JPH08508389A - 非常用電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 非常用電源装置は入力のAC電圧源（10）と出力の負荷（Z）との間に接続される。非常用電源装置により、たとえAC電圧源（10）から受電するAC電圧が不規則であったり瞬断しても、出力に安定電圧が保証される。非常用電源装置はその出力端子間に接続されたAC/DC変換器（14）及び入出力間に配置されたAC調整器（20）を具備している。AC/DC変換器（14）は可変バッテリ（12）に接続されて正規動作時にはバッテリ（12）の充電整流器として働き非常動作時にはインバータとして働き、バッテリ電圧は非常用電源装置の出力のAC電圧へ変換される。これは変換器（14）及び調整器（20）の制御を変えずに行うことができる。AC調整器（20）はAC電圧源（10）から受電するAC電圧と同相であるAC電流をその出力へ供給する可制御電流発生器として構成される。その中を流れるエネルギの方向に無関係に、AC/DC変換器（14）は非常用電源装置の出力端子間に所定のAC電圧（V_OUT）を維持する。さらに非常用電源装置はバッテリ状態を感知して所定の基準と比較しそれに応答して信号を送出する比較手段（28）を含んでいる。調整器（20）により供給される電流の強さは比較手段（28）から発生される信号に応答して制御され、エネルギで表現した場合に非常用電源装置は電力平衡とされる。

Description

【発明の詳細な説明】非常用電源装置 本発明は請求の範囲第１項の前文に明記されているような非常用電源装置に関 する。 この種の非常用電源装置は電気器具と交流電圧源間に接続される。現在多くの 電気器具が使用されており幹線の停電は器具の働きにとって破壊的となる。コン ピュータ等の組み込まれたプログラムを実行するデバイスは、データの消去やプ ログラムの誤実行を招くことがある幹線の停電に対して敏感であるため特にそう である。非常用電源装置により幹線の停電中に数時間にわたって安定した電圧供 給が保証される。 例えば米国特許第4366390号には正規動作中に充電され非常動作中に放電され 、幹線電圧が再確立されるまで接続された電気器具へ連続的に電圧源を提供する バッテリを使用することが開示されている。バッテリは正規動作時には充電整流 器（充電器）として働き非常動作時にはインバータ（逆変換整流器）（AC/DC電 圧変換器）として働く電力変換器を介して幹線に接続されている。電力変換器は さらに非常用電源装置の出力電圧を安定化させ、幹線の変動を解消する。この原 理による非常用電源装置は入力側で大型チョークコイルに接続されており、それ は変動する入力と安定化出力間の差を無損失で吸収する。電圧安定化は無損失で 行われるが、チョークコイルはリアクティブであるためそれにより負荷及び幹線 電圧と共に変動する力率が生じる。 前記米国特許に開示された構造は、チョークコイル状の受動直列素子が調整イ ンバータ状の能動並列素子と協同するため、並列電力変換器と呼ぶことができる 。 本発明の目的は、システムの全体効率が改善されかつ損失／接続係数が変動す る欠点が解消される、全体米国特許第4366390号に開示された非常用電源装置の 改良型を提供することである。 この目的は請求の範囲第１項の特徴を示す部分に明記された特徴を有する本発 明に従った非常用電源装置により達成される。従技術のチョークコイルはバッテ リ電圧と協同しそれにより制御されるAC調整器により置換される。AC調整器を流 れる電流は出力の実電力のニーズに応答して制御される。 インバータに直列接続された充電整流器を有し間にバッテリが配置されている 従来のUPS（無停電電源装置）では代表的に5kVA UPSシステムに対する全体効率 は85％である。米国特許第4366390号の対応するUPSシステムでは代表的に全体効 率が91％であるが、本発明による5kVA UPSシステムの全体効率はおよそ96％とす ることができる。 AC調整器はAC電圧源／幹線に直列接続されほぼ理想的な電流発生器を構成する ように制御され、それは出力両端間のAC電圧が負荷の両端間電圧に従うことを意 味し、放出電流は正弦状であり幹線電圧と同じ波形を有することを意味する。こ れはAC調整器を幹線と同相の電流だけを受信するように制御して、調整器からの 電流を幹線電圧と同相とすることにより得られる。したがって、AC調整器は幹線 から実電力だけを引き出し、それには受動無効成分が含まれていないため、イン バータ及び負荷には実電力しか供給されない。 