JPH04265641A

JPH04265641A - 直流無停電電力給電装置

Info

Publication number: JPH04265641A
Application number: JP3024581A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Yamamoto; 克彦山本; Toshiyuki Sugiura; 杉浦　利之; Yasuyuki Koizumi; 小泉　泰之; Shizuo Ozora; 大空　静男; Seiichi Muroyama; 室山　誠一
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1991-02-19
Filing date: 1991-02-19
Publication date: 1992-09-21

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、交流電力を受電し負荷
に見合った電圧と安定度に変換するＡＣ−ＤＣ変換器と
ＤＣ−ＤＣ変換器から成る電力変換装置と、負荷と並列
に接続され、前記電力が停電したときに負荷に電力を供
給する蓄電池等の非常用直流電源を有する無停電電力給
電装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】交換機や伝送装置等の通信機器は直流電
力で動作する。この直流電力はＡＣ−ＤＣ変換器とＤＣ
−ＤＣ変換器を組み合わせた電力変換装置によって商用
交流電力を電圧の安定した直流電圧に変換して得るのが
一般的である。商用電源が停電した場合や電力変換装置
が故障した時でも通信機器に無瞬断で直流電力を供給す
る必要がある場合には蓄電池を使用することが多い。従
来の蓄電池を用いた直流無停電電力給電装置Ａを図８に
示す。図８において、１は非常用直流電源としての蓄電
池２に電力を供給する充電器、３は交流を直流に変換す
るＡＣ−ＤＣ変換器、４は直流を負荷５の要求する電圧
に変換するＤＣ−ＤＣ変換器、６は負荷５近傍に置かれ
た蓄電池、７は複数のダイオードで構成され負荷５電圧
を調整するための短絡スイッチ８を有するダイオード、
９は逆流防止用ダイオード、１０は電力変換装置である
。なお、交流入力の変動に対する出力電圧安定化機能は
、ＡＣ−ＤＣ変換器３，ＤＣ−ＤＣ変換器４のどちらか
一方でよく、通常、ＡＣ−ＤＣ変換器３は単なる無制御
整流器で、ＤＣ−ＤＣ変換器４に出力電圧安定化機能が
設けられている。

【０００３】この従来の直流無停電電力給電装置Ａでは
、ＡＣ−ＤＣ変換器３に送電し、そのＡＣ−ＤＣ変換器
３から交流電力に基づき得られる直流電力を、ＤＣ−Ｄ
Ｃ変換器４に供給し、そのＤＣ−ＤＣ変換器４から得ら
れる安定な直流電力によって、負荷５近傍に置かれた蓄
電池６を常に充電状態にしているとともに、直流電力を
負荷５に給電している。また、交流電力が停電になった
場合、蓄電池６から負荷５へ直流電力が供給されるが、
蓄電池６のエネルギーが少なくなり一定レベル以下にな
ると、蓄電池２から直流電力を負荷５に供給する。なお、ダイオード７は蓄電池２からのケーブルαが長い
ため、ケーブルαの電圧降下が蓄電池６から負荷５まで
のケーブルβ電圧降下よりも大きいのでその差の電圧を
補償し、交流電力からの給電、蓄電池６からの給電、蓄
電池２からの給電にかかわらず負荷６に所定の電圧を供
給するため、複数のダイオード７を直列に接続した構成
となっている。

【０００４】なお、負荷５の要求する電力が小さい場合
や蓄電池６による保持時間が短くて良い場合、蓄電池６
のみで良い。この場合、充電器１，蓄電池２，逆流防止
用ダイオード９が必要なくなり、非常に簡単なシステム
構成となる。しかし、負荷５の要求する電力が大きい場
合や必要とする保持時間が長い場合では、蓄電池容量が
大きくなる。床荷重や設置スペースや経済性を考慮して
前記条件を満足するには、負荷容量が約５０ｋＷの場合
、負荷５と同一フロアに設置できる蓄電池６の保持時間
は３０分程度である。したがって、保持時間を３０分以
上必要とするシステムでは、図８に示すように大きい床
荷重が許容でき設置スペースに余裕がある地下室等の電
力室に蓄電池２を設置する。その結果、電力室に設置さ
れる蓄電池２を充電する充電器１およびＤＣ−ＤＣ変換
器４からの電流の流入を防止する逆流防止ダイオード９
が必要となる。また、蓄電池２と負荷５を結ぶケーブル
αは、長く、通常往復で２００ｍ程度を必要とする。さらに、蓄電池２と負荷５のケーブルαが長いため、停
電時におけるケーブルαのインピーダンスによる負荷５
への過大電圧の落ち込みを防止するため、蓄電池６が必
要となる。したがって、高品質な無瞬断・無停電電力を
負荷５に供給するためには、蓄電池６を除去することは
できない。

