JP3543432B2

JP3543432B2 - 無停電電源装置

Info

Publication number: JP3543432B2
Application number: JP18364395A
Authority: JP
Inventors: 吉秀鎌仲
Original assignee: Meidensha Corp
Current assignee: Meidensha Corp
Priority date: 1995-07-20
Filing date: 1995-07-20
Publication date: 2004-07-14
Anticipated expiration: 2015-07-20
Also published as: JPH0937488A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バイパス電源を有する無停電電源装置に係り、特に、電源装置に故障が発生した場合に無瞬断でバイパス電源側へ切り替えるための切換制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、従来の回路構成を示す。無停電電源装置本体は、交流電力を直流電力に変換するコンバータ１と、このコンバータ１の出力を直流電源として定電圧定周波の交流出力を得るインバータ２と、コンバータ１の電源が停電したときにインバータ２の予備直流電源となるバッテリ３及び出力トランス４により主回路が構成される。
【０００３】
切換装置は、電源装置本体とバイパス電源を切換える電源切換接触器５と、この切換接触器５と並行してバイパス電源を負荷６へ接続をする半導体スイッチ７とにより構成される。
【０００４】
電源装置本体及び切換装置の制御装置８は、コンバータ１及びインバータ２の運転のための制御回路を有してゲート回路１Ａ，２Ａにゲート信号を発生する。また、制御装置８は、故障検出回路８Ａの故障検出時などに電源切換接触器５の切換信号を発生すると共に、半導体スイッチ７のゲート回路７Ａに切換のためのゲート信号を発生する。
【０００５】
制御電源９は、制御装置８への制御電源（例えば２４ボルト）の供給及び各ゲート回路１Ａ，２Ａ，７Ａへの制御電源の供給を行う。
【０００６】
故障検出回路８Ａは、電源装置本体の各種の故障を検出し、無停電給電のための切換制御と装置の保護に使用される。例えば、故障検出回路８Ａは、インバータ２の過電流や過電圧を検出したときに、インバータ２を停止すると同時に半導体スイッチ７のゲート信号と電源切換接触器５の切換信号を発生する。
【０００７】
この切換において、電源切換接触器５が動作してバイパス電源側へ切換るには０.１秒程度を要するため、その間は半導体スイッチ７を通して負荷６に無瞬断で電力を供給する。そして、接触器５がバイパス電源側へ切換わった後には、該接触器５を通して負荷へ電力を供給し、半導体スイッチ７は、オフ制御される。
【０００８】
同様に、バイパス電源から無停電電源装置本体側への切換えには、電源装置本体をバイパス電源と同期運転し、半導体スイッチ７のオン制御と接触器５の切換え制御をし、接触器５が切換わった後に半導体スイッチ７をオフ制御することにより、無瞬断の切換を得る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
電源装置本体とバイパス電源との無瞬断の切換えには、スイッチ７を必ずオン状態にすることを必要とする。しかし、従来の切換装置では、以下の理由でスイッチ７のオン制御に失敗する恐れがあった。
【００１０】
（１）スイッチ７の電源は装置本体の制御電源と共通となっており、装置本体の制御電源が故障によって喪失した場合にはスイッチ７の電源も喪失するため、スイッチ７をオン制御できない。
【００１１】
（２）装置本体の制御電源の喪失以外の故障として、故障検出回路自体の故障検出や切換えのためのゲート信号を発生する回路部分が正常に動作しない場合にもスイッチ７をオン制御できない。
【００１２】
以上のように、従来装置では、制御電源の喪失や故障検出回路の故障により半導体スイッチのオン制御に失敗する恐れがあり、この場合には無瞬断での切換に失敗してしまう。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電源装置本体の故障を検出したときに電源切換接触器の切換信号と半導体スイッチをオンさせるゲート信号を発生するのに、従来からの故障検出回路の他に、負荷への給電電圧の低下を検出したときに発生する出力電圧低下検出回路を設け、これら故障検出回路又は出力電圧低下検出回路からの切換信号とゲート信号の論理和で切換信号とゲート信号を発生する構成とし、負荷への給電電源を電源として電源装置本体の制御電源とは別に第２の制御電源を設け、この第２の制御電源を半導体スイッチの制御用電源及び出力電圧低下検出回路の電源とすることで電源装置本体の故障やその制御電源の故障にも影響されることなく無瞬断の切換ができるようにする。また、第２の制御電源や出力電圧低下検出回路等が故障した場合には本体側の制御電源が健全なために電源装置本体から負荷への給電を継続及び無瞬断の切換ができるようにする。
【００１４】
また、本発明は、第２の制御電源に異常が発生したときに異常検出出力を得る制御電源監視回路を設けることにより、制御電源の監視を行い、無瞬断切換を確実にする。
【００１５】
また、本発明は、半導体スイッチと出力電圧低下検出回路とオア回路及び第２の制御電源は、無停電電源装置本体とは切り離し可能にすることにより、負荷への給電を止めることなく修理・点検を可能とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態を示す回路図であり、図２と同等の部分は同じ符号で示す。
【００１７】
制御電源１０は、装置本体の制御電源９とは別に独立して設けた第２の制御電源にされ、ゲート回路７Ａ等に必要な電源を供給する。この制御電源１０の電源は、切換接触器５を通して負荷６に供給される交流を取り込む構成にされる。また、交流入力の瞬断、具体的には接触器５の切換時間より長い時間、０.１秒を越える瞬断にも制御電源出力を保持できる構成にして誤った切換制御が防止される。
【００１８】
出力電圧低下検出回路１１は、制御電源１０を電源とし、電圧検出用のトランス１２の検出電圧から負荷６に供給する電源の電圧低下を検出する回路を設け、この電圧低下検出時には接触器５の切換信号及びスイッチ７のオン制御のためのゲート信号を発生する。
【００１９】
これら切換信号とゲート信号は、装置本体側の故障検出回路８Ａおよび出力電圧低下検出回路１１からの切換信号とゲート信号との論理和をそれぞれ取れるよう、オア回路１３、１４が設けられる。
【００２０】
制御電源監視回路１５は、制御電源１０の電圧低下を監視し、電源異常時には異常検出出力信号を発生し、装置本体の他の異常監視信号として保守や点検に利用される。
【００２１】
なお、出力電圧低下検出回路１１の出力（切換信号とゲート信号）は、制御電源１０の立ち上がり時にはイニシャライズ期間としてオフ状態とし、制御電源１０の立ち上がり時に誤った電源切換が防止される。
【００２２】
また、スイッチ７とそのゲート回路７Ａ及び回路１２〜１５は、負荷６へ給電中にも取り外しができる接続構造とし、それらの修理・保守点検ができるようにする。
【００２３】
本実施形態において、装置本体とバイパス電源との切換は、制御装置８の故障検出回路８Ａによる故障検出時と、出力電圧低下検出回路１１による出力電圧低下の検出時との何れの検出時にもなされる。
【００２４】
したがって、制御電源９が喪失した場合には、制御電源１０への影響がないため、装置本体の出力電圧の低下で検出回路１１側からの無瞬断の切換ができる。
【００２５】
逆に、制御電源１０が喪失した場合には、制御電源９への影響がないため、インバータ２による給電を継続できる。この給電継続状態を保ちながら、制御電源監視回路１５による監視信号出力により制御電源１０の修理に必要な時間を確保できるし、修理のために回路７、７Ａ、１２〜１５を装置本体から切り離しもできる。
【００２６】
また、本実施形態では、接触器５と半導体スイッチ７の切換は、電圧低下検出回路１１と故障検出回路８Ａとの両回路による切換ができ、冗長構成の切換制御により無瞬断切換えの信頼性を高めることができる。例えば、装置本体の故障を故障検出回路８Ａが検出失敗した場合にもインバータ２の出力の低下を検出回路１１が検出して切換制御ができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、従来からの故障検出回路の他に、負荷への給電電圧の低下を検出する出力電圧低下検出回路を設け、これら故障検出回路又は出力電圧低下検出回路からの切換信号とゲート信号の論理和で切換信号とゲート信号を発生する構成とし、負荷への給電電源を電源として電源装置本体の制御電源とは別に第２の制御電源を設け、この第２の制御電源を半導体スイッチの制御用電源及び出力電圧低下検出回路の電源とするため、電源装置本体の故障やその制御電源の故障にも影響されることなく無瞬断の切換ができる。また、第２の制御電源や出力電圧低下検出回路等が故障した場合には本体側の制御電源が健全なために電源装置本体から負荷への給電を継続及び無瞬断の切換ができる。
【００２８】
また、本発明は、第２の制御電源に異常が発生したときに異常検出出力を得る制御電源監視回路を設けることにより、制御電源の監視を行い、無瞬断切換の信頼性を高めることができる。
【００２９】
また、本発明は、半導体スイッチと出力電圧低下検出回路とオア回路及び第２の制御電源は、無停電電源装置本体とは切り離し可能にすることにより、負荷への給電を止めることなく修理・点検が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す回路図。
【図２】従来の回路図。
【符号の説明】
１…コンバータ
２…インバータ
３…バッテリ
５…電源切換接触器
６…負荷
７…半導体スイッチ
８…制御装置
８Ａ…故障検出回路
９…制御電源
１０…第２の制御電源
１１…出力電圧低下検出回路
１３、１４…オア回路
１５…制御電源監視回路

