JPH0787686A - 無停電電源装置 - Google Patents

無停電電源装置

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JPH0787686A
JPH0787686A JP5230645A JP23064593A JPH0787686A JP H0787686 A JPH0787686 A JP H0787686A JP 5230645 A JP5230645 A JP 5230645A JP 23064593 A JP23064593 A JP 23064593A JP H0787686 A JPH0787686 A JP H0787686A
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JP
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battery
intermediate circuit
voltage
power
power supply
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Osamu Enomoto
修 榎本
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Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】無停電電源装置のバックアップ用バッテリーの
容量低減と、回路構成の簡素化による装置の小形・軽量
化を図るものである。 【構成】バッテリー7の電圧を直流中間回路4よりも低
くしてバッテリー容量を低減する。直流中間回路4とバ
ッテリー7との間に降圧する充電器21と昇圧する放電
器22とを設ける。又は、充電器と放電器とを一体化し
た充放電器30(例えば双方向性の昇降圧チョッパ)を
設置するが、いずれの場合も直流中間回路4とバッテリ
ー7との間のスイッチは省略し、電源の停電を検出すれ
ば放電器側を起動する構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、バックアップ用のバ
ッテリーを備えて、電源が停電しても電力の供給を継続
できる無停電電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は無停電電源装置の第1従来例を示
した回路図である。この第1従来例回路は、第1電力変
換手段としての整流器3が交流電源2からの交流を直流
に整流して直流中間回路4へ出力する。第2電力変換手
段としてのインバータ8は直流中間回路4からの直流を
交流に変換し、この出力交流を負荷9へ与える。直流中
間回路4にはサイリスタスイッチ12を介してバッテリ
ー6を接続する。かくして一点鎖線で囲んだ無停電電源
装置が構成される。この無停電電源装置は、常時は交流
電源2(交流)→整流器3(直流)→直流中間回路4
(直流)→インバータ8(交流)→負荷9の経路で負荷
9へ交流電力が供給されている。ここで交流電源2が停
電すると、計器用変圧器13を介して停電検出器14が
この停電を検出してサイリスタスイッチ12へオン信号
を与えるので、交流電源2の代わりに、バッテリー6→
サイリスタスイッチ12→直流中間回路4→インバータ
8→負荷9の経路でバッテリー6が電力を供給するの
で、負荷9は停電することなく運転を継続できる。
【0003】交流電源2の停電が復旧すれば、停電検出
器14がこの停電回復を検出してサイリスタスイッチ1
2をオフにし、交流電源2は負荷9への電力供給を再開
する。このときバッテリー6の電圧が低下していれば、
充電器11は交流電源2からの電力でこのバッテリー6
を充電し、次の停電に備える。図5は無停電電源装置の
第2従来例を示した回路図であるが、この第2従来例回
路に図示の交流電源2,整流器3,直流中間回路4,イ
ンバータ8,負荷9,充電器11,サイリスタスイッチ
12,計器用変圧器13,及び停電検出器14の名称・
用途・機能は、図4で既述の第1従来例回路の場合と同
じであるから、これらの説明は省略する。
【0004】図5の第2従来例回路では、整流器3の直
流側とインバータ8の直流側とを結合している直流中間
回路4の電圧とは異なる電圧のバッテリー7を停電バッ
クアップ用として用意し、この電圧の差異を解消するた
めに直流中間回路4とバッテリー7との間には放電器1
5を設ける。交流電源2が停電すれば、バッテリー7→
放電器15→サイリスタスイッチ12→直流中間回路4
