JP2015023645A - 無停電電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】停電時における負荷の運転継続時間が長く、かつ電力貯蔵装置の充電時間が短い無停電電源装置を提供する。【解決手段】無停電電源装置１０では、交流電源３０からの交流電力を直流電力に変換するコンバータ２と、インバータ４で生成された交流電力の一部を直流電力に変換するコンバータ１１とを設け、２つのバッテリＢ１，Ｂ２のうちの端子間電圧ＶＢが高い方のバッテリＢＨと低い方のバッテリＢＬとをそれぞれコンバータ２，１１の出力端子に接続する。したがって、バッテリＢＨ，ＢＬをそれぞれコンバータ２，１１によって充電するので、充電時間を短縮できる。【選択図】図３

Description

この発明は無停電電源装置に関し、特に、停電時にバッテリの直流電力を交流電力に変換して負荷に供給する無停電電源装置に関する。

従来より、無停電電源装置は、交流電源からの交流電力を直流電力に変換するコンバータと、直流電力を交流電力に変換して負荷に供給するインバータとを備えている。交流電源から交流電力が正常に供給されている通常時は、コンバータによって生成された直流電力がバッテリに蓄えられるとともにインバータによって交流電力に変換されて負荷に供給される。交流電源からの交流電力の供給が停止された停電時は、バッテリの直流電力がインバータによって交流電力に変換されて負荷に供給される。したがって、停電時でもバッテリに直流電力が蓄えられている限りは負荷の運転を継続することができる。

また、複数のバッテリを備え、通常時は複数のバッテリを１つずつ順次充電し、停電時は複数のバッテリを１つずつ順次放電させるものがある（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００１−１５７３８０号公報

しかし、従来の無停電電源装置では、複数回の停電が連続して発生すると、バッテリの端子間電圧が放電終止電圧に低下し、負荷の運転が停止されるという問題があった（図２参照）。

また、特許文献１では、複数のバッテリを設けたので停電時における負荷の運転継続時間を長くすることができる。しかし、複数のバッテリを１つずつ充電するので、充電時間が長くなるという問題があった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、停電時における負荷の運転継続時間が長く、かつ電力貯蔵装置の充電時間が短い無停電電源装置を提供することである。

この発明に係る無停電電源装置は、交流電源からの交流電力を直流電力に変換する第１のコンバータと、第１のコンバータによって生成された直流電力を交流電力に変換して負荷に供給するインバータと、インバータによって生成された交流電力の一部を直流電力に変換する第２のコンバータと、複数の電力貯蔵装置の端子間電圧を比較し、複数の電力貯蔵装置のうちの端子間電圧が最も高い第１の電力貯蔵装置と端子間電圧が最も低い第２の電力貯蔵装置とを選択する比較回路と、複数の電力貯蔵装置と第１および第２のコンバータの出力端子との間に設けられ、比較回路によって選択された第１および第２の電力貯蔵装置をそれぞれ第１および第２のコンバータの出力端子に接続する切換回路と、交流電源からの交流電力の供給が停止された場合に停電検出信号を出力する停電検出回路とを備えたものである。停電検出回路から停電検出信号が出力されている期間は、第１のコンバータの運転が停止され、インバータは第１の電力貯蔵装置から切換回路を介して供給される直流電力を交流電力に変換する。

好ましくは、切換回路は、停電検出回路から停電検出信号の出力が停止されたことに応じて、複数の電力貯蔵装置と第１および第２のコンバータの出力端子との接続状態を切換える。

この発明に係る無停電電源装置では、交流電源からの交流電力を直流電力に変換する第１のコンバータと、インバータで生成された交流電力の一部を直流電力に変換する第２のコンバータとを設け、複数の電力貯蔵装置のうちの端子間電圧が最も高い第１の電力貯蔵装置と端子間電圧が最も低い第２の電力貯蔵装置とをそれぞれ第１および第２のコンバータの出力端子に接続する。したがって、第１の電力貯蔵装置を第１のコンバータの出力端子に接続するので、停電時における負荷の運転継続時間を長くすることができる。また、第２の電力貯蔵装置を充電する第２のコンバータを設けたので、充電時間を短縮することができる。

