JPH0356044A - 電源装置 - Google Patents

電源装置

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JPH0356044A
JPH0356044A JP1191841A JP19184189A JPH0356044A JP H0356044 A JPH0356044 A JP H0356044A JP 1191841 A JP1191841 A JP 1191841A JP 19184189 A JP19184189 A JP 19184189A JP H0356044 A JPH0356044 A JP H0356044A
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Akio Hirata
平田 昭生
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/30Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
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    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/20End-user application control systems

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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】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、入力交流電源の短時間停電などにも安定した
出力電力を供給することができる電源装置に係り,その
電源装置の一部として蓄電池が使用される時、その蓄電
池の停電補償時間を診断する機能を有する電源装置に関
するものである。
(従来の技術) 本発明に類する電源装置の一例として,公知の無停電電
源装置を引用して従来技術を説明する。
無停電電源装置は、東芝レビエー42巻11号(昭和6
2年11月号)pp877〜880など種種の文献に紹
介されてかり、その機能や動作概要は公知であるため、
ここでは、第4図及び第5図t使用して、本発明のポイ
ントとなる従来技術を中心に以下説明する。
第4図にかいて、10は入力交流電源、11はインパー
タ装置、12は整流器、13は直流フィルタコンデンサ
.14はインノ々一タ,15はイ/パータ変圧器、16
は交流フィルタコンデンサ、17は負荷、18は蓄電池
である。
第4図の構成にかいて、入力交流電源10が正常な状況
では,インパータ装置11内の整流器12で交流電力を
直流電力に変挑し,直流フィルタコンデンサ13で平滑
化し,インパータ14に前記直流電力を供給するととも
に,蓄電池18に充電電流を供給する。インパータ14
は平滑化された直流電力を交流電カに変換し、イ/パー
タ変圧器15t′介して負荷17に交流電カを供給する
この時イ/パータ14で公知の駕制御を採用して負荷1
7に供給される交流電カの電圧と周仮数を所定値に制御
して,安定した交流電カを供給できる。AC7イルタコ
/fンサ16はこの時供給される交流電力のリツffi
/吸収用として設けられている。
筐た入力交流電源10が短時間の停電の場合には、蓄電
池18より直流電カを放電して、イノパータ14を介し
て同様に安定した交流電カ金負荷17に供給できる。蓄
電池18とインパータ装置111fr:組合せた無停電
電源装置は前記したような動作によって、入力交流電源
1oが短時間停電しても、蓄電池18の容量で決る所定
時間(例えば10分間とか30分間など)の間だけ負荷
17に安定した交流電力を供給できる。
入力交流電源1oの長い停電時間が想定される場合や、
負荷17や公共性を有するコン屯−夕負荷などの場合に
は、更にパックア,プ設備として自家発電設備を設けて
、入方交流電源10と切換えてインパータ装置111f
c介して自家発電設備よりの交流電力を供給できるよう
にするケースもあるが、この電源切換時間には蓄電池1
8を放電させて負荷17への給電を確保しなければなら
ない。
第5図は前記したような第4図の無停1!電源装置での
蓄電池J8の動作を説明する波形で,(a)は入力交流
電源10の電圧、(b)は蓄電池18の電圧、(clは
蓄電池18のIt流を図示する.時刻1,1で入力交流
電源10Fi正常であるが、時刻t1で入カ交流電源1
0が停電すると蓄電池18が放電を開始し、時刻t2ま
で放電した時に蓄電池18の電圧が放1!終了電圧(許
容最低電圧)となるため,蓄電池18の保護のためこの
電圧レベルを検出して蓄電池18の放電を停止させる必
要がある。
無停電電源装置では時刻t,から時刻t2の期間筐でを
システム的に要求される停電補償時間とするように蓄電
池18の容量を選定している。従って、所定時間内の入
力交流電源10の停電があってもこれを蓄電池18でパ
ックアップして、負荷17には安定した電力を供給し続
けることができる無停電電源装置が広く実用化されてい
る.(発明が解決しようとする課題) 前記したように無停im電源装置は、所定の停電時間以
内ならば負荷にも安定した交流電力を継続して供給する
ことができるから、一般に負荷が信頼性を要求する大形
計算機などであれば、その電源装置として無停電電源装
