JPH07115773A - 無停電電源装置 - Google Patents
無停電電源装置Info
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- JPH07115773A JPH07115773A JP5256728A JP25672893A JPH07115773A JP H07115773 A JPH07115773 A JP H07115773A JP 5256728 A JP5256728 A JP 5256728A JP 25672893 A JP25672893 A JP 25672893A JP H07115773 A JPH07115773 A JP H07115773A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 バッテリーの充電を可能とし、リアクトルと
コンデンサを小さくし小形化すること。 【構成】 ダイオードが逆並列に接続された第１，第２
のスイッチ素子８，９を直列接続して成るブリッジ回路
と、前記第１，第２のスイッチ素子の直列接続点をイン
ダクタンス６を介して交流電源１の一端及びバッテリー
２の一端のいずれかに接続する切換スイッチ３と、前記
ブリッジ回路の両端に直列接続され、該直列接続点が前
記交流電源の他端に接続された第１，第２のコンデンサ
14，15を備え、前記バッテリーの他端が前記ブリッジ回
路の一端に接続された無停電電源装置において、ダイオ
ードが逆並列に接続された第３，第４のスイッチ素子1
0，11を直列接続して前記第１，第２のコンデンサの両
端に接続すると共に、前記第３，第４のスイッチ素子の
直列接続点を第２のインダクタンス７を介して前記バッ
テリーの一端に接続する第２のブリッジ回路を設けたも
の。
コンデンサを小さくし小形化すること。 【構成】 ダイオードが逆並列に接続された第１，第２
のスイッチ素子８，９を直列接続して成るブリッジ回路
と、前記第１，第２のスイッチ素子の直列接続点をイン
ダクタンス６を介して交流電源１の一端及びバッテリー
２の一端のいずれかに接続する切換スイッチ３と、前記
ブリッジ回路の両端に直列接続され、該直列接続点が前
記交流電源の他端に接続された第１，第２のコンデンサ
14，15を備え、前記バッテリーの他端が前記ブリッジ回
路の一端に接続された無停電電源装置において、ダイオ
ードが逆並列に接続された第３，第４のスイッチ素子1
0，11を直列接続して前記第１，第２のコンデンサの両
端に接続すると共に、前記第３，第４のスイッチ素子の
直列接続点を第２のインダクタンス７を介して前記バッ
テリーの一端に接続する第２のブリッジ回路を設けたも
の。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ハーフブリッジ回路を
用いた無停電電源装置に係り、特に、低い電圧のバッテ
リーでバックアップ運転を行う場合に適した無停電電源
装置に関するものである。
用いた無停電電源装置に係り、特に、低い電圧のバッテ
リーでバックアップ運転を行う場合に適した無停電電源
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ハーフブリッジ回路を用いた従来の無停
電電源装置（以下、ＵＰＳと略す）の回路構成を図２に
示す。図２において、逆並列ダイオードをもつスイッチ
素子（８，９および12，13）で成る２つのハーフブリッ
ジ回路が直流母線Ｐ，Ｎ間に接続され、直列接続された
コンデンサ14，15がＰ，Ｎ間に接続される。交流電源１
の一端（ライン相）がリレー３、変流器４、リアクトル
６を介しスイッチ素子８，９の直列接続点に接続され
る。また、交流電源１の他端（中性相）がコンデンサ1
4，15の直列接続点に接続される。バッテリー２の負極
が直流母線のＮ側に接続され、バッテリー２の正極はリ
レー変流器４、リアクトル６を介してスイッチ素子８，
９に接続される。リレー３は切換スイッチとして機能
し、制御回路18からの指令によって切り換えられる。ス
イッチ素子12，13の接続点とコンデンサ14，15の接続点
がフィルタ16を介して交流電圧を出力する端子に接続さ
れる。
電電源装置（以下、ＵＰＳと略す）の回路構成を図２に
示す。図２において、逆並列ダイオードをもつスイッチ
素子（８，９および12，13）で成る２つのハーフブリッ
ジ回路が直流母線Ｐ，Ｎ間に接続され、直列接続された
コンデンサ14，15がＰ，Ｎ間に接続される。交流電源１
