JP6668556B2 - Power supply device and power supply system using the same - Google Patents

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Description

この発明は電源装置および電源システムに関し、特に、直流電力を交流電力に変換する逆変換器を備えた電源装置とそれを用いた電源システムに関する。   The present invention relates to a power supply device and a power supply system, and more particularly to a power supply device having an inverter for converting DC power into AC power and a power supply system using the same.

たとえば特開2008−92734号公報(特許文献1)には、複数のスイッチング素子を含み、直流電力を商用周波数の交流電力に変換する逆変換器と、商用周波数の正弦波信号と商用周波数よりも十分に高い周波数の三角波信号との比較結果に基づいて、複数のスイッチング素子を制御するための制御信号を生成する制御装置とを備えた電源装置が開示されている。複数のスイッチング素子の各々は、三角波信号の周波数に応じた値の周波数でオンおよびオフされる。   For example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2008-92734 (Patent Document 1) discloses an inverter that includes a plurality of switching elements and converts DC power into AC power having a commercial frequency, a sine wave signal having a commercial frequency and a commercial frequency. A power supply device including a control device that generates a control signal for controlling a plurality of switching elements based on a comparison result with a triangular wave signal having a sufficiently high frequency is disclosed. Each of the plurality of switching elements is turned on and off at a frequency having a value corresponding to the frequency of the triangular wave signal.

特開2008−92734号公報JP 2008-92734 A

しかし、従来の電源装置では、スイッチング素子がオンおよびオフされる度にスイッチング損失が発生し、電源装置の効率が低下するという問題があった。   However, the conventional power supply device has a problem that a switching loss occurs every time the switching element is turned on and off, thereby reducing the efficiency of the power supply device.

それゆえに、この発明の主たる目的は、高効率の電源装置と、それを用いた電源システムとを提供することである。   Therefore, a main object of the present invention is to provide a high-efficiency power supply device and a power supply system using the same.

この発明に係る電源装置は、複数のスイッチング素子を含み、直流電力を商用周波数の交流電力に変換して負荷に供給する逆変換器と、参照交流電圧と逆変換器の出力交流電圧との偏差がなくなるように商用周波数の正弦波信号を出力する第1の制御部と、正弦波信号と商用周波数よりも高い周波数の三角波信号との高低を比較し、その比較結果に基づいて、複数のスイッチング素子を制御するための制御信号を生成する第2の制御部と、偏差をなくすことが可能な範囲内で三角波信号の周波数を下限値に調整する周波数調整部とを備えたものである。   A power supply device according to the present invention includes a plurality of switching elements, an inverter that converts DC power into AC power of a commercial frequency and supplies the AC power to a load, and a deviation between a reference AC voltage and an output AC voltage of the inverter. A first control unit that outputs a sine wave signal of a commercial frequency so as to eliminate the difference between the sine wave signal and a triangular wave signal of a frequency higher than the commercial frequency is compared with each other. The control device includes a second control unit that generates a control signal for controlling the element, and a frequency adjustment unit that adjusts the frequency of the triangular wave signal to a lower limit value within a range where deviation can be eliminated.

この発明に係る電源装置では、参照交流電圧と逆変換器の出力交流電圧との偏差をなくすことが可能な範囲内で三角波信号の周波数を下限値に調整するので、スイッチング素子のオンおよびオフの回数を下限値に調整することができる。したがって、スイッチング素子で発生するスイッチング損失を小さく抑えることができ、電源装置の効率を高めることができる。   In the power supply device according to the present invention, the frequency of the triangular wave signal is adjusted to the lower limit value within a range in which the deviation between the reference AC voltage and the output AC voltage of the inverter can be eliminated. The number of times can be adjusted to the lower limit. Therefore, the switching loss generated in the switching element can be reduced, and the efficiency of the power supply device can be increased.

この発明の実施の形態1による安定化電源装置の構成を示す回路ブロック図である。FIG. 1 is a circuit block diagram illustrating a configuration of a stabilized power supply device according to Embodiment 1 of the present invention. 図1に示した安定化電源装置の要部を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a main part of the stabilized power supply device illustrated in FIG. 1. 図1に示した制御装置のうちのインバータの制御に関連する部分の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a portion related to control of an inverter in the control device illustrated in FIG. 1. 図3に示したゲート制御回路の要部を示す回路ブロック図である。FIG. 4 is a circuit block diagram illustrating a main part of the gate control circuit illustrated in FIG. 3. 図4に示した電圧指令値、三角波信号、およびゲート信号の波形を例示するタイムチャートである。5 is a time chart illustrating waveforms of a voltage command value, a triangular wave signal, and a gate signal illustrated in FIG. 4. 実施の形態1の変更例を示す回路ブロック図である。FIG. 9 is a circuit block diagram illustrating a modification of the first embodiment. 実施の形態1の他の変更例を示す回路ブロック図である。FIG. 13 is a circuit block diagram showing another modification of the first embodiment. 実施の形態1のさらに他の変更例を示す回路ブロック図である。FIG. 13 is a circuit block diagram illustrating still another modification of the first embodiment. この発明の実施の形態2による無停電電源システムの構成を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of an uninterruptible power supply system according to Embodiment 2 of the present invention. 図9に示した無停電電源装置の構成を示す回路ブロック図である。FIG. 10 is a circuit block diagram illustrating a configuration of the uninterruptible power supply illustrated in FIG. 9.

[実施の形態1]
図1は、この発明の実施の形態1による安定化電源装置1の構成を示す回路ブロック図である。この安定化電源装置1は、商用交流電源15からの三相交流電力を直流電力に一旦変換し、その直流電力を安定化された三相交流電力に変換して負荷16に供給するものである。図1では、図面および説明の簡単化のため、三相(U相、V相、W相)のうちの一相(たとえばU相)に対応する部分の回路のみが示されている。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a circuit block diagram showing a configuration of a stabilized power supply device 1 according to Embodiment 1 of the present invention. The stabilized power supply device 1 converts three-phase AC power from a commercial AC power supply 15 into DC power once, converts the DC power into stabilized three-phase AC power, and supplies the stabilized three-phase AC power to a load 16. . FIG. 1 shows only a circuit corresponding to one phase (for example, the U phase) of the three phases (the U phase, the V phase, and the W phase) for simplification of the drawing and the description.

図1において、この安定化電源装置1は、交流入力端子T1、交流出力端子T2、電磁接触器2,10、リアクトル3,8、コンバータ4、直流ラインL1、コンデンサ5,9、インバータ6、電流検出器7、操作部11、および制御装置12を備える。   In FIG. 1, this stabilized power supply device 1 includes an AC input terminal T1, an AC output terminal T2, electromagnetic contactors 2, 10, reactors 3, 8, converter 4, DC line L1, capacitors 5, 9, inverter 6, current It includes a detector 7, an operation unit 11, and a control device 12.

交流入力端子T1は、商用交流電源15から商用周波数の交流電力を受ける。交流出力端子T2は、負荷16に接続される。負荷16は、交流電力によって駆動される。電磁接触器2は交流入力端子T1とリアクトル3の一方端子(ノードN1)との間に接続され、リアクトル3の他方端子はコンバータ4の入力ノードに接続される。   AC input terminal T1 receives AC power of a commercial frequency from commercial AC power supply 15. The AC output terminal T2 is connected to the load 16. The load 16 is driven by AC power. Electromagnetic contactor 2 is connected between AC input terminal T1 and one terminal (node N1) of reactor 3, and the other terminal of reactor 3 is connected to an input node of converter 4.

電磁接触器2は、安定化電源装置1の使用時にオンされ、たとえば安定化電源装置1のメンテナンス時にオフされる。リアクトル3は、商用交流電源15からコンバータ4に流れる電流を制限する。ノードN1に現れる交流入力電圧Voの瞬時値は、制御装置12によって検出される。   The electromagnetic contactor 2 is turned on when the stabilized power supply 1 is used, and is turned off, for example, when the stabilized power supply 1 is maintained. Reactor 3 limits the current flowing from commercial AC power supply 15 to converter 4. The instantaneous value of the AC input voltage Vo appearing at the node N1 is detected by the control device 12.

コンバータ4は、たとえば全波整流器であり、商用交流電源15から供給される交流電力を直流電力に変換して直流ラインL1に出力する。コンデンサ5は、直流ラインL1に接続され、直流ラインL1の電圧を平滑化させる。直流ラインL1は、インバータ6の入力ノードに接続されている。   Converter 4 is, for example, a full-wave rectifier, and converts AC power supplied from commercial AC power supply 15 into DC power and outputs the DC power to DC line L1. The capacitor 5 is connected to the DC line L1, and smoothes the voltage of the DC line L1. The DC line L1 is connected to an input node of the inverter 6.

インバータ6は、制御装置12によって制御され、コンバータ4から直流ラインL1を介して供給される直流電力を商用周波数の交流電力に変換して出力する。インバータ6の出力電圧は、所望の値に制御可能になっている。インバータ6の出力ノードはリアクトル8の一方端子に接続され、リアクトル8の他方端子(ノードN2)は電磁接触器10を介して交流出力端子T2に接続される。コンデンサ9は、ノードN2に接続される。   Inverter 6 is controlled by control device 12, converts DC power supplied from converter 4 via DC line L1 to AC power of a commercial frequency, and outputs the AC power. The output voltage of the inverter 6 can be controlled to a desired value. The output node of inverter 6 is connected to one terminal of reactor 8, and the other terminal (node N 2) of reactor 8 is connected to AC output terminal T 2 via electromagnetic contactor 10. Capacitor 9 is connected to node N2.

電流検出器7は、インバータ6の出力電流Ioの瞬時値を検出し、その検出値を示す信号Iofを制御装置12に与える。ノードN2に現れる交流出力電圧Voの瞬時値は、制御装置12によって検出される。   The current detector 7 detects an instantaneous value of the output current Io of the inverter 6 and supplies a signal Iof indicating the detected value to the control device 12. The instantaneous value of the AC output voltage Vo appearing at the node N2 is detected by the control device 12.

リアクトル8およびコンデンサ9は、低域通過フィルタを構成し、インバータ6で生成された商用周波数の交流電力を交流出力端子T2に通過させ、インバータ6で発生するスイッチング周波数の信号が交流出力端子T2に通過することを防止する。インバータ6、リアクトル8、およびコンデンサ9は逆変換器を構成する。電磁接触器10は、安定化電源装置1の使用時にオンされ、たとえば安定化電源装置1のメンテナンス時にオフされる。   Reactor 8 and capacitor 9 constitute a low-pass filter, and pass the commercial frequency AC power generated by inverter 6 to AC output terminal T2, and the switching frequency signal generated by inverter 6 is supplied to AC output terminal T2. Prevent passing. Inverter 6, reactor 8, and capacitor 9 constitute an inverter. The electromagnetic contactor 10 is turned on when the stabilized power supply 1 is used, and is turned off, for example, when the stabilized power supply 1 is maintained.

操作部11は、安定化電源装置1の使用者によって操作される複数のボタン、種々の情報を表示する画像表示部などを含む。使用者が操作部11を操作することにより、安定化電源装置1の電源をオンおよびオフしたり、安定化電源装置1を手動運転または自動運転させることが可能となっている。   The operation unit 11 includes a plurality of buttons operated by a user of the stabilized power supply device 1, an image display unit that displays various information, and the like. When the user operates the operation unit 11, the power of the stabilized power supply 1 can be turned on and off, and the stabilized power supply 1 can be operated manually or automatically.

制御装置12は、操作部11からの信号、交流入力電圧Vi、交流出力電流Io、および交流出力電圧Voなどに基づいて安定化電源装置1全体を制御する。すなわち、制御装置12は、交流出力電圧Voが参照交流電圧Vorになるようにインバータ6を制御する。   The control device 12 controls the entire stabilized power supply device 1 based on a signal from the operation unit 11, the AC input voltage Vi, the AC output current Io, the AC output voltage Vo, and the like. That is, the control device 12 controls the inverter 6 so that the AC output voltage Vo becomes the reference AC voltage Vor.

また制御装置12は、電流検出器7の出力信号Iofに基づいて動作し、インバータ6の出力電流Io(すなわち負荷電流IL)と所定値Icとの大小を比較する。制御装置12は、Io>Icである場合には、安定化電源装置1から負荷16に交流電力が供給されていると判別し、通常運転モード(第2の運転モード)を選択する。制御装置12は、Io<Icである場合には、安定化電源装置1から負荷16に交流電力が供給されていないと判別し、省電力運転モード(第1の運転モード)を選択する。   Control device 12 operates based on output signal Iof of current detector 7, and compares the magnitude of output current Io of inverter 6 (that is, load current IL) with predetermined value Ic. When Io> Ic, the control device 12 determines that AC power is being supplied from the stabilized power supply device 1 to the load 16, and selects the normal operation mode (second operation mode). When Io <Ic, the control device 12 determines that AC power is not being supplied from the stabilized power supply device 1 to the load 16, and selects the power saving operation mode (first operation mode).

さらに制御装置12は、通常運転モードを選択した場合には、商用周波数の正弦波信号と商用周波数よりも十分に高い周波数fHの三角波信号との高低を比較し、その比較結果に基づいて、インバータ6を制御するための複数のゲート信号(制御信号)を生成する。   Further, when the normal operation mode is selected, the control device 12 compares the level of the sine wave signal of the commercial frequency with the level of the triangular wave signal of the frequency fH sufficiently higher than the commercial frequency, and based on the comparison result, determines the inverter. 6 for generating a plurality of gate signals (control signals).

