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発明の名称 無停電電源装置のインバータ回路異常診断方法及び無停電電源装置
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8−182337
公開日 平成8年(1996)7月12日
出願番号 特願平6−322150
出願日 平成6年(1994)12月26日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】松本 英俊 (外1名)
発明者 田尻 浩一 / 小布施 俊 / 柳田 定春
要約 目的
無停電電源装置のインバータ回路の故障を早期に検出して、商用電源の停電時に負荷に交流電力を供給できなくなる事態が発生するのを防止する。

構成
商用電源1が停電していないときに、インバータ回路5を負荷12に接続しないようにして定期的に運転する。そしてイナバータ回路5を定期的に運転する間に、インバータ異常診断手段によってインバータ回路5の異常を定期的に診断する。インバータ回路5の異常を検出したときには、警報手段8を作動させて警報を発する。商用電源1が停電状態になると、インバータ回路5を負荷12に接続してインバータ回路5の出力を負荷12に供給する。このときもインバータ異常診断手段によりインバータ回路5の異常を診断し、異常を検出すると警報手段から警報を発する。
特許請求の範囲
【請求項1】常時は商用電源から交流電力を負荷に供給し、商用電源の停電を検出すると蓄電池を電源としてインバータ回路から交流電力を負荷に供給する無停電電源装置の前記インバータ回路の異常をインバータ異常診断手段を備えたインバータ監視装置により診断する方法であって、前記商用電源が非停電状態にあるときには、前記インバータ回路を前記負荷に接続しない状態で前記インバータ回路を定期的に運転して、前記インバータ異常診断手段により前記インバータ回路の異常を定期的に診断し、前記商用電源が停電状態にあるときには、前記インバータ回路が前記負荷に接続された状態で前記インバータ回路の異常を前記インバータ異常診断手段により診断することを特徴とする無停電電源装置のインバータ回路異常診断方法。
【請求項2】前記前記インバータ異常診断手段が前記インバータ回路の異常を診断すると警報手段から警報を発生することを特徴とする請求項1に記載の無停電電源装置のインバータ回路異常診断方法。
【請求項3】常時は商用電源から交流電力を負荷に供給し、商用電源の停電を検出すると蓄電池を電源としてインバータ回路から交流電力を負荷に供給する電源回路と、前記インバータ回路が運転されているときに、前記インバータ回路の異常を診断するインバータ異常診断手段を備えたインバータ監視装置を具備する無停電電源装置であって、前記インバータ監視装置7は前記インバータ回路の出力により動作するように配置され、前記商用電源が非停電状態にあるときに、前記インバータ回路を前記負荷に接続せずに前記インバータ回路を定期的に運転するインバータ定期運転手段を設けたことを特徴とする無停電電源装置。
【請求項4】商用電源の停電を検出している間停電信号を出力する停電監視手段と、前記商用電源からの交流電力により充電される蓄電池と、前記停電監視手段が前記停電信号を出力している期間は前記蓄電池を電源として運転されるインバータ回路と、前記停電監視手段が前記停電信号を出力している期間は前記インバータ回路にインバータ駆動信号を出力する駆動信号発生手段と、前記停電監視手段が前記停電信号を出力していない期間は前記商用電源からの交流電力を負荷に供給し且つ前記インバータ回路と前記負荷とを切り離し、前記停電監視手段が前記停電信号を出力している期間は前記インバータ回路の出力を前記負荷に供給するように動作するスイッチ回路と、前記インバータ回路が運転されているときに前記インバータ回路の異常を診断するインバータ異常診断手段を備えたインバータ監視装置とを具備する無停電電源装置であって、前記前記インバータ監視装置は前記インバータ回路の出力により動作するように配置され、前記停電信号が出力されていないときに定期的に前記インバータ回路を運転するインバータ定期運転手段を設けたことを特徴とする無停電電源装置。
