JP2016163502A - Power supply device and uninterruptible power supply system using the same - Google Patents

Power supply device and uninterruptible power supply system using the same Download PDF

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尊衛 嶋田
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史一 高橋
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史一 高橋
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輝三彰 谷口
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power supply device and an uninterruptible power supply system using the same which can stably continue a commercial power supply mode even when distortion of a voltage waveform of an AC power source is large, quickly start a battery power supply mode if the AC power source is electrically disconnected, and also involve low cost.SOLUTION: A power supply device 1 includes an inverter part 9 for converting a voltage Vu of an internal AC line inputted from an AC power source 6 into current and outputting the current to a battery 4, a relay 5, and a control part 50 for controlling them. An AC side of the inverter part 9 is connected to the AC power source 6 through the relay 5 and a breaker 8, and also connected to a load 7. When electrical connection between the internal AC line and the AC power source 6 is disconnected, the inverter part 9 inverts the polarity of the voltage Vu of the internal AC line.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、直流と交流の間で電力変換する電源装置及び当該電源装置を用いた無停電電源システムに関する。   The present invention relates to a power supply device that converts power between direct current and alternating current and an uninterruptible power supply system using the power supply device.

近年、地球環境保全への意識の高まりから、バッテリや太陽電池、燃料電池などの直流電源を備えたシステムが開発されている。これらのシステムにおいては、直流電力を交流電力に変換して負荷や商用電源に供給する電源装置が必要になる。また、商用電源が停電してもバッテリを用いて負荷に給電を続ける場合には、バッテリを備えた無停電電源システムが必要である。   In recent years, a system equipped with a DC power source such as a battery, a solar cell, or a fuel cell has been developed due to an increase in awareness of global environmental conservation. In these systems, a power supply device that converts DC power into AC power and supplies it to a load or a commercial power supply is required. In addition, an uninterruptible power supply system equipped with a battery is required when power is continuously supplied to a load using a battery even if a commercial power supply fails.

特許文献１には、インバータと充電・昇圧回路を介して、交流電源の健全時にバッテリを充電し、停電等のバックアップ運転時にバッテリから負荷に給電する無停電電源装置が開示されている。この無停電電源装置では、交流電源とインバータとの間にメカニカルスイッチと半導体スイッチが直列に挿入され、交流電源の電圧波形と目標波形との差が広がって電圧変動を検出すると、半導体スイッチをオフしてインバータから負荷に給電を開始する。このとき、交流電源の電圧極性急変を検出した場合には、インバータを停止するとともに、半導体スイッチをオンにする。これにより、半導体スイッチに印加される電圧を抑制し、半導体スイッチの耐圧を低減して高効率化することを目的としている。   Patent Document 1 discloses an uninterruptible power supply that charges a battery through an inverter and a charging / boosting circuit when the AC power is healthy and supplies power from the battery to a load during backup operation such as a power failure. In this uninterruptible power supply, a mechanical switch and a semiconductor switch are inserted in series between the AC power supply and the inverter. When the difference between the AC power supply voltage waveform and the target waveform widens and a voltage fluctuation is detected, the semiconductor switch is turned off. Then, power supply from the inverter to the load is started. At this time, when a sudden change in voltage polarity of the AC power supply is detected, the inverter is stopped and the semiconductor switch is turned on. Accordingly, an object of the present invention is to suppress the voltage applied to the semiconductor switch and reduce the breakdown voltage of the semiconductor switch to increase efficiency.

特許文献２には、交流電源からバッテリを充電する充電器と、バッテリから負荷に給電するインバータを備えた無停電電源装置が開示されている。この無停電電源装置は、電源電圧を全波整流した電圧波形が設定電圧値を下回っている時間が、設定時間を超えた場合に停電と判断する。これにより、交流電源の電圧波形が不安定な場合おいても、誤検出を抑えて安定して停電検出することを目的としている。   Patent Document 2 discloses an uninterruptible power supply device including a charger that charges a battery from an AC power source and an inverter that feeds power from the battery to a load. This uninterruptible power supply determines that a power failure occurs when the time during which the voltage waveform obtained by full-wave rectification of the power supply voltage is below the set voltage value exceeds the set time. Accordingly, even when the voltage waveform of the AC power supply is unstable, the object is to stably detect a power failure while suppressing erroneous detection.

特開２００９−２５４１０２号公報JP 2009-254102 A 特開２００１−０１３１７５号公報JP 2001-013175 A

特許文献１の無停電電源装置では、メカニカルスイッチより高速な半導体スイッチを併用することにより交流電源を高速に切り離すことが可能であり、交流電源の一瞬の電圧変動を検出した場合にもインバータを即座に動作させ、電圧変動が少ない交流電圧を負荷に給電できる。しかしながらこの方法では、交流電源の電圧波形の歪みが大きい場合には、交流電源から負荷に給電する商用給電モードを安定して継続することは難しい。また、半導体スイッチを併用することによる電力損失やコストアップも発生しやすい。   In the uninterruptible power supply of Patent Document 1, it is possible to disconnect the AC power supply at high speed by using a semiconductor switch that is faster than the mechanical switch, and even when an instantaneous voltage fluctuation of the AC power supply is detected, the inverter is immediately turned on. The AC voltage can be supplied to the load with little voltage fluctuation. However, with this method, when the distortion of the voltage waveform of the AC power supply is large, it is difficult to stably continue the commercial power supply mode in which power is supplied from the AC power supply to the load. In addition, power loss and cost increase are likely to occur due to the combined use of semiconductor switches.

一方、特許文献２では、全波整流波形を用いた停電検出方法により、交流電源の電圧波形の歪みが大きい場合においても商用給電モードを安定して継続しやすい。しかしながらこの無停電電源装置では、インバータとは別に充電器を備えており、低コスト化が難しい要因になる。   On the other hand, in Patent Document 2, the power supply detection method using the full-wave rectified waveform makes it easy to continue the commercial power supply mode stably even when the distortion of the voltage waveform of the AC power supply is large. However, this uninterruptible power supply device includes a charger in addition to the inverter, which makes it difficult to reduce costs.

本発明の目的は、交流電源の電圧波形の歪みが大きい場合においても商用給電モードを安定して継続でき、また交流電源が電気的に切り離された場合には速やかにバッテリ給電モードを開始し、かつ低コストな電源装置およびこれを用いた無停電電源システムを提供することである。   The object of the present invention is to stably continue the commercial power supply mode even when the distortion of the voltage waveform of the AC power supply is large, and to quickly start the battery power supply mode when the AC power supply is electrically disconnected, A low-cost power supply device and an uninterruptible power supply system using the power supply device are also provided.

前記目的を達成するために本発明の電源装置は、直流のバッテリに蓄電された電力を交流の負荷に給電する電源装置であって、交流電源から内部交流ラインに入力した交流電圧を直流電圧に変換し、前記バッテリに出力するインバータ部と、前記インバータ部を構成するスイッチング素子の駆動を制御する制御部と、を備え、前記インバータ部は、前記内部交流ラインと前記交流電源との電気的接続が切り離されたときに、前記内部交流ラインの交流電圧極性を反転させることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a power supply apparatus according to the present invention is a power supply apparatus that supplies power stored in a DC battery to an AC load, and converts an AC voltage input from an AC power supply to an internal AC line into a DC voltage. An inverter unit that converts and outputs to the battery; and a control unit that controls driving of a switching element that constitutes the inverter unit, wherein the inverter unit is electrically connected to the internal AC line and the AC power source. When the is disconnected, the AC voltage polarity of the internal AC line is inverted.

