JPH0638403A - 無停電電源装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 直送無瞬断切換機能を有する無停電電源装置
において、直送切換時に発生する電圧の切れ込みを無く
し、無停電電源装置に接続された負荷の誤動作を防止す
る。 【構成】 交流／直流変換部、フィルタ部、蓄電池、直
流／交流変換部、直送バイパス部、及び切換スイッチか
ら成る無停電電源装置において、切換スイッチを直流／
交流変換部側より直送バイパス部側に切り換えた際に、
一時的に交流／直流変換部を停止し、直流電圧制御によ
る商用電圧の切れ込みを無くし、フィルタ部の電流が０
になってからたたび交流／直流変換部による直流電圧制
御を開始する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、無停電電源装置におい
て、商用電力を受電し、交流電圧を直流電圧に変換する
制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３に無停電電源装置の構成の一例を示
す。通常は入力部７より商用電力を受電し、交流／直流
変換部１にて直流に変換し、フィルタ部２のリアクトル
21, コンデンサ22を介して平滑化された直流電力が、直
流／交流変換部４により再び交流電力に変換され、切換
スイッチ６を介して出力部８より負荷に供給される。商
用電力が停電した場合には、蓄電池３より直流電力が直
流／交流変換部４に供給され、出力部８は無停電の状態
となる。

【０００３】また、交流／直流変換部１、フィルタ部
２、蓄電池３、及び直流／交流変換部４の保守・点検を
行う場合、もしくは故障が生じた場合には、入力部７よ
り受電した商用電力を直送バイパス部５を介して、切換
スイッチ６を直送バイパス側に無瞬断にて切り換えて、
出力部８へ電力を供給する。

【０００４】直流／交流変換部４の変換効率を高くし、
出力電圧波形の歪率を小さくするためには、直流／交流
変換部４の入力電圧は商用電力に変動が生じても一定で
ある方が望ましい。

【０００５】また、交流／直流変換部１が蓄電池３の充
電機能を兼ねている場合は、蓄電池３の充電電圧に交流
／直流変換部１の出力電圧を合わせる必要があるので、
直流電圧制御機能を有する必要がある。

【０００６】交流／直流変換部１の具体的な構成の一例
を図４に示す。三相交流を受電して逆阻止３端子サイリ
スタ11, 12, 13, 14, 15, 16にて整流ブリッジを構成し
た例である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図２は図３及び図４に
て示した無停電電源装置の構成により運転した波形の例
を示している。

【０００８】商用電圧 101が入力部７に印加される。該
商用電圧 101に対して直流電圧制御を行うためのサイリ
スタゲート信号 102が、逆阻止サイリスタ11〜16に印加
される。サイリスタゲート信号の図中に示した11〜16の
番号は、図４に示した逆阻止３端子サイリスタと対応し
ている。

【０００９】商用電圧 101の図中に示したαは直流電圧
制御を行うための制御角で、この角度を変化させること
により交流／直流変換部１の出力電圧を制御することが
できる。

【００１０】交流／直流変換部出力電圧 103は、商用電
圧 101に対しサイリスタゲート信号102に示したタイミ
ングで逆阻止３端子サイリスタ11〜16を点弧させた時
の、交流／直流変換部１の出力電圧波形である。

【００１１】出力部８に負荷を接続した状態で交流／直
流変換部１によって直流電圧制御を行うと、サイリスタ
ゲート信号 102によって逆阻止３端子サイリスタ11〜16
が点弧するタイミングで、入力部７の電圧に悪影響を与
える。入力電圧 104はこの悪影響を受けた波形であり、
本例は三相のうちの一相のみを示している。

