JPH0568193B2

JPH0568193B2 -

Info

Publication number: JPH0568193B2
Application number: JP58007668A
Authority: JP
Inventors: Tadahiro Katayama; Tadayoshi Kimura
Original assignee: Sawafuji Electric Co Ltd
Current assignee: Sawafuji Electric Co Ltd
Priority date: 1983-01-20
Filing date: 1983-01-20
Publication date: 1993-09-28
Also published as: JPS59132734A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、無停電電源装置、特に商用電源停電
時に例えばバツテリやエンジン発電機などの直流
電圧をインバータによつて交流電圧に変換して負
荷に給電する無停電電源装置において、当該無停
電電源装置の状態監視と運転制御とを行うマイク
ロプロセツサをもうけ、負荷電圧レベルに対応し
て、上記インバータをオン・オフせしめてパルス
幅変調出力を得るオン・オフ時間情報列を選択的
に抽出せしめる処理を、上記マイクロプロセツサ
が上記状態監視と運転制御との間に行うようにし
た無停電電源装置に関するものである。

従来から、商用電源が活きている間には当該商
用電源にもとづいて負荷に給電し、商用電源停電
時には例えばバツテリやエンジン発電機からの直
流電圧をインバータによつて交流電圧に変換して
負荷に給電することが行われている。そして、こ
のような無停電電源装置における状態監視や運転
制御を、マイクロプロセツサによつて行うように
することが試みられつつある。

一方、上記インバータに対する制御として、イ
ンバータの出力側ローパス・フイルタをもうける
だけで高調波成分の少ない正弦波電圧を得ること
ができるように、パルス幅変調出力を得るオン・
オフ制御を与えることが知られており、上記マイ
クロプロセツサによる制御において当該インバー
タに対する制御をあわせ行わせることが考慮され
た。

本発明はこの点を解決することを目的としてお
り、以下図面を参照しつつ説明する。

第１図は本発明の無停電電源装置の一実施例全
体構成を示している。図中Ｌは商用電源交流電
圧、Ｇはエンジン発電機交流電圧、Ｂはバツテリ
直流電圧、LOADは負荷（交流）、１は入力端切
替えブロツク、２は出力端切替えブロツク、３は
チヤージング・ブロツクであつてラインＱ上の交
流電圧を整流してバツテリを充電せしめるもの、
４はダイオード・スタツク・ブロツクであつてラ
インＱ上の交流電圧を整流して直流電圧を得るも
の、５は逆流防止ダイオード、６はコンデンサで
あつてフイルタの機能をそなえ直流電圧によつて
充電されているもの、７は各種直流電源を代表的
に示したもの、８はインバータ・ブロツクであつ
てコンデンサ６を充電せしめている直流電圧を交
番電圧に変換するもの、９はドライブ回路であつ
てインバータ・ブロツク８に対するオン・オフ制
御を行わせるもの、１０はローパス・フイルタで
あつてインバータ・ブロツク８からのパルス幅変
調出力中の高周波成分を波し正弦波電圧をつく
るもの、１１は変成器、１２は電圧検出部であつ
て負荷電圧を検出するもの、１３はマイクロ・プ
ロセツサを表わしている。

商用電源が健全状態にある間、当該商用電源交
流電圧は、入力端切替えブロツク１によつて、ラ
インＰとラインＱとに夫々導びかれる。そしてラ
インＰから出力端切替えブロツク２を介して負荷
LOADに交流電圧を給電する。一方、ラインＰ
からチヤージング・ブロツク３を介してバツテリ
Ｂを充電し、またコンデンサ６を充電し、各種直
流電源として直流電圧を給電している。ただし、
この場合、インバータ８は、ドライブ回路９から
の指示によつて、オフ状態に保たれている。しか
し、マイクロ・プロセツサ１３は、周期的に電圧
検出部１２によつて負荷電圧レベルを監視してお
り、仮に商用電源が停電した場合において、イン
バータ・ブロツク８からの出力によつて元の負荷
電圧が正しく得られるよう、インバータ・ブロツ
ク８に対して仮想的な制御を行つていると考えて
よい。

商用電源が停電した場合、バツテリ直流電圧Ｂ
がインバータ・ブロツク８によつて交番電圧に変
換され、上述の如く、停電前と同じ電圧レベルの
交流電圧を負荷に給電するようにされる。一方こ
のとき、図示しない手段によつて当該停電がマイ
クロ・プロセツサに通知され、図示しないエンジ
ンを起動し、エンジン発電機交流電圧を立上がら
せる。該交流電圧は、入力端切替ブロツク１によ
つてラインＱに給電され、ダイオード・スタツ
ク・ブロツク４を介して、インバータ・ブロツク
８に直流電圧を印加する。この場合、出力端切替
えブロツク２は変成器１１からの出力を負荷
LOADに給電する。そして、負荷電圧レベルに
対応して、インバータ・ブロツク８に対するオ
ン・オフ制御をコントロールして、所望の負荷電
圧を負荷に給電するようにする。

