JP2800078B2 - 直流無停電電源システム - Google Patents
直流無停電電源システムInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、商用交流電源停電時に
も、負荷に安定な直流電力を供給する直流無停電電源シ
ステムに関するものである。
も、負荷に安定な直流電力を供給する直流無停電電源シ
ステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】大規模の通信装置に安定な直流電力を供
給するシステムとしては、一般に商用交流電力を受け、
４８Ｖや２１Ｖ等の直流電圧を出力する整流器が用いら
れている。この整流器の入力である商用交流入力が停電
した場合にも通信装置に直流電力を供給するため整流器
の出力に大容量の蓄電地が接続されている。この蓄電池
は地下の電池室に設置される場合が多い。
給するシステムとしては、一般に商用交流電力を受け、
４８Ｖや２１Ｖ等の直流電圧を出力する整流器が用いら
れている。この整流器の入力である商用交流入力が停電
した場合にも通信装置に直流電力を供給するため整流器
の出力に大容量の蓄電地が接続されている。この蓄電池
は地下の電池室に設置される場合が多い。
【０００３】図６に従来の蓄電池を用いた直流無停電電
源システムの一例の構成図を示す。
源システムの一例の構成図を示す。
【０００４】図６において、ＡＣは商用交流電源、１１
は整流器、１２，１３は直流出力端子、１４は蓄電池、
１５は負荷、１６はダイオード、１７はＤＣ−ＤＣコン
バータ、Ｌは電源装置と電池を接続する配線のインダク
タンス、γはその抵抗である。
は整流器、１２，１３は直流出力端子、１４は蓄電池、
１５は負荷、１６はダイオード、１７はＤＣ−ＤＣコン
バータ、Ｌは電源装置と電池を接続する配線のインダク
タンス、γはその抵抗である。
【０００５】商用交流電源ＡＣからの交流電力は整流器
１１に供給され、整流器１１は交流電力を所要の直流電
力に変換し、整流器１１の出力端子１２、１３間に蓄電
池１４が接続され、蓄電池１４の一端に負荷１５の一端
が接続され、負荷１５の他の一端はダイオード１６を通
じて蓄電池１４の他端に接続される。ダイオード１６は
蓄電池１４に対して順方向に接続されている。
１１に供給され、整流器１１は交流電力を所要の直流電
力に変換し、整流器１１の出力端子１２、１３間に蓄電
池１４が接続され、蓄電池１４の一端に負荷１５の一端
が接続され、負荷１５の他の一端はダイオード１６を通
じて蓄電池１４の他端に接続される。ダイオード１６は
蓄電池１４に対して順方向に接続されている。
【０００６】蓄電池１４の両端にＤＣ−ＤＣコンバータ
１７の入力側が接続され、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７の
出力側の両端はダイオード１６の両端に接続されてい
る。
１７の入力側が接続され、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７の
出力側の両端はダイオード１６の両端に接続されてい
る。
【０００７】整流器１１は位相制御形のサイリスタ整流
器、パルス幅制御形の高周波スイッチング整流器などい
くつかの種類があるが、いずれも蓄電池１４を充電しな
がらダイオード１６を介して負荷１５に直流電力を供給
する。蓄電池１４の充電電圧の精度は寿命の点から厳し
く抑えられており、一般的には±１％となっている。蓄
電池一個当たりの充電電圧の推奨値は決まっているの
で、必要な個数は必然的に決まる。例えば負荷１５の許
容上限電圧を５３Ｖとし、蓄電池一個当たりの充電電圧
を２．２３Ｖとすれば蓄電池個数は５３／２．２３から
２３個となる。
器、パルス幅制御形の高周波スイッチング整流器などい
くつかの種類があるが、いずれも蓄電池１４を充電しな
がらダイオード１６を介して負荷１５に直流電力を供給
する。蓄電池１４の充電電圧の精度は寿命の点から厳し
く抑えられており、一般的には±１％となっている。蓄
電池一個当たりの充電電圧の推奨値は決まっているの
で、必要な個数は必然的に決まる。例えば負荷１５の許
容上限電圧を５３Ｖとし、蓄電池一個当たりの充電電圧
を２．２３Ｖとすれば蓄電池個数は５３／２．２３から
２３個となる。
【０００８】商用交流電源停電あるいは整流器１１が故
障等により出力断となった場合は、蓄電池１４がダイオ
ード１６を介して放電し、無瞬断で負荷１５に直流電力
を供給する。このとき、蓄電池１４の電圧は放電ととも
に低下する。負荷１５の許容電圧を４３Ｖとすれば蓄電
池１４の一個当たりの電圧が１．８７（＝４３／２３）
Ｖ以下になると、負荷１５は正常に動作することができ
なくなる。しかし、この場合にも蓄電池１４にはエネル
ギーが残っているので、このエネルギーを有効に活用す
るためＤＣ−ＤＣコンバータ１７を用いる。ＤＣ−ＤＣ
コンバータ１７は、その出力電圧が蓄電池１４の電圧に
加わるように接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ１
７は蓄電池１４の電圧が４３Ｖになる前に動作を開始す
