JP4605472B2 - Uninterruptible power supply - Google Patents
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Description
本発明は、通常時には商用交流電源からの入力をトランスを介して負荷に電力を供給し、停電等の異常時には、切り替えられたバッテリ等の直流電源からインバータによって交流電源に変換した出力を負荷に供給するための制御回路を備えた無停電電源供給器に関するものである。 In the present invention, the input from the commercial AC power supply is normally supplied to the load via a transformer, and when an abnormality such as a power failure occurs, the output converted from the switched DC power supply such as a battery to the AC power supply by the inverter is used as the load. The present invention relates to an uninterruptible power supply provided with a control circuit for supply.
従来から、例えばＣＡＴＶの中継器の増幅器、パーソナルコンピュータやFA機器等のシステムにおいて、その稼動中に商用交流電源が不測の停電又は何らかの原因により商用交流電源の供給不足や停止に起因する電圧の異常低下が発生し上記システムの作動停止をするような事態を防止するために無停電電源供給器が使用されている。 Conventionally, in systems such as CATV repeater amplifiers, personal computers, and FA equipment, for example, commercial AC power is unscheduled due to unforeseen power outages or due to insufficient supply or stoppage of commercial AC power. An uninterruptible power supply is used in order to prevent a situation in which a drop occurs and the system is stopped.
図４にその一例を示す。この無停電電源供給器１００は、商用交流電源１と接続されるトランス５には一次巻線Ｎ１と、充電巻線Ｎ４と、出力巻線Ｎ２とインバータ巻線Ｎ３が設けられている。通常時には、商用交流電源１から入力された交流電源を、トランス５の一次巻線Ｎ１、出力巻線Ｎ２の巻数に比して変換し、その変換した電力を負荷２に供給している。また、商用交流電源１から入力された交流電源をトランス５の一次巻線Ｎ１と充電巻線Ｎ４の巻数に比した電力に変換し、充電回路１０の制御により直流電源に変換されバッテリ１１に蓄電している。 An example is shown in FIG. In the uninterruptible power supply 100, a transformer 5 connected to the commercial AC power supply 1 is provided with a primary winding N1, a charging winding N4, an output winding N2, and an inverter winding N3. Normally, the AC power input from the commercial AC power source 1 is converted in comparison with the number of turns of the primary winding N1 and the output winding N2 of the transformer 5, and the converted power is supplied to the load 2. Further, the AC power input from the commercial AC power source 1 is converted into electric power in comparison with the number of turns of the primary winding N 1 and the charging winding N 4 of the transformer 5, converted into a DC power source by the control of the charging circuit 10, and stored in the battery 11. is doing.
そして、いざ停電等の異常時には、リレーＲＹを切換え、インバータ回路３０によってバッテリ１１に蓄積された直流電源をスイッチング素子ＦＥＴ（ＦＥＴ１，ＦＥＴ２）により生成したインバータ出力によって、トランス５のインバータ巻線Ｎ３と出力巻線Ｎ２の巻数に比して変換した電力を負荷２に供給している。 When an abnormality such as a power failure occurs, the relay RY is switched, and the inverter power generated in the battery 11 by the inverter circuit 30 is generated by the switching elements FET (FET1, FET2), and the inverter winding N3 of the transformer 5 is connected. Electric power converted in comparison with the number of turns of the output winding N2 is supplied to the load 2.
このようにして無停電電源供給器１００では、停電発生時には、電源系統の切り替えが行われるのだが、切り替えられた直後には、停電発生時の商用交流電源１の状態に起因してトランス５に消磁しきれない磁気が溜まり、その磁気により負荷２又はインバータ回路３０に対し予期できない大きな電流が流れることが問題となっていた。そのために従来からサージ吸収回路５０を設けてトランス５の磁気を吸収するなどの様々な対策が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３）。
しかしながら、機器の増設等による負荷２の容量アップに起因しトランス５自体の容量も大きくせざるを得なく、これらの対策だけではトランス５の磁気が消磁しきれない状況にあった。その結果、停電時のインバータ制御の開始直後にはトランス５の磁気が消磁しきれなく、過大な電流が流れて正常なインバータ出力を供給できなくなるばかりか、最悪の場合はインバータ回路３０を破損する問題が発生し兼ねない状況にあった。 However, the capacity of the transformer 5 itself has to be increased due to an increase in the capacity of the load 2 due to the addition of equipment, etc., and the magnetism of the transformer 5 cannot be completely degaussed only by these measures. As a result, immediately after the start of inverter control at the time of a power failure, the magnetism of the transformer 5 cannot be completely demagnetized, and an excessive current flows and normal inverter output cannot be supplied. In the worst case, the inverter circuit 30 is damaged. There was a situation where problems could occur.
そこで、本発明は上記課題を解決するべくなされたものであって、電源系統の切り替え時において、トランスに溜まった磁気に起因して発生する過大な電流による障害を最少に抑制した無停電電源供給器を提供することを目的としている。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and is an uninterruptible power supply that minimizes a failure caused by an excessive current caused by magnetism accumulated in a transformer when switching a power supply system. The purpose is to provide a vessel.
