JP4167391B2 - 通信システムのための複数出力無停電電源装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信システムのための電源装置(power supply)に関し、より詳しくは、商用(utility)パワーソース又はバッテリからACパワー信号を生成し、及び、複数の出力ターミナルを通じて、同軸ケーブルベースの通信システム又はハイブリッド・ファイバー／同軸通信システムへACパワー信号を供給するように構成された無停電電源装置(uninterruptible power supply, UPS)システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
テレビジョン、電話通信、及びデータ信号を分配するための通信システムは、テレビジョン及び／又は通信信号（以後、まとめてデータ信号と称する）を運ぶ同軸ケーブルをしばしば含む。同軸ケーブルは、データ信号に加えて、データ信号がネットワークを通じて伝播する際の信号劣化を防止するためにデータ信号を増幅する、通信ラインを延長する増幅器(line extending amplifier)にパワーを供給するため、及び／又は顧客の構内に位置するネットワークインターフェースユニットにパワーを供給するための低い周波数のACパワー信号も運ぶ。同軸ケーブルから構成される通信システムは、同軸ネットワーク(coaxial network)と呼ぶことにする。
【０００３】
多くの現代の通信システムは、同軸ケーブルとオプティックケーブル(optic cable)の両方を含む。ファイバーオプティックケーブルは、ケーブルのヘッドエンドから、データ信号が既存の同軸ケーブルを通じての伝達のために適したフォーマットに変換される種々のポイントに、ネットワークを通じてデータ信号を分配する。ファイバーオプティックのフォーマットから同軸のフォーマットへデータ信号を変換する際に使用される装置は、ここでは、ファイバーオプティックケーブルサポート装置(fiber optic cable support equipment)と呼ぶことにする。同軸ケーブル及びファイバーオプティックケーブルサポート装置は、動作のために適切なACパワー信号を必要とする。ファイバーオプティック及び同軸の両方のケーブルから構成される通信システムは、ここでは、ハイブリッドファイバー−同軸(fiber-coax, HFC)ネットワークと呼ぶことにする。
【０００４】
同軸及びHFCネットワークによって使用されるACパワー信号は、普通、通信システムを通じて分配される電源装置によって提供される。これらの普通の電源装置は、商用パワーソースからそれらのパワーを生成する。そのような電源装置は、ここでは、無停電電源装置(uninterruptible power supply)又はUPSと呼ぶことにする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
同軸又はHFCネットワークの信頼性は、大部分が、ネットワークの種々の構成部品によって使用されるACパワー信号の信頼によって決まっている；そのようなネットワークは、テレビジョン信号に加えて、通信信号の伝達のために修正されるので、ネットワークの故障に対する耐性は減少する。このように、そのようなネットワークで使用されるUPSの信頼性は、重要な考慮の対象である。
【０００６】
商用パワー信号はすべて、ネットワークによって使用されるACパワー信号を得るためにUPSを通過させられるため、UPSがACパワー信号を生成する効率も重要である。ネットワークの構成部品の適切な動作、及びこれによってネットワークによって運ばれるデータ信号の信頼性のある分配を確実にするために、UPSは多くの性能基準も満たさなくてはならない。
【０００７】
更に、多くのUPSは、典型的な同軸又はHFCネットワークの全体に亘って分配される。これらのUPSを購入し維持する費用は、このようにネットワークを動作させるコストのかなりの部分を占めている。
【０００８】
このように、改善された信頼性及び効率及び許容できる性能を有するが、ネットワークの動作コストを望ましいレベルに維持する、同軸及びHFCのネットワークのためのUPSの必要性が存在する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高周波の(high frequency)プライマリー及びスタンバイのACパワー信号を生成する入力段と；プライマリー及びスタンバイのACパワー信号と動作的に接続される絶縁変圧器(isolation transformer)と；プライマリー及びスタンバイのACパワー信号に基いて出力DCパワー信号を生成するための出力整流器(output rectifier)と；出力インバータのそれぞれが出力DCパワー信号に基いてACパワー信号を生成する、そのような複数の出力インバータと：を有する無停電電源装置として実施することができる。
【００１０】
本発明を実施するUPSシステムは、出力インバータと、１つ又はそれ以上の通信システムの負荷との間に配置されるスイッチアレイ、及び１つ又はそれ以上の出力ACパワー信号を１つ又はそれ以上の通信システムの負荷に接続するためのスイッチ制御ソフトウェアを更に含むことができる。
【００１１】
好適には、しかし必ずしも必要ではないが、入力段は、商用パワー信号から、力率が調整された(power factor corrected)入力DCパワー信号を生成するための入力整流器と；入力DCパワー信号からプライマリーACパワー信号を生成する入力インバータと；バッテリからスタンバイACパワー信号を生成するバッテリインバータと：を有する。入力段は、入力DCパワー信号に基いてバッテリを充電するためのバッテリチャージャーを更に有することができる。
【００１２】
本発明に従って構成されるUPSは、システムの信頼性を増大させるために冗長性をもって設計される。しかし、本発明のUPSは、特定の構成部品においてのみ冗長性を有しており、それによってネットワークの動作コストを望ましいレベルに維持する。本システムは、効率的にかつ許容できる性能のパラメータ内で動作するように設計することもできる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の基本的な概念は、多くの形態の内のいずれか１つで具体化することができる。この実施形態は、本発明の範囲を示すが、本発明が使用されるすべてのシナリオの完全な説明を意図していないということの理解のもとに、本発明の典型的な実施形態を以下に説明する。更に、以下に説明する典型的な実施形態のすべての構成部品が、より基本的な形態で本発明を実施するために必要なわけではない。
【００１４】
ここで図１を参照すると、そこに符号２０で示されるのは、本発明の原理に従ってそれを具体化するように構成されたUPSシステム２２を使用する通信システムの非常に概略的なブロック図である。通信システム２０は、商用パワーソース２４で動作し、ACパワーで動作する複数の負荷２６及び２８を含む。典型的なシステム２０は、ケーブルテレビジョンシステムのような普通の同軸ケーブルベースのシステムでもよく、あるいはハイブリッドファイバー同軸システムでもよい。どちらの場合でも、システムの特定の構成部品は、適切な動作のためにACパワー信号を必要とする。
【００１５】
