(57)【要約】【課題】交直変換器に対して複雑な制御を行うことなく、直交変換器から交流電圧を出力するオンライン状態を維持し、しかも、その状態でバッテリの劣化を判定すること。【解決手段】制御手段２３は、交直変換器１１から、交流電圧を整流した整流電圧を出力させるとともに、この整流電圧よりも高い直流電圧を出力するように直直変換器１８を制御する。そして、この状態でのレール配線１３，１５の電圧に基づいてバッテリ１９の劣化を判定する。【選択図】  図１
2004328928.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電圧を直流電圧へ変換してレール配線へ供給する交直変換器と、バッテリの蓄電電圧を直流電圧へ変換して上記レール配線へ供給する直直変換器と、上記レール配線の直流電圧から他の交流電圧を生成する直交変換器と、を有する無停電電源装置であって、
上記交直変換器から、上記交流電圧を整流した整流電圧を出力させるとともに、この整流電圧よりも高い直流電圧を出力するように上記直直変換器を制御し、この状態での上記レール配線の電圧に基づいて上記バッテリの劣化を判定する制御手段を有することを特徴とする無停電電源装置。
【請求項２】
交流電圧が入力される入力端子と、
上記入力端子に入力される交流電圧を直流電圧へ変換する交直変換器と、
上記交直変換器の直流電圧が供給されるレール配線と、
バッテリと、
上記バッテリの蓄電電圧を直流電圧へ変換し、この直流電圧を上記レール配線へ供給する直直変換器と、
上記レール配線の直流電圧から他の交流電圧を生成する直交変換器と、
上記交直変換器、上記直直変換器および上記直交変換器を制御する制御手段と、を有する無停電電源装置であって、
上記レール配線に接続されるコンデンサと、
上記交直変換器において、上記入力端子に接続される入力コイルと、
上記交直変換器において、上記入力コイルから上記レール配線までの経路に設けられ、交流電圧を直流電圧へ変換する交直用ダイオードと、
上記交直変換器において、スイッチング動作により上記入力コイルに電圧を発生する交直用トランジスタと、
上記直直変換器において、上記バッテリから上記レール配線までの経路に設けられる直直用ダイオードあるいは直直用トランジスタと、
上記レール配線の電圧を検出する直流電圧検出器と、を有し、
上記制御手段は、上記交直用トランジスタのスイッチング動作を停止するとともに、上記直直変換器から直流電圧を出力させ、その状態での上記直流電圧検出器の検出電圧に基づいて上記バッテリの劣化を判定することを特徴とする無停電電源装置。
【請求項３】
前記制御手段は、
前記バッテリの劣化判定の際には、前記整流電圧よりも高い電圧を出力させるように前記直直変換器を制御し、
前記交直用トランジスタをスイッチング動作させる場合には、このバッテリの劣化判定の際に前記直直変換器から出力させようとする電圧よりも高い直流電圧が出力されるように制御し、さらに、
前記バッテリの劣化判定の際には、前記交直用トランジスタのスイッチング動作を停止させる前に前記直流電圧検出器が検出する電圧と、停止させた後に前記直流電圧検出器が検出する電圧との電圧差が所定の電圧差以上になったら、あるいは、停止させた後の前記直流電圧検出器が検出する電圧が所定の電圧以下になったら、バッテリが劣化していると判定することを特徴とする請求項２記載の無停電電源装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記交直用トランジスタを停止した前後の検出電圧の電圧差あるいは前記交直用トランジスタを停止した後の電圧に基づいてバッテリが劣化していると判定しなかった場合には、さらに、前記交直用トランジスタのスイッチング動作を停止したまま、前記直流電圧検出器が検出する電圧の変化に基づいて、バッテリの劣化を判定することを特徴とする請求項３記載の無停電電源装置。
【請求項５】
前記入力端子に入力される入力電圧を検出する入力電圧検出器を有し、
前記制御手段は、上記入力電圧検出器の検出電圧に基づいて入力電力が正常であるか否かを判定し、入力電力が正常であると判定した場合には、前記交直用トランジスタを停止してバッテリの劣化判定を行い、入力電力が正常であると判定しない場合には、前記交直用トランジスタを停止せずバッテリの劣化判定を行わないことを特徴とする請求項２から４の中のいずれか１項記載の無停電電源装置。
【請求項６】
前記制御手段は、
前記バッテリの劣化判定の際には、前記整流電圧よりも高い電圧を出力させるように前記直直変換器を制御し、
前記交直用トランジスタをスイッチング動作させる場合には、このバッテリの劣化判定の際に前記直直変換器から出力させようとする電圧よりも高い直流電圧が出力されるように制御し、さらに、
前記バッテリの劣化判定の際に、前記交直用トランジスタのスイッチング動作を停止させる前に前記直流電圧検出器が検出する電圧と、停止させた後に前記直流電圧検出器が検出する電圧との電圧差が所定の電圧差以上になったら、あるいは、停止させた後の前記直流電圧検出器が検出する電圧が所定の電圧以下になったら、前記直交変換器に、直流電圧の低下を補償する処理を行わせることを特徴とする請求項２記載の無停電電源装置。
【請求項７】
交流電圧を直流電圧へ変換してレール配線へ供給する交直変換器と、バッテリの蓄電電圧を直流電圧へ変換して上記レール配線へ供給する直直変換器と、上記レール配線の直流電圧から他の交流電圧を生成する直交変換器と、を有する無停電電源装置のバッテリのオンライン劣化判定方法であって、
上記交直変換器から、上記交流電圧を整流した整流電圧を出力させるとともに、この整流電圧よりも高い直流電圧を出力するように上記直直変換器を制御し、この状態での上記レール配線の電圧に基づいて上記バッテリの劣化を判定することを特徴とする無停電電源装置のバッテリのオンライン劣化判定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、商用交流電源やジェネレータなどの交流電源から、コンピュータなどの負荷機器までの電力供給経路に設けられる無停電電源装置に関する。また、無停電電源装置のバッテリのオンライン劣化判定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無停電電源装置は、交流電源からの交流電力の供給が停止した場合などにおいて、その交流電力の替わりにバッテリの蓄電電力に基づく交流電力を負荷機器へ供給するものである。
【０００３】
特許文献１には、無停電電源装置が開示されている。この無停電電源装置は、整流器と、整流器と交流電源との間に接続される開閉器と、インバータと、蓄電池と、整流器とインバータとの間の配線に蓄電池を接続する開閉器と、を有する。そして、バッテリの劣化判定の際には、整流器出力電圧を、蓄電池放電電圧に追従して変化させる制御を行う。これにより、放電試験開始時に、蓄電池から交流電源側に電力が回生しないようにすることができる。
【０００４】
特許文献２には、無停電電源装置が開示されている。この無停電電源装置は、ＡＣ／ＤＣ変換部と、ＤＣ／ＡＣ変換部と、ＡＣ／ＤＣ変換部とＤＣ／ＡＣ変換部との間の配線に接続されるバッテリと、を有する。そして、バッテリの劣化判定の際には、ＡＣ／ＤＣ変換部を電流制御型にして、ＡＣ／ＤＣ変換部から供給する電流が、負荷に供給する電流の１０％となるように制御する。これにより、バッテリから出力される電流の一部が、商用電源側へ逆流してしまうことを防止することができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２０１４８５号公報（図面、発明の実施の形態）
【特許文献２】
特開２００１−６１２３７号公報（図面、発明の実施の形態）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
これら特許文献１および特許文献２に開示される従来の無停電電源装置では、バッテリの劣化を判定する際に、整流器やＡＣ／ＤＣ変換部に対して、通常運転時とは異なる特殊な制御を実施する。これにより、バッテリの劣化を判定する際に、バッテリが劣化している場合には、整流器やＡＣ／ＤＣ変換部からインバータやＤＣ／ＡＣ変換部へ直流電圧を供給することができる。インバータやＤＣ／ＡＣ変換部は、この直流電圧を交流電圧へ変換して、交流電力を出力し続けることができる。
【０００７】
