JP4560657B2

JP4560657B2 - Uninterruptible power system

Info

Publication number: JP4560657B2
Application number: JP2000374539A
Authority: JP
Inventors: 高広佐伯
Original assignee: レシップ株式会社
Priority date: 2000-12-08
Filing date: 2000-12-08
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2020-12-08
Also published as: JP2002176782A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、商用電力をＡＣ−ＤＣコンバータにより直流電力に変換してコンデンサに充電し、そのコンデンサの出力をインバータにより交流電力に変換して負荷へ供給し、停電時に蓄電池の出力をＤＣ−ＤＣコンバータを通じて上記コンデンサへ供給する無停電電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来の無停電電源装置を図１を参照して説明する。入力端子１１及び１２間に商用電源１３が接続され、入力端子１１及び１２間に入力された商用電力はＡＣ−ＤＣコンバータ１４により直流電力に変換されてコンデンサ１５に対する充電が行われる。このコンデンサ１５に充電された電力はインバータ１６により交流電力に変換されて出力端子１７及び１８を通じて例えばパーソナルコンピュータなどの負荷１９へ供給される。インバータ１６をその出力電圧が一定になるように制御することにより、商用電力が変動しても、一定電圧の電力を負荷１９へ供給することができる。商用電力により充電器２１を通じて蓄電池２２に対して充電が行われる。
【０００３】
商用電力が停電すると、入力端子１１及び１２間に接続された停電復電検出器２３がこれを検出し、その検出出力が制御器２４へ供給され、制御器２４はＡＣ−ＤＣコンバータ１４の動作を停止させると共に、ＤＣ−ＤＣコンバータ２５を起動し、蓄電池２２の電力をＤＣ−ＤＣコンバータ２５を通じてコンデンサ１５に充電し、この電力がインバータ１６により交流電力とされて負荷１９へ供給される。このようにして商用電力の供給から蓄電池電力の供給へ切替えられる。
商用電力が復電すると、これを停電復電検出器２３が検出し、その検出出力が制御器２４へ入力されて、制御器２４はＤＣ−ＤＣコンバータ２５の動作を停止し、ＡＣ−ＤＣコンバータ１４を起動する。ＡＣ−ＤＣコンバータ１４及びＤＣ−ＤＣコンバータ２５に対する起動、停止の制御は制御器２４からそれぞれ制御線２６及び２７を通じて行う。
【０００４】
所で停電時にＤＣ−ＤＣコンバータ２５を直ちに起動させるが、ＤＣ−ＤＣコンバータ２５が正常な動作状態になるのにわずかな時間Ｔ１を必要とし、この間は、コンデンサ１５に充電されている電荷をインバータ１６へ供給して、負荷１９への電力の供給が瞬断されることがないようにされている。また復電時においても、インバータ１６への電力供給をＤＣ−ＤＣコンバータ２５からＡＣ−ＤＣコンバータ１４に切替えて、ＡＣ−ＤＣコンバータ１４が正常な動作状態になるまでのわずかな時間Ｔ２の間、インバータ１６への電力供給が断になる。この間もコンデンサ１５にも充電されている電荷をインバータ１６へ供給して、負荷１９への電力の供給が瞬断されることがないようにされる。これらの点からインバータ１６から例えば１００Ｖ、１０Ａの電力を負荷１９へ供給する場合に、コンデンサ１５の電圧を例えばＶ１＝１９０Ｖ程度にしておき、かつコンデンサ１５の容量もそれ相応のものとしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、復電した直後に再び停電になると、両コンバータ１４，１５から電力供給が断になる時間は、長い場合は復電時の瞬断時間Ｔ２と、停電時の瞬断時間Ｔ１との和の時間Ｔ２＋Ｔ１となる。しかし、従来においては、コンデンサ１５の電圧と容量は停電時の瞬断時間Ｔ１またはＴ２による電力供給の瞬断がないように選定されているため、前述のように瞬断時間がＴ１＋Ｔ２になると、コンデンサ１５からインバータ１６へ十分な電力の供給が行われず、負荷１９への電力供給が瞬断したり、定格以下の電力を供給するおそれがあった。
【０００６】
また、従来においてはコンデンサ１５の電圧を常に一定としていたため、停電時にＤＣ−ＤＣコンバータ２５で多くの電力を消費し、蓄電池からの電力供給時間が短くなるおそれがあった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明によれば、復電時に、コンデンサの電圧を商用電力受電時におけるコンデンサ電圧よりも高い電圧にした後、負荷への電力供給を蓄電池の電力から、商用電力に切替える制御手段が設けられる。
また、好ましくは、蓄電池の電力を供給中は、コンデンサの電圧を、商用電力の供給中におけるコンデンサの電圧よりも低く保持する制御手段が設けられる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
この発明の実施形態を図１に示す。先に説明した従来技術とは、制御器２４からＤＣ−ＤＣコンバータ２５の出力電圧を制御する制御線３１が設けられている点が異なり、制御器２４の制御動作が異なる。
