JPH0295172A - 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、入力交流電源の瞬時停電時にも安定した交流
出力電圧を供給することができる無停電電源装置に係シ
、入力交流電源の瞬時停電時に交流出力電圧の変動を抑
制することができる無停電電源装置に関するものである
。

（従来の技術） 無停電電源装置は、東芝レビュー４２巻１１号（昭和６
２年１１月号）ＰＰ８７７〜８８０などにも紹介されて
おり、その機能、動作概要については公知であるため、
ここでは、第３図及び第４図を使用して、入力交流電源
の瞬時停電発生時に係わる動作を中心に以下説明する。

第３図においては、１ノは入力交流電源、１２は整流器
、１３はインバータ、１４はイン・々−タ変圧器、１５
は無停電電源装置の出力端子、１６はバッテリ、１７は
スイッチ、１８はＤＣフィルタコンデンサ、１９はＡｃ
フィルタコンデンサ、２θは電圧基準設定器、２ノは比
電圧検出回路、２２は電圧制御器、２３は周波数制御器
、２４は溝制御器、２５はダート増幅器、２６は停電検
出回路である。

この図に示す無停電電源装置の構成で、入力交流電源１
ノの正常時には、これを整流器１２で直流電力に変換し
、ＤＣフィルタコンデンサ１８で平滑してインバー３１
３で交流電力に逆変換し、インバータ変圧器１４及びＡ
Ｃフィルタコンデンサ１９を介して、出力端子１５には
正弦波形の交流電力を供給する。この出力される交流電
力の電圧は電圧基準設定器２０で与えられる電圧基準ｖ
ｒと出力電圧検出回路２１の検出信号を電圧制御器２２
で比較制御し、この出力信号と周波数制御器２３の出力
信号を溝制御器２４で合成し、ダート増幅器２５を介し
て、インバータ１３の主回路素子を２ｗＭ制御すること
によって制御され、出力電圧は電圧基準ｖｒに、出力周
波数は周波数制御器２３によって決定されている。

他方入力交流電源１１の電圧が落雷や事故などにより１
例えば±１０チの許容電圧変動範囲より外れると、無停
電電源装置は正常な出力電圧を供給することが出来なく
なるので、入力交流電源１ノの電圧が所定値以下に低下
した場合には、停電検出回路２６によりこれを検出し、
スイッチ１７を導通させる。スイッチ１７を導通させる
とバッテリ１６の電力がスイッチ１７を介してインバー
タ１３に供給されることになり、出力端子１５より出力
される交流電力は所定値に維持される。−船釣には入力
交流電源１１が瞬時停電や。

停電してもバッテリ１６によって５〜１０分運転継続す
ることができる。

第４図に入力交流電源１１の瞬時停電や停電時にバッテ
リ１６による運転に切換わるモードを図示する。この図
で（４）は入力交流電源１１の電圧。

色）はＤＣフィルタコンデンサ１８の電圧（又はインバ
ータ１３の入力側直流電圧）、（Ｃ）は出力端子１５の
出力電圧を図示する（但し全波整流波形の包絡線の軌跡
で表示）。時刻ｔ１において、入力交流電源１１の電圧
低下を停電検出回路２６にょシ検出し、スイッチ１７を
導通させバッテリ１６よりの給電を開始し、時刻ｔ、に
おいて入力交流電源１１が正常に復帰したことを停電検
出回路２６で検出し、再び整流器１２を介して入力交流
電源１１より給電することを図示している。

このように入力交流電源１１の停電補償を行なう時、時
刻ｔ、において、入力交流電源１ノの電圧は定常値に対
し１０ｑ６以上低下しておシ、ＤＣフィルタコンデンサ
１８の電圧も同様に低下している。他方バッテリ１６の
電圧は一般的に工０〜２０％定常値に対して高く設定さ
れているため、スイッチ１７を介してバッテリ１６を接
続すると、ＤＣフィルタコンデンサ１８の電圧が２０〜
３０ｑ６過渡的に急増する。他方電圧制御器２４は所定
の時定数を持った制御器であるため、前記するようなり
Ｃフィルタコンデンサ１８のステツブ的な電圧変動があ
っても瞬時に追従することは困難であシ、出力端子１５
の出力電圧も第４図（Ｑに図示するように過渡的に数サ
イクルの間上昇する。

（発明が解決しようとする課題） 第３図及び第４図を使用した前記の説明のように、従来
技術の無停電電源装置は、入力交流電源１１の電圧が所
定値以下に低下し、バッテリ１６で停電補償しようとし
た時、スイッチ１７が導通する直前の整流器１２の出力
電圧が所定値よジ大幅に低下しており、スイッチ１７を
導通させるとＤＣフィルタコンデンサ１８の電圧が過渡
的に２０〜３０チ程度上昇し、出力端子１５の出力電圧
も急変する問題点があった。

