TW201818633A - 不斷電電源裝置 - Google Patents

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Abstract

負載(3)之動力運轉時，控制部(40)係將開關部(120)予以關斷，藉此將來自不斷電電源部(110)的交流電力供給至負載(3)。負載(3)之再生運轉時，控制部(40)在交流電源(1)可回收再生電力時，將開關部(120)予以關斷，藉此經由不斷電電源部(110)來對交流電源(1)供給再生電力。另一方面，在交流電源(1)不可回收再生電力時，控制部(40)係將開關部(120)予以導通，藉此令輔助負載部(130)消耗再生電力。

Description

不斷電電源裝置
本發明係關於一種不斷電電源裝置。
不斷電電源裝置，係例如日本特開第2012-120407號公報(專利文獻1)所示，一般而言具有：將交流電力轉換成直流電力的轉換器(converter)、以及將直流電力轉換成交流電力的反向器(反向器：inverter，依中華民國國立教育研究院電子計算機名詞工具書稱為反向器，亦有稱為反用換流器之情形)。該不斷電電源裝置係連接有電力貯藏裝置，而藉由該電力貯藏裝置對不斷電電源裝置供給直流電力。
上述不斷電電源裝置，在轉換器中將來自交流電源的交流電力轉換成直流電力。藉由轉換器所產生的直流電力係供給於反向器及電力貯藏裝置。反向器係將來自轉換器或電力貯藏裝置的直流電力轉換成固定頻率及固定電壓的交流電力，而將該交流電力供給至負載。
此外，當由交流電源未正常地供給交流電力之情形，則由電力貯藏裝置對反向器供給直流電力。藉此，交流電源之異常發生時，在直流電力貯蓄於電力貯藏 裝置的期間，不斷電電源裝置以不斷電之方式對負載供給交流電力。
(先前技術文獻) (專利文獻)
專利文獻1：日本特開2012-120407號公報
在上述不斷電電源裝置中，在負載發生再生電力之情形，若該再生電力藉由反向器轉換成直流電力時，會使轉換器與反向器之間的直流電壓上昇。由於轉換器係使不斷電電源裝置內(轉換器與反向器之間)的直流電壓控制為固定值，故超過該固定值的直流電力係藉由轉換器轉換成交流電力並供給至交流電源。如此，在負載發生的再生電力會返回至交流電源。
然而，在交流電源異常發生時，交流電源無法回收再生電力，因此不斷電電源裝置內的直流電壓因再生電力而上昇。藉此，使得連接在轉換器與反向器之間的直流電路(直流鏈(DC link)等)形成過充電，從而會有因過電壓保護而使轉換器及反向器停止的可能性。
本發明係為了解決上述課題所研創者，目的在於提供一種不斷電電源裝置，係當交流電源無法回收由負載所發生之再生電力之情形，可抑制再生電力返回至交流電源。
根據本發明之態樣，不斷電電源裝置係構成為：將從交流電源所供給之交流電力供給至交替進行動力運轉及再生運轉的負載。不斷電電源裝置係具備有：不斷電電源部、輔助負載部、開關部、以及控制部；其中該輔助負載部，係用以消耗在負載所發生之再生電力。不斷電電源部係連接於交流電源及負載之間。輔助負載部係連接於連結不斷電電源部與負載的交流母線。開關部係連接於交流母線與輔助負載部之間。控制部係控制不斷電電源部及開關部。負載之動力運轉時，控制部係將開關部予以關斷，藉此將來自不斷電電源部的交流電力供給至負載。負載之再生運轉時，控制部係在交流電源可回收再生電力之第一情形，將開關部予以關斷，藉此經由不斷電電源部來對交流電源供給再生電力。另一方面，在交流電源不可回收再生電力之第二情形，控制部係將開關部予以導通，藉此對輔助負載部供給再生電力。
根據本發明，可提供一種不斷電電源裝置，係可在交流電源不可回收在負載所發生之再生電力時，抑制再生電力返回至交流電源。
1‧‧‧商用電源
2‧‧‧自家用發電機
3‧‧‧負載
4‧‧‧電池
5‧‧‧聯鎖部
6、61至63‧‧‧輔助負載
7、32‧‧‧電流檢測器
8‧‧‧交流母線
10、22、30、38、SW、SW1至SW3‧‧‧開關
12‧‧‧保險絲
14、26‧‧‧電抗器
16‧‧‧轉換器
17‧‧‧直流母線
18‧‧‧電解電容器
20‧‧‧雙向截波器
24‧‧‧反向器
28‧‧‧電容器
34‧‧‧旁路電路
36‧‧‧半導體開關
40‧‧‧控制部
100‧‧‧不斷電電源裝置
110‧‧‧不斷電電源部
120‧‧‧開關部
130‧‧‧輔助負載部
T1‧‧‧輸入端子
T2‧‧‧輸出端子
T3‧‧‧電池端子
T4‧‧‧旁路端子
W1‧‧‧負載電力
W2‧‧‧UPS電力
W3‧‧‧電池電力
W4‧‧‧電源電力
WB1‧‧‧第一閾值
WB2‧‧‧第二閾值
WB3‧‧‧第三閾值
第1圖係顯示本發明之實施形態1之不斷電電源裝置的構成之電路方塊圖。
第2圖係顯示在商用電源為可回收再生電力之情形中的再生電力之流動之圖。
第3圖係說明在商用電源為不可回收再生電力之情形中的再生電力之流動之圖。
第4圖係用於說明藉由第1圖所示之控制部所執行之控制的流程圖。
第5圖係顯示本發明之實施形態2之不斷電電源裝置的構成之電路方塊圖。
第6圖係用於說明於第5圖所示之控制部中之開關部之控制的波形圖。
第7圖係用於說明藉由第5圖所示之控制部所執行之控制的流程圖。
第8圖係顯示本發明之實施形態3之不斷電電源裝置的構成之電路方塊圖。
第9圖係顯示在商用電源為可回收再生電力之情形中的再生電力之流動之圖。
第10圖係用於說明在商用電源為不可回收再生電力之情形中的再生電力之流動之圖。
第11圖係顯示本發明之實施形態4之不斷電電源裝置的構成之電路方塊圖。
