(57)【要約】【課題】  予備電源に無瞬断で切り替えて電力を供給できる常時商用給電方式の無停電電源装置及び停電補償システムを提供する。【解決手段】  商用電源の健全時には、高速限流遮断部３は商用電源から直流リアクトルを介して負荷に対して電力を供給し、予備電源部４は負荷９に対して供給する有効電力及び無効電力が共に零となるようにＰＱ制御を行う。また、ＰＱ制御の応答性を、事故検出部２における商用電源の事故検出周期よりも長く設定して、事故検出部２で事故が検出されるまでの間に、負荷９及び事故点に対して予備電源部４から無瞬断で電力を供給させる。さらに、直流リアクトル１４のインピーダンスを（１００Ｚ）／Ａ以上に設定して、事故時に負荷９の電圧が許容電圧低下率よりも下がらないようにする。事故検出部２が電源事故を検出すると、予備電源部４でのＰＱ制御の停止と、高速スイッチ１３ａ，１３ｂの遮断を行う。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源の事故を検出する事故検出手段と、
前記商用電源の健全時には負荷に対して前記商用電源から電力を供給し、前記事故検出手段が前記商用電源における事故を検出すると、前記商用電源から負荷に対して電力を供給する電路を遮断する高速限流遮断手段と、
事故の発生直後から負荷に対して所定の電力を供給し、前記事故検出手段が事故を検出して前記限流遮断手段が前記電路を遮断すると、前記負荷に対して必要な電力を供給する予備電源手段と、を備えたことを特徴とする無停電電源装置。
【請求項２】
商用電源における瞬時電圧低下事故及び停電事故を所定の周期で検出する事故検出手段と、
前記商用電源から電力を供給する電路を開閉する高速スイッチを含む単相整流ブリッジ回路と、前記単相整流ブリッジ回路の２つの直流端子間に接続される直流リアクトルと、を備え、前記商用電源の健全時には、負荷に対して前記商用電源から前記直流リアクトルを介して電力を供給し、前記事故検出手段が前記商用電源における事故を検出すると、前記負荷に対して前記商用電源から電力を供給する電路を前記高速スイッチで遮断する高速限流遮断手段と、
交流リアクトルを含むフィルタ回路と、インバータと、直流電源と、が直列に接続された構成であり、前記商用電源の健全時には、前記負荷に対して供給する有効電力及び無効電力を共に零にするＰＱ制御を行い、前記事故検出手段が前記商用電源の事故を検出したときには、前記ＰＱ制御を停止して前記負荷に対して必要な電力を供給する予備電源手段と、を有し、
前記ＰＱ制御の応答性が、前記事故検出手段における商用電源の事故確認周期よりも長く設定されたことを特徴とする無停電電源装置。
【請求項３】
前記負荷に対する許容電圧低下率をＡ％、前記交流リアクトルのインピーダンスをＺとしたとき、前記直流リアクトルのインピーダンスが（１００Ｚ）／Ａ以上に設定された請求項２に記載の無停電電源装置。
【請求項４】
前記予備電源手段の電圧と、前記商用電源の電圧と、をほぼ同相、同振幅に制御する制御手段を備えた請求項２または３に記載の無停電電源装置。
【請求項５】
前記高速スイッチは一対のサイリスタであり、前記単相整流ブリッジ回路は２つの交流端子のうち少なくともいずれか一方に前記一対のサイリスタが接続され、前記整流回路の２つの交流端子が前記商用電源と負荷とに接続された請求項２乃至４のいずれかに記載の無停電電源装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の無停電電源装置と、前記高速限流遮断手段が電路を遮断して所定時間が経過すると始動する非常用発電機と、前記負荷と前記商用電源及び前記非常用発電機との接続を切り換えるスイッチと、を備えたことを特徴とする停電補償システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、商用電源において瞬時電圧低下や停電などの事故が発生したときに、無瞬断で負荷に給電する無停電電源装置及び停電補償システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ネットワークサーバや半導体製造装置などの装置やシステムでは、停電や瞬時電圧低下（以下、瞬低と称する。）により重大なダメージを受けるため、電源事故発生時の予備電源として無停電電源装置（ＵＰＳ：uninterruptible power supply）が使用されることが多くなっている。一般的な無停電電源装置は、バッテリ（蓄電池）を備えており、電源健全時（平常時）にはバッテリの充電を行い、電源トラブル発生時にはこのバッテリから装置やシステムに対して電力を供給して、装置やシステムの停止や誤動作を防止して正常に機能させる。
【０００３】
無停電電源装置の給電方式には、常時インバータ方式（例えば、特許文献１参照。）や常時商用給電方式などがある。
【０００４】
常時インバータ方式の無停電電源装置は、入力電源にかかわらず常に出力電圧が一定であり、周波数の乱れが発生しない。また、電源トラブル時には、バックアップ電源に無瞬断で切り替えて電力を供給できる。しかしながら、この方式の無停電電源装置は、インバータ回路及びコンバータ回路を利用して平常時にも商用電源からの電力を２回変換するので、変換ロスが発生して効率が８５％程度となり無停電電源装置自体の消費電力が多くなるという問題があった。また、使用する回路が複雑になるので、高価となるという問題があった。
【０００５】
一方、常時商用給電方式の無停電電源装置は、平常時には入力交流電源をそのまま負荷へ出力し、電源トラブル時には出力を蓄電池に切り替えて電力を供給するので、無停電電源装置自体の消費電力が少なくバッテリ寿命も比較的長い。また、使用する回路が少なく構造も簡単なため安価である。従来の常時商用給電方式の無停電電源装置は、図８に示したような構成である。図８は、従来の常時商用給電方式の無停電電源装置に商用電源と負荷を接続した構成図である。
【０００６】
無停電電源装置１０１は、入力端子１０６が商用電源１０８に接続され、出力端子１０７が負荷１０９に接続されている。無停電電源装置１０１は計測用変圧器１１１、制御部１１２、半導体スイッチ１１３、バッテリ１１５、バッテリ出力測定部１１６、充電器とインバータから成る変換部１１７、フィルタ回路１１８、変圧器１１９、及び遮断器１２１を備えている。
【０００７】
計測用変圧器１１１は、商用電源１０８から供給される電圧値を検出するために、所用電源の電圧値を所定の電圧に降圧して制御部１１２へ出力する。
【０００８】