上記課題を解決するために、請求項１記載の無停電電源供給器は、商用交流電源と負荷とに接続されるトランスと、停電時にスイッチング素子をオン・オフ駆動してバッテリに蓄えられた直流電力を交流電力に変換し前記トランスを介して前記負荷に電力を供給するインバータ回路と、を設けた無停電電源供給器において、前記スイッチング素子と前記負荷との間には前記トランスに溜まった磁気を消磁するサージ吸収回路を設け、前記インバータ回路により前記負荷へ電力を出力する前の期間であって、前記インバータ回路を作動させることなく前記サージ吸収回路を作動させる消磁期間と、前記消磁期間の後で、通常時の前記負荷へ供給される周波数に相当する定格周波数にて前記インバータ回路を作動させる前であって、前記定格周波数よりも高い周波数にて前記インバータ回路を作動させるとともに前記サージ吸収回路を作動させる高周波作動期間と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, an uninterruptible power supply according to claim 1 includes a transformer connected to a commercial AC power supply and a load, and a direct current stored in a battery by driving the switching element on and off during a power failure. in the uninterruptible power supply provided with the inverter circuit, the supplying power to the load through the transformer to convert the power to AC power, magnetism between the load and the switching element accumulated in the transformer A period before the power is output to the load by the inverter circuit, the demagnetization period in which the surge absorption circuit is operated without operating the inverter circuit, and the demagnetization period. Later, before operating the inverter circuit at a rated frequency corresponding to the frequency supplied to the load at normal time, the rated frequency Characterized in that and a high-frequency operation period to operate the surge absorption circuit actuates said inverter circuit at a frequency higher than.
上記課題を解決するために、請求項２記載の無停電電源供給器は、請求項１記載の無停電電源供給器に加え、前記サージ吸収回路は、前記スイッチング素子がオンしている期間には作動を停止させ、前記スイッチング素子がオフしている期間には作動を行い前記トランスに溜まった磁気を消磁することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the uninterruptible power supply according to claim 2 is the same as the uninterruptible power supply according to claim 1, and the surge absorption circuit is in a period during which the switching element is on. The operation is stopped, and the operation is performed while the switching element is turned off to demagnetize the magnetism accumulated in the transformer.
上記課題を解決するために、請求項３記載の無停電電源供給器は、商用交流電源と接続されるトランスは、前記商用交流電源と接続される一次巻線と、バッテリに充電するための充電巻線と、スイッチング素子とセンタータップ方式で接続されるインバータ巻線と、負荷に電力を供給する出力巻線とを設け、前記一次巻線と前記商用交流電源との間に接続される逆流防止リレーと、停電時に前記スイッチング素子をオン・オフ駆動して前記バッテリに蓄えられた直流電力を交流電力に変換するインバータ回路とを設け、当該インバータ回路により出力されたインバータ出力にて前記負荷へ電力を供給する無停電電源供給器において、前記スイッチング素子と前記インバータ巻線との間には、前記スイッチング素子がオンしている期間に作動を停止し、前記スイッチング素子がオフしている期間に作動を行い前記トランスに溜まった磁気を消磁するサージ吸収回路を設け、前記逆流防止リレーにより前記一次巻線と前記商用交流電源との間が遮断された後、前記インバータ回路により前記負荷へ電力を出力する前の期間であって、前記インバータ回路を作動させることなく前記サージ吸収回路を作動させる消磁期間と、前記前記消磁期間の後で、通常時の前記負荷へ供給される周波数に相当する定格周波数にて前記インバータ回路を作動させる前であって、前記定格周波数よりも高い周波数にて前記インバータ回路を作動させるとともに前記サージ吸収回路を作動させる高周波作動期間と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the uninterruptible power supply according to claim 3 is characterized in that a transformer connected to a commercial AC power source is a primary winding connected to the commercial AC power source, and charging for charging a battery. A winding, an inverter winding connected to the switching element by a center tap method, and an output winding for supplying power to a load are provided, and backflow prevention is connected between the primary winding and the commercial AC power source. A relay and an inverter circuit that converts the DC power stored in the battery into AC power by driving the switching element on and off at the time of a power failure are provided, and the inverter output that is output by the inverter circuit supplies power to the load In the uninterruptible power supply that supplies power, the switching element and the inverter winding are operated during the period when the switching element is on. Sealed, a surge absorption circuit to degauss the magnetism said switching element is accumulated in the transformer performs the operation in a period that is turned off is provided, between the said backflow prevention relay and the primary winding and the commercial AC power supply is cut off after being, said a period before the inverter circuit outputs an electric power to the load, and degauss period for operating the surge absorption circuit without operating the inverter circuit, after it said degauss period, usually Before operating the inverter circuit at a rated frequency corresponding to the frequency supplied to the load at the time, and operating the inverter circuit at a frequency higher than the rated frequency and operating the surge absorbing circuit And a high-frequency operation period .
請求項１記載の無停電電源供給器は、商用交流電源と負荷とに接続されるトランスと、停電時にスイッチング素子をオン・オフ駆動してバッテリに蓄えられた直流電力を交流電力に変換し前記トランスを介して前記負荷に電力を供給するインバータ回路と、を設けた無停電電源供給器において、前記スイッチング素子と前記負荷との間には前記トランスに溜まった磁気を消磁するサージ吸収回路を設け、前記インバータ回路により前記負荷へ電力を出力する前の期間であって、前記インバータ回路を作動させることなく前記サージ吸収回路を作動させる消磁期間を備えたので、トランスに溜まった磁気をサージ吸収回路にて積極的に吸収し消磁させた後、電源系統の切換え即ちインバータ出力が行われることになり、電源系統の切換え時のトランスに溜まった磁気を起因とする障害を最小限に抑制することができる。また、前記消磁期間の後で、通常時の前記負荷へ供給される周波数に相当する定格周波数にて前記インバータ回路を作動させる前であって、前記定格周波数よりも高い周波数にて前記インバータ回路を作動させるとともに前記サージ吸収回路を作動させる高周波作動期間を備えたので、トランスに溜まった磁気を消磁させる機会を多くさせながら、負荷への電力の供給を徐々に行うことができる。 The uninterruptible power supply device according to claim 1, wherein a transformer connected to a commercial AC power source and a load, and a DC power stored in a battery are converted into AC power by driving a switching element on and off at the time of a power failure. an inverter circuit for supplying power to the load via the transformer, in the uninterruptible power supply provided with, between the said load and the switching element is provided a surge absorber circuit for demagnetizing the magnetic accumulated in the transformer And a period before power is output to the load by the inverter circuit, and a demagnetization period for operating the surge absorbing circuit without operating the inverter circuit is provided. After positive absorption and demagnetization, the power supply system is switched, that is, the inverter output is performed. The accumulated magnetism Nsu a disorder caused can be suppressed to a minimum. In addition, after the demagnetization period, before operating the inverter circuit at a rated frequency corresponding to the frequency supplied to the load at normal time, the inverter circuit is operated at a frequency higher than the rated frequency. Since the high-frequency operation period for operating the surge absorbing circuit is provided, power can be gradually supplied to the load while increasing the chance of demagnetizing the magnetism accumulated in the transformer.
