TW201904179A - 電源裝置及使用該電源裝置之電源系統 - Google Patents

電源裝置及使用該電源裝置之電源系統 Download PDF

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Abstract

穩定化電源裝置(1)之控制裝置(14)係具備：比較器(35)、及頻率調整部(32)，該比較器(35)係比較電壓指令值(Vir)和三角波信號(Cu)的高低，並根據比較結果來產生用以控制轉換器(6)的IGBT(Q1至Q6)的閘極信號(Au、Bu、…)，而該頻率調整部(32)係在直流電壓(Vdc)能夠設為參考直流電壓(Vr)的範圍內，將三角波信號(Cu)的頻率調整為下限值(fL)。因此，可減低轉換器(6)的IGBT(Q1至Q6)所產生的開關損失。

Description

電源裝置及使用該電源裝置之電源系統
本發明係有關於電源裝置及電源系統，特別是有關於具備將交流電力變換成直流電力之順變換器的電源裝置、以及使用該電源裝置的電源系統。
例如，日本特開2008-92734號公報(專利文獻1)係揭示具備順變換器、以及控制裝置的電源裝置，該順變換器，係包含複數個開關元件，將商用頻率的交流電力變換成直流電力，而該控制裝置，係根據商用頻率的正弦波信號及較商用頻率還充分高之頻率的三角波信號的比較結果，產生用以控制複數個開關元件的控制信號。複數個開關元件各自係以因應於三角波信號的頻率之值的頻率來導通(ON)及關斷(OFF)。
(先前技術文獻) (專利文獻)
專利文獻1：日本特開2008-92734號公報
但，在習知之電源裝置中，每當開關元件導通及關斷時會產生開關損失，而會有電源裝置效率降低的問題。
因此，本發明之主要目的為提供高效率的電源裝置、以及使用該電源裝置的電源系統。
本發明之電源裝置係具備：順變換器，係包含複數個開關元件，且將商用頻率的交流電力變換成直流電力；第一控制部，係以參考直流電壓與順變換器的輸出直流電壓能成為無偏差之方式輸出商用頻率的正弦波信號；第二控制部，係比較正弦波信號及較商用頻率還高的頻率的三角波信號的高低，並根據其比較結果來產生用以控制複數個開關元件的控制信號；以及頻率調整部，係在能夠消除偏差的範圍內，將三角波信號的頻率調整為下限值。
由於本發明之電源裝置係在能夠消除參考直流電壓與順變換器的輸出直流電壓的偏差的範圍內，將三角波信號的頻率調整為下限值，故能將開關元件之導通及關斷的次數調整為下限值。因此，能將開關元件所產生的開關損失抑制為最小，且提高電源裝置的效率。
1‧‧‧穩定化電源裝置
2、12‧‧‧電磁接觸器
3、9‧‧‧電流檢測器
4、4a、4b、4c‧‧‧電容器
5、5a、5b、5c‧‧‧電抗器
6、55‧‧‧轉換器
7、11、11a、11b、11c‧‧‧電容器
8、37、59‧‧‧反向器
10、10a、10b、10c‧‧‧電抗器
13、66‧‧‧操作部
14、67、70‧‧‧控制裝置
15‧‧‧商用交流電源
16‧‧‧負載
21‧‧‧參考電壓產生電路
22‧‧‧電壓檢測器
23、25‧‧‧減算器
24‧‧‧輸出電壓控制電路
26‧‧‧輸出電流控制電路
27‧‧‧閘極控制電路
31‧‧‧判定器
32、41、42‧‧‧頻率調整部
33‧‧‧振盪器
34‧‧‧三角波產生器
35‧‧‧比較器
36‧‧‧緩衝器
43‧‧‧開關
45‧‧‧旁路交流電源
51、57‧‧‧電磁接觸器
52、60‧‧‧電流檢測器
53、58、62‧‧‧電容器
54、61‧‧‧電抗器
56‧‧‧雙向截波器
63、65‧‧‧電磁接觸器
64‧‧‧半導體開關
B0、B1、B2‧‧‧電池
D1、D2、D3、D4、D5、D6、D11、D12、D13、D14、D15、D16‧‧‧二極體
LD1、LD2‧‧‧負載
Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q11、Q12、Q13、Q14、Q15、Q16‧‧‧IGBT
T1、T1a、T1b、T1c、T11‧‧‧交流輸入端子
T2、T2a、T2b、T2c、T14‧‧‧交流輸出端子
T12‧‧‧旁路輸入端子
T13‧‧‧電池端子
U0、U1、U2‧‧‧不斷電電源裝置
43a‧‧‧第一端子
43b‧‧‧第二端子
43c‧‧‧共通端子
6a、6b、6c‧‧‧輸入節點
8a、8b、8c‧‧‧輸出節點
Au、Bu、Av、Bv、Aw、Bw‧‧‧閘極信號
Cu‧‧‧三角波信號
Ii‧‧‧交流輸入電流
Iif‧‧‧信號
Io‧‧‧交流輸出電流
Iof‧‧‧信號
L1、L11、L2‧‧‧直流線
N1、N2、N11、N12‧‧‧節點
NP‧‧‧中性點
Vb‧‧‧電池電壓
Vdc‧‧‧直流電壓
Vdcf‧‧‧信號
Vi‧‧‧交流電壓
Vir‧‧‧電壓指令值
Vo‧‧‧交流輸出電壓
Vr‧‧‧參考直流電壓
Xu、Yu、Xv、Yv、Xw、Yw‧‧‧閘極信號
△Vdc‧‧‧偏差
31‧‧‧輸出信號
33‧‧‧輸出時脈信號
43‧‧‧信號
第1圖係顯示本發明之實施形態1的穩定化電源裝置之構成的電路方塊圖。
第2圖係顯示第1圖所示之穩定化電源裝置之主要部分的電路圖。
第3圖係顯示第1圖所示之控制裝置當中之與轉換器之控制相關連之部分的構成之方塊圖。
第4圖係顯示第3圖所示之閘極控制電路之主要部份的電路方塊圖。
第5圖係例示第4圖所示之電壓指令值、三角波信號、及閘極信號之波形的時序圖。
第6圖係顯示實施形態1之變更例的電路方塊圖。
第7圖係顯示實施形態1之另一變更例的電路方塊圖。
第8圖係顯示實施形態1之又另一變更例的電路方塊圖。
第9圖係顯示本發明之實施形態2的不斷電電源系統之構成的方塊圖。
第10圖係顯示第9圖所示之不斷電電源裝置U1之構成的電路方塊圖。
第11圖係顯示本發明之實施形態3的不斷電電源系統之構成的方塊圖。
第12圖係顯示第11圖所示之不斷電電源裝置U0之構成的電路方塊圖。
實施形態1
第1圖係顯示本發明之實施形態1的穩定化電源裝置1之構成的電路方塊圖。該穩定化電源裝置1係一旦將來自商用交流電源15的三相交流電力變換成直流電力，則將該直流電力變換成穩定化的三相交流電力並供應給負載16者。第1圖係為了圖示及說明的簡化，而僅顯示與三相(U相、V相、W相)當中之一相(例如U相)相對應之部分的電路。
在第1圖當中，該穩定化電源裝置1係具備：交流輸入端子T1、交流輸出端子T2、電磁接觸器2、12、電流檢測器3、9、電抗器5、10、轉換器(converter)6、直流線L1、電容器4、7、11、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有稱為反用換流器或逆變器之情形，有時則稱為反相器)8、操作部13、以及控制裝置14。
交流輸入端子T1係自商用交流電源15接受商用頻率的交流電力。交流輸出端子T2係連接於負載16。負載16係藉由交流電力而驅動。電磁接觸器2及電抗器5係串聯連接於交流輸入端子T1及轉換器6的輸入節點之間。電容器4係連接於電磁接觸器2及電抗器5之間的節點N1。電磁接觸器2係在穩定化電源裝置1的使用時設為導通，而例如穩定化電源裝置1的維護時設為關斷。
出現於節點N1之交流輸入電壓Vi的瞬間值係藉由控制裝置14來檢測。電流檢測器3係檢測流通於節點N1的交流輸入電流Ii，且將顯示該檢測值的信號Iif 傳送至控制裝置14。
