JP2010279103A - Power supply device and power consumption measurement system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源装置及び消費電力測定システムに関するものである。 The present invention relates to a power supply device and a power consumption measurement system.
従来から、外部の電源から供給された電力を適宜変換して負荷に供給するとともに、消費電力を検出して外部に報知する電源装置が提供されている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。
Conventionally, there has been provided a power supply device that appropriately converts power supplied from an external power source and supplies the power to a load, and detects power consumption and notifies the outside (see, for example,
さらに、この種の電源装置において、消費電力を測定して報知するものが提供されている。このような電源装置から得られる消費電力の測定結果は、使用者が節電に役立てることができる。消費電力を測定する方法としては、例えばカレントトランスを用いるものがある。 Further, in this type of power supply device, there is provided a device that measures and notifies power consumption. The measurement result of the power consumption obtained from such a power supply device can be used by the user for power saving. As a method for measuring power consumption, for example, there is a method using a current transformer.
しかし、カレントトランスを用いると大型化を招いてしまう。 However, using a current transformer leads to an increase in size.
また、近年では外部の電源として100V電源と200V電源といったように複数種類の電源を使用可能な電源装置も提供されているが、消費電力を検出する方法の中には、実際の消費電力に変化がなくとも、上記のような外部の電源の電圧が変化すると、検出結果としての消費電力が変化してしまうようなものもある。 In recent years, a power supply device that can use a plurality of types of power supplies such as a 100 V power supply and a 200 V power supply as an external power supply has been provided. However, in a method of detecting power consumption, there is a change in actual power consumption. Even if the voltage of the external power source changes as described above, the power consumption as a detection result may change.
本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、消費電力を測定する構成が外部の電源の電圧の影響を受けにくく且つ大型化を招きにくい電源装置及び消費電力測定システムを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described reasons, and an object of the present invention is to provide a power supply device and a power consumption measurement system in which a configuration for measuring power consumption is not easily affected by the voltage of an external power supply and does not easily increase in size. Is to provide.
請求項1の発明は、外部の電源から入力された電力を所定電圧の直流電力に変換して出力する直流電源部と、少なくとも1個のスイッチング素子を含み、直流電源部から入力された直流電力を適宜変換して負荷に供給する電力変換部と、電力変換部のスイッチング素子に流れる電流が多いほど高い値を示す出力を生成する電流検出部と、電流検出部の出力の値Vsと、定数α,βとを用いて、消費電力Winを式Win=α×Vs+βにより演算する演算部と、演算部によって演算された消費電力Winを外部に報知する報知部とを備えることを特徴とする。
The invention of
この発明によれば、外部の電源から入力された電力はいったん直流電源部で所定電圧の直流電力に変換されるので、直流電源部の後段にある電流検出部の出力は外部の電源から入力される電力の差を受けにくいことにより、この電流検出部の出力を用いた演算によって得られる消費電力では、外部の電源から入力される電力の差に起因する誤差が抑えられる。また、電流検出部はスイッチング素子に直列に接続された抵抗で構成することができるから、カレントトランスを用いる場合に比べて大型化を招きにくい。 According to the present invention, since the power input from the external power source is once converted into DC power of a predetermined voltage by the DC power source unit, the output of the current detection unit at the subsequent stage of the DC power source unit is input from the external power source. In the power consumption obtained by the calculation using the output of the current detection unit, an error due to the difference in power input from an external power source can be suppressed. In addition, since the current detection unit can be configured by a resistor connected in series to the switching element, it is less likely to increase in size compared to the case where a current transformer is used.
請求項2の発明は、少なくとも1個のスイッチング素子を含み、外部の直流電源から入力された直流電力を適宜変換して負荷に供給する電力変換部と、電力変換部のスイッチング素子に流れる電流が多いほど高い値を示す出力を生成する電流検出部と、外部の直流電源から電力変換部への入力電圧を検出する電源電圧検出部と、消費電力Winの演算に用いられる定数α、βが複数種類、それぞれ、電源電圧検出部によって検出される入力電圧の範囲に対応付けて格納された記憶部とを備え、電流検出部の出力の値Vsと、電源電圧検出部によって検出された入力電圧に応じて記憶部から読み出された定数α,βとを用いて、消費電力Winを式Win=α×Vs+βにより演算する演算部と、演算部によって演算された消費電力Winを外部に報知する報知部とを備えることを特徴とする。
The invention according to
この発明によれば、電源電圧検出部によって検出された入力電圧に応じた定数α、βが消費電力の演算に用いられることで、入力電圧の差すなわち外部の電源から入力される電力の差に起因する誤差が抑えられる。 According to the present invention, the constants α and β corresponding to the input voltage detected by the power supply voltage detection unit are used for the calculation of power consumption, so that the difference in input voltage, that is, the difference in power input from an external power supply is obtained. The resulting error is suppressed.
請求項3の発明は、請求項1の発明において、直流電源部は複数種類の電力のいずれかが択一的に入力されるものであって、直流電源部に入力される電力の種別を判別する入力判別部と、消費電力Winの演算に用いられる定数α、βが複数種類、それぞれ、入力判別部によって判定される電力の種別に対応付けて格納された記憶部とを備え、演算部は、消費電力Winを演算する際、入力判別部によって判別されている電力の種別に対応する定数α、βを記憶部から読み出して演算に用いることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the DC power supply unit is one in which any of a plurality of types of power is selectively input, and the type of power input to the DC power supply unit is determined. A plurality of constants α and β used for calculating the power consumption Win, each of which is stored in association with the type of power determined by the input determining unit. When calculating the power consumption Win, constants α and β corresponding to the type of power determined by the input determining unit are read from the storage unit and used for the calculation.
この発明によれば、直流電源部に入力される電力の種別の違いに起因する誤差を抑えることができる。 According to the present invention, it is possible to suppress errors caused by differences in the types of power input to the DC power supply unit.
請求項4の発明は、請求項1の発明において、出力電力の指示が入力される指示入力部を備え、電力変換部は、指示入力部に入力された指示に応じて出力電力を増減させるものであって、消費電力Winの演算に用いられる定数α、βが複数種類、それぞれ、電力変換部の出力電力の範囲に対応付けて格納された記憶部を備え、演算部は、消費電力Winを演算する際、電力変換部の出力電力に対応する定数α、βを記憶部から読み出して演算に用いることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, an instruction input unit to which an instruction for output power is input is provided, and the power conversion unit increases or decreases the output power in accordance with the instruction input to the instruction input unit. A plurality of constants α and β used for calculation of power consumption Win, each of which is stored in association with the range of output power of the power conversion unit, and the calculation unit calculates the power consumption Win When performing the calculation, constants α and β corresponding to the output power of the power conversion unit are read from the storage unit and used for the calculation.
この発明によれば、電力変換部の出力電力の変動に起因する誤差を抑えることができる。 According to the present invention, errors caused by fluctuations in output power of the power conversion unit can be suppressed.
請求項5の発明は、請求項1の発明において、電力変換部は、それぞれ電流検出部の出力の値Vsと消費電力Winとの関係が異なる複数種類の動作を実行可能であって、消費電力Winの演算に用いられる定数α、βが複数種類、それぞれ、電力変換部の動作の種類に対応付けて格納された記憶部を備え、演算部は、消費電力Winを演算する際、電力変換部が行っている動作の種類に対応する定数α、βを記憶部から読み出して演算に用いることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the power conversion unit can execute a plurality of types of operations in which the relationship between the output value Vs of the current detection unit and the power consumption Win is different. A plurality of types of constants α and β used for the calculation of Win are provided, each of which is stored in association with the type of operation of the power conversion unit, and when the calculation unit calculates the power consumption Win, the power conversion unit The constants α and β corresponding to the type of operation performed by the are read from the storage unit and used for the calculation.
この発明によれば、電力変換部の動作の種類の違いに起因する誤差を抑えることができる。 According to the present invention, it is possible to suppress errors due to differences in the types of operations of the power conversion unit.
請求項6の発明は、請求項1の発明において、温度を検出する温度検出部と、消費電力Winの演算に用いられる定数α、βが複数種類、それぞれ、温度検出部によって検出される温度の範囲に対応付けて格納された記憶部とを備え、演算部は、消費電力Winを演算する際、温度検出部によって検出された温度に対応する定数α、βを記憶部から読み出して演算に用いることを特徴とする。 A sixth aspect of the present invention is the first aspect of the present invention, wherein, in the first aspect of the present invention, a temperature detector that detects the temperature, and a plurality of constants α and β used for calculating the power consumption Win, each of the temperatures detected by the temperature detector. And a storage unit stored in association with the range. When calculating the power consumption Win, the calculation unit reads constants α and β corresponding to the temperature detected by the temperature detection unit from the storage unit and uses them in the calculation. It is characterized by that.
