JPH0813171B2 - 安定化電源装置 - Google Patents
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- JPH0813171B2 JPH0813171B2 JP62159393A JP15939387A JPH0813171B2 JP H0813171 B2 JPH0813171 B2 JP H0813171B2 JP 62159393 A JP62159393 A JP 62159393A JP 15939387 A JP15939387 A JP 15939387A JP H0813171 B2 JPH0813171 B2 JP H0813171B2
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- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は通常は商用電源から電力を供給し、停電時に
は自動的にバッテリに切換えて電力を供給するようにし
た無停電の安定化電源装置に関するものである。
は自動的にバッテリに切換えて電力を供給するようにし
た無停電の安定化電源装置に関するものである。
「従来の技術」 第５図において、通常時には柱上変圧器（１）で所定
の電圧に降圧された商用の交流電源が交流入力端子
（２）（３）を介して全波整流回路（４）で整流され、
コンデンサ（５）で平滑化されてDC−ACインバータ
（６）に入力する。このDC−ACインバータ（６）では直
流電圧を交流電圧に変換し、さらに絶縁用のトランス
（７）を介して交流出力端子（８）（９）間に所定の交
流電圧が得られ負荷に供給される。
の電圧に降圧された商用の交流電源が交流入力端子
（２）（３）を介して全波整流回路（４）で整流され、
コンデンサ（５）で平滑化されてDC−ACインバータ
（６）に入力する。このDC−ACインバータ（６）では直
流電圧を交流電圧に変換し、さらに絶縁用のトランス
（７）を介して交流出力端子（８）（９）間に所定の交
流電圧が得られ負荷に供給される。
事故等により商用電源が停電すると、それを検出して
スイッチ（10）が閉じ、バッテリ（11）からDC−ACイン
バータ（６）に電力を供給してそのまま継続して交流出
力が得られる。
スイッチ（10）が閉じ、バッテリ（11）からDC−ACイン
バータ（６）に電力を供給してそのまま継続して交流出
力が得られる。
ここで、DC−ACインバータ（６）が故障して出力電圧
が急変したり、過大な負荷電流が流れたりすると、出力
電圧検出回路（12）または負荷電流検出回路（13）で検
出し、切換スイッチ（14）を直接交流入力端子（２）側
のライン（15）に切換えて負荷への電力供給が中断する
のを防止している。このように、交流入力端子（２）を
直接負荷に結合して交流入力電圧を直接供給するいわゆ
る直送回路を構成する場合には、柱上変圧器（１）でア
ースされている側を、共通ライン（16）をもって交流入
出力端子（３）（９）間を結合することを必要とする。
もし、交流入出力端子（３）（９）間をこの共通ライン
（16）で結合しないと、中間にインピーダンス素子が挿
入されたとき端子（３）（９）間に電位差が生じアース
が確実にとれなくなるからである。
が急変したり、過大な負荷電流が流れたりすると、出力
電圧検出回路（12）または負荷電流検出回路（13）で検
出し、切換スイッチ（14）を直接交流入力端子（２）側
のライン（15）に切換えて負荷への電力供給が中断する
のを防止している。このように、交流入力端子（２）を
直接負荷に結合して交流入力電圧を直接供給するいわゆ
る直送回路を構成する場合には、柱上変圧器（１）でア
ースされている側を、共通ライン（16）をもって交流入
出力端子（３）（９）間を結合することを必要とする。
もし、交流入出力端子（３）（９）間をこの共通ライン
（16）で結合しないと、中間にインピーダンス素子が挿
入されたとき端子（３）（９）間に電位差が生じアース
が確実にとれなくなるからである。
「発明が解決しようとする問題点」 しかるに、交流入力端子と交流出力端子を共通ライン
で結合する場合、従来の回路では交流入力側とDC−ACイ
ンバータの出力側とは、内部電位の関係からトランス
（７）等の絶縁手段を介在しなければならないという問
題があった。
で結合する場合、従来の回路では交流入力側とDC−ACイ
ンバータの出力側とは、内部電位の関係からトランス
（７）等の絶縁手段を介在しなければならないという問
