JP2000201485A - 無停電電源装置 - Google Patents

無停電電源装置

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JP2000201485A
JP2000201485A JP11000385A JP38599A JP2000201485A JP 2000201485 A JP2000201485 A JP 2000201485A JP 11000385 A JP11000385 A JP 11000385A JP 38599 A JP38599 A JP 38599A JP 2000201485 A JP2000201485 A JP 2000201485A
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健 土井下
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 蓄電池３の劣化状態を判定するために蓄電池
３からインバータ２に電力を供給した場合、整流器１が
停止しているので蓄電池３または放電回路に異常があっ
た場合はインバータ２に電力が供給されず停止してしま
う。 【解決手段】 切換回路６により、第２電圧指令値Ｖｒ
ｅｆ２に変流器ＣＴ２による出力電流信号とリミッタ回
路４の下限値を加算した放電試験電圧指令値により整流
器出力電圧Ｖｒｄｃは制御される。出力電流信号により
整流器出力電圧Ｖｒｄｃは蓄電池放電電圧Ｖｂｄｃ以下
となり、蓄電池放電電圧Ｖｂｄｃとの比較により蓄電池
放電電圧Ｖｂｄｃに追従することになる。蓄電池３また
は放電回路に異常があった場合は、蓄電池３からの電圧
は急激に低下し、待機している整流器出力が自動的にイ
ンバータ２に電力を供給し、インバータ２の運転を継続
すると共に放電試験指令信号を解除して蓄電池放電開始
前の状態に復帰する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、交流電源を直流電
力に変換する整流器と、整流器の出力直流電力を交流電
力に変換するインバータと、交流電源が停電した時にイ
ンバータに直流電力を供給する蓄電池等から構成され、
第１電圧指令値と整流器出力電圧とを比較することによ
り整流器出力電圧を制御する無停電電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５はスイッチング変換部にＰＷＭ制御
方式を使用した一般的な無停電電源装置の構成である。
図において１は交流電源を直流に変換する整流器で、直
流を交流に逆変換するインバータ２に電力を供給すると
共に、蓄電池３を充電する。Ｔ１は無停電電源装置の入
力電流波形を正弦波化する基準信号を供給する変圧器、
ＣＴ１は入力電流を検出する変流器である。常時、整流
器１は交流入力電源の変動、負荷の変動に対して直流出
力電圧を一定に制御している。整流器出力電圧の制御
は、整流器出力電圧Ｖｒｄｃと、任意の電圧値に設定す
る第１電圧指令値Ｖｒｅｆ１を差動増幅器７に入力し、
差動増幅器７で検出される誤差信号をＰＷＭ波形生成回
路８に入力する。ＰＷＭ波形生成回路８は、差動増幅器
７の信号と、変圧器Ｔ１から供給される入力電圧波形信
号と変流器ＣＴ１から得られる入力電流信号とにより、
無停電電源装置の入力電流波形を正弦波化すると共に、
入力力率も１に近似するように制御する駆動信号を整流
器１のスイッチング素子（図示せず）に送出する。
【０００３】無停電電源装置において蓄電池３は、使用
する環境により劣化状態が異なり、定期的な点検を必要
とする。蓄電池３の劣化状態を点検する方法として、通
常の運転状態で無停電電源装置の交流電源を遮断、また
は整流器入力の開閉器Ａをオフとし、インバータ２を蓄
電池運転とし、蓄電池３を一定時間放電することで蓄電
池３の劣化状態を判定していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
無停電電源装置における上記のような方法では、整流器
