JPH0956085A - Uninterruptible power unit - Google Patents

Uninterruptible power unit

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Publication number
JPH0956085A
JPH0956085A JP7205468A JP20546895A JPH0956085A JP H0956085 A JPH0956085 A JP H0956085A JP 7205468 A JP7205468 A JP 7205468A JP 20546895 A JP20546895 A JP 20546895A JP H0956085 A JPH0956085 A JP H0956085A
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JP
Japan
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capacitor
voltage
output
battery
switching element
Prior art date
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Pending
Application number
JP7205468A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akira Takeuchi
章 竹内
Satoshi Otsu
智 大津
Seiichi Muroyama
誠一 室山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication of JPH0956085A publication Critical patent/JPH0956085A/en
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/40Arrangements for reducing harmonics

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  • Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the size of an uninterruptible power unit and to improve the efficiency of the unit by using a capacitor as an energy storing element and connecting a battery to the capacitor as a backup element. SOLUTION: The voltage of a capacitor 8 is set to a high value when an uninterruptible power unit is operated. When an AC input power source 1 runs down, the voltage of the capacitor 8 drops and, when the voltage of the capacitor 8 approaches the voltage of a battery 12, the body diode of the switching element 111 of a charging and discharging circuit 11 is conducted and electric power is supplied to the output of the power unit from the battery 12. When the voltage of the capacitor 8 drops to the voltage of the battery 12, the conduction loss which occurs when the battery is backed up can be reduced by turning on the switching element 111. In addition, the battery 12 can be charged while the voltage across the output terminals 61 and 62 connected to a rectifying and smoothing circuit 5 and the voltage of the capacitor 8 are controlled by turning on/off the switching element 111.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高入力力率で出力交流
周波数リプルが低減された無停電電源装置に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an uninterruptible power supply device having a high input power factor and a reduced output AC frequency ripple.

【0002】[0002]

【従来の技術】図7は、高入力力率で出力交流周波数リ
プルが低減された無停電電源装置に従来例を示すもので
ある。本従来例においては、交流入力源Aに接続された
力率改善回路Bにおいて入力電流を正弦波状にする制御
を行う。ここで、力率改善回路Bの出力電圧には、交流
入力と直流出力との瞬時電力のアンバランスにより交流
周波数のリプルが生じるため、図7に示すように、力率
改善回路Bとエネルギー蓄積用のコンデンサCの後段に
接続されたDC/DCコンバータDにおいて出力電圧制
御を行い、リプルの低減された安定な出力を得ていた。
この出力に停電時バックアップ用のバッテリEが接続さ
れ、常時は出力電圧で浮動充電されていた。
2. Description of the Related Art FIG. 7 shows a prior art example of an uninterruptible power supply system having a high input power factor and a reduced output AC frequency ripple. In the conventional example, the power factor correction circuit B connected to the AC input source A controls the input current to have a sine wave shape. Here, in the output voltage of the power factor correction circuit B, ripples of the AC frequency occur due to the imbalance of the instantaneous power of the AC input and the DC output, so that as shown in FIG. The output voltage was controlled in the DC / DC converter D connected to the subsequent stage of the capacitor C for use to obtain a stable output with reduced ripple.
A battery E for backup at the time of power failure was connected to this output, and was normally floating-charged at the output voltage.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本従来例においては、
出力電圧に等しい電圧のバッテリEを必要としたため、
出力電圧が高い場合、バッテリEを複数個直列に接続す
る必要があった。また、バックアップ時において、放電
に伴いバッテリEの電圧が低下するために、その電圧低
下を補償する装置等を必要としていた。
DISCLOSURE OF THE INVENTION In the conventional example,
Since the battery E having a voltage equal to the output voltage is required,
When the output voltage is high, it is necessary to connect a plurality of batteries E in series. Further, at the time of backup, the voltage of the battery E decreases with discharge, so that a device or the like for compensating for the voltage decrease is required.

【0004】本発明の目的は、上記の欠点を解決し、小
形・高効率な無停電電源装置を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above drawbacks and to provide a compact and highly efficient uninterruptible power supply device.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明にかかる無停電電
源装置は、エネルギー蓄積素子と、このエネルギー蓄積
素子への蓄積エネルギーを制御するスイッチング部と、
前記エネルギー蓄積素子から出力への放出エネルギーを
制御するスイッチング部とを有し、前記エネルギー蓄積
素子の蓄積エネルギーと放出エネルギーを制御すること
により一定の出力電圧を得る方式の交流入力電源装置に
おいて、エネルギー蓄積素子としてコンデンサを用い、
前記コンデンサに充放電回路を介してバッテリ等のバッ
クアップ素子を接続したことを特徴とするものである。
An uninterruptible power supply system according to the present invention comprises an energy storage element, a switching section for controlling the energy stored in the energy storage element,
An AC input power supply device of a system having a switching unit for controlling emission energy from the energy storage element to an output, and obtaining a constant output voltage by controlling stored energy and emission energy of the energy storage element, A capacitor is used as a storage element,
A backup element such as a battery is connected to the capacitor through a charge / discharge circuit.

