JP6714157B2 - Power supply device and power supply system using the same - Google Patents

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Description

この発明は電源装置および電源システムに関し、特に、交流電力を直流電力に変換する順変換器を備えた電源装置とそれを用いた電源システムに関する。 The present invention relates to a power supply device and a power supply system, and more particularly to a power supply device including a forward converter that converts AC power into DC power, and a power supply system using the power supply device.

たとえば特開2008−92734号公報(特許文献1)には、複数のスイッチング素子を含み、商用周波数の交流電力を直流電力に変換する順変換器と、商用周波数の正弦波信号と商用周波数よりも十分に高い周波数の三角波信号との比較結果に基づいて、複数のスイッチング素子を制御するための制御信号を生成する制御装置とを備えた電源装置が開示されている。複数のスイッチング素子の各々は、三角波信号の周波数に応じた値の周波数でオンおよびオフされる。 For example, Japanese Patent Laying-Open No. 2008-92734 (Patent Document 1) includes a plurality of switching elements, a forward converter that converts AC power of a commercial frequency into DC power, a sine wave signal of a commercial frequency, and a commercial frequency There is disclosed a power supply device including a control device that generates a control signal for controlling a plurality of switching elements based on a comparison result with a triangular wave signal having a sufficiently high frequency. Each of the plurality of switching elements is turned on and off at a frequency having a value according to the frequency of the triangular wave signal.

特開2008−92734号公報JP, 2008-92734, A

しかし、従来の電源装置では、スイッチング素子がオンおよびオフされる度にスイッチング損失が発生し、電源装置の効率が低下するという問題があった。 However, the conventional power supply device has a problem that switching loss occurs each time the switching element is turned on and off, and the efficiency of the power supply device is reduced.

それゆえに、この発明の主たる目的は、高効率の電源装置と、それを用いた電源システムとを提供することである。 Therefore, a main object of the present invention is to provide a highly efficient power supply device and a power supply system using the same.

この発明に係る電源装置は、複数のスイッチング素子を含み、商用周波数の交流電力を直流電力に変換する順変換器と、参照直流電圧と順変換器の出力直流電圧との偏差がなくなるように商用周波数の正弦波信号を出力する第1の制御部と、正弦波信号と商用周波数よりも高い周波数の三角波信号との高低を比較し、その比較結果に基づいて、複数のスイッチング素子を制御するための制御信号を生成する第2の制御部と、偏差をなくすことが可能な範囲内で三角波信号の周波数を下限値に調整する周波数調整部とを備えたものである。 The power supply device according to the present invention includes a plurality of switching elements, a forward converter that converts AC power of a commercial frequency into DC power, and a commercial converter that eliminates a deviation between a reference DC voltage and an output DC voltage of the converter. A first control unit that outputs a sine wave signal of a frequency is compared with a sine wave signal and a triangular wave signal of a frequency higher than the commercial frequency to control the switching elements based on the comparison result. And a frequency adjusting unit that adjusts the frequency of the triangular wave signal to the lower limit value within a range in which deviation can be eliminated.

この発明に係る電源装置では、参照直流電圧と順変換器の出力直流電圧との偏差をなくすことが可能な範囲内で三角波信号の周波数を下限値に調整するので、スイッチング素子のオンおよびオフの回数を下限値に調整することができる。したがって、スイッチング素子で発生するスイッチング損失を小さく抑えることができ、電源装置の効率を高めることができる。 In the power supply device according to the present invention, since the frequency of the triangular wave signal is adjusted to the lower limit value within the range in which the deviation between the reference DC voltage and the output DC voltage of the forward converter can be eliminated, the switching element is turned on and off. The number of times can be adjusted to the lower limit. Therefore, the switching loss generated in the switching element can be suppressed to be small, and the efficiency of the power supply device can be improved.

この発明の実施の形態1による安定化電源装置の構成を示す回路ブロック図である。It is a circuit block diagram which shows the structure of the stabilized power supply device by Embodiment 1 of this invention. 図1に示した安定化電源装置の要部を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing a main part of the stabilized power supply device shown in FIG. 1. 図1に示した制御装置のうちのコンバータの制御に関連する部分の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a portion related to control of a converter in the control device shown in FIG. 1. 図3に示したゲート制御回路の要部を示す回路ブロック図である。FIG. 4 is a circuit block diagram showing a main part of the gate control circuit shown in FIG. 3. 図4に示した電圧指令値、三角波信号、およびゲート信号の波形を例示するタイムチャートである。5 is a time chart illustrating the waveforms of the voltage command value, the triangular wave signal, and the gate signal shown in FIG. 4. 実施の形態1の変更例を示す回路ブロック図である。FIG. 7 is a circuit block diagram showing a modified example of the first embodiment. 実施の形態1の他の変更例を示す回路ブロック図である。FIG. 7 is a circuit block diagram showing another modification of the first embodiment. 実施の形態1のさらに他の変更例を示す回路ブロック図である。FIG. 9 is a circuit block diagram showing still another modification of the first embodiment. この発明の実施の形態2による無停電電源システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the uninterruptible power supply system by Embodiment 2 of this invention. 図9に示した無停電電源装置U1の構成を示す回路ブロック図である。It is a circuit block diagram which shows the structure of the uninterruptible power supply U1 shown in FIG. この発明の実施の形態3による無停電電源システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the uninterruptible power supply system by Embodiment 3 of this invention. 図11に示した無停電電源装置U0の構成を示す回路ブロック図である。It is a circuit block diagram which shows the structure of the uninterruptible power supply U0 shown in FIG.

[実施の形態1]
図1は、この発明の実施の形態1による安定化電源装置1の構成を示す回路ブロック図である。この安定化電源装置1は、商用交流電源15からの三相交流電力を直流電力に一旦変換し、その直流電力を安定化された三相交流電力に変換して負荷16に供給するものである。図1では、図面および説明の簡単化のため、三相(U相、V相、W相)のうちの一相(たとえばU相)に対応する部分の回路のみが示されている。
[Embodiment 1]
1 is a circuit block diagram showing a configuration of a stabilized power supply device 1 according to a first embodiment of the present invention. The stabilized power supply device 1 temporarily converts the three-phase AC power from the commercial AC power supply 15 into DC power, converts the DC power into stabilized three-phase AC power, and supplies it to the load 16. .. In FIG. 1, for simplification of the drawing and description, only a circuit of a portion corresponding to one phase (for example, U phase) of the three phases (U phase, V phase, W phase) is shown.

図1において、この安定化電源装置1は、交流入力端子T1、交流出力端子T2、電磁接触器2,12、電流検出器3,9、リアクトル5,10、コンバータ6、直流ラインL1、コンデンサ4,7,11、インバータ8、操作部13、および制御装置14を備える。 In FIG. 1, the stabilized power supply device 1 includes an AC input terminal T1, an AC output terminal T2, electromagnetic contactors 2 and 12, current detectors 3 and 9, reactors 5 and 10, a converter 6, a DC line L1 and a capacitor 4. , 7, 11, an inverter 8, an operation unit 13, and a control device 14.

交流入力端子T1は、商用交流電源15から商用周波数の交流電力を受ける。交流出力端子T2は、負荷16に接続される。負荷16は、交流電力によって駆動される。電磁接触器2およびリアクトル5は、交流入力端子T1とコンバータ6の入力ノードとの間に直列接続される。コンデンサ4は、電磁接触器2とリアクトル5の間のノードN1に接続される。電磁接触器2は、安定化電源装置1の使用時にオンされ、たとえば安定化電源装置1のメンテナンス時にオフされる。 The AC input terminal T1 receives AC power of commercial frequency from the commercial AC power supply 15. The AC output terminal T2 is connected to the load 16. The load 16 is driven by AC power. The electromagnetic contactor 2 and the reactor 5 are connected in series between the AC input terminal T1 and the input node of the converter 6. The capacitor 4 is connected to the node N1 between the electromagnetic contactor 2 and the reactor 5. The electromagnetic contactor 2 is turned on when the stabilized power supply device 1 is used, and is turned off, for example, during maintenance of the stabilized power supply device 1.

ノードN1に現れる交流入力電圧Viの瞬時値は、制御装置14によって検出される。電流検出器3は、ノードN1に流れる交流入力電流Iiを検出し、その検出値を示す信号Iifを制御装置14に与える。 The instantaneous value of the AC input voltage Vi appearing at the node N1 is detected by the control device 14. The current detector 3 detects the AC input current Ii flowing through the node N1 and supplies the control device 14 with a signal Iif indicating the detected value.

コンデンサ4およびリアクトル5は、低域通過フィルタを構成し、商用交流電源15からコンバータ6に商用周波数の交流電力を通過させ、コンバータ6で発生するスイッチング周波数の信号が商用交流電源15に通過することを防止する。 The capacitor 4 and the reactor 5 constitute a low-pass filter, and allow the commercial AC power supply 15 to pass the AC power of the commercial frequency to the converter 6 so that the signal of the switching frequency generated in the converter 6 passes to the commercial AC power supply 15. Prevent.

コンバータ6は、制御装置14によって制御され、商用交流電源15から供給される交流電力を直流電力に変換して直流ラインL1に出力する。コンデンサ7は、直流ラインL1に接続され、直流ラインL1の電圧を平滑化させる。コンバータ6の出力電圧は、所望の値に制御可能になっている。直流ラインL1に現れる直流電圧Vdcの瞬時値は、制御装置14によって検出される。直流ラインL1は、インバータ8の入力ノードに接続されている。 The converter 6 is controlled by the controller 14 and converts the AC power supplied from the commercial AC power supply 15 into DC power and outputs the DC power to the DC line L1. The capacitor 7 is connected to the DC line L1 and smoothes the voltage of the DC line L1. The output voltage of the converter 6 can be controlled to a desired value. The instantaneous value of the DC voltage Vdc appearing on the DC line L1 is detected by the controller 14. The DC line L1 is connected to the input node of the inverter 8.

インバータ8は、制御装置14によって制御され、コンバータ6から直流ラインL1を介して供給される直流電力を商用周波数の交流電力に変換して出力する。インバータ8の出力電圧は、所望の値に制御可能になっている。インバータ8の出力ノードはリアクトル10の一方端子に接続され、リアクトル10の他方端子(ノードN2)は電磁接触器12を介して交流出力端子T2に接続される。コンデンサ11は、ノードN2に接続される。 The inverter 8 is controlled by the control device 14, and converts the DC power supplied from the converter 6 via the DC line L1 into AC power having a commercial frequency and outputs the AC power. The output voltage of the inverter 8 can be controlled to a desired value. The output node of the inverter 8 is connected to one terminal of the reactor 10, and the other terminal (node N2) of the reactor 10 is connected to the AC output terminal T2 via the electromagnetic contactor 12. The capacitor 11 is connected to the node N2.

電流検出器9は、インバータ8の出力電流Ioの瞬時値を検出し、その検出値を示す信号Iofを制御装置14に与える。ノードN2に現れる交流出力電圧Voの瞬時値は、制御装置14によって検出される。 The current detector 9 detects an instantaneous value of the output current Io of the inverter 8 and gives a signal Iof indicating the detected value to the control device 14. The instantaneous value of the AC output voltage Vo appearing at the node N2 is detected by the control device 14.

リアクトル10およびコンデンサ11は、低域通過フィルタを構成し、インバータ8で生成された商用周波数の交流電力を交流出力端子T2に通過させ、インバータ8で発生するスイッチング周波数の信号が交流出力端子T2に通過することを防止する。インバータ8、リアクトル10、およびコンデンサ11は逆変換器を構成する。電磁接触器12は、安定化電源装置1の使用時にオンされ、たとえば安定化電源装置1のメンテナンス時にオフされる。 The reactor 10 and the capacitor 11 form a low-pass filter, pass the AC power of the commercial frequency generated by the inverter 8 to the AC output terminal T2, and the signal of the switching frequency generated by the inverter 8 is output to the AC output terminal T2. Prevent passing through. The inverter 8, the reactor 10, and the capacitor 11 form an inverse converter. The electromagnetic contactor 12 is turned on when the stabilized power supply device 1 is used, and is turned off, for example, during maintenance of the stabilized power supply device 1.

操作部13は、安定化電源装置1の使用者によって操作される複数のボタン、種々の情報を表示する画像表示部などを含む。使用者が操作部13を操作することにより、安定化電源装置1の電源をオンおよびオフしたり、安定化電源装置1を手動運転または自動運転させることが可能となっている。 The operation unit 13 includes a plurality of buttons operated by the user of the stabilized power supply device 1, an image display unit that displays various kinds of information, and the like. By operating the operation unit 13 by the user, the power source of the stabilized power supply device 1 can be turned on and off, and the stabilized power supply device 1 can be manually or automatically operated.

制御装置14は、操作部13からの信号、交流入力電圧Vi、交流入力電流Ii、直流電圧Vdc、交流出力電流Io、および交流出力電圧Voなどに基づいて安定化電源装置1全体を制御する。すなわち、制御装置14は、直流電圧Vdcが参照直流電圧Vrになるようにコンバータ6を制御する。 The control device 14 controls the stabilized power supply device 1 as a whole based on the signal from the operation unit 13, the AC input voltage Vi, the AC input current Ii, the DC voltage Vdc, the AC output current Io, the AC output voltage Vo, and the like. That is, the control device 14 controls the converter 6 so that the DC voltage Vdc becomes the reference DC voltage Vr.

また制御装置14は、電流検出器9の出力信号Iofに基づいて動作し、インバータ8の出力電流Io(すなわち負荷電流IL)と所定値Icとの大小を比較する。制御装置14は、Io>Icである場合には、安定化電源装置1から負荷16に交流電力が供給されていると判別し、通常運転モード(第2の運転モード)を選択する。制御装置14は、Io<Icである場合には、安定化電源装置1から負荷16に交流電力が供給されていないと判別し、省電力運転モード(第1の運転モード)を選択する。 The controller 14 operates based on the output signal Iof of the current detector 9 and compares the output current Io of the inverter 8 (that is, the load current IL) with the predetermined value Ic. When Io>Ic, the control device 14 determines that the AC power is being supplied from the stabilized power supply device 1 to the load 16 and selects the normal operation mode (second operation mode). When Io<Ic, the control device 14 determines that AC power is not being supplied from the stabilized power supply device 1 to the load 16 and selects the power saving operation mode (first operation mode).

さらに制御装置14は、通常運転モードを選択した場合には、商用周波数の正弦波信号と商用周波数よりも十分に高い周波数fHの三角波信号との高低を比較し、その比較結果に基づいて、コンバータ6を制御するための複数のゲート信号(制御信号)を生成する。 Further, when the normal operation mode is selected, the control device 14 compares the sine wave signal of the commercial frequency with the triangular wave signal of the frequency fH sufficiently higher than the commercial frequency, and based on the comparison result, the converter. A plurality of gate signals (control signals) for controlling 6 are generated.

さらに制御装置14は、省電力運転モードを選択した場合には、直流電圧Vdcを参照直流電圧Vrにすることが可能な範囲内で三角波信号の周波数を下限値fLに調整し、商用周波数の正弦波信号と周波数fLの三角波信号との高低を比較し、その比較結果に基づいて、コンバータ6を制御するための複数のゲート信号を生成する。 Further, when the power saving operation mode is selected, the controller 14 adjusts the frequency of the triangular wave signal to the lower limit value fL within a range in which the DC voltage Vdc can be set to the reference DC voltage Vr, and the sine of the commercial frequency is used. The level of the wave signal and the level of the triangular wave signal of frequency fL are compared, and a plurality of gate signals for controlling the converter 6 are generated based on the comparison result.

図2は、図1に示した安定化電源装置1の要部を示す回路図である。図1では三相交流電圧のうちの一相に関連する部分のみを示したが、図2では三相に関連する部分を示している。また、電磁接触器2,12、操作部13、および制御装置14の図示は省略されている。 FIG. 2 is a circuit diagram showing a main part of the stabilized power supply device 1 shown in FIG. Although FIG. 1 shows only the part related to one phase of the three-phase AC voltage, FIG. 2 shows the part related to three phases. In addition, the electromagnetic contactors 2 and 12, the operation unit 13, and the control device 14 are not shown.

