JP2018137849A - 電源装置の制御装置、及び電源装置 - Google Patents

電源装置の制御装置、及び電源装置 Download PDF

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勝美 伊藤
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好彦 渋谷
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良夫 渡邊
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Abstract

【課題】瞬停が生じることなく出力の切り替えを行い得る電源装置の制御装置、及び当該制御装置を備えた電源装置を提供する。
【解決手段】電源装置10は、入力された商用交流電圧である第1交流電圧と、インバータ20により生成された第2交流電圧と、を切り替えて出力する。出力の切り替えは、第1交流電圧をオンオフする第1スイッチSW1と、第2交流電圧をオンオフする第2スイッチSW2とによって行われる。制御装置30の制御部34は、インバータ20の駆動を制御して、第2交流電圧の電圧値、周波数、及び位相を第1交流電圧の電圧値、周波数、及び位相に合わせる。また、制御部34は、第1スイッチSW1と第2スイッチSW2との双方がオン状態となる両接続状態を経てから、出力の切り替えを行う。
【選択図】図1

Description

本発明は、複数の交流電圧を切り替えて出力する電源装置の制御装置及び電源装置に関する。
2つの交流電圧を切り替えて出力する電源装置が知られている。2つの交流電圧の1つは商用交流電圧であり、1つはインバータにより生成された生成交流電圧である。生成交流電圧は、商用交流電圧と同周波数、同電圧である。
電源装置は、例えば、商用交流電源に接続される電源プラグと、バッテリと、インバータとで構成される。電源装置は、入力された商用交流電圧をそのまま出力し、或いは、バッテリが出力する直流電圧からインバータが交流電圧を生成し、生成した生成交流電圧を出力する。
電源装置は、例えば、無停電電源装置(例えば、特許文献1参照)としてや、太陽光発電システムの一部として使用される。無停電電源装置として使用される場合、電源装置は、商用交流電圧を出力し、商用交流電源が停電すると、生成交流電圧を出力する。太陽光発電システムの一部として使用される場合、電源装置は、太陽光発電システムが充電したバッテリから生成交流電圧を生成して出力し、バッテリの電圧値が低下すると、商用交流電圧を出力する。
特開平8−221101号公報
出力を切り替える切替スイッチには、例えば三路スイッチが用いられる。三路スイッチが用いられることにより、電源装置の出力部は、一方の電源から切り離されてから他方の電源に接続され、結果、商用交流電源とインバータとの短絡が防止される。しかしながら、出力の切替時に瞬停が生じてしまうとの問題が生じる。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、瞬停が生じることなく出力の切り替えを行い得る電源装置の制御装置、及び当該制御装置を備えた電源装置を提供することにある。
(1) 本発明に係る制御装置は、第1入力部と、インバータと、装置出力部と、を備える電源装置に用いられる。上記第1入力部は、 交流電圧が入力され、入力された交流電圧を第1交流電圧として出力端から出力する。上記インバータは、第1スイッチング素子を有し、当該第1スイッチング素子のオンオフにより駆動されて第2交流電圧を出力端から出力する。上記装置出力部は、上記第1交流電圧及び上記第2交流電圧を出力する。本発明に係る制御装置は、第1スイッチと、第2スイッチと、第1検出部と、制御部と、を備える。上記第1スイッチは、上記装置出力部と上記第1入力部の出力端との間に配置される。上記第2スイッチは、上記装置出力部と上記インバータの出力端との間に配置される。上記第1検出部は、上記第1交流電圧の波形を検出する。上記制御部は、上記第1検出部が検出した波形から、上記第1スイッチング素子をオンオフさせて上記第1交流電圧と同電圧、同周波数、及び同位相の上記第2交流電圧を上記インバータに出力させる第1駆動信号を生成し、さらに上記第1スイッチをオンオフさせる第2駆動信号及び上記第2スイッチをオンオフさせる第3駆動信号を生成する。上記制御部は、上記第2駆動信号及び上記第3駆動信号を出力して上記装置出力部が出力する交流電圧を上記第1交流電圧と上記第2交流電圧との間で切り替えるに際して、上記装置出力部が上記第1入力部と上記インバータとの双方に接続された両接続状態を経て切り替える。
