WO2017017719A1

WO2017017719A1 - 無停電電源装置

Info

Publication number: WO2017017719A1
Application number: PCT/JP2015/071072
Authority: WO
Inventors: 尚哉柴田
Original assignee: 東芝三菱電機産業システム株式会社
Priority date: 2015-07-24
Filing date: 2015-07-24
Publication date: 2017-02-02
Also published as: US20180212460A1; JP6431199B2; CA2991877A1; JPWO2017017719A1; CA2991877C; US10615636B2

Abstract

この無停電電源装置では、バイパス給電モードとラップ給電モードの間でカウンタ電圧発生モードを実行し、電圧検出器（ＶＤ５）の検出値に従ってインバータ（２）を電圧フィードフォワード制御し、出力端子（Ｔ４）の電圧に応じたレベルのカウンタ電圧をスイッチ（Ｓ２）の一方端子に発生させる。したがって、カウンタ電圧発生用の電圧検出器を別途設けることなく、スイッチ（Ｓ２）をオンしたときにバイパス交流電源（５２）からスイッチ（Ｓ２）を介して交流フィルタ（Ｆ２）に突入電流が流れることを防止できる。

Description

無停電電源装置

　この発明は無停電電源装置に関し、特に、バイパス交流電源からの交流電力を負荷に供給するバイパス給電モードと、インバータによって生成された交流電力を負荷に供給するインバータ給電モードとを有する無停電電源装置に関する。

　無停電電源装置は、商用交流電源からの交流電力を直流電力に変換するコンバータと、直流電力を交流電力に変換するインバータと、インバータの出力電圧の波形を正弦波に変換する交流フィルタと、第１および第２のスイッチとを備える。第１のスイッチの一方端子は交流フィルタを通過した交流電圧を受け、第２のスイッチの一方端子はバイパス交流電源からの交流電力を受け、第１および第２のスイッチの他方端子はともに負荷に接続される。

　バイパス給電モード時には、第１のスイッチがオフされるとともに第２のスイッチがオンされ、バイパス交流電源からの交流電力が第２のスイッチを介して負荷に供給される。インバータ給電モード時には、第１のスイッチがオンされるとともに第２のスイッチがオフされ、インバータによって生成された交流電力が交流フィルタおよび第１のスイッチを介して負荷に供給される。バイパス給電モードからインバータ給電モードに切り換える場合は、第１および第２のスイッチをオンさせてインバータおよびバイパス交流電源の両方から負荷に交流電力を供給させた後に第２のスイッチをオフさせる（特許文献１（特開２０１２－１２０４０７号公報））。

特開２０１２－１２０４０７号公報

　このような無停電電源装置では、バイパス給電モードからインバータ給電モードに移行する場合、第１のスイッチをオンさせる前にインバータを起動させて第１のスイッチの一方端子にカウンタ電圧を発生させる必要がある。これは、第１のスイッチをオンしたときにバイパス交流電源から第１のスイッチを介して交流フィルタのコンデンサに突入電流が流れることを防止するためである。

　カウンタ電圧を発生させる方法としては、第１のスイッチの負荷側端子の電圧の瞬時値を検出する第１の電圧検出器と、第１のスイッチの交流フィルタ側端子の電圧の瞬時値を検出する第２の電圧検出器とを設け、第２の電圧検出器の検出値が第１の電圧検出器の検出値に一致するようにインバータを制御する方法が考えられる（図４参照）。しかし、この方法では、電圧検出器の数が多くなり、コスト高になるという問題がある。

