(57)【要約】【課題】シンプル、高信頼性、廉価かつ高効率の電源供給システムを実現する。【解決手段】三相交流を全波整流し、又は、半波整流し、整流電圧を出力する三相整流回路を含む整流部と、前記整流部の出力電圧の下限値以下の電圧を出力する複数のバッテリーが直列接続されたバッテリー群と、直流電圧の昇圧及び降圧の両方を行なうＤＣ／ＤＣコンバータ、直流電圧の昇圧を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータ又は直流電圧の降圧を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータと、を備え、前記バッテリー群の出力電圧は、該バッテリー群の電圧極性に順方向に直列接続された整流素子を介して前記整流部の電圧出力端に印加されるべく構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相交流を全波整流し、又は、半波整流し、整流電圧を出力する整流回路を含む整流部と、
前記整流部の出力電圧の下限値以下の電圧を出力する複数のバッテリーが直列接続されたバッテリー群と、
直流電圧の昇圧及び降圧の両方を行なうＤＣ／ＤＣコンバータ、直流電圧の昇圧を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータ又は直流電圧の降圧を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータと、を備え、
前記バッテリー群の出力電圧は、該バッテリー群の電圧極性に順方向に直列接続された整流素子を介して前記整流部の電圧出力端に印加されるべく構成され、
前記電圧出力端の出力電圧が、前記バッテリー群の出力電圧により前記電圧出力端に印加される電圧を超えるとき、該電圧出力端の出力電圧のみにより、前記昇圧及び降圧の両方を、前記昇圧を専用に又は前記降圧を専用に行なういずれか備えられたＤＣ／ＤＣコンバータに電源を供給し、
前記電圧出力端の出力電圧が、前記バッテリー群の出力電圧により前記電圧出力端に印加される電圧未満のとき、前記バッテリー群の出力電圧のみにより、前記昇圧及び降圧の両方を、前記昇圧を専用に又は前記降圧を専用に行なういずれか備えられたＤＣ／ＤＣコンバータに電源を供給することを特徴とする電源供給システム。
【請求項２】
第１の三相交流を全波整流し、又は、半波整流し、整流電圧を出力する整流回路を含む第１整流部と、
前記第１整流部の出力電圧と同一出力電圧極性で並列接続された、第２の三相交流を全波整流し、又は、半波整流し、整流電圧を出力する整流回路を含む第２整流部と、
並列接続された前記第１整流部と前記第２整流部の共通電圧出力端の出力電圧の下限値以下の電圧を出力する複数のバッテリーが直列接続されたバッテリー群と、
直流電圧の昇圧及び降圧の両方を行なうＤＣ／ＤＣコンバータ、直流電圧の昇圧及を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータ又は直流電圧の降圧を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータと、を備え、
前記バッテリー群の出力電圧は、該バッテリー群の電圧極性に順方向に直列接続された整流素子を介して、前記共通電圧出力端に印加されるべく構成され、
前記共通電圧出力端の出力電圧が、前記バッテリー群の出力電圧により該共通電圧出力端に印加される電圧を超えるとき、該共通電圧出力端の出力電圧のみにより、前記昇圧及び降圧の両方を、前記昇圧を専用に又は前記降圧を専用に行なういずれか備えられたＤＣ／ＤＣコンバータに電源を供給し、
前記共通電圧出力端の電圧が、前記バッテリー群の出力電圧により該共通電圧出力端に印加される電圧未満のとき、前記バッテリー群の出力電圧のみにより、前記昇圧及び降圧の両方を、前記昇圧を専用に又は前記降圧を専用に行なういずれか備えられたＤＣ／ＤＣコンバータに電源を供給することを特徴とする電源供給システム。
【請求項３】
単相交流を全波整流し、又は、半波整流し、整流電圧を出力する整流回路を含む整流部と、
前記整流部の電圧出力端に並列接続された容量素子と、
前記電圧出力端の出力電圧の下限値以下の電圧を出力する複数のバッテリーが直列接続されたバッテリー群と、
直流電圧の昇圧及び降圧の両方を行なうＤＣ／ＤＣコンバータ、直流電圧の昇圧及を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータ又は直流電圧の降圧を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータと、を備え、
前記バッテリー群の出力電圧は、該バッテリー群の電圧極性に順方向に直列接続された整流素子を介して前記電圧出力端に印加されるべく構成され、
前記電圧出力端の電圧が、前記バッテリー群の出力電圧により前記電圧出力端に印加される電圧を超えるとき、該電圧出力端の出力電圧のみにより、前記昇圧及び降圧の両方を、前記昇圧を専用に又は前記降圧を専用に行なういずれか備えられたＤＣ／ＤＣコンバータに電源を供給し、
前記電圧出力端の電圧が、前記バッテリー群の出力電圧により前記電圧出力端に印加される電圧未満のとき、該バッテリー群の出力電圧のみにより、前記昇圧及び降圧の両方を、前記昇圧を専用に又は前記降圧を専用に行なういずれか備えられたＤＣ／ＤＣコンバータに電源を供給することを特徴とする電源供給システム。
【請求項４】
三相を超える多相交流を全波整流し、又は、半波整流し、整流電圧を出力する整流回路を含む整流部と、
前記整流部の出力電圧の下限値以下の電圧を出力する複数のバッテリーが直列接続されたバッテリー群と、
直流電圧の昇圧及び降圧の両方を行なうＤＣ／ＤＣコンバータ、直流電圧の昇圧及を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータ又は直流電圧の降圧を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータと、を備え、
前記バッテリー群の出力電圧は、該バッテリー群の電圧極性に順方向に直列接続された整流素子を介して前記整流部の電圧出力端に印加されるべく構成され、
前記電圧出力端の出力電圧が、前記バッテリー群の出力電圧により前記電圧出力端に印加される電圧を超えるとき、該電圧出力端の出力電圧のみにより、前記昇圧及び降圧の両方を、前記昇圧を専用に又は前記降圧を専用に行なういずれか備えられたＤＣ／ＤＣコンバータに電源を供給し、
前記電圧出力端の出力電圧が、前記バッテリー群の出力電圧により前記電圧出力端に印加される電圧未満のとき、前記バッテリー群の出力電圧のみにより、前記昇圧及び降圧の両方を、前記昇圧を専用に又は前記降圧を専用に行なういずれか備えられたＤＣ／ＤＣコンバータに電源を供給することを特徴とする電源供給システム。
【請求項５】
三相交流を全波整流し、又は、半波整流し、整流電圧を出力する整流回路を含む整流部と、
直流電圧の昇圧及び降圧の両方を行なうＤＣ／ＤＣコンバータ、直流電圧の昇圧を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータ又は直流電圧の降圧を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータと、を備え、
前記整流部の電圧出力端の出力電圧を、前記昇圧及び降圧の両方を、前記昇圧を専用に又は前記降圧を専用に行なういずれか備えられたＤＣ／ＤＣコンバータに電源を供給することを特徴とする電源供給システム。
【請求項６】
第１の三相交流を全波整流し、又は、半波整流し、整流電圧を出力する整流回路を含む第１整流部と、
前記第１整流部の出力電圧と同一出力電圧極性で並列接続された、第２の三相交流を全波整流し、又は、半波整流し、整流電圧を出力する整流回路を含む第２整流部と、
直流電圧の昇圧及び降圧の両方を行なうＤＣ／ＤＣコンバータ、直流電圧の昇圧を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータ又は直流電圧の降圧を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータと、を備え、
前記１整流部と前記第２整流部の共通電圧出力端の出力電圧を、前記昇圧及び降圧の両方を、前記昇圧を専用に又は前記降圧を専用に行なういずれか備えられたＤＣ／ＤＣコンバータに電源を供給することを特徴とする電源供給システム。
【請求項７】
単相交流を全波整流し、又は、半波整流し、整流電圧を出力する整流回路を含む整流部と、
前記整流部の電圧出力端に並列接続された容量素子と、
直流電圧の昇圧及び降圧の両方を行なうＤＣ／ＤＣコンバータ、直流電圧の昇圧を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータ又は直流電圧の降圧を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータと、を備え、
前記電圧出力端の出力電圧を、前記昇圧及び降圧の両方を、前記昇圧を専用に又は前記降圧を専用に行なういずれか備えられたＤＣ／ＤＣコンバータに電源を供給することを特徴とする電源供給システム。
【請求項８】
三相を超える多相交流を全波整流し、又は、半波整流し、整流電圧を出力する整流回路を含む整流部と、
直流電圧の昇圧及び降圧の両方を行なうＤＣ／ＤＣコンバータ、直流電圧の昇圧及を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータ又は直流電圧の降圧を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータと、を備え、
前記整流部の電圧出力端の出力電圧を、前記昇圧及び降圧の両方を、前記昇圧を専用に又は前記降圧を専用に行なういずれか備えられたＤＣ／ＤＣコンバータに電源を供給することを特徴とする電源供給システム。
【請求項９】
第１の三相を超える多相交流を全波整流し、又は、半波整流し、整流電圧を出力する整流回路を含む第１整流部と、
前記第１整流部の出力電圧と同一出力電圧極性で並列接続された、第２の三相を超える多相交流を全波整流し、又は、半波整流し、整流電圧を出力する整流回路を含む第２整流部と、
並列接続された前記第１整流部と前記第２整流部の共通電圧出力端の出力電圧の下限値以下の電圧を出力する複数のバッテリーが直列接続されたバッテリー群と、
直流電圧の昇圧及び降圧の両方を行なうＤＣ／ＤＣコンバータ、直流電圧の昇圧及を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータ又は直流電圧の降圧を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータと、を備え、
前記バッテリー群の出力電圧は、該バッテリー群の電圧極性に順方向に直列接続された整流素子を介して、前記共通電圧出力端に印加されるべく構成され、
前記共通電圧出力端の出力電圧が、前記バッテリー群の出力電圧により該共通電圧出力端に印加される電圧を超えるとき、該共通電圧出力端の出力電圧のみにより、前記昇圧及び降圧の両方を、前記昇圧を専用に又は前記降圧を専用に行なういずれか備えられたＤＣ／ＤＣコンバータに電源を供給し、
前記共通電圧出力端の電圧が、前記バッテリー群の出力電圧により該共通電圧出力端に印加される電圧未満のとき、前記バッテリー群の出力電圧のみにより、前記昇圧及び降圧の両方を、前記昇圧を専用に又は前記降圧を専用に行なういずれか備えられたＤＣ／ＤＣコンバータに電源を供給することを特徴とする電源供給システム。
【請求項１０】
第１の三相を超える多相交流を全波整流し、又は、半波整流し、整流電圧を出力する整流回路を含む第１整流部と、
前記第１整流部の出力電圧と同一出力電圧極性で並列接続された、第２の三相を超える多相交流を全波整流し、又は、半波整流し、整流電圧を出力する整流回路を含む第２整流部と、
直流電圧の昇圧及び降圧の両方を行なうＤＣ／ＤＣコンバータ、直流電圧の昇圧を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータ又は直流電圧の降圧を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータと、を備え、
前記１整流部と前記第２整流部の共通電圧出力端の出力電圧を、前記昇圧及び降圧の両方を、前記昇圧を専用に又は前記降圧を専用に行なういずれか備えられたＤＣ／ＤＣコンバータに電源を供給することを特徴とする電源供給システム。
【請求項１１】
第１抵抗素子と、第２抵抗素子とをさらに備え
前記電圧出力端又は前記共通電圧出力端に、又は、該電圧出力端又は該共通電圧出力端に接続された電流路間に、前記第１抵抗素子と前記第２抵抗素子が直列接続された回路が請求項１〜１０のいずれかの該電圧出力端か該共通電圧出力端かの構成に対応して並列接続され、該第１抵抗素子と該第２抵抗素子との接続部が接地されるべく構成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の電源供給システム。
【請求項１２】
第１過電圧保護素子と、第２過電圧保護素子とをさらに備え
前記電圧出力端又は前記共通電圧出力端に、又は、該電圧出力端又は該共通電圧出力端に接続された電流路間に、前記第１過電圧保護素子と前記第２過電圧保護素子が直列接続された回路が請求項１〜１１のいずれかの該電圧出力端か該共通電圧出力端かの構成に対応して並列接続され、該第１過電圧保護素子と該第２過電圧保護素子との接続部が接地されるべく構成されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の電源供給システム。
【請求項１３】
前記整流回路の整流素子はインダクターを介して、前記三相交流、前記単相交流又は前記多相交流から、請求項１〜１２のいずれかの該三相交流、該単相交流又は該多相交流のいずれかの構成に対応して給電されるべく構成されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の電源供給システム。
【請求項１４】
前記電圧出力端又は前記共通電圧出力端と前記バッテリー群を接続する電流路間にＰＦＣ回路を請求項１〜１３のいずれかの該電圧出力端か該共通電圧出力端かの構成に対応して挿入されることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の電源供給システム。
【請求項１５】
前記第１過電圧保護素子及び前記第２過電圧保護素子は、いずれもバリスタであることを特徴とする請求項１２に記載の電源供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データセンタなどに設備される無停電・高信頼性・高効率で直流電力を供給する電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、データセンタなどにおける電源装置は停電時に備え、無停電電源装置を設備している。この方式は、コンバータにより商用交流を直流に変換し、この直流によりバッテリーをフローテング充電しながら、インバータによりこの直流を交流に再変換し負荷に交流電力を供給している。
したがって、停電が発生してもバッテリーから負荷に給電し、その間に発電機を起動させる。しかしながら、この方式では、コンバータとインバータにより電力損失が発生し効率が悪化する。
したがって、最近では、電力の効率的使用の観点から負荷に交流電力を供給する方式から直流電力を供給する方式が検討されている。これは、負荷であるサーバなどの装置は元々直流で動作するものであるから、直流／交流変換せずに直接直流を供給しようという考え方である。
さらに、オフィスビル等での電力供給においても直流給電方式が検討されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２９１１７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、コンバータにより交流電源を直流電源に変換し、この直流電源によりバッテリーをフローティング充電しながら負荷に直流電源を供給するものである。停電時はバッテリーから負荷に電力を供給する。
特許文献１では、コンバータの出力をインバータを介しないで直接負荷に供給することで、インバータ損失を無くすとしている。しかしながら、常時コンバータを動作させ負荷に電力を供給するため、このコンバータ電力損失も大きい。
コンバータは単なる整流回路ではなく、出力電圧の安定化精度を高めるため制御回路を必要とし高価であり電力損失も大きい。
特許文献１では、コンバータの出力電圧を負荷要求電圧及びバッテリーのフローティング充電電圧と一致させる必要があり、高精度なバッテリー電圧管理のためのコンバータ電圧制御が必要であり、さらに高価となる。
【０００５】
以上の現状に鑑み本発明は、コンバータもインバータも必要としない電源システムを実現する。したがって、電力損失が極めて小さく価格も非常に廉価となる。また、停電時にも無瞬断（商用交流電源とバッテリー電源の切り替えスイッチ無し）で負荷に電力を供給する。
また、本発明は、データセンタにおける無停電電源の他、瞬断も許容されない半導体製造装置用電源などにも好適であり、さらには、停電が許容される負荷にも適用できる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を実現するべく本発明は以下の構成とする。
（１）請求項１に係る電源供給システムは、三相交流を全波整流し、又は、半波整流し、整流電圧を出力する整流回路を含む整流部と、
前記整流部の出力電圧の下限値以下の電圧を出力する複数のバッテリーが直列接続されたバッテリー群と、
直流電圧の昇圧及び降圧の両方を行なうＤＣ／ＤＣコンバータ、直流電圧の昇圧を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータ又は直流電圧の降圧を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータと、を備え、
前記バッテリー群の出力電圧は、該バッテリー群の電圧極性に順方向に直列接続された整流素子を介して前記整流部の電圧出力端に印加されるべく構成され、
前記電圧出力端の出力電圧が、前記バッテリー群の出力電圧により前記電圧出力端に印加される電圧を超えるとき、該電圧出力端の出力電圧のみにより、前記昇圧及び降圧の両方を、前記昇圧を専用に又は前記降圧を専用に行なういずれか備えられたＤＣ／ＤＣコンバータに電源を供給し、
前記電圧出力端の出力電圧が、前記バッテリー群の出力電圧により前記電圧出力端に印加される電圧未満のとき、前記バッテリー群の出力電圧のみにより、前記昇圧及び降圧の両方を、前記昇圧を専用に又は前記降圧を専用に行なういずれか備えられたＤＣ／ＤＣコンバータに電源を供給することを特徴とする。
