JPH09200974A - バックアップ用蓄電池を備えた直流電源装置 - Google Patents

バックアップ用蓄電池を備えた直流電源装置

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JPH09200974A
JPH09200974A JP8022081A JP2208196A JPH09200974A JP H09200974 A JPH09200974 A JP H09200974A JP 8022081 A JP8022081 A JP 8022081A JP 2208196 A JP2208196 A JP 2208196A JP H09200974 A JPH09200974 A JP H09200974A
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JP
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power supply
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backup
output
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JP8022081A
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English (en)
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Shigeru Neo
滋 根尾
Kimiyoshi Kano
公芳 狩野
Yoshio Nagasaka
義雄 長坂
Mikio Yamazaki
幹夫 山▲崎▼
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Origin Electric Co Ltd
NTT Inc
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Origin Electric Co Ltd
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 バックアップ用蓄電池を備えた直流電源装置
において,入力商用交流の力率と効率を向上させると共
に,蓄電池の電圧の選定を自由にする。 【構成】 商用交流電源1と整流回路2とDC−DCコ
ンバータ3とスイッチングダイオード4とからなる回路
を主電源として直流電源装置を構成する。DC−DCコ
ンバータ3の出力電力から分岐して充電回路6で複数の
蓄電池7を充電する。これら複数の蓄電池7からそれぞ
れスイッチングダイオード8を経てバックアップ用DC
−DCコンバータ9とスイッチングダイオード10を経
て,上記の主電源と合流する。このバックアップ用DC
−DCコンバータ9の設定電圧は主電源の定常電圧より
わずかに低く設定される。定常時は主電源のみが電力供
給し,バックアップ用DC−DCコンバータ9は無負荷
運転している。停電時にバックアップ用DC−DCコン
バータ9が電力供給する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はバックアップ用蓄電池を
備えた直流電源装置に関するものである。
【0002】
【従来技術】通信機用の直流電源装置は,常に安定に継
続して電力を供給する高信頼性を必要とされるため,商
用交流電源からの電力とバックアップ用の蓄電池とを並
列にして構成し,商用交流電源の停電時に備えている。
この目的の直流電源装置としては,例えば,特開平4-30
4160号公報に開示されている。この回路は,図3に示す
ように平常時には商用交流入力から整流平滑回路を経て
一旦直流電圧を得て,この直流電圧を主電源用DC−D
Cコンバータにより負荷へ電力供給する。また,この電
力を分岐して,バックアップ用の蓄電池の充電を行う。
そして商用交流入力断のときには,停電検出スイッチに
よりバックアップ用蓄電池を主電源用DC−DCコンバ
ータの入力電圧より低く設定されたバックアップ用DC
−DCコンバータの入力側に切り換え,このとき入出力
電圧の関係にもとづきオンとなるスイッチングダイオー
ドを介して主電源用DC−DCコンバータが引き続き駆
動されるよう構成される。この直流電源装置は,平常時
は直接主電源用DC−DCコンバータにより負荷に電力
供給しているので電力効率が高い。また停電時にはバッ
クアップ用蓄電池をバックアップ用DC−DCコンバー
タを経て,主電源用DC−DCコンバータから所定の直
流電力を供給するので,電力効率については平常時より
バックアップ用DC−DCコンバータの損失分だけ減少
することになる。この直流電源装置は,構成が簡素で高
効率であり,バックアップ用蓄電池の電圧を自由に選ぶ
ことができ,極めて有用である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで,商用交流電
源を利用する機器においては,入力電流が正弦波でない
ことに伴う高調波の増加とこれによる電力系統の設備な
どに生じる障害が懸念されてきている。従来の商用交流
電源を整流平滑する構成では,この障害が問題となる。
【0004】本発明は,バックアップ用蓄電池を備えた
