TW201722029A - 不停電電源裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之控制裝置(20)係在選擇商用供電模式時，藉由電源異常檢測部(36)檢測出交流電源(1)的停電時，以轉移至反用換流器(Inverter)供電模式之方式，控制不停電電源裝置(100)。電源異常檢測部(36)係根據供應於輸入端子(T1)之交流輸入電壓的瞬時值及相位的檢測值，演算交流輸入電壓的最大值之推定值。電源異常檢測部(36)係構成為記憶將交流電源(1)予以模擬停電時的最大值之時間推移。電源異常檢測部(36)係根據最大值之推定值的時間推移、與被記憶之停電時的最大值之時間推移的比較，判定交流電源(1)的停電。

Description

不停電電源裝置
本發明係有關於不停電電源裝置，更為特定的係有關於能選擇性的執行商用供電及反用換流器(inverter)供電之構成的不停電電源裝置之相關技術。
習知技術中，不停電電源裝置係具備控制裝置，係控制下列裝置：轉換器(converter)，係將來自交流電源的交流電力轉換成直流電力；反用換流器，係將轉換器所產生之直流電力或電力儲存裝置之直流電力轉換成交流電力而供應於負荷；以及分流電路，係連接於交流電源和負荷之間。
在上述的不停電電源裝置當中，具有在自交流電源正常地供應交流電力之通常時為將反用換流器所產生之交流電力供應於負荷，且在反用換流器產生故障時為經由分流電路而將來自交流電源的交流電力供應於負荷之方式。該方式係稱為恆常反用換流器供電方式。恆常反用換流器供電方式係具有無論交流電源的品質如何，均能將電壓變動小之高品質的交流電力供應於負荷之優點。另一方面，則具有在反用換流器經常產生電力損失，且效率 低之缺點。
另外之方式，則具有通常時為經由分流電路而將來自交流電源的交流電力供應於負荷，且在停電時為藉由反用換流器而將電力儲存裝置之直流電力轉換成交流電力而供應於負荷之方式。該方式係稱為恆常商用供電方式。恆常商用供電方式係具有電力損失小，且效率高之優點。另一方面，其係有會將自交流電源供應之電壓變動大之低品質之交流電力供應於負荷之缺點。
例如，特開2010-115008號公報(專利文獻1)係揭示有一種不停電電源裝置，係構成為檢測由交流電源供應的交流電力之狀態，且因應於該檢測結果，而能選擇恆常反用換流器供電方式及恆常商用供電方式之中的任意一者。
先前技術文獻： 專利文獻：
專利文獻1：日本特開2010-115008號公報
上述專利文獻1係對由交流電源供應的交流電力之電壓及頻率，設定用以判斷交流電源的異常之基準值。此外，當交流電力之電壓及頻率的檢測值為基準值的範圍內時，則判斷交流電源為正常而選擇恆常商用供電方式。另一方面，當該檢測值為脫離基準值的範圍內時， 則判斷交流電源為異常而選擇恆常反用換流器供電方式。
此處，在恆常商用供電方式當中，當交流電源發生停電之情形時，則在將分流電路不導通(OFF)後起動反用換流器，藉此能自商用供電轉移至反用換流器供電。因此，在自商用供電轉移至反用換流器供電時，則具有產生輸出給負荷之電壓瞬間地降低之瞬時電壓降低(瞬低)，而有可靠度低之問題。為了防止該瞬低的產生，則被要求為能高速地檢測交流電源的停電，並轉移至反用換流器供電。
但，如上述之專利文獻1，根據由交流電源供應的交流電力之電壓及頻率的檢測值而判定交流電源的異常之構成，在判定該檢測值是否脫離基準值的範圍時則相當花費時間。結果，瞬低的程度(瞬停時間及電壓降低度)變大，而有對負荷造成極大的影響之可能性。
本發明係為了解決上述課題而創作，本發明之目的在於提供能防止自商用供電轉移至反用換流器供電時之瞬時電壓降低的產生之不停電電源裝置。
本發明之不停電電源裝置係連接於交流電源和負荷之間。不停電電源裝置係具備：輸入端子，係接受由交流電源輸出的交流電力；輸出端子，係連接於負荷；轉換器，係連接於輸入端子，且將交流電力轉換成直流電力；反用換流器，係將轉換器所輸出之直流電力或電力儲存裝置之直流電力轉換成交流電力；第1開關，係連接於 輸入端子和輸出端子之間；第2開關，係連接於反用換流器和輸出端子之間；以及控制裝置，係控制不停電電源裝置。不停電電源裝置係構成為選擇性地執行第1模式及第2模式。第1模式係將第1開關導通，並將第2開關不導通，且經由第1開關將來自交流電源的交流電力供應於負荷之模式。第2模式係將第2開關導通，並將第1開關不導通，且將反用換流器所產生的交流電力供應於負荷之模式。控制裝置係包含：電源異常檢測部，係構成為檢測交流電源的停電；以及控制部，係構成為在選擇第1模式時，在檢測出交流電源的停電時，以轉移至第2模式之方式，控制第1及第2開關的導通和不導通、以及反用換流器之電力轉換。電源異常檢測部係包含：電壓檢測部，係檢測由交流電源供應於輸入端子之交流輸入電壓的瞬時值；相位檢測部，係檢測交流輸入電壓的相位；演算部，係根據電壓檢測部及相位檢測部之檢測值，演算交流輸入電壓之最大值的推定值；第1記憶部，係構成為記憶使交流電源模擬停電時的最大值之時間推移；以及判定部，係構成為根據最大值之推定值的時間推移、與記憶於第1記憶部之最大值之時間推移的比較而判定交流電源的停電。
較佳為，第1開關及第2開關係分別以機械式開關構成。不停電電源裝置係更具備並聯連接於第1開關之半導體開關。控制部係構成為在自第1模式轉移至第2模式時，將半導體開關予以導通預定時間。
較佳為，判定部係構成為在判定為交流電 源為正常時，進而根據最大值之推定值的時間推移，判定交流電源是否具有停電的可能性。控制部係構成為在選擇第1模式時，在判定為交流電源具有停電的可能性時，將半導體開關導通並將第1開關不導通，持續第1模式。並且構成為當判定交流電源為停電時，則控制部係將第2開關導通並將半導體開關不導通，藉此轉移至第2模式。
較佳為，第1記憶部係構成為記憶最大值降低速度互為不同之複數個最大值之時間推移。判定部係構成為根據從複數個最大值之時間推移選擇之最大值之時間推移、與最大值的推定值之時間推移的比較而判定交流電源為停電。
較佳為，不停電電源裝置係更具備第2記憶部，係構成為記憶最大值的推定值之時間推移。第1記憶部係構成為根據記憶於第2記憶部之最大值的推定值之時間推移，而學習停電時的最大值之時間推移。判定部係構成為根據最大值的推定值之時間推移、與在第1記憶部所更新之停電時之最大值的時間推移之學習值的比較而判定交流電源為停電。
根據本發明，即能提供能防止自商用供電轉移至反用換流器供電時之瞬時電壓降低的產生之不停電電源裝置。
1‧‧‧交流電源
2、10、13、15‧‧‧接觸器
11‧‧‧負荷
3、16‧‧‧保險絲
4、8‧‧‧電抗器
5‧‧‧轉換器
6‧‧‧電解電容器
7‧‧‧反用換流器
12‧‧‧閘流體開關
14‧‧‧蓄電池
20‧‧‧控制裝置
22‧‧‧UPS起動指令部
24‧‧‧運轉指令部
26‧‧‧運轉模式切換指令產生部
28‧‧‧轉換器控制部
30‧‧‧反用換流器控制部
32‧‧‧開關控制部
36、36A、36B、36C‧‧‧電源異常檢測部
40‧‧‧電壓瞬時值檢測部
42‧‧‧電壓相位檢測部
46‧‧‧電壓最大值演算部
48‧‧‧電壓最大值推移記憶部
50‧‧‧停電時電壓最大值推移記憶部
52‧‧‧比較部
54‧‧‧判定部
54A‧‧‧第1判定部
54B‧‧‧第2判定部
56‧‧‧電源監視部
58‧‧‧停電時電壓最大值推移學習部
100‧‧‧不停電電源裝置
T1‧‧‧輸入端子
T2‧‧‧輸出端子
Vm‧‧‧最大值
Vme‧‧‧最大值推定值
Vmi‧‧‧停電時最大值
第1圖係實施形態1之不停電電源裝置的全體構成圖。
第2圖係說明用以檢測交流電源的停電之一般的檢測方法之圖示。
第3圖係顯示第1圖之電源異常檢測部之控制構成之功能區塊圖。
第4圖係說明交流輸入電壓的之最大值的推定演算之圖示。
第5圖係顯示模擬停電時之交流輸入電壓的之最大值的時間推移之一例之圖示。
第6圖係顯示自電壓最大值推移記憶部所讀取之最大值推定值的時間推移之一例之圖示。
