JPH10309043A - 電子設備に電力を供給するための方法とシステム - Google Patents

電子設備に電力を供給するための方法とシステム

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JPH10309043A
JPH10309043A JP10110969A JP11096998A JPH10309043A JP H10309043 A JPH10309043 A JP H10309043A JP 10110969 A JP10110969 A JP 10110969A JP 11096998 A JP11096998 A JP 11096998A JP H10309043 A JPH10309043 A JP H10309043A
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JP
Japan
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power
power supply
converters
main
equipment
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JP10110969A
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Jean-Paul Gabillet
ジヤン−ポール・ガビエ
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Alcatel Lucent SAS
Original Assignee
Alcatel Alsthom Compagnie Generale dElectricite
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、設備、使用される導電体および電
力消費が、現存のシステムよりコストの低い、電源シス
テムを提供する。 【解決手段】 本発明のシステムは、正常条件の下で使
用される交流主電源と、バックアップ条件の下で直流の
第二の電源として使用されるエネルギー貯蔵ユニット
と、前記主電源の故障を検知し、次いでバックアップモ
ードに切り換えるための手段とを含む形式のものであ
る。本発明によって、電子設備の各機器が、この設備機
器が必要とする内部電力を送り出す個別の電力コンバー
タと結合し、正常条件の下では前記主電源によって直接
電力が供給され、バックアップ条件の下では前記第二の
電源によって直接電力が供給される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電子設備への電力の
供給に関する。さらに詳しくは、本発明は、主電源が故
障した場合でも電力供給の継続を可能にする手段を含
む、被バックアップ型電力供給システムに関する。
【０００２】本発明は特にしかし排他的ではなく、複数
の個別設備機器が同じ位置に置かれた遠隔通信システム
またはデータ処理システムもしくはその両方に適用可能
である。
【０００３】
【従来の技術】現在使用されている遠隔通信システムで
は、図１に示す技法を使用して電力を供給する。低電圧
主電源１２または発電機セット１３によって、オンライ
ン整流器１１に電力を供給する。整流器は遠隔通信設備
１４1から１４3に例えば４８ボルトの直流電圧を送り出
す。
【０００４】設備の必要に応じて、次の機器すなわち例
えば、５ボルトと１２ボルトの直流電圧を送り出す直流
−直流コンバータ１５1、例えば、５４ボルトの直流電
圧を送り出すブースタ１５2、および例えば、８０ボル
トの交流電圧を送り出すリンギングインバータ１５3が
設けられる。
【０００５】交流電圧（例えば２３０Ｖ）を必要とする
コンピュータ周辺装置１６が存在する場合には、インバ
ータ１７を使用する。
【０００６】最後に、何か問題が起こった場合には、整
流器１１によって送られるエネルギーで充電された一つ
または複数のバッテリ１８が自動的に電源の役目を引き
継ぐ。
【０００７】この技法には多くの欠点がある。特にこの
技法は、表Ｉを見ればさらに明白にわかるように、著し
い散逸を生じさせる高出力整流器の使用を想定してい
る。
【０００８】その上に、必要となる手段は高価で容積が
大きい。最後に、この技法は断面の大きな電気ケーブル
の使用を必要とする。
【０００９】コンピュータ設備などの交流給電式設備の
ために使用される交流を送り出すための連続作動可能な
電源（ＵＰＳ）も知られている。
【００１０】ＵＰＳのためには、図２Ａと図２Ｂにそれ
ぞれ示す二形式の構成、すなわちオンライン構成（図２
Ａ）とオフライン構成（図２Ｂ）が使用される。
【００１１】各電源は、交流−直流コンバータ２１、エ
ネルギー貯蔵デバイス２２、および直流−交流コンバー
タ２３を具備する。
【００１２】これらの技法の欠点は、電力を供給される
べき設備機器２５1から２５Nのすべてに必要な全電力を
送り出すことのできるインバータ２３を必要とすること