UPSシステム２２は、ブロック２４によって示されるように商用パワーに接続され、複数の出力ACパワー信号３０及び３２を生成する。符号３０で示される第１のACパワー出力信号は、符号２６で示されるHFC/CATV負荷に接続される一方、符号３２で示される第２のACパワー出力信号は、符号２８で示される第２のHFC/CATV負荷に接続される。以下に説明されるように、UPSシステム２２は、商用パワー２４が途絶している場合でさえ、これらの出力ACパワー信号３０及び３２を生成する。
【００１６】
ここで図２を参照すると、上述のUPSシステム２２のブロック図がそこに示される。このシステム２２は、絶縁変圧器５０を含む。UPSシステム２０は、変圧器５０の一方の側に入力段５２を、変圧器５０の他の一方の側に出力段５４を含む。
【００１７】
入力段５２は、一般的には従来のものであり、本発明の完全な理解のために必要なものを超えるほど詳細には、ここでは説明しない。特に、商用パワーは、ターミナル５６で受信され、力率が調整されたインバータ回路５８及びキャパシタ６０によってACからDCに変換される。このように、入力DCパワー信号は、入力DCバス６２に形成される。典型的なUPSシステム２２では、４４０ボルトのDCがバス６２に生成される。
【００１８】
バス６２に接続されるのは、入力DCパワー信号をプライマリーACパワー信号に変換する全波ブリッジ(full bridge)インバータ６２である。入力DCバス６２に接続されるのは、入力DCパワー信号を使用してバッテリ６８を充電するバッテリチャージャー６６である。バッテリ６８に接続されるのは、バッテリ６８中に蓄積されたエネルギーをスタンバイACパワー信号に変換するバッテリインバータ７０である。
【００１９】
変圧器５０は、第１の入力巻線７２、第２の入力巻線７４、及び出力巻線７６を含む。全波ブリッジインバータ６４によって生成されたプライマリーACパワー信号は、第１の入力巻線７２にかけられ、一方、バッテリインバータ７０によって生成されたスタンバイACパワー信号は、第２の入力巻線７４にかけられる。
【００２０】
出力巻線７６は、センタータップ７８を有する。出力巻線７６の両端間に接続されるのは、出力整流器８０である。出力整流器８０は、一般的には従来のものであり、出力DCパワー信号を生成する。特に、出力DCパワー信号は、出力巻線７６のセンタータップ７８を中心とする正と負のDC信号によって形成される。典型的な整流器８０では、DC信号は６０ボルトDC信号であるが、他のDC信号を異なる環境で使用することができる。
【００２１】
出力DCパワー信号は、図２に示されるインバータ８２及び８４のような複数の出力インバータにかけられる。出力インバータ８２及び８４は、フィルタ回路(filtering circuit)８６及び８８とともに、それぞれターミナル９０，９２と９４，９６の両端間にかかる第１及び第２の商用周波数(utility-frequency)のACパワー出力信号V1及びV2を生成する。
【００２２】
UPSシステム２２は、第１、第２、及び第３のスイッチ１２０、１２２、及び１２４を更に含む；これらのスイッチ１２０〜１２４は、システム２２がインバータ８２と８４の内のどちらがターミナル９０、９２と９４、９６の両端間にかかる電圧を生成するかを決定することを可能にするスイッチアレイ１２６を形成する。第１及び第２のスイッチ１２０及び１２２は、出力インバータ８２及び８４と、それらの関連する負荷２６及び２８の間にそれぞれ接続される。第３のスイッチ１２４は、プライマリースイッチ１２０と１２２の間でそれらの負荷側に接続されるセカンダリースイッチ(secondary switch)である。
【００２３】
USPシステム２２は、異なる形態で使用することができる。第１の形態では、ターミナル９０、９２は、上述の第１の負荷２６に接続され、またターミナル９４及び９６は上述の第２の負荷２８に接続される。通常状態では、第１の負荷２６にパワーを供給する出力ACパワー信号は、第１の出力インバータ８２によって生成され、また第２の負荷２８にパワーを供給する第２のACパワー信号は、第２の出力インバータ８４によって生成される。この形態では、第１及び第２の（プライマリーの）スイッチ１２０及び１２２は閉じており、第３の（セカンダリーの）スイッチ１２４は開いている。
【００２４】
しかし、出力インバータ８２及び８４のいずれかが故障したなら、スイッチ１２０、１２２、及び１２４は、システム２２から故障したインバータを取り除くために効果的に動作することができる。例えば、第１の出力インバータ８２が故障したなら、第１のプライマリースイッチ１２０が開き、また第３の（セカンダリーの）スイッチ１２４が閉じるであろう。この点で、第２の出力インバータ８４は、第１のAC出力電圧V1及び第２のAC出力電圧V2の両方を生成する。
【００２５】
他の形態では、UPSシステム２２は、２つの出力ターミナル対９０、９２と９４、９６の内の１つの両端間のみに負荷が接続された状態で動作することができる。この形態では、スイッチ１２０〜１２４は、インバータ８２及び８４の内の１つが同時に使用されるように配置され、もしインバータが故障すると、スイッチ１２０〜１２４は、インバータ８２及び８４の内の他のものがACパワー出力信号を供給するように形態を変更される。
【００２６】
図３に示されるのは、出力インバータ８２及び８４の動作の詳細を示すブロック図である。典型的なUPSシステム２２では、これらのインバータ８２及び８４は同一である；図３に示される構成部品は、インバータ８２及び８４のそれぞれについて同じである。
【００２７】
ここで図３を詳細に参照すると、その中に符号１５０で示されるのは、第１、第２、及び第３の入力ターミナル１５２、１５４、及び１５６、及び上述の第１及び第２の出力ターミナル９０、９４と９２、９６とを含む、HFスイッチと名づけられたブロックである。以下に更に詳細に説明するように、HFスイッチブロック１５０は、パルス幅変調された信号によって開閉される高周波インバータスイッチ、及び上述のフィルタ回路８６、８８を含む。図３に示される追加のラインは、制御及びモニタのラインを示す。
【００２８】
特に、センス回路(sense circuit)１５８は、ターミナル９０、９４と９２、９６に現れるINV-CURR信号及びINV-OUT及びINV-BUS-CTR信号に基いてVOUT-SENS及びIOUT-SENS信号を生成する。
【００２９】
LINE-VOLTAGE-SENS信号だけでなく、VOUT-SENS及びIOUT-SENS信号も制御回路１６０にかけられ、また、IOUT-SENS信号は、エラー信号発生回路(error signal generator circuit)１６２にもかけられる。制御回路１６０は、エラー信号発生回路１６２への入力であるINV-CURR-REF信号を生成する。INV-CURR-REF信号は、IOUT-SENS信号及びLINE-VOLTAGE-SENS信号に基いて生成される。LINE-VOLTAGE-SENS信号を使用することによって、回路８２及び８４によって生成される出力ACパワー信号は、商用パワー信号と確実に同位相になる。
【００３０】
制御回路１６０は、スタートアップインターロック回路(start-up interlock circuit)１６４への入力である/RESET、INV-CONN、INV-ENABLE、及びINV-READY信号も生成する。
【００３１】
