(57)【要約】【課題】  過渡電流を抑制しつつ、装置の高効率化を図ること。【解決手段】  第一の給電制御手段７２は、スイッチング素子３１，３２へのゲート信号の出力を開始するときには、入力コイル１２に蓄積されたエネルギーを共通配線１４，１６側へ供給する期間が短くなるようにゲート信号を制御する。【選択図】  図１
2005176567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端子と、
上記入力端子に接続される入力コイルと、
上記入力コイルに接続されるスイッチング素子を有する第一の給電回路と、
上記第一の給電回路に接続される共通配線と、
上記共通配線に接続される第二の給電回路と、
上記スイッチング素子をスイッチング動作させるゲート信号を出力することで、上記入力コイルにエネルギーを蓄積させるとともにその蓄積されたエネルギーを上記共通配線へ供給させる給電制御手段と、
上記第一の給電回路による給電と上記第二の給電回路による給電とを切り換える切換手段と、を有し、
上記給電制御手段は、上記切換手段により上記二の給電回路による給電から上記第一の給電回路による給電へ切り換えられた際に、上記ゲート信号の出力を開始するときには、上記入力コイルに蓄積されたエネルギーを上記共通配線側へ供給する期間が定常時より短くなるように上記ゲート信号を制御することを特徴とする二系統切換給電装置。
【請求項２】
交流電圧が印加される入力端子と、
上記入力端子に接続される入力コイルと、
正側および負側の二本の共通配線と、
上記入力コイルと上記正側の共通配線との間の第一のスイッチング素子および上記入力コイルと上記負側の共通配線との間の第二のスイッチング素子を有する第一の給電回路と、
上記二本の共通配線に接続される第二の給電回路と、
上記交流電圧の半周期内で上記第一スイッチング素子および上記第二スイッチング素子を交互にオン状態となるようにスイッチング動作させる２つのゲート信号を出力する給電制御手段と、
上記第一の給電回路による給電と上記第二の給電回路による給電とを切り換える切換手段と、を有し、
上記給電制御手段は、上記切換手段により上記二の給電回路による給電から上記第一の給電回路による給電へ切り換えられた際に、上記ゲート信号の出力を開始するときには、上記入力コイルに蓄積されたエネルギーを上記共通配線側へ供給する期間が定常時より短くなるように上記ゲート信号を制御することを特徴とする二系統切換給電装置。
【請求項３】
前記入力端子と前記入力コイルとの間に接続される開閉器と、
前記入力端子と前記入力コイルとの間に流れる入力電流を検出する入力電流検出器と、
上記入力電流が所定のカレントリミット電流を超えたら、上記開閉器を開くカレントリミット制御手段と、を有することを特徴とする請求項１または２記載の二系統切換給電装置。
【請求項４】
交流電圧が印加される入力端子と、
上記入力端子に接続される入力コイルと、
第一共通配線と、
第二共通配線と、
上記入力コイルと上記第一共通配線との間の第一スイッチング素子および上記入力コイルと上記第二共通配線との間の第二スイッチング素子を有する第一の給電回路と、
バッテリと、
上記第一共通配線、上記第二共通配線および上記バッテリに接続される第二の給電回路と、
上記交流電圧の半周期内で上記第一スイッチング素子および上記第二スイッチング素子を交互にオン状態となるようにスイッチング動作させる２つのゲート信号を出力する第一の給電制御手段と、
上記第二の給電回路から上記バッテリに蓄積されている電力を上記第一共通配線および第二共通配線へ供給させる第二の給電制御手段と、
上記第一の給電回路による給電と上記第二の給電回路による給電とを切り換える切換手段と、を有し、
上記第一の給電制御手段は、上記切換手段により上記二の給電回路による給電から上記第一の給電回路による給電へ切り換えられた際に、上記ゲート信号の出力を開始するときには、上記入力端子に入力される交流電圧がプラスである期間においては、上記第一スイッチング素子がオン状態である期間が定常時より短くなり、上記入力端子に入力される交流電圧がマイナスである期間においては、上記第二スイッチング素子がオン状態である期間が定常時より短くなるように、上記ゲート信号を制御することを特徴とする無停電電源装置。
【請求項５】
前記入力端子と前記入力コイルとの間に流れる入力電流を検出する入力電流検出器を有し、
前記第一の給電制御手段は、電流指令値を出力する電流振幅制御部と、入力電圧に同期した正弦波を出力する正弦波発生回路と、上記電流指令値あるいは上記電流指令値に基づく指令値に上記正弦波を乗算する第一瞬時乗算器と、上記第一瞬時乗算器の演算結果から上記入力電流を減算する瞬時減算器と、上記瞬時減算器の出力に応じた瞬時電流指令値を演算する電流補償演算器と、前記ゲート信号の出力を開始するときに１よりも大きい値から１まで減少する値を順次出力する瞬時ソフトスタート制御部と、上記瞬時電流指令値に上記瞬時ソフトスタート制御部の出力値を乗算する第二瞬時乗算器と、上記第二瞬時乗算器の出力値を含む値と三角波の波形データとを比較し、その比較結果に応じたパルス幅のパルスを前記ゲート信号として出力する比較器と、上記比較器の出力を反転して前記ゲート信号として出力する反転回路と、を有することを特徴とする請求項４記載の無停電電源装置。
【請求項６】
前記電流振幅制御部は、前記第一共通配線の平均電圧および前記第二共通配線の平均電圧と目標平均電圧との差に応じた電流指令値を出力する電圧補償演算器を有し、且つ、
前記ゲート信号の出力を開始するときに０以上１未満の所定の値から１まで増加する値を出力する電流振幅ソフトスタート制御部と、
上記電流指令値に上記電流振幅ソフトスタート制御部の出力値を乗算し、前記第一瞬時乗算器へ出力するソフトスタート乗算器と、
を有することを特徴とする請求項５記載の無停電電源装置。
【請求項７】
スイッチング素子をスイッチング動作させることで入力コイルにエネルギーを蓄積させるとともにその蓄積されたエネルギーを共通配線へ供給する第一の給電回路と、上記共通配線に電力を供給する第二の給電回路とを、切り換えることで、上記共通配線へ二系統から給電する二系統切換給電方法であって、
上記スイッチング素子のスイッチング動作を開始するときには、上記入力コイルに蓄積されたエネルギーが上記共通配線側へ供給される期間が定常時より短くなるように制御することを特徴とする二系統切換給電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二系統の電力を切り換えて負荷機器へ供給する二系統切換給電装置、電源装置からの電力とバッテリからの電力とを切り換えて負荷機器へ供給する無停電電源装置および二系統切換給電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、入力電源からの電力とバッテリからの電力とを切り換えて負荷機器へ供給する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、入力電源の交流電圧を、ノイズフィルタ、整流スタック、チョークコイル、ダイオード、コンデンサを通して整流し、この整流平滑した直流電圧をＤＣ／ＤＣコンバータへ供給する。
【０００３】
また、この無停電電源装置は、入力電源の急激な過電圧異常に対して、回路の保護のために、整流スタックとコンデンサとの間のパワーＭＯＳ−ＦＥＴをオフし、バッテリパックを主電源としてバッテリバックアップを行う。さらに、この無停電電源装置は、入力電源が正常電圧に戻ると、パワーＭＯＳ−ＦＥＴをオンして商用電源の供給を行う。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１８２２２１号公報（発明の実施の形態、図面）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、この特許文献１の無停電電源装置からダイオードを無くすと、バッテリからの給電状態から入力電源からの給電状態へ切り換えるときに、チョークコイルにエネルギーが蓄積されるまでの期間において、ＤＣ／ＤＣコンバータ側から入力電源側に向かって過渡電流が流れてしまう。
