JP2004254363A - 無停電電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】交直変換器あるいは直交変換器が故障してしまったとしても、引き続き、バックアップ電力を供給する無停電電源装置として利用すること。
【解決手段】直交変換器２２が故障している状態で入力端子２，３に入力される交流電力が異常になった場合には、入力切断スイッチ１１を開き且つバイパス切替スイッチ１４を閉じるとともに、交直変換器２２に直交変換動作をさせて、この交流電力をバイパス切替スイッチ１４を介して出力端子４，５から出力する。交直変換器２２が故障した場合には、入力切断スイッチ１１およびバイパス切替スイッチ１４を閉じるとともに、直交変換器３４に交直変換動作をさせて、この直流電力でバッテリ３１を充電する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば商用交流電源と負荷機器との間に接続され、商用交流電源から供給される交流電力が停電などで異常な状態になると、予めバッテリに蓄電しておいた電力に基づいて負荷機器へ交流電力を供給する無停電電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１には、入力端子に入力される交流電力をコンバータ部で直流電力へ変換し、この直流電力をインバータ部で交流電力へ変換し、この変換した交流電力を出力端子から出力する三相の無停電電源装置が開示されている。また、特許文献１記載の無停電電源装置では、入力端子と出力端子とは、バイパス切替スイッチで接続されている。さらに、この無停電電源装置では、三角波と、検出電圧とを比較してコンバータ部への制御信号を生成するとともに、三角波と、検出電圧とを比較してインバータ部への制御信号を生成する。そして、出力端子に接続される負荷機器へ電力を供給する。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−０８４６７９号公報（図１、図１０、発明の実施の形態の欄）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この特許文献１に記載される従来の無停電電源装置では、交直変換器としてのコンバータ部あるいは直交変換器としてのインバータ部の中のいずれか一方が故障してしまうと、負荷機器への給電を停止するか、あるいは、電力のバックアップを伴わないオフライン運転モードへ切り替えるしかない。
【０００５】
その結果、従来の無停電電源装置では、交直変換器あるいは直交変換器の中のいずれか一方が故障してしまうと、それ以上、バックアップ電力を供給する無停電電源装置として、利用することができない。
【０００６】
本発明は、交直変換器あるいは直交変換器が故障してしまったとしても、引き続き、バックアップ電力を供給する無停電電源装置として利用することができる無停電電源装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る無停電電源装置は、交流電力が入力される入力端子と、入力端子に接続される交直変換器と、交直変換器に接続される一対のレール配線と、一対のレール配線に接続される直交変換器と、直交変換器が接続される出力端子と、一対のレール配線に接続されるバッテリと、入力端子と交直変換器との間の入力側分岐点と、出力端子と直交変換器との間の出力側分岐点と、入力側分岐点と出力側分岐点との間に接続されるバイパス切替スイッチと、入力端子と入力側分岐点との間に接続される入力切断スイッチと、バイパス切替スイッチおよび入力切断スイッチの開閉を制御するとともに、交直変換器および直交変換器の動作を制御するマイクロコンピュータと、を備え、マイクロコンピュータは、直交変換器が故障している状態で入力端子に入力される交流電力が異常になった場合には、入力切断スイッチを開き且つバイパス切替スイッチを閉じるとともに、交直変換器に、一対のレール配線を介してバッテリから供給される直流電力を交流電力へ変換する直交変換動作をさせて、この交流電力をバイパス切替スイッチを介して出力端子から出力するものである。
【０００８】
この無停電電源装置は、直交変換器が故障している状態で入力端子に入力される交流電力が異常になった場合には、交直変換器が直交変換動作をし、この交直変換器が生成する交流電力をバイパス切替スイッチを介して出力端子から出力する。したがって、直交変換器が故障してしまったとしても、引き続き、バックアップ電力を負荷機器へ供給することができる。
【０００９】
本発明に係る他の無停電電源装置は、交流電力が入力される入力端子と、入力端子に接続される交直変換器と、交直変換器に接続される一対のレール配線と、一対のレール配線に接続される直交変換器と、直交変換器が接続される出力端子と、一対のレール配線に接続されるバッテリと、入力端子と交直変換器との間の入力側分岐点と、出力端子と直交変換器との間の出力側分岐点と、入力側分岐点と出力側分岐点との間に接続されるバイパス切替スイッチと、バイパス切替スイッチの開閉を制御するとともに、交直変換器および直交変換器の動作を制御するマイクロコンピュータと、を備え、マイクロコンピュータは、交直変換器が故障した場合には、バイパス切替スイッチを閉じるとともに、直交変換器に、出力側分岐点から入力される交流電力を直流電力へ変換する交直変換動作をさせて、この直流電力でバッテリを充電するものである。
【００１０】
この無停電電源装置は、交直変換器が故障した場合には、直交変換器が交直変換動作をし、この直交変換器が生成する直流電力でバッテリを充電することができる。したがって、直交変換器が故障してしまったとしても、引き続き、バックアップ電力を負荷機器へ供給することができる。
【００１１】
本発明に係るさらに他の無停電電源装置は、交流電力が入力される入力端子と、入力端子に接続される交直変換器と、交直変換器に接続される一対のレール配線と、一対のレール配線に接続される直交変換器と、直交変換器が接続される出力端子と、一対のレール配線に接続されるバッテリと、入力端子と交直変換器との間の入力側分岐点と、出力端子と直交変換器との間の出力側分岐点と、入力側分岐点と出力側分岐点との間に接続されるバイパス切替スイッチと、入力端子と入力側分岐点との間に接続される入力切断スイッチと、バイパス切替スイッチおよび入力切断スイッチの開閉を制御するとともに、交直変換器および直交変換器の動作を制御するマイクロコンピュータと、を備え、マイクロコンピュータは、直交変換器が故障している状態で入力端子に入力される交流電力が異常になった場合には、入力切断スイッチを開き且つバイパス切替スイッチを閉じるとともに、交直変換器に、一対のレール配線を介してバッテリから供給される直流電力を交流電力へ変換する直交変換動作をさせて、この交流電力をバイパス切替スイッチを介して出力端子から出力し、交直変換器が故障した場合には、入力切断スイッチおよびバイパス切替スイッチを閉じるとともに、直交変換器に、出力側分岐点から入力される交流電力を直流電力へ変換する交直変換動作をさせて、この直流電力でバッテリを充電するものである。
【００１２】
この無停電電源装置は、直交変換器が故障している状態で入力端子に入力される交流電力が異常になった場合には、交直変換器が直交変換動作をし、この交直変換器が生成する交流電力をバイパス切替スイッチを介して出力端子から出力する。また、交直変換器が故障した場合には、直交変換器が交直変換動作をし、この直交変換器が生成する直流電力でバッテリを充電することができる。したがって、直交変換器および直交変換器の中の少なくとも一方が故障してしまったとしても、引き続き、バックアップ電力を負荷機器へ供給することができる。
【００１３】
本発明に係る他の無停電電源装置および本発明に係るさらに他の無停電電源装置は、さらに、一対のレール配線の電圧を検出するレールトゥレール電圧検出器を設けるとともに、マイクロコンピュータには、レールトゥレール電圧検出器の検出電圧に基づいて、交流電力を直流電力へ変換するための第一制御パルスデータを生成する第一制御パルスデータ生成手段と、第一制御パルスデータを記憶する第一制御パルスデータレジスタと、直交変換器に設けられる直交変換トランジスタと、直交変換トランジスタへ制御パルスを出力する直交制御パルス用ＤＡコンバータと、直交制御パルス用ＤＡコンバータが制御パルスを生成するための制御パルスデータを記憶する直交制御パルスレジスタと、交直変換器が故障である場合に、第一制御パルスデータを直交制御パルスレジスタへ書き込む第一書込手段と、を設けるものである。
