JPH02280638A - 直流無停電電源装置 - Google Patents

直流無停電電源装置

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JPH02280638A
JPH02280638A JP1102189A JP10218989A JPH02280638A JP H02280638 A JPH02280638 A JP H02280638A JP 1102189 A JP1102189 A JP 1102189A JP 10218989 A JP10218989 A JP 10218989A JP H02280638 A JPH02280638 A JP H02280638A
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load
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Yasuo Ohashi
大橋 靖生
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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」 この発明は蓄電池のエネルギーを有効に活用できるとと
もに、回路損失が少なく、かつ低コストで装置信頼度を
向上させることができる直流無停電電源装置に関するも
のである。
「従来の技術」 交換機や伝送装置等の通信機器は直流電力で動作する。
この直流電力は直流出力電力変換装置である整流器によ
って商用交流電力?電圧の安定した直流電圧に変換して
得るのが一般的である。商用電源が停電した場合や整流
器が故障した時でも通信機器に無瞬断で直流電力を供給
する必要がある場合には蓄電池を使用することが多い。
従来の蓄電池を用いた直流無停電電源装置を第4図に示
す。交流電力を直流電力に変換する整流器11の出力端
子12.13間に蓄電池14が接続され、蓄電池14の
一端に負荷15の一端が接続され、負荷15の他端はバ
イパスダイオード16乞通じて蓄電池14の他端に接続
される。バイパスダイオード16は蓄電池14に対して
順方向とされる。
蓄電ith 14の両端にDC−DCコンバータ17の
入力側が接続され、DC−DCコンバータ17の出力側
の両端はバイパスダイオード16の両端に接続される。
整流器11は位相制御形のサイリスタ整流器、パルス幅
制御形の高周波スイッチング整流器などいくつかの種類
があるが、何れも蓄電池14を充電しながらバイパスダ
イオード16を介して負荷15に直流電力を供給する。
整流器11は増設性や保守性の向上を図るため、複数台
のユニットで構成し、信頼性の点から1台乞予備とした
冗長並列運転方式が一般に採用されている。蓄電池14
の充電電圧は負荷15が必要とする電圧の範囲に設定し
、かつ充電電圧精度は寿命の観点から厳しく抑えられて
おり、一般的には±1%となっている。蓄電池1個当た
りの充電電圧の推奨値は決まっているので、必要な個数
は必然的に決まる。例えば負荷15の許容上限電圧が5
3Vとし、蓄電池1個当たりの充電電圧が2.23Vと
すれば、蓄電池個数は53/2.23から23個となる
商用交流電源停電時あるいは整流器11が故障して整流
器11の出力がなくなると、直ちに蓄電池14がバイパ
スダイオード16を介して放電し、無瞬断で負荷15に
直流電力を供給する。蓄電池14の電圧は放電とともに
低下する。負荷15の許容下限電圧が43Vとすれば、
蓄電池14の1個当たりの電圧が1.87 (=43/
23 )V以下になると、負荷15は正常に動作するこ
とができなくなる。しかし蓄電池14にはエネルギーが
残っているので、このエネルギーを有効に活用するため
DC−DCコンバータ17を用いる。DC−DCコンバ
ータ17の出力電圧は蓄電池14の電圧に加わるように
接続されている。DC−DCコンバータ17は蓄電池1
4の電圧が43Vになる前に動作を開始するように設定
しておけば、蓄電池14の電圧が4312を下になって
も負荷15の電圧’a’43V以上に維持することがで
きる。例えばDC−DCコンバータ17の最大出力電圧
を6Vとすれば、蓄電池14の1個当たりの電圧は(4
3−6)/23=1.61Vまで使用でき、1.87V
の場合に比較し直流無停電電源装置の電力供給可能時間
の延長が可能となる。電力供給可能時間を同じとすれば
蓄電池容量乞削減できる。
「発明が解決しようとする課題」 しかしこの回路構成では以下のような問題がある。
第1に整流器11の出力電流は常時バイパスダイオード
16を流れるため、バイパスダイオード16で損失が発
生することである。バイパスダイオード16の電圧降下
をIV、流れる電流を100OAとすれば、100OW
の損失となる。このため大きなヒートシンクが必要とな
り、小形・軽量化の点で問題である。
第2に蓄電池14、DC−DCコンバータ17、バイパ
スダイオード16、負荷15を一つのブロックにして増
設する場合を考える。即ち第5図に示すように整流器1
1’&共通にしてブロック1、〜loから成る直流無停
電電源装置において、商用電源停電時、あるいは整流器
11の故障時に、例えハフロック1、のDC−DCコン
バータ17が故障すると、他のブロック1゜のDC−D
Cコンバータ17が正常でも、ブロック11〜1.の蓄
