JPH0628927Y2 - Standby uninterruptible power supply - Google Patents

Standby uninterruptible power supply

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JPH0628927Y2
JPH0628927Y2 JP1985109467U JP10946785U JPH0628927Y2 JP H0628927 Y2 JPH0628927 Y2 JP H0628927Y2 JP 1985109467 U JP1985109467 U JP 1985109467U JP 10946785 U JP10946785 U JP 10946785U JP H0628927 Y2 JPH0628927 Y2 JP H0628927Y2
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JP
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output
inverter
power supply
storage battery
switch
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Inventor
誠 野田
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株式会社三陽電機製作所
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Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この考案は例えば小形コンピュータの電源として用いら
れ、商用電源が正常な場合は商用電源電力を負荷に直送
し、商用電源の停電時に蓄電池の直流出力をインバータ
で交流に変換して負荷へ供給する待機式無停電電源装置
に関する。
[Detailed Description of the Device] “Industrial Application Field” This device is used, for example, as a power supply for a small computer. When the commercial power supply is normal, the commercial power is directly sent to the load, and when the commercial power fails, the DC of the storage battery The present invention relates to a standby uninterruptible power supply device which converts an output into an alternating current by an inverter and supplies it to a load.

「従来の技術」 一般に小形無停電電源装置としては構成の簡単なことか
ら第8図に示す浮動充電方式が多く用いられてきた。商
用電源11からの交流電力を入力端子12より充電器1
3へ供給して直流電力とし、その直流電力を蓄電池14
へ供給して充電すると共にインバータ15へも供給し、
インバータ15で交流電力に変換し、その交流電力を出
力端子16を通じて負荷17へ供給していた。しかしな
がらこの従来の装置は商用電力を受電中は、充電器13
はインバータ15への入力電力と蓄電池14への充電電
力とを合計した電力を供給せねばならず、充電器13を
小形化することが難しい、また商用電力を受電時に出力
端子16へ出力される出力電力は充電器13とインバー
タ15の二つの変換器を通して供給されるために、これ
ら二つの変換器における電力損失が多く、それだけ入力
電力が大きくなる問題があった。
"Prior Art" Generally, as a small uninterruptible power supply, the floating charging system shown in Fig. 8 has been widely used because of its simple structure. AC power from the commercial power supply 11 is supplied from the input terminal 12 to the charger 1
3 to supply DC power, and the DC power is supplied to the storage battery 14
To the inverter 15 as well as to charge,
The inverter 15 converts the AC power into AC power and supplies the AC power to the load 17 through the output terminal 16. However, this conventional device is operated by the charger 13 while receiving commercial power.
Must supply the total power of the input power to the inverter 15 and the charging power to the storage battery 14, which makes it difficult to miniaturize the charger 13 and outputs the commercial power to the output terminal 16 when receiving the power. Since the output power is supplied through the two converters of the charger 13 and the inverter 15, there is a problem that the power loss in these two converters is large and the input power is correspondingly large.

この対策として省エネルギーと小形化をねらった高速切
換回路を持った待機方式無停電電源装置が採用されるよ
うになってきた。この待機方式の装置は、小形コンピュ
ータを初めとするほとんどの商用機器が10ms以下の電
源瞬断では何の影響もなく運転続行可能な点に着眼した
ものである。すなわち第9図に示すように商用電力を受
電中は入力端子12からの交流電力を高速切換可能な交
流スイッチ18を通じて出力端子16へ直接送るととも
に、入力端子12の交流電力を充電器13を通じて蓄電
池14に充電し、インバータ15は商用電力に同期して
無負荷運転を行う。商用電源電力の瞬断、又は電圧低下
に対しては交流スイッチ18をオフとして1/4サイクル
(5ms)程度でインバータ15の電力を出力端子16に
切換え供給して負荷の運転続行を可能としている。この
待機方式では充電器13はインバータ15の無負荷電力
と蓄電池14への充電分のみを供給すればよく、充電器
13の電力容量が浮動充電方式の場合の約1/5程度です
み、小形化と省エネルギーとの効果が大きかった。
As a countermeasure for this, a standby uninterruptible power supply with a high-speed switching circuit for energy saving and downsizing has been adopted. This stand-by type device focuses on the fact that most commercial devices such as small computers can continue operation without any effect when the power is interrupted for 10 ms or less. That is, as shown in FIG. 9, while the commercial power is being received, the AC power from the input terminal 12 is directly sent to the output terminal 16 through the AC switch 18 capable of high-speed switching, and the AC power from the input terminal 12 is passed through the charger 13 to the storage battery. 14 is charged, and the inverter 15 performs a no-load operation in synchronization with commercial power. If the commercial power supply is momentarily cut off or the voltage drops, the AC switch 18 is turned off and the power of the inverter 15 is switched to the output terminal 16 and supplied in about 1/4 cycle (5 ms) to allow the load to continue operating. . In this standby system, the charger 13 only needs to supply the no-load power of the inverter 15 and the charge for the storage battery 14, and the power capacity of the charger 13 is about 1/5 that of the floating charging system. And the effect of energy saving were great.

