(57)【要約】【課題】効率の上昇、部品点数の削減、システム安定性の向上を図った無停電電源供給装置を提供する。【解決手段】無停電電源供給装置１００，１００’においては、スイッチ１０によって、第１インダクタンスＬ１が交流電源Ｖａｃに接続されるよう切り替えられると、交流電源Ｖａｃは、第１インダクタンスＬ１、第１アーム３０及び第２アーム４０を経てバス電源Ｖｂｕｓに変換されるとともに、第２アーム４０と第３アーム５０を経て出力電源Ｖｏに変換される。また、スイッチ１０によって、第１インダクタンスＬ１が直流制御ユニット２０，２０’に接続されるよう切り替えられると、直流電源Ｖｄｃは直流制御ユニット２０，２０’及び第１インダクタンスＬ１を経てバス電源Ｖｂｕｓに変換されるとともに、第２アーム４０と第３アーム５０を経て出力電源Ｖｏに変換される。【選択図】図１
2019115251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源（Ｖａｃ）に接続されるスイッチ（１０）、
前記スイッチ（１０）に接続される第１インダクタンス（Ｌ１）、
直流電源（Ｖｄｃ）と前記スイッチ（１０）に接続される直流制御ユニット（２０，２０’）、
前記第１インダクタンス（Ｌ１）に接続される第１アーム（３０）、
前記第１アーム（３０）と並列に接続される第２アーム（４０）、
前記第２アーム（４０）と並列に接続されるバスキャパシタ（Ｃｂｕｓ）、及び
前記第２アーム（４０）と並列に接続される第３アーム（５０）、を含み、
前記スイッチ（１０）によって、前記第１インダクタンス（Ｌ１）が前記交流電源（Ｖａｃ）に接続されるよう切り替えられると、前記交流電源（Ｖａｃ）は、前記第１インダクタンス（Ｌ１）、前記第１アーム（３０）及び前記第２アーム（４０）を経て前記バスキャパシタ（Ｃｂｕｓ）上のバス電源（Ｖｂｕｓ）に変換されるとともに、前記第２アーム（４０）と前記第３アーム（５０）を経て出力電源（Ｖｏ）に変換され、
前記スイッチ（１０）によって、前記第１インダクタンス（Ｌ１）が前記直流制御ユニット（２０，２０’）に接続されるよう切り替えられると、前記直流電源（Ｖｄｃ）は前記直流制御ユニット（２０，２０’）及び前記第１インダクタンス（Ｌ１）を経て前記バス電源（Ｖｂｕｓ）に変換されるとともに、前記第２アーム（４０）と前記第３アーム（５０）を経て前記出力電源（Ｖｏ）に変換されることを特徴とする無停電電源供給装置。
【請求項２】
請求項１記載の無停電電源供給装置において、
前記第１アーム（３０）は、
第１ダイオード（Ｄ１）と並列に接続されるとともに、前記バスキャパシタ（Ｃｂｕｓ）の第１端子と前記第１インダクタンス（Ｌ１）に接続される第１スイッチ（Ｓ１）、及び
第２ダイオード（Ｄ２）と並列に接続されるとともに、前記第１インダクタンス（Ｌ１）と前記バスキャパシタ（Ｃｂｕｓ）の第２端子に接続される第２スイッチ（Ｓ２）、を含み、
前記第２アーム（４０）は、
第３ダイオード（Ｄ３）と並列に接続されるとともに、第１端子が前記バスキャパシタ（Ｃｂｕｓ）の第１端子と前記交流電源（Ｖａｃ）に接続される第３スイッチ（Ｓ３）、及び
第４ダイオード（Ｄ４）と並列に接続されるとともに、前記交流電源（Ｖａｃ）と前記バスキャパシタ（Ｃｂｕｓ）の第２端子に接続される第４スイッチ（Ｓ４）、を含み、
前記第３アーム（５０）は、
第５ダイオード（Ｄ５）と並列に接続されるとともに、前記バスキャパシタ（Ｃｂｕｓ）の第１端子に接続される第５スイッチ（Ｓ５）と、
第６ダイオード（Ｄ６）と並列に接続されるとともに、前記第５スイッチ（Ｓ５）と前記バスキャパシタ（Ｃｂｕｓ）の第２端子に接続される第６スイッチ（Ｓ６）と、
前記第５スイッチ（Ｓ５）、前記第６スイッチ（Ｓ６）及び前記交流電源（Ｖａｃ）に接続されて、前記出力電源（Ｖｏ）を供給する出力回路（５２）、を含むことを特徴とする無停電電源供給装置。
【請求項３】
請求項２記載の無停電電源供給装置において、
前記第１インダクタンス（Ｌ１）における正の半周のタンク回路（Ｌｐｓ）は、前記交流電源（Ｖａｃ）、前記第１インダクタンス（Ｌ１）、前記第２スイッチ（Ｓ２）、前記第４ダイオード（Ｄ４）及び前記交流電源（Ｖａｃ）からなり、
前記第１インダクタンス（Ｌ１）における正の半周のエネルギー放出回路は、前記交流電源（Ｖａｃ）、前記第１インダクタンス（Ｌ１）、前記第１ダイオード（Ｄ１）、前記バスキャパシタ（Ｃｂｕｓ）、前記第４ダイオード（Ｄ４）及び前記交流電源（Ｖａｃ）からなり、
前記第１インダクタンス（Ｌ１）における負の半周のタンク回路（Ｌｎｓ）は、前記交流電源（Ｖａｃ）、前記第３ダイオード（Ｄ３）、前記第１スイッチ（Ｓ１）、前記第１インダクタンス（Ｌ１）及び前記交流電源（Ｖａｃ）からなり、
前記第１インダクタンス（Ｌ１）における負の半周のエネルギー放出回路（Ｌｎｒ）は、前記交流電源（Ｖａｃ）、前記第３ダイオード（Ｄ３）、前記バスキャパシタ（Ｃｂｕｓ）、前記第２ダイオード（Ｄ２）、前記第１インダクタンス（Ｌ１）及び前記交流電源（Ｖａｃ）からなり、
前記バスキャパシタ（Ｃｂｕｓ）における正の半周の第１回路（Ｌｐｃ）は、前記バスキャパシタ（Ｃｂｕｓ）、前記第５スイッチ（Ｓ５）、前記出力回路（５２）、前記第４スイッチ（Ｓ４）及び前記バスキャパシタ（Ｃｂｕｓ）からなり、
前記バスキャパシタ（Ｃｂｕｓ）における正の半周の第２回路（Ｌｐｄ）は、前記出力回路（５２）、前記第３ダイオード（Ｄ３）、前記バスキャパシタ（Ｃｂｕｓ）、前記第６ダイオード（Ｄ６）及び前記出力回路（５２）からなり、
前記バスキャパシタ（Ｃｂｕｓ）における負の半周の第１回路（Ｌｎｃ）は、前記バスキャパシタ（Ｃｂｕｓ）、前記第３スイッチ（Ｓ３）、前記出力回路（５２）、前記第６スイッチ（Ｓ６）及び前記バスキャパシタ（Ｃｂｕｓ）からなり、
前記バスキャパシタ（Ｃｂｕｓ）における負の半周の第２回路（Ｌｎｄ）は、前記出力回路（５２）、前記第５ダイオード（Ｄ５）、前記バスキャパシタ（Ｃｂｕｓ）、前記第４ダイオード（Ｄ４）及び前記出力回路（５２）からなることを特徴とする無停電電源供給装置。
【請求項４】
請求項２記載の無停電電源供給装置において、
前記直流制御ユニット（２０，２０’）は、
前記直流電源（Ｖｄｃ）と前記スイッチ（１０）に接続される第２インダクタンス（Ｌ２）、
前記第２インダクタンス（Ｌ２）に接続されるパワーダイオード（Ｄ）、及び
前記パワーダイオード（Ｄ）と前記直流電源（Ｖｄｃ）に接続されるパワースイッチ（Ｓ）、を含むことを特徴とする無停電電源供給装置。
【請求項５】
請求項４記載の無停電電源供給装置において、
前記第２インダクタンス（Ｌ２）のタンク回路（Ｌｓ）は、前記直流電源（Ｖｄｃ）、前記第２インダクタンス（Ｌ２）、前記パワーダイオード（Ｄ）、前記パワースイッチ（Ｓ）及び前記直流電源（Ｖｄｃ）からなり、
