JP6392721B2 - 無停電電源装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、交流電源から供給された電力を負荷機器へ供給すると共に、交流電源に異常が生じた場合、直流電源により一定時間停電することなく電力を供給し続ける無停電電源装置に係わり、直流電源による電力供給中にバイパス回路が短絡故障した際、交流電源とコンバータの交流回路への逆給電、及び、停復電を繰り返す誤動作を防止できる無停電電源装置に関する。

従来の無停電電源装置では、交流入力電圧不足による蓄電池給電中にバイパス回路が故障した場合、故障回路を経由して交流入力側に逆給電されるとともに、交流入力給電と蓄電池給電を繰り返す誤動作が起こってしまう。

特表２０１０−５０９９０２号公報

従来の回路では交流入力異常時よる蓄電池供給中にバイパス回路７が故障した場合、バイパス回路を経由して交流入力側に逆給電してしまう、また、逆給電されると交流入力電圧検出回路６が交流入力正常であると誤検出し、交流入力給電へ切換、切換後に再度交流入力異常を検出して蓄電池給電へ切換といった誤動作を繰り返す可能性があることから、前記逆給電を検出して保護する機能が必要となる。

本実施形態は、直流電源の池給電中にバイパス回路が短絡故障した際に起こる逆給電、及び、交流入力給電と直流電源の給電の切換を繰り返す誤動作を防ぐことを目的とする。

無停電電源装置を提供することを目的とする。

本実施形態の代表例は、交流電源からの交流電力を回路開閉手段を介してコンバータで直流電力に変換し、前記直流電力をインバータにより交流電力に変換して負荷に供給し、前記コンバータと前記インバータに並列にバイパス回路を接続し、前記コンバータと前記インバータの直流回路に直流電源からの直流電力を放電回路を介して供給するようにし、前記交流電源に異常が生じた場合前記直流電源により一定時間前記負荷に電力を供給する無停電電源装置において、前記交流電源の不足電圧回数をカウントし、カウント異常検出設定時間内にカウント数が不足電圧カウント異常検出レベルを上回ったときに前記回路開閉手段を開とする誤動作防止装置を具備した無停電電源装置である。

実施形態１を説明するための概略構成図。 実施形態２を説明するための概略構成図。 実施形態３を説明するための概略構成図。

以下、実施形態１について図１を参照して説明するが、始めに実施形態1の概要について説明する。本実施形態１の概略構成は、図１に示すように交流電源１３からの交流電力を回路開閉手段例えば交流開閉器１４を介してコンバータ１で直流電力に変換し、直流電力をインバータ３により交流電力に変換して負荷（図示せず）に供給し、コンバータ１とインバータ３に並列にバイパス回路７を接続し、コンバータ１とインバータ３の直流回路に直流電源４例えば蓄電池からの直流電力を放電回路５を介して供給するようにし、交流電源１３に異常が生じた場合直流電源４により一定時間前記負荷に電力を供給する無停電電源装置において、交流電源１３の不足電圧回数をカウントし、カウント異常検出設定時間内にカウント数が不足電圧カウント異常検出レベルを上回ったときに交流開閉器１４を開とする誤動作防止装置を具備したものである。

以下具体的な構成について述べる。交流電源１３から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータ１と、コンバータ１の出力波形を平滑化するコンデンサ２例えば電解コンデンサと、コンバータ１により変換された直流電力を交流電力に変換して負荷側へ出力するインバータ３と、インバータ３を点弧するゲート信号を発信するインバータ用ゲート信号生成回路８と、インバータの直流側に接続された直流電源４例えば蓄電池と、直流電源４の電圧を変更例えば昇圧してインバータ３の直流側に供給する放電回路５と、コンバータ１とインバータ３に並列に接続され、かつ交流電源１３の交流電力を直接負荷側へ供給するバイパス回路７と、交流電源１３の交流電圧の値を検出する交流電源電圧検出回路６と、交流電源電圧検出回路６の不足電圧レベルを設定する交流不足電圧レベル設定器９と、交流電源電圧検出回路６の交流電圧検出値Ｘと、交流不足電圧レベル設定器９の設定値である不足電圧レベルＹとを比較し、交流電圧検出値Ｘが不足電圧レベルＹを下回ると０を出力する不足電圧比較器１０とを備えている。