電池電圧が43V以下になるとブロック1、の負荷電圧
も43V以下になり、ブロック11の負荷は動作するこ
とができなくなる。装置信頼度を向上させるためには各
−toyりのDC−DCコンバータ17は整流器11と
同様、1台を予備とした冗長並列運転方式とすることが
考えられるが、DC−DCコンバータ台数の増加、故障
したDC−DCコンバータを出力から切り離す選択遮断
回路の追加などのために、損失の増加、コストの増加と
なり問題が多い。
第3に整流器11.DC−DCコンバータ17、バイパ
スダイオード16、負荷15を一つのブロックにして増
設する場合乞考える。即ち第6図に示すようにブロック
内の整流器11とは別に設けた整流器(充電器)18で
充電される蓄電池14を共通にしたブロック21〜2n
から成る直流無停電電源装置において、各ブロックを独
立させブロック間の影響が無いようにする、即ちブロッ
ク21の負荷短絡があったような場合には他のブロック
2oの整流器から電力が供給されないようにする、言い
換えればブロック21〜21間で電力の授受がないよう
にするには各ブロック21〜2nをそれぞれダイオード
3、〜3oを介して蓄電池14に接続する必要がある。
しかし商用電源停゛改時あるいは整流器故障時ニー、蓄
′改池14の放電電流はダイオード3.〜3oを流れる
ので、そのダイオードの降下電圧により損失が発生し、
バイパスダイオード用のヒートシンクの他に大キナヒー
トシンクが必要となり、小形・軽量化の点で問題である
とともに、蓄電池14の路上電圧が高くなり、蓄電池を
有効に活用できなくなる問題もある。
この発明の目的は蓄電池エネルギーを有効に活用しなが
ら、バイパスダイオードでの損失乞削除でき、かつ整流
器を共通にして、DC−DCコンバータ、バイパスダイ
オード、蓄電池、負荷ヲ一つのブロックにして増設する
場合にはブロック間で電力供給を行うことにより、装置
信頼度乞向上させることができ、さらに整流器、DC−
DCコンバータ、バイパスダイオード、負荷を一つのブ
ロックにして増設する場合は、ブロック間で電力の授受
な防出するダイオードとしてバイパスダイオードを兼用
することにより、損失の低減、蓄電池の有効利用ができ
る直流無停電電源装置を提供することにある。
「課題乞解決するための手段」 この発明によれば交流電力を直流電力に変換する整流器
の一方の出力端子に蓄電池の一端が接続され、その蓄電
池の両端にDC−DCコンバータの入力側が接続され、
そのDC−DCコンバータの出力側の一端は蓄電池の他
端に接続され、出力側の他端は整流器の他方の出力端子
に接続され、DC−DCコンバータの出力側の両端間に
、蓄電池に対して順方向となるようにバイパスダイオー
ドが接続され、蓄電池の両端にこれに対して充電を行う
充電器が接続される。
「実施例」 第1図にこの発明の実施例を示す。交流電力を直流電力
に変換する整流器11の出力端子12゜13間に負荷1
5が接続され、一方の出力端子12に蓄電池14の一端
が接続され、蓄電池14の両端にDC−DCコンバータ
17の入力側が接続され、DC−DCコンバータ17の
出力側の一端ハ蓄電池14の他端に接続され、出力側の
他端は整流器11の他方の出力端子13g=接続され、
DC−DCコンバータ17の出力側の両端間cバイパス
ダイオード16が接続され、バイパスダイオード16は
蓄電池14に対して順方向とされ、蓄電池14の両端に
、交流電力?整流して蓄電池14を充電する充電器19
が接続される。
商用電源と整流器11が正常である場合は、整流器11
は負荷15に直流゛電力を供給する。また充電器19は
蓄′賀池14を充″竜する。この状態ではDC−DCコ
ンバータ17は動作していない。
整流器11の出力電圧を充電器19の出力電圧より高く
しておけば整流器11の出力電流はバイパスダイオード
16を流れないので、バイパスダイオード16での損失
はなく、バイパスダイオード16+’!逆バイアスにな
るので充電器19が負荷【5(−直流電力を供給するこ
ともない。
この状態で商用電源が停電し整流器11と充電器19が
停止し、整流器iiと充電器19の出力がなくなると、
蓄電池14が直ちにバイパスダイオード16を通して放
電し、無瞬断で負荷151=直流電力を供給する。蓄電
池14の電圧は放電とともに低下していく。蓄電池14
の電圧から)(イバスダイオード16の降下電圧を差し
引いた電圧が、負荷15が必要とする電圧以下になる前
C″−DC−DC−DC−DCコンバータる。DC−D
Cコンバータ17が動作を始めると、バイノ(スダイオ
ード16は逆バイアスとなり、蓄電池14はDC−DC
コンバータ17を通して負荷15に直流電力な供給する
。負荷15の電圧は蓄電池14の電圧とDC−DCコン
バータ17の出力電圧の和になる。即ち蓄電池14の電
圧低下分t△Vとし、DC−DCコンバータ17の出力
電圧な△Vとすれば、負荷15の電圧は一定になる。従
って蓄電池14の電圧が負荷15の許容下限値以下にな
った場合でも、DC−DCコンバータ17の出力電圧が
加算されるので負荷15は正常に動作な続けることが可
能となる。
蓄電池14の電圧が43V以下ζ二なった状暢で、商用
電源が回復し整流器11の出力が正常になった場合はD
C−DCコンバータ17の動作を停止させれば良い。第
1図(二おいては、整流器11はバイパスダイオード1
6を介して充電器19と並列運転していることになるの
で、従来の構成と同様、1台を予備とした冗長並列運転
