不间断电源装置及使用了该装置的不间断电源系统的制作方法

本发明涉及不间断电源装置及使用了该装置的不间断电源系统，特别是涉及具备双向斩波器的不间断电源装置、以及具备多个不间断电源装置的不间断电源系统。

背景技术：

在(日本)特开2013-162593号公报(专利文献1)中，公开了一种电力转换系统，具备直流电压源、相对于负载并联连接的多个电力转换器、以及分别连接到直流电压源和多个电力转换器之间的多个可饱和电抗器。各电力转换器将从直流电压源经由可饱和电抗器供应的直流电压转换为三相交流电压并供应给负载。可饱和电抗器抑制在多个电力转换器中循环的错流电流。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开2013-162593号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

但是，在以往的电力转换系统中，对每个电力转换器设置可饱和电抗器，因此存在装置大型化，成本变高的问题。

因此，本发明的主要目的在于，提供能够抑制错流电流且小型且低成本的不间断电源装置、以及使用了该装置的不间断电源系统。

用于解决课题的手段

本发明所涉及的不间断电源装置具备：转换器，将从交流电源供应的交流电压转换为第一至第三直流电压并输出至第一至第三直流母线；逆变器，将经由第一至第三直流母线供应的第一至第三直流电压转换为交流电压并供应给负载；以及双向斩波器，连接到第一至第三直流母线与电力储藏装置之间。第一直流电压比第二直流电压高，第三直流电压是第一及第二直流电压的中间电压。双向斩波器包含：第一及第二晶体管，串联连接到第一及第三直流母线间；第三及第四晶体管，串联连接到第三及第二直流母线间；第一至第四二极管，分别与第一至第四晶体管逆并联连接；以及正常模式电抗器，具有连接到第一及第二晶体管间的第一节点与电力储藏装置的正极之间的第一线圈、和连接到电力储藏装置的负极与第三及第四晶体管间的第二节点之间的第二线圈。不间断电源装置还具备：控制装置，在从交流电源供应交流电压的通常时执行使第一及第四晶体管交替地导通而对电力储藏装置进行充电的充电模式，在来自交流电源的交流电力的供应停止的停电时执行使第二及第三晶体管交替地导通而使电力储藏装置放电的放电模式。控制装置在充电模式时，对第一及第四晶体管之中的至少某一方的晶体管的导通时间进行控制，以使流过第一及第二线圈的电流的值一致。

发明效果

在本发明所涉及的不间断电源装置中，对第一及第四晶体管之中的至少某一方的晶体管的导通时间进行控制，以使流过双向斩波器中包含的第一及第二线圈的电流的值一致。从而，在相对于负载并联连接了多个不间断电源装置的情况下，能够抑制在多个不间断电源装置中循环的错流电流。进而，与设置可饱和电抗器来抑制错流电流的情况相比，能够实现装置的小型化、低成本化。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的不间断电源系统的结构的电路框图。

图2是表示图1所示的不间断电源装置的结构的电路图。

图3是表示图2所示的电力转换器的结构的电路框图。

图4是表示用于控制图3所示的逆变器的pwm信号的波形的时间图。

图5是表示图2所示的双向斩波器的结构的电路框图。

图6是表示图5所示的控制装置之中的与电池的充电关联的部分的框图。

图7是表示图5及图6所示的控制装置的充电模式时的动作的流程图。

具体实施方式

图1是表示本发明的一实施方式的不间断电源系统的结构的电路框图。在图1中，该不间断电源系统具备n台(n为2以上的整数)不间断电源装置(ups)u1～un、和电池(电力储藏装置)3。

不间断电源装置u1～un并联连接到商用交流电源1和负载2之间。不间断电源装置u1～un的台数n例如被选择为：即使在1台不间断电源装置故障的情况下，也能够通过剩余的(n-1)台不间断电源装置继续负载2的运转。电池3被公共地对不间断电源装置u1～un设置，积蓄直流电力。也可以代替电池3而连接电容器。

在从商用交流电源1正常地供应三相交流电力的通常时，不间断电源装置u1～un的各个将来自商用交流电源1的三相交流电力转换为直流电力，将该直流电力供应给电池3，且转换为三相交流电力并供应给负载2。负载2通过从不间断电源装置u1～un供应的三相交流电力被驱动。负载2的消耗电流由n台不间断电源装置u1～un均等地分担。

在来自商用交流电源1的三相交流电力的供应停止的停电时，不间断电源装置u1～un的各个将电池3的直流电力转换为三相交流电力并供应给负载2。从而，在电池3中积蓄直流电力的期间，能够继续负载2的运转。

图2是表示不间断电源装置u1的结构的电路图。不间断电源装置u1～un是相同的结构。在图2中，不间断电源装置u1具备交流输入端子tia、tib、tic、交流输出端子toa、tob、toc及电池端子tbp、tbn。交流输入端子tia、tib、tic分别接受来自商用交流电源1的商用频率的三相交流电压vu、vv、vw。不间断电源装置u1～un的交流输入端子tia被相互连接，它们的交流输入端子tib被相互连接，它们的交流输入端子tic被相互连接。

