JP2019129675A - 無停電電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】突入電流に起因して交流電源自身および交流電源に接続されている電気機器の動作に影響が生じ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、コンバータ部１とインバータ部２との間に設けられる直流中間回路３と、バッテリ４と、交流電源１０１とコンバータ部１との間に設けられるスイッチ５と、スイッチ５とコンバータ部１との間に接続されている入力フィルタコンデンサ６と、スイッチ５およびコンバータ部１に並列に接続され、直流中間回路３の直流中間コンデンサ３ａを充電する初期充電回路８と、を備える。また、無停電電源装置１００は、起動時において、バッテリ４からの直流電圧をコンバータ部１により交流電圧に変換して入力フィルタコンデンサ６を充電する制御を行う制御装置１３を備える。【選択図】図１

Description

この発明は、無停電電源装置に関し、特に、交流電源とコンバータ部との間に設けられる入力フィルタコンデンサを備える無停電電源装置に関する。

従来、交流電源とコンバータ部との間に設けられる入力フィルタコンデンサ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、交流電源の交流電圧を直流電圧に変換するコンバータと、コンバータの直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、交流電源の停電時にインバータに直流電圧を供給する蓄電池と、を備える。また、交流電源とコンバータとの間には、交流入力開閉器および交流フィルタコンデンサ（入力フィルタコンデンサ）が設けられている。上記無停電電源装置では、電源の再投入時または停電復旧時において、交流入力開閉器をオンさせる時点で、蓄電池によるコンバータの励磁電圧および交流電源の励磁電圧の振幅および位相が等しくなるように制御されている。これにより、交流入力開閉器をオンさせることにより、交流フィルタコンデンサに流れる突入電流（定常電流値を超えた電流）が抑制される。

特開平８−６５９１７号公報

しかしながら、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のような従来の無停電電源装置では、無停電電源装置の初期起動時において、交流フィルタコンデンサが充電（励磁）されていない状態で交流電源が投入されるので、交流フィルタコンデンサに突入電流が流れるという不都合があると考えられる。この場合、交流電源自身へ影響が生じるとともに、交流電源と無停電電源装置との間の電源ラインにおけるインピーダンスに起因して交流電源の電圧変動が生じるため、交流電源に接続されている電気機器の動作に影響が生じ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、突入電流に起因して交流電源自身および交流電源に接続されている電気機器の動作に影響が生じ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、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設けられ、直流中間コンデンサを含む直流中間回路と、直流中間回路に接続され、交流電源の異常時に負荷への電力の供給を行う蓄電部と、交流電源とコンバータ部との間に設けられる第１スイッチと、第１スイッチとコンバータ部との間に接続されている入力フィルタコンデンサと、第１スイッチおよびコンバータ部に並列に接続され、直流中間回路の直流中間コンデンサを充電する初期充電回路と、起動時において、第１スイッチをオフさせた状態で、初期充電回路を用いて直流中間コンデンサを初期充電するとともに蓄電部からの直流電圧をコンバータ部により交流電圧に変換して入力フィルタコンデンサを充電する制御を行う制御部と、を備える。

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、起動時において、第１スイッチをオフさせた状態で、初期充電回路を用いて直流中間コンデンサを初期充電するとともに蓄電部からの直流電圧を用いて入力フィルタコンデンサを充電することによって、起動時において交流電源の交流電圧により入力フィルタコンデンサの充電を行わずに、蓄電部を用いて入力フィルタコンデンサの充電を行うことができる。これにより、第１スイッチをオンさせて交流電源と入力フィルタコンデンサとを接続した際に、入力フィルタコンデンサが蓄電部の電圧により既に充電されているので、入力フィルタコンデンサの電圧と交流電源の電圧との電圧差を小さくすることができる。その結果、第１スイッチをオンさせて交流電源と入力フィルタコンデンサとを接続させた際に、交流電源から入力フィルタコンデンサに突入電流が流れるのを抑制することができる。これにより、突入電流に起因して交流電源自身および交流電源に接続されている電気機器の動作に影響が生じるのを抑制することができる。なお、交流電圧により入力フィルタコンデンサが充電されている場合、入力フィルタコンデンサにおいて充電と放電とが周期的に交互に繰り返されている。交流電圧による入力フィルタコンデンサの充電とは、周期的に繰り返し行われている充電のことを意味する。