図2において、安定化電源装置1は、交流入力端子T1a,T1b,T1c、交流出力端子T2a,T2b,T2c、電流検出器7,9,コンデンサ4a,4b,4c,11a,11b,11c、リアクトル5a,5b,5c,10a,10b,10c、コンバータ6、直流ラインL1,L2、およびインバータ8を備える。 In FIG. 2, the stabilized power supply device 1 includes AC input terminals T1a, T1b, T1c, AC output terminals T2a, T2b, T2c, current detectors 7, 9, capacitors 4a, 4b, 4c, 11a, 11b, 11c and a reactor. 5a, 5b, 5c, 10a, 10b, 10c, a converter 6, DC lines L1 and L2, and an inverter 8.

交流入力端子T1a,T1b,T1cは、商用交流電源15(図1)からの三相交流電圧(U相交流電圧、V相交流電圧、およびW相交流電圧)をそれぞれ受ける。交流出力端子T2a,T2b,T2cには、商用交流電源15からの三相交流電圧に同期した三相交流電圧が出力される。負荷16は、交流出力端子T2a,T2b,T2cからの三相交流電圧によって駆動される。 The AC input terminals T1a, T1b, T1c respectively receive the three-phase AC voltage (U-phase AC voltage, V-phase AC voltage, and W-phase AC voltage) from the commercial AC power supply 15 (FIG. 1). A three-phase AC voltage synchronized with the three-phase AC voltage from the commercial AC power supply 15 is output to the AC output terminals T2a, T2b, T2c. The load 16 is driven by the three-phase AC voltage from the AC output terminals T2a, T2b, T2c.

リアクトル5a,5b,5cの一方端子はそれぞれ交流入力端子T1a,T1b,T1cに接続され、それらの他方端子はコンバータ6の入力ノード6a,6b,6cにそれぞれ接続される。コンデンサ4a,4b,4cの一方電極はそれぞれリアクトル5a〜5cの一方端子に接続され、それらの他方電極はともに中性点NPに接続される。 Reactors 5a, 5b and 5c have one terminals connected to AC input terminals T1a, T1b and T1c, respectively, and the other terminals connected to input nodes 6a, 6b and 6c of converter 6, respectively. One electrodes of capacitors 4a, 4b, 4c are respectively connected to one terminals of reactors 5a-5c, and the other electrodes thereof are both connected to neutral point NP.

コンデンサ4a〜4cおよびリアクトル5a〜5cは、低域通過フィルタを構成し、交流入力端子T1a,T1b,T1cからコンバータ6に商用周波数の三相交流電力を通過させ、コンバータ6で発生するスイッチング周波数の信号を遮断する。リアクトル5aの一方端子に現れる交流入力電圧Viの瞬時値は制御装置14(図1)によって検出される。電流検出器7は、ノードN1(すなわち交流入力端子T1a)に流れる交流入力電流Iiを検出し、その検出値を示す信号Iifを制御装置14に与える。 Capacitors 4a to 4c and reactors 5a to 5c form a low-pass filter, pass three-phase AC power of commercial frequency from AC input terminals T1a, T1b, and T1c to converter 6, and switch the switching frequency generated in converter 6. Cut off the signal. The instantaneous value of the AC input voltage Vi appearing at one terminal of the reactor 5a is detected by the controller 14 (FIG. 1). The current detector 7 detects the AC input current Ii flowing through the node N1 (that is, the AC input terminal T1a) and gives the control device 14 a signal Iif indicating the detected value.

コンバータ6は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)Q1〜Q6およびダイオードD1〜D6を含む。IGBTは、スイッチング素子を構成する。IGBTQ1〜Q3のコレクタはともに直流ラインL1に接続され、それらのエミッタはそれぞれ入力ノード6a,6b,6cに接続される。IGBTQ4〜Q6のコレクタはそれぞれ入力ノード6a,6b,6cに接続され、それらのエミッタはともに直流ラインL2に接続される。ダイオードD1〜D6は、それぞれIGBTQ1〜Q6に逆並列に接続される。 Converter 6 includes IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) Q1 to Q6 and diodes D1 to D6. The IGBT constitutes a switching element. The collectors of IGBTs Q1 to Q3 are all connected to DC line L1, and their emitters are connected to input nodes 6a, 6b and 6c, respectively. The collectors of IGBTs Q4 to Q6 are connected to input nodes 6a, 6b, 6c, respectively, and their emitters are both connected to DC line L2. Diodes D1 to D6 are connected in antiparallel to IGBTs Q1 to Q6, respectively.

IGBTQ1,Q4はそれぞれゲート信号Au,Buによって制御され、IGBTQ2,Q5はそれぞれゲート信号Av,Bvによって制御され、IGBTQ3,Q6はそれぞれゲート信号Aw,Bwによって制御される。ゲート信号Bu,Bv,Bwは、それぞれゲート信号Au,Av,Awの反転信号である。 The IGBTs Q1 and Q4 are controlled by the gate signals Au and Bu, the IGBTs Q2 and Q5 are controlled by the gate signals Av and Bv, respectively, and the IGBTs Q3 and Q6 are controlled by the gate signals Aw and Bw, respectively. The gate signals Bu, Bv, Bw are inversion signals of the gate signals Au, Av, Aw, respectively.

IGBTQ1〜Q3は、それぞれゲート信号Au,Av,Awが「H」レベルにされた場合にオンし、それぞれゲート信号Au,Av,Awが「L」レベルにされた場合にオフする。IGBTQ4〜Q6は、それぞれゲート信号Bu,Bv,Bwが「H」レベルにされた場合にオンし、それぞれゲート信号Bu,Bv,Bwが「L」レベルにされた場合にオフする。 The IGBTs Q1 to Q3 are turned on when the gate signals Au, Av, Aw are set to the “H” level, and are turned off when the gate signals Au, Av, Aw are set to the “L” level, respectively. The IGBTs Q4 to Q6 are turned on when the gate signals Bu, Bv, Bw are set to the “H” level, and turned off when the gate signals Bu, Bv, Bw are set to the “L” level, respectively.

ゲート信号Au,Bu,Av,Bv,Aw,Bwの各々は、パルス信号列であり、PWM(Pulse Width Modulation)信号である。ゲート信号Au,Buの位相とゲート信号Av,Bvの位相とゲート信号Aw,Bwの位相とは120度ずつずれている。ゲート信号Au,Bu,Av,Bv,Aw,Bwは、制御装置14によって生成される。ゲート信号Au,Bu,Av,Bv,Aw,Bwの生成方法については後述する。 Each of the gate signals Au, Bu, Av, Bv, Aw, Bw is a pulse signal train and is a PWM (Pulse Width Modulation) signal. The phases of the gate signals Au and Bu, the phases of the gate signals Av and Bv, and the phases of the gate signals Aw and Bw are shifted by 120 degrees. The gate signals Au, Bu, Av, Bv, Aw, Bw are generated by the controller 14. A method of generating the gate signals Au, Bu, Av, Bv, Aw, Bw will be described later.

たとえば、交流入力端子T1aの電圧レベルが交流入力端子T1bの電圧レベルよりも高い場合は、IGBTQ1,Q5がオンされ、交流入力端子T1aからリアクトル5a、IGBTQ1、直流ラインL1、コンデンサ7、直流ラインL2、IGBTQ5、およびリアクトル5bを介して交流入力端子T1bに電流が流れ、コンデンサ7が正電圧に充電される。 For example, when the voltage level of the AC input terminal T1a is higher than the voltage level of the AC input terminal T1b, the IGBTs Q1 and Q5 are turned on, and the reactor 5a, the IGBTQ1, the DC line L1, the capacitor 7, and the DC line L2 from the AC input terminal T1a. , IGBTQ5, and the reactor 5b, current flows to the AC input terminal T1b, and the capacitor 7 is charged to a positive voltage.

逆に、交流入力端子T1bの電圧レベルが交流入力端子T1aの電圧レベルよりも高い場合は、IGBTQ2,Q4がオンされ、交流入力端子T1bからリアクトル5b、IGBTQ2、直流ラインL1、コンデンサ7、直流ラインL2、IGBTQ4、およびリアクトル5aを介して交流入力端子T1aに電流が流れ、コンデンサ7が正電圧に充電される。他の場合も同様である。 On the contrary, when the voltage level of the AC input terminal T1b is higher than the voltage level of the AC input terminal T1a, the IGBTs Q2 and Q4 are turned on, and the reactor 5b, the IGBTQ2, the DC line L1, the capacitor 7, the DC line from the AC input terminal T1b. A current flows through the AC input terminal T1a via L2, the IGBT Q4, and the reactor 5a, and the capacitor 7 is charged to a positive voltage. The same applies to other cases.

ゲート信号Au,Bu,Av,Bv,Aw,BwによってIGBTQ1〜Q6の各々を所定のタイミングでオンおよびオフさせるとともに、IGBTQ1〜Q6の各々のオン時間を調整することにより、入力ノード6a〜6cに与えられた三相交流電圧を直流電圧Vdc(コンデンサ7の端子間電圧)に変換することが可能となっている。 Each of the IGBTs Q1 to Q6 is turned on and off at a predetermined timing by the gate signals Au, Bu, Av, Bv, Aw, and Bw, and the on time of each of the IGBTs Q1 to Q6 is adjusted, so that each of the input nodes 6a to 6c can be controlled. It is possible to convert the given three-phase AC voltage into a DC voltage Vdc (voltage between terminals of the capacitor 7).

インバータ8は、IGBTQ11〜Q16およびダイオードD11〜D16を含む。IGBTは、スイッチング素子を構成する。IGBTQ11〜Q13のコレクタはともに直流ラインL1に接続され、それらのエミッタはそれぞれ出力ノード8a,8b,8cに接続される。IGBTQ14〜Q16のコレクタはそれぞれ出力ノード8a,8b,8cに接続され、それらのエミッタはともに直流ラインL2に接続される。ダイオードD11〜D16は、それぞれIGBTQ11〜Q16に逆並列に接続される。 Inverter 8 includes IGBTs Q11 to Q16 and diodes D11 to D16. The IGBT constitutes a switching element. The collectors of IGBTs Q11 to Q13 are all connected to DC line L1, and their emitters are connected to output nodes 8a, 8b and 8c, respectively. The collectors of IGBTs Q14 to Q16 are connected to output nodes 8a, 8b and 8c, respectively, and their emitters are both connected to DC line L2. The diodes D11 to D16 are connected in antiparallel to the IGBTs Q11 to Q16, respectively.

IGBTQ11,Q14はそれぞれゲート信号Xu,Yuによって制御され、IGBTQ12,Q15はそれぞれゲート信号Xv,Yvによって制御され、IGBTQ13,Q16はそれぞれゲート信号Xw,Ywによって制御される。ゲート信号Yu,Yv,Ywは、それぞれゲート信号Xu,Xv,Xwの反転信号である。 The IGBTs Q11 and Q14 are controlled by the gate signals Xu and Yu, the IGBTs Q12 and Q15 are controlled by the gate signals Xv and Yv, respectively, and the IGBTs Q13 and Q16 are controlled by the gate signals Xw and Yw, respectively. The gate signals Yu, Yv, Yw are inversion signals of the gate signals Xu, Xv, Xw, respectively.

IGBTQ11〜Q13は、それぞれゲート信号Xu,Xv,Xwが「H」レベルにされた場合にオンし、それぞれゲート信号Xu,Xv,Xwが「L」レベルにされた場合にオフする。IGBTQ14〜Q16は、それぞれゲート信号Yu,Yv,Ywが「H」レベルにされた場合にオンし、それぞれゲート信号Yu,Yv,Ywが「L」レベルにされた場合にオフする。 The IGBTs Q11 to Q13 are turned on when the gate signals Xu, Xv, and Xw are set to the "H" level, and turned off when the gate signals Xu, Xv, and Xw are set to the "L" level, respectively. The IGBTs Q14 to Q16 are turned on when the gate signals Yu, Yv, Yw are set to the "H" level, and are turned off when the gate signals Yu, Yv, Yw are set to the "L" level, respectively.

ゲート信号Xu,Yu,Xv,Yv,Xw,Ywの各々は、パルス信号列であり、PWM信号である。ゲート信号Xu,Yuの位相とゲート信号Xv,Yvの位相とゲート信号Xw,Ywの位相とは120度ずつずれている。ゲート信号Xu,Yu,Xv,Yv,Xw,Ywは、制御装置14によって生成される。 Each of the gate signals Xu, Yu, Xv, Yv, Xw, Yw is a pulse signal train and is a PWM signal. The phases of the gate signals Xu and Yu, the phases of the gate signals Xv and Yv, and the phases of the gate signals Xw and Yw are shifted by 120 degrees. The gate signals Xu, Yu, Xv, Yv, Xw, Yw are generated by the controller 14.

たとえば、IGBTQ11,Q15がオンすると、正側の直流ラインL1がIGBTQ11を介して出力ノード8aに接続されるとともに、出力ノード8bがIGBTQ15を介して負側の直流ラインL2に接続され、出力ノード8a,8b間に正電圧が出力される。 For example, when the IGBTs Q11 and Q15 are turned on, the positive side DC line L1 is connected to the output node 8a via the IGBT Q11, and the output node 8b is connected to the negative side DC line L2 via the IGBT Q15 to output the output node 8a. , 8b, a positive voltage is output.

また、IGBTQ12,Q14がオンすると、正側の直流ラインL1がIGBTQ12を介して出力ノード8bに接続されるとともに、出力ノード8aがIGBTQ14を介して負側の直流ラインL2に接続され、出力ノード8a,8b間に負電圧が出力される。 When the IGBTs Q12 and Q14 are turned on, the positive side DC line L1 is connected to the output node 8b via the IGBTQ12, the output node 8a is connected to the negative side DC line L2 via the IGBTQ14, and the output node 8a. , 8b, a negative voltage is output.

ゲート信号Xu,Yu,Xv,Yv,Xw,YwによってIGBTQ11〜Q16の各々を所定のタイミングでオンおよびオフさせるとともに、IGBTQ11〜Q16の各々のオン時間を調整することにより、直流ラインL1,L2間の直流電圧を三相交流電圧に変換することが可能となっている。 Between the DC lines L1 and L2 by turning on and off each of the IGBTs Q11 to Q16 at predetermined timing by the gate signals Xu, Yu, Xv, Yv, Xw, and Yw, and adjusting the on time of each of the IGBTs Q11 to Q16. It is possible to convert the DC voltage of the above into a three-phase AC voltage.

リアクトル10a〜10cの一方端子はインバータ8の出力ノード8a,8b,8cにそれぞれ接続され、それらの他方端子はそれぞれ交流出力端子T2a,T2b,T2cに接続される。コンデンサ11a,11b,11cの一方電極はそれぞれリアクトル10a〜10cの他方端子に接続され、それらの他方電極はともに中性点NPに接続される。 Reactors 10a-10c have one terminals connected to output nodes 8a, 8b, 8c of inverter 8, and the other terminals connected to AC output terminals T2a, T2b, T2c, respectively. One electrodes of capacitors 11a, 11b and 11c are connected to the other terminals of reactors 10a to 10c, respectively, and the other electrodes thereof are both connected to neutral point NP.

リアクトル10a〜10cおよびコンデンサ11a,11b,11cは、低域通過フィルタを構成し、インバータ8から交流出力端子T2a,T2b,T2cに商用周波数の三相交流電力を通過させ、インバータ8で発生するスイッチング周波数の信号を遮断する。 Reactors 10a to 10c and capacitors 11a, 11b, and 11c form a low-pass filter, and pass three-phase AC power of commercial frequency from inverter 8 to AC output terminals T2a, T2b, and T2c to generate switching in inverter 8. Cut off frequency signals.

電流検出器9は、リアクトル10aに流れる交流出力電流Ioを検出し、その検出値を示す信号Iofを制御装置14に与える。リアクトル10aの他方端子(ノードN2)に現れる交流出力電圧Voの瞬時値は制御装置14(図1)によって検出される。 The current detector 9 detects the AC output current Io flowing through the reactor 10a and gives a signal Iof indicating the detected value to the control device 14. The instantaneous value of AC output voltage Vo appearing at the other terminal (node N2) of reactor 10a is detected by control device 14 (FIG. 1).

