JPH09163633A - 無停電交流給電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の負荷に給電する無停電交流給電装置の
信頼性を経済的に向上させる。 【解決手段】 交流から直流への順電力変換の機能と直
流から交流への逆電力変換の機能を合わせもつ順逆変換
装置を単位装置とし、複数台の装置を選択スイッチを介
して順変換にも逆変換にも稼働させられるよう結線し、
また冗長構成をとって無停電交流給電装置を構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複数の負荷に給電す
る無停電交流電源装置のシステム構成に関わるものであ
る。詳しくは、電力変換装置およびこれを複数台使った
無停電交流給電装置の構成に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】日常の社会生活においてコンピュータと
の関わりがますます増加している。コンピュータは重要
なシステムに使われるほど瞬時のサービス停止も許され
ない場合が多くなり、また予告無しの停電があるとソフ
トウエアに損傷が生じる場合もある。これらのことから
コンピュータには商用電源の停電の影響をなくすため
に、一般に無停電電源装置（一般にＵＰＳと言われてい
る）を設けて給電する方法がとられる。また、ＵＰＳは
その使命からして信頼性の高いことが求められる。

【０００３】以下、従来使われているＵＰＳについて説
明する。まず、単独で使われるＵＰＳについて説明す
る。ＵＰＳの構成を図５に示す。ＵＰＳの入力部には変
換器Ａを置く。変換器Ａは商用交流電力を受けて、これ
を直流電力に変換する順変換器であり、いわゆる整流器
としての機能を持つ。単なる交流から直流への電力変換
だけなら安価なサイリスタ整流回路でもよいが、この例
では入力の力率を１に近くまで高め、かつ入力電流に高
調波成分を含まないように制御する機能をもたせるため
に、機能の高いブリッジ回路が使われている。ＵＰＳの
出力部に変換器Ｂを置く。変換器Ｂは直流電力を所望の
周波数、定電圧の交流電圧に変換するいわゆるインバー
タとしての機能を持つ。直流部にバッテリＢＴを置く。
負荷は選択スイッチＳを介してＵＰＳの出力かあるいは
交流電源に接続される。なお、ＵＰＳは三相の装置の例
を示しているがＵＰＳの外部の結線は簡略化して単線結
線図で示してある。常時は、ＵＰＳは商用交流電源から
電力を受けてこれを変換器Ａ（順変換器あるいは整流器
に同じ）で直流に変換し、バッテリＢＴを充電するとと
もに変換器Ｂ（逆変換器あるいはインバータに同じ）に
給電する。変換器Ｂは定周波数、定電圧の交流電力を出
力する。商用電源の停電時には、バッテリＢＴの放電電
力を変換器Ｂに給電し、ＵＰＳからは停電なしで負荷へ
の給電を続ける。また、ＵＰＳの故障時には、選択スイ
ッチＳを切り換えることによって負荷へは交流電源から
給電する。ＵＰＳに組み込まれている２組の変換器Ａお
よびＢは同一の構成でもよい。制御装置は変換器Ａ用と
変換器Ｂ用で異なる。入力部の制御装置Ａは交流電流の
波形を正弦波状に整形し、入力率を１にする信号を生成
して変換器Ａに送る。一方、出力部の制御装置ＢはＵＰ
Ｓ出力の電圧および周波数を制御する信号を生成して変
換器Ｂに送る。

【０００４】ＵＳＰを単体で使ったときには、ＵＰＳの
一部に故障が生じれば、修理・復旧するまでの期間は選
択スイッチＳを切り換えて交流電源から給電する。この
交流電源から給電している期間に停電があると給電はと
まる。無停電電源に一段と高い信頼性が求められる場合
にはＵＰＳを２台使った冗長並列運転システムが構成さ
れる。ＵＰＳの故障頻度は交流電源の停電頻度より十分
に低いので無停電電源としての信頼性は予備系として交
流電源を使った図５の例にくらべて向上する。この冗長
並列運転システムを図６に示す。２台のＵＰＳの内の１
台は予備である。たとえば１台が故障して切り離されて
も、残りのＵＰＳで負荷の必要とする電力は給電でき
る。また、負荷に給電したまま、システムから１台のＵ
ＰＳを切り離して保守点検ができるという長所もある。
ＵＰＳの投入・切り離しは入力側はスイッチＳａ１，２
の開閉により、また出力側はスイッチＳｂ１，２の開閉
によって行う。スイッチは電磁スイッチのようなメカニ
カルなものも、またサイリスタのような半導体スイッチ
も使われる。また、スイッチＳａ１，２、Ｓｂ１，２は
ＵＰＳの内部に実装される場合もある。