直流電源装置において,商用交流入力の入力電流を正弦
波にして力率を1に近づけ,電力変換効率を向上させ,
そして蓄電池の電圧と種別の選定を自由にすることを課
題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するた
め,本発明では以下の手段を提案するものである。商用
交流入力を整流して脈流出力を発生する回路と,この脈
流出力を所定の直流出力に変換して負荷に所定の直流出
力電力を供給する主電源用DC−DCコンバータと,こ
のDC−DCコンバータから分岐して充電電流を与える
充電回路と,この充電回路により充電されるバックアッ
プ用蓄電池と,このバックアップ用蓄電池から電力供給
され,主電源用DC−DCコンバータの直流出力電圧よ
りわずかに低い電圧の直流電力に変換するバックアップ
用DC−DCコンバータと,このバックアップ用DC−
DCコンバータの出力と主電源用DC−DCコンバータ
の出力との間に接続されたスイッチングダイオードであ
って,商用交流入力が停電してバックアップ用DC−D
Cコンバータの出力が主電源用DC−DCコンバータの
出力電圧を越えたときに,オン状態となりバックアップ
用DC−DCコンバータから負荷に電力供給する極性に
接続されたスイッチングダイオードとから構成されるこ
とを特徴とするバックアップ用蓄電池を備えた直流電源
装置を提案するものである。
【0006】また主電源用DC−DCコンバータの構成
については,商用交流入力の周波数より十分高い周波数
でスイッチングする高周波スイッチング部と,変圧器と
整流平滑部とから構成されることを提案するものであ
る。
【0007】また充電回路については,変圧器から電力
供給されて第2の整流平滑部を介してバックアップ用蓄
電池に接続することを提案するものである。この構成に
より蓄電池の電圧を自由に選定し,充電回路の効率を高
くすることができる。
【0008】またバックアップ用蓄電池については,特
性の異なる蓄電池ユニットを交換できる構成として,こ
れら蓄電池ユニットに識別端子を設け,この識別端子に
対応して充電回路にも識別端子を設けることを提案する
ものである。この構成により蓄電池ユニットを交換する
と自動的に充電回路の側でも,接続された蓄電池ユニッ
トに対応した充電制御モードに設定することができる。
【0009】
【実施例】図1は本発明にかかるバックアップ用蓄電池
を備えた直流電源装置の一実施例である。商用交流電源
1を整流回路2に接続して脈流波形を得る。この脈流波
形は,平滑回路を通さずに主電源用のDC−DCコンバ
ータ3の入力に供給する。このDC−DCコンバータ3
の内部は,商用交流電源1より十分高い周波数でスイッ
チングする高周波スイッチング部31と変圧器32と整流平
滑部33とを経て,目的の直流電圧を発生する構成となっ
ている。また内部の変圧器32の別の巻線と整流平滑部34
を経て,別の直流電圧出力を得る。この直流電圧出力は
充電回路6を経て蓄電池7を充電する。この充電回路6
と蓄電池7との回路は複数個並列に構成されて,各蓄電
池7の保守等のための切離し回路と予備を有している。
蓄電池7のそれぞれからダイオード8を介してバックア
ップ用のDC−DCコンバータ9に接続される。このD
C−DCコンバータ9はスイッチングダイオード10を経
て,主電源用のDC−DCコンバータ3の出力と合流し
て負荷5に接続される。このバックアップ用のDC−D
Cコンバータ9の設定出力電圧は,主電源用のDC−D
Cコンバータ3の定常電圧よりわずかに低く設定され
る。したがって定常時は主電源用のDC−DCコンバー
タ3のみが負荷5に電力供給し,バックアップ用DC−
DCコンバータ9は無負荷運転している。そして停電時
には,無瞬断でバックアップ用DC−DCコンバータ9
が負荷5に電力供給する。
【0010】このように構成された直流電源装置の作用
を説明する。まず商用交流電源1が正常に電力供給され
ている場合を説明する。整流回路2の後段には大きな静
電容量をもつ平滑回路が存在しないので,商用交流電源
1の位相角のすべてにわたって一様に入力電流が流れる
よう動作する。そして図1に波形が図解されているよう
に,高周波スイッチング部31では輪郭が商用交流電源1
の波形の中にスイッチング高周波で細かく切られてい
る。この波形を整流平滑部33で商用交流電源1のいわゆ
る低周波成分も平滑するような定数をもって直流にす
る。したがって商用交流電源1の入力電流は正弦波状に
なり力率はほぼ1に等しくなると同時に,平坦な直流出
力を発生させることができる。このようにして主電源用
のDC−DCコンバータ3はスイッチングダイオード4
を経て負荷5に所定の直流電力を供給する。この電力供
給経路では高周波スイッチング部31が主な電力損失の可
能性のある要素であるが,スイッチング素子の選定と設
計条件を最適化することより,この電力損失を小さくす
ることは十分可能である。
【0011】つぎに,商用交流電源1が停電したときに
は,主電源用のDC−DCコンバータ3は電力供給を停
止する。このとき蓄電池7から電力供給されてアイドリ
ング動作しているバックアップ用のDC−DCコンバー
タ9はスイッチングダイオード10をオンさせて負荷5に
電力供給する。なお,ダイオード4は必ずしも必要な要
素ではなく,主電源用のDC−DCコンバータ3の回路
について,バックアップ用のDC−DCコンバータ9か