「考案が解決しようとする問題点」 この考案は商用電源電力を受電中において、従来休止待
機しているインバータを蓄電池に対する充電器として利
用することにより従来の専用の充電器を省略し、構成を
簡単にし、かつ小形化可能にし、低価格化を可能とする
待機式無停電電源装置を提供するものである。特公昭59
-37653号公報に商用電力受電中に、インバータを起動
し、商用電圧により蓄電池を充電し、充電器を省略した
ものが提案されている。しかし、この公報に示すもの
は、蓄電池に対する充電制御を、蓄電池の電圧と基準電
圧との差から位相差基準を作り、一方の商用電圧と、イ
ンバータの出力電圧との位相差を位相差検出回路で検出
し、その検出出力と位相差基準との差をとり、その差が
ゼロになるようにPWM発生用の基準発振器の発振周波
数を制御するものである。このため位相差検出回路、発
振器の発振周波数制御ループなど、比較的多くの構成を
必要とし、それだけ高価になる欠点があった。
"Problems to be solved by the invention" This invention eliminates a conventional dedicated charger by using an inverter that is conventionally in a standby state as a charger for a storage battery while receiving commercial power. (EN) Provided is a standby type uninterruptible power supply device which is simple and can be miniaturized and can be reduced in price. Japanese Patent Office Sho 59
Japanese Patent Laid-Open No. 37653 proposes a method in which an inverter is started while a commercial power is being received, a storage battery is charged with a commercial voltage, and a charger is omitted. However, the one disclosed in this publication creates a phase difference reference for the charge control of the storage battery from the difference between the voltage of the storage battery and the reference voltage, and detects the phase difference between one commercial voltage and the output voltage of the inverter. Is detected, the difference between the detected output and the phase difference reference is calculated, and the oscillation frequency of the reference oscillator for PWM generation is controlled so that the difference becomes zero. Therefore, a relatively large number of configurations such as a phase difference detection circuit and an oscillation frequency control loop of an oscillator are required, which is disadvantageous in that it is expensive.

「問題点を解決するための手段」 この考案によれば待機式無停電電源装置において、交流
スイッチをオンにして商用電力を受電中は、インバータ
のブリッジ回路の一対の出力端子の一方と、蓄電池の両
端との間に接続されている二つのスイッチ素子を商用電
源電圧と同期して交互に動作可能状態とし、また商用電
圧を基準信号に代わる、また蓄電池の変動検出出力をイ
ンバータ出力変動検出出力に代えて掛算器へ供給し、そ
の掛算器の出力で制御されるパルス発生器からのパルス
幅変調信号により上記動作可能状態としたスイッチ素子
を断続制御して波器のインダクタンス素子に蓄えられ
たエネルギによる電圧と商用電源の電圧とが加算されて
蓄電池にインバータのブリッジ回路を通じて充電を行
う。すなわち、この場合蓄電池電圧は商用電源電圧の波
高値が蓄電池電圧を超えないように設定され、商用電力
を受電中においてインバータ出力を正弦波に波形整形す
るための波器のインダクタンス素子に蓄積したエネル
ギによる電圧と商用電圧とを加算して、蓄電池電圧より
高い電圧を得て蓄電池に対する充電を行う。
[Means for Solving Problems] According to the present invention, in the standby uninterruptible power supply, while the AC switch is turned on to receive commercial power, one of a pair of output terminals of the inverter bridge circuit and the storage battery The two switch elements connected between the two ends of the power supply are alternately enabled to operate in synchronization with the commercial power supply voltage, the commercial voltage is used as the reference signal, and the fluctuation detection output of the storage battery is the inverter output fluctuation detection output. Instead of the above, it is supplied to the multiplier and is intermittently controlled by the pulse width modulation signal from the pulse generator controlled by the output of the multiplier to make the switch element in the operable state intermittently stored in the inductance element of the wave device. The voltage of energy and the voltage of the commercial power source are added to charge the storage battery through the bridge circuit of the inverter. In other words, in this case, the storage battery voltage is set so that the peak value of the commercial power supply voltage does not exceed the storage battery voltage, and the energy stored in the inductance element of the wave device for shaping the inverter output into a sine wave while receiving commercial power. Is added to the commercial voltage to obtain a voltage higher than the storage battery voltage, and the storage battery is charged.

「実施例」 第1図はこの考案による待機式無停電電源装置の実施例
を示す。一方入力端子12aはサイリスタのような高速
の交流スイッチ18を通じて一方の出力端子16aに接
続され、他方の入力端子12b及び他方の出力端子16
bは互に直接接続される。蓄電池14はインバータ15
のブリッジ回路21の入力端子22,23に接続されブ
リッジ回路21の出力端子24,25は正弦波に波形整
形するための低域通過波器26を通じて出力端子16
a,16bに接続される。
[Embodiment] FIG. 1 shows an embodiment of a standby type uninterruptible power supply according to the present invention. One input terminal 12a is connected to one output terminal 16a through a high speed AC switch 18 such as a thyristor, and the other input terminal 12b and the other output terminal 16 are connected.
b are directly connected to each other. The storage battery 14 is an inverter 15
Connected to the input terminals 22 and 23 of the bridge circuit 21 and the output terminals 24 and 25 of the bridge circuit 21 through the low pass wave filter 26 for waveform shaping into a sine wave.
a, 16b.

