JP2019180131A - 予備充電制御装置および無停電電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無停電電源装置において、平滑用コンデンサの予備充電を確実に実行する。【解決手段】無停電電源装置１００は、交流電源５から供給される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ１と、コンバータ１によって生成された直流電圧または電力貯蔵装置７から供給される直流電圧を交流電圧に変換して負荷６に供給するインバータ２と、コンバータ１からインバータ２に直流電圧を供給する直流母線Ｌ１，Ｌ２に接続されるコンデンサＣ１とを含む。予備充電制御装置１０は、交流電源５および直流母線Ｌ１，Ｌ２の間にコンバータ１と電気的に並列に接続される交流予備充電回路１２と、電力貯蔵装置７および直流母線Ｌ１，Ｌ２の間に電気的に接続される直流予備充電回路１４とを備える。制御部１５は、交流電源５の投入時、交流予備充電回路１２によるコンデンサＣ１の充電、および直流予備充電回路１４によるコンデンサＣ１の充電を選択的に実行する。【選択図】図１

Description

この発明は、無停電電源装置の起動に備えて予め無停電電源装置内部の平滑用のコンデンサを充電するための予備充電制御装置に関する。

無停電電源装置は、一般的に、交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータと、直流電圧を交流電圧に変換して負荷に与えるインバータと、コンバータによって生成された直流電圧をインバータに供給するための直流母線とを備える。このような無停電電源装置において、直流母線には、直流電圧を平滑化するためのコンデンサが接続される。

例えば、特開２００７−５３８５１号公報（特許文献１）には、電力変換装置の直流側に設けられた平滑コンデンサを、交流電源投入時に予備充電するための予備充電回路が開示される。

特開２００７−５３８５１号公報

上述した無停電電源装置においても、交流電源の投入時に直流母線に接続されるコンデンサに突入電流が流れ込むことを防止するため、コンデンサを予備充電しておく必要がある。そのため、無停電電源装置にコンデンサを充電するための予備充電回路を設ける必要がある。

このような予備充電回路としては、交流電源から供給される交流電力を用いてコンデンサを予備充電する構成を採用することができる。しかしながら、このような構成では、交流電源からの交流電力の供給が停止する停電が発生した場合において、コンデンサの予備充電を実行できなくなることが懸念される。

それゆえに、この発明の主たる目的は、無停電電源装置において、平滑用コンデンサの予備充電を確実に実行することである。

この発明に係る予備充電制御装置は、無停電電源装置の電源投入時に無停電電源装置内部の平滑用のコンデンサを充電する。無停電電源装置は、交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータと、コンバータによって生成された直流電圧または電力貯蔵装置から供給される直流電圧を交流電圧に変換して負荷に供給するインバータと、コンバータからインバータに直流電圧を供給するための直流母線と、直流母線に接続されるコンデンサとを含む。予備充電制御装置は、交流電源および直流母線の間にコンバータと電気的に並列に接続される交流予備充電回路と、電力貯蔵装置および直流母線の間に電気的に接続される直流予備充電回路と、制御部とを備える。制御部は、交流電源の投入時、交流予備充電回路によるコンデンサの充電、および直流予備充電回路によるコンデンサの充電を選択的に実行するように構成される。

この発明に係る無停電電源装置は、交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータと、コンバータによって生成された直流電圧または電力貯蔵装置から供給される直流電圧を交流電圧に変換して負荷に供給するインバータと、コンバータからインバータに直流電圧を供給するための直流母線と、直流母線に接続される平滑用のコンデンサと、交流電源の投入時、コンデンサを充電するための予備充電制御装置とを備える。予備充電制御装置は、交流電源および直流母線の間にコンバータと電気的に並列に接続される交流予備充電回路と、電力貯蔵装置および直流母線の間に電気的に接続される直流予備充電回路と、制御部とを含む。制御部は、交流予備充電回路によるコンデンサの充電、および直流予備充電回路によるコンデンサの充電を選択的に実行するように構成される。

この発明によれば、無停電電源装置において、平滑用コンデンサの予備充電を確実に実行することができる。

この発明の実施の形態に従う無停電電源装置の構成を示す回路ブロック図である。 交流電源から三相交流電力が供給されている健全時におけるコンデンサの予備充電を説明するための図である。 交流電源からの三相交流電力の供給が停止されている停電時におけるコンデンサの予備充電を説明するための図である。 予備充電の実行中における直流電圧ＶＤの変化を示す波形図である。 予備充電制御回路における制御部の機能ブロック図である。 図５に示した制御部により実行されるコンデンサの予備充電制御の処理手順を説明するためのフローチャートである。 図６のステップＳ０２の処理の一例を示すフローチャートである。 図６のステップＳ０４の処理の一例を示すフローチャートである。 図６のステップＳ０６の処理の一例を示すフローチャートである。 図６のステップＳ０７の処理の一例を示すフローチャートである。

以下に本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則的に繰返さないものとする。

図１は、この発明の実施の形態に従う無停電電源装置１００の構成を示す回路ブロック図である。

図１を参照して、無停電電源装置１００は、交流入力端子Ｔ１〜Ｔ３、交流出力端子Ｔ４，Ｔ５、直流端子Ｔ６，Ｔ７、コンバータ１、直流母線Ｌ１，Ｌ２、コンデンサＣ１、インバータ２、双方向チョッパ３、および開閉器Ｓ１０〜Ｓ１５を備える。図１の構成例では、無停電電源装置１００は、交流電源５から三相交流電力を受け、負荷６に単相交流電力を供給する。

交流電源５は、例えば、三相３線式の商用交流電源であり、交流入力端子Ｔ１〜Ｔ３に商用周波数の三相交流電圧を供給する。開閉器Ｓ１０の一方端子は、交流電源５からの三相交流電圧を受け、他方端子は開閉器Ｓ１１の一方端子に接続される。開閉器Ｓ１１の他方端子はコンバータ１に接続される。開閉器Ｓ１０は、例えば遮断器であり、開閉器Ｓ１１は、例えば電磁接触器である。なお、本願明細書において、無停電電源装置１００（後述する予備充電制御装置１０を含む）に含まれる開閉器はいずれも、制御信号に応答して導通および非導通が制御されるものであればよい。

開閉器Ｓ１０，Ｓ１１は、無停電電源装置１００を制御する制御装置（図示せず）からの制御信号に応答して導通（オン）および非導通（オフ）が制御されることにより、交流電源５と無停電電源装置１００との間の電力供給経路を導通および遮断する。開閉器Ｓ１０は、無停電電源装置１００の電源が投入された場合にオンする。開閉器Ｓ１１は、インバータ２の出力電圧を負荷６に供給するインバータ給電モード時に導通し、後述するコンデンサＣ１を予備充電する予備充電モード時にオフとなる。

負荷６は、一相２線式であり、交流出力端子Ｔ４，Ｔ５から供給される商用周波数の単相交流電力によって駆動される。

コンバータ１は、交流電源５から三相交流電力が供給されている健全時には、交流電源５から供給される三相交流電圧を直流電圧ＶＤに変換する。コンバータ１によって生成された直流電圧ＶＤは、直流母線Ｌ１，Ｌ２を介してインバータ２に供給されるとともに、バッテリ７（電力貯蔵装置）に蓄えられる。

コンデンサＣ１は、直流正母線Ｌ１および直流負母線Ｌ２の間に接続される。コンデンサＣ１は、直流母線Ｌ１，Ｌ２間の直流電圧を平滑化および安定化させる。

インバータ２は、コンバータ１から直流母線Ｌ１，Ｌ２を介して供給される直流電圧ＶＤを単相交流電圧に変換する。開閉器Ｓ１２の一方端子はインバータ２に接続され、他方端子は負荷６に接続される。開閉器Ｓ１２は、制御装置によって制御され、無停電電源装置１００の電源が投入された場合にオンする。インバータ２によって生成された単相交流電圧は、開閉器Ｓ１２および交流出力端子Ｔ４，Ｔ５を介して負荷６に供給される。開閉器Ｓ１２は、例えば遮断器である。