また、不足電圧比較器１０の出力を取込み、コンバータ１を点弧する信号を発信するコンバータ用ゲート信号生成回路１１と、不足電圧比較器１０の出力を取込み、放電回路５を点弧する信号を発信する放電回路用ゲート信号生成回路１２と、交流電源１３とコンバータ１の間の交流回路を開閉する交流開閉器１４と、交流開閉器１４の制御を行う交流開閉器用信号生成回路１５と、不足電圧比較器１０の０出力回数である、不足電圧回数をカウントする不足電圧回数カウンタ１６と、不足電圧のカウント異常を検出する不足電圧回数異常レベルを設定する不足電圧回数異常レベル設定器１７と、不足電圧回数カウンタ１６のカウト値Ｘと不足電圧回数異常レベル設定器１７の設定値Ｙを比較し、不足電圧回数カウンタ１６のカウント値Ｘが不足電圧回数異常レベル値Ｙを上回ると１を出力し、不足電圧回数カウンタ１６のカウント値Ｘが不足電圧回数異常レベル値Ｙを上回らないと０を出力する不足電圧カウント比較器１８と、カウント異常検出時間を設定するカウント異常検出時間設定器１９と、不足電圧比較器１０からのカウント比較器１８の０出力を受けてカウント異常検出時間設定器１９の設定値となるまでダウンカウントし、カウントゼロになるまで１を出力するカウント異常検出時間ダウンカウンタ２０とを備えている。

さらに、カウント異常検出時間ダウンカウンタ２０の出力と不足電圧カウント比較器１８の出力が入力され、その両方から出力があるときに１を出力し、またその片方からのみ出力があるときに０を出力する不足電圧カウント異常検出用論理回路２１例えば論理積素子を備えている。

さらにまた、２つの入力端子を有し、このうちの一方の入力端子は反転入力端子であり、他方の入力端子は通常の入力端子であり、反転入力端子には不足電圧カウント異常検出用論理回路２１の出力が入力され、かつ通常の入力端子には交流開閉器用信号生成回路１５の出力が入力され、交流開閉器用信号生成回路１５からの出力が１で、かつ不足電圧カウント異常検出用論理回路２１からの出力が０のとき出力が1となり、交流開閉器１４が閉となり交流電源１３からの給電が可能となり、また交流開閉器用信号生成回路１５からの出力が１で、かつ不足電圧カウント異常検出用論理回路２１からの出力が１のとき出力が０となり、交流開閉器１４が開となり交流電源１３からの給電が停止される交流開閉器用論理回路２２例えば反転入力端子と入力端子を有する論理積素子とを備えている。

なお、コンバータ用ゲート信号生成回路１１は、具体的にはコンバータ１の半導体素子にゲート信号を与えるゲート信号生成回路１１ａと、ゲート信号生成回路１１ａの出力と不足電圧比較器１０の出力を取り込む、両信号が共に存在するとき、コンバータ３にゲート信号を出力する論理積素子１１ｂからなっている。放電回路用ゲート信号生成回路１２は、具体的には放電回路５にゲート信号を与えるゲート信号生成回路１２ａと、ゲート信号生成回路１２ａの１出力と、不足電圧比較器１０の０出力を取り込み、論理積が成立するとき、放電回路５にゲート信号を出力するものであって、一方の入力端子は反転入力端子を備え、他方のに入力端子は通常の入力端子を備えた論理積素子１２ｂからなっている。

このように構成された実施形態１では、カウント異常検出時間設定器１９により設定されたカウント異常検出時間内に、不足電圧検出カウントが不足電圧異常検出レベルを上回ったときに交流開閉器１４を開とする信号が与えられることで、直流電源４の給電中にバイパス回路７が短絡故障した際の逆給電、及び、交流電源１３からの給電と直流電源４からの給電の切換を繰り返す誤動作を防ぐ効果が得られる。

実施形態２の概略構成は、図２に示すように交流電源１３からの交流電力をコンバータ１で直流電力に変換し、直流電力をインバータ３により交流電力に変換して負荷（図示せず）に供給し、コンバータ１とインバータ３に並列にバイパス回路７を接続し、コンバータ１とインバータ３の直流回路に直流電源４例えば蓄電池からの直流電力を放電回路５を介して供給するようにし、交流電源１３に異常が生じた場合直流電源４により一定時間前記負荷に電力を供給する無停電電源装置において、交流電源１３の電圧不足回数をカウントし、カウント異常検出設定時間内にカウント数が不足電圧カウント異常検出レベルを上回ったときに、インバータ３を駆動する信号をブロックする誤動作防止装置を具備したものである。