【０００５】以上が、従来提案されている直流無停電電
力給電装置Ａの構成である。このような構成を有する直
流無停電電力給電装置Ａでは、前記より明らかなように
、常時は交流を入力とするＡＣ−ＤＣ変換器３から得ら
れる直流電力を、出力側に蓄電池６と負荷５が接続され
ているＤＣ−ＤＣ変換器４に供給する。また、交流電力
の停止時においては、蓄電池６および蓄電池２の直流電
力により負荷５に所要の直流電力を安定に供給する。よって、図８に示す従来の直流無停電電力給電装置Ａに
よれば、交流電力が送電されなくなっても、負荷５に所
要の直流電力を中断させることなしに、安定に供給する
という機能が得られる。なお、蓄電池２には交流電力の
非停電時に充電器１を介して電力が充電されている。ま
た、蓄電池６には交流電力の非停電時にＤＣ−ＤＣ変換
器４を介して電力が充電されている。

【０００６】また、他の従来の直流無停電電力給電装置
Ｂを図９に示す。同図において図８と同一素子は同一符
号付し、１１はＤＣ−ＤＣ変換器、１２はバイパス用ダ
イオードである。なお、ＤＣ−ＤＣ変換器１１には極性
を示してある。図９の動作原理は以下の通りである。交
流電力が非停電時では、動作は図８と同様である。ただ
し、蓄電池６がないため、短絡スイッチ８付のダイオー
ド７が不要になっている。しかし、ＤＣ−ＤＣ変換器１
１を設けたことによるバイパスダイオード１２が新たに
必要となる。

【０００７】交流電力が停電になった場合、蓄電池２か
ら負荷５へ電力が供給されるが、この時、蓄電池２の電
力の一部がＤＣ−ＤＣ変換器１１に入り、ＤＣ−ＤＣ変
換器１１で電圧変換され、バイパスダイオード１２がオ
フとなる極性で出力される。このようにすると負荷５に
は蓄電池２電圧とＤＣ−ＤＣ変換器１１の出力電圧の和
が印加される。そこで、ＤＣ−ＤＣ変換器１１には、負
荷５への電圧が一定になるように出力電圧を制御する機
能を持たせる。このようにすることにより、蓄電池２が
放電して蓄電池２電圧が下がっても、負荷５には一定な
電圧が供給できる。なお、本装置Ｂでは、ＤＣ−ＤＣ変
換器１１は負荷５近傍に設置し、停電時等の過度電圧変
動を防止することにより、蓄電池２は負荷５近傍に置か
なくてもよい。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８に
示す従来の直流無停電電力給電装置Ａの場合、前記機能
を達成させるため以下の方法を採用していた。例えば、
多くの電話局用通信機器負荷５の許容供給電圧範囲は４
３〜５３Ｖである。一方、蓄電池２，６には、１個あた
りの充電電圧が２．２３Ｖ±１％の鉛蓄電池が経済性の
点で使用されており、蓄電池２，６は２４個を直列に接
続して使用されていることが多い。この場合、交流電力
を受電している時のＤＣ−ＤＣ変換器４の出力側電圧は
、２．２３Ｖ×２４＝５３．５２Ｖとなり、負荷５への
許容供給電圧を越える。そこで、ダイオード７を挿入す
ることにより、約０．７Ｖ程度の電圧降下をさせる必要
があり、負荷５に１０００Ａを流すシステムでは常時７
００Ｗもの大きな給電損失が生じるという問題があった
。

