JP2004266893A - 無停電電源装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】上位系統側の電圧低下が緩やかでかつ位相変化が急速な停電に対しても、保護装置を動作をさせることなく、正常に停電検出動作を行い、蓄電池からの負荷給電を継続する。
【解決手段】商用電源７から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータ１０と、このコンバータ１０により変換された直流電力を交流電力に変換して負荷６へ供給するインバータ１と、このインバータ１の入力側に接続された蓄電池１２と、負荷６への電力供給を商用電源側またはインバータ側のいずれかに切換える切換回路３と、コンバータの出力電圧及び入力電流を制御するコンバータ制御回路１０を備え、このコンバータ制御回路１０には、商用電源位相とコンバータ制御用位相の位相差を検出する位相差検出回路５１を有し、この位相差検出回路５１の出力が規定値以上であれば、コンバータゲートを停止させ、電力供給を蓄電池から行う。
【選択図】 図１
【解決手段】商用電源７から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータ１０と、このコンバータ１０により変換された直流電力を交流電力に変換して負荷６へ供給するインバータ１と、このインバータ１の入力側に接続された蓄電池１２と、負荷６への電力供給を商用電源側またはインバータ側のいずれかに切換える切換回路３と、コンバータの出力電圧及び入力電流を制御するコンバータ制御回路１０を備え、このコンバータ制御回路１０には、商用電源位相とコンバータ制御用位相の位相差を検出する位相差検出回路５１を有し、この位相差検出回路５１の出力が規定値以上であれば、コンバータゲートを停止させ、電力供給を蓄電池から行う。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無停電電源装置に係り、特に、停電時の制御機能を改良したコンバータを有する無停電電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の無停電電源装置の構成、制御方式については、例えば特許文献１に記されている。無停電電源装置の基本構成は、特許文献１の図９に記載されているように、商用電源の交流電力をコンバータにより直流電力に変換し、この直流電力をインバータにより再び交流電力に変換して、負荷に電力を供給する。インバータの入力となる直流部には蓄電池を接続し、交流入力停電等の交流入力異常時にも負荷に電力が供給できるようにしている。また、商用電源から負荷に直接給電するバイパス回路を設け、インバータが故障した場合でも負荷に電力を供給できるような構成となっている。この場合、常時は商用電源からコンバータを通してインバータ経由の給電が行われ、インバータあるいはコンバータが異常となった場合に商用バイパス運転に切換える。商用電源の停電等による交流入力異常時は、交流入力の異常を検出してコンバータを停止させ、蓄電池からインバータへ電力を供給することにより負荷への給電を継続する。
【０００３】
また、特許文献１の図１０に示されているように、交流入力には上述の交流入力異常を検出するための停電検出回路が設けられ、コンバータ及びインバータの位相制御用の交流入力位相を検出するための位相同期回路（以下ＰＬＬ回路と称する。）が設けられている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２９９２４４号公報（第２−３頁、図９及び図１０）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上説明した従来の無停電電源装置では、例えば上位系統側に大型の回転機や進相コンデンサが接続されているような場合に系統の停電が発生すると、系統電圧の低下が非常に遅く、電圧振幅による停電検出が行われず、系統電圧位相のみ急変し、無停電電源装置を構成するコンバータがこの急速な位相変化に追従できず、系統とコンバータ間に横流が発生して系統電圧低下の入力異常を検出する前に過電流を検出し、コンバータを構成するＩＧＢＴを保護するための保護装置が作動することがあった。
【０００６】
従って従来の無停電電源装置では、この保護装置の動作を受け、無停電電源装置を故障と見做してバイパス給電に切換えるので、その後、系統電圧が低下すると負荷給電が停止してしまうことになる。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、上位系統側の電圧低下が緩やかでかつ位相変化が急速な停電に対しても、保護装置を動作させることなく、正常に停電検出動作を行い、蓄電池からの負荷給電を継続することにより、給電信頼性を向上させた無停電電源装置を提供することを目的とする。
【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、本発明の第１の発明は、商用電源から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、このコンバータにより変換された直流電力を交流電力に変換して負荷へ供給するインバータと、このインバータの入力側に接続された蓄電池と、前記負荷への電力供給を前記商用電源側またはインバータ側のいずれかに切換える切換手段と、前記コンバータの出力電圧及び入力電流を制御するコンバータ制御手段を備え、前記コンバータ制御手段は、商用電源位相とコンバータ制御用位相の位相差を検出する位相差検出手段を有し、この位相差検出手段の出力が規定値以上のとき、コンバータゲートを停止させ、電力供給を蓄電池から行うようにしたことを特徴としている。
【０００９】
本発明によれば、商用電源位相とコンバータ制御用位相の位相差を検出することにより、系統とコンバータ間の横流が保護装置動作レベルに達する前にコンバータを停止させて無停電電源装置を蓄電池運転に移行させるので負荷への給電を継続させることができ、無停電電源装置の給電信頼性を向上させることができる。
【００１０】
また、本発明の第２の発明は、商用電源から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、このコンバータにより変換された直流電力を交流電力に変換して負荷へ供給するインバータと、このインバータの入力側に接続された蓄電池と、前記負荷への電力供給を前記商用電源側またはインバータ側のいずれかに切換える切換手段と、前記コンバータの出力電圧及び入力電流を制御するコンバータ制御手段を備え、前記コンバータ制御手段は、入力電流の異常値を２段階で検出する検出手段を有し、この検出手段で検出された第１の異常値によりコンバータゲートを停止させ、電力供給を蓄電池から行うようにし第２の異常値により保護装置を動作させ、前記切換手段により電力供給を商用電源側に切換えるようにしたことを特徴としている。
