JP2019122157A - 無停電電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】入力トランスの偏磁に起因して動作が異常になるのを抑制することが可能な無停電電源装置を提供する。【解決手段】この無停電電源装置１００は、コンバータ部１と、インバータ部２と、バッテリ３と、を含む無停電電源装置本体１００ａと、交流電源１０１とコンバータ部１との間に設けられ、交流電源１０１の交流電圧を変圧する入力トランス５と、を備える。また、無停電電源装置１００は、交流電源１０１とコンバータ部１との間に流れる電流から直流成分を抽出する直流成分抽出手段１１１と、直流成分抽出手段１１１により抽出された直流成分が閾値電流Ｉｔｈよりも大きい場合に、コンバータ部１の動作を停止させ、バッテリ３からの直流電圧をインバータ部２に供給するように制御を行うＣＰＵ１１と、を備える。【選択図】図１

Description

この発明は、交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部を備える無停電電源装置に関する。

従来、交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部を備える無停電電源装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１の無停電電源装置は、交流電源の電力を直流電力に変換するコンバータと、コンバータからの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、交流電源が異常である場合に、インバータを介して負荷に電力を供給する直流電源とを備える。また、上記無停電電源装置には、無停電電源装置に流れる交流電流と、コンバータおよびインバータの間の直流電圧とに基づいて、無停電電源装置の故障判定を行う故障判定手段が設けられている。具体的には、上記故障判定手段は、無停電電源装置に過電流が検出された後の所定の期間中に、コンバータとインバータとの間の直流電圧に異常が検出されない場合に、一過性の故障と判定する。また、上記故障判定手段は、無停電電源装置に過電流が検出された後の所定の期間中に、コンバータとインバータとの間の直流電圧に異常が検出された場合、無停電電源装置に異常があると判定する。一過性の故障と判定された場合、無停電電源装置の運転は継続される。無停電電源装置の異常と判定された場合、無停電電源装置の運転は停止される。

特開２０１６−１７８７１０号公報

ここで、上記特許文献１には明記されていないが、上記特許文献１に記載されているような従来の無停電電源装置では、交流電源とコンバータとの間に、交流電源の交流電圧を変圧するための入力トランスが設けられている場合がある。ここで、一般的に、入力トランスに流れる交流電流に、定格電流の１％程度の直流成分が含まれれば、入力トランスに偏磁（磁束に直流成分が生じる現象）が生じることが知られている。なお、入力トランスに偏磁が生じると、入力トランスによる変圧後の電圧波形に歪みが生じるなどの現象が現われることが知られている。

また、交流電流に定格電流の１％程度の直流成分が含まれていても、交流電流が過電流として検出される可能性は低い。このため、上記特許文献１の無停電電源装置では、交流電流に定格電流の１％程度の直流成分が含まれていても、故障と判定されず、装置の停止が行われない。この場合、交流電源とコンバータとの間に入力トランスが設けられているような従来の無停電電源装置では、直流成分を含んだ交流電流が入力トランスに流れる場合があるため、入力トランスの偏磁に起因して無停電電源装置の動作が異常になるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、入力トランスの偏磁に起因して動作が異常になるのを抑制することが可能な無停電電源装置を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の一の局面による無停電電源装置は、交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と、コンバータ部からの直流電圧を交流電圧に変換し、変換した交流電圧を負荷に供給するインバータ部と、コンバータ部とインバータ部との間に接続され、交流電源の異常時に負荷に電力を供給する直流電源と、を含む無停電電源装置本体と、交流電源とコンバータ部との間に設けられ、交流電源の交流電圧を変圧する入力トランスと、交流電源とコンバータ部との間に流れる電流から直流成分を抽出する直流成分抽出部と、直流成分抽出部により抽出された直流成分が所定の閾値電流よりも大きい場合に、コンバータ部の動作を停止させ、直流電源からの直流電圧をインバータ部に供給するように制御を行う制御部と、を備える。

ここで、交流電源とコンバータ部との間に流れる電流に直流成分が含まれている場合、入力トランスに偏磁（磁束に直流成分が生じる現象）が生じる場合がある。したがって、この発明の一の局面による無停電電源装置では、上記のように、直流成分が所定の閾値電流よりも大きい場合に、コンバータ部の動作を停止させることによって、直流成分を含む交流電流が、コンバータ部を介して入力トランスに入力されるのが防止されるので、入力トランスに偏磁が生じることを抑制することができる。その結果、入力トランスの偏磁に起因して無停電電源装置の動作が異常になるのを抑制することができる。

上記一の局面による無停電電源装置において、好ましくは、制御部は、直流成分が所定の閾値電流よりも大きい場合にコンバータ部の動作を停止させてから第１の時間後に、コンバータ部を再起動させる制御を行うように構成されている。ここで、コンバータ部の動作が停止している間は、直流電源の電圧が負荷に供給される。したがって、コンバータ部の動作を停止させてから第１の時間後にコンバータ部を再起動させることによって、コンバータ部を再起動させない場合に比べて、直流電源の消費電力が増加するのを抑制することができる。なお、直流電源が、供給可能な電力に限りがあるバッテリである場合には、コンバータ部の動作を停止させてから第１の時間後にコンバータ部を再起動させることは、特に有効である。

