(57)【要約】      （修正有）【課題】交流電源が遮断された、又は異常なときに、エネルギー貯蔵素子からの電気エネルギーを速やかに受けとり負荷を駆動する無停電電源装置を提供する。【解決手段】無停電電源装置３において、交流電源Ｐ３から出力される電力が遮断された、又は異常であるとき、蓄電池３１は、第１直流電気エネルギーを出力する。充電回路３２は、交流電源Ｐ３と蓄電池３１との間に電気的に接続されている。交流電源Ｐ３が正常に電力を出力するとき、充電回路３２は、交流電源Ｐ３から出力された第１交流電気エネルギーを受け取り変換し、蓄電池３１を充電する。【選択図】図３
2019062728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源と負荷との間に電気的に接続され、前記交流電源から出力される第１交流電気エネルギーを受け取る無停電電源装置であって、
エネルギー貯蔵素子と、
充電回路と、
直流／直流変換回路と、
第１直流／交流変換回路と、
駆動回路と、
スイッチング素子とを備え、
前記エネルギー貯蔵素子は、第１直流電気エネルギーを提供するように構成され、
前記充電回路は、前記交流電源が正常に電力を出力するときに、前記第１交流電気エネルギーを受け取り変換して前記エネルギー貯蔵素子を充電するように構成され、
前記直流／直流変換回路は、入力端部と出力端部とを有し、前記入力端部を介して前記エネルギー貯蔵素子と電気的に接続され、
前記直流／直流変換回路は、前記交流電源から出力される電力が遮断された、又は異常であるときに、前記第１直流電気エネルギーを第２直流電気エネルギーに変換するように構成され、
前記第１直流／交流変換回路は、入力端部を有し、前記第１直流／交流変換回路の前記入力端部を介して前記直流／直流変換回路の前記出力端部と電気的に接続され、
前記第１直流／交流変換回路は、前記第２直流電気エネルギーを第２交流電気エネルギーに変換するように構成され、
前記駆動回路は、第１接続端部、第２接続端部及び出力端部を有し、前記第１接続端部を介して前記交流電源と電気的に接続され、前記駆動回路の前記出力端部を介して前記負荷と電気的に接続され、
前記第２接続端部の電圧は前記第１接続端部の電圧に対応し、
前記スイッチング素子は、第１端部及び第２端部を有し、前記第１端部を介して前記直流／直流変換回路の前記出力端部と電気的に接続され、前記第２端部を介して前記駆動回路の前記第２接続端部と電気的に接続され、
前記交流電源が正常に電力を出力するときは、前記スイッチング素子はターンオフし、且つ前記駆動回路は、前記第１接続端部を介して前記第１交流電気エネルギーを受け取り、前記第１交流電気エネルギーを出力電気エネルギーに変換することで前記負荷を駆動し、
前記交流電源からの出力が遮断された、又は異常であるときは、前記スイッチング素子はターンオンし、且つ前記駆動回路は、前記第２接続端部及び前記スイッチング素子の前記第２端部を介して前記第２直流電気エネルギーを受け取り、前記第２直流電気エネルギーを前記出力電気エネルギーに変換することで前記負荷を駆動する、
無停電電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無停電電源装置であって、
前記充電回路は、前記交流電源と前記エネルギー貯蔵素子との間に電気的に接続される、
無停電電源装置。
【請求項３】
請求項１に記載の無停電電源装置であって、
前記駆動回路は、入力端部を有する整流回路を備え、
前記整流回路は、前記整流回路の前記入力端部を介して前記駆動回路の前記第１接続端部と電気的に接続され、前記第１交流電気エネルギーを第３直流電気エネルギーに整流するように構成されている、
無停電電源装置。
【請求項４】
請求項３に記載の無停電電源装置であって、
前記駆動回路は、入力端部及び出力端部を有する第２直流／交流変換回路をさらに備え、
前記第２直流／交流変換回路は、前記第２直流／交流変換回路の前記入力端部を介して、前記整流回路の出力端部及び前記駆動回路の前記第２接続端部と電気的に接続され、
前記第２直流／交流変換回路は、前記第２直流／交流変換回路の前記出力端部を介して、前記駆動回路の前記出力端部と電気的に接続され、
前記第２直流／交流変換回路は、前記第３直流電気エネルギー又は前記第２直流電気エネルギーを、前記出力電気エネルギーに変換するように構成されている、
無停電電源装置。
【請求項５】
請求項１に記載の無停電電源装置であって、
三端子スイッチング素子をさらに備え、
前記三端子スイッチング素子は、前記交流電源と前記負荷の直流／交流駆動素子集積体との間の経路、又は前記第１直流／交流変換回路の前記出力端部と前記負荷の前記直流／交流駆動素子集積との間の経路を選択的に切り替えるように構成されている、
無停電電源装置。
【請求項６】
請求項５に記載の無停電電源装置であって、
出力モジュールをさらに備え、
前記出力モジュールの交流出力端部は、前記三端子スイッチング素子と、前記負荷の前記直流／交流駆動素子集積体との間に電気的に接続され、前記三端子スイッチング素子が受け取った前記第１交流電気エネルギー又は前記第２交流電気エネルギーを、前記負荷の前記直流／交流駆動素子集積体に伝達するように構成されている、
無停電電源装置。
【請求項７】
請求項６に記載の無停電電源装置であって、
前記出力モジュールは、電力供給ユニットをさらに備え、
前記電力供給ユニットは、前記三端子スイッチング素子と、前記負荷の前記直流／交流駆動素子集積体との間に電気的に接続され、
前記電力供給ユニットは、前記三端子スイッチング素子を介して前記第１交流電気エネルギー又は前記第２交流電気エネルギーを受け取り、且つ前記第１交流電気エネルギー又は前記第２交流電気エネルギーを第４直流電気エネルギーに変換するように、構成されている、
無停電電源装置。
【請求項８】
請求項１に記載の無停電電源装置であって、
前記エネルギー貯蔵素子は、鉛蓄電池である、
無停電電源装置。
【請求項９】
請求項１に記載の無停電電源装置であって、
前記充電回路は、前記エネルギー貯蔵素子と、前記駆動回路の前記第２接続端部との間に、電気的に接続されている、
無停電電源装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の無停電電源装置であって、
前記充電回路の入力端部は、前記駆動回路の前記第２接続端部と、前記スイッチング素子の前記第２端部との間に電気的に接続され、
前記充電回路の出力端部が前記エネルギー貯蔵素子に電気的に接続されている、
無停電電源装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の無停電電源装置であって、
前記負荷はモータを備える、
無停電電源装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の無停電電源装置であって、
前記スイッチング素子は、ダイオード、ＭＯＳＦＥＴ、リレー、又は切り替え可能な回路素子を含む、
無停電電源装置。
【請求項１３】
交流電源と負荷との間に電気的に接続され、前記交流電源から出力される第１交流電気エネルギーを受け取る無停電電源装置であって、
エネルギー貯蔵素子と、
充電回路と、