前記第２インダクタンス（Ｌ２）のエネルギー放出回路（Ｌｒ）は、前記直流電源（Ｖｄｃ）、前記第２インダクタンス（Ｌ２）、前記第１インダクタンス（Ｌ１）、前記第１ダイオード（Ｄ１）、前記バスキャパシタ（Ｃｂｕｓ）及び前記直流電源（Ｖｄｃ）からなり、
前記第１インダクタンス（Ｌ１）と前記第２インダクタンス（Ｌ２）には巻数比（Ｎ）が与えられ、前記第２インダクタンス（Ｌ２）の電圧は前記巻数比（Ｎ）で前記第１インダクタンス（Ｌ１）に結合（カップリング）されるため、前記電圧に前記巻数比（Ｎ）をかけたものが前記第１インダクタンス（Ｌ１）の電圧となることを特徴とする無停電電源供給装置。
【請求項６】
請求項１記載の無停電電源供給装置において、
更に、複数の制御信号（Ｓｃ）を供給して、前記交流電源（Ｖａｃ）又は前記直流電源（Ｖｄｃ）が、前記第１インダクタンス（Ｌ１）、前記直流制御ユニット（２０，２０’）、前記第１アーム（３０）、前記第２アーム（４０）を経て前記バス電源（Ｖｂｕｓ）に変換されるとともに、前記第２アーム（４０）及び前記第３アーム（５０）を経て前記出力電源（Ｖｏ）に変換されるよう、前記スイッチ（１０）、前記直流制御ユニット（２０，２０’）、前記第１アーム（３０）、前記第２アーム（４０）及び前記第３アーム（５０）を制御する制御ユニット（６０）を含むことを特徴とする無停電電源供給装置。
【請求項７】
交流電源（Ｖａｃ）と直流電源（Ｖｄｃ）に接続される直流制御ユニット（２０，２０’）、
前記直流制御ユニット（２０，２０’）に接続される第１インダクタンス（Ｌ１）、
前記第１インダクタンス（Ｌ１）に接続される第１アーム（３０）、
前記第１アーム（３０）と並列に接続される第２アーム（４０）、
前記第２アーム（４０）と並列に接続されるバスキャパシタ（Ｃｂｕｓ）、及び
前記第２アーム（４０）と並列に接続される第３アーム（５０）、を含み、
前記直流制御ユニット（２０，２０’）によって、前記交流電源（Ｖａｃ）が前記第１インダクタンス（Ｌ１）に接続されるよう制御されると、前記交流電源（Ｖａｃ）は、前記第１インダクタンス（Ｌ１）、前記第１アーム（３０）及び前記第２アーム（４０）を経て前記バスキャパシタ（Ｃｂｕｓ）上のバス電源（Ｖｂｕｓ）に変換されるとともに、前記第２アーム（４０）と前記第３アーム（５０）を経て出力電源（Ｖｏ）に変換され、
前記直流制御ユニット（２０，２０’）によって、前記直流電源（Ｖｄｃ）が前記第１インダクタンス（Ｌ１）に接続されるよう制御されると、前記直流電源（Ｖｄｃ）は、前記第１インダクタンス（Ｌ１）と前記第１アーム（３０）を経てバス電源（Ｖｂｕｓ）に変換されるとともに、前記第２アーム（４０）と前記第３アーム（５０）を経て前記出力電源（Ｖｏ）に変換されることを特徴とする無停電電源供給装置。
【請求項８】
請求項７記載の無停電電源供給装置において、
前記第１アーム（３０）は、
第１ダイオード（Ｄ１）と並列に接続されるとともに、前記バスキャパシタ（Ｃｂｕｓ）の第１端子と前記第１インダクタンス（Ｌ１）に接続される第１スイッチ（Ｓ１）、及び
第２ダイオード（Ｄ２）と並列に接続されるとともに、前記第１インダクタンス（Ｌ１）と前記バスキャパシタ（Ｃｂｕｓ）の第２端子に接続される第２スイッチ（Ｓ２）、を含み、
前記第２アーム（４０）は、
第３ダイオード（Ｄ３）と並列に接続されるとともに、前記バスキャパシタ（Ｃｂｕｓ）の第１端子と前記交流電源（Ｖａｃ）に接続される第３スイッチ（Ｓ３）、及び
第４ダイオードと並列に接続されるとともに、前記交流電源（Ｖａｃ）と前記バスキャパシタ（Ｃｂｕｓ）の第２端子に接続される第４スイッチ（Ｓ４）、を含み、
前記第３アーム（５０）は、
第５ダイオード（Ｄ５）と並列に接続されるとともに、前記バスキャパシタ（Ｃｂｕｓ）の第１端子に接続される第５スイッチ（Ｓ５）、
第６ダイオード（Ｄ６）と並列に接続されるとともに、前記第５スイッチ（Ｓ５）と前記バスキャパシタ（Ｃｂｕｓ）の第２端子に接続される第６スイッチ（Ｓ６）、及び
前記第５スイッチ（Ｓ５）、前記第６スイッチ（Ｓ６）及び前記交流電源（Ｖａｃ）に接続されて前記出力電源（Ｖｏ）を供給する出力回路（５２）、を含むことを特徴とする無停電電源供給装置。
【請求項９】
請求項７記載の無停電電源供給装置において、
前記直流制御ユニット（２０，２０’）は、
前記交流電源（Ｖａｃ）と前記第１インダクタンス（Ｌ１）に接続される第１電源スイッチ（２２）、及び
前記直流電源（Ｖｄｃ）と前記第１インダクタンス（Ｌ１）に接続される第２電源スイッチ（２４）、を含み、
前記第１電源スイッチ（２２）が導通し、前記第２電源スイッチ（２４）が導通していない場合、前記交流電源（Ｖａｃ）が前記第１インダクタンス（Ｌ１）に接続され、
前記第１電源スイッチ（２２）が導通せず、前記第２電源スイッチ（２４）が導通している場合、前記直流電源（Ｖｄｃ）が前記第１インダクタンス（Ｌ１）に接続されることを特徴とする無停電電源供給装置。
【請求項１０】
請求項７記載の無停電電源供給装置において、
更に、複数の制御信号（Ｓｃ）を供給して、前記交流電源（Ｖａｃ）又は前記直流電源（Ｖｄｃ）が、前記第１インダクタンス（Ｌ１）、前記第１アーム（３０）、前記第２アーム（４０）を経て前記バス電源（Ｖｂｕｓ）に変換されるとともに、前記第２アーム（４０）及び前記第３アーム（５０）を経て前記出力電源（Ｖｏ）に変換されるよう、前記直流制御ユニット（２０，２０’）、前記第１アーム（３０）、前記第２アーム（４０）及び前記第３アーム（５０）を制御する制御ユニット（６０）を含むことを特徴とする無停電電源供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無停電電源供給装置に関し、特に、効率の上昇、部品点数の削減、システム安定性の向上を図った無停電電源供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、電子機器は精密化の一途をたどっている。また、電子機器が電源に求める電気供給品質も高まる一方であり、電源からの電気供給品質が不安定になると、電子機器の正常な動作に影響が及んでしまう。また、現在の電子機器では、電源に求める電気供給品質が高まる一方であることから、入力電源の停止時や電気供給の異常時にすぐさま質の高い電力を供給し、電子機器の正常運転を維持できるよう、電子機器の先端には無停電電源供給装置が装着されていることが多い。無停電電源供給装置は、入力電源の停止時にすぐさま電力を供給可能なだけでなく、電源からの入力及び電気供給が正常な場合には、質の悪い電気について、定電圧化、ノイズの除去、防雷等の機能を発揮することで、電子機器に対し安定したきれいな電気を提供可能である。
【０００３】