この場合、好ましくは、制御部は、直流成分が所定の閾値電流よりも大きくなった場合に、直流成分の状態を示す直流成分検出信号を第１の状態に変化させることにより、コンバータ部を停止させるとともに、直流成分検出信号が第１の状態に変化してから第２の時間後に、直流成分検出信号を第１の状態とは異なる第２の状態に変化させることにより、コンバータ部を再起動させる制御を行うように構成されている。このように構成すれば、直流成分検出信号の状態を変化させるだけでコンバータ部を停止および再起動させることができるので、コンバータ部の制御を簡易化することができる。

上記コンバータ部を停止させてから第１の時間後に再起動させる無停電電源装置において、好ましくは、制御部は、コンバータ部を再起動させてから、第３の時間内に直流成分が所定の閾値電流よりも大きくなった場合に、無停電電源装置本体を停止させる制御を行うように構成されている。ここで、コンバータ部を再起動させてから（第３の時間内に）再び直流成分が所定の閾値電流よりも大きくなるということは、交流電源の交流電圧の乱れ等の偶発的な要因ではなく、無停電電源装置本体に異常がある可能性が高い。したがって、コンバータ部を再起動させてから第３の時間内に直流成分が所定の閾値電流よりも大きくなった場合に無停電電源装置本体を停止させることによって、無停電電源装置本体に異常がある状態で、無停電電源装置本体が動作されるのを抑制することができる。これにより、入力トランスに偏磁が生じるのをより確実に抑制することができる。また、コンバータ部を再起動させてから（第３の時間内に）再び直流成分が所定の閾値電流よりも大きくならないということは、異常ではなく交流電源の交流電圧の乱れ等の偶発的原因である可能性が高い。したがって、コンバータ部を再起動させてから第３の時間内に直流成分が所定の閾値電流よりも大きくなった場合に無停電電源装置本体を停止させることによって、無停電電源装置本体に異常がないのに無停電電源装置本体が停止されるのを抑制することができる。

この場合、好ましくは、制御部は、直流成分の状態を示す直流成分検出信号と、コンバータ部の状態を示すコンバータ部運転信号を第３の時間遅延させた遅延後コンバータ部運転信号との論理積に基づいて、無停電電源装置本体を停止させる制御を行うように構成されている。ここで、遅延後コンバータ部運転信号の論理値は、コンバータ部運転信号の論理値が変化した時点から第３の時間後に変化する。これにより、コンバータ部運転信号の論理値が変化した時点から第３の時間内に遅延後コンバータ部運転信号を無効状態（論理積が直流成分検出信号の論理値で決定される状態）にするとともに、コンバータ部運転信号の論理値が変化した時点から第３の時間後から遅延後コンバータ部運転信号を有効状態（論理積が遅延後コンバータ部運転信号の論理値で決定される状態）にすることができる。その結果、コンバータ部運転信号の論理値が変化した時点から（遅延後コンバータ部運転信号が無効状態になってから）の第３の時間に限定して、直流成分検出信号の状態に基づいて、無停電電源装置本体を停止させる制御を行うことができる。

上記コンバータ部を停止させてから第１の時間後に再起動させる無停電電源装置において、好ましくは、制御部は、第４の時間内に、直流成分が所定の閾値電流よりも大きくなった回数が２以上の所定の回数になった場合に、無停電電源装置本体を停止させる制御を行うように構成されている。ここで、（第４の時間内に）直流成分が所定の閾値電流よりも複数回大きくなるということは、交流電源の交流電圧の乱れ等の偶発的な要因ではなく、無停電電源装置本体に異常がある可能性が高い。したがって、第４の時間内に直流成分が所定の閾値電流よりも大きくなった回数が２以上の所定の回数になった場合に無停電電源装置本体を停止させることによって、無停電電源装置本体に異常がある状態で、無停電電源装置本体が動作されるのを防止することができる。また、（第４の時間内に）直流成分が所定の閾値電流よりも複数回大きくならないということは、交流電源の交流電圧の乱れ等が原因である可能性が高い。したがって、第４の時間内に直流成分が所定の閾値電流よりも大きくなった回数が２以上の所定の回数になった場合に無停電電源装置本体を停止させることによって、無停電電源装置本体に異常がないのに無停電電源装置本体が停止されるのを抑制することができる。

また、直流成分が所定の閾値電流よりも大きくなった回数だけに基づいて制御を行うことができるので、無停電電源装置本体の停止に関する制御をより簡易化することができる。また、所定の回数を比較的小さく設定することによって、無停電電源装置本体をより速やかに停止させることができる。また、所定の回数を比較的大きくすることによって、（交流電源の電圧の乱れ起因ではなく）無停電電源装置本体の異常に起因する直流成分であることをより正確に検知することができる。

この場合、好ましくは、制御部は、直流成分が所定の閾値電流よりも大きくなる毎にカウント値を増加させるとともに、第４の時間毎にカウント値をリセットする制御を行うように構成されている。このように構成すれば、カウント値をリセットすることによって、比較的直近のカウント値のみに基づいて無停電電源装置本体の停止に関する制御を行うことができる。その結果、比較的直近の無停電電源装置本体の状態に対する制御を行うことができるので、より適切に無停電電源装置本体の停止に関する制御を行うことができる。

上記一の局面による無停電電源装置において、好ましくは、直流成分抽出部は、低周波成分を抽出するローパスフィルタを含む。このように構成すれば、ローパスフィルタにより、低周波（周波数が略ゼロ）の直流成分を容易に抽出することができる。