【０００５】負荷が２系統に分かれていて、信頼性を高
めるためそれぞれ別の電源から給電を受ける場合の給電
システムの構成例を図７，８に示す。このような負荷の
例はコンピュータが無停止運転を強いられるような高信
頼度システムの場合にみられる。信頼性を高めるため
に、コンピュータシステムを０系と１系の全く同じ２組
で構成し、同時に同じコンピュータ処理業務を進める。
一方が故障あるいは点検で停止しても、他方が継続して
稼働するように運用されている。これら高信頼度コンピ
ュータシステムでは一部が給電停止に至ってもコンピュ
ータ業務を続けられるように電源設備も２系統を設備す
る。図７，８はこれら２系統の負荷１，２に給電する電
源システムの構成例である。図７は図５に示した交流電
源を予備系にもったＵＰＳを２系統使った例である。括
弧内に示した数字は相対的な電力容量の大きさを示す。
１つの負荷の消費電力量を１００とすると、給電するＵ
ＰＳの出力電力容量は１００あればよい。しかしＵＰＳ
内部では変換器ＡとＢに１００の電力変換容量を必要と
するので、ＵＰＳ１台では合計２００の電力変換処理を
する。無停電電源システムとしては負荷１，２の要求す
る合計２００に対して合計４００（１００×４）の電力
を変換処理することになる。図８は図６のＵＰＳの冗長
並列運転システムを２系統使った例である。負荷の消費
電力２００に対して無停電電源システムで変換処理する
全電力容量は８００（１００×８）となる。図７は電力
変換の処理量は小さく、したがって、電源の設備のコス
トは相対的に低いがＵＰＳが停止中の商用電源停電のリ
スクが大きい。一方、図８は電力変換処理量は８００と
極めて高いが給電システムの信頼性も高い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】１台のＵＰＳで給電す
る場合には、安い設備費で給電システムが構築できる。
しかし、このＵＰＳが故障すると修理・復旧するまでの
期間は交流電源から給電することになる。交流電源とし
て一般に使われる商用電源は停電の頻度が高いので、こ
の交流電源を予備電源として使うと信頼性を確保できな
い（そもそも商用電源の信頼性が低いがためにＵＰＳが
使われる）。一方、ＵＰＳを冗長並列運転される場合に
は、給電システムの信頼性は高くなるが、予備の装置を
設けておく必要があり、設備のコストが大幅に上がる。
負荷が複数ある場合には、このコスト高は深刻な問題に
なる。

【０００７】冗長並列運転しているＵＰＳのいづれかが
故障すると修理点検のために故障ＵＰＳを並列運転シス
テムから切り離して作業することになる。したがって、
故障ＵＰＳの修理点検が完了するまでの期間は、健全な
回路（たとえば、変換器Ａが故障した場合には変換器Ｂ
は健全でありながら給電システムから切り離されてい
る）は活用されないで眠っている。切り離されているＵ
ＰＳのバッテリも同じく商用電源の停電があっても給電
サービスに供し得ないで眠っている。健全な部分は可能
な限り給電システムの信頼性向上のために活用したい。
ＵＰＳを構成する変換器Ａは出力用の変換器Ｂには使え
ず、また、変換器Ｂは入力用の変換器Ａには使えない。
両回路に融通性がないために保守点検修理の作業性が悪
く、また予備の回路・部品もそれぞれ別個に備えておく
必要があり無駄がでる。改善が望まれる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】課題を解決するために本
発明は、半導体スイッチを用いたブリッジ回路とフィル
タで構成した順逆変換装置を複数台有し、この順逆変換
装置は交流から直流への順電力変換と直流から交流への
逆電力変換とのいづれにも選択して動作させられるもの
であり、前記順逆変換装置の交流端に選択スイッチを設
け、前記選択スイッチを介して前記順逆変換装置のすべ
ては複数の負荷のうちの少なくても１つに接続され、前
記選択スイッチを介して前記順逆変換装置の一部は交流
電源および予備給電ラインに接続され、前記順逆変換装
置のすべての直流端を相互に接続すると共にバッテリに
接続し、複数の負荷に給電することを特徴とする無停電
交流給電装置を発明の要旨とする。

