JP4110565B2 - ユニット式無停電電源装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はユニット式無停電電源装置に関するもので、さらに詳しく言えば、三相交流電源からの三相交流電力を無停電の三相交流出力に変換するのを、一対の入力端子と一対の出力端子とを有する２ｎ台の電源ユニットを用いてｎ台の電源ユニットからなる構成にしたユニット式無停電電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
三相交流電源からの三相交流電力を無停電の三相交流出力に変換するユニット式無停電電源装置を、図６に示したように、電源ユニット１０の入力端子１０１，１０２に三相交流電源からのＲ相電力とＳ相電力を入力し、出力端子１０３，１０４に三相交流出力のＵ相電力とＶ相電力を得、前記電源ユニット２０の入力端子２０１，２０２に三相交流電源からのＳ相電力とＴ相電力を入力し、出力端子２０３，２０４に三相交流出力のＶ相電力とＷ相電力を得、前記電源ユニット３０の入力端子３０１，３０２に三相交流電源からのＴ相電力とＲ相電力を入力し、出力端子３０３，３０４に三相交流出力のＷ相電力とＵ相電力を得る、Δ結線で構成しようとすると、Ｒ相とＵ相、Ｓ相とＶ相、Ｔ相とＷ相がそれぞれ短絡状態になるため、三相交流電源からの三相交流電力を無停電の三相交流出力に変換する電源ユニットと、単相交流電源からの単相交流電力を無停電の単相交流出力に変換する電源ユニットとは別のものを準備する必要があった。
【０００３】
すなわち、一対の入力端子１０１Ａ，１０２Ａと一対の出力端子１０３Ａ，１０４Ａとを有し、商用トランス１７Ａによって入出力間が絶縁された電源ユニット１０Ａ、一対の入力端子２０１Ａ，２０２Ａと一対の出力端子２０３Ａ，２０４Ａとを有し、商用トランス２７Ａによって入出力間が絶縁された電源ユニット２０Ａ、一対の入力端子３０１Ａ，３０２Ａと一対の出力端子３０３Ａ，３０４Ａとを有し、商用トランス３７Ａによって入出力間が絶縁された電源ユニット３０Ａを用いて図４のように構成するか、一対の入力端子１０１Ｂ，１０２Ｂと一対の出力端子１０３Ｂ，１０４Ｂとを有し、高周波トランス１７Ｂによって入出力間が絶縁された電源ユニット１０Ｂ、一対の入力端子２０１Ｂ，２０２Ｂと一対の出力端子２０３Ｂ，２０４Ｂとを有し、高周波トランス２７Ｂによって入出力間が絶縁された電源ユニット２０Ｂ、一対の入力端子３０１Ｂ，３０２Ｂと一対の出力端子３０３Ｂ，３０４Ｂとを有し、高周波トランス３７Ｂによって入出力間が絶縁された電源ユニット３０Ｂを用いて図５のように構成する必要があった。
【０００４】
なお、図６において、電源ユニット１０は、その入力端子１０１，１０２に入力されたＲ−Ｓ相間電力をスイッチングして直流中間出力を得る入力側電力変換部１１と、この直流中間出力を平滑するコンデンサ１２，１３と、前記直流中間出力をスイッチングして出力端子１０３，１０４に三相交流出力のＵ相電力とＶ相電力を得る出力側電力変換部１４とを有し、前記電源ユニット２０は、その入力端子２０１，２０２に入力されたＳ−Ｔ相間電力をスイッチングして直流中間出力を得る入力側電力変換部２１と、この直流中間出力を平滑するコンデンサ２２，２３と、前記直流中間出力をスイッチングして出力端子２０３，２０４に三相交流出力のＶ相電力とＷ相電力を得る出力側電力変換部２４とを有し、前記電源ユニット３０は、その入力端子３０１，３０２に入力されたＴ−Ｒ相間電力をスイッチングして直流中間出力を得る入力側電力変換部３１と、この直流中間出力を平滑するコンデンサ３２，３３と、前記直流中間出力をスイッチングして出力端子３０３，３０４に三相交流出力のＷ相電力とＵ相電力を得る出力側電力変換部３４とを有しており、図４の電源ユニット１０Ａ，２０Ａ，３０Ａと図５の電源ユニット１０Ｂ，２０Ｂ，３０Ｂにも同じ機能の部位を有している。また、図示していないが、図６の電源ユニット１０，２０，３０のコンデンサ１２，１３，２２，２３，３２，３３、図４の電源ユニット１０Ａ，２０Ａ，３０Ａのコンデンサ１２Ａ，１３Ａ，２２Ａ，２３Ａ，３２Ａ，３３Ａ、図５の電源ユニット１０Ｂ，２０Ｂ，３０Ｂのコンデンサ１２Ｂ，２２Ｂ，３２Ｂには蓄電池が並列に接続され、三相交流出力が無停電化されている。
【０００５】
一方、近年、上記したようなユニット式無停電電源装置は、負荷の容量に応じてユニットを増減するだけで多様に対応できる、負荷の分散化によって負荷ごとに無停電電源装置を設ける必要がある、ユニットに対する小型化や軽量化の要求が高まってきている、といった状況下にある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述した、一対の入力端子１０１，１０２と一対の出力端子１０３，１０４とを有した電源ユニット１０、一対の入力端子２０１，２０２と一対の出力端子２０３，２０４とを有した電源ユニット２０、一対の入力端子３０１，３０２と一対の出力端子３０３，３０４とを有した電源ユニット３０は、重量のある商用トランスがないため、小型化や軽量化の要求には対応できるものの、Ｒ相とＵ相、Ｓ相とＶ相、Ｔ相とＷ相がそれぞれ短絡状態になるという問題があった。
【０００７】