【００１１】
本発明によれば、コンバータ入力電流を２段階で検出することにより、系統とコンバータ間の横流が保護装置動作レベルに達する前の第１の異常値でコンバータを停止させて無停電電源装置を蓄電池運転に移行させるので、負荷への給電を継続させることができ、無停電電源装置の給電信頼性を向上させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下に本発明による無停電電源装置の第１の実施の形態を、図１乃至図６を参照して説明する。
【００１３】
図１は本発明の無停電電源装置のブロック構成図である。図１において、インバータ１の出力側はインバータトランス２の一次巻線に接続され、インバータトランス２の２次巻線は切換回路３に接続されている。切換回路３は接触器４と半導体スイッチ５から構成されており、負荷６への電力供給をインバータ１経由とするか商用電源７から直接行うかのいずれかを切換えるために用いられる。
【００１４】
インバータ１の入力側には、商用電源７からの交流電力を交流フィルタ８及び系統連系用リアクトル９を介し、直流電力に変換するコンバータ１０が接続され、コンバータ１０の直流出力側にはこの直流出力を平滑化する直流コンデンサ１１と、交流入力停電等の交流入力異常時の電圧源となる蓄電池１２が接続されている。商用電源７と系統連系用リアクトル９の間に挿入されている交流フィルタ８は、コンバータ１０で発生する高調波が商用電源７側へ与える影響を軽減するためのものである。
【００１５】
図１の構成において、常時は商用電源７からの交流入力は、後述するコンバータ制御回路１４で制御されるコンバータ１０により所望の直流電圧源に変換され、この直流電圧源を入力とするインバータ１が所望の電圧を出力することによってインバータ１から負荷６への給電が行われるが、交流入力停電等の異常時は、この交流入力の異常を検出してコンバータ１０を停止させ、直流電圧源である蓄電池１２からインバータ１への電力を供給し、負荷６への給電を継続する。
【００１６】
以下に図１のコンバータ制御回路１４の内部構成について説明する。
【００１７】
直流コンデンサ１１の両端にかかる直流電圧を測定する直流電圧検出器１３の出力は、コンバータ制御回路１４内の直流電圧制御回路１５に直流電圧検出信号１６として入力される。尚、直流電圧制御回路１５の内部構成については後述する。
【００１８】
また、交流フィルタ８の入力側には、交流入力電圧を検出する交流電圧検出器１７が設けられ、この出力は交流入力異常を検出するための停電検出回路１８と商用電源位相を検出するためのＰＬＬ回路１９に接続されている。ＰＬＬ回路１９は、入力電圧がゼロ点を横切る位相を基準として閉ループを構成し、出力の安定化を図るようにしている。
【００１９】
入力電流制御回路２０には、直流電圧制御回路１５の出力である入力電流振幅指令２１、ＰＬＬ回路１９の出力である電圧位相基準２２、交流電圧検出器１７の出力である入力電圧検出信号２３、そして交流電流検出器２５の出力である入力電流検出信号２４が、夫々入力される。尚、入力電流制御回路２０の内部構成についても後に詳述する。
【００２０】
入力電流制御回路２０の出力である入力電圧指令２６は詳細を後述するゲート制御回路２７に入力され、このゲート制御回路２７の出力であるゲート制御信号２８はコンバータ１０を制御する。
【００２１】
直流電圧制御回路１５は、無停電電源装置が本来出力すべき電圧相当の出力をインバータが出力できるように入力電流振幅指令２１を出力する。入力電流制御回路２０は交流電流検出器２５によって検出された入力電流検出信号２４が入力電流振幅指令２１と等しくなり、かつＰＬＬ回路１９によって検出された電圧位相基準２２と等しくなるように制御を行い、入力電圧指令２６を出力する。ゲート制御回路２７はコンバータ１０の出力が入力電圧指令２６に一致するようにゲート信号２８を出力する。
【００２２】
また、位相差検出回路５１は、入力電圧検出信号２３から得られる商用電源の位相と、ＰＬＬ回路１９によって検出された電圧位相基準２２とを比較する。この位相差検出回路５１の出力であるコンバータ操作信号５２はゲート制御回路２７に入力される。
【００２３】
コンバータ１０には蓄電池１２を充電するための充電電流制御回路が、また、インバータ１についてもインバータ制御回路が設けられているが、ここでは説明を省略している。
【００２４】
図２は本発明の無停電電源装置に使用されているコンバータ１０の一例を示す構成図である。
【００２５】
商用電源７からの交流入力を受け、ブリッジ接続されたスイッチング素子３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３１ｅ及び３１ｆを制御することにより交流を直流に変換し、直流コンデンサ１１を充電すると共に直流出力３３を得ている。また、これらのスイッチング素子３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３１ｅ及び３１ｆｅには夫々逆並列にダイオード３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ及び３２ｆが接続されている。
【００２６】
ゲート駆動回路３４にはゲート制御信号２８が入力されている。また各々のスイッチング素子３１には個別にあるいは全体一括に、スイッチング時のサージ電圧抑制用のスナバ回路が設けられているがここでは説明を簡単にするために省略している。ゲート制御信号２８に対し、ゲート駆動回路３４は上下直列に接続されたスイッチング素子、例えば３１ａと３１ｂが同時にオンすることを防止するためのデッドタイムを生成し、また各スナバ回路の充放電の期間を確保する。
【００２７】
図３は、本発明の無停電電源装置に使用されるコンバータ制御回路１０内の直流電圧制御回路１５の内部構成の一例を示すブロック図である。直流電圧指令３５は、インバータ１の出力が所望の電圧となるように一定の電圧指令を出力する。
【００２８】
この直流電圧指令３５と直流電圧検出信号１６との差分がＰＩ制御回路３６の入力となっている。ＰＩ制御回路３６の出力は入力電流振幅指令２１となる。
【００２９】
尚、本例では電圧制御としてＰＩ制御を用いた例を示しているが、ＰＩＤ制御やＩ−Ｐ制御、またその他の一般的な制御手法や現代制御理論などを用いた制御回路を使用することもできる。
【００３０】
図４は本発明の無停電電源装置に使用されるコンバータ制御回路１０内の入力電流制御回路２０の内部構成の一例を示すブロック図である。
【００３１】
ＰＬＬ回路１９の各相の正弦波出力である電圧位相基準２２ａ、２２ｂ及び２２ｃは夫々乗算器４１ａ、４１ｂ及び４１ｃで入力電流振幅指令２１と乗算される。これらの乗算器４１ａ、４１ｂ及び４１ｃの出力は夫々Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の交流入力電流基準となる。