である。このようなインバータ２３はＵＰＳの最も高価
な部分を構成するものである。
【００１３】さらに、これらの技法は断面の大きな電気
ケーブルの使用を必要とする。
【００１４】オフライン電源では、切換えスイッチ２４
が主電源からバックアック電源への切換えを可能にす
る。
【００１５】これに対してオンライン電源では、主電源
１２または発電機セット１３から受け取る電気エネルギ
ーが、当然大きな損失を生じさせる両コンバータ２１、
２３を常に通過する。さらに、この技法は全出力で作動
する第一の交流−直流変換段階２１を必要とする。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の特定の目的
は、従来の技術の様々な欠点を軽減することである。
【００１７】さらに正確には、本発明の目的は、実行さ
れるべき設備、使用される導電体、および／または電力
消費に関して現存のシステムよりコストの低い電子設備
に電力を供給するためのシステムを提供することであ
る。
【００１８】言い換えれば、本発明の特定の目的は、供
給電力ワット当たりのコストが著しく低下することを可
能にするようなシステムを提供することである。
【００１９】本発明の別の一つの目的は、容易にアップ
グレード可能で、特に遠隔通信設備およびデータ処理設
備への電力の供給は可能にする普遍的な電源システムを
提供することである。
【００２０】本発明のさらに別の一つの目的は、知られ
ているシステムと比較して電気的損失をできるだけ低く
まで減少させる電源システムを提供することである。
【００２１】本発明のさらに別の目的は、現存のシステ
ムよりコンパクトな電源システムを提供することであ
る。
【００２２】
【課題を解決するための手段】これらの目的および後記
に示すその他の目的は、本発明によって、正常条件の下
で使用される交流主電源と、バックアップ条件の下で直
流の第二の電源として使用されるエネルギー貯蔵ユニッ
トと、前記主電源の故障を検知し、次いでバックアップ
モードに切り換えるための手段とを含む形式の少なくと
も一つの電子設備の機器に電力を供給するための電源シ
ステムであって、電子設備の各機器は、前記設備機器が
必要とする内部電力を送り出す個別の電力コンバータと
結合され、正常条件の下では前記主電源によって直接電
力が供給され、バックアップ条件の下では前記第二の電
源によって直接電力が供給される電源システムを用いて
達成される。
【００２３】もちろん用語「結合する」は、コンバータ
が外部にある（設備機器の近くに置かれている）場合
と、コンバータが内部にある（すなわち、設備機器の内
部に統合されて置かれている）場合との両方をカバーす
るために使用される。
【００２４】こうしてエネルギー損失は著しく減少し、
各設備機器は必要としその必要に合った電力を、直接
に、すなわち集中コンバータを通すことなくそれに固有
のコンバータにおいて受電する。
【００２５】この技法は、従来の電源システムにおいて
使用され最もコストのかかる要素を構成する全電力コン
バータを省略できるようにする。
【００２６】さらにこの技法は、コストが安くてすべて
のコンピュータハードウェアに適する交流電源セットア
ップ（ＵＰＳ）の実行を可能にする。
【００２７】本発明の第一実施形態では、前記電力コン
バータは、前記主電源または前記第二の電源に選択的に
接続される単一の電源バスを通じて電力を供給される。
【００２８】このアプローチによって、特に簡潔でした
がって低コストである構成を得ることができる。
【００２９】本発明の第二実施形態では、前記電力コン
バータは、二つの個別電源バス、すなわち前記主電源に
接続された主電源バスと前記第二の電源に接続された第
二の電源バスを通じて電力を供給される。
【００３０】前記第二の電源が、前記主電源のピーク電
圧の近くの直流電圧を送り出すことは有利である。
【００３１】このような電圧を選択することによって、
まずほぼ９５％から９７％の範囲の非常に高い効率を達
成することができ、次に断面の小さな電気ケーブルを使
用することが可能である。
【００３２】前記エネルギー貯蔵ユニットが前記主電源
を通じて正常条件の下で充電されるのは好ましい。
【００３３】こうして、知られているシステムにおいて
使用されるオンライン整流器の代わりに充電器を使用す
ることが可能である。こうして、設置する必要のある二
次エネルギー定格、したがって設備の定格を、（バッテ
リ作動時間と必要な再充電時間との関数として）５分の
１から１０分の１の範囲に減らすことができる。
【００３４】前記主電源は、主電源と発電機セットを含
む、さらに一般的にはすべての交流電源を含むグループ
に属すことができる。
【００３５】さらに、前記電子設備機器は、遠隔通信設
備とデータ処理装置（またはコンピュータハードウェ
ア）を含むグループに属すことができる。
【００３６】前記コンバータの少なくともいくつかに
は、これらのコンバータが関連する設備に送られる内部
電力の電圧と電流を同じ位相に保つための、力率コンバ
ータ（ＰＦＣ）手段を含めると有利である。