インバータの正規動作における機能は出力電圧、すなわち負荷の両端間電圧、 を安定化し負荷が要求する場合には無効すなわち高調波電力を供給することであ る。コンピュータ装置は高調波成分が重畳されているかもしくは電圧から移相さ れている正弦状電流の供給を必要とすることが多い。 したがって、インバータはほぼ理想的な電圧発生器を構成するように接続され 、負荷両端間に所望する正弦波電圧を維持しかつAC調整器から供給される正弦状 電流が重畳される寄与電流を供給できるようにされる。バッテリはインバータと 共にAC調整器と負荷間の一種のバッファーとして働き、インバータはAC調整器に より供給される実電力と負荷へ印加される電力との差電力を供給する。インバー タは接続された充電式バッテリから必要な電力を得る。幹線から負荷へ実電力を 供給し、必要に応じて、インバータの損失を埋め合わせてバッテリを充電する必 要性はバッテリの状態を監視して認識される。幹線からの不十分な給電は、バッ テリからエネルギを引き出して電圧降下を生じるため、バッテリ電圧を測定して 検出することができる。 請求の範囲第１項に明記されているように、幹線は実電力のみを供給し、負荷 により消費される電力の残部はインバータにより供給されるため、本発明ではシ ステムは電力が平衡していると言うことができる。消費電力の残部は無効エネル ギすなわち高調波として供給されかつバッテリから得られ、それは幹線から供給 される実電力を増減することにより常時充電される。 正規の予備電源としての非常用電源装置の機能は動作上の重要な機能を有する 、すなわち非常用電源装置の出力の電気器具の形の負荷が幹線から実電力しか引 き出さずしたがって１に近いかもしくは等しい接続係数を有することを保証する 、ように拡張されている。 従属クレームには本発明による非常用電源装置の適切な詳細が記載されており 、第２項にはAC調整器が２つの並列電流経路へ分割され、それらは幹線電圧の正 及び負の半周期にそれぞれ導通する、適切な実施例が記載されている。第３項に 記載されているように、電流経路の電流が調整されると、無効成分の使用を実際 上回避することができ、それでも使用される無効成分は非常用電源装置の接続係 数に実際上影響を及ぼさないような大きさである。第４項にはパルス発生器がど のようにパルス信号を発生するか、及びこの信号を得るのに必要なパラメータが 記載されている。第５項に記載されているように、制御の目的でAC調整器を流れ る電流を適切に感知することができる。 第６項にはシステムの出力電圧がどのように安定レベルに維持されるかが記載 されており、第７項及び第８項にはAC調整器の電流経路に適切に含まれる構成要 素が記載されている。 以下に実施例に関しかつ図面を参照して本発明の詳細な説明を行い、ここに、 第１図及び第２図は周知の非常用電源装置の原理を示す線図であり、 第３図は本発明による非常用電源装置の実施例の原理を示す対応する線図であ り、 第４図は本発明による非常用電源装置の制御部の実施例を示し、 第５図は非常用電源装置の電力変換器部の実施例を示し、 第６図−第８図は第５図の電力変換器部に使用される増幅器構成を示し、 第９図−第１０図は、それぞれ、本発明による非常用電源装置の等価回路図及 び装置内を流れる電流を示す。 第１図及び第２図は共に消費者すなわち負荷Zへ安定化電圧を供給するUPSシス テムの２つの周知の構造を示す。両システム共、例えば幹線接続とすることがで きる、AC電圧発生器10に接続されている。 第１図に示すシステムは直列電力変換器として作動し、前記システムは充電整 流器11を具備しそれは通常、幹線接続において適切な濾波が行われない限り、幹 線へ戻される強力な高調波を発生するようにサイリスタ制御される。充電整流器 11は入力へ供給されるAC電圧を本質的に一定の出力電圧へ変換して、バッテリ12 が完全充電されるよう保証する。このDC電圧はインバータ13へ通されそれはDC電 圧をAC電圧へ変換して負荷Zへ通す。この構造には２つの個別に調整され直列に 作動する変換器が含まれている。したがって、各変換器が全出力電力を変換して 低効率となる。 第２図に米国特許第4366390号に詳記されたもう一つのUPSシステムを示し、AC 電圧源10が負荷Zに接続されている。非常用電源装置は正規動作において充電整 流器として作動してバッテリ12を充電し、非常動作においてインバータとして作 動してバッテリ電圧を消費者Zへ供給するAC電圧へ変換する電力変換器14を有し ている。