電容器4及電抗器5係構成低通濾波器，使商用頻率的交流電力自商用交流電源15通過轉換器6，且防止轉換器6所產生之開關頻率的信號通過商用交流電源15。
轉換器6係由控制裝置14所控制，且將自商用交流電源15供應的交流電力變換成直流電力並輸出至直流線L1。電容器7係連接於直流線L1，且將直流線L1的電壓予以平滑化。轉換器6的輸出電壓係能控制成期望之值。出現於直流線L1之直流電壓Vdc的瞬間值係藉由控制裝置14來檢測。直流線L1係連接於反向器8的輸入節點。
反向器8係由控制裝置14所控制，且將自轉換器6經由直流線L1所供應的直流電力變換成商用頻率的交流電力並輸出。反向器8的輸出電壓係能控制成期望之值。反向器8的輸出節點係連接於電抗器10的一方端子，電抗器10的另一方端子(節點N2)係經由電磁接觸器12而連接於交流輸出端子T2。電容器11係連接於節點N2。
電流檢測器9係檢測反向器8的輸出電流Io的瞬間值，且將顯示該檢測值的信號Iof傳送至控制裝置14。出現於節點N2之交流輸出電壓Vo的瞬間值係藉由控制裝置14來檢測。
電抗器10及電容器11係構成低通濾波器，使反向器8所產生之商用頻率的交流電力通過交流輸出端 子T2，防止反向器8所產生之開關頻率的信號通過交流輸出端子T2。反向器8、電抗器10、以及電容器11係構成逆變換器。電磁接觸器12係在穩定化電源裝置1的使用時設為導通，而例如穩定化電源裝置1的維護時設為關斷。
操作部13係包含藉由穩定化電源裝置1的使用者所操作之複數個按鈕、以及顯示各種資訊的畫像顯示部等。使用者係藉由操作該操作部13，而能夠將穩定化電源裝置1的電源設為導通及關斷，或使穩定化電源裝置1設為手動運轉或自動運轉。
控制裝置14係根據來自操作部13的信號、交流輸入電流Ii、直流電壓Vdc、交流輸出電流Io、及交流輸出電壓Vo等來控制穩定化電源裝置1整體。亦即，控制裝置14係以直流電壓Vdc形成參考直流電壓Vr之方式控制轉換器6。
此外，控制裝置14係根據電流檢測器9的輸出信號Iof動作，且比較反向器8的輸出電流Io(亦即，負載電流1L)與預定值lc的大小。控制裝置14係在Io>lc時，判定由穩定化電源裝置1供應交流電力給負載16，並選擇通常運轉模式(第二運轉模式)。控制裝置14係在Io<lc時，判定並不由穩定化電源裝置1供應交流電力給負載16，並選擇省電運轉模式(第一運轉模式)。
此外，控制裝置14係在選擇通常運轉模式時，比較商用頻率的正弦波信號與較商用頻率還充分高的頻率fH的三角波信號的高低，且根據該比較結果而產生用 以控制轉換器6之複數個閘極信號(控制信號)。
此外，控制裝置14係在選擇省電運轉模式時，在直流電壓Vdc能夠設為參考直流電壓Vr之範圍內而將三角波信號的頻率調整為下限值fL，且比較商用頻率的正弦波信號與頻率fL的三角波信號的高低，並根據該比較結果而產生用以控制轉換器6之複數個閘極信號。
第2圖係顯示第1圖所示之穩定化電源裝置1之主要部分的電路圖。第1圖係僅顯示與三相交流電壓當中之一相相關連的部分，而第2圖係顯示與三相相關連的部分。此外，省略電磁接觸器2、12、操作部13、以及控制裝置14之圖示。
在第2圖當中，穩定化電源裝置1係具備：交流輸入端子T1a、T1b、T1c、交流輸出端子T2a、T2b、T2c、電流檢測器7、9、電容器4a、4b、4c、11a、11b、11c、電抗器5a、5b、5c、10a、10b、10c、轉換器6、直流線L1、L2、以及反向器8。
交流輸入端子T1a、T1b、T1c係分別接受來自商用交流電源15(第1圖)之三相交流電壓(U相交流電壓、V相交流電壓、及W相交流電壓)。交流輸出端子T2a、T2b、T2c係輸出與來自商用交流電源15之三相交流電壓同步的三相交流電壓。負載16係藉由來自交流輸出端子T2a、T2b、T2c之三相交流電壓而驅動。
電抗器5a、5b、5c的一方端子係分別連接於交流輸入端子T1a、T1b、T1c，而電抗器5a、5b、5c的 另一方端子係分別連接於轉換器6的輸入節點6a、6b、6c。電容器4a、4b、4c的一方電極係分別連接於電抗器5a至5c的一方端子，而電容器4a、4b、4c的另一方電極係均連接於中性點NP。
電容器4a至4c及電抗器5a至5c係構成低通濾波器，使商用頻率的三相交流電力自交流輸入端子T1a、T1b、T1c通過轉換器6，且遮斷轉換器6所產生之開關頻率的信號。出現於電抗器5a之一方端子之交流輸入電壓Vi的瞬間值係由控制裝置14(第1圖)來檢測。電流檢測器7係檢測流通於節點N1(亦即交流輸入端子T1a)的交流輸入電流Ii，且將顯示該檢測值的信號Iif傳送至控制裝置14。
轉換器6係包含IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣閘雙極電晶體)Q1至Q6、以及二極體D1至D6。IGBT係構成開關元件。IGBTQ1至Q3的集極係均連接於直流線L1，而IGBTQ1至Q3的射極係分別連接於輸入節點6a、6b、6c。IGBTQ4至Q6的集極係分別連接於輸入節點6a、6b、6c，而IGBTQ4至Q6的射極係均連接於直流線L2。二極體D1至D6係分別以反向之方式並聯於IGBTQ1至Q6。
IGBTQ1、Q4係分別由閘極信號Au、Bu所控制，IGBTQ2、Q5係分別由閘極信號Av、Bv所控制，而IGBTQ3、Q6係分別由閘極信號Aw、Bw所控制。閘極信號Bu、Bv、Bw係分別為閘極信號Au、Av、Aw的反轉信 號。
IGBTQ1至Q3係閘極信號Au、Av、Aw分別為「H」準位時，設為導通，而閘極信號Au、Av、Aw分別為「L」準位時設為關斷。IGBTQ4至Q6係閘極信號Bu、Bv、Bw分別為「H」準位時設為導通，而閘極信號Bu、Bv、Bw分別為「L」準位時設為關斷。
閘極信號Au、Bu、Av、Bv、Aw、Bw各自為脈衝信號列，且為PWM(Pulse Width Modulation，脈波寬度調變)信號。閘極信號Au、Bu的相位、閘極信號Av、Bv的相位、以及閘極信號Aw、Bw的相位係各個偏離120度。閘極信號Au、Bu、Av、Bv、Aw、Bw係藉由控制裝置14而產生。閘極信號Au、Bu、Av、Bv、Aw、Bw的產生方法係容於後述。
例如，交流輸入端子T1a的電壓準位較交流輸入端子T1b的電壓準位還高時，IGBTQ1、Q5設為導通，電流係自交流輸入端子T1a經由電抗器5a、IGBTQ1、直流線L1、電容器7、直流線L2、IGBTQ5、以及電抗器5b而流通至交流輸入端子T1b，且電容器7係被充電為正電壓。
相反的，交流輸入端子T1b的電壓準位較交流輸入端子T1a的電壓準位還高時，IGBTQ2、Q4設為導通，電流係自交流輸入端子T1b經由電抗器5b、IGBTQ2、直流線L1、電容器7、直流線L2、IGBTQ4、以及電抗器5a而流通至交流輸入端子T1a，且電容器7係被充電為正電壓。其他的情形時亦相同。
在預定的時序藉由閘極信號Au、Bu、Av、Bv、Aw、Bw而使IGBTQ1至Q6各個設為導通及關斷，並且調整IGBTQ1至Q6各個導通時間，藉此即能將施加至輸入節點6a至6c的三相交流電壓變換成直流電壓(電容器7的端子間電壓)。