【００１２】入力電圧 104には商用電圧 101の正弦波形
に対し、逆阻止３端子サイリスタ11〜16の点弧のタイミ
ングにて電圧に切れ込みが生じている。この電圧の切れ
込みは、逆阻止３端子サイリスタ11〜16が点弧の瞬間に
急に電流を流し出すために、商用電源の系統インピーダ
ンスによって、一時的に電圧降下が生じるため発生す
る。しかしながら、出力部８に負荷が接続されていない
状態では、交流／直流変換部１には微小な電流しか流れ
ないので、商用電源の系統インピーダンスでは一時的な
電圧降下を生じなくなり、入力部７の電圧は商用電圧 1
01と同様な正弦波となる。

【００１３】通常無停電電源装置は直流／交流変換部４
側より負荷に電力が供給される。直流／交流変換部４の
出力電圧 106は入力電圧 104の波形に影響されず正弦波
であるので、負荷には正弦波が供給される。切換スイッ
チ６の切換信号 105に示すタイミングにて切換スイッチ
６を直流／交流変換部４側から直送バイパス部５側に切
り換える。しかしながら、切換スイッチ６を直送バイパ
ス部５に切り換えてから有る期間だけ、出力電圧 107に
示すような波形となる。これは、入力電圧 104の波形が
直送バイパス部５，切換スイッチ６を介して負荷に印加
されるためである。

【００１４】切換スイッチ６を直送バイパス部５に切り
換えてから、ある期間だけ出力電圧107に切れ込みが入
る原因は、直流／交流変換部４より負荷に電流を供給し
ている間はフィルタ部２のリアクトル21に電流が流れ、
エネルギーが蓄積された状態になっている。該リアクト
ル21にエネルギーが蓄積された状態で切換スイッチ６を
直送バイパス部５に切り換えても、リアクトル21の電流
108は図示のように急には減少せず、リアクトル21に電
流が流れている期間は逆阻止３端子サイリスタ11〜16の
点弧と同時に急に電流が流れ出すモードが存在し、入力
部７の電圧には切れ込みが生じ出力部８は出力電圧 107
のような波形となる。

【００１５】一般に、無停電電源装置の負荷はコンピュ
ータ及びオンラインの電子機器である。このような電子
機器に対し、出力電圧 107に示す電圧を印加すると誤動
作の原因となる。例えば金融機関のコンピュータ及びオ
ンラインの電子機器が誤動作し停止に至ると社会的な影
響を与える。社会的な影響の実例が日経コンピュータ19
90年７月16日号第80〜95頁に掲載されている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決する方
法として、直流／交流変換部４より負荷に電力を供給し
ている状態で、切換スイッチ６を直送バイパス部５側に
切り換えると同時に、交流／直流変換部１に印加してい
た制御信号をオフ状態にし交流／直流変換部１を停止さ
せる。

【００１７】フィルタ部２のリアクトル21に流れている
電流が０になってから再び交流／直流変換部１が直流電
圧制御を開始するように制御信号を印加する。

【００１８】

【作用】上記制御を行うことにより、直送バイパス部５
より負荷に電力を供給し、且つリアクトル21に電流が流
れている期間に交流／直流変換部１が直流電圧制御を行
わなくなるので、該交流／直流変換部１に急に電流が流
れ出すモードが無くなって、商用電源の系統インピーダ
ンスは一時的な電圧降下を生じなくなるため、入力部７
の電圧は切れ込みが無い正弦波となる。入力部７の電圧
が正弦波となることにより、直送バイパス部５を介して
負荷に供給される電圧も正弦波となる。

【００１９】

【実施例】図１は本発明による無停電電源装置の制御方
法によった場合の波形例を示している。切換スイッチ６
の切換信号 105に示すタイミングにて切換スイッチ６を
直流／交流変換部４側から直送バイパス部５側に切り換
えると同時に、サイリスタゲート信号 202をオフの状態
にし、交流／直流変換部１を停止の状態にする。交流／
直流変換部１には電流が流れなくなるので、入力電圧 2
04には切れ込みが発生しなくなり、この入力電圧 204が
直送バイパス部５、切換スイッチ４部６を介して出力部
８に送られるので、出力電圧 208は全く切れ込みが発生
しない正弦波となる。