るように設定しておけば、蓄電池１４の電圧が４３Ｖ以
下になっても負荷１５の電圧を４３Ｖ以上に維持するこ
とができる。例えばＤＣ−ＤＣコンバータ１７の最大出
力電圧を６Ｖとすれば蓄電池１４の一個当たりの電圧は
（４３−６）／２３＝１．６１Ｖまで使用でき、１．８
７Ｖの場合に比較し、直流無停電電源システムの電力供
給可能時間の延長が可能となるので、電力供給可能時間
を同じとすれば蓄電池容量を削減することができる。
障等により出力断となった場合は、蓄電池１４がダイオ
ード１６を介して放電し、無瞬断で負荷１５に直流電力
を供給する。このとき、蓄電池１４の電圧は放電ととも
に低下する。負荷１５の許容電圧を４３Ｖとすれば蓄電
池１４の一個当たりの電圧が１．８７（＝４３／２３）
Ｖ以下になると、負荷１５は正常に動作することができ
なくなる。しかし、この場合にも蓄電池１４にはエネル
ギーが残っているので、このエネルギーを有効に活用す
るためＤＣ−ＤＣコンバータ１７を用いる。ＤＣ−ＤＣ
コンバータ１７は、その出力電圧が蓄電池１４の電圧に
加わるように接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ１
７は蓄電池１４の電圧が４３Ｖになる前に動作を開始す
るように設定しておけば、蓄電池１４の電圧が４３Ｖ以
下になっても負荷１５の電圧を４３Ｖ以上に維持するこ
とができる。例えばＤＣ−ＤＣコンバータ１７の最大出
力電圧を６Ｖとすれば蓄電池１４の一個当たりの電圧は
（４３−６）／２３＝１．６１Ｖまで使用でき、１．８
７Ｖの場合に比較し、直流無停電電源システムの電力供
給可能時間の延長が可能となるので、電力供給可能時間
を同じとすれば蓄電池容量を削減することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する問題点は、先ず第１に大規模通信装置においては負
荷が消費する直流電力は非常に大きく、直流電流が１０
００Ａに達する場合もある。また、蓄電池設置場所から
負荷までの給電線のインダクタンスは無視できない値と
なり、そのインダクタンスによって停電時に、蓄電池か
ら負荷へ流れる電流の立ち上がりが遅れ、一時的に負荷
へ供給される電圧が低下し通信装置が誤動作するおそれ
があるという点である。
する問題点は、先ず第１に大規模通信装置においては負
荷が消費する直流電力は非常に大きく、直流電流が１０
００Ａに達する場合もある。また、蓄電池設置場所から
負荷までの給電線のインダクタンスは無視できない値と
なり、そのインダクタンスによって停電時に、蓄電池か
ら負荷へ流れる電流の立ち上がりが遅れ、一時的に負荷
へ供給される電圧が低下し通信装置が誤動作するおそれ
があるという点である。
【００１０】すなわち、図６に示す回路構成の電源シス
テムにおいて、商用交流電源が停電すると、図３の
（ｂ）に示すように、整流器１１の出力電圧はＶRFは、
１０数ｍｓは定格値に保たれるが、その後、急激に低下
し、蓄電池電圧ＶB と一致するＡ点以下になると蓄電池
は放電を開始するが、前記給電線のインダクタンスＬに
よって、放電電流の立ち上がりがおくれ、一時的に負荷
が必要とする電流が供給されないので、実質的に直流電
源電圧が低下したことになり前記の問題点を生ずる。
テムにおいて、商用交流電源が停電すると、図３の
（ｂ）に示すように、整流器１１の出力電圧はＶRFは、
１０数ｍｓは定格値に保たれるが、その後、急激に低下
し、蓄電池電圧ＶB と一致するＡ点以下になると蓄電池
は放電を開始するが、前記給電線のインダクタンスＬに
よって、放電電流の立ち上がりがおくれ、一時的に負荷
が必要とする電流が供給されないので、実質的に直流電
源電圧が低下したことになり前記の問題点を生ずる。
【００１１】第２に整流器１１の出力電流は常時ダイオ
ード１６を流れるため、該ダイオード１６で発生する損
失が大きいことである。
ード１６を流れるため、該ダイオード１６で発生する損
失が大きいことである。
【００１２】第３に整流器１１を共通にして蓄電池１
４、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７、ダイオード１６、負荷
１５を一つのブロックにして増設する場合を考えると、
図７に示すようにブロック１1 〜１n からなる直流無停
電電源システムにおいて、商用電源停電時、あるいは共
通の整流器１１の故障時に例えばブロック１1 のＤＣ−
ＤＣコンバータ１７が故障するとブロック１1 の負荷１
５へはブロック１1 のＤＣ−ＤＣコンバータ１７を介し
てしか給電できないため、他のブロック１n のＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ１７が正常でも、ブロック１1 〜１n の蓄
電池電圧が４３Ｖ以下になるとブロック１1 の負荷への
給電は行われなくなる。装置信頼度を向上させるために
は各ブロックのＤＣ−ＤＣコンバータ１７は整流器１１
と同様、１台を予備とした冗長並列運転方式とすること
が考えられるが、ＤＣ−ＤＣコンバータ台数の増加、故
障したＤＣ−ＤＣコンバータを出力から切り放す選択遮
断回路の追加などのために、損失の増大、コストの増加