なお、交流出力端子T2a,T2b,T2cに現れる三相交流電圧の電圧変動率は、商用交流電源15からの三相交流電圧の電圧変動率よりも小さい。交流電圧の電圧変動率は、たとえば、定格電圧を基準(100%)とした場合における交流電圧の変動範囲で表される。商用交流電源15から供給される交流電圧Viの電圧変動率は、定格電圧を基準として±10%である。これに対して安定化電源装置1から出力される交流電圧Voの電圧変動率は±2%である。 The voltage fluctuation rate of the three-phase AC voltage appearing at the AC output terminals T2a, T2b, T2c is smaller than the voltage fluctuation rate of the three-phase AC voltage from the commercial AC power supply 15. The voltage fluctuation rate of the AC voltage is represented by, for example, a fluctuation range of the AC voltage when the rated voltage is used as a reference (100%). The voltage fluctuation rate of the AC voltage Vi supplied from the commercial AC power supply 15 is ±10% with reference to the rated voltage. On the other hand, the voltage fluctuation rate of the AC voltage Vo output from the stabilized power supply device 1 is ±2%.

図3は、図1に示した制御装置14のうちのコンバータ6の制御に関連する部分の構成を示すブロック図である。図3において、制御装置14は、参照電圧発生回路21、電圧検出器22、減算器23,25、出力電圧制御回路24、出力電流制御回路26、およびゲート制御回路27を含む。 FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a portion related to control of converter 6 in control device 14 shown in FIG. In FIG. 3, the control device 14 includes a reference voltage generation circuit 21, a voltage detector 22, subtractors 23 and 25, an output voltage control circuit 24, an output current control circuit 26, and a gate control circuit 27.

参照電圧発生回路21は、参照直流電圧Vrを生成する。この参照直流電圧Vrは、コンデンサ7の端子間電圧(すなわち直流ラインL1,L2間の直流電圧)Vdcの定格電圧である。電圧検出器22は、コンデンサ7の直流電圧Vdcの瞬時値を検出し、検出値を示す信号Vdcfを出力する。減算器23は、参照直流電圧Vrと電圧検出器22の出力信号Vdcfとの偏差ΔVdcを求める。 The reference voltage generation circuit 21 generates a reference DC voltage Vr. The reference DC voltage Vr is a rated voltage of the voltage between the terminals of the capacitor 7 (that is, the DC voltage between the DC lines L1 and L2) Vdc. The voltage detector 22 detects the instantaneous value of the DC voltage Vdc of the capacitor 7 and outputs a signal Vdcf indicating the detected value. The subtractor 23 obtains a deviation ΔVdc between the reference DC voltage Vr and the output signal Vdcf of the voltage detector 22.

出力電圧制御回路24は、偏差ΔVdcに比例した値と偏差ΔVdcの積分値とを加算して電流指令値Iirを生成する。減算器25は、電流指令値Iirと電流検出器3からの信号Iifとの偏差ΔIiを求める。出力電流制御回路26は、偏差ΔIiに比例した値と偏差ΔIiの積分値とを加算して電圧指令値Virを生成する。電圧指令値Virは、商用周波数の正弦波信号となる。 The output voltage control circuit 24 adds the value proportional to the deviation ΔVdc and the integrated value of the deviation ΔVdc to generate the current command value Iir. The subtractor 25 obtains a deviation ΔIi between the current command value Iir and the signal Iif from the current detector 3. The output current control circuit 26 adds a value proportional to the deviation ΔIi and an integrated value of the deviation ΔIi to generate a voltage command value Vir. The voltage command value Vir becomes a sine wave signal having a commercial frequency.

ゲート制御回路27は、電圧指令値Vir、電流検出器3の出力信号Iif、および減算器23からの偏差ΔVdcに基づいて、コンバータ6のIGBTQ1〜Q6を制御するためのゲート信号Au,Bu,Av,Bv,Aw,Bwを生成する。 The gate control circuit 27 controls the gate signals Au, Bu, Av for controlling the IGBTs Q1 to Q6 of the converter 6 based on the voltage command value Vir, the output signal Iif of the current detector 3, and the deviation ΔVdc from the subtractor 23. , Bv, Aw, Bw are generated.

図4は、ゲート制御回路27の要部を示す回路ブロック図である。図4において、ゲート制御回路27は、判定器31、周波数調整部32、発振器33、三角波発生器34、比較器35、バッファ36、およびインバータ37を含む。 FIG. 4 is a circuit block diagram showing a main part of the gate control circuit 27. 4, the gate control circuit 27 includes a determiner 31, a frequency adjusting unit 32, an oscillator 33, a triangular wave generator 34, a comparator 35, a buffer 36, and an inverter 37.

判定器31は、電流検出器9(図1、図2)の出力信号Iofに基づいて動作し、インバータ8の出力電流Io(すなわち負荷電流IL)と所定値Icとの大小を比較し、比較結果を示す信号φ31を出力する。Io>Icである場合には、信号φ31は「L」レベルにされ、通常運転モード(第2の運転モード)が選択される。Io<Icである場合には、信号φ31は「H」レベルにされ、省電力運転モード(第1の運転モード)が選択される。 The determiner 31 operates based on the output signal Iof of the current detector 9 (FIGS. 1 and 2 ), compares the output current Io of the inverter 8 (that is, the load current IL) with a predetermined value Ic, and compares them. A signal φ31 indicating the result is output. When Io>Ic, the signal φ31 is set to the “L” level, and the normal operation mode (second operation mode) is selected. When Io<Ic, the signal φ31 is set to the “H” level, and the power saving operation mode (first operation mode) is selected.

周波数調整部32は、判定器31の出力信号φ31と減算器23(図3)からの偏差ΔVdcとに基づいて、発振器33の発振周波数(すなわち、発振器33の出力クロック信号φ33の周波数)を制御する。発振器33は、たとえば電圧制御発振器である。発振器33の発振周波数(すなわち出力クロック信号φ33の周波数)は制御可能となっている。 The frequency adjustment unit 32 controls the oscillation frequency of the oscillator 33 (that is, the frequency of the output clock signal φ33 of the oscillator 33) based on the output signal φ31 of the determiner 31 and the deviation ΔVdc from the subtractor 23 (FIG. 3). To do. The oscillator 33 is, for example, a voltage controlled oscillator. The oscillation frequency of the oscillator 33 (that is, the frequency of the output clock signal φ33) can be controlled.

周波数調整部32は、判定器31の出力信号φ31が「L」レベルである場合(通常運転モード時)には、発振器33の出力クロック信号φ33の周波数を、商用周波数(たとえば60Hz)よりも十分に高い所定周波数fH(たとえば20KHz)に設定する。この場合は、コンバータ6のIGBTQ1〜Q6が十分に高い周波数fHでスイッチングされるので、コンバータ6の応答速度が速くなる。このため、負荷電流ILが所定値Icよりも大きくても、直流電圧Vdcを参照直流電圧Vrにすることができ、減算器23からの偏差ΔVdc=Vr−Vdcは0となる。 When the output signal φ31 of the determiner 31 is at the “L” level (in the normal operation mode), the frequency adjusting unit 32 sets the frequency of the output clock signal φ33 of the oscillator 33 to be sufficiently higher than the commercial frequency (for example, 60 Hz). The frequency is set to a predetermined high frequency fH (for example, 20 KHz). In this case, the IGBTs Q1 to Q6 of the converter 6 are switched at a sufficiently high frequency fH, so that the response speed of the converter 6 is increased. Therefore, even if the load current IL is larger than the predetermined value Ic, the DC voltage Vdc can be set to the reference DC voltage Vr, and the deviation ΔVdc=Vr−Vdc from the subtractor 23 becomes zero.

また周波数調整部32は、判定器31の出力信号φ31が「L」レベルから「H」レベルに変更された場合(通常運転モードから省電力運転モードに変更された場合)には、発振器33の出力クロック信号φ33の周波数を、上記周波数fHから徐々に下降させる。 Further, when the output signal φ31 of the determiner 31 is changed from the “L” level to the “H” level (when the normal operation mode is changed to the power saving operation mode), the frequency adjustment unit 32 outputs the oscillator 33 of the oscillator 33. The frequency of the output clock signal φ33 is gradually decreased from the frequency fH.

クロック信号φ33の周波数を下降させて行くと、コンバータ6のIGBTQ1〜Q6のスイッチング周波数が低下し、コンバータ6の応答速度が低下する。このため、直流電圧Vdcを参照直流電圧Vrにする応答速度が低下し、減算器23からの偏差ΔVdc=Vr−Vdcが負の値になる。 When the frequency of the clock signal φ33 is decreased, the switching frequencies of the IGBTs Q1 to Q6 of the converter 6 decrease and the response speed of the converter 6 decreases. Therefore, the response speed for changing the DC voltage Vdc to the reference DC voltage Vr decreases, and the deviation ΔVdc=Vr−Vdc from the subtractor 23 becomes a negative value.

周波数調整部32は、偏差ΔVdcが負の所定値VMになったとき、発振器33の出力クロック信号φ33の周波数の下降を停止させる。この場合、偏差ΔVdcは、ある遅延時間の経過後に0になる。偏差ΔVdcを負の所定値VMよりも低下させると、偏差ΔVdcを0にすることはできなくなる。したがって、周波数調整部32は、省電力運転モード時には、クロック信号φ33の周波数を、直流電圧Vdcを参照直流電圧Vrにすることが可能な範囲内の下限値fLに調整する。 When the deviation ΔVdc reaches the negative predetermined value VM, the frequency adjusting unit 32 stops the fall of the frequency of the output clock signal φ33 of the oscillator 33. In this case, the deviation ΔVdc becomes 0 after the elapse of a certain delay time. If the deviation ΔVdc is made lower than the predetermined negative value VM, the deviation ΔVdc cannot be made zero. Therefore, in the power saving operation mode, the frequency adjusting unit 32 adjusts the frequency of the clock signal φ33 to the lower limit value fL within the range in which the DC voltage Vdc can be the reference DC voltage Vr.

三角波発生器34は、発振器33の出力クロック信号φ33と同じ周波数の三角波信号Cuを出力する。比較器35は、出力電流制御回路26(図3)からの電圧指令値Virと三角波発生器34からの三角波信号Cuとの高低を比較し、比較結果を示すゲート信号Auを出力する。バッファ36は、ゲート信号Auをコンバータ6に与える。インバータ37は、ゲート信号Auを反転させ、ゲート信号Buを生成してコンバータ6に与える。 The triangular wave generator 34 outputs a triangular wave signal Cu having the same frequency as the output clock signal φ33 of the oscillator 33. The comparator 35 compares the voltage command value Vir from the output current control circuit 26 (FIG. 3) with the triangular wave signal Cu from the triangular wave generator 34 and outputs a gate signal Au indicating the comparison result. The buffer 36 supplies the gate signal Au to the converter 6. Inverter 37 inverts gate signal Au, generates gate signal Bu, and supplies it to converter 6.

ゲート制御回路27は、ゲート信号Au,Buと同様の方法で、ゲート信号Av,Bvおよびゲート信号Aw,Bwを生成する。ただし、ゲート信号Au,Buの位相とゲート信号Av,Bvの位相とゲート信号Aw,Bwの位相とは120度ずつずれている。 The gate control circuit 27 generates the gate signals Av, Bv and the gate signals Aw, Bw in the same manner as the gate signals Au, Bu. However, the phases of the gate signals Au and Bu, the phases of the gate signals Av and Bv, and the phases of the gate signals Aw and Bw are shifted by 120 degrees.

図5(A),(B),(C)は、図4に示した電圧指令値Vir、三角波信号Cu、およびゲート信号Au,Buの波形を示すタイムチャートである。図5(A)に示すように、電圧指令値Virは商用周波数の正弦波信号である。三角波信号Cuの周波数は電圧指令値Virの周波数(商用周波数)よりも高い。三角波信号Cuの正側のピーク値は電圧指令値Virの正側のピーク値よりも高い。三角波信号Cuの負側のピーク値は電圧指令値Virの負側のピーク値よりも低い。 5A, 5B, and 5C are time charts showing waveforms of the voltage command value Vir, the triangular wave signal Cu, and the gate signals Au and Bu shown in FIG. As shown in FIG. 5A, the voltage command value Vir is a sine wave signal having a commercial frequency. The frequency of the triangular wave signal Cu is higher than the frequency (commercial frequency) of the voltage command value Vir. The positive peak value of the triangular wave signal Cu is higher than the positive peak value of the voltage command value Vir. The negative peak value of the triangular wave signal Cu is lower than the negative peak value of the voltage command value Vir.

図5(A),(B)に示すように、三角波信号Cuのレベルが電圧指令値Virよりも高い場合はゲート信号Auは「L」レベルになり、三角波信号Cuのレベルが電圧指令値Virよりも低い場合はゲート信号Auは「H」レベルになる。ゲート信号Auは、正パルス信号列となる。 As shown in FIGS. 5A and 5B, when the level of the triangular wave signal Cu is higher than the voltage command value Vir, the gate signal Au becomes the “L” level, and the level of the triangular wave signal Cu is the voltage command value Vir. If lower than that, the gate signal Au becomes "H" level. The gate signal Au becomes a positive pulse signal train.

電圧指令値Virが正極性である期間では、電圧指令値Virが上昇するとゲート信号Auのパルス幅は増大する。電圧指令値Virが負極性である期間では、電圧指令値Virが下降するとゲート信号Auのパルス幅は減少する。図5(B),(C)に示すように、ゲート信号Buはゲート信号Auの反転信号となる。ゲート信号Au,Buの各々は、PWM信号である。 During a period in which the voltage command value Vir is positive, the pulse width of the gate signal Au increases as the voltage command value Vir increases. During the period in which the voltage command value Vir is negative, the pulse width of the gate signal Au decreases as the voltage command value Vir decreases. As shown in FIGS. 5B and 5C, the gate signal Bu becomes an inverted signal of the gate signal Au. Each of the gate signals Au and Bu is a PWM signal.

ゲート信号Av,Bvおよびゲート信号Aw,Bwの各々の波形は、ゲート信号Au,Buの波形と同様である。ただし、ゲート信号Au,Buの位相とゲート信号Av,Bvの位相とゲート信号Aw,Bwの位相とは120度ずつずれている。 The waveforms of the gate signals Av, Bv and the gate signals Aw, Bw are similar to the waveforms of the gate signals Au, Bu. However, the phases of the gate signals Au and Bu, the phases of the gate signals Av and Bv, and the phases of the gate signals Aw and Bw are shifted by 120 degrees.

図5(A),(B),(C)から分かるように、三角波信号Cuの周波数を高くすると、ゲート信号Au,Bu,Av,Bv,Aw,Bwの周波数が高くなり、IGBTQ1〜Q6のスイッチング周波数(オンおよびオフの回数/秒)が高くなる。IGBTQ1〜Q6のスイッチング周波数が高くなると、IGBTQ1〜Q6で発生するスイッチング損失が増大し、安定化電源装置1の効率が低くなる。ただし、IGBTQ1〜Q6のスイッチング周波数が高くなると、負荷電流ILが大きい場合でも、直流電圧Vdcの電圧変動率を小さくすることができる。直流電圧Vdcが安定すると、交流出力電圧Voの電圧変動率が減少し、高品質の交流出力電圧Voが得られる。 As can be seen from FIGS. 5A, 5B, and 5C, when the frequency of the triangular wave signal Cu is increased, the frequencies of the gate signals Au, Bu, Av, Bv, Aw, and Bw also increase, and the IGBTs Q1 to Q6 The switching frequency (number of times of turning on/off/second) becomes high. When the switching frequencies of the IGBTs Q1 to Q6 increase, the switching loss generated in the IGBTs Q1 to Q6 increases and the efficiency of the stabilized power supply device 1 decreases. However, when the switching frequencies of the IGBTs Q1 to Q6 are increased, the voltage fluctuation rate of the DC voltage Vdc can be reduced even when the load current IL is large. When the DC voltage Vdc becomes stable, the voltage fluctuation rate of the AC output voltage Vo decreases, and a high quality AC output voltage Vo can be obtained.

