(57)【要約】【課題】  アンバランス負荷が接続されても放電運転を継続することが可能な無停電電源装置を提供する。【解決手段】  交流入力を直流に変換するコンバータ４と、このコンバータの直流出力平滑用でその中点が前記交流入力及び負荷の一端に接続され、直列回路を構成する正側及び負側のコンデンサ５Ａ、５Ｂと、前記直流出力を交流に変換して前記負荷に交流電力を供給するインバータ６と、前記コンバータ及び前記インバータの制御を行う制御部２０と、前記正側及び負側のコンデンサの夫々の電圧を検出する電圧検出器１２Ａ、１２Ｂとを具備し、前記制御部は、入力電圧低下状態のとき、入力開閉器を開路すると共に、前記電圧検出器で検出された直流電圧差に応じて、電圧の大きい方のコンデンサの電荷を放電させるように前記コンバータを通電制御する。【選択図】  図１
2005261053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開閉器及び入力フィルタを介して交流入力を直流に変換するコンバータと、
このコンバータの直流出力平滑用でその中点が前記交流入力及び負荷の一端に接続され、直列回路を構成する正側及び負側のコンデンサと、
前記交流入力が異常時に、前記コンデンサに電力を供給する手段と、
前記直流出力を交流に変換して前記負荷に交流電力を供給するインバータと、
前記コンバータ、及び前記インバータの制御を行う制御部と、
前記正側及び負側のコンデンサの夫々の電圧を検出する電圧検出器と、
前記交流入力電圧を検出する入力電圧検出器と
を具備し、
前記制御部は、前記入力電圧検出器が電圧低下を検出したとき、
前記開閉器を開路すると共に、
前記電圧検出器で検出された正側コンデンサの電圧と負側コンデンサの電圧の差である直流電圧差に応じて、電圧の大きい方のコンデンサの電荷を放電させるように前記コンバータを通電制御するようにしたことを特徴とする無停電電源装置。
【請求項２】
前記コンバータの前記通電制御は、前記インバータの制御位相に同期して行うようにしたことを特徴とする請求項１に記載の無停電電源装置。
【請求項３】
前記直流電圧差の信号処理手段として、低域通過フィルタ手段、所定値以下の信号を無視する不感帯フィルタ手段及び信号を信号の大きさに応じて強調する手段の少なくとも一つを設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無停電電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改良された無停電電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無停電電源装置の負荷として正または負のアンバランス電力を要求する負荷が接続される場合が増えてきている。このようなアンバランス負荷が接続されると、主回路の正側の直流電圧と負側の直流電圧がアンバランスとなる。電圧にアンバランスが生じたままで運転を継続することは負荷にとっても、また無停電電源装置にとっても好ましくない。
【０００３】
このため、上記のアンバランスを抑制するためのバランス回路を新たに設け、このバランス回路を制御することにより、主回路の正側の直流電圧と負側の直流電圧のアンバランスを解消しようとする提案が為されている（例えば特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００１−１９７７５７号公報（第５−６頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に示されたバランス回路追加による対策は、部品の増加による装置の大型化やコストの増大の問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みて為されたもので、その目的は、アンバランス負荷が接続されても、主回路部品の追加なしで運転継続することが可能な無停電電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の無停電電源装置は、開閉器及び入力フィルタを介して交流入力を直流に変換するコンバータと、このコンバータの直流出力平滑用でその中点が前記交流入力及び負荷の一端に接続され、直列回路を構成する正側及び負側のコンデンサと、前記交流入力が異常時に、前記コンデンサに電力を供給する手段と、前記直流出力を交流に変換して前記負荷に交流電力を供給するインバータと、前記コンバータ、及び前記インバータの制御を行う制御部と、前記正側及び負側のコンデンサの夫々の電圧を検出する電圧検出器と、前記交流入力電圧を検出する入力電圧検出器とを具備し、前記制御部は、前記入力電圧検出器が電圧低下を検出したとき、前記開閉器を開路すると共に、前記電圧検出器で検出された正側コンデンサの電圧と負側コンデンサの電圧の差である直流電圧差に応じて、電圧の大きい方のコンデンサの電荷を放電させるように前記コンバータを通電制御するようにしたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、直流電圧のアンバランスの検出値に応じてこれを補償するように制御しているので、主回路部品を追加することなく、入力電流アンバランスの負荷機器が接続されても運転継続することが可能な無停電電源装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１は本発明の実施例１に係る無停電電源装置の回路構成図である。