【0006】また、前記エネルギー蓄積素子としてのコ
ンデンサに充電回路を介してバッテリ等のバックアップ
素子を接続し、前記充電回路から出力へ接続されるスイ
ッチ素子を設けることにより構成された放電回路を有す
ることを特徴とするものである。
[0006] Further, it has a discharging circuit constituted by connecting a backup element such as a battery to a capacitor as the energy storage element through a charging circuit and providing a switch element connected from the charging circuit to an output. It is characterized by.

【0007】[0007]

【作用】本発明にかかる無停電電源装置においては、交
流入力と直流出力の瞬時電力のアンバランスを補償する
ことにより入力の高力率化と出力の交流周波数リプル低
減を図るために設けたエネルギー蓄積用のコンデンサを
利用し、このコンデンサに充電回路を介してバッテリ等
のバックアップ素子を接続することにより、比較的簡単
な構成で高力率な交流入力電源装置にバックアップ機能
を持たせることができ、バックアップ時においても出力
電圧を制御することができる。また、前記コンデンサの
電圧はバッテリの電圧に応じて任意に設定することがで
きるため、効率良く充電することができ、バッテリに対
しても制約が少ない。
In the uninterruptible power supply according to the present invention, the energy provided to increase the power factor of the input and reduce the AC frequency ripple of the output by compensating for the imbalance of the instantaneous power of the AC input and the DC output. By using a storage capacitor and connecting a backup element such as a battery to this capacitor via a charging circuit, it is possible to give a backup function to a high power factor AC input power supply device with a relatively simple configuration. The output voltage can be controlled even during backup. Further, since the voltage of the capacitor can be arbitrarily set according to the voltage of the battery, the capacitor can be efficiently charged, and there are few restrictions on the battery.

【0008】[0008]

【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0009】図1は、本発明の請求項1に記載の発明に
対応する第一の実施例を示す回路構成図である。図1に
示すように本実施例では、交流入力源1に接続されるダ
イオードよりなる整流回路2と、この整流回路2に接続
されスイッチング素子31を有するスイッチング部3
と、このスイッチング部3の出力に接続される入力巻線
41と第一、第二の出力巻線42,43を有するトラン
ス4と、第一の出力巻線42に接続されるダイオード5
1および出力コンデンサ52からなる整流・平滑回路5
と、この整流・平滑回路5に接続される出力端子61,
62と、第二の出力巻線43に接続されスイッチング素
子71を有するスイッチング回路7と、このスイッチン
グ回路7に接続されるエネルギー蓄積素子としてのコン
デンサ8と、このコンデンサ8を入力とし出力端子6
1,62へ電力を供給するインダクタ91、スイッチン
グ素子92、ダイオード93よりなる昇圧チョッパで構
成されたDC/DCコンバータ9と、出力端子61,6
2間の電圧、およびコンデンサ8の電圧を検出し、スイ
ッチング素子31,71およびDC/DCコンバータ9
におけるスイッチング素子92を制御する制御回路10
と、コンデンサ8に接続されるスイッチング素子11
1、ダイオード112、インダクタ113よりなる充放
電回路11と、この充放電回路11に接続されたバック
アップ素子としてのバッテリ12により構成されるもの
である。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a first embodiment corresponding to the invention described in claim 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, in this embodiment, a rectifier circuit 2 including a diode connected to an AC input source 1, and a switching unit 3 having a switching element 31 connected to the rectifier circuit 2.
A transformer 4 having an input winding 41 connected to the output of the switching unit 3 and first and second output windings 42 and 43; and a diode 5 connected to the first output winding 42.
Rectifying / smoothing circuit 5 including 1 and output capacitor 52
And an output terminal 61 connected to the rectifying / smoothing circuit 5,
62, a switching circuit 7 connected to the second output winding 43 and having a switching element 71, a capacitor 8 as an energy storage element connected to this switching circuit 7, and an output terminal 6 using this capacitor 8 as an input.
DC / DC converter 9 composed of a step-up chopper including an inductor 91 for supplying electric power to the power supply circuit 1, 62, a switching element 92, and a diode 93, and output terminals 61, 6
The voltage between the two and the voltage of the capacitor 8 are detected, and the switching elements 31 and 71 and the DC / DC converter 9 are detected.
Circuit 10 for controlling the switching element 92 in
And a switching element 11 connected to the capacitor 8
1, a diode 112, an inductor 113, and a charging / discharging circuit 11, and a battery 12 as a backup element connected to the charging / discharging circuit 11.

