JPH04208037A - Uninterruptible power supply - Google Patents
Uninterruptible power supplyInfo
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-
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は無停電電源装置に関するものであり、特に小形
化と高能率化を実現できる無停電電源装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an uninterruptible power supply, and particularly to an uninterruptible power supply that can be made smaller and more efficient.
(従来の技術)
無停電電源装置としては、商用交流電源を直流に変換し
、得られた直流でバッテリを充電すると共に、矩形波イ
ンバータを駆動して商用周波交流を発生させ、出カドラ
ンスおよびフィルタを介して、商用周波数の正弦波交流
を出力するものか知られている(例えば、電気学会発行
「半導体電力変換回路」第292頁参照)。(Prior art) An uninterruptible power supply converts commercial AC power into DC, charges a battery with the resulting DC, drives a square wave inverter to generate commercial frequency AC, and uses an output transformer and a filter. It is known to output a sine wave alternating current at a commercial frequency via a sine wave (for example, see "Semiconductor Power Conversion Circuit" published by the Institute of Electrical Engineers of Japan, p. 292).
このような無停電電源装置では、通常は商用電源から負
荷に給電し、商用電源か停電などで異常になったときは
商用電源を遮断し、インバータ出力を有効化して負荷に
給電するようにしている。In this type of uninterruptible power supply, power is normally supplied to the load from the commercial power supply, and in the event of an abnormality due to a power outage, etc., the commercial power supply is cut off, and the inverter output is enabled to supply power to the load. There is.
このような場合、インバータ出力は商用電源周波数の矩
形波であり、その高調波成分をフィルタで除去した後で
負荷に供給している。In such a case, the inverter output is a rectangular wave of the commercial power frequency, and its harmonic components are removed by a filter before being supplied to the load.
(発明が解決しようとする課題) 上記した従来の技術は、次のような問題を有していた。(Problem to be solved by the invention) The above-mentioned conventional technology had the following problems.
矩形波インバータおよびトランスが低周波領域で動作す
るので、大型化するのみならず、重量も重くなる。また
、矩形波インバータの出力は低次の高調波成分を多く含
んでいるので、これを除去するためのフィルタも大型化
し、それによる基本波成分の損失が大きくなって効率が
低下する。Since the square wave inverter and transformer operate in a low frequency range, they are not only large in size but also heavy in weight. Furthermore, since the output of the rectangular wave inverter contains many low-order harmonic components, the filter for removing these components also becomes large, which increases the loss of the fundamental wave component and lowers the efficiency.
本発明は、前述の問題を解決するためになされたもので
ある。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems.
(問題点を解決するための手段)
前記の問題を解決するために、本発明は、商用電源周波
数を高周波に直接変換する電力変換器を設けると共に、
インバータも同様の高周波領域で動作させ、1次側およ
び2次側を連絡する出カドランスとしては高周波トラン
スを用い、その2次側出力を高周波変調された商用周波
数交流波形に変換し、それから高周波成分を除去して商
用周波数正弦波を生成し、これを負荷に供給するように
した点に特徴がある。(Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, the present invention provides a power converter that directly converts the commercial power frequency to a high frequency, and
The inverter is also operated in the same high frequency range, and a high frequency transformer is used as the output transformer that connects the primary and secondary sides.The secondary side output is converted to a high frequency modulated commercial frequency AC waveform, and then the high frequency component is The main feature is that a commercial frequency sine wave is generated by removing the sine wave, and this is supplied to the load.
また本発明は、商用電源周波数を高周波に変換する電力
変換器を高周波インバータに共用した点に特徴がある。Further, the present invention is characterized in that a power converter that converts a commercial power supply frequency to a high frequency is also used as a high frequency inverter.
(作用)
商用電源周波数を高周波に直接変換すると共に、インバ
ータを高周波領域で動作させるので、インバータを小型
軽量とすることができるのみならず、出カドランスも高
周波化することができ、−層の小型軽量化が可能となる
。また出力高周波トランスの2次側では、低次高調波成
分の少ない高調波成分をフィルタで除去するだけで商用
電源周波数の正弦波が得られるので、高調波成分の除去
に伴なう損失が無くなり、またフィルタも小型、簡単化
することができる。(Function) Since the commercial power supply frequency is directly converted to high frequency and the inverter is operated in the high frequency range, not only can the inverter be made smaller and lighter, but the output voltage can also be made higher frequency, making it possible to reduce the size of the - layer. It becomes possible to reduce the weight. In addition, on the secondary side of the output high-frequency transformer, a sine wave at the commercial power frequency can be obtained by simply removing harmonic components with a small number of low-order harmonic components using a filter, so there is no loss associated with the removal of harmonic components. Also, the filter can be made smaller and simpler.