（２）請求項２に係る電源供給システムは、第１の三相交流を全波整流し、又は、半波整流し、整流電圧を出力する整流回路を含む第１整流部と、
前記第１整流部の出力電圧と同一出力電圧極性で並列接続された、第２の三相交流を全波整流し、又は、半波整流し、整流電圧を出力する整流回路を含む第２整流部と、
並列接続された前記第１整流部と前記第２整流部の共通電圧出力端の出力電圧の下限値以下の電圧を出力する複数のバッテリーが直列接続されたバッテリー群と、
直流電圧の昇圧及び降圧の両方を行なうＤＣ／ＤＣコンバータ、直流電圧の昇圧及を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータ又は直流電圧の降圧を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータと、を備え、
前記バッテリー群の出力電圧は、該バッテリー群の電圧極性に順方向に直列接続された整流素子を介して、前記共通電圧出力端に印加されるべく構成され、
前記共通電圧出力端の出力電圧が、前記バッテリー群の出力電圧により該共通電圧出力端に印加される電圧を超えるとき、該共通電圧出力端の出力電圧のみにより、前記昇圧及び降圧の両方を、前記昇圧を専用に又は前記降圧を専用に行なういずれか備えられたＤＣ／ＤＣコンバータに電源を供給し、
前記共通電圧出力端の電圧が、前記バッテリー群の出力電圧により該共通電圧出力端に印加される電圧未満のとき、前記バッテリー群の出力電圧のみにより、前記昇圧及び降圧の両方を、前記昇圧を専用に又は前記降圧を専用に行なういずれか備えられたＤＣ／ＤＣコンバータに電源を供給することを特徴とする。
（３）請求項３に係る電源供給システムは、単相交流を全波整流し、又は、半波整流し、整流電圧を出力する整流回路を含む整流部と、
前記整流部の電圧出力端に並列接続された容量素子と、
前記電圧出力端の出力電圧の下限値以下の電圧を出力する複数のバッテリーが直列接続されたバッテリー群と、
直流電圧の昇圧及び降圧の両方を行なうＤＣ／ＤＣコンバータ、直流電圧の昇圧及を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータ又は直流電圧の降圧を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータと、を備え、
前記バッテリー群の出力電圧は、該バッテリー群の電圧極性に順方向に直列接続された整流素子を介して前記電圧出力端に印加されるべく構成され、
前記電圧出力端の電圧が、前記バッテリー群の出力電圧により前記電圧出力端に印加される電圧を超えるとき、該電圧出力端の出力電圧のみにより、前記昇圧及び降圧の両方を、前記昇圧を専用に又は前記降圧を専用に行なういずれか備えられたＤＣ／ＤＣコンバータに電源を供給し、
前記電圧出力端の電圧が、前記バッテリー群の出力電圧により前記電圧出力端に印加される電圧未満のとき、該バッテリー群の出力電圧のみにより、前記昇圧及び降圧の両方を、前記昇圧を専用に又は前記降圧を専用に行なういずれか備えられたＤＣ／ＤＣコンバータに電源を供給することを特徴とする。
（４）請求項４に係る電源供給システムは、三相を超える多相交流を全波整流し、又は、半波整流し、整流電圧を出力する整流回路を含む整流部と、
前記整流部の出力電圧の下限値以下の電圧を出力する複数のバッテリーが直列接続されたバッテリー群と、
直流電圧の昇圧及び降圧の両方を行なうＤＣ／ＤＣコンバータ、直流電圧の昇圧及を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータ又は直流電圧の降圧を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータと、を備え、
前記バッテリー群の出力電圧は、該バッテリー群の電圧極性に順方向に直列接続された整流素子を介して前記整流部の電圧出力端に印加されるべく構成され、
前記電圧出力端の出力電圧が、前記バッテリー群の出力電圧により前記電圧出力端に印加される電圧を超えるとき、該電圧出力端の出力電圧のみにより、前記昇圧及び降圧の両方を、前記昇圧を専用に又は前記降圧を専用に行なういずれか備えられたＤＣ／ＤＣコンバータに電源を供給し、
前記電圧出力端の出力電圧が、前記バッテリー群の出力電圧により前記電圧出力端に印加される電圧未満のとき、前記バッテリー群の出力電圧のみにより、前記昇圧及び降圧の両方を、前記昇圧を専用に又は前記降圧を専用に行なういずれか備えられたＤＣ／ＤＣコンバータに電源を供給することを特徴とする。
（５）請求項５に係る電源供給システムは、三相交流を全波整流し、又は、半波整流し、整流電圧を出力する整流回路を含む整流部と、
直流電圧の昇圧及び降圧の両方を行なうＤＣ／ＤＣコンバータ、直流電圧の昇圧を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータ又は直流電圧の降圧を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータと、を備え、
前記整流部の電圧出力端の出力電圧を、前記昇圧及び降圧の両方を、前記昇圧を専用に又は前記降圧を専用に行なういずれか備えられたＤＣ／ＤＣコンバータに電源を供給することを特徴とする。
（６）請求項６に係る電源供給システムは、第１の三相交流を全波整流し、又は、半波整流し、整流電圧を出力する整流回路を含む第１整流部と、
前記第１整流部の出力電圧と同一出力電圧極性で並列接続された、第２の三相交流を全波整流し、又は、半波整流し、整流電圧を出力する整流回路を含む第２整流部と、
直流電圧の昇圧及び降圧の両方を行なうＤＣ／ＤＣコンバータ、直流電圧の昇圧を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータ又は直流電圧の降圧を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータと、を備え、
前記１整流部と前記第２整流部の共通電圧出力端の出力電圧を、前記昇圧及び降圧の両方を、前記昇圧を専用に又は前記降圧を専用に行なういずれか備えられたＤＣ／ＤＣコンバータに電源を供給することを特徴とする。
（７）請求項７に係る電源供給システムは、単相交流を全波整流し、又は、半波整流し、整流電圧を出力する整流回路を含む整流部と、
前記整流部の電圧出力端に並列接続された容量素子と、
直流電圧の昇圧及び降圧の両方を行なうＤＣ／ＤＣコンバータ、直流電圧の昇圧を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータ又は直流電圧の降圧を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータと、を備え、
前記電圧出力端の出力電圧を、前記昇圧及び降圧の両方を、前記昇圧を専用に又は前記降圧を専用に行なういずれか備えられたＤＣ／ＤＣコンバータに電源を供給することを特徴とする。
（８）請求項８に係る電源供給システムは、三相を超える多相交流を全波整流し、又は、半波整流し、整流電圧を出力する整流回路を含む整流部と、
直流電圧の昇圧及び降圧の両方を行なうＤＣ／ＤＣコンバータ、直流電圧の昇圧及を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータ又は直流電圧の降圧を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータと、を備え、
前記整流部の電圧出力端の出力電圧を、前記昇圧及び降圧の両方を、前記昇圧を専用に又は前記降圧を専用に行なういずれか備えられたＤＣ／ＤＣコンバータに電源を供給することを特徴とする電源供給システム。
（９）請求項９に係る電源供給システムは、第１の三相を超える多相交流を全波整流し、又は、半波整流し、整流電圧を出力する整流回路を含む第１整流部と、
前記第１整流部の出力電圧と同一出力電圧極性で並列接続された、第２の三相を超える多相交流を全波整流し、又は、半波整流し、整流電圧を出力する整流回路を含む第２整流部と、
並列接続された前記第１整流部と前記第２整流部の共通電圧出力端の出力電圧の下限値以下の電圧を出力する複数のバッテリーが直列接続されたバッテリー群と、
直流電圧の昇圧及び降圧の両方を行なうＤＣ／ＤＣコンバータ、直流電圧の昇圧及を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータ又は直流電圧の降圧を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータと、を備え、
前記バッテリー群の出力電圧は、該バッテリー群の電圧極性に順方向に直列接続された整流素子を介して、前記共通電圧出力端に印加されるべく構成され、
前記共通電圧出力端の出力電圧が、前記バッテリー群の出力電圧により該共通電圧出力端に印加される電圧を超えるとき、該共通電圧出力端の出力電圧のみにより、前記昇圧及び降圧の両方を、前記昇圧を専用に又は前記降圧を専用に行なういずれか備えられたＤＣ／ＤＣコンバータに電源を供給し、
前記共通電圧出力端の電圧が、前記バッテリー群の出力電圧により該共通電圧出力端に印加される電圧未満のとき、前記バッテリー群の出力電圧のみにより、前記昇圧及び降圧の両方を、前記昇圧を専用に又は前記降圧を専用に行なういずれか備えられたＤＣ／ＤＣコンバータに電源を供給することを特徴とする電源供給システム。
（１０）請求項１０に係る電源供給システムは、第１の三相を超える多相交流を全波整流し、又は、半波整流し、整流電圧を出力する整流回路を含む第１整流部と、
前記第１整流部の出力電圧と同一出力電圧極性で並列接続された、第２の三相を超える多相交流を全波整流し、又は、半波整流し、整流電圧を出力する整流回路を含む第２整流部と、
直流電圧の昇圧及び降圧の両方を行なうＤＣ／ＤＣコンバータ、直流電圧の昇圧を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータ又は直流電圧の降圧を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータと、を備え、
前記１整流部と前記第２整流部の共通電圧出力端の出力電圧を、前記昇圧及び降圧の両方を、前記昇圧を専用に又は前記降圧を専用に行なういずれか備えられたＤＣ／ＤＣコンバータに電源を供給することを特徴とする電源供給システム。
（１１）請求項１１に係る電源供給システムは、請求項１〜１０のいずれかにおいて第１抵抗素子と、第２抵抗素子とをさらに備え
前記電圧出力端又は前記共通電圧出力端に、又は、該電圧出力端又は該共通電圧出力端に接続された電流路間に、前記第１抵抗素子と前記第２抵抗素子が直列接続された回路が請求項１〜１０のいずれかの該電圧出力端か該共通電圧出力端かの構成に対応して並列接続され、該第１抵抗素子と該第２抵抗素子との接続部が接地されるべく構成されていることを特徴とする。
（１２）請求項１２に係る電源供給システムは、請求項１〜１１のいずれかにおいて第１過電圧保護素子と、第２過電圧保護素子とをさらに備え
前記電圧出力端又は前記共通電圧出力端に、又は、該電圧出力端又は該共通電圧出力端に接続された電流路間に、前記第１過電圧保護素子と前記第２過電圧保護素子が直列接続された回路が請求項１〜１１のいずれかの該電圧出力端か該共通電圧出力端かの構成に対応して並列接続され、該第１過電圧保護素子と該第２過電圧保護素子との接続部が接地されるべく構成されていることを特徴とする。
（１３）請求項１３に係る電源供給システムは、請求項１〜１２のいずれかにおいて前記整流回路の整流素子はインダクターを介して、前記三相交流、前記単相交流又は前記多相交流から、請求項１〜１２のいずれかの該三相交流、該単相交流又は該多相交流のいずれかの構成に対応して給電されるべく構成されていることを特徴とする。
（１４）請求項１４に係る電源供給システムは、請求項１〜１３のいずれかにおいて前記電圧出力端又は前記共通電圧出力端と前記バッテリー群を接続する電流路間にＰＦＣ回路を請求項１〜１３のいずれかの該電圧出力端か該共通電圧出力端かの構成に対応して挿入されることを特徴とする。
（１５）請求項１５に係る電源供給システムは、請求項１２において前記第１過電圧保護素子及び前記第２過電圧保護素子は、いずれもバリスタであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
（Ａ−１）本発明の電源供給システムは、整流部が交流電圧を整流し脈流直流電圧を出力する。
（Ａ−２）本発明の電源供給システムの構成において、この脈流直流電圧を、直流／交流変換するインバータを通さず直接ＤＣ／ＤＣコンバータに入力し、該ＤＣ／ＤＣコンバータは、負荷の要求する電圧を出力する。
（Ａ−３）このため、インバータにおいて消費される電力損失が無い。
（Ｂ−１）本発明の電源供給システムの構成において、非絶縁型の昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ、非絶縁型の昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ又は非絶縁型の降圧ＤＣ／ＤＣコンバータを使用することができる。
（Ｂ−２）この非絶縁型の昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータを使用して、上記脈流直流電圧の脈流部分の中間電圧を負荷定格入力電圧と等しくなるように設定することができる。
（Ｂ−３）上記のように設定した場合、非絶縁型の昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータの昇降圧幅が小さく、該ＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、昇降圧によって消費される電力損失が極めて小さい。
（Ｂ−４）したがって、非常に効率の良い電源供給システムを構成できる。
（Ｂ−５）上記の非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータでなく、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを使用しても、上記のインバータを使用しないので電源供給システムの効率が良くなる。
（Ｃ−１）本発明の電源供給システムの構成において、一般にＡＣ／ＤＣコンバータに備えられる整流部時の高調波抑制のためのＰＦＣ（Ｐｏｗｅｒ  Ｆａｃｔｏｒ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）回路に、上記整流電流を通さないため、ＰＦＣ回路において消費される電力損失が無い。
（Ｄ−１）本発明の電源供給システムの主要構成において、ＰＦＣ回路を備えないが高調波は抑制される。
【０００８】
（Ｅ−１）本発明の電源供給システムの構成において、バッテリー群を備える場合、交流電源の停電時や交流電源電圧の異常低下に対しては、時間を要しないで、かつ、自動的にバッテリー群の出力電圧により上記ＤＣ／ＤＣコンバータに電源を供給する。
（Ｅ−２）したがって、負荷への電力供給は途絶えない。
（Ｆ−１）本発明の電源供給システムの構成において、バッテリー群の充電は、一般の用法であるコンバータが出力する電圧によるフローティング充電によって行なわれるものではないため、整流部の出力電圧の変動の自由度は高い。
（Ｇ−１）本発明の電源供給システムの構成において、脈流直流電流を給電する電流路の両電極間に接続された第１抵抗素子と第２抵抗素子の直列接続回路における第１抵抗素子と第２抵抗素子の接続部が接地されているため、該直流電流を給電する電流路の電位が上昇する事象を抑制できる。
（Ｇ−２）この脈流直流電流を給電する電流路のいずれか一方が接地されても、該接地に起因する接地電流は、該第1抵抗素子又は該第２抵抗素子により制限され安全である。
（Ｈ−１）本発明の電源供給システムの構成において、脈流直流電流を給電する電流路の両電極間に接続された第１過電圧保護素子と第２過電圧保護素子の直列接続回路における第１過電圧保護素子と第２過電圧保護素子の接続部が接地されているため、該直流電流を給電する電流路に大きな電圧が印加された場合でも、該直流電流を給電する電流路の電位が大きく上昇する事象を阻止する。
（Ｉ−１）本発明の電源供給システムの構成において、インダクターを介して整流部に存在する整流素子に給電することで、該整流素子を流れる電流と他整流部に存在する前記整流素子に並列接続された整流素子に流れる電流のバランスをとることができ、整流素子が破壊されない。
（Ｉ−２）したがって、単一交流電源から電源を供給される整流部は、単一整流出力端に複数並列接続されて、それぞれの整流部の整流出力電流を加算することが可能である。
（Ｉ−３）したがって、電力需要の増大に応じて、整流部を並列接続して増設でき、供給電力を増大できる。
（Ｉ−４）さらに、上記インダクターは、整流部において発生する可能性がある高調波を抑制でき、電源供給システムの回路の共振を抑制する効果がある。
（Ｊ−１）本発明の電源供給システムの構成において、ＰＦＣ回路を備え、さらに高調波を抑制することができるが、簡易な動作をするＰＦＣ回路を使用することで足りる。この簡易なＰＦＣ回路は、一般に備えられるＰＦＣ回路より消費される電力損失が少ない。
（Ｋ−１）本発明の電源供給システムの構成において、バッテリー群を備える場合、バッテリー群はダイオードを介して直流電流路に接続されており、整流部から出力する電圧により充電されないためバッテリー群の出力電圧設定及び整流部の出力電圧設定の自由度極めて高い。
（Ｋ−２）さらに、バッテリー群を脈流直流電流路に並列接続するバッテリー群の数に制限がない。
（Ｋ−３）すなわち、バッテリー群を並列接続することにより電流容量を制限なく増設できるため、負荷の電力容量の増大に容易に追随可能である（交流電源停電対応）。
（Ｋ−４）従来技術によるバッテリー群をフローティング充電する回路では、バッテリー群同士の横流が発生したり、バッテリーの充電が不均一になるため、並列接続できるバッテリー群数は最大でも３群である。
（Ｋ−５）なお、本発明では開示してはいないが、本発明の電源供給システムの構成においては、バッテリー群の充電は、別に備える専用充電器で充電することができる自由度があり、バッテリー寿命も延長される。
（Ｋ−６）さらに、バッテリー群の充電は、別に備える専用充電器で充電することができるため、本発明電源供給システムに使用されるＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧は、負荷定格入力電圧の許容範囲内であれば、電圧の変動はラフでよい。
（Ｋ−７）従来技術による電源供給システムでは、バッテリーをフローテング充電するので、コンバータに備えられるＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧制御は高精度が要求される。したがって、高価なものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（１）第１の実施の形態
