(57)【要約】【課題】２方式の電源の供給が可能な無線装置用の無停電電源装置で、負荷容量が増大しても無停電電源装置に冷却ファンや熱交換機等を必要としない信頼性の高い無停電電源装置を提供することを提供すること。【解決手段】商用交流電源を負荷に出力する交流電力出力手段と、バッテリーに充電を行うバッテリー充電手段と、商用交流電源の電圧低下もしくは停電を検出する入力電圧検出手段と、前記バッテリーの直流電力を負荷に出力する直流電力出力手段とを備えて、商用交流電源が通電された状態では、負荷に対して商用交流電源を供給し、前記入力電圧検出手段により前記商用交流電源の電圧低下又は停電を検出した場合には、バッテリーからの直流電力を直接負荷に供給するようにする。【選択図】　　図１
2004040857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用交流電源の電圧低下もしくは停電時にバッテリーにより負荷に電力を供給する無停電電源装置において、前記商用交流電源の交流電力を負荷に出力する交流電力出力手段と、前記バッテリーに充電を行うバッテリー充電手段と、前記商用交流電源の電圧低下もしくは停電を検出する入力電圧検出手段と、前記バッテリーの直流電力を負荷に出力する直流電力出力手段とを備えたことを特徴とする無停電電源装置。
【請求項２】
前記商用交流電源の通電時には、前記交流電力出力手段の商用交流電源からの交流電力を負荷に供給し、前記入力電圧検出手段により前記商用交流電源の電圧低下又は停電を検出した場合には、前記交流電力出力手段から前記直流電力出力手段に切り替えて前記バッテリーの直流電力を負荷に出力することを特徴とする請求項１記載の無停電電源装置。
【請求項３】
商用交流電源の電圧低下もしくは停電時にバッテリーにより負荷に電力を供給する無停電電源装置において、前記商用交流電源の電圧低下もしくは停電を検出する入力電圧検出手段と、前記バッテリーの充電及び負荷への直流電力の供給並びにバッテリーからの直流を交流に変換する双方向インバータ手段と、前記商用交流電源又は前記双方向インバータ手段からの交流電力を負荷に出力する交流電力出力手段と、前記双方向インバータ手段又はバッテリーからの直流電力を負荷に出力する直流電力出力手段と、前記入力電圧検出手段からの信号により前記双方向インバータ手段の出力を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする無停電電源装置。
【請求項４】
前記商用交流電源の通電時には、前記交流電力出力手段の商用交流電源からの交流電力及び前記直流電力出力手段の双方向インバータ手段からの直流電力を負荷に供給し、前記入力電圧検出手段による前記商用交流電源の電圧低下検出もしくは停電の検出時に、前記交流電力出力手段の前記双方向インバータ手段からの交流電力及び前記直流電力出力手段のバッテリーからの直流電力を負荷に出力することにより、商用交流電源の通電時及び停電時に交流電力及び直流電力を負荷に供給することが可能であること特徴とする請求項３記載の無停電電源装置。
【請求項５】
前記バッテリーの終止電圧をチェックして、前記バッテリーの過放電を防止するバッテリー過放電防止手段を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項３記載の無停電電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オフライン方式の無停電電源装置に関し、特に、負荷容量が増大しても運転時の発熱量が少なく、また、停電時にも交流及び直流を負荷に供給することが可能な無停電電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、無線基地局に設置されている無線装置、ブースター等は、入力電源としてＡＣ１００Ｖ及びＤＣ４８Ｖの２方式の電源を使用することが可能となっている。すなわち、無線装置等の電源は、ＡＣ１００Ｖのみでの使用又はＤＣ４８Ｖのみでの使用、もしくはＡＣ１００ＶとＤＣ４８Ｖとを切り替えて使用することができるようになっている。無線基地局の無線装置等には、商用電源の停電発生時でもバックアップ用のバッテリーにより電源を継続して供給することができる無停電電源装置が接続されている。無線装置の入力電源の供給は、ＡＣ及びＤＣの２方式の電源供給が可能であるため、無線装置の無停電電源装置は、ＤＣ電源を供給する直流出力方式とＡＣ電源を供給する交流出力方式とが使用されている。