図示マイクロ・プロセツサ１３は、次の如き状
態監視を行い、かつ次の如き運転制御を行う。即
ち、〔〕状態監視 (i) 入力電圧Ｌ，Ｇ，Ｂの各入力電圧検出、 (ii) インバータ・ブロツク８において、負荷交
流電圧の所望の位相関係の下でゲート制御を
行うためのタイミング検出、 (iii) 各部の温度検出、 (iv) 入力電圧Ｌ，Ｇ，Ｂによる受電時の過電流
検出、 (v) 入力電圧Ｌ，Ｇ，Ｂによる受電時の過電圧
不足電圧検出、 (vi) 負荷電圧検出、 (vii) 負荷電流検出、〔〕運転制御 (i) 入力電圧Ｌ，Ｇ，Ｂの切替、 (ii) チヤージング・ブロツク３に対する充電オ
ン・オフ、 (iii) エンジン発電機（図示せず）のエンジン起
動、 (iv) 各種表示信号発生、 (v) インバータ・ブロツク８に対するオン・オ
フ制御を行わせる制御、 (vi) 出力端切替えブロツク２に対する切替指
示。

第２図は、マイクロ・プロセツサ１３による無
停電電源装置に対する制御の大略を表した一実施
例フローチヤートを示している。

商用電源交流電圧Ｌが健全である場合には、図
示ルートＲを回つており、この間、(i)電圧Ｌをそ
のまま負荷に給電し、(ii)バツテリを充電し、(iii)電
圧Ｌが停電した場合にいわば即時にインバータ・
ブロツク８による給電によつて負荷電圧が保持で
きるよう準備が行われている。商用電源交流電圧
Ｌが停電した場合には、最初図示ルートＳを回つ
ており、この間、(i)バツテリのみで負荷に給電
し、(ii)エンジン発電機を始動せしめ、エンジン発
電機交流電圧Ｇや商用電源交流電圧Ｌの電圧を監
視する。この間に電圧Ｌが回復すれば図示ルート
Ｕに入る。また電圧Ｇが立上ると、図示ルートＴ
を回つており、この間、(i)エンジン発電機のみで
負荷に給電し、(ii)バツテリに対する充電を停止
し、(iii)他の電源電圧、特に商用電源交流電圧Ｌを
監視する。電圧Ｌが回復すると、図示ルートＶを
へて図示ルートＵを通つて、図示ルートＲに入
る。

インバータ・ブロツク８に対するゲート制御
は、インバータ・ブロツク８が変換動作を行つて
いるものとするとき、任意の電圧レベルの正弦波
出力例えば第３図（甲），（乙）を生成し得るよう
に、インバータ・ブロツク８をオン・オフせしめ
るように行われる。即ち、第３図図示正弦波
（甲）を得るためには、図示（甲）′にて示す如き
パルス幅変調出力を出力するように、インバー
タ・ブロツク８が制御される。また正弦波（乙）
を得るためには、図示（乙）′にて示す如きパル
ス幅変調出力を出力するよう、インバータ・ブロ
ツク８が制御される。

第１図図示構成の場合、例えば128通りの電圧
レベルの正弦波電圧を得ることが可能なように、
インバータ・ブロツク８から128通りのパルス幅
変調出力が得られるためのオン・オフ時間情報列
を用意されている。即ちメモリ上に128通りのオ
ン・オフ時間情報列が予め格納されており、第１
図図示の電圧検出部１２の出力を勘案して、現在
インバータ・ブロツク８において出力すべきパル
ス幅変調出力に対応したオン・オフ時間情報列の
１組が選択され、この情報列の値に対応して、イ
ンバータ・ブロツク８がオン・オフされる。

