JPH0356047A - 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】 〔発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は交流電源電圧をコンバータにより直流に変換し
てインバータに入力し、前記交流電源の電圧低下が検出
されると蓄電池の直流出力をインバータに入力して負荷
に交流電力を供給するようにした無停電電源装置に関す
る。

（従来の技術） この種の無停電電源装置は一般に電子計算機、通信機器
等の負荷の電源として使用されるため、入力電源電圧の
変動に対して出力電圧変動が少なく、かつ過渡応答性の
良いことが要求される。また、交流電源の電圧低下（以
下停電と呼ぶ）時には蓄電池の直流出力をインバータに
より交流電力に変換して負荷に供給し続ける必要がある
。

第３図はかかる従来の無停電電源装置の構成例を示すブ
ロック回路である。第３図において、１は交流電源、２
はこの交流電原１の交流電力を直流電力に変換するコン
バータ（整流器）、３はこのコンバータ２より直流線路
４を通して入力される直流出力を交流に変換するインバ
ータで、このインバータ３の出力は交流フィルタ５によ
り正弦波に波形改善して負荷６に供給される。また、７
はサイリスクスイッチ８を介して直流線路４に接続され
た蓄電池、９は交流電源１の停電を検出する停電検出回
路で、この停電検出回路９は交流電源１の停電を検出す
ると、その検出信号によりサイリスクスイッチ８を点弧
するものである。

したがって、交流電源１が停電の際には停電検出回路９
によってサイリスタスイ・ソチ８が直ちに点弧され、蓄
電池７の直流出力がインバータ３に供給されるので、負
荷６に対しては電力を供給し続けることができる。

一方、１０はインバータ３の出力電圧の基準を設定する
基準電圧設定器、１１はインノく一夕３の出力電圧を検
出する出力電圧検出回路、１２は基準電圧設定器１０の
基準電圧と出力電圧検出回路１１で検出された出力電圧
との偏差を増幅する誤差増幅器、１３はこの誤差増幅器
１２の出力に応じてインバータ３を構或するスイッチン
グ素子の点弧位相を制御する位相制御回路（ＰＨＳ）で
あり、これらはインバータ３の出力電圧制御系を構成し
ている。

なお、インバータの位相制御により出力電圧を制御する
技術は公知なので、ここではその説明を省略する。

（発明が解決しようとする課題） しかし、このような無停電電源装置において、交流電源
１の停電あるいはその後の復電の際にコンバータ２と蓄
電池７の切換が行なわれると、両者間の電圧差によりイ
ンバータ３に入力される直流電圧に変動が生じる。上述
の閉ループの電圧制御系が安定に動作するには必ず遅れ
要素（電圧誤差増幅器１２に含まれる）が必要で、直流
電圧の変動が閉ループ制御系の応答に比べ無視し得るも
のであれば、追従制御することが可能であるが、停電あ
るいは復電時等のように直流電圧の急変に対しては直流
電圧の急変がそのまま出力電圧の変動となって現れるこ
とになる。

第４図は従来の無停電電源装置の停電時のタイムチャー
トを示したものである。第４図において、交流電源１の
電圧が徐々に減衰する停電モードになると、ｔ，時点で
停電検出回路９が停電を検出し、サイリスクスイッチ８
に点弧信号を与える。

このサイリスクスイッチ８がオンすると、蓄電池７は直
流線路４に接続され、電圧低下状態にある直流線路４は
蓄電池７の充電電圧まで上昇し、これに伴ないインバー
タ３の出力電圧も上昇する。

したがって、ｔ，時点で停電が検出されてからインバー
タ３の出力電圧が安定状態になるまでのＴ２期間インバ
ータ３の出力電圧に変動が生じるため、負荷６に対して
は悪影響を与えることになる。また、最悪時には無停電
電源装置自身の出力過電圧保護回路の動作により故障停
止してしまう。

そこで、上記のような直流電圧の急変に対する問題を解
決する手段として復電時はコンＩく一夕２をソフトスタ
ート、つまり蓄電池７の電圧に応じてコンバータ２の出
力を制御することにより、直流電圧の変動を小さくする
ことができる。