反向器8係包含IGBTQ11至Q16、以及二極體D11至D16。IGBT係構成開關元件。IGBTQ11至Q13的集極係均連接於直流線L1，而IGBTQ11至Q13的射極係分別連接於輸出節點8a、8b、8c。IGBT14至Q16的集極係分別連接於輸出節點8a、8b、8c，而IGBT14至Q16的射極係均連接於直流線L2。二極體D11至D16係分別以反向之方式並聯於IGBTQ11至Q16。
IGBTQ11、Q14係分別藉由閘極信號Xu、Yu而控制，IGBTQ12、Q15係分別藉由閘極信號Xv、Yv而控制，而IGBTQ13、Q16係分別藉由閘極信號Xw、Yw而控制。閘極信號Yu、Yv、Yw係分別為閘極信號Xu、Xv、Xw的反轉信號。
IGBTQ11至Q13係閘極信號Xu、Xv、Xw分別為「H」準位時設為導通，而閘極信號Xu、Xv、Xw分別為「L」準位時設為關斷。IGBTQ14至Q16係閘極信號Yu、Yv、Yw分別為「H」準位時設為導通，而閘極信號Yu、Yv、Yw分別為「L」準位時設為關斷。
閘極信號Xu、Yu、Xv、Yv、Xw、Yw各自為脈衝信號列，且為PWM信號。閘極信號Xu、Yu的相位、 閘極信號Xv、Yv的相位、以及閘極信號Xw、Yw的相位係各個偏離120度。閘極信號Xu、Yu、Xv、Yv、Xw、Yw係藉由控制裝置14而產生。
例如，當IGBTQ11、Q15設為導通時，正側的直流線L1經由IGBTQ11而連接於輸出節點8a，並且輸出節點8b經由IGBTQ15而連接於負側的直流線L2，正電壓係輸出至輸出節點8a、8b之間。
此外，當IGBTQ12、Q14係作成導通狀態時，正側的直流線L1為經由IGBTQ12而連接於輸出節點8b的同時，輸出節點8a為經由IGBTQ14而連接於負側的直流線L2，負電壓係輸出至輸出節點8a、8b之間。
在預定的時序藉由閘極信號Xu、Yu、Xv、Yv、Xw、Yw而分別將IGBTQ11至Q16設為導通及關斷狀態，並且調整IGBTQ11至Q16各自的導通時序，藉此即能將直流線L1、L2之間的直流電壓變換成三相交流電壓。
電抗器10a至10c的一方端子係分別連接於反向器8的輸出節點8a、8b、8c，而電抗器10a至10c的另一方端子係分別連接於交流輸出端子T2a、T2b、T2c。電容器11a、11b、11c的一方電極係分別連接於電抗器10a至10c的另一方端子，而電容器11a、11b、11c的另一方電極係均連接於中性點NP。
電抗器10a至10c及電容器11a、11b、11c係構成低通濾波器，使商用頻率的三相交流電力自反向器8通過交流輸出端子T2a、T2b、T2c，且遮斷反向器8所產 生之開關頻率的信號。
電流檢測器9係檢測流通於電抗器10a之交流輸出電流Io，且將顯示該檢測值的信號Iof施加至控制裝置14。出現於電抗器10a之另一方端子(節點N2)之交流輸出電壓Vo的瞬間值係藉由控制裝置14(第1圖)來檢測。
又，出現於交流輸出端子T2a、T2b、T2c的三相交流電壓的電壓變動率係較來自商用交流電源15之三相交流電壓的電壓變動還小。交流電壓的電壓變動率係例如在將額定電壓作成基準(100%)時之交流電壓的變動範圍內而予以顯示。自商用交流電源15所供應的交流電壓Vi的電壓變動率係以額定電壓為基準為±10%。相對於此，自穩定化電源裝置1所輸出的交流電壓Vo的電壓變動率為±2%。
第3圖係顯示第1圖所示之控制裝置14之中的轉換器6之控制的相關部分之構成的方塊圖。在第3圖當中，控制裝置14係包含參考電壓產生電路21、電壓檢測器22、減算器23、25、輸出電壓控制電路24、輸出電流控制電路26、以及閘極控制電路27。
參考電壓產生電路21係產生參考直流電壓Vr。該參考直流電壓Vr係電容器7的端子間電壓(亦即直流線L1、L2之間的直流電壓)Vdc的額定電壓。電壓檢測器22係檢測電容器7的直流電壓Vdc的瞬間值，且輸出顯示檢測值的信號Vdcf。減算器23係求得參考直流電壓Vr和電壓檢測器22的輸出信號Vdcf的偏差△Vdc。
輸出電壓控制電路24係與偏差△Vdc成正比之值加上偏差△Vdc的積分值而產生電流指令值lir。減算器25係求得電流指令值lir和來自電流檢測器3的信號Iif的偏差△Ii。輸出電流控制電路26係將與偏差△Ii成正比之值加上偏差△Ii的積分值而產生電壓指令值Vir。電壓指令值Vir係形成商用頻率的正弦波信號。
閘極控制電路27係根據電壓指令值Vir、電流檢測器3之輸出信號Iif、以及來自減算器23的偏差△Vdc而產生用以控制轉換器6之IGBTQ1至Q6的閘極信號Au、Bu、Av、Bv、Aw、Bw。
第4圖係顯示閘極控制電路27之主要部分的電路方塊圖。在第4圖當中，閘極控制電路27係包含判定器31、頻率調整部32、振盪器33、三角波產生器34、比較器35、緩衝器36、以及反向器37。
判定器31係根據電流檢測器9(第1圖、第2圖)的輸出信號Iof而動作，且比較反向器8的輸出電流Io(亦即，負載電流1L)和預定值lc的大小，並輸出顯示比較結果的信號31。當Io>lc時，信號31係設為「L」準位，並選擇通常運轉模式(第二運轉模式)。當Io<lc時，信號31係設為「H」準位，並選擇省電運轉模式(第一運轉模式)。
頻率調整部32係根據判定器31之輸出信號31、以及來自減算器23(第3圖)的偏差△Vdc來控制振盪器33的振盪頻率(亦即，振盪器33的輸出時脈信號33 的頻率)。振盪器33係例如電壓控制振盪器。振盪器33的振盪頻率(亦即，輸出時脈信號33的頻率)係能被控制。
頻率調整部32係在判定器31之輸出信號31為「L」準位時(通常運轉模式時)，將振盪器33之輸出時脈信號33的頻率設定為較商用頻率(例如60Hz)還充分高的預定頻率fH(例如20KHz)。該情形時，由於轉換器6的IGBTQ1至Q6係以充分高的頻率fH加以轉換，故能使轉換器6的響應速度變快。因此，即使負載電流1L大於預定值lc，亦可將直流電壓Vdc設為參考直流電壓Vr，且來自減算器23的偏差△Vdc=Vr-Vdc係成為零。
此外，頻率調整部32係在判定器31的輸出信號31為自「L」準位變更為「H」準位時(自通常運轉模式變更為省電模式時)，將振盪器33的輸出時脈信號33的頻率自上述頻率fH起漸漸緩慢下降。
將時脈信號33的頻率予以下降時，則轉換器6的IGBTQ1至Q6的開關頻率降低，且轉換器6的響應速度降低。因此，將直流電壓Vdc設為參考直流電壓Vr的響應速度降低，且來自減算器23的偏差△Vdc=Vr-Vdc係成為負值。
頻率調整部32係在偏差△Vdc成為負的預定值VM時，停止振盪器33之輸出時脈信號33的頻率的下降。該情形時，偏差△Vdc係在經過某個延遲時間之後而成為零。將偏差△Vdc較負的預定值VM更為降低時，則無法將偏差△Vdc設為零。因此，頻率調整部32係在 省電模式時，將時脈信號33的頻率調整為直流電壓Vdc能夠設為參考直流電壓Vr的範圍內的下限值fL。
三角波產生器34係輸出和振盪器33之輸出時脈信號33相同頻率的三角波信號Cu。比較器35係比較來自輸出電流控制電路26(第3圖)的電壓指令值Vir、及來自三角波產生器34的三角波信號Cu的高低，且輸出顯示比較結果的閘極信號Au。緩衝器36係將閘極信號Au施加至轉換器6。反向器37係將閘極信號Au予以反轉，產生閘極信號Bu並施加至轉換器6。