ブリッジ回路21は4つのスイッチ素子としてトランジ
スタQ〜Qが用いられた場合であり、トランジスタ
,Qは順方向に直列に接続され、その両端は入力
端子22,23に接続され、トランジスタQ,Q
順方向に直列に接続され、その両端は入力端子22,2
3に接続され、トランジスタQ,Qの接続点は出力
端子24に、トランジスタQ,Qの接続点は出力端
子25にそれぞれ接続されている。トランジスタQ
とそれぞれ並列にかつ逆極性でダイオードD〜D
が接続されている。これらトランジスタQ〜Q
各ベースに制御装置27から制御信号が与えられてオン
オフ制御され、蓄電池14から電流が断続的に波器2
6へ供給され、波器26で正弦波形として出力端子1
6a,16bへ供給される。端子22,23間にコンデ
ンサ28が接続されている。波器26は直列のインダ
クタンス素子29とシャントのコンデンサ31とより構
成されている。
The bridge circuit 21 is a case where the transistors Q 1 to Q 4 are used as four switch elements, the transistors Q 1 and Q 2 are connected in series in the forward direction, and both ends thereof are connected to the input terminals 22 and 23, Transistors Q 3 and Q 4 are also connected in series in the forward direction, and both ends thereof are connected to input terminals 22 and 2.
3, the connection points of the transistors Q 3 and Q 4 are connected to the output terminal 24, and the connection points of the transistors Q 1 and Q 2 are connected to the output terminal 25. Transistor Q 1 ~
Diodes D 1 to D in parallel with Q 4 and having opposite polarities
4 is connected. A control signal is applied from the control device 27 to the bases of these transistors Q 1 to Q 4 to perform on / off control, and current is intermittently supplied from the storage battery 14 to the wave filter 2.
6 and is output to the output terminal 1 as a sine wave by the wave device 26.
It is supplied to 6a and 16b. A capacitor 28 is connected between the terminals 22 and 23. The wave filter 26 is composed of an inductance element 29 and a shunt capacitor 31 in series.

波器26の出力側の電圧がインバータ電圧Vinとして
トランス32により検出され、また波器26及び出力
端子16b間に流れる電流が電流トランス33によりイ
ンバータ電流Iinとして検出され、蓄電池14及び端子
23間に流れる電流が電流検出回路34により電池電流
Ibとして検出される。これら検出電圧Vin、検出電流
Iin、Ib、コンデンサ28の両端の電池電圧Vb、入力端子
12a,12b間の入力交流電圧Vacは制御装置27に
それぞれ供給される。
The voltage on the output side of the wave device 26 is detected by the transformer 32 as the inverter voltage V in , and the current flowing between the wave device 26 and the output terminal 16b is detected as the inverter current I in by the current transformer 33, and the storage battery 14 and the terminal 23 are detected. The current flowing between the battery current and the current detection circuit 34
Detected as I b . These detection voltage V in, the detection current
I in , I b , the battery voltage V b across the capacitor 28, and the input AC voltage V ac between the input terminals 12 a, 12 b are supplied to the controller 27, respectively.

制御装置 第2図に制御装置の具体例を示す。ブリッジ回路21の
トランジスタQ〜Qを商用電源周波数よりも高い周
波数でオンオフ制御し、かつそのオンオフ区間を変化
し、つまりパルス幅変調してインバータ出力の正弦波の
振幅を変化することができるようにされている。またこ
の例では停電時にそれまでの商用電源と同期してインバ
ータが動作し、また復電時も復電した商用電源と同期し
てインバータ出力から商用電源電力に切替え出力される
ようにした場合である。このため制御装置27におい
て、検出された入力交流電圧Vacは停電検出回路41及
び波形整形回路42へ供給される。波形整形回路42は
その入力正弦波を方形波にして切替スイッチ43を通じ
て位相同期回路44の位相検波回路45へ供給される。
また水晶発振器のような安定な発振器と分周器とを含
み、商用電源周波数と等しい周波数の発振器46の出力
(基準信号)が切替スイッチ43を通じて位相検波回路
45へ接続される。位相検波回路45ではスイッチ43
からの入力と、電圧制御発振器(以下VCOと記す)47
の正弦波出力との位相差を検出し、その検出出力をルー
プフィルタ48を通じてVCO47へ制御信号として供給
し、VCO47の発振周波数及び位相がスイッチ43の出
力と同期するように制御される。このVCO47の出力は
掛算器49を通してパルス発生器51内の比較器52,
53の非反転入力端子、反転入力端子へそれぞれ供給さ
れる。
Control Device FIG. 2 shows a specific example of the control device. The transistor Q 1 to Q 4 of the bridge circuit 21 on-off controlled at a frequency higher than the commercial power frequency, and can be the change of the on-off period, that is, pulse width modulation varies the amplitude of the sine wave of the inverter output Is being done. In addition, in this example, the inverter operates in synchronization with the commercial power supply up to that point in the event of a power outage, and when the power is restored, the inverter output is switched to commercial power in synchronization with the restored commercial power. is there. Therefore, in the control device 27, the detected input AC voltage V ac is supplied to the power failure detection circuit 41 and the waveform shaping circuit 42. The waveform shaping circuit 42 converts the input sine wave into a square wave and supplies it to the phase detection circuit 45 of the phase synchronization circuit 44 through the changeover switch 43.
The output (reference signal) of the oscillator 46 including a stable oscillator such as a crystal oscillator and a frequency divider and having a frequency equal to the commercial power supply frequency is connected to the phase detection circuit 45 through the changeover switch 43. In the phase detection circuit 45, the switch 43
Input from, and voltage controlled oscillator (hereinafter referred to as VCO) 47
The phase difference from the sine wave output of the VCO 47 is detected, the detected output is supplied as a control signal to the VCO 47 through the loop filter 48, and the oscillation frequency and phase of the VCO 47 are controlled so as to be synchronized with the output of the switch 43. The output of this VCO 47 is passed through a multiplier 49 to a comparator 52 in a pulse generator 51,
It is supplied to the non-inverting input terminal and the inverting input terminal of 53, respectively.

