JPWO2010106652A1 - 無停電電源装置 - Google Patents

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Abstract

この無停電電源装置は、コンバータ／チョッパ回路（２０）を冷却する冷却器（２１）と、ＰＷＭインバータ（４）を冷却する冷却器（１３）とを備えており、コンバータ／チョッパ回路（２０）および冷却器（２１）は１体のユニットを構成している。したがって、ＰＷＭコンバータ（２）およびチョッパ（３）の各々に冷却器（１１，１２）を設けていた従来に比べ、装置の小型化を図ることができる。

Description

この発明は無停電電源装置に関し、特に、コンバータとインバータとチョッパを備えた無停電電源装置に関する。
従来より、コンピュータシステム等の重要負荷に交流電力を安定的に供給するための電源装置として、無停電電源装置が広く用いられている。たとえば特開平７−２９８５１６号公報（特許文献１）に示されるように、無停電電源装置は一般に、商用交流電力を直流電力に変換するコンバータと、直流電力を交流電力に変換して負荷に供給するインバータと、商用交流電力の受電時はコンバータで生成された直流電力をバッテリに与え、商用交流電力の停電時はバッテリの直流電力をインバータに与えるチョッパとを備えている。
特開平７−２９８５１６号公報
しかし、従来の無停電電源装置は、コンバータ、インバータ、およびチョッパの３つのユニットに分割され、各ユニット毎に冷却器が設けられていたので、装置が大型化すると言う問題があった。
それゆえに、この発明の主たる目的は、小型の無停電電源装置を提供することである。
この発明に係る無停電電源装置は、第１の交流電力を直流電力に変換するコンバータと、直流電力を第２の交流電力に変換するインバータと、第１の交流電力が供給されている場合はコンバータから電力貯蔵装置に直流電力を供給し、第１の交流電力の供給が停止されている場合は電力貯蔵装置からインバータに直流電力を供給するチョッパと、コンバータおよびチョッパを冷却する第１の冷却器と、インバータを冷却する第２の冷却器とを備えたものである。コンバータ、チョッパ、および第１の冷却器は１体のユニットを構成している。
この発明に係る無停電電源装置では、コンバータおよびチョッパを冷却する第１の冷却器と、インバータを冷却する第２の冷却器とが設けられ、コンバータ、チョッパ、および第１の冷却器は１体のユニットを構成している。したがって、コンバータおよびチョッパの各々に冷却器を設けていた従来に比べ、装置の小型化を図ることができる。
この発明の基礎となる無停電電源装置の構成を示す回路ブロック図である。 図１に示したＰＷＭコンバータ、チョッパ、およびＰＷＭインバータの構成を示す回路図である。 図１に示した無停電電源装置で発生する熱を模式的に示す回路ブロック図である。 図３に示したＰＷＭコンバータ、チョッパ、およびＰＷＭインバータを冷却する方法を示す図である。 図４に示した冷却器の構成を示す図である。 この発明の実施の形態１による無停電電源装置の構成を示す回路ブロック図である。 図６に示したコンバータ／チョッパ回路およびＰＷＭインバータの構成を示す回路図である。 図６に示した無停電電源装置で発生する熱を模式的に示す回路ブロック図である。 図３に示したコンバータ／チョッパ回路およびＰＷＭインバータを冷却する方法を示す図である。 実施の形態１の変更例を示す回路図である。 この発明の実施の形態２による無停電電源装置の要部を示す回路ブロック図である。 図３に示した電力変換回路を冷却する方法を示す図である。
符号の説明
１ 入力フィルタ、２ ＰＷＭコンバータ、３ チョッパ、４ ＰＷＭインバータ、５ 出力フィルタ、６ バッテリ、７ 商用交流電源、８ 負荷、１１〜１３，２１，２１ａ〜２１ｃ、３３〜３５ 冷却器、１１ａ 平板部、１１ｂ フィン、２０ コンバータ／チョッパ回路、３０〜３２ 電力変換回路、Ｑ ＩＧＢＴ素子、Ｄ ダイオード、Ｃ コンデンサ、Ｆ ヒューズ、ＣＯ−Ｒ Ｒ相部、ＣＯ−Ｓ Ｓ相部、ＣＯ−Ｔ Ｔ相部、ＣＨ−Ａ Ａ相部、ＣＨ−Ｂ Ｂ相部、ＣＨ−Ｃ Ｃ相部、ＩＮ−Ｕ Ｕ相部、ＩＮ−Ｖ Ｖ相部、ＩＮ−Ｗ Ｗ相部。
実施の形態について説明する前に、まず本願発明の基礎となる無停電電源装置について説明する。図１に示すように、無停電電源装置は、入力フィルタ１、ＰＷＭコンバータ２、チョッパ４、ＰＷＭインバータ４、出力フィルタ５、およびバッテリ（電力貯蔵装置）６を備える。
入力フィルタ１は、商用交流電源７とＰＷＭコンバータ２との間に設けられる。入力フィルタ１は、交流電圧の周波数（たとえば、６０Ｈｚ）の信号を通過させ、ＰＷＭコンバータ２で発生するキャリア周波数（たとえば、１０ｋＨｚ）の信号を遮断する低域通過フィルタである。したがって、交流電圧は商用交流電源７から入力フィルタ１を介してＰＷＭコンバータ２に伝達され、ＰＷＭコンバータ２で発生したキャリア周波数の電圧は入力フィルタ１で遮断される。これにより、商用交流電源７がＰＷＭコンバータ２で発生したキャリア周波数の電圧の影響を受けることが防止される。
ＰＷＭコンバータ２は、複数組のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）素子およびインバータを含み、商用交流電源７から入力フィルタ１を介して与えられる交流電圧に基づいて、正電圧および負電圧を生成する。ＰＷＭコンバータ２の複数のＩＧＢＴ素子の各々は、キャリア周波数でＰＷＭ制御され、入力電流を正弦波に保ち、入力力率を１に保ちながら、正電圧および負電圧の各々を一定に保つ。
チョッパ３は、複数組のＩＧＢＴ素子およびダイオードを含み、商用交流電源７から交流電圧が供給されている通常運転時は、ＰＷＭコンバータ２からバッテリ６に直流電力を供給し、商用交流電源７から交流電圧の供給が停止された停電時は、バッテリ６からＰＷＭインバータ４に直流電力を供給する。
