JP2007267501A

JP2007267501A - 無停電電源装置

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Publication number: JP2007267501A
Application number: JP2006088676A
Authority: JP
Inventors: Minoru Hirahara; 実平原
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2006-03-28
Filing date: 2006-03-28
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2026-03-28
Also published as: US20070228834A1; JP4495105B2; CN100553072C; CN101047319A

Abstract

【課題】ＡＣ電源投入時のサージ等に起因したＡＣ／ＤＣコンバータの動作停止を自動的に解除してバッテリー消耗による電源供給停止を確実に回避して信頼性を高める。
【解決手段】無停電電源装置１０はＡＣ／ＤＣコンバータ２６の出力側に停電バックアップ用のバッテリー３５を接続している。入力監視回路３６とはＡＣ／ＤＣコンバータ２６の交流入力を監視して交流入力監視信号Ｅ１を出力する。出力監視回路３８はＡＣ／ＤＣコンバータ２６の直流出力を監視して直流出力監視信号Ｅ２を出力する。再起動回路４０は、交流電力の投入時に、交流入力監視信号Ｅ１と直流出力監視信号Ｅ２に基づいて、交流入力があって直流出力がない状態を判別した際に、ＡＣ／ＤＣコンバータ２６の保護回路にリセット信号を出力して再起動する。
【選択図】図２

Description

本発明は、入力した交流電力を直流電力に変換して負荷に供給するＡＣ／ＤＣコンバータにバックアップ用のバッテリーを組合わせた無停電電源装置に関し、特に、交流電力投入時のサージ等に対する保護動作によりＡＣ／ＤＣコンバータが停止しても自動的に再起動可能とする無停電電源装置に関する。

従来、小型の構内交換機などに内蔵された無停電電源装置としては例えば図７の装置が知られている。

図７において、無停電電源装置２００は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２を備え、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２には力率改善回路（ＰＦＣ: ＰｏｗｅｒＦａｃｔｏｒＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２０４とＤＣ／ＤＣコンバータ２０６が設けられている。

ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２はＡＣプラグ２０８をＡＣラインのコンセントに差し込むことでＡＣ１００ボルトまたはＡＣ２００ボルトの供給を受け、力率改善回路２０４で電圧と電流の位相を合わせることで力率を「１」とするように改善して外部に対する雑音を低減する。力率改善回路２０４は例えば昇圧インバータを使用しており、そのため直流出力電圧は一般的にＤＣ２４０ボルト又は４８０ボルトとなる。ＤＣ／ＤＣコンバータ２０６は入力した直流電力を例えば交換機に必要なＤＣ２４ボルト又はＤＣ４８ボルトの一定電圧をもつ直流電力に安定化する。

ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２の出力には、バッテリー電圧が規定電圧以下に低下したときにオフするスイッチ２１０を介して停電バックアップ用のバッテリ−２１２が接続され、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２の出力で充電されている。ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２の２次側には更にＤＣ／ＤＣコンバータ２１４が設けられ、交換機回路に必要な例えばＤＣ２４ボルト，ＤＣ５ボルト，ＤＣ３．３ボルトを安定化して出力している。

このような無停電電源装置２００にあっては、ＡＣプラグ２０８を接続しているコンセントのＡＣ電源が停電した場合や、交換機の使用中に必要に応じてＡＣプラグ２０８を抜いた場合には、バッテリー２１２からの直流電力の供給に切り替わり、電源供給を維持することができる。

バッテリー２１２は数十分から数時間まで停電中もバックアップすることが出来るが、停電時間が長くなる場合には、更に長時間動作を実現するため可搬型のディーゼルエンジン発電機等で商用電源の代替えを行うことがある。

例えばビル等に設置された電気設備は定期的な点検が必要であり、点検作業のために例えば８時間といった長い時間停電とする場合があり、バッテリー２１２によるバックアップは困難であることから、可搬型のディーゼルエンジン発電機を搬入して停電時に起動し、交換機のＡＣコンセントをディーゼルエンジン発電機のコンセントに差し込んで使用する。
特開２００３−１３４８０８号特開２００３−１６９４７１号特開平６−０６７７６７号

しかしながら、このような従来の無停電電源装置にあっては、停電時間が長くなることでディーゼルエンジン発電機を準備し、無停電電源装置のＡＣコンセントをディーゼルエンジン発電機のコネクタに差し込んでディーゼルエンジンを起動した場合、発電機からＡＣ電源の供給を受けているにもかかわらず、バッテリーによる電源供給が継続され、バッテリーの消耗で交換機の機能が突然停止してしまうという問題があった。