【請求項5】インバータ定期運転手段は、予め定めた期間(T1 )が経過するごとにインバータ回路診断開始指令を出力する診断開始指令出力手段と、前記診断開始指令が出力されると予め定めた期間(T2 )だけ前記インバータ回路を駆動するインバータ駆動信号を発生する診断時駆動信号発生手段とからなる請求項3または4に記載の無停電電源装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、常時商用電力給電方式の交流無停電電源装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の、常時商用電力給電方式の交流無停電電源装置を説明するブロック図を図5に示す。図5において、停電監視手段3は商用電源1の電圧波形と実効値電圧を監視し、停電を検知した場合には、停電信号3aを制御部4に出力する。制御部4は停電信号3aを受けるとスイッチ2をOFF(非導通状態)にするとともに、スイッチ10をON(導通状態)にする。また制御部4はインバータ回路5にインバータ駆動信号4aを送信する。インバータ回路5はインバータ駆動信号4aを受けると正弦波または正弦波に準じる波形の交流電力を発生し、負荷12に対して交流電力を供給する。インバータ回路5の出力電力は、インバータ回路5の状態をインバータの出力電圧を監視することにより判定するインバータ監視装置としてのインバータ電圧監視回路7にフィードバックされる。
【0003】インバータ電圧監視回路7は、電源部とインバータ回路5の出力波形と電圧実効値を監視し、異常を認めた場合はインバータ停止信号7aを制御部4に出力するインバータ異常診断手段を備えている。制御部4はインバータ停止信号7´aを受けるとインバータ駆動信号4aの送信を停止し、インバータ回路5の駆動を停止すると同時に、警報手段8に対してインバータ回路異常警報信号4bを送信する。警報手段8はインバータ回路異常警報信号4bを受けると警報を発して、使用者に交流無停電電源装置が故障していることを通知する。
【0004】この従来の交流無停電電源装置は、停電していないときには、インバータ回路を駆動しないので交流無停電電源装置において消費される消費電力を低減できる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来の交流無停電電源装置では、停電になって初めてインバータ回路が動作するので、仮にインバータ回路に故障が発生していても、商用電源の交流電力にて負荷給電している状態ではこの故障を検知することができない。そのため停電が発生してインバータ回路を駆動してから初めて故障があったことを検出することになる。そのためい、停電時に備えて交流無停電電源装置を設置していても、インバータ回路に故障があった場合には、停電時にインバータ回路が動作せずに交流無停電電源装置の本来の目的を果たすことができない事態が発生する可能性があった。
【0006】このような問題を解決するには、インバータ回路を駆動してインバータ回路に故障がないかをチェックすればよいが、インバータ回路の出力は直接負荷に接続されているので停電していないときにインバータ回路を駆動すると、商用電源とインバータ回路の出力とが混触し、この時、両者の間に電位差があると横流電流が発生して、機器の損傷や、負荷を停止させてしまう恐れがありるため、インバータ回路を安易に駆動することはできなかった。
【0007】本発明の目的は、非停電時にインバータ回路の故障を早期に検知することができる無停電電源装置のインバータ回路異常診断方法及び無停電電源装置を提供することにある。
【0008】本発明の他の目的は、非停電時にインバータ回路の故障を早期に検知し、使用者に警告を発して知らせ、対応処置をとらせることができる無停電電源装置のインバータ回路異常診断方法及び無停電電源装置を提供することにある。
【0009】本発明の更に他の目的は、非停電時にインバータ回路の故障を早期に検知して使用者に警告を発し、停電時に交流電力を供給できなくなる実態が発生することを防止できる無停電電源装置のインバータ回路異常診断方法及び無停電電源装置を提供することにある。
【0010】本発明の更に他の目的は、非停電時にインバータ回路の故障を早期に検知することができて、しかも消費電力は従来のものと大差のない無停電電源装置及び無停電電源装置のインバータ回路異常診断方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明に係る無停電電源装置のインバータ回路異常診断方法は、常時は商用電源から交流電力を負荷に供給し、商用電源の停電を検出すると蓄電池を電源としてインバータ回路から交流電力を負荷に供給する無停電電源装置のインバータ回路の異常をインバータ異常診断手段を備えたインバータ監視装置により診断する方法である。