の一端（ライン相）がリレー３、変流器４、リアクトル
６を介しスイッチ素子８，９の直列接続点に接続され
る。また、交流電源１の他端（中性相）がコンデンサ1
4，15の直列接続点に接続される。バッテリー２の負極
が直流母線のＮ側に接続され、バッテリー２の正極はリ
レー変流器４、リアクトル６を介してスイッチ素子８，
９に接続される。リレー３は切換スイッチとして機能
し、制御回路18からの指令によって切り換えられる。ス
イッチ素子12，13の接続点とコンデンサ14，15の接続点
がフィルタ16を介して交流電圧を出力する端子に接続さ
れる。
【０００３】制御回路18は、交流電源１が正常のとき、
リレー３のａ−ｃ間を閉とし、スイッチ素子８，９を交
直変換器として動作させ、リアクトル４に流れる電流、
つまりＵＰＳの入力電流を、力率１の正弦波状の電流波
形となる様に制御すると共に直流母線Ｐ，Ｎ間の直流電
圧を所定値に制御する。この場合、定格出力を
Ｐout(W)、交流電源１の電圧をＶ1(rms)、装置効率η1
とすると、ＵＰＳの入力電流つまりリアクトル４に流れ
る電流Ｉ1(rms)は、
リレー３のａ−ｃ間を閉とし、スイッチ素子８，９を交
直変換器として動作させ、リアクトル４に流れる電流、
つまりＵＰＳの入力電流を、力率１の正弦波状の電流波
形となる様に制御すると共に直流母線Ｐ，Ｎ間の直流電
圧を所定値に制御する。この場合、定格出力を
Ｐout(W)、交流電源１の電圧をＶ1(rms)、装置効率η1
とすると、ＵＰＳの入力電流つまりリアクトル４に流れ
る電流Ｉ1(rms)は、
【０００４】
【数１】 となる。また、制御回路18は、交流電源１の停電や異常
電圧低下等の異常時に、リレー３のｂ−ｃ間を閉とし、
スイッチ素子９を昇圧チョッパとして動作させバッテリ
ー２の電圧を昇圧して所定の直流電圧を維持するように
制御する。この場合、同じ定格出力Ｐout で、バッテリ
ー２の電圧をＶB 、バッテリー放電時の装置効果をη2
とすると、バッテリーの放電電流つまりリアクトル４に
流れる電流ＩB は
電圧低下等の異常時に、リレー３のｂ−ｃ間を閉とし、
スイッチ素子９を昇圧チョッパとして動作させバッテリ
ー２の電圧を昇圧して所定の直流電圧を維持するように
制御する。この場合、同じ定格出力Ｐout で、バッテリ
ー２の電圧をＶB 、バッテリー放電時の装置効果をη2
とすると、バッテリーの放電電流つまりリアクトル４に
流れる電流ＩB は
【０００５】
【数２】 となる。ここで、装置効率η1 とη2 がほぼ等しいもの
とすると、Ｉ1(rms)とＩB の関係は
とすると、Ｉ1(rms)とＩB の関係は
【０００６】
【数３】 となる。交流電圧Ｖ1(rms)とバッテリー電圧ＶB とがほ
ぼ同じレベルであれば、ほぼ、ＩB ＝Ｉ1(rms)となり特
に問題とならないが、バッテリー電圧ＶB が小さくな
り、Ｖ1(rms)＞＞ＶB の時はＩB ＞＞Ｉ1(rms)となり問
題となる。
ぼ同じレベルであれば、ほぼ、ＩB ＝Ｉ1(rms)となり特
に問題とならないが、バッテリー電圧ＶB が小さくな
り、Ｖ1(rms)＞＞ＶB の時はＩB ＞＞Ｉ1(rms)となり問
題となる。
【０００７】例えば交流電圧が 100Ｖ(rms) でバッテリ
電圧が48Ｖの場合、約、ＩB ＝ 100／48×Ｉ1(rms)＝２
Ｉ1(rms)となり、停電バックアップ時には、通常の交流
電源１からの入力電流の２倍以上の電流がリアクトル４
およびスイッチ８，９に流れることになる。一般的には
バックアップ時間は例えば５分、10分という様に短時間
の場合が多いが、一方ではバッテリーバックアップ時間
の延長要求も少なくなく、その場合、熱的にも連続定格
として放熱設計する必要がある。
電圧が48Ｖの場合、約、ＩB ＝ 100／48×Ｉ1(rms)＝２
Ｉ1(rms)となり、停電バックアップ時には、通常の交流
電源１からの入力電流の２倍以上の電流がリアクトル４
およびスイッチ８，９に流れることになる。一般的には
バックアップ時間は例えば５分、10分という様に短時間
の場合が多いが、一方ではバッテリーバックアップ時間
の延長要求も少なくなく、その場合、熱的にも連続定格
として放熱設計する必要がある。
【０００８】例えば１kVA 級のＵＰＳでＡＣ 100Ｖ入
力、バッテリー電圧48Ｖ（12Ｖ−４直列）とした場合、
交流入力動作時のみを考慮すると、２mH−10Ａ程度のリ
アクトルとなる。しかし、バッテリーバックアップ動作
時にリアクトルに流れる電流は20Ａ程度になり、実際に