第12圖係用於說明藉由第11圖所示之控制部所執行之控制的流程圖。
以下，針對本發明的實施形態，參照圖式 進行詳細的說明。另外，相同或等同的部分係給予相同的元件符號並且不再重複其說明。
(實施形態1)
第1圖係顯示本發明之實施形態1之不斷電電源裝置100的構成之電路方塊圖。參照第1圖，本實施形態1的不斷電電源裝置100係構成為：將由交流電源1或旁路電源2所供給的交流電力供給至負載3。在第1圖中，交流電源1為商用電源，而旁路電源2為自家用發電機(以下，簡稱發電機)。商用電源1係將商用頻率的交流電力供給至不斷電電源裝置100。不斷電電源裝置100，實際上為從商用電源1或發電機2接收三相交流電力並對負載3供給三相交流電力者，惟由於謀求圖示及說明的簡單化，在第1圖中僅顯示一個相的電路。
負載3，例如為馬達，且藉由從不斷電電源裝置100所供給的交流電力而被驅動。負載3得以交互地進行動力運轉及再生運轉。
不斷電電源裝置100係具備有：不斷電電源部110、開關部120、輔助負載部130、聯鎖部5、以及電流檢測器7,32。不斷電電源部110係連接於商用電源1與負載3之間。輔助負載部130係連接於連結不斷電電源部110及負載3的交流母線8。開關部120係連接於交流母線8與輔助負載部130之間。
不斷電電源部110係包含輸入端子T1、輸出端子T2、電池端子T3、及旁路端子T4。輸入端子T1 係接收從屬於交流電源之商用電源1所供給的交流電力。輸出端子T2係經介交流母線8而連接於負載3。負載3係藉由從不斷電電源部110而經介交流母線8所供給的交流電力來動力運轉。
電池端子T3係連接於電池4(電力貯藏裝置)。亦可連接電容器(雙電層電容器、電解電容器等)，來取代電池4。電池4係貯蓄直流電力。旁路端子T4係接收自屬於旁路電源之發電機2所供給的交流電力。
不斷電電源裝置100，又包含：開關10,22,30、保險絲12、電抗器14,26、轉換器16、電解電容器18、雙向截波器20、反向器24、電容器28、旁路電路34及控制部40。開關10、保險絲12、電抗器14、轉換器16、反向器24、電抗器26及開關30係串聯連接於輸入端子T1及輸出端子T2之間。
開關10係連接於輸入端子T1與轉換器16之間。從商用電源1正常地供給有交流電力之穩態時，開關10係閉路(導通)，而例如於不斷電電源部110之維護時使之開路(關斷)。
保險絲12係為了防止過電流從商用電源1流入而介插於輸入端子T1與轉換器16之間的通電路徑。電抗器14係使來自商用電源1的交流電力通過，且設置成為防此在轉換器16所發生之切換頻率的信號傳輸至商用電源1。
轉換器16係構成為：從商用電源1所供給 之交流電力為正常之情形，將該交流電力轉換成直流電力(順轉換)。由轉換器16所產生之直流電力係輸出至直流母線17。此時，轉換器16係將直流電流輸出至直流母線17，俾使直流母線17之直流電壓成為自標直流電壓。亦即，轉換器16係使直流母線17之直流電壓成為固定值之方式進行控制。轉換器16更構成為：當經介直流母線17而從反向器24供給直流電力時，將該直流電力轉換成商用頻率之交流電力(逆轉換)。轉換器16之電力轉換係藉由控制部40所加以控制。
直流母線17係經介雙向截波器20及開關22而連接於電池端子T3，並且連接於反向器24的輸入端子。電解電容器18係連接於直流母線17，且將直流母線17的直流電壓予以平滑化。開關22：不斷電電源裝置100之運轉時被導通，而於電池4及不斷電電源裝置100之維護時被關斷。
雙向截波器20係構成為：執行雙方向之直流電壓轉換(昇壓及降壓)。雙向截波器20，當從商用電源1正常地供給有交流電力時，將藉由轉換器16所產生的直流電力予以貯蓄至電池4。此時，雙向截波器20，係對電池4供給直流電流，俾使電池4之端子間電壓(電池端子T3的電壓)成為目標電池電壓。雙向截波器20之直流電壓轉換係藉由控制部40所控制。
反向器24，當從商用電源1正常地供給有交流電力時，將藉由轉換器16所產生的直流電力轉換成商 用頻率的交流電力(逆轉換)。另一面，當從商用電源1所供給的交流電力發生異常時(例如，發生停電時)，反向器24係將從電池4經介雙向截波器20所供給的直流電力轉換成商用頻率的交流電力。反向器24係輸出與從商用電源1所供給之交流電壓之相位相同相位的交流電壓。反向器24，係輸出交流電流，俾使輸出端子T2的交流電壓成為目標交流電壓。反向器24又構成為：當從負載3接收再生電力時，就將該再生電力轉換成直流電力(順轉換)。反向器24之電力轉換係藉由控制部40所控制。
電抗器26之一方端子係連接於反向器24的交流端子，而電抗器26之另一方端子係經介開關30而連接於輸出端子T2。電容器28係連接於電抗器26之另一方端子。電抗器26及電容器28係構成用以除去包含在從反向器24所輸出之交流電力之切換頻率成分的濾波器。
開關30係在從反向器24對負載3供給交流電力之模式(以下，亦稱為第一模式)時導通。另一方面，從屬於旁路電源之發電機2經由旁路電路34而對負載3供給交流電力之模式(以下，亦稱為第二模式)時，使開關30關斷。開關30之導通關斷係藉由控制部40所控制。
旁路端子T4係接收從發電機2所供給的交流電力。旁路電路34係連接於旁路端子T4及輸出端子T2之間。旁路電路34係包含：連接於旁路端子T4及輸出端子T2之間的半導體開關36、以及並聯於半導體開關36的開關38。