直流／直流変換回路と、
駆動回路と、
第１直流／交流変換回路と、
スイッチング素子とを備え、
前記エネルギー貯蔵素子は、第１直流電気エネルギーを提供するように構成され、
前記充電回路は、前記交流電源が正常に電力を出力するときに、前記第１交流電気エネルギーを受け取り変換して前記エネルギー貯蔵素子を充電するように構成され、
前記直流／直流変換回路は、入力端部と出力端部とを有し、前記入力端部を介して前記エネルギー貯蔵素子と電気的に接続され、
前記直流／直流変換回路は、前記交流電源から出力される電力が遮断された、又は異常であるときに、前記第１直流電気エネルギーを第２直流電気エネルギーに変換するように構成され、
前記駆動回路は、整流回路、第１接続端部、第２接続端部及び出力端部を有し、前記第１接続端部を介して前記交流電源と電気的に接続され、前記駆動回路の前記出力端部を介して前記負荷と電気的に接続され、
前記第２接続端部の電圧は前記第１接続端部の電圧に対応し、
前記整流回路の入力端部は、前記駆動回路の前記第１接続端部と電気的に接続され、
前記整流回路の出力端部は、前記駆動回路の前記第２接続端部と電気的に接続され、
前記整流回路は、前記第１交流電気エネルギーを第３直流電気エネルギーに変換するように構成され、
前記第１直流／交流変換回路は、入力端部と出力端部を有し、前記第１直流／交流変換回路の前記入力端部を介して前記駆動回路の前記第２接続端部と電気的に接続され、前記第１直流／交流変換回路の前記出力端部を介して直流／交流駆動素子集積体と電気的に接続され、
前記スイッチング素子は、第１端部及び第２端部を有し、前記第１端部を介して前記直流／直流変換回路の前記出力端部と電気的に接続され、前記第２端部を介して前記駆動回路の前記第２接続端部及び前記第１直流／交流変換回路の前記入力端部と電気的に接続され、
前記交流電源が正常に電力を出力するときは、前記スイッチング素子はターンオフし、前記駆動回路の前記第１接続端部は、前記第１交流電気エネルギーを受け取り、前記駆動回路は、前記第１交流電気エネルギーを出力電気エネルギーに変換することで前記負荷を駆動し、前記第１直流／交流変換回路は、前記駆動回路の前記第２接続端部を介して前記第３直流電気エネルギーを受け取り、
前記交流電源からの出力が遮断された、又は異常であるときは、前記スイッチング素子はターンオンし、前記駆動回路の前記第２接続端部は、前記スイッチング素子の前記第２端部を介して前記第２直流電気エネルギーを受け取り、前記駆動回路は、前記第２直流電気エネルギーを前記出力電気エネルギーに変換することで前記負荷を駆動し、前記第１直流／交流変換回路は、前記直流／直流変換回路の前記出力端部を介して前記第２直流電気エネルギーを受け取る、
無停電電源装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の無停電電源装置であって、
前記充電回路は、前記交流電源と前記エネルギー貯蔵素子との間に電気的に接続されている、
無停電電源装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載の無停電電源装置であって、
前記駆動回路は、入力端部及び出力端部を有する第２直流／交流変換回路をさらに備え、
前記第２直流／交流変換回路は、前記第２直流／交流変換回路の前記入力端部を介して、前記整流回路の前記出力端部及び前記スイッチング素子の前記第２端部と電気的に接続され、前記第２直流／交流変換回路の前記出力端部を介して、前記負荷と電気的に接続され、且つ前記第３直流電気エネルギー又は前記第２直流電気エネルギーを前記出力電気エネルギーに変換するように構成されている、
無停電電源装置。
【請求項１６】
請求項１３に記載の無停電電源装置であって、
前記第１直流／交流変換回路は、前記第３直流電気エネルギー又は前記第２直流電気エネルギーを第２交流電気エネルギーに変換し、且つ前記第２交流電気エネルギーを前記負荷の前記直流／交流駆動素子集積体へ出力するように構成されている、
無停電電源装置。
【請求項１７】
請求項１３に記載の無停電電源装置であって、
入力端部及び出力端部を有する電源ユニットをさらに備え、
前記電源ユニットは、前記電源ユニットの前記入力端部を介して、前記駆動回路の前記第２接続端部及び前記スイッチング素子の前記第２端部と電気的に接続され、
前記電源ユニットは、前記電源ユニットの前記出力端部を介して、前記負荷の前記直流／交流駆動素子集積体と電気的に接続され、
前記電源ユニットは、前記第３直流電気エネルギー又は前記第２直流電気エネルギーを受け取り第４直流電気エネルギーに変換し、且つ前記第４直流電気エネルギーを前記負荷の前記直流／交流駆動素子集積体へ出力するように構成されている、
無停電電源装置。
【請求項１８】
請求項１３に記載の無停電電源装置であって、
前記エネルギー貯蔵素子は鉛蓄電池である、
無停電電源装置。
【請求項１９】
請求項１３に記載の無停電電源装置であって、
前記充電回路は、前記エネルギー貯蔵素子と、前記駆動回路の前記第２接続端部との間に電気的に接続されている、無停電電源装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の無停電電源装置であって、
前記充電回路の入力端部は、前記駆動回路の前記第２接続端部と、前記スイッチング素子の前記第２端部との間に電気的に接続され、
前記充電回路の出力端部は、前記エネルギー貯蔵素子に電気的に接続されている、
無停電電源装置。
【請求項２１】
請求項１３に記載の無停電電源装置であって、
前記スイッチング素子は、ダイオード、ＭＯＳＦＥＴ、リレー、又は切り替え可能な回路素子を含む、
無停電電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１７年９月２７日に出願された米国仮特許出願第６２／５６３８０２号の利益を主張し、２０１８年６月１５日に出願された台湾特許出願第１０７１２０８５０号の利益を主張する。これらの出願の内容全体は、あらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、無停電電源装置に関するものである。特に、交流電源が遮断された、又は異常であるときに、エネルギー貯蔵素子から放出された電気エネルギーを速やかに受けとり負荷を駆動する駆動回路を有し、電気エネルギー変換効率に優れ且つより低コストの、無停電電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
精密電子機器・装置の多くは、正常運転を維持するために高品質で安定した電力に依存している。無停電電源装置は、電力供給源の信頼性を確保するだけでなく、高品質の電力波形を提供する。したがって、無停電電源装置は、電源供給の信頼性を確保し、高品質な電力を供給するための最善の解決策を提供する。例えば、無停電電源装置をエレベータに利用した場合、商用電源が遮断されたとき、又は異常が発生したときに、エレベータが安定且つ継続して作動する。無停電電源装置は、人々の安全を確保する。
【０００４】
