(57)【要約】【課題】停電補償されたインバータ給電回路が過負荷になったときにも、停止が許されない重要負荷に対してインバータ給電回路から給電できるように無瞬断で回路の切換ができる無停電電源装置を構成する。【解決手段】インバータ給電回路とバイパス給電回路と直接給電回路とを備えた構成とし、負荷を重要負荷と通常負荷に区分けし、重要負荷はインバータ給電回路側に接続し、通常負荷を直接給電回路側に接続し、インバータ給電回路に過負荷が発生したときには、給電する回路をバイパス給電回路へ移行し、直接給電回路をバイパス給電回路に並列接続状態にして接離スイッチを開路することで通常負荷が直接給電回路からの給電に切り換えて、重要負荷に給電されているバイパス給電回路の電流をインバータ給電回路の過負荷レベル以下として、重要負荷をインバータ給電回路からの給電に切り換える構成とした。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力側が交流電源に接続され、交流を直流に変換するコンバータと直流を交流に変換するインバータとが直列に接続され、上記コンバータとインバータとの間にバッテリスイッチを介してバッテリ電源が接続され、上記インバータの出力側から出力スイッチと電流検出手段とを介して第１の出力端子に接続されたインバータ給電回路と、サイリスタスイッチと交流スイッチとを並列接続したバイパス給電スイッチからなり、その入力側が上記インバータ給電回路の入力側に接続され、出力側が上記インバータ給電回路の上記出力スイッチと上記電流検出手段との間に接続されたバイパス給電回路と、直接給電スイッチからなり、その一方が上記バイパス給電回路の入力側に接続され、その他方が第２の出力端子に接続された直接給電回路と、上記インバータ給電回路の上記電流検出手段の出力側と上記直接給電回路の出力側との間を接離する接離スイッチとからなり、接続される複数の負荷は、重要負荷と通常負荷に区分けし、重要負荷は上記第１の出力端子に接続され、通常負荷は上記第２の出力端子に接続され、正常運転時には、上記サイリスタスイッチ、上記交流スイッチおよび直接給電スイッチが開路状態であり、上記インバータ給電回路の上記出力スイッチおよび上記接離スイッチは閉路状態として、上記複数の負荷には、上記インバータ給電回路から給電され、上記電流検出手段により上記インバータ給電回路の過負荷が検出されたとき、上記サイリスタスイッチを閉路すると同時に、上記出力スイッチを開路し、続いて上記交流スイッチを閉路し、上記サイリスタスイッチを開路して上記複数の負荷には上記バイパス給電回路からの給電に移行し、続いて上記直接給電スイッチを閉路し、上記接離スイッチを開路し、その状態における上記電流検出手段の検出電流値が上記インバータ給電回路の給電容量の範囲内のときに、上記出力スイッチを閉路した後、上記交流スイッチを開路し、重要負荷には上記インバータ給電回路からの給電に切り換えることを特徴とする無停電電源装置。
【請求項２】
上記複数の負荷は、負荷ごとに上記インバータ給電回路または上記直接給電回路に選択して接続できるように上記インバータ給電回路側の第１の出力端子および上記直接給電回路側の第２の出力端子のそれぞれに切換スイッチを介して接続されてい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】
上記複数の負荷は、重要負荷と通常負荷に区分けされ、上記重要負荷はさらに細分化して重要度に応じて順位付けされ、上記通常負荷は上記接続スイッチを介して上記直接給電回路側の第２の出力端子に接続され、重要度に応じて順位付けされた上記重要負荷は負荷ごとに、上記インバータ給電回路側の第１の出力端子および上記直接給電回路側の第２の出力端子にそれぞれ切換スイッチを介して接続され、上記インバータ給電回路の過負荷時に、上記通常負荷が上記直接給電回路側に切り換えられた後にも上記インバータ給電回路の過負荷状態が解消されない場合に、過負荷状態が解消されるまで、重要度に応じて順位付けされた重要度順位が低位の負荷から順次上記直接給電回路側の第２の出力端子側に切り換え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４】
