JP2017139875A - 無停電電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】無効電力を補償できる、小型で低価格の無停電電源システムを提供する。
【解決手段】この無停電電源システム１では、商用交流電源１からの交流電力を受ける入力端子Ｔ１と負荷５３とにスイッチ２の第１の電極を接続し、スイッチ２の第２の電極を電力変換器３および負荷５４に接続する。入力端子Ｔ１から負荷５３に流れる交流電流Ｉ１と、入力端子Ｔ１からスイッチ２を介して負荷５４に流れる交流電流Ｉ２と、入力端子Ｔ１の交流電圧ＶＩの位相角度とに基づいて、負荷５３，５４に流れる無効電流を求め、求めた無効電流が最小になるように、スイッチ２の第２の電極と負荷５４の間の電源ノードＮ１に電力変換器３から無効電流を供給する。
【選択図】図１

Description

この発明は無停電電源システムに関し、特に、無効電力を補償する機能を有する無停電電源システムに関する。

特許文献１には、交流電源に対して並列接続された第１の負荷および無停電電源装置が開示されている。交流電源から供給される交流電圧が正常である場合には、無停電電源装置は、交流電源からの交流電力を直流電力に変換し、その直流電力を電力貯蔵装置に蓄えるとともに交流電力に変換して第２の負荷に供給する。その際、無停電電源装置は、第１の負荷で発生する無効電力と逆極性の無効電力を発生して、第１の負荷で発生する無効電力を補償する。交流電源からの交流電圧が異常である場合には、無停電電源装置は、電力貯蔵装置の直流電力を交流電力に変換して第２の負荷に供給する。

特許文献２には、第１の電極が交流電源に接続され、第２の電極が負荷に接続されたスイッチと、スイッチの第２の電極に接続された電力変換器とを備えた無停電電源装置が開示されている。交流電源から供給される交流電圧が正常である場合には、スイッチがオンされ、交流電源からの交流電力がスイッチを介して負荷に供給されるとともに電力変換器によって直流電力に変換されて電力貯蔵装置に蓄えられる。電力変換器は、スイッチに流れる電流が定格電流を超えた場合には、負荷に無効電流を供給して、スイッチに流れる電流を低減させる。交流電源からの交流電圧が異常である場合には、スイッチがオフされ、電力貯蔵装置の直流電力が電力変換器によって交流電力に変換されて負荷に供給される。

特開２０１１−５５５７０号公報 特開２０１２−１８６９７２号公報

しかし、特許文献１では、無停電電源装置が第１の負荷で発生する無効電力の全部を補償するとともに第２の負荷を駆動させるので、大容量の無停電電源装置が必要となり、装置の大型化、高価格化を招くという問題があった。

特許文献２では、交流電源からスイッチを介して負荷に交流電力を供給するので、特許文献１と比べ、装置の小型化、低価格化を図ることができる。しかし、スイッチに流れる電流が定格電流を超えない場合には、負荷で発生する無効電流を補償することができなかった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、無効電力を補償することが可能で小型で低価格の無停電電源システムを提供することである。

この発明に係る無停電電源システムは、第１の電極が交流電源から供給される交流電力を受けるとともに第１の負荷に接続され、第２の電極が第２の負荷に接続され、交流電源からの交流電圧が正常である第１の場合はオンされ、交流電源からの交流電圧が異常である第２の場合はオフされるスイッチと、交流電源から第１および第２の負荷に流れる無効電流を検出する無効電流検出器と、スイッチの第２の電極と電力貯蔵装置との間に接続され、第１の場合は、交流電源からスイッチを介して供給される交流電力を直流電力に変換して電力貯蔵装置に蓄え、第２の場合は、電力貯蔵装置の直流電力を交流電力に変換して第２の負荷に供給する電力変換器とを備えたものである。電力変換器は、さらに、第１の場合には、無効電流検出器によって検出される無効電流が最小になるようにスイッチの第２の電極側に無効電流を供給する。

この発明に係る無停電電源システムでは、スイッチの第１の電極が交流電源および第１の負荷に接続され、スイッチの第２の電極が電力変換器および第２の負荷に接続され、交流電源から第１および第２の負荷に供給される無効電流が最小になるように電力変換器からスイッチの第２の電極側に無効電流が供給される。したがって、無効電力を補償することが可能で小型で低価格の無停電電源システムを実現することができる。