【００１０】
商用交流電源１の交流入力を、開閉器２及び入力フィルタ３を介し、コンバータ４で直流に変換している。コンバータ４で変換された直流は、直列接続されたコンデンサ５Ａ及び５Ｂによって平滑され、インバータ６によって再び交流に変換される。インバータ６の交流出力は出力フィルタ７を介して負荷６に給電される。また、直列接続されたコンデンサ５Ａ及び５Ｂの中点は商用交流電源１及び負荷６の一端に接続されている。
【００１１】
商用交流電源１に電圧低下が生じたときには、蓄電池９の直流電力を昇圧チョッパ１０を介して直列接続されたコンデンサ５Ａ及び５Ｂに給電する。
【００１２】
コンバータ４、インバータ６及び昇圧チョッパ１０は複数のパワーデバイスのスイッチングで電力を制御する構成となっており、制御回路２０から得られるゲート制御パルスにより制御されている。この制御を行うために、商用交流電源１の電圧を入力電圧検出器１１で、正側コンデンサ５Ａ及び負側コンデンサ５Ｂの両端の電圧を夫々電圧検出器１２Ａ、１２Ｂで、またコンバータ４の入力電流を電流検出器１３で検出して制御回路２０に与えている。尚、図１の制御回路２０には、コンバータ４に関する制御ブロックは記載されているが、インバータ６及び昇圧チョッパ１０の制御ブロックは図示を省略している。
【００１３】
以下、制御回路２０の内部構成について説明する。
【００１４】
電圧検出器１２Ａ、１２Ｂの検出信号は加算／減算器２１に入力される。加算／減算器２１の加算出力は直流電圧フィードバック信号として、直流電圧基準と比較され、その誤差信号は電圧増幅器２２で増幅される。この電圧増幅器２２の出力は、電圧検出器１１の検出信号と位相同期をとるためのＰＬＬ回路２３の出力と乗算器２４で乗算され、位相情報を含む電流基準を得る。この電流基準は、電流検出器１３によって得られる入力電流フィードバック信号と比較され、増幅器２５で増幅されて直流電圧指令となりＰＷＭ制御回路２６に与えられる。
【００１５】
ＰＷＭ制御回路２６においては、この直流電圧指令がキャリア発生器２７のキャリア信号と比較され、ＡＮＤ回路２８Ａ、２８Ｂを介してＯＲ回路２９Ａからコンバータ４の正側ゲートパルスを、またＯＲ回路２９Ｂからコンバータ４の負側ゲートパルスを得ている。ＡＮＤ回路２８Ａ、２８Ｂには、停電検出回路３０の停電検出の反転信号が入力されており、停電時以外の正常時に、上記正側ゲートパルス及び負側ゲートパルスがＡＮＤ回路２８Ａ、２８Ｂから出力されるようになっている。
【００１６】
また、増幅器２５には加算／減算器２１の減算出力である直流電圧差信号がバランス補正信号として入力され、上記の直流電圧指令を補正している。
【００１７】
次に停電時の制御部分について説明する。加算／減算器２１の減算出力は電圧増幅器３１により増幅され、インバータ６の出力電圧位相と同期させるための位相基準回路３２の出力と乗算器３３で乗算され、インバータ６の制御位相と同期した出力を得る。この出力をＰＷＭ制御回路３４の入力とし、キャリア発生器２７のキャリア信号と比較してコンバータ４のゲートパルスを得ている。
【００１８】
このゲートパルスは、ＡＮＤ回路２８Ｃ及び２８Ｄで前述の停電検出回路３０の停電信号と論理積が取られ、また加算／減算器２１の減算出力である直流電圧差信号の符号検出器３５の検出値に応じて、ＯＲ回路２９Ａからコンバータ４の停電時の正側ゲートパルスを、またＯＲ回路２９Ｂからコンバータ４の停電時の負側ゲートパルスを得ている。尚、図１におけるＰＷＭ制御回路２６とＰＷＭ制御回路３４は、説明を簡単にするため別のも
のとして図示しているが、同一のものであっても良い。
【００１９】
以上の構成における電圧アンバランス制御の動作について以下説明する。
【００２０】
まず、開閉器２が閉路し、コンバータ４が正常に動作している正常時について考える。この時は、増幅器２５の出力である直流電圧指令によってコンバータ４の動作が制御されるが、加算／減算器２１の減算出力である直流電圧差信号によって直流電圧指令に直流バイアス補正が加えられてＰＷＭ制御回路２６に与えられるため、直流電圧差がなくなる方向、即ち電圧アンバランスを解消する方向にコンバータ４が制御される。
【００２１】