バッテリ７は直流端子Ｔ６，Ｔ７間に接続される。バッテリ７の正極は直流端子Ｔ６に接続され、負極は直流端子Ｔ７に接続される。バッテリ７は電力を蓄える「電力貯蔵装置」の一実施例に対応する。バッテリ７の代わりに、電気二重層コンデンサが設けられてもよい。

開閉器Ｓ１４の一方端子はバッテリ７に接続され、他方端子は開閉器Ｓ１５の一方端子に接続される。開閉器Ｓ１５の他方端子は双方向チョッパ３に接続される。開閉器Ｓ１４は、例えば遮断器であり、開閉器Ｓ１５は、例えば電磁接触器である。

開閉器Ｓ１４，Ｓ１５は、制御装置（図示せず）からの制御信号に応答してオンおよびオフが制御されることにより、バッテリ７と無停電電源装置１００との間の電力供給経路を導通および遮断する。開閉器Ｓ１４は、無停電電源装置１００の電源が投入された場合にオンする。開閉器Ｓ１５は、インバータ給電モード時にオンし、コンデンサＣ１を予備充電する予備充電モード時にオフとなる。

双方向チョッパ３は、交流電源５から三相交流電圧が供給されている健全時には、直流母線Ｌ１，Ｌ２間の直流電圧ＶＤを降圧してバッテリ７に供給することにより、バッテリ７を充電する。双方向チョッパ３は、交流電源５から三相交流電圧の供給が遮断された停電時は、バッテリ７の電圧ＶＢ（バッテリ電圧）を昇圧して直流母線Ｌ１，Ｌ２間に供給することにより、バッテリ７を放電させる。

コンバータ１、インバータ２および双方向チョッパ３は、図示しない制御装置によって制御される。制御装置は、交流電源５から供給される三相交流電圧、直流母線Ｌ１，Ｌ２間の直流電圧ＶＤ（コンデンサＣ１の端子間電圧）、バッテリ７の電圧ＶＢ（バッテリ電圧）、インバータ２から出力される三相交流電圧、およびインバータ２から負荷６に流れる交流電流（負荷電流）などに基づいて、コンバータ１、インバータ２および双方向チョッパ３を制御する。

無停電電源装置１００の起動時においては、直流母線Ｌ１，Ｌ２間に接続されるコンデンサＣ１が０Ｖまで放電されていることがある。このような場合には、開閉器Ｓ１０とともに開閉器Ｓ１１をオンして交流電源５とコンバータ１とを電気的に接続すると、交流電源５からコンバータ１を通じてコンデンサＣ１に過大な突入電流が流れる可能性がある。したがって、起動時の突入電流を抑制するためには、無停電電源装置１００の電源投入時、開閉器Ｓ１１をオンする前に、予めコンデンサＣ１を所定の電圧まで充電しておく必要がある。

無停電電源装置１００は、コンデンサＣ１を予備充電するための構成として、予備充電制御装置１０をさらに備える。予備充電制御装置１０は、交流予備充電回路１２、直流予備充電回路１４、制御部１５、制御電源１６、遮断器ＳＡ、変圧器１８、および電圧検出器１７を有する。

交流予備充電回路１２は、交流電源５および直流母線Ｌ１，Ｌ２の間にコンバータ１と電気的に並列に接続される。交流予備充電回路１２は、開閉器ＳＲＣ（ＳＲＣ１，ＳＲＣ２）と、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。

開閉器ＳＲＣ１の一方端子は開閉器Ｓ１０を介して交流入力端子Ｔ１に接続され、他方端子は抵抗素子Ｒ１の一方端子に接続される。抵抗素子Ｒ１の他方端子はダイオードＤ１のアノードに接続される。ダイオードＤ１のカソードは直流正母線Ｌ１に接続される。開閉器ＳＲＣ２の一方端子は開閉器Ｓ１０を介して交流入力端子Ｔ３に接続され、他方端子は抵抗素子Ｒ２の一方端子に接続される。抵抗素子Ｒ２の他方端子はダイオードＤ２のカソードに接続される。ダイオードＤ２のアノードは直流負母線Ｌ２に接続される。開閉器ＳＲＣは「第１の開閉器」の一実施例に対応する。

開閉器ＳＲＣは、予備充電制御装置１０の制御部１５からの制御信号ＳＲＣ＿ＯＮに応答してオンおよびオフが制御されることにより、交流電源５と直流母線Ｌ１，Ｌ２との間の電力供給経路を導通および遮断する。後述するように、開閉器ＳＲＣは、インバータ給電モード時および直流予備充電モード時にオフし、交流予備充電モード時にオンとなる。

無停電電源装置１００の電源投入時には、開閉器Ｓ１１をオフしておき、開閉器Ｓ１０およびＳＲＣをオンすることで、交流予備充電回路１２を交流電源５に接続する。これにより、交流入力端子Ｔ１の交流電圧（Ｒ相電圧）が交流入力端子Ｔ３の交流電圧（Ｔ相電圧）よりも高い期間において、交流端子Ｔ１から開閉器Ｓ１０，ＳＲＣ１、抵抗素子Ｒ１、ダイオードＤ１、直流正母線Ｌ１、コンデンサＣ１、直流負母線Ｌ２、ダイオードＤ２、抵抗素子Ｒ２、開閉器ＳＲＣ２，Ｓ１０を経由して交流端子Ｔ３に至る電流経路が形成されるため、コンデンサＣ１が充電される。以下の説明では、交流電源５から供給される交流電圧によりコンデンサＣ１を予備充電するモードを「交流予備充電モード」とも称する。

なお、図１の例では、交流電源５のＲ相−Ｔ相の線間電圧によってコンデンサＣ１を充電する構成とされるが、交流電源５のＲ相−Ｓ相の線間電圧またはＳ相−Ｔ相間の線間電圧によってコンデンサＣ１を充電する構成としてもよい。

直流予備充電回路１４は、バッテリ７および直流母線Ｌ１，Ｌ２の間に電気的に接続される。直流予備充電回路１４は、バッテリ７および直流母線Ｌ１，Ｌ２の間に、双方向チョッパ３と電気的に並列に接続される。直流予備充電回路１４は、開閉器ＳＤＤ（ＳＤＤ１，ＳＤＤ２）、開閉器ＳＤＣ（ＳＤＣ１，ＳＤＣ２）、抵抗素子Ｒ３，Ｒ４、およびダイオードＤ３，Ｄ４とを含む。

開閉器ＳＤＤ１の一方端子は直流端子Ｔ６に接続され、他方端子は開閉器ＳＤＣ１の一方端子に接続される。開閉器ＳＤＣ１の他方端子は抵抗素子Ｒ３の一方端子に接続される。抵抗素子Ｒ３の他方端子はダイオードＤ３のアノードに接続される。ダイオードＤ３のカソードは直流正母線Ｌ１に接続される。開閉器ＳＤＤ２の一方端子は直流端子Ｔ７に接続され、他方端子は開閉器ＳＤＣ２の一方端子に接続される。開閉器ＳＤＣ２の他方端子は抵抗素子Ｒ４の一方端子に接続される。抵抗素子Ｒ４の他方端子はダイオードＤ４のカソードに接続される。ダイオードＤ４のアノードは直流負母線Ｌ２に接続される。開閉器ＳＤＤは例えば遮断器であり、開閉器ＳＤＣは例えば電磁接触器である。開閉器ＳＤＣは「第２の開閉器」の一実施例に対応する。開閉器ＳＤＤは「第４の開閉器」の一実施例に対応する。

開閉器ＳＤＤは、無停電電源装置１００を制御する制御装置からの制御信号に応答してオンおよびオフが制御される。開閉器ＳＤＤは、無停電電源装置１００の電源が投入された場合にオンする。