【０００９】さらに本発明は、半導体スイッチを用いた
ブリッジ回路とフィルタで構成した順逆変換装置を複数
台有し、この順逆変換装置は交流から直流への順電力変
換と直流から交流への逆電力変換とのいづれにも選択し
て動作させられるものであり、前記順逆変換装置の交流
端に選択スイッチを設け、前記選択スイッチを介して前
記順逆変換装置のすべては複数の負荷のうちの少なくて
も１つに接続され、前記選択スイッチを介して前記順逆
変換装置のすべては交流電源に接続され、前記選択スイ
ッチを介して前記順逆変換装置の一部は予備給電ライン
に接続され、前記順逆変換装置のすべての直流端を相互
に接続すると共にバッテリに接続し、複数の負荷に給電
することを特徴とする無停電交流給電装置を発明の要旨
とする。

【００１０】さらに本発明は、交流入力電流を制御する
信号を生成する機能と交流出力電圧を制御する信号を生
成する機能を備え、この両機能のいずれかを選択してブ
リッジ回路の半導体素子に制御信号を送出することを特
徴とする請求項１または２の無停電交流給電装置に適用
する制御装置を発明の要旨とする。

【００１１】さらに本発明は、バッテリを複数の群に分
けてそれらをそれぞれスイッチを介して並列に接続した
ことを特徴とする請求項１および２の無停電交流給電装
置を発明の要旨とする。

【００１２】変換器Ａと変換器Ｂを内蔵した従来のＵＰ
Ｓ装置を構成単位として使うのをやめて、代わりに、Ｕ
ＰＳ装置の変換器Ａと変換器Ｂを分離しそれぞれ独立さ
せた。これによって構成単位が小さくなり、故障の確率
が小さくなった。つまり、信頼性が高くなる。信頼性の
向上に寄与するように、変換器Ａ部の装置が故障しても
変換器Ｂ部には影響しない、また、変換器Ｂ部が故障し
ても変換器Ａ部には影響しない結線をした。これによっ
て、故障が生じても故障装置のみを切り離せばよく、残
りのすべての変換器部（本発明の順逆変換装置）を給電
サービスに供することができる。保守用の部品、ユニッ
ト等の種類を少なくし、保守の作業性を高められるよう
に、同じ構成の順逆変換装置を順変換装置と逆変換装置
に共通した。また順逆変換装置は相互に互換性を持たせ
るように結線した。修理点検の作業性を上げるため、故
障が生じたときには故障した順逆変換装置のみを切り離
して修理点検できる、整流容量に不足ができれば、予備
給電ラインに接続されている予備用の順逆変換装置を入
力ライン側に切り換えて容量を増す。また、出力用の順
逆変換装置が故障したときには予備給電ラインに接続さ
れている順逆変換装置から給電されるので、故障した順
逆変換装置のみを切り離して修理点検できる。順逆変換
装置の運転台数によらず、全てのバッテリはサービスに
供することができ、利用率の向上が図れる。

【００１３】

【発明の実施の形態】交流から直流への順電力変換の機
能と直流から交流への逆電力変換の機能を合わせもつ順
逆変換装置を単位装置とし、複数台の装置を選択スイッ
チを介して順変換にも逆変換にも稼働させられるよう結
線し、また冗長構成をとって無停電交流給電装置を特徴
とする。

