JP2005176567A - Two-system changeover feeding device, uninterruptible power supply, and two-system changeover feeding method - Google Patents

Two-system changeover feeding device, uninterruptible power supply, and two-system changeover feeding method

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JP2005176567A JP2003416292A JP2003416292A JP2005176567A JP 2005176567 A JP2005176567 A JP 2005176567A JP 2003416292 A JP2003416292 A JP 2003416292A JP 2003416292 A JP2003416292 A JP 2003416292A JP 2005176567 A JP2005176567 A JP 2005176567A
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潤 川上
Yasumasa Murai
保雅 村井
Masaru Kaneko
勝 金子
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the efficiency of a device while suppressing a transient current. <P>SOLUTION: A first feed-controlling means 72 controls gate signals in such a way that, when the output of the gate signals to switching elements 31, 32 is started, the period of supplying energy accumulated in an input coil 12 to the common wirings 14, 16 becomes shorter. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、二系統の電力を切り換えて負荷機器へ供給する二系統切換給電装置、電源装置からの電力とバッテリからの電力とを切り換えて負荷機器へ供給する無停電電源装置および二系統切換給電方法に関する。   The present invention relates to a two-system switching power supply device that switches two systems of power and supplies them to a load device, an uninterruptible power supply that supplies power to a load device by switching between power from a power supply and power from a battery, and two-system switching power supply Regarding the method.

特許文献1には、入力電源からの電力とバッテリからの電力とを切り換えて負荷機器へ供給する無停電電源装置が開示されている。この無停電電源装置は、入力電源の交流電圧を、ノイズフィルタ、整流スタック、チョークコイル、ダイオード、コンデンサを通して整流し、この整流平滑した直流電圧をDC/DCコンバータへ供給する。   Patent Document 1 discloses an uninterruptible power supply that switches between power from an input power supply and power from a battery and supplies the power to load equipment. This uninterruptible power supply rectifies the AC voltage of the input power supply through a noise filter, a rectifying stack, a choke coil, a diode, and a capacitor, and supplies this rectified and smoothed DC voltage to a DC / DC converter.

また、この無停電電源装置は、入力電源の急激な過電圧異常に対して、回路の保護のために、整流スタックとコンデンサとの間のパワーMOS−FETをオフし、バッテリパックを主電源としてバッテリバックアップを行う。さらに、この無停電電源装置は、入力電源が正常電圧に戻ると、パワーMOS−FETをオンして商用電源の供給を行う。   This uninterruptible power supply also turns off the power MOS-FET between the rectifier stack and the capacitor to protect the circuit against a sudden overvoltage abnormality of the input power supply, and the battery pack as the main power supply Make a backup. Furthermore, this uninterruptible power supply device turns on the power MOS-FET to supply commercial power when the input power returns to the normal voltage.

特開平8−182221号公報(発明の実施の形態、図面)JP-A-8-182221 (Embodiment of the Invention, Drawing)

ところで、この特許文献1の無停電電源装置からダイオードを無くすと、バッテリからの給電状態から入力電源からの給電状態へ切り換えるときに、チョークコイルにエネルギーが蓄積されるまでの期間において、DC/DCコンバータ側から入力電源側に向かって過渡電流が流れてしまう。   By the way, when the diode is eliminated from the uninterruptible power supply of Patent Document 1, when switching from the power supply state from the battery to the power supply state from the input power supply, DC / DC is used in a period until energy is accumulated in the choke coil. A transient current flows from the converter side to the input power supply side.

しかしながら、このような逆流防止のためのダイオードを設けると、入力電源からの電力は常にダイオードを介して負荷機器へ供給されることになる。その結果、従来の無停電電源装置では、常に、そのダイオードでのロスが発生し、そのロスの分だけ効率が低下してしまう。   However, when such a diode for preventing backflow is provided, the power from the input power supply is always supplied to the load device via the diode. As a result, in the conventional uninterruptible power supply, a loss at the diode always occurs, and the efficiency is reduced by the amount of the loss.

本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、過渡電流を抑制しつつ、装置の高効率化を図ることができる二系統切換給電装置、無停電電源装置および二系統切換給電方法を得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and obtains a two-system switching power supply apparatus, an uninterruptible power supply apparatus, and a two-system switching power supply method capable of increasing the efficiency of the apparatus while suppressing a transient current. For the purpose.

本発明に係る二系統切換給電装置は、入力端子と、入力端子に接続される入力コイルと、入力コイルに接続されるスイッチング素子を有する第一の給電回路と、第一の給電回路に接続される共通配線と、共通配線に接続される第二の給電回路と、スイッチング素子をスイッチング動作させるゲート信号を出力することで、入力コイルにエネルギーを蓄積させるとともにその蓄積されたエネルギーを共通配線へ供給させる給電制御手段と、第一の給電回路による給電と第二の給電回路による給電とを切り換える切換手段と、を有する。そして、この給電制御手段は、切換手段により第二の給電回路による給電から第一の給電回路による給電へ切り換えられた際に、ゲート信号の出力を開始するときには、入力コイルに蓄積されたエネルギーを共通配線側へ供給する期間が定常時より短くなるようにゲート信号を制御する。   A two-system switching power supply device according to the present invention is connected to an input terminal, an input coil connected to the input terminal, a first power supply circuit having a switching element connected to the input coil, and the first power supply circuit. The common wiring, the second power supply circuit connected to the common wiring, and the gate signal for switching the switching element to output energy, and the energy is stored in the input coil and the stored energy is supplied to the common wiring. And a switching means for switching between power feeding by the first power feeding circuit and power feeding by the second power feeding circuit. The power supply control means uses the energy accumulated in the input coil when starting the output of the gate signal when the power supply by the second power supply circuit is switched from the power supply by the second power supply circuit to the power supply by the first power supply circuit. The gate signal is controlled so that the period for supplying to the common wiring side is shorter than that in the steady state.

この構成を採用すれば、給電制御手段が、ゲート信号の出力を開始するときには、入力コイルに蓄積されたエネルギーを共通配線側へ供給する期間が定常時より短くなるようにゲート信号を制御するので、切換手段が第二の給電回路による給電から第一の給電回路による給電へ切り換えた場合に、第二の給電回路によって給電されていたことで共通配線が所定の電位になっていたとしても、入力コイルに十分なエネルギーが蓄積されるまでの期間において共通配線から入力端子へ流れてしまう過渡電流を減らすことができる。   If this configuration is adopted, when the power feeding control means starts to output the gate signal, the gate signal is controlled so that the period during which the energy stored in the input coil is supplied to the common wiring side is shorter than in the normal state. When the switching means switches from feeding by the second feeding circuit to feeding by the first feeding circuit, even if the common wiring is at a predetermined potential due to feeding by the second feeding circuit, Transient current that flows from the common wiring to the input terminal during a period until sufficient energy is accumulated in the input coil can be reduced.

したがって、スイッチング素子と共通配線との間に、共通配線から入力端子への過渡電流を防止するための逆流防止ダイオードを設ける必要が無くなり、この逆流防止ダイオードを設けないことで装置の高効率化を図ることができる。   Therefore, it is not necessary to provide a backflow prevention diode for preventing a transient current from the common wiring to the input terminal between the switching element and the common wiring. By eliminating this backflow prevention diode, the efficiency of the device can be improved. Can be planned.

本発明に係る二系統切換給電装置は、交流電圧が印加される入力端子と、入力端子に接続される入力コイルと、正側および負側の二本の共通配線と、入力コイルと正側の共通配線との間の第一のスイッチング素子および入力コイルと負側の共通配線との間の第二のスイッチング素子を有する第一の給電回路と、二本の共通配線に接続される第二の給電回路と、交流電圧の半周期内で第一スイッチング素子および第二スイッチング素子を交互にオン状態となるようにスイッチング動作させる2つのゲート信号を出力する給電制御手段と、第一の給電回路による給電と第二の給電回路による給電とを切り換える切換手段と、を有する。そして、この給電制御手段は、切換手段により第二の給電回路による給電から第一の給電回路による給電へ切り換えられた際に、ゲート信号の出力を開始するときには、入力コイルに蓄積されたエネルギーを共通配線側へ供給する期間が定常時より短くなるようにゲート信号を制御する。   The two-system switching power supply device according to the present invention includes an input terminal to which an alternating voltage is applied, an input coil connected to the input terminal, two common wires on the positive side and the negative side, and an input coil and a positive side. A first power supply circuit having a first switching element between the common wiring and a second switching element between the input coil and the negative common wiring; and a second power supply circuit connected to the two common wirings A power supply circuit, power supply control means for outputting two gate signals for switching the first switching element and the second switching element to be alternately turned on within a half cycle of the AC voltage, and a first power supply circuit. Switching means for switching between power feeding and power feeding by the second power feeding circuit. The power supply control means uses the energy accumulated in the input coil when starting the output of the gate signal when the power supply by the second power supply circuit is switched from the power supply by the second power supply circuit to the power supply by the first power supply circuit. The gate signal is controlled so that the period for supplying to the common wiring side is shorter than that in the steady state.

この構成を採用すれば、給電制御手段が、ゲート信号の出力を開始するときには、入力コイルに蓄積されたエネルギーを共通配線側へ供給する期間が短くなるようにゲート信号を制御するので、切換手段が第二の給電回路による給電から第一の給電回路による給電へ切り換えた場合に、第二の給電回路によって給電されていたことで共通配線が所定の電位になっていて、且つ、交流電圧の半周期内で第一スイッチング素子および第二スイッチング素子を交互にオン状態となるようにスイッチング動作させる2つのゲート信号を出力したとしても、入力コイルに十分なエネルギーが蓄積されるまでの期間において共通配線から入力端子へ流れてしまう過渡電流を減らすことができる。   If this configuration is adopted, when the power supply control means starts outputting the gate signal, the gate signal is controlled so that the period for supplying the energy stored in the input coil to the common wiring side is shortened. Is switched from power feeding by the second power feeding circuit to power feeding by the first power feeding circuit, the common wiring is at a predetermined potential because the power is fed by the second power feeding circuit, and the AC voltage Even if two gate signals for switching the first switching element and the second switching element to be alternately turned on within a half cycle are output, they are common in a period until sufficient energy is accumulated in the input coil. The transient current that flows from the wiring to the input terminal can be reduced.

したがって、スイッチング素子と共通配線との間に、共通配線から入力端子への過渡電流を防止するための逆流防止ダイオードを設ける必要が無くなり、この逆流防止ダイオードを設けないことで装置の高効率化を図ることができる。   Therefore, it is not necessary to provide a backflow prevention diode for preventing a transient current from the common wiring to the input terminal between the switching element and the common wiring. By eliminating this backflow prevention diode, the efficiency of the device can be improved. Can be planned.

本発明に係る無停電電源装置は、上述した無停電電源装置のいずれか1つの構成に加えて、入力端子と入力コイルとの間に接続される開閉器と、入力端子と入力コイルとの間に流れる入力電流を検出する入力電流検出器と、入力電流が所定のカレントリミット電流を超えたら、開閉器を開くカレントリミット制御手段と、を有するものである。   The uninterruptible power supply according to the present invention includes, in addition to any one of the configurations of the uninterruptible power supply described above, a switch connected between the input terminal and the input coil, and between the input terminal and the input coil. And an input current detector for detecting an input current flowing through the current limit control means for opening the switch when the input current exceeds a predetermined current limit current.

この構成を採用すれば、第二の給電回路による給電から第一の給電回路による給電への切り換え時の過渡電流が抑制されているので、入力電圧が大きくとも、あるいは、入力電圧のピーク電圧付近からスイッチング制御が開始されたとしても、過渡電流の累積値の大きさを、カレントリミット電流値よりも小さく抑えることができる。その結果、給電制御手段がゲート信号の出力を開始するときに入力端子に入力される入力電圧を制限したりしなくとも、カレントリミット制御手段が開閉器を開いてしまうことを防止することができる。   If this configuration is adopted, the transient current at the time of switching from power feeding by the second power feeding circuit to power feeding by the first power feeding circuit is suppressed, so even if the input voltage is large or near the peak voltage of the input voltage Even if the switching control is started from, the cumulative value of the transient current can be kept smaller than the current limit current value. As a result, the current limit control unit can be prevented from opening the switch without limiting the input voltage input to the input terminal when the power supply control unit starts outputting the gate signal. .

本発明に係る無停電電源装置は、交流電圧が印加される入力端子と、入力端子に接続される入力コイルと、第一共通配線と、第二共通配線と、入力コイルと第一共通配線との間の第一スイッチング素子および入力コイルと第二共通配線との間の第二スイッチング素子を有する第一の給電回路と、バッテリと、第一共通配線、第二共通配線およびバッテリに接続される第二の給電回路と、交流電圧の半周期内で第一スイッチング素子および第二スイッチング素子を交互にオン状態となるようにスイッチング動作させる2つのゲート信号を出力する第一の給電制御手段と、第二の給電回路からバッテリに蓄積されている電力を第一共通配線および第二共通配線へ供給させる第二の給電制御手段と、第一の給電回路による給電と第二の給電回路による給電とを切り換える切換手段と、を有する。そして、この第一の給電制御手段は、切換手段により第二の給電回路による給電から第一の給電回路による給電へ切り換えられた際に、ゲート信号の出力を開始するときには、入力端子に入力される交流電圧がプラスである期間においては、第一スイッチング素子がオン状態である期間が定常時より短くなり、入力端子に入力される交流電圧がマイナスである期間においては、第二スイッチング素子がオン状態である期間が定常時より短くなるように、ゲート信号を制御する。   The uninterruptible power supply according to the present invention includes an input terminal to which an AC voltage is applied, an input coil connected to the input terminal, a first common wiring, a second common wiring, an input coil, and a first common wiring. A first power supply circuit having a first switching element and a second switching element between the input coil and the second common wiring; a battery; a first common wiring; a second common wiring; and a battery. A second power feeding circuit, and a first power feeding control means for outputting two gate signals for switching the first switching element and the second switching element to be alternately turned on within a half cycle of the AC voltage; A second power supply control means for supplying electric power stored in the battery from the second power supply circuit to the first common wiring and the second common wiring; power supply by the first power supply circuit; and a second power supply circuit. Having a switching means for switching a power feeding. The first power supply control means is input to the input terminal when starting the output of the gate signal when the switching means switches from the power supply by the second power supply circuit to the power supply by the first power supply circuit. During the period when the alternating voltage is positive, the period during which the first switching element is on is shorter than during the steady state, and during the period when the alternating voltage input to the input terminal is negative, the second switching element is on. The gate signal is controlled so that the period of the state is shorter than the steady state.