　それゆえに、この発明の主たる目的は、低コスト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、商用交流電源から供給される交流電力を受ける第１の端子と、バイパス交流電源から供給される交流電力を受ける第２の端子と、負荷に接続される第３の端子と、商用交流電源から第１の端子を介して供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、コンバータによって生成された直流電力または電力貯蔵装置の直流電力を交流電力に変換するインバータと、インバータの出力電圧の波形を正弦波に変換する交流フィルタと、一方端子が交流フィルタを通過した交流電圧を受け、他方端子が第３の端子に接続された第１のスイッチと、第２および第３の端子間に接続された第２のスイッチと、第３の端子の電圧の瞬時値を検出する第１の電圧検出器と、第１の電圧検出器の検出値に基づいてインバータを制御する制御装置とを備えたものである。制御装置は、第１のスイッチをオフさせるとともに第２のスイッチをオンさせ、バイパス交流電源からの交流電力を負荷に供給する第１のモードと、第１の電圧検出器の検出値に従ってインバータを電圧フィードフォワード制御し、第３の端子の電圧に応じたレベルのカウンタ電圧を第１のスイッチの一方端子に発生させる第２のモードと、第１のスイッチをオンさせてインバータおよびバイパス交流電源の両方から負荷に交流電力を供給させ、インバータの出力電流を負荷電流まで増加させる第３のモードと、第２のスイッチをオフさせ、インバータによって生成される交流電力を負荷に供給する第４のモードとを順次実行する。

　この発明に係る無停電電源装置では、第１のモードと第３のモードの間で第２のモードを実行し、第１の電圧検出器の検出値に従ってインバータを電圧フィードフォワード制御し、第３の端子の電圧に応じたレベルのカウンタ電圧を第１のスイッチの一方端子に発生させる。したがって、第３のモード時に第１のスイッチをオンしたときに、バイパス交流電源から第１のスイッチを介して交流フィルタに突入電流が流れることを防止することができる。さらに、カウンタ電圧発生用の電圧検出器を別途設ける必要がないので、低コスト化を図ることができる。

この発明の一実施の形態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１に示した制御装置のうちのインバータの制御に関連する部分の構成を示すブロック図である。図１に示した制御装置のうちの図２に示した部分の動作を示すタイムチャートである。実施の形態の比較例を示す回路ブロック図である。

　図１は、この発明の一実施の形態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。この無停電電源装置は、三相交流電力を受けて三相交流電力を出力するものであるが、図面および説明の簡単化のため、図１では一相の交流電力に関連する部分のみが示されている。

　図１において、この無停電電源装置は、交流入力端子Ｔ１、バイパス端子Ｔ２、バッテリ端子Ｔ３、および出力端子Ｔ４を備える。交流入力端子Ｔ１は、商用交流電源５１から供給される商用周波数の交流電力を受ける。バイパス端子Ｔ２は、バイパス交流電源５２から供給される商用周波数の交流電力を受ける。バイパス交流電源５２は、商用交流電源５１と同じであってもよいし、たとえば自家用発電機であっても構わない。

　バッテリ端子Ｔ３は、バッテリ５３（電力貯蔵装置）に接続される。バッテリ５３は、直流電力を蓄える。バッテリ５３の代わりにコンデンサが接続されていても構わない。出力端子Ｔ４は、負荷５４に接続される。負荷５４は、無停電電源装置から供給される商用周波数の交流電力によって駆動される。

　この無停電電源装置は、さらに、スイッチＳ１～Ｓ３、コンデンサＣ１～Ｃ３、リアクトルＬ１，Ｌ２、コンバータ１、直流母線Ｂ１、インバータ２、双方向チョッパ３、電圧検出器ＶＤ１～ＶＤ５、電流検出器ＣＤ１～ＣＤ３、および制御装置４を備える。

　スイッチＳ１の一方端子は交流入力端子Ｔ１に接続され、その他方端子はリアクトルＬ１を介してコンバータ１の入力ノードに接続される。コンデンサＣ１は、スイッチＳ１の他方端子に接続される。コンバータ１の出力ノードは、直流母線Ｂ１を介してインバータ２の入力ノードに接続されるとともに、双方向チョッパ３を介してバッテリ端子Ｔ３に接続される。コンデンサＣ３は、直流母線Ｂ１に接続される。

　インバータ２の出力ノードはリアクトルＬ２およびノードＮ１を介してスイッチＳ２の一方端子に接続され、スイッチＳ２の他方端子はノードＮ２を介して出力端子Ｔ４に接続される。コンデンサＣ２は、ノードＮ１に接続される。スイッチＳ３の一方端子はバイパス端子Ｔ２に接続され、その他方端子はノードＮ２に接続される。