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、直流中間回路と蓄電部との間に設けられるチョッパ部をさらに備え、初期充電回路は、充電抵抗と、充電抵抗に並列に接続される第２スイッチとを含み、制御部は、第２スイッチをオンさせるとともにチョッパ部を起動し、蓄電部からの直流電圧をコンバータ部により交流電圧に変換して入力フィルタコンデンサを充電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、チョッパ部を起動した際に流れる電流が、充電抵抗よりも第２スイッチを介して流れやすくなるので、第２スイッチが設けられていない場合に比べて充電抵抗に流れる電流を低減させることができる。その結果、充電抵抗が、流れる電流に起因して破損（焼損）するのを抑制することができる。

この場合、好ましくは、チョッパ部と蓄電部との間に設けられる第３スイッチと、第３スイッチとチョッパ部との間に接続されている直流フィルタコンデンサと、をさらに備え、制御部は、第２スイッチをオンさせるとともにチョッパ部を起動して直流フィルタコンデンサを充電し、直流フィルタコンデンサが充電された状態で第３スイッチをオン状態にして、蓄電部からの直流電圧をコンバータ部により交流電圧に変換して入力フィルタコンデンサを充電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、直流フィルタコンデンサが充電された状態で第３スイッチをオンさせることによって、第３スイッチをオンさせた場合に蓄電部から直流フィルタコンデンサに突入電流が流れるのを抑制することができる。その結果、直流フィルタコンデンサが破損（焼損）するのを抑制することができる。

上記チョッパ部を備える無停電電源装置において、好ましくは、制御部は、初期充電回路による初期充電により直流中間コンデンサの電圧が所定の閾値以上になった場合に、第２スイッチをオンさせるとともにチョッパ部を起動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、第２スイッチをオンさせることによって、チョッパ部を起動した際に流れる電流が、充電抵抗よりも第２スイッチを介して流れやすくなる。その結果、第２スイッチが設けられていない場合に比べて充電抵抗に流れる電流を低減させることができるので、直流中間コンデンサの電圧が所定の閾値以上になった場合に充電抵抗に流れる電流に起因して充電抵抗が破損（焼損）するのを抑制することができる。

上記チョッパ部を備える無停電電源装置において、好ましくは、制御部は、チョッパ部を介してコンバータ部と蓄電部とを接続するとともに初期充電回路を非導通状態にして、蓄電部からの直流電圧をコンバータ部により交流電圧に変換して入力フィルタコンデンサを充電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、初期充電回路が非導通状態なので、蓄電部からコンバータ部へ流れる電流が、初期充電回路を介して交流電源に流れ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、蓄電部からの直流電圧を用いて、入力フィルタコンデンサを充電するとともに直流中間コンデンサを充電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、直流中間コンデンサからの直流電圧を用いて入力フィルタコンデンサを充電している際に、直流中間コンデンサの充電電荷が減少す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、入力フィルタコンデンサを充電するコンバータ部からの交流電圧の位相および振幅の各々を、交流電源からの交流電圧の位相および振幅と略等しく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、コンバータ部からの交流電圧（入力フィルタコンデンサの電圧）と交流電源からの交流電圧との電圧差（振幅差および位相差）が略ゼロになるので、交流電源から入力フィルタコンデンサに突入電流が流れるのをより確実に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、入力フィルタコンデンサが充電された状態で、第１スイッチをオンさせるとともに、交流電源からの交流電圧を用いて蓄電部の充電を行うように構成されている。このように構成すれば、第１スイッチをオンさせる際に入力フィルタコンデンサへ突入電流が流れるのを抑制することができるので、交流電源自身の動作に影響が生じるのを抑制することができる。その結果、交流電源から蓄電部への充電を適切に行うことができる。

本発明によれば、上記のように、突入電流に起因して交流電源自身および交流電源に接続されている電気機器の動作に影響が生じるのを抑制することができる。

一実施形態による無停電電源装置の全体構成を示した図である。 一実施形態による無停電電源装置の初期充電時の動作を説明するための図である。 一実施形態による無停電電源装置の第２スイッチをオンさせた状態の動作を説明するための図である。 一実施形態による無停電電源装置のチョッパ部を起動させた状態の動作を説明するための図である。 一実施形態による無停電電源装置の蓄電部をチョッパ部に接続させた状態の動作を説明するための図である。 一実施形態による無停電電源装置のコンバータ部を起動させた状態の動作を説明するための図である。 一実施形態による無停電電源装置の第１スイッチをオンさせた状態の動作を説明するための図である。 一実施形態による無停電電源装置の起動時における制御を説明するためのフローチャートである。

