(57)【要約】【課題】  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１４と、このコンバータの出力に接続され、直列回路を構成する正側及び負側の平滑コンデンサ１５と、この平滑コンデンサの両端に接続され、その中点と前記平滑コンデンサの中点から交流出力を得るインバータ１６と、前記交流入力が異常となったとき、給電を切換えるバッテリ１８と、前記交流入力を出力側に直接出力するように接続したバイパス回路１９と、前記インバータを制御する制御部３と、前記正側及び負側の平滑コンデンサに印加される電圧を夫々検出する電圧検出手段とを備え、前記制御部３は、前記正側の平滑コンデンサに印加される電圧と前記負側の平滑コンデンサに印加される電圧との差である直流偏差電圧に応じて、前記インバータの交流出力電圧指令を補正するようにする。【選択図】  図１
2005223979.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流入力を直流に変換するハーフブリッジ構成のコンバータと、
このコンバータの出力に接続され、直列回路を構成する正側及び負側の平滑コンデンサと、
この正側及び負側の平滑コンデンサの両端に接続され、その中点と前記正側及び負側の平滑コンデンサの中点から交流出力を得るハーフブリッジ構成のインバータと、
前記交流入力が異常となったとき、前記コンバータへの給電を切換スイッチを介し選択的に切換えるように接続されたバッテリと、
前記インバータを制御する制御部と、
前記正側及び負側の平滑コンデンサに印加される電圧を夫々検出する電圧検出手段と
を備え、
前記制御部は、
前記正側の平滑コンデンサに印加される電圧と前記負側の平滑コンデンサに印加される電圧との差である直流偏差電圧に応じて、
前記インバータの交流出力電圧指令を補正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】
更に、前記交流入力を前記インバータの出力側に直接出力するように接続されたバイパス回路を具備し、
前記直流偏差電圧が、所定の時間所定値を超えたとき、
前記インバータを停止し、前記バイパス回路をオンする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】
更に、出力の電圧または電流が半波状態になったかどうかを出力の電気量を監視して検出する出力異常検出手段を備え、
前記バイパス回路をオンしたあと、
前記出力異常検出手段が異常を検出したとき、
前記バイパス回路をオフするようにしたことを特徴とする請求項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】
一般に単相出力の小型無停電電源装置のインバータ回路は、入出力の基準電位を共通にすることが可能で耐ノイズ性に優れているハーフブリッジ構成としたインバータ回路が使用されることが多い。しかしながら、インバータ回路をハーフブリッジ構成とした無停電電源装置においては、出力に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た場合には、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。したがって、従来は正または負のアンバランス電力を要求する負荷の接続は禁止とし、直流電圧のアンバランスが発生した場合には回路故障と判定し、インバータ回路を停止しバイパス回路に切換えていた。
【０００３】
しかしながら、最近になって無停電電源装置に接続される負荷は、高調波対策のために入力電流をアクティブに制御する機器が多くなっている。この入力電流制御の手法によっては、負荷機器が要求する電力に正または負のアンバランスが生じるようになってきた。
【０００４】
従って無停電電源装置として、負荷機器が要求する電力に正または負のアンバランスがあってもなるべく運転を継続するような対応が必要となってきた。
【０００５】
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】
【０００６】
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。
【０００７】
また、無停電電源装置の故障の際にはインバータ回路を停止しバイパス回路に切換えることにより負荷への電力の供給を継続する事ができるが、バイパス回路に使用されるスイッチに異常が発生していた場合、負荷に異常電圧を出力し、負荷機器に損傷を与える恐れがある。
【０００８】
