JPH0638405A - 交流無停電電源装置 - Google Patents

交流無停電電源装置

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JPH0638405A
JPH0638405A JP4212076A JP21207692A JPH0638405A JP H0638405 A JPH0638405 A JP H0638405A JP 4212076 A JP4212076 A JP 4212076A JP 21207692 A JP21207692 A JP 21207692A JP H0638405 A JPH0638405 A JP H0638405A
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JP
Japan
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power supply
input power
terminal
circuit
semiconductor switching
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Application number
JP4212076A
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English (en)
Inventor
Masayuki Kato
正行 加藤
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Nippon Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Nippon Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高入力力率で総合効率に優れ、構成要素が少
なくてコンパクトであり、小形で入力容量を低減できる
UPSを実現する。 【構成】 倍電圧整流回路の入力電流歪みを改善した高
入力力率コンバータ1,ハーフブリッジ・インバータ2
0,交流出力フィルタ21,バイパス回路22および予
備電源回路23によって構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、バイパス回路、予備
電源を備えた高入力力率コンバータおよびハーフブリッ
ジ・インバータ等によって構成した無停電電源装置(U
PS)に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図2に示す従来技術によるAC/AC変
換回路は倍電圧整流回路と昇圧チョッパを備えたコンバ
ータとハーフブリッジ・インバータによって構成されて
おり、入力交流電源電圧よりも高い交流出力電圧を得る
AC/AC変換回路である。図2において、直列接続し
たダイオード101のアノード端子とダイオード102
のカソード端子との接続点に交流入力電源の一線を接続
し、前記ダイオード101のカソード端子とプラス極を
接続したコンデンサ103のマイナス極と、前記ダイオ
ード102のアノード端子とマイナス極を接続したコン
デンサ104のプラス極を前記交流入力電源の他の一線
に接続してある。前記コンデンサ103のプラス極は昇
圧チョッパ105を介してコンデンサ107のプラス極
と接続し、また、前記コンデンサ104のマイナス極は
昇圧チョッパ106を介してコンデンサ108のマイナ
ス極と接続し、前記2つのコンデンサ107のマイナス
極と108のプラス極は前記交流入力電源の他の一線に
接続してある。さらに、直列接続した半導体スイッチン
グ素子109と110より成るハーフブリッジ・インバ
ータにおいて、前記半導体スイッチング素子109のコ
レクタ端子は前記コンデンサ107のプラス極と、前記
半導体スイッチング素子110のエミッタ端子は前記コ
ンデンサ108のマイナス極と接続してある。前記半導
体スイッチング素子109のエミッタ端子と110のコ
レクタ端子の接続点には交流出力フィルタを構成するリ
アクタ111が直列接続してあり、このリアクタ111
の出力端子と前記交流入力電源の他の一線との間にはコ
ンデンサ112が並列接続してある。上述したAC/A
C変換回路は高い交流出力電圧を得るのに適しているが
入力電流は正弦波ではなくパルス状に歪んだ波形となり
入力力率は低いものである。
【0003】図3は、従来技術による高力率コンバー
タ、DC/DCコンバータおよびインバータによって構
成したAC/AC変換回路である。図3における高力率
コンバータは、並列接続したコンデンサ120を備えた
交流入力電源にリアクタ121を介して接続した整流回
路122と、この整流回路122の出力側に並列接続さ
れた半導体スイッチング素子123と、ダイオード12
4を介して前記整流回路122の出力側に並列接続され
たコンデンサ125によって構成されている。また、D
C/DCコンバータは、半導体スイッチング素子127
を直列接続した1次コイルを備えたトランス126を前
記整流回路122の出力側に接続し、前記トランス12
6の2次出力側には2つのダイオード128と129、
リアクタ130、コンデンサ131より成るフォワード
・コンバータによって構成されている。さらに、前記D
C/DCコンバータの出力側にはインバータ132と、
リアクタ133とコンデンサ134より成る交流出力フ
ィルタが接続されている。上述したAC/AC変換回路
は高入力力率であるが、高力率コンバータの後に絶縁形
DC/DCコンバータを設置し、さらに、その後にイン
バータを接続するものであるから構成部品数が多くな