この発明によれば、温度差に起因する誤差を抑えることができる。 According to the present invention, errors due to temperature differences can be suppressed.
請求項7の発明は、請求項1〜6のいずれかの発明において、電流検出部は、電力変換部のスイッチング素子に流れる電流が多いほど高いアナログ電圧を出力するアナログ電流検出部と、電圧値が正負両側に跨って周期的に変化するアナログ電圧である周期信号を生成する周期信号生成部と、アナログ電流検出部の出力電圧に周期信号が重畳された電圧をA/D変換して出力するA/D変換部と、所定の測定期間毎に、A/D変換部への入力電圧に対する周期信号生成部の出力電圧の寄与の総計が0となるように選択された複数個ずつの測定タイミングでそれぞれA/D変換部の出力を得るとともに、得られたA/D変換部の出力の値を合計した値を演算部への出力の値Vsとする累積加算部とからなることを特徴とする。
The invention according to
この発明によれば、A/D変換の前の周期信号の重畳によりA/D変換の結果に発生する差異が、全体として、A/D変換に伴って発生する量子化誤差を相殺するものとなることで、結果的に量子化誤差が抑制される。 According to the present invention, the difference occurring in the result of A / D conversion due to the superimposition of the periodic signal before A / D conversion as a whole cancels the quantization error caused by the A / D conversion. As a result, the quantization error is suppressed as a result.
請求項8の発明は、請求項7の発明において、測定期間は周期信号の複数周期に跨っていて、周期信号の位相と測定タイミングとの関係が周期信号の周期毎にずらされていることを特徴とする。
The invention of
請求項9の発明は、請求項8の発明において、周期信号の1周期の長さTと、2以上の自然数pと、自然数qとを用いて、測定期間の長さが(p+1/q)Tと表され、1個の測定期間中の測定タイミングの個数がp×q個と表され、1≦i≦p×qである各iについて、それぞれ、整数m=(i−1)/q(端数切捨て)を用いて、測定期間の開始からi番目の測定タイミングまでの時間が、(T/q)×(i−1)+m×T/(p×q)と表されることを特徴とする。
The invention of claim 9 is the invention of
この発明によれば、実際の測定タイミング間の間隔をT/q以上としながらも、測定タイミングと周期信号の位相との関係を全体としてみれば測定タイミング間の間隔をT/(p×q)としたのと同様となる。 According to the present invention, the interval between the measurement timings is T / (p × q) when the relationship between the measurement timing and the phase of the periodic signal is taken as a whole while the interval between the actual measurement timings is set to T / q or more. It becomes the same as that.
請求項10の発明は、外部の電源から入力された電力を所定電圧の直流電力に変換して出力する直流電源部と、少なくとも1個のスイッチング素子を含み、直流電源部から入力された直流電力を適宜変換して負荷に供給する電力変換部と、電力変換部のスイッチング素子に流れる電流が多いほど高いアナログ電圧を出力するアナログ電流検出部と、電圧値が正負両側に跨って周期的に変化するアナログ電圧である周期信号を生成する周期信号生成部と、アナログ電流検出部の出力電圧に周期信号が重畳された電圧をA/D変換して出力するA/D変換部と、所定の測定期間毎に、A/D変換部への入力電圧に対する周期信号生成部の出力電圧の寄与の総計が0となるように選択されたn(n≧2)個ずつの測定タイミングでそれぞれA/D変換部の出力D(i)を得るとともに、測定期間全体で得られた出力D(i)の合計と定数α、βとを用いて次式
The invention of
により消費電力Winを演算する累積演算部と、演算部によって演算された消費電力Winを外部に報知する報知部とを備えることを特徴とする。 And a cumulative calculation unit that calculates the power consumption Win, and a notification unit that notifies the power consumption Win calculated by the calculation unit to the outside.
この発明によれば、外部の電源から入力された電力はいったん直流電源部で所定電圧の直流電力に変換されるので、直流電源部の後段にある電流検出部の出力電圧は外部の電源から入力される電力の差を受けにくいことにより、この電流検出部の出力電圧を用いた演算によって得られる消費電力では、外部の電源から入力される電力の差に起因する誤差が抑えられる。また、電流検出部はスイッチング素子に直列に接続された抵抗で構成することができるから、カレントトランスを用いる場合に比べて大型化を招きにくい。さらに、A/D変換の前の周期信号の重畳によりA/D変換の結果に発生する差異が、全体として、A/D変換に伴って発生する量子化誤差を相殺するものとなることで、結果的に量子化誤差が抑制される。 According to the present invention, since the power input from the external power source is once converted into DC power of a predetermined voltage by the DC power source unit, the output voltage of the current detection unit at the subsequent stage of the DC power source unit is input from the external power source. Since the power consumption obtained by the calculation using the output voltage of the current detection unit is less susceptible to the difference in power that is input, errors due to the difference in power input from an external power source can be suppressed. In addition, since the current detection unit can be configured by a resistor connected in series to the switching element, it is less likely to increase in size compared to the case where a current transformer is used. Furthermore, the difference that occurs in the result of A / D conversion due to the superimposition of the periodic signal before A / D conversion as a whole cancels the quantization error that occurs with A / D conversion. As a result, the quantization error is suppressed.
請求項11の発明は、請求項1〜10のいずれかの発明において、直流電源部は入力された交流電力を直流電力に変換するものであることを特徴とする。 An eleventh aspect of the invention is characterized in that, in any one of the first to tenth aspects of the invention, the DC power supply unit converts the input AC power into DC power.
請求項12の発明は、請求項1又は請求項3〜6のいずれかの発明において、直流電源部は、外部の交流電源から入力された交流電力を全波整流するダイオードブリッジと、スイッチング電源からなりダイオードブリッジの出力電力を所定電圧の直流電力に変換して出力するDC−DCコンバータとからなり、電流検出部は、電力変換部のスイッチング素子に流れる電流が多いほど高いアナログ電圧を出力するアナログ電流検出部と、アナログ電流検出部の出力電圧に周期信号が重畳された電圧をA/D変換して出力するA/D変換部と、所定の測定期間毎に、アナログ電流検出部の出力電圧に対するDC−DCコンバータの出力のリプル成分の寄与の総計が0となるように選択されたn(n≧2)個ずつの測定タイミングでそれぞれA/D変換部の出力D(i)を得るとともに、得られたA/D変換部の出力の値を合計した値を演算部への出力の値Vsとする累積加算部とからなることを特徴とする。 According to a twelfth aspect of the present invention, in the invention according to the first aspect or the third to sixth aspects, the DC power supply unit includes a diode bridge that full-wave rectifies AC power input from an external AC power supply, and a switching power supply. And a DC-DC converter that converts the output power of the diode bridge into DC power of a predetermined voltage and outputs it, and the current detection unit outputs an analog voltage that increases as the current flowing through the switching element of the power conversion unit increases. A current detector, an A / D converter for A / D converting and outputting a voltage in which a periodic signal is superimposed on the output voltage of the analog current detector, and an output voltage of the analog current detector for each predetermined measurement period A / D at each of n (n ≧ 2) measurement timings selected so that the total contribution of ripple components of the output of the DC-DC converter to 0 is zero It comprises an accumulating unit that obtains an output D (i) of the conversion unit and uses a value obtained by summing up the obtained output values of the A / D conversion unit as a value Vs of an output to the arithmetic unit. .
この発明によれば、DC−DCコンバータの出力のリプル成分に起因する誤差とA/D変換部でのA/D変換による量子化誤差とが互いに相殺されることでそれぞれ抑えられる。 According to the present invention, the error caused by the ripple component of the output of the DC-DC converter and the quantization error due to the A / D conversion in the A / D conversion unit are canceled each other, thereby being suppressed.
請求項13の発明は、請求項1〜12のいずれかの発明において、電力変換部に接続される負荷が光源であることを特徴とする。 A thirteenth aspect of the invention is characterized in that, in any one of the first to twelfth aspects of the invention, the load connected to the power converter is a light source.
