JP3175121B2 - 無停電電源装置 - Google Patents
無停電電源装置Info
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- G06F11/16—Error detection or correction of the data by redundancy in hardware
- G06F11/20—Error detection or correction of the data by redundancy in hardware using active fault-masking, e.g. by switching out faulty elements or by switching in spare elements
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
- H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
- H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
- H02J9/062—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for AC powered loads
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は無停電電源装置に関する
もので、さらに詳しく言えば、コンピュータや通信機器
等のバックアップ電源として使用される無停電電源装置
の小型、軽量化に関するものである。
もので、さらに詳しく言えば、コンピュータや通信機器
等のバックアップ電源として使用される無停電電源装置
の小型、軽量化に関するものである。
【0002】
【従来の技術】無停電電源装置は、図3や図4のブロッ
ク図に示したように、常時は商用電源1からの交流電力
を直送ライン10によって直接または整流回路2とイン
バータ3とを介してコンピュータや通信機器等の負荷4
に供給し、停電時は蓄電池6からの直流電力がインバー
タ3で交流電力に変換されて該負荷4に供給されること
によって停電による負荷4のトラブルを防止するもので
ある。
ク図に示したように、常時は商用電源1からの交流電力
を直送ライン10によって直接または整流回路2とイン
バータ3とを介してコンピュータや通信機器等の負荷4
に供給し、停電時は蓄電池6からの直流電力がインバー
タ3で交流電力に変換されて該負荷4に供給されること
によって停電による負荷4のトラブルを防止するもので
ある。
【0003】図3の無停電電源装置における蓄電池6
は、常時は商用電源1からの交流電力を整流回路2で直
流電力に変換し、この直流電力によって浮動充電されて
満充電状態が維持されるように構成され、停電時は該蓄
電池6の直流電力がインバータ3に供給されるように構
成されている。
は、常時は商用電源1からの交流電力を整流回路2で直
流電力に変換し、この直流電力によって浮動充電されて
満充電状態が維持されるように構成され、停電時は該蓄
電池6の直流電力がインバータ3に供給されるように構
成されている。
【0004】一方、図4の無停電電源装置における蓄電
池6は、常時は商用電源1からの交流電力が供給される
充電器7によって満充電状態が維持されるように構成さ
れ、停電時はスイッチ5をオンさせて該蓄電池6からの
直流電力がインバータ3に供給されるように構成されて
いる。
池6は、常時は商用電源1からの交流電力が供給される
充電器7によって満充電状態が維持されるように構成さ
れ、停電時はスイッチ5をオンさせて該蓄電池6からの
直流電力がインバータ3に供給されるように構成されて
いる。
【0005】図3の無停電電源装置は、整流回路2の出
力によって蓄電池6を充電するため、構成の簡素化を図
ることができるが、整流回路2の出力電圧は蓄電池6の
浮動充電電圧に一致させる必要があるため、その精度を
高くする必要がある。
力によって蓄電池6を充電するため、構成の簡素化を図
ることができるが、整流回路2の出力電圧は蓄電池6の
浮動充電電圧に一致させる必要があるため、その精度を
高くする必要がある。
【0006】一方、図4の無停電電源装置は、図3のも
のより構成は複雑になるが、整流回路2の出力電圧はイ
ンバータ3の入力条件でよいため、充電器7のみ出力電
圧精度を高くすればよい。
のより構成は複雑になるが、整流回路2の出力電圧はイ
ンバータ3の入力条件でよいため、充電器7のみ出力電
圧精度を高くすればよい。
【0007】ところで、上記の如き無停電電源装置にお
けるインバータ3は、そのアーム短絡を防止するために
スイッチング素子にデッドタイムが設けられている。ま
た該スイッチング素子にはオン時の順方向電圧降下があ
る。従って、正弦波で100Vの交流出力電圧を得るた
