(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、上記ＡＣ／ＤＣコンバータからの直流電圧で充電されるバッテリーと、上記バッテリーからの直流電圧を交流電圧に変換するＤＣ／ＡＣインバータと、上記商用交流電源からの交流電圧をバイパスするバイパス回路と、上記バイパス回路からの交流電圧と上記ＤＣ／ＡＣインバータからの交流電圧を選択的に出力するスイッチ手段と、上記スイッチ手段で選択された交流電圧を供給する出力端子と、上記商用交流電源からの交流入力電圧を監視し、上記交流入力電圧の低下を検出した場合に、上記スイッチ手段を上記バイパス回路側から上記ＤＣ／ＡＣインバータ側に切り換え制御する制御回路とを有するオフラインＵＰＳシステムであって、
上記制御回路は、上記出力端子における出力電流を検出する出力電流検出手段を備え、上記交流入力電圧の低下かつ上記出力電流の過電流状態時に、上記スイッチ手段を上記バイパス回路側に維持するように動作することを特徴とするオフラインＵＰＳシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オフラインＵＰＳ（Uninterruptible Power Supply）システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、従来のオフラインＵＰＳシステムの一例を示す回路図である。図３のおいて、オフラインＵＰＳシステム１は、電源スイッチ２、バイパス回路３、出力切換リレースイッチ４、ＡＣ／ＤＣコンバータ５、バッテリー６、ＤＣ／ＡＣインバータ７、出力端子８および制御回路９からなる。このオフラインＵＰＳシステムは、通常時および停電時共にインバータ給電されるオンライン方式と異なり、通常時には、商用交流電源１０の交流電圧を出力し、停電等の異常時には、ＤＣ／ＡＣインバータ７からの交流電圧を出力するように切り換えるオフライン方式の無停電電源装置である。
【０００３】
商用交流電源１０は、電源スイッチ２とバイパス回路３を介して出力切換リレースイッチ４の接点４ｂに供給され、また、ＡＣ／ＤＣコンバータ５に印加されている。バッテリ−６からの直流電圧は、ＤＣ／ＡＣインバータ７で交流電圧に変換され、出力切換リレースイッチ４の接点４ｃに供給されている。
【０００４】
制御回路９は、たとえばマイクロコンピュータからなり、電源スイッチ２を介して電圧監視ポートＰ１に印加される商用交流電源１０からの入力電圧を監視し、入力電圧の状態によって出力切換リレースイッチ４の共通端子４ａを切り換え制御する制御信号を出力ポートＰ２から出力する。
【０００５】
上述の構成において、正常運転時には、制御回路９は、商用交流電源１０からの入力電圧の検出に基づいて出力切換リレースイッチ４の共通端子４ａを接点４ｂ側に切り換えている。したがって、出力端子８には、バイパス回路３、出力切換リレースイッチ４を介して商用交流電源１０の交流電圧が供給される。また、バッテリー６は、商用交流電源１０の交流電圧がＡＣ／ＤＣコンバータ５で直流電圧に変換されて印加されることにより充電されている。
【０００６】
一方、商用交流電源１０の停電時には、制御回路９は、商用交流電源１０からの入力電圧が低下したことを検出して、出力切換リレースイッチ４の共通端子４ａを接点４ｃ側に切り換えるように制御する。その結果、出力端子８には、バッテリ−６の直流電圧をＤＣ／ＡＣインバータ７で変換した交流電圧が供給される。
【０００７】
図４は、上述の動作を示すフローチャートである。まず、制御回路９は、商用交流電源１０からの入力電圧を監視用の電圧レベルに変換し（ステップＳ２１）、次いで入力電圧値Ｖinを確認する（ステップＳ２２）。次に、入力電圧値Ｖinがスレショールド値Ｖth以上（Ｖth＜Ｖin）であるか否かを判定する（ステップＳ２３）。
【０００８】
ステップＳ２３の答がイエスならば、制御回路９は、出力切換リレースイッチ４をバイパス回路３側に切り換え維持し（ステップＳ２４）、商用交流電源１０の交流電圧を出力端子８に供給する商用運転を行う（ステップＳ２５）。
【０００９】
一方、ステップ２３の答がノーならば（たとえば、入力電圧値Ｖinが、たとえば商用交流電源１０の停電等により低下した場合）、制御回路９は、出力切換リレースイッチ４をＤＣ／ＡＣインバータ７側に切り換え（ステップＳ２６）、バッテリー６の直流電圧をＤＣ／ＡＣインバータ７で変換した交流電圧を出力端子８に供給するインバータ運転を行う（ステップＳ２７）。
