JPS62196027A - 無停電電源装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はコンピュータなどの電源として用いられる無停
電電源装置に掛り、詳しくは雷などにより電源電圧の変
動もしくは停電が発生した場合でも負荷装置に対して安
定した定電圧定周波電力を供給する無停電電源装置に関
する。

（従来の技術） 従来、コンピュータなどの電源として使用される無停電
電源装置は第２図に示すように商用電源から例えば３相
２００Ｖ６０Ｈ７電力を静止形定電圧定周波電源装置Ｃ
ＶＣＦの順変換装置Ｃｖに供給して所定の直流電力に変
換したあと、逆変換装置１ｖで同直流電力を所要の定電
圧定周波電力に変換して負荷（コンピュータ）ＬＯに出
力するシステムが採用されている。前記順変換装置Ｃｖ
と逆変換袋＠ＩＶの間にはバッテリユニットＢＵが電気
的に接続され、同バッテリユニットＢＵには充電器ＣＨ
を介して直流電力が常時充電されており、商用電源に停
電が発生した場合にはバッテリユニットＢｔＪから逆変
換装置ＩＶに直流電力が補給されるため、負荷ＬＯに対
しては静止形定電圧定周波電源装置ＣＶＣＦから定電圧
定周波電力が瞬断することなく出力される。

（発明が解決しようとする問題点） 上記従来の無停電電源装置によればバツテリュニットＢ
Ｕを備えて商用電源の停電を補間している。バッテリユ
ニットＢＵの容量は充放電特性上、８分の下限値に限界
があり、一般に商用電源の停電時間の多くが１〜２秒で
あるにもかかわらず商用電源の停電補償時間が最大５分
までは同一容量のバッテリユニットを備える必要があり
、バッテリユニットＢｔＪを小型化するに限界がある。

また、バッテリユニットＢＬＩの容量が大きくなるとバ
ッテリの保安上、すなわち充電時に発生ずる水素ガスの
爆発、火災を防止するために発生ガスの排気手段を備え
た専用キユービクルもしくは専用室を設けなければなら
ず、バッテリの容量が大きくなるに従い専用キューとク
ル、専用室の面積も累積的に大きくなって建設コストが
高くなり、さらに、バッテリは定期的に電解液の補充、
比重チェックなどをする必要があり保守点検を欠くこと
が出来ず、かつバッテリの寿命が３〜５年と短いためラ
ンニングコストが高くなるという欠点があった。

そこで本発明においては上記欠点を有するバッテリユニ
ットを必要としない無停電電源装置を提供することを解
決すべき技術的課題とするものである。

（問題点を解決するための手段） 上記課題解決のための技術的手段は、無停電電源装置を
、商用電源から電力の供給を受けて回転力を出力する電
動機と、同電動機の回転力により回転されるフライホイ
ールと、同フライホイールと回転部が結合されフライホ
イールの回転数に対応した交流電力を発電する交流発電
機と、同交流発電機で発電された交流電力を入力して同
交流電力を所定の電圧及び所定の周波数を有する定電圧
定周波電力に変換したうえ外部の負荷装置に同定電圧定
周波電力を出力する定電圧定周波電源装置とを漏える構
成にすることである。

（作　用） 上記構成によれば、商用電源電力の供給を受けた電動機
は、フライホイールを回転させフライホイールに回転運
動エネルギーを蓄積させつつ交流発電機を回転させる。

交流発電機の回転数が所定値に達したあと、交流発電機
を励磁して同発電機から回転数に対応した交流発電電力
を出力させる。

同交流発電機から出力された交流電力は静止形定電圧定
周波電源装置に入力され、同電源装置で定電圧定周波電
力に変換され外部の負荷装置に出力される。

負荷装置に上記定電圧定周波電力が出力されている状態
において商用電源に停電が発生した場合、交流発電機は
フライホイールに蓄積された回転運動エネルギーの放出
により回転が継続され、所要の交流電力を発電する。従
って静止形定電圧定周波電源装置からは商用電源の停電
補償時間、すなわちフライホイールに蓄積された回転運
動エネルギーが所定値に減少するまで定電圧定周波電力
が出力され負荷装置に給電される。

