(57)【要約】  無停電電源装置は、基本的には第１の半導体スイッチ（３）を用いて常時インバータ給電方式を実行する装置（１）であり、オプション品である第２の半導体スイッチ（２０）が第１の半導体スイッチ（３）に並列接続されて常時バイパス給電方式が選択された場合は第２の半導体スイッチ（２０）を用いて常時バイパス給電方式を実行する装置（１Ａ）となる。したがって、常時インバータ給電方式の無停電電源装置と常時バイパス給電方式の無停電電源装置とを別々に設計して製造する場合に比べ、装置の低コスト化を図ることができる。
2016194126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無停電電源装置であって、
第１の交流電源から供給される第１の交流電力を受ける第１の入力端子と、
第２の交流電源から供給される第２の交流電力を受ける第２の入力端子と、
電力貯蔵装置に接続されるバッテリ端子と、
負荷に接続される出力端子と、
前記第１の入力端子に接続され、前記第１の交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
前記コンバータによって生成された直流電力または前記電力貯蔵装置の直流電力を第３の交流電力に変換するインバータと、
前記第２の入力端子と前記出力端子との間に接続された第１の半導体スイッチと、
前記第１の半導体スイッチに並列接続された第１の機械スイッチと、
第１および第２の給電方式のうちの選択された方の給電方式で前記無停電電源装置を制御する制御装置とを備え、
前記第２の給電方式は、前記第１の半導体スイッチに第２の半導体スイッチが並列接続された場合のみ選択可能となり、
前記第１の給電方式は、前記インバータが正常である場合は、前記インバータによって生成された前記第３の交流電力を前記負荷に供給し、前記インバータが故障した場合は、前記第２の交流電源から供給される前記第２の交流電力を前記第１の半導体スイッチを介して前記負荷に予め定められた時間だけ供給するとともに、前記第２の交流電力を前記第１の機械スイッチを介して前記負荷に供給する給電方式であり、
前記第２の給電方式は、前記第２の交流電源から前記第２の交流電力が正常に供給されている場合は、前記第２の交流電力を前記第２の半導体スイッチを介して前記負荷に供給し、前記第２の交流電源からの前記第２の交流電力の供給が停止された場合は、前記第２の半導体スイッチをオフし、前記インバータによって生成された前記第３の交流電力を前記負荷に供給する給電方式である、無停電電源装置。
【請求項２】
前記第２の半導体スイッチの定格電流値は前記第１の半導体スイッチの定格電流値よりも大きい、請求項１に記載の無停電電源装置。
【請求項３】
前記第２の半導体スイッチは、前記無停電電源装置のオプション品として用意されている、請求項１に記載の無停電電源装置。
【請求項４】
前記第２の半導体スイッチは着脱可能になっている、請求項１に記載の無停電電源装置。
【請求項５】
前記第２の半導体スイッチを設置するためのスペースが用意されている、請求項１に記載の無停電電源装置。
【請求項６】
さらに、前記第１の半導体スイッチの一方端子および他方端子にそれぞれ接続された第１および第２のスイッチ端子を備え、
前記第２の半導体スイッチは前記第１および第２のスイッチ端子間に接続される、請求項１に記載の無停電電源装置。
【請求項７】
さらに、前記第１の半導体スイッチに並列接続された前記第２の半導体スイッチを備える、請求項１に記載の無停電電源装置。
【請求項８】
前記第２の給電方式は、前記第２の交流電源から前記第２の交流電力が正常に供給されている場合において、前記第２の半導体スイッチが故障してオンしないときは前記インバータによって生成された前記第３の交流電力を前記負荷に供給し、さらに、前記インバータも故障したときは、前記第１の機械スイッチをオンし、前記第２の交流電力を前記第１の機械スイッチを介して前記負荷に供給する給電方式である、請求項１に記載の無停電電源装置。
【請求項９】
さらに、前記インバータの出力ノードと前記出力端子との間に接続された第２の機械スイッチを備え、
前記第１の給電方式が選択された場合において、前記インバータが正常であるときは、前記第２の機械スイッチはオンされ、前記インバータが故障したときは、前記第２の機械スイッチはオフされ、