第４図は、一例として、或る負荷電圧レベルの
正弦波を得る場合に対応したパルス幅変調出力を
表わしている。上記オン・オフ時間情報列は、第
４図に対応して言えば、時間情報｛t₁，t₂，t₃…
…t₁₁｝であり、当該情報をt₁，t₂……，t₁₁，t₁₁，
t₁₀……t₁，t₁，t₂，……の如く繰返し読出すこと
によつて、インバータ・ブロツク８がオン・オフ
制御され、第４図図示のパルス幅変調出力
（丙）′が得られる。正弦波の１周期分に相当する
期間内を、パルス幅変調出力に対応して、1/4
PWM期間、第１サブ・ルーチン期間、2/4PWM
期間、3/4PWM期間、第２サブ・ルーチン期間、
4/4PWM期間に区分し、図示の第１サブ・ルー
チン期間と第２サブ・ルーチン期間とにおいて、
第１図図示のマイクロ・プロセツサ１３が、イン
バータ・ブロツク８に対するオン・オフ制御の他
に必要とする。サブ・ルーチンを実行するように
される。該サブ・ルーチンとは、第１図に関連し
て述べた所の〔〕(i)ないし(vii)の状態監視や〔〕
(i)
ないし(iv)と(vi)との運動制御を行うルーチンと考え
てよい。実施例の場合、上記各種サブ・ルーチン
が16個のグループに分割され、上述の如く正弦波
１周期に２個分処理され、８周期に１回あて処理
されるように配慮されている。

第５図は、マイクロプロセツサ１３が行つてい
るインバータ・ブロツクに対するオン・オフ制御
処理と他のサブ・ルーチン処理との関連を表わし
たフローチヤートである。条件セツトが行われた
後には、正弦波出力の第８波目毎に、第１図図示
の電圧検出部１２の内容がチエツクされて次の８
周期の間インバータ・ブロツク８が出力すべきパ
ルス幅変調出力に対応した１つの時間情報列が選
択される。そして、第４図図示の1/4PWM期間
において、(i)情報t₁が読出されてインバータ・ブ
ロツク８をオンせしめた上で時間t₁の後にインバ
ータ・ブロツク８をオフせしめ、(ii)次いで情報t₂
が読出されて時間t₂の後にインバータ・ブロツク
８をオンせしめ……てゆく。そして、情報t₁₁が
読出されたとき、第１サブルーチン期間とされて
上述の如く16分割された１つのサブルーチンが実
行される。その後2/4PWM期間となり、情報t₁₀，
t₉，……t₁と読出される。そして、3/4PWM期間
に入り、第２サブルーチン期間をへて、4/4
PWM期間に入る。そして、該4/4PWM期間経過
後、第８波目の正弦波に該当しない限り、再び1/
４PWM期間に入る。第８波目に達したとき、再
び次の８周期の間に対応する１つの時間情報列が
選択される。

上記の如く時間情報t₁₁に対応して第１サブ・
ルーチン期間、第２サブ・ルーチン期間を固定的
に定め、当該期間にのみ上述のサブ・ルーチンを
実行せしめるようにした理由は、次の如きものと
考えてよい。即ち、負荷電圧レベルに対応して、
インバータ・ブロツク８が発生するパルス幅変調
出力は、上述の如く例えば128通り存在する。そ
して、このために、インバータ・ブロツク８がオ
ンからオフへ切替えられ（あるいはその逆に切替
えられ）た後にオフからオンへ切替えられ（ある
いはその逆に切替えられ）るまでの空き時間が、
個々のパルス幅変調出力毎で変動するものとな
る。このような変動に影響を受けることが少な
く、確実に十分な空き時間を確保できる期間は、
正弦波波形の位相に対応して、90゜近傍と270゜近
傍であることが判る。上記サブ・ルーチン期間を
この位置に対応づけて定めたのは、このように確
実に十分な空き時間をとり得るからであり、オ
ン・オフ制御との競合によつてサブ・ルーチン処
理のための制御が複雑になるのをさけたものであ
る。

また、第４図に述べた如き、時間t₁，t₂……
は、マイクロプロセツサ１３内の単位処理に対応
する期間を時間単位としてカウントすることによ
つて監視されると考えてよい。

第６図は上述の処理を行う構成を概念的に表わ
した一実施例処理ブロツク図を示している。図中
の符号１４はメモリであつて上述の例えば128通
りの時間情報列、｛t_1-1，t_2-1，……t_11-1｝｛t_1-2，t_2-2，……t_11-2｝〓〓を格納しているもの、１５はアドレス・レジスタ
であつてメモリ１４をアクセスするアドレス情報
がセツトされるもの、１６は時間情報列選択部で
あつて第１図図示の電圧検出部１２の内容を勘案
しつつマイクロプロセツサ１３において上述の如
く第８波目毎にセツトされるもの、１７は時間情
報列内選択部であつて時間情報t₁−ｉ，t₂−ｉ…
…を個々に読出すためのもの、１８はプラス１回
路、１９はマイナス１回路、２０はメモリ・デー
タ・レジスタであつて読出されてくる時間情報tj
−ｉがセツトされるもの、２１は計時手段であつ
て上記時間情報tj−ｉが読出されてきたとき当該
時間tj−ｉを計時するもの、２２は＃11ステツプ
検出回路であつて上述の時間情報t₁−ｉ，t₂−
ｉ，……を読出す回数を監視して時間情報t₁₁−
ｉを読出すステツプを検出しサブ・ルーチン処理
の１つを起動せしめるもの、２３はサブ・ルーチ
ン抽出メモリであつて上述の如く16分割した各サ
ブ・ルーチンＡ，Ｂ，Ｃ…の格納先頭アドレスを
保持しているもの、２４はポインタであつてサ
ブ・ルーチン抽出メモリ２３のアドレスをポイン
トするもの、２５は第８波目判定回路であつて第
８波目毎に電圧検出部の内容を参照し次の８周期
の間のパルス幅変調出力の１つを選択せしめるよ
うに働らくものを表わしている。