制御部は、第1交流電圧と第2交流電圧との間で出力する電圧を切り替える際、装置出力部が第1入力部とインバータとの双方に接続された両接続状態を経て切り替える。したがって、出力を切り替える際に瞬停が生じない。
また、制御部は、生成した第1駆動信号により第1スイッチング素子をオンオフさせ、第1交流電圧と同電圧、同周波数、及び同位相の第2交流電圧をインバータに出力させる。したがって、両接続状態において、第1入力部とインバータとの間に電位差が生じない。電位差が生じないから、当該電位差によってインバータ等が破壊されることがない。また、第1スイッチ及び第2スイッチがリレーである場合、接点におけるアーク放電が抑制され、第1スイッチ及び第2スイッチの破損が防止されるとともに、耐久性が向上する。
(2) 本発明に係る制御装置は、上記第2交流電圧を検出する第2検出部を備えていてもよい。上記制御部は、上記第1検出部及び上記第2検出部が検出した波形の相違に基づいて、上記第1駆動信号を補正する。
制御部は、第1検出部及び第2検出部が検出した波形の相違に基づいて第1駆動信号を補正する、いわゆるフィードバック制御を行ってもよい。第1検出部及び第2検出部が検出した波形の相違に基づいて第1駆動信号が補正されるから、両接続状態における第1入力部とインバータとの間の電位差がより低減される。
(3) 上記電源装置は、直流電圧が入力される第2入力部と、第2スイッチング素子を有し当該第2スイッチング素子のオンオフにより上記第2入力部に入力された直流電圧を昇圧して上記インバータに入力する昇圧部と、を備える。本発明に係る制御装置は、上記インバータに入力される直流電圧の電圧値を検出する第3検出部を備えていてもよい。上記制御部は、上記第3検出部が検出した電圧値に基づいて上記第2スイッチング素子を駆動させる第4駆動信号を生成する。
昇圧部は、例えば、第2スイッチング素子を有する昇圧チョッパやDC−DCコンバータである。制御部は、例えば、第4駆動信号の周波数やパルス幅のデューティ比を制御(いわゆるPWM制御)することによって、インバータが第2交流電圧を出力するのに適した電圧値の直流電圧を昇圧部に出力させる。
(4) 本発明に係る制御装置は、上記第1入力部に入力される交流電圧の停電を検出する第4検出部を備えていてもよい。上記第1スイッチは、b接点であり、上記第2スイッチは、a接点である。上記制御部は、上記第4検出部が停電を検出したことを条件に、上記第3駆動信号により、上記第2スイッチを即座にオンさせる。
第1スイッチはb接点であり常閉である。第2スイッチはa接点であり常開である。すなわち、電源装置は、通常、第1交流電圧を出力する。停電が発生すると、第2スイッチが即座にオンされ、第2交流電圧が電源装置から出力される。
第2交流電圧は、第1交流電圧と同電圧、同周波数、及び同位相であるから、停電が生じたときに即座に第2スイッチをオンにしても、第1入力部とインバータとの間に電位差が生じることがない。その結果、インバータ等が破壊されることがない。
(5) 上記電源装置は、直流電圧が入力され上記インバータへ出力する第2入力部を備える。本発明に係る制御装置は、上記第2入力部に入力される直流電圧の電圧値を検出する第3検出部と、閾値電圧を記憶するメモリと、を備えていてもよい。上記第1スイッチは、a接点であり、上記第2スイッチは、b接点である。上記制御部は、上記第3検出部が検出した電圧値が、上記第2交流電圧を生成するのに適さない上記閾値電圧未満になったことを条件に、上記第1スイッチをオンし、上記第2スイッチをオフする。
第1スイッチはa接点であり常開である。第2スイッチはb接点であり常閉である。すなわち、電源装置は、通常、第2交流電圧を出力する。バッテリの出力電圧値が低下し、第2入力部に入力される直流電圧の電圧値が閾値電圧よりも低下すると、制御部は、第1スイッチをオンし、第2スイッチをオフし、第2交流電圧から第1交流電圧に出力を切り替える。
(6) 上記電源装置は、ユーザの入力を受け付ける操作部を備える。本発明に係る制御装置は、タイマカウンタと、閾値時間を記憶するメモリと、を備えていてもよい。上記制御部は、上記操作部による出力切替操作を受け付けたことを条件に、上記第1スイッチと上記第2スイッチとのうちオフ状態の方をオンにするとともに上記タイマカウンタによる計時を開始し、上記タイマカウンタのカウント値が上記閾値時間以上になったことを条件に、上記第1スイッチと上記第2スイッチとのうち、オン状態であった方をオフにする。
