JP2000358378A - 無停電電源装置 - Google Patents
無停電電源装置Info
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- JP2000358378A JP2000358378A JP11164196A JP16419699A JP2000358378A JP 2000358378 A JP2000358378 A JP 2000358378A JP 11164196 A JP11164196 A JP 11164196A JP 16419699 A JP16419699 A JP 16419699A JP 2000358378 A JP2000358378 A JP 2000358378A
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Abstract
コンデンサ電圧を所定の値に保つことができ、出力電圧
の正負非対称や過電圧トリップの発生を防止し、安定し
た出力を供給できる無停電電源装置を得ること。 【解決手段】 交流電源1および交流出力のそれぞれ一
端と正側のコンデンサ11と負側のコンデンサ12との
相互接続点とを接続した共通線50に、バッテリー20
とバッテリー用スイッチング素子21との直列回路を接
続し、交流電源1の停電が検出された時には、リアクト
ル3への接続を交流電源1から前記直列回路に切換え、
バッテリー用スイッチング素子21と双方向スイッチ1
07内のスイッチング素子10のオン・オフ動作によ
り、正側のコンデンサ11と負側のコンデンサ12をそ
れぞれ個別に充電する。
Description
に関し、特に、交流電圧を直流電圧に変換したあと再び
交流電圧に変換するインバータ回路とバッテリーを含む
交流用の無停電電源装置に関するものである。
168867号公報に開示された無停電電源装置を示し
ている。この無停電電源装置は、切換スイッチ2と、コ
ンデンサ11、12と、補助電源であるバッテリー20
と、停電検出回路23と、チョッパ回路104と、イン
バータ回路105と、フィルタ回路106とを有し、交
流電源1の接地側の線がコンデンサ11と12の直列接
続点に接続されている。
と103に逆並列に接続されたスイッチング素子100
と101の直列回路を有し、この直列回路がコンデンサ
11と12の直列回路に対して並列接続され、スイッチ
ング素子100と101の直列接続点がリアクトル3に
接続されてチョッパ回路を構成している。
と16に逆並列に接続されたスイッチング素子13と1
4の直列回路を有し、この直列回路がコンデンサ11と
12の直列回路に対して並列接続されてインバータ回路
を構成している。インバータ回路105の出力電圧はス
イッチング素子13と14の接続点とコンデンサ11と
12の接続点間に発生し、この出力電圧がリアクトル1
7とコンデンサ18とから構成されたフィルタ回路10
6を介して負荷19に加えられる。
ー20が接続されており、停電検出回路23からの指令
により交流電源1とバッテリー20を切換えていずれか
一方をリアクトル3に接続する。バッテリー20の負側
はスイッチング素子101、14およびコンデンサ12
に対して接続されている。
置では、交流電源1が正常状態であると、切換スイッチ
2は交流電源1側に切換えられている。
スイッチング素子101をオンさせることで、交流電源
1−リアクトル3−スイッチング素子101−コンデン
サ12−交流電源1の経路に通電が行われ、リアクトル
3にエネルギーが蓄積される。つぎに、スイッチング素
子101をオフすると、リアクトル3に蓄積されたエネ
ルギーがリアクトル3−ダイオード102−コンデンサ
11−交流電源1−リアクトル3の経路に放出され、コ
ンデンサ11の充電が行われる。交流電源1の負の半サ
イクルでは、スイッチング素子100をオン・オフ制御
することにより、同様に、コンデンサ12の充電が行わ
れる。
を制御することにより、コンデンサ11および12の電
圧は交流電源1の電圧よりも高い値の直流電圧となる。
このコンデンサ11および12の直流電圧は、インバー
タ回路105内のスイッチング素子13、14のオン・
オフ動作により、交流電圧に逆変換され、フィルタ回路
106により高調波成分が除去されて負荷19に加えら
れる。
3の指令により、切換スイッチ2がバッテリー20側に
切換えられ、バッテリー20とリアクトル3とが接続さ
れる。このとき、チョッパ回路104は昇圧回路として
動作し、バッテリー20の電圧から所定の直流電圧を得
る。
積は、スイッチング素子101をオンさせて、バッテリ
ー20−リアクトル3−スイッチング素子101−バッ
テリー20の経路に通電することにより行われ、つぎ
に、スイッチング素子101をオフすることで、リアク
トル3に蓄積されたエネルギーが、リアクトル3−ダイ
オード102−コンデンサ11−コンデンサ12−バッ
テリー20−リアクトル3の経路に放出され、コンデン
サ11と12とがバッテリー20の直流電圧よりも高い
値の直流電圧に充電される。
インバータ回路105により交流電圧に変換され、フィ
ルタ回路106を通して負荷19に正弦波交流電圧が加
えられる。
は上述したように構成されているので、交流電源1が停
電してバッテリー20から電力が供給されているとき、
負荷19が正負不平衡な負荷であれば、コンデンサ1
1、12が同一の充電電流で充電されているにも拘わら
ず、二つのコンデンサ電圧がアンバランス状態、つま
