JPS61247241A - 無停電電源装置の電圧制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ん産業上の利用分野 本発明は無停電電源装置の電圧制御回路に関する。

Ｂ０発明の概要 本発明は、コンバータ、バッテリーおよびインバータを
備え、商用電源の正常時はコンバータからインバータに
電力を供給するとともに商用電源の停電時は前記コンバ
ータに代ってバッテリーからインバータに電力を供給す
る無停電電源装置において、 前記インバータの直流入力電圧を検出して、その検出信
号と前記インバータの出力電圧を検出して得られる信号
とを乗算し、且つその乗算結果に基づいて前記インバー
タの出力電圧一定制御を行なうことにより、 商用電源の正常時および停電時等、いかなる状態におい
ても出力電圧の変動を抑制することができるようにした
ものである。

０、従来の技術 無停電電源装置は、商用電源から導かれる交流電力を直
流変換するコンバータと、このコンバータ又は専用の充
電器により充電されるバッテリーと、このバッテリー又
は前記コンバータの直流出力電力を交流変換して負荷に
供給するインバータとを備え、商用電源の正常時はコン
バータから電力を供給するとともに、停電時は前記コン
バータに代ってバッテリーから電力を供給するように構
成されている。このように構成された無停電電源装置に
おいて、前記コンバータ電圧とバッチＩＪ−の充電電圧
とでは電位差があるので、停電時にコンバータからバッ
テリーに切換わった場合、又は復電時にバッテリーから
コンバータに切換わった場合インバータの入力電圧が変
動する。この為インバータの出力電圧が変動して負荷に
安定した電力を供給することができなくなってしまう。

このような問題を解決するために従来は、例えば第３図
のような電圧制御回路を用いてインバータの出力電圧制
御を行なっていた。第３図において１は商用電源（図示
省略）から導入される交流電力を直流変換するコンバー
タであり、例えばサイリスタをブリッジ接続して構成さ
れている。商用電源の正常時にはコンバータ１からバッ
テリー２に充電を行なうと同時に、コンバータ１から直
流リアクトル３を介してインバータ４に直流電力を供給
する。また、商用電源の停電時にはバッテリー２から直
流リアクトル３を介してインバータ４に直流電力が供給
される。５は平滑用のコンデンサである。前記インバー
タ４は、後述のＰＷＭ制御回路１６の制御出力信号によ
り制御され、その交流出力はフィルタを構成するりアク
ドル６を介して負荷（図示省略）に供給される。尚、別
はフィルタ゛を構成するコンデンサである。リアクトル
６と負荷を結ぶ電路には電°圧検出用のトランス７が接
続されている。このトランス７の２次側電圧信号はダイ
オード８を介してつき合わせ回路９に導入され、電圧設
定６１０の設定電圧とつき合わせられる。

つき合わせ回路９の偏差出力は比例積分アンプ１１で増
幅された後つき合わせ回路１２に導入される。

このつき合わせ回路１２は、インバータ４の直流電圧を
微分回路１３によって微分して得られる信号と比例積分
アンプ１１の出力信号とをつき合わせる。

１４は正弦波信号発生器であり、前記つき合わせ回路１
２の偏差出力に応じて正弦波の振幅が制御される。１５
は一定周波数の三角波を発生する三角波信号発生器であ
る。１６は前記正弦波信号発生器１４および三角波信号
発生器１５の出力信号に基づいてパルス幅変調制御（以
下ＦＷＭ制御）信号を作成するＰＷＭ制御回路である。

とのＰＷＭ制御回路１６の制御出力信号によってインバ
ータ４が制御される。上記のようにインバータ４の入力
電圧を微分して得られる信号と、インバータ４の出力電
圧を検出して得られる信号との偏差出力に基づいてイン
バータ４をＰＷＭ制御し、出力電圧の変動を少なくする
ように調整を行なっていた。

