JPH0213234A - 無停電電源装置 - Google Patents

無停電電源装置

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JPH0213234A
JPH0213234A JP16223988A JP16223988A JPH0213234A JP H0213234 A JPH0213234 A JP H0213234A JP 16223988 A JP16223988 A JP 16223988A JP 16223988 A JP16223988 A JP 16223988A JP H0213234 A JPH0213234 A JP H0213234A
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JP
Japan
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storage battery
thyristor
power
voltage
power supply
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Application number
JP16223988A
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English (en)
Inventor
Toshiji Umetsu
梅津 利治
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Sansha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Sansha Electric Manufacturing Co Ltd
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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】 [産業上の利用分野] 本発明は、交流電源の停電時に交流電源の整流出力の代
わりに蓄電池の直流電力をインバータに供給し、交流電
源の停電時にもインバータから負荷に交流電力を供給す
る無停電電源装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、蓄電池を備えたこの種無停電電源装置は第2図又
は第3図に示すように構成されている。
第2図に2いて、(1)は3相商用交流電源の入力端子
、+21は電源端子(1)の商用交流を整流する整流器
、(3a)、 (4a)は整流器f21の出力を平滑す
る第1リアクトル、第1コンデンサ、i5H’j、蓄゛
醒池、(6)は入力さ几た直流を3相交流に変換して出
力する定周波定電圧型のインバータ、(71,+81は
インバータ(6)の入力電流全平滑する第2リアクトル
、第2コンデンサ、(9)はインバータ(6]の3相の
交流電力を電子計算機、計測器などの負荷に供給する出
力端子である。
そして、商用交流電源が給電される電源正常時は、入力
端子(1)の交流電源が整流器(21で整流されるとと
もに、整流器(2:の整流出力がリアクトル(3)。
コンデンサ(4)にLって平滑さnる。
さらに、リアクトル(3a、1.コンデンサ(4a)の
入力平滑によって形成さ几た直流を流が、リアクトル(
7)、コンデンサ(8)の平滑回路を介してインバータ
(6)に供給さn、整流器121の整流出力を変換し之
交流電力がインバータ(6)刀)ら出力端子(9)を介
して負荷に供給さnる。
ま之、前記人力平滑によって形成された直流電流により
蓄電池15)が充電さnる。
つぎに、商用交流電源が停電すると、蓄電池(5の直流
電流がリアクトル(7)、コンデンサ(3)を介してイ
ンバータ(6)に供給され、蓄゛電池(6)の充電エネ
ルギにもとづくインバータ(61の交流電力が負荷に供
給される。
さらに、商用交流電源が回復すると、入力端子11の交
流電源の復帰にLす、電源正常時と同様に、整流器(2
1の整流出力にもとづく交流電力がイン/ぐ一タ(6〕
から出力されるとともに、前記入力平滑によって形成さ
