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発明の名称 無停電電源システム
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平8−237886
公開日 平成8年(1996)9月13日
出願番号 特願平7−38396
出願日 平成7年(1995)2月27日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】鈴江 武彦
発明者 鍬田 豊
要約 目的
本発明は、出力回路と負荷回路の誤接続による直流電源、出力回路、負荷回路の破損や負荷のダウンを防止し得る高信頼で経済的な無停電電源システムを提供することを目的とする。

構成
本発明は、直流電源100、および畜電池50と負荷60とからなる負荷回路200、該直流電源100と該負荷回路200を接続する出力回路1000とからなる無停電電源システムにおいて、前記出力回路1000に前記負荷回路200と接続する逆耐圧を有する半導体スイッチ(600,700)と前記出力回路1000の出力電圧を検出する出力検出回路800を備え、前記出力検出回路800の信号により前記半導体スイッチを導通する。
特許請求の範囲
【請求項1】 直流電源、および畜電池と負荷とからなる負荷回路、該直流電源と該負荷回路を接続する出力回路とからなる無停電電源システムにおいて、前記出力回路に前記負荷回路と接続する逆耐圧を有する半導体スイッチと前記出力回路の出力電圧を検出する出力検出回路を備え、前記出力検出回路の信号により前記半導体スイッチを導通することを特徴とする無停電電源システム。
【請求項2】 前記出力回路に前記負荷回路の出力極性に応じて表示もしくは警報を送出する警報回路を備えたことを特徴とする請求項1記載の無停電電源システム。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は直流電源から蓄電池および負荷へ安定な電力を供給する無停電電源システムに関する。
【0002】
【従来の技術】図5は従来の無停電電源システムを説明するための図である。図5において、100は直流電源、200は蓄電池50と負荷60とからなる負荷回路である。300は直流電源100と負荷回路200を電気的に接続する出力回路である。400は直流電源100の電圧を検出してスイッチ500を動作する入力検出回路、A,A′は出力回路の出力端子であり、B,B′は負荷回路の入力端子である。
【0003】従来の無停電電源システムの動作を説明する。まず出力回路300の出力端子A,A′と負荷回路200の入力端子B,B′を正常に接続(AとBを接続、A′とB′を接続)する。この状態で、直流電源100の電圧が確立していない状態では出力回路300の入力検出回路400からスイッチ500を導通状態にする信号が送出されないため、スイッチ500は遮断している。
【0004】直流電源100が起動していない状態では、直流電源100の電圧は零である。一般に、直流電源100には出力電圧を平滑にするためにコンデンサ等が接続されており、この状態でスイッチ500を導通させると、蓄電池50から直流電源100側に過大な電流が流れて蓄電池50の電圧が低下し、負荷60がダウンする恐れがある。そこで、直流電源100の出力が負荷60の動作可能な電圧以上になると、入力検出回路400はスイッチ500を導通させる。スイッチ500が導通することにより直流電源100から負荷回路200に電力が供給される。
【0005】このような構成となっていることから、直流電源100の出力が負荷60の動作可能な電圧に達していないときには、蓄電池50の蓄積エネルギーで負荷60に電力を供給し、直流電源100の電圧が負荷60の動作可能な電圧に達すると出力回路300のスイッチ500が導通して直流電源100から蓄電池50を充電するとともに負荷60に安定な電力供給を行うことができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従来の無停電電源システムでは出力回路300の出力端子A,A′を負荷回路200の入力端子B,B′の極性が図5の点線のように誤って接続(AとB′を接続、A′とBを接続)された場合には直流電源100で蓄電池50を放電するようになるので過大電流が流れ、直流電源100やスイッチ500および蓄電池50が破損する恐れがある。また、蓄電池50の放電に伴って負荷60がダウンする恐れがある。
【0007】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、出力回路と負荷回路の誤接続による直流電源、出力回路、負荷回路の破損や負荷のダウンを防止し得る高信頼で経済的な無停電電源システムを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために本発明は、直流電源、および畜電池と負荷とからなる負荷回路、該直流電源と該負荷回路を接続する出力回路とからなる無停電電源システムにおいて、前記出力回路に前記負荷回路と接続する逆耐圧を有する半導体スイッチと前記出力回路の出力電圧を検出する出力検出回路を備え、前記出力検出回路の信号により前記半導体スイッチを導通することを特徴とするものである。又、本発明は、前記出力回路に前記負荷回路の出力極性に応じて表示もしくは警報を送出する警報回路を備えたことを特徴とするものである。
