JP2020031528A - 無停電電源装置及びその動作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回路構成を簡略化する無停電電源装置及びその動作方法を提供する。【解決手段】無停電電源装置１００は、入力電源Ｖｉｎを受ける入力端１００−１と負荷２００に連結された出力端１００−２とを有し、スイッチング部１０と、充電部２０と、エネルギー蓄積部３０と、変換部４０と、制御部５０とを含む。入力電源があるとき、スイッチング部は、出力端に第１の出力電源を供給し、充電部は、入力電源を第１の電源Ｖ１に変換し、第１の電源を制御部に供給するとともにエネルギー蓄積部を充電する。入力電源がないとき、変換部は、エネルギー蓄積部の電力Ｖｃを第２の出力電源Ｖｏ２に変換し、第２の出力電源を出力端に供給する。変換部は、充電部に第２の電源Ｖ２を供給して、充電部に第２の電源を第１の電源に変換させるとともに第１の電源を制御部に供給する。【選択図】図２

Description

本発明は、無停電電源装置及びその動作方法に関し、特に回路構成を簡略化する無停電電源装置及びその動作方法に関する。

技術の継続的な発展に伴い、電力機器の給電品質に対する要求がますます高まってきている。電力機器の安全性を確保するためには、無停電電源装置が重要視されている。使用のニーズを満たすために、無停電電源装置の回路構成は、コスト削減及び体積縮小化の研究・製造が進められている。

図１は、従来の無停電電源装置を示す概略ブロック図である。同図に示すように、従来の無停電電源装置１００Ａは、スイッチング部１０Ａと、充電部２０Ａと、エネルギー蓄積部３０Ａと、変換部４０Ａと、スイッチング電源部ＳＰＳと、制御部５０Ａとを含んでいる。入力電源Ｖｉｎがある場合、充電部２０Ａは、入力電源Ｖｉｎを受け、入力電源Ｖｉｎを変換してエネルギー蓄積部３０Ａを充電する。それとともに、スイッチング電源部ＳＰＳは、充電部２０Ａの出力電源を受け、充電部２０Ａの出力電源を変換して制御部５０Ａに供給する。入力電源Ｖｉｎがない場合、スイッチング電源装置ＳＰＳは、エネルギー蓄積部３０Ａの出力電源を受け、エネルギー蓄積部３０Ａの出力電源を変換して制御部５０Ａに供給する。

しかしながら、エネルギー蓄積部３０Ａから制御部５０Ａに供給される電力は、制御部５０Ａの正常動作に必要な安定した動作電源を供給するために、もう１段の変換回路（ここで、スイッチング電源部ＳＰＳを指す）を通過する必要がある。そのため、無停電電源装置の体積を小さくすることができず、回路コストを低減することができないという欠点に加えて、この１段の変換回路による変換が損失を増大させ、高効率・低損失化という要求を満たすことができない。

そこで、統合した変換部及び特別な接続関係で１段の変換回路を省く無停電電源装置及びその動作方法を如何にして設計するかということは、本発明者が克服して解決を求める重要な課題となっている。

本発明は、従来技術の問題を克服するための無停電電源装置を提供する。従って、本発明の無停電電源装置は、入力電源を受ける入力端と負荷に連結された出力端とを有し、入力端及び出力端に連結されたスイッチング部と、入力端に連結された充電部と、充電部に連結されたエネルギー蓄積部と、充電部、エネルギー蓄積部及び出力端に連結された変換部と、充電部に連結された制御部と、を含む。入力電源がある場合、スイッチング部は、入力電源を第１の出力電源となるようにスイッチングし、当該第１の出力電源を出力端に出力し、充電部は、入力電源を第１の電源に変換し、当該第１の電源を制御部に供給するとともにエネルギー蓄積部を充電し、入力電源がない場合、変換部は、エネルギー蓄積部の電力を第２の出力電源に変換し、当該第２の出力電源を出力端に供給し、変換部は、充電部に第２の電源を供給して、充電部に第２の電源を第１の電源に変換させるとともに第１の電源を制御部に供給する。

本発明は、従来技術の問題を克服するための無停電電源装置の動作方法を提供する。従って、本発明の無停電電源装置は、入力電源を受け、第１の出力電源又は第２の出力電源を負荷に供給し、スイッチング部と、充電部と、エネルギー蓄積部と、変換部と、制御部とを含み、無停電電源装置の動作方法は、（ａ）入力電源があるとき、スイッチング部は、入力電源を第１の出力電源となるようにスイッチングするステップと、（ｂ）入力電源があるとき、充電部は、入力電源を第１の電源に変換し、当該第１の電源を制御部に供給するとともにエネルギー蓄積部を充電するステップと、（ｃ）入力電源がないとき、変換部は、エネルギー蓄積部の電力を第２の出力電源に変換するステップと、（ｄ）入力電源がないとき、変換部は、エネルギー蓄積部の電力を第２の電源に変換し、当該第２の電源を充電部に供給し、充電部は、第２の電源を第１の電源に変換し、当該第１の電源を制御部に供給するステップと、を含む。

