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JP2008220049A - Uninterruptible power system - Google Patents

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JP2008220049A
JP2008220049A JP2007054198A JP2007054198A JP2008220049A JP 2008220049 A JP2008220049 A JP 2008220049A JP 2007054198 A JP2007054198 A JP 2007054198A JP 2007054198 A JP2007054198 A JP 2007054198A JP 2008220049 A JP2008220049 A JP 2008220049A
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power
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power supply
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Application number
JP2007054198A
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Japanese (ja)
Inventor
Takaaki Fujii
崇彰 藤井
Yoshihiro Hatakeyama
善博 畠山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】商用電源からの入力電力を負荷に供給すると共に、商用電源の停電時にはバッテリーの直流電力を交流電力に変換して負荷に交流電力として供給する無停電電源装置において、並列コンバータによる力率改善制御精度が悪い場合、または力率改善制御がない場合でも、負荷電流波形の一部が遮断されることがない無停電電源装置を提供する。
【解決手段】無停電電源装置の制御回路が、切換スイッチのスイッチング素子に対して当該スイッチング素子が対応する入力電圧の極性の半サイクル区間に前導通区間を加えた区間または後導通区間を加えた区間で導通させるように、切換スイッチを制御するようにした。
【選択図】図1
A power factor by a parallel converter in an uninterruptible power supply that supplies input power from a commercial power source to a load and converts DC power of a battery to AC power and supplies the load as AC power in the event of a power failure Provided is an uninterruptible power supply in which a part of a load current waveform is not cut off even when improvement control accuracy is poor or power factor improvement control is not performed.
A control circuit of an uninterruptible power supply adds a section in which a pre-conduction section is added or a post-conduction section to a half cycle section of the polarity of an input voltage corresponding to the switching element of the changeover switch. The changeover switch was controlled so as to conduct in the section.
[Selection] Figure 1

Description

この発明は、商用電源からの入力電力を負荷に供給すると共に、商用電源の停電時には、バッテリーに蓄えられたエネルギーを用いて負荷に電力供給するようにした無停電電源装置に関する。   The present invention relates to an uninterruptible power supply apparatus that supplies input power from a commercial power source to a load, and supplies power to the load using energy stored in a battery when the commercial power source fails.

従来の無停電電源装置では、入力端における交流電力の入力電圧の異常を検出しないときには、入力端への入力電圧と同極性の電流を流すスイッチング素子が導通するように切換スイッチを制御すると共に、並列コンバータを制御してバッテリーのエネルギーが規定値となり且つ入力端に入力される交流電力の力率が1となるように並列コンバータを流れる電流を調整し、入力電圧の異常を検出したときには、切換スイッチを遮断制御すると共に、バッテリーをエネルギー源として所定電圧の交流電力を負荷に供給するように並列コンバータを制御している(例えば、特許文献1参照)。   In the conventional uninterruptible power supply device, when the abnormality of the input voltage of the AC power at the input terminal is not detected, the changeover switch is controlled so that the switching element that conducts the current having the same polarity as the input voltage to the input terminal is conducted, When the parallel converter is controlled to adjust the current flowing through the parallel converter so that the battery energy becomes the specified value and the power factor of the AC power input to the input terminal is 1, switching is performed when an abnormality in the input voltage is detected. The parallel converter is controlled so that the switch is cut off and the battery is used as an energy source to supply AC power of a predetermined voltage to the load (see, for example, Patent Document 1).

特開2003−259567号公報JP 2003-259567 A

しかしながら、従来の無停電電源装置では、並列コンバータによる力率改善制御制度が悪くて力率が1からずれてしまい、例えば、負荷電流が入力電圧に対して進み位相となった場合、電流が正極性でも電圧が負極性の間は切換スイッチのスイッチング素子が導通していないので、負荷電流波形の一部が遮断されてしまうという課題があった。   However, in the conventional uninterruptible power supply, the power factor improvement control system by the parallel converter is bad and the power factor is deviated from 1, for example, when the load current is in phase with the input voltage, the current is positive. Even when the voltage is negative, since the switching element of the changeover switch is not conducting while the voltage is negative, there is a problem that a part of the load current waveform is cut off.

本発明は、無停電電源装置において上述のような課題を解決するためになされたもので、並列コンバータによる力率改善制御精度が悪い場合、または力率改善制御がない場合でも、負荷電流波形の一部が遮断されることがない無停電電源装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems in an uninterruptible power supply, and even when the power factor correction control accuracy by the parallel converter is poor or even when there is no power factor correction control, the load current waveform An object is to provide an uninterruptible power supply that is partially uninterrupted.