本発明によれば、上記のように、入力トランスの偏磁に起因して動作が異常になるのを抑制することができる。

第１および第２実施形態による無停電電源装置の全体の構成を示した図である。 第１および第２実施形態による無停電電源装置の制御部の構成を示した図である。 第１および第２実施形態による直流成分抽出部の構成を示した図である。 第１および第２実施形態による直流成分抽出部の制御を説明するための図である。（図４（ａ）は、直流成分が正の値の場合の図である。図４（ｂ）は、直流成分が負の値の場合の図である。） 第１実施形態による異常解析手段の構成を示した図である。 第１実施形態による無停電電源装置において無停電電源装置本体を停止させない場合の制御を説明するためのタイムチャートである。 第１実施形態による無停電電源装置において無停電電源装置本体を停止させる場合の制御を説明するためのタイムチャートである。 第２実施形態による異常解析手段の構成を示した図である。 第２実施形態による無停電電源装置の制御を説明するためのタイムチャートである。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

［第１実施形態］
図１〜図７を参照して、第１実施形態による無停電電源装置１００の構成について説明する。

（無停電電源装置の構成）
まず、図１を参照して、無停電電源装置１００の構成について説明する。

図１に示すように、無停電電源装置１００は、コンバータ部１と、インバータ部２と、バッテリ３とを含む無停電電源装置本体１００ａを備える。なお、バッテリ３は、特許請求の範囲の「直流電源」の一例である。

コンバータ部１は、交流電源１０１からの交流電圧を直流電圧に変換する。コンバータ部１と交流電源１０１との間には、リアクトル４ａとコンデンサ４ｂとからなる交流フィルタ４が設けられている。

また、無停電電源装置１００は、交流電源１０１とコンバータ部１（交流フィルタ４）との間に設けられる入力トランス５を備える。入力トランス５は、交流電源１０１の交流電圧を変圧するために設けられている。

インバータ部２は、コンバータ部１または後述するチョッパ部８（バッテリ３）からの直流電圧を交流電圧に変換し、変換した交流電圧を負荷１０２に供給する。具体的には、インバータ部２は、無停電電源装置１００の通常運転時には、コンバータ部１から供給された直流電圧を交流電圧に変換して出力する。また、インバータ部２は、交流電源１０１が異常状態であり、無停電電源装置１００をバッテリ（バックアップ）運転する際に、チョッパ部８（バッテリ３）から供給された直流電圧を交流電圧に変換して出力する。

また、コンバータ部１とインバータ部２との間には、コンバータ部１からの直流電圧を平滑化するためのコンデンサ６が設けられている。また、インバータ部２と負荷１０２との間には、リアクトル７ａとコンデンサ７ｂとからなる交流フィルタ７が設けられている。

バッテリ３は、コンバータ部１とインバータ部２との間にチョッパ部８を介して接続されている。チョッパ部８は、無停電電源装置本体１００ａに含まれている。

チョッパ部８は、バッテリ３からの直流電圧を、インバータ部２で利用可能な電圧に昇圧または降圧するとともに、昇圧または降圧した直流電圧をインバータ部２に供給するように構成されている。

無停電電源装置１００には、交流電源１０１とコンバータ部１との間（リアクトル４ａ）に流れる電流を検出する電流検出部９が設けられている。電流検出部９は、たとえばＤＣＣＴ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）などの電流センサを含む。また、無停電電源装置１００には、交流電源１０１の交流電圧を検出する電圧検出部１０が設けられている。電流検出部９および電圧検出部１０の各々の検出結果は、後述するＣＰＵ１１に送られる

無停電電源装置１００は、ＣＰＵ１１を備える。図２に示すように、ＣＰＵ１１は、交流入力電圧異常判別手段１１０、直流成分抽出手段１１１、比較手段１１２、ワンショット信号生成手段１１３、論理積算出手段１１４、および、異常解析手段１１５として機能するように構成されている。なお、ＣＰＵ１１において、交流入力電圧異常判別手段１１０と、直流成分抽出手段１１１と、比較手段１１２と、ワンショット信号生成手段１１３と、論理積算出手段１１４と、異常解析手段１１５との機能は、プログラムなどのソフトウェアにより実現することが可能である。なお、ＣＰＵ１１および直流成分抽出手段１１１は、それぞれ、特許請求の範囲の「制御部」および「直流成分抽出部」の一例である。

交流入力電圧異常判別手段１１０（ＣＰＵ１１）には、電圧検出部１０（図１参照）により検出された交流電圧が入力される。具体的には、電圧検出部１０により検出された電圧は図示しないＡＤ変換器によりデジタル値に変換され、デジタル値に変換された電圧が交流入力電圧異常判別手段１１０に入力される。そして、交流入力電圧異常判別手段１１０は、入力されたデジタル値の電圧の周波数および振幅などに基づいて、交流電源１０１（図１参照）の交流入力電圧に異常があるか否かを判別する。

交流入力電圧異常判別手段１１０により交流電源１０１の交流入力電圧に異常があると判別された場合には、交流入力電圧異常判別手段１１０から論理積算出手段１１４（ＣＰＵ１１）にＨｉｇｈ信号（論理値＝１）が出力される。この場合、論理積算出手段１１４には、交流入力電圧異常判別手段１１０からのＨｉｇｈ信号が反転されてＬｏｗ信号（論理値＝０）が入力されるので、論理積算出手段１１４から出力されるコンバータ部運転信号がＬｏｗ状態（論理値＝０）になり、コンバータ部１（図１参照）が停止状態にされる。また、交流入力電圧異常判別手段１１０により交流入力電圧に異常がないと判別された場合には、交流入力電圧異常判別手段１１０から論理積算出手段１１４にＬｏｗ信号（論理値＝０）が出力される。