請求項14の発明は、消費電力を示すデータを送信する報知部としての通信部を備える請求項1〜13のいずれか1項に記載の電源装置と、電源装置から送信された消費電力を受信する通信部並びに通信部に受信されたデータに示された消費電力を表示する表示部を有する表示装置とを備えることを特徴とする。
The invention according to
請求項15の発明は、請求項14の発明において、電源装置の通信部は、演算部が演算した消費電力を所定の単位電力で除して端数を切り捨てた数を消費電力を示すデータとして送信し、表示装置の表示部は、通信部に受信されたデータから得られた数に単位電力を乗じた消費電力を表示することを特徴とする。 According to a fifteenth aspect of the present invention, in the fourteenth aspect of the present invention, the communication unit of the power supply device transmits the number obtained by dividing the power consumption calculated by the calculation unit by a predetermined unit power and rounded down as data indicating the power consumption. The display unit of the display device displays power consumption obtained by multiplying the number obtained from the data received by the communication unit by unit power.
この発明によれば、消費電力を示すデータとして消費電力の数値をそのままデジタルデータとして送信する場合に比べ、データ量を少なくして通信の負荷を低減することができる。 According to the present invention, the data load can be reduced and the communication load can be reduced as compared with the case where the power consumption value is directly transmitted as digital data as the data indicating the power consumption.
請求項1,10の発明によれば、それぞれ、外部の電源から入力された電力はいったん直流電源部で所定電圧の直流電力に変換されるので、直流電源部の後段にある電流検出部の出力は外部の電源から入力される電力の差を受けにくいことにより、この電流検出部の出力を用いた演算によって得られる消費電力では、外部の電源から入力される電力の差に起因する誤差が抑えられる。また、電流検出部はスイッチング素子に直列に接続された抵抗で構成することができるから、カレントトランスを用いる場合に比べて大型化を招きにくい。また、請求項10の発明によれば、A/D変換の前の周期信号の重畳によりA/D変換の結果に発生する差異が、全体として、A/D変換に伴って発生する量子化誤差を相殺するものとなることで、結果的に量子化誤差が抑制される。
According to the first and tenth aspects of the present invention, since the power input from the external power source is once converted into DC power of a predetermined voltage by the DC power source unit, the output of the current detection unit at the subsequent stage of the DC power source unit Is less susceptible to the difference in power input from the external power supply, so the power consumption obtained by the calculation using the output of the current detection unit suppresses errors due to the difference in power input from the external power supply. It is done. In addition, since the current detection unit can be configured by a resistor connected in series to the switching element, it is less likely to increase in size compared to the case where a current transformer is used. According to the invention of
請求項2の発明によれば、電源電圧検出部によって検出された入力電圧に応じた定数α、βが消費電力の演算に用いられることで、入力電圧の差すなわち外部の電源から入力される電力の差に起因する誤差が抑えられる。 According to the second aspect of the present invention, the constants α and β corresponding to the input voltage detected by the power supply voltage detector are used for calculating the power consumption, so that the difference between the input voltages, that is, the power input from the external power supply. Errors due to the difference between the two are suppressed.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
(実施形態1)
本実施形態は、図1に示すように、負荷としての熱陰極型の放電灯FLに交流電力を供給して点灯させるものであって、外部の交流電源ACから入力された交流電力を全波整流するダイオードブリッジDBと、ダイオードブリッジDBの出力電力を所定電圧Vdcの直流電力に変換するDC−DCコンバータ10と、DC−DCコンバータ10の出力端間に接続された2個のスイッチング素子Q1,Q2と第1抵抗R1との直列回路からなるスイッチング部21と、スイッチング部21の2個のスイッチング素子Q1,Q2の接続点とDC−DCコンバータ10の低電圧側の出力端との間に接続され放電灯FLとともに共振回路を構成する共振部22と、スイッチング部21の2個のスイッチング素子Q1,Q2を交互にオンオフ駆動する制御部20とを備える。DC−DCコンバータ10は、ダイオードブリッジDBとともに、交流電源ACから入力された交流電力を所定の電圧Vdcの直流電力に変換する直流電源部1を構成する。また、スイッチング部21と共振部22とで、いわゆるハーフブリッジ型のインバータ回路からなり直流電源部1が出力した直流電力を交流電力に変換する電力変換部が構成されている。さらに、第1抵抗R1とスイッチング素子Q2との接続点の電位は、スイッチング部Q2に流れる電流に比例する。
(Embodiment 1)
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, AC power is supplied to a hot cathode discharge lamp FL as a load for lighting, and the AC power input from an external AC power supply AC is fully waved. A diode bridge DB that rectifies, a DC-
DC−DCコンバータ10は、出力コンデンサC10を有して出力コンデンサC10の両端電圧Vdcを出力電圧とする例えば周知のブーストコンバータ(昇圧チョッパ回路)からなり、出力電圧Vdcを所定の目標電圧とするようにフィードバック制御されている。一般に、上記のブーストコンバータのようなスイッチング電源を用いると、ダイオードブリッジDBの出力端間に直接出力コンデンサC10を接続して用いる場合に比べ、力率が改善される。
The DC-
また、本実施形態は、放電灯FLの光出力を指示する入力を受け付ける指示入力部31を有する。指示入力部31への入力は、例えば伝送線を介して伝送される電気信号であってもよいし、例えば電波や赤外光を媒体とするワイヤレス信号によって送受信されるものであってもよいし、操作入力であってもよい。いずれの場合にも指示入力部31は周知技術で実現可能であるので詳細な図示並びに説明は省略する。
Moreover, this embodiment has the instruction |
制御部20は、始動時、放電灯FLの各フィラメントをそれぞれ予熱させる予熱動作を行い、次に放電灯FLの点灯を開始させるための始動動作を行った後、放電灯FLの点灯を維持させる定常動作に移行する。また、制御部20は、定常動作中には、第1抵抗R1とスイッチング素子Q2との接続点の電位と、指示入力部31に入力された指示に応じた電力とに基いて、共振部22から放電灯FLに出力される電力を、指示入力部31に入力された指示に応じた電力とするように、スイッチング部21のスイッチング素子Q1,Q2をオンオフする周波数とオンデューティとの少なくとも一方をフィードバック制御する。
The
また、一端がグランドに接続されるとともに他端が第2抵抗R2を介して第1抵抗R1とスイッチング素子Q2との接続点に接続された検出用コンデンサC1を備える。すなわち、検出用コンデンサC1の両端電圧V1は、スイッチング部21のローサイド(低電圧側)のスイッチング素子Q2に流れる電流に応じた電圧となるのであり、第1抵抗R1と第2抵抗R2と検出用コンデンサC1とで請求項における電流検出部が構成されている。スイッチング部21の一方のスイッチング素子Q1に流れる電流の平均値と他方のスイッチング素子Q2に流れる電流の平均値とは互いに略等しいので、検出用コンデンサC1の両端電圧V1は、ハイサイド(高電圧側)のスイッチング素子Q1に流れる電流、すなわち、電力変換部2に入力される電力を反映したものとなる。
In addition, a detection capacitor C1 having one end connected to the ground and the other end connected to a connection point between the first resistor R1 and the switching element Q2 via the second resistor R2 is provided. That is, the voltage V1 across the detection capacitor C1 is a voltage corresponding to the current flowing through the switching element Q2 on the low side (low voltage side) of the switching
さらに、本実施形態は、検出用コンデンサC1の両端電圧に基いて消費電力を演算する演算部41と、演算部41によって演算された消費電力を外部に報知する報知部42とを有する。演算部41は電子回路を用いて周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。
Furthermore, the present embodiment includes a
報知部42は例えば消費電力を表示する表示手段であってもよいし、消費電力を表示する外部の装置に対し消費電力を通知する通信手段であってもよい。表示手段としては、7セグメント発光ダイオードや、液晶ディスプレイといった、周知の表示装置を用いることができる。また、通信手段としては、伝送線を介して電気信号を送信するものや、ワイヤレス信号を送信するものを用いることができる。さらに、報知部42が周知の例えばRAMのような書込可能な記憶手段を有してこれに消費電力をいったん保持するとともに適宜のタイミングで(例えば外部からの要求に応じて)出力する構成としてもよい。いずれの場合にも報知部42は周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。
For example, the
ここで、検出用コンデンサC1の両端電圧(以下、「検出電圧」と呼ぶ。)V1と、測定された消費電力Winとの関係を図2に示す。黒いマークはダイオードブリッジDBへの入力電圧の振幅(以下、単に「入力電圧」と呼ぶ。)Vinが100Vである場合を示し、白いマークは入力電圧Vinが200Vである場合を示す。図2を見てもわかるように、検出電圧V1と消費電力Winとの関係は、入力電圧Vinが異なっていても略同じ直線状となる。 Here, FIG. 2 shows the relationship between the voltage across the detection capacitor C1 (hereinafter referred to as “detection voltage”) V1 and the measured power consumption Win. A black mark indicates a case where the amplitude (hereinafter simply referred to as “input voltage”) Vin of the input voltage to the diode bridge DB is 100V, and a white mark indicates a case where the input voltage Vin is 200V. As can be seen from FIG. 2, the relationship between the detection voltage V1 and the power consumption Win is substantially the same linear shape even when the input voltage Vin is different.
