JP2009296830A - 無停電電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バイパス回路及び変換器回路の出力電圧が同期していない場合であっても、負荷への給電を停止することなくインバータ給電からバイパス給電に切換えることができる無停電電源装置を提供する。
【解決手段】商用電源から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、コンバータから出力される直流電力を交流電力に変換するインバータと、商用電源から供給される交流電力を直接負荷側に出力するバイパス回路と、インバータの出力電力及びバイパス回路の出力電力の一方を選択して負荷に電力を供給する切換器とを備える無停電電源装置を提供する。そして、バイパス回路が所定の容量を有するリアクトルを含む過電流抑制回路部を有し、非同期時にインバータ給電からバイパス給電に切換えてもリアクトルを介して電流が負荷に流れることにより、その電流値が負荷の許容電流値以下となるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、無停電電源装置に関し、より詳細には、バイパス給電とインバータ給電とを無瞬断で切換可能な無停電電源装置に関する。

無停電電源装置は、入力電源に停電などの異常が発生しても一定時間は停電することなく負荷設備（以下では、単に負荷ともいう）に電力を供給し続ける電源装置（例えば、特許文献１参照）であり、一般には、例えば、図５に示すような構成になっている。

従来の無停電電源装置６０は、図５に示すように、商用電源５０から供給される電力を負荷に直送するバイパス回路３と、商用電源５０から供給された交流電力をコンバータ１により直流電力に変換し、その直流電力をインバータ２により所定の周波数を有する交流電力に変換する変換器回路４とを備える。また、従来の無停電電源装置６０は、バイパス回路３及び変換器回路４のどちらか一方を選択して負荷５１に電力を供給する電源切換器５と、電源切換器５での切換えを制御する制御部８とを備える。

制御部８は、バイパス回路３の出力電圧とインバータ２の出力電圧との位相差を検出して、両方の出力電圧間の同期状況を判定する電圧位相差レベル判定回路９を備える。制御部８は、電源切換器５に接続されており、電圧位相差レベル判定回路９で検出されたバイパス回路３及びインバータ２の出力電圧の位相差に基づいて電源切換器５での回路切換の制御を行う。

さらに、従来、上述したような無停電電源装置が故障や点検等で停止した状況を考慮して、複数の無停電電源装置を並列接続した無停電電源システムが提案されている。このようなシステムでは、所定の無停電電源装置を故障や点検等で停止させるときに、負荷に接続している無停電電源装置を他の無停電電源装置に切換えることにより、安定した電力供給を実現している。

しかしながら、上述のような複数の無停電電源装置を並列接続した無停電電源システムでは、例えば、各無停電電源装置から負荷に供給される電力の不平衡の問題や、無停電電源装置を切換えた際に無停電電源装置間に流れる横流の問題がある。従来、このような問題を解決するために様々な無停電電源システムが提案されている（例えば、特許文献２及び３参照）。

特許文献２には、並列接続された複数の無停電電源装置間において、各無停電電源装置から負荷に供給される電力の不平衡をなくすために、各無停電電源装置内のバイパス回路に、小さな容量（２％程度）のリアクトルを設けている。

また、特許文献３には、常用無停電電源装置がＵＰＳ（Uninterruptible Power Supply）運転からバイパス運転に切換わる際に、予備用無停電電源装置に流れる横流を抑制することを目的としたシステムが提案されている。特許文献３では、この問題を解決するために、常用無停電電源装置の逆変換器とバイパス回路とを無瞬断切換を行う切換回路にリアクトルを設けている。

特開２００２−２１８６７３号公報 特開２００６−１４４４４号公報 特開２００５−２１８２００号公報

従来の無停電電源装置では、インバータの故障等により、変換器回路からの給電（以下では、インバータ給電ともいう）からバイパス回路からの給電（以下では、バイパス給電ともいう）に切換える際、両回路の出力が同期していれば無瞬断で切換えることができる。しかしながら、両回路の出力が同期していないときにインバータ給電からバイパス給電に切換えると、インバータの出力電圧とバイパス回路の出力電圧（商用電源の出力電圧）との位相差により瞬間的に電圧が変化する。この際、負荷側にトランスや電動機等がある場合には、負荷側に過電流が流れ、負荷の故障等の原因になる。これを防止するために、両回路の出力が非同期状態にある場合には、給電を一旦停止してから給電切換えを行う、いわゆる断有り切換えと呼ばれる操作を行う必要があった。すなわち、バイパス回路の出力と変換器回路の出力とが同期していない場合には、負荷への給電を停止しなければならないという問題があった。

