えてしまうからである。ただし、上記のよう
に、全波整流回路23から蓄電池ユニット3側への電流
の流れがダイオード9によって阻止されるので、脈動電
圧が蓄電池ユニット3に加わることはなく、蓄電池寿命
への悪影響を回避することができる。これにより、蓄電
池ユニット3の高い信頼性を確保することができる。
池ユニット3が放電し、その放電電圧が負荷10に供給
されることにより負荷10の動作が継続する。
流回路23の2箇所で行われるが、全波整流回路23で
の整流動作は従来のインバータのような直流−交流変換
を行うものに比べてはるかに電力損失が少ない。したが
って、運転効率の向上が図れる。
なお、図面において図1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。
的な手段としてダイオード9が採用されている。さら
に、整流回路5の具体的手段として、2つのダイオード
24により構成された半波整流回路25が採用されてい
る。
流電圧に変換され、このコンバータ2の出力電圧により
蓄電池ユニット3が充電されつつ、コンバータ2の出力
電圧が負荷10に供給されて負荷10が動作する。
回路24で整流され、その半波整流回路24の出力電圧
が負荷10に印加される。この印加により、仮にコンバ
ータ2に異常が生じてその出力電圧が低下あるいは零に
なっても、負荷10に対する給電が瞬断なく継続し、負
荷10の動作が継続する。この場合、ダイオード9によ
り、半波整流回路24からコンバータ2側および蓄電池
ユニット3側への電流の流れが阻止される。
流の流れが阻止されることにより、異常が生じたコンバ
ータ2における例えば短絡事故などを未然に防ぐことが
でき、高い安全性を確保することができる。
整流して出力端から出力するだけであり、給電ラインL
1,L2から商用交流電源1側への整流回路5を通した
電流の流れが生じることはない。
ックアップ用電源としては十分な働きをするが、半波整
流に基づく脈動が出力電圧に生じてしまうことから、蓄
電池ユニット3に対する充電用電源としては適さない。
脈動電圧が蓄電池ユニット3に加わると、蓄電池寿命に
悪影響を与えてしまうからである。ただし、上記のよう
に、半波整流回路24から蓄電池ユニット3側への電流
の流れがダイオード9によって阻止されるので、脈動電
圧が蓄電池ユニット3に加わることはなく、蓄電池寿命
への悪影響を回避することができる。これにより、蓄電
池ユニット3の高い信頼性を確保することができる。
池ユニット3が放電し、その放電電圧が負荷10に供給
されることにより負荷10の動作が継続する。
流回路24の2箇所で行われるが、半波整流回路24で
の整流動作は従来のインバータのような直流−交流変換
を行うものに比べてはるかに電力損失が少ない。したが
って、運転効率の向上が図れる。
なお、図面において図1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。
的な手段としてダイオード9が採用されている。さら
に、整流回路5の具体的手段として、1つのサイリスタ
26および1つのダイオード27により構成された半波
整流回路28が採用されている。
の制御部40は、次の(1)〜(3)の機能を備える。 (1)コンバータ2の異常(出力電圧低下や動作停止)
の有無を検出する検出手段。 (2)上記検出手段が異常有りを検出したとき(異常
時)、あるいはコンバータ2や蓄電池ユニット3に対す
る保守点検等のためにコンバータ2に対する運転停止操
作があったとき、サイリスタ26を点弧(オン)し、こ
の点弧後にコンバータ2を停止する制御手段。
に対する運転再開操作があったとき、先ずコンバータ2
を起動し、その起動後にサイリスタ26を消弧(オフ)
する制御手段。
流電圧に変換され、このコンバータ2の出力電圧により
蓄電池ユニット3が充電されつつ、コンバータ2の出力
電圧が負荷10に供給されて負荷10が動作する。
が低下あるいは零になると、それが制御部40で検出さ
れる。制御部40は、この検出に際し、半波整流回路2
8のサイリスタ26をオンする。
路28が動作する。つまり、商用交流電源1の電圧が半
波整流回路28で整流され、その半波整流回路28の出
力電圧が負荷10に印加される。この印加により、コン
バータ2の異常にかかわらず、負荷10に対する給電が
瞬断なく継続し、負荷10の動作が継続する。この場
合、ダイオード9により、半波整流回路28からコンバ
ータ2側および蓄電池ユニット3側への電流の流れが阻
止される。
流の流れが阻止されることにより、異常が生じたコンバ
ータ2における例えば短絡事故などを未然に防ぐことが
でき、高い安全性を確保することができる。
理)、あるいはコンバータ2や蓄電池ユニット3に対す
る保守点検を目的として、保守員による運転停止操作が
あった場合には、先ずサイリスタ26がオンされ、次に
コンバータ2が停止される。すなわち、サイリスタ26
