(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用交流電源からの電力を負荷に出力する商用給電とインバータを介して蓄電池からの電力を前記負荷に出力するインバータ給電とを切換えるスイッチと、前記商用交流電源からの商用入力電圧を監視して前記スイッチの切換えを制御する制御部とを備え、前記制御部によって、前記商用交流電源が正常である場合に、前記商用給電に前記スイッチを切換えると共に、並行して前記蓄電池に電力を蓄積し、前記商用交流電源が異常である場合に、前記インバータ給電に前記スイッチを切換える無停電電源装置の切換方法であって、
前記制御部は、前記商用交流電源が異常から正常に戻った場合には、前記インバータを制御して前記インバータ給電の出力電圧の位相を前記商用給電の商用入力電圧の位相に対して前記スイッチの切換時間分進めた後に、前記スイッチを制御して前記インバータ給電から前記商用給電に切換えることを特微とする無停電電源装置の切換方法。
【請求項２】
前記負荷は、商用トランスであることを特徴とする請求項１記載の無停電電源装置の切換方法。
【請求項３】
商用交流電源からの電力を負荷に出力する商用給電とインバータを介して蓄電池からの電力を前記負荷に出力するインバータ給電とを切換えるスイッチと、前記商用交流電源からの商用入力電圧を監視して前記スイッチの切換えを制御する制御部とを備え、前記制御部によって、前記商用交流電源が正常である場合に、前記商用給電に前記スイッチを切換えると共に、並行して前記蓄電池に電力を蓄積し、前記商用交流電源が異常である場合に、前記インバータ給電に前記スイッチを切換える無停電電源装置の切換方法であって、
前記制御部は、前記インバータ給電に切換えた際の前記商用交流電源の異常が出力レベルの低下によるものであり、前記商用入力電圧の波形を認識できる場合は、前記インバータ給電中に、前記インバータ給電の出力電圧の位相を前記商用給電の商用入力電圧の位相に対して前記スイッチの切換時間分進め、前記商用交流電源が異常から正常に戻ると、直ちに前記インバータ給電から前記商用給電に前記スイッチを切換えることを特徴とする無停電電源装置の切換方法。
【請求項４】
商用交流電源からの電力を負荷に出力する商用給電とインバータを介して蓄電池からの電力を前記負荷に出力するインバータ給電とを切換えるスイッチと、前記商用交流電源からの商用入力電圧を監視して前記スイッチの切換えを制御する制御部とを備え、前記制御部によって、前記商用交流電源が正常である場合に、前記商用給電に前記スイッチを切換えると共に、並行して前記蓄電池に電力を蓄積し、前記商用交流電源が異常である場合に、前記インバータ給電に前記スイッチを切換える無停電電源装置の切換方法であって、
前記制御部は、前記インバータ給電に切り換えられている場合の復電切換処理として、
前記商用入力電圧が復電したか否かを判断するステップと、
前記商用入力電圧が復電した場合に、前記インバータに対して出力電圧の位相を前記商用交流電源の商用入力電圧に比べて前記スイッチの切換時間分だけ進める位相調整を指示するステップと、
前記インバータによって出力電圧の位相が前記商用交流電源の商用入力電圧に比べて前記スイッチの切換時間分だけ進められたか否かを監視するステップと、
前記インバータの出力電圧の位相が前記商用交流電源の商用入力電圧に比べて前記スイッチの切換時間分だけ進められると、前記スイッチを制御して前記インバータ給電から前記商用給電に切換えるスイッチ切換えを実行するステップとを実行することを特微とする無停電電源装置の切換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正常時と異常時との電力の供給源を切換える無停電電源装置の切換方法に係り、特に常時商用給電方式の無停電電源装置の切換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