しかしながら、インバータやＤＣ／ＡＣ変換部に入力される直流電圧の急激な降下に対応するために、これら従来の無停電電源装置では、整流器やＡＣ／ＤＣ変換部の出力電圧を、バッテリの出力電圧よりも少しだけ低い電圧に維持されるように制御したり、あるいは、整流器やＡＣ／ＤＣ変換部の電流分担率が所定の割合に維持されるように制御したりしている。その結果、これら従来の無停電電源装置では、バッテリの劣化判定が完了するまで、整流器やＡＣ／ＤＣ変換部を、リアルタイムに且つ複雑に制御し続けなければならない。
【０００８】
その結果、これら従来の無停電電源装置では、バッテリの劣化判定を行うために、整流器やＡＣ／ＤＣ変換部に対して、通常運転時とは異なる特殊な制御を実施する制御手段を設ける必要がある。しかも、この制御手段は、バッテリの劣化判定が完了するまで、リアルタイムに且つ複雑に制御し続けなければならない。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、交直変換器に対して複雑な制御を行うことなく、直交変換器から交流電圧を出力するオンライン状態を維持し、しかも、その状態でバッテリの劣化を判定することができる無停電電源装置および無停電電源装置のバッテリのオンライン劣化判定方法を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る無停電電源装置は、交流電圧を直流電圧へ変換してレール配線へ供給する交直変換器と、バッテリの蓄電電圧を直流電圧へ変換してレール配線へ供給する直直変換器と、レール配線の直流電圧から他の交流電圧を生成する直交変換器と、を有する無停電電源装置である。そして、交直変換器から、交流電圧を整流した整流電圧を出力させるとともに、この整流電圧よりも高い直流電圧を出力するように直直変換器を制御し、この状態でのレール配線の電圧に基づいてバッテリの劣化を判定する制御手段を有するものである。
【００１１】
この構成を採用すると、バッテリ劣化判定を行っている際に、直交変換器は、少なくとも交直変換器から供給される整流電圧に基づいて、他の交流電圧を生成することができる。しかも、制御手段は、たとえば、レール配線の電圧が整流電圧であるか否かを確認することで、バッテリが寿命となっているか否かを判定することができる。
【００１２】
その結果、この方法を採用すれば、交直変換器を制御することなく、直交変換器から他の交流電圧を出力するオンライン状態を維持し、しかも、その状態でバッテリの劣化を判定することができる。
【００１３】
本発明に係る他の無停電電源装置は、交流電圧が入力される入力端子と、入力端子に入力される交流電圧を直流電圧へ変換する交直変換器と、交直変換器の直流電圧が供給されるレール配線と、バッテリと、バッテリの蓄電電圧を直流電圧へ変換し、この直流電圧をレール配線へ供給する直直変換器と、レール配線の直流電圧から他の交流電圧を生成する直交変換器と、交直変換器、直直変換器および直交変換器を制御する制御手段と、を有する無停電電源装置である。そして、レール配線にコンデンサが接続される。交直変換器に、入力端子に接続される入力コイルと、入力コイルからレール配線までの経路に設けられ、交流電圧を直流電圧へ変換する交直用ダイオードと、スイッチング動作により入力コイルに電圧を発生する交直用トランジスタと、が設けられる。直直変換器に、バッテリからレール配線までの経路に設けられる直直用ダイオードあるいは直直用トランジスタが設けられる。レール配線の電圧を検出する直流電圧検出器が設けられる。さらに、制御手段は、交直用トランジスタのスイッチング動作を停止するとともに、直直変換器から直流電圧を出力させ、その状態での直流電圧検出器の検出電圧に基づいてバッテリの劣化を判定する。
【００１４】
この無停電電源装置では、交直用トランジスタのスイッチング動作を停止した状態におけるコンデンサの電圧は、交直変換器に入力される交流電力を交直用ダイオードで整流した整流電圧と、直直変換器が直直用ダイオードあるいは直直用トランジスタを介して出力する直流電圧と、の中のいずれか高い方の電圧となる。そして、バッテリに寿命が来ている場合には、直直変換器が出力する直流電圧は、交直変換器が入力電圧に基づいて出力する整流電圧よりも低くなる。そのため、直流電圧検出器が検出する電圧は、整流電圧となる。したがって、たとえば、制御手段は、直流電圧検出器の検出電圧が整流電圧であるか否かを確認することで、バッテリが寿命となっているか否かを判定することができる。
【００１５】
しかも、交直用トランジスタのスイッチング動作を停止したとしても、レール配線は交直用ダイオードを介して入力端子に接続されている。そのため、レール配線の電圧は、低くても整流電圧となる。そのため、直交変換器は、この整流電圧を他の交流電圧へ変換し、この他の交流電圧を出力することができる。
【００１６】
その結果、この無停電電源装置では、交直変換器を制御することなく、直交変換器から他の交流電圧を出力するオンライン状態を維持し、しかも、その状態でバッテリの劣化を判定することができる。
【００１７】
本発明に係る他の無停電電源装置は、さらに、制御手段が、バッテリの劣化判定の際には、整流電圧よりも高い電圧を出力させるように直直変換器を制御する。交直用トランジスタをスイッチング動作させる場合には、このバッテリの劣化判定の際に直直変換器から出力させようとする電圧よりも高い直流電圧が出力されるように制御する。さらに、バッテリの劣化判定の際には、交直用トランジスタのスイッチング動作を停止させる前に直流電圧検出器が検出する電圧と、停止させた後に直流電圧検出器が検出する電圧との電圧差が所定の電圧差以上になったら、バッテリが劣化していると判定するものである。あるいは、バッテリの劣化判定の際には、停止させた後の直流電圧検出器が検出する電圧が所定の電圧以下になったら、バッテリが劣化していると判定するものである。
【００１８】
この無停電電源装置では、交直用トランジスタを停止した前後の直流電圧検出器の検出電圧同士の電圧差、あるいは、交直用トランジスタを停止した後の直流電圧検出器の検出電圧に基づいて、バッテリが劣化していると判定する。したがって、バッテリが寿命となって直直変換器から整流電圧よりも高い電圧が出力されないような場合には、直流電圧検出器の検出電圧のみに基づいて、バッテリが劣化していると簡単に判定することができる。
【００１９】
本発明に係る他の無停電電源装置は、さらに、制御手段が、交直用トランジスタを停止した前後の検出電圧の電圧差あるいは交直用トランジスタを停止した後の電圧に基づいてバッテリが劣化していると判定しなかった場合には、さらに、交直用トランジスタのスイッチング動作を停止したまま、直流電圧検出器が検出する電圧の変化に基づいて、バッテリの劣化を判定するものである。
【００２０】
この無停電電源装置では、さらに、直流電圧検出器が検出する電圧の変化に基づいて、バッテリの劣化を判定する。したがって、たとえば、直直変換器から整流電圧よりも高い電圧が出力されないほどには劣化していないけれども、交換が必要なほどに劣化しているバッテリの劣化を判定することができる。
【００２１】
本発明に係る他の無停電電源装置は、さらに、入力端子に入力される入力電圧を検出する入力電圧検出器を有し、制御手段が、入力電圧検出器の検出電圧に基づいて入力電力が正常であるか否かを判定し、入力電力が正常であると判定した場合には、交直用トランジスタを停止してバッテリの劣化判定を行い、入力電力が正常であると判定しない場合には、交直用トランジスタを停止せずバッテリの劣化判定を行わないものである。
【００２２】
この構成を採用すれば、入力電圧が所定の品質よりも低下しているなどの異常な状態になっているときに、バッテリの劣化判定のために交直用トランジスタを停止してしまうことを防止することができる。つまり、バッテリの劣化判定のために交直用トランジスタを停止したときに入力電圧の異常のために、レール配線の電圧が異常に低くあるいは無くなってしまうことをほぼ防止することができる。その結果、直交変換器から他の交流電圧を出力するオンライン状態を、ほぼ確実に維持することができる。
【００２３】