【００１０】
このようにして、オフラインＵＰＳシステムは、正常時には、商用交流電源１０からの交流電圧を出力端子８に供給する商用運転動作を行い、停電時には、ＤＣ／ＡＣコンバータ７から給電するインバータ運転を行うオフライン方式の無停電電源装置として働く。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述のオフラインＵＰＳシステムでは、出力端子８に接続される負荷（図示しない）の突入電流や出力短絡などに起因して過電流が発生することがある。このような過電流発生時、電源インピーダンスの影響で、入力電圧が降下し、その結果、制御回路９は、入力電圧の低下を検出して、商用交流電源１０による商用運転からＤＣ／ＡＣインバータ７によるインバータ給電に切り換える。
【００１２】
ところが、過電流が流れている状態で出力切換リレースイッチ４を切り換えると、接点間にアークやチャタリングが発生し、それにより、出力切換リレースイッチ４の接点の劣化や接点溶着が発生することがある。また、接点間のアークにより、商用交流電源１０が、ＤＣ／ＡＣインバータ７と短絡状態となり、それにより、ＤＣ／ＡＣインバータ７を構成する半導体素子の破壊が発生することがあるという問題がある。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、上述の課題に鑑み、リレー接点の劣化や溶着ならびに半導体素子の破壊を防止するオフラインＵＰＳシステムを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記した目的に鑑みて、本発明のオフラインＵＰＳシステムは、商用交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、ＡＣ／ＤＣコンバータからの直流電圧で充電されるバッテリーと、バッテリーからの直流電圧を交流電圧に変換するＤＣ／ＡＣインバータと、商用交流電源からの交流電圧をバイパスするバイパス回路と、バイパス回路からの交流電圧とＤＣ／ＡＣインバータからの交流電圧を選択的に出力するスイッチ手段と、スイッチ手段で選択された交流電圧を供給する出力端子と、商用交流電源からの交流入力電圧を監視し、交流入力電圧の低下を検出した場合に、スイッチ手段を上記バイパス回路側からＤＣ／ＡＣインバータ側に切り換え制御する制御回路とを有する。制御回路は、出力端子における出力電流を検出する出力電流検出手段を備え、交流入力電圧の低下かつ出力電流の過電流状態時に、スイッチ手段をバイパス回路側に維持するように動作する。
【００１５】
それにより、スイッチ手段の接点の劣化や溶着ならびにＤＣ／ＡＣコンバータの半導体素子の破壊を防止することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係るオフラインＵＰＳシステムの実施の形態を示す回路図である。図１において、図３の従来装置と同一の構成要素は、同一符号を付して説明する。
【００１７】
図１に示すオフラインＵＰＳシステムは、図３の従来システムと同一の構成要素による商用交流電源１０の入力電圧の監視に加えて、制御回路９が、出力端子８に流れる出力電流を監視し、出力切換条件として入力電圧異常のほかに出力過電流も加えた構成に特徴を有する。
【００１８】
すなわち、制御回路９は、出力端子８に流れる出力電流を監視する出力電流検出手段としての電流監視ポートＰ３を備えている。
【００１９】
上述の構成において、正常運転時には、制御回路９は、正常範囲内の入力電圧と出力電流の検出に基づいて、スイッチ手段としての出力切換リレースイッチ４の共通端子４ａを接点４ｂ側に切り換え、維持している。したがって、出力端子８には、バイパス回路３、出力切換リレースイッチ４を介して商用交流電源１０の交流電圧が供給されている。
【００２０】
一方、出力端子８からの出力電流が過電流状態になった場合には、制御回路は、電流監視ポートＰ３において出力電流が過電流状態にあることを検出すると同時に、上述のように電源インピーダンスの影響で入力電圧が低下したことを電圧監視ポートＰ１で検出する。この場合には、制御回路９は、出力切換リレースイッチ４の共通端子４ａを接点４ｃ側に切り換えず、接点４ｂ側に維持する。その結果、出力端子８には、商用交流電源１０の交流電圧が供給される商用運転が維持される。