【００３２】
これら各相の交流入力電流基準と各相の入力電流検出信号２４との差分が、Ｐ制御回路４２ａ、４２ｂ及び４２ｃに夫々入力される。
【００３３】
Ｐ制御回路４２ａ、４２ｂ及び４２ｃは各相の入力電流検出信号２４が各相の入力電流基準に追従するように夫々制御を行う。尚、図４の例では電圧制御としてＰ制御を用いているが、ＰＩＤ制御やＩ−Ｐ制御、あるいは現代制御理論を用いた制御回路を適用しても良い。
【００３４】
特に、制御の高速化や安定化を図る意味で入力電流の後段または前段、あるいは並列に、入力電圧などのオフセットを付加することがあるが、ここでは、後段に入力電圧検出信号２３を各相毎に加算して、入力電圧指令２６とする例を示している。
【００３５】
図５は本発明の無停電電源装置に使用されているコンバータ制御回路１０内のゲート制御回路２７の内部構成の一例を示すブロック図である。
【００３６】
入力電圧指令２６とキャリア発生回路４３との差分が、コンパレータ４４ａ、４４ｂ及び４４ｃに夫々入力される。コンパレータ４４ａ、４４ｂ及び４４ｃの出力は夫々ゲート信号出力回路４５ａ、４５ｂ及び４５ｃに入力される。ゲート信号出力回路４５ａ、４５ｂ及び４５ｃの出力は信号切換回路４６の一方の入力となる。
【００３７】
コンバータ操作信号５２は停電検出信号２９と論理和回路５３により論理和がとられ、信号切換回路４６の他方の入力となる。信号切換回路４６の出力は各相のゲート制御信号２８となるが、前述のコンバータ操作信号５２と停電検出信号２９との論理和が成立すると、このゲート制御信号２８がオフするように構成されている。
【００３８】
尚、本構成例では、パルス幅制御方式として一般的な三角波比較方式を示しているが、他のゲートパルス発生手法を用いても良い。
【００３９】
以下に本発明の第１の実施の形態の動作について図１及び図６を参照しながら説明する。
【００４０】
図１の回路では、位相差検出回路５１により商用電源位相とコンバータ制御用位相の位相差を検出し、あらかじめ設定した値以上の位相差が発生した場合は、コンバータ操作信号５２を出力し、コンバータを停止させることができるように構成されている。この動作について以下に図６を参照して説明する。
【００４１】
図６は本発明で用いる位相差検出回路５１の動作を説明するタイムチャートである。位相差検出回路５１は、商用電源の位相を示す交流電圧検出信号２３とＰＬＬ回路１９の出力である電圧位相基準２２がゼロ点を通過する所から所定時間、例えば５ｍｓ（５０Ｈｚの場合は位相差９０°に相当）のパルスを発生させ、各々のパルスが重なり合う部分を同期検出信号として抽出し、これが存在すればコンバータ制御可能状態、重なり合わなければコンバータ制御不可状態と判定する。コンバータ制御不可状態と判定された場合はコンバータ操作信号５２が出力される。尚、図６では１相分のみを記載しているが、３相入力の場合は３相共にこの判定回路を付加することにより、検出遅れを減らすことができる。また、ゼロクロス点は図６に示したようなマイナスからプラス方向のみでなく、プラスからマイナス方向もあり、この部分の位相差検出を追加することも可能である。
【００４２】
このように、位相差検出回路５１は、商用電源電圧位相である交流電圧検出信号２３の位相とコンバータ１０の制御位相である電圧位相基準２２の位相の差が、あらかじめ決められた規定値以内にあるかどうかを検出し、この規定値を超えた場合には、コンバータ操作信号５２を出力する構成となっている。尚、上記規定値の設定は、直流回路部の構成やコンバータ１０を構成するスイッチング素子３１の耐量等を考慮して行えば良い。
【００４３】
以上説明したように、本発明によれば、位相差検出回路により、商用電源位相とコンバータ制御用位相の差が規定値を超えた場合、横流が保護装置動作レベルに達する前にコンバータを停止させて無停電電源装置を蓄電池運転に移行させるようにしたので、負荷への給電を継続させることができる。
【００４４】
（第２の実施の形態）
図７は本発明の第２の実施の形態に係る無停電電源装置の構成図である。この第２の実施の形態の各部について、図１の第１の実施の形態に係る無停電電源装置の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。この第２の実施の形態が、第１の実施の形態と異なる点は、電源位相検出用のＰＬＬ回路１９に代えて高速ＰＬＬ回路５４を設けた点である。
【００４５】
図８は本実施の形態で用いる高速ＰＬＬ回路５４の一構成例である。商用電源７からの３相交流入力電圧を入力とした３相２相変換回路５５からの出力と、後述する正弦波発生回路６０からの２相正弦波とに基づいて演算回路５６で演算された位相差Δθを、ＰＩ制御回路５７により高い周波数成分のノイズ、歪み分を除去し、誤差増幅する。
【００４６】
このＰＩ制御回路５７の出力は、電圧制御発振器（ＶＣＯ）５８に入力され、その出力パルス周波数が制御される。この出力パルスはカウンタ５９により計数されデジタル位相検出値θとして出力されると共に、正弦波発生回路６０の入力となる。正弦波発生回路６０で生成された２相正弦波は、前記演算回路５６にフィードバックされ電源位相検出の安定化を図る構成となっている。
【００４７】
このような構成を採用することにより、商用電源からの３相交流電圧は、その各相の瞬時値からその時々の位相を計算することが可能となる。
【００４８】
従って、この第２の実施の形態で示した高速ＰＬＬ回路を採用することにより、高速応答を実現させることができ、系統側の電圧低下が緩やかでかつ位相変化が急速な停電があった場合でも、素早く商用電源位相とコンバータ制御用位相を検出し、横流が装置保護レベルに達する前にコンバータを停止させて無停電電源装置を蓄電池運転に移行させ、負荷への給電を継続させることができる。
【００４９】
（第３の実施の形態）
図９は本発明の第３の実施の形態に係る無停電電源装置の構成図である。この第３の実施の形態の各部について、図１の第１の実施の形態に係る無停電電源装置の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。この第３の実施の形態が、第１の実施の形態と異なる点は、位相差検出回路５１に代えて入力電流検出信号２４を入力とした過電流検出回路６１を設けた点である。
【００５０】
過電流検出回路６１の出力はコンバータ操作信号５２としてゲート制御回路２７に接続されている。
【００５１】
図１０は第３の実施の形態で用いる過電流検出回路６１の構成の一例を示すブロック図である。
【００５２】
第１の過電流検出基準６２ａは装置の保護レベルに設定された基準であり、入力電流検出信号２４と第１の過電流検出基準６２ａとをコンパレータ４４ｄで比較し、入力電流検出信号２４が第１の過電流検出基準６２ａより大きい場合は装置保護信号６３を出力し、装置を保護する動作としてゲートブロック及び商用給電への切換を行う。
【００５３】