本発明の比較例となる無停電電源装置の構成を示す回路ブロック図である。 図１に示したバッテリの端子間電圧の変化を示すタイムチャートである。 本発明の実施の形態１による無停電電源装置の構成を示す回路ブロック図である。 図３に示した切換回路の構成を示す回路図である。 図３に示した無停電電源装置の動作を例示するタイムチャートである。 図３に示したバッテリの端子間電圧の変化を示すタイムチャートである。 本発明の実施の形態２による無停電電源装置の構成を示す回路ブロック図である。 図７に示したバッテリと内部制御信号の関係を示す図である。 図７に示した切換回路の構成を示す回路図である。

[比較例]
本願発明の実施の形態について説明する前に、まず本願発明の基礎となる比較例について説明する。比較例となる無停電電源装置１は、図１に示すように、入力端子Ｔ１、出力端子Ｔ２、およびバッテリ端子ＴＢを備える。なお、無停電電源装置１は、単相交流電力を直流電力に変換し、その直流電力を単相交流電力に変換する装置でもよいし、三相交流電力を直流電力に変換し、その直流電力を三相交流電力に変換する装置でもよい。ここでは、無停電電源装置１は、三相交流電力を受けて三相交流電力を出力する装置とするが、図面および説明の簡単化のため、図１では、一相分の回路のみが代表的に示されている。

入力端子Ｔ１は、商用交流電源３０から三相交流電力を受ける。出力端子Ｔ２は、負荷３１に接続される。負荷３１は、無停電電源装置１からの三相交流電力によって駆動される。バッテリ端子ＴＢは、バッテリＢに接続される。バッテリＢは、直流電力を蓄える。

また、この無停電電源装置１は、コンバータ２、コンデンサ３、インバータ４、停電検出回路５、および制御装置６を備える。コンバータ２は、制御装置６によって制御され、商用交流電源３０から三相交流電力が正常に供給されている通常時は、商用交流電源３０からの三相交流電力を直流電力に変換する。商用交流電源３０からの三相交流電力の供給が停止された停電時は、コンバータ２の運転は停止される。

コンデンサ３は、コンバータ２の出力端子に接続され、コンバータ２の出力電圧を平滑化する。コンバータ２で生成された直流電力は、バッテリＢおよびインバータ４に供給される。バッテリＢは、通常時はコンバータ２で生成された直流電力を蓄え、停電時は直流電力をインバータ４に供給する。

インバータ４は、制御装置６によって制御され、通常時は、コンバータ２によって生成された直流電力を商用周波数の三相交流電力に変換し、停電時は、バッテリＢの直流電力を商用周波数の三相交流電力に変換する。

停電検出回路５は、入力端子Ｔ１の電圧に基づいて停電検出信号φＦを出力する。停電が発生すると、入力端子Ｔ１の電圧が低下する。入力端子Ｔ１の電圧が所定値よりも低下した場合は、停電検出信号φＦが活性化レベルの「Ｈ」レベルにされる。入力端子Ｔ１の電圧が所定値よりも高い場合は、停電検出信号φＦは非活性化レベルの「Ｌ」レベルに維持される。制御装置６は、停電検出信号φＦなどに従って、コンバータ２およびインバータ４を制御する。

通常時は、コンバータ２によって生成された直流電力がバッテリＢに蓄えられるとともにインバータ４によって交流電力に変換されて負荷３１に供給される。停電時は、コンバータ２の運転が停止され、バッテリＢの直流電力がインバータ４によって交流電力に変換されて負荷３１に供給される。したがって、停電時でもバッテリＢに直流電力が蓄えられている限りは負荷３１の運転を継続することができる。

図２は、停電と復電が繰り返された場合におけるバッテリＢの端子間電圧ＶＢの変化を示すタイムチャートである。なお、復電とは、交流電源３０からの交流電力の供給が回復することをいう。初期状態では、バッテリ電圧ＶＢは定格電圧であるものとする。時刻ｔ０において停電が発生すると、バッテリＢの直流電力がインバータ４によって交流電力に変換されて負荷３１に供給される。停電中は、バッテリＢが放電されてバッテリ電圧ＶＢが徐々に低下する。

時刻ｔ１において復電すると、コンバータ２によってバッテリＢが充電され、バッテリ電圧ＶＢが徐々に上昇する。バッテリ電圧ＶＢが定格電圧に上昇する前の時刻ｔ２において、再び停電が発生し、バッテリＢが放電されてバッテリ電圧ＶＢが徐々に低下する。