本発明によれば、交流電源の電圧波形の歪みが大きい場合においても商用給電モードを安定して継続でき、また交流電源が電気的に切り離された場合には速やかにバッテリ給電モードを開始し、かつ低コストな電源装置およびこれを用いた無停電電源システムを提供することができる。   According to the present invention, the commercial power supply mode can be stably continued even when the distortion of the voltage waveform of the AC power supply is large, and when the AC power supply is electrically disconnected, the battery power supply mode is immediately started, A low-cost power supply device and an uninterruptible power supply system using the same can be provided.

実施例１の電源装置１とこれを採用した無停電電源システム１００の概略構成図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic block diagram of the power supply device 1 of Example 1, and the uninterruptible power supply system 100 which employ | adopted this. 実施例１の停電検知ブロック図である。It is a power failure detection block diagram of Example 1. 交流電源６との電気的接続が切り離されたときの停電検知動作を説明する図である。It is a figure explaining the power failure detection operation when electrical connection with AC power supply 6 is cut off. 交流電源６が停電したときの停電検知動作を説明する図である。It is a figure explaining the power failure detection operation when AC power supply 6 carries out a power failure. 実施例２の電源装置１ａとこれを採用した無停電電源システム１００ａの回路構成図である。It is a circuit block diagram of the power supply device 1a of Example 2, and the uninterruptible power supply system 100a which employ | adopted this. 実施例３の電源装置１ｂとこれを採用した無停電電源システム１００ｂの回路構成図である。It is a circuit block diagram of the power supply device 1b of Example 3, and the uninterruptible power supply system 100b which employ | adopted this.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１は、本実施形態の電源装置１とこれを採用した無停電電源システム１００の電源システムの概略構成図である。電源装置１は、リレー５と、インバータ部９と、制御部５０と、を備える。インバータ部９は、双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ２と、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ３と、を備える。制御部５０は、双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ２及び双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ３が備えたスイッチング素子およびリレー５を制御する。無停電電源システム１００は、電源装置１とバッテリ４とを備えている。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a power supply system 1 of the present embodiment and a power supply system of an uninterruptible power supply system 100 employing the same. The power supply device 1 includes a relay 5, an inverter unit 9, and a control unit 50. The inverter unit 9 includes a bidirectional AC-DC converter 2 and a bidirectional DC-DC converter 3. The control unit 50 controls the switching element and the relay 5 provided in the bidirectional AC-DC converter 2 and the bidirectional DC-DC converter 3. The uninterruptible power supply system 100 includes a power supply device 1 and a battery 4.

双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ２の交流側は、リレー５とブレーカ８とを介して交流電源６に接続されるとともに、負荷７に接続されている。同図において、Ｖｓは交流電源６の電圧を示し、Ｖｕは交流電源６から入力した内部交流ラインの電圧を示している。双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ２の直流側は、直流のリンク電圧Ｖｌｉｎｋに接続されている。双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ３は、リンク電圧Ｖｌｉｎｋとバッテリ４との間に接続されている。このような構成により、バッテリ４の充放電を行う。なお、バッテリ４の電圧変化範囲を双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ２の直流側電圧範囲内として、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ３を省略してもよい。   The AC side of the bidirectional AC-DC converter 2 is connected to an AC power source 6 through a relay 5 and a breaker 8 and is connected to a load 7. In the figure, Vs indicates the voltage of the AC power supply 6, and Vu indicates the voltage of the internal AC line input from the AC power supply 6. The direct current side of the bidirectional AC-DC converter 2 is connected to a direct current link voltage Vlink. The bidirectional DC-DC converter 3 is connected between the link voltage Vlink and the battery 4. With such a configuration, the battery 4 is charged and discharged. The voltage change range of the battery 4 may be within the DC voltage range of the bidirectional AC-DC converter 2 and the bidirectional DC-DC converter 3 may be omitted.

この電源装置１は、交流電源６が健全でブレーカ８がオンしている平常時には、商用給電モードで動作する。商用給電モードでは、リレー５をオンし、交流電源６から負荷７に給電される。そして、双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ２は、入力された交流電源６の電力を変換してリンク電圧Ｖｌｉｎｋを出力する。双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ３は、入力されたリンク電圧Ｖｌｉｎｋを変換してバッテリ４を充電する。この商用給電モードでは、交流電源６から負荷７へ電力変換回路を介さずに給電するため、電力損失が少なく効率が高い。このとき双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ２は、交流電源６からの入力電流を正弦波状に制御して力率を高めるため、力率改善制御を実施している。   The power supply device 1 operates in the commercial power supply mode during normal times when the AC power supply 6 is healthy and the breaker 8 is turned on. In the commercial power supply mode, the relay 5 is turned on and power is supplied from the AC power supply 6 to the load 7. The bidirectional AC-DC converter 2 converts the input power of the AC power supply 6 and outputs a link voltage Vlink. The bidirectional DC-DC converter 3 converts the input link voltage Vlink to charge the battery 4. In this commercial power supply mode, power is supplied from the AC power supply 6 to the load 7 without going through the power conversion circuit, so that there is little power loss and high efficiency. At this time, the bidirectional AC-DC converter 2 performs power factor correction control in order to increase the power factor by controlling the input current from the AC power source 6 in a sine wave shape.

交流電源６の停電時やブレーカ８をオフしたときには、電源装置１はバッテリ給電モードで動作する。バッテリ給電モードでは、リレー５をオフし、バッテリ４から負荷７に給電される。すなわち、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ３は、入力されたバッテリ４の放電電圧を変換してリンク電圧Ｖｌｉｎｋを出力し、双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ２は、入力されたリンク電圧Ｖｌｉｎｋを変換して負荷７に交流電力を供給する。これにより、交流電源６の停電時やブレーカ８をオフしたときにも負荷７への給電を継続する。   When the AC power supply 6 is interrupted or when the breaker 8 is turned off, the power supply device 1 operates in the battery power supply mode. In the battery power supply mode, the relay 5 is turned off and power is supplied from the battery 4 to the load 7. That is, the bidirectional DC-DC converter 3 converts the input discharge voltage of the battery 4 and outputs the link voltage Vlink, and the bidirectional AC-DC converter 2 converts the input link voltage Vlink to load 7 is supplied with AC power. Thereby, the power supply to the load 7 is continued even when the AC power supply 6 is interrupted or when the breaker 8 is turned off.

次に、図２および図３を用いてブレーカ８をオフしたときの停電検知動作を説明する。   Next, a power failure detection operation when the breaker 8 is turned off will be described with reference to FIGS. 2 and 3.