このような異常事態は、ディーゼルエンジン発電機を起動した際に、同時にコネクタ接続している他の装置に流れる突入電流等により交流電力の正弦波に歪を生じてサージ電圧がＡＣ／ＤＣコンバータ２０２に加わり、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２を構成する力率改善回路２０４やＤＣ／ＤＣコンバータ２０６の保護回路がサージによる過電流または過電圧を検出して動作を停止させてしまうことに起因し、この状態でバッテリー２１２が消耗して交換機が停止し、交換機の停止に伴い大きな被害を被ってしまう問題がある。

特に、ディーゼルエンジン発電機を運転してバックアップしているにも関わらず、交換機が停止するため、その原因がどこにあるのかの究明に手間と時間がかかり、交換機の停止による被害を拡大する恐れがあった。

本発明は、ＡＣ電源投入時のサージ等に起因したＡＣ／ＤＣコンバータの動作停止を自動的に解除してバッテリー消耗による電源供給停止を確実に回避する信頼性の高い無停電電源装置を提供することを目的とする。

本発明は無停電電源装置を提供する。本発明の無停電電源装置は、
入力した交流電力を直流電力に変換して負荷に出力するＡＣ／ＤＣコンバータと、
ＡＣ／ＤＣコンバータの出力側に接続され、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力する直流電力が断たれた際に充電している直流電力を出力するバッテリーと、
ＡＣ／ＤＣコンバータの過電流又は過電圧を検出してＡＣ／ＤＣコンバータの動作を停止させる保護回路と、
ＡＣ／ＤＣコンバータの交流入力を監視して交流入力監視信号を出力する入力監視回路と、
ＡＣ／ＤＣコンバータの直流出力を監視して直流出力監視信号を出力する出力監視回路と、
交流電力の投入時に、前記交流入力監視信号と直流出力監視信号に基づいて、交流入力が得られ直流出力が得られない状態を判別した際に、保護回路にリセット信号を出力してＡＣ／ＤＣコンバータを再起動する再起動回路と、
を備えたことを特徴とする。

ここで、再起動回路は、交流入力が得られ直流出力が得られない状態を判別した際に、判別状態が所定時間継続した時に保護回路にリセット信号を出力してＡＣ／ＤＣコンバータを再起動させるタイマ回路を備える。

再起動回路は、保護回路に出力するリセット信号を計数し、所定回数計数した際に、再起動信号の出力を停止するカウンタ回路を備える。

ＡＣ／ＤＣコンバータは、交流電力を入力して全波整流した電圧位相に電流位相を一致させるようにスイッチングする力率改善回路と、力率改善回路の出力する直流電力を規定の直流電圧に安定化して出力するＤＣ／ＤＣコンバータとを備え、
保護回路は力率改善回路と前記ＤＣ／ＤＣコンバータの各々に設けた過電流保護回路と過電圧保護回路である。

ＡＣ／ＤＣコンバータは、ＤＣ／ＤＣコンバータの２次側に複数種類の直流電圧に安定化して出力する他のＤＣ／ＤＣコンバータ又はＤＣ／ＡＣコンバータを設け、ＤＣ／ＤＣコンバータ又はＤＣ／ＡＣコンバータの間にバッテリーを接続する。

ＡＣ／ＤＣコンバータは、交流電源線に接続されたコンセントに対し着脱自在なプラグを備える。ＡＣ／ＤＣコンバータの負荷は、例えば構内交換機である。

本発明の無停電電源装置は、より具体的には、
入力監視回路は、交流入力電圧を所定の基準電圧と比較し、基準電圧以上でＨレベル信号を出力し、基準電圧未満でＬレベル信号を出力する第１コンパレータ回路を備え、
出力監視回路は、直流出力電圧を所定の基準電圧と比較し、基準電圧以上でＨレベル信号を出力し、基準電圧未満でＬレベル信号を出力する第２コンパレータ回路を備え、
再起動回路は、
第１コンパレータ回路の出力信号と第２コンパレータ回路の出力信号を反転した反転出力信号との論理積をとった信号を出力する第１ＡＮＤ回路と、
第１ＡＮＤ回路の出力信号のＨレベルへの立ち上がりで起動して所定時間後にタイマ信号を出力するタイマ回路と、
タイマ信号の出力によりトリガされて一定時間幅のリセット信号を保護回路に出力するワンショット回路と、
ワンショット回路から出力されるリセット信号を計数して所定値に達した時に禁止信号を出力するカウンタと、
カウンタから出力させた禁止信号によりタイマ回路からのタイマ信号の前記ワンショット回路への出力を禁止する第２ＡＮＤ回路と、
を備える。

