特許 7415703 直流無停電電源装置および直流無停電電源装置の制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-09

(45)【発行日】2024-01-17

(54)【発明の名称】直流無停電電源装置および直流無停電電源装置の制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 9/06 20060101AFI20240110BHJP

【ＦＩ】

H02J9/06 120

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2020048017

(22)【出願日】2020-03-18

(65)【公開番号】P2021151062

(43)【公開日】2021-09-27

【審査請求日】2023-02-13

(73)【特許権者】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104433

【弁理士】

【氏名又は名称】宮園 博一

(74)【代理人】

【識別番号】100202728

【弁理士】

【氏名又は名称】三森 智裕

(72)【発明者】

【氏名】北野 陽大

(72)【発明者】

【氏名】黒▲崎▼ 陽

【審査官】高野 誠治

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２０／００８５４９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／１４２５７９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１１７７３４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／００６９４８２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ９／００ －１１／００

Ｈ０２Ｊ １／００ － １／１６

Ｈ０２Ｊ ７／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＰＷＭ制御により装置外部から入力された交流電力を直流電力に変換して出力するＰＷＭコンバータと、バッテリから出力された直流電力を昇圧または降圧して出力するとともに、出力側が前記ＰＷＭコンバータの出力側に接続される昇降圧部とを含む電力変換部と、
前記電力変換部の出力側に接続され、装置外部から入力された交流電力を直流電力に変換して出力するバイパス整流器を含むバイパス部と、
装置外部の負荷への出力を前記電力変換部の出力から前記バイパス部の出力に切り換えるバイパス給電切換動作または装置外部の負荷への出力を前記バイパス部の出力から前記電力変換部の出力に切り換える電力変換部給電切換動作の少なくともいずれかの切換動作時において、前記バイパス部からの出力電流の電流値である第１電流値または前記バイパス部からの出力電圧である第１出力電圧の少なくともいずれか一方に基づいて、前記昇降圧部からの出力電圧である第２出力電圧を変化させる制御を行うように構成されている制御部と、を備える直流無停電電源装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記バイパス給電切換動作時に、前記昇降圧部を制御して、前記第１出力電圧の電圧よりも前記第２出力電圧の電圧を降圧する制御を行うように構成されている、請求項１に記載の直流無停電電源装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記バイパス給電切換動作時に、前記昇降圧部からの出力電流の電流値である第２電流値と、前記第１電流値と前記第２電流値との合計値である第３電流値との差分に基づいて、前記昇降圧部により前記第２出力電圧を降圧することによって、前記第１電流値および前記第２電流値を変化させる制御を行うように構成されている、請求項２に記載の直流無停電電源装置。

【請求項4】

前記バイパス給電切換動作時に、前記第２電流値が所定の電流値以下になった場合に、前記昇降圧部と前記バイパス部との電気的な接続を切り離すように構成されている、請求項３に記載の直流無停電電源装置。

【請求項5】

前記バイパス給電切換動作後に、前記ＰＷＭコンバータと装置外部の交流電源との間の電流経路を電気的に接続して前記バッテリへの充電を開始するように構成されている、請求項４に記載の直流無停電電源装置。

【請求項6】

前記制御部は、前記電力変換部給電切換動作時に、前記昇降圧部を制御して、前記第１出力電圧の電圧よりも前記第２出力電圧の電圧を昇圧する制御を行うように構成されている、請求項５に記載の直流無停電電源装置。

【請求項7】

前記制御部は、前記電力変換部給電切換動作時に、前記第２電流値と、前記第３電流値との差分に基づいて、前記昇降圧部により前記第２出力電圧を昇圧することによって、前記第１電流値および前記第２電流値を変化させる制御を行うように構成されている、請求項６に記載の直流無停電電源装置。

【請求項8】

前記電力変換部給電切換動作時に、前記第１電流値が所定の電流値以下になった場合に、前記昇降圧部と前記バイパス部との電気的な接続を切り離すように構成されている、請求項７に記載の直流無停電電源装置。

【請求項9】

前記昇降圧部は、バッテリから出力された直流電力を昇圧または降圧して出力するチョッパ方式コンバータであり、
前記制御部は、前記切換動作時に、前記ＰＷＭコンバータと装置外部の交流電源との間の電流経路を電気的に切り離した状態において、前記チョッパ方式コンバータを制御して、前記チョッパ方式コンバータからの出力電圧である第２出力電圧を変化させる制御を行うように構成されている、請求項１～８のいずれか１項に記載の直流無停電電源装置。

【請求項10】

バッテリから出力された直流電力を昇圧または降圧して出力する昇降圧部と、前記昇降圧部の出力側に接続され、装置外部の交流電源からの交流電力を直流電力に変換して出力するバイパス部とを含み、直流電力を装置外部に出力する直流無停電電源装置の制御方法であって、
前記バイパス部からの出力電流の電流値である第１電流値または前記バイパス部の出力電圧である第１出力電圧を取得するステップと、
取得した前記第１電流値または前記第１出力電圧の少なくともいずれか一方に基づいて、前記昇降圧部からの出力電圧である第２出力電圧を変化させるステップと、を備える、直流無停電電源装置の制御方法。

【請求項11】

前記昇降圧部は、バッテリから出力された直流電力を昇圧または降圧して出力するチョッパ方式コンバータであり、
前記第２出力電圧を変化させるステップは、前記チョッパ方式コンバータからの出力電圧である前記第２出力電圧を変化させるステップである、請求項１０に記載の直流無停電電源装置の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、直流無停電電源装置および直流無停電電源装置の制御方法に関し、特に、装置外部から入力された交流電力を出力するバイパス部を備える直流無停電電源装置および直流無停電電源装置の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、装置外部から入力された交流電力を出力するバイパス回路を備える交流無停電電源装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

【0003】

上記特許文献１には、装置外部の交流電源からの交流電力を直流電力に変換するＰＷＭコンバータと、ＰＷＭコンバータから出力される直流電力またはバッテリからの直流電力を交流電力に変換して装置外部の負荷に供給（出力）するインバータと、装置外部の交流電源と装置外部の負荷との間に接続されたバイパス回路とを備える交流無停電電源装置が開示されている。この特許文献１に記載の交流無停電電源装置では、通常時（交流電源から正常に交流電力が供給されている時）はインバータによって生成された交流電力を装置外部の負荷に供給し、インバータが故障した場合に交流電源からの交流電力をバイパス回路を介して装置外部の負荷に供給するように構成されている。

【0004】

上記特許文献１には明示されていないが、上記特許文献１に記載のような従来の交流無停電電源装置では、バイパス回路との切り換えを行うバイパス切換動作時には、バイパス回路側からの突入電流と、装置外部の負荷に対する負荷変動とを抑制するために、インバータからの出力電圧の位相をずらしながら、インバータから電流が出力されている状態からバイパス回路から電流が出力されている状態へ電流分担を徐々に移動させる制御を行っている。すなわち、インバータからの電流量を減少させ、バイパス回路からの電流量を増加させる制御を行っている。

【0005】

また、装置外部の交流電源からの交流電力を直流電力に変換するＰＷＭコンバータと、装置外部の交流電源と装置外部の負荷との間に接続されたバイパス回路とを備える直流無停電電源装置が従来知られている。直流無停電電源装置は、装置外部の交流電源からの交流電力をＰＷＭコンバータにより直流電力に変換して、ＰＷＭコンバータから出力される直流電力もしくはバッテリからの直流電力を装置外部の負荷に供給するか、または、交流電源からの交流電力をバイパス回路に設けられた整流器により直流電力に変換して装置外部の負荷に供給するように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】国際公開第２０１７／０９４１４２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ここで、直流無停電電源装置において、バイパス回路からの出力およびＰＷＭコンバータからの出力は、共に、直流電力であるので、電圧の高低によって、バイパス回路からの出力と、ＰＷＭコンバータからの出力との間の電流分担が決まってしまう。そのため、交流電力をＰＷＭコンバータにより直流電力に変換する直流無停電電源装置において、上記特許文献１に記載のような従来の交流無停電電源装置のように、ＰＷＭコンバータから電流が出力されている状態からバイパス回路から電流が出力されている状態へ電流分担を徐々に移動させる制御を行う場合、バイパス回路からの出力電圧がＰＷＭコンバータからの出力電圧よりも低い場合には、ＰＷＭコンバータからの出力電圧を減少させ、バイパス回路からの出力電圧に追従させる必要がある。