【０００６】
しかしながら、このような逆流防止のためのダイオードを設けると、入力電源からの電力は常にダイオードを介して負荷機器へ供給されることになる。その結果、従来の無停電電源装置では、常に、そのダイオードでのロスが発生し、そのロスの分だけ効率が低下してしまう。
【０００７】
本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、過渡電流を抑制しつつ、装置の高効率化を図ることができる二系統切換給電装置、無停電電源装置および二系統切換給電方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る二系統切換給電装置は、入力端子と、入力端子に接続される入力コイルと、入力コイルに接続されるスイッチング素子を有する第一の給電回路と、第一の給電回路に接続される共通配線と、共通配線に接続される第二の給電回路と、スイッチング素子をスイッチング動作させるゲート信号を出力することで、入力コイルにエネルギーを蓄積させるとともにその蓄積されたエネルギーを共通配線へ供給させる給電制御手段と、第一の給電回路による給電と第二の給電回路による給電とを切り換える切換手段と、を有する。そして、この給電制御手段は、切換手段により第二の給電回路による給電から第一の給電回路による給電へ切り換えられた際に、ゲート信号の出力を開始するときには、入力コイルに蓄積されたエネルギーを共通配線側へ供給する期間が定常時より短くなるようにゲート信号を制御する。
【０００９】
この構成を採用すれば、給電制御手段が、ゲート信号の出力を開始するときには、入力コイルに蓄積されたエネルギーを共通配線側へ供給する期間が定常時より短くなるようにゲート信号を制御するので、切換手段が第二の給電回路による給電から第一の給電回路による給電へ切り換えた場合に、第二の給電回路によって給電されていたことで共通配線が所定の電位になっていたとしても、入力コイルに十分なエネルギーが蓄積されるまでの期間において共通配線から入力端子へ流れてしまう過渡電流を減らすことができる。
【００１０】
したがって、スイッチング素子と共通配線との間に、共通配線から入力端子への過渡電流を防止するための逆流防止ダイオードを設ける必要が無くなり、この逆流防止ダイオードを設けないことで装置の高効率化を図ることができる。
【００１１】
本発明に係る二系統切換給電装置は、交流電圧が印加される入力端子と、入力端子に接続される入力コイルと、正側および負側の二本の共通配線と、入力コイルと正側の共通配線との間の第一のスイッチング素子および入力コイルと負側の共通配線との間の第二のスイッチング素子を有する第一の給電回路と、二本の共通配線に接続される第二の給電回路と、交流電圧の半周期内で第一スイッチング素子および第二スイッチング素子を交互にオン状態となるようにスイッチング動作させる２つのゲート信号を出力する給電制御手段と、第一の給電回路による給電と第二の給電回路による給電とを切り換える切換手段と、を有する。そして、この給電制御手段は、切換手段により第二の給電回路による給電から第一の給電回路による給電へ切り換えられた際に、ゲート信号の出力を開始するときには、入力コイルに蓄積されたエネルギーを共通配線側へ供給する期間が定常時より短くなるようにゲート信号を制御する。
【００１２】
この構成を採用すれば、給電制御手段が、ゲート信号の出力を開始するときには、入力コイルに蓄積されたエネルギーを共通配線側へ供給する期間が短くなるようにゲート信号を制御するので、切換手段が第二の給電回路による給電から第一の給電回路による給電へ切り換えた場合に、第二の給電回路によって給電されていたことで共通配線が所定の電位になっていて、且つ、交流電圧の半周期内で第一スイッチング素子および第二スイッチング素子を交互にオン状態となるようにスイッチング動作させる２つのゲート信号を出力したとしても、入力コイルに十分なエネルギーが蓄積されるまでの期間において共通配線から入力端子へ流れてしまう過渡電流を減らすことができる。
【００１３】
したがって、スイッチング素子と共通配線との間に、共通配線から入力端子への過渡電流を防止するための逆流防止ダイオードを設ける必要が無くなり、この逆流防止ダイオードを設けないことで装置の高効率化を図ることができる。
【００１４】
本発明に係る無停電電源装置は、上述した無停電電源装置のいずれか１つの構成に加えて、入力端子と入力コイルとの間に接続される開閉器と、入力端子と入力コイルとの間に流れる入力電流を検出する入力電流検出器と、入力電流が所定のカレントリミット電流を超えたら、開閉器を開くカレントリミット制御手段と、を有するものである。
【００１５】
この構成を採用すれば、第二の給電回路による給電から第一の給電回路による給電への切り換え時の過渡電流が抑制されているので、入力電圧が大きくとも、あるいは、入力電圧のピーク電圧付近からスイッチング制御が開始されたとしても、過渡電流の累積値の大きさを、カレントリミット電流値よりも小さく抑えることができる。その結果、給電制御手段がゲート信号の出力を開始するときに入力端子に入力される入力電圧を制限したりしなくとも、カレントリミット制御手段が開閉器を開いてしまうことを防止することができる。
【００１６】
本発明に係る無停電電源装置は、交流電圧が印加される入力端子と、入力端子に接続される入力コイルと、第一共通配線と、第二共通配線と、入力コイルと第一共通配線との間の第一スイッチング素子および入力コイルと第二共通配線との間の第二スイッチング素子を有する第一の給電回路と、バッテリと、第一共通配線、第二共通配線およびバッテリに接続される第二の給電回路と、交流電圧の半周期内で第一スイッチング素子および第二スイッチング素子を交互にオン状態となるようにスイッチング動作させる２つのゲート信号を出力する第一の給電制御手段と、第二の給電回路からバッテリに蓄積されている電力を第一共通配線および第二共通配線へ供給させる第二の給電制御手段と、第一の給電回路による給電と第二の給電回路による給電とを切り換える切換手段と、を有する。そして、この第一の給電制御手段は、切換手段により第二の給電回路による給電から第一の給電回路による給電へ切り換えられた際に、ゲート信号の出力を開始するときには、入力端子に入力される交流電圧がプラスである期間においては、第一スイッチング素子がオン状態である期間が定常時より短くなり、入力端子に入力される交流電圧がマイナスである期間においては、第二スイッチング素子がオン状態である期間が定常時より短くなるように、ゲート信号を制御する。
【００１７】
この構成を採用すれば、第一の給電制御手段は、ゲート信号の出力を開始するときであって、且つ、入力端子に入力される交流電圧がプラスである期間においては、第一スイッチング素子がオン状態である期間が定常時より短くなるようにゲート信号を制御する。そのため、この期間においては第一スイッチング素子がオン状態になるにもかかわらず、そのオン状態である期間が短くなるので、第一共通配線から入力端子への過渡電流を減らすことができる。
【００１８】
また、第一の給電制御手段は、ゲート信号の出力を開始するときであって、且つ、入力端子に入力される交流電圧がマイナスである期間においては、第二スイッチング素子がオン状態である期間が定常時より短くなるようにゲート信号を制御する。そのため、この期間においては第二スイッチング素子がオン状態になるにもかかわらず、そのオン状態である期間が短くなるので、第二共通配線から入力端子への逆向きの過渡電流を減らすことができる。つまり、どのタイミングでゲート信号の出力を開始しても、過渡電流を減らすことができる。
【００１９】
したがって、第一スイッチング素子と第一共通配線との間に、第一共通配線から入力端子への過渡電流を防止するための逆流防止ダイオードを設けたり、第二スイッチング素子と第二共通配線との間に、第二共通配線から入力端子への逆向きの過渡電流を防止するための逆流防止ダイオードを設けたりする必要が無くなり、これらの逆流防止ダイオードを設けないことで装置の高効率化を図ることができる。
【００２０】
