JP3707452B2 - 無停止電源装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、無停止電源装置に関し、特に複数系統の交流電源を受電する無停電電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電源故障に対する動作継続性を求められるコンピューター装置等では、装置として2系統受電機能を具備して動作継続性を確保したり、一系統受電環境でUPS装置による電源保護を行ったりしている。
【0003】
UPS装置に代表される無停止電源装置は、電力の供給を受ける商用電源等の瞬時及び短時間の電源異常や停止時に、内蔵のバッテリーから電力を供給し、出力を継続している。また、実開平6−29351には、2系統の商用電源等から電力の供給を受けて出力の停止を防ぐ無停止電源装置が示され、さらに特開平11−103540には2系統受電で、しかもバッテリーを内蔵する無停電電源装置が示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
UPS装置は、瞬時及び短時間の電源異常や停止時にAC出力の継続性を保つことが可能であるが、内蔵のバッテリーの容量的な制約により5〜15分程度の一定時間を超える時間の電源停止時にはAC出力が停止させざるをえないという問題がある。2系統受電でも瞬時的且つ同時に発生する2系統の両系の電源異常や停止の場合には、AC出力が停止し、動作を停止させざるをえないといった問題があった。また、2系統受電でバッテリーを内蔵する無停止電源装置は、交直変換用のインバータのほかに多くのスイッチを必要とし、回路構成が複雑になっていた。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の無停止電源装置は、第1系統交流電源(図1の10)を受電する第1絶縁トランス(図1の2)と、前記第1系統交流電源と同一の電圧の第2系統交流電源(図1の11)を受電する第2絶縁トランス(図1の3)と、前記第1絶縁トランスの出力および前記第2絶縁トランスの出力を入力しこれら入力の電圧を足し合わせた電圧を出力する混合トランス(図1の4)と、この混合トランスの出力を入力し入力の電圧の半分の電圧または同じ電圧のいずれかを出力する減圧トランス(図1の5)と、前記減圧トランスに前記第1絶縁トランスの出力(図1の13)および前記第2絶縁トランスの出力(図1の14)が正常に動作していれば前記混合トランスの出力電圧の半分の電圧を出力させ前記第1絶縁トランスの出力または前記第2絶縁トランスの出力のいずれかが停止していれば前記混合トランスの出力電圧と同一の電圧を出力させる制御部(図1の16)とを含むことを特徴とする。
【0006】
本発明の無停止電源装置は、第1系統交流電源を受電する第1絶縁トランスと、前記第1系統交流電源に対し倍の電圧の第2系統交流電源を受電する第2絶縁トランスと、前記第1絶縁トランスの出力および前記第2絶縁トランスの出力を入力しこれら入力の電圧を足し合わせた電圧を出力する混合トランスと、この混合トランスの出力を入力し入力の電圧の1/3、半分または同じ電圧のいずれかを出力する減圧トランスと、前記減圧トランスに前記第1絶縁トランスの出力および前記第2絶縁トランスの出力が正常に動作していれば前記混合トランスの出力電圧の1/3の電圧を出力させ前記第1絶縁トランスの出力が停止し前記第2絶縁トランスの出力が正常に動作していれば前記混合トランスの出力電圧と半分の電圧を出力させ前記第1絶縁トランスの出力が正常に動作し前記第2絶縁トランスの出力が停止していれば前記混合トランスの出力電圧と同一の電圧を出力させる制御部とを含むことを特徴とする。
【0007】
本発明の無停止電源装置は、それぞれが電圧は同じであるが異なる系統の交流電源を受電するN台の絶縁トランスと、前記N台の絶縁トランスの出力を入力しこれら入力の電圧を足し合わせた電圧を出力する混合トランスと、この混合トランスの出力を入力し入力の電圧の1/N、1/(N−1)、1/(N−2)……2/1または同じ電圧のいずれかを出力する減圧トランスと、前記減圧トランスに前記N台の絶縁トランスの全ての出力が正常に動作していれば前記混合トランスの出力電圧の1/Nの電圧を出力させ1台のみの出力が停止していれば1/(N−1)の電圧を出力させ2台みのが停止していれば1/(N−2)の電圧を出力させ……(N−2)台のみの出力が停止していれば1/2の電圧を出力させ(N−1)台の出力が停止していれば同一の電圧を出力させる制御部とを含むことを特徴とする。
【0008】