交流输出端子toa、tob、toc为了对负载2分别输出商用频率的三相交流电压vr、vs、vt而被设置。不间断电源装置u1～un的交流输出端子toa被相互连接，它们的交流输出端子tob被相互连接，它们的交流输出端子toc被相互连接。

电池端子tbp、tbn与电池3的正极及负极分别连接。不间断电源装置u1～un的电池端子tbp被相互连接，它们的电池端子tbn被相互连接。

不间断电源装置u1还具备开关s1～s8、输入滤波器10、电流检测器cd1～cd6、cd11、cd12、电力转换器21～23、双向斩波器24及输出滤波器30。开关s1～s3的一方端子分别与交流输入端子tia、tib、tic连接，它们的另一方端子与输入滤波器10连接。开关s1～s3通常被接通，例如在不间断电源装置u1的维护时被断开。

输入滤波器10包含电抗器11～13及电容器14～16。电抗器11～13的一方端子与开关s1～s3的另一方端子分别连接，电抗器11～13的另一方端子与电力转换器21～23的输入端子21a～23a分别连接。电容器15～16的一方端子与电抗器11～13的一方端子分别连接，电容器15～16的另一方端子都与中性点np连接。

电抗器11～13及电容器14～16构成低通滤波器。输入滤波器10使来自商用交流电源1的商用频率的三相交流电力向电力转换器21～23通过，防止由电力转换器21～23产生的开关频率的信号向商用交流电源1侧通过。

电流检测器cd1～cd3分别检测从商用交流电源1流向电力转换器21～23的输入端子21a～23a的电流的瞬时值，将表示检测值的信号输出至控制装置(未图示)。控制装置(未图示)例如对电力转换器21～23进行控制，以使交流电压vu、vv、vw的相位与由电流检测器cd1～cd3检测到的电流的相位一致，即功率因数(力率)成为1.0。

电力转换器21～23在从商用交流电源1供应三相交流电力的通常时，将从商用交流电源1给予输入端子21a～23a的三相交流电力转换为直流电力，将该直流电力经由双向斩波器24供应给电池3，且将该直流电力转换为三相交流电力并输出至输出端子21b～23b。

电力转换器21～23在来自商用交流电源1的三相交流电力的供应停止的停电时，将从电池3经由双向斩波器24供应的直流电力转换为三相交流电力并输出至输出端子21b～23b。

换言之，电力转换器21～23在通常时，将从商用交流电源1给予输入端子21a～23a的三相交流电压vu、vv、vw转换为直流电压v1～v3，且将这些直流电压v1～v3转换为三相交流电压v4a～v4c并输出至输出端子21b～23b。电力转换器21～23在停电时，将基于从双向斩波器24给予的直流电力而生成的直流电压v1～v3转换为三相交流电压v4a～v4c并输出至输出端子21b～23b。

双向斩波器24包含5个端子t1～t3。端子t1～t3分别接受由电力转换器21～23生成的直流电压v1～v3。开关s7、s8的一方端子分别与端子t4、t5连接，开关s7、s8的另一方端子与电池端子tbp、tbn分别连接。电池端子tbp、tbn与电池3的正极及负极分别连接。开关s7、s8通常被接通，例如，在不间断电源装置u1或电池3的维护时被断开。

双向斩波器24在从商用交流电源1供应三相交流电力的通常时，将由电力转换器21～23生成的直流电力积蓄于电池3，在来自商用交流电源1的三相交流电力的供应停止的停电时，将电池3的直流电力给予电力转换器21～23。

换言之，双向斩波器24在通常时，对由电力转换器21～23生成的直流电压vdc(＝v1-v2)进行降压而给予电池3，对电池3进行充电。双向斩波器24在停电时，对电池3的端子间电压vb进行升压而生成直流电压vdc，将该直流电压vdc供应给电力转换器21～23，使电池3放电。

电流检测器cd11被设置在双向斩波器24内，检测从端子t1或t3流向端子t4的电流i1的瞬时值。电流检测器cd12被设置在双向斩波器24内，检测从端子t5流向端子t3或t2的电流i2的瞬时值。控制装置(未图示)基于直流电压v1～v3、电池3的端子间电压、电流检测器cd11、cd12的检测值等，控制双向斩波器24。

电流检测器cd4～cd6分别检测电力转换器21～23的输出电流的瞬时值。电流检测器cd4～cd6的检测值被给予控制装置(未图示)。控制装置(未图示)与其他不间断电源装置u2～un进行通信，基于电流检测器cd4～cd6的检测值，对电力转换器21～23进行控制，以使负载电流由不间断电源装置u1～un均等地负担。

输出滤波器30包含电抗器31～33及电容器34～36。电抗器31～33的一方端子与电力转换器21～23的输出端子21b～23b分别连接。电容器34～36的一方端子分别与电抗器31～33的另一方端子连接，电容器34～36的另一方端子都与中性点np连接。电抗器31～33及电容器34～36构成低通滤波器。

输出滤波器30使由电力转换器21～23生成的商用频率的三相交流电力向负载2通过，防止由电力转换器21～23产生的开关频率的信号向负载2通过。换言之，输出滤波器30将由电力转换器21～23生成的交流电压v4a～v4c转换为正弦波状的三相交流电压vr、vs、vt并供应给负载2。

