JP2006149190A - 無停電電源の分離手段の完全性テスト - Google Patents

Abstract

【課題】分離手段が正常動作時に予防的かつ自動的にテストされて、緊急動作時に出力およびエネルギー貯蔵部から入力を効果的に分離できることを保証する無停電電源を提供する。
【解決手段】無停電電源（１０）は、メイン電源（１）への接続用入力と、電気負荷（２）への接続用出力と、補助電源（１６）と、緊急動作時に補助電源（１６）を入力から分離するように構成された選択的分離手段（１４’）とを備える。第１の手段（２６、２８）は、正常動作時のテスト期間（ΔＴ_２）中に分離手段（１４’）に逆極性を確立し、第２の手段（３０、２４）は分離手段（１４’）への入力電圧（Ｕ_ｉｎ）に比例する電圧を監視し、監視された電圧（Ｕ_ｉｎ）がテスト期間（ΔＴ_２）中に第１の基準値（Ｕ_ｒｅｆ２）にとどまるか、これより高くなる場合にはエラー信号（ＤＴ_{Ｅｒｒｏｒ}）を出力する。
【選択図】 図２

Description

本発明は無停電電源に関し、特に、メイン電源の遮断中にメイン電源から補助電源を分離するために、無停電電源において使用される分離手段の完全性をテストするための装置および方法に関する。

無停電電源（本明細書ではＵＰＳと称する）を使用して、専用のメイン電気供給が遮断した場合に、電気負荷への電力供給を限定された期間、保証することができる。ＵＰＳは通常、メイン電気供給用入力と、電気負荷への接続用出力と、出力と相互接続された、バッテリなどの充電式エネルギー貯蔵部と、入力および相互接続されたエネルギー貯蔵部／出力ネットワーク間に配置されたスイッチと、入力での電気供給の遮断を検出するセンサとを備えている。正常動作（例えばメイン電源の非遮断）において、スイッチは閉じられており、エネルギーが、入力から、エネルギー貯蔵部および出力に流れるのを許容する。緊急動作（例えば、メイン電源の故障）において、センサは入力における電気供給の遮断を検出し、エネルギー貯蔵部／出力ネットワークを入力から分離するためにスイッチを起動させる。したがって、電気負荷への電力供給はエネルギー貯蔵部によって維持される。

このようなＵＰＳが特開平０４−１４７０７６号公報に記載されており、これもまた、充電式バッテリ（エネルギー貯蔵部）の故障を検出するためのバックアップバッテリチェック回路を含んでいる。

エネルギー貯蔵部が、遮断されたメイン電気ネットワークから常に分離されていることが、緊急動作時には極めて重要であり、その理由は、そうでなければその貯蔵エネルギーの大部分をメインネットワークに急速に放電してしまうからであり、またそれによって相当期間、電気負荷への電力供給を維持することができないからである。

多くの場合、スイッチの分離性能は、ＵＰＳが正常動作から緊急動作に切り替わるように要求される場合に、実際の状況においてテストされるにすぎない。明らかに、スイッチがこの状況においてエネルギー貯蔵部を入力から分離し損ねると、電気負荷への電源が突然落ち、結果的に故障する場合には、破局的な結果となりうる。

緊急動作時に電子分離スイッチが故障したか否かを検出し、もし故障したのならば、ＵＰＳ回路全体を商用ＡＣ入力から分離するために機械的分離バックアップスイッチを動作するＵＰＳが、欧州特許出願公開第０３０９１２４号明細書に記載されている。しかしながら、この純反応手順は、商用ＡＣ電源がすでに遮断されている緊急動作時に遂行されるにすぎない。したがって、バッテリから遮断された商用ＡＣ電源への、電力の流れが阻止されることを保証するために、追加の機械的分離バックアップスイッチを必要とする。
特開平０４−１４７０７６号公報 欧州特許出願公開第０３０９１２４号明細書

本発明の目的は、分離手段が正常動作時に予防的かつ自動的にテストされて、緊急動作時に出力およびエネルギー貯蔵部から入力を効果的に分離できることを保証する無停電電源を提供することによって、これらの問題を克服することである。

この目的は、メイン電源への接続用入力と、電気負荷への接続用出力と、補助電源と、緊急動作時に補助電源を入力から分離するように構成された選択的分離手段とを備える無停電電源であって、正常動作時のテスト期間に分離手段に逆極性を確立する第１の手段と、分離手段への入力電圧に比例する電圧を監視し、監視された電圧がテスト期間に第１の基準値にとどまるかまたはこれを上回る場合にエラー信号を出力する第２の手段とをさらに備えることを特徴とする、無停電電源を提供することによって達成される。