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。

［本実施形態］
図１〜図８を参照して、本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の全体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、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を備える。また、無停電電源装置１００は、コンバータ部１からの直流電圧を交流電圧に変換し、負荷１０２に供給するインバータ部２を備える。また、無停電電源装置１００は、コンバータ部１とインバータ部２との間に設けられる直流中間回路３を備える。直流中間回路３は、直流電圧を平滑するための直流中間コンデンサ３ａを含む。また、無停電電源装置１００は、直流中間回路３に接続されているバッテリ４を備える。バッテリ４は、交流電源１０１の異常時に負荷１０２への電力の供給を行う。なお、コンバータ部１およびインバータ部２は、それぞれ、ＰＷＭコンバータおよびＰＷＭインバータである。また、バッテリ４は、特許請求の範囲の「蓄電部」の一例である。

無停電電源装置１００は、交流電源１０１とコンバータ部１との間に設けられるスイッチ５を備える。また、無停電電源装置１００は、スイッチ５とコンバータ部１との間に接続されている入力フィルタコンデンサ６を備える。また、コンバータ部１と入力フィルタコンデンサ６との間には、リアクトル７が設けられている。なお、スイッチ５は、特許請求の範囲の「第１スイッチ」の一例である。

無停電電源装置１００は、スイッチ５およびコンバータ部１に並列に接続される初期充電回路８を備える。初期充電回路８は、無停電電源装置１００の起動時において、直流中間回路３の直流中間コンデンサ３ａを充電する。初期充電回路８は、充電抵抗８ａを含む。また、初期充電回路８は、充電抵抗８ａと並列に接続されているスイッチ８ｂを含む。また、初期充電回路８は、充電抵抗８ａと直列に接続されている整流器８ｃと、整流器８ｃと交流電源１０１との間に設けられているスイッチ８ｄとを含む。整流器８ｃは、交流電源１０１からの交流電圧を直流電圧に変換する。スイッチ８ｄは、充電抵抗８ａと整流器８ｃとの間に設けられている。なお、スイッチ８ｂは、特許請求の範囲の「第２スイッチ」の一例である。

無停電電源装置１００は、直流中間回路３とバッテリ４との間に設けられるチョッパ部９を備える。チョッパ部９は、入力された直流電圧を昇圧または降圧するように構成されている。

無停電電源装置１００は、チョッパ部９とバッテリ４との間に設けられるスイッチ１０を備える。また、無停電電源装置１００は、スイッチ１０とチョッパ部９との間に接続されている直流フィルタコンデンサ１１を備える。また、直流フィルタコンデンサ１１とチョッパ部９との間には、リアクトル１２が設けられている。直流フィルタコンデンサ１１およびリアクトル１２は、バッテリ４とチョッパ部９との間の直流電圧のリプルを除去するために設けられている。なお、スイッチ１０は、特許請求の範囲の「第３スイッチ」の一例である。

また、スイッチ５、スイッチ８ｂ、スイッチ１０、および、スイッチ８ｄの各々は、マグネットコンタクタである。

無停電電源装置１００は、制御装置１３を備えている。制御装置１３は、シーケンス制御手段１３ａと、直流中間電圧検出手段１３ｂと、バッテリ電圧検出手段１３ｃと、交流入力電圧検出手段１３ｄと、を含む。制御装置１３において、シーケンス制御手段１３ａと、直流中間電圧検出手段１３ｂと、バッテリ電圧検出手段１３ｃと、交流入力電圧検出手段１３ｄ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、制御装置１３は、特許請求の範囲の「制御部」の一例である。

ここで、本実施形態では、起動時において、制御装置１３は、バッテリ４からの直流電圧をコンバータ部１により交流電圧に変換して入力フィルタコンデンサ６を充電する制御を行うように構成されている。以下に、図２〜図７を参照して、無停電電源装置１００の起動時における制御について具体的に説明する。なお、図２〜図７では、簡略化のため、制御装置１３は図示を省略している。