本実施形態は上記の点に着目したものであり、演算部41は、検出電圧V1と定数α、βを用いて、消費電力Winを、式Win=α×V1+βによって演算する。ここで、定数βは直流電源部1を電源とする図示しない回路(例えば、演算部41や制御部20の電源を生成する回路)で消費される電力を示し、定数αは直流電源部1の出力電圧Vdcを直流電源部1の回路効率ηと第1抵抗R1の抵抗値R1との積で除した数Vdc/(η×R1)程度となるが、各定数α、βはそれぞれ演算よりも実測によって決定することが望ましい。このような演算部41は周知の電子回路によって実現可能であるので詳細な図示並びに説明は省略する。
This embodiment pays attention to the above points, and the
上記構成によれば、外部の交流電源ACから入力された電力はいったん直流電源部1で所定電圧Vdcの直流電力に変換されるので、直流電源部1の後段から得られた検出電圧V1は外部の交流電源ACから入力される電力の差を受けにくいことにより、この検出電圧V1を用いた演算によって得られる消費電力には、外部から入力される電力の差に起因する誤差が生じにくい。また、カレントトランスを用いる場合に比べて大型化を招きにくい。
According to the above configuration, the electric power input from the external AC power source AC is once converted into DC power of the predetermined voltage Vdc by the DC
なお、消費電力Winの演算に用いる定数α、βを一定とする代わりに、図3に示すように、例えばROMからなり複数通りの状況に対応した複数組の定数α、βが格納された記憶部43を設け、演算部41が状況に応じた定数α、βを記憶部43から読み出して消費電力Winの演算に用いるようにすれば、さらに正確な消費電力Winを得ることができる。
Instead of making constants α and β used for calculation of power consumption Win constant, as shown in FIG. 3, for example, a memory comprising a ROM and storing a plurality of sets of constants α and β corresponding to a plurality of situations. If the
図3の例では、ダイオードブリッジDBの出力電圧に基いて入力電圧Vinが100V,200V,242Vの3通りの電圧のうちいずれであるかを判別する入力電圧判別部32が設けられており、記憶部43には、入力電圧判別部32によって判別される3通りの入力電圧Vinに一対一に対応付けられた3組の定数α、βが格納されていて、演算部41は、入力電圧判別部32による判別結果に応じた定数α、βを記憶部43から読み出して消費電力Winの演算に用いる。この構成によれば、入力電圧Vinの差に起因する消費電力Winの誤差をさらに小さくすることができる。なお、この場合、電源のオン状態が継続されている期間には入力電圧Vinが変化することはないので、演算部41は電源がオンされた直後にのみ入力電圧判別部32の判別結果の参照と記憶部43からの定数α、βの読み出しとを行えばよい。
In the example of FIG. 3, an input
定数α、βを異ならせる条件としては、図3の例のような入力電圧Vinの他に、動作状態も考えられる。具体的には、上記の予熱動作と始動動作と定常動作とでそれぞれ異なる定数α、βを用いる。また、一般に電源装置では通常の定常動作とは出力を異ならせるウォームアップ動作が行われる場合があるが、このような場合にもウォームアップ動作中には定常動作中とは異なる定数α、βを用いるようにしてもよい。 As conditions for making the constants α and β different, in addition to the input voltage Vin as in the example of FIG. Specifically, constants α and β that are different for the preheating operation, the starting operation, and the steady operation are used. In general, the power supply device may perform a warm-up operation that makes the output different from the normal steady-state operation. In such a case, constants α and β that are different from those during the normal operation are also set during the warm-up operation. You may make it use.
又は、放電灯FLの定格電力に対する放電灯FLへの出力電力の目標値の比(以下、「調光比」と呼ぶ。)に応じて異なる定数α、βを用いてもよい。具体的には例えば、調光比100%〜90%では第1組の定数α、βを用い、調光比90%〜80%では第2組の定数α、βを用いるといったように、調光比10%毎に異なる定数α、βを用いる。 Alternatively, different constants α and β may be used depending on the ratio of the target value of the output power to the discharge lamp FL with respect to the rated power of the discharge lamp FL (hereinafter referred to as “dimming ratio”). Specifically, for example, the first set of constants α and β is used at a dimming ratio of 100% to 90%, and the second set of constants α and β is used at a dimming ratio of 90% to 80%. Different constants α and β are used for each light ratio of 10%.
また、検出電圧V1と実際の消費電力との関係は周囲温度によっても異なるので、図4に示すように温度を検出する温度検出部33を設け、複数通りの定数α、βのうちから温度検出部33によって検出される温度に応じて選択された定数α、βが用いられるようにしてもよい。温度検出部44としては例えば直流電源部1や電力変換部2が実装されたプリント配線板(図示せず)にサーミスタを実装してこれを用いることができる。または、温度検出部44は、ネットワークに接続されてネットワークを介して外部の装置から気温のデータを取得するものとしてもよい。
Further, since the relationship between the detection voltage V1 and the actual power consumption varies depending on the ambient temperature, a
さらに、指示入力部31への入力に応じて放電灯FLの光出力を変化させる方法としては、上記のようにスイッチング部21のスイッチング素子Q1,Q2をオンオフする周波数やオンデューティを変化させるという方法の他、直流電源部1の出力電圧Vdcを変化させるという方法もある。いずれの場合であっても、指示入力部31への入力に応じた制御は、指示入力部31への入力とこれに応じて変化させるべきパラメータ(例えばDC−DCコンバータ10の出力電圧の目標値)との関係を示すデータテーブルを例えば周知のROMのような記憶手段に予め保持させてこのデータテーブルを用いて実現してもよいし、演算によって実現してもよい。上記のように直流電源部1の出力電圧Vdcを変化させる場合であっても、記憶部43に格納された複数通りのα、βのうちから光出力(調光比)に応じて選択された適切な定数α、βを演算部41が消費電力Winの演算に用いる上記構成を採用することで、直流電源部1の出力電圧Vdcの変化による消費電力Winの誤差を抑えることができる。
Further, as a method of changing the light output of the discharge lamp FL in accordance with the input to the
(実施形態2)
本実施形態では、図5に示すように、電力変換部2は、ハーフブリッジ形のインバータ回路ではなく、トランスT1の一次巻線と制御部20によってオンオフ制御されるスイッチング素子Q3との直列回路と、トランスT1の二次巻線の両端間に接続されたダイオードとコンデンサとの直列回路とを含む周知のフライバックコンバータと、このフライバックコンバータの出力電力を、発光ダイオードLEDを点灯させるための直流電力に変換する点灯部23とで構成されている。このような負荷及び電力変換部2に対する適宜の変更は、他の実施形態でも可能である。
(Embodiment 2)
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the
また、本実施形態は、電力変換部2のスイッチング素子Q3に直列に接続された第1抵抗R1と、一端が第2抵抗R2を介してスイッチング素子Q3と第1抵抗R1との接続点に接続されるとともに他端がグランドに接続された検出用コンデンサC1とからなる電流検出部と、発光ダイオードLEDの光出力を指示する入力を受け付ける指示入力部31と、指示入力部31に入力された指示に応じた電力が発光ダイオードLEDに供給されるようなオンデューティでスイッチング素子Q3を周期的にオンオフ駆動する制御部20と、検出用コンデンサC1の両端電圧に基いて消費電力を演算する演算部41と、演算部41によって演算された消費電力を外部に報知する報知部42と、演算部41の演算に用いられる定数α、βが複数通り格納された記憶部43とを、実施形態1と同様に備える。実施形態1と共通する部分についての説明は省略する。
In the present embodiment, the first resistor R1 connected in series to the switching element Q3 of the
さらに、本実施形態は、実施形態1と違い、所定電圧の直流電力を出力する直流電源部1を備えておらず、また、外部の電源としても、交流電源ACではなく、出力電圧Vdcが変動しうる電池のような直流電源Eを用いている。
Furthermore, unlike the first embodiment, the present embodiment does not include the DC
そして、本実施形態では、直流電源Eからの入力電圧Vdcを検出する電源電圧検出部(図示せず)が設けられるとともに、記憶部43には直流電源Eからの入力電圧Vdcの段階(範囲)毎の定数α、βが格納されていて、演算部41は電源電圧検出部によって検出された入力電圧Vdcに応じた定数α、βを記憶部43から読み出して消費電力Winの演算に用いる。上記のような電源電圧検出部及び演算部41は周知技術で実現可能であるので、詳細な説明は省略する。
In this embodiment, a power supply voltage detection unit (not shown) for detecting the input voltage Vdc from the DC power supply E is provided, and the
上記構成によれば、外部の直流電源Eからの入力電力Vdcの差に起因する消費電力Winの誤差を抑えることができる。また、カレントトランスを用いる場合に比べて大型化を招きにくい。 According to the above configuration, it is possible to suppress an error in the power consumption Win due to the difference in the input power Vdc from the external DC power supply E. Further, it is difficult to increase the size as compared with the case where a current transformer is used.