この構成を採用すれば、第一の給電制御手段は、ゲート信号の出力を開始するときであって、且つ、入力端子に入力される交流電圧がプラスである期間においては、第一スイッチング素子がオン状態である期間が定常時より短くなるようにゲート信号を制御する。そのため、この期間においては第一スイッチング素子がオン状態になるにもかかわらず、そのオン状態である期間が短くなるので、第一共通配線から入力端子への過渡電流を減らすことができる。   If this configuration is adopted, the first power supply control means is the time when the output of the gate signal is started and the AC voltage input to the input terminal is positive, the first switching element is The gate signal is controlled so that the ON period is shorter than the steady state. Therefore, in this period, although the first switching element is in the on state, the period in which the first switching element is in the on state is shortened, so that the transient current from the first common wiring to the input terminal can be reduced.

また、第一の給電制御手段は、ゲート信号の出力を開始するときであって、且つ、入力端子に入力される交流電圧がマイナスである期間においては、第二スイッチング素子がオン状態である期間が定常時より短くなるようにゲート信号を制御する。そのため、この期間においては第二スイッチング素子がオン状態になるにもかかわらず、そのオン状態である期間が短くなるので、第二共通配線から入力端子への逆向きの過渡電流を減らすことができる。つまり、どのタイミングでゲート信号の出力を開始しても、過渡電流を減らすことができる。   The first power supply control means is a period when the second switching element is in an on state when the output of the gate signal is started and the AC voltage input to the input terminal is negative. The gate signal is controlled so as to be shorter than the normal time. Therefore, in this period, although the second switching element is in the on state, the period in which the second switching element is in the on state is shortened, so that the reverse transient current from the second common line to the input terminal can be reduced. . That is, the transient current can be reduced no matter what timing the gate signal output is started.

したがって、第一スイッチング素子と第一共通配線との間に、第一共通配線から入力端子への過渡電流を防止するための逆流防止ダイオードを設けたり、第二スイッチング素子と第二共通配線との間に、第二共通配線から入力端子への逆向きの過渡電流を防止するための逆流防止ダイオードを設けたりする必要が無くなり、これらの逆流防止ダイオードを設けないことで装置の高効率化を図ることができる。   Therefore, a backflow prevention diode for preventing a transient current from the first common wiring to the input terminal is provided between the first switching element and the first common wiring, or between the second switching element and the second common wiring. There is no need to provide a backflow prevention diode between the second common wiring and the input terminal to prevent reverse current flow between them, and the efficiency of the device is improved by not providing these backflow prevention diodes. be able to.

本発明に係る他の無停電電源装置は、上述した他の無停電電源装置の構成に加えて、入力端子と入力コイルとの間に流れる入力電流を検出する入力電流検出器を有する。また、第一の給電制御手段は、電流指令値を出力する電流振幅制御部と、入力電圧に同期した正弦波を出力する正弦波発生回路と、電流指令値あるいはこの電流指令値に基づく指令値に正弦波を乗算する第一瞬時乗算器と、第一瞬時乗算器の演算結果から入力電流を減算する瞬時減算器と、瞬時減算器の出力に応じた瞬時電流指令値を演算する電流補償演算器と、ゲート信号の出力を開始するときに1よりも大きい値から1まで減少する値を順次出力する瞬時ソフトスタート制御部と、瞬時電流指令値に瞬時ソフトスタート制御部の出力値を乗算する第二瞬時乗算器と、第二瞬時乗算器の出力値を含む値と三角波の波形データとを比較し、その比較結果に応じたパルス幅のパルスをゲート信号として出力する比較器と、比較器の出力を反転してゲート信号として出力する反転回路と、を有する。   Another uninterruptible power supply according to the present invention includes an input current detector that detects an input current flowing between the input terminal and the input coil in addition to the configuration of the other uninterruptible power supply described above. The first power supply control means includes a current amplitude control unit that outputs a current command value, a sine wave generation circuit that outputs a sine wave synchronized with the input voltage, and a current command value or a command value based on the current command value. A first instantaneous multiplier that multiplies the signal by a sine wave, an instantaneous subtractor that subtracts the input current from the calculation result of the first instantaneous multiplier, and a current that calculates an instantaneous current command value according to the output of the instantaneous subtractor Compensation calculator, instantaneous soft start control unit that sequentially outputs a value that decreases from a value greater than 1 to 1 when starting the output of the gate signal, and the output value of the instantaneous soft start control unit for the instantaneous current command value A second instantaneous multiplier for multiplying, a comparator that compares the value including the output value of the second instantaneous multiplier with the waveform data of the triangular wave, and outputs a pulse having a pulse width according to the comparison result as a gate signal; Invert the output of the comparator Having an inverting circuit for outputting a gate signal.

この構成を採用すれば、第一の給電制御手段は、ゲート信号の出力を開始するときであって、且つ、入力端子に入力される交流電圧がプラスである期間においては、過渡電流が大きいほど第一スイッチング素子のオン期間が短くなる。したがって、第一スイッチング素子のオン期間に流れる過渡電流を単に減らすだけでなく、第二スイッチング素子のオン期間に流れる電流を増加させて、これを相殺することができる。   If this configuration is adopted, the first power supply control means is the time when the output of the gate signal is started and the AC voltage input to the input terminal is positive, the larger the transient current is. The ON period of the first switching element is shortened. Therefore, not only can the transient current flowing during the on-period of the first switching element be simply reduced, but also the current flowing during the on-period of the second switching element can be increased and offset.

また、第一の給電制御手段は、ゲート信号の出力を開始するときであって、且つ、入力端子に入力される交流電圧がマイナスである期間においては、逆向きの過渡電流が大きいほど第二スイッチング素子のオン期間が短くなる。したがって、第二スイッチング素子のオン期間に流れる過渡電流を単に減らすだけでなく、第一スイッチング素子のオン期間に流れる電流を増加させて、これを相殺することができる。   Further, the first power supply control means is configured to start the output of the gate signal, and during the period in which the AC voltage input to the input terminal is negative, the second reverse current increases as the reverse current increases. The ON period of the switching element is shortened. Therefore, not only can the transient current flowing during the ON period of the second switching element be simply reduced, but also the current flowing during the ON period of the first switching element can be increased and offset.

本発明に係る他の無停電電源装置は、上述した他の無停電電源装置の構成に加えて、電流振幅制御部が、第一共通配線の平均電圧および第二共通配線の平均電圧と目標平均電圧との差に応じた電流指令値を出力する電圧補償演算器を有し、且つ、ゲート信号の出力を開始するときに0以上1未満の所定の値から1まで増加する値を出力する電流振幅ソフトスタート制御部と、電流指令値に電流振幅ソフトスタート制御部の出力値を乗算し、第一瞬時乗算器へ出力するソフトスタート乗算器と、を有するものである。   In the other uninterruptible power supply according to the present invention, in addition to the configuration of the other uninterruptible power supply described above, the current amplitude control unit includes an average voltage of the first common wiring, an average voltage of the second common wiring, and a target average. A current having a voltage compensation arithmetic unit that outputs a current command value corresponding to the difference from the voltage, and outputting a value that increases from a predetermined value of 0 or more to less than 1 when starting to output a gate signal An amplitude soft start control unit; and a soft start multiplier that multiplies the current command value by an output value of the current amplitude soft start control unit and outputs the product to the first instantaneous multiplier.

この構成を採用すれば、実効制御部は、ゲート信号の出力を開始するときには、電流指令値を絞るので、この電流指令値に応じて流れてしまう過渡電流を絞ることができる。   If this configuration is adopted, the effective control unit throttles the current command value when starting the output of the gate signal, so that the transient current that flows in accordance with the current command value can be narrowed down.

本発明に係る二系統切換給電方法は、スイッチング素子をスイッチング動作させることで入力コイルにエネルギーを蓄積させるとともにその蓄積されたエネルギーを共通配線へ供給する第一の給電回路と、共通配線に電力を供給する第二の給電回路とを、切り換えることで、共通配線へ二系統から給電する二系統切換給電方法であって、スイッチング素子のスイッチング動作を開始するときには、入力コイルに蓄積されたエネルギーが共通配線側へ供給される期間が定常時より短くなるように制御するものである。   The two-system switching power feeding method according to the present invention includes a first power feeding circuit that stores energy in an input coil by switching a switching element and supplies the stored energy to a common wiring, and power to the common wiring. A two-system switching power supply method that supplies power from two systems to a common wiring by switching the second power supply circuit to be supplied. When starting the switching operation of the switching element, the energy stored in the input coil is common. Control is performed so that the period of time supplied to the wiring side is shorter than that in the steady state.

この方法を採用すれば、ゲート信号の出力を開始するときには、入力コイルに蓄積されたエネルギーを共通配線側へ供給する期間が定常時より短くなるようにゲート信号を制御するので、切換手段が第二の給電回路による給電から第一の給電回路による給電へ切り換えた場合に、第二の給電回路によって給電されていたことで共通配線が所定の電位になっていたとしても、入力コイルに十分なエネルギーが蓄積されるまでの期間において共通配線から入力端子へ流れてしまう過渡電流を減らすことができる。   If this method is adopted, when the output of the gate signal is started, the gate signal is controlled so that the period during which the energy stored in the input coil is supplied to the common wiring side is shorter than in the normal state. When switching from power feeding by the second power feeding circuit to power feeding by the first power feeding circuit, even if the common wiring is at a predetermined potential due to power feeding by the second power feeding circuit, it is sufficient for the input coil. Transient current that flows from the common wiring to the input terminal during the period until energy is stored can be reduced.

したがって、スイッチング素子と共通配線との間に、共通配線から入力端子への過渡電流を防止するための逆流防止ダイオードを設ける必要が無くなり、この逆流防止ダイオードを設けないことで装置の高効率化を図ることができる。   Therefore, it is not necessary to provide a backflow prevention diode for preventing a transient current from the common wiring to the input terminal between the switching element and the common wiring. By eliminating this backflow prevention diode, the efficiency of the device can be improved. Can be planned.

本発明では、過渡電流を抑制しつつ、装置の高効率化を図ることができる。   In the present invention, the efficiency of the apparatus can be increased while suppressing the transient current.

以下、本発明を実施するための最良の形態に係る二系統切換給電装置、無停電電源装置および二系統切換給電方法を、図面に基づいて説明する。なお、二系統切換給電装置については、電源装置からの電力とバッテリからの電力とを切り換えて負荷機器へ供給する無停電電源装置を例として説明する。二系統切換給電方法は、無停電電源装置の動作を例に説明する。   Hereinafter, a two-system switching power supply apparatus, an uninterruptible power supply apparatus, and a two-system switching power supply method according to the best mode for carrying out the present invention will be described based on the drawings. Note that the two-system switching power supply device will be described by taking an uninterruptible power supply device that switches between power from the power supply device and power from the battery and supplies it to the load device as an example. The two-system switching power supply method will be described by taking the operation of the uninterruptible power supply as an example.

図1は、本発明の実施の形態に係る無停電電源装置1およびその無停電電源装置1に接続されている装置を示す接続図である。   FIG. 1 is a connection diagram showing an uninterruptible power supply 1 and an apparatus connected to the uninterruptible power supply 1 according to an embodiment of the present invention.

この実施の形態に係る無停電電源装置1は、一対の入力端子2,3を有する。一対の入力端子2,3には、商用交流電源などの交流電源装置4が接続されている。商用交流電源は、たとえば50Hzや60Hzなどの所定の周波数で振幅が約280Vの交流電圧を有する交流電力を出力する。一対の入力端子2,3には、この交流電圧を有する交流電力が供給される。   The uninterruptible power supply 1 according to this embodiment has a pair of input terminals 2 and 3. An AC power supply device 4 such as a commercial AC power supply is connected to the pair of input terminals 2 and 3. The commercial AC power supply outputs AC power having an AC voltage with an amplitude of about 280 V at a predetermined frequency such as 50 Hz or 60 Hz. AC power having this AC voltage is supplied to the pair of input terminals 2 and 3.

一対の入力端子2,3の中の一方の入力端子2は、開閉器11の一端に接続されている。開閉器11は、開閉信号が入力されると閉じ、開閉信号が入力されなくなると開く。一対の入力端子2,3の中の他方の入力端子3は、無停電電源装置1のグランド10に接続されている。なお、一方の入力端子2および他方の入力端子3は、それぞれ入力端子である。   One input terminal 2 of the pair of input terminals 2 and 3 is connected to one end of the switch 11. The switch 11 is closed when an open / close signal is input, and is opened when no open / close signal is input. The other input terminal 3 of the pair of input terminals 2 and 3 is connected to the ground 10 of the uninterruptible power supply 1. One input terminal 2 and the other input terminal 3 are input terminals.

開閉器11の他端は、入力コイル12の一端に接続されている。入力コイル12は、それに流れる電流の変化に応じてエネルギーを蓄積する。この入力コイル12に蓄積されるエネルギーが、最終的には、後述する負荷機器7へ供給されることになる。したがって、無停電電源装置1では、効率よく多くのエネルギーを供給できるように、太い配線を使用したコイルが入力コイル12として利用されている。   The other end of the switch 11 is connected to one end of the input coil 12. The input coil 12 accumulates energy in accordance with changes in the current flowing through it. The energy stored in the input coil 12 is finally supplied to a load device 7 to be described later. Therefore, in the uninterruptible power supply 1, a coil using thick wiring is used as the input coil 12 so that a large amount of energy can be efficiently supplied.

