JP3675009B2 - 交流電源装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流回路に蓄電池を備えた交流電源装置の信頼性向上に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術について、図面を参照して説明する。
【０００３】
図２は従来の交流電源装置の構成を示すブロック図である。この図において、１は入力端子、２は整流器、３はインバータ、４は出力端子であり、１１はコンデンサ、１２は蓄電池である。
【０００４】
入力端子１は交流電源装置に交流電力を入力するためのものであり、出力端子４は交流電源装置から交流電力を出力するためのものである。一般に、入力端子１には商用電源系統が接続され、出力端子４には負荷が接続される。また、整流器２は交流電力を入力して直流電力を出力するものであり、インバータ３は直流電力を入力して交流電力を出力するものである。整流器２の交流入力側は入力端子１に、直流出力側はインバータ３の直流入力側に接続され、さらにインバータ３の交流出力側は出力端子４に接続される。また、コンデンサ１１及び蓄電池１２はいずれもインバータ３の直流入力側に並列に接続される。
【０００５】
交流電源装置の動作は以下のとおりである。入力端子１に接続された商用電源系統が健全なときは、整流器２が商用電源系統から交流電力の供給を受けて動作し、インバータ３に直流電力を供給するとともに、蓄電池１２の充電を行う。インバータ３は整流器２から供給された直流電力を負荷に最適な交流電力に変換し、出力端子４を介して負荷に供給する。蓄電池１２が既に満充電されている場合は、整流器２は蓄電池１２の自己放電分を補うような微小な充電を行う。
【０００６】
商用電源系統が停電したときは、整流器２が動作できなくなって停止するので、代わりに蓄電池１２が放電を行ってインバータ３に直流電力を供給する。一般に、蓄電池１２は整流器２が停止すると直ちに放電を開始するので、インバータ３は負荷に交流電力を瞬断することなく連続的に供給することができる。商用電源系統が復電したときは、整流器２は動作を再開してインバータ３に直流電力を供給するとともに、蓄電池１２を回復充電する。
【０００７】
一般に、インバータ３には半導体素子を応用した静止型インバータが用いられ、その半導体素子が高速にスイッチング動作を行うことによって直流電力を交流電力に変換している。その際、インバータ３の出力電流に比例した大きさのリップル電流が、インバータ３の直流入力側に流れる。コンデンサ１１はこのリップル電流の主たる供給源として備えられている。なお、リップル電流はコンデンサ１１と蓄電池１２とに分流するため、蓄電池１２もリップル電流の供給源として機能する。
【０００８】
周知のとおり、蓄電池は経年劣化によって実容量が次第に低下し、ついには寿命に達して使用に耐えなくなる。図２の交流電源装置において、経年劣化によって蓄電池１２の実容量が低下すると、商用電源系統の停電時に負荷への給電ができなくなる場合がある。従って、装置の信頼性を確保するためには、蓄電池１２の劣化状況を定期的に把握し、劣化しておれば新品に交換するということが重要になる。
【０００９】
蓄電池の劣化状況を把握する方法としては様々な方法が提案されているが、有力な方法の一つとして蓄電池の内部抵抗又は内部インピーダンスを測定するという方法がある。一般に、劣化した蓄電池は内部抵抗及び内部インピーダンスが大きくなるためである。そこで、蓄電池の内部インピーダンスを測定する装置がいくつか提案されている。蓄電池の内部インピーダンスの測定方法としては、蓄電池を所定の電流で充電又は放電させ、その時の蓄電池の電圧上昇分又は電圧降下分を測定し、通電電流で除算する方法が広く用いられている。
【００１０】
図３は放電方式の蓄電池内部インピーダンス測定装置を備えた交流電源装置の構成を示すブロック図である。この図において、１００は蓄電池内部インピーダンス測定装置であり、１０１は蓄電池放電用の模擬負荷、１０２は蓄電池電圧測定用の電圧測定手段、１０３は蓄電池回路開閉用のスイッチ、１０４はバイパス用のダイオード、１０５は演算制御手段である。蓄電池内部インピーダンス測定装置１００は、模擬負荷１０１と電圧測定手段１０２とスイッチ１０３とダイオード１０４と演算制御手段１０５とから構成される。これら以外の構成は図２と共通するので、同じ符号を付して説明を省略する。
【００１１】
模擬負荷１０１と電圧測定手段１０２とは蓄電池１２に並列に接続され、スイッチ１０３は蓄電池１２に直列に接続される。また、ダイオード１０４はスイッチ１０３に並列に接続され、その向きは蓄電池１２の充電電流に対しては非導通だが放電電流に対しては導通する向きである。演算制御手段１０５は、模擬負荷１０１、電圧測定手段１０２、スイッチ１０３の動作を制御し、必要な演算処理を行うものである。なお、蓄電池１２はスイッチ１０３と直列に接続された上でインバータ３の直流入力側に並列に接続される。
【００１２】
蓄電池内部インピーダンス測定装置１００の動作は以下のとおりである。蓄電池１２の内部インピーダンスを測定するときは、スイッチ１０３を開いて蓄電池１２を整流器２から切り離し、模擬負荷１０１を動作させて蓄電池１２を放電させ、その時の蓄電池１２の電圧降下分を電圧測定手段１０２にて測定する。測定した電圧降下分を模擬負荷１０１での放電電流で除算すれば、蓄電池１２の内部インピーダンスが求められる。一方、蓄電池１２の内部インピーダンスを測定しないときは、スイッチ１０３を閉じて蓄電池１２を整流器２に接続する。以上の動作は演算制御手段１０５にて制御される。
【００１３】