時刻ｔ３において復電すると、コンバータ２によってバッテリＢが充電され、バッテリ電圧ＶＢが徐々に上昇する。バッテリ電圧ＶＢが停電前の電圧に戻る前の時刻ｔ４において、再び停電が発生し、バッテリＢが放電されてバッテリ電圧ＶＢが徐々に低下する。時刻ｔ５において、バッテリ電圧ＶＢが放電終止電圧ＶＬに到達し、バッテリＶＢの放電が停止される。これにより、負荷３１への電力供給は停止され、負荷３１の運転が停止される。

[実施の形態１]
図３は、本発明の実施の形態１による無停電電源装置１０の構成を示す回路ブロック図であって、図１と対比される図である。図３を参照して、この無停電電源装置１０が図１の無停電電源装置１と異なる点は、２つのバッテリ端子ＴＢ１，ＴＢ２が設けられている点と、コンバータ１１、比較回路１２、信号発生回路１３、および切換回路１４が追加されている点である。バッテリ端子ＴＢ１，ＴＢ２には、それぞれバッテリＢ１，Ｂ２が接続される。

コンバータ１１は、インバータ４で生成された交流電力の一部を直流電力に変換する。比較回路１２は、バッテリ端子ＴＢ１，ＴＢ２に接続され、停電検出信号φＦが「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに立ち下げられたとき（復電時）にバッテリＢ１の端子間電圧ＶＢ１とバッテリＢ２の端子間電圧ＶＢ２とを比較し、比較結果を示す信号φ１２を出力する。バッテリ電圧ＶＢ１がバッテリ電圧ＶＢ２よりも高い場合は、信号φ１２は「Ｈ」レベルになる。バッテリ電圧ＶＢ２がバッテリ電圧ＶＢ１よりも高い場合は、信号φ１２は「Ｌ」レベルになる。

信号発生回路１３は、比較回路１２の出力信号φ１２と停電検出信号φＦとに基づいて制御信号φ１，φ２を生成する。比較回路１２の出力信号φ１２が「Ｈ」レベルである場合は、内部制御信号φ１Ａ，φ２Ａがそれぞれ「Ｈ」レベルおよび「Ｌ」レベルにされる。比較回路１２の出力信号φ１２が「Ｌ」レベルである場合は、内部制御信号φ１Ａ，φ２Ａがそれぞれ「Ｌ」レベルおよび「Ｈ」レベルにされる。停電検出信号φＦが「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに立ち下げられてから所定時間Ｔｄの経過後に、内部制御信号φ１Ａ，φ２Ａがそれぞれ新たな制御信号φ１，φ２として出力され、制御信号φ１，φ２が更新される。所定時間Ｔｄは、停電時間に比べて十分に短い時間である。

図４は、切換回路１４の構成を示す回路図である。図４において、切換回路１４は、端子１４ａ〜１４ｄおよびスイッチＳ１ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ２ａ，Ｓ２ｂを含む。端子１４ａ，１４ｂは、それぞれバッテリ端子ＴＢ１，ＴＢ２に接続される。端子１４ｃ，１４ｄは、それぞれコンバータ２，１１の出力端子に接続される。

スイッチＳ１ａ，Ｓ１ｂの一方端子はそれぞれ端子１４ａ，１４ｂに接続され、それらの他方端子はそれぞれ端子１４ｃ，１４ｄに接続される。スイッチＳ１ａ，Ｓ１ｂは、制御信号φ１が「Ｈ」レベルにされた場合にオンし、制御信号φ１が「Ｌ」レベルにされた場合にオフする。

スイッチＳ２ａ，Ｓ２ｂの一方端子はそれぞれ端子１４ａ，１４ｂに接続され、それらの他方端子はそれぞれ端子１４ｄ，１４ｃに接続される。スイッチＳ２ａ，Ｓ２ｂは、制御信号φ２が「Ｈ」レベルにされた場合にオンし、制御信号φ２が「Ｌ」レベルにされた場合にオフする。図４では、スイッチＳ１ａ，Ｓ１ｂがオンされ、スイッチＳ２ａ，Ｓ２ｂがオフされた状態が示されている。

図５（ａ）〜（ｊ）は、無停電電源装置１０の動作を例示するタイムチャートである。初期状態（時刻ｔ０）では停電しており、停電検出信号φＦが「Ｈ」レベルにされているものとする。また、制御信号φ１，φ２がそれぞれ「Ｈ」レベルおよび「Ｌ」レベルにされて、スイッチＳ１ａ，Ｓ１ｂがオンし、スイッチＳ２ａ，Ｓ２ｂがオフしているものとする。この場合は、バッテリＢ１，Ｂ２は、それぞれコンバータ２，１１の出力端子に接続されている。