１が停止しているために蓄電池３および蓄電池３の放電
回路に異常があった場合はインバータ２は整流器１およ
び蓄電池３のいずれからも電力が供給されず停止してし
まう。すなわち、インバータ２が停止すると、負荷への
給電も停止するという問題がある。
【０００５】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、蓄電池３の劣化状態を点検するときに、蓄電
池３が寿命あるいは蓄電池回路が遮断されていてもイン
バータ２が停止することなく負荷への給電が継続できる
無停電電源装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の無停電電源装置
は、蓄電池を放電させて劣化状態を実稼動状態で判定す
るときに、蓄電池および放電回路が異常であってもイン
バータ運転継続を可能にするとともに、整流器の回路方
式により発生する電力回生を防止する整流器出力電圧の
制御機能を具備している。すなわち、放電試験開始時に
蓄電池から交流電源側に電力回生しないよう、整流器出
力電圧を蓄電池電圧よりもわずかに低く設定して整流器
が待機状態となるようにし、かつ、蓄電池の放電電圧特
性に追従するように制御している。また、蓄電池の不良
あるいは放電回路の断線に起因する整流器出力電圧の低
下が下限値以下にならないようにしている。
【０００７】
【発明の実施の形態】上記の課題を達成するために本発
明の無停電電源装置は、交流電源を直流電力に変換する
整流器と、整流器の出力直流電力を交流電力に変換する
インバータと、交流電源が停電した時にインバータに直
流電力を供給する蓄電池等から構成され、第１電圧指令
値と整流器出力電圧とを比較することにより整流器出力
電圧を制御する無停電電源装置において、整流器１の出
力電流を検出して出力電流信号を送出する変流器ＣＴ２
と、整流器出力電圧Ｖｒｄｃの下限値以下の降圧を制限
するリミッタ回路４と、蓄電池放電時の基準となる第２
電圧指令値Ｖｒｅｆ２と、常時運転時の基準となる前記
第１電圧指令値Ｖｒｅｆ１と、第２電圧指令値Ｖｒｅｆ
２に前記出力電流信号と前記下限値を加算した放電試験
電圧指令値とを切り換える切換回路６とを設け、蓄電池
の劣化状態を判定するために切換回路６により第１電圧
指令値Ｖｒｅｆ１から切り換えられた前記放電試験電圧
指令値と、整流器出力電圧Ｖｒｄｃ／蓄電池放電電圧Ｖ
ｂｄｃとを比較することにより整流器出力電圧Ｖｒｄｃ
を蓄電池放電電圧Ｖｂｄｃよりも常に低めに制御すると
共に蓄電池放電電圧Ｖｂｄｃに追従させることに特徴を
有している。
【０００８】また、上記の課題を達成するために本発明
の無停電電源装置は、交流電源を直流電力に変換する整
流器と、整流器の出力直流電力を交流電力に変換するイ
ンバータと、交流電源が停電した時にインバータに直流
電力を供給する蓄電池等から構成され、第１電圧指令値
と整流器出力電圧とを比較することにより整流器出力電
圧を制御する無停電電源装置において、整流器出力電圧
Ｖｒｄｃの下限値以下の降圧を制限するリミッタ回路４
と、蓄電池放電時の基準となる蓄電池電圧を分圧した分
圧値と、常時運転時の基準となる前記第１電圧指令値Ｖ
ｒｅｆ１と、前記分圧値に前記下限値を加算した放電試
験電圧指令値とを切り換える切換回路６とを設け、蓄電
池の劣化状態を判定するために切換回路６により第１電
圧指令値Ｖｒｅｆ１から切り換えられた前記放電試験電
圧指令値と、蓄電池放電電圧Ｖｂｄｃとを比較すること
により整流器出力電圧Ｖｒｄｃを蓄電池放電電圧Ｖｂｄ
ｃよりも常に低めに制御すると共に蓄電池放電電圧Ｖｂ
ｄｃに追従させることに特徴を有している。
【０００９】
【実施例】以下本発明の具体例を図面を参照して説明す
る。図１は本発明の第１実施例における整流器制御回路
を具備した無停電電源装置のブロック図である。図にお
いてコンデンサＣ１，リアクトルＬ１は入力の波形整形
用フィルタ、ＣＴ１は入力電流を制御する変流器、Ｔ１
は無停電電源装置の入力電流波形を正弦波形に制御する