直流成分抽出手段１１１（ＣＰＵ１１）は、交流電源１０１とコンバータ部１との間（リアクトル４ａ、図１参照）に流れる電流から直流成分を抽出するように構成されている。具体的には、電流検出部９（図１参照）により検出された電流は図示しないＡＤ変換器によりデジタル値に変換され、デジタル値に変換された電流から直流成分抽出手段１１１により直流成分が抽出される。

ここで、第１実施形態では、図３に示すように、直流成分抽出手段１１１（ＣＰＵ１１）は、低周波成分を抽出するローパスフィルタ１１１ａを含む。ローパスフィルタ１１１ａにより、電流検出部９（図１参照）により検出された電流から直流成分が抽出（図４参照）される。また、直流成分抽出手段１１１は、絶対値演算手段１１１ｂを含む。絶対値演算手段１１１ｂは、ローパスフィルタ１１１ａにより抽出された直流成分の絶対値を算出する。なお、直流成分を抽出する手段は、これに限られない。

具体的には、図４（ａ）に示すように、電流検出部９により検出された電流に正の直流成分が含まれている場合、絶対値演算手段１１１ｂにより算出された直流成分は正の値になる。一方、図４（ｂ）に示すように、電流検出部９により検出された電流に負の直流成分が含まれている場合でも、絶対値演算手段１１１ｂにより算出された直流成分は正の値になる。

ここで、第１実施形態では、ＣＰＵ１１は、直流成分抽出手段１１１により抽出された直流成分が閾値電流Ｉｔｈよりも大きい場合に、コンバータ部１の動作を停止させるように構成されている。この場合、ＣＰＵ１１は、バッテリ３（図１参照）からの直流電圧をインバータ部２に供給するように制御を行う。以下に、ＣＰＵ１１の動作について具体的に説明する。なお、閾値電流Ｉｔｈは、特許請求の範囲の「所定の閾値電流」の一例である。

図２に示すように、直流成分抽出手段１１１（ＣＰＵ１１）により抽出された直流成分は、比較手段１１２（ＣＰＵ１１）に入力される。比較手段１１２は、予め設定されている閾値電流Ｉｔｈと、入力された直流成分とを比較する。入力された直流成分の方が閾値電流Ｉｔｈよりも大きい場合、比較手段１１２からＨｉｇｈ信号（論理値＝１）が出力される。また、入力された直流成分の方が閾値電流Ｉｔｈよりも小さい場合、比較手段１１２からＬｏｗ信号（論理値＝０）が出力される。比較手段１１２からの出力信号は、ワンショット信号生成手段１１３に入力される。

ワンショット信号生成手段１１３（ＣＰＵ１１）は、比較手段１１２からの信号に基づいて、論理積算出手段１１４および異常解析手段１１５に対して、直流成分の状態を示す直流成分検出信号を出力する。具体的には、ワンショット信号生成手段１１３は、比較手段１１２からＨｉｇｈ信号が入力された場合、Ｈｉｇｈ状態（論理値＝１）の直流成分検出信号を出力する。この場合、論理積算出手段１１４に入力されているコンバータ部運転指令、および、交流入力電圧異常判別手段１１０からの信号の各々の状態に関わらず、論理積算出手段１１４の出力信号（コンバータ部運転信号）はＬｏｗ状態（論理値＝０）になる。また、コンバータ部運転信号は、異常解析手段１１５（ＣＰＵ１１）に入力される。また、ワンショット信号生成手段１１３は、比較手段１１２からＬｏｗ信号が入力された場合、Ｌｏｗ状態（論理値＝０）の直流成分検出信号を出力する。なお、後述するように、ワンショット信号生成手段１１３は、Ｈｉｇｈ信号が入力された場合、Ｈｉｇｈ信号の入力から所定の時間（後述する時間ｔ２）の間はＨｉｇｈ信号を出力する。また、ワンショット信号生成手段１１３は、Ｈｉｇｈ信号の入力から所定の時間後は出力信号を強制的にＬｏｗ信号に変化させて出力するように構成されている。

なお、コンバータ部運転指令は、ユーザが図示しない操作パネルなどにより無停電電源装置１００の起動操作を行った場合にＨｉｇｈ状態（論理値＝１）になる信号である。

図５に示すように、異常解析手段１１５（ＣＰＵ１１）は、コンバータ部運転信号のオン時間を遅延させる（図６参照）オンディレイ信号生成手段１１５ａを有している。オンディレイ信号生成手段１１５ａは、コンバータ部運転信号に基づいて、遅延後コンバータ部運転信号を生成する。遅延後コンバータ部運転信号については、後述する。

ここで、第１実施形態では、ＣＰＵ１１は、直流成分検出信号と、遅延後コンバータ部運転信号との論理積に基づいて、無停電電源装置本体１００ａを停止させる制御を行うように構成されている。具体的には、異常解析手段１１５（ＣＰＵ１１）は、直流成分検出信号と、遅延後コンバータ部運転信号との論理積である装置停止信号を出力する論理積算出手段１１５ｂを有する。なお、装置停止信号がＨｉｇｈ状態の場合、無停電電源装置本体１００ａ（コンバータ部１、インバータ部２、および、チョッパ部８）は停止する。

