JPH0217869A - 電算機用無停電付電源装置 - Google Patents

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〕 本発明は電算機用無停電付電源装置に関するものである
。

〔従来の技術〕

例えば電気学会誌８９巻５号Ｂ高周波インバータに記載
のように、無停電付電源装置の直流電圧を高周波交流電
圧に変換する回路において、変換周波数は転流回路であ
るＣ−Ｒ−Ｌの振動周波数によって決定される。

従来、この転流回路はＲを負荷抵抗の併用によって構成
されていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では転流回路を構成するＣ−Ｒ−ＬのＲに
負荷抵抗を併用しており、Ｒは負荷変動により変ってく
る点について配慮がされておらず、転流周期すなわち高
周波出力の周波数と出力電圧値とが、負荷変動により変
ってくる問題点があった。

また出力電圧値は上述の負荷変動の他に入力電源の変動
がそのまま現われる問題点があった。

本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、負荷およ
び電源の変動を受けても高周波電圧出力の周波数と電圧
値とが一定であることを可能とした電算機用無停重付′
ｉｌｌ源装置を提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、装置を、３相交流電源を整流して直流電流
に変換し、バッテリーに蓄える整流部と、バッテリーの
直流電流を交流電流に変換して負荷に供給する変換部と
で構成すると共に、変換部を構成する転流回路、ＤＣ／
ＡＣインバータ、タイミングコントローラ、交流出力電
圧検出器、出力電圧制御装置の転流回路をＤＣ／ＡＣイ
ンバータから独立して電源ラインに設け、かつＤＣ／Ａ
Ｃインバータに、負荷と直列に直流電流値によってその
インダクタンスが変る可飽和リアクトルを設けることに
より、達成される。

〔作用〕

上述のような手段を設けたので、負荷および電源の変動
が発生しても転流回路の定数は変動することがなく、出
力電圧の変動が発生しても可飽和リアクトルを増減して
対処できるようになって、負荷の大小に関係なく交流出
力の周波数および負荷の公租電圧は一定になり、所期の
目的が達成される。

〔実施例〕

以下、図示した実施例に基づいて本発明を説明する。第
１図から第４図には本発明の一実施例が示されている。

商用電源すなわち３相の交流電源１から直流に変換し、
更に高周波交流に変換する電算機用無停電付電源装置に
おいて、本実施例では装置を、３相の交流電源１を整流
して直流電流に変換し、バッテリー２に蓄える整流部３
と、バッテリー２の直流Ｍｌ流を交流電流に変換して負
荷４に供給する変換部５とで構成すると共に、変換部５
を構成する転流回路５ａ、ＤＣ／ＡＣインバータ５ｂ、
タイミングコントローラ１７．交流出力電圧検出器２２
．出力電圧制御装置２３の転流回路５ａをＤＣ／ＡＣイ
ンバータ５ｂから独立して電源ラインに設け、かつＤＣ
／ＡＣインバータ５ｂに、負荷４と直列に直流電流値に
よってそのインダクタンスが変る可飽和リアクトル６を
設けた。このようにすることにより負荷４および電源１
の変動が発生しても整流回路５ａの定数は変動すること
がなく、出力電圧の変動が発生しても可飽和リアクトル
６を増減して対処できるようになって、負荷４の大小に
関係なく交流出力の周波数および負荷４の公租電圧は一
定になり、負荷４および電源１の変動を受けても高周波
電圧出力の周波数と電圧値とが一定であることを可能と
した電算機用無停電付電源装置を得ることができる。

すなわち第１図に示されているように交流電源１より出
力される交流電流を、整流部３のＡＣ／ＤＣコンバータ
（整流器）３ａ、ＡＶＲ３ｂによって整流して直流電流
に変換し、バッテリー２に蓄える。そして整流後の直流
電流を変換部５によって交流電流に変換して負荷４に供
給する。停電が発生して交流電源１の出力が無くなった
場合には、バッテリー２に蓄えるれている直流電流を変
換部５に送り込んで交流電流に変換し、負荷４に供給す
ることによって、停電時にも負荷４に対して電流を供給
できる。

次に、各ブロックの詳細構成を説明する。整流部３はダ
イオードとＳＣＲとからなる整流器３ａと、バッテリー
２の端子電圧を測定してバッテリー２の充電状態を判定
し、整流器３ａのＳＣＲを制御してバッテリー２の端子
電圧を一定に保つ勤きをするＡＶＲ３ｂとから構成され
る。

バッテリー２は停電が発生した時、再び電圧が回復する
まで、または、ディーゼルエンジン発電機等の補助電源
が定常運転状態となるまでの間、負荷４に対して電流を
供給できるだけの容量が必要となる。