この発明の実施の形態１による無停電電源システムの構成を示す回路ブロック図である。 図１に示した無停電電源システムの効果を説明するための図である。 この発明の実施の形態２による無停電電源システムの構成を示す回路ブロック図である。 この発明の実施の形態３による無停電電源システムの構成を示す回路ブロック図である。 この発明の実施の形態４による無停電電源システムの構成を示す回路ブロック図である。 この発明の実施の形態５による無停電電源システムの構成を示す回路ブロック図である。

[実施の形態１]
図１は、この発明の実施の形態１による無停電電源システム１の構成を示す回路ブロック図である。図１において、この無停電電源システム１は、入力端子Ｔ１、出力端子Ｔ２，Ｔ３、スイッチ２、電力変換器３、バッテリ４、電圧検出器５、停電検出器６、スイッチ制御部７、位相検出器８、電流検出器９，１０、加算器１１，１４、演算器１２、電流指令器１３，１６、切換回路１５、およびＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御部１７を備える。

入力端子Ｔ１は、変圧器５２の２次巻線に接続され、変圧器５２の１次巻線は商用交流電源５１から供給される商用周波数の交流電力を受ける。すなわち、入力端子Ｔ１は、商用交流電源５１から変圧器５２を介して供給される商用周波数の交流電力を受ける。出力端子Ｔ２，Ｔ３は、それぞれ負荷５３，５４に接続される。負荷５３，５４は、無停電電源システム１から出力端子Ｔ２，Ｔ３を介して供給される商用周波数の交流電力によって駆動される。

スイッチ２の第１の電極は入力端子Ｔ１に接続されるとともに出力端子Ｔ２に接続され、スイッチ２の第２の電極は出力端子Ｔ３に接続される。スイッチ２は、スイッチ制御部７によって制御され、商用交流電源５１から変圧器５２を介して供給される交流電圧ＶＩが正常である場合はオンされ、交流電圧ＶＩが異常である場合はオフされる。商用交流電源５１から交流電力が正常に供給されている通常時には、交流電圧ＶＩは正常である。商用交流電源５１からの交流電力の供給が停止された停電時には、交流電圧ＶＩが定格電圧よりも低下し、異常になる。

電力変換器３は、スイッチ２の第２の電極と出力端子Ｔ３との間の電源ノードＮ１と、バッテリ４（電力貯蔵装置）との間に接続され、ＰＷＭ制御部１７によって制御される。電力変換器３は、交流電圧ＶＩが正常である場合は、商用交流電源５１から変圧器５２およびスイッチ２を介して供給される交流電力を直流電力に変換してバッテリ４に蓄える。その際、電力変換器３は、入力端子Ｔ１から負荷５３，５４に流れる無効電流が最小になるように、電源ノードＮ１に無効電流を供給する。これにより、商用交流電源５１から変圧器５２を介して無停電電源システムに流入する電流を減少させることができ、変圧器５２を含む電気設備の容量を小さくすることができる。

電力変換器３は、交流電圧ＶＩが異常である場合には、バッテリ４の直流電力を商用周波数の交流電力に変換して負荷５４に供給する。したがって、停電が発生した場合でも、バッテリ４に直流電力が蓄えられている期間は、負荷５４の運転を継続することができる。バッテリ４の代わりに、直流電力を蓄えるコンデンサが設けられていても構わない。

電圧検出器５は、入力端子Ｔ１の交流電圧ＶＩの瞬時値を検出し、検出値を示す信号を停電検出器６および位相検出器８に出力する。停電検出器６は、電圧検出器５の出力信号に基づいて、停電が発生しているか否かを判別し、判別結果を示す信号をスイッチ制御部７および切換回路１５に出力する。停電検出器６は、たとえば、交流電圧ＶＩが正常範囲内である場合は停電が発生していないと判別し、交流電圧ＶＩが正常範囲から外れた異常な値になった場合は停電が発生したと判別する。

スイッチ制御部７は、停電検出器６の出力信号に基づいて動作し、停電が発生していない場合（交流電圧ＶＩが正常である場合）はスイッチ２をオンさせ、停電が発生している場合（交流電圧ＶＩが異常である場合）は、停電が発生した場合（交流電圧ＶＩが異常である場合）はスイッチ２をオフさせる。

