JP2001061237A - 無停電電源装置およびその試験方法 - Google Patents
無停電電源装置およびその試験方法Info
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Abstract
試験をバッテリを接続したままで正確に行う。バッテリ
が不用意に過放電状態になることを自動的に回避する。 【解決手段】 バッテリを負荷に放電させるときに、A
C/DC変換部を電流制御形に切換えて、その垂下電流
の設定値を下げることにより行う。この状態を簡単な操
作により設定できる回路構成を導通角制御回路の入力回
路に設ける。さらにバッテリの残存充電容量が少ないと
きに、過放電になる前にバッテリからの放電を自動的に
停止させる回路を設ける。
Description
ュータ装置、その他に利用する無停電電源装置に関す
る。本発明は、商用電源からAC/DC変換回路により
得られる直流出力に、バッテリ端子を並列に接続してフ
ローティング状態として使用する無停電電源装置の試験
方法に関する。特に、バッテリ端子を接続した動作状態
のままで、バッテリの劣化状態を判定する方法および装
置に関する。
電源装置の構成例を示す図である。この装置は、商用電
源を入力とするAC/DC変換部と、バッテリと、DC
/AC変換部とを備え、AC/DC変換部の直流出力に
バッテリ端子が並列に接続され、この直流出力がDC/
AC変換部の入力に接続されている。通信装置、コンピ
ュータ装置、その他の電源回路は、この電源装置の負荷
としてAC/DC変換部の交流出力に接続される。たと
えば商用電源入力は200V三相交流であり、出力は1
00V単相交流である。
(a)に示すように、商用電源が正常に供給されている
大部分の時間には、AC/DC変換部の直流出力により
バッテリが常に充電状態に維持されるとともに、DC/
AC変換部の入力電流は商用電源から供給されている。
このような装置で、商用電源に停電が発生すると、AC
/DC変換部の動作は自動的に停止し、AC/DC変換
部の出力側から見た内部抵抗はほとんど零となり、DC
/AC変換部の入力直流電流は無瞬断でバッテリから供
給されるように移行する。
いる通信装置やコンピュータ装置は、電源に瞬断が発生
するとその影響がネットワーク全体に大きく波及する。
したがって、予告なく発生する商用電源の停電に対し
て、バッテリを常に接続しておくことが必要である。一
方、このような無停電電源装置であってもそのバッテリ
を適正に保守しなければならない。すなわち、無停電電
源装置ではバッテリを一時的に装置から切り離してバッ
テリ保守のための試験を行うことはできない。バッテリ
が正常な状態にあるか否かの試験をバッテリ端子がAC
/DC変換部の出力、およびDC/AC変換部の入力に
接続されたままの状態で行わなければならない。
装置に対して操作によりAC/DC変換部の出力電圧を
一時的に下げ、バッテリから負荷側に供給させる電流を
大きくしてバッテリを放電させ、バッテリの定格容量に
対して所定容量(例えば50%)まで放電させたとき
に、その端子電圧を精密に測定し、この端子電圧のわず
かな変動値からバッテリが劣化しているか否かを判定す
ることが行われている。バッテリが新品の状態から、定
期的にこのような試験を随時行うことにより、バッテリ
の劣化状態を判定することができる。この試験の後に
は、ふたたび操作によりAC/DC変換部の出力電圧を
正常値に復帰させて、バッテリを定格容量まで充電させ
て定常状態に戻す。
と、すなわちAC/DC変換部の出力電圧を下げるよう
に、操作により出力設定値電圧を下げると、図3(b)
に示すように、バッテリの出力電流の一部が商用電源側
に逆流する現象が発生することが経験された。これは、
AC/DC変換部がリアクトルおよび半導体スイッチを
用いたステップ方式を採用し、出力電圧を導通角の大き
さにより制御する装置である場合によく見られる。この
ような現象が発生すると、バッテリからの放電電流が負
荷側(DC/AC変換器側)に流れた電流と一致しなく
なる。これにより、バッテリの定格容量の例えば50%
まで放電させたつもりが、実際には70%まで放電して
いたというようなことが考えられ、このような場合には
バッテリの劣化判定を誤ることになる。
子が十分長時間にわたり定格電圧に維持された後に行う
はずであるところ、バッテリの充電容量がすでに定格容
量からかなり不足しているような場合に、これに気付か
