JPH02269425A - 直流給電方式 - Google Patents

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】 〔概要〕 バックアップ用の蓄電池を有し、交流電力を直流電力に
変換して無停電の直流電力を供給する直流給電方式に関
し、 充電状態の蓄電池の電圧を負荷への供給電圧まで低下せ
しめるためのドロッパにおける電力損失と発熱を抑制す
ることを目的とし、 バックアップ用の蓄電池と、交流電力を入力し、出力端
子に前記蓄電池を接続して充電を行なう充電器と、交流
電力を入力して負荷に直流電力を供給する整流器と、交
流電力の停電を監視する交流電源監視手段と、前記蓄電
池より負荷に直流電力を供給する場合に電圧を低下せし
めるドロッパと、前記蓄電池より負荷への直流電力供給
回路を開閉するサイリスタと、前記交流電源監視手段に
より制御される電磁開閉器とを備え、前記充電器と整流
器のそれぞれ一方の出力端子を接続し、該充電器の他方
の出力端子に前記ドロッパとサイリスタを直列に接続し
て前記整流器の他方の出力端子に接続し、かつ該ドロッ
パとサイリスタの直列回路と並列に、動作時に該直列回
路を短絡せしめるよう前記電磁開閉器の接点を接続し、
交流停止時に前記交流電源監視手段内の停電検出回路よ
り前記サイリスタのゲートに出力を送出して該サイリス
タを導通せしめ、かつ該停電検出回路の出力を遅延回路
を介して前記電磁開閉器に送出して該電磁開閉器を動作
せしめるように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はバックアップ用の蓄電池を有し、交流電力を直
流電力に変換して無停電の直流電力を供給する直流給電
方式に関する。

従来、通信機用電源装置にはバックアップ用の蓄電池を
持った浮動充電器等で入力の交流電力を直流電力に変換
し、蓄電池を充電しながら負荷へ電力を供給する浮動充
電方式が一般的に使用されているが、近年は特に負荷装
置の半導体化が進み、これに伴って負荷装置側より無停
電でかつ電圧精度の良い高品質の電源が要求されるよう
になってきた。

浮動充電方式においては、蓄電池を充電しながら負荷へ
直流電力を供給するため、通常の充電電圧より若干高い
電圧で充電する必要があり、このため蓄電池の充電電圧
から電圧を低下させ、負荷の許容電圧内に制御してから
給電しなければならない、この電圧低下の方法として、
従来よりシリコン・ダイオード等のドロッパによる負荷
電圧補償手段が用いられているが、ドロッパにより電力
損失と発熱の増大を招いている。

〔従来の技術〕

第４図は従来方式の回路図、第５図は第４図の回路の出
力電圧推移説明図である。

第４図において、ＣＨＧは浮動充電器、ＢＡＴは蓄電池
、Ｄ１〜Ｄ８はツェナー・ダイオード、Ｄ、〜Ｄ、はダ
イオードからなるドロッパ、ＩＣは差動増幅器、ＴＲ，
−ＴＲ，はトランジスタ、ＭＣは電磁開閉器（マグネッ
ト・コンタクタ）、ｍｃは該電磁開閉器ＭＣの接点、Ｃ
はコンデンサ、Ｒ１−Ｒ３゜は抵抗器である。

交流電力が供給されているとき、浮動充電器ＣＨＧは交
流電力を入力して整流し、蓄電池ＢＡＴを充電しながら
負荷に直流電力を供給している。

充電中における蓄電池ＢＡＴの端子電圧は充電が行なわ
れていない状態の端子電圧より高くなっているため、負
荷への出力電圧の基準値を例えば４８■とした場合、第
４図の０点の電圧は４８Ｖより数ボルト高くなっている
。このため、負荷へはドロッパＤ３〜Ｄ６において電圧
を低下せしめ出力電圧変動の許容範囲内に収めて負荷に
直流電力を供給している。

交流電力が停止すると、負荷に対しては蓄電池ＢＡＴよ
り直流電力が供給されるが、浮動充電器ＣＨＧの出力が
停止されるため０点の電圧は短時間で蓄電池ＢＡＴの標
準電圧まで低下するため、負荷への出力電圧、即ち、■
点の電圧は標準電圧よりドロッパＤ、〜Ｄ、における電
圧低下分だけ低い電圧となる。停電が継続していると蓄
電准ＢＡＴの容量が減少し端子電圧が徐々に低下するた
め、該端子電圧より低い負荷への出力電圧は前記端子電
圧よりも早く出力電圧変動許容範囲の下限に近づく。

