JPH09130993A - 無停電電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無停電電源装置の低コスト化、軽量化を図
る。 【解決手段】 蓄電池３の直流電圧を昇圧する昇圧回路
４が、前記蓄電池３の端子間に接続された２組のスイッ
チング素子の直列接続回路４２Ａ，４２Ｂと、直列接続
点が第１組のスイッチング素子の直列接続回路４２Ａの
直列接続点に接続された第１、第２のコンデンサ４４−
１，４４−２の直列接続回路と、直列接続点が第２組の
スイッチング素子の直列接続回路４２Ｂの直列接続点に
接続された第１、第２のダイオード４３−１，４３−２
の直列接続回路とからなり、この昇圧された直流電圧が
インバータ５に印加されるように構成してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は無停電電源装置に関
するもので、さらに詳しく言えば、商用電源の停電時
に、蓄電池からの直流電力を昇圧してインバータに供給
する昇圧回路を備えた無停電ラインを有する無停電電源
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】無停電電源装置は、常時は商用電源から
の交流電力を直送ラインを介して直接負荷に供給し、停
電時は蓄電池からの直流電力を交流電力に変換するイン
バータを有する無停電ラインを介して前記負荷に供給す
るようにしたもので、停電による負荷のトラブルを防止
するためのものである。

【０００３】このような無停電電源装置に用いられる蓄
電池は、無停電ラインの出力に１００Ｖを得ようとした
場合、その放電終止電圧が１７０Ｖ以上になるように設
計する必要があり、蓄電池を多数直列に接続するのに代
えて蓄電池の直流電圧を昇圧する昇圧回路を設けて低コ
スト化、軽量化を図ったものが多用されるようになって
きている。

【０００４】上記した昇圧回路を設けた従来の無停電電
源装置は図３に示したようなもので、商用電源１からの
交流電力が入力されて蓄電池の充電電力を出力する充電
器２、この充電器２からの充電電力によって充電される
蓄電池３、この蓄電池３からの直流電力を昇圧する昇圧
回路４、この昇圧回路４によって昇圧された直流電力を
交流電力に変換するインバータ５およびこのインバータ
５からの交流出力を波形整形するフィルタ６からなる無
停電ライン１０と、前記商用電源１からの交流電力を直
接出力する直送ライン２０とを有し、前記無停電ライン
１０と直送ライン２０とが切替スイッチ３０によって相
互に切り替えられるようにしたものである。

【０００５】そして、前記昇圧回路４は蓄電池３の端子
間に接続されたチョークコイル４１およびスイッチング
素子４２の直列接続回路と、前記スイッチング素子４２
に並列に接続されたダイオード４３、第１コンデンサ４
４−１および第２コンデンサ４４−２の直列接続回路と
からなり、前記インバータ５は前記ダイオード４３と前
記第１コンデンサ４４−１との接続点と、前記第２コン
デンサ４４−２と前記スイッチング素子４２との接続点
との間に接続された第１スイッチング素子５１−１、第
２スイッチング素子５１−２の直列接続回路からなり、
前記フィルタ６は前記第１スイッチング素子５１−１と
前記第２スイッチング素子５１−２との接続点と、前記
第１コンデンサ４４−１と前記第２コンデンサ４４−２
との接続点との間に接続されたフィルタリアクトル６
１、フィルタコンデンサ６２の直列接続回路からなる。

【０００６】次に、上記した従来の無停電電源装置の動
作を図４により説明する。

【０００７】図４に示した如く、昇圧回路４のスイッチ
ング素子４２は商用電源１の周波数より高い周波数で、
昇圧回路４の出力電圧がインバータ５の入力電圧として
適当な値になるようなパルス幅でオン、オフさせ、イン
バータ５の第１スイッチング素子５１−１、第２スイッ
チング素子５１−２は商用電源１の１周期ごとに、商用
電源１の周波数より高い周波数で、その波高値に比例し
たパルス幅で交互にオン、オフさせてフィルタ６のフィ
ルタコンデンサ６２の端子間に商用電源１の周波数と同
じ周波数の正弦波を出力させる。

【０００８】すなわち、昇圧回路４のスイッチング素子
４２がオンの場合は、蓄電池３→チョークコイル４１→
スイッチング素子４２→蓄電池３なる経路に電流が流
れてチョークコイル４１にエネルギーを蓄積し、昇圧回
路４のスイッチング素子４２がオフの場合は、蓄電池３
→チョークコイル４１→ダイオード４３→第１コンデン
サ４４−１→第２コンデンサ４４−２→蓄電池３なる経
路に電流が流れて第１コンデンサ４４−１、第２コン
デンサ４４−２を充電する。