本発明はまた、緊急動作時に補助電源を入力から分離するために無停電電源において使用される選択的分離手段をテストするための方法であって、正常動作時のテスト期間中に分離手段に逆極性を確立し、分離手段への入力電圧に比例する電圧を監視し、監視された電圧がテスト期間に第１の基準値にとどまるかまたはこれを上回る場合にはエラー信号を出力することを特徴とする方法を提供する。

エラー信号は、分離手段が故障しているゆえに補正動作をとることができるという指示を与える。テスト期間中に分離手段の極性を反転させる際には、ａ）分離手段への入力電圧がその出力電圧以下に低下させられるか、ｂ）出力電圧が入力電圧よりも上昇させられるか、のいずれかである。いずれの場合も、分離手段が故障すれば、反対に電流が流れることになる。

ダイオードの極性が反転される場合にはダイオードは自動的にバイアスを反転させることによって分離状態をとるために、好ましくは分離手段はダイオードである。ダイオードは、許容反転電圧を上昇させるための２つの直列ダイオード、または許容フォワード電流を増加させるための２つの並列ダイオードと置き換えられてもよいことを、当業者は容易に理解するであろう。

あるいはまた、分離手段はスイッチであってもよい。この場合、テスト期間中にスイッチを非導電状態にトリガする第３の手段が必要とされる。

好ましくは補助電源は充電式エネルギー貯蔵部であり、コンパレータを使用して、無停電電源の出力電圧を第２の基準値と比較して、出力電圧が第２の基準値よりも高い場合にはテスト開始信号を出力することができる。このコンパレータは、エネルギー貯蔵部が充電されたレベルに関する優れた表示を提供し、またエネルギー貯蔵部が十分に充電されている場合にはテストを開始させるのみである。あるいはまた、テストサイクルが十分に長い場合には、ユーザは、初期電源投入と第１のテスト間の期間が、エネルギー貯蔵部が十分に充電されたことを保証するのに十分長い、という事実を信頼することができる。

バッテリや従来のコンデンサバンクは無停電電源で使用可能であるが、本発明の好ましい実施形態においては、充電式エネルギー源は１つ以上のスーパーコンデンサである。

本発明の好ましい適用において、無停電電源はその入力においてＡＣ／ＤＣコンバータを含み、またＡＣメイン電源と、エレベータカーに搭載されたブレーキモジュール／コントローラとの間のエレベータに内蔵されている。

本明細書において、本発明は、添付の図面を参照して具体例によって説明される。

図１は、ＵＰＳ１０の一般的な用途を示している。本例において、ＵＰＳ１０はメイン電源１を、エレベータ装置の昇降口内のエレベータカーに搭載された２つの電磁ブレーキモジュール２に相互接続する。各モジュール２は一体型ブレーキコントローラによって起動されて、昇降口内のガイドレールと摩擦的に係合することによって、エレベータカーをストップに持っていく。エレベータの安全動作は、明らかにブレーキモジュール２および関連ブレーキコントローラへの電力供給の信頼性に依拠しているので、ＵＰＳ１０はこの電力供給を保証するように設置される。図示されているように、ＵＰＳ１０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２と、分離手段１４と、２つの充電式エネルギー貯蔵部１６（１つのブレーキモジュール２につき１つ）と、分離手段１４の完全性をチェックするための１つまたは２つのテスター１８とを含む。

本発明の具体的実施形態が図２の回路図に詳細に示されている。ＡＣ／ＤＣコンバータ１２は、標準ＡＣ電圧（２２０Ｖ、５０Ｈｚ）をメイン電源１からＵＰＳ１０用のＤＣ入力電圧Ｕ_ｉｎ（４８Ｖ）に変換する。サージ保護回路５０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２、ひいてはエネルギー供給システム全体を、ＡＣメインにおける過電圧サージの危険性から保護する。さらに、コンバータ１２は５Ａに電流制限されて、ショート時にそれを保護する。ＡＣ／ＤＣコンバータ１２によって供給されたＤＣ入力電圧Ｕ_ｉｎはチョーク４３を通過して、それぞれのブレーキモジュール２および関連コントローラに供給されるＤＣ出力電圧Ｕ_ｏｕｔを各々が供給する、２つの独立した同一ネットワークＮ１およびＮ２に分割される。これらのＤＣ電力ネットワークＮ１およびＮ２の各々は、直列接続されたダイオード１４’およびヒューズ２０、ならびに並列接続された充電式スーパーコンデンサ１６を備えている。本実施形態において、ダイオード１４’は分離手段１４として機能する。これらはフォワードバイアスされて、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２からそれぞれのスーパーコンデンサ１６およびブレーキモジュール２への電流の流れを許容し、また反対方向の電流の流れに対してリバースバイアスされる。したがって、正常動作時に、電流はメイン電源１からＡＣ／ＤＣコンバータ１２およびダイオード１４’を介して流れ、スーパーコンデンサ１６を充電して、ブレーキモジュール２に電源投入する。メイン電源１が遮断されて、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２によって供給されたＤＣ入力電圧Ｕ_ｉｎを低下させると、ダイオード１４’は自動的にバイアスを反転させることによって、スーパーコンデンサ１６から遮断されたメイン電源１へのエネルギーの逆流を防止する。この状況において、スーパーコンデンサ１６に貯蔵されたエネルギーのみを使用して、ブレーキモジュール２への有効な電力供給を維持する。