入力コイル12の他端は、第一の給電回路としてのレクチュファイヤ回路13に接続されている。レクチュファイヤ回路13は、スイッチング素子あるいは第一スイッチング素子としての第一トランジスタ31と、スイッチング素子あるいは第二スイッチング素子としての第二トランジスタ32と、第一ダイオード33と、第二ダイオード34と、を有する。第一トランジスタ31および第二トランジスタ32には、たとえば数十アンペア程度の電流をコレクタ−エミッタ間に流すことが可能なトランジスタを使用する。このような大電流を流すことができるトランジスタとしては、たとえば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、サイリスタ、FET(Field Effect Transistor)などがある。また、第一ダイオード33および第二ダイオード34には、たとえば数十アンペア程度の電流をアノードからカソードに流すことが可能なダイオードを使用する。   The other end of the input coil 12 is connected to a rectifier circuit 13 as a first power feeding circuit. The rectifier circuit 13 includes a first transistor 31 as a switching element or a first switching element, a second transistor 32 as a switching element or a second switching element, a first diode 33, and a second diode 34. Have. As the first transistor 31 and the second transistor 32, for example, transistors capable of flowing a current of about several tens of amperes between the collector and the emitter are used. Examples of such a transistor capable of flowing a large current include an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), a thyristor, and an FET (Field Effect Transistor). In addition, as the first diode 33 and the second diode 34, for example, a diode capable of flowing a current of about several tens of amperes from the anode to the cathode is used.

第一トランジスタ31のエミッタと、第二トランジスタ32のコレクタとは、入力コイル12の他端に接続されている。第一ダイオード33のアノードは、第一トランジスタ31のエミッタに接続され、第一ダイオード33のカソードは、第一トランジスタ31のコレクタに接続されている。第二ダイオード34のアノードは、第二トランジスタ32のエミッタに接続され、第二ダイオード34のカソードは、第二トランジスタ32のコレクタに接続されている。   The emitter of the first transistor 31 and the collector of the second transistor 32 are connected to the other end of the input coil 12. The anode of the first diode 33 is connected to the emitter of the first transistor 31, and the cathode of the first diode 33 is connected to the collector of the first transistor 31. The anode of the second diode 34 is connected to the emitter of the second transistor 32, and the cathode of the second diode 34 is connected to the collector of the second transistor 32.

レクチュファイヤ回路13の第一トランジスタ31のコレクタは、一対のレール配線14,16の中のプラスレール配線14に接続されている。プラスレール配線14は、プラスコンデンサ15の一端に接続されている。プラスコンデンサ15の他端は、グランド10に接続されている。レクチュファイヤ回路13の第二トランジスタ32のエミッタは、マイナスレール配線16に接続されている。マイナスレール配線16は、マイナスコンデンサ17の一端に接続されている。マイナスコンデンサ17の他端は、グランド10に接続されている。なお、プラスレール配線14は、共通配線あるいは第一共通配線であり、マイナスレール配線16は、共通配線あるいは第二共通配線である。   The collector of the first transistor 31 of the rectifier circuit 13 is connected to the plus rail wiring 14 in the pair of rail wirings 14 and 16. The plus rail wiring 14 is connected to one end of the plus capacitor 15. The other end of the plus capacitor 15 is connected to the ground 10. The emitter of the second transistor 32 of the rectifier circuit 13 is connected to the negative rail wiring 16. The minus rail wiring 16 is connected to one end of the minus capacitor 17. The other end of the negative capacitor 17 is connected to the ground 10. The positive rail wiring 14 is a common wiring or a first common wiring, and the negative rail wiring 16 is a common wiring or a second common wiring.

また、プラスレール配線14およびマイナスレール配線16は、第二の給電回路としての充放電回路18に接続されている。充放電回路18は、図示外の充放電用のトランジスタを有するとともに、バッテリ19に接続され、バッテリ19に対して電力を出し入れする。   The plus rail wiring 14 and the minus rail wiring 16 are connected to a charge / discharge circuit 18 as a second power feeding circuit. The charge / discharge circuit 18 includes a charge / discharge transistor (not shown), is connected to the battery 19, and inputs / outputs power to / from the battery 19.

さらに、プラスレール配線14およびマイナスレール配線16は、インバータ回路20に接続されている。インバータ回路20は、図示外のインバータ用のトランジスタを有するとともに、ローパスフィルタ回路21に接続されている。   Further, the plus rail wiring 14 and the minus rail wiring 16 are connected to the inverter circuit 20. The inverter circuit 20 has an inverter transistor (not shown) and is connected to a low-pass filter circuit 21.

ローパスフィルタ回路21は、出力コイル41と、出力コンデンサ42と、を有する。出力コイル41の一端は、インバータ回路20に接続されている。出力コイル41の他端は、出力コンデンサ42の一端に接続されている。出力コンデンサ42の他端は、グランド10に接続されている。なお、ローパスフィルタ回路21の出力コイル41および出力コンデンサ42は、たとえば、50Hzあるいは60Hz以上の周波数成分を減衰させる特性となるように選択すればよい。   The low pass filter circuit 21 includes an output coil 41 and an output capacitor 42. One end of the output coil 41 is connected to the inverter circuit 20. The other end of the output coil 41 is connected to one end of the output capacitor 42. The other end of the output capacitor 42 is connected to the ground 10. Note that the output coil 41 and the output capacitor 42 of the low-pass filter circuit 21 may be selected so as to attenuate the frequency component of 50 Hz or 60 Hz, for example.

ローパスフィルタ回路21の出力コイル41の他端は、一対の出力端子5,6の中の一方の出力端子5に接続されている。一対の出力端子5,6の中の他方の出力端子6は、グランド10に接続されている。   The other end of the output coil 41 of the low-pass filter circuit 21 is connected to one output terminal 5 of the pair of output terminals 5 and 6. The other output terminal 6 of the pair of output terminals 5 and 6 is connected to the ground 10.

一対の出力端子5,6には、コンピュータ、レーザプリンタなどの負荷機器7が接続されている。負荷機器7は、たとえば50Hzや60Hzなどの所定の周波数で振幅が約280Vの交流電圧を有する交流電力が供給されることで動作する。   A load device 7 such as a computer or a laser printer is connected to the pair of output terminals 5 and 6. The load device 7 operates by being supplied with AC power having an AC voltage with an amplitude of about 280 V at a predetermined frequency such as 50 Hz or 60 Hz.

また、この実施の形態に係る無停電電源装置1は、入力電圧検出器51と、入力電流検出器52と、プラスレール電圧検出器53と、マイナスレール電圧検出器54と、を有する。   The uninterruptible power supply 1 according to this embodiment includes an input voltage detector 51, an input current detector 52, a plus rail voltage detector 53, and a minus rail voltage detector 54.

入力電圧検出器51は、他方の入力端子3の電圧レベル(=グランド10の電圧レベル)を基準として一方の入力端子2の電圧を検出し、その検出電圧の大きさに応じたレベルの電圧を検出入力電圧として出力する。   The input voltage detector 51 detects the voltage of one input terminal 2 on the basis of the voltage level of the other input terminal 3 (= the voltage level of the ground 10), and outputs a voltage having a level corresponding to the magnitude of the detected voltage. Output as detection input voltage.

入力電流検出器52は、一方の入力端子2と入力コイル12との間に流れる電流を検出コイルなどで検出し、その電流にて検出コイルに励起される電圧を入力電流の検出電圧として出力する。   The input current detector 52 detects a current flowing between one input terminal 2 and the input coil 12 with a detection coil or the like, and outputs a voltage excited in the detection coil by the current as a detection voltage of the input current. .

プラスレール電圧検出器53は、グランド10の電圧レベルを基準として、プラスレール配線14の電圧を検出し、その検出電圧の大きさに応じたレベルの電圧を検出プラスレール電圧として出力する。   The plus rail voltage detector 53 detects the voltage of the plus rail wiring 14 on the basis of the voltage level of the ground 10, and outputs a voltage having a level corresponding to the magnitude of the detected voltage as a detected plus rail voltage.

マイナスレール電圧検出器54は、マイナスレール配線16の電圧を基準として、グランド10の電圧レベルを検出し、その検出電圧の大きさに応じたレベルの電圧を検出マイナスレール電圧として出力する。マイナスレール配線16の電圧の絶対値が大きくなるほど、マイナスレール電圧検出器54が出力する検出マイナスレール電圧も大きくなる。   The minus rail voltage detector 54 detects the voltage level of the ground 10 with reference to the voltage of the minus rail wiring 16, and outputs a voltage having a level corresponding to the magnitude of the detected voltage as a detected minus rail voltage. As the absolute value of the voltage of the minus rail wiring 16 increases, the detected minus rail voltage output by the minus rail voltage detector 54 also increases.

これら入力電圧検出器51、入力電流検出器52、プラスレール電圧検出器53、マイナスレール電圧検出器54は、DSP(Digital Signal Processor:デジタル信号処理装置)61に接続されている。DSP61は、マイクロプロセッサの一種であり、デジタル信号処理によって各種の制御信号を生成するものである。なお、無停電電源装置1などに利用することができる、大電流に対応したDSP61としては、現在、約400k〜約1MHz程度の動作周波数にて、入力される信号をサンプリングし、且つ、出力する信号を制御することができるものが入手可能である。   These input voltage detector 51, input current detector 52, plus rail voltage detector 53, and minus rail voltage detector 54 are connected to a DSP (Digital Signal Processor) 61. The DSP 61 is a kind of microprocessor, and generates various control signals by digital signal processing. Note that the DSP 61 that can be used for the uninterruptible power supply 1 and the like and that supports a large current currently samples and outputs an input signal at an operating frequency of about 400 k to about 1 MHz. Those that can control the signal are available.

DSP61は、検出入力電圧を周期的にサンプリングして検出入力電圧のデジタル値を生成する第一ADコンバータ62と、入力電流の検出電圧を周期的にサンプリングして入力電流の検出電圧のデジタル値を生成する第二ADコンバータ63と、検出プラスレール電圧を周期的にサンプリングして検出プラスレール電圧のデジタル値を生成する第三ADコンバータ64と、検出マイナスレール電圧を周期的にサンプリングして検出マイナスレール電圧のデジタル値を生成する第四ADコンバータ65と、を有する。   The DSP 61 periodically samples the detection input voltage to generate a digital value of the detection input voltage, and periodically samples the detection voltage of the input current to obtain the digital value of the detection voltage of the input current. A second AD converter 63 to be generated, a third AD converter 64 that periodically samples the detection plus rail voltage to generate a digital value of the detection plus rail voltage, and a detection minus by periodically sampling the detection minus rail voltage. And a fourth AD converter 65 for generating a digital value of the rail voltage.

また、このDSP61は、カレントリミット制御手段としてのカレントリミット制御部71と、第一の給電制御手段あるいは給電制御手段としてのレクチュファイヤ制御部72と、第二の給電制御手段としての充放電制御部73と、インバータ制御部74と、切換手段としてのモード制御部75と、を有する。これらカレントリミット制御部71、レクチュファイヤ制御部72、充放電制御部73、インバータ制御部74およびモード制御部75は、DSP61の図示外のマイクロプロセッサが、図示外のメモリに記憶されている制御プログラムを実行することで実現されている。   The DSP 61 includes a current limit control unit 71 as a current limit control unit, a first power supply control unit or a rectifier control unit 72 as a power supply control unit, and a charge / discharge control as a second power supply control unit. Part 73, inverter control part 74, and mode control part 75 as switching means. These current limit control unit 71, rectifier control unit 72, charge / discharge control unit 73, inverter control unit 74, and mode control unit 75 are controlled by a microprocessor (not shown) of DSP 61 stored in a memory (not shown). It is realized by executing the program.

カレントリミット制御部71は、第二ADコンバータ63が生成する入力電流の検出電圧を監視する。そして、この入力電流の大きさが所定のカレントリミット電流値よりも小さい場合には、カレントリミット制御部71は、開閉信号を開閉器11へ出力し、入力電流の大きさが所定のカレントリミット電流値以上になると、開閉信号の開閉器11への出力を停止する。   The current limit control unit 71 monitors the detection voltage of the input current generated by the second AD converter 63. When the magnitude of the input current is smaller than the predetermined current limit current value, the current limit control unit 71 outputs a switching signal to the switch 11, and the magnitude of the input current is the predetermined current limit current. When the value exceeds the value, the output of the switching signal to the switch 11 is stopped.

図2は、図1中のレクチュファイヤ制御部72およびその周辺部を示す詳細なブロック図である。レクチュファイヤ制御部72は、電流指令値を出力する電流振幅制御部81と、この電流指令値に基づいて複数のパルスからなるゲート信号を出力する瞬時制御部82と、を有する。   FIG. 2 is a detailed block diagram showing the rectifier control unit 72 and its peripheral part in FIG. The rectifier control unit 72 includes a current amplitude control unit 81 that outputs a current command value, and an instantaneous control unit 82 that outputs a gate signal composed of a plurality of pulses based on the current command value.

電流振幅制御部81は、プラスフィルタ91と、マイナスフィルタ92と、加算器93および二分の一アンプ94からなる平均値演算器と、目標レール電圧レジスタ95と、実効減算器96と、電圧補償演算器97と、リミッタ98と、を有する。   The current amplitude control unit 81 includes a plus filter 91, a minus filter 92, an average value calculator including an adder 93 and a half amplifier 94, a target rail voltage register 95, an effective subtractor 96, and a voltage compensation calculation. And a limiter 98.

プラスフィルタ91は、第三ADコンバータ64が出力する検出プラスレール電圧のノイズ成分を除去する。マイナスフィルタ92は、第四ADコンバータ65が出力する検出マイナスレール電圧のノイズ成分を除去する。加算器93は、フィルタリングされた検出プラスレール電圧と、フィルタリングされた検出マイナスレール電圧とを加算する。二分の一アンプ94は、加算器93の演算結果の値の二分の一を出力する。したがって、二分の一アンプ94は、検出プラスレール電圧と、検出マイナスレール電圧との平均値(以下、レール電圧の平均値と記載する。)を出力することになる。   The plus filter 91 removes the noise component of the detected plus rail voltage output from the third AD converter 64. The minus filter 92 removes the noise component of the detected minus rail voltage output from the fourth AD converter 65. The adder 93 adds the filtered detection plus rail voltage and the filtered detection minus rail voltage. The half amplifier 94 outputs half the value of the operation result of the adder 93. Therefore, the half-amplifier 94 outputs an average value of the detected plus rail voltage and the detected minus rail voltage (hereinafter referred to as an average value of the rail voltage).