詳細には、論理積算出手段１１５ｂ（ＣＰＵ１１）は、直流成分検出信号がＨｉｇｈ状態（論理値＝１）で、かつ、遅延後コンバータ部運転信号がＬｏｗ状態（論理値＝０）の場合に、（論理積算出手段１１５ｂにはＨｉｇｈ状態に反転された遅延後コンバータ部運転信号が入力されるので）Ｈｉｇｈ状態の装置停止信号を出力し、無停電電源装置本体１００ａ（コンバータ部１、インバータ部２、および、チョッパ部８）（図１参照）を停止させる。

ここで、第１実施形態では、図６および図７に示すように、ＣＰＵ１１（図２参照）は、直流成分が閾値電流Ｉｔｈよりも大きい場合にコンバータ部１（図１参照）の動作を停止させてから時間ｔ１（たとえば１０秒）後に、コンバータ部１を再起動させる制御を行うように構成されている。具体的には、直流成分検出信号がＨｉｇｈ状態（論理値＝１）になったことに基づいて、論理積算出手段１１４（ＣＰＵ１１）（図２参照）から出力されるコンバータ部運転信号はＬｏｗ状態（論理値＝０）になる。その後、後述するように直流成分検出信号が自動的にＬｏｗ状態に戻されることに基づいて、コンバータ部運転信号は（Ｌｏｗ状態になってから時間ｔ１後に）自動的にＨｉｇｈ状態に戻される。なお、無停電電源装置１００では、コンバータ部運転信号がＬｏｗ状態になってからＨｉｇｈ状態に戻るまでの時間ｔ１の間、バッテリ３（図１参照）によるバッテリ（バックアップ）運転が行われる。なお、時間ｔ１は、特許請求の範囲の「第１の時間」の一例である。

また、第１実施形態では、ＣＰＵ１１は、直流成分が閾値電流Ｉｔｈよりも大きくなった場合に、直流成分検出信号をＨｉｇｈ状態に変化させることにより、コンバータ部１を停止させるとともに、直流成分検出信号がＨｉｇｈ状態に変化してから時間ｔ２（たとえば２秒）後に、直流成分検出信号をＬｏｗ状態に変化させることにより、コンバータ部１を再起動させる制御を行うように構成されている。具体的には、Ｈｉｇｈ状態に変化した直流成分検出信号は、ワンショット信号生成手段１１３（ＣＰＵ１１）（図２参照）により、Ｈｉｇｈ状態になってから時間ｔ２後に自動的にＬｏｗ状態に戻される。なお、図６および図７では、時間ｔ１に比べて時間ｔ２の方が短いように図示しているが、時間ｔ１と時間ｔ２とが同じ長さであってもよい。なお、この場合の直流成分検出信号におけるＨｉｇｈ状態およびＬｏｗ状態は、それぞれ、特許請求の範囲の「第１の状態」および「第２の状態」の一例である。また、時間ｔ２は、特許請求の範囲の「第２の時間」の一例である。

ここで、遅延後コンバータ部運転信号のオン時間は、コンバータ部運転信号のオン時間に対して時間ｔ３（たとえば１分）（図６参照）だけ遅延している。また、遅延後コンバータ部運転信号のオフ時間と、コンバータ部運転信号のオフ時間とは揃っている。なお、時間ｔ３は、特許請求の範囲の「第３の時間」の一例である。

第１実施形態では、図７に示すように、ＣＰＵ１１は、コンバータ部１を再起動させてから、時間ｔ３（図６参照）内に直流成分が閾値電流Ｉｔｈよりも大きくなった場合に、無停電電源装置本体１００ａを停止させる制御を行うように構成されている。具体的には、コンバータ部１が再起動した時点（コンバータ部運転信号がＨｉｇｈ状態になった時点）と、直流成分が閾値電流Ｉｔｈよりも大きくなった時点（直流成分検出信号がＨｉｇｈ状態になった時点）との間の時間Ｔが、時間ｔ３よりも短い場合、装置停止信号はＨｉｇｈ状態になる。これは、コンバータ部１が再起動する（コンバータ部運転信号がＨｉｇｈ状態になる）ことにより遅延後コンバータ部運転信号がＨｉｇｈ状態になる前に、直流成分検出信号がＨｉｇｈ状態になることにより、装置停止信号がＨｉｇｈ状態になるからである。この場合、コンバータ部運転信号がＨｉｇｈ状態である間は、無停電電源装置１００では交流電源１０１を用いたＡＣ（交流）運転が行われ、コンバータ部１が再起動した後に再び直流成分が閾値電流Ｉｔｈよりも大きくなった後は、無停電電源装置本体１００ａが停止状態になる。

一方、時間Ｔが時間ｔ３よりも長い場合（図６参照）、遅延後コンバータ部運転信号がＨｉｇｈ状態になっている状態で、直流成分検出信号がＨｉｇｈ状態になるので、装置停止信号はＨｉｇｈ状態にならずＬｏｗ状態のまま維持される。この場合、コンバータ部運転信号がＨｉｇｈ状態である間は、無停電電源装置１００では交流電源１０１を用いたＡＣ（交流）運転が行われ、コンバータ部１が再起動した後に再び直流成分が閾値電流Ｉｔｈよりも大きくなった後は、バッテリ３によるバッテリ（バックアップ）運転が行われる。