上記問題を図６〜図８を用いて具体的に説明する（なお、以下の説明で無停電電源装置の構成回路等に付した番号は図５を参照）。

図６は、変換器回路４の出力電圧とバイパス回路３の出力電圧とが同期している場合の変換器回路４及びバイパス回路３から出力される電圧及び電流、並びに、負荷５１に印加される電圧及び電流の波形を示した図である。具体的には、図６（ａ）、６（ｂ）及び６（ｃ）は、それぞれ変換器回路４（インバータ２）の出力電圧、商用電源５０の出力電圧（バイパス回路３の出力電圧）及び負荷５１に印加される電圧の波形である。また、図６（ｄ）、６（ｅ）及び６（ｆ）は、それぞれ変換器回路４の出力電流、商用電源５０の出力電流及び負荷５１の入力電流の波形である。

なお、図６の例では、図６中の矢印Ａ５で示されたタイミングで変換器回路４（インバータ給電）からバイパス回路３（バイパス給電）への切換えが行われるものとする。それゆえ、変換器回路４の出力電流の波形は、図６（ｄ）に示すように、切換前は変換器回路４の出力電圧に対して所定の位相差をもった正弦波となるが、切換後はゼロとなる。一方、商用電源５０の出力電流の波形は、図６（ｅ）に示すように、切換前はゼロであるが、切換後は商用電源５０の出力電圧に対して所定の位相差をもった正弦波となる。

変換器回路４の出力電圧と商用電源５０の出力電圧とが同期している場合には変換器回路４からバイパス回路３への切換えが行われても、図６（ｃ）に示すように、負荷５１に印加される電圧は切換え時にも連続的に変化し、負荷５１に入力される電流も、図６（ｆ）に示すように、連続的に変化する。それゆえ変換器回路４の出力電圧と商用電源５０の出力電圧とが同期している場合には、両回路を無瞬断で切換えることができる。

しかしながら、変換器回路４の出力電圧と商用電源５０の出力電圧とが同期していない状態で変換器回路４からバイパス回路３へ切換えた場合には、負荷５１に印加される電圧は切換え時に不連続になる。その様子を示したのが、図７である。図７は、変換器回路４の出力電圧と商用電源５０の出力電圧とが同期していない場合の変換器回路４及び商用電源５０から出力される電圧及び電流、並びに、負荷５１に印加される電圧及び電流の波形を示した図である。具体的には、図７（ａ）、７（ｂ）及び７（ｃ）は、それぞれ変換器回路４の出力電圧、商用電源５０の出力電圧及び負荷５１に印加される電圧の波形である。また、図７（ｄ）、７（ｅ）及び７（ｆ）は、それぞれ変換器回路４の出力電流、商用電源５０の出力電流及び負荷５１の入力電流の波形である。

変換器回路４の出力電圧と商用電源５０の出力電圧とが同期していない状態で変換器回路４からバイパス回路３へ切換えた場合には、図７（ｃ）に示すように、負荷５１に印加される電圧は切換え時に不連続になる。また、切換時には、商用電源５０の出力電流の位相と、変換器回路４の出力電流の位相とが異なるので（図７（ｄ）及び７（ｅ）参照）、負荷５１に入力される電流も切換え時に不連続になる。この場合、変換器回路４の出力電圧と商用電源５０の出力電圧との位相差によっては、図７（ｆ）に示すように、切換後、負荷５１に入力される電流が、負荷５１の許容電流値を超えてしまう場合がある（すなわち、過電流が発生する）。この過電流は負荷５１の故障等の原因になる。

そこで、変換器回路４の出力電圧と商用電源５０の出力電圧とが同期していない場合には、負荷５１に過電流が流れることを防止するために、通常、負荷５１を一旦給電停止し、負荷電流がゼロになってからバイパス回路３に切換える（断有り切換え操作）。その様子を示したのが図８である。