また、停電時に対する直流電圧の急変に対する対策とし
ては、 （１）インバータ３の入力側に直流電圧検出回路を設け
て直流電圧を検出し、この直流電圧と電圧誤差増幅器の
出力信号とを合成してインバータ３を制御したり、 （２）インバータ３の出力パルス波高値の変化に比例し
た信号を電圧誤差増幅器に割込ませてインバータ３を制
御する 等の方法が考えられている。

しかし、（１）の方法は常時直流電圧にてインバータ３
の出力電圧を制御することになるが、この場合電圧制御
系を安定に動作させるには直流電圧で位相制御する量を
あまり大きくすることができないため、直流電圧の急変
量に対して出力電圧制御ユが不足してしまう。また、（
２）の方法は直流電圧の急変量がインバータ３の出力パ
ルス波高値として現れた後に制御が開始されるので、結
果として１〜２サイクルは出力電圧が変動してしまう。

本発明は交流電源の停電時に蓄電池に切換えられて直流
電圧が急変してもインバータの出力電圧を安定に維持す
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
する。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するため、常時は交流電源電圧
をコンバータにより直流に変換してインバータに入力し
、前記交流電源の電圧低下が検出されると蓄電池の直流
出力をインバータに入力して負荷に交流電力を供給する
ようにした無停電電源装置において、前記インバータの
出力電圧と基準電圧設定値との偏差を増幅する誤差増幅
器と、この誤差増幅器の出力に基づいて前記インバータ
を位相制御する位相制御回路と、前記インバータに入力
される直流電圧の変化分を検出する微分回路と、前記交
流電源の電圧変化が検出されると予定時間前記微分回路
の出力を前記誤差増幅器に入力して前記インバータの出
力電圧の変動を補償する補償手段とを備えたものである
。

（作用） このような構成の無停電電源装置にあっては、交流電源
の電圧低下が検出されると蓄電池の直流出力がインバー
タに入力されると同時に微分回路により検出されたイン
バータに入力される直流電圧の変化分が予定時間誤差増
幅器に入力されるので、インバータはその期間直流電圧
変化分を見込んだ状態で出力電圧が制御され、直流電圧
が急変してもインバータの出力電圧の変動を補償するこ
とができる。

（実施例） 以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明による無停電電源装置の構或例を示すブ
ロック回路で、第３．図と同一部分には同一符号を付し
てその説明を省略し、ここでは第３図と異なる点につい
て述べる。本実施例では第１図に示すように直流線路３
に直流電圧の変化分を検出する微分回路２１の入力端に
接続し、その出力端をアナログスイッチ２２を介して電
圧誤差増幅器１１の入力側の比較部に接続し、また停電
検出回路９により交流電源１の停電が検出されるとスイ
ッチ操作指令によりマルチバイブレー夕からなる操作回
路２３より出力されるスイッチ操作指令でアナログスイ
ッチ２２を閉路するように構成したものである。

次にこのように構成された無停電電源装置の作用を第２
図に示すタイムチャートを参照しながら述べる。いま、
交流電源１が正常な状態にあれば、インバータ３はコン
バータ２より入力される直流電力を交流電力に変換して
負荷６に供給している。

このような状態にあるとき交流電源１が停電（交流電圧
が徐々に低下する停電モード）を始めると、交流電源１
の電圧低下に比例して直流線路４の直流電圧が低下する
。そして、ｔ，時点で停電検出回路９により停電が検出
されると、その検出信号がサイリスクスイッチ８に点弧
信号として与えられると同時に操作回路２３に入力され
る。したがって、サイリスクスイッチ８のオンにより蓄
電池７が直流線路４に接続され、また操作回路２３から
の操作指令によりアナログスイッチ２２が予定期間Ｔ３
だけ閉じる。すると、直流線路４の直流電圧は蓄電池７
の充電電圧まで上昇するが、このとき微分回路２１では
直流電圧の変化分を検出し、その変化量が電圧誤差増幅
器１２の入力側の比較部にアナログスイッチ２２を通し
て加えられる。