【0010】本実施例においては、トランス4の巻線に
流れる電流が不連続となるように動作させることによ
り、入力電流は入力電圧波形に比例した正弦波状の波形
になり、入力高力率化が実現できる。
In this embodiment, the input current becomes a sinusoidal waveform proportional to the input voltage waveform by operating the transformer 4 so that the current flowing through the winding of the transformer 4 becomes discontinuous, thereby increasing the input power factor. Can be realized.

【0011】図2に、スイッチング素子31,71,9
2の駆動電圧波形の一例を示す。図1の回路では、スイ
ッチング素子31のオン期間にトランス4にエネルギー
を蓄え、スイッチング素子31,71の同時オフ期間に
トランス4に蓄えられた励磁エネルギーを出力へ供給す
る。入力電力が出力電力よりも大きい充電モードにおい
ては、スイッチング素子71のオン期間にトランス4に
蓄えられたエネルギーをコンデンサ8に充電する。ここ
で、スイッチング素子31,71の同時オフ期間に第
一,第二の出力巻線42,43に発生する電圧は、スイ
ッチング素子71のオン期間に第一,第二の出力巻線4
2,43に発生する電圧よりも高くなるように設定する
必要がある。また、スイッチング素子71には、図1に
その一例を点線で囲って示すような逆耐圧を有する素子
(ダイオードD)がFETに必要である。入力電力が出
力電力よりも小さい放電モードにおいては、スイッチン
グ素子92もオン・オフさせることにより交流入力源1
とコンデンサ8から電力を同時に出力へ供給させる。し
たがって、出力端子61,62間の電圧は、充電モード
においてはスイッチング素子71、放電モードにおいて
はスイッチング素子92を制御することにより安定化で
きる。すなわち、充電モードにおいては出力端子61,
62間の電圧が基準電圧よりも僅かに高くなり、その誤
差電圧によりスイッチング素子71のパルス幅を制御
し、放電モードにおいては出力端子61,62間の電圧
が基準電圧よりも僅かに低くなり、その誤差電圧により
スイッチング素子92のパルス幅を制御する。また、こ
の制御の下で、スイッチング素子31のパルス幅を制御
することにより、コンデンサ8の電圧の入力交流周期に
おける平均値が一定となるように制御することができ
る。ここで、スイッチング素子31とスイッチング素子
71は図2に示すように同期させてオン・オフさせる必
要があるが、スイッチング素子92は同期させなくても
良い。
FIG. 2 shows switching elements 31, 71 and 9
An example of the drive voltage waveform of No. 2 is shown. In the circuit of FIG. 1, energy is stored in the transformer 4 during the ON period of the switching element 31, and the excitation energy stored in the transformer 4 is supplied to the output during the simultaneous OFF period of the switching elements 31 and 71. In the charging mode in which the input power is higher than the output power, the capacitor 8 is charged with the energy stored in the transformer 4 during the ON period of the switching element 71. Here, the voltage generated in the first and second output windings 42 and 43 during the simultaneous off period of the switching elements 31 and 71 is equal to the voltage generated in the first and second output windings 4 during the on period of the switching element 71.
It is necessary to set it so that it is higher than the voltage generated at 2, 43. Further, the switching element 71 requires an element (diode D) having a reverse breakdown voltage as shown in FIG. 1 surrounded by a dotted line in the FET. In the discharge mode in which the input power is smaller than the output power, the switching element 92 is also turned on / off to turn on the AC input source 1.
And the electric power is simultaneously supplied from the capacitor 8 to the output. Therefore, the voltage between the output terminals 61 and 62 can be stabilized by controlling the switching element 71 in the charging mode and the switching element 92 in the discharging mode. That is, in the charging mode, the output terminal 61,
The voltage between 62 becomes slightly higher than the reference voltage, the error voltage controls the pulse width of the switching element 71, and the voltage between the output terminals 61 and 62 becomes slightly lower than the reference voltage in the discharge mode. The pulse width of the switching element 92 is controlled by the error voltage. Further, under this control, by controlling the pulse width of the switching element 31, the average value of the voltage of the capacitor 8 in the input AC cycle can be controlled to be constant. Here, the switching element 31 and the switching element 71 need to be turned on / off in synchronization as shown in FIG. 2, but the switching element 92 may not be synchronized.