ＰＷＭインバータ４は、複数組のＩＧＢＴ素子およびダイオードを含み、ＰＷＭコンバータ２またはチョッパ３から供給される正電圧および負電圧に基づいて、交流電圧を生成する。ＰＷＭインバータ４の複数のＩＧＢＴ素子の各々は、交流電圧の周波数（たとえば、６０Ｈｚ）よりも高いキャリア周波数（たとえば、１０ｋＨｚ）でＰＷＭ制御され、出力電圧を一定の正弦波電圧に保つ。
出力フィルタ５は、ＰＷＭインバータ４と負荷（たとえばコンピュータシステム）８との間に設けられる。出力フィルタ５は、交流電圧の周波数の信号を通過させ、ＰＷＭインバータ４で発生するキャリア周波数の信号を遮断する低域通過フィルタである。したがって、交流電圧はＰＷＭインバータ４から出力フィルタ５を介して負荷８に伝達され、ＰＷＭインバータ４で発生したキャリア周波数の電圧は出力フィルタ５で遮断される。これにより、負荷８がＰＷＭインバータ４で発生したキャリア周波数の電圧の影響を受けることが防止される。
図２は、ＰＷＭコンバータ２、チョッパ３、およびＰＷＭインバータ４の構成を示す回路図である。図２において、ＰＷＭコンバータ２は、ＩＧＢＴ素子Ｑ１Ｒ，Ｑ２Ｒ，Ｑ１Ｓ，Ｑ２Ｓ，Ｑ１Ｔ，Ｑ２Ｔ、ダイオードＤ１Ｒ，Ｄ２Ｒ，Ｄ１Ｓ，Ｄ２Ｓ，Ｄ１Ｔ，Ｄ２Ｔ、コンデンサＣ１Ｒ，Ｃ１Ｓ，Ｃ１Ｔ、およびヒューズＦ１Ｒ，Ｆ２Ｒ，Ｆ１Ｓ，Ｆ２Ｓ，Ｆ１Ｔ，Ｆ２Ｔを含む。ＰＷＭコンバータ２の入力ノードＮ１〜Ｎ３は、それぞれ商用交流電源７から入力フィルタ１を介して三相交流電圧を受ける。
ＩＧＢＴ素子Ｑ１Ｒ，Ｑ１Ｓ，Ｑ１ＴのコレクタはそれぞれヒューズＦ１Ｒ，Ｆ１Ｓ，Ｆ１Ｔを介して正電圧のノードＮ４に接続され、それらのエミッタはそれぞれノードＮ１〜Ｎ３に接続される。ＩＧＢＴ素子Ｑ２Ｒ，Ｑ２Ｓ，Ｑ２ＴのコレクタはそれぞれノードＮ１〜Ｎ３に接続され、それらのエミッタはそれぞれヒューズＦ２Ｒ，Ｆ２Ｓ，Ｆ２Ｔを介して負電圧のノードＮ５に接続される。
ダイオードＤ１Ｒ，Ｄ２Ｒ，Ｄ１Ｓ，Ｄ２Ｓ，Ｄ１Ｔ，Ｄ２Ｔは、それぞれＩＧＢＴ素子Ｑ１Ｒ，Ｑ２Ｒ，Ｑ１Ｓ，Ｑ２Ｓ，Ｑ１Ｔ，Ｑ２Ｔに逆並列に接続される。コンデンサＣ１Ｒ，Ｃ１Ｓ，Ｃ１Ｔの一方端子はそれぞれＩＧＢＴ素子Ｑ１Ｒ，Ｑ１Ｓ，Ｑ１Ｔのコレクタに接続され、それらの他方端子はそれぞれＩＧＢＴ素子Ｑ２Ｒ，Ｑ２Ｓ，Ｑ２Ｔのエミッタに接続される。
商用交流電源７から三相交流電圧が供給されている通常運転時は、ＩＧＢＴ素子Ｑ１Ｒ，Ｑ２Ｒ，Ｑ１Ｓ，Ｑ２Ｓ，Ｑ１Ｔ，Ｑ２Ｔの各々は、三相交流電圧の位相に応じたタイミングでオン／オフ制御される。これにより、ノードＮ４が正電圧に充電されるとともに、ノードＮ５が負電圧に充電される。また、商用交流電源７からの三相交流電圧の供給が停止された停電時は、ＩＧＢＴ素子Ｑ１Ｒ，Ｑ２Ｒ，Ｑ１Ｓ，Ｑ２Ｓ，Ｑ１Ｔ，Ｑ２Ｔの各々はオフ状態に固定される。
なお、何らかの原因で過電流が流れた場合は、ヒューズＦ１Ｒ，Ｆ２Ｒ，Ｆ１Ｓ，Ｆ２Ｓ，Ｆ１Ｔ，Ｆ２Ｔが切断されて回路が保護される。また、コンデンサＣ１Ｒ，Ｃ１Ｓ，Ｃ１ＴによってノードＮ４，Ｎ５の電圧が平滑化および安定化される。
また、チョッパ３は、ＩＧＢＴ素子Ｑ１Ａ，Ｑ２Ａ，Ｑ１Ｂ，Ｑ２Ｂ，Ｑ１Ｃ，Ｑ２Ｃ、ダイオードＤ１Ａ，Ｄ２Ａ，Ｄ１Ｂ，Ｄ２Ｂ，Ｄ１Ｃ，Ｄ２Ｃ、コンデンサＣ１Ａ，Ｃ１Ｂ，Ｃ１Ｃ、およびヒューズＦ１Ａ，Ｆ２Ａ，Ｆ１Ｂ，Ｆ２Ｂ，Ｆ１Ｃ，Ｆ２Ｃを含む。チョッパ３の入出力ノードＮ６はバッテリ６の正電極に接続され、ノードＮ５はバッテリ６の負電極に接続される。
ＩＧＢＴ素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂ，Ｑ１ＣのコレクタはそれぞれヒューズＦ１Ａ，Ｆ１Ｂ，Ｆ１Ｃを介してノードＮ４に接続され、それらのエミッタはともにノードＮ６に接続される。ＩＧＢＴ素子Ｑ２Ａ，Ｑ２Ｂ，Ｑ２ＣのコレクタはともにノードＮ６に接続され、それらのエミッタはそれぞれヒューズＦ２Ａ，Ｆ２Ｂ，Ｆ２Ｃを介してノードＮ５に接続される。
ダイオードＤ１Ａ，Ｄ２Ａ，Ｄ１Ｂ，Ｄ２Ｂ，Ｄ１Ｃ，Ｄ２Ｃは、それぞれＩＧＢＴ素子Ｑ１Ａ，Ｑ２Ａ，Ｑ１Ｂ，Ｑ２Ｂ，Ｑ１Ｃ，Ｑ２Ｃに逆並列に接続される。コンデンサＣ１Ａ，Ｃ１Ｂ，Ｃ１Ｃの一方端子はそれぞれＩＧＢＴ素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂ，Ｑ１Ｃのコレクタに接続され、それらの他方端子はそれぞれＩＧＢＴ素子Ｑ２Ａ，Ｑ２Ｂ，Ｑ２Ｃのエミッタに接続される。
商用交流電源７から三相交流電圧が供給されている通常運転時は、ＩＧＢＴ素子Ｑ１Ａ，Ｑ２Ａ，Ｑ１Ｂ，Ｑ２Ｂ，Ｑ１Ｃ，Ｑ２Ｃの各々は、三相交流電圧の位相に応じたタイミングでオン／オフ制御される。これにより、バッテリ６に微小な直流電力が供給され、バッテリ６が充電される。また、商用交流電源７からの三相交流電圧の供給が停止された停電時は、ＩＧＢＴ素子Ｑ１Ａ，Ｑ２Ａ，Ｑ１Ｂ，Ｑ２Ｂ，Ｑ１Ｃ，Ｑ２Ｃの各々が所定の周波数でオン／オフ制御され、バッテリ６からインバータ４に直流電力が供給される。
なお、停電時にはチョッパ３はＰＷＭコンバータ２と同じ電力をＰＷＭインバータ４に供給する必要があるので、チョッパ３の電流駆動能力はＰＷＭコンバータ２と同レベルに設定されている。このため、チョッパ３は、ＰＷＭコンバータ２と同じ数およびサイズのＩＧＢＴ素子Ｑ、ダイオードＤ、コンデンサＣ、およびヒューズＦで構成されている。
また、何らかの原因で過電流が流れた場合は、ヒューズＦ１Ａ，Ｆ２Ａ，Ｆ１Ｂ，Ｆ２Ｂ，Ｆ１Ｃ，Ｆ２Ｃが切断されて回路が保護される。また、コンデンサＣ１Ａ，Ｃ１Ｂ，Ｃ１ＣによってノードＮ４，Ｎ５の電圧が平滑化および安定化される。
また、ＰＷＭインバータ４は、ＩＧＢＴ素子Ｑ１Ｕ，Ｑ２Ｕ，Ｑ１Ｖ，Ｑ２Ｖ，Ｑ１Ｗ，Ｑ２Ｗ、ダイオードＤ１Ｕ，Ｄ２Ｕ，Ｄ１Ｖ，Ｄ２Ｖ，Ｄ１Ｗ，Ｄ２Ｗ、コンデンサＣ１Ｕ，Ｃ１Ｖ，Ｃ１Ｗ、およびヒューズＦ１Ｕ，Ｆ２Ｕ，Ｆ１Ｖ，Ｆ２Ｖ，Ｆ１Ｗ，Ｆ２Ｗを含む。ＰＷＭインバータ４の出力ノードＮ７〜Ｎ９は、それぞれ出力フィルタ５を介して負荷８に接続される。
