JPH01133531A

JPH01133531A - 無停電電源装置

Info

Publication number: JPH01133531A
Application number: JP62290516A
Authority: JP
Inventors: Koichi Kaneko; 宏一金子
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-11-19
Filing date: 1987-11-19
Publication date: 1989-05-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】【発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、チョッパとインバータで構成される無停電電
源装置の入力電圧が急変時等で発生する交流出力電圧の
変動を最小限に抑制するのに適した無停電電源装置に関
するものである。

（従来の技術）直流を交流に変換するインバータは安定した交流を得ら
れることから、無停電電源装置として多く利用されてい
る。無停電電源装置は一般に電子計算機等の重要負荷の
電源として用いられることが多いがその負荷は様々であ
りかつ極めて重要な箇所に使用されている場合が多い。

さて、インバータの構成について言及すれば大まかに２
つに分類することが出来る。

一つはインバータ装置に直流電圧を可変するチョッパを
用いないで、インバータのみでパルス幅制御を行ない出
力電圧を調整する方法である。この方法は、インバータ
のパルス幅を変化させるため、パルス幅の変化にともな
い出力電圧の高調波成分が変動し、その結果、交流出力
側の高調波除去用フィルタ回路をパルス幅の制御範囲で
の高調波最大値で設計しなければならず、フィルタ容量
の増大を招いて終う欠点を有している。特に蓄電池等の
直流電圧の変動範囲が大きい電源を直流電源とした場合
は、その分パルス幅の制御範囲が大きくなり、フィルタ
の設計をより困廻にさせてぃる。

上記の欠点を防止するためインバータの直流入力にチョ
ッパを設けて、チョッパで出力電圧制御を行い、インバ
ータは出力電圧の高調波成分が低減されるようパルス幅
を所定値に固定した制御を行うことで高調波成分を低減
させる方法が考えられる。又、インバータ装置の出力電
圧の大きさをチョッパで、出力周波数をインバータで独
立に調節出来るため制御回路を簡単に構成出来る利点も
備えている。

次に、チョッパとインバータで構成されている無停電電
源装置の制御方法の一例を第４図を用いて説明する。同
図において交流電源１は、単巻トランス２を介して整流
器３により交流を直流に変換される。整流器３により変
換された直流電源は、インバータ装置により交流に変換
され、インバータ変圧器６を介して負荷７に供給される
。インバータ装置はチョッパ４とインバータ５で構成さ
れる。インバータ５の直流入力にチョッパを設けること
によってチョッパで出力定電圧制御を行いインバータ５
は出力電圧の高調波成分が低減されるようにパルス幅を
所定値に固定した制御を行うことが出来る。上記の制御
方法を採ることによって。

図示されない高調波除去のための出力フィルタ回路の容
量を小さくできること、インバータの制御回路を簡単に
構成できるなどの利点を有する。

第４図の制御回路においては、電圧基準１３と出力電圧
帰還１２とを比較し、その偏差１４は誤差アンプ１５に
印加される。誤差アンプ１５の出力信号は、移相器１６
にて点弧信号に変換され、更にゲートアップ１７により
絶縁増幅され、チョッパ４のスイッチング素子に供給さ
れる。

次にチョッパ４のスイッチングについて言及すれば、近
年の半導体素子の急速な発展に伴ない、高周波のスイッ
チングが可能となってきている。

高周波スイッチングを行なうことによりチョッパ４の内
部構成のうちの直流リアクトルのインダクタンス値を小
さくすることが可能であり、直流リアクトルを小型、軽
量、安価なものにできる利点を持っている。

さて、上記高周波スイッチングを行なうチョッパの制御
方法において、交流入力急変時の動作のタイムチャート
を第５図を用いて説明する。まず定常状態では、インバ
ータの交流出力電圧はチョッパの出力定電圧制御回路の
働きにより、所定値に制御されている。この状態で、無
停電電源装置の交流入力電圧が高くなり直流入力電圧が
急激に高くなった場合を想定すると、急変点ｔ工でチョ
ッパ直流入力電圧が高くなっても、チョッパを制御する
ゲート移相は単純な閉ループ構成であるため急には動作
せず、−時的にチョッパ直流入力電圧が高くなった分だ
け交流出力電圧が跳ね上がることになる。その後チョッ
パの定電圧制御回路の機能により所定の制御時定数でチ
ョッパ出力電圧を絞ることにより交流出力電圧が所定の
電圧値に自動制御される。

