(57)【要約】【課題】入力する電源を切り替えて出力する切替器において、制御部の停電時あるいは故障時に、商用電源と組電池のいずれからも負荷への電力供給がされない問題が発生しないための電源切替装置およびこれを用いた電源システムを提供すること。【解決手段】商用電源１とインバータ５をそれぞれスイッチング素子１３ａ、１３ｂと１３ｃ、１３ｄを介して両者を並列接続して出力する切替器６に対して、さらに商用電源１と出力端２をスイッチ７を介して接続する。通常はスイッチ７は開放であり、商用電源１とインバータ６のいずれかの電力が切替器６から出力端２へ出力されるが、切替器６内の制御部の停電、故障により切替器６が電力を出力できないとき、スイッチ７を閉成することにより商用電源１を出力端２へ接続する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎを２以上の整数とするとき、第１ないし第ｎの電源からの入力を受けて該入力のいずれかを出力端へ出力する切替器と、
前記第１の電源を前記出力端に接続するスイッチとを構成要素とする電源切替装置であって、
前記切替器は、所定の条件が成立しているとき前記第１の電源を前記出力端に接続し、前記所定の条件が成立していないとき前記第２ないし第ｎの電源のうちの有効である一つを前記出力端ヘ接続し、
前記スイッチは、前記切替器の出力が有効であるときは開放され、前記切替器の出力が停電であるとき、前記第１の電源が有効であれば閉成されることを特徴とする電源切替装置。
【請求項２】
ｎを２以上の整数とするとき、第１ないし第ｎの電源からの入力を受けて該入力のいずれかを出力端へ出力する切替器と、
前記第２ないし第ｎの電源を、個別に、前記出力端に接続するスイッチとを構成要素とする電源切替装置であって、
前記切替器は、所定の条件が成立しているとき前記第１の電源を前記出力端に接続し、前記所定の条件が成立していないとき前記第２ないし第ｎの電源のうちの有効である一つを前記出力端ヘ接続し、
前記スイッチのすべては、前記切替器の出力が有効であるときは開放され、前記切替器の出力が停電であり、前記第１の電源も停電であるとき、前記第２ないし第ｎの電源のうちの有効である一つを前記出力端に接続する前記スイッチのみが閉成されることを特徴とする電源切替装置。
【請求項３】
ｎを２以上の整数とするとき、第１ないし第ｎの電源からの入力を受けて該入力のいずれかを出力端へ出力する切替器と、
前記第１ないし第ｎの電源を、個別に、前記出力端に接続するスイッチとを構成要素とする電源切替装置であって、
前記切替器は、所定の条件が成立しているとき前記第１の電源を前記出力端に接続し、前記所定の条件が成立していないとき前記第２ないし第ｎの電源のうちの一つを前記出力端ヘ接続し、
前記スイッチのすべては、前記切替器の出力が有効であるときは開放され、前記切替器の出力が停電であるとき、前記第１の電源が有効であれば前記第１の電源を前記出力端に接続する前記スイッチのみが閉成され、前記第１の電源も停電であれば前記第２ないし第ｎの電源のうちの有効である一つを前記出力端に接続する前記スイッチのみが閉成されることを特徴とする電源切替装置。
【請求項４】
請求項１、２または３に記載の電源切替装置において、
前記所定の条件は、前記第１の電源が受電であることを特徴とする電源切替装置。
【請求項５】
請求項１、２または３に記載の電源切替装置において、
前記所定の条件は、前記第２ないし第ｎの電源のすべてが故障であるか、あるいは、前記切替器が出力している電力が前記第２ないし第ｎの電源の出力容量を超えていることを特徴とする電源切替装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の電源切替装置において、
前記切替器は、スイッチング素子と制御部とを構成要素とし、
前記第１ないし第ｎの電源は、それぞれスイッチング素子を介挿して並列に前記出力端に接続され、
前記制御部は、前記所定の条件が成立しているとき、前記第１の電源と前記出力端との間に介挿された前記スイッチング素子を閉成し、かつ、前記第２ないし第ｎの電源と前記出力端との間に介挿された前記スイッチング素子のすべてを開放し、前記所定の条件が成立していないとき、前記第１の電源と前記出力端との間に介挿された前記スイッチング素子を開放し、かつ、前記第２ないし第ｎの電源のうちの有効な一つと前記出力端との間に介挿された前記スイッチング素子のみを閉成する制御を行うことを特徴とする電源切替装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の電源切替装置において、