制御部１１２は、バッテリ出力測定部１１６の電圧値が所定値未満であると、変換部１１７の充電器にバッテリ１１５を充電させる。また、制御部１１２は、計測用変圧器１１１から出力される電圧値が所定の値以下になると、半導体スイッチ１１３（サイリスタ１１３ａ，１１３ｂ）を遮断し、変換部１１７のインバータを動作させて、バッテリ１１５から負荷１０９に対して電力を供給させる。
【０００９】
半導体スイッチ１１３は、サイリスタ１１３ａ及びサイリスタ１１３ｂを備え、商用電源１０８において短絡事故などの電源トラブルが発生した際に、負荷を商用電源１０８から切り離すスイッチである。
【００１０】
バッテリ１１５は、電源事故が発生して半導体スイッチ１１３が遮断された際に、負荷１０９へ電力を供給する。
【００１１】
バッテリ出力測定部１１６は、バッテリ１１５の電圧・電流を測定して、その結果を制御部１１２へ出力する。
【００１２】
変換部１１７の充電器は、交流電力を直流電力に変換してバッテリ１１５を充電するコンバータである。また、変換部１１７のインバータは、直流電力を交流電力に変換して出力する。
【００１３】
フィルタ回路１１８は、リアクトル１１８Ｌとコンデンサ１１８Ｃを備え、インバータ内部でパワーデバイスがスイッチングするときに発生するノイズを吸収するために、インバータの負荷側に接続した高周波フィルタである。
【００１４】
変圧器１１９は、商用電源１０８から供給される電圧を所定の電圧に変換する。また、半導体スイッチ１１３の遮断時には、変換部１１７のインバータから出力された電圧の値を商用電源１０８の電圧値に変換する。
【００１５】
遮断器１２１は、無停電電源装置１０１のメンテナンスなどの際に、負荷１０９に対して商用電源１０８から直接電力を供給するためのものである。
【００１６】
次に、無停電電源装置１０１の動作を説明する。制御部１１２は、平常時には半導体スイッチ１１３をオンにし、また、制御部１１２は変換部１１７のインバータを停止させてバッテリ１１５からの電力供給を停止させている。これにより、商用電源１０８から負荷１０９に対して電力が供給される。また、このとき、制御部１１２は、バッテリ出力測定部１１６が測定したバッテリ１１５の電圧値が所定値未満であると、変換部１１７の充電器を動作させてバッテリ１１５を充電し、バッテリ出力測定部１１６が測定したバッテリ１１５の電圧値が所定値以上になると、変換部１１７の充電器を停止させる。
【００１７】
商用電源１０８において事故が発生して供給電圧が低下すると、制御部１１２は、この出力電圧の低下を計測用変圧器１１１により高速（１／４サイクル以下）に検出し、直ちに半導体スイッチ１１３を開放するとともに、インバータ１１７ｂを動作させて、バッテリ１１５から負荷１０９へ電力を供給させる。ユーザは、バッテリ１１５が消耗するまでの間に負荷を正常に停止させることで、トラブルを防止できる。
【００１８】
商用電源１０８が健全な状態に戻り供給電圧が正常値になると、制御部１１２は、この出力電圧の変化を計測用変圧器１１１により高速（１／４サイクル以下）に検出し、直ちに半導体スイッチ１１３を閉じるとともに、変換部１１７のインバータを停止させ、変換部１１７の充電器を動作させてバッテリ１１５を充電させる。
【特許文献１】特開平５−６４３７８号公報（第６−８頁、第１−５図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
従来の常時商用給電方式の無停電電源装置は、前記のように、商用電源１０８からの電圧低下を検出した後に半導体スイッチ１１３を開放して、バッテリ１１５から負荷１０９に対して電力を供給していたため、電源異常時の切り替えに半サイクル（８〜１０ｍｓｅｃ）程度の時間がかかり、瞬断がこの間発生する。そのため、２ｍｓｅｃ程度の短時間の電圧低下でも影響を受ける半導体製造装置のような負荷の場合、常時商用給電方式の無停電電源装置を用いることができず、従来は、高価で効率があまり良くない常時インバータ方式の無停電電源装置を予備電源として使用していた。
【００２０】
そこで、本発明は、予備電源に無瞬断で切り替えて電力を供給できる常時商用給電方式の無停電電源装置及び停電補償システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。
【００２２】
（１）商用電源の事故を検出する事故検出手段と、
前記商用電源の健全時には負荷に対して前記商用電源から電力を供給し、前記事故検出手段が前記商用電源における事故を検出すると、前記商用電源から負荷に対して電力を供給する電路を遮断する高速限流遮断手段と、
事故の発生直後から負荷に対して所定の電力を供給し、前記事故検出手段が事故を検出して前記限流遮断手段が前記電路を遮断すると、前記負荷に対して必要な電力を供給する予備電源手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２３】
この構成においては、通常は商用電源から負荷へ電力が供給され、商用電源に事故が発生するとその直後から負荷に対して予備電源手段から電力が供給される。したがって、従来の常時商用給電方式の無停電電源装置と異なり、商用電源の事故発生時には予備電源から無瞬断で電力を供給することができる。
【００２４】
（２）商用電源における瞬時電圧低下事故及び停電事故を所定の周期で検出する事故検出手段と、
前記商用電源から電力を供給する電路を開閉する高速スイッチを含む単相整流ブリッジ回路と、前記単相整流ブリッジ回路の２つの直流端子間に接続される直流リアクトルと、を備え、前記商用電源の健全時には、負荷に対して前記商用電源から前記直流リアクトルを介して電力を供給し、前記事故検出手段が前記商用電源における事故を検出すると、前記負荷に対して前記商用電源から電力を供給する電路を前記高速スイッチで遮断する高速限流遮断手段と、
交流リアクトルを含むフィルタ回路と、インバータと、直流電源と、が直列に接続された構成であり、前記商用電源の健全時には、前記負荷に対して供給する有効電力及び無効電力を共に零にするＰＱ制御を行い、前記事故検出手段が前記商用電源の事故を検出したときには、前記ＰＱ制御を停止して前記負荷に対して必要な電力を供給する予備電源手段と、を有し、
前記ＰＱ制御の応答性が、前記事故検出手段における商用電源の事故確認周期よりも長く設定されたことを特徴とする。
【００２５】
