JPH04150739A - 直流無停電電源および双方向ｄｃ―ｄｃコンバータ - 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】 ［産業上の利用分野ゴ 本発明は、出力電圧精度が高く、停電補償用バッテリの
長寿命化を図ることができる高信頼の直流無停電電源お
よび双方向ＤＣ−ＤＣコンバータに関する。

［従来の技術］ 第３図は、従来の直流無停電電源の一例を示す図である
。

この従来例において、通常は、商用交流電源ｌを受けて
、整流平滑回路２で直流電圧に変換し。

ＤＣ−ＤＣコンバータ３ａによって負荷装置５が必要と
する安定な電圧に変化し、この安定な電圧を負荷装置５
に給電している。また、停電時においては、ＤＣ−ＤＣ
コンバータ３ａの出力側に直接、接続された停電補償用
のバッテリ４によって無瞬断に給電が継続される。そし
て、停電時に放電したバッテリ４は、停電回復後、ＤＣ
−ＤＣコンバータ３ａの出力電流によって充電される。

［発明が解決しようとする課Ｂ］ 上記従来例においては、簡易に無停電電源を構成するこ
とができる一方、次のような問題が存在する・ 上記従来例における第１の問題は、バッテリ４の電圧が
バッテリセルの直列個数で決まるために、負荷装置５が
必要とする最適電圧に、バッチ１〕４の電圧奄一致させ
ることが困難である点である。

したがって、負荷装置５の電圧をバフテリ４の最適電圧
（すなわちセル電圧の倍数）に設定するか、または、バ
ッテリ電圧をバッテリ４としては不適切な電圧で使用せ
ざるを得なくなる。バッテリ電圧と負荷装置５の必要と
する電圧とが一致したとしても、バッテリ４の電圧変動
が±１０％程度は存在するので、商用交流電源給電時と
停電時とを通じて負荷装置５が必要とする電圧を精度良
く給電することができない。

上記従来装置における第２の問題は、バッテリ４の充電
電流を精度良くコントロールできないので、バッテリ４
の劣化を早めるという点である。

すなわち、ＤＣ−ＤＣコンバータ３ａの最大出力電流は
負荷装置５が必要とする電流で決められ、バッテリ４の
最適な充電電流値は停電時の放電電流値よりも小さいこ
とが一般的であるので、特に停電回復直後、バッテリ４
の電圧が低下しているときには、バー２テリ４に対して
過大な充電電流が流入する。このような停電回復動作が
繰り返されると、バッテリ４の寿命が著しく低下する。

本発明は、負荷装置が必要とする電圧精度を向上するこ
とができるとともに、停電補償用バフテリの長寿命化を
図ることができる高信頼な直流無停電電源を提供するこ
とを目的とする°ものである。

［課題を解決する手段１ 本発明は、第１のＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧が定
常出力電圧範囲内では、第１のＤＣ−ＤＣコンバータの
出力を受けてバッテリを充電し、第１のＤＣ−ＤＣコン
バータの出力電圧が定常出力電圧範囲よりも低下したと
きに、バッテリから負荷装置に電力を供給する双方向Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバークを、第１のＤＣ−ＤＣコンバータの
出力端子とバッテリとの間に接続したものである。

［作用］ 本発明は、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを第１のＤＣ−
ＤＣコンバータの出力端子とバッテリとの間に接続した
ので、負荷装置が必要とする電圧精度を向上することが
できるとともに、停電補償用バッテリの長寿命化を図る
ことができる。

［実施例］ 第１図は、本発明の一実施例を示す回路図である。

なお、従来例における部材と同一の部材については、同
一符号を付し、その説明を省略する。

この実施例が、第３図に示す従来例と異る点は、第１の
ＤＣ−ＤＣコンバータ３と停電補償用のバッテリ４との
間に、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ６を設けた点である
。なお、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ３は、ＤＣ−ＤＣ
コンバータ３ａと同じものである。

双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ６は、第１のＤＣ−ＤＣコ
ンバータ３の出力電圧が定常出力電圧範囲内では、第１
のＤＣ−ＤＣコンバータ３の出力を受けてバッテリ４を
充電し、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ３の出力電圧が上
記定常出力電圧範囲よりも低下したときに、バッテリ４
から負荷装装置５に電力を供給するＤＣ−ＤＣコンバー
タである。

次に、上記実施例の動作について説明する。

この実施例において、商用交流電源１を受けて整流平滑
回路２が直流電圧に変換し、第１のＤＣ−ＤＣコンバー
タ３によって負荷装置５の必要とする安定な電圧に変換
して負荷装置５に給電する。一方、停電時には、停電補
償用のバッテリ４の電圧を、負荷装置５が必要とする電
圧に双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ６が変換して給電を継
続する。停電時に放電したバッテリ４は、停電回復後、
第１のＤＣ−ＤＣコンバータ３の出力を受けた双方向Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータ６によって、適切な充電電流で充電
される。