开关s4～s6的一方端子分别与电抗器31～33的另一方端子连接，开关s4～s6的另一方端子分别与交流输出端子toa～toc连接。开关s4～s6通常被接通，例如，在不间断电源装置u1的维护时被断开。

图3是表示电力转换器21的结构的电路框图。在图3中，电力转换器21包含输入端子21a、转换器40、直流正母线l1、直流负母线l2、直流中性点母线l3、电容器c1、c2、保险丝f1～f3、逆变器41及输出端子21b。电力转换器21由控制装置42控制。

控制装置42基于被给予输入端子21a的交流电压vu的瞬时值、母线l1～l3的直流电压v1～v3的瞬时值、输出端子toa的电压vo的瞬时值、电流检测器cd11、cd4的检测值等，生成用于控制转换器40及逆变器41的pwm(脉宽调制：pulsewidthmodulation)信号

转换器40包含晶体管q1～q4及二极管d1～d4。晶体管q1～q4的各个例如是igbt(绝缘栅双极晶体管：insulatedgatebipolartransistor)。晶体管q1的集电极与直流正母线l1连接，其发射极与输入端子21a连接。二极管d1的阳极与输入端子21a连接，其阴极与直流正母线l1连接。即，二极管d1与晶体管q1逆并联连接。

晶体管q2的集电极与输入端子21a连接，其发射极与直流负母线l2连接。二极管d2的阳极与直流负母线l2连接，其阴极与输入端子21a连接。即，二极管d2与晶体管q2逆并联连接。

晶体管q3、q4的集电极被相互连接，晶体管q3、q4的发射极分别与输入端子21a及直流中性点母线l3连接。二极管d3、d4的阴极都与晶体管q3、q4的发射极连接，它们的阳极分别与输入端子21a及直流中性点母线l3连接。即，二极管d3、d4分别与晶体管q3、q4逆并联连接。晶体管q3、q4及二极管d3、d4构成双向开关。

晶体管q1～q4的栅极接受来自控制装置42的pwm信号pwm信号与交流电压vu同步生成，具有与交流电压vu相比充分高的频率。pwm信号和是相互相补的信号，pwm信号和是相互相补的信号。

例如，在交流电压vu为正电压的情况下，pwm信号交替地被设为“h(高)”电平，且pwm信号分别被固定为“l(低)”电平及“h”电平。从而，晶体管q1、q4交替地被导通，且晶体管q2、q3分别被固定为截止状态及导通状态。

在交流电压vu为负电压的情况下，pwm信号交替地被设为“h”电平，且pwm信号分别被固定为“l”电平及“h”电平。从而，晶体管q2、q3交替地被导通，且晶体管q1、q4分别被固定为截止状态及导通状态。

pwm信号在1周期内被设为“h”电平的时间与pwm信号的1周期的时间之比被称为占空比。控制装置42与交流电压vu同步地对pwm信号的占空比进行控制，使交流电压vu转换为直流电压v1～v3。直流电压v1～v3分别被给予直流正母线l1、直流负母线l2及直流中性点母线l3。v1＞v3＞v2且v3＝(v1+v2)/2。另外，若将直流中性点母线l3接地，则直流电压v1～v3分别成为正电压、负电压及0v。

控制装置42在从商用交流电源1供应交流电压vu的通常时，对转换器40的晶体管q1～q4进行控制而使交流电压vu转换为直流电压v1～v3，在来自商用交流电源1的交流电压vu的供应停止的停电时，使晶体管q1～q4固定为截止状态而使转换器40的运转停止。

保险丝f1～f3的一方端子分别与母线l1～l3连接，它们的另一方端子分别与双向斩波器24的端子t1～t3连接。保险丝f1～f3在母线l1～l3和端子t1～t3之间流经过电流的情况下被熔断，保护不间断电源装置u1。电容器c1连接到保险丝f1、f3的另一方端子间，使母线l1、l3间的直流电压平滑化及稳定化。电容器c2连接到保险丝f3、f2的另一方端子间，使母线l3、l2间的直流电压平滑化及稳定化。

逆变器41包含晶体管q5～q8及二极管d5～d8。晶体管q5～q8的各个例如是igbt。晶体管q5的集电极与直流正母线l1连接，其发射极与输出端子21b连接。二极管d5的阳极与输出端子21b连接，其阴极与直流正母线l1连接。

晶体管q6的集电极与输出端子21b连接，其发射极与直流负母线l2连接。二极管d6的阳极与直流负母线l2连接，其阴极与输出端子21b连接。即，二极管d5、d6分别与晶体管q5、q6逆并联连接。

晶体管q7、q8的集电极被相互连接，晶体管q7、q8的发射极分别与直流中性点母线l3及输出端子21b连接。二极管d7、d8的阴极都与晶体管q7、q8的集电极连接，它们的阳极分别与直流中性点母线l3及输出端子t14连接。即，二极管d7、d8分别与晶体管q7、q8逆并联连接。晶体管q7、q8及二极管d7、d8构成双向开关。