【0008】

しかしながら、ＰＷＭコンバータは、原理上、ＰＷＭコンバータから出力させる直流電圧によって、ＰＷＭコンバータに入力可能な交流入力の上限値が変化する。具体的には、ＰＷＭコンバータから出力させる電圧が低くなると装置外部の交流電力から入力可能な交流入力の上限値が低下する。そのため、バイパス回路からの出力電圧に合わせるために、ＰＷＭコンバータからの出力電圧を減少させる際に、ＰＷＭコンバータへ入力可能な交流入力の電圧の上限値が装置外部の交流電力の電圧より低くなった場合には、装置外部の交流電力からＰＷＭコンバータに交流入力される正弦波の波形のピーク部分が潰れ、装置外部の交流電力の一部しかＰＷＭコンバータに入力することができなくなる。

【0009】

そのため、正弦波の波形のピーク部分の潰れが大きくなり、ＰＷＭコンバータに入力可能な交流入力の電圧の上限値と、装置外部の交流電力の電圧との差が大きくなり過ぎるとＰＷＭコンバータからの出力電圧の制御が困難になる。そのため、ＰＷＭコンバータからの出力電圧をバイパス回路からの出力電圧に合わせ（追従させ）、ＰＷＭコンバータから電流が出力されている状態からバイパス回路から電流が出力されている状態へ電流分担を徐々に移動させる制御を行うことが困難になる。すなわち、ＰＷＭコンバータからの電流量を減少させ、バイパス回路からの電流量を増加させる制御を行うことが困難になる。その結果、装置外部の負荷に対する負荷変動の増大を抑制することができず、バイパス切換が行えないという問題が考えられる。そのため、交流電力をＰＷＭコンバータにより直流電力に変換する直流無停電電源においても、バイパス切換動作時における装置外部の負荷に対する負荷変動を抑制することが望まれている。

【0010】

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、交流電力をＰＷＭコンバータにより直流電力に変換するとともに、バイパス切換動作時における装置外部の負荷に対する負荷変動を抑制可能な直流無停電電源装置および直流無停電電源装置の制御方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による直流無停電電源装置は、ＰＷＭ制御により装置外部から入力された交流電力を直流電力に変換して出力するＰＷＭコンバータと、バッテリから出力された直流電力を昇圧または降圧して出力するとともに、出力側がＰＷＭコンバータの出力側に接続される昇降圧部とを含む電力変換部と、電力変換部の出力側に接続され、装置外部から入力された交流電力を直流電力に変換して出力するバイパス整流器を含むバイパス部と、装置外部の負荷への出力を電力変換部の出力からバイパス部の出力に切り換えるバイパス給電切換動作または装置外部の負荷への出力をバイパス部の出力から電力変換部の出力に切り換える電力変換部給電切換動作の少なくともいずれかの切換動作時において、バイパス部からの出力電流の電流値である第１電流値またはバイパス部からの出力電圧である第１出力電圧の少なくともいずれか一方に基づいて、昇降圧部からの出力電圧である第２出力電圧を変化させる制御を行うように構成されている制御部と、を備える。

【0012】

上記第１の局面による直流無停電電源装置では、上記のように、バッテリから出力された直流電力を昇圧または降圧して出力するとともに、出力側がＰＷＭコンバータの出力側に接続される昇降圧部を含む電力変換部を備える。そして、バイパス部の出力に切り換えるバイパス給電切換動作または電力変換部の出力に切り換える電力変換部給電切換動作の少なくともいずれかの切換動作時において、バイパス部からの出力電流の電流値である第１電流値またはバイパス部からの出力電圧である第１出力電圧の少なくともいずれか一方に基づいて、昇降圧部からの出力電圧である第２出力電圧を変化させる制御を行うように構成されている。これにより、バッテリから出力された直流電力を昇圧または降圧して出力する昇降圧部を電力変換部からの出力電圧の調整に用いることによって、出力させる電圧が低い場合に装置外部の交流電力から入力可能な交流入力の上限値が低下するＰＷＭコンバータを用いる場合と異なり、電力変換部からの出力電圧をバイパス部からの出力電圧である第１出力電圧に容易に追従させることができる。したがって、バイパス部からの出力電流の電流値である第１電流値またはバイパス部からの出力電圧である第１出力電圧に基づいて、昇降圧部からの出力電圧である第２出力電圧を変化（昇圧または降圧）させることにより、電力変換部から電流が出力されている状態からバイパス部から電流が出力されている状態へ電流分担を徐々に移動させることができる。その結果、交流電力をＰＷＭコンバータにより直流電力に変換するとともに、バイパス切換動作時における装置外部の負荷に対する負荷変動を抑制可能な直流無停電電源装置を提供することができる。

【0013】

上記第１の局面による直流無停電電源装置において、好ましくは、制御部は、バイパス給電切換動作時に、昇降圧部を制御して、第１出力電圧の電圧よりも第２出力電圧の電圧を降圧する制御を行うように構成されている。このように構成すれば、バイパス給電切換動作時において、制御部による昇降圧部の制御によって、昇降圧部からの出力電圧である第２出力電圧をバイパス部からの出力電圧である第１出力電圧よりも低くすることができる。その結果、バイパス給電切換動作時において、昇降圧部からの出力電流を減少させることができるとともに、バイパス部からの出力電流の電流値である第１電流値を増加させることができる。

【0014】

上記給電切換動作時に、第１出力電圧の電圧よりも第２出力電圧の電圧を降圧する制御を行う構成において、好ましくは、制御部は、バイパス給電切換動作時に、昇降圧部からの出力電流の電流値である第２電流値と、第１電流値と第２電流値との合計値である第３電流値との差分に基づいて、昇降圧部により第２出力電圧を降圧することによって、第１電流値および第２電流値を変化させる制御を行うように構成されている。このように構成すれば、バイパス給電切換動作時において、第２電流値と、第３電流値との差分からバイパス部からの出力電流の電流値である第１電流値を取得することができる。その結果、第１電流値と、第２電流値とに基づいて、昇降圧部からの出力電圧である第２出力電圧を降圧させることにより、容易に電力変換部（昇降圧部）の出力からバイパス部の出力へ電流量の分担を徐々に移動させることができる。

【0015】

上記第２電流値と、第３電流値との差分に基づいて、昇降圧部により第２出力電圧を降圧する構成において、好ましくは、バイパス給電切換動作時に、第２電流値が所定の電流値以下になった場合に、昇降圧部とバイパス部との電気的な接続を切り離すように構成されている。このように構成すれば、バイパス給電切換動作時において、昇降圧部からの出力電流の電流値である第２電流値が十分に低下して、装置外部の負荷に対する電流量の分担が昇降圧部の出力からバイパス部の出力に十分に移った状態において、装置外部の負荷への出力を昇降圧部の出力からバイパス部の出力へ切り換えることができる。その結果、バイパス給電切換動作時における装置外部の負荷に対する負荷変動をより抑制することができる。

【0016】

この場合、好ましくは、バイパス給電切換動作後に、ＰＷＭコンバータと装置外部の交流電源との間の電流経路を電気的に接続してバッテリへの充電を開始するように構成されている。このように構成すれば、バッテリから電力が放電されるバイパス給電切換動作後に、バッテリへの充電が開始されるので、バイパス給電切換動作後に、装置外部の負荷への出力をバイパス部の出力から電力変換部の出力に切り換える電力変換部給電切換動作を行う際に、バッテリに充電された電力が不足することを防止することができる。