【０００９】また、蓄電池２，６から電力を供給する場
合、前記の負荷５許容供給電圧範囲４３〜５３Ｖを満た
すためには蓄電池２，６の最低使用電圧は、４３／２４
＝１．８Ｖとなる。しかし、鉛蓄電池の最低使用保証電
圧（放電終止最低電圧）は１．７０Ｖであることから、
蓄電池２，６にはエネルギーが残っていることになり、
図８の装置Ａでは蓄電池２，６の蓄積エネルギーを有効
利用できず、大きな蓄電池容量が必要になる。さらに、
蓄電池２から負荷５までのケーブルαが長く、給電線で
の電圧降下を考慮すると、鉛蓄電池２の最低使用電圧は
前記よりも上がり、鉛蓄電池２の容量がより一層必要に
なる。一方、これを避けるためケーブルαの電圧降下を
低くすることが考えられるが、このためにはケーブルα
径の増大や本数の増加が必要になり、ケーブルαコスト
の悪化を招くと共に施工性が非常に悪くなる。

【００１０】以上、述べたように図８に示す直流無停電
電力給電装置Ａでは、要約すると以下の問題がある。■
蓄電池２，６に許容される放電終止電圧が高いため、必
要とする蓄電池容量が大きく、コスト増、スペース増と
なる。■給電品質確保のため蓄電池２，６設置場所が分
散され、蓄電池２，６コストが高く、スペース増となる
。■蓄電池２のための充電器１を必要とするため、コス
ト増となる。■ダイオード７の損失のため、交流電力受
電時（通常使用時）の給電効率が悪い。■蓄電池２から
負荷５までの電圧降下が大きく取れず、ケーブルコスト
が高く、また、ケーブル本数、ーブル径が太く、施工性
が悪い。

【００１１】一方、図９の直流無停電電力給電装置Ｂで
は、例えば蓄電池２の個数を２４個にした場合、ＤＣ−
ＤＣ変換器１１の出力電圧を最大３Ｖ程度とすれば、蓄
電池２の放電終止電圧は、（４３Ｖ−３Ｖ）／２４個＝
約１．７Ｖとなり、鉛蓄電池に許容される最低放電終止
電圧まで使用することができ、必要最小限な蓄電池容量
でシステムが構成できる。さらに、ＤＣ−ＤＣ変換器１
１は常時動作しており、停電時にケーブルαのインダク
タンスにより生じる過電圧は、ＤＣ−ＤＣ変換器１１を
負荷５近傍に設置することにより防止できるため、蓄電
池２設置場所が集中化できる。蓄電池２から負荷５まで
のケーブルαの電圧降下は、ＤＣ−ＤＣ変換器１１の出
力電圧を高めることにより、自由に選定できる。例えば
、蓄電池２の個数２４個、蓄電池２の放電終止電圧１．
７Ｖ、負荷５電圧範囲５３Ｖ〜４３Ｖとし、ＤＣ−ＤＣ
変換器１１の効率を考慮し、出力電圧を６．３Ｖとする
と、ケーブルの電圧降下は、１．７Ｖ×２４個＋６．３
Ｖ−４３Ｖ＝４．１Ｖとなり、蓄電池２容量を最適にし
、かつケーブルαの電圧降下も大きくでき、図８の直流
無停電電力給電装置Ａに比べ、ケーブル径も細くかつ本
数も少ない利点がある。

【００１２】以上述べたように、図９の直流無停電電力
給電装置Ｂは図８の問題であった、■蓄電池２容量が大
きい、■蓄電池２設置場所が分散する、■ケーブルαコ
ストが高く施工性が悪い、という問題が解決できる。し
かし、■充電器１を必要とすること、■交流電力受電時
（通常使用時）の給電効率が悪いこと、が依然として残
り、かつ、新たにＤＣ−ＤＣ変換器１１が必要となり、
蓄電池２およびケーブルαを除いたコストが上昇すると
いう課題がある。よって、本発明は、前記図９に示す他
の従来の直流無停電電力給電装置Ｂの欠点のうち、■通
常使用時の効率と、■ＤＣ−ＤＣ変換器１１のコストア
ップを改善した直流無停電電力給電装置を提供せんとす
るものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記課題の解決は、本発
明が次の新規な特徴的構成手段を採用することにより達
成される。即ち、本発明の特徴は、交流電力を直流電力
に変換するＡＣ−ＤＣ変換器と、当該ＡＣ−ＤＣ変換器
の出力の直流電力を入力し直流電力を所定の電圧レベル
に変換するＤＣ−ＤＣ変換器と、非常用直流電源と、当
該ＤＣ−ＤＣ変換器の出力端に接続された負荷を有する
直流無停電電力給電装置において、前記ＤＣ−ＤＣ変換
器は２対の入力端と２対の出力端を有し、１対の入力端
を前記ＡＣ−ＤＣ変換器の出力端に接続し、他方の入力
端の１対を前記非常用直流電源に接続するとともに、１
対の出力端を前記負荷に接続しかつ当該１対の出力端の
一方を前記非常用直流電源の一端に接続し、他方の１対
の出力端のうち一方を前記負荷に接続し、他方の１対の
出力端のうち残りを前記非常用直流電源の他端に接続し
、前記他方の出力端間に前記非常用直流電源に対して順
方向にダイオードを介接し、かつ前記ＤＣ−ＤＣ変換器
の２対の入力端と２対の出力端が前記ＤＣ−ＤＣ変換器
の内部で磁気的に結合されており、前記一方の入力端と
前記一方の出力端、前記他方の入力端と前記他方の出力
端が同時に動作し、前記一方と前記他方の入・出力端間
は、同時に動作しない直流無停電電力給電装置である。