第7圖係說明正常變動範圍之圖示。
第8圖係說明實施形態1之不停電電源裝置之運轉模式的切換控制順序之流程圖。
第9圖係說明第8圖之步驟SO7之停電判定處理的順序之流程圖。
第10圖係顯示實施形態2之不停電電源裝置之電源異常檢測部之控制構成之功能區塊圖。
第11圖係顯示自電壓最大值推移記憶部讀取之最大值推定值的時間推移之一例之圖示。
第12圖係說明實施形態2之不停電電源裝置之運轉模式的切換控制順序之流程圖。
第13圖係說明實施形態2之不停電電源裝置之運轉模式的切換控制順序之流程圖。
第14圖係顯示實施形態3之不停電電源裝置之電源異常檢測部之控制構成之功能區塊圖。
第15圖係顯示記憶於停電時電壓最大值推移記憶部之停電時最大值的時間推移之一例之圖示。
第16圖係說明實施形態3之不停電電源裝置之運轉模式的切換控制順序之流程圖。
第17圖係顯示實施形態4之不停電電源裝置之電源異常檢測部之控制構成之功能區塊圖。
第18圖係說明實施形態4之不停電電源裝置之運轉模式的切換控制順序之流程圖。
以下，根據圖式而詳細說明本發明之實施形態。又，相同或相當的部分係賦予相同的參考符號，且不重覆其說明。
[實施形態1] (不停電電源裝置之構成)
第1圖係實施形態1之不停電電源裝置100的全體構成圖。參考第1圖，實施形態1之不停電電源裝置100係連接於交流電源1及負荷11之間。
交流電源1係將交流電力供應於不停電電源裝置100的交流電源。交流電源1係例如由商用交流電源或自家用發電機等所構成。第1圖及以後說明之圖示係顯示三相三線式的商用電源而作為交流電源1之一例。為 了簡化圖示及說明，第1圖係僅代表性的顯示一相分的電路。其中，交流電源的種類不限定於三相三線式，亦可為三相四線式的電源、或單相三線式的電源。
不停電電源裝置100係具備輸入端子T1、以及輸出端子T2。輸入端子T1係接受自交流電源1供應的交流電力。輸出端子T2係連接於負荷11。負荷11係藉由自不停電電源裝置100供應的交流電力而驅動。
不停電電源裝置100係更具備：電磁接觸器(接觸器)2、10、13、保險絲3、電抗器(reactor)4、8、轉換器5、電解電容器6、反用換流器7、電容器9、閘流體開關12、以及控制裝置20。其中，接觸器2、保險絲3、電抗器4、轉換器5、反用換流器7、電抗器8、以及接觸器10係串聯於輸入端子T1及輸出端子T2之間。
接觸器2係連接於輸入端子T1及轉換器5之間的通電路徑。接觸器2在自交流電源1正常供應交流電力之通常時係成為閉路(導通)，且例如在不停電電源裝置100的維護時成為開路(不導通)。保險絲3係為了防止過電流之自交流電源1流入而插入於輸入端子T1及轉換器5之間的通電路徑。電抗器4係為了使來自交流電源1之交流電力通過，且防止轉換器5所產生之切換頻率的信號傳送於交流電源1而設置。
轉換器5、以及反用換流器7係由半導體切換元件所構成。半導體切換元件係使用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣閘雙極電晶體)。此外，半導體切 換元件之控制方式係能使用PWM(Pulse Width Modulation，脈波寬度調變)控制。
轉換器5在通常時係將自交流電源1供應之三相交流電力轉換成直流電力。由轉換器5所產生之直流電力係供應於反用換流器7及蓄電池14。另一方面，來自交流電源1之交流電力的供應被停止之停電時，轉換器5之運轉被停止。轉換器5之電力轉換係藉由控制裝置20(轉換器控制部28)而控制。
電解電容器6係連接於轉換器5之輸出端子，且將轉換器5之輸出電壓予以平滑化。反用換流器7係在通常時，將藉由電解電容器6而平滑化之直流電力轉換成商用頻率的三相交流電力。另一方面，在停電時，反用換流器7則將蓄電池14之直流電力轉換成商用頻率的三相交流電力。反用換流器7之電力轉換係藉由控制裝置20(反用換流器控制部30)而控制。
電抗器8及電容器9係構成用以去除包含於自反用換流器7輸出之交流電力的切換頻率的成分之濾波器(filter)。
接觸器10係在自反用換流器7供應交流電力於負荷11的模式(第2模式)時導通。另一方面，在經由接觸器13而自交流電源1供應交流電力於負荷11的模式(第1模式)時，接觸器10係不導通。接觸器10之導通及不導通係藉由控制裝置20(開關控制部32)而控制。
本實施形態中，將經由接觸器13而自交流 電源1供應交流電力於負荷11的運轉模式(第1模式)稱為「商用供電模式」。此外，將自反用換流器7供應交流電力於負荷11的運轉模式(第2模式)稱為「反用換流器供電模式」。
反用換流器供電模式係藉由轉換器5而將自交流電源1供應之交流電力轉換成直流電力，且藉由反用換流器7將該直流電力轉換成交流電力而供應於負荷11。因此，反用換流器供電模式係供電於負荷11之穩定性為優良。另一方面，由於反用換流器供電模式係在轉換器5及反用換流器7之各者中，伴隨著電力轉換而產生電力損失，故具有難以達成不停電電源裝置100的效率化之課題。
相對於此，商用供電模式係經由接觸器13，換言之，係不通過轉換器5及反用換流器7而將自交流電源1供應之交流電力供應於負荷11。據此，由於能抑制轉換器5及反用換流器7之電力損失的產生，故能提升不停電電源裝置100的運轉效率。又，在商用供電模式當中，亦能因應於需求而使轉換器5運轉，藉此而將直流電力儲存於蓄電池14。
閘流體開關12及接觸器13係並聯於輸入端子T1及輸出端子T2之間。在本實施形態中，亦將閘流體開關12及接觸器13的並聯電路稱為「分流電路」。
閘流體開關12係響應於來自控制裝置20(開關控制部32)之控制信號而導通或不導通。具體而 言，閘流體開關12係在自反用換流器供電模式轉移至商用供電模式時、以及自商用供電模式轉移至反用換流器供電模式時，響應於來自控制裝置20之控制信號，而以預定時間導通。接觸器13係響應於來自控制裝置20(開關控制部32)之控制信號，在反用換流器供電模式時為不導通，在商用供電模式時為導通。又，接觸器13係構成本發明之「第1開關」。接觸器10係構成本發明之「第2開關」。此外，接觸器13及10係對應於本發明之「機械式開關」之一實施例。閘流體開關12係對應於本發明之「半導體開關」之一實施例。
蓄電池14係用以在停電時將直流電力供應於反用換流器7之電力儲存裝置。蓄電池14係在通常時儲存由轉換器5所產生之直流電力。保險絲16及接觸器15係串聯於轉換器5的直流側端子及蓄電池14之間。接觸器15係在通常時為導通，例如在不停電電源裝置100及蓄電池14的維護時為不導通。保險絲16係防止過電流流入於轉換器5及蓄電池14。
控制裝置20係構成為以不停電電源裝置100能選擇性地執行反用換流器供電模式及分流供電模式之方式，控制接觸器10、13及閘流體開關12之導通和不導通、以及轉換器5及反用換流器7之電力轉換換。
以下，說明有關於不停電電源裝置100之控制裝置20的控制構成。
控制裝置20係包含：UPS起動指令部22、運轉指令 部24、運轉模式切換指令產生部26、轉換器控制部28、反用換流器控制部30、以及開關控制部32。
UPS起動指令部22係產生要求不停電電源裝置100的起動之起動指令。UPS起動指令部22係例如設置用以要求不停電電源裝置100的起動之開關，該開關亦可在使用者操作導通時，產生起動指令。或者，不設置開關，根據預定的時程表而自動地產生起動指令。
UPS起動指令部22係將起動指令輸出於轉換器控制部28、以及運轉指令部24。UPS起動指令部22係進而以能形成輸入端子T1及轉換器5之間的通電路徑之方式，將接觸器2導通。
轉換器控制部28係在接受起動指令時，為了將直流電力儲存於蓄電池14而使轉換器5運轉。具體而言，轉換器控制部28係以能使蓄電池14成為預定定的滿充電狀態之方式，因應於蓄電池14的剩餘容量而控制轉換器5之電力轉換。
運轉指令部24係在接受起動指令時，產生自不停電電源裝置100對負荷11之用以指示電力供應的開始之運轉指令。
