(57)【要約】【課題】電力変換機能を有する種々の装置の生産性を向上させる。【解決手段】電力変換機能を有する装置に用いられる電力変換盤１０は、第１および第２の交流入力端子Ｔ１，Ｔ４と、第１の交流出力端子Ｔ２と、直流端子Ｔ３と、コンバータ１と、インバータ２と、第１から第３の直流母線Ｌｄ１〜Ｌｄ３と、平滑コンデンサＣ１と、第１から第３の交流母線Ｌａ１〜Ｌａ３と、第１および第２の接続端子Ｔ５，Ｔ６と、制御回路４，５とを備える。電力変換盤１０は、電力変換機能を有する種々の装置において共通する構成要素を集約して１ユニット化したものである。電力変換盤１０は、電力変換盤１０が適用される装置に固有のプログラムを、制御回路４，５内部のメモリに格納することが可能となっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換機能を有する装置に用いられる電力変換盤であって、
前記電力変換盤の外部から供給される交流電力を受けるための第１の交流入力端子と、
前記電力変換盤の外部に交流電力を出力するための第１の交流出力端子と、
前記電力変換盤の外部から供給される直流電力を受けるとともに、前記電力変換盤の外部に直流電力を出力するための直流端子と、
交流電力を直流電力に変換するように構成されたコンバータと、
直流電力を交流電力に変換するように構成されたインバータと、
前記コンバータおよび前記インバータを制御するように構成された制御回路と、
前記コンバータの直流側と前記インバータの直流側との間に配設される第１の直流母線と、
前記第１の直流母線に接続される平滑コンデンサと、
前記第１の交流入力端子と前記コンバータの交流側との間に配設される第１の交流母線と、
前記インバータの交流側と前記第１の交流出力端子との間に配設される第２の交流母線と、
前記電力変換盤の外部から供給される交流電力を受けるための第２の交流入力端子と、
前記第２の交流入力端子と前記第２の交流母線との間に配設される第３の交流母線と、
一方端が前記第１の直流母線に接続される第２の直流母線と、
一方端が前記直流端子に接続される第３の直流母線と、
前記第２および第３の直流母線の他方端にそれぞれ配置され、互いに電気的に絶縁される第１および第２の接続端子とを備える、電力変換盤。
【請求項２】
前記電力変換盤は、
前記第１の交流母線に介挿接続される第１のスイッチと、
前記第２の交流母線に介挿接続される第２のスイッチと、
前記第３の直流母線に介挿接続される第３のスイッチとをさら備え、
前記第２のスイッチは、前記インバータの交流側端子と前記第２および第３の交流母線の接続ノードとの間に配置され、
前記制御回路は、前記第１〜第３のスイッチのオンオフを制御するように構成される、請求項１に記載の電力変換盤。
【請求項３】
前記制御回路は、
プロセッサと、
前記プロセッサが前記装置に固有の電力変換機能を実行するためのプログラムを記憶するためのメモリを含む、請求項１または２に記載の電力変換盤。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力変換盤を備え、
前記第１の交流入力端子は、交流電源に接続され、
前記第１の交流出力端子は、交流負荷に接続される、
前記電力変換盤は、前記交流電源から供給される交流電力を前記交流負荷を駆動するための電力に変換する、インバータ装置。
【請求項５】
前記第１および第２の接続端子の間に接続され、双方向の直流電圧変換を実行するように構成された双方向チョッパをさらに備え、
前記直流端子は、電力貯蔵装置に接続され、
前記電力変換盤は、前記交流電源からの電力の供給が停止された停電時には、前記電力貯蔵装置に蓄えられる電力を前記交流負荷を駆動するための電力に変換する、請求項４に記載のインバータ装置。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力変換盤と、
バイパス回路盤とを備え、
前記第１の交流入力端子は、交流電源に接続され、
前記第１の交流出力端子は、交流負荷に接続され、
前記直流端子は、電力貯蔵装置に接続され、
前記バイパス回路盤は、
バイパス交流電源に接続されるバイパス入力端子と、
前記バイパス回路盤の外部に交流電力を出力するためのバイパス出力端子と、
前記バイパス入力端子および前記バイパス出力端子間に配設される第４の交流母線と、
前記第４の交流母線に介挿接続される第４のスイッチとを含み、
前記バイパス出力端子および前記第２の交流入力端子を導通させるための第１の導電部材と、
