(57)【要約】【課題】  二次電池に蓄えられた電力を十分に活用することが可能な電源装置を提供すること。【解決手段】  直流電力を出力する二次電池（二次電池３０）と、二次電池から供給される直流電力を交流電力に変換する変換手段（スイッチング回路４０ｆ）と、変換手段から出力される交流電力の電圧が所定の目標値になるように制御する制御手段（基準電圧決定回路４０ｃ、三角波発生回路４０ｄ、基準電圧生成回路４０ｅ、ＰＷＭ回路４０ｇ、補償回路４０ｈ、減算回路４０ｉ）と、を有し、制御手段は、二次電池の残量が所定量よりも少なくなった場合には、目標値を減少させる。【選択図】  図２
2006340517.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力を出力する二次電池と、
上記二次電池から供給される直流電力を交流電力に変換する変換手段と、
上記変換手段から出力される交流電力の電圧が所定の目標値になるように制御する制御手段と、を有し、
上記制御手段は、上記二次電池の残量が所定量よりも少なくなった場合には、上記目標値を減少させることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記二次電池の電力の残量が前記所定量以上の場合には前記目標値を一定とし、前記所定量以下になった場合には前記目標値を減少させることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記二次電池の電力の残量が前記所定量よりもさらに少ない他の所定量よりも少なくなった場合には、前記変換手段からの交流電力の出力を停止することを特徴とする請求項２記載の電源装置。
【請求項４】
前記制御手段は、上記二次電池の電力の残量が所定量よりも少なくなった場合には、前記目標値を前記二次電池の残量に応じて徐々に減少させることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項５】
前記制御手段は、上記二次電池の電力の残量が所定量よりも少なくなった場合には、前記目標値を前記二次電池の残量に応じて段階的に減少させることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項６】
前記制御手段は、上記二次電池の電力の残量が所定量よりも少なくなった場合には、前記目標値を所定の値まで急激に減少させることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項７】
二次電池から供給される直流電力を交流電力に変換し、
変換によって得られた交流電力の電圧が所定の目標値になるように制御し、
上記二次電池の電力の残量が所定量よりも少なくなった場合には、上記目標値を減少させることを特徴とする電源制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置および電源制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、無停電電源装置等の電源装置では、特許文献１に示すように、商用電源の停電時には、二次電池に蓄えられている直流電力をインバータにより交流電力に変換して負荷に供給するように構成されている。
【０００３】
図６は、従来の電源装置の構成を示すブロック図である。この図に示すように、従来の電源装置は、二次電池１ａ、三角波発生回路１ｂ、基準電圧生成回路１ｃ、スイッチング回路１ｄ、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）回路１ｅ、補償回路１ｆ、減算回路１ｇ、インダクタ１ｈ、キャパシタ１ｉ、および、負荷１ｊによって構成されている。
【０００４】
ここで、二次電池１ａは、例えば、鉛蓄電池等によって構成され、通常時には図示せぬ商用電源によって充電され、停電時には直流電力をスイッチング回路１ｄに供給する。