【０００９】そして、インバータ５の第１スイッチング
素子５１−１がオン、第２スイッチング素子５１−２が
オフで、第１スイッチング素子５１−１のオンデューテ
イが５０％以上の場合は、前記経路、に電流が流れ
るとともに、第１コンデンサ４４−１→第１スイッチン
グ素子５１−１→フィルタリアクトル６１→フィルタコ
ンデンサ６２→第１コンデンサ４４−１なる経路に電
流が流れて第１コンデンサ４４−１が放電し、インバー
タ５の第１スイッチング素子５１−１がオフ、第２スイ
ッチング素子５１−２がオンの場合は、前記経路、
に電流が流れるとともに、フィルタリアクトル６１→フ
ィルタコンデンサ６２→第２コンデンサ４４−２→第２
スイッチング素子５１−２の寄生ダイオード→フィルタ
リアクトル６１なる経路に電流が流れてフィルタコン
デンサ６２の端子間に正の半サイクルが出力される。

【００１０】また、インバータ５の第１スイッチング素
子５１−１がオフ、第２スイッチング素子５１−２がオ
ンで、第１スイッチング素子５１−１のオンデューテイ
が５０％以下の場合は、前記経路、に電流が流れる
とともに、第２コンデンサ４４−２→フィルタコンデン
サ６２→フィルタリアクトル６１→第２スイッチング素
子５１−２→第２コンデンサ４４−２なる経路に電流
が流れて第２コンデンサ４４−２が放電し、インバータ
５の第１スイッチング素子５１−１がオン、第２スイッ
チング素子５１−２がオフの場合は、前記経路、に
電流が流れるとともに、フィルタリアクトル６１→第１
スイッチング素子５１−１の寄生ダイオード→第１コン
デンサ４４−１→フィルタコンデンサ６２→フィルタリ
アクトル６１なる経路に電流が流れてフィルタコンデ
ンサ６２の端子間に負の半サイクルが出力される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記した動作により、
蓄電池３の直流電圧を昇圧してインバータ５に供給する
ことはできるが、無停電ラインの出力に１００Ｖを得よ
うとすると、第１コンデンサ４４−１と第２コンデンサ
４４−２との直列接続回路に約３４０Ｖの直流電圧が印
加されることになり、昇圧回路４のスイッチング素子４
２の耐圧およびインバータ５の第１スイッチング素子５
１−１、第２スイッチング素子５１−２の耐圧を４００
Ｖ級以上のものにしなければならず、それによってコス
トが上昇するという問題があった。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、商用電源からの交流電力が入力されて蓄
電池の充電電力を出力する充電器、この充電器からの充
電電力によって充電される蓄電池、この蓄電池からの直
流電力を昇圧する昇圧回路、この昇圧回路によって昇圧
された直流電力を交流電力に変換するインバータおよび
このインバータからの交流出力を波形整形するフィルタ
からなる無停電ラインと、前記商用電源からの交流電力
を直接出力する直送ラインとを有するとともに、前記無
停電ラインと直送ラインとを相互に切り替える切替スイ
ッチを有する無停電電源装置において、前記昇圧回路は
前記蓄電池の端子間に接続された２組のスイッチング素
子の直列接続回路と、直列接続点が前記第１組のスイッ
チング素子の直列接続点に接続された第１、第２のコン
デンサの直列接続回路と、直列接続点が前記第２組のス
イッチング素子の直列接続点に接続された第１、第２の
ダイオードの直列接続回路とからなり、かつ前記第１、
第２のコンデンサの直列接続回路と前記第１、第２のダ
イオードの直列接続回路が並列に接続されてなり、前記
インバータは前記第１、第２のコンデンサの直列接続回
路および前記第１、第２のダイオードの直列接続回路と
並列に接続された、第１、第２のスイッチング素子の直
列接続回路からなり、前記フィルタは前記第１、第２の
スイッチング素子の直列接続点と前記第１、第２のダイ
オードの直列接続点との間に接続された、フィルタリア
クトルとフィルタコンデンサとの直列接続回路からなる
ことを特徴とするものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態に
基づいて説明する。

【００１４】図１は本発明の無停電電源装置の実施の形
態を示す回路図で、図３と同じ機能を有する部分には同
じ符号を付している。

【００１５】本発明の特徴は、図１に示した如く、昇圧
回路４を、蓄電池３の端子間に接続された２組のスイッ
チング素子の直列接続回路４２Ａ，４２Ｂと、直列接続
点が前記第１組のスイッチング素子４２Ａ−１，４２Ａ
−２の直列接続点に接続された第１、第２のコンデンサ
４４−１，４４−２の直列接続回路と、直列接続点が前
記第２組のスイッチング素子４２Ｂ−１，４２Ｂ−２の
直列接続点に接続された第１、第２のダイオード４３−
１，４３−２の直列接続回路とからなるようにし、かつ
前記第１、第２のコンデンサ４４−１，４４−２の直列
接続回路と前記第１、第２のダイオード４３−１，４３
−２の直列接続回路が並列に接続されてなるようにした
ものである。