目標レール電圧レジスタ95には、レール電圧の平均値の目標値である目標レール電圧が記憶されている。実効減算器96は、目標レール電圧からレール電圧の平均値を減算する。電圧補償演算器97は、この差分電圧値に応じた電圧補償値を一次IIR(Infinite−duration Impulse Response)フィルタ演算処理にて演算する。リミッタ98は、電圧補償演算器97の演算結果である電流指令値がマイナスの値である場合には、電流指令値を「0」に置き換える。   The target rail voltage register 95 stores a target rail voltage that is a target value of an average value of rail voltages. The effective subtractor 96 subtracts the average value of the rail voltage from the target rail voltage. The voltage compensation calculator 97 calculates a voltage compensation value corresponding to the differential voltage value by a primary IIR (Infinite-Duration Impulse Response) filter calculation process. The limiter 98 replaces the current command value with “0” when the current command value as the calculation result of the voltage compensation calculator 97 is a negative value.

瞬時制御部82は、電流振幅ソフトスタート制御部99と、ソフトスタート乗算器100と、正弦波発生回路111と、瞬時増幅器112と、第一瞬時乗算器113と、瞬時減算器114と、電流補償演算器115と、瞬時ソフトスタート制御部116と、第二瞬時乗算器117と、瞬時加算器118と、三角波発生器としてのレクチュファイヤ三角波発生器119と、比較器としてのレクチュファイヤ比較器120と、を有する。   The instantaneous control unit 82 includes a current amplitude soft start control unit 99, a soft start multiplier 100, a sine wave generation circuit 111, an instantaneous amplifier 112, a first instantaneous multiplier 113, an instantaneous subtractor 114, a current Compensation computing unit 115, instantaneous soft start control unit 116, second instantaneous multiplier 117, instantaneous adder 118, rectifier triangular wave generator 119 as a triangular wave generator, and rectifier comparison as a comparator And 120.

電流振幅ソフトスタート制御部99は、電流振幅ソフトスタートレジスタ101と、電流振幅レジスタ更新器102と、有する。電流振幅ソフトスタートレジスタ101には、「0」以上、「1」以下の値が格納される。電流振幅レジスタ更新器102は、電流振幅ソフトスタートレジスタ101の値を更新する。具体的には、電流振幅レジスタ更新器102は、「0」あるいは「0」に近い所定の値から「1」までの離散的な複数個の値によって、電流振幅ソフトスタートレジスタ101の値を段階的に増加させる。ソフトスタート乗算器100は、リミッタ98の出力値に、電流振幅ソフトスタートレジスタ101に記憶されている値を乗算する。   The current amplitude soft start control unit 99 includes a current amplitude soft start register 101 and a current amplitude register updater 102. The current amplitude soft start register 101 stores a value of “0” or more and “1” or less. The current amplitude register updater 102 updates the value of the current amplitude soft start register 101. Specifically, the current amplitude register updater 102 steps the value of the current amplitude soft start register 101 by a plurality of discrete values from “0” or a predetermined value close to “0” to “1”. Increase. The soft start multiplier 100 multiplies the output value of the limiter 98 by the value stored in the current amplitude soft start register 101.

正弦波発生回路111は、第一ADコンバータ62が出力する検出入力電圧に同期させて、大きさが1の正弦波を出力する。この正弦波発生回路111は、実際には、この正弦波をDSP61の動作周波数毎にサンプリングして得られる複数の値を、DSP61の動作周波数毎に順番に出力する。瞬時増幅器112は、正弦波発生回路111の出力値を、所定の倍率で増幅する。   The sine wave generation circuit 111 outputs a sine wave having a magnitude of 1 in synchronization with the detection input voltage output from the first AD converter 62. In practice, the sine wave generation circuit 111 sequentially outputs a plurality of values obtained by sampling the sine wave for each operating frequency of the DSP 61 for each operating frequency of the DSP 61. The instantaneous amplifier 112 amplifies the output value of the sine wave generation circuit 111 at a predetermined magnification.

第一瞬時乗算器113は、電流振幅ソフトスタート制御部99のソフトスタート乗算器100の出力値に、正弦波発生回路111の出力値を乗算する。瞬時減算器114は、第一瞬時乗算器113の出力値から、第二ADコンバータ63の出力値を減算する。電流補償演算器115は、瞬時減算器114の出力に応じた瞬時電流指令値を演算する。   The first instantaneous multiplier 113 multiplies the output value of the soft start multiplier 100 of the current amplitude soft start control unit 99 by the output value of the sine wave generation circuit 111. The instantaneous subtractor 114 subtracts the output value of the second AD converter 63 from the output value of the first instantaneous multiplier 113. The current compensation calculator 115 calculates an instantaneous current command value corresponding to the output of the instantaneous subtractor 114.

瞬時ソフトスタート制御部116は、瞬時ソフトスタートレジスタ121と、瞬時レジスタ更新器122と、有する。瞬時ソフトスタートレジスタ121には、「1」以上の値が格納される。瞬時レジスタ更新器122は、瞬時ソフトスタートレジスタ121の値を更新する。具体的には、瞬時レジスタ更新器122は、「1」よりも大きい所定の値から「1」までの離散的な複数個の値によって、瞬時ソフトスタートレジスタ121の値を段階的に減少する。第二瞬時乗算器117は、電流補償演算器115の出力値に、瞬時ソフトスタートレジスタ121に記憶されている値を乗算する。   The instantaneous soft start control unit 116 includes an instantaneous soft start register 121 and an instantaneous register updater 122. The instantaneous soft start register 121 stores a value of “1” or more. The instantaneous register updater 122 updates the value of the instantaneous soft start register 121. Specifically, the instantaneous register updater 122 gradually decreases the value of the instantaneous soft start register 121 by a plurality of discrete values from a predetermined value larger than “1” to “1”. The second instantaneous multiplier 117 multiplies the output value of the current compensation calculator 115 by the value stored in the instantaneous soft start register 121.

瞬時加算器118は、第二瞬時乗算器117の出力値に、瞬時電流指令値を加算する。レクチュファイヤ三角波発生器119は、三角波の波形にしたがった波形データを発生する。レクチュファイヤ比較器120は、瞬時加算器118の出力値と、波形データの値とを比較し、その比較結果に応じたパルス幅のパルスを出力する。   The instantaneous adder 118 adds the instantaneous current command value to the output value of the second instantaneous multiplier 117. The rectifier triangle wave generator 119 generates waveform data according to the waveform of the triangle wave. The rectifier comparator 120 compares the output value of the instantaneous adder 118 with the value of the waveform data, and outputs a pulse having a pulse width corresponding to the comparison result.

このパルスの列がゲート信号として、レクチュファイヤ回路13の第一トランジスタ31のゲートと、反転回路としての第一反転回路131とに入力される。第一反転回路131は、ゲート信号のハイレベルとローレベルとを反転して、第二トランジスタ32のゲートへ出力する。   This train of pulses is input as a gate signal to the gate of the first transistor 31 of the rectifier circuit 13 and to the first inverting circuit 131 as an inverting circuit. The first inversion circuit 131 inverts the high level and low level of the gate signal and outputs the result to the gate of the second transistor 32.

DSP61における充放電制御部73は、充電用のゲート信号および放電用のゲート信号を出力する。これらのゲート信号は、充放電回路18の図示外の充放電用のトランジスタのゲートに入力される。充電用のゲート信号でこの充放電用のトランジスタをスイッチング制御することで、充放電回路18は、一対のレール配線14,16の電位差に基づいて、充電電圧をバッテリ19へ出力する。放電用のゲート信号でこの充放電用のトランジスタをスイッチング制御することで、充放電回路18は、バッテリ19の蓄電電圧に基づいて、一対のレール配線14,16へ放電電圧を出力する。   The charge / discharge control unit 73 in the DSP 61 outputs a gate signal for charging and a gate signal for discharging. These gate signals are input to the gate of a charge / discharge transistor (not shown) of the charge / discharge circuit 18. The charging / discharging circuit 18 outputs a charging voltage to the battery 19 based on the potential difference between the pair of rail wirings 14 and 16 by performing switching control of the charging / discharging transistor with a charging gate signal. The charge / discharge circuit 18 outputs the discharge voltage to the pair of rail wires 14 and 16 based on the stored voltage of the battery 19 by switching control of the charge / discharge transistor with the gate signal for discharge.

DSP61におけるインバータ制御部74は、ゲート信号を出力する。このゲート信号は、インバータ回路20の図示外のインバータ用のトランジスタのゲートに入力される。このゲート信号でこのインバータ用のトランジスタをスイッチング制御することで、インバータ回路20は、一対のレール配線14,16の電位差に基づいて、ローパスフィルタ回路21へ交流電圧を出力する。   The inverter control unit 74 in the DSP 61 outputs a gate signal. This gate signal is input to the gate of an inverter transistor (not shown) of the inverter circuit 20. The inverter circuit 20 outputs an AC voltage to the low-pass filter circuit 21 based on the potential difference between the pair of rail wires 14 and 16 by switching control of the inverter transistor with the gate signal.

DSP61におけるモード制御部75は、レクチュファイヤ制御部72、充放電制御部73およびインバータ制御部74それぞれへ、起動信号を出力する。レクチュファイヤ制御部72、充放電制御部73およびインバータ制御部74は、起動信号が入力されると動作し、起動信号が入力されなくなると停止する。   The mode control unit 75 in the DSP 61 outputs an activation signal to each of the rectifier control unit 72, the charge / discharge control unit 73, and the inverter control unit 74. The rectifier control unit 72, the charge / discharge control unit 73, and the inverter control unit 74 operate when a start signal is input, and stop when the start signal is not input.

次に、無停電電源装置1の動作について説明する。   Next, the operation of the uninterruptible power supply 1 will be described.

無停電電源装置1の一対の入力端子2,3には、交流電源装置4が接続される。一対の出力端子5,6には、負荷機器7が接続される。DSP61の中央処理装置が制御プログラムを実行することで、カレントリミット制御部71、レクチュファイヤ制御部72、充放電制御部73、インバータ制御部74、モード制御部75が実現される。   An AC power supply device 4 is connected to the pair of input terminals 2 and 3 of the uninterruptible power supply device 1. A load device 7 is connected to the pair of output terminals 5 and 6. When the central processing unit of the DSP 61 executes the control program, a current limit control unit 71, a rectifier control unit 72, a charge / discharge control unit 73, an inverter control unit 74, and a mode control unit 75 are realized.

なお、無停電電源装置1の起動時には、モード制御部75は、レクチュファイヤ制御部72への起動信号、充放電制御部73への起動信号およびインバータ制御部74への起動信号を出力していない。したがって、レクチュファイヤ制御部72、充放電制御部73およびインバータ制御部74は停止している。また、レクチュファイヤ制御部72が停止しているので、入力電流は0A(アンペア)である。また、カレントリミット制御部71は、開閉信号を出力し、開閉器11は開いている。一対の入力端子2,3に供給される交流電電圧は、レクチュファイヤ回路13に印加される。   When the uninterruptible power supply 1 is started, the mode control unit 75 outputs a start signal to the rectifier control unit 72, a start signal to the charge / discharge control unit 73, and a start signal to the inverter control unit 74. Absent. Therefore, the rectifier control unit 72, the charge / discharge control unit 73, and the inverter control unit 74 are stopped. Further, since the rectifier control unit 72 is stopped, the input current is 0 A (ampere). Further, the current limit control unit 71 outputs an opening / closing signal, and the switch 11 is open. The AC voltage supplied to the pair of input terminals 2 and 3 is applied to the rectifier circuit 13.

モード制御部75は、まず、充放電制御部73への起動信号をハイレベルに制御する。起動信号がハイレベルに制御されることで、充放電制御部73は、バッテリ19の蓄電電圧に基づく放電電圧を、充放電回路18からプラスレール配線14およびマイナスレール配線16へ印加する。プラスコンデンサ15およびマイナスコンデンサ17は、この放電電圧に充電される。   First, the mode control unit 75 controls the activation signal to the charge / discharge control unit 73 to a high level. When the start signal is controlled to a high level, the charge / discharge control unit 73 applies a discharge voltage based on the stored voltage of the battery 19 from the charge / discharge circuit 18 to the plus rail wiring 14 and the minus rail wiring 16. The plus capacitor 15 and the minus capacitor 17 are charged to this discharge voltage.

また、充放電制御部73は、検出プラスレール電圧および検出マイナスレール電圧の値を読み取り、検出プラスレール電圧と検出マイナスレール電圧との平均値が所定の目標レール電圧となるように充放電回路18のスイッチング素子を制御する。これにより、プラスレール配線14の電圧は、目標レール電圧に制御され、マイナスレール配線16の電圧の大きさは、目標レール電圧に制御される。   Further, the charge / discharge control unit 73 reads the values of the detected plus rail voltage and the detected minus rail voltage, and the charge / discharge circuit 18 so that the average value of the detected plus rail voltage and the detected minus rail voltage becomes a predetermined target rail voltage. The switching element is controlled. Thereby, the voltage of the plus rail wiring 14 is controlled to the target rail voltage, and the magnitude of the voltage of the minus rail wiring 16 is controlled to the target rail voltage.

充放電制御部73への起動信号をハイレベルに制御した後、モード制御部75は、第三ADコンバータ64の検出プラスレール電圧および第四ADコンバータ65の検出マイナスレール電圧に基づいて、一対のレール配線14,16の電位差が、所定の目標レールトゥレール電圧になっているか否かを判断する。そして、一対のレール配線14,16の電位差が所定の目標レールトゥレール電圧になっている場合には、モード制御部75は、インバータ制御部74への起動信号をハイレベルに制御する。   After controlling the activation signal to the charge / discharge control unit 73 to a high level, the mode control unit 75 generates a pair of signals based on the detected plus rail voltage of the third AD converter 64 and the detected minus rail voltage of the fourth AD converter 65. It is determined whether or not the potential difference between the rail wires 14 and 16 is a predetermined target rail-to-rail voltage. When the potential difference between the pair of rail wires 14 and 16 is a predetermined target rail-to-rail voltage, the mode control unit 75 controls the activation signal to the inverter control unit 74 to a high level.