本発明に係る他の無停電電源装置は、上述した他の無停電電源装置の構成に加えて、入力端子と入力コイルとの間に流れる入力電流を検出する入力電流検出器を有する。また、第一の給電制御手段は、電流指令値を出力する電流振幅制御部と、入力電圧に同期した正弦波を出力する正弦波発生回路と、電流指令値あるいはこの電流指令値に基づく指令値に正弦波を乗算する第一瞬時乗算器と、第一瞬時乗算器の演算結果から入力電流を減算する瞬時減算器と、瞬時減算器の出力に応じた瞬時電流指令値を演算する電流補償演算器と、ゲート信号の出力を開始するときに１よりも大きい値から１まで減少する値を順次出力する瞬時ソフトスタート制御部と、瞬時電流指令値に瞬時ソフトスタート制御部の出力値を乗算する第二瞬時乗算器と、第二瞬時乗算器の出力値を含む値と三角波の波形データとを比較し、その比較結果に応じたパルス幅のパルスをゲート信号として出力する比較器と、比較器の出力を反転してゲート信号として出力する反転回路と、を有する。
【００２１】
この構成を採用すれば、第一の給電制御手段は、ゲート信号の出力を開始するときであって、且つ、入力端子に入力される交流電圧がプラスである期間においては、過渡電流が大きいほど第一スイッチング素子のオン期間が短くなる。したがって、第一スイッチング素子のオン期間に流れる過渡電流を単に減らすだけでなく、第二スイッチング素子のオン期間に流れる電流を増加させて、これを相殺することができる。
【００２２】
また、第一の給電制御手段は、ゲート信号の出力を開始するときであって、且つ、入力端子に入力される交流電圧がマイナスである期間においては、逆向きの過渡電流が大きいほど第二スイッチング素子のオン期間が短くなる。したがって、第二スイッチング素子のオン期間に流れる過渡電流を単に減らすだけでなく、第一スイッチング素子のオン期間に流れる電流を増加させて、これを相殺することができる。
【００２３】
本発明に係る他の無停電電源装置は、上述した他の無停電電源装置の構成に加えて、電流振幅制御部が、第一共通配線の平均電圧および第二共通配線の平均電圧と目標平均電圧との差に応じた電流指令値を出力する電圧補償演算器を有し、且つ、ゲート信号の出力を開始するときに０以上１未満の所定の値から１まで増加する値を出力する電流振幅ソフトスタート制御部と、電流指令値に電流振幅ソフトスタート制御部の出力値を乗算し、第一瞬時乗算器へ出力するソフトスタート乗算器と、を有するものである。
【００２４】
この構成を採用すれば、実効制御部は、ゲート信号の出力を開始するときには、電流指令値を絞るので、この電流指令値に応じて流れてしまう過渡電流を絞ることができる。
【００２５】
本発明に係る二系統切換給電方法は、スイッチング素子をスイッチング動作させることで入力コイルにエネルギーを蓄積させるとともにその蓄積されたエネルギーを共通配線へ供給する第一の給電回路と、共通配線に電力を供給する第二の給電回路とを、切り換えることで、共通配線へ二系統から給電する二系統切換給電方法であって、スイッチング素子のスイッチング動作を開始するときには、入力コイルに蓄積されたエネルギーが共通配線側へ供給される期間が定常時より短くなるように制御するものである。
【００２６】
この方法を採用すれば、ゲート信号の出力を開始するときには、入力コイルに蓄積されたエネルギーを共通配線側へ供給する期間が定常時より短くなるようにゲート信号を制御するので、切換手段が第二の給電回路による給電から第一の給電回路による給電へ切り換えた場合に、第二の給電回路によって給電されていたことで共通配線が所定の電位になっていたとしても、入力コイルに十分なエネルギーが蓄積されるまでの期間において共通配線から入力端子へ流れてしまう過渡電流を減らすことができる。
【００２７】
したがって、スイッチング素子と共通配線との間に、共通配線から入力端子への過渡電流を防止するための逆流防止ダイオードを設ける必要が無くなり、この逆流防止ダイオードを設けないことで装置の高効率化を図ることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明では、過渡電流を抑制しつつ、装置の高効率化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明を実施するための最良の形態に係る二系統切換給電装置、無停電電源装置および二系統切換給電方法を、図面に基づいて説明する。なお、二系統切換給電装置については、電源装置からの電力とバッテリからの電力とを切り換えて負荷機器へ供給する無停電電源装置を例として説明する。二系統切換給電方法は、無停電電源装置の動作を例に説明する。
【００３０】
図１は、本発明の実施の形態に係る無停電電源装置１およびその無停電電源装置１に接続されている装置を示す接続図である。
【００３１】
この実施の形態に係る無停電電源装置１は、一対の入力端子２，３を有する。一対の入力端子２，３には、商用交流電源などの交流電源装置４が接続されている。商用交流電源は、たとえば５０Ｈｚや６０Ｈｚなどの所定の周波数で振幅が約２８０Ｖの交流電圧を有する交流電力を出力する。一対の入力端子２，３には、この交流電圧を有する交流電力が供給される。
【００３２】
一対の入力端子２，３の中の一方の入力端子２は、開閉器１１の一端に接続されている。開閉器１１は、開閉信号が入力されると閉じ、開閉信号が入力されなくなると開く。一対の入力端子２，３の中の他方の入力端子３は、無停電電源装置１のグランド１０に接続されている。なお、一方の入力端子２および他方の入力端子３は、それぞれ入力端子である。
【００３３】
開閉器１１の他端は、入力コイル１２の一端に接続されている。入力コイル１２は、それに流れる電流の変化に応じてエネルギーを蓄積する。この入力コイル１２に蓄積されるエネルギーが、最終的には、後述する負荷機器７へ供給されることになる。したがって、無停電電源装置１では、効率よく多くのエネルギーを供給できるように、太い配線を使用したコイルが入力コイル１２として利用されている。
【００３４】
入力コイル１２の他端は、第一の給電回路としてのレクチュファイヤ回路１３に接続されている。レクチュファイヤ回路１３は、スイッチング素子あるいは第一スイッチング素子としての第一トランジスタ３１と、スイッチング素子あるいは第二スイッチング素子としての第二トランジスタ３２と、第一ダイオード３３と、第二ダイオード３４と、を有する。第一トランジスタ３１および第二トランジスタ３２には、たとえば数十アンペア程度の電流をコレクタ−エミッタ間に流すことが可能なトランジスタを使用する。このような大電流を流すことができるトランジスタとしては、たとえば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、サイリスタ、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などがある。また、第一ダイオード３３および第二ダイオード３４には、たとえば数十アンペア程度の電流をアノードからカソードに流すことが可能なダイオードを使用する。
【００３５】
第一トランジスタ３１のエミッタと、第二トランジスタ３２のコレクタとは、入力コイル１２の他端に接続されている。第一ダイオード３３のアノードは、第一トランジスタ３１のエミッタに接続され、第一ダイオード３３のカソードは、第一トランジスタ３１のコレクタに接続されている。第二ダイオード３４のアノードは、第二トランジスタ３２のエミッタに接続され、第二ダイオード３４のカソードは、第二トランジスタ３２のコレクタに接続されている。
【００３６】
レクチュファイヤ回路１３の第一トランジスタ３１のコレクタは、一対のレール配線１４，１６の中のプラスレール配線１４に接続されている。プラスレール配線１４は、プラスコンデンサ１５の一端に接続されている。プラスコンデンサ１５の他端は、グランド１０に接続されている。レクチュファイヤ回路１３の第二トランジスタ３２のエミッタは、マイナスレール配線１６に接続されている。マイナスレール配線１６は、マイナスコンデンサ１７の一端に接続されている。マイナスコンデンサ１７の他端は、グランド１０に接続されている。なお、プラスレール配線１４は、共通配線あるいは第一共通配線であり、マイナスレール配線１６は、共通配線あるいは第二共通配線である。
