JP2003009426A

JP2003009426A - 無停電電源装置

Info

Publication number: JP2003009426A
Application number: JP2001185294A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Yamamoto; 俊一山本; Masanobu Fujikura; 政信藤倉
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2001-06-19
Filing date: 2001-06-19
Publication date: 2003-01-10

Abstract

(57)【要約】【課題】負荷への供給電力の電圧値の変動を抑制す
る。【解決手段】入力端子ｔ_Iとメインインバータ１０と
を交流スイッチＡＣＳＷを介して接続し、交流スイッチ
ＡＣＳＷ及びメインインバータ１０間と出力端子ｔ_Oと
の間を電源ラインｌ_ou〜ｌ_owで接続する。メインインバ
ータ１０の直流電力側にΔインバータ４２を並列に接続
し、そのＶ相を基準とするＵ相及びＷ相の出力電圧を、
Ｕ相及びＷ相の電源ラインｌ_ou及びｌ_owに補償用変圧器
４４により直列に印可する。Δインバータ４２及び補償
用変圧器４４により、電源ラインｌ _ou〜ｌ_owにおいて電
圧値を補正し、供給される商用交流電力が健全時には、
負荷への交流電力の負荷供給電圧Ｖ_OUTが規定電圧Ｖ^*
となるように補正し、健全でない時は、メインインバー
タ１０をインバータ動作させて蓄電手段３０の蓄電エネ
ルギをもとに生成した生成交流電力が規定電圧Ｖ^*とな
るように補正する。

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、交流電源からの
入力電力を負荷に供給すると共に、前記交流電源の停電
時には、蓄電手段に蓄えられたエネルギを用いて負荷に
電力供給を行うようにした無停電電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の無停電電源装置では、商
用電源から供給される商用電圧が、例えば定格電圧の±
１０％以内であれば、商用電源は健全であると判断し
て、供給される商用電圧をそのまま負荷に供給するよう
にしている。また、このとき、商用電源から供給される
商用電圧を、直流電力及び交流電力との間での双方向へ
の電力変換が可能なインバータで直流電力に変換しこれ
を蓄電手段に蓄電している。

【０００３】そして、商用電源が停電した場合等、供給
される商用電圧が、定格電圧の±１０％以内に収まらな
いときに、商用電源は健全ではないと判断して、商用電
圧の負荷への供給路を遮断するためのスイッチを作動さ
せ、負荷への商用電圧の供給を停止し、商用電圧に替え
て、前記蓄電手段に蓄電されたエネルギを前記インバー
タで交流電力に変換しこれを負荷への供給電圧として出
力するようにしている。

【０００４】このようにすることによって、商用電源が
停電した場合、或いは何らかの異常によってその出力電
圧が低下した場合等であっても、負荷に対して継続して
電力供給を行うことができるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の無停電電源装置にあっては、商用電源からの供給電
圧が定格電圧の±１０％以内に収まらないときには、商
用電源は健全ではないと判断するようにしている。した
がって、実際には停電していない状態であっても、商用
電源は健全ではないと判断されて蓄電手段による負荷へ
の給電が行われることになるという問題がある。

【０００６】また、蓄電手段の容量によっては、この蓄
電手段のエネルギをインバータで変換したとしても、得
られる交流電圧が負荷への定格の出力電圧を満足するこ
とができないため、インバータの出力電圧を昇圧させる
ための変圧器を別に設け、インバータの出力電圧を変圧
器で昇圧してこれを負荷に供給したり、或いは、蓄電手
段の直流電圧を昇圧させるチョッパ回路を設け、直流電
圧を昇圧した後これを交流電圧に変換して負荷に供給す
る等の対処を行う必要がある。

【０００７】そこで、この発明は、上記従来の未解決の
問題に着目してなされたものであり、負荷への供給電力
の電圧変動を抑制すると共に、蓄電手段の容量に対する
汎用性を容易に拡げることの可能な無停電電源装置を提
供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に係る無停電電源装置は、入力さ
れる交流電力が健全なときには当該交流電力を負荷への
供給電力として出力し、前記交流電力が健全でないとき
には蓄電手段の蓄電エネルギをもとに前記供給電力を生
成しこれを出力するようにした無停電電源装置におい
て、前記交流電力を前記負荷に供給するための電源ライ
ンを前記交流電力が健全でないときに遮断する遮断スイ
ッチと、前記電源ラインの前記遮断スイッチの下流に交
流側が接続され、且つ前記交流電力が健全なときにはコ
ンバータ動作を行って前記蓄電手段の充電を行い、前記
交流電力が健全でないときにはインバータ動作を行って
前記蓄電手段の蓄電エネルギをもとに前記供給電力を生
成する電力変換手段と、前記供給電力の電圧と前記負荷
に供給されるべき規定電圧との差を抑制し得る補償交流
電圧を生成し当該補償交流電圧を前記電源ラインの前記
遮断スイッチの下流に直列に印加する直列補償手段と、
を備えることを特徴としている。

【０００９】また、請求項２に係る無停電電源装置は、
前記交流電力は三相三線式の配電線を介して入力され、
前記直列補償手段は、前記電力変換手段と前記蓄電手段
との間に直流側が接続され且つ前記供給電力と同期する
三相の交流電力を生成する三相のフルブリッジ形のイン
バータと当該インバータの出力電圧を変圧する二つの変
圧器とから構成され、当該変圧器の一次側には前記イン
バータの三相の出力電圧のうちの一相を基準相としてこ
れと他の二つの相との間の線間電圧がそれぞれ印加さ
れ、二次側は、前記電源ラインを構成する三相の電圧線
のうち、その位相が一次側に印加される前記二つの相の
何れか一方の出力電圧の位相と同期する電圧線にそれぞ
れ直列に介挿されることを特徴としている。

【００１０】また、請求項３に係る無停電電源装置は、
前記交流電力は三相三線式の配電線を介して入力され、
前記直列補償手段は、前記電力変換手段と前記蓄電手段
との間に直流側が接続され且つ前記供給電力と同期する
三相の交流電力を生成する三相のフルブリッジ形のイン
バータと当該インバータの出力電圧を変圧する三つの変
圧器とから構成され、当該変圧器の一次側には前記イン
バータの三相の相電圧がそれぞれ印加され、二次側は、
前記電源ラインを構成する三相の電圧線のそれぞれに直
列に且つ当該電圧線の位相と一次側に印加される前記イ
ンバータの出力電圧の位相とが一致するように接続され
ることを特徴としている。

【００１１】また、請求項４に係る無停電電源装置は、
前記交流電力は単相三線式の配電線を介して入力され、
前記直列補償手段は、前記電力変換手段と前記蓄電手段
との間に直流側が接続され且つ前記供給電力と同期する
単相の交流電力を生成するハーフブリッジ形のインバー
タと当該インバータの出力電圧を変圧する二つの変圧器
とから構成され、当該変圧器の一次側には前記インバー
タの出力電圧がそれぞれ印加され、二次側は、前記電源
ラインを構成する二つの電圧線にそれぞれ直列に接続さ
れ、且つその二次側出力は逆相となるように接続される
ことを特徴としている。

【００１２】さらに、請求項５に係る無停電電源装置
は、前記交流電力は三相四線式の配電線を介して入力さ
れ、前記直列補償手段は、前記電力変換手段と前記蓄電
手段との間に直流側が接続され且つ前記供給電力と同期
する三相の交流電力を生成する三相のフルブリッジ形の
インバータと当該インバータの出力電圧を変圧する三つ
の変圧器とから構成され、当該変圧器の一次側には前記
供給電力の中性線の電位を基準とする前記インバータの
三相の出力電圧がそれぞれ印加され、二次側は、前記電
源ラインを構成する三相の電圧線にそれぞれ直列に接続
され且つこれら電圧線の位相と一次側に印加される前記
インバータの出力電圧の位相とが一致するように接続さ
れることを特徴としている。