【0017】

上記第１の局面による直流無停電電源装置において、好ましくは、制御部は、電力変換部給電切換動作時に、昇降圧部を制御して、第１出力電圧の電圧よりも第２出力電圧の電圧を昇圧する制御を行うように構成されている。このように構成すれば、電力変換部給電切換動作時において、制御部による昇降圧部の制御によって、昇降圧部からの出力電圧である第２出力電圧をバイパス部からの出力電圧である第１出力電圧よりも高くすることができる。その結果、バイパス給電切換動作時において、昇降圧部からの出力電流の電流値である第２電流値を増加させることができるとともに、バイパス部からの出力電流の電流値である第１電流値を減少させることができる。

【0018】

上記電力変換部給電切換動作時に、第１出力電圧の電圧よりも第２出力電圧の電圧を昇圧する制御を行う構成において、好ましくは、制御部は、電力変換部給電切換動作時に、第２電流値と、第３電流値との差分に基づいて、昇降圧部により第２出力電圧を昇圧することによって、第１電流値および第２電流値を変化させる制御を行うように構成されている。このように構成すれば、電力変換部給電切換動作時において、第２電流値と、第３電流値との差分からバイパス部からの出力電流の電流値である第１電流値を取得することができる。その結果、第１電流値と、第２電流値とに基づいて、昇降圧部からの出力電圧である第２出力電圧を昇圧させることにより、容易にバイパス部の出力から電力変換部（昇降圧部）の出力へ電流量の分担を徐々に移動させる（電力変換部からの出力の電流分担を上げる）ことができる。

【0019】

この場合、好ましくは、電力変換部給電切換動作時に、第１電流値が所定の電流値以下になった場合に、昇降圧部とバイパス部との電気的な接続を切り離すように構成されている。このように構成すれば、電力変換部給電切換動作時において、バイパス部からの出力電流の電流値である第１電流値が十分に低下して、装置外部の負荷に対する電流量の分担がバイパス部の出力から昇降圧部の出力へ十分に移った状態において、装置外部の負荷への出力をバイパス部の出力から昇降圧部の出力へ切り換えることができる。その結果、電力変換部給電切換動作時における装置外部の負荷に対する負荷変動をより抑制することができる。

【0020】

上記第１の局面による直流無停電電源装置において、好ましくは、昇降圧部は、バッテリから出力された直流電力を昇圧または降圧して出力するチョッパ方式コンバータであり、制御部は、切換動作時に、ＰＷＭコンバータと装置外部の交流電源との間の電流経路を電気的に切り離した状態において、チョッパ方式コンバータを制御して、チョッパ方式コンバータからの出力電圧である第２出力電圧を変化させる制御を行うように構成されている。このように構成すれば、フライバック方式などにより、バッテリからの電力を絶縁形直流電圧変換する場合に比べて、バッテリからの電力を効率よく、昇圧または降圧することができる。

【0021】

上記目的を達成するために、この発明の第２の局面による直流無停電電源装置の制御方法は、バッテリから出力された直流電力を昇圧または降圧して出力する昇降圧部と、昇降圧部の出力側に接続され、装置外部の交流電源からの交流電力を直流電力に変換して出力するバイパス部とを含み、直流電力を装置外部に出力する直流無停電電源装置の制御方法であって、バイパス部からの出力電流の電流値である第１電流値またはバイパス部の出力電圧である第１出力電圧を取得するステップと、取得した第１電流値または第１出力電圧の少なくともいずれか一方に基づいて、昇降圧部からの出力電圧である第２出力電圧を変化させるステップと、を備える。

【0022】

上記第２の局面による直流無停電電源装置の制御方法では、上記のように、バイパス部からの出力電流の電流値である第１電流値またはバイパス部の出力電圧である第１出力電圧を取得するステップと、取得した第１電流値または第１出力電圧の少なくともいずれか一方に基づいて、バッテリから出力された直流電力を昇圧または降圧して出力する昇降圧部からの出力電圧である第２出力電圧を変化させるステップと、を備える。これにより、バッテリから出力された直流電力を昇圧または降圧して出力する昇降圧部を電力変換部からの出力電圧の調整に用いることによって、出力させる電圧が低い場合に装置外部の交流電力から入力可能な交流入力の上限値が低下するＰＷＭコンバータを用いる場合と異なり、電力変換部からの出力電圧をバイパス部からの出力電圧である第１出力電圧に容易に追従させることができる。したがって、取得したバイパス部からの出力電流の電流値である第１電流値またはバイパス部からの出力電圧である第１出力電圧の少なくともいずれか一方に基づいて、昇降圧部からの出力電圧である第２出力電圧を変化（昇圧または降圧）させることにより、電力変換部から電流が出力されている状態からバイパス部から電流が出力されている状態へ電流分担を徐々に移動させることができる。その結果、交流電力をＰＷＭコンバータにより直流電力に変換するとともに、バイパス切換動作時における装置外部の負荷に対する負荷変動を抑制可能な直流無停電電源装置の制御方法を提供することができる。

【0023】

上記第２の局面による直流無停電電源装置の制御方法において、好ましくは、昇降圧部は、バッテリから出力された直流電力を昇圧または降圧して出力するチョッパ方式コンバータであり、第２出力電圧を変化させるステップは、チョッパ方式コンバータからの出力電圧である第２出力電圧を変化させるステップである。このように構成すれば、第２出力電圧を変化させるステップにおいて、フライバック方式などにより、バッテリからの電力を絶縁形直流電圧変換する場合に比べて、バッテリからの電力を効率よく、昇圧または降圧することができる。

【発明の効果】

【0024】

本発明によれば、上記のように、交流電力をＰＷＭコンバータにより直流電力に変換するとともに、バイパス切換動作時における装置外部の負荷に対する負荷変動を抑制可能な直流無停電電源装置および直流無停電電源装置の制御方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の一実施形態による直流無停電電源装置の構成を示した図である。

【図2】本発明の一実施形態の直流無停電電源装置による制御部の制御を説明するための図である。

【図3】バイパス給電切換動作時の制御部の処理の一例を説明するための第１フローチャートである。

【図4】バイパス給電切換動作時の制御部の処理の一例を説明するための第２フローチャートである。

【図5】電力変換部給電切換動作時の制御部の処理の一例を説明するための第１フローチャートである。

【図6】電力変換部給電切換動作時の制御部の処理の一例を説明するための第２フローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

【0027】

（直流無停電電源装置の全体構成）
図１を参照して、本実施形態による直流無停電電源装置１００の構成について説明する。

【0028】

本実施形態による直流無停電電源装置１００は、直流電力を装置外部の負荷２００に出力する無停電電源装置（ＵＰＳ：Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ、または、ＰＣＳ：Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）である。直流無停電電源装置１００は、装置外部の交流電源２０１（交流電源２０２）からの交流電力を変換した直流電力を装置外部の負荷２００に出力する装置である。そして、直流無停電電源装置１００は、停電時など、装置外部の交流電源２０１からの交流電力が供給されない場合において、装置外部のバッテリ４０からの出力電力を変換して、装置外部の負荷２００に出力する装置である。なお、バッテリ４０は、装置内部に設けられていてもよい。

【0029】

直流無停電電源装置１００は、電力変換部１０と、バイパス部２０と、制御部３０と、を備える。電力変換部１０は、ＰＷＭコンバータ１１と、昇降圧部１２とを含む。また、電力変換部１０は、電解コンデンサＣ１と、ヒューズＦ１、Ｆ２およびＦ３とを含む。

【0030】

ＰＷＭコンバータ１１は、ＰＷＭ制御により装置外部から入力された交流電力を直流電力に変換して出力するように構成されている。具体的には、ＰＷＭコンバータ１１は、パルス幅変調（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御方式の三相電圧系コンバータであって、装置外部の交流電源２０１から交流電力を直流電力に変換して出力するように構成されている。

【0031】

電力変換部１０のＰＷＭコンバータ１１と、装置外部の交流電源２０１との間には、交流入力スイッチ５１が設けられている。交流入力スイッチ５１は、ＰＷＭコンバータ１１と装置外部の交流電源２０１との間の電流経路を電気的に接続した状態（ＯＮ状態）と、電気的に切り離した状態（ＯＦＦ状態）とに切り換え可能に構成されている。

