JP3390007B2 - 非常用電源装置 - Google Patents

非常用電源装置

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JP3390007B2
JP3390007B2 JP51754894A JP51754894A JP3390007B2 JP 3390007 B2 JP3390007 B2 JP 3390007B2 JP 51754894 A JP51754894 A JP 51754894A JP 51754894 A JP51754894 A JP 51754894A JP 3390007 B2 JP3390007 B2 JP 3390007B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は請求の範囲第１項の前文に明記されているよ
うな非常用電源装置に関する。
この種の非常用電源装置は電気器具と交流電圧源間に
接続される。現在多くの電気器具が使用されており幹線
の停電は器具の働きにとって破壊的となる。コンピュー
タ等の組み込まれたプログラムを実行するデバイスは、
データの消去やプログラムの誤実行を招くことがある幹
線の停電に対して敏感であるため特にそうである。非常
用電源装置により幹線の停電中に数時間にわたって安定
した電圧供給が保証される。
例えば米国特許第4366390号には正規動作中に充電さ
れ非常動作中に放電され、幹線電圧が再確立されるまで
接続された電気器具へ連続的に電圧源を提供するバッテ
リを使用することが開示されている。バッテリは正規動
作時には充電整流器（充電器）として働き非常動作時に
はインバータ（逆変換整流器）（AC/DC電圧変換器）と
して働く電力変換器を介して幹線に接続されている。電
力変換器はさらに非常用電源装置の出力電圧を安定化さ
せ、幹線の変動を解消する。この原理による非常用電源
装置は入力側で大型チョークコイルに接続されており、
それは変動する入力と安定化出力間の差を無損失で吸収
する。電圧安定化は無損傷で行われるが、チョークコイ
ルはリアクティブであるためそれにより負荷及び幹線電
圧と共に変動する力率が生じる。
前記米国特許に開示された構造は、チョークコイル状
の受動直列素子が調整インバータ状の能動並列素子と協
同するため、並列電力変換器と呼ぶことができる。
本発明の目的は、システムの全体効率が改善されかつ
損失／接続係数が変動する欠点が解消される、全体米国
特許第4366390号に開示された非常用電源装置の改良型
を提供することである。
この目的は請求の範囲第１項の特徴を示す部分に明記
された特徴を有する本発明に従った非常用電源装置によ
り達成される。従技術のチョークコイルはバッテリ電圧
と協同しそれにより制御されるAC調整器により置換され
る。AC調整器を流れる電流は出力の実電力のニーズに応
答して制御される。
インバータに直列接続された充電整流器を有し間にバ
ッテリが配置されている従来のUPS（無停電電源装置）
では代表的に5kVA UPSシステムに対する全体効率は85％
である。米国特許第4366390号の対応するUPSシステムで
は代表に全体効率が91％であるが、本発明による5kVA U
PSシステムの全体効率はおよそ96％とすることができ
る。
AC調整器はAC電圧源／幹線に直列接続されほぼ理想的
な電流発生器を構成するように制御され、それは出力両
端間のAC電圧が負荷の両端間電圧に従うことを意味し、
放出電流は正弦状であり幹線電圧と同じ波形を有するこ
とを意味する。これはAC調整器を幹線と同相の電流だけ
を受信するように制御して、調整器からの電流を幹線電
圧と同相とすることにより得られる。したがって、AC調
整器は幹線から実電力だけを引き出し、それには受動無
効成分が含まれていないため、インバータ及び負荷には
実電力しか供給されない。
インバータの正規動作における機能は出力電圧、すな
わち負荷の両端間電圧、を安定化し負荷が要求する場合
には無効すなわち高調波電力を供給することである。コ
ンピュータ装置は高調波成分が重畳されているかもしく
は電圧から移相されている正弦状電流の供給を必要とす
ることが多い。
したがって、インバータはほぼ理想的な電圧発生器を
構成するように接続され、負荷両端間に所望する正弦波
電圧を維持しかつAC調整器から供給される正弦状電流が
重畳される寄与電流を供給できるようにされる。バッテ
リはインバータと共にAC調整器と負荷間の一種のバッフ
ァーとして働き、インバータはAC調整器により供給され
る実電力と負荷へ印加される電力との差電力を供給す
る。インバータは接続された充電式バッテリから必要な
電力を得る。幹線から負荷へ実電力を供給し、必要に応
じて、インバータの損失を埋め合わせてバッテリを充電
する必要性はバッテリの状態を監視して認識される。幹
線からの不十分な給電は、バッテリからエネルギを引き
出して電圧降下を生じるため、バッテリ電圧を測定して
検出することができる。
請求の範囲第１項に明記されているように、幹線は実
電力のみを供給し、負荷により消費される電力の残部は
インバータにより供給されるため、本発明ではシステム
は電力が平衡していると言うことができる。消費電力の
残部は無効エネルギすなわち高調波として供給されかつ
バッテリから得られ、それは幹線から供給される実電力
を増減することにより常時充電される。
正規の予備電源としての非常用電源装置の機能は動作
上の重要な機能を有する、すなわち非常用電源装置の出
力の電気器具の形の負荷が幹線から実電力しか引き出さ
ずしたがって１に近いかもしくは等しい接続係数を有す
ることを保証する、ように拡張されている。
従属フレームには本発明による非常用電源装置の適切
な詳細が記載されており、第２項にはAC調整器が２つの
並列電流経路へ分割され、それらは幹線電圧の正及び負
の半周期にそれぞれ導通する、適切な実施例が記載され
ている。第３項に記載されているように、電流経路の電
流が調整されると、無効成分の使用を実際上回避するこ
