JPH0199445A - 非中断電源への逆パワーフローを阻止するためのバックアップ保護スイッチ - Google Patents

非中断電源への逆パワーフローを阻止するためのバックアップ保護スイッチ

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JPH0199445A
JPH0199445A JP63235096A JP23509688A JPH0199445A JP H0199445 A JPH0199445 A JP H0199445A JP 63235096 A JP63235096 A JP 63235096A JP 23509688 A JP23509688 A JP 23509688A JP H0199445 A JPH0199445 A JP H0199445A
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JP
Japan
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input
energy
flow
disconnect switch
detecting
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JP63235096A
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English (en)
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Michael J Model
マイケル　ジョン　モデル
Daniel A Wright
ダニエル　アラン　ライト
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AT&T Corp
Original Assignee
American Telephone and Telegraph Co Inc
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
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    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/062—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for AC powered loads

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  • Emergency Management (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発［分！− 本発明はバックアップ入力ライン隔離スイッチ（ｂａｃ
ｋｕｐ　１ｎｐｕｔ　Ｌｉｎｅ　ｌ５ｏｌａｔｉｏｎ　
５ｗ１ｔｃｈ）及びその主及び予備エネルギー　ソース
の両方をもつＵ　Ｐ　Ｓ　（ｕ　ｎ１ｎｔｅｒｒｕｐｔ
ｉｂｌｅ　ｐ　ｏｖｅｒｓｕｐｐｌｙ　：非中断電源）
に対する制御に関する。
より具体的には半導体電子ライン隔離スイッチが故障し
た場合に予備エネルギー　ソースから主エネルギ−ソー
スに流れる逆パワーフロー（ｒｅｖｅｒｓｅ　ｐｏｗｅ
ｒ　ｆｌｏｗ）　を、ＵＰＳ入カタカラインＰＳに主エ
ネルギーを供給する商業ＡＣラインから機械的に分離す
ることによって阻止することに関する。
孜宜勿！見 典型的なＵＰＳにおいては、主エネルギ−ソース（通常
は商業ＡＣライン）及び予備エネルギー　ソース（通常
はバッテリー電圧駆動インバータ）の両方がエネルギー
結合装置、例えば、２つの独立した入力巻線をもつ変圧
器にエネルギー人力を供給するために結合されている。
個々の入力は単一の出力にパワーを供給する機能をもつ
他の構成においては、エネルギーのこの２つのソースが
直列に結合され、エネルギーの主ソースが予備ソースの
充電を行なう。
パワーが予備エネルギー　ソースから供給されている間
は、ＵＰＳは商業ＡＣラインから入力ライン内に位置す
る半導体電子隔離スイッチによって切断される。通常、
電子隔離スイッチが機械的スイッチの切り換えと関連す
る遷移を回避するために機械的スイッチの代わりに使用