前記スイッチは、手動スイッチが操作されることにより開放されることを特徴とする電源切替装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の電源切替装置において、前記切替器は該電源切替装置から着脱可能であることを特徴とする電源切替装置。
【請求項９】
１つ以上の電池を接続してなる組電池と、交流電源からの交流電力を直流電力に変換し前記組電池を充電する充電器と、前記組電池からの直流電力を交流電力に変換するインバータと、出力端と、請求項１ないし８のいずれかに記載の電源切替装置とを有する電源システムであって、
前記交流電源が前記第１の電源であり、前記インバータが前記第２ないし第ｎの電源であることを特徴とする、電源切替装置を用いた電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電源を切替えて負荷へ接続する電源切替装置およびこれを用いた電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
災害時や非常時に機器のバックアップ用として使用される従来の電源システムは、主にＵＰＳ（Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｕｐｐ１ｙ）であり、通常、図６に示したように、蓄電池を複数組み合わせてなる組電池４と、直流電力を交流電力に変換するインバータ５と、商用電源１から入力した交流電力を直流電力に変換して組電池４を充電する充電器３と、システム出力を商用電源１とインバータ５のどちらかに接続する切替器６とから構成される。
【０００３】
商用電源１が有効であるとき、切替器６は商用電源１を出力端２へ接続し、入力した交流電力は常用バイパス回路８を介して、出力端２から負荷装置へ供給される。
【０００４】
商用電源１停電時は、切替器６はインバータ５を出力端２へ接続し、組電池４が出力する電力をインバータ５を介して、出力端２から負荷装置へ供給する。
【０００５】
下記特許文献１、２には、蓄電池と、インバータと、充電器とを備えた無停電電源装置が記載され、特許文献１には、整流器部が故障した時には、無停電にてインバータ部のインバータ給電から商用バイパスによる商用バイパス給電に切り替え、この状態のとき、交流入力が異常になったときは、商用バイパス給電から蓄電池部によるインバータ給電に切り替える手段を具備することが記載され、特許文献２には、負荷の消費電力を検出する電力検出手段と、検出した消費電力をもとに、あらかじめ設定された検出時刻から所定の時間の間に負荷が必要とする必要電力量を計算する必要電力量演算手段と、計算した必要電力量に蓄電量余裕を加算して蓄電量指令とする蓄電量余裕加算手段と、蓄電池の蓄電量を検出する蓄電量検出手段と、検出した蓄電量と蓄電量指令に基づいて蓄電池の充電電流を制御する充電制御手段とを少なくとも具備することが記載されている。
【特許文献１】特開平７−３９０８８号公報
【特許文献２】特開２００３−４７１６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
蓄電池とインバータおよび充電器を組み合わせることにより、停電時にも電気機器（負荷）を動作させるためのバックアップ電源システムを構成することが可能である。このような電源システムでは、例えば、図６に示すように、複数の電池を組み合わせてなる組電池４と、商用電源１を直流電力へ変換して組電池４を充電する充電器３と、組電池４が出力する電力を交流電力へ変換するインバータ５と、切替器６とが具備されている。
【０００７】
切替器６は、商用電源１とインバータ５を入力とし、該入力のいずれかを出力端２へ接続する機能を有する。通常時は商用電源を負荷へ供給するシステムでは、商用電源１から受電しているとき、切替器６は商用電源１を出力端２へ接続し、入力された電力は常用バイパス回路８を介して出力端２へと出力される。商用電源１の停電時、切替器６はインバータ５の出力を出力端２へ供給し、組電池４から出力される電力がインバータ５を介して出力端２へ供給される。
【０００８】
切替器６は、例えば、図７に示した構成を有する。図において、商用電源１（常用バイパス回路８）とインバータ５からの入力が並列接続されて出力端２となるが、商用電源１とインバータ５の両方が同時に出力端２へ接続されることがないように、それぞれが、スイッチング素子１３ａ、１３ｃを介して出力端２に接続している。
【０００９】
制御部１１は、停電検知器１２が商用電源１（常用バイパス回路８）の受電の有無を検知した結果を受けて、商用電源１が受電しているときは商用電源１を出力端２へ接続し、商用電源１が停電しているときはインバータ５を出力端２へ接続する。商用電源１を出力端２へ接続するには、スイッチング素子１３ａを短絡し、１３ｃを開放する。またインバータ５を出力端２へ接続するには、スイッチング素子１３ａを開放し、１３ｃを短絡する。