前記第２の給電方式が選択された場合において、前記第２の交流電源から前記第２の交流電力が正常に供給されているときは、前記第２の機械スイッチはオフされ、前記第２の交流電源からの前記第２の交流電力の供給が停止されたときは、前記第２の機械スイッチはオンされる、請求項１に記載の無停電電源装置。
【請求項１０】
さらに、前記第１の交流電源から前記第１の交流電力が正常に供給されている場合は、前記コンバータによって生成された直流電力を前記電力貯蔵装置に供給し、前記第１の交流電源からの前記第１の交流電力の供給が停止された場合は、前記電力貯蔵装置の直流電力を前記インバータに供給する双方向チョッパを備える、請求項１に記載の無停電電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は無停電電源装置に関し、特に、停電が発生した場合でも負荷に対する交流電力の供給を継続することが可能な無停電電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の無停電電源装置は、コンバータ、インバータ、およびバイパス回路を備える。交流電源から交流電力が正常に供給されている通常時は、交流電源から供給される交流電力がコンバータによって直流電力に変換され、その直流電力が電力貯蔵装置に蓄えられるとともにインバータによって交流電力に変換されて負荷に供給される。インバータが故障した場合は、交流電源からの交流電力がバイパス回路を介して負荷に供給される。交流電源からの交流電力の供給が停止された停電時は、電力貯蔵装置の直流電力がインバータによって交流電力に変換されて負荷に供給される（たとえば、特開２０１０−２２０３３９号公報（特許文献１）参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２２０３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のように、通常時はインバータによって生成された交流電力を負荷に供給し、インバータが故障した場合は交流電源からの交流電力をバイパス回路を介して負荷に供給する方式は、常時インバータ給電方式と呼ばれている。この方式は、インバータによって生成される電圧変動が小さな高品質の交流電力を負荷に供給することができるという長所と、インバータで常時、電力損失が発生し、効率が低いという短所とを有する。【０００５】
他の方式として、通常時は交流電源からの交流電力をバイパス回路を介して負荷に供給し、停電時はインバータによって生成された交流電力を負荷に供給する常時バイパス給電方式がある。この方式は、電力損失が小さく、効率が高いという長所と、交流電源から供給される電圧変動が大きな低品質の交流電力が常時、負荷に供給されるという短所とを有する。【０００６】
電力効率よりも負荷に供給する交流電力の品質を重視するユーザは常時インバータ給電方式の無停電電源装置を求め、負荷に供給する交流電力の品質よりも電力効率を重視するユーザは常時バイパス給電方式の無停電電源装置を求める。しかし、常時インバータ給電方式の無停電電源装置と常時バイパス給電方式の無停電電源装置とを別々に設計して製造すると、コスト高になる。【０００７】
それゆえに、この発明の主たる目的は、低コストの無停電電源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る無停電電源装置は、第１の交流電源から供給される第１の交流電力を受ける第１の入力端子と、第２の交流電源から供給される第２の交流電力を受ける第２の入力端子と、電力貯蔵装置に接続されるバッテリ端子と、負荷に接続される出力端子と、第１の入力端子に接続され、第１の交流電力を直流電力に変換するコンバータと、コンバータによって生成された直流電力または電力貯蔵装置の直流電力を第３の交流電力に変換するインバータと、第２の入力端子と出力端子との間に接続された第１の半導体スイッチと、第１の半導体スイッチに並列接続された第１の機械スイッチと、第１および第２の給電方式のうちの選択された方の給電方式で無停電電源装置を制御する制御装置とを備えたものである。第２の給電方式は、第１の半導体スイッチに第２の半導体スイッチが並列接続された場合のみ選択可能となる。第１の給電方式は、インバータが正常である場合は、インバータによって生成された第３の交流電力を負荷に供給し、インバータが故障した場合は、第２の交流電力から供給される第２の交流電力を第１の半導体スイッチを介して負荷に予め定められた時間だけ供給するとともに、第２の交流電力を第１の機械スイッチを介して負荷に供給する給電方式である。