位相検出器８は、電圧検出器５の出力信号に基づいて、入力端子Ｔ１の交流電圧ＶＩの位相角度を示す信号を演算器１２に出力する。電流検出器９は、スイッチ２の第１の電極と出力端子Ｔ２との間に設けられ、負荷５３に流れる交流電流Ｉ１の瞬時値を検出し、検出値を示す信号を加算器１１に出力する。電流検出器１０は、電源ノードＮ１と出力端子Ｔ３の間に設けられ、負荷５３に流れる交流電流Ｉ２の瞬時値を検出し、検出値を示す信号を加算器１１および切換回路１５に出力する。

加算器１１は、電流検出器９の出力信号と電流検出器１０の出力信号とを加算し、加算結果を示す信号を演算器１２に出力する。加算器１１の出力信号は、負荷５３，５４に流れる電流Ｉ１，Ｉ２の和の電流Ｉ３＝Ｉ１＋Ｉ２を示している。

演算器１２は、位相検出器８の出力信号と加算器１１の出力信号とに基づいて、電流Ｉ３のうちの無効電流Ｉｑ＝Ｉ３×sinθを求め、求めた無効電流Ｉｑを示す信号を加算器１４に出力する。演算器１２は、たとえば、交流電流Ｉ３と交流電圧ＶＩの位相差θを求め、数式Ｉｑ＝Ｉ３×sinθに基づいて無効電流Ｉｑを求める。

電流指令器１３は、バッテリ４を充電するための電流指令値を示す信号を加算器１４に出力する。電流指令器１３は、たとえば、バッテリ４の端子間電圧ＶＢが目標電圧ＶＢＴに一致するように電流指令値を生成する。バッテリ４を充電するための電流は、電源ノードＮ１から電力変換器３に流入する実効電流Ｉｄとなる。

加算器１４は、演算器１２の出力信号と電流指令器１３の出力信号とを加算し、加算結果を示す信号を切換回路１５に出力する。加算器１４の出力信号は、電源ノードＮ１から電力変換器３に流入する実効電流Ｉｄおよび無効電流Ｉｑｃを示している。

切換回路１５は、停電検出器６の出力信号によって制御され、停電が発生していない場合（交流電圧ＶＩが正常である場合）は加算器１４の出力信号を電流指令器１６に与え、停電が発生している場合（交流電圧ＶＩが異常である場合）は電流検出器１０の出力信号を電流指令器１６に与える。

電流指令器１６は、停電が発生していない場合には、加算器１４の出力信号に基づいて動作し、電力変換器３が電源ノードＮ１に出力すべき実効電流（−Ｉｄ）と、入力電流Ｉ３に含まれる無効電流Ｉｑを最小にするために電力変換器３が電源ノードＮ１に出力すべき無効電流（−Ｉｑｃ）とを求め、求めた電流（−Ｉｄ−Ｉｑｃ）を示す電流指令値をＰＷＭ制御部１７に出力する。実効電流Ｉｄと無効電流Ｉｑｃの和は、電力変換器３の定格電流以下に制限される。

電流指令器１６は、停電が発生している場合には、電流検出器１０の出力信号に基づいて動作し、負荷５４に流れる電流Ｉ２を負荷５４の定格電流にするための電流指令値を生成し、生成した電流指令値を示す信号をＰＷＭ制御部１７に出力する。

ＰＷＭ制御部１７は、電流指令器１６の出力信号に従って電力変換器３をＰＷＭ制御する。ＰＷＭ制御部１７は、停電が発生していない場合は、電力変換器３からバッテリ４に直流電力を供給させるとともに、入力電流Ｉ３に含まれる無効電流Ｉｑが最小になるように電力変換器３から電源ノードＮ１に無効電流（−Ｉｑｃ）を供給させ、停電が発生している場合は、電力変換器３から負荷５４に交流電力を供給させる。