請求項２記載の無停電電源供給器は、請求項１記載の無停電電源供給器に加え、前記サージ吸収回路は、前記スイッチング素子がオンしている期間には作動を停止させ、前記スイッチング素子がオフしている期間には作動を行い前記トランスに溜まった磁気を消磁するので、インバータ出力のＯＦＦ期間を有効に利用し、サージ吸収回路を起動させてトランスに溜まった磁気を積極的に効率よく消磁させ、サージの発生や負荷への電力の変換効率の損失を減少させている。 The uninterruptible power supply according to claim 2 is characterized in that, in addition to the uninterruptible power supply according to claim 1, the surge absorbing circuit stops operating during a period in which the switching element is on, and the switching element Since it operates during the period when the inverter is off and demagnetizes the magnetism accumulated in the transformer, it effectively utilizes the inverter output OFF period, activates the surge absorption circuit, and actively uses the magnetism accumulated in the transformer. It is well demagnetized to reduce the occurrence of surges and loss of conversion efficiency of power to the load.
請求項３記載の無停電電源供給器は、商用交流電源と接続されるトランスは、前記商用交流電源と接続される一次巻線と、バッテリに充電するための充電巻線と、スイッチング素子とセンタータップ方式で接続されるインバータ巻線と、負荷に電力を供給する出力巻線とを設け、前記一次巻線と前記商用交流電源との間に接続される逆流防止リレーと、停電時に前記スイッチング素子をオン・オフ駆動して前記バッテリに蓄えられた直流電力を交流電力に変換するインバータ回路とを設け、当該インバータ回路により出力されたインバータ出力にて前記負荷へ電力を供給する無停電電源供給器において、前記スイッチング素子と前記インバータ巻線との間には、前記スイッチング素子がオンしている期間に作動を停止し、前記スイッチング素子がオフしている期間に作動を行い前記トランスに溜まった磁気を消磁するサージ吸収回路を設け、前記逆流防止リレーにより前記一次巻線と前記商用交流電源との間が遮断された後、前記インバータ回路により前記負荷へ電力を出力する前の期間であって、前記インバータ回路を作動させることなく前記サージ吸収回路を作動させる消磁期間と、前記消磁期間の後で、通常時の前記負荷へ供給される周波数に相当する定格周波数にて前記インバータ回路を作動させる前であって、前記定格周波数よりも高い周波数にて前記インバータ回路を作動させるとともに前記サージ吸収回路を作動させる高周波作動期間と、を備えたので、トランスに溜まった磁気をサージ吸収回路にて積極的に吸収し消磁させた後、電源系統の切換え即ちインバータ出力が行われることになり、逆流防止リレーによる電源系統の切換え時にトランスに溜まった磁気を起因とする障害を最小限に抑制することができる。 The uninterruptible power supply according to claim 3, wherein the transformer connected to the commercial AC power source includes a primary winding connected to the commercial AC power source, a charging winding for charging the battery, a switching element, and a center. An inverter winding connected in a tap manner; and an output winding for supplying power to a load; a reverse current prevention relay connected between the primary winding and the commercial AC power supply; and the switching element during a power failure An uninterruptible power supply that supplies an electric power to the load by an inverter output output by the inverter circuit, and an inverter circuit that converts the DC power stored in the battery into AC power The switching element and the inverter winding are stopped during the period when the switching element is on, and the switching element is After There is provided a surge absorber circuit for demagnetizing the magnetic accumulated in the transformer performs the operation in the period being off, between the commercial AC power source and said primary winding is interrupted by the reverse current preventing relay, the inverter A period before power is output to the load by the circuit, the demagnetization period in which the surge absorption circuit is operated without operating the inverter circuit , and the normal period after the demagnetization period. A high frequency operating period before operating the inverter circuit at a frequency higher than the rated frequency and operating the surge absorbing circuit before operating the inverter circuit at a rated frequency corresponding to a frequency Therefore, after the magnetism accumulated in the transformer is actively absorbed by the surge absorption circuit and demagnetized, the power supply system is switched, that is, the inverter Will be the force is performed, the failure of the magnetic accumulated in the transformer when the switching power supply system according to the backflow prevention relayed caused can be suppressed to a minimum.
また、インバータ出力のＯＦＦ期間を有効に利用し、サージ吸収回路を起動させてトランスに生じた磁気を積極的に効率よく消磁させ、サージの発生や負荷への電力の変換効率の損失を減少させている。更に、インバータ巻線とスイッチング素子の間には、サージ吸収回路が接続されているので、磁気が溜まったトランスの直前で、トランスに溜まった磁気を積極的に効率よく消磁させ、切換時に発生する障害を最小限に抑制することが出来るという効果が得られる。
さらに、消磁期間の後で、通常時の負荷へ供給される周波数に相当する定格周波数にてインバータ回路を作動させる前であって、定格周波数よりも高い周波数にてインバータ回路を作動させるとともにサージ吸収回路を作動させる高周波作動期間と、を備えたので、トランスに溜まった磁気を消磁させる機会を多くさせながら、負荷への電力の供給を徐々に行うことができる。
In addition, the inverter output OFF period is effectively used to activate the surge absorption circuit to actively and effectively demagnetize the magnetism generated in the transformer, reducing the generation of surges and loss of power conversion efficiency to the load. ing. Furthermore, since a surge absorption circuit is connected between the inverter winding and the switching element, the magnetism accumulated in the transformer is positively and efficiently demagnetized immediately before the transformer where magnetism is accumulated, and is generated at the time of switching. The effect that the failure can be minimized is obtained.
