(57)【要約】【課題】  既存のスイッチを流用して、２系統入力及び２系統出力に対応できる電力変換装置を提供する。【解決手段】  第１の交流入力１１からの交流入力を開閉する第１のスイッチ１、直流電力に変換するコンバータ２、直流電力を交流電力に変換するインバータ３、第２のスイッチ４が順に接続され、コンバータ２の出力と直流電源１０との間に接続された第３のスイッチ５と、第２の交流入力１２に接続される第４のスイッチ６と、第４のスイッチ６に並列に接続され第１の交流入力から第２の交流入力の交流電力への切り換えを瞬断なく行う半導体スイッチ７と、第１の交流入力１１を開閉する第５のスイッチ９ａと、第２の交流入力１２を開閉する第６のスイッチ９ｂと、第１の交流出力３０の開閉を行う第７のスイッチ９ｃと、第２の交流出力４０の開閉を行う第８のスイッチ９ｄを備えた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の交流入力からの交流電力を直流電力に変換するコンバータと、上記コンバータの入力側に接続された第１のスイッチと、上記コンバータの出力である直流電力を交流電力に変換するインバータと、上記インバータの出力側に接続された第２のスイッチと、上記コンバータの出力と直流電源入力との間に接続された第３のスイッチと、第２の交流入力に接続され、上記第２のスイッチと連動して動作し、上記第１の交流入力から上記第２の交流入力の交流電力に切り換える第４のスイッチと、上記第４のスイッチに並列に接続され上記交流電力の切り換えを瞬断なく行う半導体スイッチと、上記第１のスイッチの入力側に接続され、上記第１の交流入力を開閉する第５のスイッチと、上記第４のスイッチの入力側に接続され、上記第２の交流入力を開閉する第６のスイッチと、上記第２のスイッチ及び上記第４のスイッチの出力側に接続され、第１の交流出力の開閉を行う第７のスイッチと、上記第７のスイッチの入力側から分岐された配線上に配置され、第２の交流出力の開閉を行う第８のスイッチとを備えた電力変換装置。
【請求項２】
第１の交流入力からの交流電力を直流電力に変換するコンバータと、上記コンバータの入力側に接続された第１のスイッチと、上記コンバータの出力である直流電力を交流電力に変換するインバータと、上記インバータの出力側に接続された第２のスイッチと、上記コンバータの出力と直流電源入力との間に接続された第３のスイッチと、第２の交流入力に接続され、上記第２のスイッチと連動して動作し、上記第１の交流入力から上記第２の交流入力の交流電力に切り換える第４のスイッチと、上記第４のスイッチに並列に接続され上記交流電力の切り換えを瞬断なく行う半導体スイッチと、上記第１のスイッチの入力側に接続され、上記第１の交流入力を開閉する第５のスイッチと、上記第４のスイッチの入力側に接続され、上記第２の交流入力を開閉する第６のスイッチと、上記第２のスイッチ及び上記第４のスイッチの出力側に接続され、第１の交流出力の開閉を行う第７のスイッチとを備え、上記第５のスイッチと上記第６のスイッチの上記交流入力側と反対となる側を配線により接続したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
上記第５のスイッチと上記第６のスイッチの上記交流入力側と反対となる側を配線により接続したことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、交流電源を所望の電圧、周波数に変換する電力変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電力変換装置のうち、交流電力を直流に順変換するコンバータ及びこのコンバータの出力を交流に逆変換するインバータと、上記交流電力が停電したときインバータに直流を供給する直流電源を備えた電源装置は、安定した電源を得られることから、無停電電源装置（以下、ＵＰＳと呼ぶ；Uninterruptible Power Supply）として利用されている。
【０００３】
図４は従来のこの種の電力変換装置を示す回路図である（例えば特許文献１参照）。図４において、交流入力１２０を開閉するスイッチ１０１には、交流電力を所望の直流電圧に変換するコンバータ１０２と、直流電圧を所望の交流電圧に変換するインバータ１０３と、交流出力を開閉するスイッチ１０４が順に接続されている。このうち、コンバータ１０２とインバータ１０３の間には、配線用遮断器（ＭＣＣＢ）１０５を介して直流電源１１０が接続されている。一方、予備の交流入力１２１には、交流入力を開閉するスイッチ１０６と、このスイッチ１０６より早くＯＮできる半導体スイッチ１０７とが並列に接続されているバイパス給電回路が設けられている。上記半導体スイッチ１０７は、上記スイッチ１０４及び上記スイッチ１０６と連動して交流出力を断することなく切り換える機能を有する。上記スイッチ１０１、コンバータ１０２、インバータ１０３、スイッチ１０４、配線用遮断器１０５、直流電源１１０、スイッチ１０６並びに半導体スイッチ１０７は、まとめて無停電電源装置（ＵＰＳ）の基本機能を表しており回路ブロック１０８として示される。