上記実施例において、バッテリ４と第１のＤＣ−ＤＣコ
ンバータ３の出力との間に、双方向ＤＣ−ＤＣコンバー
タ６が接続されているので、第１のＤＣ−ＤＣコンバー
タ３の出力電圧は、バッテリ４の電圧に拘束されること
なく、負荷装置５が必要とする最適電圧に設定すること
ができる。

一方、停電時にバッテリ４から給電する場合も、負荷装
置５へ出力する電圧を、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ６
が安定に制御できるので、負荷装置５への給電電圧は常
に高精度を維持することができる。

また、停電回復直後にバッテリ４を充電するときも、双
方向ＤＣ−ＤＣコンバータ６によって充電電流を最適値
にコントロールできるので、バッテリ４の長寿命化を図
れる。さらに、バッテリ４の選択が自由であるので、負
荷装置５が必要とする電圧の如何に関わらず、経済的で
エネルギー密度が高い電池を選択することができる。

第２図は、上記実施例における双方向ＤＣ−ＤＣコンバ
ータ６を具体的に示す回路図である。

双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ６は、第２のＤＣ−ＤＣコ
ンバータ２４と第３のＤＣ−ＤＣコンバータ２５とを有
し、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ２４は、第２のＤＣ−
ＤＣコンバータ主回路７と、第２のＤＣ−ＤＣコンバー
タ主回路７の出力電圧を安定化する制御回路８と、入力
電圧検出回路９とを有し、第３０Ｃ−ＤＣのコンバータ
２５は、第３のＤＣ−ＤＣコンバータ主回路１０と、第
３のＤＣ−ＤＣコンバータ主回路１０の出力電圧を安定
化する制御回路１１とを有する。

第２のＤＣ−ＤＣコンバータ主回路７は、第１のＤＣ−
ＤＣコンバータ３の出力電圧が定常出力電圧範囲内であ
るときに、バッテリ４を充電するＤＣ−ＤＣコンバータ
主回路である。そして、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ主
回路７の入力端子が第１のＤＣ−ＤＣコンバータ３の出
力端子に接続され、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ主回路
７の出力端子がバッテリ４に接続されている。

第３のＤＣ−ＤＣコンバータ主回路１０は、第１のＤｃ
−ＤＣコンバータ３の出力電圧が定常出力電圧範囲より
も低下したときに、バッテリ４から負荷装置５に電力を
供給するＤＣ−ＤＣコンバータ主回路である。そして、
第３のＤＣ−ＤＣコンバータ主回路１０の入力端子が第
２のＤＣ−ＤＣコンバータ主回路７の出力端子に接続さ
れ、第３のＤＣ−ＤＣコンバータ主回路ｌＯの出力端子
が第２のＤＣ−ＤＣコンバータ主回路７の入力端子に接
続されている。

また、入力電圧検出回路９は、第２のＤＣ−ＤＣコンバ
ータ主回路７の入力電圧を検出する（つまり、双方向Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータ６の入力電圧を検出する）＠路であ
り、制御回路８は、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ主回路
７の出力電圧を安定化制御する回路であり、第２のＤＣ
−ＤＣコンバータ主回路７の入力電圧が所定の電圧範囲
よりも低下したときに、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ主
回路７の動作を停止させる第１の制御回路の例である。

また、制御回路１１は、第３のＤＣ−ＤＣコンバータ主
回路ｌＯの出力電圧を安定化制御する回路であり、ｆｓ
３のＤＣ−ＤＣコンバータ主回路１０の出力電圧を所定
の電圧範囲よりも低い値に安定化制御する第２の制御回
路の例である。

なお、端子１２．１３、端子１４．１５は、双方向ＤＣ
−ＤＣコンバータ６のそれぞれ入力端子、出力端子であ
り、端子１６．１７、端子１８．１９は、第２のＤＣ−
ＤＣコンバータ主回路７のそれぞれ入力端子、出力端子
であり、端子２２．２３、端子２０．２１は、第３のＤ
Ｃ−ＤＣコンバータ主回路ｌＯのそれぞれ入力端子、出
力端子である。

次に、第２図に示す実施例の動作について説明する。

まず、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ主回路７の出力端子
１８．１９の電圧は、制御回路８によってバッテリ４の
浮動充電電圧に安定化されており、入力電圧検出回路９
が第１のＤＣ−ＤＣコンバータ３の出力電圧を常に検出
している。そして、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ３の出
力電圧が定常出力電圧範囲よりも低下したことを入力電
圧検出回路９が検出したときに、定常出力電圧範囲以下
になったことを制御回路８に伝達し、制御回路８が第２
のＤＣ−ＤＣコンバータ主回路７の動作を停止する。

一方、制御回路１１は、第３のＤＣ−ＤＣコンバータ主
回路１０の出力端子２０．２１の電圧を第１のＤＣ−Ｄ
Ｃコゾバータ３の定常出力電圧範囲よりもわずかに低い
電圧に安定化するように制御している。