開閉器ＳＤＣは、制御部１５からの制御信号ＳＤＣ＿ＯＮに応答してオンおよびオフが制御されることにより、バッテリ７と直流母線Ｌ１，Ｌ２との間の電力供給経路を導通および遮断する。開閉器ＳＤＣは、後述するように、インバータ給電モード時および交流予備充電モード時にオフし、直流予備充電モード時にオンとなる。

無停電電源装置１００の電下投入時には、開閉器Ｓ１５をオフしておき、開閉器ＳＤＤおよびＳＤＣをオンすることで、直流予備充電回路１４をバッテリ７に接続する、これにより、直流端子Ｔ６から開閉器ＳＤＤ１，ＳＤＣ１、抵抗素子Ｒ３、ダイオードＤ３、直流正母線Ｌ１、コンデンサＣ１、直流負母線Ｌ２、ダイオードＤ４、抵抗素子Ｒ４、開閉器ＳＤＣ２，ＳＤＤ２を経由して直流端子Ｔ７に至る電流経路が形成されるため、コンデンサＣ１が充電される。以下の説明では、バッテリ７から供給される直流電圧（バッテリ電圧ＶＢ）によりコンデンサＣ１を予備充電するモードを「直流予備充電モード」とも称する。

開閉器ＳＡ（ＳＡ１，ＳＡ２）は、交流入力端子Ｔ１〜Ｔ３と変圧器１８との間に接続される。開閉器ＳＡ１の一方端子は開閉器Ｓ１０を介して交流入力端子Ｔ１に接続され、他方端子は変圧器１８の一次巻線の一方端子に接続される。開閉器ＳＡ２の一方端子は開閉器Ｓ１０を介して交流入力端子Ｔ３に接続され、他方端子は変圧器１８の一次巻線の他方端子に接続される。変圧器１８の二次巻線は制御電源１６に接続される。開閉器ＳＡは「第３の開閉器」の一実施例に対応する。

開閉器ＳＡは、無停電電源装置１００を制御する制御装置からの制御信号に応答してオンおよびオフが制御される。開閉器ＳＡは、無停電電源装置１００の電源が投入された場合にオンする。開閉器ＳＡは例えば遮断器である。開閉器ＳＡがオンすると、交流入力端子Ｔ１，Ｔ３間の交流電圧（線間電圧）ＶＲが変圧器１８の一次巻線に入力される。変圧器１８の二次巻線は、一次巻線に入力された交流電圧ＶＲを制御電源１６に伝達する。

制御電源１６は、交流電圧ＶＲに加えて、直流母線Ｌ１，Ｌ２間の直流電圧ＶＤ（コンデンサＣ１の端子間電圧）、およびバッテリ７の電圧ＶＢ（バッテリ電圧）を受ける。無停電電源装置１００の電源投入時、開閉器Ｓ１０，ＳＡ，ＳＤＤがオンすることにより、交流電圧ＶＲおよびバッテリＶＢが制御電源１６に供給される。制御電源１６は、交流電圧ＶＲ、直流電圧ＶＤおよびバッテリ電圧ＶＢを用いて制御部１５の電源電圧を生成する。ただし、無停電電源装置１００の電源投入時に直流電圧ＶＤが０Ｖ程度である場合には、交流電圧ＶＲまたはバッテリ電圧ＶＢを用いて電源電圧が生成される。

電圧検出器１７は、開閉器ＳＡのオン時に制御電源１６に供給される交流電圧ＶＲを検出し、検出値を示す信号を制御部１５に与える。電圧検出器１７は、直流母線Ｌ１，Ｌ２間の直流電圧ＶＤを検出し、検出値を示す信号を制御部１５に与える。電圧検出器１７は、開閉器ＳＤＤのオン時に予備充電回路１４に供給されるバッテリ電圧ＶＢを検出し、検出値を示す信号を制御部１５に与える。制御部１５は、制御電源１６から電源電圧の供給を受けて動作し、交流予備充電回路１２および直流予備充電回路１４を制御する。

次に、図２から図４を参照して、予備充電制御装置１０の動作について説明する。
図２は、交流電源５から三相交流電力が供給されている健全時におけるコンデンサＣ１の予備充電を説明するための図である。

図２（Ａ）に示すように、交流電源５の健全時には、交流予備充電モードによるコンデンサＣ１の予備充電が実行される。図中の矢印は、交流予備充電モード時に形成される電流経路を示している。

具体的には、無停電電源装置１００の電源が投入されると、無停電電源装置１００の制御装置によって開閉器Ｓ１０，Ｓ１４およびＳＤＤがオンされ、開閉器Ｓ１１およびＳ１５がオフされる。

予備充電制御装置１０において、制御部１５は、開閉器ＳＲＣをオンし、開閉器ＳＤＣをオフする。これにより、交流電源５から供給される交流電圧によりコンデンサＣ１が充電される。コンデンサＣ１の充電が完了すると、制御部１５は、開閉器ＳＲＣをオフする。その後、制御装置によって開閉器Ｓ１１がオンされることにより、交流電源５とコンバータ１とが接続される。また、制御装置によって開閉器Ｓ１５がオンされることにより、電力貯蔵装置７と双方向チョッパ３とが接続される。

交流予備充電モードの実行中に交流電源５からの三相交流電力の供給が停止される停電が発生した場合には、図２（Ｂ）に示すように、交流予備充電モードから直流予備充電モードに切り替えられる。制御部１５は、交流電源５の停電による交流入力電圧の異常を検出すると、開閉器ＳＤＣをオンするとともに、開閉器ＳＲＣをオフする。これにより、バッテリ７から供給される直流電圧（バッテリ電圧ＶＢ）によりコンデンサＣ１が充電される。コンデンサＣ１の充電が完了すると、制御部１５は、開閉器ＳＤＣをオフする。その後、制御装置によって開閉器Ｓ１５がオンされることにより、バッテリ７と双方向チョッパ３とが接続される。交流電源５の停電時は開閉器Ｓ１１をオンしても交流電力を受けてコンバータ１を起動させることができないため、開閉器Ｓ１５をオンすることで、バッテリ７の直流電力により双方向チョッパ３を起動させる。

あるいは、交流予備充電モードの実行中に交流予備充電回路１２の異常が発生した場合には、図２（Ｃ）に示すように、交流予備充電モードから直流予備充電モードに切り替えられる。交流予備充電回路１２の異常は、例えば、開閉器ＳＲＣの開故障（開状態に固定されて、閉状態に切替わらない故障）または抵抗素子およびダイオードの断線等による電力供給経路の遮断である。制御部１５は、交流予備充電回路１２の異常を検出すると、開閉器ＳＤＣをオンするとともに、開閉器ＳＲＣをオフする。これにより、バッテリ７から供給される直流電圧（バッテリ電圧ＶＢ）によりコンデンサＣ１が充電される。コンデンサＣ１の充電が完了すると、制御部１５は、開閉器ＳＤＣをオフする。その後、制御装置によって開閉器Ｓ１５がオンされることにより、バッテリ７と双方向チョッパ３とが接続される。

後述するように、交流予備充電モードと直流予備充電モードとでは、予備充電完了時の直流電圧ＶＤが異なるため、図２（Ｃ）のように直流予備充電モードを実行した後に、開閉器Ｓ１１をオンしてコンバータ１を起動すると、突入電流が流れる可能性がある。そのため、コンデンサＣ１の予備充電を完了した後は、予備充電モードを実行した側の開閉器（図２（Ｃ）では、開閉器Ｓ１５）をオンして当該開閉器に接続される電力変換器（図２（Ｃ）では、双方向チョッパ３）を起動することとしている。

図４（Ａ）には、交流予備充電モードの実行中における直流電圧ＶＤの変化が示される。図４（Ａ）に示すように、時刻ｔ０にてコンデンサＣ１の充電が開始されると、時刻ｔ０以降、直流電圧ＶＤは徐々に上昇する。制御部１５は、コンデンサＣ１の充電中、電圧検出器１７により検出される直流電圧ＶＤと閾値電圧とを比較する。そして、直流電圧ＶＤの検出値が閾値電圧に達すると、制御部１５は、コンデンサＣ１の充電が完了したと判定する。