【０００５】
三角波発生回路１ｂは、ＰＷＭ用の三角波を発生してＰＷＭ回路１ｅに供給する。基準電圧生成回路１ｃは、出力電圧Ｖｏを定めるための基準電圧を生成して減算回路１ｇに供給する。スイッチング回路１ｄは、ＰＷＭ回路１ｅから供給される駆動信号に応じて二次電池１ａからの直流電力をスイッチングし、交流電力に変換して出力する。
【０００６】
ＰＷＭ回路１ｅは、補償回路１ｆから供給される正弦波と、三角波発生回路１ｂから出力される三角波を比較し、その大小に応じたスイッチング信号を生成し、スイッチング回路１ｄに供給する。補償回路１ｆは、所定の伝達関数を有しており、制御が適正になされるように減算回路１ｇの出力信号を調整する。インダクタ１ｈおよびキャパシタ１ｉは、ローパスフィルタを構成しており、スイッチング回路１ｄからの出力信号に含まれている高調波信号を減衰する。負荷１ｊは、例えば、サーバコンピュータ等であり、交流電力を供給する対象である。
【０００７】
以上のような従来の電源装置では、二次電池１ａの直流電圧Ｖｄと、交流出力電圧Ｖｏとの間には以下の式（１）ような関係が成立する。ただし、Ｍは変調率であり、Ｖｓを補償回路１ｆから出力される正弦波の振幅とし、Ｖｔを三角波発生回路１ｂから出力される三角波の振幅とする。また、Ｍ＝Ｖｓ／Ｖｔとする。
【０００８】
Ｖｏ∝Ｍ・Ｖｄ  ・・・（式１）
【０００９】
したがって、直流電圧Ｖｄの変動に対して、変調率Ｍを制御することにより、交流出力電圧Ｖｏを一定の電圧に保つことができる。
【００１０】
図７は、三角波Ｖｔ、正弦波Ｖｓ、および、スイッチング回路１ｄの出力Ｖｐの時間的な変化を示す図である。図７（Ａ）は、変調率Ｍ≦１である場合を示している。横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示す。また、図７（Ａ）の上側の図は正弦波Ｖｓと三角波Ｖｔを示し、下側の図はスイッチング回路１ｄの出力Ｖｐを示している。図７（Ａ）に示すように、変調率Ｍ≦１である場合には、三角波Ｖｔの最大振幅≧正弦波Ｖｓの最大振幅となり、スイッチング回路１ｄの出力Ｖｐは正弦波Ｖｓの振幅に応じてパルス幅が増減する信号（ＰＷＭ信号）となっている。
【００１１】
一方、図７（Ｂ）は、Ｍ＞１の場合を示している。この場合、三角波Ｖｔの最大振幅＜正弦波Ｖｓの最大振幅となる。スイッチング回路１ｄの出力Ｖｐは、正弦波の出力が正の最大値付近ではパルスがハイの状態を維持し、負の最大値付近ではローの状態を維持している。すなわち、出力Ｖｐはこの付近において波形が歪んだ状態となっている。このような状態になると、出力電圧Ｖｏには低次の高調波が含まれた状態となって、負荷１ｊに対する影響が無視できない。また、この場合、スイッチング回路１ｄは、オンまたはオフの状態を維持し続けるので、制御が外れた状態となる。その結果、例えば、負荷に供給される電圧が正常な範囲を逸脱する場合が生じる。また、図６に示す電源装置を複数並列接続して並列運転を行う場合、制御が外れた状態となったときは、負荷の分担が適切でなくなることが想定される。
【００１２】
したがって、変調率ＭはＭ≦１の範囲において制御を行う必要がある。このため、従来の電源装置では、直流電圧Ｖｄが一定の電圧以下に低下した場合には、Ｍ＞１の範囲となって上述の問題が発生することを回避するために、装置の動作を停止している。
【００１３】
【特許文献１】特開平０５−１４６０９９号公報（要約書、請求項）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、このように直流電圧Ｖｄが一定以下に低下した場合に、装置の動作を停止するように制御すると、二次電池には十分に電力が残っている状態で動作が停止されてしまう。そのため、二次電池の電力を十分に利用することができないという問題点がある。