非常用電源装置は負荷Zへ供給される安定化された出力電圧と電圧源10 から受電する変動する幹線電圧との差を吸収するチョークコイル15を有している 。チョークコイルはこの差を損失無しで吸収するが、放出電圧及び電流間の角度 の関数である接続力率が生じる。この力率は電圧源によるそれに出来るだけ近く なければならず、そのためには電流及び電圧が同相である必要がある。しかしな がら、チョークコイル15のように無効成分が大きいと、それは不可能である。さ らに、非常用電源装置は正規動作時に閉成し幹線停電時に開放するスイッチ16を 具備し、したがってバッテリ12が幹線を作動させることはない。 第３図に本発明による非常用電源装置の構造の基本原理を示し、それは正規動 作時に充電整流器として働く電流変換器14により整流されるAC電圧により充電さ れるバッテリ12を具備している。非常動作時に電力変換器14はインバータとして 作動し、バッテリ12からの電圧はAC電圧へ変換されて負荷Zへ供給される。第２ 図に示すチョークコイル15の替わりに本発明の非常用電源装置はAC調整器20を有 し、それは電圧源10からの電流を非常用電源装置の出力に必要な実電力に応答し て調整する。これについては後の図面に関して詳細説明を行う。 第６図は同業者には周知のトランジスタ回路を示し、本発明による非常用電源 装置の実施例にAC調整器の一部として組み込まれている。トランジスタT₆のコレ クタ入力へ供給される正の入力電圧V_6,INが回路へ加えられる。トランジスタT₆ のベース入力は可変デューティサイクルを有する、すなわちゼロではない信号レ ベルが生じる信号期間部分が変化する、周期的信号により制御される。ゼロから トランジスタのエミッタへ向かう方向に導通するダイオードD₆がトランジスタの エミッタ入力とゼロレベルとの間に間挿されている。インダクタンスL₆がトラン ジスタのエミッタとトランジスタ回路の一つの出力端子との間に接続されている 。包絡線としての入力信号及びトランジスタのベースへ加えられる周期的信号の 周波数に対応する周波数を有する信号がトランジスタのエミッタに現れる。さら に、トランジスタ回路の出力端子間には大きな平滑キャパシタC₆が間挿され、そ の両端間にV_6,INにデューティサイクルDを乗じた大きさの電圧V_6,OUTが印加され る。デューティサイクルは０と１の間であるため、このようなトランジスタ回路 により０と１の間の利得を有するパルス制御増幅器が提供される。出力電圧V_{6,O UT} は下記のように表現することもできる。 V_6,OUT=V_6,IND 第７図にもう一つのトランジスタ結合を示しその入力には正の入力電圧V_7,IN が印加され、それはインダクタンスL₇を介してトランジスタT₇のコレクタへ供給 される。トランジスタT₇はベース電極へ加えられる可変デューティサイクルDを 有する周期的信号により制御され、そのエミッタ電極はゼロレベルに接続されて いる。ダイオードD₇がトランジスタT₇のコレクタとトランジスタ回路の一つの出 力端子間に接続されておりこの端子へ向かう方向に導通する。出力両端間に大き な平滑キャパシタC₇が配置されており、出力電圧V_7,OUTは入力電圧V_7,INを１マ イナスデューティサイクルDで除して表現することができる。デューティサイク ルは０と１の間であるため、増幅器の利得は１よりも大きくすることができ、出 力電圧は次式で表すことができる。 V_7,OUT=V_7,IN/(1-D) 第６図及び第７図に示すトランジスタ結合を結合して形成する集積回路を第８ 図に示す。入力電圧V_8,INは入力電圧V_6,INに対応する。トランジスタT₆及びT₇を 制御する周期的信号が同じで同相でれば、トランジスタT₆及びT₇は同時に導通す るため、回路の出力まで信号を平滑する必要はない。したがって、キャパシタC₆ は省くことができ、インダクタンスL₆及びL₇は一緒に巻回して一体型インダクタ ンスL₈とすることができる。電圧V_6,OUTは電圧V_7,INに対応し、第８図に示す回 路は出力電圧V_8,OUTを供給することができ、それは入力電圧V_8,IN及びデューテ ィサイクルDにより表現することができる。 したがって、 V_8,OUT=V_8,IND/(I-D) となる。 しかしながら、２つのトランジスタ結合を個別に制御したい場合が多く、その ため一つの段では単に入力電圧が出力へ転送され制御信号はハイ（第６図）もし くはロー（第７図）であり、第２段はパルス制御される。