は２mH−20Ａのリアクトルが必要となる。
力、バッテリー電圧48Ｖ（12Ｖ−４直列）とした場合、
交流入力動作時のみを考慮すると、２mH−10Ａ程度のリ
アクトルとなる。しかし、バッテリーバックアップ動作
時にリアクトルに流れる電流は20Ａ程度になり、実際に
は２mH−20Ａのリアクトルが必要となる。
【０００９】一般的にリアクトルの大きさはＬ×（Ｉ）
2 にほぼ比例するので交流入力動作時に必要なリアクト
ルの大きさの約４倍の大きさとなり、それだけ高価なも
のになる。
2 にほぼ比例するので交流入力動作時に必要なリアクト
ルの大きさの約４倍の大きさとなり、それだけ高価なも
のになる。
【００１０】また、従来の装置では、停電発生時にリレ
ー３を切り換えてスイッチ素子８，９の動作を昇圧チョ
ッパモードに切り替えるので、停電検出までの遅れや、
切り替え時間等が存在し、少なくとも半サイクル〜１サ
イクルの間はコンデンサ14，15の充電電荷のみで動作す
る必要がある。従って、大きな負荷（少なくとも定格負
荷）の状態でコンデンサ14，15の電圧の変化が許容範囲
内になる様に容量を設定するか、コンデンサの充電電圧
を高く設定する必要がある。しかし、前者の場合、コン
デンサの容量が大きくなり、外形、コストの面で不利と
なり、また後者の場合、スイッチング損失の増加、リア
クトルの高周波損失の増加という問題が発生し、高周波
特性の良い高価なリアクトルの採用あるいは冷却面での
強化等が必要となる。また、装置効率低下の要因にもな
る。
ー３を切り換えてスイッチ素子８，９の動作を昇圧チョ
ッパモードに切り替えるので、停電検出までの遅れや、
切り替え時間等が存在し、少なくとも半サイクル〜１サ
イクルの間はコンデンサ14，15の充電電荷のみで動作す
る必要がある。従って、大きな負荷（少なくとも定格負
荷）の状態でコンデンサ14，15の電圧の変化が許容範囲
内になる様に容量を設定するか、コンデンサの充電電圧
を高く設定する必要がある。しかし、前者の場合、コン
デンサの容量が大きくなり、外形、コストの面で不利と
なり、また後者の場合、スイッチング損失の増加、リア
クトルの高周波損失の増加という問題が発生し、高周波
特性の良い高価なリアクトルの採用あるいは冷却面での
強化等が必要となる。また、装置効率低下の要因にもな
る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】以上の説明の様に従来
の回路構成はシンプルではあるが、次のような問題があ
る。 （１）交流入力電圧とバッテリ電圧とに大きな差がある
場合、リアクトルが大きくなり、重量が増し、高価にな
ること。
の回路構成はシンプルではあるが、次のような問題があ
る。 （１）交流入力電圧とバッテリ電圧とに大きな差がある
場合、リアクトルが大きくなり、重量が増し、高価にな
ること。
【００１２】（２）バックアップ動作の起動タイミング
に時間遅れが必要なので、コンデンサの容量を大きくし
たり、充電電圧を高くすることが必要となり、外形が大
きくなり、重量が増し、あるいは装置効率が低下する。
に時間遅れが必要なので、コンデンサの容量を大きくし
たり、充電電圧を高くすることが必要となり、外形が大
きくなり、重量が増し、あるいは装置効率が低下する。
【００１３】（３）バッテリーを充電するための充電器
が別に必要である。本発明は上記問題を解決しようとし
てなされたもので、その目的とするところは、新たなハ
ーフブリッジ回路を設け、バッテリーの充電を行うと共
に、バックアップ動作を直ちに起動可能にし、その後、
従来のハーフブリッジ回路を並列運転するようにして、
リアクトルとコンデンサを小さくし高性能化、小形化し
た無停電電源装置を提供することにある。
が別に必要である。本発明は上記問題を解決しようとし
てなされたもので、その目的とするところは、新たなハ
ーフブリッジ回路を設け、バッテリーの充電を行うと共
に、バックアップ動作を直ちに起動可能にし、その後、
従来のハーフブリッジ回路を並列運転するようにして、
リアクトルとコンデンサを小さくし高性能化、小形化し
た無停電電源装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、ダイオードが逆並列に接続された第１，
第２のスイッチ素子を直列接続して成るブリッジ回路
と、前記第１，第２のスイッチ素子の直列接続点をイン
ダクタンスを介して交流電源の一端及びバッテリーの一
端のいずれかに接続する切換スイッチと、前記ブリッジ
