JP3570223B2 - 待機式無停電電源装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、負荷に交流電力を常時供給している商用電源に異常が発生した場合に、この商用電源に代わってトランスを介して負荷に交流電力を出力するインバータを有する待機式無停電電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９は、従来の待機式無停電電源装置の構成を示す図である。図において、１は商用電源、２ａ，２ｂは商用電源１に接続される入力端子、３ａ，３ｂは出力端子、４は負荷、５は商用電源１からの入力電圧を監視する入力電圧監視部、６は交流スイッチ、７はトランス、８はフィルタ、９は制御手段、１０はインバータ、１１は蓄電池である。トランス７は、１次側がインバータ１０側に、また２次側が負荷４側に接続される。
【０００３】
商用電源１が正常時には、商用電源１から交流電力が交流スイッチ６を介して出力端子３ａ，３ｂより負荷４に供給される。また、入力端子２ａ，２ｂに印加された商用電源１の交流電力の一部は、トランス７を介してインバータ１０により蓄電池１１へ充電を行う。
【０００４】
入力電圧監視部５は、商用電源１の異常を検出すると、制御手段９に停電信号を出力する。制御手段９は、停電信号を受信すると、交流スイッチ６をオフに制御することにより商用電力供給線を遮断させると共に、インバータ１０の出力を制御することにより蓄電池１１の電力を交流電力に変換し、トランス７を介して負荷４へ交流電力の供給を行う。
【０００５】
図１０は従来の待機式無停電電源装置における各部波形を示す図で、商用電源１が正常時、商用電源１の異常時（停電時）、および商用電源電力供給からインバータ電力供給への切り替え時における各部波形を示すものである。図において、（ａ）は商用電源電圧波形、（ｂ）は負荷電圧波形であるトランス７の２次電圧波形、（ｃ）はトランス７の１次電圧波形の基本波成分、（ｄ）はトランス磁束、（ｅ）はトランス７の１次側偏磁電流である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような従来の待機式無停電電源装置では、商用電源１に異常が発生した場合に、入力電圧監視部５の動作の遅れや、交流スイッチ６のオフ動作の遅れなどにより、図１０に示すように、インバータ１０の出力に遅れ時間が生じる。このため、トランス１次側電圧波形（ｃ）に変動が生じ、この電圧変動によりトランス磁束（ｄ）が一方向に偏磁してしまうことから、インバータ出力であるトランスの１次側に過大な偏磁電流（ｅ）が発生することがあった。このため、従来の待機式無停電電源装置では、インバータのスイッチング素子の電流容量を上げるとかトランス７または蓄電池１１の容量を上げるといった対策をとらなくてはならないという問題点があった。
【０００７】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、待機式無停電電源装置において、商用電源電力供給からインバータ電力供給への切り替え時における偏磁電流の防止および制限を目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る待機式無停電電源装置においては、トランスの２次側電圧を検出する出力電圧検出器と、この出力電圧検出器の検出電圧を積分する積分演算部と、この積分演算部の演算結果よりトランスの磁束状態を推測し、トランスの磁束状態が正負対称性を保つように、インバータの出力電圧波形指令を演算する出力電圧波形指令演算部と、この出力電圧波形指令に基づきインバータの出力電圧波形を制御する制御手段と、を備え、
前記出力電圧波形指令演算部は、前記積分演算部で演算されたトランスの２次側電圧の正負非対称分としての電圧変動分を、第１の半サイクルの偏磁調整区間と第２の半サイクルの偏磁調整区間とからなる１サイクルの偏磁調整区間で、前記トランスの磁束状態が正負対称性を保つように調整するために、第１の半サイクルの周期、電圧指令振幅および出力角周波数ならびに第２の半サイクルの周期、電圧指令振幅および出力角周波数とからなる出力電圧波形指令を演算するようにしたものである。
【００１０】
また、この発明に係る待機式無停電電源装置においては、トランスの２次側電圧を検出する出力電圧検出器と、この出力電圧検出器の検出電圧を積分する積分演算部と、この積分演算部の演算結果より前記トランスの磁束状態を推測し、前記トランスの磁束状態が正負対称性を保つように、前記インバータの出力電圧波形指令を演算する出力電圧波形指令演算部と、この出力電圧波形指令に基づきインバータの出力電圧波形を制御する制御手段と、を備え、
前記出力電圧波形指令演算部は、前記積分演算部で演算されたトランスの２次側電圧の正負非対称分としての電圧変動分を、半サイクルの偏磁調整区間で、前記トランスの磁束状態が正負対称性を保つように調整するために、半サイクルの周期、電圧指令振幅および出力角周波数とからなる出力電圧波形指令を演算するようにしたものである。
【００１１】
さらに、出力電圧波形指令演算部は、偏磁調整区間における電圧指令振幅を商用電源の電圧振幅として、出力角周波数を演算するようにしたものである。
【００１２】
さらにまた、出力電圧波形指令演算部は、偏磁調整区間における出力角周波数を商用電源の商用角周波数として、電圧指令振幅を演算するようにしたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の一実施の形態である待機式無停電電源装置の構成を示す図である。図において、１〜８、１０、１１は上述の従来装置と同様のものであり、その説明を省略する。
９ａは制御手段、１２はトランス７の２次電圧を検出する出力電圧検出部、１３は出力電圧検出部１２により検出した検出電圧を積分する積分演算部、１４は積分演算部１３の出力である積分量の結果を基にインバータの出力電圧波形指令を決定する出力波形指令演算部である。
【００１５】
出力波形指令演算部１４は、積分演算部１３の演算結果より、トランス７の磁束状態を推測し、トランス７の磁束状態が正負対称性を保つように、インバータの出力電圧波形指令を決定する。
制御手段９ａは、出力波形指令演算部１４から出力される出力電圧波形指令に基づき、インバータの出力電圧波形を制御する。
【００１６】