図８は、断有り切換えを行う場合の変換器回路４及び商用電源５０から出力される電圧及び電流、並びに、負荷５１に印加される電圧及び電流の波形を示した図である。具体的には、図８（ａ）、８（ｂ）及び８（ｃ）は、それぞれ変換器回路４の出力電圧、商用電源５０の出力電圧及び負荷５１に印加される電圧の波形である。また、図８（ｄ）、８（ｅ）及び８（ｆ）は、それぞれ変換器回路４の出力電流、商用電源５０の出力電流及び負荷５１の入力電流の波形である。なお、図８では、図８中の矢印Ａ６のタイミングでインバータ給電を停止し、矢印Ａ７のタイミングでバイパス給電を開始する例を示している。すなわち、図８の例では、矢印Ａ６から矢印Ａ７の期間が給電停止期間となる。

商用電源５０及び変換器回路４（インバータ２）の出力電圧が同期していない場合、給電停止期間中は、図８（ｃ）及び８（ｆ）に示すように、負荷５１に印加される電圧及び電流はゼロになる。この結果、図８中の矢印Ａ７のタイミングでバイパス給電を開始した後は、図８（ｆ）に示すように、負荷５１には過電流が流れなくなる。

また、特許文献２及び３には、並列接続された複数の無停電電源装置間において生じる問題を解消するための技術が提案されているが、各無停電電源装置においてインバータ給電からバイパス給電に切換える際の上述した問題については十分考慮されていない。また、特許文献２及び３で提案されている無停電電源システムにおいてバイパス回路等に付加されているリアクトルは小さな容量であるので、各無停電電源装置においてインバータ給電からバイパス給電に切換えた際に発生する過電流を十分抑制することはできない。

本発明は上記問題を解決するためになされたものである。本発明の目的は、商用電源の出力と変換器回路の出力とが同期していない場合であっても、負荷への給電を停止することなくインバータ給電からバイパス給電に切換えることができる無停電電源装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の無停電電源装置では、商用電源に接続され、商用電源から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、コンバータに接続され、コンバータから出力される直流電力を交流電力に変換するインバータと、商用電源に接続され、商用電源から供給される交流電力を直接負荷側に出力するバイパス回路と、インバータの出力電力及びバイパス回路の出力電力の一方を選択して負荷に電力を供給する切換器とを備える構成とした。そして、本発明では、バイパス回路が所定の容量を有するリアクトルを含む過電流抑制回路部を有し、インバータの出力電圧と前記商用電源からの交流電圧とが非同期状態にある場合に、インバータ給電からバイパス給電に切換えてもリアクトルを介して電流が負荷に流れることにより、その電流値が負荷の許容電流値以下となるようにした。

本発明の無停電電源装置では、インバータの出力電圧と前記商用電源からの交流電圧との間に電圧位相差があり非同期状態であっても、インバータ給電からバイパス給電への切換えた際にはリアクトルを介して電流が負荷に流れ、負荷電流が許容値以内となるため、無瞬断切換ができる。すなわち、本発明の無停電電源装置では、変換器回路の出力と商用電源の出力とが同期していないときに負荷への給電をインバータ給電からバイパス給電に切換えた場合でも、負荷に過電流は流れない。

したがって、本発明によれば、商用電源の出力と変換器回路の出力とが同期していない場合であっても、負荷への給電を停止することなくインバータ給電からバイパス給電に切換えることができる。

本発明の無停電電源装置の実施形態の例を、図面を参照しながら以下に説明する。しかしながら、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

［第１の実施形態］
図１は、本実施形態の無停電電源装置の概略構成図である。本実施形態の無停電電源装置１０は、図１に示すように、所定の周波数を有する商用電源５０に接続されたバイパス回路３１及び変換器回路４を備える。また、無停電電源装置１０は、バイパス回路３１及び変換器回路４のどちらか一方を選択して負荷５１に電力を供給する電源切換器５と、電源切換器５に接続され、電源切換器５での切換えを制御する制御部８とを備える。

