JPH0583953A - 無停電電源装置の出力電圧補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 無停電電源装置の出力電圧補正によって出力
電圧が制御範囲を越えて不安定化するのを防止する。 【構成】 電圧制御された正弦波信号と搬送波信号との
比較によってインバータのＰＷＭ信号を発生し、出力電
圧の高調波成分の検出によって正弦波信号を補正する無
停電電源装置において、搬送波信号のピーク値を正弦波
信号のピーク領域レベル以上のレベルに制御するピーク
値変調手段を設け、出力電圧補正によって正弦波信号の
レベルが搬送波信号のレベルを越えないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、無停電電源装置の出力
電圧補正装置に関し、特に、出力電圧の波形歪を補正に
よる出力不安定化を防止する補正装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】無停電電源装置は、停電時にバッテリか
ら電力を供給することにより、停電時にも安定した電力
を負荷に供給する。図７は、従来の無停電電源装置の一
例を示す構成図である。同図において、１は直流電源、
２は半導体スイッチ構成のインバータ、３は該インバー
タ２のオン／オフ制御で変換された交流出力中の不要周
波数成分（高調波成分）を除去する交流フィルタ、４は
負荷である。インバータ２は、例えばトランジスタやサ
イリスタ素子Ｓ１〜Ｓ４のブリッジ接続により主回路が
構成されている。

【０００３】この装置の出力電圧を検出するために前記
交流フィルタ３と負荷４との間に電圧検出変圧器５が接
続されていて、その検出電圧を整流回路６で整流したの
ち、基準電圧設定器７により設定された基準直流電圧と
比較する。その偏差量は電圧制御アンプ８で増幅され、
乗算器９で正弦波発生回路１０からの正弦波の振幅を調
整し、ＰＷＭ信号発生回路１１への制御信号とされる。
ＰＷＭ信号発生回路１１はその制御信号を搬送波発生回
路１２からの搬送波とレベル比較してＰＷＭ信号を発生
し、このＰＷＭ信号で前記インバータ２の半導体スイッ
チをオン／オフ制御する。

【０００４】ここで、前記負荷４が非線形であるとき
は、その高調波電流によって出力電圧波形の歪みが増加
するので、電圧検出変圧器５により検出された電圧を他
方でバンドパスフィルタ１３に通すことにより高調波成
分を取り出し、そのゲインを増幅器１４で調整したのち
前記乗算器９の出力信号と互いに逆極性で加算して高調
波成分を取り除く信号となし、それに基づくインバータ
の出力電圧の歪みを補償している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の無停
電電源装置では、バッテリの容量を大きくすることで定
常運転とバッテリ運転の直流電圧の変化を少なくしてい
る。しかしながら、近年、装置のコンパクト化と低価格
が要求される中でバッテリの占める割合は大きく、回路
設計のうえでバッテリ選択の如何によつては定常運転と
バッテリ運転の直流電圧の差を大きくとる場合がある。
この場合、直流電圧の変化が大きいので、インバータの
出力電圧を制御するための正弦波ＰＷＭ波形の制御率範
囲も大きくなる。図８は、その一例を示す波形図で、折
線は搬送波発生回路１２の出力三角波を示し、曲線は乗
算器９の出力正弦波を示している。図中（ａ）は定常運
転の波形を示し、直流電圧が高く、制御率は低い。図中
（ｂ）はバッテリ運転時の波形を示し、直流電圧が低
く、制御率は高い場合を示している。図中（ｃ）は、定
常運転で、出力波形に高調波成分が含まれた場合にバン
ドパスフィルタ１３の出力信号による出力波形補正分ｃ
ｍで波形補正をした場合を示している。

【０００６】バッテリを効率よく使用するために、その
使用最低電圧までバッテリ運転を行うと、正弦波ＰＷＭ
制御では制御率を制御範囲いっぱいにとる必要があり、
従来例で示した出力波形歪補正を行うと、最大値の正弦
波形に出力波形補正分ｃｍが加わり図中、（ｄ）に斜線
域で示す如くになり、出力波形補正分が正弦波ＰＷＭ制
御の基準正弦波に重畳されるので、正弦波ピーク付近で
制御範囲を超過することがあり、出力電圧が正弦波ピー
ク付近で不安定となる。