本発明の特徴と利点は次の通りである。
（１）充電部の第１の入力側と変換部の第２の出力側との連結関係により、無停電電源装置が動作しているときに充電部の変換回路を共有できるため、従来の無停電電源装置における充電部と制御部との間に介在して連結されたスイッチング電源部の回路を省くことができる。その結果、無停電電源装置のコスト削減、体積縮小を実現することができる。
（２）入力電源があるときにスイッチング部がオンして、入力電源がないときにスイッチング部がオフする特性により、入力電源がない場合、エネルギー蓄積部から出力されたエネルギー蓄積電源は、充電部を介してエネルギー蓄積部に逆流しないので、電源の不要な消費を避ける効果を達成することができる。
（３）制御部が一次側と二次側とから電気的に絶縁された絶縁トランスを含むことにより、ユーザが無停電電源装置を操作する際の電気安全を確保することができる。
（４）変換部に含まれるフィルタ素子は、矩形波の第２の電源を連続的な正の正弦半波の第２の電源にフィルタリングして、無停電電源装置の全体効率を向上させることができる。

従来の無停電電源装置を示す概略ブロック図である。 本発明の無停電電源装置を示す概略ブロック図である。 本発明の無停電電源装置の第１の実施形態の回路図である。 本発明の無停電電源装置の第２の実施形態の回路図である。 本発明の無停電電源装置の動作方法を示すフローチャートである。

本発明が上記の目的を達成するために採用する技術、手段及び効果がより詳細に理解されるように、以下で本発明に関する詳細な説明及び図面を参照されたい。添付の図面は単に参考及び説明用として供給するものであって、本発明を制限するためのものではない。

図２は、本発明の無停電電源装置を示す概略ブロック図である。無停電電源装置１００は、入力端１００−１と出力端１００−２とを有する。入力端１００−１は、入力電源Ｖｉｎを受け、出力端１００−２は負荷２００に連結される。無停電電源装置１００は、スイッチング部１０と、充電部２０と、エネルギー蓄積部３０と、変換部４０と、制御部５０とを含む。スイッチング部１０の一端は入力端１００−１に連結され、他端は出力端１００−２に連結される。充電部２０の一端は入力端１００−１に連結され、他端はエネルギー蓄積部３０と制御部５０とに連結される。変換部４０の第１の端は出力端１００−２に連結され、第２の端はエネルギー蓄積部３０に連結される。また、変換部４０の第３の端は、充電部２０に連結され、第２の電源Ｖ２を充電部２０に供給する。以下、変換部４０と充電部２０との連結位置及び第２の電源Ｖ２の供給タイミングについて、より詳細に説明する。

入力電源Ｖｉｎが供給される場合、スイッチング部１０は、入力電源Ｖｉｎを受け、入力電源Ｖｉｎに応じて第１の出力電源Ｖｏ１を出力端１００−２に供給する。これにより、無停電電源装置１００は、負荷２００の動作に必要な電力として第１の出力電源Ｖｏ１を供給する。このとき、充電部２０は、入力電源Ｖｉｎを受け、入力電源Ｖｉｎを第１の電源Ｖ１に変換して第１の電源Ｖ１を出力してエネルギー蓄積部３０を充電する。それとともに、充電部２０が出力する第１の電源Ｖ１も制御部５０に供給されて、制御部５０の動作に必要な電力を供給する。さらに、第１の電源Ｖ１の大きさが制御部５０におけるコントローラ５６（図２参照）に給電するのに不適切である場合、例えば、第１の電源Ｖ１の大きさがコントローラ５６の動作電圧よりかなり大きい場合には、降圧された第１の電源Ｖ１の大きさをコントローラ５６に給電するのに適切にするように、第１の電源Ｖ１を受けて第１の電源Ｖ１の大きさを下げるための降圧回路、例えば、低損失レギュレータ（ｌｏｗ−ｄｒｏｐｏｕｔ ｒｅｇｕｌａｔｏｒ，ＬＤＯ）が必要である。