入力電圧V_8,INを増幅 する場合、トランジスタT₆への制御電圧はハイとされ、トランジスタT₇はパルス 変調制御されて所望する電圧が得られる。逆に、入力電圧V_8,INが減衰される場 合、トランジスタT₇への制御電圧はローとされ、トランジスタT₆はパルス変調制 御されて印加電圧が減衰される。２つのトランジスタ段間のキャパシタはやはり 省くことができ、それは一方のトランジスタが単に入力電圧をその出力へ転送す るにすぎないためである。２つのトランジスタが異なる制御信号で作動する場合 には、出力電圧V_8,OUTは制御信号のデューティサイクルD_T6及びD_T7により表現す ることができる。 V_8,OUT=V_8,IND_T6/(1-D_T7) ここで、関連する制御信号の一方がハイもしくはローであるため、正規動作時に デューティサイクルD_T6が１であるかあるいはD_T7が０である。 第４図は第５図に詳細に示すAC電圧調整器の制御原理を示す。電力変換器部14 （第３図）の制御については、その要点が同じ出願人による米国特許第4366390 号に開示されているため、あらまししか示されていないことを理解されたい。 第４図には同期化ユニット25が示されておりそれはAC電圧源に接続されていて ２つの正弦波発生器26、31を制御し、それらはAC電圧源と同期及び同相とされ、 それらの振幅は印加DC電圧により制御することができる。正弦波発生器26からの 電圧はエラー増幅器24の正入力へ加えられ、その負入力は非常用電源装置の入力 端子に直列接続された電力変圧器21に接続されている。電力変圧器21には抵抗器 22が負荷されてエラー増幅器24の負入力に電圧が発生され、この電圧は非常用電 源装置の入力端子の電流に比例する。エラー増幅器24からの信号は第５図に示す トランジスタ62,65,72,75への変調信号を発生する変調器23へ加えられる。これ らのトランジスタはエラー増幅器24の入力に加えられる２つの信号間の偏差を常 時最小限もしくはゼロに維持するように変調される。測定される入力電流の瞬時 値の振幅が正弦波発生器26からの所望値よりも小さければ、制御信号のデューテ ィサイクルはAC電力調整器20の利得を増大する方向へ変えられ、システムの入力 電流が増大する。したがって、測定される入力電流は正弦波発生器26からの所望 値よりも高い振幅を有する場合、制御信号のデューティサイクルはAC電力調整器 20の利得を低減する方向へ変えられて入力電流が低減する。この調整により入力 電流は波形だけでなく振幅に関しても常に正弦波発生器からの信号に比例するこ とが保証され、システムへの入力電流は常に正弦状となり入力電圧と同相となる 。リアクティブ負荷である場合の非常用電源装置の出力における電流及び電圧間 の移相は電力変換器14により調整されるため、これにより非常用電源装置は負荷 側で何事が起こっても接続係数を１に維持することができる。 正弦波発生器26の振幅したがって非常用電源装置が電圧源（幹線）から引き出 す電力を制御するために、バッテリの充電状態が監視される。この監視はエラー 増幅器28により実施され、それはバッテリ電圧に比例する測定値をその負入力に 受信し、バッテリ12の所望の充電電圧を決定する、一定の基準値V_REFをその正入 力に受信する。エラー増幅器28はその入力に加えられる２つの信号間の偏差が出 来るだけ小さくなるかあるいはゼロとなるように正弦波発生器26の振幅を制御す る。バッテリ電圧が所望する基準値よりも低ければ、正弦波発生器26への電圧が 増大し、それは幹線から受電される電流したがって電力が増大することを意味す る。 非常用電源装置の出力電圧V_OUTしたがって負荷の消費電力は一定に維持され、 AC調整器20を介して幹線から増大して取り出される電力は電流変換器14を介して バッテリ12へ転送されるだけであり、バッテリ12が充電されてバッテリ電圧が増 大する。したがって、非常用電源装置全体が常時電力に関して平衡され、入力電 圧や負荷が変化してもバッテリ12内に定充電電圧が維持される。 第４図の残りの回路はバッテリ電圧及び負荷の変化に拘わらず電力変換器14か らのAC電圧を保持するように働く。これは従来技術と見なすべきものであり、例 えば第１図及び第２図に示す非常用電源装置に利用されている。したがって、制 御については簡単な説明にとどめる。正弦波発生器31からの信号はエラー増幅器 30においてシステムの実際の出力電圧V_OUTと比較される。