本発明の無停電電源装置によれば、停電後のＡＣ電源の復電時にサージ等を受けてＡＣ／ＤＣコンバータが保護動作により異常停止した場合、ＡＣ／ＤＣコンバータの停止を交流入力と直流出力の監視により判別し、保護回路をリセットすることで再起動を自動的に行い、ＡＣ／ＤＣコンバータがＡＣ電源が正常に供給されているにも関わらず、バッテリーによる電源供給が継続されて電源停止に至る事故を未然に防止し、高い信頼性を保証することができる。

またＡＣ／ＤＣコンバータが保護動作により異常停止を判別した場合に、タイマ回路により異常停止が所定時間継続した時に再起動することで、ノイズなどによる異常動作の誤判別で不必要に再起動することを防止する。

また過電流や過電圧による保護動作で停止した場合にも、再起動が行われるが、この場合は再起動しても過電流や過電圧の保護動作が繰り返し行われて停止することから、カウンタ回路で再起動の回数を計数し、所定回数に達したらそれ以上の再起動を禁止し、過電流または過電圧の状態で再起動を繰り返すことによる回路の損傷を防止することができる。

図１は本発明の実施形態による無停電電源装置が使用される設備環境の説明図である。図１において、本実施形態の無停電電源装置１０は、ビルなどのフロアに設置された小型構内交換機１２に内蔵されており、外部に引き出されたＡＣプラグ１４を交流電源設備１８から引き出されたＡＣライン２０に接続しているコンセント１６−１に差し込んで、ＡＣ電源の供給を受けている。

本実施形態の無停電電源装置１０を備えた小型構内交換機１２は、交流電源設備１８による電源供給が停電となっても常時動作する必要があるため、停電時には本実施形態の無停電電源装置１０に内蔵しているバッテリーにより動作することになる。

また図１のような使用環境にあっては、交流電源設備１８を例えば年に１回の定期点検で例えば８時間以上といった長時間にわたり停電状態とする場合がある。このような場合には、本実施形態の無停電電源装置１０に内蔵したバッテリーではバックアップし切れないことから、小型構内交換機１２の設置場所にディーゼルエンジン発電機２２を持ち込み、そのコネクタ２４に無停電電源装置１０のＡＣプラグ１４を差し替えてエンジンを起動することで、交流電源設備１８の長時間に亘る停電状態に対し小型構内交換機１２の動作を補償することになる。

図２は本実施形態による無停電電源装置１０の回路構成を示したブロック図である。図２において、本実施形態の無停電電源装置１０はＡＣ／ＤＣコンバータ２６を備え、ＡＣ／ＤＣコンバータ２６には力率改善回路２８とＤＣ／ＤＣコンバータ３０が設けられている。

力率改善回路２８に対しては、ＡＣプラグ１４を図１のようにコンセント１６−１に差し込むことで、ＡＣ１００ボルトまたはＡＣ２００ボルトが供給される。力率改善回路２８は、内蔵した全波整流回路で得られた整流電圧の位相に電流位相を一致させるようにスイッチングし、力率を１に近付けるように改善することで、交流電源設備側に対するスイッチングノイズの漏洩を防いでいる。

力率改善回路２８として本実施形態にあっては昇圧コンバータを使用しており、このため力率改善回路２８はＡＣ１００ボルトの入力に対しＤＣ２４０ボルトを出力し、またＡＣ２００ボルトの入力に対してはＤＣ３００ボルトを出力する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、力率改善回路２８からのＤＣ２００ボルトまたはＤＣ３００ボルトを入力して、安定化された一定の直流電圧、例えば図１の小型構内交換機１２に必要なＤＣ２４ボルトまたはＤＣ４８ボルトを出力する。

ＡＣ／ＤＣコンバータ２６に続いては、本実施形態にあってはＤＣ／ＤＣコンバータ３２を設けており、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２はＤＣ／ＤＣコンバータ３０からの直流出力を入力して、図１の小型構内交換機１２の交換機回路に必要な直流電源電圧として例えばＤＣ２４ボルト、ＤＣ５ボルト、ＤＣ３．３ボルトを安定化して出力する。

なお、本実施形態にあってはＡＣ／ＤＣコンバータ２６の出力側にＤＣ／ＤＣコンバータ３２を設けているが、他の実施形態としてＤＣ／ＡＣコンバータを設けてもよく、この場合には本実施形態の無停電電源装置はＡＣ入力をスイッチング制御により別のＡＣ出力に変換するパワーサプライユニットとして機能することになる。

ＡＣ／ＤＣコンバータ２６の出力側、即ちＤＣ／ＤＣコンバータ３０，３２の間には、スイッチ回路３４を介してバッテリー３５が接続されている。バッテリー３５はバッテリー容量に応じた電源供給時間を確保することができ、小型構内交換機１２の使用率が高い負荷状態では数十分程度の電源供給が継続でき、使用頻度の少ない無負荷状態では数時間程度の電源供給によるバックアップができる。