(実施例)
以下に、図面を参照して、本発明の詳細な説明する。第
1図は本発明の一実施例の概要を示すブロック図である
。(Example) The present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an outline of an embodiment of the present invention.
高周波トランス10の鉄心には第1および第2の1次巻
線12.16、ならびに2次巻線18が巻回されている
。商用交流電源1は、第1切換器2および第1電力変換
器4を介して高周波トランス10の第1の1次巻線12
に接続される。バッテリ3は、第2切換器5および第2
電力変換器7を介して高周波トランス10の第2の1次
巻線16に接続される。2次巻線]8には第3の電力変
換器20か接続され、その出力はフィルタ22を介して
出力端子29に接続される。First and second primary windings 12,16 and a secondary winding 18 are wound around the iron core of the high frequency transformer 10. A commercial AC power source 1 is connected to a first primary winding 12 of a high frequency transformer 10 via a first switch 2 and a first power converter 4.
connected to. The battery 3 is connected to the second switch 5 and the second
It is connected to a second primary winding 16 of a high frequency transformer 10 via a power converter 7 . A third power converter 20 is connected to the secondary winding 8, and its output is connected to an output terminal 29 via a filter 22.
交流電源1が正常のときは、第1切換器2かオン、第2
切換器5かオフであり、電力は交流電源1から第1切換
器2、第1電力変換器4、高周波トランス10、第3電
力変換器20を経て出力端子29に供給される。When AC power supply 1 is normal, first switch 2 is on, second
The switch 5 is off, and power is supplied from the AC power supply 1 to the output terminal 29 via the first switch 2, the first power converter 4, the high frequency transformer 10, and the third power converter 20.
交流電源1が停電などで異常になったときは、第1切換
器2がオフ、第2切換器5がオンとなるように切り換え
られ、電力はバッテリ3から切換器5、第2電力変換器
7、高周波トランス10、第3電力変換器20を経て出
力端子29に供給される。When the AC power supply 1 becomes abnormal due to a power outage, etc., the first switch 2 is switched off and the second switch 5 is turned on, and power is transferred from the battery 3 to the switch 5 and the second power converter. 7. The signal is supplied to the output terminal 29 via the high frequency transformer 10 and the third power converter 20.
この場合、第2電力変換器7の作動切換は、交流電源の
異常検出に応じて起動されるようなコールドスタンバイ
(cold 5tandby)方式ても良いが、常時は
電力供給を行なわないような位相関係で作動し7ており
、交流電源の異常検出に応して電力負担をとるような、
いわゆるホラ!・スタンバイ(hot 5tandby
)方式でも良い。また高周波トランスは、各巻線間に
リーケージを設けてトライポート方式(例えば、実開昭
61−81745号公報参照)とすることもできる。In this case, the operation of the second power converter 7 may be switched by a cold standby method in which it is activated in response to the detection of an abnormality in the AC power supply, but the phase relationship is such that power is not constantly supplied. 7, and takes the power burden in response to abnormality detection of AC power supply
So-called hora!・Standby (hot 5tandby)
) method is also acceptable. Further, the high frequency transformer may be of a tri-port type (for example, see Japanese Utility Model Application Publication No. 81745/1983) by providing leakage between each winding.
第2図は、第1または第2電力変換器4.7の具体的構
成例を示す回路図である。4組の、互いに逆極性に並列
接続された制御スイッチ対SlaとSlb%S2aとS
2bXS 3aとS3b、S4aとS4bかブリッジ
型に接続され、図示のように、その対角の一方は入力端
子t1、t2に、他方の対角は出力端子p1、p2にそ
れぞれ接続される。FIG. 2 is a circuit diagram showing a specific example of the configuration of the first or second power converter 4.7. Four sets of control switch pairs Sla and Slb% S2a and S connected in parallel with mutually opposite polarities
2 b
第3図は、第2図の電力変換器を第1電力変換器4とし
て用いる場合の各スイッチの制御(オン/オフ)状態と
正弦波交流波形のフェーズ(位相)との関係を示すグラ
フ、第4図(A)、(B)はその場合の動作を示す波形
図である。第3図において、ronJは、該当のスイッ
チが導通されることを示し、また無印は遮断されること
を示している。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the control (on/off) state of each switch and the phase of the sine wave AC waveform when the power converter of FIG. 2 is used as the first power converter 4; FIGS. 4A and 4B are waveform diagrams showing the operation in that case. In FIG. 3, ronJ indicates that the corresponding switch is turned on, and no mark indicates that it is cut off.
