JP4513519B2 - 無停電電源装置 - Google Patents

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Description

本発明は、停電時に蓄電池からの直流電力を供給する無停電電源装置に関する。
図３は従来の蓄電池及びその充電回路を備えた無停電電源装置の回路構成図である。
この無停電電源装置は、交流電源１からの交流電力を直流中間充電器２により直流電力に変換し、コンデンサＣ１で平滑した後、更にインバータ３により交流電力に再変換して負荷４に供給するもので、停電時の対策として蓄電池６及びその充電回路７を備えており、停電時には開閉素子９をオン（ＯＮ）にして蓄電池６からの直流電力を直流変換器５を介して直流中間充電器２とインバータ３の間に供給している。
また、蓄電池６からの電源ラインには平滑用のコンデンサＣ２が接続されている。更に、蓄電池６及び充電回路７側の異常を検知するために、開閉素子９の充電回路７側の電圧を検出する電圧検出回路１０と、開閉素子９の蓄電池６側の電圧を検出する電圧検出回路１２が設けられている。
上記のように構成された無停電電源装置においては、直流中間充電器２からの直流電力だけでは電力が不足する場合でも、蓄電池６からの直流電力が直流変換器５を介して供給されるので、負荷４は停電することなく、運転を継続することができる。また、蓄電池６を装置本体から切り離す（電気的に遮断する）ための開閉素子９が、次の（ａ）、（ｂ）の理由により設けられている。
（ａ）蓄電池６には大電力が蓄積されており、装置本体側に異常が発生した場合に、発火防止等のために蓄電池６を装置本体と切り離さなければならない。
（ｂ）蓄電池６には寿命があり、定期的に蓄電池６を装置本体から切り離して交換しなければならない。
また、上記のような無停電電源装置として、バッテリ用ブレーカがオフ（ＯＦＦ）のまま使用しようとしたときに警報を発するようにした無停電電源装置も提案されている（例えば特許文献１参照）。
特開平８−１９１５４９号公報
ところで、上記のような従来の無停電電源装置では、開閉素子９がオン（導通）している間、開閉素子９の両側に備えられた充電回路７側の電圧検出回路１０と蓄電池６側の電圧検出回路１２の検出電圧は同じ電圧になるため、仮に蓄電池６または充電回路７とコンデンサＣ２に異常が発生した場合には、開閉素子９をオフ（遮断）し、電圧検出回路１０と電圧検出回路１２の検出電圧により異常が発生した場所を特定する必要がある。
しかし、異常が発生していない場合は上記のように電圧検出回路１０と電圧検出回路１２の検出電圧は同じ電圧であり、開閉素子９で接続された同電位のライン電圧を検出しているため、構成部品が重複し、コスト的にも無駄が生じてしまうという問題点があった。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、少ない構成部品で蓄電池及び充電回路側の異常の発生箇所を特定でき、コスト的にも無駄のない無停電電源装置を提供することを目的とする。
本発明では上記課題を解決するために、停電時に蓄電池からの直流電力を所望の電圧に変換して供給する無停電電源装置であって、前記蓄電池を遮断するための開閉素子と、前記蓄電池に前記開閉素子を介して接続された充電回路と、前記開閉素子の前記充電回路側の電圧を検出する電圧検出回路と、前記蓄電池に前記開閉素子を介して並列接続されたコンデンサ及びその放電回路と、を備え、前記開閉素子を操作して前記蓄電池または前記充電回路の異常検知、および前記充電回路の動作を停止して前記蓄電池の未接続検知を実行するようにしたことを特徴とする無停電電源装置が提供される。
このような無停電電源装置によれば、開閉素子の蓄電池側の電圧検出回路を省くことができ、少ない構成部品で蓄電池及び充電回路側の異常の発生箇所を特定でき、コスト的にも無駄のないものとなる。また、蓄電池の未接続を検知することができる。
