JP6014061B2 - 無停電電源システム - Google Patents

Description

この発明は無停電電源システムに関し、特に、高電圧を出力する無停電電源システムに関する。

従来より、無停電電源装置の出力電圧を変圧器で昇圧して負荷に供給する無停電電源システムが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

また、主交流電源が故障した場合に、フライホイール装置を含むエネルギー蓄積装置によって発電機を起動させる無停電電源システムも知られている（たとえば、特許文献２参照）。

特開平５−３８０５５号公報 特表２００１−５０２５１９号公報

しかし、従来の無停電電源装置では、変圧器における電力損失が大きく、効率が低いという問題があった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、高電圧を出力することが可能で効率が高い無停電電源システムを提供することである。

この発明に係る無停電電源システムは、商用交流電源から交流電力を受ける１次巻線と、互いに絶縁された複数の２次巻線とを含む変圧器と、それぞれ複数の２次巻線に対応して設けられ、各々が、対応の２次巻線の端子間電圧を直流電圧に変換するコンバータと、コンバータで生成された直流電圧を交流電圧に変換するインバータとを含む複数の無停電電源装置とを備えたものである。複数のインバータは負荷に対して直列接続され、各段のインバータは前段の出力電圧に自己の出力電圧を加算して次段に出力し、最終段のインバータは複数のインバータの出力電圧の総和の交流電圧を負荷に与える。

この無停電電源システムは、さらに、商用交流電源から交流電力が正常に供給されている通常時は、商用交流電源から供給される交流電力をフライホイール装置の回転エネルギーに変換し、商用交流電源からの交流電力の供給が停止された停電時は、フライホイール装置に蓄えられた回転エネルギーを交流電力に変換して変圧器の１次巻線に与えるエネルギー蓄積装置と、第１の動作モードでは、一方端子がバイパス交流電源からの交流電力を受けるとともに他方端子が負荷に接続され、第２の動作モードでは、一方端子が商用交流電源からの交流電力を受けるとともに他方端子が負荷に接続されるバイパススイッチと、第１の動作モードでは、バイパススイッチを非導通にするとともに複数の無停電電源装置を運転させ、複数の無停電電源装置が故障した場合はバイパススイッチを導通させ、第２の動作モードでは、通常時は、バイパススイッチを導通させるとともに複数のインバータの運転を停止させ、停電時は、バイパススイッチを非導通にするとともに複数のインバータを運転させる制御回路とを備える。

この発明に係る無停電電源システムでは、複数のインバータを負荷に対して直列接続することにより、負荷に高電圧を供給する。したがって、出力変圧器を使用しないので、高い効率が得られる。

この発明の実施の形態１による無停電電源システムの構成およびその第１の動作モードを説明するための回路ブロック図である。 図１に示した入力変圧器の構成を示す回路図である。 図１に示した高圧無停電電源装置の構成を示す回路図である。 図３に示した無停電電源装置の構成を示す回路図である。 図１に示した電力変換器の構成を示す回路図である。 図１に示した無停電電源システムの第２の動作モードを説明するための回路ブロック図である。 実施の形態１の変更例を示す回路図である。 この発明の実施の形態２による無停電電源システムの要部を示す回路図である。 図８で説明した無停電電源システムの電力変換器の構成を示す回路図である。 実施の形態２の変更例を示す回路図である。 この発明の実施の形態３による無停電電源システムの構成を示す回路ブロック図である。 図１１に示した高圧無停電電源装置の構成を示す回路図である。 図１２に示した無停電電源装置の構成を示す回路図である。 図１２に示した高圧無停電電源装置のうちのＵ相に関連する部分の動作を示すタイムチャートである。 実施の形態３の変更例を示す回路図である。 実施の形態３の他の変更例を示す回路図である。 実施の形態３のさらに他の変更例を示す回路図である。

[実施の形態１]
本発明の実施の形態１による無停電電源システムでは、常時インバータ給電を行なう第１の動作モードと、常時バイパス給電を行なう第２の動作モードとのうちの所望の動作モードを選択することが可能となっている。まず無停電電源システムの構成と第１の動作モードについて説明し、第２の動作モードについては後述する。

この無停電電源システムは、図１に示すように、入力端子Ｔ１、バイパス端子Ｔ２、出力端子Ｔ３、スイッチＳ１〜Ｓ８、入力変圧器１、高圧無停電電源装置２、無瞬断スイッチ３、エネルギー蓄積装置４、電圧検出器９、制御回路１０、および操作部１１を備える。この無停電電源システムは、第１の動作モードでは、商用交流電源２０およびバイパス交流電源２１から三相三線式の商用交流電力を受けて、三相三線式の商用周波数の交流電力を負荷２２に出力する。たとえば、商用交流電力の線間電圧は３３００Ｖであり、相電圧は１９０５Ｖである。ただし、図面および説明の簡単化のため、図１では一相一線分の回路が示されている。

入力端子Ｔ１は、商用交流電源２０からの商用交流電力を受ける。バイパス端子Ｔ２は、バイパス交流電源２１からの商用交流電力を受ける。出力端子Ｔ３は、負荷２２に接続される。スイッチＳ１は、たとえばブレーカであり、入力端子Ｔ１と入力変圧器１の１次巻線との間に接続され、通常時はオンされ、無停電電源システムのメンテナンス時にオフされる。

図２は、入力変圧器１の構成を示す回路図である。図２において、入力変圧器１は、３個の１次巻線ＣＲ，ＣＳ，ＣＴと、互いに絶縁された９個の２次巻線ＣＵ１〜ＣＵ３，ＣＶ１〜ＣＶ３，ＣＷ１〜ＣＷ３とを含む。１次巻線ＣＲ，ＣＳ，ＣＴの一方端子はそれぞれＲ相、Ｓ相、およびＴ相の交流電圧ＶＲ，ＶＳ，ＶＴを受け、それらの他方端子は互いに接続されている。交流電圧ＶＲ，ＶＳ，ＶＴは、ともに１９０５Ｖであり、それらの位相は１２０度ずつずれている。

２次巻線ＣＵ１〜ＣＵ３は、１次巻線ＣＲと電磁結合されている。２次巻線ＣＶ１〜ＣＶ３は、１次巻線ＣＳと電磁結合されている。２次巻線ＣＷ１〜ＣＷ３は、１次巻線ＣＴと電磁結合されている。２次巻線ＣＵ１〜ＣＵ３の端子間には、それぞれＵ相の交流電圧ＶＵ１〜ＶＵ３が出力される。２次巻線ＣＶ１〜ＣＶ３の端子間には、それぞれＶ相の交流電圧ＶＶ１〜ＶＶ３が出力される。２次巻線ＣＷ１〜ＣＷ３の端子間には、それぞれＷ相の交流電圧ＶＷ１〜ＶＷ３が出力される。交流電圧ＶＵ１〜ＶＵ３，ＶＶ１〜ＶＶ３，ＶＷ１〜ＶＷ３は、ともに６３５Ｖである。Ｕ相の交流電圧ＶＵ１〜ＶＵ３とＶ相の交流電圧ＶＶ１〜ＶＶ３とＷ相の交流電圧ＶＷ１〜ＶＷ３の位相は１２０度ずつずれている。

図３は、高圧無停電電源装置２の構成を示す回路ブロック図である。図３において、高圧無停電電源装置２は、９個の無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３，ＵＶ１〜ＵＶ３，ＵＷ１〜ＵＷ３と、９個のバッテリ１２と、３個の出力端子ＴＵ，ＴＶ，ＴＷを含む。制御回路１０は、高圧無停電電源装置２全体を制御する。たとえば制御回路１０は、高圧無停電電源装置２の出力電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷが目標電圧になるように無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３，ＵＶ１〜ＵＶ３，ＵＷ１〜ＵＷ３を制御する。

無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３，ＵＶ１〜ＵＶ３，ＵＷ１〜ＵＷ３は、それぞれ２次巻線ＣＵ１〜ＣＵ３，ＣＶ１〜ＣＶ３，ＣＷ１〜ＣＷ３に接続されるとともに、それぞれ９個のバッテリ１２に接続される。

無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３は、それぞれ２次巻線ＣＵ１〜ＣＵ３から交流電力が供給されている場合は、それぞれ２次巻線ＣＵ１〜ＣＵ３から受けた交流電力を直流電力に変換し、その直流電力をそれぞれ３個のバッテリ１２に蓄えるとともに交流電力に変換する。また、無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３は、それぞれ２次巻線ＣＵ１〜ＣＵ３からの交流電力の供給が停止された場合は、それぞれ３個のバッテリ１２の直流電力を交流電力に変換する。

無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３の出力端子Ｔｃ，Ｔｂ間には、それぞれ商用周波数で定電圧（６３５Ｖ）の交流電圧ＶＵ１１〜ＶＵ１３が出力される。無停電電源装置ＵＵ１の出力端子Ｔｄは中性点ＮＰに接続され、無停電電源装置ＵＵ１，ＵＵ２の出力端子Ｔｃはそれぞれ無停電電源装置ＵＵ２，ＵＵ３の出力端子Ｔｄに接続され、無停電電源装置ＵＵ３の出力端子Ｔｃは出力端子ＴＵに接続される。

すなわち、無停電電源装置ＵＵ３〜ＵＵ１は出力端子ＴＵおよび中性点ＮＰ間に直列接続される。無停電電源装置ＵＵ２は、前段の無停電電源装置ＵＵ１の出力電圧ＶＵ１１に自己の出力電圧ＶＵ１２を加算して次段に出力する。無停電電源装置ＵＵ３は、前段の無停電電源装置ＵＵ２の出力電圧ＶＵ１１＋ＶＵ１２に自己の出力電圧ＶＵ１３を加算して出力端子ＴＵに出力する。結局、出力端子ＴＵには、無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３の出力電圧ＶＵ１１〜ＶＵ１３の総和の交流電圧ＶＵ＝ＶＵ１１＋ＶＵ１２＋ＶＵ１３が出力される。交流電圧ＶＵすなわちＵ相電圧ＶＵは、６３５×３＝１９０５Ｖである。