【００１０】
スイッチング素子１３は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であり、ゲート−ソース間に電圧が印加されることにより短絡される性質を有する。スイッチング素子１３ａおよび１３ｃのゲート電極はそれぞれ制御部１１からの制御線に接続され、いずれかの制御線に電圧が印加されることによって一方のスイッチング素子（１３ａあるいは１３ｃ）だけが短絡される。
【００１１】
図７に示したような切替器６によって、商用電源１が受電しているときは商用電源１をそのまま出力端２へ接続し、停電時は組電池４が出力する電力をインバータ５を介して出力端２へ供給する電源システムとすることができるが、切替器６の故障時に、商用電源１とインバータ５が双方とも出力端２へ接続されず電力を出力できない問題が発生する。
【００１２】
切替器６の制御部１１は、その動作のために電源（制御電源）を必要としており、図６に示した電源システムでは、図７に示したように、充電器３あるいは組電池４から給電される。
【００１３】
断線等による制御電源の停電、あるいは制御部１１の故障の場合、制御部１１は停止し、スイッチング素子１３へ電圧を印加することができなくなるため全てのスイッチング素子１３が開放されてしまい、商用電源１とインバータ５のどちらも出力端２へ接続することができず、商用電源１が有効であっても、あるいは組電池４に十分な電力が蓄積されていても、負荷へ電力供給することができなくなる。
【００１４】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、入力する電源を切り替えて出力する切替器において、制御部の停電時あるいは故障時に、商用電源と組電池のいずれからも負荷への電力供給がされない問題が発生しないための電源切替装置およびこれを用いた電源システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明においては、上記課題を解決するために、請求項１に記載のように、
ｎを２以上の整数とするとき、第１ないし第ｎの電源からの入力を受けて該入力のいずれかを出力端へ出力する切替器と、前記第１の電源を前記出力端に接続するスイッチとを構成要素とする電源切替装置であって、前記切替器は、所定の条件が成立しているとき前記第１の電源を前記出力端に接続し、前記所定の条件が成立していないとき前記第２ないし第ｎの電源のうちの有効である一つを前記出力端ヘ接続し、前記スイッチは、前記切替器の出力が有効であるときは開放され、前記切替器の出力が停電であるとき、前記第１の電源が有効であれば閉成されることを特徴とする電源切替装置を構成する。
【００１６】
また、本発明においては、請求項２に記載のように、
ｎを２以上の整数とするとき、第１ないし第ｎの電源からの入力を受けて該入力のいずれかを出力端へ出力する切替器と、前記第２ないし第ｎの電源を、個別に、前記出力端に接続するスイッチとを構成要素とする電源切替装置であって、前記切替器は、所定の条件が成立しているとき前記第１の電源を前記出力端に接続し、前記所定の条件が成立していないとき前記第２ないし第ｎの電源のうちの有効である一つを前記出力端ヘ接続し、前記スイッチのすべては、前記切替器の出力が有効であるときは開放され、前記切替器の出力が停電であり、前記第１の電源も停電であるとき、前記第２ないし第ｎの電源のうちの有効である一つを前記出力端に接続する前記スイッチのみが閉成されることを特徴とする電源切替装置を構成する。
【００１７】
また、本発明においては、請求項３に記載のように、
ｎを２以上の整数とするとき、第１ないし第ｎの電源からの入力を受けて該入力のいずれかを出力端へ出力する切替器と、前記第１ないし第ｎの電源を、個別に、前記出力端に接続するスイッチとを構成要素とする電源切替装置であって、前記切替器は、所定の条件が成立しているとき前記第１の電源を前記出力端に接続し、前記所定の条件が成立していないとき前記第２ないし第ｎの電源のうちの一つを前記出力端ヘ接続し、前記スイッチのすべては、前記切替器の出力が有効であるときは開放され、前記切替器の出力が停電であるとき、前記第１の電源が有効であれば前記第１の電源を前記出力端に接続する前記スイッチのみが閉成され、前記第１の電源も停電であれば前記第２ないし第ｎの電源のうちの有効である一つを前記出力端に接続する前記スイッチのみが閉成されることを特徴とする電源切替装置を構成する。
【００１８】
また、本発明においては、請求項４に記載のように、
請求項１、２または３に記載の電源切替装置において、前記所定の条件は、前記第１の電源が受電であることを特徴とする電源切替装置を構成する。
【００１９】
