JP2007089301A - Uninterruptible power supply system and output control method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無停電電源装置に関し、特に、停電からの復電時の動作安定性の高い無停電電源装置に関するものである。 The present invention relates to an uninterruptible power supply, and more particularly to an uninterruptible power supply with high operational stability when power is restored from a power failure.
コンピュータなどの情報機器や情報処理システムにおいて、信頼性や運用性を向上させるために種々の手段が考慮されている。そのような手段の一つとして無停電電源装置は、電源供給がシステム稼働に不可欠であることから、システムの信頼性や運用性の向上に大いに寄与している。 In information equipment such as computers and information processing systems, various means are considered in order to improve reliability and operability. As one such means, the uninterruptible power supply greatly contributes to the improvement of system reliability and operability because power supply is indispensable for system operation.
このような機能を有する無停電電源装置に含まれるバッテリは、突発的な停電に備えて常時満充電状態にしておく必要がある。バッテリの自己放電分に対応した電気量を常に充電する方式として、バッテリを負荷と常時並列に接続し負荷に電力を供給しながらバッテリを充電するフロート充電方式と、常時はバッテリの自己放電分を補う程度のわずかな電流でバッテリを充電し、停電時にバッテリを負荷に接続するトリクル充電方式とがある（例えば非特許文献１）。 The battery included in the uninterruptible power supply having such a function needs to be in a fully charged state in preparation for a sudden power failure. As a method of always charging the amount of electricity corresponding to the amount of self-discharge of the battery, a float charge method of charging the battery while always connecting the battery in parallel with the load and supplying power to the load, and a self-discharge amount of the battery at all times There is a trickle charging method in which a battery is charged with a small amount of current to compensate, and the battery is connected to a load during a power failure (for example, Non-Patent Document 1).
このような機能を有する従来の無停電電源装置を、図４に示す。以下、この図面に基づき説明する。なお、図４では単線図で表現している。 A conventional uninterruptible power supply having such a function is shown in FIG. Hereinafter, description will be given based on this drawing. In FIG. 4, a single line diagram is used.
無停電電源装置１５は、入力端子Ａと、入力端子Ａに接続された過電流保護器２と、過電流保護器２に接続された高力率整流回路３と、高力率整流回路３に接続されたインバータ回路４と、インバータ回路４に接続された出力端子Ｂと、高力率整流回路３とインバータ回路４との接続点に接続されたバッテリ１６とを備え、フロート充電方式を採用している。バッテリ１６としては、一般的に鉛蓄電池、アルカリ蓄電池等が使用される。
The
高力率整流回路３は、例えば、リアクトルと高速スイッチング素子としてのＭＯＳＦＥＴとを備え、ＭＯＳＦＥＴを開閉制御することにより、次のように動作する。入力端子Ａを介して入力される交流電源電圧を昇圧して、電圧が安定化された直流電力Ｐdcを、インバータ回路４へ供給するとともに、バッテリ６へ供給してバッテリ６を充電する。同時に、入力電流波形を入力電圧波形と相似形になるように制御し、結果として力率改善制御を実施する。
The high power
インバータ回路４は、例えば、ＭＯＳＦＥＴとトランスとリアクトル及びコンデンサから成るＡＣフィルタとを備えており、ＭＯＳＦＥＴを開閉制御することにより、入力した直流電圧を断続させる。このＭＯＳＦＥＴの開閉制御によりトランスの二次側に誘起される所定の断続電圧は、ＡＣフィルタに与えられる。ＡＣフィルタは、この断続電圧を平滑して、所定の交流出力電圧Ｖｏとして出力端子Ｂを介して負荷機器（図示せず）へ供給する。
The
上記構成において停電が発生した場合、すなわち入力端子Ａに入力される交流電力Ｐacが途絶えた場合、高力率整流回路３から出力される直流電力Ｐdcは絶たれる。このとき、バッテリ１６からの直流電力Ｐdc'がインバータ回路４へ供給され、その結果、停電が発生した場合であっても、インバータ回路４は、所定の交流出力電圧Ｖｏの交流電力を、所定の時間、出力端子Ｂを介して負荷機器へ供給することができる。
When a power failure occurs in the above configuration, that is, when the AC power Pac input to the input terminal A is interrupted, the DC power Pdc output from the high power
次に、入力電圧が復旧すると、高力率整流回路３及びインバータ回路４が作動し、交流出力電圧Ｖｏが出力端子Ｂを介して負荷機器へ供給されるとともに、バッテリ１６が所定の充電電圧及び充電電流で充電される。
Next, when the input voltage is restored, the high power
この充電電圧値は、バッテリ１６が過充電によって劣化しないための電圧であり、バッテリの種類やセル数に依存し、バッテリメーカによって提示される。また、充電電流値も、バッテリの種類やセル数に依存する。例えばシール鉛蓄電池に大電流で充電すると、充電効率が低下するだけでなく、バッテリ活物質の破壊、格子腐食、温度上昇などによる寿命低下をもたらすため、その対応として充電電流値が制限される。
This charging voltage value is a voltage that prevents the
これら充電電圧値及び充電電流値は、前述した制限、無停電電源装置１５から負荷機器への供給電力値、過電流保護器２による入力電流制限値などの観点から選定される。その結果、通常、バッテリの回復充電時間は５時間〜１２時間程度となる。
These charging voltage value and charging current value are selected from the viewpoint of the above-described limitation, the value of power supplied from the
従来の無停電電源装置１５は、上述したように、バッテリ１６の回復充電時間が数時間以上必要である（ただし、充電開始時のバッテリ残容量や充電電流値にも依存する。）。そのため、システムの運用性向上のため、入力電圧が復旧すると直ちに高力率整流回路３及びインバータ回路４を作動させ、所定の交流出力電圧Ｖｏを生成して出力端子Ｂを介して負荷機器へ供給している。このとき、バッテリ１６の回復充電時間に満たない期間では、バッテリ能力（直流電力供給時間）が不十分な状態で使用されることになる。そうした場合、例えばサーバなどのコンピュータを負荷機器として使用する場合、停電発生時にＣＰＵが実行中の各種データ処理に必要なデータを例えばＨＤＤに保存する時間を確保できなくなり、最悪、ディスク破壊等に至るという問題点がある。
As described above, the conventional
そこで、本発明は、上記問題点の発生を防止した無停電電源装置を提供することを目的とする。 Then, this invention aims at providing the uninterruptible power supply which prevented generation | occurrence | production of the said problem.