【０００３】
以下に、直流出力方式及び交流出力方式の無停電電源装置について図７乃至図８を用いて説明する。図７は、直流出力方式の無停電電源装置３０のブロック図を示したものである。図８は、交流出力方式の無停電電源装置３１のブロック図を示したものである。図７に示すように直流出力方式の無停電電源装置３０は、外部の商用交流電源２から入力された交流を直流に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ３４と、直流を蓄電するバッテリー５とで構成されている。ＡＣ／ＤＣコンバータ３４で変換された直流電力は無線装置等の負荷１７及び直流を蓄電するバッテリー５に供給される。直流出力方式の無停電電源装置３０は、商用交流電源２が通電された状態では、ＡＣ／ＤＣコンバータ３４の直流電力が負荷１７に供給される。また、停電時はバッテリー５からの直流電力が負荷１７に供給するように構成されている。
【０００４】
図８に示すように交流出力方式の無停電電源装置３１は、外部の商用交流電源２から入力された交流を直流に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ３４と、直流を蓄電するバッテリー５と、直流を交流に変換するＤＣ／ＡＣインバータ３５とで構成されている。交流出力方式の無停電電源装置３１は、商用交流電源２が通電された状態では、商用交流電源２がＡＣ／ＤＣコンバータ３４で直流電力に変換されて、変換された直流電力がＤＣ／ＡＣインバータ３５に入力されて、ＤＣ／ＡＣインバータ３５からの交流電力が負荷１７に供給される。また、停電時はバッテリー５からの直流電力をＤＣ／ＡＣインバータ３５に出力して、ＤＣ／ＡＣインバータ３５の交流電力が負荷１７に供給するように構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
無線基地局に設置されている無線装置、ブースターの無停電電源装置は、一般に屋外に設置されている。無線装置の消費電力が大きかったり、負荷容量が増大すると、無停電電源装置の発熱量も増大する。このため、無停電電源装置の筐体に冷却ファンや熱交換機を装備する必要がある。しかしながら、無停電電源装置は屋外に設置されているため、設置環境に影響を受けやすい。例えば、塩害、風雨等により、冷却ファンや熱交換機の寿命が短くなり、信頼性が低下してしまう。このため、保守点検の回数を増やす必要があるためメンテナンスの費用が増大する。また、冷却ファンや熱交換機を備えているため無停電電源装置の外形が大きくなっている。さらに、無線基地局には、複数の装置が設置されており、それぞれに無停電電源装置を接続する必要がある。このため、無停電電源装置の設置面積も増大してしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、２方式の電源の供給が可能な無線装置等で、負荷の容量が増大しても無停電電源装置に冷却ファンや熱交換機等を必要としない信頼性の高い無停電電源装置を提供することを目的とする。また、入力電源方式の異なる複数の装置に電源を供給することが可能な無停電電源装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による無停電電源装置は、商用交流電源の電圧低下もしくは停電時にバッテリーにより負荷に電力を供給する無停電電源装置において、前記商用交流電源の交流電力を負荷に出力する交流電力出力手段と、前記バッテリーに充電を行うバッテリー充電手段と、前記商用交流電源の電圧低下もしくは停電を検出する入力電圧検出手段と、前記バッテリーの直流電力を負荷に出力する直流電力出力手段とを備えたものである。
【０００８】
また、本発明による無停電電源装置は、前記商用交流電源の通電時には、前記交流電力出力手段の商用交流電源からの交流電力を負荷に供給し、前記入力電圧検出手段により前記商用交流電源の電圧低下又は停電を検出した場合には、前記交流電力出力手段から前記直流電力出力手段に切り替えて前記バッテリーの直流電力を負荷に出力するようにしたものである。
【０００９】
