JP3949037B2

JP3949037B2 - 無停電電源装置

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Publication number: JP3949037B2
Application number: JP2002268657A
Authority: JP
Inventors: 幸雄神達
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2002-09-13
Filing date: 2002-09-13
Publication date: 2007-07-25
Anticipated expiration: 2022-09-13
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、商用電源の停電時においても定電圧定周波数の電力を負荷に給電する無停電電源装置に係り、特に出力絶縁トランスを不要とした、小形でかつ高効率の無停電電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電力系統の分野においては、無停電電源装置が多く用いられてきている。
【０００３】
この無停電電源装置は、商用電源の停電時においても、定電圧定周波数の電力を負荷に給電するものである。
【０００４】
そして、かかる無停電電源装置においては、下記のような点を目的として、出力絶縁トランスを設置するようにしていることが、一般的である。
【０００５】
（ａ）インバータ装置出力のコモンモード電圧の遮断
（ｂ）インバータ装置出力と直送電源（バイパス電源）とのポテンシャル調整
（ｃ）インバータ装置出力電圧の所望の出力電圧への調整
（ｄ）直流回路と負荷との絶縁
（ｅ）インバータ装置出力のリップルのフィルタリング
図８（ａ）は、この種の従来の一般的な出力絶縁トランス付きの無停電電源装置の構成例を示す回路図である( 特許文献１の図１参照 )。
【０００６】
図８（ａ）に示すように、無停電電源装置は、コンバータ装置５と、インバータ装置７と、無瞬断切換スイッチ１０とから構成されている。
【０００７】
コンバータ装置５は、３相交流電源１からの交流出力を、入力フィルタコンデンサ３、および入力フィルタリアクトル４を介して入力とし、当該交流を直流に変換して出力する。
【０００８】
インバータ装置７は、直流平滑コンデンサ６を介して得られるコンバータ装置５からの直流出力を交流に再度変換して出力する。
【０００９】
無瞬断切換スイッチ１０は、直送入力の交流電源（以下、直送電源と称する：通常、バイパス電源とも称される）２からの交流出力と、出力フィルタリアクトル８、出力フィルタコンデンサ９、および出力絶縁トランス１８を介して得られるインバータ装置７からの交流出力とを、無瞬断で切り換える。
【００１０】
ところで、無停電電源装置においては、前述した目的の中で、（ａ）に関しては、コモンモードフィルタを設置することにより、代替することが可能である。
【００１１】
また、（ｃ）に関しては、インバータ装置出力が直接所望電圧となるような回路設計とすることにより、代替することが可能である。
【００１２】
さらに、（ｅ）に関しては、リアクトルを用いることにより、代替することが可能である。
【００１３】
また、（ｄ）に関しては、負荷側に出力絶縁トランスが配置されているケースでは必要ない。
【００１４】
したがって、本質的に必要な条件としては、（ｂ）のインバータ装置出力と直送電源とのポテンシャル調整のみである。
【００１５】
図８（ａ）に示すような、出力絶縁トランス付きの無停電電源装置においては、通常の制御を行なった場合、インバータ装置７の出力電圧は、入力電圧とは位相のみを合わせて制御される。
【００１６】
このため、図８（ｂ）のベクトル図に示すように、３相ベクトル自体の電位にずれが生じる。
【００１７】
一方、最近では、無停電電源装置のその他の形態として、前記インバータ装置７出力側の出力絶縁トランス１８を省略した、いわゆる出力絶縁トランスレスの無停電電源装置も提案されてきている。
【００１８】
図９は、この種の従来の出力絶縁トランスレスの無停電電源装置の構成例を示す回路図である( 特許文献２の図１参照、特許文献３参照 )。
【００１９】
なお、図９において、図８（ａ）と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００２０】