運轉模式切換指令產生部26係在自運轉指令部24接受運轉指令時，根據電源異常檢測部36的輸出信號，在不停電電源裝置100的運轉模式選擇商用供電模式、以及反用換流器供電模式之中之任意一方。
電源異常檢測部36係檢測達於停電狀態之 交流電源1的異常情形。具體而言，電源異常檢測部36係檢測自交流電源1供應於輸入端子T1之交流電壓(以下，亦稱為「交流輸入電壓」)，且根據檢測值而判定交流電力是否正常自交流電源1供應(亦即，是否產生停電之情形)。電源異常檢測部36係將顯示判定結果的信號輸出於運轉模式切換指令產生部26。有關於電源異常檢測部36之停電的檢測係於後述。
運轉模式切換指令產生部26係在交流電力為正常自交流電源1供應之通常時，選擇商用供電模式。另一方面，在檢測為交流電源1的停電時，則運轉模式切換指令產生部26係選擇反用換流器供電模式。或者，通常時亦可在自上位的控制部(未圖示)接受商用供電模式的執行要求時，選擇商用供電模式。
運轉模式切換指令產生部26係在選擇的運轉模式為商用供電模式時，將商用供電指令設定成導通，且將反用換流器供電指令設定成不導通。另一方面，選擇的運轉模式為反用換流器供電模式時，則將商用供電指令設定成不導通，且將反用換流器供電指令設定成導通。運轉模式切換指令產生部26係將商用供電指令、以及反用換流器供電指令輸出於轉換器控制部28、反用換流器控制部30、以及開關控制部32。
反用換流器控制部30係反用換流器供電指令為導通(商用供電指令為不導通)時，以和自交流電源1供應之交流電壓同步之交流電壓能自反用換流器7輸出之 方式，控制反用換流器7的電力轉換。又，在檢測為交流電源1的停電之後，則以能同步於自停電產生前之交流電源1供應之交流電壓之方式，控制反用換流器7。具體而言，反用換流器控制部30係藉由PWM控制而產生用以將構成反用換流器7的半導體切換元件導通或不導通之閘極信號，且輸出於反用換流器7內部的閘極驅動電路。
另一方面，商用供電指令為導通(反用換流器供電指令為不導通)時，反用換流器控制部30則不將產生之閘極信號輸出於閘極驅動電路。因此，反用換流器7在商用供電模式時並不運轉，而形成待機狀態(閘極信號輸入等待狀態)直至提供閘極信號為止。
開關控制部32係因應於商用供電指令、以及反用換流器供電指令而控制分流電路(閘流體開關12及接觸器13)、以及接觸器10之導通或不導通。具體而言，開關控制部32係在商用供電指令為導通(反用換流器供電指令為不導通)時，將接觸器13導通，且將接觸器10不導通。又，將接觸器13導通，開關控制部32係將閘流體開關12以預定時間導通。開關控制部32係在反用換流器供電指令為導通(商用供電指令為不導通)時，將接觸器13導通，且將接觸器10不導通。又，將接觸器13不導通時，開關控制部32係將閘流體開關12以預定時間導通。
如以上說明，不停電電源裝置100係在交流電力為正常自交流電源1供應之通常時，自動地或響應於來自上位控制部的要求而執行商用供電模式。此外，在商 用供電模式當中，檢測為交流電源1的停電時，則不停電電源裝置100係自商用供電模式轉移至反用換流器供電模式。
(交流電源的停電檢測)
此處，檢測交流電源1的停電之方法，一般為使用檢測自交流電源1供應之交流電壓(交流輸入電壓)的最大值(或實效值)，且根據檢測值而判定交流電源1的停電之方法。以下，說明有關於一般的檢測方法。
第2圖係表示交流電源1為正常時之交流輸入電壓的波形、以及交流電源1產生停電時之交流輸入電壓的波形。又，交流電源1為商用電源時，1週期係在電源頻率為50Hz時為20msec，在電源頻率為60Hz時為16.7msec。將1週期之取樣數量例如設成200。
交流電源1產生停電時，交流輸入電壓的最大值Vm係自交流電源1為正常時(通常時)的最大值Vm逐漸的降低。
一般的檢測方法係根據前半1/2週期之交流輸入電壓的瞬時值之檢測而取得交流輸入電壓的最大值(或實效值)。此外，在後半1/2週期中，將取得的最大值(或實效值)和特定的基準值作比較，藉此而判定交流電源1是否產生停電之情形。
但，上述之一般的檢測方法係在產生停電之後大約延遲1/2週期，才檢測為停電。如此在停電的檢 測產生延遲現象時，則在自商用供電模式轉移至反用換流器供電模式時，有輸出於輸出端子T2的電壓產生瞬間降低的瞬時電壓降低(瞬低)之可能性。因此，被要求能更高速的檢測交流電源1的停電。
考量上述之問題點，本實施形態之電源異常檢測部36係如下述而檢測交流電源1的停電之情形。
第3圖係表示第1圖之電源異常檢測部36之控制構成之功能區塊圖。
參考第3圖，電源異常檢測部36係包含：電壓瞬時值檢測部40、電壓相位檢測部42、電壓最大值演算部46、電壓最大值推移記憶部48、停電時電壓最大值推移記憶部50、比較部52、判定部54、以及電源監視部56。
電壓瞬時值檢測部40係檢測交流輸入電壓的瞬時值。電壓瞬時值檢測部40係將表示檢測值的信號輸出於電壓最大值演算部46、以及電源監視部56。
電壓相位檢測部42係檢測交流輸入電壓的相位。電壓相位檢測部42係將表示檢測值的信號輸出於電壓最大值演算部46。
電壓最大值演算部46係根據電壓瞬時值檢測部40、以及電壓相位檢測部42的輸出信號，推定演算交流輸入電壓的最大值Vm。以下，將最大值Vm的推定值表記為「最大值推定值Vme」。
第4圖係說明交流輸入電壓的之最大值的推定演算之圖示。當交流電源1為不變形的正弦波交流電 源時，交流輸入電壓的瞬時值v係使用交流輸入電壓的最大值Vm、以及相位θ，而由下式(1)予以顯示。
v=Vm．sinθ…(1)
第4圖中，π≧θ≧0之正的1/2週期期間之交流輸入電壓的波形係以虛線表示。藉由電壓瞬時值檢測部40而檢測交流輸入電壓的瞬時值v，且藉由電壓相位檢測部42而檢測相位θ時，將此等之檢測值代入將式(1)予以變形之下式(2)，據此而能算出最大值推定值Vme。
Vme=v/sinθ…(2)
又，最大值推定值Vme的演算係能和電壓瞬時值檢測部40、以及電壓相位檢測部42之交流輸入電壓的取樣同步而執行，亦可和該取樣不同步而執行。
電壓最大值推移記憶部48(第2記憶部)係記憶藉由電壓最大值演算部46而演算之最大值推定值Vme的時間推移。通常時，最大值推定值Vme係大致保持於固定值。另一方面，當交流電源1產生停電時，則如第2圖所示，最大值推定值Vme係逐漸降低。
停電時電壓最大值推移記憶部50(第1記憶部)係構成為能儲存使交流電源1模擬停電時之交流輸入電壓的最大值Vm的時間推移。
具體而言，在將不停電電源裝置100連接於交流電源1及負荷11之間的狀態下而導入電源時，則在起動不停電電源裝置100之前，先實施模擬停電試驗。模擬停電試驗係藉由使連接於交流電源1及輸入端子T1之間 的遮斷器(未圖示)成為開路而刻意的作出交流電源1的停電狀態。此外，在該模擬停電狀態當中，停電時電壓最大值推移記憶部50係檢測交流輸入電壓的最大值Vm的實測值，且記憶檢測之最大值Vm的實測值的時間推移。
第5圖係表示模擬停電時之交流輸入電壓的最大值的時間推移之一例之圖示。
參考第5圖，假定在時刻t產生模擬停電之情形。在較時刻t更前面，交流輸入電壓的最大值Vm係形成固定之狀態(Vm=V0)。又，V0係通常時之交流輸入電壓的之最大值Vm。
在時刻t使遮斷器成為開路而產生停電時，則時刻t以後，交流輸入電壓的最大值Vm係自V0逐漸降低。
每單位時間的最大值Vm之降低量(以下，亦稱為「最大值降低速度」)係根據自成為開路之遮斷器至輸入端子T1之間的通電路徑所具有之阻抗(系統阻抗)的大小而不同。第5圖係表示最大值降低速度(亦即，波形的傾斜度)互為不同之2個的波形k1、k2。在此等之2個的波形k1、k2當中，波形k1相較於波形k2，由於系統阻抗為相對地小，故其最大值降低速度(傾斜度)變大。
又，於交流電源1及輸入端子T1之間設置有複數個遮斷器時，當使設置於最接近輸入端子T1的位置之遮斷器成為開路時，則系統阻抗變最小，結果，最大值降低速度變最大。因此，相較於使另外的遮斷器成為開 路時，其對負荷11的影響度變大。模擬停電試驗係例如能使對負荷11的影響度大的遮斷器(亦即，最接近輸入端子T1之遮斷器)成為開路。
