JPH11299129A

JPH11299129A - 電源並列接続型無停電電源装置

Info

Publication number: JPH11299129A
Application number: JP10107318A
Authority: JP
Inventors: Tamahiko Kanouda; 玲彦叶田; Kenji Kubo; 謙二久保; Yoshimi Sakurai; 芳美櫻井; Hideyasu Umetsu; 秀恭梅津; Hideaki Kunisada; 秀明国貞; Yoshihiro Taniguchi; 美弘谷口
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-04-17
Filing date: 1998-04-17
Publication date: 1999-10-29

Abstract

(57)【要約】【課題】電源とインバータが並列に接続され電源の定常
時にインバータがアクティブフィルタ機能を持つ無停電
電源装置では、インバータ電流を定格以下に下げるため
には大きなリアクトルが必要。【解決手段】蓄電池充電用のスイッチング素子をインバ
ータのスイッチング素子と並列動作させることによりイ
ンバータ電流の見かけの定格を上げ、小さなリアクトル
容量でも電圧補償を可能にする。【効果】インバータ用のスイッチング素子と蓄電池充電
用のスイッチング素子を並列に使って商用電源と負荷の
間に挿入するリアクトルの容量を大幅に低減することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は無停電電源装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】無停電電源装置には、電源系統正常時に
インバータから負荷に給電される方式の装置と、電源系
統正常時は商用交流から負荷給電される装置とがある。
また、後者の中には商用給電時にもインバータを動作さ
せ、電圧補償やアクティブフィルタ等の機能を持たせた
るタイプの装置がある。このような装置には一般に電気
学会研究会・半導体電力変換研究会・ＳＰＣ−８８−８
「多機能インバータによる電源並列接続形ＵＰＳ」に見
られるような構成があげられる。このＵＰＳ（無停電電
源装置）は、単相交流電源と負荷をリアクトルを介して
接続するとともに、このリアクトルの負荷側にブリッジ
型インバータを接続する。すなわち、負荷から見て商用
電源とインバータが並列接続される構成となる。このよ
うな電源並列接続型無停電電源装置は、無効電力制御に
よる定電圧制御機能，負荷の高調波に対するアクティブ
フィルタ機能，充電器としての直流電圧制御機能、およ
び停電時の正弦波インバータ制御機能の４つの機能を持
つことが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】まず、電源並列接続型
無停電電源装置における課題を図２および図３を用いて
説明する。図２は従来技術の電源並列接続型無停電電源
装置である。この構成において、１は商用交流電源、２
は入力側リレー、３ａ，３ｂはリアクトル、４は無停電
電源装置、５は負荷、６は接地点、９は蓄電池、１０は
コンデンサ、１７はインバータである。

【０００４】商用交流電源１が定格電圧を供給している
時、この無停電電源装置は入力側リレー２を閉じ、商用
交流電源１の電力をリアクトル３ａを介して負荷５に供
給する。このとき、インバータ１７は蓄電池９を充電す
ると共に、商用交流電源１と同じ電圧実効値を出力する
交流電圧源として動作している。また、商用交流電源１
が停電した場合には、停電を検出し、入力側リレー２を
開くことによりインバータ７は蓄電池９の電力を負荷５
に供給する正弦波インバータとして動作する。さらに、
商用交流電源１の電圧が変動した場合には、インバータ
１７から無効電流を流し込むことにより負荷５の電圧を
一定に保つことが可能である。

【０００５】出力電圧を補償する場合、リアクトル３ｂ
を流れるインバータ電流は図３に示すような特性とな
る。図３（ａ）は商用交流電源１の電圧実効値が９０Ｖ
で、負荷５の電圧実効値を定格電圧である１００Ｖに補
償する場合の特性である。なお、負荷５は定格容量と
し、力率を進み０.９，１.０、遅れ０.９，０.８，０.
７の場合について記載した。リアクトル３ａのインダク
タンス値を％インピーダンスで表現して横軸にとると、
％インピーダンスが小さいほど、また負荷５の力率が遅
れ力率になるほど、インバータ電流実効値は増加する傾
向にある。遅れ力率０.７の負荷をとった場合は、イン
バータ電流を定格電流である１００％以下に抑えるため
にはリアクトル３ａは３０％以上のインダクタンス値が
必要となる。一方、図３（ｂ）は商用交流電源１の電圧
実効値が１１０Ｖで、負荷５の電圧実効値を１００Ｖに
補償する場合である。この場合は遅れ負荷よりも力率
１.０や進み負荷の場合にインバータ電流が多く流れ
る。しかし、（ａ）の同じリアクトルのインピーダンス
の条件と比較するとインバータ電流の実効値は小さい。