これらの図から分かるように、商用交流電源1から供給
される正弦波の正負の各半周期の期間が小区間に区分さ
れ、正の半周期の間は、フェーズAから始まって、各小
区間にフェーズAとBの制御が交互に実行され、−力負
の半周期の間は、フェーズCから始まって、各小区間に
フェーズCとDの制御が交互に実行される。As can be seen from these figures, each positive and negative half-cycle period of the sine wave supplied from the commercial AC power supply 1 is divided into small sections, and during the positive half-cycle, starting from phase A, each small section Phases A and B are alternately controlled, and during the negative half-cycle, phases C and D are alternately controlled in each subsection, starting from phase C.
フェーズAの小区間では、制御スイ・ンチS2aとS3
aがオフで、他のすべてのスイッチがオンであるから、
入力交流■jが正のとき、電流は入力端子t1からSl
a、出力端子p1、p2、S4aを経て入力端子t2に
流れる。したがってこのときは、第4図(B)に示すよ
うに、出力端子には正方向の電流が流れる。In the short section of phase A, control switches S2a and S3
Since a is off and all other switches are on,
When the input AC ■j is positive, the current flows from the input terminal t1 to Sl
a, flows to the input terminal t2 via the output terminals p1, p2, and S4a. Therefore, at this time, as shown in FIG. 4(B), a positive current flows through the output terminal.
なおこの場合、制御スイッチ5lb−34bは、出力端
子29に接続される負荷の種類によって遅れ無効電流が
流れる場合、これを入力端子t1、t2に帰還する帰還
整流器として機能する。In this case, when a delayed reactive current flows depending on the type of load connected to the output terminal 29, the control switch 5lb-34b functions as a feedback rectifier that feeds back the delayed reactive current to the input terminals t1 and t2.
フェーズBの小区間では、制御スイッチS]、aとS4
aがオフで、他のすべてのスイッチがオンであるから、
入力交流vlが正のとき、電流は入力端子t1からS
3a、出力端子p2、pl、S2aを紅で入力端子t2
に流れる。したがってこのときは、第4図に示したよう
に、出力端子には負方向の電流が流れる。なおこの場合
、制御スイッチSlb〜S4bは、前記と同様に、帰還
整流器と1.て機能する。In the small section of phase B, the control switches S], a and S4
Since a is off and all other switches are on,
When input AC vl is positive, current flows from input terminal t1 to S
3a, output terminals p2, pl, S2a in red, input terminal t2
flows to Therefore, at this time, as shown in FIG. 4, a negative current flows through the output terminal. In this case, the control switches Slb to S4b are connected to the feedback rectifier and 1. It works.
つぎに、フェーズCの小区間では、制御スイッチSlb
とS4bがオフで、他のすべてのスイッチがオンである
から、入力交流■iが負のとき、電流は入力端子t2か
らS2b、出力端子p1、p2、S3bを経て入力端子
t1に流れる。し、たがってこのときは、第4図(B)
から分かるように、出力端子には正方向の電流が流ねる
。Next, in the small section of phase C, control switch Slb
and S4b are off and all other switches are on, so when input AC ■i is negative, current flows from input terminal t2 to input terminal t1 via S2b, output terminals p1, p2, and S3b. Therefore, in this case, Fig. 4 (B)
As can be seen, a positive current flows through the output terminal.
またフェ−ズDの小区間では、制御スイツチS2bとS
3bがオフで、他のすべてのスイッチがオンであるから
、入力交流Viが負のとき、電流は入力端子t2からS
4b、出力端子p2、pl、Slbを経て入力端子t1
に流れる。したがってこのときは、第4図(B)から分
かるように、出力端子には負方向の電流が流れる。In addition, in the small section of phase D, control switches S2b and S
3b is off and all other switches are on, so when the input AC Vi is negative, the current flows from input terminal t2 to S
4b, input terminal t1 via output terminals p2, pl, Slb
flows to Therefore, at this time, as can be seen from FIG. 4(B), a negative current flows through the output terminal.
このようにして、第1電力変換器4により、商用周波数
の正弦波は高周波振幅変調されて高周波トランス10の
1次巻線12に供給される。In this way, the first power converter 4 performs high frequency amplitude modulation on the commercial frequency sine wave and supplies it to the primary winding 12 of the high frequency transformer 10 .
第5図は、第2図の電力変換器を第2電力変換器7とし
て用いる場合の各スイッチの制御(オン/オフ)状態と
正弦波交流波形のフェーズ(位相)との関係を示すグラ
フ、第6図はその場合の動作を示す波形図である。第5
図においても、第3図の場合と同様に、ronJは、該
当のスイッチが導通されることを示し、また無印は遮断
されることを示している。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the control (on/off) state of each switch and the phase of the sine wave AC waveform when the power converter of FIG. 2 is used as the second power converter 7, FIG. 6 is a waveform diagram showing the operation in that case. Fifth
In the figure, as in the case of FIG. 3, ronJ indicates that the corresponding switch is conductive, and no mark indicates that the switch is disconnected.