（実施例） 次に本発明の一実施例を第１図に従って説明する。第１
図は無停電電源装置の全体システム系統図であり、図に
示すように本実施例の無停電電源装置は例えば３相２０
０Ｖ６０Ｈ２の商用電源から電力の供給を受け、主切換
スイッチＳ１が接点（ａ）側に切替えられ始動ユニット
５ＴＬＩの始動スイッチＳ２が閉じた状態で可変電圧可
変周波数インバータ（ＶＶＶＦインバータ）ＳＩＶに前
記商用電源が供給される。同インバータＳＩＶは誘導電
動１１１Ｍを起動させ同電動機ＩＭが定格回転数に到る
までの始動及び増速運転に対応した可変電圧可変周波数
電力を出力する。

可変電圧可変周波数インバータＳＩＶから始動、増速用
電力が前記誘導電動機ＩＭに供給され、誘導電動機ＩＭ
がフライホイールＦＷに回転運動エネルギーを蓄積させ
つつ同期発１ｉ１１ＳＧを回転させる。誘導電動機ＩＭ
の回転数が所定回転数に達すると、商用電源の周波数と
同期をとって始動ユニット５ＴｔＪの始動スイッチＳ２
が開く一方、運転スイッチＳ３が閉じて誘導電動機ＩＭ
に対する駆動電力はインバータＳＩＶ出力電力から前記
商用電源に切換えられる。誘１！電動機ＩＭは直接、商
用Ｔｉ源電力により回転され、回転力伝達機構途中に設
けられた大きなモーメントを持つフライホイールＦＷと
同期発電１１８Ｇとを連動回転させる。

同期発電機ＳＧが所定の回転数に達すると図示していな
い励磁制御装置から前記同期発電１１３Ｇに励磁電流が
通電され所定の交流電力が発電される。

同交流発Ｍ電力が静止形定電圧定周波電源装置ＣＶＣＦ
内のコンバータＣｖに供給されると同コンバータＣ■で
は前記同期発′Ｆ！ｉ機ＳＧからの交流発電電力を所定
の直流電力に変換したあと同直流電力をインバータＩＶ
に出力する。インバータＩＶは同直流電力を定電圧定周
波電力に変換して例えばコンピュータなどの負荷ＬＯに
出力する。この状態で前記フライホイールＦＷは回転運
動エネルギーを蓄積し、商用電源の停電補償待期状態に
入る。

次に商用電源が停電した場合の作用を説明する。

前記静止形定電圧定周波電源装置ＣＶＣＦから負荷ＬＯ
に定電圧定周波電力が供給されている状態で商用電源の
停電が発生すると前記誘導電動機ＩＭに対する駆動電力
の供給が遮断されるため、前記同期発電機ＳＧは、誘導
雷ｖＪＩＩＩＭの回転力による運転から今度は前記フラ
イホイールＦＷのもつ回転運動エネルギーの放出によっ
て運転される。すなわち、商用電源停電時にはフライホ
イールＦＷから放出された回転運動エネルギーを同期発
電機ＳＧにより電気エネルギーに変換し発電を継続する
。そのため、負荷ＬＯに対する電力の供給は瞬断するこ
となく継続される。

商用電源の停電が例えば１秒以内の穫く短時間に復電す
る場合には、フライホイールＦＷから放出される回転運
動エネルギーも極く僅かであるため、フライホイールＦ
Ｗの回転数低下はほとんどなく、そのため、前記運転ス
イッチＳ３を閉じた状態にさせたまま誘導電動ｌＮ１Ｍ
を商用電源電力で継続駆動させる。

一方、商用電源の停電時間がフライホイールＦＷのもつ
回転運動エネルギーによって補償される時間内であって
も例えば１０秒を越すような場合、もしくは同補償時間
を越える場合には、フライホイールＦＷの蓄積された回
転運動エネルギーがほとんど放出されてしまうため非常
発電状態設けられた第１図に示すディーゼル発電機ＤＧ
を前記補償時間以内に自動的に稼働開始させ、非常発電
状態に入る。

