JPH03243142A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、蓄電池への充電機能を有する整流器、インバ
ータおよび蓄電池で構成される無停電電源装置において
、蓄電池過電圧故障の際、蓄電池を過電圧状態から速や
かに解放を行なう無停電電源装置に関するものである。

（従来の技術） 直流を交流に変換するインバータは安定した交流を得ら
れることから、無停電電源装置として多く利用されてい
る。無停電電源装置は、一般に電子計算機等の負荷の電
源として用いられていることが多いが、その負荷は様々
であり、かつ会社的にも重要な箇所に使用される場合が
多い。

さて、無停電電源装置の構成について、停電時の蓄電池
接続方式に着目して分類すれば、大まかに２つに分類す
ることが出来る。

１つは、ＤＣスイッチ方式と呼ばれ、サイリスクからな
るＤＣスイッチを介して蓄電池とインバータを接続する
方式である。常時は整流器によりインバータに直流電力
を供給し、蓄電池は専用の充電器によって充電されてい
る。もし交流入力が停電すると停電検出回路が働き高速
ＤＣスイツチに信号を与え、その結果インバータは、蓄
電池から直流電力の供給を得て出力は無停電化される。

本方式は整流器に電圧制御機能を持たせないダイオード
整流器ですみ、容量もインバータに必要なだけの容量で
すむことの利点を持つか、停電時の処理に制御要素とし
てのＤＣスイッチが入る分だけ信頼性か落ちる。専用の
充電器が必要である等の短所を持っている。

一方、フローティング方式は、整流器によりインバータ
に直流電力を供給しつつ蓄電池の充電も行うものであり
、インバータ部と蓄電池部が直結されているため交流入
力の停電に関係なく、交流出力の無停電化をはかること
ができる。

本方式の整流器は常に蓄電池が接続されているため、充
電器の機能も併せもっており、蓄電池の公称電圧から均
等電圧までを制御することが必要となる。その結果ＤＣ
スイツチ方式に比べて整流器の容量およびそれに伴う交
流入力電源側の設備容量が増大することになる。しかし
構成が簡単なこと、ＤＣスイッチ方式に比へて蓄電池と
インペラの間に制御要素が介在しないために、停電対策
としての信頼性はより高いということから、無停電電源
装置に広く用いられている。

次にここでは、フローティング方式で構成される無停電
電源装置の構成を第５図を用いて簡単に説明する。同図
において１は交流電源、２は交流入力開閉器、３は整流
器、４はインバータ、５は交流出力開閉器、６は無停電
電源装置の負荷、７は蓄電池である。更に蓄電池過電圧
保護のために設けられた回路構成要素として、８は直流
電圧を検出するためのレベル変換器、９は過電圧検出器
である。また過電圧検出器９は、例えばレベル変換器８
で検出される蓄電池７の電圧と過電圧レベル基準とをコ
ンパレータて比較するように構成される。

この図に示す無停電電源装置の構成で、交流電源１の正
常時には、交流入力開閉器２を介して整流器３で直流電
力に変換される。直流電力は、インバータ４で交流電力
に逆変換し、交流出力開閉器５を介して負荷６に供給さ
せるとともに、蓄電池７を充電させる。

他方入力交流電源１の電圧が落雷や地絡事故などにより
、例えば定常値の７０％以下に低下すると、交流電源１
からは電力供給を継続することができなくなり整流器３
の出力である直流電圧が低下する。このような場合には
、蓄電池７の直流電圧が整流器３の直流電圧より高くな
ることからインペラ４は蓄電池７より直流電力の供給を
受けることにより、インバータ４の出力は無停電化する
ことができる。一般的には蓄電池７は５〜１０分間程度
このような停電補償することができるよう構成でいる。

以上のように機能する無停電電源装置において従来の蓄
電池過電圧の保護シーケンス動作を説明する。蓄電池の
電圧レベルは先づレベル変換器８を介して主回路レベル
より制御回路レベルに変換され、レベル変換された信号
は過電圧検出器９に入力される。レベル変換器８を介し
た蓄電池電圧信号は、コンパレータの一つの入力となり
、もう一つの入力である過電圧レベル基準とレベル比較
を行う。コンパレータの出力信号を“Ｈ″レベル過電圧
故障、“Ｌ”レベルを正常状態と仮定すると、蓄電池電
圧信号か過電圧レベル基準より大きい場合は、コンパレ
ータの出力信号は“Ｈ”レベルを、逆に蓄電池電圧信号
か過電圧レベル基準信号より小さい場合には、“Ｌ”レ
ベルとなる。