前記第１の接続端子および前記第２の接続端子を導通させるための第２の導電部材とをさらに備える、無停電電源装置。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力変換盤と、
バイパス回路盤とを備え、
前記第１の交流入力端子は、交流電源に接続され、
前記第１の交流出力端子は、交流負荷に接続され、
前記直流端子は、電力貯蔵装置に接続され、
前記バイパス回路盤は、
バイパス交流電源に接続されるバイパス入力端子と、
前記バイパス回路盤の外部に交流電力を出力するためのバイパス出力端子と、
前記バイパス入力端子および前記バイパス出力端子間に配設される第４の交流母線と、
前記第４の交流母線に介挿接続される第４のスイッチとを含み、
前記バイパス出力端子および前記第２の交流入力端子を導通させるための第１の導電部材と、
前記第１の接続端子および前記第２の接続端子の間に接続され、双方向の直流電圧変換を実行するように構成された双方向チョッパとをさらに備える、無停電電源装置。
【請求項８】
前記無停電電源装置は、前記交流電源が正常に供給されている通常時には、前記交流電源からの交流電力を前記コンバータおよび前記インバータを経由して前記交流負荷に供給し、
前記交流電源の供給が停止された停電時には、前記電力貯蔵装置に蓄えられた電力を前記インバータによって交流電力に変換して前記交流負荷に供給する、請求項６または７に記載の無停電電源装置。
【請求項９】
前記無停電電源装置は、通常時においてエコモードが設定されたとき、または前記電力変換盤のメンテナンス時には、前記第４のスイッチをオンすることにより、前記バイパス交流電源から前記バイパス回路盤を経由して前記交流負荷に交流電力を供給する、請求項８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、電力変換盤ならびにそれを備えるインバータ装置および無停電電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無停電電源装置は、通常、交流電源からコンバータおよびインバータを介して負荷へ電力を供給するように構成された電力変換装置を備えている。電力変換装置は、一般的に、コンバータ、平滑コンデンサおよびインバータなどを含む主回路部と、主回路部を制御するための制御部とから構成される。
【０００３】
特開２０１５−１１９６０３号公報（特許文献１）は、無停電電源装置に備えられた電力変換装置の盤内配置に関する技術を開示する。特許文献１では、コンバータを、スイッチング素子、ダイオードおよび直流コンデンサを有するコンバータ主回路部と、リアクトルおよび交流コンデンサを有するコンバータ平滑回路部とを備えるコンバータユニットとして構成する。また、インバータを、スイッチング素子、ダイオードおよび直流コンデンサを有するインバータ主回路部と、リアクトルおよび交流コンデンサを有するインバータ平滑回路部とを備えるインバータユニットとして構成する。特許文献１では、コンバータユニットおよびインバータユニットとそれぞれ複数並列配置することによって電力変換装置を構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１１９６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示される技術によれば、無停電電源装置において、出力容量を変化させて製品のシリーズ展開を図る際に、ユニット化および部品の共通化によって、部品種類数を削減することができる。
【０００６】
ところで、電力変換装置は、無停電電源装置に代表される電力分野以外に、産業分野および電気鉄道分野など様々な分野に適用されている。そして、適用される分野によって、電力変換装置の用途および機能が異なるため、電力変換装置の動作も異なるものとなっている。そのため、従来、製造メーカーでは、各種用途および機能ごとに異なる製品を製造することが一般的となっていた。これによると、製造メーカーは、多品種の製品を製造する必要があり、品種が増えるに従って、生産性の向上が難しくなるという問題があった。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、電力変換機能を有する種々の装置の生産性を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明のある局面に従う電力変換盤は、電力変換機能を有する装置に用いられる。