本発明の無停止電源装置は、それぞれが異なる系統の交流電源を受電する複数の絶縁トランスと、前記複数の絶縁トランスの出力を入力しこれら入力の電圧を足し合わせた電圧を出力する混合トランスと、前記混合トランスの出力を入力し入力電圧と出力電圧の変圧比を前記複数の絶縁トランスの組み合わせを構成するものの出力電圧の合計と一定の電圧との比のいずれにも変換できる減圧トランスと、前記複数の絶縁トランスの出力が正常に動作しているものの組み合わせに対応する変圧比を選択させて前記減圧トランスの出力を常に一定の電圧とする制御部と含むことを特徴とする。
【0009】
本発明の無停止電源装置は、第1系統交流電源を受電し変圧比が1である第1絶縁トランスと、前記第1系統交流電源に対し倍の電圧の第2系統電圧を受電し出力電圧が入力電圧の半分となる変圧比の第2絶縁トランスと、前記第1絶縁トランスの出力および前記第2絶縁トランスの出力を入力しこれら入力の電圧を足し合わせた電圧を出力する混合トランスと、この混合トランスの出力を入力し入力の電圧の半分の電圧または同じ電圧のいずれかを出力する減圧トランスと、前記減圧トランスに前記第1絶縁トランスの出力および前記第2絶縁トランスの出力が正常に動作していれば前記混合トランスの出力電圧の半分の電圧を出力させ前記第1絶縁トランスの出力または前記第2絶縁トランスの出力のいずれかが停止していれば前記混合トランスの出力電圧と同一の電圧を出力させる制御部とを含むことを特徴とする。
【0010】
本発明の無停止電源装置は、それぞれが受電する異なる系統の交流電源の電圧に対応した変圧比からなり出力が相互に同じ電圧となるN台の絶縁トランスと、前記N台の絶縁トランスの出力を入力しこれら入力の電圧を足し合わせた電圧を出力する混合トランスと、この混合トランスの出力を入力し入力の電圧の1/N、1/(N−1)、1/(N−2)……2/1または同じ電圧のいずれかを出力する減圧トランスと、前記減圧トランスに前記N台の絶縁トランスの全てが正常に動作していれば前記混合トランスの出力電圧の1/Nの電圧を出力させ1台のみの出力が停止していれば1/(N−1)の電圧を出力させ2台みのが停止していれば1/(N−2)の電圧を出力させ……(N−2)台のみの出力が停止していれば1/2の電圧を出力させ(N−1)台の出力が停止していれば同一の電圧を出力させる制御部とを含むことを特徴とする。
【0011】
上述の無停止電源装置は、望ましくは、前記減圧トランスの出力を直流に変換するコンバータ(図1の6)と、このコンバータの出力を交流に変換するインバータ(図1の9)と、前記減圧トランスからの出力が停止した時に前記インバータに直流を供給するバッテリー(図1の7)とを含めるようにする。
【0012】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態の2系統受電無停止電源装置について図面を参照して詳細に説明する。
【0013】
図1に示すように本実施の形態の2系統受電無停止電源装置1は、絶縁トランス2と絶縁トランス3を経由した2系統の入力AC(交流電源)10及び11を足し合わした倍の出力電圧を得る混合トランス4と、この混合トランス4の出力15の電圧を調整する減圧トランス5と、減圧トランス5の出力をDC(直流)変換するコンバータ6と、このコンバータ6の出力側に停電時に電力を供給するバッテリー7及びバッテリー7をDC結合するダイオード8と、コンバータ6が出力するDCからAC出力を得るインバータ9で構成され、制御部16で制御をおこなう。
【0014】
減圧トランス5は、動作時には混合トランス4の出力を半分に減圧して出力し、動作の停止時には、混合トランス4の出力を迂回させてそのままの電圧で出力する。混合トランス4の出力を減圧トランス5を通か迂回させるかを切り替えるスイッチを制御部16で制御する。
【0015】
次に、本実施の形態の2系統受電無停止電源装置1の動作について図1を参照して説明する。
【0016】
無停止電源装置1は、2系統受電の100ボルトAC入力10及び100ボルトAC入力11からの入力を絶縁トランス2及び絶縁トランス3を経由し、フローティング出力として混合トランス4に入力し、混合トランス4は2系統の入力を足し合わせ、AC入力10及び11に対し倍の電圧である200ボルトのトランス出力15を出力する。
【0017】
制御部16では、絶縁トランス2及び3の出力を、トランス入力13及びトランス入力14として観測する。また、混合トランス4の出力をトランス出力15として観測する。
【0018】
無停止電源装置1への2系統のAC入力10及び11が正常な場合は、混合トランス4の出力はAC入力10及び11の倍の電圧であるため、制御部16によって減圧トランス5を動作させAC入力10及び11と同じ電圧にまで減圧する。無停止電源装置1への2系統のAC入力10及び11のうち片方が停止した場合は、混合トランス4の出力はAC入力10及び11と同じ電圧に変化するため、制御部16によって減圧トランス5の動作を停止させ、減圧トランス5の出力をAC入力10及び11と同じ電圧を保つ。この動作により、2系統のAC入力10及び11の内の片側が停止した場合でもコンバータ6への入力電圧は一定に保たれる。