り、一方のコンデンサ電圧が高くなり、もう一方のコン
デンサ電圧が低くなってしまうことがある。この場合、
インバータ回路105の出力電圧が正負非対称となった
り、最悪の場合には、過電圧トリップするという問題点
があった。
ためになされたもので、負荷の不平衡にも拘らず、正側
および負側のコンデンサ電圧を所定の値に保つことがで
き、出力電圧の正負非対称や過電圧トリップの発生を防
止し、安定した出力を供給できる無停電電源装置を得る
ことを目的とする。
めに、この発明による無停電電源装置は、直列接続され
た正側のコンデンサおよび負側のコンデンサと、交流電
源および交流出力のそれぞれ一端と前記正側のコンデン
サと前記負側のコンデンサとの相互接続点とを接続した
共通線と、前記交流電源の他端にリアクトルを介して接
続され、前記交流電源の電圧の正の半サイクルから正の
直流電圧を得て前記正側のコンデンサを充電し、負の半
サイクルから負の直流電圧を得て前記負側のコンデンサ
を充電するチョッパ回路と、前記正側のコンデンサおよ
び負側のコンデンサに充電された正負の直流電圧を交流
電圧に再変換するインバータ回路と、前記共通線に接続
されたバッテリーとバッテリー用スイッチング素子との
直列回路とを有し、前記交流電源の停電が検出された時
には、前記リアクトルへの接続を前記交流電源から前記
直列回路に切換え、前記バッテリー用スイッチング素子
と前記チョッパ回路内のスイッチング素子のオン・オフ
動作により、前記正側のコンデンサと前記負側のコンデ
ンサをそれぞれ個別に充電するものである。
バッテリー用スイッチング素子をオン状態として前記チ
ョッパ回路内のスイッチング素子のオン・オフ動作にて
正側のコンデンサを充電し、前記チョッパ回路内のスイ
ッチング素子をオン状態として前記バッテリー用スイッ
チング素子のオン・オフ動作にて前記負側のコンデンサ
を充電するものである。
バッテリー用スイッチング素子に対して直列に逆流防止
用ダイオードが接続されているものである。
接続された正側のコンデンサおよび負側のコンデンサ
と、交流電源および交流出力のそれぞれ一端と前記正側
のコンデンサと前記負側のコンデンサとの相互接続点と
を接続した共通線と、前記交流電源の他端に第1のリア
クトルを介して接続され、前記交流電源の電圧の正の半
サイクルから正の直流電圧を得て前記正側のコンデンサ
を充電し、負の半サイクルから負の直流電圧を得て前記
負側のコンデンサを充電するチョッパ回路と、前記正側
のコンデンサおよび負側のコンデンサに充電された正負
の直流電圧を交流電圧に再変換するインバータ回路と、
前記正側のコンデンサの正側端子と前記共通線の間に接
続された負側コンデンサ充電用のスイッチング素子と第
2のリアクトルとの直列回路と、前記負側コンデンサ充
電用のスイッチング素子と前記第2のリアクトルの相互
接続点と前記負側のコンデンサの負側端子との間に接続
されたダイオードと、前記共通線に接続されたバッテリ
ーとを有し、前記交流電源の停電が検出された時には、
前記第1のリアクトルへの接続を前記交流電源から前記
バッテリーに切換え、前記負側コンデンサ充電用のスイ
ッチング素子と前記チョッパ回路内のスイッチング素子
のオン・オフ動作により、前記正側のコンデンサと前記
負側のコンデンサをそれぞれ個別に充電するものであ
る。
チョッパ回路内のスイッチング素子のオン・オフ動作に
て前記バッテリーのエネルギーにより前記正側のコンデ
ンサを充電し、前記負側コンデンサ充電用のスイッチン
グ素子のオン・オフ動作にて前記正側のコンデンサのエ
ネルギーにより前記負側のコンデンサを充電するもので
ある。
接続された正側のコンデンサおよび負側のコンデンサ
と、交流電源および交流出力のそれぞれ一端と前記正側
のコンデンサと前記負側のコンデンサとの相互接続点と
を接続した共通線と、前記交流電源の他端に第1のリア
クトルを介して接続され、前記交流電源の電圧の正の半
サイクルから正の直流電圧を得て前記正側のコンデンサ
を充電し、負の半サイクルから負の直流電圧を得て前記
負側のコンデンサを充電するチョッパ回路と、前記正側
のコンデンサおよび負側のコンデンサに充電された正負
の直流電圧を交流電圧に再変換するインバータ回路と、
前記共通線に接続されたバッテリーと、前記共通線と前
記負側のコンデンサの負側端子の間に接続された第2の
リアクトルとダイオードの直列回路と、前記第2のリア
クトルと前記ダイオードの相互接続点と前記バッテリー
の正側端子との間に接続された負側コンデンサ充電用の
スイッチング素子とを有し、前記交流電源の停電が検出
された時には、前記第1のリアクトルへの接続を前記交
流電源から前記バッテリーに切換え、前記負側コンデン
サ充電用のスイッチング素子と前記チョッパ回路内のス
イッチング素子のオン・オフ動作により、前記正側のコ
ンデンサと前記負側のコンデンサをそれぞれ個別に充電
するものである。
チョッパ回路内のスイッチング素子のオン・オフ動作に
て前記バッテリーのエネルギーにより前記正側のコンデ
ンサを充電し、負側コンデンサ充電用のスイッチング素
子のオン・オフ動作にて前記正側のコンデンサのエネル
ギーにより前記負側のコンデンサを充電するものであ
る。
チョッパ回路内のスイッチング素子を双方向スイッチと
したものである。
交流電源が正常な場合には、前記第2のリアクトルに蓄
積されたエネルギーの放出により前記バッテリーを充電
するものである。
発明にかかる無停電電源装置の実施の形態について詳細