電力変換盤は、第１および第２の交流入力端子と、第１の交流出力端子と、直流端子と、コンバータと、インバータと、制御回路と、第１から第３の直流母線と、平滑コンデンサと、第１および第２の交流母線と、第１および第２の接続端子とを備える。第１および第２の交流入力端子は、電力変換盤の外部から供給される交流電力を受ける。第１の交流出力端子は、電力変換盤の外部に交流電力を出力する。直流端子は、電力変換盤の外部から供給される直流電力を受けるとともに、電力変換盤の外部に直流電力を出力する。コンバータは、交流電力を直流電力に変換するように構成される。インバータは、直流電力を交流電力に変換するように構成される。制御回路は、コンバータおよびインバータを制御するように構成される。第１の直流母線は、コンバータの直流側とインバータの直流側との間に配設される。平滑コンデンサは、第１の直流母線に接続される。第１の交流母線は、第１の交流入力端子とコンバータの交流側との間に配設される。第２の交流母線は、インバータの交流側と第１の交流出力端子との間に配設される。第３の交流母線は、第２の交流入力端子と第２の交流母線との間に配設される。第２の直流母線は、一方端が第１の直流母線に接続される。第３の直流母線は、一方端が直流端子に接続される。第１および第２の接続端子は、第２および第３の直流母線の他方端にそれぞれ配置され、互いに電気的に絶縁される。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、電力変換機能を有する種々の装置の生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１による電力変換盤の全体構成図である。
【図２】この発明の実施の形態２による汎用インバータの全体構成図である。
【図３】この発明の実施の形態３による汎用インバータの全体構成図である。
【図４】この発明の実施の形態４による無停電電源装置の全体構成図である。
【図５】この発明の実施の形態５による無停電電源装置の全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰返さない。
【００１２】
［実施の形態１］
（電力変換盤の構成）
図１は、この発明の実施の形態１による電力変換盤１０の全体構成図である。図１を参照して、この発明の実施の形態による電力変換盤１０は、電力変換機能を有する種々の装置に広く適用することができる。電力変換機能を有する装置には、たとえば、汎用インバータ、無停電電源装置などが含まれる。
【００１３】
図１を参照して、本実施の形態による電力変換盤１０は、複数の外部接続端子Ｔ１〜Ｔ４と、複数の接続端子Ｔ５，Ｔ６と、複数の直流母線Ｌｄ１〜Ｌｄ３と、複数の交流母線Ｌａ１〜Ｌａ３と、コンバータ１と、インバータ２と、制御回路４，５と、交流フィルタＦ１，Ｆ２と、電解コンデンサＣ１と、複数のスイッチＳ１〜Ｓ３とを備える。
【００１４】
外部接続端子Ｔ１〜Ｔ４は、電力変換盤１０の外部の電源または負荷と電力変換盤１０とを接続するための端子である。具体的には、外部接続端子Ｔ１，Ｔ４は、電力変換盤１０の外部から供給される交流電力を受けるための交流入力端子である。外部接続端子Ｔ２は、電力変換盤１０の外部に交流電力を供給するための交流出力端子である。外部接続端子Ｔ３は、電力変換盤１０の外部から供給される直流電力を受けるとともに、電力変換盤１０の外部に直流電力を出力するための直流端子である。以下の説明では、外部接続端子Ｔ１を「第１の交流入力端子」と称し、外部接続端子Ｔ４を「第２の交流入力端子」と称する。また、外部接続端子Ｔ２を「第１の交流出力端子」と称し、外部接続端子Ｔ３を「直流端子」と称する。
【００１５】
コンバータ１は、交流電力を直流電力に変換するように構成される。インバータ２は、直流電力を交流電力に変換するように構成される。直流母線Ｌｄ１（第１の直流母線）は、コンバータ１の交流側端子およびインバータ２の直流側端子の間に配設される。
【００１６】
コンバータ１およびインバータ２は、図示しない半導体スイッチング素子により構成される。半導体スイッチング素子としては、たとえば、ＩＧＢＴ（Integrated  Gate  Bipolar  Transistor）が用いられる。
【００１７】
制御回路４は、コンバータ１における電力変換を制御する。制御回路５は、インバータ２における電力変換を制御する。コンバータ１およびインバータ２に含まれる半導体スイッチング素子の制御方式としてＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation）制御方式を適用することができる。