本発明に係る他の無停電電源装置は、さらに、制御手段が、バッテリの劣化判定の際には、整流電圧よりも高い電圧を出力させるように直直変換器を制御し、交直用トランジスタをスイッチング動作させる場合には、このバッテリの劣化判定の際に直直変換器から出力させようとする電圧よりも高い直流電圧が出力されるように制御し、さらに、バッテリの劣化判定の際に、交直用トランジスタのスイッチング動作を停止させる前に直流電圧検出器が検出する電圧と、停止させた後に直流電圧検出器が検出する電圧との電圧差が所定の電圧差以上になったら、あるいは、停止させた後の直流電圧検出器が検出する電圧が所定の電圧以下になったら、直交変換器に、直流電圧の低下を補償する処理を行わせるものである。
【００２４】
この無停電電源装置では、交直用トランジスタを停止した前後の直流電圧検出器の検出電圧同士の電圧差が所定の電圧差以上である場合には、直交変換器は、直流電圧の低下を補償する処理を行う。あるいは、交直用トランジスタを停止した後の直流電圧検出器の検出電圧が所定の電圧以下である場合には、直交変換器は、直流電圧の低下を補償する処理を行う。したがって、バッテリが劣化しているために、交直用トランジスタを停止することでレール配線の電圧が大きく変動してしまう場合であっても、直交変換器は、この変動に応じて直流電圧の低下を補償する処理を行う。その結果、直交変換器から出力される他の交流電圧は、安定した良好な品質のものとなる。
【００２５】
また、このようにレール配線の電圧が大きく変動するときに、直交変換器に、直流電圧の低下を補償する処理を行わせる。通常運転時には、このレール配線の電圧は、レクチュファイヤによって、こののような大きなレール配線の電圧の変動が生じないように制御されている。したがって、通常運転時における直交変換器は、その通常運転時の状況下で生じ得るレール配線の電圧変動に対して対応することができるように、最適に設定することができる。その結果、通常運転時での直交変換器の動作特性は、レール配線の電圧に含まれるノイズ成分などに対して過剰に反応してしまわないように設定することができ、通常の状況下での出力電圧の品質を向上することができる。
【００２６】
その結果、直交変換器は、バッテリの劣化判定をしている時も、通常の時も、安定した高品質の他の交流電圧を出力することができる。
【００２７】
本発明に係る無停電電源装置のバッテリのオンライン劣化判定方法は、交流電圧を直流電圧へ変換してレール配線へ供給する交直変換器と、バッテリの蓄電電圧を直流電圧へ変換してレール配線へ供給する直直変換器と、レール配線の直流電圧から交流電圧を生成する直交変換器と、を有する無停電電源装置のバッテリのオンライン劣化判定方法である。そして、交直変換器から、他の交流電圧を整流した整流電圧を出力させるとともに、この整流電圧よりも高い直流電圧を出力するように直直変換器を制御し、この状態でのレール配線の電圧に基づいてバッテリの劣化を判定するものである。
【００２８】
この方法を採用すると、バッテリ劣化判定を行っている際に、直交変換器は、少なくとも交直変換器から供給される整流電圧に基づいて、他の交流電圧を生成することができる。しかも、たとえばレール配線の電圧が整流電圧であるか否かを確認することで、バッテリが寿命となっているか否かを判定することができる。
【００２９】
その結果、この方法を採用すれば、交直変換器を制御することなく、直交変換器から他の交流電圧を出力するオンライン状態を維持し、しかも、その状態でバッテリの劣化を判定することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る無停電電源装置および無停電電源装置のバッテリのオンライン劣化判定方法を、図面に基づいて説明する。なお、無停電電源装置のバッテリのオンライン劣化判定方法は、無停電電源装置の動作の一部として説明する。
【００３１】
図１は、本発明の実施の形態に係る無停電電源装置１を示す回路図である。
【００３２】
無停電電源装置１は、一対の入力端子２，３と、一対の出力端子４，５とを有する。一対の入力端子２，３の間には、商用交流電源などの交流電源６が接続される。これにより、一対の入力端子２，３には、交流電圧が入力電圧として入力される。一対の出力端子４，５の間には、コンピュータなどの負荷機器７が接続される。
【００３３】
一対の入力端子２，３の中の一方の入力端子２は、交直変換器としてのレクチュファイヤ１１に接続されている。一対の入力端子２，３の中の他方の入力端子３は、グランド１２に接続されている。
【００３４】
レクチュファイヤ１１は、一方の入力端子２が一端に接続される入力コイル３１と、入力コイル３１の他端にエミッタが接続される交直用トランジスタとしての第一トランジスタ３２と、第一トランジスタ３２のエミッタ−コレクタと並列に接続される交直用ダイオードとしての第一ダイオード３３と、入力コイル３１の他端にコレクタが接続される交直用トランジスタとしての第二トランジスタ３４と、第二トランジスタ３４のエミッタ−コレクタと並列に接続される交直用ダイオードとしての第二ダイオード３５と、を有する。第一ダイオード３３は、第一トランジスタ３２のエミッタからコレクタへ電流を流す向きに接続される。第二ダイオード３５は、第二トランジスタ３４のエミッタからコレクタへ電流を流す向きに接続される。
【００３５】
レクチュファイヤ１１の第一トランジスタ３２のコレクタは、レール配線としての第一レール配線１３に接続される。これにより、第一ダイオード３３は、入力コイル３１から第一レール配線１３までの経路に設けられることになる。また、第一レール配線１３とグランド１２との間に、コンデンサとしての第一コンデンサ１４が接続される。
【００３６】
このような接続関係の下で、第二トランジスタ３４をオン状態とオフ状態との間でスイッチング制御すると、このスイッチングによって入力コイル３１に電圧が励起される。一対の入力端子２，３に入力される電圧に、この入力コイル３１に励起される電圧を加算して得られる加算電圧は、第一ダイオード３３を介して、第一コンデンサ１４に印加される。第一ダイオード３３は、入力コイル３１から第一コンデンサ１４へ電流を流す向きに接続されている。したがって、この加算電圧で、第一コンデンサ１４は、入力電圧よりも絶対値が大きい正の電圧まで充電され得る。
【００３７】
なお、たとえば、第一コンデンサ１４に蓄電される電荷が一定量ずつ消費されている状態で、第二トランジスタ３４の単位時間あたりのスイッチング回数を増やすと、第一コンデンサ１４の充電電圧の絶対値は、大きくなる。第二トランジスタ３４の単位時間あたりのスイッチング回数を減らすと、第一コンデンサ１４の充電電圧の絶対値は、小さくなる。つまり、第二トランジスタ３４の単位時間あたりのスイッチング回数などを制御することで、第一コンデンサ１４の充電電圧の絶対値を制御することができる。
【００３８】
レクチュファイヤ１１の第二トランジスタ３４のエミッタは、レール配線としての第二レール配線１５に接続される。これにより、第二ダイオード３５は、入力コイル３１から第二レール配線１５までの経路に設けられることになる。また、第二レール配線１５とグランド１２との間に、コンデンサとしての第二コンデンサ１６が接続される。
【００３９】
このような接続関係の下で、第一トランジスタ３２をオン状態とオフ状態との間でスイッチング制御すると、このスイッチングによって入力コイル３１に電圧が励起される。一対の入力端子２，３に入力される電圧に、この入力コイル３１に励起される電圧を加算した電圧は、第二ダイオード３５を介して第二コンデンサ１６に印加される。第二ダイオード３５は、第二コンデンサ１６から入力コイル３１へ電流を流す向きに接続されている。したがって、この加算電圧によって、第二コンデンサ１６は、入力電圧よりも絶対値が大きい負の電圧まで充電される。
【００４０】
なお、たとえば、第二コンデンサ１６に蓄電される電荷が一定量ずつ消費されている状態で、第一トランジスタ３２の単位時間あたりのスイッチング回数を増やすと、第二コンデンサ１６の充電電圧の絶対値は、大きくなる。第一トランジスタ３２の単位時間あたりのスイッチング回数を減らすと、第二コンデンサ１６の充電電圧の絶対値は、小さくなる。つまり、第一トランジスタ３２の単位時間あたりのスイッチング回数などを制御することで、第二コンデンサ１６の充電電圧の絶対値を制御することができる。
【００４１】
以上のように、レクチュファイヤ１１は、一対の入力端子２，３に入力される交流電圧を、直流電圧へ変換する。
【００４２】
第一レール配線１３および第二レール配線１５は、直交変換器としてのインバータ１７に接続される。なお、第一レール配線１３と第二レール配線１５との間の電圧は、レールトゥレール電圧と呼ばれる。
【００４３】