また、前述した、一対の入力端子１０１Ａ，１０２Ａと一対の出力端子１０３Ａ，１０４Ａとを有した電源ユニット１０Ａ、一対の入力端子２０１Ａ，２０２Ａと一対の出力端子２０３Ａ，２０４Ａとを有した電源ユニット２０Ａ、一対の入力端子３０１Ａ，３０２Ａと一対の出力端子３０３Ａ，３０４Ａとを有した電源ユニット３０Ａは、単相交流電源からの単相交流電力を無停電の単相交流出力に変換するためのものと、三相交流電源からの三相交流電力を無停電の三相交流出力に変換するためのものとに使用できるため、汎用性の点では好ましいものの、重量のある商用トランス１７Ａ，２７Ａ，３７Ａがあるため、小型化や軽量化の点で問題があった。
【０００８】
また、前述した、一対の入力端子１０１Ｂ，１０２Ｂと一対の出力端子１０３Ｂ，１０４Ｂとを有した電源ユニット１０Ｂ、一対の入力端子２０１Ｂ，２０２Ｂと一対の出力端子２０３Ｂ，２０４Ｂとを有した電源ユニット２０Ｂ、一対の入力端子３０１Ｂ，３０２Ｂと一対の出力端子３０３Ｂ，３０４Ｂとを有した電源ユニット３０Ｂは、単相交流電源からの単相交流電力を無停電の単相交流出力に変換するためのものと、三相交流電源からの三相交流電力を無停電の三相交流出力に変換するためのものとに使用でき、重量のある商用トランスもないため、汎用性の点と小型化や軽量化の点では好ましいものの、高周波トランス１７Ｂ，２７Ｂ，３７Ｂで絶縁しているため、回路が複雑になって、変換効率やコストの点で問題があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のユニット式無停電電源装置は、つぎの構成を備えている。
（１）一対の入力端子と一対の出力端子とを有する電源ユニットを２ｎ台備え、この２ｎ台の電源ユニットは、入力端子に三相交流電源からのＲ相電力とＳ相電力が入力され、Ｒ−Ｓ相間電力をスイッチングして直流中間出力を得る入力側電力変換部と前記直流中間出力をスイッチングして出力端子に三相交流出力のＵ相電力とＶ相電力を得る出力側電力変換部とを有する、少なくとも１台の電源ユニットからなる第１電源ブロックと、入力端子に三相交流電源からのＳ相電力とＴ相電力が入力され、Ｓ−Ｔ相間電力をスイッチングして直流中間出力を得る入力側電力変換部と前記直流中間出力をスイッチングして出力端子に三相交流出力のＶ相電力とＷ相電力を得る出力側電力変換部とを有する、少なくとも１台の電源ユニットからなる第２電源ブロックとに分割されている。
（２）前記Ｓ相電力が入力される入力端子の電位と前記Ｖ相電力が出力される出力端子の電位を共通にするための共通電位線が設けられている。
（３）蓄電池を、一方の端子が前記共通電位線に接続されるように設けている。
（４）前記電源ユニットは、第１コンデンサと第２コンデンサとを備え、第１コンデンサの他端と第２コンデンサの一端とが接続されて直列接続回路を構成している。
（５）前記第１コンデンサの他端と前記第２コンデンサの一端とは前記共通電位線に接続され、前記第１コンデンサの一端と前記第２コンデンサの他端との間に直流中間出力が供給されるように設けられている。
（６）第１巻線と第２巻線を有するチョークコイルが備えられており、前記チョークコイルのセンタータップは前記共通電位線に、前記第１巻線は第１ダイオードを介して前記第２コンデンサの他端に、前記第２巻線は第２ダイオードを介して前記第１コンデンサの一端にそれぞれ接続されている。
（７）スイッチング素子が、その一端が前記チョークコイルの第２巻線と前記第２ダイオードとの接続点に、他端が前記蓄電池の他方の端子に接続されるように設けられている。
これにより、重量のある商用トランスを用いることなく、回路の複雑化による変換効率やコストの点で問題になることなく、単相交流電源から単相交流電力が入力される場合は、２ｎ台の電源ユニットを並列運転して単相交流出力を得るように構成でき、三相交流電源から三相交流電力が入力される場合は、ｎ台の電源ユニットを並列運転して三相交流出力を得るように構成することができる。
【００１０】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のユニット式無停電電源装置において、蓄電池は共通電位線とスイッチング素子の他端との間に１組設けられ、第１コンデンサと第２コンデンサとの直列接続回路、第１巻線と第２巻線を有するチョークコイルおよびスイッチング素子は、各電源ブロックを構成する電源ユニットごとに設けられていることを特徴とするユニット式無停電電源装置であり、これにより、蓄電池を搭載しない電源ユニットを用いて装置を構成することができるので、電源ユニットの着脱を容易に行うことができるとともに、電源ユニットごとの交換や保守管理を容易に行うことができる。
【００１１】
以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１〜図３は本発明の実施の形態に係るユニット式無停電電源装置の回路図であり、その符号は図４〜図６の符号と共通にしている。
【００１３】
本発明の実施の形態に係るユニット式無停電電源装置は、図１に示したように、つぎの構成を備えている。