次に、この無停電電源システム１の動作について説明する。商用交流電源５１から変圧器５２を介して負荷５３に交流電力が供給され、負荷５３が駆動される。入力端子Ｔ１の交流電圧ＶＩの瞬時値が電圧検出器５によって検出され、その検出値を示す信号が電圧検出器５から停電検出器６および位相検出器８に与えられる。停電検出器６は、停電が発生しているか否かを判別する。位相検出器８は、交流電圧ＶＩの位相角度を検出する。

停電検出器６によって停電が発生していないと判別された場合は、スイッチ制御部７によってスイッチ２がオンされる。これにより、商用交流電源５１から変圧器５２およびスイッチ２を介して負荷５４に交流電圧ＶＩが供給され、負荷５４が駆動される。負荷５３に流れる交流電流Ｉ１の瞬時値が電流検出器９によって検出されるとともに、負荷５４に流れる交流電流Ｉ２の瞬時値が電流検出器１０によって検出される。

交流電圧ＶＩの位相角度と、交流電流Ｉ１＋Ｉ２の和の電流Ｉ３とに基づいて、入力電流Ｉ３に含まれる無効電流Ｉｑが演算器１２によって求められる。バッテリ４を充電するための電流指令値（実効電流Ｉｄ）が電流指令器１３によって生成される。演算器１２の出力信号と電流指令器１３の出力信号とが加算器１４によって加算され、実効電流Ｉｄと無効電流Ｉｑの和を示す信号が切換回路１５を介して電流指令器１６に与えられる。

電流指令器１６は、電力変換器３が電源ノードＮ１に出力すべき電流、すなわち実効電流（−Ｉｄ）と、無効電流Ｉｑを補償するための無効電流（−Ｉｑｃ）との和の電流（−Ｉｄ−Ｉｑｃ）を求め、その電流（−Ｉｄ−Ｉｑｃ）を示す信号をＰＷＭ制御部１７に与える。これにより、電力変換器３から電源ノードＮ１に無効電流（−Ｉｑｃ）と実効電流（−Ｉｄ）が出力され、入力電流Ｉ３に含まれる無効電流がＩｑ−Ｉｑｃに低減されるとともにバッテリ４が充電される。

停電検出器６によって停電が発生していると判別された場合は、スイッチ制御部７によってスイッチ２がオフされるとともに、電流検出器１０の出力信号が切換回路１５を介して電流指令器１６に与えられる。電流指令器１６は、負荷５４に流れる電流Ｉ２を定格電流にするための電流指令値を示す信号を生成してＰＷＭ制御部１７に出力する。これにより、電力変換器３から負荷５４に交流電力が供給され、バッテリ４に直流電力が蓄えられている期間は負荷５４の運転が継続される。停電が発生した場合は、負荷５３の運転は停止される。

図２（ａ）〜（ｃ）は、無停電電源システム１の効果を説明するための図である。図２（ａ）〜（ｃ）の各々の横軸は実効電流を示し、縦軸は無効電流を示している。電力変換器３が無効電流（−Ｉｑｃ）を出力しない場合（Ｉｑｃ＝０）、図２（ａ）に示すように、入力電流Ｉ３は実効電流ＩＬｄ＋Ｉｄと無効電流Ｉｌｑを含む。実効電流ＩＬｄは、負荷５３，５４に供給される。実効電流Ｉｄは、バッテリ４を充電するために使用される。無効電流ＩＬｑは負荷５３，５４に供給される。

電力変換器３は、電力変換器３の出力電流が電力変換器３の定格電流を超えない範囲内で、入力電流Ｉ３に含まれる無効電流が最小になるように、負荷５３，５４に供給される無効電流ＩＬｑを補償する無効電流（−Ｉｑｃ）を出力する。

図２（ｂ）は、負荷５３，５４に供給される無効電流ＩＬｑが大きいために、無効電流ＩＬｑの全部を補償することができない場合を示している。この場合、電力変換器３は、商用交流電源５１から負荷５３，５４に供給される無効電流ＩＬｑのうちの一部のみを補償する（Ｉｑｃ＜ＩＬｑ）。この場合でも、入力電流Ｉ３の無効成分をＩＬｑからＩＬｑ−Ｉｑｃに減少させ、入力電流Ｉ３の値を減少させることができる。

