JPH0576135A - 無停電電源装置の突入電流抑制装置とその抑制方法 - Google Patents

無停電電源装置の突入電流抑制装置とその抑制方法

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JPH0576135A
JPH0576135A JP3232086A JP23208691A JPH0576135A JP H0576135 A JPH0576135 A JP H0576135A JP 3232086 A JP3232086 A JP 3232086A JP 23208691 A JP23208691 A JP 23208691A JP H0576135 A JPH0576135 A JP H0576135A
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JP
Japan
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smoothing capacitor
power supply
circuit
short
rectifier
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JP3232086A
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English (en)
Inventor
Kouji Funamoto
孝二 船元
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】無停電電源装置の交流電源が停電から復旧した
ときに、この無停電電源装置に定格電流以上の大きな電
流が突入するのを抑制することにある。 【構成】整流器の直流側とインバータの直流側とを結合
している直流中間回路に設ける平滑コンデンサを2つに
分割し、第2の平滑コンデンサは充電出来ない状態にし
ておいて第1の平滑コンデンサを限流抵抗を介して充電
し、次いでこの限流抵抗を短絡して第1平滑コンデンサ
の充電完了後に、この第1平滑コンデンサと第2平滑コ
ンデンサとの間に設けた半導体スイッチ素子を、低い導
通率から次第に高い導通率へと変化するスイッチング動
作によりこの第2平滑コンデンサ12を充電すること
で、無停電電源装置の充電電流が定格電流以上の大きな
値になって突入するのを抑制するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、無停電電源装置を構
成している平滑コンデンサへ充電電流が突入するのを抑
制する無停電電源装置の突入電流抑制装置とその突入電
流抑制方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は無停電電源装置の突入電流を抑制
する従来例を示した回路図である。この図3において、
交流を直流に変換するサイリスタ整流器3とインバータ
7、サイリスタ整流器3の直流側とインバータ7の直流
側とを結合している直流中間回路に接続している平滑コ
ンデンサ4と、この直流中間回路に阻止ダイオード5を
介して接続しているバッテリー6とで無停電電源装置を
構成しており、この無停電電源装置は図示していない負
荷へ一定電圧・一定周波数の交流を供給する。尚、交流
電源2から負荷へ直接給電できる所謂直送回路(図示せ
ず)を設け、前記インバータ7をこの直送回路と同期の
状態で運転しつつ負荷へ交流電力を供給中するようにす
れば、この無停電電源装置が過負荷或いは故障した場合
には直ちに無停電電源装置からこの直送回路に切替え、
負荷への電力供給が中断しなのでこのような回路構成に
するのが一般的である。
【0003】この図3に示している無停電電源装置を起
動する際は、サイリスタ整流器3は停止したままで交流
電源2からの交流を充電整流器8で整流し、限流抵抗9
で充電電流を制限しながら平滑コンデンサ4を充電す
る。この状態での充電が完了すればサイリスタ整流器3
を構成している一方のサイリスタの点弧位相を入力交流
の 180度から零度の方向へ、他方のサイリスタの点弧位
相を入力交流の 360度から 180度の方向へ、各サイクル
毎に徐々に移動させる。
【0004】図4は図3に示しているサイリスタ整流器
の動作を示した動作波形図であって、図4はサイリス
タ整流器への入力交流波形、図4はサイリスタ整流器
を構成している一方のサイリスタの点弧位相の変化、図
4は他方のサイリスタの点弧位相の変化をそれぞれが
表しており、上述のように一方のサイリスタの点弧位相
は 180度から零度の方向へ、他方のサイリスタの点弧位
相は 360度から 180度の方向へ徐々に移動している。
【0005】無停電電源装置を起動するにあたっては、
先ず平滑コンデンサ4を充電しなければならないが、上
述の手順により平滑コンデンサ4へ充電電流が突入する
のを抑制している。ここで交流電源2が停電してバッテ
リー6が負荷へ電力を供給中は、平滑コンデンサ4の電
位はバッテリー6の電位と同じであるから、バッテリー
6の放電に従ってその電位は低下して行く。この状態で
交流電源2の停電が復旧すると平滑コンデンサ4の低下
した電位を元の値に戻すべくこの平滑コンデンサ4を再
充電するのであるが、この再充電も前記と同様の手順で