となり問題がある。
４、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７、ダイオード１６、負荷
１５を一つのブロックにして増設する場合を考えると、
図７に示すようにブロック１1 〜１n からなる直流無停
電電源システムにおいて、商用電源停電時、あるいは共
通の整流器１１の故障時に例えばブロック１1 のＤＣ−
ＤＣコンバータ１７が故障するとブロック１1 の負荷１
５へはブロック１1 のＤＣ−ＤＣコンバータ１７を介し
てしか給電できないため、他のブロック１n のＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ１７が正常でも、ブロック１1 〜１n の蓄
電池電圧が４３Ｖ以下になるとブロック１1 の負荷への
給電は行われなくなる。装置信頼度を向上させるために
は各ブロックのＤＣ−ＤＣコンバータ１７は整流器１１
と同様、１台を予備とした冗長並列運転方式とすること
が考えられるが、ＤＣ−ＤＣコンバータ台数の増加、故
障したＤＣ−ＤＣコンバータを出力から切り放す選択遮
断回路の追加などのために、損失の増大、コストの増加
となり問題がある。
【００１３】第４に、蓄電池１４を共通にし、整流器１
１、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７、ダイオード１６、負荷
１５を一つのブロックにして増設する場合を考えると、
図８に示すようにブロック２1 の負荷短絡があった場合
には他のブロック２n の整流器から短絡の発生している
負荷に電力が供給されないように、ダイオード３1 〜３
n を介して蓄電池１４に接続する必要がある。しかし、
商用電源停電時に蓄電池１４の放電電流はダイオード３
1 〜３n を流れるのでダイオードの降下電圧により損失
が発生し、蓄電池１４の終止電圧が高くなり蓄電池のエ
ネルギーを有効に活用できない。
１、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７、ダイオード１６、負荷
１５を一つのブロックにして増設する場合を考えると、
図８に示すようにブロック２1 の負荷短絡があった場合
には他のブロック２n の整流器から短絡の発生している
負荷に電力が供給されないように、ダイオード３1 〜３
n を介して蓄電池１４に接続する必要がある。しかし、
商用電源停電時に蓄電池１４の放電電流はダイオード３
1 〜３n を流れるのでダイオードの降下電圧により損失
が発生し、蓄電池１４の終止電圧が高くなり蓄電池のエ
ネルギーを有効に活用できない。
【００１４】本発明は整流器の定電圧機能の利用及び蓄
電池エネルギーの有効活用とともに定常動作時には整流
器の出力をダイオードを通さないで給電する構成を採
り、かつ、整流器を共通にしてＤＣ−ＤＣコンバータ、
ダイオード、蓄電池、負荷を一つのブロックにして増設
する場合にはブロック間で電力供給を行うことにより、
装置信頼度を向上させることが出来、さらに、整流器、
ＤＣ−ＤＣコンバータ、ダイオード、ならびに負荷を一
つのブロックにして増設する場合にはブロック間で電力
の還流を防止するダイオードを設けることなく、一つの
ダイオードによる構成を採ることにより、損失低減、蓄
電池の有効利用を実現でき、蓄電池からの給電線のイン
ダクタンスが大きい場合にも停電時の出力電圧変動を抑
制できる直流無停電電源システムを提供することを目的
とする。
電池エネルギーの有効活用とともに定常動作時には整流
器の出力をダイオードを通さないで給電する構成を採
り、かつ、整流器を共通にしてＤＣ−ＤＣコンバータ、
ダイオード、蓄電池、負荷を一つのブロックにして増設
する場合にはブロック間で電力供給を行うことにより、
装置信頼度を向上させることが出来、さらに、整流器、
ＤＣ−ＤＣコンバータ、ダイオード、ならびに負荷を一
つのブロックにして増設する場合にはブロック間で電力
の還流を防止するダイオードを設けることなく、一つの
ダイオードによる構成を採ることにより、損失低減、蓄
電池の有効利用を実現でき、蓄電池からの給電線のイン
ダクタンスが大きい場合にも停電時の出力電圧変動を抑
制できる直流無停電電源システムを提供することを目的
とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は直流無停電電源
システムを商用交流電源の状態を検出し、該状態に対応
する制御信号を出力する停電検出回路と、前記商用交流
電源からの交流電力を入力とし、前記停電検出回路から
の制御信号により、出力電圧が低下するように形成した
整流器と、該整流器の一方の出力端子に一方の電極が接
続された蓄電池と、該蓄電池の両電極に入力側の両端を
接続し、出力側の一端を前記蓄電池の他方の電極に接続
するとともに、該出力側の他端を前記整流器の他方の出
力端子に接続し、前記蓄電池と直列に接続されるＤＣ−
ＤＣコンバータと、停電時には、前記蓄電池から負荷へ
の放電電流の方向が順方向となるよう前記ＤＣ−ＤＣコ
ンバータの出力側の両端に接続したダイオードと、前記
商用交流電源に接続され、前記蓄電池を充電する充電器