商用交流電源に異常（例えば、瞬間的な電圧の低下・瞬断等）が発生すると、商用交流電源からの電力によって動作するコンピュータ等の電子機器に不具合（例えば、情報の損失や内蔵する機器の破損等）が発生してしまう。そこで、このような不具合を解消するために無停電電源装置(UPS: Uninterruptible Power Supply)の導入が行われている。無停電電源装置は、商用交流電源が正常である場合に、商用交流電源からの電力を電子機器に供給し、商用交流電源が異常である場合に、インバータを介して内蔵する蓄電池からの電力を電子機器に供給するものである。
【０００３】
常時商用給電方式と称される無停電電源装置は、商用交流電源が正常である場合に、商用交流電源からの電力を直接出力する商用給電（商用直送運転）を行うと共に、並行して蓄電池に電力を蓄積し、商用交流電源が異常である場合に、インバータを介して蓄電池からの電力を出力するインバータ給電（バックアップ運転）を行う。このような常時商用給電方式の無停電電源装置の出力に、負荷として商用トランスが接続されていると、インバータ給電から商用給電に切換える復電切換時のほとんどの場合に、商用トランスに励磁突入電流が発生してしまう。復電切換時に励磁突入電流が発生すると、商用交流電源の入力電圧が低下することがあり、この入力電圧の低下を商用交流電源が異常であると認識し、インバータ給電を繰り返してしまうことがある。
【０００４】
常時商用給電方式の無停電電源装置において、正常時と異常時との電力の供給源の切換、すなわち商用給電とインバータ給電との切換には、スイッチが用いられているため、数ｍｓｅｃ程度の切換時間Ｔが必要となる。従って、図４に示すように、時刻ｔ１で復電切換を行う場合には、時刻ｔ１でインバータ給電が停止され、時刻ｔ１から切換時間Ｔが経過した時刻ｔ２で商用給電が開始される。図４には、インバータ給電の出力電圧波形と商用給電の出力電圧波形とが同期している例が示されており、図４に示す例では、復電切換に切換時間Ｔが必要となるため、出力電圧波形の上下の面積のバランスが崩れてしまい、負荷の商用トランスに励磁突入電流が流れることになってしまう。なお、復電切換のタイミングがピーク付近である場合には、出力電圧波形の上下の面積のバランスが大きく崩れるため、励磁突入電流が大きくなり、復電切換のタイミングがゼロクロス付近である場合には、出力電圧波形の上下の面積の崩れが小さくなるため、励磁突入電流が小さくなる。
【０００５】
このような励磁突入電流を防止するためには、復電切換のタイミング、すなわちインバータ給電を停止させるタイミングや商用給電を開始させるタイミングを制御することが考えられる（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１では、２つの交流電源（インバータ給電と商用給電）の位相差と、切換時の瞬断時間（切換時間Ｔ）とに応じて切換の開始タイミング（インバータ給電を停止させるタイミング）を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５４−１３１７３６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のように、復電切換のタイミング、すなわちインバータ給電を停止させるタイミングや商用給電を開始させるタイミングを制御する場合には、商用交流電源が復帰した後に速やかに復電切換を行うことができなかったり、スイッチの切換時間Ｔよりも無給電の時間が長くなったりするという問題点があった。
【０００８】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、従来技術の問題を解決し、復電切換時の励磁突入電流を防止できる無停電電源装置の切換方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の無停電電源装置の切換方法は、商用交流電源からの電力を負荷に出力する商用給電とインバータを介して蓄電池からの電力を前記負荷に出力するインバータ給電とを切換えるスイッチと、前記商用交流電源からの商用入力電圧を監視して前記スイッチの切換えを制御する制御部とを備え、前記制御部によって、前記商用交流電源が正常である場合に、前記商用給電に前記スイッチを切換えると共に、並行して前記蓄電池に電力を蓄積し、前記商用交流電源が異常である場合に、前記インバータ給電に前記スイッチを切換える無停電電源装置の切換方法であって、