図２は、制御部５０が備えた停電検知ブロックを示している。制御部５０は、交流電源６から入力した内部交流ライン電圧Ｖｕに基づき、商用給電モードからバッテリ給電モードに移行すべきか否かを判定する。   FIG. 2 shows a power failure detection block provided in the control unit 50. The controller 50 determines whether or not to shift from the commercial power supply mode to the battery power supply mode based on the internal AC line voltage Vu input from the AC power supply 6.

まず、逆電圧マスク処理５１において、交流電源６の位相ｐｈを参照して交流電源６が正の半周期か負の半周期かを判断する。そして、内部交流ライン電圧Ｖｕに対して逆電圧マスク処理を実施し、逆電圧マスク処理結果Ｖｕｚを出力する。   First, in the reverse voltage mask process 51, it is determined whether the AC power supply 6 is a positive half cycle or a negative half cycle by referring to the phase ph of the AC power supply 6. Then, reverse voltage mask processing is performed on the internal AC line voltage Vu, and a reverse voltage mask processing result Vuz is output.

具体的に本実施例においては、逆電圧マスク処理結果Ｖｕｚは次の通りである。交流電源６が正の半周期のときに内部交流ライン電圧Ｖｕが負の場合は、逆電圧マスク処理結果Ｖｕｚは、所定値（本実施例ではゼロ）が出力される。また、交流電源６が負の半周期のときに内部交流ライン電圧Ｖｕが正の場合も、逆電圧マスク処理結果Ｖｕｚは、所定値（本実施例ではゼロ）が出力される。そして、交流電源６が正の半周期のときに内部交流ライン電圧Ｖｕが正の場合、若しくは交流電源６が負の半周期のときに内部交流ライン電圧Ｖｕが負の場合は、逆電圧マスク処理結果Ｖｕｚは、内部交流ライン電圧Ｖｕが出力される。   Specifically, in this embodiment, the reverse voltage mask processing result Vuz is as follows. If the internal AC line voltage Vu is negative when the AC power supply 6 has a positive half cycle, the reverse voltage mask processing result Vuz is output as a predetermined value (zero in this embodiment). Even when the AC power supply 6 has a negative half cycle and the internal AC line voltage Vu is positive, the reverse voltage mask processing result Vuz outputs a predetermined value (zero in this embodiment). If the internal AC line voltage Vu is positive when the AC power supply 6 is in a positive half cycle, or if the internal AC line voltage Vu is negative when the AC power supply 6 is in a negative half cycle, a reverse voltage mask process is performed. As the result Vuz, the internal AC line voltage Vu is output.

このように、逆電圧マスク処理５１は、内部交流ライン電圧Ｖｕが本来と逆極性の場合には、交流電源６からの入力電圧を無視するようにしている。ここで、交流電源６の位相ｐｈは、内部交流ライン電圧ＶｕからＰＬＬ（位相同期ループ）等により生成すればよい。   As described above, the reverse voltage mask processing 51 ignores the input voltage from the AC power supply 6 when the internal AC line voltage Vu has the reverse polarity. Here, the phase ph of the AC power supply 6 may be generated from the internal AC line voltage Vu by a PLL (phase locked loop) or the like.

続いて、全波整流処理５２において、入力された逆電圧マスク処理結果Ｖｕｚの絶対値を取り、全波整流処理結果Ｖｕａを出力する。フィルタ処理５３においては、入力された全波整流処理結果Ｖｕａをフィルタリングし、フィルタ処理結果Ｖｕｆを出力する。停電判定処理５４においては、入力されたフィルタ処理結果Ｖｕｆをしきい値Ｖｔｈと比較する。そして、フィルタ処理結果Ｖｕｆがしきい値Ｖｔｈを下回ったときに停電判定処理結果Ｙを出力する。   Subsequently, in the full-wave rectification processing 52, the absolute value of the input reverse voltage mask processing result Vuz is taken, and the full-wave rectification processing result Vua is output. In the filter process 53, the input full-wave rectification process result Vua is filtered, and the filter process result Vuf is output. In the power failure determination process 54, the input filter process result Vuf is compared with the threshold value Vth. Then, when the filter processing result Vuf falls below the threshold value Vth, the power failure determination processing result Y is output.

図３は、ブレーカ８がオフしたときの停電検知動作の波形である。図３に示す波形は、図２に示した停電検知ブロックの各部波形を示している。Ｖｓは交流電源６の電圧を示し、期間ａ１、ａ３は交流電源６の正の半周期であり、期間ａ２、ａ４は交流電源６の負の半周期である。   FIG. 3 is a waveform of the power failure detection operation when the breaker 8 is turned off. The waveform shown in FIG. 3 shows the waveform of each part of the power failure detection block shown in FIG. Vs indicates the voltage of the AC power supply 6, periods a1 and a3 are positive half cycles of the AC power supply 6, and periods a2 and a4 are negative half cycles of the AC power supply 6.

図３において、時刻ｔ１にてブレーカ８がオフされると、通常の停電とは異なりインピーダンスが高くなるので、双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ２は、それまで実施していた力率改善制御により交流電源６と逆極性の電圧を交流側に出力する。リレー５はオン状態であるから、内部交流ライン電圧Ｖｕは極性が反転する。逆電圧マスク処理５１は逆極性の電圧をゼロとするため、逆電圧マスク処理結果Ｖｕｚはゼロになり、全波整流処理結果Ｖｕａもゼロになっている。このためフィルタ処理結果Ｖｕｆは時刻ｔ１以降低下していき、時刻ｔ２にてしきい値Ｖｔｈを下回ると、停電判定処理結果Ｙが出力されている。その後、電源装置１は、リレー５をオフしてバッテリ給電モードを開始する。   In FIG. 3, when the breaker 8 is turned off at time t <b> 1, the impedance is increased unlike a normal power failure. A voltage having a polarity opposite to that of 6 is output to the AC side. Since the relay 5 is in the ON state, the polarity of the internal AC line voltage Vu is reversed. Since the reverse voltage mask processing 51 sets the reverse polarity voltage to zero, the reverse voltage mask processing result Vuz is zero, and the full-wave rectification processing result Vua is also zero. For this reason, the filter processing result Vuf decreases after time t1, and when it falls below the threshold value Vth at time t2, a power failure determination processing result Y is output. Thereafter, the power supply device 1 turns off the relay 5 and starts the battery power supply mode.

もちろん、交流電源６から電源装置１までの間で電力線が断線した場合など、交流電源６と内部交流ライン電圧Ｖｕとが電気的に切り離された場合においても、電源装置１から交流電源６を見たインピーダンスが高くなる前述のブレーカ８をオフしたときと同様の停電検知動作を得ることができる。   Of course, even when the AC power supply 6 and the internal AC line voltage Vu are electrically disconnected, such as when the power line is disconnected from the AC power supply 6 to the power supply device 1, the AC power supply 6 is viewed from the power supply device 1. A power failure detection operation similar to that when the above-described breaker 8 with high impedance is turned off can be obtained.

図４は、交流電源６が停電したときの停電検知動作の波形である。期間ｂ１、ｂ３は交流電源６の正の半周期であり、期間ｂ２、ｂ４は交流電源６の負の半周期である。   FIG. 4 is a waveform of the power failure detection operation when the AC power source 6 is powered down. Periods b1 and b3 are positive half cycles of the AC power source 6, and periods b2 and b4 are negative half cycles of the AC power source 6.