とができ、それでも使用される無効成分は非常用電源装
置の接続係数に実際上影響を及ぼさないような大きさで
ある。第４項にはパルス発生器がどのようにパルス信号
を発生するか、及びこの信号を得るのに必要なパラメー
タが記載されている。第５項に記載されているように、
制御の目的でAC調整器を流れる電流を適切に感知するこ
とができる。
第６項にはシステムの出力電圧がどのように安定レベ
ルに維持されるかが記載されており、第７項及び第８項
にはAC調整器の電流経路に適切に含まれる構成要素が記
載されている。
以下に実施例に関しかつ図面を参照して本発明の詳細
な説明を行い、ここに、 第１図及び第２図は周知の非常用電源装置の原理を示
す線図であり、 第３図は本発明による非常用電源装置の実施例の原理
を示す対応する線図であり、 第４図は本発明による非常用電源装置の制御部の実施
例を示し、 第５図は非常用電源装置の電力変換器部の実施例を示
し、 第６図−第８図は５図の電力変換部に使用される増幅
器構成を示し、 第９図−第10図は、それぞれ、本発明による非常用電
源装置の等価回路図及び装置内を流れる電流を示す。
第１図及び第２図は共に消費者すなわち負荷Ｚへ安定
化電圧を供給するUPSシステムの２つの周知の構造を示
す。両システム共、例えば幹線接続とすることができ
る、AC電圧発生器10に接続されている。
第１図に示すシステムは直列電力変換器として作動
し、前記システムは充電整流器11を具備しそれは通常、
幹線接続において適切な濾波が行われない限り、幹線へ
戻される強力な高調波を発生するようにサイリスタ制御
される。充電整流器11は入力へ供給されるAC電圧を本質
的に一定の出力電圧へ変換して、バッテリ12が完全充電
されるよう保証する。このDC電圧はインバータ13へ通さ
れそれはDC電圧をAC電圧へ変換して負荷Ｚへ通す。この
構造には２つの個別に調整され直列に作動する変換器が
含まれている。したがって、各変換器が全出力電力を変
換して低効率となる。
第２図に米国特許第4366390号に詳記されたもう一つ
のUPSシステムを示し、AC電圧源10が負荷Ｚに接続され
ている。非常用電源装置は正規動作において充電整流器
として作動してバッテリ12を充電し、非常動作において
インバータとして作動してバッテリ電圧を消費者Ｚへ供
給するAC電圧へ変換する電力変換器14を有している。非
常用電源装置は負荷Ｚへ供給される安定化された出力電
圧と電圧源10から受電する変動する幹線電圧との差を吸
収するチョークコイル15を有している。チョークコイル
はこの差を損失無しで吸収するが、放出電圧及び電流間
の角度の関数である接続力率が生じる。この力率は電圧
源によるそれに出来るだけ近くなければならず、そのた
めには電流及び電圧が同相である必要がある。しかしな
がら、チョークコイル15のように無効成分が大きいと、
それは不可能である。さらに、非常用電源装置は正規動
作時に閉成し幹線停電時に開放するスイッチ16を具備
し、したがってバッテリ12が幹線を作動させることはな
い。
第３図に本発明による非常用電源装置の構造の基本原
理を示し、それは正規動作時に充電整流器として働く電
流変換器14により整流されるAC電圧により充電されるバ
ッテリ12を具備している。非常動作時に電力変換器14は
インバータとして作動し、バッテリ12からの電圧はAC電
圧へ変換されて負荷Ｚへ供給される。第２図に示すチョ
ークコイル15の替わりに本発明の非常用電源装置はAC調
整器20を有し、それは電圧源10からの電流を非常用電源
装置の出力に必要な実電力に応答して調整する。これに
ついては後の図面に関して詳細説明を行う。
第６図は同業者には周知のトランジスタ回路を示し、
本発明による非常用電源装置の実施例にAC調整器の一部
として組み込まれている。トランシスタT6のコレクタ入
力へ供給される正の入力電圧Ｖ6,INが回路へ加えられ
る。トランジスタT6のベース入力は可変デューティサイ
クルを有する、すなわちゼロではない信号レベルが生じ
る信号期間部分が変化する、周期的信号により制御され
る。ゼロからトランジスタのエミッタへ向かう方向に導
通するダイオードD6がトランジスタのエミッタ入力とゼ
ロレベルとの間に間挿されている。インダクタンスL6が
トランジスタのエミッタとトランジスタ回路の一つの出
力端子との間に接続されている。包絡線としての入力信
号及びトランジスタのベースへ加えられる周期的信号の
周波数に対応する周波数を有する信号がトランジスタの
エミッタに現れる。さらに、トランジスタ回路の出力端
子間には大きな平滑キャパシタC6が間挿され、その両端
間にＶ6,INにデューティサイクルＤを乗じた大きさの電
圧Ｖ6,OUTが印加される。デューティサイクルは０と１
の間であるため、このようなトランジスタ回路により０
と１の間の利得を有するパルス制御増幅器が提供され
る。出力電圧Ｖ6,OUTは下記のように表現することもで
きる。
Ｖ6,OUT＝Ｖ6,INＤ 第７図にもう一つのトランジスタ結合を示しその入力
には正の入力電圧Ｖ7,INが印加され、それはインダクタ
ンスL7を介してトランジスタT7のコレクタへ供給され
る。トランジスタT7はベース電極へ加えられる可変デュ
ーティサイクルＤを有する周期的信号により制御され、
そのエミッタ電極はゼロレベルに接続されている。ダイ
オードD7がトランジスタT7のコレクタとトランジスタ回
路の一つの出力端子間に接続されておりこの端子へ向か
う方向に導通する。出力両端間に大きな平滑キャパシタ
C7が配置されており、出力電圧Ｖ7,OUTは入力電圧Ｖ
7,INを１マイナスデューティサイクルＤで除して表現す
ることができる。デューティサイクルは０と１の間であ
るため、増幅器の利得は１よりも大きくすることがで
き、出力電圧は次式で表すことができる。
Ｖ7,OUT＝Ｖ7,IN／（１−Ｄ） 第６図及び第７図に示すトランジスタ結合を結合して
形成する集積回路を第８図に示す。入力電圧Ｖ8,INは入
力電圧Ｖ6,INに対応する。トランジスタT6及びT7を制御