ずに上記のようなバッテリの劣化試験を行うためにAC
/DC変換部の出力電圧を降下させる制御を行うと、バ
ッテリが過放電状態になって急速にバッテリの端子電圧
が降下して出力不足に陥ることがある。これは、誤操作
ではあるが、この装置の負荷となっている通信装置やコ
ンピュータ装置などの動作障害の原因となることがあり
絶対に避けなければならない。
であって、AC/DC変換部の直流出力側にバッテリを
接続したままの状態で、バッテリの劣化判定を正しく行
うことができる試験方法を提供することを目的とする。
本発明は、バッテリの出力電流がAC/DC変換部を介
して逆流することのない試験方法を提供することを目的
とする。本発明は、AC/DC変換部の直流出力側にバ
ッテリを接続したままの状態でバッテリの劣化判定を正
しく行うために、簡単な操作によりバッテリの出力電流
を負荷に供給してバッテリを放電させるための装置を提
供することを目的とする。本発明は、バッテリの劣化試
験に際して、充電容量が不足しているバッテリから、さ
らに放電を行うことを防止するための回路を提供するこ
とを目的とする。本発明は、かりにバッテリの劣化試験
の工程に誤操作があっても、不用意に出力電圧を低下さ
せることのない無停電電源装置を提供することを目的と
する。
換部の出力に無停電用のバッテリを接続したままの状態
で、AC/DC変換部の出力電圧ではなく、出力電流の
分担率(実用的にはAC/DC変換部の出力電流)を監
視しながら、これを小さい値に制御することによりバッ
テリの放電を行うことを特徴とする。
されたAC/DC変換部と、このAC/DC変換部の出
力に両端子が接続されたバッテリとを備え、前記AC/
DC変換部はその出力電圧を一定値(Vref1)に制
御する手段を含む無停電電源装置の試験方法において、
操作により一時的に、前記AC/DC変換部の電流分担
率を低い値に制御することにより、すなわち垂下電流の
設定点を下げることにより、前記バッテリからの放電電
流(i(t))を増大させた状態で前記バッテリの端子
電圧(Vs)を測定することを特徴とする。
分に長い時間にわたりその定格電圧に維持された後、す
なわちそのバッテリの充電完了状態から、操作により垂
下電流の設定点を下げて前記放電電流を増大させた状態
を造りだし、これを時間的に継続させるとともに、その
間にわたり放電電流を累積計測(∫i(t)dt)し、
前記バッテリの端子電圧(Vs)をそのバッテリの残存
充電容量(W0 −∫i(t)dt,ただしW0 は充電完
了状態におけるそのバッテリの定格充電容量)に対応す
る標準的な端子電圧と比較することによりバッテリの劣
化判定を行うことを特徴とする。
リの端子電圧がAC/DC変換部の出力端子電圧より高
くなって、AC/DC変換部を電流が逆流することはな
くなる。AC/DC変換部に電流が逆流することがなく
なるから、バッテリの累積放電電流(単位:AH)の算
定を誤ることはなく、バッテリの劣化判定を正確に行う
ことができる。
を下げるに先立って、前記バッテリの端子電圧が前記一
定値(Vref1)より低い設定値(Vref2)を越
えて低くなることがないように設定された保護回路を前
記AC/DC変換部に接続しておくことが望ましい。
流を標準値より小さいほぼ一定の値に制御していても、
そのときバッテリの充電容量がほとんどなくなっている
ような場合に、バッテリの端子電圧が急激に降下するこ
とがある。前記保護回路を接続しておくことにより、バ
ッテリ端子電圧がその設定値(Vref2)を越えて低
くなることはなくなる。
れたAC/DC変換部と、このAC/DC変換部の出力
が両端子に接続されたバッテリとを備え、そのAC/D
C変換部は、前記バッテリの端子電圧が一定値(Vre
f1)に維持されるように導通角を自動的に制御する制
御手段を備えた無停電電源装置において、操作入力によ
り起動され、前記バッテリの端子電圧の変動にかかわら
ず前記AC/DC変換部の電流分担率を小さくするよう
に前記導通角を標準値より小さく制御する手段を備えた
ことを特徴とする。この導通角を標準値より小さく制御
する手段は、前記バッテリの端子電圧が前記一定値(V
ref1)より低い設定値(Vref2)に達したとき
に前記導通角をそれより小さくすることを抑止する手段
を含むことが望ましい。
テリの試験に際しては簡単な操作入力を与えることによ
り、導通角を標準値より小さく制御してAC/DC変換
部の電流分担率を低くし、すなわち垂下電流の設定点を
低くして、それによりバッテリからの出力電流を負荷電