現在の無停電電源供給装置では、電断時であっても後端に接続される電子装置又は電子機器の正常運転を維持するとの効果が奏されるよう、ＡＣ−ＤＣコンバータ、ＤＣ−ＤＣコンバータ及びインバータという３種類の独立した切替回路を主な構造としている。しかし、現在の無停電電源供給装置は３種類の独立した切替回路から構成されるため、回路全体の部品点数が増加し、体積も大型化してしまう。また、部品点数が多いことから、無停電電源供給装置の制御ユニットはこれらに応じた制御信号を出力し、３種類の独立した切替回路をそれぞれ制御せねばならない。制御ユニットが３種類の独立した切替回路をそれぞれ制御するようこれらに応じた制御信号を出力せねばならない場合、無停電電源供給装置の制御が複雑化するため、無停電電源供給装置全体としてのシステムの安定性、機能及びコストにある程度の影響が及ばざるを得ない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、部品点数が削減され、無停電電源供給装置全体としてのシステムの安定性と機能の向上、及びコストダウンがなされるような無停電電源供給装置を如何にして設計するかが本発明者にとって解消及び解決を要する大きな課題となっている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決すべく、本発明は、従来技術における課題を解消する無停電電源供給装置を提供する。すなわち、本発明の無停電電源供給装置は、交流電源に接続されるスイッチ、スイッチに接続される第１インダクタンス、直流電源とスイッチに接続される直流制御ユニット、第１インダクタンスに接続される第１アーム、第１アームと並列に接続される第２アーム、第２アームと並列に接続されるバスキャパシタ、及び第２アームと並列に接続される第３アームを含む。スイッチによって、第１インダクタンスが交流電源に接続されるよう切り替えられると、交流電源は、第１インダクタンス、第１アーム及び第２アームを経てバスキャパシタ上のバス電源に変換されるとともに、第２アームと第３アームを経て出力電源に変換され、スイッチによって、第１インダクタンスが直流制御ユニットに接続されるよう切り替えられると、直流電源は直流制御ユニット及び第１インダクタンスを経てバス電源に変換されるとともに、第２アームと第３アームを経て出力電源に変換される。
【０００６】
一実施例において、第１アームは、第１ダイオードと並列に接続されるとともに、バスキャパシタの第１端子と第１インダクタンスに接続される第１スイッチ、及び、第２ダイオードと並列に接続されるとともに、第１インダクタンスとバスキャパシタの第２端子に接続される第２スイッチ、を含む。第２アームは、第３ダイオードと並列に接続されるとともに、バスキャパシタの第１端子と交流電源に接続される第３スイッチ、及び、第４ダイオードと並列に接続されるとともに、交流電源とバスキャパシタの第２端子に接続される第４スイッチ、を含む。
【０００７】
一実施例において、第１インダクタンスにおける正の半周のタンク回路は、交流電源、第１インダクタンス、第２スイッチ、第４ダイオード及び交流電源からなり、第１インダクタンスにおける正の半周のエネルギー放出回路は、交流電源、第１インダクタンス、第１ダイオード、バスキャパシタ、第４ダイオード及び交流電源からなる。
【０００８】
一実施例において、第１インダクタンスにおける負の半周のタンク回路は、交流電源、第３ダイオード、第１スイッチ、第１インダクタンス及び交流電源からなり、第１インダクタンスにおける負の半周のエネルギー放出回路は、交流電源、第３ダイオード、バスキャパシタ、第２ダイオード、第１インダクタンス及び交流電源からなる。
【０００９】
一実施例において、直流制御ユニットは、直流電源とスイッチに接続される第２インダクタンス、第２インダクタンスに接続されるパワーダイオード、及びパワーダイオードと直流電源に接続されるパワースイッチ、を含む。
【００１０】
一実施例において、第１インダクタンスと第２インダクタンスには巻数比が与えられ、第２インダクタンスの電圧は巻数比で第１インダクタンスに結合（カップリング）されるため、電圧に巻数比をかけたものが第１インダクタンスの電圧となる。
【００１１】
一実施例において、第３アームは、第５ダイオードと並列に接続されるとともに、バスキャパシタの第１端子に接続される第５スイッチと、第６ダイオードと並列に接続されるとともに、第５スイッチとバスキャパシタの第２端子に接続される第６スイッチと、第５スイッチ、第６スイッチ及び交流電源に接続されて出力電源を供給する出力回路、を含む。
【００１２】
一実施例において、更に、複数の制御信号を供給して、交流電源又は直流電源が、第１インダクタンス、直流制御ユニット、第１アーム、第２アームを経てバス電源に変換されるとともに、第２アーム及び第３アームを経て出力電源に変換されるよう、スイッチ、直流制御ユニット、第１アーム、第２アーム及び第３アームを制御する制御ユニットを含む。
【００１３】
上記の課題を解決すべく、本発明は、従来技術における課題を解消する無停電電源供給装置を提供する。すなわち、本発明の無停電電源供給装置は、交流電源と直流電源に接続される直流制御ユニット、直流制御ユニットに接続される第１インダクタンス、第１インダクタンスに接続される第１アーム、第１アームと並列に接続される第２アーム、第２アームと並列に接続されるバスキャパシタ、及び第２アームと並列に接続される第３アームを含む。直流制御ユニットによって、交流電源が第１インダクタンスに接続されるよう制御されると、交流電源は、第１インダクタンス、第１アーム及び第２アームを経てバスキャパシタ上のバス電源に変換されるとともに、第２アームと第３アームを経て出力電源に変換される。直流制御ユニットによって、直流電源が第１インダクタンスに接続されるよう制御されると、直流電源は、第１インダクタンスと第１アームを経てバス電源に変換されるとともに、第２アームと第３アームを経て出力電源に変換される。一実施例において、直流制御ユニットは、交流電源と第１インダクタンスに接続される第１電源スイッチ、及び、直流電源と第１インダクタンスに接続される第２電源スイッチ、を含む。第１電源スイッチが導通し、第２電源スイッチが導通していない場合、交流電源が第１インダクタンスに接続される。