(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源からの交流を直流に変換する交／直変換器と、交／直変換器の出力を平滑する平滑回路と、この平滑回路に接続した制御電源と、平滑回路の出力を交流に変換して負荷へ供給する直／交変換器と、交流電源と負荷とを接続するバイパス回路と、前記制御電源を動作電源とする制御回路により制御され，前記直／交変換器または前記バイパス回路のいずれかを選択して前記負荷へ接続する切り換え装置とを備え、通常時は前記直／交変換器を介して負荷への給電を行う無停電電源装置において、
前記制御電源とは別に設けられ，前記切り換え装置よりも負荷側に接続して交流により充電される駆動電源と、通常時は開路し，前記動作電源が喪失する異常時に前記駆動電源によって駆動されて閉路し，前記バイパス回路を導通させる開閉器とを備えることを特徴とする無停電電源装置のバイパス回路。
【請求項２】
交流電源からの交流を直流に変換する交／直変換器と、交／直変換器の出力を平滑する平滑回路と、この平滑回路に接続した制御電源と、平滑回路の出力を交流に変換して負荷へ供給する直／交変換器と、交流電源と負荷とを接続するバイパス回路と、前記制御電源を動作電源とする制御回路により制御され，前記直／交変換器または前記バイパス回路のいずれかを選択して前記負荷へ接続する切り換え装置とを備え、通常時は前記直／交変換器を介して負荷への給電を行う無停電電源装置において、
前記動作電源が喪失する異常時に出力を発する異常検出器と、前記制御電源とは別に設けられ，前記切り換え装置よりも負荷側に接続して交流により充電される駆動電源と、通常時は開路し，前記異常検出器の出力に従って前記駆動電源によって駆動されて閉路し，前記バイパス回路を導通させる開閉器とを備えることを特徴とする無停電電源装置のバイパス回路。
【請求項３】
請求項１乃至請求項２に記載の無停電電源装置のバイパス回路において、
前記駆動電源は、ダイオードとコンデンサの直列回路を主要構成要素とすることを特徴とする無停電電源装置のバイパス回路。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３に記載の無停電電源装置のバイパス回路において、
前記開閉器は、励磁コイルと，この励磁コイルで駆動される接点とで構成していることを特徴とする無停電電源装置のバイパス回路。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４に記載の無停電電源装置のバイパス回路において、
前記開閉器の接点は常時開接点でなるバイパスリレーであり、該バイパスリレーの励磁コイルはバイパス補助リレーの常時閉接点を介して前記駆動電源に接続し、当該バイパス補助リレーの励磁コイルを前記制御電源で付勢し、前記異常検出器が異常を検出すれば前記バイパス補助リレーの励磁コイルを前記制御電源から遮断することを特徴とする無停電電源装置のバイパス回路。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５に記載の無停電電源装置のバイパス回路において、
前記開閉器を操作する操作部への電力を遮断するスイッチを設けたことを特徴とする無停電電源装置のバイパス回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、バイパス回路への切り換えが不能になるような故障が生じた場合でも、電源をバイパス回路へ切り換えて負荷への電力供給を継続できる無停電電源装置のバイパス回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は単相交流無停電電源装置の従来例を簡略化して示したブロック回路図である。
【０００３】