流として放電させることができる。このような装置を用
いることにより、複雑な操作を必要とすることなくバッ
テリを測定するに適する状態まで適正に放電させること
ができる。バッテリの出力電流を積算計測して、バッテ
リの残存充電容量が所望の小さい値に達したときに、そ
のバッテリの端子電圧を精密に測定し、これを標準的な
端子電圧と比較することによりバッテリの劣化判定を行
う。
に説明するためのブロック構成図である。この例では、
入力が三相交流の商用電源に接続されたAC/DC変換
部と、このAC/DC変換部の出力に両端子が接続され
たバッテリとを備え、このAC/DC変換部はその出力
電圧を一定値(Vref1)に制御する手段を含む装置
である。このバッテリの両端子はDC/AC変換部の入
力に接続される。このDC/AC変換部の交流出力は、
負荷として接続される通信装置およびコンピュータ装置
などに接続され、これらに単相交流出力が供給されてい
るものとする。
まずバッテリの端子電圧が十分に長い時間にわたりその
定格電圧(上記一定値Vref1に等しい電圧)に維持
され、そのバッテリが充電完了状態になっているところ
から開始する。操作により、このAC/DC変換部を電
流制御形にして、垂下電流の設定点を低く、すなわちそ
の電流分担率を低い値に制御するように切換える。この
図1の例では、AC/DC変換部から供給する電流を負
荷に供給する電流の10%に制御する。すなわち、AC
/DC変換部を電流制御形の自動制御装置として動作さ
せ、全体の負荷電流の10%の値をその出力電流の目標
値とするように設定する。そうするとバッテリは負荷に
供給する電流の90%を分担することになる。電流分担
率を10%に設定する場合に、実用的には負荷の変動は
小さいので出力電流を10%に設定することによりこれ
を設定することができる。
せた状態をある時間(例えば数時間)にわたり継続させ
る。その間にわたり放電電流を累積計測(単位アンペア
・アワー、AH)する。放電電流の累積値がたとえば定
格充電容量の70%に達すると、このバッテリが定格充
電容量があるとするとその時の残存充電容量は30%に
なっているはずである。この放電状態をなお継続しなが
ら、バッテリの端子電圧を精密に、例えば0.1%の精
度で測定する。その端子電圧測定値(Vs)をそのバッ
テリの残存充電容量(30%)に対応する標準的な端子
電圧と比較することによりバッテリの劣化判定を行う。
は、残存充電容量30%の標準的な端子電圧と等しい値
である。バッテリの劣化が進むとともに、この端子電圧
測定値(Vs)は低くなる。つまり、はじめの充電容量
が定格値であったなら、その残存充電容量が30%であ
るはずのところ、劣化があるとこれが残存充電容量20
%に相当する電圧値、あるいは10%に相当する電圧値
などのように低い値を示すことになる。これにより、こ
のバッテリがどの程度劣化しているかを知ることができ
る。
びAC/DC変換部を通常の電圧制御形に復帰させて、
AC/DC変換部からバッテリの充電電流および負荷電
流を供給する状態とする。
るための回路図である。この回路図は、AC/DC変換
部の構成、および本発明の特徴である垂下電流の設定を
変更するための回路を詳しく示すものである。
端子R,S,Tに与えられる。入力端子R,S,Tは、
それぞれステップアップ用のリアクトルL1,L2,L
3を介して、整流器およびトランジスタ・スイッチ回路
に接続される。ダイオードDA,DB,DCおよびD
X,DY,DZは整流用である。この整流用ダイオード
にはトランジスタ・スイッチA,B,CおよびX,Y,
Zのコレクタ・エミッタがそれぞれ並列的に接続され、
このトランジスタ・スイッチA,B,CおよびX,Y,
Zのベースには、導通角制御回路から制御電流が供給さ
れる。
Tが接続される。このバッテリの両端子Q1およびQ2
はこのAC/DC変換部の出力端子であり、これは図1
で説明したようにDC/AC変換部の入力端子に接続さ
れる。
バッテリBATTの端子Pは第一の設定値電圧Vref
1と比較する第一の比較回路C1に接続される。またこ
の端子Pは第一の設定値電圧Vref1より小さい第二
の設定値電圧Vref2と比較する第二の比較回路C2
に接続される。操作入力により与えられるトリガ信号は
第三の設定値電圧Vref3と比較する第三の比較回路
C3に接続される。この第三の比較回路C3の出力は第
四の比較回路C4の基準電圧として供給され、この第四
の比較回路C4の入力にはAC/DC変換部の出力電流