また停電時は、コンバータ２の運転が停止され、バッテリＢ１の直流電力は、切換回路１４を介してインバータ４に与えられ、インバータ４によって交流電力に変換される。インバータ４で生成された交流電力は、負荷３１に供給されるとともに、その一部はコンバータ１１によって直流電力に変換される。コンバータ１１で生成された直流電力は、切換回路１４を介してバッテリＢ２に蓄えられる。

復電して停電検出信号φＦが「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに立ち下げられると（時刻ｔ１）、比較回路１２によってバッテリＢ１の端子間電圧ＶＢ１とバッテリＢ２の端子間電圧ＶＢ２とが比較され、比較結果に基づいて信号φ１２が生成される。ここでは、停電中にバッテリＢ１の直流電力が消費された結果、ＶＢ１＜ＶＢ２となっているので、信号φ１２は「Ｌ」レベルにされる。

信号φ１２が「Ｌ」レベルにされると、信号発生回路１３により、内部制御信号φ１Ａ，φ２Ａがそれぞれ「Ｌ」レベルおよび「Ｈ」レベルにされ、さらに所定時間Ｔｄの経過後に制御信号φ１，φ２がそれぞれ「Ｌ」レベルおよび「Ｈ」レベルにされる（時刻ｔ１′）。制御信号φ１，φ２がそれぞれ「Ｌ」レベルおよび「Ｈ」レベルにされると、スイッチＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂがオフするとともにスイッチＳＷ２ａ，ＳＷ２ｂがオンし、バッテリＢ１，Ｂ２がそれぞれコンバータ１１，２の出力端子に接続される。

また復電すると、コンバータ２の運転が再開され、コンバータ２で生成された直流電力は、切換回路１４を介してバッテリＢ２に蓄えられるとともに、インバータ４によって交流電力に変換される。インバータ４で生成された交流電力は、負荷３１に供給されるとともに、その一部はコンバータ１１によって直流電力に変換される。コンバータ１１で生成された直流電力は、切換回路１４を介してバッテリＢ１に蓄えられる。

再度、停電が発生して停電検出信号φＦが「Ｈ」レベルに立ち上げられると（時刻ｔ２）、コンバータ２の運転が停止され、バッテリＢ２の直流電力は、切換回路１４を介してインバータ４に与えられ、インバータ４によって交流電力に変換される。インバータ４で生成された交流電力は、負荷３１に供給されるとともに、その一部はコンバータ１１によって直流電力に変換される。コンバータ１１で生成された直流電力は、切換回路１４を介してバッテリＢ１に蓄えられる。

復電して停電検出信号φＦが「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに立ち下げられると（時刻ｔ３）、比較回路１２によってバッテリＢ１の端子間電圧ＶＢ１とバッテリＢ２の端子間電圧ＶＢ２とが比較され、比較結果に基づいて信号φ１２が生成される。ここでは、停電中にバッテリＢ２の直流電力が消費された結果、ＶＢ２＜ＶＢ１となっているので、信号φ１２は「Ｈ」レベルにされる。

信号φ１２が「Ｈ」レベルにされると、信号発生回路１３により、内部制御信号φ１Ａ，φ２Ａがそれぞれ「Ｈ」レベルおよび「Ｌ」レベルにされ、さらに所定時間Ｔｄの経過後に制御信号φ１，φ２がそれぞれ「Ｈ」レベルおよび「Ｌ」レベルにされる（時刻ｔ３′）。制御信号φ１，φ２がそれぞれ「Ｈ」レベルおよび「Ｌ」レベルにされると、スイッチＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂがオンするとともにスイッチＳＷ２ａ，ＳＷ２ｂがオフし、バッテリＢ１，Ｂ２がそれぞれコンバータ２，１１の出力端子に接続される。

また復電すると、コンバータ２の運転が再開され、コンバータ２で生成された直流電力は、切換回路１４を介してバッテリＢ１に蓄えられるとともに、インバータ４によって交流電力に変換される。インバータ４で生成された交流電力は、負荷３１に供給されるとともに、その一部はコンバータ１１によって直流電力に変換される。コンバータ１１で生成された直流電力は、切換回路１４を介してバッテリＢ２に蓄えられる。以下同様である。