図２は、この発明の一実施の形態である待機式無停電電源装置における各部波形を示す図で、商用電源１が正常時、商用電源１の異常時（停電時）、および商用電源電力供給からインバータ電力供給への切り替え時における各部波形を示すものである。図において、（ａ）は商用電源電圧波形、（ｂ）は負荷電圧波形であるトランス７の２次電圧波形、（ｄ）はトランス磁束、（ｅ）はトランス７の１次側偏磁電流である。
【００１７】
トランス７の２次電圧波形（ｂ）において、ＳＸは運転切り替え時に発生する電圧変動部分で積分演算部１３で積分されるものである。
Ａ、Ａ１、Ａ２、ＶＰ１、ＶＰ２、Ｗ１、Ｗ２は、出力波形指令演算部１４で演算されるもので、Ａ，Ａ１，Ａ２はインバータ電力供給開始直後においてトランスの磁束状態が正負対称性を保つように調整する偏磁調整区間、ＶＰ１は偏磁調整区間Ａ１における電圧指令振幅、Ｗ１は偏磁調整区間Ａ１における出力角周波数、ＶＰ２は偏磁調整区間Ａ２における電圧指令振幅、Ｗ２は偏磁調整区間Ａ２における出力角周波数である。
この実施の形態では、
偏磁調整区間Ａ ＝ 偏磁調整区間Ａ１ ＋ 偏磁調整区間Ａ２、
とした例を示す。
【００１８】
出力波形指令演算部１４は、積分演算部１３で演算されたトランス電圧の正負非対称分つまり運転切り替え時に発生する電圧変動分ＳＸを、キャンセルするように偏磁調整区間Ａ（＝Ａ１＋Ａ２）における出力電圧波形を制御する。
電圧変動分ＳＸと、出力波形指令演算部１４の出力するインバータの出力電圧波形指令との関係において、式（１）が成立する。ただし、電圧変動分ＳＸは、正の電圧部分が欠落した場合（図２）には、負の値となり、負の電圧部分が欠落した場合には、正の値となる。
【００１９】
【数１】
【００２０】
式（１）を展開することで、式（２）が導かれる。
−ＳＸ ＝ ２・ＶＰ１／Ｗ１ − ２・ＶＰ２／Ｗ２ ・・・・式（２）
この、式（２）を満足するように、出力角周波数Ｗ１，Ｗ２、電圧指令振幅ＶＰ１，ＶＰ２を決め、偏磁調整区間Ａ（＝Ａ１＋Ａ２）におけるインバータの出力電圧波形を制御することにより、偏磁電流の防止が可能となる。
【００２１】
ここで、インバータの運転電圧振幅（ＶＰ１、ＶＰ２）を商用電源と同じ出力電圧振幅ＶＰとすると、式（２）は式（３）と表わされる。
−ＳＸ ＝ ２・ＶＰ／Ｗ１ − ２・ＶＰ／Ｗ２ ・・・・・式（３）
【００２２】
さらに、偏磁調整区間Ａにおけるインバータの運転電圧周波数を、商用電源と同じ角周波数Ｗとすると、式（４）と表わされる。
２／Ｗ ＝ １／Ｗ１ ＋ １／Ｗ２ ・・・・・式（４）
【００２３】
式（３）および式（４）を、それぞれ出力角周波数Ｗ１，Ｗ２について解くと、式（５）および式（６）が求められる。
Ｗ１＝（４・ＶＰ・Ｗ）／（４・ＶＰ − Ｗ・ＳＸ）・・・・・式（５）
Ｗ２＝（４・ＶＰ・Ｗ）／（４・ＶＰ ＋ Ｗ・ＳＸ）・・・・・式（６）
【００２４】
式（５）、式（６）で求められる出力角周波数Ｗ１，Ｗ２と、電圧振幅ＶＰとに基づき、インバータの出力波形を制御することにより、偏磁電流の防止が可能となる。
【００２５】
図２では、正の電圧部分が欠落した場合について説明したが、負の電圧部分が欠落した場合も同様の動作原理で制御が可能であり、その説明を省略する。
ただし、電圧変動分ＳＸは、正の電圧部分が欠落した場合（図２）には、負の値となり、負の電圧部分が欠落した場合には、正の値となるため、式（１）、式（２）、式（３）、式（５）、式（６）における、ＳＸの符号が異なる。
【００２６】
図３は、この発明の一実施の形態である待機式無停電電源装置の制御動作のフロ−チャ−トを示す図である。
ステップＳ１で、商用電源１が正常であるか異常であるかを判別する。
商用電源１が正常である場合には、ステップＳ１５で負荷４に商用電源１を供給し、ステップＳ１６で積分演算部１３により出力電圧を積分計算して、ステップＳ１に戻る。
【００２７】
ステップＳ１で商用電源が異常であると判別した場合には、ステップＳ２でインバータ（以下、図においてはＩＮＶと記す）の運転を開始する。
ステップＳ３で、インバータの運転開始位相が０〜１８０度か否かを判別する。インバータの運転開始位相が０〜１８０度までの範囲内である場合、続いて、ステップＳ４でインバータの運転開始後１回目の１８０度を越えたか否かを判別する。インバータの運転開始後１回目の１８０度を越えていない場合は、ステップＳ１６に進む。
【００２８】
インバータの運転開始後１回目の１８０度を越えた場合には、ステップＳ６ａで上述の式（５）、式（６）を使用して、出力角周波数Ｗ１，Ｗ２を算出する。
ステップＳ８で、インバータの運転開始後２回目の１８０度を越えたか否かを判別する。インバータの運転開始後２回目の１８０度を越えた場合には、図２における偏磁調整区間Ａが終了したとして、偏磁調整処理を終了する。
【００２９】
インバータの運転開始後２回目の１８０度を越えていない場合は、続いてステップＳ１０で現在の位相が０〜１８０度か否かを判別する。
現在の位相が０〜１８０度でない（１８０度〜３６０度）場合は、
ステップＳ１１で、Ｖ＝Ｖｐ・ｓｉｎＷ２ｔとして、インバータの出力電圧指令を算出し、ステップＳ１３に進む。
また、現在の位相が０〜１８０度の場合は、
ステップＳ１２で、Ｖ＝Ｖｐ・ｓｉｎＷ１ｔとして、インバータの出力電圧指令を算出し、ステップＳ１３に進む。
ステップＳ１３で制御手段９ａは、出力波形指令演算部１４から出力される出力電圧波形指令（ステップＳ１１またはステップＳ１２の出力）に基づき、インバータの出力電圧波形を制御して、インバータの出力を行う。
【００３０】
ステップＳ１４で、インバータの運転開始位相が０〜１８０度か否かを判別し、インバータの運転開始位相が０〜１８０度の場合は、ステップＳ８へ戻る。また、インバータの運転開始位相が０〜１８０度でない場合は、ステップＳ９へ戻る。
【００３１】
ステップＳ３で、インバータの運転開始位相が０〜１８０度でないと判別した場合には、続いて、ステップＳ５でインバータの運転開始後１回目の０度を越えたか否かを判別する。インバータの運転開始後１回目の０度を越えていない場合は、ステップＳ１６に進む。
【００３２】
インバータの運転開始後１回目の０度を越えた場合には、ステップＳ７ａで上述の式（５）、式（６）を使用して、Ｗ１、Ｗ２を算出する。
ステップＳ９で、インバータの運転開始後２回目の０度を越えたか否かを判別する。インバータの運転開始後２回目の０度を越えた場合には、処理を終了する。