回路の両端に直列接続され、該直列接続点が前記交流電
源の他端に接続された第１，第２のコンデンサを備え、
前記バッテリーの他端が前記ブリッジ回路の一端に接続
された無停電電源装置において、ダイオードが逆並列に
接続された第３，第４のスイッチ素子を直列接続して前
記第１，第２のコンデンサの両端に接続すると共に、前
記第３，第４のスイッチ素子の直列接続点を第２のイン
ダクタンスを介して前記バッテリーの一端に接続する第
２のブリッジ回路を設ける。
め、本発明は、ダイオードが逆並列に接続された第１，
第２のスイッチ素子を直列接続して成るブリッジ回路
と、前記第１，第２のスイッチ素子の直列接続点をイン
ダクタンスを介して交流電源の一端及びバッテリーの一
端のいずれかに接続する切換スイッチと、前記ブリッジ
回路の両端に直列接続され、該直列接続点が前記交流電
源の他端に接続された第１，第２のコンデンサを備え、
前記バッテリーの他端が前記ブリッジ回路の一端に接続
された無停電電源装置において、ダイオードが逆並列に
接続された第３，第４のスイッチ素子を直列接続して前
記第１，第２のコンデンサの両端に接続すると共に、前
記第３，第４のスイッチ素子の直列接続点を第２のイン
ダクタンスを介して前記バッテリーの一端に接続する第
２のブリッジ回路を設ける。
【００１５】更に、交流電源が正常の場合、前記切換ス
イッチを交流電源側へ切り換えて、前記ブリッジ回路に
より交流電源から所定の直流電圧を得、前記第２のブリ
ッジ回路により前記直流電圧を降圧して前記バッテリー
を充電する。
イッチを交流電源側へ切り換えて、前記ブリッジ回路に
より交流電源から所定の直流電圧を得、前記第２のブリ
ッジ回路により前記直流電圧を降圧して前記バッテリー
を充電する。
【００１６】更に、交流電源が異常の場合、前記切換ス
イッチをバッテリー側に切り換えて、前記ブリッジ回路
と前記第２のブリッジ回路を昇圧チョッパとして並列に
動作させ、前記バッテリーから所定の直流電圧を得る。
イッチをバッテリー側に切り換えて、前記ブリッジ回路
と前記第２のブリッジ回路を昇圧チョッパとして並列に
動作させ、前記バッテリーから所定の直流電圧を得る。
【００１７】更に、交流電源が正常な状態から異常な状
態へ変化したとき、前記ブリッジ回路の動作を直ちに中
止させると共に前記第２のブリッジ回路を昇圧チョッパ
として直ちに動作を開始させ、前記切換スイッチを交流
電源側からバッテリー側へ切り換えた後、前記ブリッジ
回路を昇圧チョッパとして動作させ、前記第２のブリッ
ジ回路と並列に運転する。
態へ変化したとき、前記ブリッジ回路の動作を直ちに中
止させると共に前記第２のブリッジ回路を昇圧チョッパ
として直ちに動作を開始させ、前記切換スイッチを交流
電源側からバッテリー側へ切り換えた後、前記ブリッジ
回路を昇圧チョッパとして動作させ、前記第２のブリッ
ジ回路と並列に運転する。
【００１８】更に、交流電源が異常な状態から正常な状
態へ変化したとき、前記第２のブリッジ回路の昇圧チョ
ッパの動作を継続したまま前記ブリッジ回路の昇圧チョ
ッパとしての動作を中止させ、前記切換スイッチをバッ
テリー側から交流電源側へ切り換えた後、前記ブリッジ
回路を交直変換器として動作を開始させ、その後、前記
第２のブリッジ回路の昇圧チョッパとしての動作を中止
する。
態へ変化したとき、前記第２のブリッジ回路の昇圧チョ
ッパの動作を継続したまま前記ブリッジ回路の昇圧チョ
ッパとしての動作を中止させ、前記切換スイッチをバッ
テリー側から交流電源側へ切り換えた後、前記ブリッジ
回路を交直変換器として動作を開始させ、その後、前記
第２のブリッジ回路の昇圧チョッパとしての動作を中止
する。
【００１９】更に、ダイオードが逆並列に接続された第
５，第６のスイッチ素子を直列接続して前記第１，第２
のコンデンサの両端に接続し、前記第５，第６のスイッ
チ素子の直列接続点と前記第１，第２のコンデンサの直
列接続点との間に交流電圧を出力する第３のブリッジ回
路を設ける。更に、前記ブリッジ回路、前記第２のブリ
ッジ回路、前記第３のブリッジ回路を３相ブリッジ回路
の１個のモジュールで構成する。
５，第６のスイッチ素子を直列接続して前記第１，第２
のコンデンサの両端に接続し、前記第５，第６のスイッ
チ素子の直列接続点と前記第１，第２のコンデンサの直
列接続点との間に交流電圧を出力する第３のブリッジ回
路を設ける。更に、前記ブリッジ回路、前記第２のブリ
ッジ回路、前記第３のブリッジ回路を３相ブリッジ回路