この構成においては、商用電源の健全時には、無停電電源装置から負荷に対して電力を供給せずに商用電源からのみ電力供給するために、高速限流遮断手段は商用電源から直流リアクトルを介して負荷に対して電力を供給しており、予備電源手段では負荷に対して供給する有効電力及び無効電力が共に零となるようにＰＱ制御が行われている。また、定常状態において直流リアクトルのインピーダンスは見かけ上０となるので、商用電源の健全時には直流リアクトルは商用電源に対して悪影響を及ぼさず、商用電源から負荷へ安定して電力が供給される。したがって、商用電源の健全時には、予備電源手段から負荷に対して電力が供給されないので、無停電電源装置は効率良く商用電源のみから負荷に対して電力を供給することができる。
【００２６】
また、この構成においては、事故検出手段は事故検出を所定の周期で行っているが、事故発生から事故検出までの間に無瞬断で電力を供給するために、ＰＱ制御の応答性を事故検出手段における商用電源の事故検出周期よりも長く設定している。したがって、商用電源において瞬時電圧低下事故や停電事故が発生しても、ＰＱ制御の応答がすぐに追いつかないため、引き続き事故発生前と同様の系統条件でＰＱ制御が行われる。このとき、系統側で事故が発生している一方で、ＰＱ制御は事故発生前の系統条件で行われるために、ＰＱ制御は正しく行われないことになる。つまり、負荷電流が流れないように正しくＰＱ制御が行われず、予備電源手段から系統に対して電流が流れてしまう。本発明では、このときの電流を利用して、直流リアクトルと交流リアクトルとの分圧作用により、負荷に対して電力供給を継続させる。そして、次の事故検出タイミングでＰＱ制御が停止する。この停止後は、予備電源手段から電力供給が行われる。以上のように、事故発生タイミングから事故検出タイミングまでの期間において、負荷及び事故点に対して予備電源手段から無瞬断で電力が供給される。
【００２７】
さらに、この構成においては、事故検出手段が商用電源における瞬低や停電などの事故を検出すると、予備電源手段ではＰＱ制御が停止されるとともに、高速限流遮断手段の高速スイッチで電路が遮断されて商用電源が切り離される。したがって、高速限流遮断手段が電路を遮断後には、負荷に対して電圧が低下することなく予備電源手段から必要な電力を供給できる。
【００２８】
（３）前記負荷に対する許容電圧低下率をＡ％、前記交流リアクトルのインピーダンスをＺとしたとき、前記直流リアクトルのインピーダンスが（１００Ｚ）／Ａ以上に設定されたことを特徴とする。
【００２９】
この構成においては、商用電源において地絡事故や短絡事故が発生した場合でも、予備電源手段の電圧は直流リアクトルと交流リアクトルによって分圧されて、負荷の電圧が許容電圧低下率よりも下がることがない。
【００３０】
（４）前記予備電源手段の電圧と、前記商用電源の電圧と、をほぼ同相、同振幅に制御する制御手段を備えたことを特徴とする。
【００３１】
この構成においては、商用電源の電圧と予備電源手段の電圧とは、位相及び振幅がほぼ同じ値になるように制御されているので、商用電源において事故が発生した際に、予備電源手段から負荷に対して位相及び振幅のずれのない電力を直ちに供給できる。なお、ＰＱ制御では、負荷電流を零にする制御を行ってはいるが、インバータは常時駆動している。このため、系統の位相とインバータの位相とを予め合わせておくことにより、上記の事故発生直後における予備電源手段から電力供給は、位相が連続したものとなる。
【００３２】
（５）前記高速スイッチは一対のサイリスタであり、前記単相整流ブリッジ回路は２つの交流端子のうち少なくともいずれか一方に前記一対のサイリスタが接続され、前記整流回路の２つの交流端子が前記商用電源と負荷とに接続されたことを特徴とする。
【００３３】
この構成においては、整流回路の高速スイッチとして一対のサイリスタを使用しているので、商用電源において事故が発生してから１０ｍｓｅｃ程度の時間で、商用電源から電力を供給する電路を遮断することができる。また、電源事故時に商用電源と負荷の間の電路をサイリスタで遮断した際には、直流リアクトルにおいて発生する誘導起電力を半導体整流素子で短絡することができる。
【００３４】
（６）（１）乃至（５）のいずれかに記載の無停電電源装置と、前記高速限流遮断手段が電路を遮断して所定時間が経過すると始動する非常用発電機と、前記負荷と前記商用電源及び前記非常用発電機との接続を切り換えるスイッチと、を備えたことを特徴とする。
【００３５】
商用電源において事故が発生した場合、しばらくの間は予備電源手段から負荷に対して必要な電力を供給することができるが、ある程度時間が経過すると、予備電源手段の直流電源の電圧が低下するため、負荷に対して必要な電力を供給できなくなる。この構成においては、直流電源の電圧が低下して予備電源手段から負荷に対して十分な電力を供給できなくなる前に非常用発電機を始動させて、この非常用発電機から負荷に対して電力を供給するようにスイッチを切り換えることで、負荷に対して引き続き安定して電力供給することができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００３７】
（１）本発明の無停電電源装置は、通常は商用電源から負荷へ電力を供給し、商用電源に事故が発生するとその時から負荷に対して予備電源手段から電力が供給されるので、従来の常時商用給電方式の無停電電源装置と異なって、商用電源の事故発生時には予備電源から無瞬断で電力を供給できる。
【００３８】
（２）商用電源の健全時には、予備電源手段から負荷に対して電力を供給せずに、商用電源のみから負荷に対して電力を供給することができる。また、高速限流遮断手段が電路を遮断後には、負荷に対して電圧が低下することなく予備電源手段から必要な電力を供給できる。
【００３９】
（３）商用電源において瞬時電圧低下事故や停電事故が発生すると、事故検出手段で事故が検出されるまでの間に、負荷及び事故点に対して予備電源手段から無瞬断で電力を供給でき、負荷の電圧が許容電圧低下率よりも低下することなく電力を供給できる。
【００４０】
（４）商用電源の電圧と予備電源手段の電圧とは、位相及び振幅がほぼ同じ値になるように制御されているので、商用電源において事故が発生した際に、すぐに予備電源手段から負荷に対して電力を供給できる。
【００４１】
（５）商用電源において事故が発生してから１０ｍｓｅｃ程度の時間で、商用電源から電力を供給する電路を遮断することができる。また、電源事故時に商用電源と負荷の間の電路をサイリスタで遮断した際には、リアクトルにおいて発生する誘導起電力を半導体整流素子で短絡することができる。
【００４２】
（６）直流電源の電圧が低下して予備電源手段から負荷に対して十分な電力を供給できなくなる前に、非常用発電機から負荷に対して引き続き安定して電力供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
