JPH0660258U - 直流無停電電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 入力力率をほぼ１．０にすることができ、回
路が比較的単純に構成でき、部品コストを低くできる直
流無停電電源装置を提供する。 【構成】 常用交流電源の電圧低下もしくは停電時に、
蓄電池を電源としてコンバータにより負荷装置へ連続し
て定電圧直流電力を供給する直流無停電電源装置におい
て、入力力率を１．０に近づける機能を持ち、かつその
出力で蓄電池を浮動充電する極性逆転チョッパー型整流
器と、蓄電池の充電電流検出器と、前記整流器の次段の
出力を一定電圧制御するＤＣ／ＤＣコンバータとを備え
た入力力率改善型直流無停電電源装置。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は常用交流電源の電圧低下もしくは停電時に蓄電池を電源としたコンバ ータにより負荷装置へ連続して定電圧直流電力を供給する直流無停電電源装置の 改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術とその課題】

直流無停電電源装置の従来例を図２と図３に示す。

【０００３】 図２において１は商用交流電源、４は全波整流回路、８は平滑用コンデンサ、 10は蓄電池、11は絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ、12は直流出力、13は充電器、14 は蓄電池放電用ダイオードである。

【０００４】 この従来装置においては、常時は商用交流電源１は全波整流回路４と平滑用コ ンデンサ８により一旦直流に変換される。その後絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ11 によって電圧変換されて負荷に定電圧直流電圧を供給する。同時に充電器13によ り蓄電池10は常時充電されている。

【０００５】 また、商用交流電源１が停電時には、無瞬断で蓄電池10より蓄電池放電用ダイ オード14を通ってＤＣ／ＤＣコンバータ11入力に電力を供給し、負荷へはとぎれ のない一定電圧を供給する。

【０００６】 図３において１は商用交流電源、４は全波整流回路、８は平滑用コンデンサ、 ９は蓄電池充電電流検出器、10は蓄電池、11は絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ、12 は直流出力、15はＤＣ／ＤＣコンバータである。

【０００７】 この従来装置においては、常時は商用交流電源１は全波整流回路４と平滑用コ ンデンサ８により一旦直流に変換される。その後絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ11 によって電圧変換されて直流電圧を供給するとともに蓄電池10を浮動充電する。 その後ＤＣ／ＤＣコンバータ15によりさらに電圧変換されて負荷に定電圧化した 直流電力を供給する。

【０００８】 また、商用交流電源１が停電時には、無瞬断で蓄電池10よりＤＣ／ＤＣコンバ ータ15の入力に電力を供給し、負荷へはとぎれのない一定電圧を供給する。

【０００９】 図２の方式は１次蓄電池方式といい、欠点としては蓄電池の直流電圧を高くす るため直列数を多くしなければならない。このため蓄電池の充電アンバランスな どによる信頼性が低下し、また蓄電池のコスト比率があがって全体のコストが上 昇してしまう。また直流電圧が高いため、電池交換等の保守作業が難しくなる。

【００１０】 図３の方式は２次蓄電池方式といい、蓄電池電圧が低く設定できるメリットが あるが、一般的に回路点数が多くなりコスト高になる。

【００１１】 さらに上記の２方式に共通な欠点として、充電時間を速くするために充電電流 を高く設定しようとした場合に、通常出力電力に対して無視できないくらいの電 力を蓄電池充電にとられる。ところがこの装置の入力部は単純なコンデンサ・イ ンプット型の整流回路なので、入力力率が低く必要電力のわりに入力電流値が大 きくなってしまう。そこで上記直流無停電電源装置技術と、すでに一般実用化し てきた既存の入力力率改善型整流器の技術を合成し、図４と図５のような入力力 率改善型直流無停電電源装置が容易に構成できる。つぎにその動作を説明する。