Furthermore, after the degaussing period, before operating the inverter circuit at a rated frequency corresponding to the frequency supplied to the load during normal operation, the inverter circuit is operated at a frequency higher than the rated frequency and surge absorption is performed. Since the high-frequency operation period for operating the circuit is provided, it is possible to gradually supply power to the load while increasing the chance of demagnetizing the magnetism accumulated in the transformer.
図１に基づいて、本実施形態を以下に説明する。尚、図４に示す従来例と同じ構成要素には同じ符号が付してある。図１は、本実施形態の無停電電源供給器１００の制御回路を示すブロック図である。
商用交流電源１は、交流端子に接続されたリレーＲＹを介してトランス５の一次巻線Ｎ１に接続されている。商用交流電源１は、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの交流１００Ｖが供給可能である。リレーＲＹは、通常時には、接点ａに接続されており、停電時には接点ｂに切り替えられるようになっている。
The present embodiment will be described below based on FIG. The same components as those in the conventional example shown in FIG. FIG. 1 is a block diagram illustrating a control circuit of the uninterruptible power supply 100 according to the present embodiment.
The commercial AC power supply 1 is connected to the primary winding N1 of the transformer 5 via a relay RY connected to the AC terminal. The commercial AC power supply 1 can supply AC 100V of 50 Hz or 60 Hz. The relay RY is connected to the contact a at the normal time, and can be switched to the contact b at the time of a power failure.
商用交流電源１と接続されるトランス５には一次巻線Ｎ１と充電巻線Ｎ４が設けられ、負荷２が接続される出力巻線Ｎ２とインバータ巻線Ｎ３が設けられている。トランス５は、負荷２に接続され出力巻線Ｎ２から５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの交流６０Ｖ未満の電力が供給される。充電巻線Ｎ４は、充電回路１０を介して蓄電するためのバッテリ１１に接続されている。 A transformer 5 connected to the commercial AC power source 1 is provided with a primary winding N1 and a charging winding N4, and an output winding N2 and an inverter winding N3 to which a load 2 is connected. The transformer 5 is connected to the load 2 and is supplied with electric power of less than AC 60V of 50 Hz or 60 Hz from the output winding N2. The charging winding N4 is connected to the battery 11 for storing electricity via the charging circuit 10.
そのバッテリ１１は、センタータップ方式のインバータ回路３０を構成するスイッチング素子ＦＥＴ（ＦＥＴ１，ＦＥＴ２）を介してインバータ巻線Ｎ３と接続されている。そして、バッテリ１１の直流電源からＦＥＴ１及びＦＥＴ２によってインバータ出力が生成される。
また、インバータ巻線Ｎ３とスイッチング素子ＦＥＴとの間には、起動回路４０によって駆動されるサージ吸収回路５０が接続されている。
The battery 11 is connected to the inverter winding N3 via the switching elements FET (FET1, FET2) constituting the center tap type inverter circuit 30. Then, an inverter output is generated from the DC power supply of the battery 11 by the FET1 and FET2.
A surge absorbing circuit 50 driven by the starting circuit 40 is connected between the inverter winding N3 and the switching element FET.
次に、無停電電源供給器１００を統括して制御するインバータ制御回路２０が設けられ、充電回路１０と、インバータ回路３０と、起動回路４０とに接続されている。インバータ制御回路２０は、ＣＰＵが内蔵されており、充電回路１０と、インバータ回路３０と、起動回路４０と、リレーＲＹとを制御している。また、インバータ制御回路２０は、商用交流電源１の周波数や電圧の状態を監視し、停電か否かを判断するための図示しない異常検出部にも接続されている。 Next, an inverter control circuit 20 that controls the uninterruptible power supply 100 in an integrated manner is provided, and is connected to the charging circuit 10, the inverter circuit 30, and the starting circuit 40. The inverter control circuit 20 has a built-in CPU and controls the charging circuit 10, the inverter circuit 30, the starting circuit 40, and the relay RY. The inverter control circuit 20 is also connected to an abnormality detection unit (not shown) for monitoring the frequency and voltage state of the commercial AC power supply 1 and determining whether or not there is a power failure.
また、無停電電源供給器１００は、インバータ制御回路２０に内蔵されるＣＰＵに組み込まれたソフトウエアによって制御されており、後述する待機期間（ｔ１）、消磁期間（ｔ２）、高周波作動期間（ｔ３）及びインバータ出力のＯＮ・ＯＦＦ期間は、ソフトウエアに記憶されタイマー制御されている。そして、これら各期間は、ソフトウエアの変更により変更可能である。 The uninterruptible power supply 100 is controlled by software incorporated in a CPU built in the inverter control circuit 20, and includes a standby period (t1), a demagnetization period (t2), and a high frequency operation period (t3) which will be described later. ) And the inverter output ON / OFF period are stored in software and controlled by a timer. These periods can be changed by changing the software.