（１）一対の入力端子と一対の出力端子とを有する２台の電源ユニット１０1 ，１０2 を備え、入力端子１０１1 ，１０２1 に三相交流電源からのＲ相電力とＳ相電力が入力され、Ｒ−Ｓ相間電力をスイッチングして直流中間出力を得る入力側電力変換部１１1 と前記直流中間出力をスイッチングして出力端子１０３1 ，１０４1 に三相交流出力のＵ相電力とＶ相電力を得る出力側電力変換部１４1 とを有する電源ユニット１０1から構成される第１電源ブロック１００1 と、入力端子１０１2 ，１０２2 に三相交流電源からのＴ相電力とＳ相電力が入力され、Ｓ−Ｔ相間電力をスイッチングして直流中間出力を得る入力側電力変換部１１2 と前記直流中間出力をスイッチングして出力端子１０３2 ，１０４2 に三相交流出力のＷ相電力とＶ相電力を得る出力側電力変換部１４2 とを有する電源ユニット１０2 から構成される第２電源ブロック１００2 とに分割されている。
（２）前記Ｓ相電力が入力される入力端子１０２1 ，１０２2 の電位と前記Ｖ相電力が出力される出力端子１０４1 ，１０４2 の電位を共通にするための共通電位線が設けられている。
（３）蓄電池１５を、一方の端子１５ａが前記共通電位線に接続されるように設けている。
（４）電源ユニット１０1 は、第１コンデンサ１２1 と第２コンデンサ１３1 とを備え、第１コンデンサ１２ 1 の他端と第２コンデンサ１３ 1 の一端とが接続されて直列接続回路を構成している。
（５）第１コンデンサ１２1 の他端と第２コンデンサ１３1 の一端とは前記共通電位線に接続され、第１コンデンサ１２1 の一端と第２コンデンサ１３1 の他端との間に直流中間出力が供給されるように設けられている。
（６）第１巻線１８−１1 と第２巻線１８−２1 を有するチョークコイル１８1 が備えられており、チョークコイル１８ 1 のセンタータップは前記共通電位線に、第１巻線１８−１1 は第１ダイオード１９−１1 を介して前記第２コンデンサ１３1 の他端に、第２巻線１８−２1 は第２ダイオード１９−２1 を介して前記第１コンデンサ１２1 の一端にそれぞれ接続されている。
（７）スイッチング素子１６1 が、一端１６ａ1 が前記チョークコイル１８1 の第２巻線１８−２1 と第２ダイオード１９−２1 との接続点に、他端１６ｂ1 が前記蓄電池１５の他方の端子１５ｂに接続されるように設けられている。
（８）電源ユニット１０2 は、第１コンデンサ１２2 と第２コンデンサ１３2 とを備え、第１コンデンサ１２ 2 の他端と第２コンデンサ１３ 2 の一端とが接続されて直列接続回路を構成している。
（９）第１コンデンサ１２2 の他端と第２コンデンサ１３2 の一端とは前記共通電位線に接続され、第１コンデンサ１２2 の一端と第２コンデンサ１３2 の他端との間に直流中間出力が供給されるように設けられている。
（１０）第１巻線１８−１2 と第２巻線１８−２2 を有するチョークコイル１８2 が備えられており、チョークコイル１８ 2 のセンタータップが前記共通電位線に、第１巻線１８−１2 が第１ダイオード１９−１2 を介して前記第２コンデンサ１３2 の他端に、第２巻線１８−２2 が第２ダイオード１９−２2 を介して前記第１コンデンサ１２2 の一端にそれぞれ接続されている。
（１１）スイッチング素子１６2 が、一端１６ａ2 が前記チョークコイル１８2 の第２巻線１８−２2と第２ダイオード１９−２2 との接続点に、他端１６ｂ2 が前記蓄電池１５の他方の端子１５ｂに接続されるように設けられている。
【００１４】
上記した実施の形態によれば、三相交流電源に対し、第１電源ブロック１００1 のＲ相電力が入力される入力端子１０１1 、Ｓ相電力が入力される入力端子１０２1 、第２電源ブロック１００2 のＳ相電力が入力される入力端子１０２2 、Ｔ相電力が入力される入力端子１０１2 をＶ結線で構成しているため、出力容量は２台の電源ユニット１０1 ，１０2 の容量の８６．６％になるものの、図４に示した電源ユニット１０Ａ，２０Ａ，３０Ａや図５に示した電源ユニット１０Ｂ，２０Ｂ，３０Ｂのような絶縁をしなくても、単相交流電源に使用できる電源ユニットと三相交流電源とが共用できるユニット式無停電電源装置を得ることができる。
【００１５】
次に、図２に示した実施の形態は、第１電源ブロック１００1 を構成する電源ユニットを１０1 〜１０n のｎ台として、それぞれを並列に接続し、第２電源ブロック１００2 を構成する電源ユニットを１０n+1 〜１０2nのｎ台として、それぞれを並列に接続するとともに、つぎの構成としたものである。
（１）電源ユニット１０1 〜１０ n は、第１コンデンサ１２1 〜１２ n と第２コンデンサ１３1 〜１３ n との直列接続回路をそれぞれ備えている。
（２）電源ユニット１０1〜１０n の、第１コンデンサ１２1 〜１２n の他端と第２コンデンサ１３1 〜１３n の一端とは、前記共通電位線に接続され、第１コンデンサ１２1 〜１２n の一端と第２コンデンサ１３1 〜１３n の他端との間に直流中間出力が供給されるように設けられている。
（３）第１巻線１８−１1 〜１８−１ n と第２巻線１８−２1 〜１８−２ n を有するチョークコイル１８1 〜１８ n が備えられており、チョークコイル１８ 1 〜１８ n のセンタータップが前記共通電位線に、第１巻線１８−１1 〜１８−１ n が第１ダイオード１９−１1 〜１９−１ n を介して前記第２コンデンサ１３1 〜１３ n の他端に、第２巻線１８−２1 〜１８−２ n が第２ダイオード１９−２1 〜１９−２ n を介して前記第１コンデンサ１２1 〜１２ n の一端にそれぞれ接続されている。
（４）スイッチング素子１６1 〜１６n が、一端１６ａ1 〜１６ａ n が前記チョークコイル１８1 〜１８ n の第２巻線１８−２1 〜１８−２ n と第２ダイオード１９−２1 〜１９−２ n との接続点に、他端１６ｂ1 〜１６ｂn が前記蓄電池１５の他方の端子１５ｂに接続されるように設けられている。