交流を直流に変換するコンバータと直流を交流に変換するインバータとが直列に接続され、上記コンバータと上記インバータの間にバッテリ電源スイッチを介してバッテリ電源が接続され、上記インバータの出力側に出力スイッチを備えたインバータ給電回路と、サイリスタスイッチと交流スイッチが並列接続されたバイパス給電スイッチからなり、その入力側が上記インバータ給電回路の入力側に接続され、出力側が上記インバータ給電回路の出力側に接続されたバイパス給電回路とからなる無停電電源回路が、上記無停電電源装置の入力側と交流電源との間に接続されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに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】
この発明は、バイパス給電回路を備えた無停電電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のバイパス給電回路を備えた無停電電源装置（ＵＰＳ：Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ、以下ＵＰＳと呼称する）としては、例えば、文献「無停電電源装置（ＵＰＳ）導入実戦ガイド」（第１版・電気書院刊　１９８９年２月２５日発行）の図２．８に開示されたものがある。その構成の説明上不要の部分を削除した構成を図６に示す。図において、１は交流電源、１０はインバータ給電回路であり、入力側スイッチ１１、交流を直流に変換するコンバータ１２、直流を交流に変換するインバータ１３、バッテリ電源１４、バッテリ電源１４の回路を開閉するバッテリ電源スイッチ１５、出力スイッチ１６および電流検出手段１７で構成されている。２０はバイパス給電回路であり、入力側スイッチ２１と、サイリスタスイッチ２２と交流スイッチ２３とが並列接続されたバイパス給電スイッチ２２とで構成されている。８０は負荷である。３はインバータ給電回路１０とバイパス給電回路２０とで構成された無停電電源装置である。
【０００３】
つぎに図６の無停電電源装置３の動作について、図６とそのタイミングチャートの図７により説明する。交流電源１が正常な場合、インバータ給電回路１０のコンバータ１２により交流を直流に変換し、バッテリ電源スイッチ１５を介してバッテリ電源１４を充電するとともに、インバータ１３に直流電力を供給する。インバータ１３は入力された直流電力を交流に変換し、出力スイッチ１６を介して負荷８０に安定した電力を供給する。
【０００４】
交流電源１が過負荷あるいは停電等の異常が発生した場合には、コンバータ１２が停止すると同時に、バッテリ電源スイッチ１５を介してバッテリ１４から直流電力を得てインバータ１３により交流に変換して負荷８０に供給する。
【０００５】
インバータ給電回路１０の電流検出手段１７が過負荷状態を検出すると、直ちにバイパス給電スイッチ２２のサイリスタスイッチ２３を閉路し、出力スイッチ１６を開路して交流スイッチ２４を閉路し、サイリスタスイッチを開路することにより、インバータ給電回路１０からバイパス給電回路２０への切り換えが無瞬断で行われ、バイパス給電回路２０から負荷８０へ給電される状態になる。
【０００６】
インバータ給電回路１０の過負荷が回避された場合には、インバータ給電回路１０の出力電圧とバイパス給電回路２０との同期状態を確認してインバータ給電回路１０の出力スイッチ１６を閉路し、バイパス給電回路２０の交流スイッチ２４を開路することにより、インバータ給電回路１０からの給電に復帰する。
【０００７】
また、特開平１１−２１５７８３号公報には、複数の負荷を重要負荷と通常負荷に区分けし、交流電源が正常な場合は、重要負荷にはインバータ給電回路から給電し、通常負荷にはバイパス給電回路から給電する構成が示されている。その回路図を図８に示す。図８において、１は交流電源、４は無停電電源装置である。４０はインバータ給電回路であり、入力側リレー４１、コンバータ４２、インバータ４３、バッテリ電源４４で構成されている。４５はインバータ給電回路４０の電流を検出する電流検出手段、４６はバイパス給電回路、４７ａは重要負荷側の給電切換開閉器、４７ｂは通常負荷側の給電切換開閉器、４８は出力スイッチ、４９は制御回路、８１は重要負荷、８２〜８Ｎは複数の通常負荷である。
【０００８】
つぎに動作について説明する。交流電源１の正常時には、インバータ給電回路４０の入力側リレー４１を交流電源１側に接続し、インバータ給電回路４０はコンバータ４２で交流を直流に変換し、直流電圧をインバータ４３に供給し、インバータ４３で交流入力電圧に同期した交流に変換し、給電切換開閉器４７ａをインバータ給電回路４０側に接続して重要負荷８１に給電し、バイパス給電回路４６から、負荷８１に給電されていることを確認して、切換スイッチ４７ｂを交流電源１側に接続し、交流電源１から出力スイッチ４８を介して負荷８２〜８Ｎに給電する。