エラー増幅器30からの 信号により電力変換器14のトランジスタが変調器34を介して制御されエラー増幅 器30の入力における２つの信号間の差が出来るだけ小さくあるいはゼロとされる 。電圧安定度を高めるためにシステム出力電圧V_OUTの平均電圧が平均電圧測定回 路32により測定され、正弦波発生器31の振幅がエラー増幅器33により上下に調整 され、システム出力電圧V_OUTの平均値はエラー増幅器33の正入力に加えられる基 準V_REFによって決まる値に保持される。AC/DC変換器14だけでなくDC調整器20か らの変調信号も非常用電源装置の入力に加えられるAC電圧の周波数よりも代表的 には100-1000倍高い周波数を有している。 第５図に本発明による非常用電源装置の設計を略示し、判りやすくするために コントロールユニットは省かれており、システムの電力転送部だけが示されてい る。AC電圧調整器20が詳細に示されており、Boost/Buck変換器として構成されて いることを理解されたい。AC電圧調整器20は２つの電流分岐を有し入力に加えら れるAC電圧の、それぞれ、正及び負の半周期に導通する。 最初の電流分岐にはAC印加電圧の正の半周期に導通するダイオード60がある。 ダイオード60の後にはIGBT型（insulared gate bipolar transistor）電圧制御 トランジスタ62が帰還路ダイオード68に並列接続されている。トランジスタ62は そのゲート電極へ加えられる周期的信号により制御され、それは第４図に示す変 調器23により発生される。この信号のデューティサイクルは調整することができ 、それについては第４図に関して説明されている。トランジスタ62のエミッタ出 力はダイオード63を介してバッテリ12の負電極に接続されている。同様に、イン ダクタンス64がトランジスタ62とダイオード63間のノードに接続されている。ト ラ ンジスタ62、ダイオード63、及びインダクタンス64により第６図に関して説明し たものに実質的に対応するトランジスタ構成が形成されることを理解されたい。 さらに、インダクタンス64はもう一つのノードに接続されており、それとゼロ レベルとの間にはトランジスタ62に対応し同様に制御されるトランジスタ65と直 列にダイオード67が配置されている。ダイオード67及びトランジスタ65はインダ クタンス64とダイオード67のノードからゼロへ向けて電流が流れることができる ように配置されている。ダイオード67とインダクタンス64間のノードはさらに、 出力に向けて電流を流すことができるような極性とされた、ダイオード66を介し て非常用電源装置の一つの出力端子にも接続されている。ダイオード67はトラン ジスタ65を逆方向電流に対して保護し、導通状態において、トランジスタ65との ノードとダイオード67及びインダクタンス64間のノードとの間に電圧降下を与え る。 インダクタンス64はトランジスタ65、ダイオード66及び非常用電源装置の出力 端子間に配置された平滑キャパシタ80と組み合わされて第７図に示すものと対応 するトランジスタ結合を構成する。これらの構成要素は、トランジスタ62及びダ イオード63と組み合わされて、第８図に示すものに対応するトランジスタ構成を 形成する。したがって、AC調整器20の他方の分岐は完全に同等な方法で最初の分 岐へ組み込まれ、単向構成要素は全てこの分岐が印加AC電圧の負の半周期に導通 するように反転される。したがって、この分岐にはトランジスタ72に接続された ダイオード70が含まれ、それはトランジスタ62に対応し、帰還ダイオード78に並 列接続されている。ダイオード78とトランジスタ72間の他方のノードはダイオー ド73を介してバッテリ12の正電極に接続されかつインダクタンス74に接続され、 その他方の端子はダイオード76を介して非常用電源装置の出力端子に接続されか つトランジスタ75及びダイオード77を介してゼロに接続されている。トランジス タ75は一般的にトランジスタ65、62及び72に対応し、それらは全て個別の接続信 号一方形信号すなわちハイ/ロー電圧（オン/オフ）、により制御される。 入力信号の正の半周期について考えると、電流経路60-68は導通している。入 力電圧が出力電圧よりも高い場合には、電圧を減衰しなければならず、また第８ 図に関して検討したように、トランジスタ65はローすなわちオフである制御信号 を受信して逆モードとなるようにされる。