【００１５】
また、二次電池の電力を十分に利用しないで動作を停止することから、動作時間を確保するためには、二次電池の容量の大きいものを使用する必要があり、コストが高くつくとともに、装置のサイズが大型化してしまうという問題点がある。
【００１６】
本発明は、上記の事情に基づきなされたもので、その目的とするところは、二次電池に蓄えられた電力を十分に活用することが可能な電源装置および電源制御方法を提供しよう、とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上述の目的を達成するため、本発明の電源装置は、直流電力を出力する二次電池と、二次電池から供給される直流電力を交流電力に変換する変換手段と、変換手段から出力される交流電力の電圧が所定の目標値になるように制御する制御手段と、を有し、制御手段は、二次電池の残量が所定量よりも少なくなった場合には、目標値を減少させるようにしている。
【００１８】
このため、二次電池に蓄えられた電力を十分に活用することが可能な電源装置を提供することができる。
【００１９】
また、他の発明の電源装置は、上述の発明に加えて、制御手段が、二次電池の電力の残量が所定量以上の場合には目標値を一定とし、所定量以下になった場合には目標値を減少させるようにしている。このため、二次電池の電力の残量が十分な場合には、一定電圧の交流電力を出力し、残量が少なくなった場合には電圧を減少させることにより歪みのない出力することができるとともに、二次電池に蓄えられた電力を有効に利用できる。
【００２０】
また、他の発明の電源装置は、上述の発明に加えて、制御手段が、二次電池の電力の残量が所定量よりもさらに少ない他の所定量よりも少なくなった場合には、変換手段からの交流電力の出力を停止するようにしている。このため、出力電圧に歪みが発生することを防止できるとともに、二次電池に蓄えられた電力を有効に利用できる。
【００２１】
また、他の発明の電源装置は、上述の発明に加えて、制御手段が、二次電池の電力の残量が所定量よりも少なくなった場合には、目標値を二次電池の残量に応じて徐々に減少させるようにしている。このため、出力電圧を徐々に減少させることにより、出力電圧に歪みが発生することを防止できるとともに、二次電池に蓄えられた電力を有効に利用できる。
【００２２】
また、他の発明の電源装置は、上述の発明に加えて、制御手段が、二次電池の電力の残量が所定量よりも少なくなった場合には、目標値を二次電池の残量に応じて段階的に減少させるようにしている。このため、出力電圧を段階的に減少させることにより、出力電圧に歪みが発生することを防止できるとともに、二次電池に蓄えられた電力を有効に利用できる。
【００２３】
また、他の発明の電源装置は、上述の発明に加えて、制御手段が、二次電池の電力の残量が所定量よりも少なくなった場合には、目標値を所定の値まで急激に減少させるようにしている。このため、出力電圧を急激に減少させることにより、出力電圧に歪みが発生することを防止できるとともに、二次電池に蓄えられた電力を有効に利用できる。
【００２４】
また、本発明の電源制御方法は、二次電池から供給される直流電力を交流電力に変換し、変換によって得られた交流電力の電圧が所定の目標値になるように制御し、二次電池の電力の残量が所定量よりも少なくなった場合には、目標値を減少させるようにしている。
【００２５】
このため、二次電池に蓄えられた電力を十分に活用することが可能な電源制御方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、二次電池に蓄えられた電力を十分に活用することが可能な電源装置および電源制御方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２８】