図１は、先行技術に係る無停電電源装置を示す概略ブロック図である。図１に示すように、無停電電源装置１の２つの端部には、それぞれ負荷Ｌ１及び交流電源Ｐ１が電気的に接続されている。交流電源Ｐ１は、例えば商用電源である。交流電源Ｐ１から出力される電力が遮断された、又は異常であるとき、無停電電源装置１は、負荷Ｌ１に、その運転を維持するためのバックアップ電力を供給する。負荷Ｌ１は、例えば、エレベータである。無停電電源装置１は、充電回路１１、蓄電池１２などのエネルギー貯蔵素子、直流／直流変換回路１３、直流／交流変換回路１４、三端子スイッチング素子１５、及び駆動回路１６を含む。交流電源Ｐ１が正常に電力を出力するとき、充電回路１１は、交流電源Ｐ１から出力される電気エネルギーを、バックアップ電気エネルギーに変換し蓄電池１２に蓄える。交流電源Ｐ１から出力される電力が遮断された、又は異常であるとき、蓄電池１２に蓄えられたバックアップ電気エネルギーは、放出され、直流／直流変換回路１３及び直流／交流変換回路１４によって順次変換される。このようにして、交流電気エネルギーは、直流／交流変換回路１４によって変換及び出力される。三端子スイッチング素子１５は、交流電源Ｐ１の電力供給状態に応じて経路を切り替えるために用いられる。交流電源Ｐ１が正常に電力を出力するとき、三端子スイッチング素子１５は、交流電源Ｐ１と駆動回路１６との間に電気的に直接接続されるように切り換えられる。交流電源Ｐ１から出力される電力が遮断された、又は異常であるとき、三端子スイッチング素子１５は、直流／交流変換回路１４と駆動回路１６との間に電気的に接続されるように切り替えられる。すなわち、駆動回路１６は、交流電源Ｐ１の電力供給状態に応じて、交流電源Ｐ１から出力される電気エネルギー、又は直流／交流変換回路１４から出力される交流電気エネルギーを、三端子スイッチング素子１５を介して選択的に受け取り、負荷１内部のモータＬ１１を駆動する。
【０００５】
しかし、交流電源Ｐ１から出力される電力が遮断された、又は異常であるとき、無停電電源装置１の駆動回路１６は、三端子スイッチング素子１５を切り換えることにより、直流／交流変換回路１４から出力される交流電気エネルギーを受け取る。この段階で、三端子スイッチング素子１５の切り替え動作に時間遅延が生じる。それ故、交流電源Ｐ１から出力される電力が遮断された、又は異常が発生したとき、速やかに三端子スイッチング素子１５を切り替え、直流／交流変換回路１４から出力される交流電気エネルギーを駆動回路１６に供給することができない。この状況下で、駆動回路１６は、残存電力エネルギーを用いて負荷Ｌ１内部のモータＬ１１を駆動する。それ故、交流電源Ｐ１から出力される電力が遮断された、又は異常が発生した瞬間、負荷Ｌ１内部のモータＬ１１は、効率が低下し、負荷Ｌ１の運転を妨げる。また、無停電電源装置１の蓄電池１２に蓄えられたバックアップ電気エネルギーは、放出され、直流／直流変換回路１３、直流／交流変換回路１４、及び駆動回路１６によって処理され、負荷Ｌ１のモータＬ１１に供給される。したがって、直流／直流変換回路１３、直流／交流変換回路１４、及び駆動回路１６を含む３段回路の動作により、バックアップ電気エネルギーの電力変換時にエネルギーロスが発生する可能性がある。
【０００６】
図２は、別の先行技術に係る無停電電源装置を示す概略ブロック図である。図２に示すように、無停電電源装置２の２つの端部には、それぞれ負荷Ｌ２及び交流電源Ｐ２が電気的に接続されている。交流電源Ｐ２は、例えば商用電源である。交流電源Ｐ２から出力される電力が遮断された、又は異常であるとき、無停電電源装置２は、負荷Ｌ２に、その運転を維持するためのバックアップ電力を供給する。負荷Ｌ２は、例えば、エレベータである。無停電電源装置２は、充電回路２１、蓄電池２２などのエネルギー貯蔵素子、直流／直流変換回路２３、直流／交流変換回路２４、第１スイッチング素子２５１、第２スイッチング素子２５２、三端子スイッチング素子２５３、及び駆動回路２６を含む。交流電源Ｐ２が正常に電力を出力するとき、充電回路２１は、交流電源Ｐ２から出力される電気エネルギーをバックアップ電気エネルギーに変換し、蓄電池２２に蓄える。交流電源Ｐ２から出力される電力が遮断された、又は異常であるとき、蓄電池２２に蓄えられたバックアップ電気エネルギーは、放出され、直流／直流変換回路２３及び直流／交流変換回路２４によって変換される。このようにして、交流電気エネルギーは、直流／交流変換回路２４によって変換及び出力される。第１スイッチング素子２５１及び第２スイッチング素子２５２は、交流電源Ｐ２の電力供給状態に応じてターンオン又はターンオフする。交流電源Ｐ２が正常に電力を出力するとき、第１スイッチング素子２５１は、ターンオンし、交流電源Ｐ２と駆動回路２６との間に電気的に接続され、第２スイッチング素子２５２はターンオフする。この状況下で、駆動回路２６は、第１スイッチング素子２５１を介して交流電源Ｐ２から出力された電気エネルギーを受け取り、負荷Ｌ２内部のモータＬ２１を直接駆動する。交流電源Ｐ２から出力される電力が遮断された、又は異常であるとき、第２スイッチング素子２５２は、ターンオンし、蓄電池２２と駆動回路２６との間に電気的に接続され、第１スイッチング素子２５１はターンオフする。一方、蓄電池２２に蓄えられたバックアップ電気エネルギーは、放出され、駆動回路２６に供給される。蓄電池２２の電圧は相対的に低い。それ故、駆動回路２６は、蓄電池２２から放出された低電圧のバックアップ電気エネルギーを用いて、作動することはできないか、又は効率的に作動することはできない。したがって、駆動回路２６には、直流／交流変換回路２４に電気的に接続されたＥＰＳ（非常用電源装置）ポートを設ける必要がある。ＥＰＳポートは、直流／交流変換回路２４により出力された交流電気エネルギーを受け取り、駆動回路２６を駆動する。これにより、駆動回路２６は、負荷Ｌ２内部のモータＬ２１を駆動するために、蓄電池２２から放出されたバックアップ電気エネルギーを第２スイッチング素子２５２を介して受け取り変換する。三端子スイッチング素子２５３は、三端子スイッチを含み、交流電源Ｐ２の電力供給状態に応じて経路を切り替えるために用いられる。交流電源Ｐ２が正常に電力を出力するとき、三端子スイッチング素子２５３は、ターンオンした第１スイッチング素子２５１を介して交流電源Ｐ２及び負荷Ｌ２が電気的に接続されるように、切り替えられる。交流電源Ｐ２から出力される電力が遮断された、又は異常であるとき、三端子スイッチング素子２５３は、直流／交流変換回路２４と負荷Ｌ２との間に電気的に接続されるように切り換えられる。
【０００７】
上記の説明によると、無停電電源装置２の駆動回路２６は、ＥＰＳポートを追加で使用する必要がある。したがって、無停電電源装置２のコストが高くなる。加えて、蓄電池２２の電圧が相対的に低いため、蓄電池２２から放出されるバックアップ電気エネルギーを駆動回路２６へ伝達するために電線を流れる電流は、相対的に大きくなる。したがって、より太い電線が必要となり、無停電電源装置２のコストが高くなる。
【０００８】