【００１４】

【作用】本発明は、前記のような手段を講じたので、非
停電時、交流電力をＡＣ−ＤＣ変換器３に送電し、ＡＣ
−ＤＣ変換器３によって直流電力に変換し、１対の入力
端からＤＣ−ＤＣ変換器に入力し、負荷５が要求するレ
ベルに変換した後、１対の出力端から負荷５に供給する
。また、交流電力の停電時においては、非常用直流電源
の一部電力をＤＣ−ＤＣ変換器の他の１対の入力端から
入力し、ＤＣ−ＤＣ変換器で他の１対の出力端に電圧変
換し、出力電圧と非常用直流電源の電圧を足し合わして
負荷５に供給する。なお、ＤＣ−ＤＣ変換器が故障した
場合や非常用直流電源の電圧が一定以上に高い場合には
、非常用直流電源の電力は負荷５に直送する。図９に示
す他の従来の直流無停電電力給電装置Ｂでは、バイパス
ダイオード１２を交流電力受電時の電力伝達経路に設け
ていたため、通常時の給電効率が悪かった。しかし、本
発明の装置によれば、バイパスダイオードを交流電力受
電時の電力伝達経路から除去し、非常用直流電源からの
電力伝達経路に設置することにより、交流受電時（通常
使用時）のバイパスダイオード１２の損失をなくすとと
もに、バイパスダイオードに逆流防止用ダイオードの機
能も合せ持つようにしている。このようにして、通常時
の給電効率を高めるとともに、部品数の低減も図ってい
る。さらに、ＤＣ−ＤＣ変換器のコストアップを防止す
るため、図９に示す１入力、１出力２台のＤＣ−ＤＣ変
換器４，１１に代わり、２入力、２出力の相互に磁気的
に結合された１台の多入力、多出力ＤＣ−ＤＣ変換器と
した。

【００１５】

【実施例】（第１実施例）本発明の第１実施例を図面に
ついて詳説する。図１は本実施例の回路構成図であって
、他の従来装置Ｂを示す図９と同一素子は同一符号を付
しその説明を省略する。図中、Ｃは本実施例の直流無停
電電力給電装置、１３はＤＣ−ＤＣ変換器、１４は逆流
防止および過負荷時に使用するダイオードである。図１
に示す本発明による直流無停電電力給電装置Ｃの構成は
、蓄電池２の出力を２方向α，γに分け、一方γはＤＣ
−ＤＣ変換器１３の入力端１３ｂに入力し、他方の２線
αのうち１線は直接負荷５に接続するとともに、他線は
ＤＣ−ＤＣ変換器１３の出力端に１３ｄに接続し、ＤＣ
−ＤＣ変換器１３の出力端１３ｄ間に逆方向に接続され
たダイオード１４を介して負荷５に接続するように置換
されている。さらに、ＤＣ−ＤＣ変換器１３は、２入力
端１３ａ，１３ｂ、２出力端１３ｃ，１３ｄで構成され
、これらの入出力端１３ａ〜１３ｄは磁気的に結合され
ている。なお、入出力端１３ａ〜１３ｄの＋，−は、電
圧の極性を示す。