図１は、本発明の実施の形態に係る電源装置の構成例を示す図である。この図に示すように、本発明の実施の形態に係る電源装置は、コンバータ回路２０、二次電池３０、インバータ回路４０、および、スイッチ５０，６０を主要な構成要素としている。スイッチ５０およびコンバータ回路２０には、商用電源１０が接続され、スイッチ５０，６０には負荷７０が接続される。
【００２９】
ここで、商用電源１０は、例えば、１００Ｖまたは２００Ｖ等の交流電力を供給する電源である。なお、以下では、商用電源１０から出力される交流電圧をＶａｃとする。
【００３０】
コンバータ回路２０は、商用電源１０から供給される交流電力を直流電力に変換する回路であり、例えば、整流回路等によって構成されている。
【００３１】
二次電池３０は、例えば、鉛蓄電池等によって構成され、通常時はコンバータ回路２０から出力される直流電力によって充電され、停電時にはインバータ回路４０に対して直流電力を供給する。なお、以下では、二次電池３０から出力される直流電圧をＶｄとする。
【００３２】
インバータ回路４０は、二次電池３０から供給される直流電力を交流電力に変換して出力する。インバータ回路４０の詳細な構成例については、図２を参照して後述する。なお、以下では、インバータ回路４０から出力される交流電圧をＶｏとする。
【００３３】
スイッチ５０，６０は、図示せぬ制御回路によって制御され、通常時は、スイッチ５０がオンの状態とされ、スイッチ６０がオフの状態とされて商用電源１０からの交流電力が負荷７０に供給される。停電時は、スイッチ５０がオフの状態とされ、スイッチ６０がオンの状態とされてインバータ回路５０からの交流電力が負荷７０に供給される。
【００３４】
負荷７０は、例えば、サーバコンピュータ等によって構成され、通常時は商用電源１０から交流電力が供給され、停電時はインバータ回路４０から交流電力が供給される。この結果、停電中であっても動作を継続することができる。なお、以下では、負荷７０に印加される交流電圧をＶｌとする。
【００３５】
図２は、図１に示すインバータ回路４０の詳細な構成例を示す図である。この図に示すように、インバータ回路４０は、入力端子４０ａ，４０ｂ、基準電圧決定回路４０ｃ、三角波発生回路４０ｄ、基準電圧生成回路４０ｅ、スイッチング回路４０ｆ、ＰＷＭ回路４０ｇ、補償回路４０ｈ、減算回路４０ｉ、インダクタ４０ｊ、キャパシタ４０ｋ、出力端子４０ｌ，４０ｍを主要な構成要素としている。
【００３６】
ここで、入力端子４０ａ，４０ｂは、二次電池３０のプラス端子およびマイナス端子にそれぞれ接続されるとともに、コンバータ回路２０のプラス側出力端子およびマイナス側出力端子にそれぞれ接続される。
【００３７】
制御手段の一部としての基準電圧決定回路４０ｃは、停電時において、二次電池３０から電力の供給が開始された場合に、二次電池３０の出力電圧Ｖｄの電圧に応じた基準電圧を生成するためのレベル信号Ｖｒ０を基準電圧生成回路４０ｅに供給する。
【００３８】
図３（Ａ）は、基準電圧決定回路４０ｃの動作を説明するための図である。この図において、横軸は基準電圧決定回路４０ｃに入力される直流電圧Ｖｄを示している。縦軸は、基準電圧決定回路４０ｃから出力されるレベル信号Ｖｒ０を示している。この図に示すように、基準電圧決定回路４０ｃに入力される電圧が所定量としての第１の閾値Ｅ１以上である場合には、出力信号のレベルは“１”で一定となる。また、第１の閾値Ｅ１以下になると、出力信号のレベルは入力電圧に応じて減少する。そして、電圧が他の所定量としての第２の閾値Ｅ２以下になると、図示せぬ制御回路により、スイッチング回路４０ｆの動作が停止され、交流電力の供給が停止される。
【００３９】
なお、基準電圧決定回路４０ｃとしては、例えば、直流電圧ＶｄをＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換してディジタルデータとして入力する。そして、当該ディジタルデータの値と、出力信号との対応関係を示すテーブルを予め準備しておき、入力されたディジタルデータに対応する値を出力するようにすればよい。また、当該回路を、例えば、オペアンプ等を利用してアナログ回路として構成することも可能である。
