JPH0759361A

JPH0759361A - 昇圧型無停電電源装置

Info

Publication number: JPH0759361A
Application number: JP5218129A
Authority: JP
Inventors: Takashi Nishio; 尚西尾; Toru Arai; 亨荒井; Masaru Nishizuka; 勝西塚; Atsushi Makitani; 敦牧谷
Original assignee: Sansha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Sansha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1993-08-09
Filing date: 1993-08-09
Publication date: 1995-03-03

Abstract

(57)【要約】【目的】小型な無停電電源装置を提供する。【構成】スイッチング素子34、36間にコンデンサ32、
28を接続し、素子34、36間にスイッチング素子29、22を
接続し、電源端子12をコンデンサ32、28の接続点に接続
し、電源端子10にリアクトル26の一端を接続し、リアク
トル26の他端を素子29、22の接続点に接続してある。電
源端子10が正の電位のとき素子22を断続的に開閉し、電
源端子12が正の電位のとき素子29を断続的に開閉する。
電源端子10が正の電位のとき導通する方向性で素子29に
並列にダイオード30を接続し、電源端子12が正の電位の
とき導通する方向性で素子22に並列にダイオード46を接
続してある。蓄電池62を含む昇圧装置60が設けられ、こ
の昇圧装置60は、停電時に蓄電池62の電圧を昇圧して、
コンデンサ32、28間に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、昇圧型の電源装置に関
し、特に停電時でも動作するように蓄電池を備えたもの
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記の昇圧型の無停電電源装置に
は、例えば図２に示すようなものがある。この無停電電
源装置は、商用交流電源に接続される入力端子１０、１
２を有し、入力端子１０が入力端子１２よりも電位が高
い正の半波のとき、高周波ノイズ除去コイル１４及び限
流抵抗器１６を介してコンデンサ１８を充電する。例え
ば、商用交流電源の電圧の実効値が１００Ｖのとき、１
４０Ｖに充電する。充電が完了すると、限流抵抗器１６
に並列に接続されているトライアック２０が図示しない
制御回路からゲート信号を受けて導通し、限流抵抗器１
６を短絡する。

【０００３】上記正の半波の期間中、例えばＩＧＢＴ等
のスイッチング素子２２に、例えば１５乃至２０ＫＨｚ
の周波数のゲート信号が、図示しない制御回路から供給
されて、このスイッチング素子２２は、このゲート信号
に応じてオン・オフを繰り返す。

【０００４】スイッチング素子２２がオンの状態では、
交流電源、高周波ノイズ除去コイル１４、トライアック
２０及びコンデンサ１８の電荷が、リアクトル２６、ス
イッチング素子２２を介してコンデンサ２８に流れ、こ
のコンデンサ２８を充電する。このとき、リアクトル２
６は、コンデンサ１８の電荷が流れたことによりエネル
ギーを蓄積する。

【０００５】スイッチング素子２２がオフの状態では、
リアクトル２６に蓄積されているエネルギーに基づい
て、リアクトル２６に矢印で示す方向の逆起電力が発生
する。この逆起電力と、コンデンサ１８の電圧との加算
値が、ダイオード３０を介してコンデンサ３２の両端に
印加され、コンデンサ３２は図示の極性に充電され、そ
の最大電圧は、例えば２８０Ｖとなる。しかし、スイッ
チング素子２２の制御によって、商用交流電圧１００Ｖ
が２００Ｖに昇圧される。

【０００６】端子１０の電位が端子１２の電位よりも低
い負の半波の期間では、入力端子１２、高周波ノイズ除
去コイル１４、コンデンサ１８、トライアック２０、高
周波ノイズ除去コイル１４を介して入力端子１４に電流
が流れ、コンデンサ１８が上記とは逆の極性に充電され
る。

【０００７】また、入力端子１２、高周波ノイズ除去コ
イル１４、コンデンサ２８、ダイオード４６、リアクト
ル２６、トライアック２０、高周波ノイズ除去コイル１
４、入力端子１０と電流が流れ、コンデンサ２８が図示
の極性に充電される。

【０００８】この負の半波の期間中、スイッチング素子
２９が、スイッチング素子２２と同様に、図示しない制
御回路から供給されるゲート信号によってオン・オフを
繰り返す。

【０００９】スイッチング素子２９がオンの状態では、
交流電源、高周波ノイズ除去コイル１４及びコンデンサ
１８からコンデンサ３２、スイッチング素子２９、リア
クトル２６、トライアック２０、高周波ノイズ除去コイ
ル１４へ電流が流れ、コンデンサ３２は図示の極性と逆
の極性に充電される。このとき、リアクトル２６にはエ
ネルギーが蓄積される。

【００１０】スイッチング素子２９がオフの状態では、
先に蓄積されたエネルギーに基づいて図示と逆向きの逆
起電力がリアクトル２６に発生し、これと交流電源の電
圧とが加算されて、コンデンサ２８が図示の極性に充電
され、その最大電圧は、上述したのと同様にスイッチン
グ素子２９の制御によって約２００Ｖとなる。