Ｄ１発明が解決しようとする問題点 しかしながら第３図に示す電圧制御装置は、インバータ
４の直流入力電圧を微分するので、微分回路１３の微分
量をいかなる値に決定するかが大きな問題となる。すな
わち、コンバータ１の出力電圧とバッテリー２の充電電
圧との電位差が大きいと微分回路１３の微分量をいかな
る値に設定するかが非常に難しい。また、コンバータ１
又はパッチＩＪ−２からの給電状態においても、負荷の
電力需要量が著しく変化する場合それに応じた微分量の
調整が難しい。このように第３図の装置では、給電時又
はインバータ４０入力［源切換時等のいかなる場合でも
インバータ４の出力電圧変動を防止することは困難であ
った。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので商用電源の正
常時および停電時等、いかなる状態においても出力電圧
の変動を抑制することができる無停電電源装置の電圧制
御回路を提供することを目的としている。

λ問題点を解決するための手段 本発明は、商用電源から導かれる交流電力を直流変換す
るコンバータと、このコンバータ又は専用の充電器によ
り充電されるバッテリーと、このバッテリー又は前記コ
ンバータの直流出力電力を交流変換して負荷に供給する
インバータとを備えた無停電電源装置において、前記イ
ンバータの入力電圧レベルに応じて出力レベルが変化す
る入力電圧検出部と、前記インバータの出力電圧を検出
し、該検出電圧に比例した直流電圧信号を得る出力電圧
検出部と、この出力電圧検出部の出力信号と前記入力電
圧検出部の出力信号とを乗算する乗算部と、この乗算部
の乗算結果に基づいて前記インバータの制御を行なう制
御部とを設けたことを特徴としている。

１０作　用 上記のように構成された装置において、インバータの入
力電源がコンバータからバッテリーへ、又はバッテリー
からコンバータに切換ったときインバータの入力電圧が
変動する。インバータの入力電圧が大きくなるとそれに
反比例して入力電圧検出部の出力は小となる。この為乗
算部の出力は小となり、制御部はインバータの制御素子
、例えばサイリスタのオン制御量を減少させる。これに
よってインバータの出力電圧は入力電圧が大きくなる以
前と比べて変動せず一定となる。また、インバータの入
力電圧が小さくなるとそれに反比例して入力電圧検出部
の出力は大きくなる。この為乗算部の出力は大きくなり
、制御部は前述したサイリスタのオン制御量を増加させ
る。これによってインバータの出力電圧は入力電圧が小
さくなる以前と比べて変動せず一定となる。

Ｇ、実施例 以下、図面を参照しながら本発明の一実施例を説明する
。ｗＸ１図において第３図と同一部分は同一符号を持っ
て示し、その説明は省略する。２１は商用電源（図示省
略）からの交流入力を整流する整流器であり、例えばダ
イオードをブリッジ接続して構成されている。整流器２
１の正側出力端は直流リアクトル３およびインバータ４
を介して整流器２１の負側出力端に接続されている。整
ｉ　ａ　２１の正、負出力端間には降圧チョッパ回路２
２と図示極性のバッテリー２が順次直列接続されている
。降圧チョッパ回路２２とバッテリー２の共通接続点ｎ
憂こはダイオードＵのγノードが接続されている。

このダイオード２４のカンードは整流ｒａ２１の正側出
力端に接続されている。前記降圧チョッパ回路２２は、
例えばトランジスタ（図示省略）をオン、オフ制御する
ことによって整流器２１の出力電圧を降圧させる回路で
ある。的記直流リアクトル３とインバータ４の共通接続
点５には、インバータ４の入力電圧を検出するとともに
、その検出レベルに応じて所定の出力信号を発する電圧
検出回路２６が接続されている。この検出回路２６は例
えば第２図の特性図に示すように、インバータ４の直流
入力電圧が足格電圧ｖｄ０のときの出力を１とし、直流
入力電圧の増加とともに出力は減少するものである。電
圧検出回路２６の出力信号は乗算器２７において前記比
例積分アンプ１１の出力信号と乗算される。

乗算器２７の出力信号は前記正弦波信号発生器１４に供
給される。

次に上記のように構成された装置の動作を説明する。ま
ず商用電源（図示省略）の正常時、整流器２１の直流出
力は直流リアクトル３を介してインバータ４に供給され
る。このとき降圧チョッパ回路２２のトランジスタをオ
ン、オフ制御することによって整流器２１の直流出力電
圧を降圧せしめ、バッテリー２を充電させる。このよう
に商用電源の正常時はダイオードをブリッジ接続した整
流器２１の出力がインバータ４に供給されるので、装置
の入力力率は１となる。次に商用電源が停電した場合、
整流Ｎ２１の出力電圧は零となり、バッテリー２の充ｔ
ｔ荷がダイオード２４および直流リアクトル３を介して
自動的にインバータ４に供給される。