接着，说明该逆变器41的动作。晶体管q5～q8的栅极接受来自控制装置42的pwm信号图4的(a)～(e)是表示pwm信号的制成方法及波形的图。特别是，图4的(a)表示正弦波指令值信号cm、正侧三角波载波信号ca1及负侧三角波载波信号ca2的波形，图4的(b)～(e)分别表示pwm信号的波形。

在图4的(a)～(e)中，正弦波指令值信号cm的频率例如是商用频率。正弦波指令值信号cm与交流电压vu同步。载波信号ca1、ca2的周期及相位是相同的。载波信号ca1、ca2的周期与正弦波指令值信号cm的周期相比充分小。

正弦波指令值信号cm的电平和正侧三角波载波信号ca1的电平的高低被比较。在正弦波指令值信号cm的电平比正侧三角波载波信号ca1的电平高的情况下，pwm信号分别被设为“h”电平及“l”电平。在正弦波指令值信号cm的电平比正侧三角波载波信号ca1的电平低的情况下，pwm信号分别被设为“l”电平及“h”电平。

从而，在正弦波指令值信号cm的电平为正的期间，pwm信号和与载波信号ca1同步地被交替设为“h”电平，晶体管q5和q7交替地被导通。此外，在正弦波指令值信号cm的电平为负的期间，pwm信号分别被固定为“l”电平及“h”电平，晶体管q5被固定为截止状态且晶体管q7被固定为导通状态。

正弦波指令值信号cm的电平和负侧三角波载波信号ca2的电平的高低被比较。在正弦波指令值信号cm的电平比负侧三角波载波信号ca2的电平高的情况下，pwm信号分别被设为“l”电平及“h”电平。在正弦波指令值信号cm的电平比负侧三角波载波信号ca2的电平低的情况下，pwm信号分别被设为“h”电平及“l”电平。

从而，在正弦波指令值信号cm的电平为正的期间，pwm信号分别被固定为“l”电平及“h”电平，晶体管q6被固定为截止状态且晶体管q8被固定为导通状态。此外，在正弦波指令值信号cm的电平为负的期间，pwm信号和与载波信号ca2同步地被交替设为“h”电平，晶体管q6和q8交替地被导通。

pwm信号在1周期内被设为“h”电平的时间与pwm信号的1周期的时间之比被称为占空比。pwm信号的占空比在正弦波指令值信号cm的电平为正的期间，在正弦波指令值信号cm的正峰(90度)附近成为最大，随着从峰偏离而减少，在0度附近和180度附近成为0。pwm信号的占空比在正弦波指令值信号cm的电平为负的期间被固定为0。pwm信号是pwm信号的相补信号。

pwm信号的占空比在正弦波指令值信号cm的电平为正的期间被固定为0。pwm信号的占空比在正弦波指令值信号cm的负峰(270度)附近成为最大，随着从峰偏离而减少，在180度附近和360度附近成为0。pwm信号是pwm信号的相补信号。

例如，在交流电压vu为正电压的情况下，pwm信号交替地被设为“h”电平，且pwm信号分别被固定为“l”电平及“h”电平。从而，晶体管q5、q7交替地被导通，且晶体管q6、q8分别被固定为截止状态及导通状态。

在交流电压vu为负电压的情况下，pwm信号交替地被设为“h”电平，pwm信号分别被固定为“l”电平及“h”电平。从而，晶体管q6、q8交替地被导通，且晶体管q5、q7分别被固定为截止状态及导通状态。控制装置42与交流电压vu同步地对pwm信号的占空比进行控制，使直流电压v1～v3转换为3个电平的交流电压v4a。

电力转换器22、23的结构与电力转换器21的结构相同。其中，电力转换器22与交流电压vv同步被控制，将与交流电压vv同步的交流电压v4b输出至输出端子22b。电力转换器23与交流电压vw同步被控制，将与交流电压vw同步的交流电压v4c输出至输出端子22c。

图5是表示双向斩波器24的结构的电路框图。在图5中，双向斩波器24包含端子t1～t5、电容器c11、c12、晶体管q11～q14、二极管d11～d14、正常模式电抗器50及保险丝f11、f12。正常模式电抗器50包含两个线圈51、52。

双向斩波器24由控制装置53控制。控制装置53基于端子t1、t2间(即母线l1、l2间)的直流电压vdc(＝v1-v2)的瞬时值、电池3的端子间电压vb、电流检测器cd11、cd21的检测值等，生成用于控制晶体管q11～q14的pwm信号

端子t1～t3与电力转换器21～23的各个直流正母线l1、直流负母线l2及直流中性点母线l3分别连接。端子t4经由开关s7及电池端子tbp与电池3的正极连接。端子t5经由开关s8及电池端子tbn与电池3的负极连接。

电容器c11连接到端子t1、t3间，使端子t1、t3间的电压平滑化及稳定化。电容器c12连接到端子t3、t2间，使端子t3、t2间的电压平滑化及稳定化。电容器c11、c12与电力转换器21～23的电容器c1、c2分别被相同的电压充电。

晶体管q11～q14的各个例如是igbt。晶体管q11、q12串联连接到端子t1、t3间，晶体管q13、q14串联连接到端子t3、t2间。二极管d11～d14分别与晶体管q11～q14逆并联连接。