（１−１）システムの回路構成
図１は、本発明による第１の実施の形態を示す電源供給システムの回路構成図である。
三相交流電源をダイオードＤｒ１からＤｒ６で構成される三相ブリッジ整流回路に入力し、この三相ブリッジ整流回路で三相交流電流を全波整流し、６相電圧波形の脈流直流電圧を得るための三相ブリッジ整流回路を含む整流部Ｒｅｃｔ１が存在する。
なお、図１において、整流部Ｒｅｃｔ１に存在する整流回路は、全波整流するブリッジ整流回路の例を示したが、半波整流する半波整流回路でもよい。
整流部Ｒｅｃｔ１の電圧出力端からの出力電圧は、電源線Ｌｉｎｅ１及び電源線Ｌｉｎｅ２によりＤＣ／ＤＣコンバータ（直流電圧変換装置）ＣＯＮＶ１〜ｎに供給される。
図１の例では、電源線Ｌｉｎｅ１が正極であり、電源線Ｌｉｎｅ２が負極である。
このＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎにおいて、昇圧及び降圧の両方を行なうＤＣ／ＤＣコンバータ、昇圧を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータ又は降圧を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータのいずれかの種類を選択できる。昇圧及び降圧の両方を行なうＤＣ／ＤＣコンバータは入力された脈流直流電圧を昇圧又は降圧して一定電圧を出力し、昇圧を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータは入力された脈流直流電圧を昇圧して一定電圧を出力し、降圧専用のＤＣ／ＤＣコンバータは入力された脈流直流電圧を降圧して一定電圧を出力し、この出力電圧は負荷に供給される構成である。
また、バッテリー部Ｂａｔｔが存在し、これは、複数のバッテリーが直列接続されて構成されるバッテリー群が複数並列接続されたバッテリー群Ｂ１、Ｂ２〜Ｂｋから構成される。
整流素子であるダイオードＤ１、Ｄ２〜Ｄｊのそれぞれは、バッテリー群Ｂ１、Ｂ２〜Ｂｋの出力電圧に対して順方向となるように、バッテリー群Ｂ１、Ｂ２〜Ｂｋのそれぞれに接続される。バッテリー群Ｂ１、Ｂ２〜Ｂｋは、該バッテリー群Ｂ１、Ｂ２〜Ｂｋの出力電位が、整流部Ｒｅｃｔ１の出力電位と同一極性として印加されるよう、ダイオードＤ１、Ｄ２〜Ｄｊを介して電源線Ｌｉｎｅ１、電源線ｌｉｎｅ２間に並列接続される。
【００１０】
整流部Ｒｅｃｔ１において、ダイオードＤｒ１からＤｒ３のそれぞれのアノードは、ダイオードＤｒ４からＤｒ６のそれぞれのカソードに接続され、この接続部３点に三相交流電線が接続され、三相交流電源が入力される。ダイオードＤｒ１〜Ｄｒ３のカソードは、電源線Ｌｉｎｅ１に接続され、ダイオードＤｒ４〜Ｄｒ６のアノードは、電源線Ｌｉｎｅ２に接続される。
【００１１】
図１の例では、バッテリー群Ｂ１、Ｂ２〜Ｂｋのそれぞれに接続されるダイオードＤ１、Ｄ２〜Ｄｊのアノードは、バッテリー群の正極に接続され、カソードは電源線Ｌｉｎｅ１に接続される。バッテリー群の負極は、電源線Ｌｉｎｅ２に接続される。なお、ダイオードＤ１〜ＤｊはバッテリーＢ１〜Ｂｋの負極側に接続してもよい。
バッテリー群の電圧は、整流部Ｒｅｃｔ１から出力される脈流電圧の下限値と同じか、または、三相交流電源電圧の低下変動を考慮して低く設定しておく。これは、常時、バッテリーを不要に放電させないためである。
バッテリー部Ｂａｔｔ内に存在するバッテリー群はｋ群存在し、これらに接続されるダイオードはｊ個存在し、バッテリー群の数とダイオードの数は同一である。
ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎは、１からｎ台存在する。
ここで、ダイオードＤ１〜Ｄｊ、バッテリー群Ｂ１〜Ｂｋ、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎの数を、それぞれｊ、ｋ、ｎと示したが一例（図１）であり、数を問題とはしていない。データセンタを構成する場合の例であり、並列接続することにより、負荷電力容量の増大に対応（三相交流電源の停電時対応）することを示している。
【００１２】
整流部Ｒｅｃｔ１のブリッジ整流回路も、このブリッジ整流回路単位、すなわち、整流部Ｒｅｃｔ１単位で並列接続し、負荷の電力需要に応じて増設することにより電力容量を増すことができる。ただし、図４に示すように、これら整流回路のダイオードを並列接続する場合、それぞれのダイオードと直列にインダクターＬ１〜Ｌ６をそれぞれ挿入する必要がある。
整流部Ｒｅｃｔ１において、ダイオードＤｒ１からＤｒ３のそれぞれのアノードは、ダイオードＤｒ４からＤｒ６のそれぞれのカソードに接続され、この接続部３点にそれぞれインダクターＬ１〜Ｌ３の一端が接続され、他端には三相交流電線が接続される。
図４において、インダクターＬ１〜Ｌ６なしで、整流部Ｒｅｃｔ１と整流部Ｒｅｃｔ２を並列接続した場合、整流部Ｒｅｃｔ１に存在するダイオードＤｒ１〜Ｄｒ６と整流部Ｒｅｃｔ２に存在するダイオードＤｒ７〜Ｄｒ１２が、それぞれ対応して並列接続され、各ダイオードの順方向電圧降下のバラツキにより、ダイオードの電流バランスが崩れ、一部のダイオードに電流が集中しダイオードが破壊される。したがって、インダクターＬ１〜Ｌ６を三相交流電源線と整流用ダイオードＤｒ間に直列接続し、ダイオードの電流バランスをとり、ダイオードの破壊を防止する。
さらには、インダクターＬ１〜Ｌ６は、高調波抑制効果、電源供給システム内の回路の共振を抑制する効果がある。
これらダイオードの並列接続の関係は、以下のとおりである。
整流部Ｒｅｃｔ１のダイオードＤｒ１と整流部Ｒｅｃｔ２ダイオードＤｒ７が並列接続され、以下、ダイオードの並列接続については、これを一般式で表すと、ダイオードＤｒｎとダイオードＤｒｍが並列接続される。
ただし、ｎは１以上の整数であり、ｍは、ｍ＝ｎ＋６である。
【００１３】
なお、特許請求の範囲で用いる整流素子及び整流部に使用される素子は、明細書ではダイオードで説明している。ただし、明細書でいうダイオードは実施の形態の一例であり、２端子素子に限らず３端子の制御端付きの素子でもよく、制御端に電圧を印加／非印加することにより、整流作用を行なわせるものも含む。たとえば、ＦＥＴにより整流させるものも含む。ＦＥＴの方がＯＮ抵抗が少なく好適な場合がある。これは他の実施の形態でも同様。サイリスタによる場合も同様。
図６は、図１の電源線Ｌｉｎｅ１と電源線Ｌｉｎｅ２の間に、第１抵抗素子である抵抗素子Ｒ１と第２抵抗素子である抵抗素子Ｒ２の直列接続回路を並列接続し、抵抗素子Ｒ１と抵抗素子Ｒ２の接続部を接地した回路を表す。この接地は、スイッチＳＷにより接地を解除できる。
また、図６は、上記抵抗素子Ｒ１と抵抗素子Ｒ２の回路に、さらに追加的に第１過電圧保護素子であるバリスタＶａｒ１と第２過電圧保護素子であるバリスタＶａｒ２の直列接続回路を並列接続し、バリスタＶａｒ１とバリスタＶａｒ２の接続部を接地した回路も表す。
【００１４】
＜従来技術と本発明との対比＞
図７の（Ｂ）は、本発明の電源供給システムにおける図１を模式的に表したものであり、図１のシステムの回路構成と同一である。図１の整流部Ｒｅｃｔ１、バッテリー部Ｂａｔｔ、ダイオードＤ、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶのそれぞれが、図７の（Ｂ）の電源部（整流部（全波整流回路））、バッテリー部、ダイオードＤ、ＤＣ／ＤＣコンバータにそれぞれ対応する。
また、図６の抵抗素子Ｒ１及び抵抗素子Ｒ２による接地回路が、図７の（Ｂ）の抵抗素子Ｒ１及び抵抗素子Ｒ２の接地回路に対応する。図７の（Ｂ）に図６のＶａｒ１及びＶａｒ２による接地回路を備えることも好適である。
なお、通常は、図６及び図７の（Ｂ）の抵抗素子Ｒ１及び抵抗素子Ｒ２による接地回路に備えられたスイッチＳＷは閉じている。
【００１５】
図７の（Ａ）は、従来から構成されている直流４８Ｖ系の通信用電源に設備されているシステムである。図７の（Ａ）において、電源部（コンバータ）には少なくとも、全波整流回路、ＰＦＣ回路、ＤＣ／ＤＣコンバータが備えられる。
図７の（Ａ）の電源部のＰＦＣ（Ｐｏｗｅｒ  Ｆａｃｔｏｒ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）回路は、該全波整流回路で発生する高調波を抑制するための必須要素であり省略不可能である。また、後段に備えられるバッテリー部のバッテリーを精度の高い一定電位でフローティング充電するとともに、負荷定格入力電圧の一定電位を発生させるために備えられるＤＣ／ＤＣコンバータも必須要素であり省略不可能である。したがって、図７の（Ａ）に示される高精度一定電圧の出力電位波形Ａが、電源部（コンバータ）から出力される。
【００１６】
負荷定格入力電圧には、±５％程度の変動許容値をもたせているため、電源部（コンバータ）に備えられるＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧も本来この許容値を満たせば足りるところ、このＤＣ／ＤＣコンバータの出力をバッテリーのフローテング充電と共有するが故に、このＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧は、バッテリーの寿命の観点から非常に高精度な充電用電圧を要求される。鉛蓄電池の１セルあたりの電圧において、トリクル充電電圧は小数点以下第３位までの精度が必要である。
さらに、電源線とバッテリーを直接接続しているため、電源部（コンバータ）からの出力電位が少しでもバッテリー部の出力電位より低下すると、バッテリー部からの放電が発生し、むやみにバッテリーの寿命を縮める。このような状態を放置すると、バッテリーの放電能力が低下し、交流電源が停電したとき、バッテリーが役立たない事態が発生する。
【００１７】
直流４８Ｖ系電源は、電源線の一方が接地されているため、電源線の他方が事故等により接地されたとき、電源線が短絡されて大電流が流れる。これでは、通信用負荷がダウンするばかりに留まらず、電源部（コンバータ）も故障し、かつ、火災の発生も起こり得る。すなわち、非常に危険な接地方法である。
なお、４８Ｖ系電源では、電源線の正極が接地されているのが通例であるが、本発明との比較において本質的な違いではない。
【００１８】
通常、整流回路の出力側に平滑コンデンサを接続すると大きな高調波が発生する。すなわち、平滑コンデンサには整流回路からの出力電圧が充電されているため、交流電圧がこの平滑コンデンサの電圧を超える部分のみにおいて整流回路に電流が流れる。この電流が高調波電流であり、高調波を発生させる。従来技術の電源部（コンバータ）には、平滑コンデンサが内蔵されている。したがって、図７の（Ａ）で示されるとおり、高調波抑制のためのＰＦＣ回路が必須となる。
ＰＦＣ回路は通常９０％程度の効率であり、ＰＦＣ回路を電力が通過することによって、１０％程度の電力が失われる。この電力の直接損失と、この電力の損失による発熱によって、データセンタなどにおける冷却用電力損失が副次的に発生する。
【００１９】
図７の（Ｂ）で示される本発明の電源供給システムでは、ＰＦＣ回路は本質的に不要である。これは、平滑コンデンサを使用しないためである。
ＤＣ／ＤＣコンバータの出力側には大容量の平滑コンデンサが接続されているが、該ＤＣ／ＤＣコンバータが昇圧又は降圧のためのスイッチング動作をしている場合、該平滑コンデンサの存在は外部からは電気的に観測されない。すなわち、該平滑コンデンサは、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力側から見て容量性素子としての振るまいをしない。したがって、平滑コンデンサが存在しない状態と同等である。したがって、本発明のシステムでは高調波が発生しないためＰＦＣ回路は不要である。
本発明のシステムではＰＦＣ回路が不要であるが、従来技術で必須であった事象を覆し、不要とすることは重要な技術革新であり意味のある発明である。
【００２０】
図７の（Ｂ）で示される本発明のシステムでは、電源部（整流部）において交流の全波整流波形をそのまま出力している。これが、出力電位波形Ｂにより示される。本発明において、バッテリー部はダイオードＤを介して、電源部（整流部）の出力電圧を伝送する電源線Ｌｉｎｅ１とＬｉｎｅ２との間に接続される。したがって、電源部（整流部）の出力電位がバッテリー部の出力電位より高電位であっても、バッテリーは充電されない。
逆に、交流電源の電圧変動により電源部（整流部）の出力電位が低下して、バッテリーが頻繁に放電しないように、電源部（整流部）の出力電位をバッテリー部の出力電位よりかなり高めに電源部（整流部）の出力電位を設定することができる。交流電源の停電時や交流電源が異常に低下したときのみバッテリー部のバッテリーを放電させる。
ここで、電位は、電源線Ｌｉｎｅ２を基準とした電源線Ｌｉｎｅ１の電圧を意味する。
【００２１】
バッテリー部は、ダイオードＤを介して電源線Ｌｉｎｅ１、Ｌｉｎｅ２間に接続されるため、このダイオードＤとバッテリー部のセットを並列接続する並列接続セットの数に制限がない。
従来技術であるダイオードＤを介さないでバッテリー部を電源線Ｌｉｎｅ１、Ｌｉｎｅ２間に並列接続する方式では、バッテリー部間に横流が発生したり充電が不均一になるため、バッテリー部の並列接続部数は３部が限界である。したがって、負荷の電力容量が大きい場合、バッテリー部１部あたりのバッテリー容量を大きくしなければならない。
本発明では、ダイオードＤによりバッテリー部間の横流が阻止され並列接続セット数に制限がない。よって、バッテリー部１部あたりのバッテリー容量を小さくして、負荷の電力容量の増大に応じてダイオードＤとバッテリー部のセット数をいくらでも増設できるので、初期設備投資の負担が軽減される。
【００２２】
交流電源が停電し、バッテリー部のバッテリーが放電して、発電機からの電力供給が開始されたとき、又は、交流電源が復電（停電の回復）したとき、従来技術である図７の（Ａ）では、電源部（コンバータ）が負荷に給電するとともに、バッテリー部のバッテリーにも充電電流を供給する。これは、電源部（コンバータ）への過大な負担を強いることとなり、電源部（コンバータ）の電力容量を大きくして設備する必要がある。また、発電機も電力容量を大きくしなければならない。
本発明では、上記と同様なとき、図示しないが別に備える充電器でバッテリーを充電できるため電源部（整流部）への負担は発生しない。また、発電機からの電力供給が開始されたとき、すぐに、発電機からの電力により、バッテリー部のバッテリーを充電する必要もなく、交流電源が復電したとき、この交流電源から充電することで足りるので発電機への負担もない。
従来技術のシステム構成では、負荷への給電時にバッテリーに充電されることが回避し得ない。
なお、本発明である図７の（Ｂ）の構成では、バッテリー専用充電器を使用して高精度のトリクル充電が可能であり、バッテリーの寿命を延長できる。
【００２３】
図７の（Ｂ）において、電源部（整流部）の出力電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータにより昇圧又は降圧されて負荷に供給される。交流電源の停電時又は交流電源電圧の異常低下時には、バッテリー部の出力電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータにより昇圧又は降圧されて負荷に供給される。図７の（Ｂ）の出力電位波形Ｃは、これを示し、一定電位の負荷定格入力電圧を負荷に供給できる。
本発明のシステムでは、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電位によりバッテリーを充電しないため、該ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電位は高精度を要求されない。
【００２４】
図７の（Ｂ）において、抵抗素子Ｒ１と抵抗素子Ｒ２の直列接続回路の両端が電源線Ｌｉｎｅ１、Ｌｉｎｅ２間に接続され、抵抗素子Ｒ１と抵抗素子Ｒ２の接続部が接地されている。したがって、電源線Ｌｉｎｅ１及びＬｉｎｅ２の両電位が上昇しようとしても、この接地回路により電位上昇が抑制される。
【００２５】
また、電源線Ｌｉｎｅ１、Ｌｉｎｅ２のいずれか一方が事故等により接地されたとき、接地電流路は、抵抗素子Ｒ１又は抵抗素子Ｒ２を介するので微少電流しか流れない。すなわち、電源線Ｌｉｎｅ１が接地されたとき、Ｌｉｎｅ１→接地点→抵抗素子Ｒ１と抵抗素子Ｒ２の接続部→抵抗素子Ｒ２→Ｌｉｎｅ２の経路の電流が流れるが、抵抗素子Ｒ２の抵抗により電流が制限される。また、電源線Ｌｉｎｅ２が接地されたとき、Ｌｉｎｅ２→接地点→抵抗素子Ｒ１と抵抗素子Ｒ２の接続部→抵抗素子Ｒ１→Ｌｉｎｅ１の経路の電流が流れるが、抵抗素子Ｒ１の抵抗により電流が制限される。
したがって、人体が電源線Ｌｉｎｅ１又はＬｉｎｅ２に接触して感電したとしても、感電した事実を確認できる程度で、すぐに自己で接触を回避できるので人身事故は防止できる。
また、導電体（電線等）により接地されたとしても、微少電流が流れる程度であるため、負荷、電源部への影響は無く、さらに、火災などの発生はない。
図示しないが、この接地事象は別に備える漏電検出器により検出され、抗素子Ｒ１と抵抗素子Ｒ２の接続部をスイッチＳＷにより、接地点から切り離すことにより、漏電を遮断することができる。
【００２６】
（１−２）システムの回路動作
図１を参照して、本発明の第１の実施の形態である電源供給システムの回路動作を説明する。
整流部Ｒｅｃｔ１は、該整流部Ｒｅｃｔ１に入力された三相交流電源の電流を全波整流し、６相波形の脈流直流電圧を電源線Ｌｉｎｅ１、電源線Ｌｉｎｅ２間に出力する。
整流部Ｒｅｃｔ１に入力される三相交流電源電圧の実効値（以下、単に三相交流電源電圧とする。）をＶｉとし、電源線Ｌｉｎｅ２の電位を基準電位とした電源線Ｌｉｎｅ１の電位において、脈流部分の電位の上限値（波高値）をＶｈｉｇ、脈流部分の電位の下限値（波低値）をＶｌｏｗとすると、以下（１）、（２）式が成り立つ。
（１）Ｖｈｉｇ＝Ｖｉ×√２
（２）Ｖｌｏｗ＝Ｖｈｉｇ×ｓｉｎ６０°
（以上の計算では、整流部Ｒｅｃｔ１のダイオードＤｒ１〜Ｄｒ６の順方向電圧降下を無視している他の実施の形態でも同様。）。この脈流直流電位が、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎに入力され、該ＤＣ／ＤＣコンバータの種類により、昇降圧、昇圧又は降圧され、該ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎから脈流なしの一定電位が出力されて負荷に供給される。
【００２７】