半導體開關36，係於從第一模式切換成第二模式時、及從第二模式切換成第一模式時，導通達預定時間。半導體開關36係包含兩個閘流體。一方之閘流體的陽極及陰極係分別連接於旁路端子T4及輸出端子T2，而另一方之閘流體的陽極及陰極係分別連接於輸出端子T2及旁路端子T4。開關38係於第一模式時關斷，而於第二模式時導通。半導體開關36及開關38的導通關斷係藉由控制部40所控制。
聯鎖部5係構成為：在旁路電源為發電機2之情形，禁止在負載3所發生之再生電力經由旁路電路34而返回至發電機2。藉此，可防止接收再生電力使發電機2故障。
例如，聯鎖部5係包含藉由使用者或作業者所操作的操作部。聯鎖部5係根據操作部被操作的結果，將用以許可或禁止再生電力返回至旁路電源的控制指令輸出至控制部40。此情形下，使用者或作業者設置有不斷電電源裝置100時，可在操作部設定交流電源及旁路電源各個為商用電源或為自家用發電機。在本實施形態1中，使旁路電源設定為自家用發電機，據此聯鎖部5係對控制部40輸出用以禁止對旁路電源返回再生電力的控制指令。
電流檢測器7係檢測流通於負載3之交流電流(以下，亦稱負載電流)的瞬時值，且對控制部40輸出顯示檢測值之信號。電流檢測器32係顯示流通於反向器24與輸出端子T2之間之電流(以下，亦稱反向器輸出電流) 的瞬時值，且對控制部40輸出顯示檢測值之信號。
控制部40係根據電流檢測器7的輸出信號來判定負載3是正進行動力運轉還是正進行再生運轉。具體而言，控制部40，例如將從電流檢測器7之輸出信號所獲得得三相交流電流予以三相-二相轉換(例如dq轉換)來求出有效電流及無效電流。控制部40，有效電流為正值之情形(亦即，有效電流流入至負載3時)則判定負載3係正進行動力運轉。另一方面，有效電流為負值之情形(亦即，有效電流從負載3流出時)則判定負載3係正進行再生運轉。
負載3進行動力運轉時，控制部40係控制開關10,22,30及旁路電路34的導通關斷、及於轉換器16和反向器24中之電力轉換，俾使不斷電電源部110選擇性地執行第一模式和第二模式。
負載3進行再生運轉時，控制部40，係在商用電源1可回收負載3所生之再生電力時，控制於轉換器16和反向器24中之電力轉換，俾以經由不斷電電源部110來對商用電源1供給再生電力。另一方面，在商用電源1不可回收電力時，控制部40係如後述之方式，使輔助負載部130消耗再生電力。
輔助負載部130係至少具有一個輔助負載6。在第1圖之例中，輔助負載部130係具有一個輔助負載6。輔助負載6係使用在用以消耗在負載3所發生之再生電力。例如，輔助負載6係包含電阻元件或電感元件。電阻 元件(或電感元件)之一方端子係電性連接於交流母線8，而其另一方端子係電性連接於未圖示的接地配線。
開關部120係至少具有一個開關SW。在第1圖之例中，開關部120係具有一個開關SW。例如，開關SW係接觸器(Contactor)。開關SW之一方端子係連接於交流母線8，而開關SW之另一方端子係連接於輔助負載6。開關SW的導通關斷係藉由控制部40所控制。
接著，針對實施形態1之不斷電電源裝置100的動作加以說明。首先，針對選擇第一模式情形下的動作加以說明。該情形下，開關30被導通而電性連接反向器24與輸出端子T2，另一面，旁路電路34被關斷而電性斷開旁路端子T4與輸出端子T2。
當負載3動力運轉時，有效電流係從交流母線8流入至負載3。控制部40係根據電流檢測器7的輸出信號，當判定負載3進行動力運轉，就令不斷電電源部110執行第一模式。
在第一模式中，從商用電源1正常地供給有交流電力之情形，來自商用電源1的交流電力係經介開關10、保險絲12及電抗器14而供給至轉換器16，且藉由轉換器16轉換成直流電力。藉由轉換器16所產生之直流電力係經介雙向截波器20及開關22而貯蓄至電池4。
反向器24係將藉由轉換器16所產生之直流電力轉換成交流電力。負載3係接收從商用電源1所供給之交流電力來進行動力運轉。
當從商用電源1所供給的交流電力變為異常之情形，使轉換器16之運轉停止，且使電池4之直流電力經介開關22及雙向截波器20而供給至反向器24，且藉由反向器24而轉換成交流電力。
藉由反向器24所產生的交流電力係經介電抗器26及開關30而供給至負載3。當電池4之端子間電壓下降並到達放電結束電壓之情形，則停止雙向截波器20及反向器24的運轉。
接著，針對選擇第二模式之情形的動作加以說明。該情形下，使旁路電路34被導通而電性連接旁路端子T4與輸出端子T2，而另一面使開關30被關斷而電性斷開反向器24與輸出端子T2。
控制部40係根據電流檢測器7的輸出信號，當判定負載3進行動力運轉，就令不斷電電源部110執行第二模式。在第二模式中，從發電機2正常地供給有交流電力之情形，來自發電機2的交流電力係經由旁路電路34來供給至負載3。負載3係接收從發電機2所供給的交流電力來進行動力運轉。
當從發電機所供給的交流電力為異常的情形下，則從第二模式切換成第一模式。該情形下，電池4之直流電力係藉由反向器24轉換成交流電力而供給至負載3。因此，即使發生發電機2異常的情形下，在電池4貯蓄著直流電力的期間亦可持續負載3的動力運轉。
在此，當負載3再生運轉，則在負載3發生 再生電力，從負載3經由交流母線8使有效電流流出至輸出端子T2。控制部40係根據電流檢測器7的輸出信號，當判定負載3進行再生運轉，就持續判定交流電源及旁路電源之至少一方是否可回收再生電力。
在本實施形態1中，藉由聯鎖部5，禁止對屬於旁路電源的發電機2返回再生電力。因此，控制部40係判定屬於交流電源的商用電源1是否可回收再生電力。