以下実施形態２の具体的な構成について述べるが、ここでは図１と異なる点を主として説明する。図１の交流開閉器１４、交流開閉器用信号生成回路１５、交流開閉器用論理回路２２を省き、この代わりにインバータ用論理回路２３例えば論理積素子を設けたものである。インバータ用論理回路２３は、２つの入力端子を有し、このうちの一方の入力端子は反転入力端子であり、他方の入力端子は通常の入力端子であり、反転入力端子には不足電圧カウント異常検出用論理回路２１からの出力が入力され、かつ通常の入力端子にはインバータ用ゲート信号生成回路８の出力が入力され、インバータ用論理回路２３の出力がインバータ３に与えられるようになっている。

図２において、不足電圧カウント異常検出用論理回路２１の出力が存在しインバータ用ゲート信号生成回路８の出力が存在したとき、インバータ３を駆動するゲート信号がブロックされる。

この結果、実施形態２において、カウント異常検出時間設定器１９により設定された時間内に不足電圧検出カウントが不足電圧カウント異常レベルを上回った時にインバータ駆動を停止させる信号を発することで、直流電源４の給電中にバイパス回路７が短絡故障した際の逆給電、及び、交流入力給電と蓄電池給電の切換を繰り返す誤動作を防ぐ効果が得られる。

以下、実施形態３について図３を参照して説明するが、始めに実施形態３の概要について説明する。本実施形態３の概略構成は、図３に示すように交流電源１３からの交流電力をコンバータ１で直流電力に変換し、直流電力をインバータ３により交流電力に変換して負荷（図示せず）に供給し、コンバータ１とインバータ３に並列にバイパス回路７を接続し、コンバータ１とインバータ３の直流回路に直流電源４例えば蓄電池からの直流電力を放電回路５を介して供給するようにし、交流電源１３に異常が生じた場合直流電源４により一定時間前記負荷に電力を供給する無停電電源装置において、交流電源１３の電圧不足回数をカウントし、カウント異常検出設定時間内にカウント数が不足電圧カウント異常検出レベルを上回ったときに、インバータ３を駆動する信号及び放電回路５を駆動する信号をブロックする誤動作防止装置を具備したものである。

以下実施形態３の具体的な構成について図３を参照して説明するが、ここでは主として図２と異なる点を述べる。新たに、放電回路用論理回路２４を設けたものである。放電回路用論理回路２４は２つの入力端子を有し、このうちの一方の入力端子は反転入力端子であり、他方の入力端子は通常の入力端子であり、反転入力端子には図３の不足電圧カウント異常検出用論理回路２１からの出力が入力され、かつ通常の入力端子には放電回路用ゲート信号生成回路１２の出力が入力され、放電回路用論理回路２４の出力が放電回路５に与えられるようになっている。

このような構成において、インバータ３について、不足電圧カウント異常検出用論理積素子２１から１が出力されると、インバータ用論理回路２３の値が０となり、インバータ駆動を停止させる信号が発信されると共に、放電回路用論理回路２４からのゲート信号が停止される。

この結果実施形態３において、カウント異常検出時間設定器１９により設定された時間内に不足電圧検出カウントが不足電圧カウント異常レベルを上回った時にインバータ３の駆動及び放電回路５の駆動を停止させる信号を発することで、直流電源４の給電中にバイパス回路７が短絡故障した際の逆給電、及び、交流入力給電と蓄電池給電の切換を繰り返す誤動作を防ぐ効果が得られる。

１…コンバータ、２…コンデンサ、３…インバータ、４…直流電源、５…放電回路、６…交流電源電圧検出回路、７…バイパス回路、８…インバータ用ゲート信号生成回路、９…交流不足電圧レベル設定器、１０…不足電圧比較器、１１…コンバータ用ゲート信号生成回路、１２…放電回路用ゲート信号生成回路、１３…交流電源、１４…交流開閉器、１５…交流開閉器用信号生成器、１６…不足電圧カウンタ、１７…不足電圧カウント異常検出回路、１８…不足電圧カウント比較器、１９…カウント異常検出時間設定器、２０…カウント異常検出時間設定器、２１…不足電圧カウント異常検出用論理回路、２２…交流開閉器用論理回路、２３…インバータ用論理回路、２４…放電回路用論理回路。

Claims (6)