トランジスタ62はパルス幅変調信号を 受信しそれに応答して電圧を低減する。 第５図と第８図を比較して、第５図のダイオード63及び73は、第８図における ゼロの替わりに、バッテリ12のそれぞれ負端子及び正端子に接続されていること を理解されたい。ダイオード63及び73がゼロに接続されていると、負の半周期に ダイオード63、66及びインダクタンス64を介してシステムの出力電圧をゼロへ短 絡させる望ましくない電流経路が確立される。したがって、正の半周期において システムはダイオード73、76及びインダクタンス74を介してゼロへ短絡される。 これを防止するために、電流変換器14内の２つのトランジスタ91、94が常に電源 装置の出力周波数と反対の単純な位相に制御されるという事実を利用して、電圧 の正の半周期にトランジスタ94が常に導通しトランジスタ91は常に遮断され、負 の半周期にはその逆となるようにされる。これによりダイオード63はそれが使用 される正の半周期中にトランジスタ94を介したゼロへの電力電流を有することが 保証される。負の半周期中は、バッテリの負端子電位がシステムの出力に現れる 電圧の瞬時値よりも低い（一層負である）ため、ダイオード63を通る電流経路は 導通することはできない。ダイオード73についても同様でありそれは負の半周期 中にトランジスタ91を介したゼロへの電流経路を有し、正の半周期中はバッテリ 電圧により逆モードに維持される。 トランジスタ92、93は高い周波数を有するパルス幅変調方形電圧により制御さ れ、２つのトランジスタ92、93間のノードの電圧によりシステムの出力に所望す る正弦状電圧が形成され、キャパシタ80はインダクタンス95と共にローパスフィ ルタを形成する。ダイオード80、84により４個のトランジスタ91-94のいずれが 導通もしくは遮断されているかに拘わらず、常にインダクタンス95からバッテリ 12を介したキャパシタ80までの電流経路が存在することが保証される。したがっ て、インダクタンス95を流れる電流によりトランジスタ91-94は破壊的な誤極性 とされることがない。ダイオード81-84及びトランジスタ91-94の機能は第１図及 び第２図に示す電流変換器から判る一般的な従来技術と見なすことができる。シ ステムが正規動作中であるかAC調整器20全体が作動しない非常動作中であるかに 無関係にトランジスタ91-94の制御は同じである。 電力変換器の制御原理については出願人の米国特許第4366390号に一般的に記 載されている。 例えば、図示するダイオードは並列減結合キャパシタにより得られることが当 業者には自明であるため第５図についてはあらましだけが説明されている。同様 に当業者であれば制御信号がトランジスタのベース入力にどのように結合される かも自明である。 第９図からバッテリ電圧V_Bのバッテリ12にインバータ14がどのように結合され るかが判る。インバータ14はバッテリ12からバッテリ電流I_Bを受電して負荷Zへ 寄与電流I_VRを供給する。インバータ14は負荷Zの両端間に所定のAC電圧V_Lを維持 する。電流調整器は第９図に可制御電流発生器20として図示され、AC電圧源10と 直列に、インバータ14へ並列接続されている。可変電流発生器は電流Ｉ_Rを供給 しそれは、第10図に示すように、正弦状である。負荷Zの両端間電圧V_Lも同様に 第10図に正弦状として示されている。第10図は負荷電流I_Lは実質的に正弦状であ るが、高調波振動が重畳されていることを示している。高調波振動の電力はイン バータ14により供給され、したがって第10図に示すものに対応する電流I_VRを供 給することができる。負荷Z両端間の電流I_Lは本質的に負荷電圧V_L’と同相であ り、したがってこの場合負荷Zは本質的に抵抗性であることを理解されたい。し かしながら、負荷Zが部分的にリアクティブであれば、負荷電流I_Lは負荷電圧V_L に対して移相される。これにより電流発生器電流I_Rの波形は変化しないが、イン バータ電流I_Rが正弦波形を採るようになりそれは電流I_Rに対して移相しているた め電流I_VR及びI_Rの和により負荷に必要な電流I_Lが得られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラスマン，ソーレン，ヘンリック，ニール セン デンマーク国 ディーケイ ― 8700 ホ ルセンズ，スコブバエンゲット ５ 【要約の続き】 れる電流の強さは比較手段（28）から発生される信号に 応答して制御され、エネルギで表現した場合に非常用電 源装置は電力平衡とされる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．