第1スイッチと第2スイッチとが共にオンした状態である両接続状態の時間をメモリに記憶された閾値時間により設定することができる。したがって、両接続状態を確実に実現できる。その結果、瞬停を確実に防止できる。
(7) 上記電源装置は、交流電圧が入力され、入力された交流電圧を第3交流電圧として出力端から出力する第2入力部を備える。本発明に係る制御装置は、上記装置出力部と上記第3入力部の出力端との間に配置された第3スイッチと、上記第3スイッチをオンオフさせる第5駆動信号を生成する上記制御部と、上記第3交流電圧の波形を検出する第6検出部と、を備える。上記制御部は、上記第2駆動信号、上記第3駆動信号、及び上記第5駆動信号を出力して上記装置出力部が出力する交流電圧を上記第1交流電圧から上記第2交流電圧、上記第2交流電圧から上記第3交流電圧に切り替え、或いは、上記第3交流電圧から上記第2交流電圧、上記第2交流電圧から上記第1交流電圧に切り替えるに際して、上記装置出力部が上記第1入力部或いは上記第3入力部と上記インバータとの双方に接続された両接続状態を経て切り替える。また、上記制御部は、上記装置出力部が出力する交流電圧を上記第2交流電圧から第1交流電圧または第2交流電圧に切り替えるに際して、上記第1検出部及び第6検出部の検出結果より第1駆動信号を生成し、第2交流電圧の位相を切り替える対象の交流電圧の位相に一致させる。
装置出力部の出力する交流電圧が第1交流電圧から第3交流電圧に切り替えられる際には、第2交流電圧を経てから切り替えられる。すなわち、装置出力部は、第1交流電圧から第2交流電圧に出力を切替え、次いで、第2交流電圧から第3交流電圧に出力を切り替える。同様に、装置出力部の出力する交流電圧が第3交流電圧から第1交流電圧に切り替えられる際には、第2交流電圧を経てから切り替えられる。すなわち、装置出力部は、第3交流電圧から第2交流電圧に出力を切替え、次いで、第2交流電圧から第1交流電圧に出力を切り替える。第1交流電圧から第2交流電圧、第2交流電圧から第3交流電圧、第3交流電圧から第2交流電圧、及び第2交流電圧から第1交流電圧への出力の切り替えは、両接続状態を経てから行われる。したがって、第1交流電圧から第3交流電圧、または第3交流電圧から第1交流電圧への出力の切り替えに際して、瞬停が生じない。
また、制御部は、第1交流電圧から第2交流電圧に出力を切り替える際、第2交流電圧の電圧、周波数、及び位相を第1交流電圧の電圧、周波数、及び位相に合致させ、第2交流電圧から第3交流電圧に出力を切り替える際、第2交流電圧の電圧、周波数、及び位相を第3交流電圧の電圧、周波数、及び位相に合致させる。同様に、制御部は、第3交流電圧から第2交流電圧に出力を切り替える際、第2交流電圧の電圧、周波数、及び位相を第3交流電圧の電圧、周波数、及び位相に合致させ、第2交流電圧から第1交流電圧に出力を切り替える際、第2交流電圧の電圧、周波数、及び位相を第1交流電圧の電圧、周波数、及び位相に合致させる。したがって、両接続状態において、第1入力部とインバータとの間に電位差が生じない。電位差が生じないから、当該電位差によってインバータ等が破壊されることがない。また、第1スイッチ及び第2スイッチがリレーである場合、接点におけるアーク放電が抑制され、第1スイッチ及び第2スイッチの破損が防止されるとともに、耐久性が向上する。
(8) 本発明の電源装置は、上述の制御装置と、上記第1入力部と、上記インバータと、上記装置出力部と、を備える。
本発明は、上述の制御装置を備えた電源装置として捉えることもできる。
(9) 本発明に係る電源装置は、上記第1入力部に入力された交流電圧を整流する整流回路と、上記整流回路が出力する直流電流により充電されるバッテリと、を備えていてもよい。上記バッテリは、上記制御装置及び上記インバータへ直流電流を供給する。
バッテリは、商用交流電圧により充電される。バッテリに充電された直流電流により、制御装置及びインバータが動作する。したがって、商用交流電圧における停電が生じても、制御装置及び電源装置は動作することができる。
本発明によれば、瞬停が生じることなく出力の切替を行い得る電源装置の制御装置、及び当該制御装置を備えた電源装置を提供することができる。
図1は、第1実施形態の電源装置10の機能ブロック図である。 図2は、昇圧部18の回路図の一例である。 図3は、インバータ20の回路図の一例である。 図4は、第2実施形態の電源装置40の機能ブロック図である。 図5は、第3実施形態の電源装置41の機能ブロック図である。 図6は、第3実施形態のインバータ22の回路図の一例である。 図7は、第4実施形態の電源装置42の機能ブロック図である。 図8は、第1交流電圧と第2交流電圧とを示すグラフである。