【０００６】このように、従来の電源並列接続型無停電
電源装置では電圧補償を行う際にインバータ１７に流れ
る無効電流が大きく、これを定格電流以下に抑制するた
めに大きなリアクトルを持たなければならないという課
題がある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、本発明は、ハーフブリッジ構成のインバ
ータと、同一構成のハーフブリッジ構成の昇降圧チョッ
パ回路を備える。さらに、昇降圧チョッパ用のスイッチ
ング素子をインバータ用のスイッチング素子と並列に接
続可能な切換手段を設ける。その他の構成は従来の電源
並列接続型無停電電源装置と同様である。

【０００８】そして、通常時は昇降圧チョッパ回路とし
て動作させ、蓄電池の充電機能とアクティブフィルタ機
能，停電補償機能を実現する。電圧補償機能のうち特に
インバータ電流が定格以上となるような補償を行うとき
には、切換手段を切り換えて、昇降圧チョッパ回路のス
イッチング素子をインバータのスイッチング素子と並列
に接続してインバータ動作を行う。

【０００９】この操作により、インバータのスイッチン
グ素子の電流分担を軽減することが可能となる。また、
この結果、電圧補償時のインバータ電流は定格の約２倍
まで許容できるため、商用交流電源と負荷の間に挿入さ
れるリアクトル容量を従来よりも小さくすることができ
る。例えば図３において、商用交流電源と負荷の間に接
続されるリアクトルは従来方式であれば２５％以上の容
量が必要であることがわかるが、本発明の構成を採れ
ば、１０％程度のリアクトルでも電圧補償機能を持つ電
源並列接続型無停電電源装置を実現することが可能であ
る。

【００１０】また、電圧補償期間中においても、切換手
段を時分割で切り換えることにより、蓄電池の充電動作
を継続して行うことが可能である。このため、例えば、
スイッチング素子の温度を観測しながら、この温度が規
定値以上になった場合にはインバータに並列接続される
時間の割合を増やし、スイッチング素子１個あたりの通
流電流値を下げてスイッチング素子の温度を低下させる
ことが可能である。

【００１１】さらに、昇降圧チョッパ用のスイッチング
素子をインバータ用のスイッチング素子と並列に動作さ
せる期間に昇降圧チョッパ用のリアクトルを、商用交流
電源と負荷の間に挿入されるリアクトルと直列に接続す
る構成とすることも可能である。この場合には、この期
間のみリアクトル容量が増加したことになり、インバー
タ電流が抑えられ、スイッチング素子の損失を低減する
ことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態を図
１，図４および図５を用いて説明する。まず、図１にお
いて、１は商用交流電源、２は入力側リレー、３ａ，３
ｂ，３ｃはリアクトル、４は電源並列接続型無停電電源
装置、５は負荷、６は接地点、７は制御回路、８は商用
入力電圧検出器、９は蓄電池、１０はコンデンサ、１１
ａ〜11ｄはダイオード、１２は切換器、１３ａ〜１３ｄ
はスイッチング素子、１４ａ，１４ｂは直流平滑コンデ
ンサ、１７はインバータである。

【００１３】図１において、商用交流電源１の一端は電
源並列接続型無停電電源装置４に入力され、入力側リレ
ー２を介してリアクトル３ａの一端に接続される。ま
た、リアクトル３ａの他の一端は電源並列接続型無停電
電源装置４の外部の負荷５の一方に接続される。商用交
流電源１の他の一端は接地点６で接地され、電源並列接
続型無停電電源装置４の内部を通して負荷５の他の一端
に接続される。また、リアクトル３ａの負荷側はリアク
トル３ｂの一端に接続される。また、この接続点にコン
デンサ１０の一端が接続される。コンデンサ１０の他の
一端は、接地点６に接続される。