前記制御部は、前記商用交流電源が異常から正常に戻った場合には、前記インバータを制御して

前記インバータ給電の出力電圧の位相を前記商用給電の商用入力電圧の位相に対して前記スイッチの切換時間分進めた後に、前記スイッチを制御して前記インバータ給電から前記商用給電に切換えることを特微とする
さらに、本発明の無停電電源装置の切換方法において、前記負荷は、商用トランスであることを特徴とする。
また、本発明の無停電電源装置の切換方法は、商用交流電源からの電力を負荷に出力する商用給電とインバータを介して蓄電池からの電力を前記負荷に出力するインバータ給電とを切換えるスイッチと、前記商用交流電源からの商用入力電圧を監視して前記スイッチの切換えを制御する制御部とを備え、前記制御部によって、前記商用交流電源が正常である場合に、前記商用給電に前記スイッチを切換えると共に、並行して前記蓄電池に電力を蓄積し、前記商用交流電源が異常である場合に、前記インバータ給電に前記スイッチを切換える無停電電源装置の切換方法であって、前記制御部は、前記インバータ給電に切換えた際の前記商用交流電源の異常が出力レベルの低下によるものであり、前記商用入力電圧の波形を認識できる場合は、前記インバータ給電中に、前記インバータ給電の出力電圧の位相を前記商用給電の商用入力電圧の位相に対して前記スイッチの切換時間分進め、前記商用交流電源が異常から正常に戻ると、直ちに前記インバータ給電から前記商用給電に前記スイッチを切換えることを特徴とする。
また、本発明の無停電電源装置の切換方法は、商用交流電源からの電力を負荷に出力する商用給電とインバータを介して蓄電池からの電力を前記負荷に出力するインバータ給電とを切換えるスイッチと、前記商用交流電源からの商用入力電圧を監視して前記スイッチの切換えを制御する制御部とを備え、前記制御部によって、前記商用交流電源が正常である場合に、前記商用給電に前記スイッチを切換えると共に、並行して前記蓄電池に電力を蓄積し、前記商用交流電源が異常である場合に、前記インバータ給電に前記スイッチを切換える無停電電源装置の切換方法であって、前記制御部は、前記インバータ給電に切り換えられている場合の復電切換処理として、前記商用入力電圧が復電したか否かを判断するステップと、前記商用入力電圧が復電した場合に、前記インバータに対して出力電圧の位相を前記商用交流電源の商用入力電圧に比べて前記スイッチの切換時間分だけ進める位相調整を指示するステップと、前記インバータによって出力電圧の位相が前記商用交流電源の商用入力電圧に比べて前記スイッチの切換時間分だけ進められたか否かを監視するステップと、前記インバータの出力電圧の位相が前記商用交流電源の商用入力電圧に比べて前記スイッチの切換時間分だけ進められると、前記スイッチを制御して前記インバータ給電から前記商用給電に切換えるスイッチ切換えを実行するステップとを実行することを特微とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、スイッチをインバータ給電から商用給電に切換える際には、インバータ給電の出力電圧の位相を、商用給電の商用入力電圧の位相に対してスイッチの切換時間分進めた後に切換えるので、負荷への出力電圧波形の上下の面積のバランスが崩れることがなく、復電切換時の励磁突入電流を防止できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る無停電電源装置の実施の形態の回路構成を示す回路構成図である。
【図２】本発明に係る無停電電源装置の実施の形態における復電切換処理を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明に係る無停電電源装置の実施の形態における復電切換時の出力電圧波形を示す図である。
【図４】従来の無停電電源装置における復電切換時の出力電圧波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