【００１３】この請求項１乃至請求項５に係る無停電電
源装置は、入力される交流電力が健全なときには、この
交流電力が負荷への供給電力として出力されるが、この
入力された交流電力の電圧値が規定電圧の範囲外である
場合等、交流電力が健全でないときには、交流電力を負
荷に出力するための電源ラインが遮断スイッチによって
遮断され、替わりに、蓄電手段の蓄電エネルギから負荷
への供給電力が生成されてこれが電源ラインに出力され
て負荷への電力供給が行われる。

【００１４】このとき、直列補償手段では、負荷への供
給電力の電圧値と負荷に供給されるべき規定電圧との差
を抑制し得る補償交流電圧を生成しており、この補償交
流電圧は電源ラインの遮断スイッチの下流側に直列に印
加される。したがって、入力された交流電力の電圧値が
変動した場合であっても、この電圧値は、補償交流電圧
によって規定電圧となるように補正され、これが供給電
力として負荷に供給されることになるから、入力される
交流電力の電圧値の変動に係わらず、負荷には常に規定
電圧の供給電力が出力されることになる。

【００１５】また、入力される交流電力が健全でないと
きには、蓄電手段の蓄電エネルギを電力変換手段で交流
に変換して負荷への供給電力を生成するようにし、この
電力変換手段で生成した供給電力についても直列補償手
段でその電圧値が規定電圧となるように補正しているか
ら、交流電力が不健全となった場合でも継続して規定電
圧の供給電力を出力することが可能となる。また、例え
ば、蓄電手段の容量が変更されこれによって電力変換手
段で生成される供給電力が低下した場合等であっも、直
列補償手段での補償交流電圧によってこれを補正するこ
とができるから、容易に対処することが可能となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を説
明する。図１は、本発明の実施の形態における無停電電
源装置を示す概略構成図であって、三相三線式の交流電
源からの交流電力を無停電電源装置に供給するようにし
たものである。

【００１７】図１に示すように、無停電電源装置１００
は、交流電力の入力端子ｔ_Iとメインインバータ１０と
が、交流スイッチＡＣＳＷを介して接続され、さらにメ
インインバータ１０は、蓄電手段３０に接続されてい
る。また、メインインバータ１０と蓄電手段３０との間
に、交流電力補償用の補償回路４０が接続されている。
前記交流スイッチＡＣＳＷは、ＳＣＲ等の半導体制御素
子を互いに逆並列に接続して構成された交流電路の無接
点開閉を行うスイッチである。

【００１８】前記メインインバータ１０は、整流動作及
びインバータ動作が可能な双方向インバータであって、
スイッチング素子Ｓ１１及びＳ１２が直列に接続され且
つこれらスイッチング素子Ｓ１１及びＳ１２のそれぞれ
にダイオードＤ１１及びＤ１２が接続された直列接続部
１０ａと、スイッチング素子Ｓ１３及びＳ１４が直列に
接続され且つこれらスイッチング素子Ｓ１３及びＳ１４
のそれぞれにダイオードＤ１３及びＤ１４が接続された
直列接続部１０ｂと、スイッチング素子Ｓ１５及びＳ１
６が直列に接続され且つこれらスイッチング素子Ｓ１５
及びＳ１６のそれぞれにダイオードＤ１５及びＤ１６が
接続された直列接続部１０ｃと、から構成され、これら
直列接続部１０ａ〜１０ｃは並列に接続されて、いわゆ
る三相のフルブリッジ形インバータを構成している。

【００１９】そして、メインインバータ１０を構成する
各スイッチング素子の直列接続部１０ａ，１０ｂ及び１
０ｃ、平滑用のコンデンサＣが蓄電手段３０の両端にこ
の順に並列に接続されている。一方、例えば図示しない
商用電源等から三相三線式で供給される商用交流電力の
Ｕ相の電圧線と接続される入力端子ｔ_IUは交流スイッチ
ＡＣＳＷを介して、前記メインインバータ１０の直列接
続部１０ａのスイッチング素子どうしの接続点に接続さ
れる。また、交流電力配線のＶ相の電圧線と接続される
入力端子ｔ_IVは交流スイッチＡＣＳＷを介して、前記メ
インインバータ１０の直列接続部１０ｂのスイッチング
素子どうしの接続点に接続され、同様に、交流電力配線
のＷ相の電圧線と接続される入力端子ｔ_IWは交流スイッ
チＡＣＳＷを介して、前記メインインバータ１０の直列
接続部１０ｃのスイッチング素子どうしの接続点に接続
される。

【００２０】そして、前記入力端子ｔ_IU、ｔ_IV、ｔ_IWと
各直列接続部１０ａ〜１０ｃとを結ぶ各電源ライン
ｌ_iu、ｌ_iv、ｌ_iwには、各入力端子ｔ_IU、ｔ_IV、ｔ_IWと
交流スイッチＡＣＳＷとの間に、配線遮断用の配線遮断
器ＭＣＣＢの接点（以下、配線遮断器という。）がそれ
ぞれ介挿され、また、交流スイッチＡＣＳＷとメインイ
ンバータ１０との間には、電源ラインｌ_iu、ｌ_iv、ｌ_iw
から、メインインバータ１０を切り離すための電磁接触
器の接点（以下、電磁接触器という。）ＭＣが介挿され
ている。

【００２１】また、各電源ラインｌ_iu、ｌ_iv、ｌ_iwの、
前記電磁接触器ＭＣとメインインバータ１０との間に
は、それぞれにリアクトルＬ２１が介挿され、また、電
磁接触器ＭＣとリアクトルＬ２１との間の各電源ライン
ｌ_iu、ｌ_iv、ｌ_iw間、つまり、電源ラインｌ_iu及びｌ_iv
間、ｌ_iv及びｌ_iw間、ｌ_iw及びｌ_iu間には、それぞれに
コンデンサＣ２１が設けられ、これらリアクトルＬ２１
とコンデンサＣ２１とでフィルタを構成している。

【００２２】そして、交流スイッチＡＣＳＷ及び電磁接
触器ＭＣ間の各電源ラインｌ_iu、ｌ _iv、ｌ_iwに、出力端
子ｔ_OU、ｔ_OV、ｔ_OWがそれぞれ接続されている。一方、
前記補償回路４０は、Δインバータ４２と直列補償変圧
器４４とから構成され、前記Δインバータ４２は、三相
のフルブリッジ形のインバータで構成されている。すな
わち、スイッチング素子Ｓ４１及びＳ４２が直列に接続
され且つこれらスイッチング素子Ｓ４１及びＳ４２のそ
れぞれにダイオードＤ４１及びＤ４２が逆並列に接続さ
れた直列接続部４２ａと、スイッチング素子Ｓ４３及び
Ｓ４４が直列に接続され且つこれらスイッチング素子Ｓ
４３及びＳ４４のそれぞれにダイオードＤ４３及びＤ４
４が逆並列に接続された直列接続部４２ｂと、スイッチ
ング素子Ｓ４５及びＳ４６が直列に接続され且つこれら
スイッチング素子Ｓ４５及びＳ４６のそれぞれにダイオ
ードＤ４５及びＤ４６が逆並列に接続された直列接続部
４２ｃとが並列に接続されて構成されている。