する周期的信号が同じで同相でれば、トランジスタT6及
びT7は同時に導通するため、回路の出力まで信号を平滑
する必要はない。したがって、キャパシタC6は省くこと
ができ、インダクタンスL6及びL7は一緒に巻回して一体
型インダクタンスL8とすることができる。電圧Ｖ6,OUT
は電圧Ｖ7,INに対応し、第８図に示す回路は出力電圧Ｖ
8,OUTを供給することができ、それは入力電圧Ｖ8,IN及
びデューティサイクルＤにより表現することができる。
したがって、 Ｖ8,OUT＝Ｖ8,IND/（１−Ｄ） となる。
しかしながら、２つのトランジスタ結合を個別に制御
したい場合が多く、そのため一つの段では単に入力電圧
が出力へ転送され制御信号はハイ（第６図）もしくはロ
ー（第７図）であり、第２段はパルス制御される。入力
電圧Ｖ8,INを増幅する場合、トランジスタT6への制御電
圧はハイとされ、トランジスタT7はパルス変調制御され
て所望する電圧が得られる。逆に、入力電圧Ｖ8,INが減
衰される場合、トランジスタT7への制御電圧はローとさ
れ、トランジスタT6はパルス変調制御されて印加電圧が
減衰される。２つのトランジスタ段間のキャパシタはや
はり省くことができ、それは一方のトランジスタが単に
入力電圧をその出力へ転送するにすぎないためである。
２つのトランジスタが異なる制御信号で作動する場合に
は、出力電圧Ｖ8,OUTは制御信号のデューティサイクルD
T6及びDT7により表現することができる。
Ｖ8,OUT＝Ｖ8,INDT6/（１−DT7） ここで、関連する制御信号の一方がハイもしくはローで
あるため、正規動作時にデューティサイクルDT6が１で
あるかあるいはDT7が０である。
第４図は第５図に詳細に示すAC電圧調整器の制御原理
を示す。電力変換器部14（第３図）の制御については、
その要点が同じ出願人による米国特許第4366390号に開
示されているため、あらまししか示されていないことを
理解されたい。
第４図には同期化ユニット25が示されておりそれはAC
電圧源に接続されていて２つの正弦波発生器26、31を制
御し、それらはAC電圧源と同期及び同相とされ、それら
の振幅は印加DC電圧により制御することができる。正弦
波発生器26からの電圧はエラー増幅器24の正入力へ加え
られ、その負入力は非常用電源装置の入力端子に直列接
続された電力変換器21に接続されている。電力変圧器21
には抵抗器22が負荷されてエラー増幅器24の負入力に電
圧が発生され、この電圧は非常用電源装置の入力端子の
電流に比例する。エラー増幅器24からの信号は第５図に
示すトランジスタ62,65,72,75への変調信号を発生する
変調器23へ加えられる。これらのトランジスタはエラー
増幅器24の入力に加えられる２つの信号間の偏差を常時
最小限もしくはゼロに維持するように変調される。測定
される入力電流の瞬時値の振幅が正弦波発生器26からの
所望値よりも小さければ、制御信号のデューティサイク
ルはAC電力調整器20の利得を増大する方向へ変えられ、
システムの入力電流が増大する。したがって、測定され
る入力電流は正弦波発生器26からの所望値よりも高い振
幅を有する場合、制御信号のデューティサイクルはAC電
力調整器20の利得を低減する方向へ変えられて入力電流
が低減する。この調整により入力電流は波形だけでなく
振幅に関しても常に正弦波発生器からの信号に比例する
ことが保証され、システムへの入力電流は常に正弦状と
なり入力電圧と同相となる。リアクティブ負荷である場
合の非常用電源装置の出力における電流及び電圧間の移
相は電力変換器14により調整されるため、これにより非
常用電源装置は負荷側で何事が起こっても接続係数を１
に維持することができる。
正弦波発生器26の振幅したがって非常用電源装置が電
圧源（幹線）から引き出す電力を制御するために、バッ
テリの充電状態が監視される。この監視はエラー増幅器
28により実施され、それはバッテリ電圧に比例する測定
値をその負入力に受信し、バッテリ12の所望の充電電圧
を決定する、一定の基準値VREFをその正入力に受信す
る。エラー増幅器28はその入力に加えられる２つの信号
間の偏差が出来るだけ小さくなるかあるいはゼロとなる
ように正弦波発生器26の振幅を制御する。バッテリ電圧
が所望する基準値よりも低ければ、正弦波発生器26への
電圧が増大し、それは幹線から受電される電流したがっ
て電力が増大することを意味する。
非常用電源装置の出力電圧VOUTしたがって負荷の消費
電力は一定に維持され、AC調整器20を介して幹線から増
大して取り出される電力は電流変換器14を介してバッテ
リ12へ転送されるだけであり、バッテリ12が充電されて
バッテリ電圧が増大する。したがって、非常用電源装置
全体が常時電力に関して平衡され、入力電圧や負荷がへ
変化してもバッテリ12内に定充電電圧が維持される。
第４図の残りの回路はバッテリ電圧及び負荷の変化に
拘わらず電力変換器14からのAC電圧を保持するように働
く。これは従来技術と見なすべきものであり、例えば第
１図及び第２図に示す非常用電源装置に利用されてい
る。したがって、制御については簡単な説明にとどめ
る。正弦波発生器13からの信号はエラー増幅器30におい
てシステムの実際の出力電圧VOUTと比較される。エラー
増幅器30からの信号により電力変換器14のトランジスタ
が変調器34を介して制御されエラー増幅器30の入力にお
ける２つの信号間の差が出来るだけ小さくあるいはゼロ
とされる。電圧安定度を高めるためにシステム出力電圧
VOUTの平均電圧が平均電圧測定回路32により測定され、
正弦波発生器31の振幅がエラー増幅器33により上下に調
整され、システム出力電圧VOUTの平均値はエラー増幅器
33の正入力に加えられる基準VREFによって決まる値に保
持される。AC/DC変換器14だけでなくDC調整器20からの
変調信号も非常用電源装置の入力に加えられるAC電圧の
周波数よりも代表的には100−1000倍高い周波数を有し
ている。