【００１６】本実施例の仕様は、このような具体的実施
態様を呈するので、交流電力が供給されているとき、交
流電力はＡＣ−ＤＣ変換器３で直流に変換され、ＤＣ−
ＤＣ変換器１３の入力端１３ａに入力する。ＤＣ−ＤＣ
変換器１３では交流電力受電時に基づき、動作する後記
する内部スイッチのみが動作し、負荷５が要求する所定
の電圧で安定な出力端１３ｃから直流電力を負荷５に供
給する。このとき、蓄電池２からの電力に基づき動作す
る内部スイッチは開となっている。一方、交流電力が停
電した時、蓄電池２の電力がＤＣ−ＤＣ変換器１３の入
力端１３ｂから入力される。ＤＣ−ＤＣ変換器１３では
蓄電池２の受電に応動する内部スイッチが動作し、負荷
５が要求する一定電圧を維持するように制御され、蓄電
池２からの入力電力は、出力端１３ｄより負荷５に供給
される。また、交流電力に基づき動作する内部スイッチ
は、蓄電池２の電力が入力される状態では、開となる。

【００１７】なお、停電直後においては、蓄電池２の放
電電圧が高いため、負荷５への電流はＤＣ−ＤＣ変換器
１３の出力端１３ｄに並列に接続されたダイオード１４
を通じて負荷５に電力を供給するようにＤＣ−ＤＣ変換
器１３の安定化機能が動作する。蓄電池２の放電が続き
、蓄電池２の電圧が下がり、負荷５が要求する電圧より
も低下した場合、その負荷５の要求電圧と蓄電池２電圧
の差分をＤＣ−ＤＣ変換器１３出力端１３ｄの出力電圧
が自動的に受け持ち、負荷５に一定電圧で安定な電力を
供給する。この時、本実施例のＤＣ−ＤＣ変換器１３で
は新たに入力端１３ｂから蓄電池２の一部の電力を得、
負荷５の要求電圧と蓄電池２電圧の差分を受け持ち、負
荷５に安定な電圧を供給する。

【００１８】なお、本実施例は、蓄電池２を負荷５から
遠く離れた電力室などに設置することを想定したが、負
荷５の近傍に分散あるいは負荷５の近傍のみに集中して
も、本実施例の動作は同様であり、同様な効果が得られ
る。過負荷およびＤＣ−ＤＣ変換器１３の障害に対して
は、負荷５への電流は、蓄電池２からダイオード１４を
通じて流れるので、ＤＣ−ＤＣ変換器１３の出力容量は
、従来の直流無停電電力給電装置Ｂと同等でよく、ＤＣ
−ＤＣ変換器１３の台数増加にはならない。なお、蓄電
池２は燃料電池、超電導エネルギー蓄積装置、フライホ
イール形エネルギー蓄積装置などの直流電力を発生させ
る機器等の直流電流装置であればなんでもよい。

【００１９】〈内部回路例〉しかして、図２は、本実施
例におけるＤＣ−ＤＣ変換器１３−１の第１の内部回路
例を示したものである。ここで、１５はスイッチ部、１
６はトランス部、１７は整流部、１８は出力フィルタ部
、１９は整流部、２０は出力フィルタ部、２１，２２，
２３はスイッチ部である。

【００２０】次に、本ＤＣ−ＤＣ変換器１３−１の動作
について説明する。まず最初に、交流電力を供給してい
るときの動作は以下のようになる。ＡＣ−ＤＣ変換器３
からの電力を、スイッチ部１５のスイッチ１５ａを高速
に開閉することにより、直流電力を高周波交流電力に変
換し、トランス部１６の一次側１６ａに供給する。トラ
ンス部１６の二次側１６ｃ，１６ｄおよび一次側１６ｂ
では、ＡＣ−ＤＣ変換器３と負荷５を絶縁するとともに
、負荷５が要求する電圧レベルに変換し、整流部１７，
１９およびスイッチ部２３に電力を供給する。トランス
部１６二次側１６ｃ，１６ｄに伝達された電力は整流部
１７で直流に変換され、出力フィルタ部１８で平滑され
リプル成分の小さい高品質な直流電力となり負荷５に供
給される。この時、スイッチ部２１はＡＣ−ＤＣ変換器
３からの電力の入力がある時のみスイッチ２１ａが閉と
なり、蓄電池２からの電力の入力がある場合はスイッチ
２１ａを開とする。また、出力端１３ｄは蓄電池２入力
動作時のみ閉じ、ＡＣ−ＤＣ変換器３からの電力が入力
している時はスイッチ２２ａが開となるスイッチ部２２
があるため、出力端１３ｄから負荷５に電力は供給され
ない。また、出力端１３ｃの電圧が蓄電池２電圧よりも
高く設定されているので、ダイオード１４はカットオフ
し、出力端１３ｄから蓄電池２へ電流が流入することは
ない。さらに、スイッチ部２３のスイッチ２３ａはこの
時、開となっているため、出力端１３ｄを通して蓄電池
２に電流が流入または蓄電池２から放電することはない
。一方、別の応用として、この時スイッチ部２３のスイ
ッチ２３ａに双方向性スイッチを用い断続的に開閉し、
蓄電池２の充電器１として用いることもできる。この場
合、充電器１を除去することもできる。