変換部５は３相交流を発生させるために、３組の同様な
回路を位相を１２０°ずつずらして運転しており、動作
は同じなので１組の変換部５についてのみ説明する。構
成は交流出力用絶縁トランス７、トランス７に交流電流
を通電するためのスイッチング用の５ＣＲ８，９，１，
０，１１を有するＤＣ／ＡＣインバータ５ｂまたこれら
のＳ　ＣＲ８−１１を転流させるためのＳＣＲｌ　２．
リアクトル１３．コンデンサ１４．１−ランジスタ１５
゜１６を有する転流回路５ａそして５ＣＲ８〜１１や転
流用トランジスタ１５．１６を適確なタイミングでＯＮ
させるためのタイミングコンＩ〜ローラー１７．更に、
ＤＣ／ＡＣインバータ５ｂのフライホイールダイオード
１８，１９，２０，２１、交流出力電圧検出器２２及び
交流出力電圧に応じて可飽和リアクトル６に直流電流を
流して交流出力電圧を一定に制御する出力電圧制御装置
２３等から構成される。

変換部５の動作について第２図のタイミングチャートも
参照して説明する。まず最初にタイミングコントローラ
１７より５ＣＲ１２，８，１１のゲート端子にターンオ
ン信号を与えると、バッテリー２→５ＣＲ１２→５ＣＲ
８→可飽和リアクトル６→交流出力用絶縁トランス７→
５ＣＲ１１→バツテリー２と電流が流れる。この時の電
流波形は、誘導性負荷のため第２図のタイミングチャー
トの電流出力用絶縁トランス７の１次側電流（ｉ）に示
した正弦波状の波形となる。また、ＳＣ：Ｒ１２，８，
１１がターンオンすると、バッテリー２→５ＣＲ１２→
リアクトル１３→コンデンサ１４→バツテリー２と電流
が流れ、コンデンサ１４の端子には、リアクトル１３．
コンデンサ１４のＬＣ直列共振により最大でバッテリー
電圧の２倍の電圧が蓄えられる。コンデンサ１４の端子
電圧が最大となるタイミングでタイミングコントローラ
ー１７によりトランジスタ１５をＯＮさせると、５ＣＲ
１２にはバッテリー電圧弁の逆バイアスが加えられるた
め、５ＣＲ１２はターンオフする。

但し、５ＣＲＩ　２をターンオフさせるためには逆バイ
アスを素子によって定められた時間（ターンオフ時間）
以上印加する必要があるため、トランジスタ１５はター
ンオフ時間以上ＯＮ状態を保つ必要がある。５ＣＲ１２
が完全にターンオフした後にトランジスタ１５をＯＦＦ
した時、可飽和リアクトル６、交流出力用絶縁トランス
７を流れている電流は、フライホイールダイオード２０
→バツテリー２→フライホイールダイオード１９と流れ
て、バッテリー２に回生される。

以上で、５ＣＲ８，１１がターンオフしたため、次に５
ＣＲ１２，１０，９をターンオンして交流出力用絶縁ト
ランス７に上述のそれと逆方向の電流を流すわけである
が、その前にコンデンサ１４の蓄積電荷を完全に放出し
ておかないと、リアクトル１３．コンデンサ１４のＬＣ
直列共振によるコンデンサ１４の昇圧充電が行われない
場合が発生するため、トランジスタ１５をＯＦＦとした
直後にトランジスタ１６をＯＮとし、コンデンサ１４の
蓄積電荷を抵抗１３ａを通して放出させる。

トランジスタ１６をＯＦＦとした後、５ＣＲ１２゜１０
．９をターンオンした後は上述の５ＣＲ１２゜８．１１
をターンオンした後の動作と同様であり、上述の繰り返
しにより交流出力用絶縁トランス７には交番電流が流れ
、交流出力用絶縁トランス７の２次側に交流電圧が発生
する。この交流電圧の半周期はりアクドル１３のＬとコ
ンデンサ１４のＣとで定まる共振周期の半分、すなわち
πｉと、５ＣＲ１２のターンオフ時間より定まるトラン
ジスタ１５のＯＮ時間およびコンデンサ１４の蓄積電荷
放電に要する時間より定まるトランジスタ１６のＯＮ時
間との３者の和で定まる。従って要求される交流出力周
波数より逆算してリアクトル１３．コンデンサ１４の値
を決定する。交流電圧の周期計算のパラメータ中に負荷
電流に依存する項目が無いため、負荷４の大小に関係な
く交流出力の周波数は一定となる。

また、負荷４が変動した場合、ＳＣＲ，ｌ−ランス等に
よる損失分が変化し、交流出方電圧が変動する。そこで
第３図に示されている出力電圧制御装置２３により交流
出力電圧に帰還制御を行い、出力を一定に保つ。その帰
還制御動作について第３図に基づき以下に説明する。

