JP2013042637A - 電源装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】商用電源からの電源供給電力の総量を商用電源の目標電源供給電力に抑えることができる電源装置及びその制御方法を提供する。
【解決手段】商用電源１に無停電電源装置２ａ及び１以上の他の機器４ａ，４ｂが接続される電源装置であって、無停電電源装置２ａは、１以上の他の機器４ａ，４ｂと無停電電源装置２ａとの総合入力電力が商用電源１の目標電源供給電力を超えないように、無停電電源装置２ａの入力電力を入力電力制限値により制限する制御器２８ａを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、無停電電源装置などの電源装置及びその制御方法に関する。

図７は従来の無停電電源装置の回路構成図である。この無停電電源装置２は、交流の商用電源１から電圧及び電流が供給され、所定の交流電圧及び交流電流を負荷３に供給する。無停電電源装置２は、入力した交流を直流に変換するＡＣ−ＤＣ変換器２１、直流を交流に変換するＤＣ−ＡＣ変換器２２、スイッチ２３，２７，２９，３０、電流検出器２４，２５、商用電源１が停電等した場合の電力供給源となる二次電池２６、制御器２８を備えている。

電流検出器２４は、ＡＣ−ＤＣ変換器２１への入力電流Ｉｉｎを検出して、制御器２８に出力する。ＡＣ−ＤＣ変換器２１の出力端子とＤＣ−ＡＣ変換器２２の入力端子との接続点とグランドとの間には、電流検出器２５とスイッチ２７と二次電池２６との直列回路が接続される。電流検出器２５は、二次電池２６に流れる電流Ｉｂａｔｔを検出して、制御器２８に出力する。

制御器２８は、無停電電源装置２に入力される入力電圧Ｖｉｎと入力電流ＩｉｎとＡＣ−ＤＣ変換器２１の直流出力電圧Ｖｄｃとに基づき、ＡＣ−ＤＣ変換器２１を制御する。

制御器２８は、電流検出器２５で検出された二次電池２６への充電電流が設定値を超えた場合には、入力電力を制限することにより充電電流を制限して、二次電池２６を保護している。また、制御器２８は、ＡＣ−ＤＣ変換器２１を保護するために、入力電力又は入力電流が設定値を超えると、図８に示すように入力電力を制限するので、負荷３が要求する電力の不足分は、二次電池２６から供給される。

なお、図７に示す従来の無停電電源装置に関連する技術として、例えば、特許文献１に記載された技術が知られている。

特開２００３−２７４５７５号公報

しかしながら、商用電源１に、無停電電源装置２と消費電力が変動するその他の機器とが並列に接続されることもある。この場合には、無停電電源装置２が電力を消費するとともに、その他の機器でも電力を消費するので、総合消費電力（総合入力電力）が商用電源１の定格電源容量を超えることがあった。このため、商用電源１からの電源供給電力の総量を所定値に抑えることが望まれていた。

本発明の課題は、商用電源からの電源供給電力の総量を商用電源の目標電源供給電力以内に抑えることができる電源装置及びその制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の電源装置は、商用電源に無停電電源装置及び１以上の他の機器が接続される電源装置であって、前記無停電電源装置は、前記１以上の他の機器と前記無停電電源装置との総合入力電力が前記商用電源の目標電源供給電力を超えないように、前記無停電電源装置の入力電力を入力電力制限値により制限する制御器を備えることを特徴とする。

また、本発明の電源装置の制御方法は、商用電源に無停電電源装置及び１以上の他の機器が接続される電源装置の制御方法であって、前記無停電電源装置は、前記１以上の他の機器と前記無停電電源装置との総合入力電力が前記商用電源の目標電源供給電力を超えないように、前記無停電電源装置の入力電力を入力電力制限値により制限することを特徴とする。

本発明によれば、無停電電源装置の制御器は、１以上の他の機器と無停電電源装置との総合入力電力が商用電源の目標電源供給電力を超えないように、無停電電源装置の入力電力を入力電力制限値により制限するので、商用電源からの電源供給電力の総量を商用電源の目標電源供給電力以内に抑えることができる。

本発明の実施例１の無停電電源装置を含む電源装置の回路構成図である。 本発明の実施例１の無停電電源装置を含む電源装置の説明図である。 本発明の実施例１の無停電電源装置においてその他の機器を含めた総合入力電力が目標電源供給電力以下である場合の電力フローを示す図である。 本発明の実施例１の無停電電源装置においてその他の機器を含めた総合入力電力が目標電源供給電力を超える場合の電力フローを示す図である。 本発明の実施例２の無停電電源装置を含む電源装置の回路構成図である。 本発明の実施例３の無停電電源装置を含む電源装置の回路構成図である。 従来の無停電電源装置の回路構成図である。 従来の無停電電源装置の入力垂下機能を示す図である。