一方第２の過電流検出基準６２ｂは前記第１の過電流検出基準６２ａより小さい値に設定されており、第１の過電流検出基準６２ａと同様に入力電流検出信号２４と比較され、入力電流検出信号２４が第２の過電流検出信号６２ｂより大きい場合にはコンパレータ４４ｅを介して、コンバータ操作信号５２を図９のゲート制御回路２７に出力し、コンバータを停止する。
【００５４】
このように、過電流レベルを２段階に設定し、装置保護を行う第１の過電流レベルに達する前に第２の過電流レベルを検出し、この第２の過電流レベルでコンバータを停止すれば、系統の異常により系統とコンバータ間に横流が発生しても、その初期段階で電力供給を蓄電池から行うようにするので、負荷給電を継続することが可能となる。
【００５５】
（第４の実施の形態）
図１１は本発明の第４の実施の形態に係る無停電電源装置の構成図である。この第４の実施の形態の各部について、図９の第３の実施の形態に係る無停電電源装置の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。この第４の実施の形態が、第３の実施の形態と異なる点は、交流位相検出用のＰＬＬ回路１９に代えて高速ＰＬＬ回路５４を設けた点である。
【００５６】
このように、高速ＰＬＬ回路５４により電圧位相基準２２を生成するようにすれば、前述したようにコンバータ１０の制御位相の追従が速くなるので、より確実に負荷給電を継続することが可能となる。
【００５７】
（第５の実施の形態）
図１２は本発明の第５の実施の形態に係る無停電電源装置の構成図である。この第５の実施の形態の各部について、図１の第１の実施の形態に係る無停電電源装置の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。この第５の実施の形態が、第１の実施の形態と異なる点は、入力電流検出信号２４を入力とした過電流検出回路６１が追加された点である。過電流検出回路６１の出力はコンバータ操作信号５２としてゲート制御回路２７に接続されている。
【００５８】
この過電流検出回路６１の動作は、第３の実施の形態で説明した通りである。この様に、位相差検出による蓄電池運転への切換え機能と、過電流検出による蓄電池運転への切換え機能を合わせ持つことにより、例えば、遅い動きは位相差検出で行い、速い動きは過電流検出で行うように機能分担させることが可能となり、系統の様々な停電モードに対応して負荷給電を継続することが可能となる。
【００５９】
（第６の実施の形態）
図１３は本発明の第６の実施の形態に係る無停電電源装置の構成図である。この第６の実施の形態の各部について、図１２の第５の実施の形態に係る無停電電源装置の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。この第６の実施の形態が、第５の実施の形態と異なる点は、交流位相検出用のＰＬＬ回路１９に代えて高速ＰＬＬ回路５４を設けた点である。
【００６０】
このようにすれば、前述したように、第５の実施の形態より更に速い位相検出が可能となり、より確実に負荷給電を継続することが可能となる。
【００６１】
尚、以上の説明で切換回路３は接触器４と半導体スイッチ５で構成しているが、いずれか一方だけの場合もあり、また、インバータトランス２を省略した構成も可能である。また、本発明の実施の形態では各相毎に個別に制御を行うようにした制御回路の構成を示したが、公知のｄ−ｑ軸理論を用いて、３相の電流、電圧を振幅成分と位相成分に分けて制御回路を構成することもできる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電源系統の電圧低下が緩やかでかつ位相変化が急速な停電に対しても、保護装置の動作に至ることなく、コンバータのみを停止させて速やかに蓄電池運転に移行して負荷へのＵＰＳ給電を継続できるので、給電信頼性を向上させた無停電電源装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る無停電電源装置のブロック構成図。
【図２】本発明の無停電電源装置に用いるコンバータの構成図。
【図３】本発明の無停電電源装置に用いるコンバータ制御回路内の直流電圧制御回路のブロック構成図。
【図４】本発明の無停電電源装置に用いるコンバータ制御回路内の入力電流制御回路のブロック構成図。
【図５】本発明の無停電電源装置に用いるコンバータ制御回路内のゲート制御回路のブロック構成図。
【図６】本発明の無停電電源装置に用いる位相差検出回路の動作を説明するタイムチャート。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る無停電電源装置のブロック構成図。
【図８】本発明の無停電電源装置に用いるコンバータ制御回路内の高速ＰＬＬ回路のブロック構成図。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る無停電電源装置のブロック構成図。
【図１０】本発明の無停電電源装置に用いる過電流検出回路のブロック構成図。
【図１１】本発明の第４の実施の形態に係る無停電電源装置のブロック構成図。
【図１２】本発明の第５の実施の形態に係る無停電電源装置のブロック構成図。
【図１３】本発明の第６の実施の形態に係る無停電電源装置のブロック構成図。
【符号の説明】
１ インバータ
２ インバータトランス
３ 切換回路
４ 接触器
５ 半導体スイッチ
６ 負荷
７ 商用電源
８ 交流フィルタ
９ 系統連系用リアクトル
１０ コンバータ
１１ 直流コンデンサ
１２ 蓄電池
１３ 直流電圧検出器
１４ コンバータ制御回路
１５ 直流電圧制御回路
１６ 直流電圧検出信号
１７ 交流電圧検出器
１８ 停電検出回路
１９ ＰＬＬ回路
２０ 入力電流制御回路
２１ 入力電流振幅指令
２２ 電圧位相基準
２３ 入力電圧検出信号
２４ 入力電流検出信号
２５ 交流電流検出器
２６ 入力電圧指令
２７ ゲート制御回路
２８ ゲート制御信号
２９ 停電検出信号
３１ スイッチング素子
３２ ダイオード
３３ コンバータ出力
３４ ゲート駆動回路
３５ 直流電圧指令
３６ ＰＩ制御回路
４１ 乗算器
４２ Ｐ制御回路
４３ キャリア発生回路
４４ コンパレータ
４５ ゲート信号出力回路
４６ 信号切換回路
５１ 位相差検出回路
５２ コンバータ操作信号
５３ 論理和回路
５４ 高速ＰＬＬ回路
５５ ３相→２相変換回路
５６ 演算回路
５７ ＰＩ制御回路
５８ 電圧発振回路
５９ カウンタ
６０ 正弦波発生回路
６１ 過電流検出回路
６２ 過電流検出基準
６３ 装置保護信号
【発明の属する技術分野】