図１は、本発明の実施形態に係る無停電電源装置の概略構成図である。本発明の実施形態に係る無停電電源装置は、常時商用給電方式で負荷に対して電力を供給するが、停電や瞬低の発生時には無瞬断で補償するように構成されている。
【００４４】
無停電電源装置１は、事故検出部２、高速限流遮断部３、予備電源部４、及びバイパス部５を備え、入力端子６が商用電源８に接続され、出力端子７が負荷９に接続されている。事故検出部２は、計測用変圧器１１及び制御部１２から成る。高速限流遮断部３は、単相整流ブリッジ回路であるブリッジ回路１３及び直流リアクトル１４から成る。予備電源部４は、直流電源であるバッテリ１５、バッテリ出力測定部１６、変換部１７、フィルタ回路１８、変圧器１９、及び電源出力測定部２０から成る。バイパス部５は、遮断器２１から成る。
【００４５】
事故検出部２は、商用電源８において電源事故が発生して瞬低や停電が起こったことを検出する。高速限流遮断部３は、商用電源８において電源事故が発生した際に、商用電源８と負荷９との間の電路を遮断する。予備電源部４は、商用電源８において電源事故が発生した際に、負荷９に対して電力を供給する。バイパス部５は、高速限流遮断部３と予備電源部４とをバイパスして、商用電源８と負荷９とを直接接続する。
【００４６】
計測用変圧器１１は、商用電源８の交流電圧を測定して、その結果を制御部１２へ出力する。
【００４７】
制御部１２は、計測用変圧器１１から出力された商用電源８の電圧測定結果に基づいて、ブリッジ回路１３の開閉動作や変換部１７の充電や出力動作を制御する。また、制御部１２は、バッテリ出力測定部１６の測定結果に基づいて変換部１７の充電動作を制御する。さらに、制御部１２は、電源出力測定部２０の測定結果に基づいて変換部１７の出力電力を制御する。
【００４８】
なお、制御部１２は予備電源部４から電力が供給されており、商用電源８において電源事故が発生しても、その影響を受けずに動作する。また、制御部１２は、計測用変圧器１１、バッテリ出力測定部１６、及び電源出力測定部２０から出力された信号を１／４サイクル毎に検出している。
【００４９】
ブリッジ回路１３は、２個の（一対の）サイリスタ１３ａ，１３ｂと、２個の（一対の）ダイオード１３ｃ，１３ｄと、から成り、２つの交流端子１３ａ１，１３ａ２と、２つの直流端子１３ｄ１，１３ｄ２と、を備えている。交流端子１３ａ１には、サイリスタ１３ａのアノードとサイリスタ１３ｂのカソードが接続され、交流端子１３ａ２には、ダイオード１３ｃのカソードとダイオード１３ｄのアノードが接続されている。また、直流端子１３ｄ１には、サイリスタ１３ａのカソードとダイオード１３ｄのカソードが接続され、直流端子１３ｄ２には、サイリスタ１３ｂのアノードとダイオード１３ｃのアノードが接続されている。さらに、直流端子１３ｄ１と直流端子１３ｄ２との間には、直流リアクトル１４が接続されている。加えて、交流端子１３ａ１には、商用電源８を接続する入力端子６が接続され、交流端子１３ａ２には、負荷９を接続する出力端子７が接続されている。
【００５０】
なお、ブリッジ回路１３において、交流端子１３ａ１を出力端子７に接続し、交流端子１３ａ２を入力端子６に接続するようにしても良い。
【００５１】
直流リアクトル１４は、商用電源８において電源事故発生時に、予備電源部４から商用電源８に対して流れる電流を制限する。
【００５２】
バッテリ１５は、商用電源８において停電や瞬低が発生した際に、負荷９へ供給する電力（電気エネルギ）を蓄積している。
【００５３】
バッテリ出力測定部１６は、直流計測用変流器と直流計測用変圧器とを備え（図示せず）、バッテリ１５の直流電圧及び直流電流を測定して、その結果を制御部１２へ出力する。
【００５４】
変換部１７は、充電部（コンバータ）１７ａ及びインバータ１７ｂを備えている（図示せず）。充電部１７ａは、バッテリ１５を浮動充電するために、制御部１２から出力された制御信号に基づいて交流電力を直流電力に変換する。また、インバータ１７ｂは、負荷９に対して電力を供給するために制御部１２から出力された制御信号に基づいてバッテリ１５に蓄積された直流電力を交流電力に変換する。
【００５５】
なお、バッテリ１５を充電器分離方式（直流スイッチ方式）で充電するように構成しても良く、この場合には変換部１７をインバータ１７ｂのみの構成として、充電器を別に独立して設ければ良い。
【００５６】
フィルタ回路１８は、リアクトル１８Ｌとコンデンサ１８Ｃを備え、インバータ内部でパワーデバイスがスイッチングするときに発生するノイズを吸収する高周波フィルタである。
【００５７】
変圧器１９は、商用電源８の電圧を所定の電圧に降圧し、また、インバータ１７ｂの出力電圧を商用電源８とほぼ同じ電圧に昇圧する。
【００５８】
電源出力測定部２０は、交流計測用変流器２０ａと交流計測用変圧器２０ｖとを備え、インバータ電流及び負荷電圧を測定して、その結果を制御部１２へ出力する。
【００５９】
遮断器２１は、無停電電源装置１のメンテナンス時や故障時などに閉状態に切り替えることで、無停電電源装置１をバイパスして、商用電源８から負荷９に対して直接電力を供給するためのものである。
【００６０】
ここで、無停電電源装置１は、定常運転時には交流側から見たインピーダンスがほぼ零となり、事故発生時にのみ大きなインピーダンスを呈するように、電流減衰時定数と系統周波数周期との関係を以下のように設定している。図２は、交流電源周期に対する電流減衰時定数と等価インピーダンスとの関係を示すグラフである。前記のように構成された無停電電源装置１において、リアクトル１４のリアクタンス成分及び抵抗成分並びに一対のサイリスタ１３ａ，１３ｂ及び一対のダイオード１３ｃ，１３ｄから成るブリッジ回路１３によって決定される電流減衰時定数と、系統側から見た等価インピーダンスとは、図２に示すように、電流減衰時定数が大きくなるほど等価インピーダンスが小さくなるという関係を有している。一方、定常動作時の回路インピーダンスは極力小さいことが望ましい。そこで、一般的には、系統短絡事故時の自己電流を定格電流の３倍程度に抑制するように直流リアクタンスが選定される。つまり、定格電流ベースの３３％のインピーダンスをブリッジ回路１３に持たせることになる。一方、上記のように通常の運転状態では等価インピーダンスを極力小さくすることが好ましく、実用上は定格電流ベースで３％、すなわち図２に示す等価インピーダンスが直流リアクトルＬの示す交流インピーダンスの０．０９ｐｕ（＝３％／３３％）以下でその要求を満たすことができる。したがって、無停電電源装置１の電流減衰時定数を図２に基づいて系統周波数周期の２．５倍以上に設定している。
