CN119213658A - 不间断电源装置 - Google Patents

Abstract

该无停电电源装置具备连接于旁路交流电源(11)与负载(14)之间、在旁路交流电源的非故障时接通并在旁路交流电源停电时被断开的半导体开关(1)以及逆变器(8)，该逆变器在旁路交流电源停电时，将从交流电源(12)或者电池(13)供给的直流电转换为交流电并供给负载，在旁路交流电源的非故障时负载电流(IL)比阈值电流(Ith)大的情况下，向负载供给负载电流与阈值电流之差的辅助电流(Ia)。因此，即使在负载电流由于负载变动而增大的情况下，也能够将在半导体开关中流动的电流维持为阈值电流以下。

Description

不间断电源装置

技术领域

本申请涉及不间断电源装置，特别是涉及具备半导体开关以及逆变器的不间断电源装置。

背景技术

例如在国际公开第2017/009998号(专利文献1)中公开有具备在交流电源与负载之间并联连接的旁路开关、小型半导体开关以及电力转换器的不间断电源装置。电力转换器包含将从交流电源供给的交流电转换为直流电的整流器、以及将直流电转换为交流电并供给负载的逆变器。

在交流电源的非故障时执行逆变器供电模式，断开旁路开关以及半导体开关。此外，整流器将来自交流电源的交流电转换为直流电。该直流电蓄积在电池中并且提供给逆变器。逆变器将直流电转换为交流电供给负载。

在逆变器故障的情况下，执行旁路供电模式，停止电力转换器的运转，并且接通旁路开关以及半导体开关。为了防止电流引起的半导体开关的过热，半导体开关在经过规定时间后断开。从交流电源经由旁路开关向负载供给交流电。

在发生交流电源停电的情况下，执行电池供电模式，停止整流器的运转，并且逆变器将电池的直流电转换为交流电而供给负载。因此，即使在发生交流电源停电的情况下，在电池中蓄积有直流电的期间，也能够继续负载的运转。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2017/009998号

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，在上述这样的不间断电源装置中，主要在电力转换器中产生损失，存在效率低至96％左右这一问题。作为其对策，具有旁路ECO供电模式的不间断电源装置受到关注。该不间断电源装置具备在交流电源与负载之间并联连接的大型半导体开关以及电力转换器。

在交流电源的非故障时，执行旁路ECO供电模式，接通半导体开关，来自交流电源的交流电经由半导体开关供给负载。在发生交流电源停电的情况下，执行电池供电模式，断开半导体开关，电力转换器中包含的逆变器将电池的直流电转换为交流电并供给负载。在该不间断电源装置中，主要在半导体开关中产生损失，但由于半导体开关的损失比电力转换器的损失小，因此能够获得高达99％的效率。

在该不间断电源装置中，通常，为了供给负载的额定电流而使用所需的容量的半导体开关。但是，在负载电流由于负载变动而与规定电流相比增大的情况下，存在为了防止半导体开关的过热，在经过规定时间后半导体开关断开，负载的运转停止这一问题。

作为其对策，考虑使用能够供给比负载的额定电流足够大的电流的大容量的半导体开关的方法。但是，在该方法中，存在导致装置的大型化、成本高这一问题。

因此，本申请的主要目的在于提供应对负载变动强，小型且价格低的不间断电源装置。

用于解决技术问题的手段

本申请的不间断电源装置具备半导体开关和逆变器。半导体开关连接于第一交流电源与负载之间，在第一交流电源的非故障时接通，在第一交流电源停电时被断开。逆变器在第一交流电源停电时，将从直流电源供给直流电转换为交流电并供给负载，在第一交流电源的非故障时负载电流比阈值电流大的情况下，向负载供给负载电流与阈值电流之差的辅助电流。

发明的效果

在本申请的不间断电源装置中，在第一交流电源的非故障时负载电流比阈值电流大的情况下，从逆变器向负载供给负载电流与阈值电流之差的辅助电流。因此，即使在负载电流由于负载变动而增大的情况下，也能够将在半导体开关中流动的电流维持为阈值电流以下，能够防止半导体开关的过热。因此，能够防止半导体开关断开而负载的运转停止，能够实现应对负载变动强的不间断电源装置。此外，由于无需为了负载电流的增大而使用大容量的半导体开关，因此能够实现装置的小型化、低成本化。