一方、差動増幅器ＩＣはＲ４とＲ８の接続点の■点の電
圧を出力電圧の監視電圧として入力し、Ｒ１とツェナー
・ダイオードＤ２の接続点の０点より入力するドロッパ
挿抜限界電圧と常時比較しており、交流電力が供給され
ている状態では■点の電圧が０点の電圧よりも若干高く
なるように設定されている。この状態においては差動増
幅器ＩＣの出力はＨ（高）レベルとなっており、従って
トランジスタＴＲ，はオフとなっている。今、停電によ
り出力電圧が低下し、■点の電圧が０点の電圧以下にな
ると、該差動増幅器ＩＣはこれを検出して出力端子の電
位をＨレベルからしく低）レベルに変化させ、トランジ
スタＴＲ，及びＴＲ３をオンとする。トランジスタＴＲ
，のオンにより電磁開閉器ＭＣが動作し、その接点ｍｃ
によりドロッパＤ、〜Ｄ６を短絡するので負荷への出力
電圧は蓄電池ＢＡＴの端子電圧まで上がる。

この状態において負荷への直流電力の供給を続けると出
力電圧は徐々に低下するが、停電が回復すると前記浮動
充電器ＣＨＧは蓄電池ＢＡＴの充電と負荷への給電を再
開する。蓄電池ＢＡＴの充電が進み、出力電圧が上昇し
て■点の電圧が０点の電圧以上になると前記差動増幅器
ＩＣの出力電位が反転し、トランジスタＴＲオ及びＴ　
Ｒ’ｓをオフとして電磁開閉器ＭＣを復旧させ、ドロッ
パＤ、〜Ｄ＆を再び直流電力供給回路に挿入する。これ
により負荷への出力電圧は低下し、許容電圧の上限を超
えることがなくなる。

なお、トランジスタＴＲ，、ダイオードＤ１、コンデン
サＣ及び抵抗器ＲＩからなる回路は前記差動増幅器ＩＣ
などからなる電圧比較回路を動作させるための電圧を供
給する回路である。

第５図は上記において説明した第４図の０点及び■点の
電圧の推移を図示したものである。

以上の如く、従来の浮動充電方式においては、交流電力
が供給され、浮動充電器ＣＨＧより蓄電池ＢＡＴの充電
と負荷への直流電力の供給を行なっている間、常にドロ
ッパＤ３〜Ｄ、、を挿入して電圧を低下せしめている。

このドロッパＤ、〜Ｄ、における電圧低下は電力を損失
せしめると同時に発熱の増大を招くため、設計上及び使
用上の問題点となっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上の如く、従来の浮動充電方式においては、交流電力
が供給され、浮動充電器より蓄電池の充電と負荷への直
流電力の供給を行なっている間、常にドロッパにおいて
電圧を低下せしめることが必要であり、ドロッパにおけ
る電力損失と発熱の増大を招いていた。

本発明は、充電状態の蓄電池の電圧を負荷への供給電圧
まで低下せしめるためのドロッパにおける電力損失と発
熱を抑制することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理説明図である。

図中、１は蓄電池で、交流電源が停電の場合に負荷への
直流電力供給を行なうバックアップ用の直流電源、２は
充電器で、交流電力を入力して整流し、蓄電池１の充電
を行なうもの、３は整流器で、前記交流電力を入力して
負荷に直流電力を供給するもの、４は交流電源監視手段
で交流電源の停電を監視するもの、４ａは停電検出回路
で、前記交流電源監視手段４内において交流電源の停電
を検出して検出情報を出力する回路、４ｂは遅延回路で
、前記交流電源監視手段４内の停電検出回路４ａより停
電検出情報を入力し、一定の遅延時間後に出力を送出す
る回路で、例えば遅延動作リレーなどにより構成される
もの、５はドロッパで、交流電源が停電となった瞬間に
、充電状態にあり負荷への供給電圧よりも高い端子電圧
をもつ蓄電池ｌより負荷に直流電力を供給する場合に高
い電圧が供給されないように電圧を低下せしめるもので
、シリコン・ダイオードなどにより構成されるもの、６
はサイリスタで蓄電池１より負荷への直流電力供給回路
を電子的に開閉するスイッチの役割をもつもの、７は電
磁開閉器（マグネット・コンタクタ）で、前記交流電源
監視手段４により制御され、直流電力供給回路の一部を
短絡するものである。