めには、少なくともその直流入力電圧を170Vにする
必要があり、蓄電池6の放電終止電圧も170V以上に
する必要がある。このことは、蓄電池6として鉛蓄電池
を用いると、100セル以上を必要とすることを意味す
る。
けるインバータ3は、そのアーム短絡を防止するために
スイッチング素子にデッドタイムが設けられている。ま
た該スイッチング素子にはオン時の順方向電圧降下があ
る。従って、正弦波で100Vの交流出力電圧を得るた
めには、少なくともその直流入力電圧を170Vにする
必要があり、蓄電池6の放電終止電圧も170V以上に
する必要がある。このことは、蓄電池6として鉛蓄電池
を用いると、100セル以上を必要とすることを意味す
る。
【0008】そのため、整流回路2とインバータ3との
間に昇圧チョッパ回路を介挿し、整流回路2の出力電圧
を低くしてインバータ3の直流入力電圧を高め、蓄電池
6のセル数を少なくする試みもなされている。
間に昇圧チョッパ回路を介挿し、整流回路2の出力電圧
を低くしてインバータ3の直流入力電圧を高め、蓄電池
6のセル数を少なくする試みもなされている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記のような無停電電
源装置では、蓄電池6のセル数が多いため、装置に対す
る蓄電池6のコストが大きくなるという問題があった。
源装置では、蓄電池6のセル数が多いため、装置に対す
る蓄電池6のコストが大きくなるという問題があった。
【0010】また、蓄電池6は多数のセルを直列に接続
しているため、その信頼性や工数の点においても問題が
あった。
しているため、その信頼性や工数の点においても問題が
あった。
【0011】さらに、昇圧チョッパ回路を介挿すると、
蓄電池6のセル数を少なくすることができるが、高周波
で動作させる昇圧チョッパ回路による効率の低下、部品
点数の増加、コスト高、信頼性の低下という問題を生じ
させることになった。
蓄電池6のセル数を少なくすることができるが、高周波
で動作させる昇圧チョッパ回路による効率の低下、部品
点数の増加、コスト高、信頼性の低下という問題を生じ
させることになった。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、商用電源からの交流電力がスイッチを介
して入力されて昇圧された直流電力を出力する整流回路
と、この整流回路からの直流電力を交流電力に変換す
る、高周波で動作する第1のインバータと、商用電源か
らの交流電力が入力されて蓄電池の充電電力を出力する
充電器と、この充電電力によって充電される蓄電池と、
この蓄電池からの直流電力を交流電力に変換する、低周
波で動作する第2のインバータとからなり、商用電源の
停電時に前記第2のインバータからの交流電力を前記整
流回路に入力し、この整流回路から昇圧された直流電力
を得て負荷への給電を継続させることを特徴とするもの
である。
め、本発明は、商用電源からの交流電力がスイッチを介
して入力されて昇圧された直流電力を出力する整流回路
と、この整流回路からの直流電力を交流電力に変換す
る、高周波で動作する第1のインバータと、商用電源か
らの交流電力が入力されて蓄電池の充電電力を出力する
充電器と、この充電電力によって充電される蓄電池と、
この蓄電池からの直流電力を交流電力に変換する、低周
波で動作する第2のインバータとからなり、商用電源の
停電時に前記第2のインバータからの交流電力を前記整
流回路に入力し、この整流回路から昇圧された直流電力
を得て負荷への給電を継続させることを特徴とするもの
である。
【0013】
【作 用】従って、本発明の蓄電池は、交流受電時に充
電器からの充電電力によって充電され、停電時にその直
流電力は第2のインバータによって交流電力に変換され
て整流回路に入力されるので、第2のインバータの入力
電圧は、第2のインバータ、整流回路、第1のインバー
タを介して100Vの正弦波交流電圧が得られる程度で
よく、蓄電池のセル数を少なくすることができる。
電器からの充電電力によって充電され、停電時にその直
流電力は第2のインバータによって交流電力に変換され
て整流回路に入力されるので、第2のインバータの入力
電圧は、第2のインバータ、整流回路、第1のインバー
タを介して100Vの正弦波交流電圧が得られる程度で
よく、蓄電池のセル数を少なくすることができる。
【0014】また、第2のインバータは高周波で動作さ
せる必要がないので、第2のインバータによる効率の低
下、コスト高といった問題も生じることはない。
せる必要がないので、第2のインバータによる効率の低
下、コスト高といった問題も生じることはない。
【0015】
【実施例】図1は、本発明の無停電電源装置のブロック
図で、図3、図4と同一機能を有する部分には同じ符号
を付して以下の説明を省略する。
図で、図3、図4と同一機能を有する部分には同じ符号
を付して以下の説明を省略する。