本発明は、無停電電源装置に係り、特に、停電時の制御機能を改良したコンバータを有する無停電電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の無停電電源装置の構成、制御方式については、例えば特許文献１に記されている。無停電電源装置の基本構成は、特許文献１の図９に記載されているように、商用電源の交流電力をコンバータにより直流電力に変換し、この直流電力をインバータにより再び交流電力に変換して、負荷に電力を供給する。インバータの入力となる直流部には蓄電池を接続し、交流入力停電等の交流入力異常時にも負荷に電力が供給できるようにしている。また、商用電源から負荷に直接給電するバイパス回路を設け、インバータが故障した場合でも負荷に電力を供給できるような構成となっている。この場合、常時は商用電源からコンバータを通してインバータ経由の給電が行われ、インバータあるいはコンバータが異常となった場合に商用バイパス運転に切換える。商用電源の停電等による交流入力異常時は、交流入力の異常を検出してコンバータを停止させ、蓄電池からインバータへ電力を供給することにより負荷への給電を継続する。
【０００３】
また、特許文献１の図１０に示されているように、交流入力には上述の交流入力異常を検出するための停電検出回路が設けられ、コンバータ及びインバータの位相制御用の交流入力位相を検出するための位相同期回路（以下ＰＬＬ回路と称する。）が設けられている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２９９２４４号公報（第２−３頁、図９及び図１０）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上説明した従来の無停電電源装置では、例えば上位系統側に大型の回転機や進相コンデンサが接続されているような場合に系統の停電が発生すると、系統電圧の低下が非常に遅く、電圧振幅による停電検出が行われず、系統電圧位相のみ急変し、無停電電源装置を構成するコンバータがこの急速な位相変化に追従できず、系統とコンバータ間に横流が発生して系統電圧低下の入力異常を検出する前に過電流を検出し、コンバータを構成するＩＧＢＴを保護するための保護装置が作動することがあった。
【０００６】
従って従来の無停電電源装置では、この保護装置の動作を受け、無停電電源装置を故障と見做してバイパス給電に切換えるので、その後、系統電圧が低下すると負荷給電が停止してしまうことになる。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、上位系統側の電圧低下が緩やかでかつ位相変化が急速な停電に対しても、保護装置を動作させることなく、正常に停電検出動作を行い、蓄電池からの負荷給電を継続することにより、給電信頼性を向上させた無停電電源装置を提供することを目的とする。
【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、本発明の第１の発明は、商用電源から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、このコンバータにより変換された直流電力を交流電力に変換して負荷へ供給するインバータと、このインバータの入力側に接続された蓄電池と、前記負荷への電力供給を前記商用電源側またはインバータ側のいずれかに切換える切換手段と、前記コンバータの出力電圧及び入力電流を制御するコンバータ制御手段を備え、前記コンバータ制御手段は、商用電源位相とコンバータ制御用位相の位相差を検出する位相差検出手段を有し、この位相差検出手段の出力が規定値以上のとき、コンバータゲートを停止させ、電力供給を蓄電池から行うようにしたことを特徴としている。
【０００９】
本発明によれば、商用電源位相とコンバータ制御用位相の位相差を検出することにより、系統とコンバータ間の横流が保護装置動作レベルに達する前にコンバータを停止させて無停電電源装置を蓄電池運転に移行させるので負荷への給電を継続させることができ、無停電電源装置の給電信頼性を向上させることができる。
【００１０】
また、本発明の第２の発明は、商用電源から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、このコンバータにより変換された直流電力を交流電力に変換して負荷へ供給するインバータと、このインバータの入力側に接続された蓄電池と、前記負荷への電力供給を前記商用電源側またはインバータ側のいずれかに切換える切換手段と、前記コンバータの出力電圧及び入力電流を制御するコンバータ制御手段を備え、前記コンバータ制御手段は、入力電流の異常値を２段階で検出する検出手段を有し、この検出手段で検出された第１の異常値によりコンバータゲートを停止させ、電力供給を蓄電池から行うようにし第２の異常値により保護装置を動作させ、前記切換手段により電力供給を商用電源側に切換えるようにしたことを特徴としている。
【００１１】
本発明によれば、コンバータ入力電流を２段階で検出することにより、系統とコンバータ間の横流が保護装置動作レベルに達する前の第１の異常値でコンバータを停止させて無停電電源装置を蓄電池運転に移行させるので、負荷への給電を継続させることができ、無停電電源装置の給電信頼性を向上させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下に本発明による無停電電源装置の第１の実施の形態を、図１乃至図６を参照して説明する。
【００１３】
図１は本発明の無停電電源装置のブロック構成図である。図１において、インバータ１の出力側はインバータトランス２の一次巻線に接続され、インバータトランス２の２次巻線は切換回路３に接続されている。切換回路３は接触器４と半導体スイッチ５から構成されており、負荷６への電力供給をインバータ１経由とするか商用電源７から直接行うかのいずれかを切換えるために用いられる。
【００１４】
インバータ１の入力側には、商用電源７からの交流電力を交流フィルタ８及び系統連系用リアクトル９を介し、直流電力に変換するコンバータ１０が接続され、コンバータ１０の直流出力側にはこの直流出力を平滑化する直流コンデンサ１１と、交流入力停電等の交流入力異常時の電圧源となる蓄電池１２が接続されている。商用電源７と系統連系用リアクトル９の間に挿入されている交流フィルタ８は、コンバータ１０で発生する高調波が商用電源７側へ与える影響を軽減するためのものである。
【００１５】
図１の構成において、常時は商用電源７からの交流入力は、後述するコンバータ制御回路１４で制御されるコンバータ１０により所望の直流電圧源に変換され、この直流電圧源を入力とするインバータ１が所望の電圧を出力することによってインバータ１から負荷６への給電が行われるが、交流入力停電等の異常時は、この交流入力の異常を検出してコンバータ１０を停止させ、直流電圧源である蓄電池１２からインバータ１への電力を供給し、負荷６への給電を継続する。
【００１６】
以下に図１のコンバータ制御回路１４の内部構成について説明する。
【００１７】
直流コンデンサ１１の両端にかかる直流電圧を測定する直流電圧検出器１３の出力は、コンバータ制御回路１４内の直流電圧制御回路１５に直流電圧検出信号１６として入力される。尚、直流電圧制御回路１５の内部構成については後述する。