同様に、無停電電源装置ＵＶ１〜ＵＶ３は、それぞれ２次巻線ＣＶ１〜ＣＶ３から交流電力が供給されている場合は、それぞれ２次巻線ＣＶ１〜ＣＶ３から受けた交流電力を直流電力に変換し、その直流電力をそれぞれ３個のバッテリ１２に蓄えるとともに交流電力に変換する。また、無停電電源装置ＵＶ１〜ＵＶ３は、それぞれ２次巻線ＣＶ１〜ＣＶ３からの交流電力の供給が停止された場合は、それぞれ３個のバッテリ１２の直流電力を交流電力に変換する。

無停電電源装置ＵＶ１〜ＵＶ３の出力端子Ｔｃ，Ｔｂ間には、それぞれ商用周波数で定電圧（６３５Ｖ）の交流電圧ＶＶ１１〜ＶＶ１３が出力される。無停電電源装置ＵＶ１の出力端子Ｔｄは中性点ＮＰに接続され、無停電電源装置ＵＶ１，ＵＶ２の出力端子Ｔｃはそれぞれ無停電電源装置ＵＶ２，ＵＶ３の出力端子Ｔｄに接続され、無停電電源装置ＵＶ３の出力端子Ｔｃは出力端子ＴＶに接続される。

すなわち、無停電電源装置ＵＶ３〜ＵＶ１は出力端子ＴＶおよび中性点ＮＰ間に直列接続される。無停電電源装置ＵＶ２は、前段の無停電電源装置ＵＶ１の出力電圧ＶＶ１１に自己の出力電圧ＶＶ１２を加算して次段に出力する。無停電電源装置ＵＶ３は、前段の無停電電源装置ＵＶ２の出力電圧ＶＶ１１＋ＶＶ１２に自己の出力電圧ＶＶ１３を加算して出力端子ＴＶに出力する。結局、出力端子ＴＶには、無停電電源装置ＵＶ１〜ＵＶ３の出力電圧ＶＶ１１〜ＶＶ１３の総和の交流電圧ＶＶ＝ＶＶ１１＋ＶＶ１２＋ＶＶ１３が出力される。交流電圧ＶＶすなわちＶ相電圧ＶＶは、６３５×３＝１９０５Ｖである。

同様に、無停電電源装置ＵＷ１〜ＵＷ３は、それぞれ２次巻線ＣＷ１〜ＣＷ３から交流電力が供給されている場合は、それぞれ２次巻線ＣＷ１〜ＣＷ３から受けた交流電力を直流電力に変換し、その直流電力をそれぞれ３個のバッテリ１２に蓄えるとともに交流電力に変換する。また、無停電電源装置ＵＷ１〜ＵＷ３は、それぞれ２次巻線ＣＷ１〜ＣＷ３から交流電力が停止された場合は、それぞれ３個のバッテリ１２の直流電力を交流電力に変換する。

無停電電源装置ＵＷ１〜ＵＷ３の出力端子Ｔｃ，Ｔｂ間には、それぞれ商用周波数で定電圧（６３５Ｖ）の交流電圧ＶＷ１１〜ＶＷ１３が出力される。無停電電源装置ＵＷ１の出力端子Ｔｄは中性点ＮＰに接続され、無停電電源装置ＵＷ１，ＵＷ２の出力端子Ｔｃはそれぞれ無停電電源装置ＵＷ２，ＵＷ３の出力端子Ｔｄに接続され、無停電電源装置ＵＷ３の出力端子Ｔｃは出力端子ＴＷに接続される。

すなわち、無停電電源装置ＵＷ３〜ＵＷ１は出力端子ＴＷおよび中性点ＮＰ間に直列接続される。無停電電源装置ＵＷ２は、前段の無停電電源装置ＵＷ１の出力電圧ＶＷ１１に自己の出力電圧ＶＷ１２を加算して次段に出力する。無停電電源装置ＵＷ３は、前段の無停電電源装置ＵＷ２の出力電圧ＶＷ１１＋ＶＷ１２に自己の出力電圧ＶＷ１３を加算して出力端子ＴＷに出力する。結局、出力端子ＴＷには、無停電電源装置ＵＷ１〜ＵＷ３の出力電圧ＶＷ１１〜ＶＷ１３の総和の交流電圧ＶＷ＝ＶＷ１１＋ＶＷ１２＋ＶＷ１３が出力される。交流電圧ＶＷすなわちＷ相電圧ＶＷは、６３５×３＝１９０５Ｖである。

端子ＴＵ，ＴＶ間の電圧ＶＵ−ＶＶ、すなわち線間電圧ＶＵＶは１９０５×√３≒３３００Ｖとなる。端子ＴＶ，ＴＷ間の電圧ＶＶ−ＶＷ、すなわち線間電圧ＶＶＷは１９０５×√３≒３３００Ｖとなる。端子ＴＷ，ＴＵ間の電圧ＶＷ−ＶＵ、すなわち線間電圧ＶＷＵは１９０５×√３≒３３００Ｖとなる。線間電圧ＶＵＶ，ＶＶＷ，ＶＷＵの位相は１２０度ずつずれている。

図４は、無停電電源装置ＵＵ１の構成を示す回路図である。図４において、無停電電源装置ＵＵ１は、入力端子Ｔａ，Ｔｂ、コンデンサＣ１〜Ｃ３、リアクトルＬ１，Ｌ２、トランジスタＱ１〜Ｑ４，Ｑ１１〜Ｑ１４、ダイオードＤ１〜Ｄ４，Ｄ１１〜Ｄ１４、直流正母線ＰＬ、直流負母線ＮＬ、および出力端子Ｔｃ，Ｔｄを含む。

トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ１１，Ｑ１２のコレクタはともに直流正母線ＰＬに接続され、それらのエミッタはそれぞれトランジスタＱ３，Ｑ４，Ｑ１３，Ｑ１４のコレクタに接続される。トランジスタＱ３，Ｑ４，Ｑ１３，Ｑ１４のエミッタは、ともに直流負母線ＮＬに接続される。ダイオードＤ１〜Ｄ４，Ｄ１１〜Ｄ１４は、それぞれトランジスタＱ１〜Ｑ４，Ｑ１１〜Ｑ１４に逆並列に接続される。

トランジスタＱ１〜Ｑ４およびダイオードＤ１〜Ｄ４は、２レベルのコンバータ３１を構成する。トランジスタＱ１１〜Ｑ１４およびダイオードＤ１１〜Ｄ１４は、２レベルのインバータ３２を構成する。バッテリ１２の正極および負極は、それぞれ直流正母線ＰＬおよび直流負母線ＮＬに接続される。コンデンサＣ３は、母線ＰＬ，ＮＬ間に接続される。

リアクトルＬ１は、入力端子ＴａとトランジスタＱ１のエミッタとの間に接続される。コンデンサＣ１の一方電極は入力端子Ｔａに接続され、その他方電極は入力端子ＴｂおよびトランジスタＱ２のエミッタに接続される。リアクトルＬ１およびコンデンサＣ１は、入力フィルタ３０を構成する。

リアクトルＬ２は、トランジスタＱ１１のエミッタと出力端子Ｔｃとの間に接続される。コンデンサＣ２の一方電極は出力端子Ｔｃに接続され、その他方電極はトランジスタＱ１２のエミッタと出力端子Ｔｄに接続される。リアクトルＬ２およびコンデンサＣ２は、出力フィルタ３３を構成する。

入力フィルタ３０は、ローパスフィルタであり、商用周波数の交流電圧ＶＵ１をコンバータ３１に通過させ、コンバータ３１で発生するスイッチング周波数の信号が入力端子Ｔａ，Ｔｂ側に通過するのを禁止する。

コンバータ３１は、対応の２次巻線ＣＵ１から入力フィルタ３０を介して交流電力が供給されている場合は、その交流電力を直流電力に変換し、その直流電力をバッテリ１２に蓄えるとともにインバータ３２に供給する。また、交流電力の供給が停止された場合は、コンバータ３１は停止する。換言すると、コンバータ３１は、対応の２次巻線ＣＵ１から入力フィルタ３０を介して交流電圧ＶＵ１が供給されている場合は、その交流電圧ＶＵ１を直流電圧に変換して直流正母線ＰＬおよび直流負母線ＮＬ間に供給する。また、交流電圧ＶＵ１の供給が停止された場合は、コンバータ３１は停止する。

たとえば、入力端子Ｔａの電圧が入力端子Ｔｂの電圧よりも高い場合は、トランジスタＱ１，Ｑ４をオンさせるとともにトランジスタＱ２，Ｑ３をオフさせる。これにより、入力端子ＴａからリアクトルＬ１、トランジスタＱ１、コンデンサＣ３、およびトランジスタＱ４を介して入力端子Ｔｂに至る経路で電流が流れ、コンデンサＣ３が充電される。

また、入力端子Ｔａの電圧が入力端子Ｔｂの電圧よりも低い場合は、トランジスタＱ１，Ｑ４をオフさせるとともにトランジスタＱ２，Ｑ３をオンさせる。これにより、入力端子ＴｂからトランジスタＱ２、コンデンサＣ３、およびトランジスタＱ３を介して入力端子Ｔａに至る経路で電流が流れ、コンデンサＣ３が充電される。このようにして、入力端子Ｔａ，Ｔｂ間の交流電圧ＶＵ１がコンデンサＣ３の端子間の直流電圧に変換される。