本實施形態係藉由實施模擬停電試驗，而能預先取得實際在交流電源1產生停電時之交流輸入電壓的之最大值Vm的時間推移。亦即，實際產生停電時，能預先取得最大值Vm是以何種最大值降低速度降低。據此，將商用供電模式時所取得之最大值推定值Vme的時間推移對照於模擬停電時之最大值值Vm之實測值的時間推移，藉此而能判定交流電源1是否產生停電。以下，將模擬停電時之最大值Vm之實測值表記為「停電時最大值Vmi」。
具體而言，回到第3圖，比較部52係將自停電時電壓最大值推移記憶部50讀取之停電時最大值Vmi的時間推移、與自電壓最大值推移記憶部48讀取之最大值推定值Vme的時間推移作比較。第6圖係顯示自電壓最大值推移記憶部48讀取之最大值推定值Vme的時間推移之一例之圖示。第6圖中的實線係表示最大值推定值Vme的時間推移，第6圖中的虛線係表示停電時最大值Vmi的時間推移。又，第6圖所示之停電時最大值Vmi的時間推移係相當於第5圖之波形k1。
參考第6圖，時刻t1以後，不停電電源裝置100係執行商用供電模式。由交流輸入電壓的瞬時值v及相位θ所算出之最大值推定值Vme係保持V0。
在時刻t2，最大值推定值Vme係自V0而開始降低。比較部52係將時刻t2以後之最大值推定值Vme的時間推移對照於停電時最大值Vmi的時間推移。
具體而言，比較部52係具有用以判定交流電源1是否產生停電之判定值V1。判定值V1係例如設定成通常時之最大值Vm的V0之90%程度的大小。比較部52係在取得停電時最大值Vmi為自V0降低至判定值V1為止的經過時間Tp時，取得自時刻t2經過Tp後之時刻t3的最大值推定值Vme。比較部52係算出時刻t3的最大值推定值Vme和判定值V1的差異值。
判定部54係根據由比較部52所算出的差異值之大小，判定時刻t2以後之最大值推定值Vme的時間推移是否一致於停電時最大值Vmi的時間推移。具體而言，若時刻t3的差異值為預定的臨限值d1以下時，則判定部54係判定時刻t2以後之最大值推定值Vme的時間推移為一致於停電時最大值Vmi的時間推移。該情形時，則判定部54係判定交流電源1產生停電之情形。
另一方面，若時刻t3的差異值大於預定的臨限值d1時，判定部54係判定時刻t2以後之最大值推定值Vme的時間推移並不一致於停電時最大值Vmi的時間推移。該情形時，則判定部54係判定在交流電源1並未產生停電之情形。判定部54係將表示判定結果的信號輸出於電源監視部56。
電源監視部56係將來自判定部54的信號傳 達於運轉模式切換指令產生部26。運轉模式切換指令產生部26係根據電源監視部56的輸出信號而選擇商用供電模式、以及反用換流器供電模式之中之任意一方。
此處，在本實施形態當中，交流電源1的停電檢測所使用之交流輸入電壓的之最大值Vm係由交流輸入電壓的瞬時值v及相位θ所推定者(最大值推定值Vme)。換言之，不必實測交流輸入電壓的之最大值Vm，而能檢測交流電源1的停電。因此，不必等待1/2週期之期間，即能檢測交流電源1的停電。據此，相較於上述之一般的檢測方法，能更高速地檢測交流電源1的停電而切換至反用換流器供電模式。其結果，即能防止自商用供電模式切換至反用換流器供電模式時產生瞬低之情形。
此外，由於藉由將最大值推定值Vme的時間推移和模擬停電時之交流輸入電壓的之最大值Vm(停電時最大值Vmi)的時間推移作比較而檢測交流電源1的停電，故能精度佳的檢測交流電源1的停電。
亦即，根據本實施形態之不停電電源裝置100，由於能高速且高精度的檢測交流電源1的停電，且自商用供電模式轉換至反用換流器供電模式，故能提升不停電電源裝置100的可靠度。因此，只要未檢測出交流電源1的停電，即能使不停電電源裝置100持續執行商用供電模式，故能實現不停電電源裝置100的高效率化。
(運轉模式的切換)
以下，說明有關於檢測出交流電源1的停電時之不停電電源裝置100之運轉模式的切換。此外，說明有關於再度開始來自交流電源1的交流電力之供應時，亦即恢復供電時之運轉模式的切換。
(1)交流電源1的停電檢測時
藉由上述之檢測方法而檢測出交流電源1的停電時，運轉模式切換指令產生部26係將商用供電指令自導通切換成不導通，並將反用換流器供電指令自不導通切換成導通。
反用換流器控制部30係在反用換流器供電指令轉換成導通時，將商用供電模式時藉由PWM控制而產生的閘極信號輸出於反用換流器7內部的閘極驅動電路。反用換流器7係將儲存於蓄電池14的直流電力變換成交流電力。據此，反用換流器7係將與在發生停電之前自交流電源1供應的交流電壓同步之交流電壓予以輸出。
轉換器控制部28係在反用換流器供電指令切換成導通時，則停止轉換器5的運轉。
開關控制部32係在反用換流器供電指令切換成導通時，將閘流體開關12導通，並將接觸器10導通。閘流體開關12的響應時間短，在接收導通指令時，閘流體開關12係瞬間地成為導通。另一方面，接觸器10的響應時間係較閘流體開關12的響應時間為更長，在接收導通指令之後經過預定的響應時間之後才成為導通。據此，自反 用換流器7輸出的交流電壓係供應於輸出端子T2。在將接觸器10導通之後，開關控制部32係將接觸器13不導通。進而在將接觸器13不導通之後，開關控制部32係將閘流體開關12不導通。據此，不停電電源裝置100即可以無瞬斷方式自商用供電模式轉移至反用換流器供電模式。
(2)交流電源1的恢復供電時
反用換流器供電模式時，電源異常檢測部36係判定交流電源1是否為復電之狀態。具體而言，反用換流器供電模式時，電源監視部56係根據電壓瞬時值檢測部40、以及電壓相位檢測部42的檢測值而監視交流輸入電壓的波形。電源異常檢測部36係在交流輸入電壓的最大值Vm為判定值V1以上時，則判定交流電源1為復電之狀態。
又，反用換流器供電模式時，反用換流器7係將與在停電產生之前自交流電源1供應的交流電壓同步之交流電壓輸出於輸出端子T2。另一方面，在停電產生之前及恢復供電之後，會有自交流電源1供應的交流電壓的相位產生位移之情形。該情形時，自反用換流器供電模式回復到商用供電模式時，輸出於輸出端子T2的交流電壓產生變動，且會有對負荷11的運轉造成影響之可能性。
因此，反用換流器控制部30係在檢測交流電源1的復電時，將自反用換流器7輸出的交流電壓逐漸同步於自恢復供電之後的交流電源1供應的交流電壓。具體而言，反用換流器控制部30係將PWM控制之控制週期 的電壓指令值之變化量限制於預定的上限值以下。該上限值係以不會對負荷11的運轉造成影響之方式，例如藉由實驗等而使其適合。
反用換流器控制部30係判定自反用換流器7輸出的交流電壓是否同步於自恢復供電之後的交流電源1供應的交流電壓。具體而言，反用換流器控制部30係將自反用換流器7輸出的交流電壓和預定的正常變動範圍作比較。
第7圖係說明正常變動範圍之圖示。參考第7圖，將根據電壓瞬時值檢測部40、以及電壓相位檢測部42的檢測值而描繪之恢復供電後的交流輸入電壓的波形作為基準波形，且將以該基準波形為中心之特定的電壓寬幅設定為正常變動範圍。反用換流器控制部30係自反用換流器7輸出的交流電壓為收束於第7圖所示的正常變動範圍內時，則判定為自反用換流器7輸出的交流電壓為同步於自恢復供電之後的交流電源1供應的交流電壓。反用換流器控制部30係將顯示判定結果的信號輸出於運轉模式切換指令產生部26。
在自反用換流器7輸出的交流電壓同步於自恢復供電之後的交流電源1供應的交流電壓時，則運轉模式切換指令產生部26係將商用供電指令自不導通切換成導通，並將反用換流器供電指令自導通切換成不導通。
開關控制部32係在商用供電指令切換成導通時，將閘流體開關12導通，並將接觸器13導通。將接 觸器13導通後，開關控制部32係將接觸器10不導通。進而在將接觸器10不導通之後，開關控制部32係將閘流體開關12不導通。據此，不停電電源裝置100即能以無瞬斷之方式自反用換流器供電模式轉移至商用供電模式。