なお、交流予備充電モードにおける閾値電圧は、電圧検出器１７により検出される交流電圧ＶＲに基づいて設定される。図４（Ａ）の例では、閾値電圧は、交流電圧ＶＲの実効値×１２０％に設定されている。

このように、予備充電制御装置１０は、交流電源５の健全時には、交流予備充電モードを優先して実行し、交流予備充電モードの実行中に、交流入力電圧の異常または交流予備充電回路１２の異常が検出された場合には、交流予備充電モードから直流予備充電モードに切り替える。これによると、交流入力電圧または交流予備充電回路１２の異常が発生した後においてもコンデンサＣ１の予備充電を継続することができる。

予備充電制御装置１０は、さらに、直流予備充電モードの実行中において、直流入力電圧の異常または直流予備充電回路１４の異常が検出された場合であって、交流電源５の停電後に電力供給が復旧（復電）したときには、直流予備充電モードから交流予備充電モードに切り替えることができる。

図３は、交流電源５からの三相交流電力の供給が停止されている停電時におけるコンデンサＣ１の予備充電を説明するための図である。

図３（Ａ）に示すように、交流電源５の停電時には、直流予備充電モードによるコンデンサＣ１の予備充電が実行される。図中の矢印は、直流予備充電モード時に形成される電流経路を示している。直流予備充電モードの実行中は、開閉器ＳＲＣがオフ状態とされる一方で、開閉器ＳＤＣがオン状態とされる。

直流予備充電モードの実行中に、バッテリ７の電圧（バッテリ電圧ＶＢ）が許容下限電圧に達することにより直流電力の供給が停止（喪失）した場合を想定する。この場合、交流電源５が復電したときには、図３（Ｂ）に示すように、直流予備充電モードから交流予備充電モードに切り替えられる。

制御部１５は、バッテリ７からの直流電力の喪失による直流入力電圧の異常を検出したときには、交流電源５が復電したか否かを判定する。交流電源５の復電が検出されると、制御部１５は、開閉器ＳＲＣをオンするとともに、開閉器ＳＤＣをオフする。これにより、復電した交流電源５から供給される交流電圧によりコンデンサＣ１が充電される。コンデンサＣ１の充電が完了すると、制御部１５は、開閉器ＳＲＣをオフする。その後、制御装置によって開閉器Ｓ１１がオンされることにより、交流電源５とコンバータ１とが接続される。

あるいは、直流予備充電モードの実行中に直流予備充電回路１４の異常が発生した場合であって、交流電源５が復電したときには、図３（Ｃ）に示すように、直流予備充電モードから交流予備充電モードに切り替えられる。直流予備充電回路１４の異常は、例えば、開閉器ＳＤＣの開故障または抵抗素子およびダイオードの断線等による電力供給経路の遮断である。

制御部１５は、直流予備充電回路１４の異常を検出したときには、交流電源５が復電したか否かを判定する。交流電源５の復電が検出されると、制御部１５は、開閉器ＳＲＣをオンするとともに、開閉器ＳＤＣをオフする。これにより、復電した交流電源５から供給される交流電圧によりコンデンサＣ１が充電される。コンデンサＣ１の充電が完了すると、制御部１５は、開閉器ＳＲＣをオフする。その後、制御装置によって開閉器Ｓ１１がオンされることにより、交流電源５とコンバータ１とが接続される。

図４（Ｂ）には、直流予備充電モードの実行中における直流電圧ＶＤの変化が示される。図４（Ｂ）に示すように、時刻ｔ０にてコンデンサＣ１の充電が開始されると、時刻ｔ０以降、直流電圧ＶＤは徐々に上昇する。制御部１５は、充電中、電圧検出器１７により検出される直流電圧ＶＤと閾値電圧とを比較する。そして、直流電圧ＶＤの検出値が閾値電圧に達すると、制御部１５は、コンデンサＣ１の充電が完了したと判定する。

なお、直流予備充電モードにおける閾値電圧は、電圧検出器１７により検出されるバッテリ電圧ＶＢに基づいて設定される。図４（Ｂ）の例では、閾値電圧は、バッテリ電圧ＶＢ×９５％に設定されている。

このように、予備充電制御装置１０は、交流電源５の停電に起因する直流予備充電モードの実行中において、直流入力電圧の異常または直流予備充電回路１４の異常が検出された場合であっても、交流電源５が復電したときには、直流予備充電モードから交流予備充電モードに切り替えることができる。したがって、コンデンサＣ１の予備充電を継続することができる。

なお、交流電源５の停電に起因して交流予備充電モードから直流予備充電モードに移行した場合には、その後、交流電源５が復電しても、直流入力電圧および直流予備充電回路１４が正常である限り、直流予備充電モードを実行するものとする。これは、予備充電の実行中に、直流予備充電モードから交流予備充電モードに切替えることで、制御が不安定になるおそれがあるためである。

次に、予備充電制御装置１０の制御構成について説明する。
図１に戻って、予備充電制御装置１０の制御部１５は、開閉器ＳＡ，ＳＤＤ，ＳＲＣ，ＳＤＣの各々から、開閉器の開閉状態を示す信号を受ける。制御部１５は、各開閉器から入力される信号に基づいて、各開閉器の開閉状態を検出することができる。

具体的には、開閉器ＳＲＣは、例えば電磁接触器であり、主接点および補助接点を有する。開閉器ＳＲＣの主接点は、制御部１５から与えられる制御信号ＳＲＣ＿ＯＮに応答して、開状態または閉状態に切替わる。主接点が閉状態に切替わると、開閉器ＳＲＣが導通（オン）状態となり、交流電源５から交流予備充電回路１２に交流電圧ＶＲが供給される。一方、主接点が開状態に切替わると、開閉器ＳＲＣが非導通（オフ）状態となり、交流電源５からの交流電圧ＶＲが遮断される。

開閉器ＳＲＣの補助接点の開閉状態は、主接点の開閉状態に連動して切替わる。すなわち、主接点が開状態に切替わると、補助接点が開状態に切替わり、主接点が閉状態に切替わると、補助接点が閉状態に切替わる。開閉器ＳＲＣは、補助接点の開閉状態を示す信号ＳＲＣ＿ＡＸを制御部１５に出力する。制御部１５は、開閉器ＳＲＣからの信号ＳＲＣ＿ＡＸに基づいて開閉器ＳＲＣの補助接点の開閉状態を検出することにより、開閉器ＳＲＣの主接点の開閉状態を検出することができる。

開閉器ＳＤＣは、開閉器ＳＲＣと同様に電磁接触器であり、主接点および補助接点を有する。開閉器ＳＤＣの主接点は、制御部１５から与えられる制御信号ＳＤＣ＿ＯＮに応答して、開状態または閉状態に切替わる。主接点が閉状態に切替わると、開閉器ＳＤＣがオン状態となり、バッテリ７から直流予備充電回路１４にバッテリ電圧ＶＢが供給される。一方、主接点が開状態に切替わると、開閉器ＳＤＣがオフ状態となり、バッテリ７からのバッテリ電圧ＶＢが遮断される。

開閉器ＳＤＣの補助接点の開閉状態は、主接点の開閉状態に連動して切替わる。開閉器ＳＤＣは、補助接点の開閉状態を示す信号ＳＤＣ＿ＡＸを制御部１５に出力する。制御部１５は、開閉器ＳＤＣからの信号ＳＤＣ＿ＡＸに基づいて開閉器ＳＤＣの補助接点の開閉状態を検出することにより、開閉器ＳＤＣの主接点の開閉状態を検出することができる。