【００１１】このようにして、コンデンサ３２、２８の
両端間には、昇圧された電圧が発生する。

【００１２】このコンデンサ３２、２８の両端間に、イ
ンバータ手段が設けられており、上記直流電圧を所望の
交流電圧に変換する。即ち、電源端子１０が正の電位で
ある正の半波期間に、即ち交流電源と同期させＩＧＢＴ
等のスイッチング素子３４を図示しない制御回路からの
ゲート信号に応じて一定の期間（必要とする電圧等に応
じて定められた期間）だけＰＷＭ制御により導通させ
る。これによって、コンデンサ３２の電荷が、スイッチ
ング素子３４、出力リアクトル３８、高周波ノイズ除去
コイル４０、出力端子４２、図示しない負荷、出力端子
４４、高周波ノイズ除去コイル４０を介してコンデンサ
３２に流れ、負荷に交流出力が供給される。

【００１３】また、電源端子１０が負の電位である負の
半波期間における一定期間（必要とする電圧等に応じて
定められた期間）、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子３６
をオンさせると、コンデンサ２８から高周波ノイズ除去
コイル４０、出力端子４４、負荷、出力端子４２、高周
波ノイズ除去コイル４０、出力リアクトル３８、スイッ
チング素子３６を介してコンデンサ２８に電流が流れ、
負荷に交流出力が供給される。

【００１４】このようにして、商用交流電源に同期した
所望の値の電圧が、負荷に供給される。なお、４８、５
０は、スイッチング素子３４、３６に逆並列に接続され
たダイオードである。

【００１５】図２の電源装置では、コンデンサ２８、３
２の間に、スイッチング素子５２、蓄電池５４の直列回
路が接続されており、両者の接続点はダイオード５６を
介してコンデンサ３２とスイッチング素子３４との接続
点に接続されている。スイッチング素子５２は、図示し
ない制御回路からのゲート信号によってオン状態とさ
れ、蓄電池５４を充電する。

【００１６】商用交流電源が停電したとき、ダイオード
５６を介して蓄電池５４の電圧がスイッチング素子３
４、３６の両端間に印加され、スイッチング素子３４、
３６が上述したのと同様に、スイッチング素子３４が正
の半波に相当する期間の所定期間オンし、スイッチング
素子３６が負の半波に相当する期間の所定期間オンする
ことを繰り返し、停電であっても負荷に停電前と同様に
交流出力を供給する。

【００１７】なお、５８は、高周波ノイズ除去コイル１
４、４０間に接続されたトライアックで、上述したスイ
ッチング素子２２、２９、３４、３６、コンデンサ２
８、３２等で構成した昇圧型のインバータ回路を保守点
検する際に、オンとされ、商用交流電源を高周波ノイズ
除去コイル１４、４０を介して負荷に供給するためのも
のである。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
無停電電源装置では、コンデンサ２８、３２の電圧がそ
れぞれ２００Ｖになるので、蓄電池５４には、４００Ｖ
程度の電圧を発生することができるものを使用しなけれ
ばならず、装置が大型になるという問題点があった。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、本発明では、インバータ手段の第１及び第２の
入力端子間に２つのコンデンサを直列に接続し、第１及
び第２の入力端子間に第１及び第２のスイッチング素子
を直列に接続し、第１の電源端子が上記２つのコンデン
サの接続点に接続された交流電源の第２の電源端子に、
リアクトルの一端を接続し、このリアクトルの他端を第
１及び第２のスイッチング素子の接続点に接続してあ
る。制御手段によって、第２の電源端子が正の電位のと
き第２のスイッチング素子を断続的に開閉し、第１の電
源端子が正の電位のとき第１のスイッチング素子を断続
的に開閉する。第２の電源端子が正の電位のとき導通す
る方向性で第１のスイッチング素子に並列に第１のダイ
オードを接続し、第１の電源端子が正の電位のとき導通
する方向性で第２のスイッチング素子に並列に第２のダ
イオードを接続してある。蓄電池を含み、停電時に蓄電
池の電圧を昇圧して第１及び第２の入力端子間に供給す
る昇圧手段が設けられている。

【００２０】

【作用】本発明によれば、給電状態では、第２の電源端
子が正の電位のとき、第２のスイッチング素子を閉成し
たとき、リアクトルにエネルギーが蓄積され、第２のス
イッチング素子を開放したとき、リアクトルの蓄積エネ
ルギーによって発生した電圧と交流電源の電圧とが、第
１のダイオードを介して一方のコンデンサに蓄積され
る。第１の電源端子が正の電位のとき、第１のスイッチ
ング素子を閉成したとき、リアクトルにエネルギーが蓄
積され、第１のスイッチング素子を開放したとき、リア
クトルの蓄積エネルギーによって発生したエネルギーと
交流電源の電圧とが、第２のダイオードを介して他方の
コンデンサに蓄積される。このようにして２つのコンデ
ンサに発生した電圧が、インバータ手段の第１及び第２
の入力端子間に供給され、インバータ処理され、所望の
交流電圧を発生する。