第２の給電方式は、第２の交流電源から第２の交流電力が正常に供給されている場合は、第２の交流電力を第２の半導体スイッチを介して負荷に供給し、第２の交流電源からの第２の交流電力の供給が停止された場合は、第２の半導体スイッチをオフし、インバータによって生成された第３の交流電力を負荷に供給する給電方式である。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る無停電電源装置は、基本的には第１の半導体スイッチを用いて第１の給電方式を実行する装置であり、第２の半導体スイッチが第１の半導体スイッチに並列接続されて第２の給電方式が選択された場合は第２の半導体スイッチを用いて第２の給電方式を実行する装置となる。したがって、第１の給電方式の無停電電源装置と第２の給電方式の無停電電源装置とを別々に設計して製造する場合に比べ、装置の低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の一実施の形態による無停電電源装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図２】図１に示した無停電電源装置の使用方法および動作を説明するための回路ブロック図である。
【図３】図２に示した半導体スイッチ３の構成を示す回路図である。
【図４】半導体スイッチ２０が搭載された無停電電源装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図５】図４に示した無停電電源装置の使用方法および動作を説明するための回路ブロック図である。
【図６】図４に示した半導体スイッチ２０の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、この発明の一実施の形態による無停電電源装置１の構成を示す回路ブロック図である。図１では、標準品の半導体スイッチ３（第１の半導体スイッチ）のみが搭載され、オプション品の半導体スイッチ２０（第２の半導体スイッチ）が搭載されていない状態が示されている。
【００１２】
図１において、この無停電電源装置１は、基板２を備える。基板２の表面には、入力端子（第１の入力端子）Ｔ１ａ〜Ｔ１ｃ、バイパス端子（第２の入力端子）Ｔ２ａ〜Ｔ２ｃ、バッテリ端子Ｔ３ａ，Ｔ３ｂ、出力端子Ｔ４ａ〜Ｔ４ｃ、スイッチ端子Ｔ５ａ〜Ｔ５ｃ，Ｔ６ａ〜Ｔ６ｃ、機械スイッチＳ１ａ〜Ｓ１ｃ，Ｓ２ａ〜Ｓ２ｃ，Ｓ３ａ〜Ｓ３ｃ，Ｓ４ａ〜Ｓ４ｃ、半導体スイッチ３、コンバータ４、直流正母線ＰＬ、直流負母線ＮＬ、コンデンサＣ１、インバータ５、双方向チョッパ６、操作部７、および制御装置８が搭載されている。基板２の表面のうちのスイッチ端子Ｔ５ａ〜Ｔ５ｃ，Ｔ６ａ〜Ｔ６ｃの近傍には、オプション品の半導体スイッチ２０を搭載するためのスペースＡが設けられている。
【００１３】
図２は、図１に示した無停電電源装置１の使用方法および動作を説明するための回路ブロック図である。図２に示すように、入力端子Ｔ１ａ〜Ｔ１ｃは、商用交流電源３１（第１の交流電源）から供給される商用周波数の三相交流電力を受ける。バイパス端子Ｔ２ａ〜Ｔ２ｃは、バイパス交流電源３２（第２の交流電源）から供給される商用周波数の三相交流電力を受ける。バイパス交流電源３２は、商用交流電源であっても構わないし、発電機であっても構わない。
【００１４】
バッテリ端子Ｔ３ａ，Ｔ３ｂは、それぞれバッテリ３３（電力貯蔵装置）の正極および負極に接続される。バッテリ３３の代わりにコンデンサが接続されていても構わない。出力端子Ｔ４ａ〜Ｔ４ｃは、負荷３４に接続される。負荷３４は、無停電電源装置１から供給される商用周波数の三相交流電力によって駆動される。スイッチ端子Ｔ５ａ〜Ｔ５ｃ，Ｔ６ａ〜Ｔ６ｃには、オプション品の半導体スイッチ２０が接続される。これについては後述する。
【００１５】
機械スイッチＳ１ａ〜Ｓ１ｃの一方端子はそれぞれ入力端子Ｔ１ａ〜Ｔ１ｃに接続され、それらの他方端子はそれぞれコンバータの３つの入力ノードに接続される。機械スイッチＳ１ａ〜Ｓ１ｃは、制御装置８によって制御され、コンバータ４によって直流電力を生成する場合はオンされ、コンバータ４の運転を停止する場合、たとえば商用交流電源３１からの三相交流電力の供給が停止された停電時にオフされる。
【００１６】
コンバータ４は、制御装置８によって制御され、商用交流電源３１から三相交流電力が供給されている通常時には、商用交流電源３１から機械スイッチＳ１ａ〜Ｓ１ｃを介して供給される三相交流電力を直流電力に変換する。