開閉器ＳＡは、例えば遮断器であり、主接点および補助接点を有する。開閉器ＳＡの主接点は、制御装置（図示せず）から与えられる制御信号に応答して、開状態または閉状態に切替わる。主接点が閉状態に切替わると、開閉器ＳＡがオン状態となり、交流電源５から変圧器１８に交流電圧ＶＲが供給される。一方、主接点が開状態に切替わると、開閉器ＳＡがオフ状態となり、交流電源５からの交流電圧ＶＲが遮断される。開閉器ＳＡの補助接点の開閉状態は、主接点の開閉状態に連動して切替わる。制御部１５は、開閉器ＳＡからの信号ＳＡ＿ＡＸに基づいて開閉器ＳＡの補助接点の開閉状態を検出することにより、開閉器ＳＡの主接点の開閉状態を検出することができる。

開閉器ＳＤＤは、開閉器ＳＡと同様に、主接点および補助接点を有する。開閉器ＳＤＤの主接点は、制御装置（図示せず）から与えられる制御信号に応答して、開状態または閉状態に切替わる。主接点が閉状態に切替わると、開閉器ＳＤＤがオン状態となり、バッテリ７から直流予備充電回路１４にバッテリ電圧ＶＢが供給される。一方、主接点が開状態に切替わると、開閉器ＳＤＤがオフ状態となり、バッテリ７からのバッテリ電圧ＶＢが遮断される。開閉器ＳＤＤの補助接点の開閉状態は、主接点の開閉状態に連動して切替わる。制御部１５は、開閉器ＳＤＤからの信号ＳＤＤ＿ＡＸに基づいて開閉器ＳＤＤの補助接点の開閉状態を検出することにより、開閉器ＳＤＤの主接点の開閉状態を検出することができる。

制御部１５は、電圧検出器１７の出力信号および開閉器ＳＲＣ，ＳＤＣ，ＳＡ，ＳＤＤの出力信号に基づいて、開閉器ＳＲＣ，ＳＤＣのオンおよびオフを制御する。制御部１５は、無停電電源装置１００の電源投入時において、開閉器ＳＲＣ，ＳＤＣのオンおよびオフを制御することにより、交流予備充電モードおよび直流予備充電モードを選択的に実行することができる。

図５は、予備充電制御装置１０における制御部１５の機能ブロック図である。
図５を参照して、制御部１５は、スイッチ４０，４２と、予備充電モード選択手段４４と、予備充電回路異常検出手段４６と、補助接点異常検出手段４８と、予備充電停止手段５０とを含む。

制御部１５は、無停電電源装置１００の電源が投入され、制御電源１６から電源電圧が供給されると（図中の「制御電源確立」に相当）、交流予備充電回路１２の開閉器ＳＲＣおよび直流予備充電回路１４の開閉器ＳＤＣのいずれか一方をオンすることにより、コンデンサＣ１の予備充電を実行するように構成される。図５は、制御電源が確立してからコンデンサＣ１の予備充電が開始され、コンデンサＣ１の予備充電が停止されるまでの制御部１５における処理の流れを示している。

図５において、スイッチ４０は、コンデンサＣ１の予備充電の実行および停止を切り替えるためのスイッチである。スイッチ４０が閉状態のときにはコンデンサＣ１の予備充電が実行され、スイッチ４０が開状態になると、コンデンサＣ１の予備充電が停止される。

また、スイッチ４２は、スイッチ４０が閉状態のときに、開閉器ＳＲＣおよび開閉器ＳＤＣのいずれか一方をオンするためのスイッチである。スイッチ４２がＨ（論理ハイ）状態のときには、制御部１５は、開閉器ＳＲＣをオンするための制御信号ＳＲＣ＿ＯＮを出力する。一方、スイッチ４２がＬ（論理ロー）状態のときには、制御部１５は、開閉器ＳＤＣをオンするための制御信号ＳＤＣ＿ＯＮを出力する。スイッチ４２におけるＨ状態とＬ状態との切り替えは、予備充電モード選択手段４４からの信号によって制御される。

予備充電モード選択手段４４は、開閉器ＳＲＣの制御信号ＳＲＣ＿ＯＮ、開閉器ＳＲＣの補助接点の開閉状態を示す信号ＳＲＣ＿ＡＸ、開閉器ＳＤＣの制御信号ＳＤＣ＿ＯＮ、開閉器ＳＤＣの補助接点の開閉状態を示す信号ＳＤＣ＿ＯＮ、電圧検出器１７の出力信号（交流電圧ＶＲ，直流電圧ＶＤおよびバッテリ電圧ＶＢの検出値）、ならびに予備充電回路異常検出手段４６の出力信号を受ける。予備充電モード選択手段４４は、これらの入力信号に基づいて、交流予備充電モードおよび直流予備充電モードのいずれか一方を選択する。予備充電モード選択手段４４は、交流予備充電モードを選択したときにはＨレベルの信号を出力し、直流予備充電モードを選択したときにはＬレベルの信号を出力する。スイッチ４２は、Ｈレベルの信号に応答してＨ状態に設定される一方で、Ｌレベルの信号に応答してＬ状態に設定される。

予備充電回路異常検出手段４６は、開閉器ＳＲＣの制御信号ＳＲＣ＿ＯＮ、開閉器ＳＤＣの制御信号ＳＤＣ＿ＯＮ、および電圧検出器１７の出力信号に基づいて、交流予備充電回路１２の異常、および直流予備充電回路１４の異常を検出する。予備充電回路異常検出手段４６は、検出結果を示す信号を予備充電モード選択手段４４および予備充電停止手段５０に出力する。

予備充電停止手段５０は、予備充電モード選択手段４４の出力信号、電圧検出器１７の出力信号、予備充電回路異常検出手段４６の出力信号、および補助接点異常検出手段４８の出力信号を受ける。予備充電停止手段５０は、コンデンサＣ１の予備充電の実行中、これらの入力信号に基づいてスイッチ４０を閉状態から開状態に切り替えることにより、コンデンサＣ１の予備充電を停止する。予備充電停止手段５０は、後述するように、直流電圧ＶＤ（コンデンサＣ１の端子間電圧）の検出値が閾値電圧に達したとき、もしくは、予備充電の継続が不可であると判定されたときに、予備充電を停止するように構成される。

補助接点異常検出手段４８は、開閉器ＳＲＣ，ＳＤＣ，ＳＡ，ＳＤＤの各々が有する補助接点の異常を検出するように構成される。上述したように、各開閉器は、主接点に連動する補助接点の開閉状態を示す信号を制御部１５に出力するように構成される。これにより、制御部１５は、各開閉器の出力信号に基づいて、各開閉器の主接点の開閉状態を検出することができる。

しかし、開閉器において補助接点の開閉状態を示す信号を正常に送信できない異常が発生した場合には、制御部１５は、当該開閉器の主接点の開閉状態を検出することが困難となる。このような場合、制御部１５は、開閉器の出力信号から開閉器の主接点の開閉状態を誤って検出してしまうことにより、コンデンサＣ１の予備充電の制御に支障が生じることが懸念される。

その一方で、予備充電の実行中に開閉器において補助接点に異常が生じても、主接点が正常に開閉できれば、コンデンサＣ１の予備充電を継続して実行しても問題がないと判断される。そこで、補助接点異常検出手段４８は、開閉器の補助接点の異常を検出して予備充電停止手段５０に検出結果を出力することで、予備充電停止手段５０に対して、開閉器の主接点が正常であることを保証する。

図６は、図５に示した制御部１５により実行されるコンデンサＣ１の予備充電制御の処理手順を説明するためのフローチャートである。

図６を参照して、ステップＳ０１により、制御部１５は、無停電電源装置１００の電源が投入されて制御電源１６が確立したか否かを判定する。制御電源１６が確立すると（Ｓ０１のＹＥＳ判定時）、制御部１５は、処理をステップＳ０２に進めて、交流予備充電モードを実行するための条件（以下、「交流予備充電モード条件」とも称す）が成立しているか否かを判定する。

図７は、図６のステップＳ０２の処理の一例を示すフローチャートである。図６に示すフローチャートは、主に、予備充電モード選択手段４４および予備充電回路異常検出手段４６により実行される。