れた直流電流にもとづき、蓄電池(6コンデンサ(4a
) k介してそのまま蓄電池(5)ニ供給され、このと
き、リアクトル(3a、l、コンデンサ(4a)に容量
の大きな大型のものを用いなければ、電源リップによっ
て蓄電池15)の光、放電がくり返、tされ、蓄電池(
5)の寿命が低下する。
また、インバータ(6)が正弦波状の交流電力を形成す
るようにスイッチング動作し、このとき、リアクトル(
7)、コンデンサ(8)がなければ、インバータ(6)
の入力側の電流も前記スイッチング動作によって正弦波
状に変化し、蓄電池+51の充、放電がくり返えされて
蓄゛成池(6)の寿命が短かくなる。
したがって、第2図の装置の場合、−リアクトル(3a
)、コンデンサ(4a)に大容量の大型のもの・と使用
して電源リップを十分に低減するとともに、リアクトル
(7)、コンデンサ(8)にも大容量の大型ノ5の全使
用してインバータ(6)の動作にもとづくりップルも十
分に低減する必要があり、装置が著しく大型化する。
さらに、回復充電後にも蓄電池;6)に大電流の充こ混
流が供給され続け、大′1流の連続充准による蓄電池’
51の寿命方化が避けられない。
そこで、第3図の装置は蓄電池を専用の充電器で充電し
、第2図の各不都合全解消するようにしている。
第3図において、(3b)、 (4b)は第1図のりア
クドル1 コンデンサ(3a)、 (4a)に相当する
入力平滑用の第3リアクトル、第3コンデンサ、Oqは
入力端子il+に接続された専用の充電器、(111は
蓄電池!5)の直流電流全インバータ(6)に供給する
放電路用の主サイリスタ、[21,(13,Hにサイリ
スタ(11)の転流制御用の第4リアクトル、補助サイ
リスタ、第3コンデンサであり、サイリスタ(11)に
リアクトル(121サイリスタ(13,コンデンサIの
直列回路が並列に設けられているJ(+51はコンデン
サH’6図示の極性に充電する直流電源である。
なり1サイリスタf11)は図示省略された停電検出回
路により、商用交流電源の停電時に点弧されてオンし、
サイリスタ(+31は図示省略された回復検出回路によ
り、電源回復時に点弧されてオンする。
また、充電器GOは、交流電源が供給される電源トラン
ス、該トランスの2次側出力の整流、平滑回路及び蓄電
池(6)の充電電流を制御するシリーズレギュレータあ
るいはチョッパ回路などヲ荷し、蓄電池(6)の電圧に
したがって蓄電池(5)の充電電流を制御し、蓄電池(
51の大電流の回復充電及び回復充電後の小電流の浮動
充電を行う。
そして、電源正常時には、整流器121の整流出力がリ
アクトル(3b)、コンデンサ(4b)によって平滑さ
n、該平滑によって形成された直流電流がインバータ(
6)に供給される。
また、蓄電池(5)は充電器αOの小電流の充電電流に
よって浮動充電され、このとき、サイリスタ+Il+。
(+3に逆方向の電圧が印加される几め、蓄電池(6)
は整流器(2)、インバータ(6)など71kら切離さ
れた状態に保持される。
つぎに、商用交流電源が停電すると、前述の停電検出回
路によってサイリスタ(111がオンし、蓄電池(5)
の直流電力がサイリスタIll e介してインバータ(
6)に供給される。
さらに、商用又流電源が回復すると、前述の回復検出回
路によってサイリスタ(13がオンする。
このとき、直流電源−によって充電されていえコンデン
サ(14の電荷が、サイリスタ031.リアクトル化、
サイリスタ(+n k介して放出され、サイリスタtm
に転流オフ用の逆電圧が印加され、サイリスタ(111
がオフする。
一方、商用交流電源の復帰により、インバータ(6)に
は再び整流器12(の整流出力にもとづく直流電流が供
給される。
また、サイリスタ(11)がオフするとともに、コンデ
ンサ(14Jの放電によってサイリスタ(131がオフ
し、蓄電池(6)は再び整流器(2)、インバータ(6
)などから切離された状態になるとともに充電器00に
よって充電され、このとき、蓄電池(5)の電圧にもと
つき、充電器/IGの大電流の充“電電流によって回復
充電さnた後、充電器QGの小電流の充電電流によって
浮動充電される。
そして、第3図の装置の場合、電源正常時に蓄電池(6