この実施形態における制御動作の例を図２に示す。制御器２４においては、今商用電力を受電中であるとする。この状態で停電になったか否かをチェックしている（Ｓ１）。なおこの状態においてはコンデンサ１５の電圧は図３に示すようにＶｃ、例えば１９０ＶになるようにＡＣ−ＤＣコンバータ１４から電力を出力している。
【０００９】
停電が検出されると、ＡＣ−ＤＣコンバータ１４に対し動作停止制御の指示を行い（Ｓ２）、これと共にＤＣ−ＤＣコンバータ２５に対し起動指示を行う（Ｓ３）。またコンデンサ１５の電圧がＶｃより小さいが、インバータ１６から定格の電力を負荷１９に供給できる範囲でなるべく低い電圧Ｖｂ、例えば１７０Ｖになるように、ＤＣ−ＤＣコンバータ２５の出力電圧を制御線３１を通じて設定する（Ｓ４）。ＤＣ−ＤＣコンバータ２５の出力電圧を制御する場合に、その目標電圧になるべく円滑に、かつ速くなるように、適当な速度でその目標電圧に近づけるのが一般であるが、この場合も、ＤＣ−ＤＣコンバータ２５の出力電圧が目標値Ｖｂに徐々に近づける。停電から、ＤＣ−ＤＣコンバータ２５の出力電圧が目標値Ｖｂになるまでの間、コンデンサ１５の電荷により不足分の補充がインバータ１６に対して行われ、停電になってもインバータ１６から定格の出力を出し続ける。
【００１０】
このようにして蓄電池２２の電力がＤＣ−ＤＣコンバータ２５を通じてインバータ１６へ供給する状態になる。この状態において制御器２４は復電になったかをチェックしている（Ｓ５）。復電になるとＤＣ−ＤＣコンバータ２５の出力電圧、つまりコンデンサ１５の電圧が、商用電力受電中の電圧Ｖｃよりも高い電圧Ｖｉ、例えば２１０Ｖになるように制御線３１を通じて制御する（Ｓ６）。つまりＤＣ−ＤＣコンバータ２５の出力電圧の目標値をＶｉとする。この場合も通常の動作と同様に出力電圧をＶｃからＶｉへ徐々に上げてゆく。この電圧Ｖｉの値は、停電時の瞬断時間Ｔ１と復電時の停電時間Ｔ２との和の時間、両コンバータ１４，２５からの電力供給が停止されても、コンデンサ１５からインバータ１６に電力を供給し、インバータ１６から定格電力を出力できるよう選定される。つまりコンデンサ１５に高い電圧を加えることにより、より多くの電荷を蓄え、Ｔ１よりも長い時間Ｔ１＋Ｔ２程度、コンデンサ１５からの電荷によりインバータ１６が定格電力を出力することができるようにされる。
【００１１】
コンデンサ１５の電圧、つまりＤＣ−ＤＣコンバータ２５の出力電圧がほぼ目標値Ｖｉになると（Ｓ７）、ＤＣ−ＤＣコンバータ２５の動作停止を指示し（Ｓ８）、その後、ＡＣ−ＤＣコンバータ１４を起動してその出力をコンデンサ１５へ供給してステップＳ１に戻る（Ｓ９）。このコンバータの出力切替えが行われると、ＡＣ−ＤＣコンバータ１４の出力に応じて、コンデンサ１５は電圧Ｖｃに徐々になる。
このように構成されているため、復電が検出された後、直ぐ停電になっても、ＤＣ−ＤＣコンバータ２５の出力からＡＣ−ＤＣコンバータ１４の出力への切替えはコンデンサ１５の電圧がほぼＶｉになった後に行われるため、つまり、コンデンサ１５への電力供給がほぼＴ１＋Ｔ２の間断になってもコンデンサ１５の電荷によりインバータ１６から定格電力を出力し続けることができ、このＴ１＋Ｔ２の間にＤＣ−ＤＣコンバータ２５から電圧Ｖｂの電力をコンデンサ１５へ供給できるようになり、負荷１９には連続して、定格電力が供給される。
【００１２】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば復電時に、商用電力受電中の電圧Ｖｂより高い電圧ＶｉになってからＡＣ−ＤＣコンバータの出力をコンデンサ１５へ供給するようにしているため、復電後、直ぐに停電になっても、負荷へ定格電力を瞬断なく供給し続けることができる。しかも、このようにすることによりコンデンサ１５として容量が比較的小さい小形で安価なものを使用することができる。
またＤＣ−ＤＣコンバータ２５の出力をコンデンサ１５へ供給中はコンデンサ電圧を商用電力受電中よりも低い値Ｖｂとする場合は、それだけインバータ１６における電力消費が少なく、蓄電池２２が、長い停電に耐えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示すブロック図。
【図２】この発明の実施形態における制御器２４の動作手順の例を示す流れ図。
【図３】この発明を適用した場合のコンデンサ１５の電圧の変化の様子を示す図。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In the present invention, commercial power is converted to DC power by an AC-DC converter and charged to a capacitor, and the output of the capacitor is converted to AC power by an inverter and supplied to a load. The present invention relates to an uninterruptible power supply that supplies the capacitor through a converter.