の１個のモジュールで構成する。
【００２０】
【作用】上記構成において、交流電源が正常の場合、ブ
リッジ回路は交直変換器として機能し、直列接続された
第１，第２のコンデンサの両端に所定の直流電圧を出力
し、第２のブリッジ回路は降圧チョッパとして機能し、
この直流電圧を降圧してバッテリーの充電を行う。ま
た、交流電源が異常の場合、ブリッジ回路と第２のブリ
ッジ回路はそれぞれインダクタンスと第２のインダクタ
ンスを介して昇圧チョッパとして並列に動作する。
リッジ回路は交直変換器として機能し、直列接続された
第１，第２のコンデンサの両端に所定の直流電圧を出力
し、第２のブリッジ回路は降圧チョッパとして機能し、
この直流電圧を降圧してバッテリーの充電を行う。ま
た、交流電源が異常の場合、ブリッジ回路と第２のブリ
ッジ回路はそれぞれインダクタンスと第２のインダクタ
ンスを介して昇圧チョッパとして並列に動作する。
【００２１】交流電源が正常な状態から異常な状態に変
化したとき、直ちに、ブリッジ回路の交直変換器として
の機能を直ちに中止させ、同時に第２のブリッジ回路を
昇圧チョッパとして起動させバッテリーから電力を供給
して第１，第２のコンデンサの電圧を所定値に制御する
動作を開始させる。そして、切換スイッチをバッテリー
側へ切り換えた後、ブリッジ回路を昇圧チョッパとして
起動させ、第２のブリッジ回路と並列に運転させる。ま
た、交流電源が異常な状態から正常な状態へ変化したと
き、第２のブリッジ回路の昇圧チョッパの動作を継続し
た状態でブリッジ回路の昇圧チョッパとしての動作を直
ちに中止させ、切換スイッチを交流電源側へ切り換えた
後、ブリッジ回路を交直変換器として動作を開始させ、
その後、第２のブリッジ回路の昇圧チョッパとしての動
作を中止する。また、第３のブリッジ回路は第１，第２
のコンデンサに充電された電流電圧を交流電圧に変換し
て出力する。
化したとき、直ちに、ブリッジ回路の交直変換器として
の機能を直ちに中止させ、同時に第２のブリッジ回路を
昇圧チョッパとして起動させバッテリーから電力を供給
して第１，第２のコンデンサの電圧を所定値に制御する
動作を開始させる。そして、切換スイッチをバッテリー
側へ切り換えた後、ブリッジ回路を昇圧チョッパとして
起動させ、第２のブリッジ回路と並列に運転させる。ま
た、交流電源が異常な状態から正常な状態へ変化したと
き、第２のブリッジ回路の昇圧チョッパの動作を継続し
た状態でブリッジ回路の昇圧チョッパとしての動作を直
ちに中止させ、切換スイッチを交流電源側へ切り換えた
後、ブリッジ回路を交直変換器として動作を開始させ、
その後、第２のブリッジ回路の昇圧チョッパとしての動
作を中止する。また、第３のブリッジ回路は第１，第２
のコンデンサに充電された電流電圧を交流電圧に変換し
て出力する。
【００２２】
【実施例】本発明の無停電電源装置による実施例の構成
を図１に示す。図１において、ダイオードが逆並列に接
続されたスイッチ素子10，11で成るハーフブリッジ回
路、変流器５、リアクトル７が新たに付加された回路で
他は図２（従来）と同じものである。但し、制御回路17
には後述する新たな制御機能が付加されている。
を図１に示す。図１において、ダイオードが逆並列に接
続されたスイッチ素子10，11で成るハーフブリッジ回
路、変流器５、リアクトル７が新たに付加された回路で
他は図２（従来）と同じものである。但し、制御回路17
には後述する新たな制御機能が付加されている。
【００２３】上記構成において、交流電源１が正常の場
合、制御回路17はリレー３（切換スイッチ）のａ−ｃ間
を閉とし、スイッチ素子８，９をＰＷＭコンバータ（交
直変換器）として動作させ、従来と同様に、交流入力電
流Ｉ1 を力率１の正弦波状の電流波形に制御しつつ、コ
ンデンサ14，15の充電電圧が所定の直流電圧ＶDCとなる
様に制御する。一方、スイッチ素子10をオン・オフして
コンデンサ14，15の充電電圧を入力とする降圧チョッパ
として動作させ、バッテリー２を充電する。交流電源１
の電圧が異常低下あるいは停電が発生し、正常な状態か
ら異常な状態へ変化すると、制御回路17がそれを検出
し、直ちにスイッチ素子10の降圧チョッパとしての動作
を中止させ、バッテリー電圧を入力としてコンデンサ1
4，15の電圧を所定の直流電圧ＶDCに維持するようにス
イッチ素子11をオン・オフしてリアクトル７に電流を流
し、昇圧チョッパとして動作を再開させる。同時にスイ
ッチ素子８，９のＰＷＭコンバータとしての動作を中止