比較器52,53の各他方の入力端子には、三角波発生
器54から商用電源周波数よりも高い周波数の一定振幅
の三角波信号がそれぞれ入力され、比較器52の出力は
反転回路を通じ、更に遅延回路55を通じてゲート56
へ供給され、また遅延回路57を通じてゲート58へ供
給される。比較器53の出力は反転回路を通じ、更に遅
延回路59を通じてゲート61へ供給され、また遅延回
路62を通じてゲート63へ供給される。これらゲート
56,58,61,63の各出力はそれぞれ必要に応じ
て増幅器64〜67を通じてトランジスタQ〜Q
ベースへ供給される。遅延回路55,57,59,62
はそれぞれその入力の立上りを僅か遅延して、ブリッジ
回路21(第1図)が短絡しないようにするためのもの
である。
A triangular wave signal having a constant amplitude higher than the commercial power frequency is input from the triangular wave generator 54 to the other input terminal of each of the comparators 52 and 53, and the output of the comparator 52 passes through an inverting circuit and further to a delay circuit. Gate 56 through 55
To the gate 58 through the delay circuit 57. The output of the comparator 53 is supplied to the gate 61 through the inverting circuit, the delay circuit 59, and the gate 63 through the delay circuit 62. The outputs of the gates 56, 58, 61 and 63 are supplied to the bases of the transistors Q 1 to Q 4 through amplifiers 64 to 67 as needed. Delay circuits 55, 57, 59, 62
Are for slightly delaying the rising of the input so that the bridge circuit 21 (FIG. 1) is not short-circuited.

インバータ動作 停電検出回路41が停電を検出するとその出力は高レベ
ルとなり、その高レベルにより切替スイッチ43は発振
器46側へ切替えられ、インバータ動作となる。第2図
中のこのインバータ動作に関連した部分を第3図に示
す。また停電検出回路41の出力は立下り遅延回路68
を通じてゲート56,58へ供給されると共に、オア回
路69,71をそれぞれ通じてゲート61,63へ供給
される。従ってゲート56,58,61,63は開とさ
れ、これらの出力によりトランジスタQ〜Qがオン
オフ制御され、第1図中の波器26の出力から商用電
源周波数の正弦波出力が得られる。なお比較器52及び
53へ供給される掛算器49の出力波形が第4図Aの曲
線91、三角波発生器54の出力三角波が曲線92の
時、比較器52及び53の出力はそれぞれ第4図B及び
Cに示すようになり、この出力によりトランジスタQ
及びQがオンオフされる。
Inverter operation When the power failure detection circuit 41 detects a power failure, its output becomes high level, and the changeover switch 43 is switched to the oscillator 46 side by the high level, and the inverter operation is performed. FIG. 3 shows a portion related to this inverter operation in FIG. The output of the power failure detection circuit 41 is the fall delay circuit 68.
Is supplied to the gates 56 and 58 through the gates and is also supplied to the gates 61 and 63 through the OR circuits 69 and 71, respectively. Therefore, the gates 56, 58, 61 and 63 are opened, the transistors Q 1 to Q 4 are on / off controlled by these outputs, and the sine wave output of the commercial power supply frequency is obtained from the output of the wave device 26 in FIG. . When the output waveform of the multiplier 49 supplied to the comparators 52 and 53 is the curve 91 of FIG. 4A and the output triangular wave of the triangular wave generator 54 is the curve 92, the outputs of the comparators 52 and 53 are respectively shown in FIG. As shown in B and C, this output causes the transistor Q 2
And Q 4 are off.