　スイッチＳ１は、制御装置４によって制御され、商用交流電源５１から交流電力が供給されている通常時はオンされ、商用交流電源５１からの交流電力の供給が停止された停電時はオフされる。

　コンデンサＣ１およびリアクトルＬ１は交流フィルタＦ１を構成する。交流フィルタＦ１は、ローパスフィルタであり、商用交流電源５１から供給される商用周波数の交流電力を通過させ、コンバータ１で発生するスイッチング周波数の信号を遮断する。

　コンバータ１は、制御装置４によって制御され、商用交流電源５１から交流電力が供給されている通常時は、商用交流電源５１からの交流電力を直流電力に変換し、その直流電力を直流母線Ｂ１を介してインバータ２および双方向チョッパ３に与える。商用交流電源５１からの交流電力の供給が停止された停電時は、コンバータ１の運転は停止される。コンデンサＣ３は、直流母線Ｂ１の直流電圧を平滑化および安定化させる。

　双方向チョッパ３は、制御装置４によって制御され、通常時はコンバータ１によって生成された直流電力をバッテリ５３に蓄え、停電時はバッテリ５３の直流電力をインバータ２に供給する。

　インバータ２は、制御装置４によって制御され、通常時はコンバータ１によって生成された直流電力を商用周波数の交流電力に変換し、停電時はバッテリ５３から双方向チョッパ３を介して供給される直流電力を商用周波数の交流電力に変換する。

　リアクトルＬ２およびコンデンサＣ２は交流フィルタＦ２を構成する。交流フィルタＦ２は、ローパスフィルタであり、インバータ２によって生成された商用周波数の交流電力を通過させ、インバータ２で発生するスイッチング周波数の信号を遮断する。換言すると、交流フィルタＦ２は、インバータ２の出力電圧の波形を正弦波に変換する。

　スイッチＳ２（第１のスイッチ）は、制御装置４によって制御され、バイパス給電モード時およびカウンタ電圧発生モード時にはオフされ、ラップ給電モード時およびインバータ給電モード時にはオンされる。バイパス給電モード（第１のモード）は、バイパス交流電源５２からの交流電力を負荷５４に供給するモードである。インバータ給電モード（第４のモード）は、インバータ２によって生成された交流電力を負荷５４に供給するモードである。

　ラップ給電モード（第３のモード）は、バイパス給電モードからインバータ給電モードに切り換える場合に、バイパス交流電源５２からの交流電力とインバータ２によって生成された交流電力との両方を負荷５４に供給するモードである。

　カウンタ電圧発生モード（第２のモード）は、ラップ給電モード時にスイッチＳ２をオンする前に、ノードＮ２の電圧（すなわち出力端子Ｔ４の電圧）に応じたレベルのカウンタ電圧をノードＮ１に発生させるモードである。カウンタ電圧のレベルと出力端子Ｔ４の電圧は一致していることが好ましいが、若干異なっていても構わない。

　スイッチＳ３（第２のスイッチ）は、制御装置４によって制御され、バイパス給電モード時、カウンタ電圧発生モード時、およびラップ給電モード時ではオンされ、インバータ給電モード時ではオフされる。

　電圧検出器ＶＤ１は、交流入力端子Ｔ１の交流電圧（すなわち商用交流電源５１から供給される交流電圧）の瞬時値を検出し、その検出値を示す信号を制御装置４に与える。制御装置４は、電圧検出器ＶＤ１の出力信号に基づいて、商用交流電源５１から交流電力が正常に供給されているか否か（すなわち停電が発生したか否か）を判別する。

　電流検出器ＣＤ１は、リアクトルＬ１に流れる交流電流（すなわちコンバータ１の入力電流）の瞬時値を検出し、その検出値を示す信号を制御装置４に与える。電圧検出器ＶＤ２は、直流母線Ｂ１の直流電圧の瞬時値を検出し、その検出値を示す信号を制御装置４に与える。

　制御装置４は、電圧検出器ＶＤ１，ＶＤ２および電流検出器ＣＤ１の出力信号に基づいて、コンバータ１を制御する。換言すると、コンバータ１は、通常時は、直流母線Ｂ１の直流電圧が所定の目標直流電圧になるように直流母線Ｂ１（すなわちインバータ２および双方向チョッパ３）に直流電力を供給する。停電時には、コンバータ１の運転は停止される。

