JPS648530B2

JPS648530B2 -

Info

Publication number: JPS648530B2
Application number: JP55049994A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Daikuhara; Tetsuji Ogiwara
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1980-04-15
Filing date: 1980-04-15
Publication date: 1989-02-14
Also published as: JPS56148150A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、商用電源とインバータ電源とから構
成された無停電電源装置に関するものである。

第１図は従来のこの種の無停電電源装置の構成
を示したものである。図において、１は商用電
源、２は直流電圧を交流電圧に変換するインバー
タ電源、３はインバータ電源２より線路４を経て
供給される交流電圧の高調波分をバイパスさせて
平滑する交流フイルタ回路、５は商用電源１の電
圧にインバータ電源２の電圧を同期させるための
同期検出回路、６は商用電圧をオン−オフする半
導体を用いた商用側スイツチ、７はインバータ電
圧をオン−オフする半導体を用いたインバータ側
スイツチ、８′は両スイツチ６，７をインターロ
ツク状態で切替える切替回路、９は商用電源１又
はインバータ電源２のいずれか一方を選択する切
替指令信号を出して切替回路８′を制御する切替
指令部である。この切替指令部９は、各部の動作
状態がライン９０を経て供給され、ライン９１か
らは商用電源１からインバータ電源２に切替える
切替指令信号が出力され、ライン９２からはイン
バータ電源２から商用電源１に切替える切替指令
信号が出されるようになつている。１０は商用電
圧又はインバータ電圧のいずれかがスイツチ６，
７で切替えられて共通の出力線路１１を経て供給
される負荷、I₁は変流器CT₁を経て線路４の電流
を測定する電流計、I₂は変流器CT₂を経て線路１
１の電流を測定する電流計、Ｖは線路１１の電圧
を測定する電圧計である。

このような無停電電源装置では、インバータ電
源２は商用電源１に常時同期して運転されている
ので、商用電源１とインバータ電源２の電圧位相
は一致している。かかる状態で常時はインバータ
電源２から負荷に良質の電力を供給しているが、
負荷１０が過渡的に過負荷になると、瞬時にイン
バータ電源２から商用電源１に切替つて商用電源
１から負荷１０に電力を供給し、過渡的負荷から
回復して定格負荷状態になると、商用電源１から
インバータ電源２に切替わる。

しかしながら、従来の無停電電源装置では、容
量の大きい商用電源１から容量の小さいインバー
タ電源２に切替えるとき、交流電圧の１サイクル
の任意の点で行われるので、切替わる毎に瞬時電
圧の変動の大きさが異なり、大きい場合には約20
％〜30％も小さい電圧が負荷１０に供給される欠
点があつた。このような過小電圧が電子計算機等
の負荷１０に供給されると、負荷１０の事故発生
の要因となる危険がある。

本発明の目的は、商用電源からインバータ電源
への切替時の瞬時電圧の変動を可及的に抑制でき
る無停電電源装置を提供するにある。

本発明では、第２図Ａ，Ｂに示すように同期運
転されている商用電源とインバータ電源の出力電
圧Ｖと、交流フイルタ回路に通す前の無負荷状態
のインバータ出力電流I₁との間には常に一定の位
相関係にあることに着目し、商用電源から容量の
小さいインバータ電源に切替えるにあたつては、
出力電圧より所定位相ずらした時点で切替トリガ
ー信号を出すことにより、交流フイルタ回路に通
す前のインバータ出力電流の零点又はその近傍
（第２図Ｂの各t₁区間）で切替えを行い、切替時
の瞬時電圧の変動を抑制することを第１の特徴と
している。なお、図において、t₂は商用電源から
インバータ電源への切替を行わない範囲、Ｔは周
期である。

本発明では、商用電源からインバータ電源に切
替えるにあたつて、切替えを行う前にインバータ
電源の出力電圧を上げておき、切替時の瞬時電圧
の変動を更に一層抑制することを第２の特徴とし
ている。