閘極控制電路27係以和閘極信號Au、Bu相同的方法產生閘極信號Av、Bv、以及閘極信號Aw、Bw。其中，閘極信號Au、Bu的相位、閘極信號Av、Bv的相位、以及閘極信號Aw、Bw的相位係各個偏離120度。
第5圖(A)、(B)、(C)係顯示第4圖所示的電壓指令值Vir、三角波信號Cu、以及閘極信號Au、Bu之波形的時序圖。如第5圖(A)所示，電壓指令值Vir係商用頻率的正弦波信號。三角波信號Cu的頻率係較電壓指令值Vir的頻率(商用頻率)還高。三角波信號Cu之正側的峰值係較電壓指令值Vir之正側的峰值還高。三角波信號Cu之負側的峰值係較電壓指令值Vir之負側的峰值還低。
如第5圖(A)、(B)所示，三角波信號Cu的準位係較電壓指令值Vir還高時，閘極信號Au係形成「L」準位，三角波信號Cu的準位係較電壓指令值Vir還低時，閘極信號Au係形成「H」準位。閘極信號Au係形成正脈衝 信號列。
在電壓指令值Vir為正極性的期間，當電壓指令值Vir上升時，閘極信號Au的脈衝幅度增大。在電壓指令值Vir為負極性的期間，當電壓指令值Vir降低時，閘極信號Au的脈衝幅度減少。如第5圖(B)、(C)所示，閘極信號Bu係形成閘極信號Au的反轉信號。閘極信號Au、Bu各自為PWM信號。
閘極信號Av、Bv以及閘極信號Aw、Bw各自的波形係和閘極信號Au、Bu的波形相同。其中，閘極信號Au、Bu的相位、閘極信號Av、Bv的相位、以及閘極信號Aw、Bw的相位係各自移離120度。
由第5圖(A)、(B)、(C)可得知，當提高三角波信號Cu的頻率時，閘極信號Au、Bu、Av、Bv、Aw、Bw的頻率變高，且IGBTQ1至Q6的開關頻率(導通及關斷的次數/秒)變高。當IGBTQ1至Q6的開關頻率變高時，則IGBTQ1至Q6所產生的開關損失係增大，且穩定化電源裝置1的效率降低。其中，當IGBTQ1至Q6的開關頻率變高時，負載電流1L為較大時，亦可縮小直流電壓Vdc的電壓變動率。當直流電壓Vdc為穩定時，則交流輸出電壓Vo的電壓變動率減少，且獲得得高品質的交流輸出電壓Vo。
相反的，當降低三角波信號Cu的頻率時，則閘極信號Au、Bu、Av、Bv、Aw、Bw的頻率變低，且IGBTQ1至Q6的開關頻率變低。當IGBTQ1至Q6的開關頻率變低時，則IGBTQ1至Q6所產生的開關損失減少，且提高穩定 化電源裝置1的效率。其中，當IGBTQ1至Q6的開關頻率變低時，負載電流1L為較大時，則直流電壓Vdc的電壓變動率增大。當直流電壓Vdc產生變動時，則交流輸出電壓Vo的電壓變動率增大，而交流輸出電壓Vo的波形劣化。
在習知的穩定化電源裝置中，將三角波信號Cu的頻率固定為較商用頻率(例如60Hz)還充分高的頻率fH(例如20KHz)，且將電壓變動率抑制於較小的值(±2%)。因此，能驅動對電壓變動率的容許範圍較小的負載16(例如電腦)，相反的，IGBTQ1至Q6產生較大的開關損失，且穩定化電源裝置的效率降低。
但，負載電流1L為充分小時、或負載16為待機狀態且不消耗電流時，則將三角波信號Cu的頻率設定為較上述商用頻率fH更低的頻率fL(例如15KHz)，且能將IGBTQ1至Q6所產生的開關損失予以減低化。
因此，在本實施形態1中，設置有通常運轉模式、以及省電運轉模式，該通常運轉模式係將三角波信號Cu的頻率設定為相對較高的頻率fH來降低電壓變動率者，而該省電運轉模式係在交流輸出電壓Vo能夠設為參考交流電壓Vr的範圍內將三角波信號Cu的頻率設定為下限值fL來降低開關損失者。反向器8的輸出電流Io較預定值lc還大時，選擇通常運轉模式，而反向器8的輸出電流Io較預定值lc還小時，選擇省電運轉模式。
以下，說明有關於該穩定化電源裝置1的使用方法及動作。首先，說明有關於自穩定化電源裝置1供 應交流電力至負載16，且輸出電流Io(亦即負載電流1L)較預定值lc還大的情形。該情形時，電磁接觸器2、12係設為導通。自商用交流電源15所供應的三相交流電壓係藉由轉換器6而變換成直流電壓Vdc。
亦即，在控制裝置14(第3圖)中，藉由參考電壓產生電路21來產生參考直流電壓Vr，且藉由電壓檢測器22產生顯示直流電壓Vdc的檢測值的信號Vdcf。利用減算器23產生參考直流電壓Vr和信號Vdcf的偏差△Vdc，根據該偏差△Vdc並藉由輸出電壓控制電路24來產生電流指令值lir。藉由減算器25產生電流指令值lir和來自電流檢測器3(第1圖、第2圖)的信號Iif的偏差△Ii，且根據該偏差△Ii並藉由輸出電流控制電路26來產生電壓指令值Vir。
在閘極控制電路27(第4圖)中，由於輸出電流Io較預定值lc還大，故判定器31的輸出信號31係作成「L」準位，且選擇通常運轉模式。31作成「L」準位時，則藉由頻率調整部32、振盪器33、以及三角波產生器34而產生相較較高頻率fH的三角波信號Cu。藉由比較器35比較電壓指令值Vir和三角波信號Cu，且藉由緩衝器36及反向器37來產生閘極信號Au、Bu。
此外，在閘極控制電路27中，以和閘極信號Au、Bu相同的方法產生閘極信號Av、Bv、以及閘極信號Aw、Bw。在轉換器6(第2圖)中，IGBTQ1至Q6各自根據閘極信號Au、Bu、Av、Bv、Aw、Bw來設為導通及關斷， 來自商用交流電源15的商用頻率的三相交流電壓係變換成直流電壓Vdc。該直流電壓Vdc係藉由反向器8再變換成商用頻率的三相交流電壓並供應至負載16。負載16係藉由自穩定化電源裝置1所供應的三相交流電力而運轉。
該通常運轉模式中，由於IGBTQ1至Q6各自係以相對較高的頻率fH導通及關斷，故即使負載電流1L為較大時，亦可產生穩定的直流電壓Vdc，且可產生電壓變動率較小的高品質的交流電壓Vo。其中，IGBTQ1至Q6所產生的開關損失變大，且穩定化電源裝置1的效率降低。
以下，說明有關於例如負載16為待機狀態，自穩定化電源裝置1未供應交流電力至負載16，且輸出電流Io(亦即負載電流1L)較預定值lc還小的情形。該情形時，電磁接觸器2、12亦設為導通。自商用交流電源15所供應的三相交流電壓係藉由轉換器6而變換成直流電壓Vdc。
亦即，在控制裝置14(第3圖)中，藉由參考電壓產生電路21來產生參考直流電壓Vr，且藉由電壓檢測器22產生顯示直流電壓Vdc的檢測值的信號Vdcf。利用減算器23產生參考直流電壓Vr和信號Vdcf的偏差△Vdc，而根據該偏差△Vdc並藉由輸出電壓控制電路24來產生電流指令值lir。藉由減算器25產生電流指令值lir和來自電流檢測器3(第1圖、第2圖)的信號Iif的偏差△Ii，且根據該偏差△Ii並藉由輸出電流控制電路26來產 生電壓指令值Vir。
在閘極控制電路27(第4圖)中，由於輸出電流Io較預定值lc還小，故判定器31的輸出信號31係作成「H」準位，且選擇省電運轉模式。信號31作成「H」準位時，藉由頻率調整部32而將振盪器33的輸出時脈信號33的頻率自上述頻率fH起漸漸緩慢下降。
當時脈信號33的頻率下降時，則將直流電壓Vdc設為參考交流電壓Vr的響應速度降低，且來自減算器23(第3圖)的偏差△Vdc係成為負值。當偏差△Vo達到負的預定值VM時，則藉由頻率調整部32來停止振盪器33的振盪頻率的下降。藉此，在交流電壓Vo能夠設為參考交流電壓Vr的範圍內使時脈信號33的頻率設定為下限值fL。