附图说明

图1是表示根据本申请的一实施方式的不间断电源装置的构成的电路框图。

图2是表示图1所示的控制装置的主要部分的框图。

图3是表示图2所示的控制电路中的与半导体开关的控制相关的部分的构成的框图。

图4是表示图3所示的控制部的动作的时序图。

图5是表示图2所示的控制电路中的与逆变器的控制相关的部分的构成的框图。

图6是表示图1～图5所示的不间断电源装置的动作的流程图。

图7是用于说明逆变器辅助供电模式时的不间断电源装置的动作的电路框图。

图8是用于说明电池供电模式时的不间断电源装置的动作的电路框图。

图9是用于说明比较例的动作的电路框图。

图10是用于说明比较例的其他动作的电路框图。

图11是用于说明实施方式的效果的图。

图12是表示实施方式的变更例的电路框图。

具体实施方式

图1是表示根据本申请的一实施方式的不间断电源装置的构成的电路框图。在图1中，该不间断电源装置具备旁路输入端子T1、输入端子T2、直流端子T3、输出端子T4、半导体开关1、开关S1～S3、整流器4、电流检测器CD1～CD4、直流线路5、电容器6、双向斩波器7、逆变器8、操作部9、以及控制装置10。

旁路输入端子T1从旁路交流电源11(第一交流电源)接收规定频率(例如商用频率)的交流电。输入端子T2从交流电源12(第二交流电源)接收规定频率(例如商用频率)的交流电。交流电源11、12的每一个可以为商用交流电源，也可以为发电机。交流电源11、12也可以均为商用交流电源。

直流端子T3连接于电池13。电池13(电力储存装置)储存直流电。也可以代替电池13而连接有电容器。输出端子T4连接于负载14。负载14由从不间断电源装置供给的规定频率(例如商用频率)的交流电驱动。

半导体开关1连接于输入端子T1与输出端子T4之间。半导体开关1包含相互反并联连接的一对晶闸管2、3，由控制装置10控制。

在从旁路交流电源11正常地供给交流电的情况下(旁路交流电源11的非故障时)，半导体开关1接通，从旁路交流电源11经由半导体开关1向负载14供给交流电。

在未从旁路交流电源11正常地供给交流电的情况下(旁路交流电源11停电时)，半导体开关1断开，旁路交流电源11与负载14之间被切断。

从旁路交流电源11供给的交流输入电压VI的瞬时值由控制装置10检测。控制装置10基于交流输入电压VI的瞬时值，辨别是否从旁路交流电源11正常地供给交流电压VI。

开关S1连接于输入端子T2与整流器4的交流节点之间，由控制装置10控制。在从交流电源12正常地供给交流电的情况下(交流电源12的非故障时)，开关S1接通，从交流电源12经由开关S1向整流器4供给交流电。在未从交流电源12正常地供给交流电的情况下(交流电源12停电时)，开关S1断开，交流电源12与整流器4之间被切断。

从交流电源12供给的交流输入电压Vi的瞬时值由控制装置10检测。控制装置10基于交流输入电压Vi的瞬时值，辨别是否从交流电源12正常地供给交流电压Vi。电流检测器CD1检测在交流电源12与整流器4之间流动的交流输入电流Ii，并将表示其检测值的信号Iif提供给控制装置10。

整流器4(converter)由控制装置10控制，在交流电源12的非故障时，将来自交流电源12的交流电转换为直流电并输出到直流线路5。整流器4是包含多组IGBT(InsulatedGate Bipolar Transistor)以及二极管的公知的装置。

电容器6连接于直流线路5，使直流线路5的直流电压VD平滑化以及稳定化。直流线路5的直流电压VD的瞬时值由控制装置10检测。

在交流电源12的非故障时，控制装置10以直流线路5的直流电压VD成为参照直流电压VDR的方式控制整流器4。在交流电源12停电时，控制装置10停止整流器4的运转。

直流线路5经由双向斩波器7以及开关S2连接于直流端子T3。开关S2由控制装置10控制。在使用不间断电源装置的情况下，开关S2接通。在电池13、双向斩波器7的维护时，开关S2断开。

电池13的端子间电压VB的瞬时值由控制装置10检测。电流检测器CD2检测在电池13与双向斩波器7之间流动的直流电流IB，并将表示其检测值的信号IBf提供给控制装置10。

双向斩波器7由控制装置10控制，在直流线路5与电池13之间接收和\或输出直流电。双向斩波器7是包含多组IGBT和二极管、以及电抗器的公知的装置。

在交流电源12的非故障时，控制装置10以电池电压VB成为参照直流电压VBR的方式控制双向斩波器7。在交流电源12停电时，控制装置10以直流线路5的直流电压VD成为参照直流电压VDR的方式控制双向斩波器7。整流器4、双向斩波器7、以及电池13构成向逆变器8供给直流电的“直流电源”的一实施例。