（本実施形態の動作）
以下、本実施形態の動作を図２乃至図３に基づいて説明する。
図２は、本実施形態の無停電電源供給器１００の停電時の動作を示す動作フロー図である。図３は、本実施形態の無停電電源供給器１００の停電時のインバータ出力・サージ吸収回路５０の動作を示す動作シーケンス図である。
(Operation of this embodiment)
Hereinafter, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 is an operation flowchart showing the operation of the uninterruptible power supply 100 according to the present embodiment during a power failure. FIG. 3 is an operation sequence diagram showing the operation of the inverter output / surge absorption circuit 50 at the time of a power failure of the uninterruptible power supply 100 of the present embodiment.
〔通常時〕
この無停電電源供給器１００は、通常時には、リレーＲＹが接点ａ側に接続され、商用交流電源１から入力された交流電源ＡＣ１００Ｖ（５０／６０Ｈｚ）を、トランス５の一次巻線Ｎ１と出力巻線Ｎ２との巻数に比して、ＡＣ６０Ｖ未満（５０／６０Ｈｚ）に変換した出力を負荷２に供給している。また、商用交流電源１から入力された交流電源をトランス５の一次巻線Ｎ１と充電巻線Ｎ４との巻数に比した電力に変換し、充電回路１０の制御により直流電源に変換されバッテリ１１に蓄電される。
通常時には、インバータ駆動回路３１は駆動されないため、スイッチング素子ＦＥＴ（ＦＥＴ１，ＦＥＴ２）により作成されるインバータ出力がインバータ巻線Ｎ３に出力されることはない。
〔Normal time〕
In this uninterruptible power supply 100, the relay RY is normally connected to the contact a side, and the AC power supply AC100V (50/60 Hz) input from the commercial AC power supply 1 is used as the primary winding N1 of the transformer 5 and the output winding. The output converted to less than AC 60 V (50/60 Hz) is supplied to the load 2 as compared with the number of turns with the line N2. Further, the AC power input from the commercial AC power source 1 is converted into electric power in comparison with the number of turns of the primary winding N1 and the charging winding N4 of the transformer 5, and converted into a DC power source by the control of the charging circuit 10 to the battery 11. It is charged.
In normal times, the inverter drive circuit 31 is not driven, so that the inverter output created by the switching elements FET (FET1, FET2) is not output to the inverter winding N3.
〔停電時〕
停電時には、商用交流電源１から電源が入力されなくなるため、インバータ制御回路２０は、電圧低下や周波数異常を検知する。インバータ制御回路２０が、停電であると判断した場合には、図２に示す動作フローに基づき、図３の動作シーケンス図で示す動作が行われる。ここで、図３の動作シーケンスは、横軸に時間の経過を表しており、インバータ出力の軸上はＯＦＦ期間を示す、軸から離れるとＯＮ期間が示され、一般的に言う正負の矩形波で表されたインバータ出力である。また、同様にサージ吸収回路５０の動作の軸上は、サージ吸収回路５０の動作のＯＦＦ期間を表し、軸から離れるとＯＮ期間となり、ハッチングでＯＮ動作を表している。
[In case of power failure]
Since no power is input from the commercial AC power supply 1 at the time of a power failure, the inverter control circuit 20 detects a voltage drop or a frequency abnormality. When the inverter control circuit 20 determines that there is a power failure, the operation shown in the operation sequence diagram of FIG. 3 is performed based on the operation flow shown in FIG. Here, in the operation sequence of FIG. 3, the horizontal axis represents the passage of time, the inverter output axis indicates the OFF period, the ON period is indicated away from the axis, and generally referred to as a positive and negative rectangular wave It is an inverter output represented by Similarly, on the axis of the operation of the surge absorbing circuit 50 represents the OFF period of the operation of the surge absorbing circuit 50. When the axis is separated from the axis, the ON period is indicated, and the ON operation is indicated by hatching.
停電であると判断されると（図３に示すＴの始端）、インバータ制御回路２０の指示により充電回路１０は、バッテリ１１への充電を停止させる（Ｓ１）。インバータ制御回路２０の指示によりリレーＲＹは、商用交流電源１への逆流を防止するため接点ａから接点ｂへの切換が行われる（Ｓ３）。そして、７．５ｍｓの待機期間（図３に示すｔ１）の間、インバータ駆動回路３１は動作することなく、リレーＲＹの確実な切換（Ｓ３に示す切換）を行うために待機される（Ｓ５）。 If it is determined that there is a power failure (starting point T shown in FIG. 3), the charging circuit 10 stops charging the battery 11 in accordance with an instruction from the inverter control circuit 20 (S1). In response to an instruction from the inverter control circuit 20, the relay RY is switched from the contact point a to the contact point b to prevent backflow to the commercial AC power supply 1 (S3). Then, during the 7.5 ms standby period (t1 shown in FIG. 3), the inverter drive circuit 31 does not operate and waits for reliable switching of the relay RY (switching shown in S3) (S5). .
その後、インバータ制御回路２０の指示により起動回路４０を作動させ（Ｓ７）、２ｍｓの期間（図３に示すｔ２）の間サージ吸収回路５０を強制的に作動させる（Ｓ９）ことで、トランス５に飽和している磁気をサージ吸収回路５０にて吸収し消磁させている。サージ吸収回路５０を強制的に作動させた後、インバータ制御回路２０の指示により起動回路４０の作動を停止させ、サージ吸収回路５０を強制的に停止させている（Ｓ１１）。
図３に示されるｔ１＋ｔ２＝Ｔの期間は、リレーＲＹの確実な切換（Ｓ３に示す切換）を動作を担保するためだけでなく、サージ吸収回路５０を強制的に作動させ、トランス５に溜まった磁気を消磁させている期間（ｔ２）としても有効利用されている。
After that, the starter circuit 40 is operated according to the instruction of the inverter control circuit 20 (S7), and the surge absorbing circuit 50 is forcibly operated for a period of 2 ms (t2 shown in FIG. 3) (S9). Saturated magnetism is absorbed by the surge absorbing circuit 50 and demagnetized. After forcibly operating the surge absorption circuit 50, the operation of the starter circuit 40 is stopped by an instruction from the inverter control circuit 20, and the surge absorption circuit 50 is forcibly stopped (S11).