（５）電源ユニット１０n+1 〜１０2nの、第１コンデンサ１２n+1 〜１２2nの他端と第２コンデンサ１３n+1 〜１３2nの一端とは、前記共通電位線に接続され、第１コンデンサ１２n+1 〜１２2nの一端と第２コンデンサ１３n+1 〜１３2nの他端との間に直流中間出力が供給されるように設けられている。
（６）第１巻線１８−１n+1 と第２巻線１８−２n+1 を有するチョークコイル１８n+1 が備えられており、チョークコイル１８ n+1 のセンタータップが前記共通電位線に、第１巻線１８−１n+1 が第１ダイオード１９−１n+1 を介して前記第２コンデンサ１３n+1 の他端に、第２巻線１８−２n+1 が第２ダイオード１９−２n+1 を介して前記第１コンデンサ１２n+1 の一端にそれぞれ接続され、…、第１巻線１８−１2nと第２巻線１８−２2nを有するチョークコイル１８2n が備えられており、チョークコイル１８ 2n のセンタータップが前記共通電位線に、第１巻線１８−１2nが第１ダイオード１９−１2nを介して前記第２コンデンサ１３2nの他端に、第２巻線１８−２2nが第２ダイオード１９−２2nを介して前記第１コンデンサ１２2nの一端にそれぞれ接続されている。
（７）スイッチング素子１６n+1 〜１６2n が、一端１６ａn+1 が前記チョークコイル１８n+1 の第２巻線１８−２n+1 と第２ダイオード１９−２n+1 との接続点に、…、一端１６ａ2nが前記チョークコイル１８2nの第２巻線１８−２2nと第２ダイオード１９−２2nとの接続点に、他端１６ｂn+1 〜１６ｂ2nが前記蓄電池１５の他方の端子１５ｂに接続されるように設けられている。
【００１６】
なお、図２に示した実施の形態は、第１電源ブロック１００1 を構成する電源ユニット１０1 〜１０n と、第２電源ブロック１００2 を構成する電源ユニット１０n+1 〜１０2nとを以下の図３のように接続してもよい。
【００１７】
すなわち、図３に示したように、第１電源ブロック１００1 を構成する電源ユニット１０1 と第２電源ブロック１００2 を構成する電源ユニット１０2 が各１台ずつからなるものをｎ台準備し、これを並列に接続することによったものである。
【００１８】
上記した各実施の形態によれば、第１電源ブロック１００1 および第２電源ブロック１００2 を構成する電源ユニットが１台であってもｎ台であっても、共通電位線に接続される蓄電池１５は１組でよく、それを電源ユニットに搭載せずに装置を構成することができるから、各電源ユニットの軽量化と装置の簡素化が図れる。
【００１９】
このことから、電源ユニットの着脱を容易に行うことができるとともに、電源ユニットごとの交換や保守管理を容易に行うことができる。
【００２０】
【発明の効果】
上記した如く、本発明は、三相交流電源からの三相交流電力を無停電の三相交流出力に変換するのを、一対の入力端子と一対の出力端子とを有する２ｎ台の電源ユニットを用いてｎ台の電源ユニットからなる構成にし、それを１組の蓄電池によって実現しているから、単相交流電源のための電源ユニットを用いて三相の無停電電源装置を構成することができるので、汎用性にすぐれたユニット式無停電電源装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るユニット式無停電電源装置の構成図である。
【図２】本発明の他の実施の形態に係るユニット式無停電電源装置の構成図である。
【図３】図２の他の実施の形態に係るユニット式無停電電源装置の構成図である。
【図４】従来の、三相交流電力を無停電の三相交流出力に変換するユニット式無停電電源装置の構成図である。
【図５】従来の、三相交流電力を無停電の三相交流出力に変換するユニット式無停電電源装置の他の構成図である。
【図６】従来の、三相交流電力を無停電の三相交流出力に変換するユニット式無停電電源装置の他の構成図である。
【符号の説明】
１０ 電源ユニット
１１ 入力側電力変換部
１４ 出力側電力変換部
１５ 蓄電池
１００ 電源ブロック
【発明の属する技術分野】
本発明はユニット式無停電電源装置に関するもので、さらに詳しく言えば、三相交流電源からの三相交流電力を無停電の三相交流出力に変換するのを、一対の入力端子と一対の出力端子とを有する２ｎ台の電源ユニットを用いてｎ台の電源ユニットからなる構成にしたユニット式無停電電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
三相交流電源からの三相交流電力を無停電の三相交流出力に変換するユニット式無停電電源装置を、図６に示したように、電源ユニット１０の入力端子１０１，１０２に三相交流電源からのＲ相電力とＳ相電力を入力し、出力端子１０３，１０４に三相交流出力のＵ相電力とＶ相電力を得、前記電源ユニット２０の入力端子２０１，２０２に三相交流電源からのＳ相電力とＴ相電力を入力し、出力端子２０３，２０４に三相交流出力のＶ相電力とＷ相電力を得、前記電源ユニット３０の入力端子３０１，３０２に三相交流電源からのＴ相電力とＲ相電力を入力し、出力端子３０３，３０４に三相交流出力のＷ相電力とＵ相電力を得る、Δ結線で構成しようとすると、Ｒ相とＵ相、Ｓ相とＶ相、Ｔ相とＷ相がそれぞれ短絡状態になるため、三相交流電源からの三相交流電力を無停電の三相交流出力に変換する電源ユニットと、単相交流電源からの単相交流電力を無停電の単相交流出力に変換する電源ユニットとは別のものを準備する必要があった。