此外，直流线路5连接于逆变器8的直流节点，逆变器8的交流节点经由开关S3连接于半导体开关1与输出端子T4之间的节点N1。

开关S3由控制装置10控制。在使用不间断电源装置的情况下，开关S3接通。在逆变器8的维护时，开关S3断开。

电流检测器CD3检测逆变器8的交流输出电流IO，并将表示其检测值的信号IOf提供给控制装置10。电流检测器CD4检测从节点N1流向负载14的负载电流IL，并将表示其检测值的信号ILf提供给控制装置10。此外，向负载14施加的交流输出电压VO的瞬时值由控制装置10检测。

逆变器8(inverter)由控制装置10控制，将从整流器4以及双向斩波器7经由直流线路5供给的直流电转换为规定频率(例如商用频率)的交流电并供给负载14。逆变器8是包含多组IGBT以及二极管的公知的装置。

在旁路交流电源11停电时，逆变器8将从整流器4或者双向斩波器7供给的直流电转换为交流电并供给负载14。此时，控制装置10以交流输出电压VO维持停电发生前的交流输入电压VI的方式控制逆变器8。

在旁路交流电源11的非故障时负载电流IL为阈值电流Ith以下的情况下，逆变器8成为不与旁路交流电源11以及负载14接收或输出电流的待机状态。阈值电流Ith例如为半导体开关1的额定电流。此时，控制装置10以逆变器8的交流输出电流IO成为0A的方式控制逆变器8。

在旁路交流电源11的非故障时负载电流IL大于阈值电流Ith的情况下，逆变器8将负载电流IL与阈值电流Ith之差的辅助电流Ia＝IL-Ith供给负载14。此时，控制装置10以交流输出电流IO成为辅助电流Ia的方式控制逆变器8。

操作部9包含多个按钮、多个开关、以及图像显示部。不间断电源装置的使用者通过对操作部9进行操作，从而能够接通以及断开不间断电源装置的电源，或者使不间断电源装置自动运转或手动运转，或者将阈值电流Ith设定为希望的值。操作部9将表示由使用者操作的内容的信号以及信息输出到控制装置10。

控制装置10基于来自操作部9的信号、交流输入电压VI、Vi、交流输出电压VO、直流电压VD、电池电压VB、交流输入电流Ii、电池电流IB、交流输出电流IO、以及负载电流IL，控制半导体开关1、开关S1～S3、整流器4、双向斩波器7、以及逆变器8。

图2是表示控制装置10的主要部分的框图。在图2中，控制装置10包含电压检测器21～25、停电检测器26、27、同步检测器28、以及控制电路29。

电压检测器21检测从旁路交流电源11供给的交流输入电压VI的瞬时值，并将表示其检测值的信号VIf输出到停电检测器26以及控制电路29。电压检测器22检测从交流电源12供给的交流输入电压Vi的瞬时值，并将表示其检测值的信号Vif输出到停电检测器27以及控制电路29。电压检测器23检测向负载14施加的交流输出电压VO的瞬时值，并将表示其检测值的信号VOf输出到控制电路29。

电压检测器24检测直流线路5的直流电压VD的瞬时值，并将表示其检测值的信号VDf输出到控制电路29。电压检测器25检测电池13的端子间电压VB的瞬时值，并将表示其检测值的信号VBf输出到控制电路29。电流检测器CD1～CD4(图1)的输出信号Iif、IBf、IOf、ILf被提供给控制电路29。

停电检测器26基于电压检测器21的输出信号VIf，检测旁路交流电源11是否发生了停电，并将表示其检测结果的停电检测信号φ26输出到控制电路29。在旁路交流电源11为非故障的情况下，停电检测信号φ26成为非激活电平的“H”电平。在旁路交流电源11发生停电的情况下，停电检测信号φ26成为激活电平的“L”电平。

例如，停电检测器26在交流输入电压VI比下限值高的情况下，判定旁路交流电源11为非故障，将停电检测信号φ26设为非激活电平的“H”电平。此外，停电检测器26在交流输入电压VI比下限值低的情况下，判定为旁路交流电源11发生了停电，将停电检测信号φ26设为激活电平的“L”电平。

停电检测器27基于电压检测器22的输出信号Vif，检测交流电源12是否发生了停电，并将表示其检测结果的停电检测信号φ27输出到控制电路29。在交流电源12为非故障的情况下，停电检测信号φ27成为非激活电平的“H”电平。在交流电源12发生停电的情况下，停电检测信号φ27成为激活电平的“L”电平。