図７を参照して、予備充電モード選択手段４４は、ステップＳ２１により、交流入力電圧が異常であるか否かを判定する。ステップＳ２１では、予備充電モード選択手段４４は、電圧検出器１７よる交流電圧ＶＲの検出値が所定の基準電圧よりも低い場合に、交流入力電圧が異常であると判定する。予備充電モード選択手段４４は、交流入力電圧が異常と判定された場合（Ｓ２１のＹＥＳ判定時）、ステップＳ２４により、交流予備充電モードが不成立であると判定する。

一方、交流入力電圧が正常と判定された場合（Ｓ２１のＮＯ判定時）、予備充電モード選択手段４４は、ステップＳ２２により、交流予備充電回路１２が異常であるか否かを判定する。ステップＳ２２の判定は、予備充電回路異常検出手段４６の出力信号に基づいて行なわれる。

予備充電回路異常検出手段４６は、開閉器ＳＲＣをオンするための制御信号ＳＲＣ＿ＯＮが出力されている状態において、直流電圧ＶＤの検出値が上昇しない場合、交流予備充電回路１２が異常と判定する。予備充電モード選択手段４４は、交流予備充電回路１２が異常と判定された場合（Ｓ２２のＹＥＳ判定時）、ステップＳ２４により、交流予備充電モードが不成立であると判定する。

一方、交流予備充電回路１２が正常と判定された場合（Ｓ２２のＮＯ判定時）、すなわち、交流入力電圧が正常であり、かつ、交流予備充電回路１２が正常であると判定された場合、予備充電モード選択手段４４は、ステップＳ２３により、交流予備充電モード条件が成立していると判定する。

図６に戻って、交流予備充電モード条件が成立していると判定された場合（Ｓ０２のＹＥＳ判定時）、制御部１５（予備充電モード選択手段４４）は、ステップＳ０３により、交流予備充電モードを選択する。ステップＳ０３では、予備充電モード選択手段４４は、Ｈレベルの信号を出力する。スイッチ４２（図５）がＨレベルの信号に応答してＨ状態に設定されることにより、制御信号ＳＲＣ＿ＯＮが開閉器ＳＲＣに出力される。これにより、交流予備充電モードが実行される。

一方、交流予備充電モード条件が成立していないと判定された場合（Ｓ０２のＮＯ判定時）、制御部１５（予備充電モード選択手段４４）は、ステップＳ０４により、直流予備充電モードを実行するための条件（以下、「直流予備充電モード条件」とも称す）が成立しているか否かを判定する。

図８は、図６のステップＳ０４の処理の一例を示すフローチャートである。図８に示すフローチャートは、主に、予備充電モード選択手段４４および予備充電回路異常検出手段４６により実行される。

図８を参照して、予備充電モード選択手段４４は、ステップＳ３１により、交流予備充電モード条件が不成立であるか否かを判定する。交流予備充電モード条件が不成立である場合（Ｓ３１のＹＥＳ判定時）、予備充電モード選択手段４４は、ステップＳ３２により、直流入力電圧が異常であるか否かを判定する。ステップＳ３２では、予備充電モード選択手段４４は、電圧検出器１７よるバッテリ電圧ＶＢの検出値が所定の許容下限電圧よりも低い場合に、直流入力電圧が異常であると判定する。予備充電モード選択手段４４は、直流入力電圧が異常と判定された場合（Ｓ３２のＹＥＳ判定時）、ステップＳ３５により、直流予備充電モードが不成立であると判定する。

一方、直流入力電圧が正常と判定された場合（Ｓ３２のＮＯ判定時）、予備充電モード選択手段４４は、ステップＳ３３により、直流予備充電回路１４が異常であるか否かを判定する。ステップＳ３３の判定は、予備充電回路異常検出手段４６の出力信号に基づいて行なわれる。

予備充電回路異常検出手段４６は、開閉器ＳＤＣをオンするための制御信号ＳＤＣ＿ＯＮが出力されている状態において、直流電圧ＶＤの検出値が上昇しない場合、直流予備充電回路１４が異常と判定する。予備充電モード選択手段４４は、直流予備充電回路１４が異常と判定された場合（Ｓ３３のＹＥＳ判定時）、ステップＳ３５により、直流予備充電モードが不成立であると判定する。

一方、直流予備充電回路１４が正常と判定された場合（Ｓ３４のＮＯ判定時）、すなわち、直流入力電圧が正常であり、かつ、直流予備充電回路１４が正常であると判定された場合、予備充電モード選択手段４４は、ステップＳ３４により、直流予備充電モード条件が成立していると判定する。

図６に戻って、直流予備充電モード条件が成立していると判定された場合（Ｓ０４のＹＥＳ判定時）、制御部１５（予備充電モード選択手段４４）は、ステップＳ０５により、直流予備充電モードを選択する。ステップＳ０５では、予備充電モード選択手段４４は、Ｌレベルの信号を出力する。スイッチ４２がＬレベルの信号に応答してＬ状態に設定されることにより、制御信号ＳＤＣ＿ＯＮが開閉器ＳＤＣに出力される。これにより、直流予備充電モードが実行される。一方、直流予備充電モード条件が不成立と判定された場合（Ｓ０４のＮＯ判定時）、制御部１５（予備充電モード選択手段４４）は、処理を終了する。

交流予備充電モードの実行（Ｓ０３）または直流予備充電モードの実行（Ｓ０５）がなされると、制御部１５は、ステップＳ０６により、予備充電を完了するための条件（以下、「予備充電完了条件」とも称す）が成立しているか否かを判定する。

図９は、図６のステップＳ０６の処理の一例を示すフローチャートである。図９に示すフローチャートは、主に、予備充電停止手段５０により実行される。

図９を参照して、予備充電停止手段５０は、ステップＳ５１により、交流予備充電モードが実行されているか否かを判定する。ステップＳ５１の判定は、予備充電モード選択手段４４の出力信号に基づいて行なわれる。

交流予備充電モードが実行されている場合（Ｓ５１のＹＥＳ判定時）、予備充電停止手段５０は、ステップＳ５２により、電圧検出器１７による直流電圧ＶＤの検出値が閾値（例えば、交流電圧ＶＲ×１２０％）以上であるか否かを判定する。直流電圧ＶＤの検出値が閾値以上である場合（Ｓ５２のＹＥＳ判定時）、予備充電停止手段５０は、ステップＳ５３により、予備充電完了条件が成立していると判定する。一方、直流電圧ＶＤの検出値が閾値未満である場合（Ｓ５２のＮＯ判定時）、予備充電停止手段５０は、ステップＳ５６により、予備充電完了条件が不成立であると判定する。

これに対して、交流予備充電モードが実行されていない場合（Ｓ５１のＮＯ判定時）、予備充電停止手段５０は、ステップＳ５４により、直流予備充電モードが実行されているか否かを判定する。ステップＳ５４の判定は、予備充電モード選択手段４４の出力信号に基づいて行なわれる。

直流予備充電モードが実行されている場合（Ｓ５４のＹＥＳ判定時）、予備充電停止手段５０は、ステップＳ５５により、電圧検出器１７による直流電圧ＶＤの検出値が閾値（例えば、バッテリ電圧ＶＢ×９５％）以上であるか否かを判定する。直流電圧ＶＤの検出値が閾値以上である場合（Ｓ５５のＹＥＳ判定時）、予備充電停止手段５０は、ステップＳ５３により、予備充電完了条件が成立していると判定する。一方、直流電圧ＶＤの検出値が閾値未満である場合（Ｓ５５のＮＯ判定時）、予備充電停止手段５０は、ステップＳ５６により、予備充電完了条件が不成立であると判定する。

図６に戻って、予備充電完了条件が成立していると判定された場合（Ｓ０６のＹＥＳ判定時）、制御部１５（予備充電停止手段５０）は、ステップＳ１０により、コンデンサＣ１の予備充電を停止する。ステップＳ１０では、予備充電停止手段５０は、スイッチ４０（図５）を閉状態から開状態に切り替えることにより、開閉器ＳＲＣまたはＳＤＣをオン状態からオフ状態に切り替える。