図２（ｃ）は、負荷５３，５４に供給される無効電流ＩＬｑが比較的小さいために、無効電流ＩＬｑの全部を補償することが可能な場合を示している。この場合、電力変換器３は、商用交流電源５１から負荷５３，５４に供給される無効電流ＩＬｑの全部を補償する（Ｉｑｃ＝ＩＬｑ）。この場合は、入力電流Ｉ３の無効成分をＩＬｑから０に減少させ、入力電流Ｉ３の値を減少させることができる。電力変換器３によって無効電流ＩＬｑの少なくとも一部を補償することにより、入力電流Ｉ３の値を減少させることができ、変圧器５２などの電源設備の小型化、低価格化を図ることができる。

この実施の形態１では、スイッチ２の第１の電極が商用交流電源５１からの交流電力を受けるとともに負荷５３に接続され、スイッチ２の第２の電極が電力変換器３および負荷５４に接続され、商用交流電源５１から負荷５３，５４に供給される無効電流ＩＬｑ−Ｉｑｃが最小になるように電力変換器３からスイッチ２の第２の電極に無効電流（−Ｉｑｃ）が出力される。したがって、無効電力を補償することが可能で小型で低価格の無停電電源システムを実現することができる。

なお、この実施の形態１では、バッテリ４が無停電電源システム１に含まれているが、バッテリ４が無停電電源システム１の外部に設けられていてもよい。たとえば、無停電電源システム１にバッテリ端子が設けられ、そのバッテリ端子にバッテリ４が外付けされていても構わない。さらに、変圧器５２が無停電電源システム１に含まれ、変圧器５２の１次巻線が入力端子Ｔ１に接続され、変圧器５２の２次巻線がスイッチ２の第１の電極に接続されていても構わない。

[実施の形態２]
図３は、この発明の実施の形態２による無停電電源システム２１の構成を示す回路ブロック図であって、図１と対比される図である。図３を参照して、無停電電源システム２１が図１の無停電電源システム１と異なる点は、電流検出器９および加算器１１が除去され、電流検出器２２が追加されている点である。

電流検出器２２は、入力端子Ｔ１から負荷５３，５４に流れる電流Ｉ３の瞬時値を検出し、検出値を示す信号を演算器１２に出力する。演算器１２は、位相検出器８の出力信号と電流検出器２２の出力信号とに基づいて、入力電流Ｉ３に含まれる無効電流ＩＬｑを求め、求めた無効電流ＩＬｑを示す信号を加算器１４に出力する。すなわち、図１の無停電電源システムでは、負荷５３に流れる電流Ｉ１と負荷５４に流れる電流Ｉ２とを加算して入力電流Ｉ３を求めていたのに対し、図３の無停電電源システムでは、入力電流Ｉ３を直接検出している。他の構成および動作は、実施の形態１と同じであるので、その説明は繰り返さない。

この実施の形態２では、実施の形態１と同じ効果が得られる他、加算器１１を除去したので、実施の形態１と比べ、装置構成の簡単化、装置の小型化、低コスト化を図ることができる。

[実施の形態３]
図４は、この発明の実施の形態３による無停電電源システム２５の構成を示す回路ブロック図であって、図３と対比される図である。図４を参照して、無停電電源システム２５が図３の無停電電源システム２１と異なる点は、変圧器５２が入力端子Ｔ１とスイッチ２の第１の電極との間に設けられ、電流検出器２２が入力端子Ｔ１と変圧器５２の１次巻線との間に設けられる点である。

電流検出器２２は、入力端子Ｔ１から変圧器５２の１次巻線に流れる電流Ｉ４の瞬時値を検出し、検出値を示す信号を演算器１２に出力する。変圧器５２の１次巻線の巻回数と２次巻線の巻回数との比をＫとすると、Ｉ３＝Ｋ×Ｉ４となる。演算器１２は、位相検出器８の出力信号と電流検出器２２の出力信号とに基づいて、入力電流Ｉ３＝Ｋ×Ｉ４に含まれる無効電流ＩＬｑを求め、求めた無効電流ＩＬｑを示す信号を加算器１４に出力する。