逆に、三角波信号Cuの周波数を低くすると、ゲート信号Au,Bu,Av,Bv,Aw,Bwの周波数が低くなり、IGBTQ1〜Q6のスイッチング周波数が低くなる。IGBTQ1〜Q6のスイッチング周波数が低くなると、IGBTQ1〜Q6で発生するスイッチング損失が減少し、安定化電源装置1の効率が高くなる。ただし、IGBTQ1〜Q6のスイッチング周波数が低くなると、負荷電流ILが大きい場合には、直流電圧Vdcの電圧変動率が増大する。直流電圧Vdcが変動すると、交流出力電圧Voの電圧変動率が増大し、交流出力電圧Voの波形が劣化する。 Conversely, when the frequency of the triangular wave signal Cu is lowered, the frequencies of the gate signals Au, Bu, Av, Bv, Aw, Bw are lowered, and the switching frequencies of the IGBTs Q1 to Q6 are lowered. When the switching frequencies of the IGBTs Q1 to Q6 decrease, the switching loss generated in the IGBTs Q1 to Q6 decreases and the efficiency of the stabilized power supply device 1 increases. However, when the switching frequencies of the IGBTs Q1 to Q6 decrease, the voltage fluctuation rate of the DC voltage Vdc increases when the load current IL is large. When the DC voltage Vdc fluctuates, the voltage fluctuation rate of the AC output voltage Vo increases and the waveform of the AC output voltage Vo deteriorates.

従来の安定化電源装置では、三角波信号Cuの周波数を商用周波数(たとえば60Hz)よりも十分に高い周波数fH(たとえば20KHz)に固定し、電圧変動率を小さな値(±2%)に抑えている。このため、電圧変動率に対する許容範囲が小さな負荷16(たとえばコンピュータ)を駆動させることが可能となっている反面、IGBTQ1〜Q6で比較的大きなスイッチング損失が発生し、安定化電源装置の効率が低下している。 In the conventional stabilized power supply device, the frequency of the triangular wave signal Cu is fixed to a frequency fH (for example, 20 KHz) sufficiently higher than the commercial frequency (for example, 60 Hz), and the voltage fluctuation rate is suppressed to a small value (±2%). .. Therefore, although it is possible to drive the load 16 (for example, a computer) having a small allowable range for the voltage fluctuation rate, a comparatively large switching loss occurs in the IGBTs Q1 to Q6, and the efficiency of the stabilized power supply device decreases. doing.

しかし、負荷電流ILが十分に小さい場合や、負荷16が待機状態であって電流を消費しない場合には、三角波信号Cuの周波数を上記周波数fHよりも低い周波数fL(たとえば、15KHz)に設定し、IGBTQ1〜Q6で発生するスイッチング損失を低減化することが可能である。 However, when the load current IL is sufficiently small, or when the load 16 is in the standby state and does not consume current, the frequency of the triangular wave signal Cu is set to a frequency fL lower than the frequency fH (for example, 15 KHz). , IGBTs Q1 to Q6 can reduce the switching loss.

そこで、本実施の形態1では、三角波信号Cuの周波数を比較的高い周波数fHに設定して電圧変動率を低下させる通常運転モードと、交流出力電圧Voを参照交流電圧Vrにすることが可能な範囲内で三角波信号Cuの周波数を下限値fLに設定してスイッチング損失を低下させる省電力運転モードとが設けられている。インバータ8の出力電流Ioが所定値Icよりも大きい場合は通常運転モードが選択され、インバータ8の出力電流Ioが所定値Icよりも小さい場合は省電力運転モードが選択される。 Therefore, in the first embodiment, it is possible to set the frequency of the triangular wave signal Cu to a relatively high frequency fH to reduce the voltage fluctuation rate and the AC output voltage Vo to the reference AC voltage Vr. A power saving operation mode is provided in which the frequency of the triangular wave signal Cu is set to the lower limit value fL within the range to reduce switching loss. When the output current Io of the inverter 8 is larger than the predetermined value Ic, the normal operation mode is selected, and when the output current Io of the inverter 8 is smaller than the predetermined value Ic, the power saving operation mode is selected.

次に、この安定化電源装置1の使用方法および動作について説明する。まず安定化電源装置1から負荷16に交流電力が供給されており、出力電流Io(すなわち負荷電流IL)が所定値Icよりも大きい場合について説明する。この場合、電磁接触器2,12はオンされている。商用交流電源15から供給される三相交流電圧は、コンバータ6によって直流電圧Vdcに変換される。 Next, the usage method and operation of the stabilized power supply device 1 will be described. First, the case where AC power is supplied from the stabilized power supply device 1 to the load 16 and the output current Io (that is, the load current IL) is larger than the predetermined value Ic will be described. In this case, the electromagnetic contactors 2 and 12 are turned on. The three-phase AC voltage supplied from the commercial AC power supply 15 is converted into the DC voltage Vdc by the converter 6.

すなわち、制御装置14(図3)では、参照電圧発生回路21によって参照直流電圧Vrが生成され、電圧検出器22によって直流電圧Vdcの検出値を示す信号Vdcfが生成される。参照直流電圧Vrと信号Vdcfの偏差ΔVdcが減算器23で生成され、その偏差ΔVdcに基づいて出力電圧制御回路24によって電流指令値Iirが生成される。電流指令値Iirと電流検出器3(図1、図2)からの信号Iifとの偏差ΔIiが減算器25によって生成され、その偏差ΔIiに基づいて出力電流制御回路26によって電圧指令値Virが生成される。 That is, in control device 14 (FIG. 3 ), reference voltage generation circuit 21 generates reference DC voltage Vr, and voltage detector 22 generates signal Vdcf indicating the detected value of DC voltage Vdc. The deviation ΔVdc between the reference DC voltage Vr and the signal Vdcf is generated by the subtractor 23, and the output voltage control circuit 24 generates the current command value Iir based on the deviation ΔVdc. A deviation ΔIi between the current command value Iir and the signal Iif from the current detector 3 (FIGS. 1 and 2) is generated by the subtractor 25, and the output current control circuit 26 generates the voltage command value Vir based on the deviation ΔIi. To be done.

ゲート制御回路27(図4)では、出力電流Ioが所定値Icよりも大きいので判定器31の出力信号φ31が「L」レベルにされ、通常運転モードが選択される。信号φ31が「L」レベルにされると、周波数調整部32、発振器33、および三角波発生器34によって比較的高い周波数fHの三角波信号Cuが生成される。電圧指令値Virと三角波信号Cuとが比較器35によって比較され、バッファ36およびインバータ37によってゲート信号Au,Buが生成される。 In the gate control circuit 27 (FIG. 4), the output current Io is larger than the predetermined value Ic, so that the output signal φ31 of the determiner 31 is set to the “L” level and the normal operation mode is selected. When the signal φ31 is set to the “L” level, the frequency adjusting unit 32, the oscillator 33, and the triangular wave generator 34 generate the triangular wave signal Cu having a relatively high frequency fH. The voltage command value Vir and the triangular wave signal Cu are compared by the comparator 35, and the gate signals Au and Bu are generated by the buffer 36 and the inverter 37.

また、ゲート制御回路27では、ゲート信号Au,Buと同様の方法でゲート信号Av,Bvおよびゲート信号Aw,Bwが生成される。コンバータ6(図2)では、ゲート信号Au,Bu,Av,Bv,Aw,Bwに基づいてIGBTQ1〜Q6の各々がオンおよびオフされ、商用交流電源15からの商用周波数の三相交流電圧が直流電圧Vdcに変換される。この直流電圧Vdcは、インバータ8によって商用周波数の三相交流電圧に再変換されて負荷16に供給される。負荷16は、安定化電源装置1から供給される三相交流電力によって運転される。 In the gate control circuit 27, the gate signals Av and Bv and the gate signals Aw and Bw are generated in the same manner as the gate signals Au and Bu. In converter 6 (FIG. 2), each of IGBTs Q1 to Q6 is turned on and off based on gate signals Au, Bu, Av, Bv, Aw, and Bw, and the three-phase AC voltage of the commercial frequency from commercial AC power supply 15 is converted into DC. It is converted into the voltage Vdc. This DC voltage Vdc is reconverted into a three-phase AC voltage of commercial frequency by the inverter 8 and supplied to the load 16. The load 16 is operated by the three-phase AC power supplied from the stabilized power supply device 1.

この通常運転モードでは、IGBTQ1〜Q6の各々が比較的高い周波数fHでオンおよびオフするので、負荷電流ILが大きな場合でも、安定した直流電圧Vdcを生成することができ、電圧変動率が小さな高品質の交流電圧Voを生成することができる。ただし、IGBTQ1〜Q6で発生するスイッチング損失が大きくなり、安定化電源装置1の効率が低下する。 In this normal operation mode, each of the IGBTs Q1 to Q6 is turned on and off at a relatively high frequency fH, so that a stable DC voltage Vdc can be generated even when the load current IL is large, and the voltage fluctuation rate is small. It is possible to generate a quality AC voltage Vo. However, the switching loss generated in the IGBTs Q1 to Q6 increases, and the efficiency of the stabilized power supply device 1 decreases.

次に、たとえば負荷16が待機状態であり、安定化電源装置1から負荷16に交流電力が供給されておらず、出力電流Io(すなわち負荷電流IL)が所定値Icよりも小さい場合について説明する。この場合でも、電磁接触器2,12はオンされている。商用交流電源15から供給される三相交流電圧は、コンバータ6によって直流電圧Vdcに変換される。 Next, for example, the case where the load 16 is in the standby state, AC power is not supplied from the stabilized power supply device 1 to the load 16, and the output current Io (that is, the load current IL) is smaller than the predetermined value Ic will be described. .. Even in this case, the electromagnetic contactors 2 and 12 are turned on. The three-phase AC voltage supplied from the commercial AC power supply 15 is converted into the DC voltage Vdc by the converter 6.

すなわち、制御装置14(図3)では、参照電圧発生回路21によって参照直流電圧Vrが生成され、電圧検出器22によって直流電圧Vdcの検出値を示す信号Vdcfが生成される。参照直流電圧Vrと信号Vdcfの偏差ΔVdcが減算器23で生成され、その偏差ΔVdcに基づいて出力電圧制御回路24によって電流指令値Iirが生成される。電流指令値Iirと電流検出器3(図1、図2)からの信号Iifとの偏差ΔIiが減算器25によって生成され、その偏差ΔIiに基づいて出力電流制御回路26によって電圧指令値Virが生成される。 That is, in control device 14 (FIG. 3 ), reference voltage generation circuit 21 generates reference DC voltage Vr, and voltage detector 22 generates signal Vdcf indicating the detected value of DC voltage Vdc. The deviation ΔVdc between the reference DC voltage Vr and the signal Vdcf is generated by the subtractor 23, and the output voltage control circuit 24 generates the current command value Iir based on the deviation ΔVdc. A deviation ΔIi between the current command value Iir and the signal Iif from the current detector 3 (FIGS. 1 and 2) is generated by the subtractor 25, and the output current control circuit 26 generates the voltage command value Vir based on the deviation ΔIi. To be done.

ゲート制御回路27(図4)では、出力電流Ioが所定値Icよりも小さいので判定器31の出力信号φ31が「H」レベルにされ、省電力運転モードが選択される。信号φ31が「H」レベルにされると、周波数調整部32によって発振器33の出力クロック信号φ33の周波数が上記周波数fHから徐々に下降される。 In the gate control circuit 27 (FIG. 4), the output current Io is smaller than the predetermined value Ic, so the output signal φ31 of the determiner 31 is set to the “H” level, and the power saving operation mode is selected. When the signal φ31 is set to the “H” level, the frequency adjusting unit 32 gradually lowers the frequency of the output clock signal φ33 of the oscillator 33 from the frequency fH.

クロック信号φ33の周波数が下降すると、直流電圧Vdcを参照交流電圧Vrにする応答速度が低下し、減算器23(図3)からの偏差ΔVdcが負の値になる。偏差ΔVoが負の所定値VMに到達すると、周波数調整部32によって発振器33の発振周波数の下降が停止される。これにより、交流出力電圧Voを参照交流電圧Vrにすることが可能な範囲内でクロック信号φ33の周波数が下限値fLに設定される。 When the frequency of the clock signal φ33 decreases, the response speed for changing the DC voltage Vdc to the reference AC voltage Vr decreases, and the deviation ΔVdc from the subtractor 23 (FIG. 3) becomes a negative value. When the deviation ΔVo reaches the predetermined negative value VM, the frequency adjustment unit 32 stops the decrease of the oscillation frequency of the oscillator 33. As a result, the frequency of the clock signal φ33 is set to the lower limit value fL within the range in which the AC output voltage Vo can be set to the reference AC voltage Vr.

三角波発生器34によってクロック信号φ33と同じ周波数fLの三角波信号Cuが生成される。電圧指令値Virと三角波信号Cuとが比較器35によって比較され、バッファ36およびインバータ37によってゲート信号Au,Buが生成される。 The triangular wave generator 34 generates a triangular wave signal Cu having the same frequency fL as the clock signal φ33. The voltage command value Vir and the triangular wave signal Cu are compared by the comparator 35, and the gate signals Au and Bu are generated by the buffer 36 and the inverter 37.

また、ゲート制御回路27では、ゲート信号Au,Buと同様の方法でゲート信号Av,Bvおよびゲート信号Aw,Bwが生成される。コンバータ6(図2)では、ゲート信号Au,Bu,Av,Bv,Aw,Bwに基づいてIGBTQ1〜Q6の各々がオンおよびオフされ、商用交流電源15からの商用周波数の三相交流電圧が直流電圧Vdcに変換される。この直流電圧Vdcは、インバータ8によって商用周波数の三相交流電圧に再変換されて負荷16に供給される。負荷16は、三相交流電圧を受け、電流を消費せずに待機する。 In the gate control circuit 27, the gate signals Av and Bv and the gate signals Aw and Bw are generated in the same manner as the gate signals Au and Bu. In converter 6 (FIG. 2), each of IGBTs Q1 to Q6 is turned on and off based on gate signals Au, Bu, Av, Bv, Aw, and Bw, and a three-phase AC voltage of commercial frequency from commercial AC power supply 15 is converted into DC. It is converted into the voltage Vdc. This DC voltage Vdc is reconverted into a three-phase AC voltage of commercial frequency by the inverter 8 and supplied to the load 16. The load 16 receives the three-phase AC voltage and stands by without consuming current.

この省電力運転モードでは、IGBTQ1〜Q6の各々が比較的低い周波数fLでオンおよびオフするので、IGBTQ1〜Q6で発生するスイッチング損失が小さくなり、安定化電源装置1の効率が高くなる。 In this power saving operation mode, each of the IGBTs Q1 to Q6 is turned on and off at a relatively low frequency fL, so that the switching loss generated in the IGBTs Q1 to Q6 is reduced and the efficiency of the stabilized power supply device 1 is increased.

以上のように、この実施の形態1では、負荷電流ILが所定値Icよりも大きい場合は、三角波信号Cuの周波数を比較的高い周波数fHに設定し、負荷電流ILが所定値Icよりも小さい場合は、直流電圧Vdcを参照直流電圧Vrにすることが可能な範囲内で三角波信号Cuの周波数を下限値fLに設定する。したがって、負荷16が電流を消費しない待機状態である場合には、コンバータ6のIGBTQ1〜Q6で発生するスイッチング損失を低減することができ、安定化電源装置1の効率を高めることができる。 As described above, in the first embodiment, when the load current IL is larger than the predetermined value Ic, the frequency of the triangular wave signal Cu is set to a relatively high frequency fH and the load current IL is smaller than the predetermined value Ic. In this case, the frequency of the triangular wave signal Cu is set to the lower limit value fL within the range in which the DC voltage Vdc can be the reference DC voltage Vr. Therefore, when the load 16 is in the standby state in which the current is not consumed, the switching loss generated in the IGBTs Q1 to Q6 of the converter 6 can be reduced and the efficiency of the stabilized power supply device 1 can be increased.