【００１７】
換言すると、コンバータ４は、通常時は、商用交流電源３１から機械スイッチＳ１ａ〜Ｓ１ｃを介して３つの入力ノードに供給される三相交流電圧を直流電圧に変換し、その直流電圧を２つの出力ノード間に出力する。商用交流電源３１からの三相交流電力の供給が停止された停電時は、コンバータ４の運転は停止される。
【００１８】
直流正母線ＰＬおよび直流負母線ＮＬの一方端はそれぞれコンバータ４の２つの出力ノードに接続され、それらの他方端はそれぞれインバータ５の２つの入力ノードに接続される。コンデンサＣ１は、直流正母線ＰＬと直流負母線ＮＬの間に接続され、直流正母線ＰＬおよび直流負母線ＮＬ間の直流電圧を平滑化させる。コンバータ４によって生成された直流電力は、直流正母線ＰＬおよび直流負母線ＮＬを介してインバータ５に供給されるとともに、双方向チョッパ６に供給される。
【００１９】
双方向チョッパ６は、直流正母線ＰＬおよび直流負母線ＮＬに接続されるとともに、バッテリ端子Ｔ３ａ，Ｔ３ｂに接続される。双方向チョッパ６は、制御装置８によって制御され、商用交流電源３１から三相交流電力が供給されている通常時は、コンバータ４によって生成された直流電力をバッテリ３３に供給し、商用交流電源３１からの三相交流電力の供給が停止された停電時は、バッテリ３３の直流電力をインバータ５に供給する。
【００２０】
換言すると、双方向チョッパ６は、通常時は、コンバータ４によって生成された直流電圧を降圧してバッテリ３３に供給し、停電時は、バッテリ３３の端子間電圧を昇圧してインバータ５に供給する。
【００２１】
インバータ５は、制御装置８によって制御され、商用交流電源３１から三相交流電力が供給されている通常時は、コンバータ４によって生成された直流電力を商用周波数の三相交流電力に変換し、商用交流電源３１からの三相交流電力の供給が停止された停電時は、バッテリ３３から双方向チョッパ６を介して供給される直流電力を商用周波数の三相交流電力に変換する。
【００２２】
換言すると、インバータ５は、通常時は、コンバータ４から２つの入力ノード間に与えられた直流電圧に基づいて商用周波数の三相交流電圧を生成し、生成した三相交流電圧をそれぞれ３つの出力ノードに出力する。インバータ５は、停電時は、バッテリ３３から双方向チョッパ６を介して２つの入力ノード間に与えられた直流電圧に基づいて商用周波数の三相交流電圧を生成し、生成した三相交流電圧をそれぞれ３つの出力ノードに出力する。
【００２３】
機械スイッチ（第２の機械スイッチ）Ｓ２ａ〜Ｓ２ｃの一方端子はそれぞれインバータ５の３つの出力ノードに接続され、それらの他方端子はそれぞれ出力端子Ｔ４ａ〜Ｔ４ｃに接続される。機械スイッチＳ２ａ〜Ｓ２ｃは、制御装置８によって制御され、インバータ５によって生成される交流電力を負荷３４に供給する場合はオンされ、インバータ５によって生成される交流電力の負荷３４への供給を停止する場合、およびインバータ５が故障した場合はオフされる。
【００２４】
機械スイッチ（第１の機械スイッチ）Ｓ３ａ〜Ｓ３ｃの一方端子はそれぞれバイパス端子Ｔ２ａ〜Ｔ２ｃに接続され、それらの他方端子はそれぞれ出力端子Ｔ４ａ〜Ｔ４ｃに接続される。機械スイッチＳ３ａ〜Ｓ３ｃは、制御装置８によって制御され、バイパス交流電源３２からの三相交流電力を負荷３４に供給する場合、たとえばインバータ５が故障した場合はオンされ、バイパス交流電源３２からの三相交流電力を負荷３４に供給しない場合はオフされる。
【００２５】
機械スイッチＳ４ａ〜Ｓ４ｃの一方端子はそれぞれバイパス端子Ｔ２ａ〜Ｔ２ｃに接続され、それらの他方端子はそれぞれ半導体スイッチ３の３つの入力ノードに接続される。機械スイッチＳ４ａ〜Ｓ４ｃは、制御装置８によって制御され、通常はオンされ、たとえば、半導体スイッチ３のメンテナンス時にオフされる。
【００２６】
半導体スイッチ３の３つの出力ノードはそれぞれ出力端子Ｔ４ａ〜Ｔ４ｃに接続される。半導体スイッチ３は、制御装置８によって制御され、通常はオフされ、インバータ５が故障したときに所定時間Ｔｂだけオンされる。低コスト化を図るため、無停電電源装置１の定格電流値よりも小さな定格電流値の半導体スイッチ３が使用されている。このため、負荷電流を常時、半導体スイッチ３に流すことはできない。なお、機械スイッチＳ１ａ〜Ｓ１ｃ，Ｓ２ａ〜Ｓ２ｃ，Ｓ３ａ〜Ｓ３ｃ，Ｓ４ａ〜Ｓ４ｃの定格電流値は半導体スイッチ３の定格電流値よりも十分に大きい。このため、負荷電流を常時、機械スイッチＳ２ａ〜Ｓ２ｃ，Ｓ３ａ〜Ｓ３ｃに流すことができる。