に説明する。なお、この発明の実施の形態について図7
の従来例と同一の構成部分は、従来例に付した符号と同
一の符号を付して、その説明を省略する。
停電電源装置の実施の形態1を示している。この無停電
電源装置は、切換スイッチ2と、ダイオード4、5と、
直列接続された正側のコンデンサ11および負側のコン
デンサ12と、補助電源であるバッテリー20と、停電
検出回路23と、スイッチング素子13、14、ダイオ
ード15、16によるインバータ回路105と、リアク
トル17とコンデンサ18とから構成されたフィルタ回
路106と、ダイオード6〜9とスイッチング素子10
による双方向スイッチ107を有し、双方向スイッチ1
07がチョッパ回路として作用する。
直列回路がコンデンサ11と12の直列回路に対して並
列接続され、ダイオード4と5との直列接続点がリアク
トル3に接続されている。直列接続された正側のコンデ
ンサ11と負側のコンデンサ12は、正側の直流母線5
1と負側の直流母線52との間に接続され、直列接続点
を交流電源1の片方の端子に接続された共通線50に接
続されている。
線50には、バッテリー20の負側端子と、コンデンサ
11と12の接続点と、双方向スイッチ107の片方の
端子であるダイオード8と9の接続点と、フィルタ10
6を構成しているコンデンサ18の片方の端子が接続さ
れている。換言ずれば、共通線50は交流電源1および
交流出力のそれぞれ一端と正側のコンデンサ11と負側
のコンデンサ12との相互接続点とを接続している。双
方向スイッチ107のもう片方の端子であるダイオード
6と7の接続点は、リアクトル3および直列接続された
ダイオード4と5の接続点につながれている。
テリー用スイッチング素子21のコレクタ側に接続さ
れ、また、バッテリー用スイッチング素子21のエミッ
タ側は共通線50に接続され、バッテリー用スイッチン
グ素子21と切換スイッチ2との接続点にはダイオード
22が接続され、ダイオード22のアノード端子は負側
の直流母線52に接続されている。
方の端子と、バッテリー用スイッチング素子21を介し
たバッテリー20が接続されており、切換スイッチ2
は、停電検出回路23からの指令により、交流電源1
と、バッテリー用スイッチング素子21を介したバッテ
リー20とを切換えていずれか一方をリアクトル3に接
続する。
にリアクトル3を介して接続され、内部のスイッチ素子
10のオン・オフにより、交流電源1の電圧の正の半サ
イクルから正の直流電圧を得て正側のコンデンサ11を
充電し、負の半サイクルから負の直流電圧を得て負側の
コンデンサ12を充電する。インバータ回路105は、
正側のコンデンサ11および負側のコンデンサ12に充
電された正負の直流電圧を交流電圧に再変換する。
動作について説明する。交流電源1が正常状態の時に
は、切換スイッチ2は交流電源1側に切換えられてお
り、交流電源1とリアクトル3とが接続される。
方向スイッチ107内のスイッチング素子10をオンさ
せることにより、交流電源1−リアクトル3−ダイオー
ド7−スイッチング素子10−ダイオード9−交流電源
1の経路に通電され、リアクトル3にエネルギーが蓄積
される。つぎに、スイッチング素子10をオフすること
で、リアクトル3に蓄積されたエネルギーがリアクトル
3−ダイオード4−コンデンサ11−交流電源1−リア
クトル3の経路に放出され、正側のコンデンサ11が充
電される。
は、交流電源1−ダイオード8−スイッチング素子10
−ダイオード6−リアクトル3−交流電源1の経路に通
電され、リアクトル3にエネルギーが蓄積される。つぎ
に、スイッチング素子10をオフすることで、リアクト
ル3に蓄積されたエネルギーがリアクトル3−交流電源
1−コンデンサ12−ダイオード5−リアクトル3の経
路に放出され、負側のコンデンサ12が充電される。
3の指令により、切換スイッチ2がバッテリー用スイッ
チング素子21を介したバッテリー20側に切換えら
れ、バッテリー用スイッチング素子21とリアクトル3
が接続される。この時、双方向スイッチ107内のスイ
ッチング素子10とバッテリー用スイッチング素子21
21のオン・オフ動作により、正側のコンデンサ11と
負側のコンデンサ12をそれぞれ個別に充電することが
できる。
ついて説明する。バッテリー用スイッチング素子21は
オン状態としておき、双方向スイッチ107内のスイッ
チング素子10をオンさせると、バッテリー20−バッ
テリー用スイッチング素子21−リアクトル3−ダイオ
ード7−スイッチング素子10−ダイオード9−バッテ
リー20の経路に通電され、リアクトル3にエネルギー
が蓄積される。つぎに、バッテリー用スイッチング素子
21はオン状態のまま、スイッチング素子10がオフさ
れることで、リアクトル3に蓄積されたエネルギーがリ
アクトル3−ダイオード4−コンデンサ11−バッテリ
ー20−バッテリー用スイッチング素子21−リアクト
ル3の経路に放出され、コンデンサ11が充電される。
いて説明する。双方向スイッチ107内のスイッチング
素子10はオン状態としておき、バッテリー用スイッチ
ング素子21をオンさせると、上記と同じの経路で、リ
アクトル3にエネルギーが蓄積される。つぎに、スイッ
チング素子10はオン状態のまま、バッテリー用スイッ
チング素子21がオフされることで、リアクトル3に蓄
積されたエネルギーがリアクトル3−ダイオード7−ス
イッチング素子10−ダイオード9−コンデンサ12−
ダイオード22−リアクトル3の経路に放出され、コン