【００２３】一方、前記直列補償変圧器４４は、二つの
変圧器４４ｕ及び４４ｗから構成され、変圧器４４ｕの
二次側はＵ相の電源ラインｌ_iuと出力端子ｔ_OUとの間の
電源ラインｌ_ouに直列に介挿され、変圧器４４ｗの二次
側はＷ相の電源ラインｌ_iwと出力端子ｔ_OWとの間の電源
ラインｌ_owに直列に介挿されている。そして、変圧器４
４ｕの一次側には、その二次側の二つの端子のうち出力
端子ｔ_OU側の端子と対向する端子に、Δインバータ４２
の３相の出力電圧のうち、商用電源等からの商用交流電
力のＵ相と同相の電圧を出力する直列接続部４２ｃのス
イッチング素子どうしの接続点が接続され、他方の端子
には、商用交流電力のＶ相と同相の電圧を出力する直列
接続部４２ｂのスイッチング素子どうしの接続点が接続
される。また、前記変圧器４４ｗの一次側には、その二
次側の二つの端子のうち出力端子ｔ_OW側の端子と対向す
る端子に、商用交流電力のＷ相と同相の電圧を出力する
直列接続部４２ａのスイッチング素子どうしの接続点が
接続され、他方の端子には、Ｖ相と同相の電圧を出力す
る直列接続部４２ｂのスイッチング素子どうしの接続点
が接続される。つまり、電源ラインｌ_ou及びｌ_owには、
Δインバータ４２のＶ相の出力電圧を基準とするＵ相及
びＷ相の線間線圧が印可されるようになっている。この
ようにすることによって、電源ラインｌ_ou〜ｌ_owの交流
電力を直列補償変圧器４４によって補正し、補正後の交
流電力を図示しない負荷への供給電力（以下、負荷供給
電力という。）として出力するようになっている。

【００２４】さらに、Δインバータ４２の各直列接続部
４２ａ〜４２ｃのスイッチング素子どうしの接続点と直
列補償変圧器４４とを接続する各補償用電圧ライン
ｌ_du、ｌ _dv、ｌ_dwのそれぞれにはリアクトルＬ２２が介
挿され、リアクトルＬ２２の直列補償変圧器４４側に
は、各補償用電圧ラインｌ_du、ｌ_dv、ｌ_dw間にそれぞれ
コンデンサＣ２２が接続され、これらコンデンサＣ２２
とリアクトルＬ２２とでフィルタを構成している。

【００２５】また、補償用電圧ラインｌ_du及びｌ_dvの直
列補償変圧器４４とコンデンサＣ２２との間、及び補償
用電圧ラインｌ_dv及びｌ_dwの直列補償変圧器４４とコン
デンサＣ２２との間には、Δインバータ４２が停止して
いる状態で負荷をとる場合に、直列補償変圧器４４の一
次巻線を短絡させるための交流スイッチＡＣＳＷ′が、
それぞれ設けられている。

【００２６】そして、これらスイッチング素子Ｓ１１〜
Ｓ４６及び交流スイッチＡＣＳＷ及びＡＣＳＷ′、電磁
接触器ＭＣは、制御回路２によって制御されるようにな
っている。この制御回路２は、前記配線遮断器ＭＣＣＢ
と交流スイッチＡＣＳＷとの間に接続された電圧検出器
４で検出される、商用交流電力の実際の電圧値である実
交流電圧Ｖ_RELと、電源ラインｌ_ou〜ｌ_owの直列補償変
圧器４４と出力端子ｔ_Oとの間に設けられた負荷供給電
圧検出器６で検出される、負荷に供給される負荷供給電
力の電圧値である負荷供給電圧Ｖ_OUTとに基づいて各種
スイッチを制御する。

【００２７】すなわち、制御回路２は、起動時に電磁接
触器ＭＣを導通状態に制御する。また、実交流電圧Ｖ
_RELが、予め設定した許容範囲であるときには、交流ス
イッチＡＣＳＷを導通状態に制御し、前記メインインバ
ータ１０を整流動作させると共に、負荷供給電圧Ｖ_OUT
と無停電電源装置１００から出力すべき交流電力の規定
電圧Ｖ^*との差に基づいてΔインバータ４２を制御す
る。つまり、商用電源等から供給される商用交流電力と
同相となるようにこの商用交流電力に同期してΔインバ
ータ４２の制御を行い、Δインバータ４２の出力電圧を
直列補償変圧器４４で変圧し、これを、Ｕ相及びＷ相の
電源ラインｌ_ou及びｌ_owに印加したときに、負荷に供給
される負荷供給電力の負荷供給電圧Ｖ_OUTが規定電圧Ｖ
^*となり得る補償用の交流電圧を生成する。

【００２８】一方、前記実出力電圧Ｖ_RELが許容範囲を
越えたとき、つまり、商用交流電力の電圧変動が大きい
とき、或いは商用交流電力の供給元の商用電源等が停電
しているとき等には、前記交流スイッチＡＣＳＷを非導
通状態に制御する。また、制御回路２内に設けられた図
示しない内部発振器に同期してメインインバータ１０を
インバータとして動作させ、蓄電手段３０のエネルギを
電圧源として、規定電圧Ｖ^*に応じて予め設定した所定
電圧の交流電力を生成する。さらに、前記内部発振器に
同期してΔインバータ４２を制御し、商用交流電力が健
全である場合と同様に処理を行い、Δインバータ４２で
生成された補償用の交流電圧を直列補償変圧器４４で変
圧し、これを、Ｕ相及びＷ相の電源ラインｌ_ou及びｌ_ow
に印加したときの負荷供給電圧Ｖ_OUTが引き続き規定電
圧Ｖ^*となるようにΔインバータ４２を制御する。

【００２９】なお、前記実出力電圧Ｖ_RELの許容範囲
は、前記商用電源等の商用交流電力の電圧値の±１０％
程度に設定される。また、前記直列補償変圧器４４の変
圧比は、Δインバータ４２から出力される補償用電圧を
変圧したときに、実出力電圧Ｖ _RELを規定電圧Ｖ^*に補
正し得る二次側出力電圧を生成可能な変圧比に設定され
る。

【００３０】前記制御回路２は、また、前記メインイン
バータ１０及びΔインバータ４２の異常を、図示しない
監視装置等によって検出したときには、前記電磁接触器
ＭＣを非導通状態に制御する。ここで、交流スイッチＡ
ＣＳＷが遮断スイッチに対応し、メインインバータ１０
が電力変換手段に対応し、補償回路４０が直列補償手段
に対応している。

【００３１】次に、上記実施の形態の動作を図２を伴っ
て説明する。今、図示しない商用電源が正常に動作して
おり、電圧検出器４で検出される実入力電圧Ｖ_RELが許
容範囲内にある場合には、制御回路２は、前記交流スイ
ッチＡＣＳＷ及び電磁接触器ＭＣを導通状態に制御し、
前記メインインバータ１０を整流動作させると共に、Δ
インバータ４２を制御する。

【００３２】これによって、供給された商用交流電力は
図２（ａ）に示すように、入力端子ｔ_I、配線遮断器Ｍ
ＣＣＢ、交流スイッチＡＣＳＷ、直列補償変圧器４４の
二次側を経て、出力端子ｔ_Oに供給されて図示しない負
荷への給電が行われると共に、交流スイッチＡＣＳＷか
ら電磁接触器ＭＣを経てメインインバータ１０に供給さ
れ、ここで直流電力に変換され、蓄電手段３０の充電状
態に応じて蓄電手段３０への充電が行われる。