[0002]
[Prior art]
A conventional uninterruptible power supply of this type will be described with reference to FIG. A commercial power supply 13 is connected between the input terminals 11 and 12, and commercial power input between the input terminals 11 and 12 is converted into DC power by the AC-DC converter 14 and charging of the capacitor 15 is performed. The power charged in the capacitor 15 is converted into AC power by the inverter 16 and supplied to a load 19 such as a personal computer through output terminals 17 and 18. By controlling the inverter 16 so that its output voltage becomes constant, even if the commercial power fluctuates, it is possible to supply constant voltage power to the load 19. The storage battery 22 is charged through the charger 21 with commercial power.
[0003]
When commercial power is interrupted, the power failure / recovery detector 23 connected between the input terminals 11 and 12 detects this, and the detected output is supplied to the controller 24. The controller 24 operates the AC-DC converter 14. Is stopped, the DC-DC converter 25 is started, the power of the storage battery 22 is charged into the capacitor 15 through the DC-DC converter 25, and this power is converted to AC power by the inverter 16 and supplied to the load 19. In this way, the supply is switched from the supply of commercial power to the supply of battery power.
When the commercial power is restored, the power failure / recovery detector 23 detects this, and the detected output is input to the controller 24. The controller 24 stops the operation of the DC-DC converter 25, and the AC-DC converter. 14 is started. The start and stop of the AC-DC converter 14 and the DC-DC converter 25 are controlled from the controller 24 through control lines 26 and 27, respectively.
[0004]
In this case, the DC-DC converter 25 is immediately started at the time of a power failure. However, a short time T1 is required for the DC-DC converter 25 to be in a normal operation state. 16 so that the supply of electric power to the load 19 is not momentarily interrupted. Further, even during power recovery, the power supply to the inverter 16 is switched from the DC-DC converter 25 to the AC-DC converter 14, and during a short time T2 until the AC-DC converter 14 becomes a normal operating state, The power supply to the inverter 16 is cut off. During this time, the electric charge charged in the capacitor 15 is supplied to the inverter 16 so that the supply of power to the load 19 is not interrupted. From these points, for example, when 100 V, 10 A of electric power is supplied from the inverter 16 to the load 19, the voltage of the capacitor 15 is set to, for example, about V1 = 190 V, and the capacity of the capacitor 15 is set accordingly.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, if a power failure occurs again immediately after power recovery, if the power supply from both converters 14 and 15 is long, the sum of instantaneous power interruption time T2 at power recovery and instantaneous power interruption time T1 at power failure is long. Time T2 + T1. However, in the past, the voltage and capacity of the capacitor 15 are selected so that there is no instantaneous interruption of power supply due to the instantaneous interruption time T1 or T2 at the time of a power failure, so when the instantaneous interruption time becomes T1 + T2 as described above, Sufficient power is not supplied from the capacitor 15 to the inverter 16, and power supply to the load 19 may be momentarily interrupted or power less than the rating may be supplied.
[0006]
Further, since the voltage of the capacitor 15 is always constant in the related art, a large amount of power is consumed by the DC-DC converter 25 at the time of a power failure, and there is a possibility that the power supply time from the storage battery is shortened.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, the control means is provided for switching the power supply to the load from the power of the storage battery to the commercial power after making the voltage of the capacitor higher than the capacitor voltage at the time of receiving the commercial power at the time of power recovery.
Preferably, a control unit is provided that keeps the voltage of the capacitor lower than the voltage of the capacitor during the supply of commercial power while the power of the storage battery is being supplied.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention is shown in FIG. It differs from the prior art described above in that a control line 31 for controlling the output voltage of the DC-DC converter 25 is provided from the controller 24, and the control operation of the controller 24 is different.