→インバータ8→負荷9の経路でバッテリー7が電力を
供給するので、負荷9は停電することなく運転を継続す
ることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図4の第1従来例回路
では、バッテリー6は直流中間回路4に直結しているの
で、当然バッテリー6の電圧は直流中間回路4の電圧と
同じでなければならない。例えば交流電源2の出力電圧
が3相200ボルトの場合に整流器3がこの3相交流を
全波整流をすると、直流中間回路4の電圧は直流270
ボルトになる。従ってバッテリー6の電圧も270ボル
ト、即ち135個のセルの直列接続で構成しなければな
らない。
【0006】コンピュータなどの電子機器は極く短時間
の停電(例えば線路の切替えや、送電線に落雷して遮断
器が高速度で再閉路するまでの数ミリ秒から数秒の時
間)でも誤動作してしまうので、無停電電源装置はこの
ような短時間停電を回避するのを目的として設置するこ
とが多い。一方、数分間以上の長時間停電は非常用発電
機で対処するのが一般的である。即ち短時間停電にのみ
対処するのであれば大容量のバッテリーを備える必要は
なくなり、装置を小形・軽量化できるのであるが、バッ
テリー6の電圧を直流中間回路4の電圧と同じにする
と、前述したようにセルの直列数が多くなり、それにつ
れてバッテリー6は不必要に大きな容量を備えることに
なる。その結果、当該無停電電源装置が大形・大重量化
し、且つ高価になってしまう欠点を有する。
【0007】図5の第2従来例回路は、前述した第1従
来例回路の欠点を解消しようとするものであって、停電
バックアップ用として直流中間回路4の電圧よりも低い
電圧のバッテリー7を備えることで、その容量を低減し
ている。しかしながらこの第2従来例回路では、交流電
源2を電源にした充電器11でバッテリー7を充電する
ので、前述したバッテリー電圧と直流中間回路電圧との
差異を解消するための放電器15と共に、この放電器1
5の入力側か出力側のいずれかにサイリスタスイッチ1
2をも設置しなければならず、サイリスタスイッチ12
の制御回路も含めて当該無停電電源装置の回路を簡素化
できない欠点を有する。そのために、整流器とインバー
タとで構成している既存のインバータ装置にバックアッ
プ用バッテリーを追加して無停電電源装置に改造しよう
としても、簡単に改造ができない不都合もある。
【0008】そこでこの発明の目的は、無停電電源装置
のバックアップ用バッテリーの容量低減と、回路構成の
簡素化による装置の小形・軽量化を図るものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めにこの発明の無停電電源装置は、交流電源から入力し
た交流を直流に変換して直流中間回路へ出力する第1電
力変換手段と、この直流中間回路から入力した直流を交
流に変換して負荷へ出力する第2電力変換手段と、前記
直流中間回路にスイッチを介して接続したバッテリー
と、前記交流電源の停電を検出すれば前記スイッチへ閉
路信号を与える停電検出手段とを備えている無停電電源
装置において、前記直流中間回路から入力する直流電圧
を前記バッテリーの電圧に適合した値に変換して当該バ
ッテリーを充電する充電手段と、このバッテリーから入
力する直流電圧を前記直流中間回路電圧に適合した値に
変換して出力する放電手段とを備え、前記停電検出手段
の検出信号で当該放電手段を動作させるものとする。
【0010】又は、前記直流中間回路から入力する直流
電圧を前記バッテリーの電圧に適合した値に変換して当
該バッテリーを充電し、或いはこのバッテリーから入力
する直流電圧を前記直流中間回路電圧に適合した値に変
換して出力する充放電手段を備え、前記停電検出手段の
検出信号で前記充放電手段を放電動作させるものとす
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の電圧よりも、停電
をバックアップするバッテリーの電圧を低くすること
で、このバッテリーの容量が不必要に大きくなるのを抑
制する。バッテリーの充電は直流中間回路を電源にして
降圧した直流電圧を出力する充電器と、バッテリー電圧
を昇圧して直流中間回路へ出力する放電器とを設ける。
交流電源が停電の際は、停電検出手段からの指令で前記
放電器を起動させるので、前記放電器の入力側か出力側
に設けるスイッチを省略することができるので、回路構
成を簡素にすることが可能となる。
【0012】前記充電器と放電器とを一体にして、直流
電力の方向が直流中間回路→バッテリーのときは出力電