【0019】
この切り替え動作時には、瞬時的にコンバータ6への入力電圧が正常時の半分に落ち込み、結果としてコンバータ6からのDC出力が落ち込むが、この瞬間は、バッテリー7からの出力をダイオード8を通して結合することで無瞬断でDC電圧を一定に保ち、インバータ9を安定して動作させ、無停止電源装置1は無瞬断でAC出力12を供給し続ける。
【0020】
また、2系統のAC入力10及び11の両方で短時間の電源異常やAC入力10及び11の停止が発生した場合も、同様にコンバータ6からのDC出力が落ち込むが、バッテリー7からの出力をダイオード8を通して結合することで無瞬断でDC電圧を一定に保ち、インバータ9を安定して動作させ、無停止電源装置1は無瞬断でAC出力12を供給し続ける。このAC入力10及び11の両系異常時の時間的耐力は実装するバッテリー7の容量により決まる。
【0021】
制御部16は、例えばトランス入力13及び14それぞれについて、正常な時に論理値1を出力し、停止時に論理値0を出力する2つの回路を設け、これらの回路の出力の論理積が1の時に減圧トランス5を動作させ、これらの排他的論理和が1の時に減圧トランス5を停止させるようにして構成できる。
【0022】
また、AC入力が3系統以上の場合でも本発明を適用できる。例えば、AC入力が3系統の場合は、これらAC入力を3つの絶縁トランスを介して混合トランスに入力し、3系統のAC入力を足し合わせた出力を得、これを減圧トランスで調整する。すなわち、AC入力が3系統とも正常であれば減圧トランスで1/3に減圧し、2系統が正常であれば1/2に減圧し、1系統が正常であれば減圧しない。減圧トランス5の出力側にコンバータ6わ接続し、さらにダイオード8及びバッテリー7並びにインバータ9を接続するのは図1と同じである。
【0023】
また、AC100ボルト/AC200ボルト環境の切り替え機能を具備した2系統受電無停止電源装置を実現することもできる。
【0024】
例えば、図1でAC入力10が200ボルトで、AC入力11が100ボルトとした場合に、減圧トランス5は、AC入力10及び11がともに正常であれば、混合トランス4の出力を1/3に減圧し、AC入力10のみが正常であれば1/2に減圧し、AC入力11のみが正常であれば減圧しないようにする。
【0025】
以上の例においては、絶縁トランスは変圧比が1として説明したが、図1でAC入力10が200ボルトで、AC入力11が100ボルトとした場合に、絶縁トランス10でAC入力10を1/2に減圧し、絶縁トランス3では変圧比を1としておけば、減圧トランス5は、AC入力10及び11がともに正常であれば、混合トランス4の出力を1/2に減圧し、AC入力10または11のいずれかが正常であれば減圧しないようにしてもよい。
【0026】
なお、バッテリー7に大容量のものを具備することで、2系統AC入力10及び11の両系の電源異常や停止時に、長時間稼働可能な無停止電源装置を実現することができる。
【0027】
【発明の効果】
本発明の無停止電源装置は、供給元の異なる複数系統からAC入力を受電することによって、AC入力それぞれの電源異常や停止に対してAC出力の継続性を保つという効果がある。
【0028】
また、本発明の無停止電源装置は、短時間であれば複数系統の全ての系統のAC入力の電源異常や停止に対してもAC出力の継続性を保つことができる効果がある。
【0029】
また、複数系統のAC入力をトランスを用いて混合、減圧することにより、回路構成を簡略にできる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の無停止電源装置のブロック図である。
【符号の説明】
1 無停止電源装置
2 絶縁トランス
3 絶縁トランス
4 混合トランス
5 減圧トランス
6 コンバータ
7 バッテリー
8 ダイオード
9 インバータ
10 AC入力
11 AC入力
12 AC出力
13 トランス入力
14 トランス入力
15 トランス出力
16 制御部
Claims (7)
- 第1系統交流電源を受電する第1絶縁トランスと、前記第1系統交流電源と同一の電圧の第2系統交流電源を受電する第2絶縁トランスと、前記第1絶縁トランスの出力および前記第2絶縁トランスの出力を入力しこれら入力の電圧を足し合わせた電圧を出力する混合トランスと、この混合トランスの出力を入力し入力の電圧の半分の電圧または同じ電圧のいずれかを出力する減圧トランスと、前記減圧トランスに前記第1絶縁トランスの出力および前記第2絶縁トランスの出力が正常に動作していれば前記混合トランスの出力電圧の半分の電圧を出力させ前記第1絶縁トランスの出力または前記第2絶縁トランスの出力のいずれかが停止していれば前記混合トランスの出力電圧と同一の電圧を出力させる制御部とを含むことを特徴とする無停止電源装置。