さらに制御装置12は、省電力運転モードを選択した場合には、出力交流電圧Voを参照交流電圧Vrにすることが可能な範囲内で三角波信号の周波数を下限値fLに調整し、商用周波数の正弦波信号と周波数fLの三角波信号との高低を比較し、その比較結果に基づいて、インバータ6を制御するための複数のゲート信号を生成する。   Further, when the power saving operation mode is selected, the control device 12 adjusts the frequency of the triangular wave signal to the lower limit value fL within a range in which the output AC voltage Vo can be set to the reference AC voltage Vr, and The level of the sine wave signal is compared with the level of the triangular wave signal of the frequency fL, and a plurality of gate signals for controlling the inverter 6 are generated based on the comparison result.

図2は、図1に示した安定化電源装置1の要部を示す回路図である。図1では三相交流電圧のうちの一相に関連する部分のみを示したが、図2では三相に関連する部分を示している。また、電磁接触器2,10、操作部11、および制御装置12の図示は省略されている。   FIG. 2 is a circuit diagram showing a main part of the stabilized power supply device 1 shown in FIG. While FIG. 1 shows only a portion related to one phase of the three-phase AC voltage, FIG. 2 shows a portion related to three phases. The illustration of the electromagnetic contactors 2 and 10, the operation unit 11, and the control device 12 is omitted.

図2において、安定化電源装置1は、交流入力端子T1a,T1b,T1c、交流出力端子T2a,T2b,T2c、リアクトル3a,3b,3c、コンバータ4、直流ラインL1,L2、コンデンサ5,9a,9b,9c、インバータ6、および電流検出器7を備える。   2, the stabilized power supply device 1 includes AC input terminals T1a, T1b, T1c, AC output terminals T2a, T2b, T2c, reactors 3a, 3b, 3c, a converter 4, a DC line L1, L2, capacitors 5, 9a, 9b, 9c, an inverter 6, and a current detector 7.

交流入力端子T1a,T1b,T1cは、商用交流電源15(図1)からの三相交流電圧(U相交流電圧、V相交流電圧、およびW相交流電圧)をそれぞれ受ける。交流出力端子T2a,T2b,T2cには、商用交流電源15からの三相交流電圧に同期した三相交流電圧が出力される。負荷16は、交流出力端子T2a,T2b,T2cからの三相交流電圧によって駆動される。   AC input terminals T1a, T1b, and T1c receive three-phase AC voltages (U-phase AC voltage, V-phase AC voltage, and W-phase AC voltage) from commercial AC power supply 15 (FIG. 1), respectively. To the AC output terminals T2a, T2b, T2c, a three-phase AC voltage synchronized with the three-phase AC voltage from the commercial AC power supply 15 is output. The load 16 is driven by a three-phase AC voltage from the AC output terminals T2a, T2b, T2c.

リアクトル3a,3b,3cの一方端子はそれぞれ交流入力端子T1a,T1b,T1cに接続され、それらの他方端子はコンバータ4の入力ノード4a,4b,4cにそれぞれ接続される。リアクトル3aの一方端子に現れる交流入力電圧Viの瞬時値は制御装置12(図1)によって検出される。   Reactors 3a, 3b, 3c have one terminals connected to AC input terminals T1a, T1b, T1c, respectively, and the other terminals connected to input nodes 4a, 4b, 4c of converter 4, respectively. The instantaneous value of the AC input voltage Vi appearing at one terminal of the reactor 3a is detected by the control device 12 (FIG. 1).

コンバータ4は、全波整流回路であり、ダイオードD1〜D6を含む。ダイオードD1〜D3のアノードはそれぞれ入力ノード4a,4b,4cに接続され、それらのカソードはともに正側の直流ラインL1に接続される。ダイオードD4〜D6のアノードはともに負側の直流ラインL2に接続され、それらのカソードはそれぞれ入力ノード4a,4b,4cに接続される。コンデンサ5は、直流ラインL1,L2間に接続される。   Converter 4 is a full-wave rectifier circuit and includes diodes D1 to D6. The anodes of the diodes D1 to D3 are connected to the input nodes 4a, 4b, and 4c, respectively, and the cathodes thereof are all connected to the DC line L1 on the positive side. The anodes of the diodes D4 to D6 are all connected to the negative DC line L2, and their cathodes are connected to the input nodes 4a, 4b, 4c, respectively. Capacitor 5 is connected between DC lines L1 and L2.

たとえば、U相交流電圧がV相交流電圧よりも高い場合は、交流入力端子T1a、リアクトル3a、ダイオードD1、直流ラインL1、コンデンサ5、直流ラインL2、ダイオードD5、リアクトル3b、および交流入力端子T1bの経路で電流が流れ、コンデンサ5が正電圧に充電される。   For example, when the U-phase AC voltage is higher than the V-phase AC voltage, AC input terminal T1a, reactor 3a, diode D1, DC line L1, capacitor 5, DC line L2, diode D5, reactor 3b, and AC input terminal T1b A current flows through the path, and the capacitor 5 is charged to a positive voltage.

逆に、V相交流電圧がU相交流電圧よりも高い場合は、交流入力端子T1b、リアクトル3b、ダイオードD2、直流ラインL1、コンデンサ5、直流ラインL2、ダイオードD4、リアクトル3a、および交流入力端子T1aの経路で電流が流れ、コンデンサ5が正電圧に充電される。他の場合も同様である。コンバータ4は、商用交流電源15からの三相交流電圧を直流電圧に変換して直流ラインL1,L2間に出力する。   Conversely, when the V-phase AC voltage is higher than the U-phase AC voltage, the AC input terminal T1b, reactor 3b, diode D2, DC line L1, capacitor 5, DC line L2, diode D4, reactor 3a, and AC input terminal A current flows through the path of T1a, and the capacitor 5 is charged to a positive voltage. The same applies to other cases. Converter 4 converts a three-phase AC voltage from commercial AC power supply 15 into a DC voltage and outputs it between DC lines L1 and L2.

インバータ6は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)Q1〜Q6およびダイオードD11〜D16を含む。IGBTは、スイッチング素子を構成する。IGBTQ1〜Q3のコレクタはともに直流ラインL1に接続され、それらのエミッタはそれぞれ出力ノード6a,6b,6cに接続される。IGBTQ4〜Q6のコレクタはそれぞれ出力ノード6a,6b,6cに接続され、それらのエミッタはともに直流ラインL2に接続される。ダイオードD11〜D16は、それぞれIGBTQ1〜Q6に逆並列に接続される。   Inverter 6 includes IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) Q1 to Q6 and diodes D11 to D16. The IGBT forms a switching element. The collectors of IGBTs Q1 to Q3 are all connected to DC line L1, and their emitters are connected to output nodes 6a, 6b, 6c, respectively. The collectors of IGBTs Q4 to Q6 are connected to output nodes 6a, 6b, 6c, respectively, and their emitters are all connected to DC line L2. Diodes D11 to D16 are connected in antiparallel to IGBTs Q1 to Q6, respectively.

IGBTQ1,Q4はそれぞれゲート信号Au,Buによって制御され、IGBTQ2,Q5はそれぞれゲート信号Av,Bvによって制御され、IGBTQ3,Q6はそれぞれゲート信号Aw,Bwによって制御される。ゲート信号Bu,Bv,Bwは、それぞれゲート信号Au,Av,Awの反転信号である。   IGBTs Q1 and Q4 are controlled by gate signals Au and Bu, respectively, IGBTs Q2 and Q5 are controlled by gate signals Av and Bv, respectively, and IGBTs Q3 and Q6 are controlled by gate signals Aw and Bw, respectively. The gate signals Bu, Bv, Bw are inverted signals of the gate signals Au, Av, Aw, respectively.

IGBTQ1〜Q3は、それぞれゲート信号Au,Av,Awが「H」レベルにされた場合にオンし、それぞれゲート信号Au,Av,Awが「L」レベルにされた場合にオフする。IGBTQ4〜Q6は、それぞれゲート信号Bu,Bv,Bwが「H」レベルにされた場合にオンし、それぞれゲート信号Bu,Bv,Bwが「L」レベルにされた場合にオフする。   The IGBTs Q1 to Q3 are turned on when the gate signals Au, Av, Aw are set to the “H” level, and are turned off when the gate signals Au, Av, Aw are set to the “L” level. The IGBTs Q4 to Q6 are turned on when the gate signals Bu, Bv, Bw are set to “H” level, and are turned off when the gate signals Bu, Bv, Bw are set to “L” level.

ゲート信号Au,Bu,Av,Bv,Aw,Bwの各々は、パルス信号列であり、PWM(Pulse Width Modulation)信号である。ゲート信号Au,Buの位相とゲート信号Av,Bvの位相とゲート信号Aw,Bwの位相とは120度ずつずれている。ゲート信号Au,Bu,Av,Bv,Aw,Bwの生成方法については後述する。   Each of the gate signals Au, Bu, Av, Bv, Aw, and Bw is a pulse signal train, and is a PWM (Pulse Width Modulation) signal. The phases of the gate signals Au and Bu, the phases of the gate signals Av and Bv, and the phases of the gate signals Aw and Bw are shifted by 120 degrees. A method for generating the gate signals Au, Bu, Av, Bv, Aw, Bw will be described later.

たとえば、IGBTQ1,Q5がオンすると、正側の直流ラインL1がIGBTQ1を介して出力ノード6aに接続されるとともに、出力ノード6bがIGBTQ5を介して負側の直流ラインL2に接続され、出力ノード6a,6b間に正電圧が出力される。   For example, when IGBTs Q1 and Q5 are turned on, positive DC line L1 is connected to output node 6a via IGBT Q1, and output node 6b is connected to negative DC line L2 via IGBT Q5, and output node 6a , 6b.

また、IGBTQ2,Q4がオンすると、正側の直流ラインL1がIGBTQ2を介して出力ノード6bに接続されるとともに、出力ノード6aがIGBTQ4を介して負側の直流ラインL2に接続され、出力ノード6a,6b間に負電圧が出力される。   When IGBTs Q2 and Q4 are turned on, positive DC line L1 is connected to output node 6b via IGBT Q2, and output node 6a is connected to negative DC line L2 via IGBT Q4. , 6b.

ゲート信号Au,Bu,Av,Bv,Aw,BwによってIGBTQ1〜Q6の各々を所定のタイミングでオンおよびオフさせるとともに、IGBTQ1〜Q6の各々のオン時間を調整することにより、直流ラインL1,L2間の直流電圧を三相交流電圧に変換することが可能となっている。   Gate signals Au, Bu, Av, Bv, Aw, and Bw turn on and off each of IGBTs Q1 to Q6 at a predetermined timing, and adjust the on time of each of IGBTs Q1 to Q6, thereby connecting between DC lines L1 and L2. Can be converted to a three-phase AC voltage.

リアクトル8a〜8cの一方端子はインバータ6の出力ノード6a,6b,6cにそれぞれ接続され、それらの他方端子はそれぞれ交流出力端子T2a,T2b,T2cに接続される。コンデンサ6a,6b,6cの一方電極はそれぞれリアクトル8a〜8cの他方端子に接続され、それらの他方電極はともに中性点NPに接続される。   Reactors 8a to 8c have one terminals connected to output nodes 6a, 6b, 6c of inverter 6, and the other terminals connected to AC output terminals T2a, T2b, T2c, respectively. One electrodes of capacitors 6a, 6b, and 6c are connected to the other terminals of reactors 8a to 8c, respectively, and the other electrodes are all connected to neutral point NP.

リアクトル8a〜8cおよびコンデンサ6a,6b,6cは、低域通過フィルタを構成し、インバータ6から交流出力端子T2a,T2b,T2cに商用周波数の三相交流電力を通過させ、インバータ6で発生するスイッチング周波数の信号を遮断する。   Reactors 8a to 8c and capacitors 6a, 6b, 6c constitute a low-pass filter, pass three-phase AC power of a commercial frequency from inverter 6 to AC output terminals T2a, T2b, T2c, and perform switching generated by inverter 6. Cut off frequency signals.

電流検出器7は、リアクトル8aに流れる交流出力電流Ioを検出し、その検出値を示す信号Iofを制御装置14に与える。リアクトル8aの他方端子(ノードN2)に現れる交流出力電圧Voの瞬時値は制御装置14(図1)によって検出される。   Current detector 7 detects AC output current Io flowing through reactor 8a, and provides control device 14 with signal Iof indicating the detected value. The instantaneous value of AC output voltage Vo appearing at the other terminal (node N2) of reactor 8a is detected by control device 14 (FIG. 1).

なお、交流出力端子T2a,T2b,T2cに現れる三相交流電圧の電圧変動率は、商用交流電源15からの三相交流電圧の電圧変動率よりも小さい。交流電圧の電圧変動率は、たとえば、定格電圧を基準(100%)とした場合における交流電圧の変動範囲で表される。商用交流電源15から供給される交流電圧Viの電圧変動率は、定格電圧を基準として±10%である。これに対して安定化電源装置1から出力される交流電圧Voの電圧変動率は±2%である。   The voltage fluctuation rate of the three-phase AC voltage appearing at the AC output terminals T2a, T2b, T2c is smaller than the voltage fluctuation rate of the three-phase AC voltage from the commercial AC power supply 15. The voltage fluctuation rate of the AC voltage is represented, for example, by a fluctuation range of the AC voltage when the rated voltage is set as a reference (100%). The voltage fluctuation rate of the AC voltage Vi supplied from the commercial AC power supply 15 is ± 10% based on the rated voltage. On the other hand, the voltage fluctuation rate of the AC voltage Vo output from the stabilized power supply 1 is ± 2%.