第１電源スイッチが導通せず、第２電源スイッチが導通している場合、直流電源が第１インダクタンスに接続される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の第１実施例における無停電電源供給装置の回路ブロック図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の第１実施例にかかる無停電電源供給装置における正の半周のタンク回路の電流経路を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の第１実施例にかかる無停電電源供給装置における正の半周のエネルギー放出回路の電流経路を示す図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本発明の第１実施例にかかる無停電電源供給装置における負の半周のタンク回路の電流経路を示す図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、本発明の第１実施例にかかる無停電電源供給装置における負の半周のエネルギー放出回路の電流経路を示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の第１実施例にかかる無停電電源供給装置のタンク回路の電流経路を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の第１実施例にかかる無停電電源供給装置のエネルギー放出回路の電流経路を示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の第１実施例にかかる無停電電源供給装置における正の半周の第１回路の電流経路を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明の第１実施例にかかる無停電電源供給装置における正の半周の第２回路の電流経路を示す図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、本発明の第１実施例にかかる無停電電源供給装置における負の半周の第１回路の電流経路を示す図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、本発明の第１実施例にかかる無停電電源供給装置における負の半周の第２回路の電流経路を示す図である。
【図５】図５は、本発明の第２実施例における無停電電源供給装置の回路ブロック図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の第２実施例にかかる無停電電源供給装置における正の半周のタンク回路の電流経路を示す図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の第２実施例にかかる無停電電源供給装置における正の半周のエネルギー放出回路の電流経路を示す図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、本発明の第２実施例にかかる無停電電源供給装置における負の半周のタンク回路の電流経路を示す図である。
【図６Ｄ】図６Ｄは、本発明の第２実施例にかかる無停電電源供給装置における負の半周のエネルギー放出回路の電流経路を示す図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の第２実施例にかかる無停電電源供給装置のタンク回路の電流経路を示す図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明の第２実施例にかかる無停電電源供給装置のエネルギー放出回路の電流経路を示す図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の第２実施例にかかる無停電電源供給装置における正の半周の第１回路の電流経路を示す図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明の第２実施例にかかる無停電電源供給装置における正の半周の第２回路の電流経路を示す図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、本発明の第２実施例にかかる無停電電源供給装置における負の半周の第１回路の電流経路を示す図である。
【図８Ｄ】図８Ｄは、本発明の第２実施例にかかる無停電電源供給装置における負の半周の第２回路の電流経路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
ここで、本発明の技術内容及び詳細について、図面を組み合わせて以下の通り説明する。本発明において所期の目的を達成するために用いられる技術、手段及び効果を更に理解するには、以下に記載する本発明の詳細及び図面を参照すれば、本発明の目的、特徴及び特性についてより深く且つ具体的に理解可能なはずである。ただし、図面は参考及び説明のためのものにすぎず、本発明を限定するものではない。
【００１６】
本発明の第１実施例における無停電電源供給装置の回路ブロック図である図１を参照する。無停電電源供給装置１００は交流電源Ｖａｃと直流電源Ｖｄｃに接続されており、交流電源Ｖａｃ又は直流電源Ｖｄｃを出力電源Ｖｏに変換して負荷２００に出力する。無停電電源供給装置１００は、スイッチ１０、第１インダクタンスＬ１、直流制御ユニット２０、第１アーム３０、第２アーム４０、バスキャパシタＣｂｕｓ、第３アーム５０、出力回路５２及び制御ユニット６０を含む。スイッチ１０は、交流電源Ｖａｃ、第１インダクタンスＬ１及び直流制御ユニット２０に接続され、直流制御ユニット２０は直流電源Ｖｄｃに接続される。第１アーム３０、第２アーム４０、バスキャパシタＣｂｕｓ及び第３アーム５０は並列に接続され、出力電源Ｖｏを負荷２００に供給する。制御ユニット６０は複数の制御信号Ｓｃを出力し、無停電電源供給装置１００が交流電源Ｖａｃ又は直流電源Ｖｄｃを出力電源Ｖｏに変換するよう、スイッチ１０、直流制御ユニット２０、第１アーム３０、第２アーム４０及び第３アーム５０をそれぞれ制御する。
【００１７】
一実施例において、スイッチ１０は３端子切替スイッチである。スイッチ１０の第１端子は交流電源Ｖａｃの送電線に接続され、スイッチ１０の第２端子は第１インダクタンスＬ１の第１端子に接続される。また、スイッチ１０の第３端子は直流制御ユニット２０に接続される。制御ユニット６０は、第１インダクタンスＬ１が交流電源Ｖａｃに直接接続されるか、或いは、第１インダクタンスＬ１が直流制御ユニット２０を介して間接的に直流電源Ｖｄｃに接続されるよう、制御信号Ｓｃによりスイッチ１０を制御する。直流制御ユニット２０は、第２インダクタンスＬ２、パワーダイオードＤ及びパワースイッチＳを含む。一実施例において、第２インダクタンスＬ２の第１端子は直流電源Ｖｄｃの正極に接続され、第２インダクタンスＬ２の第２端子は、スイッチ１０の第３端子とパワーダイオードＤのアノードに接続される。パワースイッチＳの第１端子（例えばドレイン）は、パワーダイオードＤのカソードに接続され、パワースイッチＳの第２端子（例えばソース）は、直流電源Ｖｄｃの負極と接地点に接続される。第１インダクタンスＬ１のコイル巻き数と第２インダクタンスＬ２のコイル巻き数の間には巻数比関係が存在するが、巻数比の具体的な関係については後に詳述する。