エラー信号発生回路１６２は、高周波スイッチを制御するためのパルス幅変調された(pulse width modulated, PWM)信号を生成し、これをスイッチイネーブル回路(switch enable circuit)１６６に渡す。RESET、INV-CONN、INV-ENBLE、及びINV-READY信号に基いて、スタートアップインターロック回路は、PWM信号の通過を許可あるいは防止するためにスイッチイネーブル回路１６６にかけられるS-READY及びS-ENABLEの信号を生成する。
【００３２】
もしPWM信号がスイッチイネーブル回路１６６を通るなら、INV-TOP及びINV-BOT信号が、それぞれ、トップ(top)及びボトム(bottom)駆動(drive)回路１６８及び１７０にかけられる。INV-TOP-RTN及びINV-BOT-RTNの経路も、駆動回路１６８及び１７０のそれぞれについて与えられる。
【００３３】
駆動回路１６８及び１７０は、以下に更に詳細に説明するように、インバータスイッチを制御するための、高周波スイッチブロック１５０に接続するGATE-BOT及びGATE-TOP信号を生成する。更に、GATE-TOP-RTN及びGATE-BOT-RTN信号経路が、上述のGATE-TOP及びGATE-BOT信号のそれぞれについて与えられる。
【００３４】
出力インバータ回路８２及び８４の前述の基本的な理解を前提に、これらの回路の詳細をこれから更に詳細に説明していく。
【００３５】
最初に図４Ｄを参照すると、その中に符号２１０で示されるのは、第１及び第２のスイッチ回路２２０及び２２２を含む高周波インバータ回路である。図４Ｄには、上述のフィルタ回路８６、８８を形成する出力インダクタ(output inductor)２２４及び出力キャパシタ２２６及び２２８も示される。上述のINV-CURR信号を生成する電流センス回路２３０が、インダクタ２２４と直列に接続される。
【００３６】
第１のインバータスイッチ回路２２０は、第１の入力ターミナル１５２とインダクタ２２４の間に接続される。第２のインダクタスイッチ回路２２２は、第３の入力ターミナル１５６とインダクタ２２４の間に接続される。図３を参照して上述した信号も、図４Ｄに示される。
【００３７】
このように、図４Ｄは、インバータスイッチ回路２２０及び２２２にかけられるPWM信号に基いてACパワー出力を生成する回路を図解する。
【００３８】
ここで図４Ｅを参照すると、その中に上述のセンス回路１５８の一部が示される。図４Ｅは、上述の出力ターミナルの両端間の電圧を表わすVOUT-SENS信号を生成するために、第１及び第２の出力ターミナル９０、９４と９２、９６の両端間に接続される増幅器２４０を示す。
【００３９】
ここで図４Ａを参照すると、その中に符号２６０で示されるのは、センス回路１５８の更に他の部分である。この回路２６０は、INV-CURR信号及び５ボルトのオフセットに基いて、IOUT-SENS信号が実際の出力電流にほぼ対応するようなIOUT-SENS信号を生成するように構成された増幅器２６２を含む。
【００４０】
図４Ａは、上述のエラー信号発生回路１６２を更に示す。VOUT-SENSE及びIOUT-SENS信号に基いて、制御回路１６０は、差動増幅器として構成された増幅器２７０への入力であるINV-CURR-REF信号を生成する。差動増幅器２７０は、所望の出力電流を表わすINV-CURR-REF信号と、実際の出力電流を表わすIOUT-SENS信号の間の差に基いて、CURRENT ERROR信号を生成する。このように、CURRENT ERROR信号は、所望の電流と実際の電流の間の差を表わす。
【００４１】
増幅器２７０の出力は、次に信号VCLAMPPOS及びVCLAMPNEGに接続される、第１及び第２の制限ダイオード(limiting diode)２７０及び２７２に接続される。VCLAMPPOS及びVCLAMPNEG信号は、インバータ８２、８４の電圧出力を許容できるパラメータ内に制限するために選択された所定の範囲内にCURRENT ERROR信号が確実にあるように、あらかじめ設定された電圧レベルである。
【００４２】
CURRENT ERROR信号は、CURRENT ERROR信号を、ランプ信号発生回路(ramp signal generating circuit)２８２によって生成されたランプ信号と比較するように構成された増幅器２８０へ次に入力される。増幅器２８０の出力は、上述のPWM信号である。PWM信号は、PWM信号のパルスの幅が、所望の電流と実際の電流の間の差を除去するように変化させられるようにCURRENT ERROR信号に対応する。
【００４３】
ここで図４Ｂを参照すると、上述のスイッチイネーブル回路１６６がその中に示される。このスイッチイネーブル回路への入力は、上述のPWM信号、S-READY信号、及びS-ENABLE信号である。
【００４４】
PWM信号は、直接第１のANDゲート３００に、及び反転回路３０４を通して第２のANDゲート３０２にかけられる。その結果は、ANDゲート３００への１つの入力はPWM信号それ自身であり、第２のANDゲート３０２への１つの入力はパルス幅変調信号の補数(PWM-NOT)である。ANDゲート３００及び３０２の他の入力は、S-READY信号である。このように、PWM信号及びPWM-NOT信号は、S-READY信号がハイ(high)でなければ、ANDゲート３００及び３０２を通過しない。
【００４５】
PWM信号及びPWM-NOT信号は、次に、PWM信号とPWM-NOT信号が同時に「オン」すなわち「ハイ」にならないようにする遅延回路３０６及び３０８にかけられる。インバータスイッチが同時に開いて、第１と第３の入力ターミナル１５２と１５６の間のショートを確実に起こさないようにするために、これは重要である。
【００４６】
PWM信号及びPWM-NOT信号は、次に、ANDゲート３１０及び３１２にかけられる。これらのANDゲート３１０及び３１２の他の入力は、上述のS-ENABLE信号である。S-ENABLE信号は、上述のINV-ENABLE信号に基いて生成される。また、もしINV-ENABLE信号がそれの適切な状態になければ、PWM及びPWM-NOT信号は、最終のゲート３１０及び３１２を通過しない。
【００４７】
図４Ｃを参照すると、S-READY及びS-ENABLE信号が、上述のINV-CONN、/RESET、及びINV-ENABLE信号に基いて、バッファ回路３４０及び３４２、及びインバータ回路３４４によって生成される。INV-CONN信号は、インバータがそれの機械的コネクタ中に適切に装着されているときに生成される。INV-READY信号は、システムが準備できているときに制御回路によって生成される。/RESET信号によって、制御回路１６０はインバータをリセットすることができる。スタートアップインターロック回路１６４は、このように、ハードウェア、及びインバータの動作のための状況が満たされていないことを示すロジック値(logic factor)に基いて、S-READY及びS-ENABLE信号を生成する。インバータの適切な動作のための状況のすべてが満たされるとき、INV-READY信号は、制御回路１６０に送り返される。
【００４８】
PWM及びPWM-NOT信号は、次に、プリドライバ回路(predriver circuit)３１４及び３１６を通過する。これらのプリドライバ回路は、図３に関して上述したINV-TOP、INV-BOT、INV-TOPリターン、及びINV-BOTリターンの信号を生成する。
【００４９】