【００３３】
インバータの運転開始後２回目の０度を越えていない場合は、ステップＳ１０に進む。ステップＳ１０〜ステップＳ１４は上述と同様であり、その説明を省略する。
【００３４】
トランスにおける偏磁は、トランス磁束の正負非対称性から生じるものである。この磁束は、トランス電圧の積分値で表されることから、この実施の形態においては、トランス磁束が正負対称性を保つように、言い換えるとトランス電圧積分値が正負対称性を保つようにインバータ出力電圧を制御することにより偏磁防止を行うものである。
【００３５】
実施の形態２．
図４は、この発明の一実施の形態に係る待機式無停電電源装置における各部波形を示す図で、商用電源１が正常時、商用電源１の異常時（停電時）、および商用電源電力供給からインバータ電力供給への切り替え時における各部波形を示すものである。図において、（ａ）は商用電源電圧波形、（ｂ）は負荷電圧波形であるトランス２次電圧波形、（ｄ）はトランス磁束、（ｅ）はトランス１次側偏磁電流である。
【００３６】
トランス２次電圧波形（ｂ）において、運転切り替え時に発生する電圧積分値をＳＸ、偏磁調整区間をＡ、偏磁調整区間の出力角周波数をＷ１、電圧指令振幅ＶＰ１とすると、
出力波形指令演算部１４は、積分演算部１３で演算されたトランス電圧の正負非対称分、つまり運転切り替え時に発生する電圧変動分ＳＸをキャンセルするように偏磁調整区間における出力電圧波形を制御する。
電圧変動分ＳＸと、出力波形指令演算部１４の出力するインバータの出力電圧波形指令との関係において、式（７）が成立する。
【００３７】
【数２】
【００３８】
式（７）を展開することで、式（８）が導かれる。
ＳＸ ＝ ２・ＶＰ１／Ｗ１ ・・・・・式（８）
この、式（８）を満足するように、Ｗ１、ＶＰ１を決め、偏磁調整区間Ａにおけるインバータの出力電圧波形を制御することにより、偏磁電流の防止が可能となる。
【００３９】
ここで、インバータの運転電圧振幅ＶＰ１を商用電源と同じ出力電圧振幅ＶＰとすると、式（８）は式（９）と表わされる。
ＳＸ ＝ ２・ＶＰ／Ｗ１ ・・・・・式（９）
【００４０】
さらに、式（９）を展開すると、式（１０）が導かれる。
Ｗ１ ＝ ２・ＶＰ／ＳＸ・・・・・式（１０）
偏磁調整区間Ａにおいて、式（１０）で表される角周波数Ｗ１にてインバータの出力波形を制御することにより、商用電源の電圧振幅ＶＰを変更することなく、偏磁電流の予防が可能となる。
【００４１】
同様にして、商用電源の角周波数Ｗを変更することなく、電圧振幅を制御することでも、偏磁電流の予防が可能となる。
【００４２】
図４では、正の電圧部分が欠落した場合について説明したが、負の電圧部分が欠落した場合も同様の動作原理で制御が可能であり、その説明を省略する。
【００４３】
図５は、この発明の一実施の形態に係る待機式無停電電源装置の制御動作のフロ−チャ−トを示す図である。図において、ステップＳ１〜ステップＳ５、ステップＳ８、ステップＳ９、ステップＳ１２〜ステップＳ１４、ステップＳ１５、ステップＳ１６は、上述の実施の形態１における図３と同様であり、その説明を省略する。
【００４４】
図５は、上述の実施の形態１における図３において、インバータの出力電圧指令における角周波数の計算をＷ１のみとしたものであり、
式（５）、式（６）を使用して、Ｗ１、Ｗ２を算出するステップＳ６ａおよびステップＳ７ａを、式（１０）を使用して、Ｗ１を算出するステップＳ６ｂおよびステップＳ７ｂに置き換えるとともに、
ステップＳ１０およびステップＳ１１を省略したものである。
【００４５】
上述では、式（８）において、インバータの運転電圧振幅ＶＰ１を商用電源と同じ出力電圧振幅ＶＰとして、式（９）を求め、電圧周波数を制御する例を示したが、式（８）において、偏磁対策区間Ａのインバータの出力波形を商用角周波数と同じとして、電圧振幅を制御するようにしても良い。
【００４６】
実施の形態３．
図６は、この発明の一実施の形態に係る待機式無停電電源装置の構成を示す図である。図において、１〜８、１０、１１は上述の従来装置と同様のものであり、その説明を省略する。
９ｂは制御手段、１２はトランス７の２次電圧を検出する出力電圧検出部、１３は出力電圧検出部１２により検出した検出電圧を積分する積分演算部、１５は積分演算判定値、１６は積分演算部１３の出力である積分量の結果と基準値である積分演算判定値１５とを比較判定する比較部である。
【００４７】
制御手段９ｂは、比較部１６で積分演算部１３で演算した積分演算結果が積分演算判定値１５を越えた場合、出力電圧値を低下させることにより偏磁電流の抑制をする。
【００４８】
トランスにおける偏磁は、トランス磁束の正負非対称性から生じるものである。この磁束は、トランス電圧の積分値で表されることから、この実施の形態においては、トランス磁束がある値を越えた場合、言い換えるとトランス電圧の積分値が基準値である積分演算判定値を越えた場合に、インバータ出力電圧を低下させることにより磁束の偏りを抑制することができ、偏磁電流の抑制を行うものである。
【００４９】
図７は、この発明の一実施の形態に係る待機式無停電電源装置における各部波形を示す図で、商用電源１が正常時の場合、商用電源１の異常時（停電時）の場合、および商用電源電力供給から蓄電池によるインバータ電力供給への切り替え時における各部波形を示すものである。図において、（ａ）は商用電源電圧波形形、（ｂ）は負荷電圧波形であるトランス２次電圧波形、（ｄ）はトランス磁束、（ｅ）はトランス１次側偏磁電流である。
【００５０】
図８は、この発明の一実施の形態に係る待機式無停電電源装置の制御動作のフロ−チャ−トを示す図である。
ステップＳ２１で、出力電圧積分計算を実行する。
ステップＳ２２で、商用電源が異常か否かを判定し、商用電源が正常の場合にはステップＳ２１に戻り、出力電圧積分計算を実行する。
ステップＳ２２で商用電源が異常と判定した場合には、ステップＳ２３でインバータの出力を行う。
【００５１】
ステップＳ２４で、電圧積分値が基準値である積分演算判定値を越えたか否かの判定を行い、電圧積分値が積分演算判定値内の場合にはステップＳ２１に戻る。
電圧積分値が積分演算判定値を越えた場合には、ステップＳ２５でインバータの出力電圧指令を０に設定し、ステップＳ２６でインバータの出力を実行する。
【００５２】