したがって、先行技術が直面する欠点を解消した無停電電源装置を提供する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本開示は、交流電源から出力される電力が遮断された、又は異常であるときに、エネルギー貯蔵素子から放出された電気エネルギーを速やかに受け取り負荷を駆動する駆動回路を備えた無停電電源装置であって、優れた電気エネルギー変換効率及び低コストを実現する無停電電源装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示の一態様によれば、交流電源と負荷との間に電気的に接続された無停電電源装置が提供される。この無停電電源装置は、交流電源からの第１交流電気エネルギーを受け取り、エネルギー貯蔵素子、充電回路、直流／直流変換回路、第１直流／交流変換回路、駆動回路、及びスイッチング素子を含む。エネルギー貯蔵素子は、第１直流電気エネルギーを提供するように構成されている。充電回路は、交流電源が正常に電力を出力するときに、第１交流電気エネルギーを受け取り変換して、エネルギー貯蔵素子を充電するように構成されている。直流／直流変換回路の入力端部は、エネルギー貯蔵素子と電気的に接続されている。直流／直流変換回路は、交流電源から出力される電力が遮断された、又は異常であるときに、エネルギー貯蔵素子から放出された第１直流電気エネルギーを第２直流電気エネルギーに変換するように構成されている。第１直流／交流変換回路の入力端部は、直流／直流変換回路の出力端部と電気的に接続されている。第１直流／交流変換回路は、第２直流電気エネルギーを第２交流電気エネルギーに変換するように構成されている。駆動回路の第１接続端部は、交流電源と電気的に接続されている。駆動回路の出力端部は、負荷と電気的に接続されている。駆動回路の第２接続端部の電圧は、駆動回路の第１接続端部の電圧に対応している。スイッチング素子の第１端部は、直流／直流変換回路の出力端部と電気的に接続されている。スイッチング素子の第２端部は、駆動回路の第２接続端部と電気的に接続されている。交流電源が正常に電力を出力するとき、スイッチング素子はターンオフし、駆動回路は、第１接続端部を介して第１交流電気エネルギーを受け取り、第１交流電気エネルギーを、負荷を駆動するための出力電気エネルギーに変換する。交流電源から出力される電力が遮断された、又は異常であるとき、スイッチング素子はターンオンし、駆動回路は、第２接続端部及びスイッチング素子の第２端部を介して第２直流電気エネルギーを受け取り、第２直流電気エネルギーを、負荷を駆動するための出力電気エネルギーに変換する。
【００１１】
本開示の別の態様によれば、交流電源と負荷との間に電気的に接続された無停電電源装置が提供される。この無停電電源装置は、交流電源から出力される第１交流電気エネルギーを受け取り、エネルギー貯蔵素子、充電回路、直流／直流変換回路、駆動回路、第１直流／交流変換回路、及びスイッチング素子を含む。エネルギー貯蔵素子は、第１直流電気エネルギーを提供するように構成されている。充電回路は、交流電源が正常に電力を出力するときに、第１交流電気エネルギーを受け取り変換して、エネルギー貯蔵素子を充電するように構成されている。直流／直流変換回路の入力端部は、エネルギー貯蔵素子と電気的に接続されている。直流／直流変換回路は、交流電源から出力される電力が遮断された、又は異常であるときに、第１直流電気エネルギーを第２直流電気エネルギーに変換するように構成されている。駆動回路は整流回路を含む。駆動回路の第１接続端部は、交流電源と電気的に接続されている。駆動回路の出力端部は、負荷と電気的に接続されている。駆動回路の第２接続端部の電圧は、駆動回路の第１接続端部の電圧に対応している。整流回路の入力端部は、駆動回路の第１接続端部と電気的に接続されている。整流回路の出力端部は、駆動回路の第２接続端部と電気的に接続されている。整流回路は、第１交流電気エネルギーを第３直流電気エネルギーに変換するように構成されている。第１直流／交流変換回路の入力端部は、駆動回路の第２接続端部と電気的に接続されている。第１直流／交流変換回路の出力端部は、負荷の直流／交流駆動素子集積体と電気的に接続されている。スイッチング素子の第１端部は、直流／直流変換回路の出力端部と電気的に接続されている。スイッチング素子の第２端部は、駆動回路の第２接続端部、及び第１直流／交流変換回路の入力端部と電気的に接続されている。交流電源が正常に電力を出力するとき、スイッチング素子はターンオフし、駆動回路の第１接続端部は、第１交流電気エネルギーを受け取り、駆動回路は、第１交流電気エネルギーを、負荷を駆動するための出力電気エネルギーに変換する。このとき、第１直流／交流変換回路は、駆動回路の第２接続端部を介して第３直流電気エネルギーを受け取る。交流電源から出力される電力が遮断された、又は異常であるとき、スイッチング素子はターンオンし、駆動回路の第２接続端部は、スイッチング素子の第２端部を介して第２直流電気エネルギーを受け取り、駆動回路は、第２直流電気エネルギーを負荷を駆動するための出力電気エネルギーに変換する。このとき、第１直流／交流変換回路は、直流／直流変換回路の出力端部を介して第２直流電気エネルギーを受け取る。
【００１２】
本開示の上記内容は、以下の詳細な説明及び添付の図面を参照することで、当業者にとってより容易に明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、先行技術に係る無停電電源装置の概略ブロック図である。
【００１４】
【図２】図２は、別の先行技術に係る無停電電源装置の概略ブロック図である。
【００１５】
【図３】図３は、本開示の第１実施形態に係る無停電電源装置の概略ブロック図である。
【００１６】
【図４】図４は、本開示の第２実施形態に係る無停電電源装置の概略ブロック図である。
【００１７】
【図５】図５は、本開示の第３実施形態に係る無停電電源装置の概略ブロック図である。
【００１８】
【図６】図６は、本開示の第４実施形態に係る無停電電源装置の概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本開示を、以下の実施形態を参照してより具体的に説明する。本開示の好ましい実施形態に係る以下の説明は、例示及び説明のみを目的として本明細書に提示されていることに留意されたい。包括的であること、又は開示された形態に正確に限定することを意図するものではない。
【００２０】
図３は、本開示の第１実施形態に係る無停電電源装置を示す概略ブロック図である。図３に示すように、本実施形態では、無停電電源装置３の一方の端部は、交流電源Ｐ３と電気的に接続されている。交流電源Ｐ３は、例えば商用電源であるが、これに限定されるものではない。また、無停電電源装置３のもう一方の端部は、負荷Ｌ３と電気的に接続されている。無停電電源装置３は、負荷Ｌ３のモータＬ３１を駆動し作動させ、負荷Ｌ３内部に配置された直流／交流駆動素子集積体Ｌ３２に電力を供給する。好ましくは、負荷Ｌ３はエレベータであるが、これに限定されるものではない。直流／交流駆動素子集積体Ｌ３２は、交流駆動素子セットＬ３３及び直流駆動素子セットＬ３４を含む。交流駆動素子セットＬ３３は、エレベータ内部の制御装置を含むが、これに限定されるものではない。直流駆動素子セットＬ３４は、エレベータのブレーキアセンブリを含むが、これに限定されるものではない。無停電電源装置３は、蓄電池３１などのエネルギー貯蔵素子、充電回路３２、直流／直流変換回路３３、第１直流／交流変換回路３４、駆動回路３５、及びスイッチング素子３６を含む。例えば、スイッチング素子３６は、ダイオード、ＭＯＳＦＥＴ、リレー、又は任意の切り替え可能な回路素子であってもよい。