交流電源６が停電した場合には、前述のブレーカ８をオフしたときや電力線が断線したときとは異なり、交流電源６との電気的接続が保たれたまま、交流電源６の電圧Ｖｓが低下する。このため内部交流ライン電圧Ｖｕは、交流電源６の電圧Ｖｓに従い低下する。   When the AC power supply 6 fails, the voltage Vs of the AC power supply 6 decreases while the electrical connection with the AC power supply 6 is maintained, unlike when the breaker 8 is turned off or the power line is disconnected. To do. For this reason, the internal AC line voltage Vu decreases according to the voltage Vs of the AC power supply 6.

時刻ｔ３にて交流電源６が停電（ここでは電圧１００％低下）すると、内部交流ライン電圧Ｖｕ、逆電圧マスク処理結果Ｖｕｚ、全波整流処理結果Ｖｕａはゼロになる。このためフィルタ処理結果Ｖｕｆも低下していき、時刻ｔ４にてしきい値Ｖｔｈを下回ると、停電判定処理結果Ｙが出力されている。その後、電源装置１は、リレー５をオフしてバッテリ給電モードを開始する。   When the AC power supply 6 fails at time t3 (here, the voltage is reduced by 100%), the internal AC line voltage Vu, the reverse voltage mask processing result Vuz, and the full-wave rectification processing result Vua become zero. For this reason, the filter processing result Vuf also decreases, and when it falls below the threshold value Vth at time t4, the power failure determination processing result Y is output. Thereafter, the power supply device 1 turns off the relay 5 and starts the battery power supply mode.

このように本実施形態の電源装置１では、交流電源６との電気的接続が切り離されたときに、双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ２が内部交流ライン電圧Ｖｕの極性を反転させる。そして逆電圧マスク処理５１を用いた停電検知ブロックにより、内部交流ライン電圧、Ｖｕの交流電圧極性が反転したときにバッテリ給電モードを開始するようにした。これにより、交流電源６と電気的に切り離されたときの停電検知ブロックと、交流電源６が停電したときの停電検知ブロックとを共通化している。したがって、交流電源が電気的に切り離された場合や交流電源が停電した場合に、速やかにバッテリ給電モードを開始することができる。   Thus, in the power supply device 1 of this embodiment, when the electrical connection with the AC power supply 6 is disconnected, the bidirectional AC-DC converter 2 inverts the polarity of the internal AC line voltage Vu. The power failure detection block using the reverse voltage mask process 51 starts the battery power supply mode when the internal AC line voltage and the AC voltage polarity of Vu are reversed. Thereby, the power failure detection block when electrically disconnected from the AC power source 6 and the power failure detection block when the AC power source 6 fails are shared. Therefore, when the AC power supply is electrically disconnected or when the AC power supply fails, the battery power supply mode can be quickly started.

また、この電源装置１で採用している全波整流処理５２とフィルタ処理５３を用いた停電検知ブロックには、負荷への影響が少ない短時間の停電、電圧低下や電圧変動に対して商用給電モードを継続するようにしやすいという特徴がある。もちろん、フィルタ処理５３（ローパスフィルタ）の時定数を短くすれば、停電検知の感度を高めることが可能である。   Further, the power failure detection block using the full-wave rectification processing 52 and the filter processing 53 employed in the power supply device 1 is commercial power supply for short-time power failure, voltage drop and voltage fluctuation with little influence on the load. There is a feature that it is easy to continue the mode. Of course, if the time constant of the filter processing 53 (low-pass filter) is shortened, it is possible to increase the sensitivity of power failure detection.

また、交流電源６の電圧歪が大きい場合にも、停電検知せずに商用給電モードを継続するようにしやすいという特徴がある。例えば、交流電源６として矩形波状の電圧波形を出力するインバータ装置を用いて動作させることが可能である。   Further, even when the voltage distortion of the AC power supply 6 is large, the commercial power supply mode can be easily continued without detecting a power failure. For example, the AC power supply 6 can be operated using an inverter device that outputs a rectangular waveform voltage waveform.

なお、本実施例ではしきい値Ｖｔｈを一定としたが、交流電源６の停電発生時の位相による停電検知時間の変化を抑えるために、交流電源６の位相ｐｈを参照してしきい値Ｖｔｈを変化させるようにしてもよい。   Although the threshold value Vth is constant in the present embodiment, the threshold value Vth is referred to the phase ph of the AC power source 6 in order to suppress the change in the power failure detection time due to the phase when the AC power source 6 occurs. May be changed.

図５は、本発明の電源装置１ａとこれを採用した無停電電源システム１００ａの回路構成図である。この電源装置１ａは、リレー５ａと、双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ２ａと、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ３ａと、これらを制御する制御部５０ａと、を備える。双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ２ａは、交流側がリレー５ａ及びブレーカ８ａを介して交流電源６ａに接続される。双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ２ａは、直流側がリンク電圧Ｖｌｉｎｋに接続される。双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ３ａは、リンク電圧Ｖｌｉｎｋとバッテリ４ａとの間に接続される。   FIG. 5 is a circuit configuration diagram of the power supply device 1a of the present invention and an uninterruptible power supply system 100a employing the same. This power supply device 1a includes a relay 5a, a bidirectional AC-DC converter 2a, a bidirectional DC-DC converter 3a, and a control unit 50a for controlling them. The bidirectional AC-DC converter 2a is connected to the AC power source 6a through the relay 5a and the breaker 8a on the AC side. Bidirectional AC-DC converter 2a has a DC side connected to link voltage Vlink. Bidirectional DC-DC converter 3a is connected between link voltage Vlink and battery 4a.

交流電源６ａは単相３線式であり、１００Ｖ系を２系統と、２００Ｖ系を１系統とを供給可能である。なお、１００Ｖ系の電圧としては８５Ｖ〜１３２Ｖ程度が、２００Ｖ系の電圧としては１７０Ｖ〜２６５Ｖ程度の電圧が一般的に広く用いられている。   The AC power supply 6a is a single-phase three-wire system, and can supply two 100V systems and one 200V system. A voltage of about 85V to 132V is generally used as a 100V system voltage, and a voltage of about 170V to 265V is generally used as a 200V system voltage.

双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ２ａは、直流端子１４−１５間に接続される直流のリンク電圧Ｖｌｉｎｋと、交流端子１１〜１３間に接続される交流ラインとの間で電力を授受する。直流端子１４−１５間には、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ３ａを介してバッテリ４ａが接続されている。交流端子１１〜１３間には、リレー５ａ及びブレーカ８ａを介して交流電源６ａが接続されるとともに、負荷７ａが接続されている。   Bidirectional AC-DC converter 2a transfers power between a DC link voltage Vlink connected between DC terminals 14-15 and an AC line connected between AC terminals 11-13. A battery 4a is connected between the DC terminals 14-15 via a bidirectional DC-DC converter 3a. An AC power source 6a is connected between the AC terminals 11 to 13 via a relay 5a and a breaker 8a, and a load 7a is connected.