ダイオード１４’がオーバーロードされると、これらは劣化し、両方向に自由に導電させる静電気破壊にさらされる。この状況において、ダイオード１４’はスーパーコンデンサ１６を遮断された電源１から分離することができない。以下は、ＵＰＳ１０の正常動作時に、完全性、および具体的にはダイオード１４’の分離性能を検証するために使用されるテストについて説明する。

各ネットワークＮ１およびＮ２のＤＣ出力電圧Ｕ_ｏｕｔは、第１のコンパレータ２２によって連続的に監視される。最初に、スーパーコンデンサ１６は完全に放電されて、ＵＰＳ１０が初めてメイン電源１に接続されると、スーパーコンデンサ１６は充電を開始し、ＤＣネットワークＮ１およびＮ２の出力電圧Ｕ_ｏｕｔは、（図３（ｂ）に示されるように）ＡＣ／ＤＣコンバータ１２の電流制限ゆえに線形に上昇する。出力電圧Ｕ_ｏｕｔが第１の基準値Ｕ_ｒｅｆ１に達すると、コンパレータ２２からの信号ＳＯＦは状態を変更し、スーパーコンデンサ１６が第１の基準電圧Ｕ_ｒｅｆ１よりも高いレベルに充電されたことを確認する。

正常動作時に、ダイオード１４’の完全性は、ダイオード１４’のいずれかが故障して両方向に電流伝導を可能にしたのかどうかを検証するテスター１８によって、定期的にチェックされる。テスター１８は、信号ＳＯＦを第１のコンパレータ２２から受け取るテストコントローラ２４と、チョーク４３からの出力とアース間に接続された抵抗器２８およびトランジスタ２６の直列ネットワークと、チョーク４３からの出力にさらに接続されて、ＤＣ入力電圧Ｕ_ｉｎを監視するための第２のコンパレータ３０とを含む。テストコントローラ２４はエレベータコントローラ３２に対して直接に、またはブレーキコントローラを介して間接的に、接続可能である。

ＵＰＳ１０の機能、および具体的にはテスター１８の機能は、図２に示された回路の種々のノードでの電圧プロファイルを簡潔にかつ強調して示す、図３（ａ）から図３（ｆ）を参照して説明される。ＵＰＳ１０は、最初に時間ｔ_０でメイン電源１に接続される。コンバータ１２によって供給されたＤＣ電圧入力Ｕ_ｉｎは、図３（ａ）に示されるように定格電圧に線形に上昇する。電流はコンバータ１２からダイオード１４’を介して流れ、スーパーコンデンサ１６を充電し、ＤＣ出力電圧Ｕ_ｏｕｔは図３（ｂ）に示されるように線形に上昇する。ＤＣ出力電圧Ｕ_ｏｕｔが時間ｔ_１で第１の基準電圧レベルＵ_ｒｅｆ１に達すると、第１のコンパレータ２２の両方からの信号ＳＯＦは図３（ｃ）に示されるようにアクティブになり、これらのアクティブ信号ＳＯＦはテストコントローラ２４に、テストが開始可能であることを知らせる。