ステップＳ２７で、電圧位相が０度あるいは１８０度か否かの判定を行い、電圧位相が０度あるいは１８０度の場合にはステップＳ２１に戻り、出力電圧積分計算を実行する。
電圧位相が０度あるいは１８０度でない場合、ステップＳ２８で電圧積分計算を実行し、ステップＳ２５に戻り、インバータの出力電圧指令を０に設定する。
【００５３】
ところで、上記図１の説明では、制御手段９ａ、積分演算部１３、出力波形指令演算部１４をハードウェアで構成した例、また、上記図６の説明では、制御手段９ｂ、積分演算部１３、積分演算判定値１５、比較部１６をハードウェアで構成した例を示したが、ソフトウェアで構成しても良い。
【００５４】
また、上記の説明では、インバータの出力波形を正弦波とした例を示したが、インバータの出力波形が正弦波でなくとも良い。
【００５５】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
【００５７】
この発明に係る待機式無停電電源装置においては、トランスの２次側電圧を検出する出力電圧検出器と、この出力電圧検出器の検出電圧を積分する積分演算部と、この積分演算部の演算結果よりトランスの磁束状態を推測し、トランスの磁束状態が正負対称性を保つように、インバータの出力電圧波形指令を演算する出力電圧波形指令演算部と、この出力電圧波形指令に基づきインバータの出力電圧波形を制御する制御手段と、を備え、
前記出力電圧波形指令演算部は、前記積分演算部で演算されたトランスの２次側電圧の正負非対称分としての電圧変動分を、第１の半サイクルの偏磁調整区間と第２の半サイクルの偏磁調整区間とからなる１サイクルの偏磁調整区間で、前記トランスの磁束状態が正負対称性を保つように調整するために、第１の半サイクルの周期、電圧指令振幅および出力角周波数ならびに第２の半サイクルの周期、電圧指令振幅および出力角周波数とからなる出力電圧波形指令を演算するようにしたので、位相とびのないインバータ出力電圧を得ることができる。
【００５８】
また、この発明に係る待機式無停電電源装置においては、トランスの２次側電圧を検出する出力電圧検出器と、この出力電圧検出器の検出電圧を積分する積分演算部と、この積分演算部の演算結果より前記トランスの磁束状態を推測し、前記トランスの磁束状態が正負対称性を保つように、前記インバータの出力電圧波形指令を演算する出力電圧波形指令演算部と、この出力電圧波形指令に基づきインバータの出力電圧波形を制御する制御手段と、を備え、
前記出力電圧波形指令演算部は、前記積分演算部で演算されたトランスの２次側電圧の正負非対称分としての電圧変動分を、半サイクルの偏磁調整区間で、前記トランスの磁束状態が正負対称性を保つように調整するために、半サイクルの周期、電圧指令振幅および出力角周波数とからなる出力電圧波形指令を演算するようにしたので、
商用電源電力供給からインバータ電力供給への切り替え時の偏磁発生を抑制することができる。
【００５９】
さらに、出力電圧波形指令演算部は、偏磁調整区間における電圧指令振幅を商用電源の電圧振幅として、出力角周波数を演算するようにしたので、商用電源電力供給からインバータ電力供給への切り替え時における出力電圧の振幅のずれをなくすことができる。
【００６０】
さらにまた、出力電圧波形指令演算部は、偏磁調整区間における出力角周波数を商用電源の商用角周波数として、電圧指令振幅を演算するようにしたので、商用電源電力供給からインバータ電力供給への切り替え時における出力電圧の位相のずれをなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態である待機式無停電電源装置の構成を示す図である。
【図２】この発明の一実施の形態である待機式無停電電源装置における各部波形を示す図である。
【図３】この発明の一実施の形態である待機式無停電電源装置の制御動作のフロ−チャ−トを示す図である。
【図４】この発明の一実施の形態に係る待機式無停電電源装置における各部波形を示す図である。
【図５】この発明の一実施の形態に係る待機式無停電電源装置の制御動作のフロ−チャ−トを示す図である。
【図６】この発明の一実施の形態に係る待機式無停電電源装置の構成を示す図である。
【図７】この発明の一実施の形態に係る待機式無停電電源装置における各部波形を示す図である。
【図８】この発明の一実施の形態に係る待機式無停電電源装置の制御動作のフロ−チャ−トを示す図である。
【図９】従来の待機式無停電電源装置の構成を示す図である。
【図１０】従来の待機式無停電電源装置における各部波形を示す図である。
【符号の説明】
１ 商用電源、 ２ａ，２ｂ 入力端子、 ３ａ，３ｂ 出力端子、 ４ 負荷、 ５ 入力電圧監視部、 ６ 交流スイッチ、 ７ トランス、 ８ フィルタ、 ９，９ａ，９ｂ 制御手段、 １０ インバータ、 １１ 蓄電池、 １２ 出力電圧検出部、 １３ 積分演算部、 １４ 出力波形指令演算部、 １５ 積分演算判定値、 １６ 比較部、 Ａ，Ａ１，Ａ２ 偏磁調整区間、 ＶＰ１，ＶＰ２ 電圧指令振幅、 Ｗ１，Ｗ２ 出力角周波数。
【発明の属する技術分野】
この発明は、負荷に交流電力を常時供給している商用電源に異常が発生した場合に、この商用電源に代わってトランスを介して負荷に交流電力を出力するインバータを有する待機式無停電電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９は、従来の待機式無停電電源装置の構成を示す図である。図において、１は商用電源、２ａ，２ｂは商用電源１に接続される入力端子、３ａ，３ｂは出力端子、４は負荷、５は商用電源１からの入力電圧を監視する入力電圧監視部、６は交流スイッチ、７はトランス、８はフィルタ、９は制御手段、１０はインバータ、１１は蓄電池である。トランス７は、１次側がインバータ１０側に、また２次側が負荷４側に接続される。
【０００３】
商用電源１が正常時には、商用電源１から交流電力が交流スイッチ６を介して出力端子３ａ，３ｂより負荷４に供給される。また、入力端子２ａ，２ｂに印加された商用電源１の交流電力の一部は、トランス７を介してインバータ１０により蓄電池１１へ充電を行う。
【０００４】
入力電圧監視部５は、商用電源１の異常を検出すると、制御手段９に停電信号を出力する。制御手段９は、停電信号を受信すると、交流スイッチ６をオフに制御することにより商用電力供給線を遮断させると共に、インバータ１０の出力を制御することにより蓄電池１１の電力を交流電力に変換し、トランス７を介して負荷４へ交流電力の供給を行う。