藉由三角波產生器34而產生和時脈信號33相同頻率fL的三角波信號Cu。藉由比較器35比較電壓指令值Vir和三角波信號Cu，且藉由緩衝器36及反向器37而產生閘極信號Au、Bu。
此外，在閘極控制電路27中，以和閘極信號Au、Bu相同的方法來產生閘極信號Av、Bv、以及閘極信號Aw、Bw。在轉換器6(第2圖)中，IGBTQ1至Q6各自根據閘極信號Au、Bu、Av、Bv、Aw、Bw設為導通及關斷，來自商用交流電源15的商用頻率的三相交流電壓係變換成直流電壓Vdc。該直流電壓Vdc係藉由反向器8再變換成商用頻率的三相交流電壓並供應至負載16。負載16係 接受三相交流電力，且待機而未消耗電流。
在該省電運轉模式中，由於IGBTQ1至Q6各自係以相對較低的頻率fL設為導通及關斷，故IGBTQ1至Q6所產生的開關損失變小，且提高穩定化電源裝置1的效率。
如上述，在本實施形態1中，負載電流1L較預定值lc還大時，則將三角波信號Cu的頻率設定為相對較高的頻率fH，而負載電流1L較預定值lc還小時，則在將直流電壓Vdc能夠設為參考直流電壓Vr的範圍內將三角波信號Cu的頻率設定為下限值fL。因此，負載16為不消耗電流的待機狀態時，可減低轉換器6的IGBTQ1至Q6所產生的開關損失，且可提高穩定化電源裝置1的效率。
第6圖係顯示實施形態1之變更例的電路方塊圖，且為和第4圖對比的圖示。在第6圖當中，該變更例係以頻率調整部41置換頻率調整部32。頻率調整部41係在判定器31的輸出信號31作成「H」準位時，在監視來自減算器23的偏差△Vo的狀態下，將振盪器33的輸出時脈信號33的頻率自fH且下降。
當時脈信號33的頻率下降時，則將直流電壓Vdc設為參考直流電壓Vr的響應速度變慢，且來自減算器23的偏差△Vdc=Vr-Vdcf係成為負值。當偏差△Vdc達到負的預定值Vm時，則頻率調整部41係將振盪器33的輸出時脈信號33的頻率漸漸緩慢地上升，當形成△Vdc=0時，停止時脈信號33的頻率之上升。
藉此，時脈信號33的頻率，在直流電壓Vdc能夠設為參考直流電壓Vr的範圍內設定為下限值fL。由於其他構成及動作和實施形態1相同，故不重覆其說明。該變更例亦能獲得和實施形態1相同的功效。
第7圖係顯示實施形態1之另一變更例的電路方塊圖，且為和第4圖對比之圖示。在第7圖當中，該變更例係以頻率調整部42置換頻率調整部32。頻率調整部42係在判定器31的輸出信號31為自「H」準位下降至「L」準位時，在監視來自減算器23的偏差△Vdc的狀態下，使振盪器33的輸出時脈信號33的頻率自fL起上升。
將時脈信號33的頻率予以上升時，則將直流電壓Vdc設為參考直流電壓Vr的響應速度變快，且來自減算器23的偏差△Vdc=Vr-Vdcf係自負值起朝零而改變。頻率調整部41係當形成△Vdc=0時，停止時脈信號33的頻率之上升。
藉此，時脈信號33的頻率(亦即三角波信號Cu的頻率)係與負載電流1L的大小無關，而在直流電壓Vdc能夠設為參考直流電壓Vr的範圍內來設定為下限值。由於其他構成及動作和實施形態1相同，故不重覆其說明。該變更例亦能獲得和實施形態1相同的功效。
第8圖係顯示實施形態1之又另一變更例的電路方塊圖，且為和第4圖對比之圖示。在第8圖當中，該變更例係在判定器31和頻率調整部32之間追加開關43。開關43的第一端子43a係接受判定器31的輸出信號 31，開關43的第二端子43b係接受操作部13(第1圖)所產生的信號SE，而開關43的共通端子43c係連接於頻率調整部32。穩定化電源裝置1的使用者係操作該操作部13而產生信號43及信號SE。
開關43係藉由操作部13所產生的信號43來控制。信號43為「H」準位時，開關43的第一端子43a及共通端子43c之間導通，而判定器31的輸出信號31係經由開關43來施加至頻率調整部32。該情形，該變更例係和實施形態1相同。
信號43為「L」準位時，則開關43的第二端子43b及共通端子43c之間導通，而來自操作部13的信號SE係經由開關43來施加至頻率調整部32。頻率調整部32係信號SE為「L」準位時，將振盪器33的輸出時脈信號33的頻率設定為相對較高的頻率fH。
此外，頻率調整部32係信號SE為「H」準位時，在直流電壓Vdc能夠設為參考直流電壓Vr的範圍內，將振盪器33的輸出時脈信號33的頻率設定為下限值fL。
亦即，頻率調整部32係信號SE為「H」準位時，負載電流1L減少而偏差△Vdc成為正值時，在監視偏差△Vdc的狀態下，將三角波信號Cu的頻率下降，偏差△Vdc成為負值VM時，停止三角波信號Cu的頻率的下降，藉此將三角波信號Cu之值調整為下限值。
此外，頻率調整部32係信號SE為「H」準位時，負載電流1L增加而偏差△Vo成為負值時，在監視偏 差△Vo的狀態下，將三角波信號Cu的頻率上升，偏差△Vdc成為零時，停止三角波信號Cu的頻率的上升，藉此將三角波信號Cu之值調整為下限值。
該變更例係除了獲得和實施形態1相同的功效之外，藉由操作該操作部13而能選擇通常運轉模式(43=L，SE=L)與省電運轉模式(43=L，SE=H)之中之期望的運轉模式，該通常運轉模式(43=L，SE=L)係將三角波信號Cu的頻率設定為相對較高值fH者，而省電運轉模式(43=L，SE=H)係將三角波信號Cu的頻率設定為下限值fL者。又，亦可設置頻率調整部41(第6圖)或頻率調整部42(第7圖)以取代頻率調整部32。
實施形態2
第9圖係顯示本發明之實施形態2的不斷電電源系統之構成的方塊圖。在第9圖當中，該不斷電電源系統係具備穩定化電源裝置1、複數(第9圖為兩個)個不斷電電源裝置U1、U2、以及複數(該情形時為兩個)個電池B1、B2。
如第1圖所示，穩定化電源裝置1係包含交流輸入端子T1、以及交流輸出端子T2。交流輸入端子T1係接受來自旁路(by pass)交流電源45的交流電壓Vi。旁路交流電源45係輸出交流電力的自家發電機，亦可為商用交流電源。
穩定化電源裝置1係如實施形態1所說明之方式，一旦將自旁路交流電源45所接受的交流電壓Vi變換成直流電壓Vdc，則將該直流電壓Vdc變換成商用頻率 之交流電壓Vo並輸出至交流輸出端子T2。交流輸出電壓Vo的電壓變動率(例如±2%)係較交流輸入電壓Vi的電壓變動率(例如±10%)還小。
此外，穩定化電源裝置1係如實施形態1所說明之方式，輸出電流Io較預定值lc還小時，在直流電壓Vdc能夠設為參考直流電壓Vr的範圍內，將三角波信號Cu的頻率調整為下限值fL，減低轉換器6所產生的損失。此外，穩定化電源裝置1輸出電流Io較預定值lc還大時，將三角波信號Cu的頻率設定為相對較高值fH，且穩定地維持直流電壓Vdc於參考直流電壓Vr。
不斷電電源裝置U1、U2各自係具備交流輸入端子T11、旁路輸入端子T12、電池端子T13、以及交流輸出端子T14。交流輸入端子T11係自商用交流電源15接受商用頻率的交流電壓Vi。旁路輸入端子T12係自穩定化電源裝置1的交流輸出端子T2接受交流電壓Vo。
電池端子T13係連接於對應的電池B1或B2。電池B1、B2各自儲存直流電力。交流輸出端子T14係連接於對應的負載LD1或LD2。負載LD1、LD2係分別藉由不斷電電源裝置U1、U2所供應的交流電力而驅動。
不斷電電源裝置U1係在自商用交流電源15而供應交流電力的通常時，一旦將來自商用交流電源15的交流電力變換成直流電力，則將該直流電力儲存於電池B1，並且變換成商用頻率的交流電力並供應至負載LD1。