ら逆流等して障害が発生しないような回路構成であれ
ば,ダイオード4は不要である。
【0012】蓄電池7の選定については,充電側ではD
C−DCコンバータ3の中の変圧器32と整流平滑部34と
充電回路6との回路が蓄電池7の電圧と種別に適合して
自由に選定できる。また放電側ではバックアップ用のD
C−DCコンバータ9において昇降圧することにより,
必要な負荷5の電圧に自由に対応できる。
【0013】図2は,充電回路と蓄電池との接続関係を
示す部分的な詳細図である。充電回路6に接続される蓄
電池としては,シール鉛蓄電池ユニット7LとNiCd
蓄電池ユニット7Nの2種類がある。シール鉛蓄電池ユ
ニット7Lは,必要数直列接続したシール鉛蓄電池711,
712 等の+極をそれぞれ端子701,702 等に接続し,各−
極を端子709 に共通接続する。そして蓄電池の種別を識
別するための端子A,B,Cを設けて,この中のA,B
間を短絡接続する。また,NiCd蓄電池ユニット7N
は,必要数直列接続したNiCd蓄電池731,732 等の+
極をそれぞれ端子721,722 等に接続し,各−極を端子72
9 に共通接続する。そして端子A,B,Cを設けて,こ
の中のB,C間を短絡接続する。そして充電回路6は,
これらのシール鉛蓄電池ユニット7LとNiCd蓄電池
ユニット7Nの2種類のいずれとも接続結合できるよう
に端子601,602....609およびA,B,Cを設ける。蓄電
池の種別の違いについては,端子A,B,Cの何れの間
が短絡されるかによって識別されて,充電制御モードを
対応して切り換える。
【0014】
【発明の効果】本発明は以上述べたような特徴を有して
いるので,バックアップ用蓄電池を備えた直流電源装置
において,商用交流入力の入力電流を正弦波にして力率
を1に近づけ,電力変換効率を向上させ,そして蓄電池
の電圧と種別の選定を自由にすることができる。また特
別に停電検出スイッチなどを必要とせず信頼性が高く経
済的でもある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかるバックアップ用蓄電池を備えた
直流電源装置の一実施例を示す図である。
【図2】充電回路と蓄電池との接続関係を示す図であ
る。
【図3】従来のバックアップ用蓄電池を備えた直流電源
装置の一例を示す。
【符号の説明】
1…商用交流電源 2…整流回路 3…DC−DCコ
ンバータ 4…ダイオード 5…負荷 6…充電回路
7…蓄電池 7L…シール鉛蓄電池ユニット 7N…NiCd蓄電
池ユニット 8…ダイオード 9DC−DCコンバータ 10…ダ
イオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長坂 義雄 東京都豊島区高田1丁目18番1号 オリジ ン電気株式会社内 (72)発明者 山▲崎▼ 幹夫 東京都新宿区西新宿3丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】商用交流入力を整流して脈流出力を発生す
    る回路と,この脈流出力を所定の直流出力に変換して負
    荷に所定の直流出力電力を供給する主電源用DC−DC
    コンバータと,このDC−DCコンバータから分岐して
    充電電流を与える充電回路と,この充電回路により充電
    されるバックアップ用蓄電池と,このバックアップ用蓄
    電池から電力供給され,前記主電源用DC−DCコンバ
    ータの直流出力電圧よりわずかに低い電圧の直流電力に
    変換するバックアップ用DC−DCコンバータと,この
    バックアップ用DC−DCコンバータの出力と前記主電
    源用DC−DCコンバータの出力との間に接続されたス
    イッチングダイオードであって,前記商用交流入力が停
    電して前記バックアップ用DC−DCコンバータの出力
    が前記主電源用DC−DCコンバータの出力電圧を越え
    たときに,オン状態となり前記バックアップ用DC−D
    Cコンバータから前記負荷に電力供給する極性に接続さ
    れたスイッチングダイオードとから構成されることを特
    徴とするバックアップ用蓄電池を備えた直流電源装置。
  2. 【請求項2】前記主電源用DC−DCコンバータの構成
    については,前記商用交流入力の周波数より十分高い周
    波数でスイッチングする高周波スイッチング部と,変圧
    器と整流平滑部とから構成されることを特徴とする請求
    項1に記載のバックアップ用蓄電池を備えた直流電源装
    置。
  3. 【請求項3】前記変圧器より電力供給され,第2の整流
    平滑部を介して前記充電回路に接続されることを特徴と
    する請求項2に記載のバックアップ用蓄電池を備えた直
    流電源装置。
  4. 【請求項4】前記バックアップ用蓄電池について,特性
    の異なる蓄電池ユニットを交換する構成であって,これ
    ら蓄電池ユニットに識別端子を設け,この識別端子に対
    応して前記充電回路にも識別端子を設けてなることを特
    徴とする請求項1から請求項3までの何れかに記載のバ
    ックアップ用蓄電池を備えた直流電源装置。
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Effective date: 20040413