JPH0348738B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はコンピユータ等から成る負荷回路に無
停電で電力供給する場合に好適な電力供給装置に
関する。

〔従来の技術〕

負荷にインバータを介して電流を供給し、負荷
が過電流状態になつた時には負荷に商用電源を接
続し、インバータと商用電源との両方を負荷に接
続した状態にする電力供給方式は例えば特開昭57
−177232号公報で公知である。この種の方式をと
れば、例えば負荷に整流平滑回路のコンデンサが
含まれているために突入電流が流れても、電源容
量の大きい商用電源を接続することにより、十分
な電流を流すことが可能になり、電圧の大幅な変
動を防止することができる。また、負荷にヒユー
ズ、ブレーカ等の回路遮断装置が設けられている
場合において負荷短絡等の異常状態が生じた時
に、もし、インバータのみで電力供給を継続する
と、十分な電流を供給することが不可能になり、
回路遮断装置を動作させることが不能になる場合
があるが、上記方式に従つて商用電源を接続する
と、十分な電流供給が可能になり、回路遮断装置
が動作し、異常負荷がインバータから切り離され
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、従来の過電流検出は、電流波形のピ
ークが一定の過電流レベルを越えたことを検出す
るように構成されている。もし、負荷電流が常に
正弦波又は一定の波形を有していれば、従来のピ
ーク検出方式であつてもさほど問題が生じない。
しかし、負荷電流の波形即ち波高率が常に一定で
あるとは限らず、種々変化し、もし負荷電流の波
高率が高い場合には、負荷電流の実効値が定格内
にあつても商用電源が負荷に接続され、インバー
タのみによる定電圧供給が中断される。逆に負荷
電流の波高率が低い場合には、負荷電流の実効値
が定格を越え、インバータが垂下（出力電圧低
下）状態になつているのにもかかわらず、商用電
源が負荷に接続されず、出力電圧が低下するとい
う現象が生じる。商用電源を接続する過電流レベ
ルを実効値で検出することが考えられるが、この
波高率の高い負荷電流が流れた時に商用電源を負
荷に接続することができず、出力電圧が低下す
る。

そこで、本発明の目的は、商用電源の負荷に対
する接続を制限し、インバータを有効に利用して
電力供給を行うことができる単相又は多相の電力
供給装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するための本願発明は、定電圧
制御された略正弦波電圧を負荷に供給するインバ
ータと、前記負荷に商用電源を選択的に接続する
ために前記商用電源と前記負荷との間に接続され
たスイツチと、前記負荷に流れる電流のピーク値
が所定の過電流ピークレベル以上の時に前記スイ
ツチをオン制御すると共に、前記負荷に流れる電
流が前記インバータの定格出力電流時におけるピ
ーク値（最大値）にほぼ相当するレベルを所定時
間以上継続して越えた時にも前記スイツチをオン
制御するスイツチ制御回路とから成る電力供給装
置に係わるものである。

［作用］ 上記発明においては、過電流のピーク値が所定
レベル以上になつた時と、過電流の時間幅が所定
幅以上になつた時の両方において商用電源が負荷
に接続される。このため、過電流ピークレベルを
高く設定することが可能になり、時間幅が狭くて
ピーク値がさほど高くない過電流時には商用電源
が負荷に接続されず、インバータによる電力供給
が継続される。従つて、インバータによる定電圧
供給が不要に中断されることがなくなる。一方、
ピーク値が低くても時間幅が広い過電流（実効値
の大きい過電流）が流れた時に商用電源が負荷に
接続される。このため、インバータが過負荷にな
ることに基づく電圧低下を防止した電力供給が可
能になる。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例に係わる電力供給装置を
第１図〜第３図によつて説明する。第１図におい
て、商用電源端子１に接続された整流器２は、電
池３及びインバータ４の直流電源として働く。イ
ンバータ４はライン５によつて商用電源端子に接
続され、商用電源に同期して近似正弦波交流を出
力する。インバータ４の出力ライン６はスイツチ
７を介して負荷回路８に接続されている。負荷回
路８を構成する複数の負荷８ａ，８ｂ，８ｃは整
流ダイオード９と平滑コンデンサ１０とを介して
直流負荷に電力供給する。また各負荷８ａ〜８ｃ
に直列に過電流遮断装置としてヒユーズ１１ａ，
１１ｂ，１１ｃが接続されている。

負荷回路１０にインバータ４の電流容量以上の
電流が流れるおそれがある。このために、インバ
ータ４に並列に商用電源ライン１２が設けられ、
ここに交流スイツチとして双方向制御可能なサイ
リスタ１３即ちトライアツクが接続されている。
この実施例ではサイリスタ１３は過電流状態の時
に一定時間（３秒）のみオンになり、その後再び
オフに戻る。商用電源を負荷回路８に長時間接続
する場合には、サイリスタ１３に並列に接続され
た電磁スイツチ１４がオン制御される。サイリス
タ１３の制御回路１５は過電流ピーク検出回路と
時間幅に基づいて過電流を検出する回路との２つ
を含み、この両方でサイリスタ１３をオン制御す
る。