【００１８】
制御回路４，５は、図示しないプロセッサおよびメモリを含む。メモリには、電力変換盤１０が適用される装置に固有の電力変換機能を実行するためのプログラムを格納することができる。プロセッサは、当該装置に電力変換盤１０が組み込まれた状態において、メモリに格納されているプログラムを読み出すことにより、固有の電力変換機能を実行することができる。
【００１９】
なお、図１の例では、コンバータ制御用の制御回路４と、インバータ制御用の制御回路５とを別体としているが、コンバータ１およびインバータ２を統括的に制御する単体の制御回路としてもよい。
【００２０】
交流母線Ｌａ１（第１の交流母線）は、一方端が第１の交流入力端子Ｔ１に接続され、他方端がコンバータ１の交流側端子に接続される。交流母線Ｌａ１には、交流フィルタＦ１が設けられる。交流フィルタＦ１は、交流リアクトルおよびコンデンサを含み、低域通過フィルタを構成する。
【００２１】
交流母線Ｌａ２（第２の交流母線）は、一方端がインバータ２の交流側端子に接続され、他方端が第１の交流出力端子Ｔ２に接続される。交流母線Ｌａ２には、交流フィルタＦ２が設けられる。交流フィルタＦ２は、交流リアクトルおよびコンデンサを含み、低域通過フィルタを構成する。
【００２２】
交流母線Ｌａ３（第３の交流母線）は、第２の交流入力端子Ｔ４および交流母線Ｌａ２の間に配設される。
【００２３】
直流母線Ｌｄ２（第２の直流母線）は、一方端が直流母線Ｌｄ１に接続される。直流母線Ｌｄ３（第３の直流母線）は、一方端が直流端子Ｔ３に接続される。直流母線Ｌｄ２の他方端および直流母線Ｌｄ３の他方端には、接続端子Ｔ５，Ｔ６がそれぞれ配置される。接続端子Ｔ５（第１の接続端子）および接続端子Ｔ６（第２の接続端子）は互いに電気的に絶縁されている。接続端子Ｔ５，Ｔ６は、図示しない双方向チョッパまたは導電部材を電力変換盤１０に接続するための端子である。
【００２４】
スイッチＳ１（第１のスイッチ）は、交流母線Ｌａ１に介挿接続される。スイッチＳ２（第２のスイッチ）は、交流母線Ｌａ２に介挿接続される。スイッチＳ３（第３のスイッチ）は、直流母線Ｌｄ３に介挿接続される。スイッチＳ１〜Ｓ３は、機械スイッチであり、たとえば電磁接触器によって構成される。スイッチＳ１〜Ｓ３のオンオフは、制御回路４（または５）によって制御される。具体的には、スイッチＳ１〜Ｓ３は、制御回路４（または５）からの制御信号がＨ（論理ハイ）レベルときにオン（閉成）し、制御信号がＬ（論理ロー）レベルのときにオフ（開放）する。
【００２５】
以上説明したように、電力変換盤１０は、複数の電力変換器（コンバータ１およびインバータ２）からなる主回路と、複数の電力変換器を制御する制御回路とを主体として構成されている。そして、電力変換盤１０には、さらに、複数の電力変換器と外部電源もしくは外部負荷とを電気的に接続するための複数の母線（交流母線および直流母線）、端子および、各電力変換器と外部電源もしくは外部負荷との電気的接続／遮断を切替えるための複数のスイッチが設けられている。
【００２６】
すなわち、本実施の形態による電力変換盤１０は、電力変換機能を有する種々の装置において共通する構成要素を集約して１ユニット化したものである。したがって、電力変換盤１０は汎用性を有しており、電力変換盤１０を用いて種々の装置を容易に製造することができる。
【００２７】
ただし、各電力変換器および各スイッチの制御については、電力変換盤１０が適用される装置の用途および機能によって異なる場合がある。そのため、電力変換盤１０では、電力変換盤１０が適用される装置に固有のプログラムを、制御回路４，５内部のメモリに格納することが可能となっている。プログラムには、コンバータ１およびインバータ２における電力変換、およびスイッチＳ１〜Ｓ３のオンオフに関する制御プログラムが含まれている。これにより、適用される装置の用途および機能に応じて電力変換盤１０を自在に動作させることができるため、高い汎用性を実現できる。
【００２８】
従来、製造メーカーでは、電力変換機能を有する種々の装置を製造する際、装置の主回路の回路構成が共通しているものの、装置の用途および機能によって主回路の制御が異なるため、装置ごとに製造するのが一般的であった。本実施の形態による電力変換盤１０によれば、主回路の共通する構成要素と制御回路とを１ユニット化するとともに、制御回路に任意のプログラムを書込み可能としたことにより、用途および機能ごとに製品を製造する必要がなくなる。その結果、電力変換機能を有する種々の装置の生産性を向上させることができる。