【０００５】
図１０は従来の待機式無停電電源装置における各部波形を示す図で、商用電源１が正常時、商用電源１の異常時（停電時）、および商用電源電力供給からインバータ電力供給への切り替え時における各部波形を示すものである。図において、（ａ）は商用電源電圧波形、（ｂ）は負荷電圧波形であるトランス７の２次電圧波形、（ｃ）はトランス７の１次電圧波形の基本波成分、（ｄ）はトランス磁束、（ｅ）はトランス７の１次側偏磁電流である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような従来の待機式無停電電源装置では、商用電源１に異常が発生した場合に、入力電圧監視部５の動作の遅れや、交流スイッチ６のオフ動作の遅れなどにより、図１０に示すように、インバータ１０の出力に遅れ時間が生じる。このため、トランス１次側電圧波形（ｃ）に変動が生じ、この電圧変動によりトランス磁束（ｄ）が一方向に偏磁してしまうことから、インバータ出力であるトランスの１次側に過大な偏磁電流（ｅ）が発生することがあった。このため、従来の待機式無停電電源装置では、インバータのスイッチング素子の電流容量を上げるとかトランス７または蓄電池１１の容量を上げるといった対策をとらなくてはならないという問題点があった。
【０００７】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、待機式無停電電源装置において、商用電源電力供給からインバータ電力供給への切り替え時における偏磁電流の防止および制限を目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る待機式無停電電源装置においては、トランスの２次側電圧を検出する出力電圧検出器と、この出力電圧検出器の検出電圧を積分する積分演算部と、この積分演算部の演算結果よりトランスの磁束状態を推測し、トランスの磁束状態が正負対称性を保つように、インバータの出力電圧波形指令を演算する出力電圧波形指令演算部と、この出力電圧波形指令に基づきインバータの出力電圧波形を制御する制御手段と、を備え、
前記出力電圧波形指令演算部は、前記積分演算部で演算されたトランスの２次側電圧の正負非対称分としての電圧変動分を、第１の半サイクルの偏磁調整区間と第２の半サイクルの偏磁調整区間とからなる１サイクルの偏磁調整区間で、前記トランスの磁束状態が正負対称性を保つように調整するために、第１の半サイクルの周期、電圧指令振幅および出力角周波数ならびに第２の半サイクルの周期、電圧指令振幅および出力角周波数とからなる出力電圧波形指令を演算するようにしたものである。
【００１０】
また、この発明に係る待機式無停電電源装置においては、トランスの２次側電圧を検出する出力電圧検出器と、この出力電圧検出器の検出電圧を積分する積分演算部と、この積分演算部の演算結果より前記トランスの磁束状態を推測し、前記トランスの磁束状態が正負対称性を保つように、前記インバータの出力電圧波形指令を演算する出力電圧波形指令演算部と、この出力電圧波形指令に基づきインバータの出力電圧波形を制御する制御手段と、を備え、
前記出力電圧波形指令演算部は、前記積分演算部で演算されたトランスの２次側電圧の正負非対称分としての電圧変動分を、半サイクルの偏磁調整区間で、前記トランスの磁束状態が正負対称性を保つように調整するために、半サイクルの周期、電圧指令振幅および出力角周波数とからなる出力電圧波形指令を演算するようにしたものである。
【００１１】
さらに、出力電圧波形指令演算部は、偏磁調整区間における電圧指令振幅を商用電源の電圧振幅として、出力角周波数を演算するようにしたものである。
【００１２】
さらにまた、出力電圧波形指令演算部は、偏磁調整区間における出力角周波数を商用電源の商用角周波数として、電圧指令振幅を演算するようにしたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の一実施の形態である待機式無停電電源装置の構成を示す図である。図において、１〜８、１０、１１は上述の従来装置と同様のものであり、その説明を省略する。
９ａは制御手段、１２はトランス７の２次電圧を検出する出力電圧検出部、１３は出力電圧検出部１２により検出した検出電圧を積分する積分演算部、１４は積分演算部１３の出力である積分量の結果を基にインバータの出力電圧波形指令を決定する出力波形指令演算部である。
【００１５】
出力波形指令演算部１４は、積分演算部１３の演算結果より、トランス７の磁束状態を推測し、トランス７の磁束状態が正負対称性を保つように、インバータの出力電圧波形指令を決定する。
制御手段９ａは、出力波形指令演算部１４から出力される出力電圧波形指令に基づき、インバータの出力電圧波形を制御する。
【００１６】
図２は、この発明の一実施の形態である待機式無停電電源装置における各部波形を示す図で、商用電源１が正常時、商用電源１の異常時（停電時）、および商用電源電力供給からインバータ電力供給への切り替え時における各部波形を示すものである。図において、（ａ）は商用電源電圧波形、（ｂ）は負荷電圧波形であるトランス７の２次電圧波形、（ｄ）はトランス磁束、（ｅ）はトランス７の１次側偏磁電流である。
【００１７】
トランス７の２次電圧波形（ｂ）において、ＳＸは運転切り替え時に発生する電圧変動部分で積分演算部１３で積分されるものである。
Ａ、Ａ１、Ａ２、ＶＰ１、ＶＰ２、Ｗ１、Ｗ２は、出力波形指令演算部１４で演算されるもので、Ａ，Ａ１，Ａ２はインバータ電力供給開始直後においてトランスの磁束状態が正負対称性を保つように調整する偏磁調整区間、ＶＰ１は偏磁調整区間Ａ１における電圧指令振幅、Ｗ１は偏磁調整区間Ａ１における出力角周波数、ＶＰ２は偏磁調整区間Ａ２における電圧指令振幅、Ｗ２は偏磁調整区間Ａ２における出力角周波数である。
この実施の形態では、
偏磁調整区間Ａ ＝ 偏磁調整区間Ａ１ ＋ 偏磁調整区間Ａ２、
とした例を示す。
【００１８】
出力波形指令演算部１４は、積分演算部１３で演算されたトランス電圧の正負非対称分つまり運転切り替え時に発生する電圧変動分ＳＸを、キャンセルするように偏磁調整区間Ａ（＝Ａ１＋Ａ２）における出力電圧波形を制御する。