デンサ12が充電される。
12をバッテリー20の電圧よりも高い電圧に充電する
ことができる。コンデンサ11および12に充電された
電圧は、従来例で示した図7の回路の場合と同様に、イ
ンバータ回路105のスイッチング素子13および14
のオン・オフ動作により交流電圧に変換され、フィルタ
回路106により高調波が除去されて負荷19に正弦波
交流電圧として加えられる。
述のように、双方向スイッチ107内のスイッチング素
子10とバッテリー用スイッチング素子21を交互にオ
ン・オフして正側のコンデンサ11と負側のコンデンサ
12をそれぞれ個別に充電することができ、負荷19が
正負不平衡の場合でも、正側のコンデンサ11および負
側のコンデンサ12の電圧がそれぞれ所望の値になるよ
うに制御でき、不平衡負荷においても出力電圧の不平衡
や過電圧トリップを生じることがない。
により構成することにより、スイッチング素子の数を減
らすことができ、小型、安価に構成できる。
停電電源装置の実施の形態1を示している。この実施の
形態では、図1に示す実施の形態1において、切換スイ
ッチ2の代わりにオン・オフスイッチ24が使用され、
バッテリー用スイッチング素子21とバッテリー20と
の間に、バッテリー用スイッチング素子21に対して直
列に逆流防止用ダイオード25が設けられ、バッテリー
用スイッチング素子21とダイオード22の接続点をリ
アクトル3とスイッチ24との接続点に接続したもので
ある。なお、図2において、図1と同一の符号を付した
ものは同一の動作を行うものであり、それの説明は省略
する。
状態の時、オン・オフスイッチ24がオンし、バッテリ
ー用スイッチング素子21をオフにしておく。この状態
では、バッテリー20はスリープ状態になる。交流電源
1が停電すると、停電検出回路23の指令により、オン
・オフスイッチ24がオフし、交流電源1を切り離す。
これ以外のコンデンサ11および12の充電動作は実施
の形態1と同一である。
用スイッチング素子21と直列に逆流防止用ダイオード
25が設けられていることにより、図1に示した実施の
形態1の切換スイッチ2の代わりに、オン・オフスイッ
チ24が用いられても、正側のコンデンサ11と負側の
コンデンサ12を交互に充電でき、スイッチ部分を安価
に構成することができる。
停電電源装置の実施の形態3を示している。この実施の
形態は、図1に示す実施の形態1における双方向スイッ
チ107の代わりに、スイッチング素子26、27およ
びダイオード28、29で構成されたチョッパ回路10
8が用いられている。なお、図3においても、図1と同
一の符号を付したものは同一の動作を行うものであり、
それの説明は省略する。
する。交流電源1が正常状態の時には、切換スイッチ2
は交流電源1側に切換えられており、交流電源1とリア
クトル3とが接続される。
ョッパ回路108内のスイッチング素子26をオンさせ
ることにより、交流電源1−リアクトル3−ダイオード
4−スイッチング素子26−交流電源1の経路に通電さ
れ、リアクトル3にエネルギーが蓄積される。つぎに、
チョッパ回路108内のスイッチング素子26をオフす
ると、リアクトル3に蓄積されたエネルギーがリアクト
ル3−ダイオード4−ダイオード28−コンデンサ11
−交流電源1−リアクトル3の経路に放出され、正側の
コンデンサ11が充電される。このとき、チョッパ回路
108内のスイッチング素子27はオフ状態を保持して
おく。
流電源1−スイッチング素子27−ダイオード5−リア
クトル3−交流電源1の経路に通電してリアクトル3に
エネルギーを蓄積する。つぎに、チョッパ回路108内
のスイッチング素子27をオフして、リアクトル3に蓄
積されたエネルギーをリアクトル3−交流電源1−コン
デンサ12−ダイオード29−ダイオード5−リアクト
ル3の経路に放出してコンデンサ12を充電する。この
とき、チョッパ回路108内のスイッチング素子26は
オフ状態を保持しておく。
3の指令により、切換スイッチ2がバッテリー用スイッ
チング素子21を介したバッテリー20側に切換えら
れ、バッテリー用スイッチング素子21とリアクトル3
が接続される。この時、チョッパ回路108内のスイッ
チング素子26とバッテリー用スイッチング素子21の
オン・オフ動作により、正側のコンデンサ11と負側の
コンデンサ12とを個別に充電することができる。な
お、チョッパ回路108内のスイッチング素子27はオ
フ状態を保持しておく。
ついて説明する。バッテリー用スイッチング素子21を
オン状態としておき、チョッパ回路108内のスイッチ
ング素子26をオンさせると、バッテリー20−バッテ
リー用スイッチング素子21−リアクトル3−ダイオー
ド4−スイッチング素子26−バッテリー20の経路に
通電してリアクトル3にエネルギーが蓄積される。つぎ
に、バッテリー用スイッチング素子21はオン状態のま
ま、スイッチング素子26がオフされると、リアクトル
3に蓄積されたエネルギーがリアクトル3−ダイオード
4−ダイオード28−コンデンサ11−バッテリー20
−バッテリー用スイッチング素子21−リアクトル3の
経路に放出され、コンデンサ11が充電される。
いて説明する。チョッパ回路108内のスイッチング素
子26はオン状態としておき、バッテリー用スイッチン
グ素子21がオンされると、上記と同様の経路で、リア
クトル3にエネルギーが蓄積される。つぎに、スイッチ
ング素子26はオン状態のまま、バッテリー用スイッチ