【００４０】
三角波発生回路４０ｄは、ＰＷＭ用の三角波（図７参照）を生成し、ＰＷＭ回路４０ｇに供給する。なお、以下では三角波をＶｔで表す。
【００４１】
基準電圧生成回路４０ｅは、基準電圧決定回路４０ｃから出力されるレベル信号Ｖｒ０に応じた正弦波信号としての基準電圧Ｖｒを生成して出力する。具体的には、レベル信号Ｖｒ０の信号レベルが“１”である場合には、定格電圧を出力するための基準電圧が出力され、信号レベルが“０．９”である場合には、定格電圧の９０％の電圧を出力するための基準電圧が出力される。
【００４２】
変換手段としてのスイッチング回路４０ｆは、ＰＷＭ回路４０ｇから供給される駆動信号に応じてスイッチング動作を行い、直流電力を交流電力に変換して出力する。
【００４３】
制御手段の一部としてのＰＷＭ回路４０ｇは、三角波発生回路４０ｄから出力される三角波Ｖｔと、補償回路４０ｈから出力される正弦波Ｖｓとを比較し、例えば、三角波Ｖｔ≦正弦波Ｖｓの場合にはハイのレベル信号を出力し、三角波Ｖｔ＞正弦波Ｖｓの場合にはローのレベル信号を出力する。このようにしてＰＷＭ回路４０ｇから出力された信号は、スイッチング回路４０ｆに駆動信号として供給される。
【００４４】
補償回路４０ｈは、減算回路４０ｉの出力信号に対して所定の伝達関数を有する補償をかけることにより、制御系の特性が所望の特性となるように調整する。
【００４５】
減算回路４０ｉは、基準電圧生成回路４０ｅの出力Ｖｒから出力電圧Ｖｏを減算した結果を補償回路４０ｈに出力する。
【００４６】
インダクタ４０ｊおよびキャパシタ４０ｋは、ローパスフィルタを構成しており、スイッチング回路４０ｆから出力されたＰＷＭ信号に含まれている高調波成分を減衰することにより、出力電圧波形が正弦波に近くなるようにする。
【００４７】
出力端子４０ｌ，４０ｍは、スイッチ６０および負荷７０に接続される。
【００４８】
つぎに、以上の実施の形態の動作について説明する。
【００４９】
通常動作時においては、スイッチ５０がオンの状態とされ、また、スイッチ６０がオフの状態とされる。さらに、インバータ回路４０の動作は停止した状態とされる。その結果、負荷７０には商用電源１０からの交流電力が供給される。このとき、コンバータ回路２０は動作状態とされるので、商用電源１０から供給された交流電力の一部は、直流電力に変換され、二次電池３０を充電する。
【００５０】
このような動作状態において、停電が発生すると、インバータ回路４０が動作を開始する。具体的には、基準電圧決定回路４０ｃは、二次電池３０から供給される直流電圧Ｖｄを入力し、図３（Ａ）に示す表に対応する値を出力する。いまの例では、二次電池３０は未使用であり、満充電の状態であるので、直流電圧Ｖｄとしては第１の閾値Ｅ１よりも十分に大きい値が出力されていることから、基準電圧決定回路４０ｃからは“１”が出力される。
【００５１】
基準電圧生成回路４０ｅは、基準電圧決定回路４０ｃからの出力信号Ｖｒ０に対応した基準電圧を生成して出力する。具体的には、基準電圧決定回路４０ｃの出力が“１”である場合には商用電源１０の定格電圧（例えば、１００Ｖ）に対応した基準電圧（正弦波）を出力する。また、基準電圧決定回路４０ｃの出力が“０．９”である場合には、定格電圧の９０％の電圧（例えば、９０Ｖ）の電圧に対応した基準電圧を出力する。
【００５２】
減算回路４０ｉは、基準電圧生成回路４０ｅからの基準電圧Ｖｒから出力電圧Ｖｏを減算して得られた値を出力する。補償回路４０ｈは、減算回路４０ｉから出力された信号に所定の伝達関数を有する補償をかけ、得られた信号を正弦波信号Ｖｓとして出力する。
【００５３】