とにより構成し、停電時には、前記停電検出回路から出
力される制御信号により前記整流器を制御し、前記蓄電
池から前記負荷への直流電力の放電を開始させるととも
に、前記ＤＣ−ＤＣコンバータが動作状態となるよう前
記整流器の出力電圧を所定の電圧だけ下げ直流電源から
負荷への直流電流の瞬断を防止する。
システムを商用交流電源の状態を検出し、該状態に対応
する制御信号を出力する停電検出回路と、前記商用交流
電源からの交流電力を入力とし、前記停電検出回路から
の制御信号により、出力電圧が低下するように形成した
整流器と、該整流器の一方の出力端子に一方の電極が接
続された蓄電池と、該蓄電池の両電極に入力側の両端を
接続し、出力側の一端を前記蓄電池の他方の電極に接続
するとともに、該出力側の他端を前記整流器の他方の出
力端子に接続し、前記蓄電池と直列に接続されるＤＣ−
ＤＣコンバータと、停電時には、前記蓄電池から負荷へ
の放電電流の方向が順方向となるよう前記ＤＣ−ＤＣコ
ンバータの出力側の両端に接続したダイオードと、前記
商用交流電源に接続され、前記蓄電池を充電する充電器
とにより構成し、停電時には、前記停電検出回路から出
力される制御信号により前記整流器を制御し、前記蓄電
池から前記負荷への直流電力の放電を開始させるととも
に、前記ＤＣ−ＤＣコンバータが動作状態となるよう前
記整流器の出力電圧を所定の電圧だけ下げ直流電源から
負荷への直流電流の瞬断を防止する。
【００１６】
【作用】本発明は直流無停電電源システムを前記のよう
に構成したので、商用交流電源が停電すると、停電検出
回路から制御信号が出力され、交流電力を直流電力に変
換する整流器を制御して、該整流器の出力電圧を、蓄電
池の端子電圧より低下させる。これによって、該蓄電池
は、負荷への放電を開始し、前記整流器が蓄積していた
エネルギーを放出し終るまでの間に、蓄電池からの放電
電流によって、負荷が必要とする負荷電流を供給すると
ともに、蓄電池の電圧低下を補うＤＣ−ＤＣコンバータ
を動作状態にすることができるのである。
に構成したので、商用交流電源が停電すると、停電検出
回路から制御信号が出力され、交流電力を直流電力に変
換する整流器を制御して、該整流器の出力電圧を、蓄電
池の端子電圧より低下させる。これによって、該蓄電池
は、負荷への放電を開始し、前記整流器が蓄積していた
エネルギーを放出し終るまでの間に、蓄電池からの放電
電流によって、負荷が必要とする負荷電流を供給すると
ともに、蓄電池の電圧低下を補うＤＣ−ＤＣコンバータ
を動作状態にすることができるのである。
【００１７】
【実施例】図１は本発明の一実施例の構成図である。
【００１８】図１において、商用交流電源の状態を検出
する停電検出回路１０と、商用電力を入力とし、停電検
出回路１０から出力される制御信号により出力電圧を制
御する整流器１１と、整流器１１の出力端子１２、１３
間に負荷１５が接続され、一方の出力端子１２に蓄電池
１４の一方の電極が接続されている。蓄電池１４の両電
極にはＤＣ−ＤＣコンバータ１７の入力側が接続され、
ＤＣ−ＤＣコンバータ１７の出力側の一端は蓄電池１４
の他方の電極に接続され、該出力側の他端は整流器１１
の他方の出力端子１３に接続され、ＤＣ−ＤＣコンバー
タ１７の出力側の両端間にダイオード１６が接続されて
いる。ダイオード１６は蓄電池１４に対して順方向に接
続され、蓄電池１４の両電極には、交流電力を整流して
蓄電池１４を充電する充電器１９が接続される。停電検
出回路１０は、交流電圧低下検出機能と商用交流電源の
異常を検出して正常、異常に応じてハイ、ローの２レベ
ルの電気信号を出力する機能を有している。
する停電検出回路１０と、商用電力を入力とし、停電検
出回路１０から出力される制御信号により出力電圧を制
御する整流器１１と、整流器１１の出力端子１２、１３
間に負荷１５が接続され、一方の出力端子１２に蓄電池
１４の一方の電極が接続されている。蓄電池１４の両電
極にはＤＣ−ＤＣコンバータ１７の入力側が接続され、
ＤＣ−ＤＣコンバータ１７の出力側の一端は蓄電池１４
の他方の電極に接続され、該出力側の他端は整流器１１
の他方の出力端子１３に接続され、ＤＣ−ＤＣコンバー
タ１７の出力側の両端間にダイオード１６が接続されて
いる。ダイオード１６は蓄電池１４に対して順方向に接
続され、蓄電池１４の両電極には、交流電力を整流して
蓄電池１４を充電する充電器１９が接続される。停電検
出回路１０は、交流電圧低下検出機能と商用交流電源の
異常を検出して正常、異常に応じてハイ、ローの２レベ
ルの電気信号を出力する機能を有している。
【００１９】商用交流電源と整流器１１が正常である場
合は、整流器１１は商用交流電力を直流電力に変換して
負荷１５に直流電力を供給する。また、充電器１９は蓄
電池１４を充電する。この状態ではＤＣ−ＤＣコンバー
タ１７は動作していない。整流器１１の出力電圧を充電
器１９の出力電圧より高くしておけば整流器１１の出力
電流はダイオード１６を流れないので、ダイオード１６
での損失はなく、ダイオード１６は逆バイアスになるの
で充電器１９が負荷１５に直流電力を供給することもな
い。
合は、整流器１１は商用交流電力を直流電力に変換して