また、本発明による無停電電源装置は、商用交流電源の電圧低下もしくは停電時にバッテリーにより負荷に電力を供給する無停電電源装置において、前記商用交流電源の電圧低下もしくは停電を検出する入力電圧検出手段と、前記バッテリーの充電及び負荷への直流電力の供給並びにバッテリーからの直流を交流に変換する双方向インバータ手段と、前記商用交流電源又は前記双方向インバータ手段からの交流電力を負荷に出力する交流電力出力手段と、前記双方向インバータ手段又はバッテリーからの直流電力を負荷に出力する直流電力出力手段と、前記入力電圧検出手段からの信号により前記双方向インバータ手段の出力を制御する制御手段とを備えたものである。
【００１０】
また、本発明による無停電電源装置は、前記商用交流電源の通電時には、前記交流電力出力手段の商用交流電源からの交流電力及び前記直流電力出力手段の双方向インバータ手段からの直流電力を負荷に供給し、前記入力電圧検出手段による前記商用交流電源の電圧低下検出もしくは停電の検出時に、前記交流電力出力手段の前記双方向インバータ手段からの交流電力及び前記直流電力出力手段のバッテリーからの直流電力を負荷に出力することにより、商用交流電源の通電時及び停電時に交流電力及び直流電力を負荷に供給するようにしたものである。
【００１１】
また、本発明による無停電電源装置は、前記バッテリーの終止電圧をチェックして、前記バッテリーの過放電を防止するバッテリー過放電防止手段を備えたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明による無停電電源装置について図１乃至図６を用いて説明する。図１は、本発明による第１の実施の形態としての無停電電源装置の構成を示すブロック図、図２は、商用交流電源の通電時の蓄電器の動作を説明する図、図３は、無停電電源装置の制御部に於ける停電検出時の制御及びバッテリーの制御のフローチャートを示す図、図４は、本発明による第２の実施の形態としての無停電電源装置の構成を示すブロック図、図５は、商用交流電源の通電時及び停電時に交流及び直流電力の出力が可能な第３の実施の形態としての無停電電源装置の構成を示すブロック図、図６は、無停電電源装置のＤＣ／ＡＣインバータとしての双方向インバータの動作を説明する図である。
【００１３】
図１に示すように、第１の実施の形態としての無停電電源装置１は、外部の商用交流電源２より交流が入力されて負荷１７に交流電力を出力する交流電力出力手段としての電源トランス３と、商用交流電源２の電源トランス３への電源供給を遮断する入力リレー１２と、バッテリー５を充電するバッテリー充電手段としての充電器７と、充電器７からの直流を蓄電して直流電力を負荷に出力する直流電力出力手段としてのバッテリー５と、バッテリー５の直流の出力を遮断する出力リレー１３と、負荷１７に電源を供給する電源出力コネクタ１６と、商用交流電源２の電圧の大きさを検出する入力電圧検出部８と、制御部１５とで構成されている。また、入力電圧検出部８と制御部１５とで商用交流電源の電圧低下もしくは停電を検出する入力電圧検出手段を構成している。
【００１４】
図１に示す電源トランス３は、一次側に入力された商用交流電源２を二次側より電源出力コネクタ１６から負荷１７に交流電力の供給を行う。また、電源トランス３には充電器７が接続されており、通常時は、電源トランス３は充電器７に電力を供給するようになっている。電源トランス３への商用交流電源２の通電は、入力リレー１２により行われる。入力リレー１２は、商用交流電源２の電源トランス３への電源供給を遮断するリレーであり、制御部１５によって動作が制御されている。
【００１５】
充電器７は電源トランス３からの交流を直流に変換してバッテリー５を充電するするものである。バッテリー５は、商用交流電源２が通電された状態では、充電器７により充電される。また、バッテリー５は、商用交流電源２が停電した場合に、電源出力コネクタ１６から負荷１７に直流電力の供給を行う。電源出力コネクタ１６は、交流電源及び直流電源を負荷１７に供給するためのコネクタである。出力リレー１３は、バッテリー５の直流電力の出力を遮断するリレーであり、商用交流電源２が通電された状態では、バッテリー５及び充電器７からの直流電力を遮断して負荷１７に供給しないようになっており、制御部１５によって動作が制御されている。なお、負荷１７としての無線装置等が交流及び直流で動作可能であり、交流入力時には直流を遮断する機能を有するものは、出力リレー１３を設ける必要がないため、出力リレー１３を使用しなくてもよい。
【００１６】