)が整流器(21,インバータ(6)など刀瓢ら切離さ
れ、蓄電池(6)の充電が充電器00のみによって行わ
れるため、電源リップル及びインバータ(6)の動作に
よって蓄電池15)の充、放電がくり返えさnず、リア
クトル(3b) 、コンデンサ(4b)に第2図のりア
クドル(3a)、コンデンサ(4a)より容量の小さな
小型のもの全周いることができるとともに、第2図のり
アクトノに(力、コンデンサ(3)を省くことができる
しかも、充電器αOK、Il:つて蓄電池15)の充電
電流が制御され、とくに、浮動充電中の充電電流が小さ
いため、充電による蓄電池(6)の寿命低下が防止され
乙。
〔発明が解決しようとする課題〕
前記第3図り装置の場合、交流電源で動作する充電器α
Gに電源トランス、整流回路、平滑回路などを設け、電
源リップル全十分に低減した充電電流全蓄電池(6)に
供給する必要があり、このとき、電源トランスなどの容
量は回復充電に必要な大電流を基準にして設定される。
したがって、充電器CIGとして、電源部に容量の大き
な′rに源トランス、!!E流回路、平滑回路などとを
設け、しかも、出力段に大容量のトランジスタを設けた
大型の充電器が必要になる。
また、サイリスタ+I11. (13それぞn’1点弧
するため、停電検出回路5回復検出回路が必要であり、
しかも、サイリスタ(11)を強制転流するため、コン
デンサ114を充電する直流電源(15+ ’c要し、
かつ、す゛イリスタ(131などに大容量のものを用い
る必要がある。
そのため、第3図の装置は、蓄電池(6(の長寿命化は
図れるが、第2図の大型のコイル(3a)、 +7) 
、コンデンサ(、ia)、 +81の代わりに、大型の
充電器αO及び停電検出回路1回復検出回路、直流電源
(161などを設ける必要があり、小型化が図れない問
題点がある。
本発明は、専用の充電器など全周いない小型の構成で充
電による寿命低下なく蓄°成池の充電が行える無停′電
電源装置を提供することを目的としている。
〔課題を解決するtめの手段〕
前記目的を達成するための手段全、実施例に対応する第
1図全参照して以下に説明する。
本発明は、交流電源を整流する整流器121と、該整流
器(21の整流出力を交流に変換して負荷に給電するイ
ンバータ(6)と、前記交流電源の停電時に前記インバ
ータ(6)に直流゛電力を供給して前記負荷への給電停
止を防止する蓄電池(6)とを備えた無停電電源装置に
3いて、 前記蓄電池[6)と前記インバータ(6)の入力端子と
の間に設けられた前記直流電力の供給用のサイリスタ(
1Gと、 前記サイリスタtlfnに並列に設けら11.た充電路
用のダイオード(1η1回復充電用の開閉スイッチ手段
としての接触器接点ti81の直列回路と、前記接点(
llilに並列に設けられた浮動充電用のトランジスタ
(191と、 前記又流電源の停電時に前記接点(18Iに並列に設け
ら7′1.た点弧用のダイオード120+2介した前記
蓄電池(6)の電圧全前記サイリスタ(1印のゲートに
印加し。
前記サイリスタHk点弧する点弧回路としての抵抗・2
2.E+、ツェナダイオード3褐の直列回路と、前記蓄
電池(51の電圧が回復充電基準電圧以下に低下しtと
きに前記接点(lat−閉成するとともに。
前記蓄電池(6]の電圧が前記基準1を王より高くなっ
たときに前記接点(+81を開放する回復充電制御手段
としての開閉制御回路のと、 前記蓄電池(5)の′電圧上昇にしたがって前記トラン
ジスタ(191の通流電流を減少制限する浮動充電制御
手段としての駆動制御回路@lと 全備えるという技術的手段を講じている。
〔作用〕
前記のように構成された本発明の無停電電源装置の場合
、又流電源が供給される電源正常時には、サイリスタ(
IEが逆バイアスされてオフするとともて、整流器(2
1の整流出力にもとづく直流の充電電流がダイオード(
Iη、トランジスタ(目ヲ介して蓄′成池(5)に供給
され、このとき、駆動回路釦)の制aICよってトラン
ジスタ(191の通流電流が回復充電後の浮動充電用の
小電流になるとともに、サイリスタ(161のオフにも
とづき、電源リップル、インバータ(6)の動作に二っ
て充[を流が変動しても蓄電池(5)が放電せず、蓄電