【００１４】
この構成を採用すれば、レールトゥレール電圧に基づいて生成される、交流電力を直流電力へ変換するための第一制御パルスデータによる制御パルスを、直交変換器に設けられる直交変換トランジスタへ入力することができる。したがって、直交変換器は、交直変換動作をする。
【００１５】
第一書込手段を有する本発明の無停電電源装置は、さらに、マイクロコンピュータには、第一書込手段が第一制御パルスデータの書込先として参照する第一書込アドレスレジスタと、交直変換器の故障時の動作モードにおいて、第一制御パルスデータの書込先として、直交制御パルスレジスタのアドレスを記憶するモードテーブルと、レールトゥレール電圧検出器の検出電圧に基づいて交直変換器が故障していると判断すると、モードテーブルに記憶されているアドレスを第一書込アドレスレジスタへ書き込む動作モード制御手段と、を備えるものである。
【００１６】
この構成を採用すれば、第一書込アドレスレジスタに記憶されるアドレスを、直交制御パルスレジスタのアドレスとすることで、直交変換器による交直変換動作を開始することができる。したがって、電磁スイッチを開閉することで、常時商用運転モードと常時商用バックアップ運転モードとの間で切り替える、従来の無停電電源装置に比べて、格段に短期間にバックアップ電力の供給を開始することができる。
【００１７】
本発明に係る他の無停電電源装置および本発明に係るさらに他の無停電電源装置は、さらに、交直変換器と入力端子との間には、第一コネクタが設けられ、且つ、交直変換器と一対のレール配線との間には、第二コネクタが設けられているものである。
【００１８】
この構成を採用すれば、故障した交直変換器を第一コネクタおよび第二コネクタから外し、新たな交直変換器を第一コネクタおよび第二コネクタへ接続することで、交直変換器を交換することができる。したがって、入力電力を常時商用運転にて負荷機器へ供給しながら、交直変換器をオンライン交換することができる。
【００１９】
本発明に係る他の無停電電源装置および本発明に係るさらに他の無停電電源装置は、さらに、マイクロコンピュータは、交直変換器が故障している状態で入力端子に入力される交流電力が異常になった場合には、バイパス切替スイッチおよび入力切断スイッチの中の少なくとも一方を開くともに、直交変換器に、一対のレール配線を介してバッテリから供給される直流電力を交流電力へ変換する直交変換動作をさせて、この交流電力を出力端子から出力するものである。
【００２０】
この構成を採用すれば、直交変換器の直交変換動作によってバッテリに蓄電されている蓄電電力を、交流電力へ変換し、出力端子から出力することができる。したがって、直交変換器が故障してしまったとしても、引き続き、バックアップ電力を負荷機器へ供給することができる。
【００２１】
本発明に係る無停電電源装置および本発明に係るさらに他の無停電電源装置は、さらに、出力側分岐点の電圧を検出する出力電圧検出器を設けるとともに、マイクロコンピュータには、出力電圧検出器の検出電圧に基づいて、直流電力を交流電力へ変換するための第二制御パルスデータを生成する第二制御パルスデータ生成手段と、第二制御パルスデータを記憶する第二制御パルスデータレジスタと、直交変換器に設けられる直交変換トランジスタと、直交変換トランジスタへ制御パルスを出力する直交制御パルス用ＤＡコンバータと、直交制御パルス用ＤＡコンバータが制御パルスを生成するためにデータを読み取る制御パルスデータを記憶する直交制御パルスレジスタと、直交変換器が故障である場合に、第二制御パルスデータを交直制御パルスレジスタへ書き込む第二書込手段と、を設けるものである。
【００２２】
この構成を採用すれば、出力電圧に基づいて生成される、直流電力を交流電力へ変換するための第二制御パルスデータによる制御パルスを、交直変換器に設けられる交直変換トランジスタへ入力することができる。したがって、交直変換器は、直交変換動作をする。
【００２３】
第二書込手段を備える本発明に係る無停電電源装置は、さらに、マイクロコンピュータには、第二書込手段が第二制御パルスデータの書込先として参照する第二書込アドレスレジスタと、直交変換器の故障時の動作モードにおいて、第二制御パルスデータの書込先として、交直制御パルスレジスタのアドレスを記憶するモードテーブルと、出力電圧検出器の検出電圧に基づいて直交変換器が故障していると判断すると、モードテーブルに記憶されているアドレスを第二書込アドレスレジスタへ書き込む動作モード制御手段と、を備えるものである。
【００２４】
この構成を採用すれば、第二書込アドレスレジスタに記憶されるアドレスを、交直制御パルスレジスタのアドレスとすることで、交直変換器による直交変換動作を開始することができる。したがって、電磁スイッチを開閉することで、常時商用運転モードと常時商用バックアップ運転モードとの間で切り替える、従来の無停電電源装置に比べて、格段に短期間にバックアップ電力の供給を開始することができる。
【００２５】
本発明に係る無停電電源装置および本発明に係るさらに他の無停電電源装置は、さらに、直交変換器と一対のレール配線との間には、第三コネクタが設けられ、且つ、直交変換器と出力端子との間には、第四コネクタが設けられているものである。
【００２６】
この構成を採用すれば、故障した直交変換器を第三コネクタおよび第四コネクタから外し、新たな直交変換器を第三コネクタおよび第四コネクタへ接続することで、直交変換器を交換することができる。したがって、入力電力を常時商用運転にて負荷機器へ供給しながら、直交変換器をオンライン交換することができる。
【００２７】
本発明に係る無停電電源装置および本発明に係るさらに他の無停電電源装置は、さらに、マイクロコンピュータは、直交変換器が故障した場合には、入力切断スイッチおよびバイパス切替スイッチを閉じるとともに、交直変換器に、入力側分岐点から入力される交流電力を直流電力へ変換する交直変換動作をさせて、この直流電力でバッテリを充電するものである。
【００２８】
この構成を採用すれば、交直変換器の交直変換動作によって入力端子から入力される交流電力を、直流電力へ変換し、バッテリを充電することができる。したがって、交直変換器が故障してしまったとしても、引き続き、バックアップ電力を負荷機器へ供給することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る無停電電源装置を、図面に基づいて説明する。
【００３０】
実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態に係る無停電電源装置１を示す回路図である。
【００３１】
無停電電源装置１は、一対の入力端子２，３と、一対の出力端子４，５と、を備える。
【００３２】
一対の入力端子２，３には、商用交流電源６が接続されている。商用交流電源６は、交流電力を出力する。なお、一対の入力端子２，３には、商用交流電源６以外の交流電源、たとえば自家発電設備などを接続してもよい。
【００３３】
一対の出力端子４，５には、負荷機器７が接続される。負荷機器７としては、たとえば、コンピュータ端末、ネットワーク機器、その他の電子機器などがある。
【００３４】
一対の入力端子２，３の中の一方の入力端子２は、入力切断スイッチ１１に接続される。入力切断スイッチ１１は、入力側分岐点１２に接続される。入力側分岐点１２には、入力切替スイッチ１３と、バイパス切替スイッチ１４と、が接続されている。
【００３５】
一対の入力端子２，３の中の他方の入力端子３は、無停電電源装置１のフレームグランド１５に接続される。
【００３６】
一対の出力端子４，５の中の一方の出力端子４は、出力側分岐点１６に接続される。出力側分岐点１６には、出力切替スイッチ１７と、バイパス切替スイッチ１４と、が接続されている。
【００３７】
一対の出力端子４，５の中の他方の出力端子５は、無停電電源装置１のフレームグランド１５に接続される。
【００３８】
入力側分岐点１２と出力側分岐点１６とは、バイパス切替スイッチ１４を介して接続されている。したがって、入力切断スイッチ１１およびバイパス切替スイッチ１４を閉じるように制御することで、一方の入力端子２と、一方の出力端子４とを直接に接続することができる。そして、この制御状態では、一対の入力端子２，３に入力される交流電力は、そのまま一対の出力端子４，５から出力される。なお、この制御状態を、常時商用運転と呼ぶこととする。
【００３９】