この発明における無停電電源装置は、商用電源からの入力電力を負荷に供給すると共に、商用電源の停電時にはバッテリーの直流電力を交流電力に変換して負荷に交流電力として供給する無停電電源装置において、当該無停電電源装置の入力端に入力される交流電力の入力電圧を検出する電圧検出回路と、商用電源の正常時には入力電圧と同極性の電流を流す切換スイッチと、商用電源に対して並列で切換スイッチの出力端に接続された第1電力変換器と、この第1電力変換器から出力された直流電力を商用電源の正常時にはバッテリーに充電し、商用電源の停電時にはバッテリーの直流電力を昇圧して第1電力変換器に供給する充電昇圧回路と、商用電源に対して直列で切換スイッチの出力端に接続された第2電力変換器と、電圧検出回路での検出結果に基づいて前記切換スイッチと前記第1電力変換器とを制御する制御回路とを備える。切換スイッチは、第1ダイオード素子と第1スイッチング素子とが逆並列に接続されている第1並列回路と、第2ダイオード素子と第2スイッチング素子とが逆並列に接続されている第2並列回路とを有し、第1並列回路と第2並列回路とは直列かつ逆方向に接続されているものであり、制御回路は、第1スイッチング素子に対して当該第1スイッチング素子が対応する入力電圧の極性の第1半サイクル区間に第1前導通区間を加えた区間で導通させると共に、第2スイッチング素子に対して当該第2スイッチング素子が対応する前記入力電圧の極性の第2半サイクル区間に第2前導通区間を加えた区間で導通させるか、または、第1スイッチング素子に対して当該第1スイッチング素子が対応する入力電圧の極性の第1半サイクル区間に第1後導通区間を加えた区間で導通させると共に、第2スイッチング素子に対して当該第2スイッチング素子が対応する入力電圧の極性の第2半サイクル区間に第2後導通区間を加えた区間で導通させるように、切換スイッチを制御するものである。   An uninterruptible power supply according to the present invention is an uninterruptible power supply that supplies input power from a commercial power source to a load, and converts the DC power of the battery to AC power and supplies the load as AC power when the commercial power source fails. In parallel with the commercial power supply, a voltage detection circuit for detecting the input voltage of the AC power input to the input terminal of the uninterruptible power supply, a changeover switch for flowing a current having the same polarity as the input voltage when the commercial power supply is normal The first power converter connected to the output terminal of the changeover switch and the DC power output from the first power converter are charged to the battery when the commercial power is normal, and the DC power of the battery is A charge booster circuit for boosting and supplying the first power converter, a second power converter connected in series to the commercial power supply to the output terminal of the changeover switch, and a voltage detection circuit And a control circuit for controlling said first power converter and the change-over switch based on the detection result. The changeover switch includes a first parallel circuit in which the first diode element and the first switching element are connected in antiparallel, and a second parallel circuit in which the second diode element and the second switching element are connected in antiparallel. The first parallel circuit and the second parallel circuit are connected in series and in opposite directions, and the control circuit has an input voltage corresponding to the first switching element with respect to the first switching element. In the second half cycle section of the polarity of the input voltage to which the second switching element corresponds to the second switching element. The first switching element is turned on in the first half cycle section of the polarity of the input voltage corresponding to the first switching element. Conduction is performed in a section obtained by adding a post-conduction section, and is conducted in a section obtained by adding the second post-conduction section to the second half cycle section of the polarity of the input voltage corresponding to the second switching element with respect to the second switching element. Thus, the changeover switch is controlled.

本発明の無停電電源装置では、第1スイッチング素子に対して当該第1スイッチング素子が対応する入力電圧の極性の第1半サイクル区間に第1前導通区間を加えた区間で導通させると共に、第2スイッチング素子に対して当該第2スイッチング素子が対応する前記入力電圧の極性の第2半サイクル区間に第2前導通区間を加えた区間で導通させるか、または、第1スイッチング素子に対して当該第1スイッチング素子が対応する入力電圧の極性の第1半サイクル区間に第1後導通区間を加えた区間で導通させると共に、第2スイッチング素子に対して当該第2スイッチング素子が対応する入力電圧の極性の第2半サイクル区間に第2後導通区間を加えた区間で導通させるように、切換スイッチを制御するので、並列コンバータによる力率改善制御精度が悪い場合、または力率改善制御がない場合にでも、負荷電流波形の一部が遮断されることがない。   In the uninterruptible power supply device of the present invention, the first switching element is made conductive in the section obtained by adding the first pre-conduction section to the first half cycle section of the polarity of the input voltage corresponding to the first switching element. The second switching element is made to conduct in a section obtained by adding the second previous conduction section to the second half cycle section of the polarity of the input voltage corresponding to the second switching element, or the second switching element The first switching element conducts in a section obtained by adding a first post-conduction section to the first half cycle section of the input voltage polarity to which the first switching element corresponds, and the second switching element has a corresponding input voltage corresponding to the second switching element. Since the changeover switch is controlled so that the second half-cycle section of the polarity is added to the second post-conduction section, the power factor is improved by the parallel converter. If control accuracy is poor or even if there is no power factor correction control, is never blocked portion of the load current waveform.