ＰＷＭ回路４０ｇは、三角波発生回路４０ｄから出力された三角波信号Ｖｔと、補償回路４０ｈから出力される正弦波信号Ｖｓとを比較し、図７（Ａ）の上側の図に示すように、三角波Ｖｔ≦正弦波Ｖｓの場合にはハイのレベル信号を出力し、三角波Ｖｔ＞正弦波Ｖｓの場合にはローのレベル信号を出力する。
【００５４】
スイッチング回路４０ｆは、ＰＷＭ回路４０ｇから供給された駆動信号に基づいて、二次電池３０から出力される直流電力をスイッチングする。その結果、図７（Ａ）の下側に示す図のようなＰＷＭ信号が出力される。
【００５５】
スイッチング回路４０ｆから出力されたＰＷＭ信号は、インダクタ４０ｊおよびキャパシタ４０ｋによって構成されるローパスフィルタによって高調波成分が減衰される。その結果、ローパスフィルタからは、正弦波信号に近い信号が出力される。
【００５６】
ローパスフィルタから出力された交流電圧Ｖｏは、減算回路４０ｉに供給され、基準電圧生成回路４０ｅから出力される基準電圧Ｖｒとの差分が計算される。補償回路４０ｈおよびＰＷＭ回路４０ｇは、当該差分を相殺するように出力電圧Ｖｏを制御するので、結果として、出力電圧Ｖｏは、商用電源１０の定格電圧とほぼ等しくなる。
【００５７】
インバータ回路４０から交流電力の出力が開始されると、図示せぬ制御回路は、スイッチ５０をオフの状態にし、また、スイッチ６０をオンの状態にする。その結果、インバータ回路４０から出力される交流電力が負荷７０に供給される。なお、商用電源１０が停電してから、インバータ回路４０からの電力の給電が開始されるまでの時間は、十分に短い時間に設定されているので、負荷７０は誤動作等を生じることなく動作を継続する。
【００５８】
停電状態が持続した場合、二次電池３０からの電力の供給が継続する。二次電池３０は、例えば、４０Ａｈ（４０アンペアの電流を１時間連続して出力可能）のように、継続して出力できる電流（電力）の容量が決まっており、電力の残容量が少なくなると、出力される電圧が減少する。これは、例えば、鉛蓄電池の場合、１セルあたりの電圧が、例えば、満充電時に２Ｖであるものが、残量が少なくなってくると、例えば、１．６Ｖ〜１．７Ｖ程度に減少する。
【００５９】
その結果、例えば、直流電圧Ｖｄが第１の閾値であるＥ１以下になったとすると、基準電圧決定回路４０ｃから出力されるレベル信号Ｖｒ０は、直流電圧Ｖｄに応じてその値が小さくなる。なお、第１の閾値であるＥ１としては、例えば、変調率Ｍが“１”に近くなる電圧（例えば、Ｍ＝０．９９となる電圧）とする。
【００６０】
基準電圧決定回路４０ｃからのレベル信号Ｖｒ０の値が“１”から減少すると、基準電圧生成回路４０ｅから出力される基準電圧Ｖｒもレベル信号に応じて減少する。例えば、レベル信号Ｖｒ０の値が“０．９５”になった場合には、基準電圧生成回路４０ｅから出力される基準電圧Ｖｒも定格の９５％の出力電圧Ｖｏに応じた値となる。その結果、インバータ回路４０の出力電圧Ｖｏは、商用電源１０の定格電圧の９５％の電圧が出力されることになる。
【００６１】
直流電圧Ｖｄが変調率Ｍが“１”に近くなる第１の閾値Ｅ１以下になった場合、従来であれば、図７（Ｂ）に示すように出力電圧Ｖｏに歪みが生じることになる。しかしながら、本発明の実施の形態では、直流電圧Ｖｄが第１の閾値Ｅ１以下になると、出力電圧Ｖｏも直流電圧Ｖｄに応じて低下するように制御される。このため、変調率Ｍは“１”以上になることなく推移するので、歪み波形が出力されることはない。
【００６２】
ところで、商用電源１０の品質としては、定格電圧のプラスマイナス１０％程度は許容されている。したがって、負荷７０についても、商用電源の電圧が当該範囲で変動した場合であっても正常に動作するように設計されている。本発明の実施の形態では、出力電圧Ｖｏは、図３（Ａ）に示すように、最大で定格の９０％程度まで減少するが、これは許容範囲に収まっている。このため、二次電池３０の残容量が少なくなって、インバータ回路４０の出力電圧Ｖｏが減少した場合であっても、負荷７０は正常に動作することができる。