図６は、停電と復電が繰り返された場合におけるバッテリＢ１，Ｂ２の端子間電圧ＶＢ１，ＶＢ２の変化を示すタイムチャートである。初期状態では、バッテリ電圧ＶＢ１はバッテリ電圧ＶＢ２よりも高いものとする。時刻ｔ０において停電が発生すると、バッテリＢ１の直流電力がインバータ４によって交流電力に変換されて負荷３１に供給される。また、インバータ４で生成された交流電力は、コンバータ１１で直流電圧に変換されてバッテリＢ２に供給される。停電中は、バッテリＢ１が放電されてバッテリ電圧ＶＢ１が徐々に低下する。バッテリ電圧ＶＢ２は徐々に上昇してコンバータ１１の出力電圧で飽和する。

時刻ｔ１において復電すると、ＶＢ１＜ＶＢ２になっているので、比較回路１２の出力信号φ１２が「Ｌ」レベルにされ、内部制御信号φ１Ａ，φ２Ａがそれぞれ「Ｌ」レベルおよび「Ｈ」レベルにされる。また所定時間Ｔｄ後の時刻ｔ１′において制御信号φ１，φ２がそれぞれ「Ｌ」レベルおよび「Ｈ」レベルにされ、バッテリＢ１とバッテリＢ２が切換えられ、バッテリＢ１，Ｂ２がそれぞれコンバータ１１，２の出力端子に接続される。これにより、コンバータ１１によってバッテリＢ１が充電され、バッテリ電圧ＶＢ１が徐々に上昇する。

バッテリ電圧ＶＢ１が上限値に到達する前の時刻ｔ２において、再び停電が発生すると、バッテリＢ２の直流電力がインバータ４によって交流電力に変換されて負荷３１に供給される。また、インバータ４で生成された交流電力は、コンバータ１１で直流電圧に変換されてバッテリＢ１に供給される。停電中は、バッテリＢ２が放電されてバッテリ電圧ＶＢ２が徐々に低下する一方、バッテリＢ１が充電されてバッテリ電圧ＶＢ１が徐々に上昇する。

時刻ｔ３において復電すると、ＶＢ１＞ＶＢ２になっているので、比較回路１２の出力信号φ１２が「Ｈ」レベルにされ、内部制御信号φ１Ａ，φ２Ａがそれぞれ「Ｈ」レベルおよび「Ｌ」レベルにされる。また所定時間Ｔｄ後の時刻ｔ３′において制御信号φ１，φ２がそれぞれ「Ｈ」レベルおよび「Ｌ」レベルにされ、バッテリＢ１とバッテリＢ２が切換えられ、バッテリＢ１，Ｂ２がそれぞれコンバータ２，１１に接続される。これにより、コンバータ１１によってバッテリＢ２が充電され、バッテリ電圧ＶＢ２が徐々に上昇する。

バッテリ電圧ＶＢ２が上限値に到達する前の時刻ｔ４において、再び停電が発生すると、バッテリＢ１の直流電力がインバータ４によって交流電力に変換されて負荷３１に供給される。また、インバータ４で生成された交流電力は、コンバータ１１で直流電圧に変換されてバッテリＢ２に供給される。

停電中は、バッテリＢ１が放電されてバッテリ電圧ＶＢ１が徐々に低下する一方、バッテリＢ２が充電されてバッテリ電圧ＶＢ２が徐々に上昇する。時刻ｔ５において、バッテリ電圧ＶＢ１が放電終止電圧ＶＬに到達し、バッテリＶＢ１の放電が停止される。これにより、負荷３１への電力供給は停止され、負荷３１の運転が停止される。

この実施の形態１では、２つのバッテリＢ１，Ｂ２のうちの端子間電圧ＶＢが高い方のバッテリＢＨをコンバータ２の出力端子に接続してインバータ４に直流電力を供給するとともに、端子間電圧ＶＢが低い方のバッテリＢＬをコンバータ１１の出力端子に接続してそのバッテリＢＬを充電する。したがって、停電時における負荷３１の運転継続時間を長くし、かつバッテリＢの充電時間を短縮することができる。