本発明に係る無停電電源装置は、電力を入力する入力端子と電力を出力する出力端子とを有する電力供給手段と、入力端子への電力の入力が遮断されたときに電力供給手段へ電力を供給するバッテリと、入力端子に入力された電力を用いてバッテリを充電する充電手段と、入力端子への電力の入力が再開されたことを検出する入力検出手段と、バッテリの満充電を検出する充電完了検出手段と、入力検出手段で電力の入力の再開が検出されてから充電完了検出手段でバッテリの満充電が検出されるまで、電力供給手段に対して出力端子からの電力の出力を停止させる制御手段と、を備えたことを特徴とする。 An uninterruptible power supply according to the present invention includes a power supply unit having an input terminal for inputting power and an output terminal for outputting power, and power to the power supply unit when input of power to the input terminal is interrupted. A battery to be supplied; a charging means for charging the battery using the power input to the input terminal; an input detecting means for detecting that the input of power to the input terminal has been resumed; and detecting a full charge of the battery Stops the output of power from the output terminal to the power supply means until the charging completion detection means detects that the battery is fully charged after the charging completion detection means and the input detection means detect the restart of power input. And a control means for making it possible.
電力供給手段は、入力端子を介して電力を入力し、出力端子を介して電力を出力する。充電手段は、入力端子に入力された電力を用いてバッテリを充電する。ここで、入力端子への電力の入力が遮断されると、バッテリは自らの電力を電力供給手段へ出力する。これにより、電力供給手段は、突発的な停電でも出力端子から電力を出力し続ける。その後、入力端子への電力の入力が再開されると、充電手段は再びバッテリを充電し始め、電力供給手段は出力端子から電力の出力を停止する。そして、バッテリが満充電になると、電力供給手段は再び出力端子から電力を出力し始める。 The power supply means inputs power through the input terminal and outputs power through the output terminal. The charging means charges the battery using the electric power input to the input terminal. Here, when the input of power to the input terminal is interrupted, the battery outputs its own power to the power supply means. Thereby, the power supply means continues to output power from the output terminal even in the event of a sudden power failure. Thereafter, when the input of power to the input terminal is resumed, the charging means starts charging the battery again, and the power supply means stops outputting power from the output terminal. When the battery is fully charged, the power supply means starts to output power from the output terminal again.
従来は、復電時においてバッテリが満充電になる前に出力端子から電力を出力していた。そのため、バッテリの充電が不十分な時に再び停電が発生すると、出力端子から電力を出力できなくなることによって、例えばＨＤＤの破壊や揮発性メモリのデータ消失などの問題が生じていた。これに対し、本発明では、復電時においてバッテリが満充電になった後に出力端子から電力を出力することにより、復電後に短時間で再び停電になったときの問題を解決できる。 Conventionally, power is output from the output terminal before the battery is fully charged at the time of power recovery. For this reason, when a power failure occurs again when the battery is insufficiently charged, power cannot be output from the output terminal, resulting in problems such as destruction of the HDD and loss of data in the volatile memory. On the other hand, according to the present invention, by outputting power from the output terminal after the battery is fully charged at the time of power recovery, it is possible to solve the problem when a power failure occurs again in a short time after power recovery.
本発明に係る無停電電源装置は、前述の構成要素を次のようにしてもよい。電力は、第一及び第二の交流電力である。電力供給手段は、第一の交流電力を入力端子から入力して直流電力に変換する第一の電力供給手段と、第一の電力供給手段によって変換された直流電力を第二の交流電力に変換して出力端子から出力する第二の電力供給手段とを有する。バッテリは、第一の交流電力の入力が遮断されたときに、第二の電力供給手段へ直流電力を供給する。充電手段は、第一の交流電力を入力端子から入力して直流電力に変換してバッテリを充電する。制御手段は、入力検出手段で第一の交流電力の入力の再開が検出されてから充電完了検出手段でバッテリの満充電が検出されるまで、第二の電力供給手段の動作を停止させる。これは、交流電力を入力して交流電力を出力する一般的な無停電電源装置に、本発明を適用したものである。 In the uninterruptible power supply according to the present invention, the above-described components may be as follows. The power is first and second AC power. The power supply means receives the first AC power from the input terminal and converts it into DC power, and converts the DC power converted by the first power supply means into second AC power. And second power supply means for outputting from the output terminal. The battery supplies DC power to the second power supply means when the input of the first AC power is cut off. The charging means inputs the first AC power from the input terminal, converts the first AC power into DC power, and charges the battery. The control unit stops the operation of the second power supply unit from when the input detection unit detects the resumption of the input of the first AC power until the charge completion detection unit detects the full charge of the battery. This is one in which the present invention is applied to a general uninterruptible power supply that inputs AC power and outputs AC power.