【００３７】
また、プラスレール配線１４およびマイナスレール配線１６は、第二の給電回路としての充放電回路１８に接続されている。充放電回路１８は、図示外の充放電用のトランジスタを有するとともに、バッテリ１９に接続され、バッテリ１９に対して電力を出し入れする。
【００３８】
さらに、プラスレール配線１４およびマイナスレール配線１６は、インバータ回路２０に接続されている。インバータ回路２０は、図示外のインバータ用のトランジスタを有するとともに、ローパスフィルタ回路２１に接続されている。
【００３９】
ローパスフィルタ回路２１は、出力コイル４１と、出力コンデンサ４２と、を有する。出力コイル４１の一端は、インバータ回路２０に接続されている。出力コイル４１の他端は、出力コンデンサ４２の一端に接続されている。出力コンデンサ４２の他端は、グランド１０に接続されている。なお、ローパスフィルタ回路２１の出力コイル４１および出力コンデンサ４２は、たとえば、５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚ以上の周波数成分を減衰させる特性となるように選択すればよい。
【００４０】
ローパスフィルタ回路２１の出力コイル４１の他端は、一対の出力端子５，６の中の一方の出力端子５に接続されている。一対の出力端子５，６の中の他方の出力端子６は、グランド１０に接続されている。
【００４１】
一対の出力端子５，６には、コンピュータ、レーザプリンタなどの負荷機器７が接続されている。負荷機器７は、たとえば５０Ｈｚや６０Ｈｚなどの所定の周波数で振幅が約２８０Ｖの交流電圧を有する交流電力が供給されることで動作する。
【００４２】
また、この実施の形態に係る無停電電源装置１は、入力電圧検出器５１と、入力電流検出器５２と、プラスレール電圧検出器５３と、マイナスレール電圧検出器５４と、を有する。
【００４３】
入力電圧検出器５１は、他方の入力端子３の電圧レベル（＝グランド１０の電圧レベル）を基準として一方の入力端子２の電圧を検出し、その検出電圧の大きさに応じたレベルの電圧を検出入力電圧として出力する。
【００４４】
入力電流検出器５２は、一方の入力端子２と入力コイル１２との間に流れる電流を検出コイルなどで検出し、その電流にて検出コイルに励起される電圧を入力電流の検出電圧として出力する。
【００４５】
プラスレール電圧検出器５３は、グランド１０の電圧レベルを基準として、プラスレール配線１４の電圧を検出し、その検出電圧の大きさに応じたレベルの電圧を検出プラスレール電圧として出力する。
【００４６】
マイナスレール電圧検出器５４は、マイナスレール配線１６の電圧を基準として、グランド１０の電圧レベルを検出し、その検出電圧の大きさに応じたレベルの電圧を検出マイナスレール電圧として出力する。マイナスレール配線１６の電圧の絶対値が大きくなるほど、マイナスレール電圧検出器５４が出力する検出マイナスレール電圧も大きくなる。
【００４７】
これら入力電圧検出器５１、入力電流検出器５２、プラスレール電圧検出器５３、マイナスレール電圧検出器５４は、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ：デジタル信号処理装置）６１に接続されている。ＤＳＰ６１は、マイクロプロセッサの一種であり、デジタル信号処理によって各種の制御信号を生成するものである。なお、無停電電源装置１などに利用することができる、大電流に対応したＤＳＰ６１としては、現在、約４００ｋ〜約１ＭＨｚ程度の動作周波数にて、入力される信号をサンプリングし、且つ、出力する信号を制御することができるものが入手可能である。
【００４８】
ＤＳＰ６１は、検出入力電圧を周期的にサンプリングして検出入力電圧のデジタル値を生成する第一ＡＤコンバータ６２と、入力電流の検出電圧を周期的にサンプリングして入力電流の検出電圧のデジタル値を生成する第二ＡＤコンバータ６３と、検出プラスレール電圧を周期的にサンプリングして検出プラスレール電圧のデジタル値を生成する第三ＡＤコンバータ６４と、検出マイナスレール電圧を周期的にサンプリングして検出マイナスレール電圧のデジタル値を生成する第四ＡＤコンバータ６５と、を有する。
【００４９】
また、このＤＳＰ６１は、カレントリミット制御手段としてのカレントリミット制御部７１と、第一の給電制御手段あるいは給電制御手段としてのレクチュファイヤ制御部７２と、第二の給電制御手段としての充放電制御部７３と、インバータ制御部７４と、切換手段としてのモード制御部７５と、を有する。これらカレントリミット制御部７１、レクチュファイヤ制御部７２、充放電制御部７３、インバータ制御部７４およびモード制御部７５は、ＤＳＰ６１の図示外のマイクロプロセッサが、図示外のメモリに記憶されている制御プログラムを実行することで実現されている。
【００５０】
カレントリミット制御部７１は、第二ＡＤコンバータ６３が生成する入力電流の検出電圧を監視する。そして、この入力電流の大きさが所定のカレントリミット電流値よりも小さい場合には、カレントリミット制御部７１は、開閉信号を開閉器１１へ出力し、入力電流の大きさが所定のカレントリミット電流値以上になると、開閉信号の開閉器１１への出力を停止する。
【００５１】
図２は、図１中のレクチュファイヤ制御部７２およびその周辺部を示す詳細なブロック図である。レクチュファイヤ制御部７２は、電流指令値を出力する電流振幅制御部８１と、この電流指令値に基づいて複数のパルスからなるゲート信号を出力する瞬時制御部８２と、を有する。
【００５２】
電流振幅制御部８１は、プラスフィルタ９１と、マイナスフィルタ９２と、加算器９３および二分の一アンプ９４からなる平均値演算器と、目標レール電圧レジスタ９５と、実効減算器９６と、電圧補償演算器９７と、リミッタ９８と、を有する。
【００５３】
プラスフィルタ９１は、第三ＡＤコンバータ６４が出力する検出プラスレール電圧のノイズ成分を除去する。マイナスフィルタ９２は、第四ＡＤコンバータ６５が出力する検出マイナスレール電圧のノイズ成分を除去する。加算器９３は、フィルタリングされた検出プラスレール電圧と、フィルタリングされた検出マイナスレール電圧とを加算する。二分の一アンプ９４は、加算器９３の演算結果の値の二分の一を出力する。したがって、二分の一アンプ９４は、検出プラスレール電圧と、検出マイナスレール電圧との平均値（以下、レール電圧の平均値と記載する。）を出力することになる。
【００５４】
目標レール電圧レジスタ９５には、レール電圧の平均値の目標値である目標レール電圧が記憶されている。実効減算器９６は、目標レール電圧からレール電圧の平均値を減算する。電圧補償演算器９７は、この差分電圧値に応じた電圧補償値を一次ＩＩＲ（Ｉｎｆｉｎｉｔｅ−ｄｕｒａｔｉｏｎ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタ演算処理にて演算する。リミッタ９８は、電圧補償演算器９７の演算結果である電流指令値がマイナスの値である場合には、電流指令値を「０」に置き換える。
【００５５】
瞬時制御部８２は、電流振幅ソフトスタート制御部９９と、ソフトスタート乗算器１００と、正弦波発生回路１１１と、瞬時増幅器１１２と、第一瞬時乗算器１１３と、瞬時減算器１１４と、電流補償演算器１１５と、瞬時ソフトスタート制御部１１６と、第二瞬時乗算器１１７と、瞬時加算器１１８と、三角波発生器としてのレクチュファイヤ三角波発生器１１９と、比較器としてのレクチュファイヤ比較器１２０と、を有する。
【００５６】
電流振幅ソフトスタート制御部９９は、電流振幅ソフトスタートレジスタ１０１と、電流振幅レジスタ更新器１０２と、有する。電流振幅ソフトスタートレジスタ１０１には、「０」以上、「１」以下の値が格納される。電流振幅レジスタ更新器１０２は、電流振幅ソフトスタートレジスタ１０１の値を更新する。具体的には、電流振幅レジスタ更新器１０２は、「０」あるいは「０」に近い所定の値から「１」までの離散的な複数個の値によって、電流振幅ソフトスタートレジスタ１０１の値を段階的に増加させる。ソフトスタート乗算器１００は、リミッタ９８の出力値に、電流振幅ソフトスタートレジスタ１０１に記憶されている値を乗算する。