【００２１】
また、商用交流電源１０からの入力電圧が低下し、かつ出力電流が過電流状態になっていないことが検出された場合（たとえば、停電時を含む）には、制御回路９は、出力切換リレースイッチ４の共通端子４ａを接点４ｃ側に切り換える。その結果、出力端子８には、バッテリ−６の直流電圧をＤＣ／ＡＣインバータ７で変換した交流電圧が供給される。
【００２２】
図２は、上述のオフラインＵＰＳシステムの動作を示すフローチャートである。まず、制御回路９は、商用交流電源１０からの入力電圧を監視用の電圧レベルに変換し（ステップＳ１）、次いで、入力電圧値Ｖinを確認する（ステップＳ２）。次に、入力電圧値Ｖinがスレショールド値Ｖth以上（Ｖth＜Ｖin）であるか否かを判定する（ステップＳ３）。
【００２３】
ステップ３の答がノー（すなわち、停電時等等の入力電圧低下状態）ならば、次に、制御回路９は、出力端子８における出力電流を監視用の電流レベルに変換し（ステップＳ４）、次いで、出力電流値Ｉoutを確認する（ステップＳ５）。次に、出力電流値Ｉoutがスレショールド値Ｉth以上（Ｉth＜Ｉout）であるか否かを判定する（ステップＳ６）。
【００２４】
ステップＳ６の答がイエス（すなわち、出力過電流状態）ならば、またはステップＳ３の答がイエスならば、制御回路９は、出力切換リレースイッチ４をバイパス回路３側に切り換え維持し（ステップＳ７）、商用交流電源１０の交流電圧を出力端子８に供給する商用運転を行う（ステップＳ８）。
【００２５】
一方、ステップ６の答がノーならば、制御回路９は、出力切換リレースイッチ４をＤＣ／ＡＣインバータ７側に切り換え（ステップＳ９）、バッテリー６の直流電圧をＤＣ／ＡＣインバータ７で変換した交流電圧を出力端子８に供給するインバータ運転を行う（ステップＳ１０）。
【００２６】
このようにして、オフラインＵＰＳシステムは、正常時および過電流時には、商用交流電源１０からの交流電圧を出力端子８に供給する商用運転動作を行い、停電時には、出力切換リレースイッチ４が切換動作して、ＤＣ／ＡＣコンバータ７から給電するインバータ運転を行うオフライン方式の無停電電源装置として働く。したがって、過電流時には出力切換リレースイッチ４が切換動作しないので、出力切換リレースイッチ４の接点の劣化や溶着ならびにＤＣ／ＡＣコンバータ７の半導体素子の破壊を防止することができる。
【００２７】
以上の通り、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用が可能である。
【００２８】
たとえば、上述の実施の形態では、バイパス回路３からの交流電圧とＤＣ／ＡＣインバータ７からの交流電圧を選択的に出力するスイッチ手段として、リレースイッチを用いているが、他のスイッチ素子を使用することもできる。
【００２９】
また、本発明のオフラインＵＰＳシステムは、さらに過負荷保護装置を備えて、たとえば、１１０〜１２０％の過負荷電力時にＵＰＳの動作を停止し、４００〜６００％の出力過電流時には商用運転を維持する構成とすることができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、過電流時におけるスイッチの接点の劣化や溶着ならびにＤＣ／ＡＣコンバータの半導体素子の破壊を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るオフラインＵＰＳシステムの実施の形態を示す回路図である。
【図２】図１のオフラインＵＰＳシステムの動作を示すフローチャートである。
【図３】従来のオフラインＵＰＳシステムの一例を示す回路図である。
【図４】図３のオフラインＵＰＳシステムの動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１    商用交流電源
３    バイパス回路
４    出力切換リレースイッチ（スイッチ手段）
５    ＡＣ／ＤＣコンバータ
６    バッテリー
７    ＤＣ／ＡＣインバータ
８    出力端子
９    制御回路
Ｐ３  電流監視ポート（出力電流検出手段）
【図１】
0003713429.tif 000002
【図２】
0003713429.tif 000003
【図３】
0003713429.tif 000004
【図４】
0003713429.tif 000005