【0032】

また、交流入力スイッチ５１と、電力変換部１０との間には、交流入力スイッチ５１側から順に、リアクトルＬ１、コンデンサＣ２、リアクトルＬ２が設けられている。また、ＰＷＭコンバータ１１と、リアクトルＬ２との間には、ヒューズＦ１が設けられている。

【0033】

昇降圧部１２は、バッテリ４０から出力された直流電力を昇圧または降圧して出力するように構成されている。また、昇降圧部１２は、出力側がＰＷＭコンバータ１１の出力側に接続されるように構成されている。昇降圧部１２は、ＰＷＭコンバータ１１から出力された直流電力を昇圧または降圧して出力して、バッテリ４０を充電可能に構成されている。すなわち、昇降圧部１２は、直流電力を双方向（バッテリ４０またはＰＷＭコンバータ１１）に入力および出力可能に構成されている。

【0034】

昇降圧部１２は、バッテリ４０から出力された直流電力を昇圧または降圧して出力するチョッパ方式コンバータである。具体的には、昇降圧部１２は、バッテリ４０から出力された直流電力を昇圧または降圧して出力するように構成されている昇降圧チョッパ方式双方向ＤＣ／ＤＣコンバータである。

【0035】

電力変換部１０の昇降圧部１２と、バッテリ４０との間には、バッテリ入力スイッチ５２が設けられている。バッテリ入力スイッチ５２は、昇降圧部１２とバッテリ４０との間の電流経路を電気的に接続した状態（ＯＮ状態）と、電気的に切り離した状態（ＯＦＦ状態）とに切り換え可能に構成されている。

【0036】

バッテリ入力スイッチ５２と、電力変換部１０との間には、交流入力スイッチ５１側から順に、コンデンサＣ３、リアクトルＬ３が設けられている。また、昇降圧部１２と、リアクトルＬ３との間には、ヒューズＦ３が設けられている。

【0037】

また、電力変換部１０と、装置外部の負荷２００との間には、電力変換部１０の出力側から順に、ダイオードＤおよびＵＰＳ出力スイッチ５３が設けられている。ＵＰＳ出力スイッチ５３は、電力変換部１０（ＰＷＭコンバータ１１および昇降圧部１２）とバイパス部２０からの出力（装置外部の負荷２００）との間の電流経路を電気的に接続した状態（ＯＮ状態）と、電気的に切り離した状態（ＯＦＦ状態）とに切り換え可能に構成されている。

【0038】

また、ＰＷＭコンバータ１１（昇降圧部１２）と、ダイオードＤとの間には、ヒューズＦ２が設けられており、ＰＷＭコンバータ１１（昇降圧部１２）と、ヒューズＦ２との間には、電解コンデンサＣ１が設けられている。

【0039】

本実施形態では、バイパス部２０は、電力変換部１０の出力側（昇降圧部１２の出力側）に接続され、装置外部から入力された交流電力を直流電力に変換して出力するバイパス整流器２１を含む。また、バイパス部２０には、半導体スイッチＳＷ、リアクトルＬ４、および、バイパススイッチ２２が設けられている。バイパススイッチ２２は、バイパス整流器２１と、装置外部の交流電源２０２との間の電流経路を電気的に接続した状態（ＯＮ状態）と、電気的に切り離した状態（ＯＦＦ状態）とに切り換え可能に構成されている。

【0040】

バイパス整流器２１は、三相全波方式の整流器であって、装置外部の交流電源２０２から入力された交流電力を直流電力に変換して出力するように構成されている。

【0041】

バイパススイッチ２２および半導体スイッチＳＷは、装置外部の交流電源２０２と、バイパス整流器２１との間に配置されており、リアクトルＬ４は、バイパススイッチ２２および半導体スイッチＳＷと、バイパス整流器２１との間に配置されている。

【0042】

制御部３０は、後述する制御に基づいて、昇降圧部１２のゲートを駆動させるゲート駆動回路６０を制御することにより、昇降圧部１２による電力の昇圧および降圧（昇降圧）の制御を行うように構成されている。制御部３０は、たとえば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などを含む。

【0043】

直流無停電電源装置１００には、電流検出部７１および７２が設けられている。電流検出部７１および７２は、直流無停電電源装置１００の電流経路における電流を検出するように構成されている。電流検出部７１および７２は、電流の検出結果を制御部３０に出力するように構成されている。電流検出部７１および７２は、ホールＣＴ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）などを含む。

【0044】

電流検出部７１は、昇降圧部１２（電力変換部１０）からの出力電流の電流値である電流値Ｉ_DCを検出するように構成されている。なお、電流値Ｉ_DCは、特許請求の範囲の「第２電流値」の一例である。

【0045】

電流検出部７２は、直流無停電電源装置１００から装置外部の負荷２００に対して出力される出力電流の電流値である電流値Ｉ_OUTを検出するように構成されている。なお、電流値Ｉ_OUTは、特許請求の範囲の「第３電流値」の一例である。

【0046】

また、直流無停電電源装置１００から装置外部の負荷２００に対して出力される出力電流の電流値である電流値Ｉ_OUTは、昇降圧部１２（電力変換部１０）からの出力電流の電流値である電流値Ｉ_DCと、バイパス部２０からの出力電流の電流値である電流値Ｉ_Bypとの合計値である。これにより、電流値Ｉ_OUTと電流値Ｉ_DCとの差分から、電流値Ｉ_Bypを算出することができる。なお、電流値Ｉ_Bypは、特許請求の範囲の「第１電流値」の一例である。

【0047】

また、直流無停電電源装置１００には、電圧検出部８１、８２および８３が設けられている。電圧検出部８１～８３は、直流無停電電源装置１００の電流経路における電圧を検出するように構成されている。電圧検出部８１、８２および８３は、電圧の検出結果を制御部３０に出力するように構成されている。電圧検出部８１～８３は、シャント抵抗、ホールＣＴ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）などを含む。

【0048】

電圧検出部８１は、バッテリ４０からの出力電圧である出力電圧Ｖ_BATを検出するように構成されている。

【0049】

電圧検出部８２は、昇降圧部１２（電力変換部１０）からの出力電圧である出力電圧Ｖ_DCを検出するように構成されている。なお、出力電圧Ｖ_DCは、特許請求の範囲の「第２出力電圧」の一例である。

【0050】

電圧検出部８３は、直流無停電電源装置１００から装置外部の負荷２００に対して出力される出力電圧である出力電圧Ｖ_OUTを検出するように構成されている。

【0051】

また、直流無停電電源装置１００から装置外部の負荷２００に対して出力される出力電圧である出力電圧Ｖ_OUTは、昇降圧部１２（電力変換部１０）からの出力電圧である出力電圧Ｖ_DCと、バイパス部２０からの出力電圧である出力電圧Ｖ_Bypとの合計値である。これにより、出力電圧Ｖ_OUTと出力電圧Ｖ_DCとの差分から、出力電圧Ｖ_Bypを算出することができる。なお、出力電圧Ｖ_Bypは、特許請求の範囲の「第１出力電圧」の一例である。

【0052】

（制御部の構成）
次に、本実施形態における制御部３０の切換動作時における制御のための構成について、図２を参照して、説明する。

【0053】

制御部３０は、電流検出部７１により検出された電流値Ｉ_DCと、電流検出部７２により検出された電流値Ｉ_OUTとの差分から、バイパス部２０からの出力電流の電流値である電流値Ｉ_Bypを算出する。そして、算出した電流値Ｉ_Bypと出力電流指令Ｉ_DC[ref]とに基づいて、電流分担制御を行う。電流分担制御は、電流値Ｉ_Bypを昇降圧部１２から出力される出力電流を目標となる値に近づけるための制御であり、ＰＩ制御（比例・積分制御）により行われる。電流分担制御により、昇降圧部１２から出力される出力電流を目標となる値に近づけるための指令値である出力電流指令値が出力される。