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で、且つ負荷機器に損傷を与えることのない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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の無停電電源装置は、交流入力を直流に変換するハーフブリッジ構成のコンバータと、このコンバータの出力に接続され、直列回路を構成する正側及び負側の平滑コンデンサと、この正側及び負側の平滑コンデンサの両端に接続され、その中点と前記正側及び負側の平滑コンデンサの中点から交流出力を得るハーフブリッジ構成のインバータと、前記交流入力が異常となったとき、前記コンバータへの給電を切換スイッチを介し選択的に切換えるように接続されたバッテリと、前記交流入力を前記イ
ンバータの出力側に直接出力するように接続されたバイパス回路と、前記インバータを制御する制御部と、前記正側及び負側の平滑コンデンサに印加される電圧を夫々検出する電圧検出手段とを備え、前記制御部は、前記正側の平滑コンデンサに印加される電圧と前記負側の平滑コンデンサに印加される電圧との差である直流偏差電圧に応じて、前記インバータの交流出力電圧指令を補正するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
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】
【００１１】
以下に、本発明による無停電電源装置の実施例を図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１２】
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。
【００１３】
無停電電源１は負荷２に対し質の高い交流電力を供給する。また無停電電源１は制御回路３によりその動作が制御されている。
【００１４】
無停電電源１の内部構成について以下説明する。交流入力をブレーカ１１で受け、切換スイッチ１２を介して入力フィルタ１３へ給電する。切換スイッチ１２は交流入力に異常があったときバッテリ１８からの給電に切換えるためのものである。入力フィルタ１３の出力はコンバータ回路１４の入力となりコンバータ回路１４で交流を直流に変換する。コンバータ回路１４は、逆並列にダイオードを接続したパワーデバイスをハーフブリッジ接続した構成となっている。尚、バッテリ１８から直流が給電されているときは、入力フィルタ１３とコンバータ回路１４とで所謂昇圧チョッパの動作を行う。
【００１５】
コンバータ回路１４の出力は平滑コンデンサ１５に供給される。平滑コンデンサ１５は交流入力の片側を基準電位とし、正側と負側に分割されている。この平滑コンデンサ１５の出力は、インバータ回路１６に供給され、このインバータ回路１６で再び交流に変換し、出力フィルタ１７を介して負荷２に給電する。インバータ回路１６も、逆並列にダイオードを接続したパワーデバイスをハーフブリッジ接続した構成となっている。
【００１６】
交流入力とインバータ回路１６の出力の間には、無停電電源１の変換回路部分が故障したとき、交流入力を直接出力するように切換えるためのバイパス回路１９が接続されている。
【００１７】
次に制御回路３の内部構成について説明する。尚、図１の制御回路３には、本発明に関連するインバータ回路１６の電圧制御に関連する部分のみを記し、その他の機能、例えば電流制御に関する部分は図示を省略している。
【００１８】
出力電圧基準Ｖｏｕｔｒｅｆと無停電電源１の出力フィードバック電圧Ｖｏｕｔは比較器３１で比較され、増幅器３２で比例積分増幅され正弦波の出力電圧指令を得る。また、正側の平滑コンデンサ１５の両端電圧すなわち正側直流電圧Ｖｐと、負側の平滑コンデンサ１５の両端電圧すなわち負側直流電圧Ｖｎとは、その値が比較器３３で比較され、直流偏差電圧ΔＶｄｃを得る。この直流偏差電圧ΔＶｄｃが補正信号として増幅器３２の入力に加えられる。
【００１９】
増幅器３２の出力である出力電圧指令はＰＷＭ（パルス幅変調）制御用のキャリア三角
波と比較器３４で比較され、デッドタイム付与回路３５を介してインバータ回路１６の正側パワーデバイスのゲート信号となる。また、負側パワーデバイスのゲート信号は比較器３４で比較された信号を反転回路３６で反転し、デッドタイム付与回路３５を介して得ている。
【００２０】
以上の構成における動作を以下説明する。
【００２１】
負荷２に流れる電流の正負の値にアンバランスが生じたとき、図1に示すようなハーフブリッジ型のインバータ回路１６を有する無停電電源１においては、主回路直流電圧がアンバランスとなり正側直流電圧Ｖｐと、負側直流電圧Ｖｎに差が生じる。例えば、図１に示した負過電流のように負荷２の正側電流が大きい場合は、正側直流電圧Ｖｐが低下する。
【００２２】
交流入力が正常の場合には、コンバータ回路１４の電流基準に、正側直流電圧Ｖｐと負側直流電圧Ｖｎの差分である直流偏差電圧ΔＶｄｃを加算するようにすれば、主回路直流電圧のバランスを保つことは可能であるが、交流入力異常時には、コンバータ回路１４の入力は、切換スイッチ１２によってバッテリ１８側に切り換わり、コンバータ回路１４は昇圧チョッパとして動作する。この場合には、正側直流電圧Ｖｐと、負側直流電圧Ｖｎは一括均等電圧制御となるため、負荷２によって主回路直流電圧にアンバランスが生じるとこれを昇圧チョッパ側で制御することはできない。