以下本発明の具体例を図面を参照して詳細に説
明する。第３図は本発明に係る無停電電源装置の
一実施例を示したものである。なお、第１図と同
一部分には同一符号をつけ、その説明を省略す
る。図において、１２は商用電源１の出力電圧又
はインバータ電源２の出力電圧を検出して交流フ
イルタ回路３に通す前のインバータ出力電流の零
点又はその近傍に相当する位相のところで切替ト
リガー信号を出す電圧検出型トリガー回路であ
る。本実施例では、交流フイルタ回路３の出力電
圧を検出している。１３は商用電源１からインバ
ータ電源２に切替える際に負荷電流に応じて予め
インバータ電源２の出力を上げておくように制御
を行う電圧補償指令部であつて、制御回路１４
と、電圧補償指令主回路１５とから成つている。
制御回路１４は、商用電源１からインバータ電源
２に切替える切替指令信号が切替指令部９のライ
ン９１から出ると、電圧補償指令主回路１５に直
ちに補償開始指令を出すと共に電圧補償が完了す
るまで切替指令信号を遅らせておき、電圧補償が
完了した時点で切替指令信号を切替回路８に与
え、且つ電圧補償指令主回路１５に補償終了指令
を出すようになつている。電圧補償指令主回路１
５は、負荷電流を監視していて制御回路１４から
補償開始指令が出ると負荷電流に比例した電圧補
償指令信号を出すようになつている。８は切替指
令部９から直接又は電圧補償指令部１３を介して
与えられる切替指令信号と電圧検出型トリガー回
路１２からの切替トリガー信号とを入力として商
用側スイツチ６とインバータ側スイツチ７とのい
ずれか一方に切替信号を出す切替回路である。１
６はインバータ電圧制御回路であつて、この回路
は常時はライン１７によつて交流フイルタ回路３
の出力電圧を監視していてインバータ電源２の出
力電圧を所定値に維持するように制御しており、
商用電源１からインバータ電源２への切替え時に
は、ライン１８によつて電圧補償指令部１３から
与えられる電圧補償指令信号によりインバータ出
力電圧を上げるように制御する。

このような無停電電源装置は、切替指令部９の
ライン９１より商用電源１からインバータ電源２
への切替指令信号が出ると、この信号が電圧補償
指令部１３に与えられて直ちにインバータ電圧制
御回路１６に負荷電流に比例してインバータ出力
を例えば５〜10％上げる電圧補償指令信号が出て
インバータ電源２の出力電圧が５〜10％上げられ
る。インバータ電源２の出力電圧が負荷電流に応
じて上がると、その間止められていた商用電源１
からインバータ電源２への切替指令信号が電圧補
償指令部１３から切替回路８に与えられる。かか
る状態で電圧検出型トリガー回路１２から切替ト
リガー信号が出されると瞬時に商用電源１からイ
ンバータ電源２への切替信号が切替回路８から商
用側スイツチ６とインバータ側スイツチ７とに出
て、スイツチ６がオフになり、スイツチ７がオン
となつて負荷１０にインバータ電源２から電力が
供給される。

この切替えは、切替え前にインバータ出力電圧
を補償することに加えて交流フイルタ回路３に通
す前のインバータ出力電流の零点又はその近傍で
行われるので、無負荷状態から全負荷状態への切
替時の瞬時電圧の変動を可及的に抑制することが
できる。

なお、インバータ電源２から商用電源１への切
替えは、前述したような配慮を行わず、ライン９
２からの切替指令信号が出た時点で直ちに行う。
このように切替えても、商用電源１は容量が大き
いので、切替時の瞬時電圧の変動は小さく、問題
にはならない。

第４図は電圧検出型トリガー回路１２の具体的
回路構成の一例を示したものである。図におい
て、R₁〜R₅は抵抗器、C₁〜C₄はコンデンサ、T₁
は入力される交流電圧を絶縁して交流電圧を出力
する絶縁変圧器、IC₁は抵抗器R₁，R₂で分圧され
た直流電圧を増幅してトリガー位相決定用の直流
電圧を形成する増幅用集積回路、IC₂は増幅用集
積回路IC₁から出力されるトリガー位相決定用の
直流電圧と絶縁変圧器T₁から出力される交流電
圧を移相した交流電圧とを入力として絶縁変圧器
T₁の出力交流電圧に対して所定位相のところ
（交流フイルタ回路３に通す前のインバータ出力
電流の零点又はその近傍に相当する位相のとこ
ろ）で切替トリガー信号（パルス電圧）を出力す
る位相制御用集積回路、Ｖは絶縁変圧器T₁の入
力交流電圧である。