【００２１】
交流電源Ｐ３から出力される電力が遮断された、又は異常であるとき、蓄電池３１は、第１直流電気エネルギーを出力する。充電回路３２は、交流電源Ｐ３と蓄電池３１との間に電気的に接続されている。交流電源Ｐ３が正常に電力を出力するとき、充電回路３２は、交流電源Ｐ３から出力された第１交流電気エネルギーを受け取り変換し、蓄電池３１を充電する。詳細には、充電回路３２の入力端部は、交流電源Ｐ３と電気的に接続され、充電回路３２の出力端部は、蓄電池３１と電気的に接続されている。
【００２２】
直流／直流変換回路３３は、入力端部３３１及び出力端部３３２を含む。直流／直流変換回路３３の入力端部３３１は、蓄電池３１と電気的に接続されている。交流電源Ｐ３から出力される電力が遮断された、又は異常であるとき、直流／直流変換回路３３は、蓄電池３１から放出された第１直流電気エネルギーを入力端部３３１を介して受け取り、第１直流電気エネルギーを第２直流電気エネルギーに変換したうえで、出力端部３３２を介して第２直流電気エネルギーを出力する。
【００２３】
第１直流／交流変換回路３４は、入力端部３４１及び出力端部３４２を含む。第１直流／交流変換回路３４の入力端部３４１は、直流／直流変換回路３３の出力端部３３２と電気的に接続されている。交流電源Ｐ３から出力される電力が遮断された、又は異常であるとき、第１直流／交流変換回路３４は、直流／直流変換回路３３の出力端部３３２から出力された第２直流電気エネルギーを、入力端部３４１を介して受け取り、第２直流電気エネルギーを第２交流電気エネルギーに変換したうえで、出力端部３４２を介して第２交流電気エネルギーを出力する。
【００２４】
駆動回路３５は、第１接続端部３５１、第２接続端部３５２、及び出力端部３５３を含む。駆動回路３５の第１接続端部３５１は、交流電源Ｐ３と電気的に接続されている。駆動回路３５の出力端部３５３は、負荷Ｌ３のモータＬ３１と電気的に接続されている。交流電源Ｐ３が正常に電力を出力するとき、駆動回路３５は、第１接続端部３５１を介して第１交流電気エネルギーを受け取り、第１交流電気エネルギーを出力電気エネルギーに変換する。さらに、駆動回路３５は、出力端部３５３を介して出力電気エネルギーを負荷Ｌ３のモータＬ３１に出力し、負荷Ｌ３のモータＬ３１を駆動する。駆動回路３５の第２接続端部３５２の電圧は、駆動回路３５の第１接続端部３５１の電圧に対応している。すなわち、第２接続端部３５２の電圧は、第１接続端部３５１の電圧にほぼ等しい。
【００２５】
スイッチング素子３６の第１端部３６１は、直流／直流変換回路３３の出力端部３３２と電気的に接続されている。スイッチング素子３６の第２端部３６２は、駆動回路３５の第２接続端部３５２と電気的に接続されている。スイッチング素子３６は、スイッチング素子３６の第１端部３６１と第２端部３６２との間の電圧差に応じて、ターンオン又はターンオフする。すなわち、交流電源Ｐ３が正常に電力を出力するとき、駆動回路３５の第２接続端部３５２の電圧は、駆動回路３５の第１接続端部３５１の電圧に対応している。スイッチング素子３６の第２端部３６２の電圧は、交流電源Ｐ３から出力される第１交流電気エネルギーの電圧に対応している。スイッチング素子３６の第１端部３６１の電圧は、第２直流電気エネルギーの電圧に対応している。この第２直流電気エネルギーは、蓄電池３１から放出された第１直流電気エネルギーが、直流／直流変換回路３３によって変換されたものである。したがって、駆動回路３５の第２接続端部３５２に電気的に接続されているスイッチング素子３６の第２端部３６２の電圧は、スイッチング素子３６の第１端部３６１の電圧よりも高い。これにより、スイッチング素子３６はターンオフする。同時に、駆動回路３５は、第１交流電気エネルギーを出力電気エネルギーに変換し、負荷Ｌ３のモータＬ３１を駆動するために、出力電気エネルギーを負荷Ｌ３のモータＬ３１に出力する。同様に、交流電源Ｐ３から出力される電力が遮断された、又は異常であるとき、駆動回路３５の第２接続端部３５２に電気的に接続されているスイッチング素子３６の第２端部３６２の電圧は、スイッチング素子３６の第１端部３６１の電圧よりも低い。これにより、スイッチング素子３６はターンオンする。同時に、駆動回路３５の第２接続端部３５２は、直流／直流変換回路３３から出力された第２直流電気エネルギーを、スイッチング素子３６の第２端部３６２を介して受け取る。駆動回路３５は、第２直流電気エネルギーを出力電気エネルギーに変換し、出力電気エネルギーを負荷Ｌ３のモータＬ３１に出力端部３５３を介して出力し、負荷Ｌ３のモータＬ３１を駆動する。
【００２６】
上記の説明によると、スイッチング素子３６は、無停電電源装置３の直流／直流変換回路３３と駆動回路３５との間に電気的に接続されている。交流電源Ｐ３から出力される電力が遮断された、又は異常であるとき、スイッチング素子３６はターンオンし、第２直流電気エネルギーが駆動回路３５に伝達される。スイッチング素子３６は、スイッチング素子３６の第１端部３６１と第２端部３６２との間の電圧差に応じてターンオン又はターンオフする。したがって、スイッチング素子３６の切り替え速度は、図１に示した従来の無停電電源装置１の三端子スイッチング素子１５の切り替え速度よりも大きい。交流電源Ｐ１から出力される電力が遮断された、又は異常であるとき、従来の無停電電源装置１の駆動回路１６は、経路を切り替え、直流／交流変換回路１４から出力される交流電気エネルギーを、三端子スイッチング素子１５を介して受け取る。図１に示した従来の無停電電源装置１と比較すると、本開示の無停電電源装置３の駆動回路３５は、交流電源Ｐ３から出力される電力が遮断された、又は異常であるときに、直流／直流変換回路３３から出力される第２直流電気エネルギーを速やかに受け取り、システムの運転を維持する。したがって、交流電源Ｐ３から出力される電力が遮断された、又は異常であるとき、本開示の無停電電源装置３は、安全確保のため負荷Ｌ３のモータＬ３１を継続して駆動する。
【００２７】
また、従来の無停電電源装置１の、直流／直流変換回路１３、直流／交流変換回路１４、及び駆動回路１６を含む３段回路の作動は、蓄電池１２から放出されたバックアップ電気エネルギーの電力変換時に、より多くのエネルギーロスを引き起こす可能性がある。従来の無停電電源装置１と比較すると、蓄電池３１が第１直流電気エネルギーを放出するとき、本開示の無停電電源装置３は、直流／直流変換回路３３及び駆動回路３５を含む２段回路のみを用いて、蓄電池３１から放出された第１直流電気エネルギーを変換する。そして、変換した電力が負荷Ｌ３に供給される。したがって、蓄電池３１から放出された第１直流電気エネルギーの変換時のエネルギーロスは、相対的に小さくなる。すなわち、本開示の無停電電源装置３は、電気エネルギー変換効率に優れている。加えて、本開示の無停電電源装置３の駆動回路３５は、第１直流／交流変換回路３４を介さずに、直流／直流変換回路３３及びスイッチング素子３６を介して、第２直流電気エネルギーを受け取る。それ故、本開示の無停電電源装置３の第１直流／交流変換回路３４に、より消費電力の低い電気素子を用いることができる。したがって、本開示の無停電電源装置３は、より低コスト且つ高効率である。