ここで、蓄電池１２の内部インピーダンスを測定するときにスイッチ１０３を開いて蓄電池１２を整流器２から切り離すのは、整流器２から模擬負荷１０１へ電流が流れ込まないようにするためである。また、ダイオード１０４を備えているのは、スイッチ１０３を開いているときに商用電源系統が停電しても、蓄電池１２からの放電を確保するためである。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来の技術では、蓄電池１２の内部インピーダンスを測定するために蓄電池内部インピーダンス測定装置１００を備えているため、交流電源装置の構成が複雑になり、寸法、重量、価格等の面で不利であった。また、スイッチ１０３が故障すると蓄電池１２が充電できなくなることがあり、信頼性の面でも問題点があった。
【００１５】
本発明の目的は、蓄電池のリップル電圧及びリップル電流を測定することにより、簡単な構成で蓄電池の劣化状況を把握することを可能とした交流電源装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前述の目的を達成するため、本発明では蓄電池に重畳するリップル電圧を測定するリップル電圧測定手段と、蓄電池に流れるリップル電流を測定するリップル電流測定手段と、リップル電圧測定手段によって測定した蓄電池のリップル電圧値を、リップル電流測定手段によって測定した蓄電池のリップル電流値により徐算して、蓄電池の内部インピーダンスを導出する内部インピーダンス導出手段とを備えることとした。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明による交流電源装置では、リップル電圧測定手段が蓄電池に重畳するリップル電圧を測定し、リップル電流測定手段が蓄電池に流れるリップル電流を測定する。測定された蓄電池のリップル電圧値とリップル電流値とは内部インピーダンス導出手段に取り込まれ、内部インピーダンス導出手段はリップル電圧値をリップル電流値で除算して、蓄電池の内部インピーダンスを導出する。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は本発明を実施した交流電源装置の構成を示すブロック図である。この図において、１３は蓄電池１２に重畳するリップル電圧を測定するリップル電圧測定手段、１４は蓄電池１２に流れるリップル電流を測定するリップル電流測定手段、１５はリップル電圧測定手段１３によって測定した蓄電池１２のリップル電圧値を、リップル電流測定手段１４によって測定した蓄電池１２のリップル電流値により徐算して、蓄電池１２の内部インピーダンスを導出する内部インピーダンス導出手段である。これら以外の構成は図２と共通するので、同じ符号を付して説明を省略する。
【００２０】
リップル電圧測定手段１３は蓄電池１２に重畳するリップル電圧を測定する目的なので蓄電池１２に並列に接続され、リップル電流測定手段１４は蓄電池１２に流れるリップル電流を測定する目的なので蓄電池１２に直列に接続される。リップル電圧測定手段１３にて測定された蓄電池１２のリップル電圧値と、リップル電流測定手段１４にて測定された蓄電池１２のリップル電流値とは、内部インピーダンス導出手段１５に取り込まれる。内部インピーダンス導出手段１５はリップル電圧値をリップル電流値で除算して、蓄電池１２の内部インピーダンスを導出する。
【００２１】
交流電源装置ではコンデンサ１１と蓄電池１２とがインバータ３のリップル電流を供給する。言い替えれば、インバータ３が直流入力側に発生するリップル電流は、コンデンサ１１と蓄電池１２とに分流する。従って、コンデンサ１１及び蓄電池１２には各内部インピーダンスと各リップル電流との積で表される各リップル電圧が重畳する。従って、蓄電池１２のリップル電圧値及びリップル電流値を測定し、リップル電圧値をリップル電流値で除算すれば、蓄電池１２の内部インピーダンスが導出できる。前述したように、一般に蓄電池は経年劣化すると内部インピーダンスが大きくなるので、この手法により蓄電池１２の内部インピーダンスを導出すれば、その劣化状況を把握することができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、蓄電池のリップル電圧及びリップル電流を測定することにより、簡単な構成で蓄電池の劣化状況を把握することが可能となるので、交流電源装置の寸法、重量、価格、信頼性等を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施した交流電源装置の構成を示すブロック図
【図２】従来の交流電源装置の構成を示すブロック図
【図３】放電方式の蓄電池内部インピーダンス測定装置を備えた交流電源装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１ 入力端子
２ 整流器
３ インバータ
４ 出力端子
１１ コンデンサ
１２ 蓄電池
１３ リップル電圧測定手段
１４ リップル電流測定手段
１５ 内部インピーダンス導出手段

Claims (1)

1. 直流電力を入力して交流電力を出力するインバータと、前記インバータの直流入力側に並列に接続された蓄電池とを備えた交流電源装置において、
   前記蓄電池に重畳するリップル電圧を測定するリップル電圧測定手段と、
   前記蓄電池に流れるリップル電流を測定するリップル電流測定手段と、
   前記リップル電圧測定手段によって測定した前記蓄電池のリップル電圧値を、前記リップル電流測定手段によって測定した前記蓄電池のリップル電流値により徐算して、前記蓄電池の内部インピーダンスを導出する内部インピーダンス導出手段と
   を備えることを特徴とする交流電源装置。

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