池16)の充電のみが行わnる。
また、交流電源が停電すると、整流出力O遮断によって
サイリスタ(+61の逆バイアスが解除されるとともに
点弧回路を介した蓄′成池(5)の電圧によってサイリ
スタ+IIがオンし、蓄電池(6)の直流電力がサイリ
スタt+e+2介してインバータ(6)に供給される。
さらに、停電中の放電によって蓄電池(5)の電圧が回
復充電基準′電圧以下に低ドすると、接点−が閉成され
る。
そして、交流電源が回復すると、整流器;21の整流出
力によってサイリスタ(16)が再び逆バイアスさ九、
特別な転流側@Jを行うことなくサイリスタ(1G)が
オフするとともに、整流出力にもとづく大電流の充電電
流がダイオードQ71.接点す〜を介して蓄電池(51
に供給され、蓄電池(5)が大電流で回復充電される。
さらに1回復充電によって蓄電池(5)の′成田が前記
基鵠二j王より高くなると、接点用が開放され、蓄電池
5)にダイオードt17)、トランジスタ(191を介
シた・J−ぺ光り充〔E電流が供給され、回復充電後の
前述の浮動充電に移行する。
そのため、整流器(2)の整流出力によってインバータ
(6)の給電及び蓄電池(5)の充′成が行われ、この
とき、接点上の開、閉に工って蓄°電池(6)の充X電
流が犬、小可変され、回復充電後には小電流の充電電流
で蓄電池(61が浮動充電される。
また、蓄電池16)の充電中には、サイリスタ+161
のオフ:?:、もとづく蓄電池(6)の放′1阻止にも
とづき、電源リップル、インバータ(6〕の動作によっ
て充電電流が変動しても、蓄電池+51は放電すること
なく充電され続ける。
〔実施例〕
を示し、(3c)、 (4c)は整流器(21の整流出
力を平滑する第5リアクトル、第5コンデンサ、(16
1はアノード、カソードが蓄電池(5)の陽極、インバ
ータ(6)の入力端子に接続された蓄電池(51の直流
電力供給用のサイリスタ、07)はアノードがサイリス
タ(161のカソードに接続された充電路用のダイオー
ド、凶はサイリスタ[l1mのアノードとダイオード1
17)のカソードとの間に設けられた開閉スイッチ手段
としての接触器接点であり、ダイオードf174.接点
(181の直列回路がサイリスタ叫に並列に設けられて
いる。
(+91は浮動充電用のNPN型のトランジスタであり
、コレクタがダイオードf+71のカソードに接続され
、エミッタが蓄電池(5)の陽極に接続されている。
嶽は接点(181に並列に設けられた点弧用のグイオド
であり、アノード、カソードがサイリスタ(161のア
ノード、ダイオードQ7]のカソードそれぞれに接続さ
れている。21)はトランジスタ(19)のコレクタと
アースとの間に設けられた平滑用の第6コンデンサであ
る。
221、 e231. +241はサイリスタ(161
の点弧回@全形成するil、%2抵抗、ツェナダイオー
ドであり、ダイオードI24)のアノードが抵抗@、 
’22’t:介してインバータf6]の入力端子に接続
さnるとともに、ダイオード24)のカソードがダイオ
ード(lηのカソードに接続され、かつ、抵抗・n、@
の接続点にサイリスタ(161のゲートが接続されてい
る。
!2丘は蓄電池+51の電圧が印加さnる電圧継電器で
あり、蓄電池(5)の電圧が所定の回復充電基準電圧工
り高いときのみ動作して継電器接点(ハ)を閉成する。
02mは接点嬢を介した蓄電池(6)の′4田が印加さ
れる限時継電器であり、電圧印加にもとづく起動により
、一定の遅延時間経過後に限時接点2&を閉成する。の
は接点2&を弁じた蓄電池(6)のtEEが印加される
接触器であり、電圧印加にもとづく励磁によって接点f
281を開放保持する。(301は継電器(至)。
(271及び接触器−が形成する接点端の開閉制御回路
であり、回復充電制御手段を構成する。
賄)はトランジスタ(191のベースに制御信号上供給
する。駆動制御回路であり、浮動充電制御手段を形成し
、トランジスタ(+91のエミッタの蓄電池(51の直
流又はトランジスタ(19)のコレクタの直流を電源と
して動作し、蓄電池[6)の!!田に応じて1す御信号
のレベル又はパルス周期を可変し、トランジスタ+19
1の通流電流全制御する。
そして、商用交流電源が供給される電源正常時には、入
