JPS5843147A

JPS5843147A - 無停電電源装置

Info

Publication number: JPS5843147A
Application number: JP56141064A
Authority: JP
Inventors: 太田　昭夫
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1981-09-09
Filing date: 1981-09-09
Publication date: 1983-03-12

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は定電圧定周波数電源と予備給電回路とを具備し
た無停電電源装置に係り、特に省エネルギーに寄与する
無停電電Ｗ＊置に関するものである。

第１図は従来の無停電電源システムの一例を示すプ四ツ
ク図である。

第１図において１は定電圧定周波数電源（以下単ＫＣＶ
ＣＦと記す）、２は予備給電回路、３は電源切換回路、
４は負荷、５は整流器、６は蓄電池。

フハインパータ、８はインバータトランスを示す。

通常の運転方式においてはＣＶＣＦｌを常時運転させ電
源切換回路−３を経由し負荷４へ電力を供給す為、Ｃｖ
ＣＰｌの動作として社整流器５によって交流を一担直流
ＫＬ、インバータフ忙よって直流を交ＩＩＩＫ逆変換し
、インバータトランス８によって負荷４の要求する電圧
に変え給電している。この状態でＣＶＣＦＩＯ人力電源
が停電すると待機している蓄電池６１Ｃよ）インバータ
７は無停電運転が可能となし、負荷４へは無瞬断電力供
給が可能とたる。

一方、ＣＶＣＦＩの事故及び保守の時は、予備給電回路
２の電力を電源切換回路３を通して負荷４へ供給するこ
とができる。電源切換回路３においては機棹式切換器と
半導体方式の二種類があり半導体方式の場合上記切換時
に電源切換回路３の切換を無瞬断方式とすることも可能
である。

゛さて、上記運転方式は大半の無停電電源システムに採
用されている最も一般的な方式であるが省エネルギー形
、運転方式とは云えない、その理由はＣＶＣＦＩを運転
することによって発生する熱量とそれを処理するのに必
要な空調設備の電力使用が存在するからである。

ｃｖｃｐｔから発生する熱量とは整流器５、インバータ
７、インバータトランス８尋が動作することＫよって生
じており概一定格出力電力の１０〜２０％である。これ
らの熱は当然のこと汝から電力損失として積算されるも
のである。これらのエネルギー損失をなくす為には予備
給電回路２を使用して電源切換回路３を経由し負荷４へ
電力供給することが考えられる。ζＯ場舎、前述の常時
ｃｖｃｙ１からの給電方式に比べ下記の二点を検討すゐ
必要がある。

（１）　　予備給電回路２の電源は良質はどうか（２）
予備給電回路２の停電時にインノ（−タフを始動させ、
切換器３を経由して負荷４への電力供給家でに許容され
る瞬断時間はどの位か、壕ず予備給電回路２の電源の質
として、商用電源での給電であればＣＶＣＦＩの代表的
負荷である電子計算機、通信機、放送機、計装機器等は
何ら支障なく運転できる程近部の電力供給状況は改善さ
れている。但し、電力事情の悪い場所では、前述の通り
常時ＣＶＣＦＩｋよる給電を考える必要がある。

又、停電が＝びいて自家発電装置等からの電力供給があ
った一場合は商用電源に比べて電源の質が悪いのでｃｖ
ｃｉｉ’ｔからの給電が望ましい。

次に検討項目の二番目にある許容瞬断時間ＶＣついて考
えてみる。予備給電回路２に停電があった場合、図示し
ない停電検出回路の信号でインバータフへ始動指令が伝
達されゐ。この場合インバータ７を瞬時に始動させた場
合、インバータトランス８の励磁突入電流によってイン
バータ７　ｔｉ’過電流による転流失敗、もしくは保護
回路動作の状態となり始動不能であった。

本欠点を除去する手段として、ソフトスタート方式とい
うインバータフの始動方式がある。

第２図は、インバータトランス８に対１．て、インバー
タ７を全電圧始動を行なった□為、電流ｉが流れ過ぎて
いる状況を示したものである０図中、■はインバータフ
の出力電圧、Ｔは時間、ｉはインバータフの出力電流で
ある。

第３図はソフトスタート方式の説明図である。

図中、ｖ、Ｔ’、ｉは第２図のそれと同一である。

インバータフの出力電圧を徐々に上昇させている為、保
護回路は動作せず正常に始動している。この場合始動は
、正常に行なわれているが負荷への給電までｋは１秒の
数分の１〜数秒の時間が必要である。？：、の瞬断時間
は、前述の負荷（電子計算機部）＃ＩＣとっては致命的
とも云えるものであ抄、館１図＃ＩＣおける予備給電回
路２を常用として、ＣＶＣＦＩを停電時に始動させて使
う方式゛は、一部の特殊負荷を除き採用されていない。

本発明の目的は以上の欠点を補い省エネルギー形無停電
電源装置を提供することであり、以下図面を参照して本
発明の一実施例を説明する。

第４図は本発明の一実施例を示すもので、第４図におい
て、第１図と同一の番号は第１図と同一のものを示す。

負＠４へ紘電源切換回路３を通して予備給電回路２よ、
如常時給電されている。この時予備給電回路２に停電が
発生した場合、停電検出器９によりインバータ７のゲー
トプルツクを解除し、同期制御装置１０を使って予備給
電回路２の停電直前と同一位相関係を保ち、インバータ
７を始、動させるものである。ｌこの場合インバータト
ランス８が無励磁の時は先に説明したように過電流が流
れインバータ７は始動できない、そこでインバータトラ
ンス８を予め始動補償装置１１を介して励磁することに
より上記欠点をなくすことができる。