【０００３】
すなわち、一対の入力端子１０１Ａ，１０２Ａと一対の出力端子１０３Ａ，１０４Ａとを有し、商用トランス１７Ａによって入出力間が絶縁された電源ユニット１０Ａ、一対の入力端子２０１Ａ，２０２Ａと一対の出力端子２０３Ａ，２０４Ａとを有し、商用トランス２７Ａによって入出力間が絶縁された電源ユニット２０Ａ、一対の入力端子３０１Ａ，３０２Ａと一対の出力端子３０３Ａ，３０４Ａとを有し、商用トランス３７Ａによって入出力間が絶縁された電源ユニット３０Ａを用いて図４のように構成するか、一対の入力端子１０１Ｂ，１０２Ｂと一対の出力端子１０３Ｂ，１０４Ｂとを有し、高周波トランス１７Ｂによって入出力間が絶縁された電源ユニット１０Ｂ、一対の入力端子２０１Ｂ，２０２Ｂと一対の出力端子２０３Ｂ，２０４Ｂとを有し、高周波トランス２７Ｂによって入出力間が絶縁された電源ユニット２０Ｂ、一対の入力端子３０１Ｂ，３０２Ｂと一対の出力端子３０３Ｂ，３０４Ｂとを有し、高周波トランス３７Ｂによって入出力間が絶縁された電源ユニット３０Ｂを用いて図５のように構成する必要があった。
【０００４】
なお、図６において、電源ユニット１０は、その入力端子１０１，１０２に入力されたＲ−Ｓ相間電力をスイッチングして直流中間出力を得る入力側電力変換部１１と、この直流中間出力を平滑するコンデンサ１２，１３と、前記直流中間出力をスイッチングして出力端子１０３，１０４に三相交流出力のＵ相電力とＶ相電力を得る出力側電力変換部１４とを有し、前記電源ユニット２０は、その入力端子２０１，２０２に入力されたＳ−Ｔ相間電力をスイッチングして直流中間出力を得る入力側電力変換部２１と、この直流中間出力を平滑するコンデンサ２２，２３と、前記直流中間出力をスイッチングして出力端子２０３，２０４に三相交流出力のＶ相電力とＷ相電力を得る出力側電力変換部２４とを有し、前記電源ユニット３０は、その入力端子３０１，３０２に入力されたＴ−Ｒ相間電力をスイッチングして直流中間出力を得る入力側電力変換部３１と、この直流中間出力を平滑するコンデンサ３２，３３と、前記直流中間出力をスイッチングして出力端子３０３，３０４に三相交流出力のＷ相電力とＵ相電力を得る出力側電力変換部３４とを有しており、図４の電源ユニット１０Ａ，２０Ａ，３０Ａと図５の電源ユニット１０Ｂ，２０Ｂ，３０Ｂにも同じ機能の部位を有している。また、図示していないが、図６の電源ユニット１０，２０，３０のコンデンサ１２，１３，２２，２３，３２，３３、図４の電源ユニット１０Ａ，２０Ａ，３０Ａのコンデンサ１２Ａ，１３Ａ，２２Ａ，２３Ａ，３２Ａ，３３Ａ、図５の電源ユニット１０Ｂ，２０Ｂ，３０Ｂのコンデンサ１２Ｂ，２２Ｂ，３２Ｂには蓄電池が並列に接続され、三相交流出力が無停電化されている。
【０００５】
一方、近年、上記したようなユニット式無停電電源装置は、負荷の容量に応じてユニットを増減するだけで多様に対応できる、負荷の分散化によって負荷ごとに無停電電源装置を設ける必要がある、ユニットに対する小型化や軽量化の要求が高まってきている、といった状況下にある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述した、一対の入力端子１０１，１０２と一対の出力端子１０３，１０４とを有した電源ユニット１０、一対の入力端子２０１，２０２と一対の出力端子２０３，２０４とを有した電源ユニット２０、一対の入力端子３０１，３０２と一対の出力端子３０３，３０４とを有した電源ユニット３０は、重量のある商用トランスがないため、小型化や軽量化の要求には対応できるものの、Ｒ相とＵ相、Ｓ相とＶ相、Ｔ相とＷ相がそれぞれ短絡状態になるという問題があった。
【０００７】
また、前述した、一対の入力端子１０１Ａ，１０２Ａと一対の出力端子１０３Ａ，１０４Ａとを有した電源ユニット１０Ａ、一対の入力端子２０１Ａ，２０２Ａと一対の出力端子２０３Ａ，２０４Ａとを有した電源ユニット２０Ａ、一対の入力端子３０１Ａ，３０２Ａと一対の出力端子３０３Ａ，３０４Ａとを有した電源ユニット３０Ａは、単相交流電源からの単相交流電力を無停電の単相交流出力に変換するためのものと、三相交流電源からの三相交流電力を無停電の三相交流出力に変換するためのものとに使用できるため、汎用性の点では好ましいものの、重量のある商用トランス１７Ａ，２７Ａ，３７Ａがあるため、小型化や軽量化の点で問題があった。
【０００８】
また、前述した、一対の入力端子１０１Ｂ，１０２Ｂと一対の出力端子１０３Ｂ，１０４Ｂとを有した電源ユニット１０Ｂ、一対の入力端子２０１Ｂ，２０２Ｂと一対の出力端子２０３Ｂ，２０４Ｂとを有した電源ユニット２０Ｂ、一対の入力端子３０１Ｂ，３０２Ｂと一対の出力端子３０３Ｂ，３０４Ｂとを有した電源ユニット３０Ｂは、単相交流電源からの単相交流電力を無停電の単相交流出力に変換するためのものと、三相交流電源からの三相交流電力を無停電の三相交流出力に変換するためのものとに使用でき、重量のある商用トランスもないため、汎用性の点と小型化や軽量化の点では好ましいものの、高周波トランス１７Ｂ，２７Ｂ，３７Ｂで絶縁しているため、回路が複雑になって、変換効率やコストの点で問題があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のユニット式無停電電源装置は、つぎの構成を備えている。