また本発明では、停電時に蓄電池からの直流電力を所望の交流電圧に変換して負荷に供給する無停電電源装置であって、交流電力を直流電力に変換する第１の電力変換手段と、変換された直流電力を交流電力に変換する第２の電力変換手段と、前記蓄電池からの直流電力を所望の電圧に変換して前記第２の電力変換手段に供給する第３の電力変換手段と、前記蓄電池を遮断するための開閉素子と、前記蓄電池に前記開閉素子を介して接続された充電回路と、前記蓄電池に前記開閉素子を介して並列接続されたコンデンサ及びその放電回路と、前記開閉素子の前記コンデンサ側の電圧を検出する電圧検出回路とを備え、前記開閉素子を操作して前記蓄電池または前記充電回路の異常検知、および前記充電回路の動作を停止して前記蓄電池の未接続検知を実行するようにしたことを特徴とする無停電電源装置が提供される。
本発明の無停電電源装置は、開閉素子の充電回路側の電圧を検出する電圧検出回路を備えたので、開閉素子の蓄電池側の電圧検出回路を省くことができ、少ない構成部品で蓄電池及び充電回路側の異常の発生箇所を特定でき、コストを低減できる。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施の形態の無停電電源装置の回路構成図である。なお、図３と同一構成部分には同一符号を付して説明する。
図１において、１は交流電源、２は交流電源１からの交流電力を直流電力に変換する直流中間充電器（第１の電力変換手段）、３は変換された直流電力を交流電力に変換して負荷４に供給するインバータ（第２の電力変換手段）で、直流中間充電器２との間の直流中間には平滑用のコンデンサＣ１が接続されている。５は蓄電池６からの直流電力を所望の電圧に変換してインバータ３に供給するチョッパ等の直流変換器（第３の電力変換手段）、７は蓄電池６を充電する充電回路で、蓄電池６からの電源ラインにはコンデンサＣ２とその放電回路８が設けられている。９は蓄電池６を遮断するための開閉素子で、蓄電池６にはこの開閉素子９を介してコンデンサＣ２及びその放電回路８が並列接続されている。１０は開閉素子９のコンデンサＣ２側の電圧を検出する電圧検出回路で、開閉素子９の蓄電池６側の電圧を検出する電圧検出回路は設けられていない。
上記のように構成された無停電電源装置においては、インバータ３から所望の電圧と周波数の交流電力が出力されて負荷４に供給されるが、前述のように直流中間充電器２からの直流電力だけでは電力不足になるときには、蓄電池６からの直流電力が直流変換器５で所望の電圧の直流電力に変換され、この直流電力がインバータ３を介して負荷４に供給されるので、負荷４は停電することなく、運転を継続することができる。
また、蓄電池６はコンデンサＣ２が接続された状態で充電回路７により充電が行われる。いま、蓄電池６または充電回路７に異常が発生した場合は、まず開閉素子９をオフにし、充電回路７を動作させる。このとき、蓄電池６に異常が発生したと仮定すると、開閉素子９をオフにして充電回路７を動作させたことで、電圧検出回路１０は異常ではない電圧を検出する。これにより、蓄電池６に異常が発生していると判断する。また、充電回路７に異常が発生したと仮定すると、開閉素子９をオフにして放電回路８によりコンデンサＣ２に蓄積された電力が放電されることによって、電圧検出回路１０は異常な電圧を検出する。これにより、充電回路７に異常が発生したと判断することができる。
次に、装置運転開始の際に、蓄電池６の未接続を検知するには、まず開閉素子９をオフにしておき、充電回路７を動作させる。そして、充電回路７の動作を中止し、開閉素子９をオンにする。このとき、仮に蓄電池６が未接続の場合は、コンデンサＣ２に蓄積された電力が放電回路８により放電されることで、電圧検出回路１０は異常な電圧を検出することにより、蓄電池６が未接続であると判断することができる。