入力電源Ｖｉｎがない場合、エネルギー蓄積部３０は、エネルギー蓄積電源Ｖｃを変換部４０に供給する。ここで、エネルギー蓄積電源Ｖｃは、入力電源Ｖｉｎがあるときに、入力電源Ｖｉｎの給電によりエネルギー蓄積部３０に蓄積された電気エネルギーである。変換部４０は、エネルギー蓄積電源Ｖｃを第２の出力電源Ｖｏ２に変換し、第２の出力電源Ｖｏ２を出力端１００−２に出力する。これにより、無停電電源装置１００は、負荷２００の動作に必要な電力として第２の出力電源Ｖｏ２を供給する。このとき、変換部４０は、第３の端を介して第２の電源Ｖ２を充電部２０に供給し、充電部２０は、第２の電源Ｖ２を第１の電源Ｖ１に変換し、第１の電源Ｖ１を制御部５０に供給して、制御部５０の動作に必要な電力を供給する。

無停電電源装置１００は、スイッチ部６０をさらに含む。スイッチ部６０の一端は充電部２０に連結され、他端はエネルギー蓄積部３０に連結される。スイッチ部６０により入力電源Ｖｉｎがあることを検出すると、スイッチ部６０がオンして、第１の電源Ｖ１は、スイッチ部６０が導通する経路を通じてエネルギー蓄積部３０に充電されることができる。スイッチ部６０により入力電源Ｖｉｎがないことを検出すると、スイッチ部６０がオフして、充電部２０とエネルギー蓄積部３０との間の経路が遮断されるため、充電部２０が出力する第１の電源Ｖ１は、エネルギー蓄積部３０に充電されることができない。なお、本発明の一実施形態では、スイッチ部６０のオン／オフの制御は、制御部５０によって入力電源Ｖｉｎがあるか否かを検出することで、制御信号を出力してスイッチ部６０を制御してもよい。

制御部５０は、絶縁トランス５２と、通信部５４と、コントローラ５６とを含む。コントローラ５６は、無停電電源装置１００の正常動作を制御する。ユーザは、通信部５４を介して無停電電源装置１００の動作モードを設定したり、他の電子機器の通信インタフェースと通信したりすることができる。具体的に、絶縁トランス５２の一端は充電部２０に連結され、他端は通信部５４に連結されることで、充電部２０が供給する第１の電源Ｖ１が絶縁トランス５２を介して通信部５４に結合されて、通信部５４の動作に必要な電力を供給する。コントローラ５６は、充電部２０に連結され、第１の電源Ｖ１は、コントローラ５６の動作に必要な電力を供給する。さらに、通信部５４は、通常、無停電電源装置１００の外部に配置され（無停電電源装置１００のケーシング表面に配置されるが、これに限定されず）、絶縁トランス５２は、絶縁トランス５２の一次側と二次側とを電気的に絶縁してユーザが無停電電源装置１００を操作する際の電気安全を確保するものである。コントローラ５６は、通常、無停電電源装置１００の内部に配置され、無停電電源装置１００の各部の正常動作を維持するための制御信号を出力する。したがって、通常操作の場合には、コントローラ５６が通常ユーザによって触れられないため、絶縁トランスを配置しなくてもよい。しかし、実際の応用では、無停電電源装置１００の実際の需要に応じて配置してもよい。

また、入力電源Ｖｉｎがない場合、制御部５０及び負荷２００の動作に必要な電力は、エネルギー蓄積部３０により提供される。エネルギー蓄積部３０の電力が持続的に消費される場合、エネルギー蓄積電源Ｖｃの電圧値は、エネルギー蓄積部３０での連続的な電力消費によって徐々に減少する。エネルギー蓄積部３０によってエネルギー蓄積電源Ｖｃが制御部５０に直接供給されると、エネルギー蓄積電源Ｖｃの電圧値が低下して制御部５０が正常に動作しなくなるおそれがある。したがって、エネルギー蓄積電源Ｖｃは、制御部５０によって受ける電源（本発明の一実施形態では、第１の電源Ｖ１を指す）の電圧値の安定性を維持するために、１段の変換部（本発明の一実施形態では、変換部４０及び充電部２０を指す）を通過しなければならない。

図３Ａは、本発明の無停電電源装置の第１の実施形態の回路図である。図２と併せて参照する。本実施形態では、無停電電源装置１００は、ＡＣ入力−ＡＣ出力型の無停電電源装置であり、スイッチング部１０は、スイッチ素子である。入力電源Ｖｉｎがある場合には、スイッチング部１０がオンして入力電源Ｖｉｎが第１の出力電源Ｖｏ１となり出力端１００−２から負荷２００に供給される。入力電源Ｖｉｎがない場合には、スイッチング部１０がオフし、エネルギー蓄積部３０から変換部４０を介して第２の出力電源Ｖｏ２に電力が供給され、第２の出力電源Ｖｏ２が出力端１００−２を介して負荷２００に供給される。したがって、負荷２００は、入力電源Ｖｉｎの有無に関わらず、必要な電力供給を得ることができる。