起動信号がハイレベルに制御されると、インバータ制御部74は、インバータ回路20のインバータ用のトランジスタのゲートへ、ゲート信号を出力する。これにより、インバータ回路20は、レール配線14,16からの電力を交流電圧で出力する。ローパスフィルタ回路21は、このインバータ回路20が出力する第二の交流電圧としての交流電圧の高調波成分を除去する。したがって、ローパスフィルタ回路21からは、検出入力電圧の周波数と同一の周波数を有する交流電圧が、出力されることになる。この交流電圧を有する交流電力が、一対の出力端子5,6を介して負荷機器7へ供給される。   When the activation signal is controlled to a high level, the inverter control unit 74 outputs a gate signal to the gate of the inverter transistor of the inverter circuit 20. Thereby, the inverter circuit 20 outputs the electric power from the rail wirings 14 and 16 with an alternating voltage. The low-pass filter circuit 21 removes harmonic components of the AC voltage as the second AC voltage output from the inverter circuit 20. Therefore, the low-pass filter circuit 21 outputs an AC voltage having the same frequency as the detected input voltage. AC power having this AC voltage is supplied to the load device 7 through the pair of output terminals 5 and 6.

また、インバータ制御部74は、一対の出力端子5,6から出力される交流電圧の実効値が所定の目標出力電圧となるようにインバータ回路20のスイッチング素子を制御する。これにより、一対の出力端子5,6からは、目標出力電圧を実効値として有する交流電圧が出力されることになる。負荷機器7には、この良好な実効値を有する交流電力が供給される。   The inverter control unit 74 controls the switching element of the inverter circuit 20 so that the effective value of the AC voltage output from the pair of output terminals 5 and 6 becomes a predetermined target output voltage. Thus, an alternating voltage having the target output voltage as an effective value is output from the pair of output terminals 5 and 6. The load device 7 is supplied with AC power having this good effective value.

引き続き、モード制御部75は、第一ADコンバータ62の検出入力電圧に基づいて、一対の入力端子2,3に供給される交流電力が正常な電力であるか否かを判断する。そして、一対の入力端子2,3に供給される交流電力が正常な電力である場合には、モード制御部75は、レクチュファイヤ制御部72への起動信号をハイレベルに制御するとともに、充放電制御部73への起動信号をローレベルに制御する。起動信号がローレベルに制御されることで、充放電制御部73は、充放電回路18のトランジスタへのゲート信号の出力を停止する。また、カレントリミット制御部71は、開閉信号を制御して開閉器11を閉じる。このとき、入力電圧よりレール電圧が高くなっているので、開閉器11を閉じても突入電流は流れない。   Subsequently, the mode control unit 75 determines whether the AC power supplied to the pair of input terminals 2 and 3 is normal power based on the detected input voltage of the first AD converter 62. When the AC power supplied to the pair of input terminals 2 and 3 is normal power, the mode control unit 75 controls the activation signal to the rectifier control unit 72 to a high level and The activation signal to the discharge control unit 73 is controlled to a low level. When the activation signal is controlled to a low level, the charge / discharge control unit 73 stops outputting the gate signal to the transistor of the charge / discharge circuit 18. Further, the current limit control unit 71 controls the switching signal to close the switch 11. At this time, since the rail voltage is higher than the input voltage, no inrush current flows even when the switch 11 is closed.

起動信号がハイレベルに制御されると、レクチュファイヤ制御部72の電流振幅制御部81および瞬時制御部82が、それらの動作を開始する。   When the activation signal is controlled to a high level, the current amplitude control unit 81 and the instantaneous control unit 82 of the rectifier control unit 72 start their operations.

電流振幅制御部81では、プラスフィルタ91、マイナスフィルタ92、加算器93および二分の一アンプ94により、検出入力電圧の1周期に相当する期間における検出プラスレール電圧と検出マイナスレール電圧との平均値が、レール電圧の平均値として出力される。   In the current amplitude control unit 81, an average value of the detected plus rail voltage and the detected minus rail voltage in a period corresponding to one cycle of the detected input voltage by the plus filter 91, the minus filter 92, the adder 93, and the half amplifier 94. Is output as the average value of the rail voltage.

そして、目標レール電圧レジスタ95、実効減算器96、電圧補償演算器97およびリミッタ98により、レール電圧の平均値および目標レール電圧から、電流指令値が演算され出される。なお、リミッタ98から出力される電流指令値は、検出入力電圧の1周期毎に、更新される。したがって、この電流指令値は、検出入力電圧における1つ前の周期でのレール電圧の平均値と、目標レール電圧との電圧差を補う値となり、且つ、その検出入力電圧の周期に相当する期間の間、リミッタ98から出力されることになる。   Then, a current command value is calculated from the average value of the rail voltage and the target rail voltage by the target rail voltage register 95, the effective subtractor 96, the voltage compensation calculator 97, and the limiter 98. The current command value output from the limiter 98 is updated every cycle of the detected input voltage. Therefore, the current command value is a value that compensates for the voltage difference between the average value of the rail voltage in the previous cycle of the detected input voltage and the target rail voltage, and a period corresponding to the cycle of the detected input voltage. During this period, the limiter 98 outputs the signal.

このように、電流振幅制御部81は、検出入力電圧の1周期毎に電流指令値を更新する。   As described above, the current amplitude control unit 81 updates the current command value for each cycle of the detected input voltage.

瞬時制御部82では、正弦波発生回路111が、第一ADコンバータ62が出力する検出入力電圧に同期させて、大きさが1の正弦波を出力する。   In the instantaneous control unit 82, the sine wave generation circuit 111 outputs a sine wave having a magnitude of 1 in synchronization with the detected input voltage output from the first AD converter 62.

他方、電流振幅レジスタ更新器102が、電流振幅ソフトスタートレジスタ101に初期値として、「0」あるいは「0」に近い値を格納する。また、電流振幅レジスタ更新器102は、その初期値から「1」までの離散的な複数の値によって、電流振幅ソフトスタートレジスタ101の値を所定の時間ごとに段階的に増加する。この電流振幅ソフトスタートレジスタ101の更新周期は、たとえばPWM(Pulse Width Modulation:パルス幅変調)制御の数十周期に相当する時間であればよい。そして、ソフトスタート乗算器100は、電流指令値に電流振幅ソフトスタートレジスタ101の値を乗算する。したがって、ソフトスタート乗算器100は、起動直後は、電流指令値よりも小さい電流指令値を出力し、PWM制御の数十周期後に電流振幅ソフトスタートレジスタ101の値が「1」になると、リミッタ98から出力される電流指令値をそのまま出力することになる。   On the other hand, the current amplitude register updater 102 stores “0” or a value close to “0” as an initial value in the current amplitude soft start register 101. Further, the current amplitude register updater 102 increases the value of the current amplitude soft start register 101 step by step by a plurality of discrete values from the initial value to “1” every predetermined time. The update period of the current amplitude soft start register 101 may be a time corresponding to several tens of periods of PWM (Pulse Width Modulation) control, for example. The soft start multiplier 100 multiplies the current command value by the value of the current amplitude soft start register 101. Therefore, the soft start multiplier 100 outputs a current command value smaller than the current command value immediately after startup, and when the value of the current amplitude soft start register 101 becomes “1” after several tens of cycles of PWM control, the limiter 98. The current command value output from is output as it is.

瞬時制御部82の第一瞬時乗算器113は、ソフトスタート乗算器100からの電流指令値に、正弦波発生回路111の出力値を乗算する。このため、第一瞬時乗算器113から、電流指令値の大きさを有する正弦波の波形にしたがって変化する値が出力される。   The first instantaneous multiplier 113 of the instantaneous control unit 82 multiplies the current command value from the soft start multiplier 100 by the output value of the sine wave generation circuit 111. Therefore, the first instantaneous multiplier 113 outputs a value that changes according to a sine wave waveform having the magnitude of the current command value.

瞬時減算器114は、第一瞬時乗算器113の出力値から、第二ADコンバータ63から出力される入力電流の検出電圧値を減算する。電流補償演算器115は、瞬時減算器114の出力値に応じた瞬時電流指令値を演算し、第二瞬時乗算器117に出力する。   The instantaneous subtractor 114 subtracts the detected voltage value of the input current output from the second AD converter 63 from the output value of the first instantaneous multiplier 113. The current compensation calculator 115 calculates an instantaneous current command value corresponding to the output value of the instantaneous subtractor 114 and outputs it to the second instantaneous multiplier 117.

他方、瞬時レジスタ更新器122は、瞬時ソフトスタートレジスタ121に初期値として「1」よりも大きな値を格納する。また、瞬時レジスタ更新器122は、所定の周期毎に、その初期値から「1」までの離散的な複数の値によって、瞬時ソフトスタートレジスタ121の値を段階的に減少する。この瞬時ソフトスタートレジスタ121の更新周期は、電流振幅ソフトスタートレジスタ101と同様に、たとえばPWM制御の数十周期に相当する時間であればよい。したがって、第二瞬時乗算器117は、起動直後は、電流補償演算器115から出力される瞬時電流指令値よりも大きな瞬時電流指令値を出力し、検出入力電圧の数周期後に瞬時ソフトスタートレジスタ121の値が「1」になると、電流補償演算器115から出力される瞬時電流指令値をそのまま出力する。   On the other hand, the instantaneous register updater 122 stores a value larger than “1” as an initial value in the instantaneous soft start register 121. In addition, the instantaneous register updater 122 decreases the value of the instantaneous soft start register 121 step by step by a plurality of discrete values from the initial value to “1” every predetermined period. Similar to the current amplitude soft start register 101, the update period of the instantaneous soft start register 121 may be a time corresponding to several tens of cycles of PWM control, for example. Therefore, the second instantaneous multiplier 117 outputs an instantaneous current command value that is larger than the instantaneous current command value output from the current compensation calculator 115 immediately after startup, and after several cycles of the detected input voltage, the instantaneous soft start register 121. When the value becomes “1”, the instantaneous current command value output from the current compensation calculator 115 is output as it is.

また、瞬時増幅器112は、正弦波発生回路111の出力値を、所定の倍率で増幅し、瞬時加算器118は、第二瞬時乗算器117の出力値に、瞬時増幅器112の出力値を加算する。なお、瞬時加算器118の出力値は、DSP61の動作周波数の1周期毎に変化する。レクチュファイヤ比較器120は、瞬時加算器118の出力値と、そのときのレクチュファイヤ三角波発生器119からの波形データの値とを比較し、その比較結果に応じたパルス幅のパルスを出力する。   The instantaneous amplifier 112 amplifies the output value of the sine wave generation circuit 111 by a predetermined magnification, and the instantaneous adder 118 adds the output value of the instantaneous amplifier 112 to the output value of the second instantaneous multiplier 117. . The output value of the instantaneous adder 118 changes every cycle of the operating frequency of the DSP 61. The rectifier comparator 120 compares the output value of the instantaneous adder 118 with the value of the waveform data from the rectifier triangle wave generator 119 at that time, and outputs a pulse having a pulse width corresponding to the comparison result. To do.

ところで、瞬時制御部82によるデジタル演算処理は、DSP61の動作周波数に応じた1周期毎に繰り返して実行される。したがって、商用交流電力の交流電圧の周期の間に、レクチュファイヤ制御部72は、複数のパルスからなるPWM制御用のゲート信号を出力することになる。このPWM制御用のゲート信号では、上述する周期毎に、各パルスのパルス幅が制御されている。パルスが出力されている期間において、ゲート信号はハイレベルとなり、パルスとパルスとの間の期間において、ゲート信号はローレベルとなる。   By the way, the digital calculation processing by the instantaneous control unit 82 is repeatedly executed for each cycle corresponding to the operating frequency of the DSP 61. Therefore, during the period of the AC voltage of the commercial AC power, the rectifier control unit 72 outputs a PWM control gate signal composed of a plurality of pulses. In the gate signal for PWM control, the pulse width of each pulse is controlled for each period described above. The gate signal is at a high level during a period in which a pulse is output, and the gate signal is at a low level during a period between pulses.

このゲート信号は、レクチュファイヤ回路13の第一トランジスタ31のゲートに入力される。第一トランジスタ31は、ゲート信号がハイレベルのとき、すなわちゲート信号のパルスが入力されたときにオン状態となり、ゲート信号がローレベルのとき、すなわちゲート信号のパルスとパルスとの間の電位が入力されたときにオフ状態となる。第一トランジスタ31がオン状態とオフ状態とに切り換わることで、第一トランジスタ31がオン状態の期間において入力コイル12にエネルギーが蓄積される。蓄積されたエネルギーによって切換時に入力コイル12に誘起する電圧と入力電圧とを加算した電圧が、マイナスコンデンサ17の充電電圧よりも高ければ、入力コイル12に蓄積されているエネルギーが第二ダイオード34を介してマイナスレール配線16に供給される。この入力コイル12から供給されるエネルギーでマイナスコンデンサ17は徐々に充電され、マイナスレール配線16の電圧の絶対値が上昇する。   This gate signal is input to the gate of the first transistor 31 of the rectifier circuit 13. The first transistor 31 is turned on when the gate signal is at high level, that is, when a pulse of the gate signal is input, and when the gate signal is at low level, that is, the potential between the pulse of the gate signal is Turns off when input. By switching the first transistor 31 between the on state and the off state, energy is stored in the input coil 12 during the period in which the first transistor 31 is on. If the voltage obtained by adding the voltage induced in the input coil 12 at the time of switching by the accumulated energy and the input voltage is higher than the charging voltage of the minus capacitor 17, the energy accumulated in the input coil 12 causes the second diode 34 to be transmitted. To the negative rail wiring 16. The minus capacitor 17 is gradually charged by the energy supplied from the input coil 12, and the absolute value of the voltage of the minus rail wiring 16 increases.

また、第二トランジスタ32は、第一反転回路131により反転されたゲート信号がハイレベル、すなわちゲート信号で言えばそのパルスとパルスとの間の電位が入力されたときにオン状態となり、反転されたゲート信号がローレベル、すなわちゲート信号でいえばパルスが入力されたときにオフ状態となる。第二トランジスタ32がオン状態とオフ状態とに切り換わることで、第二トランジスタ32がオン状態の期間において入力コイル12にエネルギーが蓄積される。蓄積されたエネルギーによって切換時に入力コイル12に誘起する電圧と入力電圧とを加算した電圧が、プラスコンデンサ15の充電電圧よりも高ければ、入力コイル12に蓄積されているエネルギーが第一ダイオード33を介してプラスレール配線14に供給される。この入力コイル12から供給されるエネルギーでプラスコンデンサ15は徐々に充電され、プラスレール配線14の電圧が上昇する。   The second transistor 32 is turned on and inverted when the gate signal inverted by the first inverting circuit 131 is at a high level, that is, when the potential between the pulses is input in terms of the gate signal. When the gate signal is at a low level, that is, a gate signal, a pulse is input, and the gate signal is turned off. By switching the second transistor 32 between the on state and the off state, energy is accumulated in the input coil 12 during the period in which the second transistor 32 is in the on state. If the voltage obtained by adding the voltage induced in the input coil 12 at the time of switching by the accumulated energy and the input voltage is higher than the charging voltage of the plus capacitor 15, the energy accumulated in the input coil 12 causes the first diode 33. To the plus rail wiring 14. The plus capacitor 15 is gradually charged by the energy supplied from the input coil 12, and the voltage of the plus rail wiring 14 rises.