上記の各部は以下の如く接続されて構成される。

充電器２と整流器３のそれぞれ一方の出力端子を接続し
て負荷への一方の出力線とし、充電器２の他方の出力端
子にドロッパ５とサイリスタ６を直列に接続して前記整
流器３の他方の出力端子に接続して負荷への他方の出力
線とする。また、該ドロッパ５とサイリスタ６の直列回
路と並列に動作時に該直列回路を接点によって短絡せし
めるよう電磁開閉器７を接続する。

更に、交流電源監視手段４内の停電検出回路４ａの出力
線の一つを前記サイリスタ６のゲートに接続し、該停電
検出回路４ａの他の出力線を遅延回路４ｂに接続し、遅
延回路４ｂの出力線を前記電磁開閉器７に接続する。

以上により、交流電力が停止したときに交流電源監視手
段４内の停電検出回路４ａよりサイリスタ６のゲートに
出力を送出して該サイリスタを導通せしめ、これによっ
て蓄電池１より負荷に直流電力の供給を行ない、かつ、
前記停電検出回路４ａの出力を遅延回路４ｂを介して前
記電磁開閉器７に送出して該電磁開閉器を動作せしめ、
ドロッパ５を短絡して直流電力の電圧を許容範囲に収め
て負荷へ供給するように構成する。

〔作用〕

第１図において、交流電源より交流電力が入力している
状態では整流器３は交流を直流に変換し、直流電力を負
荷に供給している。また同時に充電器２においても交流
を直流に変換し、直流出力によって蓄電池１の充電を行
なっている。

交流電源が停電すると整流器３より負荷に対する直流電
力の供給は停止するが、停電を交流電源監視手段４内の
停電検出回路４ａが検出し、検出出力をサイリスタ６の
ゲートに送出するため、該サイリスタ６は導通状態とな
り、蓄電池１よりの直流電力が負荷に供給される。この
整流器３から蓄電池Ｉへの切替えの際、負荷への供給電
圧は瞬間的に低下するが直ぐに蓄電池１側に切替えられ
るため、出力は停止しない。また、蓄電池１は停電直前
まで充電が行なわれているため、切替えの瞬間は充電電
圧となっており、負荷に供給する電圧よりも高くなって
いるが、前記サイリスタ６が導通したときは蓄電池１と
サイリスタ６の間にドロッパ５が直列に接続されている
ため、負荷に対して高い電圧を供給することはない。

蓄電池１の電圧は充電が停止し、負荷に対して直流電流
を供給し始めると短時間で充電状態の電圧から蓄電池の
標準電圧、即ち、負荷への出力電圧の基準値まで低下す
る。このため、ドロッパ５を経た出力電圧は基準電圧以
下となり、出力電圧変動範囲の下限に向って電圧を低下
してゆく。

一方、停電により停電検出回路４ａよりの出力が遅延回
路４ｂを介して電磁開閉器７を動作させ、該電磁開閉器
７の接点ｍｃがメークし、前記ドロッパ５とサイリスタ
６の直列回路を短絡する。このため、蓄電池１の電圧が
ドロッパにおいて電圧低下することな（負荷に供給され
るようになり、停電が回復するまで徐々に電圧を低下さ
せながら負荷への直流電力供給が続けられる。なお、電
磁開閉器７の接点ｍｃのメータによりドロッパ５とサイ
リスタ６の直列回路が短絡されることにより、サイリス
タ６もオフ状態となる。

交流電源の停電が回復すると、整流器２は直ちに負荷に
対して直流電力の送出を再開し、また、充電器２も蓄電
池１の充電を開始する。一方、交流電源監視手段４の停
電検出回路４ａは停電の回復を検出し、電磁開閉器７へ
の出力を切断するため、該電磁開閉器７は復旧し、接点
ｍＣが開き、蓄電池１から負荷に対する直流供給回路は
切断される。これによって負荷への電流供給は整流器２
のみより行なわれるようになる。

即ち、本発明においては、負荷への直流電力供給用の整
流器と蓄電池を充電するための整流器である充電器は分
離され、交流電力が供給されている状態では負荷に給電
するのに適した電圧を負荷給電専用の整流器３より給電
するため、電圧を低下させる必要がな（、従ってドロッ
パ用ダイオードによる電力消費や発熱を抑えることがで
きる。