【００１４】インバータ１７内ではスイッチング素子１
３ａと１３ｂがスイッチング素子１３ｂが高電位側にな
るように直列に接続される。また、スイッチング素子13
ｃと１３ｄがスイッチング素子１３ｄが高電位側になる
ように直列に接続される。スイッチング素子１３ａ〜１
３ｄにはダイオード１１ａ〜１１ｄがそれぞれ逆並列に
接続される。また、スイッチング素子１３ｂと１３ｄの
高電位側が接続され、スイッチング素子１３ａと１３ｃ
の低電位側が接続されブリッジを形成する。スイッチン
グ素子１３ｂの高電位側とスイッチング素子１３ａの低
電位側の間には、コンデンサ１４ａと１４ｂの直列対
が、コンデンサ１４ｂが高電位側になるように接続され
る。

【００１５】スイッチング素子１３ｃと１３ｄの中点は
リアクトル３ｂの他の一端に接続され、コンデンサ１４
ａと１４ｂの中点はコンデンサ１０の接地点側の端子に
接続される。スイッチング素子１３ａと１３ｂの中点
は、切換器１２の一端に接続される。切換器１２の他端
にはＡ，Ｂの端子を備えており、Ａにはリアクトル３ｃ
の一端が接続される。リアクトル３ｃの他の一端は蓄電
池９の高電位側に接続される。蓄電池９の低電位側はス
イッチング素子１３ａの低電位側に接続される。切換器
１２のＢ端子は、スイッチング素子１３ｃと１３ｄの中
点に接続される。商用入力電圧検出器８は電源並列接続
型無停電電源装置４の内部にあり、商用交流電源１の両
端に接続される。商用入力電圧検出器８の出力は制御回
路７に入力される。また、制御回路７の出力は入力側リ
レー２の制御端子と切換器１２の制御端子に接続され
る。さらに、制御回路７はスイッチング素子１３ａ〜１
３ｄの制御端子に接続される。

【００１６】次に、図１と図４の動作を説明する。商用
交流電源１の電圧は、商用入力電圧検出器８により検出
され、制御回路７に入力されて電圧実効値が演算され
る。まず、図４で入力電圧実効値が準低電圧と準過電圧
の間の定格電圧内にある時には、切換器１２はＡに接続
される。このとき、スイッチング素子１３ｃおよび13ｄ
はＰＷＭインバータ動作し、リアクトル３ｂおよびコン
デンサ１０で構成されたフィルタを介して、コンデンサ
１０の両端に入力電圧を波高値とする正弦波電圧を出力
する。また、同時に直流平滑コンデンサ１４ａ，１４ｂ
に電荷を充電し、コンデンサ１４ａ，１４ｂに直流電圧
源を形成する。負荷５には商用交流電源１からリアクト
ル３ａを介して出力される電圧とインバータ１７から出
力される電圧とから形成される電圧が出力される。一
方、このときスイッチング素子１３ｂは降圧チョッパ回
路として動作し、コンデンサ１４ａおよび１４ｂに形成
される電圧源から蓄電池９を充電する。すなわち、スイ
ッチング素子１３ｂがオンすると、コンデンサ１４ｂの
高電位側〜スイッチング素子１３ｂ〜切換器１２〜リア
クトル３ｃ〜蓄電池９〜コンデンサ１４ａの低電位側の
閉回路に電流が流れ蓄電池を充電する。スイッチング素
子１３ｂをオフするとリアクトル３ｃを流れている電流
は、リアクトル３ｃ〜蓄電池９〜ダイオード１１ａ〜切
換器１２の閉回路で環流する。このスイッチング素子１
３ｂのオン期間とオフ期間の比である時比率を制御する
ことにより、蓄電池９を安定に充電する。

【００１７】次に、図４で入力電圧が高くなり、予め決
められた準過電圧と過電圧の間に入った場合には、電圧
補償を行う。この動作は、まず、電圧変化を商用入力電
圧検出器８により検出し、制御回路７に入力し、制御回
路７の内部で電圧補償領域に入ったことを判定する。そ
して、切換器１２をこれまでのＡからＢに切り換える。
このとき、スイッチング素子１３ａと１３ｃ，１３ｂと
１３ｄは並列接続となる。制御回路７ではこれまでのス
イッチング素子１３ｂに対する降圧チョッパ信号を出力
することを止め、スイッチング素子１３ｄと同じ信号を
スイッチング素子１３ｂに出力する。また、これまで止
まっていたスイッチング素子１３ａにはスイッチング素
子１３ｃと同じ信号を出力する。このようにして、スイ
ッチング素子１３ａ，１３ｃおよび１３ｂ，１３ｄを完
全に並列動作させる。また、この電圧補償時には、イン
バータの出力電圧波高値を準過電圧と同一とし、負荷５
に与える電圧を商用交流電源１の電圧よりも低く抑える
働きをする。