【００２８】
さらに、従来の無停電電源装置２の駆動回路２６は、追加のＥＰＳポートを用いる必要があり、また、従来の無停電電源装置２は、より太い配線を有していた。それ故、従来の無停電電源装置２は、高コストである。従来の無停電電源装置２と比較すると、本開示の無停電電源装置３の蓄電池３１から出力される第１直流電気エネルギーは、直流／直流変換回路３３により昇圧されたうえで駆動回路３５に伝達される。直流／直流変換回路３３から駆動回路３５に伝達される電気エネルギーは、駆動回路３５を作動させるうえで十分である。それ故、本開示の無停電電源装置３では、ＥＰＳポートが省略されている。加えて、直流／直流変換回路３３と駆動回路３５との間の電圧がより高いため、電線を流れる電流は小さくなる。したがって、より細い電線のみが必要であり、無停電電源装置３は低コストである。
【００２９】
いくつかの実施形態では、駆動回路３５は、整流回路３５４及び第２直流／交流変換回路３５５をさらに含む。整流回路３５４は、入力端部３５６及び出力端部３５７を含む。整流回路３５４の入力端部３５６は、駆動回路３５の第１接続端部３５１と電気的に接続されている。整流回路３５４の入力端部３５６は、交流電源Ｐ３から出力された第１交流電気エネルギーを、駆動回路３５の第１接続端部３５１を介して受け取る。駆動回路３５の第１接続端部３５１が、交流電源Ｐ３から出力される第１交流電気エネルギーを受け取ると、整流回路３５４が第１交流電気エネルギーを第３直流電気エネルギーに整流する。第２直流／交流変換回路３５５は、入力端部３５８及び出力端部３５９を含む。第２直流／交流変換回路３５５の入力端部３５８は、整流回路３５４の出力端部３５７、及び駆動回路３５の第２接続端部３５２と電気的に接続されている。第２直流／交流変換回路３５５の出力端部３５９は、駆動回路３５の出力端部３５３と電気的に接続されている。第２直流／交流変換回路３５５の入力端部３５８は、整流回路３５４の出力端部３５７を介して第３直流電気エネルギーを、又は駆動回路３５の第２接続端部３５２を介して第２直流電気エネルギーを、選択的に受け取る。第２直流／交流変換回路３５５は、第３直流電気エネルギー又は第２直流電気エネルギーを出力エネルギーに変換し、出力端部３５９を介して出力エネルギーを負荷Ｌ３に出力する。
【００３０】
いくつかの実施形態では、無停電電源装置３は、三端子スイッチング素子３７をさらに含む。三端子スイッチング素子３７は、交流電源Ｐ３の電力供給状態に応じて、交流電源Ｐ３と負荷Ｌ３の直流／交流駆動素子集積体Ｌ３２との間の経路と、第１直流／交流変換回路３４の出力端部３４２と負荷Ｌ３の直流／交流駆動素子集積体Ｌ３２との間の経路とを選択的に切り替える。交流電源Ｐ３が正常に電力を出力するとき、三端子スイッチング素子３７は、交流電源Ｐ３、及び負荷Ｌ３の直流／交流駆動素子集積体Ｌ３２が電気的に接続されるように切り替えられる。この状況下では、交流電源Ｐ３から出力される第１交流電気エネルギーが、三端子スイッチング素子３７を介して負荷Ｌ３の直流／交流駆動素子集積体Ｌ３２に伝達される。交流電源Ｐ３から出力される電力が遮断された、又は異常であるとき、三端子スイッチング素子３７は、第１直流／交流変換回路３４の出力端部３４２と負荷Ｌ３の直流／交流駆動素子集積体Ｌ３２との間に電気的に接続されるように切り替えられる。この状況下では、第１直流／交流変換回路３４の出力端部３４２から出力される第２交流電気エネルギーが、三端子スイッチング素子３７を介して負荷Ｌ３の直流／交流駆動素子集積体Ｌ３２に伝達される。
【００３１】
いくつかの実施形態では、無停電電源装置３は、出力モジュール３８をさらに含む。出力モジュール３８は、三端子スイッチング素子３７と負荷Ｌ３の直流／交流駆動素子集積体Ｌ３２との間に電気的に接続されている。出力モジュール３８は、交流出力端部３８１及び電源ユニット３８２を含む。出力モジュール３８の交流出力端部３８１は、三端子スイッチング素子３７と、負荷Ｌ３内部の直流／交流駆動素子集積体Ｌ３２の交流駆動素子セットＬ３３との間に電気的に接続されている。交流電源Ｐ３が正常に電力を出力するとき、交流出力端部３８１は、交流電源Ｐ３から出力された第１交流電気エネルギーを受け取り、負荷Ｌ３内部の直流／交流駆動素子集積体Ｌ３２の交流駆動素子セットＬ３３に第１交流電気エネルギーを伝達する。交流電源Ｐ３から出力される電力が遮断された、又は異常であるとき、交流出力端部３８１は、第１直流／交流変換回路３４の出力端部３４２から出力された第２交流電気エネルギーを受け取り、負荷Ｌ３内部の直流／交流駆動素子集積体Ｌ３２の交流駆動素子セットＬ３３に第２交流電気エネルギーを伝達する。出力モジュール３８の電源ユニット３８２は、三端子スイッチング素子３７と、負荷Ｌ３内部の直流／交流駆動素子集積体Ｌ３２の直流駆動素子セットＬ３４との間に電気的に接続されている。交流電源Ｐ３が正常に電力を出力するとき、電源ユニット３８２は、入力端部３８３を介して第１交流電気エネルギーを受け取り、第１交流電気エネルギーを第４直流電気エネルギーに変換したうえで、負荷Ｌ３内部の直流／交流駆動素子集積体Ｌ３２の直流駆動素子セットＬ３４に第４直流電気エネルギーを出力端部３８４を介して伝達する。交流電源Ｐ３から出力される電力が遮断された、又は異常であるとき、電源ユニット３８２は、入力端部３８３を介して第２交流電気エネルギーを受け取り、第２交流電気エネルギーを第４直流電気エネルギーに変換したうえで、負荷Ｌ３内部の直流／交流駆動素子集積体Ｌ３２の直流駆動素子セットＬ３４に出力端部３８４を介して第４直流電気エネルギーを伝達する。
【００３２】
いくつかの実施形態では、本開示の無停電電源装置３の蓄電池３１から放出された第１直流電気エネルギーは、変換され、直流／直流変換回路３３により昇圧されたうえで、駆動回路３５に伝達される。したがって、蓄電池３１として、鉛蓄電池などの低電圧の電池を用いることができる。
【００３３】
当然のことながら、充電回路３２の入力端部は、図３に示すように交流電源Ｐ３に電気的に接続されている場合に限定されるものではない。本開示の第２実施形態に係る無停電電源装置の概略ブロック図である、図４を参照されたい。図３の充電回路３２の入力端部の接続と比較すると、本実施形態の充電回路３２の入力端部は、駆動回路３５の第２接続端部３５２と電気的に接続されている。交流電源Ｐ３が正常に電力を出力するとき、駆動回路３５は、第２接続端部３５２を介して、充電回路３２に第１交流電気エネルギーを伝達する。充電回路３２の入力端部は、駆動回路３５の第２接続端部３５２と、スイッチング素子３６の第２端部３６２との間に電気的に接続されている。同様に、交流電源Ｐ３が正常に電力を出力するとき、駆動回路３５の第２接続端部３５２の電圧は、駆動回路３５の第１接続端部３５１の電圧に対応している。駆動回路３５の第２接続端部３５２に電気的に接続されているスイッチング素子３６の第２端部３６２の電圧は、スイッチング素子３６の第１端部３６１の電圧よりも高い。これにより、スイッチング素子３６はターンオフする。交流電源Ｐ３から出力される電力が遮断された、又は異常であるとき、駆動回路３５の第２接続端部３５２に電気的に接続されているスイッチング素子３６の第２端部３６２の電圧は、スイッチング素子３６の第１端部３６１の電圧より低くなる。これにより、スイッチング素子３６はターンオンする。システムの他の作動方法は、ここでは重複して説明しない。