メモリ１４上には、上述の如く、128通りの時
間情報列が格納されており、時間情報列選択部１
６が与えられると、プラス１回路１８やマイナス
１回路１９が働らいて、時間情報t_1-i，t_2-i，…，
t_11-i，t_11-i，t_10-i，……，t_1-i，t_1-i，t_2-i……を
順
にレジスタ２０に読出してゆく。そして、例えば
或る時間情報tj−ｉが読出されたとすると、計時
手段２１によつて時間tj−ｉが計時され、インバ
ータ・ブロツク８に対する制御が行われる。そし
て、次に時間情報ｔ（ｊ＋１）−ｉまたはｔ（ｊ−１）−ｉが読出されてくる。

このようにして、時間情報t_11-iが読出される段
階に達したとき、＃11ステツプ検出回路２２がポ
インタ２４に対してスタートを指示し、サブ・ル
ーチン抽出メモリ２３を索引して実行すべきサ
ブ・ルーチンを抽出して実行する。また第８波目
に達すると、第８波目判定回路２５が発動され
る。

以上説明した如く、本発明によれば、マイク
ロ・プロセツサが、状態監視や運転制御を行つて
いる間に、負荷電圧を検出し、インバータにおい
て行うべきオン・オフ制御の態様を決定するよう
にされる。そして、インバータにおいてパルス幅
変調出力を得るようにし、例えば第19次までの高
調波をなくした如き正弦波出力を負荷に供給する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の無停電電源装置の一実施例全
体構成、第２図はマイクロ・プロセツサによる無
停電電源装置に対する制御の大略を表わした一実
施例フローチヤート、第３図はパルス幅変調出力
と正弦波との関連を説明する説明図、第４図は或
る負荷電圧レベルの正弦波を得る場合に対応した
パルス幅変調出力を表わした説明図、第５図はマ
イクロ・プロセツサが行つているインバータ・ブ
ロツクに対するオン・オフ制御処理と他のサブ・
ルーチン処理との関連を表わしたフローチヤー
ト、第６図は本発明の処理を行う構成を概念的に
表わした一実施例処理ブロツク図を示す。図中１は入力端切替ブロツク、２は出力端切替
ブロツク、３はチヤージング・ブロツク、４はダ
イオード・スタツク・ブロツク、８はインバー
タ・ブロツク、９はドライブ回路、１０はローパ
ス・フイルタ、１１は変成器、１２は電圧検出
部、１３はマイクロプロセツサ、１４はメモリ、
１５はアドレス・レジスタ、２１は計時手段、２
２は＃11ステツプ検出回路、２５は第８波目判定
回路を表わしている。

Claims

【特許請求の範囲】１商用電源を受電して負荷に給電すると共に、
直流電源によつて駆動されるインバータをそなえ
て該インバータ出力を上記商用電源停電時に負荷
に給電するよう構成された無停電電源装置におい
て、当該無停電電源装置における状態監視と運転制
御とを行うマイクロ・プロセツサをもうけると共
に、上記負荷の電圧レベルを検出する電圧検出部、該電圧検出部によつて検出された電圧レベルに
対応して上記インバータをオン・オフせしめてパ
ルス幅変調出力を得るオン・オフ時間情報列を複
数組格納してなるメモリ、および該メモリからの読出し内容にもとづいて
上記インバータに対するオン・オフ制御を行うド
ライブ回路を少なくとももうけ、上記マイクロ・プロセツサが、上記商用電源か
らの受電が行われている間に、上記状態監視と運
転制御とを行い、上記電圧検出部によつて検出さ
れている電圧レベルを参照しかつ当該電圧レベル
に対応した上述のオン・オフ時間情報列を上記メ
モリから読出しておき、オン・オフ時間情報列を
上記商用電源停電時に上記ドライブ回路に供給す
るよう構成したことを特徴とする無停電電源装
置。