図３（ｄ）に示されるように、テストサイクルの第１の期間ΔＴ_１中に、テストコントローラ２４からトランジスタ２６のゲートへのテスト信号ＤＴは非アクティブのままであり、それによって抵抗器２８およびトランジスタ２６を介する電流伝導はない。しかしながら、時間ｔ_２において、テストサイクルの第２の期間ΔＴ_２が開始し、テスト信号ＤＴはアクティブになり、トランジスタ２６の飽和を引き起こす。したがって、電流はコンバータ１２からチョーク４３、抵抗器２８およびトランジスタ２６を介してアースに直接流れる。抵抗器２８は６Ωの抵抗値を有しており、コンバータ１２が５Ａに電流制限されているために、ＤＣ入力電圧Ｕ_ｉｎを定格値に維持することが明らかに不可能である。チョーク４３はコンバータ１２から流れる電流の変化率を効果的に制限し、それゆえにＤＣ入力電圧Ｕ_ｉｎは即座に低下する。

ＤＣ入力電圧Ｕ_ｉｎのこの低下の始まりにおいて、ダイオード１４’は自動的にバイアスを反転させることによって、充電されたスーパーコンデンサ１６を、コンバータ１２、抵抗器２８およびトランジスタ２６から分離しなければならない。この場合、ＤＣ入力電圧Ｕ_ｉｎは図３（ａ）の実線で示されたように急速に低下する。ＤＣ入力電圧Ｕ_ｉｎが時間ｔ_３で第２の基準電圧Ｕ_ｒｅｆ２よりも低下すると、第２のコンパレータ３０からの信号ＤＴ_{Ｒｅｓｐｏｎｓｅ}は、図３（ｅ）に実線で示されているようにアクティブ状態から非アクティブ状態に変化する。

一方、もしダイオード１４’が何らかの理由で故障し、これらによって両方向の伝導が可能になる場合、ＤＣ入力電圧Ｕ_ｉｎの低下の開始時に、スーパーコンデンサ１６は、ＤＣ出力電圧Ｕ_ｏｕｔを提供することに加えて、ダイオード１４’を介して放電し、ＤＣ入力電圧Ｕ_ｉｎをその定格レベルに維持しようとする。それゆえに、図３（ａ）の破線で示されるようにＤＣ入力電圧Ｕ_ｉｎが低下するが、この低下はダイオード１４が故障していない場合ほど急速ではない。この状況において、ＤＣ入力電圧Ｕ_ｉｎは、テストサイクルの第２の期間ΔＴ_２中に第２の基準電圧Ｕ_ｒｅｆ２よりも低下しないために、第２のコンパレータ３０からの信号ＤＴ_{Ｒｅｓｐｏｎｓｅ}は、図３（ｅ）の破線で示されたアクティブ状態にとどまる。

テストコントローラ２４は、テストサイクルの第２の期間ΔＴ_２中に第２のコンパレータ３０からの信号ＤＴ_{Ｒｅｓｐｏｎｓｅ}を監視する。この期間ΔＴ_２中にアクティブ状態から非アクティブ状態への信号ＤＴ_{Ｒｅｓｐｏｎｓｅ}の状態推移があれば、コントローラ２４はダイオード１４’が正常であることを認識する。反対に、信号ＤＴ_{Ｒｅｓｐｏｎｓｅ}がこの期間ΔＴ_２を通してずっとアクティブである場合、コントローラ２４はエラー信号ＤＴ_{Ｅｒｒｏｒ}をエレベータコントローラ３２に出力し、ダイオード１４’の一方または両方が故障していることを示唆する。コントローラ２４は、後にエレベータコントローラ３２へのより便宜的な情報転送をするために、テストパルス期間ΔＴ_２中に収集された故障情報を記憶するためのメモリを含んでもよい。このエラー信号ＤＴ_{Ｅｒｒｏｒ}を受信すると、エレベータコントローラ３２はカーを最寄の階に移動させ、ドアを開けて乗客を外に出し、電子機械的ブレーキモジュール２を起動させてケージをその位置に止める。一度確立されたエラー信号ＤＴ_{Ｅｒｒｏｒ}はリセットのみ可能であり、エレベータは、故障ダイオードまたは複数のダイオード１４’が交換された後に再開される。

テストサイクル全体が、時間ｔ_４以降にそれ自体を反復する。テスト自体がダイオード１４’にダメージを与えないことを保証するために、第２の期間ΔＴ_２は一般的に可能な限り短く、通常は１０μｓの範囲にある。テストサイクルの第１の期間ΔＴ_１は、テストの頻度を変更するためにユーザによって調整可能である。ある用途においては、ユーザは１時間に１度ダイオードを自動的にテストすることを望むこともあり、別の用途においては、１週間に１度のテスト頻度で足りることもある。