【００２１】交流電力が供給されない時の動作は次のよ
うになる。停電になるとスイッチ部１５のスイッチ１５
ａを開にする。蓄電池２からの電力をスイッチ部２３の
スイッチ２３ａで高速に開閉することにより、蓄電池２
からの電力を高周波交流電力に変換し、トランス部１６
の一次側１６ｂに供給する。トランス部１６の二次側１
６ｃ，１６ｄおよび一次側１６ａでは、電圧レベルを変
換し、整流部１７，１９およびスイッチ部１５に電力を
供給する。伝達された電力は、整流部１９で直流に変換
され、出力フィルタ部２０で平滑された後、スイッチ２
２ａが閉となったスイッチ部２２を経由して出力端１３
ｄを介して蓄電池２電圧に加え合わして負荷５に電力を
供給する。ここで、スイッチ部１５のスイッチ１５ａは
開となっているため、ＡＣ−ＤＣ変換器３に電流が流れ
出ることはない。ただし、このスイッチ１５ａが閉とな
っていても、ＡＣ−ＤＣ変換器３は逆流防止機能がある
ため逆流することはない。また、スイッチ２１ａが開と
なっているため、蓄電池２の電力が整流部１７を経由し
て負荷５に供給されることはない。

【００２２】以上述べたように、非常停電時、および停
電時においても負荷５には無瞬断に電力を従来と同様に
供給できる。したがって、図９の従来の直流無停電電力
給電装置Ｂと同様、図８に比べて■蓄電池２容量が小さ
くでき、■蓄電池２設置場所が集中化でき、■ケーブル
コストが安く施工性が良い、というメリットを有する。さらに、新たに、非停電時に常時負荷電流が流れるダイ
オード７が除去できることにより、通常の使用形態であ
る非停電時の給電効率を高めることができ、電気代を節
減することができるとともに、ＤＣ−ＤＣ変換器１３−
１を２入力、２出力にすることにより、本機能を交流電
力用ＤＣ−ＤＣ変換器４と蓄電池用ＤＣ−ＤＣ変換器１
１の２台で構成するよりも小形化、経済化が図れる。

【００２３】なお、本実施例では、スイッチ部１５，２
３のスイッチ１５ａ，２３ａを１個のもので説明したが
、複数用いる回路形式、例えばハーフブリッジ、プッシ
ュプル、フルブリッチ形式でも同様である。さらに、整
流部１７，１９の回路形式も半波整流回路、全波整流回
路、ｎ倍電圧整流回路でも同様である。また、出力フィ
ルタ部１８，２０の回路形式もコンデンサインプット形
式、チョークインプット形式の回路形式でも同様である
。さらに、ＤＣ−ＤＣ変換器１３−１の回路形式として
、通常言われているＤＣ−ＤＣコンバータであればＰＷ
Ｍ形式、共振形式などのすべてのＤＣ−ＤＣコンバータ
形式が適用可能である。なお、ＤＣ−ＤＣ変換器１３−
１の出力端１３ｃ，１３ｄの電圧は、それぞれスイッチ
部１５あるいは２３のスイッチ１５ａ，２３ａ開閉の比
率を調整することにより常に一定な電圧となるよう制御
されている。