図3は、図1に示した制御装置12のうちのインバータ6の制御に関連する部分の構成を示すブロック図である。図3において、制御装置12は、参照電圧発生回路21、電圧検出器22、減算器23,25、出力電圧制御回路24、出力電流制御回路26、およびゲート制御回路27を含む。   FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a portion related to control of inverter 6 in control device 12 shown in FIG. 3, the control device 12 includes a reference voltage generation circuit 21, a voltage detector 22, subtracters 23 and 25, an output voltage control circuit 24, an output current control circuit 26, and a gate control circuit 27.

参照電圧発生回路21は、商用周波数の正弦波信号である参照交流電圧Vrを生成する。この参照交流電圧Vrの位相は、三相(U相、V相、W相)のうちの対応する相(ここではU相)の交流入力電圧Viの位相に同期している。参照交流電圧Vrは、負荷16の定格電圧に対応している。   The reference voltage generation circuit 21 generates a reference AC voltage Vr which is a sine wave signal of a commercial frequency. The phase of this reference AC voltage Vr is synchronized with the phase of the AC input voltage Vi of the corresponding phase (here, the U phase) of the three phases (U phase, V phase, W phase). The reference AC voltage Vr corresponds to the rated voltage of the load 16.

電圧検出器22は、ノードN2(図1、図2)の交流出力電圧Voの瞬時値を検出し、検出値を示す信号Vofを出力する。減算器23は、参照交流電圧Vrと電圧検出器32の出力信号Vofとの偏差ΔVoを求める。   Voltage detector 22 detects an instantaneous value of AC output voltage Vo at node N2 (FIGS. 1 and 2), and outputs signal Vof indicating the detected value. The subtractor 23 calculates a deviation ΔVo between the reference AC voltage Vr and the output signal Vof of the voltage detector 32.

出力電圧制御回路24は、偏差ΔVoに比例した値と偏差ΔVoの積分値とを加算して電流指令値Iorを生成する。減算器25は、電流指令値Iorと電流検出器7からの信号Iofとの偏差ΔIoを求める。出力電流制御回路26は、偏差ΔIoに比例した値と偏差ΔIoの積分値とを加算して電圧指令値Vorを生成する。電圧指令値Vorは、商用周波数の正弦波信号となる。   The output voltage control circuit 24 generates a current command value Ior by adding a value proportional to the deviation ΔVo and an integral value of the deviation ΔVo. The subtracter 25 calculates a deviation ΔIo between the current command value Ior and the signal Iof from the current detector 7. The output current control circuit 26 generates a voltage command value Vor by adding a value proportional to the deviation ΔIo and an integral value of the deviation ΔIo. The voltage command value Vor is a commercial frequency sine wave signal.

ゲート制御回路27は、電圧指令値Vor、電流検出器7の出力信号Iof、および減算器23からの偏差ΔVoに基づいて、インバータ6のIGBTQ1〜Q6を制御するためのゲート信号Au,Bu,Av,Bv,Aw,Bwを生成する。   Gate control circuit 27 controls gate signals Au, Bu, Av for controlling IGBTs Q1-Q6 of inverter 6 based on voltage command value Vor, output signal Iof of current detector 7, and deviation ΔVo from subtractor 23. , Bv, Aw, and Bw.

図4は、ゲート制御回路27の要部を示す回路ブロック図である。図4において、ゲート制御回路27は、判定器31、周波数調整部32、発振器33、三角波発生器34、比較器35、バッファ36、およびインバータ37を含む。   FIG. 4 is a circuit block diagram showing a main part of the gate control circuit 27. 4, the gate control circuit 27 includes a determiner 31, a frequency adjuster 32, an oscillator 33, a triangular wave generator 34, a comparator 35, a buffer 36, and an inverter 37.

判定器31は、電流検出器7の出力信号Iofに基づいて動作し、インバータ6の出力電流Io(すなわち負荷電流IL)と所定値Icとの大小を比較し、比較結果を示す信号φ31を出力する。Io>Icである場合には、信号φ31は「L」レベルにされ、通常運転モード(第2の運転モード)が選択される。Io<Icである場合には、信号φ31は「H」レベルにされ、省電力運転モード(第1の運転モード)が選択される。   The determiner 31 operates based on the output signal Iof of the current detector 7, compares the output current Io of the inverter 6 (that is, the load current IL) with a predetermined value Ic, and outputs a signal φ31 indicating the comparison result. I do. If Io> Ic, signal φ31 is set to the “L” level, and the normal operation mode (second operation mode) is selected. When Io <Ic, the signal φ31 is set to the “H” level, and the power saving operation mode (first operation mode) is selected.

周波数調整部32は、判定器31の出力信号φ31と減算器23(図3)からの偏差ΔVoとに基づいて、発振器33の発振周波数(すなわち、発振器33の出力クロック信号φ33の周波数)を制御する。発振器33は、たとえば電圧制御発振器である。発振器33の発振周波数(すなわち出力クロック信号φ33の周波数)は制御可能となっている。   The frequency adjustment unit 32 controls the oscillation frequency of the oscillator 33 (that is, the frequency of the output clock signal φ33 of the oscillator 33) based on the output signal φ31 of the determiner 31 and the deviation ΔVo from the subtractor 23 (FIG. 3). I do. The oscillator 33 is, for example, a voltage controlled oscillator. The oscillation frequency of the oscillator 33 (that is, the frequency of the output clock signal φ33) is controllable.

周波数調整部32は、判定器31の出力信号φ31が「L」レベルである場合(通常運転モード時)には、発振器33の出力クロック信号φ33の周波数を、商用周波数(たとえば60Hz)よりも十分に高い所定周波数fH(たとえば20KHz)に設定する。この場合は、インバータ6のIGBTQ1〜Q6が十分に高い周波数fHでスイッチングされるので、インバータ6の応答速度が速くなる。このため、負荷電流ILが所定値Icよりも大きくても、出力交流電圧Voを参照交流電圧Vrにすることができ、減算器23からの偏差ΔVo=Vr−Voは0となる。   When the output signal φ31 of the determiner 31 is at the “L” level (in the normal operation mode), the frequency adjustment unit 32 sets the frequency of the output clock signal φ33 of the oscillator 33 to be sufficiently higher than the commercial frequency (for example, 60 Hz). Is set to a higher predetermined frequency fH (for example, 20 KHz). In this case, since the IGBTs Q1 to Q6 of the inverter 6 are switched at a sufficiently high frequency fH, the response speed of the inverter 6 increases. Therefore, even if the load current IL is larger than the predetermined value Ic, the output AC voltage Vo can be set to the reference AC voltage Vr, and the deviation ΔVo = Vr−Vo from the subtractor 23 becomes zero.

また周波数調整部32は、判定器31の出力信号φ31が「L」レベルから「H」レベルに変更された場合(通常運転モードから省電力運転モードに変更された場合)には、発振器33の出力クロック信号φ33の周波数を、上記周波数fHから徐々に下降させる。   When the output signal φ31 of the decision unit 31 is changed from “L” level to “H” level (when the normal operation mode is changed to the power saving operation mode), the frequency adjustment unit 32 The frequency of the output clock signal φ33 is gradually lowered from the frequency fH.

クロック信号φ33の周波数を下降させて行くと、インバータ6のIGBTQ1〜Q6のスイッチング周波数が低下し、インバータ6の応答速度が低下する。このため、出力交流電圧Voを参照交流電圧Vrにする応答速度が低下し、減算器23からの偏差ΔVo=Vr−Voが負の値になる。   As the frequency of the clock signal φ33 decreases, the switching frequency of the IGBTs Q1 to Q6 of the inverter 6 decreases, and the response speed of the inverter 6 decreases. For this reason, the response speed of changing the output AC voltage Vo to the reference AC voltage Vr decreases, and the deviation ΔVo = Vr−Vo from the subtractor 23 becomes a negative value.

周波数調整部32は、偏差ΔVoが負の所定値VMになったとき、発振器33の出力クロック信号φ33の周波数の下降を停止させる。この場合、偏差ΔVoは、ある遅延時間の経過後に0になる。偏差ΔVoを負の所定値VMよりも低下させると、偏差ΔVoを0にすることはできなくなる。したがって、周波数調整部32は、省電力運転モード時には、クロック信号φ33の周波数を、出力交流電圧Voを参照交流電圧Vrにすることが可能な範囲内の下限値fLに調整する。   When the deviation ΔVo becomes the negative predetermined value VM, the frequency adjustment unit 32 stops the decrease of the frequency of the output clock signal φ33 of the oscillator 33. In this case, the deviation ΔVo becomes 0 after a certain delay time has elapsed. If the deviation ΔVo is made lower than the negative predetermined value VM, the deviation ΔVo cannot be reduced to zero. Therefore, in the power saving operation mode, the frequency adjustment unit 32 adjusts the frequency of the clock signal φ33 to a lower limit value fL within a range in which the output AC voltage Vo can be set to the reference AC voltage Vr.

三角波発生器34は、発振器33の出力クロック信号φ33と同じ周波数の三角波信号Cuを出力する。比較器35は、出力電流制御回路26(図2)からの電圧指令値Vorと三角波発生器34からの三角波信号Cuとの高低を比較し、比較結果を示すゲート信号Auを出力する。バッファ36は、ゲート信号Auをインバータ6に与える。インバータ37は、ゲート信号Auを反転させ、ゲート信号Buを生成してインバータ6に与える。   The triangular wave generator 34 outputs a triangular wave signal Cu having the same frequency as the output clock signal φ33 of the oscillator 33. The comparator 35 compares the level of the voltage command value Vor from the output current control circuit 26 (FIG. 2) with the level of the triangular wave signal Cu from the triangular wave generator 34, and outputs a gate signal Au indicating the result of the comparison. Buffer 36 supplies gate signal Au to inverter 6. Inverter 37 inverts gate signal Au, generates gate signal Bu, and provides it to inverter 6.

ゲート制御回路27は、ゲート信号Au,Buと同様の方法で、ゲート信号Av,Bvおよびゲート信号Aw,Bwを生成する。ただし、ゲート信号Au,Buの位相とゲート信号Av,Bvの位相とゲート信号Aw,Bwの位相とは120度ずつずれている。   The gate control circuit 27 generates the gate signals Av and Bv and the gate signals Aw and Bw in the same manner as the gate signals Au and Bu. However, the phases of the gate signals Au and Bu, the phases of the gate signals Av and Bv, and the phases of the gate signals Aw and Bw are shifted by 120 degrees.

図5(A),(B),(C)は、図4に示した電圧指令値Vor、三角波信号Cu、およびゲート信号Au,Buの波形を示すタイムチャートである。図5(A)に示すように、電圧指令値Vorは商用周波数の正弦波信号である。三角波信号Cuの周波数は電圧指令値Vorの周波数(商用周波数)よりも高い。三角波信号Cuの正側のピーク値は電圧指令値Vorの正側のピーク値よりも高い。三角波信号Cuの負側のピーク値は電圧指令値Vorの負側のピーク値よりも低い。   FIGS. 5A, 5B, and 5C are time charts showing waveforms of the voltage command value Vor, the triangular wave signal Cu, and the gate signals Au and Bu shown in FIG. As shown in FIG. 5A, the voltage command value Vor is a sine wave signal of a commercial frequency. The frequency of the triangular wave signal Cu is higher than the frequency of the voltage command value Vor (commercial frequency). The positive peak value of the triangular wave signal Cu is higher than the positive peak value of the voltage command value Vor. The negative peak value of the triangular wave signal Cu is lower than the negative peak value of the voltage command value Vor.

図5(A),(B)に示すように、三角波信号Cuのレベルが電圧指令値Vorよりも高い場合はゲート信号Auは「L」レベルになり、三角波信号Cuのレベルが電圧指令値Vorよりも低い場合はゲート信号Auは「H」レベルになる。ゲート信号Auは、正パルス信号列となる。   As shown in FIGS. 5A and 5B, when the level of the triangular wave signal Cu is higher than the voltage command value Vor, the gate signal Au becomes the “L” level, and the level of the triangular wave signal Cu becomes the voltage command value Vo. If it is lower than the threshold value, gate signal Au attains "H" level. The gate signal Au is a positive pulse signal train.

電圧指令値Vorが正極性である期間では、電圧指令値Vorが上昇するとゲート信号Auのパルス幅は増大する。電圧指令値Vorが負極性である期間では、電圧指令値Vorが下降するとゲート信号Auのパルス幅は減少する。図5(B),(C)に示すように、ゲート信号Buはゲート信号Auの反転信号となる。ゲート信号Au,Buの各々は、PWM信号である。   During a period in which the voltage command value Vor is positive, as the voltage command value Vor increases, the pulse width of the gate signal Au increases. During a period in which the voltage command value Vor is negative, as the voltage command value Vor decreases, the pulse width of the gate signal Au decreases. As shown in FIGS. 5B and 5C, the gate signal Bu is an inverted signal of the gate signal Au. Each of the gate signals Au and Bu is a PWM signal.