この双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ２ａは、第１〜第３のスイッチングレッグと、第１〜第２のコンデンサレッグと、を備えている。第１のスイッチングレッグは、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２をノードＮｄ１で直列接続した構成である。第２のスイッチングレッグは、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４をノードＮｄ２で直列接続した構成である。第３のスイッチングレッグは、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６をノードＮｄ５で直列接続した構成である。第１のコンデンサレッグは、コンデンサＣ１、Ｃ２をノードＮｄ３で直列接続した構成である。第２のコンデンサレッグは、コンデンサＣ３、Ｃ４をノードＮｄ４で直列接続した構成である。   The bidirectional AC-DC converter 2a includes first to third switching legs and first to second capacitor legs. The first switching leg has a configuration in which switching elements Q1 and Q2 are connected in series at a node Nd1. The second switching leg has a configuration in which switching elements Q3 and Q4 are connected in series at a node Nd2. The third switching leg has a configuration in which switching elements Q5 and Q6 are connected in series at a node Nd5. The first capacitor leg has a configuration in which capacitors C1 and C2 are connected in series at a node Nd3. The second capacitor leg has a configuration in which capacitors C3 and C4 are connected in series at a node Nd4.

これらの第１〜第３のスイッチングレッグと、第１のコンデンサレッグは並列に接続されている。第２のコンデンサレッグの一端（コンデンサＣ３）とノードＮｄ１との間には、インダクタＬ１が接続される。第２のコンデンサレッグの他端（コンデンサＣ４）とノードＮｄ２との間には、インダクタＬ２が接続される。ノードＮｄ３とノードＮｄ５との間には、インダクタＬ３が接続される。ノードＮｄ３とノードＮｄ４は接続されている。   The first to third switching legs and the first capacitor leg are connected in parallel. An inductor L1 is connected between one end of the second capacitor leg (capacitor C3) and the node Nd1. An inductor L2 is connected between the other end of the second capacitor leg (capacitor C4) and the node Nd2. An inductor L3 is connected between the node Nd3 and the node Nd5. Nodes Nd3 and Nd4 are connected.

スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６には、それぞれダイオードＤ１〜Ｄ６が逆並列接続されている。ここで、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６としてＭＯＳＦＥＴを用いた場合は、ダイオードＤ１〜Ｄ６としてＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードを利用できる場合がある。   Diodes D1 to D6 are connected in reverse parallel to the switching elements Q1 to Q6, respectively. Here, when a MOSFET is used as the switching elements Q1 to Q6, a parasitic diode of the MOSFET may be used as the diodes D1 to D6.

第１のコンデンサレッグの両端間を直流端子１４−１５間とし、リンク電圧Ｖｌｉｎｋに接続されている。なお、本実施例では第１のコンデンサレッグの両端間にリンク電圧Ｖｌｉｎｋを接続しているが、コンデンサＣ１の両端間またはコンデンサＣ２の両端間にリンク電圧Ｖｌｉｎｋを接続することも可能である。   The both ends of the first capacitor leg are between the DC terminals 14-15 and are connected to the link voltage Vlink. In this embodiment, the link voltage Vlink is connected between both ends of the first capacitor leg. However, it is also possible to connect the link voltage Vlink between both ends of the capacitor C1 or between both ends of the capacitor C2.

インダクタＬ１とコンデンサＣ３との接続点を交流端子１１とし、インダクタＬ２とコンデンサＣ４との接続点を交流端子１２とし、コンデンサＣ３、Ｃ４の接続点を交流端子１３とする。交流端子１１−１３間すなわちコンデンサＣ３の両端間をａ相とし、交流端子１３−１２間すなわちコンデンサＣ４の両端間をｂ相とし、交流端子１１−１２間すなわち第２のコンデンサレッグの両端間をａｂ相とする。また、交流端子１３に対する交流端子１１の電圧をａ相電圧Ｖａと定義し、交流端子１２に対する交流端子１３の電圧をｂ相電圧Ｖｂと定義し、交流端子１２に対する交流端子１１の電圧をａｂ相電圧Ｖａｂと定義する。   A connection point between the inductor L1 and the capacitor C3 is an AC terminal 11, a connection point between the inductor L2 and the capacitor C4 is an AC terminal 12, and a connection point between the capacitors C3 and C4 is an AC terminal 13. Between the AC terminals 11-13, that is, between both ends of the capacitor C3 is a phase, between the AC terminals 13-12, that is, between both ends of the capacitor C4, is b phase, and between the AC terminals 11-12, that is, between both ends of the second capacitor leg. The ab phase is used. Further, the voltage of the AC terminal 11 with respect to the AC terminal 13 is defined as a phase voltage Va, the voltage of the AC terminal 13 with respect to the AC terminal 12 is defined as b phase voltage Vb, and the voltage of the AC terminal 11 with respect to the AC terminal 12 is defined as ab phase. It is defined as voltage Vab.

コンデンサＣ１、Ｃ２は、直流端子１４−１５間の電圧を分圧し、Ｎｄ３に直流端子１４−１５間の電圧の中間的な電圧を生成している。スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６、インダクタＬ３は、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６を制御することで、コンデンサＣ１、Ｃ２の電圧分担をバランスさせるものである。   The capacitors C1 and C2 divide the voltage between the DC terminals 14-15 and generate an intermediate voltage between the DC terminals 14-15 at Nd3. The switching elements Q5, Q6 and the inductor L3 balance the voltage sharing of the capacitors C1, C2 by controlling the switching elements Q5, Q6.

交流端子１１〜１３間に入力した交流電源６ａの電力を直流に変換してリンク電圧Ｖｌｉｎｋを出力するＡＣ−ＤＣ動作時には、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を制御してインダクタＬ１に電流を流し、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４を制御してインダクタＬ２に電流を流し、交流電源６ａから入力する電流を正弦波状に制御して力率が高くなるようにする。   At the time of AC-DC operation in which the power of the AC power source 6a input between the AC terminals 11 to 13 is converted into DC and outputs the link voltage Vlink, the switching elements Q1 and Q2 are controlled to pass current through the inductor L1, and the switching element Q3 and Q4 are controlled so that a current flows through the inductor L2, and the current input from the AC power supply 6a is controlled in a sine wave shape so that the power factor is increased.

直流端子１４−１５間に入力したリンク電圧Ｖｌｉｎｋを交流に変換して負荷７ａに供給するＤＣ−ＡＣ動作時には、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を制御してａ相電圧Ｖａを生成し、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４を制御してｂ相電圧Ｖｂを生成する。   At the time of DC-AC operation in which the link voltage Vlink input between the DC terminals 14-15 is converted into AC and supplied to the load 7a, the switching elements Q1, Q2 are controlled to generate the a-phase voltage Va, and the switching element Q3, The b-phase voltage Vb is generated by controlling Q4.