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1における無停電電源装置の構成図である。図1において、無停電電源装置101は、入力端14が商用電源1に接続され、出力端15が負荷2へ接続されている。商用電源1から供給された入力電力は、切換スイッチ3と第2電力変換器10を介して負荷2に出力される。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram of the uninterruptible power supply according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, the uninterruptible power supply 101 has an input terminal 14 connected to the commercial power supply 1 and an output terminal 15 connected to the load 2. Input power supplied from the commercial power source 1 is output to the load 2 via the changeover switch 3 and the second power converter 10.

まず、無停電電源装置101の構成について説明する。切換スイッチ3は商用電源1の正常時には入力電圧と同極性の電流を流すものであり、切換スイッチ3の入力端14側には入力電圧検出回路6を備え、この入力電圧検出回路6は入力端14に入力される交流電力の入力電圧を検出する。切換スイッチ3の出力端15側には、リアクトル13を介して商用電源1に対して並列に第1電力変換器7が接続されている。さらに第1電力変換器7には、制御回路4を介して充電昇圧回路12が接続され、充電昇圧回路12にはバッテリー11が接続されている。充電昇圧回路12は、第1電力変換器7から出力された直流電力を商用電源1の正常時にはバッテリー11に充電し、商用電源の停電時にはバッテリー11の直流電力を昇圧して第1電力変換器7に供給する。また、切換スイッチの出力端15側には、商用電源1に対して直列に第2電力変換器10が接続されている。制御回路4は、入力電圧検出回路6による入力電圧の検出結果に基づいて、切換スイッチ3、第1電力変換器7および第2電力変換器10を制御する。   First, the configuration of the uninterruptible power supply 101 will be described. The change-over switch 3 allows a current having the same polarity as the input voltage to flow when the commercial power source 1 is normal. The change-over switch 3 includes an input voltage detection circuit 6 on the input end 14 side. 14 detects the input voltage of the AC power input to 14. The first power converter 7 is connected in parallel to the commercial power source 1 via the reactor 13 on the output end 15 side of the changeover switch 3. Further, a charge booster circuit 12 is connected to the first power converter 7 via the control circuit 4, and a battery 11 is connected to the charge booster circuit 12. The charge booster circuit 12 charges the battery 11 with the DC power output from the first power converter 7 when the commercial power source 1 is normal, and boosts the DC power of the battery 11 when the commercial power source is out of power. 7 is supplied. A second power converter 10 is connected in series with the commercial power supply 1 on the output end 15 side of the changeover switch. The control circuit 4 controls the changeover switch 3, the first power converter 7 and the second power converter 10 based on the detection result of the input voltage by the input voltage detection circuit 6.

切換スイッチ3において、第1ダイオード素子3aと第1スイッチング素子3cとで第1並列回路、第2ダイオード素子3bと第2スイッチング素子3dとで第2並列回路を構成する。第1並列回路において第1ダイオード素子3aと第1スイッチング素子3cとが逆並列に接続されるとともに、第2並列回路において第2ダイオード素子3bと第2スイッチング素子3dとが逆並列に接続される。ここで、逆並列とは、ダイオード素子とスイッチング素子とが並列に接続され、かつダイオード素子の導通方向がスイッチング素子のゲートがオンした時の導通方向とは逆方向であることをいう。第1並列回路と第2並列回路とは、直列かつ逆方向に接続されている。   In the changeover switch 3, the first diode element 3a and the first switching element 3c constitute a first parallel circuit, and the second diode element 3b and the second switching element 3d constitute a second parallel circuit. In the first parallel circuit, the first diode element 3a and the first switching element 3c are connected in antiparallel, and in the second parallel circuit, the second diode element 3b and the second switching element 3d are connected in antiparallel. . Here, the reverse parallel means that the diode element and the switching element are connected in parallel, and the conduction direction of the diode element is opposite to the conduction direction when the gate of the switching element is turned on. The first parallel circuit and the second parallel circuit are connected in series and in opposite directions.