【0012】本実施例においては、コンデンサ8の電圧
はバッテリ12の電圧よりも通常、動作時は高く設定し
ておく必要がある。交流入力源1がダウンすると、コン
デンサ8の電圧が低下しバッテリ12の電圧程度になる
と、MOSFETであるスイッチング素子111のボデ
ィ・ダイオードが導通し、バッテリ12から出力へ電力
が供給される。ここで、コンデンサ8の電圧がバッテリ
12の電圧にまで低下したとき、スイッチング素子11
1をオンさせることにより、バッテリ・バックアップ時
における導通損を低減することができる。また、スイッ
チング素子111をオン・オフさせることにより、前述
した出力端子61,62間の電圧およびコンデンサ8の
電圧の制御を行いながら、バッテリ12に充電すること
ができる。
In this embodiment, the voltage of the capacitor 8 needs to be set higher than the voltage of the battery 12 normally during operation. When the AC input source 1 goes down and the voltage of the capacitor 8 drops to about the voltage of the battery 12, the body diode of the switching element 111, which is a MOSFET, becomes conductive, and power is supplied from the battery 12 to the output. Here, when the voltage of the capacitor 8 drops to the voltage of the battery 12, the switching element 11
By turning on 1, the conduction loss at the time of battery backup can be reduced. Further, by turning on / off the switching element 111, the battery 12 can be charged while controlling the voltage between the output terminals 61 and 62 and the voltage of the capacitor 8 described above.

【0013】図3は、本発明の請求項1に記載の発明に
対応する第二の実施例を示す回路構成図である。図3に
示すように、本実施例では、交流入力源1に接続される
ダイオードよりなる整流回路2と、この整流回路2に接
続される一次巻線131と二次巻線132を有するイン
ダクタ13と、一次巻線131に接続されるスイッチン
グ素子31,32により構成されるスイッチング部3
と、このスイッチング部3の出力に接続される入力巻線
41と出力巻線42を有するトランス4と、この出力巻
線42に接続されるダイオード51,53および出力コ
ンデンサ52からなる整流・平滑回路5と、この整流・
平滑回路5に接続される出力端子61,62と、インダ
クタ13の二次巻線132にダイオード72を介して接
続されるコンデンサ8と、このコンデンサ8を入力とし
出力端子61,62へ電力を供給するインダクタ91、
スイッチング素子92、ダイオード93からなる昇圧チ
ョッパで構成されたDC/DCコンバータ9と、前記イ
ンダクタ13の一次巻線131を流れる電流、前記出力
端子61,62の電圧、およびコンデンサ8の電圧を検
出し前記スイッチング部3およびDC/DCコンバータ
9におけるスイッチング素子31,32,92を制御す
る制御回路10と、前記コンデンサ8に接続されるスイ
ッチング素子111、ダイオード112、インダクタ1
13よりなる充放電回路11と、前記充放電回路11に
接続されるバッテリ12により構成されるものである。
FIG. 3 is a circuit configuration diagram showing a second embodiment corresponding to the invention described in claim 1 of the present invention. As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the rectifier circuit 2 including a diode connected to the AC input source 1, the inductor 13 having the primary winding 131 and the secondary winding 132 connected to the rectifier circuit 2. And a switching unit 3 including switching elements 31 and 32 connected to the primary winding 131.
A rectifying / smoothing circuit including a transformer 4 having an input winding 41 and an output winding 42 connected to the output of the switching unit 3, and diodes 51 and 53 and an output capacitor 52 connected to the output winding 42. 5 and this rectification
Output terminals 61 and 62 connected to the smoothing circuit 5, a capacitor 8 connected to the secondary winding 132 of the inductor 13 via a diode 72, and power supplied to the output terminals 61 and 62 using the capacitor 8 as an input. Inductor 91,
A DC / DC converter 9 composed of a step-up chopper composed of a switching element 92 and a diode 93, a current flowing through a primary winding 131 of the inductor 13, a voltage of the output terminals 61 and 62, and a voltage of a capacitor 8 are detected. A control circuit 10 for controlling the switching elements 31, 32, 92 in the switching section 3 and the DC / DC converter 9, a switching element 111 connected to the capacitor 8, a diode 112, an inductor 1
The charging / discharging circuit 11 is composed of 13 and the battery 12 connected to the charging / discharging circuit 11.