第５図に本発明による非常用電源装置の設計を略示
し、判りやすくするためにコントロールユニットは省か
れており、システムの電力転送部だけが示されている。
AC電圧調整器20が詳細に示されており、Boost/Buck変換
器として構成されていることを理解されたい。AC電圧調
整器20は２つの電流分岐を有し入力に加えられるAC電圧
の、それぞれ、正及び負の半周器に導通する。
最初の電流分岐にはAC印加電圧の正の半周期に導通す
るダイオード60がある。ダイオード60の後にはIGBT型
（insulared gate bipolar transistor）電圧制御トラ
ンジスタ62が帰還路ダイオード68に並列接続されてい
る。トランジスタ62はそのゲート電極へ加えられる周期
的信号により制御され、それは第４図に示す変調器23に
より発生される。この信号のデューティサイクルは調整
することができ、それについては第４図に関して説明さ
れている。トランジスタ62のエミッタ出力はダイオード
63を介してバッテリ12の負電極に接続されている。同様
に、インダクタンス64がトランジスタ62とダイオード63
間のノードに接続されている。トランジスタ62、ダイオ
ード63、及びインダクタンス64により第６図に関して説
明したものに実質的に対応するトランジスタ構成が形成
されることを理解されたい。
さらに、インダクタンス64はもう一つのノードに接続
されており、それとゼロレベルとの間にはトランジスタ
62に対応し同様に制御されるトランジスタ65と直列にダ
イオード67が配置されている。ダイオード67及びトラン
ジスタ65はインダクタンス64とダイオード67のノードか
らゼロへ向けて電流が流れることができるように配置さ
れている。ダイオード67とインダクタンス64間のノード
はさらに、出力に向けて電流の流すことができるような
極性とされた、ダイオード66を介して非常用電源装置の
一つの出力端子にも接続されている。ダイオード67はト
ランジスタ65とダイオード67及びインダクタンス64間の
ノードとの間に電圧降下を与える。
インダクタンス64はトランジスタ65、ダイオード66及
び非常用電源装置の出力端子間に配置された平滑キャパ
シタ80と組み合わされて第７図に示すものと対応するト
ランジスタ結合を構成する。これらの構成要素は、トラ
ンジスタ62及びダイオード63と組み合わされ、第８図に
示すものに対応するトランジスタ構成を形成する。した
がって、AC調整器20の他方の分岐は完全に同等な方法で
最初の分岐へ組み込まれ、単向構成要素は全てこの分岐
が印加AC電圧の負の半周期に導通するように反転され
る。したがって、この分岐にはトランジスタ72に接続さ
れたダイオード70が含まれ、それはトランジスタ62に対
応し、帰還ダイオード78に並列接続されている。ダイオ
ード78とトランジスタ72間の他方のノードはダイオード
73を介してバッテリ12の正電極に接続されかつインダク
タンス74に接続され、その他方の端子はダイオード76を
介して非常用電源装置の出力端子に接続されかつトラン
ジスタ75及びダイオード77を介してゼロに接続されてい
る。トランジスタ75は一般的にトランジスタ65、62及び
72に対応し、それらは全て個別の接続信号−方形信号す
なわちハイ／ロー電圧（オン／オフ）、により制御され
る。
入力信号の正の半周期について考えると、電流経路60
−68は導通している。入力電圧が出力電圧よりも高い場
合には、電圧を減衰しなければならず、また第８図に関
して検討したように、トランジスタ65はローすなわちオ
フである制御信号を受信して逆モードとなるようにされ
る。トランジスタ62はパルス幅変調信号を受信しそれに
応答して電圧を低減する。
第５図と第８図を比較して、第５図のダイオード63及
び73は、第８図におけるゼロの替わりに、バッテリ12の
それぞれ負端子及び正端子に接続されていることを理解
されたい。ダイオード63及び73がゼロに接続されている
と、負の半周期にダイオード63、66及びインダクタンス
64を介してシステムの出力電圧をゼロへ短絡させる望ま
しくない電流経路が確立される。したがって、正の半周
期においてシステムはダイオード73、76及びインダクタ
ンス74を介してゼロへ短絡される。これを防止するため
に、電流変換器14内の２つのトランジスタ91、94が常に
電源装置の出力周波数と反対の単純な位相に制御される
という事実を利用して、電圧の正の半周期にトランジス
タ94が常に導通しトランジスタ91は常に遮断され、負の
半周期にはその逆となるようにされる。これによりダイ
オード63はそれが使用される正の半周期中にトランジス
タ94を介したゼロへの電力電流を有することが保証され
る。負の半周期中は、バッテリの負端子電位がシステム
の出力に現れる電圧の瞬時値よりも低い（一層負であ
る）ため、ダイオード63を通る電流経路は導通すること
はできない。ダイオード73についても同様でありそれは
負の半周期中にトランジスタ91を介したゼロへの電流経
路を有し、正の半周期中はバッテリ電圧により逆モード
に維持される。
トランジスタ92、93は高い周波数を有するパルス幅変
調方形電圧により制御され、２つのトランジスタ92、93
間のノードの電圧によりシステムの出力に所望する正弦
状電圧が形成され、キャパシタ80はインダクタンス95と
共にローパスフィルタを形成する。ダイオード80、84に
より４個のトランジスタ91−94のいずれが導通もしくは
遮断されているかに拘わらず、常にインダクタンス95か
らバッテリ12を介したキャパシタ80までの電流経路が存
在することが保証される。したがって、インダクタンス
95を流れる電流によりトランジスタ91−94は破壊的な誤
極性とされることがない。ダイオード81−84及びトラン
ジスタ91−94の機能は第１図及び第２図に示す電流変換
器から判る一般的な従来技術と見なすことができる。シ
ステムが正規動作中であるかAC調整器20全体が作動しな
い非常動作中であるかに無関係にトランジスタ91−94の