すなわち、コンバータ部１が再起動する（コンバータ部運転信号がＨｉｇｈ状態になる）時点から時間ｔ３経過後（遅延後コンバータ部運転信号がＨｉｇｈ状態になってから）は、直流成分検出信号の状態に関わらず、装置停止信号はＨｉｇｈ状態にならない。言い換えると、コンバータ部１が再起動する（コンバータ部運転信号がＨｉｇｈ状態になる）時点から時間ｔ３内においてのみ、直流成分検出信号の監視が行われるとともに、装置停止信号による無停電電源装置本体１００ａの停止の制御が行われる。

（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第１実施形態では、上記のように、無停電電源装置１００は、交流電源１０１とコンバータ部１との間に設けられ、交流電源１０１の交流電圧を変圧する入力トランス５と、交流電源１０１とコンバータ部１との間に流れる電流から直流成分を抽出する直流成分抽出手段１１１を備える。そして、直流成分抽出手段１１１により抽出された直流成分が閾値電流Ｉｔｈよりも大きい場合に、コンバータ部１の動作を停止させ、バッテリ３からの直流電圧をインバータ部２に供給するように制御を行うＣＰＵ１１を備えるように、無停電電源装置１００を構成する。ここで、交流電源１０１とコンバータ部１との間に流れる電流に直流成分が含まれている場合、入力トランス５に偏磁（磁束に直流成分が生じる現象）が生じる場合がある。したがって、直流成分が閾値電流Ｉｔｈよりも大きい場合に、コンバータ部１の動作を停止させることによって、直流成分を含む交流電流が、コンバータ部１を介して入力トランス５に入力されるのが防止されるので、入力トランス５に偏磁が生じることを抑制することができる。その結果、入力トランス５の偏磁に起因して無停電電源装置１００の動作が異常になるのを抑制することができる。

また、無停電電源装置では一般的に、コンバータ部と交流電源との間の電流はセンサ等を用いて検出している。したがって、既存のセンサによる検出結果を用いてコンバータ部１の停止の制御を行うことができるので、部品点数の増加および部品種類の増加を抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ＣＰＵ１１が、直流成分が閾値電流Ｉｔｈよりも大きい場合にコンバータ部１の動作を停止させてから時間ｔ１後に、コンバータ部１を再起動させる制御を行うように、無停電電源装置１００を構成する。ここで、コンバータ部１の動作が停止している間は、バッテリ３の電圧が負荷１０２に供給される。したがって、コンバータ部１の動作を停止させてから時間ｔ１後にコンバータ部１を再起動させることによって、コンバータ部１を再起動させない場合に比べて、バッテリ３の消費電力が増加するのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ＣＰＵ１１は、直流成分が閾値電流Ｉｔｈよりも大きくなった場合に、直流成分の状態を示す直流成分検出信号をＨｉｇｈ状態に変化させることにより、コンバータ部１を停止させる。そして、ＣＰＵ１１が、直流成分検出信号がＨｉｇｈ状態に変化してから時間ｔ２後に、直流成分検出信号をＬｏｗ状態に変化させることにより、コンバータ部１を再起動させる制御を行うように、無停電電源装置１００を構成する。これにより、直流成分検出信号の状態を変化させるだけでコンバータ部１を停止および再起動させることができるので、コンバータ部１の制御を簡易化することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ＣＰＵ１１が、コンバータ部１を再起動させてから、時間ｔ３内に直流成分が閾値電流Ｉｔｈよりも大きくなった場合に、無停電電源装置本体１００ａを停止させる制御を行うように、無停電電源装置１００を構成する。ここで、コンバータ部１を再起動させてから（時間ｔ３内に）再び直流成分が閾値電流Ｉｔｈよりも大きくなるということは、交流電源１０１の交流電圧の乱れ等の偶発的な要因ではなく、無停電電源装置本体１００ａに異常がある可能性が高い。したがって、コンバータ部１を再起動させてから時間ｔ３内に直流成分が閾値電流Ｉｔｈよりも大きくなった場合に無停電電源装置本体１００ａを停止させることによって、無停電電源装置本体１００ａに異常がある状態で、無停電電源装置本体１００ａが動作されるのを抑制することができる。これにより、入力トランス５に偏磁が生じるのをより確実に抑制することができる。また、コンバータ部１を再起動させてから（時間ｔ３内に）再び直流成分が閾値電流Ｉｔｈよりも大きくならないということは、異常ではなく交流電源１０１の交流電圧の乱れ等の偶発的原因である可能性が高い。したがって、コンバータ部１を再起動させてから時間ｔ３内に直流成分が閾値電流Ｉｔｈよりも大きくなった場合に無停電電源装置本体１００ａを停止させることによって、無停電電源装置本体１００ａに異常がないのに無停電電源装置本体１００ａが停止されるのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ＣＰＵ１１が、直流成分の状態を示す直流成分検出信号と、コンバータ部１の状態を示すコンバータ部運転信号を時間ｔ３遅延させた遅延後コンバータ部運転信号との論理積に基づいて、無停電電源装置本体１００ａを停止させる制御を行うように、無停電電源装置１００を構成する。ここで、遅延後コンバータ部運転信号の論理値は、コンバータ部運転信号の論理値が変化した時点から時間ｔ３後に変化する。これにより、コンバータ部運転信号の論理値が変化した時点から時間ｔ３内に遅延後コンバータ部運転信号を無効状態（論理積が直流成分検出信号の論理値で決定される状態）にするとともに、コンバータ部運転信号の論理値が変化した時点から時間ｔ３後から遅延後コンバータ部運転信号を有効状態（論理積が遅延後コンバータ部運転信号の論理値で決定される状態）にすることができる。その結果、コンバータ部運転信号の論理値が変化した時点から（遅延後コンバータ部運転信号が無効状態になってから）の時間ｔ３に限定して、直流成分検出信号の状態に基づいて、無停電電源装置本体１００ａを停止させる制御を行うことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、直流成分抽出手段１１１が、低周波成分を抽出するローパスフィルタ１１１ａを含むように、無停電電源装置１００を構成する。これにより、ローパスフィルタ１１１ａにより、低周波（周波数が略ゼロ）の直流成分を容易に抽出することができる。