図6は、実施の形態1の変更例を示す回路ブロック図であって、図4と対比される図である。図6において、この変更例では、周波数調整部32が周波数調整部41で置換されている。周波数調整部41は、判定器31の出力信号φ31が「H」レベルにされた場合には、減算器23からの偏差ΔVoをモニタしながら、発振器33の出力クロック信号φ33の周波数をfHから下降させる。 FIG. 6 is a circuit block diagram showing a modification of the first embodiment, which is compared with FIG. In FIG. 6, in this modification, the frequency adjusting unit 32 is replaced with the frequency adjusting unit 41. When the output signal φ31 of the determiner 31 is set to the “H” level, the frequency adjustment unit 41 monitors the deviation ΔVo from the subtractor 23 and lowers the frequency of the output clock signal φ33 of the oscillator 33 from fH. Let

クロック信号φ33の周波数を下降させて行くと、直流電圧Vdcを参照直流電圧Vrにする応答速度が遅くなり、減算器23からの偏差ΔVdc=Vr−Vdcfが負の値になる。偏差ΔVdcが負の所定値Vmに到達したとき、周波数調整部41は、発振器33の出力クロック信号φ33の周波数を徐々に上昇させ、ΔVdc=0となったときにクロック信号φ33の周波数の上昇を停止させる。 When the frequency of the clock signal φ33 is decreased, the response speed for changing the DC voltage Vdc to the reference DC voltage Vr becomes slow, and the deviation ΔVdc=Vr−Vdcf from the subtractor 23 becomes a negative value. When the deviation ΔVdc reaches the negative predetermined value Vm, the frequency adjusting unit 41 gradually increases the frequency of the output clock signal φ33 of the oscillator 33, and when ΔVdc=0, increases the frequency of the clock signal φ33. Stop.

これにより、クロック信号φ33の周波数は、直流電圧Vdcを参照直流電圧Vrにすることが可能な範囲内で下限値fLに設定される。他の構成および動作は、実施の形態1と同じであるので、その説明は繰り返さない。この変更例でも、実施の形態1と同じ効果が得られる。 As a result, the frequency of the clock signal φ33 is set to the lower limit value fL within the range in which the DC voltage Vdc can be the reference DC voltage Vr. Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, and therefore description thereof will not be repeated. Also in this modification, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

図7は、実施の形態1の他の変更例を示す回路ブロック図であって、図4と対比される図である。図7において、この変更例では、周波数調整部32が周波数調整部42で置換されている。周波数調整部42は、判定器31の出力信号φ31が「H」レベルから「L」レベルに立ち下げられた場合には、減算器23からの偏差ΔVdcをモニタしながら、発振器33の出力クロック信号φ33の周波数を下限値fLから上昇させる。 FIG. 7 is a circuit block diagram showing another modification of the first embodiment, which is compared with FIG. In FIG. 7, in this modification, the frequency adjusting unit 32 is replaced with the frequency adjusting unit 42. When the output signal φ31 of the determiner 31 falls from the “H” level to the “L” level, the frequency adjusting unit 42 monitors the deviation ΔVdc from the subtractor 23 and outputs the output clock signal of the oscillator 33. The frequency of φ33 is increased from the lower limit value fL.

クロック信号φ33の周波数を上昇させて行くと、直流電圧Vdcを参照直流電圧Vrにする応答速度が速くなり、減算器23からの偏差ΔVdc=Vr−Vdcfが負の値から0に向かって変化する。周波数調整部41は、ΔVdc=0となったときにクロック信号φ33の周波数の上昇を停止させる。 As the frequency of the clock signal φ33 is increased, the response speed for changing the DC voltage Vdc to the reference DC voltage Vr becomes faster, and the deviation ΔVdc=Vr-Vdcf from the subtractor 23 changes from a negative value toward 0. .. The frequency adjustment unit 41 stops the rise of the frequency of the clock signal φ33 when ΔVdc=0.

これにより、クロック信号φ33の周波数(すなわち三角波信号Cuの周波数)は、負荷電流ILの大きさに関係なく、直流電圧Vdcを参照直流電圧Vrにすることが可能な範囲内において下限値に設定される。他の構成および動作は、実施の形態1と同じであるので、その説明は繰り返さない。この変更例でも、実施の形態1と同じ効果が得られる。 As a result, the frequency of the clock signal φ33 (that is, the frequency of the triangular wave signal Cu) is set to the lower limit value within the range in which the DC voltage Vdc can be the reference DC voltage Vr regardless of the magnitude of the load current IL. It Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, and therefore description thereof will not be repeated. Also in this modification, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

図8は、実施の形態1のさらに他の変更例を示す回路ブロック図であって、図4と対比される図である。図8において、この変更例では、判定器31と周波数調整部32との間にスイッチ43が追加されている。スイッチ43の第1端子43aは判定器31の出力信号φ31を受け、スイッチ43の第2端子43bは操作部13(図1)で生成される信号SEを受け、スイッチ43の共通端子43cは周波数調整部32に接続される。安定化電源装置1の使用者は、操作部13を操作して信号φ43および信号SEを生成する。 FIG. 8 is a circuit block diagram showing still another modification of the first embodiment, which is compared with FIG. In FIG. 8, in this modification, a switch 43 is added between the determiner 31 and the frequency adjusting unit 32. The first terminal 43a of the switch 43 receives the output signal φ31 of the determiner 31, the second terminal 43b of the switch 43 receives the signal SE generated by the operation unit 13 (FIG. 1), and the common terminal 43c of the switch 43 receives the frequency signal. It is connected to the adjusting unit 32. The user of the stabilized power supply device 1 operates the operation unit 13 to generate the signal φ43 and the signal SE.

スイッチ43は、操作部13で生成される信号φ43によって制御される。信号φ43が「H」レベルである場合は、スイッチ43の第1端子43aおよび共通端子43c間が導通し、判定器31の出力信号φ31がスイッチ43を介して周波数調整部32に与えられる。この場合、この変更例は実施の形態1と同じになる。 The switch 43 is controlled by the signal φ43 generated by the operation unit 13. When the signal φ43 is at the “H” level, the first terminal 43a of the switch 43 and the common terminal 43c are electrically connected, and the output signal φ31 of the determiner 31 is given to the frequency adjusting unit 32 via the switch 43. In this case, this modification is the same as that of the first embodiment.

信号φ43が「L」レベルである場合は、スイッチ43の第2端子43bおよび共通端子43c間が導通し、操作部13からの信号SEがスイッチ43を介して周波数調整部32に与えられる。周波数調整部32は、信号SEが「L」レベルである場合は、発振器33の出力クロック信号φ33の周波数を比較的高い周波数fHに設定する。 When the signal φ43 is at the “L” level, the second terminal 43b and the common terminal 43c of the switch 43 are electrically connected, and the signal SE from the operation unit 13 is given to the frequency adjustment unit 32 via the switch 43. When the signal SE is at “L” level, the frequency adjusting unit 32 sets the frequency of the output clock signal φ33 of the oscillator 33 to a relatively high frequency fH.

また周波数調整部32は、信号SEが「H」レベルである場合は、直流電圧Vdcを参照直流電圧Vrにすることが可能な範囲内で発振器33の出力クロック信号φ33の周波数を下限値fLに設定する。 Further, when the signal SE is at the “H” level, the frequency adjusting unit 32 sets the frequency of the output clock signal φ33 of the oscillator 33 to the lower limit value fL within a range in which the DC voltage Vdc can be set to the reference DC voltage Vr. Set.

すなわち、周波数調整部32は、信号SEが「H」レベルである場合において、負荷電流ILが減少して偏差ΔVdcが正の値になったときには、偏差ΔVdcをモニタしながら三角波信号Cuの周波数を下降させ、偏差ΔVdcが負の値VMになったときに三角波信号Cuの周波数の下降を停止させることにより、三角波信号Cuの値を下限値に調整する。 That is, when the signal SE is at the “H” level and the load current IL decreases and the deviation ΔVdc becomes a positive value, the frequency adjusting unit 32 monitors the deviation ΔVdc and adjusts the frequency of the triangular wave signal Cu. The value of the triangular wave signal Cu is adjusted to the lower limit value by stopping the decrease of the frequency of the triangular wave signal Cu when the deviation ΔVdc becomes the negative value VM.

また周波数調整部32は、信号SEが「H」レベルである場合において、負荷電流ILが増加して偏差ΔVoが負の値になったときには、偏差ΔVoをモニタしながら三角波信号Cuの周波数を上昇させ、偏差ΔVdcが0になったときに三角波信号Cuの周波数の上昇を停止させることにより、三角波信号Cuの値を下限値に調整する。 Further, when the signal SE is at the “H” level and the load current IL increases and the deviation ΔVo becomes a negative value, the frequency adjusting unit 32 increases the frequency of the triangular wave signal Cu while monitoring the deviation ΔVo. Then, the value of the triangular wave signal Cu is adjusted to the lower limit value by stopping the increase of the frequency of the triangular wave signal Cu when the deviation ΔVdc becomes 0.

この変更例では、実施の形態1と同じ効果が得られる他、操作部13を操作することにより、三角波信号Cuの周波数を比較的高い値fHに設定する通常運転モード(φ43=L,SE=L)と、三角波信号Cuの周波数を下限値fLに設定する省電力運転モード(φ43=L,SE=H)とのうちの所望の運転モードを選択することができる。なお、周波数調整部32の代わりに周波数調整部41(図6)または周波数調整部42(図7)を設けてもよい。 In this modification, the same effect as that of the first embodiment is obtained, and in addition, by operating the operation unit 13, the normal operation mode (φ43=L, SE=, which sets the frequency of the triangular wave signal Cu to a relatively high value fH). It is possible to select a desired operation mode from L) and a power saving operation mode (φ43=L, SE=H) that sets the frequency of the triangular wave signal Cu to the lower limit value fL. Instead of the frequency adjusting unit 32, the frequency adjusting unit 41 (FIG. 6) or the frequency adjusting unit 42 (FIG. 7) may be provided.

[実施の形態2]
図9は、この発明の実施の形態2による無停電電源システムの構成を示すブロック図である。図9において、この無停電電源システムは、安定化電源装置1、複数(図9では2つ)の無停電電源装置U1,U2、および複数(この場合は2つ)のバッテリB1,B2を備える。
[Second Embodiment]
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of an uninterruptible power supply system according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 9, this uninterruptible power supply system includes a stabilized power supply device 1, a plurality (two in FIG. 9) of uninterruptible power supply devices U1 and U2, and a plurality (two in this case) of batteries B1 and B2. ..

安定化電源装置1は、図1に示したように、交流入力端子T1および交流出力端子T2を含む。交流入力端子T1は、バイパス交流電源45からの交流電圧Viを受ける。バイパス交流電源45は、交流電力を出力する自家発電機であってもよいし、商用交流電源であっても構わない。 As shown in FIG. 1, the stabilized power supply device 1 includes an AC input terminal T1 and an AC output terminal T2. The AC input terminal T1 receives the AC voltage Vi from the bypass AC power supply 45. The bypass AC power supply 45 may be a private generator that outputs AC power or a commercial AC power supply.

安定化電源装置1は、実施の形態1で説明したように、バイパス交流電源45から受けた交流電圧Viを直流電圧Vdcに一旦変換し、その直流電圧Vdcを商用周波数の交流電圧Voに変換して交流出力端子T2に出力する。交流出力電圧Voの電圧変動率(たとえば±2%)は、交流入力電圧Viの電圧変動率(たとえば±10%)よりも小さい。 As described in the first embodiment, stabilized power supply device 1 once converts AC voltage Vi received from bypass AC power supply 45 into DC voltage Vdc, and converts the DC voltage Vdc into AC voltage Vo of commercial frequency. Output to the AC output terminal T2. The voltage fluctuation rate (for example, ±2%) of AC output voltage Vo is smaller than the voltage fluctuation rate (for example, ±10%) of AC input voltage Vi.

また安定化電源装置1は、実施の形態1で説明したように、出力電流Ioが所定値Icよりも小さい場合には、直流電圧Vdcを参照直流電圧Vrにすることが可能な範囲で三角波信号Cuの周波数を下限値fLに調整し、コンバータ6で発生する損失を低減する。また安定化電源装置1は、出力電流Ioが所定値Icよりも大きい場合は、三角波信号Cuの周波数を比較的高い値fHに設定し、直流電圧Vdcを参照直流電圧Vrに安定に維持する。 Further, as described in the first embodiment, the stabilized power supply device 1 has a triangular wave signal within a range in which the DC voltage Vdc can be the reference DC voltage Vr when the output current Io is smaller than the predetermined value Ic. The frequency of Cu is adjusted to the lower limit value fL to reduce the loss generated in the converter 6. When the output current Io is larger than the predetermined value Ic, the stabilized power supply device 1 sets the frequency of the triangular wave signal Cu to a relatively high value fH and maintains the DC voltage Vdc at the reference DC voltage Vr stably.

無停電電源装置U1,U2の各々は、交流入力端子T11、バイパス入力端子T12、バッテリ端子T13、および交流出力端子T14を備える。交流入力端子T11は、商用交流電源15から商用周波数の交流電圧Viを受ける。バイパス入力端子T12は、安定化電源装置1の交流出力端子T2から交流電圧Voを受ける。 Each of the uninterruptible power supply devices U1 and U2 includes an AC input terminal T11, a bypass input terminal T12, a battery terminal T13, and an AC output terminal T14. The AC input terminal T11 receives an AC voltage Vi having a commercial frequency from the commercial AC power supply 15. The bypass input terminal T12 receives the AC voltage Vo from the AC output terminal T2 of the stabilized power supply device 1.

バッテリ端子T13は、対応するバッテリB1またはB2に接続される。バッテリB1,B2の各々は、直流電力を蓄える。交流出力端子T14は、対応する負荷LD1またはLD2に接続される。負荷LD1,LD2は、それぞれ無停電電源装置U1,U2から供給される交流電力によって駆動される。 The battery terminal T13 is connected to the corresponding battery B1 or B2. Each of batteries B1 and B2 stores DC power. The AC output terminal T14 is connected to the corresponding load LD1 or LD2. The loads LD1 and LD2 are driven by the AC power supplied from the uninterruptible power supply units U1 and U2, respectively.

無停電電源装置U1は、商用交流電源15から交流電力が供給されている通常時には、商用交流電源15からの交流電力を直流電力に一旦変換し、その直流電力をバッテリB1に蓄えるとともに、商用周波数の交流電力に変換して負荷LD1に供給する。 The uninterruptible power supply U1 normally converts the AC power from the commercial AC power supply 15 into DC power and stores the DC power in the battery B1 at the commercial frequency while the AC power is being supplied from the commercial AC power supply 15. To the load LD1.

このとき無停電電源装置U1は、商用交流電源15から受けた交流電圧Viを直流電圧Vdcに一旦変換し、その直流電圧Vdcを商用周波数の交流電圧Voに変換して交流出力端子T14に出力する。交流出力電圧Voの電圧変動率(たとえば±2%)は、交流入力電圧Viの電圧変動率(たとえば±10%)よりも小さい。 At this time, the uninterruptible power supply U1 once converts the AC voltage Vi received from the commercial AC power supply 15 into a DC voltage Vdc, converts the DC voltage Vdc into an AC voltage Vo having a commercial frequency, and outputs the AC voltage Vo to an AC output terminal T14. .. The voltage fluctuation rate (for example, ±2%) of AC output voltage Vo is smaller than the voltage fluctuation rate (for example, ±10%) of AC input voltage Vi.

また無停電電源装置U1は、商用交流電源15からの交流電力の供給が停止された停電時には、バッテリB1の直流電力を商用周波数の交流電力に変換して負荷LD1に供給する。したがって、停電が発生した場合でも、バッテリB1に直流電力が蓄えられている期間は、負荷LD1の運転を継続することができる。 Further, the uninterruptible power supply U1 converts the DC power of the battery B1 into AC power of commercial frequency and supplies it to the load LD1 at the time of power failure when the supply of AC power from the commercial AC power supply 15 is stopped. Therefore, even if a power failure occurs, the operation of the load LD1 can be continued while the DC power is stored in the battery B1.

さらに無停電電源装置U1は、内蔵のインバータが故障した場合には、安定化電源装置1からの交流電力を負荷LD1に供給する。無停電電源装置U2も、無停電電源装置U1と同じである。 Further, the uninterruptible power supply U1 supplies the AC power from the stabilized power supply 1 to the load LD1 when the built-in inverter fails. The uninterruptible power supply U2 is also the same as the uninterruptible power supply U1.