させ、リレー３のａ−ｃ間を開、ｂ−ｃ間を閉とし、交
流入力側からバッテリー側へ切り換える。また、リレー
３の動作遅れ等を考慮した所定の時間（例えば、正弦波
の１サイクル50Hzの場合、20mS）後にスイッチ素子９を
スイッチ素子11と同様にオン・オフしてバッテリー２か
らリアクトル６に電流を流し、昇圧チョッパとして動作
を再開させる。
合、制御回路17はリレー３（切換スイッチ）のａ−ｃ間
を閉とし、スイッチ素子８，９をＰＷＭコンバータ（交
直変換器）として動作させ、従来と同様に、交流入力電
流Ｉ1 を力率１の正弦波状の電流波形に制御しつつ、コ
ンデンサ14，15の充電電圧が所定の直流電圧ＶDCとなる
様に制御する。一方、スイッチ素子10をオン・オフして
コンデンサ14，15の充電電圧を入力とする降圧チョッパ
として動作させ、バッテリー２を充電する。交流電源１
の電圧が異常低下あるいは停電が発生し、正常な状態か
ら異常な状態へ変化すると、制御回路17がそれを検出
し、直ちにスイッチ素子10の降圧チョッパとしての動作
を中止させ、バッテリー電圧を入力としてコンデンサ1
4，15の電圧を所定の直流電圧ＶDCに維持するようにス
イッチ素子11をオン・オフしてリアクトル７に電流を流
し、昇圧チョッパとして動作を再開させる。同時にスイ
ッチ素子８，９のＰＷＭコンバータとしての動作を中止
させ、リレー３のａ−ｃ間を開、ｂ−ｃ間を閉とし、交
流入力側からバッテリー側へ切り換える。また、リレー
３の動作遅れ等を考慮した所定の時間（例えば、正弦波
の１サイクル50Hzの場合、20mS）後にスイッチ素子９を
スイッチ素子11と同様にオン・オフしてバッテリー２か
らリアクトル６に電流を流し、昇圧チョッパとして動作
を再開させる。
【００２４】従って、バッテリー２によるバックアップ
運転はリアクトル６と７を介して電力が供給され、これ
により、バッテリー２の電圧が交流電源１の電圧より低
い場合にリアクトル６の定格電流を低減することが可能
となり、リアクトル６と７の全体のＬＩ2 も小さくする
ことが可能となる。
運転はリアクトル６と７を介して電力が供給され、これ
により、バッテリー２の電圧が交流電源１の電圧より低
い場合にリアクトル６の定格電流を低減することが可能
となり、リアクトル６と７の全体のＬＩ2 も小さくする
ことが可能となる。
【００２５】例えば、１kVＡ級のＵＰＳ（ＡＣ 100Ｖ入
力、バッテリー48Ｖ：12Ｖ−４直列）の場合、従来のリ
アクトル６は、２mH−20Ａ程度のものが必要であるが、
本発明ではリアクトル６，７とも２mH−10Ａ程度でよ
く、ＬＩ2 で比較すると、従来は２mH×(20)2 ＝0.8 で
あるのに対し、本発明では２mH×(10)2 ×２個＝0.4 と
なり半分のＬＩ2 となる。
力、バッテリー48Ｖ：12Ｖ−４直列）の場合、従来のリ
アクトル６は、２mH−20Ａ程度のものが必要であるが、
本発明ではリアクトル６，７とも２mH−10Ａ程度でよ
く、ＬＩ2 で比較すると、従来は２mH×(20)2 ＝0.8 で
あるのに対し、本発明では２mH×(10)2 ×２個＝0.4 と
なり半分のＬＩ2 となる。
【００２６】交流電源１の電圧が異常な状態から正常な
状態に復帰すると制御回路17はスイッチ素子11の昇圧チ
ョッパとしての動作を継続した状態でスイッチ素子９の
昇圧チョッパとしての動作を停止させ、同時にリレー３
のｂ−ｃ間を開、ａ−ｃ間を閉としてバッテリー側から
交流入力側へ切り換え、リレー３の動作遅れ等を考慮し
た所定の時間後、スイッチ素子８，９をＰＷＭコンバー
タとして動作を再開させ、ＰＷＭコンバータとしての制
御が安定する所定の時間後、スイッチ素子11の昇圧チョ
ッパとしての動作を中止し、スイッチ素子10をオン・オ
フさせて降圧チョッパとして動作を再開させ、バッテリ
ー２を充電する制御を開始させる。
状態に復帰すると制御回路17はスイッチ素子11の昇圧チ
ョッパとしての動作を継続した状態でスイッチ素子９の
昇圧チョッパとしての動作を停止させ、同時にリレー３
のｂ−ｃ間を開、ａ−ｃ間を閉としてバッテリー側から
交流入力側へ切り換え、リレー３の動作遅れ等を考慮し
た所定の時間後、スイッチ素子８，９をＰＷＭコンバー
タとして動作を再開させ、ＰＷＭコンバータとしての制
御が安定する所定の時間後、スイッチ素子11の昇圧チョ
ッパとしての動作を中止し、スイッチ素子10をオン・オ
フさせて降圧チョッパとして動作を再開させ、バッテリ