制御は同じである。
電力変換器の制御原理については出願人の米国特許第
4366390号に一般的に記載されている。
例えば、図示するダイオードは並列減結合キャパシタ
により得られることが当業者には自明であるため第５図
についてはあらましだけが説明されている。同様に当業
者であれば制御信号がトランジスタのベース入力にどの
ように結合されるかも自明である。
第９図からバッテリ電圧VBのバッテリ12にインバータ
14がどのように結合されるかが判る。インバータ14はバ
ッテリ12からバッテリ電流IBを受電して負荷Ｚへ寄与電
流IVRを供給する。インバータ14は負荷Ｚの両端間に所
定のAC電圧VLを維持する。電流調整器は第９図に可制御
電流発生器20として図示され、AC電圧源10と直列に、イ
ンバータ14へ並列接続されている。可変電流発生器は電
流IRを供給しそれは、第10図に示すように、正弦状であ
る。負荷Ｚの両端間電圧VLも同様に第10図に正弦状とし
て示されている。第10図は負荷電流ILは実質的に正弦状
であるが、高調波振動が重畳されていることを示してい
る。高調波振動の電力はインバータ14により供給され、
したがって第10図に示すものに対応する電流IVRを供給
することができる。負荷Ｚ両端間の電流ILは本質的に負
荷電圧VL'と同相であり、したがってこの場合負荷Ｚは
本質的に抵抗性であることを理解されたい。しかしなが
ら、負荷Ｚが部分的にリアクティブであれば、負荷電流
ILは負荷電圧VLに対して移相される。これにより電流発
生器電流IRの波形は変化しないが、インバータ電流IRが
正弦波形を採るようになりそれは電流IRに対して移相し
ているため電流IVR及びIRの和により負荷に必要な電流I
Lが得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラスマン，ソーレン，ヘンリック，ニー ルセン デンマーク国 ディーケイ ― 8700 ホルセンズ，スコブバエンゲット ５ (56)参考文献 特開 平４−289738（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−97145（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−248338（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−42740（ＪＰ，Ａ) 実開 昭54−60237（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02J 9/06 504 G05F 1/00 H02J 7/34 H02M 7/48

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】入力のAC電圧源（10）と出力の負荷（Ｚ）
    との間に接続する非常用電源装置であって、たとえAC電
    圧源（10）から受電されるAC電圧が不規則であったり瞬
    断されても出力に安定な電圧を保証し、その出力端子間
    に接続されたAC/DC変換器（14）及び入出力間に接続さ
    れたAC調整器（20）を具備し、前記AC/DC変換器（14）
    は充電式バッテリ（12）に接続されて正規動作時にはバ
    ッテリ（12）の充電整流器として非常動作時にはインバ
    ータとして働き、バッテリ電圧は該非常用電源装置の出
    力のAC電圧へ変換され、 さらに、AC調整器（20）はAC電圧源（10）から受電する
    電圧と同相のAC電流をその出力へ供給する可制御電流発
    生器として構成されること、 AC電圧/DC電圧変換器（14）は非常用電源装置の出力端
    子間に所定のAC電圧（VOUT）を維持し、これに必要なエ
    ネルギはバッテリ（12）から供給され、前記非常用電源
    装置はさらにバッテリ状態を感知して予め定められた基
    準電圧（VREF）と比較しそれに応答して信号を送る比較
    手段（28）を具備すること、 調整器（20）から供給される電流の強さが比較手段（2
    8）から発生される信号に応答して制御されることを特
    徴とする、非常用電源装置。
  2. 【請求項２】第１項記載の非常用電源装置であって、AC
    調整器（20）が２つの並列電流経路（60−68,70−78）
    を具備し、それらは非常用電源装置の入力へ印加される
    AC電圧の正及び負の半周期中に、それぞれ、導通モード
    及び逆モードにあることを特徴とする、非常用電源装
    置。
  3. 【請求項３】第１項又は第２項記載の非常用電源装置で
    あって、電流経路（60−68,70−78）の電流が周期的方
    形信号によりパルス制御され、比較手段（28）により発
    生される信号に応答して調整されるデューティサイクル
    （Ｄ）を有する方形信号を発生するパルス発生器（23−
    26）を具備することを特徴とする、非常用電源装置。
  4. 【請求項４】第３項記載の非常用電源装置であって、パ
    ルス発生器（23−26）は同期化ユニット（25）によりAC
    電圧源（10）と同期化されかつ比較手段（28）から発生
    される信号により制御される正弦波発生器（26）を具備
    し、変調器（23）を接続したエラー増幅器（24）が正弦
    波発生器（26）から発生される信号と基準AC電圧信号と
    の比較に応答して周期的方形信号を発生することを特徴
    とする、非常用電源装置。
  5. 【請求項５】第４項記載の非常用電源装置であって、エ
    ラー増幅器（24）で使用される基準AC電圧信号はAC電圧
    源（10）から供給される電流量を表わし、それは非常用
    電源装置の入力端子に接続された負荷抵抗（22）を有す
    る変流器（21）を介して供給されることを特徴とする、
    非常用電源装置。