のオンにより半波整流回路28が先ず動作し、半波整流
回路28から負荷10への給電状態が確保された後にコ
ンバータ2が停止される。
なく継続しながら、コンバータ2の修理、あるいはコン
バータ2や蓄電池ユニット3に対する保守点検を実施す
ることができる。この場合も、ダイオード9により、半
波整流回路28からコンバータ2側および蓄電池ユニッ
ト3側への電流の流れが阻止される。この阻止により、
コンバータ2や蓄電池ユニット3の側での保守点検を安
全に実施することができる。
転再開操作があった場合には、先ずコンバータ2が起動
されてコンバータ2から負荷10への給電状態が確保さ
れた後、各サイリスタ21がオフされて半波整流回路2
8が停止される。この場合も、負荷10に対する給電の
瞬断は生じない。
電圧を整流して出力端から出力するだけであり、給電ラ
インL1,L2から商用交流電源1側への整流回路5を
通した電流の流れはまったく生じない。
ックアップ用電源としては十分な働きをするが、半波整
流に基づく脈動が出力電圧に生じてしまうことから、蓄
電池ユニット3に対する充電用電源としては適さない。
脈動電圧が蓄電池ユニット3に加わると、蓄電池寿命に
悪影響を与えてしまうからである。ただし、上記のよう
に、半波整流回路28から蓄電池ユニット3側への電流
の流れがダイオード9によって阻止されるので、脈動電
圧が蓄電池ユニット3に加わることはなく、蓄電池寿命
への悪影響を回避することができる。これにより、蓄電
池ユニット3の高い信頼性を確保することができる。
池ユニット3が放電し、その放電電圧が負荷10に供給
されることにより負荷10の動作が継続する。
流回路28の2箇所で行われるが、半波整流回路28で
の整流動作は従来のインバータのような直流−交流変換
を行うものに比べてはるかに電力損失が少ない。したが
って、運転効率の向上が図れる。
1が単相の場合を例に説明したが、三相である場合にも
同様に実施することができる。その他、この発明は上記
実施形態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。
用交流電源の電圧をコンバータで直流電圧に変換し、こ
のコンバータの出力電圧により蓄電池を充電しつつ、コ
ンバータの出力電圧を負荷に供給し、かつ商用交流電源
の電圧を整流回路で整流し、その整流回路の出力電圧を
負荷に印加するとともに、整流回路からコンバータ側お
よび蓄電池側への電流の流れを逆流阻止回路により阻止
する構成としたので、電力損失の減少およびそれに伴う
運転効率の向上を図りながら、負荷に対する給電の瞬断
を未然に防ぐことができ、しかも高い安全性および信頼
性を確保し得る無停電電源装置を提供できる。
ト、L1,L2…給電ライン、5…整流回路、6…逆流
阻止回路、8…全波整流回路、9…ダイオード、10…
負荷、12…整流回路、13…低電圧電源回路、21…
サイリスタ、22…ダイオード、23…全波整流回路、
24…ダイオード、25…半波整流回路、26…サイリ
スタ、27…ダイオード、28…半波整流回路、30,
40…制御部。
Claims (6)
- 【請求項1】 商用交流電源の電圧を直流電圧に変換す
るコンバータと、 このコンバータの出力端に接続された蓄電池と、 前記コンバータの出力電圧および前記蓄電池の放電電圧
を動作用電圧として負荷に供給するための給電ライン
と、 入力端および出力端を有し、入力端が前記商用交流電源
に接続され、出力端が前記給電ラインに接続された整流
回路と、 前記給電ラインにおける前記蓄電池の接続部と前記整流
回路の接続部との間に挿接された逆流阻止手段と、 を具備したことを特徴とする無停電電源装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の無停電電源装置におい
て、 前記負荷は、交流電圧および直流電圧のどちらでも動作
可能であることを特徴とする無停電電源装置。 - 【請求項3】 請求項1に記載の無停電電源装置におい
て、 前記整流回路は、複数のダイオードのブリッジ接続によ
り構成された全波整流回路であることを特徴とする無停
電電源装置。 - 【請求項4】 請求項1に記載の無停電電源装置におい
て、 前記整流回路は、サイリスタおよびダイオードのブリッ
ジ接続により構成された全波整流回路であり、 前記サイリスタを制御する制御手段を備えた、ことを特
徴とする無停電電源装置。 - 【請求項5】 請求項1に記載の無停電電源装置におい
て、 前記整流回路は、複数のダイオードにより構成された半
波整流回路であることを特徴とする無停電電源装置。 - 【請求項6】 請求項1に記載の無停電電源装置におい
て、 前記整流回路は、サイリスタおよびダイオードにより構
成された半波整流回路であり、 前記サイリスタを制御する制御手段を備えた、 ことを特徴とする無停電電源装置。
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