【０００９】
交流電源１が停止した場合には、入力電圧が低下したことを検出して停電と判定し、給電切換開閉器４７ｂをインバータ給電回路４０側に切り換え、入力リレー４１もバッテリ電源４４側に切り換え、インバータ給電回路４０から負荷８１および負荷８２〜８４の全負荷に給電する。
【００１０】
一方、交流電源１の正常時において、負荷８０を停止させた場合には、インバータ給電回路４０の電流が低下したことを検出して、出力スイッチ４８を開路して給電切換開閉器４７ａをインバータ給電回路４０からバイパス給電回路４６に切り換え、負荷８１にはバイパス給電回路４６から給電される状態として、負荷８２〜８Ｎへの給電も停止し、インバータ給電回路４０の動作を停止する。
【００１１】
つぎに、負荷８１を起動する場合には、バイパス電流が増加することによって負荷８１が起動したことを検出して、出力スイッチ４８を閉路して負荷８２〜８Ｎへの給電を開始する。つぎにインバータ給電回路４０を起動し、バイパス給電回路４６と同期を取り、給電切換開閉器４７ａをバイパス給電回路４６側からインバータ給電回路４０側に切り換えて定常運転を行う。
【００１２】
このように動作させると、図８の構成では、無停電電源装置としての機能を維持しつつ、交流電源１の正常時におけるインバータ給電回路４０での電力損失の低減による省エネルギー化を図ることができるというものである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記図６に示す文献「無停電電源装置（ＵＰＳ）導入実戦ガイド」（第１版・電気書院刊　１９８９年２月２５日発行）開示された構成では、インバータ給電状態で過負荷が発生した場合には、交流電源１からバイパス給電スイッチ２２により負荷８０に無瞬断で接続して直接給電されるが、バイパス給電回路１０には停電補償機能がなく、バイパス給電回路２０から給電している間に、交流電源１に停電等の異常があると、負荷８０に給電できなくなり、全停止に至る危険性があった。
【００１４】
また、特開平１１−２１５７８３号公報に開示された図８に示す構成では、複数の負荷が重要負荷８１と通常負荷８２〜８Ｎに区分けし、重要負荷８１には、インバータ給電回路４０から給電し、通常負荷８２〜８Ｎにはバイパス給電回路から給電し、交流電源１の異常時にインバータ給電回路４０に切り換えてバッテリ電源４４から給電する構成であり、通常負荷８２〜８Ｎがバイパス給電回路からの給電時点において異常となった交流電源１の影響を受ける可能性が高いという問題点と、バイパス給電回路４６からインバータ給電回路４０への移行、あるいはインバータ給電回路４０からバイパス給電回路４６への移行の過程で負荷８１が瞬断する可能性があるが、これを回避することが考慮されていないという問題点があった。
【００１５】
この発明は、上記問題点を解消するためになされたものであり、正常時には全負荷に対してインバータ給電回路から供給し、インバータ給電回路が過負荷になったときにも、停止が許されない重要負荷には停電補償されたインバータ給電回路から給電できるように無瞬断で回路の切換ができる無停電電源装置を提供すること目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る無停電電源装置は、入力側を交流電源に接続し、コンバータとインバータとを直列に接続し、コンバータとインバータとの間にバッテリ電源を接続し、インバータの出力側に出力スイッチと電流検出手段とを設けて第１の出力端子に接続したインバータ給電回路と、サイリスタスイッチと交流スイッチが並列接続されたバイパス給電スイッチからなり、その入力側をインバータ給電回路の入力側に並列接続し、出力側をインバータ給電回路の出力スイッチと電流検出手段との間に接続したバイパス給電回路と、直接給電スイッチからなり、その一方がバイパス給電回路の入力側に接続し、他方を第２の出力端子の間に接続した直接給電回路と、インバータ給電回路の電流検出手段の出力側と直接給電回路の出力側との間を接離する接離スイッチとで構成し、接続される複数の負荷は、重要負荷と通常負荷に区分けし、重要負荷は第１の出力端子に接続し、通常負荷は第２の出力端子に接続し、正常運転時には、サイリスタスイッチ、交流スイッチおよび直接給電スイッチを開路状態とし、インバータ給電回路の出力スイッチおよび接離スイッチは閉路状態として、複数の負荷には、インバータ給電回路から給電し、電流検出手段によりインバータ給電回路の過負荷が検出されたとき、サイリスタスイッチを閉路すると同時に、出力スイッチを開路し、続いて交流スイッチを閉路してサイリスタスイッチを開路し、複数の負荷にはバイパス給電回路からの給電に移行し、続いて直接給電スイッチを閉路し、接離スイッチを開路し、その状態における電流検出手段の検出電流値がインバータ給電回路の給電容量の範囲内のときに出力スイッチを閉路した後、上記交流スイッチを開路し、重要負荷にはインバータ給電回路からの給電に切り換える構成としたものである。