反用換流器控制部30係藉由停止往反用換流器7內部的閘極驅動電路輸出閘極信號而停止反用換流器7的運轉。據此，不停電電源裝置100係回復到商用供電模式。又，回復到商用供電模式之後，反用換流器控制部30係藉由PWM控制而產生用以將構成反用換流器7的半導體切換元件導通或不導通之閘極信號。其中，反用換流器控制部30係不將產生之閘極信號輸出於閘極驅動電路。因此，反用換流器7係再度形成閘極信號輸入等待狀態。
轉換器控制部28係在商用供電指令切換成導通時，起動轉換器5。轉換器控制部28係產生用以控制動轉換器5的電力轉換之閘極信號並輸出於轉換器5。據此，轉換器5係將自恢復供電之後的交流電源1供應的交流電力變換成直流電力，且供應於蓄電池14。
(流程圖)
第8圖係說明實施形態1之不停電電源裝置之運轉模式的切換控制順序之流程圖。
參考第8圖，控制裝置20係判定商用供電指令是否為導通(步驟S01)。商用供電指令為導通時(S01 之YES判定時)，控制裝置20係以不停電電源裝置100能執行商用供電模式之方式，控制不停電電源裝置100(步驟S02)。具體而言，控制裝置20係將接觸器13導通，且將接觸器10不導通。又，將接觸器13導通時，則控制裝置20係將閘流體開關12以預定時間導通。控制裝置20係進而將反用換流器7設成閘極信號輸入等待狀態。
商用供電模式時，控制裝置20係檢測交流輸入電壓的瞬時值v、以及相位θ(步驟S03)，且根據此等之檢測值而演算最大值推定值Vme(步驟S04)。控制裝置20係記憶最大值推定值Vme的時間推移(步驟S05)。
控制裝置20係在起動不停電電源裝置100之前，實施模擬停電試驗。具體而言，使連接於交流電源1和輸入端子T1之間的遮斷器成為開路(步驟S20)。在交流電源1的模擬停電狀態當中，控制裝置20係檢測交流輸入電壓的最大值Vm的實測值(停電時最大值Vmi)，且記憶檢測出之停電時最大值Vmi的時間推移(步驟S21)。
控制裝置20係將步驟S05所記憶之最大值推定值Vme的時間推移、與步驟S21所記憶之停電時最大值Vmi的時間推移作比較(步驟S06)。控制裝置20係根據比較結果而判定交流電源1是否產生停電(步驟S07)。
第9圖係說明第8圖之步驟S07之停電判定處理的順序之流程圖。參考第9圖，控制裝置20係根據停電時最大值Vmi的時間推移，取得停電時最大值Vmi自V0(通常時的最大值Vm)降低至判定值V1為止的經過時間 Tp(步驟S30)。此外，控制裝置20係取得最大值推定值Vme自V0開始降低的時刻經過Tp後之最大值推定值Vme(步驟S31)。
控制裝置20係算出步驟S31所取得之最大值推定值Vme和判定值V1的差異值(=｜Vme-V1｜)，且將差異值和預定的臨限值d1作比較(步驟S32)。差異值大於臨限值d1時(S32的NO判定時)，控制裝置20係判定交流電力為正常自交流電源1供應(步驟S33)。另一方面，差異值為臨限值d1以下時(S32的YES判定時)，控制裝置20係判定交流電源1產生停電(步驟S34)。
回到第8圖，交流電力為正常自交流電源1供應時(S08的NO判定時)，控制裝置20係將商用供電指令設定為導通(將反用換流器供電指令設為不導通)(步驟S09)。據此，不停電電源裝置100係持續執行商用供電模式。
另一方面，檢測出交流電源1為停電時(S08的YES判定時)，控制裝置20係將商用供電指令設定為不導通(將反用換流器供電指令設定成導通)(步驟S10)。控制裝置20係以不停電電源裝置100能執行反用換流器供電模式而控制不停電電源裝置100(步驟S11)。具體而言，控制裝置20係起動反用換流器7，且以自反用換流器7輸出之交流電壓和自停電產生前之交流電源1供應之交流電壓同步之方式控制反用換流器7。此外，控制裝置20係將接觸器10導通，且將接觸器13不導通。又，將接觸器10導通 時，則控制裝置20係將閘流體開關12以預定時間導通。
反用換流器供電模式時，控制裝置20係根據交流輸入電壓的瞬時值v、以及相位θ的檢測值而判定交流電源1是否為恢復供電(步驟S12)。控制裝置20係在交流輸入電壓的最大值Vm為判定值V1以上時，則判定為交流電源1為恢復供電(步驟S12的YES判定時)。另一方面，判定為交流電源1為未恢復供電時(步驟S12的NO判定時)，則回到步驟S11，不停電電源裝置100係持續執行反用換流器供電模式。
控制裝置20係在檢測出交流電源1的恢復供電時，將自反用換流器7輸出的交流電壓逐漸同步於自恢復供電之後的交流電源1供應的交流電壓。自反用換流器7輸出的交流電壓收束於根據自恢復供電之後的交流電源1供應的交流電壓而設定的正常變動範圍內時，則控制裝置20係判定為自反用換流器7輸出的交流電壓為同步於自恢復供電之後的交流電源1供應的交流電壓，且將商用供電指令設定為導通(將反用換流器供電指令設定成不導通)(步驟S13)。
控制裝置20係在將商用供電指令設定為導通時，將接觸器13導通，並將接觸器10不導通。又，將接觸器13導通時，則控制裝置20係將閘流體開關12以預定時間導通。
如上述，根據實施形態1之不停電電源裝置100，即能根據交流輸入電壓的瞬時值v、以及相位θ所推 定之的最大值Vm(最大值推定值Vme)，判定交流電源1是否產生停電，故相較於根據最大值Vm的實測值而判定之構成，能更高速的檢測交流電源的停電。
此外，藉由實施模擬停電試驗而預先取得停電時之交流輸入電壓的最大值Vm(停電時最大值Vmi)的時間推移，且藉由將停電時最大值Vmi和最大值推定值Vme的時間推移作比較，即能精度優良的檢測交流電源的停電。
其結果，根據實施形態1之不停電電源裝置100，即能在商用供電模式產生交流電源的停電之情形時，在停電產生之後，迅速的切換至反用換流器供電模式。據此，即能防止自商用供電模式轉移至反用換流器供電模式時產生瞬低之情形。亦即，由於能提升不停電電源裝置100的可靠度，故只要未檢測出交流電源的停電，即能於不停電電源裝置持續執行商用供電模式，結果，能實現不停電電源裝置的高效率化。
[實施形態2]
模擬停電試驗係藉由使連接於交流電源1及輸入端子T1之間的遮斷器成為開路而刻意地作出交流電源1的停電狀態，且取得此時之交流輸入電壓的最大值Vm(停電時最大值Vmi)的時間推移。
但，在商用供電模式時成為開路之遮斷器係較模擬停電試驗時成為開路之遮斷器更位於交流電源1 側時，則最大值Vm係以較停電時最大值Vmi更小的最大值變化速度而逐漸降低。即使為該情形時，亦必須切換至反用換流器供電模式。
另一方面，反用換流器供電模式相較於商用供電模式而其電力損失更大，故為了達到高效率化，較佳為只要未產生瞬低就持續執行商用供電模式。
因此，實施形態2之不停電電源裝置係在商用供電模式當中，在交流電源1有產生停電的可能性時，則持續商用供電模式，且進行轉移至反用換流器供電模式的準備。據此，檢測交流電源1的停電時，能立即轉移至反用換流器供電模式。
實施形態2之不停電電源裝置其基本上係具備和第1圖所示之不停電電源裝置100相同的構成，但不同點在於，包含第10圖所示之電源異常檢測部36A而代替電源異常檢測部36。
參考第10圖，實施形態2之電源異常檢測部36A係在第3圖所示之電源異常檢測部36當中，設置判定部54A、54B而代替判定部54。
第1判定部54A係和第3圖所示之判定部54相同的，根據最大值推定值Vme的時間推移和停電時最大值Vmi的時間推移之比較，判定交流電源1是否產生停電。
第1判定部54A係進而根據上述之比較而判定交流電源1是否具有產生停電之可能性。交流電源1 產生停電之可能性係意指雖相較於模擬停電時的最大值Vm而最大值降低速度小，但有最大值Vm降低至判定值V1以下的可能性。
第2判定部54B係在藉由第1判定部54A判定為交流電源1有產生停電之可能性時，則根據最大值推定值Vme的時間推移，判定交流電源1是否產生停電。第2判定部54B係為了能判別最大值Vm的降低為交流電源1產生停電所導致者、或者是由暫時的負荷之變動所導致者而設置。
實施形態2之不停電電源裝置係根據判定部54A、54B的判定結果而轉換商用供電模式、以及反用換流器供電模式。參考第11圖，說明有關於實施形態2之不停電電源裝置的運轉模式之切換。