【００２７】
半導体スイッチ３は、図３に示すように、６つのサイリスタ１０を含む。６つのサイリスタ１０のうちの３つのサイリスタ１０のアノードはそれぞれ３つの入力ノード３ａ〜３ｃに接続され、それらのカソードはそれぞれ３つの出力ノード３ｄ〜３ｆに接続される。残りの３つのサイリスタ１０のアノードはそれぞれ３つの出力ノード３ｄ〜３ｆに接続され、それらのカソードはそれぞれ３つの入力ノード３ａ〜３ｃに接続される。
【００２８】
半導体スイッチ３の制御端子３ｇは、制御装置８から信号線ＳＬ１を介して制御信号ＣＮＴ１を受ける。制御信号ＣＮＴ１は、通常は非活性化レベルの「Ｌ」レベルにされ、インバータ５が故障したときに所定時間Ｔｂだけ活性化レベルの「Ｈ」レベルにされる。制御信号ＣＮＴ１が「Ｌ」レベルである場合は各サイリスタ１０はオフされる。各サイリスタ１０は、制御信号ＣＮＴ１が「Ｈ」レベルにされ、かつ順バイアス方向の電圧が印加されている場合にオンされる。なお、サイリスタ１０の代わりにＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）が設けられていても構わない。
【００２９】
半導体スイッチ３の３つの入力ノード３ａ〜３ｃはそれぞれスイッチ端子Ｔ５ａ〜Ｔ５ｃに接続され、半導体スイッチの３つの出力ノード３ｄ〜３ｆはそれぞれスイッチ端子Ｔ６ａ〜Ｔ６ｃに接続される。スイッチ端子Ｔ５ａ〜Ｔ５ｃ，Ｔ６ａ〜Ｔ６ｃについては後述する。
【００３０】
操作部７は、ボタン、スイッチなどを含む。無停電電源装置１の使用者は、操作部７を操作することにより、常時インバータ給電方式（第１の給電方式）と常時バイパス給電方式（第２の給電方式）のうちのいずれかの方式の選択、無停電電源装置１の自動運転の開始および停止の指示、無停電電源装置１の手動運転の開始および停止の指示などを行なうことができる。操作部７は、操作された結果を示す信号を制御装置８に出力する。
【００３１】
制御装置８は、操作部７からの信号、商用交流電源３１から供給される三相交流電圧の瞬時値、バイパス交流電源３２から供給される三相交流電圧の瞬時値、バッテリ３３の端子間電圧の瞬時値、コンデンサＣ１の端子間電圧の瞬時値、出力端子Ｔ４ａ〜Ｔ４ｃの各々の電圧の瞬時値、負荷電流の瞬時値などに基づいて、無停電電源装置１全体を制御する。
【００３２】
次に、オプション品の半導体スイッチ２０が搭載されず、常時インバータ給電方式が選択された無停電電源装置１の動作について説明する。無停電電源装置１の使用者は、操作部７を用いて、常時インバータ給電方式および常時バイパス給電方式のうちの常時インバータ給電方式を選択したものとする。オプション品の半導体スイッチ２０が搭載されていない場合は、常時バイパス給電方式を選択することはできない。
【００３３】
なお、オプション品の半導体スイッチ２０が搭載されていない場合は、操作部７を用いて選択しなくても、自動的に常時インバータ給電方式が選択されるように構成されていても構わない。たとえば、制御装置８は、半導体スイッチ２０用の信号線ＳＬ２（図６参照）が接続されていない場合は半導体スイッチ２０が搭載されていないと判別して常時インバータ給電を実行する。半導体スイッチ２０を搭載しない場合は、出荷時に常時インバータ給電方式に固定しても構わない。
【００３４】
商用交流電源３１から三相交流電力が正常に供給されている通常時は、機械スイッチＳ１ａ〜Ｓ１ｃ，Ｓ２ａ〜Ｓ２ｃ，Ｓ４ａ〜Ｓ４ｃがオンされ、機械スイッチＳ３ａ〜Ｓ３ｃおよび半導体スイッチ３がオフされる。商用交流電源３１から供給される三相交流電力は、コンバータ４によって直流電力に変換される。コンバータ４によって生成された直流電力は、双方向チョッパ６を介してバッテリ３３に蓄えられるとともに、インバータ５によって商用周波数の三相交流電力に変換されて負荷３４に供給される。
【００３５】
通常時においてインバータ５が故障した場合は、半導体スイッチ３および機械スイッチＳ３ａ〜Ｓ３ｃがオンされるとともに、機械スイッチＳ２ａ〜Ｓ２ｃがオフされ、所定時間Ｔｂの経過後に半導体スイッチ３がオフされる。これにより、バイパス交流電源３２からの三相交流電力が機械スイッチＳ３ａ〜Ｓ３ｃを介して負荷３４に供給され、負荷３４の運転が継続される。
【００３６】