Period t1 + t2 = T shown in FIG. 3, not only for ensuring the operation reliable switching (switching shown in S3) of the relay RY, forcibly actuate the surge absorption circuit 50, accumulated in the transformer 5 It is also effectively used as a period (t2) during which the magnetism is demagnetized.
そして、トランス５に溜まった磁気の吸収を行った後（Ｓ７、Ｓ９、Ｓ１１）、負荷２に電力を供給するために、インバータ制御回路２０の指示によりインバータ駆動回路３１の制御が開始される（Ｓ１３）。このとき、バッテリ１１から得られる直流電源をスイッチング素子ＦＥＴ１及びＦＥＴ２を交互にＯＮ、ＯＦＦと切換作動させることで、インバータ出力が得られる。このインバータ出力がＯＦＦの期間では、インバータ駆動回路３１からの指示により起動回路４０を通じてサージ吸収回路５０を作動させている。こうすることで、トランス５に溜まった磁気を積極的に消磁させ、サージの発生や変換効率の損失を減少させている。 Then, after absorbing the magnetism accumulated in the transformer 5 (S7, S9, S11), in order to supply power to the load 2, control of the inverter drive circuit 31 is started by an instruction from the inverter control circuit 20 ( S13). At this time, an inverter output is obtained by switching the DC power source obtained from the battery 11 alternately between ON and OFF of the switching elements FET1 and FET2. During the period when the inverter output is OFF, the surge absorbing circuit 50 is operated through the starting circuit 40 in accordance with an instruction from the inverter driving circuit 31. By doing so, the magnetism accumulated in the transformer 5 is actively demagnetized, and the occurrence of surge and loss of conversion efficiency are reduced.
また、４００Ｈｚという負荷２に供給するよりも高い周波数によるインバータ出力を行うこと、即ち高い周波数でサージ吸収回路５０を作動させていることで、トランス５に溜まった磁気を消磁させる機会を多くさせながら、負荷２への電力の供給の準備を行うことが出来るので、トランス５に溜まった磁気を更に効率よく消磁させ、負荷２への過大な電流を最小限に抑制することが出来るという効果が得られる。この４００Ｈｚという高い周波数でのインバータ出力は、負荷２に対して影響のない５０ｍｓ程度の期間（図３に示すｔ３）において行なわれ（Ｓ１５）、この期間を高周波作動期間という。 Further, by performing inverter output at a frequency higher than that supplied to the load 2 of 400 Hz, that is, by operating the surge absorbing circuit 50 at a high frequency, while increasing the chance of demagnetizing the magnetism accumulated in the transformer 5 Since the power supply to the load 2 can be prepared, the magnetism accumulated in the transformer 5 can be demagnetized more efficiently and an excessive current to the load 2 can be minimized. It is done. The inverter output at a high frequency of 400 Hz is performed in a period of about 50 ms (t3 shown in FIG. 3) that does not affect the load 2 (S15), and this period is referred to as a high frequency operation period.
次に、通常時に商用交流電源１から得られるのと同じ周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）に変更し、インバータ出力を行い（Ｓ１７）、負荷２への電力の供給が行われ、負荷２は通常時と同様に機器を作動することが出来るようになる（図３に示すｔ４）。そして、停電が復旧し商用交流電源１からの正常な電源の入力をインバータ制御回路２０が検出するまでは、インバータ出力により負荷２へ電力の供給が行われる。このインバータ出力中においても、インバータ駆動回路３１と連動して起動回路４０を通じてインバータ出力のＯＦＦ期間にサージ吸収回路５０を作動させているので、トランス５に溜まった磁気を積極的に消磁させサージの発生や変換効率の損失を減少させている。 Next, the frequency is changed to the same frequency (50 Hz or 60 Hz) that is obtained from the commercial AC power supply 1 at normal time, inverter output is performed (S17), power is supplied to the load 2, and the load 2 is Similarly, the device can be operated (t4 shown in FIG. 3). Then, power is supplied to the load 2 by the inverter output until the power failure is restored and the inverter control circuit 20 detects normal power input from the commercial AC power source 1. Even during the inverter output, since the surge absorbing circuit 50 is operated during the inverter output OFF period through the starter circuit 40 in conjunction with the inverter drive circuit 31, the magnetism accumulated in the transformer 5 is positively demagnetized to generate a surge. Reduces generation and loss of conversion efficiency.
（本実施形態の作用及び効果）
以上の本実施形態から把握される作用及び効果を以下に詳述する。
（１）インバータ出力により負荷２へ電力を供給する前の段階、即ちインバータ回路３０が駆動を開始する前に、インバータ制御回路２０の指示により起動回路４０を作動させ（Ｓ７）、２ｍｓの期間（図３に示すｔ２（消磁期間））にサージ吸収回路５０を強制的に作動させる（Ｓ９）ことで、トランス５に溜まった磁気をサージ吸収回路５０にて積極的に吸収し消磁させた後、電源系統の切換え即ちインバータ出力が行われるので、電源系統の切換え時の過大な電流による障害を最小限に抑制することができる。
(Operation and effect of this embodiment)
The actions and effects grasped from the above embodiment will be described in detail below.
(1) The stage before supplying power to the load 2 by the inverter output, that is, before the inverter circuit 30 starts driving, activates the starting circuit 40 according to the instruction of the inverter control circuit 20 (S7), After forcibly operating the surge absorption circuit 50 at t2 (demagnetization period) shown in FIG. 3 (S9), the surge absorption circuit 50 actively absorbs and demagnetizes the magnetism accumulated in the transformer 5, Since the switching of the power supply system, that is, the inverter output is performed, the failure due to the excessive current at the time of switching the power supply system can be suppressed to the minimum.