これらの図から分かるように、商用交流電源1の1周期
に相当する期間が複数の小区間に区分され、フェーズA
から始まって、各小区間にフェーズAとBの制御が交互
に実行される。なおこの場合は、入力電圧V1は直流(
入力端子t1が正、t2が負であると仮定する)であり
、さらに各小区間は前半と後半とに区分される。As can be seen from these figures, the period corresponding to one cycle of the commercial AC power supply 1 is divided into a plurality of small sections, and the phase A
Starting from , the control of phases A and B is performed alternately in each subsection. In this case, the input voltage V1 is DC (
(assuming that input terminal t1 is positive and t2 is negative), and each subsection is further divided into a first half and a second half.
フェーズAの小区間の前半では、制御スイッチ5la−
S4aがオフて、スイッチ5lb−54bがオンである
から、電力変換器7は遮断状態であって電流は流れない
。In the first half of the small section of phase A, the control switch 5la-
Since S4a is off and switches 5lb-54b are on, power converter 7 is in a cutoff state and no current flows.
フェーズAの小区間の後半では、制御スイッチS2aと
33aがオフで、他のスイッチはすべてオンであるから
、電流は入力端子t1からSla、出力端子p1、p2
、S4aを経て入力端子t2に流れる。したがってこの
ときは、第6図に示すように、出力端子p1、p2には
正方向の電流が流れる。In the second half of the small section of phase A, control switches S2a and 33a are off and all other switches are on, so the current flows from input terminal t1 to Sla, output terminals p1 and p2.
, S4a to the input terminal t2. Therefore, at this time, as shown in FIG. 6, current in the positive direction flows through the output terminals p1 and p2.
フェーズBの小区間の前半では、制御スイッチはすべて
、フェーズAの小区間の前半と同じ状態に制御されるの
で、電力変換器7は遮断状態となって電流は流れない。In the first half of the small section of phase B, all the control switches are controlled to the same state as the first half of the small section of phase A, so the power converter 7 is in a cutoff state and no current flows.
フェーズBの小区間の後半では、SlaとS4aがオフ
で、他のスイッチはすべてオンであるから、電流は入力
端子t1から53a、出力端子p2、pl、S2aを経
て入力端子t2に流れる。したがってこのときは、第6
図から分かるように、出力端子pLp2には負方向の電
流が流れる。In the second half of the small section of phase B, Sla and S4a are off and all other switches are on, so the current flows from input terminal t1 to input terminal t2 via 53a, output terminals p2, pl, and S2a. Therefore, in this case, the sixth
As can be seen from the figure, a negative current flows through the output terminal pLp2.
したがって、各小区間の前半と後半の時比率を所望出力
波形(この実施例では、正弦波)の振幅に比例するよう
に設定すれば、前記振幅にしたがってパルス幅変調され
た信号が得られる。Therefore, by setting the time ratio between the first half and the second half of each subsection so as to be proportional to the amplitude of the desired output waveform (in this embodiment, a sine wave), a signal whose pulse width is modulated according to the amplitude can be obtained.
第1図に戻ると、交流電源1が正常なときは、第2切換
器5が開放され、第1切換器2が閉じられるので、第1
電力変換器4が駆動される。これにより、第4図(B)
に示した正弦波振幅変調電圧が高周波トランス10の第
1の1次側巻線12− に供給される。Returning to FIG. 1, when the AC power supply 1 is normal, the second switch 5 is opened and the first switch 2 is closed.
Power converter 4 is driven. As a result, Fig. 4 (B)
The sinusoidal amplitude modulated voltage shown in FIG. 1 is supplied to the first primary winding 12- of the high frequency transformer 10.
交流電源1が停電などの異常を生ずると、第2切換器5
が投入されて第1切換器2が開放されるので、第2電力
変換器7が駆動される。これにより、第6図に示したパ
ルス幅変調波信号が高周波トランス10の第2の1次側
巻線16に供給される。When the AC power supply 1 experiences an abnormality such as a power outage, the second switching device 5
is turned on and the first switch 2 is opened, so the second power converter 7 is driven. As a result, the pulse width modulated wave signal shown in FIG. 6 is supplied to the second primary winding 16 of the high frequency transformer 10.
このようにして、高周波トランス10の2次側巻線18
には、1次側巻線に加わる波形に応じた高周波電圧が誘
起される。In this way, the secondary winding 18 of the high frequency transformer 10
A high frequency voltage is induced in the primary winding according to the waveform applied to the primary winding.