第５図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄはこの電圧検出型トリガ
ー回路１２の各部の波形を示したものである。

かかる電圧検出型トリガー回路１２は、第５図
Ａに示す如き交流電圧Ｖが入力される絶縁変圧器
T₁の出力交流電圧を抵抗器R₃，R₄及びコンデン
サC₁，C₂でθだけ位相をずらして第５図Ｂに示
す如き位相のずれた交流電圧ａを位相制御用集積
回路IC₂に入力し、コンデンサC₄間に第５図Ｃに
示す如き鋸歯状電圧ｃを発生させる。一方、直流
電圧を抵抗器R₁，R₂で分圧して増幅用集積回路
IC₁に印加し、第５図Ｃに示す如きトリガー位相
決定用直流電圧ｂを得る。このトリガー位相決定
用直流電圧ｂと鋸歯状電圧ｃとを位相制御用集積
回路IC₂で突き合せてこの集積回路IC₂の出力端よ
り第５図Ｄに示すような交流電圧Ｖに対して所定
位相のところ（交流フイルタ回路３に通す前のイ
ンバータ出力電流の零点又はその近傍に相当する
位相のところ）でパルス状の切替トリガー信号ｄ
を出力させ、切替回路８に印加する。

なお、電圧検出型トリガー回路１２の入力電圧
は第３図に示す箇所から得るものに限定されるも
のではなく、商用電源１から負荷１０に至るライ
ン、或はインバータ電源２から負荷１０に至るラ
インのいずれから得てもよい。

第６図は電圧補償指令部１３における制御回路
１４と、電圧補償指令主回路１５との具体的回路
構成の一例を示したものである。制御回路１４
は、抵抗器R₆〜R₁₂と、コンデンサC₅〜C₇と、ト
ランジスタT_r1，T_r2と、リレーRYと、常閉のリ
レー接点rcと、ツエナーダイオードZD₁と、比較
器IC₃と、ナンド論理回路IC₄〜IC₆とから構成さ
れている。電圧補償指令主回路１５は、抵抗器
R₁₃，R₁₄と、コンデンサC₈と、ダイオードRf₁、
とから構成されている。

第７図Ａ〜Ｆはこの制御回路１４と電圧補償指
令主回路１５の各部の波形を示したものである。
制御回路１４は切替指令部９より第７図Ａに示す
如き切替指令信号イが与えられると、トランジス
タT_r1が導通し、コンデンサC₆の電荷がトランジ
スタT_r1を経て放電される。比較器IC₃においては
分圧点P₁とP₂の電圧の比較が行われており、コ
ンデンサC₆の充電期間T₁においては比較器IC₃の
出力ロは第７図Ｂに示すようにハイレベルとな
り、これによりトランジスタT_r2が導通されてリ
レーRYが励磁され、常閉のリレー接点rcがオフ
となる。

リレー接点rcがオフとなると、このリレー接点
rcにより短絡されていた変流器CT₂の２次出力が
ダイオードRf₁で全波整流され、コンデンサC₈に
蓄えられる。コンデンサC₈に蓄えられた電荷は
第７図Ｄに示す如き電圧補償指令信号ニとなつて
インバータ電圧制御回路１６に加えられインバー
タ出力を上昇させる。時間T₁を過ぎて更にコン
デンサC₆が充電されると、その後はコンデンサ
C₆の充電電圧がツエナーダイオードZD₁の電圧よ
りも大きくなり、比較器IC₃の出力ロは第７図Ｂ
に示す如くローレベルとなる。このローレベルと
なるときの出力ロによりナンド論理回路IC₄，
IC₅，IC₆が作動し、ナンド論理回路IC₆の出力電
圧ハが第７図Ｃに示す如くローレベルとなり、切
替指令信号ハを放電時定数R₁₂，C₇によつて決ま
る時間T₂の間切替回路８に送出する。

切替指令信号ハが出ると、第７図Ｄに示す如く
電圧補償指令信号ニは回路定数C₈，R₁₄と負荷イ
ンピーダンスによつて決まる時定数により減衰し
ていく。第７図Ｃにおいて、切替指令信号ハが
T₂の期間出ている時に第７図Ｅに示す如く電圧
検出型トリガー回路１２の切替トリガー信号ホが
与えられると、切替回路８が商用側スイツチ６を
オフし、インバータ側スイツチ７をオンさせる切
替信号ヘを出す。