充電部２０は、第１の整流部２２と、第１のＤＣ変換部２４とを含む。第１の整流部２２の一端は入力端１００−１に連結され、他端は第１のＤＣ変換部２４に連結される。第１のＤＣ変換部２４は、第１の入力側２４−１と、第１の出力側２４−２と、第１の変圧素子２４−３とを含む。第１の入力側２４−１は、第１の整流部２２と変換部４０とに連結される。第１の出力側２４−２は、制御部５０に連結され、スイッチ部６０を介してエネルギー蓄積部３０に連結される。第１の変圧素子２４−３は、第１の入力側２４−１と第１の出力側２４−２との間に介在して連結され、第１の入力側２４−１の電力を電磁結合方式で第１の出力側２４−２に結合させる。なお、本発明の一実施形態では、第１のＤＣ変換部２４は、フライバックコンバータ（Ｆｌｙｂａｃｋ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）であり、主として大きな電源を小さな電源に変換するものである（例えば、１８０Ｖを１２Ｖに変換するが、これに限定されない）。また、第１の変圧素子２４−３を用いて大きな電源と小さな電源とを電気的に絶縁させるが、これに限定されない。換言すれば、本発明の技術分野で知られているＤＣコンバータであれば、本実施形態の範囲に含まれるべきである。

第１の整流部２２は、入力電源Ｖｉｎを整流した後、整流され入力電源Ｖｉｎを第１のＤＣ変換部２４の第１の入力側２４−１に供給する。第１のＤＣ変換部２４は、整流された入力電源Ｖｉｎを第１の電源Ｖ１に変換した後、第１の出力側２４−２を介して第１の電源Ｖ１を出力する。又は、第１のＤＣ変換部２４は、変換部４０によりエネルギー蓄積部３０の電力から変換された第２の電源Ｖ２を、第１の電源Ｖ１に変換した後、第１の出力側２４−２を介して第１の電源Ｖ１を出力する。

入力電源Ｖｉｎがあると、スイッチ部６０がオンする。第１のＤＣ変換部２４は、整流された入力電源Ｖｉｎを第１の電源Ｖ１に変換した後、第１の出力側２４−２を介して第１の電源Ｖ１を出力する。第１の電源Ｖ１は、第１の出力側２４−２により制御部５０に供給され、スイッチ部６０を介してエネルギー蓄積部３０に充電される。

入力電源Ｖｉｎがない場合には、スイッチ部６０がオフして、第１の出力側２４−２とエネルギー蓄積部３０との間の経路を遮断する。第１のＤＣ変換部２４は、第２の電源Ｖ２を第１の電源Ｖ１に変換した後、第１の出力側２４−２を介して第１の電源Ｖ１を出力する。第１の電源Ｖ１は、第１の出力側２４−２により制御部５０に供給されるが、エネルギー蓄積部３０に充電されることができない。

変換部４０は、第２のＤＣ変換部４２とインバータ部４４とを含み、第２のＤＣ変換部４２は、第２の入力側４２−１と、第２の出力側４２−２と、第２の変圧素子４２−３とを備える。第２の入力側４２−１は、エネルギー蓄積部３０に連結され、第２の出力側４２−２（即ち、図１に示した変換部４０の第３の端）は、インバータ部４４の一端と、第１のＤＣ変換部２４の第１の入力側２４−１とに連結され、インバータ部４４の他端は、出力端１００−２に連結される。第２の変圧素子４２−３は、第２の入力側４２−１と第２の出力側４２−２との間に介在して連結され、電磁結合方式で第２の入力側４２−１を第２の出力側４２−２に結合させる。