また、本発明においては、請求項５に記載のように、
請求項１、２または３に記載の電源切替装置において、前記所定の条件は、前記第２ないし第ｎの電源のすべてが故障であるか、あるいは、前記切替器が出力している電力が前記第２ないし第ｎの電源の出力容量を超えていることを特徴とする電源切替装置を構成する。
【００２０】
また、本発明においては、請求項６に記載のように、
請求項１ないし５のいずれかに記載の電源切替装置において、前記切替器は、スイッチング素子と制御部とを構成要素とし、前記第１ないし第ｎの電源は、それぞれスイッチング素子を介挿して並列に前記出力端に接続され、前記制御部は、前記所定の条件が成立しているとき、前記第１の電源と前記出力端との間に介挿された前記スイッチング素子を閉成し、かつ、前記第２ないし第ｎの電源と前記出力端との間に介挿された前記スイッチング素子のすべてを開放し、前記所定の条件が成立していないとき、前記第１の電源と前記出力端との間に介挿された前記スイッチング素子を開放し、かつ、前記第２ないし第ｎの電源のうちの有効な一つと前記出力端との間に介挿された前記スイッチング素子のみを閉成する制御を行うことを特徴とする電源切替装置を構成する。
【００２１】
また、本発明においては、請求項７に記載のように、
請求項１ないし６のいずれかに記載の電源切替装置において、前記スイッチは、手動スイッチが操作されることにより開放されることを特徴とする電源切替装置を構成する。
【００２２】
また、本発明においては、請求項８に記載のように、
請求項１ないし７のいずれかに記載の電源切替装置において、前記切替器は該電源切替装置から着脱可能であることを特徴とする電源切替装置を構成する。
【００２３】
また、本発明においては、請求項９に記載のように、
１つ以上の電池を接続してなる組電池と、交流電源からの交流電力を直流電力に変換し前記組電池を充電する充電器と、前記組電池からの直流電力を交流電力に変換するインバータと、出力端と、請求項１ないし８のいずれかに記載の電源切替装置とを有する電源システムであって、前記交流電源が前記第１の電源であり、前記インバータが前記第２ないし第ｎの電源であることを特徴とする、電源切替装置を用いた電源システムを構成する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る電源切替装置およびこれを用いた電源システムを構成することによって、制御部の停電および故障時でも、商用電源もしくはインバータの一方が出力端に接続され、負荷への給電が継続する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明に係る電源切替装置およびこれを用いた電源システムにおいては、例えば、商用電源とインバータをそれぞれスイッチング素子を介して両者を並列接続して出力する切替器に加え、さらに前記商用電源と前記切替器を、スイッチを介して出力端に接続する。
【００２６】
通常、すなわち前記切替器の出力が有効であるときは、前記スイッチは開放であり、前記商用電源と前記インバータのいずれかの電力が前記切替器から出力されるが、前記切替器内の制御部の停電、もしくは故障により前記切替器が電力を出力できないとき、前記スイッチを閉成する（閉じる）ことにより前記商用電源の電力が出力される。
【００２７】
以下に、本発明の実施の形態について、本発明に係る電源切替装置を用いた電源システムが、（ニッケル水素蓄電池を構成要素とする）組電池と充電器とインバータとを有する無停電電源装置（ＵＰＳ）である場合を例として説明するが、本発明はこれに限られるものではなく、一般に、商用電源とインバータの２系統の給電を切り替えて給電する電源システムに適用できる。
【００２８】
図１は、本発明の実施の形態例を説明する図である。図において、複数のニッケル水素蓄電池（単セル定格１．２Ｖ、１００Ａｈ）を組み合わせてなる組電池４と、第１の電源である商用電源１からの交流電力を直流電力へ変換して組電池４を充電する充電器３と、組電池４が出力する電力を交流電力へ変換する、第２の電源であるインバータ５と、切替器６とを有する電源切替装置を用いた電源システムである無停電電源装置（ＵＰＳ）が構成されている。
【００２９】
切替器６は、常用バイパス回路８（商用電源１）とインバータ５を入力源とし、所定の条件が成立しているとき、すなわち商用電源１が受電であるときは常用バイパス回路８を、所定の条件が成立していないとき、すなわち商用電源１が停電であるときはインバータ５を出力端２へ接続する。
【００３０】