ング素子21がオフされると、リアクトル3に蓄積され
たエネルギーがリアクトル3−ダイオード4−スイッチ
ング素子26−コンデンサ12−ダイオード22−リア
クトル3の経路に放出され、コンデンサ12が充電され
る。
12をバッテリー20の電圧よりも高い電圧に充電する
ことができる。コンデンサ11および12に充電された
電圧は、従来例で示した図7の回路の場合と同様に、イ
ンバータ回路105のスイッチング素子13および14
のオン・オフ動作により交流電圧に変換され、フィルタ
回路106により高調波が除去されて負荷19に正弦波
交流電圧として加えられる。
述のように、チョッパ回路108内のスイッチング素子
26とバッテリー用スイッチング素子21を交互にオン
・オフして正側のコンデンサ11と負側のコンデンサ1
2をそれぞれ個別に充電することができ、負荷19が正
負不平衡の場合でも、正側のコンデンサ11および負側
のコンデンサ12の電圧がそれぞれ所望の値になるよう
に制御でき、不平衡負荷においても出力電圧の不平衡や
過電圧トリップを生じることがない。
停電電源装置の実施の形態4を示している。この実施の
形態では、図3に示す実施の形態3において、切換スイ
ッチ2の代わりにオン・オフスイッチ24が使用され、
バッテリー用スイッチング素子21とバッテリー20と
の間に、バッテリー用スイッチング素子21に対して直
列に逆流防止用ダイオード25が設けられ、バッテリー
用スイッチング素子21とダイオード22の接続点をリ
アクトル3とスイッチ24との接続点に接続したもので
ある。なお、図4において、図3と同一の符号を付した
ものは同一の動作を行うものであり、それの説明は省略
する。
状態の時、オン・オフスイッチ24がオンし、バッテリ
ー用スイッチング素子21をオフにしておく。この状態
では、バッテリー20はスリープ状態になる。交流電源
1が停電すると、停電検出回路23の指令により、オン
・オフスイッチ24がオフし、交流電源1を切り離す。
これ以外のコンデンサ11および12の充電動作は実施
の形態1と同一である。
用スイッチング素子21と直列に逆流防止用ダイオード
25が設けられていることにより、図3に示した実施の
形態1の切換スイッチ2の代わりに、オン・オフスイッ
チ24か用いられても、正側のコンデンサ11と負側の
コンデンサ12を交互に充電でき、スイッチ部分を安価
に構成することができる。
停電電源装置の実施の形態5を示している。実施の形態
5では、図1に示す実施の形態1におけるバッテリー用
スイッチング素子21およびダイオード22を取り除
き、代わりに、負側コンデンサ充電用のスイッチング素
子30とリアクトル(第2のリアクトル)31の直列回
路が正側の直流母線51、換言すれば、正側のコンデン
サ11の正側端子と共通線50に対して接続され、スイ
ッチング素子30とリアクトル31の相互接続点と負側
の直流母線52、換言すれば、負側のコンデンサ12の
負側端子との間にダイオード32が設けられている。バ
ッテリー20は共通線50に接続されている。なお、図
5において、図1と同一の符号を付したものは同一の動
作を行うものであり、それの説明を省略する。
する。交流電源1が正常状態の時、切換スイッチ2は交
流電源1側に切換えられており、図1に示した実施の形
態1と同様の動作により、コンデンサ11と12とが個
別に充電される。
3の指令により、切換スイッチ2がバッテリー20側に
切換えられ、バッテリー20とリアクトル(第1のリア
クトル)3とが接続される。この実施の形態では、双方
向スイッチ107のスイッチング素子10のオン・オフ
動作により、正側のコンデンサ11をバッテリー20の
エネルギーによって充電し、さらにスイッチング素子3
0のオン・オフ動作により、コンデンサ11のエネルギ
ーによって負側のコンデンサ12を充電することができ
る。
は、図1に示した実施の形態1とほぼ同様であり、双方
向スイッチ107のスイッチング素子10をオンさせる
と、バッテリー20−リアクトル3−ダイオード7−ス
イッチング素子10−ダイオード9−バッテリー20の
経路に通電され、リアクトル3にエネルギーが蓄積され
る。つぎに、スイッチング素子10をオフすることで、
リアクトル3に蓄積されたエネルギーがリアクトル3−
ダイオード4−コンデンサ11−バッテリー20−リア
クトル3の経路に放出され、コンデンサ11が充電され
る。
いて説明する。負側コンデンサ充電用のスイッチング素
子30をオンさせると、コンデンサ11−スイッチング
素子30−リアクトル31−コンデンサ11の経路に通
電してリアクトル31にエネルギーを蓄積し、つぎに、
スイッチング素子30をオフして、リアクトル31に蓄
積されたエネルギーをリアクトル31−コンデンサ12
−ダイオード32の経路に放出してコンデンサ12を充
電する。
12をバッテリー20の電圧よりも高い電圧に充電する
ことができる。コンデンサ11および12に充電された
電圧は、従来例で示した図7の回路の場合と同様に、イ
ンバータ回路105のスイッチング素子13および14
のオン・オフ動作により交流電圧に変換され、フィルタ
回路106により高調波が除去されて負荷19に正弦波
交流電圧として加えられる。
述のように、双方向スイッチ107内のスイッチング素
子10と負側コンデンサ充電用のスイッチング素子30
をオン・オフして正側のコンデンサ11と負側のコンデ
ンサ12をそれぞれ個別に充電することができ、負荷1
9が正負不平衡の場合でも、正側のコンデンサ11およ