インバータ３２は、コンバータ３１から直流電力が供給されている場合は、その直流電力を交流電力に変換し、コンバータ３１からの直流電力の供給が停止された場合は、バッテリ１２の直流電力を交流電力に変換する。換言すると、インバータ３２は、直流正母線ＰＬおよび直流負母線ＮＬから受けた直流電圧に基づいて、正電圧および負電圧を含む２レベルの交流電圧を生成する。

たとえば、トランジスタＱ１１，Ｑ１４をオンさせるとともにトランジスタＱ１２，Ｑ１３をオフさせると、直流正母線ＰＬがトランジスタＱ１１およびリアクトルＬ２を介して出力端子Ｔｃに接続されるとともに、直流負母線ＮＬがトランジスタＱ１４を介して出力端子Ｔｄに接続され、出力フィルタ３３に正電圧が供給される。

また、トランジスタＱ１１，Ｑ１４をオフさせるとともにトランジスタＱ１２，Ｑ１３をオンさせると、直流正母線ＰＬがトランジスタＱ１２を介して出力端子Ｔｄに接続されるとともに、直流負母線ＮＬがトランジスタＱ１３およびリアクトルＬ２を介して出力端子Ｔｃに接続され、出力フィルタ３３に負電圧が供給される。

したがって、トランジスタＱ１１〜Ｑ１４を制御することにより正電圧および負電圧のうちの所望の電圧を出力フィルタ３３に供給することができ、正電圧および負電圧の２レベルで変化する交流電圧を出力フィルタ３３に供給することができる。

出力フィルタ３３は、ローパスフィルタであり、商用周波数の交流電圧ＶＵ１1を出力端子Ｔｃ，Ｔｄに通過させ、インバータ３２で発生したスイッチング周波数の信号が出力端子Ｔｃ，Ｔｄに通過するのを禁止する。換言すると、出力フィルタ３３は、インバータ３２で生成された２レベルの交流電圧の波形を正弦波に変換し、正弦波の交流電圧ＶＵ１１を出力端子Ｔｃ，Ｔｄ間に出力する。

他の無停電電源装置ＵＵ２，ＵＵ３，ＵＶ１〜ＵＶ３，ＵＷ１〜ＵＷ３の各々は、無停電電源装置ＵＵ１と同様であるので、その説明は繰り返さない。

図１に戻って、スイッチＳ２，Ｓ３は、高圧無停電電源装置２の出力端子（たとえばＴＵ）と出力端子Ｔ３との間に直列接続される。スイッチＳ２は、たとえばコンタクタであり、インバータ３２から負荷２２に交流電力を供給するインバータ給電モード時にオンされ、バイパス交流電源２１からバイパス端子Ｔ２を介して負荷２２に交流電力を供給するバイパス給電モード時にオフされる。

スイッチＳ３は、たとえばブレーカであり、通常はオンされ、無停電電源システムのメンテナンス時にオフされる。スイッチＳ４は、たとえばブレーカであり、入力端子Ｔ１とバイパス端子Ｔ２の間に接続され、第１の動作モードではオフされ、第２の動作モードではオンされる。

スイッチＳ５の一方端子はバイパス端子Ｔ２に接続され、その他方端子はスイッチＳ６を介してスイッチＳ２，Ｓ３間のノードＮ１に接続される。スイッチＳ５は、たとえばブレーカであり、通常はオンされ、メンテナンス時にオフされる。スイッチＳ６は、たとえばコンタクタであり、バイパス給電モード時にオンされ、インバータ給電モード時にオフされる。無瞬断スイッチ３は、スイッチＳ６に並列接続され、高圧無停電電源装置２が正常である場合はオフし、高圧無停電電源装置２が故障したときに瞬時にオンする。スイッチＳ５，Ｓ６，Ｓ３および無瞬断スイッチ３は、バイパススイッチを構成する。スイッチＳ７は、たとえばブレーカであり、バイパス端子Ｔ２と出力端子Ｔ３との間に接続され、通常はオフされ、メンテナンス時にオンされる。

エネルギー蓄積装置４は、スイッチＳ８を介して入力端子Ｔ１に接続され、変圧器５、電力変換器６、モータ７、およびフライホイール装置８を含む。エネルギー蓄積装置４は、商用交流電源２０から交流電力が正常に供給されている通常時は、商用交流電源２０から供給される交流電力をフライホイール装置８の回転エネルギーに変換し、商用交流電源２０からの交流電力の供給が停止された停電時は、フライホイール装置８に蓄えられた回転エネルギーを交流電力に変換して入力変圧器１の１次巻線に与える。

すなわち、スイッチＳ８は、たとえばブレーカであり、入力端子Ｔ１と変圧器５の１次巻線との間に接続され、通常はオンされ、メンテナンス時にオフされる。変圧器５の２次巻線は、電力変換器６に接続される。変圧器５は、商用交流電源２０から交流電力が供給されている通常時は、商用交流電源２０からの交流電力を電力変換器６に供給し、商用交流電源２０からの交流電力の供給が停止された停電時は、電力変換器６から供給される交流電力を入力変圧器１の１次巻線に供給する。

図５は、電力変換器６の構成を示す回路図であって、図４と対比される図である。図５から分かるように、電力変換器６は無停電電源装置ＵＵ１と同じ構成である。リアクトルＬ１およびコンデンサＣ１はフィルタ４０を構成する。トランジスタＱ１〜Ｑ４およびダイオードＤ１〜Ｄ４は、コンバータ４１を構成する。トランジスタＱ１１〜Ｑ１４およびダイオードＤ１１〜Ｄ１４は、コンバータ４２を構成する。リアクトルＬ２およびコンデンサＣ２はフィルタ４３を構成する。

商用交流電源２０から交流電力が正常に供給されている場合には、コンバータ４１は、商用交流電源２０から変圧器５およびフィルタ４０を介して供給される交流電力を直流電力に変換する。換言すると、コンバータ４１は、商用交流電源２０から変圧器５およびフィルタ４０を介して供給される交流電圧を直流電圧に変換して直流正母線ＰＬおよび直流負母線ＮＬ間に与える。このとき、フィルタ４０は、コンバータ４１で発生するスイッチング周波数のノイズが変圧器５側に漏れるのを防止する。

また、コンバータ４２は、インバータとして動作し、コンバータ４１で生成された直流電力を交流電力に変換する。換言すると、コンバータ４２は、直流正母線ＰＬおよび直流負母線ＮＬから受けた直流電圧に基づいて、正電圧および負電圧を含む２レベルの交流電圧を生成する。このとき、フィルタ４３は、コンバータ４２で生成された２レベルの交流電圧の波形を正弦波に変換し、正弦波の交流電圧を出力端子Ｔｃ，Ｔｄ間に出力する。

また、商用交流電源２０から交流電力が正常に供給されていない場合には、コンバータ４２は、モータ７から供給される交流電力を直流電力に変換する。換言すると、コンバータ４２は、モータ７から供給される交流電圧を直流電圧に変換して直流正母線ＰＬおよび直流負母線ＮＬ間に与える。このとき、フィルタ４３は、コンバータ４２で発生するスイッチング周波数のノイズがモータ７側に漏れるのを防止する。

また、コンバータ４１は、インバータとして動作し、コンバータ４２で生成された直流電力を交流電力に変換する。換言すると、コンバータ４１は、直流正母線ＰＬおよび直流負母線ＮＬから受けた直流電圧に基づいて、正電圧および負電圧を含む２レベルの交流電圧を生成する。このとき、フィルタ４０は、コンバータ４１で生成された２レベルの交流電圧の波形を正弦波に変換し、正弦波の交流電圧を入力端子Ｔａ，Ｔｂ間に出力する。

図１に戻って、モータ７は、商用交流電源２０から交流電力が正常に供給されている場合には、商用交流電源２０から変圧器５および電力変換器６を介して供給される交流電力によって駆動され、フライホイール装置８を回転駆動させてフライホイール装置８に回転エネルギーを蓄えさせる。

また、モータ７は、商用交流電源２０からの交流電力の供給が正常でない場合には、回転エネルギーによって回転し続けるフライホイール装置８によって回転駆動され、交流電力を生成して電力変換器６に供給する。

フライホイール装置８は、モータ７によって回転駆動されることによって回転エネルギーを蓄積し、モータ７を回転駆動させることによって回転エネルギーを放出する。

電圧検出器９は、入力端子Ｔ１に与えられる交流電圧（たとえばＶＲ）の瞬時値を検出し、検出値を示す信号を制御回路１０に与える。操作部１１は、複数のスイッチ、複数のボタンなどを含む。ユーザは、操作部１１のスイッチなどを操作することによって無停電電源システムを操作したり、無停電電源システムを第１の動作モードおよび第２の動作モードのうちの所望の動作モードを選択する。操作部１１は、ユーザによって選択された動作モードを示す信号などを制御回路１０に出力する。

制御回路１０は、操作部１１からの信号に基づいて、無停電電源システム全体を制御する。特に、制御回路１０は、電圧検出器９からの信号に従って高圧無停電電源装置２を制御し、入力端子Ｔ１に供給される交流電圧と同じ電圧で同じ位相の交流電圧を生成させる。また、制御回路１０は、スイッチＳ２，Ｓ６および無瞬断スイッチ３を制御し、インバータ給電モードとバイパス給電モードを切換える。