【００１７】
この発明の請求項２に係る無停電電源装置は、請求項１の構成の複数の負荷は、負荷ごとにインバータ給電回路または直接給電回路を選択して接続できるようにインバータ給電回路側および直接給電回路側のそれぞれの出力端子に切換スイッチを介して接続した構成としたものである。
【００１８】
この発明の請求項３に係る無停電電源装置は、請求項１の構成の複数の負荷は、重要負荷と通常負荷に区分けし、重要負荷はさらに細分化して重要度に応じて順位付けし、通常負荷は上記直接給電回路側の第１の出力端子に接続し、細分化された各重要負荷は負荷ごとに、インバータ給電回路側の第１の出力端子および直接給電回路側の第２の出力端子にそれぞれ切換スイッチを介して接続し、インバータ給電回路の過負荷時に、通常負荷が直接給電回路に切り換えられた後にも、インバータ給電回路の過負荷状態が解消されない場合に、過負荷状態が解消されるまで、重要負荷の重要度順位の低位の負荷から順次第２の出力端子側に切り換える構成としたものである。
【００１９】
この発明の請求項４に係る無停電電源装置は、交流を直流に変換するコンバータと直流を交流に変換するインバータとを直列に接続し、コンバータとインバータの間にバッテリ電源スイッチを介してバッテリ電源を接続し、インバータ給電回路の出力側に出力スイッチを備えたインバータ給電回路と、サイリスタスイッチと交流スイッチとが並列接続されたバイパス給電スイッチからなり、その入力側をインバータ給電回路の入力側に接続し、出力側を無停電電源装置のインバータ給電回路の出力側に接続したバイパス給電回路とを備えた無停電電源回路を請求項１〜請求項３の構成のバイパス給電回路の入力側と交流電源との間に接続したものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
実施の形態１の無停電電源装置の回路図を図１、タイミングチャートを図２に示す。図において、交流電源１、インバータ給電回路１０、入力側スイッチ１１、コンバータ１２、インバータ１３、バッテリ電源１４、バッテリ電源スイッチ１５、出力スイッチ１６、バイパス給電回路２０、入力側スイッチ２１、バイパス給電スイッチ２２、サイリスタスイッチ２３、交流スイッチ２４は図６と同一である。２は無停電電源装置である。３０はインバータの過負荷時に負荷へ直接給電する直接給電回路、３１は直接給電スイッチ、３２は直接給電回路３０とインバータ給電回路１０の間を接離する接離スイッチ、３５はインバータ給電回路１０の電流検出手段、３５ａはその電流リレー、３６は直接給電回路３０の電流検出手段、３６ａはその電流リレー、３７はインバータ給電回路１０側の第１の出力端子、３８は直接給電回路３０側の第２の出力端子である。８１は重要度の高い重要負荷、８２は重要度が負荷８１よりも低い通常負荷である。
【００２１】
図１の構成の動作について図２を参照しながら説明する。無停電電源装置２が正常状態で運転されているときには、直接給電回路３０の直接給電スイッチ３１は開路状態であり、接離スイッチ３２は閉路状態となっている。交流電源１から入力側スイッチ１１を介してコンバータ１２に交流電力を入力し、コンバータ１２は入力された交流を直流に変換し、バッテリ電源スイッチ１５を介してバッテリ電源１４を充電しながらインバータ１３に直流電力を供給し、インバータ１３により直流を交流に変換し、交流電力を出力スイッチ１６を介して第１の出力端子３７から重要負荷８１に給電し、電流検出手段３５の出力側から接離スイッチ３２を介して第２の出力端子３８から通常負荷８２に給電する。
【００２２】
