JPH06225479A - 無停電電源装置のａｃスイッチ切り換え方法およびハイブリッドａｃスイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ＡＣスイッチの保護に速断ヒューズを用いるこ
となく、また、ＡＣスイッチの異常を素早く検出して、
直送電源とＵＰＳ出力とがラップすることのないＵＰＳ
のＡＣスイッチ切り換え方法の提供。 【構成】ＡＣスイッチに流れる過電流を検出し、前記過
電流のピーク値を検出し、ＡＣスイッチを構成する半導
体の過負荷耐量のピーク値と比較し、また、過電流の時
間的変化を検出し、ＡＣスイッチを構成する半導体の過
負荷耐量と比較することにより半導体の破壊を予測し、
半導体が破壊された可能性があれば負荷へＵＰＳからの
給電を再開せずに、直送電源とＵＰＳ出力がラップする
のを防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば無停電電源装
置（以下においてはＵＰＳと呼ぶ）の過電流検出時にお
ける直送電源とＵＰＳ出力との切り換えに用いるＡＣス
イッチ切り換え方法および、交流電力の切り換え、もし
くは遮断に用いるハイブリッドＡＣスイッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の直送電源とＵＰＳ出力との切り換
え方法について説明する。図３は直送電源とＵＰＳ出力
との切り換えを行う回路の従来例を示す図であり、１は
直送電源、３はＵＰＳ、４はインバータ、５は変流器、
６は負荷、７は電流検出器、８はコンパレータ、９は設
定器、１９は切り換え制御装置、３０はＡＣスイッチ、
３１は半導体スイッチ、３２は速断ヒューズである。

【０００３】直送電源１はＡＣスイッチ３０を介してＵ
ＰＳ３の出力側に接続され、ＵＰＳ３の出力は変流器５
を介して負荷６に接続されていて、通常はＵＰＳ３の出
力が負荷６に対して供給されている。負荷側において短
絡事故等の要因により負荷６に対して過電流が流れはじ
めると、この過電流を変流器５，電流検出器７によって
検出する。電流検出器７による検出値はコンパレータ８
において設定器９にあらかじめ設定された切り換えレベ
ルと比較される。コンパレータ８における比較の結果、
検出値が設定値を上回った場合、切り換え制御装置１８
によってＡＣスイッチ３０をオンして、負荷６に対して
直送電源１からの給電を開始する。同時にインバータ４
にはオフ指令が出力され、ＵＰＳ３の出力はオフとな
り、ＵＰＳ３は過大な電流から保護される。

【０００４】ここで過電流が収まり、電流検出器７によ
る検出値が設定器９に設定された切り換えレベルを下回
れば、切り換え制御装置１９によりＡＣスイッチ３０を
オフし、負荷６への給電を直送電源１からＵＰＳ３に切
り換える。また、ＵＰＳ３の出力と直送電源１との切り
換えを行うＡＣスイッチ３０は、半導体スイッチ３１と
該半導体スイッチと協調のとれた速断ヒューズ３２の直
列回路によって構成されている。上述の如く、電流検出
器７が過電流を検出すると、負荷６に対する給電がＵＰ
Ｓ３の出力から直送電源１に切り換えられる。直送電源
１からの電力はＡＣスイッチ３０を介して負荷６に供給
されているため、過電流がさらに増加して、該過電流が
ＡＣスイッチ３０内の半導体スイッチ３１の過負荷耐量
に迫ると、前記速断ヒューズ３２が切れることにより半
導体スイッチ３１を保護していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
スイッチの過負荷耐量に対して、完全に協調のとれた速
断ヒューズの安全通過電流の領域はかなり低いため、直
送側の過負荷耐量をこの速断ヒューズに合わせて設定す
ると、前記直送側の過負荷耐量が半導体スイッチの能力
に対して低く設定されてしまうという問題があった。

【０００６】ここで、速断ヒューズを取り外すと、直送
側の過負荷耐量を半導体スイッチの能力に見合った値に
設定できるが、半導体スイッチが増加した過電流によっ
て破壊されると、その多くは導通状態のままとなるの
で、半導体スイッチの異常を検出することは困難であ
る。さらに、そのまま継続して直送側からの給電を行
い、過電流が収まった後、ＵＰＳからの給電に切り換え
ようとすると、半導体スイッチがオフできないため、直
送電源とＵＰＳ出力とがラップ状態となり、ＵＰＳまで
破損してしまうという問題があった。