一方、予備充電完了条件が不成立であると判定された場合（Ｓ０６のＮＯ判定時）には、制御部１５は、ステップＳ０７により、コンデンサＣ１の予備充電の実行が不可となる条件（以下、「予備充電不可条件」とも称す）が成立しているか否かを判定する。

図１０は、図６のステップＳ０７の処理の一例を示すフローチャートである。図１０に示すフローチャートは、主に、予備充電停止手段５０により実行される。

図１０を参照して、予備充電停止手段５０は、ステップＳ６１により、交流入力電圧が異常であるか否かを判定する。ステップＳ６１では、予備充電停止手段５０は、電圧検出器１７よる交流電圧ＶＲの検出値が所定の基準電圧よりも低い場合に、交流入力電圧が異常であると判定する。

予備充電停止手段５０は、交流入力電圧が異常と判定された場合（Ｓ６１のＹＥＳ判定時）、ステップＳ６２により、直流入力電圧が異常であるか否かを判定する。ステップＳ６２では、予備充電停止手段５０は、電圧検出器１７よるバッテリ電圧ＶＢの検出値が所定の許容下限電圧よりも低い場合に、直流入力電圧が異常であると判定する。予備充電停止手段５０は、直流入力電圧が異常と判定された場合（Ｓ６２のＹＥＳ判定時）、すなわち、交流入力電圧が異常であり、かつ、直流入力電圧が異常である場合、ステップＳ６３により、予備充電不可条件が成立していると判定する。

一方、交流入力電圧が正常と判定された場合（Ｓ６１のＮＯ判定時）、予備充電停止手段５０は、ステップＳ６４により、交流予備充電回路１２が異常であるか否かを判定する。ステップＳ６４の判定は、予備充電回路異常検出手段４６の出力信号に基づいて行なわれる。予備充電回路異常検出手段４６は、開閉器ＳＲＣをオンするための制御信号ＳＲＣ＿ＯＮが出力されている状態において、直流電圧ＶＤの検出値が上昇しない場合、交流予備充電回路１２が異常と判定する。

交流予備充電回路１２が正常と判定された場合（Ｓ６４のＮＯ判定時）、すなわち、交流入力電圧が正常であり、かつ、交流予備充電回路１２が正常である場合、予備充電停止手段５０は、予備充電不可条件が不成立であると判定する。

一方、予備充電停止手段５０は、交流予備充電回路１２が異常と判定された場合（Ｓ６４のＹＥＳ判定時）、ステップＳ６２により、直流入力電圧が異常であるか否かを判定する。予備充電停止手段５０は、直流入力電圧が異常と判定された場合（Ｓ６２のＹＥＳ判定時）、すなわち、交流予備充電回路１２が異常であり、かつ、直流入力電圧が異常である場合、ステップＳ６３により、予備充電不可条件が成立していると判定する。

ステップＳ６２にて直流入力電圧が正常と判定された場合（Ｓ６２のＮＯ判定時）、予備充電停止手段５０は、ステップＳ６５により、直流予備充電回路１４が異常であるか否かを判定する。ステップＳ６５の判定は、予備充電回路異常検出手段４６の出力信号に基づいて行なわれる。予備充電回路異常検出手段４６は、開閉器ＳＤＣをオンするための制御信号ＳＤＣ＿ＯＮが出力されている状態において、直流電圧ＶＤの検出値が上昇しない場合、直流予備充電回路１４が異常と判定する。予備充電停止手段５０は、直流予備充電回路１４が異常と判定された場合（Ｓ６５のＹＥＳ判定時）、すなわち、交流入力電圧が異常であり、かつ、直流予備充電回路１４が異常である場合、または、交流予備充電回路１２が異常であり、かつ、直流予備充電回路１４が異常である場合、ステップＳ６３により、予備充電不可条件が成立していると判定する。

一方、直流予備充電回路１４が正常と判定された場合（Ｓ６５のＮＯ判定時）、すなわち、交流入力電圧または交流予備充電回路１２が異常であるが、直流入力電圧および直流予備充電回路１４が正常である場合、予備充電停止手段５０は、ステップＳ６６により、予備充電不可条件が不成立であると判定する。

図６に戻って、制御部１５（予備充電停止手段５０）は、予備充電不可条件が不成立であると判定された場合（Ｓ０７のＮＯ判定時）、処理をステップＳ０９に進めて、コンデンサＣ１の予備充電を実行する。

一方、予備充電不可条件が成立していると判定された場合（Ｓ０７のＹＥＳ判定時）、制御部１５（予備充電停止手段５０）は、ステップＳ０８により、補助接点異常が検出されているか否かを判定する。

ステップＳ０８における補助接点の異常検出は、主に、補助接点異常検出手段４８により実行される。図５に戻って、補助接点異常検出手段４８は、開閉器ＳＲＣ，ＳＤＣ，ＳＡ，ＳＤＤの各々の補助接点の異常を検出する。

具体的には、開閉器ＳＲＣから補助接点の開閉状態を示す信号ＳＲＣ＿ＡＸを正常に受信できない場合には、開閉器ＳＲＣをオンするための制御信号ＳＲＣ＿ＯＮが出力されている状況で、電圧検出器１７による直流電圧ＶＤの検出値が上昇していれば、開閉器ＳＲＣの主接点が閉状態であると判断することができる。したがって、補助接点異常検出手段４８は、開閉器ＳＲＣの補助接点が異常である（＝開閉器ＳＲＣの主接点は正常である）と判定する。

同様に、開閉器ＳＤＣから補助接点の開閉状態を示す信号ＳＤＣ＿ＡＸを正常に受信できない場合には、開閉器ＳＤＣをオンするための制御信号ＳＤＣ＿ＯＮが出力されている状況で、電圧検出器１７による直流電圧ＶＤの検出値が上昇していれば、開閉器ＳＤＣの主接点が閉状態であると判断することができる。したがって、補助接点異常検出手段４８は、開閉器ＳＤＣの補助接点が異常である（＝開閉器ＳＤＣの主接点は正常である）と判定する。

また、開閉器ＳＡから補助接点の開閉状態を示す信号ＳＡ＿ＡＸを正常に受信できない場合には、電圧検出器１７により交流電圧ＶＲが正常に検出されていれば、開閉器ＳＡの主接点が閉状態であると判断することができる。したがって、補助接点異常検出手段４８は、開閉器ＳＡの補助接点が異常である（＝開閉器ＳＡの主接点は正常である）と判定する。

同様に、開閉器ＳＤＤから補助接点の開閉状態を示す信号ＳＤＤ＿ＡＸを正常に受信できない場合であっても、電圧検出器１７によりバッテリ電圧ＶＢが正常に検出されていれば、開閉器ＳＤＤの主接点が閉状態であると判断することができる。したがって、補助接点異常検出手段４８は、開閉器ＳＤＤの補助接点が異常である（＝開閉器ＳＤＤは主接点が正常である）と判定する。

図６に戻って、制御部１５（予備充電停止手段５０）は、開閉器ＳＲＣ，ＳＤＣ，ＳＡ，ＳＤＤの少なくとも１つから補助接点の開閉状態を示す信号が受信できない場合において、該開閉器の補助接点の異常と判定されたとき（Ｓ０８のＹＥＳ判定時）には、該開閉器の主接点が正常であると判断できるため、処理をステップＳ０９に進めて、コンデンサＣ１の予備充電を実行する。

一方、制御部１５は、開閉器ＳＲＣ，ＳＤＣ，ＳＡ，ＳＤＤの少なくとも１つから補助接点の開閉状態を示す信号が受信できない場合において、該開閉器の補助接点の異常と判定されないとき（Ｓ０８のＮＯ判定時）には、該開閉器の主接点が異常であると判断できるため、処理をステップＳ１０に進めて、コンデンサＣ１の予備充電を停止する。