サイリスタ制御回路１５を詳しく説明すると、
負荷回路８の入力ラインにCT即ち電流検出器１
６が接続され、ここに全波整流器１７が接続され
ている。整流器１７の出力ラインは第１及び第２
の比較器１８，１９の一方の入力端子に夫々接続
されている。第１の比較器１８の他方の入力端子
には基準電圧回路２０の第１の基準電圧V₁（過電
流ピークレベル）を供給するライン２０ａが接続
され、第２の比較器１９の他方の入力端子には、
基準電圧回路２０の第２の基準電圧V₂を供給す
るライン２０ｂが接続されている。第１の比較器
１８の出力端子は３秒の出力パルスを発生する第
１の単安定マルチバイブレータ２１とサイリスタ
オン駆動回路２２とを介してサイリスタ１３のゲ
ートに接続されている。第２の比較器１９の出力
は積分回路２３を介して第３の比較器２４の一方
の入力端子に接続されている。第３の比較器２４
の他方の入力端子は基準電圧回路２０の第３の基
準電圧V₃のライン２０ｃに接続され、出力端子
はパルス幅３秒の第２の単安定マルチバイブレー
タ２５を介してオン駆動回路２２に接続されてい
る。なお、インバータ４の電圧制御を行うための
電圧検出の切り換えを、サイリスタ１３のオン駆
動に同期して行うために、ライン２６によつてオ
ン駆動回路２２がインバータ４に接続されてい
る。

第２図は第１図のインバータ４を詳しく示すも
のである。一対の直流電源ライン２７，２８間に
４つのトランジスタQ₁，Q₂，Q₃，Q₄がブリツジ
接続され、ここにトランス２９とフイルタ３０と
を介して出力ライン６が接続されている。フイル
タ３０はリアクトルＬとコンデンサＣとから成
り、トランジスタQ₁〜Q₄で断続された波形を正
弦波に近づけるように平滑する。制御信号形成回
路３１は、ライン５で与えられる商用電源電圧に
同期したインバータ出力を得るようにトランジス
タQ₁〜Q₄を制御するものである。振幅制御回路
３２はトランジスタQ₁〜Q₄のオン幅を制御し、
出力電圧を制御する回路である。電圧検出回路３
３は、フイルタ３０の後段に接続された第１の検
出ライン３４と、フイルタ３０の前段に接続され
た第２の検出ライン３５とに接続されている。こ
の電圧検出回路３３は、通常は第１の検出ライン
３４から得られる電圧をダイオードD₁を通して
誤差増幅器３６に供給するが、サイリスタ１３が
オン制御される期間にはライン２６の信号に応答
して第２の検出ライン３５から得られる電圧を誤
差増幅器３６に供給する。これにより、サイリス
タ１３のオン時における横流の発生を制限するこ
とができる。誤差増幅器３６は基準電圧源３７の
電圧と検出電圧とを比較し、この誤差出力を振幅
制御回路３２に送る。インバータの電流が過電流
状態になることを防止するために、フイルタ３０
の前段に変流器３８が接続され、ここに電流検出
回路３９が接続されている。電流検出回路３９
は、所定値以上の電流を検出した時にダイオード
D₂を介して高いレベルの信号を誤差増幅器３６
に与え、トランジスタQ₁〜Q₄のオン時間幅を零
にするか又は小さくする。

〔動作〕

次に、第３図を参照して第１図の回路の動作を
説明する。まず、負荷回路８が正常状態の時に
は、第１、第２及び第３の比較器１８，１９，２
４から過電流状態を示す低レベル出力が発生しな
い。このため、サイリスタ１３がオフ状態に保た
れ、インバータ４から定電圧化された電圧が負荷
回路８に供給される。