入力電源Ｖｉｎがない場合、第２のＤＣ変換部４２は、エネルギー蓄積部３０から供給されたエネルギー蓄積電源Ｖｃを第２の電源Ｖ２に変換し、第２の出力側４２−２を通じて第１の入力側２４−１及びインバータ部４４に第２の電源を供給する。インバータ部４４は、第２の電源Ｖ２を第２の出力電源Ｖｏ２に反転変換し、出力端１００−２を介して負荷２００に供給する。なお、本発明の一実施形態では、第１の入力側２４−１の電力が第２の出力側４２−２へ逆流することを防止するように、第２の出力側４２−２と第１の入力側２４−１との間にダイオードＤ１を追加してもよい。また、本発明の一実施形態では、第２のＤＣ変換部４２は、プッシュプルコンバータ（Ｐｕｓｈ−ｐｕｌｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）であり、主として小さな電源を大きな電源に変換するものである（例えば、１２Ｖを１８０Ｖに変換するが、これに限定されない）。また、第２の変圧素子４２−３を用いて小さな電源と大きな電源とを電気的に絶縁させるが、これに限定されない。換言すれば、本発明の技術分野で知られているＤＣコンバータであれば、本実施形態の範囲に含まれるべきである。

第２のＤＣ変換部４２は、フィルタ素子４２−４（破線の枠で示されているが、例えば、インダクタであるが、これに限定されない）を含み、フィルタ素子４２−４は、第２の変圧素子４２−３と第２の出力側４２−２との間に介在して連結され、第２の電源Ｖ２をフィルタリングする。具体的に、フィルタ素子４２−４が追加されていない場合、第２のＤＣ変換部４２は、ＤＣのエネルギー蓄積電源Ｖｃを矩形波の第２の電源Ｖ２に変換し、第２の出力側４２−２から矩形波の第２の電源Ｖ２を第１の入力側２４−１及びインバータ部４４に供給する。インバータ部４４は、矩形波の第２の電源Ｖ２を正負の矩形波（正弦波と類似）の第２の出力電源Ｖｏ２に変換し、第２の出力電源Ｖｏ２を出力端１００−２に供給する。フィルタ素子４２−４が追加されている場合、フィルタ素子４２−４は、矩形波の第２の電源Ｖ２を連続的な正の正弦半波の第２の電源Ｖ２にフィルタリングすることができ、第２の出力側４２−２から連続的な正の正弦半波の第２の電源Ｖ２第１の入力側２４−１及びインバータ部４４に供給する。インバータ部４４は、連続的な正の正弦半波の第２の電源Ｖ２を正弦波の第２の出力電源Ｖｏ２に変換し、第２の出力電源Ｖｏ２を出力端１００−２に供給する。このようにして、第２のＤＣ変換部４２にフィルタ素子４２−４が追加されることにより、無停電電源装置１００の全体効率を向上させることができる。

図３Ｂは、本発明の無停電電源装置の第２の実施形態の回路図である。図２〜図３Ａを併せて参照する。本実施形態において、無停電電源装置１００’は、ＡＣ入力−ＤＣ出力型の無停電電源装置であり、スイッチング部１０’は、ＡＣ−ＤＣコンバータである。入力電源Ｖｉｎがある場合、スイッチング部１０’は、入力電源Ｖｉｎを第１の出力電源Ｖｏ１’に変換し、出力端１００−２を介して第１の出力電源Ｖｏ１’を負荷２００に供給する。入力電源Ｖｉｎがない場合、スイッチング部１０’は動作せず、エネルギー蓄積部３０から変換部４０’を介して第２の出力電源Ｖｏ２’に電力が供給され、第２の出力電源Ｖｏ２’が出力端１００−２を介して負荷２００に供給される。

スイッチング部１０’は、第２の整流部１２と、第３のＤＣ変換部１４とを含む。第２の整流部１２の一端は入力端１００−１に連結され、他端は第３のＤＣ変換部１４の一端に連結され、第３のＤＣ変換部１４の他端は出力端１００−２に連結される。入力電源Ｖｉｎがある場合、第２の整流部１２は、入力電源Ｖｉｎを第３の電源Ｖ３に整流し、第３のＤＣ変換部１４は、第３の電源Ｖ３を第１の出力電源Ｖｏ１’に変換し、出力端１００−２に第１の出力電源Ｖｏ１’を供給する。なお、本発明の一実施形態では、第３のＤＣ変換部１４の種類が限定されず、本発明の技術分野で知られているＤＣコンバータであれば、本実施形態の範囲に含まれるべきである。

変換部４０’は、第２のＤＣ変換部４２’を含み、第２のＤＣ変換部４２’は、第２の入力側４２−１と、第２の出力側４２−２と、第２の変圧素子４２−３とを含む。第２の入力側４２−１は、エネルギー蓄積部３０に連結され、第２の出力側４２−２（即ち、図１に示した変換部４０の第３の端）は、出力端１００−２と第１のＤＣ変換部２４の第１の入力側２４−１とに連結される。第２の変圧素子４２−３は、第２の入力側４２−１と第２の出力側４２−２との間に介在して連結され、電磁結合方式で第２の入力側４２−１を第２の出力側４２−２に結合させる。入力電源Ｖｉｎがない場合、第２のＤＣ変換部４２’は、エネルギー蓄積電源Ｖｃを第２の電源Ｖ２に変換し、第２の出力側４２−２を通じて第１の入力側２４−１に第２の電源を供給する。また、第２のＤＣ変換部４２’は、第２の電源Ｖ２を第２の出力電源Ｖｏ２’とし、出力端１００−２に第２の出力電源Ｖｏ２’を供給して負荷２００の動作に必要な電力を供給する。