ここで図４Ｆ及び４Ｇを参照すると、それぞれ、トップ及びボトムの駆動回路１６８及び１７０がその中に示される。INV-TOP及びINV-TOPリターンの信号は、オプトアイソレータ(opto-isolator)３２０を通して、上述の第１のインバータスイッチ２２０を駆動するために適合したGATE-TOP信号を生成するドライバ回路３２２にかけられる。同様に、INV-BOT及びINV-TOP-RTNの信号は、オプトアイソレータ３２４を通して、第２のインバータスイッチ２２２を駆動するために適合したGATE-BOTを生成するドライバ回路３２６にかけられる。
【００５０】
上述の制御回路１６０は、上述の機能を実行するために必要なロジックを含むRAM及びROMの統合されたマイクロプロセッサの形態で実施することができる。もちろん、制御回路１６０の機能は、適すれば、別個の回路で実施することができる。
【００５１】
出力インバータ８２及び８４のそれぞれのローカルな(local)制御回路１６０に加えて、UPSシステム２２を制御するためにシステム制御回路３９０が提供される。ローカルの制御回路の機能は、システム制御回路３９０によって実行することができ、これによって出力インバータ８２及び８４のそれぞれについてのローカルの制御回路が不要となる。
【００５２】
更に、システム制御回路３９０は、上述の第１、第２、及び第３のスイッチ１２０〜１２６を動作させる責任を有することになる。システム制御回路３９０は、技術上周知である、入力段５２に関連するシステム制御、インターフェース、及びタイミング機能も扱うことになる。
【００５３】
上述のことから、本発明は、上述の形態以外で具体化することができることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成されたUPSシステムを使用することができる典型的な環境を示す、非常に概略的なブロック図である。
【図２】図１に示される典型的なUPSシステムの詳細を示すブロック図である。
【図３】図２のUPSシステムによって使用される出力インバータ回路のブロック図である。
【図４Ａ】図３のブロック図の詳細を示す回路図である。
【図４Ｂ】図３のブロック図の詳細を示す回路図である。
【図４Ｃ】図３のブロック図の詳細を示す回路図である。
【図４Ｄ】図３のブロック図の詳細を示す回路図である。
【図４Ｅ】図３のブロック図の詳細を示す回路図である。
【図４Ｆ】図３のブロック図の詳細を示す回路図である。
【図４Ｇ】図３のブロック図の詳細を示す回路図である。
【符号の説明】
２０ UPSシステム２２を使用する通信システム
２２ UPSシステム
２４ 商用パワーソース
２６ 第１のHFC/CATV負荷
２８ 第２のHFC/CATV負荷
３０ 出力ACパワー信号１
３２ 出力ACパワー信号２
５８ 力率が調整されたインバータ回路
６４ 全波ブリッジインバータ
６６ バッテリチャージャ
６８ バッテリ
７０ バッテリインバータ
８０ 出力整流器
８２ 第１の出力インバータ
８４ 第２の出力インバータ
１５０ HFスイッチ
１５８ センス回路
１６０ 制御回路
１６２ エラー信号発生回路
１６４ スタートアップインターロック回路
１６６ スイッチイネーブル回路
１６８ トップ駆動回路
１７０ ボトム駆動回路
３９０ システム制御回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信システムのための電源装置(power supply)に関し、より詳しくは、商用(utility)パワーソース又はバッテリからACパワー信号を生成し、及び、複数の出力ターミナルを通じて、同軸ケーブルベースの通信システム又はハイブリッド・ファイバー／同軸通信システムへACパワー信号を供給するように構成された無停電電源装置(uninterruptible power supply, UPS)システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
テレビジョン、電話通信、及びデータ信号を分配するための通信システムは、テレビジョン及び／又は通信信号（以後、まとめてデータ信号と称する）を運ぶ同軸ケーブルをしばしば含む。同軸ケーブルは、データ信号に加えて、データ信号がネットワークを通じて伝播する際の信号劣化を防止するためにデータ信号を増幅する、通信ラインを延長する増幅器(line extending amplifier)にパワーを供給するため、及び／又は顧客の構内に位置するネットワークインターフェースユニットにパワーを供給するための低い周波数のACパワー信号も運ぶ。同軸ケーブルから構成される通信システムは、同軸ネットワーク(coaxial network)と呼ぶことにする。
【０００３】
多くの現代の通信システムは、同軸ケーブルとオプティックケーブル(optic cable)の両方を含む。ファイバーオプティックケーブルは、ケーブルのヘッドエンドから、データ信号が既存の同軸ケーブルを通じての伝達のために適したフォーマットに変換される種々のポイントに、ネットワークを通じてデータ信号を分配する。ファイバーオプティックのフォーマットから同軸のフォーマットへデータ信号を変換する際に使用される装置は、ここでは、ファイバーオプティックケーブルサポート装置(fiber optic cable support equipment)と呼ぶことにする。同軸ケーブル及びファイバーオプティックケーブルサポート装置は、動作のために適切なACパワー信号を必要とする。ファイバーオプティック及び同軸の両方のケーブルから構成される通信システムは、ここでは、ハイブリッドファイバー−同軸(fiber-coax, HFC)ネットワークと呼ぶことにする。
【０００４】
同軸及びHFCネットワークによって使用されるACパワー信号は、普通、通信システムを通じて分配される電源装置によって提供される。これらの普通の電源装置は、商用パワーソースからそれらのパワーを生成する。そのような電源装置は、ここでは、無停電電源装置(uninterruptible power supply)又はUPSと呼ぶことにする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
同軸又はHFCネットワークの信頼性は、大部分が、ネットワークの種々の構成部品によって使用されるACパワー信号の信頼によって決まっている；そのようなネットワークは、テレビジョン信号に加えて、通信信号の伝達のために修正されるので、ネットワークの故障に対する耐性は減少する。このように、そのようなネットワークで使用されるUPSの信頼性は、重要な考慮の対象である。
【０００６】
商用パワー信号はすべて、ネットワークによって使用されるACパワー信号を得るためにUPSを通過させられるため、UPSがACパワー信号を生成する効率も重要である。ネットワークの構成部品の適切な動作、及びこれによってネットワークによって運ばれるデータ信号の信頼性のある分配を確実にするために、UPSは多くの性能基準も満たさなくてはならない。
【０００７】
更に、多くのUPSは、典型的な同軸又はHFCネットワークの全体に亘って分配される。これらのUPSを購入し維持する費用は、このようにネットワークを動作させるコストのかなりの部分を占めている。
【０００８】
このように、改善された信頼性及び効率及び許容できる性能を有するが、ネットワークの動作コストを望ましいレベルに維持する、同軸及びHFCのネットワークのためのUPSの必要性が存在する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高周波の(high frequency)プライマリー及びスタンバイのACパワー信号を生成する入力段と；プライマリー及びスタンバイのACパワー信号と動作的に接続される絶縁変圧器(isolation transformer)と；プライマリー及びスタンバイのACパワー信号に基いて出力DCパワー信号を生成するための出力整流器(output rectifier)と；出力インバータのそれぞれが出力DCパワー信号に基いてACパワー信号を生成する、そのような複数の出力インバータと：を有する無停電電源装置として実施することができる。
