JP2656353B2

JP2656353B2 - 無停電電源装置

Info

Publication number: JP2656353B2
Application number: JP1191832A
Authority: JP
Inventors: 記明長田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-07-25
Filing date: 1989-07-25
Publication date: 1997-09-24
Anticipated expiration: 2012-09-24
Also published as: JPH0356047A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は交流電源電圧をコンバータにより直流に変換
してインバータに入力し、前記交流電源の電圧低下が検
出されると蓄電池の直流出力をインバータに入力して負
荷に交流電圧を供給するようにした無停電電源装置に関
する。

（従来の技術）この種の無停電電源装置は一般に電子計算機、通信機
器無の負荷の電源として使用されるため、入力電源電圧
の変動に対して出力電圧変動が少なく、かつ過渡応答性
の良いことが要求される。また、交流電源の電圧低下
（以下停電と呼ぶ）時には蓄電池の直流出力をインバー
タにより交流電力に変換して負荷に供給し続ける必要が
ある。

第３図はかかる従来の無停電電源装置の構成例を示す
ブロック回路である。第３図において、１は交流電源、
２はこの交流電源１の交流電力を直流電力に変換するコ
ンバータ（整流器）、３はこのコンバータ２より直流線
路４を通して入力される直流出力を交流に変換するイン
バータで、このインバータ３の出力は交流フィルタ５に
より正弦波に波形改善して負荷６に供給される。また、
７はサイリスタスイッチ８を介して直流線路４に接続さ
れた蓄電池、９は交流電源１の停電を検出する停電検出
回路で、この停電検出回路９は交流電源１の停電を検出
すると、その検出信号によりサイリスタスイッチ８を点
弧するものである。

したがって、交流電源１が停電の際には停電検出回路
９によってサイリスタスイッチ８が直ちに点弧され、蓄
電池７の直流出力がインバータ３に供給されるので、負
荷６に対しては電力を供給し続けることができる。

一方、10はインバータ３の出力電圧の基準を設定する
基準電圧設定器、11はインバータ３の出力電圧を検出す
る出力電圧検出回路、12は基準電圧設定器10の基準電圧
と出力電圧検出回路11で検出された出力電圧との偏差を
増幅する誤差増幅器、13はこの誤差増幅器12の出力に応
じてインバータ３を構成するスイッチング素子の点弧位
相を制御する位相制御回路（PHS）であり、これらはイ
ンバータ３の出力電圧制御系を構成している。

なお、インバータの位相制御により出力電圧を制御す
る技術は公知なので、ここではその説明を省略する。

（発明が解決しようとする課題）しかし、このような無停電電源装置において、交流電
源１の停電あるいはその後の復電の際にコンバータ２と
蓄電池７の切換が行なわれると、両者間の電圧差により
インバータ３に入力される直流電圧に変動が生じる。上
述の閉ループの電圧制御系が安定に動作するには必ず遅
れ要素（電圧誤差増幅器12に含まれる）が必要で、直流
電圧の変動が閉ループ制御系の応答に比べ無視し得るも
のであれば、追従制御することが可能であるが、停電あ
るいは復電時等のように直流電圧の急変に対しては直流
電圧の急変がそのまま出力電圧の変動となって現れるこ
とになる。

第４図は従来の無停電電源装置の停電時のタイムチャ
ートを示したものである。第４図において、交流電源１
の電圧が徐々に減衰する停電モードになると、t₁時点で
停電検出回路９が停電を検出し、サイリスタスイッチ８
に点弧信号を与える。このサイリスタスイッチ８がオン
すると、蓄電池７は直流線路４に接続され、電圧低下状
態にある直流線路４は蓄電池７の充電電圧まで上昇し、
これに伴ないインバータ３の出力電圧も上昇する。

したがって、t₁時点で停電が検出されてからインバー
タ３の出力電圧が安定状態になるまでのT₂期間インバー
タ３の出力電圧に変動が生じるため、負荷６に対しては
悪影響を与えることになる。また、最悪時には無停電電
源装置自身の出力過電圧保護回路の動作により故障停止
してしまう。