バッテリー３５に直列接続しているスイッチ回路３４はバッテリー３５の放電によるローバッテリーによるバッテリー破損を防止するスイッチであり、バッテリー３５のバッテリー電圧が所定電圧以下に下がると、これを検知して、図示しない制御回路によりスイッチをオフして、負荷側からバッテリー３５を切り離す。

ＡＣ／ＤＣコンバータ２６、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２及びバッテリー３５からなる主回路側に対し、本実施形態にあっては更に、入力監視回路３６、出力監視回路３８及び再起動回路４０を設けている。

入力監視回路３６はＡＣ／ＤＣコンバータ２６に対する交流入力を監視し、交流入力監視信号Ｅ１を出力する。即ち入力監視回路３６はコンパレータ回路（第１コンパレータ回路）４２を備えており、コンパレータ回路４２のプラス入力端子に対し、抵抗４４，４６による分圧で交流電圧を入力し、マイナス入力端子に接続した基準電圧源４８の基準電圧と比較している。

コンパレータ回路４２は、交流入力電圧が基準電圧源４８の基準電圧を上回っていると、Ｈレベルとなる交流入力監視信号Ｅ１を出力する。交流入力電圧が基準電圧を下回ると即ち停電状態になると、コンパレータ４２はＬレベルとなる交流入力監視信号Ｅ１を出力する。

出力監視回路３８はコンパレータ回路（第２コンパレータ回路）５０を備え、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力電圧を抵抗５２，５４で分圧してプラス入力端子に加え、マイナス入力端子に接続している基準電圧源５６の基準電圧と比較している。コンパレータ回路５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の直流出力電圧が基準電圧源５０の基準電圧を上回るとＨレベルとなる出力監視信号Ｅ２を出力し、基準電圧を下回るとＬレベルとなる直流出力監視信号Ｅ２を出力する。

再起動回路４０は、ＡＮＤ回路（第１ＡＮＤ回路）５８、タイマ回路６０、ＡＮＤ回路（第２ＡＮＤ回路）６２、ワンショット回路６４及びカウンタ回路６６で構成される。ＡＮＤ回路５８は入力監視信号Ｅ１と出力監視信号Ｅ２の反転入力の論理和を取り出し、これに基づき、交流入力電圧が正常に得られた状態でＡＣ／ＤＣコンバータ２６の出力電圧が断たれている異常停止状態を判別する。

即ち、交流入力電圧が正常に得られていると入力監視信号Ｅ１はＨレベルであり、一方、直流出力電圧がＡＣ／ＤＣコンバータ２６の停止で断たれている場合には出力監視信号Ｅ２はＬレベルにあり、これが入力の反転機能によりＨレベルに反転され、その結果、ＡＮＤ回路５８はＡＣ／ＤＣコンバータ２６の交流入力の得られた状態で出力停止となる異常を判定して、異常判定信号Ｅ３としてＨレベル出力を生ずる。

ＡＮＤ回路５８からの異常判定信号Ｅ３はタイマ回路６０に入力され、予め設定した一定時間Ｔ後にＨレベルとなるタイマ信号を出力する。タイマ回路６０からのタイマ回路は、ＡＮＤ回路６２を介してワンショット回路６４に入力される。ＡＮＤ回路６２の他方の入力にはカウンタ６６の出力信号が与えられている。

初期状態においてカウンタ６６の出力信号はＨレベルにあり、このためＡＮＤ回路６２は許容状態にあることから、タイマ６０からの異常判定信号Ｅ３に基づくタイマ出力信号は、そのままワンショット回路６４に入力される。ワンショット回路６４は、ＡＮＤ回路６２からＨレベルとなるタイマ出力信号を入力すると、所定時間幅を持つリセット信号Ｅ４をＡＣ／ＤＣコンバータ２６に設けている力率改善回路２８及びＤＣ／ＤＣコンバータ３０に内蔵した保護回路に出力し、保護回路をリセットすることで停止動作を解除して再起動させる。

カウンタ回路６６はワンショット回路６４から出力されるリセット信号Ｅ４を計数している。カウンタ回路６６は入力監視信号Ｅ１のＨレベルでリセットされ、その後得られるワンショット回路６４からのリセット信号Ｅ４をカウントし、予め定めた所定値例えば３カウントに達したときに、ＡＮＤ回路６２に対するカウンタ出力信号をそれまでのＨレベルからＬレベルする。

カウンタ回路６６の出力信号がＬレベルになると、ＡＮＤ回路６２を禁止状態とし、タイマ回路６０を介して得られる異常判定信号Ｅ３のワンショット回路６４に対する入力を阻止し、３カウント以降のリセット信号Ｅ４の出力によるＡＣ／ＤＣコンバータ２６における保護回路をリセットする再起動動作を禁止させるようにしている。