【００３３】また、このとき、制御回路２ではΔインバ
ータ４２を制御し、負荷供給電力の負荷供給電圧Ｖ_OUT
が、規定電圧Ｖ^*となるように制御する。したがって、
Δインバータ４２の直列接続部４２ｂのスイッチング素
子どうしの接続点の電位を基準として、これと直列接続
部４２ａ及び４２ｃのスイッチング素子どうしの接続点
の電位との差が、それぞれ変圧器４４ｕ及び４４ｗの一
次側に印加され、つまり、Δインバータ４２の直列接続
部４２ｂの出力電圧を基準とする直列接続部４２ａ及び
４２ｃの出力電圧の線間電圧が、直列補償変圧器４４の
二つの変圧器の一次側に印加され、且つ商用交流電力の
位相と同相となるように印加される。このとき、変圧器
４４ｕ及び４４ｗの二次側出力は、Ｕ相及びＷ相の電源
ラインｌ_ou及びｌ_owに直列に接続されているから、Ｕ相
及びＶ相の電源ラインｌ_ou及びｌ_ov間の線間電圧と、Ｖ
相及びＷ相の電源ラインｌ_ov及びｌ_ow間の線間電圧とが
補正されることになる。また、負荷供給電圧Ｖ_OUTが規
定電圧Ｖ^*となるようにΔインバータ４２の出力制御が
行われるから、変圧器４４ｕ及び４４ｗの二次側電圧が
Ｕ相及びＷ相の電源ラインｌ_ou及びｌ_owに作用すること
によって、すなわち、規定電圧Ｖ^*となるように補正さ
れることになる。

【００３４】したがって、供給された商用交流電力は入
力端子ｔ_Iを経て、直列補償変圧器４４で規定電圧Ｖ^*
となるように補正され、これが出力端子ｔ_Oから出力さ
れることになって、負荷には規定電圧Ｖ^*の負荷供給電
力が供給されることになる。この状態から、商用電源が
故障或いは停電する等によって実入力電圧Ｖ_RELが許容
範囲を越えると、制御回路２では、商用交流入力が健全
ではないものと判定し、交流スイッチＡＣＳＷを遮断す
ると共に、図示しない内部発振器に同期してメインイン
バータ１０をインバータ動作させ、また、負荷供給電圧
検出器６で検出される負荷供給電圧Ｖ_OUTに基づいて、
この負荷供給電圧Ｖ_OUTが引き続き規定電圧Ｖ^*となる
ようにΔインバータ４２を制御する。

【００３５】これによって、図２（ｂ）に示すように、
蓄電手段３０の蓄電エネルギがメインインバータ１０で
三相の所定電圧値の交流電圧に変換され、さらに、この
メインインバータ１０で生成された生成交流電力が直列
補償変圧器４４によって補正され、つまり、その出力電
圧が規定電圧Ｖ^*となるように補正されて出力端子ｔ _O
に供給されて負荷に供給される。

【００３６】したがって、交流電源から健全な商用交流
電力が入力されない場合であっても、負荷に対しては継
続して規定電圧Ｖ^*の負荷供給電力が出力されることに
なる。そして、この状態から、図示しない交流電源が正
常状態に復帰すると、電圧検出器４で検出される実入力
電圧Ｖ_RELが許容範囲内に戻るから、制御回路２では、
交流スイッチＡＣＳＷを導通状態に切り換え、メインイ
ンバータ１０の動作をインバータ動作から整流動作に切
り換える。さらに、Δインバータ４２を、負荷供給電圧
検出器６で検出される負荷供給電圧値Ｖ_OUTと規定電圧
Ｖ^*との差に応じて制御し、供給された商用交流電力
を、規定電圧Ｖ^*の交流電力となるように補正する。こ
れによって、負荷には継続して規定電圧Ｖ^*の交流電力
が供給されることになる。

【００３７】また、メインインバータ１０の直流出力に
よって、蓄電手段３０への充電が行われ、商用交流電力
が不健全であった際に蓄電手段３０によって負荷への電
力供給を行うことによって減少した蓄電手段３０の蓄電
電圧が再度増加し、満充電状態に制御される。そして、
メインインバータ１０、或いはΔインバータ４２に短絡
異常等が生じ、図示しない監視装置等によってこれらの
異常を検出した場合には、制御回路２では、電磁接触器
ＭＣを非導通状態に切り換え、これらを電力系から切り
離す。また、交流スイッチＡＣＳＷ′によって直列補償
変圧器４４の一次側を短絡させる。

【００３８】これによって、Δインバータ４２の制御が
行われないために補償回路４０による商用交流電力の補
正は行われず商用交流電力の変動分を補正することがで
きないが、メインインバータ１０側に異常が生じた場合
であっても、負荷への電力供給は継続して行われること
になる。このように、供給される商用交流電力の電圧が
低下した場合であっても、その変動分を、補償回路４０
によって補正することができるから、負荷への負荷供給
電圧Ｖ_OUTを規定電圧Ｖ^*に維持することができる。

【００３９】このとき、Δインバータ４２の制御電圧範
囲は定格電圧の１０％程度でよいから、Δインバータ４
２の容量も装置容量の１０％程度でよい。また、供給さ
れる商用交流電力の変動分を補正することができるか
ら、入力される交流電力の電圧の変動が定格電圧の１０
％以上であった場合でも、定格電圧の１０％以内に収め
ることができる。したがって、補償電圧をより広く設定
することができるから、停電と判定されて停電時の動作
へ移行する頻度、つまり、蓄電手段３０による給電に切
り替える頻度を低減することができ、蓄電手段３０の使
用頻度を低減させ、信頼性をより向上させることができ
る。

【００４０】また、例えば蓄電手段３０をバッテリ電圧
セル等で構成した場合には、バッテリのセル数によって
は、規定電圧Ｖ^*の交流電力を得るために十分な直流電
圧を得ることができないため、変圧器、或いは昇圧回路
等を別に設けてこれによって昇圧させる必要がある。し
かしながら、上記実施の形態においては、蓄電手段３０
の蓄電エネルギをもとにメインインバータ１０において
三相の交流電力を生成し、これを補償回路４０によって
規定電圧Ｖ^*となるように補正するようにしているか
ら、蓄電手段３０の容量が変動した場合であっても、Δ
インバータ４２の出力電圧を制御することによって規定
電圧Ｖ^*に維持することができる。したがって、蓄電手
段３０の容量の変更等があった場合であっても、昇圧回
路或いは変圧器等を新たに設ける必要はなく、蓄電手段
３０の容量の変化に対し容易に対処することができ、蓄
電手段３０に対する汎用性を拡げることができる。

【００４１】また、Ｕ相及びＶ相の線間電圧及びＷ相及
びＶ相の線間電圧を補正するようにしているから、入力
される交流電力の各相の電圧がアンバランスであって
も、的確に電圧補償をすることができる。次に、本発明
の第２の実施の形態を説明する。この第２の実施の形態
は、上記第１の実施の形態と同様に、三相三線式の交流
電源からの交流電力を無停電電源装置に供給するように
したものである。前記第１の実施の形態では、線間電圧
を補正するようにしたのに対し、この第２の実施の形態
では、相電圧を補正するようにしている。

【００４２】基本的な構成は第１の実施の形態と同様で
あるので、同一部には同一符号を付与しその詳細な説明
は省略する。第２の実施の形態における無停電電源装置
１００は、図３に示すように、直列補償変圧器４４は３
つの変圧器４４ｕ、４４ｖ、４４ｗから構成されてい
る。そして、これら変圧器４４ｕ、４４ｖ、４４ｗの二
次側は、それぞれ電源ラインｌ_ou〜ｌ_owに直列に介挿さ
れている。また、変圧器４４ｕの一次側は、その二次側
の二つの端子のうちの出力端子ｔ_OU側とは異なる方の端
子と対向する端子に、商用交流電力のＵ相と同相の電圧
を出力する直列接続部４２ａのスイッチング素子どうし
の接続点が接続されている。また、変圧器４４ｖの一次
側は、その二次側の二つの端子のうちの出力端子ｔ_OV側
とは異なる方の端子と対向する端子に、商用交流電力の
Ｖ相と同相の電圧を出力する直列接続部４２ｂのスイッ
チング素子どうしの接続点が接続され、同様に、変圧器
４４ｗの一次側は、その二次側の二つの端子のうちの出
力端子ｔ_OW側とは異なる方の端子と対向する端子に、商
用交流電力のＷ相と同相の電圧を出力する直列接続部４
２ｃのスイッチング素子どうしの接続点が接続されてい
る。