切替器６の内部では、常用バイパス回路８およびインバータ５は、それぞれスイッチング素子１３（１３ａ、１３ｂおよび１３ｃ、１３ｄ）を介挿して（介在させて）並列接続されている。スイッチング素子１３は電界効果トランジスタ（ＦＦＴ）であり、ゲート−ソース間に電位差がないときはドレイン−ソース間が開放であり、ゲート−ソース間の電位差増加にしたがってドレイン−ソース間の抵抗が減少し、一定の電位差以上では導通とみなすことができる。
【００３１】
制御部１１ａは、停電検知器１２ａからの信号に基づいて、常用バイパス回路８（商用電源１）が受電であるときは常用バイパス回路８側のスイッチング素子１３ａ、１３ｂへ駆動電圧を出力し、インバータ５側のスイッチング素子１３ｃ、１３ｄへは電圧を出力しないため、常用バイパス回路８側のスイッチング素子１３ａ、１３ｂだけが閉成されて商用電源１の電力が出力端２に出力される。
【００３２】
常用バイパス回路８が停電であるときは、制御部１１ａは常用バイパス回路８側のスイッチング素子１３ａ、１３ｂへは電圧を出力せず、インバータ５側のスイッチング素子１３ｃ、１３ｄへ駆動電圧を出力するため、インバータ５側のスイッチング素子１３ｃ、１３ｄだけが閉成されてインバータ５からの電力が出力端２に出力される。同一の電路に２つのスイッチング素子１３が介挿されているのは、構造上、このスイッチング素子１３（ＦＦＴ）に含まれているダイオードがあり、ダイオードの向きが互いに異なる２つのＦＥＴを介挿することにより双方向の電流を遮断するためである。
【００３３】
切替器６がこの動作を行うには動作電源（直流）が必要であり、充電器３と組電池４の並列接続ラインから動作電力が供給される。
【００３４】
さらに、商用電源１と出力端２を、スイッチ７を介挿した非常バイパス回路９によって接続する。スイッチ７は、商用電源１が受電であり、かつ、出力端２が停電であるとき（切替器６の停電、あるいは故障に相当）、閉成することによって商用電源１の電力を、非常バイパス回路９経由で、出力端２へ供給する。制御部１１ｂは、商用電源１と出力端２の受電状態を停電検知器１２ｂ、１２ｃによって検知し、スイッチ７を制御する。スイッチ７は一旦閉成すると、商用電源１、出力端２の受電の状態に関わらず閉成のままであり、手動スイッチ１０を操作することにより開放され最初の状態に戻る。
【００３５】
図２に、スイッチ７の動作を説明するフローチャートを示す。制御開始前はスイッチ７は開放であり、制御開始後、ステップ１（Ｓ１で表示、以下同様）においてスイッチ７を開放したままステップ２へ進む。ステップ２において、商用電源１が受電かつ出力端２が停電である場合はステップ３に進み、そうでない場合はステップ２に戻る。ステップ３において、スイッチ７を閉成して制御を終了するが、スイッチ７は閉成のままである。手動スイッチ１０が操作された場合は、スイッチ７が開放され、制御動作がＳＴＡＲＴへ戻る。
【００３６】
商用電源１が受電であり、切替器６が正常に動作しているとき、スイッチ７は開放であり、商用電源１から入力された交流電力がそのまま切替器６を介して出力端２へ供給され、組電池４は充電器３によって充電される。
【００３７】
商用電源１が停電すると、停電検知器１２ａが商用電源１の停電を検知し、制御部１１ａがその検知結果を受けて入力をインバータ５に切り替え、組電池４が出力する電力がインバータ５を介して出力端２へ供給される。
【００３８】
商用電源１の受電中に、切替器６への動作電源の電力供給停止あるいは切替器６の故障が発生した場合、切替器６は商用電源１とインバータ５のどちらも出力端２へ接続することができないため、出力端２は一時的に停電となるが、停電検知器１２ｂ、１２ｃがこれを検知してスイッチ７が閉成されるため、商用電源１が出力端２に接続され、出力端２への給電は継続する。
【００３９】
スイッチ７は閉成動作の後、入出力の受電状態に関係なく閉成のままである。このとき切替器６の動作が回復した場合、商用電源１が受電であれば切替器６は商用電源１を出力するため、常用バイパス回路８と非常バイパス回路９をそれぞれ介した交流電力が重なって出力端２に現れるが、双方とも同じ商用電源１から供給されたものであり、両者の位相差は小さく出力端２の交流電力に支障をきたすものではない。切替器６の動作が回復した場合に商用電源１が停電であれば、スイッチ７が閉成したままであっても商用電源１は停電であるからインバータ５と重なることはなく、インバータ５が出力する正常な交流電力が出力端２へ供給される。
【００４０】
スイッチ７が閉成動作した場合、切替器６では断線などによる動作電源の停電あるいは故障が発生しているため、スイッチ７を経由しての負荷への電力供給を継続しながら、保守者が動作電源を復電し、あるいは故障を解消した後で手動スイッチ１０を操作することによってスイッチ７が開放され、システムを元の状態に戻すことができる。
【００４１】