【0016】図2は、本発明の無停電電源装置の回路図
である。
である。
【0017】本発明の特徴は、商用電源1と整流回路2
との間にスイッチ8を介挿し、この整流回路2からの直
流電力を第1のインバータ3−1に入力するとともに、
商用電源1とスイッチ8との接続点から充電器7によっ
て蓄電池6を充電するように構成し、その直流電力を第
2のインバータ3−2によって交流電力に変換し、前記
整流回路2に入力するように構成したものである。
との間にスイッチ8を介挿し、この整流回路2からの直
流電力を第1のインバータ3−1に入力するとともに、
商用電源1とスイッチ8との接続点から充電器7によっ
て蓄電池6を充電するように構成し、その直流電力を第
2のインバータ3−2によって交流電力に変換し、前記
整流回路2に入力するように構成したものである。
【0018】そして、商用電源1の受電時には、前記ス
イッチ8をオンさせて整流回路2、第1のインバータ3
−1を介して、または直送ライン10によって負荷4に
交流電力を供給するとともに、前記充電器7によって蓄
電池6を充電する。なお、この時、第2のインバータ3
−2は動作を停止させておいて蓄電池6の不要な放電を
防止することは言うまでもない。
イッチ8をオンさせて整流回路2、第1のインバータ3
−1を介して、または直送ライン10によって負荷4に
交流電力を供給するとともに、前記充電器7によって蓄
電池6を充電する。なお、この時、第2のインバータ3
−2は動作を停止させておいて蓄電池6の不要な放電を
防止することは言うまでもない。
【0019】また、停電時には、前記第2のインバータ
3−2の動作を開始させ、その交流電力を整流回路2に
入力して整流回路2で直流電力に変換し、さらに第1の
インバータ3−1で交流電力に変換して負荷4への給電
を継続させるものである。なお、この時、スイッチ8を
オフさせて第2のインバータ3−2からの交流電力を商
用電源1側や直送ライン10側に逆流させないようにす
ると、蓄電池6の電力を有効利用できる。
3−2の動作を開始させ、その交流電力を整流回路2に
入力して整流回路2で直流電力に変換し、さらに第1の
インバータ3−1で交流電力に変換して負荷4への給電
を継続させるものである。なお、この時、スイッチ8を
オフさせて第2のインバータ3−2からの交流電力を商
用電源1側や直送ライン10側に逆流させないようにす
ると、蓄電池6の電力を有効利用できる。
【0020】次に、本発明の無停電電源装置の一例を図
2により説明する。
2により説明する。
【0021】図2において、整流回路2は直列接続され
たスイッチング素子T1,T2と各々に逆並列接続され
たダイオードD1,D2とからなり、第1のインバータ
3−1は直列接続されたスイッチング素子T3,T4と
各々に逆並列接続されたダイオードD3,D4とからな
り、第2のインバータ3−2は2組の直列接続されたス
イッチング素子T5とT6およびT7とT8からなる。
さらにスイッチ8と前記整流回路2との間にはチョーク
コイルL1が介挿され、整流回路2と第1のインバータ
3−1との間には直列接続されたコンデンサC1,C2
が介挿され、第1のインバータ3−1の出力側と負荷4
との間にはフィルタ回路9が介挿されている。
たスイッチング素子T1,T2と各々に逆並列接続され
たダイオードD1,D2とからなり、第1のインバータ
3−1は直列接続されたスイッチング素子T3,T4と
各々に逆並列接続されたダイオードD3,D4とからな
り、第2のインバータ3−2は2組の直列接続されたス
イッチング素子T5とT6およびT7とT8からなる。
さらにスイッチ8と前記整流回路2との間にはチョーク
コイルL1が介挿され、整流回路2と第1のインバータ
3−1との間には直列接続されたコンデンサC1,C2
が介挿され、第1のインバータ3−1の出力側と負荷4
との間にはフィルタ回路9が介挿されている。
【0022】商用電源1の受電時において、その正の半
サイクルでは、スイッチング素子T2がオンして商用電
源1→チョークコイルL1→スイッチング素子T2→コ
ンデンサC2→商用電源1なる経路で電流が流れて商用
電源電圧とコンデンサC2の電圧との和電圧がチョーク
コイルL1に印加され、前記電流は徐々に増加してチョ
ークコイルL1にエネルギーが蓄積される。次に、スイ
ッチング素子T2がオフすると、チョークコイルL1に
蓄積されたエネルギーはチョークコイルL1→ダイオー
ドD1→コンデンサC1→商用電源1→チョークコイル
L1なる経路でコンデンサC1に移され、コンデンサC
1の電圧がチョークコイルL1に印加されるので、その
電流は徐々に減少する。なお、この半サイクルではスイ
ッチング素子T1はオフで、スイッチング素子T2のみ
が上記動作を高周波で反復する。
サイクルでは、スイッチング素子T2がオンして商用電
源1→チョークコイルL1→スイッチング素子T2→コ
ンデンサC2→商用電源1なる経路で電流が流れて商用