例如，停电检测器27在交流输入电压Vi比下限值高的情况下，判定交流电源12为非故障，将停电检测信号φ27设为非激活电平的“H”电平。此外，停电检测器27在交流输入电压Vi比下限值低的情况下，判定为交流电源12发生了停电，将停电检测信号φ27设为激活电平的“L”电平。

同步检测器28辨别交流输入电压VI的频率以及相位与交流输出电压VO的频率以及相位是否一致，并输出表示辨别结果的信号φ28。在交流输入电压VI的频率以及相位与交流输出电压VO的频率以及相位一致的情况下，信号φ28成为“H”电平，在不一致的情况下，信号φ28成为“L”电平。

控制电路29基于电压检测器21～25的输出信号VIf、Vif、VOf、VDf、VBf，电流检测器CD1～CD4的输出信号Iif、IBf、IOf、ILf，信号φ26、φ27、φ28，以及来自操作部9的信号，控制不间断电源装置整体。

即，在交流电源11、12为非故障的情况下(φ26＝H，φ27＝H)，控制电路29使半导体开关1以及开关S1～S3接通，并以直流线路5的直流电压VD成为参照直流电压VDR的方式控制整流器4，以电池电压VB成为参照直流电压VBR的方式控制双向斩波器7。

在负载电流IL为阈值电流Ith以下的情况下，控制电路29执行旁路供电模式，将逆变器8设为待机状态。在该情况下，从旁路交流电源11经由半导体开关1向负载14供给交流电，使负载14运转。

此外，在负载电流IL比阈值电流Ith大的情况下，控制电路29执行逆变器辅助供电模式，以逆变器8的交流输出电流IO成为辅助电流Ia＝IL-Ith的方式控制逆变器8。

在该情况下，从旁路交流电源11经由半导体开关1向负载14供给阈值电流Ith，并且从逆变器8向负载14供给辅助电流Ia，通过阈值电流Ith与辅助电流Ia之和的负载电流IL＝Ith+Ia使负载14运转。

因此，即使在负载电流IL由于负载变动而增大的情况下，在半导体开关1中流动的电流也维持为阈值电流Ith以下，因此无需为了防止半导体开关1的过热而使半导体开关1断开。因此，能够实现应对负载变动强的不间断电源装置。此外，由于无需为了负载电流IL的增大而使用大容量的半导体开关1，因此能够实现装置的小型化、低成本化。

在发生旁路交流电源11停电的情况下(φ26＝L)，控制电路29执行电池供电模式，断开半导体开关1，并且以逆变器8的交流输出电压VO维持停电发生前的交流输入电压VI的方式控制逆变器8。在该情况下，从逆变器8向负载14供给负载电流IL，使负载14运转。因此，即使在旁路交流电源11发生停电的情况下，在交流电源12为非故障的情况下，也能够继续负载14的运转。

在旁路交流电源11从停电状态恢复而成为非故障状态的情况下，控制电路29使逆变器8的交流输出电压VO与来自旁路交流电源11的交流输入电压VI同步。在交流输出电压VO的频率以及相位与交流输入电压VI的频率以及相位一致，同步检测器28的输出信号φ28成为“H”电平的情况下，控制电路29使半导体开关1接通。

在交流电源12发生停电的情况下(φ27＝L)，控制电路29使开关S1断开，停止整流器4的运转，以直流线路5的直流电压VD成为参照直流电压VDR的方式控制双向斩波器7。因此，即使在交流电源11、交流电源12发生停电的情况下，在电池13中蓄积有直流电的期间也能够继续负载14的运转。

在交流电源12从停电状态恢复而成为非故障状态的情况下(φ27＝L)，控制电路29使开关S1接通，开始整流器4的运转，以直流线路5的直流电压VD成为参照直流电压VDR的方式控制整流器4，并且以电池电压VB成为参照直流电压VBR的方式控制双向斩波器7。

图3是表示控制电路29中的与半导体开关1的控制相关的部分的框图。在图3中，控制电路29包含控制部31。控制部31基于停电检测器26(图2)的输出信号φ26、同步检测器28的输出信号φ28、以及电压检测器21的输出信号VIf，控制半导体开关1，并且生成控制信号φ31。

即控制部31在旁路交流电源11(图1)为非故障的情况下(φ26＝H)，与由电压检测器21的输出信号VIf表示的交流输入电压VI同步地控制晶闸管2、3，使半导体开关1接通。若旁路交流电源11(图1)发生停电(φ26＝L)，则控制部31使半导体开关1断开。