図2は切換スイッチ3のゲート信号制御の図であり、図2(a)は商用電源1の電圧波形、図2(b)は第1スイッチング素子3cのゲート信号、図2(c)は第2スイッチング素子3dのゲート信号を示す。商用電源1の電圧極性が正極性の第1半サイクル区間は第1スイッチング素子3cが対応し、負極性の第2半サイクル区間は第2スイッチング素子3dが対応する。   FIG. 2 is a diagram of gate signal control of the changeover switch 3. FIG. 2 (a) is a voltage waveform of the commercial power source 1, FIG. 2 (b) is a gate signal of the first switching element 3c, and FIG. The gate signal of 2 switching element 3d is shown. The first switching element 3c corresponds to the first half cycle section in which the voltage polarity of the commercial power supply 1 is positive, and the second switching element 3d corresponds to the negative second half cycle section.

ここで、制御回路4は、切換スイッチ3の2つのスイッチング素子3c、3dに対し、それぞれが対応する半サイクル区間よりも長い区間で導通するように制御する。第1スイッチング素子3cでは、図2(b)に示すように第1前導通区間A1及び第1後導通区間B1を第1半サイクル区間加えた区間で導通させる。同様に、第2スイッチング素子3dでは、図2(c)に示すように第2前導通区間A2及び第2後導通区間B2を第2半サイクル区間に加えた区間で導通させる。   Here, the control circuit 4 controls the two switching elements 3c and 3d of the changeover switch 3 so as to conduct in a section longer than the corresponding half cycle section. In the first switching element 3c, as shown in FIG. 2 (b), the first pre-conduction section A1 and the first post-conduction section B1 are conducted in a section added with the first half cycle section. Similarly, in the second switching element 3d, as shown in FIG. 2 (c), the second pre-conduction section A2 and the second post-conduction section B2 are conducted in a section added to the second half cycle section.

第1電力変換器7および第2電力変換器10は、例えば単相ブリッジインバータの構成をしている。第1電力変換器は、商用電源1に対して並列に接続され、停電補償の機能を持つ。また、第2電力変換器10は、商用電源1に対して直列に接続され、電圧変動補償、停電補償の機能を持つ。   The first power converter 7 and the second power converter 10 have, for example, a single-phase bridge inverter configuration. The first power converter is connected in parallel to the commercial power source 1 and has a power failure compensation function. The second power converter 10 is connected in series to the commercial power supply 1 and has functions of voltage fluctuation compensation and power failure compensation.

次に、動作について説明する。まず、商用電源1が正常時(例えば定格電圧がAC100Vの場合、商用電源1の電圧がAC80VからAC120Vの場合とする)、制御回路4は商用電源1の電圧極性に応じて、スイッチング素子3c、3dをオン/オフ制御する。負荷の力率が正確に1であれば、入力電流の波形は商用電源1の電圧波形と位相が一致する。しかし、負荷によっては力率が1からずれる場合が生じる。   Next, the operation will be described. First, when the commercial power supply 1 is normal (for example, when the rated voltage is AC100V, the voltage of the commercial power supply 1 is AC80V to AC120V), the control circuit 4 changes the switching element 3c, 3d is on / off controlled. If the power factor of the load is exactly 1, the waveform of the input current is in phase with the voltage waveform of the commercial power source 1. However, the power factor may deviate from 1 depending on the load.

図3は、力率がずれた場合の例として、入力電流と入力電圧の位相差を示した図である。例えば、力率が0.9にずれた場合を想定すると、商用電源1の電圧波形Vinと商用電源1の電流波形Iinとに位相差d(電気角=25度)が生じることになる。仮に第1前導通区間A1及び第2前導通区間A2がないと、電流の進み分として0度<電気角≦25度に相当する区間は第1スイッチング素子3c及び第2スイッチング素子3dが導通していないので、電流が流れずに電流波形が欠落することになる。   FIG. 3 is a diagram showing the phase difference between the input current and the input voltage as an example when the power factor is shifted. For example, assuming that the power factor is shifted to 0.9, a phase difference d (electrical angle = 25 degrees) occurs between the voltage waveform Vin of the commercial power source 1 and the current waveform Iin of the commercial power source 1. If the first pre-conducting section A1 and the second pre-conducting section A2 are not present, the first switching element 3c and the second switching element 3d are conducting in a section corresponding to 0 degree <electrical angle ≦ 25 degrees as a current advance amount. Since no current flows, the current waveform is lost.

一方、この実施の形態1では、第1前導通区間A1及び第2前導通区間A2を0度<電気角θ≦25度に相当する区間に設定すると、入力電流が力率0.9の進み位相で電流が流れる領域で第1スイッチング素子3c及び第2スイッチング素子3dは導通している。そうすると、電流波形は欠落することなく流れることができる。   On the other hand, in the first embodiment, when the first pre-conducting section A1 and the second pre-conducting section A2 are set to sections corresponding to 0 degree <electrical angle θ ≦ 25 degrees, the input current advances by a power factor of 0.9. The first switching element 3c and the second switching element 3d are conductive in a region where current flows in phase. Then, the current waveform can flow without being lost.