ＩＧＢＴ素子Ｑ１Ｕ，Ｑ１Ｖ，Ｑ１ＷのコレクタはそれぞれヒューズＦ１Ｕ，Ｆ１Ｖ，Ｆ１Ｗを介してノードＮ４に接続され、それらのエミッタはそれぞれノードＮ７〜Ｎ９に接続される。ＩＧＢＴ素子Ｑ２Ｕ，Ｑ２Ｖ，Ｑ２ＷのコレクタはそれぞれノードＮ７〜Ｎ９に接続され、それらのエミッタはそれぞれヒューズＦ２Ｕ，Ｆ２Ｖ，Ｆ２Ｗを介してノードＮ５に接続される。
ダイオードＤ１Ｕ，Ｄ２Ｕ，Ｄ１Ｖ，Ｄ２Ｖ，Ｄ１Ｗ，Ｄ２Ｗは、それぞれＩＧＢＴ素子Ｑ１Ｕ，Ｑ２Ｕ，Ｑ１Ｖ，Ｑ２Ｖ，Ｑ１Ｗ，Ｑ２Ｗに逆並列に接続される。コンデンサＣ１Ｕ，Ｃ１Ｖ，Ｃ１Ｗの一方端子はそれぞれＩＧＢＴ素子Ｑ１Ｕ，Ｑ１Ｖ，Ｑ１Ｗのコレクタに接続され、それらの他方端子はそれぞれＩＧＢＴ素子Ｑ２Ｕ，Ｑ２Ｖ，Ｑ２Ｗのエミッタに接続される。
ＩＧＢＴ素子Ｑ１Ｒ，Ｑ２Ｒ，Ｑ１Ｓ，Ｑ２Ｓ，Ｑ１Ｔ，Ｑ２Ｔの各々は、三相交流電圧の位相に応じたタイミングでオン／オフ制御される。これにより、ノードＮ７〜Ｎ８に三相交流電圧が出力される。したがって、停電時でもバッテリ６から直流電力が供給されている期間は三相交流電圧が負荷８に供給される。
なお、何らかの原因で過電流が流れた場合は、ヒューズＦ１Ｕ，Ｆ２Ｕ，Ｆ１Ｖ，Ｆ２Ｖ，Ｆ１Ｗ，Ｆ２Ｗが切断されて回路が保護される。また、コンデンサＣ１Ｕ，Ｃ１Ｖ，Ｃ１ＷによってノードＮ４，Ｎ５の電圧が平滑化および安定化される。
ところで、図３（ａ）（ｂ）に示すように、ＰＷＭコンバータ２、チョッパ３、およびＰＷＭインバータ４を運転するとＩＧＢＴ素子ＱおよびダイオードＤで熱が発生する。ただし、商用交流電源７から交流電力が供給されている通常運転時は、図３（ａ）に示すように、ＰＷＭコンバータ２およびＰＷＭインバータ４で大きな熱が発生し、チョッパ３で発生する熱は小さい。また、商用交流電源７からの電力供給が停止されてバッテリ６から電力供給される停電時は、チョッパ３およびＰＷＭインバータ４で大きな熱が発生し、ＰＷＭコンバータ２で発生する熱は小さい。
また、図４(ａ）〜（ｃ）に示すように、ＰＷＭコンバータ２、チョッパ３、およびＰＷＭインバータ４はそれぞれ冷却器１１〜１３に固定されている。ＰＷＭコンバータ２、チョッパ３、およびＰＷＭインバータ４で発生した熱は、それぞれ冷却器１１〜１３に伝達される。冷却器１１〜１３の熱は、空気中に放散される。これにより、ＰＷＭコンバータ２、チョッパ３、およびＰＷＭインバータ４の温度上昇が抑制される。
また、図４（ａ）において、ＰＷＭコンバータ２のＲ相部ＣＯ−Ｒ、Ｓ相部ＣＯ−Ｓ、およびＴ相部ＣＯ−Ｔは冷却器１１の表面に順に配置される。Ｒ相部ＣＯ−Ｒは、商用交流電源７からの三相交流電圧のＲ相に対応する部分であり、図２のＰＷＭコンバータ２のうちの符号の末尾がＲの素子を含む。Ｓ相部ＣＯ−Ｓは、商用交流電源７からの三相交流電圧のＳ相に対応する部分であり、図２のＰＷＭコンバータ２のうちの符号の末尾がＳの素子を含む。Ｔ相部ＣＯ−Ｒは、商用交流電源７からの三相交流電圧のＴ相に対応する部分であり、図２のＰＷＭコンバータ２のうちの符号の末尾がＴの素子を含む。
また、図４（ｂ）において、チョッパ３のＡ相部ＣＨ−Ａ、Ｂ相部ＣＨ−Ｂ、およびＣ相部ＣＨ−Ｃは冷却器１２の表面に順に配置される。Ａ相部ＣＨ−Ａは、ＰＷＭコンバータ２のＲ相に対応する部分であり、図２のチョッパ３のうちの符号の末尾がＡの素子を含む。Ｂ相部ＣＨ−Ｂは、ＰＷＭコンバータ２のＳ相に対応する部分であり、図２のチョッパ３のうちの符号の末尾がＢの素子を含む。Ｃ相部ＣＨ−Ｃは、ＰＷＭコンバータ２のＴ相に対応する部分であり、図２のチョッパ３のうちの符号の末尾がＣの素子を含む。
また、図４（ｃ）において、ＰＷＭインバータ４のＵ相部ＩＮ−Ｕ、Ｖ相部ＩＮ−Ｖ、およびＷ相部ＩＮ−Ｗは冷却器１３の表面に順に配置される。Ｕ相部ＩＮ−Ｕは、負荷８に供給される三相交流電圧のＵ相に対応する部分であり、図２のＰＷＭインバータ４のうちの符号の末尾がＵの素子を含む。Ｖ相部ＩＮ−Ｖは、負荷８に供給される三相交流電圧のＶ相に対応する部分であり、図２のＰＷＭインバータ４のうちの符号の末尾がＶの素子を含む。Ｗ相部ＩＮ−Ｗは、負荷８に供給される三相交流電圧のＷ相に対応する部分であり、図２のＰＷＭインバータ４のうちの符号の末尾がＷの素子を含む。
また、冷却器１１は、熱伝導率の高い金属（たとえばアルミニウム）で形成されており、図５に示すように、平板部１１ａと、平板部１１ａの裏面に設けられた複数のフィン１１ｂとを含む。ＰＷＭコンバータ２は、ＩＧＢＴ素子ＱおよびダイオードＤで発生した熱が平板部１１ａに伝導する状態で、平板部１１ａの表面に固定される。平板部１１ａの熱は、複数のフィン１１ｂの表面から空気中に放散される。他の冷却器１２，１３も冷却器１１と同じ構成である。ＰＷＭコンバータ２と冷却器１１、チョッパ３と冷却器１２、およびＰＷＭインバータ４と冷却器１３は、それぞれ一体のユニットを構成している。
また、冷却器の冷却能力は、そのサイズで決まり、サイズに応じて大きくなる。停電が起こって実際にチョッパ３が使用される時間は短いが、使用時にはＰＷＭコンバータ２と同じ熱が発生するので、チョッパ３にはＰＷＭコンバータ２の冷却器１１と同じサイズの冷却器１２が使用されている。また、ＰＷＭコンバータ２とＰＷＭインバータ４で発生する熱は略同じである。したがって、冷却器１１〜１３は同じサイズである。
なお、ＰＷＭコンバータ２、チョッパ３、およびＰＷＭインバータ４を１つの大きな冷却器に搭載することも考えられるが、装置が大型化してしまう。３つの冷却器１１〜１３を使用すれば、たとえば上下方向に積み重ねることにより、装置をコンパクトにすることができる。しかし、図１〜図５で示した無停電電源装置では、装置寸法がまだ大きいと言う問題があった。以下、実施の形態では、この問題が解決される。
[実施の形態１]
図６は、この発明の実施の形態１による無停電電源装置の構成を示す回路ブロック図であって、図１と対比される図である。図６において、この無停電電源装置が図１の無停電電源装置と異なる点は、ＰＷＭコンバータ２およびチョッパ３がコンバータ／チョッパ回路２０で置換されている点である。コンバータ／チョッパ回路２０は、ＰＷＭコンバータ２とチョッパ３を１つの回路にまとめたものである。