そこで、上記のような直流電圧の急変に対する問題を
解決する手段として復電時はコンバータ２をソフトスタ
ート、つまり蓄電池７の電圧に応じてコンバータ２の出
力を制御することにより、直流電圧の変動を小さくする
ことができる。

また、停電時に対する直流電圧の急変に対する対策と
しては、（１）インバータ３の入力側に直流電圧検出回路を設け
て直流電圧を検出し、この直流電圧と電圧誤差増幅器の
出力信号とを合成してインバータ３を制御したり、（２）インバータ３の出力パルス波高値の変化に比例し
た信号を電圧誤差増幅器に割込ませてインバータ３を制
御する等の方法が考えられている。

しかし、（１）の方法は常時直流電圧にてインバータ
３の出力電圧を制御することになるが、この場合電圧制
御系を安定に動作させるには直流電圧で位相制御する量
をあまり大きくすることができないため、直流電圧の急
変量に対して出力電圧制御量が不足してしまう。また、
（２）の方法は直流電圧の急変量がインバータ３の出力
パルス波高値として現れた後に制御が開始されるので、
結果として１〜２サイクルは出力電圧が変動してしま
う。

本発明は交流電源の停電時に蓄電池に切換えられて直
流電圧が急変してもインバータの出力電圧を安定に維持
することができる無停電電源装置を提供することを目的
とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は上記目的を達成するため、常時は交流電源電
圧をコンバータにより直流に変換してインバータに入力
し、前記交流電源の電圧低下が検出されると蓄電池の直
流出力をインバータに入力して負荷に交流電力を供給す
るようにした無停電電源装置において、前記インバータ
の出力電圧と基準電圧設定値との偏差を増幅する誤差増
幅器と、この誤差増幅器の出力に基づいて前記インバー
タを位相制御する位相制御回路と、前記インバータに入
力される直流電圧の変化分を検出する微分回路と、前記
交流電源の電圧変化が検出されると予定時間前記微分回
路の出力を前記誤差増幅器に入力して前記インバータの
出力電圧の変動を補償する補償手段とを備えたものであ
る。

（作用）このような構成の無停電電源装置にあっては、交流電
源の電圧低下が検出されると蓄電池の直流出力がインバ
ータに入力されると同時に微分回路により検出されたイ
ンバータに入力される直流電圧の変化分が予定時間誤差
増幅器に入力されるので、インバータはその期間直流電
圧変化分を見込んだ状態で出力電圧が制御され、直流電
圧が急変してもインバータの出力電圧の変動を補償する
ことができる。

（実施例）以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明による無停電電源装置の構成例を示す
ブロック回路で、第３図と同一部分には同一符号を付し
てその説明を省略し、ここでは第３図と異なる点につい
て述べる。本実施例では第１図に示すように直流線路３
に直流電圧の変化分を検出する微分回路21の入力端に接
続し、その出力端をアナログスイッチ22を介して電圧誤
差増幅器11の入力側の比較部に接続し、また停電検出回
路９により交流電源１の停電が検出されるとスイッチ操
作指令によりマルチバイブレータからなる操作回路23よ
り出力されるスイッチ操作指令でアナログスイッチ22を
閉路するように構成したものである。

次にこのように構成された無停電電源装置の作用を第
２図に示すタイムチャートを参照しながら述べる。い
ま、交流電源１が正常な状態にあれば、インバータ３は
コンバータ２より入力される直流電力を交流電力に変換
して負荷６に供給している。このような状態にあるとき
交流電源１が停電（交流電圧が徐々に低下する停電モー
ド）を始めると、交流電源１の電圧低下に比例して直流
線路４の直流電圧が低下する。そして、t₁時点で停電検
出回路９により停電が検出されると、その検出信号がサ
イリスタスイッチ８に点弧信号として与えられると同時
に操作回路23に入力される。したがって、サイリスタス
イッチ８のオンにより蓄電池７が直流線路４に接続さ
れ、また操作回路23からの操作指令によりアナログスイ
ッチ22が予定時間T₃だけ閉じる。すると、直流線路４の
直流電圧は蓄電池７の充電電圧まで上昇するが、このと
き微分回路21では直流電圧の変化分を検出し、その変化
量が電圧誤差増幅器12の入力側の比較部にアナログスイ
ッチ22を通して加えられる。これにより、電圧誤差増幅
器12ではT₃期間だけ位相制御回路13にインバータ３の出
力電圧を下げるべく制御信号を出力し、インバータ３の
出力電圧が制御される。