1. 交流電源からの交流電力を回路開閉手段を介してコンバータで直流電力に変換し、前記直流電力をインバータにより交流電力に変換して負荷に供給し、前記コンバータと前記インバータに並列にバイパス回路を接続し、前記コンバータと前記インバータの直流回路に直流電源からの直流電力を放電回路を介して供給するようにし、前記交流電源に異常が生じた場合前記直流電源により一定時間前記負荷に電力を供給する無停電電源装置において、
   前記交流電源の不足電圧回数をカウントし、カウント異常検出設定時間内にカウント数が不足電圧カウント異常検出レベルを上回ったときに前記回路開閉手段を開とする誤動作防止装置を具備したことを特徴とする無停電電源装置。
2. 交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
   前記変換された直流電力を交流電力に変換して負荷側へ出力するインバータと、
   前記インバータを点弧するゲート信号を発信するインバータ用ゲート信号生成回路と、
   前記インバータの直流側に接続された直流電源と、
   前記直流電源の電圧を変更して前記インバータの直流側に供給する放電回路と、
   前記交流電源の交流電力を直接負荷側へ供給するバイパス回路と、
   前記交流電源の交流電圧の値を検出する交流電源電圧検出回路と、
   前記交流電源電圧検出回路の不足電圧レベルを設定する交流不足電圧レベル設定器と、
   前記交流電源電圧検出回路の検出値と、前記交流不足電圧レベル設定器の不足電圧レベルとを比較し、前記交流電源の電圧値が前記不足電圧レベルを下回ると０を出力する不足電圧比較器と、
   前記不足電圧比較器から０が出力されたとき、前記コンバータの駆動を停止する信号を発信するコンバータ用ゲート信号生成回路と、
   前記不足電圧比較器から０の出力が取込まれると、前記放電回路を点弧する信号を発信し、前記不足電圧比較器から１出力が取込まれたとき、前記放電回路を点弧停止させる信号を発信する放電回路用ゲート信号生成回路と、
   前記交流電源と前記コンバータの間の交流回路を開閉する交流開閉器と、
   前記交流開閉器の開閉制御を行う交流開閉器用信号生成回路と、
   前記不足電圧比較器の０出力をカウントする不足電圧回数カウンタと、
   不足電圧回数異常レベル値を設定する不足電圧回数異常レベル設定器と、
   前記不足電圧回数カウンタのカウント値と前記不足電圧回数異常レベル設定器の設定値を比較し、前記不足電圧回数カウンタのカウント値が前記不足電圧回数異常レベル値を上回ると１を出力する不足電圧カウント比較器と、
   不足電圧カウント異常検出時間を設定するカウント異常検出時間設定器と、
   前記不足電圧比較器の０出力を受けて前記カウント異常検出時間設定器の出力をダウンカウントし、カウントゼロになるまで１を出力するカウント異常検出時間ダウンカウンタと、
   前記不足電圧カウント比較器の出力と前記カウント異常検出時間ダウンカウンタの出力が共に存在するとき出力が生じる不足電圧カウント異常検出用論理回路と、
   前記不足電圧カウント異常検出用論理回路の出力が１で前記交流開閉器用信号生成回路の出力が１のとき、前記交流開閉器を開状態とする交流開閉器用論理回路を具備したことを特徴とする無停電電源装置。
3. 交流電源からの交流電力をコンバータで直流電力に変換し、前記直流電力をインバータにより交流電力に変換して負荷に供給し、前記コンバータと前記インバータに並列にバイパス回路を接続し、前記コンバータと前記インバータの直流回路に直流電源からの直流電力を放電回路を介して供給するようにし、前記交流電源に異常が生じた場合前記直流電源により一定時間前記負荷に電力を供給する無停電電源装置において、
   前記交流電源の不足電圧回数をカウントし、カウント異常検出設定時間内にカウント数が不足電圧カウント異常検出レベルを上回ったときに、前記インバータを駆動する信号をブロックする誤動作防止装置を具備したことを特徴とする無停電電源装置。
4. 交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
   前記変換された直流電力を交流電力に変換して負荷側へ出力するインバータと、
   前記インバータを点弧するゲート信号を発信するインバータ用ゲート信号生成回路と、
   前記インバータの直流側に接続された直流電源と、
   前記直流電源の電圧を変更して前記インバータの直流側に供給する放電回路と、
   前記交流電源の交流電力を直接負荷側へ供給するバイパス回路と、
   前記交流電源の交流電圧の値を検出する交流電源電圧検出回路と、
   前記交流電源電圧検出回路の不足電圧レベルを設定する交流不足電圧レベル設定器と、
   前記交流電源電圧検出回路の検出値と、前記交流不足電圧レベル設定器の不足電圧レベルとを比較し、交流入力電圧値が不足電圧レベルを下回ると０を出力する不足電圧比較器と、
   前記不足電圧比較器の出力を取込み、前記コンバータを点弧する信号を発信するコンバータ用ゲート信号生成回路と、