される。これら電子隔離スイッチが短絡した状態あるい
は通電モードにおいて故障するような事態が発生すると
、予備エネルギー　ソースによって供給されるパワーが
主ライン　ソース内に直接エネルギー結合装置を通じて
フィードバックされる。通常、電流経路が事故的にＡＣ
ライン間で完結してこの電流フローが許されないかぎり
、このスイッチの故障の指標は得られない。これは潜在
的な安全上の危機であり、通常、この電流経路が完結す
るまで、これが明らかとならなに’ｓ １里立皇處 従って、本発明の原理を具現するＵＰＳシステムにおい
ては、電源（ｐｏすｅｒ　ｐｕｐｐｌｙ）の予備エネル
ギー　ソース部分の出力にパワーを供給する動作の間バ
ックアップ入力ライン隔離スイッチ及びその制御回路が
動作し、入カラインと二次エネルギー　ソースとの間の
隔離を通常提供する電子隔離スイッチの故障が検出され
たときに入力ラインに接続された主エネルギ−ソースと
二次エネルギー　ソースの機械的隔離を与えている。こ
の故障の検出は入力ライン間に分路接続されたダミー負
荷によって達成される。そのインピーダンスの大きさは
、ＵＰＳが正常に動作しており主エネルギ−ソースから
パワーを引いているとき主エネルギ−ソースから十分な
パワーが引かれずにエネルギーが故障した電子ライン　
スイッチを介して予備エネルギー　ソースからエネルギ
ーが逆方向に、結合された場合、正常な半導体電子ライ
ン　スイッチによって許される通常の漏れ電流レベル以
上の小さな低レベル電流フローが許されるようなサイズ
である。電流フロ一方向検出装置が主エネルギ−ソース
がＵＰＳに接続される入力の所でのパワー　フローの方
向を検出し、制御回路がパワーフロ一方向検出回路に応
答して、入力を主エネルギ−ソースから切断するために
機械的スイッチを起動することによって逆パワー　フロ
ーが検出された場合に入力が主エネルギ−ソースから切
断される。
この構成は、予備エネルギー　ソース及び／あるいはＵ
ＰＳの出力を回路トポロジーに依存して電子スイッチが
故障したとき機械的スイッチの動作によって主エネルギ
−ソースの入力ＡＣラインから隔離し、これによって電
子隔離スイッチが故障したような場合、予備エネルギー
ソースから主エネルギ−ソースへのエネルギーの結合を
阻止する。
又更勿来Ｘ里 第１図には本発明の原理に従うバックアップ保護を具現
するＵＰＳが示される。示されるＵＰＳは並列処理シス
テムであり、商業ＡＣラインからパワーを引く主パワー
がＡＣ入力端子１０１及び１０２に接続され、ＤＣ電圧
ソース（バッテリー）１２０からの予備パワーがＤＣ入
力端子１２１に接続される。ＤＣ入力端子１２１は、一
方、整流器１２２及びインバータ回路１２３を充電する
ように結合される。
商業ＡＣがその通常の許容できる状態にあるＵＰＳの正
常の動作中は、出力パワーは完全に入力端子１０１，１
０２に供給される主エネルギ−ソースのＡＣ電圧から引
かれる。
この主エネルギー人力はヒユーズ１０３、機械的隔離バ
ラツクアップスイッチ１０４、フィルタ回路１０５、及
び電流検出巻線１０６を通じて２つの半導体電子ライン
　スイッチ１０７及び　１０８に結合される。スイッチ
１０７及び１０８は、一方、終端端子１０９及び変圧器
１１２の巻線１１１のタップ１１０に結合される。出力
ライン１２４は直接に終端端子１０９をＡＣ出力端子１
２６に結合する。
２つのライン　スイッチ１０７及び１０８は、例えば、
マイクロプロセッサ　システムから成るプログラム内臓
制御ユニット１３０の制御下に置かれる。制御ユニット
１３０はＡＣ入力の品質をリード１３１を介して監視し
、ＡＣ入力が完全に許容できる場合は、ラインスイッチ
１０７に指令し、入力を巻線１１１の終端端子１０９に
導電的に接続する。終端端子１０９は、一方、直接に出
力端子１２６に接続される。入力ＡＣ電圧が満足できる
通常の動作の間、ＤＣ電圧ソース１２０は入力ＡＣ電圧
から巻線１３８及び整流器チャージャー１２２を介して
充電される。制御ユニット１３０が入力電圧が標準以下
（つまり、ブラウンアウト（ｂｒｏｗｎｏｕｔ）　）で
あると決定すると、ライン　スイッチ１０７が不能にさ
れ、ライン　スイッチ１０８が起動され、ＡＣ入力が巻
線１１１のタップ１１０に接続される。
これは巻線１１１のサブセクションによって形成される
単巻変圧器によって入力ＡＣ電圧に電圧ブーストを与え
、出力１２６に接続された端子１０９の所に十分な信号
を与える。