次に、第１の動作モードが選択された場合における無停電電源システムの動作について説明する。ただし、説明の簡単化のため、Ｒ相およびＵ相に関連する部分の動作のみについて説明する。通常は、スイッチＳ１〜Ｓ３，Ｓ５，Ｓ８がオンされ、スイッチＳ４，Ｓ６，Ｓ７はオフされる。商用交流電源２０から入力端子Ｔ１およびスイッチＳ１を介して入力変圧器１の１次巻線ＣＲに交流電圧ＶＲが供給される。これにより、入力変圧器１の２次巻線ＣＵ１〜ＣＵ３にそれぞれ交流電圧ＶＵ１〜ＶＵ３が出力される。

無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３は、それぞれ交流電圧ＶＵ１〜ＶＵ３によって駆動され、それぞれ正弦波形の交流電圧ＶＵ１１〜ＶＵ１３を出力するとともに、それぞれ３個のバッテリ１２に直流電力を蓄える。交流電圧ＶＵ１１〜ＶＵ１３は、加算されて高圧の交流電圧ＶＵとなる。高圧の交流電圧ＶＵは、スイッチＳ２，Ｓ３および出力端子Ｔ３を介して負荷２２に供給される。この状態は、無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３のインバータ３２から負荷２２に交流電力が供給されるので、インバータ給電モードと呼ばれる。

また、このとき、商用交流電源２０から入力端子Ｔ１およびスイッチＳ８を介してエネルギー蓄積装置４に交流電力が供給され、モータ７によってフライホイール装置８が回転駆動されて回転エネルギーが蓄えられる。

インバータ給電モード時において、商用交流電源２０からの交流電力の供給が停止されると、すなわち停電が発生すると、フライホイール装置８の回転エネルギーがモータ７によって交流電力に変換される。モータ７によって生成された交流電力は、電力変換器６および変圧器５によって商用交流電力と同じ電圧および周波数の交流電力に変換され、スイッチＳ８，Ｓ１を介して入力変圧器１の１次巻線ＣＲに与えられる。これにより、入力変圧器１の２次巻線ＣＵ１〜ＣＵ３に交流電圧ＶＵ１〜ＶＵ３が発生し、無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３に与えられる。

無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３のコンバータ３１は、入力変圧器１の２次巻線ＣＵ１〜ＣＵ３からの交流電圧ＶＵ１〜ＶＵ３を直流電圧に変換して母線ＰＬ，ＮＬ間に供給し、無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３のインバータ３２は母線ＰＬ，ＮＬ間の直流電圧に基づいて正電圧および負電圧を含む２レベルの交流電圧を生成し、無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３の出力フィルタ３３はそれぞれ正弦波形の交流電圧ＶＵ１１〜ＶＵ１３を出力する。交流電圧ＶＵ１１〜ＶＵ１３は、加算されて高圧の交流電圧ＶＵとなる。高圧の交流電圧ＶＵは、スイッチＳ２，Ｓ３および出力端子Ｔ３を介して負荷２２に供給される。

さらに、フライホイール装置８の回転エネルギーが消費された結果、入力変圧器１の２次巻線ＣＵ１〜ＣＵ３からの交流電圧ＶＵ１〜ＶＵ３が所定レベルよりも低下した場合は、無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３のコンバータ３１の運転が停止され、３個のバッテリ１２の直流電力がそれぞれ無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３のインバータ３２に供給される。したがって、停電が発生した場合でも、エネルギー蓄積装置４およびバッテリ１２にエネルギーが蓄えられている限りは、負荷２２の運転を継続することができる。エネルギー蓄積装置４およびバッテリ１２のエネルギーが所定レベルよりも低下した場合は、負荷２２の運転を停止する。

なお、インバータ給電モード時において商用交流電源２０の出力電圧が瞬間的に低下した場合、いわゆる瞬低が発生した場合は、コンデンサＣ３およびバッテリ１２によって直流電圧が維持され、安定した交流電圧が負荷２２に供給され、負荷２２が安定に運転される。

インバータ給電モード時において、高圧無停電電源装置２が故障した場合は、無瞬断スイッチ３が瞬時にオンし、バイパス交流電源２１からバイパス端子Ｔ２、スイッチＳ５、無瞬断スイッチ３、スイッチＳ３、および出力端子Ｔ３を介して負荷２２に交流電力が供給され、負荷２２の運転が継続される。無瞬断スイッチ３に続いてスイッチＳ６がオンするとともにスイッチＳ１，Ｓ２がオフすると、無瞬断スイッチ３がオフされる。これにより、バイパス交流電源２１からバイパス端子Ｔ２、スイッチＳ５，Ｓ６，Ｓ３、および出力端子Ｔ３を介して負荷２２に交流電力が供給され、負荷２２の運転が継続される。これは、無瞬断スイッチ３における電力損失を削減するためである。この状態は、バイパス交流電源２１から負荷２２に交流電力が供給されるので、バイパス給電モードと呼ばれる。

また、このとき、スイッチＳ４がオンされてエネルギー蓄積装置４がバイパス端子Ｔ２に接続され、バイパス交流電源２１からバイパス端子Ｔ２およびスイッチＳ４，Ｓ８を介してエネルギー蓄積装置４に交流電力が供給され、モータ７によってフライホイール装置８が回転駆動されて回転エネルギーが蓄えられる。

バイパス給電モード時において、バイパス交流電源２１からの交流電力の供給が停止されたり、バイパス交流電源２１の出力電圧が瞬間的に低下すると、フライホイール装置８の回転エネルギーがモータ７によって交流電力に変換される。モータ７によって生成された交流電力は、電力変換器６および変圧器５によって商用交流電力と同じ電圧および周波数の交流電力に変換され、スイッチＳ８，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ３を介して負荷２２に供給され、負荷２２の運転が継続される。

第１の動作モードにおけるメンテナンス時は、スイッチＳ７のみがオンされ、他のスイッチＳ１〜Ｓ６，Ｓ８がオフされ、バイパス交流電源２１からバイパス端子Ｔ２、スイッチＳ７および出力端子Ｔ３を介して負荷２２に交流電力が供給され、負荷２２が運転される。交流電源２０，１１のうちの一方の交流電源が故障した場合は、スイッチＳ４がオンされ、他方の交流電源が故障した交流電源の役割も果たす。

次に、第２の動作モードが選択された場合における無停電電源システムについて説明する。ただし、説明の簡単化のため、Ｒ相およびＵ相に関連する部分の動作のみについて説明する。第２の動作モードでは、図６に示すように、入力端子Ｔ１に商用交流電源２０が接続されるが、バイパス端子Ｔ２にバイパス交流電源２１が接続されない。

商用交流電源２０から交流電力が正常に供給されている通常時は、スイッチＳ１〜Ｓ６，Ｓ８がオンされ、スイッチＳ７がオフされる。これにより、商用交流電源２０から入力端子Ｔ１、スイッチＳ４〜Ｓ６，Ｓ３、および出力端子Ｔ３を介して負荷２２に交流電力が供給され、負荷２２が運転される。この状態は、商用交流電源２０からバイパス経路（スイッチＳ４〜Ｓ６，Ｓ３）を介して負荷２２に交流電力が供給されるので、バイパス給電モードと呼ばれる。

また、このとき商用交流電源２０から入力端子Ｔ１およびスイッチＳ１を介して入力変圧器１の１次巻線ＣＲに交流電圧ＶＲが供給される。これにより、入力変圧器１の２次巻線ＣＵ１〜ＣＵ３にそれぞれ交流電圧ＶＵ１〜ＶＵ３が出力される。無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３のコンバータ３１は、それぞれ２次巻線ＣＵ１〜ＣＵ３から受けた交流電力を直流電力に変換して、それぞれ３個のバッテリ１２に蓄える。制御回路１０は、電圧検出器９の出力信号に同期して無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３のインバータ３２用の制御信号を生成するが出力しない。したがって、各インバータ３２は運転されないが、直ぐに運転可能な待機状態にされている。

また、このとき、商用交流電源２０から入力端子Ｔ１およびスイッチＳ８を介してエネルギー蓄積装置４に交流電力が供給され、モータ７によってフライホイール装置８が回転駆動されて回転エネルギーが蓄えられる。

バイパス給電モード時において商用交流電源２０からの交流電力の供給が停止されると、すなわち停電が発生すると、フライホイール装置８の回転エネルギーがモータ７によって交流電力に変換される。モータ７によって生成された交流電力は、電力変換器６および変圧器５によって商用交流電力と同じ電圧および周波数の交流電力に変換され、スイッチＳ８，Ｓ１を介して入力変圧器１の１次巻線ＣＲに与えられる。これにより、入力変圧器１の２次巻線ＣＵ１〜ＣＵ３に交流電圧ＶＵ１〜ＶＵ３が発生し、無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３に与えられる。これにより、無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３のコンバータ３１の運転が継続され、制御回路１０によるインバータ３２用の制御信号の生成が継続される。

また、無瞬断スイッチ３がオンされるとともに、スイッチＳ６がオフされる。これにより、エネルギー蓄積装置４で生成された交流電力がスイッチＳ８，Ｓ４，Ｓ５、無瞬断スイッチ３、およびスイッチＳ３を介して負荷２２に供給され、負荷２２の運転が継続される。

次に、制御回路１０によって生成された制御信号が無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３のインバータ３２に供給される。これにより、無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３のコンバータ３１は、入力変圧器１の２次巻線ＣＵ１〜ＣＵ３からの交流電圧ＶＵ１〜ＶＵ３を直流電圧に変換して母線ＰＬ，ＮＬ間に供給し、無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３のインバータ３２は母線ＰＬ，ＮＬ間の直流電圧に基づいて正電圧および負電圧を含む２レベルの交流電圧を生成し、無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３の出力フィルタ３３はそれぞれ正弦波形の交流電圧ＶＵ１１〜ＶＵ１３を出力する。交流電圧ＶＵ１１〜ＶＵ１３は、加算されて高圧の交流電圧ＶＵとなる。高圧の交流電圧ＶＵは、スイッチＳ２，Ｓ３および出力端子Ｔ３を介して負荷２２に供給される。