まず、図２に示すように、無停電電源装置１００の起動時において、制御装置１３（図１参照）は、スイッチ５をオフさせた状態で、初期充電回路８を用いて直流中間コンデンサ３ａを初期充電するように構成されている。この場合、スイッチ５およびスイッチ８ｂはオフされているとともに、スイッチ８ｄはオンされている。これにより、交流電源１０１から充電抵抗８ａ、スイッチ８ｄ、および、整流器８ｃを介して、直流中間回路３（直流中間コンデンサ３ａ）に電流（図２の一点鎖線の矢印）が流れる。なお、この場合、整流器８ｃにより、交流電源１０１の交流電圧が直流電圧に変換される。

次に、本実施形態では、図３および図４に示すように、制御装置１３（図１参照）は、スイッチ８ｂをオンさせる（図３参照）とともにチョッパ部９を起動する（図４参照）ように構成されている。

具体的には、図３に示すように、制御装置１３（図１参照）は、初期充電回路８による初期充電により直流中間コンデンサ３ａの電圧が閾値電圧値Ｖｔｈ１（図１参照）以上になった場合に、スイッチ８ｂをオンさせる制御を行うように構成されている。詳細には、制御装置１３（直流中間電圧検出手段１３ｂ、図１参照）により検出された直流中間回路３（直流中間コンデンサ３ａ）の電圧値が閾値電圧値Ｖｔｈ１以上になった場合に、制御装置１３（シーケンス制御手段１３ａ、図１参照）によりスイッチ８ｂがオンされる。なお、閾値電圧値Ｖｔｈ１は、特許請求の範囲の「所定の閾値」の一例である。

この場合、交流電源１０１から、スイッチ８ｂ、スイッチ８ｄ、および、整流器８ｃを介して、直流中間回路３に電流（図３の一点鎖線の矢印）が流れ、直流中間回路３（直流中間コンデンサ３ａ）の充電が継続される。

そして、図４に示すように、スイッチ８ｂがオンされた状態で、チョッパ部９が制御装置１３（シーケンス制御手段１３ａ、図１参照）により起動される。この場合、チョッパ部９が起動されることにより、交流電源１０１から、スイッチ８ｂ、スイッチ８ｄ、整流器８ｃ、直流中間回路３、チョッパ部９、および、リアクトル１２を介して、直流フィルタコンデンサ１１に電流（図４の一点鎖線の矢印）が流れる。これにより、直流フィルタコンデンサ１１が充電される。

次に、本実施形態では、図５に示すように、制御装置１３（図１参照）は、直流フィルタコンデンサ１１が充電された状態でスイッチ１０をオン状態にする制御を行うように構成されている。この場合、直流フィルタコンデンサ１１を充電するチョッパ部９の出力電圧は、バッテリ４の出力電圧と略等しくなるように制御されている。

具体的には、制御装置１３（バッテリ電圧検出手段１３ｃ、図１参照）により、チョッパ部９の（直流フィルタコンデンサ１１への）出力電圧およびバッテリ４の出力電圧の各々が検出されている。制御装置１３（バッテリ電圧検出手段１３ｃ）により検出された、チョッパ部９の出力電圧およびバッテリ４の出力電圧が互いに略等しい場合に、制御装置１３（シーケンス制御手段１３ａ、図１参照）によりスイッチ１０がオンされる。なお、チョッパ部９の出力電圧およびバッテリ４の出力電圧が互いに異なっている場合は、制御装置１３によりチョッパ部９のデューティ比が調整されて、チョッパ部９の出力電圧が制御される。

次に、本実施形態では、図６に示すように、制御装置１３（図１参照）は、チョッパ部９を介してコンバータ部１とバッテリ４とを接続するとともに初期充電回路８を非導通状態にする制御を行うように構成されている。具体的には、制御装置１３（シーケンス制御手段１３ａ、図１参照）によりスイッチ８ｄおよびスイッチ８ｂがオフ状態にされることにより、初期充電回路８が非導通状態にされる。そして、制御装置１３（直流中間電圧検出手段１３ｂ、図１参照）により検出された直流中間回路３（直流中間コンデンサ３ａ）の電圧が、閾値電圧値Ｖｔｈ２（図１参照）以上になった場合に、コンバータ部１が制御装置１３（シーケンス制御手段１３ａ）により起動される。コンバータ部１が起動されることにより、バッテリ４からの直流電圧がコンバータ部１により交流電圧に変換されて入力フィルタコンデンサ６に充電される。