【０００７】本発明は、このような課題に鑑みて創案さ
れたもので、バッテリ運転時の直流電圧が低い場合出力
電圧補正量に起因する出力電圧不安定を防止し、また定
常運転時でも現在補正量のリミッタがなくて過補正にな
る場合の対策になる無停電電源装置の出力電圧補正装置
を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題の解
決を図るため、負荷への出力電圧制御信号を電圧制御ア
ンプに得、この制御信号によって振幅調整された正弦波
信号と搬送波発生回路からの搬送波信号とからインバー
タのＰＷＭゲート信号を発生し、出力電圧の高調波成分
の検出によって前記正弦波信号を補正する無停電電源装
置の出力電圧補正装置において、前記搬送波信号のピー
ク値を前記正弦波信号又は前記補正した正弦波信号のピ
ーク領域レベル以上のレベルに制御するピーク値変調手
段を備えたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】上記構成になる本発明によれば、バッテリ運転
時など直流電圧が低く、インバータの制御率が高い場合
に出力電圧補正によって正弦波信号のピーク領域が搬送
波信号レベルを越えようとするときに該搬送波信号のピ
ーク値変調によって該状態を防止し、出力電圧の不安定
化を防止する。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示す構成図であ
る。同図が図７と異なる部分は搬送波発生回路１２が発
生する三角波のピーク変調回路を設けたことにある。こ
のピーク変調回路は同期信号発生回路１５とピーク領域
検出回路１６の構成になる。

【００１１】同期信号発生回路１５は、例えばＰＬＬ回
路構成にされ、正弦波発生回路１０が発生する正弦波信
号に同期したＮ倍周期のパルスを発生し、このパルスを
搬送波発生回路１２の三角波信号の位相同期信号にす
る。

【００１２】ピーク領域検出回路１６は、例えばウイン
ドウコンパレータ構成にされ、正弦波発生回路１０が発
生する一定レベルの正弦波信号の正負ピーク近辺に比較
基準（ウインドウ幅）を持って該正弦波信号のピーク領
域を検出し、この検出信号を搬送波発生回路１２の三角
波信号のレベル増大制御信号にする。

【００１３】本実施例によれば、搬送波発生回路１２が
発生する三角波信号は正弦波発生回路１０が発生する正
弦波信号に同期し、しかも正弦波のピーク領域で三角波
信号のピークが大きくなる。

【００１４】従って、ＰＷＭ信号発生回路１１への入力
は図２に示すようになり、正弦波信号のピーク領域での
三角波信号のピークＰ_Hが他の領域のピークＰ_Lよりも高
くなり、高い制御率になってしかも正弦波信号のピーク
領域で出力波形補正分ｃｍが重畳されるも該領域で制御
範囲を超過するのを防止でき、出力電圧が正弦波ピーク
付近で不安定となるのを防止することができる。

【００１５】図３は本発明の他の実施例を示す制御回路
構成図である。同図が図７と異なる部分はゲイン調整回
路１７によって搬送波発生回路１２の三角波のピーク変
調を行う点にある。

【００１６】ゲイン調整回路１７は、範囲外基準設定器
１８をゲイン調整アンプ１９とで構成される。ゲイン調
整アンプ１９はＰＷＭ信号発生回路１１への制御信号
（制御波入力）と範囲外基準設定器１８の設定値とを比
較し、制御信号のピーク値が制御範囲外になったときに
その偏差に応じた比率で搬送発生回路１２の三角波信号
のゲインを制御する。

【００１７】このようなゲイン調整回路１７を設けるこ
とにより、バッテリ運転時など直流電圧が低くなって制
御率が高くなった場合や電圧補正量ｃｍにより制御信号
が範囲外基準設定値を越えたときに三角波ピーク値を正
弦波ピーク領域に同期させて大きくする。

【００１８】このゲイン調整は図４に示すようになる。
同図中、（ａ）には制御率が低い場合の三角波信号とを
正弦波信号及び出力電圧補正量ｃｍを示し、制御信号が
範囲外基準設定値Ｐ_Sより低いため三角波信号はピーク
レベルＰ_Lに一定にされる。