双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ３ａは、コンデンサＣ７、Ｃ８と、スイッチング回路１８ａ、１９ａと、巻線Ｎ１、Ｎ２を磁気結合するトランスＴ１と、インダクタＬ４（平滑インダクタ）とを備える。双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ３ａは、コンデンサＣ７の両端間に接続されたリンク電圧Ｖｌｉｎｋと、コンデンサＣ８の両端間に接続されたバッテリ４ａとの間で電力を授受する。   The bidirectional DC-DC converter 3a includes capacitors C7 and C8, switching circuits 18a and 19a, a transformer T1 that magnetically couples the windings N1 and N2, and an inductor L4 (smooth inductor). Bidirectional DC-DC converter 3a transfers power between link voltage Vlink connected across capacitor C7 and battery 4a connected across capacitor C8.

スイッチング回路１８ａは、スイッチング素子Ｈ１〜Ｈ４をフルブリッジ接続している。スイッチング素子Ｈ１、Ｈ２を直列接続した第４のスイッチングレッグと、スイッチング素子Ｈ３、Ｈ４を直列接続した第５のスイッチングレッグと、は並列接続される。第４のスイッチングレッグの両端間（直流端子間）には、コンデンサＣ７を接続される。スイッチング素子Ｈ１、Ｈ２の接続点とスイッチング素子Ｈ３、Ｈ４の接続点との間（交流端子間）には、巻線Ｎ１を接続している。   The switching circuit 18a connects the switching elements H1 to H4 with a full bridge. The fourth switching leg in which the switching elements H1 and H2 are connected in series and the fifth switching leg in which the switching elements H3 and H4 are connected in series are connected in parallel. A capacitor C7 is connected between both ends of the fourth switching leg (between the DC terminals). A winding N1 is connected between the connection point of the switching elements H1 and H2 and the connection point of the switching elements H3 and H4 (between AC terminals).

スイッチング回路１９ａは、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４をフルブリッジ接続している。スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２を直列接続した第６のスイッチングレッグと、スイッチング素子Ｓ３、Ｓ４を直列接続した第７のスイッチングレッグと、は並列接続される。第６のスイッチングレッグの両端間（直流端子間）には、インダクタＬ４とコンデンサＣ８とを直列接続される。スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２の接続点とスイッチング素子Ｓ３、Ｓ４の接続点との間（交流端子間）には、巻線Ｎ２を接続している。   The switching circuit 19a has a full bridge connection of the switching elements S1 to S4. The sixth switching leg in which the switching elements S1 and S2 are connected in series and the seventh switching leg in which the switching elements S3 and S4 are connected in series are connected in parallel. An inductor L4 and a capacitor C8 are connected in series between both ends (between DC terminals) of the sixth switching leg. A winding N2 is connected between the connection point of the switching elements S1 and S2 and the connection point of the switching elements S3 and S4 (between AC terminals).

スイッチング素子Ｈ１〜Ｈ４、Ｓ１〜Ｓ４には、それぞれダイオードＤＨ１〜ＤＨ４、ＤＳ１〜ＤＳ４が逆並列接続されている。ここで、スイッチング素子Ｈ１〜Ｈ４、Ｓ１〜Ｓ４としてＭＯＳＦＥＴを用いた場合は、ダイオードＤＨ１〜ＤＨ４、ＤＳ１〜ＤＳ４としてＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードを利用できる場合がある。   Diodes DH1 to DH4 and DS1 to DS4 are connected in reverse parallel to the switching elements H1 to H4 and S1 to S4, respectively. When MOSFETs are used as the switching elements H1 to H4 and S1 to S4, parasitic diodes of the MOSFETs may be used as the diodes DH1 to DH4 and DS1 to DS4.

リンク電圧Ｖｌｉｎｋからバッテリ４ａに給電する充電動作時には、スイッチング素子Ｈ１〜Ｈ４をスイッチング動作させ、巻線Ｎ１に電圧を印加する。巻線Ｎ２に生じた電圧は、スイッチング回路１９ａにより整流され、インダクタＬ４及びコンデンサＣ８により平滑された電流がバッテリ４ａに供給される。   During a charging operation in which power is supplied from the link voltage Vlink to the battery 4a, the switching elements H1 to H4 are switched to apply a voltage to the winding N1. The voltage generated in the winding N2 is rectified by the switching circuit 19a, and the current smoothed by the inductor L4 and the capacitor C8 is supplied to the battery 4a.

バッテリ４ａからリンク電圧Ｖｌｉｎｋに給電する放電動作時には、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４をスイッチング動作させ、インダクタＬ４に蓄積した電流を巻線Ｎ２に流す。巻線Ｎ１に誘導された電流は、スイッチング回路１８ａにより整流され、コンデンサＣ７により平滑された電圧がリンク電圧Ｖｌｉｎｋに供給される。   During the discharging operation in which the link voltage Vlink is supplied from the battery 4a, the switching elements S1 to S4 are switched, and the current accumulated in the inductor L4 is passed through the winding N2. The current induced in the winding N1 is rectified by the switching circuit 18a, and the voltage smoothed by the capacitor C7 is supplied to the link voltage Vlink.

本実施例の電源装置１ａは、バッテリ４ａと合わせて、交流電源６ａが停電したり、交流電源６ａからの電力線が断線したりしても、負荷７ａへの給電が途絶えないようバックアップする無停電電源システム１００ａを構成している。停電等が起きていない平常時にはリレー５ａをオン状態にして、交流電源６ａの電力を負荷７ａに供給するとともにバッテリ４ａを充電する商用給電モードで動作する。交流電源６の停電や断線等の異常時にはリレー５ａをオフし、バッテリ４ａから負荷７ａに給電してバックアップするバッテリ給電モードで動作する。交流電源６ａから入力した内部交流ラインａ相電圧Ｖｕ１及び内部交流ラインｂ相電圧Ｖｕ２に基づいて、実施例１と同様に停電や断線等の異常を検知すればよい。   The power supply device 1a of the present embodiment is backed up so that the power supply to the load 7a is not interrupted even if the AC power supply 6a is interrupted or the power line from the AC power supply 6a is disconnected together with the battery 4a. A power supply system 100a is configured. During normal times when no power failure or the like occurs, the relay 5a is turned on to supply power from the AC power supply 6a to the load 7a and operate in a commercial power supply mode in which the battery 4a is charged. When the AC power supply 6 is abnormal such as a power failure or disconnection, the relay 5a is turned off, and the battery 4a operates in a battery power supply mode in which power is supplied from the battery 4a to the load 7a for backup. Based on the internal AC line a-phase voltage Vu1 and the internal AC line b-phase voltage Vu2 input from the AC power supply 6a, an abnormality such as a power failure or disconnection may be detected as in the first embodiment.

図６は、本発明の電源装置１ｂとこれを採用した無停電電源システム１００ｂの回路構成図である。この電源装置１ｂは、リレー５ｂと、双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ２ｂと、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ３ｂとを備える。双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ２ｂは、交流側がリレー５ｂを介して交流電源６ｂに接続され、直流側がリンク電圧Ｖｌｉｎｋに接続される。双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ３ｂは、リンク電圧Ｖｌｉｎｋとバッテリ４ｂとの間に接続される。交流電源６ｂは、単相２線式である。   FIG. 6 is a circuit configuration diagram of the power supply device 1b of the present invention and an uninterruptible power supply system 100b employing the same. The power supply device 1b includes a relay 5b, a bidirectional AC-DC converter 2b, and a bidirectional DC-DC converter 3b. Bidirectional AC-DC converter 2b has an AC side connected to AC power supply 6b via relay 5b and a DC side connected to link voltage Vlink. Bidirectional DC-DC converter 3b is connected between link voltage Vlink and battery 4b. AC power supply 6b is a single-phase two-wire system.