【００１４】

【実施例】

実施例１ 図１に本発明の第１の実施例を示す。図において１は交
流電源であり、一般には商用電源が使われる。また、予
備電源としてエンジン・発電機が備えられている場合に
は、商用電源の停電時には、このエンジン・発電機が交
流電源として使われる。２１〜２５は順逆変換装置で、
実施例では合計５台が使われている。３１，３２は負荷
で２組ある例を示してある。４は交流入力ラインで交流
電源１と接続されている。５は予備給電ラインである。
６は直流ラインで順逆変換装置２１〜２５の直流端を相
互接続させ、またバッテリＢＴ１，ＢＴ２とをそれぞれ
スイッチＳＢＴ１あるいはＳＢＴ２を介して接続してい
る。順逆変換装置２１〜２３の交流端はそれぞれ選択ス
イッチＳＡ１〜ＳＡ３を介して交流入力ライン４あるい
は予備給電ライン５に接続されている。順逆変換装置２
４，２５の交流端が負荷３１，３２にそれぞれ選択スイ
ッチＳＢ１，ＳＢ２を介して接続されている。また予備
給電ライン５も同じ切り替えスイッチを介して負荷３
１，３２に接続されている。予備スイッチＳＳは交流入
力ライン４と予備給電ライン５を接続する。

【００１５】次に図１の実施例の運転について説明す
る。 （常時運転モード）順逆変換装置２１〜２５のすべてが
稼働状態にある運転モードである。予備スイッチＳＳは
開放とする。順逆変換装置２１，２２は順変換装置とし
て稼働する。交流電源１の交流電力を直流電力に変換し
て順逆変換装置２３〜２５に給電するとともにバッテリ
ＢＴ１、ＢＴ２を充電する。順逆変換装置２３は逆変換
装置として動作して、交流電圧を予備給電ラインに出力
している。つまり、順逆変換装置２４あるいは２５の故
障に備えて予備装置として待機運転している。順逆変換
装置２１〜２３は結線上の互換性があり、どの装置を逆
変換装置として使ってもよい。順逆変換装置２４，２５
は逆変換装置として稼働し、それぞれ選択スイッチＳＢ
１〜ＳＢ２を介して割り当てられた負荷３１，３２に交
流電力を給電する。

【００１６】（停電時運転モード）交流電源１が停電し
てバッテリＢＴ１，ＢＴ２の放電電力で給電する運転モ
ードである。交流電源１が停電すると順逆変換装置２
１，２２は停止し、順逆変換装置２４，２５はバッテリ
ＢＴ１，ＢＴ２の放電による直流電力を交流電力に変換
してそれぞれの負荷３１，３２に給電する。順逆変換装
置２３は予備給電ライン上で無負荷状態で待機運転して
いる。

【００１７】（逆変換運転装置故障時運転モード）負荷
に給電している順逆変換装置の１台が故障したときの運
転モードである。順逆変換装置、たとえば２４が故障す
ると選択スイッチＳＢ１を予備給電ライン側に切り替え
て、それまで待機運転していた順逆変換装置２３から負
荷３１に給電させる。順逆変換装置２４を修理復旧させ
て選択スイッチＳＢ１を再び順逆変換装置２４側に切り
替えると常時の運転モードに戻る。

【００１８】（順変換運転装置故障時運転モード）交流
電源から受電している順逆変換装置の１台が故障したと
きの運転モードである。順逆変換装置２１，２２の何れ
か、たとえば２１が故障すると選択スイッチＳＡ１を開
いてこれを交流入力ラインから切り離す。選択スイッチ
ＳＡ３を予備給電ライン側から交流入力ライン側に切り
替えて、それまで待機運転していた順逆変換装置２３に
順変換動作をさせる。順逆変換装置２３が稼働し始める
までのわずかの期間は順逆変換装置２２のみが稼働して
いるので交流電源１からの電力は不足することになる
が、この不足分はバッテリＢＴＢ１，ＴＢ２の放電によ
ってまかなうので負荷への給電には支障をきたさない。
故障した順逆変換装置２１は修理点検後再運転させ、選
択スイッチＳＢ１を投入する。また順逆変換装置２３を
逆変換運転させて出力端を予備給電ライン側に切り換え
させて常時運転状態に戻す。