また、本実施形態では、制御装置１３は、バッテリ４からの直流電圧を用いて、入力フィルタコンデンサ６を充電するとともに直流中間コンデンサ３ａを充電する制御を行うように構成されている。すなわち、直流中間コンデンサ３ａは、バッテリ４により充電されながら、入力フィルタコンデンサ６を充電するために放電している。この場合、バッテリ４から、スイッチ１０、リアクトル１２、チョッパ部９、コンバータ部１、および、リアクトル７を介して、入力フィルタコンデンサ６に電流（図６の一点鎖線の矢印）が流れる。また、バッテリ４から、スイッチ１０、リアクトル１２、および、チョッパ部９を通って、直流中間回路３にも電流（図６の一点鎖線の矢印）が流れている。

次に、本実施形態では、図７に示すように、制御装置１３（図１参照）は、入力フィルタコンデンサ６が充電された状態で、スイッチ５をオンさせるとともに、交流電源１０１からの交流電圧を用いてバッテリ４の充電を行うように構成されている。この場合、交流電源１０１から、スイッチ５、リアクトル７、コンバータ部１、直流中間回路３、チョッパ部９、リアクトル１２、および、スイッチ１０を介して、バッテリ４に電流（図７の一点鎖線の矢印）が流れる。

また、本実施形態では、制御装置１３は、入力フィルタコンデンサ６を充電するコンバータ部１からの交流電圧の位相および振幅の各々を、交流電源１０１からの交流電圧の位相および振幅と略等しくする制御を行うように構成されている。そして、コンバータ部１からの交流電圧の位相および振幅の各々が、交流電源１０１からの交流電圧の位相および振幅と略等しい状態で、スイッチ５はオンされる。

具体的には、制御装置１３（交流入力電圧検出手段１３ｄ、図１参照）により、コンバータ部１からの交流電圧、および、交流電源１０１の交流電圧の各々が検出されている。制御装置１３（交流入力電圧検出手段１３ｄ、図１参照）により検出された、コンバータ部１からの交流電圧の位相および振幅の各々が、交流電源１０１の交流電圧の位相および振幅と等しい場合に、制御装置１３（シーケンス制御手段１３ａ、図１参照）によりスイッチ５がオンされる。また、コンバータ部１からの交流電圧の位相および振幅の各々が、交流電源１０１の交流電圧の位相および振幅と異なっている場合は、制御装置１３によりコンバータ部１のデューティ比が調整されて、コンバータ部１からの交流電圧が制御される。

そして、最後に、制御装置１３（シーケンス制御手段１３ａ）によりインバータ部２が起動され、無停電電源装置１００の通常運転が開始される。

（無停電電源装置の起動時の制御フロー）
次に、図８を参照して、本実施形態の無停電電源装置１００の制御装置１３による、無停電電源装置１００の起動時の制御フローについて説明する。

まず、ステップＳ１において、初期充電回路８による初期充電が開始される。この場合、スイッチ８ｄがオンにされる。

次に、ステップＳ２において、直流中間コンデンサ３ａの電圧が閾値電圧値Ｖｔｈ１以上か否かが判定される。直流中間コンデンサ３ａの電圧が閾値電圧値Ｖｔｈ１以上の場合は、ステップＳ３に進む。直流中間コンデンサ３ａの電圧が閾値電圧値Ｖｔｈ１未満の場合は、直流中間コンデンサ３ａの電圧が閾値電圧値Ｖｔｈ１以上になるまでステップＳ２が繰り返される。

次に、ステップＳ３において、スイッチ８ｂがオンにされる。次に、チョッパ部９が起動される。

次に、ステップＳ５において、チョッパ部９の（直流フィルタコンデンサ１１への）出力電圧と、バッテリ４の出力電圧とが略等しいか否かが判定される。チョッパ部９の出力電圧とバッテリ４の出力電圧とが略等しい場合、ステップＳ６に進む。また、チョッパ部９の出力電圧とバッテリ４の出力電圧とが互いに異なる場合、チョッパ部９の出力電圧とバッテリ４の出力電圧とが略等しくなるまで、ステップＳ５が繰り返される。