【0009】
【作用】上記手段により本発明は、直流電源と負荷回路が正常に接続されたときにのみ出力回路の半導体スイッチが導通して直流電源から負荷回路に電力供給を行うことができる。
【0010】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。図1は本発明の一実施例を説明するための図であり、図5と同一部分は同一符号を付している。
【0011】直流電源100と負荷回路200を接続する出力回路1000で無停電電源システムを構成している。出力回路1000の半導体スイッチとしてはトランジスタ600とダイオード700を直列に接続することで逆耐圧を持たせている。
【0012】まず出力回路1000の出力端子A,A′と負荷回路200の入力端子B,B′が実線のように正常に接続(AとBを接続、A′とB′を接続)されている場合について動作を説明する。出力回路1000の出力検出回路800には蓄電池50の電圧が正常に印加されているため、トランジスタ600を導通する信号が送出される。しかし、直流電源100の電圧が確立していない場合には、蓄電池50の電圧によりダイオード700には逆電圧が印加されるので、直流電源100と負荷回路200とは切り離されている。出力検出回路800からはトランジスタ600を導通する信号が送出されているので、直流電源100の電圧がさらに上昇して出力回路1000のダイオード700に順方向電圧が印加されると、ダイオード700は導通状態となり、直流電源100から負荷回路200へ電力が供給されることになる。
【0013】一方、出力回路1000の出力端子A,A′と負荷回路200の入力端子B,B′の極性を点線のように誤って接続(AとB′を接続、A′とBを接続)した場合には、出力回路1000の出力検出回路800からは、トランジスタ600を導通する信号は送出されないのでトランジスタ600は遮断状態となっている。従って、負荷回路200の極性を誤って接続した場合でも、トランジスタ600により直流電源100と負荷回路200は電気的に切り離されるので過大電流が流れることにより直流電源100、出力回路1000、負荷回路200が破損する恐れはない。また、負荷60への電力供給は蓄電池50により行われるので負荷60がダウンする恐れもない。
【0014】負荷回路200と出力回路1000の接続を正常に行うことにより、出力検出回路800からトランジスタ600を導通させる信号が送出されるので、直流電源100の出力が確立することで負荷回路200への電力供給が可能となる。
【0015】図2は出力検出回路800の具体例であって、810はホトカプラ、820、830、840は抵抗である。出力回路1000と負荷回路200との接続が正常に行われていると、ホトカプラ810のダイオードDが発光してホトカプラ810のトランジスタTRが導通状態となる。ホトカプラ810のトランジスタTRが導通すると、直流電源100の出力がトランジスタTR,抵抗830を介してトランジスタ600のベースに供給され、ベース−エミッタ間に電圧が印加されるので、トランジスタ600が導通状態となる。一方、出力回路1000と負荷回路200が誤接続されたときには、ホトカプラ810のダイオードDは発光しないためトランジスタTRが遮断状態となってトランジスタ600のベース−エミッタ間には電圧は印加されずトランジスタ600は遮断状態を保つことになる。従って、直流電源100と負荷回路200は電気的に切り離され、負荷60への電力供給は蓄電池50から行われる。
【0016】図3は本発明の他の実施例であって、複数の直流電源100、100′からそれぞれ出力回路1000、1000′を介して共通の負荷回路200′に電力を供給する場合について示している。
【0017】出力回路1000、1000′の出力端子が実線のように負荷回路200′と正常に接続(AとBを接続、A′とB′を接続)されており、直流電源100、100′それぞれの出力電圧が確立している場合には、出力検出回路800、800′からそれぞれのトランジスタ600、600′を導通する信号が送出されるので、両方の直流電源100、100′から負荷回路200′に電力を分担して供給することができる。両方の直流電源100、100′から負荷回路 200′に電力を分担して供給している状態で一方の直流電源100′が故障して出力電圧が低下した場合には出力回路1000′のダイオード700′が逆バイアスされ直流電源100′は負荷回路200′とは電気的に切り離されるので、直流電源100からのみ負荷回路200′に電力供給が行われる。
【0018】このように複数の直流電源から1つの負荷回路に分担して電力供給が行えるうえに、直流電源故障時には故障した直流電源を電気的に切り離すことが可能であるため、高信頼な無停電電源システムを実現できる。