インバータ給電回路１０の過負荷状態が電流検出手段３５により検出されると、図２のタイミングチャートに示すとおり、出力スイッチ１６を開路する前に、サイリスタスイッチ２３を閉路すると同時に、出力スイッチ１６を開路し、交流スイッチ２４を閉路して重要負荷８１および通常負荷８２にバイパス給電回路２０から交流電力を供給し、その後に直接給電回路３０の直接給電スイッチ３１を閉路し、接離スイッチ３２を開路することにより、重要負荷８１にはバイパス給電回路２０から給電され、通常負荷８２には直接給電回路３０から給電される状態となる。この状態において電流検出手段３５の検出電流値が過負荷レベルよりも小さいときには、出力スイッチ１６を閉路し、交流スイッチ２４を開路することにより、重要負荷８１にはインバータ給電回路１０からの給電に切り換えられ、通常負荷８２には直接給電回路３０からの給電が維持される。
【００２３】
重要負荷８１への給電がインバータ給電回路１０から、通常負荷８２への給電が直接給電回路３０から給電されている状態において、電流検出手段３５のインバータ給電回路１０の電流と電流検出手段３６の直接給電回路３０の電流との和が、インバータ給電回路１０の過負荷レベル以下になったとき、インバータ給電回路１０と直接給電回路３０の位相が同期している状態で接離スイッチ３２を閉路し、直接給電スイッチ３１を開路することにより、重要負荷８１および通常負荷８２の双方がインバータ給電回路１０からの給電に切り換えられる。
【００２４】
このようにインバータ給電回路１０とバイパス給電回路２０と直接給電回路３０とを備えた構成とし、負荷を重要負荷と通常負荷に区分けし、重要負荷８１を第１の出力端子３７に接続し、通常負荷８２を第２の出力端子３８に接続し、インバータ給電回路１０に過負荷が発生したときには、給電する回路をバイパス給電回路２０へ移行し、直接給電回路３０をバイパス給電回路２０に並列接続状態にして接離スイッチ３２を開路することで通常負荷８２が直接給電回路３０からの給電に切り換えられ、重要負荷８１に給電しているバイパス給電回路２０の電流がインバータ給電回路１０の過負荷レベル以下のときに、重要負荷８１のみをインバータ給電回路１０からの給電に切り換える構成としたことにより、各回路の各スイッチは、必ず二つの給電回路が並列状態のときに開路するので、すべての切換動作が無瞬断で行うことができる。また、全負荷がインバータ給電回路１０の過負荷レベルを越えた場合でも、重要度の高い重要負荷８１はインバータ給電回路１０から給電されるものであり、給電信頼性が高く、給電余裕のある無停電電源装置となる。
【００２５】
実施の形態２．
実施の形態１では、インバータ給電回路が過負荷になったときに、一旦バイパス給電回路に切り換えた後、インバータ給電に戻す重要負荷と、直接給電回路からの給電を継続する通常負荷は予め定めておく必要があり、給電中に重要負荷と通常負荷の位置づけは変更することができなかったが、実施の形態２は、各負荷を給電中であっても、インバータ給電回路からの給電と直接給電回路からの給電に切り換えることができるように構成したものである。
【００２６】
図３は実施の形態２の回路図である。図３において、１、２、１０〜１６、２０〜２４、３０〜３２、３５〜３８は実施の形態１の図１と同一である。９１は重要度が高い重要負荷、９２が重要度が低位の通常負荷である。５１ａは重要負荷９１とインバータ給電回路１０側の第１の出力端子３７の間の切換スイッチ、５１ｂは重要負荷９１と直接給電回路３０側の第２の出力端子３８の間の切換スイッチ、５２ａは通常負荷９２とインバータ給電回路１０側の第１の出力端子３７の間の切換スイッチ、５２ｂは通常負荷９２と直接給電回路３０側の第２の出力端子３８の間の切換スイッチである。図３の構成は、実施の形態１の図１とは無停電電源装置２の部分は同一であり、第１の出力端子３７および第２の出力端子３８に接続される重要負荷９１と通常負荷９２の接続法のみが異なるものである。
【００２７】
通常の場合の重要負荷９１は、切換スイッチ５１ａが閉路状態、５１ｂが開路状態であり、通常負荷９２は切換スイッチ５２ａが開路状態、５２ｂが閉路状態となっている。
【００２８】
図３の構成において、インバータ給電回路１０が過負荷になった場合に、インバータ給電回路１０をバイパス給電回路２０に移行し、通常負荷９２を直接給電回路３０に切り換え、重要負荷９１をインバータ給電回路１０に戻す動作については、実施の形態１と同様に行われる。
【００２９】