【０００７】さらに、過電流によりＡＣスイッチを構成
する半導体が破損した場合、該ＡＣスイッチを交換する
ためには、負荷に対する電力の供給を一旦中止しなくて
はならなかった。この発明は、上記従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、ＡＣスイッチの保護に速断
ヒューズを用いることなく、また、過電流による半導体
スイッチ破壊の可能性を素早く検出して、直送電源とＵ
ＰＳ出力とがラップすることのないＵＰＳのＡＣスイッ
チ切り換え方法、および、直送電源からの給電を遮断す
ることなく、過電流によって破損した、あるいは破損し
た可能性のある半導体スイッチの交換が可能なハイブリ
ッドＡＣスイッチの提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、半導体スイッチ保護用の速断ヒ
ューズを使用せずに、負荷に対する電力の供給元がＵＰ
Ｓから直送電源に切り換わった後、前記ＡＣスイッチに
流れる過電流を検出する。前記過電流検出値より該過電
流のピーク値を求め、ＡＣスイッチを構成する半導体の
過負荷耐量のピーク値と比較する。あるいは、前記過電
流検出値より該過電流の時間的変化を求め、ＡＣスイッ
チを構成する半導体の過負荷耐量と比較する。

【０００９】そして、この比較の結果、検出値が半導体
の過負荷耐量を上回った場合、該半導体は「破損」ある
いは「破損の可能性有り」と判断され、このあと過電流
が収まっても、負荷に対する電力の供給元を直送電源か
らＵＰＳ出力に切り換えないようにする。また、ＡＣス
イッチを、該ＡＣスイッチを構成する半導体スイッチと
機械的スイッチとを並列接続した構成とし、この並列接
続を、前記半導体スイッチの両端に差し込みプラグを、
機械的スイッチの両端にはソケットを設けて、該ソケッ
トに前記差し込みプラグを差し込むことによって行う。

【００１０】

【作用】ＡＣスイッチに流れる過電流のピーク値とＡＣ
スイッチを構成する半導体の過負荷耐量のピーク値と比
較すること、あるいは、ＡＣスイッチに流れる過電流の
時間的変化と、ＡＣスイッチを構成する半導体の過負荷
耐量と比較することにより、半導体の「破損」あるいは
「破損の可能性」が判定される。

【００１１】過電流が収まっても、上記判定に基づい
て、負荷に対する電力の供給元を直送電源からＵＰＳ出
力に切り換えないようにすることにより、ＡＣスイッチ
が異常の場合でも、直送電源とＵＰＳ出力とがラップし
ない。また、ＡＣスイッチを、該ＡＣスイッチを構成す
る半導体スイッチと機械的スイッチとを並列接続した構
成とし、この並列接続に差し込みプラグおよびソケット
を用いることにより、半導体スイッチが機械的スイッチ
に着脱自在となる。

【００１２】

【実施例】以下、図面を用いて本発明を説明する。図１
は本発明による第１の実施例を示す図である。図１にお
いて、１０はコンパレータ、１１は設定器、１２はメモ
リ、１８は切り換え制御装置、２０はハイブリッドＡＣ
スイッチ、２１は半導体スイッチ、２２は機械的スイッ
チ、２３は半導体スイッチ２１の両端に設けた差し込み
プラグ、２４は機械的スイッチ２２の両端に設けられた
ソケットである。この他、図３に示した従来例と同様の
機能を有するものには同じ符号を付して説明を省略す
る。

【００１３】ハイブリッドＡＣスイッチ２０は、差し込
みプラグ２３をソケット２４に差し込んで、半導体スイ
ッチ２１と機械的スイッチ２２とを並列接続した構成と
なっているが、通常は、切り換え制御装置１８からの切
り換え指令により半導体スイッチ２１をオン・オフする
ことによりＡＣスイッチとして機能する。直送電源はハ
イブリッドＡＣスイッチ２０を介してＵＰＳ３の出力側
に接続され、ＵＰＳ３の出力は変流器５を介して負荷６
に接続されていて、通常はＵＰＳ３の出力が負荷６に対
して電力を供給している。