入力切替スイッチ１３は、第一コネクタ２１を介して、交流を直流へ変換する交直変換器２２に接続されている。交直変換器２２は、第一交直変換トランジスタ４１と、第一交直変換トランジスタ４１と直列に接続される第二交直変換トランジスタ４２と、第一交直変換トランジスタ４１と第二交直変換トランジスタ４２との接続点と第一コネクタ２１との間に配置される交直変換コイル４３と、を備える。また、第一交直変換トランジスタ４１には、逆向きにダイオード４４が接続されている。第二交直変換トランジスタ４２には、逆向きにダイオード４５が接続されている。そして、入力切替スイッチ１３は、第一コネクタ２１を介して交直変換コイル４３に接続される。
【００４０】
第一交直変換トランジスタ４１は、第二コネクタ２３および第一切断スイッチ２４を介して、第一レール配線２５に接続される。第二交直変換トランジスタ４２は、第二コネクタ２３および第二切断スイッチ２６を介して、第二レール配線２７に接続される。第一レール配線２５と、第二レール配線２７との間には、一対のコンデンサ２８，２９が直列に接続される。一対のコンデンサ２８，２９同士の接続点は、フレームグランド１５に接続される。
【００４１】
そして、第二交直変換トランジスタ４２は、そのゲートに制御パルスが入力されると、オン状態とオフ状態との間で切り替わる。これにより、交直変換コイル４３に、エネルギーが蓄積され、この蓄積されたエネルギーで、一方のコンデンサ２８がプラスの電圧に充電される。この一方のコンデンサ２８の充電電圧が、第一レール配線２５のレール電圧となる。
【００４２】
また、第一交直変換トランジスタ４１は、そのゲートに制御パルスが入力されると、オン状態とオフ状態との間で切り替わる。これにより、交直変換コイル４３に、エネルギーが蓄積され、この蓄積されたエネルギーで、他方のコンデンサ２９がマイナスの電圧に充電される。この他方のコンデンサ２９の充電電圧が、第二レール配線２７のレール電圧となる。
【００４３】
また、第一レール配線２５と第二レール配線２７との間には、所定の直流電圧を他の値の直流電圧へ変換する直直変換器３０を介して、バッテリ３１が接続されている。第一レール配線２５のレール電圧と、第二レール配線２７のレール電圧との電位差は、レールトゥレール電圧と呼ばれている。直直変換器３０には、直直変換器３０を充電モードと放電モードとの間で切り替える制御信号が入力される。充電モードでは、直直変換器３０は、レールトゥレール電圧を、充電電圧へ変換する。この充電電圧で、バッテリ３１は充電される。放電モードでは、直直変換器３０は、バッテリ３１の蓄電電圧を、所望のレールトゥレール電圧へ変換する。このレールトゥレール電圧は、第一レール配線２５と、第二レール配線２７とに供給される。これにより、一対のコンデンサ２８，２９を、所望のレールトゥレール電圧にすることができる。
【００４４】
さらに、第一レール配線２５は、第三切断スイッチ３２および第三コネクタ３３を介して、直流を交流へ変換する直交変換器３４に接続されている。第二レール配線２７は、第四切断スイッチ３５および第三コネクタ３３を介して、直交変換器３４に接続されている。
【００４５】
直交変換器３４は、第一直交変換トランジスタ５１と、第一直交変換トランジスタ５１と直列に接続される第二直交変換トランジスタ５２と、第一直交変換トランジスタ５１と第二直交変換トランジスタ５２との接続点と第四コネクタ３６の間に配置される直交変換コイル５３と、を備える。また、第一直交変換トランジスタ５１には、逆向きにダイオード５４が接続されている。第二直交変換トランジスタ５２には、逆向きにダイオード５５が接続されている。そして、第一レール配線２５は、第一直交変換トランジスタ５１に接続される。第二レール配線２７は、第二直交変換トランジスタ５２に接続される。
【００４６】
そして、第一直交変換トランジスタ５１は、そのゲートに制御パルスが入力されると、オン状態とオフ状態との間で切り替わる。これにより、直交変換コイル５３を介して、プラスの電圧が直交変換器３４から出力される。また、第二直交変換トランジスタ５２は、そのゲートに制御パルスが入力されると、オン状態とオフ状態との間で切り替わる。これにより、直交変換コイル５３を介して、マイナスの電圧が直交変換器３４から出力される。したがって、第一直交変換トランジスタ５１と、第二直交変換トランジスタ５２とに、交互に制御パルスを供給することで、プラスの電圧とマイナスの電圧とで変化する交流電力を直交変換器３４から出力することができる。
【００４７】
なお、直交変換コイル５３は、第四コネクタ３６を介して、出力切替スイッチ１７に接続される。したがって、入力切断スイッチ１１、入力切替スイッチ１３、第一切断スイッチ２４から第四切断スイッチ３５までの各切断スイッチおよび出力切替スイッチ１７を閉じるように制御することで、一方の入力端子２と、一方の出力端子４とを、交直変換器２２、一対のレール配線２５，２７、直交変換器３４を介して、接続することができる。そして、この制御状態では、一対の入力端子２，３に入力される交流電力は、交直変換器２２によって直流電力へ変換され、直交変換器３４によって交流電力へ逆変換されて、一対の出力端子４，５から出力される。なお、この制御状態を、常時インバータ運転と呼ぶこととする。
【００４８】
この実施の形態に係る無停電電源装置１は、さらに１チップデジタルシグナルプロセッサ（以下、ＤＳＰと記載する。）６１を備える。このＤＳＰ６１は、入力切断スイッチ１１、入力切替スイッチ１３、出力切替スイッチ１７、バイパス切替スイッチ１４、第一切断スイッチ２４、第二切断スイッチ２６、第三切断スイッチ３２、第四切断スイッチ３５へ切替信号を出力する。ＤＳＰ６１は、交直変換器２２の第一交直変換トランジスタ４１および第二交直変換トランジスタ４２へ、制御パルスを出力する。ＤＳＰ６１は、直交変換器３４の第一直交変換トランジスタ５１および第二直交変換トランジスタ５２へ、制御パルスを出力する。ＤＳＰ６１は、さらに直直変換器３０へ制御信号を出力する。
【００４９】
ＤＳＰ６１は、交直制御パルス用ＤＡコンバータ７１と、直交制御パルス用ＤＡコンバータ７２の２つのＤＡコンバータを備える。
【００５０】
交直制御パルス用ＤＡコンバータ７１は、交直制御パルスレジスタ７３を所定の周期毎に読み、その交直制御パルスレジスタ７３に記憶されている制御パルスデータに基づく制御パルスを生成する。この交直制御パルス用ＤＡコンバータ７１が生成する制御パルスは、交直変換器２２の第一交直変換トランジスタ４１に入力される。
【００５１】
また、交直制御パルス用ＤＡコンバータ７１が生成した制御パルスは、交直反転器７４において反転され、第二交直変換トランジスタ４２に入力される。これにより、第一交直変換トランジスタ４１と、第二交直変換トランジスタ４２とは、互いに逆相にて、オン状態とオフ状態の間で切り替えられる。
【００５２】
たとえば、交直制御パルスレジスタ７３に、「１０００１０００１０００１０００」なる制御パルスデータが記憶されているものとする。交直制御パルス用ＤＡコンバータ７１は、この制御パルスデータの一番左側の最上位ビットから順番に１ビットずつ周期的に読み込む。これにより、交直制御パルス用ＤＡコンバータ７１からは、「ハイ、ロー、ロー、ロー、ハイ、ロー、ロー、ロー、ハイ、ロー、ロー、ロー、ハイ、ロー、ロー、ロー」と変化する波形が出力される。これにより、交直制御パルス用ＤＡコンバータ７１の読込周期の４倍の周期を１周期とし、且つ、デューティ２５％の制御パルスが、交直制御パルス用ＤＡコンバータ７１から出力されることになる。
【００５３】
なお、交直制御パルス用ＤＡコンバータ７１は、制御パルスデータの一番右側の最下位ビットを読み込んだら、再度最上位ビットから順番に読み込む。これにより、交直制御パルス用ＤＡコンバータ７１からは、制御パルスが連続的に出力される。なお、交直制御パルス用ＤＡコンバータ７１は、「１」を読み込んだときに「ロー」を出力し、「０」を読み込んだときに「ハイ」を出力するようにしてもよい。また、交直反転器７４で反転されると、先の例では、「ロー、ハイ、ハイ、ハイ、ロー、ハイ、ハイ、ハイ、・・・」となる波形が交直反転器７４から出力される。
【００５４】
直交制御パルス用ＤＡコンバータ７２は、直交制御パルスレジスタ７５を所定の周期毎に読み、その直交制御パルスレジスタ７５に記憶されている制御パルスデータに基づく制御パルスを生成する。この直交制御パルス用ＤＡコンバータ７２が生成する制御パルスは、直交変換器３４の第一直交変換トランジスタ５１に入力される。
【００５５】