【0019】一方、一台の直流電源100から出力回路1000を介して負荷回路200′に電力供給を行っている状態で直流電源100が故障した場合には、出力回路1000により直流電源100は切り離されるので蓄電池50′から負荷60′へ無停電で電力供給が行われる。蓄電池50′の放電に伴って負荷60′の電圧が低下するが、負荷60′の動作不可能な電圧まで低下する前に別の正常な直流電源100′から負荷回路200′へ電力供給を行うことにより、負荷60′のダウンを防止できる。直流電源100′から負荷回路200′へ電力供給をしようとした時に出力回路1000′の出力端子A,A′と負荷回路200′の入力端子B,B′を図3の点線に示すように誤って接続(AとB′を接続、A′とBを接続)したとすると、直流電源100′の出力が確立した状態であっても出力回路1000′の出力検出回路800′からはトランジスタ600′を導通する信号は送出されないので直流電源100′と負荷回路200′は電気的に切り離され、直流電源100′、出力回路1000′および負荷回路200′が過大な電流により破損する恐れはない。そこで、図3の実線に示すように正常に接続(AとBを接続、A′とB′を接続)しなおして直流電源100′の出力を確立させると出力回路1000′の出力検出回路800′からはトランジスタ600′を導通させる信号が送出されているので直流電源100′から負荷回路200′へ安定した電力を供給することができ、負荷60′のダウンを防止することができる。
【0020】図4は本発明の他の実施例であって、図2の他の例である。即ち、出力回路1500には図2で説明したトランジスタ600とダイオード700の直列回路、出力検出回路800の他に警報回路900を備えている。警報回路900は、出力回路1500と負荷回路200との極性が正常に接続(AとBを接続、A′とB′を接続)された場合には外部に安全であることを青色で表示し、誤接続(AとB′を接続、A′とBを接続)された場合には外部に異常である事を赤色で表示するとともにブザー等で警告する。図4の警告回路900の910,920は発光ダイオードであり、930,940は抵抗、950はブザーである。発光ダイオード910は出力回路1500と負荷回路200が正常に接続された時に順バイアスになるように抵抗930を介して出力回路1500の出力端子A,A′に接続される。一方、発光ダイオード920は抵抗940とブザー950と直列に接続され、出力回路1500と負荷回路200が正常に接続された時に逆バイアスになるように出力回路1500の出力端子A,A′に接続される。
【0021】従って、発光ダイオード910を青色で、発光ダイオード920を赤色のものを使用することにより、出力回路1500と負荷回路200との極性が正常に接続された時には青色の発光ダイオード910は順バイアスされるため負荷回路200の蓄電池50から電力供給を受けて発光するが、赤色の発光ダイオード920は逆バイアスされるため発光しない。一方、出力回路1500と負荷回路200の極性を誤接続した時には青色の発光ダイオード910は逆バイアスされるため発光しないが、赤色の発光ダイオード920は順バイアスされるため負荷回路200の蓄電池50から電力供給を受けて発光するとともにブザー950にも蓄電池50から電力供給が行われ、ブザーによる警報が送出される。
【0022】以上、本発明の実施例について説明したが、出力回路の具体例として、逆耐圧を有する半導体スイッチとしてトランジスタとダイオードを直列に接続した場合を例にとって説明したが、トランジスタの代わりにMOS FETやIGBT等の他の半導体スイッチを用いてもよいことは言うまでもない。また、出力検出回路の実施例としてホトカプラを用いた例について説明したが他の回路で実現してもよいことは言うまでもない。また、警告回路の実施例として発光ダイオードを用いた例について説明したが、他の回路で実現してもよいことは言うまでもない。
【0023】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、直流電源と、蓄電池と負荷とを備えた負荷回路と、直流電源と負荷回路とを接続する出力回路とから構成される無停電電源システムにおいて、出力回路と負荷回路が正常に接続された場合にだけ直流電源から負荷回路へ電力供給を行い、出力回路と負荷回路の接続を誤って接続した場合には直流電源から負荷回路へは電力供給を行わない構成を簡単な回路で実現できるので、誤接続による直流電源、出力回路、負荷回路の破損や負荷のダウンを防止することができる。
【0024】また、複数の直流電源を用いて高信頼な電力供給を行う際に、直流電源の出力が確立していない直流電源や故障している直流電源を、簡単な構成の出力回路を用いることにより負荷回路から安全に切り離すことができるので、高信頼で経済的な無停電電源システムを実現できる。
【0025】さらに、出力回路と負荷回路の接続が正常か異常かを外部から表示やブザーにて確認でき、誤接続時に、保守者へ注意を喚起できるので、保守者が正常に接続しなおすことができ、蓄電池放電によるシステムダウンを防止できる。




 

 


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