ＤＣ入力電圧Ｕ_ｉｎの低下を強化するために、コンデンサは抵抗器２８に対して並列接続可能である。

上記実施形態のダイオード１４’は、ＵＰＳ１０で使用可能な分離手段１４の１タイプに過ぎないことが容易に理解されるであろう。本発明の第２の実施形態において、図２の回路におけるダイオード１４’の各々は、図４に示されたようにスイッチ１４”と置き換えられる。スイッチ１４”は電子機械的であってもよく、あるいは好ましくはトランジスタなどの半導体スイッチであってもよい。電子機械的スイッチ１４”が使用されると、長期間導電状態で結合された重い負荷によって、スイッチ１４”のコンタクトは粘着性になり、極端な例では、コンタクトは導電状態において永久的にヒューズしてしまう。したがって、この状況において、スイッチ１４”は電力遮断中にＤＣネットワークＮ１を切断することはできない。半導体スイッチ１４”が使用されると、これは、上記実施形態のダイオード１４’と同じ劣化および静電気破壊という問題にさらされる。

上記実施形態のダイオード１４’が、電流の一方向において導電し、反対方向に分離するように事前配置されているのに対して、信号ＳＷはＤＣネットワークＮ１を選択的に形成または切断するためにスイッチ１４”に供給されなければならない。信号ＳＷはスイッチ１４”に、メイン電源１の遮断中ならびにテストサイクルの第２の期間ΔＴ_２中に、ＤＣネットワークＮ１を切断させなければならない。

第２のコンパレータ３０は、すでにテスター１８’に対するＤＣ入力電圧Ｕ_ｉｎを監視しているために、第２のコンパレータ３０からの出力ＤＴ_{Ｒｅｓｐｏｎｓｅ}もまた、回路の構成要素の不要な重複を避けるために、スイッチコントローラ３４への入力として本発明において使用される。テストコントローラ２４からの信号ＤＴもまた、スイッチコントローラ３４に供給される。

スイッチコントローラ３４の関数は表１に示されており、ここで論理１はスイッチ１４”がＤＣネットワークＮ１を形成することを示し、論理０はスイッチ１４”がＤＣネットワークＮ１を切断することを示している。

正常動作時に、電流はメイン電源１からＡＣ／ＤＣコンバータ１２およびスイッチ１４”を介して流れ、スーパーコンデンサ１６を充電し、ブレーキモジュール２に電源投入する。メイン電源１が遮断して、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２によって供給されたＤＣ入力電圧Ｕ_ｉｎを第２の基準電圧Ｕ_ｒｅｆ２以下に低下させると、第２のコンパレータ３０からの信号ＤＴ_{Ｒｅｓｐｏｎｓｅ}は非アクティブになることによって、スイッチ１４”にネットワークＮ１を切断させ、スーパーコンデンサ１６から遮断されたメイン電源１へのエネルギーの逆流を阻止する。

上記実施形態のように、ＤＣ出力電圧Ｕ_ｏｕｔが時間ｔ_１において第１の基準電圧レベルＵ_ｒｅｆ１に達すると、第１のコンパレータ２２からの信号ＳＯＦは図３（ｃ）に示されるようにアクティブになり、これらのアクティブ信号ＳＯＦはテストコントローラ２４に、テストが開始可能であることを知らせる。テストは、図３（ａ）から図３（ｆ）を参照して上述された同じ手順に従う。

テストサイクルの第２の期間ΔＴ_２中において、テストコントローラ２４からの信号ＤＴはアクティブであり、スイッチ１４”を非導電状態に保持するのに対して、テストコントローラ２４は、第２のコンパレータ３０からの信号ＤＴ_{Ｒｅｓｐｏｎｓｅ}を監視する。この期間ΔＴ_２中にアクティブ状態から非アクティブ状態への信号ＤＴ_{Ｒｅｓｐｏｎｓｅ}の状態推移があれば、コントローラ２４はスイッチ１４”が正常であることを認識する。反対に、信号ＤＴ_{Ｒｅｓｐｏｎｓｅ}が（図３（ｅ）の破線で示されたように）この期間ΔＴ_２の間ずっとアクティブのままであれば、コントローラ２４はエラー信号ＤＴ_{Ｅｒｒｏｒ}をエレベータコントローラ３２に出力し、スイッチ１４”の一方または両方が故障していると示唆する。

テスター１８のメイン構成要素は、ａ）テストサイクルの第２の期間ΔＴ_２中にダイオード１４’またはスイッチ１４”に逆極性を確立する抵抗器２８およびトランジスタ２６の直列ネットワーク、ｂ）テストサイクルの第２の期間ΔＴ_２中にＤＣ入力電圧Ｕ_ｉｎを監視する第２のコンパレータ３０、およびｃ）トランジスタ２６をトリガし、第２のコンパレータ３０からの応答信号ＤＴ_{Ｒｅｓｐｏｎｓｅ}を評価するテストコントローラ２４、であることが理解されるであろう。