第7図は第3電力変換器20の具体的構成例を示す回路
図である。第2図の場合と同様に、4組の、互いに逆極
性に並列接続された制御スイッチ対SlcとSld、S
2cと52dS S3cと53dS S4cとS4dが
ブリッジ型に接続され、図示のように、その対角の一方
は入力端子q1、q2に、他方の対角は出力端子r1、
r2にそれぞれ接続される。FIG. 7 is a circuit diagram showing a specific example of the configuration of the third power converter 20. As in the case of FIG. 2, there are four control switch pairs Slc, Sld, and Sld connected in parallel with opposite polarities
2c and 52dS S3c and 53dS S4c and S4d are connected in a bridge type, and as shown in the figure, one diagonal is connected to input terminals q1 and q2, and the other diagonal is connected to output terminal r1,
r2 respectively.
第8図は、第4図(B)の正弦波振幅変調電圧が入力端
子q1と92間に供給されたときの、第3電力変換器2
0の各スイッチの制御(オン/オフ)状態を示す図、第
4図(C)はその場合の動作を示す波形図である。第8
図において、ronJは、該当のスイッチが導通される
ことを示し、また無印は遮断されることを示している。FIG. 8 shows the state of the third power converter 2 when the sine wave amplitude modulation voltage of FIG. 4(B) is supplied between the input terminals q1 and 92.
FIG. 4(C) is a waveform diagram showing the operation in that case. 8th
In the figure, ronJ indicates that the corresponding switch is turned on, and no mark indicates that it is cut off.
これらの図から分かるように、2次側巻線18に誘起さ
れる正弦波振幅変調電圧の正弦波の正の半周期に相当す
る期間はフェーズPの制御が実行され、制御スイッチ5
lc−84cが遮断され、他の制御スイッチ5ld−S
4dは導通となる。また−力負の半周期に相当する期間
はフェーズQの制御が実行され、制御スイッチ5lc−
34cが導通となり、他の制御スイッチ5ld−34d
は遮断される。As can be seen from these figures, phase P control is executed during a period corresponding to the positive half cycle of the sine wave of the sine wave amplitude modulated voltage induced in the secondary winding 18, and the control switch 5
lc-84c is cut off, other control switch 5ld-S
4d becomes conductive. In addition, during the period corresponding to the negative half cycle of the force, phase Q control is executed, and the control switch 5lc-
34c becomes conductive, and the other control switches 5ld-34d
is blocked.
この結果、第4図(C)から分かるように、正弦波の正
の半周期に相当する期間はフェーズPの制御により、第
4図(B)の波形を正極性で余波整流した出力波形がそ
の出力rl、r2間に得られ、−力負の半周期に相当す
る期間はフェ−ズQの制御により、第4図(B)の波形
を負極性で全波整流した出力波形がその出力rl、r2
間に得られる。As a result, as can be seen from Fig. 4(C), during the period corresponding to the positive half cycle of the sine wave, the output waveform obtained by rectifying the waveform of Fig. 4(B) with positive polarity is obtained by controlling the phase P. The output waveform obtained between the outputs rl and r2, and which is obtained by full-wave rectification of the waveform in Fig. 4 (B) with negative polarity, is the output waveform obtained by controlling the phase Q during the period corresponding to the negative half cycle of the -force. rl, r2
obtained in between.
第2電力変換器7が駆動されて、第6図のパルス幅変調
信号が高周波トランス10の第2の1次側巻線16に供
給された場合にも、同様に整流されたパルス幅変調信号
が第3電力変換器20の出力に得られる。これらの変調
波信号をフィルタ22に供給して高周波成分を除去すれ
ば、出力端子29に目的の低周波(商用電源周波)電圧
が得られる。Similarly, when the second power converter 7 is driven and the pulse width modulation signal shown in FIG. 6 is supplied to the second primary winding 16 of the high frequency transformer 10, the rectified pulse width modulation signal is obtained at the output of the third power converter 20. By supplying these modulated wave signals to the filter 22 to remove high frequency components, a desired low frequency (commercial power supply frequency) voltage can be obtained at the output terminal 29.
第9図は、高周波トランス10の1次側巻線12または
16を中性点タップ付きとした場合の、第1または第2
電力変換器4.7の他の具体的構成例を示す回路図であ
る。FIG. 9 shows the first or second winding when the primary winding 12 or 16 of the high frequency transformer 10 is equipped with a neutral tap.
7 is a circuit diagram showing another specific example of the configuration of power converter 4.7. FIG.