また、第一の電力供給手段が充電手段を兼ねる、としてもよい。この場合は、構成が簡素化される。 The first power supply unit may also serve as the charging unit. In this case, the configuration is simplified.
また、充電完了検出手段は、バッテリに対する充電電圧及び充電電流を検出し、これらの充電電圧及び充電電流が設定値に達することをもってバッテリの満充電を検出する、としてもよい。この場合は、バッテリの満充電を正確に検出できる。 Further, the charging completion detection means may detect a charging voltage and a charging current for the battery, and detect a full charge of the battery when the charging voltage and the charging current reach a set value. In this case, the full charge of the battery can be accurately detected.
また、バッテリは有機ラジカル電池である、としてもよい。この場合は、バッテリの充電に要する時間が極めて短いので、無停電電源装置の運用性を向上できる。また、有機ラジカル電池に代えて、大電流密度で充放電が可能であり、放電時間と同程度又はそれ以下の回復充電時間内で満充電が可能な電池を用いてもよい。 Further, the battery may be an organic radical battery. In this case, since the time required for charging the battery is extremely short, the operability of the uninterruptible power supply can be improved. In place of the organic radical battery, a battery that can be charged and discharged at a large current density and can be fully charged within a recovery charge time that is comparable to or less than the discharge time may be used.
また、バッテリは有機ラジカル電池であり、充電完了検出手段は、入力検出手段で電力の入力の再開が検出されてからの時間を計測し、この時間が設定値に達することをもってバッテリの満充電を検出する、としてもよい。有機ラジカル電池は、充電に要する時間が極めて短いので、残存容量の差に基づく充電時間の差も大きくならない。そのため、無停電電源装置の運用性を妨げない一定時間で、ほとんどの場合にバッテリを満充電にすることができる。この構成によれば、満充電を正確に測る必要がないので、構成を簡略化できる。 The battery is an organic radical battery, and the charge completion detection means measures the time from when the input detection means detects the restart of power input, and when this time reaches a set value, the battery is fully charged. It may be detected. Since the time required for charging the organic radical battery is extremely short, the difference in charging time based on the difference in remaining capacity does not increase. Therefore, in almost all cases, the battery can be fully charged in a certain time that does not hinder the operability of the uninterruptible power supply. According to this configuration, since it is not necessary to accurately measure full charge, the configuration can be simplified.
本発明に係る無停電電源装置の出力制御方法は、外部から入力端子に供給される電力を出力端子へ供給しつつバッテリを充電し、入力端子への電力の供給が断たれたときにバッテリから出力端子へ電力を供給し、入力端子へ電力の供給が再開されたとき、バッテリを満充電にした後に、当該電力を出力端子へ供給する、ことを特徴とする。このとき、バッテリとして有機ラジカル電池を使用する、としてもよい。 The output control method of the uninterruptible power supply according to the present invention charges a battery while supplying power supplied from the outside to the input terminal to the output terminal, and from the battery when the power supply to the input terminal is cut off. When power is supplied to the output terminal and the supply of power to the input terminal is resumed, the battery is fully charged and then supplied to the output terminal. At this time, an organic radical battery may be used as the battery.
換言すると、上記課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有する。 In other words, in order to solve the above problems, the present invention has the following features.
本発明の第１の形態によれば、外部から入力端子に供給される電力を出力端子へ供給しつつバッテリを充電し、前記入力端子への電力の供給が断たれたときに前記バッテリから前記出力端子へ電力を供給し、前記入力端子への電力の供給が再開したときに前記電力を前記出力端子へ供給しつつバッテリを充電する無停電電源装置において、前記入力端子への電力の供給が再開したときに前記電力を前記出力端子へ供給する前にバッテリを満充電にする手段を備えていることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, the battery is charged while supplying power supplied from the outside to the input terminal to the output terminal, and when the supply of power to the input terminal is cut off, the battery In an uninterruptible power supply that supplies power to an output terminal and charges the battery while supplying the power to the output terminal when the supply of power to the input terminal is resumed, the power supply to the input terminal is It is characterized by comprising means for fully charging the battery before supplying the power to the output terminal when resuming.
本発明の第２の形態によれば、前記バッテリとして、大電流密度で充放電が可能で回復充電時間が短いバッテリを使用することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, a battery that can be charged and discharged with a large current density and has a short recovery charge time is used as the battery.
本発明の第３の形態によれば、入力電流制限値内の最大充電電力で前記バッテリを充電する充電回路を備えていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a charging circuit for charging the battery with a maximum charging power within an input current limit value.