図５は本発明の代替実施形態を示しており、ここで第２の期間ΔＴ_２中にＤＣ入力電圧Ｕ_ｉｎをドレインすることによってダイオード１４’の極性を反転させるために、上記実施形態で使用されたトランジスタ２６は、メイン電源１とダイオード１４’の間に配置された、この期間ΔＴ_２中にＤＣネットワークＮ１およびＮ２をメイン電源１から完全に分離するための、テストスイッチ３６と置き換えられる。したがって、電圧プロファイルは動作時に図３（ａ）から３（ｆ）のそれと同様であり、唯一の違いは、ダイオード１４’が正常である場合にＤＣ入力電圧Ｕ_ｉｎが、第２の期間ΔＴ_２中に抵抗器２８を介して、３０Ｖではなく０にドレインすることである。そうでなければ、テスト手順は上記と同じである。この具体的な実施形態において、テストスイッチ３６はＡＣ／ＤＣコンバータ１２とダイオード１４’との間に置かれているが、スイッチ３６はメイン電源１とＡＣ／ＤＣコンバータ１２との間に置かれてもよいことが理解されるであろう。

図示されていないが、テストサイクルの第２の期間ΔＴ_２中にＤＣ入力電圧Ｕ_ｉｎを低下させるさらなる代替例は、ＡＣ／ＤＣコンバータとダイオード間の変圧器の一次巻き線と、ＡＣ／ＤＣコンバータとアース間に直列配置された変圧器の二次巻き線、抵抗器およびトランジスタを備えるドレイン回路とを配置するであろうことが理解されるであろう。テストサイクルの第２の期間ΔＴ_２中のトランジスタの飽和によって、推移電流は、ダイオードの入力電圧を低下させる一次巻き線における電磁場を誘発する二次巻き線を介して流れる。

図６は、ダイオード１４’に逆極性を確立する代替方法のみならず、テストサイクルの第２の期間ΔＴ_２中にＤＣ入力電圧Ｕ_ｉｎを監視するための代替手段をも示している。

ＤＣ入力電圧Ｕ_ｉｎをダイオード１４’にドレインするのではなく、変圧器４２を使用して、テストの第２の期間ΔＴ_２中にダイオード１４’からのＤＣ出力電圧Ｕ_ｄｏｕｔを上昇させる。変圧器４２の一次巻き線はダイオード１４’とスーパーコンデンサ１６との間に接続され、変圧器４２の二次巻き線は、スーパーコンデンサ１６およびアース間の抵抗器２８およびトランジスタ２６に直列接続される。

２つの抵抗器Ｒ１およびＲ２の直列ネットワークは、ダイオード１４’への入力とアースとの間に接続される。その結合抵抗は、抵抗ネットワークが電力供給をドレインするのを阻止するには比較的大きい。２つの抵抗器Ｒ１およびＲ２の結合部での第１の電圧Ｕ_１は、ダイオード１４’への入力電圧Ｕ_ｉｎに比例しており、テストコントローラ４０に供給される。同様に、抵抗ネットワークＲ３およびＲ４はダイオード１４’の出力に接続されており、第２の結合電圧Ｕ_２は、ダイオード１４’からの出力電圧Ｕ_ｄｏｕｔに比例しており、コントローラ４０に供給される。

抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４の値は、ＤＣ出力電圧Ｕ_ｄｏｕｔが比電圧差Ｕ_ｄｉｆだけＤＣ入力電圧Ｕ_ｉｎを超える場合のみ、第１の結合電圧Ｕ_１が第２の結合電圧Ｕ_２に等しくなるように、選択される。

第２の期間ΔＴ_２中に、コントローラ４０からのテスト信号ＤＴはトランジスタ２６を飽和させ、それによって電流は変圧器４２、抵抗器２８およびトランジスタ２６の二次巻き線を介して流れる。この推移電流は、変圧器４３の一次巻き線における電磁場を誘発し、ダイオード１４’の出力電圧Ｕ_ｄｏｕｔを入力電圧Ｕ_ｉｎよりも大きい値に上昇させることによって、ダイオード１４’はリバースバイアスされる。この効果は図７（ａ）に強調して示されている。