同様に、第4図B及びCに示す波形を反転した波形のス
イッチング信号により、それぞれトランジスタQ及び
がオンオフされる。このインバータ出力を一定に保
持するため、インバータ変動検出部72が設けられる。
すなわち検出されたインバータ電圧Vinは整流回路73
で整流され、その整流出力は基準電源74の基準値と誤
差増幅器75で比較され、その差が加算回路76へ供給
される。また検出されたインバータ電流Iinは整流回路
77で整流され、基準電源78の基準値と誤差増幅器7
9で比較され、その差が加算回路76へ供給される。加
算回路76の出力はインバータ変動検出部72の出力と
して切替スイッチ81へ供給される。切替スイッチ81
には電池出力変動検出部82の出力も供給され、かつ立
下り遅延回路68の出力で切替制御され、停電中はイン
バータ変動検出部72の出力が取出され、そのスイッチ
81の出力により掛算器49でその入力正弦波の振幅が
制御される。例えば検出インバータ電圧Vinが小さくな
ると誤差増幅器75の出力は正方向に大きくなり、この
正の出力により掛算器49の出力正弦波の振幅が大とな
って波器26の出力電圧、つまりVinが大きくなり、
インバータ電圧Vinを一定に保持する。同様にインバー
タ電流Iinが変動するとこれを抑圧するように動作す
る。
Similarly, the transistors Q 1 and Q 3 are turned on / off by a switching signal having a waveform obtained by inverting the waveforms shown in FIGS. 4B and 4C, respectively. An inverter fluctuation detection unit 72 is provided to keep the inverter output constant.
That inverter voltage V in that is detected rectifier circuit 73
Is rectified, and the rectified output is compared with the reference value of the reference power supply 74 by the error amplifier 75, and the difference is supplied to the adding circuit 76. Further, the detected inverter current I in is rectified by the rectification circuit 77, and the reference value of the reference power supply 78 and the error amplifier 7 are rectified.
Then, the difference is supplied to the adder circuit 76. The output of the adder circuit 76 is supplied to the changeover switch 81 as the output of the inverter change detection unit 72. Changeover switch 81
Is also supplied with the output of the battery output fluctuation detecting unit 82, and is switch-controlled by the output of the fall delay circuit 68. During the power failure, the output of the inverter fluctuation detecting unit 72 is taken out, and the output of the switch 81 thereof is used to multiply the multiplier 49. Controls the amplitude of the input sine wave. For example, when the detected inverter voltage V in decreases, the output of the error amplifier 75 increases in the positive direction, and the positive output increases the amplitude of the sine wave output from the multiplier 49, resulting in an output voltage of the wave device 26, that is, V in Becomes larger,
Hold the inverter voltage V in constant. Similarly, when the inverter current I in fluctuates, it operates so as to suppress it.

以上の動作は従来のパルス幅変調方式インバータにおけ
る動作と同様である。なお検出されたインバータ電流I
inはピーク検出回路83へも供給され、その検出したピ
ーク値と基準電源84の基準値とが比較器85で比較さ
れ、検出ピーク値が基準値を超えると比較器85の出力
が高レベルとなり、これがゲート86を通じてフリップ
フロップ87へ供給され、フリップフロップ87はセッ
トされ、フリップフロップ87の出力が低レベルにな
り、その出力によりゲート56,58,61,68が閉
じ、トランジスタQ〜Qのオンオフ制御が中止さ
れ、つまりインバータ動作が中止される。ゲート86は
遅延回路68の出力により開かれている。三角波発生器
54の出力が微分回路88で微分され、その微分出力に
よりフリップフロップ87はリセットされ、三角波の各
周期ごとにフリップフロップ87はリセットされる。
The above operation is similar to the operation in the conventional pulse width modulation type inverter. The detected inverter current I
In is also supplied to the peak detection circuit 83, and the detected peak value and the reference value of the reference power supply 84 are compared by the comparator 85. When the detected peak value exceeds the reference value, the output of the comparator 85 becomes high level. , This is supplied to the flip-flop 87 through the gate 86, the flip-flop 87 is set, the output of the flip-flop 87 becomes low level, the output closes the gates 56, 58, 61 and 68, and the transistors Q 1 to Q 4 ON / OFF control is stopped, that is, the inverter operation is stopped. The gate 86 is opened by the output of the delay circuit 68. The output of the triangular wave generator 54 is differentiated by the differentiating circuit 88, the flip-flop 87 is reset by the differentiated output, and the flip-flop 87 is reset for each cycle of the triangular wave.

インバータ出力電圧Vinは電池電圧をVb、変調指数をM
とすると、 で与えられる。変調指数Mは三角波92の振幅Vtrで、
正弦波91の振幅Vsを割算した値Vs/Vtrである。変調指
数Mを1.0以上の過変調にすると低次高調波が増加し、
これを小形の波器26で十分遮断することが困難とな
るためMは1.0以下とされる。つまりM=1.0でインバー
タ出力電圧は最大であり、その時の値は である。電池電圧Vbが変動しても一定電圧を出力端子1
6へ出力する必要があり、電池電圧Vbが±20%変動す
る場合でも出力電圧を一定するには、電池電圧の最低値
に対するインバータ出力電圧 (Vbsは蓄電池14の公称電圧)が、商用電源電圧Vac
等しくなければならない。すなわち、 、したがって、 で電池電圧VbをVacの波高値よりも大とする必要があ
る。
The inverter output voltage V in is the battery voltage V b , the modulation index is M
Then, Given in. The modulation index M is the amplitude V tr of the triangular wave 92,
It is a value V s / V tr obtained by dividing the amplitude V s of the sine wave 91. When the modulation index M is overmodulated to 1.0 or more, the lower harmonics increase,
Since it becomes difficult to sufficiently cut off this with the small wave filter 26, M is set to 1.0 or less. In other words, when M = 1.0, the inverter output voltage is maximum, and the value at that time is Is. Output terminal 1 keeps constant voltage even if battery voltage V b fluctuates
In order to keep the output voltage constant even when the battery voltage V b fluctuates ± 20%, it is necessary to output to the inverter 6 (V bs is the nominal voltage of the storage battery 14) must be equal to the commercial power supply voltage V ac . That is, , Therefore Therefore, it is necessary to make the battery voltage V b larger than the peak value of V ac .