【００２０】交流／直流変換部１が停止すると、リアク
トル21に流れていた電流はリアクトル21の電流 208に示
すように次第に減少し、やがて０になる。サイリスタゲ
ート信号 202に示したように、リアクトル21の電流が０
になってから、再び交流／直流変換部１に制御信号を印
加し、交流交流／直流変換部１出力電圧 203に示すよう
に直流電圧制御を開始する。リアクトル21に流れる電流
の有無は、シャントや直流変流器(DCCT)により容易に検
出することができる。

【００２１】交流／直流変換部１が停止していても、直
流／交流変換部４の入力には蓄電池３が接続されている
ため、該直流／交流変換部４は負荷に交流電圧を供給で
き、この期間に切換スイッチ６を直流／交流変換部４側
に切り換えてもなんら問題は無い。

【００２２】図４に示した交流／直流変換部の構成例は
逆阻止３端子サイリスタにて構成した例であるが、自己
消弧能力のある半導体を用いたＰＷＭコンバータにおい
ても同様の現象が生じるため、本発明による制御方法に
よって出力電圧に生じる切れ込みを無くすることができ
る。ＰＷＭコンバータについては、電気学会技術報告
（II部）第 345号「高性能半導体電力変換方式」の21〜
24頁に記載されているので、ここでの説明は省略する。

【００２３】

【発明の効果】図１に示すような制御方法を用いること
により、無停電電源装置の出力部８の出力電圧は切れ込
みの無い正弦波となり、負荷として出力部８に接続され
るコンピュータ及びオンライン電子機器は誤動作を起こ
さなくなり、正常な状態で稼働することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の制御方法による無停電電源装置の各部
制御波形の例を示している。

【図２】従来の制御方法による無停電電源装置の各部制
御波形の例を示している。

【図３】無停電電源装置の構成の一例を示すブロック線
図である。

【図４】交流／直流変換部１の具体的な構成の一例を示
す図である。

【符号の説明】

１ 交流／直流変換部 ２ フィルタ部 21 リアクトル 22 コンデンサ ３ 蓄電池 ４ 直流／交流変換部 ５ 直送バイパス部 ６ 切換スイッチ ７ 入力部 ８ 出力部 11〜16 逆阻止３端子サイリスタ 101 商用電圧波形 102 従来のサイリスタゲート信号波形 103 従来の交流／直流変換部出力電圧波形 104 従来の入力電圧波形 105 切換スイッチ６の切換信号波形 106 直流／交流変換部４の出力電圧波形 107 従来の出力電圧波形 108 従来のリアクトル21の電流波形 202 本発明によるサイリスタゲート信号波形 203 本発明による交流／直流変換部出力電圧波形 204 本発明による入力電圧波形 207 本発明による出力電圧波形 208 本発明によるリアクトル21の電流波形

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交流電圧を直流電圧に変換するための直流
   電圧制御機能を有する直流／交流変換部と、直流電圧を
   平滑するためのフィルタ部と、商用電源が停電した際に
   電力を供給するための蓄電池と、直流を再び交流に変換
   するための直流／交流変換部と、保守点検時及び故障発
   生時に負荷に電力を供給するための直送バイパス部と、
   負荷に電力を供給する部分を直流／交流変換部もしくは
   直送バイパス部のいずれかに切り換えるための切換スイ
   ッチ部とから成る無停電電源装置において、 直流／交流変換部より負荷に電力を供給している際に、
   切換スイッチを直送バイパス側に切り換えると同時に交
   流／直流変換部を停止の状態にすることを特徴とする無
   停電電源装置の制御方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の無停電電源装置の制御方法
   において、交流／直流変換部を停止させた後、フィルタ
   部を流れる電流が０になってから再び交流／直流変換部
   の直流電圧制御を開始することを特徴とする無停電電源
   装置の制御方法。