JPH05207678A - 無停電電源装置 - Google Patents

無停電電源装置

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JPH05207678A
JPH05207678A JP4034127A JP3412792A JPH05207678A JP H05207678 A JPH05207678 A JP H05207678A JP 4034127 A JP4034127 A JP 4034127A JP 3412792 A JP3412792 A JP 3412792A JP H05207678 A JPH05207678 A JP H05207678A
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Takashi Nishio
尚 西尾
Toru Arai
亨 荒井
Masaru Nishizuka
勝 西塚
Atsushi Makitani
敦 牧谷
Yasuko Fukui
康子 福井
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 バックアップ用の蓄電池の電圧が放電限界の
しきい値電圧に低下したときに、インバータ装置を停止
して蓄電池を保護する無停電電源装置において、負荷の
大,小によらず蓄電池のエネルギを有効に利用して停電
時のバックアップ時間を長くする。 【構成】 バックアップ用の蓄電池6の放電電流を検出
する電流検出器13と、この検出器13の検出電流に応
じて放電限界のしきい値電圧を可変設定するしきい値電
圧設定部15とを備える。また、蓄電池6の放電電流を
検出する電流検出器13と、蓄電池6の検出電圧と検出
器13の検出電流とを掛算する掛算器19と、この掛算
器19の演算結果に応じて放電限界のしきい値電圧を可
変設定するしきい値電圧設定部15とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、交流の入力電源の停電
時に入力整流器の出力の代わりに蓄電池の出力を交流電
源出力用のインバータ装置に給電して停電バックアップ
を行う無停電電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、コンピュータ機器等の無停電電源
装置として用いられる出力容量1KVA等の比較的大容
量の無停電電源装置は、インバータ装置及びバックアッ
プ用の蓄電池を用いて図4に示すように構成される。
【0003】同図において、1は入力端子、2は入力端
子1の交流の入力電源を整流するダイオードブリッジ構
成の入力整流器、3はトランジスタ,MOSFET,I
GBT等の制御素子Qのブリッジ回路からなる交流電源
出力用のインバータ装置、4は出力変圧器、5は負荷給
電用の出力端子である。
【0004】6はバックアップ用の蓄電池、7は入力整
流器2と蓄電池6との間の充電路を形成する充電用半導
体スイッチ、8は入力電源の停電時のバックアップ用の
放電路を形成する放電路用ダイオードであり、入力電源
の給電時(正常時)に入力整流器2の出力電圧が蓄電池
6の電圧以上になるように設定されて逆バイアスされ、
オフに保持される。
【0005】9は蓄電池6の電圧(電池電圧)を検出す
る電圧検出器、10は放電限界のしきい値電圧設定用の
基準電源、11は電圧検出器9の検出電圧と基準電源1
0のしきい値電圧とを比較する比較器、12はインバー
タ装置3の駆動を制御するインバータ駆動装置であり、
電圧検出器9の検出電圧が基準電源10のしきい値電圧
に低下したときに比較器11の駆動停止の指令信号が供
給されて駆動を停止する。
【0006】そして、入力電源の給電中は入力端子1の
交流電源が入力整流器2により整流されて直流に変換さ
れ、この直流が電源としてインバータ装置3に給電され
る。このとき、蓄電池6の電池電圧が高く、電圧検出器
9の検出電圧が基準電源10のしきい値電圧より高いた
め、比較器11は駆動停止の指令信号を出力しない状態
に保持される。
【0007】そのため、インバータ駆動装置12により
インバータ装置3が駆動され、制御素子Qのスイッチン
グによって直流が交流に変換される。
【0008】そして、インバータ装置3から出力された
交流が出力変圧器4を介して出力端子5に給電され、こ