【０００４】
１０９ａは上記スイッチ１０１の入力側に位置し、交流入力１２０を開閉できるスイッチである。１０９ｂは上記スイッチ１０６の入力側に位置し、交流入力１２１を開閉できるスイッチである。１０９ｃは通常ＯＮ状態に固定のスイッチであり、回路ブロック８の交流出力側に位置している。１０９ｄは交流入力１２１から交流出力１３０へバイパスする接続線に設けられた通常ＯＦＦ状態に固定のスイッチである。ここで、ＵＰＳの基本機能である回路ブロック８の修理（メンテナンス）の時に、スイッチ１０９ｄをオン、スイッチ１０９ａをオフ、スイッチ１０９ｂをオフすることで、回路ブロック８に電圧を加えることなく、交流出力１３０を出力できる。そして、スイッチ１０９ａ〜１０９ｄ及び回路ブロック８をＵＰＳ盤１５０として構成している。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１８９４７４号公報（図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の電力変換装置は例えば図４のように構成されており、交流入力用としてスイッチ１０９ａ及びスイッチ１０９ｂの２個、交流出力用としてスイッチ１０９ｃ及び１０９ｄの２個の合計４個のスイッチを配置しているが、これらのスイッチはＵＰＳ基本機能の回路ブロック８をメンテナンスするためだけにしか利用できなかった。また、図５に示すように、高い信頼性を要求するシステムにおいては、ＵＰＳ盤の交流出力を２系統とする場合が多い。この場合、従来のシステムでは、ＵＰＳ盤の二次側に２系統の切換スイッチ１０９ｅ及び１０９ｆを、上記ＵＰＳ盤１５０とは別の盤１６０として設置する必要があった。すなわち、切換スイッチ用の盤１６０を別途設置する必要があるため、寸法が大きくかつ経済性の悪いシステムになる等の問題点があった。
【０００７】
この発明は、上記のような従来の課題を解消するためになされたものであり、既存の４個のスイッチを流用して、２系統入力に対応でき、また２系統出力に対応できる電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明に係る電力変換装置は、第１の交流入力からの交流電力を直流電力に変換するコンバータと、コンバータの入力側に接続された第１のスイッチと、コンバータの出力である直流電力を交流電力に変換するインバータと、インバータの出力側に接続された第２のスイッチと、コンバータの出力と直流電源入力との間に接続された第３のスイッチと、第２の交流入力に接続され、第２のスイッチと連動して動作し、第１の交流入力から第２の交流入力の交流電力に切り換える第４のスイッチと、第４のスイッチに並列に接続され上記交流電力の切り換えを瞬断なく行う半導体スイッチと、第１のスイッチの入力側に接続され、第１の交流入力を開閉する第５のスイッチと、第４のスイッチの入力側に接続され、第２の交流入力を開閉する第６のスイッチと、第２のスイッチ及び第４のスイッチの出力側に接続され、第１の交流出力の開閉を行う第７のスイッチと、第７のスイッチの入力側から分岐された配線上に配置され、第２の交流出力の開閉を行う第８のスイッチとを備えたものである。
【０００９】
第２の発明に係る電力変換装置は、第１の交流入力からの交流電力を直流電力に変換するコンバータと、コンバータの入力側に接続された第１のスイッチと、コンバータの出力である直流電力を交流電力に変換するインバータと、インバータの出力側に接続された第２のスイッチと、コンバータの出力と直流電源入力との間に接続された第３のスイッチと、第２の交流入力に接続され、第２のスイッチと連動して動作し、第１の交流入力から第２の交流入力の交流電力に切り換える第４のスイッチと、第４のスイッチに並列に接続され上記交流電力の切り換えを瞬断なく行う半導体スイッチと、第１のスイッチの入力側に接続され、第１の交流入力を開閉する第５のスイッチと、第４のスイッチの入力側に接続され、第２の交流入力を開閉する第６のスイッチと、第２のスイッチ及び第４のスイッチの出力側に接続され、第１の交流出力の開閉を行う第７のスイッチとを備え、第５のスイッチと第６のスイッチの交流入力側と反対となる側を配線により接続するものである。