また、図７は、コンバータ／チョッパ回路２０およびＰＷＭインバータ４の構成を示す回路図であって、図２と対比される図で有る。図７において、コンバータ／チョッパ回路２０は、ＰＷＭコンバータ２のＲ相部ＣＯ−Ｒ、Ｓ相部ＣＯ−Ｓ、およびＴ相部ＣＯ−Ｔとチョッパ３のＡ相部ＣＨ−Ａ、Ｂ相部ＣＨ−Ｂ、およびＣ相部ＣＨ−Ｃとを１つずつ交互に配置し、ＰＷＭコンバータ２のコンデンサＣ１Ｒ，Ｃ１Ｓ，Ｃ１ＴおよびヒューズＦ１Ｒ，Ｆ２Ｒ，Ｆ１Ｓ，Ｆ２Ｓ，Ｆ１Ｔ，Ｆ２Ｔを省略したものである。ＰＷＭコンバータ２は通常運転時に使用され、チョッパ３は主に停電時に使用されるので、ＰＷＭコンバータ２とチョッパ３でコンデンサＣ１Ａ，Ｃ１Ｂ，Ｃ１ＣおよびヒューズＦ１Ａ，Ｆ２Ａ，Ｆ１Ｂ，Ｆ２Ｂ，Ｆ１Ｃ，Ｆ２Ｃを共用することが可能である。これにより、部品点数を減らすことができ、装置寸法の小型化、装置の低コスト化を図ることができる。
詳しく説明すると、Ａ相部ＣＨ−Ａ、Ｂ相部ＣＨ−Ｂ、およびＣ相部ＣＨ−Ｃは図１で示した通りである。Ｒ相部ＣＯ−ＲからコンデンサＣ１ＲおよびヒューズＦ１Ｒ，Ｆ２Ｒが除去され、ＩＧＢＴ素子Ｑ１ＲのコレクタはＩＧＢＴ素子Ｑ１Ａのコレクタに接続され、ＩＧＢＴ素子Ｑ２ＲのエミッタはＩＧＢＴ素子Ｑ２Ａのエミッタに接続される。
Ｓ相部ＣＯ−ＳからコンデンサＣ１ＳおよびヒューズＦ１Ｓ，Ｆ２Ｓが除去され、ＩＧＢＴ素子Ｑ１ＳのコレクタはＩＧＢＴ素子Ｑ１Ｂのコレクタに接続され、ＩＧＢＴ素子Ｑ２ＳのエミッタはＩＧＢＴ素子Ｑ２Ｂのエミッタに接続される。Ｔ相部ＣＯ−ＴからコンデンサＣ１ＴおよびヒューズＦ１Ｔ，Ｆ２Ｔが除去され、ＩＧＢＴ素子Ｑ１ＴのコレクタはＩＧＢＴ素子Ｑ１Ｃのコレクタに接続され、ＩＧＢＴ素子Ｑ２ＴのエミッタはＩＧＢＴ素子Ｑ２Ｃのエミッタに接続される。ＩＧＢＴ素子Ｑのオン／オフ制御は、図２の回路と同様に行なわれる。
また、図８（ａ）（ｂ）に示すように、コンバータ／チョッパ回路２０およびＰＷＭインバータ４を運転するとＩＧＢＴ素子ＱおよびダイオードＤで熱が発生する。この無停電電源装置では、通常運転時は、コンバータ／チョッパ回路２０のうちのＲ相部ＣＯ−Ｒ、Ｓ相部ＣＯ−Ｓ、およびＴ相部ＣＯ−ＴとＰＷＭインバータ４が運転され、図８（ａ）に示すように、コンバータ／チョッパ回路２０およびＰＷＭインバータ４の各々で大きな熱が発生する。また、停電時は、コンバータ／チョッパ回路２０のうちのＡ相部ＣＨ−Ａ、Ｂ相部ＣＨ−Ｂ、およびＣ相部ＣＨ−ＣとＰＷＭインバータ４が運転され、コンバータ／チョッパ回路２０およびＰＷＭインバータ４の各々で大きな熱が発生する。したがって、通常運転時においても停電時においても、コンバータ／チョッパ回路２０で発生する熱とＰＷＭインバータ４で発生する熱は略同じである。よって、コンバータ／チョッパ回路２０用の冷却器は、ＰＷＭインバータ４の冷却器１３と同じものでよい。
また、図９(ａ）（ｂ）に示すように、コンバータ／チョッパ回路２０およびＰＷＭインバータ４はそれぞれ冷却器２１，１３に固定されている。コンバータ／チョッパ回路２０およびＰＷＭインバータ４で発生した熱は、それぞれ冷却器２１，１３に伝達される。冷却器２１，１３の熱は、空気中に放散される。これにより、コンバータ／チョッパ回路２０およびＰＷＭインバータ４の温度上昇が抑制される。
また、図９（ａ）において、コンバータ／チョッパ回路２０のＲ相部ＣＯ−Ｒ、Ａ相部ＣＨ−Ａ、Ｓ相部ＣＯ−Ｓ、Ｂ相部ＣＨ−Ｂ、Ｔ相部ＣＯ−Ｔ、Ｃ相部ＣＨ−Ｃは冷却器２０の表面に順に配置される。Ｒ相部ＣＯ−Ｒは、商用交流電源７からの三相交流電圧のＲ相に対応する部分であり、図７のＰＷＭコンバータ２のうちの符号の末尾がＲの素子を含む。Ａ相部ＣＨ−Ａは、ＰＷＭコンバータ２のＲ相に対応する部分であり、図７のチョッパ３のうちの符号の末尾がＡの素子を含む。
Ｓ相部ＣＯ−Ｓは、商用交流電源７からの三相交流電圧のＳ相に対応する部分であり、図７のＰＷＭコンバータ２のうちの符号の末尾がＳの素子を含む。Ｂ相部ＣＨ−Ｂは、ＰＷＭコンバータ２のＳ相に対応する部分であり、図７のチョッパ３のうちの符号の末尾がＢの素子を含む。
Ｔ相部ＣＯ−Ｒは、商用交流電源７からの三相交流電圧のＴ相に対応する部分であり、図７のＰＷＭコンバータ２のうちの符号の末尾がＴの素子を含む。Ｃ相部ＣＨ−Ｃは、ＰＷＭコンバータ２のＴ相に対応する部分であり、図７のチョッパ３のうちの符号の末尾がＣの素子を含む。
また、図９（ｂ）において、ＰＷＭインバータ４のＵ相部ＩＮ−Ｕ、Ｖ相部ＩＮ−Ｖ、およびＷ相部ＩＮ−Ｗは冷却器１３の表面に順に配置される。また、冷却器２１は、図５の冷却器１１と同じものである。コンバータ／チョッパ回路２０と冷却器２１、およびＰＷＭインバータ４と冷却器１３は、それぞれ一体のユニットを構成している。
この実施の形態１では、コンバータとチョッパでコンデンサＣ、ヒューズＦ、および冷却器２１を共用するので、装置の小型化を図ることができる。
なお、図１０（ａ）〜（ｄ）に示すように、コンバータ／チョッパ回路２０を３つのコンバータ／チョッパ回路２０ａ〜２０ｃに分割するとともに、冷却器２１を３つの冷却器２１ａ〜２１ｃに分割し、コンバータ／チョッパ回路２０ａ〜２０ｃをそれぞれ冷却器２１ａ〜２１ｃに固定してもよい。コンバータ／チョッパ回路２０ａはＲ相部ＣＯ−ＲおよびＡ相部ＣＨ−Ａを含み、コンバータ／チョッパ回路２０ｂはＳ相部ＣＯ−ＳおよびＢ相部ＣＨ−Ｂを含み、コンバータ／チョッパ回路２０ｃはＴ相部ＣＯ−ＴおよびＣ相部ＣＨ−Ｃを含む。コンバータ／チョッパ回路２０ａと冷却器２１ａ、コンバータ／チョッパ回路２０ｂと冷却器２１ｂ、コンバータ／チョッパ回路２０ｃと冷却器２１ｃは、それぞれ１体のユニットを構成している。この変更例でも、実施の形態１と同じ効果が得られる。
[実施の形態２]
図１１は、この発明の実施の形態２による無停電電源装置の要部を示す回路図であって、図２と対比される図である。図１１において、この無停電電源装置が図２の無停電電源装置と異なる点は、ＰＷＭコンバータ２、チョッパ３、およびＰＷＭインバータ４が３つの電力変換回路３０〜３２で置換されている点である。