入力のAC電圧源（10）と出力の負荷（Z）との間に接続する非常用電源装 置であって、該非常用電源装置はたとえAC電圧源（10）から受電されるAC電圧が 不規則であったり瞬断されても出力に安定な電圧を保証し、前記非常用電源装置 はその出力端子間に接続されたAC/DC変換器（14）及び入出力間に接続されたAC 調整器（20）を具備し、前記AC/DC変換器（14）は充電式バッテリ（12）に接続 されて正規動作時にはバッテリ（12）の充電整流器として非常動作時にはインバ ータとして働き、バッテリ電圧は非常用電源装置の出力のAC電圧へ変換され、AC 調整器（20）はAC電圧源（10）から受電する電圧と同相のAC電流をその出力へ供 給する可制御電流発生器として構成され、AC電圧/DC電圧変換器（14）は非常用 電源装置の出力端子間に所定のAC電圧（V_OUT）を維持し、これに必要なエネルギ はバッテリ（12）から供給され、前記非常用電源装置はさらにバッテリ状態を感 知して予め定められた基準電圧（V_REF）と比較しそれに応答して信号を送る比較 手段（28）を具備し、調整器（20）から供給される電流の強さが比較手段（28） から発生される信号に応答して制御されることを特徴とする、非常用電源装置。 ２．第１項記載の非常用電源装置であって、AC調整器（20）が２つの並列電流 経路（60-68,70-78）を具備し、それらは非常用電源装置の入力へ印加されるAC 電圧の正及び負の半周期中に、それぞれ、導通して逆モードであることを特徴と する、非常用電源装置。 ３．第１項−第２項記載の非常用電源装置であって、電流経路（60-68,70-78 ）の電流が周期的方形信号によりパルス制御され、非常用電源装置はさらに比較 手段（28）により発生される信号に応答して調整されるデューティサイクル（D ）を有する方形信号を発生するパルス発生器（23-26）を具備することを特徴と する、非常用電源装置。 ４．第３項記載の非常用電源装置であって、パルス発生器（23-26）は同期化 ユニット（25）によりAC電圧源（10）と同期化されかつ比較手段（28）から発生 される信号により制御される正弦波発生器（26）を具備し、変調器（23）が続く エラー増幅器（24）が正弦波発生器（26）から発生される信号と基準AC電圧信号 との比較に応答し て周期的方形信号を発生することを特徴とする、非常用電源装置。 ５．第４項記載の非常用電源装置であって、エラー増幅器（24）で使用される 基準AC電圧信号はAC電圧源（10）から受電される一定量の電流であり、それは非 常用電源装置の入力端子に接続された負荷抵抗（22）を有する変流器（21）を介 して供給されることを特徴とする、非常用電源装置。 ６．第３項−第５項記載の非常用電源装置であって、基準電圧（V_REF）に対す る出力電圧の変動を検出する検出手段（32-33）、及び一定の出力電圧を維持す るようにAC/DC変換器（14）を制御する周期的方形信号を−実際の出力電圧に応 答して−変化させることにより偏差を保証する保証手段（30,31,34）を特徴とす る、非常用電源装置。 ７．第２項記載の非常用電源装置であって、一方の電流経路（60-68）にはエ ミッタへ向かう方向に導通するダイオード（63）を介してバッテリ（12）の負電 極に接続されたエミッタを有するトランジスタ（62）と、一方の端子がトランジ スタ（62）のエミッタに接続され他方の端子が出力へ向かう方向へ導通するダイ オード（66）を介して非常用電源装置の出力端子に接続されているインダクタン ス（64）と、ゼロレベルに接続されたトランジスタ（65）と、が含まれているこ とを特徴とする、非常用電源装置。 ８．第２項記載の非常用電源装置であって、他方の電流経路（70-78）にはバ ッテリ電極へ向かう方向に導通するダイオード（73）を介してバッテリ（12）の 正の電極に接続されたコレクタを有するトランジスタ（72）と、一方の端子がト ランジスタ（72）のコレクタに接続され他方の端子が、インダクタンス（74）へ 向かう方向に導通する、ダイオード（76）を介して非常用電源装置の出力端子に 接続されかつゼロレベルに接続されたトランジスタ（75）に接続されているイン ダクタンス（74）と、が含まれていることを特徴とする、非常用電源装置。