【００１８】さらにこの領域では、一定期間スイッチン
グ素子を並列動作させた後、切換器１２をＡ側に切り換
えて降圧チョッパ、すなわち充電動作を行う。このとき
には、制御回路７〜出力されるスイッチング素子制御信
号も同時に変更され、スイッチング素子１３ｃと１３ｄ
にはそのまま継続してインバータ動作信号を与え、スイ
ッチング素子１３ｂには降圧チョッパ信号が出力され
る。この切換動作は、蓄電池の充電と並列動作によるス
イッチング素子の損失低減，発熱抑制効果の双方を満足
するような期間毎に周期的に行う。

【００１９】次に、商用交流電源１の電圧がさらに高く
なり過電圧以上になった場合には、まず、入力側リレー
２をオフさせる。また、切換器１２をＡに固定するとと
もに、スイッチング素子１３ａをチョッピング動作さ
せ、蓄電池９の放電動作を行う。これは一般に昇圧チョ
ッパと呼ばれる回路動作である。すなわち、スイッチン
グ素子１３ａをオンすると、蓄電池９〜リアクトル３ｃ
〜切換器１２〜スイッチング素子１３ａの経路で電流が
流れる。次に、スイッチング素子１３ａをオフすると、
リアクトル３ｃを流れている電流は、切換器１２〜ダイ
オード１１ｂ〜直流平滑コンデンサ１４ｂ〜直流平滑コ
ンデンサ１４ａ〜蓄電池９の経路を流れ、直流平滑コン
デンサ１４ａと１４ｂを充電する。そこでスイッチング
素子１３ａのオンオフを周期的に行い、この時比率を制
御することにより、直流平滑コンデンサ１４ａ，１４ｂ
の電圧を一定に保つことができる。このとき、スイッチ
ング素子１３ｃと１３ｄで構成されたハーフブリッジイ
ンバータは、直流平滑コンデンサ１４ａおよび１４ｂを
直流電源としてコンデンサ１０の両端に定格電圧を波高
値とし、かつ一定周波数の正弦波を出力する。この電圧
は負荷５に供給されるため、負荷５には一定以上の電圧
が印加されることがない。

【００２０】図４において、逆に商用交流電源１の電圧
が定格電圧よりも下がり、予め定められた、準低電圧と
低電圧の間にまで低下した場合には、高電圧側の電圧補
償範囲の場合と同様に動作させる。すなわち、一定期間
毎に切換器１２をＢ側に切り換えると共に、スイッチン
グ素子１３ａ，１３ｂにそれぞれスイッチング素子１３
ｃ，１３ｄと同じ制御信号を与え、並列動作させる。ま
た、一定期間毎に切換器１２をＡ側に切り換え、蓄電池
９を充電させる動作を行う。

【００２１】また、図４において、商用交流電源１の電
圧が予め定められた低電圧以下にまで下がった場合は、
過電圧になった場合と同様の動作をする。すなわち、入
力側リレー２をオフさせ、切換器１２をＡ側に固定し、
スイッチング素子１３ａは昇圧チョッパ動作を行って蓄
電池９の電力を直流平滑コンデンサ１４ａおよび14ｂの
直列対に充電する。スイッチング素子１３ｃおよび１３
ｄはインバータ動作を行って、コンデンサ１０の両端に
定格の正弦波電圧を出力する。