充電動作 停電が回復すると停電検出回路41の出力は低レベルに
なり、切替スイッチ43は波形整形回路42側に直ちに
切替えられる。従ってVCO47の発振は復電した商用電
源に同期するように動作する。少なくとも同期に必要な
時間だけ遅延回路68で、停電検出回路41の出力の立
下りが遅延され、その出力により切替スイッチ81は電
池変動検出部82側へ切替えられ、またゲートパルス発
生回路93が駆動され、これよりの出力により第1図中
の交流スイッチ18がオンにされる。つまりインバータ
により負荷17へ供給される出力が商用電源出力と同期
した後に交流スイッチ18がオンになり、商用電源11
からの電力が負荷17に供給されるようになる。
Charging Operation When the power failure is restored, the output of the power failure detection circuit 41 becomes low level, and the changeover switch 43 is immediately switched to the waveform shaping circuit 42 side. Therefore, the oscillation of the VCO 47 operates in synchronization with the restored commercial power source. The delay circuit 68 delays the fall of the output of the power failure detection circuit 41 by at least the time required for synchronization, the changeover switch 81 is switched to the battery fluctuation detection unit 82 side by the output, and the gate pulse generation circuit 93 is driven. The output from this switch turns on the AC switch 18 in FIG. That is, the AC switch 18 is turned on after the output supplied to the load 17 by the inverter is synchronized with the commercial power output, and the commercial power 11
The electric power from the electric power source is supplied to the load 17.

この考案では商用電力を受電中にインバータを動作させ
て、蓄電池14に対する充電を行う。先に述べたように
蓄電池14の公称電圧Vbsは1.77Vac以上に、つまり商用
電源電圧Vacより高く設定されているので、この考案で
はインバータを制御して波器26のインダクタンス素
子29にエネルギを蓄え、この時のインダクタンス素子
29の電圧と交流入力電圧Vacとを加算して蓄電池14
に対する充電を行う。
In this invention, the storage battery 14 is charged by operating the inverter while receiving commercial power. As described above, since the nominal voltage V bs of the storage battery 14 is set to 1.77 V ac or higher, that is, higher than the commercial power supply voltage V ac , in the present invention, the inverter is controlled so that the inductance element 29 of the wave filter 26 is controlled. Energy is stored, and the voltage of the inductance element 29 at this time and the AC input voltage V ac are added to the storage battery 14
To charge.

第2図中の充電動作に関連した部分を第5図に示す。遅
延回路68の出力が低レベルになるため、ゲート56,
58は閉じ、従ってトランジスタQはオフに保持
される。遅延回路68の出力低レベルは反転回路94で
高レベルとされてゲート95,96へ供給され、ゲート
95,96が開かれる。ゲート95,96の出力はそれ
ぞれオア回路69,71へ供給される。一方波形整形回
路42の出力が直接ゲート95へ反転されて供給される
と共に反転されることなくゲート96へ供給される。
FIG. 5 shows the portion related to the charging operation in FIG. Since the output of the delay circuit 68 becomes low level, the gate 56,
58 is closed, thus keeping transistors Q 1 Q 2 off. The output low level of the delay circuit 68 is set to a high level by the inverting circuit 94 and supplied to the gates 95 and 96 to open the gates 95 and 96. The outputs of the gates 95 and 96 are supplied to OR circuits 69 and 71, respectively. On the other hand, the output of the waveform shaping circuit 42 is directly inverted and supplied to the gate 95, and is also supplied to the gate 96 without being inverted.

従って商用電源出力の正の半サイクルではゲート96,
63が開かれ、比較器53の出力によりトランジスタQ
のみがオンオフされる。トランジスタQがオンされ
ると第6図Aに示すように商用電源11からインダクタ
ンス素子29、トランジスタQ、ダイオードDを通
って電流が流れ、次にトランジスタQがオフになると
インダクタンス素子29に蓄えられたエネルギによる電
圧と、商用電源11の電圧とが加算され、約2倍の電圧
となり、この電圧が蓄電池14の電圧Vbより高いと第6
図Bに示すように商用電源11からインダクタンス素子
29−ダイオードD−蓄電池14−ダイオードD
通じて充電電流が流れる。
Therefore, in the positive half cycle of the commercial power output, the gate 96,
63 is opened, and the output of the comparator 53 causes the transistor Q
Only 4 is turned on and off. When the transistor Q 4 is turned on, a current flows from the commercial power source 11 through the inductance element 29, the transistor Q 4 and the diode D 2 as shown in FIG. 6A, and when the transistor Q 4 is turned off next, the inductance element 29 is turned on. If the voltage due to the energy stored in the battery and the voltage of the commercial power source 11 are added, the voltage becomes about twice, and if this voltage is higher than the voltage V b of the storage battery 14,
The inductance element 29-diode D from the commercial power source 11 as shown in FIG. B 3 - a charging current flows through the battery 14 the diode D 2.

商用電源11の負の半サイクルにおいてはゲート95,
61が開き、比較器53の出力によりトランジスタQ
のみがオンオフ制御される。この場合もトランジスタQ
がオンの時にインダクタンス素子29にエネルギが蓄
えられ、トランジスタQがオフになると、商用電源1
1からダイオードD、蓄電池14、ダイオードD
インダクタンス素子29を通って充電電流が流れて蓄電
池14に対する充電が行われる。
In the negative half cycle of the commercial power supply 11, the gate 95,
61 is opened, and the output of the comparator 53 causes the transistor Q 3
Only controlled on and off. Also in this case, the transistor Q
3 is turned on, energy is stored in the inductance element 29, and when the transistor Q 3 is turned off, the commercial power source 1
1 to diode D 1 , storage battery 14, diode D 4 ,
A charging current flows through the inductance element 29 to charge the storage battery 14.