【００２９】
さらに、装置内部で主回路の一部に故障が生じた場合には、電力変換盤１０を交換することで、短時間で装置を復旧させることができるため、ユーザにとっても使い勝手の良いものとすることができる。
【００３０】
（電力変換機能を有する装置の構成）
以下、本実施の形態による電力変換盤１０を用いて構築される装置の具体例について説明する。実施の形態２，３では、電力変換盤１０を適用した汎用インバータの構成について説明する。実施の形態４，５では、電力変換盤１０を適用した無停電電源装置の構成についてそれぞれ説明する。
【００３１】
［実施の形態２］
図２は、この発明の実施の形態２による汎用インバータ４０の全体構成図である。実施の形態２による汎用インバータ４０は、主にモータの可変速駆動を目的として量産された産業用の電圧形ＰＷＭインバータ装置である。
【００３２】
図２を参照して、汎用インバータ４０は、図１に示した電力変換盤１０から直流母線Ｌｄ３およびスイッチＳ３を除いたものである。
【００３３】
第１の交流入力端子Ｔ１は、交流電源１００に接続される。交流電源１００は、たとえば商用交流電源もしくは自家発電設備等によって構成される。図２および以降説明する図では、交流電源の一例として、三相三線式を示す。図面および説明の簡単化のため、図では、一相分の回路のみが代表的に示されている。
【００３４】
第１の交流出力端子Ｔ２は交流負荷２００に接続される。交流負荷２００は、たとえば一般用三相かご形誘導モータである。誘導モータは、たとえばポンプ、ファン、ブロワなどを回転駆動するために用いられる。
【００３５】
図２に示されるように、汎用インバータ４０には交流電源１００以外の電源が接続されていない。そのため、電力変換盤１０において、直流端子Ｔ３および第２の交流入力端子Ｔ４はともに何も接続されていない状態となっている。
【００３６】
（汎用インバータ４０の動作）
以下、実施の形態２による汎用インバータ４０の動作の概要について説明する。
【００３７】
第１の交流入力端子Ｔ１は、交流電源１００からの交流電力を受ける。スイッチＳ１は、制御回路４によってオンされる。スイッチＳ１は、汎用インバータ４０の使用時にオンされ、汎用インバータ４０の停止時にオフされる。
【００３８】
交流フィルタＦ１は、交流電源１００からコンバータ１に商用周波数の交流電力を通過させ、コンバータ１で発生するスイッチング周波数の信号が交流電源１００に通過することを防止する。
【００３９】
コンバータ１は、制御回路４によって制御され、交流電源１００からの交流電力を直流電力に変換する。コンバータ１は、直流電力を直流母線Ｌｄ１を介してインバータ２に与える。電解コンデンサＣ１は、直流母線Ｌｄ１の直流電圧を平滑化および安定化させる。
【００４０】
インバータ２は、制御回路５によって制御され、コンバータ１によって生成された直流電力を交流電力に変換する。交流フィルタＦ２は、インバータ２によって生成された交流電力を通過させ、インバータ２で発生するスイッチング周波数の信号を遮断する。すなわち、交流フィルタＦ２は、インバータ２の出力電圧の波形を正弦波に変換する。
【００４１】
スイッチＳ２は、制御回路５によってオンされる。スイッチＳ２は、汎用インバータ４０の使用時にオンされ、汎用インバータ４０の停止時にオフされる。
【００４２】
制御回路４，５は、コンバータ１およびインバータ２における電力変換をそれぞれ制御する。制御回路５は、交流負荷２００である誘導モータをインバータ２で可変速駆動する制御方式として、Ｖ／ｆ制御方式を用いる。Ｖ／ｆ制御方式は周知の技術で実現できるため、詳細な説明は省略する。
【００４３】
このように、電力変換盤１０に交流電源１００および交流負荷２００を接続することにより、汎用インバータ４０を製造することができる。なお、制御回路４，５には、上述した汎用インバータ４０の動作を実行するためのプログラムとして、コンバータ１、インバータ２およびスイッチＳ１，Ｓ２の制御プログラムが格納されている。
【００４４】
［実施の形態３］
図３は、この発明の実施の形態３による汎用インバータ４２の全体構成図である。
【００４５】
図３を参照して、実施の形態３による汎用インバータ４２は、図２に示した実施の形態２による汎用インバータ４０に対して、蓄電池Ｂ、交流母線Ｌｄ３および双方向チョッパ３を付加したものである。
【００４６】
蓄電池Ｂは、電力変換盤１０の直流端子Ｔ３に接続される。蓄電池Ｂは、停電時にインバータ２に直流電力を供給するための電力貯蔵装置である。電力貯蔵装置としては、たとえば、フライホイール、燃料電池、および電気二重層コンデンサなどを用いることができる。