無停電電源装置U1,U2のインバータが故障していない場合は、安定化電源装置1から負荷LD1,LD2への電力供給は行なわれないので、安定化電源装置1の出力電流Ioは所定値Icよりも小さい。この場合は、安定化電源装置1のコンバータ6は下限値fLの周波数で駆動され、コンバータ6で発生する損失は小さくされる。 When the inverters of the uninterruptible power supply units U1 and U2 are not in failure, the regulated power supply unit 1 does not supply power to the loads LD1 and LD2. Therefore, the output current Io of the stabilized power supply unit 1 is the predetermined value Ic. Smaller than. In this case, converter 6 of stabilized power supply device 1 is driven at the frequency of lower limit value fL, and the loss generated in converter 6 is reduced.

無停電電源装置U1(またはU2)のインバータが故障した場合は、安定化電源装置1から負荷LD1(またはLD2)に交流電力が供給されるので、安定化電源装置1の出力電流Ioは所定値Icよりも大きくなる。この場合は、安定化電源装置1のコンバータ6は比較的高い周波数fHで駆動され、電圧変動率の小さな交流電圧Voが負荷LD1(またはLD2)に供給される。 When the inverter of the uninterruptible power supply U1 (or U2) fails, AC power is supplied from the stabilized power supply 1 to the load LD1 (or LD2), so the output current Io of the stabilized power supply 1 is a predetermined value. It becomes larger than Ic. In this case, converter 6 of stabilized power supply device 1 is driven at a relatively high frequency fH, and AC voltage Vo having a small voltage fluctuation rate is supplied to load LD1 (or LD2).

図10は、無停電電源装置U1の構成を示す回路ブロック図である。この無停電電源装置U1は、商用交流電源15からの三相交流電力を直流電力に一旦変換し、その直流電力を三相交流電力に変換して負荷LD1に供給するものである。図10では、図面および説明の簡単化のため、三相(U相、V相、W相)のうちの一相(たとえばU相)に対応する部分の回路のみが示されている。 FIG. 10 is a circuit block diagram showing the configuration of the uninterruptible power supply U1. The uninterruptible power supply U1 is for converting the three-phase AC power from the commercial AC power supply 15 into DC power once, converting the DC power into three-phase AC power, and supplying it to the load LD1. In FIG. 10, for simplification of the drawing and description, only a circuit of a portion corresponding to one phase (for example, U phase) of the three phases (U phase, V phase, W phase) is shown.

図10において、この無停電電源装置U1は、交流入力端子T11、バイパス入力端子T12、バッテリ端子T13、および交流出力端子T14を備える。交流入力端子T11は、商用交流電源15から商用周波数の交流電力を受ける。バイパス入力端子T12は、安定化電源装置1から商用周波数の交流電力を受ける。 In FIG. 10, the uninterruptible power supply U1 includes an AC input terminal T11, a bypass input terminal T12, a battery terminal T13, and an AC output terminal T14. The AC input terminal T11 receives AC power of commercial frequency from the commercial AC power supply 15. The bypass input terminal T12 receives AC power of commercial frequency from the stabilized power supply device 1.

バッテリ端子T13は、バッテリ(電力貯蔵装置)B1に接続される。バッテリB1は、直流電力を蓄える。バッテリB1の代わりにコンデンサが接続されていても構わない。交流出力端子T14は、負荷LD1に接続される。負荷LD1は、交流電力によって駆動される。 The battery terminal T13 is connected to the battery (power storage device) B1. The battery B1 stores DC power. A capacitor may be connected instead of the battery B1. The AC output terminal T14 is connected to the load LD1. The load LD1 is driven by AC power.

この無停電電源装置U1は、さらに、電磁接触器51,57,63,65、電流検出器52,60、コンデンサ53,58,62、リアクトル54,61、コンバータ55、双方向チョッパ56、インバータ59、半導体スイッチ64、操作部66、および制御装置67を備える。 The uninterruptible power supply U1 further includes electromagnetic contactors 51, 57, 63, 65, current detectors 52, 60, capacitors 53, 58, 62, reactors 54, 61, converter 55, bidirectional chopper 56, inverter 59. , A semiconductor switch 64, an operation unit 66, and a control device 67.

電磁接触器51およびリアクトル54は、交流入力端子T11とコンバータ55の入力ノードとの間に直列接続される。コンデンサ53は、電磁接触器51とリアクトル54の間のノードN11に接続される。電磁接触器51は、無停電電源装置U1の使用時にオンされ、たとえば無停電電源装置U1のメンテナンス時にオフされる。 The electromagnetic contactor 51 and the reactor 54 are connected in series between the AC input terminal T11 and the input node of the converter 55. The capacitor 53 is connected to the node N11 between the electromagnetic contactor 51 and the reactor 54. The electromagnetic contactor 51 is turned on when the uninterruptible power supply U1 is used, and is turned off, for example, during maintenance of the uninterruptible power supply U1.

ノードN11に現れる交流入力電圧Viの瞬時値は、制御装置67によって検出される。交流入力電圧Viの瞬時値に基づいて、停電の発生の有無などが判別される。電流検出器52は、ノードN11に流れる交流入力電流Iiを検出し、その検出値を示す信号Iifを制御装置67に与える。 The instantaneous value of the AC input voltage Vi appearing at the node N11 is detected by the control device 67. Whether or not a power failure has occurred is determined based on the instantaneous value of the AC input voltage Vi. The current detector 52 detects the AC input current Ii flowing through the node N11 and gives a signal Iif indicating the detected value to the control device 67.

コンデンサ53およびリアクトル54は、低域通過フィルタを構成し、商用交流電源15からコンバータ55に商用周波数の交流電力を通過させ、コンバータ55で発生するスイッチング周波数の信号が商用交流電源15に通過することを防止する。 The capacitor 53 and the reactor 54 constitute a low-pass filter, and allow the commercial AC power supply 15 to pass the AC power of the commercial frequency to the converter 55 so that the signal of the switching frequency generated in the converter 55 passes to the commercial AC power supply 15. Prevent.

コンバータ55は、制御装置67によって制御され、商用交流電源15から交流電力が供給されている通常時は、交流電力を直流電力に変換して直流ラインL11に出力する。商用交流電源15からの交流電力の供給が停止された停電時は、コンバータ55の運転は停止される。 The converter 55 is controlled by the control device 67, and normally converts the AC power into the DC power and outputs the DC power to the DC line L11 when the AC power is supplied from the commercial AC power supply 15. During a power outage in which the supply of AC power from the commercial AC power supply 15 is stopped, the operation of converter 55 is stopped.

コンバータ55は、コンバータ6(図2)と同じ構成であり、6組のIGBTおよびダイオードを含む。コンバータ55の出力電圧は、所望の値に制御可能になっている。コンデンサ53、リアクトル54、およびコンバータ55は順変換器を構成する。 Converter 55 has the same configuration as converter 6 (FIG. 2) and includes 6 sets of IGBTs and diodes. The output voltage of the converter 55 can be controlled to a desired value. The capacitor 53, the reactor 54, and the converter 55 form a forward converter.

コンデンサ58は、直流ラインL11に接続され、直流ラインL11の電圧を平滑化させる。直流ラインL11に現れる直流電圧Vdcの瞬時値は、制御装置67によって検出される。直流ラインL11は双方向チョッパ56の高電圧側ノードに接続され、双方向チョッパ56の低電圧側ノードは電磁接触器57を介してバッテリ端子T13に接続される。 The capacitor 58 is connected to the DC line L11 and smoothes the voltage of the DC line L11. The instantaneous value of the DC voltage Vdc appearing on the DC line L11 is detected by the control device 67. DC line L11 is connected to the high voltage side node of bidirectional chopper 56, and the low voltage side node of bidirectional chopper 56 is connected to battery terminal T13 via electromagnetic contactor 57.

電磁接触器57は、無停電電源装置U1の使用時はオンされ、たとえば無停電電源装置U1およびバッテリB1のメンテナンス時にオフされる。バッテリ端子T13に現れるバッテリB1の端子間電圧Vbの瞬時値は、制御装置67によって検出される。 The electromagnetic contactor 57 is turned on when the uninterruptible power supply U1 is used, and is turned off, for example, during maintenance of the uninterruptible power supply U1 and the battery B1. The instantaneous value of the inter-terminal voltage Vb of the battery B1 appearing at the battery terminal T13 is detected by the control device 67.

双方向チョッパ56は、制御装置67によって制御され、商用交流電源15から交流電力が供給されている通常時は、コンバータ55によって生成された直流電力をバッテリB1に蓄え、商用交流電源15からの交流電力の供給が停止された停電時は、バッテリB1の直流電力を直流ラインL11を介してインバータ59に供給する。 The bidirectional chopper 56 is controlled by the control device 67, and stores the DC power generated by the converter 55 in the battery B1 during the normal time when the AC power is supplied from the commercial AC power supply 15, and stores the AC power from the commercial AC power supply 15 in the normal condition. At the time of a power failure in which the supply of electric power is stopped, the DC power of the battery B1 is supplied to the inverter 59 via the DC line L11.

双方向チョッパ56は、直流電力をバッテリB1に蓄える場合は、直流ラインL11の直流電圧Vdcを降圧してバッテリB1に与える。また、双方向チョッパ56は、バッテリB1の直流電力をインバータ59に供給する場合は、バッテリB1の端子間電圧Vbを昇圧して直流ラインL11に出力する。直流ラインL11は、インバータ59の入力ノードに接続されている。 When storing the DC power in the battery B1, the bidirectional chopper 56 steps down the DC voltage Vdc of the DC line L11 and supplies it to the battery B1. When supplying the DC power of the battery B1 to the inverter 59, the bidirectional chopper 56 boosts the terminal voltage Vb of the battery B1 and outputs it to the DC line L11. The DC line L11 is connected to the input node of the inverter 59.

インバータ59は、制御装置67によって制御され、コンバータ55または双方向チョッパ56から直流ラインL11を介して供給される直流電力を商用周波数の交流電力に変換して出力する。すなわち、インバータ59は、通常時はコンバータ55から直流ラインL11を介して供給される直流電力を交流電力に変換し、停電時はバッテリB1から双方向チョッパ56を介して供給される直流電力を交流電力に変換する。インバータ59の出力電圧は、所望の値に制御可能になっている。インバータ59は、インバータ8(図2)と同じ構成であり、6組のIGBTおよびダイオードを含む。 The inverter 59 is controlled by the controller 67 and converts the DC power supplied from the converter 55 or the bidirectional chopper 56 via the DC line L11 into AC power of commercial frequency and outputs the AC power. That is, the inverter 59 normally converts the DC power supplied from the converter 55 via the DC line L11 into AC power, and converts the DC power supplied from the battery B1 via the bidirectional chopper 56 into AC power during a power failure. Convert to electricity. The output voltage of the inverter 59 can be controlled to a desired value. Inverter 59 has the same configuration as inverter 8 (FIG. 2) and includes 6 sets of IGBTs and diodes.

インバータ59の出力ノードはリアクトル61の一方端子に接続され、リアクトル61の他方端子(ノードN12)は電磁接触器63を介して交流出力端子T4に接続される。コンデンサ62は、ノードN12に接続される。 The output node of the inverter 59 is connected to one terminal of the reactor 61, and the other terminal (node N12) of the reactor 61 is connected to the AC output terminal T4 via the electromagnetic contactor 63. The capacitor 62 is connected to the node N12.

電流検出器60は、インバータ59の出力電流Ioの瞬時値を検出し、その検出値を示す信号Iofを制御装置67に与える。ノードN12に現れる交流出力電圧Voの瞬時値は、制御装置67によって検出される。 The current detector 60 detects an instantaneous value of the output current Io of the inverter 59 and gives a signal Iof indicating the detected value to the control device 67. The instantaneous value of AC output voltage Vo appearing at node N12 is detected by control device 67.

リアクトル61およびコンデンサ62は、低域通過フィルタを構成し、インバータ59で生成された商用周波数の交流電力を交流出力端子T14に通過させ、インバータ59で発生するスイッチング周波数の信号が交流出力端子T14に通過することを防止する。インバータ59、リアクトル61、およびコンデンサ62は逆変換器を構成する。 The reactor 61 and the capacitor 62 form a low pass filter, pass the AC power of the commercial frequency generated by the inverter 59 to the AC output terminal T14, and the signal of the switching frequency generated by the inverter 59 is output to the AC output terminal T14. Prevent passing through. The inverter 59, the reactor 61, and the capacitor 62 form an inverse converter.

電磁接触器63は、制御装置67によって制御され、インバータ59によって生成された交流電力を負荷LD1に供給するインバータ給電モード時にはオンされ、安定化電源装置1からの交流電力を負荷LD1に供給するバイパス給電モード時にはオフされる。 The electromagnetic contactor 63 is controlled by the control device 67, is turned on in the inverter power supply mode for supplying the AC power generated by the inverter 59 to the load LD1, and is a bypass for supplying the AC power from the stabilized power supply device 1 to the load LD1. It is turned off in the power supply mode.

半導体スイッチ64は、サイリスタを含み、バイパス入力端子T12と交流出力端子T14との間に接続される。電磁接触器65は、半導体スイッチ64に並列接続される。半導体スイッチ64は、制御装置67によって制御され、通常はオフされ、インバータ59が故障した場合は瞬時にオンし、安定化電源装置1からの交流電力を負荷LD1に供給する。半導体スイッチ64は、オンしてから所定時間経過後にオフする。 The semiconductor switch 64 includes a thyristor and is connected between the bypass input terminal T12 and the AC output terminal T14. The electromagnetic contactor 65 is connected in parallel to the semiconductor switch 64. The semiconductor switch 64 is controlled by the control device 67, is normally turned off, and is instantly turned on when the inverter 59 fails, and supplies the AC power from the stabilized power supply device 1 to the load LD1. The semiconductor switch 64 is turned off after a predetermined time has elapsed since it was turned on.

電磁接触器65は、インバータ59によって生成された交流電力を負荷LD1に供給するインバータ給電モード時にはオフされ、安定化電源装置1からの交流電力を負荷LD1に供給するバイパス給電モード時にはオンされる。 The electromagnetic contactor 65 is turned off in the inverter power supply mode in which the AC power generated by the inverter 59 is supplied to the load LD1, and is turned on in the bypass power supply mode in which the AC power from the stabilized power supply device 1 is supplied to the load LD1.

また、電磁接触器65は、インバータ59が故障した場合にオンし、安定化電源装置1からの交流電力を負荷LD1に供給する。つまり、インバータ59が故障した場合は、半導体スイッチ64が瞬時に所定時間だけオンするとともに電磁接触器65がオンする。これは、半導体スイッチ64が過熱されて破損するのを防止するためである。 Further, the electromagnetic contactor 65 is turned on when the inverter 59 fails, and supplies the AC power from the stabilized power supply device 1 to the load LD1. That is, when the inverter 59 fails, the semiconductor switch 64 is instantly turned on for a predetermined time and the electromagnetic contactor 65 is turned on. This is to prevent the semiconductor switch 64 from being overheated and damaged.

操作部66は、無停電電源装置U1の使用者によって操作される複数のボタン、種々の情報を表示する画像表示部などを含む。使用者が操作部66を操作することにより、無停電電源装置U1の電源をオンおよびオフしたり、バイパス給電モードおよびインバータ給電モードのうちのいずれか一方のモードを選択することが可能となっている。 The operation unit 66 includes a plurality of buttons operated by the user of the uninterruptible power supply U1, an image display unit that displays various types of information, and the like. By operating the operation unit 66, the user can turn on and off the power of the uninterruptible power supply U1, and select either one of the bypass power supply mode and the inverter power supply mode. There is.

制御装置67は、操作部66からの信号、交流入力電圧Vi、交流入力電流Ii、直流電圧Vdc、バッテリ電圧Vb、交流出力電流Io、および交流出力電圧Voなどに基づいて無停電電源装置U1全体を制御する。すなわち、制御装置67は、交流入力電圧Viの検出値に基づいて停電が発生したか否かを検出し、交流入力電圧Viの位相に同期してコンバータ55およびインバータ59を制御する。 The control device 67 determines the entire uninterruptible power supply U1 based on the signal from the operation unit 66, the AC input voltage Vi, the AC input current Ii, the DC voltage Vdc, the battery voltage Vb, the AC output current Io, and the AC output voltage Vo. To control. That is, control device 67 detects whether or not a power failure has occurred based on the detected value of AC input voltage Vi, and controls converter 55 and inverter 59 in synchronization with the phase of AC input voltage Vi.