【0012】この診断方法では、商用電源が非停電状態にあるときには、インバータ回路を負荷に接続しない状態でインバータ回路を定期的に運転して、インバータ異常診断手段によりインバータ回路の異常を定期的に診断する。そして商用電源が停電状態にあるときには、インバータ回路が負荷に接続された状態で、インバータ回路の異常をインバータ異常診断手段により診断する。
【0013】また、インバータ異常診断手段がインバータ回路の異常を診断すると、警報手段から警報を発生するようにすると、インバータ回路の異常を直ちに知ることができて、速やかな対応処置をとることができる。
【0014】本発明の無停電電源装置は、常時は商用電源から交流電力を負荷に供給し、商用電源の停電を検出すると、蓄電池を電源としてインバータ回路から交流電力を負荷に供給する電源回路と、インバータ回路が運転されているときに、インバータ回路の異常を診断するインバータ異常診断手段を備えたインバータ監視装置とを具備する無停電電源装置を対象とする。
【0015】本発明では、インバータ監視装置をインバータ回路の出力により動作するように配置する。そして、インバータ定期運転手段を設けて、商用電源が非停電状態にあるときに、インバータ回路を負荷に接続せずに定期的に運転するようにする。これにより、インバータ回路の故障が早期に検知されるので、対応処置が速やかにとられて、商用電源が停電になった場合、確実に負荷へ交流電力が供給される。 また、本発明の具体的な無停電電源装置は、以下のように構成されて動作する。即ち、停電監視手段が商用電源の停電を検出して停電信号を出力されている間は、インバータ回路に駆動信号発生手段がインバータ駆動信号を出力する。これによりインバータ回路は停電信号が出力されている期間、非停電時に商用電力で充電されていた蓄電池を電源として運転される。スイッチ回路の切り換え動作により、停電信号が出力されていない期間は商用電源電力を負荷に供給し、このときはインバータ回路と負荷とを切り離す。そして停電信号が出力されている期間は、インバータ回路の出力を負荷に供給するようにスイッチ回路が切換わる。
【0016】停電信号が出力されていないとき即ち商用電源から負荷に電力が供給されているときに、インバータ回路はインバータ定期運転手段によって定期的に運転される。インバータ監視装置のインバータ異常診断手段は、インバータ回路が運転されている間はインバータ回路の出力により動作してインバータ回路の異常を診断するため、非停電時にインバータ定期運転手段によりインバータ回路が定期的に運転されるたびに、インバータ回路の異常診断が実行される。
【0017】インバータ定期運転手段は、インバータ回路の異常診断を予め定めた期間が経過するごとにインバータ回路診断開始指令を出力する診断開始指令出力手段と、診断開始指令が出力されると予め定めた期間だけインバータ回路を駆動するインバータ駆動信号を発生する診断時駆動信号発生手段とから構成することができる。このように構成すると、診断時期及び診断期間を任意に設定できる。
【0018】
【作用】本発明では、商用電源が正常で停電が発生していないとき即ち商用電源から負荷に電力が供給されているときに、インバータ回路を負荷に接続しない状態でインバータ回路を定期的に運転する。インバータ回路が定期的に運転されるたびに、インバータ監視装置のインバータ異常診断手段はインバータ回路の異常を診断する。そのため本発明によれば、商用電源が正常で商用電源から負荷に電力が供給されているときに、負荷に影響を与えることなく、しかも低消費電力という実用的価値を失わずに、定期的にインバータ回路を駆動して、インバータ回路に故障がないかを診断することができる。これにより、インバータ回路の故障を早期に検出できて、商用電源の停電時に負荷への給電が中断されるような事故が発生することを未然に防止できる。
【0019】
【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、本発明の位置実施例の構成を示すブロック図である。同図において、1は商用電源、2は常閉スイッチ、12は負荷、3は停電監視手段、4は制御部である。5はインバータ回路、9はインバータ回路5に電源電力を供給する蓄電池、6はこの蓄電池の充電器である。7はインバータ監視装置として用いられるインバータ電圧監視回路、8は警報手段、10は常開スイッチ、11は診断開始指令出力手段である。