【００１２】 図４において１は商用交流電源、３はフィルター用コンデンサ、４は全波整流 回路、８は平滑用コンデンサ、９は蓄電池充電電流検出器、10は蓄電池、11は絶 縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ、12は直流出力、16は入力力率改善型整流器用インダ クタ、17はトランジスタ、18はダイオードである。

【００１３】 この装置においては、常時は商用交流電源１はインダクタ16と全波整流回路４ を介してトランジスタ17によって、入力電流が入力電圧波形と同期しかつ正弦波 波形になるように、ＰＷＭスイッチングされ、その電力はダイオード18を通って 平滑コンデンサ８に出力する。このとき同時に蓄電池10を浮動充電する。そして この直流高電圧を絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ11によって負荷に定電圧化し出力 する。

【００１４】 また、商用直流電源１が停電時には、無瞬断で蓄電池10よりＤＣ／ＤＣコンバ ータ11の入力に電力を供給し、負荷へはとぎれのない一定電圧を供給する。

【００１５】 図５において１は商用交流電源、３はフィルター用コンデンサ、４は全波整流 回路、８は平滑用コンデンサ、10は蓄電池、11は絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ、 12は直流出力、13は充電器、16は入力力率改善型整流器用インダクタ、17はトラ ンジスタ、18はダイオード、19は昇圧チョッパー用インダクタ、20は昇圧チョッ パー用トランジスタ、21は昇圧チョッパー用ダイオードである。

【００１６】 この装置においては、常時は商用交流電源１はインダクタ16と全波整流回路４ を介してトランジスタ17によって、入力電流が入力電圧波形と同期しかつ正弦波 波形になるように、ＰＷＭスイッチングされ、その電力はダイオード18を通って 平滑コンデンサ８に出力する。同時に、この直流高電圧を充電器13により降圧し 蓄電池10を充電する。そしてコンデンサ８の直流高電圧を絶縁型ＤＣ／ＤＣコン バータ11によって負荷に定電圧化し出力する。

【００１７】 また、商用交流電源１が停電時には、無瞬断で蓄電池10より、インダクタ19、 トランジスタ20、ダイオード21から構成される昇圧チョッパーによってＤＣ／Ｄ Ｃコンバータ11の入力に電力を供給し、負荷へはとぎれのない一定電圧を供給す る。

【００１８】 図４の回路構成は単純で回路自体のコストは低くすることができるメリットは あるが、欠点としては前述の図２の１次蓄電池方式と同様、蓄電池の直流電圧を 高くするため直列数を多くしなければならず、このため蓄電池の充電アンバラン スなどによる信頼性が低下し、また蓄電池のコスト比率があがって全体のコスト が上昇してしまう。また直流電圧が高いため、電池交換等の保守作業が難しくな る。

【００１９】 図５の回路では、蓄電池電圧が低く設定できるメリットがあるが、充電器、昇 圧器等の回路点数が多くなりコスト高になる。

【００２０】

【課題を解決するための手段】

通常１次蓄電池方式の直流無停電電源装置を力率改善型整流器にするには、そ の入力回路を昇圧チョッパー型のコンバータ構成にするのが一般的である。しか しこの構成にすると内部直流電圧が高くなってしまう。そこで入力力率改善型整 流器を極性逆転型チョッパーで構成し、その出力電圧を低圧の直流電圧に設定す ることにより、接続する蓄電池電圧を低くでき、蓄電池の直列数もすくなくでき る。さらにその出力を蓄電池充電電流によって制御するような浮動充電方式にす ることにより、特別な充電器が不要になる。そして最終出力には、定電圧制御機 能をもつＤＣ／ＤＣコンバータが、商用電源受電時には前記入力力率改善型整流 器より電力を受け、停電時には蓄電池より電力を受け、負荷に安定したとぎれの ない定電圧直流電力を供給できる。

【００２１】 本考案はこのような直流無停電電源装置において、内部直流電圧を低くするこ とにより、蓄電池の直列数を少なくすることができ安全性と信頼性を上げると同 時に、交流入力電流波形をその電圧波形に同期した正弦波電流に制御することに より入力力率をほぼ１．０にすることができ、そして内部直流電圧が低いために 、回路が比較的単純に構成でき、部品コストが低くできる直流無停電電源装置を 提供しようとするものである。