【0054】

出力電流指令Ｉ_DC[ref]に対して、電流値Ｉ_Bypが低い場合には、昇降圧部１２からの出力電圧である出力電圧Ｖ_DCを降圧するための指令値（出力電流指令値）が出力され、出力電流指令に対して、電流値Ｉ_Bypが高い場合には、昇降圧部１２からの出力電圧である出力電圧Ｖ_DCを昇圧するための指令値（出力電流指令値）が出力される。

【0055】

制御部３０は、電圧検出部８２により検出された出力電圧Ｖ_DCと、電圧検出部８３により検出された出力電圧Ｖ_OUTとの差分から、バイパス部２０からの出力電圧である出力電圧Ｖ_Bypを算出する。そして、算出した出力電圧Ｖ_Bypと出力電圧指令Ｖ_DC[ref]とに基づいて、昇降圧部１２から出力される出力電圧を目標となる値に近づけるための指令値である出力電圧指令値を出力する。

【0056】

そして、制御部３０は、出力電流指令値と、出力電圧指令値とに基づいて、出力定電圧制御を行う。出力定電圧制御は、出力電圧を一定にするための制御であり、ドループ制御により行われる。

【0057】

また、制御部３０は、電圧検出部８１により検出された出力電圧Ｖ_BATと、バッテリ４０からの出力電圧の設定値（出力電圧指令Ｖ_BAT[ref]）とに基づいて、バッテリ４０から出力される出力電圧を目標となる値に近づけるための指令値であるバッテリ電圧指令値を出力する。

【0058】

次に、制御部３０は、バッテリ定電圧制御を行う。バッテリ定電圧制御は、バッテリ電圧指令値と出力定電圧制御の結果に対して、急激な放電をしないための昇降圧部１２の入力側の調整制御を行う制御であり、ＰＩ制御により行われる。

【0059】

そして、制御部３０は、バッテリ定電圧制御により得られた結果をλ（ラムダ）演算した後に、ＰＷＭ変換することにより得られた制御信号より、昇降圧部１２のゲートを駆動させるゲート駆動回路６０をＰＷＭ制御する。これにより、昇降圧部１２を制御して、昇降圧部１２からの出力電圧である出力電圧Ｖ_DCの昇降圧の制御を行うように構成されている。前述した制御部３０による制御の応答速度は各制御ブロックで設定の時定数に従う一方、出力電圧に大きな変動を与えないよう、緩やかに行われる。

【0060】

また、制御部３０は、図２に示した制御に基づいて、切換動作（バイパス給電切換動作時および電力変換部給電切換動作）時において、バイパス電圧追従制御を行う。バイパス電圧追従制御は、バイパス入力電圧（交流電源２０２からの出力電圧）を参照し、出力電圧Ｖ_DCを所定値に合わせる制御である。

【0061】

本実施形態では、制御部３０は、バイパス給電切換動作または電力変換部給電切換動作の少なくともいずれかの切換動作時において、バイパス部２０からの出力電流の電流値であるＩ_Bypまたはバイパス部２０からの出力電圧であるＶ_Bypの少なくともいずれか一方に基づいて、昇降圧部１２からの出力電圧であるＶ_DCを変化させる制御を行うように構成されている。

【0062】

具体的には、制御部３０は、切換動作時に、ＰＷＭコンバータ１１と装置外部の交流電源２０１との間の電流経路を電気的に切り離した状態において、昇降圧部１２（チョッパ方式コンバータ）を制御して、昇降圧部１２（チョッパ方式コンバータ）からの出力電圧である出力電圧Ｖ_DCを変化させる制御を行うように構成されている。すなわち、ＰＷＭコンバータ１１の運転を停止させ、バッテリ４０からの出力電力を、昇降圧部１２を介して装置外部の負荷２００に出力するバッテリ運転状態で、電力変換部１０（昇降圧部１２）の出力と、バイパス部２０からの出力との間の電流量の負荷分担を行うように構成されている。

【0063】

バイパス給電切換動作は、装置外部の負荷２００への出力を電力変換部１０の出力からバイパス部２０の出力に切り換える動作である。具体的には、バイパス給電切換動作は、直流無停電電源装置１００のメンテナンス時などにおいて行われる切換動作であり、装置外部の負荷２００への出力を電力変換部１０の出力から、バイパス部２０の出力（装置外部の交流電源２０２からの出力）へ切り換える切換動作である。

【0064】

また、電力変換部給電切換動作は、装置外部の負荷２００への出力をバイパス部２０の出力から電力変換部１０の出力に切り換える動作である。具体的には、バイパス給電切換動作は、直流無停電電源装置１００のメンテナンス終了後に直流無停電電源装置１００の通常運転に戻す際において行われる切換動作であり、装置外部の負荷２００への出力をバイパス部２０の出力（装置外部の交流電源２０２からの出力）から、装置外部の負荷２００への出力を電力変換部１０の出力に切り換える切換動作である。

【0065】

（バイパス給電切換動作時の制御）
バイパス給電切換動作時において、制御部３０は、昇降圧部１２を制御して、出力電圧Ｖ_Bypの電圧よりも出力電圧Ｖ_DCの電圧を降圧する制御を行うように構成されている。

【0066】

制御部３０は、バイパス給電切換動作時において、バイパス電圧追従制御の開始のために、バッテリ４０からの出力電力を、昇降圧部１２を介して、装置外部の負荷２００へ出力するバッテリ運転に切り換える。そして、制御部３０は、電力変換部１０（昇降圧部１２）からの出力が通常のバッテリ運転時と同じ所定の電圧を出力するように昇降圧部１２を制御する。これにより、装置外部の負荷２００への出力の全てが、電力変換部１０（昇降圧部１２）からの出力となるようにする。そして、制御部３０は、通常のバッテリ運転時と同じ所定の電圧を出力した状態で、バイパススイッチ２２をＯＮ状態にし、目標となる電流指令値に従い、出力電圧Ｖ_DCを降圧する制御を行う。

【0067】

制御部３０は、バイパス給電切換動作時に、昇降圧部１２からの出力電流の電流値である電流値Ｉ_DCと、電流値Ｉ_Bypと電流値Ｉ_DCとの合計値である電流値Ｉ_OUTとの差分（電流値Ｉ_Byp）に基づいて、昇降圧部１２により出力電圧Ｖ_DCを降圧することによって、電流値Ｉ_Bypおよび電流値Ｉ_DCを変化させる制御を行うように構成されている。

【0068】

また、直流無停電電源装置１００は、バイパス給電切換動作時に、電流値Ｉ_DCが所定の電流値以下になった場合に、昇降圧部１２とバイパス部２０との電気的な接続を切り離すように構成されている。具体的には、直流無停電電源装置１００は、制御部３０の制御により、電流値Ｉ_DCが所定の電流値以下になった場合、すなわち、電流値Ｉ_DCが電流値Ｉ_Bypに対して十分に小さく負荷変動が十分に抑制可能な値になった場合にＵＰＳ出力スイッチ５３をＯＦＦ状態にして、直流無停電電源装置１００からの出力電力をバイパス部２０からの出力に切り換えるように構成されている。なお、所定の電流値は、負荷変動を十分に抑制することができる値である。所定の電流値は、たとえば、電流値Ｉ_Bypの１割から２割程度である。

【0069】

直流無停電電源装置１００は、バイパス給電切換動作後に、ＰＷＭコンバータ１１と装置外部の交流電源２０１との間の電流経路を電気的に接続してバッテリ４０への充電を開始するように構成されている。具体的には、直流無停電電源装置１００は、バイパス給電切換動作後に、制御部３０の制御により、交流入力スイッチ５１をＯＮ状態にして、ＰＷＭコンバータ１１を運転状態に戻して、バッテリ４０への充電を開始するように構成されている。