また、直交制御パルス用ＤＡコンバータ７２が生成した制御パルスは、直交反転器７６において反転され、第二直交変換トランジスタ５２に入力される。これにより、第一直交変換トランジスタ５１と、第二直交変換トランジスタ５２とは、互いに逆相にて、オン状態とオフ状態の間で切り替えられる。なお、直交制御パルス用ＤＡコンバータ７２の動作、直交制御パルスレジスタ７５の動作、直交反転器７６の動作は、先に説明した交直制御パルス用ＤＡコンバータ７１、交直制御パルスレジスタ７３および交直反転器７４の各動作と同一なものとなる。
【００５６】
また、ＤＳＰ６１は、入力電圧ＡＤコンバータ８１と、レール電圧ＡＤコンバータ８２と、出力電圧ＡＤコンバータ８３との、３つのＡＤコンバータを備える。
【００５７】
入力電圧ＡＤコンバータ８１には、入力電圧検出器６２からのアナログの検出電圧が入力される。入力電圧検出器６２は、一方の入力端子２と入力切断スイッチ１１との間で、一対の入力端子２，３に入力される電圧を検出する。入力電圧ＡＤコンバータ８１は、入力されるアナログの検出電圧を、所定のサンプリング周期毎にサンプリングし、そのサンプリングしたデジタルの入力電圧値を、入力電圧レジスタ８４に記憶させる。
【００５８】
レール電圧ＡＤコンバータ８２には、レールトゥレール電圧検出器６３からのアナログの検出電圧が入力される。レールトゥレール電圧検出器６３は、第一切断スイッチ２４および第二切断スイッチ２６と、一対のコンデンサ２８，２９との間で、レールトゥレール電圧を検出する。レール電圧ＡＤコンバータ８２は、入力されるアナログの検出電圧を、所定のサンプリング周期毎にサンプリングし、そのサンプリングしたデジタルのレール電圧値を、レール電圧レジスタ８５に記憶させる。
【００５９】
レール電圧レジスタ８５に記憶されるレール電圧値は、第一減算手段８６において、目標電圧値と比較され演算される。第一減算手段８６は、目標電圧値からレール電圧値を減算し、それを第一減算値として出力する。第一減算値は、第一減算値レジスタ８７に記憶される。なお、このレール電圧の目標電圧値は、第一目標電圧レジスタ８８に記憶されている。
【００６０】
第一減算値レジスタ８７に記憶される第一減算値に基づいて、第一制御パルスデータ生成手段８９は、交流電力を直流電力へ変換するための第一制御パルスデータを生成する。第一制御パルスデータは、交流電力を直流電力へ変換するための制御パルスの周期、パルス幅などを指定するデータであり、例えば「１０００１０００１０００１０００」などのデータである。第一制御パルスデータは、第一制御パルスデータレジスタ９０に記憶される。
【００６１】
また、第一制御パルスデータ生成手段８９は、第一減算値が大きいほど、値が「１」であるビットが多くなる第一制御パルスデータを生成する。また、値が「１」であるビットは、第一制御パルスデータにできるだけ均等に分散させる。また、値が「１」であるビットは、多くても３つ以上は並べないように、第一制御パルスデータに分散させる。
【００６２】
第一制御パルスデータレジスタ９０に記憶される第一制御パルスデータは、第一書込手段９１によって、交直制御パルスレジスタ７３あるいは直交制御パルスレジスタ７５に書き込まれる。第一書込アドレスレジスタ９２には、交直制御パルスレジスタ７３のアドレスや、直交制御パルスレジスタ７５のアドレスなどが記憶される。第一書込手段９１は、第一書込アドレスレジスタ９２に記憶されているアドレスを書込み先として読み込み、このアドレスに、第一制御パルスデータレジスタ９０に記憶されている第一制御パルスデータを書き込む。
【００６３】
したがって、第一書込アドレスレジスタ９２に、交直制御パルスレジスタ７３のアドレスが記憶されている場合には、第一制御パルスデータが交直制御パルスレジスタ７３に書き込まれる。そして、交直制御パルス用ＤＡコンバータ７１から第一交直変換トランジスタ４１および第二交直変換トランジスタ４２へ、第一制御パルスデータに基づく制御パルスが出力される。交直変換器２２は、入力切替スイッチ１３から入力される交流電圧を直流電圧へ変換する。この直流電圧がレールトゥレール電圧として、一対のレール配線２５，２７に供給される。
【００６４】
また、第一書込アドレスレジスタ９２に、直交制御パルスレジスタ７５のアドレスが記憶されている場合には、第一制御パルスデータが直交制御パルスレジスタ７５に書き込まれる。そして、直交制御パルス用ＤＡコンバータ７２から第一直交変換トランジスタ５１および第二直交変換トランジスタ５２へ、第一制御パルスデータに基づく制御パルスが出力される。直交変換器３４は、出力切替スイッチ１７から入力される交流電圧を直流電圧へ変換する。この直流電圧がレールトゥレール電圧として、一対のレール配線２５，２７に供給される。
【００６５】
出力電圧ＡＤコンバータ８３には、出力電圧検出器６４からのアナログの検出電圧が入力される。出力電圧検出器６４は、出力切替スイッチ１７と、出力側分岐点１６との間で、出力電圧を検出する。出力電圧ＡＤコンバータ８３は、入力されるアナログの検出電圧を、所定のサンプリング周期毎にサンプリングし、そのサンプリングしたデジタルの出力電圧値を、出力電圧レジスタ９６に記憶させる。
【００６６】
出力電圧レジスタ９６に記憶される出力電圧値は、第二減算手段９７において、目標電圧値と比較され演算される。第二減算手段９７は、目標電圧値から出力電圧値を減算し、それを第二減算値として出力する。第二減算値は、第二減算値レジスタ９８に記憶される。なお、この出力電圧の目標電圧値は、第二目標電圧レジスタ９９に記憶されている。
【００６７】
第二減算値レジスタ９８に記憶される第二減算値に基づいて、第二制御パルスデータ生成手段１００は、直流電力を交流電力へ変換するための第二制御パルスデータを生成する。第二制御パルスデータは、直流電力を交流電力へ変換するための制御パルスの周期、パルス幅などを指定するデータである。第二制御パルスデータは、第二制御パルスデータレジスタ１０１に記憶される。
【００６８】
なお、第二制御パルスデータは、直流電力を交流電力へ変換するための制御パルスの周期、パルス幅などを指定するデータであり、例えば「１０００１０００１０００１０００」などのデータである。また、第二減算値が大きいほど、値が「１」であるビットが多くなる第二制御パルスデータを生成する。また、値が「１」であるビットは、正弦波に従った分布となるように第二制御パルスデータに分散させる。
【００６９】
第二制御パルスデータレジスタ１０１に記憶される第二制御パルスデータは、第二書込手段１０２によって、交直制御パルスレジスタ７３あるいは直交制御パルスレジスタ７５に書き込まれる。第二書込アドレスレジスタ１０３には、交直制御パルスレジスタ７３のアドレスや、直交制御パルスレジスタ７５のアドレスなどが記憶される。第二書込手段１０２は、第二書込アドレスレジスタ１０３に記憶されているアドレスを書込み先として読み込み、このアドレスに、第二制御パルスデータレジスタ１０１に記憶されている第二制御パルスデータを書き込む。
【００７０】
したがって、第二書込アドレスレジスタ１０３に、交直制御パルスレジスタ７３のアドレスが記憶されている場合には、第二制御パルスデータが交直制御パルスレジスタ７３に書き込まれる。そして、交直制御パルス用ＤＡコンバータ７１から第一交直変換トランジスタ４１および第二交直変換トランジスタ４２へ、第二制御パルスデータに基づく制御パルスが出力される。交直変換器２２は、レールトゥレール電圧を交流電圧へ変換する。この交流電圧は、入力切替スイッチ１３を介して出力される。
【００７１】
また、第二書込アドレスレジスタ１０３に、直交制御パルスレジスタ７５のアドレスが記憶されている場合には、第二制御パルスデータが直交制御パルスレジスタ７５に書き込まれる。そして、直交制御パルス用ＤＡコンバータ７２から第一直交変換トランジスタ５１および第二直交変換トランジスタ５２へ、第二制御パルスデータに基づく制御パルスが出力される。直交変換器３４は、レールトゥレール電圧を交流電圧へ変換する。この交流電圧は、出力切替スイッチ１７を介して出力される。
【００７２】
さらに、ＤＳＰ６１は、動作モード制御手段１０４と、モードテーブル１０５と、を備える。動作モード制御手段１０４には、リセットスイッチ６５、交直変換器故障ランプ６６、直交変換器故障ランプ６７が接続される。
【００７３】
モードテーブル１０５には、交直変換器２２が故障した状態である交直変換器故障時の常時商用運転モードと、直交変換器３４が故障した状態である直交変換器故障時の常時商用運転モードとの、２つの常時商用運転モードが定義されている。また、常時インバータ運転モードも定義されている。
【００７４】