具體而言，控制部40係監視從商用電源1供給至輸入端子T1的交流電壓，藉此檢測商用電源1的異常。例如，在商用電源1之停電時，會使從商用電源1所供給之交流電壓的有效執異常地降低。控制部40係根據該交流電壓的降低，檢測來自商用電源1之交流電力為異常。當來自商用電源1的交流電力為異常之情形，則控制部40係判定商用電源1無法回收再生電力。
相對於此，當從商用電源1正常地供給有交流電力之情形，則控制部40係判定商用電源1可回收再生電力。控制部40係根據判定結果，執行根據以下說明之動作，從而處理在負載3所發生之再生電力。
(1)商用電源1可回收再生電力之情形
第2圖係顯示在商用電源1為可回收再生電力之情形中的再生電力之流動之圖。在第2圖中，使用箭頭顯示再生電力的流動。
負載3進行再生運轉之情形，控制部40係將開關10,22,30予以導通。另一方面，將開關SW予以關 斷。不斷電電源部110的輸出端子T2係接收在負載3所發生之再生電力。
在不斷電電源部110中，反向器24係將從輸出端子T2所供給的再生電力傳換成直流電力(順轉換)。轉換器16係將藉由反向器24所產生之直流電力傳換成與商用頻率同步的交流電力(逆轉換)。藉由轉換器16所產生的交流電力係從輸入端子T1加以輸出並供給至商用電源1。於反向器24中之順轉換及於轉換器16中之逆轉換係藉由控制部40所控制。
(2)商用電源1為不可回收再生電力之情形
在來自商用電源1的交流電力變為異常之情形，無法將在負載3所發生的再生電力返回至商用電源1。此外，藉由聯鎖部5，亦禁止對屬於旁路電源的發電機2返回再生電力。
第3圖係說明在商用電源1為不可回收再生電力之情形中的再生電力之流動之圖。在第3圖中，使用箭頭顯示再生電力的流動。
如第3圖所示，控制部40係判定負載3進行再生運轉，則將開關部120之開關SW予以導通。藉此，再生電力係未供給至不斷電電源部110之輸出端子T2，而供給至輔助負載部130。控制部40係使再生電力消耗在輔助負載6。該情形下，使反向器24及轉換器16之運轉停止。
當使負載3從再生運轉切換成動力運轉，控 制部40就將開關SW予以關斷，藉此電性斷開交流母線8與輔助負載6。或者，在負載3進行再生運轉之情形中若使來自商用電源1的交流電力正常地回復，亦即使商用電源1回復至可回收再生電力之狀態，控制部40就將開關SW予以關斷，藉此電性斷開交流母線8與輔助負載6。
第4圖係用於說明藉由第1圖所示之控制部40所執行之控制的流程圖。第4圖之流程圖係顯示在第一模式中藉由控制部40所執行的控制。第4圖之流程圖的處理，係依每固定時間或每預定條件成立時從主常式被呼叫並加以執行。
參照第4圖，控制部40係藉由步驟S01，根據電流檢測器7的輸出信號來判定負載3是否進行再生運轉。負載3未進行再生運轉，亦即，進行動力運轉之情形(S02，否(NO))，控制部40係進入至步驟S02，判定來自商用電源1的交流電力是否為正常。
來自商用電源1的交流電力為正常之情形(S02，是(YES))，控制部40係藉由步驟S03，將開關部120之開關SW予以關斷。在步驟S04中，轉換器16係將來自商用電源1的交流電力轉換成直流電力。藉由轉換器16所產生的直流電力係經介雙向截波器20及開關22貯蓄至電池4。反向器24係將藉由轉換器16所產生的直流電力轉換成交流電力。控制部40係控制於轉換器16中之順轉換及於反向器24中之逆轉換。藉此，負載3係接收從商用電源1所供給之交流電力來進行動力運轉。
來自商用電源1的交流電力變為異常時(S02，否(NO))，控制部40係在步驟S05，將開關部120之開關SW予以關斷。在步驟S06中，反向器24係將貯蓄於電池4的直流電力傳換成交流電力。此時，停止轉換器16之運轉。控制部40係控制於反向器24中之逆轉換。藉此，負載3係從電池4接收電力供給來進行動力運轉。
另一方面，負載3進行再生運轉時(S01，是(YES))，控制部40係進入至步驟S07，判定來自商用電源1的交流電力是否為正常。來自商用電源1的交流電力為正常之情形(S07，是(YES))，控制部40係藉由步驟S08，將開關部120之開關SW予以關斷。在步驟S09中，反向器24係將在負載3所發生之再生電力轉換成直流電力(順轉換)。轉換器16係將藉由反向器24所產生之直流電力轉換成交流電力(逆轉換)。控制部40係控制於反向器24中之順轉換及於轉換器16中之逆轉換。藉此，在負載3所發生之再生電力係返回至商用電源1。
在負載3進行再生運轉之情形下來自商用電源1的交流電力變為異常(S07，否(NO))，則控制部40係進入至步驟S10，將開關部120之開關SW予以導通。藉此，再生電力係供給至輔助負載6。藉由步驟S11，控制部40係使再生電力消耗於輔助負載6。控制部40係藉由步驟S12，使反向器24及轉換器16的運轉停止。
如以上說明，根據本發明之實施形態1之不斷電電源裝置，負載3之再生運轉時，於交流電源及旁路 電源無法回收在負載3所發生之再生電力之情形，則使再生電力消耗在輔助負載部130。如此一來，可控制再生電力返回至交流電源及旁路電源，故可抑制直流母線17之直流電壓的上昇。結果，可防止因直流母線17變為過電壓，藉此使轉換器16及反向器24因過電壓保護而停止。
(實施形態2)
當在負載3所發生之再生電力變動之情形，實施形態1的不斷電電源裝置100，使再生電力增加時，無法以輔助負載部130消耗全部的再生電力，而會有多餘電力返回至商用電源1的可能性。或者是，使再生電力減少時，會有再生電力對於輔助負載部130之消耗電力的不足部分從電池4取出的可能性。在本實施形態2中，係謀求解決該問題。