An example of the control operation in this embodiment is shown in FIG. It is assumed that the controller 24 is currently receiving commercial power. It is checked whether or not a power failure occurs in this state (S1). In this state, power is output from the AC-DC converter 14 so that the voltage of the capacitor 15 becomes Vc, for example, 190 V, as shown in FIG.
[0009]
When a power failure is detected, an operation stop control instruction is given to the AC-DC converter 14 (S2), and at the same time, a start instruction is given to the DC-DC converter 25 (S3). Although the voltage of the capacitor 15 is smaller than Vc, the output voltage of the DC-DC converter 25 is controlled through the control line 31 so that the voltage Vb is as low as possible, for example 170 V, within a range where rated power can be supplied from the inverter 16 to the load 19. Set (S4). When the output voltage of the DC-DC converter 25 is controlled, the target voltage is generally brought close to the target voltage at an appropriate speed so that the target voltage becomes as smooth and as fast as possible. The output voltage of the DC converter 25 gradually approaches the target value Vb. From the power failure until the output voltage of the DC-DC converter 25 reaches the target value Vb, the shortage is replenished to the inverter 16 by the charge of the capacitor 15, and even if a power failure occurs, the rated output from the inverter 16 Keep out.
[0010]
Thus, the power of the storage battery 22 is supplied to the inverter 16 through the DC-DC converter 25. In this state, the controller 24 checks whether power is restored (S5). When power is restored, control is performed through the control line 31 so that the output voltage of the DC-DC converter 25, that is, the voltage of the capacitor 15, becomes a voltage Vi higher than the voltage Vc during commercial power reception, for example, 210V (S6). That is, the target value of the output voltage of the DC-DC converter 25 is Vi. In this case, the output voltage is gradually increased from Vc to Vi as in the normal operation. The value of the voltage Vi is the sum of the instantaneous interruption time T1 at the time of power failure and the power failure time T2 at the time of power recovery, even if the power supply from both the converters 14 and 25 is stopped, the power is supplied from the capacitor 15 to the inverter 16. Is selected so that the rated power can be output from the inverter 16. That is, by applying a high voltage to the capacitor 15, more charge is stored, and the inverter 16 can output the rated power by the charge from the capacitor 15 for a time T1 + T2 longer than T1.
[0011]
When the voltage of the capacitor 15, that is, the output voltage of the DC-DC converter 25 becomes substantially the target value Vi (S7), the operation stop of the DC-DC converter 25 is instructed (S8), and then the AC-DC converter 14 is started. The output is supplied to the capacitor 15 and the process returns to step S1 (S9). When the output of the converter is switched, the capacitor 15 gradually becomes the voltage Vc according to the output of the AC-DC converter 14.
Thus, even if a power failure occurs immediately after power recovery is detected, switching from the output of the DC-DC converter 25 to the output of the AC-DC converter 14 causes the voltage of the capacitor 15 to be approximately Vi. In other words, even if the power supply to the capacitor 15 is substantially interrupted by T1 + T2, the rated power can continue to be output from the inverter 16 by the electric charge of the capacitor 15, and during this T1 + T2, the DC− The power of the voltage Vb can be supplied from the DC converter 25 to the capacitor 15, and the rated power is continuously supplied to the load 19.
[0012]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, at the time of power recovery, the output of the AC-DC converter is supplied to the capacitor 15 after the voltage Vi becomes higher than the voltage Vb during commercial power reception. Later, even if a power failure occurs immediately, the rated power can be continuously supplied to the load without interruption. In addition, by doing so, a small and inexpensive capacitor 15 having a relatively small capacity can be used.
Further, when the output of the DC-DC converter 25 is supplied to the capacitor 15, when the capacitor voltage is set to a value Vb lower than that during commercial power reception, the power consumption in the inverter 16 is reduced accordingly, and the storage battery 22 can withstand a long power failure. Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing an example of an operation procedure of a controller 24 in the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a change in voltage of a capacitor 15 when the present invention is applied.

Claims

Commercial power is converted to DC power by an AC-DC converter and charged to a capacitor.
The output of the capacitor is converted into AC power by an inverter and supplied to the load.
In an uninterruptible power supply that supplies the output of the storage battery to the capacitor through a DC-DC converter at the time of a power failure,
Control means is provided for switching the power supply to the load from the power of the storage battery to the commercial power after making the voltage of the capacitor higher than the capacitor voltage at the time of receiving the commercial power at the time of power recovery. An uninterruptible power supply.

2. The uninterruptible power supply according to claim 1, further comprising a control unit that holds the voltage of the capacitor lower than the voltage of the capacitor during supply of commercial power while the power of the storage battery is being supplied. apparatus.