次いで無瞬断スイッチ３がオフされ、高圧無停電電源装置２からスイッチＳ２，Ｓ３を介して負荷２２に交流電力が供給される。この状態は、無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３のインバータ３２から負荷２２に交流電力が供給されるので、インバータ給電モードと呼ばれる。

さらに、フライホイール装置８の回転エネルギーが消費された結果、入力変圧器１の２次巻線ＣＵ１〜ＣＵ３からの交流電圧ＶＵ１〜ＶＵ３が所定レベルよりも低下した場合は、無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３のコンバータ３１の運転が停止され、３個のバッテリ１２の直流電力がそれぞれ無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３のインバータ３２に供給される。したがって、停電が発生した場合でも、エネルギー蓄積装置４およびバッテリ１２にエネルギーが蓄えられている限りは、負荷２２の運転を継続することができる。エネルギー蓄積装置４およびバッテリ１２のエネルギーが所定レベルよりも低下した場合は、負荷２２の運転を停止する。

インバータ給電モード時に商用交流電源２０からの交流電力の供給が再開された場合、すなわち復電した場合は、無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３のコンバータ３１の運転が再開され、各コンバータ３１で生成された直流電力が対応するバッテリ１２に蓄えられるとともに、対応するインバータ３２に供給される。無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３のインバータ３２は母線ＰＬ，ＮＬ間の直流電圧に基づいて正電圧および負電圧を含む２レベルの交流電圧を生成し、無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３の出力フィルタ３３はそれぞれ正弦波形の交流電圧ＶＵ１１〜ＶＵ１３を出力する。交流電圧ＶＵ１１〜ＶＵ１３は、加算されて高圧の交流電圧ＶＵとなる。高圧の交流電圧ＶＵは、スイッチＳ２，Ｓ３および出力端子Ｔ３を介して負荷２２に供給される。

また、商用交流電源２０から入力端子Ｔ１およびスイッチＳ８を介してエネルギー蓄積装置４に交流電力が供給され、モータ７によってフライホイール装置８が回転駆動されて回転エネルギーが蓄えられる。

また、制御回路１０は、高圧無停電電源装置２から出力される交流電圧ＶＵの位相が商用交流電源２０からの交流電圧ＶＲの位相に一致するように、負荷２２に悪影響を及ぼさない速度で交流電圧ＶＵの位相を変化させる。なお、交流電圧ＶＵの位相を変化させると負荷２２に悪影響が及ぶ場合は、交流電圧ＶＵの位相を変化させずに負荷２２の運転を継続し、負荷２２の運転を所定のタイミングで停止し、バイパス給電モードでの給電を再開する。

次いで制御回路１０は、高圧無停電電源装置２から出力される交流電圧ＶＵの位相が商用交流電源２０からの交流電圧ＶＲの位相に一致したら、無瞬断スイッチ３をオンさせ、スイッチＳ６をオンさせた後に無瞬断スイッチ３をオフさせる。次に、制御回路１０からインバータ３２へのインバータ３２用の制御信号の供給が停止され、インバータ３２が待機状態にされる。これにより、無停電電源システムは、第２の動作モードの初期状態に戻る。

第２の動作モードにおけるメンテナンス時は、スイッチＳ４，Ｓ７のみがオンされ、他のスイッチＳ１〜Ｓ３，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ８がオフされ、商用交流電源２０から入力端子Ｔ１、スイッチＳ４，Ｓ７および出力端子Ｔ３を介して負荷２２に交流電力が供給され、負荷２２が運転される。

この実施の形態１では、複数の無停電電源装置（たとえばＵＵ１〜ＵＵ３）を負荷２２に対して直列接続することにより、負荷２２に高電圧を供給する。したがって、出力変圧器を使用しないので、高い効率が得られる。

また、低電圧の無停電電源装置によって出力変圧器を駆動する場合は定格電流の大きな無停電電源装置が必要となるが、本実施の形態１では、大容量の無停電電源システムを定格電流が小さな無停電電源装置で構成することができる。

また、入力変圧器１の複数の２次巻線（たとえばＣＵ１〜ＣＵ３）をそれぞれ複数の無停電電源装置（たとえばＵＵ１〜ＵＵ３）に接続することによって複数の無停電電源装置（たとえばＵＵ１〜ＵＵ３）同士を絶縁したので、低耐圧のトランジスタＱ、ダイオードＤなどを使用することができ、装置の低コスト化を図ることができる。

また、エネルギー蓄積装置４を設けたので、停電時間が長い場合でも、負荷２２の運転を継続することができる。

また、負荷２２の仕様などに基づいて第１の動作モードと第２の動作モードのうちの所望の動作モードを選択することができる。第１の動作モードでは主にインバータ給電モードが行なわれるので、安定した波形の交流電圧を負荷２２に供給することができる。また、第２の動作モードでは主にバイパス給電モードが行なわれるので、消費電力の低減化を図ることができる。

図７は、実施の形態１の変更例を示す回路図であって、図４と対比される図である。図７を参照して、この変更例では、各バッテリ１２が電気二重層コンデンサ１４で置換される。各無停電電源装置は、入力変圧器１の対応の２次巻線から交流電力が供給されている場合は、生成した直流電力を対応の電気二重層コンデンサ１４に蓄え、入力変圧器１の対応の２次巻線からの交流電力の供給が停止された場合は、電気二重層コンデンサ１４の直流電力を交流電力に変換する。この変更例では、電気二重層コンデンサ１４を使用するので、バッテリ１２を使用する場合に比べ、装置の長寿命化および小型化を図ることができる。

なお、この実施の形態１では、商用交流電源２０からの３．３ＫＶの交流電圧を６３５Ｖの交流電圧に降圧し、３段の無停電電源装置で１９０５Ｖの相電圧を生成し、３．３ＫＶの線間電圧を再生したが、無停電電源装置の段数を増やすことにより、さらに高圧の無停電電源システムを構成することができる。たとえば、商用交流電源２０からの６．６ＫＶの交流電圧を６３５Ｖの交流電圧に降圧し、６段の無停電電源装置で３８１０Ｖの相電圧を生成し、６．６ＫＶの線間電圧を再生してもよい。

[実施の形態２]
図８は、この発明の実施の形態２による無停電電源システムの要部を示す回路図であって、図４と対比される図である。図８を参照して、この無停電電源システムが実施の形態１の無停電電源システムと異なる点は、高圧無停電電源装置２に含まれる９個の無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３，ＵＶ１〜ＵＶ３，ＵＷ１〜ＵＷ３の各々が無停電電源装置５０で置換され、各無停電電源装置５０に２個のバッテリ１２，１２Ａが設けられている点である。

図８において、無停電電源装置５０は、無停電電源装置ＵＵ１にトランジスタＱ５〜Ｑ８，Ｑ１５〜Ｑ１８、ダイオードＤ５〜Ｄ８，Ｄ１５〜Ｄ１８，Ｄ２１〜Ｄ２４，Ｄ３１〜Ｄ３４、コンデンサＣ４、および直流中性点母線ＮＰＬを追加したものである。

コンデンサＣ３は直流正母線ＰＬと直流中性点母線ＮＰＬの間に接続され、コンデンサＣ４は直流中性点母線ＮＰＬと直流負母線ＮＬの間に接続される。バッテリ１２の正極および負極は、それぞれ直流正母線ＰＬおよび直流中性点母線ＮＰＬに接続される。バッテリ１２Ａの正極および負極は、それぞれ直流中性点母線ＮＰＬおよび直流負母線ＮＬに接続される。

トランジスタＱ１，Ｑ５，Ｑ７，Ｑ３は母線ＰＬ，ＮＬ間に直列接続され、トランジスタＱ２，Ｑ６，Ｑ８，Ｑ４は母線ＰＬ，ＮＬ間に直列接続される。トランジスタＱ５のエミッタはリアクトルＬ１を介して入力端子Ｔａに接続され、トランジスタＱ６のエミッタは入力端子Ｔｂに接続される。ダイオードＤ１〜Ｄ８は、それぞれトランジスタＱ１〜Ｑ８に逆並列に接続される。ダイオードＤ２１，Ｄ２２のアノードはともに直流中性点母線ＮＰＬに接続され、それらのカソードはそれぞれトランジスタＱ５，Ｑ６のコレクタに接続される。ダイオードＤ２３，Ｄ２４のアノードはそれぞれトランジスタＱ７，Ｑ８のエミッタに接続され、それらのカソードはともに直流中性点母線ＮＰＬに接続される。

トランジスタＱ１〜Ｑ８およびダイオードＤ１〜Ｄ８，Ｄ２１〜Ｄ２４は、３レベルのコンバータ３１Ａを構成する。コンバータ３１Ａは、対応の２次巻線から入力フィルタ３０を介して交流電力が供給されている場合は、その交流電力を直流電力に変換し、その直流電力をバッテリ１２，１２Ａに蓄えるとともにインバータ３２Ａに供給する。また、交流電力の供給が停止された場合はコンバータ３１Ａは停止する。換言すると、コンバータ３１Ａは、対応の２次巻線から入力フィルタ３０を介して交流電圧が供給されている場合は、その交流電圧を正電圧、中性点電圧、および負電圧に変換してそれぞれ直流正母線ＰＬ、直流中性点母線ＮＬＰ、および直流負母線ＮＬに与える。また、交流電圧の供給が停止された場合はコンバータ３１Ａは停止する。