停電検知器１２ｂ、１２ｃは、入力された電圧を、そのまま、制御部１１ｂへ出力するものであってもよく、この場合には、停電検知器１２ｂ、１２ｃは電源を必要とせず、その代わり、制御部１１ｂは、停電検知器１２ｂ、１２ｃから入力された電圧によって、停電の有無を判断する。制御部１１ｂがスイッチ７を閉成する制御を行うのは、商用電源１が受電のときであるから、その動作のための電力は商用電源１から供給されればよいし、また、独立の専用電源から供給されてもよい。
【００４２】
スイッチ７を動作させるための、上記とは一部において異なる構成の具体例を図３に示す。
【００４３】
最初の状態を「商用電源１は有効であり、出力端２に切替器６からの電圧が印加され、Ｂ接点は閉成されている」とする。この時、リレー１のコイル１が働くため、スイッチ７（Ａ接点ａ、ｂ）はＯＮ（閉成）となる。
【００４４】
手動スイッチ１０に相当するリセットスイッチ（押したときにのみＯＮとなるものが望ましい）を押すと、リレー２のコイルが働き、Ｂ接点をＯＦＦ（開放）させるので、リレー１のコイルに電流が流れなくなり、スイッチ７がＯＦＦとなる。
【００４５】
このとき、Ａ接点ｃがＯＮとなるので、リセットスイッチがＯＦＦとなっても、リレー２のコイル２の電流はＡ接点ｃの方を流れ、スイッチ７がＯＦＦの状態（通常の状態）を保つ。
【００４６】
例えば、切替器６が停電や故障により、「出力端２側電圧なし」となった場合、リレー２のコイル２に電流が流れなくなり、Ｂ接点がＯＮ、Ａ接点ｃがＯＦＦになる。
【００４７】
Ｂ接点がＯＮとなるので、商用電源１が受電であれば、リレー１のコイル１に電流が流れてスイッチ７がＯＮとなり、商用受電が、スイッチ７経由で、出力端２側にバイパスされる。
【００４８】
この時点で、リセットスイッチとＡ接点ｃとがともにＯＦＦになっているので、出力端２側電圧が復活してもリレー２が再度ＯＮすることはなく、リレー１はＯＮのままである。
【００４９】
切替器６からの電力供給が復活した後の状態は、最初の「商用電源１は有効であり、出力端２に切替器６からの電圧が印加され、Ｂ接点は閉成されている」状態であるから、上記と同様に、リセットスイッチを押して、スイッチ７をＯＦＦの状態（通常の状態）に戻せばよい。
【００５０】
図３に示した構成においては、図１における停電検知器１２ｂ、１２ｃは不要となり、スイッチ７以外の構成要素が制御部１１ｂの役割を果たす。
【００５１】
なお、図３において、商用電源１からコイル１の間には、直流変換器と抵抗が直列に接続される（図示していない）。
【００５２】
図１に示した構成においては、組電池４とインバータ５との組は１組であったが、この組は複数組設置されていて、それらの組のうち、インバータ５が有効である一つの組が選ばれ、その組のインバータ５が、前記所定の条件が成立していないとき、切替器６によって、出力端２に接続されるようにしてよい。
【００５３】
すなわち、図１に示した場合も含めて、ｎを２以上の整数とするとき、切替器６は、第１ないし第ｎの電源（ここでは、第１の電源が商用電源１であり、第２ないし第ｎの電源がインバータ５である）からの入力を受けてそのいずれかを出力端２へ出力するものであり、所定の条件が成立しているとき（ここでは、第１の電源が受電であるとき）第１の電源である商用電源１を出力端２へ接続し、所定の条件が成立していないとき第２ないし第ｎの電源のうちの有効である一つを選び出し、それを出力端２ヘ接続するものとする。
【００５４】
スイッチ７の動作は上記と同様であってよい。このような構成において、ｎを３以上として、商用電源１が長時間にわたって停電する場合に備えることができ、また、第２ないし第ｎの電源のいずれかが故障した場合に備えることもできる。
【００５５】
図４は、図１に示した構成とは異なる構成を示している。図４において、商用電源１、充電器３、組電池４、インバータ５、切替器６および出力端２は、図１に示したものと同一であるとする。
【００５６】
図４に示した構成において、インバータ５と出力端２を、スイッチ７’を介挿した非常バイパス回路９’によって接続する。スイッチ７’は、商用電源１が停電であり、かつ、出力端２が停電（切替器６の停電、あるいは故障に相当）であるとき、閉成することによってインバータ５の電力を、非常バイパス回路９’経由で、出力端２へ供給する。制御部１１ｂ’は、商用電源１の受電状態とインバータ５の出力電圧を停電検知器１２ｂ’によって検知し、出力端２の受電状態を停電検知器１２ｃ’によって検知し、スイッチ７’を制御する。
【００５７】
図５に、スイッチ７’の動作を説明するフローチャートを示す。制御開始前はスイッチ７’は開放であり、制御開始後、ステップ１’（Ｓ１’で表示、以下同様）においてスイッチ７’を開放したままステップ２’へ進む。ステップ２’において、商用電源１が停電かつ出力端２が停電である場合はステップ３’に進み、そうでない場合はステップ２’に戻る。ステップ３’において、スイッチ７’を閉成して制御を終了するが、スイッチ７’は閉成のままである。