【００５７】
正弦波発生回路１１１は、第一ＡＤコンバータ６２が出力する検出入力電圧に同期させて、大きさが１の正弦波を出力する。この正弦波発生回路１１１は、実際には、この正弦波をＤＳＰ６１の動作周波数毎にサンプリングして得られる複数の値を、ＤＳＰ６１の動作周波数毎に順番に出力する。瞬時増幅器１１２は、正弦波発生回路１１１の出力値を、所定の倍率で増幅する。
【００５８】
第一瞬時乗算器１１３は、電流振幅ソフトスタート制御部９９のソフトスタート乗算器１００の出力値に、正弦波発生回路１１１の出力値を乗算する。瞬時減算器１１４は、第一瞬時乗算器１１３の出力値から、第二ＡＤコンバータ６３の出力値を減算する。電流補償演算器１１５は、瞬時減算器１１４の出力に応じた瞬時電流指令値を演算する。
【００５９】
瞬時ソフトスタート制御部１１６は、瞬時ソフトスタートレジスタ１２１と、瞬時レジスタ更新器１２２と、有する。瞬時ソフトスタートレジスタ１２１には、「１」以上の値が格納される。瞬時レジスタ更新器１２２は、瞬時ソフトスタートレジスタ１２１の値を更新する。具体的には、瞬時レジスタ更新器１２２は、「１」よりも大きい所定の値から「１」までの離散的な複数個の値によって、瞬時ソフトスタートレジスタ１２１の値を段階的に減少する。第二瞬時乗算器１１７は、電流補償演算器１１５の出力値に、瞬時ソフトスタートレジスタ１２１に記憶されている値を乗算する。
【００６０】
瞬時加算器１１８は、第二瞬時乗算器１１７の出力値に、瞬時電流指令値を加算する。レクチュファイヤ三角波発生器１１９は、三角波の波形にしたがった波形データを発生する。レクチュファイヤ比較器１２０は、瞬時加算器１１８の出力値と、波形データの値とを比較し、その比較結果に応じたパルス幅のパルスを出力する。
【００６１】
このパルスの列がゲート信号として、レクチュファイヤ回路１３の第一トランジスタ３１のゲートと、反転回路としての第一反転回路１３１とに入力される。第一反転回路１３１は、ゲート信号のハイレベルとローレベルとを反転して、第二トランジスタ３２のゲートへ出力する。
【００６２】
ＤＳＰ６１における充放電制御部７３は、充電用のゲート信号および放電用のゲート信号を出力する。これらのゲート信号は、充放電回路１８の図示外の充放電用のトランジスタのゲートに入力される。充電用のゲート信号でこの充放電用のトランジスタをスイッチング制御することで、充放電回路１８は、一対のレール配線１４，１６の電位差に基づいて、充電電圧をバッテリ１９へ出力する。放電用のゲート信号でこの充放電用のトランジスタをスイッチング制御することで、充放電回路１８は、バッテリ１９の蓄電電圧に基づいて、一対のレール配線１４，１６へ放電電圧を出力する。
【００６３】
ＤＳＰ６１におけるインバータ制御部７４は、ゲート信号を出力する。このゲート信号は、インバータ回路２０の図示外のインバータ用のトランジスタのゲートに入力される。このゲート信号でこのインバータ用のトランジスタをスイッチング制御することで、インバータ回路２０は、一対のレール配線１４，１６の電位差に基づいて、ローパスフィルタ回路２１へ交流電圧を出力する。
【００６４】
ＤＳＰ６１におけるモード制御部７５は、レクチュファイヤ制御部７２、充放電制御部７３およびインバータ制御部７４それぞれへ、起動信号を出力する。レクチュファイヤ制御部７２、充放電制御部７３およびインバータ制御部７４は、起動信号が入力されると動作し、起動信号が入力されなくなると停止する。
【００６５】
次に、無停電電源装置１の動作について説明する。
【００６６】
無停電電源装置１の一対の入力端子２，３には、交流電源装置４が接続される。一対の出力端子５，６には、負荷機器７が接続される。ＤＳＰ６１の中央処理装置が制御プログラムを実行することで、カレントリミット制御部７１、レクチュファイヤ制御部７２、充放電制御部７３、インバータ制御部７４、モード制御部７５が実現される。
【００６７】
なお、無停電電源装置１の起動時には、モード制御部７５は、レクチュファイヤ制御部７２への起動信号、充放電制御部７３への起動信号およびインバータ制御部７４への起動信号を出力していない。したがって、レクチュファイヤ制御部７２、充放電制御部７３およびインバータ制御部７４は停止している。また、レクチュファイヤ制御部７２が停止しているので、入力電流は０Ａ（アンペア）である。また、カレントリミット制御部７１は、開閉信号を出力し、開閉器１１は開いている。一対の入力端子２，３に供給される交流電電圧は、レクチュファイヤ回路１３に印加される。
【００６８】
モード制御部７５は、まず、充放電制御部７３への起動信号をハイレベルに制御する。起動信号がハイレベルに制御されることで、充放電制御部７３は、バッテリ１９の蓄電電圧に基づく放電電圧を、充放電回路１８からプラスレール配線１４およびマイナスレール配線１６へ印加する。プラスコンデンサ１５およびマイナスコンデンサ１７は、この放電電圧に充電される。
【００６９】
また、充放電制御部７３は、検出プラスレール電圧および検出マイナスレール電圧の値を読み取り、検出プラスレール電圧と検出マイナスレール電圧との平均値が所定の目標レール電圧となるように充放電回路１８のスイッチング素子を制御する。これにより、プラスレール配線１４の電圧は、目標レール電圧に制御され、マイナスレール配線１６の電圧の大きさは、目標レール電圧に制御される。
【００７０】
充放電制御部７３への起動信号をハイレベルに制御した後、モード制御部７５は、第三ＡＤコンバータ６４の検出プラスレール電圧および第四ＡＤコンバータ６５の検出マイナスレール電圧に基づいて、一対のレール配線１４，１６の電位差が、所定の目標レールトゥレール電圧になっているか否かを判断する。そして、一対のレール配線１４，１６の電位差が所定の目標レールトゥレール電圧になっている場合には、モード制御部７５は、インバータ制御部７４への起動信号をハイレベルに制御する。
【００７１】
起動信号がハイレベルに制御されると、インバータ制御部７４は、インバータ回路２０のインバータ用のトランジスタのゲートへ、ゲート信号を出力する。これにより、インバータ回路２０は、レール配線１４，１６からの電力を交流電圧で出力する。ローパスフィルタ回路２１は、このインバータ回路２０が出力する第二の交流電圧としての交流電圧の高調波成分を除去する。したがって、ローパスフィルタ回路２１からは、検出入力電圧の周波数と同一の周波数を有する交流電圧が、出力されることになる。この交流電圧を有する交流電力が、一対の出力端子５，６を介して負荷機器７へ供給される。
【００７２】
また、インバータ制御部７４は、一対の出力端子５，６から出力される交流電圧の実効値が所定の目標出力電圧となるようにインバータ回路２０のスイッチング素子を制御する。これにより、一対の出力端子５，６からは、目標出力電圧を実効値として有する交流電圧が出力されることになる。負荷機器７には、この良好な実効値を有する交流電力が供給される。
【００７３】
引き続き、モード制御部７５は、第一ＡＤコンバータ６２の検出入力電圧に基づいて、一対の入力端子２，３に供給される交流電力が正常な電力であるか否かを判断する。そして、一対の入力端子２，３に供給される交流電力が正常な電力である場合には、モード制御部７５は、レクチュファイヤ制御部７２への起動信号をハイレベルに制御するとともに、充放電制御部７３への起動信号をローレベルに制御する。起動信号がローレベルに制御されることで、充放電制御部７３は、充放電回路１８のトランジスタへのゲート信号の出力を停止する。また、カレントリミット制御部７１は、開閉信号を制御して開閉器１１を閉じる。このとき、入力電圧よりレール電圧が高くなっているので、開閉器１１を閉じても突入電流は流れない。
【００７４】
起動信号がハイレベルに制御されると、レクチュファイヤ制御部７２の電流振幅制御部８１および瞬時制御部８２が、それらの動作を開始する。
【００７５】
電流振幅制御部８１では、プラスフィルタ９１、マイナスフィルタ９２、加算器９３および二分の一アンプ９４により、検出入力電圧の１周期に相当する期間における検出プラスレール電圧と検出マイナスレール電圧との平均値が、レール電圧の平均値として出力される。