ー２を充電する制御を開始させる。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、交流入力電圧とバッテ
リー電圧の比が２：１である場合、リアクトル全体のＶ
Ａ（ＬＩ2 ）を半分とすることができ、大きさ、重量を
低減することができる。
リー電圧の比が２：１である場合、リアクトル全体のＶ
Ａ（ＬＩ2 ）を半分とすることができ、大きさ、重量を
低減することができる。
【００２８】また、停電時の切り換え時間をほとんど無
くすことができるため、コンデンサの容量を２／３〜１
／２程度に低減することができ、また、定格電圧の余裕
度を小さくすることができる。
くすことができるため、コンデンサの容量を２／３〜１
／２程度に低減することができ、また、定格電圧の余裕
度を小さくすることができる。
【００２９】また、通常は第２のブリッジ回路をバッテ
リー充電器として動作させることができるので、専用の
充電器が不要となる。また、第３のブリッジ回路から交
流電圧を出力することができ、交流−直流−交流の無停
電電源装置とすることができる。また、３つのブリッジ
回路を一体化した３相ブリッジのモジュールで構成する
ことができ、小形化した無停電電源装置を提供すること
ができる。
リー充電器として動作させることができるので、専用の
充電器が不要となる。また、第３のブリッジ回路から交
流電圧を出力することができ、交流−直流−交流の無停
電電源装置とすることができる。また、３つのブリッジ
回路を一体化した３相ブリッジのモジュールで構成する
ことができ、小形化した無停電電源装置を提供すること
ができる。
【図１】本発明の無停電電源装置の一実施例の構成図。
【図２】従来の無停電電源装置の構成図。
１…交流電源、２…バッテリー、３…リレー（切換スイ
ッチ）、４，５…変流器、６，７…リアクトル、８〜13
…ダイオードが逆並列接続されたスイッチ素子、14，15
…コンデンサ、16…フィルター、17…制御回路。
ッチ）、４，５…変流器、６，７…リアクトル、８〜13
…ダイオードが逆並列接続されたスイッチ素子、14，15
…コンデンサ、16…フィルター、17…制御回路。
Claims (7)
- 【請求項１】 ダイオードが逆並列に接続された第１，
第２のスイッチ素子を直列接続して成るブリッジ回路
と、前記第１，第２のスイッチ素子の直列接続点をイン
ダクタンスを介して交流電源の一端及びバッテリーの一
端のいずれかに接続する切換スイッチと、前記ブリッジ
回路の両端に直列接続され、該直列接続点が前記交流電
源の他端に接続された第１，第２のコンデンサを備え、
前記バッテリーの他端が前記ブリッジ回路の一端に接続
された無停電電源装置において、ダイオードが逆並列に
接続された第３，第４のスイッチ素子を直列接続して前
記第１，第２のコンデンサの両端に接続すると共に、前
記第３，第４のスイッチ素子の直列接続点を第２のイン
ダクタンスを介して前記バッテリーの一端に接続する第
２のブリッジ回路を設けたことを特徴とする無停電電源
装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の無停電電源装置におい
て、交流電源が正常の場合、前記切換スイッチを交流電
源側へ切り換えて、前記ブリッジ回路により交流電源か
ら所定の直流電圧を得、前記第２のブリッジ回路により
前記直流電圧を降圧して前記バッテリーを充電すること
を特徴とする無停電電源装置。 - 【請求項３】 請求項１に記載の無停電電源装置におい
て、交流電源が異常の場合、前記切換スイッチをバッテ
リー側に切り換えて、前記ブリッジ回路と前記第２のブ
リッジ回路を昇圧チョッパとして並列に動作させ、前記
バッテリーから所定の直流電圧を得ることを特徴とする
無停電電源装置。 - 【請求項４】 請求項１に記載の無停電電源装置におい
て、交流電源が正常な状態から異常な状態へ変化したと
き、前記ブリッジ回路の動作を直ちに中止させると共に
前記第２のブリッジ回路を昇圧チョッパとして直ちに動
作を開始させ、前記切換スイッチを交流電源側からバッ
テリー側へ切り換えた後、前記ブリッジ回路を昇圧チョ
ッパとして動作させ、前記第２のブリッジ回路と並列に
運転することを特徴とする無停電電源装置。 - 【請求項５】 請求項１に記載の無停電電源装置におい
て、交流電源が異常な状態から正常な状態へ変化したと
き、前記第２のブリッジ回路の昇圧チョッパの動作を継
続したまま前記ブリッジ回路の昇圧チョッパとしての動
作を中止させ、前記切換スイッチをバッテリー側から交