行われる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】バッテリー6が負荷へ
電力を供給中に交流電源2の停電が復旧したとき、平滑
コンデンサ4の電位は前述したようにバッテリー電圧ま
で低下しているので、交流電源2から充電整流器8と限
流抵抗9を経て平滑コンデンサ4を充電するべく充電電
流が流入するのであるが、充電整流器8の出力電圧をV
8 、バッテリー6の電圧(平滑コンデンサ4の電圧と同
じ値)をV6 、限流抵抗9の抵抗値をRとすると、充電
電流Iは下記の式で表すことが出来る。
【0007】I=(V8 −V6 )/R
【0008】ところがインバータ7は図示していない負
荷へ電力を供給しているので、負荷へ供給するのに必要
なインバータ7への電流の方が上記の式で得られる値よ
りも大きい場合は、平滑コンデンサ4を充電することは
出来ない。この状態でサイリスタ整流器3を構成してい
るサイリスタに点弧信号を与えると、この点弧信号は前
述したように各サイクル毎に 180度から零度方向へ、或
いは 360度から 180度方向へその点弧位相が移動する。
一方サイリスタは一度点弧すると、逆電圧を印加しない
限りオフとはならない特性を有している。更に無停電電
源装置に入力する交流とこの無停電電源装置が出力する
交流とは殆ど同期の状態にある。それ故無停電電源装置
への入力電流は定格電流を越える大きな値が突入するこ
とになってしまう。ここで交流電源2の電源インピーダ
ンスが大きいと、この突入電流による電圧降下も大とな
り、当該無停電電源装置のみではなくこの交流電源2に
接続している他の負荷にまでこの電圧降下による悪影響
を及ぼしてしまう不都合がある。
【0009】そこでこの発明の目的は、無停電電源装置
の交流電源が停電から復旧したときに、この無停電電源
装置に定格電流以上の大きな電流が突入するのを抑制す
ることにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めにこの発明の突入電流抑制装置は、交流電源に接続し
て入力交流を直流に変換する整流器と、この直流を一定
電圧・一定周波数の交流に変換するインバータと、前記
整流器の直流側とインバータの直流側とを結合している
直流中間回路に接続している平滑コンデンサとバッテリ
ーとを備えた無停電電源装置において、限流抵抗と抵抗
短絡スイッチとの並列接続でなる限流回路を前記整流器
の交流入力側に挿入し、半導体スイッチ素子と素子短絡
スイッチとの並列接続でなるスイッチング回路を前記直
流中間回路に挿入し、このスイッチング回路と前記整流
器との間に第1平滑コンデンサを接続し、このスイッチ
ング回路と前記インバータとの間に第2平滑コンデンサ
と前記バッテリーとを接続するものとするが、この発明
の突入電流抑制装置における抑制方法は、前記抵抗短絡
スイッチ及び素子短絡スイッチが開路の状態、且つ前記
半導体スイッチ素子がオフの状態で前記第1平滑コンデ
ンサを充電し、充電終了後にこの抵抗短絡スイッチを閉
路し、次いで前記半導体スイッチ素子のスイッチング動
作を導通率零パーセントで開始して導通率100 パーセン
トまで漸増させ、導通率100 パーセントの時点で前記素
子短絡スイッチを閉路するものするが、さらにこの抑制
方法では前記半導体スイッチ素子は前記交流電源の周波
数よりも高いスイッチング周波数でその導通率を上昇さ
せるものとする。
【0011】
【作用】この発明は、整流器の直流側とインバータの直
流側とを結合している直流中間回路に設ける平滑コンデ
ンサを2つに分割し、第2の平滑コンデンサは充電出来
ない状態にしておいて第1の平滑コンデンサを限流抵抗
を介して充電し、次いでこの限流抵抗を短絡して第1平
滑コンデンサの充電完了後に、この第1平滑コンデンサ
と第2平滑コンデンサとの間に設けた半導体スイッチ素
子を、低い導通率から次第に高い導通率へと変化するス
イッチング動作によりこの第2平滑コンデンサ12を充
電することで、無停電電源装置の充電電流が定格電流以
上の大きな値になって突入するのを抑制するものであ
る。
【0012】
【実施例】図1は本発明の実施例を表した回路図である
が、この第1実施例回路は整流器をダイオードで構成
し、交流電源2とこのダイオード整流器10との間に限
流回路20を挿入している。又、ダイオード整流器10
の直流側とインバータ7の直流側とを結合している直流
中間回路にはスイッチング回路30を挿入し、このスイ
ッチング回路30とダイオード整流器10との間には第
1平滑コンデンサ11を接続し、スイッチング回路30
とインバータ7との間には阻止ダイオード5を介したバ
ッテリー6と第2平滑コンデンサ12とを接続してい
る。ここで限流回路20は限流抵抗21と抵抗短絡スイ
ッチ22との並列接続で構成し、スイッチング回路30
は半導体スイッチ素子としてのトランジスタスイッチ素
子31と素子短絡スイッチ32との並列接続で構成して
いる。
【0013】図2は図1に図示の実施例回路の突入電流
抑制方法を表したフローチャートである。即ち判断5
1、52、53により抵抗短絡スイッチ22が開路して
いるか否かと、素子短絡スイッチ32が開路しているか
否かと、トランジスタスイッチ素子31がオフ状態にあ
るか否かを判定し、抵抗短絡スイッチ22が開で素子短