［第２実施形態］
次に、図１、図２、図８、および、図９を参照して、第２実施形態による無停電電源装置２００の構成について説明する。この第２実施形態における無停電電源装置２００では、第１実施形態とは異なり、直流成分が閾値電流Ｉｔｈよりも大きくなった回数に基づいて、無停電電源装置本体１００ａを停止させる制御が行われる。なお、上記第１実施形態と同様の構成は、第１実施形態と同じ符号を付して図示するとともに説明を省略する。

（無停電電源装置の構成）
まず、図１および図２を参照して、無停電電源装置２００の構成について説明する。

図１に示すように、無停電電源装置２００は、ＣＰＵ２１を備える。図２に示すように、ＣＰＵ２１は、異常解析手段２１５として機能するように構成されている。なお、ＣＰＵ２１において、異常解析手段２１５の機能は、プログラムなどのソフトウェアにより実現することが可能である。なお、ＣＰＵ２１は、特許請求の範囲の「制御部」の一例である。

図８に示すように、異常解析手段２１５は、直流成分が閾値電流Ｉｔｈ（図２参照）よりも大きくなった回数をカウントする発生回数カウンタ２１５ａを有している。また、異常解析手段２１５は、発生回数カウンタ２１５ａのカウント値をリセットする時間カウンタ２１５ｂを有している。また、異常解析手段２１５は、発生回数カウンタ２１５ａのカウント値と、基準値とを比較する比較手段２１５ｃを有している。第２実施形態では、基準値は３である。

ここで、第２実施形態では、図９に示すように、ＣＰＵ２１（図１参照）は、時間ｔ４（たとえば１０分）内に、直流成分が閾値電流Ｉｔｈ（図２参照）よりも大きくなった回数（直流成分検出信号がＨｉｇｈ状態になった回数）が４になった場合に、無停電電源装置本体１００ａ（図１参照）を停止させる制御を行うように構成されている。具体的には、発生回数カウンタ２１５ａ（図８参照）のカウント値が４になった場合に、Ｈｉｇｈ状態（論理値＝１）の装置停止信号が比較手段２１５ｃ（図８参照）から出力される。また、発生回数カウンタ２１５ａのカウント値が１、２、または、３の場合、コンバータ部運転信号（図２参照）はＬｏｗ状態である。なお、時間ｔ４は、特許請求の範囲の「第４の時間」の一例である。また、４は、特許請求の範囲の「所定の回数」の一例である。

また、第２実施形態では、ＣＰＵ２１は、直流成分が閾値電流Ｉｔｈよりも大きくなる毎にカウント値を増加させるとともに、時間ｔ４毎にカウント値をリセットする制御を行うように構成されている。すなわち、時間ｔ４毎に、発生回数カウンタ２１５ａのカウント値をリセットするカウンタクリア信号が、時間カウンタ２１５ｂから発生回数カウンタ２１５ａに出力される。発生回数カウンタ２１５ａにカウンタクリア信号が入力された場合、発生回数カウンタ２１５ａのカウント値は０に戻される。なお、カウンタクリア信号は、時間ｔ５だけＨｉｇｈ状態であるパルス信号（ワンショット信号）である。

第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第２実施形態では、上記のように、ＣＰＵ２１が、時間ｔ４内に、直流成分が閾値電流Ｉｔｈよりも大きくなった回数が４になった場合に、無停電電源装置本体１００ａを停止させる制御を行うように、無停電電源装置２００を構成する。ここで、（時間ｔ４内に）直流成分が閾値電流Ｉｔｈよりも複数回（４回）大きくなるということは、交流電源１０１の交流電圧の乱れ等の偶発的な要因ではなく、無停電電源装置本体１００ａに異常がある可能性が高い。したがって、時間ｔ４内に直流成分が閾値電流Ｉｔｈよりも大きくなった回数が４になった場合に無停電電源装置本体１００ａを停止させることによって、無停電電源装置本体１００ａに異常がある状態で、無停電電源装置本体１００ａが動作されるのを防止することができる。また、（時間ｔ４内に）直流成分が閾値電流Ｉｔｈよりも複数回大きくならないということは、交流電源１０１の交流電圧の乱れ等が原因である可能性が高い。したがって、時間ｔ４内に直流成分が閾値電流Ｉｔｈよりも大きくなった回数が複数（４）になった場合に無停電電源装置本体１００ａを停止させることによって、無停電電源装置本体１００ａに異常がないのに無停電電源装置本体１００ａが停止されるのを抑制することができる。

また、直流成分が閾値電流Ｉｔｈよりも大きくなった回数だけに基づいて制御を行うことができるので、無停電電源装置本体１００ａの停止に関する制御をより簡易化することができる。