【００５８】
ただし、切替器６を介しての商用電源１からの電力供給と、スイッチ７’を介してのインバータ５からの電力供給とが、出力端２に対して同時に起こらないようにする必要がある（これは、上記２つの電源からの電力が、一般には、電圧、位相ともに異なるからである）。そのためには、例えば、切替器６が正常となり、その動作を開始させる前に、切替器６の切替動作を手動でインバータ５側とし、その切替器６の動作を開始させた後に、スイッチ７’を開放してから、切替器６の切替動作を自動にすればよい。このようにすれば、切替器６の動作を開始させた直後において、インバータ５からの電力は、切替器６とスイッチ７’の両方から出力端２へ供給されるが、同じインバータ５からの電力が２つの経路によって供給されるだけであるから、２つの経路からの電力の位相差は小さく出力端２の交流電力に支障が無い。
【００５９】
停電検知器１２ｂ’、１２ｃ’は、入力された電圧を、そのまま、制御部１１ｂ’へ出力するものであってもよく、この場合には、停電検知器１２ｂ’、１２ｃ’は電源を必要とせず、その代わり、制御部１１ｂ’は、停電検知器１２ｂ’、１２ｃ’から入力された電圧によって、停電の有無と電圧の有無とを判断する。制御部１１ｂ’がスイッチ７’を閉成する制御を行うのは、インバータ５が有効のときであるから、その動作のための電力はインバータ５から供給されればよいし、また、独立の専用電源から供給されてもよい。
【００６０】
切替器６の停電あるいは故障が発生し、切替器６がインバータ５からの交流電力を出力端２へ出力することができないとき、出力端２は一時的に停電となるが、停電検知器１２ｂ’、１２ｃ’がこれを検知してスイッチ７’が閉成されるため、それによって、インバータ５がスイッチ７’を介して出力端２に接続され、インバータ５から出力端２への給電は継続する。
【００６１】
スイッチ７’が閉成動作した場合、切替器６では断線などによる動作電源の停電あるいは故障が発生しているため、スイッチ７'を経由しての負荷への電力供給を継続しながら、保守者が動作電源を復電し、あるいは故障を解消した後で手動スイッチ１０’を操作することによってスイッチ７’が開放され、システムを元の状態に戻すことができる。ただし、この際に、上記のように、出力端２に対しての電力供給が、スイッチ７’と切替器６との両方を介して行われる場合に、その電力供給源がインバータ５であるようにする。
【００６２】
図４に示した構成においては、組電池４とインバータ５との組は１組であったが、この組は複数組設置されていて、それらの組のうちインバータ５が有効である一つの組が選ばれ、その組のインバータ５が、前記所定の条件が成立していないとき、切替器６によって、出力端２に接続されるようにしてよい。
【００６３】
すなわち、図４に示した場合も含めて、ｎを２以上の整数とするとき、切替器６は、第１ないし第ｎの電源（ここでは、第１の電源が商用電源１であり、第２ないし第ｎの電源がインバータ５である）からの入力を受けてそのいずれかを出力端２へ出力するものであり、所定の条件が成立しているとき（ここでは、第１の電源が受電であるとき）第１の電源である商用電源１を出力端２へ接続し、所定の条件が成立していないとき第２ないし第ｎの電源のうちの有効である一つを選び出し、それを出力端２ヘ接続するものとする。
【００６４】
また、前記第２ないし第ｎの電源を、個別に、前記出力端に接続するスイッチ７’を設置し、スイッチ７’のすべては、切替器６の出力が有効であるときは開放され、切替器６の出力が停電であり、第１の電源（商用電源１）も停電であるとき、前記第２ないし第ｎの電源のうちの有効である一つを選び出し、それを出力端２に接続するスイッチ７’（これを、図５のステップ３’におけるスイッチ７’とする）のみが閉成されるようにしてよい。このような構成において、ｎを３以上として、商用電源１が長時間にわたって停電する場合に備えることができ、また、第２ないし第ｎの電源のいずれかが故障した場合に備えることもできる。ただし、この場合にも、出力端２に対しての電力供給が、スイッチ７’と切替器６との両方を介して行われる場合に、その電力供給源は同一(具体的には、インバータ５のうちの一つ)であるようにする。
【００６５】