たとえば、入力端子Ｔａの電圧が入力端子Ｔｂの電圧よりも高い場合は、トランジスタＱ１〜Ｑ８のうちのトランジスタＱ５，Ｑ１，Ｑ６をオンさせる。これにより、入力端子ＴａからリアクトルＬ１、トランジスタＱ５，Ｑ１、コンデンサＣ３、ダイオードＤ２２、およびトランジスタＱ６を介して入力端子Ｔｂに電流が流れ、コンデンサＣ３が充電される。また、トランジスタＱ１〜Ｑ８のうちのトランジスタＱ７，Ｑ４，Ｑ８をオンさせる。これにより、入力端子ＴａからリアクトルＬ１、トランジスタＱ７、ダイオードＤ２３、コンデンサＣ４、およびトランジスタＱ４，Ｑ８を介して入力端子Ｔｂに電流が流れ、コンデンサＣ４が充電される。

入力端子Ｔａの電圧が入力端子Ｔｂの電圧よりも低い場合は、トランジスタＱ１〜Ｑ８のうちのトランジスタＱ６，Ｑ２，Ｑ５をオンさせる。これにより、入力端子ＴｂからトランジスタＱ６，Ｑ２、コンデンサＣ３、ダイオードＤ２１、トランジスタＱ５、およびリアクトルＬ１を介して入力端子Ｔａに電流が流れ、コンデンサＣ３が充電される。また、トランジスタＱ１〜Ｑ８のうちのトランジスタＱ８，Ｑ３，Ｑ７をオンさせる。これにより、入力端子ＴｂからトランジスタＱ８、ダイオードＤ２４、コンデンサＣ４、トランジスタＱ３，Ｑ７、およびリアクトルＬ１を介して入力端子Ｔａに電流が流れ、コンデンサＣ４が充電される。

また、入力端子Ｔａ，Ｔｂの電圧が略等しい場合は、トランジスタＱ５，Ｑ８またはトランジスタＱ６，Ｑ７のみをオンさせる。トランジスタＱ５，Ｑ８のみをオンさせた場合は、入力端子ＴｂからトランジスタＱ８、ダイオードＤ２４，Ｄ２１、トランジスタＱ５，およびリアクトルＬ１を介して入力端子Ｔａに電流が流れる。また、トランジスタＱ６，Ｑ７のみをオンさせた場合は、入力端子ＴａからリアクトルＬ１、トランジスタＱ７、ダイオードＤ２３，Ｄ２２、トランジスタＱ６を介して入力端子Ｔｂに電流が流れる。このようにして、直流正母線ＰＬ、直流中性点母線ＮＰＬ、および直流負母線ＮＬがそれぞれ正電圧、中性点電圧、および負電圧にされる。

トランジスタＱ１１，Ｑ１５，Ｑ１７，Ｑ１３は母線ＰＬ，ＮＬ間に直列接続され、トランジスタＱ１２，Ｑ１６，Ｑ１８，Ｑ１４は母線ＰＬ，ＮＬ間に直列接続される。トランジスタＱ１５のエミッタはリアクトルＬ２を介して出力端子Ｔｃに接続され、トランジスタＱ１６のエミッタは出力端子Ｔｄに接続される。ダイオードＤ１１〜Ｄ１８は、それぞれトランジスタＱ１１〜Ｑ１８に逆並列に接続される。ダイオードＤ３１，Ｄ３２のアノードはともに直流中性点母線ＮＰＬに接続され、それらのカソードはそれぞれトランジスタＱ１５，Ｑ１６のコレクタに接続される。ダイオードＤ３３，Ｄ３４のアノードはそれぞれトランジスタＱ１７，Ｑ１８のエミッタに接続され、それらのカソードはともに直流中性点母線ＮＰＬに接続される。

トランジスタＱ１１〜Ｑ１８およびダイオードＤ１１〜Ｄ１８，Ｄ３１〜Ｄ３４は、３レベルのインバータ３２Ａを構成する。インバータ３２Ａは、コンバータ３１Ａから直流電力が供給されている場合は、その直流電力を交流電力に変換し、コンバータ３１Ａからの直流電力の供給が停止された場合は、バッテリ１２，１２Ａの直流電力を交流電力に変換する。換言すると、インバータ３２Ａは、直流正母線ＰＬ、直流中性点母線ＮＰＬ、および直流負母線ＮＬから受けた正電圧、中性点電圧、および負電圧に基づいて、正電圧、０Ｖ、および負電圧を含む３レベルの交流電圧を生成する。

たとえば、トランジスタＱ１１〜Ｑ１８のうちのトランジスタＱ１１，Ｑ１５，Ｑ１８をオンさせる。これにより、直流正母線ＰＬがトランジスタＱ１１，Ｑ１５およびリアクトルＬ２を介して出力端子Ｔｃに接続されるとともに、出力端子ＴｄがトランジスタＱ１８およびダイオードＤ３４を介して直流中性点母線ＮＰＬに接続され、正電圧および中性点電圧の差電圧（すなわち正電圧）が出力フィルタ３３に与えられる。

また、トランジスタＱ１１〜Ｑ１８のうちのトランジスタＱ１５，Ｑ１８，Ｑ１４をオンさせる。これにより、直流中性点母線ＮＰＬがダイオードＤ３１、トランジスタＱ１５、およびリアクトルＬ２を介して出力端子Ｔｃに接続されるとともに、出力端子ＴｄがトランジスタＱ１８，Ｑ１４を介して直流負母線ＮＬに接続され、中性点電圧および負電圧の差電圧（すなわち正電圧）が出力フィルタ３３に与えられる。

トランジスタＱ１１〜Ｑ１８のうちのトランジスタＱ１２，Ｑ１６，Ｑ１７をオンさせる。これにより、直流正母線ＰＬがトランジスタＱ１２，Ｑ１６を介して出力端子Ｔｄに接続されるとともに、出力端子ＴｃがリアクトルＬ２、トランジスタＱ１７、およびダイオードＤ３３を介して直流中性点母線ＮＰＬに接続され、中性点電圧および正電圧の差の電圧（すなわち負電圧）が出力フィルタ３３に与えられる。

また、トランジスタＱ１１〜Ｑ１８のうちのトランジスタＱ１６，Ｑ１７，Ｑ１３をオンさせる。これにより、直流中性点母線ＮＰＬがダイオードＤ３２およびトランジスタＱ１６を介して出力端子Ｔｄに供給されるとともに、出力端子ＴｃがリアクトルＬ２およびトランジスタＱ１７，Ｑ１３を介して直流負母線ＮＬに接続され、負電圧および中性点電圧の差の電圧（すなわち負電圧）が出力フィルタ３３に与えられる。

また、トランジスタＱ１５，Ｑ１８またはトランジスタＱ１６，Ｑ１７のみをオンさせる。トランジスタＱ１５，Ｑ１８のみをオンさせた場合は、直流中性点母線ＮＰＬがダイオードＤ３１、トランジスタＱ１５、およびリアクトルＬ２を介して出力端子Ｔｃに接続されるとともに、出力端子ＴｄがトランジスタＱ１８およびダイオードＤ３４を介して直流中性点母線ＮＰＬに接続され、中性点電圧および中性点電圧の差の電圧（すなわち０Ｖ）が出力フィルタ３３に与えられる。

また、トランジスタＱ１６，Ｑ１７のみをオンさせた場合は、直流中性点母線ＮＰＬがダイオードＤ３２およびトランジスタＱ１６を介して出力端子Ｔｄに接続されるとともに、出力端子ＴｃがリアクトルＬ２、トランジスタＱ１７およびダイオードＤ３３を介して直流中性点母線ＮＰＬに接続され、中性点電圧および中性点電圧の差の電圧（すなわち０Ｖ）が出力フィルタ３３に与えられる。

したがって、トランジスタＱ１１〜Ｑ１８を制御することにより、出力端子Ｔｃ，Ｔｄ間に正電圧、０Ｖ、および負電圧のうちの所望の電圧を供給することができ、正電圧、０Ｖ、および負電圧の３レベルで変化する交流電圧を生成することができる。

出力フィルタ３３は、ローパスフィルタであり、商用周波数の交流電圧を出力端子Ｔｃ，Ｔｄに通過させ、インバータ３２Ａで発生したスイッチング周波数の信号が出力端子Ｔｃ，Ｔｄに通過するのを禁止する。換言すると、出力フィルタ３３は、インバータ３２Ａで生成された３レベルの交流電圧の波形を正弦波に変換し、正弦波の交流電圧を出力端子Ｔｃ，Ｔｄ間に出力する。

また、この無停電電源システムでは、エネルギー蓄積装置４に含まれる電力変換器６が電力変換器５１で置換される。図９は、電力変換器５１の構成を示す回路図であって、図８と対比される図である。図９から分かるように、電力変換器５１は無停電電源装置５０と同じ構成である。リアクトルＬ１およびコンデンサＣ１はフィルタ４０を構成する。トランジスタＱ１〜Ｑ８およびダイオードＤ１〜Ｄ８，Ｄ２１〜Ｄ２４は、コンバータ４１Ａを構成する。トランジスタＱ１１〜Ｑ１８およびダイオードＤ１１〜Ｄ１８，Ｄ３１〜Ｄ３４は、コンバータ４２Ａを構成する。リアクトルＬ２およびコンデンサＣ２はフィルタ４３を構成する。

商用交流電源２０から交流電力が正常に供給されている場合には、コンバータ４１Ａは、商用交流電源２０から変圧器５およびフィルタ４０を介して供給される交流電力を直流電力に変換する。換言すると、コンバータ４１Ａは、商用交流電源２０から変圧器５およびフィルタ４０を介して供給される交流電圧を正電圧、中性点電圧、および負電圧に変換してそれぞれ直流正母線ＰＬ、直流中性点母線ＮＬＰ、および直流負母線ＮＬに与える。このとき、フィルタ４０は、コンバータ４１Ａで発生するスイッチング周波数のノイズが変圧器５側に漏れるのを防止する。