図５の従来例回路において、単相交流電源１からの単相交流電力は、図示していない電源側フィルタを経て、定電圧定周波数インバータ（以下ではＣＶＣＦインバータと略記する）１０へ入力する。このＣＶＣＦインバータ１０は、入力する単相交流電力を直流電力に変換する交／直変換器３と、この直流電力に含まれる脈動分を除去して平滑にする平滑コンデンサ４およびこの平滑された直流電力を、所望する一定電圧・一定周波数の単相交流電力に変換する直／交変換器５で構成している。このＣＶＣＦインバータ１０が出力する定電圧・定周波数の単相交流電力は、図示していない負荷側フィルタを経て、サイリスタの逆並列接続でなる切り換え装置としての第１交流スイッチ７を介して負荷９へ供給する構成である。なお通常は、ＣＶＣＦインバータ１０の入力側にはコンデンサとリアクトルとでなる電源側フィルタを設置し、ＣＶＣＦインバータ１０の出力側にもコンデンサとリアクトルとでなる負荷側フィルタを設置するのであるが、これらのフィルタは本発明とは無関係であるから、その図示は省略している。
【０００４】
交／直変換器３の直流側と直／交変換器５の直流側とを結合している直流中間回路には、前述した平滑コンデンサ４と共に、バッテリーと、これを充電するための充電器と、当該無停電電源装置の各制御回路へ電力を供給するための制御電源１３とを接続するのであるが、バッテリーと充電器も本発明とは無関係であるから、その図示は省略している。
【０００５】
単相交流電源１と負荷９とをＣＶＣＦインバータ１０を介さず直接接続するためのバイパス回路には、サイリスタの逆並列接続でなる切り換え装置としての第２交流スイッチ８が挿入されている。また前述した制御電源１３は、交／直変換器３を制御する第１制御回路１４と、直／交変換器５を制御する第２制御回路１５および第１交流スイッチ７と第２交流スイッチ８を制御する第３制御回路１６へ動作電力を供給している。
【０００６】
ＣＶＣＦインバータ１０が出力する単相交流電力は、単相交流電源１が出力する単相交流電力と同期状態となるように制御しているので、第１交流スイッチ７と第２交流スイッチ８とを共に導通させれば、ＣＶＣＦインバータ１０と単相交流電源１とを並列運転させることができる。しかし、通常は第２交流スイッチ８は遮断しておき、第１交流スイッチ７を導通させているから、負荷９へはＣＶＣＦインバータ１０が単相交流電力を供給する。
【０００７】
この状態で運転中にＣＶＣＦインバータ１０に異常が生じたことを、図示していない異常検出器が検出すれば、この異常検出器は先ず第２交流スイッチ８へ導通指令を発令する。前述したように、ＣＶＣＦインバータ１０は常時単相交流電源１と同期した状態で運転しているから、第２交流スイッチ８の導通により単相交流電源１とＣＶＣＦインバータ１０とは並列運転となる。そこで第１交流スイッチ７を遮断すれば、負荷９への電力供給を中断せずに電源を単相交流電源１へ切り換えることができる。
【０００８】
また単相交流電源１が停電したときは、図示していないバッテリーが単相交流電源１の代わりに、蓄えたエネルギーを自動的に直／交変換器５へ供給するので、負荷９が停電するのを回避できる。更に、このバッテリーやＣＶＣＦインバータ１０の部品交換や保守点検を行う場合も、前述と同様に第２交流スイッチ８を導通させてから第１交流スイッチ７を遮断することで、負荷９への電力供給を中断せずに単相交流電源１へ電源を切り換えることができるから、ＣＶＣＦインバータ１０を停止して保守・点検を行うことができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＣＶＣＦインバータ１０で発生する故障には、いろいろなパターンがあり、例えば直／交変換器５で変換する単相交流の出力が突然遮断されてしまうような故障の場合は、この故障を検出して直ちに第２交流スイッチ８を導通させても間に合わないから、負荷９は短時間ではあるが停電してしまう。また、例えば交／直変換器３が故障して直流中間回路へ直流電力を出力できなくなる故障や、制御電源１３に異常を生じる故障では、制御電源１３の出力電圧が低下するのに追従して、第１乃至第３制御回路１４〜１６は作動を停止する。従って、第１交流スイッチ７と第２交流スイッチ８は動作不能となり、ＣＶＣＦインバータ１０から単相交流電源１への電源切り換えができなくなる。すなわち、図６に図示している従来の無停電電源装置は、運転中に生じる当該装置の故障が原因で、負荷９への供給電力を停電させずにバイパス回路へ切り換えることができないことが多くなる欠点を有する。