以上説明したように、本実施の形態に従う予備充電制御装置１０によれば、交流電源５から供給される交流電圧によりコンデンサＣ１を予備充電する交流予備充電モードと、バッテリ７から供給される直流電圧（バッテリ電圧）によりコンデンサＣ１を予備充電する直流予備充電モードとを選択的に実行可能に構成される。これによると、交流予備充電モードおよび直流予備充電モードのいずれか一方の予備充電モードによる予備充電が実行できない場合であっても、他方の予備充電モードによる予備充電を実行することができる。

また、一方の予備充電モードの実行中に、当該予備充電モードを実行できない異常が検出された場合には、他方の予備充電モードに切り替えることができる。これにより、異常の検出後においても、コンデンサＣ１の予備充電を継続することができる。

さらに、いずれかの予備充電モードの実行中において、開閉器の補助接点の開閉状態を示す信号を正常に受信できない状態が生じた場合には、当該開閉器の補助接点の異常であるか否か（すなわち、当該開閉器の主接点は正常であるか否か）を判定することができる。これによると、開閉器の補助接点が異常（主接点が正常）と判定されるときには、コンデンサＣ１の予備充電に影響がないと判断できるため、コンデンサＣ１の予備充電を実行することができる。

このように、本実施の形態に係る予備充電制御装置および無停電電源装置によれば、平滑用コンデンサを確実に予備充電することができる。

なお、上述した実施の形態では、交流予備充電モードおよび直流予備充電モードのうち交流予備充電モードを優先的に実行する構成例について説明したが、直流予備充電モードを優先的に実行しても同様の作用効果を得ることができる。この場合、予備充電制御装置１０は、無停電電源装置１００の電源が投入されて制御電源が確立すると、最初に、直流予備充電モードを実行する。そして、直流予備充電モードの実行中において、直流入力電圧の異常または直流予備充電回路１４の異常が検出されると、直流予備充電モードから交流予備充電モードに切り替えて、コンデンサＣ１の予備充電を継続する。

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。本発明の範囲は上述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 コンバータ、２ インバータ、３ 双方向チョッパ、５ 交流電源、６ 負荷、７ 電力貯蔵装置、１０ 予備充電制御装置、１２ 交流予備充電回路、１４ 直流予備充電回路、１５ 制御部、１６ 制御電源、１７ 電圧検出器、１８ 変圧器、４０，４２ スイッチ、４４ 予備充電モード選択手段、４６ 予備充電回路異常検出手段、４８ 補助接点異常検出手段、５０ 予備充電停止手段、１００ 無停電電源装置、Ｓ１０〜Ｓ１２，Ｓ１４，Ｓ１５，ＳＲＣ，ＳＤＣ，ＳＡ，ＳＤＤ 開閉器、Ｔ１〜Ｔ３ 交流入力端子、Ｔ４，Ｔ５ 交流出力端子、Ｔ６，Ｔ７ 直流端子、Ｒ１〜Ｒ４ 抵抗素子、Ｄ１〜Ｄ４ ダイオード。

Claims (7)

1. 無停電電源装置の電源投入時に前記無停電電源装置内部の平滑用のコンデンサを充電するための予備充電制御装置であって、
   前記無停電電源装置は、
   交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータと、
   前記コンバータによって生成された直流電圧または電力貯蔵装置から供給される直流電圧を交流電圧に変換して負荷に供給するインバータと、
   前記コンバータから前記インバータに直流電圧を供給するための直流母線と、
   前記直流母線に接続される前記コンデンサとを含み、
   前記交流電源および前記直流母線の間に前記コンバータと電気的に並列に接続される交流予備充電回路と、
   前記電力貯蔵装置および前記直流母線の間に電気的に接続される直流予備充電回路と、
   前記交流電源の投入時、前記交流予備充電回路による前記コンデンサの充電、および前記直流予備充電回路による前記コンデンサの充電を選択的に実行するように構成された制御部とを備える、予備充電制御装置。
2. 前記制御部は、前記交流予備充電回路による前記コンデンサの充電中に、前記交流電源から供給される交流電圧の異常、または前記交流予備充電回路の異常が生じた場合であって、前記電力貯蔵装置から供給される直流電圧および前記直流予備充電回路が正常であるときには、前記直流予備充電回路による前記コンデンサの充電に切替える、請求項１に記載の予備充電制御装置。
3. 前記制御部は、前記直流予備充電回路による前記コンデンサの充電中に、前記電力貯蔵装置から供給される直流電圧の異常、または前記直流予備充電回路の異常が生じた場合であって、前記交流電源から供給される交流電圧および前記交流予備充電回路が正常であるときには、前記交流予備充電回路による前記コンデンサの充電に切替える、請求項１または２に記載の予備充電制御装置。
4. 前記交流予備充電回路は、前記交流電源および前記直流母線の間に接続される第１の開閉器を含み、前記第１の開閉器は、前記制御部により開閉が制御される主接点と、前記主接点と連動して開閉する補助接点とを有し、前記補助接点の開閉状態を示す信号を前記制御部に送信するように構成され、
   前記制御部は、
   前記交流予備充電回路による前記コンデンサの充電中に、前記第１の開閉器からの前記信号を受信できない場合において、前記コンデンサの端子間電圧の上昇が検知されたときには、前記第１の開閉器の前記主接点が正常と判定して前記コンデンサの充電を継続する、請求項１から３のいずれか１項に記載の予備充電制御装置。
5. 前記直流予備充電回路は、前記電力貯蔵装置および前記直流母線の間に接続される第２の開閉器を含み、前記第２の開閉器は、前記制御部により開閉が制御される主接点と、前記主接点と連動して開閉する補助接点とを有し、前記補助接点の開閉状態を示す信号を前記制御部に送信するように構成され、
   前記制御部は、
   前記直流予備充電回路による前記コンデンサの充電中に、前記第２の開閉器からの前記信号を受信できない場合において、前記コンデンサの端子間電圧の上昇が検知されたときには、前記第２の開閉器の前記主接点が正常と判定して前記コンデンサの充電を継続する、請求項１から３のいずれか１項に記載の予備充電制御装置。
6. 前記交流電源から供給される交流電圧および前記電力貯蔵装置から供給される直流電圧を検出する電圧検出器と、
   前記交流電源および前記電圧検出器の間に電気的に接続される第３の開閉器と、
   前記電力貯蔵装置および前記電圧検出器の間に電気的に接続される第４の開閉器とをさらに備え、
   前記第３および第４の開閉器の各々は、主接点と、前記主接点と連動して開閉する補助接点とを有し、前記補助接点の開閉状態を示す信号を前記制御部に送信するように構成され、
   前記制御部は、
   前記第３の開閉器からの前記信号を受信できない場合において、前記電圧検出器が前記交流電源から供給される交流電圧を検出したときには、前記第３の開閉器の前記主接点が正常であると判定し、
   前記第４の開閉器からの前記信号を受信できない場合において、前記電圧検出器が前記電力貯蔵装置から供給される直流電圧を検出したときには、前記第４の開閉器の前記主接点が正常であると判定する、請求項１から３のいずれか１項に記載の予備充電制御装置。
7. 無停電電源装置であって、
   交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータと、
   前記コンバータによって生成された直流電圧または電力貯蔵装置から供給される直流電圧を交流電圧に変換して負荷に供給するインバータと、
   前記コンバータから前記インバータに直流電圧を供給するための直流母線と、
   前記直流母線に接続される平滑用のコンデンサと、
   前記交流電源の投入時、前記コンデンサを充電するための予備充電制御装置とを備え、
   前記予備充電制御装置は、
   前記交流電源および前記直流母線の間に前記コンバータと電気的に並列に接続される交流予備充電回路と、
   前記電力貯蔵装置および前記直流母線の間に電気的に接続される直流予備充電回路と、
   前記交流予備充電回路による前記コンデンサの充電、および前記直流予備充電回路による前記コンデンサの充電を選択的に実行するように構成された制御部とを含む、無停電電源装置。
   

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