を検出するために挿入されたきわめて小さい抵抗値の抵
抗器SH1の端子電圧が接続される。
る。この無停電電源装置の通常の動作時には、端子Pの
電圧は定格電圧すなわち第一の設定値電圧Vref1で
あり、これが常にこの定格電圧に維持されるように、第
一の比較回路C1の出力電圧がダイオードD1を介し
て、導通角制御回路の制御入力に供給されている。導通
角制御回路は、この制御入力に対応する導通角度になる
ように、各トランジスタ・スイッチを制御する。
プアップ動作を簡単に説明すると、入力三相交流の周期
に合わせて、ダイオードDAが導通状態にあるとき、導
通角制御回路からトランジスタ・スイッチBを短く導通
状態に制御すると、リアクトルL1およびL2が短絡さ
れて、このリアクトルL1およびL2にエネルギが蓄積
される。このエネルギは次にダイオードDAおよびDY
が導通する期間に交流電源から供給されるエネルギに累
加されて、バッテリBATTを充電するエネルギとな
る。このトランジスタ・スイッチBの導通角を制御する
ことにより、このAC/DC変換部の出力電力を制御す
ることができる。
の電圧が第一の設定値電圧Vref1になるようにこれ
が制御されている。このとき、ダイオードD1が導通状
態であり、ダイオードD3は非導通状態である。このと
きはこのAC/DC変換部は電圧制御形に制御されてい
る。
ときには、操作によりトリガ信号入力を与える。これは
第三の設定値電圧Vref3と減算(トリガ電圧が負で
あれば絶対値では加算)され、これが第三の比較回路C
3の出力から第四の比較回路C4の基準電圧となり、こ
れが第四の比較回路C4により電流検出用の抵抗器SH
1の端子電圧と比較される。これはダイオードD3から
導通角制御回路に供給されその制御電圧となる。この制
御電圧の極性が導通角を小さく制御するときに電圧が高
くなるように設定されていれば、このときダイオードD
1は非導通状態となる。
は、バッテリの劣化試験を行うための操作として、第三
の比較回路C3の入力にトリガ信号を与えるだけの操作
で、この制御系は電流制御形に切換えられることにな
る。
が放出される。第三の設定値電圧Vref3の値を適当
に設定することにより、バッテリBATTからの出力電
流を所望の値に維持するように設定することができる。
例えば、バッテリBATTから出力電流の90%を放出
し、AC/DC変換部から出力電流の10%を供給する
ように設定することができる。出力端子Q2に出力電流
を検出するための抵抗器SH2を設けて、全体の電流を
検出することができる。この状態ではこのAC/DC変
換部の制御系は電流制御形である。
時間にわたり継続する。この期間にわたりバッテリBA
TTからの放電電流を累積計測(単位:AH)する。そ
の累積計測値がバッテリBATTの定格容量の70%に
達したとき、すなわちバッテリBATTの残存充電容量
が定格値の30%に達したときに、このバッテリBAT
Tの端子電圧を精密に測定する。この測定値を劣化のな
い状態のバッテリの標準的な端子電圧と比較することに
より、このバッテリBATTがどの程度に劣化している
かを判定することができる。
ると、この入力に与えられている第二の設定値電圧Vr
ef2は、このバッテリBATTが正常に放電を行うこ
とができる範囲の端子電圧であってその低い電圧値に設
定される。これは当然に第一の設定値電圧Vref1よ
り低い値である。すなわち、この第二の設定値電圧Vr
ef2は、このような試験を行う場合に、バッテリBA
TTを不用意に過放電状態にすることがないような制限
的な値に設定される。かりに、試験を行う操作者が認識
しているバッテリの状態より、実際のバッテリの充電容
量が小さいような場合に、このような放電を継続してい
るとバッテリが過放電状態となって端子電圧が急速に低
下することになる。このような状態にしてしまうと、そ
のバッテリを回復することが不能になることがあるとと
もに、負荷に供給する電圧が異常低下となって、負荷の
正常な動作を阻害することになる可能性がある。放電を
実行中にバッテリBATTの端子電圧が、予期しなかっ
たこの第二の設定値電圧Vref2まで低下することが
あると、第二の比較回路C2から出力によりダイオード
D2が自動的に導通状態となり、導通角制御回路はこれ
より導通角をこれより小さく制御することはなくなる。
すなわち、バッテリBATTは過放電状態になる前にそ
の放電電流が抑制されて保持されることになる。
バッテリの劣化試験を行うためのバッテリの放電に際し