【００１８】
第１アーム３０は第１スイッチＳ１及び第２スイッチＳ２を含み、第２アーム４０は第３スイッチＳ３及び第４スイッチＳ４を含む。第１スイッチＳ１の第１端子は、第３スイッチＳ３の第１端子とバスキャパシタＣｂｕｓの第１端子に接続される。第１スイッチＳ１の第２端子は、第１インダクタンスＬ１の第２端子と第２スイッチＳ２の第１端子に接続される。第３スイッチＳ３の第２端子は、交流電源Ｖａｃの中性線と第４スイッチＳ４の第１端子に接続される。第２スイッチＳ２の第２端子は、第４スイッチＳ４の第２端子、バスキャパシタＣｂｕｓの第２端子及び接地点に接続される。スイッチＳ１〜Ｓ４が導通しない場合に、ダイオードＤ１〜Ｄ４が電流を供給可能な迂回経路となるよう、第１スイッチＳ１は第１ダイオードＤ１と並列に接続され、第２スイッチＳ２は第２ダイオードＤ２と並列に接続され、第３スイッチＳ３は第３ダイオードＤ３と並列に接続され、第４スイッチＳ４は第４ダイオードＤ４と並列に接続される。なお、本実施例において、ダイオードＤ１〜Ｄ４はスイッチＳ１〜Ｓ４内部のボディダイオード（ｂｏｄｙ ｄｉｏｄｅ）としてもよいし、スイッチＳ１〜Ｓ４に対してダイオードＤ１〜Ｄ４をそれぞれ別個に並列に接続してもよい。
【００１９】
更に、第１インダクタンスＬ１と直流制御ユニット２０によって直流−直流切替モジュールが構成され、直流電源Ｖｄｃがバス電源Ｖｂｕｓに変換されるよう、制御ユニット６０が直流−直流切替モジュールを制御する。また、第１インダクタンスＬ１、第１アーム３０及び第２アーム４０によって交流−直流切替モジュールが構成され、交流電源Ｖａｃがバス電源Ｖｂｕｓに変換されるよう、制御ユニット６０が交流−直流切替モジュールを制御する。具体的に、交流電源Ｖａｃから入力があると、制御ユニット６０は、第１インダクタンスＬ１が交流電源Ｖａｃに直接接続されるようスイッチ１０を切り替える。このとき、無停電電源供給装置１００は、第１インダクタンスＬ１、第１アーム３０及び第２アーム４０からなる交流−直流切替モジュールによって交流電源Ｖａｃをバス電源Ｖｂｕｓに変換するとともに、バス電源ＶｂｕｓをバスキャパシタＣｂｕｓに蓄積する。なお、本発明において、交流−直流切替モジュールは、制御ユニット６０から出力される制御信号Ｓｃを用いて第１スイッチＳ１、第２スイッチＳ２、第３スイッチＳ３及び第４スイッチＳ４を制御することで、力率補正機能を有する力率補正コンバータ（Ｐｏｗｅｒ  Ｆａｃｔｏｒ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：ＰＦＣ）を構成可能である。
【００２０】
交流電源Ｖａｃからの入力がない場合、制御ユニット６０は、第１インダクタンスＬ１が直流制御ユニット２０に接続されるようスイッチ１０を切り替える。このとき、無停電電源供給装置１００は、第１インダクタンスＬ１と直流制御ユニット２０からなる直流−直流切替モジュールによって直流電源Ｖｄｃをバス電源Ｖｂｕｓに変換するとともに、バス電源ＶｂｕｓをバスキャパシタＣｂｕｓに蓄積する。
【００２１】
再び図１を参照して、第３アーム５０は、第５スイッチＳ５及び第６スイッチＳ６を含む。第５スイッチＳ５の第１端子はバスキャパシタＣｂｕｓの第１端子に接続され、第５スイッチＳ５の第２端子は第６スイッチＳ６の第１端子と出力回路５２に接続される。第６スイッチＳ６の第２端子はバスキャパシタＣｂｕｓの第２端子と接地点に接続される。また、スイッチＳ５〜Ｓ６が導通しない場合に、ダイオードＤ５〜Ｄ６が電流を供給可能な迂回経路となるよう、第５スイッチＳ５は第５ダイオードＤ５と並列に接続され、第６スイッチＳ６は第６ダイオードＤ６と並列に接続される。なお、本実施例において、ダイオードＤ５〜Ｄ６はスイッチＳ５〜Ｓ６内部のボディダイオード（ｂｏｄｙ ｄｉｏｄｅ）としてもよいし、スイッチＳ５〜Ｓ６に対してダイオードＤ５〜Ｄ６をそれぞれ別個に並列に接続してもよい。
【００２２】
一実施例において、出力回路５２としては、電気回路、配線路又はこれらの組み合わせが可能である。電気回路の場合、出力回路５２としては、インダクタンスとキャパシタからなるフィルタ回路、ダイオード又はスイッチからなる整流回路等が可能である。また、配線路の場合、出力回路５２としては電線路が可能である。即ち、第６スイッチＳ６の第１端子が電線路を介して負荷２００に直接接続される。これは、第５スイッチＳ５、第６スイッチＳ６及び出力回路５２間のノードにおける電圧が近似正弦波（階段状の正弦波）波形の電圧であることによる。出力回路５２をフィルタ回路とできるのは、主として、フィルタ回路が近似正弦波（階段状の正弦波）電圧を滑らかな曲線を描く正弦波電圧にフィルタリング可能なためである。ただし、負荷２００が近似正弦波（階段状の正弦波）電圧をそのまま受け付け可能な場合には、第５スイッチＳ５と第６スイッチＳ６とのノードを電線路を介して負荷２００に接続可能である。本発明では、出力回路５２をインダクタンスとキャパシタからなるフィルタ回路として示す。出力回路５２は、出力キャパシタＣｏと出力インダクタンスＬｏを含む。第５スイッチＳ５と第６スイッチＳ６とのノードは、出力インダクタンスＬｏの第１端子に接続される。出力キャパシタＣｏの第１端子は出力インダクタンスＬｏの第２端子に接続され、出力キャパシタＣｏの第２端子は交流電源Ｖａｃの中性線に接続される。また、負荷２００は出力キャパシタＣｏと並列に接続される。更に、第２アーム４０と第３アーム５０によってインバータ（ｉｎｖｅｒｔｅｒ）モジュールが構成される。制御ユニット６０は、バスキャパシタＣｂｕｓ上のバス電源Ｖｂｕｓが出力電源Ｖｏに変換されて負荷２００に供給されるよう、インバータモジュールを制御する。なお、本発明において出力回路５２は必ずしもフィルタ回路に限らず、第６スイッチＳ６と出力回路５２とのノードにおける電圧を負荷２００に供給して正常運転可能とする出力回路５２であれば、いずれも本発明の範囲に含まれる。
【００２３】
本実施例では、主に、交流−直流切替モジュール、直流−直流切替モジュール及びインバータモジュールを統合することで無停電電源供給装置１００を構成している。また、交流−直流切替モジュールと直流−直流切替モジュールで第１インダクタンスＬ１と第１スイッチＳ１を共用し、交流−直流切替モジュールとインバータモジュールで第３スイッチＳ３と第４スイッチＳ４を共用しているため、無停電電源供給装置１００で使用する部品点数が削減される結果、部品の使用率が向上する。
【００２４】