次に、ステップＳ６において、スイッチ１０がオン状態にされることにより、バッテリ４とチョッパ部９とが接続される。次に、ステップＳ７において、スイッチ８ｄおよびスイッチ８ｂがオフされることにより、初期充電回路８が遮断され、非導通状態にされる。

次に、ステップＳ８において、まず始めに、チョッパ部９による直流中間電圧の制御を開始する。すなわち、直流中間コンデンサ３ａの電圧が閾値電圧値Ｖｔｈ２以上か否かが判定される。直流中間コンデンサ３ａの電圧が閾値電圧値Ｖｔｈ２以上の場合は、ステップＳ９に進む。直流中間コンデンサ３ａの電圧が閾値電圧値Ｖｔｈ２未満の場合は、直流中間コンデンサ３ａの電圧が閾値電圧値Ｖｔｈ２以上になるまでステップＳ８が繰り返される。

次に、ステップＳ９において、コンバータ部１が起動される。

次に、ステップＳ１０において、コンバータ部１の（入力フィルタコンデンサ６に出力される）交流電圧、および、交流電源１０１の交流電圧の各々の、位相および振幅が略等しいか否かが判定される。コンバータ部１の交流電圧および交流電源１０１の交流電圧の各々の位相および振幅が、略等しい場合はステップＳ１１に進み、互いに異なる場合は略等しくなるまでステップＳ１０が繰り返される。

次に、ステップＳ１１において、スイッチ５がオンされることにより、交流電源１０１とコンバータ部１とが接続される。これにより、交流電源１０１の電圧によってバッテリ４が充電される。

そして、ステップＳ１２により、インバータ部２が起動されることにより、無停電電源装置１００の通常運転が開始される。

（本実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

本実施形態では、上記のように、起動時において、スイッチ５をオフさせた状態で、初期充電回路８を用いて直流中間コンデンサ３ａを初期充電するとともにバッテリ４からの直流電圧をコンバータ部１により交流電圧に変換して入力フィルタコンデンサ６を充電する制御を行う制御装置１３を備えるように、無停電電源装置１００を構成する。これにより、装置起動時にバッテリ４を用いて入力フィルタコンデンサ６の充電行うことができる。その結果、スイッチ５をオンさせて交流電源１０１と入力フィルタコンデンサ６とを接続した際に、入力フィルタコンデンサ６がバッテリ４の電圧により充電されているので、入力フィルタコンデンサ６の電圧と交流電源１０１の電圧との電圧差を小さくすることができる。これにより、スイッチ５をオンさせて交流電源１０１と入力フィルタコンデンサ６とを接続させた際に、交流電源１０１から入力フィルタコンデンサ６に突入電流が流れるのを抑制することができる。その結果、突入電流に起因して交流電源１０１自身および交流電源１０１に接続されている電気機器の動作に影響が生じるのを抑制することができる。なお、交流電圧により入力フィルタコンデンサ６が充電されている場合、入力フィルタコンデンサ６において充電と放電とが周期的に交互に繰り返されている。交流電圧による入力フィルタコンデンサ６の充電とは、周期的に繰り返し行われている充電のことを意味する。

