JP2728682B2 - 電算機用無停電付電源装置 - Google Patents

電算機用無停電付電源装置

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JP2728682B2 JP63165481A JP16548188A JP2728682B2 JP 2728682 B2 JP2728682 B2 JP 2728682B2 JP 63165481 A JP63165481 A JP 63165481A JP 16548188 A JP16548188 A JP 16548188A JP 2728682 B2 JP2728682 B2 JP 2728682B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電算機用無停電付電源装置に関するものであ
る。
〔従来の技術〕
例えば電気学会誌89巻5号B高周波インバータに記載
のように、無停電付電源装置の直流電圧を高周波交流電
圧に変換する回路において、変換周波数は転流回路であ
るC−R−Lの振動周波数によつて決定される。
従来、この転流回路はRを負荷抵抗の併用によつて構
成されていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術では転流回路を構成するC−R−LのR
に負荷抵抗を併用しており、Rは負荷変動により変つて
くる点について配慮がされておらず、転流周期すなわち
高周波出力の周波数と出力電圧値とが、負荷変動により
変つてくる問題点があつた。
また出力電圧値は上述の負荷変動の他に入力電源の変
動がそのまま現われる問題点があつた。
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、負荷お
よび電源の変動を受けても高周波電圧出力の周波数と電
圧値とが一定であることを可能とした電算機用無停電付
電源装置を提供することを目的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
すなわち本発明は、商用電源から直流に変換し、更に
高周波交流に変換する電算器用無停電付電源装置におい
て、前記装置を、3相の交流電源を整流して直流電流に
変換しバッテリーに蓄える整流部と、前記バッテリーの
直流電流を交流電流に変換して負荷に供給する変換部と
で構成し、かつ前記変換部を構成している転流回路,DC/
ACインバータ,DC/ACインバータのゲートに点弧指令を与
えるタイミングコントローラ,負荷供給電圧を検出する
交流出力電圧検出器,交流出力電圧を制御する交流出力
電圧制御装置を、前記バッテリー電源ラインに独立して
接続するとともに、前記転流回路を、前記バッテリーの
両端子に結合されたサイリスタ,リアクトル,コンデン
サの直列接続回路と、前記コンデンサと並列に設けら
れ、前記タイミングコントローラの指示で動作する第1
の転流用トランジスタおよび抵抗の直列接続体と、前記
リアクトルと並列に設けられ、前記タイミングコントロ
ーラの指示で動作する第2の転流用トランジスタとで構
成し、かつ前記DC/ACインバータの交流出力側を、前記
交流出力電圧検出器の検出値に基づいて交流出力電圧制
御装置から出力される制御用直流電流値によりそのイン
ダクタンスが変わる可飽和リアクトルと前記負荷とに、
直列接続するようになし初期の目的を達成するようにし
たものである。
またこの場合、前記転流回路のコンデンサを、前記リ
アクトルとの共振作用によりバッテリーの直流電圧の2
倍の電圧に充電された時点にて、前記第2の転流用トラ
ンジスタのベースに、ON信号を与えるように形成したも
のである。
〔作用〕
すなわちこのように形成された電源装置であると、負
荷および電源の変動が発生しても転流回路の定数が変動
することがなく、また出力電圧の変動が発生しても可飽
和リアクトルの増減作用により対処され、負荷の大小に
関係なく交流出力の周波数および負荷の分担電圧は一定
になり、負荷および電源の変動を受けても高周波電圧出
力の周波数と電圧値とを一定に保つことができるのであ
る。
〔実施例〕
以下、図示した実施例に基づいて本発明を説明する。
第1図から第4図には本発明の一実施例が示されてい
る。商用電源すなわち3相の交流電源1から直流に変換
し、更に高周波交流に変換する電算機用無停電付電源装
置において、本実施例では装置を、3相の交流電源1を
整流して直流電流に変換し、バツテリー2に蓄える整流
部3と、バツテリー2の直流電流を交流電流に変換して
負荷4に供給する変換部5とで構成すると共に、変換部
5を構成する転流回路5a,DC/ACインバータ5b,タイミン
グコントローラ17,交流出力電圧検出器22,出力電圧制御
装置23のうち前記転流回路5aをDC/ACインバータ5bから
独立して電源ラインに設け、かつDC/ACインバータ5b
に、負荷4と直列に直流電流値によつてそのインダクタ
ンスが変る可飽和リアクトル6を設けた。このようにす
ることにより負荷4および電源1の変動が発生しても整
流回路5aの定数は変動することがなく、出力電圧の変動
が発生しても可飽和リアクトル6を増減して対処できる
ようになつて、負荷4の大小に関係なく交流出力の周波
数および負荷4の分担電圧は一定になり、負荷4および