　電圧検出器ＶＤ３は、バッテリ端子Ｔ３の直流電圧（すなわちバッテリ５３の端子間電圧）の瞬時値を検出し、その検出値を示す信号を制御装置４に与える。制御装置４は、電圧検出器ＶＤ３，ＶＤ４の出力信号に基づいて双方向チョッパ３を制御する。換言すると、双方向チョッパ３は、通常時は、バッテリ端子Ｔ３の直流電圧が所定の目標バッテリ電圧になるようにバッテリ５３に直流電力を供給し、停電時は、直流母線Ｂ１の直流電圧が所定の目標直流電圧になるように直流母線Ｂ１（すなわちインバータ２）に直流電力を供給する。

　電圧検出器ＶＤ４は、バイパス端子Ｔ２の交流電圧（すなわちバイパス交流電源５２から供給される交流電圧）の瞬時値を検出し、その検出値を示す信号を制御装置４に与える。電圧検出器ＶＤ５は、ノードＮ２の交流電圧（すなわち出力端子Ｔ４の交流電圧）の瞬時値を検出し、その検出値を示す信号を制御装置４に与える。

　電流検出器ＣＤ２は、リアクトルＬ２に流れる交流電流（すなわちインバータ２の出力電流）の瞬時値を検出し、その検出値を示す信号を制御装置４に与える。電流検出器ＣＤ３は、ノードＮ２から出力端子Ｔ４に流れる交流電流（すなわち負荷電流）の瞬時値を検出し、その検出値を示す信号を制御装置４に与える。制御装置４は、電圧検出器ＶＤ４，ＶＤ５および電流検出器ＣＤ２，ＣＤ３の出力信号に基づいてインバータ２を制御する。

　特に、制御装置４は、インバータ給電モード時には、電圧検出器ＶＤ４の検出値（すなわちバイパス交流電源５２から供給される交流電圧）に基づいて電圧指令値を生成し、その電圧指令値に電圧検出器ＶＤ５の検出値（すなわち出力端子Ｔ４の交流電圧）が一致するようにインバータ２を電圧フィードバック制御するとともに、電流検出器ＣＤ３の検出値（すなわち負荷電流）を供給するようにインバータ２を電流フィードフォワード制御する。

　バイパス給電モードからインバータ給電モードに切り換える場合、制御装置４はカウンタ電圧発生モードおよびラップ給電モードを順次実行する。制御装置４は、カウンタ電圧発生モード時には、電圧検出器ＶＤ５の検出値（すなわちバイパス交流電源５２から出力端子Ｔ４に出力されている交流電圧）に従ってインバータ２を電圧フィードフォワード制御するとともに、電流検出器ＣＤ２の検出値（すなわちインバータ２からリアクトルＬ２を介してコンデンサＣ２に流れる電流）が電流指令値に一致するようにインバータ２を電流フィードバック制御する。これにより、ノードＮ１の電圧（カウンタ電圧）が出力端子Ｔ４の電圧に等しくなり、スイッチＳ２をオンした時にバイパス交流電源５２からスイッチＳ３，Ｓ２を介してコンデンサＣ２に突入電流が流れることが防止される。

　制御装置４は、ラップ給電モード時には、スイッチＳ２をオンさせてインバータ２およびバイパス交流電源５２の両方から負荷５４に交流電力を供給させる。さらに制御装置４は、電流検出器ＣＤ３の検出値に従ってインバータ２を電流フィードフォワード制御し、インバータ２の出力電流を徐々に増大させて負荷電流をインバータ２から供給させた後、スイッチＳ３をオフさせてインバータ給電モードを実行する。

　図２は、制御装置４のうちのインバータ２の制御に関連する部分の構成を示すブロック図である。図３（ａ）～（ｈ）は、制御装置４のうちの図２に示した部分の動作を示すタイムチャートである。図３（ａ）～（ｈ）では、バイパス給電モード（時刻ｔ０～ｔ１）、カウンタ電圧発生モード（時刻ｔ１～ｔ２）、ラップ給電モード（時刻ｔ２～ｔ３）、およびインバータ給電モード（時刻ｔ３以降）が順次実行されている状態が示されている。