【００１０】
本発明を実施するUPSシステムは、出力インバータと、１つ又はそれ以上の通信システムの負荷との間に配置されるスイッチアレイ、及び１つ又はそれ以上の出力ACパワー信号を１つ又はそれ以上の通信システムの負荷に接続するためのスイッチ制御ソフトウェアを更に含むことができる。
【００１１】
好適には、しかし必ずしも必要ではないが、入力段は、商用パワー信号から、力率が調整された(power factor corrected)入力DCパワー信号を生成するための入力整流器と；入力DCパワー信号からプライマリーACパワー信号を生成する入力インバータと；バッテリからスタンバイACパワー信号を生成するバッテリインバータと：を有する。入力段は、入力DCパワー信号に基いてバッテリを充電するためのバッテリチャージャーを更に有することができる。
【００１２】
本発明に従って構成されるUPSは、システムの信頼性を増大させるために冗長性をもって設計される。しかし、本発明のUPSは、特定の構成部品においてのみ冗長性を有しており、それによってネットワークの動作コストを望ましいレベルに維持する。本システムは、効率的にかつ許容できる性能のパラメータ内で動作するように設計することもできる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の基本的な概念は、多くの形態の内のいずれか１つで具体化することができる。この実施形態は、本発明の範囲を示すが、本発明が使用されるすべてのシナリオの完全な説明を意図していないということの理解のもとに、本発明の典型的な実施形態を以下に説明する。更に、以下に説明する典型的な実施形態のすべての構成部品が、より基本的な形態で本発明を実施するために必要なわけではない。
【００１４】
ここで図１を参照すると、そこに符号２０で示されるのは、本発明の原理に従ってそれを具体化するように構成されたUPSシステム２２を使用する通信システムの非常に概略的なブロック図である。通信システム２０は、商用パワーソース２４で動作し、ACパワーで動作する複数の負荷２６及び２８を含む。典型的なシステム２０は、ケーブルテレビジョンシステムのような普通の同軸ケーブルベースのシステムでもよく、あるいはハイブリッドファイバー同軸システムでもよい。どちらの場合でも、システムの特定の構成部品は、適切な動作のためにACパワー信号を必要とする。
【００１５】
UPSシステム２２は、ブロック２４によって示されるように商用パワーに接続され、複数の出力ACパワー信号３０及び３２を生成する。符号３０で示される第１のACパワー出力信号は、符号２６で示されるHFC/CATV負荷に接続される一方、符号３２で示される第２のACパワー出力信号は、符号２８で示される第２のHFC/CATV負荷に接続される。以下に説明されるように、UPSシステム２２は、商用パワー２４が途絶している場合でさえ、これらの出力ACパワー信号３０及び３２を生成する。
【００１６】
ここで図２を参照すると、上述のUPSシステム２２のブロック図がそこに示される。このシステム２２は、絶縁変圧器５０を含む。UPSシステム２０は、変圧器５０の一方の側に入力段５２を、変圧器５０の他の一方の側に出力段５４を含む。
【００１７】
入力段５２は、一般的には従来のものであり、本発明の完全な理解のために必要なものを超えるほど詳細には、ここでは説明しない。特に、商用パワーは、ターミナル５６で受信され、力率が調整されたインバータ回路５８及びキャパシタ６０によってACからDCに変換される。このように、入力DCパワー信号は、入力DCバス６２に形成される。典型的なUPSシステム２２では、４４０ボルトのDCがバス６２に生成される。
【００１８】
バス６２に接続されるのは、入力DCパワー信号をプライマリーACパワー信号に変換する全波ブリッジ(full bridge)インバータ６２である。入力DCバス６２に接続されるのは、入力DCパワー信号を使用してバッテリ６８を充電するバッテリチャージャー６６である。バッテリ６８に接続されるのは、バッテリ６８中に蓄積されたエネルギーをスタンバイACパワー信号に変換するバッテリインバータ７０である。
【００１９】
変圧器５０は、第１の入力巻線７２、第２の入力巻線７４、及び出力巻線７６を含む。全波ブリッジインバータ６４によって生成されたプライマリーACパワー信号は、第１の入力巻線７２にかけられ、一方、バッテリインバータ７０によって生成されたスタンバイACパワー信号は、第２の入力巻線７４にかけられる。
【００２０】
出力巻線７６は、センタータップ７８を有する。出力巻線７６の両端間に接続されるのは、出力整流器８０である。出力整流器８０は、一般的には従来のものであり、出力DCパワー信号を生成する。特に、出力DCパワー信号は、出力巻線７６のセンタータップ７８を中心とする正と負のDC信号によって形成される。典型的な整流器８０では、DC信号は６０ボルトDC信号であるが、他のDC信号を異なる環境で使用することができる。
【００２１】
出力DCパワー信号は、図２に示されるインバータ８２及び８４のような複数の出力インバータにかけられる。出力インバータ８２及び８４は、フィルタ回路(filtering circuit)８６及び８８とともに、それぞれターミナル９０，９２と９４，９６の両端間にかかる第１及び第２の商用周波数(utility-frequency)のACパワー出力信号V1及びV2を生成する。
【００２２】
UPSシステム２２は、第１、第２、及び第３のスイッチ１２０、１２２、及び１２４を更に含む；これらのスイッチ１２０〜１２４は、システム２２がインバータ８２と８４の内のどちらがターミナル９０、９２と９４、９６の両端間にかかる電圧を生成するかを決定することを可能にするスイッチアレイ１２６を形成する。第１及び第２のスイッチ１２０及び１２２は、出力インバータ８２及び８４と、それらの関連する負荷２６及び２８の間にそれぞれ接続される。第３のスイッチ１２４は、プライマリースイッチ１２０と１２２の間でそれらの負荷側に接続されるセカンダリースイッチ(secondary switch)である。
【００２３】
USPシステム２２は、異なる形態で使用することができる。第１の形態では、ターミナル９０、９２は、上述の第１の負荷２６に接続され、またターミナル９４及び９６は上述の第２の負荷２８に接続される。通常状態では、第１の負荷２６にパワーを供給する出力ACパワー信号は、第１の出力インバータ８２によって生成され、また第２の負荷２８にパワーを供給する第２のACパワー信号は、第２の出力インバータ８４によって生成される。この形態では、第１及び第２の（プライマリーの）スイッチ１２０及び１２２は閉じており、第３の（セカンダリーの）スイッチ１２４は開いている。
【００２４】
しかし、出力インバータ８２及び８４のいずれかが故障したなら、スイッチ１２０、１２２、及び１２４は、システム２２から故障したインバータを取り除くために効果的に動作することができる。例えば、第１の出力インバータ８２が故障したなら、第１のプライマリースイッチ１２０が開き、また第３の（セカンダリーの）スイッチ１２４が閉じるであろう。この点で、第２の出力インバータ８４は、第１のAC出力電圧V1及び第２のAC出力電圧V2の両方を生成する。