そして、常時インバータ運転モードでは、第一書込アドレスレジスタ９２に書き込むアドレスとして、交直制御パルスレジスタ７３のアドレスが対応付けられているとともに、第二書込アドレスレジスタ１０３に書き込むアドレスとして、直交制御パルスレジスタ７５のアドレスが対応付けられている。
【００７５】
交直変換器故障時の常時商用運転モードでは、第一書込アドレスレジスタ９２に書き込むアドレスとして、直交制御パルスレジスタ７５のアドレスが対応付けられている。第二書込アドレスレジスタ１０３に書き込むアドレスとして、直交制御パルスレジスタ７５のアドレスが対応付けられている。
【００７６】
直交変換器故障時の常時商用運転モードでは、第一書込アドレスレジスタ９２に書き込むアドレスとして、交直制御パルスレジスタ７３のアドレスが対応付けられている。第二書込アドレスレジスタ１０３に書き込むアドレスとして、交直制御パルスレジスタ７３のアドレスが対応付けられている。
【００７７】
次に、この動作モード制御手段１０４の制御に基づく、無停電電源装置１の全体の動作を説明する。
【００７８】
一対の入力端子２，３に商用交流電源６が接続されるとともに、一対の出力端子４，５に負荷機器７が接続された状態で、無停電電源装置１の図示外の電源スイッチがオンに操作されると、ＤＳＰ６１が起動される。
【００７９】
図２は、図１に示す無停電電源装置１の常時インバータ動作モードでのスイッチの開閉状態および制御パルスの供給状態を示す説明図である。この電源投入時には、入力切断スイッチ１１、入力切替スイッチ１３および出力切替スイッチ１７は閉じ、且つ、バイパス切替スイッチ１４は開いているものとする。これにより、電源投入時には、負荷機器７へ電力は供給されない。
【００８０】
なお、電源投入時には、入力切断スイッチ１１およびバイパス切替スイッチ１４が閉じ、且つ、入力切替スイッチ１３および出力切替スイッチ１７が開いているようにしてもよい。これにより、電源投入と同時に負荷機器７へバイパスを介して電力が供給されることになる。
【００８１】
また、電源投入時には、第一切断スイッチ２４、第二切断スイッチ２６、第三切断スイッチ３２、第四切断スイッチ３５は、全て閉じているものとする。
【００８２】
ＤＳＰ６１が起動されると、３つのＡＤコンバータ８１，８２，８３は、それぞれに入力される電圧をサンプリングし、そのサンプリング値をそれぞれのレジスタに記憶する。これにより、入力電圧レジスタ８４には入力電圧値が記憶され、レール電圧レジスタ８５にはレール電圧値が記憶され、出力電圧レジスタ９６には出力電圧値が記憶される。
【００８３】
また、第一減算手段８６は目標電圧値からレール電圧値を減算し、第一制御パルスデータ生成手段８９はこの減算値に基づいて交流電力を直流電力へ変換する第一制御パルスデータを生成する。第一制御パルスデータは、第一制御パルスデータレジスタ９０に記憶される。
【００８４】
さらに、第二減算手段９７は目標電圧値から出力電圧値を減算し、第二制御パルスデータ生成手段１００はこの減算値に基づいて直流電力を交流電力へ変換する第二制御パルスデータを生成する。第二制御パルスデータは、第二制御パルスデータレジスタ１０１に記憶される。
【００８５】
このような定常的な処理がＤＳＰ６１に実行される一方で、動作モード制御手段１０４は、入力電圧レジスタ８４に記憶されている入力電圧値を読み込む。入力電圧値に基づいて入力電力が正常であると判断した場合には、動作モード制御手段１０４は、モードテーブル１０５から、常時インバータ運転モードに対応付けられている２つのアドレスを読み込み、それぞれのアドレスを第一書込アドレスレジスタ９２および第二書込アドレスレジスタ１０３に書き込む。
【００８６】
これにより、第一書込アドレスレジスタ９２には、交直制御パルスレジスタ７３のアドレスが記憶される。第一書込手段９１は、この第一書込アドレスレジスタ９２に記憶されているアドレスを書込み先として、第一制御パルスデータレジスタ９０に記憶されている第一制御パルスデータを書き込む。交直制御パルスレジスタ７３には第一制御パルスデータが記憶され、交直制御パルス用ＤＡコンバータ７１から交直変換器２２の第一交直変換トランジスタ４１および第二交直変換トランジスタ４２へ、交流電力を直流電力へ変換するための制御パルスが出力される。
【００８７】
そして、第一交直変換トランジスタ４１および第二交直変換トランジスタ４２は、この制御パルスに基づいてスイッチング動作し、一対の入力端子２，３から入力される交流電力は、交直変換器２２において直流電力に変換されて、一対のレール配線２５，２７へ出力される。
【００８８】
また、第二書込アドレスレジスタ１０３には、直交制御パルスレジスタ７５のアドレスが記憶される。第二書込手段１０２は、この第二書込アドレスレジスタ１０３に記憶されているアドレスを書込み先として、第二制御パルスデータレジスタ１０１に記憶されている第二制御パルスデータを書き込む。直交制御パルスレジスタ７５には第二制御パルスデータが記憶され、直交制御パルス用ＤＡコンバータ７２から直交変換器３４の第一直交変換トランジスタ５１および第二直交変換トランジスタ５２へ、直流電力を交流電力へ変換するための制御パルスが出力される。
【００８９】
そして、第一直交変換トランジスタ５１および第二直交変換トランジスタ５２は、この制御パルスに基づいてスイッチング動作し、一対のレール配線２５，２７に印加されるレールトゥレール電圧は、直交変換器３４において交流電力に変換されて、一対の出力端子４，５から出力される。
【００９０】
以上の制御により、無停電電源装置１は、常時インバータ運転モードで起動され制御される。この交流電力で、負荷機器７は動作する。
【００９１】
また、動作モード制御手段１０４は、必要に応じて、直直変換器３０を充電モードに切り替える制御信号を出力する。これにより、レールトゥレール電圧が充電電圧へ変換され、一対の入力端子２，３に入力される交流電力によってバッテリ３１が充電される。
【００９２】
この常時インバータ運転モードでの起動処理が完了すると、動作モード制御手段１０４は、入力電圧レジスタ８４に記憶されている入力電圧値と、レール電圧レジスタ８５に記憶されているレール電圧値と、出力電圧レジスタ９６に記憶されている出力電圧値とを、監視する。
【００９３】
そして、入力電圧値が正常でなくなると、動作モード制御手段１０４は、交直変換器２２から一対のレール配線２５，２７へ電力が供給されないように制御するとともに、直直変換器３０へ放電モードに切り替える制御信号を出力する。これにより、バッテリ３１の蓄電電力に基づいて、直直変換器３０から一対のレール配線２５，２７へ直流電圧が出力され、この一対のレール配線２５，２７のレールトゥレール電圧に基づいて直交変換器３４から交流電圧が出力される。この交流電力で、負荷機器７は動作する。以下、この動作モードを、常時インバータバックアップ運転モードと記載する。
【００９４】
なお、交直変換器２２から一対のレール配線２５，２７へ電力が供給されないように制御する方法としては、たとえば、交直制御パルス用ＤＡコンバータ７１からの制御パルスの出力を停止したり、第一切断スイッチ２４および第二切断スイッチ２６を開いたりすればよい。交直制御パルス用ＤＡコンバータ７１からの制御パルスの出力を停止する方法としては、たとえば、交直制御パルスレジスタ７３の値を全て「０」あるいは全て「１」に書き換えるとともに第一書込アドレスレジスタ９２にダミーのアドレスを書き込んで、第一書込手段９１による交直制御パルスレジスタ７３への書き込みを禁止したり、あるいは、交直制御パルス用ＤＡコンバータ７１を停止したりすればよい。ダミーのアドレスは、少なくとも、交直制御パルスレジスタ７３のアドレスおよび直交制御パルスレジスタ７５のアドレス以外のアドレスであればよい。また、ダミーのアドレスは、モードテーブル１０５に記憶させておけばよい。
【００９５】
図３は、図１に示す無停電電源装置１の常時インバータバックアップ動作モードでのスイッチの開閉状態および制御パルスの供給状態を示す説明図である。動作モード制御手段１０４は、第一切断スイッチ２４および第二切断スイッチ２６を開くことで、交直変換器２２から一対のレール配線２５，２７へ電力が供給されないように制御している。
【００９６】
また、入力電圧値が正常な状態に復帰すると、動作モード制御手段１０４は、交直変換器２２から一対のレール電圧へ電力が供給されるように制御するとともに、直直変換器３０を放電モード以外のモードへ切り替える制御信号を出力する。
【００９７】
このように無停電電源装置１は、入力電圧を監視し、入力電圧が異常な状態になると、バッテリ３１の蓄電電力に基く交流電力を出力することができる。これにより、負荷機器７は、商用交流電源６が停電などの異常な状態になっても、それにもかかわらずに動作し続けることができる。