【００３４】
図５は、本開示の第３実施形態に係る無停電電源装置の概略ブロック図である。図５に示すように、無停電電源装置４の一方の端部は、交流電源Ｐ４に電気的に接続されている。交流電源Ｐ４が正常に電力を出力するとき、交流電源Ｐ４は、無停電電源装置４に第１交流電気エネルギーを出力する。交流電源Ｐ４から出力される電力が遮断された、又は異常であるとき、交流電源Ｐ４は、無停電電源装置４に継続して電気エネルギーを出力することができなくなる。交流電源Ｐ４は、例えば商用電源であるが、これに限定されるものではない。また、無停電電源装置４のもう一方の端部は、負荷Ｌ４に電気的に接続されている。無停電電源装置４は、負荷Ｌ４のモータＬ４１を駆動して作動させる。無停電電源装置４は、負荷Ｌ４内部に配置された直流／交流駆動素子集積体Ｌ４２に電力を供給する。好ましくは、負荷Ｌ４はエレベータであるが、これに限定されるものではない。直流／交流駆動素子集積体Ｌ４２は、交流駆動素子セットＬ４３及び直流駆動素子セットＬ４４を含む。交流駆動素子セットＬ４３は、エレベータ内部の制御装置であるが、これに限定されるものではない。直流駆動素子セットＬ４４は、エレベータのブレーキアセンブリであるが、これに限定されるものではない。無停電電源装置４は、蓄電池４１などのエネルギー貯蔵素子、充電回路４２、直流／直流変換回路４３、駆動回路４４、第１直流／交流変換回路４５、及びスイッチング素子４６を含む。例えば、スイッチング素子４６は、ダイオード、ＭＯＳＦＥＴ、リレー、又は任意の切り替え可能な回路素子であってもよい。
【００３５】
交流電源Ｐ４から出力される電力が遮断された、又は異常であるとき、蓄電池４１は、第１直流電気エネルギーを放出する。充電回路４２は、交流電源Ｐ４と蓄電池４１との間に電気的に接続されている。交流電源Ｐ４が正常に電力を出力するとき、充電回路４２は、交流電源Ｐ４から出力された第１交流電気エネルギーを受け取り変換して、蓄電池４１を充電する。詳細には、充電回路４２の入力端部は交流電源Ｐ４に電気的に接続され、充電回路４２の出力端部は蓄電池４１に電気的に接続されている。
【００３６】
直流／直流変換回路４３は、入力端部４３１及び出力端部４３２を含む。直流／直流変換回路４３の入力端部４３１は、蓄電池４１と電気的に接続されている。交流電源Ｐ４から出力される電力が遮断された、又は異常であるとき、直流／直流変換回路４３は、蓄電池４１から放出された第１直流電気エネルギーを入力端部４３１を介して受け取り、第１直流電気エネルギーを第２直流電気エネルギーに変換したうえで、出力端部４３２を介して第２直流電気エネルギーを出力する。
【００３７】
駆動回路４４は、第１接続端部４４１、第２接続端部４４２、及び出力端部４４３を含む。駆動回路４４の第１接続端部４４１は、交流電源Ｐ４と電気的に接続されている。駆動回路４４の出力端部４４３は、負荷Ｌ４のモータＬ４１と電気的に接続されている。交流電源Ｐ４が正常に電力を出力するとき、駆動回路４４は、第１接続端部４４１を介して第１交流電気エネルギーを受け取り、第１交流電気エネルギーを出力電気エネルギーに変換する。さらに、駆動回路４４は、出力端部４４３を介して出力電気エネルギーを負荷Ｌ４のモータＬ４１に出力し、負荷Ｌ４のモータＬ４１を駆動する。駆動回路４４の第２接続端部４４２の電圧は、駆動回路４４の第１接続端部４４１の電圧に対応している。すなわち、第２接続端部４４２の電圧は、第１接続端部４４１の電圧にほぼ等しい。
【００３８】
第１直流／交流変換回路４５は、入力端部４５１及び出力端部４５２を含む。第１直流／交流変換回路４５の入力端部４５１は、駆動回路４４の第２接続端部４４２と電気的に接続されている。第１直流／交流変換回路４５の出力端部４５２は、負荷Ｌ４内部の直流／交流駆動素子集積体Ｌ４２の交流駆動素子セットＬ４３と電気的に接続されている。交流電源Ｐ４が正常に電力を出力するとき、第１直流／交流変換回路４５の入力端部４５１は、交流電源Ｐ４から出力される第１交流電気エネルギーを、駆動回路４４の第２接続端部４４２を介して受け取る。第１交流電気エネルギーは、駆動回路４４により整流され出力電気エネルギーとなる。第１直流／交流変換回路４５の出力端部４５２は、負荷Ｌ４内部の直流／交流駆動素子集積体Ｌ４２の交流駆動素子セットＬ４３に出力電気エネルギーを出力する。
【００３９】
スイッチング素子４６の第１端部４６１は、直流／直流変換回路４３の出力端部４３２に電気的に接続されている。スイッチング素子４６の第２端部４６２は、駆動回路４４の第２接続端部４４２、及び第１直流／交流変換回路４５の入力端部４５１に電気的に接続されている。スイッチング素子４６は、スイッチング素子４６の第１端部４６１と第２端部４６２との間の電圧差に応じてターンオン又はターンオフする。交流電源Ｐ４が正常に電力を出力するとき、駆動回路４４の第２接続端部４４２の電圧は、駆動回路４４の第１接続端部４４１の電圧に対応している。スイッチング素子４６の第２端部４６２の電圧は、交流電源Ｐ４の第１交流電気エネルギーの電圧に対応している。スイッチング素子４６の第１端部４６１の電圧は、第２直流電気エネルギーの電圧に対応している。この第２直流電気エネルギーは、直流／直流変換回路４３により、蓄電池４１の第１直流電気エネルギーから変換されたものである。駆動回路４４の第２接続端部４４２と電気的に接続されているスイッチング素子４６の第２端部４６２の電圧は、スイッチング素子４６の第１端部４６１の電圧よりも高い。これにより、スイッチング素子４６はターンオフする。駆動回路４４は、第１交流電気エネルギーを出力電気エネルギーに変換し、負荷Ｌ４のモータＬ４１に、モータＬ４１を駆動するための出力電気エネルギーを出力する。同様に、交流電源Ｐ４から出力される電力が遮断された、又は異常であるとき、駆動回路４４の第２接続端部４４２に電気的に接続されたスイッチング素子４６の第２端部４６２の電圧は、スイッチング素子４６の第１端部４６１の電圧よりも低くなる。これにより、スイッチング素子４６はターンオンする。駆動回路４４の第２接続端部４４２は、直流／直流変換回路４３から出力された第２直流電気エネルギーを、スイッチング素子４６の第２端部４６２を介して受け取る。さらに、駆動回路４４は、第２直流電気エネルギーを出力電気エネルギーに変換する。駆動回路４４の出力端部４４３は、負荷Ｌ４のモータＬ４１に、モータＬ４１を駆動するための出力電気エネルギーを出力する。
【００４０】
いくつかの実施形態では、駆動回路４４は、整流回路４４４及び第２直流／交流変換回路４４５をさらに含む。整流回路４４４は、入力端部４４６及び出力端部４４７を含む。整流回路４４４の入力端部４４６は、駆動回路４４の第１接続端部４４１と電気的に接続されている。整流回路４４４の入力端部４４６は、交流電源Ｐ４から出力される第１交流電気エネルギーを、駆動回路４４の第１接続端部４４１を介して受け取る。駆動回路４４の第１接続端部４４１が交流電源Ｐ４から出力される第１交流電気エネルギーを受け取るとき、整流回路４４４は、第１交流電気エネルギーを第３直流電気エネルギーに整流する。