入力ＡＣ電圧が電圧ブーストが所望の出力電圧レベルを
与えるのに十分でないような低いレベルに落ちると、入
力へのパワーは予備ＤＣ電圧ソース１２０から引き出さ
れる。供給されたＤＣ電圧はインバータ１２３によって
ＡＣ電圧に変換され、変圧器１１２の入力巻線１１３に
結合される。
予ＩＤｃ電圧ソースからのＵＰＳの動作の間は、ライン
　スイッチ１０７及び１０８の両方がエネルギーが予信
電圧ソースから入力端子１０１及び１０２に結合された
主ＡＣエネルギー　ソースに向かって逆流するのを防止
するために不能にされる。オフされた状態であるはずの
ラインスイッチ１０７と１０８のいずれかが通電するよ
うな事態が発生すると、予備ＤＣ電圧ソース１２０がら
主ＡＣソース　ラインへのパワー　フローは危険な状態
を与えるが、これはＡＣラインが事故的に導電的に結合
されるまで明らかとならない。
ライン　スイッチ１０７あるいは１０８が故障している
かを決定するために、かなり高い抵抗のダミー負荷１５
０がフィルタ１０５のすぐ後の所に入力ラインを横断し
て接続される。このダミー負荷１５０−は電子隔離スイ
ッチ１０７，１０８が短絡したあるいは通電の状態で故
障した場合、漏れ電流値以上の逆電流フローを許すよう
に選択されたインピーダンスをもつ。この電流フローは
゛パワー　フロ一方向検出器１５１によって検出され、
バッテリー電圧ソース１２０から引き出される逆電流フ
ローが検出されると、スイッチ制御回路１５２はこれに
応答してリレー　スイッチ１５５を閉じる。この特定の
構成においては。
出力パワーがリレー　コイル１５４を付勢するのに使用
され、コイル１５４は、一方、スイッチ１０４を動作し
、機械的スイッチ１０４の接点を離すあるいは開くこと
によって入力端子１０１及び１０２の所で主ＡＣソース
電圧を入力から切断する。
パワーフロー検出回路の略図が第２図に示されるが、こ
れは直列に入力スイッチ２０７及び２０８に接続された
電圧検出ノード２０５及び電流検出巻線２０６を含む、
二次巻線２２６は磁気的に検出巻線２０６に結合され、
１つの抵抗体２６７．２つの反対の極性をもつダイオー
ド２６８及び２６９及び１つの電荷蓄積コンデンサ２７
０によって分路される。
ダミー抵抗体２５０はパワーが予備電圧ソースから供給
されているときライン　スイッチが故障すると、インバ
ータからＡＣ電流を引く、この電流は電流検出巻線２０
８を流れる予備エネルギー　ソースからのフローに応答
する。二次巻線２６６は適当な信号をインピーダンス２
６７を通じて加えることによって正弦電流を表わす電圧
波形を生成する。この正弦電流は交互にコンデンサ２７
０を充電して出力端子２７１の所に電圧波形を生成する
。電圧信号波形がそれにリード２０３が接続されたノー
ド２０５によって提供される。
ダイオード２６８及び２６９が二次巻線２６６の間の電
圧をクランプ（ｃｌａｍｐ）　Ｌ／、パワーの散逸を防
止するために含まれる。
これら電圧と電流波形の間の相の関係が第３図の制御回
路によって電流検出巻線２０６及び電圧検出ノード２０
５によって検出されたパワー　フローの方向を決定する
ために使用される。この電流及び電圧波形信号は第３図
に略ブロック図にて示されるスイッチ制御回路に加えら
れる。これら検出された電流及び電圧信号はそれぞれ方
形波発生器３８１及び３８２によってパルス信号に再構
成される。
これら２つの方形波信号の相が比較器３８４内で比較さ
れる。比較器３８４の出力は平均回路３８５に加えられ
、これによって相の方向及び規模の差を表わすＤＣ電圧
レベルが派生される。このＤＣ電圧レベルは閾値比較器
３８６に加えられる。電圧閾値が超えられ、逆パワー　
フローが示されると、リレー　コイル３８７がトランジ
スタ３８８をオフにバイアスすることによって消勢され
る。リレーコイル３８７は消勢されるとスイッチ１５５
（第１図）を閉じる。これはリレー　コイル１５６（第
１図）を付勢し、機械的バックアップ　スイッチ１０４
の動作を起動する。
【図面の簡単な説明】
第１図は機械的バックアップ　ライン隔離スイッチ及び
その制御回路を含むＵＰＳの略図！ 第２図は本発明の１つの実施態様内で使用される入力ラ
イン電流検出回路の略図；そして 第３図は電流フローの方向を決定し、ＵＰＳの入力のす
ぐ後に位置するバックアップ隔離スイッチを動作するた