若旁路交流电源11从停电状态恢复为非故障状态(φ26＝H)，并且逆变器8的交流输出电压VO的频率以及相位与来自旁路交流电源11的交流输入电压VI的频率以及相位一致(φ28＝H)，则控制部31使半导体开关1接通。

控制信号φ31是表示半导体开关1的状态的信号。在半导体开关1断开的情况下，控制信号φ31成为“H”电平。在半导体开关1接通的情况下，控制信号φ31成为“L”电平。在后对控制信号φ31进行叙述。

图4的(A)～(C)是表示控制部31的动作的时序图。在图4中，(A)示出停电检测器26(图2)的输出信号φ26的波形，(B)示出同步检测器28(图2)的输出信号φ28的波形，(C)示出控制信号φ31的波形。

在某时刻t0，设为旁路交流电源11为非故障，半导体开关1接通。此时，停电检测器26的输出信号φ26成为“H”电平。此外，由于半导体开关1接通，因此交流输入电压VI的频率以及相位与交流输出电压VO的频率以及相位一致，同步检测器28的输出信号φ28成为“H”电平。此外，由于半导体开关1接通，因此控制信号φ31成为“L”电平。

接下来，若在时刻t1，旁路交流电源11发生停电，则信号φ26、φ28均从“H”电平下降为“L”电平，半导体开关1断开，控制信号φ31上升为“H”电平。

接着若在时刻t2，旁路交流电源11从停电状态恢复为非故障状态，则信号φ26从“L”电平上升为“H”电平。接下来，若在时刻t3，逆变器8的交流输出电压VO的频率以及相位与来自旁路交流电源11的交流输入电压VI的频率以及相位一致，则信号φ28从“L”电平上升为“H”电平。由此，半导体开关1接通，控制信号φ31从“H”电平下降为“L”电平。

图5是表示控制电路29中的与逆变器8的控制相关的部分的框图。在图5中，控制电路29包含相位同步控制部40、电压指令部41、电流控制部42、53、电压控制部43、52、PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)控制部44、54、选择器45、运算部50、以及电流指令部51。

相位同步控制部40在旁路交流电源11的非故障时(φ26＝H)，以与由电压检测器21(图2)的输出信号VIf表示的交流输入电压VI相同的频率输出相同相位的交流信号vac。

若旁路交流电源11发生停电(φ26＝L)，则相位同步控制部40继续停电发生前的交流信号vac的输出。若旁路交流电源11从停电状态恢复为非故障状态，则相位同步控制部40以交流信号vac的频率以及相位与交流输入电压VI的频率以及相位一致的方式，控制交流信号vac的频率以及相位。

电压指令部41以与交流信号vac相同的频率输出相同相位的电压指令值Vc。电流控制部42求出电压指令值Vc、与由电压检测器23(图2)的输出信号VOf表示的交流输出电压VO的偏差ΔV＝Vc-VO，以其偏差ΔV消除的方式生成电流控制值Ic。

电压控制部43求出来自电流控制部42的电流控制值Ic、与由电流检测器CD3(图1)的输出信号IOf表示的交流输出电流IO的偏差ΔI＝Ic-IO，以其偏差ΔI消除的方式生成电压控制值Vc1。

选择器45在控制信号φ31(图3、图4)为“H”电平的情况下，使PWM控制部44与逆变器8耦合，在控制信号φ31为“L”电平的情况下，使PWM控制部54与逆变器8耦合。

PWM控制部44在控制信号φ31为“H”电平的情况下，通过选择器45而与逆变器8耦合。PWM控制部44根据电压控制值Vc1而生成PWM信号，并通过其PWM信号来控制逆变器8。

运算部50对由电流检测器CD4的输出信号ILf表示的负载电流IL、以及阈值电流Ith的大小进行比较。在IL＞Ith的情况下，运算部50从负载电流IL中减去阈值电流Ith来求出辅助电流Ia＝IL－Ith，将表示该辅助电流Ia的信号Iaf输出到电流指令部51。在IL≤Ith的情况下，运算部50将辅助电流Ia设为0A，将表示辅助电流Ia为0A的主旨的信号Iaf输出到电流指令部51。

电流指令部51生成与由信号Iaf表示的辅助电流Ia相应的值的电流指令值Ic1。电流指令值Ic1是与负载电流IL相同频率且相同相位的正弦波信号。

电压控制部52求出来自电流指令部51的电流指令值Ic1、与由电流检测器CD3的输出信号IOf表示的逆变器8的交流输出电流IO的偏差ΔI＝Ic1-IO，并以其偏差ΔI消除的方式生成电压控制值Vc2。