本実施の形態の無停電電源装置１は、図１を参照すると、充電器１１と、蓄電池１２と、インバータ１３と、スイッチ１４と、制御部１５とを備え、入力端子１６に商用交流電源２が、出力端子１７に負荷である商用トランス３がそれぞれ接続されている。
【００１３】
充電器１１は、無停電電源装置１の入力端子１６に接続され、入力端子１６に接続されている商用交流電源２から入力される交流電圧を所定のレベルの直流電圧に変換する。また、充電器１１は、蓄電池１２に接続され、変換した直流電圧を蓄電池１２に印加して、蓄電池１２を充電する。
【００１４】
蓄電池１２は、各種二次電池、コンデンサ、電気二重層コンデンサ、フライホイール等の予備電源（バックアップ電源）であり、入力端子１６に接続された商用交流電源２に停電等の異常が発生した場合、出力端子１７に接続された負荷である商用トランス３に電力を供給する。
【００１５】
インバータ１３は、商用交流電源２に異常（例えば、瞬間的な電圧の低下・瞬断等）が発生した場合、制御部１５の制御によって、商用交流電源２から入力される商用入力電圧と同一の周波数及びほぼ同一の電圧レベルの交流電圧に蓄電池１２の直流電圧を変換して出力する。また、インバータ１３は、商用交流電源２が正常に戻った場合、制御部１５の制御によって、出力電圧の位相を商用交流電源２の商用入力電圧に比べてスイッチ１４の切換時間Ｔ分だけ進める。
【００１６】
スイッチ１４は、制御部１５の制御によって、商用交流電源２からの電力を直接出力する商用給電（商用直送運転）と、インバータ１３を介して蓄電池１２からの電力を出力するインバータ給電（バックアップ運転）とを切換えるための切換手段である。すなわちスイッチ１４は、商用給電において、入力を入力端子１６側に切換えて、入力端子１６と出力端子１７とを直接接続し、インバータ給電において、入力をインバータ１３側に切換えて、インバータ１３と出力端子１７とを接続する。また、スイッチ１４の切換に要する切換時間Ｔは固定されており、制御部１５によって切換が指示されると、接続されている一方の入力が切断された後、切換時間Ｔ後に他方の入力に接続される。
【００１７】
制御部１５は、入力端子１６に接続されている商用交流電源２からの商用入力電圧を監視しており、商用交流電源２に停電等の異常が発生した場合、スイッチ１４及びインバータ１３を制御して、インバータ１３を介して蓄電池１２からの電力を出力するインバータ給電に切換える。インバータ給電への切換は、スイッチ１４の入力をインバータ１３側に切換させて、インバータ１３と出力端子１７とを接続させると共に、インバータ１３によって蓄電池１２の直流電圧を交流電圧に変換させ、変換された交流電圧を出力端子１７から出力させる。また、制御部１５は、商用交流電源２が正常に戻った場合、インバータ１３及びスイッチ１４を制御して、商用交流電源２からの電力を直接出力する商用給電（商用直送運転）に切換える復電切換を実行する。復電切換は、インバータ１３によって出力電圧の位相を商用交流電源２の商用入力電圧に比べてスイッチ１４の切換時間Ｔ分だけ進めた後、スイッチ１４の入力を入力端子１６側に切換えて、入力端子１６と出力端子１７とを直接接続し、商用交流電源２の商用入力電圧を出力端子１７から出力させる。
【００１８】
次に、本実施の形態の無停電電源装置１における復電切換処理について図２及び図３を参照して詳細に説明する。
商用交流電源２に異常が発生している状態では、無停電電源装置１はインバータ給電に切換えられている。このようにインバータ給電に切り換えられている場合、制御部１５は、図２に示すような復電切換処理を定期的に実行する。
【００１９】
まず、制御部１５は、商用交流電源２が正常に戻った否か、すなわち商用交流電源２からの商用入力電圧が復電したか否かを判断し（ステップＳ１）、商用交流電源２からの商用入力電圧が復電していない場合には、復電切換処理を終了する。
【００２０】
図３（ａ）には、商用交流電源２からの商用入力電圧波形が示されている。ステップＳ１で、図３（ａ）に示すように、商用交流電源２からの商用入力電圧が復電した場合には、制御部１５は、インバータ１３に対して出力電圧の位相を商用交流電源２の商用入力電圧に比べてスイッチ１４の切換時間Ｔ分だけ進める位相調整を指示する（ステップＳ２）。