【００９８】
なお、電源投入時の起動処理において、入力電力が正常でないと判断した場合には、動作モード制御手段１０４は、無停電電源装置１を、常時インバータバックアップ運転モードで起動させる。そして、入力電力が正常な状態に復帰したら、常時インバータ運転モードへ切り替える。
【００９９】
常時インバータ運転モードで動作している状態で、動作モード制御手段１０４は、入力電圧値に対するレール電圧値の相関関係に基づいて、レール電圧値が異常であるか否かを、周期的に判定する。そして、たとえば入力電圧値に対してレール電圧値が異常に低かったり、入力電圧値が安定しているのにもかかわらずレール電圧値が急激に下がったりすると、動作モード制御手段１０４は、交直変換器２２の故障と判定する。
【０１００】
交直変換器２２の故障と判定すると、動作モード制御手段１０４は、動作モードを常時インバータ運転モードから交直変換器故障時の常時商用運転モードへ切り替える。
【０１０１】
図４は、図１に示す無停電電源装置１の交直変換器故障時の常時商用運転モードでのスイッチの開閉状態および制御パルスの供給状態を示す説明図である。動作モード制御手段１０４は、入力切替スイッチ１３、第一切断スイッチ２４および第二切断スイッチ２６を開くとともに、バイパス切替スイッチ１４を閉じる。これにより、一対の入力端子２，３に入力される交流電力は、そのまま一対の出力端子４，５から出力される。
【０１０２】
また、動作モード制御手段１０４は、モードテーブル１０５に従って、第一書込アドレスレジスタ９２に直交制御パルスレジスタ７５のアドレスを書き込むとともに、第二書込アドレスレジスタ１０３に直交制御パルスレジスタ７５のアドレスを書き込む。また、入力電力が正常な状態である場合には、第一書込手段９１による直交制御パルスレジスタ７５への書込みを許可するとともに、第二書込手段１０２による直交制御パルスレジスタ７５への書込みを禁止する。これにより、直交変換器３４は、出力切替スイッチ１７を介して入力される交流電力を直流電力へ変換する。したがって、直直変換器３０を充電モードで動作させることで、バッテリ３１を充電することができる。
【０１０３】
交直変換器故障時の常時商用運転モードにて動作している最中に、入力電力が正常な状態でなくなると、動作モード制御手段１０４は、交直変換器故障時の常時商用バックアップ運転モードへ切り替える。
【０１０４】
図５は、図１に示す無停電電源装置１の交直変換器故障時の常時商用運転モードでのスイッチの開閉状態および制御パルスの供給状態を示す説明図である。動作モード制御手段１０４は、バイパス切替スイッチ１４を開く。また、直直変換器３０へ放電モードで動作させる制御信号を出力し、第一書込手段９１による直交制御パルスレジスタ７５への書込みを禁止し、さらに、第二書込手段１０２による直交制御パルスレジスタ７５への書込みを許可する。これにより、バッテリ３１の蓄電電力に基づく交流電力が、直交変換器３４から出力される。
【０１０５】
このように、交直変換器２２が故障すると、無停電電源装置１は、交直変換器故障時の常時商用運転モードで動作する。これにより、交直変換器２２が故障しているにもかかわらず、負荷機器７へ交流電力を供給することができる。また、この交直変換器故障時の常時商用運転モードでの動作中に、必要に応じて直交変換器３４をＡＣ／ＤＣコンバータとして動作させて、バッテリ３１を充電することができる。さらに、交直変換器故障時の常時商用運転モードでの動作中に入力電力が異常な状態になっても、直交変換器３４をＤＣ／ＡＣインバータとして動作させて、バッテリ３１の蓄電電力に基づく直流電力から変換された交流電力で負荷機器７を動作させ続けることができる。
【０１０６】
交直変換器２２の故障と判定すると、動作モード制御手段１０４は、さらに、交直変換器故障ランプ６６を点灯させる。この交直変換器故障ランプ６６が点灯していることを視認することで、無停電電源装置１のユーザや管理者は、交直変換器２２の故障を知ることができる。なお、動作モード制御手段１０４は、交直変換器故障ランプ６６を点灯させる替わりに、あるいは交直変換器故障ランプ６６を点灯させるとともに、交直変換器２２の故障をネットワークを介して送信するようにしてもよい。
【０１０７】
無停電電源装置１のユーザや管理者は、第一コネクタ２１および第二コネクタ２３から、故障している交直変換器２２を外し、新しい交直変換器２２を第一コネクタ２１および第二コネクタ２３に接続する。また、その交直変換器２２の交換作業の後に、リセットスイッチ６５を押す。なお、入力切替スイッチ１３、第一切断スイッチ２４および第二切断スイッチ２６が開いた状態になっているので、この交換作業によって、交流電圧やレールトゥレール電圧が変動してしまうことはない。
【０１０８】
リセットスイッチ６５が押されると、動作モード制御手段１０４は、交直変換器故障時の常時商用運転モードから、常時インバータ運転モードへ切り替える。つまり、入力切替スイッチ１３、第一切断スイッチ２４および第二切断スイッチ２６を閉じる。また、常時インバータ運転モードにおいて第一書込アドレスレジスタ９２に書き込むアドレスとして対応付けられている、交直制御パルスレジスタ７３のアドレスを第一書込アドレスレジスタ９２に書き込むとともに、第一書込手段９１による交直制御パルスレジスタ７３への書き込みを許可する。これにより、入力電力は、交直変換器２２によって直流電力へ変換される。
【０１０９】
そして、動作モード制御手段１０４は、レール電圧レジスタ８５に記憶されているレール電圧を監視する。その結果、レール電圧が正常であると判断すると、そのまま常時インバータ運転モードで制御を続ける。正常であると判断できない場合には、停止あるいは交直変換器故障時の常時商用運転モードへ切り替える。
【０１１０】
このように、交直変換器２２を第一コネクタ２１および第二コネクタ２３で接続し、交直変換器２２の故障を交直変換器故障ランプ６６で通知し、リセットスイッチ６５の操作に応じて常時インバータ運転モードへ切り替えることで、入力電力を常時商用運転にて負荷機器７へ供給しながら、交直変換器２２をオンライン交換することができる。
【０１１１】
また、常時インバータ運転モードで動作している状態で、動作モード制御手段１０４は、レール電圧値に対する出力電圧値の相関関係に基づいて、出力電圧値が異常であるか否かを、周期的に判定する。そして、たとえばレール電圧値に対して出力電圧値が異常に低かったり、レール電圧値が安定しているのにもかかわらず出力電圧値が急激に下がったりすると、動作モード制御手段１０４は、直交変換器３４の故障と判定する。
【０１１２】
直交変換器３４の故障と判定すると、動作モード制御手段１０４は、動作モードを常時インバータモードから直交変換器故障時の常時商用運転モードへ切り替える。
【０１１３】
図６は、図１に示す無停電電源装置１の直交変換器故障時の常時商用運転モードでのスイッチの開閉状態および制御パルスの供給状態を示す説明図である。動作モード制御手段１０４は、出力切替スイッチ１７、第三切断スイッチ３２および第四切断スイッチ３５を開くとともに、バイパス切替スイッチ１４を閉じる。これにより、一対の入力端子２，３に入力される交流電力は、そのまま一対の出力端子４，５から出力される。
【０１１４】
また、動作モード制御手段１０４は、モードテーブル１０５に従って、第一書込アドレスレジスタ９２に交直制御パルスレジスタ７３のアドレスを書き込むとともに、第二書込アドレスレジスタ１０３に交直制御パルスレジスタ７３のアドレスを書き込む。また、入力電力が正常な状態である場合には、第一書込手段９１による交直制御パルスレジスタ７３への書込みを許可するとともに、第二書込手段１０２による交直制御パルスレジスタ７３への書込みを禁止する。これにより、交直変換器２２は、入力切替スイッチ１３を介して入力される交流電力を直流電力へ変換する。したがって、直直変換器３０を充電モードで動作させることで、バッテリ３１を充電することができる。
【０１１５】
直交変換器故障時の常時商用運転モードにて動作している最中に、入力電力が正常な状態でなくなると、動作モード制御手段１０４は、直交変換器故障時の常時商用バックアップ運転モードへ切り替える。
【０１１６】
図７は、図１に示す無停電電源装置１の直交変換器故障時の常時商用バックアップ運転モードでのスイッチの開閉状態および制御パルスの供給状態を示す説明図である。動作モード制御手段１０４は、入力切断スイッチ１１を開く。