他の構成および動作は、実施の形態２と同じであるので、その説明は繰り返さない。この実施の形態３では、実施の形態２と同じ効果が得られる。

[実施の形態４]
図５は、この発明の実施の形態４による無停電電源システム３１の構成を示す回路ブロック図であって、図３と対比される図である。図５を参照して、無停電電源システム３１が図３の無停電電源システム２１と異なる点は、変圧器５２が入力端子Ｔ１とスイッチ２の第１の電極との間に設けられ、変圧器５２Ａ、電流検出器２２Ａ、電圧検出器５Ａ、位相検出器８Ａ、演算器１２Ａ、および出力端子Ｔ４が追加され、加算器１４が加算器１４Ａで置換されている点である。

入力端子Ｔ１は、商用交流電源５１から供給される交流電力を受けるとともに、変圧器５２，５２Ａの１次巻線に接続される。変圧器５２の２次巻線は、出力端子Ｔ２に接続されるとともに、スイッチ２を介して出力端子Ｔ３に接続される。電流検出器２２は、変圧器５２の２次巻線から負荷５３，５４に流れる電流Ｉ３を検出し、検出値を示す信号を演算器１２に出力する。電圧検出器５は、変圧器５２の２次巻線から出力される交流電圧ＶＩを検出し、検出値を示す信号を停電検出器６および位相検出器８に出力する。

変圧器５２Ａの２次巻線は、出力端子Ｔ４に接続される。出力端子Ｔ４には、負荷５５が接続される。負荷５５は、無停電電源システム３１から出力端子Ｔ４を介して供給される商用周波数の交流電力によって駆動される。

電流検出器２２Ａは、変圧器５２Ａの２次巻線から負荷５５に流れる電流Ｉ５を検出し、検出値を示す信号を演算器１２Ａに出力する。電圧検出器５Ａは、変圧器５２Ａの２次巻線から出力される交流電圧ＶＩＡを検出し、検出値を示す信号を位相検出器８Ａに出力する。位相検出器８Ａは、電圧検出器５Ａの出力信号に基づいて、交流電圧ＶＩＡの位相角度を求め、求めた位相角度を示す信号を演算器１２Ａに出力する。

演算器１２Ａは、電流検出器２２Ａの出力信号と位相検出器８Ａの出力信号とに基づいて、入力電流Ｉ５に含まれる無効電流ＩＬｑＡを求め、求めた無効電流ＩＬｑＡを示す信号を加算器１４Ａに出力する。加算器１４Ａは、演算器１２の出力信号と電流指令器１３の出力信号と演算器１２Ａの出力信号とを加算し、加算結果を示す信号を切換回路１５に出力する。加算器１４Ａの出力信号は、無効電流ＩＬｑ＋ＩＬｑＡと実効電流Ｉｄとを示している。

切換回路１５は、停電検出器６の出力信号に基づいて動作し、停電が発生していない場合は加算器１４Ａの出力信号を電流指令器１６に与え、停電が発生している場合は電流検出器１０の出力信号を電流指令器１６に与える。

電流指令器１６は、停電が発生していない場合には、加算器１４Ａの出力信号に基づいて動作し、電力変換器３が電源ノードＮ１に出力すべき実効電流（−Ｉｄ）と、入力電流Ｉ３＋Ｉ５に含まれる無効電流を最小にするために電力変換器３が電源ノードＮ１に出力すべき無効電流（−Ｉｑｃ）とを求め、求めた電流（−Ｉｄ−Ｉｑｃ）を示す電流指令値をＰＷＭ制御部１７に出力する。実効電流Ｉｄと無効電流Ｉｑｃの和は、電力変換器３の定格電流以下に制限される。

電流指令器１６は、停電が発生している場合には、電流検出器１０の出力信号に基づいて動作し、負荷５４に流れる電流を定格電流にするための電流指令値を生成し、生成した電流指令値を示す信号をＰＷＭ制御部１７に出力する。これにより、電力変換器３から負荷５４に交流電力が供給され、バッテリ４に直流電力が蓄えられている期間は負荷５４の運転が継続される。停電が発生した場合は、負荷５３，５５の運転は停止される。

他の構成および動作は、実施の形態２と同じであるので、その説明は繰り返さない。この実施の形態４では、実施の形態２と同じ効果が得られる。

[実施の形態５]
図６は、この発明の実施の形態５による無停電電源システム３５の構成を示す回路ブロック図であって、図４と対比される図である。図６を参照して、無停電電源システム３５が図４の無停電電源システム２５と異なる点は、変圧器５２Ａおよび出力端子Ｔ４が追加され、電圧検出器５が入力端子Ｔ１の交流電圧ＶＩＡを検出する点である。