【００４３】つまり、Ｕ相〜Ｗ相の電源ラインｌ_ou〜ｌ
_owには、Δインバータ４２が出力する交流電力の各相電
圧が印加されるようになっている。また、各補償用電圧
ラインｌ_du、ｌ_dv、ｌ_dwの、直列補償変圧器４４とコン
デンサＣ２２との間に、直列補償変圧器４４の各変圧器
の一次側を短絡するための交流スイッチＡＣＳＷ′が設
けられている。

【００４４】そして、これらスイッチング素子Ｓ１１〜
Ｓ４６及び交流スイッチＡＣＳＷ及びＡＣＳＷ′、電磁
接触器ＭＣは、制御回路２によって制御されるようにな
っている。第２の実施の形態における制御回路２では、
上記第１の実施の形態と同様に、電圧検出器４で検出さ
れる、商用電源等から供給される商用交流電力の実交流
電圧Ｖ_RELに基づいて商用交流電力が健全であるか否か
を判定し、商用交流電力が健全であるときにはメインイ
ンバータ１０を整流動作させて蓄電手段３０への充電を
行い、健全でないときには交流スイッチＡＳＷを非導通
状態に制御し、図示しない内部発振器に同期してメイン
インバータ１０をインバータ動作させ、蓄電手段３０の
蓄電エネルギを交流電力に変換する。また、負荷供給電
圧検出器６で検出される負荷への負荷供給電圧Ｖ_OUTが
規定電圧Ｖ^*となるように、Δインバータ４２を制御
し、このとき、商用交流電力が健全である場合にはこの
商用交流電力と同期する三相の交流電力を出力するよう
に制御を行い、健全でないときには内部発振器に同期し
た三相の交流電力を出力するように制御を行う。

【００４５】したがって、商用交流電力の実入力電圧Ｖ
_RELが許容範囲にあるときには、交流スイッチＡＣＳＷ
は導通状態に制御され、メインインバータ１０は整流動
作を行い、これによって蓄電手段３０への充電が行われ
る。また、Δインバータ４２がメインインバータ１０の
直流出力側の直流電力を三相の交流電力に変換し、この
とき、負荷供給電圧Ｖ_OUTが規定電圧Ｖ^*となるよう
に、つまり実入力電圧Ｖ _RELと規定電圧Ｖ^*との差を抑
制し得る電圧が直列補償変圧器４４の各変圧器の二次側
から出力されるように、Δインバータ４２が制御され
る。

【００４６】このΔインバータ４２が出力する各相電圧
はそれぞれ変圧器４４ｕ〜４４ｗの一次側に印加され、
このとき、変圧器４４ｕ〜４４ｗの二次側出力は、Ｕ相
〜Ｗ相に直列に接続されているから、各相の電源ライン
ｌ_iu〜ｌ_iwの相電圧が補正されることになる。そして、
前記負荷供給電圧Ｖ_OUTと規定電圧Ｖ^*との差を抑制す
るようにΔインバータ４２の出力制御が行われるから、
変圧器４４ｕ〜４４ｗの二次側電圧がＵ相〜Ｗ相に作用
することによって、負荷供給電圧Ｖ_OUTと規定電圧Ｖ^*
とが一致するように制御が行われることになる。

【００４７】したがって、供給された商用交流電力は入
力端子ｔ_I、交流スイッチＡＣＳＷを経て、直列補償変
圧器４４でその電圧が規定電圧Ｖ^*となるように補正さ
れ、これが出力端子ｔ_Oから出力されることになって、
負荷には、規定電圧Ｖ^*の負荷供給電力が供給されるこ
とになる。そして、実入力電圧Ｖ_RELが許容範囲を越え
ると、制御回路２では、商用交流電力が健全ではないも
のと判定し、交流スイッチＡＣＳＷを遮断すると共に、
メインインバータ１０をインバータ動作させ、蓄電手段
３０の蓄電エネルギを三相の交流電圧に変換する。ま
た、引き続き、負荷供給電圧Ｖ_OUTが規定電圧Ｖ^*とな
るようにΔインバータ４２の制御を行う。これによっ
て、メインインバータ１０で生成された生成交流電力
が、補正回路４０の出力電圧によって補正され、規定電
圧Ｖ^*の負荷供給電力として出力端子ｔ_Oを介して負荷
に供給されることになる。

【００４８】したがって、この場合も、上記第１の実施
の形態と同等の作用効果を得ることができる。次に、本
発明の第３の実施の形態を説明する。この第３の実施の
形態は、単相三線式の交流電源からの交流電力を無停電
電源装置に供給するようにしたものである。

【００４９】図４は、第３の実施の形態における無停電
電源装置１００を示したものであって、上記第１の実施
の形態と同一部には同一符号を付与している。図４に示
すように、商用交流電力の入力端子ｔ_Iとメインインバ
ータ１０とが、配線遮断器ＭＣＣＢ、交流スイッチＡＣ
ＳＷ、電磁接触器ＭＣを介して接続され、このメインイ
ンバータ１０と、二つの同一容量値を有する平滑用のコ
ンデンサＣ１及びＣ２が直列に接続されたコンデンサ接
続部２５とがこの順に並列に蓄電手段３０の両端に接続
されている。

【００５０】また、メインインバータ１０と蓄電手段３
０との間に、交流電力補償用の補償回路４０が接続され
ている。一方、図示しない商用電源等から単相三線式で
供給される商用交流電力のＵ相の電圧線と接続される入
力端子ｔ_IUは、配線遮断器ＭＣＣＢ、交流スイッチＡＣ
ＳＷ、電磁接触器ＭＣを介して前記メインインバータ１
０の直列接続部１０ａのスイッチング素子どうしの接続
点に接続され、また、商用交流電力のＶ相の電圧線と接
続される入力端子ｔ_IVは配線遮断器ＭＣＣＢ、交流スイ
ッチＡＣＳＷ、電磁接触器ＭＣを介して前記メインイン
バータ１０の直列接続部１０ｃのスイッチング素子どう
しの接続点に接続されている。さらに、商用交流電力の
中性線Ｎと接続される入力端子ｔ_INは、配線遮断器ＭＣ
ＣＢ、交流スイッチＡＣＳＷ、電磁接触器ＭＣを介して
コンデンサ接続部２５のコンデンサどうしの接続点に接
続されている。そして、このコンデンサどうしの接続点
は、メインインバータ１０の直列接続部１０ｂのスイッ
チング素子どうしの接続点に接続されている。

【００５１】そして、Ｕ相の電圧線と接続される入力端
子ｔ_IUと直列接続部１０ａのスイッチング素子どうしの
接続点とを接続する電源ラインｌ_iuの電磁接触器ＭＣと
直列接続部１０ａとの間にはリアクトルＬｕが介挿さ
れ、Ｖ相の電圧線と接続される入力端子ｔ_IVと直接接続
部１０ｃのスイッチング素子どうしの接続点とを接続す
るＶ相の電源ラインｌ_ivの電磁接触器ＭＣと直列接続部
１０ｃとの間には、リアクトルＬｖが介挿されている。
さらに、電磁接触器ＭＣとリアクトルＬｕ、Ｌｗとの間
の、電源ラインｌ_iuと中性の電源ラインｌ_in間、中性の
電源ラインｌ_in及び電源ラインｌ_iv間には、同一容量値
を有するコンデンサＣｕ及びＣｖがそれぞれが接続され
ている。そして、リアクトルＬｕ及びコンデンサＣｕ、
リアクトルＬｖ及びコンデンサＣｖはそれぞれフィルタ
を構成している。