【０１１７】
また、直直変換器３０へ放電モードで動作させる制御信号を出力し、第一書込手段９１による交直制御パルスレジスタ７３への書込みを禁止し、さらに、第二書込手段１０２による交直制御パルスレジスタ７３への書込みを許可する。これにより、バッテリ３１の蓄電電力に基づく交流電力が、交直変換器２２から出力される。この交流電力は、入力切替スイッチ１３、バイパス切替スイッチ１４を介して、一対の出力端子４，５から負荷機器７へ供給される。
【０１１８】
このように、直交変換器３４が故障すると、無停電電源装置１は、直交変換器故障時の常時商用運転モードで動作する。これにより、直交変換器３４が故障しているにもかかわらず、負荷機器７へ交流電力を供給することができる。また、この直交変換器故障時の常時商用運転モードでの動作中に、必要に応じて交直変換器２２をＡＣ／ＤＣコンバータとして動作させて、バッテリ３１を充電することができる。さらに、直交変換器故障時の常時商用運転モードでの動作中に入力電力が異常な状態になっても、交直変換器２２をＤＣ／ＡＣインバータとして動作させて、バッテリ３１の蓄電電力に基づく直流電力から変換された交流電力で負荷機器７を動作させ続けることができる。
【０１１９】
直交変換器３４の故障と判定すると、動作モード制御手段１０４は、さらに、直交変換器故障ランプ６７を点灯させる。この直交変換器故障ランプ６７が点灯していることを視認することで、無停電電源装置１のユーザや管理者は、直交変換器３４の故障を知ることができる。なお、動作モード制御手段１０４は、直交変換器故障ランプ６７を点灯させる替わりに、あるいは直交変換器故障ランプ６７を点灯させるとともに、直交変換器３４の故障をネットワークを介して送信するようにしてもよい。
【０１２０】
無停電電源装置１のユーザや管理者は、第三コネクタ３３および第四コネクタ３６から、故障している直交変換器３４を外し、新しい直交変換器３４を第三コネクタ３３および第四コネクタ３６に接続する。また、その直交変換器３４の交換作業の後に、リセットスイッチ６５を押す。なお、第三切断スイッチ３２、第四切断スイッチ３５および出力切替スイッチ１７が開いているので、この交換作業によって、交流電圧やレールトゥレール電圧が変動してしまうことはない。
【０１２１】
リセットスイッチ６５が押されると、動作モード制御手段１０４は、直交変換器故障時の常時商用運転モードから、常時インバータ運転モードへ切り替える。つまり、出力切替スイッチ１７、第三切断スイッチ３２および第四切断スイッチ３５を閉じる。また、常時インバータ運転モードにおいて第二書込アドレスレジスタ１０３に書き込むアドレスとして対応付けられている、直交制御パルスレジスタ７５のアドレスを第二書込アドレスレジスタ１０３に書き込むとともに、第二書込手段１０２による直交制御パルスレジスタ７５への書き込みを許可する。これにより、レール電圧は、直交変換器３４によって交流電圧へ変換される。
【０１２２】
そして、動作モード制御手段１０４は、出力電圧レジスタ９６に記憶されている出力電圧を監視する。その結果、出力電圧が正常であると判断すると、そのまま常時インバータ運転モードで制御を行う。正常と判断することができない場合には、停止あるいは直交変換器故障時の常時商用運転モードへの切り替えを行う。
【０１２３】
このように、直交変換器３４を第三コネクタ３３および第四コネクタ３６で接続し、直交変換器３４の故障を直交変換器故障ランプ６７で通知し、リセットスイッチ６５の操作に応じて常時インバータ運転モードへ切り替えることで、入力電力を常時商用運転にて負荷機器７へ供給しながら、直交変換器３４をオンライン交換することができる。
【０１２４】
以上のように、この実施の形態に係る無停電電源装置１は、直交変換器３４が故障しても、交直変換器２２の交直変換動作によって一対の入力端子２，３から入力される交流電力を、直流電力へ変換し、バッテリ３１を充電する。また、直交変換器３４が故障している状態で一対の入力端子２，３に入力される交流電力が異常になった場合には、交直変換器２２が直交変換動作をし、この交直変換器２２が生成する交流電力をバイパス切替スイッチ１４を介して一対の出力端子４，５から負荷機器７へ出力する。
【０１２５】
また、交直変換器２２が故障した場合には、直交変換器３４が交直変換動作をし、この直交変換器３４が生成する直流電力でバッテリ３１を充電する。また、直交変換器３４の直交変換動作によってバッテリ３１に蓄電されている蓄電電力を、交流電力へ変換し、一対の出力端子４，５から負荷機器７へ出力する。
【０１２６】
したがって、直交変換器３４および直交変換器２２の中の少なくとも一方が故障してしまったとしても、引き続き、バックアップ電力を負荷機器７へ供給することができる。
【０１２７】
以上の実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変形、変更が可能である。
【０１２８】
上記実施の形態では、常時商用運転時には、必要に応じて、直直変換器３０を充電モードで動作させている。他にもたとえば、常時商用運転時には、常に直直変換器３０を充電モードで動作させ続け、入力電力が異常な状態になったら、直直変換器３０を放電モードで動作させるように切り替えてよい。これにより、入力電力が異常な状態になったら、直ちに、直直変換器３０はバッテリ３１の蓄電電力に基づいてレールトゥレール電圧を生成し、このレールトゥレール電圧に基づいて交直変換器２２あるいは直交変換器３４から交流電力を出力させることができる。このときのバックアップ運転への切替時間は、電磁スイッチの開閉制御によってバックアップ運転へ切り替わる一般的な常時商用運転中の無停電電源装置１に比べて、格段に短い時間となる。
【０１２９】
【発明の効果】
本発明では、交直変換器あるいは直交変換器が故障してしまったとしても、引き続き、バックアップ電力を供給する無停電電源装置として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る無停電電源装置を示す回路図である。
【図２】図１に示す無停電電源装置の常時インバータ動作モードでのスイッチの開閉状態および制御パルスの供給状態を示す説明図である。
【図３】図１に示す無停電電源装置の常時インバータバックアップ動作モードでのスイッチの開閉状態および制御パルスの供給状態を示す説明図である。
【図４】図１に示す無停電電源装置の交直変換器故障時の常時商用運転モードでのスイッチの開閉状態および制御パルスの供給状態を示す説明図である。
【図５】図１に示す無停電電源装置の交直変換器故障時の常時商用運転モードでのスイッチの開閉状態および制御パルスの供給状態を示す説明図である。
【図６】図１に示す無停電電源装置の直交変換器故障時の常時商用運転モードでのスイッチの開閉状態および制御パルスの供給状態を示す説明図である。
【図７】図１に示す無停電電源装置の直交変換器故障時の常時商用バックアップ運転モードでのスイッチの開閉状態および制御パルスの供給状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 無停電電源装置
２ 一方の入力端子（入力端子）
３ 他方の入力端子（入力端子）
４ 一方の出力端子（出力端子）
５ 他方の出力端子（出力端子）
１１ 入力切断スイッチ
１２ 入力側分岐点
１４ バイパス切替スイッチ
１６ 出力側分岐点
２１ 第一コネクタ
２２ 交直変換器
２３ 第二コネクタ
２５ 一方のレール配線（一対のレール配線の一部）
２７ 他方のレール配線（一対のレール配線の一部）
３１ バッテリ
３３ 第三コネクタ
３４ 直交変換器
３６ 第四コネクタ
４１ 第一交直変換トランジスタ（交直変換トランジスタ）
４２ 第二交直変換トランジスタ（交直変換トランジスタ）
５１ 第一直交変換トランジスタ（直交変換トランジスタ）
５２ 第二直交変換トランジスタ（直交変換トランジスタ）
６１ マイクロコンピュータ
６３ レールトゥレール電圧検出器
６４ 出力電圧検出器
７１ 交直制御パルス用ＤＡコンバータ
７２ 直交制御パルス用ＤＡコンバータ
７３ 交直制御パルスレジスタ
７５ 直交制御パルスレジスタ
８９ 第一制御パルスデータ生成手段
９０ 第一制御パルスデータレジスタ
９１ 第一書込手段
９２ 第一書込アドレスレジスタ
１００ 第二制御パルスデータ生成手段
１０１ 第二制御パルスデータレジスタ
１０２ 第二書込手段
１０３ 第二書込アドレスレジスタ
１０４ 動作モード制御手段
１０５ モードテーブル

Claims (11)

1. 交流電力が入力される入力端子と、