【発明の効果】
【００１０】
第１の発明に係る電力変換装置によれば、交流出力側に第７のスイッチ及び第８のスイッチを配置したので、第７のスイッチ及び第８のスイッチのいずれか一方のスイッチをオフさせることにより、いずれか他方のスイッチの二次側の回路をメンテナンスしながら、他方のスイッチの二次側の負荷に電力が供給できる効果がある。また、既存のスイッチを流用して、２系統入力及び２系統出力に対応できる電力変換装置を得ることができる。
【００１１】
第２の発明に係る電力変換装置によれば、交流入力側に第５のスイッチ及び第６のスイッチを配置し、第５のスイッチ及び第６のスイッチの交流入力側と反対となる側を配線により接続したので、第５のスイッチ及び第６のスイッチのいずれか一方のスイッチをオフさせることにより、他方のスイッチの交流入力側の回路を無電圧にしてメンテナンスしながら、負荷への電力供給を維持でき、経済性の優れた電力変換装置を提供することができる。また、既存のスイッチを流用して、２系統入力に対応できる電力変換装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。
【００１３】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による電力変換装置の回路構成を示す図である。図１において、第１の交流入力１１を開閉する第１のスイッチ１には、交流電力を所望の直流電圧に変換するコンバータ２と、直流電圧を所望の交流電圧に変換するインバータ３と、交流出力を開閉する第２のスイッチ４が順に接続されている。このうち、コンバータ２とインバータ３の間には、配線用遮断器（ＭＣＣＢ）である第３のスイッチ５を介して直流電源１０が接続されている。一方、第２の交流入力１２には、上記第２のスイッチ４と連動して交流入力を開閉する第４のスイッチ６と、第４のスイッチ６より早くＯＮできる半導体スイッチ７とが並列に接続されているバイパス給電回路が設けられている。上記半導体スイッチ７は、上記第２のスイッチ４及び上記第４のスイッチ６と連動して交流出力を断することなく切り換える機能を有する。上記第１のスイッチ１、コンバータ２、インバータ３、第２のスイッチ４、第３のスイッチ５、直流電源１０、第４のスイッチ６及び半導体スイッチ７は、まとめて無停電電源装置（ＵＰＳ）の基本機能を表しており回路ブロック８として示される。
【００１４】
第５のスイッチ９ａは第１のスイッチ１の入力側に配置され、第１の交流入力１１の開閉を行うスイッチである。第６のスイッチ９ｂは第４のスイッチ６の入力側に配置され、第２の交流入力１２の開閉を行うスイッチである。第７のスイッチ９ｃは回路ブロック８の交流出力側に配置され、第１の交流出力３０の開閉を行うスイッチである。第８のスイッチ９ｄは同じく回路ブロック８の交流出力側に配置されると共に、第７のスイッチ９ｃの入力側から分岐された配線２０ａ上に配置され、第２の交流出力４０の開閉を行うスイッチである。
【００１５】
すなわち、本実施の形態においては、従来の図４に示すスイッチ１０９ｄについて、スイッチ１０９ｄの入力側からスイッチ１０９ｂの入力側に接続している配線をスイッチ１０９ｄの入力側にワタリ配線２０ａとして接続変更している。
【００１６】
次に、図１に示す電力変換装置の動作について説明する。定常時は、第５のスイッチ９ａ、第１のスイッチ１及び第２のスイッチ４がＯＮされ、第１の交流入力１１から供給された電力はコンバータ２により直流電力に変換され、第３のスイッチ５を介して直流電源１０を充電すると共に、インバータ３に直流電力を供給する。インバータ３は入力された直流電力を交流に変換し、第２のスイッチ４を介して交流出力側に出力される。
【００１７】
第１の交流入力１１の電源に停電などの異常が発生した場合には、コンバータ２が停止すると同時に、第５のスイッチ５を介して直流電源１０から直流電力が供給されインバータ３により交流に変換して交流出力側に出力される。
【００１８】
上記第１のスイッチ１、コンバータ２、インバータ３及び第２のスイッチ４を結ぶ回路において過負荷状態等の異常を検出すると、直ちに半導体スイッチ７を閉路し、第２のスイッチ４を開路して第４のスイッチ６を閉路し、半導体スイッチ７を開路することにより、第６のスイッチ９ｂ及び第４のスイッチ６を結ぶバイパス給電回路への切り換えが無瞬断で行われ、第２の交流入力１２からの交流電力が交流出力側に出力される。