双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ２ｂは、直流端子２４−２５間に接続される直流のリンク電圧Ｖｌｉｎｋと、交流端子２１−２２間に接続される交流ラインとの間で電力を授受する。直流端子２４−２５間には、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ３ｂを介してバッテリ４ｂが接続されている。交流端子２１−２２間には、リレー５ｂを介して交流電源６ｂが接続されるとともに、負荷７ｂが接続されている。   Bidirectional AC-DC converter 2b transfers power between a DC link voltage Vlink connected between DC terminals 24-25 and an AC line connected between AC terminals 21-22. A battery 4b is connected between the DC terminals 24-25 via a bidirectional DC-DC converter 3b. An AC power supply 6b is connected between the AC terminals 21-22 via a relay 5b, and a load 7b is connected.

この双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ２ｂは、第１〜第２のスイッチングレッグと、コンデンサＣ５、Ｃ６と、インダクタＬ５、Ｌ６と、を備える。第１のスイッチングレッグは、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２をノードＮｄ１で直列接続した構成である。第２のスイッチングレッグは、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４をノードＮｄ２で直列接続した構成である。コンデンサＣ５は、第１、第２のスイッチングレッグに並列接続される。インダクタＬ５、Ｌ６、及びコンデンサＣ６は、ノードＮｄ１−Ｎｄ２間に直列接続される。コンデンサＣ５の両端間を直流端子２４−２５間とし、リンク電圧Ｖｌｉｎｋに接続されている。また、コンデンサＣ６の両端間を交流端子２１−２２間とする。   This bidirectional AC-DC converter 2b includes first to second switching legs, capacitors C5 and C6, and inductors L5 and L6. The first switching leg has a configuration in which switching elements Q1 and Q2 are connected in series at a node Nd1. The second switching leg has a configuration in which switching elements Q3 and Q4 are connected in series at a node Nd2. The capacitor C5 is connected in parallel to the first and second switching legs. Inductors L5 and L6 and capacitor C6 are connected in series between nodes Nd1 and Nd2. Both ends of the capacitor C5 are between the DC terminals 24-25 and are connected to the link voltage Vlink. Further, the distance between both ends of the capacitor C6 is defined as between the AC terminals 21-22.

このように、本実施例の双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ２ｂは単相２線式のフルブリッジインバータとなっており、実施例２の双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ２ａと比べ、部品点数を削減できる。   Thus, the bidirectional AC-DC converter 2b of the present embodiment is a single-phase two-wire full-bridge inverter, and the number of parts can be reduced as compared with the bidirectional AC-DC converter 2a of the second embodiment.

双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ３ｂは、コンデンサＣ７、Ｃ８と、スイッチング回路１８ｂ、１９ｂと、巻線Ｎ３、Ｎ４を磁気結合するトランスＴ２と、共振インダクタＬｒ１、Ｌｒ２と、共振コンデンサＣｒ１、Ｃｒ２とを備える。双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ３ｂは、コンデンサＣ７の両端間に接続されたリンク電圧Ｖｌｉｎｋと、コンデンサＣ８の両端間に接続されたバッテリ４ｂとの間で電力を授受する。   The bidirectional DC-DC converter 3b includes capacitors C7 and C8, switching circuits 18b and 19b, a transformer T2 that magnetically couples the windings N3 and N4, resonance inductors Lr1 and Lr2, and resonance capacitors Cr1 and Cr2. . Bidirectional DC-DC converter 3b transfers power between link voltage Vlink connected across capacitor C7 and battery 4b connected across capacitor C8.

スイッチング回路１８ｂ、１９ｂの構成は、実施例２のスイッチング回路１８ａ、１９ａと比べ、インダクタＬ４が削減され、巻線Ｎ３と直列に共振インダクタＬｒ１と共振コンデンサＣｒ１が挿入され、巻線Ｎ４と直列に共振インダクタＬｒ２と共振コンデンサＣｒ２が挿入された点が異なる。   The configuration of the switching circuits 18b and 19b is such that the inductor L4 is reduced compared to the switching circuits 18a and 19a of the second embodiment, the resonant inductor Lr1 and the resonant capacitor Cr1 are inserted in series with the winding N3, and the series with the winding N4. The difference is that the resonant inductor Lr2 and the resonant capacitor Cr2 are inserted.

このように、本実施例の双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ３ｂは共振形コンバータとなっており、実施例２の双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ３ａと比べ、バッテリ４ｂの電圧が高い場合にも高い効率で充放電できる。   As described above, the bidirectional DC-DC converter 3b according to the present embodiment is a resonant converter, and has higher efficiency than the bidirectional DC-DC converter 3a according to the second embodiment even when the voltage of the battery 4b is high. Can charge and discharge.

本実施例においても、実施例２と同様に本発明の効果を得ることができる。   Also in the present embodiment, the effect of the present invention can be obtained as in the second embodiment.

１、１ａ、１ｂ…電源装置、
２、２ａ、２ｂ…双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ、
３、３ａ、３ｂ…双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ、
４、４ａ、４ｂ…バッテリ、
５、５ａ、５ｂ…リレー、
６、６ａ、６ｂ…交流電源、
７、７ａ、７ｂ…負荷、
８、８ａ…ブレーカ、
９…インバータ部、
１１〜１３、２１、２２…双方向ＡＣ−ＤＣコンバータの交流端子、
１４、１５、２４、２５…双方向ＡＣ−ＤＣコンバータの直流端子、
１８ａ、１８ｂ、１９ａ、１９ｂ…スイッチング回路、
５０…制御部、
５１…逆電圧マスク処理、
５２…全波整流処理、
５３…フィルタ処理、
５４…停電判定処理、
１００、１００ａ、１００ｂ…無停電電源システム、
Ｃ１〜Ｃ８…コンデンサ、
Ｃｒ１、Ｃｒ２…共振コンデンサ、
Ｄ１〜Ｄ６、ＤＨ１〜ＤＨ４、ＤＳ１〜ＤＳ４…ダイオード、
Ｌ１〜Ｌ６…インダクタ、
Ｌｒ１、Ｌｒ２…共振インダクタ、
Ｎ１〜Ｎ４…巻線、
Ｎｄ１〜Ｎｄ５…ノード
Ｑ１〜Ｑ６、Ｈ１〜Ｈ４、Ｓ１〜Ｓ４…スイッチング素子、
Ｔ１、Ｔ２…トランス、
Ｖｕ…内部交流ライン電圧、
Ｖｓ…交流電源６の電圧、
Ｖｌｉｎｋ…リンク電圧、 1, 1a, 1b ... power supply,
2, 2a, 2b ... bidirectional AC-DC converter,
3, 3a, 3b ... bidirectional DC-DC converter,
4, 4a, 4b ... battery,
5, 5a, 5b ... relay,
6, 6a, 6b ... AC power supply,
7, 7a, 7b ... load,
8, 8a ... Breaker,
9: Inverter part,
11-13, 21, 22 ... AC terminal of bidirectional AC-DC converter,
14, 15, 24, 25 ... DC terminals of bidirectional AC-DC converters,
18a, 18b, 19a, 19b ... switching circuit,
50 ... control unit,
51. Reverse voltage mask processing,
52. Full-wave rectification processing,
53 ... Filter processing,
54 ... Power failure determination processing,
100, 100a, 100b ... uninterruptible power supply system,
C1 to C8 ... capacitors,
Cr1, Cr2 ... resonant capacitors,
D1 to D6, DH1 to DH4, DS1 to DS4, diodes,
L1 to L6 ... inductors,
Lr1, Lr2 ... resonant inductor,
N1-N4 ... windings,
Nd1 to Nd5 ... nodes Q1 to Q6, H1 to H4, S1 to S4 ... switching elements,
T1, T2 ... Transformer,
Vu ... Internal AC line voltage,
Vs: voltage of the AC power source 6,
Vlink: Link voltage,