- 第1系統交流電源を受電する第1絶縁トランスと、前記第1系統交流電源に対し倍の電圧の第2系統交流電源を受電する第2絶縁トランスと、前記第1絶縁トランスの出力および前記第2絶縁トランスの出力を入力しこれら入力の電圧を足し合わせた電圧を出力する混合トランスと、この混合トランスの出力を入力し入力の電圧の1/3、半分または同じ電圧のいずれかを出力する減圧トランスと、前記減圧トランスに前記第1絶縁トランスの出力および前記第2絶縁トランスの出力が正常に動作していれば前記混合トランスの出力電圧の1/3の電圧を出力させ前記第1絶縁トランスの出力が停止し前記第2絶縁トランスの出力が正常に動作していれば前記混合トランスの出力電圧と半分の電圧を出力させ前記第1絶縁トランスの出力が正常に動作し前記第2絶縁トランスの出力が停止していれば前記混合トランスの出力電圧と同一の電圧を出力させる制御部とを含むことを特徴とする無停止電源装置。
- それぞれが電圧は同じであるが異なる系統の交流電源を受電するN台の絶縁トランスと、前記N台の絶縁トランスの出力を入力しこれら入力の電圧を足し合わせた電圧を出力する混合トランスと、この混合トランスの出力を入力し入力の電圧の1/N、1/(N−1)、1/(N−2)……2/1または同じ電圧のいずれかを出力する減圧トランスと、前記減圧トランスに前記N台の絶縁トランスの全ての出力が正常に動作していれば前記混合トランスの出力電圧の1/Nの電圧を出力させ1台のみの出力が停止していれば1/(N−1)の電圧を出力させ2台みのが停止していれば1/(N−2)の電圧を出力させ……(N−2)台のみの出力が停止していれば1/2の電圧を出力させ(N−1)台の出力が停止していれば同一の電圧を出力させる制御部とを含むことを特徴とする無停止電源装置。
- それぞれが異なる系統の交流電源を受電する複数の絶縁トランスと、前記複数の絶縁トランスの出力を入力しこれら入力の電圧を足し合わせた電圧を出力する混合トランスと、前記混合トランスの出力を入力し入力電圧と出力電圧の変圧比を前記複数の絶縁トランスの組み合わせを構成するものの出力電圧の合計と一定の電圧との比のいずれにも変換できる減圧トランスと、前記複数の絶縁トランスの出力が正常に動作しているものの組み合わせに対応する変圧比を選択させて前記減圧トランスの出力を常に一定の電圧とする制御部と含むことを特徴とする無停止電源装置。
- 第1系統交流電源を受電し変圧比が1である第1絶縁トランスと、前記第1系統交流電源に対し倍の電圧の第2系統電圧を受電し出力電圧が入力電圧の半分となる変圧比の第2絶縁トランスと、前記第1絶縁トランスの出力および前記第2絶縁トランスの出力を入力しこれら入力の電圧を足し合わせた電圧を出力する混合トランスと、この混合トランスの出力を入力し入力の電圧の半分の電圧または同じ電圧のいずれかを出力する減圧トランスと、前記減圧トランスに前記第1絶縁トランスの出力および前記第2絶縁トランスの出力が正常に動作していれば前記混合トランスの出力電圧の半分の電圧を出力させ前記第1絶縁トランスの出力または前記第2絶縁トランスの出力のいずれかが停止していれば前記混合トランスの出力電圧と同一の電圧を出力させる制御部とを含むことを特徴とする無停止電源装置。
- それぞれが受電する異なる系統の交流電源の電圧に対応した変圧比からなり出力が相互に同じ電圧となるN台の絶縁トランスと、前記N台の絶縁トランスの出力を入力しこれら入力の電圧を足し合わせた電圧を出力する混合トランスと、この混合トランスの出力を入力し入力の電圧の1/N、1/(N−1)、1/(N−2)……2/1または同じ電圧のいずれかを出力する減圧トランスと、前記減圧トランスに前記N台の絶縁トランスの全てが正常に動作していれば前記混合トランスの出力電圧の1/Nの電圧を出力させ1台のみの出力が停止していれば1/(N−1)の電圧を出力させ2台みのが停止していれば1/(N−2)の電圧を出力させ……(N−2)台のみの出力が停止していれば1/2の電圧を出力させ(N−1)台の出力が停止していれば同一の電圧を出力させる制御部とを含むことを特徴とする無停止電源装置。
- 前記減圧トランスの出力を直流に変換するコンバータと、このコンバータの出力を交流に変換するインバータと、前記減圧トランスからの出力が停止した時に前記インバータに直流を供給するバッテリーとを含むことを特徴とする請求項1〜6に記載の無停止電源装置。
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