线圈51的一方端子与晶体管q11、q12间的节点n1连接，其另一方端子经由保险丝f11与端子t4连接。线圈52的一方端子经由保险丝f12与端子t5连接，其另一方端子与晶体管q13、q14间的节点n2连接。保险丝f11、f12在流经过电流的情况下被熔断，保护电池3、双向斩波器24等。

在双向斩波器24内，设置有电流检测器cd11、cd12。电流检测器cd11检测从节点n1流向线圈51的一方端子的直流电流i1的瞬时值，将表示其检测值的信号给予控制装置53。电流检测器cd12检测从线圈52的另一方端子流向节点n2的直流电流i2的瞬时值，将表示其检测值的信号给予控制装置53。

在从商用交流电源1供应三相交流电力的通常时，从电容器c1、c2经由双向斩波器24向电池3供应直流电力，电池3被充电。在该情况下，晶体管q12、q13被固定为截止状态，晶体管q11、q14交替地被导通。

此时，pwm信号的占空比被控制，以使电池3的端子间电压vb成为规定的目标电压vbt。若增大pwm信号的占空比则从电容器c11、c12流向电池3的电流增大，若减小pwm信号的占空比则从电容器c11、c12流向电池3的电流减少。

即，在第一电池充电模式中，pwm信号被设为“l”电平而晶体管q12～q14被截止，且pwm信号被设为“h”电平而晶体管q11被导通。由此，从端子t1经由晶体管q11、线圈51、保险丝f11、开关s7、电池3、开关s8、保险丝f12、线圈52及二极管d13向端子t3流过电流，电容器c1、c11被放电而电池3被充电。

此外，在第二电池充电模式中，pwm信号被设为“l”电平而晶体管q12、q13被截止，且pwm信号被设为“h”电平而晶体管q11、q14被导通。由此，从端子t1经由晶体管q11、线圈51、保险丝f11、开关s7、电池3、开关s8、保险丝f12、线圈52及晶体管q14向端子t2流过电流，电容器c1、c2、c11、c12被放电而电池3被充电。

在第三电池充电模式中，pwm信号被设为“l”电平而晶体管q11～q13被截止，且pwm信号被设为“h”电平而晶体管q14导通。由此，从端子t3经由二极管d12、线圈51、保险丝f11、开关s7、电池3、开关s8、保险丝f12、线圈52及晶体管q14向端子t2流过电流，电容器c2、c12被放电而电池3被充电。

第一电池充电模式和第三电池充电模式交替地被进行。在第一电池充电模式和第三电池充电模式之间的期间，pwm信号被设为“l”电平而晶体管q11～q14被截止，释放出在线圈51、52中积蓄的电磁能量，在二极管d12、线圈51、保险丝f11、开关s7、电池3、开关s8、保险丝f12、线圈52及二极管d13的路径中流过电流，电池3被充电。第二电池充电模式是第一电池充电模式和第三电池充电模式重叠的模式。

在对电池3进行充电的情况下，控制装置53生成pwm信号来使晶体管q11、q12导通/截止，以使直流电流i1的检测值和直流电流i2的检测值一致，抑制流过不间断电源装置u1～un的错流电流。关于此，在后面详细说明。

在来自商用交流电源1的三相交流电力的供应停止的情况下，从电池3经由双向斩波器24向电容器c1、c2、c11、c12供应直流电力，电池3被放电而电容器c1、c2、c11、c12被充电。在该情况下，晶体管q11、q14被固定为截止状态，晶体管q12、q13交替地被导通。

此时，pwm信号的占空比被控制，以使端子t1、t2间的直流电压vdc(＝v1-v2)成为规定的目标电压vdct。若增大pwm信号的占空比则从电池3流向电容器c11、c12的电流增大，若减小pwm信号的占空比则从电池3流向电容器c11、c12的电流减少。

即，在第一电池放电模式中，pwm信号被设为“l”电平而晶体管q11、q13、q14被截止，且pwm信号被设为“h”电平而晶体管q12被导通。由此，从电池3的正极经由开关s7、保险丝f11、线圈51、晶体管q12、电容器c2、c12、二极管d14、线圈52、保险丝f12及开关s8向电池3的负极流过电流，电池3被放电而电容器c2、c12被充电。

在第二电池放电模式中，pwm信号被设为“l”电平而晶体管q11～q14被截止。由此，从电池3的正极经由开关s7、保险丝f11、线圈51、二极管d11、电容器c1、c2、c11、c12、二极管d14、线圈52、保险丝f12及开关s8向电池3的负极流过电流，释放出在线圈51、52中积蓄的电磁能量且电池3被放电而电容器c1、c2、c11、c12被充电。

在第三电池放电模式中，pwm信号被设为“l”电平而晶体管q11、q12、q14被截止，且pwm信号被设为“h”电平而晶体管q13被导通。由此，从电池3的正电极经由开关s7、保险丝f11、线圈51、二极管d11、电容器c1、c11、晶体管q13、线圈52、保险丝f12及开关s8向电池3的负电极流过电流，电池3被放电而电容器c1、c11被充电。