ダイオード１４’が正常である場合、ＤＣ入力電圧Ｕ_ｉｎは定格値にとどまるのに対して、ＤＣ出力電圧Ｕ_ｄｏｕｔは上昇する。時間ｔ_３において、ＤＣ出力電圧Ｕ_ｄｏｕｔは比電圧差Ｕ_ｄｉｆの分だけＤＣ入力電圧Ｕ_ｉｎを上回り、それによってコントローラ４０内の２つの結合電圧Ｕ_１およびＵ_２の比較は、図７（ｂ）に示されたステップ関数を生成する。

反対に、ダイオード１４’が故障している場合、電流はダイオード１４’を介して流れ、ＤＣ出力および入力電圧Ｕ_ｉｎおよびＵ_ｄｏｕｔを等化する。したがって、ＤＣ出力電圧Ｕ_ｄｏｕｔは、比電圧差Ｕ_ｄｉｆの分だけＤＣ入力電圧Ｕ_ｉｎを上回ることがない。したがって、第１の結合電圧Ｕ_１は、第２のテストサイクルΔＴ_２の間ずっと第２の結合電圧Ｕ_２より大きいままであり、２つの結合電圧Ｕ_１およびＵ_２の比較によってはステップ関数は生成されず、コントローラ４０は図７（ｃ）に示されるように、エラー信号ＤＴ_{Ｅｒｒｏｒ}をエレベータコントローラ３２に出力する。

図示されていないが、テストの第２の期間ΔＴ_２中にダイオード１４’からのＤＣ出力電圧Ｕ_ｄｏｕｔを上昇させるためのさらなる代替例は、チョークをダイオード出力とスーパーコンデンサの間に、トランジスタおよび抵抗器の直列ネットワークをスーパーコンデンサの公称電圧に対して正の電圧源とダイオード出力との間に、配置することが理解されるであろう。第２のテスト期間ΔＴ_２中に、トランジスタは直列ネットワークを閉鎖し、ダイオードの出力電圧は上昇する。

さらに、いくつかの修正によって、コントローラ４０と共に抵抗器ネットワークＲ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４を使用して、図２に示された実施形態の第２のコンパレータ３０とコントローラ２４とを置き換えることができることを、当業者は即座に認識するであろう。

分離手段１４にわたる極性を一時的に反転させることができる多数の他の配置と、テストサイクルの第２の期間ΔＴ_２中にＤＣ入力電圧Ｕ_ｉｎを監視するための多数の代替手段とがあることは、いうまでもない。

ＵＰＳ１０は、メイン電源１からのＡＣをブレーキモジュール２に使用可能なＤＣに変換するが、回路におけるＡＣ／ＤＣコンバータやＤＣ／ＡＣコンバータの適切な配置によって、ＵＰＳ１０は電源ＡＣまたはＤＣから電源投入されて、任意のＡＣまたはＤＣ用途に対して保証された電力供給ができることを、当業者は容易に理解するであろう。

さらに、本発明は充電式電源、より具体的にはスーパーコンデンサ１６を参照して説明されているが、第２の商用メイン電源、燃料電池、バックアップ発電機などの代替的補助電源もまた使用可能であることが理解されるであろう。

本発明に従ったＵＰＳの一般的な用途の概観である。 本発明の第１の実施形態に従ったＵＰＳの回路図である。 図２に示された回路の種々のノードでの電圧プロファイルのグラフ表示である。 図２のダイオードに対する代替分離手段を示す図である。 ダイオード入力電圧を低下させるための代替配置を示す図である。 ダイオード出力電圧を上昇させるための手段と、ダイオード入力電圧を監視するための代替手段とを組み込む回路図である。 図６に示された回路の種々のノードでの電圧プロファイルのグラフ表示である。

符号の説明

１ メイン電源
２ 電磁ブレーキモジュール
１０ ＵＰＳ
１２ ＡＣ／ＤＣコンバータ
１４ 分離手段
１４’ ダイオード
１４” スイッチ
１６ 充電式エネルギー貯蔵部
１８、１８’ テスター
２０ ヒューズ
２２ 第１のコンパレータ
２４ テストコントローラ
２６ トランジスタ
２８ 抵抗器
３０ 第２のコンパレータ
３２ エレベータコントローラ
３４ スイッチコントローラ
３６ テストスイッチ
４０ コントローラ
４２ 変圧器
４３ チョーク
５０ サージ保護回路

Claims (11)