さらに、図１に示した電源切替装置（および、その電源の個数を３以上としたもの）と図４に示した電源切替装置（および、その電源の個数を３以上としたもの）とを、切替器６を共有する形で、複合させてもよい。この場合に、図１に示した電源切替装置（および、その電源の個数を３以上としたもの）は図２に示した制御フローに従い、図４に示した電源切替装置（および、その電源の個数を３以上としたもの）は図５に示した制御フローに従い、それぞれ、独立に制御されても、ステップ２とステップ２’とにおける条件が同時に満足されることが無いので、支障は生じず、しかも、出力端２の停電の原因となる多くの故障に対応することが可能となる。また、この場合にも、上記と同様に、電源の個数を３以上として、商用電源１が長時間にわたって停電する場合、および第２ないし第ｎの電源のいずれかが故障した場合に備えることができる。
【００６６】
上記の構成において、切替器６が所要の接続部から切り離し可能な構造を有し、切替器６全体が着脱可能であるようにすれば、スイッチ７または７’を介して電力が供給されているときに、故障した切替器６を電源システムから切り離し、それを修理して再び装着するか、または、故障していない別の切替器６を装着して、負荷への電力供給を継続したまま、切替器６の動作を正常に戻すことができるので、好都合である。
【００６７】
以上のように、切替器６が停電や故障により出力を出せない場合でも、スイッチ７、７’を介挿した非常バイパス回路９、９’により商用電源１からの電力を出力端２へ供給して負荷への給電を継続することが可能である。
【００６８】
本実施の形態例においては、組電池４を、複数のニッケル水素蓄電池を直列接続して構成しているが、電池の種類はニッケル水素蓄電池に限らず、鉛蓄電池など他の二次電池であっても構わないし、組電池４の構成は、蓄電池を並列接続したものであってもよいし、単セルのみで構成したものであってもよい。
【００６９】
本実施の形態例においては、商用電源１が受電であるときは出力端２へ商用交流電力をそのまま出力し、停電時にインバータ５からの給電に切り替える方式が採用されているが、逆に、商用電源受電時に入力した交流電力を充電器３、インバータ５、切替器６を介して出力する方法もある。この方法においては、第２の電源であるインバータ５が故障であるか、あるいは、切替器６が出力している電力がインバータ５の出力容量を超えている場合、すなわち所定の条件が成立しているとき、切替器６がこれを検知して入力を第１の電源である商用電源１へ切り替えるものとする。切替器６が停電や故障により出力を出せない場合、上記と同様に、スイッチ７、７’の動作により、商用電源１あるいはインバータ５からの電力が出力端２へ供給されるようにする。
【００７０】
以上、本発明の実施の形態について、本発明に係る電源切替装置を用いた電源システムが無停電電源装置（ＵＰＳ）である場合を例として、説明したが、本発明はこれに限られるものではない。
【００７１】
以下に、本発明によって生じる効果について説明する。
【００７２】
複数の電源を切り替えて出力する切替器においては、制御部の停電や故障時に、いずれの電源からも電力が出力されないという問題が発生する。
【００７３】
本発明により、制御部の停電や故障時、いずれか一つの電源が必ず出力端に接続され、その他は接続されない電源切替装置およびこれを用いた電源システムを提供することが可能となる。また、切替器の制御動作が復帰した場合でも負荷への給電は正常に行われる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施の形態例を説明する図である。
【図２】本発明の実施の形態例におけるスイッチの制御フローを説明する図である。
【図３】スイッチを動作させるための構成の具体例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態例を説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態例におけるスイッチの制御フローを説明する図である。
【図６】組電池と充電器とインバータおよび切替器から構成される無停電電源装置の構成図である。
【図７】無停電電源装置に用いられる切替器の構成図である。
【符号の説明】
【００７５】
１：商用電源、２：出力端、３：充電器、４：組電池、５：インバータ、６：切替器、７、７’：スイッチ、８：常用バイパス回路、９、９’：非常バイパス回路、１０、１０’：手動スイッチ、１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｂ’：制御部、１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｂ’、１２ｃ’：停電検知器、１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）：スイッチング素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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