めの制御回路の略図である。 ［主要部分の符号の説明コ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、エネルギーの主ソースを受けるため の第１の入力、 エネルギーの予備ソースを受けるための第 ２の入力、 付勢されるべき負荷を受けるための出力、 及び 第１と第２の入力からエネルギーを受ける ための第１及び第２の巻線を含み第２の入力から第１の
    入力にエネルギーを結合する能力をもつパワー変圧器と
    を含む非中断電源において、 エネルギーが第２の入力から出力に供給さ れているとき第１の入力をパワー変圧器の一次巻線から
    切断するための主切断スイッチ、第２の入力に接続され
    た予備エネルギーソ ースから第１の入力へのエネルギーフロー を不能にするためのバックアップ切断スチッチ、 該主切断スイッチが主切断スイッチを通じ てのエネルギーフローを可能とするモード において故障したときに第２の入力から第１の入力への
    エネルギーのフローを助長するための手段、 パワー変圧器の一次巻線と第１の入力の間 のエネルギーフローの方向を検出するため の手段、及び パワー変圧器の一次巻線から第１の入力へ のエネルギーフローの方向を検出するため の手段に応答してバックアップ切断スイッチを起動する
    ための手段が含まれることを特徴とする非中断電源。 ２、エネルギーフローの方向を検出す るための手段が電源フローの方向を検出するための手段
    及び電流フローを検出するための手段に接続された電流
    フローの方向を探知するための手段を含むことを特徴と
    する請求項１記載の非中断電源。 ３、主切断スイッチが半導体切断スイッ チから構成され、バックアップ切断スイッチが機械的ス
    イッチから構成されることを特徴とする請求項２記載の
    非中断電源。 ４、エネルギーのフローを助長するため の該手段が半導体切断スイッチの漏れ電流より大きな電
    流フローを助けるためのダミー負荷から成ることを特徴
    とする請求項３記載の非中断電源。 ５、電流フローの方向を決定するための 手段が電圧を検出するための手段及び電流フローと電圧
    の間の位相差を探知し電流フローの方向を決定するため
    の手段を含むことを特徴とする請求項４記載の非中断電
    源。 ６、該機械的切断スイッチが位相差を探 知するための手段に応答することを特徴とする請求項５
    記載の非中断電源。 ７、該一次巻線の終端端子が出力に直接 接続され、入力を一次巻線のタップに結合するための第
    ２の切断スイッチをさらに含み、該第２の切断スイッチ
    が該入力の所の信号が増幅されるべきであるとき通電す
    るように起動され、エネルギーのフローを助長するため
    の該手段が第２の切断スイッチが故障した場合、位相差
    を探知するためにエネルギーの第２の入力から第１の入
    力への流れを許すことを特徴とする請求項６記載の非中
    断電源。
JP63235096A 1987-09-21 1988-09-21 非中断電源への逆パワーフローを阻止するためのバックアップ保護スイッチ Pending JPH0199445A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US099,041 1987-09-21
US07/099,041 US4763014A (en) 1987-09-21 1987-09-21 Backup protection switch to prevent reverse power flow in a UPS

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JPH0199445A true JPH0199445A (ja) 1989-04-18

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EP (1) EP0309124B1 (ja)
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KR (1) KR890005947A (ja)
AT (1) ATE92216T1 (ja)
AU (1) AU585758B2 (ja)
CA (1) CA1304447C (ja)
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