JP2004166339A - 無停電電源装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】電源短絡が発生した場合でも無瞬断でバッテリー給電に切り換えられるようにし、安全性，信頼性の向上を図る。
【解決手段】通常時には交流電源ＶＳから負荷に電力を供給し、停電時にはバッテリーＢを電源として並列インバータＩＮＶ１および直列インバータＩＮＶ２により、負荷への出力電圧が所定値となるようにする無停電電源装置において、給電ラインＰＬの入力に逆並列にサイリスタＴＨ１を接続し、通常時にはこれをほぼ短絡状態として動作させ、停電時にはフィルタＣ１からの放電電流により点弧しているサイリスタＴＨ１を逆回復させることで、交流電源ＶＳから切り離してバッテリー給電に切り換える。その逆回復時にも、並列インバータＩＮＶ１の出力電圧がリアクトルＬ１に印加されるので、出力電圧の低下も抑えられる。
【選択図】 図１
【解決手段】通常時には交流電源ＶＳから負荷に電力を供給し、停電時にはバッテリーＢを電源として並列インバータＩＮＶ１および直列インバータＩＮＶ２により、負荷への出力電圧が所定値となるようにする無停電電源装置において、給電ラインＰＬの入力に逆並列にサイリスタＴＨ１を接続し、通常時にはこれをほぼ短絡状態として動作させ、停電時にはフィルタＣ１からの放電電流により点弧しているサイリスタＴＨ１を逆回復させることで、交流電源ＶＳから切り離してバッテリー給電に切り換える。その逆回復時にも、並列インバータＩＮＶ１の出力電圧がリアクトルＬ１に印加されるので、出力電圧の低下も抑えられる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、交流電源から負荷に電力を供給すると共に、電源停電時には蓄電器に蓄えられたエネルギーを用いて負荷に電力を供給する無停電電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来例（例えば、非特許文献１参照）を図４に示す。
これは概略的には、給電ラインＰＬに並列に接続されたインバータＩＮＶ１と、給電ラインＰＬにトランスＴ１を介して直列に接続されたインバータＩＮＶ２と、装置入力としての切替えスイッチＳＷとから構成される。
【０００３】
図４の動作について、説明する。
通常時には、並列インバータＩＮＶ１は、入力力率の改善動作や入力高調波の補償動作を行なう。リアクトルＬ１とフィルタＣ１は、並列インバータＩＮＶ１のスイッチングにより発生する高調波の、交流電源ＶＳへの流出を低減するために設置されている。また、直列インバータＩＮＶ２は、入力電圧が変動しても出力電圧が所定の値となるよう、トランスＴ１に印加する電圧を調整する。
停電時には切替えスイッチＳＷを開放し、バッテリーＢを電源として、並列インバータＩＮＶ１および直列インバータＩＮＶ２により、出力電圧が所定の値となるように電圧を発生する。
【０００４】
【非特許文献１】
真田、高効率無停電電源装置“ＭＰＣ”、三菱電機技報、Ｖｏｌ．７４、Ｎｏ．１２、２０００、ｐ５７−５９
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような装置では、停電検出から切替えスイッチを開放するまでに数ｍｓ〜数十ｍｓの時間がかかる。そのため、電源短絡による停電が発生した場合、バッテリーを電源として並列インバータＩＮＶ１および直列インバータＩＮＶ２が電圧発生動作をしても、出力電圧は切替えスイッチを開放するまでの間に低下してしまうと言う問題がある。
したがって、この発明の課題は、電源短絡による停電が発生した場合でも出力電圧を低下させないようにし、安全性，信頼性を向上させることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するため、請求項１の発明では、通常時には交流電源から負荷に電力を供給し、停電時には蓄電器より負荷に電力を供給する無停電電源装置であって、
給電ラインの入力に逆並列に挿入されたサイリスタと、給電ラインに並列に接続された並列インバータと、この並列インバータの給電ラインとの接続点と前記サイリスタとの間に接続された第１リアクトルと、この第１リアクトルとサイリスタとの間に接続された第１フィルタと、前記並列インバータの給電ラインとの接続点の出力側に接続された第２リアクトルと、この第２リアクトルに１次側が接続されたトランスと、このトランスと前記第２リアクトルとの間に接続された第２フィルタと、前記トランスの２次側に第３フィルタと第３リアクトルとを介し給電ラインに直列に接続された直列インバータとからなることを特徴とする。