【００６１】
次に、制御部１２の詳細な構成について説明する。図３は、無停電電源装置の制御部のブロック図である。制御部１２は、電圧判定部３１、サイリスタ制御部３２、同期信号生成部３３、自走運転用位相信号作成部３４、切り替えスイッチ３５、ＰＱ演算部３６、ＰＱ制御部３７、切り替えスイッチ３８、バッテリ状態判定部３９、出力電圧基準正弦波作成部４０、及びインバータ出力制御部４１を備えている。
【００６２】
電圧判定部３１は、計測用変圧器１１から出力された商用電源８の交流電圧値に応じた信号と、所定の設定値と、に基づいて、商用電源８の電圧が所定の設定電圧値よりも低下したか、所定の設定電圧値のままであるか、または所定の設定電圧値に復電したかを判定する。そして、この判定結果に応じた信号をサイリスタ制御部３２へ出力する。また、商用電源８において瞬低や停電が起こった場合、電圧判定部３１は電圧バッテリ状態判定部３９に対してその旨を伝える信号を出力する。
【００６３】
サイリスタ制御部３２は、電圧判定部３１から出力された信号に基づいて、サイリスタ点弧信号をブリッジ回路１３のサイリスタ１３ａ，１３ｂへ出力して、これらのサイリスタの開閉（点弧、消弧）を制御する。
【００６４】
同期信号生成部３３は、予備電源部４の出力電圧を、商用電源８の出力電圧に同期させるための信号を生成して、スイッチ３５を介して出力電圧基準正弦波作成部４０へこの信号を出力する。なお、同期信号生成部３３は、この信号を自走運転用位相信号作成部３４にも出力する。
【００６５】
自走運転用位相信号作成部３４は、無停電電源装置１が商用電源８と負荷９との間の電路を遮断して自走運転する際に、出力する電圧の位相信号を作成するためのものである。なお、自走運転用位相信号作成部３４は、商用電源８の健全時に、同期信号生成部３３から出力された信号に基づいて、商用電源８の出力電圧と位相を合わせる制御を行っている。
【００６６】
切り替えスイッチ３５は、電圧判定部３１から出力されたスイッチコントロール信号に応じて切り替えられる。すなわち、商用電源８が健全状態または商用電源８の交流電圧が復電した場合には、同期信号生成部３３から出力電圧基準正弦波作成部４０へ信号が出力されるようにスイッチ３５が切り替えられる。一方、商用電源８の交流電圧が所定の設定電圧よりも低い場合には、自走運転用位相信号作成部３４から出力電圧基準正弦波作成部４０へ信号が出力されるようにスイッチ３５が切り替えられる。
【００６７】
ＰＱ演算部３６は、電源出力測定部２０で測定されたインバータ電流及び負荷電圧に基づいて、予備電源部４から供給する有効電力及び無効電力が零になるように演算を行う。
【００６８】
ＰＱ制御部３７は、ＰＱ演算部３６の演算結果に基づいて、インバータ１７ｂから出力する交流電圧（正弦波）の位相情報及び振幅情報を作成し、切り替えスイッチ３８を介してこれらの情報を出力電圧基準正弦波作成部４０へ出力する。
【００６９】
切り替えスイッチ３８は、電圧判定部３１から出力されたスイッチコントロール信号に応じて切り替えられる。すなわち、商用電源８が健全状態または商用電源８の交流電圧が復電した場合には、ＰＱ制御部３７から出力電圧基準正弦波作成部４０へ信号が出力されるようにスイッチ３８が切り替えられる。一方、商用電源８の電圧が所定の設定電圧よりも低い場合には、出力電圧基準正弦波作成部４０へ信号が出力されないようにスイッチ３８が切り替えられる。なお、後述する動作説明では、切り替えスイッチ３５，３８をラッチ形のスイッチとして説明する。
【００７０】
バッテリ状態判定部３９は、バッテリ出力測定部１６から出力されたバッテリ１５の直流電圧及び直流電流の測定結果に基づいて、バッテリ１５を充電する必要があるか、または満充電であるかを判断する。そして、その判断結果に応じた位相情報を出力電圧基準正弦波作成部４０が作成してインバータ出力制御部４１へ出力する。また、バッテリ状態判定部３９は、商用電源８において瞬低や停電が起こり、電圧判定部３１から信号が出力されると、位相信号の出力を停止して、バッテリ１５の充電を休止させる。
【００７１】
出力電圧基準正弦波作成部４０は、同期信号生成部３３と、ＰＱ制御部３７と、バッテリ状態判定部３９と、から出力された信号、または自走運転用位相信号作成部３４から出力された信号に基づいて、インバータ１７ｂから出力する正弦波電圧の位相及び振幅の情報を作成し、この情報をインバータ出力制御部４１へ出力する。
【００７２】
インバータ出力制御部４１は、出力電圧基準正弦波作成部４０から出力された信号に基づいて、変換部１７のインバータ１７ｂから出力される電力を制御する信号や、充電器１７ａにバッテリ１５を充電させるための制御信号を出力する。
【００７３】
次に、無停電電源装置１の動作について主に図３、図４に基づいて説明する。図４は、無停電電源装置の動作を説明するための概略図である。無停電電源装置１は、常時商用給電方式で負荷に対して電力を供給するが、停電や瞬低の発生時には無瞬断で補償することができる。
【００７４】
（Ａ）健全時（商用給電時）
無停電電源装置１は、商用電源８の健全時、つまり商用電源８において電源事故が発生しておらず瞬低や停電が起こっていないときには、予備電源部４から負荷に対して電力を供給せずに、商用電源８からのみ電力供給する。
【００７５】
無停電電源装置１では、図４（Ａ）に示すように、高速限流遮断部３のサイリスタ１３ａとサイリスタ１３ｂが共に点弧されて閉状態に制御され、商用電源８から高速限流遮断部３を介して負荷９へ電力が供給される。
【００７６】
高速限流遮断部３において直流リアクトル１４には常に同じ方向に電流が流れるため、直流リアクトル１４のインピーダンスは見かけ上零になり、交流端子１３ａ１，１３ａ２側から見たインピーダンスも零となっている。
【００７７】
予備電源部４は、商用電源８の健全時には、負荷９に対して電力が供給されないように制御されている。すなわち、予備電源部４において、負荷９に対して供給する有効電力Ｐ及び無効電力Ｑのいずれも零にする制御（以下、ＰＱ制御と称する。）が行われている。また、予備電源部４の変換部１７では、バッテリ１５の浮動充電を行う直流電圧制御と、商用電源８とほぼ同相・同振幅の電圧を出力する出力電圧制御と、が行われる。
【００７８】