インバータ１７は、第一レール配線１３がコレクタに接続される第三トランジスタ４１と、第三トランジスタ４１のエミッタ−コレクタと並列に接続される第三ダイオード４２と、第二レール配線１５がエミッタに接続される第四トランジスタ４３と、第四トランジスタ４３のエミッタ−コレクタと並列に接続される第四ダイオード４４と、第三トランジスタ４１のエミッタおよび第四トランジスタ４３のコレクタが一端に接続される出力コイル４５と、を有する。第三ダイオード４２は、第三トランジスタ４１のエミッタからコレクタへ電流を流す向きに接続される。第四ダイオード４４は、第四トランジスタ４３のエミッタからコレクタへ電流を流す向きに接続される。
【００４４】
出力コイル４５の他端は、一対の出力端子４，５の中の一方の出力端子４に接続されている。一対の出力端子４，５の中の他方の出力端子５は、グランド１２に接続されている。
【００４５】
第三トランジスタ４１をオン状態にすると、第三トランジスタ４１を介して、第一レール配線１３が一方の出力端子４に接続される。第一レール配線１３には、第一コンデンサ１４が接続されている。したがって、第三トランジスタ４１をオン状態にすると、一方の出力端子４には、正の電圧が印加される。
【００４６】
また、第三トランジスタ４１をオン状態とオフ状態との間でスイッチング制御すると、第三トランジスタ４１をオン状態となる期間のみに、間欠的に第一コンデンサ１４の充電電圧が一対の出力端子４，５から出力される。したがって、たとえば、オン時間の割合が時系列に沿って正弦分布に従った比率で変化するように第三トランジスタ４１のスイッチング制御を行うと、一対の出力端子４，５からは、瞬時電力が正弦分布に従って変化する正の電圧が出力される。
【００４７】
第四トランジスタ４３をオン状態にすると、第四トランジスタ４３を介して、第二レール配線１５は、一方の出力端子４に接続される。第二レール配線１５には、第二コンデンサ１６が接続されている。したがって、第四トランジスタ４３をオン状態にすると、一方の出力端子４には、負の電圧が印加される。
【００４８】
また、第四トランジスタ４３をオン状態とオフ状態との間でスイッチング制御すると、第四トランジスタ４３をオン状態となる期間のみに、間欠的に第二コンデンサ１６の充電電圧が一対の出力端子４，５から出力される。したがって、たとえば、オン時間の割合が時系列に沿って正弦分布に従った比率で変化するように第四トランジスタ４３のスイッチング制御を行うと、一対の出力端子４，５からは、瞬時電力が正弦分布に従って変化する負の電圧が出力される。
【００４９】
したがって、入力電圧の半周期に相当する期間毎に、第三トランジスタ４１および第四トランジスタ４３へ交互に、オン時間の割合が正弦分布に従った比率で変化するゲート信号を供給すると、一対の出力端子４，５からは、瞬時電力が正弦分布に従って変化する交流電圧（他の交流電圧）が出力される。つまり、インバータ１７は、レールトゥレール電圧から交流電圧を生成する。負荷機器７は、正常な交流電力が供給された場合と同様に、この品質の良い交流電圧にて動作する。
【００５０】
第一レール配線１３と第二レール配線１５との間には、直直変換器としてのＤＣ／ＤＣコンバータ１８が接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１８には、バッテリ１９が接続されている。
【００５１】
図２は、図１中のＤＣ／ＤＣコンバータ１８の構成を示す回路図である。ＤＣ／ＤＣコンバータ１８は、コンデンサ５１と、コンデンサ５１と並列に接続される第一アームと、コンデンサ５１と並列に接続される第二アームと、第一コイル５２と、第二コイル５３と、を有する。
【００５２】
第一アームは、コンデンサ５１にコレクタが接続される正側トランジスタ５４と、アーム内で正側トランジスタ５４と直列に接続される負側トランジスタ５５と、正側トランジスタ５４と並列に接続される正側ダイオード５６と、負側トランジスタ５５と並列に接続される負側ダイオード５７と、を有する。ダイオード５６，５７は、トランジスタ５４，５５のエミッタからコレクタへ電流を流す向きにそれぞれ接続される。そして、正側トランジスタ５４と負側トランジスタ５５との間と、第一レール配線１３との間には、第一コイル５２が接続される。
【００５３】
第二アームは、コンデンサ５１にコレクタが接続される正側トランジスタ５８と、アーム内で正側トランジスタ５８と直列に接続される負側トランジスタ５９と、正側トランジスタ５８と並列に接続される正側ダイオード６０と、負側トランジスタ５９と並列に接続される負側ダイオード６１と、を有する。各ダイオード６０，６１は、トランジスタ５８，５９のエミッタからコレクタへ電流を流す向きに接続される。そして、正側トランジスタ５８と負側トランジスタ５９との間と、バッテリ１９の高圧側端子との間には、第二コイル５３が接続される。
【００５４】
なお、バッテリ１９の低圧側端子および第二レール配線１５は、各アームの負側トランジスタ５５，５９のエミッタに接続される。
【００５５】
第一アームの２つのトランジスタ５４，５５を、充電用のゲート信号で、スイッチング制御すると、レールトゥレール電圧を第一コイル５２で昇圧した電圧がコンデンサ５１に印加される。コンデンサ５１は、この電圧に充電される。コンデンサ５１が充電されている状態で第二アームの正側トランジスタ５８をオン状態にすると、コンデンサ５１の充電電圧が、バッテリ１９に印加される。バッテリ１９は、このコンデンサ５１の充電電圧まで充電される。これにより、バッテリ１９を、所望の蓄電電圧に充電することができる。
【００５６】
また、第二アームの２つのトランジスタ５８，５９を放電用のゲート信号でスイッチング制御すると、バッテリ１９の蓄電電圧を第二コイル５３で昇圧した電圧が、コンデンサ５１に印加される。コンデンサ５１は、この電圧に充電される。コンデンサ５１が充電されている状態で第一アームの正側トランジスタ５４をオン状態にすると、コンデンサ５１の充電電圧が、第一レール配線１３と第二レール配線１５との間に印加される。これにより、レールトゥレール電圧は、コンデンサ５１から放電される電圧になる。
【００５７】
なお、第二アームの２つのトランジスタ５８，５９の単位時間あたりのスイッチング回数を増やすと、コンデンサ５１の充電電圧は、高くなる。第二アームの２つのトランジスタ５８，５９の単位時間あたりのスイッチング回数を減らすと、コンデンサ５１の充電電圧は、低くなる。つまり、第二アームの２つのトランジスタ５８，５９の単位時間あたりのスイッチング回数などを制御することで、コンデンサ５１の充電電圧、ひいてはレールトゥレール電圧を制御することができる。
【００５８】
図１に戻り、無停電電源装置１は、さらに、一対の入力端子２，３から入力されている入力電圧を検出する入力電圧検出器としての第一検出器２０と、一対のレール配線１３，１５間のレールトゥレール電圧を検出する直流電圧検出器としての第二検出器２１と、一対の出力端子４，５から出力される出力電圧の実効値を検出する出力電圧検出器としての第三検出器２２と、これら入力電圧、レールトゥレール電圧および出力電圧の実効値が入力される制御手段としてのＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ：デジタルシグナルプロセッサ）２３と、を有する。
【００５９】
ＤＳＰ２３は、レクチュファイヤ制御器７１を有する。レクチュファイヤ制御器７１は、第一トランジスタ３２のゲートへ、交直変換用のゲート信号を出力する。また、第二トランジスタ３４のゲートへ、それとは逆相で変化する交直変換用のゲート信号を出力する。各ゲート信号は、連続的な複数のゲートパルスで構成される。
【００６０】
レクチュファイヤ制御器７１は、入力電圧の周期と同期して、各ゲートパルスのパルス幅を制御する。また、レールトゥレール電圧がたとえば約４００Ｖになるように、パルス幅を制御する。この制御によって、レールトゥレール電圧は、約４００Ｖに安定する。
【００６１】
ＤＳＰ２３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御器７２を有する。ＤＣ／ＤＣコンバータ制御器７２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８ヘ２種類のゲート信号を出力する。２種類のゲート信号の中の一方の信号は、充電用のゲート信号である。この充電用のゲート信号が入力されることで、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８から所望の電圧の充電電圧がバッテリ１９へ出力される。