【００２４】〈内部回路例２〉図３は本実施例における
ＤＣ−ＤＣ変換器１３−２の第２の内部回路例を示した
ものである。第１の内部回路例を示す図２と同一素子は
同一符号を付した。図中、２４はトランス部、２５は整
流部、２６は出力フィルタ部である。なお、本内部回路
例はトランス部２４二次側２４ｃ，２４ｄが出力端１３
ｃおよび出力端１３ｄの片方の線を共通にした形式であ
り、動作，効果は図２のＤＣ−ＤＣ変換器１３−１と同
様である。

【００２５】〈内部回路例３〉図４は本実施例における
ＤＣ−ＤＣ変換器１３−３の第３の内部回路例を示した
ものである。なお、第１の内部回路例を示す図２と同一
素子は同一符号を付した。図中、２７は整流部、２８は
出力フィルタ部、２９はスイッチ部である。なお、スイ
ッチ部２９の負荷５と直結している上部のスイッチ２９
ａは、ＡＣ−ＤＣ変換器３の電力が入力している時のみ
閉であり、出力端１３ｄの＋側についている下部のスイ
ッチ２９ｂは蓄電池２の電力が入力されている時のみ閉
である。本内部回路例は、出力端１３ｃ側と出力端１３
ｄ側の１対の整流部２７ａ，２７ｂと１対の出力フィル
タ部２８ａ，２８ｂを共通にした形式であり、動作，効
果は図２のＤＣ−ＤＣ変換器１３−１と同様である。

【００２６】〈内部回路例４〉図５は本実施例における
ＤＣ−ＤＣ変換器１３−４の第４の内部回路例を示した
ものである。なお、第２の内部回路例を示す図３と同一
素子は同一符号を付した。図中、３０はトランス部，３
１は整流部，３２は出力フィルタ部，３３はスイッチ部
である。ダイオード１４は図２と逆向きに接続されてい
る。本例は、出力端１３ｃ側に対応するトランス部３０
の二次側３０ｃ，３０ｄ連続巻線の境界からタップ３４
を取り出し、出力端１３ｄ側の二次側３０ｄ巻線を取り
出す形式であり、動作，効果は図２のＤＣ−ＤＣ変換器
１３−１と同様である。

【００２７】〈内部回路例５〉図６は、本実施例におけ
るＤＣ−ＤＣ変換１３−５の第５の内部回路例を示した
ものである。なお、第４の内部回路例を示す図５と同一
素子は同一符号を付した。図中、３４はトランス部、３
５，３６はスイッチ部である。本内部回路例は、蓄電池
２入力端１３ｂ側に対応する一次側３４ｂ巻線とＡＣ−
ＤＣ変換器３入力端１３ａ側に対応する一次側３４ａ，
３４ｂを連続共用化した回路形式であり、動作，効果は
図２のＤＣ−ＤＣ変換器１３−１と同様である。なお、
本回路形式は、蓄電池２入力端１３ｂ側に対応する一次
側３４ａ巻線と二次側３４ｃ，３４ｄ巻線とが分離され
ている図２〜図５の内部回路例にも容易に適応できる。なお、動作，効果は図２のＤＣ−ＤＣ変換器１３−１と
同様である。

【００２８】（第２実施例）本発明の第２実施例を図面
について説明する。図７は、本実施例の直流無停電電力
給電装置Ｄの回路構成図であって、前記第１実施例を示
す図１と同一素子は同一符号を付した。また、１３の内
部構成は、図２〜図６に示す第１〜第５の内部回路例を
適用することができる。本実施例は、図２〜図６のＤＣ
−ＤＣ変換器１３−１〜５の蓄電池２入力端１３ｂに対
応するスイッチ部２３，３５のスイッチ２３ａ，３５ｂ
に片方向ではなく双方向のスイッチを用い、交流電力が
供給されているときに開とするのではなく、高速に開閉
し、かつ、蓄電池２が要求する充電電流になるように制
御し、前記スイッチ２３ａ，３５ｂにトランス１６，２
４，３０，３４の一次側１６ｂ，２４ｂ，３０ｂ，３４
ｂ巻線からの電流を蓄電池２に流入するような特性を持
たせることでＤＣ−ＤＣ変換器１３は蓄電池２への充電
器１として動作させることができ、本実施例のように、
従来の装置Ｂにおける窮極の欠点である、別に設置する
必要があった充電器が除去できる。