このような制御により、蓄電池６側の電圧検出回路を省くことができ、少ない構成部品で蓄電池６及び充電回路７側の異常の発生箇所を特定でき、コスト的にも無駄のないものとなる。更に、蓄電池６の未接続も検知することができる。
次に、図２の回路構成図を参照しながら上述の異常検知及び蓄電池６の未接続検知の制御動作について説明する。図２は図１の要部を示す図であり、開閉素子としてリレー１１を設けた例を示している。
（１）まず、蓄電池６が過電圧であった場合、電圧検出回路１０は過電圧を検出する。そして、リレー１１を遮断し、充電回路７を動作させると、電圧検出回路１０の検出値は正常な充電回路７の電圧で安定するため、過電圧が解除される。これにより、蓄電池６が過電圧であると判断することができる。
（２）また、蓄電池６が低電圧であった場合、電圧検出回路１０は低電圧を検出する。そして、リレー１１を遮断し、充電回路７を動作させると、電圧検出回路１０の検出値は正常な充電回路７の電圧で安定するため、低電圧が解除される。これにより、蓄電池６が低電圧であると判断することができる。
（３）次に、充電回路７が過電圧であった場合、電圧検出回路１０は過電圧を検出する。そして、リレー１１を遮断し、充電回路７を動作させると、電圧検出回路１０は過電圧を検出したままとなる。これにより、充電回路７が過電圧であると判断することができる。
（４）また、充電回路７が低電圧であった場合、電圧検出回路１０は低電圧を検出する。そして、リレー１１を遮断し、充電回路７を動作させると、電圧検出回路１０は低電圧を検出したままとなる。これにより、充電回路７が低電圧であると判断することができる。
（５）そして、蓄電池６が未接続であった場合、リレー１１を導通した状態で充電回路７の動作を停止させると、充電回路７によりコンデンサＣ２に充電されていた電力が放電回路８によって放電され、電圧検出回路１０は低電圧を検出する。これにより、蓄電池６が接続されていないと判断することができる。
本発明の実施の形態の無停電電源装置の回路構成図である。 本発明の実施の形態の無停電電源装置の要部を示す回路構成図である。 従来の無停電電源装置の回路構成図である。
符号の説明
１ 交流電源
２ 直流中間充電器
３ インバータ
４ 負荷
５ 直流変換器
６ 蓄電池
７ 充電回路
８ 放電回路
９ 開閉素子
１０，１２ 電圧検出回路
１１ リレー
Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ


Claims (2)

  1. 停電時に蓄電池からの直流電力を所望の電圧に変換して供給する無停電電源装置であって、前記蓄電池を遮断するための開閉素子と、前記蓄電池に前記開閉素子を介して接続された充電回路と、前記開閉素子の前記充電回路側の電圧を検出する電圧検出回路と、前記蓄電池に前記開閉素子を介して並列接続されたコンデンサ及びその放電回路と、を備え、前記開閉素子を操作して前記蓄電池または前記充電回路の異常検知、および前記充電回路の動作を停止して前記蓄電池の未接続検知を実行するようにしたことを特徴とする無停電電源装置。
  2. 停電時に蓄電池からの直流電力を所望の交流電圧に変換して負荷に供給する無停電電源装置であって、交流電力を直流電力に変換する第１の電力変換手段と、変換された直流電力を交流電力に変換する第２の電力変換手段と、前記蓄電池からの直流電力を所望の電圧に変換して前記第２の電力変換手段に供給する第３の電力変換手段と、前記蓄電池を遮断するための開閉素子と、前記蓄電池に前記開閉素子を介して接続された充電回路と、前記蓄電池に前記開閉素子を介して並列接続されたコンデンサ及びその放電回路と、前記開閉素子の前記コンデンサ側の電圧を検出する電圧検出回路とを備え、前記開閉素子を操作して前記蓄電池または前記充電回路の異常検知、および前記充電回路の動作を停止して前記蓄電池の未接続検知を実行するようにしたことを特徴とする無停電電源装置。
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