これにより、電圧誤差増幅器１２ではＴ，期間だけ位相
制御回路１３にインバータ３の出力電圧を下げるべく制
御信号を出力し、インバータ３の出力電圧が制御される
。

このように本実施例では交流電諒１の停電により直流線
路４に蓄電池７が接続され、その充電電圧で直流電圧が
上昇しても、その変化分を微分回路２１により検出し誤
差電圧増幅器１２に入力してインバータ３の出力電圧を
補償するするようにしたので、インバータ３の出力電圧
に変動を生じない応答の速い出力電圧の制御を行なうこ
とができる。

次に本発明の他の実施例を述べる。

上記実施例では第２図に示すように蓄電池７の直流電圧
がコンバータ２の出力電圧よりも高い場合について述べ
たが、これとは逆に蓄電池７の直流電圧がコンバータ２
の出力電圧よりも低い場合においても前述同様の効果を
得ることができる。

また、上記実施例では停電検出回路９にて交流入力電圧
の低下を検出するようにしたが、この停電検出回路９に
加えて過電圧検出回路を設けることにより、交流入力電
圧の急上昇によるインバータ３の出力電圧の変動を防止
することができる。

さらに、上記実施例では直流線路４に微分回路２１を接
続して直流電圧の変化分を検出したが、蓄電池７の出力
側に微分回路２１を接続し、サイリスクスイッチ８をｌ
通して流れる蓄電池７の放電電流の変化分を検出するよ
うにしてもインバータ３の出力電圧の変動を前述同様に
防止することができるものである。

一方、第１図では１台の無停電電源装置により負荷６を
運転する場合を説明したが、２台以上の無停電電源装置
で並列運転を行なう場合にも前述同様に適用実施するこ
とができる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、交流電源の停電時に
蓄電泊に切換えられて直流電圧が急変してもその変化分
を補償すべくインバータの出力電圧が制御されるので、
蓄電池の電圧変動範囲の拡大によるシステムとしてのコ
ストダウンが実現できると共に蓄電池の種類により放電
特性が異なったとしてもインバータの出力電圧を常に安
定に維持することができる無停電電源装置を提供できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による無停電電源装置の一実施例を示す
ブロック回路図、第２図は同実施例の作用を説明するた
めのタイムチャートを示す図、第３図は従来の無停電電
源装置の構成例を示すブロック回路図、第４図は同従来
装置の作用を説明するためのタイムチャートを示す図で
ある。 １・・・・・・交流電源、２・・・・・・コンバータ、
３・・・・・・インハータ、４・・・・・・直流線路、
５・・・・・・交流フィルタ、６・・・・・・負荷、７
・・・・・・蓄電池、８・・・・・・サイリスクスイッ
チ、９・・・・・・停電検出回路、１０・・・・・・基
準電圧設定器、１１・・・・・・出力電圧検出回路、１
２・・・・・・電圧誤差増幅器、 １ ３・・・・・・位相制御回路、 ２ １ 微分回路、 ２ ２・・・・・・アナログスイッチ、 ２ ３　・・・・・・ 操作回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 常時は交流電源電圧をコンバータにより直流に変換して
   インバータに入力し、前記交流電源の電圧低下が検出さ
   れると蓄電池の直流出力をインバータに入力して負荷に
   交流電力を供給するようにした無停電電源装置において
   、前記インバータの出力電圧と基準電圧設定値との偏差
   を増幅する誤差増幅器と、この誤差増幅器の出力に基づ
   いて前記インバータを位相制御する位相制御回路と、前
   記インバータに入力される直流電圧の変化分を検出する
   微分回路と、前記交流電源の電圧変化が検出されると予
   定時間前記微分回路の出力を前記誤差増幅器に入力して
   前記インバタの出力電圧の変動を補償する補償手段とを
   備えたことを特徴とする無停電電源装置。