   上記入力端子に接続される交直変換器と、
   上記交直変換器に接続される一対のレール配線と、
   上記一対のレール配線に接続される直交変換器と、
   上記直交変換器が接続される出力端子と、
   上記一対のレール配線に接続されるバッテリと、
   上記入力端子と上記交直変換器との間の入力側分岐点と、
   上記出力端子と上記直交変換器との間の出力側分岐点と、
   上記入力側分岐点と上記出力側分岐点との間に接続されるバイパス切替スイッチと、
   上記入力端子と上記入力側分岐点との間に接続される入力切断スイッチと、
   上記バイパス切替スイッチおよび上記入力切断スイッチの開閉を制御するとともに、上記交直変換器および上記直交変換器の動作を制御するマイクロコンピュータと、を備え、
   上記マイクロコンピュータは、
   上記直交変換器が故障している状態で上記入力端子に入力される交流電力が異常になった場合には、上記入力切断スイッチを開き且つ上記バイパス切替スイッチを閉じるとともに、上記交直変換器に、上記一対のレール配線を介して上記バッテリから供給される直流電力を交流電力へ変換する直交変換動作をさせて、この交流電力を上記バイパス切替スイッチを介して上記出力端子から出力することを特徴とする無停電電源装置。
2. 交流電力が入力される入力端子と、
   上記入力端子に接続される交直変換器と、
   上記交直変換器に接続される一対のレール配線と、
   上記一対のレール配線に接続される直交変換器と、
   上記直交変換器が接続される出力端子と、
   上記一対のレール配線に接続されるバッテリと、
   上記入力端子と上記交直変換器との間の入力側分岐点と、
   上記出力端子と上記直交変換器との間の出力側分岐点と、
   上記入力側分岐点と上記出力側分岐点との間に接続されるバイパス切替スイッチと、
   上記バイパス切替スイッチの開閉を制御するとともに、上記交直変換器および上記直交変換器の動作を制御するマイクロコンピュータと、を備え、
   上記マイクロコンピュータは、
   上記交直変換器が故障した場合には、上記バイパス切替スイッチを閉じるとともに、上記直交変換器に、上記出力側分岐点から入力される交流電力を直流電力へ変換する交直変換動作をさせて、この直流電力で上記バッテリを充電することを特徴とする無停電電源装置。
3. 交流電力が入力される入力端子と、
   上記入力端子に接続される交直変換器と、
   上記交直変換器に接続される一対のレール配線と、
   上記一対のレール配線に接続される直交変換器と、
   上記直交変換器が接続される出力端子と、
   上記一対のレール配線に接続されるバッテリと、
   上記入力端子と上記交直変換器との間の入力側分岐点と、
   上記出力端子と上記直交変換器との間の出力側分岐点と、
   上記入力側分岐点と上記出力側分岐点との間に接続されるバイパス切替スイッチと、
   上記入力端子と上記入力側分岐点との間に接続される入力切断スイッチと、
   上記バイパス切替スイッチおよび上記入力切断スイッチの開閉を制御するとともに、上記交直変換器および上記直交変換器の動作を制御するマイクロコンピュータと、を備え、
   上記マイクロコンピュータは、
   上記直交変換器が故障している状態で上記入力端子に入力される交流電力が異常になった場合には、上記入力切断スイッチを開き且つ上記バイパス切替スイッチを閉じるとともに、上記交直変換器に、上記一対のレール配線を介して上記バッテリから供給される直流電力を交流電力へ変換する直交変換動作をさせて、この交流電力を上記バイパス切替スイッチを介して上記出力端子から出力し、
   上記交直変換器が故障した場合には、上記入力切断スイッチおよび上記バイパス切替スイッチを閉じるとともに、上記直交変換器に、上記出力側分岐点から入力される交流電力を直流電力へ変換する交直変換動作をさせて、この直流電力で上記バッテリを充電することを特徴とする無停電電源装置。
4. 前記一対のレール配線の電圧を検出するレールトゥレール電圧検出器を設けるとともに、
   前記マイクロコンピュータには、
   上記レールトゥレール電圧検出器の検出電圧に基づいて、交流電力を直流電力へ変換するための第一制御パルスデータを生成する第一制御パルスデータ生成手段と、
   上記第一制御パルスデータを記憶する第一制御パルスデータレジスタと、
   前記直交変換器に設けられる直交変換トランジスタと、
   上記直交変換トランジスタへ制御パルスを出力する直交制御パルス用ＤＡコンバータと、
   上記直交制御パルス用ＤＡコンバータが上記制御パルスを生成するための制御パルスデータを記憶する直交制御パルスレジスタと、
   前記交直変換器が故障である場合に、上記第一制御パルスデータを上記直交制御パルスレジスタへ書き込む第一書込手段と、を設けることを特徴とする請求項１，２または３記載の無停電電源装置。
5. 前記マイクロコンピュータには、
   前記第一書込手段が前記第一制御パルスデータの書込先として参照する第一書込アドレスレジスタと、
   前記交直変換器の故障時の動作モードにおいて、前記第一制御パルスデータの書込先として、前記直交制御パルスレジスタのアドレスを記憶するモードテーブルと、
   前記レールトゥレール電圧検出器の検出電圧に基づいて前記交直変換器が故障していると判断すると、上記モードテーブルに記憶されている上記アドレスを上記第一書込アドレスレジスタへ書き込む動作モード制御手段と、を備えることを特徴とする請求項４記載の無停電電源装置。
6. 前記交直変換器と前記入力端子との間には、第一コネクタが設けられ、且つ、前記交直変換器と前記一対のレール配線との間には、第二コネクタが設けられていることを特徴とする請求項１，２または３記載の無停電電源装置。
7. 前記マイクロコンピュータは、前記交直変換器が故障している状態で前記入力端子に入力される交流電力が異常になった場合には、前記バイパス切替スイッチおよび前記入力切断スイッチの中の少なくとも一方を開くともに、前記直交変換器に、前記一対のレール配線を介して前記バッテリから供給される直流電力を交流電力へ変換する直交変換動作をさせて、この交流電力を前記出力端子から出力することを特徴とする請求項１，２または３記載の無停電電源装置。
8. 前記出力側分岐点の電圧を検出する出力電圧検出器を設けるとともに、
   前記マイクロコンピュータには、
   上記出力電圧検出器の検出電圧に基づいて、直流電力を交流電力へ変換するための第二制御パルスデータを生成する第二制御パルスデータ生成手段と、
   上記第二制御パルスデータを記憶する第二制御パルスデータレジスタと、
   前記直交変換器に設けられる直交変換トランジスタと、
   上記直交変換トランジスタへ制御パルスを出力する直交制御パルス用ＤＡコンバータと、
   上記直交制御パルス用ＤＡコンバータが上記制御パルスを生成するためにデータを読み取る制御パルスデータを記憶する直交制御パルスレジスタと、
   前記直交変換器が故障である場合に、上記第二制御パルスデータを上記交直制御パルスレジスタへ書き込む第二書込手段と、を設けることを特徴とする請求項１，２または３記載の無停電電源装置。
9. 前記マイクロコンピュータには、
   前記第二書込手段が前記第二制御パルスデータの書込先として参照する第二書込アドレスレジスタと、
   前記直交変換器の故障時の動作モードにおいて、前記第二制御パルスデータの書込先として、前記交直制御パルスレジスタのアドレスを記憶するモードテーブルと、
   前記出力電圧検出器の検出電圧に基づいて前記直交変換器が故障していると判断すると、上記モードテーブルに記憶されている上記アドレスを上記第二書込アドレスレジスタへ書き込む動作モード制御手段と、を備えることを特徴とする請求項８記載の無停電電源装置。
10. 前記直交変換器と前記一対のレール配線との間には、第三コネクタが設けられ、且つ、前記直交変換器と前記出力端子との間には、第四コネクタが設けられていることを特徴とする請求項１，２または３記載の無停電電源装置。
11. 前記マイクロコンピュータは、前記直交変換器が故障した場合には、前記入力切断スイッチおよび前記バイパス切替スイッチを閉じるとともに、前記交直変換器に、前記入力側分岐点から入力される交流電力を直流電力へ変換する交直変換動作をさせて、この直流電力で前記バッテリを充電することを特徴とする請求項１，２または３記載の無停電電源装置。

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