すなわち、図９に示すように、無停電電源装置は、前記図８（ａ）におけるインバータ装置７出力側に設置されている出力絶縁トランス１８を省略した構成となっている。
【００２１】
さらに、通常、インバータ装置７出力側の出力絶縁トランス１８を省略する場合には、図９に示すように、３相交流電源１の１相分を出力の１相と共通に接続することによって、インバータ装置７出力のポテンシャルが入力電位と同一となるような回路を採用している。
【００２２】
この場合、３相交流電源１と直送電源２とが、同一の接地系を有していれば、直送電源２とインバータ装置７出力も同一ポテンシャルとなる。
【００２３】
この場合、３相交流電源１と直送電源２とが、同一の接地系を有していれば、直送電源２とインバータ装置７出力も同一ポテンシャルとなる。
なお、特許文献４には、交流入力をその中性点を中心とした直流電圧を整流して、直流中性点を設け、これを基準とした電位で出力逆変換器を配置、入力される電圧・位相を検出して出力を制御する点が記載されている。
特許文献５には、インバータを直流中性点を基準にしたハーフブリッジ形インバータを並列に接続して構成し、相互に逆相になるように制御して、電位の制御及び上下アームの電流をバランスさせる点が記載されている。
特許文献６には、中性相の電位変動・電流変動を検出して、順変換器側のハーフブリッジ回路群の共通相/中性相に接続されていない相のスイッチ群を制御する点が記載されている。
特許文献７の特許請求の範囲における請求項１には、「Ｖ結線またはデルタ結線されたトランス巻線の一つを巻線中点で接地している三相系統に連系され、直流電力を交流電力に変換して前記三相系統に供給する電力変換器の制御装置において、前記電力変換器を、３組のハーフブリッジ回路で構成し、前記３組のハーフブリッジ回路のうち、２組のハーフブリッジ回路の出力電流を所望の値に制御し、前記３組のハーフブリッジ回路のうち、残る１組のハーフブリッジ回路の出力電圧を、当該ハーフブリッジ回路の出力線と接地電位との電圧差に相当する位相と振幅に制御するようにした電力変換器の制御装置。」が記載されている。特許文献７の請求項１に対応する発明の目的は、電力変換器の制御装置、具体的には系統連系インバータの制御装置に係るものであって、絶縁トランスを用いずに、直流各部の対接地電位の変動を低減し、直流各部の浮遊容量の存在による漏れ電流の発生を低減させることであり、この点について明細書に記載されている。
しかしながら、特許文献７の発明は、常時インバータ給電方式の無停電電源装置における問題点である、出力側 ( 系統側とは異なる ) の電位安定化、ひいては負荷装置へのノイズ流出を抑制する目的について記載されていない。
特許文献１…特開平０９−０３７４８８号公報
特許文献２…特開平１０−２９５０８４号公報
特許文献３…特開平０８−２５６４８２号公報
特許文献４…特開平０６−２５３５４９号公報
特許文献５…特開平０９−３３１６８４号公報
特許文献６…特開平１０−１９１６４１号公報
特許文献７…特開２００２−２３８２６８号公報
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の無停電電源装置においては、出力絶縁トランス１８を省略するためには、入出力ラインの１線を共通電位となるように接続する必要がある。
【００２５】
通常、３相交流の場合には、その中性相を共通電位とすることで、直流電圧を抑制する構成が採られている。
【００２６】
ただし、この場合、３相３線の電源システムでは、中性相を得るために、入力側にΔ−Ｙ結線のトランスを接地する必要がある。
【００２７】
すなわち、出力絶縁トランス１８を省略する代わりに、入力側にトランスが必要となる。
【００２８】
例えば、国内の４００Ｖ系のように、中性相が存在する場合には、その線を接続することになるが、配線が増えることになる。
【００２９】
一般的には、中性相は接地されるため、無停電電源装置の直流中性点を接地することでも、電位の固定は可能となるものの、接地線にコモンモード電流が流れることになり、無停電電源装置が発生する他の機器へのノイズ等の影響が大きくなることが考えられる。
【００３０】
さらに、入出力側のトランスを省略するために、３相交流電源の３相のうちの１相を、無停電電源装置本体の直流中性点に接続する方式も可能である。