  6. 【請求項６】第３項乃至第５項のいずれかに記載の非常
    用電源装置であって、基準電圧（VREF）に対する出力電
    圧の変動を検出する検出手段（32−33）、及び、一定の
    出力電圧を維持するようにAC/DC変換器（14）を制御す
    る周期的方形信号を出力電圧に応答して変化させること
    により出力電圧変動を補償する補償手段（30,31,34）を
    具備することを特徴とする、非常用電源装置。
  7. 【請求項７】第２項記載の非常用電源装置であって、一
    方の電流経路（60−68）にはエミッタへ向かう方向に導
    通するダイオード（63）を介してバッテリ（12）の負電
    極に接続されたエミッタを有するトランジスタ（62）
    と、一方の端子がトランジスタ（62）のエミッタに接続
    され他方の端子が出力へ向かう方向へ導通するダイオー
    ド（66）を介して非常用電源装置の出力端子に接続され
    ているインダクタンス（64）と、ゼロレベルに接続され
    たトランジスタ（65）とが含まれていることを特徴とす
    る、非常用電源装置。
  8. 【請求項８】第２項記載の非常用電源装置であって、他
    方の電流経路（70−78）にはバッテリ電極へ向かう方向
    に導通するダイオード（73）を介してバッテリ（12）の
    正の電極に接続されたコレクタを有するトランジスタ
    （72）と、インダクタンス（74）の一方の端子がトラン
    ジスタ（72）のコレクタに接続され、他方の端子がイン
    ダクタンス（74）へ向かう方向に導通するダイオード
    （76）を介して非常用電源装置の出力端子に接続されか
    つゼロレベルに接続されたトランジスタ（75）に接続さ
    れている前記インダクタンス（74）とが含まれているこ
    とを特徴とする、非常用電源装置。
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Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6169765B1 (en) * 1997-05-28 2001-01-02 Integration Associates, Inc. Apparatus and method for output signal pulse width error correction in a communications receiver
US5982652A (en) 1998-07-14 1999-11-09 American Power Conversion Method and apparatus for providing uninterruptible power using a power controller and a redundant power controller
US20080241815A1 (en) 1999-04-20 2008-10-02 Edelson Richard L Methods for Inducing the Differentiation of Blood Monocytes into Functional Dendritic Cells
DE60105085T2 (de) 2000-06-01 2005-01-20 Liebert Corp., Columbus Vorrichtung und Verfahren für eine schnelle Fehlererkennung und Übertragung in eine geräteinteraktive unterbrechungsfreie Stromversorgung
WO2002061916A1 (fr) * 2001-02-01 2002-08-08 Vladimir Stepanovich Tolstoi Source d'alimentation sans coupure en courant electrique
NL1017565C2 (nl) * 2001-03-12 2002-09-13 Enatec Micro Cogen B V Aansluitcircuit en werkwijze voor het aansluiten van een generator op het elektriciteitsnet gebruikmakend daarvan.
US6967283B2 (en) * 2001-03-20 2005-11-22 American Power Conversion Corporation Adjustable scalable rack power system and method
US6992247B2 (en) * 2002-01-02 2006-01-31 American Power Conversion Corporation Toolless mounting system and method for an adjustable scalable rack power system
US7718889B2 (en) * 2001-03-20 2010-05-18 American Power Conversion Corporation Adjustable scalable rack power system and method
DE10114570A1 (de) * 2001-03-24 2002-09-26 Abb Research Ltd Einrichtung zur unterbrechungsfreien Stromversorgung und zur Aktivfilterung
US7692211B1 (en) * 2001-07-03 2010-04-06 Silicon Power Corporation Super GTO-based power blocks