【００４７】
双方向チョッパ３は、接続端子Ｔ５およびＴ６の間に接続される。双方向チョッパ３は、双方向の直流電圧変換（昇圧および降圧）を実行するように構成される。双方向チョッパ３は、図示しない半導体スイッチング素子により構成される。半導体スイッチング素子としては、たとえば、ＩＧＢＴが用いられる。
【００４８】
（汎用インバータ４２の動作）
以下、実施の形態３による汎用インバータ４２の動作の概要について説明する。
【００４９】
交流電源１００から正常に交流電力が供給されている通常時には、汎用インバータ４２は、実施の形態２による汎用インバータ４０（図２参照）と同様に、交流電源１００から供給される交流電力をコンバータ１によって直流電力に変換し、その直流電力をインバータ２によって、交流負荷２００を駆動するための交流電力に変換する。
【００５０】
汎用インバータ４２において、スイッチＳ３は制御回路４（または５）によってオンされる。スイッチＳ３は、汎用インバータ４２の使用時にオンされ、汎用インバータ４２の停止時にオフされる。双方向チョッパ３は、制御回路４（または５）によって制御され、通常時にはコンバータ１によって生成された直流電力を蓄電池Ｂに蓄える。
【００５１】
一方、交流電源１００からの交流電力の供給が停止された停電時には、コンバータ１の運転が停止される。双方向チョッパ３は、停電時には蓄電池Ｂに蓄えられた直流電力をインバータ２に供給する。インバータ２は、蓄電池Ｂから双方向チョッパ３を介して供給される直流電力を交流電力に変換する。これにより、停電時には、汎用インバータ４２は、蓄電池Ｂに蓄えられた電力を用いて交流負荷２００を駆動することができる。
【００５２】
このように、電力変換盤１０の直流端子Ｔ３に蓄電池Ｂを接続し、接続端子Ｔ５およびＴ６間に双方向チョッパ３を接続することで、停電時においても交流負荷２００を駆動することができる、停電対策機能を備えた汎用インバータ４２を製造することができる。
【００５３】
なお、制御回路４，５には、上述した汎用インバータ４２の動作を実行するためのプログラムとして、コンバータ１、インバータ２、双方向チョッパ３および、スイッチＳ１〜Ｓ３の制御プログラムが格納されている。
【００５４】
［実施の形態４］
図４は、この発明の実施の形態４による無停電電源装置３０の全体構成図である。
【００５５】
図４を参照して、無停電電源装置３０は、電力変換盤１０と、バイパス回路盤２０と、導電部材６，１２と、蓄電池Ｂとを備える。
【００５６】
導電部材６は、接続端子Ｔ５および接続端子Ｔ６の間に接続される。このようにすると、交流母線Ｌｄ１と蓄電池Ｂとは、直流母線Ｌｄ３、導電部材６および直流母線Ｌｄ２を介して電気的に接続される。
【００５７】
バイパス回路盤２０は、電力変換盤１０に並べて配置される。バイパス回路盤２０は、外部接続端子Ｔ１０，Ｔ１１、交流母線Ｌａ４、およびスイッチＳ４を備える。外部接続端子Ｔ１０は、バイパス回路盤２０の外部から供給される交流電力を受けるための交流入力端子である。外部接続端子Ｔ１１は、バイパス回路盤２０の外部に交流電力を供給するための交流出力端子である。以下の説明では、外部接続端子Ｔ１０を「バイパス入力端子」と称し、外部接続端子Ｔ１１を「バイパス出力端子」とも称する。
【００５８】
交流母線Ｌａ４（第４の交流母線）は、バイパス入力端子Ｔ１０およびバイパス出力端子Ｔ１１の間に配設される。スイッチＳ４（第４のスイッチ）は、交流母線Ｌａ４に介挿接続される。スイッチＳ４は、並列接続された２個のスイッチＳ４１，Ｓ４２を含む。スイッチＳ４１は、半導体スイッチであり、たとえば双方向性のサイリスタスイッチにより構成される。スイッチＳ４２は、機械スイッチであり、たとえば電磁接触器によって構成される。スイッチＳ４１，Ｓ４２のオンオフは、制御回路４（または５）によって制御される。具体的には、スイッチＳ４１，Ｓ４２は、制御回路４（または５）からの制御信号がＨレベルときにオンし、制御信号がＬレベルのときにオフする。
【００５９】
バイパス入力端子Ｔ１０はバイパス交流電源１０２に接続される。交流電源１００およびバイパス交流電源１０２の各々は、たとえば商用交流電源もしくは自家発電設備等によって構成される。交流電源１００およびバイパス交流電源１０２は、三相三線式の電源、三相四線式の電源および単相三線式の電源のいずれであってもよい。
【００６０】