電圧変動分ＳＸと、出力波形指令演算部１４の出力するインバータの出力電圧波形指令との関係において、式（１）が成立する。ただし、電圧変動分ＳＸは、正の電圧部分が欠落した場合（図２）には、負の値となり、負の電圧部分が欠落した場合には、正の値となる。
【００１９】
【数１】
式（１）を展開することで、式（２）が導かれる。
−ＳＸ ＝ ２・ＶＰ１／Ｗ１ − ２・ＶＰ２／Ｗ２ ・・・・式（２）
この、式（２）を満足するように、出力角周波数Ｗ１，Ｗ２、電圧指令振幅ＶＰ１，ＶＰ２を決め、偏磁調整区間Ａ（＝Ａ１＋Ａ２）におけるインバータの出力電圧波形を制御することにより、偏磁電流の防止が可能となる。
【００２１】
ここで、インバータの運転電圧振幅（ＶＰ１、ＶＰ２）を商用電源と同じ出力電圧振幅ＶＰとすると、式（２）は式（３）と表わされる。
−ＳＸ ＝ ２・ＶＰ／Ｗ１ − ２・ＶＰ／Ｗ２ ・・・・・式（３）
【００２２】
さらに、偏磁調整区間Ａにおけるインバータの運転電圧周波数を、商用電源と同じ角周波数Ｗとすると、式（４）と表わされる。
２／Ｗ ＝ １／Ｗ１ ＋ １／Ｗ２ ・・・・・式（４）
【００２３】
式（３）および式（４）を、それぞれ出力角周波数Ｗ１，Ｗ２について解くと、式（５）および式（６）が求められる。
Ｗ１＝（４・ＶＰ・Ｗ）／（４・ＶＰ − Ｗ・ＳＸ）・・・・・式（５）
Ｗ２＝（４・ＶＰ・Ｗ）／（４・ＶＰ ＋ Ｗ・ＳＸ）・・・・・式（６）
【００２４】
式（５）、式（６）で求められる出力角周波数Ｗ１，Ｗ２と、電圧振幅ＶＰとに基づき、インバータの出力波形を制御することにより、偏磁電流の防止が可能となる。
【００２５】
図２では、正の電圧部分が欠落した場合について説明したが、負の電圧部分が欠落した場合も同様の動作原理で制御が可能であり、その説明を省略する。
ただし、電圧変動分ＳＸは、正の電圧部分が欠落した場合（図２）には、負の値となり、負の電圧部分が欠落した場合には、正の値となるため、式（１）、式（２）、式（３）、式（５）、式（６）における、ＳＸの符号が異なる。
【００２６】
図３は、この発明の一実施の形態である待機式無停電電源装置の制御動作のフロ−チャ−トを示す図である。
ステップＳ１で、商用電源１が正常であるか異常であるかを判別する。
商用電源１が正常である場合には、ステップＳ１５で負荷４に商用電源１を供給し、ステップＳ１６で積分演算部１３により出力電圧を積分計算して、ステップＳ１に戻る。
【００２７】
ステップＳ１で商用電源が異常であると判別した場合には、ステップＳ２でインバータ（以下、図においてはＩＮＶと記す）の運転を開始する。
ステップＳ３で、インバータの運転開始位相が０〜１８０度か否かを判別する。インバータの運転開始位相が０〜１８０度までの範囲内である場合、続いて、ステップＳ４でインバータの運転開始後１回目の１８０度を越えたか否かを判別する。インバータの運転開始後１回目の１８０度を越えていない場合は、ステップＳ１６に進む。
【００２８】
インバータの運転開始後１回目の１８０度を越えた場合には、ステップＳ６ａで上述の式（５）、式（６）を使用して、出力角周波数Ｗ１，Ｗ２を算出する。
ステップＳ８で、インバータの運転開始後２回目の１８０度を越えたか否かを判別する。インバータの運転開始後２回目の１８０度を越えた場合には、図２における偏磁調整区間Ａが終了したとして、偏磁調整処理を終了する。
【００２９】
インバータの運転開始後２回目の１８０度を越えていない場合は、続いてステップＳ１０で現在の位相が０〜１８０度か否かを判別する。
現在の位相が０〜１８０度でない（１８０度〜３６０度）場合は、
ステップＳ１１で、Ｖ＝Ｖｐ・ｓｉｎＷ２ｔとして、インバータの出力電圧指令を算出し、ステップＳ１３に進む。
また、現在の位相が０〜１８０度の場合は、
ステップＳ１２で、Ｖ＝Ｖｐ・ｓｉｎＷ１ｔとして、インバータの出力電圧指令を算出し、ステップＳ１３に進む。
ステップＳ１３で制御手段９ａは、出力波形指令演算部１４から出力される出力電圧波形指令（ステップＳ１１またはステップＳ１２の出力）に基づき、インバータの出力電圧波形を制御して、インバータの出力を行う。
【００３０】
ステップＳ１４で、インバータの運転開始位相が０〜１８０度か否かを判別し、インバータの運転開始位相が０〜１８０度の場合は、ステップＳ８へ戻る。また、インバータの運転開始位相が０〜１８０度でない場合は、ステップＳ９へ戻る。
【００３１】
ステップＳ３で、インバータの運転開始位相が０〜１８０度でないと判別した場合には、続いて、ステップＳ５でインバータの運転開始後１回目の０度を越えたか否かを判別する。インバータの運転開始後１回目の０度を越えていない場合は、ステップＳ１６に進む。
【００３２】
インバータの運転開始後１回目の０度を越えた場合には、ステップＳ７ａで上述の式（５）、式（６）を使用して、Ｗ１、Ｗ２を算出する。
ステップＳ９で、インバータの運転開始後２回目の０度を越えたか否かを判別する。インバータの運転開始後２回目の０度を越えた場合には、処理を終了する。
【００３３】
インバータの運転開始後２回目の０度を越えていない場合は、ステップＳ１０に進む。ステップＳ１０〜ステップＳ１４は上述と同様であり、その説明を省略する。
【００３４】
トランスにおける偏磁は、トランス磁束の正負非対称性から生じるものである。この磁束は、トランス電圧の積分値で表されることから、この実施の形態においては、トランス磁束が正負対称性を保つように、言い換えるとトランス電圧積分値が正負対称性を保つようにインバータ出力電圧を制御することにより偏磁防止を行うものである。
【００３５】
実施の形態２．
図４は、この発明の一実施の形態に係る待機式無停電電源装置における各部波形を示す図で、商用電源１が正常時、商用電源１の異常時（停電時）、および商用電源電力供給からインバータ電力供給への切り替え時における各部波形を示すものである。図において、（ａ）は商用電源電圧波形、（ｂ）は負荷電圧波形であるトランス２次電圧波形、（ｄ）はトランス磁束、（ｅ）はトランス１次側偏磁電流である。
【００３６】
トランス２次電圧波形（ｂ）において、運転切り替え時に発生する電圧積分値をＳＸ、偏磁調整区間をＡ、偏磁調整区間の出力角周波数をＷ１、電圧指令振幅ＶＰ１とすると、
出力波形指令演算部１４は、積分演算部１３で演算されたトランス電圧の正負非対称分、つまり運転切り替え時に発生する電圧変動分ＳＸをキャンセルするように偏磁調整区間における出力電圧波形を制御する。
電圧変動分ＳＸと、出力波形指令演算部１４の出力するインバータの出力電圧波形指令との関係において、式（７）が成立する。