一方、第３図Ａのt₁〜t₂に示す如く、インバー
タ４の定格電流I₀（実効値）の300％（3I₀）に対
応するように設定されている第１の基準電圧V₁
を負荷電流検出波形W₁が越えると、第１の比較
器１８の出力が第３図Ｂに示す如く低レベルにな
り、これに応答して第１の単安定マルチバイブレ
ータ２１は、第３図Ｃに示す如く３秒間の低レベ
ルパルスを発生する。この低レベルパルスはオン
駆動回路２２に与えられ、第３図Ｈに示す如くサ
イリスタ１３がt₁からオン駆動される。これによ
り、商用電源がインバータ４に並列接続された状
態になり、電源容量の大きい商用電源から負荷回
路８に十分な負荷電流を供給することができる。
もし、各負荷８ａ〜８ｃのコンデンサ１０の突入
電流に基づく過電流であれば、これを補償するよ
うな電流供給がなされ、また負荷８ａ〜８ｃのい
ずれか１つが短絡状態になつた場合には、これに
対応するヒユーズ１１ａ〜１１ｃのいずれか１つ
を遮断させるに十分な電流を供給する。波形W₁
は大きなピーク値を有するので、波高率が高くて
も、第１の基準電圧V₁よりも大幅に低く設定さ
れた第２の基準電圧V₂（定格電流I₀の√２倍に対
応）を横切る時間幅が長くなり、第３図Ｄのt₀か
ら発生する第２の比較器１９の低レベルの出力を
積分回路２３で積分した第３図Ｅの波形が定格電
流I₀（実効値）の120％に設定された第３の基準電
圧V₃に達し、第３図Ｆに示す如く第３の比較器
２４から低レベル出力が発生し、第２の単安定マ
ルチバイブレータ２５も第３図Ｇに示す如く低レ
ベル出力を発生する。なお、第１の比較器１８の
低レベル出力（ピーク検出信号）が第３の比較器
２４の低レベル出力よりも先に得られ、ピーク検
出信号に応答して商用電源が負荷回路８に接続さ
れる。

第３図Ａの電流検出波形W₂は、定格電流時の
波形であり、第１及び第２の基準電圧V₁，V₂の
いずれも横切らないので、第１〜第３の比較器１
８，１９，２４から低レベル出力が得られない。

第３図Ａの電流検出波形W₃は、第１の基準電
圧V₁よりは低く、第２の基準電圧V₂よりは高い
ピーク値を有する。このため、t₄〜t₅で第２の比
較器１９から第３図Ｄに示す如く比較的幅の広い
低レベルパルスが発生し、積分回路２３の積分電
圧が第３図Ｅに示す如く第３の基準電圧V₃（定格
電流I₀（実効値）の120％に相当）を横切り、第３
の比較器２４から第３図Ｆに示す如く低レベルパ
ルスが発生し、これに応答して単安定マルチバイ
ブレータ２５から第３図Ｇに示す低レベルの３秒
のパルスが発生し、これに基づいてサイリスタ１
３がオン制御される。

第３図Ａの波形W₄は、t₆〜t₇で第２の基準電圧
V₂を横切るが、この時間幅が狭いために、第２
の比較器１９から低レベルパルスが発生しても積
分出力が第３の基準電圧V₃を横切らない。

上述から明らかな如く、この装置では、正常時
の正弦波電圧の最大値（√２I₀）以上の電流が一
定時間幅以上続くと、サイリスタ１３がオンにな
り、商用電源が負荷回路８に接続される。このた
め、ピーク値が低くて、実効値が大きい過負荷時
における電力供給を安定的に行うことができる。
また、第１の比較器１８によつて高いレベルのピ
ークを検出するため、波高率の高い負荷電流波形
のピークが高い場合には、第１の比較器１８の出
力でサイリスタ１３がオンになり、商用電源が負
荷回路８に接続される。従つて、商用電源が負荷
回路(8)に迅速に接続される。また、電流検出波形
が第２の基準電圧V₂と第１の基準電圧V₁との間
にあるが、第２の基準電圧V₂を横切る時間幅が
短い場合には、サイリスタ１３がオフに保たれ、
インバータ４のみによる電力供給が継続される。
従つて、波高率が高くてピーク値（最大値）が小
さい過電流の場合は、インバータ４のみによつて
負荷電流が供給される。

〔変形例〕

本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、例えば次の変形例が可能なものである。

(a) 単安定マルチバイブレータ２５を省き、第３
の比較器２４の出力で単安定マルチバイブレー
タ２５をトリガするようにしてもよい。

(b) オン駆動回路２２を、第１の単安定マルチバ
イブレータ２１の出力が発生している時には、
第２の単安定マルチバイブレータ２５の出力に
応答しないように構成してもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、インバータのみで負荷電流を
供給することが可能な状態において、商用電源が
負荷に接続されるという現象を抑制することがで
きる。従つて、インバータの容量を十分に使用し
た電力供給が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係わる電力供給装置
を示す回路図、第２図は第１図のインバータを示
す回路図、第３図は第１図のＡ〜Ｈ点の状態を示
す波形図である。 １……商用電源端子、４……インバータ、８…
…負荷回路、１２……商用電源ライン、１３……
サイリスタ、１５……制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 定電圧制御された略正弦波電圧を負荷に供給
   するインバータと、 前記負荷に商用電源を選択的に接続するために
   前記商用電源と前記負荷との間に接続されたスイ
   ツチと、 前記負荷に流れる電流のピーク値が所定の過電
   流ピークレベル以上の時に前記スイツチをオン制
   御すると共に、前記負荷に流れる電流が前記イン
   バータの定格出力電流時におけるピーク値（最大
   値）にほぼ相当するレベルを所定時間以上継続し
   て越えた時にも前記スイツチをオン制御するスイ
   ツチ制御回路と から成る電力供給装置。