健全時における制御部１２の各部の動作について説明する。制御部１２では、計測用変圧器１１から出力された信号を、前記のように１／４サイクル毎に検出している。電圧判定部３１は、電圧が通常状態の場合には、同期信号生成部３３が出力した信号が出力電圧基準正弦波作成部３４に出力されるように、切り替えスイッチ３５を切り替える信号を出力する。また、電圧判定部３１は、ＰＱ制御部３７からの信号を出力されるように、切り替えスイッチ３８を切り替えるための信号を出力する。さらに、電圧判定部３１は、バッテリ状態判定部３９にバッテリ１５が満充電状態でない場合、バッテリ１５を充電させるために、バッテリ状態判定部３９へ信号を出力する。加えて、電圧判定部３１は、サイリスタ制御部３２に対してブリッジ回路１３のサイリスタ１３ａ，１３ｂをオンさせる信号を出力する。サイリスタ制御部３２は、この信号を検出すると、サイリスタ点弧信号を出力する。なお、商用電源８の健全時においては、サイリスタ１３ａ，１３ｂは、常に点弧状態（オン状態）である。
【００７９】
（ＰＱ制御）
制御部１２では、上記のＰＱ制御を行う際には、負荷９に対して供給する有効電力Ｐ及び無効電力Ｑのいずれも零にするために、予備電源部４から負荷９へ出力する電流を零にする制御が行われる。図５は、無停電電源装置の等価回路及びベクトル図である。図５
（Ａ）において、商用電源８の出力電圧をＶ１、予備電源部４の電圧をＶ２、負荷９の電圧をＶＬ、商用電源８側のリアクタンスをｘ１、予備電源部４のリアクタンスをｘ２とする。また、商用電源８から予備電源部４へ電流Ｉ１が流れ、予備電源部４から負荷９へ電流Ｉ２が流れ、商用電源８から負荷９へ電流Ｉ３が流れるものとする。また、以下の説明では、Ｖ∠θVを電圧ベクトルＶと称し、Ｉ∠θIを電流ベクトルＩと称する。
【００８０】
予備電源部４の電圧ベクトルＶ２と、負荷電圧の電圧ベクトルＶＬと、が同じ場合、予備電源部４から負荷９に対して電流は流れない。また、この場合、電流ベクトルＩ１と電流ベクトルＩ２が、同じ大きさでそれぞれ向きが正反対であれば良い。これらの関係を満たすようにした場合、各ベクトルの関係は図５（Ｂ）に示したようになる。なお、図において、電圧ベクトルＶ（ｘ１＋ｘ２）はリアクタンスｘ１の電圧ベクトルＶｘ１と、リアクタンスｘ２の電圧ベクトルＶｘ２と、を足したものである。
【００８１】
ＰＱ演算部３６は、上記の関係を満たすために、電源出力測定部２０が測定したインバータ電流と負荷電圧とに基づいて、有効電力Ｐと無効電力Ｑを演算する。続いて、ＰＱ制御部３７は、有効電力Ｐ＝０にするために、インバータ１７ｂから出力する正弦波電圧の位相を補正する所定の値Δθを算出する。また、無効電力Ｑ＝０にするために、インバータ１７ｂから出力する正弦波電圧の振幅を補正する所定の値ΔＡを算出する。そして、ＰＱ制御部３７は、算出したΔθ及びΔＡの情報を出力電圧基準正弦波作成部３４へ出力する。
【００８２】
出力電圧基準正弦波作成部３４は、ＰＱ制御部３７などから出力された信号に基づいて基準正弦波を作成する。ＰＱ制御部３７から出力された信号のみに基づいて正弦波を作成した場合、インバータ１７ｂが出力する正弦波電圧は、
Ｖ２＝（Ａ＋ΔＡ）ｓｉｎ（ωｔ＋Δθ）・・・（式１）
となる。したがって、インバータ１７ｂの出力電圧Ｖ２を上式のようにすることで、予備電源部４から負荷４へ供給される電力を零にすることができる。
【００８３】
なお、予備電源部４から出力する電圧Ｖ２を補正する位相Δθと有効電力Ｐとの関係、及び予備電源部４から出力する電圧Ｖ２を補正する振幅ΔＡと無効電力Ｑとの関係は、無停電電源装置１を接続する商用電源８のインピーダンスや無停電電源装置１のインピーダンスに基づいて演算することで、容易に求めることができる。
【００８４】
（充電制御）
また、制御部１２では、前記のようにバッテリ１５の充電制御を行っている。すなわち、バッテリ状態判定部３９は、バッテリ出力測定部１６から出力されたバッテリ１５の直流電圧及び直流電流の測定結果に基づいて、バッテリ１５を充電する必要があるか、または満充電であるかを判断する。バッテリ１５に対して充電が必要な場合、バッテリ状態判定部３９は、変換部１７の充電器１７ａからバッテリ１５に対して電流が流れてバッテリ１５の充電が行われるように、位相情報を作成する。バッテリ状態判定部３９で作成された位相信号の情報は、出力電圧基準正弦波作成部４０へ出力され、インバータ１７ｂから出力する正弦波電圧の位相を補正するための情報として使用される。一方、バッテリ１５が満充電の場合には、バッテリ状態判定部３９は位相信号を作成せず、出力電圧基準正弦波作成部４０へ位相信号の情報は出力しない。
【００８５】
なお、充電器分離方式でバッテリ１５を充電する場合には、この制御は不要である。
【００８６】
（予備電源出力バランス制御）
さらに、制御部１２では、瞬低や停電が発生した際に、予備電源部４から出力する電圧波形の位相・振幅のずれがない電圧を出力させるために、予備電源部４の出力電圧の位相・振幅を、商用電源８の出力電圧の位相・振幅と同期させる制御を行っている。同期信号生成部３３は、計測用変圧器１１が出力した商用電源８の交流電圧測定結果に基づいて、商用電源８の出力電圧における位相・振幅の情報を、切り替えスイッチ３５を介して出力電圧基準正弦波作成部４０へ出力する。出力電圧基準正弦波作成部４０は、同期信号生成部３３から出力された情報に基づいて、インバータ１７ｂから出力する正弦波電圧の位相を補正する。
【００８７】
このように、商用電源８の健全時には、制御部１２で上記のような制御が行われ、出力電圧基準正弦波作成部４０は、同期信号生成部３３と、ＰＱ制御部３７と、バッテリ状態判定部３９と、からの振幅や位相の補正情報に基づいて、インバータ１７ｂから出力する正弦波電圧の位相及び振幅の情報を作成し、この情報をインバータ出力制御部４１へ出力する。また、変換部１７は、インバータ出力制御部４１から出力された信号に基づいた動作を行う。
【００８８】
（Ｂ）事故発生時
無停電電源装置１は、商用電源８において電源事故が発生して瞬低や停電が起こった場合、予備電源部４から無瞬断で電力を供給する。すなわち、図４（Ｂ）に示すように、予備電源部４では、すぐに電圧源として事故点に電流が供給される（出力電圧制御）とともに、負荷９に対してバッテリ１５に蓄えた電力が供給される。事故検出部２で瞬低や停電が検出されると、高速限流遮断部３のサイリスタ１３ａ，１３ｂに遮断信号が出力される。また、このとき、予備電源部４では、ＰＱ制御が休止されて、バッテリ１５の充電が休止される。
【００８９】
負荷電圧ＶＬは、直流リアクトル１４と交流リアクトル１８Ｌとの分圧により決まる電圧となる。すなわち、バッテリ電圧をＶｓ、直流リアクトル１４のインピーダンスをＺ１、交流リアクトル１８ＬのインピーダンスをＺ２とした場合、負荷電圧ＶＬは、