バイパス回路３１は、主に商用電源５０から供給される電力を負荷に直送する回路である。本実施形態では、図１に示すように、バイパス回路３１に、リアクトル４０を含む過電流抑制回路部３４を設け、過電流抑制回路部３４の出力端子をサイリスタスイッチ６に接続した。なお、本実施形態では、過電流抑制回路部３４をリアクトル４０のみで構成した。

リアクトル４０の容量は、負荷５１への給電をインバータ給電からバイパス給電に切換えたときに、変換器回路４の出力電圧と商用電源５０の出力電圧との同期状況に関係なく、リアクトル４０を介して負荷５１に流れる電流の値が負荷５１の許容電流値以下となるように設定されている。より具体的には、給電切換時に、変換器回路４の出力電圧と商用電源５０の出力電圧とが逆位相になっているときであっても、リアクトル４０を介して負荷５１に流れる電流の値が負荷５１の許容電流値以下となるように設定されている。なお、リアクトル４０の容量は、負荷５１の許容電流値、すなわち、用途等により適宜変更される。

なお、過電流抑制回路部３４のリアクトル４０の容量は、特許文献２の無停電電源システムにおいて、負荷に供給される電力の不平衡をなくすために各無停電電源装置内のバイパス回路に設けられるリアクトルの容量の数倍程度になる。また、過電流抑制回路部３４のリアクトル４０の容量は、特許文献３の無停電電源システムにおいて、各無停電電源装置間に流れる横流を抑制するために切換回路に設けられるリアクトルの容量に比べても数倍程度になる。

変換器回路４は、図１に示すように、商用電源５０から入力される交流電力を直流電力に変換するコンバータ１と、コンバータ１から出力された直流電力を所定の周波数を有する交流電力に変換するインバータ２とを備える。

電源切換器５は、図１に示すように、サイリスタを逆並列接続したサイリスタスイッチ６と開閉器７とから構成される。電源切換器５の入力側はバイパス回路３１及び変換器回路４に接続されており、電源切換器５の出力側は負荷５１に接続されている。

制御部８は、図１に示すように、商用電源５０の出力電圧（過電流抑制回路部３４の入力電圧）と、インバータ２（変換器回路４）の出力電圧との位相差を検出して、両電圧間の同期状況を判定する電圧位相差レベル判定回路９を備える。

電圧位相差レベル判定回路９は、図１に示すように、インバータ電圧検出器１１及び商用電圧検出器１２を介してそれぞれ過電流抑制回路部３４の入力端子及び変換器回路４（インバータ２）の出力端子に接続されている。電圧位相差レベル判定回路９は、インバータ電圧検出器１１及び商用電圧検出器１２を介してそれぞれ商用電源５０の出力電圧（過電流抑制回路部３４の入力電圧）の位相及び変換器回路４の出力電圧の位相を検出し（図１中の矢印Ａ２及びＡ３）、両電圧間の位相差を検出する。この検出は、制御部８により制御される。

なお、本実施形態の無停電電源装置１０では、上述のように、リアクトル４０からなる過電流抑制回路部３４が設けられている。それゆえ、電圧位相差レベル判定回路９は商用電源５０の出力電圧と変換器回路４の出力電圧との間の同期状況を監視しているが、その位相差に関係なく、負荷５１への給電をインバータ給電からバイパス給電に切換えても負荷５１に過電流は流れない。したがって、本実施形態の無停電電源装置１０では、制御部８は、電源切換器５で負荷５１への給電をインバータ給電からバイパス給電への切換を無瞬断で行えるように制御する（図１中の矢印Ａ１）。

次に、本実施形態において、負荷５１への給電をインバータ給電からバイパス給電に切換えた際の変換器回路４及び商用電源５０の出力電圧及び出力電流、並びに、負荷５１に印加される電圧及び電流の変化を図２を用いて説明する。

図２は、商用電源５０の出力電圧と変換器回路４の出力電圧とが同期していない場合の変換器回路４の出力電圧及び電流、商用電源５０の出力電圧及び電流、並びに、負荷５１に印加される電圧及び電流の波形を示した図である。具体的には、図２（ａ）、２（ｂ）及び２（ｃ）は、それぞれ変換器回路４（インバータ２）の出力電圧、商用電源５０の出力電圧及び負荷５１の印加電圧の波形である。また、図２（ｄ）、２（ｅ）及び２（ｆ）は、それぞれ変換器回路４の出力電力、商用電源５０の出力電流及び負荷５１の入力電流の波形である。なお、図２の例では、図２中の矢印Ａ５で示されたタイミングで変換器回路４（インバータ給電）からバイパス回路３１（バイパス給電）への切換えが行われるものとする。