US7625557B2 (en) 2001-08-13 2009-12-01 Yale University Method for inducing selectively suppressed immune response to transplanted tissue or cells
DE20211741U1 (de) * 2002-07-30 2002-10-17 Digi Power Manufacturing Inc., Taipeh/T'ai-Pei Aktives Ersatznetzgerät zum Ausgleich des Leistungsfaktors und zur Einstellung der Leistungsausgabe
US7432615B2 (en) * 2004-01-29 2008-10-07 American Power Conversion Corporation Uninterruptable power supply system and method
US7737580B2 (en) * 2004-08-31 2010-06-15 American Power Conversion Corporation Method and apparatus for providing uninterruptible power
US7939968B2 (en) * 2004-08-31 2011-05-10 American Power Conversion Corporation Method and apparatus for providing uninterruptible power
US7456518B2 (en) 2004-08-31 2008-11-25 American Power Conversion Corporation Method and apparatus for providing uninterruptible power
US7274112B2 (en) * 2004-08-31 2007-09-25 American Power Conversion Corporation Method and apparatus for providing uninterruptible power
EP2278686B1 (en) 2004-08-31 2012-05-09 American Power Conversion Corporation Method and apparatus for providing uninterruptible power
SG122964A1 (en) * 2004-11-22 2006-06-29 Inventio Ag Integrity testsing of isolation means in an uninterruptible power supply
JP2006158104A (ja) * 2004-11-30 2006-06-15 Kayaba Ind Co Ltd 非常電源システム
US7391132B2 (en) * 2004-12-03 2008-06-24 Huei-Jung Chen Methods and apparatus providing double conversion/series-parallel hybrid operation in uninterruptible power supplies
US7606014B2 (en) * 2006-06-16 2009-10-20 American Power Conversion Corporation Apparatus and method for scalable power distribution
US7619868B2 (en) * 2006-06-16 2009-11-17 American Power Conversion Corporation Apparatus and method for scalable power distribution
US7652393B2 (en) * 2006-09-14 2010-01-26 American Power Conversion Corporation Apparatus and method for employing a DC source with an uninterruptible power supply
US7940504B2 (en) * 2007-06-21 2011-05-10 American Power Conversion Corporation Apparatus and method for scalable power distribution
US7944182B2 (en) * 2007-08-03 2011-05-17 American Power Conversion Corporation Adjustable battery charger for UPS
US7962772B2 (en) 2008-02-07 2011-06-14 Ainet Registry, Llc Backup power system and method
US8116105B2 (en) * 2008-02-07 2012-02-14 American Power Conversion Corporation Systems and methods for uninterruptible power supply control
US8581554B2 (en) * 2009-07-10 2013-11-12 Schneider Electric It Corporation Battery charging method and apparatus
US8212427B2 (en) * 2009-12-03 2012-07-03 American Power Converison Corporation Apparatus and method for scalable power distribution
