電源裝置和使用該電源裝置的無停電電源系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種在直流和交流之間進行電力變換的電源裝置。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著對維護地球環境的意識的提高，開發了具備電池、太陽能電池、燃料電池等直流電源的系統。在這些系統中，需要將直流電力變換為交流電力來提供給負載、商用電源的電源裝置。另外，在即使商用電源停電也繼續使用電池向負載供給電力的情況下，需要具備電池的無停電電源系統。
[0003]在專利文獻I中，公開了具備逆變器(雙向逆變器電路)、雙向DC-DC變換器、以及電池的(升降壓斬波電路)的無停電電源裝置。該無停電電源裝置在鏈路電壓(雙向逆變器電路和升降壓斬波電路的連接點的電壓)為預定值以上時對電池進行充電，在鏈路電壓低于預定值時使電池放電。由此，其目的在于:在持續從逆變器向負載供給所用的電力的同時，限制從交流電源的輸入。
[0004]在逆變器將從交流電源輸入的電力輸出為與直流側即雙向DC-DC變換器連接的鏈路電壓的AC-DC動作時，需要將來自交流電源的輸入電流控制為正弦波狀從而提高功率因數。但是，如果鏈路電壓比通過逆變器被動地對交流電源電壓進行整流時出現的電壓低，則難以將來自交流電源的輸入電流控制為正弦波狀，功率因數容易變低。因此，理想的是使鏈路電壓比通過該逆變器被動地對交流電源電壓進行整流時出現的電壓高。
[0005]另一方面，一般對于逆變器，如果鏈路電壓高，則開關損失容易變大。對于雙向DC-DC變換器也同樣，如果鏈路電壓高，則開關損失容易變大。另外，在雙向DC-DC變換器是具備變壓器的絕緣型的情況下，如果在將從電池輸入的電力輸出為鏈路電壓的放電時輸出電壓即鏈路電壓高，則從電池輸入電力向變壓器輸出電力的開關電路所具備的開關元件被施加的電壓變高，有時必須使用耐壓高的開關元件。對于開關元件，如果耐壓高，則接通電阻變大，導通損失容易變大。另外，在電池電壓低的情況下，在放電時雙向DC-DC變換器的升壓比變高，損失容易變大。
[0006]如此，目前存在以下的問題，如果為了將來自交流電源的輸入功率因數維持得高而將鏈路電壓設定得高，則逆變器、雙向DC-DC變換器的損失都變大，效率容易降低。
[0007]專利文獻1:日本特開2003-52134號公報
【發明內容】
[0008]本發明的目的在于，提供效率高的電源裝置。
[0009]為了達到上述目的，本發明的特征在于，具備:逆變器，其交流端子之間與交流電源連接，并且直流端子之間與鏈路電壓連接；雙向DC-DC變換器，其連接在上述鏈路電壓和電池之間，對上述電池進行充放電，對上述電池進行放電時的上述鏈路電壓比通過上述逆變器被動地對上述交流電源的最大電壓進行整流時在直流端子之間出現的電壓低。
[0010]根據本發明，能夠提供效率高的電源裝置。
【附圖說明】
[0011]圖1是實施例1的電源裝置I和采用該電源裝置I的無停電電源系統100的電源系統的概要結構圖。
[0012]圖2是實施例2的電源裝置Ia和采用該電源裝置Ia的無停電電源系統10a的電路結構圖。
[0013]圖3是說明商用供電模式和電池供電模式下的鏈路電壓Vlink的設定方法的圖。
[0014]圖4是實施例3的電源裝置Ib和采用該電源裝置Ib的無停電電源系統10b的電路結構圖。
[0015]附圖標記說明
[0016]l、la、lb:電源裝置;2、2a、2b:逆變器;3、3a、3b:雙向 DC-DC 變換器；4、4a、4b:電池;5、5a、5b:繼電器;6、6a、6b:交流電源;7、7a、7b:負載;8、8a、8b、9a、9b:開關電路；10:控制單元；11?13、21、22:逆變器的交流端子；14、15、24、25:逆變器的直流端子；100、10aUOOb:無停電電源系統；Vlink:鏈路電壓；C1?C8:電容器；L1?L6:電感器；CrUCr2:共振電容器；Lrl、Lr2:共振電感器;T1、T2:變壓器；N1?N4:線圈；Q1?Q6、H1?H4、SI?S4:開關元件；D1?D6、DH1?DH4、DSl?DS4:二極管；Ndl?Nd5:節點。
【具體實施方式】