交流出力電圧を交流出力電圧検出器２２によりピークホ
ールドし、出力電圧制御装置２３に出方する。出力電圧
制御装置２３では入力された交流出力電圧のピークホー
ルド値と基準電圧値とを比較し、交流出力用絶縁トラン
ス７とシリーズに挿入されている可飽和リアクトル６の
制御用巻線側の直流電流を制御する。

可飽和リアクトル６は縦軸にインダクタンス値をとり、
横軸に直流側電流値をとって直流側電流値とインダクタ
ンス値との関係が示されている第４図に示されているよ
うに、直流側電流値が大きくなるに従ってインダクタン
ス値が小さくなっている。このように可飽和リアクトル
６は直流電流を変化させるとインダクタンスも変化する
特性を持っているので、交流出力電圧が基７φ以下の場
合、可飽和リアクトル６へ通電する直流電流を増加し、
インダクタンスを小さくすることにより、交流出力用絶
縁トランス７への印加電圧を増加させる。

交流出力電圧が基準値以上の場合は、これと逆の制御を
行う。

このように本実施例によれば次に述にる効果を奏するこ
とができる。

（１）負荷の大小に関係なく交流出力の周波数を一定に
できる。

（２）負荷の大小に関係なく交流出力の周波数を一定に
できるので、交流出力を整流して使用した場合の負荷変
動に伴うリップル変動が小さい。

（３）出力電圧に対して帰還制御が可能なため、負荷変
動に伴う電圧変動が小さい。

すなわち負荷および電源の変動が発生しても出力電圧の
周波数と電圧値とを一定値にすることができ、また転流
の失敗することがなく、安定した電源供給ができるので
、電源装置の変圧器、リップルフィルターの小形化が可
能である。

〔発明の効果〕

上述のように本発明は負荷および電源の変動を受けても
高周波電圧出力の周波数と電圧値とが一定となって、負
荷および電源の変動を受けても高周波電圧出力の周波数
と電圧値とが一定であることを可能とした電算機用無停
電付電源装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電算機用無停電付電源装置の一実施例
の回路図、第２図は同じく一実施例の動作タイムチャー
ト図、第３図は同じく一実施例の出力電圧制御装置の回
路図、第４図は同じく一実施例の可飽和リアクトルの直
流側電流値とインダクタンス値との関係を示す特性図で
ある。 １・・・交流電源（商用電源）、２・・・バッテリー　
３・・・整流部、３ａ・・・ＡＣ／ＤＣコンバータ（整
流器）、３ｂ・・・ＡＶＲ１４・・・負荷、５・・・変
換部、５ａ・・・転流回路、５ｂ・・・ＤＣ／ＡＣイン
バータ、６・・・可飽和リアクトル、１２・・・５ＣＲ
１１３・・・リアクトル、１３ａ・・・抵抗、１４・・
・コンデンサ、１５．１６・転流用トランジスタ、１７
・・・タイミングコントローラ、２２・・・交流出力電
圧検出器、２３・・出力電圧制御装置。 （■巳 バｌ−ｒり一電斤Ｅつ 第３日 第４区

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、商用電源から直流に変換し、更に高周波交流に変換
   する電算機用無停電付電源装置において、前記装置を、
   ３相の交流電源を整流して直流電流に変換し、バッテリ
   ーに蓄える整流部と、前記バッテリーの直流電流を交流
   電流に変換して負荷に供給する変換部とで構成すると共
   に、前記変換部を構成する転流回路ＤＣ／ＡＣインバー
   タ、タイミングコントローラ、交流出力電圧検出器、出
   力電圧制御装置の転流回路を前記ＤＣ／ＡＣインバータ
   から独立して電源ラインに設け、かつ前記ＤＣ／ＡＣイ
   ンバータに、前記負荷と直列に直流電流値によつてその
   インダクタンスが変る可飽和リアクトルを設けたことを
   特徴とする電算機用無停電付電源装置。 ２、前記転流回路が、前記バッテリーに並列接続された
   サイリスタ、リアクトル、コンデンサと、前記コンデン
   サと並列に設けられ、前記タイミングコントローラの指
   示で動作する転流用トランジスタおよび抵抗の直列接続
   体と、前記リアクトルと並列に設けられ前記タイミング
   コントローラの指示で動作する転流用トランジスタとで
   構成されたものである特許請求の範囲第１項記載の電算
   機用無停電付電源装置。 ３、前記転流回路のコンデンサが、その充電電圧が前記
   バッテリーの直流電圧の約２倍となる大きさに構成され
   たものである特許請求の範囲第１項または第２項記載の
   電算機用無停電付電源装置。