此時，不斷電電源裝置U1一旦將自商用交 流電源15所接受的交流電壓Vi變換成直流電壓Vdc，則將該直流電壓Vdc變換成商用頻率之交流電壓Vo並輸出至交流輸出端子T14。輸出交流電壓Vo的電壓變動率(例如±2%)係較交流輸入電壓Vi的電壓變動率(例如±10%)還小。
此外，不斷電電源裝置U1係在停止來自商用交流電源15之交流電力的供應的停電時，將電池B1的直流電力變換成商用頻率的交流電力並供應至負載LD1。因此，即使產生停電之情形時，在直流電力儲存於電池B1的期間，亦能持續負載LD1的運轉。
再者，不斷電電源裝置U1係在內建的反向器產生故障時，則將來自穩定化電源裝置1的交流電力供應於負載LD1。不斷電電源裝置U2亦和不斷電電源裝置U1相同。
不斷電電源裝置U1、U2的反向器未故障時，由於不進行自穩定化電源裝置1向負載LD1、LD2的電力供應，故穩定化電源裝置1的輸出電流Io係較預定值lc還小。該情形，穩定化電源裝置1的轉換器6係藉由下限值fL的頻率而驅動，且轉換器6所產生的損失變小。
不斷電電源裝置U1(或U2)的反向器產生故障時，由於自穩定化電源裝置1而供應交流電力於負載LD1(或LD2)，故穩定化電源裝置1的輸出電流Io變得較預定值lc還大。該情形，穩定化電源裝置1的轉換器6係藉由較高頻率fH而驅動，且供應電壓變動率較小的交流電 壓Vo至負載LD1(或LD2)。
第10圖係顯示不斷電電源裝置U1之構成的電路方塊圖。該不斷電電源裝置U1係一旦將來自商用交流電源15的三相交流電力變換成直流電力，則將該直流電力變換成三相交流電力並供應於負載LD1者。第10圖係為了圖示及說明的簡單化，而僅顯示與三相(U相、V相、W相)之中的一相(例如U相)相應於之部分的電路。
在第10圖當中，該不斷電電源裝置U1係具備交流輸入端子T11、旁路輸入端子T12、電池端子T13、以及交流輸出端子T14。交流輸入端子T11係自商用交流電源15接受商用頻率的交流電力。旁路輸入端子T12係自穩定化電源裝置1接受商用頻率的交流電力。
電池端子T13係連接於電池(電力儲存裝置)B1。電池B1係儲存直流電力。亦可連接電容器以取代電池B1。交流輸出端子T14係連接於負載LD1。負載LD1係藉由交流電力而驅動。
該不斷電電源裝置U1係又具備電磁接觸器51、57、63、65、電流檢測器52、60、電容器53、58、62、電抗器54、61、轉換器55、雙向截波器56、反向器59、半導體開關64、操作部66、以及控制裝置67。
電磁接觸器51及電抗器54係串聯連接於交流輸入端子T11和轉換器55的輸入節點之間。電容器53係連接於電磁接觸器51及電抗器54之間的節點N11。電磁接觸器51係在不斷電電源裝置U1的使用時設為導通， 例如不斷電電源裝置U1的維護時設為關斷。
出現於節點N11之交流輸入電壓Vi的瞬間值係藉由控制裝置67而檢測。根據交流輸入電壓Vi的瞬間值來判定有無產生停電之情形。電流檢測器52係檢測流通於節點N11之交流輸入電流Ii，且將顯示該檢測值的信號Iif施加至控制裝置67。
電容器53及電抗器54係構成低通濾波器，使商用頻率的交流電力自商用交流電源15通過轉換器55，且防止轉換器55所產生之開關頻率的信號通過商用交流電源15。
轉換器55係藉由控制裝置67而控制，而在自商用交流電源15而供應交流電力的通常時，將交流電力變換成直流電力並輸出至直流線L11。在停止來自商用交流電源15的交流電力之供應的停電時，停止轉換器55的運轉。
轉換器55係例如和轉換器6(第2圖)相同的構成，且包含六組的IGBT、以及二極體。轉換器55的輸出電壓係能控制為期望之值。電容器53、電抗器54、以及轉換器55係構成順變換器。
電容器58係連接於直流線L11，且將直流線L11的電壓予以平滑化。出現於直流線L11之直流電壓Vdc的瞬間值係藉由控制裝置67而檢測。直流線L11係連接於雙向截波器56的高電壓側節點，雙向截波器56的低電壓側節點係經由電磁接觸器57而連接於電池端子T13。
電磁接觸器57係在不斷電電源裝置U1的使用時設為導通，例如不斷電電源裝置U1及電池B1的維護時設為關斷。出現於電池端子T13的電池B1之端子間電壓Vb的瞬間值係藉由控制裝置67來檢測。
雙向截波器56係藉由控制裝置67來檢測，在自商用交流電源15而供應交流電力的通常時，則將轉換器55所產生的直流電力係儲存於電池B1，在停止來自商用交流電源15的交流電力之供應的停電時，電池B1的直流電力係經由直流線L11供應至反向器59。
雙向截波器56係在將直流電力儲存於電池B1時，則將直流線L11之直流電壓Vdc予以降壓並施加至電池B1。此外，雙向截波器56係在將電池B1的直流電力供應至反向器59時，則將電池B1之端子間電壓Vb予以升壓並輸出至直流線L11。直流線L11係連接於反向器59之輸入節點。
反向器59係藉由控制裝置67來控制，將自轉換器55或雙向截波器56經由直流線L11而供應的直流電力變換成商用頻率的交流電力而輸出。亦即，反向器59係在通常時，將自轉換器55經由直流線L11而供應的直流電力變換成交流電力，在停電時，則將自電池B1經由雙向截波器56而供應的直流電力變換成交流電力。反向器59的輸出電壓係能控制成期望之值。反向器59係和反向器8(第2圖)相同的構成，且包含六組的IGBT、以及二極體。
反向器59的輸出節點係連接於電抗器61的一方端子，電抗器61的另一方端子(節點N12)係經由電磁接觸器63而連接於交流輸出端子T4。電容器62係連接於節點N12。
電流檢測器60係檢測反向器59的輸出電流Io的瞬間值，且將顯示該檢測值的信號Iof施加至控制裝置67。出現於節點N12之交流輸出電壓Vo的瞬間值係藉由控制裝置67來檢測。
電抗器61及電容器62係構成低通濾波器，將反向器59所產生之商用頻率的交流電力通過交流輸出端子T14，且防止反向器59所產生之開關頻率的信號通過交流輸出端子T14。反向器59、電抗器61、以及電容器62係構成逆變換器。
電磁接觸器63係藉由控制裝置67來控制，反向器59所產生之交流電力供應至負載LD1之反向器供電模式時設為導通，而來自穩定化電源裝置1之交流電力供應至負載LD1之旁路供電模式時設為關斷。
半導體開關64係包含閘流體，且連接於旁路輸入端子T12及交流輸出端子T14之間。電磁接觸器65係並聯連接於半導體開關64。半導體開關64係藉由控制裝置67而控制，通常時設為關斷，當反向器59產生故障時則瞬間設為導通，且將來自穩定化電源裝置1之交流電力供應至負載LD1。半導體開關64係在設為導通起經過預定時間之後才設為關斷。
電磁接觸器65係在由反向器59所產生之交流電力供應至負載LD1之反向器供電模式時設為關斷，而來自穩定化電源裝置1的交流電力供應至負載LD1之旁路供電模式時設為導通。
此外，電磁接觸器65係在反向器59產生故障時設為導通，且將來自來自穩定化電源裝置1的交流電力供應至負載LD1。亦即，當反向器59產生故障時，半導體開關64係瞬間設為導通達預定時間，並且亦電磁接觸器65設為導通。這是為了防止半導體開關64因過熱而損壞。
操作部66係包含藉由不斷電電源裝置U1的使用者所操作的複數個按鈕、以及顯示各種資訊的畫像顯示部等。使用者係藉由操作該操作部66，將不斷電電源裝置U1的電源設為導通及關斷、或可選擇旁路供電模式及反向器供電模式之中之任意一方的模式。