さらに制御装置67は、商用交流電源15から交流電力が供給されている通常時は、直流電圧Vdcが参照直流電圧Vrになるようにコンバータ55を制御し、商用交流電源15からの交流電力の供給が停止された停電時は、コンバータ55の運転を停止させる。 Further, the control device 67 controls the converter 55 so that the DC voltage Vdc becomes the reference DC voltage Vr during the normal time when the AC power is supplied from the commercial AC power supply 15, and supplies the AC power from the commercial AC power supply 15. When there is a power outage, the operation of the converter 55 is stopped.

さらに制御装置67は、通常時は、バッテリ電圧Vbが参照バッテリ電圧Vbrになるように双方向チョッパ56を制御し、停電時は、直流電圧Vdcが参照直流電圧Vrになるように双方向チョッパ56を制御する。さらに制御装置67は、交流出力電圧Voが参照交流電圧Vorになるようにインバータ59を制御する。 Further, control device 67 normally controls bidirectional chopper 56 so that battery voltage Vb becomes reference battery voltage Vbr, and during power failure, bidirectional chopper 56 so that DC voltage Vdc becomes reference DC voltage Vr. To control. Further, the control device 67 controls the inverter 59 so that the AC output voltage Vo becomes the reference AC voltage Vor.

次に、この無停電電源装置U1の動作について説明する。無停電電源装置U1の使用者が操作部66を操作してインバータ給電モードを選択したものとする。商用交流電源15から交流電力が供給されている通常時において、インバータ給電モードが選択されると、半導体スイッチ64および電磁接触器65がオフするとともに、電磁接触器51,57,63がオンする。 Next, the operation of the uninterruptible power supply U1 will be described. It is assumed that the user of the uninterruptible power supply U1 operates the operation unit 66 to select the inverter power supply mode. When the inverter power supply mode is selected during the normal time when the AC power is supplied from the commercial AC power supply 15, the semiconductor switch 64 and the electromagnetic contactor 65 are turned off and the electromagnetic contactors 51, 57, 63 are turned on.

商用交流電源15から供給される交流電力は、コンバータ55によって直流電力に変換される。コンバータ55によって生成された直流電力は、双方向チョッパ56によってバッテリB1に蓄えられるとともに、インバータ59によって商用周波数の交流電力に変換されて負荷LD1に供給される。 The AC power supplied from the commercial AC power supply 15 is converted into DC power by the converter 55. The DC power generated by the converter 55 is stored in the battery B1 by the bidirectional chopper 56, converted into AC power of commercial frequency by the inverter 59, and supplied to the load LD1.

商用交流電源15からの交流電力の供給が停止されると、すなわち停電が発生すると、コンバータ55の運転が停止され、バッテリB1の直流電力が双方向チョッパ56によってインバータ59に供給される。インバータ59は、双方向チョッパ56からの直流電力を商用周波数の交流電力に変換して負荷LD1に供給する。したがって、バッテリB1に直流電力が蓄えられている期間は、負荷LD1の運転を継続することができる。 When the supply of the AC power from the commercial AC power supply 15 is stopped, that is, when a power failure occurs, the operation of the converter 55 is stopped, and the DC power of the battery B1 is supplied to the inverter 59 by the bidirectional chopper 56. The inverter 59 converts the DC power from the bidirectional chopper 56 into AC power of commercial frequency and supplies it to the load LD1. Therefore, the operation of the load LD1 can be continued while the DC power is stored in the battery B1.

このようにインバータ給電モードにおいてインバータ59が故障していない場合には、安定化電源装置1から負荷LD1への電力供給は行なわれないので、安定化電源装置1の出力電流Ioは約0Aであり、所定値Icよりも小さい。このため、安定化電源装置1のコンバータ6は下限値の周波数fLで駆動され、コンバータ6で発生する損失は小さく抑えられる。 As described above, when the inverter 59 is not in failure in the inverter power supply mode, power is not supplied from the stabilized power supply device 1 to the load LD1, so that the output current Io of the stabilized power supply device 1 is about 0A. , Smaller than the predetermined value Ic. Therefore, the converter 6 of the stabilized power supply device 1 is driven at the lower limit frequency fL, and the loss generated in the converter 6 is suppressed to be small.

インバータ給電モード時においてインバータ59が故障した場合には、半導体スイッチ64が瞬時にオンし、電磁接触器63がオフするとともに、電磁接触器65がオンする。これにより、安定化電源装置1からの交流電力が半導体スイッチ64および電磁接触器65を介して負荷LD1に供給され、負荷LD1の運転が継続される。一定時間後に半導体スイッチ64がオフされ、半導体スイッチ64が過熱されて破損することが防止される。 When the inverter 59 fails in the inverter power feeding mode, the semiconductor switch 64 is instantly turned on, the electromagnetic contactor 63 is turned off, and the electromagnetic contactor 65 is turned on. As a result, the AC power from the stabilized power supply device 1 is supplied to the load LD1 via the semiconductor switch 64 and the electromagnetic contactor 65, and the operation of the load LD1 is continued. The semiconductor switch 64 is turned off after a certain time, and the semiconductor switch 64 is prevented from being overheated and damaged.

この場合は、安定化電源装置1から負荷LD1に交流電力が供給されるので、安定化電源装置1の出力電流Ioは所定値Icよりも大きくなる。このため、安定化電源装置1のコンバータ6は比較的高い周波数fHで駆動され、電圧変動率の小さな交流電圧Voが負荷LD1に供給される。 In this case, since the AC power is supplied from the stabilized power supply device 1 to the load LD1, the output current Io of the stabilized power supply device 1 becomes larger than the predetermined value Ic. Therefore, the converter 6 of the stabilized power supply device 1 is driven at a relatively high frequency fH, and the AC voltage Vo having a small voltage fluctuation rate is supplied to the load LD1.

また、無停電電源装置U1の使用者が操作部66を操作してバイパス給電モードを選択した場合は、インバータ給電モード時においてインバータ59が故障した場合と同様になる。すなわち、電磁接触器63および半導体スイッチ64がオフするとともに電磁接触器65がオンし、安定化電源装置1から電磁接触器65を介して負荷LD1に交流電力が供給される。このとき、安定化電源装置1の出力電流Ioは所定値Icよりも大きくなるので、安定化電源装置1のコンバータ6は比較的高い周波数fHで駆動され、電圧変動率の小さな交流電圧Voが負荷LD1に供給される。 Further, when the user of the uninterruptible power supply U1 operates the operation unit 66 to select the bypass power supply mode, the situation is the same as when the inverter 59 fails in the inverter power supply mode. That is, the electromagnetic contactor 63 and the semiconductor switch 64 are turned off and the electromagnetic contactor 65 is turned on, and the stabilized power supply device 1 supplies AC power to the load LD1 via the electromagnetic contactor 65. At this time, since the output current Io of the stabilized power supply device 1 becomes larger than the predetermined value Ic, the converter 6 of the stabilized power supply device 1 is driven at a relatively high frequency fH, and the AC voltage Vo having a small voltage fluctuation rate is loaded. It is supplied to LD1.

無停電電源装置U2の構成および動作は、無停電電源装置U1と同じであるので、その説明は繰り返さない。この実施の形態2でも、実施の形態1と同じ効果が得られる。 Uninterruptible power supply U2 has the same configuration and operation as uninterruptible power supply U1, and therefore description thereof will not be repeated. Also in the second embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

[実施の形態3]
図11は、この発明の実施の形態3による無停電電源システムの構成を示すブロック図であって、図9と対比される図である。図11を参照して、この無停電電源システムが図9の無停電電源システムと異なる点は、安定化電源装置1が無停電電源装置U0およびバッテリB0で置換されている点である。
[Third Embodiment]
11 is a block diagram showing a configuration of an uninterruptible power supply system according to a third embodiment of the present invention, and is a diagram to be compared with FIG. 9. Referring to FIG. 11, the uninterruptible power supply system differs from the uninterruptible power supply system of FIG. 9 in that stabilized power supply device 1 is replaced by uninterruptible power supply device U0 and battery B0.

無停電電源装置U0は、安定化電源装置1および無停電電源装置U1の両方の機能を有する。すなわち、無停電電源装置U0は、交流入力端子T11、バイパス入力端子T12、バッテリ端子T13、および交流出力端子T14を備える。交流入力端子T11は、商用交流電源15から商用周波数の交流電圧Viを受ける。バイパス入力端子T12は、バイパス交流電源45から商用周波数の交流電圧Viを受ける。バッテリ端子T13は、バッテリB0に接続される。バッテリB0は、直流電力を蓄える。交流出力端子T14は、無停電電源装置U1,U2のバイパス入力端子T12に接続される。 The uninterruptible power supply U0 has the functions of both the stabilized power supply 1 and the uninterruptible power supply U1. That is, the uninterruptible power supply U0 includes an AC input terminal T11, a bypass input terminal T12, a battery terminal T13, and an AC output terminal T14. The AC input terminal T11 receives an AC voltage Vi having a commercial frequency from the commercial AC power supply 15. The bypass input terminal T12 receives the AC voltage Vi of the commercial frequency from the bypass AC power supply 45. The battery terminal T13 is connected to the battery B0. The battery B0 stores DC power. The AC output terminal T14 is connected to the bypass input terminals T12 of the uninterruptible power supply units U1 and U2.

無停電電源装置U0は、商用交流電源15から交流電力が供給されている通常時には、商用交流電源15からの交流電力を直流電力に一旦変換し、その直流電力をバッテリB0に蓄えるとともに、商用周波数の交流電力に変換して無停電電源装置U1,U2のバイパス入力端子T12に供給する。 The uninterruptible power supply unit U0, during normal operation when AC power is supplied from the commercial AC power supply 15, temporarily converts the AC power from the commercial AC power supply 15 into DC power, stores the DC power in the battery B0, and stores the commercial frequency. The AC power is converted to AC power and is supplied to the bypass input terminals T12 of the uninterruptible power supply units U1 and U2.

このとき無停電電源装置U0は、商用交流電源15から受けた交流電圧Viを直流電圧Vdcに一旦変換し、その直流電圧Vdcを商用周波数の交流電圧Voに変換して交流出力端子T14に出力する。交流出力電圧Voの電圧変動率(たとえば±2%)は、交流入力電圧Viの電圧変動率(たとえば±10%)よりも小さい。 At this time, the uninterruptible power supply U0 once converts the AC voltage Vi received from the commercial AC power supply 15 into the DC voltage Vdc, converts the DC voltage Vdc into the AC voltage Vo having the commercial frequency, and outputs the AC voltage Vo to the AC output terminal T14. .. The voltage fluctuation rate (for example, ±2%) of AC output voltage Vo is smaller than the voltage fluctuation rate (for example, ±10%) of AC input voltage Vi.

また無停電電源装置U0は、商用交流電源15からの交流電力の供給が停止された停電時には、バッテリB0の直流電力を商用周波数の交流電力に変換して交流出力端子T14に出力する。したがって、たとえば無停電電源装置U1がバイパス給電モードである場合において停電が発生したときでも、バッテリB0に直流電力が蓄えられている期間は、負荷LD1の運転を継続することができる。 Further, the uninterruptible power supply U0 converts the DC power of the battery B0 into AC power of commercial frequency and outputs the AC power to the AC output terminal T14 during a power failure in which the supply of AC power from the commercial AC power supply 15 is stopped. Therefore, for example, even when a power failure occurs when the uninterruptible power supply U1 is in the bypass power supply mode, the operation of the load LD1 can be continued while the DC power is stored in the battery B0.

さらに無停電電源装置U0は、内蔵のインバータが故障した場合には、バイパス交流電源45からの交流電力を無停電電源装置U1,U2のバイパス入力端子T12に供給する。 Further, the uninterruptible power supply U0 supplies the AC power from the bypass AC power supply 45 to the bypass input terminals T12 of the uninterruptible power supplies U1 and U2 when the built-in inverter fails.

さらに無停電電源装置U0は、安定化電源装置1と同様に、出力電流Ioが所定値Icよりも小さい場合には、直流電圧Vdcを参照直流電圧Vrにすることが可能な範囲で三角波信号Cuの周波数を下限値fLに調整し、コンバータ55で発生する損失を低減する。また無停電電源装置U0は、出力電流Ioが所定値Icよりも大きい場合は、三角波信号Cuの周波数を比較的高い値fHに設定し、直流電圧Vdcを参照直流電圧Vrに安定に維持する。 Further, the uninterruptible power supply unit U0, like the stabilized power supply unit 1, when the output current Io is smaller than the predetermined value Ic, the triangular wave signal Cu in the range in which the DC voltage Vdc can be set to the reference DC voltage Vr. The frequency of is adjusted to the lower limit value fL to reduce the loss generated in the converter 55. When the output current Io is larger than the predetermined value Ic, the uninterruptible power supply U0 sets the frequency of the triangular wave signal Cu to a relatively high value fH and maintains the DC voltage Vdc at the reference DC voltage Vr stably.

無停電電源装置U1,U2のインバータ59が故障していない場合は、無停電電源装置U0から負荷LD1,LD2への電力供給は行なわれないので、無停電電源装置U0の出力電流Ioは所定値Icよりも小さい。この場合は、無停電電源装置U0のコンバータ55は下限値fLの周波数で駆動され、コンバータ55で発生する損失は小さくされる。 If the inverter 59 of the uninterruptible power supply units U1 and U2 has not failed, power is not supplied from the uninterruptible power supply unit U0 to the loads LD1 and LD2, so the output current Io of the uninterruptible power supply unit U0 is a predetermined value. It is smaller than Ic. In this case, converter 55 of uninterruptible power supply U0 is driven at the frequency of lower limit value fL, and the loss generated in converter 55 is reduced.

無停電電源装置U1(またはU2)のインバータが故障した場合は、無停電電源装置U0から負荷LD1(またはLD2)に交流電力が供給されるので、無停電電源装置U0の出力電流Ioは所定値Icよりも大きくなる。この場合は、無停電電源装置U0のコンバータ55は比較的高い周波数fHで駆動され、電圧変動率の小さな交流電圧Voが負荷LD1(またはLD2)に供給される。 When the inverter of the uninterruptible power supply U1 (or U2) fails, AC power is supplied from the uninterruptible power supply U0 to the load LD1 (or LD2), so the output current Io of the uninterruptible power supply U0 is a predetermined value. It becomes larger than Ic. In this case, converter 55 of uninterruptible power supply U0 is driven at a relatively high frequency fH, and AC voltage Vo having a small voltage fluctuation rate is supplied to load LD1 (or LD2).

図12は、無停電電源装置U0の構成を示す回路ブロック図であって、図10と対比される図である。図12を参照して、無停電電源装置U0が図10の無停電電源装置U1と異なる点は、制御装置67が制御装置70で置換されている点である。 FIG. 12 is a circuit block diagram showing the configuration of the uninterruptible power supply U0, and is a diagram to be compared with FIG. Referring to FIG. 12, uninterruptible power supply U0 differs from uninterruptible power supply U1 of FIG. 10 in that control device 67 is replaced by control device 70.

制御装置70は、制御装置67と同じ動作を行なう他、出力電流Ioが所定値Icよりも小さい場合には、直流電圧Vdcを参照直流電圧Vrにすることが可能な範囲で三角波信号Cuの周波数を下限値fLに調整し、コンバータ55で発生する損失を低減する。また制御装置70は、出力電流Ioが所定値Icよりも大きい場合は、三角波信号Cuの周波数を比較的高い値fHに設定し、直流電圧Vdcを参照直流電圧Vrに安定に維持する。 The control device 70 performs the same operation as the control device 67, and when the output current Io is smaller than the predetermined value Ic, the frequency of the triangular wave signal Cu is within a range in which the DC voltage Vdc can be set to the reference DC voltage Vr. Is adjusted to the lower limit value fL to reduce the loss generated in the converter 55. Further, when the output current Io is larger than the predetermined value Ic, the control device 70 sets the frequency of the triangular wave signal Cu to a relatively high value fH and stably maintains the DC voltage Vdc at the reference DC voltage Vr.