【００６２】
また、２種類のゲート信号の中の他方の信号は、放電用のゲート信号である。ＤＣ／ＤＣコンバータ制御器７２は、放電時には、レールトゥレール電圧がたとえば約３５０Ｖとなるように、ゲート信号の各ゲートパルスのパルス幅を制御する。
【００６３】
ＤＳＰ２３は、インバータ制御器７３を有する。インバータ制御器７３は、第三トランジスタ４１のゲートへ、直交変換用のゲート信号を出力する。また、第四トランジスタ４３のゲートへ、別の直交変換用のゲート信号を出力する。
【００６４】
図３は、図１中のインバータ制御器７３を示す回路図である。インバータ制御器７３は、具体的には、出力電圧の実効値を周期的にサンプリングするＡＤコンバータ８１と、ＡＤコンバータ８１による出力電圧の実効値のサンプリング値を記憶する出力電圧バッファ８２と、目標とする出力電圧の実効値を記憶する出力電圧レジスタ８３と、出力電圧バッファ８２に記憶されているサンプリング値から出力電圧レジスタ８３に記憶されている値を減算する減算手段８４と、を有する。減算手段８４からは、目標とする出力電圧の実効値に対する、実際の出力電圧の実効値の差分に相当する差分電圧値が出力される。
【００６５】
インバータ制御器７３は、通常時のフィードバック係数を記憶する第一フィードバック係数レジスタ８５と、緊急時のフィードバック係数を記憶する第二フィードバック係数レジスタ８６と、これら２つのレジスタ８５，８６の中の一方を選択するセレクタ８７と、セレクタ８７により選択されたレジスタに記憶されているフィードバック係数と減算手段８４から出力される差分電圧値とを乗算する乗算手段８８と、を有する。これにより、乗算手段８８は、差分電圧値に、選択されたフィードバック係数を乗算したフィードバック値を出力することになる。
【００６６】
なお、後述するように、第一フィードバック係数レジスタ８５には、正常時の制御安定性が確保でき、その結果出力電圧の品質を所望の品質に維持することができる程度に大きいフィードバック係数が記憶されている。第二フィードバック係数レジスタ８６には、第一フィードバック係数レジスタ８５よりも大きな値のフィードバック係数が記憶されている。
【００６７】
インバータ制御器７３は、さらに、乗算手段８８から出力されるフィードバック値に基づいて、ゲート信号データ列を生成するゲート信号生成手段８９と、ゲート信号データ列が書き込まれるゲート信号バッファ９０と、第三トランジスタ４１のゲートへ直交変換用のゲート信号を出力する第一ＤＡコンバータ９１と、第四トランジスタ４３のゲートへ直交変換用のゲート信号を出力する第二ＤＡコンバータ９２と、を有する。
【００６８】
ゲート信号生成手段８９は、入力電圧の半周期に相当する期間分のゲート信号データ列を生成する。このゲート信号データ列は、２値のビット列であって、たとえば「１０００１１００１１１０１１１０１１００１０００」のように、ビット「０」とビット「１」とで構成されるビット列である。
【００６９】
入力電圧の半周期に相当する時間分をＴとし、第一ＤＡコンバータ９１および第二ＤＡコンバータ９２によるデータの読み込み周期をｔとした場合、ゲート信号データ列のビット数は、［Ｔ／ｔ］ビットとなる。［］は、ガウス記号である。Ｘを実数、ｎを整数としたとき、ｎ≦Ｘ＜ｎ＋１ならば、［Ｘ］＝ｎとなる。たとえば「Ｔ／ｔ」が２．１である場合、［Ｔ／ｔ］は２となる。なお、ゲート信号データ列のビット数は、「［Ｔ／ｔ］＋１」ビットであってもよい。
【００７０】
ここで、第一ＤＡコンバータ９１および第二ＤＡコンバータ９２がビット「１」を読み込んだときに、ゲート信号がハイレベルとなって、第三トランジスタ４１および第四トランジスタ４３がオン状態となるものとする。なお、第一ＤＡコンバータ９１および第二ＤＡコンバータ９２がビット「０」を読み込んだときに、ゲート信号がハイレベルとなるようにしてもよい。
【００７１】
ゲート信号生成手段８９は、フィードバック値に基づいて、ビット「１」の個数を演算する。フィードバック値が大きくなればなるほど、ビット「１」の個数は多くなる。なお、ビット「１」の個数とフィードバック値の範囲とを対応付けたテーブルを予め記憶手段（たとえばＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ：読出専用メモリ））などに記憶させておき、ゲート信号生成手段８９は、乗算手段８８から出力されるフィードバック値に基づいてテーブルを参照し、ビット「１」の個数をテーブルから選択するようにしてもよい。
【００７２】
また、ゲート信号生成手段８９は、所定のビット数のゲート信号データ列に、求めた個数のビット「１」を正弦分布にて分散して割り付ける。その結果、ビット列の中央寄りには、ビット列の両端寄りよりも多くのビット「１」が割り付けられることになる。なお、ビット「１」の個数とビット列を対応付けたテーブルを予め記憶手段などに記憶させておき、ゲート信号生成手段８９は、ビット「１」の個数に基づいてテーブルを参照し、所定のビット列を選択するようにしてもよい。
【００７３】
なお、以上の二段階の処理を高速化するために、フィードバック値の範囲とビット列とを対応付けたテーブルを、予め記憶手段などに記憶させておき、ゲート信号生成手段８９は、乗算手段８８から出力されるフィードバック値に基づいてこのテーブルを参照し、所定のビット列を選択するようにしてもよい。
【００７４】
以上のような演算処理にて生成されるゲート信号データ列は、ゲート信号バッファ９０に書き込まれる。
【００７５】
第一ＤＡコンバータ９１は、入力電圧が負の電圧から正の電圧へ変化するゼロクロスタイミングを基準として、ゲート信号バッファ９０に記憶されているゲート信号データ列の各ビットの読み込みを開始する。また、周期ｔ毎に、ゲート信号バッファ９０の次のビットの値を読み込む。そして、読み込んだビットが「０」である場合には、直交変換用のゲート信号をローレベルとし、「１」である場合には、直交変換用のゲート信号をハイレベルとする。これにより、第三トランジスタ４１のゲートには、オン時間の割合が正弦分布に従った比率で変化するゲート信号が入力される。その結果、入力電圧が正の電圧である期間には、インバータ１７から一対の出力端子４，５へ、正弦波の正の半周期に相当する波形の出力電圧が出力される。
【００７６】
また、第二ＤＡコンバータ９２は、入力電圧が正の電圧から負の電圧へ変化するゼロクロスタイミングを基準として、ゲート信号バッファ９０に記憶されているゲート信号データ列の各ビットの読み込みを開始する。また、周期ｔ毎に、ゲート信号バッファ９０の次のビットの値を読み込む。そして、読み込んだビットが「０」である場合には、直交変換用のゲート信号をローレベルとする。「１」である場合には、直交変換用のゲート信号をハイレベルとする。これにより、第四トランジスタ４３のゲートには、オン時間の割合が正弦分布に従った比率で変化するゲート信号が入力される。その結果、入力電圧が負の電圧である期間には、インバータ１７から一対の出力端子４，５へ、正弦波の負の半周期に相当する波形の出力電圧が出力される。
【００７７】
このように、インバータ制御器７３の制御によって、第三トランジスタ４１から正弦波の正の半周期に相当する波形の出力電圧を出力させ、第四トランジスタ４３から正弦波の負の半周期に相当する波形の出力電圧を出力させることができる。
【００７８】
また、インバータ制御器７３は、負荷機器７の消費電力の増加などに起因して、出力電圧バッファ８２に記憶されている出力電圧の実効値に対する、インバータ１７の実際の出力電圧の実効値の差分電圧値が大きくなると、この差分電圧値の増加を抑制するように、ゲート信号データ列に含まれるビット「１」の個数を調節する。
【００７９】
その結果、インバータ１７からは、入力電圧と同期する品質の良い、すなわち歪やノイズの少ない交流電圧を、出力電圧として出力することができる。
【００８０】
なお、負荷機器７の消費電力とインバータ１７の出力電力とが釣り合っている状態でのゲート信号データ列は、負荷機器７へ供給する電力の大きさに応じたものが選択される。負荷機器７には、第一コンデンサ１４および第二コンデンサ１６に蓄電されている電荷に基づく電力が供給される。したがって、負荷機器７が消費する電力と負荷機器へ供給しようとする電力とが釣り合って安定しているときには、ゲート信号データ列に含まれるビット「１」の個数は、負荷機器７の消費電力に応じた数になる。負荷機器７の消費電力が大きければ、ビット「１」の個数が多いゲート信号データ列にて、安定することになる。