（１）一対の入力端子と一対の出力端子とを有する電源ユニットを２ｎ台備え、この２ｎ台の電源ユニットは、入力端子に三相交流電源からのＲ相電力とＳ相電力が入力され、Ｒ−Ｓ相間電力をスイッチングして直流中間出力を得る入力側電力変換部と前記直流中間出力をスイッチングして出力端子に三相交流出力のＵ相電力とＶ相電力を得る出力側電力変換部とを有する、少なくとも１台の電源ユニットからなる第１電源ブロックと、入力端子に三相交流電源からのＳ相電力とＴ相電力が入力され、Ｓ−Ｔ相間電力をスイッチングして直流中間出力を得る入力側電力変換部と前記直流中間出力をスイッチングして出力端子に三相交流出力のＶ相電力とＷ相電力を得る出力側電力変換部とを有する、少なくとも１台の電源ユニットからなる第２電源ブロックとに分割されている。
（２）前記Ｓ相電力が入力される入力端子の電位と前記Ｖ相電力が出力される出力端子の電位を共通にするための共通電位線が設けられている。
（３）蓄電池を、一方の端子が前記共通電位線に接続されるように設けている。
（４）前記電源ユニットは、第１コンデンサと第２コンデンサとを備え、第１コンデンサの他端と第２コンデンサの一端とが接続されて直列接続回路を構成している。
（５）前記第１コンデンサの他端と前記第２コンデンサの一端とは前記共通電位線に接続され、前記第１コンデンサの一端と前記第２コンデンサの他端との間に直流中間出力が供給されるように設けられている。
（６）第１巻線と第２巻線を有するチョークコイルが備えられており、前記チョークコイルのセンタータップは前記共通電位線に、前記第１巻線は第１ダイオードを介して前記第２コンデンサの他端に、前記第２巻線は第２ダイオードを介して前記第１コンデンサの一端にそれぞれ接続されている。
（７）スイッチング素子が、その一端が前記チョークコイルの第２巻線と前記第２ダイオードとの接続点に、他端が前記蓄電池の他方の端子に接続されるように設けられている。
これにより、重量のある商用トランスを用いることなく、回路の複雑化による変換効率やコストの点で問題になることなく、単相交流電源から単相交流電力が入力される場合は、２ｎ台の電源ユニットを並列運転して単相交流出力を得るように構成でき、三相交流電源から三相交流電力が入力される場合は、ｎ台の電源ユニットを並列運転して三相交流出力を得るように構成することができる。
【００１０】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のユニット式無停電電源装置において、蓄電池は共通電位線とスイッチング素子の他端との間に１組設けられ、第１コンデンサと第２コンデンサとの直列接続回路、第１巻線と第２巻線を有するチョークコイルおよびスイッチング素子は、各電源ブロックを構成する電源ユニットごとに設けられていることを特徴とするユニット式無停電電源装置であり、これにより、蓄電池を搭載しない電源ユニットを用いて装置を構成することができるので、電源ユニットの着脱を容易に行うことができるとともに、電源ユニットごとの交換や保守管理を容易に行うことができる。
【００１１】
以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１〜図３は本発明の実施の形態に係るユニット式無停電電源装置の回路図であり、その符号は図４〜図６の符号と共通にしている。
【００１３】
本発明の実施の形態に係るユニット式無停電電源装置は、図１に示したように、つぎの構成を備えている。
（１）一対の入力端子と一対の出力端子とを有する２台の電源ユニット１０1 ，１０2 を備え、入力端子１０１1 ，１０２1 に三相交流電源からのＲ相電力とＳ相電力が入力され、Ｒ−Ｓ相間電力をスイッチングして直流中間出力を得る入力側電力変換部１１1 と前記直流中間出力をスイッチングして出力端子１０３1 ，１０４1 に三相交流出力のＵ相電力とＶ相電力を得る出力側電力変換部１４1 とを有する電源ユニット１０1から構成される第１電源ブロック１００1 と、入力端子１０１2 ，１０２2 に三相交流電源からのＴ相電力とＳ相電力が入力され、Ｓ−Ｔ相間電力をスイッチングして直流中間出力を得る入力側電力変換部１１2 と前記直流中間出力をスイッチングして出力端子１０３2 ，１０４2 に三相交流出力のＷ相電力とＶ相電力を得る出力側電力変換部１４2 とを有する電源ユニット１０2 から構成される第２電源ブロック１００2 とに分割されている。
（２）前記Ｓ相電力が入力される入力端子１０２1 ，１０２2 の電位と前記Ｖ相電力が出力される出力端子１０４1 ，１０４2 の電位を共通にするための共通電位線が設けられている。
（３）蓄電池１５を、一方の端子１５ａが前記共通電位線に接続されるように設けている。
（４）電源ユニット１０1 は、第１コンデンサ１２1 と第２コンデンサ１３1 とを備え、第１コンデンサ１２ 1 の他端と第２コンデンサ１３ 1 の一端とが接続されて直列接続回路を構成している。
（５）第１コンデンサ１２1 の他端と第２コンデンサ１３1 の一端とは前記共通電位線に接続され、第１コンデンサ１２1 の一端と第２コンデンサ１３1 の他端との間に直流中間出力が供給されるように設けられている。
