(57)【要約】【課題】  蓄電池を用いた無停電電源装置において、半導体電力変換素子等の構成部品の内部損失を低減させることができるようにする。【解決手段】  直流出力電圧を制御可能なＰＷＭコンバータ１からの直流電力をインバータ２により交流電力に変換して負荷に供給するとともに、ＰＷＭコンバータ１からの直流電力により蓄電池３を充電し、ＰＷＭコンバータ１の入力電力の停止時（停電時）に蓄電池３からインバータ２に直流電力を供給する。また、ＰＷＭコンバータ１の出力電圧ＶDを蓄電池３に流れる充電電流ＩBあるいは装置の稼動時間に基づいて変化させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流出力電圧を制御可能なコンバータと、
前記コンバータから出力された直流電力を交流電力に変換して負荷に供給するインバータと、
前記コンバータからの直流電力により充電され、前記コンバータの入力電力の停止時に前記インバータに前記直流電力を供給する蓄電池と、を備え、
前記コンバータの出力電圧を前記蓄電池に流れる電流あるいは当該装置の稼動時間に基づいて変化させることを特徴とする無停電電源装置。
【請求項２】
前記蓄電池に流れる電流が基準値以下あるいは前記稼動時間が基準値以上になったときに、前記コンバータの出力電圧を低下させることを特徴とする請求項１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、半導体電力変換素子及び蓄電池を用いた無停電電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ等に用いられる無停電電源装置として、半導体電力変換素子及び蓄電池を用いた無停電電源装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。図３はこのような従来の無停電電源装置の回路構成図である。この無停電電源装置は、ＰＷＭ（パルス幅変調）制御により直流出力電圧を制御可能なＰＷＭコンバータ１、ＰＷＭコンバータ１から出力された直流電力を交流電力に変換（ＤＣ／ＡＣ変換）して負荷に供給するインバータ２、及び停電時にインバータ２に直流電力を供給する蓄電池３を備えている。
【０００３】
上記の無停電電源装置は、ＰＷＭコンバータ１の出力電力をインバータ２に供給すると同時に、蓄電池３に供給して浮動充電を行う方式であり、ＰＷＭコンバータ１の出力電力は平滑用の電解コンデンサＣ１を介してインバータ２及び蓄電池３に供給される。図４はこの無停電電源装置の制御動作を示すタイムチャートであり、蓄電池３の浮動電圧（Ｖ）と充電電流（Ａ）の時間（ｈ）変化を示している。
【０００４】
図３に示すＰＷＭコンバータ１はコンバータ制御器４により出力電圧が制御されるが、このコンバータ制御器４では、直流電圧調節器５から入力された指令値ＶDOとＰＷＭコンバータ１の出力電圧ＶDを検出素子Ｑ１で検出した出力電圧検出信号とを付き合わせ、ＰＷＭコンバータ１の出力電圧ＶDを一定に制御する。また、充電電流調節器６から、蓄電池３に流れる充電電流ＩBを検出した充電電流検出信号が予め設定された充電電流リミット値ＩBLを超えないように指令を出力し、ＰＷＭコンバータ１の出力電圧を制御する。
【０００５】
このような制御により、蓄電池３の浮動電圧ＶBは充電開始から上昇してＰＷＭコンバータ１の出力電圧ＶDで一定に制御され、充電電流ＩBは充電電流リミット値ＩBLを超えないように制御される。また、半導体電力変換素子からなるＰＷＭコンバータ１の出力電圧ＶDは、蓄電池３の浮動電圧ＶBで一定に制御されている。
【特許文献１】特開平５−８３８７９号公報
【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、上記のような従来の無停電電源装置においては、コンバータの出力電圧は蓄電池の浮動電圧で一定に制御されるが、コンバータを構成する電圧駆動型の半導体電力変換素子及びその出力を平滑する電解コンデンサの内部損失は、コンバータの出力電圧で固定されてしまう。一方で、無停電電源装置は高効率化が要求されているが、上記の半導体電力変換素子等の損失低減が大きいという問題点がある。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、半導体電力変換素子等の構成部品の内部損失を低減させることができる無停電電源装置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】
【０００８】
本発明では上記課題を解決するために、直流出力電圧を制御可能なコンバータと、前記コンバータから出力された直流電力を交流電力に変換して負荷に供給するインバータと、前記コンバータからの直流電力により充電され、前記コンバータの入力電力の停止時に前記インバータに前記直流電力を供給する蓄電池と、を備え、前記コンバータの出力電圧を前記蓄電池に流れる電流あるいは当該装置の稼動時間に基づいて変化させることを特徴とする無停電電源装置が提供される。
【０００９】