【００１６】次に、上記した本発明の無停電電源装置の
動作を図２により説明する。

【００１７】図２に示した如く、昇圧回路４の第１組の
スイッチング素子４２Ａ−１，４２Ａ−２と第２組のス
イッチング素子４２Ｂ−１，４２Ｂ−２とは、商用電源
１の周波数と同じ周波数でスイッチング素子４２Ａ−
１，４２Ｂ−２とスイッチング素子４２Ａ−２，４２Ｂ
−１とをそれぞれ同時にオン、オフさせ、インバータ５
の第１スイッチング素子５１−１、第２スイッチング素
子５１−２は商用電源１の半周期ごとにその周波数より
高い周波数で、その波高値に比例したパルス幅で交互に
オン、オフさせるようにし、前記昇圧回路４のスイッチ
ング素子４２Ａ−１，４２Ｂ−２をオンさせた時にイン
バータ５の第１スイッチング素子５１−１をオン、オフ
させ、第２スイッチング素子５１−２をオフさせてフィ
ルタ６のフィルタコンデンサ６２の端子間に正の半サイ
クルを出力させ、前記昇圧回路４のスイッチング素子４
２Ａ−２，４２Ｂ−１をオンさせた時にインバータ５の
第１スイッチング素子５１−１をオフ、第２スイッチン
グ素子５１−２をオン、オフさせてフィルタ６のフィル
タコンデンサ６２の端子間に負の半サイクルを出力させ
る。

【００１８】すなわち、昇圧回路４のスイッチング素子
４２Ａ−１，４２Ｂ−２をオン、スイッチング素子４２
Ａ−２，４２Ｂ−１をオフさせておき、インバータ５の
第１スイッチング素子５１−１がオン、第２スイッチン
グ素子５１−２がオフの場合は、蓄電池３→スイッチン
グ素子４２Ａ−１→第２コンデンサ４４−２→第２ダイ
オード４３−２→スイッチング素子４２Ｂ−２→蓄電池
３なる経路（１）と、第１コンデンサ４４−１→第１ス
イッチング素子５１−１→フィルタリアクトル６１→フ
ィルタコンデンサ６２→スイッチング素子４２Ｂ−２→
蓄電池３→スイッチング素子４２Ａ−１→第１コンデン
サ４４−１なる経路（２）とに電流が流れて第１コンデ
ンサ４４−１が放電し、第２コンデンサ４４−２が充電
されてフィルタリアクトル６１とフィルタコンデンサ６
２との直列接続回路に第１コンデンサ４４−１の端子間
電圧と蓄電池３の電圧の和が印加され、昇圧回路４のス
イッチング素子４２Ａ−１，４２Ｂ−２をオン、スイッ
チング素子４２Ａ−２，４２Ｂ−１をオフさせておき、
インバータ５の第１スイッチング素子５１−１、第２ス
イッチング素子５１−２がオフの場合は、上記経路
（１）と、フィルタリアクトル６１→フィルタコンデン
サ６２→スイッチング素子４２Ｂ−２→蓄電池３→スイ
ッチング素子４２Ａ−１→第２コンデンサ４４−２→第
２スイッチング素子５１−２の寄生ダイオード→フィル
タリアクトル６１なる経路（３）とに電流が流れてフィ
ルタリアクトル６１とフィルタコンデンサ６２との直列
接続回路に印加される電圧は０になり、第１スイッチン
グ素子５１−１、第２スイッチング素子５１−２のオ
ン、オフ比を商用電源１の電圧の波高値に比例させるよ
うに制御すると、フィルタコンデンサ６２の端子間に正
の半サイクルを出力させることができる。