【０００７】
この請求項１の発明においては、前記サイリスタと前記第１リアクトルとの間に、別のリアクトルを接続することができる（請求項２の発明）。また、これら請求項１または２の発明においては、前記トランスの巻線を短絡するスイッチを接続することができる（請求項３の発明）。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の第１の実施の形態を示す構成図である。
まず、通常時の動作について説明する。通常時には、並列インバータＩＮＶ１は入力力率の改善動作や入力高調波の補償動作を行ない、リアクトルＬ１とフィルタＣ１は、並列インバータＩＮＶ１のスイッチングにより発生する高調波の、交流電源ＶＳへの流出を低減するために、また、直列インバータＩＮＶ２は、入力電圧が変動しても出力電圧が所定の値となるよう、トランスＴ１に印加する電圧を調整するのは図４の場合と同様である。
【０００９】
並列インバータＩＮＶ１のスイッチングにより発生する高調波とサージ電圧は、リアクトルＬ２とフィルタＣ２によりトランスＴ１の１次側の電圧から除去される一方、直列インバータＩＮＶ２のスイッチングにより発生する高調波とサージ電圧は、リアクトルＬ３とフィルタＣ３によりトランスＴ１の２次側の電圧から除去される。これにより、トランスＴ１としてインバータトランスなどの特別なトランスではなく、通常のトランスを用いることが可能となる。
また、給電ラインＰＬの入力に逆並列に挿入されたサイリスタＴＨ１は、交流電源ＶＳの半周期ずつ点弧するため、力率１で動作させればサイリスタＴＨ１は短絡されているのと同様の動作をすることになる。
【００１０】
次に、停電時の動作について説明する。
電源短絡による停電が発生した場合、停電が発生した時点で点弧しているサイリスタＴＨ１には逆電圧が印加され、フィルタＣ１からの放電電流により逆回復する。このとき、サイリスタＴＨ１は交流電源の半周期ずつ点弧しているため、サイリスタＴＨ１が逆回復すると自動的に装置は交流電源ＶＳから切り離され、バッテリーＢを電源として、並列インバータＩＮＶ１および直列インバータＩＮＶ２により、出力電圧が所定の値となるように電圧を発生することになる。電源短絡による停電が発生して、サイリスタＴＨ１が逆回復するまでの時間は数十μｓ〜数百μｓである。また、電源短絡による停電が発生して、サイリスタＴＨ１が逆回復するまでの期間でも、並列インバータＩＮＶ１の電圧がリアクトルＬ１に印加されるため、出力電圧が低下することはない。
【００１１】
図２はこの発明の第２の実施の形態を示す構成図である。
これは、図１の構成に、給電ラインＰＬの入力に逆並列に挿入されたサイリスタＴＨ１と直列に、リアクトルＬ０を挿入した点が特徴である。このリアクトルＬ０は、電源短絡時にフィルタＣ１から放電されるサイリスタＴＨ１の逆回復電流の電流変化率を、サイリスタＴＨ１の許容電流変化率以下にするために設けられる。それ以外は図１と同様なので、説明は省略する。
【００１２】
図３はこの発明の第３の実施の形態を示す構成図である。
これは、図２の構成にさらにサイリスタＴＨ２を付加して構成される。トランスＴ１の２次巻線に接続されたこのサイリスタＴＨ２は、直列インバータＩＮＶ２が停止しているときに、トランス２次巻線を短絡する。すなわち、直列インバータＩＮＶ２が停止しているときに、トランスＴ１の１次巻線に電流が流れると、２次巻線には非常に高い電圧が発生する。そのため、トランスＴ１の２次巻線を短絡し、２次巻線に電圧が発生しないようにしている。
【００１３】
ここで、上述のように、トランスＴ１の１次巻線に印加される電圧からは、並列インバータＩＮＶ１と直列インバータＩＮＶ２のスイッチングによるサージ電圧は除去されている。そのため、サイリスタＴＨ２に高ｄｖ／ｄｔ（電圧変化率）が印加されることはなく、サイリスタＴＨ２が高ｄｖ／ｄｔで破壊したり誤点弧することはない。
なお、サイリスタＴＨ２はトランスＴ１の１次巻線に接続しても良い。また、サイリスタの代わりにトランジスタやＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等の半導体スイッチング素子を逆直列にしたものや、遮断器等の機械接点でも良い。