以下に、図２を用いて図１に示す充電器７の動作を詳述する。充電器７は、スイッチング素子としてのＦＥＴ（図２に示すＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５）、ダイオード（図２に示すＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５）インダクター（図２に示すＬ１，Ｌ２）とコンデンサ（図２に示すＣ１）からなりＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４でブリッジ回路を構成している。ＦＥＴ（Ｑ１、Ｑ２）はダイオード（Ｄ１、Ｄ）のみで構成してもよい。なお、実施の形態としてＦＥＴで構成しているが、他のトランジスタ、例えばバイポーラトランジスタで構成してもよい。
【００１７】
商用交流電源２を使用している場合は、電源トランス３は負荷１７に電力を供給しつつ、充電器７にも電力を供給する。電源トランス３からの電力は、コンデンサ（Ｃ１）、インダクター（Ｌ１，Ｌ２）を通って、ＦＥＴ（Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４）からなるブリッジ回路に供給される。また、ブリッジ回路には、バッテリー５が接続されている。ブリッジ回路の各ＦＥＴのゲートは制御部１５に接続されており、制御部１５は各ＦＥＴをスイッチングする信号を出力する。各ＦＥＴをスイッチングすることにより、蓄電器として動作する。
【００１８】
図２に示すように、制御部１５がＦＥＴ（Ｑ１），ＦＥＴ（Ｑ２）を常時オン状態に設定して、ＦＥＴ（Ｑ３），ＦＥＴ（Ｑ４）をスイッチングすることによりバッテリー５が充電される。すなわち、ＦＥＴ（Ｑ３），ＦＥＴ（Ｑ４）をオンすることにより、インダクター（Ｌ１），コンデンサ（Ｃ１），インダクター（Ｌ２），ＦＥＴ（Ｑ３），ＦＥＴ（Ｑ４）で短絡回路が形成されて、インダクター（Ｌ１，Ｌ２）にエネルギーが蓄積される。ＦＥＴ（Ｑ３），ＦＥＴ（Ｑ４を）をオフすることにより、インダクター（Ｌ１，Ｌ２）に蓄積されたエネルギーと、電源トランス３から供給される電圧とが重畳されてバッテリー５を充電する。バッテリー５への充電電流は、図２に示すａの１点鎖線の経路（ダイオード（Ｄ１）、ダイオード（Ｄ４））及びｂの２点鎖線の経路（ダイオード（Ｄ２）、ダイオード（Ｄ３））で流れる。
【００１９】
なお、ＦＥＴ（Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４）とコンデンサ（Ｃ１）、インダクター（Ｌ１，Ｌ２）とで昇圧コンバータを形成している。
【００２０】
また、図２に示すＦＥＴ（Ｑ５）は、バッテリー５から負荷１７（図１に示す）への出力を遮断するためのものであり、バッテリー５の過放電を防止するためのものである。図２に示すＦＥＴ（Ｑ５）と制御部１５によりバッテリー過放電防止手段を構成している。
【００２１】
次に、図１に示す入力電圧検出部８及び制御部１５について説明する。図１に示す入力電圧検出部８は、商用交流電源２の入力電圧を降圧する検出トランス８ａと、検出トランス８ａからの出力電圧を全波整流する直流出力８ｂから構成される。入力電圧検出部８は、商用交流電源２の電圧を全波整流して制御部１５へ出力するようになっている。
【００２２】
図１に示す制御部１５は、ＣＰＵ（中央処理装置）を内蔵したマイクロコンピュータ（図示せず）を中心に構成されており、マイクロコンピュータの入出力部により外部からの信号の読み込み及び外部への信号を出力するようになっている。また、制御部１５には、バッテリー５の直流電圧を検出するためのバッテリー電圧検出部（図示せず）が設けられている。
【００２３】
入力電圧検出部８及びバッテリー電圧検出部から出力される信号はアナログ信号であるため、マイクロコンピュータの入出力部のＡ／Ｄコンバータにより、アナログ信号をデジタル値に変換するように構成されている。マイクロコンピュータ上の記憶装置（メモリ）は、無停電電源装置１の停電の検出、入力リレー１２、出力リレー１３等の制御を行う制御用のプログラムを記憶している。また、制御部１５は、バッテリー５より電源が常時供給されているため、停電時でも動作するようになっている。
【００２４】