電源電圧とコンデンサC2の電圧との和電圧がチョーク
コイルL1に印加され、前記電流は徐々に増加してチョ
ークコイルL1にエネルギーが蓄積される。次に、スイ
ッチング素子T2がオフすると、チョークコイルL1に
蓄積されたエネルギーはチョークコイルL1→ダイオー
ドD1→コンデンサC1→商用電源1→チョークコイル
L1なる経路でコンデンサC1に移され、コンデンサC
1の電圧がチョークコイルL1に印加されるので、その
電流は徐々に減少する。なお、この半サイクルではスイ
ッチング素子T1はオフで、スイッチング素子T2のみ
が上記動作を高周波で反復する。
【0023】商用電源1の受電時において、その負の半
サイクルでは、スイッチング素子T1がオンして商用電
源1→コンデンサC1→スイッチング素子T1→チョー
クコイルL1→商用電源1なる経路で電流が流れて商用
電源電圧とコンデンサC1の電圧との和電圧がチョーク
コイルL1に印加され、前記電流は徐々に増加してチョ
ークコイルL1にエネルギーが蓄積される。次に、スイ
ッチング素子T1がオフすると、チョークコイルL1に
蓄積されたエネルギーはチョークコイルL1→商用電源
1→コンデンサC2→ダイオードD2→チョークコイル
L1なる経路でコンデンサC2に移され、コンデンサC
2の電圧がチョークコイルL1に印加されるので、その
電流は徐々に減少する。なお、この半サイクルではスイ
ッチング素子T2はオフで、スイッチング素子T1のみ
が上記動作を高周波で反復する。
サイクルでは、スイッチング素子T1がオンして商用電
源1→コンデンサC1→スイッチング素子T1→チョー
クコイルL1→商用電源1なる経路で電流が流れて商用
電源電圧とコンデンサC1の電圧との和電圧がチョーク
コイルL1に印加され、前記電流は徐々に増加してチョ
ークコイルL1にエネルギーが蓄積される。次に、スイ
ッチング素子T1がオフすると、チョークコイルL1に
蓄積されたエネルギーはチョークコイルL1→商用電源
1→コンデンサC2→ダイオードD2→チョークコイル
L1なる経路でコンデンサC2に移され、コンデンサC
2の電圧がチョークコイルL1に印加されるので、その
電流は徐々に減少する。なお、この半サイクルではスイ
ッチング素子T2はオフで、スイッチング素子T1のみ
が上記動作を高周波で反復する。
【0024】従って、正、負の各半サイクルにおいて、
スイッチング素子T2,T1のオン、オフ比を制御すれ
ば、この整流回路2によって交流入力電流の波形を正弦
波にすることができ、高力率化を図ることができる。ま
た、交流入力電流の振幅を制御することによってその直
流出力電圧を定電圧制御することができる。
スイッチング素子T2,T1のオン、オフ比を制御すれ
ば、この整流回路2によって交流入力電流の波形を正弦
波にすることができ、高力率化を図ることができる。ま
た、交流入力電流の振幅を制御することによってその直
流出力電圧を定電圧制御することができる。
【0025】こうして得られた直流電力は第1のインバ
ータ3−1に供給され、正の半サイクル出力はスイッチ
ング素子T3を正弦波出力の振幅に対応したパルス幅の
高周波でオン、オフさせることにより、負の半サイクル
出力はスイッチング素子T4を正弦波出力の振幅に対応
したパルス幅の高周波でオン、オフさせることによって
得て負荷4に正弦波出力を供給する。
ータ3−1に供給され、正の半サイクル出力はスイッチ
ング素子T3を正弦波出力の振幅に対応したパルス幅の
高周波でオン、オフさせることにより、負の半サイクル
出力はスイッチング素子T4を正弦波出力の振幅に対応
したパルス幅の高周波でオン、オフさせることによって
得て負荷4に正弦波出力を供給する。
【0026】また、商用電源1の受電時には、充電器7
によって蓄電池6が充電されるが、第2のインバータ3
−2の動作は停止させておき、蓄電池6の不要な放電を
防止する。
によって蓄電池6が充電されるが、第2のインバータ3
−2の動作は停止させておき、蓄電池6の不要な放電を
防止する。
【0027】一方、商用電源1の停電時には、スイッチ
8をオフさせて前記第2のインバータ3−2の動作を開
始させるが、この第2のインバータ3−2は商用周波数
の矩形波出力を得るもので、その正の半サイクルではス
イッチング素子T5,T8を連続してオンさせ、負の半
サイクルではスイッチング素子T6,T7を連続してオ
ンさせる。
8をオフさせて前記第2のインバータ3−2の動作を開
始させるが、この第2のインバータ3−2は商用周波数
の矩形波出力を得るもので、その正の半サイクルではス
イッチング素子T5,T8を連続してオンさせ、負の半
サイクルではスイッチング素子T6,T7を連続してオ
ンさせる。
【0028】従って、停電時には整流回路2に供給され
る交流電圧の波形は正弦波から矩形波に変化し、入力電
流も正弦波から矩形波に変化するが、整流回路2や第1
のインバータ3−1の動作は同じである。この時、矩形
波電圧の振幅は蓄電池6の電圧に等しくなるが、整流回