互いに逆極性に並列接続された2組の制御スイッチ対S
laとSlb、S2aとS2bの一方の接続点が高周波
トランス10のタップ付1次側巻線12Aの両端子に接
続される。前記2つの制御スイッチ対の他方の接続点は
共通接続されて入力端子t1に接続される。前記1次側
巻線12Aの中性点は他方の入力端子t2に接続される
。高周波トランス10の2次側巻線18の2端子は第3
電力変換器に接続される。Two pairs of control switches S connected in parallel with opposite polarities
One connection point between la and Slb and between S2a and S2b is connected to both terminals of the tapped primary winding 12A of the high frequency transformer 10. The other connection points of the two pairs of control switches are commonly connected and connected to the input terminal t1. A neutral point of the primary winding 12A is connected to the other input terminal t2. The two terminals of the secondary winding 18 of the high frequency transformer 10 are the third
Connected to power converter.
第10図は、第9図の回路に適したスイッチの導通制御
のフェーズを示す図である。この場合は、A−Dの4フ
エーズにしたがった制御が行なわれる。これによって第
4図(B)および第6図に示したような変調動作が行な
われることは、容易に理解されるであろう。FIG. 10 is a diagram showing phases of switch conduction control suitable for the circuit of FIG. 9. In this case, control is performed according to four phases A to D. It will be easily understood that this results in the modulation operations shown in FIGS. 4(B) and 6.
第11図は、高周波トランス10の2次側巻線18を中
性点タップ付きとした場合の、第3電力変換器20の他
の具体的構成例を示す回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram showing another specific example of the configuration of the third power converter 20 in which the secondary winding 18 of the high-frequency transformer 10 is equipped with a neutral point tap.
2組の、互いに逆極性に並列接続された制御スイッチ対
Slcと5ldSS2cとS2dの一方の接続点が高周
波トランス10のタップ付2次側出力巻線18Aの両端
子に接続される。前記2つの制御スイッチ対の他方の接
続点は共通接続されてフィルタ22の一方の入力に接続
される。前記2次側出力巻線18Aの中性点はフィルタ
22の他方の入力に接続される。One connection point of two pairs of control switches Slc and 5ld SS2c and S2d connected in parallel with opposite polarities is connected to both terminals of the tapped secondary output winding 18A of the high frequency transformer 10. The other connection points of the two control switch pairs are commonly connected and connected to one input of the filter 22. A neutral point of the secondary output winding 18A is connected to the other input of the filter 22.
第12図は、第11図の回路に適したスイッチの導通制
御のフェーズを示す図である。この場合は、P、Qの2
フエーズにしたがった制御が行なわれる。これによって
第4図(C)に示したような復調動作が行なわれること
は、容易に理解されるであろう。FIG. 12 is a diagram showing phases of switch conduction control suitable for the circuit of FIG. 11. In this case, 2 of P and Q
Control is performed according to the phase. It will be easily understood that this causes the demodulation operation as shown in FIG. 4(C) to be performed.
以上では、高周波変調のための電力変換器を交流電源用
とバッテリ用とに、それぞれ別個に設ける例について説
明したが、電力変換器の信頼性が十分に高ければ、これ
ら2つの電力変換器を1つの装置で兼用することもでき
る。Above, we have explained an example in which power converters for high frequency modulation are installed separately for AC power supply and for battery, but if the reliability of the power converter is sufficiently high, these two power converters can be installed separately. It is also possible to use one device for both purposes.
第13図は、第1図における第1および第2の電力変換
器4.7を1つの装置で兼用するようにした本発明の他
の実施例の要部を示すブロック図である。電力変換器9
の出力は高周波トランス10の1次側巻線j1に接続さ
れ、その入力は切換スイッチ8を介して交流電源1また
はバッテリ3に接続される。FIG. 13 is a block diagram showing the main parts of another embodiment of the present invention in which the first and second power converters 4.7 in FIG. 1 are used in one device. Power converter 9
The output is connected to the primary winding j1 of the high frequency transformer 10, and the input thereof is connected to the AC power source 1 or the battery 3 via the changeover switch 8.
切換スイッチ8は常時は交流電源1の側に接続されてい
るか、交流電源1が停電なとて異常になったときは、バ
ッテリ3の側へ切換えられる。この場合の電力変換器9
の動作は、それが交流電源1に接続されているか、また
はバッテリ3に接続されているかに応じて、第3図また
は第6図で説明したように切換えられる。The changeover switch 8 is normally connected to the AC power source 1 side, or is switched to the battery 3 side when the AC power source 1 becomes abnormal due to a power outage. Power converter 9 in this case
The operation of is switched as explained in FIG. 3 or FIG. 6 depending on whether it is connected to AC power supply 1 or battery 3.