図３は図２のＡＣ／ＤＣコンバータ２６に設けた力率改善回路２８及びＤＣ／ＤＣコンバータ３０の実施形態を示した回路ブロック図である。図３において、力率改善回路２８は、交流入力端子６８−１，６８−２に続いて、ノイズフィルタ７０、突入防止回路７２、全波整流回路７４、昇圧チョークコイル７６、ＭＯＳ−ＦＥＴなどを用いたスイッチ素子７８、整流用のダイオード８０、平滑用のコンデンサ８２を備えている。またスイッチ素子７８に対するスイッチング制御のため制御回路８４が設けられ、制御回路８４に対しては過電流保護回路８６と過電圧保護回路８８が設けられる。

制御回路８４は、全波整流回路７４の１次側に設けた電流トランス（ＣＴ）８５による電流検出信号Ｅ５と、平滑用のコンデンサ８２からの出力電圧である出力電圧検出信号Ｅ６を入力し、全波整流回路７４で全波整流された全波整流波形の位相に一致するようにスイッチ素子７８をスイッチングしてスイッチング電流を流し、このスイッチング電流の平均電流として全波整流電圧と電流の位相を一致させることで力率を「１」に近付けるように制御している。

過電流保護回路８６は力率改善回路２８に流れる過電流を検出し、制御回路８４によるスイッチ素子７８のスイッチング動作を停止する。また過電圧保護回路８８は、力率改善回路２８の出力電圧から過電圧を検出した場合に同じく制御回路８４の動作を停止し、スイッチ素子７８を停止する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は１次巻線９２と２次巻線９４を備えたトランス９０、１次巻線９２に直列接続したスイッチ素子９６、２次巻線９４に接続した整流用のダイオード９８，１００、平滑用のチョークコイル１０２及び平滑用のコンデンサ１０４で構成される。

この主回路側に対し制御回路１０８が設けられ、直流出力端子１０６−１，１０６−２に対する出力電圧を出力電圧検出信号Ｅ８により入力し、内部的にアイソレーションを２次側に対し１次側を行った後、出力電圧を一定電圧に保つようにスイッチ素子９６のスイッチング制御（ＰＷＭ制御）を行っている。

制御回路１０８に対しては過電流保護回路１１２と過電圧保護回路１１４が設けられている。過電流保護回路１１２は出力側に設けた電流トランス（ＣＴ）１１０で検出した電流検出信号Ｅ７を入力し、過電流を判定すると制御回路１０８を停止し、スイッチ素子９６のスイッチングによる動作を停止する。過電圧保護回路１１４は出力電圧検出信号Ｅ８を入力し、過電圧を検出すると制御回路１０８を停止し、スイッチ素子９６のスイッチングによる動作を停止する。

このような力率改善回路２８及びＤＣ／ＤＣコンバータ３０に設けた過電流保護回路８６，１１２及び過電圧保護回路８８，１１４に対しては、図２の再起動回路４０から出力されたリセット信号Ｅ４が入力されており、Ｈレベルとなるリセット信号Ｅ４が入力されると保護動作を解除し、力率改善回路２８及びＤＣ／ＤＣコンバータ３０を起動することになる。

図４は図２の実施形態における停電後に正常に起動した場合のタイムチャートである。図４（Ａ）は交流入力、（Ｂ）は入力監視信号Ｅ１、（Ｃ）は出力監視信号Ｅ２、更に（Ｄ）はリセット力信号Ｅ４を示している。

図４において、時刻ｔ１で交流入力が停止する停電が発生すると、入力監視信号Ｅ１、出力監視信号Ｅ２は共にＬレベルとなる。その後、時刻ｔ２で交流入力が回復する復電が行われると、この場合には正常に起動していることから入力監視信号Ｅ１及び出力監視信号Ｅ２が共にＨレベルとなり、その結果、リセット信号Ｅ４は出力されず、Ｌレベルのままである。

図５は図４の時刻ｔ２の復電時にサージを受けて過電流または過電圧の保護動作が行われた場合の再起動のタイムチャートである。図５（Ａ）〜（Ｃ）は図４と同じであるが、図５（Ｄ）として更に、図２のＡＮＤ回路５８から出力される異常判定信号Ｅ３を示している。なお、図５（Ｅ）は図４（Ｄ）と同じリセット信号Ｅ４である。

図５において、時刻ｔ１で交流入力が断たれる停電となった後、時刻ｔ２で交流入力が回復する復電が行われると、これに伴い入力監視信号Ｅ１はＬレベルからＨレベルに立ち上がる。一方、時刻ｔ２の復電時に、サージなどにより力率改善回路２８とＤＣ／ＤＣコンバータ３０のいずれか一方または両方の過電流保護回路８６，１１２、過電圧保護回路８８，１１４の少なくともいずれか１つが保護動作を行ったとすると、保護動作を行った力率改善回路２８またはＤＣ／ＤＣコンバータ３０が動作を停止し、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０からの直流出力電圧がなくなる。