【0070】

（電力変換部給電切換動作時の制御）
本実施形態では、制御部３０は、電力変換部給電切換動作時に、昇降圧部１２を制御して、出力電圧Ｖ_Bypの電圧よりも出力電圧Ｖ_DCの電圧を昇圧する制御を行うように構成されている。

【0071】

電力変換部給電切換動作において、制御部３０は、バイパス電圧追従制御の開始のために、バッテリ４０からの出力電力を、昇降圧部１２を介して、装置外部の負荷２００へ出力するバッテリ運転に切り換える。そして、制御部３０は、電力変換部１０（昇降圧部１２）からの出力が通常のバッテリ運転時と同じ所定の電圧を出力するように昇降圧部１２を制御する。そして、制御部３０は、昇降圧部１２を制御して、昇降圧部１２からの出力電圧Ｖ_DCを所定の初期値に降圧する。なお、昇降圧部１２の出力電圧Ｖ_DCを降圧する際の所定の初期値は、バイパス整流器２１からの出力電圧の最小値以下である。たとえば、バイパス入力電圧(交流)の実効値の１．２倍以下である。また、所定の初期値への降圧は、バッテリ運転に切り換える際に行ってもよい。そして、制御部３０は、ＵＰＳ出力スイッチ５３をＯＮ状態にして、目標となる電流指令値に従い、出力電圧Ｖ_DCを昇圧する制御を行う。

【0072】

制御部３０は、電流値Ｉ_DCと、電流値Ｉ_OUTとの差分（電流値Ｉ_Byp）に基づいて、昇降圧部１２により出力電圧Ｖ_DCを昇圧することによって、電流値Ｉ_Bypおよび電流値Ｉ_DCを変化させる制御を行うように構成されている。

【0073】

また、直流無停電電源装置１００は、電力変換部給電切換動作時に、電流値Ｉ_Bypが所定の電流値以下になった場合に、昇降圧部１２とバイパス部２０との電気的な接続を切り離すように構成されている。具体的には、直流無停電電源装置１００は、制御部３０の制御により、電流値Ｉ_Bypが所定の電流値以下になった場合、すなわち、電流値Ｉ_Bypが電流値Ｉ_DCに対して十分に小さく負荷変動が十分に抑制可能な値になった場合にＵＰＳ出力スイッチ５３をＯＦＦ状態にして、直流無停電電源装置１００からの出力電力を電力変換部１０からの出力にするように構成されている。なお、所定の電流値は、負荷変動を十分に抑制することができる値である。所定の電流値は、たとえば、電流値Ｉ_DCの１割から２割程度である。

【0074】

（バイパス給電切換動作時の処理）
次に、図３および図４を参照して、本実施形態の制御部３０によるバイパス給電切換動作時の制御の処理の一例をフローチャートに基づいて説明する。なお、一連のバイパス給電切換動作時における制御部３０による制御は、バイパス給電切換動作を開始するための操作に基づいて開始される。

【0075】

なお、バイパス給電切換動作の開始において、交流入力スイッチ５１、バッテリ入力スイッチ５２、および、ＵＰＳ出力スイッチ５３は、ＯＮ状態である。また、バイパススイッチ２２は、ＯＦＦ状態である。そして、ＰＷＭコンバータ１１および昇降圧部１２が運転状態であり、バッテリ４０は充電中である。

【0076】

ステップＳ１において、制御部３０は、出力電圧（バイパス電圧）Ｖ_Bypが定格範囲内であるか否かの判定を行う。制御部３０により、出力電圧Ｖ_Bypが定格範囲内でないと判定された場合には、処理ステップは、ステップＳ２へ移行する。制御部３０により、出力電圧Ｖ_Bypが定格範囲内であると判定された場合には、処理ステップは、ステップＳ３へ移行する。

【0077】

ステップＳ２において、制御部３０は、バイパス給電切換動作を開始するための操作の受付を拒否する。ステップＳ２の完了後、処理ステップは、ステップＳ１に戻る。

【0078】

ステップＳ３において、制御部３０は、バイパス給電切換動作時を開始するための操作を受け付ける。操作受付後、処理ステップは、ステップＳ４へ移行する。

【0079】

ステップＳ４において、制御部３０は、交流入力スイッチ５１をＯＦＦ状態にする制御を行い、ＰＷＭコンバータ１１を停止させ、バッテリ運転モードに切り換える制御を行う。そして、制御部３０は、バッテリ４０からの出力電力を昇降圧部１２により昇圧する制御を行う。

【0080】

ステップＳ５において、制御部３０は、バイパススイッチ２２をＯＮ状態にする。バイパススイッチ２２をＯＮ状態にすることにより、電力変換部１０（昇降圧部１２）からの出力とバイパス部２０からの出力とが突き合わせされる（合流させられる）。この時、昇降圧部１２から出力電圧である出力電圧Ｖ_DCがバイパス部２０からの出力電圧である出力電圧Ｖ_Bypよりも高い状態である。

【0081】

ステップＳ６において、制御部３０は、バイパス電圧追従制御を行う。ステップＳ７において、制御部３０は、バイパス部２０からの出力電流の電流値である電流値Ｉ_Bypおよびバイパス部２０からの出力電圧である出力電圧Ｖ_Bypを取得している。そして、制御部３０は、取得した電流値Ｉ_Bypおよび出力電圧Ｖ_Bypに基づいて、バイパス入力電圧（交流電源２０２からの出力電圧）を参照し、出力電圧Ｖ_DCを所定値に合わせるバイパス電圧追従制御を行う。

【0082】

ステップＳ７において、制御部３０は、電流分担制御を行う。制御部３０は、昇降圧部１２を制御して、出力電圧Ｖ_DCを徐々に減少させていき、バイパス部２０からの電流量を増加させていく。ステップＳ７において、制御部３０は、電流値Ｉ_Bypおよび出力電圧Ｖ_Bypを取得し続けており、取得した電流値Ｉ_Bypおよび出力電圧Ｖ_Bypに基づいて、昇降圧部１２からの出力電圧である出力電圧Ｖ_DCを変化させている。

【0083】

ステップＳ８において、制御部３０は、電流値Ｉ_DCが所定の電流値以下であるか否かの判定を行う。制御部３０により、電流値Ｉ_DCが所定の電流値以下であると判定された場合には、処理ステップは、ステップＳ９へ移行する。なお、所定の電流値は、負荷変動を十分に抑制することができる値である。所定の電流値は、たとえば、電流値Ｉ_Bypの１割から２割程度である。制御部３０により、電流値Ｉ_DCが所定の電流値以下でないと判定された場合には、ステップＳ８を繰り返す。

【0084】

ステップＳ９において、制御部３０は、ＵＰＳ出力スイッチ５３をＯＦＦ状態にする制御を行う。

【0085】

ステップＳ１０において、制御部３０は、交流入力スイッチ５１をＯＮ状態にする制御を行い、ＰＷＭコンバータ１１の運転を開始させる（再始動させる）制御を行う。ＰＷＭコンバータ１１の運転の開始させる（再始動させる）ことによりバッテリ４０の充電が開始される。

【0086】

（電力変換部給電切換動作時の処理）
次に、図５および図６を参照して、本実施形態の制御部３０による電力変換部給電切換動作時の制御の処理の一例をフローチャートに基づいて説明する。なお、一連の電力変換部給電切換動作時における制御部３０による制御は、電力変換部給電切換動作を開始するための操作に基づいて開始される。

【0087】

なお、電力変換部給電切換動作の開始において、交流入力スイッチ５１、バッテリ入力スイッチ５２、および、バイパススイッチ２２は、ＯＮ状態である。また、ＵＰＳ出力スイッチ５３は、ＯＦＦ状態である。そして、ＰＷＭコンバータ１１および昇降圧部１２が運転状態であり、バッテリ４０は充電中または放電中である。

【0088】

ステップＳ１０１において、制御部３０は、装置外部の交流電源２０１からの交流入力電圧が定格範囲内であるか否かの判定を行う。制御部３０により、交流入力電圧が定格範囲内でないと判定された場合には、処理ステップは、ステップＳ１０２へ移行する。制御部３０により、交流入力電圧が定格範囲内であると判定された場合には、処理ステップは、ステップＳ１０３へ移行する。