このように、第一トランジスタ31と第二トランジスタ32は、ゲート信号のパルスパターンに応じて交互にオン状態となる。   Thus, the first transistor 31 and the second transistor 32 are alternately turned on according to the pulse pattern of the gate signal.

以上のように、レクチュファイヤ回路13は、入力電圧に同期させて正弦波発生回路111が出力する正弦波がプラスの電圧となる期間には、主にプラスコンデンサ15を充電し、その正弦波がマイナスの電圧となる期間には、主にマイナスコンデンサ17を充電する。   As described above, the rectifier circuit 13 mainly charges the plus capacitor 15 during the period in which the sine wave output from the sine wave generation circuit 111 becomes a positive voltage in synchronization with the input voltage, and the sine wave The negative capacitor 17 is mainly charged during a period in which becomes a negative voltage.

また、レクチュファイヤ制御部72は、目標レール電圧よりも検出プラスレール電圧および検出マイナスレール電圧の平均値が低い場合には、検出入力電圧がプラスの電圧となる期間におけるゲート信号のパルスのパルス幅を増加させるとともに、検出入力電圧がマイナスの電圧となる期間におけるゲート信号のパルスのパルス幅を減少させる。また、目標レール電圧よりもこの平均値が高い場合には、レクチュファイヤ制御部72は、検出入力電圧がプラスの電圧となる期間におけるゲート信号のパルスのパルス幅を減少させるとともに、検出入力電圧がマイナスの電圧となる期間におけるゲート信号のパルスのパルス幅を増加させる。これにより、プラスレール配線14の電圧と、マイナスレール配線16の電圧の絶対値とは、目標レール電圧に制御されることになる。   In addition, when the average value of the detected plus rail voltage and the detected minus rail voltage is lower than the target rail voltage, the rectifier control unit 72 generates a pulse of the gate signal pulse during a period when the detected input voltage is a positive voltage. While increasing the width, the pulse width of the pulse of the gate signal in the period when the detected input voltage is a negative voltage is decreased. When this average value is higher than the target rail voltage, the rectifier control unit 72 reduces the pulse width of the pulse of the gate signal during the period when the detection input voltage is a positive voltage, and also detects the detection input voltage. Increases the pulse width of the pulse of the gate signal in a period in which becomes a negative voltage. Thereby, the voltage of the plus rail wiring 14 and the absolute value of the voltage of the minus rail wiring 16 are controlled to the target rail voltage.

したがって、充放電制御部73を停止しても、レクチュファイヤ回路13から供給される電力によって、一対のレール配線14,16の電位差は所定の電位差に制御され、インバータ回路20は、この一対のレール配線14,16の電位差に基づいて、継続して負荷機器7へ電力を供給する。   Therefore, even if the charge / discharge control unit 73 is stopped, the potential difference between the pair of rail wires 14 and 16 is controlled to a predetermined potential difference by the power supplied from the rectifier circuit 13, and the inverter circuit 20 Electric power is continuously supplied to the load device 7 based on the potential difference between the rail wires 14 and 16.

以上のように、この実施の形態に係る無停電電源装置1では、その起動時には、まず、バッテリ19の蓄電電力に基づく電力を一対のレール配線14,16に接続されるコンデンサ15,17へ供給して、レール配線14,16を所望の目標レール電圧へ制御し、その後に、供給源がバッテリ19からレクチュファイヤ回路13へ切り換えられている。   As described above, in the uninterruptible power supply 1 according to this embodiment, at the time of activation, first, power based on the stored power of the battery 19 is supplied to the capacitors 15 and 17 connected to the pair of rail wires 14 and 16. Then, the rail wirings 14 and 16 are controlled to a desired target rail voltage, and then the supply source is switched from the battery 19 to the rectifier circuit 13.

以上の一連の起動処理が完了すると、モード制御部75は、第一ADコンバータ62の検出入力電圧を周期的に監視する。そして、検出入力電圧の値に基づいて入力電力が正常な状態ではないと判断すると、モード制御部75は、充放電制御部73への起動信号をハイレベルに制御するとともに、レクチュファイヤ制御部72への起動信号をローレベルに制御する。これにより、レクチュファイヤ回路13の出力電圧の代わりに、充放電回路18が出力する放電電圧が、プラスレール配線14とマイナスレール配線16とに供給され、プラスレール配線14とマイナスレール配線16との電位差は、維持される。   When the above series of start-up processes is completed, the mode control unit 75 periodically monitors the detected input voltage of the first AD converter 62. When determining that the input power is not in a normal state based on the value of the detected input voltage, the mode control unit 75 controls the activation signal to the charge / discharge control unit 73 to a high level, and the rectifier control unit. The activation signal to 72 is controlled to a low level. Thereby, instead of the output voltage of the rectifier circuit 13, the discharge voltage output from the charge / discharge circuit 18 is supplied to the plus rail wiring 14 and the minus rail wiring 16, and the plus rail wiring 14 and the minus rail wiring 16 The potential difference is maintained.

その後、一対の入力端子2,3に供給される交流電力が正常な電力に戻ると、モード制御部75は、レクチュファイヤ制御部72への起動信号をハイレベルに制御するとともに、充放電制御部73への起動信号をローレベルに制御する。これにより、再び、レクチュファイヤ回路13から一対のレール配線14,16へ電力を供給することができる。   Thereafter, when the AC power supplied to the pair of input terminals 2 and 3 returns to normal power, the mode control unit 75 controls the start signal to the rectifier control unit 72 to a high level and charge / discharge control. The activation signal to the unit 73 is controlled to a low level. As a result, power can be supplied again from the rectifier circuit 13 to the pair of rail wires 14 and 16.

なお、モード制御部75は、バッテリ19の蓄電電圧が所定の目標蓄電電圧以下になったと判断すると、レクチュファイヤ制御部72への起動信号がハイレベルになっていることを確認して、充放電制御部73への起動信号をハイレベルに制御する。充放電回路18は、プラスレール配線14とマイナスレール配線16との電位差に基づいて、充電電圧を生成する。この充電電圧で、バッテリ19は目標蓄電電圧まで充電される。   When the mode control unit 75 determines that the storage voltage of the battery 19 has become equal to or lower than the predetermined target storage voltage, the mode control unit 75 confirms that the activation signal to the rectifier control unit 72 is at a high level, The activation signal to the discharge control unit 73 is controlled to a high level. The charge / discharge circuit 18 generates a charging voltage based on the potential difference between the plus rail wiring 14 and the minus rail wiring 16. With this charging voltage, the battery 19 is charged to the target storage voltage.

このように、バッテリ19の蓄電電圧を所定の目標蓄電電圧以上に維持しつつ、一対の入力端子2,3に供給される交流電力が正常であると判断されない期間においては、バッテリ19の蓄電電力に基づく交流電力が負荷機器7へ供給することで、無停電電源装置1は、一対の入力端子2,3に供給される交流電力が異常な状態になったとしても、その異常状態の期間を含めて継続的に、負荷機器7へ交流電力を供給し続けることができる。   As described above, during the period in which the AC power supplied to the pair of input terminals 2 and 3 is not determined to be normal while maintaining the stored voltage of the battery 19 at a predetermined target stored voltage or higher, the stored power of the battery 19 By supplying the AC power based on the power to the load device 7, the uninterruptible power supply 1 can maintain the period of the abnormal state even if the AC power supplied to the pair of input terminals 2 and 3 becomes abnormal. Including, it is possible to continuously supply AC power to the load device 7.

このような負荷機器7への給電が制御される一方で、カレントリミット制御部71は、第二ADコンバータ63が生成する入力電流の検出電圧を監視する。そして、この入力電流が所定のカレントリミット電流値以上になると、カレントリミット制御部71は、開閉信号の出力を停止する。したがって、開閉器11が開き、一対の入力端子2,3から電力が供給されなくなる。これにより、カレントリミット電流値以上の電流が無停電電源装置1や負荷機器7に流れない。   While the power supply to the load device 7 is controlled, the current limit control unit 71 monitors the detection voltage of the input current generated by the second AD converter 63. When the input current becomes equal to or greater than a predetermined current limit current value, the current limit control unit 71 stops outputting the opening / closing signal. Therefore, the switch 11 is opened and power is not supplied from the pair of input terminals 2 and 3. Thereby, the electric current more than a current limit electric current value does not flow into the uninterruptible power supply device 1 or the load apparatus 7.

ところで、この実施の形態の無停電電源装置1では、第一トランジスタ31がオン状態であるときに、プラスレール配線14から第一トランジスタ31を介して一方の入力端子2へ向けた電流が流れてしまうことを防止する逆流防止ダイオードが設けられていない。   By the way, in the uninterruptible power supply 1 of this embodiment, when the first transistor 31 is on, a current flows from the plus rail wiring 14 to the one input terminal 2 via the first transistor 31. There is no backflow prevention diode for preventing the leakage.

しかしながら、このような逆流防止ダイオードが設けられていないため、バッテリ19からの放電電圧で一対のレール配線14,16を所定の電圧に制御した後に、第一トランジスタ31と第二トランジスタ32とのスイッチング制御を開始した場合には、以下の理由で、起動時に、過渡電流がプラスレール配線14から一方の入力端子2へ流れる。   However, since such a backflow prevention diode is not provided, switching between the first transistor 31 and the second transistor 32 is performed after the pair of rail wirings 14 and 16 are controlled to a predetermined voltage by the discharge voltage from the battery 19. When the control is started, a transient current flows from the plus rail wiring 14 to the one input terminal 2 at the start-up for the following reason.

なお、バッテリ19からの放電電圧で一対のレール配線14,16を所定の電圧に制御した後に、第一トランジスタ31と第二トランジスタ32とのスイッチング制御を開始するタイミングとしては、本実施の形態のような起動時や、入力電力異常時のバッテリ給電からレクチュファイヤ給電へ復帰する時などがある。   The timing for starting the switching control between the first transistor 31 and the second transistor 32 after controlling the pair of rail wirings 14 and 16 to a predetermined voltage with the discharge voltage from the battery 19 is the same as that of the present embodiment. There are times when the system is started up or when the battery power supply is restored to the rectifier power supply when the input power is abnormal.

プラスコンデンサ15が、一方の入力端子2の電圧よりも高いプラスの電圧に充電されている状態で、第一トランジスタ31がオン状態になると、この第一トランジスタ31を介して、プラスコンデンサ15から一方の入力端子2へ向けて過渡電流が流れようとする。入力コイル12にエネルギーが十分蓄積されていれば、一方の入力端子2へ流れ込んでしまうことはない。しかしながら、レクチュファイヤ回路13を起動した直後には、入力コイル12に十分なエネルギーが蓄積されない。そのため、プラスレール配線14から一方の入力端子2に向けて、過渡電流が流れてしまう。   When the first transistor 31 is turned on in a state where the plus capacitor 15 is charged to a plus voltage higher than the voltage of one input terminal 2, one side is connected from the plus capacitor 15 via the first transistor 31. A transient current tends to flow toward the input terminal 2. If energy is sufficiently stored in the input coil 12, it does not flow into one input terminal 2. However, immediately after starting the rectifier circuit 13, sufficient energy is not accumulated in the input coil 12. Therefore, a transient current flows from the plus rail wiring 14 toward the one input terminal 2.

この第一トランジスタ31を流れる過渡電流は、入力電圧がマイナスのピーク電圧付近であるときに、第一トランジスタ31がオン状態になると、最大になる。また、この過渡電流は、この実施の形態のように、入力電圧の振幅が280Vのように大きいほど、大きくなる。   The transient current flowing through the first transistor 31 becomes maximum when the first transistor 31 is turned on when the input voltage is near a negative peak voltage. Further, the transient current becomes larger as the amplitude of the input voltage is larger as 280V as in this embodiment.

また、この過渡電流は、入力コイル12に十分なエネルギーが蓄積されるようになるまで、第一トランジスタ31がオン状態になるたびに流れる。そのため、この実施の形態のように第一トランジスタ31と第二トランジスタ32とを交互にオン状態に制御する場合において、たとえば、入力電圧の振幅が280Vであって、且つ、その入力電圧のマイナスのピーク電圧付近のタイミングから第一トランジスタ31のスイッチング制御が開始されると、この過渡電流が累積的に加算されることで、過渡電流の累積値の大きさが非常に大きくなり、その結果、過渡電流の累積値の大きさがカレントリミット電流値以上になってしまう場合がある。   Further, this transient current flows every time the first transistor 31 is turned on until sufficient energy is accumulated in the input coil 12. Therefore, when the first transistor 31 and the second transistor 32 are alternately turned on as in this embodiment, for example, the amplitude of the input voltage is 280 V and the input voltage is negative. When the switching control of the first transistor 31 is started from the timing near the peak voltage, this transient current is cumulatively added, so that the cumulative value of the transient current becomes very large. In some cases, the accumulated value of the current is greater than or equal to the current limit current value.

このように過渡電流の累積値の大きさがカレントリミット電流値以上になってしまうと、開閉信号の出力が停止して、開閉器11が開いてしまう。その結果、一方の入力端子2がレクチュファイヤ回路13から切り離されてしまい、一対の入力端子2,3に入力される入力電力を負荷機器7へ供給することができなくなってしまう。   As described above, when the cumulative value of the transient current exceeds the current limit current value, the output of the switching signal is stopped and the switch 11 is opened. As a result, one input terminal 2 is disconnected from the rectifier circuit 13, and the input power input to the pair of input terminals 2 and 3 cannot be supplied to the load device 7.

