JP2010178425A - 電力変換装置及び電力変換装置の充電方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】起動時に無停電電源装置の定格入力電流を充電電流の目標値とし、定格入力電力を充電電力としてEDLC25への充電を行い、起動時点で、無停電電源装置を、蓄電素子を用いた性能を十分発揮させることの可能な状態を維持させる。そして、その後、負荷20への電力供給を開始する。負荷20への電力供給を行なっているときには、定格入力電流と負荷20への出力電流との差分を充電電流の目標値とし(ステップS13)、負荷20が使用していない、余剰能力相当分の電力を用いてEDLC25への充電を行なうことにより、供給可能な電力を充電電力としてEDLC25への充電を行い、EDLC25への充電をより短時間で完了させる。
【選択図】 図3
Description
図4は、従来の無停電電源装置の一例を示す概略構成図である。無停電電源装置は、交流電源11からの交流入力電力を直流電力に変換する交直変換部12と、交直変換部12で変換された直流電力を交流電力に変換し負荷20に供給する直交変換部13と、交直変換部12で変換された直流電力を鉛蓄電池15に充電すると共に、必要に応じて鉛蓄電池15を放電させてその蓄電エネルギを直交変換部13に供給する直直変換部14と、を備える。
電気二重層コンデンサは、活性炭等の多孔質炭素と電解液の界面に発生する電気二重層を動作原理として利用したコンデンサである。前記の電気二重層コンデンサは、理論上20万回以上の充放電が可能で、大電流放電、短時間放電に優れているという利点がある。
そこで、この発明は、上記従来の未解決の課題に着目してなされたものであって、定電流充電を行なう方式を用いている従来の充電器や設備を大幅に変更することなく、急速充電可能な蓄電素子の持つ急速充電能力を発揮させることの可能な電力変換装置及び電力変換装置の充電方法を提供することを目的としている。
また、請求項5に係る電力変換装置は、前記蓄電手段を放電させる放電制御手段を有し、前記直交変換器は前記蓄電手段の蓄電エネルギも利用して前記負荷への電力供給を行なうことを特徴としている。
また、請求項6に係る電力変換装置は、前記蓄電手段は、電気二重層コンデンサであることを特徴としている。
また、本発明の請求項9に係る電力変換装置の充電方法は、前記蓄電手段は、電気二重層コンデンサであることを特徴としている。
また、請求項5に係る電力変換装置によれば、蓄電手段への充電を短時間で行なうことができるため、蓄電手段の蓄電エネルギを利用して負荷への電力供給を行なう場合であっても、より確実に蓄電エネルギを提供することができる。
また、請求項6に係る電力変換装置によれば、蓄電手段として電気二重層コンデンサを用いたため、比較的大電流での充電を行なうことができ、より短時間で充電を行なうことができる。
また、請求項9に係る電力変換装置の充電方法によれば、蓄電手段として電気二重層コンデンサを用いたため、比較的大電流での充電を行なうことができ、より短時間で充電を行なうことができる。
図1は、本発明を適用した無停電電源装置の一例を示す概略構成図である。
この図1における無停電電源装置は、交流電源21からの交流入力電力を直流電力に変換する交直変換部22と、交直変換部22で変換された直流電力を交流電力に変換し負荷20に供給する直交変換部23と、高速充電が可能な蓄電素子であるEDLC25と、交直変換部22で変換された直流電力をEDLC25に充電すると共に、必要に応じてEDLC25を放電させてその蓄電エネルギを直交変換部23に供給する直直変換部24と、交直変換部22、直交変換部23及び直直変換部24を制御する制御部30と、を備える。なお、図1には記載していないが、交直変換部22の出力側に交直変換部22で変換した直流出力を平滑化する平滑回路が実際には設けられている。
また、制御部30は、無停電電源装置の起動時には、後述の起動時の充電処理を行い、負荷20への電力供給を開始する前の時点で、EDLC25への充電を行なった後、負荷20への電力供給を開始する。
制御部30は、起動されると、まず、EDLC25への充電が必要であるかを判断する(ステップS1)。すなわち、蓄電電圧センサ34の検出値を読み込み、この蓄電電圧センサ34の検出値が満蓄電電圧であるときには、EDLC25の蓄電電圧は満蓄電状態であって充電は不要と判断し、そのまま処理を終了する。そして、負荷20への電力供給を開始する。
制御部30では、この運転時の充電処理を、負荷20への電力供給を行なっている間、予め設定した所定周期で実行する。具体的には、まず、EDLC25への充電が必要であるか否かを判断する(ステップS11)。つまり、蓄電電圧センサ34の検出値が満蓄電電圧よりも低いか否かを判断し、満蓄電電圧に達したときにはEDLC25は満蓄電状態であると判断し、そのまま処理を終了する。
ここで、上述のようにEDLC25は、比較的大電流の充電が可能であり、且つ比較的短時間で充電を行なうことができる。したがって、EDLC25の蓄電電圧が低下した場合であっても、速やかに満蓄電状態に復帰させることができ、無停電電源装置を、その最大能力を発揮することの可能な状態に復帰させることができる。
ここで、負荷20は、必ずしも定格負荷で動作していない場合がある。つまり、無停電電源装置に余剰能力が生じる場合がある。しかしながら、上述のように、定格入力電流と実際の負荷20への出力電流との差を充電電流の目標値とし、無停電電源装置の余剰能力を用いて充電を行なうことにより、無停電電源装置の能力を有効に活用することができる。