即ち、チョッパ直流入力電圧の急変時にインバータ装置
の交流出力電圧が入力電圧に従って急変するという欠点
を生ずる。特に無停電電源装置においては、安定した交
流電圧が供給するための装置であり、交流出力電圧の変
動を小さく抑えることが重要である。前記の欠点を防止
するためには、■　チョッパ回路にある直流リアクトル
のインダクタンス値を大きくする。

■　定電圧制御回路の応答を速くする。

等が考えられるが、前者は近年の高周波スイッチング化
にともない直流リアクトルを小型、軽量。

安価にできるという利点と相反する要求となってしまう
し、また後者は定電圧制御系に含まれる主回路の応答に
より定電圧制御回路の応答速度の上限が決まっており、
それ以上の改善は定常時の制御系の不安定を引き起こし
てしまう。更に、交流出力電圧が変動したことに対して
フィードバック制御を行なっている以上、能動的には交
流出力電圧の急変を改善できないという欠点を有してい
る。

本発明の目的は、この点に鑑みなされたものであって、
チョッパとインバータで構成される無停電電源装置にお
いて、前記無停電電源装置の直流入力電圧が急変した際
に、チョッパの構成要素である直流リアクトルのインダ
クタンス値を大きくすることなく前記無停電電源装置の
交流出力電圧の過大な変動を防止することが可能な無停
電電源装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）上記目的を達成するために、本発明はチョッパとインバ
ータで構成される無停電電源装置において前記無停電電
源装置の直流入力電圧が急変したことを検出するととも
に、この検出器の出力信号によりチョッパのゲート移相
信号を最小又は最大値に変化させるようにしたことを特
徴とするものである。

（作　　用）本発明によれば、直流入力電圧急変時、チョッパのゲー
ト移相信号を最小又は最大値に変更することにより、無
停電電圧装置の交流出力電圧の過大な変動を防ぎ、負荷
に対して変動の少ない良質な交流電圧を供給することが
可能となる。

（実　施　例）以下本発明の実施例を第１図及び第２図を用いて説明す
る。第１図において第４図の従来例と異なる点は、直流
入力電圧２２を検出するための絶縁増幅回路２１を付加
し入力急変検出器２３を用いてチョッパのゲート位相の
変更が可能なようにチョッパの移相器１６を構成したこ
とである。

本発明による移相器１６と入力急変検出器２３の具体的
構成を第２図に示す。同図において直流入力電圧は、入
力急変検出器２３内の微分回路２３１に与えられ、その
出力信号は、入力急変レベル基準２３３より出力される
所定の値とともに、比較器（ＣＯＭＰ）　２３２に与え
られ、両者の大きさが比較される。

この比較器２３２は、　２つの入力信号の内、微分回路
の出力信号の方が大きなときに「１」のパルス信号を出
力し、逆のときには「０」の出力信号を出力する。一方
移相器１６の内部には、アナログスイッチ１６２が前段
に設けられており、２つの入力信号が与えられる。一つ
は、出力電圧帰還１２と電圧基準１３の偏差１４を誤差
アンプ１５で増幅された移相信号１６２ａであり、他方
入力は、最小移相基準１６１にて発生される最小移相信
号である。アナログスイッチ１６２は、入力急変検出器
２３の出力信号である選択信号１６２ｃにより２つの入
力信号の内どちらかを選択する働きを有する。つまり、
選択信号がｒＯＪの時は、移相信号１６２ａを選択し、
「１」の時は最小移相信号１６２ｂを選択するように構
成されている。アナログスイッチ１６２にて選択された
信号は、比較器（ＣＯＭＰ）１６３にて三角波発生器１
６４にて発生する三角波と大きさを比較され、三角波よ
りアナログスイッチ１６２の出力信号が大きければ「１
」、その逆であれば「０」を出力するパルス列信号に変
換される。移相器１６より出力されたパルス列信号は、
ゲートアンプ１７により所定の大きさに変換され、チョ
ッパを構成する各スイッチング素子に与えられることに
なる。