【００６３】
停電状態がさらに継続すると、二次電池３０の残量が低下し、直流電圧Ｖｄは第２の閾値であるＥ２以下になる。ここで、Ｅ２としては、例えば、二次電池３０が過放電状態とならない最低の電圧に設定する。具体的には、鉛蓄電池の場合、１つのセルあたりの電圧が１．６Ｖ程度になる電圧に設定する（例えば、１２Ｖの出力の鉛蓄電池の場合は、９．６Ｖ（＝１．６×６）に設定する）。直流電圧Ｖｄが第２の閾値Ｅ２以下になると、図示せぬ制御回路がこれを検出し、スイッチング回路４０ｆの動作を停止する。その結果、負荷７０への交流電力の供給が停止される。なお、直流電圧Ｖｄが第２の閾値Ｅ２以下になった場合に、スイッチング回路４０ｆの動作を停止することにより、二次電池３０が過放電状態となることを防止できる。
【００６４】
図３（Ｂ）は、直流電圧Ｖｄと出力電圧Ｖｏとの関係を示している。この図に示すように、直流電圧Ｖｄと第１の閾値Ｅ１との関係がＶｄ≧Ｅ１である場合には、出力電圧Ｖｏは定格電圧Ｖｎとなる。また、Ｅ２＜Ｖｄ＜Ｅ１である場合には、出力電圧Ｖｏは直流電圧Ｖｄに応じて定格電圧ＶｎからＶｎ×０．９まで減少する。さらに、Ｖｄ≦Ｅ２の状態になると、インバータ回路４０の動作が停止され、二次電池３０が過放電の状態になることを防止する。
【００６５】
従来においては、図４に示すように変調率Ｍが“１”にほぼ等しくなる第１の閾値Ｅ１となった場合には、歪み波が出力されることを防止するため、インバータ回路を停止するようにしていた。このため、二次電池に蓄積されている電力を十分に使用しない状態で、インバータ回路が停止される。一方、本発明の実施の形態では、第２の閾値Ｅ２まで運転を継続することができるので、二次電池３０に蓄積された電力を十分に利用することができる。
【００６６】
以上に説明したように、本発明の実施の形態では、二次電池３０の直流電圧Ｖｄが第１の閾値Ｅ１以下になった場合には、出力電圧Ｖｏが直流電圧Ｖｄに応じて減少するようにした。このため、出力電圧Ｖｏが歪まない範囲を拡大し、二次電池３０に蓄積された電力を十分に利用することが可能になる。
【００６７】
この結果、従来に比較して、同一の容量の二次電池３０を利用した場合には、負荷７０への給電時間を長くすることができる。例えば、二次電池３０として鉛蓄電池を使用した場合、通常であれば１．７Ｖ程度に設定されている動作停止電圧を、過放電となる１．６Ｖ付近まで低下させることにより、従来よりも１０％程度、動作時間を長くすることが可能になる。また、同じ給電時間である場合には、二次電池３０の容量を少なくすることにより、装置の製造コストを低減するとともに、装置全体のサイズを縮小することが可能になる。
【００６８】
また、本発明の実施の形態では、出力電圧Ｖｏの歪みが発生しない二次電池３０の出力電圧の範囲、すなわち、制御が確実に行われている範囲を拡大することができる。このため、本発明の実施の形態の電源装置を並列接続して運転を行う場合、二次電池３０の電圧の広い範囲で、並列運転を確実に行うことが可能になる。
【００６９】
また、例えば、電源装置を二重定格（例えば、２００Ｖおよび２２０Ｖ）とした場合、一般的に、２２０Ｖについては２００Ｖよりも歪みなく動作できる範囲が狭くなる。しかし、本発明の実施の形態を適用すれば、電圧を下げて運転することにより、当該範囲を広くすることができる。
【００７０】
なお、以上の実施の形態は、一例であって、これ以外にも種々の変形実施態様が存在する。例えば、以上の実施の形態では、通常時は商用電源１０から負荷７０に電力を供給するとともに二次電池３０を充電する常時商用給電方式の電源装置を例に挙げて説明したが、インバータ回路４０からの出力を負荷７０に常に供給する常時インバータ方式の電源装置に本発明を適用することも可能である。その場合、通常動作時は、コンバータ回路２０からの出力により二次電池３０を充電するとともに、インバータ回路４０から負荷７０に電力を供給する。そして、停電発生時には、コンバータ回路２０の動作を停止し、インバータ回路４０から負荷７０への電力の供給を継続して行うようにすればよい。