商用電源５０の出力電圧と変換器回路４の出力電圧とが同期していない場合には、図２（ｃ）に示すように、負荷５１に印加される電圧は切換え時に不連続になる。また、切換時には、変換器回路４の出力電流及び商用電源５０の出力電流の位相も異なるので（図２（ｄ）及び２（ｅ）参照）、負荷５１に入力される電流も切換え時に不連続になる（図２（ｆ）参照）。

しかしながら、本実施形態の無停電電源装置１０は、上述のように、リアクトル４０からなる過電流抑制回路部３４を備えている。そして、リアクトル４０の容量は、変換器回路４の出力電圧と商用電源５０の出力電圧との同期状況に関係なく、リアクトル４０を介して負荷５１に流れる電流の値が負荷５１の許容電流値以下となるように設定されている。それゆえ、図７（ｆ）に示すように、給電切換後、バイパス回路３１を介して負荷５１に入力される電流は、リアクトル４０により抑制され、その電流値は負荷５１の許容電流値以下となる。

したがって、本実施形態の無停電電源装置１０では、商用電源５０の出力電圧と変換器回路４の出力電圧とが同期していなくても、負荷５１への給電をインバータ給電からバイパス給電に無瞬断で切換えることができる。

また、変換器回路４の出力電圧と商用電源５０の出力電圧とが同期している状態で、バイパス回路３１と変換器回路４とを切換えた際の変換器回路４及び商用電源５０の出力電圧及び電流、並びに、負荷５１に印加される電圧及び電流の波形は図６（ａ）〜（ｆ）のようになる。

変換器回路４の出力電圧と商用電源５０の出力電圧とが同期している場合には両回路の切換えが行われても、図６（ｃ）に示すように、負荷５１に印加される電圧は切換え時にも連続的に変化し、負荷５１に入力される電流も、図６（ｆ）に示すように、切換え時にも連続的に変化する。それゆえ、この場合には、バイパス回路３１と変換器回路４とを無瞬断で切換えることができる。

上述のように、本実施形態では、インバータ２の故障等により、負荷５１への給電をインバータ給電からバイパス給電に切換るとき、商用電源５０の出力と変換器回路４の出力との同期状況に関係なく、負荷５１への給電を停止することなく給電切換を行うことができる。

［第２の実施形態］
次に、本発明の無停電電源装置の第２の実施形態の例を図３を参照しながら説明する。

図３は、本実施形態の無停電電源装置の概略構成図である。本実施形態の無停電電源装置２０は、図３に示すように、所定の周波数を有する商用電源５０に接続されたバイパス回路３２及び変換器回路４を備える。また、無停電電源装置１０は、バイパス回路３２及び変換器回路４のどちらか一方を選択して負荷５１に電力を供給する電源切換器５と、電源切換器５及び後述する過電流抑制回路部３５内の切換部１５での切換え動作を制御する制御部８とを備える。

本実施形態のバイパス回路３２は過電流抑制回路部３５を有する。図３に示した本実施形態の無停電電源装置２０と、図１に示した本実施形態の無停電電源装置１０との比較から明らかなように、本実施形態では、過電流抑制回路部３５の構成を第１の実施形態とは変えた。また、本実施形態では、後述する過電流抑制回路部３５内の切換部１５と制御部８とを接続し、制御部８が切換部１５での切換え動作を制御する構成にした。これらの変更点以外の構成は第１の実施形態と同様とした。

過電流抑制回路部３５は、図３に示すように、リアクトル４０を含む第１回路部１３と、リアクトル４０を含まない第２回路部１４と、第１回路部１３及び第２回路部１４の一方を選択する切換部１５とから構成される。