さらに、本発明の第４の形態によれば、前記入力端子への電力の供給、切断、供給再開を検出するための入力電圧検出手段と、前記バッテリに流れる充電電流の大きさに対応した信号レベルを出力する電流検出器と、該電流検出器が検出した信号レベルから充電電流の完了を検出する充電電流検出手段と、前記バッテリの充電電圧から充電電圧の完了を検出する充電電圧検出手段と、前記充電電流検出手段と前記充電電圧検出手段からの信号に基づいて充電完了を判定する充電完了検出手段と、該充電完了検出手段が検出した充電完了結果に基づいて前記電力を前記出力端子へ供給する手段を備えていることを特徴とする。 Further, according to the fourth aspect of the present invention, the input voltage detection means for detecting the supply, disconnection, and resumption of power to the input terminal, and the signal corresponding to the magnitude of the charging current flowing through the battery A current detector that outputs a level; a charging current detector that detects completion of a charging current from a signal level detected by the current detector; and a charging voltage detector that detects completion of a charging voltage from the charging voltage of the battery. Charging completion detecting means for determining completion of charging based on signals from the charging current detecting means and the charging voltage detecting means; and the power to the output terminal based on the charging completion result detected by the charging completion detecting means. It has the means to supply, It is characterized by the above-mentioned.
本発明の第５の形態によれば、前記充電完了結果に基づいて前記電力を前記出力端子へ供給するときに所定の時間差を与える手段を備えていることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided means for giving a predetermined time difference when supplying the power to the output terminal based on the charging completion result.
本発明によれば、本発明では、復電時においてバッテリが満充電になった後に出力端子から電力を出力することにより、復電後に短時間で再び停電になったときのバッテリの電力不足による問題（例えばＨＤＤの破壊や揮発性メモリのデータ消失など）を解決できる。 According to the present invention, in the present invention, by outputting power from the output terminal after the battery is fully charged at the time of power recovery, due to insufficient power of the battery when a power failure occurs again in a short time after power recovery Problems (for example, destruction of HDD or data loss of volatile memory) can be solved.
換言すると、本発明によれば、格段に大きな電流で充放電が可能なバッテリと、このバッテリへの急速充電手段と、このバッテリが満充電になった後にインバータ回路を作動し所定の交流出力電圧を負荷へ供給する手段とを備えたことにより、停電回復後にバッテリ満充電状態で出力することができ、もって、運用安全性の高い無停電電源装置を提供することができる。 In other words, according to the present invention, a battery that can be charged and discharged with a remarkably large current, a quick charging means for the battery, and the inverter circuit is operated after the battery is fully charged, and a predetermined AC output voltage is obtained. Provided to the load, it is possible to output the battery in a fully charged state after recovery from the power failure, thereby providing an uninterruptible power supply with high operational safety.
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明に係る無停電電源装置の第一実施形態を示す回路図である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、図４と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of an uninterruptible power supply according to the present invention. Hereinafter, description will be given based on this drawing. However, the same parts as those in FIG.
特許請求の範囲における「第一の電力供給手段」、「第二の電力供給手段」、「充電手段」、「入力検出手段」、「充電完了検出手段」、「制御手段」は、本実施形態では具体的な一例としてそれぞれ「高力率整流回路３」、「インバータ回路４」、「高力率整流回路３」、「入力電圧検出回路７」、「電流検出器５、充電電流検出回路８、充電電圧検出回路９及び充電完了検出回路１０」、「シーケンス制御回路１１−１」としている。
The “first power supply means”, “second power supply means”, “charging means”, “input detection means”, “charge completion detection means”, and “control means” in the claims are described in this embodiment. Then, as specific examples, “high power
本実施形態は、フロート充電方式の無停電電源装置１−１に関する。無停電電源装置１−１は、従来の構成に加え、過電流保護器２と高力率整流回路３との接続点に接続された入力電圧検出回路７と、バッテリ６の充放電電流を検出する電流検出器５と、電流検出器５からの出力信号を入力する充電電流検出回路８と、バッテリ６の充電電圧を検出する充電電圧検出回路９と、充電電流検出回路８及び充電電圧検出回路９の出力信号を入力する充電完了検出回路１０と、入力電圧検出回路７及び充電完了検出回路１０の出力信号を入力し、高力率整流回路３及びインバータ回路４に対し制御信号を出力するシーケンス制御回路１１−１と、を備えている。
This embodiment relates to the uninterruptible power supply 1-1 of the float charging method. The uninterruptible power supply 1-1 detects the charging / discharging current of the input voltage detection circuit 7 connected to the connection point of the
更に、本実施形態では、従来の鉛蓄電池やアルカリ蓄電池に替え、これらに比べて格段に大きな電流で充放電が可能な新電池（例えば有機ラジカル電池、非特許文献２参照。）を、バッテリ６として採用している。
Furthermore, in this embodiment, instead of the conventional lead storage battery or alkaline storage battery, a new battery (for example, an organic radical battery, see Non-Patent Document 2) that can be charged and discharged with a much larger current than these
なお、電流検出器５は、例えば電流検出コイル又は直列抵抗器から成る。入力電圧検出回路７は、例えば抵抗器やトランジスタなどから成る。充電電流検出回路８及び充電電圧検出回路９は、それぞれ例えばコンパレータなどから成る。充電完了検出回路１０は、例えば、アンドゲートなどから成る。また、入力電圧検出回路７、充電電流検出回路８、充電電圧検出回路９、充電完了検出回路１０及びシーケンス制御回路１１−１は、例えばマイクロコンピュータ及びそのプログラムによって構成することもできる。
The
以下、無停電電源装置１−１の動作について、従来の無停電電源装置７と異なる点を中心に説明する。 Hereinafter, the operation of the uninterruptible power supply 1-1 will be described focusing on differences from the conventional uninterruptible power supply 7.