題があった。
「問題点を解決するための手段」 本発明は上述のような問題点を解決するためになされ
たもので、交流入力を整流回路で直流に変換し、この直
流電力をDC−ACインバータで再び交流に変換して出力
し、また交流入力の遮断時に前記DC−ACインバータにバ
ッテリの直流電源を入力して交流出力を得るようにし、
前記交流入力側の一方の端子と前記交流出力側の一方の
端子とを切換回路を介して結合した直送回路を有する電
源装置において、前記交流入力側の他方の端子と、前記
交流出力側の他方の端子間を共通ラインで結合し、前記
交流入力の整流回路は、前記共通ラインに対して正側と
負側に略等しい直流電圧を得られる回路からなり、この
整流回路と前記DC−ACインバータとの間に、前記共通ラ
インに対して正側と負側に昇圧チョッパ回路を挿入し、
前記DC−ACインバータは、１対のスイッチング素子から
なり前記共通ラインに対して略等しい電圧の供給される
ハーフブリッジ型となしたことを特徴とするものであ
る。
たもので、交流入力を整流回路で直流に変換し、この直
流電力をDC−ACインバータで再び交流に変換して出力
し、また交流入力の遮断時に前記DC−ACインバータにバ
ッテリの直流電源を入力して交流出力を得るようにし、
前記交流入力側の一方の端子と前記交流出力側の一方の
端子とを切換回路を介して結合した直送回路を有する電
源装置において、前記交流入力側の他方の端子と、前記
交流出力側の他方の端子間を共通ラインで結合し、前記
交流入力の整流回路は、前記共通ラインに対して正側と
負側に略等しい直流電圧を得られる回路からなり、この
整流回路と前記DC−ACインバータとの間に、前記共通ラ
インに対して正側と負側に昇圧チョッパ回路を挿入し、
前記DC−ACインバータは、１対のスイッチング素子から
なり前記共通ラインに対して略等しい電圧の供給される
ハーフブリッジ型となしたことを特徴とするものであ
る。
「作用」 通常時には、交流電圧が入力し、整流回路で整流さ
れ、共通ラインに対し、正側と負側に略等しい直流電圧
が得られる。この直流電圧は昇圧チョッパ回路でチョッ
ピングされて正側と負側に昇圧される。この昇圧された
電圧がDC−ACインバータによって交流電圧に変換され、
さらに、フィルタ等を通して高調波成分を圧縮し所定の
周波数の交流電圧となる。停電時で交流電圧が入力しな
いときには、バッテリからの直流電圧がDC−ACインバー
タに加えられ、ここで交流に変換され、さらにフィルタ
を通して所定の交流電圧となる。以上のようにして共通
ラインを有する直送回路が絶縁手段なしで構成される。
れ、共通ラインに対し、正側と負側に略等しい直流電圧
が得られる。この直流電圧は昇圧チョッパ回路でチョッ
ピングされて正側と負側に昇圧される。この昇圧された
電圧がDC−ACインバータによって交流電圧に変換され、
さらに、フィルタ等を通して高調波成分を圧縮し所定の
周波数の交流電圧となる。停電時で交流電圧が入力しな
いときには、バッテリからの直流電圧がDC−ACインバー
タに加えられ、ここで交流に変換され、さらにフィルタ
を通して所定の交流電圧となる。以上のようにして共通
ラインを有する直送回路が絶縁手段なしで構成される。
「実施例」 以下、本発明の一実施例を第１図に基づき説明する。
なお、第５図と同一部分は同一符号とする。
なお、第５図と同一部分は同一符号とする。
（２）（３）は商用電源の交流入力端子、（８）
（９）は安定化後の交流出力端子である。これらの入出
力端子のうち一方の交流入力端子（２）と一方の交流出
力端子（８）間が切換回路（14）を介して結合されると
ともに、他方の交流入力端子（３）と他方の交流出力端
子（９）間が共通ライン（16）で直結されて直送回路を
構成している。
（９）は安定化後の交流出力端子である。これらの入出
力端子のうち一方の交流入力端子（２）と一方の交流出
力端子（８）間が切換回路（14）を介して結合されると
ともに、他方の交流入力端子（３）と他方の交流出力端
子（９）間が共通ライン（16）で直結されて直送回路を
構成している。
前記交流入力端子（２）（３）間には整流素子（17）
（18）とコンデンサ（19）（20）からなる正側と負側の
倍電圧整流平滑回路（21）（22）が結合されている。こ
れらの倍電圧整流平滑回路（21）（22）の後段にはリア
クトル（23）（24）、スイッチング素子であるトランジ
スタ（25）（26）、整流素子（27）（28）、コンデンサ
（29）（30）からなる昇圧チョッパ回路（31）（32）が