重要負荷９１がインバータ給電回路１０から給電され、通常負荷９２が直接給電回路３０から給電されている状態において、重要負荷９１を直接給電回路３０からの給電とし、通常負荷９２をインバータ給電回路３０からの給電に入れ換える場合は、まず、バイパス給電回路２０のサイリスタスイッチ２３を閉路し、インバータ給電回路１０の出力スイッチ１６を開路し、バイパス給電回路２０の交流スイッチ２４を閉路してインバータ給電回路１０からの給電をバイパス給電回路２０に移行した後、接離スイッチ３２を閉路し、重要負荷９１および通常負荷９２に接続された切換スイッチ５１ａおよび５２ｂの閉路状態を保ったまま、一旦、切換スイッチ５１ｂおよび５２ａを閉路し、その後に切換スイッチ５１ａおよび５２ｂを開路することで入れ換えられ、つぎに接離スイッチ３２を開路することで、重要負荷９１が直接給電回路３０側に接続され、通常負荷９２はバイパス給電回路に２０側に接続され、通常負荷９２に対して電流検出手段３５の電流検出値がインバータ給電回路１０の過負荷レベルよりも小さければ、インバータ給電回路１０の出力スイッチ１６を閉路し、バイパス給電回路２０の交流スイッチ２４を開路することで、通常負荷９２にはインバータ給電回路１０から給電され、重要負荷９１が直接給電回路３０から給電される状態となり、給電中にも給電回路の切換が可能である。
【００３０】
重要負荷９１と通常負荷９２のそれぞれの電流値がインバータ給電回路１０の過負荷レベルの範囲内のときには、直接給電スイッチ３１の閉路状態を維持し、接離スイッチ３２を閉路状態として、切換スイッチ５１ａおよび５２ｂの閉路状態を保ったまま、一旦、切換スイッチ５１ｂおよび５２ａを閉路し、その後に切換スイッチ５１ａおよび５２ｂを開路して、接離スイッチ３２を開路することで入れ換えることができる。
【００３１】
このように構成すると、予め定められた重要負荷９１と通常負荷９２の位置づけを給電中に変更可能となり、負荷の状況に応じて柔軟に対応することができる構成となる。
【００３２】
実施の形態３．
実施の形態１および実施の形態２では、負荷が重要負荷と通常負荷に２分した構成としたので、通常負荷を直接給電回路からの給電に切り換えても、重要負荷の大きさが、インバータ給電回路の過負荷レベルを超えている場合には、重要負荷のみでもインバータ給電回路に復帰できないという問題点がある。実施の形態３は、このような問題点を解決するための実施の形態である。
【００３３】
図４は実施の形態３の回路図である。図４において、１、２、１０〜１６、２０〜２４、３０〜３２、３５〜３８は実施の形態１および実施の形態２の図１または図３と同一である。９１Ａ、９１Ｂ・・・９１Ｎは重要度が高い複数に細分化された重要負荷、９２が重要度が低位の通常負荷である。６０は通常負荷９２直接給電回路側の第１の出力端子３８にとの間の切換スイッチ、６１ａ、６２ａ・・・６Ｎａおよび６１ｂ、６２ｂ・・・６Ｎｂは、細分化された重要負荷９１Ａ、９１Ｂ・・・９１Ｎの各負荷とインバータ給電回路１０側または直接給電回路３０側のそれぞれの出力端子３７、３８の間の切換スイッチである。この構成においても、実施の形態１の図１とは無停電電源装置２の部分は同一であり、第１の出力端子３７および第２の出力端子３８に接続される負荷の接続法のみが異なるものである。
【００３４】
重要負荷９１Ａ、９１Ｂ・・・９１Ｎおよび通常負荷９２は、重要度に応じて接続した場合には、重要負荷９１Ａ、９１Ｂ・・・９１Ｎは、切換スイッチ６１ａ、６２ａ・・・６Ｎａが閉路状態、６１ｂ、６２ｂ・・・６Ｎｂが開路状態であり、インバータ給電回路１０側の出力端子３７に接続されている。通常負荷９２は切換スイッチ６０を介して直接給電回路３０側の出力端子３８に接続されている。
【００３５】
図４の構成において、インバータ給電回路１０が過負荷になった場合に、インバータ給電回路１０からバイパス給電回路２０に移行させ、通常負荷９２を直接給電回路３０に切り換え、重要負荷９１Ａ、９１Ｂ・・・９１Ｎをインバータ給電回路１０に戻す動作については、実施の形態１と同様に行われ、電流検出手段３５の検出電流値が、インバータ給電回路１０の過負荷レベルの範囲内であれば、重要負荷９１Ａ、９１Ｂ・・・９１Ｎがインバータ給電回路１０から給電されるように出力スイッチ１６をＯＮし、交流スイッチ２４が開路してインバータ給電回路に切り換えられる。
【００３６】