過電流抑制回路部３５の切換部１５における切換動作は次のように制御される。商用電源５０の出力電圧（過電流抑制回路部３５の入力電圧）と変換器回路４の出力電圧とが同期している場合には、切換部１５で第２回路部１４が選択され第２回路部１４に電流が流れるように制御される。一方、商用電源５０の出力電圧と変換器回路４の出力電圧とが同期していない場合には、切換部１５で第１回路部１３が選択され第１回路部１３のリアクトル４０に電流が流れるように制御される。

この切換部１５の切換動作の制御は制御部８により行われる。より具体的に説明すると、まず、電圧位相差レベル判定回路９では、インバータ電圧検出器１１及び商用電圧検出器１２によりそれぞれ検出された商用電源５０の出力電圧及び変換器回路４の出力電圧の位相に基づいて、商用電源５０の出力電圧と変換器回路４の出力電圧との位相差が検出される。これにより商用電源５０の出力電圧と変換器回路４の出力電圧との同期状況（同期状態または非同期状態）が判定される。次いで、その判定結果に基づいて、制御部８は、過電流抑制回路部３５の切換部１５の切換動作を上述のように制御する（図３中の矢印Ａ４）。

上述のように、本実施形態の無停電電源装置２０では、商用電源５０の出力電圧と変換器回路４の出力電圧との同期状況を判定し、非同期状態にある場合にのみ、バイパス回路３２に流れる電流がリアクトル４０を通流する構成にした。それゆえ、商用電源５０の出力電圧と変換器回路４の出力電圧とが非同期状態である場合には、本実施形態の無停電電源装置２０の構成は、図１に示した第１の実施形態の無停電電源装置１０の構成と同様となる。この場合、第１の実施形態の無停電電源装置１０と同様に、本実施形態においても、負荷５１への給電をインバータ給電からバイパス給電に無瞬断で切換えることができる。

一方、商用電源５０の出力電圧と変換器回路４の出力電圧とが同期状態にある場合には、本実施形態の無停電電源装置２０の構成は、図６に示した従来の無停電電源装置６０の構成と同様となる。それゆえ、本実施形態では、商用電源５０の出力電圧と変換器回路４の出力電圧とが同期状態にある場合においても、従来同様、負荷５１への給電をインバータ給電からバイパス給電に無瞬断で切換えることができる。

すなわち、本実施形態の無停電電源装置２０においても、インバータ２の故障等により、負荷５１への給電をインバータ給電からバイパス給電に切換えるとき、商用電源５０の出力と変換器回路４の出力との同期状況に関係なく、負荷５１への給電を停止することなく給電切換を行うことができる。

また、本実施形態のように、商用電源５０の出力と変換器回路４の出力とが非同期状態にある場合にのみ、バイパス回路３２に流れる電流がリアクトル４０を通流する構成にすることにより、さらに次のような利点が得られる。

第１の実施形態の無停電電源装置１０では、インバータ２等の故障により負荷５１への給電をインバータ給電からバイパス給電に切換えたとき、商用電源５０の出力と変換器回路４の出力との同期状況に関係なく、電流は必ずリアクトル４０を通流する。そのため、リアクトル４０の容量によっては、リアクトル４０がない場合に比べて、給電効率が悪化したり、切換時のバイパス電圧の立ち上がりが遅くなったりする可能性がある。しかしながら、本実施形態では、商用電源５０の出力と変換器回路４の出力とが同期状態にある場合にはバイパス回路３２に流れる電流がリアクトル４０を通流しない構成となるので、商用電源５０の出力と変換器回路４の出力とが同期している状態においては給電効率の悪化やバイパス電圧の立ち上がりの遅延といった問題は生じない。

［第３の実施形態］
次に、本発明の無停電電源装置の第３の実施形態の例を図４を参照しながら説明する。

図４は、本実施形態の無停電電源装置の概略構成図である。本実施形態の無停電電源装置３０は、図４に示すように、所定の周波数を有する商用電源５０に接続されたバイパス回路３３及び変換器回路４を備える。また、無停電電源装置３０は、バイパス回路３３及び変換器回路４の一方を選択して負荷５１に電力を供給する電源切換器５３と、電源切換器５３に接続され、電源切換器５３での切換え動作を制御する制御部８とを備える。