図１と組み合わせて、本発明の第１実施例にかかる無停電電源供給装置における正の半周のタンク回路の電流経路を示す図２Ａを参照する。交流電源Ｖａｃから入力があると、制御ユニット６０は、交流電源Ｖａｃが第１インダクタンスＬ１に接続されるよう、制御信号Ｓｃを出力してスイッチ１０を制御する。このとき、制御ユニット６０は、交流電源Ｖａｃが第１アーム３０と第２アーム４０からなる交流−直流切替モジュールによってバス電源Ｖｂｕｓに変換されるよう、制御信号Ｓｃを出力して第１アーム３０と第２アーム４０を制御する。図２Ａに示すように、交流電源Ｖａｃが正の半周であり、交流電源Ｖａｃが第１インダクタンスＬ１を充電する場合、電流経路は正の半周のタンク回路Ｌｐｓを形成する。このとき、第１インダクタンスＬ１に対する交流電源Ｖａｃの正の半周のタンク回路Ｌｐｓは、順に、交流電源Ｖａｃの送電線、第１インダクタンスＬ１、第２スイッチＳ２、第４ダイオードＤ４を経て交流電源Ｖａｃの中性線に戻る。
【００２５】
図１〜図２Ａと組み合わせて、本発明の第１実施例にかかる無停電電源供給装置における正の半周のエネルギー放出回路の電流経路を示す図２Ｂを参照する。交流電源Ｖａｃが正の半周であり、第１インダクタンスＬ１がバスキャパシタＣｂｕｓに対して放電する場合、電流経路は正の半周のエネルギー放出回路Ｌｐｒを形成する。このとき、バスキャパシタＣｂｕｓに対する第１インダクタンスＬ１の正の半周のエネルギー放出回路Ｌｐｒは、順に、交流電源Ｖａｃの送電線、第１インダクタンスＬ１、第１ダイオードＤ１、バスキャパシタＣｂｕｓ、第４ダイオードＤ４を経て交流電源Ｖａｃの中性線に戻る。
【００２６】
図１〜図２Ｂと組み合わせて、本発明の第１実施例にかかる無停電電源供給装置における負の半周のタンク回路の電流経路を示す図２Ｃを参照する。交流電源Ｖａｃが負の半周であり、交流電源Ｖａｃが第１インダクタンスＬ１を充電する場合、電流経路は負の半周のタンク回路Ｌｎｓを形成する。このとき、第１インダクタンスＬ１に対する交流電源Ｖａｃの負の半周のタンク回路Ｌｎｓは、順に、交流電源Ｖａｃの中性線、第３ダイオードＤ３、第１スイッチＳ１、第１インダクタンスＬ１を経て交流電源Ｖａｃの送電線に戻る。
【００２７】
図１〜図２Ｃと組み合わせて、本発明の第１実施例にかかる無停電電源供給装置における負の半周のエネルギー放出回路の電流経路を示す図２Ｄを参照する。交流電源Ｖａｃが負の半周であり、第１インダクタンスＬ１がバスキャパシタＣｂｕｓに対して放電する場合、電流経路は負の半周のエネルギー放出回路Ｌｎｒを形成する。このとき、バスキャパシタＣｂｕｓに対する第１インダクタンスＬ１の負の半周のエネルギー放出回路Ｌｎｒは、順に、交流電源Ｖａｃの中性線、第３ダイオードＤ３、バスキャパシタＣｂｕｓ、第２ダイオードＤ２を経て交流電源Ｖａｃの送電線に戻る。
【００２８】
図１と組み合わせて、本発明の第１実施例にかかる無停電電源供給装置におけるタンク回路の電流経路を示す図３Ａを参照する。交流電源Ｖａｃからの入力がない場合、制御ユニット６０は、直流電源Ｖｄｃが直流制御ユニット２０を介して第１インダクタンスＬ１に接続されるよう、制御信号Ｓｃを出力してスイッチ１０を制御する。このとき、制御ユニット６０は、直流電源Ｖｄｃが直流制御ユニット２０と第１インダクタンスＬ１からなる直流−直流切替モジュールによってバス電源Ｖｂｕｓに変換されるよう、制御信号Ｓｃを出力して直流制御ユニット２０を制御する。図３Ａに示すように、交流電源Ｖａｃからの入力がなく、且つ制御ユニット６０がパワースイッチＳを導通させるよう制御した場合、直流電源Ｖｄｃは第２インダクタンスＬ２を充電する。このとき、電流経路はタンク回路Ｌｓを形成する。第２インダクタンスＬ２に対する直流電源Ｖｄｃのタンク回路Ｌｓは、順に、直流電源Ｖｄｃの正極、第２インダクタンスＬ２、パワーダイオードＤ、パワースイッチＳを経て直流電源Ｖｄｃの負極に戻る。
【００２９】
図１及び図３Ａと組み合わせて、本発明の第１実施例にかかる無停電電源供給装置におけるエネルギー放出回路の電流経路を示す図３Ｂを参照する。交流電源Ｖａｃからの入力がなく、且つ制御ユニット６０がパワースイッチＳを導通させないよう制御した場合、第２インダクタンスＬ２はバスキャパシタＣｂｕｓに対し放電する。このとき、電流経路はエネルギー放出回路Ｌｒを形成する。バスキャパシタＣｂｕｓに対する第２インダクタンスＬ２のエネルギー放出回路Ｌｒは、順に、直流電源Ｖｄｃの正極、第２インダクタンスＬ２、第１インダクタンスＬ１、第１ダイオードＤ１、バスキャパシタＣｂｕｓを経て直流電源Ｖｄｃの負極に戻る。
【００３０】
更に、本実施例では、第１インダクタンスＬ１と第２インダクタンスＬ２によってカップリングインダクタンスが構成されており、第１インダクタンスＬ１のコイル巻き数と第２インダクタンスＬ２のコイル巻き数との比率関係が巻数比Ｎとなっている。即ち、第１インダクタンスＬ１のコイル巻き数は第２インダクタンスＬ２のコイル巻き数のＮ倍となっている。第２インダクタンスＬ２の両端電圧は巻数比Ｎで第１インダクタンスＬ１に結合（カップリング）されるため、第２インダクタンスＬ２の両端電圧に巻数比Ｎをかけたものが第１インダクタンスＬ１の両端電圧となる。例えば、直流電源Ｖｄｃが４０Ｖであり、第１インダクタンスＬ１と第２インダクタンスＬ２の巻数比Ｎが３の場合、第２インダクタンスＬ２の両端電圧は４０Ｖ、第１インダクタンスＬ１の両端電圧は４０Ｖ×３＝１２０Ｖとなるため、バスキャパシタＣｂｕｓ上のバス電源Ｖｂｕｓは、直流電源Ｖｄｃに第２インダクタンスＬ２の両端電圧と第１インダクタンスＬ１の両端電圧を加えたものとなる（即ち、４０Ｖ＋４０Ｖ＋１２０Ｖ＝２００Ｖ）。第１インダクタンスＬ１と第２インダクタンスＬ２によってカップリングインダクタンスが構成されることから、第１インダクタンスＬ１にかかる電圧が低下し、第１インダクタンスＬ１の規格及びサイズが縮小するとの効果が奏される。
【００３１】
図１と組み合わせて、本発明の第１実施例にかかる無停電電源供給装置における正の半周の第１回路の電流経路を示す図４Ａを参照する。制御ユニット６０は、バスキャパシタＣｂｕｓ上のバス電源Ｖｂｕｓが第２アーム４０と第３アーム５０からなるインバータモジュールによって出力電源Ｖｏに変換されるとともに負荷２００に供給されるよう、制御信号Ｓｃを出力して第２アーム４０と第３アーム５０を制御する。図４Ａに示すように、出力電源Ｖｏが正の半周の場合、電流経路は正の半周の第１回路Ｌｐｃを形成する。第１回路Ｌｐｃの経路は、順に、バスキャパシタＣｂｕｓの第１端子、第５スイッチＳ５、出力回路５２（本実施例では、出力インダクタンスＬｏと出力キャパシタＣｏからなるフィルタ回路で示す）、第４スイッチＳ４を経てバスキャパシタＣｂｕｓの第２端子に戻る。
【００３２】