方式と見なすことができる。
つぎに整流器11を共通にして第1図の充電器19、D
C−DCコンバータ17、バイパスダイオード16、蓄
電池14、負荷15乞−つのブロックとして増設する場
合を考える。その実施例を第2図に示す。ブロック41
〜4nの各々は充電器19、DC−DCコンバータ17
、バイパスダイオード16、蓄電池14、負荷15で構
成されており、各ブロックの蓄電池14とDC−DCコ
ンバータ17との直列回路及び負荷15は整流器11の
出力側に接続されている。整流器11からの電力供給が
停止すると、ブロック4、〜4oは前述の動作を開始す
る。ここでブロック41のDC−DCコンバータ17が
故障して動作を停止し、かつブロック4、〜4oの蓄電
池14の容量が劣化のため低下して正常に電力を供給で
きなくなった場合でも、ブロック4、の負荷15は他の
ブロック4nの蓄電池14及びDC−DCコンバータ1
7の直列回路から電力が供給されるから、ブロック4、
の負荷は正常に動作を続けることが可能となる。
つぎに充電器19と蓄電池14乞共通にして第1図の整
流器11、DC−DCコンバータ17、バイパスダイオ
ード16、負荷15を−っのブロックとして増設する場
合を考える。その実施例?第3図に示す。ブロック5、
〜5nの各々は整流器11、DC−DCコンバータ17
、バイパスダイオード16、負荷15で構成されており
、各ブロックのDC−DCコンバータ17の出力側が共
通の蓄電池14と直列回路とされ、この直列回路が各ブ
ロックで整流器11の出力側に接続されている。整流器
11の出力電圧が充電器19の出力電圧より高ければ、
各ブロックのバイパスダイオード16は逆バイアスされ
るので、充電器19がらは各ブロックの負荷15へは電
力は供給されない。
またブロック間ではバイパスダイオード16により電力
の授受は防止できる。
「発明の効果」 以上説明したように、この発明による直流無停電セ源装
置はバイパスダイオードに整流器の電流が流れないので
損失が少なく、また整流器を共通にして充電器、DC−
DCコンバータ、蓄電池、バイパスダイオード、負荷か
ら成るブロックを増設する場合には、故障ブロックの負
荷に他の健全なブロックから電力を供給でき信頼性の向
上も可能となる利点がある。さらに充電器、蓄電池を共
通にして、整流器、DC−DCコンバータ、バイパスダ
イオード、負荷から成るブロックを増設する場合には、
バイパスダイオードによりブロック間で電力の授受が行
われないようにすることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の直流無停電電源装置の実施例の接続
図、第2図は整流器を共通にして充電器、DC−DCコ
ンバータ、バイパスダイオード、蓄電池、負荷をブロッ
クにして増設する場合の接続図、第3図は充電器と蓄電
池?共通にして整流器、DC−DCコンバータ、バイパ
スダイオード、負荷から成るブロックを増設する場合の
接続図、第4図は従来の直流無停電電源装置の接続図、
第5図は第4図の回路を基本として整流器?共通を二し
てDC−DCコンバータ、バイパスダイオード、蓄電池
、負荷をブロックにして増設する場合の接続図、第6図
は第4図の回路を基本として整流器、DC−DCコンバ
ータ、バイパスダイオード、負荷から成るブロックを増
設する場合の接続図である。 特許出願人  日本電信電話株式会社

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)交流電力を直流電力に変換する整流器と、その整
    流器の一方の出力端子に一端が接続された蓄電池と、 その蓄電池の両端に入力側の両端が接続され、出力側の
    一端が上記蓄電池の他端に接続され、出力側の他端が上
    記整流器の他方の出力端子に接続されたDC−DCコン
    バータと、 そのDC−DCコンバータの出力側の両端間に接続され
    、上記蓄電池に対して順方向のバイパスダイオードと、 上記蓄電池の両端に出力側が接続された充電器と、 を具備する直流無停電電源装置。
JP1102189A 1989-04-20 1989-04-20 直流無停電電源装置 Expired - Lifetime JP2535222B2 (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04347547A (ja) * 1991-05-24 1992-12-02 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 直流無停電電源システム
JP2009163962A (ja) * 2007-12-28 2009-07-23 Panasonic Electric Works Co Ltd 非常用照明システム
CN114142356A (zh) * 2021-10-15 2022-03-04 国网天津静海供电有限公司 一种直流系统转接柜

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JP2009163962A (ja) * 2007-12-28 2009-07-23 Panasonic Electric Works Co Ltd 非常用照明システム
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