負荷１５に直流電力を供給する。また、充電器１９は蓄
電池１４を充電する。この状態ではＤＣ−ＤＣコンバー
タ１７は動作していない。整流器１１の出力電圧を充電
器１９の出力電圧より高くしておけば整流器１１の出力
電流はダイオード１６を流れないので、ダイオード１６
での損失はなく、ダイオード１６は逆バイアスになるの
で充電器１９が負荷１５に直流電力を供給することもな
い。
【００２０】商用交流電源が停電し、停電発生直後に商
用交流電源電圧を検出する停電検出回路１０から出力さ
れる制御信号によって整流器１１の出力電圧を低下させ
ることにより、蓄電池と整流器出力の差電圧により蓄電
池１４からの給電電流の立ち上がり時間を早めることが
できる。
用交流電源電圧を検出する停電検出回路１０から出力さ
れる制御信号によって整流器１１の出力電圧を低下させ
ることにより、蓄電池と整流器出力の差電圧により蓄電
池１４からの給電電流の立ち上がり時間を早めることが
できる。
【００２１】これを実現する具体的回路の一例を、図２
の（ａ）に示す。整流器１１の制御回路としては、整流
器出力電圧を抵抗２１、２２、２３で分圧して基準電圧
２４と比較して整流器１１の出力電圧を制御する誤差増
幅器２５を備え、商用交流電源停電時に停電検出回路１
０の出力がハイレベルになるとホトカプラ２６が動作
し、抵抗２２を短絡することにより誤差増幅器２５の出
力を低下させて整流器１１の出力電圧を下げるように構
成する。
の（ａ）に示す。整流器１１の制御回路としては、整流
器出力電圧を抵抗２１、２２、２３で分圧して基準電圧
２４と比較して整流器１１の出力電圧を制御する誤差増
幅器２５を備え、商用交流電源停電時に停電検出回路１
０の出力がハイレベルになるとホトカプラ２６が動作
し、抵抗２２を短絡することにより誤差増幅器２５の出
力を低下させて整流器１１の出力電圧を下げるように構
成する。
【００２２】商用交流電源が正常時には、停電検出回路
１０の出力はローレベルとなっているのでホトカプラ２
６は動作せず、整流器１１は出力電圧が高くなると誤差
増幅器２５の出力を低下させて整流器１１の出力電圧を
下げるように定電圧制御を行う。
１０の出力はローレベルとなっているのでホトカプラ２
６は動作せず、整流器１１は出力電圧が高くなると誤差
増幅器２５の出力を低下させて整流器１１の出力電圧を
下げるように定電圧制御を行う。
【００２３】従って、商用交流電源正常時には整流器１
１の出力電圧を蓄電池１４の電圧より高くしておき、商
用交流電源停電時には停電検出回路１０の出力により蓄
電池１４の電圧より低い電圧にすることができる。
１の出力電圧を蓄電池１４の電圧より高くしておき、商
用交流電源停電時には停電検出回路１０の出力により蓄
電池１４の電圧より低い電圧にすることができる。
【００２４】 整流器１１としては商用交流電圧を直流
電圧に変換するダイオード整流器とコンデンサを備えた
入力フィルタと入力電圧変換および絶縁を行うコンバー
タを直列に接続したスイッチング形整流器が用いられる
ことが多く、整流器１１内部のコンデンサ等に蓄えられ
たエネルギーを有効活用することにより停電後にも図２
の（ｂ）に示すように定電圧特性が得られる。
電圧に変換するダイオード整流器とコンデンサを備えた
入力フィルタと入力電圧変換および絶縁を行うコンバー
タを直列に接続したスイッチング形整流器が用いられる
ことが多く、整流器１１内部のコンデンサ等に蓄えられ
たエネルギーを有効活用することにより停電後にも図２
の（ｂ）に示すように定電圧特性が得られる。
【００２５】この定電圧特性を示す期間内で整流器１１
の出力電圧を蓄電池１４の電圧をより低くしておくと差
電圧により蓄電池１４からの給電電流の立ち上がりを早
くでき、蓄電池からの給電線のイングクタンスが大きい
場合においても無瞬断で負荷１５に直流電力を供給する
ことが可能となる。
の出力電圧を蓄電池１４の電圧をより低くしておくと差
電圧により蓄電池１４からの給電電流の立ち上がりを早
くでき、蓄電池からの給電線のイングクタンスが大きい
場合においても無瞬断で負荷１５に直流電力を供給する
ことが可能となる。
【００２６】図３の（ａ）に商用交流電源停電後に整流
器１１の出力電圧ＶRFを蓄電池１４の電圧ＶB より低下
させたときに、整流器１１からの出力電流ＩRFと蓄電池
１４からの放電電流ＩB の関係の一例を示す。
器１１の出力電圧ＶRFを蓄電池１４の電圧ＶB より低下
させたときに、整流器１１からの出力電流ＩRFと蓄電池
１４からの放電電流ＩB の関係の一例を示す。
【００２７】蓄電池１４の電圧は放電とともに低下して
いくが、蓄電池１４の電圧からダイオード１６の降下電
圧を差し引いた電圧が負荷１５が必要とする電圧以下に
なる前にＤＣ−ＤＣコンバータ１７を動作させる。ＤＣ
−ＤＣコンバータ１７が動作を始めると、ダイオード１
６は逆バイアスとなり、蓄電池１４はＤＣ−ＤＣコンバ
ータ１７の出力を重畳して負荷１５に直流電力を供給す
る。また、整流器１１の出力電圧レベルをＤＣ−ＤＣコ
ンバータ１７が動作を開始する電圧にまで下げると、停
電直後にＤＣ−ＤＣコンバータ１７の動作を開始させる
こともできる。従って、整流器１１の出力電圧が安定に