（２）インバータ出力のＯＦＦ期間に、サージ吸収回路５０を作動させることで、自然にトランス５の磁気を消磁させるよりも効率よく消磁させることができる。 (2) By operating the surge absorption circuit 50 during the OFF period of the inverter output, it is possible to demagnetize more efficiently than naturally demagnetizing the magnetism of the transformer 5.
（３）インバータ出力のＯＦＦ期間に、インバータ駆動回路３１からの指示により起動回路４０を通じてサージ吸収回路５０を作動させているので、インバータ出力のＯＦＦ期間を有効に利用することでトランス５に溜まった磁気を効率よく消磁させ、サージの発生や負荷への電力の変換効率の損失を減少させている。 (3) During the inverter output OFF period, the surge absorbing circuit 50 is operated through the starter circuit 40 in accordance with an instruction from the inverter drive circuit 31, so that the inverter 5 accumulated in the transformer 5 by effectively using the inverter output OFF period. It effectively demagnetizes the magnetism, reducing the generation of surges and loss of conversion efficiency of power to the load.
（４）４００Ｈｚという負荷２に供給するよりも高い周波数によるインバータ出力を行うことで、高い周波数でサージ吸収回路５０を作動させているので、トランス５に溜まった磁気を消磁させる機会を多くさせながら、負荷２への電力の供給を準備を徐々に行うことが出来るので、負荷への突入電流が発生し難くなり、トランス５に溜まった磁気を更に効率よく消磁させ、負荷２への過大な電流による障害を最小限に抑制することが出来るという効果が得られる。 (4) Since the surge absorption circuit 50 is operated at a high frequency by performing inverter output at a frequency higher than that supplied to the load 2 of 400 Hz, increasing the chance of demagnetizing the magnetism accumulated in the transformer 5 Since the power supply to the load 2 can be gradually prepared, the inrush current to the load is less likely to occur, the magnetism accumulated in the transformer 5 is more efficiently demagnetized, and the excessive current to the load 2 It is possible to obtain an effect that the failure due to the above can be minimized.
（５）図３のｔ３とｔ４の期間の動作に示されるように、サージ吸収回路５０を起動させる起動回路４０をインバータ駆動回路３１の動作と連動させることで、応答遅れが生じることなく、サージ吸収を行うことが出来るので、トランス５に溜まった磁気を更に効率よく消磁させ、負荷２への過大な電流による障害を最小限に抑制することが出来るという効果が得られる。 (5) As shown in the operation during the period t3 and t4 in FIG. 3, the starter circuit 40 for starting the surge absorbing circuit 50 is linked with the operation of the inverter drive circuit 31, so that a response delay is not caused. Since absorption can be performed, it is possible to effectively demagnetize the magnetism accumulated in the transformer 5 and to suppress an obstacle caused by an excessive current to the load 2 to the minimum.
（６）図３に示されるｔ１＋ｔ２＝Ｔの期間は、リレーＲＹの確実な切換（Ｓ３に示す切換）の動作を担保するためだけでなく、インバータ駆動回路３１の動作を停止し、サージ吸収回路５０を強制的に作動させトランス５に溜まった磁気を消磁させる期間としても有効活用されている。 (6) period t1 + t2 = T shown in FIG. 3, not only to ensure the operation of the reliable switching (switching shown in S3) of the relay RY, stops the operation of the inverter driving circuit 31, a surge absorber This is also effectively used as a period for forcibly operating the circuit 50 to demagnetize the magnetism accumulated in the transformer 5.
（７）巻線Ｎ３とスイッチング素子ＦＥＴの間には、起動回路４０によって駆動されるサージ吸収回路５０が接続されているので、磁気が溜まったトランス５の直前で、トランス５に溜まった磁気を効率よく消磁させ、負荷２への過大な電流による障害を最小限に抑制することが出来るという効果が得られる。 (7) Since the surge absorbing circuit 50 driven by the starting circuit 40 is connected between the winding N3 and the switching element FET, the magnetism accumulated in the transformer 5 is immediately before the transformer 5 where magnetism is accumulated. It is possible to obtain an effect of efficiently demagnetizing and minimizing a failure due to an excessive current to the load 2.
（８）無停電電源供給器１００は、インバータ制御回路２０に内蔵されるＣＰＵに組み込まれたソフトウエアによって制御されているので、消磁期間、インバータ出力のＯＮ・ＯＦＦ期間は、特に基板ごと変更する必要が無く、ソフトウエアが記憶されたチップ又は記憶されたソフトの変更を行うだけの容易な作業で変更することができる。 (8) Since the uninterruptible power supply 100 is controlled by software incorporated in the CPU built in the inverter control circuit 20, the demagnetization period and the ON / OFF period of the inverter output are changed in particular for each board. There is no need, and it is possible to change the chip in which the software is stored or an easy operation by simply changing the stored software.
（他の実施形態への変更例）
以上説明した実施形態を他の実施形態へ変更した例を以下に示す。
・以上の本実施形態では、負荷２に６０Ｖ未満を出力するもので説明したが、負荷２は１００Ｖを出力するものであっても良く、特に供給する電圧を限定する必要もない。
(Examples of changes to other embodiments)
The example which changed embodiment described above into other embodiment is shown below.
In the above embodiment, the description has been given on the case where the load 2 outputs less than 60V, but the load 2 may output 100V, and it is not necessary to limit the voltage to be supplied.
・以上の本実施形態では、停電時にインバータ回路３０が駆動するように構成されているが、特に停電だけでなく、商用交流電源１のプラグの外れによる周波数や電圧不足を検知するものであっても良い。 In the above embodiment, the inverter circuit 30 is configured to be driven at the time of a power failure. In particular, the inverter circuit 30 detects not only a power failure but also a frequency and voltage shortage due to the plug of the commercial AC power supply 1 being disconnected. Also good.