さてここで、何んらかの原因により蓄電池過電圧か発生
した場合、従来システムでは第６図に示すように蓄電池
過電圧を検出後直ちに、整流器（ＲＥＣ）ゲート、イン
バータゲート供にゲートブロックを行ない更に、入出力
開閉器をトリップさせていた。このような従来のシーケ
ンスでは無停電電源装置が停止してしまうため蓄電池電
圧が過電圧状態のままとなり蓄電池の寿命を低下させて
しまう欠点を有している。

また、インバータゲートの停止は、突然の負荷給電停止
を意味するものであり、例えば、交流入力の過電圧の影
響等により、一過性の蓄電池過電圧を検出した場合でも
無停電電源装置単体の場合は、突然の負荷給電停止とな
り、特に負荷側にコンピュータ機器か接続されている場
合は、ファイルのクローズ処理等を行なう前に電源停止
されてしまうため、重要なファイル等を破壊してしまう
危険を有している。

本発明の目的は、この点に鑑みなされたものであって、
蓄電池への充電機能を有する整流器、インバータおよび
蓄電池で構成される無停電電源装置おいて、蓄電池過電
圧検出時に、蓄電池を過電圧の状態から解放させるため
に、本来の停電時のシーケンス同様、蓄電池運転を行な
い負荷側に対してアラームを発し、負荷側に停止期間を
知らせた上で停止を行なうことが可能な無停電電源装置
を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明は蓄電池への充電機
能を有する整流器、インバータおよび蓄電池で構成され
る無停電電源装置において、前記無停電電源装置の蓄電
池過電圧発生時に、前記整流器を停止、インバータを運
転継続させて、前記無停電電源装置を蓄電池運転させる
ように構成したことを特徴とするものである。

（作　用） 本発明によれば、蓄電池過電圧検出時にインバータを運
転継続させるように構成しているので、無停電電源装置
を蓄電池運転させ、蓄電池を過電圧の状態から解放し、
更に負荷側に停止予告を行ない、負荷を安全に停止させ
ることが可能である。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第１図を用いて説明する。同図
で従来技術の実施例である第５図と同一番号を符した構
成要素は、同一機能の構成要素であるため説明は省略す
る。本実施例第１図において、第５図の従来例と異なる
点は、過電圧検出器９は、整流器３のゲートブロックの
みを行なうように構成した点である。また同図において
は、第５図では記載省略した蓄電池の不足電圧を検出す
るために、レベル変換器８の出力に不足電圧検出器１０
を追加している。この不足電圧検出器１０は、過電圧検
出器９と同様に内部にコンパレータと不足電圧基準で構
成されている。

次に本発明による無停電電源装置の動作を第２図のタイ
ムチャートを用いて以下に説明する。本図の蓄電池電圧
波形は、第１図で設けられているレベル変換器８の検出
電圧波形を示す。蓄電池電圧が何らかの原因により上昇
し過電圧検出器９て設定される過電圧基準を越えると過
電圧検出器９の出力は“Ｌ”から”Ｈ”に変わり、その
信号により整流器ゲートを停止させる。整流器ゲートを
停止することによって整流器３は停止し、その出力電圧
は零となる。この時インバータゲートをブロックしない
ことによりインバータ４は蓄電池７より直流電力の供給
を受けて、インバータ４は運転を継続し、蓄電池電圧は
、過電圧状態から解放される。

負荷側からこの時動作をみれば、過電圧検出時にインバ
ータが直ちに運転停止を行なわないよう構成したので、
インバータ４か交流入力運転より蓄電池運転に切換った
のみで、負荷へは電圧低下等の異常は生じない一定の電
圧で給電継続することになる。

しかるに一定時間の蓄電池運転を行なった後に、通常の
停電時の動作と同時に蓄電池のエネルギーがなくなりイ
ンバータ４は、蓄電池７の不足電圧を検出して運転停止
を行なう。一般的に無停電電源システムを有するコンピ
ュータ等の負荷は、停電時の蓄電池運転に対して、無停
電電源装置の停止予告信号を受けて、負荷側か停止準備
が行なえるように構成されていることが常であり、本発
明の如く蓄電池過電圧で蓄電池運転に切換えた場合でも
同様のシーケンスで負荷を安全に停止されることが可能
である。