たとえば、昇圧及び降圧の両方の動作を行なうＤＣ／ＤＣコンバータを使用した場合、上限値Ｖｈｉｇと下限値Ｖｌｏｗの電位の中間電位（平均電位ではない。）を負荷定格入力電位ＶＬとして設定すると、式（３）が成り立つ。
（３）ＶＬ＝（Ｖｈｉｇ＋Ｖｌｏｗ）／２
一例として、昇圧及び降圧の両方の動作を行なうＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎの昇圧と降圧のそれぞれの電圧幅Ｖｄｆにおいて式（４）が成り立つ。
（４）Ｖｄｆ＝（Ｖｈｉｇ−Ｖｌｏｗ）／２
したがって、脈流電位部分の中間電位を一定電位としてＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎが出力する場合の昇降圧率Ｒは、以下の式で表される。
（５）Ｒ＝（Ｖｈｉｇ−Ｖｌｏｗ）／（Ｖｈｉｇ＋Ｖｌｏｗ）
（６）Ｒ＝（１−ｓｉｎ６０°）／（１＋ｓｉｎ６０°）
式（６）の計算結果は、Ｒ＝０．０７１８である。これが、後述するＤＣ／ＤＣコンバータの効率に関係する。
【００２８】
ここで、図５を参照して、昇圧及び降圧の両方を行なうＤＣ／ＤＣコンバータ、降圧専用のＤＣ／ＤＣコンバータ又は昇圧専用のＤＣ／ＤＣコンバータを使用した例を説明する。
図５の（Ａ）及び（Ｄ）は昇圧及び降圧の両方を行なう（以下、昇降圧とする。）ＤＣ／ＤＣコンバータを使用した場合の各部の電位関係を示し、図５の（Ｂ）は降圧専用（以下、降圧とする。）ＤＣ／ＤＣコンバータを使用した場合の各部の電位関係を示し、図５の（Ｃ）は昇圧専用（以下、昇圧とする。）ＤＣ／ＤＣコンバータを使用した場合の各部の電位関係を示す。なお、これらの電位は図１における電源線Ｌｉｎｅ２に対する電位である。この電位の概念は、図５の（Ａ）〜（Ｄ）における説明及び他の実施の形態においても同様である。
【００２９】
図５の（Ａ）は、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータを使用した例である。
図５の（Ａ）において、ＶＬは負荷定格入力電位を示し、整流部Ｒｅｃｔ１出力電位であるＶ１は、三相交流電源が正常の状態で変動する電位の上限値（脈流電圧の波高値）、整流部Ｒｅｃｔ１出力電位であるＶ２は、三相交流電源が正常の状態で変動する電位の下限値（脈流電圧の最低電位）を示す。上記の説明で使用した記号、Ｖｈｉｇ、Ｖｌｏｗは、以降の説明において、それぞれ、Ｖ１、Ｖ２とする。すなわち、Ｖ１＝Ｖｈｉｇ、Ｖ２＝Ｖｌｏｗである。
図５の（Ａ）において、Ｖ０は整流部Ｒｅｃｔ１の変動する出力電位の中間的電位であり、Ｖ０＝（Ｖ１＋Ｖ２）／２である。
このＶ０をＶ０＝ＶＬとなるよう設定することができる。このＶＬ、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ０は、図５の（Ｂ）〜（Ｄ）においても同様の意味を有する。
整流部Ｒｅｃｔ１の出力電位がＶ１〜Ｖ２の間を変動しても、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータは昇圧及び降圧の両方を行なうので、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎは、脈流を除去し、負荷に負荷定格入力電位ＶＬを供給できる。三相交流電源の停電時又は三相交流電源が異常に低下したとき、すなわち、Ｖ２＜Ｖｂのとき、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位は、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎに入力され、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータは、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位Ｖｂを昇圧し、負荷に給電する。
以上、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎを使用する図５の（Ａ）における電位関係は、Ｖ１＞Ｖ０＝ＶＬ＞Ｖ２＞Ｖｂとなる。
上記、Ｖ１〜Ｖ２間の電位変動は、整流部の整流によって発生する脈流による電位変動を含むが、これ以外に三相交流電源の供給源から発生する正常の範囲での電位変動も含む。
【００３０】
図５の（Ｂ）は、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータを使用した例である。
ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎは、降圧専用であるから、整流部Ｒｅｃｔ１の出力電位におけるＶ１、Ｖ２、Ｖ０及びバッテリー群（Ｂ１〜ｋ）が出力する電位Ｖｂは、いずれも、負荷定格入力電位ＶＬより高電位に設定する。
すなわち、このＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎは、整流部の出力電位又はバッテリー群（Ｂ１〜ｋ）の出力電位を常に降圧して負荷に負荷定格入力電位ＶＬを供給する。
三相交流電源の停電時又は三相交流電源が異常に低下したとき、すなわち、Ｖ２＜Ｖｂのとき、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位は、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎに入力され、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎは、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位を降圧し、負荷に給電する。
以上、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎを使用する図５の（Ｂ）における電位関係は、Ｖ１＞Ｖ０＞Ｖ２＞Ｖｂ＞ＶＬとなる。
なお、上記、図５の（Ｂ）におけるＶ１〜Ｖ２間の電圧変動は、図５（Ａ）と同様に、整流部の整流によって発生する脈流による電位変動を含むが、これ以外に三相交流電源の供給源から発生する正常の範囲での電位変動も含む。
【００３１】
図５の（Ｃ）は、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータを使用した例である。
ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎは、昇圧専用であるから、整流部Ｒｅｃｔ１の出力電位におけるＶ１、Ｖ２、Ｖ０及びバッテリー群（Ｂ１〜ｋ）が出力する電位Ｖｂは、いずれも、負荷定格入力電位ＶＬより低電位に設定する。
すなわち、このＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎは、整流部の出力電位又はバッテリー群（Ｂ１〜ｋ）の出力電位を常に昇圧して負荷に負荷定格入力電位ＶＬを供給する。
三相交流電源の停電時又は三相交流電源が異常に低下したとき、すなわち、Ｖ２＜Ｖｂのとき、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位は、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎに入力され、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎは、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位を昇圧し、負荷に給電する。
以上、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎを使用する図５の（Ｃ）における電位関係は、ＶＬ＞Ｖ１＞Ｖ０＞Ｖ２＞Ｖｂとなる。
なお、上記図５の（Ｃ）におけるＶ１〜Ｖ２間の電圧変動は、図５（Ａ）と同様に、整流部の整流によって発生する脈流による電位変動を含むが、これ以外に三相交流電源の供給源から発生する正常の範囲での電位変動も含む。
【００３２】
図５の（Ｄ）は、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータを使用した別の例である。
図５の（Ａ）においても、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎを使用したが、図５と（Ａ）と相違するところは、整流部Ｒｅｃｔ１の出力電位におけるＶ１、Ｖ２、Ｖ０を負荷定格入力電位ＶＬより高電位に設定する。
すなわち、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎを使用するので、整流部Ｒｅｃｔ１の出力電位におけるＶ１、Ｖ２、Ｖ０を負荷定格入力電位ＶＬより高電位に設定できる。
図５の（Ｄ）において、通常時、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎは、整流部Ｒｅｃｔ１の出力電位を降圧して負荷定格入力電位ＶＬを出力するが、整流部Ｒｅｃｔ１の出力電位が負荷定格入力電位ＶＬ未満（Ｖ２＜ＶＬ）となったとき、整流部Ｒｅｃｔ１の出力電位を昇圧し、負荷定格入力電位ＶＬを出力する。また、三相交流電源の停電時又は三相交流電源が異常に低下したとき、すなわち、Ｖ２＜Ｖｂのとき、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位は、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎに入力され、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎは、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位を昇圧し、負荷定格入力電位ＶＬを出力する。
以上、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎを使用する図５の（Ｄ）における電位関係は、Ｖ１＞Ｖ０＞Ｖ２＞ＶＬ＞Ｖｂとなる。
なお、上記図５の（Ｄ）におけるＶ１〜Ｖ２間の電圧変動は、図５（Ａ）と同様に、整流部の整流によって発生する脈流による電位変動を含むが、これ以外に三相交流電源の供給源から発生する正常の範囲での電位変動も含む。
上記において説明した図５の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）の電位構成は、他の実施の形態でも同様に適用される。
また、図５の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）の説明において、三相交流電源を例としたが、他の実施の形態で扱う単相交流電源、多相交流電源の場合にも、この説明は適用できる。
【００３３】
（１−２−１）三相交流電源電圧が正常の場合
（Ａ）昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータを使用した場合
（Ａ−１）三相交流電源の電圧変動がない場合
本発明の電源供給システムの第１の実施の形態を図１及び図５の（Ａ）を参照して説明する。図５の（Ａ）に示されるように、負荷定格入力電位ＶＬ、整流部Ｒｅｃｔ１の出力電位の上限値Ｖ１、下限値Ｖ２、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位Ｖｂの関係は、次式のとおりである。
Ｖ１＞Ｖ０＝ＶＬ＞Ｖ２＞Ｖｂ
すなわち、図１のシステムを図５の（Ａ）の電位配分により動作させる。一例として、図１におけるＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎが、効率９０％を有する非絶縁型昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータである場合、このＤＣ／ＤＣコンバータを本発明のシステムに適用したときの該ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎの電圧変換効率を求める。
電圧変換効率Ｅは次式で求められる。
Ｅ＝１−Ｒ×０．１
ただし、Ｒは上記で説明した昇降圧率であり、図５の（Ａ）において、
整流部Ｒｅｃｔ１の出力電位ＶＯ＝負荷定格入力電圧ＶＬ、としたため昇圧と降圧の率は等しい。数値「０．１」は、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎの効率が９０％である場合の電力損失率である。
この場合、昇降圧率Ｒは、上記で計算したとおり、Ｒ＝０．０７１８である。
よって、Ｅ＝０．９９２８。百分率で表すと、９９．２８％である。
【００３４】
バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位Ｖｂと三相交流電源電圧の関係を求める。
バッテリーを常時において放電させないためには、図５の（Ａ）において、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位Ｖｂを、整流部Ｒｅｃｔ１が出力する電位の下限値Ｖ２より低電位とする必要がある。下限値Ｖ２は次式で表される。
Ｖ２＝√２Ｖｉ・ｓｉｎ６０°
また、負荷定格入力電圧ＶＬは、三相交流電源電圧の実効値をＶｉとすると次式で表される。
ＶＬ＝Ｖ０＝√２Ｖｉ（１＋ｓｉｎ６０°）／２
この式をＶｉの式に変形すると次式で表される。
Ｖｉ＝√２ＶＬ／（１＋ｓｉｎ６０°）
したがって、下限値Ｖ２は次式で表される。
Ｖ２＝２ＶＬ・ｓｉｎ６０°／（１＋ｓｉｎ６０°）
負荷定格入力電圧ＶＬを一例として、３８０ＶとするとＶ２は以下のとおりである。
Ｖ２＝３５３Ｖ
したがって、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位は、３５０Ｖ程度以下とする。以上の計算において、整流部Ｒｅｃｔ１のダイオードＤｒ１〜Ｄｒ６、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）に接続されるダイオードＤ１〜Ｄｊの順方向電圧降下を無視している。
なお、三相交流電源電圧Ｖｉの脈流以外の変動を考慮すると、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位をもっと低い値に設定し、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）からの無用な放電を避ける。脈流以外の変動とは、三相交流電源の供給源から発生する変動である。
【００３５】
（Ａ−２）三相交流電源の電圧変動がある場合
三相交流電源電圧に、変動率±αがある場合、図５の（Ａ）において、上限値Ｖ１は上昇し、下限値Ｖ２は下降する。これらを式で表すと以下のようになる。
Ｖ１＝√２Ｖｉ（１＋α）
Ｖ１＝２ＶＬ（１＋α）／（１＋ｓｉｎ６０°）
Ｖ２＝√２Ｖｉ（１−α）ｓｉｎ６０°
Ｖ２＝２ＶＬ（１−α）ｓｉｎ６０°／（１＋ｓｉｎ６０°）
三相交流電源電圧Ｖｉの変動率を５％とし、上記の式に負荷定格入力電圧ＶＬ＝３８０Ｖ、α＝０．０５を代入すると、以下の値となる。
Ｖ１＝４２８Ｖ
Ｖ２＝３３５Ｖ
したがって、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位は、３３０Ｖ程度以下とする必要がある。以上の計算において、整流部Ｒｅｃｔ１のダイオードＤｒ１〜Ｄｒ６、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）に接続されるダイオードＤ１〜Ｄｊの電圧降下を無視している。
【００３６】
三相交流電源電圧Ｖｉの変動率を５％程度とすると、負荷定格入力電位ＶＬ＝３８０Ｖ（＝脈流中間的電位Ｖ０）を中心として、最大、電位上昇４８Ｖ、電位降下４５Ｖと変動する可能性があるが、この変動する脈流直流電圧が、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎに入力され昇圧又は降圧されて一定の電位３８０Ｖが負荷に供給される。
上記、電位変動の最大値により、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータが、降圧するときの電圧変換効率Ｅ１、昇圧するときの電圧変換効率Ｅ２は、以下のとおりである。
Ｅ１＝１−（（Ｖ１−ＶＬ）／ＶＬ）×０．１
Ｅ２＝１−（（ＶＬ−Ｖ２）／ＶＬ）×０．１
Ｅ１＝０．９８７
Ｅ２＝０．９８８
【００３７】
上記のような、通常発生し得る軽微な電圧変動においては、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎが負荷定格入力電位ＶＬを発生させ、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）が放電しないように、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位Ｖｂと、整流部Ｒｅｃｔ１の出力電位の下限値Ｖ２を設定する。バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位は、３３０Ｖ程度以下の電位とするようにバッテリーの直列個数を決める必要がある。
なお、上記において、三相交流電源電圧Ｖｉの電圧変動率αを±５％程度と想定したが、もっと大きな電圧変動でも、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎが負荷定格入力電位ＶＬを発生させるように設定し、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位は上記の計算値より下げ、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）を放電させないようにする。これは、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の放電による寿命を縮めないためである。
【００３８】
（Ｂ）降圧ＤＣ／ＤＣコンバータを使用した場合
（Ｂ−１）三相交流電源の電圧変動がない場合
図５の（Ｂ）に示されるように、負荷定格入力電位ＶＬ、整流部Ｒｅｃｔ１の出力電位の上限値Ｖ１、下限値Ｖ２、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位Ｖｂの関係は、次式のとおりである。
Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖｂ＞ＶＬ＞