【００３７】このような手段は、電力が単一バスによっ
て供給されるときに特に有用である。これらの手段は高
調波を減らすこと、または除去することさえも可能にす
る。
【００３８】本発明はさらに、上記のシステムに相応す
る電力供給方法も提供する。
【００３９】本発明の他の特徴と利点は、限定されない
例を用い、添付の図面を参照して行う好ましい実施形態
を読むことによって、さらに明らかになろう。
【００４０】
【発明の実施の形態】一般的に言えば、本発明は下記の
ステップ、すなわち電子設備機器の各々を、設備機器が
必要とする内部電力を送り出す個別の電力コンバータと
結合するステップ、正常条件の下で、交流主電源によっ
て電力コンバータの各々に直接電力を供給するステッ
プ、主電源の故障が検知された場合に、バックアップモ
ードに切り換えるステップ、およびバックアップモード
において、電力コンバータの各々に、直流の第二の電源
として使用されるエネルギー貯蔵ユニットから直接電力
を供給するステップを含む実行に基づくものである。
【００４１】図３は、この方法を実行する本発明の電源
システムを示す。
【００４２】主電源は、低電圧主電源３１または発電機
セット３２のいずれかであり、正常のモードでは、これ
は配電バス３３に電力を直接供給する。配電バス自体
は、遠隔通信設備のさまざまな機器３４1から３４3に、
設備機器の対応するコンバータに専用の個別の特定コン
バータ３５1から３５3を通じて電力を供給する。
【００４３】バックアップモードでは、すなわち主電源
手段３１および／または３２の故障の場合に、切換えス
イッチ３６はバッテリ３７に切り換え、するとバッテリ
３７は配電バス３３に電力を供給する。
【００４４】こうしてコンバータ３５1から３５3は、交
流電圧（正常条件）または直流電圧（バックアップ条
件）のいずれかを切り換えることができる。これらのコ
ンバータは、設備３４1から３４3が必要とする直流およ
び／または交流内部電圧を出力する。
【００４５】コンバータが統合力率コンバータ（ＰＦ
Ｃ）を含むことは好ましい。特に、これはコストを追加
することなく高調波ひずみに関する調整と標準に従うこ
とを可能にする。
【００４６】バッテリ３７は、４００Ｖの比較的高い直
流電圧（すなわち正常条件下で送り出される交流電圧の
ピーク値の近くにある）を送り出し、この電圧は、９５
％以上の効率を得ること、および配電導体のコストを低
下させることを可能にする。非常用（またはバックアッ
プ）電圧は従来の技法と比較して７倍であるので、電流
が１／７となり、限定因子であるのが電流減少か電圧低
下かによって、ケーブルの断面を１／２０から１／５０
の範囲とすることができる。
【００４７】この高電圧のために、人を保護するために
さまざまな安全要素が準備され、また特にコンバータお
よび／または設備の上に保護がなされ（例えばカバーが
設置されている）、補強絶縁体を有するケーブルを使用
して配電部を保護し（消費者ケーブル）、およびバッテ
リへの接近に対する保護を行う（カバー、ラックな
ど）。
【００４８】バッテリ３７は、正常条件下で主電源３１
および／または３２によって電力を供給される充電器３
８によって充電される。
【００４９】本発明のシステムはまた、主電源形式の交
流電圧を必要とするデータ処理装置３９に電力を供給こ
とも可能にする。
【００５０】正常条件下で、第二切換えスイッチ３１０
は装置３９を主電源に直接接続する。バックアップ条件
下で、スイッチ３１０は装置３９を低電力のインバータ
３１１に接続する。これはこのインバータが装置３９に
特定的に専用であるからである。インバータ３１１はバ
ッテリ３７によって電力を供給される。
【００５１】次に、図１に示す従来のシステムを本発明
のシステム（図３）と比較する。
【００５２】従来のシステムに関して、ｋ＝Ｔrecharge
／Ｔruntimeをバッテリ再充電係数、一般に５から１０
の範囲にある、ηcを整流器１１の効率、η0をインバー
タ１７の効率、ＰＴを遠隔通信設備の機器が必要とする
電力（インバータの電力）、およびＰＩをデータ処理設
備の機器のために必要な電力とすれば、再充電の間の二
次エネルギー損失は次の通りである。
【００５３】
【数１】
【００５４】したがって、設置すべき電力は、インバー
タにおいてはＰＩ、４８Ｖセットアップでは、下記の通
りである。
【００５５】
【数２】
【００５６】本発明のシステムには下記の二次エネルギ
ー損失がある。
【００５７】
【数３】
【００５８】第二のセットアップにおいて設置すべき電
力は、
【００５９】
【数４】
【００６０】３時間のバッテリ作動時間と１５時間のバ
ッテリ再充電時間による１０ｋＷ切換え電力供給を考え
た場合、下記の表Ｉに示す概略値が得られる。
【００６１】
【表１】
【００６２】これらの値は単に表示のために挙げたもの
であり、本発明の解決策は特に消費電力と散逸電力、コ
スト、導体の寸法、コンパクト性の面で非常に有利であ
ることが明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】遠隔通信の分野において従来から使用されてい