力端子(!1の交流電源にもとづく整流器(2の整流出
力がリアクトル(3C)、コンデンサ(4りで平滑され
、該平滑によって形成された直流電流がインバータ(6
)に供給され、整流器(21の整流出力にもとづく交流
電力が出力端子(9)から電子計算機。
計測器などの負荷に供給される。
また、リアクトル(3cン、コンデンサ(4c)の平滑
によって形成された直流電流がダイオード071.トラ
ンジスタQ91i介して蓄電池(6)に供給され、蓄電
池(6)が充電される。
このとき、サイリスク(Q61はカソードの電圧がアノ
ードの電圧より高くなって逆バイアスされ、オフに保持
される。
′!た、充電によって蓄電池(6)の電圧が回復充電基
準電圧より高い電圧に保持されるため、接点(至)。
Q&が閉成保持されて接点−が開放保持される。
さらに、蓄電池(5)のほぼ満充電の電圧にもとづき、
制御回路’311は、トランジスタ(191の通流電流
を充電完了後の浮動充電に必要な小電流に減少制限する
ように、トランジスタ119)のベースバイアス電圧又
はスイッチング周波数を制御する。
したがって、電源正常時の蓄電池(61の浮動充電は、
整流器(2)の整流出力にもとづく小電流の充電電流に
よって行われ、このとき、サイリスタt161のオフに
よって蓄電池(5)の放電が阻止され、たとえばインバ
ータ(6)の動作によってインバータ(6)の入力側の
直流が変動し、充電電流が増、減変動しても、蓄電池(
51は放電することなく充電され続ける。
つぎに、商用交流電源が停電すると、停電にもとづく整
流器121の出力低下により、サイリスタ(161のア
ノード、カソード間O電圧極性が逆転するとともに、蓄
電池15+の電圧がダイオード叩1例を介してサイリス
タαGのゲートに印加さ九、サイリスタ(161が点弧
されてオンする。
そのため、蓄電池(5)カらサイリスタ[161t 介
してインバータ(6〕に直流電流が流几、蓄電池1゛6
)の直流電力が整流器12.1の整流出力の代わりにイ
ンバータ(6)に供給され、インバータ(6)の交流出
力の給電が継続される。
そして、停電中の放電にもとついて蓄電池(5)の1圧
が低下し、蓄電池(6)の電圧が前述の回復充電基準電
圧以下に低ドすると、継電器25の動作が停止して接点
−,f’81が開放され、接触器ツの励磁が停止して接
点端が閉成される。
つぎに、商用交流電源が回復すると、整流器12の整流
出力にもとづく直流il流が再びインバータ(6)に供
給され始め、このとき、サイリスタBee・Dアノード
、カソード間0電圧極性が反転し、特別な転流制御を行
うことなく、サイリスタ(+cpが転流されて再びオフ
する。
また、整流1(2)の整流出力にもとづく直流電離がダ
イオードt+71′f!:流れ、このとき、接点−が閉
成していれば、ダイオードO力を介した直流電流が接点
jH5f介して蓄電池(61に供給され、大電流の充電
電流によって蓄電池(6)が回復充電される。
な3、回復充電中にも、サイリスタ(10のオフにもと
づき、蓄電池161は放電することなく充電され続ける
そして、回復充電によって蓄電池([i)の電圧が回復
充電基準電圧より高くなり、蓄電池(6)がほぼ完全に
充電されると、蓄電池(6)の電圧の上昇にもとづき、
継電器怒が動作して接点−が閉成し、継電器・271が
通電起動される。
さらに、継電器2′71の起動から前記遅延時間として
設定された短い一定時間が経過すると、接点2&が再び
閉成して接触器四が動作し、、妥点1181が再び開放
される。
そして、接点(18が開放されると、ダイオードαカケ
介し之直元電流はトランジスタα(ト)を介して蓄電池
(6]に供給され、このとき、蓄電池(5)の電圧にも
とづく制御回路(31)の制圃により、蓄電池(5)は
再び小電流で浮動充電される。
以上の動作のくり返しにより、整流器!2i L:D整
流出力にもとづくインバータ(6)の給電及び蓄電池(
6)の充電が行われ、交流電源の停電の有、無によらず
、負荷に交流電力が供給され続ける。
そして、整流器[21の整流出力にもとづいて蓄電池(
51の充電が行わnるため、入力端子+11の交流電源
から充電用の直流を形成する電源トランス、整流回路、