絡スイッチ32も開、且つトランジスタスイッチ素子3
1がオフのとき、論理積素子61から第1平滑コンデン
サ11を限流抵抗21を介して充電する指令が与えられ
る(処理41)。限流抵抗21を介しての第1平滑コン
デンサ11の充電が完了したことを判断54が判定すれ
ば処理42により抵抗短絡スイッチ22が閉路し、限流
抵抗21を短絡した状態で更に第1平滑コンデンサ11
を充電し、判断55がこの充電完了を判定すればトラン
ジスタスイッチ素子31に対して導通率零パーセントか
らのスイッチング動作の開始を処理43が指令する。次
いで処理44はトランジスタスイッチ素子31の導通率
を零から 100パーセントまで漸増する指令を出力する。
トランジスタスイッチ素子31の導通率が 100パーセン
トに達すれば処理45により素子短絡スイッチ32の閉
路を指令し、トランジスタスイッチ素子31は短絡とな
って充電動作は完了する。
【0014】ここでトランジスタスイッチ素子31のス
イッチング動作の周波数を交流電源2の周波数よりも高
い値にしておけば、電源周波数に同期して大きな突入電
流が流れる恐れを回避することが出来る。
【0015】
【発明の効果】この発明によれば、整流器とインバータ
とを結合している直流中間回路に接続する平滑コンデン
サを2つに分割し、この直流中間回路に挿入している半
導体スイッチ素子の整流器側に一方の第1平滑コンデン
サを接続し、半導体スイッチ素子とインバータとの間に
は他方の第2平滑コンデンサとバッテリーとを接続し、
且つ整流器と交流電源との間には限流抵抗を挿入する。
ここで先ず限流抵抗を介して第1平滑コンデンサを充電
し、次いで限流抵抗を短絡して第1平滑コンデンサを更
に充電した後、半導体スイッチ素子をスイッチング動作
させながら第2平滑コンデンサを充電するのであるが、
この半導体スイッチ素子の導通率を次第に大きくして導
通率 100パーセントに達すれば半導体スイッチ素子を短
絡して当該無停電電源装置の充電を完了させる。このよ
うにすれば従来はサイリスタを構成要素にした整流器が
必要であったものが、ダイオードのみで構成した整流器
でも充電電流を定格電流以下に抑制出来るので、サイリ
スタ整流器に必要な制御装置を省略出来るし、整流器そ
のものの価格も低減することが出来る。又無停電電源装
置を起動する際の充電電流ばかりではなく、交流電源が
停電から復旧したときの平滑コンデンサの再充電の際も
過大な突入電流が流入するのを抑制出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を表した回路図
【図2】図1に図示の実施例回路の突入電流抑制方法を
表したフローチャート
【図3】無停電電源装置の突入電流を抑制する従来例を
示した回路図
【図4】図3に示しているサイリスタ整流器の動作を示
した動作波形図
【符号の説明】
2 交流電源 3 サイリスタ整流器 4 平滑コンデンサ 6 バッテリー 7 インバータ 8 充電整流器 9 限流抵抗 10 ダイオード整流器 11 第1平滑コンデンサ 12 第2平滑コンデンサ 20 限流回路 21 限流抵抗 30 スイッチング回路 31 半導体スイッチ素子としてのトランジスタスイ
ッチ素子 32 素子短絡スイッチ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】交流電源に接続して入力交流を直流に変換
    する整流器と、この直流を一定電圧・一定周波数の交流
    に変換するインバータと、前記整流器の直流側とインバ
    ータの直流側とを結合している直流中間回路に接続して
    いる平滑コンデンサとバッテリーとを備えた無停電電源
    装置において、 限流抵抗と抵抗短絡スイッチとの並列接続でなる限流回
    路を前記整流器の交流入力側に挿入し、 半導体スイッチ素子と素子短絡スイッチとの並列接続で
    なるスイッチング回路を前記直流中間回路に挿入し、 このスイッチング回路と前記整流器との間に第1平滑コ
    ンデンサを接続し、 このスイッチング回路と前記インバータとの間に第2平
    滑コンデンサと前記バッテリーとを接続することを特徴
    とする無停電電源装置の突入電流抑制装置。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の突入電流抑制装置におい
    て、 前記抵抗短絡スイッチ及び素子短絡スイッチが開路の状
    態、且つ前記半導体スイッチ素子がオフの状態で前記第
    1平滑コンデンサを充電し、 充電終了後にこの抵抗短絡スイッチを閉路し、 次いで前記半導体スイッチ素子のスイッチング動作を導
    通率零パーセントで開始して導通率100 パーセントまで
    漸増させ、 導通率100 パーセントの時点で前記素子短絡スイッチを
    閉路することを特徴とする無停電電源装置の突入電流抑
    制方法。
  3. 【請求項3】請求項2に記載の突入電流抑制方法におい
    て、 前記半導体スイッチ素子は前記交流電源の周波数よりも
    高いスイッチング周波数でその導通率を上昇させること
    を特徴とする無停電電源装置の突入電流抑制方法。
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