【００３１】
ただし、この場合には、入力線間電圧が倍電圧整流された電圧が、直流側に印加されることから、直流電圧は、例えば入力２００Ｖ系の場合で７００〜８００Ｖ、４００Ｖ系の場合で１４００Ｖ〜１６００Ｖと、非常に高い値となるため、これを低い値に抑制する必要がある。
【００３２】
通常、無停電電源装置で使用されるスイッチング素子の電圧定格は、６００〜１４００Ｖであり、特に入力４００Ｖ系に対する装置設計は、事実上不可能である。
【００３３】
本発明の目的は、入力の中性点、および出力絶縁トランスが不要であり、小形かつ軽量で工事、設置が容易であり、しかも発生ノイズが小さく、直流電圧を低い値に抑制することが可能な無停電電源装置を提供することにある。
【００３４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に対応する発明では、中性点を有さずかつ全ての相が接地されていない３相交流電源からの交流出力を入力とし、当該交流を直流に変換して出力するコンバータ装置と、コンバータ装置からの直流出力を交流に再度変換して出力するインバータ装置と、交流電源からの交流出力とインバータ装置からの交流出力とを無瞬断で切り換える切換装置とを備えて構成される常時インバータ給電方式の無停電電源装置であって、コンバータ装置の入力３相のうち、２相分の電流を制御すると共に、残りの１相に対しては直流中性点との間の電圧を制御する制御手段を備えている。
【００３５】
従って、請求項１に対応する発明の無停電電源装置においては、直流中性点の電位が、非接地系の３相交流電源が作るベクトルの中の一点に固定されることから、直流中性点と出力各相との間の電圧を正弦波制御することにより、３相交流電源と出力の各相を同一電位に制御することができる。
【００３６】
また、請求項２に対応する発明では、上記請求項１に対応する発明の無停電電源装置において、制御手段としては、直流中性点との間の電圧を制御する相の電圧基準を、３相交流電源の仮想中性点を一つまたは二つの線間電圧から推定し、本中性点と上記電圧を制御する相との間の電圧を演算することで得るようにしている。
【００３７】
従って、請求項２に対応する発明の無停電電源装置においては、直流中性点の電位が、非接地系の３相交流電源の仮想中性点と同電位となることから、直流中性点と出力各相との間の電圧を入力電位に合わせたベクトルで制御することにより、３相交流電源と出力の各相を同一の電位に制御することができる。
【００３８】
さらに、請求項３に対応する発明では、上記請求項１に対応する発明の無停電電源装置において、直流中性点と３相交流電源の入力各相との間の電圧を整形するフィルタ装置を付加している。
【００３９】
従って、請求項３に対応する発明の無停電電源装置においては、直流中性点と３相交流電源の入力各相との間の電圧を整形するフィルタ装置を挿入することにより、直流中性点の電位は、非接地系の３相交流電源の仮想中性点と同電位とすることができる。
よって、直流中性点と出力各相との間の電圧を入力電位に合わせたベクトルで制御することにより、３相交流電源と出力の各相を同一の電位に制御することができる。
【００４０】
一方、請求項４に対応する発明では、スター結線の中点を接地しているか、Ｖ結線またはデルタ結線されたトランス巻線の一端で接地している３相交流電源からの交流出力を入力とし、当該交流を直流に変換して出力するコンバータ装置と、コンバータ装置からの直流出力を交流に再度変換して出力するインバータ装置と、交流電源からの交流出力とインバータ装置からの交流出力とを無瞬断で切り換える切換装置とを備えて構成される常時インバータ給電方式の無停電電源装置であって、コンバータ装置の入力３相のうち、２相分の電流を制御すると共に、残りの１相に対しては直流中性点との間の電圧を制御する制御手段を備えている。
【００４１】
従って、請求項４に対応する発明の無停電電源装置においては、直流中性点の電位を、接地電位に対して固定することができることから、直流中性点と出力各相との間の電圧を直送電源の対地電圧に合わせたベクトルで制御することにより、直送電源と出力の各相を同一の電位に制御することができる。
【００４２】
また、請求項５に対応する発明では、上記請求項４に対応する発明の無停電電源装置において、制御手段としては、直流中性点との間の電圧を制御する相の電圧基準を、３相交流電源の接地相と上記電圧を制御する相との間の電圧を演算することで得るようにしている。