【0089】

ステップＳ１０２において、制御部３０は、電力変換部給電切換動作を開始するための操作の受付を拒否する。ステップＳ１０２の完了後、処理ステップは、ステップＳ１０１に戻る。

【0090】

ステップＳ１０３において、制御部３０は、電力変換部給電切換動作を開始するための操作を受け付ける。操作受付後、処理ステップは、ステップＳ４へ移行する。

【0091】

ステップＳ１０４において、制御部３０は、交流入力スイッチ５１をＯＦＦ状態にする制御を行い、ＰＷＭコンバータ１１を停止させ、バッテリ運転モードに切り換える制御を行う。そして、制御部３０は、バッテリ４０からの出力電力を昇降圧部１２により昇圧する制御を行う。

【0092】

ステップＳ１０５において、制御部３０は、バイパス電圧追従制御を行う。ステップＳ１０５において、制御部３０は、バイパス部２０からの出力電流の電流値である電流値Ｉ_Bypおよびバイパス部２０からの出力電圧である出力電圧Ｖ_Bypを取得している。そして、制御部３０は、取得した電流値Ｉ_Bypおよび出力電圧Ｖ_Bypに基づいて、バイパス入力電圧（交流電源２０２からの出力電圧）を参照し、出力電圧Ｖ_DCを所定値に合わせるバイパス電圧追従制御を行う。そして、処理ステップは、ステップＳ１０６へ移行する。

【0093】

ステップＳ１０６において、制御部３０は、ＵＰＳ出力スイッチ５３をＯＮ状態にする。ＵＰＳ出力スイッチ５３をＯＮ状態にすることにより、電力変換部１０（昇降圧部１２）からの出力とバイパス部２０からの出力とが突き合わせされる（合流させられる）。この時、昇降圧部１２から出力電圧である出力電圧Ｖ_DCがバイパス部２０からの出力電圧である出力電圧Ｖ_Bypよりも低い状態である。

【0094】

ステップＳ１０７において、制御部３０は、電流分担制御を行う。制御部３０は、昇降圧部１２を制御して、出力電圧Ｖ_DCを徐々に増加させていき、バイパス部２０からの電流量を減少させていく。ステップＳ１０７において、制御部３０は、電流値Ｉ_Bypおよび出力電圧Ｖ_Bypを取得し続けており、取得した電流値Ｉ_Bypおよび出力電圧Ｖ_Bypに基づいて、昇降圧部１２からの出力電圧である出力電圧Ｖ_DCを変化させている。

【0095】

ステップＳ１０８において、制御部３０は、電流値Ｉ_OUTと電流値Ｉ_DCとの差分が所定の電流値以下であるか否かの判定を行う。すなわち、電流値Ｉ_Bypが所定の電流値以下であるか否かの判定を行う。制御部３０により、電流値Ｉ_OUTと電流値Ｉ_DCとの差分（電流値Ｉ_Byp）が所定の電流値以下であると判定された場合には、処理ステップは、ステップＳ１０９へ移行する。なお、所定の電流値は、負荷変動を十分に抑制することができる値である。所定の電流値は、たとえば、電流値Ｉ_DCの１割から２割程度である。制御部３０により、電流値Ｉ_OUTと電流値Ｉ_DCとの差分（電流値Ｉ_Byp）が所定の電流値以下でないと判定された場合には、ステップＳ１０８を繰り返す。

【0096】

ステップＳ１０９において、制御部３０は、バイパススイッチ２２をＯＦＦ状態にする制御を行う。

【0097】

ステップＳ１１０において、制御部３０は、交流入力スイッチ５１をＯＮ状態にする制御を行い、ＰＷＭコンバータ１１の運転を開始させる（再始動させる）制御を行う。そして、制御部３０が、ＰＷＭコンバータ１１の運転を開始させる（再始動させる）ことにより、ＰＷＭコンバータ１１が装置外部の交流電源２０１からの電力を変換して、装置外部の負荷２００への出力およびバッテリ４０への出力（充電）を開始する。

【0098】

（本実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

【0099】

本実施形態では、制御部３０は、バイパス給電切換動作および電力変換部給電切換動作の切換動作時において、バイパス部２０からの出力電流の電流値である電流値Ｉ_Bypおよびバイパス部２０からの出力電圧である出力電圧Ｖ_Bypに基づいて、昇降圧部１２からの出力電圧である出力電圧Ｖ_DCを変化させる制御を行う。これにより、バッテリ４０から出力された直流電力を昇圧または降圧して出力する昇降圧部１２を電力変換部１０からの出力電圧の調整に用いることによって、出力させる電圧が低い場合に装置外部の交流電力から入力可能な交流入力の上限値が低下するＰＷＭコンバータ１１を用いる場合と異なり、電力変換部１０からの出力電圧をバイパス部２０からの出力電圧である出力電圧Ｖ_Bypに容易に追従させることができる。したがって、バイパス部２０からの出力電流の電流値である電流値Ｉ_Bypまたはバイパス部２０からの出力電圧である出力電圧Ｖ_Bypに基づいて、昇降圧部１２からの出力電圧である出力電圧Ｖ_DCを変化（昇圧または降圧）させることにより、電力変換部１０から電流が出力されている状態からバイパス部２０から電流が出力されている状態へ電流分担を徐々に移動させることができる。その結果、交流電力をＰＷＭコンバータ１１により直流電力に変換するとともに、バイパス切換動作時における装置外部の負荷２００に対する負荷変動を抑制可能な直流無停電電源装置１００および直流無停電電源装置１００の制御方法を提供することができる。

【0100】

また、本実施形態では、上記のように、制御部３０は、バイパス給電切換動作時に、昇降圧部１２を制御して、出力電圧Ｖ_Bypの電圧よりも出力電圧Ｖ_DCの電圧を降圧する制御を行う。これにより、バイパス給電切換動作時において、制御部３０による昇降圧部１２の制御によって、昇降圧部１２からの出力電圧である出力電圧Ｖ_DCをバイパス部２０からの出力電圧である出力電圧Ｖ_Bypよりも低くすることができる。その結果、バイパス給電切換動作時において、昇降圧部１２からの出力電流の電流値Ｉ_DCを減少させることができるとともに、バイパス部２０からの出力電流の電流値Ｉ_Bypを増加させることができる。

【0101】

また、本実施形態では、上記のように、制御部３０は、バイパス給電切換動作時に、昇降圧部１２からの出力電流の電流値である電流値Ｉ_DCと、電流値Ｉ_OUTとの差分（電流値Ｉ_Byp）に基づいて、昇降圧部１２により出力電圧Ｖ_DCを降圧することによって、電流値Ｉ_Bypおよび電流値Ｉ_DCを変化させる制御を行う。これにより、バイパス給電切換動作時において、電流値Ｉ_DCと、電流値Ｉ_OUTとの差分からバイパス部２０からの出力電流の電流値である電流値Ｉ_Bypを取得することができる。その結果、電流値Ｉ_Bypと、電流値Ｉ_DCとに基づいて、昇降圧部１２からの出力電圧である出力電圧Ｖ_DCを降圧させることにより、容易に電力変換部１０（昇降圧部１２）の出力からバイパス部２０の出力へ電流量の分担を徐々に移動させることができる。

【0102】

また、本実施形態では、上記のように、直流無停電電源装置１００は、バイパス給電切換動作時に、電流値Ｉ_DCが所定の電流値以下になった場合に、昇降圧部１２とバイパス部２０との電気的な接続を切り離すように構成されている。これにより、バイパス給電切換動作時において、昇降圧部１２からの出力電流の電流値である電流値Ｉ_DCが十分に低下して、装置外部の負荷２００に対する電流量の分担が昇降圧部１２の出力からバイパス部２０の出力に十分に移った状態において、装置外部の負荷２００への出力を昇降圧部１２の出力からバイパス部２０の出力へ切り換えることができる。その結果、バイパス給電切換動作時における装置外部の負荷２００に対する負荷変動をより抑制することができる。