の端子5からコンピュータ装置等の負荷に交流電力が供
給される。また、入力電源の給電中は充電用半導体スイ
ッチ7がオンし、入力整流器2の出力により蓄電池6が
満充電状態に浮動充電され、放電路用ダイオード8は逆
バイアスされてオフする。
【0009】つぎに、入力電源が停電すると、入力整流
器2の出力がオフして放電路用ダイオード8がオンし、
入力整流器2の整流出力の代わりに蓄電池6の直流出力
がダイオード8を介してインバータ装置3にバックアッ
プ給電され、負荷給電が継続される。
【0010】さらに、バックアップ給電により蓄電池6
の放電が進み、電圧検出器9の検出電圧が基準電源10
のしきい値電圧まで低下すると、蓄電池6を過放電から
保護するため、比較器11からインバータ駆動装置12
に駆動停止の指令信号が出力され、駆動装置12が駆動
を停止してインバータ装置3の出力がオフする。
【0011】なお、エンジン発電機(自家発電機)が設
置されている場合は、蓄電池6により給電バックアップ
される数分〜数十分の間に、コンピュータ装置のデータ
保護等が行われるとともにエンジン発電機が駆動され、
給電バックアップの終了後、入力電源が復旧するまでエ
ンジン発電機が入力端子1に給電されて負荷給電が継続
される。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】前記図4の従来装置の
場合、蓄電池6を過放電から保護するための放電限界の
しきい値電圧(放電終了電圧)が負荷の変動等によらず
基準電源10によって固定されるため、蓄電池6のエネ
ルギを有効に利用できず、バックアップ時間を長くでき
ない問題点がある。すなわち、蓄電池6のバックアップ
中の放電電流が負荷の大,小に応じて変化するととも
に、放電電流の大,小によってエネルギの利用効率が変
わる。
【0013】そして、軽負荷時は蓄電池6が徐々に放電
してその電池電圧が徐々に低下するため、バックアップ
時間が長くなってエネルギは有効に利用されるが、放電
に伴う蓄電池6の損傷が大きくなる。
【0014】一方、重負荷時は蓄電池6が急激に放電し
てその電池電圧が急激に低下するため、バックアップ時
間が短くなってエネルギが有効に利用されず、放電に伴
う蓄電池6の損傷が軽負荷時のそれより小さくなる。そ
して、軽負荷時の損傷防止を考慮して放電限界のしきい
値電圧が比較的高い電圧に設定されるため、とくに、重
負荷時には蓄電池6のエネルギが有効に利用されず、バ
ックアップ時間が短くなる。
【0015】なお、蓄電池6が鉛蓄電池の場合、放電限
界のしきい値電圧は、通常、1セル当り1.67Vに設
定される。本発明は、負荷の大小によらず蓄電池のエネ
ルギを有効に利用し、バックアップ時間を長くすること
を目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明の無停電電源装置においては、請求項1の
場合、バックアップ用の蓄電池の放電電流を検出する電
流検出器と、この検出器の検出電流に応じて放電限界の
しきい値電圧を可変設定するしきい値電圧設定部とを備
える。
【0017】また、請求項2の場合、蓄電池の放電電流
を検出する電流検出器と、蓄電池の検出電圧と電流検出
器の検出電流とを掛算する掛算器と、この掛算器の演算
結果に応じて放電限界のしきい値電圧を可変設定するし
きい値電圧設定部とを備える。
【0018】
【作用】前記のように構成された本発明の無停電電源装
置の場合、負荷の大小によって変化する蓄電池のバック
アップ中の放電電流が電流検出器により検出される。そ
して、請求項1の場合は電流検出器の検出電流に応じて
放電限界のしきい値が可変設定される。
【0019】また、請求項2の場合は蓄電池の検出電圧
と電流検出器の検出電流とが掛算器により掛算され、蓄
電池の放電電力が求められ、この放電電力に応じて放電
限界のしきい値電圧が可変設定される。
【0020】そして、検出電流,放電電力がいずれも負
荷の大小に依存して変化するため、放電限界のしきい値
電圧が負荷の大,小に応じて変化し、軽負荷時の過放電
を防止して重負荷時のしきい値電圧を低くすることがで
き、負荷の大,小によらず蓄電池のエネルギが有効に利
用されてバックアップ時間が長くなる。
【0021】
【実施例】実施例について、図1ないし図3を参照して
説明する。 (1実施例)請求項1に対応する1実施例について、図