（６）第１巻線１８−１1 と第２巻線１８−２1 を有するチョークコイル１８1 が備えられており、チョークコイル１８ 1 のセンタータップは前記共通電位線に、第１巻線１８−１1 は第１ダイオード１９−１1 を介して前記第２コンデンサ１３1 の他端に、第２巻線１８−２1 は第２ダイオード１９−２1 を介して前記第１コンデンサ１２1 の一端にそれぞれ接続されている。
（７）スイッチング素子１６1 が、一端１６ａ1 が前記チョークコイル１８1 の第２巻線１８−２1 と第２ダイオード１９−２1 との接続点に、他端１６ｂ1 が前記蓄電池１５の他方の端子１５ｂに接続されるように設けられている。
（８）電源ユニット１０2 は、第１コンデンサ１２2 と第２コンデンサ１３2 とを備え、第１コンデンサ１２ 2 の他端と第２コンデンサ１３ 2 の一端とが接続されて直列接続回路を構成している。
（９）第１コンデンサ１２2 の他端と第２コンデンサ１３2 の一端とは前記共通電位線に接続され、第１コンデンサ１２2 の一端と第２コンデンサ１３2 の他端との間に直流中間出力が供給されるように設けられている。
（１０）第１巻線１８−１2 と第２巻線１８−２2 を有するチョークコイル１８2 が備えられており、チョークコイル１８ 2 のセンタータップが前記共通電位線に、第１巻線１８−１2 が第１ダイオード１９−１2 を介して前記第２コンデンサ１３2 の他端に、第２巻線１８−２2 が第２ダイオード１９−２2 を介して前記第１コンデンサ１２2 の一端にそれぞれ接続されている。
（１１）スイッチング素子１６2 が、一端１６ａ2 が前記チョークコイル１８2 の第２巻線１８−２2と第２ダイオード１９−２2 との接続点に、他端１６ｂ2 が前記蓄電池１５の他方の端子１５ｂに接続されるように設けられている。
【００１４】
上記した実施の形態によれば、三相交流電源に対し、第１電源ブロック１００1 のＲ相電力が入力される入力端子１０１1 、Ｓ相電力が入力される入力端子１０２1 、第２電源ブロック１００2 のＳ相電力が入力される入力端子１０２2 、Ｔ相電力が入力される入力端子１０１2 をＶ結線で構成しているため、出力容量は２台の電源ユニット１０1 ，１０2 の容量の８６．６％になるものの、図４に示した電源ユニット１０Ａ，２０Ａ，３０Ａや図５に示した電源ユニット１０Ｂ，２０Ｂ，３０Ｂのような絶縁をしなくても、単相交流電源に使用できる電源ユニットと三相交流電源とが共用できるユニット式無停電電源装置を得ることができる。
【００１５】
次に、図２に示した実施の形態は、第１電源ブロック１００1 を構成する電源ユニットを１０1 〜１０n のｎ台として、それぞれを並列に接続し、第２電源ブロック１００2 を構成する電源ユニットを１０n+1 〜１０2nのｎ台として、それぞれを並列に接続するとともに、つぎの構成としたものである。
（１）電源ユニット１０1 〜１０ n は、第１コンデンサ１２1 〜１２ n と第２コンデンサ１３1 〜１３ n との直列接続回路をそれぞれ備えている。
（２）電源ユニット１０1〜１０n の、第１コンデンサ１２1 〜１２n の他端と第２コンデンサ１３1 〜１３n の一端とは、前記共通電位線に接続され、第１コンデンサ１２1 〜１２n の一端と第２コンデンサ１３1 〜１３n の他端との間に直流中間出力が供給されるように設けられている。
（３）第１巻線１８−１1 〜１８−１ n と第２巻線１８−２1 〜１８−２ n を有するチョークコイル１８1 〜１８ n が備えられており、チョークコイル１８ 1 〜１８ n のセンタータップが前記共通電位線に、第１巻線１８−１1 〜１８−１ n が第１ダイオード１９−１1 〜１９−１ n を介して前記第２コンデンサ１３1 〜１３ n の他端に、第２巻線１８−２1 〜１８−２ n が第２ダイオード１９−２1 〜１９−２ n を介して前記第１コンデンサ１２1 〜１２ n の一端にそれぞれ接続されている。
（４）スイッチング素子１６1 〜１６n が、一端１６ａ1 〜１６ａ n が前記チョークコイル１８1 〜１８ n の第２巻線１８−２1 〜１８−２ n と第２ダイオード１９−２1 〜１９−２ n との接続点に、他端１６ｂ1 〜１６ｂn が前記蓄電池１５の他方の端子１５ｂに接続されるように設けられている。
（５）電源ユニット１０n+1 〜１０2nの、第１コンデンサ１２n+1 〜１２2nの他端と第２コンデンサ１３n+1 〜１３2nの一端とは、前記共通電位線に接続され、第１コンデンサ１２n+1 〜１２2nの一端と第２コンデンサ１３n+1 〜１３2nの他端との間に直流中間出力が供給されるように設けられている。
（６）第１巻線１８−１n+1 と第２巻線１８−２n+1 を有するチョークコイル１８n+1 が備えられており、チョークコイル１８ n+1 のセンタータップが前記共通電位線に、第１巻線１８−１n+1 が第１ダイオード１９−１n+1 を介して前記第２コンデンサ１３n+1 の他端に、第２巻線１８−２n+1 が第２ダイオード１９−２n+1 を介して前記第１コンデンサ１２n+1 の一端にそれぞれ接続され、…、第１巻線１８−１2nと第２巻線１８−２2nを有するチョークコイル１８2n が備えられており、チョークコイル１８ 2n のセンタータップが前記共通電位線に、第１巻線１８−１2nが第１ダイオード１９−１2nを介して前記第２コンデンサ１３2nの他端に、第２巻線１８−２2nが第２ダイオード１９−２2nを介して前記第１コンデンサ１２2nの一端にそれぞれ接続されている。