変圧器５２Ａの１次巻線は、変圧器５２の１次巻線とともに入力端子Ｔ１に接続される。変圧器５２Ａの２次巻線は、出力端子Ｔ４に接続される。出力端子Ｔ４には、負荷５５が接続される。負荷５５は、無停電電源システム３１から出力端子Ｔ４を介して供給される商用周波数の交流電力によって駆動される。

電流検出器２２は、入力端子Ｔ１から変圧器５２，５２Ａの１次巻線に流れる交流電流Ｉ６を検出し、検出値を示す信号を演算器１２に出力する。電圧検出器５は、入力端子Ｔ１の交流電圧ＶＩＡを検出し、検出値を示す信号を位相検出器８に出力する。位相検出器８は、電圧検出器５の出力信号に基づいて、交流電圧ＶＩＡの位相角度を求め、求めた位相角度を示す信号を演算器１２に出力する。

演算器１２は、電流検出器２２の出力信号と位相検出器８の出力信号とに基づいて、入力電流Ｉ６に含まれる無効電流を求め、求めた無効電流を示す信号を加算器１４に出力する。加算器１４は、演算器１２の出力信号と電流指令器１３の出力信号とを加算し、加算結果を示す信号を切換回路１５に出力する。加算器１４の出力信号は、電源ノードＮ１から電力変換器３に流入する実効電流Ｉｄおよび無効電流Ｉｑｃを示している。

切換回路１５は、停電検出器６の出力信号に従って、停電が発生していない場合は加算器１４の出力信号を電流指令器１６に与え、停電が発生している場合は電流検出器１０の出力信号を電流指令器１６に与える。

電流指令器１６は、停電が発生していない場合には、加算器１４の出力信号に基づいて動作し、電力変換器３が電源ノードＮ１に出力すべき実効電流（−Ｉｄ）と、入力電流Ｉ６に含まれる無効電流を最小にするために電力変換器３が電源ノードＮ１に出力すべき無効電流（−Ｉｑｃ）とを求め、求めた電流（−Ｉｄ−Ｉｑｃ）を示す信号をＰＷＭ制御部１７に出力する。実効電流Ｉｄと無効電流Ｉｑｃの和は、電力変換器３の定格電流以下に制限される。

電流指令器１６は、停電が発生している場合には、電流検出器１０の出力信号に基づいて動作し、負荷５４に流れる電流を定格電流にするための電流指令値を生成し、生成した電流指令値を示す信号をＰＷＭ制御部１７に出力する。これにより、電力変換器３から負荷５４に交流電力が供給され、バッテリ４に直流電力が蓄えられている期間は負荷５４の運転が継続される。停電が発生した場合は、負荷５３，５５の運転は停止される。

他の構成および動作は、実施の形態３と同じであるので、その説明は繰り返さない。この実施の形態５では、実施の形態３と同じ効果が得られる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，２１，２５，３１，３５ 無停電電源システム、Ｔ１ 入力端子、Ｔ２〜Ｔ４ 出力端子、２ スイッチ、３ 電力変換器、４ バッテリ、５，５Ａ 電圧検出器、６ 停電検出器、７ スイッチ制御部、８，８Ａ 位相検出器、９，１０，２２，２２Ａ 電流検出器、１１，１４，１４Ａ 加算器、１２，１２Ａ 演算器、１３，１６ 電流指令器、１５ 切換回路、１７ ＰＷＭ制御部、５１ 商用交流電源、５２，５２Ａ 変圧器、５３〜５５ 負荷。

Claims (6)