第一电池放电模式和第三电池放电模式交替地被进行。在第一电池放电模式和第三电池放电模式之间的期间中，端子t1、t2间的电压v1-v2与电池3的端子间电压vb相比降低的情况下，进行第二电池放电模式。

接着，说明图1～图5所示的不间断电源装置u1的动作。在从商用交流电源1正常地供应三相交流电力的通常时，来自商用交流电源1的三相交流电力经由开关s1～s3及输入滤波器10被供应给电力转换器21～23。三相交流电力通过电力转换器21～23的转换器40被转换为直流电力。在电力转换器21～23的各个中，由转换器40生成的直流电力经由双向斩波器24及开关s7、s8被积蓄于电池3且被供应给逆变器41，通过逆变器41转换为商用频率的交流电力。由电力转换器21～23的逆变器41生成的三相交流电力经由输出滤波器30及开关s4～s6被供应给负载2，供负载2运转。

在来自商用交流电源1的交流电力的供应停止的停电时，电力转换器21～23的转换器40的运转停止，且电池3的直流电力经由开关s7、s8及双向斩波器24被供应给电力转换器21～23的逆变器41，通过电力转换器21～23的逆变器41被转换为商用频率的三相交流电力。由电力转换器21～23的逆变器41生成的三相交流电力经由输出滤波器30及开关s4～s6被供应给负载2，继续负载2的运转。

从而，在发生了停电的情况下，只要在电池3中积蓄有直流电力，就继续负载2的运转。在重新开始了来自商用交流电源1的交流电力的供应的情况下，重新开始电力转换器21～23的转换器40的运转。在电力转换器21～23的各个中，由转换器40生成的直流电力经由双向斩波器24及开关s7、s8被供应给电池3且被供应给逆变器41，返回原来的状态。其他不间断电源装置u2～un各自的结构及动作与不间断电源装置u1相同，因此不反复进行其说明。

在此，说明在从商用交流电源1正常地供应三相交流电力的通常时，在不间断电源装置u1～un并行运转的情况下产生的错流电流。如图1～图5所示，在该不间断电源系统中，n台不间断电源装置u1～un的交流输入端子(tia、tib或tic)被相互连接，它们的交流输出端子(toa、tob或toc)被相互连接，它们的电池端子(tbp或tbn)被相互连接。

在n台不间断电源装置u1～un的交流输出电压(vr、vs、或vt)的相位及电压值完全一致的情况下不流过错流电流。但是，实际上，n台不间断电源装置u1～un的交流输出电压(vr、vs或vt)的相位及电压值不完全一致，在不间断电源装置u1～un间流过错流电流。

例如，设为不间断电源装置u1的电力转换器21的晶体管q5～q8用的pwm信号的相位与不间断电源装置u2的电力转换器21的晶体管q5～q8用的pwm信号的相位相比更超前，不间断电源装置u1的输出交流电压vr的相位与不间断电源装置u2的输出交流电压vr的相位相比更超前。

在该情况下，产生如下期间：在该期间中，不间断电源装置u1的逆变器41的晶体管q5导通，且不间断电源装置u2的逆变器41的晶体管q7、q8导通。

在该期间中，在不间断电源装置u2中，在从输出端子toa经由电力转换器21的输出端子21b、晶体管q8、q7、双向斩波器24的端子t3、二极管d12、线圈51直到电池端子tbp的路径中流过错流电流。从不间断电源装置u2的电池端子tbp向不间断电源装置u1的电池端子tbp流过错流电流。进而，在不间断电源装置u1中，在从电池端子tbp经由双向斩波器24的线圈51、晶体管q11、端子t1、电力转换器21的晶体管q5直到输出端子toa的路径中流过错流电流。

此时，如果仅仅简单地使双向斩波器24的晶体管q11、q14按每相同的时间交替地导通，则在不间断电源装置u2的双向斩波器24中i1增大而成为i1＞i2，在不间断电源装置u1的双向斩波器24中i1减少而成为i1＜i2。若成为i1≠i2，则正常模式电抗器50的电感降低。进而，由于错流电流消耗无用的电力。

因此，在本实施方式中，在不间断电源装置u1、u2的各个中对双向斩波器24的晶体管q11、q14的导通时间进行控制以使成为i1＝i2，抑制错流电流。即，在不间断电源装置u2中，i1＞i2，因此缩短晶体管q11的导通时间而使电流i1减少，且加长晶体管q14的导通时间而使电流i2增大，以使成为i1＝i2。在不间断电源装置u1中，i1＜i2，因此加长晶体管q11的导通时间而使电流i1增大，且缩短晶体管q14的导通时间而使电流i2减少，以使成为i1＝i2。通过这样控制为i1＝i2，能够抑制在不间断电源装置u1、u2间循环的错流电流。

