JPS6147052B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、インバータの直流入力として、交流
を整流した直流と、蓄電池からの直流とを切換え
て継続して所要の交流電力を得ようとする無停電
電源装置に関するものである。

周知の如く、無停電電源装置は一般に交流を順
変換した直流電源と蓄電池電源及びインバータと
を具備し、常時は交流入力から順変換した直流電
力をインバータにより所要の交流電力に変換して
いる。また前記交流入力が停電した時は前記蓄電
池電源からの直流電力を前記インバータを介して
所要の交流電力に変換し継続して安定な交流電力
供給を続けようとするものである。ここで、交流
から順変換した直流電源と蓄電池電源との接続方
式には種々の方式があり、第１図に一般に浮動充
電方式と呼ばれる無停電電源装置の一例を示す回
路図を、第２図に直流サイリスタスイツチを具備
した方式の無停電電源装置の一例を示す回路図を
それぞれ示す。

第１図において、１は交流電源、２は順変換部
３は平滑リアクトル、４は平滑コンデンサ、５は
インバータ、６は直流しや断器、７は蓄電池であ
る。また、第２図において、符号１〜７は第１図
と同じものであり、８は交流電源、９は充電器、
１１は主サイリスタ、１２は補助サイリスタ、１
３は転流コンデンサ、１４は転流リアクトル、１
５は抵抗器であり主サイリスタ１１、補助サイリ
スタ１２、転流コンデンサ１３、転流リアクトル
１４抵抗器１５により直流サイリスタスイツチＡ
が構成される。

第１図において、交流電源１より供給された交
流電力は順変換部２により直流に変換され、平滑
リアクトル３及び平滑コンデンサ４より成る直流
平滑回路により平滑化された直流電力としてイン
バータ５及び直流しや断器６を介して蓄電池７に
供給される。通常第１図のような浮動充電方式の
無停電電源装置では、順変換部２に図示しない制
御回路により定電流制御、定電圧制御の機能を持
たせて蓄電池７に対する初期充電時は定電流制
御、浮動充電及び均等充電時は定電圧制御を行な
うのが一般的であり、常時蓄電池７が浮動充電さ
れる上記方式では前記交流電源１が停電した場合
でも蓄電池７の放電によりインバータ５を介して
所要の交流電力を継続してしかも蓄電池７からの
放電に際して過渡変動も殆んど発生せずに安定し
て供給できる。さらに順変換部２が蓄電池７の充
電器の機能も兼ね備えるため蓄電池７には専用の
充電器が不要となるので小容量の無停電電源装置
にしばしば上記方式が採用される。しかるに上記
方式では順変換部２で蓄電池７の充電機能も兼ね
るので蓄電池７の均等充電電圧から放電終止電圧
まで電圧制御できる必要があるため通常運転中は
順変換部２は図示しない制御回路により蓄電池７
の浮動充電電圧に制御される場合が多いので、上
記の場合順変換部２は制御遅れ角αが若干大きい
ところで運転されることになり順変換部２の入力
力率が以下に記述する直流サイリスタスイツチを
具備した方式に比べ悪くなる。またインバータ５
の転流失敗発生時は蓄電池７から転流失敗を起こ
したインバータ５に流れ込む電流により直流しや
断器６がトリツプするため蓄電池７、インバータ
５、直流しや断器６のいづれもが過酷な過電流状
態にさらされるために破壊につながる可能性があ
る。

次に第２図においては、交流電源１から供給さ
れる交流電力は順変換部２により直流に変換さ
れ、平滑リアクトル３及び平滑コンデンサ４から
成る直流平滑回路により平滑化された直流電力と
してインバータ５に供給されインバータ５により
所要の交流電力に変換して図示しない負荷に供給
される。通常第２図のような直流サイリスタスイ
ツチを具備した方式の無停電電源装置では、蓄電
池７は交流電源８、充電器９によりあらかじめ充
電されていて前記交流電源１が停電した場合、図
示しない検出装置によりこれを検出し主サイリス
タ１１に点弧指令を与えることにより主サイリス
タ１１は導通し蓄電池７からの直流電力が直流し
や断器６、主サイリスタ１１、平滑リアクトル３
を経由してインバータ５に供給されインバータ５
により所定の交流電力に変換され継続して図示し
ない負荷に供給される。