【００１４】負荷側において短絡事故が発生し、過電流
が流れはじめると、その電流を変流器５、電流検出器７
によって検出する。電流検出器７による検出値はコンパ
レータ８において、設定器９によって設定された切り換
えレベルと比較される。比較の結果、検出値が設定値を
上回った場合、切り換え制御装置１８によってＡＣスイ
ッチ２を点弧し、直送電源１からの給電が開始される。
同時に、インバータ４はオフされ、過大な電流から保護
される。

【００１５】このあとすぐに、過電流が収まり、電流検
出器７による検出値が設定器９によって設定された切り
換えレベルを下回れば、切り換え制御装置１８によって
ＡＣスイッチ２を消弧し、負荷６への給電を直送電源１
からインバータ４に切り換える。コンパレータ１０に入
力された過電流検出値は、設定器１１に設定したＡＣス
イッチを構成する半導体の過負荷耐量ピーク値と比較さ
れる。過電流が流れ続けさらに増加した場合、過電流検
出値が過負荷耐量ピーク値を上回ると、メモリ１２に
「ＡＣスイッチに破損の可能性有り」という異常信号を
書き込む。前記異常信号は切り換え制御装置１８に入力
され、過電流が収まり、電流検出器７による検出値が設
定器９によって設定された切り換えレベルを下回って
も、直送電源１からの給電を継続して、インバータ４を
オンしないように制御し、同時に異常発生を外部に表示
する。

【００１６】図２は本発明による第２の実施例を示す図
である。図２に示す構成では、ＡＣスイッチの異常をよ
り正確に判定するため、図１のコンパレータ１０，設定
器１１に代えて、電流検出器７の出力を瞬時電流データ
として記憶するメモリ１３と、あらかじめＡＣスイッチ
構成する半導体の短時間過負荷耐量曲線を耐量データと
して記憶させるメモリ１４と、ディジタル比較器１５を
設けている。

【００１７】メモリ１３は、過電流時の瞬時電流のトレ
ンドをディジタルデータとして記憶し、前記ディジタル
データとメモリ１４に記憶されているＡＣスイッチの過
負荷耐量データとをディジタル比較器１５によって比較
する。ディジタル比較器１５による比較の結果、瞬時電
流データのうち１つでも、あらかじめ定めたＡＣスイッ
チの過負荷耐量データを上回ることがあれば、ＡＣスイ
ッチに異常があると判断し、第１の実施例と同様に、メ
モリ１２に「ＡＣスイッチに破損の可能性有り」という
異常信号を書き込む。前記異常信号は切り換え制御装置
１８に入力され、過電流が収まり、電流検出器７による
検出値が設定器９によって設定された切り換えレベルを
下回っても、直送電源１からの給電を継続して、インバ
ータ４をオンしないように制御し、同時に異常発生を外
部に表示する。

【００１８】次に、ハイブリッドＡＣスイッチについて
説明する。ハイブリッドＡＣスイッチは、前述したよう
に、図１のハイブリッドＡＣスイッチ２０の如く、半導
体スイッチ２１と機械的スイッチ２２とを、差し込みプ
ラグ２３とソケット２４を用いて並列接続したものであ
る。通常（ＵＰＳ３から給電が行われている時）は半導
体スイッチ２１および機械的スイッチ２２は共にオフ状
態である。負荷側短絡等何らかの要因で過電流が発生
し、インバータ４をオフしなくてはならない状態になる
と、切り換え制御装置１８からの切り換え指令により、
半導体スイッチ２１が瞬時にオン状態となり、同時にイ
ンバータ４はオフされる。

【００１９】過電流がさらに増加し、半導体スイッチ２
１の過負荷耐量を越えた時、即ち、上記第１，第２の実
施例において「ＡＣスイッチに破損の可能性有り」とい
う判定がなされた時、過電流が収まった後でも、直送電
源からＵＰＳ３への給電元の切り換えは行わずに、負荷
６に対しては直送電源から給電を継続することは上述の
とおりである。また、破損、あるいはその可能性のある
半導体スイッチ２１は正常なものと交換する必要があ
る。

【００２０】そこで、破損の可能性がある半導体スイッ
チ２１を正常なものと交換する手順を次に説明する。ま
ず機械的スイッチ２２をオンしてから、破損の可能性の
ある半導体スイッチ２１を機械的スイッチ２２の両端に
設けたソケット２４より引き抜く。つぎに、正常な半導
体スイッチ２１をソケット２４に差し込んだ後、この半
導体スイッチ２１をオンし、機械的スイッチ２２をオフ
することにより、負荷への給電を継続したままでの、半
導体スイッチ２１の交換が終了する。