　制御装置４は、図２に示すように、電圧フィードバック制御部１０、フィルタ電流フィードフォワード（ＦＦ）部１４、加算器１５，１７，２４、出力電流フィードフォワード（ＦＦ）部１６、電流リミッタ１８、電流フィードバック制御部２０、カウンタ電圧指令部２３、およびＰＷＭ（pulse　width　modulation）制御部２５を含む。

　電圧フィードバック制御部１０は、出力電圧指令部１１、減算器１２、および電圧制御部１３を含む。出力電圧指令部１１は、電圧検出器ＶＤ４の検出値に基づいて出力電圧指令値ＶＯＣを生成する。出力電圧指令値ＶＯＣは、バイパス交流電源５２から供給される交流電圧と同位相、同電圧で正弦波状に変化する。減算器１２は、出力電圧指令値ＶＯＣから出力電圧検出値ＶＯ（電圧検出器ＶＤ５の検出値）を減算して、ＶＯＣとＶＯの偏差を求める。

　電圧制御部１３は、制御信号φＶＣが活性化レベルの「Ｈ」レベルにされた場合に活性化され、ＶＯＣとＶＯの偏差が０になるように電流指令値ＩＣ１を出力する。電圧制御部１３は、制御信号φＶＣが非活性化レベルの「Ｌ」レベルにされた場合は非活性化され、電流指令値ＩＣ１を０に設定する。

　制御信号ＶＣは、図３（ｄ）に示すように、バイパス給電モード時ＴＢおよびカウンタ電圧発生モード時ＴＣでは「Ｌ」レベルにされ、ラップ給電モード時ＴＬおよびインバータ給電モード時ＴＩでは「Ｈ」レベルにされる。減算器１２および電圧制御部１３は、たとえばＰＩＤ（Proportional-Integral-Derivative）制御部を構成している。

　フィルタ電流フィードフォワード部１４は、図３（ｅ）（ｇ）に示すように、制御信号φ１４が非活性化レベルの「Ｌ」レベルから活性化レベルの「Ｈ」レベルにされたことに応じて、電流指令値ＩＣ２を０から所定値まで徐々に増大させる。フィルタ電流フィードフォワード部１４は、制御信号φＶＣが非活性化レベルの「Ｌ」レベルにされた場合は非活性化され、電流指令値ＩＣ２を０に設定する。

　制御信号φ１４は、図３（ｅ）に示すように、バイパス給電モード時ＴＢでは「Ｌ」レベルにされ、カウンタ電圧発生モード時ＴＣ、ラップ給電モード時ＴＬ、およびインバータ給電モード時ＴＩでは「Ｈ」レベルにされる。加算器１５は、電圧制御部１３によって生成された電流指令値ＩＣ１と、フィルタ電流フィードフォワード部１４によって生成された電流指令値ＩＣ２とを加算する。

　出力電流フィードフォワード部１６は、図３（ｄ）（ｈ）に示すように、制御信号φ１６が非活性化レベルの「Ｌ」レベルから活性化レベルの「Ｈ」レベルにされたことに応じて、電流指令値ＩＣ３を０から電流検出器ＣＤ３の検出値ＩＯまで徐々に増大させる。

　制御信号φ１６は、図３（ｄ）に示すように、バイパス給電モード時ＴＢおよびカウンタ電圧発生モード時ＴＣでは「Ｌ」レベルにされ、ラップ給電モード時ＴＬおよびインバータ給電モード時ＴＩでは「Ｈ」レベルにされる。

　加算器１７は、加算器１５の出力値に、出力電流フィードフォワード部１６によって生成された電流指令値ＩＣ３を加算する。電流リミッタ１８は、加算器１７の出力値を所定範囲内に制限して電流指令値ＩＣ４を生成する。

　電流フィードバック制御部２０は、減算器２１および電流制御部２２を含む。減算器２１は、電流リミッタ１８によって生成された電流指令値ＩＣ４から電流検出器ＣＤ２の検出値Ｉ２を減算して、ＩＣ４とＩ２の偏差を求める。