次に以上述べた制御回路構成に対応する動作例をタイム
チャート第３図を用いて説明する。まず、無停電電源装
置が定常状態時には、入力急変検出器２３の選択信号１
６２ｃは、直流入力電圧が一定値であるので「０」であ
り、アナログスイッチ１６２は移相信号１６２ａを選択
しておりチョッパは前記移相信号により自動制御されて
いる。この状態で交流入力電圧の急変が起こり直流入力
電圧が急激に高くなった場合を想定すると、急変点ｔ１
で直流入力電圧の急変を検出して、入力急変検出信号は
、「０」から「１」に変化する。従ってアナログスイッ
チ４は誤差アンプよりの移相信号より瞬時に最小移相信
号に選択変更され、その結果チョッパは出力電圧を急速
に絞り込むことになり交流出力電圧の跳ね上りを抑える
ことができる。また、入力急変検出器は入力急変を一度
検出すると所定の時間「１」を出力する機能を持たすこ
とにより交流出力電圧の変動を最小に抑える効果を期待
できる。

尚、上記実施例においては、直流入力電圧が上昇した場
合を想定して説明してきたが、直流入力電圧が降下した
場合についても最大移相信号を選択することで同様の考
えで交流出力電圧の変動を抑えることができる。更に、
直流入力電圧の変化は、交流入力電圧の急変に対しての
みの効果に限定されるものではなく、無停電電源装置の
運転パターンが充電より放電、又は放電より充電に切換
る際の直流電圧の急変時にも同様の効果が得られること
はもちろんである。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、直流入力電圧の急
変時にその変化を検出しチョッパの移相信号をその最小
又は最大値に一定時間変更することによりチョッパ入力
電圧の急変を出力側に移行させないようにして無停電電
源装置の交流出力電圧の跳ね上りや落ち込みを防ぐ効果
があり、負荷に対して変動の少ない良質な交流電圧を供
給することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
第１図における入力急変検出器と移相器の具体的−例を
示す回路図、第３図は本発明の詳細な説明するためのタ
イムチャート、第４図は従来の無停電電源装置を示すブ
ロック図、第５図は第４図の回路における直流入力電圧
急変時の動作を説明するためのタイムチャートである。１・・・交流電源、　　　　２・・・単巻トランス、３
・・・整流器、　　　　　４・・・チョッパ、５・−・
インバータ、　　　　６・・・インバータ変圧器。７・・・負荷、　　　　　　１１・・・補助トランス、
１２・・・出力電圧帰還、　　１３・・・電圧基準、１
４・・・偏差、　　　　　　１５・・・誤差アンプ、１
６・・・移相器、　　　　　１７・・・ゲートアンプ、
２１・・・絶縁増幅器、　　　２２・・・直流入力電圧
。２３・・・入力急変検出器、　１６１・・・最小移相基
準、１６２ａ・・・移相信号、　　　　１６２ｂ・・・
最小移相信号、１６２ｃ・・・選択信号、１６２・・・アナログスイッチ、１６３・・・比較器、　　　　　１６４・・・三角波発
生器、２３１・・・微分回路、　　　　２３２・・・比
較器、２３３・・・入力急変レベル基準代理人　弁理士　則　近　憲　佑同　　第子丸　健第２図１、／ｌｌ；廼麦点、直が耐入力電圧　　　　　　　　　　　　１第３図メカｌ：池む、第５図

Claims

【特許請求の範囲】

チョッパとインバータから成り、交流電源を整流した直
流電源或いはバッテリ等の直流電源を交流に変換して負
荷に供給する無停電電源装置において、前記無停電電源
装置の直流入力電圧が急変したことを検出する検出器と
、この検出器の出力信号により前記チョッパのゲート位
相信号を最少又は最大値に変化させる変更手段を設けた
ことを特徴とする無停電電源装置。