JPH02280634A - 無停電電源装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、ダイオード整流器、インバータおよび蓄電池
で構成される無停電電源装置において、交流入力低下の
際に、蓄電池との切換えを行なう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負荷の電
源として用いられていることが多いが、その負荷は様々
であり、かつ社会的にも重要な箇所に使用される場合が
多い。

さて、無停電電源装置の構成について、停電時のＭｆｌ
ｉ池接続方式に着目して分類すれば、大まかに２つに分
類することが出来る。

１つはフローティング方式と呼ばれ、サイリスタ整流器
によりインバータに直流電力を供給しつつ＠７電池の充
電も行なう方式である。インバータ部と蓄電池部が直結
されているので、停電対策としての信頼性はより高い方
式といえる。しかし整流器には常に蓄電池が接続されて
いるため、充電器の機能を併せもつことが必要であるた
め、制御整流器すなわちサイリスタが必要となる。

一方、ダイオードスイッチ方式は逆流防止用ダイオード
を介して蓄電池とインバータを接続する方法で、常時は
ダイオード整流器によりインバータに直流電力を供給し
、蓄電池は専用の充電器によって充電されている。また
直流電圧の関係について言及すれば、ダイオード整流器
により得られる直流電圧を常に蓄電池の最大電圧（例え
ば、均等充電電圧）より高く設定しておけば、常時の蓄
電圧からインバータの放電を防ぐことができる。

この状態で交流入力が停電すると、ダイオード整流器に
よる直流電圧は低下し、蓄電池の電圧を下回ると、蓄電
池とインバータの間のダイオードが導通し、その結果イ
ンバータは、蓄電池から直流電力の供給を得て出力は無
停電化される。

本方式は、フローティング方式に比べて停電時の直流電
圧の変動が大きくなるが、整流器は電圧制御機能を持た
ないダイオード整流器で構成することが出来るため、制
御回路を簡単に構成出来る利点を有している。

次に、ダイオードスイッチ方式で構成される無停電電源
装置の構成を第５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
ダイオード整流器３により直流電力に変換される。直流
電力は、インバータ４により交流に変換され、負荷５に
供給される。また直流回路には交流入力停電に備えてダ
イオード７を介して蓄電池９が接続されている。更に蓄
電池９には、専用の充電器６が接続されており、交流入
力停電を検出するために、電圧検出トランス１３を介し
て不足電圧検出器１４が付加されており、この不足電圧
検出器１４の出力信号により充電器６の運転、停止を制
御するよう構成されている。

不足電圧検出器１４の具体的構成は第６図に示す。

電圧検“出トランス１３によりレベル変換された信号を
入力として、整流回路１４１を介して交流より直流に変
換される。直流に変換された整流回路１４１の出力信号
は１図示されないフィルタ回路によリリブルのない一定
レベルの直流信号（交流入力電圧信号）となり、　コン
パレータ１４３の一つの入力となる。　またコンパレー
タ１４３のもう−っの入力には、不足電圧レベル基準１
４２の出力信号（不足電圧レベル基準信号）が入力され
、レベル比較を行なう、　コンパレータ１４３の出力信
号を“ＨＴｔレベルを充電器運転、ｔｚ　Ｌ”レベルを
充電器停止と仮定すると、交流入力電圧信号が不足電圧
レベル基準信号より大きい場合には、　コンパレータ１
４３の出力信号を″′Ｈ″Ｈ″を出力、逆に交流入力電
圧信号が不足電圧レベル基準信号より小さい場合には、
　コンパレータ１４３の出力は“Ｌ　１１レベルとなる
よう構成する。

さて、次に上記のように構成された従来回路において交
流入力停電時の無停電電源装置の動作を説明する。まず
交流入力健全時においては、不足電圧検出器１４の出力
信号はＨ″であり充電器６は運転状態にあり、蓄電池９
は、交流電源１より充電器６を介して充電されている。

また一方負荷５には交流電源１より単巻トランス２、ダ
イオード整流器３．インバータ４を介して電力が供給さ
れている。

この状態で交流入力が停電するとダイオード整流器によ
る直流電圧が低下してＭ電池の直流電圧を下回り、ダイ
オード７が導通して直流電力は、ｖ！Ｉ電池側から断続
することなく供給される。また充電器６に関しては上記
の主回路動作とは別に、不足電圧検出器１４にて交流入
力が停電したことを検知し、充電器６の運転を停止させ
ている。