   前記不足電圧比較器の出力を取込み、前記放電回路を点弧する信号を発信する放電回路用ゲート信号生成回路と、
   前記不足電圧比較器の０を出力する回数をカウントする不足電圧回数カウンタと、
   不足電圧のカウント異常を検出する不足電圧カウント異常レベルを設定する不足電圧回数異常レベル設定器と、
   前記不足電圧回数カウンタのカウント値と前記不足電圧回数異常レベル設定器の値を比較し、前記不足電圧回数カウンタが前記不足電圧カウント異常レベルを上回ると１を出力する不足電圧カウント比較器と、
   カウント異常検出時間を設定するカウント異常検出時間設定器と、
   前記不足電圧比較器の０出力を受けて前記カウント異常検出時間設定器の出力をダウンカウントし、カウントゼロになるまで１を出力するカウント異常検出時間ダウンカウンタと、
   前記不足電圧カウント比較器の出力と前記カウント異常検出時間ダウンカウンタの出力が共に存在するとき出力が生ずる不足電圧カウント異常検出用論理回路と、
   前記不足電圧カウント異常検出用論理回路の出力が存在し前記インバータ用ゲート信号生成回路の出力が存在したとき、前記インバータを駆動するゲート信号をブロックするインバータ用論理回路を具備したことを特徴とする無停電電源装置。
5. 交流電源からの交流電力をコンバータで直流電力に変換し、前記直流電力をインバータにより交流電力に変換して負荷に供給し、前記コンバータと前記インバータに並列にバイパス回路を接続し、前記コンバータと前記インバータの直流回路に直流電源からの直流電力を放電回路を介して供給するようにし、前記交流電源に異常が生じた場合前記直流電源により一定時間前記負荷に電力を供給する無停電電源装置において、
   前記交流電源の不足電圧回数をカウントし、カウント異常検出設定時間内にカウント数が不足電圧カウント異常検出レベルを上回ったときに、前記インバータを駆動する信号及び前記放電回路を駆動する信号をブロックする誤動作防止装置を具備したことを特徴とする無停電電源装置。
6. 交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
   前記変換された直流電力を交流電力に変換して負荷側へ出力するインバータと、
   前記インバータを点弧するゲート信号を発信するインバータ用ゲート信号生成回路と、
   前記インバータの直流側に接続された直流電源と、
   前記直流電源の電圧を変更して前記インバータの直流側に供給する放電回路と、
   前記交流電源の交流電力を直接負荷側へ供給するバイパス回路と、
   前記交流電源の交流電圧の値を検出する交流電源電圧検出回路と、
   前記交流電源電圧検出回路の不足電圧レベルを設定する交流不足電圧レベル設定器と、
   前記交流電源電圧検出回路の検出値と、前記交流不足電圧レベル設定器の不足電圧レベルとを比較し、交流入力電圧値が不足電圧レベルを下回ると０を出力する不足電圧比較器と、
   前記不足電圧比較器の出力を取込み、前記コンバータを点弧する信号を発信するコンバータ用ゲート信号生成回路と、
   前記不足電圧比較器の出力を取込み、前記放電回路を点弧する信号を発信する放電回路用ゲート信号生成回路と、
   前記不足電圧比較器の０を出力する回数をカウントする不足電圧回数カウンタと、
   不足電圧のカウント異常を検出する不足電圧カウント異常レベルを設定する不足電圧回数異常レベル設定器と、
   前記不足電圧回数カウンタのカウント値と前記不足電圧回数異常レベル設定器の値を比較し、前記不足電圧回数カウンタが前記不足電圧カウント異常レベルを上回ると１を出力する不足電圧カウント比較器と、
   カウント異常検出時間を設定するカウント異常検出時間設定器と、
   前記不足電圧比較器の０出力を受けて前記カウント異常検出時間設定器の出力をダウンカウントし、カウントゼロになるまで１を出力するカウント異常検出時間ダウンカウンタと、
   前記不足電圧カウント比較器の出力と前記カウント異常検出時間ダウンカウンタの出力を比較する不足電圧カウント異常検出用論理回路と、
   前記放電回路用ゲート信号生成回路の出力と前記不足電圧カウント異常検出用論理回路の出力を入力し、前記不足電圧カウント異常検出用論理回路の出力が存在し、前記放電回路用ゲート信号生成回路の出力が存在するとき前記放電回路を駆動する信号をブロックする放電回路用論理回路と、
   前記不足電圧カウント異常検出用論理回路の出力が存在し前記インバータ用ゲート信号生成回路の出力が存在したとき、前記インバータを駆動するゲート信号をブロックするインバータ用論理回路と、
   前記インバータ用論理回路の出力が無いとき前記インバータを駆動する信号をブロックし、前記放電回路用論理回路の出力が無いとき前記放電回路を駆動する信号をブロックする誤動作防止回路を具備したことを特徴とする無停電電源装置。

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