【００２２】以上、このようにして蓄電池の充放電とイ
ンバータの並列接続の切換を的確に行って運転する。

【００２３】本実施の形態ではスイッチング素子として
ＩＧＢＴを用いているが、これはMOSFETやバイポーラト
ランジスタ等のスイッチング素子でも動作は同様であ
る。次に、本発明の第２の実施の形態について図５と図
６および図７を用いて説明する。図５において、１８は
電流検出手段、１９は温度検出手段である。その他は図
１と同じ構成を示しており、同じ機能を表す部分には同
一の記号を付与した。電流検出手段１８は、リアクトル
３ｂを流れるインバータ電流を検出し、制御回路７にこ
の電流値を伝達する。また、温度検出手段１９はスイッ
チング素子１３ｃおよび１３ｄの近傍に設置され、スイ
ッチング素子１３ｃおよび１３ｄの素子温度を測定して
制御回路７に伝達する。図５のその他の構成は図１と同
じであるので、図６に沿って動作を説明する。本実施の
形態においては、図６に示すように入力電圧実効値が低
電圧と過電圧のレベルの間にある場合は常に電圧補償を
行い、かつ出力電圧は定格電圧の一定値となるような制
御を行う。このとき、インバータ電流の実効値は入力電
圧が定格から増加するほど大きくなる。そして、制御回
路７では電流検出手段１８によって電流を常に監視して
おり、インバータ電流実効値が予め決められた電流レベ
ル２を超えた場合には、制御回路７は過電流とみなし
て、切換器１２の状態をＡからＢに切り換えるととも
に、スイッチング素子１３ａと１３ｂをスイッチング素
子１３ｃ，１３ｄとそれぞれ並列接続とし、インバータ
電流を２個づつのスイッチング素子で分担して動作す
る。入力電圧が過電圧レベル以上になった場合は、前述
の実施の形態と同様に停電モードとなり、切換器１２は
Ａに切り換えて昇圧チョッパ回路を動作させる。一方、
入力電圧が過電圧以下に戻った際には、電圧補償を行う
が、インバータ電流実効値がレベル２よりも低いレベル
１に下がった時に並列動作は解消され、通常のインバー
タと降圧チョッパによる蓄電池充電動作を行う。このよ
うに並列動作に移行する電流レベルと並列動作を解消す
る電流レベルを別に設けることにより、並列動作と通常
動作の不容易な遷移を防ぐことができる。

【００２４】なお、並列動作時に周期的に切換器１２を
Ａに切り換えて充電動作を行うことは前述の実施の形態
と同様であるが、切り換えの割合は図７に示すようにス
イッチング素子の温度により制御される。スイッチング
素子の温度は図５に示す温度検出器１９により検出され
制御回路７に入力される。図７は電圧補償を行っている
運転状態であり、スイッチング素子の温度が設定レベル
以下の時には切換器１２の状態は一定の周期でＢに切り
換わっている。ところが、スイッチング素子温度が設定
レベルよりも高くなると、切換器１２の状態のうち、Ａ
の並列動作を行う状態の時間の割合が長くなるため、ス
イッチング素子の温度上昇が抑えられる。この制御を継
続して行うことにより、スイッチング素子を設定レベル
付近で保持し、スイッチング素子の過熱を防止すること
ができる。

【００２５】次に、本発明の他の実施の形態を図８と図
３および図９を用いて説明する。図８において、１５お
よび１６は切換器である。図８のその他の構成は図１あ
るいは図５と同一であるため、同じ記号を付与した。図
８において、切換器１５はリアクトル３ａの入力側に接
続され、切換器１５の端子Ａは入力側リレー２と接続さ
れ、端子Ｂは切換器１２の端子Ａとリアクトル３ｃとの
接続点に接続される。また、切換器１６の一端がリアク
トル３ｃの蓄電池側に接続され、切換器１６の端子Ａが
蓄電池９の高電位側に接続される。また、切換器１６の
端子Ｂが入力側リレーと切換器１５の端子Ａの接続点に
接続される。

【００２６】次に、図８の動作を説明する。図９で示す
ように、切換器１２と切換器１５および１６は同時に切
り換えられる。これらの切換器がＡ側に接続される場合
には、入力側リレー２は直接リアクトル３ａに接続され
る。また、蓄電池９は切換器１６の端子Ａを介してリア
クトル３ｃに接続される。この接続は、図１および図５
において切換器１２を端子Ａ側に接続した状態と同一構
成となる。一方、切換器１２を端子Ｂに切り換える場合
は、切換器１５および切換器１６も同時に端子Ｂに切り
換える。このときには、入力側リレー２はリアクトル３
ｃに接続され、リアクトル３ｃはリアクトル３ａに直列
接続される。また、蓄電池９は切り放される。スイッチ
ング素子１３ａ，１３ｂはそれぞれスイッチング素子１
３ｃ，１３ｄと並列接続される。