前記共通ライン（16）に対し正側と負側に結合され、さ
らにこれらの後段には、スイッチング素子としてのトラ
ンジスタ（33）（34）、リアクトル（35）、コンデンサ
（36）からなるハーフブリッジ型のDC−ACインバータ
（37）が結合されている。このDC−ACインバータ（37）
のリアクトル（35）、コンデンサ（36）は発生した交流
電圧の高調波成分を圧縮するフィルタを構成している。
（18）とコンデンサ（19）（20）からなる正側と負側の
倍電圧整流平滑回路（21）（22）が結合されている。こ
れらの倍電圧整流平滑回路（21）（22）の後段にはリア
クトル（23）（24）、スイッチング素子であるトランジ
スタ（25）（26）、整流素子（27）（28）、コンデンサ
（29）（30）からなる昇圧チョッパ回路（31）（32）が
前記共通ライン（16）に対し正側と負側に結合され、さ
らにこれらの後段には、スイッチング素子としてのトラ
ンジスタ（33）（34）、リアクトル（35）、コンデンサ
（36）からなるハーフブリッジ型のDC−ACインバータ
（37）が結合されている。このDC−ACインバータ（37）
のリアクトル（35）、コンデンサ（36）は発生した交流
電圧の高調波成分を圧縮するフィルタを構成している。
前記昇圧チョッパ回路（31）（32）の前段には、停電
時に電力を供給するバッテリ（38a）（38b）が逆流阻止
ダイオード（39）（40）を介して結合されている。
時に電力を供給するバッテリ（38a）（38b）が逆流阻止
ダイオード（39）（40）を介して結合されている。
前記昇圧チョッパ回路（31）（32）のトランジスタ
（25）（26）のベースには20KHz以上の高調波で開閉す
る駆動回路（41）（42）が結合され、この駆動回路（4
1）（42）は前記コンデンサ（29）（30）の両端に結合
された電圧検出回路（43）（44）に結合されている。
（25）（26）のベースには20KHz以上の高調波で開閉す
る駆動回路（41）（42）が結合され、この駆動回路（4
1）（42）は前記コンデンサ（29）（30）の両端に結合
された電圧検出回路（43）（44）に結合されている。
前記DC−ACインバータ（37）のトランジスタ（33）
（34）のベースには20KHz以上で開閉し、かつ交流入力
電圧波形に対応したパルス幅変調をするパルス幅変調回
路（45）が結合されている。
（34）のベースには20KHz以上で開閉し、かつ交流入力
電圧波形に対応したパルス幅変調をするパルス幅変調回
路（45）が結合されている。
前記直送回路の切換回路（14）には負荷電流検出回路
（13）または出力電圧検出回路（12）が結合されてい
る。
（13）または出力電圧検出回路（12）が結合されてい
る。
以上のような回路構成における作用を説明する。
交流入力端子（２）（３）間に、第２図（ａ）に示す
ような交流電圧Viが印加されると、正側と負側の倍電圧
整流平滑回路（21）（22）には第２図（ｂ）に示すよう
な直流電圧＋V1と−V2が共通ライン（16）に対して正側
と負側に略等しい電圧が得られる。これらの直流電圧＋
V1と−V2は昇圧チョッパ回路（31）（32）で昇圧され
る。このとき、第２図（ｃ）に示すように、トランジス
タ（25）（26）の開閉によってコンデンサ（29）（30）
の両端には、直流電圧＋V1と−V2よりも高電圧＋V3と−
V4が得られる。この第２図（ｃ）において、周期ｔ＝1/
f（＝20kHz以上）となり、また、トランジスタ（25）の
オン時間をt1とすると、斜線部（ｍ）と（ｎ）は面積が
等しい。言い換えれば電圧＋V3と−V4が高くなれば検出
回路（43）（44）でそれを検出し駆動回路（41）（42）
でトランジスタ（25）（26）のオン時間t1を短くし、逆
に電圧＋V3と−V4が低くなればt1を長くする。第２図
（ｃ）に示すパルス電圧は整流素子（27）（28）とコン
デンサ（29）（30）で平滑化され、DC−ACインバータ
（37）へ送られる。このDC−ACインバータ（37）のトラ
ンジスタ（33）（34）は、交互にオン、オフし、かつ、
オン、オフの時間幅が交流入力波形に対応し、第２図
（ｄ）の実線のようなパルス電圧波形V5となる。このパ
ルス電圧波形V5がリアクトル（35）とコンデンサ（36）
で高調波成分を圧縮し、第２図（ｄ）の点線のような交
流出力電圧V0が得られる。停電により交流入力がなくな
ると、バッテリ（38a）（38b）からそれぞれ昇圧チョッ