【００２３】
従って、本発明では、図１の制御回路３に示したように、正側直流電圧Ｖｐと、負側直流電圧Ｖｎの差分である直流偏差電圧ΔＶｄｃを増幅器３２の入力に補正信号として加算するようにし、増幅器３２の出力である出力電圧指令に補正用の直流バイアスをかけ、主回路直流電圧のアンバランスを補正する。
【００２４】
以上説明したように本発明によれば、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、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。
【実施例２】
【００２５】
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、比較器３３の出力である直流偏差電圧ΔＶｄｃを入力とするアンバランス過大監視回路３７を設け、その出力でバイパス運転に切換えるようにした点である。
【００２６】
前述の直流偏差電圧ΔＶｄｃが大きい場合には、例えば負荷２の入力トランスを直流偏磁させて故障させてしまう危険性もある。また、直流偏差電圧ΔＶｄｃをゼロにするように出力電圧指令を直流バイアスで補正するように構成しているが、この手法は初期設定された変調率との関係にもよるが、その補正に限界がある。
【００２７】
このためにアンバランス過大監視回路３７は、直流偏差電圧ΔＶｄｃが所定の設定値を超過した場合には、無停電電源１のインバータ回路１６をゲートブロックし、バイパス回路１９をオンさせてバイパス運転に切換える。
【００２８】
以上のようにすれば、直流偏差電圧ΔＶｄｃが制御範囲を超える程大きくなった場合でも、安全に運転を継続することが可能となる。尚、ノイズ等による誤動作を防止するために直流偏差電圧ΔＶｄｃが所定の時間以上に渡り所定値を超えたとき、バイパス運転に切換えるようにしても良い。
【実施例３】
【００２９】
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２の実施例２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２と異なる点は、出力フィードバック電圧Ｖｏｕｔを監視して異常を検出する異常検出回路３８と、この異常検出回路３８の出力と、バイパス切換え信号をホールド回路で保持した信号とのＡＮＤ条件を得るＡＮＤ回路３９を設け、このＡＮＤ回路３９の出力でバイパス運転を中止するように構成した点である。
【００３０】
バイパス回路１９は、半導体スイッチ、例えばサイリスタの逆並列回路によって構成される。上記の実施例２の状態、すなわち、アンバランス電流を要求する負荷２をバイパス運転中に、この逆並列接続されたサイリスタのうち片側のサイリスタの導通不良が発生すると、負荷２へ給電される電圧は半波状の電圧となり、負荷２は直流偏磁され破損する恐れがある。
【００３１】
従って上記問題を解決するために、異常検出回路３８によって出力電圧Ｖｏｕｔが半波状態になったかどうかを監視し、半波状となっていた場合には、ＡＮＤ回路３９はバイパス運転中止指令を出力し、バイパス回路１９のサイリスタをオフして負荷２への給電を中止する。
【００３２】
ここで、異常検出回路３８は、例えば、バイパス回路１９がオンの状態で出力フィードバック電圧Ｖｏｕｔを全波整流した絶対値が所定値以下となったとき異常出力を出すようにしても良いし、あるいは、出力フィードバック電圧ＶｏｕｔをＡ／Ｄ変換し、その時系列データから半周期分の電圧の欠落を監視することにより異常検出するようにしても良い。また、出力フィードバック電圧Ｖｏｕｔではなく、出力電流を監視して異常を検出することも可能である。
【００３３】
以上説明したように、本発明によれば、アンバランス負荷を運転したとき、半波整流のアンバランス電圧が当該負荷に印加されることによって負荷機器に損傷を与えることのない無停電電源装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施例１に係る無停電電源装置を示す回路構成図。
【図２】本発明の実施例２に係る無停電電源装置を示す回路構成図。
【図３】本発明の実施例３に係る無停電電源装置を示す回路構成図。
【符号の説明】
【００３５】
１  無停電電源
２  負荷
３  制御回路
１１  ブレーカ
１２  切換スイッチ
１３  入力フィルタ
１４  コンバータ回路
１５  平滑コンデンサ
１６  インバータ回路
１７  出力フィルタ
１８  バッテリ
３１  比較器
３２  増幅器
３３  比較器
３４  比較器
３５  デッドタイム付与回路
３６  反転回路
３７  アンバランス過大監視回路
３８  異常検出回路
３９  ＡＮＤ回路
【図１】
2005223979.tif 000003
【図２】
2005223979.tif 000004
【図３】
2005223979.tif 000005