第２図に示す実施例において、通常は、第３因に示す従
来例と同様に、商用交流電源ｌを受けて整流平滑回路２
が直流電圧に変換し、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ３に
よって負荷装置５が必要とする安定な電圧に変換し、負
荷装置５に給電する。

停電時には、バッテリ４の電圧を双方向ＤＣ−ＤＣコン
バータ６内の第３のＤＣ−ＤＣコンバータ主回路１０が
、負荷装置５が必要とする電圧に変換して給電を継続す
る。この場合、停電しているので第１のＤＣ−ＤＣコン
バータ３は動作を停止しているために、その出力端子１
２．１３の電圧は定常出力電圧範囲よりも低下している
。そして、定常出力電圧ａ＠囲よりも低下していること
を検出回路９が検出し、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ主
回路７の動作を停止している。

その後、停電回復したときに、第１のＤＣ−ＤＣコンバ
ータ３が動作を開始し、その出力電圧が定常出力電圧範
囲に達するので、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ６内の第
２のＤＣ−ＤＣコンバータ主回路７が動作を開始し、停
電時に放電したバッテリ４が充電される。このときに、
第３のＤＣ−ＤＣコンバータ主回路１０の出力端子２０
．２１の電圧が設定電圧よりも高くなっているので、第
３のＤＣ−ＤＣコンバータ主回路１０は動作を停止する
。つまり、バッテリ４の電圧を変換することによって出
力端子２０．２１に給電する動作を、第３のＤＣ−ＤＣ
コンバータ主回路１０が停止する。

［発明の効果］ 本発明によれば、負荷装置が必要とする電圧精度を向上
することができるとともに、停電補償用バッテリの長寿
命化を図ることができるという効果を奏する。

【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である。 第２図は、上記実施例における双方向ＤＣ−ＤＣコンバ
ータ６の具体例を示すブロック図である。 第３図は、従来の直流無停電電源の一例を示す回路図で
ある。 ３・・・第１のＤＣ−ＤＣコンバータ、４・・・停電補
償用のバッテリ、 ５・・・負荷装置、 ６・・・双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ、７・・・第２（
７）ＤＣ−ＤＣコンバータ主回路、８．１１・・・制御
回路、 ９・・・入力電圧検出回路、 １０・・・第３のＤＣ−ＤＣコンバータ主回路、２４・
・・第２のＤＣ−ＤＣコンバータ、２５・・・第３のＤ
Ｃ−ＤＣコンバータ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）商用交流電源を整流平滑する整流平滑回路と、こ
   の整流平滑回路の直流出力を所定の電圧に変換する第１
   のＤＣ−ＤＣコンバータと、この第１のＤＣ−ＤＣコン
   バータの出力側に接続された停電補償用のバッテリとで
   構成される直流無停電電源において、 上記第１のＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧が定常出力
   電圧範囲内では、上記第１のＤＣ−ＤＣコンバータの出
   力を受けて上記バッテリを充電し、上記第１のＤＣ−Ｄ
   Ｃコンバータの出力電圧が上記定常出力電圧範囲よりも
   低下したときには、上記バッテリから負荷装置に電力を
   供給する双方向ＤＣ−ＤＣコンバータが、上記第１のＤ
   Ｃ−ＤＣコンバータの出力端子と上記バッテリとの間に
   接続されていることを特徴とする直流無停電電源。
2. （２）請求項（１）において、 上記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータは、 上記第１のＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧が上記定常
   出力電圧範囲内であるときに、上記バッテリを充電する
   第２のＤＣ−ＤＣコンバータと： 上記第１のＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧が上記定常
   出力電圧範囲よりも低下したときに、上記バッテリから
   上記負荷装置に電力を供給する第３のＤＣ−ＤＣコンバ
   ータと： で構成されていることを特徴とする直流無停電電源。
3. （３）第２のＤＣ−ＤＣコンバータ主回路と： 第３のＤＣ−ＤＣコンバータ主回路と： 上記第２のＤＣ−ＤＣコンバータ主回路の入力電圧を検
   出する入力電圧検出回路と： 上記第２のＤＣ−ＤＣコンバータ主回路の出力電圧を安
   定化する機能と、上記第２のＤＣ−ＤＣコンバータ主回
   路の入力電圧が所定の電圧範囲より低下したときに、上
   記第２のＤＣ−ＤＣコンバータ主回路の動作を停止させ
   る機能とを持つ第１の制御回路と： 上記第３のＤＣ−ＤＣコンバータ主回路の出力電圧を上
   記所定の電圧範囲よりも低い値に安定化制御する第２の
   制御回路と： を有し、上記第２のＤＣ−ＤＣコンバータ主回路の入力
   端子に上記第３のＤＣ−ＤＣコンバータ主回路の出力端
   子が接続され、上記第２のＤＣ−ＤＣコンバータ主回路
   の出力端子に上記第３のＤＣ−ＤＣコンバータ主回路の
   入力端子が接続されていることを特徴とする双方向ＤＣ
   −ＤＣコンバータ。