ゲート信号Av,Bvおよびゲート信号Aw,Bwの各々の波形は、ゲート信号Au,Buの波形と同様である。ただし、ゲート信号Au,Buの位相とゲート信号Av,Bvの位相とゲート信号Aw,Bwの位相とは120度ずつずれている。   The waveforms of the gate signals Av and Bv and the gate signals Aw and Bw are the same as the waveforms of the gate signals Au and Bu. However, the phases of the gate signals Au and Bu, the phases of the gate signals Av and Bv, and the phases of the gate signals Aw and Bw are shifted by 120 degrees.

図5(A),(B),(C)から分かるように、三角波信号Cuの周波数を高くすると、ゲート信号Au,Bu,Av,Bv,Aw,Bwの周波数が高くなり、IGBTQ1〜Q6のスイッチング周波数(オンおよびオフの回数/秒)が高くなる。IGBTQ1〜Q6のスイッチング周波数が高くなると、IGBTQ1〜Q6で発生するスイッチング損失が増大し、安定化電源装置1の効率が低くなる。ただし、IGBTQ1〜Q6のスイッチング周波数が高くなると、負荷電流ILが大きい場合でも、交流出力電圧Voの電圧変動率が減少し、高品質の交流出力電圧Voが得られる。   As can be seen from FIGS. 5A, 5B and 5C, when the frequency of the triangular wave signal Cu is increased, the frequencies of the gate signals Au, Bu, Av, Bv, Aw and Bw are increased, and the IGBTs Q1 to Q6 The switching frequency (on / off times / second) is increased. When the switching frequency of IGBTs Q1 to Q6 increases, the switching loss generated in IGBTs Q1 to Q6 increases, and the efficiency of stabilized power supply 1 decreases. However, when the switching frequency of the IGBTs Q1 to Q6 increases, the voltage fluctuation rate of the AC output voltage Vo decreases even when the load current IL is large, and a high-quality AC output voltage Vo can be obtained.

逆に、三角波信号Cuの周波数を低くすると、ゲート信号Au,Bu,Av,Bv,Aw,Bwの周波数が低くなり、IGBTQ1〜Q6のスイッチング周波数が低くなる。IGBTQ1〜Q6のスイッチング周波数が低くなると、IGBTQ1〜Q6で発生するスイッチング損失が減少し、安定化電源装置1の効率が高くなる。ただし、IGBTQ1〜Q6のスイッチング周波数が低くなると、負荷電流ILが大きい場合には、交流出力電圧Voの電圧変動率が増大し、交流出力電圧Voの波形が劣化する。   Conversely, when the frequency of the triangular wave signal Cu is lowered, the frequencies of the gate signals Au, Bu, Av, Bv, Aw, Bw are lowered, and the switching frequencies of the IGBTs Q1 to Q6 are lowered. When the switching frequency of IGBTs Q1 to Q6 decreases, the switching loss that occurs in IGBTs Q1 to Q6 decreases, and the efficiency of stabilized power supply device 1 increases. However, when the switching frequency of the IGBTs Q1 to Q6 decreases, when the load current IL is large, the voltage fluctuation rate of the AC output voltage Vo increases, and the waveform of the AC output voltage Vo deteriorates.

従来の安定化電源装置では、三角波信号Cuの周波数を商用周波数(たとえば60Hz)よりも十分に高い周波数fH(たとえば20KHz)に固定し、電圧変動率を小さな値(±2%)に抑えている。このため、電圧変動率に対する許容範囲が小さな負荷16(たとえばコンピュータ)を駆動させることが可能となっている反面、IGBTQ1〜Q6で比較的大きなスイッチング損失が発生し、安定化電源装置の効率が低下している。   In the conventional stabilized power supply device, the frequency of the triangular wave signal Cu is fixed to a frequency fH (for example, 20 KHz) sufficiently higher than the commercial frequency (for example, 60 Hz), and the voltage fluctuation rate is suppressed to a small value (± 2%). . For this reason, it is possible to drive a load 16 (for example, a computer) having a small allowable range for the voltage fluctuation rate, but a relatively large switching loss occurs in the IGBTs Q1 to Q6, which lowers the efficiency of the stabilized power supply device. are doing.

しかし、負荷電流ILが十分に小さい場合や、負荷16が待機状態であって電流を消費しない場合には、三角波信号Cuの周波数を上記周波数fHよりも低い周波数fL(たとえば、15KHz)に設定し、IGBTQ1〜Q6で発生するスイッチング損失を低減化することが可能である。   However, when the load current IL is sufficiently small, or when the load 16 is in the standby state and does not consume current, the frequency of the triangular wave signal Cu is set to a frequency fL (for example, 15 KHz) lower than the frequency fH. , IGBTs Q1 to Q6 can be reduced.

そこで、本実施の形態1では、三角波信号Cuの周波数を比較的高い周波数fHに設定して電圧変動率を低下させる通常運転モードと、交流出力電圧Voを参照交流電圧Vrにすることが可能な範囲内で三角波信号Cuの周波数を下限値fLに設定してスイッチング損失を低下させる省電力運転モードとが設けられている。インバータ6の出力電流Ioが所定値Icよりも大きい場合は通常運転モードが選択され、インバータ6の出力電流Ioが所定値Icよりも小さい場合は省電力運転モードが選択される。   Therefore, in the first embodiment, it is possible to set the frequency of the triangular wave signal Cu to a relatively high frequency fH to reduce the voltage fluctuation rate, and to set the AC output voltage Vo to the reference AC voltage Vr. A power saving operation mode in which the frequency of the triangular wave signal Cu is set to the lower limit value fL within the range to reduce switching loss is provided. When the output current Io of the inverter 6 is larger than the predetermined value Ic, the normal operation mode is selected, and when the output current Io of the inverter 6 is smaller than the predetermined value Ic, the power saving operation mode is selected.

次に、この安定化電源装置1の使用方法および動作について説明する。まず安定化電源装置1から負荷16に交流電力が供給されており、出力電流Io(すなわち負荷電流IL)が所定値Icよりも大きい場合について説明する。この場合、電磁接触器2,10はオンされている。商用交流電源15から供給される三相交流電圧は、コンバータ4によって全波整流されて直流電圧に変換される。   Next, a method of using and operation of the stabilized power supply device 1 will be described. First, the case where AC power is supplied from the stabilized power supply device 1 to the load 16 and the output current Io (that is, the load current IL) is larger than the predetermined value Ic will be described. In this case, the electromagnetic contactors 2 and 10 are turned on. The three-phase AC voltage supplied from the commercial AC power supply 15 is full-wave rectified by the converter 4 and converted into a DC voltage.

制御装置12(図3)では、参照電圧発生回路21によって正弦波状の参照交流電圧Vrが生成され、電圧検出器22によって交流出力電圧Voの検出値を示す信号Vofが生成される。参照交流電圧Vrと信号Vofの偏差ΔVoが減算器23で生成され、その偏差ΔVoに基づいて出力電圧制御回路24によって電流指令値Iorが生成される。電流指令値Iorと電流検出器7(図1、図2)からの信号Iofとの偏差ΔIoが減算器25によって生成され、その偏差ΔIoに基づいて出力電流制御回路26によって電圧指令値Vorが生成される。   In the control device 12 (FIG. 3), the reference voltage generation circuit 21 generates a sine-wave reference AC voltage Vr, and the voltage detector 22 generates a signal Vof indicating a detection value of the AC output voltage Vo. A difference ΔVo between the reference AC voltage Vr and the signal Vof is generated by the subtractor 23, and a current command value Ior is generated by the output voltage control circuit 24 based on the difference ΔVo. A difference ΔIo between the current command value Ior and the signal Iof from the current detector 7 (FIGS. 1 and 2) is generated by the subtractor 25, and a voltage command value Vor is generated by the output current control circuit 26 based on the difference ΔIo. Is done.

ゲート制御回路27(図4)では、出力電流Ioが所定値Icよりも大きいので判定器31の出力信号φ31が「L」レベルにされ、通常運転モードが選択される。信号φ31が「L」レベルにされると、周波数調整部32、発振器33、および三角波発生器34によって比較的高い周波数fHの三角波信号Cuが生成される。電圧指令値Vorと三角波信号Cuとが比較器35によって比較され、バッファ36およびインバータ37によってゲート信号Au,Buが生成される。   In the gate control circuit 27 (FIG. 4), since the output current Io is larger than the predetermined value Ic, the output signal φ31 of the determiner 31 is set to “L” level, and the normal operation mode is selected. When signal φ31 is set to the “L” level, triangular wave signal Cu having a relatively high frequency fH is generated by frequency adjustment unit 32, oscillator 33, and triangular wave generator. The voltage command value Vor and the triangular wave signal Cu are compared by the comparator 35, and the gate signals Au and Bu are generated by the buffer 36 and the inverter 37.

また、ゲート制御回路27では、ゲート信号Au,Buと同様の方法でゲート信号Av,Bvおよびゲート信号Aw,Bwが生成される。インバータ6(図2)では、ゲート信号Au,Bu,Av,Bv,Aw,Bwに基づいてIGBTQ1〜Q6の各々がオンおよびオフされ、コンバータ4で生成された直流電圧が商用周波数の三相交流電圧に変換される。負荷16は、安定化電源装置1から供給される三相交流電力によって運転される。   In the gate control circuit 27, gate signals Av and Bv and gate signals Aw and Bw are generated in the same manner as the gate signals Au and Bu. In inverter 6 (FIG. 2), each of IGBTs Q1 to Q6 is turned on and off based on gate signals Au, Bu, Av, Bv, Aw, and Bw, and the DC voltage generated by converter 4 is converted to a three-phase AC having a commercial frequency. Converted to voltage. The load 16 is operated by three-phase AC power supplied from the stabilized power supply device 1.

この通常運転モードでは、IGBTQ1〜Q6の各々が比較的高い周波数fHでオンおよびオフするので、電圧変動率が小さな高品質の交流電圧Voを生成することができる。ただし、IGBTQ1〜Q6で発生するスイッチング損失が大きくなり、安定化電源装置1の効率が低下する。   In the normal operation mode, each of the IGBTs Q1 to Q6 is turned on and off at a relatively high frequency fH, so that a high-quality AC voltage Vo with a small voltage fluctuation rate can be generated. However, the switching loss generated in IGBTs Q1 to Q6 increases, and the efficiency of stabilized power supply device 1 decreases.

次に、たとえば負荷16が待機状態であり、安定化電源装置1から負荷16に交流電力が供給されておらず、出力電流Io(すなわち負荷電流IL)が所定値Icよりも小さい場合について説明する。この場合でも、電磁接触器2,10はオンされている。商用交流電源15から供給される三相交流電圧は、コンバータ4によって全波整流されて直流電圧に変換される。   Next, a case will be described in which, for example, load 16 is in a standby state, AC power is not supplied from stabilized power supply device 1 to load 16, and output current Io (that is, load current IL) is smaller than predetermined value Ic. . Also in this case, the electromagnetic contactors 2 and 10 are turned on. The three-phase AC voltage supplied from the commercial AC power supply 15 is full-wave rectified by the converter 4 and converted into a DC voltage.

制御装置12(図3)では、参照電圧発生回路21によって正弦波状の参照交流電圧Vrが生成され、電圧検出器22によって交流出力電圧Voの検出値を示す信号Vofが生成される。参照交流電圧Vrと信号Vofの偏差ΔVoが減算器23で生成され、その偏差ΔVoに基づいて出力電圧制御回路24によって電流指令値Iorが生成される。電流指令値Iorと電流検出器7(図1、図2)からの信号Iofとの偏差ΔIoが減算器25によって生成され、その偏差ΔIoに基づいて出力電流制御回路26によって電圧指令値Vorが生成される。   In the control device 12 (FIG. 3), the reference voltage generation circuit 21 generates a sine-wave reference AC voltage Vr, and the voltage detector 22 generates a signal Vof indicating a detection value of the AC output voltage Vo. A difference ΔVo between the reference AC voltage Vr and the signal Vof is generated by the subtractor 23, and a current command value Ior is generated by the output voltage control circuit 24 based on the difference ΔVo. A difference ΔIo between the current command value Ior and the signal Iof from the current detector 7 (FIGS. 1 and 2) is generated by the subtractor 25, and a voltage command value Vor is generated by the output current control circuit 26 based on the difference ΔIo. Is done.

ゲート制御回路27(図4)では、出力電流Ioが所定値Icよりも小さいので判定器31の出力信号φ31が「H」レベルにされ、省電力運転モードが選択される。信号φ31が「H」レベルにされると、周波数調整部32によって発振器33の出力クロック信号φ33の周波数が上記周波数fHから徐々に下降される。   In the gate control circuit 27 (FIG. 4), since the output current Io is smaller than the predetermined value Ic, the output signal φ31 of the determiner 31 is set to “H” level, and the power saving operation mode is selected. When the signal φ31 is set to the “H” level, the frequency of the output clock signal φ33 of the oscillator 33 is gradually decreased from the frequency fH by the frequency adjustment unit 32.