(実施形態3)
本実施形態の基本構成は実施形態1の図1の例と共通であるので、共通する部分については説明を省略する。
(Embodiment 3)
Since the basic configuration of the present embodiment is common to the example of FIG. 1 of the first embodiment, the description of the common parts is omitted.
本実施形態は、図6に示すように、検出電圧V1をA/D変換するA/D変換部44と、所定の測定期間毎にA/D変換部44の出力を複数回ずつ得て得られた出力の合計値(以下、「累計電圧Vs」と呼ぶ。)を演算部41に出力するという動作を周期的に繰り返す累積加算部45とを備える。なお、図6では、制御部20及び指示入力部31の図示は省略している。
In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the A /
さらに、本実施形態は、電圧値が正負両側に跨って周期的に変化し且つ1周期での電圧値の平均値が0となるような出力(以下、「周期信号」と呼ぶ。)を生成して第3抵抗R3を介して検出用コンデンサC1に出力する周期信号生成部46を備える。すなわち、本実施形態における検出電圧V1は、スイッチング部21に流れる電流に応じた電圧に、周期信号分の電圧が重畳された電圧となっている。周期信号は例えば正弦波である。
Furthermore, in the present embodiment, an output (hereinafter referred to as “periodic signal”) is generated such that the voltage value periodically changes over both positive and negative sides and the average value of the voltage value in one cycle becomes zero. The
そして、累積加算部45は、所定の測定期間毎に、A/D変換部44への入力電圧(すなわち検出電圧)V1に対する周期信号の寄与の測定期間全体での総計が0となるように選択された複数個のタイミング(以下、「測定タイミング」と呼ぶ。)でそれぞれA/D変換部44の出力を得るとともに、得られたA/D変換部44の出力を合計した値を演算部41に出力する。測定タイミングは例えば図7にt1〜t8及びt10〜t13で示すようなものとなる。図7の例では、検出電圧V1から周期信号の寄与を除いた電圧が図7上段のグラフに破線で示すように一定であり、周期信号が正弦波であって、測定期間は周期信号の1周期T分とされ、図7にt1,t10で示すタイミングでそれぞれ測定期間が開始されており、各測定期間において測定タイミングは8個ずつであり、測定タイミングt1〜t8,t10〜t13の間隔は等間隔(周期信号の周期Tの1/8倍)とされている。
Then, the
また、累計電圧Vsは測定期間毎に新たに演算され、累積加算部45は、図7下段に示すように、1個の測定期間の測定タイミングt1〜t8が全て終了して累計電圧Vsを演算部41に出力した後、次の測定期間が開始されるt10までの適宜のタイミングt9で、記憶している合計値を0に戻す。
Further, the cumulative voltage Vs is newly calculated for each measurement period, and the
演算部41は、測定期間毎に累積加算部45から出力される累計電圧Vsと定数α、βとを用いて、消費電力Winを式Win=α×Vs+βにより演算する。すなわち、1個の測定期間中の測定タイミングの総数(以下、「測定回数」と呼ぶ。)をnとおき、このn回中のi番目のA/D変換部44の出力をD(i)とおくと、最終的に得られる消費電力Winは次式のように表される。
The
ここで、A/D変換部44が、所定の電圧(以下、「単位電圧」と呼ぶ。)kを単位として検出電圧V1をA/D変換するものであり、検出電圧V1が単位電圧kと整数Dとを用いてV1≒k×Dと表されるときにA/D変換部44の出力が整数Dとなるものであるとする。つまり、V1がとり得る電圧値の幅を5Vとして、これをA/D変換部44が10bitの整数Dで表現する場合、k=5/1024(V)となる。本実施形態での定数αは、実施形態1での定数α、すなわち、直流電源部1の出力電圧Vdcを直流電源部1の回路効率ηと第1抵抗R1の抵抗値R1との積で除した数Vdc/(η×R1)程度の数値に、単位電圧kを測定回数nで除した数(k/n)を乗じた数k×Vdc/(n×η×R1)程度となる。また、定数βは、実施形態1での定数βと同様に、直流電源部1を電源とする図示しない回路(例えば、演算部41や制御部20の電源を生成する回路)で消費される電力を示す。ただし、実施形態1での定数α、βと同様に、本実施形態での定数α、βも実測によって決定することが望ましい。
Here, the A /
さらに、整数Dについて検出電圧V1がk×(D−0.5)≦V1<k×(D+0.5)の範囲であるときに出力を整数Dとするものである場合を考える。この場合、検出電圧V1がk×(D−0.5)よりも僅かに小さければA/D変換部44の出力はD−1となり、検出電圧V1がk×(D+0.5)又はこれより僅かに大きい程度であればA/D変換部44の出力はD+1となる。つまり、上記のA/D変換に伴い、最大でk×0.5の量子化誤差が発生する。
Further, consider a case where the output is an integer D when the detection voltage V1 is in the range of k × (D−0.5) ≦ V1 <k × (D + 0.5) for the integer D. In this case, if the detection voltage V1 is slightly smaller than k × (D−0.5), the output of the A /
検出電圧V1に周期信号が重畳されない場合、図8上段に示すように検出電圧V1が継続して上記範囲の中央k×Dを僅かに下回る電圧Voとなることが考えられる。このような場合、図8中段に示すようにA/D変換部44の出力(AD値)は継続してDとなり、正の量子化誤差が発生し続けることにより、A/D変換部44の出力を複数回分合計した値には上記の量子化誤差が蓄積されてしまう。これにより、図8下段に示すように測定期間の終了時t9にはD(i)の総計は8Dとなっている。これに対し、図7上段に示すように、もともと破線で示すようにk×Dを僅かに下回る一定値Voであった検出電圧V1が周期信号生成部46の出力を重畳されることで実線で示すように正弦波状となっていた場合、図7中段に示すように、もとの検出電圧V1(図7の破線)が上記範囲の中央k×Dを下回る程度に応じた回数(図では3回)だけA/D変換部44の出力(AD値)がD−1となり、図7下段に示すように測定期間の終了時t9におけるD(i)の総計(すなわち累積加算部45の出力)は8D−3となっている。このように、もとの検出電圧V1がA/D変換後の電圧k×Dに対して負側にずれていて正の量子化誤差が発生する場合には、A/D変換部44の出力がD−1となる確率が高くなる。逆に、もとの検出電圧V1がA/D変換後の電圧k×Dに対して正側にずれていて負の量子化誤差が発生する場合には、A/D変換部44の出力がD+1となる確率が高くなる。すなわち、A/D変換部44の出力を複数回分合計した結果である累積加算部45の出力においては、上記の量子化誤差がある程度相殺されることで、A/D変換部44の分解能の改善と同様に測定精度の向上が期待できる。測定タイミングでの検出電圧V1における周期信号の寄与分が取りうる値が多様であればあるほど、A/D変換部44の出力の期待値と、もとの検出電圧V1との関係(すなわちスイッチング素子Q2に流れる電流の電流値との関係)が直線に近づくことで、上記の効果は大きくなる。
When the periodic signal is not superimposed on the detection voltage V1, it is conceivable that the detection voltage V1 continues and becomes a voltage Vo slightly lower than the center k × D of the above range as shown in the upper part of FIG. In such a case, as shown in the middle part of FIG. 8, the output (AD value) of the A /
累積加算部45がA/D変換部44の出力を得る測定タイミングとしては、周期信号の寄与による系統誤差の発生を避けるために、各測定期間についてそれぞれ測定タイミングでの検出電圧V1に対する周期信号の寄与の総計が0となるように選択されていればよい。周期信号の波形が正弦波であれば、測定期間の長さを周期信号の周期の自然数倍とするとともに、測定タイミングの間隔を等間隔とすれば、上記の条件の達成は比較的に容易となる。
The measurement timing at which the
ここで、周期信号によって重畳される電圧の振幅(絶対値の最大値)は、単位電圧の半分k/2を上回っていても効果は得られるが、単位電圧の半分k/2以下とすることが望ましい。 Here, although the effect can be obtained even if the amplitude (maximum absolute value) of the voltage superimposed by the periodic signal exceeds half k / 2 of the unit voltage, the effect is obtained, but it should be less than half k / 2 of the unit voltage. Is desirable.