このため、図５の出力監視信号Ｅ２は時刻ｔ２で復電してもＬレベルを維持しており、このとき入力監視信号Ｅ１はＨレベルであることから、出力監視信号Ｅ２はＡＮＤ回路５８の入力で反転されてＨレベルとなり、したがって復電した時刻ｔ２でＡＮＤ回路５８からの異常判定信号Ｅ３は、それまでのＬレベルからＨレベルに立ち上がる。

異常判定信号Ｅ３がＨレベルに立ち上がるとタイマ６０が起動し、異常判定信号Ｅ３が継続してタイマ６０の設定時間Ｔの間Ｈレベルを維持していると、Ｔを経過した時刻ｔ３でタイマ６０がＨレベルとなるタイマ信号を出力する。

このタイマ信号は、カウンタ回路６６のＬレベルとなるカウンタ出力信号により許容状態にあるＡＮＤ回路６２を通ってワンショット回路６４に入力され、ワンショット回路６４は時刻ｔ３で一定時間幅の再起動用のリセット信号Ｅ４を力率改善回路２８及びＤＣ／ＤＣコンバータ３０に出力する。

リセット信号Ｅ４を受けて、動作状態にある保護回路がリセットされ、これに伴い停止中にあった力率改善回路２８及びまたはＤＣ／ＤＣコンバータ３０が再起動し、時刻ｔ４で直流出力電圧が得られることで出力監視信号Ｅ２がＨレベルに立ち上がり、復電時のサージなどによる異常停止を自動的に解除した再起動により、正常にＡＣ／ＤＣコンバータ２６からＤＣ／ＤＣコンバータ３０を介して負荷側に直流電力を供給することができる。

図６は停電後の復電時にＡＣ／ＤＣコンバータ２６における力率改善回路２８またはＤＣ／ＤＣコンバータ３０の回路故障で過電流または過電圧が検出されて保護動作が行われたときのタイムチャートである。

図６において、時刻ｔ１で交流入力が断たれる停電があった後、時刻ｔ２で交流入力が回復する復電が行われ、このとき例えば力率改善回路２８の回路故障で図３の過電流保護回路８６が動作し、制御回路８４を停止して力率改善回路２８の直流出力を停止していたとする。

このような力率改善回路２８の回路故障に伴う出力停止に対しても、時刻ｔ２で入力監視信号Ｅ１がＨレベル、出力監視信号Ｅ２がＬレベルとなることで、ＡＮＤ回路５８は異常判定信号Ｅ３をＨレベルとし、タイマ６０により一定時間Ｔ遅延した後、ワンショット回路６４をトリガして、再起動用のリセット信号Ｅ４を力率改善回路２８及びＤＣ／ＤＣコンバータ３０に出力する。

しかしながら、力率改善回路２８の過電流保護回路８６は回路故障による保護動作を行っているため、再起動回路４０からのリセット信号Ｅ４により過電流保護回路８６のリセットが行われて制御回路８４が再起動しても、再び過電流状態となり、過電流保護回路８６による保護動作で制御回路８４は停止する。

このためＡＮＤ回路５８は、リセット信号Ｅ４による再起動により異常判定信号Ｅ３をＬレベルとした後、再び過電流に対する保護動作が行われることでＨレベルとなり、タイマ６０のＴ時間の遅延後にワンショット回路６４から再びリセット信号Ｅ４を出力させる。

このときカウンタ回路６６はワンショット回路６４から出力されるリセット信号Ｅ４をカウントしており、例えば３カウントに達したときにカウンタ出力信号をＬレベルとしてＡＮＤ回路６２を禁止状態とし、それ以降、ＡＮＤ回路５８より出力される異常判定信号Ｅ３のＨレベル出力に伴うタイマ６０のタイマ出力信号のワンショット回路６４への入力を禁止し、過電流保護により停止している力率改善回路２８の再起動を繰り返すことによる回路損傷の拡大を防ぎ、安全に停止状態を維持させることができる。

なお本実施形態にあっては、図２の回路ブロック図に示すように、入力監視回路３６、出力監視回路３８及び再起動回路４０として、回路素子によるハードウエア構成を例に取るものであったが、これらの監視及び再起動の回路をプロセッサなどによるプログラムによるファームウエア機能として実現することも可能である。

また本実施形態は小型構内交換機の電源供給に使用される無停電電源装置を例に取るものであったが、適宜の機器につき本実施形態の無停電電源装置をそのまま適用することができる。