控制裝置67係根據來自操作部66的信號、交流輸入電壓Vi、交流輸入電流Ii、直流電壓Vdc、電池電壓Vb、交流輸出電流Io、以及交流輸出電壓Vo等來控制不斷電電源裝置U1整體。亦即，控制裝置67係根據交流輸入電壓Vi的檢測值來檢測停電是否發生，且與交流輸入電壓Vi的相位同步而控制轉換器55、以及反向器59。
再者，控制裝置67係在自商用交流電源15供應交流電力的通常時，以直流電壓Vdc成為參考直流電壓Vr之方式控制轉換器55，在來自商用交流電源15的交流電力之供應被停止的停電時，停止轉換器55的運轉。
再者，控制裝置67係在通常時，以電池電壓Vb成為參考電池電壓Vbr之方式控制雙向截波器56，在停電時，以直流電壓Vdc成為參考直流電壓Vr之方式控制雙向截波器56。再者，控制裝置67係以交流輸出電壓Vo成為參考交流電壓Vor之方式控制反向器59。
以下，說明有關於該不斷電電源裝置U1的動作，且不斷電電源裝置U1的使用者操作該操作部66而選擇反向器供電模式。在自商用交流電源15供應交流電力的通常時，當選擇反向器供電模式時，則將半導體開關64及電磁接觸器65設為關斷，並且電磁接觸器51、57、63設為導通。
自商用交流電源15所供應的交流電力係藉由轉換器55而變換成直流電力。藉由轉換器55所產生的直流電力係藉由雙向截波器57而儲存於電池B1，並且藉由反向器59而變換成商用頻率的交流電力並供應至負載LD1。
當來自商用交流電源15的交流電力之供應被停止時，亦即停電發生時，則轉換器55的運轉停止，且電池B1的直流電力係藉由雙向截波器56而供應至反向器59。反向器59係將來自雙向截波器56的直流電力變換成商用頻率的交流電力並供應至負載LD1。因此，在直流電力儲存於電池B1的期間，亦可持續負載LD1的運轉。
如此，在反向器供電模式當中，反向器59未故障時，由於不進行自穩定化電源裝置1向負載LD1的 電力供應，故穩定化電源裝置1的輸出電流Io係大約零A，且較預定值lc還小。因此，穩定化電源裝置1的轉換器6係藉由下限值的頻率fL而驅動，且轉換器6所產生的損失抑制於最小。
在反向器供電模式時當中，反向器59故障時，半導體開關64瞬間設為導通，而電磁接觸器63設為關斷，並且電磁接觸器65設為導通。據此，來自穩定化電源裝置1的交流電力係經由半導體開關64、以及電磁接觸器65而供應至負載LD1，且持續負載LD1的運轉。在固定時間後，半導體開關64設為關斷，而防止半導體開關64因過熱而損壞。
該情形時，由於自穩定化電源裝置1供應交流電力至負載LD1，故穩定化電源裝置1的輸出電流Io變得較預定值lc還大，因此，穩定化電源裝置1的轉換器6係藉由相對較高頻率fH而驅動，且供應電壓變動率小的交流電壓Vo至負載LD1。
此外，不斷電電源裝置U1的使用者係操作該操作部66而選擇旁路供電模式時，和反向器供電模式當中的反向器59故障時相同。亦即，電磁接觸器63及半導體開關64設為關斷，並且電磁接觸器65設為導通，且自穩定化電源裝置1經由電磁接觸器65而供應交流電力至負載LD1。此時，由於穩定化電源裝置1的輸出電流Io變得較預定值lc還大，故穩定化電源裝置1的轉換器6係藉由相對較高頻率fH而驅動，且供應電壓變動率小的交流電壓 Vo至負載LD1。
由於不斷電電源裝置U2的構成及動作和不斷電電源裝置U1相同，故不重覆其說明。該實施形態2亦能獲得和實施形態1相同的功效。
實施形態3
第11圖係顯示本發明之實施形態3的不斷電電源系統之構成的方塊圖，且為和第9圖對比之圖示。參考第11圖，該不斷電電源系統和第9圖之不斷電電源系統的不同之點，在於以不斷電電源裝置U0、以及電池B0置換穩定化電源裝置1之點。
不斷電電源裝置U0係具有穩定化電源裝置1、以及不斷電電源裝置U1之兩者的功能。亦即，不斷電電源裝置U0係具備交流輸入端子T11、旁路輸入端子T12、電池端子T13、以及交流輸出端子T14。交流輸入端子T11係自商用交流電源15接受商用頻率的交流電壓Vi。旁路輸入端子T12係自旁路交流電源45接受商用頻率的交流電壓Vi。電池端子T13係連接於電池B0。電池B0係儲存直流電力。交流輸出端子T14係連接於不斷電電源裝置U1、U2的旁路輸入端子T12。
不斷電電源裝置U0係在自商用交流電源15供應交流電力的通常時，一旦將來自商用交流電源15的交流電力變換成直流電力，則將該直流電力儲存於電池B0，並且變換成商用頻率之交流電力並供應至不斷電電源裝置U1、U2的旁路輸入端子T12。
此時，不斷電電源裝置U0係一旦將自商用交流電源15所接受的交流電壓Vi變換成直流電壓Vdc，則將該直流電壓Vdc變換成商用頻率之交流電壓Vo並輸出至交流輸出端子T14。交流輸出電壓Vo的電壓變動率(例如±2%)係較交流輸入電壓Vi的電壓變動率(例如±10%)還小。
此外，不斷電電源裝置U0係在來自商用交流電源15的交流電力之供應被停止的停電時，將電池B0的直流電力變換成商用頻率的交流電力並輸出至交流輸出端子T14。因此，即使例如不斷電電源裝置U1在旁路供電模式之情形中停電發生時，在直流電力儲存於電池B0的期間，亦能持續負載LD1的運轉。
再者，不斷電電源裝置U0係在內藏的反向器故障時，將來自旁路交流電源45的交流電力供應至不斷電電源裝置U1、U2的旁路輸入端子T12。
再者，不斷電電源裝置U0係和穩定化電源裝置1相同的，當輸出電流Io較預定值lc還小時，在直流電壓Vdc能夠設為參考直流電壓Vr的範圍內，將三角波信號Cu的頻率調整為下限值fL，減低轉換器55所產生的損失。此外，不斷電電源裝置U0係在輸出電流Io較預定值lc還大時，將三角波信號Cu的頻率設定為較高值fH，且穩定地維持直流電壓Vdc於參考直流電壓Vr。
不斷電電源裝置U1、U2的反向器59未故障時，由於不進行自不斷電電源裝置U0向負載LD1、LD2 的電力供應，故不斷電電源裝置U0的輸出電流Io係較預定值lc還小。該情形時，不斷電電源裝置U0的轉換器55係藉由下限值fL的頻率而驅動，且轉換器55所產生的損失變小。
不斷電電源裝置U1(或U2)的反向器故障時，由於自不斷電電源裝置U0供應交流電力至負載LD1(或LD2)，故不斷電電源裝置U0的輸出電流Io係變得較預定值lc還大。該情形時，不斷電電源裝置U0的轉換器55係藉由相對較高頻率fH而驅動，且供應電壓變動率小的交流電壓Vo至負載LD1(或LD2)。
第12圖係顯示不斷電電源裝置U0之構成的電路方塊圖，且為和第10圖對比之圖示。參考第12圖，不斷電電源裝置U0和第10圖之不斷電電源裝置U1的不同之點，在於以控制裝置70置換控制裝置67之點。
控制裝置70係除了進行和控制裝置67相同的動作之外，當輸出電流Io較預定值lc還小時，在直流電壓Vdc能夠設為參考直流電壓Vr的範圍內，將三角波信號Cu的頻率調整為下限值fL，減低轉換器55所產生的損失。此外，控制裝置70係在輸出電流Io較預定值lc還大時，將三角波信號Cu的頻率設定為相對較高值fH，且穩定地維持直流電壓Vdc於參考直流電壓Vr。
由於其他構成及動作係和實施形態2相同，故不重覆其說明。該實施形態3亦能獲得和實施形態1相同的功效。
又，亦可適當的組合上述的實施形態1、2、3、以及各種的變更例而自無爭議。