なお、周期信号の1周期の長さをTとおき、pを2以上の自然数とし、qを自然数として、測定期間の長さを(p+1/q)Tとして測定回数をp×q回とする場合、測定タイミングと周期信号の位相との関係を、測定期間内で周期信号の周期毎に異ならせ、整数m=(i−1)/q(端数切捨て)としてi番目の測定タイミングを測定期間の開始から(T/q)×(i−1)+m×T/(p×q)の経過時とすれば、測定タイミング間の実際の間隔をT/q以上としながらも、周期信号の位相との関係を全体としてみれば測定タイミング間の間隔をT/(p×q)としたのと同様となる。従って、図7の例のように測定タイミングの間隔を常に一定とする場合に比べ、測定タイミングでの検出電圧V1における周期信号の寄与分が取りうる値が多様となるから、A/D変換部44の出力の期待値とスイッチング素子Q2に流れる電流との関係がより直線に近くなり、すなわち量子化誤差がより抑えられる。
Note that the length of one cycle of the periodic signal is T, p is a natural number of 2 or more, q is a natural number, the length of the measurement period is (p + 1 / q) T, and the number of measurements is p × q. In this case, the relationship between the measurement timing and the phase of the periodic signal is made different for each period of the periodic signal within the measurement period, and the i-th measurement timing is set as the integer m = (i−1) / q (rounded down) to the measurement period. If (T / q) × (i−1) + m × T / (p × q) has elapsed from the start of the measurement, the phase of the periodic signal is maintained while the actual interval between measurement timings is equal to or greater than T / q. As a whole, the interval between measurement timings is the same as T / (p × q). Therefore, compared to the case where the interval of the measurement timing is always constant as in the example of FIG. 7, the value that can be taken by the contribution of the periodic signal in the detection voltage V1 at the measurement timing varies, so the A / D converter The relationship between the expected value of the
例えば、p=3、q=8とした場合、測定回数はp×q=3×8=24回となり、図9に示すように、通常は測定タイミング間の間隔が周期信号の8分の1周期分T/8となり、1周期目の最後の測定タイミングt8と2周期目の最初の測定タイミングt9との間、並びに、2周期目の最後の測定タイミングt16と3周期目の最初の測定タイミングt17との間は、それぞれ通常の間隔T/8よりもT/(p×q)=T/24だけ長く、周期信号の6分の1周期分T/6となる。そして、1≦i≦8であって上記の整数mが0となる1周期目の測定タイミングtiは測定期間の開始から(T/8)×(i−1)の経過時点となり、9≦i≦16であって上記の整数mが1となる2周期目の測定タイミングtiは測定期間の開始から(T/8)×(i−1)+(T/24)の経過時点となり、17≦i≦24であって上記の整数mが2となる3周期目の測定タイミングtiは測定期間の開始から(T/8)×(i−1)+(2×T/24)の経過時点となる。従って、測定タイミングtiと周期信号の位相との関係を全体としてみると、周期信号の24分の1周期(T/24)毎に測定タイミングtiをとったのと同様となる。 For example, when p = 3 and q = 8, the number of measurements is p × q = 3 × 8 = 24 times, and the interval between measurement timings is usually 1/8 of the periodic signal as shown in FIG. It becomes a period T / 8, and is between the last measurement timing t8 of the first period and the first measurement timing t9 of the second period, and the last measurement timing t16 of the second period and the first measurement timing of the third period. Between t17, each is longer than the normal interval T / 8 by T / (p × q) = T / 24, which is T / 6 corresponding to 1/6 period of the periodic signal. The measurement timing ti in the first period when 1 ≦ i ≦ 8 and the integer m is 0 is the time when (T / 8) × (i−1) has elapsed from the start of the measurement period, and 9 ≦ i ≦ 16 and the measurement timing ti in the second period when the integer m is 1 is the time when (T / 8) × (i−1) + (T / 24) has elapsed since the start of the measurement period, and 17 ≦ The measurement timing ti in the third period when i ≦ 24 and the above-mentioned integer m is 2 is the time when (T / 8) × (i−1) + (2 × T / 24) has elapsed since the start of the measurement period. Become. Accordingly, when the relationship between the measurement timing ti and the phase of the periodic signal is taken as a whole, it is the same as taking the measurement timing ti every 1/24 period (T / 24) of the periodic signal.
ここで、q=1とした場合、周期信号の1周期毎に測定タイミングは1個となるが、周期信号の複数周期毎に測定タイミングを1個としてもよい。この場合、周期信号の実際の1周期の長さに測定タイミングの1個当りの周期信号の個数を乗じた時間を1周期とみなせば、周期信号の1周期毎に測定タイミングを1個とするのと同様と考えることができる。いずれの場合にも、測定タイミングと周期信号の位相との関係については、測定タイミングの間隔を短くした場合と同様となる。 Here, when q = 1, one measurement timing is provided for each period of the periodic signal, but one measurement timing may be provided for a plurality of periods of the periodic signal. In this case, if the time obtained by multiplying the actual length of one period signal by the number of period signals per measurement timing is regarded as one period, one measurement timing is set for each period signal period. Can be thought of as the same. In either case, the relationship between the measurement timing and the phase of the periodic signal is the same as when the measurement timing interval is shortened.
また、周期信号は正弦波に限られず、図10上段に示すように電圧値を直線状に徐々に増加させた後に急激に電圧値を低下させるという変化を周期的に繰り返す、いわゆる鋸波形としてもよい。このような周期信号を実現する周期信号生成部46も周期技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。図10の例では、周期信号が重畳されていない状態では図10上段に破線で示すようにk×Dよりも僅かに低い程度の一定値Voである検出電圧V1が、周期信号を重畳されることで実線で示す鋸波形となっている。この結果、図10中段に示すように、もとの検出電圧V1である上記の一定値Voが上記範囲の中央k×Dを下回る程度に応じた回数(図では4回)だけA/D変換部44の出力(AD値)がD−1となり、図10下段に示すように測定期間の終了時t9におけるD(i)の総計(すなわち累積加算部45が出力する累計電圧Vs)は8D−4となって量子化誤差が抑えられている。
Further, the periodic signal is not limited to a sine wave, and a so-called sawtooth waveform in which the voltage value is gradually increased linearly and then suddenly decreased as shown in the upper part of FIG. 10 is periodically repeated. Good. Since the
本実施形態でも、実施形態1と同様に、消費電力Winの演算に用いる定数α、βを状況に応じて変更する構成を採用することができる。また、本実施形態のように累計電圧Vsを消費電力Winの演算に用いる構成は実施形態2のように直流電源部1を設けない構成にも適用可能である。
In the present embodiment, as in the first embodiment, it is possible to adopt a configuration in which the constants α and β used for calculating the power consumption Win are changed according to the situation. Further, the configuration using the cumulative voltage Vs for the calculation of the power consumption Win as in the present embodiment is also applicable to the configuration in which the DC
(実施形態4)
本実施形態の基本構成は実施形態3と共通であるので、共通する部分については説明を省略する。
(Embodiment 4)
Since the basic configuration of this embodiment is the same as that of the third embodiment, the description of the common parts is omitted.