【００２５】
他の形態では、UPSシステム２２は、２つの出力ターミナル対９０、９２と９４、９６の内の１つの両端間のみに負荷が接続された状態で動作することができる。この形態では、スイッチ１２０〜１２４は、インバータ８２及び８４の内の１つが同時に使用されるように配置され、もしインバータが故障すると、スイッチ１２０〜１２４は、インバータ８２及び８４の内の他のものがACパワー出力信号を供給するように形態を変更される。
【００２６】
図３に示されるのは、出力インバータ８２及び８４の動作の詳細を示すブロック図である。典型的なUPSシステム２２では、これらのインバータ８２及び８４は同一である；図３に示される構成部品は、インバータ８２及び８４のそれぞれについて同じである。
【００２７】
ここで図３を詳細に参照すると、その中に符号１５０で示されるのは、第１、第２、及び第３の入力ターミナル１５２、１５４、及び１５６、及び上述の第１及び第２の出力ターミナル９０、９４と９２、９６とを含む、HFスイッチと名づけられたブロックである。以下に更に詳細に説明するように、HFスイッチブロック１５０は、パルス幅変調された信号によって開閉される高周波インバータスイッチ、及び上述のフィルタ回路８６、８８を含む。図３に示される追加のラインは、制御及びモニタのラインを示す。
【００２８】
特に、センス回路(sense circuit)１５８は、ターミナル９０、９４と９２、９６に現れるINV-CURR信号及びINV-OUT及びINV-BUS-CTR信号に基いてVOUT-SENS及びIOUT-SENS信号を生成する。
【００２９】
LINE-VOLTAGE-SENS信号だけでなく、VOUT-SENS及びIOUT-SENS信号も制御回路１６０にかけられ、また、IOUT-SENS信号は、エラー信号発生回路(error signal generator circuit)１６２にもかけられる。制御回路１６０は、エラー信号発生回路１６２への入力であるINV-CURR-REF信号を生成する。INV-CURR-REF信号は、IOUT-SENS信号及びLINE-VOLTAGE-SENS信号に基いて生成される。LINE-VOLTAGE-SENS信号を使用することによって、回路８２及び８４によって生成される出力ACパワー信号は、商用パワー信号と確実に同位相になる。
【００３０】
制御回路１６０は、スタートアップインターロック回路(start-up interlock circuit)１６４への入力である/RESET、INV-CONN、INV-ENABLE、及びINV-READY信号も生成する。
【００３１】
エラー信号発生回路１６２は、高周波スイッチを制御するためのパルス幅変調された(pulse width modulated, PWM)信号を生成し、これをスイッチイネーブル回路(switch enable circuit)１６６に渡す。RESET、INV-CONN、INV-ENBLE、及びINV-READY信号に基いて、スタートアップインターロック回路は、PWM信号の通過を許可あるいは防止するためにスイッチイネーブル回路１６６にかけられるS-READY及びS-ENABLEの信号を生成する。
【００３２】
もしPWM信号がスイッチイネーブル回路１６６を通るなら、INV-TOP及びINV-BOT信号が、それぞれ、トップ(top)及びボトム(bottom)駆動(drive)回路１６８及び１７０にかけられる。INV-TOP-RTN及びINV-BOT-RTNの経路も、駆動回路１６８及び１７０のそれぞれについて与えられる。
【００３３】
駆動回路１６８及び１７０は、以下に更に詳細に説明するように、インバータスイッチを制御するための、高周波スイッチブロック１５０に接続するGATE-BOT及びGATE-TOP信号を生成する。更に、GATE-TOP-RTN及びGATE-BOT-RTN信号経路が、上述のGATE-TOP及びGATE-BOT信号のそれぞれについて与えられる。
【００３４】
出力インバータ回路８２及び８４の前述の基本的な理解を前提に、これらの回路の詳細をこれから更に詳細に説明していく。
【００３５】
最初に図４Ｄを参照すると、その中に符号２１０で示されるのは、第１及び第２のスイッチ回路２２０及び２２２を含む高周波インバータ回路である。図４Ｄには、上述のフィルタ回路８６、８８を形成する出力インダクタ(output inductor)２２４及び出力キャパシタ２２６及び２２８も示される。上述のINV-CURR信号を生成する電流センス回路２３０が、インダクタ２２４と直列に接続される。
【００３６】
第１のインバータスイッチ回路２２０は、第１の入力ターミナル１５２とインダクタ２２４の間に接続される。第２のインダクタスイッチ回路２２２は、第３の入力ターミナル１５６とインダクタ２２４の間に接続される。図３を参照して上述した信号も、図４Ｄに示される。
【００３７】
このように、図４Ｄは、インバータスイッチ回路２２０及び２２２にかけられるPWM信号に基いてACパワー出力を生成する回路を図解する。
【００３８】
ここで図４Ｅを参照すると、その中に上述のセンス回路１５８の一部が示される。図４Ｅは、上述の出力ターミナルの両端間の電圧を表わすVOUT-SENS信号を生成するために、第１及び第２の出力ターミナル９０、９４と９２、９６の両端間に接続される増幅器２４０を示す。
【００３９】
ここで図４Ａを参照すると、その中に符号２６０で示されるのは、センス回路１５８の更に他の部分である。この回路２６０は、INV-CURR信号及び５ボルトのオフセットに基いて、IOUT-SENS信号が実際の出力電流にほぼ対応するようなIOUT-SENS信号を生成するように構成された増幅器２６２を含む。
【００４０】
図４Ａは、上述のエラー信号発生回路１６２を更に示す。VOUT-SENSE及びIOUT-SENS信号に基いて、制御回路１６０は、差動増幅器として構成された増幅器２７０への入力であるINV-CURR-REF信号を生成する。差動増幅器２７０は、所望の出力電流を表わすINV-CURR-REF信号と、実際の出力電流を表わすIOUT-SENS信号の間の差に基いて、CURRENT ERROR信号を生成する。このように、CURRENT ERROR信号は、所望の電流と実際の電流の間の差を表わす。
【００４１】
増幅器２７０の出力は、次に信号VCLAMPPOS及びVCLAMPNEGに接続される、第１及び第２の制限ダイオード(limiting diode)２７０及び２７２に接続される。VCLAMPPOS及びVCLAMPNEG信号は、インバータ８２、８４の電圧出力を許容できるパラメータ内に制限するために選択された所定の範囲内にCURRENT ERROR信号が確実にあるように、あらかじめ設定された電圧レベルである。
【００４２】
CURRENT ERROR信号は、CURRENT ERROR信号を、ランプ信号発生回路(ramp signal generating circuit)２８２によって生成されたランプ信号と比較するように構成された増幅器２８０へ次に入力される。増幅器２８０の出力は、上述のPWM信号である。PWM信号は、PWM信号のパルスの幅が、所望の電流と実際の電流の間の差を除去するように変化させられるようにCURRENT ERROR信号に対応する。
【００４３】
ここで図４Ｂを参照すると、上述のスイッチイネーブル回路１６６がその中に示される。このスイッチイネーブル回路への入力は、上述のPWM信号、S-READY信号、及びS-ENABLE信号である。