置が採用されることが非常に増加している. しかし無停電電源装置での入力交流電源10の停電に対
する補償時間は蓄電池18の能力で支配される.当初は
システム容量より蓄電池18の容ikヲ選定しているが
、蓄電池18は経年的に特性劣化する傾向にあり,また
使用温度などによっても放電能力が変る特性がある。
この結果、従来の電源装置では,本当に入カ交流電源1
0の停電時に蓄電池18を放電させ、この結果として蓄
!池18がシステム要求の停電補償時間をカバーできて
いるかどうかを判断していた。従って,蓄電池18の能
カが劣化傾向にあっても,実際に停電補償時間不足のト
ラブルが発生しなければ、これが判明せず、またトラブ
ルが発生すると負荷l8の不特定多数のユーザ(銀行の
オンラインシステム停止や航空機のカウンター業務の停
止など)に多犬な迷惑をがけることになり,高信頼性を
要求される電源装置としてはユーザに不安感を常に持た
せる欠点が従来技術の電源装置ではあった。
本発明は前記した従来の電源装置の欠点に鑑みてなされ
たもので、入力交流電源が正常時に蓄電池の能力から停
電補償時間を診断することができる電源装置ヲ提供する
ことを目的としている。
[発明の構戒] (課題を解決するための手段) 本発明は、その一実施例として示すMx図や第3図の構
成において、蓄電池l8の停電補償時間を診断するため
、蓄電池18の放電電流と放電時の電圧変化を観測する
回路を設け,入力交流電源10が正常な状態時に、イン
パータ装gxoの整流器12を所定時間停止または整流
器12と蓄電池18の両方より給電させ、これによう蓄
電池18を放電させる。この放電時の蓄電池18の放電
電流や電圧変化を観測し,放ir:w荷と電圧変化よD
蓄電池18の能力を診断するものである。
蓄電池18の能力が診断できると、当初設計の負荷容量
や,診断時の負荷17の容量に対する蓄電池18の停電
補償時間を算出することができる.蓄電池18の能力を
入力交流電源10が正常な時に、例えば継続して定期的
に前記方法で診断してかくと,蓄電池18の使用温度や
劣化傾向による能力変化が入力交流電源10の停電前に
把握できる● (作用) 蓄電池18の能力は一般に「放!電流×放電時間(Ah
)Jによ,て規定される。従って、前記の如く整流器1
2ft所定時間放電させ.この間の放電iAhと蓄電池
18の電圧を観測すれば、蓄電池180種類などによっ
て決る残存容量と電池電圧の関係式などより,蓄電池1
8の残存容量が当初値の何多程度かが把握できる。従っ
て、放電量と残存容量の関係よう蓄電池の能力を診断で
きる。
またこの時電源装置の負荷容量から蓄電池の停電補償時
間を判定することができる。
(実施例) 本発明の一実施例を第1図に示す。この図において、第
4図と同一番号を符した回路構成要素は回一機能である
ため説明を省く.第1図で付加した回路構或要素として
,19は11検出器,20は電圧検出器、21はt流検
出器19の出力及び電圧検出器20の出力から蓄電池1
8の能力を診断し、更に当初設訂の負荷容量又は実際の
負荷17の容tを検出するための電流検出器2からの出
力信号に基づいて停電補償時間を検出する停電補償時間
診断手段である。
第1色にかいて,入力交流寛源1θの交流電力全インパ
ータ装置1ノを介して負荷17に供給している時、蓄電
池18の能力を判定するため,整流器12を所定時間内
停止させ,蓄電池18の電荷とインパータ14を介して
負荷17に供給する。
この時の蓄!池の放電電流及び電圧を第2図に示す.第
2図(a)は蓄電池18の電圧を(b)は放電電流を示
す。時刻t,で整流器12を停止させ、時刻t4で再び
整流器12を再運転する。時刻t1よう時刻t,1では
蓄電池l8の電圧は蓄電池18の内部イ/ビーダンスの
関係で急激に低下するがその後徐々に回復し、蓄電池1
8の放電が逸むにつれ全体的には第2図falの如く蓄
電池18の電圧は低下する。
第2図(b)に示す蓄電池18の放電電流は電流検出器
19で検出し停電補償時間診断手段2ノに入力する。ま
た電圧波形も電圧検出器20で検出して停電補償時間診
断手段21に入力する。停電補償時間診断手段2ノでは
,時刻t1より時刻141でに蓄電池18が放電した放
電電荷をAhで検出し、このAh放電時の蓄!池18の
当初設計時電圧と時刻t4に電圧検出器20で検出した
電圧を比較すると容易に蓄電池18の能力を判定できる
蓄電池18の前配所定Ah放電後の残存容量は,周知の
如く蓄電池の種類によって電池電圧の変化として計算で
きるから、放電電荷と電圧変化の式を停電補償時間診断
手段21内で計算すると,蓄電池18の詳細な残存容量
が検出でき、経年的な劣化や設置環境による蓄電池18
の能力低下を把握できる。前記残存容量検出はマイクロ
コノ4一タなどを使用すると容易に実現できるが、より
簡便に蓄電池18の能力を把握する手段としては,第2
図の時刻t1より時刻t4までの時間を固定して、この
時刻内に釦ける放tvt荷による当初設計値電圧と時刻
t4にかける検出電圧を単にレベル比較するのみで、蓄
電池18の当初設計値に対する能力低下状況を把握でき
る。
蓄電池18の能力が診断できると,当初設計の負荷容量
や、電流検出器l9の出力から判断される診断時の負荷
17の容量に対する蓄電池18の停電補償時間を算出す
ることができる。一般に無停電電源装置の負荷量は大形
計算機やその端朱などのため負荷17のユーザ自身でも
充分把握されていない場合が多いが、本発明の如く停電
補償時間を診断すると,要求される無停電機馳が確保で
きているかどうか容易にユーザにアナウンスすることが