【００３７】
【数２】
式（７）を展開することで、式（８）が導かれる。
ＳＸ ＝ ２・ＶＰ１／Ｗ１ ・・・・・式（８）
この、式（８）を満足するように、Ｗ１、ＶＰ１を決め、偏磁調整区間Ａにおけるインバータの出力電圧波形を制御することにより、偏磁電流の防止が可能となる。
【００３９】
ここで、インバータの運転電圧振幅ＶＰ１を商用電源と同じ出力電圧振幅ＶＰとすると、式（８）は式（９）と表わされる。
ＳＸ ＝ ２・ＶＰ／Ｗ１ ・・・・・式（９）
【００４０】
さらに、式（９）を展開すると、式（１０）が導かれる。
Ｗ１ ＝ ２・ＶＰ／ＳＸ・・・・・式（１０）
偏磁調整区間Ａにおいて、式（１０）で表される角周波数Ｗ１にてインバータの出力波形を制御することにより、商用電源の電圧振幅ＶＰを変更することなく、偏磁電流の予防が可能となる。
【００４１】
同様にして、商用電源の角周波数Ｗを変更することなく、電圧振幅を制御することでも、偏磁電流の予防が可能となる。
【００４２】
図４では、正の電圧部分が欠落した場合について説明したが、負の電圧部分が欠落した場合も同様の動作原理で制御が可能であり、その説明を省略する。
【００４３】
図５は、この発明の一実施の形態に係る待機式無停電電源装置の制御動作のフロ−チャ−トを示す図である。図において、ステップＳ１〜ステップＳ５、ステップＳ８、ステップＳ９、ステップＳ１２〜ステップＳ１４、ステップＳ１５、ステップＳ１６は、上述の実施の形態１における図３と同様であり、その説明を省略する。
【００４４】
図５は、上述の実施の形態１における図３において、インバータの出力電圧指令における角周波数の計算をＷ１のみとしたものであり、
式（５）、式（６）を使用して、Ｗ１、Ｗ２を算出するステップＳ６ａおよびステップＳ７ａを、式（１０）を使用して、Ｗ１を算出するステップＳ６ｂおよびステップＳ７ｂに置き換えるとともに、
ステップＳ１０およびステップＳ１１を省略したものである。
【００４５】
上述では、式（８）において、インバータの運転電圧振幅ＶＰ１を商用電源と同じ出力電圧振幅ＶＰとして、式（９）を求め、電圧周波数を制御する例を示したが、式（８）において、偏磁対策区間Ａのインバータの出力波形を商用角周波数と同じとして、電圧振幅を制御するようにしても良い。
【００４６】
実施の形態３．
図６は、この発明の一実施の形態に係る待機式無停電電源装置の構成を示す図である。図において、１〜８、１０、１１は上述の従来装置と同様のものであり、その説明を省略する。
９ｂは制御手段、１２はトランス７の２次電圧を検出する出力電圧検出部、１３は出力電圧検出部１２により検出した検出電圧を積分する積分演算部、１５は積分演算判定値、１６は積分演算部１３の出力である積分量の結果と基準値である積分演算判定値１５とを比較判定する比較部である。
【００４７】
制御手段９ｂは、比較部１６で積分演算部１３で演算した積分演算結果が積分演算判定値１５を越えた場合、出力電圧値を低下させることにより偏磁電流の抑制をする。
【００４８】
トランスにおける偏磁は、トランス磁束の正負非対称性から生じるものである。この磁束は、トランス電圧の積分値で表されることから、この実施の形態においては、トランス磁束がある値を越えた場合、言い換えるとトランス電圧の積分値が基準値である積分演算判定値を越えた場合に、インバータ出力電圧を低下させることにより磁束の偏りを抑制することができ、偏磁電流の抑制を行うものである。
【００４９】
図７は、この発明の一実施の形態に係る待機式無停電電源装置における各部波形を示す図で、商用電源１が正常時の場合、商用電源１の異常時（停電時）の場合、および商用電源電力供給から蓄電池によるインバータ電力供給への切り替え時における各部波形を示すものである。図において、（ａ）は商用電源電圧波形形、（ｂ）は負荷電圧波形であるトランス２次電圧波形、（ｄ）はトランス磁束、（ｅ）はトランス１次側偏磁電流である。
【００５０】
図８は、この発明の一実施の形態に係る待機式無停電電源装置の制御動作のフロ−チャ−トを示す図である。
ステップＳ２１で、出力電圧積分計算を実行する。
ステップＳ２２で、商用電源が異常か否かを判定し、商用電源が正常の場合にはステップＳ２１に戻り、出力電圧積分計算を実行する。
ステップＳ２２で商用電源が異常と判定した場合には、ステップＳ２３でインバータの出力を行う。
【００５１】
ステップＳ２４で、電圧積分値が基準値である積分演算判定値を越えたか否かの判定を行い、電圧積分値が積分演算判定値内の場合にはステップＳ２１に戻る。
電圧積分値が積分演算判定値を越えた場合には、ステップＳ２５でインバータの出力電圧指令を０に設定し、ステップＳ２６でインバータの出力を実行する。
【００５２】
ステップＳ２７で、電圧位相が０度あるいは１８０度か否かの判定を行い、電圧位相が０度あるいは１８０度の場合にはステップＳ２１に戻り、出力電圧積分計算を実行する。
電圧位相が０度あるいは１８０度でない場合、ステップＳ２８で電圧積分計算を実行し、ステップＳ２５に戻り、インバータの出力電圧指令を０に設定する。
【００５３】
ところで、上記図１の説明では、制御手段９ａ、積分演算部１３、出力波形指令演算部１４をハードウェアで構成した例、また、上記図６の説明では、制御手段９ｂ、積分演算部１３、積分演算判定値１５、比較部１６をハードウェアで構成した例を示したが、ソフトウェアで構成しても良い。
【００５４】
また、上記の説明では、インバータの出力波形を正弦波とした例を示したが、インバータの出力波形が正弦波でなくとも良い。
【００５５】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
【００５７】
この発明に係る待機式無停電電源装置においては、トランスの２次側電圧を検出する出力電圧検出器と、この出力電圧検出器の検出電圧を積分する積分演算部と、この積分演算部の演算結果よりトランスの磁束状態を推測し、トランスの磁束状態が正負対称性を保つように、インバータの出力電圧波形指令を演算する出力電圧波形指令演算部と、この出力電圧波形指令に基づきインバータの出力電圧波形を制御する制御手段と、を備え、