・以上の本実施形態では、期間Ｔは、停電検知と入力電圧の切換が行われる負荷に影響を与えない期間として２０秒以下が適正値とされ、Ｓ１５に表す期間ｔ３は、トランスが消磁期するのに４０ｍｓ〜６０ｍｓが適正値とされる。そして、これら期間Ｔ及びｔ３は、負荷に影響を与えない時間又トランスの消磁に適正な時間を基に設定されているので、負荷又はトランスの容量に合わせて最適な時間を変更することは適宜可能である。 In the above embodiment, the period T is set to an appropriate value of 20 seconds or less as a period that does not affect the load in which the power failure is detected and the input voltage is switched, and the period t3 shown in S15 is the period when the transformer is demagnetized. For this purpose, an appropriate value is set to 40 ms to 60 ms. Since these periods T and t3 are set based on a time that does not affect the load or a time that is appropriate for the demagnetization of the transformer, it is appropriate to change the optimum time according to the capacity of the load or the transformer. Is possible.
１・・・商用交流電源、２・・・負荷、５・・・トランス、
１０・・・充電回路、１１・・・バッテリ、
２０・・・インバータ制御回路、
３０・・・インバータ回路、３１・・・インバータ駆動回路、
４０・・・起動回路、５０・・・サージ吸収回路、１００・・・無停電電源供給器、
ａ，ｂ・・・接点、ＦＥＴ１，ＦＥＴ２・・・スイッチング素子（ＦＥＴ）、
Ｎ１・・・一次巻線、Ｎ２・・・出力巻線、Ｎ３・・・インバータ巻線、
Ｎ４・・・充電巻線、ＲＹ・・・リレー（逆流防止用リレー）。
1 ... Commercial AC power supply, 2 ... Load, 5 ... Transformer,
10 ... charging circuit, 11 ... battery,
20: Inverter control circuit,
30 ... Inverter circuit, 31 ... Inverter drive circuit,
40 ... start-up circuit, 50 ... surge absorption circuit, 100 ... uninterruptible power supply,
a, b ... contact, FET1, FET2 ... switching element (FET),
N1 ... primary winding, N2 ... output winding, N3 ... inverter winding,
N4 ... charging winding, RY ... relay (reverse flow prevention relay).
Claims (3)
前記スイッチング素子と前記負荷との間には前記トランスに溜まった磁気を消磁するサージ吸収回路を設け、
前記インバータ回路により前記負荷へ電力を出力する前の期間であって、前記インバータ回路を作動させることなく前記サージ吸収回路を作動させる消磁期間と、
前記消磁期間の後で、通常時の前記負荷へ供給される周波数に相当する定格周波数にて前記インバータ回路を作動させる前であって、前記定格周波数よりも高い周波数にて前記インバータ回路を作動させるとともに前記サージ吸収回路を作動させる高周波作動期間と、を備えたことを特徴とする無停電電源供給器。 An inverter for supplying the commercial AC power supply and transformer connected to a load, the power to the load through a switching element to drive on and off is converted into AC power to DC power stored in the battery the transformer during a power outage in the uninterruptible power supply provided with circuit, a,
Between the switching element and the load is provided a surge absorption circuit that demagnetizes the magnetism accumulated in the transformer,
A demagnetization period in which the surge absorbing circuit is operated without operating the inverter circuit, before the power is output to the load by the inverter circuit ;
After the demagnetization period, before operating the inverter circuit at a rated frequency corresponding to the frequency supplied to the load during normal operation, the inverter circuit is operated at a frequency higher than the rated frequency. And a high-frequency operation period for operating the surge absorbing circuit .
前記スイッチング素子と前記インバータ巻線との間には、前記スイッチング素子がオンしている期間に作動を停止し、前記スイッチング素子がオフしている期間に作動を行い前記トランスに溜まった磁気を消磁するサージ吸収回路を設け、
前記逆流防止リレーにより前記一次巻線と前記商用交流電源との間が遮断された後、前記インバータ回路により前記負荷へ電力を出力する前の期間であって、前記インバータ回路を作動させることなく前記サージ吸収回路を作動させる消磁期間と、
前記前記消磁期間の後で、通常時の前記負荷へ供給される周波数に相当する定格周波数にて前記インバータ回路を作動させる前であって、前記定格周波数よりも高い周波数にて前記インバータ回路を作動させるとともに前記サージ吸収回路を作動させる高周波作動期間と、を備えたことを特徴とする無停電電源供給器。 The transformer connected to the commercial AC power source includes a primary winding connected to the commercial AC power source, a charging winding for charging the battery, an inverter winding connected to the switching element in a center tap manner, and a load. An output winding for supplying electric power to the battery, and a reverse current prevention relay connected between the primary winding and the commercial AC power source, and the switching element is turned on / off during a power failure and stored in the battery. In an uninterruptible power supply that provides an inverter circuit that converts the DC power into AC power, and supplies power to the load at the inverter output output by the inverter circuit,
Between the switching element and the inverter winding, the operation is stopped while the switching element is on, and the operation is performed while the switching element is off to demagnetize the magnetism accumulated in the transformer. Provide a surge absorption circuit
The period before the power is output to the load by the inverter circuit after the primary winding and the commercial AC power supply are interrupted by the backflow prevention relay, and without operating the inverter circuit A demagnetization period for operating the surge absorption circuit ;
After the demagnetization period, before operating the inverter circuit at a rated frequency corresponding to the frequency supplied to the load during normal operation, the inverter circuit is operated at a frequency higher than the rated frequency. And a high-frequency operation period for operating the surge absorbing circuit .
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