【００４３】
従って、請求項５に対応する発明の無停電電源装置においては、直流中性点の電位を、接地電位に固定することができることから、直流中性点と出力各相との間の電圧を直送電源の対地電圧に合わせたベクトルで制御することにより、直送電源と出力の各相を同一の電位に制御することができる。
【００４４】
さらに、請求項６に対応する発明では、上記請求項１乃至請求項５のいずれか１項に対応する発明の無停電電源装置において、コンバータ装置の出力電圧を、直流中性点との間の相電圧で制御するようにしている。
【００４５】
従って、請求項６に対応する発明の無停電電源装置においては、コンバータ装置の出力電圧を、直流中性点との間の相電圧で制御することにより、出力絶縁トランスを省略した無停電電源装置を構築することができる。
【００４６】
以上により、出力絶縁トランスを不要とし、小形でかつ高効率の無停電電源装置を構築することが可能となる。
【００４７】
【発明の実施の形態】
本発明は、３相交流電源の１相分と無停電電源装置の直流中性点とを接続する線を排除し、さらに直流中性点と３相交流電源との電位関係を固定するために、３相交流電源の入力側の１相分に対して電圧制御を導入する、またはコモンモード電流を抑制するようにすることにより、出力絶縁トランスが不要で、３相交流電源との取り合いが簡便な無停電電源装置を実現可能とするものである。
【００４８】
以下、上記のような考え方に基づく本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００４９】
（第１の実施の形態：請求項１、請求項２に対応）
図１は、本実施の形態による無停電電源装置の構成例を示す回路図であり、図８および図９と同一要素には同一符号を付して示している。
【００５０】
図１において、中性点を有さず、かつ全ての相が接地されていない３相交流電源１は、入力フィルタコンデンサ３および入力フィルタリアクトル４からなるフィルタ回路を介して、コンバータ装置５に接続している。
【００５１】
コンバータ装置５によって、昇圧、整流された直流電圧は、直流平滑コンデンサ６によって平滑化し、インバータ装置７に安定した直流を供給するようにしている。
【００５２】
インバータ装置７は、コンバータ装置５からの直流電圧を交流に再変換し、出力フィルタリアクトル８および出力フィルタコンデンサ９からなるフィルタ回路を介して、正弦波電圧を出力側に発生させるようにしている。
【００５３】
本無停電電源装置の停止時や故障時等には、無瞬断切換スイッチ１０をオンさせ、インバータ装置７をゲートブロックすることにより、３相交流電源１からの直送運転に切り換えるようにしている。
【００５４】
一方、本実施の形態では、３相交流電源１が非接地系である場合に、コンバータ装置５の入力３相のうち、２相分の電流を電流検出器１５で検出し、線間電圧検出器１２の出力から入力電流基準を生成する電流基準発生器１１からの出力との比較により、電流制御器１６ａ、１６ｂによって、２相分のスイッチングパターンを決定し、ゲート駆動回路１７ａ、１７ｃによりコンバータ装置５を駆動するようにしている。
【００５５】
また、コンバータ装置５の入力３相のうち、残りの１相（第３の相）に関しては、同様に線間電圧検出器１２の出力から演算される入力電圧基準に対して、直流中性点と当該相との間の電圧を相電圧検出器１３で検出し、さらに電圧制御器１４によってスイッチングパターンを決定し、ゲート駆動回路１７ｂによりコンバータ装置５の当該レッグを駆動するようにしている。
【００５６】
以上により、制御手段を構成している。
【００５７】
次に、以上のように構成した本実施の形態による無停電電源装置の作用について説明する。
【００５８】
図１に示す無停電電源装置においては、コンバータ装置５の入力３相のうち、２相分の電流を制御すると共に、残りの１相に対しては直流中性点との間の電圧を制御することにより、直流中性点と電圧制御される相との電圧位相、振幅が決定されるため、直流中性点の電位が、非接地系の３相交流電源１が作る入力３相ベクトルの中のある一点に固定される。
【００５９】
したがって、出力各相の電圧を直流中性点に対して入力と同じになるように制御することにより、出力の各相を３相交流電源１と同一電位に制御することができることになる。
【００６０】
図２は、この場合における３相交流電源１と直流中性点との関係を示すベクトル図である。