【００２２】

【実施例】

図１は本考案直流無停電電源装置の一実施例を示す回路図である。

【００２３】 図１において１は商用交流電源、２はフィルター用インダクタ、３はフィルタ ー用コンデンサ、４は全波整流回路、５は極性逆転型チョッパー用トランジスタ 、６は極性逆転型チョッパー用インダクタ、７は極性逆転型チョッパー用ダイオ ード、８は平滑用コンデンサ、９は蓄電池充電電流検出器、10は蓄電池、11は絶 縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ、12は直流出力である。

【００２４】 動作を説明すると、この装置においては、常時は商用交流電源１を、入力のＬ Ｃフィルターと全波整流回路４を介して、入力電流が入力電圧波形と同期しかつ 正弦波波形になるように、極性逆転型チョッパー用インダクタ６を、トランジス タ５が、短絡するようにＰＷＭスイッチングする。このときにインダクタ６に蓄 積されたエネルギーは、ダイオード７を通って平滑用コンデンサ８に出力する。 このとき同時に電流検出器９で充電電流を検出し、蓄電池10に適正な充電電流を 流すように浮動充電制御する。

【００２５】 そしてこの直流高電圧を絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ11によって出力に定電圧 化し出力する。

【００２６】 また、商用交流電源１が停電時には、無瞬断で蓄電池10よりＤＣ／ＤＣコンバ ータ11の入力に電力を供給し、負荷へはとぎれのない安定した一定直流電圧を供 給する。

【００２７】 実際の使用・運営面においては、蓄電池のみを着脱可能な構造とすることによ り、停電補償機能が必要ない場合には蓄電池を未接続で使用して導入コストを低 く押さえることができる。または必要な停電補償時間によって、任意の蓄電池を 接続可能となり、幅広い選択ができるようになる。

【００２８】

【考案の効果】

以上説明したように本考案によれば、入力力率改善型直流無停電電源装置にお いて、その構成を１次蓄電池方式にし、その力率改善コンバータを極性反転型チ ョッパーにし内部直流電圧を低く設定し、かつ浮動充電機能を持たせることによ り、蓄電池の直列数を少なくし安全性と信頼性と保守性を上げると同時に、交流 入力電流波形をその電圧波形に同期した正弦波電流に制御することにより入力力 率をほぼ１．０にすることができ、そして回路が比較的単純に構成できるために 部品コストが低くできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案直流無停電電源装置の一実施例を示す回
路図

【図２】従来の直流無停電電源装置の回路図

【図３】従来の直流無停電電源装置の回路図

【図４】入力力率改善機能を付加した直流無停電電源装
置の回路図

【図５】入力力率改善機能を付加した直流無停電電源装
置の回路図

【符号の説明】

１ 商用交流電源 ２ フィルター用インダクタ ３ フィルター用コンデンサ ４ 全波整流回路 ５ 極性逆転型チョッパー用トランジスタ ６ 極性逆転型チョッパー用インダクタ ７ 極性逆転型チョッパー用ダイオード ８ 平滑用コンデンサ ９ 蓄電池充電電流検出器 10 蓄電池 11 絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ 12 直流出力

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 常用交流電源の電圧低下もしくは停電時
   に、蓄電池を電源としてコンバータにより負荷装置へ連
   続して定電圧直流電力を供給する直流無停電電源装置に
   おいて、入力力率を１．０に近づける機能を持ち、かつ
   その出力で蓄電池を浮動充電する極性逆転チョッパー型
   整流器と、蓄電池の充電電流検出器と、前記整流器の次
   段の出力を一定電圧制御するＤＣ／ＤＣコンバータとを
   備えたことを特徴とする入力力率改善型直流無停電電源
   装置。