【００１０】
そこでこの発明の目的は、運転中の故障のためにバイパス回路へ切り換えられなくなっても、負荷への供給電力を停電させずにバイパス回路への切り換えを行えるようにすることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、この発明の無停電電源装置のバイパス回路は、交流電源からの交流を交／直変換器で直流に変換して平滑回路で平滑し，この平滑直流を直／交変換器で交流に変換して負荷へ供給する回路と、交流電源と前記負荷とを接続するバイパス回路と、のいずれかを選択して前記負荷へ交流を供給する切り換え装置を備えている無停電電源装置において、
前記切り換え装置よりも負荷側に接続して交流により充電される駆動電源と、該駆動電源によって駆動されて前記バイパス回路を導通させる開閉器とを備えるものとする。
【００１２】
前記交／直変換器と直／交変換器を介して前記負荷へ交流を与える各機器または制御電源の異常を検出すれば、前記開閉器へ閉路信号を発令する異常検出器を備えるものとする。
【００１３】
前記駆動電源は、ダイオードとコンデンサの直列回路を主体にして構成する。
【００１４】
前記開閉器は、励磁コイルと，この励磁コイルで駆動される接点で構成する。
【００１５】
前記開閉器の接点は常時開接点でなるバイパスリレーであり、該バイパスリレーの励磁コイルは、バイパス補助リレーの常時閉接点を介して前記駆動電源に接続し、当該バイパス補助リレーの励磁コイルを前記制御電源で付勢し、前記異常検出器が異常を検出すれば前記バイパス補助リレーの励磁コイルを前記制御電源から遮断する。
【００１６】
前記開閉器を操作する操作部への電力を遮断するスイッチを設ける。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１実施例を表したブロック回路図であるが、この第１実施例回路は、前述した図５に図示の無停電電源装置の従来例回路に、駆動電源２０および開閉器３０を追加した構成であるから、図５で既述の従来例回路に記載している機器の説明は省略する。
【００１８】
図１の第１実施例回路では、バイパス回路に挿入している第２交流スイッチ８に並列に開閉器３０を設置すると共に、切り換え回路としての第１交流スイッチ７および第２交流スイッチ８よりも負荷側の部分に、交流電力により充電される駆動電源２０を接続する。前記開閉器３０は常時開路させておくが、ＣＶＣＦインバータ１０に異常が発生したときは、前記駆動電源２０を駆動電力源にして開閉器３０を導通させる。
【００１９】
ＣＶＣＦインバータ１０の異常には、例えば直流中間回路電圧の低下や制御電源１３の故障などがあるが、これらの異常は第３制御回路１６の動作電源を喪失させるから、第１交流スイッチ７と第２交流スイッチ８の切り換え動作を不能にすることは、既に記述した。すなわち図５で既述の従来例回路では、ＣＶＣＦインバータ１０に異常が発生すれば第２交流スイッチ８を導通させて単相交流電源１から負荷９へ単相交流電力を供給することで、当該負荷９の停電を回避するという無停電電源装置の責務が果たせない不具合を生じる。
【００２０】
これに対して、本発明では駆動電源２０を前述した場所に設置することで単相交流電源１またはＣＶＣＦインバータ１０から常に単相交流電力の供給を受けているので、当該駆動電源２０には常時エネルギーが蓄えられている。直流中間回路電圧の低下や制御電源１３の故障などの第３制御回路１６の動作電源を喪失させる異常を検出すればこの駆動電源２０に蓄えたエネルギーで、第２交流スイッチ８に並列接続した開閉器３０を閉路させるので、第２交流スイッチ８の動作電源が喪失していても、単相交流電源１からの単相交流電力を負荷９へ供給できる。すなわち負荷９の停電を回避することができる。
【００２１】