また、コンバータ４２Ａは、インバータとして動作し、コンバータ４１Ａで生成された直流電力を交流電力に変換する。換言すると、コンバータ４２Ａは、直流正母線ＰＬ、直流中性点母線ＮＰＬ、および直流負母線ＮＬから受けた正電圧、中性点電圧、および負電圧に基づいて、正電圧、０Ｖ、および負電圧を含む３レベルの交流電圧を生成する。このとき、フィルタ４３は、コンバータ４２Ａで生成された３レベルの交流電圧の波形を正弦波に変換し、正弦波の交流電圧を出力端子Ｔｃ，Ｔｄ間に出力する。

また、商用交流電源２０から交流電力が正常に供給されていない場合には、コンバータ４２Ａは、モータ７から供給される交流電力を直流電力に変換する。換言すると、コンバータ４２Ａは、モータ７から供給される交流電圧を正電圧、中性点電圧、および負電圧に変換してそれぞれ直流正母線ＰＬ、直流中性点母線ＮＬＰ、および直流負母線ＮＬに与える。このとき、フィルタ４３は、コンバータ４２Ａで発生するスイッチング周波数のノイズがモータ７側に漏れるのを防止する。

また、コンバータ４１Ａは、インバータとして動作し、コンバータ４２Ａで生成された直流電力を交流電力に変換する。換言すると、コンバータ４１Ａは、直流正母線ＰＬ、直流中性点母線ＮＰＬ、および直流負母線ＮＬから受けた正電圧、中性点電圧、および負電圧に基づいて、正電圧、０Ｖ、および負電圧を含む３レベルの交流電圧を生成する。このとき、フィルタ４０は、コンバータ４１Ａで生成された３レベルの交流電圧の波形を正弦波に変換し、正弦波の交流電圧を入力端子Ｔａ，Ｔｂ間に出力する。他の構成および動作は、実施の形態１と同じであるので、その説明は繰り返さない。

この実施の形態２では、実施の形態１と同じ効果が得られる他、無停電電源装置の各々が３レベルの交流電圧を生成するので、より正弦波に近い交流電圧を出力することができる。

図１０は、実施の形態２の変更例を示す回路図であって、図８と対比される図である。図１０を参照して、この変更例では、バッテリ１２，１２Ａが電気二重層コンデンサ１４，１４Ａで置換される。各無停電電源装置５０は、入力変圧器１の対応の２次巻線から交流電力が供給されている場合は、生成した直流電力を対応の電気二重層コンデンサ１４，１４Ａに蓄え、入力変圧器１の対応の２次巻線からの交流電力の供給が停止された場合は、電気二重層コンデンサ１４，１４Ａの直流電力を交流電力に変換する。この変更例では、電気二重層コンデンサ１４，１４Ａを使用するので、バッテリ８，８Ａを使用する場合に比べ、装置の長寿命化および小型化を図ることができる。

[実施の形態３]
図１１は、この発明の実施の形態３による無停電電源システムの構成を示す回路ブロック図であって、図１と対比される図である。図１１を参照して、この無停電電源システムが図１の無停電電源システムと異なる点は、高圧無停電電源装置２が高圧無停電電源装置６０で置換されている点である。

図１２は、高圧無停電電源装置６０の構成を示す回路ブロック図であって、図３と対比される図である。図１２を参照して、この高圧無停電電源装置６０が高圧無停電電源装置２と異なる点は、無停電電源装置ＵＵ１〜ＵＵ３，ＵＶ１〜ＵＶ３，ＵＷ１〜ＵＷ３が無停電電源装置ＵＵ１Ａ〜ＵＵ３Ａ，ＵＶ１Ａ〜ＵＶ３Ａ，ＵＷ１Ａ〜ＵＷ３Ａで置換され、リアクトルＬＵ，ＬＶ，ＬＷおよびコンデンサＣＵ，ＣＶ，ＣＷが追加されている点である。

図１３は、無停電電源装置ＵＵ１Ａの構成を示す回路ブロック図であって、図４と対比される図である。図１３を参照して、無停電電源装置ＵＵ１Ａは、無停電電源装置ＵＵ１からリアクトルＬ１，Ｌ２およびコンデンサＣ１，Ｃ２、すなわち入力フィルタ３０および出力フィルタ３３を除去したものである。トランジスタＱ１のエミッタは入力端子Ｔａに直接接続され、トランジスタＱ１１のエミッタは出力端子Ｔｃに直接接続されている。このため、無停電電源装置ＵＵ１Ａの出力電圧ＶＵ１１Ａは、正弦波にはならず、パルス信号列となる。他の無停電電源装置ＵＵ２Ａ，ＵＵ３Ａ，ＵＶ１Ａ〜ＵＶ３Ａ，ＵＷ１Ａ〜ＵＷ３Ａの各々も、無停電電源装置ＵＵ１Ａと同じ構成である。

図１２に戻って、無停電電源装置ＵＵ３Ａの出力端子Ｔｃと無停電電源装置ＵＵ１Ａの出力端子Ｔｄの間には、無停電電源装置ＵＵ１Ａ〜ＵＵ３Ａの出力パルス信号列を加算したパルス信号列が出力される。制御回路１０は、加算したパルス信号列の波形を正弦波に近付けるために、無停電電源装置ＵＵ１Ａ〜ＵＵ３Ａのインバータ３２を所定角度ずつ位相をずらせて制御する。リアクトルＬＵは無停電電源装置ＵＵ３Ａの出力端子Ｔｃと出力端子ＴＵとの間に接続され、コンデンサＣＵは出力端子Ｔｃと中性点ＮＰとの間に接続される。リアクトルＬＵおよびコンデンサＣＵは、出力フィルタを構成する。

この出力フィルタは、ローパスフィルタであり、商用周波数の交流電圧を出力端子ＴＵおよび中性点ＮＰ間に通過させ、インバータ３２で発生したスイッチング周波数の信号が出力端子ＴＵおよび中性点ＮＰ間に通過するのを禁止する。換言すると、リアクトルＬＵおよびコンデンサＣＵからなる出力フィルタは、無停電電源装置ＵＵ１Ａ〜ＵＵ３Ａの出力パルス信号列を正弦波に変換し、正弦波の交流電圧ＶＵを出力端子ＴＵおよび中性点ＮＰ間に出力する。

同様に、無停電電源装置ＵＶ３Ａの出力端子Ｔｃと無停電電源装置ＵＶ１Ａの出力端子Ｔｄの間には、無停電電源装置ＵＶ１Ａ〜ＵＶ３Ａの出力パルス信号列を加算したパルス信号列が出力される。制御回路１０は、加算したパルス信号列の波形を正弦波に近付けるために、無停電電源装置ＵＶ１Ａ〜ＵＶ３Ａのインバータ３２を所定角度ずつ位相をずらせて制御する。リアクトルＬＶは無停電電源装置ＵＶ３Ａの出力端子Ｔｃと出力端子ＴＶとの間に接続され、コンデンサＣＶは出力端子Ｔｃと中性点ＮＰとの間に接続される。リアクトルＬＶおよびコンデンサＣＶは、出力フィルタを構成する。

この出力フィルタは、ローパスフィルタであり、商用周波数の交流電圧を出力端子ＴＶおよび中性点ＮＰ間に通過させ、インバータ３２で発生したスイッチング周波数の信号が出力端子ＴＶおよび中性点ＮＰ間に通過するのを禁止する。換言すると、リアクトルＬＶおよびコンデンサＣＶからなる出力フィルタは、無停電電源装置ＵＶ１Ａ〜ＵＶ３Ａの出力パルス信号列を正弦波に変換し、正弦波の交流電圧ＶＶを出力端子ＴＶおよび中性点ＮＰ間に出力する。

同様に、無停電電源装置ＵＷ３Ａの出力端子Ｔｃと無停電電源装置ＵＷ１Ａの出力端子Ｔｄの間には、無停電電源装置ＵＷ１Ａ〜ＵＷ３Ａの出力パルス信号列を加算したパルス信号列が出力される。制御回路１０は、加算したパルス信号列の波形を正弦波に近付けるために、無停電電源装置ＵＷ１Ａ〜ＵＷ３Ａのインバータ３２を所定角度ずつ位相をずらせて制御する。リアクトルＬＷは無停電電源装置ＵＷ３Ａの出力端子Ｔｃと出力端子ＴＷとの間に接続され、コンデンサＣＷは出力端子Ｔｃと中性点ＮＰとの間に接続される。リアクトルＬＷおよびコンデンサＣＷは、出力フィルタを構成する。

この出力フィルタは、ローパスフィルタであり、商用周波数の交流電圧を出力端子ＴＷおよび中性点ＮＰ間に通過させ、インバータ３２で発生したスイッチング周波数の信号が出力端子ＴＷおよび中性点ＮＰ間に通過するのを禁止する。換言すると、リアクトルＬＷおよびコンデンサＣＷからなる出力フィルタは、無停電電源装置ＵＷ１Ａ〜ＵＷ３Ａの出力パルス信号列を正弦波に変換し、正弦波の交流電圧ＶＷを出力端子ＴＷおよび中性点ＮＰ間に出力する。

図１４（ａ）〜（ｄ）は、図１２および図１３に示した高圧無停電電源装置６０のうちのＵ相に関連する部分の動作を示すタイムチャートである。図１４（ａ）は無停電電源装置ＵＵ１Ａの出力電圧ＶＵ１1Ａの波形を示し、図１４（ｂ）は無停電電源装置ＵＵ１Ａ〜ＵＵ３Ａの出力電圧ＶＵ１1Ａ〜ＶＵ１３Ａを加算したＵ相電圧ＶＵの波形を示し、図１４（ｃ）はＵ相とＶ相の線間電圧ＶＵＶの波形を示し、図１４（ｄ）はＵ相電流ＩＵの波形を示している。