【００２７】入力電圧が低電圧と過電圧の間にあるとき
で、かつインバータ電流実効値が比較的小さい場合には
切換器１２，１５，１６は端子Ａに接続され、インバー
タ動作と充電動作を行う。この状態でインバータ電流実
効値がレベル２以上に達した場合は、切換器１２，１
５，１６を端子Ｂに切り換え、インバータはスイッチン
グ素子を並列接続として運転する。このとき、商用電源
側のリアクトルはリアクトル３ａとリアクトル３ｃが直
列に接続されるため、インダクタンス値が通常よりも大
きくなる。これは、図３において、横軸のリアクトル３
ａの容量が増加することと同じであるから、これによっ
てインバータ電流は低く抑えることができる。もちろ
ん、並列運転動作が長く続いた場合には適宜切換器１
２，１５，１６をＡ側に切り換えて蓄電池の充電動作を
行う必要があるが、この期間はリアクトルの値が一時的
に減少するためにインバータ電流は大きくなり、図９に
示すような波形になる。一方、入力電圧が定格値に近付
いた場合、切換器１２，１５，１６がいずれもＢ側に接
続されているときに、インバータ電流がレベル２よりも
低いレベル１まで低減した場合には、切換器１２，１
５，１６をＡ側に切り換え、並列動作を停止して通常の
インバータおよび蓄電池充電動作を行う。このとき、イ
ンバータ電流実効値のレベル１とレベル２の関係は、イ
ンバータ電流がレベル２に達したときに切換器１２，１
５，１６を切り換えることによって減少したときのイン
バータ電流値よりも、レベル１の電流値を小さく設定す
ることが必要である。

【００２８】また、本実施の形態においては、前述のよ
うに切換器１２と１５，１６を同時に操作する以外の動
作も実施可能である。その操作は、まず切換器１２をＡ
からＢに切り換えてスイッチング素子を並列動作させた
状態において、さらにインバータ電流が所定のレベルま
で増加した場合にのみ切換器１５および１６を切り換え
る方法である。

【００２９】以上のように、本実施の形態では、蓄電池
充電用のリアクトルを商用と負荷の間に挿入したリアク
トルに直列に接続することによって、電圧補償時のイン
バータ電流を低減させ、回路内での損失、言い替えれば
発熱を抑制することができる。この結果、無停電電源装
置内部の放熱手段が従来よりも縮小でき、装置の小型軽
量化を実現できる。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、インバータ用のスイッ
チング素子と蓄電池充電用のスイッチング素子を並列に
用いることで、商用電源と負荷の間に挿入するリアクト
ルの容量を大幅に低減することが可能である。また、従
来の基本回路に簡単な切り換え手段のみを追加するだけ
で良く、回路規模がほとんど変わらない点も重要であ
る。この結果、本発明は簡単な回路方式で、従来方式よ
りも小さな体積かつ重量で安定した電力を負荷に供給す
ることができることになり、安価な無停電電源装置の普
及に寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を表す電源並列接続
型無停電電源装置の回路構成図。