【００１８】
また、交流フィルタ８の入力側には、交流入力電圧を検出する交流電圧検出器１７が設けられ、この出力は交流入力異常を検出するための停電検出回路１８と商用電源位相を検出するためのＰＬＬ回路１９に接続されている。ＰＬＬ回路１９は、入力電圧がゼロ点を横切る位相を基準として閉ループを構成し、出力の安定化を図るようにしている。
【００１９】
入力電流制御回路２０には、直流電圧制御回路１５の出力である入力電流振幅指令２１、ＰＬＬ回路１９の出力である電圧位相基準２２、交流電圧検出器１７の出力である入力電圧検出信号２３、そして交流電流検出器２５の出力である入力電流検出信号２４が、夫々入力される。尚、入力電流制御回路２０の内部構成についても後に詳述する。
【００２０】
入力電流制御回路２０の出力である入力電圧指令２６は詳細を後述するゲート制御回路２７に入力され、このゲート制御回路２７の出力であるゲート制御信号２８はコンバータ１０を制御する。
【００２１】
直流電圧制御回路１５は、無停電電源装置が本来出力すべき電圧相当の出力をインバータが出力できるように入力電流振幅指令２１を出力する。入力電流制御回路２０は交流電流検出器２５によって検出された入力電流検出信号２４が入力電流振幅指令２１と等しくなり、かつＰＬＬ回路１９によって検出された電圧位相基準２２と等しくなるように制御を行い、入力電圧指令２６を出力する。ゲート制御回路２７はコンバータ１０の出力が入力電圧指令２６に一致するようにゲート信号２８を出力する。
【００２２】
また、位相差検出回路５１は、入力電圧検出信号２３から得られる商用電源の位相と、ＰＬＬ回路１９によって検出された電圧位相基準２２とを比較する。この位相差検出回路５１の出力であるコンバータ操作信号５２はゲート制御回路２７に入力される。
【００２３】
コンバータ１０には蓄電池１２を充電するための充電電流制御回路が、また、インバータ１についてもインバータ制御回路が設けられているが、ここでは説明を省略している。
【００２４】
図２は本発明の無停電電源装置に使用されているコンバータ１０の一例を示す構成図である。
【００２５】
商用電源７からの交流入力を受け、ブリッジ接続されたスイッチング素子３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３１ｅ及び３１ｆを制御することにより交流を直流に変換し、直流コンデンサ１１を充電すると共に直流出力３３を得ている。また、これらのスイッチング素子３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３１ｅ及び３１ｆｅには夫々逆並列にダイオード３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ及び３２ｆが接続されている。
【００２６】
ゲート駆動回路３４にはゲート制御信号２８が入力されている。また各々のスイッチング素子３１には個別にあるいは全体一括に、スイッチング時のサージ電圧抑制用のスナバ回路が設けられているがここでは説明を簡単にするために省略している。ゲート制御信号２８に対し、ゲート駆動回路３４は上下直列に接続されたスイッチング素子、例えば３１ａと３１ｂが同時にオンすることを防止するためのデッドタイムを生成し、また各スナバ回路の充放電の期間を確保する。
【００２７】
図３は、本発明の無停電電源装置に使用されるコンバータ制御回路１０内の直流電圧制御回路１５の内部構成の一例を示すブロック図である。直流電圧指令３５は、インバータ１の出力が所望の電圧となるように一定の電圧指令を出力する。
【００２８】
この直流電圧指令３５と直流電圧検出信号１６との差分がＰＩ制御回路３６の入力となっている。ＰＩ制御回路３６の出力は入力電流振幅指令２１となる。
【００２９】
尚、本例では電圧制御としてＰＩ制御を用いた例を示しているが、ＰＩＤ制御やＩ−Ｐ制御、またその他の一般的な制御手法や現代制御理論などを用いた制御回路を使用することもできる。
【００３０】
図４は本発明の無停電電源装置に使用されるコンバータ制御回路１０内の入力電流制御回路２０の内部構成の一例を示すブロック図である。
【００３１】
ＰＬＬ回路１９の各相の正弦波出力である電圧位相基準２２ａ、２２ｂ及び２２ｃは夫々乗算器４１ａ、４１ｂ及び４１ｃで入力電流振幅指令２１と乗算される。これらの乗算器４１ａ、４１ｂ及び４１ｃの出力は夫々Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の交流入力電流基準となる。
【００３２】
これら各相の交流入力電流基準と各相の入力電流検出信号２４との差分が、Ｐ制御回路４２ａ、４２ｂ及び４２ｃに夫々入力される。
【００３３】
Ｐ制御回路４２ａ、４２ｂ及び４２ｃは各相の入力電流検出信号２４が各相の入力電流基準に追従するように夫々制御を行う。尚、図４の例では電圧制御としてＰ制御を用いているが、ＰＩＤ制御やＩ−Ｐ制御、あるいは現代制御理論を用いた制御回路を適用しても良い。
【００３４】
特に、制御の高速化や安定化を図る意味で入力電流の後段または前段、あるいは並列に、入力電圧などのオフセットを付加することがあるが、ここでは、後段に入力電圧検出信号２３を各相毎に加算して、入力電圧指令２６とする例を示している。
【００３５】
図５は本発明の無停電電源装置に使用されているコンバータ制御回路１０内のゲート制御回路２７の内部構成の一例を示すブロック図である。
【００３６】
入力電圧指令２６とキャリア発生回路４３との差分が、コンパレータ４４ａ、４４ｂ及び４４ｃに夫々入力される。コンパレータ４４ａ、４４ｂ及び４４ｃの出力は夫々ゲート信号出力回路４５ａ、４５ｂ及び４５ｃに入力される。ゲート信号出力回路４５ａ、４５ｂ及び４５ｃの出力は信号切換回路４６の一方の入力となる。
【００３７】
コンバータ操作信号５２は停電検出信号２９と論理和回路５３により論理和がとられ、信号切換回路４６の他方の入力となる。信号切換回路４６の出力は各相のゲート制御信号２８となるが、前述のコンバータ操作信号５２と停電検出信号２９との論理和が成立すると、このゲート制御信号２８がオフするように構成されている。
【００３８】
尚、本構成例では、パルス幅制御方式として一般的な三角波比較方式を示しているが、他のゲートパルス発生手法を用いても良い。
【００３９】
以下に本発明の第１の実施の形態の動作について図１及び図６を参照しながら説明する。
【００４０】
図１の回路では、位相差検出回路５１により商用電源位相とコンバータ制御用位相の位相差を検出し、あらかじめ設定した値以上の位相差が発生した場合は、コンバータ操作信号５２を出力し、コンバータを停止させることができるように構成されている。この動作について以下に図６を参照して説明する。
【００４１】