非常発電状態に入ると主切換スイッチＳ１は接点（ｂ）
側に切換えられ、ざらに運転スイッチＳ３が開かれる一
方、始動スイッチＳ２が閉じられディーゼル発電機ＤＧ
の発電電力はインバータＳＩＶに供給され、誘導電動機
ＩＭに対して増速運転用の可変電圧可変周波電力が出力
される。この際、同期発電機ＳＧから電力を発電しない
ように前記励Ｖｉｆ１電流が遮断され、誘導ｒｉ電動機
Ｍの負荷を軽減して同電動機の発熱を押える。一方、負
荷ＬＯに対しては静止形定電圧定周波電源装置Ｃ■ＣＦ
から定電圧定周波電力を瞬断なく供給する必要があるた
め、非常発電状態に入ると同時に自動的に非常発電スイ
ッチＳ４が閉じられ整流装置ＲＦＣにディーゼル発電ｍ
ｏａからの発電電力が給電される。その結果、同整流装
置ＲＦＣから前記コンバータＣｖから出力される直流電
力と同様の直流電力がインバータＩＶに出力され、静止
形定電圧定周波電源装置ＣＶＣＦから負荷ＬＯに対して
所定の電力が出力される。

同期発電１１８Ｇの回転数が所定値に達するとフライホ
イールＦＷは所要の回転運動エネルギーを蓄積した状態
になるため、始動スイッチＳ２が開かれ、運転スイッチ
Ｓ３が閉じられて誘導電動様ＩＭはインバータＳＩＶの
出力電力による駆動からディーゼル発電機ＤＧの発電電
力による駆動に切換えられ、さらに同期発電機ＳＧに励
磁電流が通電されて交流電力の発電が再開される。なお
、同期発電機ＳＧの励磁電流通電と同時に非常発電スイ
ッチＳ４が開放され′、整流装置ＲＥＣからの直流電力
の出力が解除される。

この非常発電状態は商用電源が復電するまで継続され、
復電が確認されると同時に主切換スイッチＳ１は接点（
ａ）側に切換えられ、ディーゼル発電１１ＤＧの発電電
力に替わって商用電源電力が誘導電動機ＩＭに給電され
る。

なお、第１図に示されたバイパス回路ＢＰＣは本無停電
電源装置の例えば静止形定電圧定周波電源装置ＣＶＣＦ
が故障した場合などに使用される回路であり、切換ユニ
ットＥＸの高速切換スイッチＳ５を開く電力高速切換ス
イッチＳ６を閉じる制御を瞬間的に行うことにより負荷
ＬＯに対して商用電源電力を直接給電するものである。

以上のように本実施例によれば商用電源の停電時におい
ても負荷ＬＯに対して所定電力の供給を瞬断なく継続さ
ゼることができる。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、従来の無停電電源装置の
ようにバッテリユニットを使用する必要がなくなるため
、換気設備の完備した専用室を設けることが不要となり
、設置場所の制約が無くなって設置に伴うコストが軽減
され、また、停電補償時間が短い場合の製作コスト上昇
度合がゆるやかであるという効果がある。

一方、商用電源は一旦誘導電動機に給電されるため、送
電線に雷サージ等が印加されても同サージ等が直接静止
形定電圧定周波電源装置に侵入することがなく、雷サー
ジ等による彰費を受けることがないという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の無停電電源装置のシステム系統図、第
２図は従来の無停電電源装置のブロック図である。 ＩＭ・・・誘導電動機 ＦＷ・・・フライホイール ＳＧ・・・同期発電機 ＣＶＣＦ・・・静止形定電圧定周波電源装置ＣＶ・・・
コンバータ ＩＶ・・・インバータ １０・・・負荷 出願人　　日本車輌製造株式会社 代理人　　弁理士　岡田英彦（外２名）商用重厚 沃γωＨ！ 第　１　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 商用電源から電力の供給を受けて回転力を出力する電動
   機と、同電動機の回転力により回転されるフライホイー
   ルと、同フライホイールと回転部が結合されフライホイ
   ールの回転数に対応した交流電力を発電する交流発電機
   と、同交流発電機で発電された交流電力を入力して同交
   流電力を所定の電圧及び所定の周波数を有する定電圧定
   周波電力に変換したうえ外部の負荷装置に同定電圧定周
   波電力を出力する定電圧定周波電源装置とを備えること
   を特徴とする無停電電源装置。