また、２つのバッテリＢ１，Ｂ２を交互に放電させてバッテリＢ１，Ｂ２を満遍なく使用するので、バッテリＢの寿命を長くすることができる。なお、特許文献１では、停電時に放電させるバッテリの順序が決まっているので、複数のバッテリのうちの一部のバッテリのみが放電され、一部のバッテリのみが使用されるので、全体としてバッテリの寿命が短くなる。

なお、復電時にバッテリ電圧ＶＢ１とＶＢ２を比較した場合においてＶＢ１＝ＶＢ２であるときは、内部制御信号φ１Ａ，φ２Ａを復電前の状態に維持し、スイッチＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂ，ＳＷ２ａ，ＳＷ２ｂの切換を行なわなくてもよい。

[実施の形態２]
図７は、本発明の実施の形態２による無停電電源装置２０の構成を示す回路ブロック図であって、図３と対比される図である。図７を参照して、この無停電電源装置２０が図３の無停電電源装置１０と異なる点は、３つのバッテリ端子ＴＢ１〜ＴＢ３が設けられている点と、比較回路１２、信号発生回路１３、および切換回路１４がそれぞれ比較回路２１、信号発生回路２２、および切換回路２３で置換されている点である。バッテリ端子ＴＢ１〜ＴＢ３には、それぞれバッテリＢ１〜Ｂ３が接続される。

比較回路２１は、バッテリ端子ＴＢ１〜ＴＢ３に接続され、停電検出信号φＦが「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに立ち下げられたときにバッテリＢ１〜Ｂ３の端子間電圧ＶＢ１〜ＶＢ３を比較し、バッテリＢ１〜Ｂ３のうちのバッテリ電圧ＶＢが最も高いバッテリＢＨと、バッテリＢ１〜Ｂ３のうちのバッテリ電圧ＶＢが最も低いバッテリＢＬとを選択し、選択結果を示す信号φ２１を出力する。信号φ２１は、バッテリＢＨ，ＢＬを特定するための複数ビットのデータ信号を含む。

信号発生回路２２は、比較回路２１の出力信号φ２１と停電検出信号φＦとに基づいて制御信号φ１〜φ６を生成する。バッテリＢ１〜Ｂ３のうちの１つがバッテリＢＨとなり、もう１つがバッテリＢＬになる組合せは、Ｂ１がＢＨでＢ２がＢＬの場合、Ｂ１がＢＨでＢ３がＢＬの場合、Ｂ２がＢＨでＢ３がＢＬの場合、Ｂ２がＢＨでＢ１がＢＬの場合、Ｂ３がＢＨでＢ１がＢＬの場合、Ｂ３がＢＨでＢ２がＢＬの場合の合計６通りある。

図８は、バッテリＢ１〜Ｂ３と内部制御信号の関係を示す図である。図８において、バッテリＢ１，Ｂ２がそれぞれバッテリＢＨ，ＢＬである場合は、内部制御信号φ１Ａ〜φ６Ａのうちの内部制御信号φ１Ａ，φ２Ａのみが「Ｈ」レベルにされる。バッテリＢ１，Ｂ３がそれぞれバッテリＢＨ，ＢＬである場合は、内部制御信号φ１Ａ〜φ６Ａのうちの内部制御信号φ１Ａ，φ３Ａのみが「Ｈ」レベルにされる。

バッテリＢ２，Ｂ３がそれぞれバッテリＢＨ，ＢＬである場合は、内部制御信号φ１Ａ〜φ６Ａのうちの内部制御信号φ４Ａ，φ３Ａのみが「Ｈ」レベルにされる。バッテリＢ２，Ｂ１がそれぞれバッテリＢＨ，ＢＬである場合は、内部制御信号φ１Ａ〜φ６Ａのうちの内部制御信号φ４Ａ，φ５Ａのみが「Ｈ」レベルにされる。

バッテリＢ３，Ｂ１がそれぞれバッテリＢＨ，ＢＬである場合は、内部制御信号φ１Ａ〜φ６Ａのうちの内部制御信号φ６Ａ，φ５Ａのみが「Ｈ」レベルにされる。バッテリＢ３，Ｂ２がそれぞれバッテリＢＨ，ＢＬである場合は、内部制御信号φ１Ａ〜φ６Ａのうちの内部制御信号φ６Ａ，φ２Ａのみが「Ｈ」レベルにされる。