【００６１】
上述したように、本実施の形態では、入力の中性点、および出力絶縁トランスが不要であり、小形かつ軽量で工事、設置が容易であり、しかも発生ノイズが小さく、直流電圧を低い値に抑制することが可能な無停電電源装置を構築することができる。
【００６２】
（変形例）
本実施の形態による無停電電源装置では、前述した第１の実施の形態による無停電電源装置において、直流中性点との間の電圧を制御する相の電圧基準を、３相交流電源１の仮想中性点を一つまたは二つの線間電圧から推定し、本中性点と上記電圧を制御する相との間の電圧を演算することで得るようにしている。
【００６３】
以上のように構成した本実施の形態による無停電電源装置においては、直流中性点の電位が、非接地系の３相交流電源１の仮想中性点と同電位となることから、直流中性点と出力各相との間の電圧を入力電位に合わせたベクトルで制御する、すなわち直流中性点の位置を３相交流電源１の仮想中性点にすることにより、出力の各相電圧のバランスを良くし、出力側の３相４線出力を可能にすると共に、直流電圧レベルを低く抑えることが可能となる。
【００６４】
図３は、この場合における３相交流電源１と直流中性点との関係を示すベクトル図である。
【００６５】
（第２の実施の形態：請求項３に対応）
図４は、本実施の形態による無停電電源装置の構成例を示す回路図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００６６】
すなわち、本実施の形態による無停電電源装置は、図４に示すように、前記図１における相電圧検出器１３、および電圧制御器１４を省略すると共に、これらに代えて電流制御器１６ｃを付加し、コンバータ装置５の入力３相分の電流制御を行なう構成としている。
【００６７】
さらに、直流中性点と３相交流電源１の入力各相との間の電圧を整形するフィルタ装置として、アクティブコモンモードフィルタ２０を付加した構成としている。
【００６８】
次に、以上のように構成した本実施の形態による無停電電源装置の作用について説明する。
【００６９】
図４に示す無停電電源装置においては、コンバータ装置５の入力３相分の電流を制御する。
【００７０】
この場合、通常では、直流中性点とコンバータ装置５の入力各相間の電圧は、スイッチング成分を有し、クリーンな正弦波とはならない。
【００７１】
これは、３相分の電圧の和が０とならず、３相交流電源１との間にコモンモード電圧が発生するためである。
【００７２】
この点、本実施の形態では、アクティブコモンモードフィルタ２０を付加していることにより、コモンモード電圧を削除することによって、直流中性点の電位を、３相交流電源１の仮想中性点と同一電位とすることができる。
【００７３】
したがって、直流中性点と出力各相との間の電圧を入力電位に合わせたベクトルで制御することにより、３相交流電源１と出力の各相を同一の電位に制御することができる。
【００７４】
上述したように、本実施の形態でも、入力の中性点、および出力絶縁トランスが不要であり、小形かつ軽量で工事、設置が容易であり、しかも発生ノイズが小さく、直流電圧を低い値に抑制することが可能な無停電電源装置を構築することができる。
【００７５】
（変形例）
図４に示す本実施の形態による無停電電源装置では、直流中性点と３相交流電源１の入力各相との間の電圧を整形するフィルタ装置として、アクティブコモンモードフィルタ２０を採用した場合の例について説明したが、フィルタ装置としてこれ以外に、パッシブフィルタを使用して、コモンモード電流をコンバータ装置５側に返すループをつけるようにしても、前述の場合と同様な作用効果を得ることが可能である。
【００７６】
（第３の実施の形態：請求項４、請求項５に対応）
図５は、本実施の形態による無停電電源装置の構成例を示す回路図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００７７】
すなわち、本実施の形態による無停電電源装置は、図５に示すように、前記図１における３相交流電源１として、中性点を有さず、かつ全ての相が接地されていない非接地系の３相交流電源１に代えて、スター結線の中点を接地している接地系の３相交流電源１を備えた構成としている。
【００７８】
次に、以上のように構成した本実施の形態による無停電電源装置の作用について説明する。
【００７９】