次に、上記構成よりなる無停電電源装置１の制御部１５での停電検出制御について説明する。商用交流電源２に停電が発生すると、商用交流電源２の入力電圧が低下する。商用交流電源２の入力電圧は、入力電圧検出部８からの信号により制御部１５で監視されており、商用交流電源２の入力電圧が８５（Ｖ）以下の状態になった場合に、制御部１５は停電と判断する。
【００２５】
以下に、商用交流電源２の電圧低下又は停電検出時の無停電電源装置１の制御部１５に内蔵したマイクロコンピュータの制御の処理手順を図３に示すフローチャートで説明する。図３示すように、最初にマイクロコンピュータのＣＰＵは、ソフトウェア処理上で使用する記憶装置に割り当てられた停電検出用フラッグ（Ｆｄ）に“０（ゼロ）”を書き込み初期化する（ステップＳ１）。次に、入力電圧検出部８からの商用交流電源２の入力波形のデータをサンプリングして読み込みを行う（ステップＳ２）。読み込んだ商用交流電源２の入力波形のサンプリングデータより、商用電圧実効値（Ｖｍ）を算出する（ステップＳ３）。次に、算出したＶｍと前もって設定した電圧基準値（Ｖｓ実施例では８５Ｖ）との比較を行って、Ｖｍが電圧基準値よりも小さいかを判断する（ステップＳ４）。Ｖｍが電圧基準値（Ｖｓ）よりも高い場合は、停電検出用フラッグ（Ｆｄ）が“１”であるかをチェックして（ステップＳ５）、Ｆｄ＝１の場合には、すなわち、入力リレー１２が既に“ＯＮ”している場合には、ステップＳ２に移行する。Ｆｄ＝０の場合には、入力リレー１２を“ＯＮ”にするように信号を出力する（ステップＳ６）。入力リレー１２を“ＯＮ”した後に、出力リレー１３を“ＯＦＦ”にするように信号を出力する（ステップＳ７）。次に、停電検出用フラッグ（Ｆｄ）を“１”に設定する（ステップＳ８）。Ｖｍが電圧基準値（Ｖｓ）よりも低い場合は、商用交流電源２の電圧低下又は停電と判断して、停電検出用フラッグ（Ｆｄ）が“０”であるかをチェックする（ステップＳ９）。Ｆｄ＝０の場合には、すなわち、入力リレー１２が既に“ＯＦＦ”している場合には、ステップＳ１３に移行する。Ｆｄ＝１の場合には、入力リレー１２を“ＯＦＦ”にするように信号を出力する（ステップＳ１０）。入力リレー１２を“ＯＦＦ”した後に、出力リレー１３を“ＯＮ”にするように信号を出力する（ステップＳ１１）。次に、停電検出用フラッグ（Ｆｄ）を“０”に設定する（ステップＳ１２）。入力リレー１２を“ＯＦＦ”にすることにより、商用交流電源２からの電源トランス３への交流電力が遮断され、出力リレー１３を“ＯＮ”にすることにより、バッテリー５からの直流電力が負荷１７に供給される。
【００２６】
次に、バッテリー電圧検出部よりデータをサンプリングして（ステップＳ１３）、サンプリングしたデータ（Ｖ）が基準電圧（Ｖｓ２）以上であるかをチェックする（ステップＳ１４）。サンプリングデータ（Ｖ）が基準電圧（Ｖｓ２）以上である場合には、バッテリー５が正常状態であると判断して、ステップＳ２に移行する。サンプリングデータ（Ｖ）が基準電圧（Ｖｓ２）未満の場合には、バッテリー５が終止電圧状態であると判断して、バッテリー５の過放電を防止するために、バッテリー５の出力回路を遮断する（ステップＳ１５）。バッテリー５の出力の遮断は、図２に示すＦＥＴ（Ｑ５）を“ＯＦＦ”することによって行われる。
【００２７】
以上述べたように、第１の実施の形態としての無停電電源装置１は、商用交流電源２が通電された状態では、負荷１７に対して商用交流電源２が出力される。また、停電時は、バッテリー５からの直流電力が直接負荷１７に供給される。バッテリー５からの直流電力を直接負荷１７に供給しているため、インバータ等が必要ない。また、充電器７の容量は、バッテリー５のみに電源を供給するため、バッテリー５容量の１／５程度であればよい。このため、無停電電源装置１の発熱量を少なくすることができる。
【００２８】
また、本発明の無停電電源装置１は、商用交流電源２の電圧低下もしくは停電時の処理について述べたが、例えば、入力電圧が上昇したときにも、判定の電圧基準値を変えることにより、容易に電圧異常を検出することができるため、常に、負荷１７に安定した電力を供給することが可能となる。
【００２９】
次に、電源トランスを使用していない第２の実施の形態としての無停電電源装置１のブロック図を図４に示す。図４に示すように、第２の実施の形態としての無停電電源装置１は、商用交流電源２の負荷１７への電源供給を遮断する入力リレー１２と、商用交流電源２からの交流を直流に変換してバッテリー５を充電する充電器７と、充電器７からの直流を蓄電して直流電力を負荷１７に出力するバッテリー５と、商用交流電源２の電圧の大きさを検出する入力電圧検出部８と、負荷１７に電源を供給する電源出力コネクタ１６と、バッテリー５の直流電力の出力を遮断する出力リレー１３と、制御部１５とで構成されている。
