JPH0236739A - 無停電電源装置 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、無停電電源装置に係り、特に常時開く 用方式の無停電電源装置に関する。

Ｂ１発明の概要 本発明は、商用電源の停電時のみインバータから給電す
る無停電電源装置において、 商用電源と単巻トランスの端子との接続を交流スイッチ
回路で切り換えると共に該交流スイッチ回路によるイン
バータ運転を可能とすることにより、 電力効率を高めながら良質の電力供給ができるようにし
たものである。

Ｃ５従来の技術 無停電電源装置には大別して第３図（Ａ）に示す常時イ
ンバータ方式と、第３図（Ｂ）に示す常時商用方式とが
ある。常時インバータ方式は商用電源ｌからの交流電力
をインバータ２で一旦直流電力に変換し、この直流電力
からインバータ２に定電圧、定周波の交流電力を得て負
荷３に給電し、商用電源１の停電時にバッテリ４からの
直流電力によってインバータ２の運転を維持する。常時
商用方式は常時は商用電源ｌから負荷３に給電し、商用
電源の停電時にインバータ５を運転してバッテリ６を電
源とした給電をする。

Ｄ２発明が解決しようとする課題 重連の常時インバータ方式は、商用電源１の電圧変動に
もインバータ２による良質の電力を負荷３に供給できる
が、反面にインバータ２の損失が常時発生して電力効率
が低くなる。一方、常時商用方式は常時はインバータ５
を運転していないため、電力効率が高く、また低騒音な
どの利点があるし、瞬時停電用など短時間の停電用に限
ればインバータ５を短時間定格の小型、低コストのもの
にできる。しかし、常時商用方式は商用電源ｌの電圧変
動（周波数変動は我国の場合少ない）がそのまま負荷３
に表れ、コンピュータ等の負荷には不適当なものになる
。

本発明の目的は、電力効率を高めながら良質の電力供給
ができる無停電電源装置を提供することにある。

９９課題を解決するための手段と作用 本発明は、」１記目的を達成するため、商用電源に直列
接続した第１のスイッチ１１と、このスイッチの一端と
単巻トランスの高圧端子との間に設けた第１の交流スイ
ッチ回路１２と、前記スイッチの一端と前記単巻トラン
スの低圧端子との間に設けた第２の交流スイッチ回路１
３と、前記スイッチの一端と前記単巻トランスの中間端
子との間に設けたバッテリ１４と第２のスイッチ１５と
の直列接続体と、常時は前記商用電源の電圧の高低に応
じて前記第１又は第２の交流スイッチ回路の一方をオン
状態にして前記単巻トランスの中間端子に電圧調整した
出力を得る制御を行い、商用電源の停電時に前記第１の
スイッチをオフかつ第２のスイッチをオンさせ前記第１
及び第２の交流スイッチ回路をインバータ運転して前記
単巻トランスの中間端子に出力を得る制御回路１７とを
備え、交流スイッチ回路を単巻トランスの端子切り換え
とインバータ運転用スイッチとの兼用にし、常時は端子
切り換えによって電工調整し、商用電源の停電時にイン
バータ運転によって給電する。

Ｆ、実施例 第１図は本発明の一実施例を示す回路図である。

商用電源ｌには直列に半導体スイッチ（又は機械スイッ
チと半導体スイッチの並列スイッチ）１１を介して交流
スイッチ回路１２．１３に接続され、さらにバッテリ１
４と半導体スイフチ１５の直列接続体に接続される。交
流スイッチ回路１２．１３はサイリスタあるいはトラン
ジスタ、ＧＴＯ等の一対の半導体スイッチ８１〜Ｓ４の
逆並列接続で構成され、その他端は単巻トランス１６の
高圧端子ａと低圧端子Ｃに接続される。また、半導体ス
イッチ１５の他端は単巻トランス１６の中間端子すに接
続され、単巻トランス１６の中間端子すと基準端子ｄと
の間に負荷３が接続される。制御回路１７は各スイッチ
を制御する。

上述の構成において、通常時は商用電源ｌから負荷３に
給電するよう、制御回路Ｉ７によりスイッチ１１をオン
、スイッチＩ５をオフの状態で交流スイッチ回路１２．
１３の交流スイッチ動作を行わせる。例えば、商用電源
ｌの電圧が上昇していれば交流スイッチ回路１２のスイ
ッチＳ、、Ｓ。

がオン状態かつ交流スイッチ回路Ｉ３のスイッチＳａ、
Ｓ４がオフ状態にされて単巻トランス１６の高圧端子＆
と基準端子ｄに高い電圧が印加され、中間端子すと端子
８間に降圧した定格電圧を得て負荷３に給電する。逆に
、商用電源ｌの電圧が低下していれば、スイッチＳ＋、
Ｓｔがオフ状態かつスイッチＳｓ、Ｓ−がオン状態にさ
れ低圧端子Ｃと基準端子６間に低い電圧が印加され、単
巻トランス１６の中間端子すと基準端子６間に昇圧した
定格電圧を得る。