流電源側へ切り換えた後、前記ブリッジ回路を交直変換
器として動作を開始させ、その後、前記第２のブリッジ
回路の昇圧チョッパとしての動作を中止することを特徴
とする無停電電源装置。 - 【請求項６】 請求項１に記載の無停電電源装置におい
て、ダイオードが逆並列に接続された第５，第６のスイ
ッチ素子を直列接続して前記第１，第２のコンデンサの
両端に接続し、前記第５，第６のスイッチ素子の直列接
続点と前記第１，第２のコンデンサの直列接続点との間
に交流電圧を出力する第３のブリッジ回路を設けたこと
を特徴とする無停電電源装置。 - 【請求項７】 請求項６に記載の無停電電源装置におい
て、前記ブリッジ回路、前記第２のブリッジ回路、前記
第３のブリッジ回路を３相ブリッジ回路の１個のモジュ
ールで構成することを特徴とする無停電電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5256728A JPH07115773A (ja) | 1993-10-14 | 1993-10-14 | 無停電電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5256728A JPH07115773A (ja) | 1993-10-14 | 1993-10-14 | 無停電電源装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07115773A true JPH07115773A (ja) | 1995-05-02 |
Family
ID=17296628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5256728A Pending JPH07115773A (ja) | 1993-10-14 | 1993-10-14 | 無停電電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07115773A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009131122A (ja) * | 2007-11-27 | 2009-06-11 | Hitachi Ltd | 無停電電源装置 |
| JP2010220443A (ja) * | 2009-03-18 | 2010-09-30 | Toyota Central R&D Labs Inc | 車両搭載用マルチフェーズコンバータ |
| JP2010279117A (ja) * | 2009-05-27 | 2010-12-09 | Sanken Electric Co Ltd | ３相電力変換装置 |
| JP2011004507A (ja) * | 2009-06-18 | 2011-01-06 | Toyota Central R&D Labs Inc | 車両用多機能コンバータ |
| WO2013016535A3 (en) * | 2011-07-28 | 2013-07-25 | Schneider Electric It Corporation | Single-battery power topologies for online ups systems |
| JP2017011910A (ja) * | 2015-06-24 | 2017-01-12 | 株式会社日立製作所 | 無停電電源装置 |
| US10044220B2 (en) | 2014-08-22 | 2018-08-07 | Hitachi, Ltd. | Uninterruptible power-supply system |
| EP3588758A1 (en) * | 2018-06-27 | 2020-01-01 | Schneider Electric IT Corporation | Integrated dc to dc converter |
-
1993
- 1993-10-14 JP JP5256728A patent/JPH07115773A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009131122A (ja) * | 2007-11-27 | 2009-06-11 | Hitachi Ltd | 無停電電源装置 |
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