【００２９】

【発明の効果】かくして、本発明の直流無停電電力給電
装置によれば、交流電力が非停電時、交流電力はＡＣ−
ＤＣ変換器およびＤＣ−ＤＣ変換器を経由して１対の出
力端から第１の直流電力として負荷に供給される一方、
交流電力が停電時、蓄電池からの電力の一部が、ＤＣ−
ＤＣ変換器に供給され、他方、負荷には蓄電池の電圧と
ＤＣ−ＤＣ変換器のもう１対の出力端電圧との合計和の
電圧レベルが第２の電力として供給されるので、従来の
直流無停電電力給電装置の場合と同様に、交流電力が非
停電状態から停電状態になった場合においても、ＤＣ−
ＤＣ変換器に接続される負荷に、蓄電池からの直流電力
を間断なく安定に給電できるという機能が得られる。さ
らに、通常使用時の電流経路からバイパスダイオードを
除去し、かつＤＣ−ＤＣ変換部を一体化したため、従来
装置の利点をすべて生かし、かつ課題となる通常使用時
の効率とＤＣ−ＤＣ変換部のコストアップを解決できる
等優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す回路構成図である。

【図２】本発明の第１実施例におけるＤＣ−ＤＣ変換器
の第１の内部回路例を示す構成図である。

【図３】同上の第２の内部回路例を示す構成図である。

【図４】同上の第３の内部回路例を示す構成図である。

【図５】同上の第４の内部回路例を示す構成図である。

【図６】同上の第５の内部回路例を示す構成図である。

【図７】本発明の第２の実施例を示す回路構成図である
。

【図８】従来装置の実施例を示す回路構成図である。

【図９】従来装置の他の実施例を示す回路構成図である
。

【符号の説明】

Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ…直流無停電電力給電装置１…充電器２，６…蓄電池３…ＡＣ−ＤＣ変換器４，１１，１３，１３−１〜５…ＤＣ−ＤＣ変換器５…
負荷７，１４…ダイオード８…短絡スイッチ９，１４…逆流防止用ダイオード１０…電力変換装置１２…バイパス用ダイオード１３ａ，１３ｂ…入力端１３ｃ，１３ｄ…出力端１５，２１，２２，２３，２９，３３，３５，３６…ス
イッチ部１５ａ，２１ａ，２２ａ，２３ａ，２９ａ，２９ｂ，３
５ａ，３５ｂ…スイッチ１６，２４，３０，３４…トランス部１６ａ，１６ｂ，２４ａ，２４ｂ，３０ａ，３０ｂ，３
４ａ，３４ｂ…一次側１６ｃ，１６ｄ，３０ｃ，３０ｄ
，３４ｃ，３４ｄ…二次側１７，１９，２５，２７，２７ａ，２７ｂ，３１…整流
部１８，２０，２６，２８，２８ａ，２８ｂ，３２…出力
フィルタ部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電力を直流電力に変換するＡＣ−ＤＣ
変換器と、当該ＡＣ−ＤＣ変換器の出力の直流電力を入
力し直流電力を所定の電圧レベルに変換するＤＣ−ＤＣ
変換器と、非常用直流電源と、当該ＤＣ−ＤＣ変換器の
出力端に接続された負荷を有する直流無停電電力給電装
置において、前記ＤＣ−ＤＣ変換器は２対の入力端と２
対の出力端を有し、１対の入力端を前記ＡＣ−ＤＣ変換
器の出力端に接続し、他方の入力端の１対を前記非常用
直流電源に接続するとともに、１対の出力端を前記負荷
に接続しかつ当該１対の出力端の一方を前記非常用直流
電源の一端に接続し、他方の１対の出力端のうち一方を
前記負荷に接続し、他方の１対の出力端のうち残りを前
記非常用直流電源の他端に接続し、前記他方の出力端間
に前記非常用直流電源に対して順方向にダイオードを介
接し、かつ前記ＤＣ−ＤＣ変換器の２対の入力端と２対
の出力端が前記ＤＣ−ＤＣ変換器の内部で磁気的に結合
されており、前記一方の入力端と前記一方の出力端、前
記他方の入力端と前記他方の出力端が同時に動作し、前
記一方と前記他方の入・出力端間は、同時に動作しない
ことを特徴とする直流無停電電力給電装置