この様子を第7図に示す。第7図Aにおいて曲線97は
商用電源電圧を示し、第7図Bは波形整形回路42より
出力され、商用電源電圧の正負判定用方形波出力を示
し、正の半サイクルでは第7図Cに示すようにトランジ
スタQがオンオフ制御され、この結果商用電源電圧V
acとインダクタンス素子29の電圧との加算電圧Vch
第7図Aの曲線98に示すようになり、これが電池電圧
Vbより超えると第7図Eに示すように充電電流が流れ
る。負の半サイクルでは第7図Dに示すようにトランジ
スタQがオンオフ制御されて同様に充電が行われる。
電池電圧Vbは商用電源電圧Vacより高く設定されるた
め、インバータ15の非動作時に無制限に電流が蓄電池
14に流れ込んで蓄電池を破損するおそれはない。
This state is shown in FIG. In FIG. 7A, the curve 97 shows the commercial power supply voltage, and FIG. 7B shows the square wave output for the positive / negative judgment of the commercial power supply voltage output from the waveform shaping circuit 42. In the positive half cycle, it is shown in FIG. 7C. As shown, the transistor Q 4 is on / off controlled, and as a result, the commercial power supply voltage V
The added voltage V ch of ac and the voltage of the inductance element 29 is as shown by the curve 98 in FIG. 7A, which is the battery voltage.
When it exceeds V b , the charging current flows as shown in FIG. 7E. In the negative half cycle, the transistor Q 3 is on / off controlled as shown in FIG.
Since the battery voltage V b is set higher than the commercial power supply voltage V ac , there is no possibility that an unlimited current will flow into the storage battery 14 and damage the storage battery when the inverter 15 is not operating.

この蓄電池14に対する充電を定電圧、定電流で行う場
合は、第2図及び第5図に示すように電池変動検出部8
2において検出電池電流Ibは基準電源101の基準値と
誤差増幅器102で比較され、その誤差出力を加算回路
103へ供給される。また検出された電池電圧Vbは基準
電源104の基準値と誤差増幅器105と比較され、そ
の誤差出力は加算回路103へ供給され、加算回路10
3の出力は電池変動検出部82の出力として切替スイッ
チ81を通じて掛算器49へ供給される。この結果充電
電流Ib及び充電電圧Vbが一定になるようにされる。
When the storage battery 14 is charged with a constant voltage and a constant current, the battery fluctuation detection unit 8 is operated as shown in FIGS. 2 and 5.
In 2, the detected battery current I b is compared with the reference value of the reference power supply 101 by the error amplifier 102, and the error output is supplied to the addition circuit 103. Further, the detected battery voltage V b is compared with the reference value of the reference power source 104 and the error amplifier 105, and the error output is supplied to the adding circuit 103, and the adding circuit 10
The output of No. 3 is supplied to the multiplier 49 through the changeover switch 81 as the output of the battery fluctuation detection unit 82. As a result, the charging current I b and the charging voltage V b are made constant.

なお上述においては蓄電池14に対する充電制御を、ト
ランジスタQをオンオフ制御して行ったが、トラ
ンジスタQを商用電源の正の半サイクルと負の半
サイクルとにより選択してオンオフ制御して同様に充電
を行うことができる。更にトランジスタのオンオフ制御
を正弦波変調しているが、その位相を適当に選定するこ
とにより、負荷17へ流れる電流と印加電圧との力率を
改善することができる。前記例では充電時にスイッチン
グ制御を正弦波変調したが、一定周期でオンオフしても
よい。
In the above description, the charge control for the storage battery 14 is performed by turning on / off the transistors Q 3 Q 4 , but the transistors Q 1 Q 2 are selected according to the positive half cycle and the negative half cycle of the commercial power source to perform the on / off control. Then, charging can be performed similarly. Further, the on / off control of the transistor is sine wave modulated, but the power factor between the current flowing to the load 17 and the applied voltage can be improved by appropriately selecting the phase. In the above example, the switching control is sinusoidal modulated at the time of charging, but it may be turned on / off at a constant cycle.