电流控制部53求出电压控制值Vc2、与由电压检测器23(图2)的输出信号VOf表示的交流输出电压VO的偏差ΔV＝Vc2-VO，并以其偏差ΔV消除的方式生成电流控制值Ic2。

PWM控制部54在控制信号φ31为“L”电平的情况下，通过选择器45而与逆变器8耦合。PWM控制部54根据电流指令值Ic2生成PWM信号，并通过其PWM信号控制逆变器8。

这里，对图5所示的控制电路29的动作进行说明。在通过控制部31(图3)使半导体开关1接通、控制信号φ31成为“L”电平的情况下，通过选择器45使PWM控制部54与逆变器8耦合。

通过运算部50比较负载电流IL与阈值电流Ith的大小，在IL＞Ith的情况下，生成表示辅助电流Ia＝IL-Ith的信号Iaf，在IL≤Ith的情况下，生成表示辅助电流Ia为0A的信号Iaf。

通过电流指令部51生成与辅助电流Ia相应的值的电流指令值Ic1，通过电压控制部52生成与电流指令值Ic1和逆变器8的输出电流IO的偏差ΔI＝Ic1-IO相应的值的电压指令值Vc2。此外，通过电流控制部53生成与电压指令值Vc2和交流输出电压VO的偏差ΔV＝Vc2-VO相应的值的电流指令值Ic2。PWM控制部54根据电流指令值Ic2控制逆变器8的输出电流IO。由此，从逆变器8向负载14供给辅助电流Ia。

此外，在通过控制部31(图3)使半导体开关1断开、控制信号φ31成为“H”电平的情况下，通过选择器45使PWM控制部44与逆变器8耦合。

通过相位同步控制部40以与交流输入电压VI相同的频率生成相同相位的交流信号vac，通过电压指令部41以与交流信号vac相同的频率生成相同相位的电压指令值Vc。

此外，通过电流控制部42生成与电压指令值Vc和交流输出电压VO的偏差ΔV＝Vc-VO相应的值的电流指令值Ic。通过电压控制部43生成与电流指令值Ic和逆变器8的输出电流IO的偏差ΔI＝Ic-IO相应的值的电压指令值Vc1。PWM控制部44根据电压指令值Vc1控制逆变器8的输出电压VO。由此，即使在旁路交流电源11发生停电的情况下，也从逆变器8向负载14供给交流电压VO，继续负载14的运转。

图6是表示图1～图5中所示的不间断电源装置的动作的流程图。但是，为了实现说明的简化，将交流电源11、12均设为商用交流电源。

若在旁路交流电源11的非故障时，使用操作部9使不间断电源装置的电源接通，则在步骤ST1中执行逆变器辅助供电模式。即，使半导体开关1接通，以直流线路5的直流电压VD成为参照直流电压VDR的方式控制整流器4，以电池电压VB成为参照直流电压VBR的方式控制双向斩波器7。

此外，在负载电流IL为阈值电流Ith以下的情况下，逆变器8成为待机状态。在负载电流IL超过阈值电流Ith的情况下，逆变器8向负载14供给辅助电流Ia＝IL-Ith。

在步骤ST2中，辨别旁路交流电源11是否发生了停电，即停电检测信号φ26是否为“L”电平。在信号φ26非“L”电平的情况下，在步骤ST1中继续逆变器辅助供电模式。

在信号φ26为“L”电平的情况下，在步骤ST3中执行电池供电模式。即，使半导体开关1断开，使开关S1断开，停止整流器4的运转。此外，以直流线路5的直流电压VD成为参照直流电压VDR的方式控制双向斩波器7，从逆变器8向负载14供给交流电压VO而使负载14运转。

在步骤ST4中，辨别旁路交流电源11是否恢复为非故障状态，即停电检测信号φ26是否为“H”电平。在信号φ26非“H”电平的情况下，在步骤ST3中继续电池供电模式。在信号φ26为“H”电平的情况下，在步骤ST1中执行逆变器辅助供电模式。

图7是用于说明逆变器辅助供电模式时的不间断电源装置的动作的电路框图。在图7中，为了简化附图以及说明，省略了端子T1～T4、电流检测器CD1～CD4、操作部9、以及控制装置10(图1)的图示。在图7中，箭头示出供电的路径。

在逆变器辅助供电模式时，使半导体开关1接通，从旁路交流电源11经由半导体开关1向负载14供给交流电。此外，使开关S1～S3接通，从交流电源12供给的交流电由整流器4转换为直流电，该直流电由双向斩波器7蓄积于电池13，并且供给逆变器8。