【００１９】一方、図中（ｂ）に示す場合は制御率が高
くなって、あるいは補正量ｃｍの重量によって制御信号
が範囲外基準設定値Ｐ_Sを越えた領域でゲイン調整アン
プ１９による三角波信号のピーク値をＰ_Hまで増大させ
る。

【００２０】なお、三角波信号のピーク値が増大するの
は正弦波信号のピーク領域に同期しており、図１の場合
のピーク領域検出回路１６の機能をゲイン調整回路１７
が併せて持つことになる。

【００２１】本実施例では、三角波信号のピーク変調が
制御率の高い場合に限ることができ、図１のものに較べ
て制御率が低い場合にはピーク変調による装置の出力電
圧波形への高調波歪み発生を少なくする。また、ピーク
変調度を制御信号と範囲外基準設定値との偏差に比例さ
せるため、ピーク領域での三角波信号レベルが偏差に応
じて適正なレベルに調整され、装置の出力電圧波形への
高調波歪み発生を一度少なくする。

【００２２】図５は本発明の他の実施例を示す構成図で
ある。同図が図３と異なる部分はゲイン調整回路１７へ
の検出入力を負荷４への出力ピーク電流とする点にあ
る。

【００２３】変成器２０は半導体スイッチ２から交流フ
ィルタ３を通して負荷４に供給する交流電流波形を変成
し、この検出波形をゲイン調整回路１７の全波整流回路
２１によって全波整流し、この整流出力をゲイン調整ア
ンア１９の一方の入力とし、他方の入力はピーク電流範
囲外基準設定器２２による設定値が与えられる。

【００２４】本実施例では、出力電流のピーク値が設定
器２２の設定値を越えたときにその偏差に比例して三角
波信号ピーク値を調整する。この調整は図６に示すよう
になる。図中（ａ）は出力電流波形を示し、負荷４が整
流器などの非線形負荷になるときには大きなピーク電流
を伴う。このようなピーク電流は出力電圧波形では同図
中（ｂ）に示すようにピーク付近が低下し、この低下に
対して出力電圧補正量ｃｍが重畳された制御信号にな
る。

【００２５】このとき、正弦波ピーク領域では見かけ上
制御率が高くなっており、補正量ｃｍによる過補正にな
って出力電圧を不安定にする。そこで、ゲイン調整回路
１７による出力電流ピーク値が設定値Ｐ_Sを越えたとき
にその電流に比例して三角波信号のピーク値をＰ_Lから
Ｐ_Hへと増大し、出力電圧の不安定化を防止する。

【００２６】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、搬送波
信号のピーク値を正弦波信号又は補正した正弦波信号の
ピーク領域以上のレベルに制御するピーク値変調手段を
設けたため、バッテリ運転時等の直流電圧が低く、正弦
波ＰＷＭ法の制御率が高い場合、出力電圧補正量に起因
する出力電圧不安定を防止し、また定常運転時でも現在
補正量のリミッタがなくて過補正になる場合にも出力電
圧不安定現象を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成図。

【図２】実施例の波形図。

【図３】本発明の他の実施例の制御回路構成図。

【図４】実施例の波形図。

【図５】本発明の他の実施例の構成図。

【図６】実施例の波形図。

【図７】従来例の構成図。

【図８】従来例の波形図。

【符号の説明】

２…インバータ、８…電圧制御アンプ、９…乗算器、１
０…正弦波発生回路、１１…ＰＷＭ信号発生回路、１２
…搬送波発生回路、１５…同期信号発生回路、１６…ピ
ーク領域検出回路、１７…ゲイン調整回路、１９…ゲイ
ン調整アンプ、２１…整流回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 負荷への出力電圧制御信号を電圧制御ア
   ンプに得、この制御信号によって振幅調整された正弦波
   信号と搬送波発生回路からの搬送波信号とからインバー
   タのＰＷＭゲート信号を発生し、出力電圧の高調波成分
   の検出によって前記正弦波信号を補正する無停電電源装
   置の出力電圧補正装置において、前記搬送波信号のピー
   ク値を前記正弦波信号又は前記補正した正弦波信号のピ
   ーク領域レベル以上のレベルに制御するピーク値変調手
   段を備えたことを特徴とする無停電電源装置の出力電圧
   補正装置。