圧を降圧する充電器として作用し、電力方向がバッテリ
ー→直流中間回路のときは出力電圧を昇圧する放電器と
して作用する充放電器を設けて、直流中間回路とバッテ
リーとの間のスイッチを省略し、より一層装置を簡素化
することが可能になる。
【0013】
【実施例】図1は本発明の第1実施例を表した回路図で
あるが、この図1の第1実施例回路に図示の交流電源
2,整流器3,直流中間回路4,インバータ8,負荷
9,計器用変圧器13,及び停電検出器14の名称・用
途・機能は、図4で既述の第1従来例の場合と同じであ
るから、これらの説明は省略する。
【0014】本発明では、バッテリー7の電圧は直流中
間回路4の電圧よりも低く選定してセルの直列数を減ら
し、バッテリー容量が大きくなるのを抑制している。直
流中間回路電圧とバッテリー電圧とは同じにはならない
から、バッテリー7を充電する際に動作して直流中間回
路電圧を降圧する充電器21(この充電器21としては
例えば降圧チョッパを使用する)と、バッテリー7が放
電する際に動作してバッテリー電圧を昇圧する放電器2
2(この放電器22としては例えば昇圧チョッパを使用
する)とを、直流中間回路4とバッテリー7との間に設
置する。交流電源2が停電すれば停電検出器14からの
指令で放電器22を起動し、バッテリー7に蓄えていた
電力をこの放電器22を介して直流中間回路4へ放出
し、更にインバータ8がこの直流を交流に変換して負荷
9へ供給するから、負荷9は停電することなく運転を継
続できる。
【0015】図2は本発明の第2実施例を表した回路図
であるが、この図2の第2実施例回路に図示の交流電源
2,整流器3,直流中間回路4,インバータ8,負荷
9,計器用変圧器13,及び停電検出器14の名称・用
途・機能は、図4で既述の第1従来例の場合と同じであ
るから、これらの説明は省略する。本発明でも、バッテ
リー7の電圧は直流中間回路4の電圧よりも低く選定し
て直列セル数を減らし、バッテリー容量が大きくなるの
を抑制している。直流中間回路4とバッテリー7との間
には充放電器30を設けている。この充放電器30は、
直流中間回路4から直流を入力する場合は降圧してバッ
テリー7へ充電電力を供給し、バッテリー7から直流を
入力する場合は昇圧して直流中間回路4へ電力を供給す
る双方向性を有しており、交流電源2が停電すれば、停
電検出器14からの指令で充放電器30の放電器側が起
動し、バッテリー7に蓄えていた電力が充放電器30と
直流中間回路4とを経てインバータ8へ入力し、このイ
ンバータ8が変換した交流が負荷9へ供給されるので、
負荷9は停電することなく運転を継続できる。
【0016】図3は本発明の第3実施例を表した回路図
であって、図2の第2実施例回路に図示している充放電
器30の構成を表した回路図であるが、この図3の第3
実施例回路に図示の交流電源2,整流器3,直流中間回
路4,インバータ8,負荷9,計器用変圧器13,及び
停電検出器14の名称・用途・機能は、図4で既述の第
1従来例の場合と同じであるから、これらの説明は省略
する。但しこの第3実施例回路の主回路を複線で図示し
ているところが、これまで説明した図1から図4までと
異なっている。
【0017】バッテリー7の電圧は直流中間回路4の電
圧よりも低く選定して直列セル数を減らし、バッテリー
容量が大きくなるのを抑制している。この回路で、バッ
テリー7を充電する際は第1ゲート駆動回路37からの
ゲート信号で第1トランジスタ31をオン・オフ動作さ
せる。即ち第1トランジスタ31をオンにすると、直流
中間回路4→第1トランジスタ31→チョッパリアクト
ル35→バッテリー7→直流中間回路4の経路で、バッ
テリー7へ充電電流が流れ、次いで第1トランジスタ3
1をオフにすると、チョッパリアクトル35に流れてい
た電流は、チョッパリアクトル35→バッテリー7→第
2フリーホイールダイオード34→チョッパリアクトル
35の経路で還流する。即ち第1チョッパトランジスタ
31のオン・オフを高速度で繰り返させることで降圧チ
ョッパの動作となる。
【0018】交流電源2が停電した場合は、停電検出器
14からの指令が第2ゲート駆動回路38へ与えられ、
この第2ゲート駆動回路38からのゲート信号で第2ト
ランジスタ33をオン・オフ動作させる。即ち第2トラ
ンジスタ33をオンにするとバッテリー7を電源にし
て、バッテリー7→チョッパリアクトル35→第2トラ
ンジスタ33→バッテリー7の経路で、電流が増加しつ
つ流れる。次いでこの第2トランジスタ33をオフにす
ると、チョッパリアクトル35に蓄積されたエネルギー