〔実施例〕

第２図は本発明の一実施例の回路図、第３図は第２図の
回路における出力電圧推移説明図である。

第２図において、ＢＡＴは蓄電池、ＣＨＧは充電器、Ｒ
ＥＣは整流器、Ｄ、はツェナー・ダイオ−下、Ｄ２〜Ｄ
、はダイオード、Ｄ６〜Ｄ、はドロッパ、ＴＨはサイリ
スタ、ＰＣ，〜ＰＣ２はホトカプラ、ＴＲ，〜ＴＲ３は
トランジスタ、ＴＭは遅緩動作リレー、ｔｍは遅緩動作
リレーＴＭの接点、ＭＣは電磁開閉器（マグネット・コ
ンタクタ）、ｍｃは電磁開閉器ＭＣの接点、Ｔはトラン
ス、Ｃ３〜Ｃ４はコンデンサ、Ｒ，”−Ｒ，、は抵抗器
である。

交流電源より交流電力が入力されている状態において、
整流器ＲＥＣは交流電力を整流して負荷に直流電力を給
電している。また、充電器ＣＨＧも交流電力を入力して
整流し、蓄電池ＢＡＴの充電を行なっている。また、交
流電力が入力されている間、交流電源よりトランスＴと
り、−Ｄ％からなる全波整流回路を通してホトカプラＰ
Ｃ，がオン状態となっている。

交流電源が停電すると、前記ホトカプラＰＣ。

は入力がなくなるためオフとなり、停電を検出する。該
ホトカプラＰＣ，は抵抗器Ｒ２及びＲ１の間のＰＣ，と
光学的に結合されているためＲｔ及びＲ１の直列回路を
オフとし、トランジスタＴＲ２のベース電位をＬ電位と
するため、交流電力入力中オンとなっていた該トランジ
スタＴＲ，をオフとする。トランジスタＴＲ１のオフに
よりＲ４とＤ３の間に接続されているホトカプラＰＣ，
がオンとなる。ホトカプラＰＣ，のオンによりＲＩＤと
Ｒ１１の間に接続されているホトカプラＰＣ，もオンと
なるため、サイリスタＴＨのゲートにＲｏを通して電圧
が加わり、該サイリスタＴＨは導通状態となる。

交流電源が停電すると整流器ＲＥＣより負荷に対する直
流電力の供給は停止するが、上記の如くサイリスタＴＨ
が導通するため、負荷に対しては蓄電池ＢＡＴより直流
電力が供給されるようになる。なお、整流器ＲＥＣから
蓄電池ＢＡＴへの切替えの瞬間、負荷への供給電圧は切
れるが、図示されていない整流器ＲＥＣ内のコンデンサ
などにより出力電圧は瞬間的に低下するに留まる。また
、蓄電池ＢＡＴは停電直前まで充電が行なわれているた
め、Ａ点の電圧は切替えの瞬間は充電電圧となっており
、負荷に供給する出力電圧よりも高くなっているが、前
記サイリスタＴＨが導通したときは蓄電池ＢＡＴとサイ
リスタＴＨＯ間にドロッパＤ　ｈ”−Ｄ　？が直列に接
続されているため、負荷に対して高い電圧が供給される
ことはない。蓄電池ＢＡＴは充電が停止した状態で負荷
へ直流電力を供給するため、出力電圧は充電状態の高い
電圧から標準電圧へと短時間で低下し、以後負荷への電
流供給の継続により、徐々に電圧を低下して行く。負荷
への出力電圧、即ち、Ｂ点の電圧はドロッパＤ、〜Ｄ、
を通して供給されるため、前記蓄電池ＢＡＴの電圧より
も低い値となる。

一方、ホトカプラＰＣ２のオンによりトランジスタＴＲ
，がオンとなり、該トランジスタＴ　Ｒ２と直列に接続
されている遅緩動作リレーＴＭが遅緩時間をもって動作
し、その接点ｔｍにより電磁開閉器ＭＣを動作させる。

電磁開閉器ＭＣの動作により接点ｍｃが動作すると、前
記ドロッパＤ、〜Ｄ？とサイリスタＴＨの直列回路は短
絡され、サイリスタＴＨはオフとなる。

また、ドロッパＤ　ｈ　””’　Ｄ　’ｒの短絡により
、蓄電池ＢＡＴの電圧よりも低い電圧が負荷に供給され
ていた状態は解消され、蓄電池ＢＡＴの電圧が直接負荷
に供給されるようになる。即ち、ドロッパＤ、〜Ｄ、は
停電直後に充電状態の高い電圧が負荷に送出されるのを
防止するためのもので、遅緩動作リレーＴＭの動作時間
の間だけ、直流給電回路に接続される。