【0014】図4に、スイッチング素子31,32,9
2の駆動電圧波形の一例を示す。図3の回路では、スイ
ッチング素子31のオン期間にインダクタ13にエネル
ギーを蓄え、スイッチング素子32のオン期間にトラン
ス4を介して電力を出力へ供給する。入力電力が出力電
力よりも大きい充電モードにおいては、スイッチング素
子31,32の同時オフ期間にインダクタ13に蓄えら
れたエネルギーの一部をダイオード72を介してコンデ
ンサ8に充電する。入力電力が出力電力よりも小さい放
電モードにおいては、スイッチング素子92もオン・オ
フさせることにより交流入力源1とコンデンサ8から電
力を同時に出力へ供給させる。したがって、出力端子6
1,62間の電圧は、充電モードにおいてはスイッチン
グ素子31,32の同時オフ期間、放電モードにおいて
はスイッチング素子92のオン期間を制御することによ
り安定化できる。すなわち、充電モードにおいては出力
端子61,62間の電圧が基準電圧よりも僅かに高くな
り、その誤差電圧によりスイッチング素子31,32の
同時オフ期間のパルス幅を制御し、放電モードにおいて
は出力端子61,62間の電圧が基準電圧よりも僅かに
低くなり、その誤差電圧によりスイッチング素子92の
パルス幅を制御する。
FIG. 4 shows switching elements 31, 32, 9
An example of the drive voltage waveform of No. 2 is shown. In the circuit of FIG. 3, energy is stored in the inductor 13 during the ON period of the switching element 31, and electric power is supplied to the output through the transformer 4 during the ON period of the switching element 32. In the charging mode in which the input power is larger than the output power, part of the energy stored in the inductor 13 during the simultaneous off period of the switching elements 31 and 32 is charged in the capacitor 8 via the diode 72. In the discharge mode in which the input power is smaller than the output power, the switching element 92 is also turned on / off to supply power from the AC input source 1 and the capacitor 8 to the output at the same time. Therefore, the output terminal 6
The voltage between 1 and 62 can be stabilized by controlling the simultaneous off period of the switching elements 31 and 32 in the charge mode and the on period of the switching element 92 in the discharge mode. That is, in the charge mode, the voltage between the output terminals 61 and 62 becomes slightly higher than the reference voltage, and the error voltage controls the pulse width of the switching elements 31 and 32 during the simultaneous off period. The voltage between 61 and 62 becomes slightly lower than the reference voltage, and the error voltage controls the pulse width of the switching element 92.

【0015】本実施例においては、インダクタ13の一
次巻線131に流れる電流を検出し、この電流のスイッ
チング周期における平均値が入力電圧に同期した正弦波
状の基準波形に追従するように、スイッチング素子31
のオン期間を制御することにより入力高力率化が実現で
きる。また、正弦波状の基準波形の振幅を制御すること
により、コンデンサ8の電圧の入力交流周期における平
均値が一定となるように制御することができる。
In the present embodiment, the switching element is so arranged that the current flowing in the primary winding 131 of the inductor 13 is detected and the average value of this current in the switching cycle follows a sinusoidal reference waveform synchronized with the input voltage. 31
The input power factor can be increased by controlling the ON period of. Further, by controlling the amplitude of the sinusoidal reference waveform, the average value of the voltage of the capacitor 8 in the input AC cycle can be controlled to be constant.

【0016】本実施例におけるバックアップ時および充
電時の回路動作は、図1の回路と同様に実現できる。
The circuit operation at the time of backup and charging in this embodiment can be realized similarly to the circuit of FIG.

【0017】なお、図1および図3のDC/DCコンバ
ータ9を構成する昇圧チョッパ部は、降圧チョッパある
いは昇降圧チョッパとしても同様に構成できる。また、
図3のスイッチング部3は、プッシュプルあるいはフル
ブリッジ構成としても本発明を同様に実現できる。
The step-up chopper portion constituting the DC / DC converter 9 shown in FIGS. 1 and 3 can be similarly constructed as a step-down chopper or a step-up / step-down chopper. Also,
The present invention can be realized in the same manner even if the switching unit 3 of FIG. 3 has a push-pull or full bridge configuration.