り、装置としての総合効率の面において劣っていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、図2
におけるAC/AC変換回路は高い交流出力電圧を得る
ことはできるが入力力率が悪い欠点がある。また、図3
におけるAC/AC変換回路は高力率コンバータを備え
ているが、絶縁トランスを含んだ回路構成は複雑であっ
て構成部品も多いので、装置が大形となるばかりでなく
その総合効率も良くない。この発明は、上述した2つの
AC/AC変換回路の長所を利用すると共にそれらの短
所を解消したAC/AC変換回路を備えた交流無停電電
源装置を提供することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、この発明による交流無停電電源装置は、入力力
率を改善した倍電圧整流回路を備えた高入力力率コンバ
ータ1と、この高入力力率コンバータ1に接続した2つ
の半導体スイッチング素子より成るハーフブリッジ・イ
ンバータ20と、このハーフブリッジ・インバータ20
の出力側に接続された交流出力フィルタ21と、交流入
力電源回路と前記高入力力率コンバータ1の出力回路と
の間に並列接続した予備電源回路23と、前記交流入力
電源回路と前記交流出力フィルタ21の出力回路の間に
設けられたバイパス回路22によって構成したものであ
る。
【0006】
【作用】ダイオード4と5、コンデンサ8と9によって
構成した従来技術の倍電圧整流回路における交流入力電
流の歪み改善のためにリアクタ3、半導体スイッチング
素子6と7、およびダイオード10と11を付加して高
入力力率コンバータを構成している。即ち、交流入力電
圧が正の半波のときはダイオード4と10を介してコン
デンサ8が高入力力率コンバータの制御回路によって予
め設定された電圧値まで充電され、交流入力電圧が負の
半波のときはダイオード5と11を介してコンデンサ9
が前記高入力力率コンバータの制御回路によって予め設
定された電圧値まで充電される。入力電流波形の歪みの
改善と出力の昇圧のために挿入されたリアクタ3は、入
力電流が正のときに半導体スイッチング素子6のオンに
よって蓄えられたエネルギーを前記半導体スイッチング
素子6がオフのときに放出し、コンデンサ8を充電す
る。また、入力電流が負のときに半導体スイッチング素
子7のオンによって蓄えられたエネルギーを前記半導体
スイッチング素子7がオフのときに放出し、コンデンサ
9を充電する。この結果、上述したリアクタ3からのエ
ネルギーの放出によって入力電流の波形歪みが改善され
ると共に、コンデンサ8と9にエネルギーが充電され
る。
【0007】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照しなが
ら説明する。図1は、この発明による交流無停電電源装
置の回路構成を示すブロック図であり、高入力力率コン
バータ1、ハーフブリッジ・インバータ20、交流出力
フィルタ21、予備電源回路23およびバイパス回路2
2によって構成されている。
【0008】上述した各構成要素を詳しく説明すると次
の通りである。図1において、交流入力電源回路の入力
端子間にはコンデンサ2が並列接続されており、この交
流入力電源回路にダイオード4と5およびコンデンサ8
と9によって構成した倍電圧整流回路と、この倍電圧整
流回路の入力力率を改善するために、リアクタ3、半導
体スイッチング素子6と7およびダイオード10と11
が付加されて高入力力率コンバータ1を構成している。
前記高入力力率コンバータ1における出力回路には2つ
の半導体スイッチング素子12と13を直列接続して構
成したハーフブリッジ・インバータ20が接続されてお
り、前記半導体スイッチング素子12のエミッタ端子と
前記半導体スイッチング素子13のコレクタ端子との接
続点と交流入力電源回路の他の一線との間にリアクタ1
4とコンデンサ15より成る交流出力フィルタ21が接
続されている。
【0009】さらに、交流入力電源回路の入力端子間と
前記高入力力率コンバータ1の直流出力回路との間には
絶縁形充電器19と蓄電池18および直流スイッチ17
より成る予備電源回路23が並列接続されており、ま
た、前記交流入力電源回路の入力端子の一線と前記交流
出力フィルタ21におけるリアクタ15の出力端子との
間には、交流スイッチ16を備えたバイパス回路22が
設けられている。
【0010】次に、この発明による交流無停電電源装置
の主要構成要素である高入力力率コンバータの動作を図
4によって説明する。図4(a)は交流入力電圧波形を
示しており、図4(b)は前記交流入力電圧の正の半波
と負の半波の期間における半導体スイッチング素子6と
7のオン/オフの動作状態を示している。即ち、交流入
力電圧が正の半波のときは半導体スイッチング素子6の
みがオン/オフ動作するが半導体スイッチング素子7は
オフのままである。また、交流入力電圧が負の半波のと
きは半導体スイッチング素子7のみがオン/オフ動作す
るが半導体スイッチング素子6はオフのままである。図
4(c)に示す交流入力電流波形は平滑コンデンサ2の
挿入によって図4(d)に示す正弦波形となる。上述し
た半導体スイッチング素子6と7のオン/オフ動作によ
り、リアクタ3に蓄積されたエネルギーがコンデンサ8
と9を交互に充電する状況を図4(e)に示す。図4
(e)における期間tP1において、リアクタ3→ダイオ
ード4→半導体スイッチング素子6の経路を流れる電流
によってリアクタ3は充電され、次の期間tp2におい
て、リアクタ3→ダイオード4→ダイオード10→コン
デンサ8→リアクタ3の経路でリアクタ3のエネルギー
をコンデンサ8に充電する。また、期間tP1′におい
て、半導体スイッチング素子7→ダイオード5→リアク