DE102010024237C5 (de) * 2010-06-18 2017-05-18 Siemens Aktiengesellschaft Notenergieversorgung zum Verstellen der Rotorblätter einer Windkraftanlage
US8803361B2 (en) 2011-01-19 2014-08-12 Schneider Electric It Corporation Apparatus and method for providing uninterruptible power
US8546689B2 (en) * 2011-02-24 2013-10-01 Schneider Electric It Corporation Service access point for a uninterruptible power supply
EP2624412A1 (de) * 2012-02-06 2013-08-07 Siemens Aktiengesellschaft Stromversorgung
US9853496B2 (en) * 2012-11-29 2017-12-26 Schneider Electriic It Corporation Backup power supply control
US8901888B1 (en) 2013-07-16 2014-12-02 Christopher V. Beckman Batteries for optimizing output and charge balance with adjustable, exportable and addressable characteristics
CN103192739B (zh) * 2013-04-24 2015-03-25 王大方 电-电混合纯电动汽车能源分配器及控制方法
TWI544302B (zh) * 2014-06-05 2016-08-01 台達電子工業股份有限公司 電壓轉換器及電壓轉換方法
US9973077B2 (en) * 2014-08-27 2018-05-15 Schneider Electric It Corporation Delta conversion rectifier
US9685881B2 (en) 2015-06-04 2017-06-20 Schneider Electric It Corporation AC-DC rectifier system
US10230260B2 (en) 2015-09-23 2019-03-12 Abb Schweiz Ag Fast utility disconnect switch for single conversion UPS
RU2701510C1 (ru) 2017-10-06 2019-09-27 Др. Инж. х.к. Ф. Порше АГ Конфигурация преобразователя для электрической зарядной станции и соответствующая электрическая зарядная станция

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2706395C3 (de) * 1977-02-15 1979-09-27 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Unterbrechungsfreie Stromversorgungsanlage mit einem Wechselrichter
US4277692A (en) * 1979-06-04 1981-07-07 Tab Products Company Continuous power source with bi-directional converter
US4366390A (en) * 1980-07-16 1982-12-28 Rathmann Soren H Emergency power unit
US4488057A (en) * 1983-07-15 1984-12-11 Opt Industries, Inc. AC-DC Switching regulator uninterruptible power supply
US4719550A (en) * 1986-09-11 1988-01-12 Liebert Corporation Uninterruptible power supply with energy conversion and enhancement
US4782241A (en) * 1987-08-11 1988-11-01 Liebert Corporation Uninterruptible power supply apparatus and power path transfer method
US4860185A (en) * 1987-08-21 1989-08-22 Electronic Research Group, Inc. Integrated uninterruptible power supply for personal computers
US5041959A (en) * 1990-08-14 1991-08-20 General Electric Company Control system for a current source converter supplying an AC bus
CA2053382C (en) * 1991-10-11 2000-04-18 Tom Lavrisa Voltage booster

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Publication number Publication date
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