【００３０】
図４に示すように、商用交流電源２の通電時は、商用交流電源２を直接負荷１７に電力を供給する。また、停電時は、バッテリー５からの直流電圧がインバータを経由することなく直接負荷１７に供給される。なお、充電器７の構成は、図２に示したものと同一であり、また、制御部は、図３に示す制御部１５の制御のフローチャートと同一の動作を行うようになっている。充電器７の容量は、バッテリー５のみに電源を供給するため、バッテリー５容量の１／５程度であればよい。第２の実施の形態としての無停電電源装置１は、電源トランスを使用しないため、装置を軽量小型化することができ、また、装置の部品点数を減らすことができるため、コストダウンが可能となる。また、無停電電源装置１からの発熱量を減らすことができるため、冷却装置が不要となる。
【００３１】
また、第１及び第２の実施の形態としての無停電電源装置１は、回路における損出が少ないため、変換効率は９５％以上である。さらに、変換効率は負荷の容量に依存しないため小容量から大容量までの対応が可能となる。なお、従来の無停電電源装置の変換効率は８０％から９０％程度であり、変換効率は負荷の容量の影響を受けやすい。
【００３２】
また、第１及び第２の実施の形態としての無停電電源装置１は、変換効率が良いので、バッテリーのバックアップ時間が従来の無停電電源装置よりも長くなる。
【００３３】
【実施例】
次に、入力電源方式の異なる複数の装置に電源を供給することが可能な第３の実施の形態としての無停電電源装置１について図５を用いて説明する。図５に示すように、第３の実施の形態としての無停電電源装置１は、商用交流電源２の電源トランス３への電源供給を遮断する入力リレー１２と、商用交流電源２又は双方向インバータ９からの交流電力を負荷１７に出力する交流電力出力手段としての電源トランス３と、バッテリー５の充電及び負荷１７への直流電源の供給並びにバッテリー５からの直流を交流に変換する双方向インバータ手段としての双方向インバータ９と、双方向インバータ９からの直流を蓄電して直流電力を負荷に出力する直流電力出力手段としてのバッテリー５と、負荷１７に電源を供給する電源出力コネクタ１６と、商用交流電源２の電圧の大きさを検出する入力電圧検出部８と、前記入力電圧検出手段からの信号により双方向インバータ９を制御する制御手段としての制御部１５とで構成されている。なお、直流電力出力手段は、商用交流電源２の通電時に負荷１７への直流電源の供給を行う双方向インバータ９も含まれる。
【００３４】
図５に示すように電源トランス３は、一次側に商用交流電源２からの交流電力が入力されて、二次側より負荷１７に交流電力を供給する。また、電源トランス３には双方向インバータ９が接続されており、商用交流電源２の通電時には、双方向インバータ９は、ＡＣ／ＤＣコンバータとして、負荷１７への直流電力の供給及びバッテリー５の充電を行う。また、商用交流電源２の停電時には、ＤＣ／ＡＣインバータとしてバッテリー５からの直流電力を交流電力に変換して、電源トランス３から負荷１７に交流電力を供給する。
【００３５】
図５に示す双方向インバータ９の構成は図２に示す蓄電器７と同一である。ただし、ＦＥＴ（Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４）は、通電時にＡＣ／ＤＣコンバータとして動作し、停電時にＤＣ／ＡＣインバータとして動作するため、許容ドレイン電流等は定格値の大きなものを使用している。双方向インバータ９の充電動作は、第１の実施の形態としての無停電電源装置１と同一である。
【００３６】
以下に、双方向インバータ９のＤＣ／ＡＣインバータとしての動作を図６を用いて説明する。商用交流電源２が停電した場合は、双方向インバータ９はＤＣ／ＡＣインバータとして動作する。交流電圧の方向がプラスの正弦波を生成する場合には、図６に示すＦＥＴ（Ｑ２）とＦＥＴ（Ｑ３）をオフ状態に設定して、ＦＥＴ（Ｑ１）とＦＥＴ（Ｑ４）のゲートにＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を入力する。これによりバッテリー５の直流が方形波となりインダクター（Ｌ１，Ｌ２）とコンデンサ（Ｃ１）で平滑化されて電源トランス３に正弦波が出力される。交流電圧の方向がマイナスの正弦波を生成する場合は、ＦＥＴ（Ｑ１）とＦＥＴ（Ｑ４）をオフ状態に設定して、ＦＥＴ（Ｑ２）とＦＥＴ（Ｑ３）のゲートにＰＷＭ信号を入力することにより電源トランス３に正弦波が出力される。なお、図６の１点鎖線で示す電流経路ｃは、交流電圧の方向がプラスの正弦波を生成する場合を示し、図６の２点鎖線で示す電流経路ｄは、交流電圧の方向がマイナスの正弦波を生成する場合をそれぞれ示している。生成された正弦波は、電源トランス３を経由して負荷１７に供給される。