【００１９】
ここで、交流出力側の第７のスイッチ９ｃがオン、第８のスイッチ９ｄがオフの場合、第８のスイッチ９ｄの二次側の回路をメンテナンスしながら、第７のスイッチ９ｃの二次側の負荷に電力が供給できる。その逆に、第７のスイッチ９ｃがオフ、第８のスイッチ９ｄがオンの場合、第７のスイッチ９ｃの二次側の回路をメンテナンスしながら第８のスイッチ９ｄの二次側の負荷に電力を供給できる。つまり、交流出力側にスイッチを２個配置しているため、それぞれ一方の回路を無電圧にしたまま、負荷への電力供給を維持できる構成となっている。
【００２０】
上記実施の形態１では、第８のスイッチ９ｄの１次側の配線２０ａを第７のスイッチ９ｃの１次側に接続することにより、交流出力につながる一方の負荷への電力供給を維持したまま、他方の出力回路のメンテナンスが可能になるため、信頼性の高いシステムを提供することができる。また、既存のスイッチを流用して、２系統入力及び２系統出力に対応できる電力変換装置を得ることができる。
【００２１】
なお、上記実施の形態では、交流出力側にスイッチを２個配置した例を示したが、交流出力側にスイッチを複数個配置し、所定の負荷側回路を無電圧にしたまま、それ以外の負荷への電力供給を維持できるようにしても良い。
【００２２】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２による電力変換装置の回路構成を示す図である。本実施の形態の電力変換装置において、第１の交流入力１１を開閉する第１のスイッチ１には、交流電力を所望の直流電圧に変換するコンバータ２と、直流電圧を所望の交流電圧に変換するインバータ３と、交流出力を開閉する第２のスイッチ４が順に接続されている。このうち、コンバータ２とインバータ３の間には、配線用遮断器（ＭＣＣＢ）である第３のスイッチ５を介して直流電源１０が接続されている。一方、第２の交流入力１２には、上記第２のスイッチ４と連動して交流入力を開閉する第４のスイッチ６と、第４のスイッチ６より早くＯＮできる半導体スイッチ７とが並列に接続されているバイパス給電回路が設けられている。上記半導体スイッチ７は、上記第２のスイッチ４及び上記第４のスイッチ６と連動して交流出力を断することなく切り換える機能を有する。上記第１のスイッチ１、コンバータ２、インバータ３、第２のスイッチ４、第３のスイッチ５、直流電源１０、第４のスイッチ６及び半導体スイッチ７は、まとめて無停電電源装置（ＵＰＳ）の基本機能を表しており回路ブロック８として示される。
【００２３】
第５のスイッチ９ａは第１のスイッチ１の入力側に配置され、第１の交流入力１１を開閉できるスイッチである。第６のスイッチ９ｂは第４のスイッチ６の入力側に配置され、第２の交流入力１２を開閉できるスイッチである。そして、第５のスイッチ９ａと第６のスイッチ９ｂの交流入力側と反対側をワタリによる配線２０ｂにより接続している。第７のスイッチ９ｃは回路ブロック８の交流出力側に配置され、第１の交流出力３０の開閉を行うスイッチである。
【００２４】
すなわち、本実施の形態では、第５のスイッチ９ａと第６のスイッチ９ｂの電源側と反対側をワタリによる配線２０ｂにより接続し、第８のスイッチ９ｄとその接続線２０ａを削除している点が、上記実施の形態１と相違する。
【００２５】
本実施の形態では、第５のスイッチ９ａをオン、第６のスイッチ９ｂをオフさせた場合、第２の交流入力１２側（第６のスイッチ９ｂの交流入力側）に配線用遮断器（ＭＣＣＢ）、トランス等の回路があった場合、その部分のメンテナンスが可能となる。また、逆に第５のスイッチ９ａをオフ、第６のスイッチ９ｂをオンさせた場合、第１の交流入力１１の電源をオフしても、ＵＰＳ機能を有する回路ブロック８の入力電力は確保されたまま、第１の交流入力１１側（第５のスイッチ９ａの交流入力側）に配線用遮断器（ＭＣＣＢ）、トランス等の回路があった場合、その部分のメンテナンスが可能となる。
【００２６】
以上のように本実施の形態によれば、交流入力側に第５のスイッチ９ａ及び第６のスイッチ９ｂを配置し、第５のスイッチ９ａ及び第６のスイッチ９ｂの交流入力側と反対となる側を配線２０ｂにより接続したので、第５のスイッチ９ａ及び第６のスイッチ９ｂのいずれか一方のスイッチをオフさせることにより、他方のスイッチの交流入力側の回路を無電圧にしてメンテナンスしながら、負荷への電力供給を維持でき、経済性の優れた電力変換装置を提供することができる。また、既存のスイッチを流用して、２系統入力に対応できる電力変換装置を得ることができる。
【００２７】