　電流制御部２２は、制御信号φＣＣが活性化レベルの「Ｈ」レベルにされた場合に活性化され、ＩＣ４とＩ２の偏差が０になるように電圧指令値ＶＣ１を出力する。電流制御部２２は、制御信号φＣＣが非活性化レベルの「Ｌ」レベルにされた場合は非活性化され、電圧指令値ＶＣ１を０に設定する。

　制御信号φＣＣは、図３（ｅ）に示すように、バイパス給電モード時ＴＢでは「Ｌ」レベルにされ、カウンタ電圧発生モード時ＴＣ、ラップ給電モード時ＴＬ、およびインバータ給電モード時ＴＩでは「Ｈ」レベルにされる。減算器２１および電流制御部２２は、たとえばＰＩＤ制御部を構成している。

　カウンタ電圧指令部２３は、図３（ｂ）（ｆ）に示すように、制御信号φ２３が非活性化レベルの「Ｌ」レベルから活性化レベルの「Ｈ」レベルにされたことに応じて、電圧指令値ＶＣ２を０から電圧検出器ＶＤ５の検出値ＩＯまで徐々に増大させる。

　制御信号φ２３は、図３（ｂ）に示すように、バイパス給電モード時ＴＢでは「Ｌ」レベルにされ、カウンタ電圧発生モード時ＴＣ、ラップ給電モード時ＴＬ、およびインバータ給電モード時ＴＩでは「Ｈ」レベルにされる。加算器２４は、電流制御部２２によって生成された電圧指令値ＶＣ１と、カウンタ電圧指令部２３によって生成された電圧指令値ＶＣ２とを加算する。

　ＰＷＭ制御部２５は、制御信号φＩＮＶが活性化レベルの「Ｈ」レベルである場合に活性化され、加算器２４の出力値に基づいてＰＷＭ信号を生成し、そのＰＷＭ信号によってインバータ２を制御する。

　制御信号φＩＮＶは、図３（ｂ）に示すように、バイパス給電モード時では「Ｌ」レベルにされ、カウンタ電圧発生モード時ＴＣ、ラップ給電モード時ＴＬ、およびインバータ給電モード時ＴＩでは「Ｈ」レベルにされる。

　次に、図３（ａ）～（ｈ）を参照して、この無停電電源装置の動作について説明する。バイパス給電モード時ＴＢ（時刻ｔ０～ｔ１）では、スイッチＳ３がオンされるとともにスイッチＳ２がオフされ、バイパス交流電源５２からスイッチＳ３を介して負荷５４に交流電力が供給される。制御信号φ２３，φＩＮＶ，φ１６，φＶＣ，φ１４，φＣＣはともに非活性化レベルの「Ｌ」レベルにされ、電圧指令値ＶＣ２および電流指令値ＩＣ２，ＩＣ３はともに０に設定されている。

　バイパス給電モードからインバータ給電モードへの移行が指示されると、バイパス給電モードからカウンタ電圧発生モードおよびラップ給電モードを介してインバータ給電モードに移行される。

　カウンタ電圧発生モード時ＴＣ（時刻ｔ１～ｔ２）では、制御信号φ２３，φＩＮＶ，φ１４，φＣＣが活性化レベルの「Ｈ」レベルにされ、カウンタ電圧指令部２３、ＰＷＭ制御部２５、フィルタ電流フィードフォワード部１４、および電流制御部２２が活性化される。カウンタ電圧指令部２３によって電圧指令値ＶＣ２が徐々に増大され、フィルタ電流フィードフォワード部１４によって電流指令値ＩＣ２が徐々に増大される。

　電圧指令値ＶＣ２および電流指令値ＩＣ２が徐々に増大すると、ＰＷＭ制御部２５によってインバータ２がソフトスタートされ、インバータ２の出力電圧および出力電流が徐々に増大する。インバータ２の出力電流は電流検出器ＣＤ２によって検出され、その検出値Ｉ２は電流フィードバック制御部２０にフィードバックされる。したがって、インバータ２は、電流検出器ＣＤ２の検出値Ｉ２が電流指令値ＩＣ２に一致するように電流フィードバック制御されるとともに、電圧指令値ＶＣ２に従って電圧フィードフォワード制御される。これにより、スイッチＳ２の両端子の電圧（すなわちノードＮ１，Ｎ２の電圧）が一致する。