このように停電時バッテリー２に切換える動作が不要と
なるので、装置の信頼性は高い。

上記のように商用電源の停電時にバッテリー２側に切換
った場合、バッテリー２の充′Ｆｔ［圧が整流器２１の
出力電圧より低いので、インバータ４の入力電圧Ｖｄは
低下する。すると電圧検出回路２６の出力信号は、第２
図の特性図から明らかなように増加する。この為電圧検
出回路２６の出力と比例積分アンプ１１の出力（トラン
ス７およびダイオード８を介して検出されたインバータ
４の出力電圧と設定器１０の設定電圧との偏差値を比例
積分して得られる出力）とを乗算して得られる乗算器２
７の出力μは増加する。これによってＰＷＭ制御回路【
６の制御量が増えるので、インバータ４の出力電圧Ｖ、
は入力電圧が低下したにも拘らず一定に保たれる。また
、商用電源の偵電時にはバッテリー２から整流器２１側
に切換わり、インバータ４の入力電圧Ｖｄは上昇する。

この場合電圧検出回路２６の出力は前記と逆に減少する
ので乗算器２７の乗算結果μは減少する。これによって
ＰＷＭ制御回路【６の制御量が減少するので、インバー
タ４の出力電圧Ｔ。

は入力電圧が上昇した（こも拘らず一定に保たれる。

ここでインバータ４０基本波出力電圧ｖＩは、Ｖｌ＝　
Ｖ、１・μ願ωｔ　・・・′・・・・・（１）で現わさ
れる。この（１）式から明らかなようにインバータ４の
基本波出力電圧ｖ１を一定にするためにはＶ、１・μを
一定にすれば良い。この為ｖｄ・μが一定となるようｌ
こインバータ４の入力側に設けた電圧検出回路２６の検
出ゲインを設定しておけば、インバータ４０入力電圧ｖ
ｄが変化しても出力電圧ｖ１は常に一定に保たれるつ 上記のように本実施例によれば次のような効果が得られ
る。

（イ）商用電源の正常時はダイオードをブリッジ接続し
た整流ｉ２１の出力がインバータ４に供給されるので、
装置の入力力率は１となる。

（ロ）停電時はバッテリー２の充電電荷がインバータ４
へ自動的に供給されるので、切換え動作が不要となって
装置の信頼性が向上する。

（ハ）　インバータ４０入力電圧Ｖ、１が変化しても、
インバータ４の出力電圧Ｖ、を常に一定に保つことがで
きる。

几発明の効果 以上のように本発明によればインバータの入力電圧変化
に対してフィードフォワードとして自動電圧調整系が動
作するので、商用電源の正常時および停電時等、いかな
る状態においても出力電圧の変動を抑制することが可能
となり、安定した出力電圧が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は第１
図の要部を説明するための特性図、第３図は従来の無停
電電源装置の一例を示す回路図である。 ２・・・バッテリー、４・・・インバータ、１１・・・
比例積分アンプ、１４・・・正弦波信号発生器、１５・
・・三角波信号発生器、　１６・・・ＰＷＭ制御回路、
２１・・・整流器、２２・・・降圧チョッパ回路、２４
・・・ダイオード、２６・・・電圧検出回路％２７・・
・乗算器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 商用電源から導かれる交流電力を直流変換するコンバー
   タと、このコンバータ又は専用の充電器により充電され
   るバッテリーと、このバッテリー又は前記コンバータの
   直流出力電力を交流変換して負荷に供給するインバータ
   とを備えた無停電電源装置において、前記インバータの
   入力電圧レベルに応じて出力レベルが変化する入力電圧
   検出部と、前記インバータの出力電圧を検出し、該検出
   電圧に比例した直流電圧信号を得る出力電圧検出部と、
   この出力電圧検出部の出力信号と前記入力電圧検出部の
   出力信号とを乗算する乗算部と、この乗算部の乗算結果
   に基づいて前記インバータの制御を行なう制御部とを設
   けたことを特徴とする無停電電源装置の電圧制御回路。