電力変換回路３０は、Ｒ相部ＣＯ−Ｒ、Ａ相部ＣＨ−Ａ、およびＵ相部ＩＮ−Ｕをまとめ、コンデンサＣ１Ｒ，Ｃ１ＵおよびヒューズＦ１Ｒ，Ｆ２Ｒ，Ｆ１Ｕ，Ｆ２Ｕを省略したものである。電力変換回路３１は、Ｓ相部ＣＯ−Ｓ、Ｂ相部ＣＨ−Ｂ、およびＶ相部ＩＮ−Ｖをまとめ、コンデンサＣ１Ｓ，Ｃ１ＶおよびヒューズＦ１Ｓ，Ｆ２Ｓ，Ｆ１Ｖ，Ｆ２Ｖを省略したものである。電力変換回路３２は、Ｔ相部ＣＯ−Ｔ、Ｃ相部ＣＨ−Ｃ、およびＷ相部ＩＮ−Ｗをまとめ、コンデンサＣ１Ｔ，Ｃ１ＷおよびヒューズＦ１Ｔ，Ｆ２Ｔ，Ｆ１Ｗ，Ｆ２Ｗを省略したものである。
ＰＷＭコンバータ２は通常運転時に使用され、チョッパ３は主に停電時に使用されるので、ＰＷＭコンバータ２とチョッパ３でコンデンサＣ１Ａ，Ｃ１Ｂ，Ｃ１ＣおよびヒューズＦ１Ａ，Ｆ２Ａ，Ｆ１Ｂ，Ｆ２Ｂ，Ｆ１Ｃ，Ｆ２Ｃを共用することが可能である。また、ＰＷＭコンバータ２、チョッパ３、およびＰＷＭインバータ４のいずれか１つのヒューズＦが切れた場合は、無停電電源装置全体が使用不能になるので、ＰＷＭコンバータ２、チョッパ３、およびＰＷＭインバータ４でヒューズＦ１Ａ，Ｆ２Ａ，Ｆ１Ｂ，Ｆ２Ｂ，Ｆ１Ｃ，Ｆ２Ｃを共用することが可能である。これにより、部品点数を減らすことができ、装置寸法の小型化、装置の低コスト化を図ることができる。
詳しく説明すると、Ａ相部ＣＨ−Ａ、Ｂ相部ＣＨ−Ｂ、およびＣ相部ＣＨ−Ｃは図１で示した通りである。Ｒ相部ＣＯ−ＲからコンデンサＣ１ＲおよびヒューズＦ１Ｒ，Ｆ２Ｒが除去され、ＩＧＢＴ素子Ｑ１ＲのコレクタはＩＧＢＴ素子Ｑ１Ａのコレクタに接続され、ＩＧＢＴ素子Ｑ２ＲのエミッタはＩＧＢＴ素子Ｑ２Ａのエミッタに接続される。Ｕ相部ＩＮ−ＵからコンデンサＣ１ＵおよびヒューズＦ１Ｕ，Ｆ２Ｕが除去され、ＩＧＢＴ素子Ｑ１ＵのコレクタはＩＧＢＴ素子Ｑ１Ａのコレクタに接続され、ＩＧＢＴ素子Ｑ２ＵのエミッタはＩＧＢＴ素子Ｑ２Ａのエミッタに接続される。
Ｓ相部ＣＯ−ＳからコンデンサＣ１ＳおよびヒューズＦ１Ｓ，Ｆ２Ｓが除去され、ＩＧＢＴ素子Ｑ１ＳのコレクタはＩＧＢＴ素子Ｑ１Ｂのコレクタに接続され、ＩＧＢＴ素子Ｑ２ＳのエミッタはＩＧＢＴ素子Ｑ２Ｂのエミッタに接続される。Ｖ相部ＩＮ−ＶからコンデンサＣ１ＶおよびヒューズＦ１Ｖ，Ｆ２Ｖが除去され、ＩＧＢＴ素子Ｑ１ＶのコレクタはＩＧＢＴ素子Ｑ１Ｂのコレクタに接続され、ＩＧＢＴ素子Ｑ２ＶのエミッタはＩＧＢＴ素子Ｑ２Ｂのエミッタに接続される。
Ｔ相部ＣＯ−ＴからコンデンサＣ１ＴおよびヒューズＦ１Ｔ，Ｆ２Ｔが除去され、ＩＧＢＴ素子Ｑ１ＴのコレクタはＩＧＢＴ素子Ｑ１Ｃのコレクタに接続され、ＩＧＢＴ素子Ｑ２ＴのエミッタはＩＧＢＴ素子Ｑ２Ｃのエミッタに接続される。Ｗ相部ＩＮ−ＷからコンデンサＣ１ＷおよびヒューズＦ１Ｗ，Ｆ２Ｗが除去され、ＩＧＢＴ素子Ｑ１ＷのコレクタはＩＧＢＴ素子Ｑ１Ｃのコレクタに接続され、ＩＧＢＴ素子Ｑ２ＷのエミッタはＩＧＢＴ素子Ｑ２Ｃのエミッタに接続される。ＩＧＢＴ素子Ｑのオン／オフ制御は、図２の回路と同様に行なわれる。
また、電力変換回路３０〜３２を運転するとＩＧＢＴ素子ＱおよびダイオードＤで熱が発生する。この無停電電源装置では、通常運転時は、電力変換回路３０のうちのＲ相部ＣＯ−ＲおよびＵ相部ＩＮ−Ｕと、電力変換回路３１のうちのＳ相部ＣＯ−ＳおよびＶ相部ＩＮ−Ｖと、電力変換回路３２のうちのＴ相部ＣＯ−ＴおよびＷ相部ＩＮ−Ｗが運転され、電力変換回路３０〜３２の各々で大きな熱が発生する。
また、停電時は、電力変換回路３０のうちのＡ相部ＣＨ−ＡおよびＵ相部ＩＮ−Ｕと、電力変換回路３１のうちのＢ相部ＣＨ−ＢおよびＶ相部ＩＮ−Ｖと、電力変換回路３２のうちのＣ相部ＣＨ−ＣおよびＷ相部ＩＮ−Ｗが運転され、電力変換回路３０〜３２の各々で大きな熱が発生する。したがって、通常運転時においても停電時においても、電力変換回路３０〜３２の各々で発生する熱は略同じである。また、電力変換回路３０〜３２の各々で駆動されるＩＧＢＴ素子Ｑの数はＰＷＭインバータ４で駆動されるＩＧＢＴ素子Ｑの数の２／３倍であるので、電力変換回路３０〜３２の各々で発生する熱はＰＷＭインバータ４で発生する熱の２／３倍である。よって、電力変換回路３０〜３２の各々の冷却器のサイズは、ＰＷＭインバータ４の冷却器１３のサイズの２／３倍で足りる。
また、図１２(ａ）〜（ｃ）に示すように、電力変換回路３０〜３２はそれぞれ冷却器３３〜３５に固定されている。電力変換回路３０〜３２で発生した熱は、それぞれ冷却器３３〜３５に伝達される。冷却器３３〜３５の熱は、空気中に放散される。これにより、電力変換回路３０〜３２の温度上昇が抑制される。
また、図１２（ａ）において、電力変換回路３０のＲ相部ＣＯ−Ｒ、Ａ相部ＣＨ−Ａ、Ｕ相部ＩＮ−Ｕは冷却器３３の表面に順に配置される。Ｒ相部ＣＯ−Ｒは、商用交流電源７からの三相交流電圧のＲ相に対応する部分であり、図１１の電力変換回路３０のうちの符号の末尾がＲの素子を含む。Ａ相部ＣＨ−Ａは、ＰＷＭコンバータ２のＲ相に対応する部分であり、図１１の電力変換回路３０のうちの符号の末尾がＡの素子を含む。Ｕ相部ＩＮ−Ｕは、負荷８に供給される三相交流電圧のＵ相に対応する部分であり、図１１の電力変換回路３０のうちの符号の末尾がＵの素子を含む。
また、図１２（ｂ）において、電力変換回路３１のＳ相部ＣＯ−Ｓ、Ｂ相部ＣＨ−Ｂ、Ｖ相部ＩＮ−Ｖは冷却器３４の表面に順に配置される。Ｓ相部ＣＯ−Ｓは、商用交流電源７からの三相交流電圧のＳ相に対応する部分であり、図１１の電力変換回路３１のうちの符号の末尾がＳの素子を含む。Ｂ相部ＣＨ−Ｂは、ＰＷＭコンバータ２のＳ相に対応する部分であり、図１１の電力変換回路３１のうちの符号の末尾がＢの素子を含む。Ｖ相部ＩＮ−Ｖは、負荷８に供給される三相交流電圧のＶ相に対応する部分であり、図１１の電力変換回路３１のうちの符号の末尾がＶの素子を含む。