第5圖係顯示本發明之實施形態2之不斷電電源裝置100之構成的電路方塊圖。參照第5圖，實施形態2的不斷電電源裝置，相對於第1圖所示之實施形態1的不斷電電源裝置100相異點為下：輔助負載部130含有複數個輔助負載61至63之點、及開關部120含有複數個開關SW1至SW3之點。在第5圖之例中，輔助負載及開關之各個的個數設為三個，惟輔助負載及開關之各個的個數亦可為兩個、亦可為四個以上。
輔助負載61至63之各者含有電阻元件或電感元件。各電阻元件(或電感元件)的一方端子係電性連接於交流母線8，而另一方端子係電性連接於未圖示的接地 配線。
開關SW1至SW3係分別連接於交流母線8與輔助負載61至63之間。具體而言，開關SW1的一方端子係電性連接於交流母線8，而其另一方端子係電性連接於輔助負載61。開關SW2的一方端子係電性連接於交流母線8，而其另一方端子係電性連接於輔助負載62。開關SW3的一方端子係電性連接於交流母線8，而其另一方端子係電性連接於輔助負載63。例如，開關SW1至SW3之各者為接觸器。
亦即，實施形態2的不斷電電源裝置100，係使複數個輔助負載61至63各自經介開關SW1至SW3而對交流母線8彼此並聯。開關SW1至SW3的導通關斷係藉由控制部40所控制。
接著，針對實施形態2之不斷電電源裝置100的動作加以說明。
在實施形態2之不斷電電源裝置100中，由於負載3進行動力運轉時的動作、及負載3進行再生運轉時，商用電源1可回收再生電力之情形(亦即，從商用電源1正常地供給有交流電力之情形)的動作，與實施形態1之不斷電電源裝置100相同，故而省略說明。以下，針對負載3進行再生運轉時，商用電源1不可回收再生電力之情形的動作加以說明。
使用第5圖，說明商用電源1不可回收再生電力之情形中之再生電力的流動。在第5圖中，使用箭頭 顯示再生電力的流動。
如第5圖所示，在來自商用電源1的交流電力變異常之情形，控制部40係判定負載3進行再生運轉，則將開關部120之開關SW1至SW3予以導通。具體而言，控制部40係在再生電力增加之間，依序將開關SW1至SW3予以導通。控制部40，又在再生電力減少之間，依序將開關SW1至SW3予以關斷。控制部40，係根據再生電力之大小來控制開關SW1至SW3之導通關斷，藉此可將在負載3所發生之再生電力與輔助負載部130整體之消耗電力設為相等。
第6圖係用於說明控制部40中之開關部120之控制的波形圖。在第5圖及第6圖中，電力W1係顯示負載3之輸入輸出電力(以下，亦稱為負載電力)。控制部40可根據藉由電流檢測器7所檢測之負載電流、及交流母線8之電壓，來算出負載電力W1。負載電力W1係以正值表示負載3之動力運轉時的電力值，而以負值表示負載3之再生運轉時的電力值。
電力W2係顯示不斷電電源部110之輸入輸出電力(以下，亦稱UPS電力)。控制部40可根據藉由電流檢測器32所檢測之反向器輸出電流、及交流母線8之電壓，來算出UPS電力W2。UPS電力W2係以正值表示對交流母線8電力輸出時的電力值，而以負值表示從交流母線8電力輸入時的電力值。
電力W3係顯示電池4之輸入輸出電力(以 下，亦稱電池電力)。控制部40係可根據流通於電池4之電流、及電池4之端子間電壓，來算出電池電力W3。電池電力W3係以正值表示電池4之放電時的電力值，而以負值表示電池4之充電時的電力值。
電力W4係顯示商用電源1之輸入輸出電力(以下，亦稱電源電力)。控制部40係可根據流通於輸入端子T1之電流、及輸入端子T1的電壓，來算出電源電力W4。電源電力W4係以正值表示對不斷電電源部110之電力供給時的電力值，而以負值表示從不斷電電源部110電力回收時的電力值。
參照第6圖，負載3係在時刻t0至t1之時間、及時刻t6以後之時間中進行動力運轉，而在時刻t1至t6之時間中進行再生運轉。
負載3之動力運轉中，商用電源1為異常，故貯蓄在電池4之直流電力係藉由反向器24轉換成交流電力，並供給至負載3。因此，在動力運轉中，負載電力W1、UPS電力W2及電池電力W3係形成相等。電源電力W4成為0。
在時刻t1，使負載3從動力運轉切換成再生運轉，則控制部40，首先將開關SW1至SW3當中之一個開關SW1予以導通。控制部40係時刻t1以後，在負載電力W1之大小(相當於絕對值)增加之間，依序將剩餘之開關SW2,SW3予以導通。
具體而言，控制部40係具有用以控制開關 SW1至SW3之導通關斷的三個閾值WB1,WB2,WB3。設第一閾值WB1之絕對值最大，而設第三閾值WB3之絕對值最小(｜WB1｜<｜WB2｜<｜WB3｜)。
控制部40，係負載電力W1大於等於第二閾值WB2、並且小於第一閾值WB1時(WB2≦W1<WB1)，將開關SW1予以導通。控制部40，係負載電力W1大於第三閾值WB3、並且小於等於第二預值WB2時(WB3<W1≦WB2)，將開關SW1,SW2予以導通。控制部40，係負載電力W1小於等於第三閾值WB3時(W1≦WB3)，將開關SW1至SW3予以導通。
在第6圖之例中，在時設t1使開關SW1導通之後，在比時刻t1後之時刻t2再使開關SW2導通，在比時刻t2後之時刻t3再使開關SW3導通。亦即，根據再生電力之大小增加，來使開關SW1至SW3依序導通。
如此一來，經由被依序導通之開關SW來對輔助負載部130供給再生電力，從而使相等於再生電力之大小的電力消耗在輔助負載部130。結果，未使UPS電力W2形成負值，結果電池電力W3亦不形成負值。因此，可抑制直流母線17之直流電壓的上昇。