図１及び図４Ａと組み合わせて、本発明の第１実施例にかかる無停電電源供給装置における正の半周の第２回路の電流経路を示す図４Ｂを参照する。出力電源Ｖｏが正の半周の場合、電流経路は正の半周の第２回路Ｌｐｄを形成する。第２回路Ｌｐｄの経路は、順に、出力回路５２（本実施例では、出力インダクタンスＬｏと出力キャパシタＣｏからなるフィルタ回路で示す）、第３ダイオードＤ３、バスキャパシタＣｂｕｓ、第６ダイオードＤ６を経て出力回路５２に戻る。
【００３３】
図１及び図４Ａ〜図４Ｂと組み合わせて、本発明の第１実施例にかかる無停電電源供給装置における負の半周の第１回路の電流経路を示す図４Ｃを参照する。出力電源Ｖｏが負の半周の場合、電流経路は負の半周の第１回路Ｌｎｃを形成する。第１回路Ｌｎｃの経路は、順に、バスキャパシタＣｂｕｓの第１端子、第３スイッチＳ３、出力回路５２（本実施例では、出力キャパシタＣｏと出力インダクタンスＬｏからなるフィルタ回路で示す）、第６スイッチＳ６を経てバスキャパシタＣｂｕｓの第２端子に戻る。
【００３４】
図１及び図４Ａ〜図４Ｃと組み合わせて、本発明の第１実施例にかかる無停電電源供給装置における負の半周の第２回路の電流経路を示す図４Ｄを参照する。出力電源Ｖｏが負の半周の場合、電流経路は負の半周の第２回路Ｌｎｄを形成する。第２回路Ｌｎｄの経路は、順に、出力回路５２（本実施例では、出力インダクタンスＬｏと出力キャパシタＣｏからなるフィルタ回路で示す）、第５ダイオードＤ５、バスキャパシタＣｂｕｓ、第４ダイオードＤ４を経て出力回路５２に戻る。
【００３５】
図１と組み合わせて、本発明の第２実施例における無停電電源供給装置の回路ブロック図である図５を参照する。本実施例の無停電電源供給装置１００’は、直流制御ユニット２０’で第１実施例のスイッチ１０及び直流制御ユニット２０を代替している点で第１実施例の無停電電源供給装置１００とは異なる。直流制御ユニット２０’は、交流電源Ｖａｃ、直流電源Ｖｄｃ及び第１インダクタンスＬ１に接続される。また、制御ユニット６０は、交流電源Ｖａｃ又は直流電源Ｖｄｃが第１インダクタンスＬ１に接続されるよう直流制御ユニット２０’を制御する。交流電源Ｖａｃから入力があると、制御ユニット６０は、交流電源Ｖａｃを第１インダクタンスＬ１に接続するとともに、直流電源Ｖｄｃとの接続を解除するよう直流制御ユニット２０’を制御する。交流電源Ｖａｃが第１インダクタンスＬ１に接続されると、無停電電源供給装置１００’は交流電源Ｖａｃをバス電源Ｖｂｕｓに変換する。交流電源Ｖａｃからの入力がない場合、制御ユニット６０は、交流電源Ｖａｃとの接続を解除するとともに、直流電源Ｖｄｃを第１インダクタンスＬ１に接続するよう直流制御ユニット２０’を制御する。直流電源Ｖｄｃが第１インダクタンスＬ１に接続されると、無停電電源供給装置１００’は直流電源Ｖｄｃをバス電源Ｖｂｕｓに変換する。
【００３６】
具体的には、直流制御ユニット２０’は、第１電源スイッチ２２及び第２電源スイッチ２４を含む。第１電源スイッチ２２の第１端子は交流電源Ｖａｃの送電線に接続され、第１電源スイッチ２２の第２端子は第１インダクタンスＬ１の第１端子に接続される。第２電源スイッチ２４の第１端子は第１電源スイッチ２２の第２端子と第１インダクタンスＬ１の第１端子に接続され、第２電源スイッチ２４の第２端子は直流電源Ｖｄｃの正極に接続される。交流電源Ｖａｃから入力があると、制御ユニット６０は、第１電源スイッチ２２が導通するよう制御するとともに、第２電源スイッチ２４が導通しないよう制御する。第１電源スイッチ２２が導通し、且つ第２電源スイッチ２４が導通しなくなると、交流電源Ｖａｃの送電線が第１インダクタンスＬ１に接続されるとともに、直流電源Ｖｄｃの正極が第１インダクタンスＬ１に接続されなくなる。このとき、無停電電源供給装置１００’は交流電源Ｖａｃをバス電源Ｖｂｕｓに変換する。
【００３７】
交流電源Ｖａｃからの入力がない場合、制御ユニット６０は、第１電源スイッチ２２が導通しないよう制御するとともに、第２電源スイッチ２４が導通するよう制御する。第１電源スイッチ２２が導通せず、且つ第２電源スイッチ２４が導通すると、交流電源Ｖａｃの送電線が第１インダクタンスＬ１に接続されなくなるとともに、直流電源Ｖｄｃの正極が第１インダクタンスＬ１に接続される。このとき、無停電電源供給装置１００’は直流電源Ｖｄｃをバス電源Ｖｂｕｓに変換する。第１インダクタンスＬ１、第１アーム３０、第２アーム４０、バスキャパシタＣｂｕｓ及び第３アーム５０の詳細な構造と接続関係については、図１に示す第１実施例と同じであるため、ここでは繰り返し詳述しない。
【００３８】
なお、本実施例では、第１電源スイッチ２２としてトライアック（ＴＲＩＡＣ）を、第２電源スイッチ２４としてシリコン制御整流子（ＳＣＲ）を使用可能であるが、これらに限らない。制御ユニット６０は、トライアックとシリコン制御整流子における導通又は非導通状態を変更するために、制御信号Ｓｃを出力してトライアック及びシリコン制御整流子のゲート端子を制御可能である。ただし、本実施例において、トライアック及びシリコン制御整流子の制御は、制御ユニット６０が制御信号Ｓｃを出力することによるとは限らず、例えば、自動駆動により自ら導通及び非導通となってもよいがこれらに限定しない。
【００３９】
更に、第１インダクタンスＬ１と第１アーム３０によって直流−直流切替モジュールが構成され、直流電源Ｖｄｃが直流にバス電源Ｖｂｕｓに変換されるよう、制御ユニット６０が直流−直流切替モジュールを制御する。交流電源Ｖａｃからの入力がない場合、制御ユニット６０は、直流電源Ｖｄｃが導通して第１インダクタンスＬ１に接続されるよう直流制御ユニット２０’を制御する。このとき、無停電電源供給装置１００’は、第１インダクタンスＬ１と第１アーム３０からなる直流−直流切替モジュールによって直流電源Ｖｄｃをバス電源Ｖｂｕｓに変換するとともに、バス電源ＶｂｕｓをバスキャパシタＣｂｕｓに蓄積する。交流−直流切替モジュール（第１インダクタンスＬ１、第１アーム３０及び第２アーム４０を含む）とインバータモジュール（第２アーム４０及び第３アーム５０を含む）の構成及び運転方式については、図１に示す第１実施例と同様のため、ここでは繰り返し詳述しない。
【００４０】
本実施例は図１に示す第１実施例と同様に、主に、交流−直流切替モジュール、直流−直流切替モジュール及びインバータモジュールを統合することで無停電電源供給装置１００’を構成している。また、交流−直流切替モジュールと直流−直流切替モジュールで第１インダクタンスＬ１と第１スイッチＳ１を共用し、交流−直流切替モジュールとインバータモジュールで第３スイッチＳ３と第４スイッチＳ４を共用しているため、無停電電源供給装置１００で使用する部品点数が削減される結果、部品の使用率が向上する。
【００４１】