【００２１】この時点で過電流が収まっていれば、半導
体スイッチ２１をオフすると同時にインバータ４の運転
を開始することにより、ＵＰＳ３からの給電を再開する
ことができる。

【００２２】

【発明の効果】これまで述べたように、第１、第２の実
施例において、ＡＣスイッチに異常があると判断され、
メモリ１２に「ＡＣスイッチに破損の可能性有り」とい
う異常信号が書き込まれると、外部に対して異常発生が
表示され、同時に切り換え制御装置１８に異常信号が入
力される。切り換え制御装置１８に異常信号が入力され
ると、過電流が収まった後、直送給電から再びインバー
タ給電に戻す制御を中止することにより、ＡＣスイッチ
がオフせず直送電源とＵＰＳ出力がラップするのを回避
することができる。

【００２３】また、電流検出器を設けて負荷電流を監視
することにより、半導体スイッチ保護用の速断ヒューズ
を省くことができ、コストを削減することができ、過電
流によるＡＣスイッチの破損の可能性を、容易かつ正確
行うことができる。さらに、ＡＣスイッチを、半導体ス
イッチと機械的スイッチとを差し込みプラグとソケット
を用いて着脱自在に並列接続することにより、負荷に対
して給電を継続したまま、ＡＣスイッチを交換すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１の実施例を示す図

【図２】本発明による第２の実施例を示す図

【図３】切り換えを行う回路の従来例を示す図

【符号の説明】

１ 直送電源 ２ ＡＣスイッチ ３ ＵＰＳ ４ インバータ ５ 変流器 ６ 負荷 ７ 電流検出器 ８，１０ コンパレータ ９，１１ 設定器 １２ メモリ １３ 瞬時電流データメモリ １４ ＡＣスイッチ耐量データメモリ １５ ディジタル比較器 １８，１９ 切り換え制御装置 ２０ ハイブリッドＡＣスイッチ ２１，３１ 半導体スイッチ ２２ 機械的スイッチ ２３ 差し込みプラグ ２４ ソケット ３０ ＡＣスイッチ ３２ 速断ヒューズ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】無停電電源装置が電力を供給している負荷
   において短絡事故が発生した場合に、直送電源と無停電
   電源装置の出力との切り換えを行うＡＣスイッチの切り
   換え方法において、 負荷に流れる負荷電流を検出する電流検出器を設け、 無停電電源装置が電力を供給している負荷において短絡
   事故が発生し、前記電流検出器によって過電流が検出さ
   れると、直送電源側に設けられたＡＣスイッチを点弧
   し、無停電電源装置をオフ状態にして、負荷への給電を
   無停電電源装置から直送電源に切り換え、 直送電源からＡＣスイッチを介して供給されている負荷
   電流が、あらかじめ設定した設定値を越えた場合に、Ａ
   Ｃスイッチが破壊された可能性有りと判断し、 ＡＣスイッチをオフ状態にする指令は出力せず、無停電
   電源装置による給電を再開させることなく、前記負荷に
   対しては直送電源から給電を行うことを特徴とする無停
   電電源装置のＡＣスイッチ切り換え方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載の無停電電源装置のＡＣス
   イッチ切り換え方法において、前記設定値を、前記ＡＣ
   スイッチに用いている半導体の短時間過負荷耐量のピー
   ク値とすることを特徴とする無停電電源装置のＡＣスイ
   ッチ切り換え方法。
3. 【請求項３】請求項１に記載の無停電電源装置のＡＣス
   イッチ切り換え方法において、前記ＡＣスイッチに用い
   ている半導体の短時間過負荷耐量曲線を記憶する記憶装
   置を設け、前記設定値を、前記記憶装置に記憶させた短
   時間過負荷耐量曲線とすることを特徴とする無停電電源
   装置のＡＣスイッチ切り換え方法。
4. 【請求項４】半導体スイッチング素子によって構成され
   る半導体スイッチの両端に差し込みプラグを、機械的ス
   イッチの両端にソケットをそれぞれ設け、 前記半導体スイッチの両端に設けた差し込みプラグを前
   記機械的スイッチの両端に設けたソケットに差し込むこ
   とにより、前記半導体スイッチおよび機械的スイッチを
   並列に接続することを特徴とするハイブリッドＡＣスイ
   ッチ。