例として入力電流が進み位相の場合について説明したが、入力電流が遅れ位相の場合でも、第1後導通区間B1及び第2後導通区間B2を0度<電気角θ≦25度に相当する区間に設定すれば、同様の結果が得られる。さらに、入力電流と入力電圧の位相差から、入力電流が進み位相か遅れ位相かを判断して、進み位相の場合は第1前導通区間A1及び第2前導通区間A2を選択し、遅れ位相の場合は第1後導通区間B1及び第2後導通区間B2を選択してもよい。   As an example, the case where the input current is in the leading phase has been described, but even when the input current is in the lagging phase, the first post-conduction section B1 and the second post-conduction section B2 are sections corresponding to 0 degree <electrical angle θ ≦ 25 degrees. If set to, similar results are obtained. Further, it is determined from the phase difference between the input current and the input voltage whether the input current is the leading phase or the lagging phase, and in the case of the leading phase, the first pre-conduction section A1 and the second pre-conduction section A2 are selected, and the lag phase In this case, the first post-conduction section B1 and the second post-conduction section B2 may be selected.

なお、第2電力変換装置10は、出力電圧が所定値(例えばAC100V)となるように電力を発生させる。これによって、商用電源1の電圧が変動しても、無停電電源装置101からの出力電圧は安定化される。   In addition, the 2nd power converter device 10 produces | generates electric power so that an output voltage may become predetermined value (for example, AC100V). Thereby, even if the voltage of the commercial power supply 1 fluctuates, the output voltage from the uninterruptible power supply 101 is stabilized.

一方、商用電源1が停電時すなわち許容電圧範囲を下回るときには、制御回路4は、入力電圧が異常であると判断して切換スイッチ3を遮断させる。これによって、商用電源1からの入力電力が停止する。また、制御回路4は、第1電力変換器7および第2電力変換器10をバックアップ動作させる。つまり、第1電力変換器7、第2電力変換器10をインバータ動作させて商用電源1に代わって所定電圧の交流電力を生成し、バッテリー11に蓄えられたエネルギーを負荷2に供給する。   On the other hand, when the commercial power source 1 is out of power, that is, below the allowable voltage range, the control circuit 4 determines that the input voltage is abnormal and shuts off the selector switch 3. As a result, the input power from the commercial power source 1 is stopped. Further, the control circuit 4 causes the first power converter 7 and the second power converter 10 to perform a backup operation. That is, the first power converter 7 and the second power converter 10 are operated as inverters to generate AC power having a predetermined voltage in place of the commercial power supply 1, and the energy stored in the battery 11 is supplied to the load 2.

続いて、電圧波形の期間ごとに説明する。例えば、図2(a)における電圧波形の正極性の中期(25度<位相<155度)で停電が発生し、入力電圧が0Vに低下した場合、第1スイッチング素子3cが導通するので、電流波形は欠落することなく流れることができる。また、第2スイッチング素子3dは導通しないので、第2ダイオード素子3bに印加されるのは逆電圧だから導通せず、第1電力変換器7が発生する電力は入力端14側に流れ出ることはない。したがって、第1電力変換器7が発生する電力は、出力電圧が低下することがない。図2(a)における電圧波形の負極性の中期(205度<位相<335度)で停電が発生した場合も同様である。   Next, description will be made for each period of the voltage waveform. For example, if a power failure occurs in the positive phase of the voltage waveform in FIG. 2A (25 degrees <phase <155 degrees) and the input voltage drops to 0 V, the first switching element 3c becomes conductive, The waveform can flow without missing. Further, since the second switching element 3d does not conduct, it is not conducted because the voltage applied to the second diode element 3b is a reverse voltage, and the power generated by the first power converter 7 does not flow to the input end 14 side. . Therefore, the power generated by the first power converter 7 does not decrease the output voltage. The same applies to a case where a power failure occurs in the negative phase of the voltage waveform in FIG. 2A (205 degrees <phase <335 degrees).