【００８１】
また、第一コンデンサ１４および第二コンデンサ１６に蓄電されている電荷がインバータ１７を介して負荷機器７へ供給されると、第一コンデンサ１４および第二コンデンサ１６の蓄電電圧は小さくなる。第一コンデンサ１４および第二コンデンサ１６の蓄電電圧、すなわちレールトゥレール電圧が小さくなると、それに基づいてインバータ１７から出力される出力電圧の振幅も小さくなってしまう。このような出力電圧の変動を抑制するために、レクチュファイヤ制御器７１は、このレールトゥレール電圧がたとえば約４００Ｖに安定するように、レクチュファイヤ１１を制御する。また、インバータ制御器７３は、出力電圧の実効値が目標とする実効値となるように、インバータ１７を制御する。
【００８２】
第一フィードバック係数レジスタ８５に記憶されるフィードバック係数は、消費電力変動や入力電力の正常な範囲内での変動に起因してレールトゥレール電圧の変動が生じたとしても、出力電圧が安定するように、なるべく大きな値とするのが望ましい。ただし、フィードバック係数が大きすぎると、レールトゥレール電圧の変動に対して過剰に補正をかけてしまい、場合によっては発振してしまう。その結果、出力電圧の品質は、かえって低下してしまうことになる。それを防止するために、第一フィードバック係数レジスタ８５に記憶させるフィードバック係数は、そのような発振を生じない程度に大きな値になっている。
【００８３】
ＤＳＰ２３は、さらに、これらレクチュファイヤ制御器７１、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御器７２およびインバータ制御器７３の動作を制御する制御本体７４と、時間を計測するタイマ７５と、を有する。無停電電源装置１は、バッテリ１９の劣化を報知するためのランプ２４を有する。制御本体７４には、入力電圧の検出値と、レールトゥレール電圧の検出値とが入力される。
【００８４】
次に、制御本体７４の制御に基づく、無停電電源装置１の全体の動作を説明する。
【００８５】
無停電電源装置１が起動されると、ＤＳＰ２３による制御が開始される。ＤＳＰ２３では、制御本体７４が入力電圧の監視を開始する。なお、起動時には、ＤＳＰ２３から各種のゲート信号は出力されていない。
【００８６】
制御本体７４は、入力電圧に基づいて一対の入力端子２，３に入力される交流電力が正常であると判断すると、レクチュファイヤ制御器７１に、交直変換用のゲート信号を出力させる。また、制御本体７４は、セレクタ８７に、第一フィードバック係数レジスタ８５を選択させるとともに、インバータ制御器７３に、直交変換用のゲート信号を出力させる。
【００８７】
レクチュファイヤ制御器７１は、レールトゥレール電圧がたとえば約４００Ｖに安定するように、レクチュファイヤ１１を制御する。
【００８８】
インバータ制御器７３は、出力電圧の実効値と目標出力電圧の実効値との差分に、通常時のフィードバック係数を乗算して、フィードバック値を生成する。また、フィードバック値に基づいてゲート信号データ列を生成し、このゲート信号データ列に基づくゲート信号を、第三トランジスタ４１および第四トランジスタ４３へ出力する。これにより、インバータ１７から出力される交流の出力電圧は、その実効値が目標出力電圧の実効値となるように制御される。
【００８９】
これにより、一対の入力端子２，３に入力される正常な交流電力は、レクチュファイヤ１１によってたとえば約４００Ｖの直流のレールトゥレール電圧へ変換された後、さらにインバータ１７によって所望の交流電圧へ変換される。この交流電圧が、一対の出力端子４，５から負荷機器７へ供給される。
【００９０】
また、図示外のバッテリ電圧検出器によって測定されるバッテリ１９の蓄電電圧が所望の電圧よりも低い場合には、制御本体７４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御器７２に充電用のゲート信号を出力させる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１８は、レールトゥレール電圧を充電電圧へ変換する。これにより、一対の入力端子２，３に入力される正常な交流電力の中の一部の電力で、バッテリ１９を充電することができる。
【００９１】
以上の常時インバータ給電制御を実施する一方で、制御本体７４は、入力電圧を監視しつづける。そして、この入力電圧に基づいて一対の入力端子２，３に入力される交流電力が正常ではないと判断すると、制御本体７４は、レクチュファイヤ制御器７１からの交直変換用のゲート信号の出力を禁止する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御器７２に、放電用のゲート信号を出力させる。
【００９２】
ＤＣ／ＤＣコンバータ制御器７２は、レールトゥレール電圧がたとえば約３５０Ｖに安定するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８を制御する。つまり、この場合、レールトゥレール電圧は、約４００Ｖから約３５０Ｖへ低下する。
【００９３】
インバータ制御器７３には、このレールトゥレール電圧の変動が、出力電圧の実効値の変動として入力される。インバータ制御器７３は、このレールトゥレール電圧の変動に追従して、第三トランジスタ４１および第四トランジスタ４３へ出力するゲート信号を変化させる。
【００９４】
これにより、レールトゥレール電圧がたとえば約４００Ｖから約３５０Ｖへ約５０Ｖ程度低下したとしても、インバータ１７から出力される出力電圧の実効値は、目標とする実効値に維持される。つまり、インバータ１７から出力される出力電圧は、安定している。
【００９５】
その結果、一対の入力端子２，３に入力される交流電力が正常ではなくなったとしても、一対の出力端子４，５から負荷機器７へは、バッテリ１９に蓄電されている蓄電電力に基づいて、安定した良好な品質の出力電圧が供給され続ける。
【００９６】
そして、入力電圧に基づいて一対の入力端子２，３に入力される交流電力が正常な状態に復帰した場合には、制御本体７４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御器７２からの放電用のゲート信号の出力を禁止する。また、レクチュファイヤ制御器７１に、交直変換用のゲート信号を出力させる。常時インバータ給電制御へ切り替えた後も、制御本体７４は、入力電圧の監視を継続する。
【００９７】
これにより、無停電電源装置１は、主に、一対の入力端子２，３に入力される入力電力を負荷機器７へ供給することになる。その結果、バッテリ１９の蓄電電力を必要以上に消費しないようにすることができ、バッテリ１９の短寿命化を効果的に抑制することができる。
【００９８】
なお、制御本体７４は、一対の入力端子２，３に入力される交流電力が正常な状態に復帰した後、必要に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御器７２に、充電用のゲート信号を出力させてもよい。
【００９９】
タイマ７５は、時間を計測する。このタイマ７５の計測時間は、制御本体７４に入力される。制御本体７４は、タイマ７５の計測時間が予め定めた期間になる度に、バッテリ１９のオンライン劣化判定モードを繰り返して実行する。
【０１００】
オンライン劣化判定モードでは、制御本体７４は、まず、入力電圧に基づいて判断される入力電力が正常であることを確認する。入力電力が正常ではない場合には、オンライン劣化判定モードへのモード切替を行わない。
【０１０１】
入力電力が正常であると判断すると、制御本体７４は、レクチュファイヤ制御器７１からの交直変換用のゲート信号の出力を禁止する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御器７２に、放電用のゲート信号を出力させる。この放電用のゲート信号は、新品のバッテリ１９がフル充電されている場合には、約３５０Ｖの放電電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ１８から出力されるものである。
【０１０２】
したがって、フル充電の新品のバッテリ１９がＤＣ／ＤＣコンバータ１８に接続されている場合には、レールトゥレール電圧は、たとえば約３５０Ｖになる。