安定した交流電力を供給することを責務とする無停電電
源装置において、前記するよう々出力端子１５の出力電
圧の急変は望ましいことではなく、無停電電源装置の負
荷への電流突入などの問題を発生させる危険性があシ、
このような停電補償の過渡時であっても、出力端子１５
の出力電圧変動を極力抑制することが望まれている。

本発明は前記する従来技術の欠点に鑑みてなされたもの
で、無停電電源装置のバッテリによる停電補償時に、出
力端子の出力電圧変動を抑制することができる無停電電
源装置を提供することを目的としている。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は一実施例として示す第１図や、他の実施例とし
て示す第２図のように、無停電電源装置において、ＤＣ
フィルタコンデンサ１８の電圧と、バッテリ１６の電圧
とを比較し、この電圧比較に対応した電気信号によって
、スイッチ１７を導通させる時、電圧制御器２２の出力
信号を所定値だけ急変させ、過渡的に電圧制御器２２０
制御遅れを除去することにより、ＤＣフィルタコンデン
サ１８の電圧が第４図に示す時刻ｔ１において急変して
も出力端子電圧１５の出力電圧の変動を抑制することが
できる。

即ち時刻ｔ、において、出力端子１５の電圧変動が発生
するのは、電圧制御器２２の制御遅れがあるためであり
、前記する手段によりミ圧制御器２２の制御遅れを除去
すると、出力電圧の変動を抑制した無停電電源装置を提
供することができる。

（作用） 本発明の一実施例として示す第１図においては、バッテ
リ１６の電圧とＤＣフィルタコンデンサ１８の電圧の比
に相当する値に出力電圧検出回路２１の出力信号を増加
させて、電圧制御器２９で電圧制御器２２の出力信号に
対応する出力を得ておき、前記時刻ｔ、てこの出力信号
を切換ることにより出力端子１５の出力電圧変動を抑制
する。

第２図に示す他の実施例においては、バッテリ１６の電
圧とＤＣフィルタコンデンサ１８の電圧の比に相当する
値に前記時刻ｔ、で電圧制御器２２の制御値を急変する
もので、電圧制御器２２がディジタル構成されているよ
うな場合に容易に実現できる。

即ち本発明においては、バッテリ１６の電圧とＤＣフィ
ルタコンデンサ１８の電圧を比較した値に対応した電気
信号によって、電圧制御器２２の出力信号に対応する制
御信号を、前記時刻ｔ、にＤＣフィルタコンデンサ１８
の電圧が急変する時、この急変分に対応させて変化させ
、出力端子１５の出力電圧の変動を抑制する無停電電源
装置を実現することができる。

（実施例） 本発明の一実施例を第１図に示す。本発明による無停電
電源装置の系統図を第１図に示すが、従来の第３図と比
較して、本発明により追加した機能を中心に以下説明す
る。

第１図において、２７けバッテリ１６の電圧とＤＣフィ
ルタコンデンサ１８の電圧を比較する電圧比較器、２８
は掛算器、２９は電圧制御器、３０はスイッチである。

その他、第３図と同一番号を符した回路素子は同一機能
であるため、ここでは説明を省略する。

第１図において、入力交流電源１１の定常状態において
は、入力交流電源１１−整流器１２−インバータ１３−
インバータ変圧器１４−出力端子１５のルートで出力電
力が供給され、出力端子１５の出力電圧は電圧基準ｖｒ
に従い電圧制御器２２で、出力周波数は周波数制御器２
３によって制御される。電圧比較器２７はバッテリ１６
の電圧とＤＣフィルタコンデンサ１８の電圧を比較し、
バッテリ１６の電圧がＤＣフィルタコンデンサ１８の電
圧の例えば１．３倍ならば出力電圧検出回路２１の検出
信号を掛算器２８で１．３倍し、この増幅された検出信
号を電圧基準ｖｒと比較し、電圧制御器２９で制御する
。電圧制御器２９の出力制御信号は、このように制御す
ることによって電圧制御器２２の出力制御信号と比較す
ると、ＤＣフィルタコンデンサ１８の電圧に対しノクツ
テリ１６の電圧が高い分だけ補正された出力制御信号と
なっている。

このような状況で、入力交流電源１１の電圧低下を停電
検出回路２６で検出した時、停電検出回路２６の検出信
号でスイッチ１７を導通させると同時に圏制御器２４の
入力信号を電圧制御器２２の出力制御信号よりミ圧制御
器２９の出力制御信号側へスイッチ３０によって切換え
る。このようにＰＷＭ制御器２４の入力信号を第４図の
時刻ｔ１に相当するタイミングで急変させると、ＤＣフ
ィルタコンデンサ１８の電圧が急変しても、インパータ
１３の階制御波形も急変させることができ、出力端子１
５の出力電圧の急変も抑制することができる。前記時刻
ｔ１以降の所定時間後には電圧制御器２２と２９の出力
制御信号は同一レベルとなるため、どちらを使用して無
停電電源装置の出力電圧を制御してもよい。