電源1の変動を受けても高周波電圧出力の周波数と電圧
値とが一定であることを可能とした電算機用無停電付電
源装置を得ることができる。
すなわち第1図に示されているように交流電源1より
出力される交流電流を、整流部3のAC/DCコンバータ
(整流器)3a、AVR3bによつて整流して直流電流に変換
し、バツテリー2に蓄える。そして整流後の直流電流を
変換部5によつて交流電流に変換して負荷4に供給す
る。停電が発生して交流電源1の出力が無くなつた場合
には、バツテリー2に蓄えるれている直流電流を変換部
5に送り込んで交流電流に変換し、負荷4に供給するこ
とによつて、停電時にも負荷4に対して電流を供給でき
る。
次に、各ブロツクの詳細構成を説明する。整流部3は
ダイオードとSCRとからなる整流器3aと、バツテリー2
の端子電圧を測定してバツテリー2の充電状態を判定
し、整流器3aのSCRを制御してバツテリー2の端子電圧
を一定に保つ働きをするAVR3bとから構成される。
バツテリー2は停電が発生した時、再び電圧が回復す
るまで、または、デイーゼルエンジン発電機等の補助電
源が定常運転状態となるまでの間、負荷4に対して電流
を供給できるだけの容量が必要となる。
変換部5は3相交流を発生させるために、3組の同様
な回路を位相を120゜ずつずらして運転しており、動作
は同じなので1組の変換部5についてのみ説明する。構
成は交流出力用絶縁トランス7,トランス7に交流電流を
通電するためのスイツチング用のSCR8,9,10,11を有する
DC/ACインバータ5bまたこれらのSCR8〜11を転流させる
ためのSCR12,リアクトル13,コンデンサ14,トランジスタ
15,16を有する転流回路5aそしてSCR8〜11や転流用トラ
ンジスタ15,16を適確なタイミングでONさせるためのタ
イミングコントローラー17、更に、DC/ACインバータ5b
のフライホイールダイオード18,19,20,21、交流出力電
圧検出器22及び交流出力電圧に応じて可飽和リアクトル
6に直流電流を流して交流出力電圧を一定に制御する出
力電圧制御装置23等から構成される。
変換部5の動作について第2図のタイミングチヤート
も参照して説明する。まず最初にタイミングコントロー
ラ17よりSCR12,8,11のゲート端子にターンオン信号を与
えると、バツテリー2→SCR12→SCR8→可飽和リアクト
ル6→交流出力用絶縁トランス7→SCR11→バツテリー
2と電流が流れる。この時の電流波形は、誘導性負荷の
ため第2図のタイミングチヤートの電流出力用絶縁トラ
ンス7の1次側電流(i)に示した正弦波状の波形とな
る。また、SCR12,8,11がターンオンすると、バツテリー
2→SCR12→リアクトル13→コンデンサ14→バツテリー
2と電流が流れ、コンデンサ14の端子には、リアクトル
13,コンデンサ14のLC直列共振により最大でバツテリー
電圧の2倍の電圧が蓄えられる。コンデンサ14の端子電
圧が最大となるタイミングでタイミングコントローラー
17によりトランジスタ15をONさせると、SCR12にはバツ
テリー電圧分の逆バイアスが加えられるため、SCR12は
ターンオフする。但し、SCR12をターンオフさせるため
には逆バイアスを素子によつて定められた時間(ターン
オフ時間)以上印加する必要があるため、トランジスタ
15はターンオフ時間以上ON状態を保つ必要がある。SCR1
2が完全にターンオフした後にトランジスタ15をOFFした
時、可飽和リアクトル6,交流出力用絶縁トランス7を流
れている電流は、フライホイールダイオード20→バツテ
リー2→フライホイールダイオード19と流れて、バツテ
リー2に回生される。
以上で、SCR8,11がターンオフしたため、次にSCR12,1
0,9をターンオンして交流出力用絶縁トランス7に上述
のそれと逆方向の電流を流すわけであるが、その前にコ
ンデンサ14の蓄積電荷を完全に放出しておかないと、リ
アクトル13,コンデンサ14のLC直列共振によるコンデン
サ14の昇圧充電が行われない場合が発生するため、トラ
ンジスタ15をOFFとした直後にトランジスタ16をONと
し、コンデンサ14の蓄積電荷を抵抗13aを通して放出さ
せる。トランジスタ16をOFFとした後、SCR12,10,9をタ
ーンオンした後は上述のSCR12,8,11をターンオンした後
の動作と同様であり、上述の繰り返しにより交流出力用
絶縁トランス7には交番電流が流れ、交流出力用絶縁ト
ランス7の2次側に交流電圧が発生する。この交流電圧
の半周期はリアクトル13のLとコンデンサ14のCとで定
まる共振周期の半分、すなわち と、SCR12のターンオフ時間より定まるトランジスタ15
のON時間およびコンデンサ14の蓄積電荷放電に要する時
間より定まるトランジスタ16のON時間との3者の和で定
まる。従つて要求される交流出力周波数より逆算してリ
アクトル13,コンデンサ14の値を決定する。交流電圧の
周期計算のパラメータ中に負荷電流に依存する項目が無
いため、負荷4の大小に関係なく交流出力の周波数は一
定となる。
また、負荷4が変動した場合、SCR,トランス等による
損失分が変化し、交流出力電圧が変動する。そこで第3
図に示されている出力電圧制御装置23により交流出力電
圧に帰還制御を行い、出力を一定に保つ。その帰還制御
動作について第3図に基づき以下に説明する。