商用交流電源３１からの三相交流電力の供給が停止された停電時は、機械スイッチＳ１ａ〜Ｓ１ｃがオフされるとともにコンバータ４の運転が停止され、バッテリ３３の直流電力が双方向チョッパ６を介してインバータ５に供給され、商用周波数の三相交流電力に変換されて負荷３４に供給される。したがって、停電が発生した場合でも、バッテリ３３に直流電力が蓄えられている期間は、負荷３４の運転を継続することができる。
【００３７】
次に、無停電電源装置１にオプション品の半導体スイッチ２０が搭載された場合について説明する。図４は、オプション品の半導体スイッチ２０が搭載された無停電電源装置１Ａの構成を示す回路ブロック図であって、図１と対比される図である。図５は、図４に示した無停電電源装置１Ａの使用方法および動作を説明するための回路ブロック図であって、図２と対比される図である。図６は、半導体スイッチ２０の構成を示す回路図であって、図３と対比される図である。
【００３８】
図４〜図６において、オプション品の半導体スイッチ２０は、スペースＡに配置され、たとえば複数のネジを用いて無停電電源装置１Ａに固定される。半導体スイッチ２０には常時通電されるので、半導体スイッチ２０で発生する熱を放散させるフィン付の冷却器と、冷却器に送風するファンとを設けてもよい。
【００３９】
半導体スイッチ２０の３つの入力ノード２０ａ〜２０ｃはそれぞれスイッチ端子Ｔ５ａ〜Ｔ５ｃに接続され、半導体スイッチ２０の３つの出力ノード２０ｄ〜２０ｆはそれぞれスイッチ端子Ｔ６ａ〜Ｔ６ｃに接続される。たとえば、６本の配線の一方端が半導体スイッチ２０のノード２０ａ〜２０ｆにそれぞれネジ止めされ、それらの他方端がそれぞれスイッチ端子Ｔ５ａ〜Ｔ５ｃ，Ｔ６ａ〜Ｔ６ｃにネジ止めされる。
【００４０】
あるいは、６本の配線の一方端に設けられたコネクタと半導体スイッチ２０のノード２０ａ〜２０ｆに設けられたコネクタとが着脱自在に接続され、それらの他方端に設けられたコネクタとスイッチ端子Ｔ５ａ〜Ｔ５ｃ，Ｔ６ａ〜Ｔ６ｃに設けられたコネクタとが着脱自在に接続されても構わない。
【００４１】
半導体スイッチ２０の制御端子２０ｇは、信号線ＳＬ２を介して制御装置８の制御端子(図示せず)に接続される。たとえば、信号線ＳＬ２の一方端は制御端子２０ｇにネジ止めされ、その他方端は制御装置８にネジ止めされる。あるいは、信号線ＳＬ２の一方端に設けられたコネクタと制御端子２０ｇに設けられたコネクタとが着脱自在に接続され、その他方端に設けられたコネクタと制御装置８に設けられたコネクタとが着脱自在に接続される。このように、半導体スイッチ２０は、基板２に対して着脱可能に設けられる。
【００４２】
半導体スイッチ２０は、図６に示すように、６つのサイリスタ２１を含む。６つのサイリスタ２１のうちの３つのサイリスタ２１のアノードはそれぞれ３つの入力ノード２０ａ〜２０ｃに接続され、それらのカソードはそれぞれ３つの出力ノード２０ｄ〜２０ｆに接続される。残りの３つのサイリスタ２１のアノードはそれぞれ３つの出力ノード２０ｄ〜２０ｆに接続され、それらのカソードはそれぞれ３つの入力ノード２０ａ〜２０ｃに接続される。
【００４３】
半導体スイッチ２０の制御端子２０ｇは、制御装置８から信号線ＳＬ２を介して制御信号ＣＮＴ２を受ける。制御信号ＣＮＴ２は、交流電源３１，３２から三相交流電力が供給されている通常時は、活性化レベルの「Ｈ」レベルにされ、交流電源３１，３２からの三相交流電力の供給が停止された停電時は、非活性化レベルの「Ｌ」レベルにされる。制御信号ＣＮＴ２が「Ｌ」レベルである場合は各サイリスタ２１はオフされる。各サイリスタ２１は、制御信号ＣＮＴ２が「Ｈ」レベルにされ、かつ順バイアス方向の電圧が印加されている場合にオンされる。なお、サイリスタ２１の代わりにＩＧＢＴが設けられていても構わない。
【００４４】
半導体スイッチ２０には常時、負荷電流が流されるので、無停電電源装置１Ａの定格電流値以上の定格電流値の半導体スイッチ２０が使用されている。したがって、半導体スイッチ２０の定格電流値は、半導体スイッチ３の定格電流値よりも大きい。
【００４５】
オプション品の半導体スイッチ２０が搭載された無停電電源装置１Ａは、基本的には、常時バイパス給電方式の無停電電源装置として使用される。無停電電源装置１Ａの使用者は、操作部７を用いて、常時バイパス給電方式を選択する。ただし、半導体スイッチ２０が搭載された場合であっても、操作部７を用いて常時インバータ給電方式を選択することも可能である。制御装置８は、操作部７からの信号に従って無停電電源装置１Ａを制御する。
【００４６】