る電源構成を示す図である。
【図２Ａ】交流を供給するための連続作動可能な電源の
知られている実施形態を示す図である。
【図２Ｂ】交流を供給するための連続作動可能な電源の
知られている他の実施形態を示す図である。
【図３】本発明の電源システムを示す図である。
【符号の説明】
１１ オンライン整流器 １２、３１ 低電圧主電源 １３ 発電機セット １４ 遠隔通信システム １５ 直流−直流コンバータ １６ コンピュータ周辺装置 １７、３１１ インバータ １８、３７ バッテリ ２１ 交流−直流コンバータ ２２ エネルギー貯蔵デバイス ２３ 直流−交流コンバータ ２４、３６ 切換えスイッチ ２５ 設備機器 ３２ 発電機 ３３ 配電バス ３４ 遠隔通信設備機器 ３５ コンバータ ３８ 充電器 ３９ 装置 ３１０ 第二切換えスイッチ

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 正常条件の下で使用される交流主電源
    と、 バックアップ条件の下で直流の第二の電源として使用さ
    れるエネルギー貯蔵ユニットと、 前記主電源の故障を検知するため、および、次いでバッ
    クアップモードに切り換えるための手段とを含む形式の
    電子設備の少なくとも一つの機器に電力を供給するため
    の電源システムであって、 電子設備の各機器が、前記設備機器が必要とする内部電
    力を送り出す個別の電力コンバータと結合され、 正常条件の下では前記主電源によって直接電力が供給さ
    れ、 バックアップ条件の下では前記第二の電源によって直接
    電力が供給される電源システム。
  2. 【請求項２】 前記電力コンバータが、前記主電源また
    は前記第二の電源に選択的に接続される単一の電源バス
    を通じて電力を供給される請求項１に記載の電源システ
    ム。
  3. 【請求項３】 前記電力コンバータが、二つの個別電源
    バス、すなわち前記主電源に接続された主電源バスと前
    記第二の電源に接続された第二の電源バスを通じて電力
    を供給される請求項１に記載の電源システム。
  4. 【請求項４】 前記第二の電源が前記主電源のピーク電
    圧の近くの直流電圧を送り出す請求項１に記載の電源シ
    ステム。
  5. 【請求項５】 前記エネルギー貯蔵ユニットが前記主電
    源を通じて正常条件の下で充電される請求項１に記載の
    電源システム。
  6. 【請求項６】 前記主電源が、主電源と発電機セットを
    含むグループに属する、請求項１に記載の電源システ
    ム。
  7. 【請求項７】 前記電子設備機器が、遠隔通信設備とデ
    ータ処理装置を含むグループに属する、請求項１に記載
    の電源システム。
  8. 【請求項８】 前記コンバータの少なくともいくつか
    が、これらのコンバータが結合される設備に送られる内
    部電力の電圧と電流を同じ位相に保つための手段を含
    む、請求項１に記載のシステム。
  9. 【請求項９】 電子設備機器の各々を、設備機器が必要
    とする内部電力を送り出す個別の電力コンバータと結合
    するステップと、 正常条件の下で、交流主電源によって電力コンバータの
    各々に直接電力を供給するステップと、 主電源の故障が検知された場合に、バックアップモード
    に切り換えるステップと、 バックアップモードにおいて、前記電力コンバータの各
    々に、直流の第二の電源として使用されるエネルギー貯
    蔵ユニットから直接電力を供給するステップとを含む、
    電子設備の少なくとも一つの機器に電力を供給する方
    法。
JP10110969A 1997-04-21 1998-04-21 電子設備に電力を供給するための方法とシステム Pending JPH10309043A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9704879A FR2762456B1 (fr) 1997-04-21 1997-04-21 Systeme et procede d'alimentation en energie electrique d'equipements electroniques
FR9704879 1997-04-21

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ID=9506117

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EP (1) EP0874440B1 (ja)
JP (1) JPH10309043A (ja)
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DE (1) DE69809833T2 (ja)
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