【００７６】
そして、目標レール電圧レジスタ９５、実効減算器９６、電圧補償演算器９７およびリミッタ９８により、レール電圧の平均値および目標レール電圧から、電流指令値が演算され出される。なお、リミッタ９８から出力される電流指令値は、検出入力電圧の１周期毎に、更新される。したがって、この電流指令値は、検出入力電圧における１つ前の周期でのレール電圧の平均値と、目標レール電圧との電圧差を補う値となり、且つ、その検出入力電圧の周期に相当する期間の間、リミッタ９８から出力されることになる。
【００７７】
このように、電流振幅制御部８１は、検出入力電圧の１周期毎に電流指令値を更新する。
【００７８】
瞬時制御部８２では、正弦波発生回路１１１が、第一ＡＤコンバータ６２が出力する検出入力電圧に同期させて、大きさが１の正弦波を出力する。
【００７９】
他方、電流振幅レジスタ更新器１０２が、電流振幅ソフトスタートレジスタ１０１に初期値として、「０」あるいは「０」に近い値を格納する。また、電流振幅レジスタ更新器１０２は、その初期値から「１」までの離散的な複数の値によって、電流振幅ソフトスタートレジスタ１０１の値を所定の時間ごとに段階的に増加する。この電流振幅ソフトスタートレジスタ１０１の更新周期は、たとえばＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）制御の数十周期に相当する時間であればよい。そして、ソフトスタート乗算器１００は、電流指令値に電流振幅ソフトスタートレジスタ１０１の値を乗算する。したがって、ソフトスタート乗算器１００は、起動直後は、電流指令値よりも小さい電流指令値を出力し、ＰＷＭ制御の数十周期後に電流振幅ソフトスタートレジスタ１０１の値が「１」になると、リミッタ９８から出力される電流指令値をそのまま出力することになる。
【００８０】
瞬時制御部８２の第一瞬時乗算器１１３は、ソフトスタート乗算器１００からの電流指令値に、正弦波発生回路１１１の出力値を乗算する。このため、第一瞬時乗算器１１３から、電流指令値の大きさを有する正弦波の波形にしたがって変化する値が出力される。
【００８１】
瞬時減算器１１４は、第一瞬時乗算器１１３の出力値から、第二ＡＤコンバータ６３から出力される入力電流の検出電圧値を減算する。電流補償演算器１１５は、瞬時減算器１１４の出力値に応じた瞬時電流指令値を演算し、第二瞬時乗算器１１７に出力する。
【００８２】
他方、瞬時レジスタ更新器１２２は、瞬時ソフトスタートレジスタ１２１に初期値として「１」よりも大きな値を格納する。また、瞬時レジスタ更新器１２２は、所定の周期毎に、その初期値から「１」までの離散的な複数の値によって、瞬時ソフトスタートレジスタ１２１の値を段階的に減少する。この瞬時ソフトスタートレジスタ１２１の更新周期は、電流振幅ソフトスタートレジスタ１０１と同様に、たとえばＰＷＭ制御の数十周期に相当する時間であればよい。したがって、第二瞬時乗算器１１７は、起動直後は、電流補償演算器１１５から出力される瞬時電流指令値よりも大きな瞬時電流指令値を出力し、検出入力電圧の数周期後に瞬時ソフトスタートレジスタ１２１の値が「１」になると、電流補償演算器１１５から出力される瞬時電流指令値をそのまま出力する。
【００８３】
また、瞬時増幅器１１２は、正弦波発生回路１１１の出力値を、所定の倍率で増幅し、瞬時加算器１１８は、第二瞬時乗算器１１７の出力値に、瞬時増幅器１１２の出力値を加算する。なお、瞬時加算器１１８の出力値は、ＤＳＰ６１の動作周波数の１周期毎に変化する。レクチュファイヤ比較器１２０は、瞬時加算器１１８の出力値と、そのときのレクチュファイヤ三角波発生器１１９からの波形データの値とを比較し、その比較結果に応じたパルス幅のパルスを出力する。
【００８４】
ところで、瞬時制御部８２によるデジタル演算処理は、ＤＳＰ６１の動作周波数に応じた１周期毎に繰り返して実行される。したがって、商用交流電力の交流電圧の周期の間に、レクチュファイヤ制御部７２は、複数のパルスからなるＰＷＭ制御用のゲート信号を出力することになる。このＰＷＭ制御用のゲート信号では、上述する周期毎に、各パルスのパルス幅が制御されている。パルスが出力されている期間において、ゲート信号はハイレベルとなり、パルスとパルスとの間の期間において、ゲート信号はローレベルとなる。
【００８５】
このゲート信号は、レクチュファイヤ回路１３の第一トランジスタ３１のゲートに入力される。第一トランジスタ３１は、ゲート信号がハイレベルのとき、すなわちゲート信号のパルスが入力されたときにオン状態となり、ゲート信号がローレベルのとき、すなわちゲート信号のパルスとパルスとの間の電位が入力されたときにオフ状態となる。第一トランジスタ３１がオン状態とオフ状態とに切り換わることで、第一トランジスタ３１がオン状態の期間において入力コイル１２にエネルギーが蓄積される。蓄積されたエネルギーによって切換時に入力コイル１２に誘起する電圧と入力電圧とを加算した電圧が、マイナスコンデンサ１７の充電電圧よりも高ければ、入力コイル１２に蓄積されているエネルギーが第二ダイオード３４を介してマイナスレール配線１６に供給される。この入力コイル１２から供給されるエネルギーでマイナスコンデンサ１７は徐々に充電され、マイナスレール配線１６の電圧の絶対値が上昇する。
【００８６】
また、第二トランジスタ３２は、第一反転回路１３１により反転されたゲート信号がハイレベル、すなわちゲート信号で言えばそのパルスとパルスとの間の電位が入力されたときにオン状態となり、反転されたゲート信号がローレベル、すなわちゲート信号でいえばパルスが入力されたときにオフ状態となる。第二トランジスタ３２がオン状態とオフ状態とに切り換わることで、第二トランジスタ３２がオン状態の期間において入力コイル１２にエネルギーが蓄積される。蓄積されたエネルギーによって切換時に入力コイル１２に誘起する電圧と入力電圧とを加算した電圧が、プラスコンデンサ１５の充電電圧よりも高ければ、入力コイル１２に蓄積されているエネルギーが第一ダイオード３３を介してプラスレール配線１４に供給される。この入力コイル１２から供給されるエネルギーでプラスコンデンサ１５は徐々に充電され、プラスレール配線１４の電圧が上昇する。
【００８７】
このように、第一トランジスタ３１と第二トランジスタ３２は、ゲート信号のパルスパターンに応じて交互にオン状態となる。
【００８８】
以上のように、レクチュファイヤ回路１３は、入力電圧に同期させて正弦波発生回路１１１が出力する正弦波がプラスの電圧となる期間には、主にプラスコンデンサ１５を充電し、その正弦波がマイナスの電圧となる期間には、主にマイナスコンデンサ１７を充電する。
【００８９】
また、レクチュファイヤ制御部７２は、目標レール電圧よりも検出プラスレール電圧および検出マイナスレール電圧の平均値が低い場合には、検出入力電圧がプラスの電圧となる期間におけるゲート信号のパルスのパルス幅を増加させるとともに、検出入力電圧がマイナスの電圧となる期間におけるゲート信号のパルスのパルス幅を減少させる。また、目標レール電圧よりもこの平均値が高い場合には、レクチュファイヤ制御部７２は、検出入力電圧がプラスの電圧となる期間におけるゲート信号のパルスのパルス幅を減少させるとともに、検出入力電圧がマイナスの電圧となる期間におけるゲート信号のパルスのパルス幅を増加させる。これにより、プラスレール配線１４の電圧と、マイナスレール配線１６の電圧の絶対値とは、目標レール電圧に制御されることになる。
【００９０】
したがって、充放電制御部７３を停止しても、レクチュファイヤ回路１３から供給される電力によって、一対のレール配線１４，１６の電位差は所定の電位差に制御され、インバータ回路２０は、この一対のレール配線１４，１６の電位差に基づいて、継続して負荷機器７へ電力を供給する。
【００９１】
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、その起動時には、まず、バッテリ１９の蓄電電力に基づく電力を一対のレール配線１４，１６に接続されるコンデンサ１５，１７へ供給して、レール配線１４，１６を所望の目標レール電圧へ制御し、その後に、供給源がバッテリ１９からレクチュファイヤ回路１３へ切り換えられている。