なお、オプション品の半導体スイッチ２０が搭載された場合は、操作部７を用いて選択しなくても、自動的に常時バイパス給電方式が選択されるように構成されていても構わない。たとえば、制御装置８は、信号線ＳＬ２が接続されている場合は半導体スイッチ２０が搭載されていると判別して常時バイパス給電を実行し、信号線ＳＬ２が接続されていない場合は半導体スイッチ２０が搭載されていないと判別して常時インバータ給電を実行する。
【００４７】
ここでは、無停電電源装置１Ａの使用者が操作部７を用いて常時バイパス給電方式を選択したものとし、バイパス交流電源３２として商用交流電源３１を使用したものとする。図５において、半導体スイッチ２０が搭載されて常時バイパス給電方式が選択された無停電電源装置１Ａでは、機械スイッチＳ１ａ〜Ｓ１ｃは、制御装置８によって制御され、コンバータ４によって直流電力を生成する場合はオンされ、コンバータ４の運転を停止する場合、たとえば交流電源３１，３２からの三相交流電力の供給が停止された停電時にオフされる。
【００４８】
コンバータ４は、制御装置８によって制御され、交流電源３１，３２から三相交流電力が供給されている通常時は、交流電源３１から機械スイッチＳ１ａ〜Ｓ１ｃを介して供給される三相交流電力を直流電力に変換し、交流電源３１，３２からの三相交流電力の供給が停止された停電時は、その運転が停止される。
【００４９】
双方向チョッパ６は、制御装置８によって制御され、交流電源３１，３２から三相交流電力が供給されている通常時は、コンバータ４によって生成された直流電力をバッテリ３３に供給し、交流電源３１，３２からの三相交流電力の供給が停止された停電時は、バッテリ３３の直流電力をインバータ５に供給する。
【００５０】
インバータ５は、制御装置８によって制御され、交流電源３１，３２から三相交流電力が供給されている通常時は、その運転が停止され、交流電源３１，３２からの三相交流電力の供給が停止された停電時は、バッテリ３３から双方向チョッパ６を介して供給される直流電力を商用周波数の三相交流電力に変換する。
【００５１】
機械スイッチＳ２ａ〜Ｓ２ｃは、制御装置８によって制御され、インバータ５によって生成される直流電力を負荷３４に供給する場合はオンされ、インバータ５によって生成される直流電力の負荷３４への供給を停止する場合、およびインバータ５が故障した場合はオフされる。
【００５２】
機械スイッチＳ３ａ〜Ｓ３ｃは、制御装置８によって制御され、交流電源３１，３２から三相交流電力が供給されている通常時において、半導体スイッチ２０およびインバータ５がともに故障した場合にオンされ、それ以外の期間はオフされる。機械スイッチＳ４ａ〜Ｓ４ｃは、制御装置８によって制御され、通常はオンされ、たとえば、半導体スイッチ３，２０のメンテナンス時にオフされる。
【００５３】
半導体スイッチ３は、制御装置８によって制御され、交流電源３１，３２から三相交流電力が供給されている通常時において、半導体スイッチ２０およびインバータ５がともに故障した場合に所定時間Ｔｂだけオンされ、それ以外の期間はオフされる。
【００５４】
次に、オプション品の半導体スイッチ２０が搭載されて常時バイパス給電方式が選択された無停電電源装置１Ａの動作について説明する。交流電源３１，３２から三相交流電力が正常に供給されている通常時は、機械スイッチＳ１ａ〜Ｓ１ｃ，Ｓ４ａ〜Ｓ４ｃおよび半導体スイッチ２０がオンされ、機械スイッチＳ２ａ〜Ｓ２ｃ，Ｓ３ａ〜Ｓ３ｃおよび半導体スイッチ３がオフされる。
【００５５】
バイパス交流電源３２から供給される三相交流電力は、機械スイッチＳ４ａ〜Ｓ４ｃおよび半導体スイッチ２０を介して負荷３４に供給され、負荷３４が運転される。商用交流電源３１から供給される三相交流電力は、コンバータ４によって直流電力に変換され、双方向チョッパ６を介してバッテリ３３に蓄えられる。インバータ５は、スタンバイ状態にされる。
【００５６】
通常時において半導体スイッチ２０が故障してオフ状態になった場合は、機械スイッチＳ２ａ〜Ｓ２ｃがオンされ、コンバータ４によって生成された直流電力がインバータ５によって三相交流電力に変換され、その三相交流電力が機械スイッチＳ２ａ〜Ｓ２ｃを介して負荷３４に供給され、負荷３４の運転が継続される。さらに、インバータ５が故障した場合は、半導体スイッチ３および機械スイッチＳ３ａ〜Ｓ３ｃがオンされるとともに、機械スイッチＳ２ａ〜Ｓ２ｃがオフされ、所定時間Ｔｂの経過後に半導体スイッチ３がオフされる。これにより、バイパス交流電源３２からの三相交流電力が機械スイッチＳ３ａ〜Ｓ３ｃを介して負荷３４に供給され、負荷３４の運転が継続される。