1及び図2を参照して説明する。図1において、図4と
同一符号は同一もしくは相当するものを示し、図4と異
なる点は基準電源10の代わりに、電流検出器13,電
流/電圧変換器14及びマイクロコンピュータ構成のし
きい値電圧設定部15を備えた点である。
【0022】そして、入力電源が停電すると、従来装置
と同様、蓄電池6から放電路用ダイオード8を介してイ
ンバータ装置3に給電される。
【0023】このとき、蓄電池6の放電電流は負荷の
大,小に比例して変化し、軽負荷時に小さくなり、重負
荷時に大きくなる。
【0024】そして、蓄電池6の放電電流が電流検出器
13により検出され、この検出器13の検出電流の信号
が電流/電圧変換器14により電圧信号に変換される。
さらに、電流/電圧変換器14の電圧信号がA/D変換
器16によりデジタルデータ(検出電流データ)に変換
され、このデータがマイクロコンピュータ17に供給さ
れる。
【0025】そして、マイクロコンピュータ17はその
メモリに、図2に示すように放電電流に応じて変化する
放電限界のしきい値電圧特性のテーブルが予め設定さ
れ、このテーブルを参照して検出電流データに応じた放
電限界のしきい値電圧のデータをくり返し形成する。さ
らに、マイクロコンピュータ17のしきい値電圧のデー
タがD/A変換器18によりアナログ変換されてアナロ
グ電圧の放電限界のしきい値電圧が形成され、このしき
い値電圧が従来の基準電源10のしきい値電圧の代わり
に比較器11に供給される。
【0026】そして、D/A変換器18の放電限界のし
きい値電圧が軽負荷時に高くなり、重負荷時に低くなる
ため、軽負荷時に蓄電池6を過放電することなく、重負
荷時にインバータ装置3が停止する電池電圧を従来装置
より低くし、蓄電池6のエネルギを有効に利用してバッ
クアップ時間を長くできる。
【0027】(他の実施例)つぎに、請求項2に対応す
る他の実施例について、図3を参照して説明する。図3
において、図1と同一符号は同一もしくは相当するもの
を示し、図1と異なる点は掛算器19を付加し、マイク
ロコンピュータ17に放電電力に応じて変化する放電限
界のしきい値電圧特性のテーブルを予め設定した点であ
る。
【0028】そして、掛算器19により電圧検出器9の
検出電圧の信号と変換器14を介した電流検出器の検出
電流の信号とが掛算され、蓄電池6の放電電力が求めら
れる。この放電電力は負荷の大,小に伴う電池電圧,放
電電流の変化に応じて変化し、軽負荷時に小さくなり重
負荷時に大きくなる。
【0029】そして、掛算器19の演算結果の放電電力
の信号がA/D変換器16に供給され、この変換器16
からマイクロコンピュータ17に放電電力のデジタルデ
ータ(検出電力データ)が供給される。
【0030】このとき、マイクロコンピュータ17は図
2に相当する放電限界のしきい値電圧特性のテーブルに
基づき、検出電力データが小さい軽負荷時に高くなり、
検出電力データが大きい重負荷時に低くなる放電限界の
しきい値電圧のデータをくり返し形成する。そして、マ
イクロコンピュータ17の放電限界のしきい値電圧のデ
ータがD/A変換器18によりアナログ変換され、1実
施例の場合と同様のアナログの放電限界のしきい値電圧
が形成されて比較器11に供給される。
【0031】したがって、この実施例の場合も1実施例
の場合と同様の効果が生じる。なお、無停電電源装置が
蓄電池6を鉛蓄電池とする出力容量1KVAの装置の場
合、掛算器19の演算結果の放電電力と1セル当りの放
電限界のしきい値電圧との具体的な数値関係は、例えば
つぎの表1に示すようになる。
【0032】
【表1】
【0033】そして、各部の構成は前記両実施例に限定
されるものではなく、例えばしきい値電圧設定部15を
マイクロコンピュータ構成とする代わりにロジックゲー
ト等のハードウエア構成としてもよい。
【0034】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、以下に記載する効果を奏する。まず、請求
項1の構成の場合、負荷の大小によって変化する蓄電池
6のバックアップ中の放電電流が電流検出器13により
検出され、しきい値電圧設定部15により電流検出器1
3の検出電流に応じて放電限界のしきい値電圧が可変設
定される。
【0035】このとき、検出電流が負荷の大,小に依存