また、本実施形態では、上記のように、制御装置１３が、スイッチ８ｂをオンさせるとともにチョッパ部９を起動し、バッテリ４からの直流電圧をコンバータ部１により交流電圧に変換して入力フィルタコンデンサ６を充電す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、チョッパ部９を起動した際に流れる電流が、充電抵抗８ａよりもスイッチ８ｂを介して流れやすくなるので、スイッチ８ｂが設けられていない場合に比べて充電抵抗８ａに流れる電流を低減させることができる。その結果、充電抵抗８ａが、流れる電流に起因して破損（焼損）するのを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、制御装置１３が、スイッチ８ｂをオンさせるとともにチョッパ部９を起動して直流フィルタコンデンサ１１を充電し、直流フィルタコンデンサ１１が充電された状態でスイッチ１０をオン状態にして、バッテリ４からの直流電圧をコンバータ部１により交流電圧に変換して入力フィルタコンデンサ６を充電す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、直流フィルタコンデンサ１１が充電された状態でスイッチ１０をオンさせることによって、スイッチ１０をオンさせた場合にバッテリ４から直流フィルタコンデンサ１１に突入電流が流れるのを抑制することができる。その結果、直流フィルタコンデンサ１１が破損（焼損など）するのを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、制御装置１３が、初期充電回路８による初期充電により直流中間コンデンサ３ａの電圧が閾値電圧値Ｖｔｈ１以上になった場合に、スイッチ８ｂをオンさせるとともにチョッパ部９を起動す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、スイッチ８ｂをオンさせることによって、チョッパ部９を起動した際に流れる電流が、充電抵抗８ａよりもスイッチ８ｂを介して流れやすくなる。その結果、スイッチ８ｂが設けられていない場合に比べて充電抵抗８ａに流れる電流を低減させることができるので、直流中間コンデンサ３ａの電圧が閾値電圧値Ｖｔｈ１以上になった場合に充電抵抗８ａに流れる電流に起因して充電抵抗８ａが破損（焼損）するのを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、制御装置１３が、チョッパ部９を介してコンバータ部１とバッテリ４とを接続するとともに初期充電回路８を非導通状態にして、バッテリ４からの直流電圧をコンバータ部１により交流電圧に変換して入力フィルタコンデンサ６を充電す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、初期充電回路８が非導通状態なので、バッテリ４からコンバータ部１へ流れる電流が、初期充電回路８を介して交流電源１０１に流れるのを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、制御装置１３が、バッテリ４からの直流電圧を用いて、入力フィルタコンデンサ６を充電するとともに直流中間コンデンサ３ａを充電す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、直流中間コンデンサ３ａからの直流電圧を用いて入力フィルタコンデンサ６を充電している際に、直流中間コンデンサ３ａの充電電荷が減少するのを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、制御装置１３が、入力フィルタコンデンサ６を充電するコンバータ部１からの交流電圧の位相および振幅の各々を、交流電源１０１からの交流電圧の位相および振幅と略等しくす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、コンバータ部１からの交流電圧（入力フィルタコンデンサ６の電圧）と交流電源１０１からの交流電圧との電圧差（振幅差および位相差）が略ゼロになるので、交流電源１０１から入力フィルタコンデンサ６に突入電流が流れるのをより確実に抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、制御装置１３が、入力フィルタコンデンサ６が充電された状態で、スイッチ５をオンさせるとともに、交流電源１０１からの交流電圧を用いてバッテリ４の充電を行うように、無停電電源装置１００を構成する。これにより、スイッチ５をオンさせる際に入力フィルタコンデンサ６へ突入電流が流れるのを抑制することができるので、交流電源１０１自身の動作に影響が生じるのを抑制することができる。その結果、交流電源１０１からバッテリ４への充電を適切に行うことができる。

［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、上記実施形態では、第２スイッチ（スイッチ８ｂ）が設けられる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第２スイッチを設けなくてもよい。この場合、充電抵抗の破損（焼損）を防止するために、充電抵抗の定格電力や抵抗値を適切に選定するのが好ましい。

また、上記実施形態では、スイッチ５、スイッチ８ｂ、スイッチ１０、および、スイッチ８ｄの各々は、マグネットコンタクタ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、スイッチ５、スイッチ８ｂ、スイッチ１０、および、スイッチ８ｄの各々は、リレーまたはブレーカなどでもよい。

また、上記実施形態では、直流中間コンデンサの電圧が制御部（制御装置１３）により検出され、検出された電圧値が所定の閾値（閾値電圧値Ｖｔｈ１）以上である場合に、第２スイッチ（スイッチ８ｂ）をオン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、直流中間コンデンサの電圧を直接的に検出せずに、直流中間コンデンサへの初期充電が開始されてから所定の時間後に第２スイッチ（スイッチ８ｂ）をオンさせるように制御が行われていてもよい。

また、上記実施形態では、直流中間コンデンサの電圧が制御部（制御装置１３）により検出され、検出された電圧値が閾値電圧値Ｖｔｈ２以上である場合に、コンバータ部を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、直流中間コンデンサの電圧を直接的に検出せずに、第３スイッチ（スイッチ１０）がオンされることにより蓄電部（バッテリ４）から直流中間コンデンサへの充電が開始されてから所定の時間経過後に、コンバータ部を起動させるように制御が行われていてもよい。

また、上記実施形態では、蓄電部（バッテリ４）をチョッパ部に接続させてから初期充電回路８を非導通状態にする例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、蓄電部（バッテリ４）をチョッパ部に接続させるタイミングと同時に初期充電回路８を非導通状態にしてもよいし、初期充電回路８を非導通状態にしてから蓄電部（バッテリ４）をチョッパ部に接続させてもよい。