例えば、図2(a)における電圧波形の正極性の初期(0度<位相≦25度)で停電が発生し、入力電圧が0Vに低下した場合、第1スイッチング素子3cが導通するので、電流波形は欠落することなく流れることができる。ところで、第1スイッチング素子3cに加えて第2スイッチング素子3dも導通するので、第1電力変換器7が発生する電力は、入力端14側に流れ出てしまい電圧が低下することになる。ここで、第2電力変換器10がその電圧低下による不足分を補償して電力を発生させる。よって、無停電電源装置101から出力される電力は電圧低下が抑制される。図2(a)における電圧波形の正極性の終期(155度≦位相<180度)、負極性の初期(180度<位相≦205度)、負極性の終期(335度≦位相<360度)で停電が発生した場合も同様である。   For example, when a power failure occurs at the initial positive polarity of the voltage waveform in FIG. 2A (0 degree <phase ≦ 25 degrees) and the input voltage drops to 0 V, the first switching element 3c becomes conductive. The waveform can flow without missing. By the way, since the 2nd switching element 3d conduct | electrically_connects in addition to the 1st switching element 3c, the electric power which the 1st power converter 7 generate | occur | produces flows out into the input terminal 14 side, and a voltage falls. Here, the second power converter 10 generates power by compensating for the shortage due to the voltage drop. Therefore, the voltage output from the uninterruptible power supply 101 is suppressed from decreasing. The positive polarity end of the voltage waveform in FIG. 2A (155 degrees ≦ phase <180 degrees), the negative polarity initial (180 degrees <phase ≦ 205 degrees), and the negative polarity end (335 degrees ≦ phase <360 degrees). The same applies when a power failure occurs.

実施の形態2.
図4は、本発明の実施の形態2における無停電電源装置の構成図である。図4において、無停電電源装置102は、第1前導通区間A1及び第2前導通区間A2、第1後導通区間B1及び第2後導通区間B2について、一方または両方を調整可能である調整器5を備えたことを特徴とする。それ以外は、実施の形態1と同様である。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 4 is a configuration diagram of the uninterruptible power supply according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 4, the uninterruptible power supply 102 can adjust one or both of the first pre-conduction section A1, the second pre-conduction section A2, the first post-conduction section B1, and the second post-conduction section B2. 5 is provided. The rest is the same as in the first embodiment.

この発明の実施の形態2では、制御回路4に接続された調整器5によって、負荷2に合わせて、第1前導通区間A1及び第2前導通区間A2、第1後導通区間B1及び第2後導通区間B2について、少なくとも一方を最小値に調整することができ、例えば、第1電力変換器7が力率改善機能を持たない場合でも、停電時出力電圧の低下がない区間を広くすることができる。   In the second embodiment of the present invention, the first pre-conduction section A1, the second pre-conduction section A2, the first post-conduction section B1, and the second are adjusted according to the load 2 by the regulator 5 connected to the control circuit 4. For the post-conduction section B2, at least one can be adjusted to a minimum value. For example, even when the first power converter 7 does not have a power factor improvement function, a section where the output voltage does not decrease during a power failure is widened. Can do.

一般的に無停電電源装置で対応している負荷の力率は、0.6≦力率≦1の範囲にあり、力率0.6に相当する電気角は55度である。よって、第1電力変換器7が力率改善機能を持たない場合には、第1前導通区間A1及び第2前導通区間A2、第1後導通区間B1及び第2後導通区間B2について、力率0.6すなわち電気角55度に相当する区間に調整することで、電流波形の欠落がなく使用することができる。さらに、図2(a)の電圧波形で、55度<位相<125度、235度<位相<305度で停電が発生した場合には、出力電圧が低下することがない。それ以外の位相(0度<位相≦55度、125度≦位相<180度、180度<位相≦235度、305≦位相<360度)では、第2電力変換器10が電圧を補うことにより出力電圧の低下を抑制する。第1電力変換器7に力率改善機能を持たせないことで、制御の簡易化、第1電力変換器7のロス低減が可能となり、低コスト化、高効率化が実現できる。   In general, the power factor of the load that is supported by the uninterruptible power supply is in the range of 0.6 ≦ power factor ≦ 1, and the electrical angle corresponding to the power factor of 0.6 is 55 degrees. Therefore, when the 1st power converter 7 does not have a power factor improvement function, about 1st front conduction section A1, 2nd front conduction section A2, 1st back conduction section B1, and 2nd back conduction section B2, By adjusting to a section corresponding to a rate of 0.6, that is, an electrical angle of 55 degrees, the current waveform can be used without being lost. Furthermore, in the case of the voltage waveform of FIG. 2A, when a power failure occurs at 55 degrees <phase <125 degrees, 235 degrees <phase <305 degrees, the output voltage does not decrease. In other phases (0 degrees <phase ≦ 55 degrees, 125 degrees ≦ phase <180 degrees, 180 degrees <phase ≦ 235 degrees, 305 ≦ phase <360 degrees), the second power converter 10 compensates for the voltage. Reduces output voltage drop. By not providing the first power converter 7 with the power factor improving function, it is possible to simplify the control and reduce the loss of the first power converter 7, thereby realizing cost reduction and high efficiency.