図６は本発明で用いる位相差検出回路５１の動作を説明するタイムチャートである。位相差検出回路５１は、商用電源の位相を示す交流電圧検出信号２３とＰＬＬ回路１９の出力である電圧位相基準２２がゼロ点を通過する所から所定時間、例えば５ｍｓ（５０Ｈｚの場合は位相差９０°に相当）のパルスを発生させ、各々のパルスが重なり合う部分を同期検出信号として抽出し、これが存在すればコンバータ制御可能状態、重なり合わなければコンバータ制御不可状態と判定する。コンバータ制御不可状態と判定された場合はコンバータ操作信号５２が出力される。尚、図６では１相分のみを記載しているが、３相入力の場合は３相共にこの判定回路を付加することにより、検出遅れを減らすことができる。また、ゼロクロス点は図６に示したようなマイナスからプラス方向のみでなく、プラスからマイナス方向もあり、この部分の位相差検出を追加することも可能である。
【００４２】
このように、位相差検出回路５１は、商用電源電圧位相である交流電圧検出信号２３の位相とコンバータ１０の制御位相である電圧位相基準２２の位相の差が、あらかじめ決められた規定値以内にあるかどうかを検出し、この規定値を超えた場合には、コンバータ操作信号５２を出力する構成となっている。尚、上記規定値の設定は、直流回路部の構成やコンバータ１０を構成するスイッチング素子３１の耐量等を考慮して行えば良い。
【００４３】
以上説明したように、本発明によれば、位相差検出回路により、商用電源位相とコンバータ制御用位相の差が規定値を超えた場合、横流が保護装置動作レベルに達する前にコンバータを停止させて無停電電源装置を蓄電池運転に移行させるようにしたので、負荷への給電を継続させることができる。
【００４４】
（第２の実施の形態）
図７は本発明の第２の実施の形態に係る無停電電源装置の構成図である。この第２の実施の形態の各部について、図１の第１の実施の形態に係る無停電電源装置の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。この第２の実施の形態が、第１の実施の形態と異なる点は、電源位相検出用のＰＬＬ回路１９に代えて高速ＰＬＬ回路５４を設けた点である。
【００４５】
図８は本実施の形態で用いる高速ＰＬＬ回路５４の一構成例である。商用電源７からの３相交流入力電圧を入力とした３相２相変換回路５５からの出力と、後述する正弦波発生回路６０からの２相正弦波とに基づいて演算回路５６で演算された位相差Δθを、ＰＩ制御回路５７により高い周波数成分のノイズ、歪み分を除去し、誤差増幅する。
【００４６】
このＰＩ制御回路５７の出力は、電圧制御発振器（ＶＣＯ）５８に入力され、その出力パルス周波数が制御される。この出力パルスはカウンタ５９により計数されデジタル位相検出値θとして出力されると共に、正弦波発生回路６０の入力となる。正弦波発生回路６０で生成された２相正弦波は、前記演算回路５６にフィードバックされ電源位相検出の安定化を図る構成となっている。
【００４７】
このような構成を採用することにより、商用電源からの３相交流電圧は、その各相の瞬時値からその時々の位相を計算することが可能となる。
【００４８】
従って、この第２の実施の形態で示した高速ＰＬＬ回路を採用することにより、高速応答を実現させることができ、系統側の電圧低下が緩やかでかつ位相変化が急速な停電があった場合でも、素早く商用電源位相とコンバータ制御用位相を検出し、横流が装置保護レベルに達する前にコンバータを停止させて無停電電源装置を蓄電池運転に移行させ、負荷への給電を継続させることができる。
【００４９】
（第３の実施の形態）
図９は本発明の第３の実施の形態に係る無停電電源装置の構成図である。この第３の実施の形態の各部について、図１の第１の実施の形態に係る無停電電源装置の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。この第３の実施の形態が、第１の実施の形態と異なる点は、位相差検出回路５１に代えて入力電流検出信号２４を入力とした過電流検出回路６１を設けた点である。
【００５０】
過電流検出回路６１の出力はコンバータ操作信号５２としてゲート制御回路２７に接続されている。
【００５１】
図１０は第３の実施の形態で用いる過電流検出回路６１の構成の一例を示すブロック図である。
【００５２】
第１の過電流検出基準６２ａは装置の保護レベルに設定された基準であり、入力電流検出信号２４と第１の過電流検出基準６２ａとをコンパレータ４４ｄで比較し、入力電流検出信号２４が第１の過電流検出基準６２ａより大きい場合は装置保護信号６３を出力し、装置を保護する動作としてゲートブロック及び商用給電への切換を行う。
【００５３】
一方第２の過電流検出基準６２ｂは前記第１の過電流検出基準６２ａより小さい値に設定されており、第１の過電流検出基準６２ａと同様に入力電流検出信号２４と比較され、入力電流検出信号２４が第２の過電流検出信号６２ｂより大きい場合にはコンパレータ４４ｅを介して、コンバータ操作信号５２を図９のゲート制御回路２７に出力し、コンバータを停止する。
【００５４】
このように、過電流レベルを２段階に設定し、装置保護を行う第１の過電流レベルに達する前に第２の過電流レベルを検出し、この第２の過電流レベルでコンバータを停止すれば、系統の異常により系統とコンバータ間に横流が発生しても、その初期段階で電力供給を蓄電池から行うようにするので、負荷給電を継続することが可能となる。
【００５５】
（第４の実施の形態）
図１１は本発明の第４の実施の形態に係る無停電電源装置の構成図である。この第４の実施の形態の各部について、図９の第３の実施の形態に係る無停電電源装置の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。この第４の実施の形態が、第３の実施の形態と異なる点は、交流位相検出用のＰＬＬ回路１９に代えて高速ＰＬＬ回路５４を設けた点である。
【００５６】
このように、高速ＰＬＬ回路５４により電圧位相基準２２を生成するようにすれば、前述したようにコンバータ１０の制御位相の追従が速くなるので、より確実に負荷給電を継続することが可能となる。
【００５７】
（第５の実施の形態）
図１２は本発明の第５の実施の形態に係る無停電電源装置の構成図である。この第５の実施の形態の各部について、図１の第１の実施の形態に係る無停電電源装置の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。この第５の実施の形態が、第１の実施の形態と異なる点は、入力電流検出信号２４を入力とした過電流検出回路６１が追加された点である。過電流検出回路６１の出力はコンバータ操作信号５２としてゲート制御回路２７に接続されている。
【００５８】
この過電流検出回路６１の動作は、第３の実施の形態で説明した通りである。この様に、位相差検出による蓄電池運転への切換え機能と、過電流検出による蓄電池運転への切換え機能を合わせ持つことにより、例えば、遅い動きは位相差検出で行い、速い動きは過電流検出で行うように機能分担させることが可能となり、系統の様々な停電モードに対応して負荷給電を継続することが可能となる。