【図２】従来の電源並列接続型無停電電源装置の回路構
成図。

【図３】従来の電源並列接続型無停電電源装置のリアク
トル容量とインバータ電流との関係。

【図４】本発明の第１の実施の形態の電源並列接続型無
停電電源装置の入力電圧と動作の関係。

【図５】本発明の第２の実施の形態を表す電源並列接続
型無停電電源装置の回路構成図。

【図６】本発明の第２の実施の形態の電源並列接続型無
停電電源装置の入力電圧およびインバータ電流と動作の
関係。

【図７】本発明の第２の実施の形態の電源並列接続型無
停電電源装置のスイッチング素子温度と動作の関係。

【図８】本発明の第３の実施の形態の電源並列接続型無
停電電源装置の回路構成図。

【図９】本発明の第３の実施の形態の電源並列接続型無
停電電源装置の入力電圧およびインバータ電流と動作の
関係。

【符号の説明】

１…商用交流電源、２…入力側リレー、３ａ，３ｂ，３
ｃ…リアクトル、４…電源並列接続型無停電電源装置、
５…負荷、６…接地点、７…制御回路、８…商用入力電
圧検出器、９…蓄電池、１０…コンデンサ、１１ａ〜１
１ｄ…ダイオード、１２，１５，１６…切換器、１３ａ
〜１３ｄ…スイッチング素子、１４ａ，１４ｂ…直流平
滑コンデンサ、１７…インバータ、１８…電流検出手
段、１９…温度検出手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者梅津秀恭茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (72)発明者国貞秀明茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (72)発明者谷口美弘茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】商用電源と負荷との間の電源ラインに挿入
された第１のリアクトルと、前記第１のリアクトルと前
記負荷との間に並列に接続されたインバータと、蓄電池
充放電回路とを有する電源並列接続型無停電電源装置に
おいて、前記蓄電池充放電回路が形成される状態１と、
前記蓄電池充放電回路のスイッチング素子が前記インバ
ータのスイッチング素子と並列接続される状態２とを有
し、前記状態１と前記状態２とを運転中に切り換えるこ
とを特徴とする電源並列接続型無停電電源装置。
【請求項２】請求項１記載の電源並列接続型無停電電源
装置において、第２のリアクトルを有し、前記第２のリ
アクトルを前記蓄電池充放電回路に使用する状態３と、
前記第２のリアクトルを前記第１のリアクトルに直列接
続される状態４を有し、運転中に状態３と状態４とを運
転中に切り換えることを特徴とする電源並列接続型無停
電電源装置。
【請求項３】商用電源と負荷との間の電源ラインに挿入
された第１のリアクトルと、前記第１のリアクトルと前
記負荷との間に並列に接続されたインバータと、蓄電池
充放電回路とを有する電源並列接続型無停電電源装置に
おいて、前記商用電源から入力される入力電圧の実効値
を検出する手段を有し、定格電圧よりも高い準過電圧レ
ベルと、前記準過電圧レベルよりも高い過電圧レベル
と、前記定格電圧よりも低い準低電圧レベルと、前記準
低電圧レベルよりもさらに低い低電圧レベルとが設定さ
れ、前記入力電圧の実効値が前記各レベルと比較される
とともに、前記入力電圧の実効値が前記準過電圧レベル
と前記過電圧レベルとの間である場合には、前記負荷に
供給する出力電圧の実効値が前記準過電圧以下となるよ
うに電圧補償し、前記入力電圧の実効値が前記準低電圧
レベルと前記低電圧レベルとの間である場合には、前記
負荷に供給する出力電圧の実効値が前記準低電圧以上と
なるように電圧補償することを特徴とする電源並列接続
型無停電電源装置。
【請求項４】請求項３記載の電源並列接続型無停電電源
装置において、前記蓄電池充放電回路が形成される状態
１と、前記蓄電池充放電回路のスイッチング素子が前記
インバータのスイッチング素子と並列接続される状態２
とを有し、前記電圧補償を行う期間のうちの一部または
全部の期間を前記状態２とすることを特徴とする電源並
列接続型無停電電源装置。
【請求項５】請求項４記載の電源並列接続型無停電電源
装置において、第２のリアクトルを有し、前記第２のリ
アクトルを前記蓄電池充放電回路に使用する状態３と、
前記第２のリアクトルを前記第１のリアクトルに直列接
続される状態４とを有し、前記電圧補償を行う期間のう
ちの一部または全部の期間を前記状態４とすることを特
徴とする電源並列接続型無停電電源装置。
【請求項６】請求項２または５記載の電源並列接続型無
停電電源装置において、前記状態１と前記状態２の切り
換えと、前記状態３と前記状態４の切り換えをそれぞれ
同時に行うことを特徴とする電源並列接続型無停電電源
装置。
【請求項７】請求項１，２，４，５および６のいずれか
１項に記載の電源並列接続型無停電電源装置において、
インバータの出力電流の実効値を検出する手段を有し、
電流レベル１と、電流レベル１よりもさらに大きい電流
レベル２とが設定され、前記インバータの出力電流が前
記電流レベル２よりも上昇した場合には、一部または全
部を前記状態２とするとともに、前記インバータの出力
電流が前記電流レベル１よりも下がった場合には前記状
態１とすることを特徴とする電源並列接続型無停電電源
装置。
【請求項８】請求項１，２，４，５，６および７のいず
れか１項に記載の電源並列接続型無停電電源装置におい
て、前記スイッチング素子の温度を測定する手段を有
し、少なくとも一部の期間は状態２と状態１を交互に切
り換える運転を行うとともに、前記スイッチング素子の
温度が所定のレベルを超えた場合には、前記交互に切り
換える運転において状態２の状態１に対する時間割合を
初期設定値よりも長くすることを特徴とする電源並列接
続型無停電電源装置。