また交流電源１の復電により順変換部２の出力
が蓄電池７の出力電圧より高い場合は主サイリス
タ１１は自然消弧し反対に順変換部２の出力が蓄
電池７の出力より低い場合は図示しない検出装置
により交流電源１の復電を検出し所定時間後補助
サイリスタ１２に点弧指令を与えることによりあ
らかじめ直流母線間に接続された転流コンデンサ
１３、転流リアクトル１４、抵抗器１５によつて
第２図図示の極性に充電された転流コンデンサ１
３の電荷は主サイリスタ１１→補助サイリスタ１
２→転流リアクトル１４の経路を通して放電され
放電電流は転流コンデンサ１３と転流リアクトル
１４の共振回路により自由振動となる。この放電
電流が主サイリスタ１１を流れる蓄電池７の放電
電流よりも大となつた時点で主サイリスタ１１は
消弧し、自由振動となつた上記放電電流が上記放
電経路とは逆向きに流れる時点で補助サイリスタ
１２も消弧し蓄電池７は切離される。インバータ
５の転流失敗発生時も上記補助サイリスタ１２を
点弧することにより上記の動作で蓄電池７が高速
で切離される。また上記方式によれば蓄電池７に
は専用の充電器９が用意されているためインバー
タ運転中に蓄電池７の浮動充電、均等充電の切換
えを行なつてもなんら支障ないばかりか複数の無
停電電源装置にそれぞれ直流サイリスタスイツチ
Ａを具備することにより蓄電池７、充電器９を共
用できる。また順変換部２が制御回路の不要なダ
イオード純ブリツジで良いため回路が簡単になり
且つ前述の浮動充電方式に比べ順変換部２の入力
力率は良くなる。しかるに上記方式では蓄電池７
は専用の充電器９が必要となるほか、順変換部２
の出力と無関係に専用の充電器９により浮動充電
されているため必ずしも順変換部２の出力と常時
等しくならないので、交流電源１の停電時に蓄電
池７が直流しや断器６、直流サイリスタスイツチ
Ａの主サイリスタ１１を介して接続される際イン
バータ５の入力電圧が変動しインバータ５の出力
に過渡変動を与えることになる。上記２方式には
それぞれ一長一短があり必ずしもいづれかの方式
が良いという判定は困難である。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、蓄
電池の浮動充電機能と蓄電池接続用直流サイリス
タスイツチの機能を具備した無停電電源装置を提
供するものである。

第３図は本発明の一実施例を示す回路図であ
る。

第３図において、符号１〜７は第１図と同じも
のであり、８は交流電源、９は充電器、１１は主
サイリスタ、１２は補助サイリスタ、１３は転流
コンデンサ、１４は転流リアクトル、１５は抵抗
器、２１はダイオードであり、主サイリスタ１
１、補助サイリスタ１２、転流コンデンサ１３、
転流リアクトル１４、抵抗器１５、ダイオード２
１により切換スイツチＢが構成される。

つぎに本発明の動作について説明する。交流電
源１から供給された交流電力は順変換部２により
直流に変換され、平滑リアクトル３及び平滑コン
デンサ４より成る直流平滑回路により平滑化され
た直流電力としてインバータ５に供給されると共
に、通流方向が上記直流平滑回路の出力側正極母
線より蓄電池正極となるダイオード２１が導通
し、ダイオード２１、直流しや断器６を介して上
記平滑化された直流電力が蓄電池７に供給され
る。ここで順変換後平滑化した上記直流平滑回路
の出力電圧が蓄電池７の浮動充電電圧となるよう
に交流電源１の電圧を選んでおけば、順変換部２
はダイオード純ブリツジにより制御回路の不要な
簡単な回路構成ですみ、常時蓄電池７は浮動充電
される。蓄電池７に均等充電が必要な場合は交流
電源８、充電器９により均等充電を行なう。この
場合充電器９は均等充電専用のもので良く小容量
ですみ均等充電が必要なとき以外は停止しておけ
る。さらにインバータ５が運転中に充電器９を運
転して蓄電池７に均等充電を行なつても、蓄電池
７に充電器９の出力である均等充電電圧が印加さ
れた時点で切換スイツチ内のダイオード２１には
均等充電電圧と直流平滑回路の出力電圧との差電
圧が、逆電圧として印加されるため自然消弧し、
置流平滑回路出力すなわちインバータ５の入力電
圧にはなんら影響を与えないためインバータ５の
出力には継続して安定な所要の交流電力が得られ
る。

次に前記交流電源１が停電した場合は、図示し
ない検出装置によりこれを検出し主サイリスタ１
１に点弧指令を与えることにより主サイリスタ１
１は導通し蓄電池７からの直流電力が直流しや断
器６、主サイリスタ１１を経由してインバータ５
に供給されインバータ５により所要の交流電力に
変換され継続して図示しない負荷に供給される。
この場合、蓄電池７は常時順変換部２の出力によ
り浮動充電されているので、上記動作により蓄電
池７からの放電による直流電力が供給されるとき
にインバータ５の入力電圧が殆んど変動しないた
めインバータ５の出力に過渡変動を与えることが
ない。また浮動充電を行なうため導通していたダ
イオード２１は交流電源１の停電により蓄電池７
の電圧が逆電圧として印加されるため自然消弧す
る。