上述の常時商用動作ではトランス１６の出力電圧は中間
端子すと基準端子６間の巻数と高圧端子ａと低圧端子Ｃ
の中間端子すに対する巻数の比によってステップ状に変
化するため電圧精度的には劣るが、商用電源ｌの電圧変
動が比較的緩やかで大きく、負荷側の電圧精度要求が緩
やかなときに適用される。

この電圧精度を高くするには、交流スイッチ回路１２．
１３のスイッチを交互にかっ導通率を商用電源ｌの電圧
変動に応じて変えたＰ　Ｗ　Ｍ制御を行うことで実現さ
れる。第２図はＰＷＭ制御によるトランスの出力電圧波
形を示す。即ち、制御回路１７により交流スイッチ回路
１２をオンさせる時間ＴＨと、交流スイッチ回路１３を
オンさせる時間ＴＬとの比率を制御することにより、破
線で示す平均電圧を端子ａ、ｃ間の任意の電圧に調整し
、トランス１６の出力電圧を連続的にかつ高精度に制御
する。

次に、商用電源ｌの停電時にはスイッチ１１をオフ状態
にかつスイッチ１５をオン状態に切り換え、交流スイッ
チ回路１２．１３をインバータ運転させること、即ちス
イッチＳ、とＳ４を商用周波数で交互にオンさせること
で端子ａ、ｃ間に交流電圧を発生させ、単巻トランスＩ
６の端子す、ｄ間に商用電圧を得る。このとき、出力電
圧の高調波抑制にはスイッチＳｔ、Ｓ−をＰＷＭ制御行
うことで実現される。

従って、常時は商用電源ｌから負荷３に給電する常時商
用方式とし、この給電状態で電源電圧の変動には交流ス
イッチ回路１２．１３のオン状態切り換えによって補償
した給電にし、しかも電力損失はスイッチＳ１．Ｓｔ又
はＳ、、Ｓ、の比較的長時間のオンオフ切り換えになっ
て高効率運転ができる。また、電圧精度を高めるには交
流スイッチ回路１２と１３のＰＷＭ制御によって実現さ
れ、負荷の要求に応じて適宜切り換える装置構成にもで
きる。

また、商用電源１の停電時には交流スイッチ回路１２．
１３のインバータ運転によってなされ、このときの交流
スイッチ回路１２．１３の電流は端子ａ、Ｃと端子す、
ｄのタップ比率によって増加するが、その分だけバッテ
リＩ４に低い電圧のものを使用できるし、インバータ運
転が短時間になる瞬時停電用に限ればスイッチＳ、〜Ｓ
４の容にを短時間定格のものにしてその小型化、低コス
ト化を可能にする。

なお、実施例において、出力電圧波形の改舟に若干のフ
ィルタを設ける場合もあるが、図示省略している。

Ｇ　発明の効果 以上のとおり、本発明によれば、交流スイッチ回路によ
る単巻トランスの端子を切り換えで商用電源の電圧調整
をした常時給電を行うと共に、停電時には交流スイッチ
回路によるインバータ運転で給電する構成としたため、
常時及び停電時共に電圧調整した良質の電力供給ができ
ると共に、従来の常時商用方式と同程度の高い電力効率
を得ることができる。特に、交流スイッチ回路をＰＷＭ
制御するときには高精度の電圧調整ができ、−層良質の
電力供給ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は実施
例における出力電圧波形図、第３図（Ａ）は常時インバ
ータ方式の装置概念図、第３図（Ｂ）は常時商用方式の
装置概念図である。 ｌ・・・商用電源、３・・・負荷、１２．１３・・・交
流スイッチ回路、Ｉ４・・・バッテリ、１６・・単巻ト
ランス、１７　・制御回路。 常時インバータ方式の概念図 常時商用方式のｅ合図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）商用電源に直列接続した第１のスイッチ（１１）
   と、このスイッチの一端と単巻トランスの高圧端子との
   間に設けた第１の交流スイッチ回路（１２）と、前記ス
   イッチの一端と前記単巻トランスの低圧端子との間に設
   けた第２の交流スイッチ回路（１３）と、前記スイッチ
   の一端と前記単巻トランスの中間端子との間に設けたバ
   ッテリ（１４）と第２のスイッチ（１５）との直列接続
   体と、常時は前記商用電源の電圧の高低に応じて前記第
   １又は第２の交流スイッチ回路の一方をオン状態にして
   前記単巻トランスの中間端子に電圧調整した出力を得る
   制御を行い、商用電源の停電時に前記第１のスイッチを
   オフかつ第２のスイッチをオンさせ前記第１及び第２の
   交流スイッチ回路をインバータ運転して前記単巻トラン
   スの中間端子に出力を得る制御回路（１７）とを備えた
   ことを特徴とする無停電電源装置。