入力端子Ａに供給された交流電力Ｐacが、過電流保護器２を介して高力率整流回路３及び入力電圧検出回路７へ供給される。すると、入力電圧検出回路７は、供給された交流電力Ｐacが所定の電圧範囲にあることを確認すると、シーケンス制御回路１１−１へ所定の入力電圧正常信号ａを出力する。シーケンス制御回路１１−１は、入力電圧正常信号ａに基づき高力率整流回路３に高力率整流回路起動信号ｅ１を有意とする。高力率整流回路３は、高力率整流回路起動信号ｅ１に基づき、安定化させた直流電力Ｐdcをインバータ回路４へ供給するとともにバッテリ６へ供給してバッテリ６を充電し、かつ入力電流波形を入力電圧波形と相似形になるように制御し、結果として力率改善制御を実施する。
The AC power Pac supplied to the input terminal A is supplied to the high power
高力率整流回路３によって安定化された直流電力Ｐdcは、電流検出器５を介してバッテリ６をフロート充電する。バッテリ６は、例えば有機ラジカル電池のような、これまでに比べて格段に大きな電流で充放電が可能な新電池によって構成される。
The DC power Pdc stabilized by the high power
一方、シーケンス制御回路１１−１は、入力電圧正常信号ａに基づき、又は図示していないＵＰＳ起動信号と入力電圧正常信号ａとの論理積結果に基づき、高力率整流回路起動信号ｅ１から所定の時間以上経過した後に、インバータ回路４に対しインバータ回路起動信号ｅ２を有意とする。インバータ回路４は、インバータ回路起動信号ｅ２に基づき、安定化された交流出力電圧Ｖｏを出力端子Ｂを介して負荷機器（図示せず）へ供給する。
On the other hand, the sequence control circuit 11-1 determines from the high power factor rectifier circuit activation signal e1 based on the input voltage normal signal a or based on the logical product of the UPS activation signal and the input voltage normal signal a (not shown). After the elapse of time, the inverter circuit activation signal e2 is made significant for the
ここで、停電が発生した場合、すなわち入力端子Ａに入力される交流電力Ｐacが途絶えた場合、高力率整流回路３から出力される直流電力Ｐdcは絶たれる。このとき、バッテリ６からの直流電力Ｐdc'がインバータ回路４へ供給され、その結果、停電が発生した場合であっても、インバータ回路４は、所定の交流出力電圧Ｖｏの交流電力を、所定の時間、出力端子Ｂを介して負荷機器へ供給することができる。
Here, when a power failure occurs, that is, when the AC power Pac input to the input terminal A stops, the DC power Pdc output from the high power
次に、入力電圧が復旧すると、入力端子Ａに供給される交流電力Ｐacが過電流保護器２を介して高力率整流回路３及び入力電圧検出回路７に供給される。入力電圧検出回路７は、供給される交流電力Ｐacが所定の電圧範囲にあることを確認すると、シーケンス制御回路１１−１に所定の入力電圧正常信号ａを出力する。シーケンス制御回路１１−１は、入力電圧正常信号ａに基づき高力率整流回路３に高力率整流回路起動信号ｅ１を出力する。高力率整流回路３は、高力率整流回路起動信号ｅ１に基づき安定化させた直流電力Ｐdcをインバータ回路４（ただし、この時点ではインバータ回路４は停止状態である。）へ供給するとともにバッテリ６へ供給してバッテリ６を充電し、かつ同時に入力電流波形を入力電圧波形と相似形になるように制御し、結果として力率改善制御を実施する。
Next, when the input voltage is restored, the AC power Pac supplied to the input terminal A is supplied to the high power
高力率整流回路３によって安定化された直流電力Ｐdcは、電流検出器５を介してバッテリ６を急速充電する。高力率整流回路３の出力は、インバータ回路４を介して交流出力電圧Ｖｏの交流電力を連続して負荷機器に供給できるだけの能力を有している。そのため、その全エネルギーをバッテリ６に注げば、非常に短時間（バッテリ保持時間とほぼ同じ時間）で満充電が可能である。
The DC power Pdc stabilized by the high power
一方、充電電流検出回路８は、電流検出器５から出力される充電電流値に対応する信号レベルを入力し、この信号レベルが満充電時のフロート電流値と同等以下と検出されると充電電流完了信号ｂを充電完了検出回路１０へ出力する。
On the other hand, the charging current detection circuit 8 inputs a signal level corresponding to the charging current value output from the
他方、充電電圧検出回路９は、バッテリ６の充電電圧値を直接検出し、この電圧値がバッテリ６の満充電電圧値と同等以上であれば、充電電圧完了信号ｃを充電完了検出回路１０へ出力する。
On the other hand, the charging
充電完了検出回路１０は、充電電流完了信号ｂ及び充電電圧完了信号ｃの論理積をとり、充電完了信号ｄとしてシーケンス制御回路１１−１へ出力する。
The charge
シーケンス制御回路１１−１は、充電完了信号ｄの入力を起点に所定の時間の後、インバータ回路起動信号ｅ２を出力する。インバータ回路４は、インバータ回路起動信号ｅ２に基づき、安定化された所定の交流出力電圧Ｖｏを生成して出力端子Ｂを介して負荷機器へ供給する。
The sequence control circuit 11-1 outputs the inverter circuit activation signal e2 after a predetermined time from the input of the charge completion signal d. The
この場合、バッテリ６は満充電状態であるため、再起動（停電回復リブート）後に直ちに停電が再発したとしても、インバータ回路４は所定の交流出力電圧Ｖｏの交流電力を、所定の時間、出力端子Ｂを介して負荷機器へ供給することが可能となる。このため、例えばサーバなどのコンピュータを負荷機器として使用する場合、停電発生時にＣＰＵが実行中のデータ処理に必要なデータをＨＤＤに保存するための時間が確保できず、最悪、ディスク破壊等に至る、といった問題点は救済される。
In this case, since the
このように、無停電電源装置１−１は、停電からの復電時にバッテリ６を急速に満充電した後インバータ出力させることにより、再起動（停電回復リブート）してから短時間後に再度停電が発生したとしても、所定のバッテリ保持時間を確保することが可能となる。これにより、無停電電源装置の運用安全性の向上を図ることができる。
In this way, the uninterruptible power supply 1-1 can be recharged after a short time after restarting (power failure recovery reboot) by rapidly charging the
以上の動作のフローチャートを図２に示す。図２におけるステップ１０１〜１０５が、無停電電源装置１−１の動作、すなわち本発明に係る無停電電源装置の出力制御方法の一実施形態である。
A flowchart of the above operation is shown in FIG.