また本発明は上記の実施形態に限定されず、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値による限定も受けない。

ここで本発明の特徴をまとめて列挙すると次の付記のようになる。
（付記）
（付記１）
入力した交流電力を直流電力に変換して負荷に出力するＡＣ／ＤＣコンバータと、
前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力側に接続され、前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力する直流電力が断たれた際に、充電している直流電力を出力するバッテリーと、
前記ＡＣ／ＤＣコンバータの過電流又は過電圧を検出して前記ＡＣ／ＤＣコンバータの動作を停止させる保護回路と、
前記ＡＣ／ＤＣコンバータの交流入力を監視して交流入力監視信号を出力する入力監視回路と、
前記ＡＣ／ＤＣコンバータの直流出力を監視して直流出力監視信号を出力する出力監視回路と、
交流電力の投入時に、前記交流入力監視信号と直流出力監視信号に基づいて、交流入力が得られて直流出力が得られない状態を判別した際に、前記保護回路にリセット信号を出力して前記ＡＣ／ＤＣコンバータを再起動する再起動回路と、
を備えたことを特徴とする無停電電源装置。（１）

（付記２）
付記１記載の無停電電源装置に於いて、前記再起動回路は、交流入力が得られて直流出力が得られない状態を判別した際に、前記判別状態が所定時間継続した時に前記保護回路にリセット信号を出力して前記ＡＣ／ＤＣコンバータを再起動させるタイマ回路を備えたことを特徴とする無停電電源装置。（２）

（付記３）
付記１記載の無停電電源装置に於いて、前記再起動回路は、前記保護回路に出力するリセット信号を計数し、所定回数計数した際に、前記再起動信号の出力を停止するカウンタ回路を備えたことを特徴とする無停電電源装置。（３）

（付記４）
付記１記載の無停電電源装置に於いて、
前記ＡＣ／ＤＣコンバータは、交流電力を入力して全波整流した電圧位相に電流位相を一致させるようにスイッチングする力率改善回路と、前記力率改善回路の出力する直流電力を規定の直流電圧に安定化して出力するＤＣ／ＤＣコンバータとを備え、
前記保護回路は前記力率改善回路と前記ＤＣ／ＤＣコンバータの各々に設けた過電流保護回路と過電圧保護回路であることを特徴とする無停電電源装置。（４）

（付記５）
付記１記載の無停電電源装置に於いて、前記ＡＣ／ＤＣコンバータは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの２次側に複数種類の直流電圧に安定化して出力する他のＤＣ／ＤＣコンバータ又はＤＣ／ＡＣコンバータを設け、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ又は前記ＤＣ／ＡＣコンバータの間に前記バッテリーを接続したことを特徴とする無停電電源装置。

（付記６）
付記１記載の無停電電源装置に於いて、前記ＡＣ／ＤＣコンバータは、交流電源線に接続されたコンセントに対し着脱自在なプラグを備えたことを特徴とする無停電電源装置。

（付記７）
付記１記載の無停電電源装置に於いて、前記ＡＣ／ＤＣコンバータの負荷は、構内交換機であることを特徴とする無停電電源装置。

（付記８）
付記１記載の無停電電源装置に於いて、
前記入力監視回路は、交流入力電圧を所定の基準電圧と比較し、前記基準電圧以上でＨレベル信号を出力し、前記基準電圧未満でＬレベル信号を出力する第１コンパレータ回路を備え、
前記出力監視回路は、直流出力電圧を所定の基準電圧と比較し、前記基準電圧以上でＨレベル信号を出力し、前記基準電圧未満でＬレベル信号を出力する第２コンパレータ回路を備え、
前記再起動回路は、
前記第１コンパレータ回路の出力信号と前記第２コンパレータ回路の出力信号を反転した反転出力信号との論理積をとった信号を出力する第１ＡＮＤ回路と、
前記第１ＡＮＤ回路の出力信号のＨレベルへの立ち上がりで起動して所定時間後にタイマ信号を出力するタイマ回路と、
前記タイマ信号の出力によりトリガされて一定時間幅のリセット信号を前記保護回路に出力するワンショット回路と、
前記ワンショット回路から出力されるリセット信号を計数して所定値に達した時に禁止信号を出力するカウンタと、
前記カウンタから出力させた禁止信号により前記タイマ回路からのタイマ信号の前記ワンショット回路への出力を禁止する第２ＡＮＤ回路と、
を備えたことを特徴とする無停電電源装置。（５）

本実施形態が適用される設備環境の説明図本発明による無停電電源装置の一実施形態を示した回路ブロック図図２の力率改善回路とＤＣ／ＤＣコンバータの実施形態を示した回路ブロック図正常に復電した場合のタイムチャート復電時に異常停止して再起動した場合のタイムチャート復電時に回路故障による保護動作で停止した場合のタイムチャート従来の無停電電源装置の説明図