基準信号を供給する変圧器、１は交流を直流に変換する
整流器、ＣＴ２は整流器出力電流を検出する変流器、コ
ンデンサＣ２は整流器直流出力を平滑するフィルタ、２
は直流を交流に変換するインバータ、３は蓄電池であ
る。常時は整流器出力電圧Ｖｒｄｃを差動増幅器７に入
力し、第１電圧指令値Ｖｒｅｆ１との差分を検出し、交
流入力電源変動、出力電流変動に対して一定の値に制御
する信号をＰＷＭ波形生成回路８から整流器１に供給し
ている。
【００１０】蓄電池３の劣化状態を判定するために蓄電
池３を放電させる場合、試験操作スイッチ５により指令
信号を切換回路６に入力すると、整流器出力電圧Ｖｒｄ
ｃを制御する電圧指令値は第２電圧指令値Ｖｒｅｆ２に
切り替わる。変流器ＣＴ２により検出される検出電流に
よる出力電流信号が整流器出力電圧Ｖｒｄｃの下限値以
下の降圧を制限するリミッタ回路４を介して第２電圧指
令値Ｖｒｅｆ２に加算される。従って、整流器出力電圧
Ｖｒｄｃが蓄電池放電電圧Ｖｂｄｃよりも高ければ交流
電源から電力を供給しようとして整流器１に電流が流
れ、変流器ＣＴ２で検出される検出電流による出力電流
信号は、電圧指令値Ｖｒｅｆ２と下限値に加算された放
電試験電圧指令値として差動増幅器７に入力され、整流
器出力電圧Ｖｒｄｃとの差分を０にするよう整流器出力
電圧Ｖｒｄｃを蓄電池放電電圧Ｖｂｄｃ以下に制御す
る。
【００１１】整流器出力電圧Ｖｒｄｃが蓄電池放電電圧
Ｖｂｄｃ以下に制御されると、差動増幅器７には、放電
試験電圧指令値と蓄電池放電電圧Ｖｂｄｃが入力され
る。蓄電池放電電圧Ｖｂｄｃが低下してくると、差動増
幅器７の働きで整流器出力電圧Ｖｒｄｃを上昇させる
が、先に説明したように、変流器ＣＴ２からの出力電流
信号が第２電圧指令値Ｖｒｅｆ２に加算されるので、整
流器出力電圧Ｖｒｄｃを蓄電池放電電圧Ｖｂｄｃ以下に
制御する。すなわち、整流器出力電圧Ｖｒｄｃは蓄電池
放電電圧Ｖｂｄｃに基づいて制御され、蓄電池放電電圧
Ｖｂｄｃに追従することになる。
【００１２】リミッタ回路４は蓄電池試験放電の時、蓄
電池３が寿命となっていて正常な電圧が供給されないと
き、または蓄電池３との回路が遮断されていると、整流
器出力からインバータ２に電力を供給し、整流器出力に
設けられている変流器ＣＴ２に全電流が流れ、このとき
に整流器出力電圧Ｖｒｄｃを下限値以下に下げすぎない
ことを目的として設けられている。蓄電池３の放電は、
あらかじめ決められた保持時間が経過すると、放電試験
指令信号を解除し、電圧指令値は第１電圧指令値Ｖｒｅ
ｆ１に切り替り、変流器ＣＴ２で検出される電流も解除
されて整流器出力電圧Ｖｒｄｃは蓄電池放電開始前の状
態に復帰する。
【００１３】蓄電池３が不良、あるいは蓄電池３からの
放電回路が断線しているようなときに蓄電池放電試験を
実施すると、蓄電池３から供給される電圧は急激に低下
するため、待機している整流器出力が自動的にインバー
タ２に電力を供給し、インバータ２の運転を継続すると
共に放電試験指令信号を解除して蓄電池放電開始前の状
態に復帰する。本実施例では整流器１の出力電流を検出
しているが、整流器１の入力電流を使用してもよい。
【００１４】図２は本発明の第２実施例における整流器
制御回路を具備した無停電電源装置のブロック図であ
り、蓄電池３を放電する時に、蓄電池３の電圧を抵抗器
Ｒ１，Ｒ２で分圧した信号を、差動増幅器７の電圧指令
値として使用する方法である。図１と同様コンデンサＣ
１，リアクトルＬ１は入力の波形整形用フィルタ、ＣＴ
１は入力電流を制御する変流器、Ｔ１は無停電電源装置
の入力電流波形を正弦波形に制御する基準信号を供給す
る変圧器、１は交流を直流に変換する整流器、コンデン
サＣ２は整流器直流出力を平滑するフィルタ、２は直流
を交流に変換するインバータ、３は蓄電池である。常時
は整流器出力電圧Ｖｒｄｃを差動増幅器７に入力し、第
１電圧指令値Ｖｒｅｆ１との差分を検出し、交流入力電
源変動、出力電流変動に対して一定の値に制御する信号
をＰＷＭ波形生成回路８から整流器１に供給している。