なお、本実施形態では説明していない充電部２０は、図３Ａと同じ回路構成、接続関係、制御方法を有する。また、本発明の一実施形態において、第２のＤＣ変換部４２’は、フライバックコンバータ（Ｆｌｙｂａｃｋ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）であり、その回路構成が図３Ａの充電部２０の第１のＤＣ変換部２４と同じであるため、その電力変換機能が第１のＤＣ変換部２４の変換機能と同様であるが、これに限定されない。換言すれば、本発明の技術分野で知られているＤＣコンバータであれば、本実施形態の範囲に含まれるべきである。

図４は、本発明の無停電電源装置の動作方法を示すフローチャートである。図２〜図３Ｂをあわせて参照する。無停電電源装置は、入力電力Ｖｉｎを受け、第１の出力電源Ｖｏ１又は第２の出力電源Ｖｏ２を負荷２００に供給する。無停電電源装置の動作方法は、以下のステップを含む。まず、入力電源がある場合、スイッチング部は第１の出力電源を供給する（Ｓ１００）。無停電電源装置１００がＡＣ入力−ＡＣ出力型の無停電電源装置であり、入力電源Ｖｉｎがある場合には、スイッチング部１０がオンして、入力電源Ｖｉｎが第１の出力電源Ｖｏ１となり、出力端１００−２から負荷２００に供給される。無停電電源装置１００’がＡＣ入力−ＤＣ出力型の無停電電源装置であり、入力電源Ｖｉｎがある場合、スイッチング部１０’は、入力電源Ｖｉｎを第１の出力電源Ｖｏ１’に変換し、出力端１００−２を介して負荷２００に第１の出力電源Ｖｏ１’を供給する。

そして、入力電源がある場合、充電部は、入力電源を第１の電源に変換し、第１の電源を制御部に供給するとともに、エネルギー蓄積部を充電する（Ｓ１２０）。充電部２０は、第１の整流部２２と、第１のＤＣ変換部２４とを含む。第１の整流部２２は、入力電源Ｖｉｎを整流した後、整流された入力電源Ｖｉｎを第１のＤＣ変換部２４の第１の入力部に供給する。第１のＤＣ変換部２４は、整流された入力電源Ｖｉｎを第１の電源Ｖ１に変換した後、第１の出力側２４−２を介して第１の電源Ｖ１を出力する。入力電源Ｖｉｎがある場合、第１のＤＣ変換部２４は、整流された入力電源Ｖｉｎを第１の電源Ｖ１に変換した後、第１の出力側２４−２を介して第１の電源Ｖ１を出力する。第１の電源Ｖ１は、第１の出力側２４−２により制御部５０に供給され、スイッチ部６０によりエネルギー蓄積部３０に充電される。

そして、入力電源がない場合、変換部は、エネルギー蓄積部の電力を第２の出力電源に変換する（Ｓ１４０）。無停電電源装置１００がＡＣ入力−ＡＣ出力型の無停電電源装置であり、入力電源Ｖｉｎがない場合、第２のＤＣ変換部４２は、エネルギー蓄積電源Ｖｃを第２の電源Ｖ２に変換し、第２の出力側４２−２を介して第２の電源Ｖ２を第１の入力側２４−１及びインバータ部４４に供給する。インバータ部４４は、第２の電源Ｖ２を第２の出力電源Ｖｏ２に反転変換し、出力端１００−２を介して負荷２００に供給する。無停電電源装置１００’がＡＣ入力−ＤＣ出力型の無停電電源装置であり、入力電源Ｖｉｎがない場合、第２のＤＣ変換部４２’は、エネルギー蓄積電源Ｖｃを第２の電源Ｖ２に変換し、第１の入力側２４−１を介して第２の電源Ｖ２を第２の出力側４２−２に供給する。また、第２のＤＣ変換部４２’は、第２の電源Ｖ２を第２の出力電源Ｖｏ２’とし、出力端１００−２に第２の出力電源Ｖｏ２’を供給して負荷２００の動作に必要な電力を供給する。