実施の形態3.
図5は、本発明の実施の形態3における無停電電源装置の構成図である。図5において、無停電電源装置103は、入力端14と切換スイッチ3との間に、入力端14に入力される交流電力の入力電流を検出する電流検出器を備えるものである。電流検出器は変流器8と電流検出回路9とを有し、変流器8が入力電流を測定し、変流器8の信号は電流検出回路9を介して、制御回路4に入力される。それ以外は、実施の形態2と同様である。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 5 is a configuration diagram of the uninterruptible power supply according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 5, the uninterruptible power supply 103 includes a current detector that detects an input current of AC power input to the input terminal 14 between the input terminal 14 and the changeover switch 3. The current detector includes a current transformer 8 and a current detection circuit 9. The current transformer 8 measures an input current, and a signal from the current transformer 8 is input to the control circuit 4 via the current detection circuit 9. The The rest is the same as in the second embodiment.

制御回路4は、変流器8と電流検出回路9による入力電流の検出結果に基づいて、第1前導電区間A1及び第2前導電区間A2、第1後導電区間B1及び第2後導電区間B2について、随時調整するように調整器5を制御することで、停電発生時の第2電力変換器10の扱う電圧、電力を小さくでき、低コスト化が図れる。   Based on the detection result of the input current by the current transformer 8 and the current detection circuit 9, the control circuit 4 performs the first front conductive section A1, the second front conductive section A2, the first rear conductive section B1, and the second rear conductive section. By controlling the adjuster 5 so as to adjust B2 as needed, the voltage and power handled by the second power converter 10 when a power failure occurs can be reduced, and the cost can be reduced.

なお、変流器8と電流検出回路9による入力電流の検出結果に基づいて、力率改善制御を行ってもよい。その場合、第1前導電区間A1及び第2前導電区間A2、第1後導電区間B1及び第2後導電区間B2の調整範囲が小さくできるので、停電発生時の第2電力変換器10の扱う電圧、電力を一層小さくできる。   The power factor improvement control may be performed based on the detection result of the input current by the current transformer 8 and the current detection circuit 9. In that case, the adjustment range of the first pre-conducting section A1, the second pre-conducting section A2, the first post-conducting section B1, and the second post-conducting section B2 can be reduced, so that the second power converter 10 handles when a power failure occurs. Voltage and power can be further reduced.

実施の形態1における無停電電源装置の構成図である。It is a block diagram of the uninterruptible power supply in Embodiment 1. 実施の形態1における切換スイッチのゲート信号制御の図である。FIG. 3 is a diagram of gate signal control of a changeover switch in the first embodiment. 実施の形態1における力率がずれた場合の入力電流と入力電圧の位相差を示した図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a phase difference between an input current and an input voltage when the power factor is shifted in the first embodiment. 実施の形態2における無停電電源装置の構成図である。It is a block diagram of the uninterruptible power supply in Embodiment 2. 実施の形態3における無停電電源装置の構成図である。It is a block diagram of the uninterruptible power supply in Embodiment 3.

符号の説明Explanation of symbols

101〜103 無停電電源装置、1 商用電源、2 負荷、3 切換スイッチ、3a〜3b ダイオード素子、3c〜3d スイッチング素子、4 制御回路、5 調整器、6 入力電圧検出回路、7 第1電力変換器、8 変流器、9 電流検出回路、10 第2電力変換器、11 バッテリー、12 充電昇圧回路、13 リアクトル、14 入力端、15 出力端。   101 to 103 uninterruptible power supply, 1 commercial power supply, 2 load, 3 changeover switch, 3a to 3b diode element, 3c to 3d switching element, 4 control circuit, 5 regulator, 6 input voltage detection circuit, 7 first power conversion 8 Current transformer 9 Current detection circuit 10 Second power converter 11 Battery 12 Charge booster circuit 13 Reactor 14 Input end 15 Output end

Claims (5)