保たれている期間にＤＣ−ＤＣコンバータ１７の出力電
圧を確立することができ、給電線のインダクタンスによ
る負荷１５の電圧変動を小さくすることができる。ＤＣ
−ＤＣコンバータ１７の出力電圧が確立されると、負荷
１５の電圧は蓄電池１４の電圧とＤＣ−ＤＣコンバータ
１７の出力電圧の和になる。即ち、蓄電池１４の電圧低
下分を△Ｖとし、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７の出力電圧
を△Ｖだけ上昇させれば、負荷１５の電圧は一定にな
る。従って、蓄電池１４の電圧が負荷１５の許容下限値
以下になった場合でもＤＣ−ＤＣコンバータ１７の出力
電圧が加算されるので負荷１５は正常に動作を続けるこ
とが可能となる。
いくが、蓄電池１４の電圧からダイオード１６の降下電
圧を差し引いた電圧が負荷１５が必要とする電圧以下に
なる前にＤＣ−ＤＣコンバータ１７を動作させる。ＤＣ
−ＤＣコンバータ１７が動作を始めると、ダイオード１
６は逆バイアスとなり、蓄電池１４はＤＣ−ＤＣコンバ
ータ１７の出力を重畳して負荷１５に直流電力を供給す
る。また、整流器１１の出力電圧レベルをＤＣ−ＤＣコ
ンバータ１７が動作を開始する電圧にまで下げると、停
電直後にＤＣ−ＤＣコンバータ１７の動作を開始させる
こともできる。従って、整流器１１の出力電圧が安定に
保たれている期間にＤＣ−ＤＣコンバータ１７の出力電
圧を確立することができ、給電線のインダクタンスによ
る負荷１５の電圧変動を小さくすることができる。ＤＣ
−ＤＣコンバータ１７の出力電圧が確立されると、負荷
１５の電圧は蓄電池１４の電圧とＤＣ−ＤＣコンバータ
１７の出力電圧の和になる。即ち、蓄電池１４の電圧低
下分を△Ｖとし、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７の出力電圧
を△Ｖだけ上昇させれば、負荷１５の電圧は一定にな
る。従って、蓄電池１４の電圧が負荷１５の許容下限値
以下になった場合でもＤＣ−ＤＣコンバータ１７の出力
電圧が加算されるので負荷１５は正常に動作を続けるこ
とが可能となる。
【００２８】蓄電池１４の電圧が４３Ｖ以下になった状
態で商用交流電源が回復し、整流器１１が正常になった
場合にはＤＣ−ＤＣコンバータ１７の動作を停止させれ
ば良い。図１においては、整流器１１はダイオード１６
を介して充電器１９と並列運転していることになるの
で、従来の構成と同様、１台を予備とした冗長並列運転
方式とみなすことができる。
態で商用交流電源が回復し、整流器１１が正常になった
場合にはＤＣ−ＤＣコンバータ１７の動作を停止させれ
ば良い。図１においては、整流器１１はダイオード１６
を介して充電器１９と並列運転していることになるの
で、従来の構成と同様、１台を予備とした冗長並列運転
方式とみなすことができる。
【００２９】つぎに、停電検出回路１０、整流器１１を
共通にして、図１の充電器１９、ＤＣ−ＤＣコンバータ
１７、ダイオード１６、蓄電池１４、および負荷１５を
一つのブロックとして増設する場合を考える。その実施
例を図４に示す。ブロック４1 〜４n の各々は充電器１
９、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７、ダイオード１６、蓄電
池１４、負荷１５で構成されており、各ブロックの蓄電
池１４とＤＣ−ＤＣコンバータ１７との直列回路及び、
負荷１５は整流器１１の出力側に接続されている。商用
交流電源停電により整流器１１の出力電圧が変化する
と、ブロック４1 〜４n は前述の動作を開始する。ここ
で、ブロック４1 のＤＣ−ＤＣコンバータ１７が故障し
て動作を停止し、かつ、ブロック４1 〜４n の蓄電池１
４から正常に電力供給が行われない場合でもブロック４
1 の負荷１５は他のブロック４n の蓄電池及びＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ１７から電力が供給され、ブロック４1 の
負荷は正常に動作を続けることができる。
共通にして、図１の充電器１９、ＤＣ−ＤＣコンバータ
１７、ダイオード１６、蓄電池１４、および負荷１５を
一つのブロックとして増設する場合を考える。その実施
例を図４に示す。ブロック４1 〜４n の各々は充電器１
９、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７、ダイオード１６、蓄電
池１４、負荷１５で構成されており、各ブロックの蓄電
池１４とＤＣ−ＤＣコンバータ１７との直列回路及び、
負荷１５は整流器１１の出力側に接続されている。商用
交流電源停電により整流器１１の出力電圧が変化する
と、ブロック４1 〜４n は前述の動作を開始する。ここ
で、ブロック４1 のＤＣ−ＤＣコンバータ１７が故障し
て動作を停止し、かつ、ブロック４1 〜４n の蓄電池１
４から正常に電力供給が行われない場合でもブロック４
1 の負荷１５は他のブロック４n の蓄電池及びＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ１７から電力が供給され、ブロック４1 の
負荷は正常に動作を続けることができる。