また、図１２（ｃ）において、電力変換回路３２のＴ相部ＣＯ−Ｔ、Ｃ相部ＣＨ−Ｃ、Ｗ相部ＩＮ−Ｗは冷却器３５の表面に順に配置される。Ｔ相部ＣＯ−Ｔは、商用交流電源７からの三相交流電圧のＴ相に対応する部分であり、図１１の電力変換回路３２のうちの符号の末尾がＴの素子を含む。Ｃ相部ＣＨ−Ｃは、ＰＷＭコンバータ２のＴ相に対応する部分であり、図１１の電力変換回路３２のうちの符号の末尾がＣの素子を含む。Ｗ相部ＩＮ−Ｗは、負荷８に供給される三相交流電圧のＷ相に対応する部分であり、図１１の電力変換回路３２のうちの符号の末尾がＷの素子を含む。
冷却器３３〜３５のサイズは、それぞれ図４（ａ）〜（ｃ）の冷却器１１〜１３のサイズの２／３倍である。また、電力変換回路３０と冷却器３３、電力変換回路３１と冷却器３４、電力変換回路３２と冷却器３５は、それぞれ一体のユニットを構成している。
この実施の形態２では、コンバータとチョッパとインバータを各相毎にまとめて３つの電力変換回路３０〜３２を構成し、電力変換回路３０〜３２にそれぞれ冷却器３３〜３５を設けたので、装置の小型化を図ることができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

Claims (6)

  1. 第１の交流電力を直流電力に変換するコンバータ（ＣＯ−Ｒ，ＣＯ−Ｓ，ＣＯ−Ｔ）と、
    前記直流電力を第２の交流電力に変換するインバータ（ＩＮ−Ｕ，ＩＮ−Ｖ，ＩＮ−Ｗ）と、
    前記第１の交流電力が供給されている場合は前記コンバータから電力貯蔵装置（６）に直流電力を供給し、前記第１の交流電力の供給が停止されている場合は前記電力貯蔵装置から前記インバータに直流電力を供給するチョッパ（ＣＨ−Ａ，ＣＨ−Ｂ，ＣＨ−Ｃ）と、
    前記コンバータおよび前記チョッパを冷却する第１の冷却器（２１）と、
    前記インバータを冷却する第２の冷却器（１３）とを備え、
    前記コンバータ、前記チョッパ、および前記第１の冷却器は１体のユニットを構成している、無停電電源装置。
  2. 前記コンバータ（ＣＯ−Ｒ，ＣＯ−Ｓ，ＣＯ−Ｔ）は、第１および第２のノード間に直列接続された複数の第１スイッチング素子（Ｑ１Ｒ，Ｑ２Ｒ）と、それぞれ前記複数の第１スイッチング素子に逆並列に接続された複数の第１ダイオード（Ｄ１Ｒ，Ｄ２Ｒ）とを含み、
    前記チョッパ（ＣＨ−Ａ，ＣＨ−Ｂ，ＣＨ−Ｃ）は、前記第１および第２のノード間に直列接続された複数の第２スイッチング素子（Ｑ１Ａ，Ｑ２Ａ）と、それぞれ前記複数の第２スイッチング素子に逆並列に接続された複数の第２ダイオード（Ｄ１Ａ，Ｄ２Ａ）とを含み、
    さらに、前記第１および第２のノード間に接続されたコンデンサ（Ｃ１Ａ）と、
    第１の直流電圧のノード（Ｎ４）と前記第１のノード間に接続された第１のヒューズ（Ｆ１Ａ）と、
    第２の直流電圧のノード（Ｎ５）と前記第２のノード間に接続された第２のヒューズ（Ｆ２Ａ）とを備える、請求の範囲第１項に記載の無停電電源装置。
  3. 第１の交流電力を直流電力に変換するコンバータ（ＣＯ−Ｒ，ＣＯ−Ｓ，ＣＯ−Ｔ）と、
    前記直流電力を第２の交流電力に変換するインバータ（ＩＮ−Ｕ，ＩＮ−Ｖ，ＩＮ−Ｗ）と、
    前記第１の交流電力が供給されている場合は前記コンバータから電力貯蔵装置（６）に直流電力を供給し、前記第１の交流電力の供給が停止されている場合は前記電力貯蔵装置から前記インバータに直流電力を供給するチョッパ（ＣＨ−Ａ，ＣＨ−Ｂ，ＣＨ−Ｃ）とを備え、
    前記第１の交流電力は三相交流電力であり、
    前記コンバータは、それぞれ前記第１の交流電力の三相に対応する３つの副コンバータ（ＣＯ−Ｒ，ＣＯ−Ｓ，ＣＯ−Ｔ）を含み、
    前記チョッパは、それぞれ前記３つの副コンバータに対応して設けられた３つの副チョッパ（ＣＨ−Ａ，ＣＨ−Ｂ，ＣＨ−Ｃ）を含み、
    さらに、各副コンバータに対応して設けられ、対応の副コンバータおよび副チョッパを冷却する第１の冷却器（２１ａ，２１ｂ，または２１ｃ）と、
    前記インバータを冷却する第２の冷却器とを備え、
    各副コンバートと、それに対応する副チョッパおよび第１の冷却器とは１体のユニットを構成している、無停電電源装置。
  4. 各副コンバータは、第１および第２のノード間に直列接続された複数の第１スイッチング素子（Ｑ１Ｒ，Ｑ２Ｒ）と、それぞれ前記複数の第１スイッチング素子に逆並列に接続された複数の第１ダイオード（Ｄ１Ｒ，Ｄ２Ｒ）とを含み、
    各副チョッパは、前記第１および第２のノード間に直列接続された複数の第２スイッチング素子（Ｑ１Ａ，Ｑ２Ａ）と、それぞれ前記複数の第２スイッチング素子に逆並列に接続された複数の第２ダイオード（Ｄ１Ａ，Ｄ２Ａ）とを含み、
    さらに、各ユニットに対応して設けられ、前記第１および第２のノード間に接続されたコンデンサ（Ｃ１Ａ）と、
    各ユニットに対応して設けられ、第１の直流電圧のノード（Ｎ４）と前記第１のノード間に接続された第１のヒューズ（Ｆ１Ａ）と、
    各ユニットに対応して設けられ、第２の直流電圧のノード（Ｎ５）と前記第１のノード間に接続された第２のヒューズ（Ｆ２Ａ）とを備える、請求の範囲第３項に記載の無停電電源装置。
  5. 第１の交流電力を直流電力に変換するコンバータ（ＣＯ−Ｒ，ＣＯ−Ｓ，ＣＯ−Ｔ）と、
    前記直流電力を第２の交流電力に変換するインバータ（ＩＮ−Ｕ，ＩＮ−Ｖ，ＩＮ−Ｗ）と、
    前記第１の交流電力が供給されている場合は前記コンバータから電力貯蔵装置（６）に直流電力を供給し、前記第１の交流電力の供給が停止されている場合は前記電力貯蔵装置から前記インバータに直流電力を供給するチョッパ（ＣＨ−Ａ，ＣＨ−Ｂ，ＣＨ−Ｃ）とを備え、
    前記第１の交流電力は三相交流電力であり、
    前記コンバータは、それぞれ前記第１の交流電力の三相に対応する３つの副コンバータ（ＣＯ−Ｒ，ＣＯ−Ｓ，ＣＯ−Ｔ）を含み、
    前記チョッパは、それぞれ前記３つの副コンバータに対応して設けられた３つの副チョッパ（ＣＨ−Ａ，ＣＨ−Ｂ，ＣＨ−Ｃ）を含み、
    前記インバータは、それぞれ前記３つの副コンバータに対応して設けられた３つの副インバータ（ＩＮ−Ｕ，ＩＮ−Ｖ，ＩＮ−Ｗ）を含み、