【００４４】
PWM信号は、直接第１のANDゲート３００に、及び反転回路３０４を通して第２のANDゲート３０２にかけられる。その結果は、ANDゲート３００への１つの入力はPWM信号それ自身であり、第２のANDゲート３０２への１つの入力はパルス幅変調信号の補数(PWM-NOT)である。ANDゲート３００及び３０２の他の入力は、S-READY信号である。このように、PWM信号及びPWM-NOT信号は、S-READY信号がハイ(high)でなければ、ANDゲート３００及び３０２を通過しない。
【００４５】
PWM信号及びPWM-NOT信号は、次に、PWM信号とPWM-NOT信号が同時に「オン」すなわち「ハイ」にならないようにする遅延回路３０６及び３０８にかけられる。インバータスイッチが同時に開いて、第１と第３の入力ターミナル１５２と１５６の間のショートを確実に起こさないようにするために、これは重要である。
【００４６】
PWM信号及びPWM-NOT信号は、次に、ANDゲート３１０及び３１２にかけられる。これらのANDゲート３１０及び３１２の他の入力は、上述のS-ENABLE信号である。S-ENABLE信号は、上述のINV-ENABLE信号に基いて生成される。また、もしINV-ENABLE信号がそれの適切な状態になければ、PWM及びPWM-NOT信号は、最終のゲート３１０及び３１２を通過しない。
【００４７】
図４Ｃを参照すると、S-READY及びS-ENABLE信号が、上述のINV-CONN、/RESET、及びINV-ENABLE信号に基いて、バッファ回路３４０及び３４２、及びインバータ回路３４４によって生成される。INV-CONN信号は、インバータがそれの機械的コネクタ中に適切に装着されているときに生成される。INV-READY信号は、システムが準備できているときに制御回路によって生成される。/RESET信号によって、制御回路１６０はインバータをリセットすることができる。スタートアップインターロック回路１６４は、このように、ハードウェア、及びインバータの動作のための状況が満たされていないことを示すロジック値(logic factor)に基いて、S-READY及びS-ENABLE信号を生成する。インバータの適切な動作のための状況のすべてが満たされるとき、INV-READY信号は、制御回路１６０に送り返される。
【００４８】
PWM及びPWM-NOT信号は、次に、プリドライバ回路(predriver circuit)３１４及び３１６を通過する。これらのプリドライバ回路は、図３に関して上述したINV-TOP、INV-BOT、INV-TOPリターン、及びINV-BOTリターンの信号を生成する。
【００４９】
ここで図４Ｆ及び４Ｇを参照すると、それぞれ、トップ及びボトムの駆動回路１６８及び１７０がその中に示される。INV-TOP及びINV-TOPリターンの信号は、オプトアイソレータ(opto-isolator)３２０を通して、上述の第１のインバータスイッチ２２０を駆動するために適合したGATE-TOP信号を生成するドライバ回路３２２にかけられる。同様に、INV-BOT及びINV-TOP-RTNの信号は、オプトアイソレータ３２４を通して、第２のインバータスイッチ２２２を駆動するために適合したGATE-BOTを生成するドライバ回路３２６にかけられる。
【００５０】
上述の制御回路１６０は、上述の機能を実行するために必要なロジックを含むRAM及びROMの統合されたマイクロプロセッサの形態で実施することができる。もちろん、制御回路１６０の機能は、適すれば、別個の回路で実施することができる。
【００５１】
出力インバータ８２及び８４のそれぞれのローカルな(local)制御回路１６０に加えて、UPSシステム２２を制御するためにシステム制御回路３９０が提供される。ローカルの制御回路の機能は、システム制御回路３９０によって実行することができ、これによって出力インバータ８２及び８４のそれぞれについてのローカルの制御回路が不要となる。
【００５２】
更に、システム制御回路３９０は、上述の第１、第２、及び第３のスイッチ１２０〜１２６を動作させる責任を有することになる。システム制御回路３９０は、技術上周知である、入力段５２に関連するシステム制御、インターフェース、及びタイミング機能も扱うことになる。
【００５３】
上述のことから、本発明は、上述の形態以外で具体化することができることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成されたUPSシステムを使用することができる典型的な環境を示す、非常に概略的なブロック図である。
【図２】図１に示される典型的なUPSシステムの詳細を示すブロック図である。
【図３】図２のUPSシステムによって使用される出力インバータ回路のブロック図である。
【図４Ａ】図３のブロック図の詳細を示す回路図である。
【図４Ｂ】図３のブロック図の詳細を示す回路図である。
【図４Ｃ】図３のブロック図の詳細を示す回路図である。
【図４Ｄ】図３のブロック図の詳細を示す回路図である。
【図４Ｅ】図３のブロック図の詳細を示す回路図である。
【図４Ｆ】図３のブロック図の詳細を示す回路図である。
【図４Ｇ】図３のブロック図の詳細を示す回路図である。
【符号の説明】
２０ UPSシステム２２を使用する通信システム
２２ UPSシステム
２４ 商用パワーソース
２６ 第１のHFC/CATV負荷
２８ 第２のHFC/CATV負荷
３０ 出力ACパワー信号１
３２ 出力ACパワー信号２
５８ 力率が調整されたインバータ回路
６４ 全波ブリッジインバータ
６６ バッテリチャージャ
６８ バッテリ
７０ バッテリインバータ
８０ 出力整流器
８２ 第１の出力インバータ
８４ 第２の出力インバータ
１５０ HFスイッチ
１５８ センス回路
１６０ 制御回路
１６２ エラー信号発生回路
１６４ スタートアップインターロック回路
１６６ スイッチイネーブル回路
１６８ トップ駆動回路
１７０ ボトム駆動回路
３９０ システム制御回路
Claims (15)
- 通信システムのための UPS システムであって、
プライマリー及びスタンバイのACパワー信号を生成する入力段と、
前記プライマリー及びスタンバイのACパワー信号に動作的に接続される絶縁変圧器と、
前記プライマリー及びスタンバイのACパワー信号に基いて出力DCパワー信号を生成するための、前記絶縁変圧器に動作的に接続された出力整流器と、
複数の出力インバータであって、当該出力インバータのそれぞれは、前記出力DCパワー信号に基いてACパワー信号を生成するような複数の出力インバータと、
前記出力インバータと前記通信システムの１つ又はそれ以上の負荷の間に配置されたスイッチアレイであって、前記出力インバータのそれぞれと、それに関連する前記負荷との間に配置されたプライマリースイッチ、及び前記出力インバータに関連する前記負荷の内の２つの間に配置された少なくとも１つのセカンダリースイッチを含むようなスイッチアレイと、
１つ又はそれ以上の前記出力 AC パワー信号を、前記通信システムの１つ又はそれ以上の負荷に接続するために前記プライマリースイッチ及びセカンダリースイッチを制御するスイッチ制御手段と、を有することを特徴とするUPSシステム。 - 請求項１に記載の UPS システムにおいて、
前記入力段は、
商用パワー信号から入力DCパワー信号を生成するための入力整流器と、
前記入力DCパワー信号から前記プライマリーACパワー信号を生成する入力インバータと、