进而在上述的情况下，也产生如下期间：在该期间中，不间断电源装置u1的逆变器41的晶体管q6导通，且不间断电源装置u2的逆变器41的晶体管q7、q8导通。

在该期间中，在不间断电源装置u1中，在从输出端子toa经由电力转换器21的输出端子21b、晶体管q6、双向斩波器24的端子t2、晶体管q14及线圈52直到电池端子tbn的路径中流过错流电流。从不间断电源装置u1的电池端子tbn向不间断电源装置u2的电池端子tbn流过错流电流。进而，在不间断电源装置u2中，在从电池端子tbn经由双向斩波器24的线圈52、二极管d13、端子t3、电力转换器21的晶体管q7、q8及输出端子21b直到输出端子toa的路径中流过错流电流。

此时，如果仅仅简单地使双向斩波器24的晶体管q11、q14按每相同的时间交替地导通，则在不间断电源装置u1的双向斩波器24中i2减少而成为i1＞i2，在不间断电源装置u2的双向斩波器24中i2增大而成为i1＜i2。若成为i1≠i2，则正常模式电抗器50的电感降低。进而，由于错流电流消耗无用的电力。

因此，在本实施方式中，在不间断电源装置u1、u2的各个中对双向斩波器24的晶体管q11、q14的导通时间进行控制以使成为i1＝i2，抑制错流电流。即，在不间断电源装置u1中，i1＞i2，因此，缩短晶体管q11的导通时间而使电流i1减少，且加长晶体管q14的导通时间而使电流i2增大，以使成为i1＝i2。在不间断电源装置u2中，i1＜i2，因此加长晶体管q11的导通时间而使电流i1增大，且缩短晶体管q14的导通时间而使电流i2减少，以使成为i1＝i2。通过这样控制为i1＝i2，能够抑制在不间断电源装置u1、u2间循环的错流电流。

在此，说明了不间断电源装置u1、u2间的错流电流，但关于在不间断电源装置u1～un间循环的错流电流也是同样。

接着，更详细地说明对双向斩波器24的晶体管q11、q14的导通时间进行控制而抑制错流电流的方法。图6是表示图4所示的控制装置53之中的与电池3的充电关联的部分的框图。在图6中，控制装置53包含加法器60、乘法器61、减法器62～66、控制器(pi)67～69、三角波产生器70、71及比较器72、73。

加法器60将由电流检测器cd11检测到的电流i1的检测值、和由电流检测器cd12检测到的电流i2的检测值相加。乘法器61对加法器60的相加结果乘以0.5而求得电流i1、i2的检测值的平均值iav。减法器62从目标充电电流值it减去由乘法器61求得的电流i1、i2的检测值的平均值iav而求得电流指令值ic0。目标充电电流值it根据电池3的目标端子间电压vbt和实际的端子间电压vb的偏差而生成。控制器67对电流指令值ic0例如施加pi控制(比例及积分控制)而生成电压指令值vc0。

减法器63从由电流检测器cd11检测到的电流i1的检测值减去由乘法器61求得的电流i1、i2的检测值的平均值iav而求得电流指令值ic1。控制器68对电流指令值ic1例如施加pi控制而生成电压指令值vc1。

减法器64从由电流检测器cd12检测到的电流i2的检测值减去由乘法器61求得的电流i1、i2的检测值的平均值iav而求得电流指令值ic2。控制器69对电流指令值ic2例如施加pi控制而生成电压指令值vc2。

减法器65从电压指令值vc0减去电压指令值vc1而生成电压指令值vc01。减法器66从电压指令值vc0减去电压指令值vc2而生成电压指令值vc02。

三角波产生器70生成频率与商用频率相比充分高的三角波信号ca11。三角波产生器71生成频率与三角波信号ca11相同的三角波信号ca12。三角波信号ca11、ca12的相位相互偏差180度。

比较器72对电压指令值vc01和三角波信号ca11的电平的高低进行比较，在vc01＞ca11的情况下将pwm信号设为“h”电平，在vc01＜ca11的情况下将pwm信号设为“l”电平。

比较器73对电压指令值vc02和三角波信号ca12的电平的高低进行比较，在vc02＞ca12的情况下将pwm信号设为“h”电平，在vc02＜ca12的情况下将pwm信号设为“l”电平。

从而，在没有流过错流电流而i1＝i2的情况下，成为i1＝i2＝iav，vc1＝vc2＝0，vc0＝vc01＝vc02，pwm信号的占空比成为相同的值。在该情况下，晶体管q11的每1周期的导通时间和晶体管q14的每1周期的导通时间成为相同的时间。

在流过错流电流而成为i1＞i2的情况下，成为i1＞iav＞i2，vc1＞vc2，vc01＜vc02，pwm信号的占空比与pwm信号的占空比相比变小。从而，晶体管q11的每1周期的导通时间与晶体管q14的每1周期的导通时间相比变短，晶体管q11、q14被控制以使i1减少且i2增大，错流电流被抑制。

在流过错流电流而成为i1＜i2的情况下，成为i2＞iav＞i1，vc2＞vc1，vc02＜vc01，pwm信号的占空比与pwm信号的占空比相比变大。从而，晶体管q11的每1周期的导通时间与晶体管q14的每1周期的导通时间相比变长，晶体管q11、q14被控制以使i1增大且i2减少，错流电流被抑制。