また、第２実施形態では、上記のように、ＣＰＵ２１が、直流成分が閾値電流Ｉｔｈよりも大きくなる毎にカウント値を増加させるとともに、時間ｔ４毎にカウント値をリセットする制御を行うように、無停電電源装置２００を構成する。これにより、カウント値をリセットすることによって、比較的直近のカウント値のみに基づいて無停電電源装置本体１００ａの停止に関する制御を行うことができる。その結果、比較的直近の無停電電源装置本体１００ａの状態に対する制御を行うことができるので、より適切に無停電電源装置本体１００ａの停止に関する制御を行うことができる。

なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、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、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに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（変形例）が含まれる。

たとえば、上記第１および第２実施形態では、直流成分抽出部（直流成分抽出手段１１１）が、制御部（ＣＰＵ１１、２１）が有する１つの機能である例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、直流成分抽出部が、制御部とは別個に設けられていてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、直流電源としてバッテリ３が備えられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、バッテリ（蓄電）式以外の直流電源が備えられていてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、直流成分検出信号がＨｉｇｈ状態になった場合にコンバータ部を停止させ、直流電流検出信号がＬｏｗ状態になった場合にコンバータ部を再起動させる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、直流成分検出信号がＬｏｗ状態になった場合にコンバータ部を停止させ、直流電流検出信号がＨｉｇｈ状態になった場合にコンバータ部を再起動させてもよい。

また、上記第１実施形態では、制御部（ＣＰＵ１１、オンディレイ信号生成手段１１５ａ）によってコンバータ部運転信号を遅延させる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、コンバータ部運転信号の立ち上がりタイミングだけではなく、コンバータ部運転信号の全体を遅延させてもよい。

また、上記第２実施形態では、直流成分が所定の閾値電流（閾値電流Ｉｔｈ）よりも大きくなった回数が４になった場合に無停電電源装置本体を停止させる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、直流成分が所定の閾値電流（閾値電流Ｉｔｈ）よりも大きくなった回数が、４以外の複数回数になった場合に無停電電源装置本体を停止させてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、ローパスフィルタを用いて直流成分を抽出する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ローパスフィルタ以外により直流成分を抽出してもよい。

１ コンバータ部
２ インバータ部
３ バッテリ（直流電源）
５ 入力トランス
１１、２１ ＣＰＵ（制御部）
１００ 無停電電源装置
１００ａ 無停電電源装置本体
１０１ 交流電源
１０２ 負荷
１１１ 直流成分抽出手段（直流成分抽出部）
１１１ａ ローパスフィルタ
Ｉｔｈ 閾値電流（所定の閾値電流）
ｔ１ 時間（第１の時間）
ｔ２ 時間（第２の時間）
ｔ３ 時間（第３の時間）
ｔ４ 時間（第４の時間）

Claims (8)

1. 交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と、前記コンバータ部からの直流電圧を交流電圧に変換し、変換した交流電圧を負荷に供給するインバータ部と、前記コンバータ部と前記インバータ部との間に接続され、前記交流電源の異常時に前記負荷に電力を供給する直流電源と、を含む無停電電源装置本体と、
   前記交流電源と前記コンバータ部との間に設けられ、前記交流電源の交流電圧を変圧する入力トランスと、
   前記交流電源と前記コンバータ部との間に流れる電流から直流成分を抽出する直流成分抽出部と、
   前記直流成分抽出部により抽出された前記直流成分が所定の閾値電流よりも大きい場合に、前記コンバータ部の動作を停止させ、前記直流電源からの直流電圧を前記インバータ部に供給するように制御を行う制御部と、を備える、無停電電源装置。
2. 前記制御部は、前記直流成分が前記所定の閾値電流よりも大きい場合に前記コンバータ部の動作を停止させてから第１の時間後に、前記コンバータ部を再起動させる制御を行うように構成されている、請求項１に記載の無停電電源装置。
3. 前記制御部は、前記直流成分が前記所定の閾値電流よりも大きくなった場合に、前記直流成分の状態を示す直流成分検出信号を第１の状態に変化させることにより、前記コンバータ部を停止させるとともに、前記直流成分検出信号が前記第１の状態に変化してから第２の時間後に、前記直流成分検出信号を前記第１の状態とは異なる第２の状態に変化させることにより、前記コンバータ部を再起動させる制御を行うように構成されている、請求項２に記載の無停電電源装置。
4. 前記制御部は、前記コンバータ部を再起動させてから、第３の時間内に前記直流成分が前記所定の閾値電流よりも大きくなった場合に、前記無停電電源装置本体を停止させる制御を行うように構成されている、請求項２または３に記載の無停電電源装置。
5. 前記制御部は、前記直流成分の状態を示す直流成分検出信号と、前記コンバータ部の状態を示すコンバータ部運転信号を前記第３の時間遅延させた遅延後コンバータ部運転信号との論理積に基づいて、前記無停電電源装置本体を停止させる制御を行うように構成されている、請求項４に記載の無停電電源装置。
6. 前記制御部は、第４の時間内に、前記直流成分が前記所定の閾値電流よりも大きくなった回数が２以上の所定の回数になった場合に、前記無停電電源装置本体を停止させる制御を行うように構成されている、請求項２または３に記載の無停電電源装置。
7. 前記制御部は、前記直流成分が前記所定の閾値電流よりも大きくなる毎にカウント値を増加させるとともに、前記第４の時間毎に前記カウント値をリセットする制御を行うように構成されている、請求項６に記載の無停電電源装置。
8. 前記直流成分抽出部は、低周波成分を抽出するローパスフィルタを含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の無停電電源装置。

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