ＶＬ＝Ｚ１／（Ｚ１＋Ｚ２）×Ｖｓ・・・（式２）
となる。
【００９０】
（事故発生）
無停電電源装置１では、商用電源における瞬時電圧低下や停電などの電源事故を１／４サイクル毎に検出している。また、商用電源の健全時には予備電源部４から電力供給が行わないようにＰＱ制御を行っている。一方、電源事故が発生すると、負荷９及び事故点に対して予備電源部４から無瞬断で電力を供給するために、以下のような制御を行っている。
【００９１】
事故発生時における制御部１２の各部の動作について説明する。図６は、無停電電源装置の出力電圧波形及び制御タイミングチャートである。商用電源８からは、図６（Ａ）に示すような正弦波電圧が出力されている。制御部１２では、計測用変圧器１１から出力された信号を、前記のように１／４サイクル毎に検出している。図６（Ｂ）に示すように、電圧判定部３１は、瞬低または停電の発生から最長１／４サイクル（５０Ｈｚの場合５ｍｓｅｃ）後までに（ｔ１期間内に）、瞬低または停電を検出する。
【００９２】
無停電電源装置１では、瞬低や停電が発生すると予備電源部４から商用電源８の事故点及び負荷９に対して、直ちに電力供給を開始して連続して電力を供給するように、ＰＱ制御の応答性を、制御部１２が商用電源の電源事故を検出する周期よりも長い時間である１０ｍｓｅｃ〜数１００ｍｓｅｃに設定している。したがって、商用電源において瞬時電圧低下事故や停電事故が発生しても、ＰＱ制御の応答がすぐに追いつかないため、引き続き事故発生前と同様の系統条件でＰＱ制御が行われる。このとき、系統側（商用電源８側）で事故が発生している一方で、ＰＱ制御は事故発生前の系統条件で行われるために、ＰＱ制御は正しく行われないことになる。つまり、負荷電流が流れないように正しくＰＱ制御が行われず、予備電源部４から系統に対して電流が流れてしまう。本発明では、このときの電流を利用して、直流リアクトル１４と交流リアクトル１８Ｌとの分圧作用により、負荷９に対して電力供給を継続させる。
【００９３】
このように、予備電源部４は、電源事故が発生してもしばらくの間は電源健全時と同様の制御を行うので、負荷９に対して供給する有効電力Ｐ及び無効電力Ｑを零にする制御が行われずに、予備電源から電源供給商用電源８の事故点及び負荷９に対して電力供給が直ちに開始される。
【００９４】
このとき、予備電源部４からは商用電源８の事故点と負荷９に対して電流が流れるため、負荷電圧ＶＬは、直流リアクトル１４と交流リアクトル１８Ｌとの分圧により決まる電圧となる。そのため、負荷９に対する許容電圧低下率をＡ％、交流リアクトル１８ＬのインピーダンスをＺ２としたとき、直流リアクトル１４のインピーダンスＺ１を（１００Ｚ２）／Ａ以上に設定することで、予備電源部４から負荷９へ出力する電圧を許容電圧低下率よりも大きな値にすることができる。
【００９５】
例えば、負荷９に対する許容電圧低下率が１０％の場合、交流リアクトル１８ＬのインピーダンスＺ２と、直流リアクトル１４のインピーダンスＺ１との比を、Ｚ１：Ｚ２＝１０：１に設定することで、予備電源部４から負荷９へ出力する電圧の低下率を１０％未満にすることができる。
【００９６】
（事故検出）
無停電電源装置１は、事故検出タイミングでＰＱ制御を停止する。また、このＰＱ制御の停止後には、予備電源部４から電力供給が行われる。
【００９７】
制御部１２の電圧判定部３１は、電源事故を検出すると、自走運転用位相信号作成部３４の信号が出力電圧基準正弦波作成部３４に出力されるように、切り替えスイッチ３５を切り替える信号を出力する。
【００９８】
また、電圧判定部３１は、予備電源部４のＰＱ制御を停止して、予備電源部４から負荷に対して電力を供給するために、切り替えスイッチ３８を切り替える信号を出力する。これにより、ＰＱ制御部３７からの信号が出力電圧基準正弦波作成部４０へ出力が停止される。
【００９９】
さらに、電圧判定部３１は、バッテリ状態判定部３９にバッテリ１５の充電を休止させるように、バッテリ状態判定部３９へ信号を出力する。また、出力電圧基準正弦波作成部４０は、自走運転用位相信号作成部３４から出力された信号（位相情報）に基づいて正弦波電圧の波形を作成して、インバータ出力制御部４１へ信号を出力する。したがって、商用電源８の事故点と負荷９とに対して、予備電源部４から引き続き電力が供給される。
【０１００】
電圧判定部３１は、瞬低または停電を検出した際には上記の動作以外に、サイリスタ制御部３２に対してブリッジ回路１３のサイリスタ１３ａ，１３ｂをオフ（消弧）させる信号を出力する。サイリスタ制御部３２は、この信号を検出すると、サイリスタ点弧信号の出力を停止させる。しかし、サイリスタ１３ａ，１３ｂは、負荷電流が零にならないとオフしないため、サイリスタ制御部３２がサイリスタの点弧信号を出力するのを停止してから数ｍｓｅｃ後に消弧する。したがって、図６に示したように、瞬低や停電が発生してからサイリスタが消弧するまでの間（＝ｔ１＋ｔ２）に、最長１／２サイクル（５０Ｈｚの場合１０ｍｓｅｃ）が必要となるが、事故発生タイミングから事故検出タイミングまでの期間において、負荷及び事故点に対して予備電源手段から無瞬断で電力が供給される。
【０１０１】
なお、ＰＱ制御では、負荷電流を零にする制御を行っているが、インバータ１７ｂを常時駆動している。このため、前記のように、系統（商用電源８）の電圧位相とインバータ１７ｂの電圧位相とを予め合わせておくことにより、電源事故発生直後における予備電源部４からの出力電圧は、位相が連続したものとなる。
【０１０２】
（Ｃ）補償時
高速限流遮断部３のサイリスタ１３ａ，１３ｂが消弧されて商用電源８と負荷９との間の電路が遮断されると、図４（Ｃ）に示すように、予備電源部４からは１００％の電圧で負荷９に対してのみ電力が供給されて瞬低・停電が補償される。
【０１０３】
補償時における制御部１２の各部の動作について説明する。制御部１２では、事故発生時と同様の制御が行われる。すなわち、制御部１２では、電圧判定部３１が、計測用変圧器１１から出力された信号を、前記のように１／４サイクル毎に検出している。電圧判定部３１は、商用電源８で瞬低または停電が発生している間、瞬低または停電を検出し、切り替えスイッチ３５，３８、バッテリ状態判定部３９、及びサイリスタ制御部３２に対して信号を出力しない。そのため、切り替えスイッチ３５は自走運転用位相信号作成部３４の信号が出力電圧基準正弦波作成部３４に出力されるように状態が維持されており、切り替えスイッチ３８は、ＰＱ制御部３７からの信号が出力されないように状態が維持されている。また、バッテリ状態判定部３９は、引き続きバッテリ１５の充電を休止させるので、信号を出力せず、サイリスタ制御部３２もサイリスタの点弧信号を出力しない。したがって、出力電圧基準正弦波作成部４０は、自走運転用位相信号作成部３４から出力された信号（位相情報）に基づいて正弦波電圧の波形を作成して、インバータ出力制御部４１へ信号を出力し、負荷９に対して引き続き予備電源部４からのみ電力が供給される。