【0018】図5は、本発明の請求項2に記載の発明に
対応する第一の実施例を示す回路構成図である。図5に
示すように本実施例では、交流入力源1に接続されるダ
イオードよりなる整流回路2と、この整流回路2に接続
されスイッチング素子31を有するスイッチング部3
と、このスイッチング部3の出力に接続される入力巻線
41と第一、第二の出力巻線42,43を有するトラン
ス4と、前記第一の出力巻線42に接続されるダイオー
ド51および出力コンデンサ52からなる整流・平滑回
路5と、この整流・平滑回路5に接続される出力端子6
1,62と、前記第二の出力巻線43に接続されるスイ
ッチング素子71を有するスイッチング回路7と、この
スイッチング回路7に接続されるエネルギー蓄積素子と
してのコンデンサ8と、このコンデンサ8を入力とし前
記出力端子61,62へ電力を供給するインダクタ9
1、スイッチング素子92、ダイオード93よりなる昇
圧チョッパで構成されたDC/DCコンバータ9と、前
記出力端子61,62間の電圧、および前記コンデンサ
8の電圧を検出し、前記スイッチング素子31,71お
よびDC/DCコンバータ9におけるスイッチング素子
92を制御する制御回路10と、コンデンサ8に接続さ
れるスイッチング素子141,142、インダクタ14
3よりなる充電回路14と、この充電回路14に接続さ
れるバッテリ12と、前記インダクタ143と前記スイ
ッチング素子142に接続されバッテリ12から出力へ
の放電回路を構成するダイオード15とより構成される
ものである。
FIG. 5 is a circuit configuration diagram showing a first embodiment corresponding to the invention described in claim 2 of the present invention. As shown in FIG. 5, in this embodiment, the rectifier circuit 2 including a diode connected to the AC input source 1, and the switching unit 3 including the switching element 31 connected to the rectifier circuit 2.
A transformer 4 having an input winding 41 connected to the output of the switching section 3 and first and second output windings 42 and 43; a diode 51 connected to the first output winding 42; Rectifying / smoothing circuit 5 including output capacitor 52, and output terminal 6 connected to this rectifying / smoothing circuit 5.
1, 62, a switching circuit 7 having a switching element 71 connected to the second output winding 43, a capacitor 8 as an energy storage element connected to the switching circuit 7, and the capacitor 8 as an input. Inductor 9 for supplying power to the output terminals 61, 62
1, a DC / DC converter 9 including a step-up chopper including a switching element 92 and a diode 93, a voltage between the output terminals 61 and 62, and a voltage of the capacitor 8 are detected to detect the switching elements 31 and 71, Control circuit 10 for controlling switching element 92 in DC / DC converter 9, switching elements 141 and 142 connected to capacitor 8, and inductor 14
3, a charging circuit 14 including three, a battery 12 connected to the charging circuit 14, and a diode 15 connected to the inductor 143 and the switching element 142 to form a discharging circuit from the battery 12 to an output. Is.

【0019】図6は、本発明の請求項2に記載の発明に
対応する第二の実施例を示す回路構成図である。図6に
示すように、本実施例では、交流入力源1に接続される
ダイオードよりなる整流回路2と、この整流回路2に接
続される一次巻線131と二次巻線132を有するイン
ダクタ13と、一次巻線131に接続されるスイッチン
グ素子31,32により構成されるスイッチング部3
と、スイッチング部3の出力に接続される入力巻線41
と出力巻線42を有するトランス4と、出力巻線42に
接続されるダイオード51,53およびコンデンサ52
からなる整流・平滑回路5と、この整流・平滑回路5に
接続される出力端子61,62と、前記インダクタ13
の二次巻線132にダイオード72を介して接続される
コンデンサ8と、このコンデンサ8を入力として接続さ
れ出力端子61,62へ電力を供給するインダクタ9
1、スイッチング素子92、ダイオード93からなる昇
圧チョッパで構成されたDC/DCコンバータ9と、前
記インダクタ13の一次巻線131を流れる電流、前記
出力端子61,62の電圧、およびコンデンサ8の電圧
を検出し前記スイッチング部3およびDC/DCコンバ
ータ9におけるスイッチング素子31,32,92を制
御する制御回路10と、前記コンデンサ8に接続される
スイッチング素子141,142、インダクタ143よ
りなる充電回路14と、この充電回路14に接続される
バッテリ12と、前記インダクタ143と前記スイッチ
ング素子142に接続されバッテリ12から出力への放
電回路を構成するダイオード15とより構成されるもの
である。
FIG. 6 is a circuit configuration diagram showing a second embodiment corresponding to the invention described in claim 2 of the present invention. As shown in FIG. 6, in this embodiment, a rectifier circuit 2 including a diode connected to the AC input source 1, an inductor 13 having a primary winding 131 and a secondary winding 132 connected to the rectifier circuit 2. And a switching unit 3 including switching elements 31 and 32 connected to the primary winding 131.
And an input winding 41 connected to the output of the switching unit 3.
And a transformer 4 having an output winding 42, diodes 51 and 53 and a capacitor 52 connected to the output winding 42.
A rectifying / smoothing circuit 5 including the output terminals 61 and 62 connected to the rectifying / smoothing circuit 5, and the inductor 13
Of the secondary winding 132 of the capacitor 8 via the diode 72, and the inductor 9 connected to the secondary winding 132 of the capacitor 8 as an input to supply power to the output terminals 61 and 62.
1, a DC / DC converter 9 composed of a step-up chopper including a switching element 92 and a diode 93, a current flowing through the primary winding 131 of the inductor 13, the voltage of the output terminals 61 and 62, and the voltage of the capacitor 8. A control circuit 10 for detecting and controlling the switching elements 31, 32, 92 in the switching unit 3 and the DC / DC converter 9, a charging circuit 14 including switching elements 141, 142 connected to the capacitor 8 and an inductor 143, The battery 12 is connected to the charging circuit 14, and the diode 15 is connected to the inductor 143 and the switching element 142 and constitutes a discharging circuit from the battery 12 to the output.