【００３０】つぎに、充電器１９と蓄電池１４を共通に
して、図１の停電検出回路１０、整流器１１、ＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ１７、ダイオード１６、負荷１５を一つの
ブロックとして増設する場合を考える。その実施例を図
５に示す。ブロック５1 〜５n の各々は整流器１１、Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータ１７、ダイオード１６、負荷１５で
構成されており、各ブロックのＤＣ−ＤＣコンバータ１
７の出力側が共通の蓄電池１４と直列回路とされ、この
直列回路が各ブロックで整流器１１の出力側に接続され
ている。整流器１１の出力電圧が充電器１９の出力電圧
より高ければ、各ブロックのダイオード１６は逆バイア
スされるので充電器１９からは各ブロックの負荷１５へ
は電力は供給されない。また、ブロック間ではダイオー
ド１６により電力の還流は防止できる。
して、図１の停電検出回路１０、整流器１１、ＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ１７、ダイオード１６、負荷１５を一つの
ブロックとして増設する場合を考える。その実施例を図
５に示す。ブロック５1 〜５n の各々は整流器１１、Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータ１７、ダイオード１６、負荷１５で
構成されており、各ブロックのＤＣ−ＤＣコンバータ１
７の出力側が共通の蓄電池１４と直列回路とされ、この
直列回路が各ブロックで整流器１１の出力側に接続され
ている。整流器１１の出力電圧が充電器１９の出力電圧
より高ければ、各ブロックのダイオード１６は逆バイア
スされるので充電器１９からは各ブロックの負荷１５へ
は電力は供給されない。また、ブロック間ではダイオー
ド１６により電力の還流は防止できる。
【００３１】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
る直流無停電電源システムはダイオードに整流器の電流
が流れないので損失が少なく、また、停電検出回路、整
流器を共通にして充電器、ＤＣ−ＤＣコンバータ、蓄電
池、ダイオード、負荷からなるブロックを増設する場合
には、故障ブロックの負荷に他の健全なブロックから電
力を供給でき信頼性の向上も可能となるという効果があ
る。さらに、充電器、蓄電池を共通にして停電検出回
路、整流器、ＤＣ−ＤＣコンバータ、ダイオード、負荷
からなるブロックを増設する場合には、ダイオードによ
りブロック間の電力の授受が行われないようにすること
ができ、蓄電池からの給電線インダクタンスが大きい場
合でも負荷の電圧変動を小さくすることができるという
効果もある。
る直流無停電電源システムはダイオードに整流器の電流
が流れないので損失が少なく、また、停電検出回路、整
流器を共通にして充電器、ＤＣ−ＤＣコンバータ、蓄電
池、ダイオード、負荷からなるブロックを増設する場合
には、故障ブロックの負荷に他の健全なブロックから電
力を供給でき信頼性の向上も可能となるという効果があ
る。さらに、充電器、蓄電池を共通にして停電検出回
路、整流器、ＤＣ−ＤＣコンバータ、ダイオード、負荷
からなるブロックを増設する場合には、ダイオードによ
りブロック間の電力の授受が行われないようにすること
ができ、蓄電池からの給電線インダクタンスが大きい場
合でも負荷の電圧変動を小さくすることができるという
効果もある。
【図１】本発明の一実施例の構成図。
【図２】（ａ）は整流器１１の制御回路の具体的回路
図。 （ｂ）は図２の（ａ）に示す制御回路による整流器１１
の出力電圧特性図。 （ｃ）は図２の（ａ）に示す停電検出回路の出力特性
図。
図。 （ｂ）は図２の（ａ）に示す制御回路による整流器１１
の出力電圧特性図。 （ｃ）は図２の（ａ）に示す停電検出回路の出力特性
図。
【図３】（ａ）は本発明による整流器１１と蓄電池１４
の電圧電流特性図。 （ｂ）は従来技術による整流器１１と蓄電池１４の電圧
電流特性図。
の電圧電流特性図。 （ｂ）は従来技術による整流器１１と蓄電池１４の電圧
電流特性図。
【図４】本発明による停電検出回路、整流器を共通にし
て充電器、ＤＣ−ＤＣコンバータ、ダイオード、蓄電
池、負荷をブロックにして増設する場合の構成図。
て充電器、ＤＣ−ＤＣコンバータ、ダイオード、蓄電
池、負荷をブロックにして増設する場合の構成図。
【図５】本発明による充電器と蓄電池を共通にして、停
電検出回路、整流器、ＤＣ−ＤＣコンバータ、ダイオー
ド、負荷からなるブロックを増設する場合の構成図。
電検出回路、整流器、ＤＣ−ＤＣコンバータ、ダイオー
ド、負荷からなるブロックを増設する場合の構成図。
【図６】従来の直流無停電電源システムの構成図。
【図７】図６の構成図を基本として整流器を共通にして
ＤＣ−ＤＣコンバータ、ダイオード、蓄電池、負荷をブ
ロックにして増設する場合の構成図。
ＤＣ−ＤＣコンバータ、ダイオード、蓄電池、負荷をブ
ロックにして増設する場合の構成図。
【図８】図６の構成図を基本として整流器、ＤＣ−ＤＣ