バッテリから前記スタンバイACパワー信号を生成するバッテリインバータと、を有することを特徴とするUPSシステム。 - 請求項２に記載の UPS システムにおいて、
前記入力DCパワー信号に基いて前記バッテリを充電するためのバッテリチャージャを更に含むことを特徴とするUPSシステム。 - 複数の負荷を含む通信システムのためのUPSシステムであって、
プライマリー及びスタンバイのACパワー信号を生成する入力段と、
前記プライマリー及びスタンバイのACパワー信号を受け取るように動作的に接続された絶縁変圧器と、
前記プライマリー及びスタンバイのACパワー信号に基いて出力DCパワー信号を生成するための、前記絶縁変圧器に動作的に接続された出力整流器と、
複数の出力インバータであって、当該出力インバータのそれぞれは、前記出力DCパワー信号に基いて、それに接続された前記負荷のためにACパワー信号を生成するような複数の出力インバータと、
前記出力インバータと前記通信システムの前記負荷の間に配置されたスイッチアレイであって、前記出力インバータのそれぞれと、それに関連する前記負荷との間に配置されたプライマリースイッチ、及び前記出力インバータに関連する前記負荷の内の２つの間に配置された少なくとも１つのセカンダリースイッチを含むようなスイッチアレイと、
１つ又はそれ以上の前記出力 AC パワー信号を、前記通信システムの１つ又はそれ以上の負荷に接続するために前記スイッチを制御するスイッチ制御手段と、を有することを特徴とするUPSシステム。 - 請求項４に記載の UPS システムにおいて、
前記入力段は、
商用パワー信号から入力DCパワー信号を生成するための入力整流器と、
前記入力DCパワー信号から前記プライマリーACパワー信号を生成する入力インバータと、
バッテリから前記スタンバイACパワー信号を生成するバッテリインバータと、を有することを特徴とするUPSシステム。 - 請求項５に記載の UPS システムにおいて、
前記入力DCパワー信号に基いて前記バッテリを充電するためのバッテリチャージャを更に有することを特徴とするUPSシステム。 - AC パワーを通信システムに供給する方法であって、
プライマリー及びスタンバイのACパワー信号を生成するステップと、
前記プライマリー及びスタンバイのACパワー信号を絶縁変圧器を通過させるステップと、
前記プライマリー及びスタンバイのACパワー信号に基いて出力DCパワー信号を生成するステップと、
複数の出力インバータであって、当該出力インバータのそれぞれは、前記出力DCパワー信号に基いてACパワー信号を生成するような複数の出力インバータを提供するステップと、
前記出力インバータと前記通信システムの１つ又はそれ以上の負荷との間にスイッチアレイを配置するステップであって、前記スイッチアレイは、前記出力インバータのそれぞれと、それに関連する前記負荷との間に配置されたプライマリースイッチ、及び前記出力インバータに関連する前記負荷の内の２つの間に配置された少なくとも１つのセカンダリースイッチを含むものであるようなステップと、
１つ又はそれ以上の前記出力 AC パワー信号を、前記通信システムの１つ又はそれ以上の負荷に接続するために前記プライマリースイッチ及びセカンダリースイッチを制御するステップと、を有することを特徴とする方法。 - 請求項７に記載の方法において、
前記プライマリー及びスタンバイのACパワー信号を生成するステップは、
商用パワー信号から入力DCパワー信号を生成するステップと、
前記入力DCパワー信号から前記プライマリーACパワー信号を生成するステップと、
バッテリから前記スタンバイACパワー信号を生成するステップと、を有することを特徴とする方法。 - 請求項８に記載の方法において、
前記入力DCパワー信号に基いて前記バッテリを充電するステップを更に有することを特徴とする方法。 - 商用パワー信号のソースと少なくとも１つの負荷との間に動作的に接続された、通信ネットワークで使用するための無停電パワー信号を生成するためのシステムであって、
前記商用パワー信号の前記ソースに接続された入力ターミナルと、
少なくとも１つの負荷に接続された出力ターミナルと、
第１、第２、及び第３の巻線を含む変圧器と、
入力DCバスと、
出力DCバスと、
バッテリと、
前記入力ターミナルと前記第１のDCバスとの間に動作的に接続された入力整流器であって、当該入力整流器は、前記商用パワー信号に基いて、前記第１のDCバス上に第１のDCパワー信号を生成するような入力整流器と、
前記第１のDCバスと前記バッテリとの間に動作的に接続された、当該バッテリを充電するためのバッテリチャージャと、
前記第１のDCバスと、前記変圧器の前記第１の巻線との間に動作的に接続された、当該第１の巻線の両端間にかかるプライマリーACパワー信号を生成するための第１のインバータと、
前記バッテリと、前記変圧器の前記第２の巻線との間に動作的に接続された、当該第２の巻線の両端間にかかるスタンバイACパワー信号を生成するための第２のインバータと、
前記変圧器の前記第３の巻線と、前記第２のDCバスとの間に動作的に接続された、前記プライマリーACパワー信号及び前記スタンバイACパワー信号の内の少なくとも１つに基いて、前記第２のDCバス上に出力DCパワー信号を生成するための出力整流器と、
前記第２のDCバスと前記出力ターミナルとの間に動作的に接続された複数の出力インバータであって、それぞれの出力インバータは、前記の少なくとも１つの負荷にエネルギーを与える出力ACパワー信号を生成するような複数の出力インバータと、
前記出力インバータと前記出力ターミナルとの間に動作的に接続されたスイッチアレイであって、前記出力インバータのそれぞれと、それに関連する前記負荷との間に配置されたプライマリースイッチ、及び前記出力インバータに関連する前記負荷の内の２つの間に配置された少なくとも１つのセカンダリースイッチを含むようなスイッチアレイと、
前記複数の出力インバータの内の選択された１つを前記少なくとも１つの負荷に接続するために前記スイッチアレイを制御するための制御回路と、
を有することを特徴とするシステム。 - 請求項１０に記載のシステムにおいて、
負荷が前記複数の出力インバータのそれぞれに接続されることを特徴とするシステム。 - 請求項１０に記載のシステムにおいて、
負荷が前記複数の出力インバータのそれぞれに接続されることを特徴とするシステム。 - 請求項１２に記載のシステムにおいて、
前記制御回路は、第１の状態では前記出力インバータのそれぞれを単一の負荷に接続し、及び、第２の状態では複数の負荷を単一の出力インバータに接続するように前記スイッチアレイを制御することを特徴とするシステム。 - 請求項１０に記載のシステムにおいて、
負荷が前記複数の出力インバータのそれぞれに関連づけられ、
前記スイッチアレイは、
負荷の間に動作的に接続されたセカンダリースイッチ、及び、前記出力インバータのそれぞれと、それに関連する前記負荷との間に動作的に接続されたプライマリースイッチを含み、
前記制御回路は、前記セカンダリースイッチが開き、かつ、前記プライマリースイッチが閉じる第１のモードと、前記セカンダリースイッチが閉じ、かつ、前記プライマリースイッチの内の１つが開く第２のモードとで動作すること、を特徴とするシステム。 - 請求項１０に記載のシステムにおいて、
前記出力インバータのそれぞれと、前記少なくとも１つの負荷との間に動作的に接続されたフィルタ回路を更に有することを特徴とするシステム。
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