在负载电流IL为阈值电流Ith以下的情况下，逆变器8成为待机状态，逆变器8的交流输出电流IO维持0A。在负载电流IL超过阈值电流Ith的情况下，从逆变器8供给负载14超过部分的辅助电流Ia＝IL-Ith。

这里，将半导体开关1的容量、整流器4的容量、双向斩波器7的容量、以及逆变器8的容量设定为同一值。此外，将半导体开关1、整流器4、双向斩波器7、以及逆变器8各自能够供给的电力设为100％，将负载14的耗电设为从100％变动至200％。

在负载14的耗电为100％的情况下，从旁路交流电源11经由半导体开关1向负载14供给100％的电力。在该情况下，从逆变器8向负载14供给的电力维持0％。

若负载14的耗电变动并超过100％，则从旁路交流电源11经由半导体开关1向负载14供给100％的电力，并且从逆变器8向负载14供给超过部分的电力。

在图7中，示出了负载14的耗电增大为200％的情况。在该情况下，从旁路交流电源11经由半导体开关1向负载14供给100％的电力，并且从交流电源12经由整流器4向逆变器8供给100％的电力，从逆变器8向负载14供给100％的电力。其中，设为电池13已经充分充电，在电池13中流动的电流足够小。

图8是用于说明电池供电模式时的不间断电源装置的动作的电路框图，是与图7进行对比的图。电池供电模式在交流电源11、12停电时执行。

在该情况下，使半导体开关1断开，旁路交流电源11与负载14之间被切断，使开关S1断开，交流电源12与整流器4之间被切断，使整流器4的运转停止。此外，从电池13经由双向斩波器7向逆变器8供给100％的电力，从逆变器8向负载14供给100％的电力。

这里，为了明确本实施方式的效果，作为比较例，对以往的不间断电源装置进行说明。图9是用于说明比较例的动作的电路框图，是与图7进行对比的图。参照图9，比较例与本实施方式不同的点是去除了半导体开关1这点。

在交流电源12的非故障时，执行逆变器供电模式，接通开关S1～S3，从交流电源12供给的交流电由转换器4转换为直流电，该直流电由双向斩波器7蓄积于电池13，并且由逆变器8转换为交流电并供给负载14。

在图9中，示出了负载14的耗电为100％的情况。在该情况下，从交流电源12经由整流器4向逆变器8供给100％的电力，从逆变器8向负载14供给100％的电力。其中，设为电池13已经充分充电，在电池13中流动的电流足够小。

图10是用于说明比较例的其他动作的电路框图，是与图9进行对比的图。在图10中，在交流电源12停电时，执行电池供电模式。在该情况下，使开关S1断开，交流电源12与整流器4之间被切断，使整流器4的运转停止。此外，从电池13经由双向斩波器7向逆变器8供给直流电，该直流电由逆变器8转换为交流电并供给负载14。

在图10中，示出了负载14的耗电为100％的情况。在该情况下，还从电池13经由双向斩波器7向逆变器8供给100％的电力，从逆变器8向负载14供给100％的电力。

图11是用于说明本实施方式的效果的图。在图11中，(A)是表示比较例的性能的图，(B)是表示本实施方式的性能的图。在比较例中，如图11的(A)所示，在交流电源12的非故障时，执行逆变器供电模式。在负载14的耗电为100％的情况下，即负载率为100％的情况下，能够稳定地进行负载14的运转(〇标记)。

但是，在负载率增大到125％的情况下，逆变器8的温度上升，例如在10分钟内达到上限温度。因此，需要停止逆变器8的运转，例如仅能够使负载14运转10分钟(△标记)。在负载率增大到150％的情况下，例如由于逆变器8的温度在1分钟内达到上限温度，因此例如仅能够使负载14运转1分钟(△标记)。在负载率增大到200％的情况下，检测出过电流而停止逆变器8的运转，停止对负载14的供电(×标记)。

此外，在比较例中，在交流电源12停电时执行电池供电模式。在负载14的耗电为100％的情况下，即负载率为100％的情况下，能够继续负载14的运转(〇标记)。若负载率超过125％，则检测出过电流而停止逆变器8的运转，停止对负载14的供电(×标记)。

与此相对，在本实施方式中，如图11的(B)所示，在交流电源11、12的非故障时，执行逆变器辅助供电模式。在负载率为100％的情况下，由于从旁路交流电源11经由半导体开关1向负载14供给100％的电力，因此能够稳定地进行负载14的运转(〇标记)。