上式から、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）を放電させないためのバッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位Ｖｂ、三相交流電源電圧Ｖｉを求める。負荷定格入力電位ＶＬが先に決まるから、Ｖｂ、ＶｉをＶＬで表される式で示す。ただし、δ１は、Ｖ２からＶｂを減じたＶ２とＶｂの差電位（δ１＝Ｖ２−Ｖｂ）、δ２は、Ｖ２からＶＬを減じたＶ２とＶＬの差電位（δ２＝Ｖ２−ＶＬ）とする。δ１は、常時においてバッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）をむやみに放電させないために設定すべき任意の値の電圧である。
Ｖ２＝Ｖｂ＋δ１
Ｖ２＝ＶＬ＋δ２
また、次式が成り立つ。
Ｖ２＝√２Ｖｉ・ｓｉｎ６０°
したがって、次式を得る。
Ｖｉ＝（ＶＬ＋δ２）／√２ｓｉｎ６０°
負荷定格入力電位ＶＬが決まると、上式により三相交流電源電圧Ｖｉが決定し、下式に三相交流電源電圧Ｖｉを代入して、バッテリー群電位Ｖｂが決定する。
Ｖｂ＝√２Ｖｉ・ｓｉｎ６０°−δ１
【００３９】
（Ｂ−２）三相交流電源の電圧変動がある場合
ここでも、三相交流電源電圧Ｖｉに、最大、±αの電圧変動率があるものとする。
上記の「（Ｂ−１）三相交流電源の電圧変動がない場合」の次式を参照する。
Ｖ２＝Ｖｂ＋δ１
Ｖ２＝ＶＬ＋δ２
上式に、±αの電圧変動率を考慮した次式が成り立つ。
Ｖ２＝√２Ｖｉ（１−α）ｓｉｎ６０°
したがって、次式を得る。
Ｖｉ＝（ＶＬ＋δ２）／√２（１−α）ｓｉｎ６０°
負荷定格入力電位ＶＬが決まると、上式により三相交流電源電圧Ｖｉが決定し、下式に三相交流電源電圧Ｖｉを代入して、バッテリー群電位Ｖｂが決定する。
Ｖｂ＝√２Ｖｉ（１−α）ｓｉｎ６０°−δ１
【００４０】
（Ｃ）昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータを使用した場合
（Ｃ−１）三相交流電源の電圧変動がない場合
図５の（Ｃ）に示されるように、負荷定格入力電位ＶＬ、整流部Ｒｅｃｔ１の出力電位の上限値Ｖ１、下限値Ｖ２、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位Ｖｂの関係は、次式のとおりである。
ＶＬ＞Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖｂ
上式から、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）を放電させないためのバッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位Ｖｂ、三相交流電源電圧Ｖｉを求める。負荷定格入力電位ＶＬが先に決まるから、Ｖｂ、ＶｉをＶＬで表される式で示す。ただし、β１は、ＶＬからＶ１を減じたＶＬとＶ１の差電位（β１＝ＶＬ−Ｖ１）、β２は、Ｖ２からＶｂを減じたＶ２とＶｂの差電位（β２＝Ｖ２−Ｖｂ）とする。
図５の（Ｃ）から次式が成り立つ。β１、β２は任意の値をとることができる。
ＶＬ＝（Ｖ１−Ｖ２）＋β１＋β２＋Ｖｂ
よって、次式が成り立つ。
Ｖｂ＝ＶＬ−（Ｖ１−Ｖ２）−β１−β２
上式に、Ｖ１＝√２Ｖｉ、Ｖ２＝√２Ｖｉｓｉｎ６０°を代入して次式を得る。
Ｖｂ＝ＶＬ−√２Ｖｉ（１−ｓｉｎ６０°）−β１−β２
負荷定格入力電位ＶＬが決まると、上式に下式を代入して、バッテリー群電位Ｖｂが決定し、下式により、三相交流電源電圧Ｖｉが決定する。
Ｖｉ＝（ＶＬ−β１）／√２
【００４１】
（Ｃ−２）三相交流電源の電圧変動がある場合
ここでも、三相交流電源電圧Ｖｉに、最大、±αの電圧変動率があるものとする。
上記の「（Ｃ−１）三相交流電源の電圧変動がない場合」の次式を参照する。
Ｖｂ＝ＶＬ−（Ｖ１−Ｖ２）−β１−β２
上式に、±αの電圧変動率を考慮したＶ１＝√２Ｖｉ（１＋α）、Ｖ２＝√２Ｖｉ（１−α）ｓｉｎ６０°を代入して次式を得る。
Ｖｂ＝ＶＬ−√２Ｖｉ（（１＋α）−（１−α）ｓｉｎ６０°）−β１−β２
負荷定格入力電位ＶＬが決まると、上式に下式を代入して、バッテリー群電位Ｖｂが決定し、下式により、三相交流電源電圧Ｖｉが決定する。
Ｖｉ＝（ＶＬ−β１）／√２（１＋α）
三相交流電源電圧Ｖｉが、大きく変動しても、β２を大きくすることで、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の放電を回避できる。
【００４２】
（Ｄ）昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータを使用して図５の（Ｄ）の電位構成をした場合
（Ｄ−１）三相交流電源の電圧変動がない場合
図５の（Ｄ）は、図５の（Ａ）と相違して、整流部Ｒｅｃｔ１の出力電位の下限値Ｖ２と負荷定格入力電位ＶＬの関係を、Ｖ２＞ＶＬとする。すなわち、整流部Ｒｅｃｔ１の出力する脈流直流電位の下限値Ｖ２を、負荷定格入力電位ＶＬより高くして、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎは、整流部Ｒｅｃｔ１の出力電位を専ら降圧し、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位のみを昇圧する構成とする。
図５の（Ｄ）に示されるように、負荷定格入力電位ＶＬ、整流部Ｒｅｃｔ１の出力電位の上限値Ｖ１、下限値Ｖ２、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位Ｖｂの関係は、次式のとおりである。
Ｖ１＞Ｖ２＞ＶＬ＞Ｖｂ
上式から、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）を放電させないためのバッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位Ｖｂ、三相交流電源電圧Ｖｉを求める。負荷定格入力電位ＶＬが先に決まるから、Ｖｂ、ＶｉをＶＬで表される式で示す。ただし、γ１は、Ｖ２からＶＬを減じたＶ２とＶＬの差電位（γ１＝Ｖ２−ＶＬ）、γ２は、Ｖ２からＶｂを減じたＶ２とＶｂの差電位（γ２＝Ｖ２−Ｖｂ）とする。
図５の（Ｄ）から次式が成り立つ。γ１、γ２は任意の値をとることができる。
Ｖ２＝ＶＬ＋γ１
Ｖ２＝Ｖｂ＋γ２
また、次式が成り立つ。
Ｖ２＝√２Ｖｉ・ｓｉｎ６０°
したがって、次式を得る。
Ｖｂ＝√２Ｖｉ・ｓｉｎ６０°−γ２
負荷定格入力電位ＶＬが決まると、上式に下式を代入して、バッテリー群電位Ｖｂが決定し、下式により、三相交流電源電圧Ｖｉが決定する。
Ｖｉ＝（ＶＬ＋γ１）／√２ｓｉｎ６０°
【００４３】
（Ｄ−２）三相交流電源の電圧変動がある場合
ここでも、三相交流電源電圧Ｖｉに、最大、±αの電圧変動率があるものとする。
上記の「（Ｄ−１）三相交流電源の電圧変動がない場合」の次式を参照する。
Ｖ２＝ＶＬ＋γ１
Ｖ２＝Ｖｂ＋γ２
上式に、±αの電圧変動率を考慮した次式が成り立つ。
Ｖ２＝√２Ｖｉ（１−α）ｓｉｎ６０°
したがって、次式を得る。
Ｖｂ＝√２Ｖｉ（１−α）ｓｉｎ６０°−γ２
負荷定格入力電位ＶＬが決まると、上式に下式を代入して、バッテリー群電位Ｖｂが決定し、下式により、三相交流電源電圧Ｖｉが決定する。
Ｖｉ＝（ＶＬ＋γ１）／√２（１−α）ｓｉｎ６０°
【００４４】
（１−２−２）三相交流電源が異常の場合
三相交流電源が停電したり、異常に低下した場合、バッテリー部Ｂａｔｔの電力で負荷を動作させる。図５の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）において、Ｖ２＞Ｖｂの条件を満たさない場合、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）は放電する。
【００４５】
Ｖ２＞Ｖｂの条件を満たさない（Ｖ２＜Ｖｂ）場合、バッテリーは放電し、無瞬断でバッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の電力供給に切り替わる。このとき、バッテリー部Ｂａｔｔに存在するバッテリー群Ｂの電圧は、図５の（Ａ）、（Ｃ）、（Ｄ）においては、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎにより昇圧されて負荷定格入力電位ＶＬを出力する。
図５の（Ｂ）においては、Ｖｂ＞ＶＬであるから、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎにより降圧されて負荷定格入力電位ＶＬを出力する。
【００４６】
図１では、バッテリーを充電する機能は省略している。図１の回路では、バッテリーは充電されない。このため、充電器を別途用意する必要はあるが、本発明の範囲外である。
三相交流を全波整流すると整流後の脈流下限値が比較的高いため、平滑コンデンサが不要であり、突入電流が発生しない。
【００４７】
（２）第２の実施の形態
（２−１）システムの回路構成
図２は、本発明による第２の実施の形態を示す電源供給システムの回路構成図である。
スター結線三相交流電源（図２において三相交流電源：Ｙで表示）を入力し、ダイオー
ドＤｒ１からＤｒ６で構成される三相ブリッジ整流回路で三相交流を全波整流し６相波形の脈流直流を得るための整流部Ｒｅｃｔ１が存在する。
また、デルタ結線三相交流電源（図２において三相交流電源：Δで表示）を入力し、ダイオードＤｒ７からＤｒ１２で構成される三相ブリッジ整流回路で三相交流を全波整流し、スター結線三相交流電源と位相が３０°相違する６相波形の脈流直流を得るための整流部Ｒｅｃｔ２が存在する。整流部Ｒｅｃｔ１とＲｅｃｔ２の電圧出力端は、共通電圧出力端を形成し電圧極性が同一となるよう並列接続される。
この、デルタ結線三相交流電源を全波整流するダイオードＤｒ７からＤｒ１２で構成される三相ブリッジ整流回路は、第１の実施の形態である図１に追加された回路であり、この回路以外は、図１と同一であるため、図２においても図１と同一の符号を付している。
整流部Ｒｅｃｔ１と整流部Ｒｅｃｔ２は、並列接続されるため、スター結線三相交流電源の電圧とデルタ結線三相交流電源の電圧は、ほぼ同一になるようにする。
なお、図２において、整流部Ｒｅｃｔ１及び整流部Ｒｅｃｔ２に存在する整流回路は、全波整流するブリッジ整流回路の例を示したが、半波整流する半波整流回路でもよい。
整流部Ｒｅｃｔ１及び整流部Ｒｅｃｔ２に存在する整流回路が、全波整流するブリッジ整流回路である場合、整流部Ｒｅｃｔ１と整流部Ｒｅｃｔ２の並列接続回路は、１２相波形の脈流直流電圧を出力し、整流部Ｒｅｃｔ１及び整流部Ｒｅｃｔ２に存在する整流回路が、半波整流する整流回路である場合、整流部Ｒｅｃｔ１と整流部Ｒｅｃｔ２の並列接続回路は、６相波形の脈流直流電圧を出力する。
【００４８】
整流部Ｒｅｃｔ１とＲｅｃｔ２は、並列接続されるため整流部Ｒｅｃｔ１とＲｅｃｔ２の出力電位は合成され、この合成出力電位は、電源線Ｌｉｎｅ１及び電源線Ｌｉｎｅ２により、第１の実施の形態と同様にＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎに供給される。
図２の例では、電源線Ｌｉｎｅ１が正極であり、電源線Ｌｉｎｅ２が負極である。
このＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎにおいて、昇圧及び降圧の両方を行なうＤＣ／ＤＣコンバータ、昇圧を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータ又は降圧を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータのいずれかの種類を選択できる。昇圧及び降圧の両方を行なうＤＣ／ＤＣコンバータは入力された脈流直流電圧を昇圧又は降圧して一定電圧を出力し、昇圧を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータは入力された脈流直流電圧を昇圧して一定電圧を出力し、降圧専用のＤＣ／ＤＣコンバータは入力された脈流直流電圧を降圧して一定電圧を出力し、この出力電圧は負荷に供給される構成である。
また、バッテリー部Ｂａｔｔが存在し、これは、複数のバッテリーが直列接続されて構成されるバッテリー群が複数並列接続されたバッテリー群Ｂ１、Ｂ２〜Ｂｋから構成される。
整流素子であるダイオードＤ１、Ｄ２〜Ｄｊのそれぞれは、バッテリー群Ｂ１、Ｂ２〜Ｂｋの出力電圧に対して順方向となるように、バッテリー群Ｂ１、Ｂ２〜Ｂｋのそれぞれに接続される。バッテリー群Ｂ１、Ｂ２〜Ｂｋは、該バッテリー群Ｂ１、Ｂ２〜Ｂｋの出力電位が、整流部Ｒｅｃｔ１の出力電位と同一極性として印加されるよう、ダイオードＤ１、Ｄ２〜Ｄｊを介して電源線Ｌｉｎｅ１、電源線ｌｉｎｅ２間に並列接続される。
【００４９】
整流部Ｒｅｃｔ１において、ダイオードＤｒ１からＤｒ３のそれぞれのアノードは、ダイオードＤｒ４からＤｒ６のそれぞれのカソードに接続され、この接続部３点に三相交流電線が接続され、スター結線三相交流電源が入力される。ダイオードＤｒ１〜Ｄｒ３のカソードは、電源線Ｌｉｎｅ１に接続され、ダイオードＤｒ４〜Ｄｒ６のアノードは、電源線Ｌｉｎｅ２に接続される。
整流部Ｒｅｃｔ２において、ダイオードＤｒ７からＤｒ９のそれぞれのアノードは、ダイオードＤｒ１０からＤｒ１２のそれぞれのカソードに接続され、この接続部３点に三相交流電線が接続され、デルタ結線三相交流電源が入力される。ダイオードＤｒ１〜Ｄｒ３のカソードは、電源線Ｌｉｎｅ１に接続され、ダイオードＤｒ４〜Ｄｒ６のアノードは、電源線Ｌｉｎｅ２に接続される。
【００５０】
図２の例では、バッテリー群Ｂ１、Ｂ２〜Ｂｋのそれぞれに接続されるダイオードＤ１、Ｄ２〜Ｄｊのアノードは、バッテリー群の正極に接続され、カソードは電源線Ｌｉｎｅ１に接続される。バッテリー群の負極は、電源線Ｌｉｎｅ２に接続される。なお、ダイオードＤ１〜ＤｊはバッテリーＢ１〜Ｂｋの負極側に接続してもよい。
バッテリー群の電圧は、整流部Ｒｅｃｔ１から出力される脈流電圧の下限値と同じか、または、三相交流電源電圧の低下変動を考慮して低く設定しておく。これは、常時、バッテリーを不要に放電させないためである。
バッテリー部Ｂａｔｔ内に存在するバッテリー群はｋ群存在し、これらに接続されるダイオードはｊ個存在し、バッテリー群の数とダイオードの数は同一である。
ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎは、１からｎ台存在する。
ここで、ダイオードＤ１〜Ｄｊ、バッテリー群Ｂ１〜Ｂｋ、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎの数を、それぞれｊ、ｋ、ｎと示したが一例（図２）であり、数を問題とはしていない。データセンタを構成する場合の例であり、並列接続することにより、負荷電力容量の増大に対応（三相交流電源の停電時対応）することを示している。
【００５１】
整流部Ｒｅｃｔ１のブリッジ整流回路も、このブリッジ整流回路単位、すなわち、整流部Ｒｅｃｔ１単位で並列接続し、負荷の電力需要に応じて増設することにより電力容量を増すことができる。ただし、図４に示すように、これら整流回路のダイオードを並列接続する場合、それぞれのダイオードと直列にインダクターＬ１〜Ｌ６をそれぞれ挿入する必要がある。
整流部Ｒｅｃｔ１において、ダイオードＤｒ１からＤｒ３のそれぞれのアノードは、ダイオードＤｒ４からＤｒ６のそれぞれのカソードに接続され、この接続部３点にそれぞれインダクターＬ１〜Ｌ３の一端が接続され、他端には三相交流電線が接続される。
整流部Ｒｅｃｔ２においても同様である。
図４において、インダクターＬ１〜Ｌ６なしで、整流部Ｒｅｃｔ１と整流部Ｒｅｃｔ２を並列接続した場合、整流部Ｒｅｃｔ１に存在するダイオードＤｒ１〜Ｄｒ６と整流部Ｒｅｃｔ２に存在するダイオードＤｒ７〜Ｄｒ１２が、それぞれ対応して並列接続され、各ダイオードの順方向電圧降下のバラツキにより、ダイオードの電流バランスが崩れ、一部のダイオードに電流が集中しダイオードが破壊される。したがって、インダクターＬ１〜Ｌ６を三相交流電源線と整流用ダイオードＤｒ間に直列接続し、ダイオードの電流バランスをとり、ダイオードの破壊を防止する。
さらには、インダクターＬ１〜Ｌ６は、高調波抑制効果、電源供給システム内の回路の共振を抑制する効果がある。
これらダイオードの並列接続の関係は、以下のとおりである。
整流部Ｒｅｃｔ１のダイオードＤｒ１と整流部Ｒｅｃｔ２ダイオードＤｒ７が並列接続され、以下、ダイオードの並列接続については、これを一般式で表すと、ダイオードＤｒｎとダイオードＤｒｍが並列接続される。
ただし、ｎは１以上の整数であり、ｍは、ｍ＝ｎ＋６である。
図２では、スター結線とデルタ結線の三相交流電源が並列接続されているが、第１の実施の形態で図４を参照して説明したとおり、スター結線内においてインダクターＬ１〜Ｌ６を接続し、デルタ結線内において同様のインダクターＬ１〜Ｌ６を接続する。
上記の説明において、図示しないが、図２と図４の組み合わせにより実施できる。
【００５２】
図６は、図２の電源線Ｌｉｎｅ１と電源線Ｌｉｎｅ２の間に、第１抵抗素子である抵抗素子Ｒ１と第２抵抗素子である抵抗素子Ｒ２の直列接続回路を並列接続し、抵抗素子Ｒ１と抵抗素子Ｒ２の接続部を接地した回路を表す。この接地は、スイッチＳＷにより接地を解除できる。
また、図６は、上記抵抗素子Ｒ１と抵抗素子Ｒ２の回路に、さらに追加的に第１過電圧保護素子であるバリスタＶａｒ１と第２過電圧保護素子であるバリスタＶａｒ２の直列接続回路を並列接続し、バリスタＶａｒ１とバリスタＶａｒ２の接続部を接地した回路も表す。
なお、第２の実施の形態における「従来技術と本発明との対比」については、第１の実施の形態で説明した内容と同様である。
【００５３】
（２−２）システムの回路動作
図２を参照して本発明による第２の実施の形態である電源供給システムの回路動作を説明する。
整流部Ｒｅｃｔ１とＲｅｃｔ２に存在する整流回路が全波整流回路である場合、整流部Ｒｅｃｔ１及びＲｅｃｔ２は、三相交流電源の電流を全波整流し、整流部Ｒｅｃｔ１及びＲｅｃｔ２からそれぞれ出力される６相波形の電圧が位相差３０°ずれて合成され、１２相波形の脈流電位を電源線Ｌｉｎｅ１及びＬｉｎｅ２に出力する。
整流部Ｒｅｃｔ１とＲｅｃｔ２に存在する整流回路が半波整流回路である場合、整流部Ｒｅｃｔ１及びＲｅｃｔ２は、三相交流電源の電流を半波整流し、整流部Ｒｅｃｔ１及びＲｅｃｔ２からそれぞれ出力される３相波形の電圧が位相差３０°ずれて合成され、６相波形の脈流電位を電源線Ｌｉｎｅ１及びＬｉｎｅ２に出力する。
以下、整流部Ｒｅｃｔ１とＲｅｃｔ２に存在する整流回路が全波整流回路である場合の例で説明する。
【００５４】
整流部Ｒｅｃｔ１及び整流部Ｒｅｃｔ２に入力される三相交流電源電圧の実効値（以下、単に三相交流電源電圧とする。）をＶｉとし、電源線Ｌｉｎｅ２の電位を基準電位とした電源線Ｌｉｎｅ１の電位において、脈流部分の電位の上限値（波高値）をＶｈｉｇ、脈流部分の電位の下限値（波低値）Ｖｌｏｗとすると、以下（１）、（２）式が成り立つ。
（１）Ｖｈｉｇ＝Ｖｉ×√２
（２）Ｖｌｏｗ＝Ｖｈｉｇ×ｓｉｎ７５°