交流電源ACの交流電力をダイオードブリッジDBによって全波整流した脈流電力を直流電力に変換するスイッチング電源からなるDC−DCコンバータ10の出力電圧Vdcには、ダイオードブリッジDBの出力の周波数のリプル成分、すなわち、上記交流電力の周波数の2倍の周波数のリプル成分が含まれており、このリプル成分に起因して検出電圧V1にもリプル成分が発生する。本実施形態はこの点に着目し、検出電圧V1における上記のリプル成分を周期信号として用いることで、図11に示すように周期信号生成部46と第3抵抗R3とをそれぞれ省略したものである。
The output voltage Vdc of the DC-
より具体的には、各測定期間について、それぞれ、検出電圧V1における上記のリプル成分の寄与の総計が0となるように、累積加算部45がA/D変換部44の出力を得る測定タイミングが選択されている。測定期間の長さは、50msの整数倍とすれば、交流電源ACの交流電力の周波数が50Hzと60Hzとのいずれであっても、測定期間の長さを上記のリプル成分の周期の整数倍とすることができる。
More specifically, for each measurement period, the measurement timing at which the
上記構成によれば、DC−DCコンバータ10の出力のリプル成分が検出電圧V1のリプル成分として反映されることによる誤差と、A/D変換部44でのA/D変換による量子化誤差とが、互いに相殺されることでそれぞれ抑えられる。
According to the above configuration, an error due to the ripple component of the output of the DC-
なお、上記のリプル成分の振幅は、DC−DCコンバータ10のフィードバック制御におけるフィードバックゲインや、出力コンデンサC10の容量値に応じて変化する。
The amplitude of the ripple component changes according to the feedback gain in the feedback control of the DC-
実施形態1〜4で説明した各種の電源装置のうち、図12に示すように演算部41で演算された消費電力Winを外部装置に送信する報知部としての通信部42aを有する電源装置PSは、電源装置PSの通信部42aから送信された消費電力を表示する表示装置DPとともに消費電力測定システムを構成することができる。
Among the various power supply devices described in the first to fourth embodiments, the power supply device PS including the
図12の例について具体的に説明すると、表示装置DPは、伝送線SLを介して各電源装置PSの通信部42aに接続されて各電源装置PSの通信部42aから送信された消費電力をそれぞれ受信する通信部51と、消費電力を表示する表示部52と、通信部51に受信された消費電力を表示するように表示部52を制御する制御部53と、通信部51に受信された消費電力等のデータの保存に適宜用いられる記憶部54とを備える。
When specifically explaining the example of FIG. 12, the display device DP is connected to the
ここで、電源装置PSの演算部41において演算の結果得られる消費電力Winと、伝送線SLを介して送受信される消費電力とは、それぞれ、2進数で表現されたデジタルデータとなっているが、これらの表現に用いられるビット数は必ずしも互いに等しい必要はなく、伝送線SLを介して送受信される消費電力の表現に用いられるビット数を、演算部41における演算結果の消費電力Winの表現に用いられるビット数よりも少なくしてもよい。具体的には例えば演算部41における演算結果の消費電力Winの下位ビットを所定の個数だけ切り捨て、これを伝送線SLを介して送受信される消費電力の表現とする。仮に、伝送線SLを介して送受信される消費電力の分解能(請求項における単位電力)を5mWとし、すなわち消費電力を5mWの整数倍として表現する場合、2バイト(16ビット)で最大約327Wの幅の消費電力を表現することができ、これは、分解能としても、表現できる消費電力の幅としても、実用上十分である。この構成を採用すれば、電源装置PSの演算部41において演算の結果得られる消費電力Winがそのまま送受信される場合に比べ、通信の負荷や表示装置DPにおける処理の負荷が軽減される。
Here, the power consumption Win obtained as a result of calculation in the
1 直流電源部
2 電力変換部
10 DC−DCコンバータ
31 指示入力部
32 入力電圧判別部(請求項における入力判別部)
33 温度検出部
41 演算部
42 報知部
42a 通信部
43 記憶部
44 A/D変換部
45 累積加算部
46 周期信号生成部
51 通信部
52 表示部
AC 交流電源
C1 検出用コンデンサ(請求項における電流検出部、アナログ電流検出部)
DB ダイオードブリッジ
DP 表示装置
E 直流電源
FL 放電灯(請求項における負荷)
LED 発光ダイオード(請求項における負荷)
PS 電源装置
Q2,Q3 スイッチング素子
R1 第1抵抗(請求項における電流検出部、アナログ電流検出部)
R2 第2抵抗(請求項における電流検出部、アナログ電流検出部)
DESCRIPTION OF
33
DB Diode bridge DP Display device E DC power supply FL Discharge lamp (Load in claims)
LED light emitting diode (load in claims)
PS power supply device Q2, Q3 switching element R1 first resistor (current detection unit, analog current detection unit in claims)
R2 second resistance (current detection unit, analog current detection unit in claims)
Claims (15)
少なくとも1個のスイッチング素子を含み、直流電源部から入力された直流電力を適宜変換して負荷に供給する電力変換部と、
電力変換部のスイッチング素子に流れる電流が多いほど高い値を示す出力を生成する電流検出部と、
電流検出部の出力の値Vsと、定数α,βとを用いて、消費電力Winを式Win=α×Vs+βにより演算する演算部と、
演算部によって演算された消費電力Winを外部に報知する報知部とを備えることを特徴とする電源装置。 A DC power supply unit that converts electric power input from an external power source into DC power of a predetermined voltage and outputs it;
A power conversion unit including at least one switching element, appropriately converting DC power input from the DC power supply unit and supplying the converted power to a load;
A current detection unit that generates an output indicating a higher value as the current flowing through the switching element of the power conversion unit increases;
A calculation unit that calculates the power consumption Win by the expression Win = α × Vs + β using the output value Vs of the current detection unit and constants α and β,
A power supply device comprising: a notification unit that notifies the power consumption Win calculated by the calculation unit to the outside.
電力変換部のスイッチング素子に流れる電流が多いほど高い値を示す出力を生成する電流検出部と、
外部の直流電源から電力変換部への入力電圧を検出する電源電圧検出部と、
消費電力Winの演算に用いられる定数α、βが複数種類、それぞれ、電源電圧検出部によって検出される入力電圧の範囲に対応付けて格納された記憶部とを備え、
電流検出部の出力の値Vsと、電源電圧検出部によって検出された入力電圧に応じて記憶部から読み出された定数α,βとを用いて、消費電力Winを式Win=α×Vs+βにより演算する演算部と、
演算部によって演算された消費電力Winを外部に報知する報知部とを備えることを特徴とする電源装置。 A power conversion unit including at least one switching element, appropriately converting DC power input from an external DC power supply and supplying the converted power to a load;
A current detection unit that generates an output indicating a higher value as the current flowing through the switching element of the power conversion unit increases;
A power supply voltage detection unit for detecting an input voltage from an external DC power supply to the power conversion unit;
A plurality of types of constants α and β used for the calculation of the power consumption Win, each having a storage unit stored in association with the range of the input voltage detected by the power supply voltage detection unit,
Using the output value Vs of the current detection unit and the constants α and β read from the storage unit according to the input voltage detected by the power supply voltage detection unit, the power consumption Win is expressed by the equation Win = α × Vs + β. A computing unit for computing,
A power supply device comprising: a notification unit that notifies the power consumption Win calculated by the calculation unit to the outside.
直流電源部に入力される電力の種別を判別する入力判別部と、
消費電力Winの演算に用いられる定数α、βが複数種類、それぞれ、入力判別部によって判定される電力の種別に対応付けて格納された記憶部とを備え、
演算部は、消費電力Winを演算する際、入力判別部によって判別されている電力の種別に対応する定数α、βを記憶部から読み出して演算に用いることを特徴とする請求項1記載の電源装置。 The DC power supply unit is one in which any of a plurality of types of power is alternatively input,
An input discriminating unit for discriminating the type of power input to the DC power source unit;
A plurality of types of constants α and β used for calculating power consumption Win, each of which includes a storage unit stored in association with the type of power determined by the input determination unit;
2. The power supply according to claim 1, wherein when calculating the power consumption Win, the calculation unit reads constants α and β corresponding to the type of power determined by the input determination unit from the storage unit and uses them in the calculation. apparatus.
電力変換部は、指示入力部に入力された指示に応じて出力電力を増減させるものであって、
消費電力Winの演算に用いられる定数α、βが複数種類、それぞれ、電力変換部の出力電力の範囲に対応付けて格納された記憶部を備え、
演算部は、消費電力Winを演算する際、電力変換部の出力電力に対応する定数α、βを記憶部から読み出して演算に用いることを特徴とする請求項1記載の電源装置。 An instruction input unit for inputting an instruction of output power is provided,
The power conversion unit increases or decreases the output power according to the instruction input to the instruction input unit,
A plurality of types of constants α and β used for calculating power consumption Win are provided, each having a storage unit stored in association with the range of output power of the power conversion unit,
The power supply device according to claim 1, wherein when calculating the power consumption Win, the calculation unit reads constants α and β corresponding to the output power of the power conversion unit from the storage unit and uses them in the calculation.