【００１４】
【発明の効果】
この発明によれば、通常時に交流電源から負荷に電力を供給し、停電時に蓄電器等により負荷に電力を供給する無停電電源装置において、電源短絡による停電が発生した場合でも出力電圧を低下させることがないので安全性，信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態を示す構成図である。
【図２】この発明の第２の実施の形態を示す構成図である。
【図３】この発明の第３の実施の形態を示す構成図である。
【図４】従来例を示す構成図である。
【符号の説明】
ＩＮＶ１，２…インバータ、Ｌ０〜Ｌ３…リアクトル、Ｃ１〜Ｃ３…フィルタ、Ｔ１…トランス、Ｂ…バッテリー、ＴＨ１，２…サイリスタ、ＳＷ…切替えスイッチ、ＶＳ…交流電源、ＰＬ…給電ライン。
【発明の属する技術分野】
この発明は、交流電源から負荷に電力を供給すると共に、電源停電時には蓄電器に蓄えられたエネルギーを用いて負荷に電力を供給する無停電電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来例（例えば、非特許文献１参照）を図４に示す。
これは概略的には、給電ラインＰＬに並列に接続されたインバータＩＮＶ１と、給電ラインＰＬにトランスＴ１を介して直列に接続されたインバータＩＮＶ２と、装置入力としての切替えスイッチＳＷとから構成される。
【０００３】
図４の動作について、説明する。
通常時には、並列インバータＩＮＶ１は、入力力率の改善動作や入力高調波の補償動作を行なう。リアクトルＬ１とフィルタＣ１は、並列インバータＩＮＶ１のスイッチングにより発生する高調波の、交流電源ＶＳへの流出を低減するために設置されている。また、直列インバータＩＮＶ２は、入力電圧が変動しても出力電圧が所定の値となるよう、トランスＴ１に印加する電圧を調整する。
停電時には切替えスイッチＳＷを開放し、バッテリーＢを電源として、並列インバータＩＮＶ１および直列インバータＩＮＶ２により、出力電圧が所定の値となるように電圧を発生する。
【０００４】
【非特許文献１】
真田、高効率無停電電源装置“ＭＰＣ”、三菱電機技報、Ｖｏｌ．７４、Ｎｏ．１２、２０００、ｐ５７−５９
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような装置では、停電検出から切替えスイッチを開放するまでに数ｍｓ〜数十ｍｓの時間がかかる。そのため、電源短絡による停電が発生した場合、バッテリーを電源として並列インバータＩＮＶ１および直列インバータＩＮＶ２が電圧発生動作をしても、出力電圧は切替えスイッチを開放するまでの間に低下してしまうと言う問題がある。
したがって、この発明の課題は、電源短絡による停電が発生した場合でも出力電圧を低下させないようにし、安全性，信頼性を向上させることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するため、請求項１の発明では、通常時には交流電源から負荷に電力を供給し、停電時には蓄電器より負荷に電力を供給する無停電電源装置であって、
給電ラインの入力に逆並列に挿入されたサイリスタと、給電ラインに並列に接続された並列インバータと、この並列インバータの給電ラインとの接続点と前記サイリスタとの間に接続された第１リアクトルと、この第１リアクトルとサイリスタとの間に接続された第１フィルタと、前記並列インバータの給電ラインとの接続点の出力側に接続された第２リアクトルと、この第２リアクトルに１次側が接続されたトランスと、このトランスと前記第２リアクトルとの間に接続された第２フィルタと、前記トランスの２次側に第３フィルタと第３リアクトルとを介し給電ラインに直列に接続された直列インバータとからなることを特徴とする。
【０００７】
この請求項１の発明においては、前記サイリスタと前記第１リアクトルとの間に、別のリアクトルを接続することができる（請求項２の発明）。また、これら請求項１または２の発明においては、前記トランスの巻線を短絡するスイッチを接続することができる（請求項３の発明）。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の第１の実施の形態を示す構成図である。