Claims

無停電電源装置本体とバイパス電源とを電源切換接触器で切換えて負荷に給電し、該電源切換接触器の切換え動作中はバイパス電源と負荷との間に設ける半導体スイッチをオン制御して無瞬断の切換えを行う無停電電源装置において、
前記電源装置本体の故障を検出したときに、前記電源切換接触器を前記バイパス電源側に切換える切換信号および前記半導体スイッチをオンさせるゲート信号を発生する故障検出回路と、
前記負荷への給電電圧の低下を検出したときに、前記電源切換接触器を前記バイパス電源側に切換える切換信号および前記半導体スイッチをオンさせるゲート信号を発生する出力電圧低下検出回路と、
前記故障検出回路から発生する切換信号と出力電圧低下検出回路から発生する切換信号との論理和を取って前記電源切換接触器の切換信号とする第１のオア回路と、
前記故障検出回路から発生するゲート信号と出力電圧低下検出回路から発生するゲート信号との論理和を取って前記半導体スイッチをオンさせるゲート信号とする第２のオア回路と、
前記負荷への給電電源を電源として前記電源装置本体の制御電源とは別に設けられ、前記半導体スイッチの制御用電源及び出力電圧低下検出回路の電源とする第２の制御電源とを備えたことを特徴とする無停電電源装置。
前記第２の制御電源に異常が発生したときに異常検出出力を得る制御電源監視回路を設けたことを特徴とする請求項１記載の無停電電源装置。
前記半導体スイッチと出力電圧低下検出回路とオア回路及び第２の制御電源は、無停電電源装置本体とは切り離し可能にすることを特徴とする請求項１記載の無停電電源装置。