停電検出信号φＦが「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに立ち下げられてから所定時間Ｔｄの経過後に、内部制御信号φ１Ａ〜φ６Ａがそれぞれ新たな制御信号φ１〜φ６として出力され、制御信号φ１〜φ６が更新される。所定時間Ｔｄは、停電時間に比べて十分に短い時間である。

図９は、切換回路２３の構成を示す回路図である。図９において、切換回路２３は、端子２３ａ〜２３ｅおよびスイッチＳ１〜Ｓ６を含む。端子２３ａ〜２３ｃは、それぞれバッテリ端子ＴＢ１〜ＴＢ３に接続される。端子２３ｄ，２３ｅは、それぞれコンバータ２，１１の出力端子に接続される。

スイッチＳ１，Ｓ５の一方端子はともに端子２３ａに接続され、それらの他方端子はそれぞれ端子２３ｄ，２３ｅに接続される。スイッチＳ４，Ｓ２の一方端子はともに端子２３ｂに接続され、それらの他方端子はそれぞれ端子２３ｄ，２３ｅに接続される。スイッチＳ６，Ｓ３の一方端子はともに端子２３ｃに接続され、それらの他方端子はそれぞれ端子２３ｄ，２３ｅに接続される。

スイッチＳ１〜Ｓ６は、それぞれ制御信号φ１〜φ６が「Ｈ」レベルにされた場合にオンし、それぞれ制御信号φ１〜φ６が「Ｌ」レベルにされた場合にオフする。図７では、スイッチＳ１，Ｓ２がオンされ、スイッチＳ３〜Ｓ６がオフされた状態が示されている。

次に、無停電電源装置２０の動作について説明する。初期状態では、制御信号φ１〜φ６のうちの制御信号φ１，φ２のみが「Ｈ」レベルにされて、スイッチＳ１，Ｓ２がオンし、スイッチＳ３〜Ｓ６がオフしているものとする。この場合は、バッテリＢ１，Ｂ２は、それぞれコンバータ２，１１の出力端子に接続されている。

無停電停電装置２０が起動されると、交流電源３０からの交流電力がコンバータ２によって直流電力に変換される。コンバータ２で生成された直流電力は、切換回路２３を介してバッテリＢ１に蓄えられるとともに、インバータ４によって交流電力に変換される。インバータ４で生成された交流電力は、負荷３１に供給されるとともに、その一部はコンバータ１１によって直流電力に変換される。コンバータ１１で生成された直流電力は、切換回路２３を介してバッテリＢ２に蓄えられる。

停電が発生すると、コンバータ２の運転が停止され、バッテリＢ１の直流電力は、切換回路２３を介してインバータ４に与えられ、インバータ４によって交流電力に変換される。インバータ４で生成された交流電力は、負荷３１に供給されるとともに、その一部はコンバータ１１によって直流電力に変換される。コンバータ１１で生成された直流電力は、切換回路２３を介してバッテリＢ２に蓄えられる。

復電して停電検出信号φＦが「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに立ち下げられたとき、バッテリＢ２，Ｂ３がそれぞれＢＨ，ＢＬであったものとすると、内部制御信号φ３Ａ，φ４Ａが「Ｈ」レベルにされるとともに内部制御信号φ１Ａ，φ２Ａ，φ５Ａ，φ６Ａが「Ｌ」レベルにされる。また、所定時間Ｔｄの経過後に内部制御信号φ１Ａ〜φ６Ａがそれぞれ新たな制御信号φ１〜φ６として出力される。これにより、スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ５，Ｓ６がオフし、スイッチＳ３，Ｓ４がオンし、バッテリＢ２，Ｂ３はそれぞれコンバータ２，１１の出力端子に接続される。

また復電すると、コンバータ２の運転が再開され、コンバータ２で生成された直流電力は、切換回路２３を介してバッテリＢ２に蓄えられるとともに、インバータ４によって交流電力に変換される。インバータ４で生成された交流電力は、負荷３１に供給されるとともに、その一部はコンバータ１１によって直流電力に変換される。コンバータ１１で生成された直流電力は、切換回路２３を介してバッテリＢ３に蓄えられる。

再び停電が発生すると、コンバータ２の運転が停止され、バッテリＢ２の直流電力は、切換回路２３を介してインバータ４に与えられ、インバータ４によって交流電力に変換される。インバータ４で生成された交流電力は、負荷３１に供給されるとともに、その一部はコンバータ１１によって直流電力に変換される。コンバータ１１で生成された直流電力は、切換回路２３を介してバッテリＢ３に蓄えられる。