図３は、本発明に係る無停電電源装置の第二実施形態を示す回路図である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、図１と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。 FIG. 3 is a circuit diagram showing a second embodiment of the uninterruptible power supply according to the present invention. Hereinafter, description will be given based on this drawing. However, the same parts as those in FIG.
特許請求の範囲における「充電手段」は、本実施形態では「高力率整流回路３」ではなく「充電回路２０及び充電器制御回路２５」によって構成されている。
In the present embodiment, the “charging means” in the claims is constituted by “the charging circuit 20 and the charger control circuit 25” instead of the “high power
本実施形態は、トリクル充電方式の無停電電源装置１−２に関する。以下では、主に第一実施形態のフロート充電方式の無停電電源装置１−１と異なる点について説明する。無停電電源装置１−２が図１の無停電電源装置１−１と異なる点は、次のとおりである。バッテリ６は、高力率整流回路３とインバータ回路４との接続点に接続されない。すなわち、バッテリ６は負荷と並列に常時接続されない。過電流保護器２と高力率整流回路３との接続点に、充電回路２０、充電器制御回路２５及びＵＰＳ制御回路５２が接続されている。充電回路２０の出力側に、電流検出器５を介してバッテリ６及び昇圧回路１２が接続されている。充電器制御回路２５は、充電回路２０へ制御信号Ｔ１を出力する。ＵＰＳ制御回路５２は、高力率整流回路３へ高力率整流回路起動信号Ｄ１を出力し、インバータ回路４へインバータ回路起動信号Ｄ２を出力する。
This embodiment relates to a trickle charging uninterruptible power supply 1-2. Below, a different point from the uninterruptible power supply 1-1 of the float charging system of 1st embodiment is mainly demonstrated. The uninterruptible power supply 1-2 is different from the uninterruptible power supply 1-1 of FIG. 1 as follows. The
無停電電源装置１−２において、入力端子Ａ１，Ａ２から入力される交流入力は、過電流保護器２を介して高力率整流回路３へ供給されるとともに入力電圧検出回路７へ供給される。入力電圧検出回路７は、供給される交流電力Ｐacが所定の電圧範囲にあることを確認すると、シーケンス回路１１−２へ所定の入力電圧正常信号ａを出力する。シーケンス制御回路１１−２は、入力電圧正常信号ａに基づき、高力率整流回路３に高力率整流回路起動信号Ｄ１を有意とする。高力率整流回路３は、高力率整流回路起動信号Ｄ１に基づき、力率改善制御をしつつ、安定化制御された直流電力Ｐdcをインバータ回路４へ供給する。
In the uninterruptible power supply 1-2, the AC input input from the input terminals A1 and A2 is supplied to the high power
また、入力される交流電力Ｐacは、充電器制御回路２５によって出力電圧（充電電圧）が安定化制御される充電回路２０、充電器制御回路２５、ＵＰＳ制御回路５２などにも入力される。
The input AC power Pac is also input to the charging circuit 20, the charger control circuit 25, the
充電回路２０は、ＭＯＳＦＥＴ２００９、トランス２００８、整流ダイオード２００１〜２００４，２００７，２０１０〜２０１１、リアクトル２００５，２０１２、コンデンサ２００６，２０１３などを備えている。そして、充電回路２０は、充電器制御回路２５からの制御信号Ｔ１に従いＭＯＳＦＥＴ２００９を開閉し、入力される交流電源電圧を所定の安定化直流電圧に変換し、バッテリ充電電力として電流検出器５を介してバッテリ６へ供給する。
The charging circuit 20 includes a
充電器制御回路２５は、誤差増幅器２５０１，２５０６、基準電圧源２５０５，２５０９、抵抗器２５０２，２５０７、比較器２５０３、鋸歯状波発生器２５０８、駆動回路２５０４などを備えている。充電器制御回路２５は、電流検出器５からの充電電流情報に基づいてバッテリ充電電圧値を制御する。つまり、バッテリ充電電流が所定値以上の場合には、充電回路２０からの安定化出力電圧が所定値以下になるように制御し、バッテリ充電電力を下げることによって過電流保護器２で制限される入力電流値以下にする。その結果、バッテリ６にとって定電流定電圧充電がなされる。
The charger control circuit 25 includes
充電回路２０の出力は、上述したように電流検出器５を介してバッテリ６に供給されるとともに、昇圧回路１２にも入力される。昇圧回路１２の出力はインバータ回路４に入力される。
As described above, the output of the charging circuit 20 is supplied to the
高力率整流回路３の出力及び昇圧回路１２の出力が供給されるインバータ回路４は、入力される直流電力Ｐdcを所定の交流出力電圧Ｖｏに変換し、出力端子Ｂ１，Ｂ２を介して負荷機器（図示せず）へ供給する。
The
上記構成において停電が発生した場合、すなわち入力端子Ａ１，Ａ２間に入力される交流電力Ｐacが途絶えた場合、高力率整流回路３及び充電回路２０からそれぞれ出力される直流電力Ｐdcは絶たれる。このとき、バッテリ６からの直流電力Ｐdc'が、必要に応じて昇圧回路１２によって昇圧され、インバータ回路４へ供給される。その結果、停電が発生した場合であっても、インバータ回路４は所定の交流出力電圧Ｖｏの交流電力を、所定の時間、出力端子Ｂ１，Ｂ２を介して負荷機器へ供給することができる。
When a power failure occurs in the above configuration, that is, when the AC power Pac input between the input terminals A1 and A2 is interrupted, the DC power Pdc output from the high power
次に、入力電圧が復旧すると、入力端子Ａ１，Ａ２間に供給される交流電力Ｐacが、過電流保護器２を介して、高力率整流回路３、充電回路２０及び充電器制御回路２５へ供給されるとともに、ＵＰＳ制御回路５２内の入力電圧検出回路７へ供給される。
Next, when the input voltage is restored, the AC power Pac supplied between the input terminals A1 and A2 is passed through the