（発明が解決しようとする課Ｍ） 上記の動作において、重要なことは、不足電圧検出器１
４の不足電圧レベル基準１４２の設定である。

つまり交流入力が健全、停電の二値しかない場合は問題
ないが、実際の交流入力電圧値はさまざまな値をとるア
ナログ信号である。例えば交流入力の系統が一時的に一
２０％、または−３０％の電圧値に低下するケースも十
分考えられるし、停電に際しても交流入力電源にモータ
負荷等が接続されている場合は、交流入力が徐々に低下
するケースも十分考えられる。この時充電器６の運転、
停止のタイミングが問題になってくる。すなわち不足電
圧レベル基準１４２の設定が高いと、交流電源ｌにて２
直流回路への供給が可能にもかかわらず（実際、主回路
動作は、ダイオードの突き合せで構成されているので、
交流電源の整流値が蓄電池電圧より高い場合は、交流電
源にて電力を供給することになる）。充電器６は停止し
てしまうことになる。この状態がしばらく続いた後、交
流入力の停電が発生すると蓄電池９の自己放電を充電器
６が補えない分、蓄電池運転のバックアップ時間が短か
くなる問題が発生する。

また逆に不足電圧レベル基Ｑ１４２の設定が低いと、主
回路動作が交流電源供給より蓄電池供給に切換っている
にもかかわらず充電器６が運転している状態となる。こ
れは、交流入力の停電を検出していないにもかかわらず
負荷１２は、Ｍ電池９で供給されているという矛盾を生
じ、充電器６の性能によっては、充電器過負荷となる問
題も有している。

本発明の目的は、この点に鑑みなされたものであって、
ダイオード整流器、インバータおよび蓄電池で構成され
る無停電電源装置において、交流電圧低下時に、ダイオ
ード整流器出力より蓄電池へ電力が切換わるタイミング
と同時に、ｕ　７ｆ１池に接続される専用の充電器の停
止を行なう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〕

（課題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、ダイオード整流
器、インバータおよび蓄電池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交流入力低下時、ダ
イオード整流器より蓄電池へ電力が切換ねる主回路動作
に係わり、蓄電池の放′ｒｆｉ電流を検出することによ
って、蓄電池に接続される専用の充電器の運転を停止す
るように構成したことを特徴とするものである。

（作　用） 本発明によれば交流入力をダイオード整流器で作る直流
電圧と、蓄電池がダイオードを通して得られる直流電圧
との突き合せ回路からなる無停電電源装置において、交
流入力低下時、主回路動作がダイオード整流器より蓄電
池に直流電源が切換わったと同時に、充電器の運転を停
止させるために′？Ｅ電池の放電電流を検出することに
より、充電器が主回路動作と整合がとれずに運転、停止
を行なうことなく充電器を停止することが可能である。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第１図を用いて説明する。第１
図において第３図の従来例と異なる点は、交流入力電圧
検出トランス１３と不足電圧検出器の代わりに、蓄電池
９の電流を検出するための電流検出回路８と電流極性検
出回路１０を追加したことである。更にこの電流極性検
出回路１０の詳細回路は第２図に示すよう構成し蓄電池
電流検出器８の出力信号をレベル変換器１０１　を介し
てコンパレータ１０３の一つの入力としている。　また
コンパレータ１０３のもう一方の入力には、放ｍ電流レ
ベル基＄１０２からの出力信号を入力し、コンパレータ
１０３にて二つの入力信号の大小を比較する。コンパレ
ータ１０３の出力信号としては、　＋１　Ｈ７ルベルを
充電器運転、ＩＩ　Ｌ　Ｉ＋レベルを充電器停止と仮定
すると蓄電池９の電流が充電方向あるいは、零の場合は
放ｉ′！！電流しベル基？ｌ！　１０２よりの信号が大
きく、コンパレータ１０３の出力は“Ｈ”レベルとなり
充電器６は運転を継続する。逆に交流入力電圧が低下し
て蓄電池９よりの放電が開始すると電流検出器８の出力
信号が放電電流レベル基準１０２の信号より大きくなり
コンパレータ１０３の出力は″′Ｌ″レベルとなって充
電器の運転を停止させるよう構成する。

次に本発明による無停電電源装置の動作を説明する。ま
ず交流入力健全時には、交流型ｇ１は単巻トランスを介
してダイオード整流器３に入力され交流より直流電力に
変換される。この時のダイオード整流器３による直流電
圧は、蓄電池電圧より高くなるよう構成されており、従
って負荷への電力供給は、交流電源１により供給されて
いる。