【００３７】
以上により、第３の実施の形態としての無停電電源装置は、商用交流電源の通電時には、交流電力出力手段としての商用交流電源からの交流電力及び直流電力出力手段としての双方向インバータ９からの直流電力を負荷に供給し、商用交流電の電圧低下検出もしくは停電の検出時に、交流電力出力手段としての双方向インバータ９からの交流電力及び直流電力出力手段としてのバッテリー５からの直流電力を負荷１７に出力することにより、商用交流電源の通電時及び停電時に交流電力及び直流電力を負荷１７に供給することが可能となる。
【００３８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明による無停電電源装置によれば、商用交流電源の通電時は、商用交流電源２を直接負荷に電力を供給する。また、停電時は、バッテリーからの直流電圧がインバータを経由することなく直接負荷に供給することにより、インバータ等を設ける必要がない。また、充電器の容量は、バッテリーのみに電源を供給するため、バッテリー容量の１／５程度であればよい。
【００３９】
このため、負荷容量が増大しても無停電電源装置に冷却ファンや熱交換機を必要としないため信頼性の高い無停電電源装置を提供するができる。また、バッテリーから負荷に直接直流電源を供給するため、ロスが少なく９５％以上の変換効率となる。変換効率の向上により、従来の無停電電源装置のバッテリーのバックアップ時間も長くなる。
【００４０】
また、本発明による無停電電源装置によれば、商用交流電源の通電時及び停電時に交流電力及び直流電力を負荷に供給することが可能となるため、入力電源方式の異なる複数の装置に電源を供給することができ、無停電電源装置の設置面積を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第１の実施の形態としての無停電電源装置の構成を示すブロック図である。
【図２】商用交流電源の通電時の蓄電器の動作を説明する図である。
【図３】無停電電源装置の制御部に於ける停電検出時の制御及びバッテリーの制御のフローチャートを示す図である。
【図４】本発明による第２の実施の形態としての無停電電源装置の構成を示すブロック図である。
【図５】商用交流電源の通電時及び停電時に交流及び直流電力の出力が可能な第３の実施の形態としての無停電電源装置の構成を示すブロック図である。
【図６】無停電電源装置のＤＣ／ＡＣインバータとしての双方向インバータの動作を説明する図である。
【図７】従来の無停電電源装置の直流出力方式のブロック図である。
【図８】従来の無停電電源装置の交流出力方式のブロック図である。
【符号の説明】
１　　　無停電電源装置
２　　　商用交流電源
３　　　電源トランス
５　　　バッテリー
７　　　充電器
８　　　入力電圧検出部
８ａ　　検出トランス
８ｂ　　直流出力
双方向インバータ
１２　　入力リレー
１３　　出力リレー
１５　　制御部
１６　　電源出力コネクタ
１７　　負荷
３０　　直流出力方式の無停電電源装置
３１　　交流出力方式の無停電電源装置
３４　　ＡＣ／ＤＣコンバータ
３５　　ＤＣ／ＡＣインバータ
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５　ＦＥＴ
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５　ダイオード
Ｌ１，Ｌ２　インダクター
Ｃ１　　　　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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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