【００９２】
以上の一連の起動処理が完了すると、モード制御部７５は、第一ＡＤコンバータ６２の検出入力電圧を周期的に監視する。そして、検出入力電圧の値に基づいて入力電力が正常な状態ではないと判断すると、モード制御部７５は、充放電制御部７３への起動信号をハイレベルに制御するとともに、レクチュファイヤ制御部７２への起動信号をローレベルに制御する。これにより、レクチュファイヤ回路１３の出力電圧の代わりに、充放電回路１８が出力する放電電圧が、プラスレール配線１４とマイナスレール配線１６とに供給され、プラスレール配線１４とマイナスレール配線１６との電位差は、維持される。
【００９３】
その後、一対の入力端子２，３に供給される交流電力が正常な電力に戻ると、モード制御部７５は、レクチュファイヤ制御部７２への起動信号をハイレベルに制御するとともに、充放電制御部７３への起動信号をローレベルに制御する。これにより、再び、レクチュファイヤ回路１３から一対のレール配線１４，１６へ電力を供給することができる。
【００９４】
なお、モード制御部７５は、バッテリ１９の蓄電電圧が所定の目標蓄電電圧以下になったと判断すると、レクチュファイヤ制御部７２への起動信号がハイレベルになっていることを確認して、充放電制御部７３への起動信号をハイレベルに制御する。充放電回路１８は、プラスレール配線１４とマイナスレール配線１６との電位差に基づいて、充電電圧を生成する。この充電電圧で、バッテリ１９は目標蓄電電圧まで充電される。
【００９５】
このように、バッテリ１９の蓄電電圧を所定の目標蓄電電圧以上に維持しつつ、一対の入力端子２，３に供給される交流電力が正常であると判断されない期間においては、バッテリ１９の蓄電電力に基づく交流電力が負荷機器７へ供給することで、無停電電源装置１は、一対の入力端子２，３に供給される交流電力が異常な状態になったとしても、その異常状態の期間を含めて継続的に、負荷機器７へ交流電力を供給し続けることができる。
【００９６】
このような負荷機器７への給電が制御される一方で、カレントリミット制御部７１は、第二ＡＤコンバータ６３が生成する入力電流の検出電圧を監視する。そして、この入力電流が所定のカレントリミット電流値以上になると、カレントリミット制御部７１は、開閉信号の出力を停止する。したがって、開閉器１１が開き、一対の入力端子２，３から電力が供給されなくなる。これにより、カレントリミット電流値以上の電流が無停電電源装置１や負荷機器７に流れない。
【００９７】
ところで、この実施の形態の無停電電源装置１では、第一トランジスタ３１がオン状態であるときに、プラスレール配線１４から第一トランジスタ３１を介して一方の入力端子２へ向けた電流が流れてしまうことを防止する逆流防止ダイオードが設けられていない。
【００９８】
しかしながら、このような逆流防止ダイオードが設けられていないため、バッテリ１９からの放電電圧で一対のレール配線１４，１６を所定の電圧に制御した後に、第一トランジスタ３１と第二トランジスタ３２とのスイッチング制御を開始した場合には、以下の理由で、起動時に、過渡電流がプラスレール配線１４から一方の入力端子２へ流れる。
【００９９】
なお、バッテリ１９からの放電電圧で一対のレール配線１４，１６を所定の電圧に制御した後に、第一トランジスタ３１と第二トランジスタ３２とのスイッチング制御を開始するタイミングとしては、本実施の形態のような起動時や、入力電力異常時のバッテリ給電からレクチュファイヤ給電へ復帰する時などがある。
【０１００】
プラスコンデンサ１５が、一方の入力端子２の電圧よりも高いプラスの電圧に充電されている状態で、第一トランジスタ３１がオン状態になると、この第一トランジスタ３１を介して、プラスコンデンサ１５から一方の入力端子２へ向けて過渡電流が流れようとする。入力コイル１２にエネルギーが十分蓄積されていれば、一方の入力端子２へ流れ込んでしまうことはない。しかしながら、レクチュファイヤ回路１３を起動した直後には、入力コイル１２に十分なエネルギーが蓄積されない。そのため、プラスレール配線１４から一方の入力端子２に向けて、過渡電流が流れてしまう。
【０１０１】
この第一トランジスタ３１を流れる過渡電流は、入力電圧がマイナスのピーク電圧付近であるときに、第一トランジスタ３１がオン状態になると、最大になる。また、この過渡電流は、この実施の形態のように、入力電圧の振幅が２８０Ｖのように大きいほど、大きくなる。
【０１０２】
また、この過渡電流は、入力コイル１２に十分なエネルギーが蓄積されるようになるまで、第一トランジスタ３１がオン状態になるたびに流れる。そのため、この実施の形態のように第一トランジスタ３１と第二トランジスタ３２とを交互にオン状態に制御する場合において、たとえば、入力電圧の振幅が２８０Ｖであって、且つ、その入力電圧のマイナスのピーク電圧付近のタイミングから第一トランジスタ３１のスイッチング制御が開始されると、この過渡電流が累積的に加算されることで、過渡電流の累積値の大きさが非常に大きくなり、その結果、過渡電流の累積値の大きさがカレントリミット電流値以上になってしまう場合がある。
【０１０３】
このように過渡電流の累積値の大きさがカレントリミット電流値以上になってしまうと、開閉信号の出力が停止して、開閉器１１が開いてしまう。その結果、一方の入力端子２がレクチュファイヤ回路１３から切り離されてしまい、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へ供給することができなくなってしまう。
【０１０４】
そこで、この実施の形態の無停電電源装置１では、起動直後に電流振幅制御部８１から出力される電流指令値を絞る電流振幅ソフトスタート制御部９９と、起動直後に電流補償演算器１１５から出力される瞬時電流指令値を増幅する瞬時ソフトスタート制御部１１６と、を設けている。
【０１０５】
電流振幅ソフトスタート制御部９９は、起動直後には、電流振幅制御部８１から出力される電流指令値を小さくする。そのため、起動直後に第一瞬時乗算器１１３から出力される正弦波の振幅は小さくされ、この正弦波がマイナスである期間における第一トランジスタ３１のトータルのオン期間を減らすことができ、過渡電流の累積値を小さくすることができる。
【０１０６】
第一ＡＤコンバータ６１は、過渡電流をマイナスの値として検出する。したがって、瞬時減算器１１４の出力値は過渡電流の分だけ大きくなり、電流補償演算器１１５は、過渡電流を補償するように、瞬時電流指令値を出力する。しかも、瞬時ソフトスタート制御部１１６は、起動直後には、電流補償演算器１１５から出力される瞬時電流指令値を増幅する。したがって、起動直後には、先の正弦波がマイナスである期間における第二トランジスタ３２のトータルのオン期間を増やし、第二トランジスタ３２のスイッチングにしたがって一方の入力端子２から入力される電流の累積値を大きくすることができ、過渡電流の累積値を、この電流の累積値で相殺することができる。
【０１０７】
このような電流振幅ソフトスタート制御部９９による過渡電流の累積値の削減効果と、瞬時ソフトスタート制御部１１６による過渡電流の累積値の相殺効果とによって、この実施の形態の無停電電源装置１では、入力電圧の振幅が２８０Ｖであって、且つ、その入力電圧のマイナスのピーク電圧付近のタイミングから第一トランジスタ３１のスイッチング制御が開始されたとしても、過渡電流の累積値の大きさをカレントリミット電流値よりも小さく抑えることができる。
【０１０８】
なお、この実施の形態の無停電電源装置１では、第二トランジスタ３２がオン状態であるときに、一方の入力端子２から第一トランジスタ３１を介してマイナスレール配線１６へ向けて電流が流れてしまうことを防止する逆流防止ダイオードも設けられていないが、上述の場合と同様にして、過渡電流が抑制される。すなわち、この実施の形態の無停電電源装置では、電流振幅ソフトスタート制御部９９による過渡電流の累積値の削減効果と、瞬時ソフトスタート制御部１１６による過渡電流の累積値の相殺効果とによって、入力電圧の振幅が２８０Ｖであって、且つ、その入力電圧のプラスのピーク電圧付近のタイミングから第二トランジスタ３２のスイッチング制御が開始されたとしても、逆向きの過渡電流の累積値の大きさは、カレントリミット電流値よりも小さく抑えられる。