    さらに、各副コンバータに対応して設けられ、対応の副コンバータ、副チョッパ、および副インバータを冷却する冷却器（３０，３１，または３２）を備え、
    各副コンバータと、それに対応する副チョッパ、副インバータおよび冷却器とは１体のユニットを構成している、無停電電源装置。
  6. 各副コンバータは、第１および第２のノード間に直列接続された複数の第１スイッチング素子（Ｑ１Ｒ，Ｑ２Ｒ）と、それぞれ前記複数の第１スイッチング素子に逆並列に接続された複数の第１ダイオード（Ｄ１Ｒ，Ｄ２Ｒ）とを含み、
    各副チョッパは、前記第１および第２のノード間に直列接続された複数の第２スイッチング素子（Ｑ１Ａ，Ｑ２Ａ）と、それぞれ前記複数の第２スイッチング素子に逆並列に接続された複数の第２ダイオード（Ｄ１Ａ，Ｄ２Ａ）とを含み、
    各副インバータは、前記第１および第２のノード間に直列接続された複数の第３スイッチング素子（Ｑ１Ｕ，Ｑ２Ｕ）と、それぞれ前記複数の第３スイッチング素子に逆並列に接続された複数の第３ダイオード（Ｄ１Ｕ，Ｄ２Ｕ）とを含み、
    さらに、各ユニットに対応して設けられ、前記第１および第２のノード間に接続されたコンデンサ（Ｃ１Ａ）と、
    各ユニットに対応して設けられ、第１の直流電圧のノード（Ｎ４）と前記第１のノード間に接続された第１のヒューズ（Ｆ１Ａ）と、
    各ユニットに対応して設けられ、第２の直流電圧のノード（Ｎ５）と前記第２のノード間に接続された第２のヒューズ（Ｆ２Ａ）とを備える、請求の範囲第５項に記載の無停電電源装置。
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101136404B1 (ko) * 2009-02-20 2012-04-18 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 전력 변환 장치
US9154000B2 (en) 2009-09-25 2015-10-06 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Uninterruptible power supply apparatus including a control circuit that executes a first mode when supply of a first AC electric power from a commercial AC power supply is resumed at a time of discharge end
US8964431B2 (en) 2009-09-30 2015-02-24 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Power conversion system
CN103715751A (zh) * 2014-01-08 2014-04-09 雷小燕 一种可转换二合一移动电源
CN104901410A (zh) * 2014-03-04 2015-09-09 伊顿公司 一种ups电路
WO2015170377A1 (ja) * 2014-05-07 2015-11-12 株式会社日立製作所 電力変換装置および電力変換装置の電力変換方法
CN107318271B (zh) * 2015-03-04 2019-11-08 株式会社日立制作所 电力变换单元以及电力变换装置
JP6610193B2 (ja) * 2015-11-18 2019-11-27 富士電機株式会社 電力変換装置
JP6701794B2 (ja) * 2016-02-22 2020-05-27 富士電機株式会社 電源装置
JPWO2018092239A1 (ja) * 2016-11-17 2019-10-10 東芝三菱電機産業システム株式会社 電力変換装置
US10587203B2 (en) * 2016-11-17 2020-03-10 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Power conversion apparatus
WO2018211334A1 (en) 2017-05-18 2018-11-22 Nvent Services Gmbh Universal power converter
JP6788940B2 (ja) * 2017-09-13 2020-11-25 東芝三菱電機産業システム株式会社 電力変換装置
JP6706395B2 (ja) * 2017-10-25 2020-06-03 東芝三菱電機産業システム株式会社 電力変換装置
CN107919804B (zh) * 2017-12-20 2024-04-30 西安中车永电电气有限公司 一种内燃机车整流斩波相功率模块
CN107888083B (zh) * 2017-12-20 2024-03-26 西安中车永电电气有限公司 一种内燃机车交流传动系统主电路功率单元
KR102441119B1 (ko) * 2018-03-19 2022-09-06 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 전력 변환 장치
JP6970045B2 (ja) * 2018-03-23 2021-11-24 株式会社日立インダストリアルプロダクツ 電力変換装置
FR3096191B1 (fr) * 2019-05-13 2021-06-04 Alstom Transp Tech Dispositif d’alimentation en énergie électrique, chaîne de traction et véhicule électrique associés
KR20220106502A (ko) * 2021-01-22 2022-07-29 엘에스일렉트릭(주) 무정전 전원 공급 모듈
WO2024100766A1 (ja) * 2022-11-08 2024-05-16 株式会社Tmeic 無停電電源装置