次に停電検出回路３０が動作し、開閉器２が開放され、昇圧チョッパ１０から直流電圧が供給されている状態を考える。この時は加算／減算器２１の減算出力である直流電圧差信号によってＰＷＭ制御回路３６で行うＰＷＭ制御が動作することになり、電圧の大きい方のコンデンサの電荷は、コンバータ４のパワーデバイスの通電制御によって交流フィルタ３を含む放電ルートで放電し、電圧を低下させるように動作する。この通電制御によるアンバランス補正の効果は、負荷率などにも依存するが、少なくとも負荷が変圧器の励磁電流であるような場合は有効に動作することが確認されている。
【００２２】
また、このコンバータ４の制御を位相基準検出回路３２の信号で同期をとり、インバータ６の制御位相に同期して行うことにより、電圧及び電流の脈動を抑えた制御を行うことが可能となる。
【実施例２】
【００２３】
図２は本発明の実施例２に係る無停電電源装置の回路構成図である。この実施例２の各部について、図１の実施例１に係る無停電電源装置の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施例２が、実施例１と異なる点は、電圧増幅器３１の前段にフィルタ回路３５を挿入し、加算／減算器２１の減算出力である直流電圧差信号をフィルタ回路３５を介して電圧増幅器３１の入力とするように構成した点である。
【００２４】
このように構成することにより、フィルタ回路３５の低域通過特性により直流電圧に含まれるリプル分が除去されるので、制御回路２０は、アンバランス負荷に起因する直流アンバランス電圧を補正する制御を行うことが可能となる。尚、フィルタ回路３５の出力を増幅器２５の入力として正常時の直流電圧指令の補正信号として用いても良い。
【実施例３】
【００２５】
図３は本発明の実施例３に係る無停電電源装置の回路構成図である。この実施例３の各部について、図１の実施例１に係る無停電電源装置の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施例３が、実施例１と異なる点は、電圧増幅器３１の前段に不感帯回路３６を挿入し、加算／減算器２１の減算出力である直流電圧差信号を不感帯回路３６を介して電圧増幅器３１の入力とするように構成した点である。
【００２６】
このように構成することにより、直流電圧差信号の所定値以下の変動が無視されるような信号処理が行われるので、制御回路２０は、無負荷時や負荷アンバランスの無い負荷が接続されているとき、必要以上のアンバランス補正を行わないようにすることが可能となる。尚、不感帯回路３６の出力を増幅器２５の入力として正常時の直流電圧指令の補正信号として用いても良い。
【実施例４】
【００２７】
図４は本発明の実施例４に係る無停電電源装置の回路構成図である。この実施例４の各部について、図１の実施例１に係る無停電電源装置の各部と同一部分は同一符号で示し、
その説明は省略する。この実施例４が、実施例１と異なる点は、電圧増幅器３１の前段に符号付き２乗回路３７を挿入し、加算／減算器２１の減算出力である直流電圧差信号を符号付き２乗回路３７を介して電圧増幅器３１の入力とするように構成した点である。
【００２８】
このように構成することにより、直流電圧のアンバランスが強調されるような信号処理が行われるので、制御回路２０は、アンバランス電圧が大きいとき、急速にアンバランス補正を行い、直流過電圧や直流アンバランス過大を防止することが可能となる。尚、符号付き２乗回路３７の出力を増幅器２５の入力として正常時の直流電圧指令の補正信号として用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施例１に係る無停電電源装置の回路構成図。
【図２】本発明の実施例２に係る無停電電源装置の回路構成図。
【図３】本発明の実施例３に係る無停電電源装置の回路構成図。
【図４】本発明の実施例４に係る無停電電源装置の回路構成図。
【符号の説明】
【００３０】
１  商用交流電源
２  開閉器
３  入力フィルタ
４  コンバータ
５Ａ、５Ｂ  平滑コンデンサ
６  インバータ
７  出力フィルタ
８  負荷
９  蓄電池
１０  昇圧チョッパ
１１  入力電圧検出器
１２Ａ、１２Ｂ  電圧検出器
１３  電流検出器
２０  制御回路
２１  加算／減算回路
２２  電圧増幅器
２３  ＰＬＬ回路
２４  乗算器
２５  増幅器
２６  ＰＷＭ制御回路
２７  キャリア発生器
２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ、２８Ｄ  ＡＮＤ回路
２９Ａ、２９Ｂ  ＯＲ回路
３０  停電検出器
３１  電圧増幅器
３２  位相基準検出回路
３３  乗算器
３４  ＰＷＭ制御回路
３５  フィルタ回路
３６  不感帯回路
３７  符号付き２乗回路
【図１】
2005261053.tif 000003
【図２】
2005261053.tif 000004
【図３】
2005261053.tif 000005
【図４】
2005261053.tif 000006