當在輔助負載部130之消耗電力形成比再生電力還大時，就使不斷電電源部110補償消耗電力之不足部分，而會有導致多餘地消耗貯蓄於電池4之電力的可能性。在本實施形態2中，將再生電力與輔助負載部130之消耗電力設為相等，從而可預防來自電池4之電力的取 出。
另外，在第6圖之例中，在將開關SW1至SW3之各個予以導通之時序(相當於時刻t1,t2,t3)中，使UPS電力W2及電池電力W3暫時性地增加。這是因為在將開關SW予以導通之時序中，暫時性地產生輔助負載部130的消耗電力較負載電力W1(再生電力)還大的狀態。例如，令輔助負載61,62,63的消耗電力分別為WC1,WC2,WC3時，則在時刻t1由於為W1<WC1，故使得UPS電力W2(亦即，電池電力W3)負擔了相當於W1與WC1的差分之電力。因此，在時刻t1使UPS電力W2及電池電力W3暫時性地增加。同樣地，在時刻t2由於為W1<WC1+WC2，故使得UPS電力W2負擔了相當於W1與(WC1+WC2)的差分之電力，使UPS電力W2及電池電力W3暫時性地增加。但是，在將開關SW予以導通之時序以後，使再生電力之大小增加，則UPS電力W2係朝向零減少，故而未造成從電池4之電力的取出。
控制部40，又在負載3之再生運轉中，負載電力W1之大小減少之間，依序將開關SW1至SW3予以關斷。具體而言，控制部40，當負載電力W1大於第三閾值WB3，並且小於第二閾值WB2時，就將開關SW3予以關斷。控制部40，當負載電力W1大於第二閾值WB2，並且小於第一閾值WB1時，就將開關SW2,SW3予以關斷。控制部40，當負載電力W1大於第一閾值WB1時，就將開關SW1至SW3予以關斷。
在第6圖之例中，在時刻t4使開關SW3關斷之後，在比時刻t4後之時刻t5再使開關SW2關斷，在比時刻t5後之時刻t6再使開關SW1關斷。亦即，隨著再生電力之大小減少，依序使開關SW1至SW3關斷。
如上述之方式，當在輔助負載部130之消耗電力形成比再生電力還大時，則使不斷電電源部110補償消耗電力之不足部分，而會有導致多餘地消耗貯蓄於電池4之電力的可能性。根據本實施形態3，即使在再生電力減少之期間，亦以輔助負載部130來消耗與再生電力相等大小的電力，故而可防止從電池4之電力的取出。
第7圖係用以說明藉由第5圖所示之控制部40所執行之控制的流程圖。該流程圖之處理，係依每固定時間或每預定條件成立時從主常式被呼叫並加以執行。
於第7圖所示流程圖，將第4圖所示之流程圖之步驟S08至S12的處理置換成步驟S13至S21之處理的流程圖。另外，在與第4圖之間共同的步驟S02至S06之處理，第7圖係省略其圖示。
參照第7圖，控制部40，當負載3進行再生運轉(S01，是(YES))、並且商用電源1為正常之情形(S07，是(YES))，控制部40係進入步驟S13，且將開關部120之開關SW1至SW3予以關斷。在步驟S14，反向器24係將在負載3所發生之再生電力轉換成直流電力。轉換器16，係將藉由反向器24所產生之直流電力轉換成交流電力。控制部40，係控制於反向器24中之順轉換、及於轉 換器16中之逆轉換。藉此，在負載3所發生之再生電力係返回至商用電源1。
另一方面，在負載3進行再生運轉之情形，來自商用電源1的交流電力變為異常時(S07，否(NO))，控制部40就根據負載電力W1(再生電力)來控制開關部120之開關SW1至SW3的導通關斷。具體而言，控制部40係藉由步驟S15，判斷負載電力W1是否滿足WB2<W1≦WB1之關係。當負載電力W1滿足步驟S15之關係的情形(S15，是(YES))，控制部40係進入步驟S16，將開關SW1予以導通，並且將開關SW2,SW3予以關斷。藉此，再生電力係供給至輔助負載61。藉由步驟S20，控制部40係使再生電力消耗在輔助負載61。控制部40，係藉由步驟S21，使反向器24及轉換器16的運轉停止。
另一方面，當負載電力W1未滿足步驟S15之關係的情形(S15，否(NO))，控制部40係持續藉由步驟S17，判定負載電力W1是否滿足WB3<W1≦WB2之關係。當負載電力W1滿足步驟S17之關係的情形(S17，是(YES))，控制部40則進入步驟S18，將開關SW1,SW2予以導通，並且將開關SW3予以關斷。藉此，再生電力係供給至輔助負載61,62。該情形，藉由步驟S20，控制部40係使再生電力消耗在輔助負載61,62。
當負載電力W1未滿足步驟S17之關係的情形(S17，否(NO))，亦即，負載電力W1滿足W1≦WB3之關係的情形，則控制部40進入步驟S19，將步驟SW1至 SW3予以導通。藉此，再生電力係供給至輔助負載61至63。該情形，藉由步驟S20，控制部40係使再生電力消耗在輔助負載61至63。
如以上說明，根據本發明之實施形態2之不斷電電源裝置，即使在負載3所發生之再生電力變動的情形下，亦可使再生電力消耗在輔助負載部130。因此，可獲得與實施形態1之不斷電電源裝置同樣的效果。
(實施形態3)
第8圖係顯示本發明之實施形態3之不斷電電源裝置100的構成之電路方塊圖，並作為與第5圖之對比之圖。參照第8圖，該不斷電電源裝置100與第5圖之不斷電電源裝置100相異之點在於：使旁路端子T4接收從交流電源所供給的交流電力，以取代旁路電源之點、以及不具備聯鎖部5之點。在第8圖中，交流電源為商用電源1。
接著，針對實施形態3之不斷電電源裝置100的動作加以說明。選擇第一模式之情形下的動作，由於與第5圖之不斷電電源裝置100相同，因此針對選擇第二模式之情形的動作加以說明。