す々わち、始動補償装置１１により、インバータトラン
ス８は定格電圧近くまで常に通電されている為、この通
電された磁界と同一方向、同一位相の電圧がインバータ
トランス８にインパータフから供給されれば、インバー
タ７は過電流とか転流失敗とはならない。

上記動作と平行して電源切換回路３は予備給電回路２か
らＣＶＣｆｉ’ｘへ高速で切換る機能を有するものであ
る。

以上一連の動作は半導体製品のスイッチング時間差によ
り負荷４への給電信頼度が左右されるが最近の半導体製
品の進歩はめざましく実質−ヒこの切換時間は無瞬断と
云える。

第５図は第４図のインバータ７についてのゲートブロッ
ク方式を説明したものである。第５図において１２は半
導体素子、１：％ａゲノーブロックスイッチ、１４はゲ
ート制御装置である。ゲート制御装置１４は、第４図の
同期制御装置１０の信号により予備給電回路２と同一位
相関係の信号を作っている。停電発生と同時に停電検出
器９の信号により１第Ｓ図のゲートブロックスイッチ１
３が閉と［ｈゲート信号１４を半導体素子１２に供給し
交流出力を出すものである。なお本説明は単相であるが
多相インパータフタいても原理は同様である。

第６図は以上説明な基に、各部の状態をグ９７にしたも
のである。第６図の中心時点で停電発生と考える。ムは
予備給電回路の状態を、Ｂは停電と同時に始動するイン
バータの状態を、Ｃは電源切換回路が、ｃｖｃｙ側へ切
換ったことをそれぞれ示している。Ｄはその結果、停電
があっても負荷側へ無瞬断で電力供給している状態を示
している。

第７−は本発明の変形例である。第７図において、第４
図と同一０１１号は、第４図と同一のものを示す。第７
図において、７人は小形インバータを示Ｃてｌ、と＝小
形インバータは、同期制御装置１０によシ予備電源回路
２と同一位相で運転しており１その出力はインバータト
ランス８に接続され、常にこのインバータトランス８を
励磁しておき、停電時インバータ７が始動した場合、過
電流や転流失敗を防ぐものである。

第８図！本発明の変形例である。第８図において、第４
図と同一の番号は第４図と同一のものを示す。第一図に
おいて、１５は三巻線のインバータトランスである。第
４図の始動補償装置の代りに１第８図の三巻線インバー
タトランス１５の三次巻線に予備給電回路２の電圧を印
加し、励磁しておくととｋよシ停電時インパータフが始
動した場合過電流や転流失敗を防ぐものである。

以上説明したように、本発明によれば常時社休止待機し
ているＣＶＣＦと常時は負荷側へ商用電源等ＣＶＣＦを
介さないで電力を供給する、以上２回路の電源供給方式
を持った電源システムにおいて停電を条件として瞬時化
始動するインバータと予め商用電源等ＣＶＣＦを介さな
い電源と同位相にて励磁されたインバータトランスを組
合せることにより負荷側へは無瞬断で電力供給が出来る
省エネルギー形運転方式が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の無停電電源装置の構成図、第２図は、瞬
時に始動するインバータの電圧電流波形図−１，第３図
はソフトスタートするインノ（−夕の電圧、電流波形図
、第４図は本発明の一実施例を示す構成図、第５図は第
４図のイン、？−夕を単相インバータにした場合のゲー
トブロックスイッチを接続した図、第６図は本発明実施
時の各部の状態表示図、第７図、第８図は本発明のそれ
ぞれ異る他の実施例を示す構成図である。１・・・ＣＶＣＰ　　　　　２・・・予備給電回路３・
・・電源切換回路　　４・・・負　荷５、・・整流器　
　　　　６・・・蓄電池７・・・インバータ　　　〕人
・・・小形インバータ８・・・インバータトランス　９
　・・・停電検出器１０・・・同期制御装置　　１１・
・・始動補償装置１２・・・半導体素子　　　　１３・
・・ゲートブロックスイッチ１ム・・・ゲート制御装置１５・・・三巻線インバータトランス（）３１７）代理人　弁理士　則　近　憲　佑　（ほか
１名）第ｉｍｌ／第２１１　　　　　集３１ｇＴ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　７
第４図第５図／、マ第６図Ｄ　ＢＹＰＡＳｓ、　ＣＶ（：Ｆ第７図第８図

Claims

【特許請求の範囲】

少なくとも蓄電池から給電される直流を交流に変換する
インバータを有する定電圧定周波数電源及び商用文シト
電源のいずれか一方の電源を切換回路により選択し、こ
の選択され次電源で負荷を付勢するようにした無停電電
源装置に・おいて、前記インバータの出力電圧が前□記
商用交流電源の電圧と同位相となる如く前記インバータ
の点弧回路を制御する同期制御装置と前記点弧回路から
前記インバータに供給されるゲートパルスをブロックす
るゲートブロックスイッチと、前記インバータの出力側
に設けられる変圧器を前記商用電源の電圧と同位相の電
圧で励磁しておく励磁装置と、前記商用交流電源の異常
低下或は停電を検出する停電検出器を設け、前記商用電
源の正常時は前記負荷を商用電源で付勢し、前記停電検
出器で前記商用交流電源の異常を検出した際に前記切換
回路を切換えると共に前記ゲートブロックスイッチを閉
路し、前記インバータで前記負荷を付勢するようｋした
ヒどを特徴とする無停電電源装置。