【0020】図5および図6の実施例においては、スイ
ッチング素子141をオン・オフさせることによりバッ
テリ12に充電する。また、スイッチング素子142を
オン・オフさせることによりバッテリ12から出力へ直
接電力を供給することができる。図5および図6の回路
における他の動作および各スイッチング素子の制御は図
1および図3の回路とそれぞれ同様であるが、バックア
ップ時においてコンデンサ8を介さないため、バッテリ
12から出力へより効率良く電力を供給できる。
In the embodiment of FIGS. 5 and 6, the battery 12 is charged by turning on / off the switching element 141. Further, by turning on / off the switching element 142, electric power can be directly supplied from the battery 12 to the output. Other operations and control of each switching element in the circuits of FIGS. 5 and 6 are the same as those of the circuits of FIGS. 1 and 3, respectively, but since the capacitor 8 is not used during backup, the battery 12 outputs more efficiently to the output. Can supply power.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
エネルギー蓄積素子の蓄積エネルギーと放出エネルギー
を制御することにより一定の出力電圧を得る方式の交流
入力電源装置において、前記エネルギー蓄積素子として
のコンデンサに充電回路を介してバッテリ等のバックア
ップ素子を接続し、前記充電回路を放電回路としても用
いるか、あるいは前記充電回路から出力へ直接供給する
放電回路を構成することにより、バックアップ時におい
ても出力電圧を制御することができ、前記コンデンサの
電圧は任意に設定することができるため効率良く充電で
きるので、小形・高効率で高力率な無停電電源装置を構
成することができる。
As described above, according to the present invention,
In an AC input power supply device of a system that obtains a constant output voltage by controlling stored energy and released energy of an energy storage element, a backup element such as a battery is connected to a capacitor as the energy storage element via a charging circuit, The output voltage can be controlled even during backup by using the charging circuit also as a discharging circuit or by configuring a discharging circuit that directly supplies the output from the charging circuit, and the voltage of the capacitor can be arbitrarily set. Since it can be charged efficiently, it is possible to configure a small, highly efficient, and high power factor uninterruptible power supply.

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

【図1】本発明における請求項1に記載の発明に対応す
る第一の実施例を示す回路構成図である。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a first embodiment corresponding to the invention described in claim 1 of the present invention.

【図2】図1の実施例に係わるスイッチング素子の駆動
電圧波形の一例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a drive voltage waveform of a switching element according to the embodiment of FIG.

【図3】本発明における請求項1に記載の発明に対応す
る第二の実施例を示す回路構成図である。
FIG. 3 is a circuit configuration diagram showing a second embodiment corresponding to the invention described in claim 1 of the present invention.

【図4】図3の実施例に係わるスイッチング素子の駆動
電圧波形の一例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a drive voltage waveform of a switching element according to the embodiment of FIG.

【図5】本発明における請求項2に記載の発明に対応す
る第一の実施例を示す回路構成図である。
FIG. 5 is a circuit configuration diagram showing a first embodiment corresponding to the invention described in claim 2 of the present invention.