実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３による電力変換装置の回路構成を示す図である。本実施の形態の電力変換装置において、第１の交流入力１１を開閉する第１のスイッチ１には、交流電力を所望の直流電圧に変換するコンバータ２と、直流電圧を所望の交流電圧に変換するインバータ３と、交流出力を開閉する第２のスイッチ４が順に接続されている。このうち、コンバータ２とインバータ３の間には、配線用遮断器（ＭＣＣＢ）である第３のスイッチ５を介して直流電源１０が接続されている。一方、第２の交流入力１２には、上記第２のスイッチ４と連動して交流入力を開閉する第４のスイッチ６と、第４のスイッチ６より早くＯＮできる半導体スイッチ７とが並列に接続されているバイパス給電回路が設けられている。上記半導体スイッチ７は、上記第２のスイッチ４及び上記第４のスイッチ６と連動して交流出力を断することなく切り換える機能を有する。上記第１のスイッチ１、コンバータ２、インバータ３、第２のスイッチ４、第３のスイッチ５、直流電源１０、第４のスイッチ６及び半導体スイッチ７は、まとめて無停電電源装置（ＵＰＳ）の基本機能を表しており回路ブロック８として示される。
【００２８】
第５のスイッチ９ａは第１のスイッチ１の入力側に配置され、第１の交流入力１１を開閉できるスイッチである。第６のスイッチ９ｂは第４のスイッチ６の入力側に配置され、第２の交流入力１２を開閉できるスイッチである。そして、第５のスイッチ９ａと第６のスイッチ９ｂの交流入力側と反対となる側をワタリによる配線２０ｂにより接続している。また、第７のスイッチ９ｃは回路ブロック８の交流出力側に配置され、第１の交流出力３０の開閉を行うスイッチである。第８のスイッチ９ｄは同じく回路ブロック８の交流出力側に配置されると共に、第７のスイッチ９ｃの入力側から分岐された配線２０ａ上に配置され、第２の交流出力４０の開閉を行うスイッチである。
【００２９】
以上のように本実施の形態によれば、交流出力側に第７のスイッチ９ｃ及び第８のスイッチ９ｄを配置したので、第７のスイッチ９ｃ及び第８のスイッチ９ｄのいずれか一方のスイッチをオフさせることにより、いずれか他方のスイッチの二次側の回路をメンテナンスしながら、他方のスイッチの二次側の負荷に電力が供給できる効果がある。
【００３０】
また、交流入力側に第５のスイッチ９ａ及び第６のスイッチ９ｂを配置し、これら第５のスイッチ９ａ及び第６のスイッチ９ｂの交流入力側と反対となる側を配線２０ｂにより接続したので、第５のスイッチ９ａ及び第６のスイッチ９ｂのいずれか一方のスイッチをオフさせることにより、他方のスイッチの交流入力側の回路を無電圧にしてメンテナンスしながら、負荷への電力供給を維持でき、経済性の優れた電力変換装置を提供することができる。
【００３１】
さらに、既存のスイッチを流用して、２系統入力及び２系統出力に対応できる電力変換装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明の実施の形態１による電力変換装置の回路構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態２による電力変換装置の回路構成を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態３による電力変換装置の回路構成を示す図である。
【図４】従来のこの種の電力変換装置を示す回路図である。
【図５】従来のこの種の電力変換装置を示す回路図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  第１のスイッチ、２  コンバータ、３  インバータ、４  第２のスイッチ、
５  第３のスイッチ、６  第４のスイッチ、７  半導体スイッチ、８  回路ブロック、
９ａ  第５のスイッチ、９ｂ  第６のスイッチ、９ｃ  第７のスイッチ、
９ｄ  第８のスイッチ、１０  直流電源、１１  第１の交流入力、
１２  第２の交流入力、２０ａ，２０ｂ  接続線。
【図１】
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【図２】
2006174590.tif 000004
【図３】
2006174590.tif 000005
【図４】
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【図５】
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