て、AC/DC変換部は電流制御状態となるので、バッ
テリからの放電電流がAC/DC変換部を逆流するよう
なことがなくなる。逆流電流がないから放電電流を正確
に累積計測することが可能になり、バッテリの劣化状態
判定が正確になる。また、本発明によればバッテリの劣
化状態の試験を行うために、錯誤からバッテリを過放電
の状態にする前にバッテリからの放電が自動的に抑制さ
れる。したがって、操作誤りにより負荷となる装置の動
作を阻害するような迷惑をかけることはなくなり、バッ
テリを回復不能な状態にしてしまうこともなくなる。さ
らに、本発明の装置を利用することにより、バッテリの
劣化試験を行うことができる状態にバッテリを放電させ
るための操作がきわめて簡単になる。
Claims (5)
- 【請求項1】 入力が商用電源に接続されたAC/DC
変換部と、このAC/DC変換部の出力に両端子が接続
されたバッテリとを備え、前記AC/DC変換部はその
出力電圧を一定値(Vref1)に制御する手段を含む
無停電電源装置の試験方法において、 前記AC/DC変換部の電流分担率を低い値に制御する
ことにより前記バッテリからの放電電流を増大させた状
態で前記バッテリの端子電圧を測定することを特徴とす
る無停電電源装置の試験方法。 - 【請求項2】 前記バッテリの充電完了状態から前記放
電電流を増大させた状態を時間的に継続させるとともに
その間にわたり放電電流を累積計測し、前記バッテリの
端子電圧をそのバッテリの残存充電容量に対応する標準
的な端子電圧と比較する請求項1記載の無停電電源装置
の試験方法。 - 【請求項3】 前記AC/DC変換部の電流分担率を下
げるに先立って、前記バッテリの端子電圧が前記一定値
(Vref1)より低い設定値(Vref2)よりさら
に低くなることを抑止するように設定された保護回路を
前記AC/DC変換部に接続しておく請求項1または2
記載の無停電電源装置の試験方法。 - 【請求項4】 入力が商用電源に接続されたAC/DC
変換部と、このAC/DC変換部の出力が両端子に接続
されたバッテリとを備え、そのAC/DC変換部は、前
記バッテリの端子電圧が一定値(Vref1)に維持さ
れるように導通角を自動的に制御する制御手段を備えた
無停電電源装置において、 操作入力により起動され、前記バッテリの端子電圧の変
動にかかわらず前記AC/DC変換部の電流分担率を小
さくするように前記導通角を標準値より小さく制御する
手段を備えたことを特徴とする無停電電源装置。 - 【請求項5】 前記導通角を標準値より小さく制御する
手段は、前記バッテリの端子電圧が前記一定値(Vre
f1)より低い設定値(Vref2)に達したときに前
記導通角をそれより小さくすることを抑止する手段を含
む請求項4記載の無停電電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11235704A JP2001061237A (ja) | 1999-08-23 | 1999-08-23 | 無停電電源装置およびその試験方法 |
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|---|---|---|---|
| JP11235704A JP2001061237A (ja) | 1999-08-23 | 1999-08-23 | 無停電電源装置およびその試験方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001061237A true JP2001061237A (ja) | 2001-03-06 |
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ID=16990003
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|---|---|---|---|
| JP11235704A Pending JP2001061237A (ja) | 1999-08-23 | 1999-08-23 | 無停電電源装置およびその試験方法 |
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| JP (1) | JP2001061237A (ja) |
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