【００５７】
交流電源３１，３２からの三相交流電力の供給が停止された停電時は、半導体スイッチ２０がオフされてバイパス交流電源３２と負荷３４が電気的に切り離され、機械スイッチＳ１ａ〜Ｓ１ｃがオフされるとともにコンバータ４の運転が停止される。さらに、機械スイッチＳ２ａ〜Ｓ２ｃがオンされ、バッテリ３３の直流電力が双方向チョッパ６を介してインバータ５に供給され、インバータ５によって商用周波数の三相交流電力に変換されて負荷３４に供給される。したがって、停電が発生した場合でも、バッテリ３３に直流電力が蓄えられている期間は、負荷３４の運転を継続することができる。
【００５８】
オプション品の半導体スイッチ２０が搭載された場合において常時インバータ給電方式が選択されたときは、半導体スイッチ２０がオフ状態に固定される。他の動作は、半導体スイッチ２０が搭載されずに常時インバータ給電方式が選択された場合と同じであるので、その説明は繰り返さない。
【００５９】
以上のように、この実施の形態では、オプション品である半導体スイッチ２０が搭載されない無停電電源装置１は、出荷量の多い常時インバータ給電方式の無停電電源装置として出荷される。無停電電源装置１には、オプション品として半導体スイッチ２０が用意され、その半導体スイッチ２０を配置するスペースＡと、その半導体スイッチ２０を接続するスイッチ端子Ｔ５ａ〜Ｔ５ｃ，Ｔ６ａ〜Ｔ６ｃとが基板２に予め用意されている。
【００６０】
オプション品である半導体スイッチ２０が搭載された無停電電源装置１Ａは、基本的には、出荷量が少ない常時バイパス給電方式の無停電電源装置として出荷される。無停電電源装置１Ａは、常時インバータ給電方式の無停電電源装置としても使用可能である。したがって、常時インバータ給電方式の無停電電源装置と常時バイパス給電方式の無停電電源装置とを別々に設計して製造する場合に比べ、装置の低コスト化を図ることができる。
【００６１】
なお、この実施の形態では、オプション品の半導体スイッチ２０が搭載されて常時バイパス給電方式が選択された場合において、交流電源３１，３２から三相交流電力が供給されている通常時では、半導体スイッチ２０をオンさせるとともに機械スイッチＳ２ａ〜Ｓ２ｃをオフさせた。しかし、この方法では、交流電源３１，３２からの三相交流電力の供給が停止されてから、インバータ５によって生成された三相交流電力を機械スイッチＳ２ａ〜Ｓ２ｃを介して負荷３４に供給するまで、若干の時間が必要となる。
【００６２】
そこで、通常時において、半導体スイッチ２０および機械スイッチＳ２ａ〜Ｓ２ｃをオンさせるとともに、インバータ５から三相交流電圧のみが出力され、三相交流電流が出力されない状態にインバータ５を維持してもよい。この場合は、交流電源３１，３２からの三相交流電力の供給が停止されたとき、インバータ５から負荷３４に三相交流電力を即座に供給することができる。この場合は、さらに、機械スイッチＳ２ａ〜Ｓ２ｃを除去し、インバータ５の３つの出力ノードをそれぞれ出力端子Ｔ４ａ〜Ｔ４ｃに接続しても構わない。
【００６３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明でなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６４】
１，１Ａ  無停電電源装置、２  基板、Ｔ１ａ〜Ｔ１ｃ  入力端子、Ｔ２ａ〜Ｔ２ｃ  バイパス端子、Ｔ３ａ，Ｔ３ｂ  バッテリ端子、Ｔ４ａ〜Ｔ４ｃ  出力端子、Ｔ５ａ〜Ｔ５ｃ，Ｔ６ａ〜Ｔ６ｃ  スイッチ端子、Ｓ１ａ〜Ｓ１ｃ，Ｓ２ａ〜Ｓ２ｃ，Ｓ３ａ〜Ｓ３ｃ，Ｓ４ａ〜Ｓ４ｃ  機械スイッチ、３，２０  半導体スイッチ、４  コンバータ、ＰＬ  直流正母線、ＮＬ  直流負母線、Ｃ１  コンデンサ、５  インバータ、６  双方向チョッパ、７  操作部、８  制御装置、１０，２１  サイリスタ、Ａ  スペース、３１  商用交流電源、３２  バイパス交流電源、３３  負荷。
【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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【国際調査報告】
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