クロック信号φ33の周波数が下降すると、出力交流電圧Voを参照交流電圧Vrにする応答速度が低下し、減算器23(図3)からの偏差ΔVoが負の値になる。偏差ΔVoが負の所定値VMに到達すると、周波数調整部32によって発振器33の発振周波数の下降が停止される。これにより、出力交流電圧Voを参照交流電圧Vrにすることが可能な範囲内でクロック信号φ33の周波数が下限値fLに設定される。   When the frequency of the clock signal φ33 decreases, the response speed of changing the output AC voltage Vo to the reference AC voltage Vr decreases, and the deviation ΔVo from the subtractor 23 (FIG. 3) becomes a negative value. When the deviation ΔVo reaches the negative predetermined value VM, the frequency adjusting unit 32 stops the oscillation frequency of the oscillator 33 from decreasing. Thereby, the frequency of clock signal φ33 is set to lower limit value fL within a range where output AC voltage Vo can be set to reference AC voltage Vr.

三角波発生器34によってクロック信号φ33と同じ周波数fLの三角波信号Cuが生成される。電圧指令値Vorと三角波信号Cuとが比較器35によって比較され、バッファ36およびインバータ37によってゲート信号Au,Buが生成される。   The triangular wave generator generates a triangular wave signal Cu having the same frequency fL as the clock signal φ33. The voltage command value Vor and the triangular wave signal Cu are compared by the comparator 35, and the gate signals Au and Bu are generated by the buffer 36 and the inverter 37.

また、ゲート制御回路27では、ゲート信号Au,Buと同様の方法でゲート信号Av,Bvおよびゲート信号Aw,Bwが生成される。インバータ6(図2)では、ゲート信号Au,Bu,Av,Bv,Aw,Bwに基づいてIGBTQ1〜Q6の各々がオンおよびオフされ、コンバータ4で生成された直流電圧が商用周波数の三相交流電圧に変換される。負荷16は、三相交流電圧を受け、電流を消費せずに待機する。   In the gate control circuit 27, gate signals Av and Bv and gate signals Aw and Bw are generated in the same manner as the gate signals Au and Bu. In inverter 6 (FIG. 2), each of IGBTs Q1 to Q6 is turned on and off based on gate signals Au, Bu, Av, Bv, Aw, and Bw, and the DC voltage generated by converter 4 is converted to a three-phase AC having a commercial frequency. Converted to voltage. The load 16 receives the three-phase AC voltage and stands by without consuming current.

この省電力運転モードでは、IGBTQ1〜Q6の各々が比較的低い周波数fLでオンおよびオフするので、IGBTQ1〜Q6で発生するスイッチング損失が小さくなり、安定化電源装置1の効率が高くなる。   In this power saving operation mode, since each of the IGBTs Q1 to Q6 turns on and off at a relatively low frequency fL, the switching loss generated in the IGBTs Q1 to Q6 decreases, and the efficiency of the stabilized power supply device 1 increases.

以上のように、この実施の形態1では、負荷電流ILが所定値Icよりも大きい場合は、三角波信号Cuの周波数を比較的高い周波数fHに設定し、負荷電流ILが所定値Icよりも小さい場合は、出力交流電圧Voを参照交流電圧Vrにすることが可能な範囲内で三角波信号Cuの周波数を下限値fLに設定する。したがって、負荷16が電流を消費しない待機状態である場合には、インバータ6のIGBTQ1〜Q6で発生するスイッチング損失を低減することができ、安定化電源装置1の効率を高めることができる。   As described above, in the first embodiment, when the load current IL is larger than the predetermined value Ic, the frequency of the triangular wave signal Cu is set to a relatively high frequency fH, and the load current IL is smaller than the predetermined value Ic. In this case, the frequency of the triangular wave signal Cu is set to the lower limit value fL within a range where the output AC voltage Vo can be set to the reference AC voltage Vr. Therefore, when the load 16 is in a standby state in which no current is consumed, switching loss occurring in the IGBTs Q1 to Q6 of the inverter 6 can be reduced, and the efficiency of the stabilized power supply device 1 can be increased.

図6は、実施の形態1の変更例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6において、この変更例では、周波数調整部32が周波数調整部41で置換されている。周波数調整部41は、判定器31の出力信号φ31が「H」レベルにされた場合には、減算器23からの偏差ΔVoをモニタしながら、発振器33の出力クロック信号φ33の周波数をfHから下降させる。   FIG. 6 is a circuit block diagram showing a modification of the first embodiment, and is a diagram to be compared with FIG. 6, in this modified example, the frequency adjustment unit 32 is replaced with a frequency adjustment unit 41. When the output signal φ31 of the decision unit 31 is set to “H” level, the frequency adjustment unit 41 lowers the frequency of the output clock signal φ33 of the oscillator 33 from fH while monitoring the deviation ΔVo from the subtractor 23. Let it.

クロック信号φ33の周波数を下降させて行くと、出力交流電圧Voを参照交流電圧Vrにする応答速度が遅くなり、減算器23からの偏差ΔVo=Vr−Vofが負の値になる。偏差ΔVoが負の所定値Vmに到達したとき、周波数調整部41は、発振器33の出力クロック信号φ33の周波数を徐々に上昇させ、ΔVo=0となったときにクロック信号φ33の周波数の上昇を停止させる。   When the frequency of the clock signal φ33 is decreased, the response speed of changing the output AC voltage Vo to the reference AC voltage Vr becomes slow, and the deviation ΔVo = Vr−Vof from the subtractor 23 becomes a negative value. When the deviation ΔVo reaches the negative predetermined value Vm, the frequency adjustment unit 41 gradually increases the frequency of the output clock signal φ33 of the oscillator 33, and when ΔVo = 0, increases the frequency of the clock signal φ33. Stop.

これにより、クロック信号φ33の周波数は、出力交流電圧Voを参照交流電圧Vrにすることが可能な範囲内で下限値fLに設定される。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。この変更例でも、実施の形態1と同じ効果が得られる。   Thus, the frequency of clock signal φ33 is set to lower limit value fL within a range where output AC voltage Vo can be set to reference AC voltage Vr. Other configurations and operations are the same as those of the first embodiment, and therefore description thereof will not be repeated. Also in this modified example, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

図7は、実施の形態1の他の変更例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7において、この変更例では、周波数調整部32が周波数調整部42で置換されている。周波数調整部42は、判定器31の出力信号φ31が「H」レベルから「L」レベルに立ち下げられた場合には、減算器23からの偏差ΔVoをモニタしながら、発振器33の出力クロック信号φ33の周波数を下限値fLから上昇させる。   FIG. 7 is a circuit block diagram showing another modification of the first embodiment, and is a diagram to be compared with FIG. In FIG. 7, in this modified example, the frequency adjustment unit 32 is replaced with a frequency adjustment unit 42. When the output signal φ31 of the decision unit 31 falls from the “H” level to the “L” level, the frequency adjustment unit 42 monitors the output clock signal of the oscillator 33 while monitoring the deviation ΔVo from the subtractor 23. The frequency of φ33 is increased from the lower limit value fL.

クロック信号φ33の周波数を上昇させて行くと、出力交流電圧Voを参照交流電圧Vrにする応答速度が速くなり、減算器23からの偏差ΔVo=Vr−Vofが負の値から0に向かって変化する。周波数調整部41は、ΔVo=0となったときにクロック信号φ33の周波数の上昇を停止させる。   When the frequency of the clock signal φ33 is increased, the response speed of changing the output AC voltage Vo to the reference AC voltage Vr increases, and the deviation ΔVo = Vr−Vof from the subtractor 23 changes from a negative value toward 0. I do. The frequency adjustment unit 41 stops increasing the frequency of the clock signal φ33 when ΔVo = 0.

これにより、クロック信号φ33の周波数(すなわち三角波信号Cuの周波数)は、負荷電流ILの大きさに関係なく、出力交流電圧Voを参照交流電圧Vrにすることが可能な範囲内において下限値に設定される。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。この変更例でも、実施の形態1と同じ効果が得られる。   Thereby, the frequency of clock signal φ33 (that is, the frequency of triangular wave signal Cu) is set to the lower limit value within a range where output AC voltage Vo can be set to reference AC voltage Vr regardless of the magnitude of load current IL. Is done. Other configurations and operations are the same as those of the first embodiment, and therefore description thereof will not be repeated. Also in this modified example, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

図8は、実施の形態1のさらに他の変更例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8において、この変更例では、判定器31と周波数調整部32との間にスイッチ43が追加されている。スイッチ43の第1端子43aは判定器31の出力信号φ31を受け、スイッチ43の第2端子43bは操作部11(図1)で生成される信号SEを受け、スイッチ43の共通端子43cは周波数調整部32に接続される。安定化電源装置1の使用者は、操作部11を操作して信号φ43および信号SEを生成する。   FIG. 8 is a circuit block diagram showing still another modification of the first embodiment, and is a diagram to be compared with FIG. In FIG. 8, in this modified example, a switch 43 is added between the determiner 31 and the frequency adjuster 32. The first terminal 43a of the switch 43 receives the output signal φ31 of the determiner 31, the second terminal 43b of the switch 43 receives the signal SE generated by the operation unit 11 (FIG. 1), and the common terminal 43c of the switch 43 has the frequency It is connected to the adjustment unit 32. The user of the stabilized power supply device 1 operates the operation unit 11 to generate the signal φ43 and the signal SE.

スイッチ43は、操作部11で生成される信号φ43によって制御される。信号φ43が「H」レベルである場合は、スイッチ43の第1端子43aおよび共通端子43c間が導通し、判定器31の出力信号φ31がスイッチ43を介して周波数調整部32に与えられる。この場合、この変更例は実施の形態1と同じになる。   The switch 43 is controlled by a signal φ43 generated by the operation unit 11. When signal φ43 is at “H” level, conduction between first terminal 43a and common terminal 43c of switch 43 is conducted, and output signal φ31 of decision unit 31 is provided to frequency adjustment unit 32 via switch 43. In this case, this modified example is the same as the first embodiment.

信号φ43が「L」レベルである場合は、スイッチ43の第2端子43bおよび共通端子43c間が導通し、操作部11からの信号SEがスイッチ43を介して周波数調整部32に与えられる。周波数調整部32は、信号SEが「L」レベルである場合は、発振器33の出力クロック信号φ33の周波数を比較的高い周波数fHに設定する。   When signal φ43 is at the “L” level, conduction is established between second terminal 43b and common terminal 43c of switch 43, and signal SE from operation unit 11 is provided to frequency adjustment unit 32 via switch 43. When signal SE is at the “L” level, frequency adjuster 32 sets the frequency of output clock signal φ33 of oscillator 33 to relatively high frequency fH.

また周波数調整部32は、信号SEが「H」レベルである場合は、出力交流電圧Voを参照交流電圧Vrにすることが可能な範囲内で発振器33の出力クロック信号φ33の周波数を下限値fLに設定する。   When the signal SE is at the “H” level, the frequency adjustment unit 32 sets the frequency of the output clock signal φ33 of the oscillator 33 to the lower limit fL within a range where the output AC voltage Vo can be set to the reference AC voltage Vr. Set to.

すなわち、周波数調整部32は、信号SEが「H」レベルである場合において、負荷電流ILが減少して偏差ΔVoが正の値になったときには、偏差ΔVoをモニタしながら三角波信号Cuの周波数を下降させ、偏差ΔVoが負の値になったときに三角波信号Cuの周波数の下降を停止させることにより、三角波信号Cuの値を下限値に調整する。   That is, when the load current IL decreases and the deviation ΔVo becomes a positive value while the signal SE is at the “H” level, the frequency adjustment unit 32 adjusts the frequency of the triangular wave signal Cu while monitoring the deviation ΔVo. The value of the triangular wave signal Cu is adjusted to the lower limit by lowering the frequency and stopping the lowering of the frequency of the triangular wave signal Cu when the deviation ΔVo becomes a negative value.

また周波数調整部32は、信号SEが「H」レベルである場合において、負荷電流ILが増加して偏差ΔVoが負の値になったときには、偏差ΔVoをモニタしながら三角波信号Cuの周波数を上昇させ、偏差ΔVoが0になったときに三角波信号Cuの周波数の上昇を停止させることにより、三角波信号Cuの値を下限値に調整する。   When the signal SE is at the “H” level and the load current IL increases and the deviation ΔVo becomes a negative value, the frequency adjustment unit 32 increases the frequency of the triangular wave signal Cu while monitoring the deviation ΔVo. By stopping the increase in the frequency of the triangular wave signal Cu when the deviation ΔVo becomes 0, the value of the triangular wave signal Cu is adjusted to the lower limit.

この変更例では、実施の形態1と同じ効果が得られる他、操作部11を操作することにより、三角波信号Cuの周波数を比較的高い値fHに設定する通常運転モードと、三角波信号Cuの周波数を下限値fLに設定する省電力運転モードとのうちの所望の運転モードを選択することができる。なお、周波数調整部32の代わりに周波数調整部41(図6)または周波数調整部42(図7)を設けてもよい。   In this modified example, the same effect as in the first embodiment can be obtained. In addition, the normal operation mode in which the frequency of the triangular wave signal Cu is set to a relatively high value fH by operating the operation unit 11, and the frequency of the triangular wave signal Cu The desired operation mode can be selected from the power saving operation mode in which is set to the lower limit value fL. Note that a frequency adjustment unit 41 (FIG. 6) or a frequency adjustment unit 42 (FIG. 7) may be provided instead of the frequency adjustment unit 32.