【００１９】（複数の故障発生時運転モード１）順変換
運転している装置の１台たとえば２１と、逆変換運転し
ている装置１台、たとえば２４が故障した時の運転モー
ドである。予備として待機運転していた順逆変換装置２
３から負荷３１に給電し、順変換運転は順逆変換装置２
２のみで稼働させる。この運転モードは給電能力が小さ
くなっているので負荷が重い場合には存在しないが、コ
ンピュータ負荷の場合には次のように軽負荷の場合が一
般的であり、このモードも存在する。コンピュータが負
荷である場合、始動時には大きな突入電流（トランスの
励磁突入電流、電解コンデンサの充電突入電流等）があ
り、必要な電力容量は大きくなるが、定常運転に入ると
必要電力量は半減する。したがって、無停電交流給電装
置の入力電力も減少するので稼働には１台の順逆変換装
置があれば足りる場合がある。

【００２０】（複数の故障発生時運転モード２）２台の
逆変換運転している装置２４，２５が共に故障した場合
の運転モードである。負荷３１，３２は共に予備給電ラ
インから給電を受ける。順変換運転している装置の１
台、たとえば２２を逆変換運転に切り替え、予備給電ラ
インに投入して待機運転していた順逆変換装置２３と並
列運転させる。このモードも順変換運転する装置は１台
になるが前記軽負荷時には存在する。

【００２１】（複数の故障発生時運転モード）３台以上
の順逆変換装置が故障して給電電力容量が不足する場合
には、予備スイッチＳＳを交流電源側に切り換えて、負
荷３１，３２には予備給電ラインを介して交流電源から
給電する。

【００２２】バッテリは定期的に容量テストを行ない蓄
電能力が正常化か否かのチェックが必要である。また寿
命が短いために、通常５年程度で新品と交換する必要が
ある。これらの作業時にはバッテリスイッチＳＢＴ１，
２で部分的に切り離して処置すればよく、作業性がよ
い。また、残りのバッテリをサービスに供したままの状
態で作業が進められるので商用電源の停電があってもバ
ッテリの一部は常に接続されているので給電サービスの
心配はない。

【００２３】負荷の電力需要と順逆変換装置の電力変換
容量との関係を次に示す。図１の括弧内の数字は相対的
な電力容量である。負荷の需要を１台当たり１００とす
ると合計２００になる。順逆変換装置は５台使われてい
るので電力変換処理の総量は５００である。

【００２４】本発明の構成要素である順逆変換装置を説
明する。順逆変換装置の構成を図２に示す。Ｑ１〜Ｑ６
は半導体スイッチ素子である。半導体スイッチ素子Ｑと
ダイオードＤの逆並列回路である半導体スイッチを６組
使って三相ブリッジインバータ回路を構成している。ブ
リッジの交流点ＡＵ，ＡＶ，ＡＷからリアクタＬ１〜Ｌ
３、コンデンサＣ１〜Ｃ３で構成したフィルタを介して
交流端に接続する。この順逆変換装置を交流電源に接続
した場合には交流端は入力端子になり、負荷に接続した
場合には交流端は出力端になる。ブリッジの直流点Ｐ，
Ｎを直流端に出す。電解コンデンサＣＤＣをブリッジの
直流点間にまたがって設ける。制御装置は順逆変換装置
を構成する半導体スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６の動作を制御
する信号を生成する装置であり、順逆変換装置を交流か
ら直流に変換される場合の信号生成と直流を交流に変換
させる場合の信号生成の２通りの機能を合わせ持ち、何
れかを選択して使う。順逆変換装置を交流から直流へ電
力変換する順変換装置、いわゆる整流器として使う場合
には、制御装置は交流の入力電流と出力の直流電圧をセ
ンシング情報として使う。入力電流の位相を交流電源電
圧の位相に合わせるように、つまり、入力の力率を１に
近づけるように制御し、同時に、高調波電流の発生を抑
制するために、入力電流の波形を正弦波状に整形する。
また、直流電圧のレベルが所望の値になるように交流入
力電流のレベルを制御する。これらの制御情報をもった
信号を生成させてそれぞれの半導体スイッチに与える。
（例えば特開平７−５９３５４号、特開平７−７５３４
２号公報参照） 順逆変換装置を直流から交流への逆変換に使う場合に
は、制御装置は交流の出力電圧をセンシング情報として
使う。出力電圧の周波数が所望の値になるように、また
電圧のレベルが所望の値になるように制御し、場合によ
っては電圧波形が正弦波状になるように整形する。この
ような制御情報をもった信号を生成させて半導体スイッ
チＱ１〜Ｑ６に与える。