入力交流電源１ノが瞬時停電や停電でバッテリ１６によ
る停電補償に切換る時、ＤＣフィルタコンデンサ１８の
電圧は過渡的に２０〜３０ｑ６急増するが、この急増に
対応して電圧制御器の出力制御信号を可変させ、ＰＷＭ
制御器２４の制御率を変化させることができるため、出
力端子１５の出力電圧の急増を抑制することができる無
停電電源装置を提供することができる。

本発明の他の実施例を第２図に示す。第１図の実施例と
比較して、この図では電圧制御器２２にメモリー３１を
付加した点と、スイッチ２２を設け、掛算器２８．電圧
制御器２９、スイッチ３０を除去している。この第２図
の構成によって、入力交流電源１１が所定電圧以下とな
り、バッテリ１６による停電補償に切換る時、電圧比較
器２７により比較したバッテリ１６の電圧とＤＣフィル
タコンデンサ１８の電圧の比に対応する分だけ電圧制御
器２２のメモリー３１の値をスイッチ３２を介して急変
し、ＰＷＭ制御器２４の入力信号を急変させ、ＰＷＭ制
御器２４の制御率を急速に変化させて、出力端子１５の
出力電圧変動を抑制するように作用する。

第１図または第２図の如＜２ｗＭ制御器２４の入力信号
を前記時刻ｔ１で急変させる時、この入力信号をステッ
プ的に変化させるか、出力電圧の１サイクル以内程度の
時定数を持たせて切換えるかは本発明で限定するもので
はなく、スイッチ１７の導通遅れなどを考慮して調整で
きる。

また電圧比較器２７でバッテリ１６の電圧とＤＣフィル
タコンデンサ１８の電圧を比較するが、一般にバッテリ
１６は内部インピーダンスが大きくスイッチ１７を導通
させて負荷を取った場合の電圧変動が大きいため、電圧
比較器２７で検出比較するバッテリ１６の電圧は、前記
するバッテリ１６の電圧変動要因を考慮した電圧レベル
として、ＤＣフィルタコンデンサ１８の電圧と比較して
も良い。

上記実施例では無停電電源装置の出力電圧をインバータ
１３のＰＷＭ制御で行々う場合を説明したが、チョッパ
などを設けて出力電圧制御を行なう場合であっても、同
様に電圧制御器２２の出力制御信号を急変させて制御す
れば良く、他の方法で電圧制御される場合にも本発明は
適用できることが明らかである。その他本発明の要旨内
において、変形例を構成できることは明らかである。

［発明の効果］ 本発明によれば、入力交流電源の電圧低下により、バッ
テリ運転に切換えて停電補償する無停電電源装置におい
て、バッテリ運転切換え直前のバッテリ電圧とＤＣフィ
ルタコンデンサ電圧を比較したレベルに相当する分だけ
、電圧制御器の出力制御信号を急変させて出力電圧の制
御を行なうことができる。

この結果、従来技術では十数ｉ４−セントの出力＝１３ 電圧変動が入力交流電源給電よりバッテリ給電切換時に
出力電圧変動が発生していたが、本発明を適用すること
によって出力電圧変動は数７４−セント以下となシ、本
発明によって出力電圧の変動と抑制した無停電電源装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明のそれぞれ異る実施例を示す
ブロック図、第３図は従来技術の無停電電源装置の戸口
ツク図、第４図は第３図における入力交流電源の停電に
伴ガう各都電圧波形を示す図である。 １１・・・入力交流電源、１２・・・整流器、１３・・
・インバータ、１４・・・インバータ変圧器、１５・・
・出力端子、１６・・・バッテリ、１７・・・スイッチ
、１８・・・ＤＣフィルタコンデンサ、１９・・・ＡＣ
フィルタコンデンサ、２０・・・電圧基準設定器、２１
・・・出力電圧検出器、２２・・・電圧制御器、２３・
・・出力周波数制御器、２４・・・ＰＷＭ制御器、２５
・・・ダート増幅器、２６・・・停電検出回路、２７・
・・電圧比較器、２８・・・掛算器、２９・・・電圧制
御器、３０・・・スイッチ、・・・メモリー ３２・・・スイッチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　入力交流電源の交流電力を直流電力に変換し、これを
   インバータで逆変換して交流電力を供給し、入力交流電
   源の瞬時停電や停電など入力交流電源よりの前記直流電
   力の供給ができない時にはスイッチを介してバッテリよ
   り直流電力を供給するように構成された無停電電源装置
   において、前記直流電力の供給が、入力交流電源よりバ
   ッテリに切換えられる時、前記バッテリ電圧と前記スイ
   ッチの出力側直流電圧とを電圧比較した値に対応した電
   気信号によって、無停電電源装置の出力電圧を制御する
   電圧制御器の出力制御信号を、急変させ、直流電力のバ
   ッテリ給電への切換えによって直流電圧が急増しても、
   出力交流電圧の急激な増加を抑制したことを特徴とする
   無停電電源装置。