【００４１】
第２直流／交流変換回路４４５は、入力端部４４８及び出力端部４４９を含む。第２直流／交流変換回路４４５の入力端部４４８は、整流回路４４４の出力端部４４７、及び駆動回路４４の第２接続端部４４２と電気的に接続されている。第２直流／交流変換回路４４５の出力端部４４９は、駆動回路４４の出力端部４４３と電気的に接続されている。第２直流／交流変換回路４４５の入力端部４４８は、整流回路４４４の出力端部４４７を介して第３直流電気エネルギーを、又は駆動回路４４の第２接続端部４４２を介して第２直流電気エネルギーを、選択的に受け取る。第２直流／交流変換回路４４５は、第３直流電気エネルギー又は第２直流電気エネルギーを出力電気エネルギーに変換し、出力端部４４９を介して出力電気エネルギーを負荷Ｌ４に出力する。
【００４２】
また、第１直流／交流変換回路４５は、整流回路４４４の出力端部４４７を介して第３直流電気エネルギーを、又はスイッチング素子４６の第２端部４６２を介して第２直流電気エネルギーを受け取る。第１直流／交流変換回路４５は、第３直流電気エネルギー又は第２直流電気エネルギーを、第２交流電気エネルギーに変換し、負荷Ｌ４の直流／交流駆動素子集積体Ｌ４２に第２交流電気エネルギーを出力する。
【００４３】
いくつかの実施形態では、無停電電源装置４は、電源ユニット４７をさらに含む。電源ユニット４７は、入力端部４７１及び出力端部４７２を含む。電源ユニット４７の入力端部４７１は、駆動回路４４の第２接続端部４４２及びスイッチング素子４６の第２端部４６２と電気的に接続されている。電源ユニット４７の出力端部４７２は、負荷Ｌ４内部の直流／交流駆動素子集積体Ｌ４２の直流駆動素子セットＬ４４と電気的に接続されている。交流電源Ｐ４が正常に電力を出力するとき、電源ユニット４７は、整流回路４４４から出力された第３直流電気エネルギーを、入力端部４７１を介して受け取り、第３直流電気エネルギーを第４直流電気エネルギーに変換したうえで、出力端部４７２を介して第４電気エネルギーを出力する。交流電源Ｐ４から出力される電力が遮断された、又は異常であるとき、電源ユニット４７の入力端部４７１は、直流／直流変換回路４３の出力端部４３２から出力された第２直流電気エネルギーを、スイッチング素子４６の第２端部４６２を介して受け取る。電源ユニット４７は、第２直流電気エネルギーを第４直流電気エネルギーに変換し、出力端部４７２を介して第４直流電気エネルギーを出力する。
【００４４】
いくつかの実施形態では、本開示の無停電電源装置４の蓄電池４１から放出された第１直流電気エネルギーは、変換され、且つ直流／直流変換回路４３により昇圧されたうえで、駆動回路４４に伝達される。したがって、蓄電池４１として、鉛蓄電池などのより低電圧の電池を用いることができる。
【００４５】
当然のことながら、充電回路４２の入力端部は、図５に示すように、交流電源Ｐ４に電気的に接続される場合に限定されるものではない。本開示の第４実施形態に係る無停電電源装置の概略ブロック図である、図６を参照されたい。図５の充電回路４２の入力端部の接続と比較すると、本実施形態の充電回路４２の入力端部は、駆動回路４４の第２接続端部４４２と電気的に接続されている。交流電源Ｐ４が正常に電力を出力するとき、駆動回路４４は、第２接続端部４４２を介して第１交流電気エネルギーを充電回路４２に伝達する。充電回路４２の入力端部は、駆動回路４４の第２接続端部４４２と、スイッチング素子４６の第２端部４６２との間に電気的に接続されている。同様に、交流電源Ｐ４が正常に電力を出力するとき、駆動回路４４の第２接続端部４４２の電圧は、駆動回路４４の第１接続端部４４１の電圧に対応している。駆動回路４４の第２接続端部４４２と電気的に接続しているスイッチング素子４６の第２端部４６２の電圧は、スイッチング素子４６の第１端部４６１の電圧よりも高い。これにより、スイッチング素子４６はターンオフする。交流電源Ｐ４から出力される電力が遮断された、又は異常であるとき、駆動回路４４の第２接続端部４４２に電気的に接続されたスイッチング素子４６の第２端部４６２の電圧は、スイッチング素子４６の第１端部４６１の電圧よりも低い。これにより、スイッチング素子４６はターンオンする。システムの他の作動方法は、ここでは重複して説明しない。
【００４６】
また、図５及び図６の無停電電源装置４の構造及び動作は、図３及び図４の無停電電源装置３と同様である。したがって、図５及び図６の無停電電源装置４の利点は、図３及び図４の無停電電源装置３と同様であるので、ここでは重複して説明しない。
【００４７】
上述したように、スイッチング素子は、本開示の無停電電源装置の直流／直流変換回路と駆動回路との間に電気的に接続されている。交流電源から出力される電力が遮断された、又は異常であるとき、スイッチング素子は、その第１端部と第２端部との間の電圧差に応じて、ターンオン又はターンオフする。したがって、スイッチング素子の切り替え動作に応じて、スイッチング素子が、第２直流電気エネルギーを駆動回路に迅速に伝達する。交流電源から出力される電力が遮断された、又は異常であるとき、本開示の無停電電源装置の駆動回路は、直流／直流変換回路から出力された第２直流電気エネルギーを速やかに受け取り、安全確保のため負荷のモータを継続して駆動する。また、従来の無停電電源装置の３段回路の動作は、蓄電池から放出されたバックアップ電気エネルギーの電力変換時にエネルギーロスを引き起こす可能性がある。従来の無停電電源装置と比較して、本開示の無停電電源装置は、直流／直流変換回路及び駆動回路を含む２段回路のみを用いてバックアップ電気エネルギーを変換し、変換された電力を負荷に供給する。このため、蓄電池から放出された第１直流電気エネルギーが変換される際のエネルギーロスが小さくなる。すなわち、本開示の無停電電源装置のエネルギー変換効率は、より良好である。
【００４８】
さらに、本開示の無停電電源装置の蓄電池から放出された第１直流電気エネルギーは、直流／直流変換回路により昇圧され、駆動回路に伝達される。直流／直流変換回路から駆動回路に伝達される電気エネルギーは、駆動回路を駆動して作動させるのに十分である。したがって、本開示の無停電電源装置では、従来技術の追加のＥＰＳポートは省略されている。加えて、直流／直流変換回路と駆動回路との間の電線を流れる電流がより小さいため、より細い配線が用いられる。したがって、本開示の無停電電源装置はより低コストとなる。
【００４９】
本開示は、現在最も実用的で好ましい実施形態と考えられるものに関して説明されているが、開示された実施形態に限定する必要はないことを理解されたい。
【図１】
2019062728.tif 000003
【図２】
2019062728.tif 000004
【図３】
2019062728.tif 000005
【図４】
2019062728.tif 000006
【図５】
2019062728.tif 000007
【図６】
2019062728.tif 000008
【外国語明細書】
2019062728000001.pdf