以下、本発明の実施の形態の無停電電源装置を含む電源装置及びその制御方法を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１の無停電電源装置を含む電源装置の回路構成図である。図１に示す電源装置は、商用電源１に無停電電源装置２ａと消費電力が変動するその他機器４ａ，４ｂ（１以上の他の機器に対応）とが並列に接続されている。

商用電源１からの電源供給電力の総量を所定値（商用電源１の目標電源供給電力以内）に抑えることを目的に、無停電電源装置２ａは、その他機器４ａ，４ｂと無停電電源装置２ａとの総合入力電力が目標電源供給電力を超えないように、無停電電源装置２ａの入力電力を入力電力制限値により制限する制御器２８ａを備える。

なお、目標電源供給電力は商用電源１の定格電源容量とは限らず、電源事情により可変とする場合もある。

図１において、商用電源１の出力端と無停電電源装置２ａ及びその他機器４ａ，４ｂの入力端との間には電流検出器５が接続される。電流検出器５は、商用電源１の出力端に流れるその他機器４ａ，４ｂの電流と無停電電源装置２ａに流れ込む電流との総合電流Ｉｓを検出して制御器２８ａに出力する。

制御器２８ａは、電流検出器５からの総合電流Ｉｓと商用電源１の出力端の電圧Ｖｓとに基づき電源供給電力の総量（総合入力電力）を算出し、電流検出器２４で検出された電流Ｉｉｎと無停電電源装置２ａの入力端の電圧Ｖｉｎとに基づき無停電電源装置２ａの入力電力を算出し、電源供給電力の総量と無停電電源装置２ａの入力電力と商用電源１の目標電源供給電力とに基づき無停電電源装置２ａの入力電力制限値を設定する。具体的には、無停電電源装置２ａの入力電力制限値は、目標電源供給電力−（電源供給電力の総量−無停電電源装置の入力電力）により求められる。

制御器２８ａは、無停電電源装置２ａの入力電力制限値を制御することにより、無停電電源装置２ａの入力電力を制限し、商用電源１には目標電源供給電力範囲内で最大限の電力を供給させつつ、負荷３への電力供給不足分を二次電池２６から補う。

また、制御器２８ａは、目標電源供給電力がその他機器４ａ，４ｂを含めた総合入力電力から二次電池２６の充電電力を差し引いた電力を超える場合には、余剰電力で二次電池２６を充電させる。その他機器４ａ，４ｂを含めた総合入力電力から二次電池２６の充電電力を差し引いた電力を目標電源供給電力から差し引いた電力が余剰電力となる。

ここで、その他機器４ａ，４ｂを含めた総合入力電力とは、その他機器４ａ，４ｂの消費電力の総和、無停電電源装置２ａの負荷３の消費電力、二次電池２６の充電電力、無停電電源装置２ａの電力損失の合計電力である。即ち、その他機器４ａ，４ｂ及び無停電電源装置２ａに入力される入力電力の合計である。

図２は、本発明の実施例１の無停電電源装置を含む電源装置の説明図である。なお、ＡＣ−ＤＣ変換器２１、ＤＣ−ＡＣ変換器２２の電力損失は無視してある。図２において、目標電源供給電力を時間軸方向の中央付近で変化させている。斜線部分が無停電電源装置２ａ以外の機器の消費電力の合計である。図２では、本発明を理解し易いようにその他機器４ａ，４ｂの入力電力の合計は、目標電源供給電力線をゼロレベルとして、消費電力が大きいと負方向に広がるように表示している。斜線部分の境界線と入力電力保護制限値との小さい方が本発明の入力電力制限値となる。

図３は、本発明の実施例１の無停電電源装置にその他の機器を含めた総合入力電力が目標電源供給電力以下である場合の電力フローを示す図である。目標電源供給電力が、その他機器４ａ，４ｂの入力電力と無停電電源装置２ａの入力電力との総合入力電力を超えている場合には、図２からもわかるように、無停電電源装置２ａの入力電力（ＵＰＳ入力電力）は、入力電力制限値（点線部分）よりも小さい。

この場合には、商用電源１からその他機器４ａ，４ｂに電力が供給されるとともに、無停電電源装置２ａに入力された入力電力は、負荷３に負荷電力として供給され、入力電力Ｐ３から負荷電力Ｐ４を差し引いた余剰電力により二次電池２６が充電される。

図４は、本発明の実施例１の無停電電源装置にその他の機器４ａ，４ｂを含めた総合入力電力が目標電源供給電力を超える場合の電力フローを示す図である。その他の機器４ａ，４ｂを含めた総合入力電力が目標電源供給電力を超える場合には、図２からもわかるように、無停電電源装置２ａの入力電力制限値により無停電電源装置２ａの入力電力が制限される。