【００５２】一方、前記補償回路４０は、Δインバータ
４２と、直列補償変圧器４４とから構成され、前記Δイ
ンバータ４２は、二つのスイッチング素子Ｓ４１及びＳ
４２が直列に接続され且つ各スイッチング素子Ｓ４１及
びＳ４２に逆並列にダイオードＤ４１、Ｄ４２が接続さ
れたいわゆるハーフブリッジ形のインバータで構成さ
れ、前記スイッチング素子Ｓ４１及びＳ４２の直列接続
部４２ａは、前記メインインバータ１０とコンデンサ接
続部２５との間にこれらと並列に接続されている。

【００５３】前記直列補償変圧器４４は、二つの変圧器
４４ｕ及び４４ｖから構成され、変圧器４４ｕの二次側
は、Ｕ相の電源ラインｌ_iuと出力端子ｔ_OUとを接続する
電源ラインｌ_ouとの間に直列に介挿され、変圧器４４ｖ
の二次側は、Ｖ相の電源ラインｌ_ivと出力端子ｔ_OVとを
接続する電源ラインｌ_ovとの間に直列に介挿されてい
る。

【００５４】そして、変圧器４４ｕの一次側には、その
二次側の二つの端子のうち出力端子ｔ_OU側とは異なる方
の端子と対向する端子に、Δインバータ４２の直列接続
部４２ａのスイッチング素子どうしの接続点が接続さ
れ、他方の端子には、前記コンデンサ接続部２５のコン
デンサどうしの接続点が接続される。前記変圧器４４ｖ
の一次側には、その二次側の二つの端子のうち出力端子
ｔ_OV側の端子と対向する端子に、前記直列接続部４２ａ
のスイッチング素子どうしの接続点が接続され、他方の
端子には、前記コンデンサ接続部２５のコンデンサどう
しの接続点が接続される。つまり、Ｕ相及びＶ相の電源
ラインｌ_ou及びｌ_ovには、コンデンサ接続部２５の中間
電位、これはすなわち中性の電源ラインｌ_inの電位を基
準電圧とするΔインバータ４２の出力電圧を変圧した電
圧値が互いに逆相となるように印加される。

【００５５】さらに、Δインバータ４２の直列接続部４
２ａのスイッチング素子どうしの接続点と直列補償変圧
器４４とを接続する補償用電圧ラインｌｄにはリアクト
ルＬ３１が介挿され、この補償用電圧ラインｌｄと、前
記コンデンサ接続部２５のコンデンサどうしの接続点及
び直列補償変圧器４４を接続する補償用電圧ラインｌｎ
との間の、前記リアクトルＬ３１の直列補償変圧器４４
側にはコンデンサＣ３１が接続され、このコンデンサＣ
３１とリアクトルＬ３１とでフィルタを構成している。

【００５６】また、補償用電圧ラインｌｄ及びｌｎ間に
は、直列補償変圧器４４の一次側を短絡用の交流スイッ
チＡＣＳＷ′が接続されている。そして、これらスイッ
チング素子Ｓ１１〜Ｓ４２及び交流スイッチＡＣＳＷ及
びＡＣＳＷ′、電磁接触器ＭＣは、制御回路２によって
制御されるようになっている。

【００５７】この制御回路２は、前記配線遮断器ＭＣＣ
Ｂと交流スイッチＡＣＳＷとの間に接続された電圧検出
器４で検出される商用交流電力の実交流電圧Ｖ_RELと、
出力端子ｔ_Oと直列補償変圧器４４との間に接続された
負荷供給電圧検出器６で検出される負荷供給電圧Ｖ_OUT
とに基づいてメインインバータ１０及びΔインバータ４
２を制御する。

【００５８】すなわち、起動時に電磁接触器ＭＣを導通
状態に制御すると共に、実交流電圧Ｖ_RELが予め設定し
た許容範囲であるときには、交流スイッチＡＣＳＷを導
通状態に制御する。また、前記メインインバータ１０の
直列接続部１０ａ及び１０ｃを制御して整流動作させ、
必要に応じて蓄電手段３０への充電を行うと共に、負荷
供給電圧Ｖ_OUTと無停電電源装置１００から出力すべき
交流電力の規定電圧Ｖ ^*との差に基づいて、入力される
商用交流電力に同期してΔインバータ４２を制御して補
償用電圧を出力させる。つまり、Δインバータ４２の出
力電圧とコンデンサ接続部２５の中点電位である補償用
電圧ラインｌｎとの電位差を、直列補償変圧器４４で変
圧しこれがＵ相の電源ラインｌｕ及びＶ相の電源ライン
ｌｖにそれぞれ逆相となるように印加されたときの、負
荷供給電圧Ｖ_OUTが規定電圧Ｖ^*となり得る、単相の交
流電圧が直列補償変圧器４４の二次側電圧から出力され
るように、Δインバータ４２の制御を行う。

【００５９】一方、前記実出力電圧Ｖ_RELが許容範囲を
越えたとき、つまり、入力される商用交流電力の電圧変
動が大きいとき、或いは商用交流電力の供給元の交流電
源が停電しているとき等には、前記交流スイッチＡＣＳ
Ｗを非導通状態に制御する。また、メインインバータ１
０の直列接続部１０ａ及び１０ｃを制御してインバータ
として動作させ、蓄電手段３０の蓄電エネルギをもとに
図示しない内部発振器に同期して互いに単相の交流電圧
を生成する。また、Δインバータ４２を制御し、メイン
インバータ１０で生成した単層の交流電圧が規定電圧Ｖ
^*となるようにΔインバータ４２を制御する。

【００６０】また、制御回路２は、メインインバータ１
０を構成する直列接続部１０ｂの各スイッチング素子Ｓ
１３及びＳ１４を、例えば予め設定した所定周期でスイ
ッチング素子Ｓ１３及びＳ１４を交互にオンオフ制御
し、コンデンサ接続部２５のコンデンサどうしの接続点
の直流中間電圧固定用のスイッチング素子として動作さ
せる。

【００６１】したがって、供給される商用交流電力が正
常に動作しており、電圧検出器４で検出される実入力電
圧Ｖ_RELが許容範囲内にある場合には、制御回路２は、
前記交流スイッチＡＣＳＷ及び電磁接触器ＭＣを導通状
態に制御し、前記メインインバータ１０を整流動作させ
ると共に、Δインバータ４２を制御する。これによっ
て、入力された交流電力は入力端子ｔ_I、配線遮断器Ｍ
ＣＣＢ、交流スイッチＡＣＳＷ、直列補償変圧器４４の
二次側を経て、出力端子ｔ_Oに供給されて図示しない負
荷への給電が行われると共に、交流スイッチＡＣＳＷか
ら電磁接触器ＭＣを経てメインインバータ１０に供給さ
れ、ここで直流電力に変換され、必要に応じて蓄電手段
３０への充電が行われる。

【００６２】また、このとき、制御回路２では、Δイン
バータ４２の出力電圧が、この出力電圧とコンデンサ接
続部２５のコンデンサどうしの接続点との間の電圧が直
列補償変圧器４４の二つの変圧器４４ｕ及び４４ｗの一
次側に互いに逆相となるように印加されたときの、電源
ラインｌ_ou及びｌ_ov間の交流電圧が規定電圧Ｖ^*となる
ようにΔインバータ４２を制御する。つまり、入力され
る商用交流電力と位相の等しい単相交流電圧であり、且
つ、その電圧値とコンデンサ接続部２５のコンデンサど
うしの接続点の電位、すなわち、中性の電源ラインｌ_in
の電位との差を直列補償変圧器４４で変圧したときの二
次側出力が、実入力電圧Ｖ_RELと規定電圧Ｖ^*との差の
１／２の電圧値となるようにΔインバータ４２を制御す
る。