以上説明したように本発明に係る無停電電源装
置は、商用電源からインバータ電源への切替直前
にインバータ電源の出力電圧を上げておくので、
容量の小さいインバータ電源への切替時のインバ
ータ電源の瞬時電圧変動を抑制することができ
る。しかも本発明では、商用電源の出力電圧又は
インバータ電源の出力電圧を検出して交流フイル
タ回路に通す前のインバータ出力電流の零点又は
その近傍に相当する位相のところで切替トリガー
信号を出し、商用電源からインバータ電源への切
替を行うので、この面でも商用電源から容量の小
さいインバータ電源への切替時のインバータ電源
の瞬時電圧の変動を可及的に小さく抑制すること
ができる。特に本発明では、交流電圧に対して所
定位相のところ（交流フイルタ回路に通す前のイ
ンバータ出力電流の零点又はその近傍に相当する
位相のところ）で電圧検出型トリガー回路が切替
トリガー信号を出すので、交流電圧のピークのと
ころで切替トリガー信号を出すタイプのものの場
合に生ずる切替タイミングが変動するようなこと
がなく、常にインバータ出力電流の零点又はその
近傍のところで商用電源からインバータ電源への
切替ができ、望ましい時点での切替の信頼性を向
上させることができる利点がある。実験による
と、従来は20〜30％程度の電圧変動があつたもの
が、本発明によると約2.5〜５％程度に抑制でき
た。従つて、本発明によれば、質の良い無停電電
源装置を提供でき、例えば電子計算機や化学プラ
ント等の計測・計装用電源として最適である。ま
た、本発明では電圧検出方式をとつているので、
負荷の変動に拘らず検出電圧は大幅には変化しな
いから、電圧検出型トリガー回路に特別な保護手
段を設ける必要がなく、実施上有益である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の無停電電源装置のブロツク図、
第２図Ａ，Ｂは本発明の原理を説明するための波
形図、第３図は本発明に係る無停電電源装置の一
実施例を示すブロツク図、第４図は本装置で用い
る電圧検出型トリガー回路の具体的回路構成の一
例を示す回路図、第５図Ａ〜Ｄは第４図の各部の
波形図、第６図は本装置で用いる電圧補償指令部
の具体的回路構成の一例を示す回路図、第７図Ａ
〜Ｆは第６図の各部の波形図である。１……商用電源、２……インバータ電源、３…
…同期検出回路、６……商用側スイツチ、７……
インバータ側スイツチ、８……切替回路、９……
切替指令部、１２……電圧検出型トリガー回路、
１３……電圧補償指令部、１４……制御回路、１
５……電圧補償指令主回路。

Claims

【特許請求の範囲】

１同期運転される商用電源とインバータ電源と
を、切替回路から出される切替信号により商用側
スイツチとインバータ側スイツチで切替えて負荷
に無停電で電力を供給する無停電電源装置におい
て、前記商用電源の出力電圧又は前記インバータ
電源の出力電圧を検出して交流フイルタ回路に通
す前のインバータ出力電流の零点又はその近傍に
相当する位相のところで切替トリガー信号を出す
電圧検出型トリガー回路と、前記商用電源又は前
記インバータ電源のいずれか一方を選択する切替
指令信号を出す切替指令部と、前記商用電源から
前記インバータ電源への切替指令信号が前記切替
指令部から与えられるとこの切替指令信号を遅延
させておいてその間にインバータ出力電圧を上昇
させる電圧補償指令信号を出し且つインバータ電
圧上昇完了後に前記遅延させていた切替指令信号
を出す電圧補償指令部と、前記電圧補償指令部か
らの前記電圧補償指令信号により前記インバータ
電源の出力電圧を上昇させる制御を行うインバー
タ電圧制御回路とを設け、前記切替回路はインバ
ータ出力電圧の補償が行われている状態で前記電
圧補償指令部からの切替指令信号と前記電圧検出
型トリガー回路からの切替トリガー信号とが一致
した時点で前記商用電源から前記インバータ電源
に切替える切替信号を出す構造にしたことを特徴
とする無停電電源装置。