交流出力電圧を交流出力電圧検出器22によりピークホ
ールドし、出力電圧制御装置23に出力する。出力電圧制
御装置23では入力された交流出力電圧のピークホールド
値と基準電圧値とを比較し、交流出力用絶縁トランス7
とシリーズに挿入されている可飽和リアクトル6の制御
用巻線側の直流電流を制御する。
可飽和リアクトル6は縦軸にインダクタンス値をと
り、横軸に直流側電流値をとつて直流側電流値とインダ
クタンス値との関係が示されている第4図に示されてい
るように、直流側電流値が大きくなるに従つてインダク
タンス値が小さくなつている。このように可飽和リアク
トル6は直流電流を変化させるとインダクタンスも変化
する特性を持つているので、交流出力電圧が基準以下の
場合、可飽和リアクトル6へ通電する直流電流を増加
し、インダクタンスを小さくすることにより、交流出力
用絶縁トランス7への印加電圧を増加させる。交流出力
電圧が基準値以上の場合は、これと逆の制御を行う。
このように本実施例によれば次に述べる効果を奏する
ことができる。
(1)負荷の大小に関係なく交流出力の周波数を一定に
できる。
(2)負荷の大小に関係なく交流出力の周波数を一定に
できるので、交流出力を整流して使用した場合の負荷変
動に伴うリツプル変動が小さい。
(3)出力電圧に対して帰還制御が可能なため、負荷変
動に伴う電圧変動が小さい。
すなわち負荷および電源の変動が発生しても出力電圧
の周波数と電圧値とを一定値にすることができ、また転
流の失敗することがなく、安定した電源供給ができるの
で、電源装置の変圧器、リツプルフイルターの小形化が
可能である。
〔発明の効果〕
上述のように本発明は負荷および電源の変動を受けて
も高周波電圧出力の周波数と電圧値とが一定となつて、
負荷および電源の変動を受けても高周波電圧出力の周波
数と電圧値とが一定であることを可能とした電算機用無
停電付電源装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の電算機用無停電付電源装置の一実施例
の回路図、第2図は同じく一実施例の動作タイムチヤー
ト図、第3図は同じく一実施例の出力電圧制御装置の回
路図、第4図は同じく一実施例の可飽和リアクトルの直
流側電流値とインダクタンス値との関係を示す特性図で
ある。 1……交流電源(商用電源)、2……バツテリー、3…
…整流部、3a……AC/DCコンバータ(整流器)、3b……A
VR、4……負荷、5……変換部、5a……転流回路、5b…
…DC/ACインバータ、6……可飽和リアクトル、12……S
CR、13……リアクトル、13a……抵抗、14……コンデン
サ、15,16……転流用トランジスタ、17……タイミング
コントローラ、22……交流出力電圧検出器、23……出力
電圧制御装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊東 将 茨城県日立市国分町1丁目1番1号 株 式会社日立製作所国分工場内 (56)参考文献 特開 昭57−145581(JP,A) 特開 昭58−127564(JP,A) 特開 昭54−115752(JP,A) 特公 昭47−15492(JP,B1)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】商用電源から直流に変換し、更に高周波交
    流に変換する電算器用無停電付電源装置において、 前記装置を、3相の交流電源を整流して直流電流に変換
    しバッテリーに蓄える整流部と、前記バッテリーの直流
    電流を交流電流に変換して負荷に供給する変換部とで構
    成し、かつ 前記変換部を構成している転流回路,DC/ACインバータ,D
    C/ACインバータのゲートに点弧指令を与えるタイミング
    コントローラ,負荷供給電圧を検出する交流出力電圧検
    出器,交流出力電圧を制御する交流出力電圧制御装置
    を、前記バッテリー電源ラインに独立して接続するとと
    もに、 前記転流回路を、前記バッテリーの両端子に結合された
    サイリスタ,リアクトル,コンデンサの直列接続回路
    と、前記コンデンサと並列に設けられ、前記タイミング
    コントローラの指示で動作する第1の転流用トランジス
    タおよび抵抗の直列接続体と、前記リアクトルと並列に
    設けられ、前記タイミングコントローラの指示で動作す
    る第2の転流用トランジスタとで構成し、かつ 前記DC/ACインバータの交流出力側を、前記交流出力電
    圧検出器の検出値に基づいて交流出力電圧制御装置から
    出力される制御用直流電流値によりそのインダクタンス
    が変わる可飽和リアクトルと前記負荷とに、直列接続す
    るようにしたことを特徴とする電算器用無停電付電源装
    置。
  2. 【請求項2】前記転流回路のコンデンサが、前記リアク
    トルとの共振作用によりバッテリーの直流電圧の2倍の
    電圧に充電された時点にて、前記第2の転流用トランジ
    スタのベースに、ON信号を与えるように形成されてなる
    特許請求の範囲第1項記載の電算器用無停電付電源装
    置。
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