【0020】停電監視手段3は、商用電源1の停電を監視し、停電を検出している間、停電信号3aを制御部4に出力する。停電信号3aが出力されていない間は、スイッチ2はON、スイッチ10はOFFの状態にあり、商用電源1の交流電力が負荷12に供給される。
【0021】制御部4の主要制御部分はマイクロコンピュータにより構成されている。本実施例では、マイクロコンピュータを図4に示すようなアルゴリズムのソフトウエーアを用いて駆動して、制御部4に、停電判定手段4Aと、スイッチ駆動手段4Bと、駆動信号発生手段4Cと、診断時駆動信号発生手段4Dと、警報指令発生手段4Eとを実現している。停電判定手段4Aは、停電監視手段3から停電信号3aが出力されているか否かを判定する。スイッチ駆動手段4Bは、停電監視手段3が停電信号3aを出力していない期間は、スイッチ2をオンさせて商用電源1からの交流電力を負荷12に供給し且つスイッチ10をオフさせてインバータ回路5と負荷12とを切り離し、停電監視手段3が停電信号3aを出力している期間はスイッチ2をオフしスイッチ10をオンさせてインバータ回路5の出力を負荷に供給するようにスイッチ2及び10を制御する信号4c及び4dを出力する。
【0022】また駆動信号発生手段4Cは、停電監視手段3が停電信号3aを出力している期間はインバータ回路5にインバータ駆動信号4aを出力する。また診断時駆動信号発生手段4Dは、診断開始指令出力手段11から予め定めた期間(T1 )が経過するごとに即ち定期的にインバータ回路診断開始指令11aが出力されると、予め定めた期間T2 だけインバータ回路を駆動するインバータ駆動信号4aを発生する。
【0023】また本実施例では、インバータ監視装置としてのインバータ電圧監視回路7に含まれるインバータ異常診断手段7Aと、診断開始指令出力手段11の両方をマイクロコンピュータを利用して実現している。なお本実施例においては、診断開始指令出力手段11とスイッチ駆動手段4Bと診断時駆動信号発生手段4Dとによって、インバータ定期運転手段が構成されている。
【0024】インバータ電圧監視回路7は、インバータ回路5の出力がフィードバックされてインバータ回路の出力により動作するように配置されている。そのためインバータ電圧監視回路7は、インバータ回路5の負荷となる回路と、インバータ回路5の出力電圧を測定する電圧測定器と、図2に示したインバータ異常診断手段7Aと備えて構成されている。インバータ異常診断手段7Aは、例えば、インバータ回路5の出力電圧の実効値を演算し、演算した電圧実効値を規定の電圧値と比較して、両者のズレが所定値以上になった場合にインバータ回路に異常が発生したと判定するように構成してもよく、またインバータ回路5の出力電圧のデータを基準正弦波電圧データと比較して、両者のズレが所定値以上になった場合に、インバータ回路に異常が発生したと判定するように構成することもできる。インバータ異常診断手段7Aによってインバータ回路の異常を診断する場合の監視対象としては、インバータ回路5の出力電圧だけでなく、出力波形の歪みや、出力電流等を適宜に選択すればよい。またインバータ異常診断手段7Aにおける異常診断の方法も任意である。
【0025】制御部4に停電信号3aが入力されると、停電判定手段4Aが停電を判定して、スイッチ駆動手段4B,駆動信号発生手段4C,及び診断時駆動信号発生手段4Dが動作するかまたは非動作になる。これにより、スイッチ駆動手段4Bがスイッチ駆動信号4c,4dを出力して、スイッチ2をOFFにするとともに、スイッチ10をONにする。また、駆動信号発生手段4Cがインバータ駆動信号4aを出力して、インバータ回路5を駆動する。これにより、インバータ回路5の交流出力が負荷12に供給される。停電信号3aが入力されたときに、インバータ回路5の定期診断が行われている場合には、停電信号3aの入力により診断時駆動信号発生手段4Dからのインバータ駆動信号4aの出力を停止する。