【００１９】また、昇圧回路４のスイッチング素子４２
Ａ−１，４２Ｂ−２をオフ、スイッチング素子４２Ａ−
２，４２Ｂ−１をオンさせておき、インバータ５の第１
スイッチング５１−１がオフ、第２スイッチング素子５
１−２がオンの場合は、蓄電池３→スイッチング素子４
２Ｂ−１→第１ダイオード４３−１→第１コンデンサ４
４−１→スイッチング素子４２Ａ−２→蓄電池３なる経
路（４）と、第２コンデンサ４４−２→スイッチング素
子４２Ａ−２→蓄電池３→スイッチング素子４２Ｂ−１
→フィルタコンデンサ６２→フィルタリアクトル６１→
第２スイッチング素子５１−２→第２コンデンサ４４−
２なる経路（５）とに電流が流れて第２コンデンサ４４
−２が放電し、第１コンデンサ４４−１が充電されてフ
ィルタリアクトル６１とフィルタコンデンサ６２との直
列接続回路に第２コンデンサ４４−２の端子間電圧と蓄
電池３の電圧の和が印加され、昇圧回路４のスイッチン
グ素子４２Ａ−１，４２Ｂ−２をオフ、スイッチング素
子４２Ａ−２，４２Ｂ−１をオンさせておき、インバー
タ５の第１スイッチング素子５１−１、第２スイッチン
グ素子５１−２がオフの場合は、上記経路（４）と、フ
ィルタリアクトル６１→第１スイッチング素子５１−１
の寄生ダイオード→第１コンデンサ４４−１→スイッチ
ング素子４２Ａ−２→蓄電池３→スイッチング素子４２
Ｂ−１→フィルタコンデンサ６２なる経路（６）とに電
流が流れてフィルタリアクトル６１とフィルタコンデン
サ６２との直列接続回路に印加される電圧は０になり、
第１スイッチング素子５１−１、第２スイッチング素子
５１−２のオン、オフ比を商用電源１の電圧の波高値に
比例させるように制御すると、フィルタコンデンサ６２
の端子間に負の半サイクルを出力させることができる。

【００２０】上記した動作により、フィルタコンデンサ
６２の端子間に正の半サイクルが出力される場合は、ス
イッチング素子４２Ａ−１のオンによって第１コンデン
サ４４−１の負極側の電位が蓄電池３の直流電圧まで上
昇するため、第２スイッチング素子５１−２には蓄電池
３の直流電圧の２倍の電圧が印加され、フィルタコンデ
ンサ６２の端子間に負の半サイクルが出力される場合
は、スイッチング素子４２Ｂ−１のオンによって第２コ
ンデンサ４４−２の正極側の電位に蓄電池３の直流電圧
が加算されるため、第１スイッチング素子５１−１には
蓄電池３の直流電圧の２倍の電圧が印加される。

【００２１】従って、無停電ラインの出力に１００Ｖを
得ようとすると、第１コンデンサ４４−１と第２コンデ
ンサ４４−２との直列接続回路に約１７０Ｖの直流電圧
が印加されるように蓄電池３の直流電圧を定めればよ
く、昇圧回路４のスイッチング素子４２Ａ−１，４２Ａ
−２，４２Ｂ−１，４２Ｂ−２およびインバータ５の第
１スイッチング素子５１−１、第２スイッチング素子５
１−２の耐圧も２００Ｖ級のもので対応することができ
る。

【００２２】

【発明の効果】上記した如く、本発明は、無停電電源装
置の蓄電池の直流電圧を低くすることができるととも
に、昇圧回路およびインバータに用いるスイッチング素
子に高耐圧のものを用いなくてもよいので、さらに無停
電電源装置の低コスト化、軽量化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の無停電電源装置の回路図である。

【図２】本発明の無停電電源装置の各部の動作波形図で
ある。

【図３】従来の無停電電源装置の回路図である。

【図４】従来の無停電電源装置の各部の動作波形図であ
る。

【符号の説明】

１ 商用電源 ２ 充電器 ３ 蓄電池 ４ 昇圧回路 ５ インバータ ６ フィルタ １０ 無停電ライン ２０ 直送ライン ３０ 切替スイッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 商用電源からの交流電力が入力されて蓄
   電池の充電電力を出力する充電器、この充電器からの充
   電電力によって充電される蓄電池、この蓄電池からの直
   流電力を昇圧する昇圧回路、この昇圧回路によって昇圧
   された直流電力を交流電力に交換するインバータおよび
   このインバータからの交流出力を波形整形するフィルタ
   からなる無停電ラインと、前記商用電源からの交流電力
   を直接出力する直送ラインとを有するとともに、前記無
   停電ラインと直送ラインとを相互に切り替える切替スイ
   ッチを有する無停電電源装置において、前記昇圧回路は
   前記蓄電池の端子間に接続された２組のスイッチング素
   子の直列接続回路と、直列接続点が前記第１組のスイッ
   チング素子の直列接続点に接続された第１、第２のコン
   デンサの直列接続回路と、直列接続点が前記第２組のス
   イッチング素子の直列接続点に接続された第１、第２の
   ダイオードの直列接続回路とからなり、かつ前記第１、
   第２のコンデンサの直列接続回路と前記第１、第２のダ
   イオードの直列接続回路が並列に接続されてなり、前記
   インバータは前記第１、第２のコンデンサの直列接続回
   路および前記第１、第２のダイオードの直列接続回路と
   並列に接続された、第１、第２のスイッチング素子の直
   列接続回路からなり、前記フィルタは前記第１、第２の
   スイッチング素子の直列接続点と前記第１、第２のダイ
   オードの直列接続点との間に接続された、フィルタリア
   クトルとフィルタコンデンサとの直列接続回路からなる
   ことを特徴とする無停電電源装置。