ここで、前記交流電源１が停電し、上記動作に
より蓄電池７の放電による直流電力が直流しや断
器６、主サイリスタ１１を経由してインバータ５
に供給され、インバータ５により所要の交流電力
に変換されて図示しない負荷に供給されていると
きに、インバータ５に転流失敗が発生した場合、
図示しない検出装置によりこれを検出し主サイリ
スタ１１の点弧指令を止めると共に補助サイリス
タ１２に点弧指令を与えて補助サイリスタ１２を
点弧せしめることによりあらかじめ直流母線間に
接続された転流コンデンサ１３、転流リアクトル
１４、抵抗器１５によつて第３図図示の極性に充
電された転流コンデンサ１３の電荷は主サイリス
タ１１→補助サイリスタ１２→転流リアクトルの
経路を通して放電され放電電流は転流コンデンサ
１３と転流リアクトル１４の共振回路により自由
振動となる。この放電電流が主サイリスタ１１を
流れる蓄電池７の放電電流よりも大となつた時点
で主サイリスタ１１は消弧し、その後放電電流は
ダイオード２１→補助サイリスタ１２→転流リア
クトル１４の経路を通して流れるようになり、ダ
イオード２１の順方向電圧降下値が主サイリスタ
１１に逆電圧として印加される。自由振動となつ
た上記放電電流が上記経路とは逆向きに流れる時
点で補助サイリスタにも消弧し蓄電池７は切離さ
れる。以上のように、切換スイツチＢには順変換
後平滑化した直流電力を蓄電池７に供給して浮動
充電を行なう機能、蓄電池７に均等充電時の電圧
変動をインバータ５の入力側に伝えない機能、交
流電源１が停電時に蓄電池７からの直流電力をイ
ンバータ５に供給する機能、インバータ５の転流
失敗発生時に蓄電池７を切離す機能を持つことに
なる。このようにして交流電源を順変換した直流
と蓄電池との間に切換スイツチを設けて、この切
換スイツチの開閉により蓄電池の接続切離しがで
きる本発明による無停電電源装置においては、順
変換部は制御回路の不要なダイオード純ブリツジ
ですみ順変換部の回路構成が簡単になるほか順変
換部の入力力率も良くなる。また蓄電池は常時イ
ンバータの入力電圧と同じ電圧で浮動充電される
ため交流電源停電時に蓄電池に切換わる際の過渡
変動が少なくなり、またインバータに転流失敗が
発生時は蓄電池が高速で切離され保護される。さ
らに蓄電池用充電器は均等充電専用のもので良い
ため小容量のものですみ、しかも必要なとき以外
は停止しておけるため複数の無停電電源装置に共
通に１台用意しておいて必要に応じて接続するよ
うにすればシステム全体での設備費が低減でき
る。これにより浮動充電方式の欠点である順変換
部の回路構成の複雑さや入力力率低下、均等充
電、浮動充電切換え時の過渡変動発生、インバー
タ転流失敗発生時の蓄電池保護不充分による破
損、直流サイリスタスイツチ方式の欠点である交
流電源停電時の蓄電池に切換わる際の過渡変動発
生、蓄電池容量に相当した充電器が必要となるな
どの点が改善される。

前述の説明は切換スイツチの回路動作について
述べているが切換スイツチの機能を説明するため
のものであり、切換スイツチＢは第３図の回路に
限定されない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の浮動充電方式無停電電源装置の
一例を示す回路図、第２図は従来の直流サイリス
タスイツチを具備した方式の無停電電源装置の一
例を示す回路図、第３図は本発明による切換スイ
ツチを具備した無停電電源装置の一例を示す回路
図である。 １……交流電源、２……順変換部、５……イン
バータ、７……蓄電池、９……充電器、Ａ……直
流サイリスタスイツチ、Ｂ……本発明による切換
スイツチ、１１……主サイリスタ、１２……補助
サイリスタ、１３……転流コンデンサ、１４……
転流リアクトル、２１……ダイオード。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 交流を直流に変換する順変換部、蓄電池、充
   電器、直流を交流に変換するインバータより成る
   無停電電源装置において、前記順変換部の出力と
   前記蓄電池との間に通流方向が前記蓄電池より前
   記変換部となる強制消弧回路を具備したサイリス
   タスイツチと前記サイリスタスイツチと逆並列に
   ダイオードを接続した切換スイツチを挿入し、常
   時は交流入力を前記順変換部で一旦直流に変換
   し、前記インバータに直流電力を供給すると共
   に、前記切換スイツチ内の前記ダイオードを通し
   て蓄電池を浮動充電し、前記蓄電池に均等充電が
   必要な場合は前記充電器により均等充電し、交流
   入力の停電時は前記切換スイツチ内の前記サイリ
   スタを点弧して導通せしめ、前記蓄電池より、直
   流電力を前記インバータに供給して所要の交流電
   力を継続して得るとともに該インバータの転流失
   敗時は前記切換スイツチ内の前記サイリスタスイ
   ツチを強制消弧して前記蓄電池を切離すようにし
   たことを特徴とする無停電電源装置。