図４に示した本実施形態の無停電電源装置３０と、図１に示した本実施形態の無停電電源装置１０との比較から明らかなように、本実施形態では、過電流抑制回路部３６及び電源切換器５３の構成を第１の実施形態とは変えた。それ以外の構成は第１の実施形態と同様とした。

本実施形態のバイパス回路３３は過電流抑制回路部３６を有する。過電流抑制回路部３６は、図４に示すように、リアクトル４０を含む第１回路部１６と、リアクトル４０を含まない第２回路部１７とを有する。

また、電源切換器５３は、図４に示すように、サイリスタを逆並列接続した非同期用サイリスタスイッチ６１と、同期用サイリスタスイッチ６２と、開閉器７とから構成される。非同期用サイリスタスイッチ６１は、過電流抑制回路部３６のリアクトル４０を含む第１回路部１６と接続されており、同期用サイリスタスイッチ６２は、過電流抑制回路部３６のリアクトル４０を含まない第２回路部１７と接続されている。

本実施形態において、インバータ２等の故障により、負荷５１への給電がインバータ給電からバイパス給電に切換わったときの電源切換器５３の動作は、次のようになる。商用電源５０の出力電圧（過電流抑制回路部３６の入力電圧）と変換器回路４（インバータ２）の出力電圧とが同期している場合には、電源切換器５３では同期用サイリスタスイッチ６２が選択される。その結果、バイパス回路３３に流れる電流はリアクトル４０を含まない第２回路部１７に流れる。一方、商用電源５０の出力電圧と変換器回路４の出力電圧とが同期していない場合には、電源切換器５３では非同期用サイリスタスイッチ６１が選択される。その結果、バイパス回路３３に流れる電流はリアクトル４０を含む第１回路部１６に流れる。

上述した電源切換器５３の切換動作の制御は、制御部８により行われる。より具体的に説明すると、まず、電圧位相差レベル判定回路９で、インバータ電圧検出器１１及び商用電圧検出器１２によりそれぞれ検出された商用電源５０の出力電圧及び変換器回路４の出力電圧の位相に基づいて、商用電源５０の出力電圧と変換器回路４の出力電圧との位相差が検出される。これにより商用電源５０の出力電圧と変換器回路４の出力電圧との同期状況（同期状態または非同期状態）が判定される。次いで、その判定結果に基づいて、制御部８は、過電流抑制回路部３６の切換部１５の切換動作を上述のように制御する（図４中の矢印Ａ１）。

上述のように、本実施形態の無停電電源装置３０では、第２の実施形態と同様に、商用電源５０の出力電圧と変換器回路４の出力電圧との同期状況を判定し、非同期状態にある場合にのみ、バイパス回路３３に流れる電流がリアクトル４０を通流する構成になっている。それゆえ、商用電源５０の出力と変換器回路４の出力とが非同期状態にある場合には、本実施形態の無停電電源装置３０の構成は、図１に示した第１の実施形態の無停電電源装置１０の構成と同様となる。したがって、本実施形態では、商用電源５０の出力と変換器回路４の出力とが非同期状態にある場合においても、第１の実施形態と同様に、負荷５１への給電をインバータ給電からバイパス給電に無瞬断で切換えることができる。

一方、商用電源５０の出力と変換器回路４の出力とが同期状態にある場合には、本実施形態の無停電電源装置３０の構成は、図６に示した従来の無停電電源装置６０の構成と同様となる。したがって、本実施形態では、商用電源５０の出力と変換器回路４の出力とが同期状態にある場合には、従来と同様に、負荷５１への給電をインバータ給電からバイパス電源に無瞬断で切換えることができる。

すなわち、本実施形態の無停電電源装置３０においても、第１の実施形態と同様に、商用電源５０の出力と変換器回路４の出力との同期状況に関係なく、負荷５１への給電を停止することなくインバータ給電からバイパス給電に切換えることができる。

また、本実施形態では、第２の実施形態と同様に、商用電源５０の出力と変換器回路４の出力とが同期状態にある場合には、バイパス回路３３に流れる電流がリアクトル４０を通流しない構成になっている。それゆえ、本実施形態では、商用電源５０の出力と変換器回路４の出力とが同期している状態において、給電効率の悪化やバイパス電圧の立ち上がりの遅延といった問題は生じない。