　ラップ給電モード時ＴＬ（時刻ｔ２～ｔ３）では、制御信号φ１６，φＶＣが「Ｈ」レベルにされて出力電流フィードフォワード部１６および電圧制御部１３が活性化されるとともに、スイッチＳ２がオンされる。カウンタ電圧発生モード時ＴＣにおいてスイッチＳ２の両端子の電圧が一致しているので、スイッチＳ２がオンされてもバイパス交流電源５２から交流フィルタＦ２のコンデンサＣ２に突入電流が流れることはない。

　出力電流フィードフォワード部１６によって電流指令値ＩＣ３が徐々に増大される。インバータ２の出力電流は電流検出器ＣＤ２によって検出され、その検出値Ｉ２は電流フィードバック制御部２０にフィードバックされる。電流指令値ＩＣ３が徐々に増大すると、ＰＷＭ制御部２５によってインバータ２がソフトスタートされ、インバータ２の出力電流が徐々に増大する。インバータ２の出力電流は、負荷電流が全てインバータ２から供給されるまで増大する。

　インバータ給電モード時ＴＩ（時刻ｔ３以降）では、スイッチＳ３がオフされ、バイパス交流電源５２と負荷５４とが電気的に切り離される。商用交流電源５１から交流電力が供給されている通常時は、商用交流電源５１からの交流電力がコンバータ１によって直流電力に変換され、その直流電力が双方向チョッパ３によってバッテリ５３に蓄えられるとともにインバータ２によって交流電力に変換されて負荷５４に供給される。このとき、電流検出器ＶＤ５の検出値が電圧指令値に一致するようにインバータ２が電圧フィードバック制御されるとともに、電流検出器ＣＤ３の検出値の電流（負荷電流）を供給するようにインバータ２が電流フィードフォワード制御される。

　停電が発生すると、コンバータ１の運転が停止され、スイッチＳ１がオフされ、バッテリ５３の直流電力が双方向チョッパ３を介してインバータ２に供給され、交流電力に変換されて負荷５４に供給される。したがって、バッテリ５３に直流電力が蓄えられている期間は、負荷５４の運転を継続することができる。

　無停電電源装置のメンテナンス時は、スイッチＳ１，Ｓ２がオフされ、スイッチＳ３がオンされ、コンバータ１、インバータ２、双方向チョッパ３の運転が停止される。バイパス交流電源５２からスイッチＳ３を介して負荷５４に交流電力が供給され、負荷５４が運転される。

　図４は、本実施の形態の比較例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４を参照して、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、電圧検出器ＶＤ６が追加され、制御装置４が制御装置４Ａで置換されている点である。電圧検出器ＶＤ６は、ノードＮ１の電圧を検出し、その検出値を示す信号を制御装置４Ａに出力する。制御装置４Ａは、カウンタ電圧発生モード時には、電圧検出器ＶＤ６の検出値が電圧検出器ＶＤ５の検出値に一致するようにインバータ２を制御する。この比較例では、図１の無停電電源装置よりも電圧検出器の数が多くなり、コスト高になってしまう。

　以上のように、この実施の形態では、バイパス給電モードとラップ給電モードの間でカウンタ電圧発生モードを実行し、電圧検出器ＶＤ５の検出値に従ってインバータ２をフィードフォワード制御してカウンタ電圧を生成し、スイッチＳ２の両端子の電圧を一致させた後にスイッチＳ２をオンする。したがって、スイッチＳ２をオンしたときにバイパス交流電源５２からスイッチＳ２を介して交流フィルタＦ２のコンデンサＣ２に突入電流が流れることを防止することができる。しかも、比較例のようにカウンタ電圧発生用の電圧検出器ＶＤ６を別途設ける必要がないので、低コスト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。