【図6】本発明における請求項2に記載の発明に対応す
る第二の実施例を示す回路構成図である。
FIG. 6 is a circuit configuration diagram showing a second embodiment corresponding to the invention described in claim 2 of the present invention.

【図7】従来の高力率な無停電電源装置を示す構成図で
ある。
FIG. 7 is a configuration diagram showing a conventional high power factor uninterruptible power supply.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 交流入力源 2 整流回路 3 スイッチング部 31 スイッチング素子 32 スイッチング素子 4 トランス 41 入力巻線 42 第一の出力巻線 43 第二の出力巻線 5 整流・平滑回路 51 ダイオード 52 出力コンデンサ 53 ダイオード 61 出力端子 62 出力端子 7 スイッチング回路 71 スイッチング素子 72 ダイオード 8 コンデンサ 9 DC/DCコンバータ 91 インダクタ 92 スイッチング素子 93 ダイオード 10 制御回路 11 充放電回路 111 スイッチング素子 112 ダイオード 113 インダクタ 12 バッテリ 13 インダクタ 131 一次巻線 132 二次巻線 14 充電回路 141 スイッチング素子 142 スイッチング素子 143 インダクタ 15 ダイオード 1 AC Input Source 2 Rectifier Circuit 3 Switching Unit 31 Switching Element 32 Switching Element 4 Transformer 41 Input Winding 42 First Output Winding 43 Second Output Winding 5 Rectifying / Smoothing Circuit 51 Diode 52 Output Capacitor 53 Diode 61 Output Terminal 62 Output terminal 7 Switching circuit 71 Switching element 72 Diode 8 Capacitor 9 DC / DC converter 91 Inductor 92 Switching element 93 Diode 10 Control circuit 11 Charge / discharge circuit 111 Switching element 112 Diode 113 Inductor 12 Battery 13 Inductor 131 Primary winding 132 Two Next winding 14 Charging circuit 141 Switching element 142 Switching element 143 Inductor 15 Diode

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 エネルギー蓄積素子と、 このエネルギー蓄積素子への蓄積エネルギーを制御する
スイッチング部と、 前記エネルギー蓄積素子から出力への放出エネルギーを
制御するスイッチング部とを有し、 前記エネルギー蓄積素子の蓄積エネルギーと放出エネル
ギーを制御することにより一定の出力電圧を得る方式の
交流入力電源装置において、 前記エネルギー蓄積素子としてコンデンサを用い、 前記コンデンサに充放電回路を介してバックアップ素子
を接続したことを特徴とする無停電電源装置。
1. An energy storage device comprising: an energy storage device; a switching unit for controlling energy stored in the energy storage device; and a switching unit for controlling emission energy from the energy storage device to an output. In an AC input power supply device of a method of obtaining a constant output voltage by controlling stored energy and released energy, a capacitor is used as the energy storage element, and a backup element is connected to the capacitor through a charge / discharge circuit. And an uninterruptible power supply.
【請求項2】 エネルギー蓄積素子と、 このエネルギー蓄積素子への蓄積エネルギーを制御する
スイッチング部と、 前記エネルギー蓄積素子から出力への放出エネルギーを
制御するスイッチング部とを有し、 前記エネルギー蓄積素子の蓄積エネルギーと放出エネル
ギーを制御することにより一定の出力電圧を得る方式の
交流入力電源装置において、 エネルギー蓄積素子としてコンデンサを用い、 前記コンデンサに充電回路を介してバックアップ素子を
接続し、 前記充電回路から出力へ接続されるスイッチ素子を設け
ることにより構成された放電回路を有することを特徴と
する無停電電源装置。
2. An energy storage element, a switching unit that controls energy stored in the energy storage element, and a switching unit that controls energy emitted from the energy storage element to an output. In an AC input power supply device of a method of obtaining a constant output voltage by controlling stored energy and released energy, a capacitor is used as an energy storage element, and a backup element is connected to the capacitor via a charging circuit, An uninterruptible power supply device having a discharge circuit configured by providing a switch element connected to an output.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020015465A (en) * 2000-08-22 2002-02-28 김진영 Uninterruptable switching mode power supply
US6977448B2 (en) 2001-06-06 2005-12-20 Hitachi, Ltd. Backup power supply

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20020015465A (en) * 2000-08-22 2002-02-28 김진영 Uninterruptable switching mode power supply
US6977448B2 (en) 2001-06-06 2005-12-20 Hitachi, Ltd. Backup power supply
US7157810B2 (en) 2001-06-06 2007-01-02 Hitachi, Ltd. Backup power supply

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