【００２５】図２では制御装置を順逆変換装置の装置内
に実装させているが、各順逆変換装置の制御装置をまと
めて独立した装置に実装してもよい。このようにすると
順変換装置を同期させて運転させる場合などの制御装置
間の信号のやりとりが容易になる。

【００２６】図１において順逆変換装置の交流側に設け
ている選択スイッチＳＡ１〜ＳＡ３、およびＳＢ１，Ｓ
Ｂ２をそれぞれ図２の順逆変換装置の内部に実装しても
よい。また、選択スイッチＳＡ１〜ＳＡ３、ＳＢ１，Ｓ
Ｂ２には電磁スイッチのようなメカニカルなものでけで
なく、従来使われているような半導体スイッチも適用で
きる。図３に半導体素子としてサイリスタを使った選択
スイッチの１相分について構成例を示す。電流を流した
いルートのサイリスタ対に信号を与えてこれをオン状態
にする。三相のスイッチの場合には、このスイッチを
Ｕ，Ｖ，Ｗの各相に使う。

【００２７】電解コンデンサＣＤＣは従来例図５のよう
に直流バス側に移設してもよい。図２では半導体スイッ
チ素子としてバイポーラ・トランジスタを使った例を示
してあるが、他に、ＧＴＯ（ゲート・ターンオフ・サイ
リスタ）、ＩＧＢＴ等も使われる。順逆変換装置の回路
例として従来から使われている三相のブリッジ回路を示
したが、他に単相の従来回路も同じように使われる。

【００２８】実施例２ 図４に本発明の第２の実施例を示す。図１の第１の実施
例では負荷３１，３２はそれぞれ対応した順逆変換装置
２４，２５から給電する例である。順逆変換装置２４，
２５は順変換には使わない結線となっている。これに対
して図４の実施例はすべての順逆変換装置が順変換にも
逆変換にも使える結線としたものである。以下、これを
説明する。順逆変換装置２１，２２はそれぞれの選択ス
イッチＡＳ１，ＳＡ２を介して交流入力ライン４に接続
されている。順逆変換装置２８は選択スイッチＡＳ３を
介して予備給電ライン５に接続されている。順逆変換装
置２４，２５は選択スイッチＳＢ１，ＳＢ２を介してそ
れぞれ負荷３１，３２に接続されている。

【００２９】次に図４の実施例の運転について説明す
る。 （常時運転モード）順逆変換装置２１〜２５のすべてが
動作している運転モードである。予備スイッチＳＳは開
放とする。順逆変換装置２１，２２は順変換装置として
稼働する。交流電源１の交流電力を直流電力に順変換し
て順逆変換装置２３〜２５に給電するとともにバッテリ
ＢＴ１、ＢＴ２を充電する。順逆変換装置２３は逆変換
装置として動作して、交流電圧を予備給電ライン５に出
力している。つまり、順逆変換装置２４あるいは２５の
故障に備えて予備装置として待機運転している。順逆変
換装置２１〜２３は結線上の互換性があり、どの装置を
逆変換装置として使ってもよい。順逆変換装置２４，２
５は逆変換装置として稼働し、それぞれ選択スイッチＳ
Ｂ１，２を介して専用の負荷３１，３２に交流電力を給
電する。