して変化し、放電限界のしきい値電圧が負荷の大,小に
応じて変化するため、軽負荷時の過放電を防止して重負
荷時のしきい値電圧を低くし、負荷の大,小によらず蓄
電池6のエネルギを有効に利用して停電時のバックアッ
プ時間を長くすることができる。
【0036】また、請求項2の構成の場合は、蓄電池6
の検出電圧と電流検出器13の検出電流とが掛算器19
により掛算されて蓄電池6の放電電力が求められ、しき
い値電圧設定部15により掛算器19の演算結果に応じ
て放電限界のしきい値電圧が可変設定される。このと
き、放電電力が負荷の大,小に依存して変化するため、
請求項1の場合と同様、負荷の大,小によらず蓄電池6
のエネルギを有効に利用して停電時のバックアップ時間
を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の無停電電源装置の1実施例のブロック
結線図である。
【図2】図1の放電電流に対する放電限界のしきい値の
特性図である。
【図3】本発明の他の実施例のブロック結線図である。
【図4】従来装置のブロック結線図である。
【符号の説明】
2 入力整流器 3 インバータ装置 6 蓄電池 9 電圧検出器 11 比較器 13 電流検出器 15 しきい値電圧設定部 19 掛算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牧谷 敦 大阪市東淀川区淡路2丁目14番3号 株式 会社三社電機製作所内 (72)発明者 福井 康子 大阪市東淀川区淡路2丁目14番3号 株式 会社三社電機製作所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流の入力電源を直流に変換して交流電
    源出力用のインバータ装置に給電する入力整流器と、 前記交流電源の停電時に前記入力整流器の出力の代わり
    に前記インバータ装置に給電されるバックアップ用の蓄
    電池と、 前記蓄電池の検出電圧と放電限界のしきい値電圧とを比
    較し,前記交流電源の停電時に前記検出電圧が前記しき
    い値電圧まで低下したときに前記インバータ装置の駆動
    停止を指令する比較器とを備えた無停電電源装置におい
    て、 前記蓄電池の放電電流を検出する電流検出器と、 前記電流検出器の検出電流に応じて前記しきい値電圧を
    可変設定するしきい値電圧設定部とを備えたことを特徴
    とする無停電電源装置。
  2. 【請求項2】 交流の入力電源を直流に変換してインバ
    ータ装置に給電する入力整流器と、 前記交流電源の停電時に前記入力整流器の出力の代わり
    に前記インバータ装置に給電されるバックアップ用の蓄
    電池と、 前記蓄電池の検出電圧と放電限界のしきい値電圧とを比
    較し,前記交流電源の停電時に前記検出電圧が前記しき
    い値電圧まで低下したときに前記インバータ装置の駆動
    停止を指令する比較器とを備えた無停電電源装置におい
    て、 前記蓄電池の放電電流を検出する電流検出器と、 前記検出電圧と前記電流検出器の検出電流とを掛算する
    掛算器と、 前記掛算器の演算結果に応じて前記しきい値電圧を可変
    設定するしきい値電圧設定部とを備えたことを特徴とす
    る無停電電源装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999050947A1 (en) * 1998-03-30 1999-10-07 Eveready Battery Company, Inc. Process and apparatus for modulating terminal voltage of battery
JP2013132132A (ja) * 2011-12-21 2013-07-04 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp 無停電電源装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59122328A (ja) * 1982-12-27 1984-07-14 三菱電機株式会社 無停電電源装置のバツテリ過放電防止方法

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