商用電源１の供給する電力が目標電源供給電力以内になるように、無停電電源装置２ａが入力する入力電力を入力電力制限値により制限して、負荷３の電力から制限された入力電力を差し引いた電力、即ち負荷３への供給不足分の電力を二次電池２６から供給している。
このように実施例１の電源装置によれば、商用電源１に並列にその他機器４ａ，４ｂと無停電電源装置２ａとが接続されている場合に、無停電電源装置２ａの制御器２８ａは、その他機器４ａ，４ｂと無停電電源装置２ａとの総合入力電力が商用電源１の目標電源供給電力を超えないように、無停電電源装置２ａの入力電力を入力電力制限値により制限するので、商用電源１からの電源供給電力の総量を商用電源１の目標電源供給電力以内に抑えることができる。

図５は、本発明の実施例２の無停電電源装置を含む電源装置の回路構成図である。図５に示す実施例２の電源装置は、その他機器４ａに流れる電流を検出する電流検出器６ａ、その他機器４ｂに流れる電流を検出する電流検出器６ｂを備え、制御器２８ｂは、電流検出器６ａで検出された電流とその他機器４ａの入力電圧Ｖｉｎ１とに基づきその他機器４ａの入力電力を算出し、電流検出器６ｂで検出された電流とその他機器４ｂの入力電圧Ｖｉｎ２とに基づきその他機器４ｂの入力電力を算出し、その他機器４ａ，４ｂの総合入力電力を算出する。

制御器２８ｂは、商用電源１の目標電源供給電力からその他機器４ａ，４ｂの総合入力電力を差し引いた差分電力を入力電力制限値として設定する。

このような実施例２の電源装置においても、実施例１の電源装置と同様に、無停電電源装置２ｂの入力電力を入力電力制限値により制限するので、商用電源１からの電源供給電力の総量を商用電源１の目標電源供給電力以内に抑えることができる。

図６は、本発明の実施例３の無停電電源装置を含む電源装置の回路構成図である。図６に示す実施例３の電源装置は、一次側が商用電源１の出力端とその他機器４ａ，４ｂの入力端とに接続され、二次側が無停電電源装置２ｃの入力端に接続されたトランス７を備えている。制御器２８ｃは、さらに、トランス７の巻数及びレギュレーションに基づき入力電力制限値を設定することを特徴とする。

このような実施例３の電源装置においても、トランス７の巻数及びレギュレーションを考慮して、無停電電源装置２ｃの入力電力を入力電力制限値により制限するので、商用電源１からの電源供給電力の総量を商用電源１の目標電源供給電力以内に抑えることができる。

本発明は、無停電電源装置等に適用可能である。

１ 商用電源
２，２ａ，２ｂ，２ｃ 無停電電源装置
３ 負荷
４ａ，４ｂ その他機器
５，６ａ，６ｂ，２４，２５ 電流検出器
７ トランス
２１ ＡＣ−ＤＣ変換器
２２ ＤＣ−ＡＣ変換器
２３，２７，２９，３０ スイッチ
２６ 二次電池
２８，２８ａ，２８ｂ，２８ｃ 制御器

Claims (6)

1. 商用電源に無停電電源装置及び１以上の他の機器が接続される電源装置であって、
   前記無停電電源装置は、前記１以上の他の機器と前記無停電電源装置との総合入力電力が前記商用電源の目標電源供給電力を超えないように、前記無停電電源装置の入力電力を入力電力制限値により制限する制御器を備えることを特徴とする電源装置。
2. 前記制御器は、前記商用電源の電圧及び電流に基づく電源供給電力の総量と前記無停電電源装置の入力電力と前記商用電源の目標電源供給電力とに基づき前記入力電力制限値を設定することを特徴とする請求項１記載の電源装置。
3. 前記制御器は、前記１以上の他の機器の入力電力と前記商用電源の目標電源供給電力とに基づき前記入力電力制限値を設定することを特徴とする請求項１記載の電源装置。
4. 一次側が前記商用電源の出力端と前記１以上の他の機器の入力端とに接続され二次側が前記無停電電源装置の入力端に接続されたトランスを備え、
   前記制御器は、さらに、前記トランスの巻数及びレギュレーションに基づき前記入力電力制限値を設定することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電源装置。
5. 前記制御器は、前記総合入力電力から二次電池の充電電力を差し引いた電力が前記目標電源供給電力以下である場合には、前記二次電池を充電させ、前記総合入力電力から前記二次電池の充電電力を差し引いた電力が前記目標電源供給電力を超える場合には、前記無停電電源装置の出力電力から前記入力電力制限値により制限された入力電力を差し引いた差分電力を前記二次電池より放電させることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の電源装置。
6. 商用電源に無停電電源装置及び１以上の他の機器が接続される電源装置の制御方法であって、
   前記無停電電源装置は、前記１以上の他の機器と前記無停電電源装置との総合入力電力が前記商用電源の目標電源供給電力を超えないように、前記無停電電源装置の入力電力を入力電力制限値により制限することを特徴とする電源装置の制御方法。

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