【００２１】また、停電状態では、昇圧手段が動作し、
その内部に設けられている蓄電池の電圧を昇圧して、イ
ンバータ手段の第１及び第２の入力端子に供給する。こ
の昇圧電圧をインバータ手段がインバータ処理して、所
望の交流電圧を発生する。従って、停電状態においても
所望の交流電圧の供給を維持できる。

【００２２】

【実施例】この実施例は、図２に示した昇圧型無停電電
源装置から、スイッチング素子５２、蓄電池５４及びダ
イオード５６を除去し、その代わりに昇圧装置６０が設
けられている。他の部分は、図２に示したものと同一構
成であるので、詳細な説明は省略する。

【００２３】この昇圧装置６０は、蓄電池６２を有し、
その正電極は、スイッチング素子６４、ダイオード６６
を介して、コンデンサ３２とスイッチング素子３４との
接続点に接続されている。また、蓄電池６２の負電極
は、コンデンサ２８とスイッチング素子３６との接続点
に接続されている。スイッチング素子６４は、図示しな
い制御回路からのゲート信号によってオンとなり、蓄電
池６２を充電する。

【００２４】蓄電池６２の正電極は、リアクトル６８の
一端に接続され、このリアクトル６８の他端はダイオー
ド７０を介して、コンデンサ３２とスイッチング素子３
４との接続点に接続されている。さらに、リアクトル６
８の他端は、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子７２を介し
て、コンデンサ２８とスイッチング素子３６との接続点
に接続されている。このスイッチング素子７２は、停電
時に、図示しない制御回路からのゲート信号に応じて断
続的にオン・オフされる。

【００２５】このように構成された昇圧型無停電電源装
置では、給電状態では、図２に示した無停電電源装置と
同様に動作する。但し、このとき、蓄電池６２の充電が
上述したように行われる。

【００２６】そして、停電状態になると、スイッチング
素子７２が断続的にオン・オフされる。スイッチング素
子７２がオンの状態では、蓄電池６２からリアクトル６
８、スイッチング素子７２に電流が流れ、リアクトル６
８にエネルギーが蓄積される。スイッチング素子７２が
オフの状態では、リアクトル６８には、先に蓄積された
エネルギーに基づいて逆起電力が発生し、これと蓄電池
６２の電圧とが加算されて、この加算電圧がダイオード
７０を介してスイッチング素子３４、３６間に印加され
る。

【００２７】即ち、蓄電池６２の電圧が昇圧されて、コ
ンデンサ３２、２８の両端間に印加される。そして、ス
イッチング素子３４、３６が、オン・オフを繰り返すこ
とによって、これらスイッチング素子３４、３６とコン
デンサ３２、２８によってハーフブリッジのインバータ
回路が構成され、負荷に対して所望の交流電圧が印加さ
れる。

【００２８】上記の実施例では、スイッチング素子７２
には、ＩＧＢＴを利用したが、これに替えて、バイポー
ラトランジスタやＭＯＳＦＥＴ等も使用することができ
る。また、上記の実施例では、リアクトル２６、６８
は、それぞれ別個のコアに巻線を巻いたものを使用した
が、共通のコアのそれぞれ別の脚部分に、疎結合するよ
うに巻線を巻いたものをリアクトル２６、６８として使
用してもよく、この場合には、一層小型化を図ることが
できる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、停電時
には、蓄電池の電圧を昇圧手段によって昇圧してインバ
ータ手段に供給するように構成しているので、蓄電池に
大容量のものを使用する必要がなく、小型の昇圧型無停
電電源装置を提供することをできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による昇圧型無停電電源装置の１実施例
の回路図である。

【図２】従来の昇圧型無停電電源装置の回路図である。

【符号の説明】

１０１２電源端子２９２２第１及び第２のスイッチング素子２８３２コンデンサ３０４６第１及び第２のダイオード３４３６インバータ手段６２蓄電池６０昇圧装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者牧谷敦大阪府大阪市東淀川区淡路２丁目14番３号株式会社三社電機製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１及び第２の入力端子を有するインバ
ータ手段と、第１及び第２の入力端子間に直列に接続さ
れた２つのコンデンサと、第１及び第２の入力端子間に
直列に接続された第１及び第２のスイッチング素子と、
第１及び第２の電源端子を有し第１の電源端子が上記２
つのコンデンサの接続点に接続された交流電源と、この
交流電源の第２の電源端子に一端が接続され他端が第１
及び第２のスイッチング素子の接続点に接続されている
リアクトルと、第２の電源端子が正の電位のとき第２の
スイッチング素子を断続的に開閉し第１の電源端子が正
の電位のとき第１のスイッチング素子を断続的に開閉す
る制御手段と、第２の電源端子が正の電位のとき導通す
る方向性で第１のスイッチング素子に並列に接続された
第１のダイオードと、第１の電源端子が正の電位のとき
導通する方向性で第２のスイッチング素子に並列に接続
された第２のダイオードと、蓄電池を含み停電時に上記
蓄電池の電圧を昇圧して第１及び第２の入力端子間に供
給する昇圧手段とを、具備する昇圧型無停電電源装置。