最後に、入力電源がない場合、変換部は、エネルギー蓄積部の電力を第２の電源に変換し、充電部に第２の電源を供給し、充電部は、第２の電源を第１の電源に変換し、第１の電源を制御部に第２の電源を供給する（Ｓ１６０）。入力電源Ｖｉｎがない場合、第１のＤＣ変換部２４は、第２の電源Ｖ２を第１の電源Ｖ１に変換した後、第１の出力側２４−２を介して第１の電源Ｖ１を出力する。第１の電源Ｖ１は、第１の出力側２４−２によって制御部５０に供給される。

以上により、本発明の１つ又は複数の実施形態は、以下の特徴と利点を有する。

（１）充電部の第１の入力側と変換部の第２の出力側との連結関係により、無停電電源装置が動作しているときに充電部の変換回路を共有できるため、従来の無停電電源装置における充電部と制御部との間に介在して連結されたスイッチング電源部の回路を省くことができる。その結果、無停電電源装置のコスト削減、体積縮小を実現することができる。

（２）入力電源があるときにスイッチング部がオンし、入力電源がないときにスイッチング部がオフする特性により、入力電源がない場合、エネルギー蓄積部から出力されたエネルギー蓄積電源は、充電部を介してエネルギー蓄積部に逆流しないので、電源の不要な消費を避ける効果を達成することができる。

（３）制御部が一次側と二次側とから電気的に絶縁された絶縁トランスを含むことにより、ユーザが無停電電源装置を操作する際の電気安全を確保することができる。

（４）変換部に含まれるフィルタ素子は、矩形波の第２の電源を連続的な正の正弦半波の第２の電源にフィルタリングして、無停電電源装置の全体効率を向上させることができる。

ただし、上記は、本発明の好ましい実施形態の詳細な説明及び図面に過ぎず、本発明の特徴はこれに限定されるものではないため、本発明を限定するために用いられるものではなく、本発明の全ての範囲は別紙の特許請求の範囲を基準とすべきである。およそ本発明の特許請求の範囲における技術的思想及びその類似の変化の実施形態に合うものは、いずれも本発明の範疇に含まれるものであって、当業者が本発明の範囲内で容易に想到し得る変化又は付加はいずれも本願の特許請求の範囲に含まれるものである。

＜先行技術＞
１００Ａ…無停電電源装置
１０Ａ…スイッチング部
２０Ａ…充電部
３０Ａ…エネルギー蓄積部
４０Ａ…変換部
ＳＰＳ…スイッチング電源部
５０Ａ…制御部
＜本発明＞
１００、１００’…無停電電源装置
１００−１…入力端
１００−２…出力端
１０、１０’…スイッチング部
１２…第２の整流部
１４…第３のＤＣ変換部
２０…充電部
２２…第１の整流部
２４…第１のＤＣ変換部
２４−１…第１の入力側
２４−２…第１の出力側
２４−３…第１の変圧素子
３０…エネルギー蓄積部
４０、４０’…変換部
４２、４２’…第２のＤＣ変換部
４２−１…第２の入力側
４２−２…第２の出力側
４２−３…第２の変圧素子
４２−４…フィルタ素子
４４…インバータ部
５０…制御部
５２…絶縁トランス
５４…通信部
５６…コントローラ
６０…スイッチ部
Ｄ１…ダイオード
２００…負荷
Ｖｉｎ…入力電源
Ｖｏ１、Ｖｏ１’…第１の出力電源
Ｖｏ２、Ｖｏ２’…第２の出力電源
Ｖ１…第１の電源
Ｖ２…第２の電源
Ｖ３…第３の電源
Ｖｃ…エネルギー蓄積電源

Claims (14)