上記第１〜第３の実施形態の無停電電源装置を複数並列接続して無停電電源システムを構築する場合には、次のような構成にしても良い。例えば、各無停電電源装置から負荷に供給される電力の不平衡をなくすために、特許文献２と同様に、各無停電電源装置内のバイパス回路に、本発明の過電流抑制用リアクトルとは別個にそれより小さな容量のリアクトルを設けてもよい。また、例えば、各無停電電源装置間の出力を切換える際の横流を抑制するために、特許文献３と同様に、本発明の過電流抑制用リアクトルとは別個にそれより小さな容量のリアクトルを電源切換器内に設けてもよい。

第１の実施形態の無停電電源装置の概略構成図である。 第１の実施形態において、商用電源の出力電圧と変換器回路の出力電圧とが同期していない状態で変換機回路とバイパス回路とを切換えた場合の変換器回路の出力電圧及び電流、商用電源の出力電圧及び電流、並びに、負荷に印加される電圧及び電流の波形を示した図である。 第２の実施形態の無停電電源装置の概略構成図である。 第３の実施形態の無停電電源装置の概略構成図である。 従来の無停電電源装置の概略構成図である。 従来の無停電電源装置における、変換器回路及び商用電源の出力電圧が同期している状態で両回路を切換えた場合の変換器回路及び商用電源の出力電圧及び出力電流、並びに、負荷に印加される電圧及び電流の波形を示した図である。 従来の無停電電源装置における、変換器回路及び商用電源の出力電圧が同期していない状態で両回路を切換えた場合の変換器回路及び商用電源の出力電圧及び出力電流、並びに、負荷に印加される電圧及び電流の波形を示した図である。 従来の無停電電源装置における、断有り切換時の変換器回路及び商用電源の出力電圧及び出力電流、並びに、負荷に印加される電圧及び電流の波形を示した図である。

符号の説明

１…コンバータ、２…インバータ、４…変換器回路、５，５３…電源切換器、６…サイリスタスイッチ、７…開閉器、８…制御部、９…電圧位相差レベル判定回路、１０，２０，３０…無停電電源装置、１１…インバータ電圧検出器、１２…商用電圧検出器、３１，３２，３３…バイパス回路、３４，３５，３６…過電流抑制回路部、４０…リアクトル、５０…商用電源

Claims (3)

1. 商用電源に接続され、前記商用電源から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
   前記コンバータに接続され、前記コンバータから出力される直流電力を交流電力に変換するインバータと、
   前記商用電源に接続され、前記商用電源から供給される交流電力を直接負荷側に出力するバイパス回路と、
   前記インバータの出力電力及び前記バイパス回路の出力電力の一方を選択して負荷に電力を供給する切換器とを備え、
   前記バイパス回路が所定の容量を有するリアクトルを含む過電流抑制回路部を有し、前記インバータの出力電圧と前記商用電源からの交流電圧とが非同期状態にある場合に前記インバータの出力電力による負荷への給電を前記商用電源からの交流電力による負荷への給電に切換えても前記リアクトルを介して電流が前記負荷に流れることにより、その電流値が前記負荷の許容電流値以下となることを特徴とする無停電電源装置。
2. 前記過電流抑制回路部が、前記リアクトルを含む第１回路部と、前記リアクトルを含まない第２回路部と、第１及び第２回路部の一方を選択する切換部とを有し、
   前記商用電源の出力電圧と、前記インバータの出力電圧との位相差に基づいて、前記切換部で第１及び第２回路部の一方が選択されることを特徴とする請求項１に記載の無停電電源装置。
3. 前記過電流抑制回路部が、前記リアクトルを含む第１回路部と、前記リアクトルを含まない第２回路部とを有し、
   前記切換器が、前記インバータの出力電力、第１回路部の出力電力及び第２回路部の出力電力のいずれか一つを選択して負荷に電力を供給する切換器であり、
   前記商用電源の出力電圧と、前記インバータの出力電圧との位相差に基づいて、前記切換部で、前記インバータの出力電力、第１回路部の出力電力及び第２回路部の出力電力のいずれか一つが選択されることを特徴とする請求項１に記載の無停電電源装置。

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