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5928291A (ja) * 1982-08-06 1984-02-14 Nec Corp 磁気バブルメモリ用パツケ−ジの製造方法
JPS5928291U (ja) * 1982-08-16 1984-02-22 株式会社明電舎 電力変換装置
US4709318A (en) * 1986-10-22 1987-11-24 Liebert Corporation UPS apparatus with control protocols
US5027264A (en) * 1989-09-29 1991-06-25 Wisconsin Alumni Research Foundation Power conversion apparatus for DC/DC conversion using dual active bridges
US5381330A (en) * 1993-09-08 1995-01-10 Grundl & Hoffmann Half-bridge arrangement for switching electrical power
JPH07298516A (ja) * 1994-04-22 1995-11-10 Yuasa Corp 無停電電源装置
JP3314256B2 (ja) 1994-07-20 2002-08-12 株式会社日立製作所 電気車の電力変換装置
US5625548A (en) * 1994-08-10 1997-04-29 American Superconductor Corporation Control circuit for cryogenically-cooled power electronics employed in power conversion systems
JPH08154374A (ja) * 1994-11-25 1996-06-11 Hitachi Ltd 電力変換装置の保護装置
JPH09130995A (ja) * 1995-10-31 1997-05-16 Toshiba Corp 無停電電源装置
US5870286A (en) * 1997-08-20 1999-02-09 International Business Machines Corporation Heat sink assembly for cooling electronic modules
US5945746A (en) * 1997-08-21 1999-08-31 Tracewell Power, Inc. Power supply and power supply/backplane assembly and system
JP3447543B2 (ja) * 1998-02-02 2003-09-16 東芝トランスポートエンジニアリング株式会社 電力変換装置
JP2000166119A (ja) 1998-11-25 2000-06-16 Mitsubishi Electric Corp 無停電電源装置
JP3606780B2 (ja) * 1999-12-24 2005-01-05 東芝三菱電機産業システム株式会社 無停電電源装置
TW513850B (en) 2000-04-03 2002-12-11 Shan Ken Oenki Kabushiki Kaish Electric power converting apparatus
JP3541887B2 (ja) * 2000-04-03 2004-07-14 サンケン電気株式会社 電力変換装置
US6972957B2 (en) * 2002-01-16 2005-12-06 Rockwell Automation Technologies, Inc. Modular power converter having fluid cooled support
JP2003259657A (ja) * 2002-03-06 2003-09-12 Fuji Electric Co Ltd 電力変換装置
KR100500244B1 (ko) * 2003-02-07 2005-07-11 삼성전자주식회사 전원공급장치 및 그 제어방법
JP2006074965A (ja) * 2004-09-06 2006-03-16 Honda Motor Co Ltd 電源装置
JP4410670B2 (ja) * 2004-12-10 2010-02-03 山洋電気株式会社 無停電電源装置
CA2722263C (en) 2009-03-05 2015-04-21 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Uninterruptible power supply apparatus
JP5461529B2 (ja) 2009-04-17 2014-04-02 東芝三菱電機産業システム株式会社 無停電電源システム
US9154000B2 (en) 2009-09-25 2015-10-06 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Uninterruptible power supply apparatus including a control circuit that executes a first mode when supply of a first AC electric power from a commercial AC power supply is resumed at a time of discharge end
US8964431B2 (en) 2009-09-30 2015-02-24 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Power conversion system

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