【００３０】（停電時運転モード）交流電源１が停電し
てバッテリＢＴ１，ＢＴ２の放電電力で給電する運転モ
ードである。交流電源１が停電すると順逆変換装置２
１，２２は停止し、他の順逆変換装置２４，２５はバッ
テリＢＴ１，ＢＴ２の放電による直流電力を交流電力に
変換して負荷に給電する。順逆変換装置２３は予備給電
ライン５上で無負荷状態で待機運転している。

【００３１】（逆変換運転装置故障時運転モード）負荷
に給電している順逆変換装置の１台が故障したときの運
転モードである。順逆変換装置、たとえば２４が故障す
ると選択スイッチＳＢ１を予備給電ライン側に切り替え
て、それまで待機運転していた順逆変換装置２３から負
荷３１に給電させる。順逆変換装置２４を修理復旧させ
て選択スイッチＳＢ１を再び順逆変換装置２４側に切り
替えると常時の運転モードに戻る。

【００３２】（順変換運転装置故障時運転モード）交流
電源から受電している順逆変換装置の１台が故障したと
きの運転モードである。順逆変換装置２１，２２の何れ
か、たとえば２１が故障すると選択スイッチＳＡ１を開
いてこれを交流入力ラインから切り離す。選択スイッチ
ＳＡ３を予備給電ライン側から交流入力ライン側に切り
替えて、それまで待機運転していた順逆変換装置２３に
順変換動作をさせる。順逆変換装置２３が稼働し始める
までのわずかの期間は交流電源１からの電力は不足する
ことになるが、この不足分はバッテリＢＴＢ１，ＴＢ２
の放電によってまかなうので負荷への給電には支障をき
たさない。故障した順逆変換装置２１は修理点検後再稼
働させ、選択スイッチＳＢ１を投入する。また順逆変換
装置２３を逆変換運転させて出力端を予備給電ライン側
に切り換えさせて常時運転状態に戻す。

【００３３】（複数の故障発生時運転モード１）順変換
運転している装置の１台たとえば２１と、逆変換運転し
ている装置１台、たとえば２４が故障した時の運転モー
ドである。予備として待機運転していた順逆変換装置２
３から負荷３１に給電し、順変換運転は順逆変換装置２
２のみで稼働させる。この運転モードは負荷が重い場合
には存在しないが、軽負荷で順変換動作する装置が１台
で電力容量がまかなえる場合に成り立つ。

【００３４】（複数の故障発生時運転モード２）２台の
逆変換運転している装置２４，２５が共に故障した場合
の運転モードである。順変換運転している装置の１台、
たとえば２２を逆変換運転に切り替え、予備給電ライン
に投入して待機運転していた順逆変換装置２３と並列運
転させる。負荷３１，３２は共に予備給電ラインから給
電を受ける。このモードも順変換運転する装置は１台に
なるが前記のような軽負荷時には存在する。

【００３５】（複数の故障発生時運転モード）３台以上
の順逆変換装置が故障して給電電力容量が不足する場合
には、予備スイッチＳを交流電源側に切り換えて、負荷
３１，３２には予備給電ラインを介して交流電源から給
電する。

【００３６】図１および図４の実施例では予備の順逆変
換装置として１台を設けた例について説明したが、複数
台の予備を設けて置くことによりさらに無停電交流給電
装置としての信頼性は向上する。