選擇第二模式之情形下，使旁路電路34被導通而電性連接旁路端子T4與輸出端子T2，另一面使開關30被關斷而電性斷開反向器24與輸出端子T2。控制部40根據電流檢測器7的輸出信號，判定負載3進行動力運轉時，就令不斷電電源部110執行第二模式。
在第二模式中，從商用電源1正常地供給有 交流電力之情形，來自商用電源1的交流電力係經由旁路電路34來供給至負載3。負載3接收從商用電源1所供給的交流電力來進行動力運轉。
當從商用電源1所供給的交流電力變為異常之情形，則從第二模式切換成第一模式。該情形，電池4的直流電力係藉由反向器24轉換成交流電力並供給至負載3。因此，即使商用電源1之異常發生的情形下，在電池4貯蓄著直流電力的期間亦可持續負載3的動力運轉。
在此，當負載3再生運轉，則在負載3發生再生電力，從負載3經由交流母線8使有效電流流出至輸出端子T2。控制部40係根據電流檢測器7的輸出信號，判定負載3進行再生運轉，則持續判定商用電源1是否可回收再生電力。
具體而言，控制部40，係監視從商用電源1所供給至輸入端子T1的交流電壓，藉此檢測商用電源1的異常。當來自商用電源1的交流電力變為異常之情形，則控制部40判定商用電源1不可回收再生電力。
相對於此，從商用電源1正常地供給有交流電力之情形，控制部40係判定商用電源1可回收再生電力。控制部40根據判定結果，執行依照以下之說明的動作，藉此處理在負載3所發生的再生電力。
(1)商用電源1可回收再生電力之情形
第9圖係顯示在商用電源1為可回收再生電力之情形中的再生電力之流動之圖。在第9圖中，使用箭頭顯示再 生電力的流動。
負載3進行再生運轉之情形，控制部40係將旁路電路34予以導通，另一方面，將開關30及開關SW1至SW3予以關斷。不斷電電源部110的輸出端子T2係接收在負載3所發生之再生電力。
在不斷電電源部110中，從輸出端子T2所供給的再生電力係經由旁路電路34而被導引至旁路端子T4。再生電力係從旁路端子T4被輸出並供給至商用電源1。
將再生電力經由反向器24及轉換器16而返回至商用電源1之情形(參照第3圖)，在反向器24及轉換器16之各個中發生電力損失。因此，會有使回收再生電力之效率變低的情形。相對於此，如第9圖所示，經由旁路電路34而將再生電力返回至商用電源1，可有效率地回收再生電力。
(2)商用電源1為不可回收再生電力之情形
來自商用電源1的交流電力變為異常的情形下，無法將在負載3所發生的再生電力返回至商用電源1。第10圖係說明商用電源1為不可回收再生電力之情形中的再生電力之流動之圖。在第10圖中，使用箭頭顯示再生電力的流動。
如第10圖所示，控制部40判定負載3進行再生運轉，則將開關部120的開關SW1至SW3予以導通。控制部40係根據再生電力的大小來控制開關SW1至SW3的導通關斷，藉此將在負載3所發生之再生電力與輔助負 載部130整體之消耗電力設為相等。由控制部40所進行之開關SW1至SW3的導通關斷控制，係與在第5圖所說明者相同，故而省略詳細說明。
在本實施形態3中，再生電力亦不供給至不斷電電源部110的輸出端子T2，而供給至輔助負載部130。控制部40係使再生電力消耗在輔助負載部130。該情形，使反向器24及轉換器16的運轉停止。
使負載3從再生運轉切換成動力運轉，則控制部40係將開關SW1至SW3予以關斷，藉此電性切離交流母線8與輔助負載61至63。或者是，負載3在進行再生運轉之情形使來自商用電源1的交流電力正常地回復，亦即使商用電源1回復至可回收再生電力之狀態，則控制部40係將開關SW1至SW3予以關斷，藉此電性斷開交流母線8與輔助負載61至63。
如以上說明，根據本發明之實施形態3的不斷電電源裝置，可獲得與實施形態2之不斷電電源裝置同樣的效果。另外，在實施形態3中，商用電源1為可回收交流電力之情形，經由旁路電路34將再生電力返回至商用電源1，藉此可有效率地回收再生電力。
(實施形態4)
第11圖係顯示本發明之實施形態4之不斷電電源裝置100之構成的電路方塊圖，並作為與第10圖之對比之圖。參照第11圖，該不斷電電源裝置100與第10圖之不斷電電源裝置100相異點在於：具備聯鎖部5之點。在第10圖 中，交流電源為發電機2。
聯鎖部5係構成為：在交流電源屬於發電機2之情形下，禁止使在負載3所發生之再生電力返回至發電機2。藉此，可防止接收再生電力而使發電機2故障。在本實施形態3中，使交流電源設定為發電機2，據此，聯鎖部5係對控制部40輸出用以禁止對交流電源返回再生電力的控制指令。
以下，針對實施形態4之不斷電電源裝置100的動作加以說明。負載3進行動力運轉之情形的動作，與第10圖之不斷電電源裝置100相同，因此針對負載3進行再生運轉之情形的動作加以說明。
在本實施形態3中，藉由聯鎖部5，禁止對屬於交流電源的發電機2返回再生電力。因此，控制部40係判定負載3進行再生運轉，則將開關部120的開關SW1至SW3予以導通。該情形，控制部40係根據再生電力的大小來控制開關SW1至SW3的導通關斷，藉此可將在負載3所發生之再生電力與輔助負載部130整體之消耗電力設為相等。由控制部40所進行之開關SW1至SW3的導通關斷控制係與在第5圖所說明者相同，故而省略詳細說明。
第12圖係用以說明藉由第11圖所示之控制部40所執行之控制的流程圖。該流程圖的處理，係依每固定時間或每預定條件成立之方式從主程序被呼叫並加以執行。