が、チョッパリアクトル35→第1フリーホイールダイ
オード32→直流中間回路4→インバータ8の経路で流
れる。即ち昇圧チョッパの動作となる。尚、4は平滑コ
ンデンサであり、36も平滑コンデンサである。
【0019】
【発明の効果】この発明によれば、電源が停電する際に
バックアップするバッテリーの電圧は、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電
圧よりも低く選定することで、バッテリー容量が不必要
に大きくなるのを抑制して、無停電電源装置の寸法・重
量を増大させない効果が得られる。バッテリー電圧が直
流中間回路電圧よりも低いので、バッテリー充電の際は
直流中間回路電圧を降圧して充電する充電器と、電源停
電時にバッテリーを放電する際は昇圧して直流中間回路
へバッテリー電力を供給する放電器とを備えるが、電源
停電検出と同時に放電器を起動させることで、従来はバ
ッテリーと直流中間回路との間に設けたスイッチを省略
して、回路構成を簡素化できる効果がある。更に、前述
の充電器と放電器とを一体化した双方向の充放電器(例
えば充電用の降圧チョッパと放電用の昇圧チョッパとを
一体化した双方向のチョッパ)を採用することで、より
一層装置の簡素化・小形化・軽量化ができる効果が得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を表した回路図
【図2】本発明の第2実施例を表した回路図
【図3】本発明の第3実施例を表した回路図であって、
図2の第2実施例回路に図示している充放電器30の構
成を表した回路図
【図4】無停電電源装置の第1従来例を示した回路図
【図5】無停電電源装置の第2従来例を示した回路図
【符号の説明】
2 交流電源 3 第1電力変換手段としての整流器 4 直流中間回路 6,7 バッテリー 8 第2電力変換手段としてのインバータ 9 負荷 11,21 充電器 12 サイリスタスイッチ 13 計器用変圧器 14 停電検出器 15,22 放電器 30 充放電器 31 第1トランジスタ 32 第1フリーホイールダイオード 33 第2トランジスタ 34 第2フリーホイールダイオード 35 チョッパリアクトル 37 第1ゲート駆動回路 38 第2ゲート駆動回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】交流電源から入力した交流を直流に変換し
    て直流中間回路へ出力する第1電力変換手段と、この直
    流中間回路から入力した直流を交流に変換して負荷へ出
    力する第2電力変換手段と、前記直流中間回路にスイッ
    チを介して接続したバッテリーと、前記交流電源の停電
    を検出すれば前記スイッチへ閉路信号を与える停電検出
    手段とを備えている無停電電源装置において、 前記直流中間回路から入力する直流電圧を前記バッテリ
    ーの電圧に適合した値に変換して当該バッテリーを充電
    する充電手段と、このバッテリーから入力する直流電圧
    を前記直流中間回路電圧に適合した値に変換して出力す
    る放電手段とを備え、前記停電検出手段の検出信号で当
    該放電手段を動作させることを特徴とする無停電電源装
    置。
  2. 【請求項2】交流電源から入力した交流を直流に変換し
    て直流中間回路へ出力する第1電力変換手段と、この直
    流中間回路から入力した直流を交流に変換して負荷へ出
    力する第2電力変換手段と、前記直流中間回路にスイッ
    チを介して接続したバッテリーと、前記交流電源の停電
    を検出すれば前記スイッチへ閉路信号を与える停電検出
    手段とを備えている無停電電源装置において、 前記直流中間回路から入力する直流電圧を前記バッテリ
    ーの電圧に適合した値に変換して当該バッテリーを充電
    し、又はこのバッテリーから入力する直流電圧を前記直
    流中間回路電圧に適合した値に変換して出力する充放電
    手段を備え、前記停電検出手段の検出信号で前記充放電
    手段を放電動作させることを特徴とする無停電電源装
    置。
  3. 【請求項3】請求項2に記載の無停電電源装置におい
    て、前記充放電手段は双方向の昇降圧チョッパで構成す
    ることを特徴とする無停電電源装置。
JP5230645A 1993-09-17 1993-09-17 無停電電源装置 Pending JPH0787686A (ja)

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