【０１０３】
そして、制御本体７４は、レールトゥレール電圧の検出値あるいは検出値の変化に基づいて、バッテリ１９の劣化状態を判定する。バッテリ１９が劣化していると判定したら、ランプ２４を点灯させる。
【０１０４】
ランプ２４が点灯することで、無停電電源装置１のユーザは、バッテリ１９が劣化して交換する時期に来ていることを知ることができる。なお、バッテリ１９が劣化していると判定した場合に、制御本体７４は、その旨をたとえば通信回線などを介して、ユーザへ通知するようにしてもよい。
【０１０５】
ところで、このような無停電電源装置１に用いられているバッテリ１９は、経時的に劣化する。たとえば、充放電を繰り返すと、バッテリ１９の容量は、次第に小さくなる。そのため、バッテリ１９のフル充電時の電圧は、使用期間が長くなるほど、次第に小さくなる。特に、寿命となったバッテリ１９は、充電しても全く蓄電しないので、バッテリ１９の出力電圧は、０Ｖに近い電圧となってしまう。
【０１０６】
このようにバッテリ１９が劣化していると、上述した放電用のゲート信号でＤＣ／ＤＣコンバータ１８を動作させても、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８から出力される電圧は、所望の電圧、たとえば約３５０Ｖにはならず、約３５０Ｖよりも低い電圧になる。特に、バッテリ１９の寿命が尽きている場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８から出力される電圧は、０Ｖあるいはそれに近い電圧になる。
【０１０７】
制御本体７４は、オンライン劣化判定モードを開始する際に、入力電力が正常であることを確認している。そのため、少なくともオンライン劣化判定モードを開始した直後には、レクチュファイヤ１１には、正常な入力電圧が入力されている可能性が高い。一方の入力端子２は、第一ダイオード３３を介して第一コンデンサ１４に接続されている。そのため、交直変換用のゲート信号が入力されていないにもかかわらず、レクチュファイヤ１１は、第一コンデンサ１４を、入力電圧の正の振幅値まで充電することができる。同様に、レクチュファイヤ１１は、第二コンデンサ１６を、入力電圧の負の振幅値まで充電することができる。
【０１０８】
したがって、バッテリ１９が劣化している場合、レクチュファイヤ１１の動作を停止し、且つ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８を動作させているにもかかわらず、レールトゥレール電圧は、レクチュファイヤ１１の出力電圧（整流電圧）となる。このときのレクチュファイヤ１１の出力電圧は、たとえば入力電圧の振幅が約１４０Ｖである場合には、その二倍の電圧である約２８０Ｖとなる。
【０１０９】
その結果、バッテリ１９が劣化している場合、オンライン劣化判定モードを開始すると、レールトゥレール電圧は、たとえば約４００Ｖから約２８０Ｖまで、瞬時に降下することになる。
【０１１０】
そのため、制御本体７４は、オンライン劣化判定モードに切り替えた直後から、レールトゥレール電圧の瞬時変化値を監視する。なお、レールトゥレール電圧の瞬時変化値は、たとえば、直前のレールトゥレール電圧をレジスタに記憶させるとともに、このレジスタの値から現在のレールトゥレール電圧を減算することで、得ることができる。
【０１１１】
そして、この瞬時変化値がたとえば１００Ｖ以上の値になったら、制御本体７４は、セレクタ８７に、第二フィードバック係数レジスタ８６を選択させる。第二フィードバック係数レジスタ８６には、第一フィードバック係数レジスタ８５よりも大きな値のフィードバック係数が記憶されている。
【０１１２】
したがって、乗算手段８８から出力されるフィードバック値は、上述したレールトゥレール電圧の急激な変化によって出力電圧の実効値が大きく変化してしまう前に、大きな値へ変化する。その結果、ゲート信号データ列に含まれるビット「１」の個数が増えて、インバータ１７は、より多くの直流電力を出力電力へ変換する。
【０１１３】
その結果、バッテリ１９が劣化していて、オンライン劣化判定モードへ切り替えた直後にレールトゥレール電圧がたとえば約４００Ｖから約２８０Ｖまで瞬時に降下することがあったとしても、その検出に基づいて直ちにフィードバック係数を大きな値に切り替えることができる。そのため、インバータ１７は、フィードフォワード的にレールトゥレール電圧の低下を補償するように制御されるので、出力電圧の実効値の変動を効果的に抑え込むことができる。そして、バッテリ１９が劣化している場合であっても、出力電圧の品質を所望の品質に維持することができる。
【０１１４】
また、オンライン劣化判定モードを中止する場合、制御本体７４は、セレクタ８７に第二フィードバック係数レジスタ８６を選択させるとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御器７２からの放電用のゲート信号の出力を禁止し、レクチュファイヤ制御器７１に、交直変換用のゲート信号を出力させる。
【０１１５】
これにより、オンライン劣化判定モードは中止される。レクチュファイヤ１１から出力される直流電力で、レールトゥレール電圧は、元の電圧、たとえば約４００Ｖに復帰する。
【０１１６】
その際、セレクタ８７に第二フィードバック係数レジスタ８６を選択させてから、入力電圧の２サイクルに相当する時間を経過したら、制御本体７４は、セレクタ８７に第一フィードバック係数レジスタ８５を選択させる。
【０１１７】
これにより、オンライン劣化判定モードに切り替えてから、それを中断してレールトゥレール電圧が元の電圧、たとえば約４００Ｖに復帰するまでの期間においては、通常よりも大きな値の第二フィードバック係数レジスタ８６のフィードバック係数を使用することになる。その結果、インバータ１７は、この間に生じるレールトゥレール電圧の大きく且つ急激な低下および上昇に対応して、出力電圧の品質を維持することができる。
【０１１８】
しかも、レールトゥレール電圧が元の電圧、たとえば約４００Ｖに戻ってからは、第一フィードバック係数レジスタ８５のフィードバック係数を使用する。そのため、第二フィードバック係数レジスタ８６のフィードバック係数をそのまま利用することに起因して発生する出力電圧の発振を抑制することができる。また、正常時において、レールトゥレール電圧に含まれるノイズ成分に対して過剰に反応して、出力電圧が過敏に反応してしまわないようにすることができる。
【０１１９】
このように通常の動作モードへ復帰した後、制御本体７４は、バッテリ交換が必要であることを示すランプ２４を点灯させる。
【０１２０】
以上のように、この実施の形態に係る無停電電源装置１では、制御本体７４は、バッテリ１９のオンライン劣化判定モードを周期的に実行する。このバッテリ１９のオンライン劣化判定モードでは、レクチュファイヤ１１のトランジスタ３２，３４は、動作を停止し、入力電圧を整流したたとえば約２８０Ｖの整流電圧を出力する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８は、劣化していないバッテリ１９との組合せにおいて整流電圧よりも高いたとえば約３５０Ｖの電圧を出力する。
【０１２１】
そして、制御本体７４は、レクチュファイヤ１１のトランジスタ３２，３４の動作を停止する前後におけるレールトゥレール電圧の変化量に基づいて、バッテリ１９の劣化を判定する。これにより、バッテリ１９の寿命が尽きている場合、レクチュファイヤ１１のトランジスタ３２，３４の動作を停止した直後に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８の出力電圧が整流電圧よりも低くなってしまうほどに劣化したバッテリ１９について、劣化していると判定することができる。
【０１２２】
また、制御本体７４は、レクチュファイヤ１１のトランジスタ３２，３４の動作を停止する前後におけるレールトゥレール電圧の変化量に基づいてバッテリ１９が劣化していると判定しない場合には、さらに、そのレクチュファイヤ１１を停止した状態でのレールトゥレール電圧の変化に基づいてバッテリ１９の劣化を判定する。
【０１２３】