第11圖係表示自電壓最大值推移記憶部48讀取之最大值推定值Vme的時間推移之一例之圖示。第11圖中之實線係表示最大值推定值Vme的時間推移，第11圖中之虛線係表示停電時最大值Vmi的時間推移，又，第11圖所示之停電時最大值Vmi的時間推移係相當於第5圖之波形k1。
參考第11圖，時刻t1以後，不停電電源裝置100係執行商用供電模式。根據交流輸入電壓的瞬時值v、以及相位θ所算出的最大值推定值Vme係保持V0。
在時刻t2，最大值推定值Vme係自V0開始降低。比較部52係將時刻t2以後之最大值推定值Vme的 時間推移對照於停電時最大值Vmi的時間推移。具體而言，比較部52係在取得停電時最大值Vmi為自V0降低至判定值V1為止的經過時間Tp時，則取得自時刻t2經過Tp後之時刻t3的最大值推定值Vme。比較部52係算出時刻t3的最大值推定值Vme和判定值V1的差異值。
第1判定部54A係在時刻t3的差異值為預定的臨限值d1以下時，判定為時刻t2以後之最大值推定值Vme的時間推移為一致於停電時最大值Vmi的時間推移。該情形時，則第1判定部54A係判定為交流電源1產生停電之情形。
另一方面，若時刻t3的差異值大於臨限值d1時，第1判定部54A係判定時刻t3之最大值推定值Vme是否為判定值V2以下。判定值V2係用以判定交流電源1是否有產生停電之可能性的判定值。判定值V2係大於判定值V1，例如，設定為通常時之最大值Vm的V0之95%程度的大小。
第1判定部54A係在時刻t3的最大值推定值Vme為判定值V2以下時，判定為交流電源1係有產生停電之可能性。第1判定部54A係將顯示判定結果的信號輸出於電源監視部56。
電源監視部56係將來自第1判定部54A的信號傳達於運轉模式切換指令產生部26。運轉模式切換指令產生部26係根據電源監視部56的輸出信號而選擇商用供電模式及反用換流器供電模式之中之任意一方。
藉由第1判定部54A而判定交流電源1產生停電時，運轉模式切換指令產生部26係將商用供電指令設定為不導通(將反用換流器供電指令設定成導通)。據此，如第6圖所說明，以能執行反用換流器供電模式之方式控制不停電電源裝置100。具體而言，開關控制部32係將接觸器10導通，並將接觸器13不導通。又，在將接觸器10導通時，控制裝置20係將閘流體開關12以預定時間導通。反用換流器控制部30係起動反用換流器7，且以能使自反用換流器7輸出的交流電壓和停電產生前之交流電源1所供應的交流電壓同步之方式控制反用換流器7。
相對於此，藉由第1判定部54A而判定為交流電源1具有產生停電的可能性時，運轉模式切換指令產生部26係將商用供電指令設定為導通(將反用換流器供電指令設定成不導通)。該情形時，開關控制部32係將閘流體開關12導通，並將接觸器13不導通。另一方面，開關控制部32係仍持續將接觸器10不導通。
據此，如第11圖所示，時刻t3以後，不停電電源裝置100係形成商用供電模式，且將自交流電源1所供應的交流電力經由閘流體開關12而供應於負荷11。
第2判定部54B係在時刻t3以後，判定最大值推定值Vme是否降低至判定值V1以下。在較時刻t3更後面之時刻t4最大值推定值Vme成為判定值V1以下時，第2判定部54B係判定交流電源1產生停電。藉由第2判定部54B而判定為交流電源1產生停電時，運轉模式 切換指令產生部26係將商用供電指令設定為不導通(將反用換流器供電指令設定成導通)。
據此，以在時刻t4以後執行反用換流器供電模式之方式，控制不停電電源裝置100。具體而言，開關控制部32係將接觸器10導通，將閘流體開關12不導通。反用換流器控制部30係起動反用換流器7，且以使自反用換流器7輸出的交流電壓和停電產生前之交流電源1所供應的交流電壓同步之方式控制反用換流器7。
如此，在商用供電模式時判定為交流電源1有產生停電的可能性時，則將閘流體開關12導通，並將接觸器13不導通，藉此而執行使用閘流體開關12之商用供電模式。此外，在將閘流體開關12導通之後，最大值推定值Vme降低至判定值V1以下時，將接觸器10導通，並將閘流體開關12不導通，藉此而自商用供電模式轉移至反用換流器供電模式。
(流程圖)
第12圖及第13圖係說明實施形態2之不停電電源裝置之運轉模式的切換控制順序之流程圖。第12圖及第13圖所示之流程圖係對第8圖所示之流程圖追加步驟S14以及步驟S40至S49。
參考第12圖，判定為交流電源1未產生停電時(S08的NO判定時)，控制裝置20係將商用供電指令設定為導通(將反用換流器供電指令設定成不導通)(步驟 S09)。據此，不停電電源裝置100係繼續執行商用供電模式。
繼而控制裝置20係判定交流電源1是否具有產生停電之可能性(步驟S14)。在判定為交流電源1有產生停電之可能性時(步驟S14的YES判定時)，控制裝置20係將閘流體開關12導通(步驟S40)，且將接觸器13不導通(步驟S41)。據此，不停電電源裝置100係將自交流電源1所供應的交流電力經由閘流體開關12而供應於負荷11(步驟S42)。
使用閘流體開關12之商用供電模式時，控制裝置20係檢測交流輸入電壓的瞬時值v、以及相位θ(步驟S43)，且根據此等之檢測值而演算最大值推定值Vme(步驟S44)。控制裝置20係記憶最大值推定值Vme的時間推移(步驟S45)。
控制裝置20係將最大值推定值Vme和判定值V1作比較(步驟S46)。最大值推定值Vme為判定值V1以下時(步驟S46的YES判定時)，控制裝置20係判定為交流電源1為產生停電(步驟S47)。該情形時，回到第12圖的步驟S10，控制裝置20係將商用供電指令設定為不導通(將反用換流器供電指令設定成導通)。控制裝置20係以不停電電源裝置100能執行反用換流器供電模式之方式，將接觸器10導通並將閘流體開關12不導通。控制裝置20係進而起動反用換流器7(步驟S11)。
相對於此，最大值推定值Vme為大於判定 值V1時(步驟S46的NO判定時)，則判定為交流電源1並無產生停電的可能性，亦即，判定為自交流電源1正常供應交流電力。該情形時，控制裝置20係將接觸器13導通(步驟S48)並將閘流體開關12不導通(步驟S49)。據此，不停電電源裝置100係持續執行商用供電模式。
如上述，根據實施形態2之不停電電源裝置100，在交流電源具有產生停電的可能性時，使用閘流體開關12而持續執行商用供電模式，藉此即能在判定為交流電源產生停電時，無瞬斷且迅速地轉移至反用換流器供電模式。如此處理時，相較於交流電源1具有產生停電的可能性時，則立即轉移至反用換流器供電模式之情形，能無損可靠度，且能更長時間執行商用供電模式。因此，能實現不停電電源裝置的高效率化。
[實施形態3]
於商用供電模式時開路之遮斷器亦會產生和於模擬停電試驗時開路之遮斷器不同之情形。該情形時，模擬停電試驗所取得之停電時最大值Vmi的時間推移、與實際上交流電源1產生停電時之最大值推定值Vme的時間推移之間係產生位移情形。結果，有無法高速且精度佳的檢測交流電源1的停電之可能性。
因此，實施形態3之不停電電源裝置係在模擬停電試驗當中，取得最大值降低速度互為不同之複數的停電時最大值Vmi的時間推移。據此，能切換交流電源1 的停電檢測所使用之停電時最大值Vmi的時間推移。
實施形態3之不停電電源裝置，基本上雖具備和第1圖所示之不停電電源裝置100相同的構成，但其不同點在於，包含第14圖所示之電源異常檢測部36B而代替電源異常檢測部36。
參考第14圖，在電源異常檢測部36B當中，停電時電壓最大值推移記憶部50係記憶最大值降低速度互為不同之複數個停電時最大值Vmi的時間推移。第15圖係表示記憶於停電時電壓最大值推移記憶部50之停電時最大值Vmi的時間推移之一例之圖示。參考第15圖，在時刻t當使遮斷器成為開路而產生停電時，則時刻t以後，交流輸入電壓的最大值Vm係自V0逐漸降低。
第15圖之例係表示最大值降低速度(亦即，波形的傾斜度)互為不同之4個的波形k1至k4。在此等之4個的波k1至k4之中，由於波形k1係系統阻抗為最小，故其最大值降低速度(傾斜度)為最大。