タ3の経路を流れる電流によってリアクタ3は充電さ
れ、次の期間tp2′においてリアクタ3→コンデンサ9
→ダイオード11→ダイオード5→リアクタ3の経路で
リアクタ3のエネルギーをコンデンサ9に充電する。即
ち、この発明における高入力力率コンバータ1は、倍電
圧整流回路を高力率化したうえでインバータ20の出力
を得るためのインバータ入力電圧(コンデンサ8と9へ
の充電電圧)を供給し、入力電流を正弦波化して入力力
率を1に近づけ、入力電源への帰還ノイズを低減すると
共に入力力率を1に近づけることによって入力電源容量
を最小限にすることができる。
【0011】以上説明したように、この発明による交流
無停電電源装置(UPS)は、入出力が非絶縁方式であ
って構成要素が少なく、かつ、入力力率が高いUPSを
実現できる。入出力を絶縁する必要がある場合には、U
PSの交流出力側に絶縁トランスを設置すればよい。
【0012】
【発明の効果】以上説明したように、この発明による交
流無停電電源装置は、倍電圧整流回路の入力力率を改善
した高入力力率コンバータ、ハーフブリッジ・インバー
タおよび交流出力フィルタ、さらに、予備電源回路とバ
イパス回路を備えたものである。従って、交流入力電流
は正弦波となるので入力力率は高くなり、かつ、装置の
構成要素が少なく小形化されるので、入力容量の低減、
総合効率の向上を実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による交流無停電電源装置の回路構成
を示すブロック図。
【図2】従来技術による倍電圧整流回路と昇圧チョッパ
を備えたAC/AC変換回路のブロック図。
【図3】従来技術による高力率コンバータ、DC/DC
コンバータおよびインバータによって構成したAC/A
C変換回路のブロック図。
【図4】(a)〜(e)は高入力力率コンバータの動作
を示す波形図。
【符号の説明】
1 高入力力率コンバータ 2,8,9,15 コンデンサ 3,14 リアクタ 4,5,10,11 ダイオード 6,7,12,13 半導体スイッチング素子 16 交流スイッチ 17 直流スイッチ 18 蓄電池 19 絶縁形充電器 20 ハーフブリッジ・インバータ 21 交流出力フィルタ 22 バイパス回路 23 予備電源回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 倍電圧整流回路を構成するダイオード
    (4)のアノード端子とダイオード(5)のカソード端
    子との接続点をリアクタ(3)を介して交流入力電源回
    路の一線と接続すると共に、前記ダイオード(4)のカ
    ソード端子とコレクタ端子を接続した半導体スイッチン
    グ素子(6)のエミッタ端子と、前記ダイオード(5)
    のアノード端子とエミッタ端子を接続した半導体スイッ
    チング素子(7)のコレクタ端子との接続点を前記交流
    入力電源回路の他の一線と接続し、 さらに、前記倍電圧整流回路を構成するコンデンサ
    (8)のプラス極とカソード端子を接続したダイオード
    (10)のアノード端子を前記半導体スイッチング素子
    (6)のコレクタ端子と接続すると共に、前記交流入力
    電源回路の他の一線とプラス極を接続したコンデンサ
    (9)のマイナス極とアノード端子を接続したダイオー
    ド(11)のカソード端子を前記半導体スイッチング素
    子(7)のエミッタ端子と接続して構成した高入力力率
    コンバータ(1)と、 直列接続した半導体スイッチング素子(12)のコレク
    タ端子を前記コンデンサ(8)のプラス極に接続すると
    共に半導体スイッチング素子(13)のエミッタ端子を
    前記コンデンサ(9)のマイナス極と接続して構成した
    ハーフブリッジ・インバータ(20)と、 前記半導体スイッチング素子(12)のエミッタ端子と
    前記半導体スイッチング素子(13)のコレクタ端子と
    の接続点と前記交流入力電源回路の他の一線との間に接
    続したコンデンサ(15)とリアクタ(14)より成る
    交流出力フィルタ(21)と、 前記交流入力電源回路の入力端子間と前記高入力力率コ
    ンバータ(1)の直流出力回路との間に並列接続した絶
    縁形充電器(19)、蓄電池(18)、直流スイッチ
    (17)より成る予備電源回路(23)と、 前記交流入力電源回路の入力端子の一線と前記交流出力
    フィルタ(21)におけるリアクタ(14)の出力端子
    との間に設けられた交流スイッチ(6)を備えたバイパ
    ス回路(22)と、 によって構成したことを特徴とする交流無停電電源装
    置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102013726A (zh) * 2010-12-10 2011-04-13 苏州能健电气有限公司 风电变桨系统的备用供电装置
JP2011091991A (ja) * 2009-08-17 2011-05-06 Schleifring & Apparatebau Gmbh 負荷の状態を推定可能な被制御非接触式送電
CN102904286A (zh) * 2012-10-23 2013-01-30 深圳市长昊机电有限公司 一种并网逆变器及其控制方法
JP2019118235A (ja) * 2017-12-27 2019-07-18 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 インバータ装置

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Effective date: 20000711