參照第12圖，控制部40係藉由步驟S31， 且根據電流檢測器7的輸出信號來判定負載3是否進行再生運轉。負載3未進行再生運轉，亦即，進行動力運轉之情形(S31，否(NO))，控制部40係進入步驟S32，且判定來自發電機2的交流電力是否為正常。
來自發電機2的交流電力為正常之情形(S32，是(YES))，控制部40係藉由步驟S35，將開關部120的開關SW1至SW3予以關斷。在步驟S36中，轉換器16係將來自商用電源1的交流電力轉換成直流電力。藉由轉換器16所產生的直流電力係經介雙向截波器20及開關22來貯蓄至電池4。反向器24係將藉由轉換器16所產生的直流電力轉換成交流電力。控制部40係控制於轉換器16中之順轉換、及於反向器24中之逆轉換。藉此，負載3係接收從商用電源1所供給的交流電力來進行動力運轉。
來自發電機2的交流電力變為異常之情形(S32，否(NO))，控制部40係在步驟S33，將開關部120的開關SW1至SW3予以關斷。在步驟S34，反向器24係將貯蓄於電池4的直流電力轉換成交流電力。此時，停止轉換器16的運轉。控制部40係控制於反向器24中之逆轉換。藉此，負載3係從電池4接收電力供給來進行動力運轉。
另一方面，負載3進行再生運轉之情形(S31，是(YES))，控制部40係進行於與第7圖相同之步驟S15至S21所示的處理，藉此根據負載電力W1(再生電力)，來控制開關部120之開關SW1至SW3的導通關斷。
如以上說明，根據本發明之實施形態4之不斷電電源裝置，可獲得與實施形態2之不斷電電源裝置同樣的效果。另外，在實施形態4中，使不斷電電源裝置連接於自家用發電機2以取代商用電源1之情形，由於可抑制在負載3所發生之再生電力返回至自家用發電機2，故可防止自家用發電機2故障。
本說明書所揭示的實施形態為例示，並不僅限定於上述內容。本發明的範圍係根據申請專利範圍所示，包含與申請專利範圍均等之意義以及範圍內之所有改變。

Claims (7)

  1. 一種不斷電電源裝置，係構成為將從交流電源所供給之交流電力供給至交替進行動力運轉及再生運轉的負載，該不斷電電源裝置係具備：不斷電電源部，係連接於前述交流電源及前述負載之間；輔助負載部，係連接於連結前述不斷電電源部與前述負載之交流母線，且用以消耗在前述負載所發生之再生電力；開關部，係連接於前述交流母線與前述輔助負載部之間；以及控制部，係控制前述不斷電電源部及前述開關部；前述負載之動力運轉時，前述控制部係將前述開關部予以關斷，藉此將來自前述不斷電電源部的交流電力供給至前述負載，前述負載之再生運轉時，前述控制部係：在前述交流電源可回收再生電力之第一情形，將前述開關部予以關斷，藉此經由前述不斷電電源部來對前述交流電源供給再生電力，在前述交流電源不可回收再生電力之第二情形，將前述開關部予以導通，藉此對前述輔助負載部供給再生電力。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之不斷電電源裝置，其中前述第一情形係：前述交流電源為商用電源，並 且從前述商用電源正常地供給有交流電力之情形者，前述第二情形係：前述交流電源為商用電源，並且從前述商用電源未正常地供給有交流電力之情形、或是前述交流電源為發電機之情形者。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之不斷電電源裝置，其中前述交流電源係前述發電機，前述控制部：在前述負載正進行動力運轉之情形係將前述開關部予以關斷，而前述負載正進行再生運轉之情形係將前述開關部予以導通。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之不斷電電源裝置，又具備有：電流檢測器，係構成為檢測流通於前述交流母線之電流；前述控制部係從前述電流檢測器之檢測值求得有效電流及無效電流，當前述有效電流流入前述負載之情形則判定為前述負載正進行動力運轉，而當前述有效電流自前述負載流出之情形則判定為前述負載正進行再生運轉。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之不斷電電源裝置，其中前述輔助負載部，係包含有對前述交流母線彼此呈並聯連接的複數個輔助負載；前述開關部，係包含分別連接於前述複數個輔助負載與前述交流母線之間的複數個開關；前述負載之再生運轉時，前述控制部係組構成： 在再生電力大小增加之期間依序將前述複數個開關予以導通，而在再生電力大小減少之期間依序將前述複數個開關予以關斷。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之不斷電電源裝置，其中前述負載之再生運轉時，前述控制部係組構成：將再生電力大小比預定之閾值還大時之前述複數個開關之中之導通的開關之個數設為多於再生電力比前述預定之閾值還小時。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之不斷電電源裝置，其中前述不斷電電源部係包含：轉換器，係將來自前述交流電源的交流電力轉換成直流電力；反向器，係將藉由前述轉換器所產生的直流電力或電力貯藏裝置的直流電力轉換成交流電力；以及旁路電路，係連接於前述交流電源及前述負載之間；前述負載之再生運轉時，在前述第一情形下，前述控制部係將前述開關部予以關斷，並且將前述旁路電路予以導通，從而經由前述旁路電路來對前述旁路電源供給再生電力。
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