図５に示す無停電電源装置においては、３相交流電源１が接地系の場合でも、コンバータ装置５の入力３相のうち、２相分の電流を制御すると共に、残りの１相分の電圧を、入力電圧ベクトルとの関係が固定位置となるように位相、振幅を制御することにより、直流中性点の電位が、入力３相電圧ベクトルの間に入ることになる。
【００８０】
この場合、無停電電源装置の直流側の電位が、接地系の３相交流電源１に対して電源周波数で変動することになるため、通常の高周波によるコモンモード電流が発生せず、無停電電源装置が発生する他の機器へのノイズの影響を軽減することができる。
【００８１】
上述したように、本実施の形態では、入力の中性点、および出力絶縁トランスが不要であり、小形かつ軽量で工事、設置が容易であり、しかも発生ノイズが小さく、直流電圧を低い値に抑制することが可能な無停電電源装置を構築することができる。
【００８２】
（変形例１）
本実施の形態による無停電電源装置では、前述した第１の実施の形態による無停電電源装置において、直流中性点との間の電圧を制御する相の電圧基準を、３相交流電源１の接地相と上記電圧を制御する相との間の電圧を演算することで得るようにしている。
【００８３】
以上のように構成した本実施の形態による無停電電源装置においては、直流中性点の電位が、接地系の３相交流電源１の接地点と同一電位になるように制御を行なうことにより、直流中性点の電位は接地電位と等しくなるため、コモンモードノイズをより一層の低減することが可能となる。
【００８４】
ここで、中性点接地、３相交流電源１中の２相線間の中性点が接地されている場合には、図６および図７のベクトル図にそれぞれ示すように、電圧制御相の電位を制御することになる。
【００８５】
特に、図７のケースでは、図６のケースと比較して直流電圧が高くなるが、例えば２００Ｖ系の場合で６００Ｖ程度、４００Ｖ系の場合で１２００Ｖ程度であり、それぞれ１２００Ｖ、１７００Ｖの半導体スイッチング素子（ＩＧＢＴ等）を使用することにより、回路設計が可能である。
【００８６】
また、同一の手法により、例えばＳ相接地の場合でも、前述の場合と同様な作用効果を得ることが可能である。
【００８７】
（変形例２）
図５に示す本実施の形態による無停電電源装置では、非接地系の３相交流電源１として、スター結線の中点を接地している３相交流電源１を採用した場合の例について説明したが、非接地系の３相交流電源１として、Ｖ結線またはデルタ結線されたトランス巻線の一端で接地している３相交流電源１を採用した場合ついても、前述の場合と同様な作用効果を得ることが可能である。
【００８８】
（第４の実施の形態：請求項６に対応）
本実施の形態による無停電電源装置では、前述した第１乃至第３のうちのいずれか一つの実施の形態による無停電電源装置において、コンバータ装置５の出力電圧を、直流中性点との間の相電圧で制御するようにしている。
【００８９】
以上のように構成した本実施の形態による無停電電源装置においては、コンバータ装置５の出力電圧を、直流中性点との間の相電圧で制御することにより、入力の中性点を必要とせず、なおかつ出力絶縁トランスを省略した無停電電源装置を構築することが可能となる。
【００９０】
（その他の実施の形態）
尚、本発明は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で、種々に変形して実施することが可能である。
また、上記各実施の形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合には組み合わせた作用効果を得ることができる。
さらに、上記各実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより、種々の発明を抽出することができる。
例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題（の少なくとも一つ）が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果（の少なくとも一つ）が得られる場合には、この構成要件が削除された構成を発明として抽出することができる。