できる。
蓄電池18は無停9t′W電源装置にとって重要な構或
要素であり,蓄電池18の能力が当初設計値相当なけれ
ば、入力交流電源10の停電時に負荷17に安定した電
力を所定時間の間供給できないが、入力交流電源10の
正常時に蓄電池18の能力が診断できる.従って,タイ
ムリーな定期点検などによって蓄電池18を事前に補修
交換することなども可能であり、信頼性の高い無停t電
源装itを提供できることが明らかである.本発明の他
の実施例の一例を第3図に示す。この図で23は蓄電池
18の充屯器,24はダイオードで、他の回路構成要素
は第1区の回路栴成要素と向一であり,説明を省く。こ
の第3図は入力交流電源10VCイノパータ装置11を
2台接続し,インパータ装置11の出力を並列接続して
負荷17に安定した電力を供給する場合を示し,蓄電池
18は2台のインパータ装置11に共通に設けるため、
蓄電池18の専用の充電器23を設け,またインパータ
装置11の整流器12のお互いの干渉をさける目的でダ
イオード24を追加している。第3図の如く構成された
無停t電源装置において、蓄電池18の能力を診断する
時、2台の整流器12を同時に停止させても良く,2台
の整流器12の中の1台のみを停止させて,蓄M1池1
8の能力を診断しても良い。本発明では入力交流電源1
0が正常時に負荷17への供給電力の一部を蓄電池18
より供給することにより、蓄電池18の能力を診断する
ことをtP!f徴として分り、特に整流器12を1台停
止するか,2台同時に停止するかは本発明で限定するも
のではない. 壕た、第1図や第3図の説明にふ・いて、整流器12を
停止させ,蓄電池18を放電させると説明したが、蓄電
池18と整流器12を並列運転して負荷17に供給する
電力の少なくとも一部を蓄電池18よや放電して、その
時の蓄電池18の残存容量を停電補償時間診断手段21
で検出する方法としても本発明の効果が同様に得られる
ことが明らかである。
本発明の説明としては無停電電源装置を引用して説明し
たが、電源装置の内部構成を本発明では特に限定するも
のではなく、入力交流電源の停電時に所定時間電力供給
できるように蓄電池を利用する電源装置であれば良い. その他、本発明の要旨を変更しない範囲にかいて、各種
の変形例を構成できることが明らかである。
[発明の効果コ 入力交流電源の停電時にも安定した出力電力を負荷に供
給する電源装置の直流回路に接続される蓄電池は、一般
にその蓄電池機能が本当に要求される入力交流電源の停
電時にその電荷を放電させることで期待される蓄電池能
力があったかどうかが判定されていたため,万一蓄電池
能力が低下していた時には負荷に安定した電力を供給で
きず、負荷側にも停電事故を発生させ,事故を拡大させ
る危険性があった。
このように蓄電池でパックアップする電源装置は、無停
N.電源装置として重要負荷に電力を供給するため信頼
性を高めることが要求されるが、本発明によれば次の効
果が得られることが明らかである。
(1)  蓄電池の能力が事前に診断できる。この結果
に基づいてタイムリーな定期点検などを行ない、必要な
らば蓄電池を補修できるから、電源装置の信頼性を大幅
に向上できる。
(2)蓄電池の能力診断を定期的に実施して、蓄1池の
劣化傾向を把握することもできるし,蓄電池の能力を事
前に診断することによってN.源装置のユーザに無用な
不安金与えることがない。
(3)蓄電池の能力診断結果より、負荷の停電補償時間
を診断することにより要求される停電補償時間が確保で
きているかの判定が容易となり,電源装置の信頼性を一
層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の−実施例を示すブロック図5第2図は
この発明の機能を説明する波形図、第3図は本発明の他
の夾施例を示すブロック図、第4図は従来技術の実施例
を示すブロック図,第5図は第4図の蓄電池の特性を説
明するための図である. 10・・・入力交流電源、1ノ・・・インパータ装*J
Z・・・整流器、13・・・直流フィルタコンデンサ、
14・・・イ/パータ,15・・・イ/パータ変圧器、
16・・・交流フィルタコンデンサ、17・・・負荷、
18・・・蓄電池,19・・・電流検出器、20・・・
電圧検出器、21・・・停電補償時間診断手段,22・
・・電流検出器、23・・・充電器.24・・・ダイオ
ード。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 入力交流電源の電力を電源装置で電力変換して負荷に供
    給する時、入力交流電源が短時間停電しても負荷にはそ
    の電源装置の直流回路を介して蓄電池より電力が供給さ
    れ、負荷には安定な電力を前記停電時にも継続して供給
    できるようにした電源装置において、 前記入力交流電源が正常時に、前記負荷に供給する電力
    の少なくとも一部を所定時間だけ蓄電池より供給するよ
    うに前記電源装置を制御する手段と、この所定時間内に
    蓄電池が放電した電荷に関連した信号及び負荷容量から
    前記電源装置の負荷に対する前記蓄電池の停電補償時間
    を診断する手段を具備したことを特徴とする電源装置。
JP1191841A 1989-07-25 1989-07-25 電源装置 Expired - Lifetime JP2533194B2 (ja)

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