復電して停電検出信号φＦが「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに立ち下げられたとき、バッテリＢ３，Ｂ１がそれぞれＢＨ，ＢＬであったものとすると、内部制御信号φ５Ａ，φ６Ａが「Ｈ」レベルにされるとともに内部制御信号φ１Ａ〜φ４Ａが「Ｌ」レベルにされる。また、所定時間Ｔｄの経過後に内部制御信号φ１Ａ〜φ６Ａがそれぞれ新たな制御信号φ１〜φ６として出力される。これにより、スイッチＳ１〜Ｓ４がオフし、スイッチＳ５，Ｓ６がオンし、バッテリＢ３，Ｂ１はそれぞれコンバータ２，１１の出力端子に接続される。

また復電すると、コンバータ２の運転が再開され、コンバータ２で生成された直流電力は、切換回路２３を介してバッテリＢ３に蓄えられるとともに、インバータ４によって交流電力に変換される。インバータ４で生成された交流電力は、負荷３１に供給されるとともに、その一部はコンバータ１１によって直流電力に変換される。コンバータ１１で生成された直流電力は、切換回路２３を介してバッテリＢ１に蓄えられる。以下同様である。

この実施の形態２では、３つのバッテリＢ１〜Ｂ３のうちの端子間電圧ＶＢが最も高いバッテリＢＨをコンバータ２の出力端子に接続してインバータ４に直流電力を供給するとともに、端子間電圧ＶＢの最も低いバッテリＢＬをコンバータ１１の出力端子に接続してそのバッテリＢＬを充電する。したがって、停電時における負荷３１の運転継続時間を長くし、かつバッテリＢの充電時間を短縮することができる。

また、３つのバッテリＢ１〜Ｂ３を満遍なく使用するので、バッテリＢの寿命を長くすることができる。なお、特許文献１では、停電時に放電させるバッテリの順序が決まっているので、複数のバッテリのうちの一部のバッテリのみが放電され、一部のバッテリのみが使用されるので、全体としてバッテリの寿命が短くなる。

なお、復電時にバッテリ電圧ＶＢ１〜ＶＢ３を比較した場合においてバッテリＢＨ，ＢＬが前回と同じであるときは、内部制御信号φ１Ａ〜φ６Ａを復電前の状態に維持し、スイッチＳＷ１〜ＳＷ６の切換を行なわなくてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，１０，２０ 無停電電源装置、Ｔ１ 入力端子、Ｔ２ 出力端子、ＴＢ バッテリ端子、Ｂ，Ｂ１〜Ｂ３ バッテリ、２，１１ コンバータ、３ コンデンサ、４ インバータ、５ 停電検出回路、６ 制御装置、１２，２１ 比較回路、１３，２２ 信号発生回路、１４，２３ 切換回路、Ｓ１ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ，Ｓ１〜Ｓ６ スイッチ、３０ 商用交流電源、３１ 負荷。

Claims (2)

1. 交流電源からの交流電力を直流電力に変換する第１のコンバータと、
   前記第１のコンバータによって生成された直流電力を交流電力に変換して負荷に供給するインバータと、
   前記インバータによって生成された交流電力の一部を直流電力に変換する第２のコンバータと、
   複数の電力貯蔵装置の端子間電圧を比較し、前記複数の電力貯蔵装置のうちの端子間電圧が最も高い第１の電力貯蔵装置と端子間電圧が最も低い第２の電力貯蔵装置とを選択する比較回路と、
   前記複数の電力貯蔵装置と前記第１および第２のコンバータの出力端子との間に設けられ、前記比較回路によって選択された前記第１および第２の電力貯蔵装置をそれぞれ前記第１および第２のコンバータの出力端子に接続する切換回路と、
   前記交流電源からの交流電力の供給が停止された場合に停電検出信号を出力する停電検出回路とを備え、
   前記停電検出回路から前記停電検出信号が出力されている期間は、前記第１のコンバータの運転が停止され、前記インバータは前記第１の電力貯蔵装置から前記切換回路を介して供給される直流電力を交流電力に変換する、無停電電源装置。
2. 前記切換回路は、前記停電検出回路から前記停電検出信号の出力が停止されたことに応じて、前記複数の電力貯蔵装置と前記第１および第２のコンバータの出力端子との接続状態を切換える、請求項１に記載の無停電電源装置。

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