【００９１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、中性点を有さずかつ全ての相が接地されていない非接地系の３相交流電源、もしくはスター結線の中点を接地しているか、Ｖ結線またはデルタ結線されたトランス巻線の一端で接地している接地系の３相交流電源からの交流出力を入力とするコンバータ装置の入力３相のうち、２相分の電流を制御すると共に、残りの１相に対しては直流中性点との間の電圧を制御するようにしているので、入力の中性点、および出力絶縁トランスが不要であり、小形かつ軽量で工事、設置が容易であり、しかも発生ノイズが小さく、直流電圧を低い値に抑制することが可能な無停電電源装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による無停電電源装置の第１の実施の形態を示す回路図。
【図２】同第１の実施の形態の無停電電源装置における作用を説明するためのベクトル図。
【図３】同第１の実施の形態の無停電電源装置における作用を説明するためのベクトル図。
【図４】本発明による無停電電源装置の第２の実施の形態を示す回路図。
【図５】本発明による無停電電源装置の第３の実施の形態を示す回路図。
【図６】同第３の実施の形態の無停電電源装置における作用を説明するためのベクトル図。
【図７】同第３の実施の形態の無停電電源装置における作用を説明するためのベクトル図。
【図８】従来の一般的な出力絶縁トランス付きの無停電電源装置の構成例を示す回路図およびベクトル図。
【図９】従来の出力絶縁トランスレスの無停電電源装置の構成例を示す回路図。
【符号の説明】
１…３相交流電源
２…直送電源（バイパス電源）
３…入力フィルタコンデンサ
４…入力フィルタリアクトル
５…コンバータ装置
６…直流平滑コンデンサ
７…インバータ装置
８…出力フィルタリアクトル
９…出力フィルタコンデンサ
１０…無瞬断切換スイッチ
１１…電流基準発生器
１２…線間電圧検出器
１３…相電圧検出器
１４…電圧制御器
１５…電流検出器
１６ａ…電流制御器
１６ｂ…電流制御器
１７ａ…ゲート駆動回路
１７ｂ…ゲート駆動回路
１７ｃ…ゲート駆動回路。

Claims

中性点を有さずかつ全ての相が接地されていない３相交流電源からの交流出力を入力とし、当該交流を直流に変換して出力するコンバータ装置と、
前記コンバータ装置からの直流出力を交流に再度変換して出力するインバータ装置と、
交流電源からの交流出力と前記インバータ装置からの交流出力とを無瞬断で切り換える切換装置とを備えて構成される常時インバータ給電方式の無停電電源装置であって、
前記コンバータ装置の入力３相のうち、２相分の電流を制御すると共に、残りの１相に対しては直流中性点との間の電圧を制御する制御手段を備えて成ることを特徴とする無停電電源装置。
前記請求項１に記載の無停電電源装置において、
前記制御手段としては、前記直流中性点との間の電圧を制御する相の電圧基準を、前記３相交流電源の仮想中性点を一つまたは二つの線間電圧から推定し、本中性点と前記電圧を制御する相との間の電圧を演算することで得るようにしたことを特徴とする無停電電源装置。
前記請求項１に記載の無停電電源装置において、
前記直流中性点と前記３相交流電源の入力各相との間の電圧を整形するフィルタ装置を付加して成ることを特徴とする無停電電源装置。
スター結線の中点を接地しているか、Ｖ結線またはデルタ結線されたトランス巻線の一端で接地している３相交流電源からの交流出力を入力とし、当該交流を直流に変換して出力するコンバータ装置と、
前記コンバータ装置からの直流出力を交流に再度変換して出力するインバータ装置と、
交流電源からの交流出力と前記インバータ装置からの交流出力とを無瞬断で切り換える切換装置とを備えて構成される常時インバータ給電方式の無停電電源装置であって、
前記コンバータ装置の入力３相のうち、２相分の電流を制御すると共に、残りの１相に対しては直流中性点との間の電圧を制御する制御手段を備えて成ることを特徴とする無停電電源装置。
前記請求項４に記載の無停電電源装置において、
前記制御手段としては、前記直流中性点との間の電圧を制御する相の電圧基準を、前記３相交流電源の接地相と前記電圧を制御する相との間の電圧を演算することで得るようにしたことを特徴とする無停電電源装置。
前記請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の無停電電源装置において、
前記コンバータ装置の出力電圧を、前記直流中性点との間の相電圧で制御するようにしたことを特徴とする無停電電源装置。