此外，在负载率为100～200％的情况下，从旁路交流电源11经由半导体开关1向负载14供给100％的电力，并且超过部分的0～100％的电力从交流电源12经由整流器4以及逆变器8供给负载14，因此能够稳定地进行负载14的运转(〇标记)。

此外，在本实施方式中，在交流电源11、12停电时，执行电池供电模式。在负载率为100％的情况下，能够继续负载14的运转(〇标记)。若负载率超过125％，则检测出过电流而停止逆变器8的运转，停止对负载14的供电(×标记)。该点与比较例相同。

如以上那样，在本实施方式中，在旁路交流电源11的非故障时负载电流IL比阈值电流Ith大的情况下，从逆变器8向负载14供给负载电流IL与阈值电流Ith之差的辅助电流Ia＝IL-Ith。因此，即使在负载电流IL由于负载变动而增大的情况下，也能够将在半导体开关1中流动的电流维持为阈值电流Ith以下，能够防止半导体开关1的过热。因此，能够防止半导体开关1断开而负载14的运转停止，能够实现应对负载变动强的不间断电源装置。此外，由于无需为了负载电流IL的增大而使用大容量的半导体开关1，因此能够实现装置的小型化、低成本化。

图12是表示实施方式的变更例的电路框图，是与图7进行对比的图。参照图12，该变更例与实施方式不同的点是以整流器4A置换整流器4这点。整流器4A的容量(即尺寸)缩小为整流器4的容量(即尺寸)的X％。X是比0大且比100小的实数。在图12中，示出了X＝50的情况。

在图12中，在交流电源11、12的非故障时，执行逆变器辅助供电模式。在负载率为100％的情况下，从旁路交流电源11经由半导体开关1向负载14供给100％的电力。此外，在负载率增大到150％的情况下，从旁路交流电源11经由半导体开关1向负载14供给100％的电力，并且超过部分的50％的电力从交流电源12经由整流器4以及逆变器8供给负载14。

在该变更例中，与实施方式相比能够使整流器的尺寸小型化，能够实现装置的小型化。

应当认为本次公开的实施方式在所有方面都为例示，并非限制性的说明。本发明由权利要求书表示而非上述说明，意图包含与权利要求书等同的意思以及范围内的所有变更。

附图标记说明

T1旁路输入端子，T2输入端子，T3直流端子，T4输出端子，1半导体开关，2、3晶闸管，S1～S3开关，4整流器，CD1～CD4电流检测器，5直流线路，6电容器，7双向斩波器，8逆变器，9操作部，10控制装置，11旁路交流电源，12交流电源，13电池，14负载，21～25电压检测器，26、27停电检测器，28同步检测器，29控制电路，31控制部，40相位同步控制部，41电压指令部，42、53电流控制部，43、52电压控制部，44、54PWM控制部，45选择器，50运算部，51电流指令部。

Claims (5)

1.一种无停电电源装置，具备：

半导体开关，连接于第一交流电源与负载之间，在所述第一交流电源的非故障时接通，在所述第一交流电源停电时被断开；以及

逆变器，在所述第一交流电源停电时，将从直流电源供给的直流电转换为交流电而向所述负载供给，在所述第一交流电源的非故障时负载电流比阈值电流大的情况下，向所述负载供给所述负载电流与所述阈值电流之差的辅助电流。

2.如权利要求1所述的无停电电源装置，其中，

所述阈值电流设定为所述半导体开关的额定电流以下。

3.如权利要求1所述的无停电电源装置，其中，

所述逆变器在所述第一交流电源的非故障时所述负载电流比所述阈值电流小的情况下，成为不与所述第一交流电源以及所述负载接收或输出电流的待机状态。

4.如权利要求3所述的无停电电源装置，其中，

所述直流电源包含：

整流器，将从第二交流电源供给的交流电转换为直流电；以及

电力储存装置，储存直流电，

在所述第一交流电源及所述第二交流电源的非故障时所述负载电流比所述阈值电流小的情况下，由所述整流器生成的直流电被蓄积于所述电力储存装置，并且所述逆变器成为所述待机状态，

在所述第一交流电源及所述第二交流电源的非故障时所述负载电流比所述阈值电流大的情况下，所述逆变器基于由所述整流器生成的直流电生成所述辅助电流，

在所述第一交流电源及所述第二交流电源停电时，所述电力储存装置的直流电由所述逆变器转换为交流电而向所述负载供给。

5.如权利要求4所述的无停电电源装置，其中，

所述整流器的容量设定得比所述逆变器的容量小。