(発明の効果)
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、商用
電源周波数を高周波に直接変換すると共に、インバータ
も高周波領域で動作させ、インバータのトランスや出力
用のトランスも高周波化されるので、装置の小型軽量化
が可能となる。(Effects of the Invention) As is clear from the above description, according to the present invention, the commercial power frequency is directly converted to a high frequency, the inverter is also operated in a high frequency range, and the inverter transformer and output transformer are also made to operate at high frequencies. Therefore, the device can be made smaller and lighter.
特に、無停電電源装置が通常(99,9%以上)は商用
電源から給電される正常な状態で動作することを考慮す
れば、出力用トランスの2次側では、低次高調波成分を
多く含む高調波を除去する必要がなくなり、高次高調波
成分の除去のみで商用電源周波数の正弦波交流が得られ
るので、高調波成分の除去に伴なう損失が低減されるの
みならず、またフィルタも簡単化することができる。In particular, considering that the uninterruptible power supply normally (more than 99.9%) operates in a normal state where it is supplied with power from the commercial power supply, the secondary side of the output transformer has many low-order harmonic components. There is no need to remove the included harmonics, and a sine wave alternating current at the commercial power frequency can be obtained only by removing high-order harmonic components, which not only reduces the loss associated with removing harmonic components, but also Filters can also be simplified.
第1図は本発明の一実施例の概要を示すブロック図であ
る。
第2図は、第1図の電力変換器の具体的構成例を示す回
路図である。
第3図は、第2図の電力変換器を第1電力変換器として
用いる場合の各スイッチの制御(オン/オフ)状態と正
弦波交流波形のフェーズ(位相)との関係を示すグラフ
であり、第4図はその場合の動作を示す波形図である。
第5図は、第2図の電力変換器を第2電力変換器として
用いる場合の各スイッチの制御(オン/オフ)状態と正
弦波交流波形のフェーズ(位相)との関係を示すグラフ
、第6図はその場合の動作を示す波形図である。
第7図は第3電力変換器の具体的構成例を示す回路図で
ある。
第8図は、第4図(B)の正弦波振幅変調電圧が入力端
子間に供給されたときの、第3電力変換器の各スイッチ
の制御(オン/オフ)状態を示す図である。
第9図は、第1または第2電力変換器の他の具体的構成
例を示す回路図である。
第10図は、第9図の回路に適したスイッチの導通制御
のフェーズを示す図である。
第11図は、第3電力変換器の他の具体的構成例を示す
回路図である。
第12図は、第11図の回路に適したスイッチの導通制
御のフェーズを示す図である。
第13図は、第1図における第1および第2の電力変換
器を1つの装置で兼用するようにした本発明の他の実施
例の要部を示すブロック図である。
符号の説明
1・・・交流電源、3・・・バッテリ、4.7.9.2
0・・・電力変換器、10・・・高周波トランス、22
・・・フィルタFIG. 1 is a block diagram showing an outline of an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram showing a specific example of the configuration of the power converter shown in FIG. 1. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the control (on/off) state of each switch and the phase of the sine wave AC waveform when the power converter of FIG. 2 is used as the first power converter. , FIG. 4 is a waveform diagram showing the operation in that case. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the control (on/off) state of each switch and the phase of the sine wave AC waveform when the power converter of FIG. 2 is used as a second power converter. FIG. 6 is a waveform diagram showing the operation in that case. FIG. 7 is a circuit diagram showing a specific example of the configuration of the third power converter. FIG. 8 is a diagram showing the control (on/off) state of each switch of the third power converter when the sine wave amplitude modulated voltage of FIG. 4(B) is supplied between the input terminals. FIG. 9 is a circuit diagram showing another specific example of the configuration of the first or second power converter. FIG. 10 is a diagram showing phases of switch conduction control suitable for the circuit of FIG. 9. FIG. 11 is a circuit diagram showing another specific example of the configuration of the third power converter. FIG. 12 is a diagram showing phases of switch conduction control suitable for the circuit of FIG. 11. FIG. 13 is a block diagram showing a main part of another embodiment of the present invention in which one device serves as the first and second power converters in FIG. 1. Explanation of symbols 1... AC power supply, 3... Battery, 4.7.9.2
0...Power converter, 10...High frequency transformer, 22
···filter
Claims (6)
る第1の電力変換器と、 直流電圧を前記交流電圧に応じたパルス幅変調電圧に変
換して出力する第2の電力変換器と、前記高周波振幅変
調電圧を供給される第1の入力巻線、前記パルス幅変調
電圧を供給される第2の入力巻線、および出力巻線を有
する高周波トランスと、 出力巻線に誘起された変調電圧を復調して所望の交流電
圧を発生させる復調手段と、 第1および第2の電力変換器の一方のみを有効にする切
換手段とを具備したことを特徴とする無停電電源装置。(1) A first power converter that converts an alternating current voltage into a high frequency amplitude modulated voltage and outputs the same; a second power converter that converts a direct current voltage into a pulse width modulated voltage according to the alternating current voltage and outputs the converted voltage; , a first input winding supplied with the high frequency amplitude modulated voltage, a second input winding supplied with the pulse width modulated voltage, and an output winding; An uninterruptible power supply device comprising: demodulating means for demodulating a modulated voltage to generate a desired alternating current voltage; and switching means for enabling only one of the first and second power converters.