【００２１】
次に、制御部１５は、インバータ１３によって出力電圧の位相が商用交流電源２の商用入力電圧に比べてスイッチ１４の切換時間Ｔ分だけ進められたか否かを監視する（ステップＳ３）。図３（ｂ）には、インバータ１３からの出力電圧波形が示されている。ステップＳ３で図３（ｂ）に示すように、インバータ１３の出力電圧の位相が商用交流電源２の商用入力電圧に比べてスイッチ１４の切換時間Ｔ分だけ進められると、制御部１５は、スイッチ１４の入力をインバータ１３側から入力端子１６側に切換えて、入力端子１６と出力端子１７とを直接接続させるスイッチ切換を実行し（ステップＳ４）、インバータ給電から商用給電に切換え、復電切換処理を終了する。
【００２２】
図３（ｃ）には、復電切換時における無停電電源装置１からの出力電圧波形が示されている。制御部１５によって時刻ｔ１１でステップＳ４のスイッチ切換が実行されると、時刻ｔ１１でインバータ給電が停止され、時刻ｔ１１から切換時間Ｔが経過した時刻ｔ１２で商用給電が開始される。本実施の形態では、上述のように、ステップＳ４のスイッチ切換が実行される以前に、インバータ１３の出力電圧の位相を商用交流電源２の商用入力電圧に比べてスイッチ１４の切換時間Ｔ分だけ進める位相調整が実行されている。従って、時刻ｔ１２で商用給電が開始される際の商用入力電圧波形は、時刻ｔ１１でインバータ給電が停止された際にインバータ１３からの出力電圧波形が途切れた位相から再開されることになる。これにより、復電切換時において、復電切換時における無停電電源装置１からの出力電圧波形の上下の面積のバランスが崩れることがなく、負荷の商用トランスに励磁突入電流が流れることを防止することができる。
【００２３】
なお、本実施の形態では、ステップＳ３でインバータ１３の出力電圧の位相が商用交流電源２の商用入力電圧に比べてスイッチ１４の切換時間Ｔ分だけ進められたか否かを監視した後に、ステップＳ４でスイッチ切換を実行するように構成したが、ステップＳ２で位相調整を指示した後、所定時間後にステップＳ４でスイッチ切換を実行するようにしても良い。すなわち、本実施の形態では、ステップＳ４のスイッチ切換時に、インバータ１３の出力電圧の位相が商用交流電源２の商用入力電圧に比べてスイッチ１４の切換時間Ｔ分だけ進んでいれば良く、位相調整に必要な時間が経過した後は、インバータ１３の出力電圧波形を確認することなくステップＳ４のスイッチ切換を実行しても良い。
【００２４】
また、本実施の形態では、商用交流電源２が復電した後に、ステップＳ２で位相調整を行うように構成したが、インバータ給電に切換えた際の商用交流電源２の異常が出力レベルの低下によるものであり、商用入力電圧波形を認識できる状態である場合には、インバータ給電中にステップＳ２の位相調整を実行しておくようにしても良い。この場合には、商用交流電源２の復電後、直ちにステップＳ４のスイッチ切換を実行することができる。
【００２５】
以上説明したように本実施の形態において、商用交流電源２が異常から正常に戻った場合には、インバータ１３の出力電圧の位相を、商用交流電源２の商用入力電圧の位相に対してスイッチ１４の切換時間分進めた後に、インバータ給電から商用給電にスイッチ１４を切換えることにより、商用トランス３への出力電圧波形の上下の面積のバランスが崩れなくなるので、復電切換時の励磁突入電流を防止することができる。
【００２６】
なお、本発明が上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。なお、各図において、同一構成要素には同一符号を付している。
【符号の説明】
【００２７】
１  無停電電源装置
２  商用交流電源
３  商用トランス
１１  充電器
１２  蓄電池
１３  インバータ
１４  スイッチ
１５  制御部
１６  入力端子
１７  出力端子
【図１】
0005810665.tif 000002
【図２】
0005810665.tif 000003
【図３】
0005810665.tif 000004
【図４】
0005810665.tif 000005