そこで、この実施の形態の無停電電源装置1では、起動直後に電流振幅制御部81から出力される電流指令値を絞る電流振幅ソフトスタート制御部99と、起動直後に電流補償演算器115から出力される瞬時電流指令値を増幅する瞬時ソフトスタート制御部116と、を設けている。   Therefore, in the uninterruptible power supply 1 of this embodiment, the current amplitude soft start control unit 99 that narrows down the current command value output from the current amplitude control unit 81 immediately after startup, and the current compensation calculator 115 output immediately after startup. And an instantaneous soft start control unit 116 that amplifies the instantaneous current command value to be generated.

電流振幅ソフトスタート制御部99は、起動直後には、電流振幅制御部81から出力される電流指令値を小さくする。そのため、起動直後に第一瞬時乗算器113から出力される正弦波の振幅は小さくされ、この正弦波がマイナスである期間における第一トランジスタ31のトータルのオン期間を減らすことができ、過渡電流の累積値を小さくすることができる。   The current amplitude soft start control unit 99 decreases the current command value output from the current amplitude control unit 81 immediately after startup. Therefore, the amplitude of the sine wave output from the first instantaneous multiplier 113 immediately after startup is reduced, and the total ON period of the first transistor 31 during the period when the sine wave is negative can be reduced. The cumulative value of can be reduced.

第一ADコンバータ61は、過渡電流をマイナスの値として検出する。したがって、瞬時減算器114の出力値は過渡電流の分だけ大きくなり、電流補償演算器115は、過渡電流を補償するように、瞬時電流指令値を出力する。しかも、瞬時ソフトスタート制御部116は、起動直後には、電流補償演算器115から出力される瞬時電流指令値を増幅する。したがって、起動直後には、先の正弦波がマイナスである期間における第二トランジスタ32のトータルのオン期間を増やし、第二トランジスタ32のスイッチングにしたがって一方の入力端子2から入力される電流の累積値を大きくすることができ、過渡電流の累積値を、この電流の累積値で相殺することができる。   The first AD converter 61 detects the transient current as a negative value. Therefore, the output value of the instantaneous subtractor 114 increases by the amount of the transient current, and the current compensation calculator 115 outputs the instantaneous current command value so as to compensate the transient current. Moreover, the instantaneous soft start control unit 116 amplifies the instantaneous current command value output from the current compensation calculator 115 immediately after startup. Therefore, immediately after startup, the total ON period of the second transistor 32 in the period in which the previous sine wave is negative is increased, and the cumulative value of the current input from one input terminal 2 in accordance with the switching of the second transistor 32. And the accumulated value of the transient current can be offset by the accumulated value of this current.

このような電流振幅ソフトスタート制御部99による過渡電流の累積値の削減効果と、瞬時ソフトスタート制御部116による過渡電流の累積値の相殺効果とによって、この実施の形態の無停電電源装置1では、入力電圧の振幅が280Vであって、且つ、その入力電圧のマイナスのピーク電圧付近のタイミングから第一トランジスタ31のスイッチング制御が開始されたとしても、過渡電流の累積値の大きさをカレントリミット電流値よりも小さく抑えることができる。   In the uninterruptible power supply 1 of this embodiment, the current amplitude soft start control unit 99 reduces the cumulative value of the transient current and the instantaneous soft start control unit 116 cancels the transient current accumulated value. Even if the amplitude of the input voltage is 280 V and the switching control of the first transistor 31 is started from the timing near the negative peak voltage of the input voltage, the magnitude of the cumulative value of the transient current is set to the current limit. It can be kept smaller than the current value.

なお、この実施の形態の無停電電源装置1では、第二トランジスタ32がオン状態であるときに、一方の入力端子2から第一トランジスタ31を介してマイナスレール配線16へ向けて電流が流れてしまうことを防止する逆流防止ダイオードも設けられていないが、上述の場合と同様にして、過渡電流が抑制される。すなわち、この実施の形態の無停電電源装置では、電流振幅ソフトスタート制御部99による過渡電流の累積値の削減効果と、瞬時ソフトスタート制御部116による過渡電流の累積値の相殺効果とによって、入力電圧の振幅が280Vであって、且つ、その入力電圧のプラスのピーク電圧付近のタイミングから第二トランジスタ32のスイッチング制御が開始されたとしても、逆向きの過渡電流の累積値の大きさは、カレントリミット電流値よりも小さく抑えられる。   In the uninterruptible power supply 1 of this embodiment, when the second transistor 32 is in an ON state, a current flows from one input terminal 2 to the negative rail wiring 16 via the first transistor 31. Although no backflow prevention diode is provided to prevent this, a transient current is suppressed in the same manner as described above. In other words, in the uninterruptible power supply device of this embodiment, the current amplitude soft start control unit 99 reduces the cumulative value of the transient current and the instantaneous soft start control unit 116 cancels the cumulative value of the transient current. Even if the amplitude of the voltage is 280 V and the switching control of the second transistor 32 is started from the timing near the positive peak voltage of the input voltage, the magnitude of the accumulated value of the reverse transient current is It can be kept smaller than the current limit current value.

以上のように、この実施の形態に係る無停電電源装置では、レクチュファイヤ制御部72は、ゲート信号の出力を開始するときであって、且つ、検出入力電圧がプラスである期間においては、第一トランジスタ31がオン状態である期間が定常時より短くなるようにゲート信号を制御する。そのため、この期間においては第一トランジスタ31がオン状態になるにもかかわらず、そのオン状態である期間が短くなるので、逆向きの過渡電流を減らすことができる。   As described above, in the uninterruptible power supply according to this embodiment, the rectifier control unit 72 is the time when the output of the gate signal is started and the detected input voltage is positive. The gate signal is controlled so that the period during which the first transistor 31 is in the on state is shorter than in the steady state. Therefore, in this period, although the first transistor 31 is in the on state, the period in which the first transistor 31 is in the on state is shortened, so that the reverse transient current can be reduced.

また、レクチュファイヤ制御部72は、ゲート信号の出力を開始するときであって、且つ、検出入力電圧がマイナスである期間においては、第二トランジスタ32がオン状態である期間が短くなるようにゲート信号を制御する。そのため、この期間においては第二トランジスタ32がオン状態になるにもかかわらず、そのオン状態である期間が短くなるので、逆向きの過渡電流を減らすことができる。   Further, the rectifier control unit 72 is configured to shorten the period during which the second transistor 32 is in the on state when the output of the gate signal is started and the detected input voltage is negative. Control the gate signal. Therefore, in this period, although the second transistor 32 is in the on state, the period in which the second transistor 32 is in the on state is shortened, so that the reverse transient current can be reduced.

つまり、この実施の形態に係る無停電電源装置では、レクチュファイヤ制御部72が、ゲート信号の出力を開始するときには、入力コイル12に蓄積されたエネルギーを一対のレール配線14,16側へ供給する期間が短くなるようにゲート信号を制御するので、モード制御部75が充放電制御部73による給電からレクチュファイヤ回路13による給電へ切り換えた場合に、充放電制御部73によって給電されていたことで一対のレール配線14,16が所定の電位差になっていたとしても、入力コイル12に十分なエネルギーが蓄積されるまでの期間において一対のレール配線14,16から一対の入力端子2,3へ流れてしまう過渡電流を減らすことができる。   That is, in the uninterruptible power supply according to this embodiment, when the rectifier control unit 72 starts to output the gate signal, the energy stored in the input coil 12 is supplied to the pair of rail wirings 14 and 16 side. Since the gate signal is controlled so as to shorten the period to be performed, the power is supplied by the charge / discharge control unit 73 when the mode control unit 75 switches from the power supply by the charge / discharge control unit 73 to the power supply by the rectifier circuit 13. Thus, even if the pair of rail wirings 14 and 16 have a predetermined potential difference, the pair of rail wirings 14 and 16 to the pair of input terminals 2 and 3 during a period until sufficient energy is accumulated in the input coil 12. The transient current that flows into the can be reduced.

したがって、第一トランジスタ31とプラスレール配線14との間に、この過渡電流を防止するための逆流防止ダイオードを設けたり、第二トランジスタ32とマイナスレール配線16との間に、逆向きの過渡電流を防止するための逆流防止ダイオードを設ける必要が無く、装置の高効率化を実現されている。   Accordingly, a reverse current prevention diode for preventing this transient current is provided between the first transistor 31 and the plus rail wiring 14, or a reverse current transient is provided between the second transistor 32 and the minus rail wiring 16. Therefore, it is not necessary to provide a backflow prevention diode for preventing the problem, and the high efficiency of the apparatus is realized.

特に、この実施の形態に係る無停電電源装置では、レクチュフアィヤ制御部72は、ゲート信号の出力を開始するときであって、且つ、検出入力電圧がプラスである期間においては、過渡電流が大きいほど第一トランジスタ31のオン期間を短くしている。したがって、第一トランジスタ31のオン期間に流れる過渡電流を単に減らすだけでなく、第二トランジスタ32のオン期間に流れる電流を増加させて、これを相殺している。また、レクチュフアィヤ制御部72は、ゲート信号の出力を開始するときであって、且つ、検出入力電圧がマイナスである期間においては、逆向きの過渡電流が大きいほど第二トランジスタ32のオン期間を短している。したがって、第二トランジスタ32のオン期間に流れる逆向きの過渡電流を単に減らすだけでなく、第一トランジスタ31のオン期間に流れる電流を増加させて、これを相殺している。   In particular, in the uninterruptible power supply according to this embodiment, the rectifier control unit 72 is the time when the output of the gate signal is started and the detected input voltage is positive, the larger the transient current is. The on period of the first transistor 31 is shortened. Therefore, not only the transient current flowing during the ON period of the first transistor 31 is simply reduced, but also the current flowing during the ON period of the second transistor 32 is increased to cancel this. In addition, when the output of the gate signal is started and the detected input voltage is negative, the rectifier control unit 72 shortens the ON period of the second transistor 32 as the reverse transient current increases. doing. Therefore, not only the reverse transient current flowing during the ON period of the second transistor 32 is simply reduced, but also the current flowing during the ON period of the first transistor 31 is increased to cancel this.

また、この実施の形態に係る無停電電源装置では、実効制御部が、ゲート信号の出力を開始するときに電流指令値を絞ることで、この電流指令値に応じて流れてしまう過渡電流を絞っている。   In the uninterruptible power supply according to this embodiment, the effective control unit narrows down the current command value when starting the output of the gate signal, thereby narrowing down the transient current that flows according to the current command value. ing.

その結果、この実施の形態に係る無停電電源装置では、入力電圧の振幅が大きくとも、且つ、入力電圧のピーク電圧付近からスイッチング制御が開始されたとしても、過渡電流の累積値の大きさが、カレントリミット電流値以上になってしまうことはない。したがって、レクチュファイヤ制御部72がゲート信号の出力を開始するときに入力電圧を制限したりしなくとも、カレントリミット制御部71が開閉器11を開いてしまうことを防止することができる。そのため、充放電回路18による給電から、レクチュファイヤ回路13による給電へ切り換えて、レクチュファイヤ回路13による給電を行うことができる。   As a result, in the uninterruptible power supply according to this embodiment, even if the amplitude of the input voltage is large and the switching control is started from around the peak voltage of the input voltage, the cumulative value of the transient current is small. The current limit current value will never be exceeded. Therefore, the current limit control unit 71 can be prevented from opening the switch 11 without limiting the input voltage when the rectifier control unit 72 starts outputting the gate signal. Therefore, power supply by the rectifier circuit 13 can be performed by switching from power supply by the charge / discharge circuit 18 to power supply by the rectifier circuit 13.

以上の実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるが、本発明は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能である。   The above embodiment is a preferred embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to this, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the present invention. is there.

上記実施の形態では、無停電電源装置は、交直変換回路としてのレクチュファイヤ回路13と、直交変換回路としてのインバータ回路20とを有する。この他にもたとえば、第一の交交変換回路と、第二の交交変換回路とを有する無停電電源装置であっても、本発明を適用することで、逆流防止ダイオードを設けることなく過渡電流を抑制することができる。   In the said embodiment, the uninterruptible power supply device has the rectifier circuit 13 as an AC / DC conversion circuit, and the inverter circuit 20 as an orthogonal transformation circuit. In addition to this, for example, even in an uninterruptible power supply device having a first AC conversion circuit and a second AC conversion circuit, by applying the present invention, a transient current can be generated without providing a backflow prevention diode. Can be suppressed.

上記実施の形態では、レクチュファイヤ回路13による給電と、充放電回路18による給電とを切り換える無停電電源装置1を例としている。この他にもたとえば、第一の給電回路と、第二の給電回路とを切り換えることで、二系統の電力を切り換えて負荷機器へ供給する二系統切換給電装置であって、第一の給電回路が入力コイルに接続されたスイッチング素子をスイッチング制御されるものであっても、本発明を適用することで、逆流防止ダイオードを設けることなく過渡電流を抑制することができる。   In the said embodiment, the uninterruptible power supply device 1 which switches the electric power feeding by the rectifier circuit 13 and the electric power feeding by the charging / discharging circuit 18 is made into the example. In addition to this, for example, a two-system switching power supply device that switches between two systems of power by switching between a first power supply circuit and a second power supply circuit and supplies the power to a load device, the first power supply circuit Even if the switching element connected to the input coil is subjected to switching control, by applying the present invention, the transient current can be suppressed without providing a backflow prevention diode.

上記実施の形態では、瞬時制御部82に、電流振幅ソフトスタート制御部99と、瞬時ソフトスタート制御部116とを設けることで、電流指令値の大きさを絞り、過渡電流が流れる時間を短くし、且つ、過渡電流を相殺している。その結果として、過渡電流の累積値がカレントリミット電流値を超えないようにしている。このほかにもたとえば、電流振幅ソフトスタート制御部99および瞬時ソフトスタート制御部116の中の一方のみを設けるようにしてもよい。また、ゲート信号の出力を開始するときに、一定時間、均一的に、過渡電流が流れる時間を短くするようにゲート信号を生成してもよい。また、過渡電流の累積値がカレントリミット電流値を超えないようにするのではなく、単に過渡電流を抑制するだけでもよい。   In the above embodiment, the instantaneous control unit 82 is provided with the current amplitude soft start control unit 99 and the instantaneous soft start control unit 116, thereby reducing the magnitude of the current command value and shortening the time during which the transient current flows. And the transient current is canceled out. As a result, the cumulative value of the transient current is prevented from exceeding the current limit current value. In addition, for example, only one of the current amplitude soft start control unit 99 and the instantaneous soft start control unit 116 may be provided. Further, when the output of the gate signal is started, the gate signal may be generated so as to shorten the time during which the transient current flows uniformly for a certain time. Further, instead of preventing the accumulated value of the transient current from exceeding the current limit current value, the transient current may be simply suppressed.