以上の計算では、整流部Ｒｅｃｔ１のダイオードＤｒ１〜Ｄｒ６の順方向電圧降下を無視している他の実施の形態でも同様。）。この脈流直流電位が、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎに入力され、該ＤＣ／ＤＣコンバータの種類により、昇降圧、昇圧又は降圧され、該ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎから脈流なしの一定電位が出力されて負荷に供給される。
【００５５】
たとえば、昇圧及び降圧の両方の動作を行なうＤＣ／ＤＣコンバータを使用した場合、上限値Ｖｈｉｇと下限値Ｖｌｏｗの電位の中間電位（平均電位ではない。）を負荷定格入力電位ＶＬとして設定すると、式（３）が成り立つ。
（３）ＶＬ＝（Ｖｈｉｇ＋Ｖｌｏｗ）／２
一例として、昇圧及び降圧の両方の動作を行なうＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎの昇圧と降圧のそれぞれの電圧幅Ｖｄｆにおいて式（４）が成り立つ。
（４）Ｖｄｆ＝（Ｖｈｉｇ−Ｖｌｏｗ）／２
したがって、脈流電位部分を一定電位とする昇降圧率Ｒは、以下の式で表される。
（５）Ｒ＝（Ｖｈｉｇ−Ｖｌｏｗ）／（Ｖｈｉｇ＋Ｖｌｏｗ）
（６）Ｒ＝（１−ｓｉｎ７５°）／（１＋ｓｉｎ７５°）
式（６）の計算結果は、Ｒ＝０．０１７３である。これが、後述するＤＣ／ＤＣコンバータの効率に関係する。
【００５６】
（２−２−１）三相交流電源電圧が正常の場合
（Ａ）昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータを使用した場合
（Ａ−１）三相交流電源の電圧変動がない場合
本発明の電源供給システムの第２の実施の形態を図２及び図５の（Ａ）を参照して説明する。
すなわち、図２のシステムを図５の（Ａ）の電位配分により動作させる。一例として、図２におけるＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎが、効率９０％を有する非絶縁型昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータである場合、このＤＣ／ＤＣコンバータを本発明のシステムに適用したときの該ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎの電圧変換効率を求める。
電圧変換効率Ｅは次式で求められる。
Ｅ＝１−Ｒ×０．１
ただし、Ｒは上記で説明した昇降圧率であり、図５の（Ａ）において、
整流部Ｒｅｃｔ１と整流部Ｒｅｃｔ２の合成出力電位によって得られる電位ＶＯ＝負荷定格入力電圧ＶＬ、としたため昇圧と降圧の率は等しい。数値「０．１」は、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎの効率が９０％である場合の電力損失率である。
この場合、昇降圧率Ｒは、上記で計算したとおり、Ｒ＝０．０７１８である。
よって、Ｅ＝０．９９８３。百分率で表すと、９９．８３％である。
【００５７】
バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位Ｖｂと三相交流電源電圧の関係を求める。以下、整流部Ｒｅｃｔ１と整流部Ｒｅｃｔ２の合成出力を整流部Ｒｅｃｔ１２の出力等と記載する。
バッテリーを常時において放電させないためには、図５の（Ａ）において、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位Ｖｂを、整流部Ｒｅｃｔ１２が出力する電位の下限値Ｖ２より低電位とする必要がある。下限値Ｖ２は次式で表される。
Ｖ２＝√２Ｖｉ・ｓｉｎ７５°
また、負荷定格入力電圧ＶＬは、三相交流電源電圧の実効値をＶｉとすると次式で表される。
ＶＬ＝Ｖ０＝√２Ｖｉ（１＋ｓｉｎ７５°）／２
この式をＶｉの式に変形すると次式で表される。
Ｖｉ＝√２ＶＬ／（１＋ｓｉｎ７５°）
したがって、下限値Ｖ２は次式で表される。
Ｖ２＝２ＶＬ・ｓｉｎ７５°／（１＋ｓｉｎ７５°）
負荷定格入力電圧ＶＬを一例として、３８０ＶとするとＶ２は以下のとおりである。
Ｖ２＝３７３Ｖ
したがって、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位は、３７０Ｖ程度以下とする。以上の計算において、整流部Ｒｅｃｔ１のダイオードＤｒ１〜Ｄｒ６、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）に接続されるダイオードＤ１〜Ｄｊの電圧降下を無視している。
なお、三相交流電源電圧Ｖｉの脈流以外の変動を考慮すると、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位をもっと低い値に設定し、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）からの無用な放電を避ける。脈流以外の変動とは、三相交流電源の供給源から発生する変動である。
【００５８】
（Ａ−２）三相交流電源の電圧変動がある場合
三相交流電源電圧に、変動率±αがある場合、図５の（Ａ）において、上限値Ｖ１は上昇し、下限値Ｖ２は下降する。これらを式で表すと以下のようになる。
Ｖ１＝√２Ｖｉ（１＋α）
Ｖ１＝２ＶＬ（１＋α）／（１＋ｓｉｎ７５°）
Ｖ２＝√２Ｖｉ（１−α）ｓｉｎ７５°
Ｖ２＝２ＶＬ（１−α）ｓｉｎ７５°／（１＋ｓｉｎ７５°）
三相交流電源電圧Ｖｉの変動率を５％とし、上記の式に負荷定格入力電圧ＶＬ＝３８０Ｖ、α＝０．０５を代入すると、以下の値となる。
Ｖ１＝４０６Ｖ
Ｖ２＝３６７Ｖ
したがって、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位は、少なくとも３３５Ｖ以下とする必要がある。以上の計算において、整流部Ｒｅｃｔ１のダイオードＤｒ１〜Ｄｒ６、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）に接続されるダイオードＤ１〜Ｄｊの電圧降下を無視している。
【００５９】
三相交流電源電圧Ｖｉの変動率を５％程度とすると、負荷定格入力電位ＶＬ＝３８０Ｖ（＝脈流中間的電位Ｖ０）を中心として、最大、電位上昇４８Ｖ、電位降下４５Ｖと変動する可能性があるが、この変動する脈流直流電圧が、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎに入力され昇圧又は降圧されて一定の電位３８０Ｖが負荷に供給される。
上記、電位変動の最大値により、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータが、降圧するときの電圧変換効率Ｅ１、昇圧するときの電圧変換効率Ｅ２は、以下のとおりである。
Ｅ１＝１−（（Ｖ１−ＶＬ）／ＶＬ）×０．１
Ｅ２＝１−（（ＶＬ−Ｖ２）／ＶＬ）×０．１
Ｅ１＝０．９９３
Ｅ２＝０．９９７
【００６０】
上記のような、通常発生し得る軽微な電圧変動においては、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎが負荷定格入力電位ＶＬを発生させ、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）が放電しないように、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位Ｖｂと、整流部Ｒｅｃｔ１の出力電位の下限値Ｖ２を設定する。バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位は、３３５Ｖよりも低い電位とするようにバッテリーの直列個数を決める必要がある。
なお、上記において、三相交流電源電圧Ｖｉの電圧変動率αを±５％程度と想定したが、もっと大きな電圧変動でも、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎが負荷定格入力電位ＶＬを発生させ、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）を放電させないようにする。これは、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の寿命を縮めないためである。
【００６１】
（Ｂ）降圧ＤＣ／ＤＣコンバータを使用した場合
（Ｂ−１）三相交流電源の電圧変動がない場合
図５の（Ｂ）に示されるように、負荷定格入力電位ＶＬ、整流部Ｒｅｃｔ１２の出力電位の上限値Ｖ１、下限値Ｖ２、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位Ｖｂの関係は、次式のとおりである。
Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖｂ＞ＶＬ＞
上式から、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）を放電させないためのバッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位Ｖｂ、三相交流電源電圧Ｖｉを求める。負荷定格入力電位ＶＬが先に決まるから、Ｖｂ、ＶｉをＶＬで表される式で示す。ただし、δ１は、Ｖ２からＶｂを減じたＶ２とＶｂの差電位（δ１＝Ｖ２−Ｖｂ）、δ２は、Ｖ２からＶＬを減じたＶ２とＶＬの差電位（δ２＝Ｖ２−ＶＬ）とする。δ１は、常時においてバッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）をむやみに放電させないために設定すべき任意の値の電圧である。
Ｖ２＝Ｖｂ＋δ１
Ｖ２＝ＶＬ＋δ２
また、次式が成り立つ。
Ｖ２＝√２Ｖｉ・ｓｉｎ７５°
したがって、次式を得る。
Ｖｉ＝（ＶＬ＋δ２）／√２ｓｉｎ７５°
負荷定格入力電位ＶＬが決まると、上式により三相交流電源電圧Ｖｉが決定し、下式に三相交流電源電圧Ｖｉを代入して、バッテリー群電位Ｖｂが決定する。
Ｖｂ＝√２Ｖｉ・ｓｉｎ７５°−δ１
【００６２】
（Ｂ−２）三相交流電源の電圧変動がある場合
ここでも、三相交流電源電圧Ｖｉに、最大、±αの電圧変動率があるものとする。
上記の「（Ｂ−１）三相交流電源の電圧変動がない場合」の次式を参照する。
Ｖ２＝Ｖｂ＋δ１
Ｖ２＝ＶＬ＋δ２
上式に、±αの電圧変動率を考慮した次式が成り立つ。
Ｖ２＝√２Ｖｉ（１−α）ｓｉｎ７５°
したがって、次式を得る。
Ｖｉ＝（ＶＬ＋δ２）／√２（１−α）ｓｉｎ７５°
負荷定格入力電位ＶＬが決まると、上式により三相交流電源電圧Ｖｉが決定し、下式に三相交流電源電圧Ｖｉを代入して、バッテリー群電位Ｖｂが決定する。
Ｖｂ＝√２Ｖｉ（１−α）ｓｉｎ７５°−δ１
【００６３】
（Ｃ）昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータを使用した場合
（Ｃ−１）三相交流電源の電圧変動がない場合
図５の（Ｃ）に示されるように、負荷定格入力電位ＶＬ、整流部Ｒｅｃｔ１２の出力電位の上限値Ｖ１、下限値Ｖ２、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位Ｖｂの関係は、次式のとおりである。
ＶＬ＞Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖｂ
上式から、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）を放電させないためのバッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位Ｖｂ、三相交流電源電圧Ｖｉを求める。負荷定格入力電位ＶＬが先に決まるから、Ｖｂ、ＶｉをＶＬで表される式で示す。ただし、β１は、ＶＬからＶ１を減じたＶＬとＶ１の差電位（β１＝ＶＬ−Ｖ１）、β２は、Ｖ２からＶｂを減じたＶ２とＶｂの差電位（β２＝Ｖ２−Ｖｂ）とする。
図５の（Ｃ）から次式が成り立つ。β１、β２は任意の値をとることができる。
ＶＬ＝（Ｖ１−Ｖ２）＋β１＋β２＋Ｖｂ
よって、次式が成り立つ。
Ｖｂ＝ＶＬ−（Ｖ１−Ｖ２）−β１−β２
上式に、Ｖ１＝√２Ｖｉ、Ｖ２＝√２Ｖｉｓｉｎ７５°を代入して次式を得る。
Ｖｂ＝ＶＬ−√２Ｖｉ（１−ｓｉｎ７５°）−β１−β２
負荷定格入力電位ＶＬが決まると、上式に下式を代入して、バッテリー群電位Ｖｂが決定し、下式により、三相交流電源電圧Ｖｉが決定する。
Ｖｉ＝（ＶＬ−β１）／√２
【００６４】
（Ｃ−２）三相交流電源の電圧変動がある場合
ここでも、三相交流電源電圧Ｖｉに、最大、±αの電圧変動率があるものとする。
上記の「（Ｃ−１）三相交流電源の電圧変動がない場合」の次式を参照する。
Ｖｂ＝ＶＬ−（Ｖ１−Ｖ２）−β１−β２
上式に、±αの電圧変動率を考慮したＶ１＝√２Ｖｉ（１＋α）、Ｖ２＝√２Ｖｉ（１−α）ｓｉｎ７５°を代入して次式を得る。
Ｖｂ＝ＶＬ−√２Ｖｉ（（１＋α）−（１−α）ｓｉｎ７５°）−β１−β２
負荷定格入力電位ＶＬが決まると、上式に下式を代入して、バッテリー群電位Ｖｂが決定し、下式により、三相交流電源電圧Ｖｉが決定する。
Ｖｉ＝（ＶＬ−β１）／√２（１＋α）
三相交流電源電圧Ｖｉが、大きく変動しても、β２を大きくすることで、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の放電を回避できる。
【００６５】
（Ｄ）昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータを使用して図５の（Ｄ）の電位構成をした場合
（Ｄ−１）三相交流電源の電圧変動がない場合
図５の（Ｄ）は、図５の（Ａ）と相違して、整流部Ｒｅｃｔ１２の出力電位の下限値Ｖ２と負荷定格入力電位ＶＬの関係を、Ｖ２＞ＶＬとする。すなわち、整流部Ｒｅｃｔ１の出力する脈流直流電位の下限値Ｖ２を、負荷定格入力電位ＶＬより高くして、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎは、整流部Ｒｅｃｔ１の出力電位を専ら降圧し、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位のみを昇圧する構成とする。
図５の（Ｄ）に示されるように、負荷定格入力電位ＶＬ、整流部Ｒｅｃｔ１の出力電位の上限値Ｖ１、下限値Ｖ２、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位Ｖｂの関係は、次式のとおりである。
Ｖ１＞Ｖ２＞ＶＬ＞Ｖｂ
上式から、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）を放電させないためのバッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位Ｖｂ、三相交流電源電圧Ｖｉを求める。負荷定格入力電位ＶＬが先に決まるから、Ｖｂ、ＶｉをＶＬで表される式で示す。ただし、γ１は、Ｖ２からＶＬを減じたＶ２とＶＬの差電位（γ１＝Ｖ２−ＶＬ）、γ２は、Ｖ２からＶｂを減じたＶ２とＶｂの差電位（γ２＝Ｖ２−Ｖｂ）とする。
図５の（Ｄ）から次式が成り立つ。γ１、γ２は任意の値をとることができる。
Ｖ２＝ＶＬ＋γ１
Ｖ２＝Ｖｂ＋γ２
また、次式が成り立つ。
Ｖ２＝√２Ｖｉ・ｓｉｎ７５°
したがって、次式を得る。
Ｖｂ＝√２Ｖｉ・ｓｉｎ７５°−γ２
負荷定格入力電位ＶＬが決まると、上式に下式を代入して、バッテリー群電位Ｖｂが決定し、下式により、三相交流電源電圧Ｖｉが決定する。
Ｖｉ＝（ＶＬ＋γ１）／√２ｓｉｎ７５°
【００６６】
（Ｄ−２）三相交流電源の電圧変動がある場合
ここでも、三相交流電源電圧Ｖｉに、最大、±αの電圧変動率があるものとする。
上記の「（Ｄ−１）三相交流電源の電圧変動がない場合」の次式を参照する。
Ｖ２＝ＶＬ＋γ１
Ｖ２＝Ｖｂ＋γ２
上式に、±αの電圧変動率を考慮した次式が成り立つ。
Ｖ２＝√２Ｖｉ（１−α）ｓｉｎ７５°
したがって、次式を得る。
Ｖｂ＝√２Ｖｉ（１−α）ｓｉｎ７５°−γ２
負荷定格入力電位ＶＬが決まると、上式に下式を代入して、バッテリー群電位Ｖｂが決定し、下式により、三相交流電源電圧Ｖｉが決定する。
Ｖｉ＝（ＶＬ＋γ１）／√２（１−α）ｓｉｎ７５°
【００６７】
（２−２−２）三相交流電源が異常の場合
三相交流電源が停電したり、異常に低下した場合、バッテリー部Ｂａｔｔの電力で負荷を動作させる。図５の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）において、Ｖ２＞Ｖｂの条件を満たさない場合、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）は放電する。
【００６８】
Ｖ２＞Ｖｂの条件を満たさない（Ｖ２＜Ｖｂ）場合、バッテリーは放電し、無瞬断でバッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の電力供給に切り替わる。このとき、バッテリー部Ｂａｔｔに存在するバッテリー群Ｂの電圧は、図５の（Ａ）、（Ｃ）、（Ｄ）においては、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎにより昇圧されて負荷定格入力電位ＶＬを出力する。
図５の（Ｂ）においては、Ｖｂ＞ＶＬであるから、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎにより降圧されて負荷定格入力電位ＶＬを出力する。
【００６９】
図２では、バッテリーを充電する機能は省略している。図２の回路では、バッテリーは充電されない。このため、充電器を別途用意する必要はあるが、本発明の範囲外である。
三相交流を全波整流すると整流後の脈流下限値が高いため、平滑コンデンサが不要であり、突入電流が発生しない。
【００７０】
（３）第３の実施の形態
（３−１）システム構成
図３は、本発明による第３の実施の形態を示すシステム構成図である。
単相交流電源を入力し、ダイオードＤｒ１３からＤｒ４３で構成される単相ブリッジ整流回路で単相交流を全波整流し脈流直流を得るための整流部Ｒｅｃｔ３が存在する。図３の例では、整流部Ｒｅｃｔ３は全波整流回路であるが、単相交流を半波整流する半波整流回路で整流部Ｒｅｃｔ３を構成してもよい。
整流部Ｒｅｃｔ３の電圧出力端には、容量素子である平滑コンデンサＣが並列接続され、出力電圧を平滑する。平滑後の脈流電圧は、電源線Ｌｉｎｅ１及び電源線Ｌｉｎｅ２によりＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎに供給される。図３の例では、電源線Ｌｉｎｅ１は正極であり、電源線Ｌｉｎｅ２は負極である。
なお、図３において、単相交流を整流する整流回路を含む整流部Ｒｅｃｔ３及び平滑コンデンサＣ以外は、図１と同一であり、図３においても図１と同一の符号を付す。
ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎは、昇圧及び降圧の両方を行なうＤＣ／ＤＣコンバータ、昇圧を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータ又は降圧を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータのいずれかの種類をから選択できる。
昇圧及び降圧の両方を行なうＤＣ／ＤＣコンバータは入力された脈流直流電圧を昇圧又は降圧して一定電圧を出力し、昇圧を専用に行なうＤＣ／ＤＣコンバータは入力された脈流直流電圧を昇圧して一定電圧を出力し、降圧専用のＤＣ／ＤＣコンバータは入力された脈流直流電圧を降圧して一定電圧を出力し、この出力電圧は負荷に供給される構成である。
【００７１】
また、バッテリー部Ｂａｔｔが存在し、これは、複数のバッテリーが直列接続されて構成されるバッテリー群が複数並列接続されたバッテリー群Ｂ１、Ｂ２〜Ｂｋから構成される。
整流素子であるダイオードＤ１、Ｄ２〜Ｄｊのそれぞれは、バッテリー群Ｂ１、Ｂ２〜Ｂｋの出力電圧に対して順方向となるように、バッテリー群Ｂ１、Ｂ２〜Ｂｋのそれぞれに接続される。バッテリー群Ｂ１、Ｂ２〜Ｂｋは、該バッテリー群Ｂ１、Ｂ２〜Ｂｋの出力電位が、整流部Ｒｅｃｔ１の出力電位と同一極性として印加されるよう、ダイオードＤ１、Ｄ２〜Ｄｊを介して電源線Ｌｉｎｅ１、電源線ｌｉｎｅ２間に並列接続される。
【００７２】
整流部Ｒｅｃｔ３において、ダイオードＤｒ１３、Ｄｒ２３のそれぞれのアノードは、ダイオードＤｒ３３、Ｄｒ４３のそれぞれのカソードに接続され、この接続部２点に単相交流電線が接続され、単相交流電源が入力される。ダイオードＤｒ１３、Ｄｒ２３のカソードは、電源線Ｌｉｎｅ１に接続され、ダイオードＤｒ３３、Ｄｒ４３のアノードは、電源線Ｌｉｎｅ２に接続される。
【００７３】
図３の例では、バッテリー群Ｂ１、Ｂ２〜Ｂｋのそれぞれに接続されるダイオードＤ１、Ｄ２〜Ｄｊのアノードは、バッテリー群の正極に接続され、カソードは電源線Ｌｉｎｅ１に接続される。バッテリー群の負極は、電源線Ｌｉｎｅ２に接続される。なお、ダイオードＤ１〜ＤｊはバッテリーＢ１〜Ｂｋの負極側に接続してもよい。
バッテリー群Ｂ１〜Ｂｋの電圧は、整流部Ｒｅｃｔ３から出力されコンデンサＣにより平滑された脈流電圧の下限値未満に設定しておく。これは、常時、バッテリーを不要に放電させないためである。
バッテリー部Ｂａｔｔ内に存在するバッテリー群はｋ群存在し、これらに接続されるダイオードはｊ個存在し、バッテリー群の数とダイオードの数は同一である。
ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎは、１からｎ台存在する。
ここで、ダイオードＤ１〜Ｄｊ、バッテリー群Ｂ１〜Ｂｋ、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎの数を、それぞれｊ、ｋ、ｎと示したが一例（図３）であり、数を問題とはしていない。データセンタを構成する場合の例であり、並列接続することにより、負荷電力容量の増大に対応（単相交流電源の停電時対応）することを示している。
【００７４】
整流部Ｒｅｃｔ３のブリッジ整流回路も、このブリッジ整流回路単位、すなわち、整流部Ｒｅｃｔ３単位で並列接続し、負荷の電力需要に応じて増設することにより電力容量を増すことができる。ただし、図４に示すように、これら整流回路のダイオードを並列接続する場合、それぞれのダイオードと直列にインダクターＬ１〜Ｌ６をそれぞれ挿入する必要がある。ただし、図４は、三相交流電源を使用した例であるから、単相交流を電源とする図３に適用する場合、インダクターＬは、一つの整流部Ｒｅｃｔ３あたり２個となる。
図４において、インダクターＬ１〜Ｌ６なしで、整流部Ｒｅｃｔ１と整流部Ｒｅｃｔ２を並列接続した場合、整流部Ｒｅｃｔ１に存在するダイオードＤｒ１〜Ｄｒ６と整流部Ｒｅｃｔ２に存在するダイオードＤｒ７〜Ｄｒ１２が、それぞれ対応して並列接続され、各ダイオードの順方向電圧降下のバラツキにより、ダイオードの電流バランスが崩れ、一部のダイオードに電流が集中しダイオードが破壊される。したがって、インダクターＬ１〜Ｌ６を三相交流電源線と整流用ダイオードＤｒ間に直列接続し、ダイオードの電流バランスをとり、ダイオードの破壊を防止する。
さらには、インダクターＬ１〜Ｌ６は、高調波抑制効果、電源供給システム内の回路の共振を抑制する効果がある。
図３において、これらダイオードＤｒの並列接続の関係は、以下のとおりである。
第１の整流部Ｒｅｃｔ３にダイオードＤｒ１３、Ｄｒ２３、Ｄｒ３３、Ｄｒ４３を使用し、図示しないが、同様の次の整流部Ｒｅｃｔ３にダイオードＤｒ５３、Ｄｒ６３、Ｄｒ７３、Ｄｒ８３を使用し、以下、順次並列接続する場合、これを一般式で表すと、ダイオードＤｒｎ３とダイオードＤｒｍ３が並列接続される。
ただし、ｎは１以上の整数であり、ｍは、ｍ＝ｎ＋４である。
【００７５】
図６は、図３の電源線Ｌｉｎｅ１と電源線Ｌｉｎｅ２の間に、第１抵抗素子である抵抗素子Ｒ１と第２抵抗素子である抵抗素子Ｒ２の直列接続回路を並列接続し、抵抗素子Ｒ１と抵抗素子Ｒ２の接続部を接地した回路を表す。この接地は、スイッチＳＷにより接地を解除できる。
また、図６は、上記抵抗素子Ｒ１と抵抗素子Ｒ２の回路に、さらに追加的に第１過電圧保護素子であるバリスタＶａｒ１と第２過電圧保護素子であるバリスタＶａｒ２の直列接続回路を並列接続し、バリスタＶａｒ１とバリスタＶａｒ２の接続部を接地した回路も表す。
【００７６】
（３−２）システムの回路動作
図３を参照してこの電源供給システムの回路動作を説明する。
図３は、単相交流を全波整流する例を示したが、半波整流回路を使用することもできる。
以下の回路動作説明では、全波整流回路を使用した例で説明する。
整流部Ｒｅｃｔ３は、単相交流電源の電流を全波整流し、平滑コンデンサＣは、この出力電圧を平滑する。平滑された脈流直流電圧は、電源線Ｌｉｎｅ１及びＬｉｎｅ２に出力される。
整流部Ｒｅｃｔ３に入力される単相交流電源電圧の実効値（以下、単に単相交流電源電圧とする。）をＶｉとし、電源線Ｌｉｎｅ２の電位を基準電位とした電源線Ｌｉｎｅ１の電位において、脈流部分の電位の上限値（波高値）をＶｈｉｇ、脈流部分の電位の下限値（波低値）Ｖｌｏｗとすると、以下（１）、（２）式が成り立つ。
（１）Ｖｈｉｇ＝Ｖｉ×√２
（２）Ｖｌｏｗ＝Ｖｈｉｇ×ＥＸＰ（−ｔ／ＣＲ）
（以上の計算では、整流部Ｒｅｃｔ３のダイオードＤｒ１３〜Ｄｒ４３の順方向電圧降下を無視している他の実施の形態でも同様。）。この脈流直流電位が、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎに入力され、該ＤＣ／ＤＣコンバータの種類により、昇降圧、昇圧又は降圧され、該ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎから脈流なしの一定電位が出力されて負荷に供給される。
【００７７】
ここで、式（２）におけるＣは、平滑コンデンサＣの容量を表し、Ｒは、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎを含めた負荷系全体の純抵抗値を表し、ｔは、平滑コンデンサＣの放電時間を表す。
まず、Ｖｌｏｗ＝Ｖｈｉｇ×ＥＸＰ（−ｔ／ＣＲ）の値の電位と全波整流波形の上半波波形の電位が一致する時刻を計算する。したがって、、ＥＸＰ（−ｔ／ＣＲ）＝ｓｉｎ（Ｘラジアン）の式を解く。
Ｖｌｏｗ＝Ｖｈｉｇ×ＥＸＰ（−ｔ／ＣＲ）において、時定数の１／８の時刻経過すなわち、ｔ／ＣＲ＝１／８での電位Ｖｌｏｗは、
Ｖｈｉｇ・ＥＸＰ（−１／８）＝Ｖｈｉｇ×０．８８２５。
この電位は、三相６波整流におけるＶｈｉｇ×ｓｉｎ６０°相当するが、正確には、６１．９５°であり、このときとほぼ、入力交流の電位は入力交流正弦波が、Ｘ＝１．０８１２ラジアン、すなわち、正弦波の“０”クロスから３．４４２ｍｓ経過時である。したがって、時定数は、（５ｍｓ＋３．４４２ｍｓ）×８＝６７．５４４ｍｓとなる。なお、５ｍｓは正弦波の波高値から０クロスまでの時間。すなわち、ＣＲ＝６７．５４４×１０−３であればよい。ただし、交流の周波数は５０Ｈｚとする。
負荷抵抗Ｒの値により、平滑コンデンサＣの容量Ｃを決める。たとえば、一つの整流部Ｒｅｃｔ３において供給する電力が１０ｋｗで、３８０Ｖ給電する場合、負荷抵抗Ｒは、１４．４４Ωであるから、平滑コンデンサＣの容量は、４．６８ｍＦとなる。
ここで、ＥＸＰは指数関数である。なお、Ｖｈｉｇ１〜Ｖｌｏｗの変動幅が大きくてもかまわない場合は、平滑コンデンサＣの容量を小さくできる。
【００７８】
以下、Ｘ＝１．０８１２ラジアンを６０°に近似し、負荷系全体の抵抗値Ｒ＝１４．４４Ω、平滑コンデンサＣ＝４．６８ｍＦと仮定した場合の効率等の計算を行なう。
したがって、ＥＸＰ（−ｔ／ＣＲ）＝０．８６６（＝ｓｉｎ６０°）であり、
−ｔ／ＣＲ＝−０．１４３８４である。
ただし、Ｘ＝１．０８１２ラジアン、すなわち、６１．９５°の方が、Ｖｌｏｗの電位が高く、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎの効率、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）を放電させない安全面からも好適である。
【００７９】
たとえば、昇圧及び降圧の両方の動作を行なうＤＣ／ＤＣコンバータを使用した場合、上限値Ｖｈｉｇと下限値Ｖｌｏｗの電位の中間電位（平均電位ではない。）を負荷定格入力電位ＶＬとして設定すると、式（３）が成り立つ。
（３）ＶＬ＝（Ｖｈｉｇ＋Ｖｌｏｗ）／２
一例として、昇圧及び降圧の両方の動作を行なうＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎの昇圧と降圧のそれぞれの電圧幅Ｖｄｆにおいて式（４）が成り立つ。
（４）Ｖｄｆ＝（Ｖｈｉｇ−Ｖｌｏｗ）／２
したがって、脈流電位部分を一定電位とする昇降圧率Ｒは、以下の式で表される。
（５）Ｒ＝（Ｖｈｉｇ−Ｖｌｏｗ）／（Ｖｈｉｇ＋Ｖｌｏｗ）
（６）Ｒ＝（１−ＥＸＰ（−０．１４３８４））／（１＋ＥＸＰ（−０．１４３８４））
式（６）の計算結果は、Ｒ＝０．０７１８である。これが、後述するＤＣ／ＤＣコンバータの効率に関係する。
【００８０】
（３−２−１）単相交流電源電圧が正常の場合
（Ａ）昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータを使用した場合
（Ａ−１）単相交流電源の電圧変動がない場合
本発明の電源供給システムの第１の実施の形態を図１及び図５の（Ａ）を参照して説明する。
すなわち、図３のシステムを図５の（Ａ）の電位配分により動作させる。一例として、図３におけるＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎが、効率９０％を有する非絶縁型昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータである場合、このＤＣ／ＤＣコンバータを本発明のシステムに適用したときの該ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎの電圧変換効率を求める。
電圧変換効率Ｅは次式で求められる。
Ｅ＝１−Ｒ×０．１
ただし、Ｒは上記で説明した昇降圧率であり、図５の（Ａ）において、
整流部Ｒｅｃｔ１の出力電位ＶＯ＝負荷定格入力電圧ＶＬ、としたため昇圧と降圧の率は等しい。数値「０．１」は、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎの効率が９０％である場合の電力損失率である。
この場合、昇降圧率Ｒは、上記で計算したとおり、Ｒ＝０．０７１８である。
よって、Ｅ＝０．９９２８。百分率で表すと、９９．２８％である。
【００８１】
バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位Ｖｂと単相交流電源電圧の関係を求める。
バッテリーを常時において放電させないためには、図５の（Ａ）において、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位Ｖｂを、整流部Ｒｅｃｔ３が出力する電位の下限値Ｖ２より低電位とする必要がある。下限値Ｖ２は次式で表される。
Ｖ２＝√２Ｖｉ・ＥＸＰ（−０．１４３８４）
また、負荷定格入力電圧ＶＬは、単相交流電源電圧の実効値をＶｉとすると次式で表される。
ＶＬ＝Ｖ０＝√２Ｖｉ（１＋ＥＸＰ（−０．１４３８４））／２
この式をＶｉの式に変形すると次式で表される。
Ｖｉ＝√２ＶＬ／（１＋ＥＸＰ（−０．１４３８４））
したがって、下限値Ｖ２は次式で表される。
Ｖ２＝２ＶＬ・ＥＸＰ（−０．１４３８４）／（１＋ＥＸＰ（−０．１４３８４））
負荷定格入力電圧ＶＬを一例として、３８０ＶとするとＶ２は以下のとおりである。
Ｖ２＝３５３Ｖ
したがって、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位は、３５０Ｖ程度以下とする。以上の計算において、整流部Ｒｅｃｔ３のダイオードＤｒ１３〜Ｄｒ４３、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）に接続されるダイオードＤ１〜Ｄｊの電圧降下を無視している。
なお、単相交流電源電圧Ｖｉの脈流以外の変動を考慮すると、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位をもっと低い値に設定し、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）からの無用な放電を避ける。脈流以外の変動とは、単相交流電源の供給源から発生する変動である。
【００８２】
（Ａ−２）単相交流電源の電圧変動がある場合
単相交流電源電圧に、変動率±αがある場合、図５の（Ａ）において、上限値Ｖ１は上昇し、下限値Ｖ２は下降する。これらを式で表すと以下のようになる。
Ｖ１＝√２Ｖｉ（１＋α）
Ｖ１＝２ＶＬ（１＋α）／（１＋ＥＸＰ（−０．１４３８４））
Ｖ２＝√２Ｖｉ（１−α）ＥＸＰ（−０．１４３８４）
Ｖ２＝２ＶＬ（１−α）ＥＸＰ（−０．１４３８４）／（１＋ＥＸＰ（−０．１４３８４））
単相交流電源電圧Ｖｉの変動率を５％とし、上記の式に負荷定格入力電圧ＶＬ＝３８０Ｖ、α＝０．０５を代入すると、以下の値となる。
Ｖ１＝４２８Ｖ
Ｖ２＝３３５Ｖ
したがって、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位は、３３０Ｖ程度以下とする必要がある。以上の計算において、整流部Ｒｅｃｔ３のダイオードＤｒ１３〜Ｄｒ４３、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）に接続されるダイオードＤ１〜Ｄｊの電圧降下を無視している。
【００８３】
単相交流電源電圧Ｖｉの変動率を５％程度とすると、負荷定格入力電位ＶＬ＝３８０Ｖ（＝脈流中間的電位Ｖ０）を中心として、最大、電位上昇４８Ｖ、電位降下４５Ｖと変動する可能性があるが、この変動する脈流直流電圧が、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎに入力され昇圧又は降圧されて一定の電位３８０Ｖが負荷に供給される。
上記、電位変動の最大値により、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータが、降圧するときの電圧変換効率Ｅ１、昇圧するときの電圧変換効率Ｅ２は、以下のとおりである。
Ｅ１＝１−（（Ｖ１−ＶＬ）／ＶＬ）×０．１
Ｅ２＝１−（（ＶＬ−Ｖ２）／ＶＬ）×０．１
Ｅ１＝０．９８７
Ｅ２＝０．９８８
【００８４】
上記のような、通常発生し得る軽微な電圧変動においては、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎが負荷定格入力電位ＶＬを発生させ、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）が放電しないように、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位Ｖｂと、整流部Ｒｅｃｔ１の出力電位の下限値Ｖ２を設定する。バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位は、３３０Ｖよりも低い電位とするようにバッテリーの直列個数を決める必要がある。
なお、上記において、単相交流電源電圧Ｖｉの電圧変動率αを±５％程度と想定したが、もっと大きな電圧変動でも、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎが負荷定格入力電位ＶＬを発生させ、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）を放電させないようにする。これは、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の寿命を縮めないためである。
【００８５】
（Ｂ）降圧ＤＣ／ＤＣコンバータを使用した場合
（Ｂ−１）単相交流電源の電圧変動がない場合
図５の（Ｂ）に示されるように、負荷定格入力電位ＶＬ、整流部Ｒｅｃｔ３の出力電位の上限値Ｖ１、下限値Ｖ２、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位Ｖｂの関係は、次式のとおりである。
Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖｂ＞ＶＬ＞
上式から、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）を放電させないためのバッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位Ｖｂ、単相交流電源電圧Ｖｉを求める。負荷定格入力電位ＶＬが先に決まるから、Ｖｂ、ＶｉをＶＬで表される式で示す。ただし、δ１は、Ｖ２からＶｂを減じたＶ２とＶｂの差電位（δ１＝Ｖ２−Ｖｂ）、δ２は、Ｖ２からＶＬを減じたＶ２とＶＬの差電位（δ２＝Ｖ２−ＶＬ）とする。δ１は、常時においてバッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）をむやみに放電させないために設定すべき任意の値の電圧である。
Ｖ２＝Ｖｂ＋δ１
Ｖ２＝ＶＬ＋δ２
また、次式が成り立つ。
Ｖ２＝√２Ｖｉ・ＥＸＰ（−０．１４３８４）
したがって、次式を得る。
Ｖｉ＝（ＶＬ＋δ２）／√２ＥＸＰ（−０．１４３８４）
負荷定格入力電位ＶＬが決まると、上式により単相交流電源電圧Ｖｉが決定し、下式に単相交流電源電圧Ｖｉを代入して、バッテリー群電位Ｖｂが決定する。
Ｖｂ＝√２Ｖｉ・ＥＸＰ（−０．１４３８４）−δ１