インバータ給電回路１０の検出電流値がバイパス給電回路２０の過負荷レベルを超えている場合は、重要負荷９１Ａ、９１Ｂ・・・９１Ｎの重要度順位は９１Ａが最も高く、９１Ｂ・・・９１Ｎになるにしたがって重要度順位が低くなるものとして、重要度順位が下位の負荷、すなわち９１Ｎから、電流検出手段３５が検出するインバータ給電回路１０の検出電流が過負荷レベルの範囲内になるまで、順次直接給電回路３０側の第２の出力端子３８側に切り換え、インバータ給電回路１０の出力スイッチ１６を閉路し、交流スイッチ２４を開路し、接離スイッチ３２を開路することにより、直接給電回路３０側の第２の出力端子３８に接続された負荷に、直接給電回路３０から給電され、切り換えない重要負荷には、インバータ給電回路１０からの給電に復帰する。接続の切換は負荷ごとに接続された二つの切換スイッチの両方を閉路状態として、切り離す方を開路することで無瞬断で切り換えることができる。
【００３７】
以上の操作によって、インバータ給電回路１０の過負荷レベルの範囲となる重要負荷がインバータ給電に復帰できるようになり、重要負荷の合計がインバータ給電回路の過負荷レベルの範囲を越える場合にインバータ給電に復帰できないという事態が回避され、無停電電源装置として供給信頼性を向上させることができる。
【００３８】
実施の形態４．
実施の形態１においては、インバータ給電回路の過負荷時にはインバータ給電から直接給電に切りかわり、通常負荷には無停電補償機能がない状態となり、この状態において交流電源に停電が発生すると全停止しなければならないので、供給信頼性が低下する問題点がある。実施の形態４は、インバータ給電回路が過負荷となって直接給電回路に切換えられた状態になっても、給電ができるように、実施の形態１の直接給電回路３０の交流電源１側に無停電電源装置２のインバータ給電回路１０およびバイパス給電回路２０と同じ回路の無停電電源回路を付加した構成である。実施の形態４の構成の回路図を図５に示す。図５において、１、２、１０〜１６、２０〜２４、３０〜３２、３５〜３８および重要負荷８１、通常負荷８２は実施の形態１の図１と同一または同一機能を備えたものである。５は無停電電源装置２のインバータ給電回路１０と同様の入力側スイッチ１１、コンバータ１２、インバータ１３、バッテリ電源１４、バッテリ電源スイッチ１５、出力スイッチ１６で構成されたインバータ給電回路１０Ａと、入力側スイッチ２１、サイリスタスイッチ２３、交流スイッチ２４が並列接続されたバイパス給電スイッチ２３で構成されたバイパス給電回路２０Ａで構成された無停電電源回路であり、実施の形態１における無停電電源装置２の直接給電回路３０の入力側と交流電源１との間に挿入接続されている。
【００３９】
図５の構成において、無停電電源装置２のインバータ給電回路１０が過負荷になった場合に、インバータ給電回路１０をバイパス給電回路２０に移行させ、通常負荷８２を直接給電回路３０に切り換え、重要負荷８１をインバータ給電回路１０に戻す動作については、実施の形態１と同様に行われる。インバータ給電回路１０からバイパス給電回路２０に切換られると、無停電電源回路５から給電される。このとき、無停電電源回路５のインバータ給電回路１０Ａも過負荷レベルを検出し、バイパス給電回路２０Ａに切り換えられ、バイパス給電回路２０Ａを経由して給電される。無停電電源回路５において、通常負荷８２が直接給電回路３０に切り換えられて重要負荷のみがインバータ給電回路１０からの給電に復帰すると、無停電電源回路５の負荷電流はインバータ給電回路１０Ａの過負荷レベル以下となり、インバータ給電回路１０Ａに切り換えられ、無停電電源装置２の直接給電回路３０は無停電電源回路５のインバータ給電回路１０Ａから給電される状態となる。
【００４０】
このように、直接給電回路３０の交流電源１側にさらに無停電電源回路５を付加した構成にすると、無停電電源装置２に過負荷状態が生じて、直接給電回路３０に切り換えられても、停電補償機能を備えた構成となり、給電信頼性が飛躍的に向上した無停電電源装置となる。
【００４１】
この構成の無停電電源装置の直接給電回路３０側に、無停電電源回路５を接続する構成は、実施の形態２または実施の形態３の構成に適用しても同様の効果が得られる構成となる。
【００４２】
【発明の効果】
この発明の請求項１に係る無停電電源装置は、インバータ給電回路とバイパス給電回路と直接給電回路とを備えた構成とし、負荷を重要負荷と通常負荷に区分けし、重要負荷をインバータ給電回路側の第１の出力端子に接続し、通常負荷を直接給電回路側の第２の出力端子に接続し、インバータ給電回路に過負荷が発生したときには、給電する回路をバイパス給電回路へ移行し、直接給電回路をバイパス給電回路に並列接続した状態にして接離スイッチを開路することで通常負荷が直接給電回路からの給電に切り換えられ、重要負荷に給電されているバイパス給電回路の電流がインバータ給電回路の過負荷レベルの範囲内のときに、重要負荷のみがインバータ給電回路からの給電に切り換えられるように構成したことにより、各回路の各スイッチは、必ず二つの給電回路が並列状態のときに開路するので、すべての切換動作が無瞬断で行われるようになり、また、全負荷がインバータ給電回路の過負荷レベルを越えた場合でも、重要度の高い重要負荷はインバータ給電回路から給電されるものであり、給電信頼性が高く、給電余裕のある無停電電源装置となる。