【００１５】蓄電池３の劣化状態を判定するために蓄電
池３を放電させる場合、試験操作スイッチ５により指令
信号を切換回路６に入力すると、整流器出力電圧Ｖｒｄ
ｃを制御する電圧指令値は、蓄電池３の分圧抵抗Ｒ１，
Ｒ２，制御電源Ｖｃ，Ｖｓ及びリミッタ回路４の下限値
によって定まる放電試験電圧指令値に切り替り、蓄電池
放電電圧Ｖｂｄｃと比較されて整流器出力電圧Ｖｒｄｃ
を蓄電池放電電圧Ｖｂｄｃに追従して制御される。
【００１６】リミッタ回路４は蓄電池試験放電の時、蓄
電池３が寿命となっていて正常な電圧が供給されない場
合、または蓄電池３との回路が遮断されていると、放電
試験電圧指令値が低くなりすぎるか、またはなくなって
しまうために、整流器出力電圧Ｖｒｄｃを下げすぎない
ことを目的として下限値が設けられている。第１実施例
と同様に、蓄電池３の放電は、あらかじめ決められた保
持時間が経過すると、放電試験指令信号を解除し、電圧
指令値は第１電圧指令値Ｖｒｅｆ１に切り替り、整流器
出力電圧Ｖｒｄｃは蓄電池放電開始前の状態に復帰す
る。蓄電池３が不良、あるいは蓄電池３からの放電回路
が断線しているようなときに蓄電池放電試験を実施する
と、蓄電池３から供給される電圧は急激に低下するた
め、待機している整流器出力が自動的にインバータ２に
電力を供給し、インバータ２の運転を継続すると共に放
電試験指令信号を解除して蓄電池放電開始前の状態に復
帰する。第２実施例は分流器ＣＴ２を必要としないので
その分第１実施例よりも優れている。
【００１７】図３は、本発明の無停電電源装置において
蓄電池が正常な場合における整流器出力電圧と蓄電池放
電電圧との電流分担の関係を示す図である。放電試験開
始から放電試験終了までの時間（ｔ）の間、蓄電池放電
電圧は蓄電池放電電流Ｉｂによって穏やかに低下し、整
流器出力電圧は蓄電池放電電圧よりも常に低めに制御さ
れているので、整流器出力電流Ｉｒは流れない。
【００１８】図４は、本発明の無停電電源装置において
蓄電池が不良あるいは蓄電池放電回路が異常である場合
の整流器出力電圧と蓄電池放電電圧との電流分担を示す
図である。放電試験を開始しても蓄電池放電電圧が０ま
たは極端に低いために蓄電池放電電流は０である。整流
器出力電流Ｉｒは整流器出力電圧が下限値まで低下する
ために一時的に増加（蓄電池放電回路すなわちインバー
タの負荷が一定である場合）するが、電試験指令信号を
解除して短時間内で蓄電池放電開始前の状態に復帰す
る。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように本発明の無停電電源
装置では、電力の供給を停止することのできない重要な
負荷設備に使用される蓄電池が、交流入力停電のときに
正常に機能するかを点検することを目的として、実負荷
状態で蓄電池放電試験を実施する時、蓄電池が不良ある
いは蓄電池を充放電する回路が断線していて蓄電池から
電力が供給できない場合においても、待機している整流
器から電力を供給することで、インバータを停止するこ
となく負荷装置に対して安定な電力を供給できる効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例における無停電電源装置の
回路ブロック図である。
【図２】本発明の第２実施例における無停電電源装置の
回路ブロック図である。
【図３】本発明の無停電電源装置において蓄電池が正常
な場合における整流器出力電圧と蓄電池放電電圧との電
流分担の関係を示す図である。
【図４】本発明の無停電電源装置において蓄電池が不良
あるいは蓄電池放電回路が異常である場合の整流器出力
電圧と蓄電池放電電圧との電流分担を示す図である。
【図５】従来例における無停電電源装置の回路ブロック
図である。
【符号の説明】
１ 整流器 ２ インバータ ３ 蓄電池 ４ リミッタ回路 ５ 試験操作スイッチ ６ 切換回路 ７ 差動増幅器 ８ ＰＷＭ波形生成回路 Ｃ１ コンデンサ Ｃ２ コンデンサ ＣＴ１ 変流器 ＣＴ２ 変流器 Ｌ１ リアクトル Ｒ１ 抵抗 Ｒ２ 抵抗 ＲＦ１ ダイオード Ｔ１ 変圧器 Ｖｂｄｃ 蓄電池放電電圧 Ｖｒｄｃ 整流器出力電圧 Ｖｃ 制御電源 Ｖｓ 制御電源 Ｖｒｅｆ１ 第１電圧指令値 Ｖｒｅｆ２ 第２電圧指令値