【００３７】実施例では負荷を２系統として説明した
が、３系統以上でも拡張して同じ効果が得られる。

【００３８】

【発明の効果】

・従来のＵＰＳ装置を構成している入力側の整流部と出
力側のインバータ部を分離し、２つの独立した装置とし
た。これによって装置は規模が小さくなり、部品数が減
少したことから信頼性が向上する。 ・給電システムを構成した場合、従来の給電システムに
比較して少ない電力容量の装置を使って同等以上の信頼
性が確保できる。したがって、本発明の給電システムの
設備は経済性の面から優位である。 例えば、図１の実施例では負荷の電力需要２００に対し
て、電力変換装置側の総電力変換容量は５００となる。
これに対して従来例図８では８００必要になり、同等の
信頼性を本発明の方が経済的に実現できると言える。 ・整流器部やインバータ部の機能部分を同じ順逆変換装
置で実現した。これによって共用が可能となった。すな
わち、入力側に使う順逆変換装置と出力側に使う順逆変
換装置とを共通にしているために互換性があり、かつ、
負荷容量見合いで両方へ振り分ける順逆変換装置の台数
を任意にきめられるので給電システムの融通性が高く、
設備の運用が容易になる。 ・順逆変換装置の何れかが故障した場合、その装置だけ
切り離して修理・点検すればよく、他の健全な順逆変換
装置はすべてサービスに供することが出来るので装置の
稼働率が高い。 ・順逆変換装置がすべて共通な構成であるために、部品
が標準化されやすく製造コストの低減効果が大きい。 ・部品が標準化されているので故障修理・定期交換等で
準備しておく部品の種類が少なくてよく、また、メンテ
ナンスの作業性もよい。 ・バッテリの定期点検、容量テスト（劣化判定テスト）
が部分的に切り離し、一部は稼働させたままで作業でき
るので給電システムの信頼性を低下させることなく、か
つ作業性もよくできる。 ・高層ビル、大形ビル等に交流入力ライン、交流出力ラ
イン、直流ライン等の給電ラインを敷設しておくと、順
逆変換装置や負荷のコンピュータを分散させて配置でき
るので融通性が高く、また、増設も容易になる。複数の
順逆変換装置が故障した場合にも対応できるように予備
系が多重に構成されるので、これも信頼性向上に寄与す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す。

【図２】本発明に使う順逆変換装置の構成例を示す。

【図３】本発明に使う選択スイッチの構成例を示す。

【図４】本発明の第２の実施例を示す。

【図５】単独で使われるＵＰＳの従来例を示す。

【図６】複数のＵＰＳを冗長並列運転させた無停電給電
装置の従来例を示す。

【図７】図５のＵＰＳを使って独立した２つの負荷に給
電する従来の無停電電源の例を示す。

【図８】図６のＵＰＳを使って独立した２つの負荷に給
電する従来の無停電電源の例を示す。

【符号の説明】

１ 交流電源 ４ 交流入力ライン ５ 予備給電ライン ６ 直流ライン

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体スイッチを用いたブリッジ回路と
   フィルタで構成した順逆変換装置を複数台有し、この順
   逆変換装置は交流から直流への順電力変換と直流から交
   流への逆電力変換とのいづれにも選択して動作させられ
   るものであり、 前記順逆変換装置の交流端に選択スイッチを設け、 前記選択スイッチを介して前記順逆変換装置のすべては
   複数の負荷のうちの少なくても１つに接続され、 前記選択スイッチを介して前記順逆変換装置の一部は交
   流電源および予備給電ラインに接続され、 前記順逆変換装置のすべての直流端を相互に接続すると
   共にバッテリに接続し、複数の負荷に給電することを特
   徴とする無停電交流給電装置。
2. 【請求項２】 半導体スイッチを用いたブリッジ回路と
   フィルタで構成した順逆変換装置を複数台有し、この順
   逆変換装置は交流から直流への順電力変換と直流から交
   流への逆電力変換とのいづれにも選択して動作させられ
   るものであり、前記順逆変換装置の交流端に選択スイッ
   チを設け、 前記選択スイッチを介して前記順逆変換装置のすべては
   複数の負荷のうちの少なくても１つに接続され、 前記選択スイッチを介して前記順逆変換装置のすべては
   交流電源に接続され、 前記選択スイッチを介して前記順逆変換装置の一部は予
   備給電ラインに接続され、 前記順逆変換装置のすべての直流端を相互に接続すると
   共にバッテリに接続し、複数の負荷に給電することを特
   徴とする無停電交流給電装置。
3. 【請求項３】 交流入力電流を制御する信号を生成する
   機能と交流出力電圧を制御する信号を生成する機能を備
   え、この両機能のいずれかを選択してブリッジ回路の半
   導体素子に制御信号を送出することを特徴とする請求項
   １または２の無停電交流給電装置に適用する制御装置。
4. 【請求項４】 バッテリを複数の群に分けてそれらをそ
   れぞれスイッチを介して並列に接続したことを特徴とす
   る請求項１または２の無停電交流給電装置。