び負側のコンデンサ12の電圧がそれぞれ所望の値にな
るように制御でき、不平衡負荷においても出力電圧の不
平衡や過電圧トリップを生じることがない。
ー20よりも電圧が高い正側のコンデンサ11の電圧か
ら負側のコンデンサ12を充電するため、負側コンデン
サ充電用のスイッチング素子30は、図1に示した実施
の形態1のバッテリー用スイッチング素子21より電流
容量の小さなスイッチング素子を使用でき、スイッチン
グ素子が安価に構成できる。
停電電源装置の実施の形態6を示している。実施の形態
6では、図1に示した実施の形態1におけるバッテリー
用スイッチング素子21およびダイオード22を取り除
き、代わりに、負側コンデンサ充電用のスイッチング素
子40、スイッチング素子41と、これらスイッチング
素子40、41のそれぞれに逆並列接続されたダイオー
ド42、43およびリアクトル(第2のリアクトル)4
4が設けられている。
チング素子41とリアクトル44は直列接続されて共通
線50と負側の直流母線52(負側のコンデンサ12の
負側端子)との間に接続されている。また、ダイオード
42を逆並列接続された負側コンデンサ充電用のスイッ
チング素子40は、リアクトル44とスイッチング素子
41、ダイオード43との相互接続点とバッテリー20
の正側端子と間に接続されている。
て、リアクトル44およびスイッチング素子41、ダイ
オード42は、バッテリー20を充電するために通常設
けられており、それを併用することによって実現でき
る。なお、図6において、図1と同一の符号を付したも
のは同一の動作を行うものであり、それの説明を省略す
る。
する。交流電源1が正常状態の時、切換スイッチ2は交
流電源1側に切換えられており、図1に示した実施の形
態1と同様の動作により、コンデンサ11と12が個別
に充電される。交流電源1が停電すると、停電検出回路
23の指令により、切換スイッチ2がバッテリー20側
に切換えられ、バッテリー20とリアクトル(第1のリ
アクトル)3とが接続される。
内のスイッチング素子10のオン・オフ動作により、正
側のコンデンサ11を充電し、さらに負側コンデンサ充
電用のスイッチング素子40のオン・オフ動作により、
コンデンサ12を充電することができる。このとき、バ
ッテリー20を充電するために設けられているスイッチ
ング素子41はオフ状態とする。
に示した実施の形態1とほぼ同様であり、双方向スイッ
チ107内のスイッチング素子10をオンさせると、バ
ッテリー20−リアクトル3−ダイオード7−スイッチ
ング素子10−ダイオード9−バッテリー20の経路に
通電され、リアクトル3にエネルギーが蓄積される。つ
ぎに、スイッチング素子10をオフさせると、リアクト
ル3に蓄積されたエネルギーがリアクトル3−ダイオー
ド4−コンデンサ11−バッテリー20−リアクトル3
の経路に放出され、コンデンサ11が充電される。
いて説明する。負側コンデンサ充電用のスイッチング素
子40をオンさせると、バッテリー20−スイッチング
素子40−リアクトル44−バッテリー20の経路に通
電され、リアクトル44にエネルギーが蓄積される。つ
ぎに、負側コンデンサ充電用のスイッチング素子40を
オフすることで、リアクトル44に蓄積されたエネルギ
ーがリアクトル44−コンデンサ12−ダイオード43
の経路に放出され、コンデンサ12が充電される。
12をバッテリー20の電圧よりも高い電圧に充電する
ことができる。コンデンサ11および12に充電された
電圧は、従来例で示した図7の回路の場合と同様に、イ
ンバータ回路105のスイッチング素子13および14
のオン・オフ動作により交流電圧に変換され、フィルタ
回路106により高調波が除去されて負荷19に正弦波
交流電圧として加えられる。
述のように、双方向スイッチ107内のスイッチング素
子10と負側コンデンサ充電用のスイッチング素子40
をオン・オフして正側のコンデンサ11と負側のコンデ
ンサ12をそれぞれ個別に充電することができ、負荷1
9が正負不平衡の場合でも、正側のコンデンサ11およ
び負側のコンデンサ12の電圧がそれぞれ所望の値にな
るように制御でき、不平衡負荷においても出力電圧の不
平衡や過電圧トリップを生じることがない。
ッテリー20を充電するために設けられているリアクト
ル44を負側のコンデンサ12の充電用として併用で
き、小型、安価に構成できる。
ィルタ回路106はリアクトル17とコンデンサ18か
らなるL型フィルタ回路の例で示したが、フィルタ回路
106は、これに限定するものではない。
明による無停電電源装置によれば、交流電源の停電が検
出された時には、リアクトルへの接続を交流電源からバ
ッテリーとバッテリー用スイッチング素子との直列回路
に切換え、バッテリー用スイッチング素子とチョッパ回
路内のスイッチング素子のオン・オフ動作により、正側
のコンデンサと負側のコンデンサをそれぞれ個別に充電
するから、交流出力に接続されている負荷が正負不平衡
の場合でも正側および負側のコンデンサの電圧がそれぞ
れ所望の値になるように制御でき、不平衡負荷において
も、出力電圧の不平衡や過電圧トリップのない無停電電
源装置が得られるという効果がある。
ば、バッテリー用スイッチング素子をオン状態としてチ
ョッパ回路内のスイッチング素子のオン・オフ動作にて
正側のコンデンサを充電し、チョッパ回路内のスイッチ
ング素子をオン状態としてバッテリー用スイッチング素
子のオン・オフ動作にて負側のコンデンサを充電するか