また、上記実施形態では、説明の便宜上、本発明の制御部（制御装置１３）の処理を処理フローに沿って順番に処理を行うフロー駆動型のフローチャートを用いて説明したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部（制御装置１３）の処理動作を、イベントごとに処理を実行するイベント駆動型（イベントドリブン型）の処理により行ってもよい。この場合、完全なイベント駆動型で行ってもよいし、イベント駆動およびフロー駆動を組み合わせて行ってもよい。

１ コンバータ部
２ インバータ部
３ 直流中間回路
３ａ 直流中間コンデンサ
４ バッテリ（蓄電部）
５ スイッチ（第１スイッチ）
６ 入力フィルタコンデンサ
８ 初期充電回路
８ａ 充電抵抗
８ｂ スイッチ（第２スイッチ）
９ チョッパ部
１０ スイッチ（第３スイッチ）
１１ 直流フィルタコンデンサ
１３ 制御装置（制御部）
１００ 無停電電源装置
１０１ 交流電源
１０２ 負荷
Ｖｔｈ１ 閾値電圧値（所定の閾値）

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、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設けられ、直流中間コンデンサを含む直流中間回路と、
   前記直流中間回路に接続され、前記交流電源の異常時に前記負荷への電力の供給を行う蓄電部と、
   前記交流電源と前記コンバータ部との間に設けられる第１スイッチと、
   前記第１スイッチと前記コンバータ部との間に接続されている入力フィルタコンデンサと、
   前記第１スイッチおよび前記コンバータ部に並列に接続され、前記直流中間回路の前記直流中間コンデンサを充電する初期充電回路と、
   起動時において、前記第１スイッチをオフさせた状態で、前記初期充電回路を用いて前記直流中間コンデンサを初期充電するとともに前記蓄電部からの直流電圧を前記コンバータ部により交流電圧に変換して前記入力フィルタコンデンサを充電する制御を行う制御部と、を備える、無停電電源装置。
2. 前記直流中間回路と前記蓄電部との間に設けられるチョッパ部をさらに備え、
   前記初期充電回路は、充電抵抗と、前記充電抵抗に並列に接続される第２スイッチとを含み、
   前記制御部は、前記第２スイッチをオンさせるとともに前記チョッパ部を起動し、前記蓄電部からの直流電圧を前記コンバータ部により交流電圧に変換して前記入力フィルタコンデンサを充電す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. 前記チョッパ部と前記蓄電部との間に設けられる第３スイッチと、
   前記第３スイッチと前記チョッパ部との間に接続されている直流フィルタコンデンサと、をさらに備え、
   前記制御部は、前記第２スイッチをオンさせるとともに前記チョッパ部を起動して前記直流フィルタコンデンサを充電し、前記直流フィルタコンデンサが充電された状態で前記第３スイッチをオン状態にして、前記蓄電部からの直流電圧を前記コンバータ部により交流電圧に変換して前記入力フィルタコンデンサを充電す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、前記初期充電回路による初期充電により前記直流中間コンデンサの電圧が所定の閾値以上になった場合に、前記第２スイッチをオンさせるとともに前記チョッパ部を起動す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、前記チョッパ部を介して前記コンバータ部と前記蓄電部とを接続するとともに前記初期充電回路を非導通状態にして、前記蓄電部からの直流電圧を前記コンバータ部により交流電圧に変換して前記入力フィルタコンデンサを充電する制御を行うように構成されている、請求項２〜４のいずれか１項に記載の無停電電源装置。
6. 前記制御部は、前記蓄電部からの直流電圧を用いて、前記入力フィルタコンデンサを充電するとともに前記直流中間コンデンサを充電する制御を行うように構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の無停電電源装置。
7. 前記制御部は、前記入力フィルタコンデンサを充電する前記コンバータ部からの交流電圧の位相および振幅の各々を、前記交流電源からの交流電圧の位相および振幅と略等しくする制御を行うように構成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の無停電電源装置。
8. 前記制御部は、前記入力フィルタコンデンサが充電された状態で、前記第１スイッチをオンさせるとともに、前記交流電源からの交流電圧を用いて前記蓄電部の充電を行うように構成されている、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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