図２は本発明の第２実施例を表したブロック回路図であるが、この第２実施例回路は、前述した図１に図示の第１実施例回路に異常検出器２２と、この異常検出器２２が出力する異常信号で動作する異常時動作接点３１とを追加し、開閉器３０としてのバイパスリレー２１を備えた回路構成である。従って図１で既述の第１実施例回路と同じ部分の説明は省略する。
【００２２】
この第２実施例回路において、駆動電源２０はダイオードとコンデンサとの直列接続回路が主要な構成要素であり、この駆動電源２０を負荷９に並列接続しているので、単相交流電源１またはＣＶＣＦインバータ１０のいずれかから常時単相交流電力が供給されており、この単相交流電力をダイオードで整流してコンデンサにエネルギーを蓄えている。なお、駆動電源２０には図示している部品以外に抵抗なども適宜使用するが、それらの図示は省略している。
【００２３】
図１に図示の開閉器３０は、この図２では常時開なるバイパスリレー接点２１Ａで表される。このバイパスリレー接点２１Ａとこの接点を駆動するバイパスリレーコイル２１Ｂとでバイパスリレー２１が構成されており、このバイパスリレーコイル２１Ｂと駆動電源２０との間には、異常検出器２２の出力信号で動作する異常時動作接点３１が挿入されている。
【００２４】
すなわち、ＣＶＣＦインバータ１０が正常運転中ならば、異常検出器２２は異常信号を出力しない。従って異常時動作接点３１はオフしており、バイパスリレーコイル２１Ｂは無励磁状態にあるから、バイパスリレー接点２１Ａは遮断されている。しかし直流中間回路電圧の低下や制御電源１３の故障などの第３制御回路１６の動作電源を喪失させる異常が発生すれば、異常検出器２２は異常信号を出力して異常時動作接点３１をオンにするから、駆動電源２０が蓄えているエネルギーがこの異常時動作接点３１を経てバイパスリレーコイル２１Ｂを励磁し、バイパスリレー接点２１Ａを導通させる。その結果、単相交流電源１からの単相交流電力がバイパス回路を経て負荷９へ供給されるから、ＣＶＣＦインバータ１０に故障が発生しても当該負荷９は停電を回避できる。
【００２５】
図３は本発明の第３実施例を表したブロック回路図であるが、この第３実施例回路は、前述した図２に図示の第２実施例回路において、異常時動作接点３１としてのバイパス補助リレー２３（バイパス補助リレー接点２３Ａとバイパス補助リレーコイル２３Ｂで構成）を備えているが、これを除いた残余の部分はすべて図２で既述の第２実施例回路と同じである。よって第２実施例回路と同じ部分の説明は省略する。
【００２６】
この第３実施例回路では、バイパス補助リレー２３を構成している常時閉なるバイパス補助リレー接点２３Ａを、バイパスリレーコイル２１Ｂと駆動電源２０を接続している回路に挿入し、異常検出器２２が出力する異常信号に対応してバイパス補助リレーコイル２３Ｂを励磁し、あるいは無励磁にする。すなわち、正常運転中で異常検出器２２が異常信号を出力していないときにバイパス補助リレーコイル２３Ｂは励磁されて、バイパス補助リレー接点２３Ａをオフ状態にする。よってバイパスリレーコイル２１Ｂは無励磁となり、バイパスリレー接点２１Ａは遮断状態であるが、異常検出器２２が異常信号を出力する場合はバイパス補助リレーコイル２３Ｂは無励磁となるが、制御電源１３の出力電圧が低下する場合もバイパス補助リレーコイル２３Ｂは無励磁となる。よってバイパス補助リレー接点２３Ａがオンしてバイパスリレーコイル２１Ｂを励磁する。その結果バイパスリレー接点２１Ａが導通し、単相交流電源１からの単相交流電力がバイパス回路を経て負荷９へ供給される。
【００２７】
従来例回路では、例えば制御電源１３の出力電圧が急激に低下するような故障を生じると、各制御回路１４〜１６は作動できなくなるので、異常を検出できても第２交流スイッチ８を導通状態にすることはできない。よって単相交流電源１から負荷９へ単相交流電力を供給できず、負荷９は停電してしまうのであるが、本発明では、駆動電源２０に蓄えていたエネルギーを使ってバイパスリレー接点２１Ａを導通させるので、負荷９の停電を回避できる。
【００２８】