【0103】

また、本実施形態では、上記のように、直流無停電電源装置１００は、バイパス給電切換動作後に、ＰＷＭコンバータ１１と装置外部の交流電源２０１との間の電流経路を電気的に接続してバッテリ４０への充電を開始するように構成されている。これにより、バッテリ４０から電力が放電されるバイパス給電切換動作後に、バッテリ４０への充電が開始されるので、バイパス給電切換動作後に、装置外部の負荷２００への出力をバイパス部２０の出力から電力変換部１０の出力に切り換える電力変換部給電切換動作を行う際に、バッテリ４０に充電された電力が不足することを防止することができる。

【0104】

また、本実施形態では、上記のように、制御部３０は、電力変換部給電切換動作時に、昇降圧部１２を制御して、出力電圧Ｖ_Bypの電圧よりも出力電圧Ｖ_DCの電圧を昇圧する制御を行う。これにより、電力変換部給電切換動作時において、制御部３０による昇降圧部１２の制御によって、昇降圧部１２からの出力電圧である出力電圧Ｖ_DCをバイパス部２０からの出力電圧である出力電圧Ｖ_Bypよりも高くすることができる。その結果、バイパス給電切換動作時において、昇降圧部１２からの出力電流の電流値Ｉ_DCを増加させることができるとともに、バイパス部２０からの出力電流の電流値Ｉ_Bypを減少させることができる。

【0105】

また、本実施形態では、上記のように、制御部３０は、電力変換部給電切換動作時に、電流値Ｉ_DCと、電流値Ｉ_OUTとの差分（電流値Ｉ_Byp）に基づいて、昇降圧部１２により出力電圧Ｖ_DCを昇圧することによって、電流値Ｉ_Bypおよび電流値Ｉ_DCを変化させる制御を行う。これにより、電力変換部給電切換動作時において、電流値Ｉ_DCと、電流値Ｉ_OUTとの差分からバイパス部２０からの出力電流の電流値である電流値Ｉ_Bypを取得することができる。その結果、電流値Ｉ_Bypと、電流値Ｉ_DCとに基づいて、昇降圧部１２からの出力電圧である出力電圧Ｉ_DCを昇圧させることにより、容易にバイパス部２０の出力から電力変換部１０（昇降圧部１２）の出力へ電流量の分担を徐々に移動させる（電力変換部１０からの出力の電流分担を上げる）ことができる。

【0106】

また、本実施形態では、上記のように、直流無停電電源装置１００は、電力変換部給電切換動作時に、電流値Ｉ_Bypが所定の電流値以下になった場合に、昇降圧部１２とバイパス部２０との電気的な接続を切り離すように構成されている。これにより、電力変換部給電切換動作時において、バイパス部２０からの出力電流の電流値である電流値Ｉ_Bypが十分に低下して、装置外部の負荷２００に対する電流量の分担がバイパス部２０の出力から昇降圧部１２の出力へ十分に移った状態において、装置外部の負荷２００への出力をバイパス部２０の出力から昇降圧部１２の出力へ切り換えることができる。その結果、電力変換部給電切換動作時における装置外部の負荷２００に対する負荷変動をより抑制することができる。

【0107】

また、本実施形態では、上記のように、昇降圧部１２は、バッテリ４０から出力された直流電力を昇圧または降圧して出力するチョッパ方式コンバータであり、制御部３０は、切換動作時に、ＰＷＭコンバータ１１と装置外部の交流電源２０１との間の電流経路を電気的に切り離した状態において、昇降圧部１２（チョッパ方式コンバータ）を制御して、昇降圧部１２からの出力電圧である出力電圧Ｖ_DCを変化させる制御を行う。これにより、フライバック方式などにより、バッテリ４０からの電力を絶縁形直流電圧変換する場合に比べて、バッテリ４０からの電力を効率よく、昇圧または降圧することができる。

【0108】

［変形例］
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であり制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更（変形例）が含まれる。

【0109】

たとえば、上記実施形態では、制御部３０は、バイパス部２０からの出力電流の電流値である電流値Ｉ_Byp（第１電流値）およびバイパス部２０からの出力電圧である出力電圧Ｖ_Byp（第１出力電圧）に基づいて、出力電圧Ｖ_DC（第２出力電圧）を変化させる制御を行う例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、制御部は、第１出力電圧または第１出力電流の一方のみに基づいて、第２出力電圧を変化させる制御を行うようにしてもよい。

【0110】

また、上記実施形態では、制御部３０は、切換動作時に、バイパス部２０からの出力電流の電流値である電流値Ｉ_Byp（第１電流値）およびバイパス部２０からの出力電圧である出力電圧Ｖ_Byp（第１出力電圧）を取得する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部は、第１電流値または第１出力電圧の一方のみを取得するようにしてもよい。

【0111】

また、上記実施形態では、制御部３０は、バイパス給電切換動作時に、昇降圧部１２からの出力電流の電流値である電流値Ｉ_DC（第２電流値）と、電流値Ｉ_OUT（第３電流値）との差分に基づいて、昇降圧部１２により出力電圧Ｖ_DCを降圧することによって、電流値Ｉ_Byp（第１電流値）および電流値Ｉ_DC（第２電流値）を変化させる制御を行う例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部は、バイパス給電切換動作時において、第１出力電圧に基づいて、昇降圧部１２により第２出力電圧を降圧することによって、第１電流値および第２電流値を変化させる制御を行うようにしてもよい。

【0112】

また、上記実施形態では、直流無停電電源装置１００は、バイパス給電切換動作後に、ＰＷＭコンバータ１１と装置外部の交流電源２０１との間の電流経路を電気的に接続してバッテリ４０への充電を開始するように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、直流無停電電源装置は、電力変換部給電切換動作前にバッテリ４０への充電を開始するように構成してもよい。

【0113】

また、上記実施形態では、制御部３０は、電力変換部給電切換動作時に、電流値Ｉ_DC（第２電流値）と、電流値Ｉ_OUT（第３電流値）との差分に基づいて、昇降圧部１２により出力電圧Ｖ_DC（第２出力電圧）を昇圧することによって、電流値Ｉ_Byp（第１電流値）および電流値Ｉ_DC（第２電流値）を変化させる制御を行う例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部は、電力変換部給電切換動作時において、第１出力電圧に基づいて、昇降圧部１２により第２出力電圧を昇圧することによって、第１電流値および第２電流値を変化させる制御を行うようにしてもよい。

【0114】

また、上記実施形態では、昇降圧部１２は、チョッパ方式コンバータである例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、昇降圧部は、フライバック方式などにより、バッテリからの電力を絶縁形直流電圧変換するように構成されてもよい。

【0115】

また、上記実施形態では、一台の直流無停電電源装置１００が装置外部の負荷に対して、電力を出力（供給）する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、装置外部の負荷に対して、電気的に並列に配列される複数台の直流無停電電源装置に本発明を適用してもよい。

【0116】

また、上記実施形態では、説明の便宜上、本発明の制御部３０のバイパス給電切換動作時および電力変換部給電切換動作時の制御の処理を処理フローに沿って順番に処理を行うフロー駆動型のフローチャートを用いて説明したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部による処理動作を、イベント単位で処理を実行するイベント駆動型（イベントドリブン型）の処理により行ってもよい。この場合、完全なイベント駆動型で行ってもよいし、イベント駆動およびフロー駆動を組み合わせて行ってもよい。

【符号の説明】

【0117】

１０ 電力変換部
１１ ＰＷＭコンバータ
１２ 昇降圧部
２０ バイパス部
２１ バイパス整流器
３０ 制御部
４０ バッテリ
１００ 直流無停電電源装置
Ｉ_Byp 電流値（第１電流値）
Ｉ_DC 電流値（第２電流値）
Ｉ_OUT 電流値（第３電流値）
Ｖ_Byp 出力電圧（第１出力電圧）
Ｖ_DC 出力電圧（第２出力電圧）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】