以上の如く、蓄電池過電圧検出時にインバータ４を停止
させることなく整流器３のみを停止させることとしてい
るので、無停電電源装置は、交流入力運転より蓄電池運
転に切換り、蓄電池を過電圧の状態から直ちに解放させ
る動作を行なうことが可能である。また蓄電池運転を行
なわせることにより、負荷側の突発的な給電停止を避け
、停止予告信号を送出することによって安全に負荷停止
することが可能である。

本発明の他の実施例を第３図を使用して説明する。第３
図は過電圧検出器９の後に、タイマー１１を設置し、過
電圧検出から一定時間後に整流器３を再起動させる回路
を付加している。第４図タイムチャートに示すように蓄
電池電圧か過電圧検出器９で設定される過電圧基準を越
え、過電圧検出器９の出力は“Ｌ”から“Ｈ″へ変化し
、その時点ｔ１からタイマー１１を動作させる。このタ
イマー１１がある設定時間を後にカウントアツプするこ
とによって時間ｔｌ±を後に整流器３を再起動させるこ
とか可能となる。再起動後の動作の一例としては、再度
蓄電池７の過電圧を検出するようであれば今後はタイマ
ー１１を動作させず整流器３の再起動を行なわないよう
にし、蓄電池運転後、無停電電源装置を停止させる。ま
た再起動後、蓄電池７が安全充電するまで過電圧を検出
しない場合は、そのまま無停電電源装置を動かせておく
ことにする等、色々な変形を施すことかできる。この方
式によれば、負荷側の突発的な給電停止を避けることが
できる上に、蓄電池過電圧の原因が一過性の交流電源１
にあった場合にも、交流電源１が過電圧急変時蓄電池運
転に一旦切換わり、一定時間後に再び正常運転に戻るこ
とで、負荷停止を避けることが可能である。

また、本実施例では整流器を停止させるとしたが、過電
圧か発生した際、−時的に整流器の電圧を下げ、蓄電池
から負荷へ電力を供給することにより、蓄電池の過電圧
状態を解放することもできる。

また、蓄電池の充電器として整流器によるものとしたが
、蓄電池の充電特性を有するものであれば良く、例えば
ダイオードによる整流器と降圧チョッパを用いた充電器
であっても充電器の動作を本発明の実施例同様に行なう
ことにより同様の効果を得ることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、蓄電池過電圧検出
時にインバータを停止させることなく整流器のみを停止
させるため、無停電電源装置は交流入力運転より蓄電池
運転に切換わり、蓄電池を過電圧の状態から直ちに解放
させることができる。また蓄電池運転を行なわせること
により負荷側の突発的な給電停止を避け、停止予告信号
を送出することによって安全に負荷を停止させる効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は本発明による蓄電池過電圧発生時の保護シーケンスを
説明するためのタイムチャート、第３図は本発明の他の
実施例を示すブロック図、第４図は第３図の動作を説明
するためのタイムチャート、第５図は従来の蓄電池過電
圧の保護シーケンスを示すブロック図、第６図は第５図
の動作を説明するためのタイムチャートである。 １・・・交流電源　　　　　２・・・交流入力開閉器３
・・・整流器　　　　　　４・・・インバータ５・・・
交流出力開閉器　　６・・・負荷７・・・蓄電池　　　
　　　８・・・レベル変換器９・・・過電圧検出器 １０・・・不足電圧検出器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　入力交流電源の交流を直流に変換する整流器、該整流
   器によって充電される蓄電池、前記入力交流電源の正常
   時には前記整流器の直流出力を、異常時には前記蓄電池
   の直流出力を交流に変換するインバータを備えた無停電
   電源装置において、前記蓄電池の過電圧を検出する過電
   圧検出手段と、該検出手段に応答し前記整流器の運転を
   停止又は出力電圧を所定値に低下させる手段を具備し、
   前記蓄電池の過電圧発生時には入力交流電源運転から蓄
   電池運転へ移行させるようにしたことを特徴とする無停
   電電源装置。