【００６３】したがって、メインインバータ１０の出力
側の直流電圧を二分割した電位とΔインバータ４２の出
力電位との差が、変圧器４４ｕ及び４４ｖの一次側に印
加され、且つ、変圧器４４ｕ及び４４ｖが互いに逆相と
なるように印加される。このとき、変圧器４４ｕ及び４
４ｖの二次側出力は、Ｕ相及びＶ相の電源ラインｌ_ou及
びｌ_ovに直列に接続されているから、中性の電源ライン
ｌ_onを基準とするＵ相及びＶ相の電源ラインｌ_ou及びｌ
_ovの電圧が補正されることになる。Δインバータ４２
は、変圧器４４ｕ及び４４ｖの二次側電圧が、実入力電
圧Ｖ_RELと規定電圧Ｖ^*との差の１／２の電圧値となる
ように制御されるから、変圧器４４ｕ及び４４ｖの二次
側の電圧がＵ相及びＶ相の電源ラインｌ_ou及びｌ_ovに逆
相に作用することによって、すなわち入力交流電圧が規
定電圧Ｖ^*となるように補正されることになる。

【００６４】したがって、この電圧補正が行われた交流
電力が交流スイッチＡＣＳＷを経て出力端子ｔ_Oから出
力されることになって、負荷には、規定電圧Ｖ^*の交流
電力が供給されることになる。この状態から、図示しな
い交流電源に停電等の異常が発生してその実交流電圧Ｖ
_RELが低下し、これが許容範囲を下回ると、制御回路２
では商用交流電力が健全ではないものと判定し、交流ス
イッチＡＣＳＷを遮断すると共に、メインインバータ１
０をインバータ動作させて蓄電手段３０の蓄電エネルギ
をもとに、内部発振器に同期して単相の交流電力を生成
する。

【００６５】これによって、入力端子ｔ_Iと出力端子ｔ
_Oとの間の電源ラインが遮断され、蓄電手段３０の蓄電
エネルギをもとにメインインバータ１０によって単相交
流電力が生成され、これが出力端子ｔ_Oに供給され、こ
のとき、補正回路４０では、メインインバータ１０で生
成された生成交流電力が規定電圧Ｖ^*となるように補正
するから、これら電源ラインｌ_ou、ｌ_on、ｌ_ovと接続さ
れる出力端子ｔ_OU、ｔ _ON、ｔ_OVのうち、ｔ_OU及びｔ_OV間
の電圧は、規定電圧Ｖ^*を有する単相交流電圧となり、
また、ｔ_OU及びｔ_ON間の電圧、及びｔ_ON及びｔ_OV間の電
圧は、コンデンサ接続部２５のコンデンサどうしの接続
点の電位を基準電圧とする、規定電圧Ｖ ^*の１／２の電
圧値の単相交流電圧となり、且つ互いに逆位相となっ
て、単相三線式の交流電力が得られることになる。

【００６６】したがって、この場合も上記第１の実施の
形態と同等の作用効果を得ることができる。また、この
第３の実施の形態においては、メインインバータ１０を
構成する３つの直列接続部１０ａ〜１０ｃのうち、直列
接続部１０ｂを直流中間電圧固定用のスイッチング素子
として流用するようにしているから、上記第１及び第２
の実施の形態に示すように三相三線式の場合と同一のメ
インインバータ１０を用いることができ、供給される商
用交流電力の配電方式に関わらず、同一構成のメインイ
ンバータ１０を用いることができ、汎用性をより広げる
ことができる。

【００６７】なお、メインインバータ１０として二つの
直列接続部で構成される二相のフルブリッジ形インバー
タを用いることも可能であり、この場合には、直流中間
電圧固定用の二つのスイッチング素子が直列に接続され
た直列接続部を別に設けるようにすればよい。次に、本
発明の第４の実施の形態を説明する。

【００６８】この第４の実施の形態は、図５に示すよう
に、三相四線式の交流電源からの交流電力を無停電電源
装置に供給するようにしたものである。基本的な構成は
第１の実施の形態と同様であるので、同一部には同一符
号を付与しその詳細な説明は省略する。第４の実施の形
態における無停電電源装置１００は、図５に示すよう
に、メインインバータ１０と蓄電手段３０との間にこれ
らと並列に、二つのスイッチング素子Ｓ５１及びＳ５２
が直列に接続された直流中間電位固定用の直列接続部５
０と、同一容量値を有する二つのコンデンサＣ１及びＣ
２が直列に接続されたコンデンサ接続部２５とが接続さ
れ、前記直列接続部５０の各スイッチング素子Ｓ５１及
びＳ５２にはそれぞれ逆並列にダイオードＤ５１及びＤ
５２が接続されている。

【００６９】また、直列補償変圧器４４は３つの変圧器
４４ｕ、４４ｖ、４４ｗから構成され、その二次側は、
電源ラインｌ_ou〜ｌ_owにそれぞれ直列に介挿されてい
る。そして、供給される商用交流電力の中性線Ｎは、中
性線の入力端子ｔ_INに接続され、この入力端子ｔ_INと、
中性線の出力端子ｔ_ONと、コンデンサ接続部２５のコン
デンサどうしの接続点とが中性の電源ラインｌ_nによっ
て接続され、さらに、このコンデンサどうしの接続点
は、前記直列接続部５０のスイッチング素子どうしの接
続点に接続されている。

【００７０】また、Δインバータ４２の商用交流電力の
Ｕ相と同相の電圧を出力する直列接続部４２ａのスイッ
チング素子どうしの接続点と中性の電源ラインｌ_nとの
間の電圧が、Ｕ相の電源ラインｌ_ouに二次側が介挿され
た変圧器４４ｕの一次側に印可され、同様に、Δインバ
ータ４２の商用交流電力のＶ相と同相の電圧を出力する
直列接続部４２ｂのスイッチング素子どうしの接続点と
中性の電源ラインｌ_nとの間の電圧が、Ｖ相の電源ライ
ンｌ_ovに二次側が介挿された変圧器４４ｖの一次側に印
可され、さらにΔインバータ４２の商用交流電力のＷ相
と同相の電圧を出力する直列接続部４２ｃのスイッチン
グ素子どうしの接続点と中性の電源ラインｌ_nとの間の
電圧が、Ｗ相の電源ラインｌ_owに二次側が介挿された変
圧器４４ｗの一次側に印可される。

【００７１】そして、Δインバータ４２と直列補償変圧
器４４との間の電源ラインｌ_du〜ｌ _dwのそれぞれにリア
クトルＬ２２が介挿されると共に、このリアクトルＬ２
２と直列補償変圧器４４との間の、各電源ラインｌ_du〜
ｌ_dwと中性の電源ラインｌ_nとの間に、コンデンサ２２
がそれぞれ介挿され、これらリアクトルＬ２２とコンデ
ンサＣ２２とでフィルタを構成している。

【００７２】つまり、各変圧器４４ｕ〜４４ｗの一次側
には、コンデンサ接続部２５のコンデンサどうしの接続
点の電位を基準電圧として、これと、Δインバータ４２
が出力する交流電圧の各相電圧との電位差が印加され、
これを所定の変圧比で変圧した電圧値が、各電源ライン
ｌ_ou〜ｌ_owに直列に印加されるようになっている。そし
て、制御回路２では、これらスイッチング素子Ｓ１１〜
Ｓ４６及び交流スイッチＡＣＳＷ、電磁接触器ＭＣ、メ
インインバータ１０及びΔインバータ４２を上記第１の
実施の形態と同様に制御し、また、直流中間電位固定用
の直列接続部５０の各スイッチング素子Ｓ５１及びＳ５
２を、上記第３の実施の形態と同様に所定周期で交互に
オンオフ制御し、コンデンサ接続部２５のコンデンサど
うしの接続点における電位変動を抑制する。