【００８６】
（Ｂ−２）単相交流電源の電圧変動がある場合
ここでも、単相交流電源電圧Ｖｉに、最大、±αの電圧変動率があるものとする。
上記の「（Ｂ−１）単相交流電源の電圧変動がない場合」の次式を参照する。
Ｖ２＝Ｖｂ＋δ１
Ｖ２＝ＶＬ＋δ２
上式に、±αの電圧変動率を考慮した次式が成り立つ。
Ｖ２＝√２Ｖｉ（１−α）ＥＸＰ（−０．１４３８４）
したがって、次式を得る。
Ｖｉ＝（ＶＬ＋δ２）／√２（１−α）ＥＸＰ（−０．１４３８４）
負荷定格入力電位ＶＬが決まると、上式により単相交流電源電圧Ｖｉが決定し、下式に単相交流電源電圧Ｖｉを代入して、バッテリー群電位Ｖｂが決定する。
Ｖｂ＝√２Ｖｉ（１−α）ＥＸＰ（−０．１４３８４）−δ１
【００８７】
（Ｃ）昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータを使用した場合
（Ｃ−１）単相交流電源の電圧変動がない場合
図５の（Ｃ）に示されるように、負荷定格入力電位ＶＬ、整流部Ｒｅｃｔ３の出力電位の上限値Ｖ１、下限値Ｖ２、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位Ｖｂの関係は、次式のとおりである。
ＶＬ＞Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖｂ
上式から、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）を放電させないためのバッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位Ｖｂ、単相交流電源電圧Ｖｉを求める。負荷定格入力電位ＶＬが先に決まるから、Ｖｂ、ＶｉをＶＬで表される式で示す。ただし、β１は、ＶＬからＶ１を減じたＶＬとＶ１の差電位（β１＝ＶＬ−Ｖ１）、β２は、Ｖ２からＶｂを減じたＶ２とＶｂの差電位（β２＝Ｖ２−Ｖｂ）とする。
図５の（Ｃ）から次式が成り立つ。β１、β２は任意の値をとることができる。
ＶＬ＝（Ｖ１−Ｖ２）＋β１＋β２＋Ｖｂ
よって、次式が成り立つ。
Ｖｂ＝ＶＬ−（Ｖ１−Ｖ２）−β１−β２
上式に、Ｖ１＝√２Ｖｉ、Ｖ２＝√２Ｖｉ・ＥＸＰ（−０．１４３８４）を代入して次式を得る。
Ｖｂ＝ＶＬ−√２Ｖｉ（１−ＥＸＰ（−０．１４３８４））−β１−β２
負荷定格入力電位ＶＬが決まると、上式に下式を代入して、バッテリー群電位Ｖｂが決定し、下式により、単相交流電源電圧Ｖｉが決定する。
Ｖｉ＝（ＶＬ−β１）／√２
【００８８】
（Ｃ−２）単相交流電源の電圧変動がある場合
ここでも、単相交流電源電圧Ｖｉに、最大、±αの電圧変動率があるものとする。
上記の「（Ｃ−１）単相交流電源の電圧変動がない場合」の次式を参照する。
Ｖｂ＝ＶＬ−（Ｖ１−Ｖ２）−β１−β２
上式に、±αの電圧変動率を考慮したＶ１＝√２Ｖｉ（１＋α）、Ｖ２＝√２Ｖｉ（１−α）ＥＸＰ（−０．１４３８４）を代入して次式を得る。
Ｖｂ＝ＶＬ−√２Ｖｉ（（１＋α）−（１−α）ＥＸＰ（−０．１４３８４））−β１−β２
負荷定格入力電位ＶＬが決まると、上式に下式を代入して、バッテリー群電位Ｖｂが決定し、下式により、単相交流電源電圧Ｖｉが決定する。
Ｖｉ＝（ＶＬ−β１）／√２（１＋α）
単相交流電源電圧Ｖｉが、大きく変動しても、β２を大きくすることで、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の放電を回避できる。
【００８９】
（Ｄ）昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータを使用して図５の（Ｄ）の電位構成をした場合
（Ｄ−１）単相交流電源の電圧変動がない場合
図５の（Ｄ）は、図５の（Ａ）と相違して、整流部Ｒｅｃｔ３の出力電位の下限値Ｖ２と負荷定格入力電位ＶＬの関係を、Ｖ２＞ＶＬとする。すなわち、整流部Ｒｅｃｔ３の出力する脈流直流電位の下限値Ｖ２を、負荷定格入力電位ＶＬより高くして、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎは、整流部Ｒｅｃｔ３の出力電位を専ら降圧し、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位のみを昇圧する構成とする。
図５の（Ｄ）に示されるように、負荷定格入力電位ＶＬ、整流部Ｒｅｃｔ３の出力電位の上限値Ｖ１、下限値Ｖ２、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位Ｖｂの関係は、次式のとおりである。
Ｖ１＞Ｖ２＞ＶＬ＞Ｖｂ
上式から、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）を放電させないためのバッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の出力電位Ｖｂ、単相交流電源電圧Ｖｉを求める。負荷定格入力電位ＶＬが先に決まるから、Ｖｂ、ＶｉをＶＬで表される式で示す。ただし、γ１は、Ｖ２からＶＬを減じたＶ２とＶＬの差電位（γ１＝Ｖ２−ＶＬ）、γ２は、Ｖ２からＶｂを減じたＶ２とＶｂの差電位（γ２＝Ｖ２−Ｖｂ）とする。
図５の（Ｄ）から次式が成り立つ。γ１、γ２は任意の値をとることができる。
Ｖ２＝ＶＬ＋γ１
Ｖ２＝Ｖｂ＋γ２
また、次式が成り立つ。
Ｖ２＝√２Ｖｉ・ＥＸＰ（−０．１４３８４）
したがって、次式を得る。
Ｖｂ＝√２Ｖｉ・ＥＸＰ（−０．１４３８４）−γ２
負荷定格入力電位ＶＬが決まると、上式に下式を代入して、バッテリー群電位Ｖｂが決定し、下式により、単相交流電源電圧Ｖｉが決定する。
Ｖｉ＝（ＶＬ＋γ１）／√２ＥＸＰ（−０．１４３８４）
【００９０】
（Ｄ−２）単相交流電源の電圧変動がある場合
ここでも、単相交流電源電圧Ｖｉに、最大、±αの電圧変動率があるものとする。
上記の「（Ｄ−１）単相交流電源の電圧変動がない場合」の次式を参照する。
Ｖ２＝ＶＬ＋γ１
Ｖ２＝Ｖｂ＋γ２
上式に、±αの電圧変動率を考慮した次式が成り立つ。
Ｖ２＝√２Ｖｉ（１−α）ＥＸＰ（−０．１４３８４）
したがって、次式を得る。
Ｖｂ＝√２Ｖｉ（１−α）ＥＸＰ（−０．１４３８４）−γ２
負荷定格入力電位ＶＬが決まると、上式に下式を代入して、バッテリー群電位Ｖｂが決定し、下式により、単相交流電源電圧Ｖｉが決定する。
Ｖｉ＝（ＶＬ＋γ１）／√２（１−α）ＥＸＰ（−０．１４３８４）
【００９１】
（３−２−２）単相交流電源が異常の場合
単相交流電源が停電したり、異常に低下した場合、バッテリー部Ｂａｔｔの電力で負荷を動作させる。図５の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）において、Ｖ２＞Ｖｂの条件を満たさない場合、バッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）は放電する。
【００９２】
Ｖ２＞Ｖｂの条件を満たさない（Ｖ２＜Ｖｂ）場合、バッテリーは放電し、無瞬断でバッテリー群（Ｂ１〜Ｂｋ）の電力供給に切り替わる。このとき、バッテリー部Ｂａｔｔに存在するバッテリー群Ｂの電圧は、図５の（Ａ）、（Ｃ）、（Ｄ）においては、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎにより昇圧されて負荷定格入力電位ＶＬを出力する。
図５の（Ｂ）においては、Ｖｂ＞ＶＬであるから、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎにより降圧されて負荷定格入力電位ＶＬを出力する。
【００９３】
図３では、バッテリーを充電する機能は省略している。図３の回路では、バッテリーは充電されない。このため、充電器を別途用意する必要はあるが、本発明の範囲外である。
【００９４】
（４）第４の実施の形態
（４−１）システムの回路構成
図４は、本発明による第４の実施の形態を示す電源供給システムの回路構成図である。図４は、第１の実施の形態である図１の電源供給システムに、ダイオードＤｒ７〜Ｄｒ
１２で構成される三相全波整流回路を含む整流部Ｒｅｃｔ２を付加し、整流部Ｒｅｃｔ１と整流部Ｒｅｃｔ２を並列接続し、負荷電力容量を増大するものである。この並列接続するため、インダクターＬ１〜Ｌ６をさらに備える。
整流部Ｒｅｃｔ１とＲｅｃｔ２の電圧出力端は、共通電圧出力端を形成し電圧極性が同一となるよう並列接続される。
図４における整流部Ｒｅｃｔ２及びインダクターＬ１〜Ｌ６は、第１の実施の形態である図１に追加された回路であり、この回路以外は、図１と同一であるため、図４においても図１と同一の符号を付し、図１と共通するシステムの回路構成の説明は省略する。
また、整流部Ｒｅｃｔ２は、第２の実施の形態である図２のものと同一であるため、同一符号を付している。
【００９５】
整流部Ｒｅｃｔ１のダイオードの接続形態は、第１の実施の形態である図１において説明したとおりであるが、ダイオードＤｒ１からＤｒ３のそれぞれのアノードとダイオードＤｒ４からＤｒ６のそれぞれのカソードの接続部３点にインダクターＬ１〜Ｌ３の一端が接続され、このインダクターＬ１〜Ｌ３の他端は、三相交流電源線に接続され、三相交流電源が入力される。
第４の実施の形態である図４において追加されている整流部Ｒｅｃｔ２において、ダイオードＤｒ７からＤｒ９のそれぞれのアノードは、ダイオードＤｒ１０からＤｒ１２のそれぞれのカソードに接続され、この接続部３点にインダクターＬ４〜Ｌ６の一端が接続され、このインダクターＬ４〜Ｌ６の他端は、三相交流電源線に接続され、三相交流電源が入力される。
ダイオードＤｒ７からＤｒ９のカソードは、電源線Ｌｉｎｅ１に接続され、ダイオードＤｒ１０からＤｒ１２のアノードは、電源線Ｌｉｎｅ２に接続される。すなわち、整流部Ｒｅｃｔ１と整流部Ｒｅｃｔ２は、並列接続される。
【００９６】
図４において、インダクターＬ１〜Ｌ６なしで、整流部Ｒｅｃｔ１と整流部Ｒｅｃｔ２を並列接続した場合、整流部Ｒｅｃｔ１に存在するダイオードＤｒ１〜Ｄｒ６と整流部Ｒｅｃｔ２に存在するダイオードＤｒ７〜Ｄｒ１２が、それぞれ対応して並列接続され、各ダイオードの順方向電圧降下のバラツキにより、ダイオードの電流バランスが崩れ、一部のダイオードに電流が集中しダイオードが破壊される。したがって、インダクターＬ１〜Ｌ６を三相交流電源線と整流用ダイオードＤｒ１〜Ｄｒ１２間に直列接続し、ダイオードＤｒ１〜Ｄｒ１２の電流バランスをとり、ダイオードＤｒ１〜Ｄｒ１２の破壊を防止する。
さらには、インダクターＬ１〜Ｌ６は、高調波抑制効果、電源供給システム内の回路の共振を抑制する効果がある。
これらダイオードの並列接続の関係は、以下のとおりである。
整流部Ｒｅｃｔ１のダイオードＤｒ１と整流部Ｒｅｃｔ２ダイオードＤｒ７が並列接続され、以下、ダイオードの並列接続については、これを一般式で表すと、ダイオードＤｒｎとダイオードＤｒｍが並列接続される。
ただし、ｎは１以上の整数であり、ｍは、ｍ＝ｎ＋６である。
図６は、図４の電源線Ｌｉｎｅ１と電源線Ｌｉｎｅ２の間に、第１抵抗素子である抵抗素子Ｒ１と第２抵抗素子である抵抗素子Ｒ２の直列接続回路を並列接続し、抵抗素子Ｒ１と抵抗素子Ｒ２の接続部を接地した回路を表す。この接地は、スイッチＳＷにより接地を解除できる。
また、図６は、上記抵抗素子Ｒ１と抵抗素子Ｒ２の回路に、さらに追加的に第１過電圧保護素子であるバリスタＶａｒ１と第２過電圧保護素子であるバリスタＶａｒ２の直列接続回路を並列接続し、バリスタＶａｒ１とバリスタＶａｒ２の接続部を接地した回路も表す。
なお、第４の実施の形態における「従来技術と本発明との対比」については、第１の実施の形態で説明した内容と同様である。
【００９７】
（４−２）システムの回路動作
ダイオードＤｒ１のアノードとダイオードＤｒ４のカソードの接続部にインダクターＬを介して三相交流電源が給電され（以下、ダイオードＤｒ２とダイオードＤｒ５と、同様に続く）、整流部Ｒｅｃｔ１とＲｅｃｔ２が並列接続されて電源供給システムの供給電力容量が増大した以外、第１の実施の形態である図１の回路動作との相違点はなく、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎの効率、脈流直流電圧の下限値Ｖ２の設定等の相違点もなく、第１の実施の形態である図１の回路動作を引用し、重複する説明を省略する。なお、整流部Ｒｅｃｔの並列接続個数には制限がない。
【００９８】
（５）第５の実施の形態
（５−１）システムの回路構成
図示しないが、三相を超える多相交流電源を入力とし、多相交流整流回路を備えた電源供給システムを構成できる。これは、第１〜第４の実施の形態である図１、図２、図３及び図４に適用できる。
たとえば、２４相交流電源を使用する場合、第１の実施の形態である図１、第３の実施の形態である図３において、整流部Ｒｅｃｔ１及び整流部Ｒｅｃｔ３は、４８個の整流用ダイオードを備えた整流回路を含むことになる。
第２の実施の形態である図２、第４の実施の形態である図４、では、整流部Ｒｅｃｔ１と整流部Ｒｅｃｔ２とで、合計９６個の整流用ダイオードを備えた整流回路を含むことになる。このように、多相交流電源においても整流部Ｒｅｃｔ１〜整流部Ｒｅｃｔｎのように多数並列接続できる。
電源供給システムの回路構成の相違する部分については、上記のとおりであり、これ以外のバッテリー部Ｂａｔｔ、ダイオードＤ１〜Ｄｊ及ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎの構成には相違がないため、第１〜第４の実施の形態における説明を援用し、重複する説明を省略する。
【００９９】
（５−２）システムの回路動作
システムの回路動作についても、第１〜第４の実施の形態の説明と同様である。多相交流電源を使用するため、脈流直流電圧の脈流部分が非常に小さくなり、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎの効率が極めて良くなることを除いて、回路動作は同様である。
したがって、第１〜第４の実施の形態における回路動作の説明を援用し、重複する説明を省略する。
【０１００】
（６）その他の実施の形態
第１〜第５の実施の形態において、バッテリー部Ｂａｔｔ及びダイオードＤ１〜Ｄｊを除去した実施の形態がある。以下、これについて説明する。
（６−１）システムの回路構成
第１〜第４の実施の形態である図１〜図４、及び、図示しないが図１〜図４において多相交流電源を入力とする多相交流整流回路を使用した第５の実施の形態のいずれの電源供給システム回路において、バッテリー部Ｂａｔｔ及びダイオードＤ１〜Ｄｊを含まない回路構成である。
システムの回路構成は、第１〜第４の実施の形態である図１〜図４において説明したとおりであり、第５の実施の形態においては、第１〜第４の実施の形態の説明を援用しているため、これらの説明を援用し、重複する説明を省略する。
【０１０１】
（６−１）システムの回路動作
第１〜第５の実施の形態において、バッテリー部Ｂａｔｔ及びダイオードＤ１〜Ｄｊを備えないため、三相交流電源、単相交流電源又は多相交流電源が停電したときや、左記交流電源電圧が異常に低下したときも、バッテリー部Ｂａｔｔからの電力の供給が行なわれない。すなわち、上記交流電源の停電時は勿論であるが、左記交流電源が異常に低下し、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎの入力電圧の許容範囲を超えたとき、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＯＮＶ１〜ｎは、負荷定格入力電圧を出力できないため負荷は動作しない。
【０１０２】
しかしながら、本発明の本実施の形態である電源供給システムは、上記の交流電源が停電しない限り、また、上記交流電源が異常に低下しない限り、従前説明した第１〜第５のシステムの回路動作と同一の動作を行ない負荷に電力を供給できるので有用な発明である。
このように、本実施の形態は、第１〜第５のシステムの回路動作と同一であるため、従前の説明を援用し、重複する説明を省略する。
【０１０３】
なお付記するに、すべての負荷において無停電動作を要求されるとは限らない。データセンタなどにおけるサーバなどの負荷は無停電動作が必須であるが、将来的に実現されるであろうオフィスビルでの直流給電方式において、オフィスの照明機器、ＯＡ機器などは、特別の需要がなければ停電が容認される。また、一般家庭においても直流給電方式が実現されることも考えられる。
【０１０４】
従前説明したとおり、直流給電方式は、交流給電方式に比較して効率的な電力の供給に優れる。したがって、直流給電されることで足りるのであればれば、無停電動作が要求されない負荷にまで、余分な初期投資とバッテリー管理を強いられるバッテリーを設備することは、非経済的な行為である。経済的観点から本実施の形態も非常に優れた構成である。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】は、本発明による電源供給システムの第１の実施の形態を示すシステムの回路構成図である。
【図２】は、本発明による電源供給システムの第２の実施の形態を示すシステムの回路構成図である。
【図３】は、本発明による電源供給システムの第３の実施の形態を示すシステムの回路構成図である。
【図４】は、本発明による電源供給システムの第４の実施の形態を示すシステムの回路構成図である。
【図５】の（Ａ）は、本発明による電源供給システムの昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータを使用した電位構成図である。（Ｂ）は、本発明による電源供給システムの降圧ＤＣ／ＤＣコンバータを使用した電位構成図である。（Ｃ）は、本発明による電源供給システムの昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータを使用した電位構成図である。（Ｄ）は、本発明による電源供給システムの昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータを使用した別の電位構成図である。
【図６】は、本発明による電源供給システムの第１〜第５の実施の形態及びその他の実施の形態に共通する回路の抜粋図である。
【図７】は、従来技術と本発明との対比図である。
【符号の説明】
【０１０６】
Ｄｒ１〜Ｄｒ１２    整流用ダイオード
Ｄｒ１３〜Ｄｒ４３  整流用ダイオード
Ｄ１、Ｄ２〜Ｄｊ    バッテリー接続用ダイオード
Ｂ１、Ｂ２〜Ｂｋ    バッテリー群
ＣＯＮＶ１〜ｎ      ＤＣ／ＤＣコンバータ
Ｌ１〜Ｌ６          インダクター
Ｃ                  容量素子（コンデンサ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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