（７）スイッチング素子１６n+1 〜１６2n が、一端１６ａn+1 が前記チョークコイル１８n+1 の第２巻線１８−２n+1 と第２ダイオード１９−２n+1 との接続点に、…、一端１６ａ2nが前記チョークコイル１８2nの第２巻線１８−２2nと第２ダイオード１９−２2nとの接続点に、他端１６ｂn+1 〜１６ｂ2nが前記蓄電池１５の他方の端子１５ｂに接続されるように設けられている。
【００１６】
なお、図２に示した実施の形態は、第１電源ブロック１００1 を構成する電源ユニット１０1 〜１０n と、第２電源ブロック１００2 を構成する電源ユニット１０n+1 〜１０2nとを以下の図３のように接続してもよい。
【００１７】
すなわち、図３に示したように、第１電源ブロック１００1 を構成する電源ユニット１０1 と第２電源ブロック１００2 を構成する電源ユニット１０2 が各１台ずつからなるものをｎ台準備し、これを並列に接続することによったものである。
【００１８】
上記した各実施の形態によれば、第１電源ブロック１００1 および第２電源ブロック１００2 を構成する電源ユニットが１台であってもｎ台であっても、共通電位線に接続される蓄電池１５は１組でよく、それを電源ユニットに搭載せずに装置を構成することができるから、各電源ユニットの軽量化と装置の簡素化が図れる。
【００１９】
このことから、電源ユニットの着脱を容易に行うことができるとともに、電源ユニットごとの交換や保守管理を容易に行うことができる。
【００２０】
【発明の効果】
上記した如く、本発明は、三相交流電源からの三相交流電力を無停電の三相交流出力に変換するのを、一対の入力端子と一対の出力端子とを有する２ｎ台の電源ユニットを用いてｎ台の電源ユニットからなる構成にし、それを１組の蓄電池によって実現しているから、単相交流電源のための電源ユニットを用いて三相の無停電電源装置を構成することができるので、汎用性にすぐれたユニット式無停電電源装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るユニット式無停電電源装置の構成図である。
【図２】本発明の他の実施の形態に係るユニット式無停電電源装置の構成図である。
【図３】図２の他の実施の形態に係るユニット式無停電電源装置の構成図である。
【図４】従来の、三相交流電力を無停電の三相交流出力に変換するユニット式無停電電源装置の構成図である。
【図５】従来の、三相交流電力を無停電の三相交流出力に変換するユニット式無停電電源装置の他の構成図である。
【図６】従来の、三相交流電力を無停電の三相交流出力に変換するユニット式無停電電源装置の他の構成図である。
【符号の説明】
１０ 電源ユニット
１１ 入力側電力変換部
１４ 出力側電力変換部
１５ 蓄電池
１００ 電源ブロック
Claims (2)
- つぎの構成を備えたことを特徴とするユニット式無停電電源装置。
（１）一対の入力端子と一対の出力端子とを有する電源ユニットを２ｎ台備え、この２ｎ台の電源ユニットは、入力端子に三相交流電源からのＲ相電力とＳ相電力が入力され、Ｒ−Ｓ相間電力をスイッチングして直流中間出力を得る入力側電力変換部と前記直流中間出力をスイッチングして出力端子に三相交流出力のＵ相電力とＶ相電力を得る出力側電力変換部とを有する、少なくとも１台の電源ユニットからなる第１電源ブロックと、入力端子に三相交流電源からのＳ相電力とＴ相電力が入力され、Ｓ−Ｔ相間電力をスイッチングして直流中間出力を得る入力側電力変換部と前記直流中間出力をスイッチングして出力端子に三相交流出力のＶ相電力とＷ相電力を得る出力側電力変換部とを有する、少なくとも１台の電源ユニットからなる第２電源ブロックとに分割されている。
（２）前記Ｓ相電力が入力される入力端子の電位と前記Ｖ相電力が出力される出力端子の電位を共通にするための共通電位線が設けられている。
（３）蓄電池を、一方の端子が前記共通電位線に接続されるように設けている。
（４）前記電源ユニットは、第１コンデンサと第２コンデンサとを備え、第１コンデンサの他端と第２コンデンサの一端とが接続されて直列接続回路を構成している。
（５）前記第１コンデンサの他端と前記第２コンデンサの一端とは前記共通電位線に接続され、前記第１コンデンサの一端と前記第２コンデンサの他端との間に直流中間出力が供給されるように設けられている。
（６）第１巻線と第２巻線を有するチョークコイルが備えられており、前記チョークコイルのセンタータップは前記共通電位線に、前記第１巻線は第１ダイオードを介して前記第２コンデンサの他端に、前記第２巻線は第２ダイオードを介して前記第１コンデンサの一端にそれぞれ接続されている。
（７）スイッチング素子が、その一端が前記チョークコイルの第２巻線と前記第２ダイオードとの接続点に、他端が前記蓄電池の他方の端子に接続されるように設けられている。 - 請求項１記載のユニット式無停電電源装置において、蓄電池は共通電位線とスイッチング素子の他端との間に１組設けられ、第１コンデンサと第２コンデンサとの直列接続回路、第１巻線と第２巻線を有するチョークコイルおよびスイッチング素子は、各電源ブロックを構成する電源ユニットごとに設けられていることを特徴とするユニット式無停電電源装置。
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