【０１０４】
（Ｄ）復電時
商用電源８における電源事故が解消して復電した場合、無停電電源装置１では、図４
（Ａ）に基づいて説明したように、高速限流遮断部３のサイリスタ１３ａとサイリスタ１３ｂが共に点弧されて閉状態に制御され、商用電源８から高速限流遮断部３を介して負荷９へ電力が供給され、予備電源部４からの電力供給は停止される。
【０１０５】
ここで、商用電源において事故が発生した場合、しばらくの間は予備電源手段から負荷に対して必要な電力を供給することができる。しかし、無停電電源装置１のみから負荷９に対して電力供給した状態が続き、ある程度時間が経過すると、予備電源手段の直流電源の電圧が低下するので、負荷に対して必要な電力を供給できなくなる。そこで、無停電電源装置１のバックアップ用電源として、非常用発電機を負荷に接続するシステム構成にすると良い。図７は、無停電電源装置に非常用発電機を接続した概略図である。図７に示すように、負荷９に対して、無停電電源装置１を接続するとともに、この無停電電源装置１の入力端子６に電源系統切換スイッチ５２を設けて、商用電源８と非常用発電機５１との接続を切り換えることができるように構成する。
【０１０６】
この停電補償システムは、以下のように動作する。まず、系統側で電源事故が発生すると、無停電電源装置１の予備電源部４から負荷９に対して、上記の説明のように電力が供給される。また、非常用発電機５１は、系統側での事故発生後に予備電源部４から負荷９に対して十分な電力が供給できなくなる前の所定のタイミングで始動される。そして、制御部１２は、電源系統切換スイッチ５２に制御信号を出力して、非常用発電機５１を始動して動作が安定した時点で、電源系統切換スイッチ５２を非常用発電機５１側に切り換える。
【０１０７】
無停電電源装置１の制御部１２は、計測用変圧器１１で非常用発電機５１の出力の位相を監視しており、予備電源部４の出力が非常用発電機５１の出力と同期するように変換部１７を制御する。制御部１２は、予備電源部４の出力と非常用発電機５１の出力が同期すると、高速限流遮断部３のサイリスタ１３ａ及びサイリスタ１３ｂを点弧させて、高速限流遮断部３を介して非常用発電機５１から負荷９に電力を供給させる。また、このとき、制御部１２は、変換部１７の動作を切り換えて、予備電源部４から負荷９への電力供給を停止し、バッテリ１５の充電を開始する。なお、非常用発電機５１から負荷９に対して電力供給を行っている間は、予備電源部４のバッテリ１５を充電するように設定すると良い。
【０１０８】
商用電源８における電源事故が解消して復電した場合には、制御部１２は、サイリスタ１３ａ及びサイリスタ１３ｂを消弧するとともに、変換部１７の動作を切り換えて、予備電源部４から負荷への電力を供給させる。なお、このとき、予備電源部４の出力は非常用発電機５１の出力と同期するように制御されている。続いて、制御部１２は、電源系統切換スイッチ５２に制御信号を出力して、スイッチを商用電源８側に切り換える。制御部１２は、計測用変圧器１１で商用電源８の出力の位相を監視しており、予備電源部４の出力が商用電源８の出力と同期するように変換部１７を制御する。制御部１２は、予備電源部４の出力と商用電源８の出力が同期すると、高速限流遮断部３のサイリスタ１３ａ及びサイリスタ１３ｂを点弧させて、高速限流遮断部３を介して商用電源８から負荷９に電力を供給させる。また、このとき、制御部１２は、変換部１７の動作を切り換えて、予備電源部４から負荷９への電力供給を停止し、バッテリ１５の充電を開始して、健全時の状態となる。
【０１０９】
このように、バッテリ１５の電圧が低下して予備電源部４から負荷９に対して十分な電力を供給できなくなる前に非常用発電機５１を始動させて電力を供給するので、負荷９に対して引き続き安定して電力供給することができる。
【０１１０】
また、非常用発電機５１には、無停電電源装置１の高速限流遮断部３が商用電源８と負荷９との間の電路を遮断してから所定時間後に始動するように、タイマ回路を設けておくと良い。これにより、予備電源部４の供給電力が所定値以下になって、負荷９に対して必要な電力を供給できなくなる前に、非常用発電機５１から電力を供給することができる。
【０１１１】
なお、以上の説明では、無停電電源装置１において、予備電源部４の直流電源とバッテリ（蓄電池）を用いた場合について説明したが、本発明は、これに限るものではなく、他のものを使用しても良い。例えば、電気二重層キャパシタやコンデンサなどが直流電源として好適である。また、フライホイールを電源として用いた構成であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明の実施形態に係る無停電電源装置の概略構成図である。
【図２】交流電源周期に対する電流減衰時定数と等価インピーダンスとの関係を示すグラフである。
【図３】無停電電源装置の制御部のブロック図である。
【図４】無停電電源装置の動作を説明するための概略図である。
【図５】無停電電源装置の等価回路及びベクトル図である。
【図６】無停電電源装置の出力電圧波形及び制御タイミングチャートである。
【図７】無停電電源装置に非常用発電機を接続した概略図である。
【図８】従来の常時商用給電方式の無停電電源装置に商用電源と負荷を接続した構成図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１−無停電電源装置、２−事故検出部、３−高速限流遮断部、
４−予備電源部、５−バイパス部、６−入力端子、７−出力端子、
８−商用電源、９−負荷、１０−非常用発電機、
１１−計測用変圧器、１２−制御部、１３−ブリッジ回路、
１４−直流リアクトル、１５−バッテリ、１６−バッテリ出力測定部、
１７−変換部、１８−フィルタ回路、１９−変圧器、２０−電源出力測定部、
２１−遮断器
【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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