なお、上記実施の形態では、第一トランジスタ31用のゲート信号を単に反転したものを第二トランジスタ32用のゲート信号として使用しているが、第一トランジスタ31のオン期間と第二トランジスタ32のオン期間との間に両者がオフ状態となるデッドタイムを設けるように2つのゲート信号を生成するようにしてもよい。   In the above embodiment, a signal obtained by simply inverting the gate signal for the first transistor 31 is used as the gate signal for the second transistor 32. Two gate signals may be generated so as to provide a dead time during which both are turned off during the on period.

図1は、本発明の実施の形態に係る無停電電源装置およびその無停電電源装置に接続されている装置を示す接続図である。FIG. 1 is a connection diagram showing an uninterruptible power supply according to an embodiment of the present invention and devices connected to the uninterruptible power supply. 図2は、図1中のレクチュファイヤ制御部およびその周辺部を示す詳細なブロック図である。FIG. 2 is a detailed block diagram showing the rectifier control unit and its peripheral part in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 無停電電源装置
2 一方の入力端子(入力端子)
3 他方の入力端子(入力端子)
11 開閉器
12 入力コイル
13 レクチュファイヤ回路(第一の給電回路)
14 プラスレール配線(共通配線、第一共通配線)
16 マイナスレール配線(共通配線、第二共通配線)
18 充放電回路(第二の給電回路)
19 バッテリ
31 第一トランジスタ(スイッチング素子、第一スイッチング素子)
32 第二トランジスタ(スイッチング素子、第二スイッチング素子)
33 第一ダイオード
34 第二ダイオード
52 入力電流検出器
71 カレントリミット制御部(カレントリミット制御手段)
72 レクチュファイヤ制御部(第一の給電制御手段、給電制御手段)
73 充放電制御部(第二の給電制御手段)
75 モード制御部(切換手段)
81 電流振幅制御部
97 電圧補償演算器
99 電流振幅ソフトスタート制御部
100 ソフトスタート乗算器
111 正弦波発生回路
113 第一瞬時乗算器
114 瞬時減算器
115 電流補償演算器
116 瞬時ソフトスタート制御部
117 第二瞬時乗算器
119 レクチュファイヤ三角波発生器(三角波発生器)
120 レクチュファイヤ比較器(比較器)
131 第一反転回路(反転回路)
1 Uninterruptible power supply 2 One input terminal (input terminal)
3 The other input terminal (input terminal)
11 Switch 12 Input coil 13 Rectifier circuit (first feeding circuit)
14 Plus rail wiring (common wiring, first common wiring)
16 Negative rail wiring (common wiring, second common wiring)
18 Charging / discharging circuit (second feeding circuit)
19 Battery 31 First transistor (switching element, first switching element)
32 Second transistor (switching element, second switching element)
33 First diode 34 Second diode 52 Input current detector 71 Current limit control section (current limit control means)
72 Rectifier control unit (first power supply control means, power supply control means)
73 Charge / Discharge Control Unit (Second Power Supply Control Unit)
75 Mode controller (switching means)
81 Current Amplitude Control Unit 97 Voltage Compensation Operation Unit 99 Current Amplitude Soft Start Control Unit 100 Soft Start Multiplier 111 Sine Wave Generation Circuit 113 First Instantaneous Multiplier 114 Instantaneous Subtractor 115 Current Compensation Operation Unit 116 Instantaneous Soft Start Control Unit 117 Second instantaneous multiplier 119 Rectifier triangle wave generator (triangle wave generator)
120 Rectifier comparator (comparator)
131 First inverting circuit (inverting circuit)

Claims (7)

入力端子と、
上記入力端子に接続される入力コイルと、
上記入力コイルに接続されるスイッチング素子を有する第一の給電回路と、
上記第一の給電回路に接続される共通配線と、
上記共通配線に接続される第二の給電回路と、
上記スイッチング素子をスイッチング動作させるゲート信号を出力することで、上記入力コイルにエネルギーを蓄積させるとともにその蓄積されたエネルギーを上記共通配線へ供給させる給電制御手段と、
上記第一の給電回路による給電と上記第二の給電回路による給電とを切り換える切換手段と、を有し、
上記給電制御手段は、上記切換手段により上記二の給電回路による給電から上記第一の給電回路による給電へ切り換えられた際に、上記ゲート信号の出力を開始するときには、上記入力コイルに蓄積されたエネルギーを上記共通配線側へ供給する期間が定常時より短くなるように上記ゲート信号を制御することを特徴とする二系統切換給電装置。
An input terminal;
An input coil connected to the input terminal;
A first power supply circuit having a switching element connected to the input coil;
Common wiring connected to the first power supply circuit;
A second power supply circuit connected to the common wiring;
Power supply control means for storing energy in the input coil and supplying the stored energy to the common wiring by outputting a gate signal for switching the switching element.
Switching means for switching between feeding by the first feeding circuit and feeding by the second feeding circuit;
The power feeding control means is stored in the input coil when starting the output of the gate signal when the switching means switches from power feeding by the second power feeding circuit to power feeding by the first power feeding circuit. 2. The dual power switching device, wherein the gate signal is controlled so that a period during which energy is supplied to the common wiring side is shorter than that in a steady state.
交流電圧が印加される入力端子と、
上記入力端子に接続される入力コイルと、
正側および負側の二本の共通配線と、
上記入力コイルと上記正側の共通配線との間の第一のスイッチング素子および上記入力コイルと上記負側の共通配線との間の第二のスイッチング素子を有する第一の給電回路と、
上記二本の共通配線に接続される第二の給電回路と、
上記交流電圧の半周期内で上記第一スイッチング素子および上記第二スイッチング素子を交互にオン状態となるようにスイッチング動作させる2つのゲート信号を出力する給電制御手段と、
上記第一の給電回路による給電と上記第二の給電回路による給電とを切り換える切換手段と、を有し、
上記給電制御手段は、上記切換手段により上記二の給電回路による給電から上記第一の給電回路による給電へ切り換えられた際に、上記ゲート信号の出力を開始するときには、上記入力コイルに蓄積されたエネルギーを上記共通配線側へ供給する期間が定常時より短くなるように上記ゲート信号を制御することを特徴とする二系統切換給電装置。
An input terminal to which an alternating voltage is applied;
An input coil connected to the input terminal;
Two common wires on the positive and negative sides,
A first power supply circuit having a first switching element between the input coil and the positive common wiring and a second switching element between the input coil and the negative common wiring;
A second power supply circuit connected to the two common wires;
Power supply control means for outputting two gate signals for switching the first switching element and the second switching element to be alternately turned on within a half cycle of the AC voltage;
Switching means for switching between feeding by the first feeding circuit and feeding by the second feeding circuit;
The power feeding control means is stored in the input coil when starting the output of the gate signal when the switching means switches from power feeding by the second power feeding circuit to power feeding by the first power feeding circuit. 2. The dual power switching device, wherein the gate signal is controlled so that a period during which energy is supplied to the common wiring side is shorter than that in a steady state.
前記入力端子と前記入力コイルとの間に接続される開閉器と、
前記入力端子と前記入力コイルとの間に流れる入力電流を検出する入力電流検出器と、
上記入力電流が所定のカレントリミット電流を超えたら、上記開閉器を開くカレントリミット制御手段と、を有することを特徴とする請求項1または2記載の二系統切換給電装置。
A switch connected between the input terminal and the input coil;
An input current detector for detecting an input current flowing between the input terminal and the input coil;
The dual-system switching power feeding device according to claim 1 or 2, further comprising: current limit control means for opening the switch when the input current exceeds a predetermined current limit current.
交流電圧が印加される入力端子と、
上記入力端子に接続される入力コイルと、
第一共通配線と、
第二共通配線と、
上記入力コイルと上記第一共通配線との間の第一スイッチング素子および上記入力コイルと上記第二共通配線との間の第二スイッチング素子を有する第一の給電回路と、
バッテリと、
上記第一共通配線、上記第二共通配線および上記バッテリに接続される第二の給電回路と、
上記交流電圧の半周期内で上記第一スイッチング素子および上記第二スイッチング素子を交互にオン状態となるようにスイッチング動作させる2つのゲート信号を出力する第一の給電制御手段と、
上記第二の給電回路から上記バッテリに蓄積されている電力を上記第一共通配線および第二共通配線へ供給させる第二の給電制御手段と、
上記第一の給電回路による給電と上記第二の給電回路による給電とを切り換える切換手段と、を有し、
上記第一の給電制御手段は、上記切換手段により上記二の給電回路による給電から上記第一の給電回路による給電へ切り換えられた際に、上記ゲート信号の出力を開始するときには、上記入力端子に入力される交流電圧がプラスである期間においては、上記第一スイッチング素子がオン状態である期間が定常時より短くなり、上記入力端子に入力される交流電圧がマイナスである期間においては、上記第二スイッチング素子がオン状態である期間が定常時より短くなるように、上記ゲート信号を制御することを特徴とする無停電電源装置。
An input terminal to which an alternating voltage is applied;
An input coil connected to the input terminal;
The first common wiring;
A second common wiring;
A first power feeding circuit having a first switching element between the input coil and the first common wiring and a second switching element between the input coil and the second common wiring;
Battery,
A second power feeding circuit connected to the first common wiring, the second common wiring and the battery;
First power supply control means for outputting two gate signals for switching the first switching element and the second switching element to be alternately turned on within a half cycle of the AC voltage;
Second power supply control means for supplying the power stored in the battery from the second power supply circuit to the first common wiring and the second common wiring;
Switching means for switching between feeding by the first feeding circuit and feeding by the second feeding circuit;
When the first power supply control means starts output of the gate signal when the switching means is switched from power supply by the second power supply circuit to power supply by the first power supply circuit, the first power supply control means is connected to the input terminal. In the period in which the input AC voltage is positive, the period in which the first switching element is on is shorter than in the steady state, and in the period in which the AC voltage input to the input terminal is negative, An uninterruptible power supply, wherein the gate signal is controlled so that a period during which the two switching elements are in an on state is shorter than that in a steady state.
前記入力端子と前記入力コイルとの間に流れる入力電流を検出する入力電流検出器を有し、
前記第一の給電制御手段は、電流指令値を出力する電流振幅制御部と、入力電圧に同期した正弦波を出力する正弦波発生回路と、上記電流指令値あるいは上記電流指令値に基づく指令値に上記正弦波を乗算する第一瞬時乗算器と、上記第一瞬時乗算器の演算結果から上記入力電流を減算する瞬時減算器と、上記瞬時減算器の出力に応じた瞬時電流指令値を演算する電流補償演算器と、前記ゲート信号の出力を開始するときに1よりも大きい値から1まで減少する値を順次出力する瞬時ソフトスタート制御部と、上記瞬時電流指令値に上記瞬時ソフトスタート制御部の出力値を乗算する第二瞬時乗算器と、上記第二瞬時乗算器の出力値を含む値と三角波の波形データとを比較し、その比較結果に応じたパルス幅のパルスを前記ゲート信号として出力する比較器と、上記比較器の出力を反転して前記ゲート信号として出力する反転回路と、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。
An input current detector for detecting an input current flowing between the input terminal and the input coil;
The first power supply control means includes a current amplitude control unit that outputs a current command value, a sine wave generation circuit that outputs a sine wave synchronized with an input voltage, and the current command value or a command value based on the current command value A first instantaneous multiplier that multiplies the sine wave by the instantaneous subtractor that subtracts the input current from the calculation result of the first instantaneous multiplier, and an instantaneous current command value according to the output of the instantaneous subtractor A current compensation computing unit that computes a value, an instantaneous soft start control unit that sequentially outputs a value that decreases from 1 to 1 when starting the output of the gate signal, and the instantaneous soft The second instantaneous multiplier for multiplying the output value of the start control unit, the value including the output value of the second instantaneous multiplier and the waveform data of the triangular wave are compared, and the pulse having the pulse width corresponding to the comparison result is As a gate signal A comparator for force, uninterruptible power supply of claim 4, wherein the having an inverting circuit for outputting as the gate signal inverts the output of the comparator.
前記電流振幅制御部は、前記第一共通配線の平均電圧および前記第二共通配線の平均電圧と目標平均電圧との差に応じた電流指令値を出力する電圧補償演算器を有し、且つ、
前記ゲート信号の出力を開始するときに0以上1未満の所定の値から1まで増加する値を出力する電流振幅ソフトスタート制御部と、
上記電流指令値に上記電流振幅ソフトスタート制御部の出力値を乗算し、前記第一瞬時乗算器へ出力するソフトスタート乗算器と、
を有することを特徴とする請求項5記載の無停電電源装置。
The current amplitude control unit includes a voltage compensation arithmetic unit that outputs a current command value according to a difference between an average voltage of the first common wiring and an average voltage of the second common wiring and a target average voltage, and
A current amplitude soft start control unit that outputs a value that increases from a predetermined value of 0 or more and less than 1 to 1 when starting the output of the gate signal;
A soft start multiplier that multiplies the output value of the current amplitude soft start control unit by the current command value and outputs to the first instantaneous multiplier;
The uninterruptible power supply according to claim 5.
スイッチング素子をスイッチング動作させることで入力コイルにエネルギーを蓄積させるとともにその蓄積されたエネルギーを共通配線へ供給する第一の給電回路と、上記共通配線に電力を供給する第二の給電回路とを、切り換えることで、上記共通配線へ二系統から給電する二系統切換給電方法であって、
上記スイッチング素子のスイッチング動作を開始するときには、上記入力コイルに蓄積されたエネルギーが上記共通配線側へ供給される期間が定常時より短くなるように制御することを特徴とする二系統切換給電方法。
A first feeding circuit that accumulates energy in the input coil by switching the switching element and supplies the accumulated energy to the common wiring, and a second feeding circuit that supplies power to the common wiring, It is a two-system switching power supply method for supplying power from the two systems to the common wiring by switching,
A dual-system switching power feeding method, wherein when the switching operation of the switching element is started, a period in which the energy stored in the input coil is supplied to the common wiring side is controlled to be shorter than that in a steady state.
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