　Ｔ１　交流入力端子、Ｔ２　バイパス端子、Ｔ３　バッテリ端子、Ｔ４　出力端子、Ｓ１～Ｓ３　スイッチ、Ｃ１～Ｃ３　コンデンサ、Ｌ１，Ｌ２　リアクトル、１　コンバータ、Ｂ１　直流母線、２　インバータ、３　双方向チョッパ、ＶＤ１～ＶＤ６　電圧検出器、ＣＤ１～ＣＤ３　電流検出器、４，４Ａ　制御装置、１０　電圧フィードバック制御部、１１　出力電圧指令部、１２，２１　減算器、１３　電圧制御部、１４　フィルタ電流フィードフォワード部、１５，１７，２４　加算器、１６　出力電流フィードフォワード部、１８　電流リミッタ、２０　電流フィードバック制御部、２２　電流制御部、２３　カウンタ電圧指令部、２５　ＰＷＭ制御部、５１　商用交流電源、５２　バイパス交流電源、５３　バッテリ、５４　負荷。

Claims

　商用交流電源から供給される交流電力を受ける第１の端子と、
　バイパス交流電源から供給される交流電力を受ける第２の端子と、
　負荷に接続される第３の端子と、
　商用交流電源から前記第１の端子を介して供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
　前記コンバータによって生成された直流電力または電力貯蔵装置の直流電力を交流電力に変換するインバータと、
　前記インバータの出力電圧の波形を正弦波に変換する交流フィルタと、
　一方端子が前記交流フィルタを通過した交流電圧を受け、他方端子が前記第３の端子に接続された第１のスイッチと、
　前記第２および第３の端子間に接続された第２のスイッチと、
　前記第３の端子の電圧の瞬時値を検出する第１の電圧検出器と、
　前記第１の電圧検出器の検出値に基づいて前記インバータを制御する制御装置とを備え、
　前記制御装置は、
　前記第１のスイッチをオフさせるとともに前記第２のスイッチをオンさせ、前記バイパス交流電源からの交流電力を前記負荷に供給する第１のモードと、
　前記第１の電圧検出器の検出値に従って前記インバータを電圧フィードフォワード制御し、前記第３の端子の電圧に応じたレベルのカウンタ電圧を前記第１のスイッチの一方端子に発生させる第２のモードと、
　前記第１のスイッチをオンさせて前記インバータおよび前記バイパス交流電源の両方から前記負荷に交流電力を供給させ、前記インバータの出力電流を負荷電流まで増加させる第３のモードと、
　前記第２のスイッチをオフさせ、前記インバータによって生成される交流電力を前記負荷に供給する第４のモードとを順次実行する、無停電電源装置。
　前記交流フィルタは、
　一方端子が前記インバータの出力電圧を受け、他方端子が前記第１のスイッチの一方端子に接続されたリアクトルと、
　前記第１のスイッチの一方端子に接続されたコンデンサとを含む、請求項１に記載の無停電電源装置。
　さらに、前記インバータの出力電流の瞬時値を検出する電流検出器を備え、
　前記制御装置は、前記第２のモード時には、前記第１の電圧検出器の検出値に従って前記インバータを電圧フィードフォワード制御するとともに、前記電流検出器の検出値が電流指令値に一致するように前記インバータを電流フィードバック制御する、請求項１に記載の無停電電源装置。
　前記制御装置は、前記第２のモード時には、前記カウンタ電圧を前記第１の電圧検出器の検出値まで徐々に増大させる、請求項１に記載の無停電電源装置。
　前記制御装置は、前記第３のモード時には、前記インバータの出力電流を前記負荷電流まで徐々に増大させる、請求項１に記載の無停電電源装置。
　さらに、前記第３の端子に流れる前記負荷電流を検出する電流検出器を備え、
　前記制御装置は、前記第３のモード時および前記第４のモード時には、前記第１の電圧検出器の検出値が電圧指令値に一致するように前記インバータを電圧フィードバック制御するとともに、前記電流検出器の検出値に従って前記インバータを電流フィードフォワード制御する、請求項１に記載の無停電電源装置。
　さらに、前記第２の端子の交流電圧の瞬時値を検出する第２の電圧検出器を備え、
　前記制御装置は、前記第２の電圧検出器の検出値に基づいて前記電圧指令値を生成する、請求項６に記載の無停電電源装置。