バイパス出力端子Ｔ１１は、導電部材１２によって電力変換盤１０の第２の交流入力端子Ｔ４と電気的に接続される。導電部材１２としては、たとえばバスバーが用いられる。バイパス出力端子Ｔ１１および第２の交流入力端子Ｔ４が電気的に接続されることにより、交流母線Ｌａ４および交流母線Ｌａ３，Ｌａ２が電気的に接続される。
【００６１】
以上の構成において、スイッチＳ４がオンされると、バイパス交流電源１０２および交流負荷２００の間には、交流母線Ｌａ４、スイッチＳ４、導電部材１２、交流母線Ｌａ３，Ｌａ２を経由する電力経路が形成される。したがって、バイパス交流電源１０２からの交流電力を交流負荷２００に供給することができる。
【００６２】
蓄電池Ｂは、停電時にインバータ２に直流電力を供給するための電力貯蔵装置である。通常時、蓄電池Ｂはコンバータ１で生成された直流電力を蓄える。電力貯蔵装置としては、たとえば、フライホイール、燃料電池、および電気二重層コンデンサなどを用いることができる。
【００６３】
（無停電電源装置３０の動作）
以下、実施の形態４による無停電電源装置３０の動作の概要について説明する。
【００６４】
第１の交流入力端子Ｔ１は、交流電源１００からの交流電力を受ける。スイッチＳ１は、制御回路４によって制御され、交流電源１００から交流電力が正常に供給されている通常時はオンされる。一方、交流電源１００からの交流電力の供給が停止された停電時はオフされる。
【００６５】
交流フィルタＦ１は、交流電源１００から供給される商用周波数の交流電力を通過させ、コンバータ１で発生するスイッチング周波数の信号を遮断する。
【００６６】
コンバータ１は、制御回路４によって制御され、通常時は、交流電源１００からの交流電力を直流電力に変換する。コンバータ１は、直流電力を直流母線Ｌｄ１を介してインバータ２に与える。また、コンバータ１は、直流電力を直流母線Ｌｄ２に与える。停電時は、コンバータ１の運転は停止される。
【００６７】
電解コンデンサＣ１は、直流母線Ｌｄ１の直流電圧を平滑化および安定化させる。
スイッチＳ３は、制御回路４（または５）によって制御され、通常時および停電時はオンされ、無停電電源装置３０のメンテナンス時にオフされる。通常時はコンバータ１によって生成された直流電力が直流母線Ｌｄ２，Ｌｄ３を介して蓄電池Ｂに蓄えられる。停電時は、蓄電池Ｂの直流電力がインバータ２に供給される。
【００６８】
インバータ２は、制御回路５によって制御され、通常時はコンバータ１によって生成された直流電力を商用周波数の交流電力に変換する。停電時は、インバータ２は蓄電池Ｂから供給される直流電力を商用周波数の交流電力に変換する。
【００６９】
交流フィルタＦ２は、インバータ２によって生成された商用周波数の交流電力を通過させ、インバータ２で発生するスイッチング周波数の信号を遮断する。すなわち、交流フィルタＦ２は、インバータ２の出力電圧の波形を正弦波に変換する。
【００７０】
スイッチＳ２は、制御回路５によって制御され、通常時および停電時にはオンされ、メンテナンス時にはオフされる。
【００７１】
メンテナンス時には、第２の交流入力端子Ｔ４は、バイパス交流電源１０２からの交流電力を受ける。スイッチＳ４は、制御回路４（または５）によって制御され、通常時にはオフされ、メンテナンス時にはオンされる。すなわち、メンテナンス時は、コンバータ１およびインバータ２を通さずに交流負荷２００に対して交流電力を供給する。
【００７２】
スイッチＳ４において、半導体スイッチであるスイッチＳ４１は、機械スイッチであるスイッチＳ４２に比べて、Ｈレベルの制御信号を受けてからオンするまでの応答時間が短い。制御回路４（または５）は、スイッチＳ４１，Ｓ４２の制御信号をＨレベルにして、スイッチＳ４１，Ｓ４２を順にオンした後、スイッチＳ４１の制御信号をＬレベルにしてスイッチＳ４１をオフする。これにより、バイパス交流電源１０２から供給された交流電力はスイッチＳ４２を介して交流負荷２００にまで導かれる。
【００７３】
なお、無停電電源装置３０は、メンテナンス時以外に、運転モードがエコモードに選択された場合においても、バイパス交流電源１０２からの交流電力を交流負荷２００に供給することができる。エコモードとは、通常時において、無停電電源装置の高運転効率を重視した運転モードである。エコモードでは、コンバータ１およびインバータ２の各々における電力損失の発生が抑制される。その結果、無停電電源装置の運転効率を向上させることができる。
【００７４】
このように、電力変換盤１０の第２の交流入力端子Ｔ４とバイパス回路盤２０のバイパス出力端子Ｔ１１とを電気的に接続し、かつ、電力変換盤１０の直流端子Ｔ３に蓄電池Ｂを接続することで、無停電電源装置３０を製造することができる。