また、上記実施の形態においては、交流電源21が停電したときにEDLCの蓄電エネルギを用いて負荷20への電力供給を継続するようにした無停電電源装置に適用した場合について説明したが、これに限るものではなく、入力される交流電力を負荷20に伝達するための経路に設けられた、急速充電可能な蓄電手段に対して充電を行なうようにした電力変換装置であれば適用することができる。
なお、上記実施の形態において、交直変換部22が交直変換器に対応し、直交変換部23が直交変換器に対応し、EDLC25が蓄電手段に対応し、直直変換部24が直直変換器に対応し、制御部30が充電制御手段に対応し、出力電流センサ33が出力電力検出手段に対応している。
21 交流電源
22 交直変換部
23 直交変換部
24 直直変換部
25 EDLC
30 制御部
31 入力電圧センサ
32 充電電流センサ
33 出力電流センサ
34 蓄電電圧センサ
Claims (9)
- 交流電源入力を直流電力に変換する交直変換器と、
前記直流電力を交流電力に変換して負荷へ供給する直交変換器と、
前記直流電力を急速充電可能な蓄電手段と、
前記直流電力を前記蓄電手段に充電する直直変換器と、
前記蓄電手段への充電制御を行なう充電制御手段と、
前記負荷に出力される出力電力を検出する出力電力検出手段と、を備え、
前記充電制御手段は、前記交直変換器の定格入力電力と前記出力電力検出手段で検出された出力電力との差電力に相当する電力を前記蓄電手段への充電電力の目標値とし、前記蓄電手段に供給される電力が前記充電電力の目標値となるように前記充電制御を行なうことを特徴とする電力変換装置。 - 交流電源入力を直流電力に変換する交直変換器と、
前記直流電力を交流電力に変換して負荷へ供給する直交変換器と、
前記直流電力を急速充電可能な蓄電手段と、
前記直流電力を前記蓄電手段に充電する直直変換器と、
前記蓄電手段への充電制御を行なう充電制御手段と、
前記負荷が電力消費を行なっていない非電力消費状態にあるか否かを検出する負荷状態検出手段と、を備え、
前記充電制御手段は、前記負荷状態検出手段の検出結果に基づき前記負荷が非電力消費状態にあるときに、前記交直変換器の定格入力電力を前記蓄電手段への充電電力の目標値とし、前記蓄電手段に供給される電力が前記充電電力の目標値となるように前記充電制御を行なうことを特徴とする電力変換装置。 - 前記負荷が電力消費を行なっていない非電力消費状態にあるか否かを検出する負荷状態検出手段、を備え、
前記充電制御手段は、前記負荷状態検出手段の検出結果に基づき前記負荷が非電力消費状態にあるときに、前記交直変換器の定格入力電力を前記蓄電手段への充電電力の目標値とし、前記蓄電手段に供給される電力が前記充電電力の目標値となるように前記充電制御を行なうことを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。 - 前記負荷状態検出手段は、起動時であるか否かを検出し、起動時であるとき、前記負荷は非電力消費状態にあると判断することを特徴とする請求項2又は請求項3記載の電力変換装置。
- 前記蓄電手段を放電させる放電制御手段を有し、
前記直交変換器は前記蓄電手段の蓄電エネルギも利用して前記負荷への電力供給を行なうことを特徴とする請求項1から請求項4の何れか1項に記載の電力変換装置。 - 前記蓄電手段は、電気二重層コンデンサであることを特徴とする請求項1から請求項5の何れか1項に記載の電力変換装置。
- 交流電源入力を一旦直流電力に変換した後、再度交流電力に変換して負荷に供給すると共に、前記直流電力を急速充電可能な蓄電手段に蓄電するようにした電力変換装置の充電方法であって、
前記負荷に出力される出力電力を検出し、前記電力変換装置の定格入力電力と検出した前記出力電力との差電力を前記蓄電手段への充電電力の目標値とし、前記蓄電手段に供給される電力が前記充電電力の目標値となるように前記蓄電手段への供給電力を制御することを特徴とする電力変換装置の充電方法。 - 交流電源入力を一旦直流電力に変換した後、再度交流電力に変換して負荷に供給すると共に、前記直流電力を急速充電可能な蓄電手段に蓄電するようにした電力変換装置の充電方法であって、
前記負荷への電力供給を開始する前に、前記電力変換装置の定格入力電力を蓄電手段に供給する充電電力の目標値とし、前記蓄電手段に供給される電力が前記充電電力の目標値となるように前記蓄電手段への供給電力を制御することを特徴とする電力変換装置の充電方法。 - 前記蓄電手段は、電気二重層コンデンサであることを特徴とする請求項7又は請求項8記載の電力変換装置の充電方法。
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WO2014132452A1 (ja) * | 2013-03-01 | 2014-09-04 | 富士電機株式会社 | 電源システム |
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- 2009-01-27 JP JP2009015513A patent/JP2010178425A/ja active Pending
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