这样的控制装置53被设置于不间断电源装置u1～un的各个。从而，在该不间断电源系统中，流过不间断电源装置u1～un的错流电流被抑制。

图7是表示图5及图6所示的控制装置53的充电模式时的动作的流程图。在图7中，控制装置53在步骤st1中使用电流检测器cd11、cd12检测电流i1、i2。控制装置53在步骤st2中判别目标充电电流值it和平均值iav＝0.5×(i1+i2)之差的绝对值|it-iav|是否比阈值iα大，在并非|it-iav|＞iα的情况下(即it≒iav的情况下)返回至步骤st1，在|it-iav|＞iα的情况下(即it≠iav的情况)前进至步骤st3。iα被设定为与it、iav相比充分小的值。目标充电电流值it如上述那样，根据电池3的目标端子间电压vbt和实际的端子间电压vb的偏差而生成。

控制装置53在步骤st3中判别是否为iav＜it，在iav＜it的情况下前进至步骤st4，在并非iav＜it的情况下前进至步骤st5。在步骤st4中，控制装置53使pwm信号的占空比增大。由此，晶体管q11、q14的每1周期的导通时间被增大，平均值iav增大而接近目标值it。在步骤st5中，控制装置53使pwm信号的占空比减少。由此，晶体管q11、q14的每1周期的导通时间被减少，平均值iav减少而接近目标值it。

接着控制装置53在步骤st6中判别电流i1、i2的检测值之差的绝对值|i1-i2|是否比阈值iβ大，在并非|i1-i2|＞iβ的情况下(即i1≒i2的情况下)返回至步骤st1，在|i1-i2|＞iβ的情况下(即i1≠i2的情况下)前进至步骤st7。iβ被设定为与i1、i2相比充分小的值。

控制装置53在步骤st7中判别是否为i1＜i2，在i1＜i2的情况下在步骤st8中使pwm信号的占空比增大且使pwm信号的占空比减少，返回至步骤st1。由此，晶体管q11的每1周期的导通时间被增大且晶体管q14的每1周期的导通时间减少，电流i1增大且电流i2减少，错流电流被抑制。

在步骤st7中判别为并非i1＜i2的情况下，在步骤st9中使pwm信号的占空比减少且使pwm信号的占空比增大，返回至步骤st1。由此，晶体管q11的每1周期的导通时间减少且晶体管q14的每1周期的导通时间增大，电流i1减少且电流i2增大，错流电流被抑制。通过反复进行步骤st1～st9，能够成为iav≒it，i1≒i2，能够使电池3充电为目标电压vbt，且抑制错流电流。

另外，在步骤st4、st5中，既可以使pwm信号的占空比增大或减少一定值，也可以根据iavt和iav之差来变更使pwm信号的占空比增大或减少的值。

同样，在步骤st8、st9中，既可以使pwm信号的占空比增大或减少一定值，也可以根据i1和i2之差来变更使pwm信号的占空比增大或减少的值。

在本实施方式中，检测流过双向斩波器24的线圈51、52的电流i1、i2，使晶体管q11、q14各自的导通时间增大或减少以使电流i1、i2的检测值一致，抑制错流电流。从而，与对每个不间断电源装置设置可饱和电抗器的情况相比，能够实现装置的小型化、低成本化。

若流过大的错流电流，则无用的功耗增大而不间断电源系统的电力效率降低。但是，在本实施方式中，能够将错流电流抑制得小，因此能够提升不间断电源系统的电力效率。

进而，若流过错流电流而成为i1≠i2，则双向斩波器24的正常模式电抗器50的电感减少，因此需要设置具有大电感的大型且高价的正常模式电抗器50。但是，在本实施方式中，能够将错流电流抑制得小，因此能够防止由于错流电流导致双向斩波器24的正常模式电抗器50的电感减少。因此，能够使用小型且廉价的正常模式电抗器50。

另外，在本实施方式中，在i1≠i2的情况下使双向斩波器24的晶体管q11、q14之中的一方的晶体管的导通时间增大且使另一方的晶体管的导通时间减少以使成为i1＝i2，但不限于此，也可以使晶体管q11、q14之中的一方的晶体管的导通时间增大或减少且维持另一方的晶体管的导通时间以使成为i1＝i2。

应认为此次公开的实施方式在全部方面上都是例示，并非用于限定。本发明的范围不限于上述的说明，而是由权利要求书示出，且意图包含权利要求书及等同的含义及范围内的全部变更。

标号说明：

1商用交流电源，2负载，3电池，u1～un不间断电源装置，tia～tic交流输入端子，toa～toc交流输出端子，tbp、tbn电池端子，s1～s8开关，10输入滤波器，11～13、31～33电抗器，14～15、34～36、c1、c2、c11、c12电容器，cd1～cd6、cd11、cd12电流检测器，21～23电力转换器，24双向斩波器，30输出滤波器，40转换器，41逆变器，42、53控制装置，q1～q8、q11～q14晶体管，d1～d8、d11～d14二极管，l1直流正母线，l2直流负母线，l3直流中性点母线，f1～f3、f11、f12保险丝，50正常模式电抗器(normalmodereactor)，51、52线圈，t1～t5端子，60加法器，61乘法器，62～66减法器，67～69控制器，70、71三角波产生器，72、73比较器。