1. 入力電源を受ける入力端と負荷に連結された出力端とを有する無停電電源装置であって、
   前記入力端及び前記出力端に連結されたスイッチング部と、
   前記入力端に連結された充電部と、
   前記充電部に連結されたエネルギー蓄積部と、
   前記充電部、前記エネルギー蓄積部及び前記出力端に連結された変換部と、
   前記充電部に連結された制御部と、を含み、
   前記入力電源がある場合、
   前記スイッチング部は、前記入力電源を第１の出力電源となるようにスイッチングし、当該第１の出力電源を前記出力端に出力し、
   前記充電部は、前記入力電源を第１の電源に変換し、当該第１の電源を前記制御部に供給するとともに前記エネルギー蓄積部を充電し、
   前記入力電源がない場合、
   前記変換部は、前記エネルギー蓄積部の電力を第２の出力電源に変換し、当該第２の出力電源を前記出力端に供給し、
   前記変換部は、前記充電部に第２の電源を供給して、前記充電部に前記第２の電源を前記第１の電源に変換させるとともに前記第１の電源を前記制御部に供給することを特徴とする無停電電源装置。
2. 前記充電部と前記エネルギー蓄積部とに連結されたスイッチ部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の無停電電源装置。
3. 前記充電部は、
   前記入力端に連結された第１の整流部と、
   前記第１の整流部に連結された第１の入力側及び前記エネルギー蓄積部に連結された第１の出力側を備える第１のＤＣ変換部と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の無停電電源装置。
4. 前記変換部は、
   前記エネルギー蓄積部に連結された第２の入力側と第２の出力側とを備える第２のＤＣ変換部と、
   前記第２の出力側と前記出力端に連結されたインバータ部と、を含むことを特徴とする請求項３に記載の無停電電源装置。
5. 前記第２のＤＣ変換部は、前記第２の出力側に連結され前記第２の電源をフィルタリングするフィルタ素子を含むことを特徴とする請求項４に記載の無停電電源装置。
6. 前記変換部は、前記エネルギー蓄積部に連結された第２の入力側及び前記出力端に連結された第２の出力側を備える第２のＤＣ変換部を含むことを特徴とする請求項３に記載の無停電電源装置。
7. 前記スイッチング部は、
   前記入力端に連結された第２の整流部と、
   前記第２の整流部と前記出力端とに連結された第３のＤＣ変換部と、を含むことを特徴とする請求項３に記載の無停電電源装置。
8. 前記制御部は、
   前記充電部に連結された絶縁トランスと、
   前記絶縁トランスに連結された通信部と、
   前記充電部に連結されたコントローラと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の無停電電源装置。
9. 入力電源を受け、第１の出力電源又は第２の出力電源を負荷に供給する無停電電源装置の動作方法であって、
   前記無停電電源装置は、スイッチング部と、充電部と、エネルギー蓄積部と、変換部と、制御部とを含み、
   前記動作方法は、
   前記入力電源があるとき、前記スイッチング部は、前記入力電源を第１の出力電源となるようにスイッチングするステップと、
   前記入力電源があるとき、前記充電部は、前記入力電源を第１の電源に変換し、当該第１の電源を前記制御部に供給するとともに前記エネルギー蓄積部を充電するステップと、
   前記入力電源がないとき、前記変換部は、前記エネルギー蓄積部の電力を第２の出力電源に変換するステップと、
   前記入力電源がないとき、前記変換部は、前記エネルギー蓄積部の電力を第２の電源に変換し、当該第２の電源を前記充電部に供給し、前記充電部は、前記第２の電源を前記第１の電源に変換し、前記第１の電源を前記制御部に供給するステップと、を含むことを特徴とする無停電電源装置の動作方法。
10. 前記充電部と前記エネルギー蓄積部とに連結されたスイッチ部をさらに含み、
    前記入力電源があるときには、前記第１の電源が前記エネルギー蓄積部を充電するように前記スイッチ部がオンし、
    前記入力電源がないときには、前記第１の電源が前記エネルギー蓄積部を充電しないように前記スイッチ部がオフすることを特徴とする請求項９に記載の無停電電源装置の動作方法。
11. 前記充電部は、第１の整流部と第１のＤＣ変換部とを含み、
    前記第１の整流部及び前記第１のＤＣ変換部は、前記入力電源を前記第１の電源に変換するか、又は前記第１のＤＣ変換部は、前記第２の電源を前記第１の電源に変換することを特徴とする請求項９に記載の無停電電源装置の動作方法。
12. 前記変換部は、第２のＤＣ変換部とインバータ部とを含み、
    前記第２のＤＣ変換部は、前記エネルギー蓄積部の電力を前記第２の電源に変換し、
    前記インバータ部は、前記第２の電源を前記第２の出力電源に変換することを特徴とする請求項９に記載の無停電電源装置の動作方法。
13. 前記変換部は、第２のＤＣ変換部を含み、
    前記第２のＤＣ変換部は、前記エネルギー蓄積部の電力を前記第２の電源に変換して、前記第２の電源を前記第２の出力電源とすることを特徴とする請求項９に記載の無停電電源装置の動作方法。
14. 前記スイッチング部は、第２の整流部と第３のＤＣ変換部とを含み、
    前記第２の整流部は、前記入力電源を第３の電源に整流し、
    前記第３のＤＣ変換部は、前記第３の電源を前記第１の出力電源に変換することを特徴とする請求項１３に記載の無停電電源装置の動作方法。