ら、正側のコンデンサと負側のコンデンサをそれぞれ個
別に充電でき、交流出力に接続されている負荷が正負不
平衡の場合でも正側および負側のコンデンサの電圧がそ
れぞれ所望の値になるように制御でき、不平衡負荷にお
いても、出力電圧の不平衡や過電圧トリップのない無停
電電源装置が得られるという効果がある。
ば、バッテリー用スイッチング素子に対して直列に逆流
防止用ダイオードが接続されているから、交流電源とバ
ッテリーとバッテリー用スイッチング素子との直列回路
に切換えを簡単なオン・オフスイッチで構成することが
でき、スイッチ部分を安価に構成することができる。
ば、交流電源の停電が検出された時には、第1のリアク
トルへの接続を前記交流電源からバッテリーに切換え、
負側コンデンサ充電用のスイッチング素子とチョッパ回
路内のスイッチング素子のオン・オフ動作により、正側
のコンデンサと前記負側のコンデンサをそれぞれ個別に
充電するから、交流出力に接続されている負荷が正負不
平衡の場合でも正側および負側のコンデンサの電圧がそ
れぞれ所望の値になるように制御でき、不平衡負荷にお
いても、出力電圧の不平衡や過電圧トリップのない無停
電電源装置が得られるという効果がある。
ば、チョッパ回路内のスイッチング素子のオン・オフ動
作にてバッテリーのエネルギーにより正側のコンデンサ
を充電し、負側コンデンサ充電用のスイッチング素子の
オン・オフ動作にて正側のコンデンサのエネルギーによ
り負側のコンデンサを充電するから、正側のコンデンサ
と負側のコンデンサをそれぞれ個別に充電でき、交流出
力に接続されている負荷が正負不平衡の場合でも正側お
よび負側のコンデンサの電圧がそれぞれ所望の値になる
ように制御でき、不平衡負荷においても、出力電圧の不
平衡や過電圧トリップのない無停電電源装置が得られ、
しかも、バッテリーよりも電圧が高い正側のコンデンサ
の電圧から負側のコンデンサを充電するため、負側コン
デンサ充電用のスイッチング素子として電流容量の小さ
なスイッチング素子が使用でき、スイッチング素子が安
価に構成できる効果がある。
ば、交流電源の停電が検出された時には、第1のリアク
トルへの接続を交流電源からバッテリーに切換え、負側
コンデンサ充電用のスイッチング素子とチョッパ回路内
のスイッチング素子のオン・オフ動作により正側のコン
デンサと負側のコンデンサを充電するから、正側のコン
デンサと負側のコンデンサをそれぞれ個別に充電でき、
交流出力に接続されている負荷が正負不平衡の場合でも
正側および負側のコンデンサの電圧がそれぞれ所望の値
になるように制御でき、不平衡負荷においても、出力電
圧の不平衡や過電圧トリップのない無停電電源装置が得
られるという効果がある。
ッパ回路内のスイッチング素子のオン・オフ動作にて前
記バッテリーのエネルギーにより正側のコンデンサを充
電し、負側コンデンサ充電用のスイッチング素子のオン
・オフ動作にて正側のコンデンサのエネルギーにより前
記負側のコンデンサを充電するから、正側のコンデンサ
と負側のコンデンサをそれぞれ個別に充電でき、交流出
力に接続されている負荷が正負不平衡の場合でも正側お
よび負側のコンデンサの電圧がそれぞれ所望の値になる
ように制御でき、不平衡負荷においても、出力電圧の不
平衡や過電圧トリップのない無停電電源装置が得られ、
しかも、バッテリーよりも電圧が高い正側のコンデンサ
の電圧から負側のコンデンサを充電するため、負側コン
デンサ充電用のスイッチング素子として電流容量の小さ
なスイッチング素子が使用でき、スイッチング素子が安
価に構成できる効果がある。
ば、チョッパ回路内のスイッチング素子を双方向スイッ
チとしたから、スイッチング素子の数を減らすことがで
き、小型、安価に構成できるという効果がある。
電源が正常な場合には、第2のリアクトルに蓄積された
エネルギーの放出によりバッテリーを充電するから、第
2のリアクトルをバッテリー充電用と負側のコンデンサ
の充電用と併用でき、装置を小型、安価に構成できると
いう効果がある。
1を示す回路図である。
2を示す回路図である。
3を示す回路図である。
4を示す回路図である。
5を示す回路図である。
6を示す回路図である。
ある。
1のリアクトル)、4〜9 ダイオード、10 バッテ
リー用スイッチング素子、11 正側のコンデンサ、1
2 負側のコンデンサ、13、14 スイッチング素
子、15、16ダイオード、17 リアクトル、18
コンデンサ、19 負荷、20 バッテリー、21 ス
イッチング素子、22 ダイオード、23 停電検出回
路、24オン・オフスイッチ、25 逆流防止用ダイオ
ード、26、27 スイッチング素子、28、29 ダ
イオード、30 負側コンデンサ充電用のスイッチング
素子、31 リアクトル(第2のリアクトル)、32
ダイオード、40 負側コンデンサ充電用のスイッチン
グ素子、41 スイッチング素子、42、43ダイオー
ド、44 リアクトル(第2のリアクトル)、50 共
通線、51 正側の直流母線、52 負側の直流母線、
100、101 スイッチング素子、102、103
ダイオード、104 チョッパ回路、105 インバー
タ回路、106 フィルタ回路、107 双方向スイッ
チ、108 チョッパ回路。
Claims (9)
- 【請求項1】 直列接続された正側のコンデンサおよび
負側のコンデンサと、 交流電源および交流出力のそれぞれ一端と前記正側のコ
ンデンサと前記負側のコンデンサとの相互接続点とを接
続した共通線と、 前記交流電源の他端にリアクトルを介して接続され、前