また充電器６は、蓄電池９の電流が放電方向に流れない
ため電流極性検出回路１０の出力信号は゛［丁″レベル
となり運転状態で、蓄電池９を充電することになる。こ
の状態で交流入力が低下するとダイオード整流器３によ
る直流電圧が低下して？Ｉｆｒ！、池９の充電電圧を下
回ると、ダイオード７が導通して直流電力は蓄電池側か
ら供給されることになる。

この時蓄電池９から供給する放電電流を電流極性検出回
路１０が検出して、充電器６の運転を停止する。更に交
流入力の低下が回した場合、ダイオード手さ流器３によ
る直流電圧は、蓄電池電圧より再び高くなり蓄電池９の
放電電流をブロックすることになる。負荷給電は自然と
蓄電池９より交流電源１に切換わり、放電電流が零とな
ることより電流極性検出回路１０の出力が再び反転１（
Ｈ１１レベルとなり充電器が動き出す。

以上の如く、充電器６の運転停止は、交流Ｗｔ源１より
の整流器による直流電圧が蓄電池９の充電電圧より低く
なって放電電流が流れ出すことにより停止させているた
め、主回路動作と充電器停止とのタイミングが自然とと
れることになる。従って従来例で説明したように蓄電池
９が放電していないにもかかわらず充電器６が停止した
り、逆に蓄電池９が放電しているにもかかわらず充電器
６が動作しているような問題点は発生しない。

尚上記実施例においては、蓄電池９の放電電流を検出し
て充電器６の運転、停止を行なうことで説明してきたが
、第３図の如く、ダイオードの両端電圧を検出して充電
器６の運転、停止を行なう方法でも同様の効果が得られ
る。

また、第４図の如く、インバータ４の前段に昇圧チョッ
パ１２を用いている無停電電源装置において、充電器６
の電源を昇圧チョッパ出力等から入力する場合に、従来
の不足電圧検出において充電器６の停止が遅れれば、充
電器６による電流は、ダイオード７を通して昇圧チョッ
パ１２を介して再び充電器６に戻るという循環電流とな
り、内部損失が大きくなる欠点をも有する。しがし本発
明による放電電流を検出して充電器６の運転、停止を行
なうことにより、上記欠点も解決することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、充電器の運転、停
止を、蓄電池の動作を監視することによって制御してい
るため、主回路動作と充電器の運転、停止の整合をとる
ことができる。従って蓄電池が放電していないにもかか
わらず充電器が停止し、蓄電池のバックアップ時間を短
かくしてしまったり、逆にＭ７１１池が放電しているに
もかかわらず充電器が運転して不必要な損失を発生する
ことを防止する効果が得られる。

【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図における電流極性検出器の具体的−例を示すブロ
ック図、第３図、第４図は本発明の他の実施例を示すブ
ロック図、第５図は従来の蓄電池接続方法を示すブロッ
ク図、第６図は第５図における不足電圧検出器の具体的
−例を示すブロック図である。 １・・・交流電源　　　　　２・・・単巻トランス３・
・・ダイオード整流器　４・・・インバータ５・・・負
荷　　　　　　　６・・・充電器７９１．ダイオード　
　　　８・・・電流検出器９・・・蓄電池　　　　　　
１０・・・電流極性検出回路１１・・・電圧極性検出回
路　１２・・・昇圧チョッパ１３・・・電圧検出トラン
ス　１４・・・不足電圧検出器１０１・・・レベル変換
器 １０２・・・放ｆ！！電流レベル基準 １４１・・・整流回路 １４２・・・不足電圧レベル基準 １０３、１４３・・・コンパレータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 商用交流を直流に変換するダイオード整流器と、このダ
   イオード整流器の直流を交流に変換するインバータと、
   前記商用交流の停電時前記インバータにダイオードを介
   して直流を供給する蓄電池と、前記商用交流を入力とし
   前記蓄電池を充電する充電器とから成り、常時は前記蓄
   電池の電圧より前記ダイオード整流器の出力電圧を高く
   設定し、前記ダイオード整流器から電力を供給するよう
   にした無停電電源装置において、前記ダイオードが導通
   したことを検出する手段を設け、該手段により前記充電
   器の運転を停止させることを特徴とする無停電電源装置
   。