【００７５】
なお、制御回路４，５には、上述した無停電電源装置３０の動作を実行するためのプログラムとして、コンバータ１、インバータ２および、スイッチＳ１〜Ｓ４の制御プログラムが格納される。
【００７６】
［実施の形態５］
図５は、この発明の実施の形態５による無停電電源装置３２の全体構成図である。
【００７７】
図５を参照して、実施の形態５による無停電電源装置３２は、図４に示した実施の形態４による無停電電源装置３０に対して、双方向チョッパ３を付加したものである。双方向チョッパ３は、接続端子Ｔ５およびＴ６の間に接続される。双方向チョッパ３は、双方向の直流電圧変換（昇圧および降圧）を実行するように構成される。
【００７８】
（無停電電源装置３２の動作）
以下、実施の形態５による無停電電源装置３２の動作の概要について説明する。
【００７９】
実施の形態５による無停電電源装置３２では、上述した実施の形態４による無停電電源装置３０の動作に対して、双方向チョッパ３の動作が追加される。
【００８０】
具体的には、実施の形態５による無停電電源装置３２では、双方向チョッパ３は、制御回路４（または５）によって制御され、通常時はコンバータ１によって生成された直流電力を降圧して蓄電池Ｂに蓄える。停電時は、双方向チョッパ３は、蓄電池Ｂの直流電力を昇圧してインバータ２に供給する。
【００８１】
スイッチＳ３は、制御回路４（または５）によって制御され、通常時および停電時はオンされ、無停電電源装置３０のメンテナンス時にオフされる。
【００８２】
インバータ２は、制御回路５によって制御され、通常時はコンバータ１によって生成された直流電力を商用周波数の交流電力に変換する。停電時は、インバータ２は蓄電池Ｂから双方向チョッパ３を介して供給される直流電力を商用周波数の交流電力に変換する。
【００８３】
このように、電力変換盤１０の第２の交流入力端子Ｔ４とバイパス回路盤２０のバイパス出力端子Ｔ１１とを電気的に接続し、電力変換盤１０の直流端子Ｔ３に蓄電池Ｂを接続し、接続端子Ｔ５およびＴ６間に双方向チョッパ３を接続することで、無停電電源装置３２を製造することができる。
【００８４】
なお、制御回路４，５には、上述した無停電電源装置３２の動作を実行するためのプログラムとして、コンバータ１、インバータ２、双方向チョッパ３および、スイッチＳ１〜Ｓ４の制御プログラムが格納される。
【００８５】
実施の形態４による無停電電源装置３０と実施の形態５による無停電電源装置３２とは、直流母線Ｌｄ１の電圧を一定とした場合、双方向チョッパ３を設置するか否かによって、停電時にインバータ２に直流電力を供給するための電力貯蔵装置である蓄電池Ｂの出力電圧を異ならせることができる。
【００８６】
また、別の観点として、蓄電池Ｂの出力電圧を一定とした場合、双方向チョッパ３を設置するか否かによって、直流母線Ｌｄ１の電圧を異ならせることができる。この場合、交流負荷２００に供給される電圧の大きさに応じて、無停電電源装置３０と無停電電源装置３２とを使い分けることができる。
【００８７】
今回開示された実施の形態は例示であって、上記内容のみに限定されるものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内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】
【００８８】
１  コンバータ、２  インバータ、３  双方向チョッパ、４，５  制御回路、１０  電力変換盤、６，１２  導電部材、２０  バイパス回路盤、３０，３２  無停電電源装置、４０，４２  汎用インバータ、５０  サーボアンプ、６０  パワーコンディショナ、８０  太陽電池盤、１００，１０２，１０４  交流電源、１０６  直流電源盤、１０８  太陽電池盤、２００，２０２  交流負荷、Ｂ  蓄電池、Ｓ１〜Ｓ４，Ｓ４１，Ｓ４２  スイッチ、Ｔ１  第１の交流入力端子、Ｔ２  第１の交流出力端子、Ｔ３  直流端子、Ｔ４  第２の交流入力端子、Ｔ５〜Ｔ８  接続端子、Ｔ１０  バイパス入力端子、Ｔ１１  バイパス出力端子、Ｌａ１〜Ｌａ８  交流母線、Ｌｄ１〜Ｌｄ３  直流母線、Ｃ１  電解コンデンサ。 
【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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