レールトゥレール電圧の変化量に基づいてバッテリ１９の劣化を判定する方法としては、たとえば、以下の方法がある。まず、バッテリ１９の出力電圧がバッテリ１９出力へ切り替えたときの電圧の５０％の電圧まで放電させる。そして、その放電がなされる放電時間をタイマ７５で測定する。放電時間が所定の時間よりも短い場合には、バッテリ１９が劣化していると判定する。他にもたとえば、以下の方法がある。バッテリ１９を、その出力電圧がバッテリ１９出力へ切り替えたときの電圧の７０％程度の電圧となるまで放電させる。その後、バッテリ１９から所定の電流値だけ放電させ、その前後のバッテリ１９の出力電圧を測定する。この前後のバッテリ１９の出力電圧の変化量を先の電流値で除算して、バッテリ１９の内部抵抗値を算出する。この算出した内部抵抗値が所定の抵抗値よりも大きい場合には、バッテリ１９が劣化していると判定する。
【０１２４】
これにより、レクチュファイヤ１１のトランジスタ３２，３４の動作を停止した直後にＤＣ／ＤＣコンバータ１８の出力電圧が整流電圧よりも低くなってしまうほどには劣化していないが、本来交換した方が良いほどに劣化しているバッテリ１９について、劣化していると判定することができる。
【０１２５】
また、レクチュファイヤ１１は整流電圧を出力しているので、バッテリ１９が劣化していてＤＣ／ＤＣコンバータ１８の出力電圧が低くなったとしても、レールトゥレール電圧は、最低でもこのレクチュファイヤ１１が出力する整流電圧に維持される。インバータ１７は、この整流電圧を交流電圧へ変換する。
【０１２６】
その結果、オンライン劣化判定モードでは、レクチュファイヤ１１のトランジスタ３２，３４を動作させないため、交流電源６側への回生電流を防止することができる。しかも、インバータ１７から出力電力を出力するオンライン状態を維持したまま、バッテリ１９の劣化判定を行うことができる。そして、バッテリ１９の寿命が尽きている場合、レクチュファイヤ１１のトランジスタ３２，３４を停止した直後に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８の出力電圧が整流電圧よりも低くなってしまうバッテリ１９と、そのような変化を生ずるほどは劣化していないバッテリ１９との両方について、バッテリ１９の劣化を判定することができる。
【０１２７】
また、この実施の形態に係る無停電電源装置１では、制御本体７４は、レクチュファイヤ１１による交直変換動作を停止した場合であって、その停止の前後におけるレールトゥレール電圧の変化量が所定の変化量以上である場合には、インバータ１７に、第二フィードバック係数レジスタ８６を選択させる。これにより、インバータ１７に、直流電圧低下に対する補償処理を行わせることができる。
【０１２８】
したがって、バッテリ１９が劣化していて、レクチュファイヤ１１のトランジスタ３２，３４の動作を停止した直後にレール配線の電圧が大きく変化しても、インバータ１７から出力される出力電圧の変化を効果的に抑制することができる。つまり、バッテリ劣化判定時において、出力電圧の安定性および品質を維持することができる。
【０１２９】
また、直流電圧低下補償処理をしない場合のインバータ１７の応答特性は、通常時にはセレクタ８７が第一フィードバック係数レジスタ８５を選択しているため、インバータ１７の出力電圧が発振しない程度の応答特性とすることができる。その結果、通常時のインバータ１７の応答特性は、出力電圧の安定性および品質を確保できる特性にすることができる。
【０１３０】
その結果、通常時およびバッテリ判定時の全体にわたって、出力電圧の安定性および品質を確保することができる。
【０１３１】
なお、制御本体７４が、レクチュファイヤ１１のトランジスタ３２，３４の動作を停止した場合に、その停止直後においてレールトゥレール電圧が所定の電圧（たとえば約３００Ｖ）以下になった場合には、インバータ１７に、直流電圧低下補償処理を行わせるようにしてもよい。この場合にも、同様の出力電圧の安定性の効果を期待することができる。
【０１３２】
また、この実施の形態に係る無停電電源装置１では、制御本体７４は、バッテリ１９の劣化を判定するためにレクチュファイヤ１１のトランジスタ３２，３４の動作を停止する前に、一対の入力端子２，３に入力される交流電力が正常であることを確認ている。そして、この交流電力が正常でない場合には、レクチュファイヤ１１のトランジスタ３２，３４の動作の停止をしない。
【０１３３】
したがって、レクチュファイヤ１１のトランジスタ３２，３４の動作を停止した場合には、その直前に入力電圧が正常であることを常に確認していることになるので、レール配線の電圧は、最低でも整流電圧を維持することになる。したがって、バッテリ１９が劣化していたとしても、インバータ１７は交流電力を出力し続けることができ、オンライン状態を維持することができる。
【０１３４】
この実施の形態に係る無停電電源装置１では、オンライン劣化判定モードにおいて、まず、入力電圧に基づいて判断される入力電力が正常であることを確認し、入力電力が正常ではない場合には、オンライン劣化判定モードへのモード切替を止めている。これにより、入力電圧が停電などの異常な状態になっているときに、バッテリ１９の劣化判定のために交直用トランジスタを停止してしまうことを防止することができる。つまり、バッテリ１９の劣化判定のために交直用トランジスタを停止したときに入力電圧の異常のために、レール配線の電圧が異常に低くあるいは無くなってしまうことをほぼ防止することができる。その結果、インバータ１７から交流電圧を出力するオンライン状態を、ほぼ確実に維持することができる。
【０１３５】
以上の実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の例であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変形、変更が可能である。
【０１３６】
たとえば、この実施の形態では、レールトゥレール電圧の電圧降下量に基づいて、バッテリ１９の劣化状態を判定している。この他にもたとえば、レールトゥレール電圧が、レクチュファイヤ１１の整流電圧であるか否かに基づいて、バッテリ１９が劣化しているか否かを判定してもよい。さらにたとえば、レクチュファイヤ１１のトランジスタ３２，３４の動作を停止した後のレールトゥレール電圧が、交換が不要なバッテリ１９ではありえない電圧以下、たとえば３００Ｖ以下であるか否かに基づいて、バッテリ１９が劣化しているか否かを判定してもよい。
【０１３７】
上記実施の形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８の正側トランジスタ５４を介して、バッテリ１９の充電電圧に基づく放電電圧を、一対のレール配線１３，１５へ供給している。この他にもたとえば、コンデンサ５１と第一レール配線１３との間に、直直用ダイオードとしてのダイオードを設け、このダイオードを介して、放電電圧を一対のレール配線１３，１５へ供給するようにしてもよい。
【０１３８】
【発明の効果】
本発明では、交直変換器に対して複雑な制御を行うことなく、直交変換器から交流電圧を出力するオンライン状態を維持し、しかも、その状態でバッテリの劣化を判定することがてきる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る無停電電源装置を示す回路図である。
【図２】図１中のＤＣ／ＤＣコンバータの構成を示す回路図である。
【図３】図１中のインバータ制御器を示す回路図である。
【符号の説明】
２  一方の入力端子（入力端子）
３  他方の入力端子（入力端子）
１１  レクチュファイヤ（交直変換器）
１３  第一レール配線（レール配線）
１４  第一コンデンサ（コンデンサ）
１５  第二レール配線（レール配線）
１６  第二コンデンサ（コンデンサ）
１７  インバータ（直交変換器）
１８  ＤＣ／ＤＣコンバータ（直直変換器）
１９  バッテリ
２０  第一検出器（入力電圧検出器）
２１  第二検出器（直流電圧検出器）
２３  ＤＳＰ（制御手段）
３１  入力コイル
３２  第一トランジスタ（交直用トランジスタ）
３３  第一ダイオード（交直用ダイオード）
３４  第二トランジスタ（交直用トランジスタ）
３５  第二ダイオード（交直用ダイオード）
５４  正側トランジスタ（直直用トランジスタ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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