[実施の形態2]
図9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構成を示すブロック図である。図9において、この無停電電源システムは、安定化電源装置1、複数(図9では2つ)の無停電電源装置U1,U2、および複数(この場合は2つ)のバッテリB1,B2を備える。
[Embodiment 2]
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of an uninterruptible power supply system according to Embodiment 2 of the present invention. 9, this uninterruptible power supply system includes a stabilized power supply 1, a plurality (two in FIG. 9) of uninterruptible power supplies U1, U2, and a plurality (two in this case) of batteries B1, B2. .

安定化電源装置1は、図1に示したように、交流入力端子T1および交流出力端子T2を含む。交流入力端子T1は、バイパス交流電源45からの交流電圧を受ける。バイパス交流電源45は、交流電力を出力する自家発電機であってもよいし、商用交流電源であっても構わない。   As shown in FIG. 1, the stabilized power supply device 1 includes an AC input terminal T1 and an AC output terminal T2. AC input terminal T1 receives an AC voltage from bypass AC power supply 45. The bypass AC power supply 45 may be a private power generator that outputs AC power, or may be a commercial AC power supply.

安定化電源装置1は、実施の形態1で説明したように、バイパス交流電源45から受けた交流電圧Viを直流電圧に一旦変換し、その直流電圧を商用周波数の交流電圧Voに変換して交流出力端子T2に出力する。出力交流電圧Voの電圧変動率(たとえば±2%)は、入力交流電圧Viの電圧変動率(たとえば±10%)よりも小さい。   As described in the first embodiment, stabilized power supply device 1 once converts AC voltage Vi received from bypass AC power supply 45 into a DC voltage, converts the DC voltage to AC voltage Vo at a commercial frequency, and Output to the output terminal T2. The voltage fluctuation rate of the output AC voltage Vo (for example, ± 2%) is smaller than the voltage fluctuation rate of the input AC voltage Vi (for example, ± 10%).

また安定化電源装置1は、実施の形態1で説明したように、出力電流Ioが所定値Icよりも小さい場合には、出力交流電圧Voを参照交流電圧Vrにすることが可能な範囲で三角波信号Cuの周波数を下限値fLに調整し、インバータ6で発生する損失を低減する。また安定化電源装置1は、出力電流Ioが所定値Icよりも大きい場合は、三角波信号Cuの周波数を比較的高い値fHに設定し、出力交流電圧Voを参照交流電圧Vrに安定に維持する。   Further, as described in the first embodiment, when output current Io is smaller than predetermined value Ic, stabilized power supply device 1 has a triangular wave in a range where output AC voltage Vo can be set to reference AC voltage Vr. The frequency of the signal Cu is adjusted to the lower limit value fL, and the loss generated in the inverter 6 is reduced. When the output current Io is larger than the predetermined value Ic, the stabilized power supply device 1 sets the frequency of the triangular wave signal Cu to a relatively high value fH, and stably maintains the output AC voltage Vo at the reference AC voltage Vr. .

無停電電源装置U1,U2の各々は、交流入力端子T11、バイパス入力端子T12、バッテリ端子T13、および交流出力端子T14を備える。交流入力端子T11は、商用交流電源15から商用周波数の交流電圧を受ける。バイパス入力端子T12は、安定化電源装置1の交流出力端子T2から交流電圧Voを受ける。   Each of the uninterruptible power supply devices U1 and U2 includes an AC input terminal T11, a bypass input terminal T12, a battery terminal T13, and an AC output terminal T14. AC input terminal T11 receives an AC voltage having a commercial frequency from commercial AC power supply 15. The bypass input terminal T12 receives the AC voltage Vo from the AC output terminal T2 of the stabilized power supply device 1.

バッテリ端子T13は、対応するバッテリB1またはB2に接続される。バッテリB1,B2の各々は、直流電力を蓄える。交流出力端子T14は、対応する負荷LD1またはLD2に接続される。負荷LD1,LD2は、それぞれ無停電電源装置U1,U2から供給される交流電力によって駆動される。   Battery terminal T13 is connected to corresponding battery B1 or B2. Each of batteries B1 and B2 stores DC power. The AC output terminal T14 is connected to the corresponding load LD1 or LD2. The loads LD1 and LD2 are driven by AC power supplied from the uninterruptible power supplies U1 and U2, respectively.

無停電電源装置U1は、商用交流電源15から交流電力が供給されている通常時には、商用交流電源15からの交流電力を直流電力に一旦変換し、その直流電力をバッテリB1に蓄えるとともに、商用周波数の交流電力に変換して負荷LD1に供給する。   The uninterruptible power supply U1 normally converts the AC power from the commercial AC power supply 15 into DC power during normal operation when AC power is supplied from the commercial AC power supply 15, stores the DC power in the battery B1, and stores the DC power in the battery B1. And supplies it to the load LD1.

このとき無停電電源装置U1は、商用交流電源15から受けた交流電圧VIを直流電圧に一旦変換し、その直流電圧を商用周波数の交流電圧VOに変換して交流出力端子T2に出力する。出力交流電圧VOの電圧変動率(たとえば±2%)は、入力交流電圧VIの電圧変動率(たとえば±10%)よりも小さい。   At this time, the uninterruptible power supply U1 temporarily converts the AC voltage VI received from the commercial AC power supply 15 into a DC voltage, converts the DC voltage into a commercial frequency AC voltage VO, and outputs the converted voltage to the AC output terminal T2. The voltage change rate of output AC voltage VO (for example, ± 2%) is smaller than the voltage change rate of input AC voltage VI (for example, ± 10%).

また無停電電源装置U1は、商用交流電源15からの交流電力の供給が停止された停電時には、バッテリB1の直流電力を商用周波数の交流電力に変換して負荷LD1に供給する。したがって、停電が発生した場合でも、バッテリB1に直流電力が蓄えられている期間は、負荷LD1の運転を継続することができる。   Further, the uninterruptible power supply U1 converts the DC power of the battery B1 into AC power of a commercial frequency and supplies it to the load LD1 at the time of a power outage when the supply of AC power from the commercial AC power supply 15 is stopped. Therefore, even when a power failure occurs, the operation of the load LD1 can be continued during the period in which the DC power is stored in the battery B1.

さらに無停電電源装置U1は、内蔵のインバータが故障した場合には、安定化電源装置1からの交流電力を負荷LD1に供給する。無停電電源装置U2も、無停電電源装置U1と同じである。   Further, when the built-in inverter fails, the uninterruptible power supply U1 supplies the AC power from the stabilized power supply 1 to the load LD1. The uninterruptible power supply U2 is the same as the uninterruptible power supply U1.

無停電電源装置U1,U2のインバータが故障していない場合は、安定化電源装置1から負荷LD1,LD2への電力供給は行なわれないので、安定化電源装置1の出力電流Ioは所定値Icよりも小さい。この場合は、安定化電源装置1のインバータ6は下限値fLの周波数で駆動され、インバータ6で発生する損失は小さくされる。   When the inverters of the uninterruptible power supply devices U1 and U2 do not fail, power is not supplied from the stabilized power supply device 1 to the loads LD1 and LD2, so that the output current Io of the stabilized power supply device 1 becomes a predetermined value Ic. Less than. In this case, the inverter 6 of the stabilized power supply device 1 is driven at the frequency of the lower limit value fL, and the loss generated in the inverter 6 is reduced.

無停電電源装置U1(またはU2)のインバータが故障した場合は、安定化電源装置1から負荷LD1(またはLD2)に交流電力が供給されるので、安定化電源装置1の出力電流Ioは所定値Icよりも大きくなる。この場合は、安定化電源装置1のインバータ6は比較的高い周波数fHで駆動され、電圧変動率の小さな交流電圧VO負荷LD1(またはLD2)に供給される。   When the inverter of the uninterruptible power supply U1 (or U2) fails, AC power is supplied from the stabilized power supply 1 to the load LD1 (or LD2), so that the output current Io of the stabilized power supply 1 becomes a predetermined value. It becomes larger than Ic. In this case, the inverter 6 of the stabilized power supply device 1 is driven at a relatively high frequency fH and is supplied to the AC voltage VO load LD1 (or LD2) having a small voltage fluctuation rate.

図10は、無停電電源装置U1の構成を示す回路ブロック図である。この無停電電源装置U1は、商用交流電源15からの三相交流電力を直流電力に一旦変換し、その直流電力を三相交流電力に変換して負荷LD1に供給するものである。図10では、図面および説明の簡単化のため、三相(U相、V相、W相)のうちの一相(たとえばU相)に対応する部分の回路のみが示されている。   FIG. 10 is a circuit block diagram illustrating a configuration of the uninterruptible power supply U1. The uninterruptible power supply U1 converts three-phase AC power from the commercial AC power supply 15 into DC power once, converts the DC power into three-phase AC power, and supplies the converted power to the load LD1. FIG. 10 shows only a circuit corresponding to one phase (for example, the U phase) of the three phases (the U phase, the V phase, and the W phase) for simplification of the drawing and the description.

図10において、この無停電電源装置U1は、交流入力端子T11、バイパス入力端子T12、バッテリ端子T13、および交流出力端子T14を備える。交流入力端子T11は、商用交流電源15から商用周波数の交流電力を受ける。バイパス入力端子T12は、安定化電源装置1から商用周波数の交流電力を受ける。   In FIG. 10, the uninterruptible power supply U1 includes an AC input terminal T11, a bypass input terminal T12, a battery terminal T13, and an AC output terminal T14. AC input terminal T11 receives commercial frequency AC power from commercial AC power supply 15. The bypass input terminal T12 receives the commercial frequency AC power from the stabilized power supply device 1.

バッテリ端子T13は、バッテリ(電力貯蔵装置)B1に接続される。バッテリB1は、直流電力を蓄える。バッテリB1の代わりにコンデンサが接続されていても構わない。交流出力端子T14は、負荷LD1に接続される。負荷LD1は、交流電力によって駆動される。   Battery terminal T13 is connected to battery (power storage device) B1. Battery B1 stores DC power. A capacitor may be connected instead of the battery B1. The AC output terminal T14 is connected to the load LD1. The load LD1 is driven by AC power.

この無停電電源装置U1は、さらに、電磁接触器51,57,63,65、電流検出器52,60、コンデンサ53,58,62、リアクトル54,61、コンバータ55、双方向チョッパ56、インバータ59、半導体スイッチ64、操作部66、および制御装置67を備える。   The uninterruptible power supply U1 further includes electromagnetic contactors 51, 57, 63, 65, current detectors 52, 60, capacitors 53, 58, 62, reactors 54, 61, converter 55, bidirectional chopper 56, and inverter 59. , A semiconductor switch 64, an operation unit 66, and a control device 67.

電磁接触器51およびリアクトル54は、交流入力端子T11とコンバータ55の入力ノードとの間に直列接続される。コンデンサ53は、電磁接触器51とリアクトル54の間のノードN11に接続される。電磁接触器51は、無停電電源装置U1の使用時にオンされ、たとえば無停電電源装置U1のメンテナンス時にオフされる。   The electromagnetic contactor 51 and the reactor 54 are connected in series between the AC input terminal T11 and the input node of the converter 55. Capacitor 53 is connected to node N11 between electromagnetic contactor 51 and reactor 54. The electromagnetic contactor 51 is turned on when the uninterruptible power supply U1 is used, and is turned off, for example, during maintenance of the uninterruptible power supply U1.

ノードN11に現れる交流入力電圧VIの瞬時値は、制御装置67によって検出される。交流入力電圧VIの瞬時値に基づいて、停電の発生の有無などが判別される。電流検出器52は、ノードN11に流れる交流入力電流Iiを検出し、その検出値を示す信号Iifを制御装置67に与える。   The instantaneous value of the AC input voltage VI appearing at the node N11 is detected by the control device 67. Based on the instantaneous value of the AC input voltage VI, whether or not a power failure has occurred is determined. Current detector 52 detects AC input current Ii flowing through node N11, and provides signal Iif indicating the detected value to control device 67.

コンデンサ53およびリアクトル54は、低域通過フィルタを構成し、商用交流電源15からコンバータ55に商用周波数の交流電力を通過させ、コンバータ55で発生するスイッチング周波数の信号が商用交流電源15に通過することを防止する。   Capacitor 53 and reactor 54 constitute a low-pass filter that allows commercial AC power to pass from commercial AC power supply 15 to converter 55, and that a switching frequency signal generated by converter 55 passes to commercial AC power supply 15. To prevent

コンバータ55は、制御装置67によって制御され、商用交流電源15から交流電力が供給されている通常時は、交流電力を直流電力に変換して直流ラインL11に出力する。商用交流電源15からの交流電力の供給が停止された停電時は、コンバータ55の運転は停止される。   Converter 55 is controlled by control device 67, and converts AC power to DC power and outputs the DC power to DC line L11 during normal times when AC power is supplied from commercial AC power supply 15. During a power outage when the supply of AC power from commercial AC power supply 15 is stopped, the operation of converter 55 is stopped.