交流電源の停電が回復すると、整流器ＲＥＣは直ちに負
荷に対して直流電力の送出を再開し、また、充電器ＣＨ
Ｃも蓄電池ＢＡＴの充電を開始する。一方、トランスＴ
を経た停電監視回路のホトカプラＰＣｔ　は停電回復に
より再びオンとなるため、トランジスタＴ　Ｒｚはオフ
となり、ホトカプラＰｃｔ及びトランジスタＴ　Ｒ３が
オフとなる。

トランジスタＴＲ，のオフにより遅緩動作リレーＴＭが
復旧し、次いで電磁開閉器ＭＣが復旧するため、接点ｍ
ｃが切断され、蓄電池ＢＡＴより負荷に対する直流電力
の供給は切断される。

以上によって、負荷に対する給電は整流器ＲＥＣのみに
より行なわれ、充電器ＣＨＧは蓄電池ＢＡＴの充電のみ
を行なうようになる。

なお、トランジスタＴＲ，、ダイオ−１０１％コンデン
サＣ３及び抵抗器ＲＩからなる回路は前記トランジスタ
ＴＲｔ　、ＴＲａ　、ホトカブラＰＣ２などからなる電
磁開閉器制御回路を動作させるための電圧を供給する回
路である。

第３図は上記において説明した第２図のＡ点及びＢ点の
電圧の推移を図示したものである。

以上説明した如く、第２図の回路においては、交流電力
が供給されている状態では負荷給電専用の整流器ＲＥＣ
より負荷に適した電圧を出力して給電するため、ドロッ
パにより電圧を低下させる必要がない。

〔発明の効果〕

以上説明した如く、本発明においては、負荷への直流電
力供給用の整流器と蓄電池を充電するための整流器であ
る充電器は分離され、交流電力が供給されている状態で
は負荷給電専用の整流器ＲＥＣより負荷に適した電圧を
出力して給電するため、ドロッパにより電圧を低下させ
る必要がなく、ドロッパ用ダイオードによる電力消費や
発熱を抑えることができ、かかる直流給電方式の性能向
上に資するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、第２図は本発明の実施例
回路図、第３図は本発明の実施例の出力電圧推移説明図
、第４図は従来方式の回路図、第５図は従来方式の出力
電圧推移説明図である。 図中、 １　　　−・−・・−・−蓄電池 ２　　　　　　　　充電器 ３　・−・・　　　　　　整流器 ４　・・−・−・−・−交流電源監視手段４ａ　−・・
・・・・−・・−・・−・−・−・停電検出回路４ｂ−
・・・・・・・・−・・・−・・・・・−・・・遅延回
路５　−−−一・・・−・−一−−−・・−・・・・・
・−・ドロッパ６−・−・・・−・・−・・・・・・−
・・−・サイリスタ−・・電磁開閉器 である。 第 図 第 図 従来か氏゛の回券図 第４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 バックアップ用の蓄電池（１）と、 交流電力を入力し、出力端子に前記蓄電池（１）を接続
   して充電を行なう充電器（２）と、 交流電力を入力して負荷に直流電力を供給する整流器（
   ３）と、 交流電力の停電を監視する交流電源監視手段（４）と、 前記蓄電池（１）より負荷に直流電力を供給する場合に
   電圧を低下せしめるドロッパ（５）と、前記蓄電池（１
   ）より負荷への直流電力供給回路を開閉するサイリスタ
   （６）と、 前記交流電源監視手段（４）により制御される電磁開閉
   器（７）とを備え、 前記充電器（２）と整流器（３）のそれぞれ一方の出力
   端子を接続し、該充電器（２）の他方の出力端子に前記
   ドロッパ（５）とサイリスタ（６）を直列に接続して前
   記整流器（３）の他方の出力端子に接続し、かつ該ドロ
   ッパ（５）とサイリスタ（６）の直列回路と並列に、動
   作時に該直列回路を短絡せしめるよう前記電磁開閉器（
   ７）の接点を接続し、交流電力停止時に前記交流電源監
   視手段（４）内の停電検出回路（４ａ）より前記サイリ
   スタ（６）のゲートに出力を送出して該サイリスタを導
   通せしめ、かつ該停電検出回路の出力を遅延回路（４ｂ
   ）を介して前記電磁開閉器（７）に送出して該電磁開閉
   器を動作せしめるように構成したことを特徴とする直流
   給電方式。