無停電電源装置とは
無停電電源装置とは、停電等により電源障害が生じた際、一定時間、接続している機器等に電力を供給し続けるための装置です。日本は世界でもトップクラスの電力網が整備されており、停電や電圧異常の発生する頻度はとても小さくなっています。しかしながら、台風や落雷、積雪といった自然災害、発電や送電、配電設備等の故障などにより、予期しない停電や電圧変動は起こり得ます。電力の供給がストップしてしまった場合、特にコンピューターやネットワークに接続している機器は故障するリスクがあり、さらに重要なデータの損失や大規模なシステム障害にも繋がりかねません。無停電電源装置を機器に接続することで、このようなトラブルを回避することができます。
無停電電源装置の使用用途
一般的に無停電電源装置はコンピューターなどの機器と商業電源の間に接続して使用します。直接商用電源に接続するのではなく無停電電源装置を介することで、予期しない停電や電圧変動が発生しても、無停電電源装置の内蔵バッテリから安定した電力供給を受けることが可能となります。ここで重要となるのが無停電電源装置の内蔵バッテリの容量の大きさです。バッテリの大きさによって電源供給可能な時間が決まってくるため、導入した機器に合わせて障害発生時の対策を考える必要があります。最近では、無停電電源装置と電源管理用のソフトウェアを組み合わせることで、停電時に無停電電源装置に接続している機器等を自動で安全にシャットダウンしたり、起動したりすることも可能になっています。
無停電電源装置の原理
無停電電源装置は一般的に以下のような回路とバッテリから構成されています。
- コンバータ: 交流電力を直流電力へ変換するための回路です。
- インバータ: 直流電力を交流電力へ変換するための回路です。
- バイパス: 交流電力を直接出力するための回路です。
- スイッチ: インバータ出力とバイパス出力を切換えるための回路です。
また無停電電源装置には様々な給電方式があり、代表的なものとして以下の3つが挙げられます。
- 常時インバータ給電方式: 商用電力の状態によらずインバータを経由させる方式です。通常時、停電時のいずれの状況においてもインバータによって給電します。ノイズ等を取り除きながら常に安定した電力を供給することが可能です。
- ラインインタラクティブ方式: 通常時は商用電力から電力を供給すると同時に、インバータを介してバッテリへの充電も行います。停電時はインバータ給電に切替えられますが、通常時でもインバータへの給電がされているため、切替え時間は常時商用給電方式よりも短いのが特徴です。
- 常時商用給電方式: 通常時は商用電源からそのまま給電し、停電時はバッテリからのインバータ給電に切り換える方式です。通常時はインバータが停止していることから省電力なシステムであり、使用する回路も少ないことから小型で低価格というメリットがあります。一方、給電の切替え時に数ms程度の瞬断が発生するため、安定性の求められる機器への接続には不向きとされています。
参考文献
https://www.fujielectric.co.jp/products/power_supply/ups/aboutups/index.html
https://www.sanyodenki.com/archive/document/corporatedata/technicalreport/2015/TR40_p08_Pdiv.pdf