コンバータ55は、たとえば、インバータ6(図2)と同様の構成であり、複数組のIGBTおよびダイオードを含む周知のものである。コンバータ55の出力電圧は、所望の値に制御可能になっている。コンデンサ53、リアクトル54、およびコンバータ55は順変換器を構成する。   Converter 55 has, for example, a configuration similar to that of inverter 6 (FIG. 2), and is a well-known device including a plurality of sets of IGBTs and diodes. The output voltage of converter 55 can be controlled to a desired value. The capacitor 53, the reactor 54, and the converter 55 form a forward converter.

コンデンサ58は、直流ラインL11に接続され、直流ラインL11の電圧を平滑化させる。直流ラインL11に現れる直流電圧VDCの瞬時値は、制御装置67によって検出される。直流ラインL11は双方向チョッパ56の高電圧側ノードに接続され、双方向チョッパ56の低電圧側ノードは電磁接触器57を介してバッテリ端子T13に接続される。   The capacitor 58 is connected to the DC line L11 and smoothes the voltage of the DC line L11. The instantaneous value of DC voltage VDC appearing on DC line L11 is detected by control device 67. The DC line L11 is connected to the high voltage side node of the bidirectional chopper 56, and the low voltage side node of the bidirectional chopper 56 is connected to the battery terminal T13 via the electromagnetic contactor 57.

電磁接触器57は、無停電電源装置U1の使用時はオンされ、たとえば無停電電源装置U1およびバッテリB1のメンテナンス時にオフされる。バッテリ端子T13に現れるバッテリB1の端子間電圧VBの瞬時値は、制御装置67によって検出される。   The electromagnetic contactor 57 is turned on when the uninterruptible power supply U1 is used, and is turned off, for example, during maintenance of the uninterruptible power supply U1 and the battery B1. The instantaneous value of the inter-terminal voltage VB of the battery B1 appearing at the battery terminal T13 is detected by the control device 67.

双方向チョッパ56は、制御装置67によって制御され、商用交流電源15から交流電力が供給されている通常時は、コンバータ55によって生成された直流電力をバッテリB1に蓄え、商用交流電源15からの交流電力の供給が停止された停電時は、バッテリB1の直流電力を直流ラインL11を介してインバータ59に供給する。   The bidirectional chopper 56 is controlled by the control device 67, and stores DC power generated by the converter 55 in the battery B <b> 1 during normal operation when AC power is supplied from the commercial AC power supply 15, and outputs AC power from the commercial AC power supply 15. At the time of a power outage when the power supply is stopped, the DC power of the battery B1 is supplied to the inverter 59 via the DC line L11.

双方向チョッパ56は、直流電力をバッテリB1に蓄える場合は、直流ラインL11の直流電圧VDCを降圧してバッテリB1に与える。また、双方向チョッパ56は、バッテリB1の直流電力をインバータ59に供給する場合は、バッテリB1の端子間電圧VBを昇圧して直流ラインL11に出力する。直流ラインL11は、インバータ59の入力ノードに接続されている。   When storing the DC power in the battery B1, the bidirectional chopper 56 lowers the DC voltage VDC of the DC line L11 and provides the DC voltage to the battery B1. When supplying the DC power of battery B1 to inverter 59, bidirectional chopper 56 boosts inter-terminal voltage VB of battery B1 and outputs it to DC line L11. DC line L11 is connected to the input node of inverter 59.

インバータ59は、制御装置67によって制御され、コンバータ55または双方向チョッパ56から直流ラインL11を介して供給される直流電力を商用周波数の交流電力に変換して出力する。すなわち、インバータ59は、通常時はコンバータ55から直流ラインL11を介して供給される直流電力を交流電力に変換し、停電時はバッテリB1から双方向チョッパ56を介して供給される直流電力を交流電力に変換する。インバータ59の出力電圧は、所望の値に制御可能になっている。インバータ59は、たとえば、インバータ6(図2)と同様の構成であり、複数組のIGBTおよびダイオードを含む周知のものである。   Inverter 59 is controlled by control device 67, converts DC power supplied from converter 55 or bidirectional chopper 56 via DC line L11 to AC power of a commercial frequency, and outputs the AC power. That is, the inverter 59 converts the DC power supplied from the converter 55 via the DC line L11 into AC power during normal times, and converts the DC power supplied from the battery B1 via the bidirectional chopper 56 into AC power during a power failure. Convert to electric power. The output voltage of the inverter 59 can be controlled to a desired value. Inverter 59 has, for example, the same configuration as inverter 6 (FIG. 2), and is a well-known inverter including a plurality of sets of IGBTs and diodes.

インバータ59の出力ノードはリアクトル61の一方端子に接続され、リアクトル61の他方端子(ノードN12)は電磁接触器63を介して交流出力端子T4に接続される。コンデンサ62は、ノードN12に接続される。   The output node of inverter 59 is connected to one terminal of reactor 61, and the other terminal (node N12) of reactor 61 is connected to AC output terminal T4 via electromagnetic contactor 63. Capacitor 62 is connected to node N12.

電流検出器60は、インバータ59の出力電流IOの瞬時値を検出し、その検出値を示す信号IOfを制御装置67に与える。ノードN12に現れる交流出力電圧VOの瞬時値は、制御装置67によって検出される。   Current detector 60 detects an instantaneous value of output current IO of inverter 59, and provides signal IOf indicating the detected value to control device 67. The instantaneous value of the AC output voltage VO appearing at the node N12 is detected by the control device 67.

リアクトル61およびコンデンサ62は、低域通過フィルタを構成し、インバータ59で生成された商用周波数の交流電力を交流出力端子T14に通過させ、インバータ59で発生するスイッチング周波数の信号が交流出力端子T14に通過することを防止する。インバータ59、リアクトル61、およびコンデンサ62は逆変換器を構成する。   Reactor 61 and capacitor 62 constitute a low-pass filter, and pass the commercial frequency AC power generated by inverter 59 to AC output terminal T14, and the switching frequency signal generated by inverter 59 is supplied to AC output terminal T14. Prevent passing. Inverter 59, reactor 61, and capacitor 62 constitute an inverter.

電磁接触器63は、制御装置67によって制御され、インバータ59によって生成された交流電力を負荷LD1に供給するインバータ給電モード時にはオンされ、安定化電源装置1からの交流電力を負荷LD1に供給するバイパス給電モード時にはオフされる。   The electromagnetic contactor 63 is controlled by the control device 67, is turned on in an inverter power supply mode in which the AC power generated by the inverter 59 is supplied to the load LD1, and is a bypass that supplies the AC power from the stabilized power supply device 1 to the load LD1. It is turned off in the power supply mode.

半導体スイッチ64は、サイリスタを含み、バイパス入力端子T12と交流出力端子T14との間に接続される。電磁接触器65は、半導体スイッチ64に並列接続される。半導体スイッチ64は、制御装置67によって制御され、通常はオフされ、インバータ59が故障した場合は瞬時にオンし、安定化電源装置1からの交流電力を負荷LD1に供給する。半導体スイッチ64は、オンしてから所定時間経過後にオフする。   The semiconductor switch 64 includes a thyristor and is connected between the bypass input terminal T12 and the AC output terminal T14. The electromagnetic contactor 65 is connected to the semiconductor switch 64 in parallel. The semiconductor switch 64 is controlled by the control device 67 and is normally turned off. When the inverter 59 fails, the semiconductor switch 64 is turned on instantaneously, and supplies the AC power from the stabilized power supply device 1 to the load LD1. The semiconductor switch 64 turns off after a lapse of a predetermined time from turning on.

電磁接触器65は、インバータ59によって生成された交流電力を負荷LD1に供給するインバータ給電モード時にはオフされ、安定化電源装置1からの交流電力を負荷LD1に供給するバイパス給電モード時にはオンされる。   The electromagnetic contactor 65 is turned off in the inverter power supply mode for supplying the AC power generated by the inverter 59 to the load LD1, and is turned on in the bypass power supply mode for supplying the AC power from the stabilized power supply device 1 to the load LD1.

また、電磁接触器65は、インバータ59が故障した場合にオンし、安定化電源装置1からの交流電力を負荷LD1に供給する。つまり、インバータ59が故障した場合は、半導体スイッチ64が瞬時に所定時間だけオンするとともに電磁接触器65がオンする。これは、半導体スイッチ64が過熱されて破損するのを防止するためである。   In addition, the electromagnetic contactor 65 is turned on when the inverter 59 fails, and supplies the AC power from the stabilized power supply device 1 to the load LD1. That is, when the inverter 59 fails, the semiconductor switch 64 is turned on instantaneously for a predetermined time and the electromagnetic contactor 65 is turned on. This is to prevent the semiconductor switch 64 from being overheated and damaged.

操作部66は、無停電電源装置U1の使用者によって操作される複数のボタン、種々の情報を表示する画像表示部などを含む。使用者が操作部66を操作することにより、無停電電源装置U1の電源をオンおよびオフしたり、バイパス給電モードおよびインバータ給電モードのうちのいずれか一方のモードを選択することが可能となっている。   The operation unit 66 includes a plurality of buttons operated by a user of the uninterruptible power supply U1, an image display unit that displays various information, and the like. By operating the operation unit 66 by the user, it becomes possible to turn on and off the power of the uninterruptible power supply U1, and to select one of the bypass power supply mode and the inverter power supply mode. I have.

制御装置67は、操作部66からの信号、交流入力電圧VI、交流入力電流Ii、直流電圧VDC、バッテリ電圧VB、交流出力電流IO、および交流出力電圧VOなどに基づいて無停電電源装置U1全体を制御する。すなわち、制御装置67は、交流入力電圧VIの検出値に基づいて停電が発生したか否かを検出し、交流入力電圧VIの位相に同期してコンバータ55およびインバータ59を制御する。   The controller 67 controls the entire uninterruptible power supply U1 based on a signal from the operation unit 66, the AC input voltage VI, the AC input current Ii, the DC voltage VDC, the battery voltage VB, the AC output current IO, the AC output voltage VO, and the like. Control. That is, control device 67 detects whether a power failure has occurred based on the detected value of AC input voltage VI, and controls converter 55 and inverter 59 in synchronization with the phase of AC input voltage VI.

さらに制御装置67は、商用交流電源15から交流電力が供給されている通常時は、直流電圧VDCが所望の目標電圧VDCTになるようにコンバータ55を制御し、商用交流電源15からの交流電力の供給が停止された停電時は、コンバータ55の運転を停止させる。   Further, control device 67 controls converter 55 so that DC voltage VDC becomes a desired target voltage VDCT during the normal time when AC power is supplied from commercial AC power supply 15, and controls AC power from commercial AC power supply 15. At the time of a power outage when the supply is stopped, the operation of converter 55 is stopped.

さらに制御装置67は、通常時は、バッテリ電圧VBが所望の目標バッテリ電圧VBTになるように双方向チョッパ56を制御し、停電時は、直流電圧VDCが所望の目標電圧VDCTになるように双方向チョッパ56を制御する。さらに制御装置67は、出力交流電圧VOが所望の目標交流電圧VOTになるようにインバータ59を制御する。   Further, the control device 67 controls the bidirectional chopper 56 so that the battery voltage VB becomes the desired target battery voltage VBT in a normal state, and controls the DC voltage VDC to the desired target voltage VDCT in the event of a power failure. The direction chopper 56 is controlled. Further, control device 67 controls inverter 59 such that output AC voltage VO becomes a desired target AC voltage VOT.

次に、この無停電電源装置U1の動作について説明する。無停電電源装置U1の使用者が操作部17を操作してインバータ給電モードを選択したものとする。商用交流電源15から交流電力が供給されている通常時において、インバータ給電モードが選択されると、半導体スイッチ64および電磁接触器65がオフするとともに、電磁接触器51,57,63がオンする。   Next, the operation of the uninterruptible power supply U1 will be described. It is assumed that the user of the uninterruptible power supply U1 operates the operation unit 17 to select the inverter power supply mode. When the inverter power supply mode is selected during the normal time when AC power is supplied from the commercial AC power supply 15, the semiconductor switch 64 and the electromagnetic contactor 65 are turned off, and the electromagnetic contactors 51, 57, and 63 are turned on.

商用交流電源15から供給される交流電力は、コンバータ55によって直流電力に変換される。コンバータ55によって生成された直流電力は、双方向チョッパ57によってバッテリB1に蓄えられるとともに、インバータ59によって商用周波数の交流電力に変換されて負荷LD1に供給される。   AC power supplied from commercial AC power supply 15 is converted to DC power by converter 55. The DC power generated by the converter 55 is stored in the battery B1 by the bidirectional chopper 57, converted into AC power of a commercial frequency by the inverter 59, and supplied to the load LD1.

商用交流電源15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、コンバータ55の運転が停止され、バッテリB1の直流電力が双方向チョッパ56によってインバータ59に供給される。インバータ59は、双方向チョッパ56からの直流電力を商用周波数の交流電力に変換して負荷LD1に供給する。したがって、バッテリB1に直流電力が蓄えられている期間は、負荷LD1の運転を継続することができる。   When the supply of AC power from the commercial AC power supply 15 is stopped, that is, when a power failure occurs, the operation of the converter 55 is stopped, and the DC power of the battery B1 is supplied to the inverter 59 by the bidirectional chopper 56. Inverter 59 converts the DC power from bidirectional chopper 56 into AC power at a commercial frequency and supplies the AC power to load LD1. Therefore, the operation of the load LD1 can be continued while the DC power is stored in the battery B1.