【０１０９】
以上のように、この実施の形態に係る無停電電源装置では、レクチュファイヤ制御部７２は、ゲート信号の出力を開始するときであって、且つ、検出入力電圧がプラスである期間においては、第一トランジスタ３１がオン状態である期間が定常時より短くなるようにゲート信号を制御する。そのため、この期間においては第一トランジスタ３１がオン状態になるにもかかわらず、そのオン状態である期間が短くなるので、逆向きの過渡電流を減らすことができる。
【０１１０】
また、レクチュファイヤ制御部７２は、ゲート信号の出力を開始するときであって、且つ、検出入力電圧がマイナスである期間においては、第二トランジスタ３２がオン状態である期間が短くなるようにゲート信号を制御する。そのため、この期間においては第二トランジスタ３２がオン状態になるにもかかわらず、そのオン状態である期間が短くなるので、逆向きの過渡電流を減らすことができる。
【０１１１】
つまり、この実施の形態に係る無停電電源装置では、レクチュファイヤ制御部７２が、ゲート信号の出力を開始するときには、入力コイル１２に蓄積されたエネルギーを一対のレール配線１４，１６側へ供給する期間が短くなるようにゲート信号を制御するので、モード制御部７５が充放電制御部７３による給電からレクチュファイヤ回路１３による給電へ切り換えた場合に、充放電制御部７３によって給電されていたことで一対のレール配線１４，１６が所定の電位差になっていたとしても、入力コイル１２に十分なエネルギーが蓄積されるまでの期間において一対のレール配線１４，１６から一対の入力端子２，３へ流れてしまう過渡電流を減らすことができる。
【０１１２】
したがって、第一トランジスタ３１とプラスレール配線１４との間に、この過渡電流を防止するための逆流防止ダイオードを設けたり、第二トランジスタ３２とマイナスレール配線１６との間に、逆向きの過渡電流を防止するための逆流防止ダイオードを設ける必要が無く、装置の高効率化を実現されている。
【０１１３】
特に、この実施の形態に係る無停電電源装置では、レクチュフアィヤ制御部７２は、ゲート信号の出力を開始するときであって、且つ、検出入力電圧がプラスである期間においては、過渡電流が大きいほど第一トランジスタ３１のオン期間を短くしている。したがって、第一トランジスタ３１のオン期間に流れる過渡電流を単に減らすだけでなく、第二トランジスタ３２のオン期間に流れる電流を増加させて、これを相殺している。また、レクチュフアィヤ制御部７２は、ゲート信号の出力を開始するときであって、且つ、検出入力電圧がマイナスである期間においては、逆向きの過渡電流が大きいほど第二トランジスタ３２のオン期間を短している。したがって、第二トランジスタ３２のオン期間に流れる逆向きの過渡電流を単に減らすだけでなく、第一トランジスタ３１のオン期間に流れる電流を増加させて、これを相殺している。
【０１１４】
また、この実施の形態に係る無停電電源装置では、実効制御部が、ゲート信号の出力を開始するときに電流指令値を絞ることで、この電流指令値に応じて流れてしまう過渡電流を絞っている。
【０１１５】
その結果、この実施の形態に係る無停電電源装置では、入力電圧の振幅が大きくとも、且つ、入力電圧のピーク電圧付近からスイッチング制御が開始されたとしても、過渡電流の累積値の大きさが、カレントリミット電流値以上になってしまうことはない。したがって、レクチュファイヤ制御部７２がゲート信号の出力を開始するときに入力電圧を制限したりしなくとも、カレントリミット制御部７１が開閉器１１を開いてしまうことを防止することができる。そのため、充放電回路１８による給電から、レクチュファイヤ回路１３による給電へ切り換えて、レクチュファイヤ回路１３による給電を行うことができる。
【０１１６】
以上の実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるが、本発明は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能である。
【０１１７】
上記実施の形態では、無停電電源装置は、交直変換回路としてのレクチュファイヤ回路１３と、直交変換回路としてのインバータ回路２０とを有する。この他にもたとえば、第一の交交変換回路と、第二の交交変換回路とを有する無停電電源装置であっても、本発明を適用することで、逆流防止ダイオードを設けることなく過渡電流を抑制することができる。
【０１１８】
上記実施の形態では、レクチュファイヤ回路１３による給電と、充放電回路１８による給電とを切り換える無停電電源装置１を例としている。この他にもたとえば、第一の給電回路と、第二の給電回路とを切り換えることで、二系統の電力を切り換えて負荷機器へ供給する二系統切換給電装置であって、第一の給電回路が入力コイルに接続されたスイッチング素子をスイッチング制御されるものであっても、本発明を適用することで、逆流防止ダイオードを設けることなく過渡電流を抑制することができる。
【０１１９】
上記実施の形態では、瞬時制御部８２に、電流振幅ソフトスタート制御部９９と、瞬時ソフトスタート制御部１１６とを設けることで、電流指令値の大きさを絞り、過渡電流が流れる時間を短くし、且つ、過渡電流を相殺している。その結果として、過渡電流の累積値がカレントリミット電流値を超えないようにしている。このほかにもたとえば、電流振幅ソフトスタート制御部９９および瞬時ソフトスタート制御部１１６の中の一方のみを設けるようにしてもよい。また、ゲート信号の出力を開始するときに、一定時間、均一的に、過渡電流が流れる時間を短くするようにゲート信号を生成してもよい。また、過渡電流の累積値がカレントリミット電流値を超えないようにするのではなく、単に過渡電流を抑制するだけでもよい。
【０１２０】
なお、上記実施の形態では、第一トランジスタ３１用のゲート信号を単に反転したものを第二トランジスタ３２用のゲート信号として使用しているが、第一トランジスタ３１のオン期間と第二トランジスタ３２のオン期間との間に両者がオフ状態となるデッドタイムを設けるように２つのゲート信号を生成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る無停電電源装置およびその無停電電源装置に接続されている装置を示す接続図である。
【図２】図２は、図１中のレクチュファイヤ制御部およびその周辺部を示す詳細なブロック図である。
【符号の説明】
【０１２２】
１  無停電電源装置
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  開閉器
１２  入力コイル
１３  レクチュファイヤ回路（第一の給電回路）
１４  プラスレール配線（共通配線、第一共通配線）
１６  マイナスレール配線（共通配線、第二共通配線）
１８  充放電回路（第二の給電回路）
１９  バッテリ
３１  第一トランジスタ（スイッチング素子、第一スイッチング素子）
３２  第二トランジスタ（スイッチング素子、第二スイッチング素子）
３３  第一ダイオード
３４  第二ダイオード
５２  入力電流検出器
７１  カレントリミット制御部（カレントリミット制御手段）
７２  レクチュファイヤ制御部（第一の給電制御手段、給電制御手段）
７３  充放電制御部（第二の給電制御手段）
７５  モード制御部（切換手段）
８１  電流振幅制御部
９７  電圧補償演算器
９９  電流振幅ソフトスタート制御部
１００  ソフトスタート乗算器
１１１  正弦波発生回路
１１３  第一瞬時乗算器
１１４  瞬時減算器
１１５  電流補償演算器
１１６  瞬時ソフトスタート制御部
１１７  第二瞬時乗算器
１１９  レクチュファイヤ三角波発生器（三角波発生器）
１２０  レクチュファイヤ比較器（比較器）
１３１  第一反転回路（反転回路）
【図１】
2005176567.tif 000003
【図２】
2005176567.tif 000004