パ回路（31）（32）へ直流電力が送られ同様の作用にて
交流出力電圧V0が得られる。なお、バッテリ（38a）（3
8b）の直流出力電圧は、交流入力電圧を整流平滑化した
第２図（ｂ）に示す電圧よりやや低い値に設定すれば第
５図における切換スイッチ（５）に相当するものを挿入
する必要はない。
ような交流電圧Viが印加されると、正側と負側の倍電圧
整流平滑回路（21）（22）には第２図（ｂ）に示すよう
な直流電圧＋V1と−V2が共通ライン（16）に対して正側
と負側に略等しい電圧が得られる。これらの直流電圧＋
V1と−V2は昇圧チョッパ回路（31）（32）で昇圧され
る。このとき、第２図（ｃ）に示すように、トランジス
タ（25）（26）の開閉によってコンデンサ（29）（30）
の両端には、直流電圧＋V1と−V2よりも高電圧＋V3と−
V4が得られる。この第２図（ｃ）において、周期ｔ＝1/
f（＝20kHz以上）となり、また、トランジスタ（25）の
オン時間をt1とすると、斜線部（ｍ）と（ｎ）は面積が
等しい。言い換えれば電圧＋V3と−V4が高くなれば検出
回路（43）（44）でそれを検出し駆動回路（41）（42）
でトランジスタ（25）（26）のオン時間t1を短くし、逆
に電圧＋V3と−V4が低くなればt1を長くする。第２図
（ｃ）に示すパルス電圧は整流素子（27）（28）とコン
デンサ（29）（30）で平滑化され、DC−ACインバータ
（37）へ送られる。このDC−ACインバータ（37）のトラ
ンジスタ（33）（34）は、交互にオン、オフし、かつ、
オン、オフの時間幅が交流入力波形に対応し、第２図
（ｄ）の実線のようなパルス電圧波形V5となる。このパ
ルス電圧波形V5がリアクトル（35）とコンデンサ（36）
で高調波成分を圧縮し、第２図（ｄ）の点線のような交
流出力電圧V0が得られる。停電により交流入力がなくな
ると、バッテリ（38a）（38b）からそれぞれ昇圧チョッ
パ回路（31）（32）へ直流電力が送られ同様の作用にて
交流出力電圧V0が得られる。なお、バッテリ（38a）（3
8b）の直流出力電圧は、交流入力電圧を整流平滑化した
第２図（ｂ）に示す電圧よりやや低い値に設定すれば第
５図における切換スイッチ（５）に相当するものを挿入
する必要はない。
つぎに、DC−ACインバータ（37）の故障や過大な負荷
電流が流れると、負荷電流検出回路（13）と出力電圧検
出回路（12）でそれを検出し切換回路（14）を直送回路
として交流入力端子（２）から直接負荷に供給する。こ
のとき、他方の入出力端子（３）（９）間が共通ライン
（16）で結合されているため、支障はない。
電流が流れると、負荷電流検出回路（13）と出力電圧検
出回路（12）でそれを検出し切換回路（14）を直送回路
として交流入力端子（２）から直接負荷に供給する。こ
のとき、他方の入出力端子（３）（９）間が共通ライン
（16）で結合されているため、支障はない。
前記第１図の実施例では共通ライン（16）に対し正側
と負側にそれぞれ１個ずつの計２個のバッテリ（38a）
（38b）を挿入したが、第３図に示すように、スイッチ
ング素子としてのトランジスタ（45）、リアクトル（4
6）、ダイオード（47）からなる反転チョッパ回路（4
8）を挿入することによって１個のバッテリ（37）のみ
とすることができる。また、前記トランジスタ（45）の
ベースにはオン、オフを制御する駆動回路（49）が結合
され、この駆動回路（49）にはコンデンサ（20）の両端
の電圧検出回路（50）が結合されている。
と負側にそれぞれ１個ずつの計２個のバッテリ（38a）
（38b）を挿入したが、第３図に示すように、スイッチ
ング素子としてのトランジスタ（45）、リアクトル（4
6）、ダイオード（47）からなる反転チョッパ回路（4
8）を挿入することによって１個のバッテリ（37）のみ
とすることができる。また、前記トランジスタ（45）の
ベースにはオン、オフを制御する駆動回路（49）が結合
され、この駆動回路（49）にはコンデンサ（20）の両端
の電圧検出回路（50）が結合されている。
このような構成において第４図に示すようにトランジ
スタ（45）のオン時にはリアクトルの両端に電圧＋V1が
供給され、トランジスタ（45）のオフ時にはコンデンサ
（20）の両端に電圧−V2が供給される。以降の回路とそ
の作用は前述と同様である。
スタ（45）のオン時にはリアクトルの両端に電圧＋V1が
供給され、トランジスタ（45）のオフ時にはコンデンサ
（20）の両端に電圧−V2が供給される。以降の回路とそ