1. メイン電源（１）に接続するための入力と、
   電気負荷（２）に接続するための出力と、
   補助電源（１６）と、
   緊急動作時に補助電源（１６）を入力から分離するように構成された選択的分離手段（１４）とを備える、無停電電源（１０）であって、
   正常動作時のテスト期間（ΔＴ_２）に、分離手段（１４）に逆極性を確立する第１の手段（２６、２８、３６、４２）と、
   分離手段（１４）への入力電圧（Ｕ_ｉｎ）に比例する電圧（Ｕ_ｉｎ、Ｕ_１）を監視し、監視されている電圧（Ｕ_ｉｎ、Ｕ_１）がテスト期間（ΔＴ_２）中に第１の基準値（Ｕ_ｒｅｆ２、Ｕ_２）にとどまるか、これより高くなる場合にはエラー信号（ＤＴ_{Ｅｒｒｏｒ}）を出力する、第２の手段（３０、２４、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、４０）とをさらに備えることを特徴とする、無停電電源（１０）。
2. 補助電源は充電式エネルギー貯蔵部（１６）である、請求項１に記載の無停電電源（１０）。
3. 第１の手段は、分離手段（１４）への入力とアースとの間に直列に配置された抵抗器（２８）およびトランジスタ（２６）から構成される、請求項１または２に記載の無停電電源（１０）。
4. 抵抗器（２８）に並列に接続されたコンデンサをさらに備える、請求項３に記載の無停電電源（１０）。
5. 無停電電源（１０）の入力と分離手段（１４）への入力との間に配置されたチョーク（４３）をさらに備える、請求項３または４に記載の無停電電源（１０）。
6. 分離手段（１４）への入力とアースとの間に配置された抵抗器（２８）をさらに備える無停電電源（１０）であって、第１の手段は、メイン電源（１）に、またはメイン電源（１）と分離手段（１４）との間に配置された切断スイッチ（３６）を備える、請求項１または２に記載の無停電電源（１０）。
7. 分離手段（１４）の出力と補助電源（１６）との間に配置された一次巻き線を有する変圧器（４２）をさらに備える無停電電源（１０）であって、第１の手段は、補助電源（１６）とアースとの間に直列に配置された変圧器（４２）、抵抗器（２８）およびトランジスタ（２６）の二次巻き線から構成される、請求項１または２に記載の無停電電源（１０）。
8. 第２の手段は、分離手段（１４）への入力電圧（Ｕ_ｉｎ）を第１の基準値（Ｕ_ｒｅｆ２）と比較するための第１のコンパレータ（３０）と、コンパレータ（３０）からの出力信号（ＤＴ_{Ｒｅｓｐｏｎｓｅ}）を監視するためのコントローラ（２４）とを備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の無停電電源（１０）。
9. 第２の手段は、分離手段（１４）への入力とアースとの間に接続されて、入力電圧（Ｕ_ｉｎ）に比例する第１の電圧（Ｕ_１）を提供するための第１の抵抗器ネットワーク（Ｒ１、Ｒ２）と、分離手段（１４）への出力とアースとの間に接続されて、分離手段（１４）の出力での電圧（Ｕ_ｄｏｕｔ）に比例する第１の基準値（Ｕ_２）を提供するための第２の抵抗器ネットワーク（Ｒ３、Ｒ４）と、第１の電圧（Ｕ_１）を第１の基準値（Ｕ_２）と比較するコントローラ（４０）とを備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の無停電電源（１０）。
10. 無停電電源（１０）の出力の電圧（Ｕ_ｏｕｔ）を第２の基準値（Ｕ_ｒｅｆ１）と比較して、出力電圧（Ｕ_ｏｕｔ）が第２の基準値（Ｕ_ｒｅｆ１）よりも大きい場合にはテスト開始信号（ＳＯＦ）を出力する第２のコンパレータ（２２）をさらに備える、請求項１から９のいずれか一項に記載の無停電電源（１０）。
11. 緊急動作時に補助電源（１６）を入力から分離するための、無停電電源（１０）で使用される選択的分離手段（１４）をテストするための方法であって、
    正常動作時のテスト期間（ΔＴ_２）中、分離手段（１４）に逆極性を確立することと、
    分離手段（１４）への入力電圧（Ｕ_ｉｎ）に比例する電圧（Ｕ_ｉｎ、Ｕ_１）を監視することと、
    監視された電圧（Ｕ_ｉｎ、Ｕ_１）がテスト期間（ΔＴ_２）中、第１の基準値（Ｕ_ｒｅｆ２、Ｕ_２）にとどまるか、これより高くなる場合にエラー信号（ＤＴ_{Ｅｒｒｏｒ}）を出力することと、を特徴とする、方法。

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