充電回路２０は、充電器制御回路２５からの制御信号Ｔ１に従いＭＯＳＦＥＴ２００９を開閉し、入力される交流電源電圧を所定の安定化直流電圧に変換し、バッテリ充電電力として電流検出器５を介してバッテリ６を急速充電する。バッテリ６は、例えば、有機ラジカル電池のような、これまでの電池に比べて格段に大きな電流で充放電が可能な新電池によって構成される。
The charging circuit 20 opens and closes the
一方、ＵＰＳ制御回路５２内の充電電流検出回路８は、電流検出器５から出力される充電電流値に対応する信号レベルを入力し、この信号レベルが満充電時のトリクル電流値と同等以下であれば、充電電流完了信号ｂを充電完了検出回路１０へ出力する。
On the other hand, the charging current detection circuit 8 in the
他方、ＵＰＳ制御回路５２内の充電電圧検出回路９は、バッテリ６の充電電圧値を直接検出し、この電圧値がバッテリ６の満充電電圧値と同等以上であれば、充電電圧完了信号ｃを充電完了検出回路１０へ出力する。
On the other hand, the charging
充電完了検出回路１０は、充電電流完了信号ｂと充電電圧完了信号ｃとの論理積をとり、充電完了信号ｄとしてシーケンス制御回路１１−２へ出力する。
The charge
シーケンス制御回路１１−２は、充電完了信号ｄの入力を起点に所定の時間の後、高力率整流回路３へ高力率整流回路起動信号Ｄ１を出力する。高力率整流回路３は、高力率整流回路起動信号Ｄ１に基づき安定化された直流電力Ｐdcをインバータ回路４（ただし、この時点ではインバータ回路４は停止状態である。）へ供給し、かつ同時に入力電流波形を入力電圧波形と相似形になるように制御し、結果として力率改善制御を実施する。
The sequence control circuit 11-2 outputs the high power factor rectifier circuit activation signal D1 to the high power
シーケンス制御回路１１−２は、高力率整流回路起動信号Ｄ１の送出から所定の時間の後、インバータ回路４へインバータ回路起動信号Ｄ２を出力する。インバータ回路４は、インバータ回路起動信号Ｄ２に基づき、安定化された交流出力電圧Ｖｏを生成して出力端子Ｂを介して負荷機器へ供給する。
The sequence control circuit 11-2 outputs the inverter circuit activation signal D2 to the
この場合、バッテリ６は満充電状態であるため、再起動（停電回復リブート）後に停電が再発したとしても、インバータ回路４は所定の交流出力電圧Ｖｏの交流電力を、所定の時間、出力端子Ｂを介して負荷機器へ供給することが可能となる。このため、例えばサーバなどのコンピュータを負荷機器として使用する場合、停電発生時にＣＰＵが実行中の各種データ処理に必要なデータなどを例えばＨＤＤに保存するための時間が確保できず、最悪、ディスク破壊等に至る、という問題点は救済される。
In this case, since the
このように、本実施形態の無停電電源装置１−２は、停電からの復電時にバッテリ６を急速に満充電した後インバータ出力させることにより、再起動（停電回復リブート）してから短時間後に再度停電が発生したとしても、所定のバッテリ保持時間を確保することが可能となる。これにより、無停電電源装置の運用安全性の向上を図ることができる。
Thus, the uninterruptible power supply 1-2 of this embodiment is short-time after restarting (power failure recovery reboot) by rapidly charging the
以上、本発明についての実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、入力端子から入力する電力及び出力端子から出力する電力は、少なくとも一方が直流でもよい。それに合わせて、電力供給手段の構成を変えてもよい。電流検出器５、充電電流検出回路８、充電電圧検出回路９及び充電完了検出回路１０に代えて、電力の入力の再開が検出されてからの時間を計測するタイマを用いてもよい。
As mentioned above, although demonstrated according to embodiment about this invention, this invention is not limited to the said embodiment. For example, at least one of the power input from the input terminal and the power output from the output terminal may be direct current. In accordance with this, the configuration of the power supply means may be changed. Instead of the
１−１、１−２ 無停電電源装置
２ 過電流保護器
３ 高力率整流回路
４ インバータ回路
５ 電流検出器
６ バッテリ
７ 入力電圧検出回路
８ 充電電流検出回路
９ 充電電圧検出回路
１０ 充電完了検出回路
１１−１、１１−２ シーケンス制御回路
１２ 昇圧回路
２０ 充電回路
２５ 充電器制御回路
５２ ＵＰＳ制御回路
Ａ、Ａ１、Ａ２ 入力端子
Ｂ、Ｂ１、Ｂ２ 出力端子
２００１〜２００４、２００７、２０１０、２０１１ ダイオード
２００５、２０１２ リアクトル
２００６、２０１３ コンデンサ
２００８ トランス
２５０１、２５０６ 誤差増幅器（Ｅ−ＡＭＰ）
２５０２、２５０７ 抵抗器
２５０３ 比較器（ＣＭＰ）
２５０４ 駆動回路
２５０５、２５０９ 基準電圧源
２５０８ 鋸歯状波発生器
1-1, 1-2
2502, 2507
2504
Claims (8)
前記入力端子への電力の入力が遮断されたときに前記電力供給手段へ電力を供給するバッテリと、
前記入力端子に入力された電力を用いて前記バッテリを充電する充電手段と、
前記入力端子への電力の入力が再開されたことを検出する入力検出手段と、
前記バッテリの満充電を検出する充電完了検出手段と、
前記入力検出手段で前記電力の入力の再開が検出されてから前記充電完了検出手段で前記バッテリの満充電が検出されるまで、前記電力供給手段に対して前記出力端子からの電力の出力を停止させる制御手段と、
を備えたことを特徴とする無停電電源装置。 Power supply means having an input terminal for inputting power and an output terminal for outputting power;
A battery for supplying power to the power supply means when input of power to the input terminal is interrupted;
Charging means for charging the battery using electric power input to the input terminal;
Input detection means for detecting that the input of power to the input terminal has been resumed;
Charging completion detection means for detecting full charge of the battery;