符号の説明

１０：無停電電源装置
１２：小型構内交換機
１４：ＡＣプラグ
１６−１，１６−２，２４：コンセント
１８：交流電源設備
２０：ＡＣライン
２２：ディーゼルエンジン発電機
２６：ＡＣ／ＤＣコンバータ
２８：力率改善回路
３０，３２：ＤＣ／ＤＣコンバータ
３４：スイッチ回路
３５：バッテリー
３６：入力監視回路
３８：出力監視回路
４０：再起動回路
４２，５０：コンパレータ回路
４８，５６：基準電圧源
５８，６２：ＡＮＤ回路
６０：タイマ回路
６４：ワンショット回路
６６：カウンタ回路
６８−１，６８−２：交流入力端子
７０：ノイズフィルタ
７２：突入防止回路
７４：全波整流回路
７６：昇圧チョークコイル
７８，９６：スイッチ素子
８０，９８，１００：ダイオード
８２，１０４：コンデンサ
８４，１０８：制御回路
８５，１１０：電流トランス
８６，１１２：過電流保護回路
８８，１１４：過電圧保護回路
９０：トランス
１０２：チョークコイル
１０６−１，１０６−２：直流出力端子

Claims

入力した交流電力を直流電力に変換して負荷に出力するＡＣ／ＤＣコンバータと、
前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力側に接続され、前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力する直流電力が断たれた際に、充電している直流電力を出力するバッテリーと、
前記ＡＣ／ＤＣコンバータの過電流又は過電圧を検出して前記ＡＣ／ＤＣコンバータの動作を停止させる保護回路と、
前記ＡＣ／ＤＣコンバータの交流入力を監視して交流入力監視信号を出力する入力監視回路と、
前記ＡＣ／ＤＣコンバータの直流出力を監視して直流出力監視信号を出力する出力監視回路と、
交流電力の投入時に、前記交流入力監視信号と直流出力監視信号に基づいて、交流入力が得られて直流出力が得られない状態を判別した際に、前記保護回路にリセット信号を出力して前記ＡＣ／ＤＣコンバータを再起動する再起動回路と、
を備えたことを特徴とする無停電電源装置。
請求項１記載の無停電電源装置に於いて、前記再起動回路は、交流入力が得られて直流出力が得られない状態を判別した際に、前記判別状態が所定時間継続した時に前記保護回路にリセット信号を出力して前記ＡＣ／ＤＣコンバータを再起動させるタイマ回路を備えたことを特徴とする無停電電源装置。
請求項１記載の無停電電源装置に於いて、前記再起動回路は、前記保護回路に出力するリセット信号を計数し、所定回数計数した際に、前記再起動信号の出力を停止するカウンタ回路を備えたことを特徴とする無停電電源装置。
請求項１記載の無停電電源装置に於いて、
前記ＡＣ／ＤＣコンバータは、交流電力を入力して全波整流した電圧位相に電流位相を一致させるようにスイッチングする力率改善回路と、前記力率改善回路の出力する直流電力を規定の直流電圧に安定化して出力するＤＣ／ＤＣコンバータとを備え、
前記保護回路は前記力率改善回路と前記ＤＣ／ＤＣコンバータの各々に設けた過電流保護回路と過電圧保護回路であることを特徴とする無停電電源装置。
請求項１記載の無停電電源装置に於いて、
前記入力監視回路は、交流入力電圧を所定の基準電圧と比較し、前記基準電圧以上でＨレベル信号を出力し、前記基準電圧未満でＬレベル信号を出力する第１コンパレータ回路を備え、
前記出力監視回路は、直流出力電圧を所定の基準電圧と比較し、前記基準電圧以上でＨレベル信号を出力し、前記基準電圧未満でＬレベル信号を出力する第２コンパレータ回路を備え、
前記再起動回路は、
前記第１コンパレータ回路の出力信号と前記第２コンパレータ回路の出力信号を反転した反転出力信号との論理積をとった信号を出力する第１ＡＮＤ回路と、
前記第１ＡＮＤ回路の出力信号のＨレベルへの立ち上がりで起動して所定時間後にタイマ信号を出力するタイマ回路と、
前記タイマ信号の出力によりトリガされて一定時間幅のリセット信号を前記保護回路に出力するワンショット回路と、
前記ワンショット回路から出力されるリセット信号を計数して所定値に達した時に禁止信号を出力するカウンタと、
前記カウンタから出力させた禁止信号により前記タイマ回路からのタイマ信号の前記ワンショット回路への出力を禁止する第２ＡＮＤ回路と、
を備えたことを特徴とする無停電電源装置。