【００７３】したがって、実入力電圧Ｖ_RELが許容範囲
にあるときには、交流スイッチＡＣＳＷは導通状態に制
御され、メインインバータ１０は整流動作を行って蓄電
手段３０への充電が行われると共に、Δインバータ４２
がメインインバータ１０の直流出力側の直流電圧を三相
の交流電圧に変換し、このとき、負荷供給電圧Ｖ_OUTが
規定電圧Ｖ^*となるように商用交流電力を補正し得る補
償用交流電圧が直列補償変圧器４４の各変圧器の二次側
から出力されるように、且つその位相が、入力される交
流電力の位相と一致するように、Δインバータ４２を制
御する。

【００７４】これによって、Δインバータ４２が出力す
る各相電圧とコンデンサ接続部２５のコンデンサどうし
の接続点の電位である基準電位との電位差がそれぞれ変
圧器４４ｕ〜４４ｗの一次側に印加され、このとき、変
圧器４４ｕ〜４４ｗの二次側出力は、Ｕ相〜Ｗ相に直列
に接続されているから、入力される交流電圧の各相電圧
が補正されることになり、変圧器４４ｕ〜４４ｗの二次
側の電圧がＵ相〜Ｗ相に作用することによって、入力さ
れた商用交流電圧が規定電圧Ｖ^*となるように補正され
ることになる。

【００７５】したがって、入力された交流電力は入力端
子ｔ_Iを経て、直列補償変圧器４４で規定電圧Ｖ^*とな
るように補正され、これが交流スイッチＡＣＳＷを経て
出力端子ｔ_Oから出力されることになって、負荷には、
規定電圧Ｖ^*が供給されることになる。そして、実入力
電圧Ｖ_RELが許容範囲を越えると、制御回路２では、交
流入力が健全ではないものと判定し、交流スイッチＡＣ
ＳＷを遮断すると共に、メインインバータ１０をインバ
ータ動作させ、蓄電手段３０の蓄電エネルギをもとに三
相の交流電力を生成する。そして、引き続き負荷供給電
圧Ｖ_OUTが規定電圧Ｖ^*となるようにΔインバータ４２
を制御することによって、負荷供給電圧Ｖ_OUTは規定電
圧Ｖ^*に維持される。

【００７６】したがって、この場合も、上記第１の実施
の形態と同等の作用効果を得ることができる。

【００７７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
乃至請求項５に係る無停電電源装置によれば、入力され
る交流電力が健全時にはこの交流電力を負荷への供給電
力とすると共に入力される交流電力が健全でないときに
は蓄電手段の蓄電エネルギを用いて供給電力を生成し、
さらに、供給電力の電圧値と負荷に供給すべき電圧値と
の差を抑制し得る補償交流電圧を生成し、これを供給電
力に直列に印加して負荷に出力するようにしたから、入
力される交流電力の電圧変動に係わらず負荷への供給電
圧を一定に維持することができ、また、蓄電手段の容量
を変更することによってこの蓄電エネルギを用いて生成
される供給電力の電圧が変動する場合等であっても、そ
の変動分を補償交流電圧によって補正することができる
から容易に対処することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における無停電電源
装置の概略構成図である。

【図２】本発明による無停電電源装置の動作説明に供す
る説明図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態における無停電電源
装置の概略構成図である。

【図４】本発明の第３の実施の形態における無停電電源
装置の概略構成図である。

【図５】本発明の第４の実施の形態における無停電電源
装置の概略構成図である。

【符号の説明】

２制御回路４電圧検出器６生成電圧検出器１０メインインバータ３０蓄電手段４０補償回路４２ Δインバータ４４直列補償変圧器

フロントページの続きＦターム(参考） 5G015 FA08 FA12 GA04 HA16 JA01 JA09 JA21 JA52 5H007 AA05 AA07 AA12 AA17 BB05 CA01 CA03 CB04 CB05 CC05 CC23 CC32 DA06 DB01 DC05 FA02 FA14 5H750 AA06 BA08 CC03 CC06 CC12 DD14 DD18 DD26 DD27 FF05 GG03 GG12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力される交流電力が健全なときには当
該交流電力を負荷への供給電力として出力し、前記交流
電力が健全でないときには蓄電手段の蓄電エネルギをも
とに前記供給電力を生成しこれを出力するようにした無
停電電源装置において、前記交流電力を前記負荷に供給するための電源ラインを
前記交流電力が健全でないときに遮断する遮断スイッチ
と、前記電源ラインの前記遮断スイッチの下流に交流側が接
続され、且つ前記交流電力が健全なときにはコンバータ
動作を行って前記蓄電手段の充電を行い、前記交流電力
が健全でないときにはインバータ動作を行って前記蓄電
手段の蓄電エネルギをもとに前記供給電力を生成する電
力変換手段と、前記供給電力の電圧と前記負荷に供給されるべき規定電
圧との差を抑制し得る補償交流電圧を生成し当該補償交
流電圧を前記電源ラインの前記遮断スイッチの下流に直
列に印加する直列補償手段と、を備えることを特徴とす
る無停電電源装置。
【請求項２】前記交流電力は三相三線式の配電線を介
して入力され、前記直列補償手段は、前記電力変換手段と前記蓄電手段
との間に直流側が接続され且つ前記供給電力と同期する
三相の交流電力を生成する三相のフルブリッジ形のイン
バータと当該インバータの出力電圧を変圧する二つの変
圧器とから構成され、当該変圧器の一次側には前記インバータの三相の出力電
圧のうちの一相を基準相としてこれと他の二つの相との
間の線間電圧がそれぞれ印加され、二次側は、前記電源ラインを構成する三相の電圧線のう
ち、その位相が一次側に印加される前記二つの相の何れ
か一方の出力電圧の位相と同期する電圧線にそれぞれ直
列に介挿される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】前記交流電力は三相三線式の配電線を介
して入力され、前記直列補償手段は、前記電力変換手段と前記蓄電手段
との間に直流側が接続され且つ前記供給電力と同期する
三相の交流電力を生成する三相のフルブリッジ形のイン
バータと当該インバータの出力電圧を変圧する三つの変
圧器とから構成され、当該変圧器の一次側には前記インバータの三相の相電圧
がそれぞれ印加され、二次側は、前記電源ラインを構成する三相の電圧線のそ
れぞれに直列に且つ当該電圧線の位相と一次側に印加さ
れる前記インバータの出力電圧の位相とが一致するよう
に接続される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４】前記交流電力は単相三線式の配電線を介
して入力され、前記直列補償手段は、前記電力変換手段と前記蓄電手段
との間に直流側が接続され且つ前記供給電力と同期する
単相の交流電力を生成するハーフブリッジ形のインバー
タと当該インバータの出力電圧を変圧する二つの変圧器
とから構成され、当該変圧器の一次側には前記インバータの出力電圧がそ
れぞれ印加され、二次側は、前記電源ラインを構成する二つの電圧線にそ
れぞれ直列に接続され、且つその二次側出力は逆相とな
るように接続される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５】前記交流電力は三相四線式の配電線を介
して入力され、前記直列補償手段は、前記電力変換手段と前記蓄電手段
との間に直流側が接続され且つ前記供給電力と同期する
三相の交流電力を生成する三相のフルブリッジ形のイン
バータと当該インバータの出力電圧を変圧する三つの変
圧器とから構成され、当該変圧器の一次側には前記供給電力の中性線の電位を
基準とする前記インバータの三相の出力電圧がそれぞれ
印加され、二次側は、前記電源ラインを構成する三相の電圧線にそ
れぞれ直列に接続され且つこれら電圧線の位相と一次側
に印加される前記インバータの出力電圧の位相とが一致
するように接続されることを特徴とする請求項１記載の
無停電電源装置。