記交流電源の電圧の正の半サイクルから正の直流電圧を
得て前記正側のコンデンサを充電し、負の半サイクルか
ら負の直流電圧を得て前記負側のコンデンサを充電する
チョッパ回路と、 前記正側のコンデンサおよび負側のコンデンサに充電さ
れた正負の直流電圧を交流電圧に再変換するインバータ
回路と、 前記共通線に接続されたバッテリーとバッテリー用スイ
ッチング素子との直列回路と、 を有し、 前記交流電源の停電が検出された時には、前記リアクト
ルへの接続を前記交流電源から前記直列回路に切換え、
前記バッテリー用スイッチング素子と前記チョッパ回路
内のスイッチング素子のオン・オフ動作により、前記正
側のコンデンサと前記負側のコンデンサをそれぞれ個別
に充電することを特徴とする無停電電源装置。 - 【請求項2】 前記バッテリー用スイッチング素子をオ
ン状態として前記チョッパ回路内のスイッチング素子の
オン・オフ動作にて前記正側のコンデンサを充電し、前
記チョッパ回路内のスイッチング素子をオン状態として
前記バッテリー用スイッチング素子のオン・オフ動作に
て前記負側のコンデンサを充電することを特徴とする請
求項1に記載の無停電電源装置。 - 【請求項3】 前記バッテリー用スイッチング素子に対
して直列に逆流防止用ダイオードが接続されていること
を特徴とする請求項1または2に記載の無停電電源装
置。 - 【請求項4】 直列接続された正側のコンデンサおよび
負側のコンデンサと、 交流電源および交流出力のそれぞれ一端と前記正側のコ
ンデンサと前記負側のコンデンサとの相互接続点とを接
続した共通線と、 前記交流電源の他端に第1のリアクトルを介して接続さ
れ、前記交流電源の電圧の正の半サイクルから正の直流
電圧を得て前記正側のコンデンサを充電し、負の半サイ
クルから負の直流電圧を得て前記負側のコンデンサを充
電するチョッパ回路と、 前記正側のコンデンサおよび負側のコンデンサに充電さ
れた正負の直流電圧を交流電圧に再変換するインバータ
回路と、 前記正側のコンデンサの正側端子と前記共通線の間に接
続された負側コンデンサ充電用のスイッチング素子と第
2のリアクトルとの直列回路と、 前記負側コンデンサ充電用のスイッチング素子と前記第
2のリアクトルの相互接続点と前記負側のコンデンサの
負側端子との間に接続されたダイオードと、 前記共通線に接続されたバッテリーと、 を有し、 前記交流電源の停電が検出された時には、前記第1のリ
アクトルへの接続を前記交流電源から前記バッテリーに
切換え、前記負側コンデンサ充電用のスイッチング素子
と前記チョッパ回路内のスイッチング素子のオン・オフ
動作により、前記正側のコンデンサと前記負側のコンデ
ンサをそれぞれ個別に充電することを特徴とする無停電
電源装置。 - 【請求項5】 前記チョッパ回路内のスイッチング素子
のオン・オフ動作にて前記バッテリーのエネルギーによ
り前記正側のコンデンサを充電し、前記負側コンデンサ
充電用のスイッチング素子のオン・オフ動作にて前記正
側のコンデンサのエネルギーにより前記負側のコンデン
サを充電することを特徴とする請求項4に記載の無停電
電源装置。 - 【請求項6】 直列接続された正側のコンデンサおよび
負側のコンデンサと、 交流電源および交流出力のそれぞれ一端と前記正側のコ
ンデンサと前記負側のコンデンサとの相互接続点とを接
続した共通線と、 前記交流電源の他端に第1のリアクトルを介して接続さ
れ、前記交流電源の電圧の正の半サイクルから正の直流
電圧を得て前記正側のコンデンサを充電し、負の半サイ
クルから負の直流電圧を得て前記負側のコンデンサを充
電するチョッパ回路と、 前記正側のコンデンサおよび負側のコンデンサに充電さ
れた正負の直流電圧を交流電圧に再変換するインバータ
回路と、 前記共通線に接続されたバッテリーと、 前記共通線と前記負側のコンデンサの負側端子の間に接
続された第2のリアクトルとダイオードの直列回路と、 前記第2のリアクトルと前記ダイオードの相互接続点と
前記バッテリーの正側端子との間に接続された負側コン
デンサ充電用のスイッチング素子と、 を有し、 前記交流電源の停電が検出された時には、前記第1のリ
アクトルへの接続を前記交流電源から前記バッテリーに
切換え、前記負側コンデンサ充電用のスイッチング素子
と前記チョッパ回路内のスイッチング素子のオン・オフ
動作により、前記正側のコンデンサと前記負側のコンデ
ンサをそれぞれ個別に充電することを特徴とする無停電
電源装置。 - 【請求項7】 前記チョッパ回路内のスイッチング素子
のオン・オフ動作にて前記バッテリーのエネルギーによ
り前記正側のコンデンサを充電し、前記負側コンデンサ
充電用のスイッチング素子のオン・オフ動作にて前記正
側のコンデンサのエネルギーにより前記負側のコンデン
サを充電することを特徴とする請求項6に記載の無停電
電源装置。 - 【請求項8】 前記チョッパ回路内のスイッチング素子
を双方向スイッチとしたことを特徴とする請求項1〜7
のいずれか一つに記載の無停電電源装置。 - 【請求項9】 前記交流電源が正常な場合には、前記第
2のリアクトルに蓄積されたエネルギーの放出により前
記バッテリーを充電することを特徴とする請求項6に記
載の無停電電源装置。
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ID=15788515
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