Claims (9)

直流のバッテリに蓄電された電力を交流の負荷に給電する電源装置であって、
交流電源から内部交流ラインに入力した交流電圧を直流電圧に変換し、前記バッテリに出力するインバータ部と、
前記インバータ部を構成するスイッチング素子の駆動を制御する制御部と、を備え、
前記インバータ部は、前記内部交流ラインと前記交流電源との電気的接続が切り離されたときに、前記内部交流ラインの交流電圧極性を反転させることを特徴とする電源装置。 A power supply device that supplies power stored in a direct current battery to an alternating current load,
An inverter that converts AC voltage input from the AC power source to the internal AC line to DC voltage and outputs the DC voltage to the battery;
A control unit for controlling the driving of the switching elements constituting the inverter unit,
The inverter unit reverses the AC voltage polarity of the internal AC line when the electrical connection between the internal AC line and the AC power source is disconnected. 請求項１に記載の電源装置であって、
前記交流電源と前記インバータ部との間に挿入されたリレーを備え、
前記制御部は、前記リレーをオンして前記交流電源から入力した電力を前記負荷に給電するとともに前記バッテリに充電する商用給電モードと、前記リレーをオフして前記バッテリの電力を前記負荷に給電するバッテリ給電モードと、を備えたことを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 1,
A relay inserted between the AC power source and the inverter unit;
The controller turns on the relay and feeds the power input from the AC power source to the load and charges the battery, and turns off the relay and feeds the battery power to the load. And a battery power supply mode. 請求項２に記載の電源装置であって、
前記制御部は、前記内部交流ラインの交流電圧極性が反転したときに、前記バッテリ給電モードを開始することを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 2,
The control unit starts the battery power supply mode when the AC voltage polarity of the internal AC line is inverted. 請求項２または３のいずれかに記載の電源装置であって、
前記制御部は、前記内部交流ラインの検出電圧値に基づいて前記バッテリ給電モードを開始するか否かを判定する停電検知ブロックを備え、
前記停電検知ブロックは、前記内部交流ラインの交流電圧極性が逆の場合には前記検出電圧値を所定値とする処理を備えたことを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 2, wherein
The control unit includes a power failure detection block that determines whether to start the battery power supply mode based on a detection voltage value of the internal AC line,
The power failure detection block includes a process of setting the detection voltage value to a predetermined value when the AC voltage polarity of the internal AC line is reversed. 請求項４に記載の電源装置であって、
前記停電検知ブロックは、前記検出電圧値の全波整流電圧のフィルタリング値がしきい値を下回った場合に前記バッテリ給電モードを開始することを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 4,
The power failure detection block starts the battery power supply mode when a filtering value of a full-wave rectified voltage of the detection voltage value falls below a threshold value. 請求項１から５のいずれかに記載の電源装置であって、
前記インバータ部は、双方向ＡＣ−ＤＣコンバータと双方向ＤＣ−ＤＣコンバータとを備えたことを特徴とする電源装置。 The power supply device according to any one of claims 1 to 5,
The inverter unit includes a bidirectional AC-DC converter and a bidirectional DC-DC converter. 請求項６に記載の電源装置であって、
前記双方向ＡＣ−ＤＣコンバータは、
第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子を直列接続した第１のスイッチングレッグと、
第３のスイッチング素子と第４のスイッチング素子を直列接続し、かつ前記第１のスイッチングレッグに並列接続した第２のスイッチングレッグと、
第１のコンデンサと第２のコンデンサを直列接続し、かつ前記第１のスイッチングレッグに並列接続した第１のコンデンサレッグと、
第３のコンデンサと第４のコンデンサを直列接続し、かつ前記第３、第４のコンデンサの接続点を前記第１、第２のコンデンサの接続点に接続された第２のコンデンサレッグと、
前記第１、第２のスイッチング素子の接続点と前記第２のコンデンサレッグの一端との間に接続された第１のインダクタと、
前記第３、第４のスイッチング素子の接続点と前記第２のコンデンサレッグの他端との間に接続された第２のインダクタと、を備え、
前記第１のコンデンサ若しくは前記第２のコンデンサ又は前記第１のコンデンサレッグの両端間から直流電力を入出力し、
前記第３のコンデンサの両端間若しくは前記第４のコンデンサの両端間又は前記第３のコンデンサ及び前記第４のコンデンサの両端間から交流電力を入出力することを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 6,
The bidirectional AC-DC converter includes:
A first switching leg in which a first switching element and a second switching element are connected in series;
A second switching leg in which a third switching element and a fourth switching element are connected in series and connected in parallel to the first switching leg;
A first capacitor leg having a first capacitor and a second capacitor connected in series and connected in parallel to the first switching leg;
A second capacitor leg in which a third capacitor and a fourth capacitor are connected in series, and a connection point of the third and fourth capacitors is connected to a connection point of the first and second capacitors;
A first inductor connected between a connection point of the first and second switching elements and one end of the second capacitor leg;
A second inductor connected between a connection point of the third and fourth switching elements and the other end of the second capacitor leg;
DC power is input / output from both ends of the first capacitor or the second capacitor or the first capacitor leg,
AC power is input and output between both ends of the third capacitor, between both ends of the fourth capacitor, or between both ends of the third capacitor and the fourth capacitor. 請求項７に記載の電源装置であって、
前記双方向ＡＣ−ＤＣコンバータは、
第５のスイッチング素子と第６のスイッチング素子を直列接続し、かつ前記第１のスイッチングレッグに並列接続した第３のスイッチングレッグと、
前記第５、第６のスイッチング素子の接続点と前記第１、第２のコンデンサの接続点との間に接続された第３のインダクタと、を備えたことを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 7,
The bidirectional AC-DC converter includes:
A third switching leg in which a fifth switching element and a sixth switching element are connected in series and connected in parallel to the first switching leg;
A power supply device comprising: a third inductor connected between a connection point of the fifth and sixth switching elements and a connection point of the first and second capacitors. 請求項１から８のいずれかに記載の電源装置と、
前記バッテリと、を備えた無停電電源システム。 A power supply device according to any one of claims 1 to 8,
An uninterruptible power supply system comprising the battery.
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