平滑回路などの専用の電源部を設けることなく、装置が
形成される。
また、サイリスタ(田のオフによって充電中に蓄電池(
5)の放電が阻止され、電源リップ、インバータ(6)
の動作によって充電電流が変動しても、蓄電池f51が
充電保持されるため、コイルCaC)、 コンデンサ(
4C)には第3図のコイル(3b )、コンデンサ(4
b)と同程度の小容量のものが用いらn、しかも、第2
・図のコイル(7)、コンデンサ;8)に相当するコイ
ル、コンデンサは省かれている。
さらに、制御回路C(IIの制御にもとづき、トランジ
スタQ91の通流電流は、友とえば11500〜1/1
00C程度の小容量になり、トランジスターは小容量の
トランジスタを用いて形成されている。
なS、制御回路!311 K 、cす、回復充電中には
トランジスタ!+91 ’jz完全にオフに保持し、回
復充電後の浮動充電中にのみ、トランジスタts’を介
した充電賀流?蓄電池[5)に供給するようにしても工
い。
まt、制御回路!31)によりトランジスタ091t−
シリーズレギュレータ制御、チョッパ別碗のいずれで制
御しても、同様の効果が得られるのは勿論である。
〔発明の効果J 本発明は、以上説明したように構成されているため、以
下に記載するような効果そ奏する、整流器の整流出力で
インバータの給電及び蓄電池の充電を行うとともに、開
閉スイッチ手段の開。
閉にもとつき、交流電源の回復直後に開閉スイッチ手段
を介した大電流で蓄電池を回復充電し、回復充′1漫に
浮動充電用のトランジスタを介した小電流で蓄電池全浮
動充電し、かつ、特別な転流制御を行うことなく、蓄電
池の充電中にサイリスタをオフし、充電中の蓄電池の放
電を阻止して電源リップル、インバータの動作にもとづ
く充電電流の変動によらず蓄電池の充電のみ金行うよう
にしたことにより、専用の大型の充電器などを用いるこ
となく、しかも、整流出力の平滑などに大型のりアクド
ル、コンデンサを用いることなく、充電による寿命低下
を防止して蓄電池を充電することができ、装置の小型化
を図ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の無停電電源装置の1実施例の結線図、
第2図、第3図はそれぞれ従来の無停電電源装置の結線
図である。 (21・・整流器、(6)・・・蓄電池、(6)・イン
バータ1.1印・・サイリスタ、(171・・充電路用
のダイオード、;181・・接触器接点、(191・・
・浮動充電用のトランジスタ、渕・点弧用のダイオード
、@、 1231. (241・・・点弧回路を形成す
る第1.第2抵抗、ツェナダイオード、′カ・・・開閉
制御回路、 !311 ・、駆動制御回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)交流電源を整流する整流器と、該整流器の整流出
    力を交流に変換して負荷に給電するインバータと、前記
    交流電源の停電時に前記インバータに直流電力を供給し
    て前記負荷への給電停止を防止する蓄電池とを備えた無
    停電電源装置において、前記蓄電池と前記インバータの
    入力端子との間に設けられた前記直流電力の供給用のサ
    イリスタと、 前記サイリスタに並列に設けられた充電路用のダイオー
    ド、回復充電用の開閉スイッチ手段の直列回路と、 前記開閉スイッチ手段に並列に設けられた浮動充電用の
    トランジスタと、 前記交流電源の停電時に前記開閉スイッチ手段に並列に
    設けられた点弧用のダイオードを介した前記蓄電池の電
    圧を前記サイリスタのゲートに印加し、前記サイリスタ
    を点弧する点弧回路と、前記蓄電池の電圧が回復充電基
    準電圧以下に低下したときに前記開閉スイッチ手段を閉
    成するとともに、前記蓄電池の電圧が前記基準電圧より
    高くなつたときに前記開閉スイッチ手段を開放する回復
    充電制御手段と、 前記蓄電池の電圧上昇にしたがつて前記トランジスタの
    通流電流を減少制限する浮動充電制御手段と を備えたことを特徴とする無停電電源装置。
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