商用電源からの入力電力を負荷に供給すると共に、前記商用電源の停電時にはバッテリーの直流電力を交流電力に変換して前記負荷に交流電力として供給する無停電電源装置において、
当該無停電電源装置の入力端に入力される交流電力の入力電圧を検出する電圧検出回路と、前記商用電源の正常時には前記入力電圧と同極性の電流を流す切換スイッチと、前記商用電源に対して並列で前記切換スイッチの出力端に接続された第1電力変換器と、この第1電力変換器から出力された直流電力を前記商用電源の正常時には前記バッテリーに充電し、前記商用電源の停電時には前記バッテリーの直流電力を昇圧して前記第1電力変換器に供給する充電昇圧回路と、前記商用電源に対して直列で前記切換スイッチの出力端に接続された第2電力変換器と、前記電圧検出回路での検出結果に基づいて前記切換スイッチ、前記第1電力変換器および前記第2電力変換器を制御する制御回路とを備え、
前記切換スイッチは、第1ダイオード素子と第1スイッチング素子とが逆並列に接続されている第1並列回路と、第2ダイオード素子と第2スイッチング素子とが逆並列に接続されている第2並列回路とを有し、前記第1並列回路と前記第2並列回路とは直列かつ逆方向に接続されているものであり、
前記制御回路は、前記第1スイッチング素子に対して当該第1スイッチング素子が対応する前記入力電圧の極性の第1半サイクル区間に第1前導通区間を加えた区間で導通させると共に、前記第2スイッチング素子に対して当該第2スイッチング素子が対応する前記入力電圧の極性の第2半サイクル区間に第2前導通区間を加えた区間で導通させるか、または、前記第1スイッチング素子に対して当該第1スイッチング素子が対応する前記入力電圧の極性の第1半サイクル区間に第1後導通区間を加えた区間で導通させると共に、前記第2スイッチング素子に対して当該第2スイッチング素子が対応する前記入力電圧の極性の第2半サイクル区間に第2後導通区間を加えた区間で導通させるように、前記切換スイッチを制御することを特徴とする無停電電源装置。
In the uninterruptible power supply that supplies the input power from the commercial power source to the load, and converts the DC power of the battery into AC power at the time of a power failure of the commercial power source and supplies the load to the load as AC power,
A voltage detection circuit for detecting an input voltage of AC power input to an input terminal of the uninterruptible power supply, a changeover switch for flowing a current having the same polarity as the input voltage when the commercial power supply is normal, and the commercial power supply In parallel, the first power converter connected to the output terminal of the changeover switch and the DC power output from the first power converter are charged to the battery when the commercial power is normal, and the commercial power Sometimes a charge booster circuit that boosts the DC power of the battery and supplies it to the first power converter, a second power converter connected in series to the commercial power supply to the output terminal of the changeover switch, A control circuit that controls the changeover switch, the first power converter, and the second power converter based on a detection result in a voltage detection circuit;
The changeover switch includes a first parallel circuit in which a first diode element and a first switching element are connected in antiparallel, and a second parallel in which a second diode element and a second switching element are connected in antiparallel. A first parallel circuit and the second parallel circuit are connected in series and in opposite directions,
The control circuit conducts the first switching element in a section obtained by adding a first previous conduction section to a first half cycle section of the polarity of the input voltage corresponding to the first switching element, and the second switching element. The switching element is made conductive in a section obtained by adding a second pre-conduction section to the second half cycle section of the polarity of the input voltage corresponding to the second switching element, or the switching element is connected to the first switching element The first switching element is conducted in a section obtained by adding a first post-conduction section to the first half cycle section of the polarity of the input voltage corresponding to the first switching element, and the second switching element corresponds to the second switching element. The changeover switch is controlled to conduct in a section obtained by adding a second post-conduction section to the second half-cycle section of the polarity of the input voltage. Uninterruptible power supply that.
前記制御回路に接続された調整器を備え、この調整器は、前記第1前導通区間及び前記第2前導通区間または前記第1後導通区間及び前記第2後導通区間を調整可能であることを特徴とする請求項1記載の無停電電源装置。   And a regulator connected to the control circuit, the regulator being capable of adjusting the first pre-conduction section and the second pre-conduction section or the first post-conduction section and the second post-conduction section. The uninterruptible power supply according to claim 1. 当該無停電電源装置の前記入力端に入力される交流電力の入力電流を検出する電流検出器を備え、前記制御回路は、前記電流検出器の検出結果に基づいて、前記第1前導通区間及び前記第2前導通区間または前記第1後導通区間及び前記第2後導通区間を調整するように前記調整器を制御することを特徴とする請求項2記載の無停電電源装置。   A current detector for detecting an input current of AC power input to the input terminal of the uninterruptible power supply, and the control circuit, based on a detection result of the current detector, The uninterruptible power supply according to claim 2, wherein the regulator is controlled to adjust the second pre-conduction section or the first post-conduction section and the second post-conduction section. 前記第1前導通区間及び前記第2前導通区間または前記第1後導通区間及び前記第2後導通区間は、電気角が0度より大きく55度以下に相当する区間であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の無停電電源装置。   The first pre-conducting section and the second pre-conducting section or the first post-conducting section and the second post-conducting section are sections corresponding to an electrical angle greater than 0 degree and 55 degrees or less. The uninterruptible power supply according to claim 1 or 2. 前記第2電力変換器は、前記第1前導通区間及び前記第2前導通区間または前記第1後導通区間及び前記第2後導通区間において、前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子が同時に導通することに伴う出力電圧低下を補償して交流電力を出力することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の無停電電源装置。   In the second power converter, in the first pre-conduction section and the second pre-conduction section or in the first post-conduction section and the second post-conduction section, the first switching element and the second switching element are simultaneously The uninterruptible power supply according to any one of claims 1 to 3, wherein AC power is output by compensating for a decrease in output voltage caused by conduction.
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