このような無停電電源装置によれば、半導体電力変換素子等の構成部品の内部損失を低減させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の無停電電源装置は、コンバータの出力電圧を蓄電池に流れる電流あるいは装置の稼動時間に基づいて変化させるため、蓄電池の自己放電を抑えることができ、半導体電力変換素子等の構成部品の内部損失を低減させることができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施の形態の無停電電源装置の回路構成図である。この無停電電源装置は、図３に示す従来の無停電電源装置と同様、直流出力電圧を制御可能なＰＷＭコンバータ１、ＰＷＭコンバータ１から出力された直流電力を任意周波数及び電圧の交流電力に変換して負荷に供給するするインバータ２、及びＰＷＭコンバータ１からの直流電力により充電され、ＰＷＭコンバータ１の入力電力の停止時（停電時）にインバータ２に直流電力を供給する蓄電池３を備えている。更に、本実施の形態では、ＰＷＭコンバータ１の出力電圧を制御するための直流電圧可変回路として、コンバータ制御器４、直流電圧調節器５及び充電電流調節器６の他に、切替スイッチ７と比較器８，９を備えている。
【００１２】
上記比較器８は、ＰＷＭコンバータ１の出力電圧ＶDを検出素子Ｑ１で検出した出力電圧検出信号と蓄電池３が自己放電しない範囲の自己放電基準電圧ＶDDとを比較して、電圧判定信号を切替スイッチ７に出力する。比較器９は、上記の回路を構成する当該無停電電源装置の稼動時間を表すＵＰＳ稼動時間情報信号と予め設定された稼動基準時間とを比較して、時間判定信号を直流電圧調節器５に出力する。
【００１３】
上記のように構成された無停電電源装置は、図３に示す従来の無停電電源装置と同様、ＰＷＭコンバータ１はコンバータ制御器４により出力電圧が制御される。コンバータ制御器４では、直流電圧調節器５から入力された指令値ＶDOとＰＷＭコンバータ１の出力電圧ＶDを検出素子Ｑ１で検出した出力電圧検出信号とを付き合わせ、蓄電池３の浮動電圧ＶBを一定に制御する。また、充電電流調節器６から、蓄電池３に流れる充電電流ＩBを検出した充電電流検出信号が予め設定された充電電流リミット値ＩBLを超えないように指令を出力し、ＰＷＭコンバータ１の出力電圧を制御する。
【００１４】
図２は本実施の形態の無停電電源装置の制御動作を示すタイムチャートである。本実施の形態では、ＰＷＭコンバータ１の出力電圧ＶDを蓄電池３に流れる充電電流ＩBあるいは当該装置の稼動時間に基づいて変化させるが、蓄電池３に流れる充電電流ＩBと装置の稼動時間に基づいて制御しても良く、それらの値が基準値以上になったときは、ＰＷＭコンバータ１の出力電圧ＶDを低下させる。
【００１５】
すなわち、蓄電池３の充電を行い満充電になった時点（図４の時間Ｔ1）で、蓄電池３に流れる充電電流ＩBが徐々に減少していくが、蓄電池３の充電電流ＩBが予め定めた基準値以下となったとき、その充電電流ＩBに応じてＰＷＭコンバータ１の出力電圧の指令値ＶDOを低下させる。但し、ＰＷＭコンバータ１の出力電圧検出信号を蓄電池３の自己放電基準電圧ＶDD以下にしてしまうと、逆に蓄電池３から放電されることになるので、指令値ＶDOの低下は自己放電基準電圧ＶDDまでとする。したがって、充電電流調節器６により蓄電池３の充電電流ＩBを監視しながらＰＷＭコンバータ１の出力電圧を調節している。ここで、比較器８はＰＷＭコンバータ１の出力電圧検出信号と蓄電池３の自己放電基準電圧ＶDDを比較しているが、これは上記の指令値ＶDOを自己放電基準電圧ＶDD以下に下げないようにするためである。
【００１６】
また、当該装置の稼動時間に基づく場合も同様であり、所定時間経過した時点（蓄電池３が満充電になった時点＝図４の時間Ｔ1）からＰＷＭコンバータ１の出力電圧の指令値ＶDOを徐々に低下させる。
【００１７】
なお、ＰＷＭコンバータ１の出力電圧の指令値ＶDOの調整は、上述のように徐々に変化させるのが好ましいが、蓄電池３が満充電になった時点で直ちに自己放電基準電圧ＶDDに切替えるようにしても良い。
【００１８】
以上、本実施の形態の無停電電源装置の動作について説明したが、本実施の形態では、ＰＷＭコンバータ１の出力電圧ＶDが蓄電池３の浮動電圧ＶBで基準時間以上一定であれば、切替スイッチ７で直流電圧の指令値ＶDOを蓄電池３の自己放電しない範囲の自己放電基準電圧ＶDDにする。すなわち、ＰＷＭコンバータ１の出力電圧ＶDが蓄電池３の浮動電圧ＶBで基準時間以内であれば前述の制御と同様、蓄電池３の浮動電圧ＶBを一定に制御し、また、蓄電池３に流れる充電電流ＩBが予め設定された充電電流リミット値ＩBLを超えないようにＰＷＭコンバータ１の出力電圧ＶDを制御する。しかし、ＰＷＭコンバータ１の出力電圧ＶDが蓄電池３の浮動電圧ＶBで基準時間以上一定であれば、ＰＷＭコンバータ１の出力電圧ＶDを蓄電池３の自己放電しない範囲の自己放電基準電圧ＶDDにする。
【００１９】
これにより、無停電電源装置を構成する電圧駆動型の半導体電力変換素子及び電解コンデンサＣ１などの構成部品の内部損失を低減させることができ、高効率の無停電電源装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態の無停電電源装置の回路構成図である。
【図２】実施の形態の無停電電源装置の制御動作を示すタイムチャートである。
【図３】従来の無停電電源装置の回路構成図である。
【図４】従来の無停電電源装置の制御動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００２１】
１  ＰＷＭコンバータ
２  インバータ
３  蓄電池
４  コンバータ制御器
５  直流電圧調節器
６  充電電流調節器
７  切替スイッチ
８，９  比較器
Ｃ１  電解コンデンサ
Ｑ１  検出素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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