[0017]以下，參照附圖詳細說明本發明的實施方式。
[0018]實施例1
[0019]圖1是本發明的電源裝置I和采用該電源裝置I的無停電電源系統100的電源系統的概要結構圖。電源裝置I具備繼電器5、逆變器2、雙向DC-DC變換器3。無停電電源系統100具備電源裝置I和電池4。
[0020]逆變器2的交流側經由繼電器5與交流電源6連接，并且與負載7連接。逆變器2的直流側與直流的鏈路電壓Vlink連接。雙向DC-DC變換器3被連接在鏈路電壓Vlink和電池4之間，進行電池4的充放電。
[0021]該電源裝置I在平常時將繼電器5接通，從交流電源6向負載7供給電力，并且逆變器2輸入交流電源6的電力而輸出鏈路電壓Vlink，雙向DC-DC變換器3輸入鏈路電壓Vlink來對電池4進行充電。
[0022]在交流電源6停電時斷開繼電器5，雙向DC-DC變換器3對電池4進行放電從而輸出鏈路電壓Vlink，逆變器2輸入鏈路電壓Vlink來向負載7供給交流電力。由此，在交流電源6停電時也繼續向負載7供給電力。
[0023]在此，在逆變器2輸入交流電源6的電力而輸出鏈路電壓Vlink的AC-DC動作時，需要將來自交流電源6的輸入電流控制為正弦波狀從而提高功率因數。但是，如果這時的鏈路電壓Vlink比通過逆變器2被動地對交流電源6的電壓進行整流時出現的電壓低，則難以將來自交流電源6的輸入電流控制為正弦波狀，功率因數容易變低。因此，理想的是使鏈路電壓Vlink比通過該逆變器2被動地對交流電源6的電壓進行整流時出現的電壓高。
[0024]另一方面，一般對于逆變器2，如果鏈路電壓Vlink高，則開關損失容易變大。對于雙向DC-DC變換器3也同樣，如果鏈路電壓Vlink高，則開關損失容易變大。另外，在雙向DC-DC變換器3是具備變壓器的絕緣型的情況下，如果在將從電池4輸入的電力輸出為鏈路電壓Vl ink的放電時，輸出電壓即鏈路電壓Vl ink高，則從電池4輸入電力向變壓器輸出電力的開關電路所具備的開關兀件被施加的電壓變尚，有時必須使用耐壓尚的開關兀件。對于開關元件，如果耐壓高，則接通電阻變大，導通損失容易變大。另外，在電池4的電壓低的情況下，在放電時雙向DC-DC變換器3的升壓比變高，損失容易變大。
[0025]如此，如果為了將來自交流電源6的輸入功率因數維持得高而將鏈路電壓Vlink設定得高，則逆變器2、雙向DC-DC變換器3的損失都變大，效率容易變低。
[0026]因此，在本發明的電源裝置I中，使對電池4進行放電時的鏈路電壓Vlink低于通過逆變器2被動地對交流電源6的最大電壓進行整流時出現的電壓。由此，逆變器2、雙向DC-DC變換器3都降低了損失從而提高了效率。
[0027]這時，使鏈路電壓Vlink高于通過逆變器2被動地對交流電源6的標稱電壓(額定電壓)進行整流時出現的電壓。因此，能夠從逆變器2失真少地向負載7供給相當于交流電源6的標稱電壓(額定電壓)的電壓。當然，在鏈路電壓Vlink比通過逆變器2被動地對交流電源6的標稱電壓(額定電壓)進行整流時出現的電壓低的情況下，從逆變器2向負載7供給的電壓波形容易失真。
[0028]另外，使對電池4進行充電時的鏈路電壓Vlink比通過逆變器2被動地對交流電源6的最大電壓進行整流時出現的電壓高。因此，在交流電源6的電壓為最大的情況下，也能夠將輸入功率因數維持得高。
[0029]實施例2
[0030]圖2是本發明的電源裝置Ia和采用該電源裝置Ia的無停電電源系統10a的電路結構圖。該電源裝置Ia具備繼電器5a、交流側經由該繼電器5a與交流電源6a連接并且直流側與鏈路電壓Vlink連接的逆變器2a、連接在鏈路電壓Vlink和電池4a之間的雙向DC-DC變換器3a、控制它們的控制單元10。
[0031]交流電源6a是單相三線式，能夠供給100V的2個系統、200V的一個系統。此外，廣泛地使用85V?132V左右的電壓作為100V系統的電壓，使用170V?265V左右的電壓作為200V系統的電壓。
[0032]逆變器2a在連接于直流端子14?15之間的直流的鏈路電壓Vlink和連接于交流端子11?13之間的交流線之間收發電力。在直流端子14?15之間經由雙向DC-DC變換器3a連接有電池4a。在交流端子11?13之間，經由繼電器5