第15圖所示之停電時最大值Vmi的時間推移係例如在模擬停電試驗當中，藉由選擇性地使連接於交流電源1及輸入端子T1之間之複數個遮斷器成為開路而取得。或者，亦可將模擬停電試驗所取得之最大值的時間推移作為基準，藉由模擬而作成。
停電時電壓最大值推移記憶部50係自上位的控制部而提供用以轉換停電時最大值Vmi的時間推移的切換指令。該切換指令係例如，使用者觀測不停電電源裝 置之運轉狀況而判斷為未適當的進行自商用供電模式轉移至反用換流器供電模式時，即能藉由進行對於不停電電源裝置之輸入操作而發出。
停電時電壓最大值推移記憶部50係在接收切換指令時，自複數個停電時最大值Vmi的時間推移之中，選擇切換指令所指示之停電時最大值Vmi的時間推移而輸出於比較部52。比較部52係將自停電時電壓最大值推移記憶部50供應之切換後的停電時最大值Vmi的時間推移、與自電壓最大值推移記憶部48讀取之最大值推定值Vme的時間推移作比較，藉此而檢測交流電源1的停電。
(流程圖)
第16圖係說明實施形態3之不停電電源裝置之運轉模式的切換控制順序之流程圖。第16圖所示之流程圖係對第7圖所示之流程圖追加步驟S22及S23。
控制裝置20係藉由實施步驟S20及S21之模擬停電試驗，記憶最大值降低速度互為不同之複數個停電時最大值Vmi的時間推移。由上位的控制部而接收切換指令時(步驟S22的YES判定時)，控制裝置20係根據切換指令而切換停電時最大值Vmi的時間推移(步驟S23)。另一方面，未接收轉換指令時(步驟S22的NO判定時)，則控制裝置20係不進行停電時最大值Vmi的時間推移之切換。
據此，當接收切換指令時，控制裝置20係將步驟S05所記憶之最大值推定值Vme的時間推移、以及 步驟S23所切換之停電時最大值Vmi的時間推移作比較(步驟S06)。控制裝置20係根據比較結果而判定交流電源1是否產生停電(步驟S07)。
如上述，根據實施形態3之不停電電源裝置，藉由能切換停電時最大值Vmi的時間推移，即能減少和實際上交流電源1產生停電時之最大值推定值Vme的時間推移的位移之情形。其結果，能高速且精度佳的檢測交流電源1的停電。
[實施形態4]
上述之實施形態3係說明有關於例如響應於根據來自使用者的輸入操作的切換指令而切換交流電源1的停電檢測所使用之停電時最大值Vmi的時間推移之構成，但控制裝置20亦可為自主性的切換停電時最大值Vmi的時間推移之構成。
實施形態4之不停電電源裝置係於商用供電模式時，依據最大值推定值Vme的時間推移而學習停電時最大值Vmi的時間推移。使用停電時最大值Vmi的時間推移之學習值而檢測交流電源1的停電。
實施形態4之不停電電源裝置，基本上雖具備和第1圖所示之不停電電源裝置100相同的構成，但其不同點在於，包含第17圖所示之電源異常檢測部36C而代替電源異常檢測部36。
參考第17圖，電源異常檢測部36C係包含 停電時電壓最大值推移學習部58。停電時電壓最大值推移學習部58係取得記憶於電壓最大值推移記憶部48之最大值推定值Vme的時間推移。電壓最大值推移記憶部48係記憶商用供電模式時之最大值推定值Vme的時間推移。最大值推定值Vme的時間推移係包含複數種因交流電源1產生停電時而導致之降低。
停電時電壓最大值推移學習部58係根據最大值推定值Vme的時間推移而抽出複數個最大值推定值Vme降低時的最大值降低速度。此外，根據抽出之複數個最大值降低速度而學習停電時最大值Vmi的最大值降低速度。例如，停電時電壓最大值推移學習部58係將複數個最大值降低速度的最頻值作成停電時最大值Vmi的最大值降低速度的學習值。
又，停電時最大值Vmi的最大值降低速度的學習值係可為複數個最大值降低速度的平均值，亦可為最接近之最大值推定值Vme降低時的最大值降低速度。
停電時電壓最大值推移學習部58係將藉由模擬停電試驗所取得之停電時最大值Vmi的時間推移更新為停電時最大值Vmi的時間推移之學習值。停電時電壓最大值推移學習部58係根據商用供電模式時之最大值推定值Vme的時間推移而更新停電時最大值Vmi的時間推移之學習值。
停電時電壓最大值推移學習部58係將停電時最大值Vmi的時間推移之學習值輸出於比較部52。比較 部52係將自停電時電壓最大值推移學習部58供應之停電時最大值Vmi的時間推移之學習值、與自電壓最大值推移記憶部48讀取之最大值推定值Vme的時間推移作比較，藉此而檢測交流電源1的停電。
(流程圖)
第18圖係說明實施形態4之不停電電源裝置之運轉模式的切換控制順序之流程圖。第18圖所示之流程圖係對第7圖所示之流程圖，追加步驟S24及S25。
控制裝置20係藉由實施步驟S20及S21之模擬停電試驗，記憶模擬停電時之停電時最大值Vmi的時間推移。控制裝置20係進而根據商用供電模式時之最大值推定值Vme的時間推移而依次學習停電時最大值Vmi的時間推移(最大值降低速度)(步驟S24)。控制裝置20係藉由依次更新停電時最大值Vmi的時間推移之學習值而切換停電時最大值Vmi的時間推移(步驟S25)。
控制裝置20係將步驟S05所記憶之最大值推定值Vme的時間推移、與步驟S25所切換之停電時最大值Vmi的時間推移作比較(步驟S06)。控制裝置20係根據比較結果而判定交流電源1是否產生停電(步驟S07)。
如上述，根據實施形態4之不停電電源裝置，即能根據不停電電源裝置的運轉狀況而學習交流電源1的停電檢測所使用之停電時最大值Vmi的時間推移。此外，藉由使用停電時最大值Vmi的時間推移之學習值，即 能減少停電時最大值Vmi的時間推移和實際上交流電源1產生停電時之最大值推定值Vme的時間推移的位移之情形。結果，能高速且精度佳的檢測交流電源的停電。
此外，根據實施形態4之不停電電源裝置，由於停電時最大值Vmi的學習值係反映設置不停電電源裝置的環境者，故不會被設置不停電電源裝置的環境所影響，能高速且精度佳的檢測交流電源的停電。
本次所揭示之實施形態係全部的要點均為例示，而應考量為不受其限制。本發明之範圍係根據申請專利範圍所示者，而非由為上述之說明所示者，而其內涵亦包含和申請專利範圍均等之涵義及在其範圍內之所有的變更。
1‧‧‧交流電源
2‧‧‧接觸器
3‧‧‧保險絲
4‧‧‧電抗器
5‧‧‧轉換器
6‧‧‧電解電容器
7‧‧‧反用換流器
8‧‧‧電抗器
9‧‧‧電容器
10‧‧‧接觸器
11‧‧‧負荷
12‧‧‧閘流體開關
13‧‧‧接觸器
14‧‧‧蓄電池
15‧‧‧接觸器
16‧‧‧保險絲
20‧‧‧控制裝置
22‧‧‧UPS起動指令部
24‧‧‧運轉指令部
26‧‧‧運轉模式切換指令產生部
28‧‧‧轉換器控制部
30‧‧‧反用換流器控制部
32‧‧‧開關控制部
36‧‧‧電源異常檢測部
100‧‧‧不停電電源裝置
T1‧‧‧輸入端子
T2‧‧‧輸出端子

Claims (5)