【００７１】
また、以上の実施の形態では、二次電池３０の出力電圧Ｖｄが第１の閾値Ｅ１以下になった場合には、二次電池３０の電圧に応じて出力電圧Ｖｏを直線的に減少させるようにした。しかし、この他にも、例えば、図５（Ａ）に示すように、段階的に減少させるようにしたり、図５（Ｂ）に示すように急激に減少するようにしたりしてもよい。なお、図５（Ｂ）に示すように急減に減少させると、出力電圧Ｖｏが急激に減少するため、負荷７０にストレスが加わる場合も考えられるので、できれば緩やかに減少させる方が望ましい。
【００７２】
また、以上の実施の形態では、二次電池３０として、鉛蓄電池を使用する場合を例に挙げて説明したが、その他の二次電池、例えば、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウム電池等を使用することも可能である。また、場合によっては、一次電池を使用してもよい。
【００７３】
また、以上の実施の形態では、第１の閾値Ｅ１は、変調率Ｍが“１”に近くなる電圧としたが、これ以外の電圧でもよい。例えば、変調率Ｍが、“０．９”になる電圧としてもよい。なお、第２の閾値Ｅ２については、二次電池３０の劣化を防止するために、二次電池３０が過放電状態にならない範囲に設定する必要がある。
【００７４】
また、以上の実施の形態では、第２の閾値Ｅ２における出力電圧Ｖｏを定格電圧の９０％となるようにしたが、これ以外にも、例えば、９５％であったり、８５％であったりしてもよい。負荷７０が正常に動作する範囲であればよい。
【００７５】
また、以上の実施の形態の回路構成は、一例であって、本発明がこのような場合にのみ限定されるものではないことはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明の電源装置は、二次電池を有する無停電電源装置に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施の形態に係る電源装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１に示すインバータ回路の構成例を示すブロック図である。
【図３】（Ａ）は図２に示す基準電圧決定回路の入力出力特性を示す図であり、（Ｂ）は直流電圧と出力電圧の関係を示す図である。
【図４】従来における電源装置の直流電圧と出力電圧の関係を示す図である。
【図５】図２に示す基準電圧決定回路の他の入出力特性を示す図であり、（Ａ）は出力電圧が段階的に減少する場合、（Ｂ）は出力電圧が急激に減少する場合である。
【図６】従来における電源装置の構成例である。
【図７】図６に示す従来の電源装置の動作を示す図であり、（Ａ）は変調率Ｍ≦１の場合の動作を示し、（Ｂ）は変調率Ｍ＞１の場合の動作を示している。
【符号の説明】
【００７８】
３０  二次電池、４０  インバータ回路、４０ｃ  基準電圧決定回路（制御手段の一部）、４０ｄ  三角波発生回路（制御手段の一部）、４０ｅ  基準電圧生成回路（制御手段の一部）、４０ｆ  スイッチング回路（電力変換手段）、４０ｇ  ＰＷＭ回路（制御手段の一部）、４０ｈ  補償回路（制御回路の一部）、４０ｉ  減算回路（制御回路の一部）、７０  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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【図７】
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