の作用は前述と同様である。
前記実施例ではスイッチング素子（25）（26）（33）
（34）（45）としてトランジスタを使用したが、MOSFET
を用いることができる。
（34）（45）としてトランジスタを使用したが、MOSFET
を用いることができる。
「発明の効果」 本発明は上述のように構成したので、従来のように交
流入力とDC−ACインバータの出力を電気的に切離さなく
とも、入出力端子間を共通ラインで直接接続して直送回
路を構成できる。また、DC−ACインバータの入出力間を
絶縁する必要がないため部品点数を大巾に減少でき、小
形軽量化、価格の低減と信頼性を向上できる。
流入力とDC−ACインバータの出力を電気的に切離さなく
とも、入出力端子間を共通ラインで直接接続して直送回
路を構成できる。また、DC−ACインバータの入出力間を
絶縁する必要がないため部品点数を大巾に減少でき、小
形軽量化、価格の低減と信頼性を向上できる。
第１図は本発明による安定化電源装置の第１実施例を示
す電気回路図、第２図は第１図の各部の出力波形図、第
３図は本発明の他の実施例の電気回路図、第４図は第３
図の出力波形図、第５図は従来の電源装置の電気回路図
である。 （１）…柱上変圧器、（２）（３）…交流入力端子、
（８）（９）…交流出力端子、（13）…負荷電流検出回
路、（14）…切換回路、（15）…直送ライン、（16）…
共通ライン、（21）（22）…倍電圧整流平滑回路、（2
3）（24）…リアクトル、（25）（26）…スイッチング
素子としてのトランジスタ、（27）（28）…整流素子、
（29）（30）…コンデンサ、（31）（32）…昇圧チョッ
パ回路、（33）（34）…スイッチング素子としてのトラ
ンジスタ、（35）…リアクトル、（36）…コンデンサ、
（37）…DC−ACインバータ、（38a）（38b）…バッテ
リ、（48）…反転チョッパ回路。
す電気回路図、第２図は第１図の各部の出力波形図、第
３図は本発明の他の実施例の電気回路図、第４図は第３
図の出力波形図、第５図は従来の電源装置の電気回路図
である。 （１）…柱上変圧器、（２）（３）…交流入力端子、
（８）（９）…交流出力端子、（13）…負荷電流検出回
路、（14）…切換回路、（15）…直送ライン、（16）…
共通ライン、（21）（22）…倍電圧整流平滑回路、（2
3）（24）…リアクトル、（25）（26）…スイッチング
素子としてのトランジスタ、（27）（28）…整流素子、
（29）（30）…コンデンサ、（31）（32）…昇圧チョッ
パ回路、（33）（34）…スイッチング素子としてのトラ
ンジスタ、（35）…リアクトル、（36）…コンデンサ、
（37）…DC−ACインバータ、（38a）（38b）…バッテ
リ、（48）…反転チョッパ回路。
Claims (5)
- 【請求項１】交流入力を整流回路で直流に変換し、この
直流電力をDC−ACインバータで再び交流に変換して出力
し、また交流入力の遮断時に前記DC−ACインバータにバ
ッテリの直流電源を入力して交流出力を得るようにし、
前記交流入力側の一方の端子と前記交流出力側の一方の
端子とを切換回路を介して結合した直送回路を有する電
源装置において、前記交流入力側の他方の端子と、前記
交流出力側の他方の端子間を共通ラインで結合し、前記
交流入力の整流回路は、前記共通ラインに対して正側と
負側に略等しい直流電圧を得られる回路からなり、この
整流回路と前記DC−ACインバータとの間に、前記共通ラ
インに対して正側と負側に昇圧チョッパ回路を挿入し、
前記DC−ACインバータは、１対のスイッチング素子から
なり前記共通ラインに対して略等しい電圧の供給される
ハーフブリッジ型となしたことを特徴とする安定化電源
装置。 - 【請求項２】バッテリの直流電源は共通ラインの正側と
負側に別個に挿入してなる特許請求の範囲第１項記載の
安定化電源装置。 - 【請求項３】バッテリの直流電源は共通ラインの正側と
負側のいずれか一方に挿入し、他方に反転チョッパ回路
を挿入してなる特許請求の範囲第１項記載の安定化電源
装置。 - 【請求項４】昇圧チョッパ回路はリアクトル、スイッチ
ング素子、整流素子、コンデンサからなる特許請求の範
囲第１項記載の安定化電源装置。 - 【請求項５】DC−ACインバータはスイッチング素子、リ
アクトル、コンデンサでハーフブリッジ型に形成したも
のからなる特許請求の範囲第１項記載の安定化電源装
置。
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