  1. 一種不停電電源裝置，係連接於交流電源和負荷之間，該裝置包括輸入端子，係接受由前述交流電源輸出的交流電力；輸出端子，係連接於前述負荷；轉換器，係連接於前述輸入端子，且將前述交流電力轉換成直流電力；反用換流器，係將前述轉換器所輸出之直流電力或電力儲存裝置之直流電力轉換成交流電力；第1開關，係連接於前述輸入端子和前述輸出端子之間；第2開關，係連接於前述反用換流器和前述輸出端子之間；以及控制裝置，係控制前述不停電電源裝置；其中，前述不停電電源裝置係構成為選擇性的執行將前述第1開關導通，並將前述第2開關不導通，且經由前述第1開關而將來自前述交流電源的交流電力供應於前述負荷之第1模式、以及將前述第2開關導通，並將前述第1開關不導通，且將前述反用換流器所產生的交流電力供應於前述負荷之第2模式，前述控制裝置係包含：電源異常檢測部，係構成為檢測前述交流電源的停電；以及 控制部，係構成為在選擇前述第1模式時，在檢測出前述交流電源的停電時，以轉移至前述第2模式之方式，控制前述第1及第2開關的導通和不導通、以及前述反用換流器之電力轉換；前述電源異常檢測部係包含：電壓檢測部，係檢測由前述交流電源供應於前述輸入端子之交流輸入電壓的瞬時值；相位檢測部，係檢測前述交流輸入電壓的相位；演算部，係根據前述電壓檢測部及前述相位檢測部之檢測值，演算前述交流輸入電壓之最大值的推定值；第1記憶部，係構成為記憶將前述交流電源予以模擬停電時的前述最大值之時間推移；以及判定部，係構成為根據前述最大值之前述推定值的時間推移、與記憶於前述第1記憶部之前述最大值之時間推移的比較，判定前述交流電源的停電。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之不停電電源裝置，其中，前述第1開關以及前述第2開關之各者係以機械式開關構成，前述不停電電源裝置係更包括並聯連接於前述第1開關的半導體開關，前述控制部係構成為在自前述第1模式轉移至前述第2模式時，將前述半導體開關予以導通預定時間。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之不停電電源裝置，其中，前述判定部係構成為在判定為前述交流電源為正 常時，進而根據前述最大值之前述推定值的時間推移，判定前述交流電源是否具有停電的可能性，控制部係構成為在選擇前述第1模式之情形，判定為前述交流電源具有停電的可能性時，將前述半導體開關導通，並將前述第1開關不導通，繼續前述第1模式，且在判定為前述交流電源為停電時，將前述第2開關導通，並將前述半導體開關不導通，藉此轉移至前述第2模式。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之不停電電源裝置，其中，前述第1記憶部係構成為記憶最大值降低速度互為不同之複數個前述最大值之時間推移，前述判定部係構成為根據從前述複數個前述最大值之時間推移所選擇之前述最大值之時間推移、與前述最大值之前述推定值的時間推移的比較，判定前述交流電源的停電。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之不停電電源裝置，其更包括第2記憶部，係構成為記憶前述最大值之前述推定值的時間推移，前述第1記憶部係構成為根據記憶於前述第2記憶部之前述最大值之前述推定值的時間推移，學習停電時之前述最大值之時間推移，前述判定部係根據前述最大值之前述推定值的時間推移、與在前述第1記憶部所更新之停電時之前述最 大值之時間推移的學習值的比較，判定前述交流電源的停電。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI655827B (zh) * 2017-10-18 2019-04-01 日商東芝三菱電機產業系統股份有限公司 不斷電電源裝置

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7136541B2 (ja) * 2017-07-05 2022-09-13 東芝三菱電機産業システム株式会社 無停電電源装置および無停電電源装置の制御方法
WO2020017164A1 (ja) * 2018-07-19 2020-01-23 富士電機株式会社 無停電電源装置
JP6955635B2 (ja) * 2018-08-03 2021-10-27 東芝三菱電機産業システム株式会社 無停電電源装置
JP6711385B2 (ja) * 2018-10-16 2020-06-17 ダイキン工業株式会社 電源回路、その電源回路を備えたモータ駆動回路、及び、その電源回路又はそのモータ駆動回路を備えた冷凍装置
JP6816307B1 (ja) * 2019-06-17 2021-01-20 東芝三菱電機産業システム株式会社 電源装置および交流電源の異常検出方法
WO2021044485A1 (ja) * 2019-09-02 2021-03-11 東芝三菱電機産業システム株式会社 インバータ装置の試験装置
CN113640695A (zh) * 2020-05-11 2021-11-12 杭州海康汽车软件有限公司 检测装置及检测方法
WO2022074803A1 (ja) * 2020-10-08 2022-04-14 東芝三菱電機産業システム株式会社 電力変換装置
JP7350706B2 (ja) 2020-10-22 2023-09-26 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および無停電電源装置
EP4084273A1 (en) * 2021-04-28 2022-11-02 ABB Schweiz AG Power supply assembly

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4455787B2 (ja) * 2001-08-10 2010-04-21 Ｔｄｋラムダ株式会社 無停電電源装置および電圧異常検出方法
CN2634709Y (zh) * 2002-11-08 2004-08-18 杨胜武 三相应急电源
JP4191582B2 (ja) * 2003-12-05 2008-12-03 三菱電機株式会社 交流電圧低下検出装置
JP4344286B2 (ja) * 2004-06-24 2009-10-14 東芝三菱電機産業システム株式会社 電圧異常検出装置
JP4297863B2 (ja) * 2004-11-01 2009-07-15 Ｔｄｋラムダ株式会社 停電検出装置、電源切換装置、無停電電源装置、および、停電検出用プログラム
JP2010115008A (ja) 2008-11-06 2010-05-20 Tdk-Lambda Corp 無停電電源装置
JP2010115029A (ja) * 2008-11-07 2010-05-20 Murata Mfg Co Ltd 絶縁型スイッチング電源装置
US8552589B2 (en) * 2010-05-14 2013-10-08 Schneider Electric It Corporation Digital control method for operating the UPS systems in parallel
TWI499167B (zh) * 2013-09-06 2015-09-01 Delta Electronics Inc 電源供應轉換系統及其控制方法
US10014718B2 (en) * 2014-06-26 2018-07-03 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Uninterruptible power source
CN104242439B (zh) * 2014-08-30 2016-07-06 沈亚斌 一种交直流无延时切换方法及切换系统
EP3232532A4 (en) * 2014-12-08 2018-08-15 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Uninterruptible power supply device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI655827B (zh) * 2017-10-18 2019-04-01 日商東芝三菱電機產業系統股份有限公司 不斷電電源裝置

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TWI583100B (zh) 2017-05-11
US10418851B2 (en) 2019-09-17
US20180375372A1 (en) 2018-12-27

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