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川越 祐司 東京都港区芝浦三丁目４番１号 株式会社 エヌ・ティ・ティファシリティーズ内 (72)発明者 青木 忠一 東京都港区芝浦三丁目４番１号 株式会社 エヌ・ティ・ティファシリティーズ内 (72)発明者 橋脇 正浩 東京都港区芝浦三丁目４番１号 株式会社 エヌ・ティ・ティファシリティーズ内 (72)発明者 土井下 健 東京都港区芝浦三丁目４番１号 株式会社 エヌ・ティ・ティファシリティーズ内 Ｆターム(参考） 5G003 AA01 BA01 CA01 CA11 DA05 DA15 DA18 EA09 GB06 5G015 FA18 GA04 JA15 JA21 JA34 JA35 JA54 5H007 AA06 AA17 BB05 CC12 DA06 DB01 DC02 DC05 EA13 FA02 FA12

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 交流電源を直流電力に変換する整流器
    と、整流器の出力直流電力を交流電力に変換するインバ
    ータと、交流電源が停電した時にインバータに直流電力
    を供給する蓄電池等から構成され、第１電圧指令値と整
    流器出力電圧とを比較することにより整流器出力電圧を
    制御する無停電電源装置において、 整流器（１）の出力電流を検出して出力電流信号を送出
    する変流器（ＣＴ２）と、 整流器出力電圧（Ｖｒｄｃ）の下限値以下の降圧を制限
    するリミッタ回路（４）と、 蓄電池放電時の基準となる第２電圧指令値（Ｖｒｅｆ
    ２）と、 常時運転時の基準となる前記第１電圧指令値（Ｖｒｅｆ
    １）と、第２電圧指令値（Ｖｒｅｆ２）に前記出力電流
    信号と前記下限値を加算した放電試験電圧指令値とを切
    り換える切換回路（６）とを設け、 蓄電池の劣化状態を判定するために切換回路（６）によ
    り第１電圧指令値（Ｖｒｅｆ１）から切り換えられた前
    記放電試験電圧指令値と、整流器出力電圧（Ｖｒｄｃ）
    ／蓄電池放電電圧（Ｖｂｄｃ）とを比較することにより
    整流器出力電圧（Ｖｒｄｃ）を蓄電池放電電圧（Ｖｂｄ
    ｃ）よりも常に低めに制御すると共に蓄電池放電電圧
    （Ｖｂｄｃ）に追従させることを特徴とする無停電電源
    装置。
  2. 【請求項２】 交流電源を直流電力に変換する整流器
    と、整流器の出力直流電力を交流電力に変換するインバ
    ータと、交流電源が停電した時にインバータに直流電力
    を供給する蓄電池等から構成され、第１電圧指令値と整
    流器出力電圧とを比較することにより整流器出力電圧を
    制御する無停電電源装置において、 整流器出力電圧（Ｖｒｄｃ）の下限値以下の降圧を制限
    するリミッタ回路（４）と、 蓄電池放電時の基準となる蓄電池電圧を分圧した分圧値
    と、 常時運転時の基準となる前記第１電圧指令値（Ｖｒｅｆ
    １）と、前記分圧値に前記下限値を加算した放電試験電
    圧指令値とを切り換える切換回路（６）とを設け、 蓄電池の劣化状態を判定するために切換回路（６）によ
    り第１電圧指令値（Ｖｒｅｆ１）から切り換えられた前
    記放電試験電圧指令値と、蓄電池放電電圧（Ｖｂｄｃ）
    とを比較することにより整流器出力電圧（Ｖｒｄｃ）を
    蓄電池放電電圧（Ｖｂｄｃ）よりも常に低めに制御する
    と共に蓄電池放電電圧（Ｖｂｄｃ）に追従させることを
    特徴とする無停電電源装置。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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