図５と組み合わせて、本発明の第２実施例にかかる無停電電源供給装置における正の半周のタンク回路、正の半周のエネルギー放出回路、負の半周のタンク回路及び負の半周のエネルギー放出回路の電流経路をそれぞれ示す図６Ａ〜図６Ｄを参照する。交流電源Ｖａｃから入力があると、制御ユニット６０は、交流電源Ｖａｃが第１インダクタンスＬ１に接続されるよう、制御信号Ｓｃを出力して直流制御ユニット２０’を制御する。このとき、制御ユニット６０は、交流電源Ｖａｃが第１アーム３０と第２アーム４０からなる交流−直流切替モジュールによってバス電源Ｖｂｕｓに変換されるよう、制御信号Ｓｃを出力して第１アーム３０と第２アーム４０を制御する。図６Ａ〜図６Ｄの第２実施例にかかる無停電電源供給装置における正の半周のタンク回路、正の半周のエネルギー放出回路、負の半周のタンク回路及び負の半周のエネルギー放出回路の電流経路については、図２Ａ〜図２Ｄに示す第１実施例の電流経路に対応するため、ここでは繰り返し詳述しない。
【００４２】
図５と組み合わせて、本発明の第２実施例にかかる無停電電源供給装置におけるタンク回路の電流経路を示す図７Ａを参照する。交流電源Ｖａｃからの入力がない場合、制御ユニット６０は、直流電源Ｖｄｃが第１インダクタンスＬ１に接続されるよう、制御信号Ｓｃを出力して直流制御ユニット２０’を制御する。このとき、制御ユニット６０は、直流電源Ｖｄｃが第１インダクタンスＬ１と第１アーム３０からなる直流−直流切替モジュールによってバス電源Ｖｂｕｓに変換されるよう、制御信号Ｓｃを出力して第１アーム３０を制御する。図７Ａに示すように、交流電源Ｖａｃからの入力がなく、且つ制御ユニット６０が第２スイッチＳ２を導通させるよう制御した場合、直流電源Ｖｄｃは第１インダクタンスＬ１を充電する。このとき、電流経路はタンク回路Ｌｓを形成する。第１インダクタンスＬ１に対する直流電源Ｖｄｃのタンク回路Ｌｓは、順に、直流電源Ｖｄｃの正極、第２電源スイッチ２４、第１インダクタンスＬ１、第２スイッチＳ２を経て直流電源Ｖｄｃの負極に戻る。
【００４３】
図５及び図７Ａと組み合わせて、本発明の第２実施例にかかる無停電電源供給装置におけるエネルギー放出回路の電流経路を示す図７Ｂを参照する。交流電源Ｖａｃからの入力がなく、且つ制御ユニット６０が第２スイッチＳ２を導通させないよう制御した場合、第１インダクタンスＬ１はバスキャパシタＣｂｕｓに対し放電する。このとき、電流経路はエネルギー放出回路Ｌｒを形成する。バスキャパシタＣｂｕｓに対する第１インダクタンスＬ１のエネルギー放出回路Ｌｒは、順に、直流電源Ｖｄｃの正極、第２電源スイッチ２４、第１インダクタンスＬ１、第１ダイオードＤ１、バスキャパシタＣｂｕｓを経て直流電源Ｖｄｃの負極に戻る。
【００４４】
図５と組み合わせて、本発明の第２実施例にかかる無停電電源供給装置における正の半周の第１回路、正の半周の第２回路、負の半周の第１回路及び負の半周の第２回路の電流経路をそれぞれ示す図８Ａ〜図８Ｄを参照する。制御ユニット６０は、バスキャパシタＣｂｕｓ上のバス電源Ｖｂｕｓが第２アーム４０と第３アーム５０からなるインバータモジュールによって出力電源Ｖｏに変換されるとともに負荷２００に供給されるよう、制御信号Ｓｃを出力して第２アーム４０と第３アーム５０を制御する。図８Ａ〜図８Ｄの第２実施例にかかる無停電電源供給装置における正の半周の第１回路、正の半周の第２回路、負の半周の第１回路及び負の半周の第２回路の電流経路については、図４Ａ〜図４Ｄに示す第１実施例の電流経路に対応するため、ここでは繰り返し詳述しない。
【００４５】
上述したように、本発明の１又は複数の実施例は少なくとも以下のいずれかの利点を有する。
【００４６】
１．本発明の無停電電源供給装置では、交流−直流切替モジュールと直流−直流切替モジュールが共用部品を有しており、且つ、交流−直流切替モジュールとインバータモジュールが共用部品を有しているため、無停電電源供給装置全体としての部品点数が削減され、無停電電源供給装置の回路コストが節約されるとの効果を達成可能である。
【００４７】
２．本発明の無停電電源供給装置は比較的少数の部品から構成されるため、部品動作時の電力消費が抑えられ、無停電電源供給装置の回路全体としての効率が向上するとの効果が奏される。
【００４８】
３．本発明では、交流−直流切替モジュール、直流−直流切替モジュール及びインバータモジュールを統合することで無停電電源供給装置が構成されている。よって、制御ユニットで制御する部品が少なくてすみ、部品の損傷確率が低下する結果、システムの安定性と機能が向上するとの効果が奏される。
【００４９】
４．本発明の無停電電源供給装置では、第１インダクタンスと第２インダクタンスからなるカップリングインダクタンスを使用している。よって、第１インダクタンスにかかる電圧が低下する結果、第１インダクタンスの規格及びサイズが縮小するとの効果が奏される。
【００５０】
以上は本発明の好ましい具体的実施例に関する詳細な説明と図面にすぎず、本発明の特徴はこれらに限定されない。上記は本発明を限定するとの主旨ではなく、本発明の全ての範囲は特許請求の範囲に準ずる。また、本発明における特許請求の範囲の主旨に一致する実施例、及びこれらに類似する変形例は、いずれも本発明の範囲に含まれる。なお、当業者が本発明の分野において容易に想到し得る変更及び補充は、いずれも以下の請求の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５１】
１００，１００’  無停電電源供給装置
１０  スイッチ
２０，２０’  直流制御ユニット
Ｌ２  第２インダクタンス
Ｄ  パワーダイオード
Ｓ  パワースイッチ
２２  第１電源スイッチ
２４  第２電源スイッチ
３０  第１アーム
Ｓ１  第１スイッチ
Ｓ２  第２スイッチ
４０  第２アーム
Ｓ３  第３スイッチ
Ｓ４  第４スイッチ
５０  第３アーム
５２  出力回路
Ｓ５  第５スイッチ
Ｓ６  第６スイッチ
Ｌｏ  出力インダクタンス
Ｃｏ  出力キャパシタ
６０  制御ユニット
Ｌ１  第１インダクタンス
Ｃｂｕｓ  バスキャパシタ
Ｄ１〜Ｄ６  第１ダイオード〜第６ダイオード
２００  負荷
Ｖａｃ  交流電源
Ｖｄｃ  直流電源
Ｖｏ  出力電源
Ｖｂｕｓ  バス電源
Ｓｃ  制御信号
Ｎ  巻数比
Ｌｐｓ  正の半周のタンク回路
Ｌｐｒ  正の半周のエネルギー放出回路
Ｌｎｓ  負の半周のタンク回路
Ｌｎｒ  負の半周のエネルギー放出回路
Ｌｓ  タンク回路
Ｌｒ  エネルギー放出回路
Ｌｐｃ  正の半周の第１回路
Ｌｐｄ  正の半周の第２回路
Ｌｎｃ  負の半周の第１回路
Ｌｎｄ  負の半周の第２回路
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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