圧を、前記所望交流の半波毎に正極性全波整流および負
極性全波整流する第3の電力変換器と、前記第3電力変
換器の出力を供給される高周波フィルタとよりなること
を特徴とする特許請求の範囲1記載の無停電電源装置。(2) The demodulation means includes a third power converter that performs positive full-wave rectification and negative full-wave rectification of the high-frequency modulated voltage induced in the output winding every half wave of the desired AC; The uninterruptible power supply according to claim 1, comprising a high frequency filter supplied with the output of a power converter.
4組の制御スイッチ対がブリッジ型に接続され、その対
角の一方は入力側に、他方の対角は出力側にそれぞれ接
続されてなることを特徴とする特許請求の範囲1または
2記載の無停電電源装置。(3) Each power converter has four pairs of control switches connected in parallel with opposite polarities to each other in a bridge configuration, with one diagonal connected to the input side and the other diagonal connected to the output side. An uninterruptible power supply according to claim 1 or 2, characterized in that:
有し、前記入力巻線に接続される電力変換器は、互いに
逆極性に並列接続された2組の制御スイッチ対よりなり
、各制御スイッチ対の一端はそれぞれ入力巻線の両端に
接続され、各制御スイッチ対の他端は交流入力および直
流入力のいずれか一方の−極に共通に接続され、中性点
タップは交流入力および直流入力の前記一方の他極に接
続されたことを特徴とする特許請求の範囲3記載の無停
電電源装置。(4) The input winding of the high-frequency transformer has a neutral point tap, and the power converter connected to the input winding consists of two pairs of control switches connected in parallel with opposite polarities, each of which has a neutral tap. One end of each pair of control switches is connected to both ends of the input winding, the other end of each pair of control switches is commonly connected to the negative pole of either the AC input or the DC input, and the neutral tap is connected to both ends of the input winding. The uninterruptible power supply according to claim 3, wherein the uninterruptible power supply is connected to the other pole of the one of the DC inputs.
有し、前記出力巻線に接続される電力変換器は、互いに
逆極性に並列接続された2組の制御スイッチ対よりなり
、各制御スイッチ対の一端はそれぞれ出力巻線の両端に
接続され、各制御スイッチ対の他端は当該電力変換器の
出力端子の一方に共通に接続され、中性点タップは当該
電力変換器の出力端子の他方に接続されたことを特徴と
する特許請求の範囲3記載の無停電電源装置。(5) The output winding of the high frequency transformer has a neutral point tap, and the power converter connected to the output winding consists of two pairs of control switches connected in parallel with opposite polarities, each of which has a neutral tap. One end of each control switch pair is connected to both ends of the output winding, the other end of each control switch pair is commonly connected to one of the output terminals of the power converter, and the neutral tap is connected to the output terminal of the power converter. The uninterruptible power supply according to claim 3, wherein the uninterruptible power supply is connected to the other terminal.
して出力する電力変換器と、前記高周波変調電圧を供給
される入力巻線および出力巻線を有する高周波トランス
と、出力巻線に誘起された変調電圧を復調して所望の交
流電圧を発生させる復調手段と、前記電力変換器を交流
電圧および直流電圧の一方に接続する切換手段とを具備
したことを特徴とする無停電電源装置。(6) A power converter that converts AC voltage and DC voltage into high-frequency modulated voltage and outputs the same; a high-frequency transformer having an input winding and an output winding to which the high-frequency modulated voltage is supplied; What is claimed is: 1. An uninterruptible power supply device comprising: demodulating means for demodulating the modulated voltage to generate a desired alternating current voltage; and switching means for connecting the power converter to one of the alternating current voltage and the direct current voltage.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2336660A JPH04208037A (en) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | Uninterruptible power supply |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2336660A JPH04208037A (en) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | Uninterruptible power supply |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04208037A true JPH04208037A (en) | 1992-07-29 |
Family
ID=18301474
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2336660A Pending JPH04208037A (en) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | Uninterruptible power supply |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH04208037A (en) |
-
1990
- 1990-11-30 JP JP2336660A patent/JPH04208037A/en active Pending
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