コンバータ、ダイオード、負荷からなるブロックを増設
する場合の構成図。
コンバータ、ダイオード、負荷からなるブロックを増設
する場合の構成図。
１０ 停電検出回路 １１ 整流器 １２，１３ 端子 １４ 蓄電池 １５ 負荷 １６ ダイオード １７ ＤＣ−ＤＣコンバータ １８，１９ 充電器 ３1 ，３n ダイオード
Claims (2)
- 【請求項１】 商用交流電源より受電し、交流電力を直
流電力に変換して、負荷に所定の直流電力を供給し、前
記交流電源停電時には蓄電池より所定の直流電力を負荷
に供給するように構成した直流無停電電源システムにお
いて、前記商用交流電源が正常か停電かの通電状態を検出し、
前記通電状態に対応して、正常時には第一レベルの制御
信号を、前記通電状態が停電時には第二レベルの制御信
号を出力する停電検出回路と 前記商用交流電源からの交
流電力を入力とし、内部に備えたエネルギー蓄積手段に
より、前記商用交流電源の停電後も一定時間直流電力を
供給するとともに、前記制御信号が第二のレベルになっ
た直後、出力電圧を蓄電池の出力電圧より低下するよう
に形成した整流器と、該整流器の一方の出力端子に一方
の電極が接続された蓄電池と、該蓄電池の両電極に入力
側の両端を接続し、出力側の一端を前記蓄電池の他方の
電極に接続するとともに、該出力側の他端を前記整流器
の他方の出力端子に接続し、前記蓄電池と直列に接続さ
れるＤＣ−ＤＣコンバータと、停電時には、前記蓄電池
から負荷への放流電流の方向が順方向となるよう前記Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータの出力側の両端に接続したダイオー
ドと、 前記商用交流電源に接続され、前記蓄電池を充電する充
電器とにより構成したことを特徴とする直流無停電電源
システム。 - 【請求項２】 商用交流電源が停電時には停電検出回路
から出力される第２レベルの制御信号により前記整流器
を制御し、 前記蓄電池から前記負荷への直流電力の放電を開始させ
るとともに、前記ＤＣ−ＤＣコンバータが動作状態とな
るよう前記整流器の出力電圧を所定の電圧だけ下げるこ
とを特徴とする請求項２記載の直流無停電電源システ
ム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3167348A JP2800078B2 (ja) | 1991-05-24 | 1991-05-24 | 直流無停電電源システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3167348A JP2800078B2 (ja) | 1991-05-24 | 1991-05-24 | 直流無停電電源システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04347547A JPH04347547A (ja) | 1992-12-02 |
| JP2800078B2 true JP2800078B2 (ja) | 1998-09-21 |
Family
ID=15848066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3167348A Expired - Lifetime JP2800078B2 (ja) | 1991-05-24 | 1991-05-24 | 直流無停電電源システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2800078B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020008549A1 (ja) * | 2018-07-04 | 2020-01-09 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 無停電電源装置 |
| CN115313612B (zh) * | 2022-08-11 | 2024-04-26 | 山东聊开电气有限公司 | 48v直流储备一体电源系统，其充放电控制方法与应用 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63217933A (ja) * | 1987-03-03 | 1988-09-12 | 株式会社東芝 | 無停電電源装置の制御方法 |
| JP2535222B2 (ja) * | 1989-04-20 | 1996-09-18 | 日本電信電話株式会社 | 直流無停電電源装置 |
-
1991
- 1991-05-24 JP JP3167348A patent/JP2800078B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04347547A (ja) | 1992-12-02 |
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Legal Events
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