このようにインバータ給電モードにおいてインバータ59が故障していない場合には、安定化電源装置1から負荷LD1への電力供給は行なわれないので、安定化電源装置1の出力電流Ioは約0Aであり、所定値Icよりも小さい。このため、安定化電源装置1のインバータ6は下限値の周波数fLで駆動され、インバータ6で発生する損失は小さく抑えられる。   As described above, when the inverter 59 does not fail in the inverter power supply mode, power is not supplied from the stabilized power supply 1 to the load LD1, so that the output current Io of the stabilized power supply 1 is about 0A. , Is smaller than the predetermined value Ic. For this reason, the inverter 6 of the stabilized power supply device 1 is driven at the lower limit frequency fL, and the loss generated in the inverter 6 is suppressed to a small value.

インバータ給電モード時においてインバータ59が故障した場合には、半導体スイッチ64が瞬時にオンし、電磁接触器63がオフするとともに、電磁接触器65がオンする。これにより、安定化電源装置1からの交流電力が半導体スイッチ64および電磁接触器65を介して負荷LD1に供給され、負荷LD1の運転が継続される。一定時間後に半導体スイッチ64がオフされ、半導体スイッチ64が過熱されて破損することが防止される。   If the inverter 59 breaks down in the inverter power supply mode, the semiconductor switch 64 turns on instantaneously, the electromagnetic contactor 63 turns off, and the electromagnetic contactor 65 turns on. Thus, the AC power from the stabilized power supply device 1 is supplied to the load LD1 via the semiconductor switch 64 and the electromagnetic contactor 65, and the operation of the load LD1 is continued. After a certain time, the semiconductor switch 64 is turned off to prevent the semiconductor switch 64 from being overheated and damaged.

この場合は、安定化電源装置1から負荷LD1に交流電力が供給されるので、安定化電源装置1の出力電流Ioは所定値Icよりも大きくなる。このため、安定化電源装置1のインバータ6は比較的高い周波数fHで駆動され、電圧変動率の小さな交流電圧VOが負荷LD1に供給される。   In this case, since AC power is supplied from the stabilized power supply device 1 to the load LD1, the output current Io of the stabilized power supply device 1 becomes larger than the predetermined value Ic. Therefore, the inverter 6 of the stabilized power supply device 1 is driven at a relatively high frequency fH, and the AC voltage VO having a small voltage fluctuation rate is supplied to the load LD1.

また、無停電電源装置U1の使用者が操作部66を操作してバイパス給電モードを選択した場合は、インバータ給電モード時においてインバータ59が故障した場合と同様になる。すなわち、電磁接触器63および半導体スイッチ64がオフするとともに電磁接触器65がオンし、安定化電源装置1から電磁接触器65を介して負荷LD1に交流電力が供給される。このとき、安定化電源装置1の出力電流Ioは所定値Icよりも大きくなるので、安定化電源装置1のインバータ6は比較的高い周波数fHで駆動され、電圧変動率の小さな交流電圧VOが負荷LD1に供給される。   When the user of the uninterruptible power supply U1 operates the operation unit 66 to select the bypass power supply mode, the operation is the same as when the inverter 59 breaks down in the inverter power supply mode. That is, the electromagnetic contactor 63 and the semiconductor switch 64 are turned off and the electromagnetic contactor 65 is turned on, so that AC power is supplied from the stabilized power supply device 1 to the load LD1 via the electromagnetic contactor 65. At this time, since the output current Io of the stabilized power supply 1 becomes larger than the predetermined value Ic, the inverter 6 of the stabilized power supply 1 is driven at a relatively high frequency fH, and the AC voltage VO having a small voltage fluctuation rate is loaded. It is supplied to LD1.

無停電電源装置U2の構成および動作は、無停電電源装置U1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でも、実施の形態1と同じ効果が得られる。   Since the configuration and operation of uninterruptible power supply U2 are the same as those of uninterruptible power supply U1, description thereof will not be repeated. Also in the second embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained.

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。本発明は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、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。   The embodiments disclosed this time are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

1 安定化電源装置、T1,T1a,T1b,T1c,T11 交流入力端子、T2,T2a,T2b,T2c,T14 交流出力端子、T12 バイパス入力端子、T13 バッテリ端子、2,10,51,57,63,65 電磁接触器、7,52,60 電流検出器、5,9,9a,9b,9c,53,58,62 コンデンサ、3,3a,3b,3c,8,8a,8b,8c,54,61 リアクトル、4,55 コンバータ、6,37,59 インバータ、11,66 操作部、12,67 制御装置、15 商用交流電源、16,LD1,LD2 負荷、D1〜D6,D11〜D16 ダイオード、Q1〜Q6 IGBT、21 参照電圧発生回路、22 電圧検出器、23,25 減算器、24 出力電圧制御回路、26 出力電流制御回路、27 ゲート制御回路、31 判定器、32,41,42 周波数調整部、33 発振器、34 三角波発生器、35 比較器、36 バッファ、43 スイッチ、U1,U2 無停電電源装置、B1,B2 バッテリ、45 バイパス交流電源、56 双方向チョッパ、64 半導体スイッチ。   1 Stabilized power supply, T1, T1a, T1b, T1c, T11 AC input terminal, T2, T2a, T2b, T2c, T14 AC output terminal, T12 bypass input terminal, T13 battery terminal, 2, 10, 51, 57, 63 , 65 Magnetic contactor, 7, 52, 60 Current detector, 5, 9, 9a, 9b, 9c, 53, 58, 62 Capacitor, 3, 3a, 3b, 3c, 8, 8a, 8b, 8c, 54, 61 reactor, 4,55 converter, 6,37,59 inverter, 11,66 operation unit, 12,67 control unit, 15 commercial AC power supply, 16, LD1, LD2 load, D1-D6, D11-D16 diode, Q1- Q6 IGBT, 21 reference voltage generation circuit, 22 voltage detector, 23, 25 subtractor, 24 output voltage control circuit, 26 output current control circuit 27 gate control circuit, 31 determiner, 32, 41, 42 frequency adjuster, 33 oscillator, 34 triangular wave generator, 35 comparator, 36 buffer, 43 switch, U1, U2 uninterruptible power supply, B1, B2 battery, 45 Bypass AC power supply, 56 bidirectional chopper, 64 semiconductor switch.

Claims (9)

複数のスイッチング素子を含み、直流電力を商用周波数の交流電力に変換して負荷に供給する逆変換器と、
参照交流電圧と前記逆変換器の出力交流電圧との偏差がなくなるように前記商用周波数の正弦波信号を出力する第1の制御部と、
前記正弦波信号と前記商用周波数よりも高い周波数の三角波信号との高低を比較し、その比較結果に基づいて、前記複数のスイッチング素子を制御するための制御信号を生成する第2の制御部と、
前記偏差をなくすことが可能な範囲内で前記三角波信号の周波数を下限値に調整する周波数調整部とを備える、電源装置。
An inverter that includes a plurality of switching elements and converts DC power into AC power at a commercial frequency and supplies the AC power to a load;
A first control unit that outputs a sine wave signal of the commercial frequency so that a deviation between a reference AC voltage and an output AC voltage of the inverter is eliminated;
A second control unit that compares a level of the sine wave signal and a level of a triangular wave signal having a frequency higher than the commercial frequency, and generates a control signal for controlling the plurality of switching elements based on a result of the comparison. ,
A power supply device comprising: a frequency adjustment unit that adjusts the frequency of the triangular wave signal to a lower limit within a range in which the deviation can be eliminated.
前記周波数調整部は、前記偏差をなくすことが可能な範囲内で前記三角波信号の周波数を前記下限値に調整する第1の運転モードと、前記下限値よりも大きな予め定められた値に前記三角波信号の周波数を設定する第2の運転モードとのうちの選択された方の運転モードを実行する、請求項1に記載の電源装置。   The frequency adjustment unit is configured to adjust the frequency of the triangular wave signal to the lower limit within a range capable of eliminating the deviation, and the triangular wave to a predetermined value greater than the lower limit. The power supply device according to claim 1, wherein the selected one of the second operation mode for setting the frequency of the signal and the second operation mode is executed. さらに、負荷電流を検出する電流検出器と、
前記電流検出器の検出値が予め定められた電流値よりも小さい場合は前記第1の運転モードを選択し、前記電流検出器の検出値が前記予め定められた電流値よりも大きい場合は前記第2の運転モードを選択する選択部とを備える、請求項2に記載の電源装置。
Further, a current detector for detecting a load current,
When the detected value of the current detector is smaller than a predetermined current value, the first operation mode is selected. When the detected value of the current detector is larger than the predetermined current value, the first operation mode is selected. The power supply device according to claim 2, further comprising: a selection unit that selects the second operation mode.
さらに、前記第1および第2の運転モードのうちの所望の運転モードを選択する選択部を備える、請求項2に記載の電源装置。   The power supply device according to claim 2, further comprising a selection unit that selects a desired operation mode from the first and second operation modes. 第1および第2の電源装置を備え、
前記第2の電源装置が正常である場合は前記第2の電源装置から負荷に交流電力が供給されるとともに前記第1の電源装置は待機状態にされ、前記第2の電源装置が故障した場合は前記第1の電源装置から前記負荷に交流電力が供給され、
前記第1の電源装置は、
複数のスイッチング素子を有し、直流電力を商用周波数の交流電力に変換する第1の逆変換器と、
参照交流電圧と前記第1の逆変換器の出力交流電圧と偏差がなくなるように前記商用周波数の正弦波信号を出力する第1の制御部と、
前記正弦波信号と前記商用周波数よりも高い周波数の三角波信号との高低を比較し、その比較結果に基づいて、前記複数のスイッチング素子を制御するための制御信号を生成する第2の制御部と、
前記偏差をなくすことが可能な範囲内で前記三角波信号の周波数を下限値に調整する周波数調整部とを含む、電源システム。
A first power supply unit and a second power supply unit;
When the second power supply is normal, AC power is supplied to the load from the second power supply, and the first power supply is placed in a standby state, and the second power supply fails. AC power is supplied from the first power supply device to the load,
The first power supply device includes:
A first inverter having a plurality of switching elements and converting DC power into AC power at a commercial frequency;
A first control unit that outputs a sine wave signal of the commercial frequency so that there is no deviation between a reference AC voltage and an output AC voltage of the first inverter;
A second control unit that compares a level of the sine wave signal and a level of a triangular wave signal having a frequency higher than the commercial frequency, and generates a control signal for controlling the plurality of switching elements based on a result of the comparison. ,
A frequency adjustment unit that adjusts the frequency of the triangular wave signal to a lower limit within a range in which the deviation can be eliminated.
前記周波数調整部は、前記偏差をなくすことが可能な範囲内で前記三角波信号の周波数を下限値に調整する第1の運転モードと、前記下限値よりも大きな予め定められた値に前記三角波信号の周波数を設定する第2の運転モードとのうちの選択された方の運転モードを実行する、請求項5に記載の電源システム。   The frequency adjustment unit is configured to adjust the frequency of the triangular wave signal to a lower limit within a range capable of eliminating the deviation, and the triangular wave signal to a predetermined value larger than the lower limit. The power supply system according to claim 5, wherein the selected one of the second operation mode and the second operation mode for setting the frequency is executed. 前記第1の電源装置は、
さらに、負荷電流を検出する電流検出器と、
前記電流検出器の検出値が予め定められた電流値よりも小さい場合は前記第1の運転モードを選択し、前記電流検出器の検出値が前記予め定められた電流値よりも大きい場合は前記第2の運転モードを選択する選択部とを含む、請求項6に記載の電源システム。
The first power supply device includes:
Further, a current detector for detecting a load current,
When the detected value of the current detector is smaller than a predetermined current value, the first operation mode is selected. When the detected value of the current detector is larger than the predetermined current value, the first operation mode is selected. The power supply system according to claim 6, further comprising: a selection unit that selects the second operation mode.
前記第1の電源装置は、さらに、前記第1および第2の運転モードのうちの所望の運転モードを選択する選択部を含む、請求項6に記載の電源システム。   The power supply system according to claim 6, wherein the first power supply device further includes a selection unit that selects a desired operation mode from the first and second operation modes. 前記第1の電源装置は、さらに、バイパス交流電源からの交流電力を直流電力に変換して前記第1の逆変換器に供給する第1の順変換器を含み、
前記第2の電源装置は、
商用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第2の順変換器と、
直流電力を商用周波数の交流電力に変換する第2の逆変換器とを含み、
前記商用交流電源から交流電力が供給されている通常時は、前記第2の順変換器によって生成された直流電力が前記第2の逆変換器に供給されるとともに電力貯蔵装置に蓄えられ、
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、前記電力貯蔵装置の直流電力が前記第2の逆変換器に供給される、請求項5に記載の電源システム。
The first power supply device further includes a first forward converter that converts AC power from a bypass AC power supply into DC power and supplies the DC power to the first inverter.
The second power supply device includes:
A second forward converter for converting AC power supplied from a commercial AC power supply into DC power,
A second inverter for converting DC power into AC power at a commercial frequency,
At the normal time when AC power is supplied from the commercial AC power supply, DC power generated by the second forward converter is supplied to the second inverter and stored in a power storage device,
The power supply system according to claim 5, wherein a DC power supply of the power storage device is supplied to the second inverter during a power outage when the supply of AC power from the commercial AC power supply is stopped.
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