まず、通常時の動作について説明する。通常時には、並列インバータＩＮＶ１は入力力率の改善動作や入力高調波の補償動作を行ない、リアクトルＬ１とフィルタＣ１は、並列インバータＩＮＶ１のスイッチングにより発生する高調波の、交流電源ＶＳへの流出を低減するために、また、直列インバータＩＮＶ２は、入力電圧が変動しても出力電圧が所定の値となるよう、トランスＴ１に印加する電圧を調整するのは図４の場合と同様である。
【０００９】
並列インバータＩＮＶ１のスイッチングにより発生する高調波とサージ電圧は、リアクトルＬ２とフィルタＣ２によりトランスＴ１の１次側の電圧から除去される一方、直列インバータＩＮＶ２のスイッチングにより発生する高調波とサージ電圧は、リアクトルＬ３とフィルタＣ３によりトランスＴ１の２次側の電圧から除去される。これにより、トランスＴ１としてインバータトランスなどの特別なトランスではなく、通常のトランスを用いることが可能となる。
また、給電ラインＰＬの入力に逆並列に挿入されたサイリスタＴＨ１は、交流電源ＶＳの半周期ずつ点弧するため、力率１で動作させればサイリスタＴＨ１は短絡されているのと同様の動作をすることになる。
【００１０】
次に、停電時の動作について説明する。
電源短絡による停電が発生した場合、停電が発生した時点で点弧しているサイリスタＴＨ１には逆電圧が印加され、フィルタＣ１からの放電電流により逆回復する。このとき、サイリスタＴＨ１は交流電源の半周期ずつ点弧しているため、サイリスタＴＨ１が逆回復すると自動的に装置は交流電源ＶＳから切り離され、バッテリーＢを電源として、並列インバータＩＮＶ１および直列インバータＩＮＶ２により、出力電圧が所定の値となるように電圧を発生することになる。電源短絡による停電が発生して、サイリスタＴＨ１が逆回復するまでの時間は数十μｓ〜数百μｓである。また、電源短絡による停電が発生して、サイリスタＴＨ１が逆回復するまでの期間でも、並列インバータＩＮＶ１の電圧がリアクトルＬ１に印加されるため、出力電圧が低下することはない。
【００１１】
図２はこの発明の第２の実施の形態を示す構成図である。
これは、図１の構成に、給電ラインＰＬの入力に逆並列に挿入されたサイリスタＴＨ１と直列に、リアクトルＬ０を挿入した点が特徴である。このリアクトルＬ０は、電源短絡時にフィルタＣ１から放電されるサイリスタＴＨ１の逆回復電流の電流変化率を、サイリスタＴＨ１の許容電流変化率以下にするために設けられる。それ以外は図１と同様なので、説明は省略する。
【００１２】
図３はこの発明の第３の実施の形態を示す構成図である。
これは、図２の構成にさらにサイリスタＴＨ２を付加して構成される。トランスＴ１の２次巻線に接続されたこのサイリスタＴＨ２は、直列インバータＩＮＶ２が停止しているときに、トランス２次巻線を短絡する。すなわち、直列インバータＩＮＶ２が停止しているときに、トランスＴ１の１次巻線に電流が流れると、２次巻線には非常に高い電圧が発生する。そのため、トランスＴ１の２次巻線を短絡し、２次巻線に電圧が発生しないようにしている。
【００１３】
ここで、上述のように、トランスＴ１の１次巻線に印加される電圧からは、並列インバータＩＮＶ１と直列インバータＩＮＶ２のスイッチングによるサージ電圧は除去されている。そのため、サイリスタＴＨ２に高ｄｖ／ｄｔ（電圧変化率）が印加されることはなく、サイリスタＴＨ２が高ｄｖ／ｄｔで破壊したり誤点弧することはない。
なお、サイリスタＴＨ２はトランスＴ１の１次巻線に接続しても良い。また、サイリスタの代わりにトランジスタやＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等の半導体スイッチング素子を逆直列にしたものや、遮断器等の機械接点でも良い。
【００１４】
【発明の効果】
この発明によれば、通常時に交流電源から負荷に電力を供給し、停電時に蓄電器等により負荷に電力を供給する無停電電源装置において、電源短絡による停電が発生した場合でも出力電圧を低下させることがないので安全性，信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態を示す構成図である。
【図２】この発明の第２の実施の形態を示す構成図である。
【図３】この発明の第３の実施の形態を示す構成図である。
【図４】従来例を示す構成図である。
【符号の説明】