「考案の効果」 以上述べたようにこの考案の待機式無停電電源装置によ
れば、商用電力を負荷へ供給している際にインバータを
利用して蓄電池に対する充電を行うことができ、しかも
その充電のための制御はオア回路69,71、ゲート9
5,96を付加する程度で大幅な変更をすることなく、
インバータのブリッジ回路及びその制御部を利用するこ
とができ、専用の充電器を必要としない。このため安価
にして小形化に構成することが可能となる。更に蓄電池
に対する充電は必要な分の充電のみであり、充電と放電
とを行いながら全体として充電を行う場合と比較して充
電効率がよく、かつ蓄電池の寿命も長いものとなる。
[Advantage of Device] As described above, according to the standby type uninterruptible power supply device of the present invention, the storage battery can be charged using the inverter while the commercial power is being supplied to the load. The control for charging is the OR circuits 69 and 71, the gate 9
Without adding significant changes to the addition of 5,96,
The bridge circuit of the inverter and its control unit can be used, and a dedicated charger is not required. For this reason, it becomes possible to reduce the cost and to make it compact. Further, the storage battery is charged only as much as necessary, and the charging efficiency is good and the life of the storage battery is long as compared with the case of performing charging as a whole while performing charging and discharging.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの考案による待機式無停電電源装置の一例を
示す接続図、第2図は第1図中の制御装置27の具体例
を示すブロック図、第3図は第2図中のインバータ動作
に関連する部分を示す図、第4図はインバータ動作時の
正弦波と三角波と比較器の出力との関係例を示す図、第
5図は第2図中の充電動作と関連した部分を示す図、第
6図は充電動作時におけるブリッジ回路21の電流の流
れを示す図、第7図は充電動作時における商用電源電
圧、トランジスタのオンオフ、充電電流などの関係例を
示す図、第8図は従来の浮動充電方式無停電電源装置を
示すブロック図、第9図は従来の待機式無停電電源装置
を示すブロックである。 11:商用電源、12,12a,12b:入力端子、1
4:蓄電池、15:インバータ、16,16a,16
b:出力端子、17:負荷、21:ブリッジ回路、2
7:制御装置。
FIG. 1 is a connection diagram showing an example of a standby type uninterruptible power supply device according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing a concrete example of the control device 27 shown in FIG. 1, and FIG. 3 is an inverter shown in FIG. FIG. 4 is a diagram showing a portion related to the operation, FIG. 4 is a diagram showing an example of a relation between a sine wave, a triangular wave and an output of a comparator during an inverter operation, and FIG. 5 is a portion relating to the charging operation in FIG. FIG. 6, FIG. 6 is a diagram showing a current flow of the bridge circuit 21 during a charging operation, and FIG. 7 is a diagram showing a relational example of commercial power supply voltage, transistor on / off, charging current, etc. during the charging operation, and FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a conventional floating charging type uninterruptible power supply device, and FIG. 9 is a block diagram showing a conventional standby type uninterruptible power supply device. 11: Commercial power supply, 12, 12a, 12b: Input terminal, 1
4: Storage battery, 15: Inverter, 16, 16a, 16
b: output terminal, 17: load, 21: bridge circuit, 2
7: Control device.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】商用電源が接続される入力端子と、負荷が
接続される出力端子との間に交流スイッチが接続され、 その交流スイッチと上記出力端子との接続点にインダク
タンス素子を含む低域通過波器を通じて高周波パルス
幅変調式インバータの出力側が接続され、 そのインバータは複数のスイッチ素子からなるブリッジ
回路及びこれらスイッチ素子をそれぞれ制御する高周波
のパルス幅変調信号を出力するパルス発生器を有し、 上記インバータの入力側に蓄電池が接続され、 停電時に上記交流スイッチをオフとすると共に、上記イ
ンバータの出力の変動を検出した出力と、商用電源と同
一周波数の基準信号とを掛算器で掛算した出力を上記パ
ルス発生器へ供給して上記インバータを動作させ、上記
蓄電池の直流電力を交流電力に変換して上記出力端子へ
供給する待機式無停電電源装置において、 上記蓄電池の変動を検出する手段と、 上記交流スイッチがオンとされている間、上記ブリッジ
回路の一対の出力端子の一方と上記蓄電池の両端との間
に接続された二つの上記スイッチ素子のみを上記商用電
源の電圧と同期して交互に動作可能な状態にする手段
と、 上記交流スイッチがオンとされている間、上記商用電源
の電圧を上記基準信号に代え、かつ上記蓄電池の変動検
出出力を上記インバータの出力変動検出出力に代えてそ
れぞれ上記掛算器へ供給する手段と、 を設け、上記商用電源電力により上記インバータを通じ
て上記蓄電池を充電するようにしたことを特徴とする待
機式無停電電源装置。
1. An AC switch is connected between an input terminal to which a commercial power source is connected and an output terminal to which a load is connected, and a low range including an inductance element at a connection point between the AC switch and the output terminal. The output side of a high-frequency pulse-width modulation type inverter is connected through a passing wave device, and the inverter has a bridge circuit consisting of a plurality of switch elements and a pulse generator that outputs a high-frequency pulse-width modulation signal for controlling each of these switch elements. , A storage battery is connected to the input side of the inverter, the AC switch is turned off in the event of a power failure, and the output that detects fluctuations in the output of the inverter and the reference signal of the same frequency as the commercial power supply are multiplied by a multiplier. The output is supplied to the pulse generator to operate the inverter, and the DC power of the storage battery is converted to AC power. In the standby type uninterruptible power supply device for supplying to the output terminal, means for detecting the fluctuation of the storage battery, and one of the pair of output terminals of the bridge circuit and both ends of the storage battery while the AC switch is turned on. Means for making only the two switching elements connected between the switch and the commercial power supply possible to operate alternately in synchronism with the voltage of the commercial power supply, and the voltage of the commercial power supply while the AC switch is turned on. For supplying the fluctuation detection output of the storage battery to the multiplier instead of the output fluctuation detection output of the inverter, and charging the storage battery through the inverter with the commercial power supply. The standby type uninterruptible power supply characterized by the above.
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