路2は昇圧作用を有するため、その入力電圧を高くしな
くても第1のインバータ3−1から100Vの正弦波電
圧を得ることができる。このことは、蓄電池6のセル数
を少なくできるということである。
る交流電圧の波形は正弦波から矩形波に変化し、入力電
流も正弦波から矩形波に変化するが、整流回路2や第1
のインバータ3−1の動作は同じである。この時、矩形
波電圧の振幅は蓄電池6の電圧に等しくなるが、整流回
路2は昇圧作用を有するため、その入力電圧を高くしな
くても第1のインバータ3−1から100Vの正弦波電
圧を得ることができる。このことは、蓄電池6のセル数
を少なくできるということである。
【0029】また、第2のインバータ3−2は、商用周
波数の矩形波出力を得るものであるから、スイッチング
素子T5,T6,T7,T8は低速のものであればよ
く、コスト高を招くことも、スイッチング損失による効
率が低下することもない。
波数の矩形波出力を得るものであるから、スイッチング
素子T5,T6,T7,T8は低速のものであればよ
く、コスト高を招くことも、スイッチング損失による効
率が低下することもない。
【0030】
【発明の効果】上記した如く、本発明は、蓄電池6のセ
ル数を少なくすることができるので、蓄電池6のコスト
を低減することができ、工数や信頼性の点においても有
利である。
ル数を少なくすることができるので、蓄電池6のコスト
を低減することができ、工数や信頼性の点においても有
利である。
【0031】また、本発明は、蓄電池6のセル数を少な
くすることができるので、装置の小型、軽量化を図るこ
とができる。
くすることができるので、装置の小型、軽量化を図るこ
とができる。
【0032】さらに、第2のインバータ3−2は商用周
波数で動作させるので、使用する部品によるコストの上
昇や第2のインバータ3−2による効率の低下はほとん
ど生じることはない。
波数で動作させるので、使用する部品によるコストの上
昇や第2のインバータ3−2による効率の低下はほとん
ど生じることはない。
【図1】本発明の無停電電源装置のブロック図である。
【図2】本発明の無停電電源装置の回路図である。
【図3】従来の無停電電源装置のブロック図である。
【図4】従来の無停電電源装置のブロック図である。
1 商用電源 2 整流回路 3−1 第1のインバータ 3−2 第2のインバータ 4 負荷 6 蓄電池 7 受電器 8 スイッチ
Claims (2)
- 【請求項1】 商用電源からの交流電力がスイッチを介
して入力されて昇圧された直流電力を出力する整流回路
と、この整流回路からの直流電力を交流電力に変換す
る、高周波で動作する第1のインバータと、商用電源か
らの交流電力が入力されて蓄電池の充電電力を出力する
充電器と、この充電電力によって充電される蓄電池と、
この蓄電池からの直流電力を交流電力に変換する、低周
波で動作する第2のインバータとからなり、商用電源の
停電時に前記第2のインバータからの交流電力を前記整
流回路に入力し、この整流回路から昇圧された直流電力
を得て負荷への給電を継続させることを特徴とする無停
電電源装置。 - 【請求項2】 商用電源の停電時にスイッチをオフし、
第2のインバータからの交流電力を商用電源側または直
送ライン側に逆流させないようにしたことを特徴とする
請求項1記載の無停電電源装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13968991A JP3175121B2 (ja) | 1991-05-14 | 1991-05-14 | 無停電電源装置 |
US08/276,485 US5384792A (en) | 1991-05-14 | 1994-07-18 | Uninterruptible power supply |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13968991A JP3175121B2 (ja) | 1991-05-14 | 1991-05-14 | 無停電電源装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04340337A JPH04340337A (ja) | 1992-11-26 |
JP3175121B2 true JP3175121B2 (ja) | 2001-06-11 |
Family
ID=15251134
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13968991A Expired - Fee Related JP3175121B2 (ja) | 1991-05-14 | 1991-05-14 | 無停電電源装置 |
Country Status (2)
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