図４は本発明の第４実施例を表したブロック回路図であるが、この第４実施例回路は、前述した図３に図示の第３実施例回路にバイパス回路遮断スイッチ２４を追加した構成であって、この追加部分を除いた残余の部分はすべて図３で既述の第３実施例回路と同じであるから、第３実施例回路と同じ部分の説明は省略する。
【００２９】
前述した第３実施例回路では、バイパスリレーコイル２１Ｂとバイパス補助リレー接点２３Ａとは直列接続になっているが、この第４実施例回路では、前述の直列接続回路に更にバイパス回路遮断スイッチ２４を直列に追加接続するのであるが、当該バイパス回路遮断スイッチ２４は、常時はオン状態を維持する。ＣＶＣＦインバータ１０が故障すれば、前述の動作によりバイパスリレー接点２１Ａが導通して負荷９へは単相交流電源１が単相交流を供給するが、この状態で負荷９への電力供給を中断したい場合がある。このときバイパス回路遮断スイッチ２４をオフにすれば、バイパスリレーコイル２１Ｂが無励磁になってバイパスリレー接点２１Ａを遮断することができる。
【００３０】
以上で説明した各実施例では、第２交流スイッチ８に並列接続する開閉器３０は、回路の接続・遮断を接点で行う場合（常時開なるバイパスリレー接点２１Ａ）で説明しているが、無接点（例えばサイリスタなどの半導体スイッチ素子）で行っても差し支え無いのは勿論である。
【００３１】
【発明の効果】
無停電電源装置はバイパス回路を備えており、装置が故障すれば切り換え装置が作動して、バイパス回路から負荷へ電力を供給することにより、負荷への電力が中断するのを回避できるようにしているのであるが、例えば装置の故障が原因で切り換え装置を動作させる電源が喪失すれような場合は、切り換え装置は切り換え動作を行うことができないので、バイパス回路を経て負荷へ電力を供給できなくなる。すなわち停電となる欠点を有する。これに対して本発明では、装置またはバイパス電源のいずれかから受電して常時エネルギーを蓄えることができる構成の駆動電源を、切り換え装置よりも負荷側に接続すると共に、バイパス回路の切り換え装置に並列に開閉器を接続し、故障が発生すれば前記駆動電源の蓄積エネルギーで前記開閉器を導通させる。これにより、切り換え装置が作動できなくなる故障が発生しても、バイパス回路を経て負荷へ電力の供給を継続できるので、負荷が停電となる危険を低減できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を表したブロック回路図
【図２】本発明の第２実施例を表したブロック回路図
【図３】本発明の第３実施例を表したブロック回路図
【図４】本発明の第４実施例を表したブロック回路図
【図５】単相交流無停電電源装置の従来例を簡略化して示したブロック回路図
【符号の説明】
１            単相交流電源
３            交／直変換器
４            平滑コンデンサ
５            直／交変換器
７            切り換え装置としての第１交流スイッチ
８            切り換え装置としての第２交流スイッチ
９            負荷
１０            ＣＶＣＦインバータ
１３            制御電源
１４            第１制御回路
１５            第２制御回路
１６            第３制御回路
２０            駆動電源
２１            バイパスリレー
２１Ａ          バイパスリレー接点
２１Ｂ          バイパスリレーコイル
２２            異常検出器
２３            バイパス補助リレー
２３Ａ          バイパス補助リレー接点
２３Ｂ          バイパス補助リレーコイル
２４            バイパス回路遮断スイッチ
３０            開閉器
３１            異常時動作接点
【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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