消費電力Winの演算に用いられる定数α、βが複数種類、それぞれ、電力変換部の動作の種類に対応付けて格納された記憶部を備え、
演算部は、消費電力Winを演算する際、電力変換部が行っている動作の種類に対応する定数α、βを記憶部から読み出して演算に用いることを特徴とする請求項1記載の電源装置。 Each of the power conversion units can execute a plurality of types of operations having different relationships between the output value Vs of the current detection unit and the power consumption Win,
A plurality of types of constants α and β used for calculating the power consumption Win are provided, each of which includes a storage unit stored in association with the type of operation of the power conversion unit,
2. The power supply device according to claim 1, wherein when calculating the power consumption Win, the calculation unit reads constants α and β corresponding to the type of operation performed by the power conversion unit from the storage unit and uses them in the calculation. .
消費電力Winの演算に用いられる定数α、βが複数種類、それぞれ、温度検出部によって検出される温度の範囲に対応付けて格納された記憶部とを備え、
演算部は、消費電力Winを演算する際、温度検出部によって検出された温度に対応する定数α、βを記憶部から読み出して演算に用いることを特徴とする請求項1記載の電源装置。 A temperature detector for detecting the temperature;
A plurality of types of constants α and β used for calculating the power consumption Win, each having a storage unit stored in association with a temperature range detected by the temperature detection unit;
2. The power supply device according to claim 1, wherein when calculating the power consumption Win, the calculation unit reads constants α and β corresponding to the temperature detected by the temperature detection unit from the storage unit and uses them in the calculation.
電力変換部のスイッチング素子に流れる電流が多いほど高いアナログ電圧を出力するアナログ電流検出部と、
電圧値が正負両側に跨って周期的に変化するアナログ電圧である周期信号を生成する周期信号生成部と、
アナログ電流検出部の出力電圧に周期信号が重畳された電圧をA/D変換して出力するA/D変換部と、
所定の測定期間毎に、A/D変換部への入力電圧に対する周期信号生成部の出力電圧の寄与の総計が0となるように選択された複数個ずつの測定タイミングでそれぞれA/D変換部の出力を得るとともに、得られたA/D変換部の出力の値を合計した値を演算部への出力の値Vsとする累積加算部とからなることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の電源装置。 The current detector is
An analog current detector that outputs a higher analog voltage as the current flowing through the switching element of the power converter increases,
A periodic signal generating unit that generates a periodic signal that is an analog voltage whose voltage value periodically changes across both positive and negative sides;
An A / D converter for A / D converting and outputting a voltage in which a periodic signal is superimposed on an output voltage of the analog current detector;
Each A / D converter at a plurality of measurement timings selected so that the total of the contribution of the output voltage of the periodic signal generator to the input voltage to the A / D converter is 0 for each predetermined measurement period. And an accumulative addition unit that uses a value obtained by summing the obtained output values of the A / D conversion unit as a value Vs of an output to the calculation unit. The power supply device according to any one of the above.
1≦i≦p×qである各iについて、それぞれ、整数m=(i−1)/q(端数切捨て)を用いて、測定期間の開始からi番目の測定タイミングまでの時間が、(T/q)×(i−1)+m×T/(p×q)と表されることを特徴とする請求項8記載の電源装置。 Using the length T of one period of the periodic signal, the natural number p of 2 or more, and the natural number q, the length of the measurement period is expressed as (p + 1 / q) T, and the measurement timing during one measurement period Is expressed as p × q,
For each i satisfying 1 ≦ i ≦ p × q, the time from the start of the measurement period to the i-th measurement timing is calculated using the integer m = (i−1) / q (rounded down) (T The power supply device according to claim 8, wherein the power supply device is represented by: / q) × (i−1) + m × T / (p × q).
少なくとも1個のスイッチング素子を含み、直流電源部から入力された直流電力を適宜変換して負荷に供給する電力変換部と、
電力変換部のスイッチング素子に流れる電流が多いほど高いアナログ電圧を出力するアナログ電流検出部と、
電圧値が正負両側に跨って周期的に変化するアナログ電圧である周期信号を生成する周期信号生成部と、
アナログ電流検出部の出力電圧に周期信号が重畳された電圧をA/D変換して出力するA/D変換部と、
所定の測定期間毎に、A/D変換部への入力電圧に対する周期信号生成部の出力電圧の寄与の総計が0となるように選択されたn(n≧2)個ずつの測定タイミングでそれぞれA/D変換部の出力D(i)を得るとともに、測定期間全体で得られた出力D(i)の合計と定数α、βとを用いて次式
演算部によって演算された消費電力Winを外部に報知する報知部とを備えることを特徴とする電源装置。 A DC power supply unit that converts electric power input from an external power source into DC power of a predetermined voltage and outputs it;
A power conversion unit including at least one switching element, appropriately converting DC power input from the DC power supply unit and supplying the converted power to a load;
An analog current detector that outputs a higher analog voltage as the current flowing through the switching element of the power converter increases,
A periodic signal generating unit that generates a periodic signal that is an analog voltage whose voltage value periodically changes across both positive and negative sides;
An A / D converter for A / D converting and outputting a voltage in which a periodic signal is superimposed on an output voltage of the analog current detector;
Every n (n ≧ 2) measurement timings selected so that the total contribution of the output voltage of the periodic signal generation unit to the input voltage to the A / D conversion unit becomes 0 for each predetermined measurement period. The output D (i) of the A / D converter is obtained, and the following equation is used by using the sum of the outputs D (i) obtained over the entire measurement period and the constants α and β.
A power supply device comprising: a notification unit that notifies the power consumption Win calculated by the calculation unit to the outside.
電流検出部は、
電力変換部のスイッチング素子に流れる電流が多いほど高いアナログ電圧を出力するアナログ電流検出部と、
アナログ電流検出部の出力電圧に周期信号が重畳された電圧をA/D変換して出力するA/D変換部と、
所定の測定期間毎に、アナログ電流検出部の出力電圧に対するDC−DCコンバータの出力のリプル成分の寄与の総計が0となるように選択されたn(n≧2)個ずつの測定タイミングでそれぞれA/D変換部の出力D(i)を得るとともに、得られたA/D変換部の出力の値を合計した値を演算部への出力の値Vsとする累積加算部とからなることを特徴とする請求項1又は請求項3〜6のいずれか1項に記載の電源装置。 The DC power supply unit includes a diode bridge that performs full-wave rectification of AC power input from an external AC power supply, a DC-DC converter that includes a switching power supply, converts the output power of the diode bridge to DC power of a predetermined voltage, and outputs the DC power Consists of
The current detector is
An analog current detector that outputs a higher analog voltage as the current flowing through the switching element of the power converter increases,
An A / D converter for A / D converting and outputting a voltage in which a periodic signal is superimposed on an output voltage of the analog current detector;
Every n (n ≧ 2) measurement timings selected so that the total contribution of ripple components of the output of the DC-DC converter to the output voltage of the analog current detection unit becomes 0 for each predetermined measurement period. The output D (i) of the A / D conversion unit is obtained, and a cumulative addition unit that uses a value obtained by summing the obtained output values of the A / D conversion unit as a value Vs of an output to the calculation unit. The power supply device according to claim 1, wherein the power supply device is any one of claims 1 to 6.
電源装置から送信された消費電力を受信する通信部並びに通信部に受信されたデータに示された消費電力を表示する表示部を有する表示装置とを備えることを特徴とする消費電力測定システム。 The power supply device according to any one of claims 1 to 13, further comprising a communication unit as a notification unit that transmits data indicating power consumption.
A power consumption measurement system comprising: a communication unit that receives power consumption transmitted from a power supply device; and a display device that displays a power consumption indicated in data received by the communication unit.
表示装置の表示部は、通信部に受信されたデータから得られた数に単位電力を乗じた消費電力を表示することを特徴とする請求項14記載の消費電力測定システム。 The communication unit of the power supply device transmits, as data indicating the power consumption, the number obtained by dividing the power consumption calculated by the calculation unit by a predetermined unit power and rounded down.
15. The power consumption measuring system according to claim 14, wherein the display unit of the display device displays power consumption obtained by multiplying the number obtained from the data received by the communication unit by unit power.
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