【0026】インバータ回路5が運転されるごとに、インバータ回路5の出力電圧は、インバータ電圧監視回路7にフィードバックされ、インバータ電圧監視回路7のインバータ異常診断手段7Aによってインバータ回路5の異常の有無が診断される。異常有りと診断された場合は、インバータ異常診断手段7Aから制御部4にインバータ回路異常信号7aが入力され、制御部4の警報指令発生手段4Eからインバータ回路異常警報信号4bが出力される。これにより警報手段8が動作して、本電源装置の使用者に、インバータ回路の故障を警告する。警報手段8は、例えばブザー,LED,液晶表示盤,ディスプレー装置などから構成することができ、ブザー音,LEDの点滅,液晶表示盤やディスプレー装置へのメッセージ出力などの手段により交流無停電電源装置の使用者にインバータ回路に故障があることを知らせる。
【0027】次に、本発明独特の作用をするインバータ定期運転手段の動作及びその動作に付随する制御部4の動作について述べる。インバータ定期運転手段の一部を構成する診断開始指令出力手段11は、図3に示したように、予め定めた期間T1 が経過するごとにインバータ回路診断開始指令11aを出力する。制御部4は、停電信号3aが入力されていないときに、インバータ回路診断開始指令11aが入力されると、診断時駆動信号発生手段4Dが予め定めた期間T2 だけインバータ駆動信号4aを出力して、インバータ回路5を駆動する。このときスイッチ駆動手段4Bによってスイッチ2はON、スイッチ10はOFFのままに維持され、インバータ回路5は負荷12に接続されない。インバータ回路診断開始指令11aを出力する周期または期間T1 は比較的長時間で、例えば1時間,1日,10日などインバータ回路5に故障が発生する確立を考慮して設定すればよい。また診断時駆動信号発生手段4Dからインバータ駆動信号4aを出力する期間T2 は例えば10秒,1分という比較的短時間でよく、インバータ回路5の異常の有無を診断できる時間であればその長さは任意である。インバータ回路5が上記のようにして定期的に運転されるたびに、インバータ異常診断手段7Aによりインバータ回路の異常の有無が診断され、インバータ回路5が異常と診断されると警報手段8より警報が出される。インバータ回路5の異常診断中に、停電が発生して停電信号3aが制御部4に入力されると、スイッチ駆動手段4Bはスイッチ2をオフにしてスイッチ10をオンにする信号4c及び4dを出力し、駆動信号発生手段4Cはインバータ駆動信号4aを出力さする。インバータ回路5が運転されているため、この状態でもインバータ異常診断手段7Aはインバータ回路5の異常を診断しており、かりにインバータ回路の異常を検出すると非停電時と同様に警報を発生させる。なお本実施例では、停電時にインバータ回路の異常を検出しても、積極的にインバータ回路5の運転を停止させることは行っていないが、インバータ回路5の運転を停止させてもよい。
【0028】図4は、図2に示す各手段を構成するマイクロコンピュータを作動させるためのソフトウエアのアルゴリズムを示すフローチャートである。このフローチャートのステップST1,ST10によって図2のスイッチ駆動手段4Bが実現される。またステップST2,ST6,ST13によって停電判定手段4Aが実現される。更にステップST3,ST4によって診断開始指令出力手段11が実現される。またステップST5,ST8,ST9によって診断時駆動信号発生手段4Dが実現される。ステップST11,ST14によって駆動信号発生手段4Cが実現され、ステップST7,ST12によってインバータ異常診断手段7Aが実現され、ステップST7,ST12により警報指令発生手段4Eが実現される。
【0029】
【発明の効果】本発明の無停電電源装置のインバータ回路異常診断方法によれば、商用電源が非停電状態にあるときには、インバータ回路を負荷に接続しない状態で定期的に運転して、インバータ回路の異常を異常診断手段により定期的に診断し、商用電源が停電状態にあるときには、インバータ回路が負荷に接続された状態で、インバータ回路を異常診断手段により診断するようにしたので、インバータ回路の故障を早期に検出することができて、速やかに対応処置を取り得るので、商用電源が停電になった場合、確実に負荷へ交流電力を供給することができる。
【0030】また、本発明の無停電電源装置によれば、本発明のインバータ回路異常診断方法を良好に実施することができ、消費電力は従来の装置と大差がないという利点がある。




 

 


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