【００４３】
この発明の請求項２に係る無停電電源装置は、請求項１の構成の複数の負荷は、負荷ごとにインバータ給電回路または直接給電回路を選択して接続できるようにインバータ給電回路側の第１の出力端子および直接給電回路側の第２の出力端子それぞれに切換スイッチを介して接続した構成としたものであり、予め定められた重要負荷と通常負荷の位置づけを給電中に変更することが可能となり、負荷の状況に応じて柔軟に対応できる構成となる。
【００４４】
この発明の請求項３に係る無停電電源装置は、請求項１の構成の複数の負荷は、重要負荷と通常負荷に区分けし、重要負荷はさらに細分化して重要度に応じて順位付けし、通常負荷は上記直接給電回路側の出力端子に接続し、細分化された各重要負荷は負荷ごとに、インバータ給電回路および直接給電回路にそれぞれ切換スイッチを介して接続し、インバータ給電回路の過負荷時に、通常負荷が直接給電回路に切り換えられた後に、インバータ給電回路の過負荷状態が解消されない場合に、過負荷状態が解消されるまで、重要度順位の低位の負荷から順次直接給電回路側の出力端子に切り換えて運転する構成としたものであり、インバータ給電回路の過負荷レベルの範囲内となる重要負荷がインバータ給電に復帰できるようになり、重要負荷の合計がインバータ給電回路の過負荷レベル以上のときにインバータ給電に復帰できないという事態が回避され、無停電電源装置として供給信頼性を向上させることができる。
【００４５】
この発明の請求項４に係る無停電電源装置は、交流を直流に変換するコンバータと直流を交流に変換するインバータとを直列に接続し、コンバータとインバータの間にバッテリ電源スイッチを介してバッテリ電源を接続し、インバータ給電回路の出力側に出力スイッチを備えたインバータ給電回路と、サイリスタスイッチと交流スイッチとが並列接続されたバイパス給電スイッチからなり、その入力側をバイパス給電回路の入力側に並列接続し、出力側をインバータ給電回路の出力側に接続されたバイパス給電回路とを備えた無停電電源回路を請求項１〜請求項３の構成のバイパス給電回路の入力側と交流電源との間に接続したものであり、無停電電源装置に過負荷状態が生じて、直接給電回路に切り換えられても、停電補償機能を備えた構成となり、給電信頼性が飛躍的に向上した無停電電源装置となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の無停電電源装置の回路図である。
【図２】図１に示されたスイッチ類の動作タイミングチャートである。
【図３】実施の形態２の無停電電源装置の回路図である。
【図４】実施の形態３の無停電電源装置の回路図である。
【図５】実施の形態４の無停電電源装置の回路図である。
【図６】従来の無停電電源装置の回路図である。
【図７】図６に示されたスイッチ類の動作タイミングチャートである。
【図８】従来の他の無停電電源装置の回路図である。
【符号の説明】
１　交流電源、２　無停電電源装置、５　無停電電源回路、
１０　インバータ給電回路、１１　入力側スイッチ、１２　コンバータ、
１３　インバータ、１４　バッテリ電源、１５　バッテリ電源スイッチ、
１６　出力スイッチ、２０　バイパス給電回路、２１　入力側スイッチ、
２２　バイパス給電スイッチ、２３　サイリスタスイッチ、
２４　交流スイッチ、３０　直接給電回路、３１　直接給電スイッチ、
３２　接離スイッチ、３５　電流検出手段、３６　電流検出手段、
３７　第１の出力端子、３８　第２の出力端子、
５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂ　切換スイッチ、
６０，６１ａ，６１ｂ，６２ａ，６２ｂ，６Ｎａ，６Ｎｂ　切換スイッチ、
８１　重要負荷、８２　通常負荷、９１　重要負荷、
９１Ａ，９１Ｂ・・・９１Ｎ　重要負荷、９２　通常負荷。
【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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