【００５９】
（第６の実施の形態）
図１３は本発明の第６の実施の形態に係る無停電電源装置の構成図である。この第６の実施の形態の各部について、図１２の第５の実施の形態に係る無停電電源装置の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。この第６の実施の形態が、第５の実施の形態と異なる点は、交流位相検出用のＰＬＬ回路１９に代えて高速ＰＬＬ回路５４を設けた点である。
【００６０】
このようにすれば、前述したように、第５の実施の形態より更に速い位相検出が可能となり、より確実に負荷給電を継続することが可能となる。
【００６１】
尚、以上の説明で切換回路３は接触器４と半導体スイッチ５で構成しているが、いずれか一方だけの場合もあり、また、インバータトランス２を省略した構成も可能である。また、本発明の実施の形態では各相毎に個別に制御を行うようにした制御回路の構成を示したが、公知のｄ−ｑ軸理論を用いて、３相の電流、電圧を振幅成分と位相成分に分けて制御回路を構成することもできる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電源系統の電圧低下が緩やかでかつ位相変化が急速な停電に対しても、保護装置の動作に至ることなく、コンバータのみを停止させて速やかに蓄電池運転に移行して負荷へのＵＰＳ給電を継続できるので、給電信頼性を向上させた無停電電源装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る無停電電源装置のブロック構成図。
【図２】本発明の無停電電源装置に用いるコンバータの構成図。
【図３】本発明の無停電電源装置に用いるコンバータ制御回路内の直流電圧制御回路のブロック構成図。
【図４】本発明の無停電電源装置に用いるコンバータ制御回路内の入力電流制御回路のブロック構成図。
【図５】本発明の無停電電源装置に用いるコンバータ制御回路内のゲート制御回路のブロック構成図。
【図６】本発明の無停電電源装置に用いる位相差検出回路の動作を説明するタイムチャート。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る無停電電源装置のブロック構成図。
【図８】本発明の無停電電源装置に用いるコンバータ制御回路内の高速ＰＬＬ回路のブロック構成図。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る無停電電源装置のブロック構成図。
【図１０】本発明の無停電電源装置に用いる過電流検出回路のブロック構成図。
【図１１】本発明の第４の実施の形態に係る無停電電源装置のブロック構成図。
【図１２】本発明の第５の実施の形態に係る無停電電源装置のブロック構成図。
【図１３】本発明の第６の実施の形態に係る無停電電源装置のブロック構成図。
【符号の説明】
１ インバータ
２ インバータトランス
３ 切換回路
４ 接触器
５ 半導体スイッチ
６ 負荷
７ 商用電源
８ 交流フィルタ
９ 系統連系用リアクトル
１０ コンバータ
１１ 直流コンデンサ
１２ 蓄電池
１３ 直流電圧検出器
１４ コンバータ制御回路
１５ 直流電圧制御回路
１６ 直流電圧検出信号
１７ 交流電圧検出器
１８ 停電検出回路
１９ ＰＬＬ回路
２０ 入力電流制御回路
２１ 入力電流振幅指令
２２ 電圧位相基準
２３ 入力電圧検出信号
２４ 入力電流検出信号
２５ 交流電流検出器
２６ 入力電圧指令
２７ ゲート制御回路
２８ ゲート制御信号
２９ 停電検出信号
３１ スイッチング素子
３２ ダイオード
３３ コンバータ出力
３４ ゲート駆動回路
３５ 直流電圧指令
３６ ＰＩ制御回路
４１ 乗算器
４２ Ｐ制御回路
４３ キャリア発生回路
４４ コンパレータ
４５ ゲート信号出力回路
４６ 信号切換回路
５１ 位相差検出回路
５２ コンバータ操作信号
５３ 論理和回路
５４ 高速ＰＬＬ回路
５５ ３相→２相変換回路
５６ 演算回路
５７ ＰＩ制御回路
５８ 電圧発振回路
５９ カウンタ
６０ 正弦波発生回路
６１ 過電流検出回路
６２ 過電流検出基準
６３ 装置保護信号
Claims (7)
- 商用電源から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
このコンバータにより変換された直流電力を交流電力に変換して負荷へ供給するインバータと、
このインバータの入力側に接続された蓄電池と、
前記負荷への電力供給を前記商用電源側またはインバータ側のいずれかに切換える切換手段と、
前記コンバータの出力電圧及び入力電流を制御するコンバータ制御手段
を備え、
前記コンバータ制御手段は、商用電源位相とコンバータ制御用位相の位相差を検出する位相差検出手段を有し、
この位相差検出手段の出力が規定値以上のとき、コンバータゲートを停止させ、電力供給を蓄電池から行うようにしたことを特徴とする無停電電源装置。 - 前記コンバータ制御用位相は、商用電源を入力としたＰＬＬ回路の出力位相としたことを特徴とする請求項１記載の無停電電源装置。
- 前記コンバータ制御用位相は、商用電源を入力とした連続位相比較方式のＰＬＬ回路の出力位相としたことを特徴とする請求項１記載の無停電電源装置。
- 商用電源から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
このコンバータにより変換された直流電力を交流電力に変換して負荷へ供給するインバータと、
このインバータの入力側に接続された蓄電池と、
前記負荷への電力供給を前記商用電源側またはインバータ側のいずれかに切換える切換手段と、
前記コンバータの出力電圧及び入力電流を制御するコンバータ制御手段
を備え、
前記コンバータ制御手段は、入力電流の異常値を２段階で検出する検出手段を有し、
この検出手段で検出された第１の異常値によりコンバータゲートを停止させ、電力供給を蓄電池から行うようにし、
第２の異常値により保護装置を動作させ、前記切換手段により電力供給を商用電源側に切換えるようにしたことを特徴とする無停電電源装置。 - 前記コンバータ制御手段は、商用電源を入力とした連続位相比較方式のＰＬＬ回路によるコンバータ制御用位相検出手段を有することを特徴とする請求項４記載の無停電電源装置。
- 前記コンバータ制御手段は、商用電源位相とコンバータ制御用位相の位相差を検出する位相差検出手段を有し、
この位相差検出手段の出力が規定値以上であれば、コンバータゲートを停止させ、電力供給を蓄電池から行うようにしたことを特徴とする請求項４記載の無停電電源装置。 - 前記コンバータ制御用位相は、商用電源を入力とした連続位相比較方式のＰＬＬ回路の出力位相としたことを特徴とする請求項６記載の無停電電源装置。
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