他の構成および動作は、実施の形態2と同じであるので、その説明は繰り返さない。この実施の形態3でも、実施の形態1と同じ効果が得られる。 Other configurations and operations are the same as those in the second embodiment, and therefore description thereof will not be repeated. Also in the third embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

なお、上記実施の形態1,2,3および種々の変更例を適宜組み合わせてもよいことは言うまでもない。 It goes without saying that the above-described first, second, third and various modifications may be combined as appropriate.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time are to be considered as illustrative in all points and not restrictive. The present invention is shown not by the above description but by the claims, and is intended to include meanings equivalent to the claims and all modifications within the scope.

1 安定化電源装置、T1,T1a,T1b,T1c,T11 交流入力端子、T2,T2a,T2b,T2c,T14 交流出力端子、T12 バイパス入力端子、T13 バッテリ端子、2,12,51,57,63,65 電磁接触器、3,9,52,60 電流検出器、4,4a,4b,4c,7,11,11a,11b,11c,53,58,62 コンデンサ、5,5a,5b,5c,10,10a,10b,10c,54,61 リアクトル、6,55 コンバータ、8,37,59 インバータ、13,66 操作部、14,67,70 制御装置、15 商用交流電源、16,LD1,LD2 負荷、D1〜D6,D11〜D16 ダイオード、Q1〜Q6,Q11〜Q16 IGBT、21 参照電圧発生回路、22 電圧検出器、23,25 減算器、24 出力電圧制御回路、26 出力電流制御回路、27 ゲート制御回路、31 判定器、32,41,42 周波数調整部、33 発振器、34 三角波発生器、35 比較器、36 バッファ、43 スイッチ、U0,U1,U2 無停電電源装置、B0,B1,B2 バッテリ、45 バイパス交流電源、56 双方向チョッパ、64 半導体スイッチ。 1 stabilized power supply device, T1, T1a, T1b, T1c, T11 AC input terminal, T2, T2a, T2b, T2c, T14 AC output terminal, T12 bypass input terminal, T13 battery terminal, 2, 12, 51, 57, 63 , 65 electromagnetic contactor, 3, 9, 52, 60 current detector, 4, 4a, 4b, 4c, 7, 11, 11a, 11b, 11c, 53, 58, 62 capacitor, 5, 5a, 5b, 5c, 10,10a,10b,10c,54,61 reactor, 6,55 converter, 8,37,59 inverter, 13,66 operation unit, 14,67,70 control device, 15 commercial AC power supply, 16, LD1, LD2 load , D1 to D6, D11 to D16 diodes, Q1 to Q6, Q11 to Q16 IGBTs, 21 reference voltage generation circuit, 22 voltage detector, 23, 25 subtractor, 24 output voltage control circuit, 26 output current control circuit, 27 gate Control circuit, 31 judging device, 32, 41, 42 frequency adjusting part, 33 oscillator, 34 triangular wave generator, 35 comparator, 36 buffer, 43 switch, U0, U1, U2 uninterruptible power supply device, B0, B1, B2 battery , 45 bypass AC power supply, 56 bidirectional chopper, 64 semiconductor switch.

Claims (13)

複数のスイッチング素子を含み、商用周波数の交流電力を直流電力に変換する順変換器と、
参照直流電圧と前記順変換器の出力直流電圧との偏差がなくなるように前記商用周波数の正弦波信号を出力する第1の制御部と、
前記正弦波信号と前記商用周波数よりも高い周波数の三角波信号との高低を比較し、その比較結果に基づいて、前記複数のスイッチング素子を制御するための制御信号を生成する第2の制御部と、
前記偏差をなくすことが可能な範囲内で前記三角波信号の周波数を下限値に調整する周波数調整部とを備え
前記周波数調整部は、前記三角波信号の周波数を下降させている場合において前記偏差が負の所定値に到達したときには、前記三角波信号の周波数を上昇させ、かつ、前記偏差が0となったときに前記三角波信号の周波数の上昇を停止させることにより、前記三角波信号の周波数を前記下限値に調整する、電源装置。
A forward converter including a plurality of switching elements, for converting AC power of commercial frequency into DC power,
A first control unit that outputs a sine wave signal of the commercial frequency so that a deviation between a reference DC voltage and an output DC voltage of the forward converter is eliminated;
A second control unit that compares the levels of the sine wave signal and a triangular wave signal having a frequency higher than the commercial frequency, and generates a control signal for controlling the plurality of switching elements based on the comparison result. ,
A frequency adjusting unit for adjusting the frequency of the triangular wave signal to a lower limit value within a range capable of eliminating the deviation ,
The frequency adjusting unit increases the frequency of the triangular wave signal when the deviation reaches a negative predetermined value while decreasing the frequency of the triangular wave signal, and when the deviation becomes zero. A power supply device that adjusts the frequency of the triangular wave signal to the lower limit value by stopping the increase of the frequency of the triangular wave signal .
前記周波数調整部は、前記偏差をなくすことが可能な範囲内で前記三角波信号の周波数を前記下限値に調整する第1の運転モードと、前記下限値よりも大きな予め定められた値に前記三角波信号の周波数を設定する第2の運転モードとのうちの選択された方の運転モードを実行する、請求項1に記載の電源装置。 The frequency adjusting unit adjusts the frequency of the triangular wave signal to the lower limit value within a range in which the deviation can be eliminated, and the triangular wave to a predetermined value larger than the lower limit value. The power supply device according to claim 1, which executes a selected one of the second operation mode for setting the frequency of the signal. さらに、前記順変換器によって生成された直流電力を前記商用周波数の交流電力に変換して負荷に供給する逆変換器と、
負荷電流を検出する電流検出器と、
前記電流検出器の検出値が予め定められた電流値よりも小さい場合は前記第1の運転モードを選択し、前記電流検出器の検出値が前記予め定められた電流値よりも大きい場合は前記第2の運転モードを選択する選択部とを備える、請求項2に記載の電源装置。
Furthermore, an inverse converter that converts the DC power generated by the forward converter into AC power of the commercial frequency and supplies the AC power to a load,
A current detector for detecting the load current,
When the detected value of the current detector is smaller than a predetermined current value, the first operation mode is selected, and when the detected value of the current detector is larger than the predetermined current value, the first operation mode is selected. The power supply device according to claim 2, further comprising: a selection unit that selects a second operation mode.
さらに、前記第1および第2の運転モードのうちの所望の運転モードを選択する選択部を備える、請求項2に記載の電源装置。 The power supply device according to claim 2, further comprising a selection unit that selects a desired operation mode from the first and second operation modes. さらに、直流電力を前記商用周波数の交流電力に変換して負荷に供給する逆変換器を備え、
前記順変換器は、商用交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換し、
前記商用交流電源から交流電力が供給されている通常時は、前記順変換器によって生成された直流電力が前記逆変換器に供給されるとともに電力貯蔵装置に蓄えられ、
前記商用交流電源からの交流電力の供給が停止された停電時は、前記電力貯蔵装置の直流電力が前記逆変換器に供給される、請求項1に記載の電源装置。
Furthermore, an inverse converter that converts direct-current power to alternating-current power of the commercial frequency and supplies it to a load is provided,
The forward converter converts AC power supplied from a commercial AC power supply to DC power,
During normal time when AC power is being supplied from the commercial AC power supply, DC power generated by the forward converter is supplied to the inverse converter and stored in a power storage device,
The power supply device according to claim 1, wherein the DC power of the power storage device is supplied to the inverse converter during a power failure in which the supply of AC power from the commercial AC power supply is stopped.
さらに、前記逆変換器で生成された前記商用周波数の交流電力とバイパス交流電源から供給される前記商用周波数の交流電力とを受け、前記逆変換器が正常である場合は前記逆変換器からの交流電力を前記負荷に与え、前記逆変換器が故障した場合は前記バイパス交流電源からの交流電力を前記負荷に与える切換回路を備える、請求項5に記載の電源装置。 Further, receiving the alternating-current power of the commercial frequency generated by the inverse converter and the alternating-current power of the commercial frequency supplied from a bypass alternating-current power supply, and if the inverse converter is normal, it is output from the inverse converter. The power supply device according to claim 5, further comprising a switching circuit that applies AC power to the load, and supplies the AC power from the bypass AC power supply to the load when the inverse converter fails. 第1および第2の電源装置を備え、
前記第1の電源装置は、
商用交流電源からの商用周波数の交流電力を直流電力に変換する第1の順変換器と、
直流電力を前記商用周波数の交流電力に変換する第1の逆変換器とを含み、
前記商用交流電源から交流電力が供給されている通常時は、前記第1の順変換器によって生成された直流電力が前記第1の逆変換器に供給されるとともに第1の電力貯蔵装置に蓄えられ、
前記商用交流電源からの交流電力の供給が停止された停電時は、前記第1の電力貯蔵装置の直流電力が前記第1の逆変換器に供給され、
前記第2の電源装置は、
複数のスイッチング素子を有し、前記商用周波数の交流電力を直流電力に変換する第2の順変換器と、
前記第2の順変換器によって生成された直流電力を前記商用周波数の交流電力に変換する第2の逆変換器と、
参照直流電圧と前記第2の順変換器の出力直流電圧と偏差がなくなるように前記商用周波数の正弦波信号を出力する第1の制御部と、
前記正弦波信号と前記商用周波数よりも高い周波数の三角波信号との高低を比較し、その比較結果に基づいて、前記複数のスイッチング素子を制御するための制御信号を生成する第2の制御部と、
前記偏差をなくすことが可能な範囲内で前記三角波信号の周波数を下限値に調整する周波数調整部とを含み、
前記周波数調整部は、前記三角波信号の周波数を下降させている場合において前記偏差が負の所定値に到達したときには、前記三角波信号の周波数を上昇させ、かつ、前記偏差が0となったときに前記三角波信号の周波数の上昇を停止させることにより、前記三角波信号の周波数を前記下限値に調整するように構成され、
前記第1の電源装置が正常である場合は、前記第1の逆変換器から負荷に交流電力が供給されるとともに、前記第2の逆変換器から前記負荷への交流電力の供給は停止され、
前記第1の電源装置が故障した場合は、前記第1の逆変換器から前記負荷への交流電力の供給が停止されるとともに、前記第2の逆変換器から前記負荷に交流電力が供給される、電源システム。
Comprises first and second power supplies,
The first power supply device is
A first forward converter for converting AC power of commercial frequency from a commercial AC power supply into DC power;
A first inverse converter for converting DC power into AC power of the commercial frequency,
During the normal time when the AC power is supplied from the commercial AC power supply, the DC power generated by the first forward converter is supplied to the first inverse converter and stored in the first power storage device. The
During a power failure in which the supply of AC power from the commercial AC power supply is stopped, the DC power of the first power storage device is supplied to the first inverse converter,
The second power supply device is
A second forward converter having a plurality of switching elements and converting the AC power of the commercial frequency into DC power;
A second inverse converter that converts the DC power generated by the second forward converter into AC power of the commercial frequency;
A first control unit that outputs a sine wave signal of the commercial frequency so that there is no deviation between the reference DC voltage and the output DC voltage of the second forward converter;
A second control unit that compares the levels of the sine wave signal and a triangular wave signal having a frequency higher than the commercial frequency, and generates a control signal for controlling the plurality of switching elements based on the comparison result. ,
A frequency adjusting unit for adjusting the frequency of the triangular wave signal to a lower limit value within a range capable of eliminating the deviation,
The frequency adjusting unit increases the frequency of the triangular wave signal when the deviation reaches a negative predetermined value while decreasing the frequency of the triangular wave signal, and when the deviation becomes zero. By stopping the rise of the frequency of the triangular wave signal, it is configured to adjust the frequency of the triangular wave signal to the lower limit value,
When the first power supply device is normal, AC power is supplied from the first inverse converter to the load, and supply of AC power from the second inverse converter to the load is stopped. ,
When the first power supply device fails, the supply of the AC power from the first inverse converter to the load is stopped and the AC power is supplied from the second inverse converter to the load. Power supply system.
前記周波数調整部は、前記偏差をなくすことが可能な範囲内で前記三角波信号の周波数を下限値に調整する第1の運転モードと、前記下限値よりも大きな予め定められた値に前記三角波信号の周波数を設定する第2の運転モードとのうちの選択された方の運転モードを実行する、請求項7に記載の電源システム。 The frequency adjusting unit adjusts the frequency of the triangular wave signal to a lower limit within a range in which the deviation can be eliminated, and the triangular wave signal to a predetermined value larger than the lower limit. The power supply system according to claim 7, which executes a selected one of the second operation mode for setting the frequency of the selected one. 前記第2の電源装置は、
さらに、前記第2の逆変換器の出力電流を検出する電流検出器と、
前記電流検出器の検出値が予め定められた電流値よりも小さい場合は前記第1の運転モードを選択し、前記電流検出器の検出値が前記予め定められた電流値よりも大きい場合は前記第2の運転モードを選択する選択部とを含む、請求項8に記載の電源システム。
The second power supply device is
Furthermore, a current detector for detecting the output current of the second inverse converter,
When the detected value of the current detector is smaller than a predetermined current value, the first operation mode is selected, and when the detected value of the current detector is larger than the predetermined current value, the first operation mode is selected. The power supply system according to claim 8, further comprising: a selection unit that selects a second operation mode.
前記第2の電源装置は、さらに、前記第1および第2の運転モードのうちの所望の運転モードを選択する選択部を含む、請求項8に記載の電源システム。 The power supply system according to claim 8, wherein the second power supply device further includes a selection unit that selects a desired operation mode from the first and second operation modes. 前記第2の順変換器は、バイパス交流電源からの前記商用周波数の交流電力を直流電力に変換する、請求項7に記載の電源システム。 The power supply system according to claim 7, wherein the second forward converter converts AC power of the commercial frequency from a bypass AC power supply into DC power. 前記第2の順変換器は、前記商用交流電源からの交流電力を直流電力に変換し、
前記商用交流電源から交流電力が供給されている通常時は、前記第2の順変換器によって生成された直流電力が前記第2の逆変換器に供給されるとともに第2の電力貯蔵装置に蓄えられ、
前記商用交流電源からの交流電力の供給が停止された停電時は、前記第2の電力貯蔵装置の直流電力が前記第2の逆変換器に供給される、請求項7に記載の電源システム。
The second forward converter converts AC power from the commercial AC power supply into DC power,
During the normal time when the AC power is supplied from the commercial AC power source, the DC power generated by the second forward converter is supplied to the second inverse converter and stored in the second power storage device. The
The power supply system according to claim 7, wherein the DC power of the second power storage device is supplied to the second inverse converter during a power failure in which the supply of the AC power from the commercial AC power supply is stopped.
前記第1の電源装置は、さらに、前記第1の逆変換器で生成された前記商用周波数の交流電力を受ける第1の入力ノードと、前記第2の電源装置からの前記商用周波数の交流電力を受ける第2の入力ノードと、前記負荷に接続される第1の出力ノードとを含み、前記第1の逆変換器が正常である場合は前記第1の入力ノードを前記第1の出力ノードに接続し、前記第1の逆変換器が故障した場合は前記第2の入力ノードを前記第1の出力ノードに接続する第1の切換回路を含み、
前記第2の電源装置は、さらに、前記第2の逆変換器で生成された前記商用周波数の交流電力を受ける第3の入力ノードと、バイパス交流電源からの前記商用周波数の交流電力を受ける第4の入力ノードと、前記第2の入力ノードに接続される第2の出力ノードとを含み、前記第2の逆変換器が正常である場合は前記第3の入力ノードを前記第2の出力ノードに接続し、前記第2の逆変換器が故障した場合は前記第4の入力ノードを前記第2の出力ノードに接続する第2の切換回路を含む、請求項12に記載の電源システム。
The first power supply device further includes a first input node that receives the commercial-frequency AC power generated by the first inverse converter, and the commercial-frequency AC power from the second power supply device. Receiving a second input node and a first output node connected to the load, the first input node being the first output node when the first inverse converter is normal. And a first switching circuit connecting the second input node to the first output node if the first inverse converter fails,
The second power supply device further receives a third input node that receives the AC power of the commercial frequency generated by the second inverse converter, and a third input node that receives the AC power of the commercial frequency from a bypass AC power supply. 4 input nodes and a second output node connected to the second input node, the third input node being connected to the second output when the second inverse converter is normal. 13. The power supply system according to claim 12, further comprising a second switching circuit connected to the node and connecting the fourth input node to the second output node if the second inverse converter fails.
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