前記出力電圧波形指令演算部は、前記積分演算部で演算されたトランスの２次側電圧の正負非対称分としての電圧変動分を、第１の半サイクルの偏磁調整区間と第２の半サイクルの偏磁調整区間とからなる１サイクルの偏磁調整区間で、前記トランスの磁束状態が正負対称性を保つように調整するために、第１の半サイクルの周期、電圧指令振幅および出力角周波数ならびに第２の半サイクルの周期、電圧指令振幅および出力角周波数とからなる出力電圧波形指令を演算するようにしたので、位相とびのないインバータ出力電圧を得ることができる。
【００５８】
また、この発明に係る待機式無停電電源装置においては、トランスの２次側電圧を検出する出力電圧検出器と、この出力電圧検出器の検出電圧を積分する積分演算部と、この積分演算部の演算結果より前記トランスの磁束状態を推測し、前記トランスの磁束状態が正負対称性を保つように、前記インバータの出力電圧波形指令を演算する出力電圧波形指令演算部と、この出力電圧波形指令に基づきインバータの出力電圧波形を制御する制御手段と、を備え、
前記出力電圧波形指令演算部は、前記積分演算部で演算されたトランスの２次側電圧の正負非対称分としての電圧変動分を、半サイクルの偏磁調整区間で、前記トランスの磁束状態が正負対称性を保つように調整するために、半サイクルの周期、電圧指令振幅および出力角周波数とからなる出力電圧波形指令を演算するようにしたので、
商用電源電力供給からインバータ電力供給への切り替え時の偏磁発生を抑制することができる。
【００５９】
さらに、出力電圧波形指令演算部は、偏磁調整区間における電圧指令振幅を商用電源の電圧振幅として、出力角周波数を演算するようにしたので、商用電源電力供給からインバータ電力供給への切り替え時における出力電圧の振幅のずれをなくすことができる。
【００６０】
さらにまた、出力電圧波形指令演算部は、偏磁調整区間における出力角周波数を商用電源の商用角周波数として、電圧指令振幅を演算するようにしたので、商用電源電力供給からインバータ電力供給への切り替え時における出力電圧の位相のずれをなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態である待機式無停電電源装置の構成を示す図である。
【図２】この発明の一実施の形態である待機式無停電電源装置における各部波形を示す図である。
【図３】この発明の一実施の形態である待機式無停電電源装置の制御動作のフロ−チャ−トを示す図である。
【図４】この発明の一実施の形態に係る待機式無停電電源装置における各部波形を示す図である。
【図５】この発明の一実施の形態に係る待機式無停電電源装置の制御動作のフロ−チャ−トを示す図である。
【図６】この発明の一実施の形態に係る待機式無停電電源装置の構成を示す図である。
【図７】この発明の一実施の形態に係る待機式無停電電源装置における各部波形を示す図である。
【図８】この発明の一実施の形態に係る待機式無停電電源装置の制御動作のフロ−チャ−トを示す図である。
【図９】従来の待機式無停電電源装置の構成を示す図である。
【図１０】従来の待機式無停電電源装置における各部波形を示す図である。
【符号の説明】
１ 商用電源、 ２ａ，２ｂ 入力端子、 ３ａ，３ｂ 出力端子、 ４ 負荷、 ５ 入力電圧監視部、 ６ 交流スイッチ、 ７ トランス、 ８ フィルタ、 ９，９ａ，９ｂ 制御手段、 １０ インバータ、 １１ 蓄電池、 １２ 出力電圧検出部、 １３ 積分演算部、 １４ 出力波形指令演算部、 １５ 積分演算判定値、 １６ 比較部、 Ａ，Ａ１，Ａ２ 偏磁調整区間、 ＶＰ１，ＶＰ２ 電圧指令振幅、 Ｗ１，Ｗ２ 出力角周波数。
Claims (4)
- 負荷に交流電力を常時供給している商用電源に異常が発生した場合に、この商用電源に代わってトランスを介して前記負荷に交流電力を出力するインバータを有する待機式無停電電源装置において、
前記トランスの２次側電圧を検出する出力電圧検出器と、
この出力電圧検出器の検出電圧を積分する積分演算部と、
この積分演算部の演算結果より前記トランスの磁束状態を推測し、前記トランスの磁束状態が正負対称性を保つように、前記インバータの出力電圧波形指令を演算する出力電圧波形指令演算部と、
この出力電圧波形指令に基づきインバータの出力電圧波形を制御する制御手段と、を備え、
前記出力電圧波形指令演算部は、
前記積分演算部で演算されたトランスの２次側電圧の正負非対称分としての電圧変動分を、
第１の半サイクルの偏磁調整区間と第２の半サイクルの偏磁調整区間とからなる１サイクルの偏磁調整区間で、
前記トランスの磁束状態が正負対称性を保つように調整するために、
第１の半サイクルの周期、電圧指令振幅および出力角周波数ならびに第２の半サイクルの周期、電圧指令振幅および出力角周波数とからなる出力電圧波形指令を演算するようにしたことを特徴とする待機式無停電電源装置。 - 負荷に交流電力を常時供給している商用電源に異常が発生した場合に、この商用電源に代わってトランスを介して前記負荷に交流電力を出力するインバータを有する待機式無停電電源装置において、
前記トランスの２次側電圧を検出する出力電圧検出器と、
この出力電圧検出器の検出電圧を積分する積分演算部と、
この積分演算部の演算結果より前記トランスの磁束状態を推測し、前記トランスの磁束状態が正負対称性を保つように、前記インバータの出力電圧波形指令を演算する出力電圧波形指令演算部と、
この出力電圧波形指令に基づきインバータの出力電圧波形を制御する制御手段と、を備え、
前記出力電圧波形指令演算部は、
前記積分演算部で演算されたトランスの２次側電圧の正負非対称分としての電圧変動分を、
半サイクルの偏磁調整区間で、前記トランスの磁束状態が正負対称性を保つように調整するために、
半サイクルの周期、電圧指令振幅および出力角周波数とからなる出力電圧波形指令を演算するようにしたことを特徴とする待機式無停電電源装置。 - 前記出力電圧波形指令演算部は、前記偏磁調整区間における電圧指令振幅を商用電源の電圧振幅として、出力角周波数を演算するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の待機式無停電電源装置。
- 前記出力電圧波形指令演算部は、前記偏磁調整区間における出力角周波数を商用電源の商用角周波数として、電圧指令振幅を演算するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の待機式無停電電源装置。
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