このように本実施例では交流電源１の停電により直流
線路４に蓄電池７が接続され、その充電電圧で直流電圧
が上昇しても、その変化分を微分回路21により検出し誤
差電圧増幅器12に入力してインバータ３の出力電圧を補
償するするようにしたので、インバータ３の出力電圧に
変動を生じない応答の速い出力電圧の制御を行なうこと
ができる。

次に本発明の他の実施例を述べる。

上記実施例では第２図に示すように蓄電池７の直流電
圧がコンバータ２の出力電圧よりも高い場合について述
べたが、これとは逆に蓄電池７の直流電圧がコンバータ
２の出力電圧よりも低い場合においても前述同様の効果
を得ることができる。

また、上記実施例では停電検出回路９にて交流入力電
圧の低下を検出するようにしたが、この停電検出回路９
に加えて過電圧検出回路を設けることにより、交流入力
電圧の急上昇によるインバータ３の出力電圧の変動を紡
止することができる。

さらに、上記実施例では直流線路４に微分回路21を接
続して直流電圧の変化分を検出したが、蓄電池７の出力
側に微分回路21を接続し、サイリスタスイッチ８を通し
て流れる蓄電池７の放電電流の変化分を検出するように
してもインバータ３の出力電圧の変動を前述同様に防止
することができるものである。

一方、第１図では１台の無停電電源装置により負荷６
を運転する場合を説明したが、２台以上の無停電電源装
置で並列運転を行なう場合にも前述同様に適用実施する
ことができる。

［発明の効果］以上述べたように本発明によれば、交流電源の停電時
に蓄電池に切換えられて直流電圧が急変してもその変化
分を補償すべくインバータの出力電圧が制御されるの
で、蓄電池の電圧変動範囲の拡大によるシステムとして
のコストダウンが実現できると共に蓄電池の種類により
放電特性が異なったとしてもインバータの出力電圧を常
に安定に維持することができる無停電電源装置を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による無停電電源装置の一実施例を示す
ブロック回路図、第２図は同実施例の作用を説明するた
めのタイムチャートを示す図、第３図は従来の無停電電
源装置の構成例を示すブロック回路図、第４図は同従来
装置の作用を説明するためのタイムチャートを示す図で
ある。１……交流電源、２……コンバータ、３……インバー
タ、４……直流線路、５……交流フィルタ、６……負
荷、７……蓄電池、８……サイリスタスイッチ、９……
停電検出回路、10……基準電圧設定器、11……出力電圧
検出回路、12……電圧誤差増幅器、13……位相制御回
路、21……微分回路、22……アナログスイッチ、23……
操作回路。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】常時は交流電源電圧をコンバータにより直
流に変換してインバータに入力し、前記交流電源の電圧
低下が検出されると蓄電池の直流出力をインバータに入
力して負荷に交流電力を供給するようにした無停電電源
装置において、前記インバータの出力電圧と基準電圧設
定値との偏差を増幅する誤差増幅器と、この誤差増幅器
の出力に基づいて前記インバータを位相制御する位相制
御回路と、前記インバータに入力される直流電圧の変化
分を検出する微分回路と、前記交流電源の電圧変化が検
出されると予定時間前記微分回路の出力を前記誤差増幅
器に入力して前記インバタの出力電圧の変動を補償する
補償手段とを備えたことを特徴とする無停電電源装置。