ＩＮＶ１，２…インバータ、Ｌ０〜Ｌ３…リアクトル、Ｃ１〜Ｃ３…フィルタ、Ｔ１…トランス、Ｂ…バッテリー、ＴＨ１，２…サイリスタ、ＳＷ…切替えスイッチ、ＶＳ…交流電源、ＰＬ…給電ライン。
Claims (3)
- 通常時には交流電源から負荷に電力を供給し、停電時には蓄電器より負荷に電力を供給する無停電電源装置であって、
給電ラインの入力に逆並列に挿入されたサイリスタと、給電ラインに並列に接続された並列インバータと、この並列インバータの給電ラインとの接続点と前記サイリスタとの間に接続された第１リアクトルと、この第１リアクトルとサイリスタとの間に接続された第１フィルタと、前記並列インバータの給電ラインとの接続点の出力側に接続された第２リアクトルと、この第２リアクトルに１次側が接続されたトランスと、このトランスと前記第２リアクトルとの間に接続された第２フィルタと、前記トランスの２次側に第３フィルタと第３リアクトルとを介し給電ラインに直列に接続された直列インバータとからなることを特徴とする無停電電源装置。 - 前記サイリスタと前記第１リアクトルとの間に、別のリアクトルを接続したことを特徴とする請求項１に記載の無停電電源装置。
- 前記トランスの巻線を短絡するスイッチを接続したことを特徴とする請求項１または２に記載の無停電電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002326887A JP2004166339A (ja) | 2002-11-11 | 2002-11-11 | 無停電電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002326887A JP2004166339A (ja) | 2002-11-11 | 2002-11-11 | 無停電電源装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004166339A true JP2004166339A (ja) | 2004-06-10 |
Family
ID=32805699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002326887A Pending JP2004166339A (ja) | 2002-11-11 | 2002-11-11 | 無停電電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004166339A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101980413A (zh) * | 2010-10-22 | 2011-02-23 | 浪潮电子信息产业股份有限公司 | 一种交流和直流混合冗余供电方法 |
| CN104300543A (zh) * | 2013-07-19 | 2015-01-21 | 青岛海尔空调电子有限公司 | 直流开关电源供电的空调保护电路和空调的供电通信方法 |
| CN113507404A (zh) * | 2017-07-14 | 2021-10-15 | 亚德诺半导体集团 | 通信系统中多个电源的适应性应用 |
-
2002
- 2002-11-11 JP JP2002326887A patent/JP2004166339A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101980413A (zh) * | 2010-10-22 | 2011-02-23 | 浪潮电子信息产业股份有限公司 | 一种交流和直流混合冗余供电方法 |
| CN104300543A (zh) * | 2013-07-19 | 2015-01-21 | 青岛海尔空调电子有限公司 | 直流开关电源供电的空调保护电路和空调的供电通信方法 |
| CN113507404A (zh) * | 2017-07-14 | 2021-10-15 | 亚德诺半导体集团 | 通信系统中多个电源的适应性应用 |
| CN113507404B (zh) * | 2017-07-14 | 2022-11-29 | 亚德诺半导体国际无限责任公司 | 通信系统中适应性利用多个电源的设备及方法 |
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