本次所揭示之實施形態係全部之點皆為例示而不限定。本發明係除了上述的說明之外，亦包含由申請專利範圍所示，和申請專利範圍均等的意義及範圍內之全部的變更。

Claims (13)

  1. 一種電源裝置，係具備：順變換器，係包含複數個開關元件，且將商用頻率的交流電力變換成直流電力；第一控制部，係以參考直流電壓與前述順變換器的輸出直流電壓成為無偏差之方式輸出前述商用頻率的正弦波信號；第二控制部，係比較前述正弦波信號及較前述商用頻率還高頻率之三角波信號的高低，並根據其比較結果來產生用以控制前述複數個開關元件的控制信號；以及頻率調整部，係在能夠消除前述偏差的範圍內，將前述三角波信號的頻率調整為下限值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電源裝置置，其中，前述頻率調整部係執行選自第一運轉模式、及第二運轉模式之中之一方的運轉模式，該第一運轉模式係在能夠消除前述偏差的範圍內，將前述三角波信號的頻率調整為前述下限值者，而該第二運轉模式係將前述三角波信號的頻率設定為較前述下限值還大的預定之值者。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之電源裝置，其中，該電源裝置還具備：逆變換器，係將藉由前述順變換器而產生的直流電力變換成前述商用頻率的交流電力並供應至負載； 電流檢測器，係檢測負載電流；以及選擇部，係在前述電流檢測器的檢測值較預定之電流值還小時選擇前述第一運轉模式，而在前述電流檢測器的檢測值較前述預定之電流值還大時選擇前述第二運轉模式。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之電源裝置，其中，該電源裝置還具備選擇部，該選擇部係選擇前述第一及第二運轉模式之中之期望的運轉模式。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之電源裝置，其中，該電源裝置還具備：逆變換器，係將直流電力變換成前述商用頻率的交流電力並供應至負載；前述順變換器係將商用交流電源供應的交流電力變換成直流電力，在自前述商用交流電源供應交流電力的通常時，藉由前述順變換器所產生的直流電力係供應至前述逆變換器，並且儲存於電力儲存裝置，在來自前述商用交流電源的交流電力之供應被停止的停電時，前述電力儲存裝置的直流電力係供應至前述逆變換器。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之電源裝置，其中，該電源裝置還具備切換電路，該切換電路係接受由前述逆變換器所產生之前述商用頻率的交流電力、以及自旁路交流電源所供應之前述商用頻率的交流電力，且在 前述逆變換器為正常時，將來自前述逆變換器的交流電力施加至前述負載，而在前述逆變換器為故障時，將來自前述旁路交流電源的交流電力施加至前述負載。
  7. 一種電源系統，係組構成：具備第一及第二電源裝置，前述第一電源裝置係包含：第一順變換器，係將來自商用交流電源之商用頻率的交流電力變換成直流電力；以及第一逆變換器，係將直流電力變換成前述商用頻率的交流電力，在自前述商用交流電源供應交流電力的通常時，藉由前述第一順變換器而產生的直流電力係供應於前述第一逆變換器，並且儲存於第一電力儲存裝置，在來自前述商用交流電源的交流電力之供應被停止的停電時，前述第一電力儲存裝置的直流電力係供應至前述第一逆變換器，前述第二電源裝置係包含：第二順變換器，係具有複數個開關元件，且將前述商用頻率的交流電力變換成直流電力；第二逆變換器，係將藉由前述第二順變換器所產生的直流電力變換成前述商用頻率的交流電力；第一控制部，係以參考直流電壓及前述第二順變換器的輸出直流電壓成為無偏差之方式輸出前述商用 頻率的正弦波信號；第二控制部，係比較前述正弦波信號及較前述商用頻率還高頻率之三角波信號的高低，並根據其比較結果來產生用以控制前述複數個開關元件的控制信號；以及頻率調整部，係在能夠消除前述偏差的範圍內，將前述三角波信號的頻率調整為下限值，在前述第一電源裝置為正常時，自前述第一逆變換器供應交流電力至負載，並且自前述第二逆變換器向前述負載之交流電力的供應被停止，前述第一電源裝置為故障時，自前述第一逆變換器向前述負載之交流電力的供應被停止，並且自前述第二逆變換器供應交流電力至前述負載。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之電源系統，其中，前述頻率調整部係執行選自第一運轉模式及第二運轉模式之中之一方的運轉模式，該第一運轉模式係在能夠消除前述偏差的範圍內，將前述三角波信號的頻率調整為下限值者，而該第二運轉模式係將前述三角波信號的頻率設定為較前述下限值還大的預定之值者。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之電源系統，其中，前述第二電源裝置還包含：電流檢測器，係檢測前述第二逆變換器的輸出電流；以及選擇部，係在前述電流檢測器的檢測值較預定之 電流值還小時選擇前述第一運轉模式，而在前述電流檢測器的檢測值較前述預定之電流值還大時選擇前述第二運轉模式。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之電源系統，其中前述第二電源裝置還包含選擇部，該選擇部係選擇前述第一及第二運轉模式之中之期望的運轉模式。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之電源系統，其中前述第二順變換器將來自旁路交流電源的前述商用頻率的交流電力變換成直流電力。
  12. 如申請專利範圍第7項所述之電源系統，其中前述第二順變換器係將來自前述商用交流電源的交流電力變換成直流電力，在自前述商用交流電源供應交流電力的通常時，藉由前述第二順變換器而產生的直流電力係供應至前述第二逆變換器，並且儲存於第二電力儲存裝置，在來自前述商用交流電源的交流電力之供應被停止的停電時，前述第二電力儲存裝置的直流電力係供應至前述第二逆變換器。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之電源系統，其中前述第一電源裝置還包含第一切換電路，該第一切換電路係包含：第一輸入節點，係接受前述第一逆變換器所產生之前述商用頻率的交流電力；第二輸入節點，係接受來自前述第二電源裝置之前述商用頻率的交流電力；以及第一輸出節點，係連接於前述負載； 且在前述第一逆變換器為正常時，將前述第一輸入節點連接於前述第一輸出節點，而在前述第一逆變換器為故障時，將前述第二輸入節點連接於前述第一輸出節點，前述第二電源裝置還包含第二切換電路，該第二切換電路包含：第三輸入節點，係接受前述第二逆變換器所產生之前述商用頻率的交流電力；第四輸入節點，係接受來自旁路交流電源之前述商用頻率的交流電力；以及而該第二輸出節點，係連接於前述第二輸入節點；且在前述第二逆變換器為正常時，將前述第三輸入節點連接於前述第二輸出節點，而在前述第二逆變換器為故障時，將前述第四輸入節點連接於前述第二輸出節點。
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