図１４（ａ）に示すように、無停電電源装置ＵＵ１Ａの出力電圧ＶＵ１1Ａは、０〜１８０度では正のパルス信号列となり、１８０〜３６０度では負のパルス信号列となる。正弦波のピークとなる９０度および２７０度付近ではパルス幅は最大になり、正弦波の０点となる０度および１８０度付近ではパルス幅は最小となる。

また図１４（ｂ）に示すように、位相のずれた無停電電源装置ＵＵ１Ａ〜ＵＵ３Ａの出力電圧ＶＵ１1Ａ〜ＶＵ１３Ａを加算したＵ相電圧ＶＵの波形は、無停電電源装置ＵＵ１Ａの出力電圧ＶＵ１1Ａの波形よりも正弦波に近くなる。また図１４（ｃ）に示すように、線間電圧ＶＵＶの波形はさらに正弦波に近くなる。また図１４（ｄ）に示すように、負荷２２に流れるＵ相電流ＩＵの波形はほぼ正弦波になる。Ｖ相、Ｗ相に関連する部分の動作も、Ｕ相に関連する部分の動作と同じであるので、その説明は繰り返さない。また、他の構成および動作は、実施の形態１と同じであるので、その説明は繰り返さない。

この実施の形態３では、各相において出力フィルタを３つの無停電電源装置に共通に設け、かつ入力フィルタを除去したので、回路面積を小さくすることができる。

図１５は、実施の形態３の変更例を示す回路図であって、図１３と対比される図である。図１５を参照して、この変更例では、バッテリ１２，１２Ａが電気二重層コンデンサ１４，１４Ａで置換される。各無停電電源装置は、入力変圧器１の対応の２次巻線から交流電力が供給されている場合は、生成した直流電力を対応の電気二重層コンデンサ１４，１４Ａに蓄え、入力変圧器１の対応の２次巻線からの交流電力の供給が停止された場合は、電気二重層コンデンサ１４，１４Ａの直流電力を交流電力に変換する。この変更例では、電気二重層コンデンサ１４，１４Ａを使用するので、バッテリ１２，１２Ａを使用する場合に比べ、装置の長寿命化および小型化を図ることができる。

図１６は、実施の形態３の他の変更例を示す回路図であって、図１３と対比される図である。図１６を参照して、この変更例では、無停電電源装置ＵＵ１Ａ〜ＵＵ３Ａ，ＵＶ１Ａ〜ＵＶ３Ａ，ＵＷ１Ａ〜ＵＷ３Ａの各々が無停電電源装置６１で置換され、各無停電電源装置６１にバッテリ１２Ａが追加される。無停電電源装置６１は、図８の無停電電源装置５０からリアクトルＬ１，Ｌ２およびコンデンサＣ１，Ｃ２、すなわち入力フィルタ３０および出力フィルタ３３を除去したものである。トランジスタＱ５のエミッタは入力端子Ｔａに直接接続され、トランジスタＱ１５のエミッタは出力端子Ｔｃに直接接続されている。このため、無停電電源装置６１の出力電圧は、正弦波にはならず、パルス信号列となる。バッテリ１２の正極および負極は、それぞれ直流正母線ＰＬおよび直流中性点母線ＮＰＬに接続される。バッテリ１２Ａの正極および負極は、それぞれ直流中性点母線ＮＰＬおよび直流負母線ＮＬに接続される。この変更例でも、実施の形態３と同じ効果が得られる。

図１７は、実施の形態３のさらに他の変更例を示す回路図であって、図１６と対比される図である。図１７を参照して、この変更例では、バッテリ１２，１２Ａが電気二重層コンデンサ１４，１４Ａで置換される。各無停電電源装置６１は、入力変圧器１の対応の２次巻線から交流電力が供給されている場合は、生成した直流電力を対応の電気二重層コンデンサ１４，１４Ａに蓄え、入力変圧器１の対応の２次巻線からの交流電力の供給が停止された場合は、電気二重層コンデンサ１４，１４Ａの直流電力を交流電力に変換する。この変更例では、電気二重層コンデンサ１４，１４Ａを使用するので、バッテリ１２，１２Ａを使用する場合に比べ、装置の長寿命化および小型化を図ることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

Ｔ１，Ｔａ，Ｔｂ 入力端子、Ｔ２ バイパス端子、Ｔ３，Ｔｃ，Ｔｄ，ＴＵ，ＴＶ，ＴＷ 出力端子、Ｓ１〜Ｓ８ スイッチ、１ 入力変圧器、２，６０ 高圧無停電電源装置、３ 無瞬断スイッチ、４ エネルギー蓄積装置、５ 変圧器、６，５１ 電力変換器、７ モータ、８ フライホイール装置、９ 電圧検出器、１０ 制御回路、１１ 操作部、１２，１２Ａ バッテリ、１４，１４Ａ 電気二重層コンデンサ、２０ 商用交流電源、２１ バイパス交流電源、２２ 負荷、ＣＲ，ＣＳ，ＣＴ １次巻線、ＣＵ１〜ＣＵ３，ＣＶ１〜ＣＶ３，ＣＷ１〜ＣＷ３ ２次巻線、ＵＵ１〜ＵＵ３，ＵＶ１〜ＵＶ３，ＵＷ１〜ＵＷ３，ＵＵ１Ａ〜ＵＵ３Ａ，ＵＶ１Ａ〜ＵＶ３Ａ，ＵＷ１Ａ〜ＵＷ３Ａ，５０，６１ 無停電電源装置、Ｌ１，Ｌ２，ＬＵ，ＬＶ，ＬＷ リアクトル、Ｃ１〜Ｃ４，ＣＵ，ＣＶ，ＣＷ コンデンサ、Ｑ１〜Ｑ８，Ｑ１１〜Ｑ１８ トランジスタ，Ｄ１〜Ｄ８，Ｄ１１〜Ｄ１８，Ｄ２１〜Ｄ２４，Ｄ３１〜Ｄ３４ ダイオード、３０ 入力フィルタ、３１，３１Ａ，４１，４１Ａ，４２，４２Ａ コンバータ、３２，３２Ａ インバータ、３３ 出力フィルタ、４０，４３ フィルタ、ＰＬ 直流正母線、ＮＰＬ 直流中性点母線、ＮＬ 直流負母線。

Claims (9)

1. 商用交流電源から交流電力を受ける１次巻線と、互いに絶縁された複数の２次巻線とを含む変圧器と、
   それぞれ前記複数の２次巻線に対応して設けられ、各々が、対応の２次巻線の端子間電圧を直流電圧に変換するコンバータと、前記コンバータで生成された直流電圧を交流電圧に変換するインバータとを含む複数の無停電電源装置とを備え、
   複数の前記インバータは負荷に対して直列接続され、各段の前記インバータは前段の出力電圧に自己の出力電圧を加算して次段に出力し、最終段の前記インバータは複数の前記インバータの出力電圧の総和の交流電圧を前記負荷に与え、
   さらに、前記商用交流電源から交流電力が正常に供給されている通常時は、前記商用交流電源から供給される交流電力をフライホイール装置の回転エネルギーに変換し、前記商用交流電源からの交流電力の供給が停止された停電時は、前記フライホイール装置に蓄えられた回転エネルギーを交流電力に変換して前記変圧器の１次巻線に与えるエネルギー蓄積装置と、
   第１の動作モードでは、一方端子がバイパス交流電源からの交流電力を受けるとともに他方端子が前記負荷に接続され、第２の動作モードでは、一方端子が前記商用交流電源からの交流電力を受けるとともに他方端子が前記負荷に接続されるバイパススイッチと、
   前記第１の動作モードでは、前記バイパススイッチを非導通にするとともに前記複数の無停電電源装置を運転させ、前記複数の無停電電源装置が故障した場合は前記バイパススイッチを導通させ、前記第２の動作モードでは、前記通常時は、前記バイパススイッチを導通させるとともに複数の前記インバータの運転を停止させ、前記停電時は、前記バイパススイッチを非導通にするとともに複数の前記インバータを運転させる制御回路とを備える、無停電電源システム。
2. 前記コンバータは直流電圧を生成し、
   前記インバータは正電圧および負電圧を含む２レベルの交流電圧を生成する、請求項１に記載の無停電電源システム。
3. 前記コンバータは正電圧、中性点電圧、および負電圧を生成し、
   前記インバータは前記正電圧、０Ｖ、および前記負電圧を含む３レベルの交流電圧を生成する、請求項１に記載の無停電電源システム。
4. 前記コンバータは、対応の２次巻線から受けた交流電力を直流電力に変換し、その直流電力を電力貯蔵装置に蓄えるとともに前記インバータに供給し、
   前記インバータは、前記コンバータで生成された直流電力および前記電力貯蔵装置の直流電力を交流電力に変換する、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の無停電電源システム。
5. 前記電力貯蔵装置は蓄電池である、請求項４に記載の無停電電源システム。
6. 前記電力貯蔵装置は電気二重層コンデンサである、請求項４に記載の無停電電源システム。
7. 各無停電電源装置は、さらに、前記インバータの出力電圧の波形を正弦波に変換するフィルタ回路を含み、
   前記複数の無停電電源装置に含まれる複数の前記フィルタ回路の出力電圧が加算されて前記負荷に与えられる、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の無停電電源システム。
8. さらに、加算された複数の前記インバータの出力電圧の波形を正弦波に変換して前記負荷に与えるフィルタ回路を備える、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の無停電電源システム。
9. 複数の前記インバータの出力電圧の位相は順次ずれている、請求項８に記載の無停電電源システム。

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