1. 第１の電極が交流電源から供給される交流電力を受けるとともに第１の負荷に接続され、第２の電極が第２の負荷に接続され、前記交流電源からの交流電圧が正常である第１の場合はオンされ、前記交流電源からの交流電圧が異常である第２の場合はオフされるスイッチと、
   前記交流電源から前記第１および第２の負荷に流れる無効電流を検出する無効電流検出器と、
   前記スイッチの第２の電極と電力貯蔵装置との間に接続され、前記第１の場合は、前記交流電源から前記スイッチを介して供給される交流電力を直流電力に変換して前記電力貯蔵装置に蓄え、前記第２の場合は、前記電力貯蔵装置の直流電力を交流電力に変換して前記第２の負荷に供給する電力変換器とを備え、
   前記電力変換器は、さらに、前記第１の場合には、前記無効電流検出器によって検出される無効電流が最小になるように前記スイッチの第２の電極側に無効電流を供給する、無停電電源システム。
2. 前記無効電流検出器は、
   前記スイッチの第１の電極の交流電圧の位相角度を検出する位相検出器と、
   前記交流電源から前記第１の負荷に供給される交流電流の瞬時値を検出する第１の電流検出器と、
   前記交流電源から前記第２の負荷に供給される交流電流の瞬時値を検出する第２の電流検出器と、
   前記位相検出器、前記第１の電流検出器、および前記第２の電流検出器の検出結果に基づいて、前記交流電源から前記第１および第２の負荷に供給される無効電流を求める演算器とを含む、請求項１に記載の無停電電源システム。
3. 前記無効電流検出器は、
   前記スイッチの第１の電極の交流電圧の位相角度を検出する位相検出器と、
   前記交流電源から前記第１および第２の負荷に供給される交流電流の瞬時値を検出する電流検出器と、
   前記位相検出器および前記電流検出器の検出結果に基づいて、前記交流電源から前記第１および第２の負荷に供給される無効電流を求める演算器とを含む、請求項１に記載の無停電電源システム。
4. さらに、前記交流電源と前記スイッチの第１の電極との間に設けられた変圧器を備え、
   前記無効電流検出器は、
   前記スイッチの第１の電極の交流電圧の位相角度を検出する位相検出器と、
   前記交流電源と前記変圧器との間に流れる交流電流の瞬時値を検出する電流検出器と、
   前記位相検出器および前記電流検出器の検出結果に基づいて、前記交流電源から前記第１および第２の負荷に供給される無効電流を求める演算器とを含む、請求項１に記載の無停電電源システム。
5. さらに、前記交流電源と前記スイッチの第１の電極との間に設けられた第１の変圧器と、
   前記交流電源と第３の負荷との間に設けられた第２の変圧器とを備え、
   前記無効電流検出器は、前記交流電源から前記第１〜第３の負荷に供給される無効電流を検出し、
   前記無効電流検出器は、
   前記スイッチの第１の電極の交流電圧の位相角度を検出する第１の位相検出器と、
   前記第１の変圧器と前記スイッチの第１の電極との間に流れる交流電流の瞬時値を検出する第１の電流検出器と、
   前記第１の位相検出器および前記第１の電流検出器の検出結果に基づいて、前記交流電源から前記第１および第２の負荷に供給される無効電流を求める第１の演算器と、
   前記第２の変圧器から前記第３の負荷に供給される交流電圧の位相角度を検出する第２の位相検出器と、
   前記第２の変圧器と前記第３の負荷との間に流れる交流電流の瞬時値を検出する第２の電流検出器と、
   前記第２の位相検出器および前記第２の電流検出器の検出結果に基づいて、前記交流電源から前記第３の負荷に供給される無効電流を求める第２の演算器と、
   前記第１および第２の演算器によって求められた無効電流を加算して、前記交流電源から前記第１〜第３の負荷に供給される無効電流を求める加算器とを含む、請求項１に記載の無停電電源システム。
6. さらに、前記交流電源と前記スイッチの第１の電極との間に設けられた第１の変圧器と、
   前記交流電源と第３の負荷との間に設けられた第２の変圧器とを備え、
   前記無効電流検出器は、前記交流電源から前記第１〜第３の負荷に供給される無効電流を検出し、
   前記無効電流検出器は、
   前記交流電源から前記第１および第２の変圧器に供給される交流電圧の位相角度を検出する位相検出器と、
   前記交流電源から前記第１および第２の変圧器に流れる交流電流の瞬時値を検出する電流検出器と、
   前記位相検出器および前記電流検出器の検出結果に基づいて、前記交流電源から前記第１〜第３の負荷に供給される無効電流を求める演算器とを含む、請求項１に記載の無停電電源システム。

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