The output of the power from the output terminal to the power supply means is stopped until the charging completion detection means detects full charge of the battery after the input detection means detects the restart of the input of the power. Control means for causing
An uninterruptible power supply characterized by comprising:
前記電力供給手段は、前記第一の交流電力を前記入力端子から入力して直流電力に変換する第一の電力供給手段と、この第一の電力供給手段によって変換された直流電力を前記第二の交流電力に変換して前記出力端子から出力する第二の電力供給手段とを有し、
前記バッテリは、前記第一の交流電力の入力が遮断されたときに前記第二の電力供給手段へ直流電力を供給し、
前記充電手段は、前記第一の交流電力を前記入力端子から入力して直流電力に変換して前記バッテリを充電し、
前記制御手段は、前記入力検出手段で前記第一の交流電力の入力の再開が検出されてから前記充電完了検出手段で前記バッテリの満充電が検出されるまで、前記第二の電力供給手段の動作を停止させる、
ことを特徴とする請求項１記載の無停電電源装置。 The power input from the input terminal is first AC power, the power output from the output terminal is second AC power,
The power supply means receives the first AC power from the input terminal and converts the first AC power into DC power, and converts the DC power converted by the first power supply means into the second power. A second power supply means for converting to AC power and outputting from the output terminal,
The battery supplies DC power to the second power supply means when the input of the first AC power is interrupted,
The charging means inputs the first AC power from the input terminal and converts the first AC power into DC power to charge the battery,
The control means includes the second power supply means until the full charge of the battery is detected by the charge completion detection means after the input detection means detects the restart of the input of the first AC power. Stop operation,
The uninterruptible power supply according to claim 1.
ことを特徴とする請求項２記載の無停電電源装置。 The first power supply means also serves as the charging means;
The uninterruptible power supply according to claim 2 characterized by things.
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の無停電電源装置。 The charging completion detecting means detects a charging voltage and a charging current for the battery, and detects a full charge of the battery when the charging voltage and the charging current reach a set value.
The uninterruptible power supply according to any one of claims 1 to 3.
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の無停電電源装置。 The battery is an organic radical battery,
The uninterruptible power supply device according to any one of claims 1 to 4.
前記充電完了検出手段は、前記入力検出手段で前記電力の入力の再開が検出されてからの時間を計測し、この時間が設定値に達することをもって前記バッテリの満充電を検出する、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の無停電電源装置。 The battery is an organic radical battery;
The charge completion detection means measures the time from when the input detection means detects the restart of the input of the power, and detects the full charge of the battery when this time reaches a set value.
The uninterruptible power supply according to any one of claims 1 to 3.
前記入力端子への電力の供給が断たれたときに前記バッテリから前記出力端子へ電力を供給し、
前記入力端子へ電力の供給が再開されたとき、前記バッテリを満充電にした後に、当該電力を前記出力端子へ供給する、
ことを特徴とする無停電電源装置の出力制御方法。 Charging the battery while supplying power to the input terminal from the outside,
Supplying power from the battery to the output terminal when power supply to the input terminal is interrupted;
When the supply of power to the input terminal is resumed, the battery is fully charged and then the power is supplied to the output terminal.
An output control method for an uninterruptible power supply.
ことを特徴とする請求項７記載の無停電電源装置の出力制御方法。 Using an organic radical battery as the battery,
The output control method for an uninterruptible power supply according to claim 7.
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