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下に説明される実施形態は本発明の一例にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で、本発明の実施形態を適宜変更できることは言うまでもない。また、以下の説明において、「接続される」とは、リード線やケーブルや基板のパターンなどによって電気的に接続されることを意味する。
[第1実施形態]
第1実施形態では、図1に示される電源装置10が説明される。電源装置10は、商用交流電圧を入力され、通常、商用交流電圧を第1交流電圧としてそのまま出力する。電源装置10は、停電等が生じると、商用交流電圧と同電圧及び同周波数の第2交流電圧を出力する。すなわち、電源装置10は、いわゆる無停電電源装置である。
電源装置10は、操作部11、第1入力部12、差込プラグ13、装置出力部15、整流回路16、バッテリ17、昇圧部18、インバータ20、及び制御装置30を備える。以下、各部について説明がされる。
操作部11は、電源装置10に電源を投入する主電源スイッチや、出力切替スイッチや、表示用の液晶パネルなどを有する。出力切替スイッチは、電源装置10の出力を第1交流電圧と第2交流電圧との間で切り替えるユーザの出力切替操作を受け付けるスイッチである。詳しくは後述される。
第1入力部12は、差込プラグ13と接続されている。差込プラグ13は、商用交流電源14のプラグ受けに差し込まれる。すなわち、第1入力部12は、商用交流電源14から商用交流電圧を入力される。商用交流電圧の電圧値は、例えば、100V、110V、120V、200V、220V、230V、240Vである。商用交流電圧の周波数は、例えば、50Hz、60Hzである。
装置出力部15は、例えば、プラグが差し込まれるプラグ受けであり、負荷(機器)が接続される。装置出力部15は、第1入力部12の出力端と後述の第1スイッチSW1を介して接続されている。したがって、電源装置10は、第1スイッチSW1がオンであるとき、商用交流電圧を第1交流電圧としてそのまま装置出力部15から出力することができる。
整流回路16は、第1入力部12の出力端と接続されている。したがって、整流回路16は、第1交流電圧を入力される。整流回路16は、例えば、ダイオードブリッジ及び平滑コンデンサにより構成される。ダイオードブリッジは、交流電圧を脈流にする。当該脈流は平滑コンデンサにより平滑される。すなわち、整流回路は、第1交流電圧を整流して直流電圧を出力する。出力された直流電圧は、バッテリ17を充電する。
バッテリ17は、直流電流を放電する。放電された直流電流は、制御装置30及び昇圧部18に供給される。制御装置30は、バッテリ17から供給された直流電圧を所定の定電圧に変換する不図示の定電圧回路を備える。定電圧回路は、スイッチング電源ICやツェナーダイオードなどにより構成される。定電圧回路は、制御装置30の各部に駆動電力を供給する。
昇圧部18は、例えば図2に示される昇圧チョッパである。なお、昇圧部18として使用し得る回路は、図2に示されるものに限らない。例えば、絶縁が必要な場合などは、トランスを用いたDC−DCコンバータなどを用いることができる。
昇圧部18は、インダクタL1と、ダイオードD1と、コンデンサC1と、電界効果トランジスタ(FET)である第2スイッチング素子Q2とを備える。
インダクタL1の一端は、昇圧部18の入力端であり、バッテリ17の出力端と接続される。インダクタL1の他端は、第2スイッチング素子Q2のドレイン及びダイオードD1のアノードと接続される。ダイオードD1のカソードはコンデンサC1の一端(出力端)と接続される。コンデンサC1の他端及び第2スイッチング素子Q2のソースは接地される。
第2スイッチング素子Q2のゲートは、制御装置30から第4駆動信号を入力される。すなわち、第2スイッチング素子Q2は、制御装置30によって駆動(オンオフ)される。第2スイッチング素子Q2が駆動されることにより、昇圧部18は、入力される直流電圧を昇圧して出力する。なお、第2スイッチング素子Q2は、MOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)などの電界効果トランジスタの他、バイポーラトランジスタや、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)など、駆動信号によって駆動(オンオフ)を制御できるスイッチング素子を使用することができる。
昇圧部18が昇圧して出力した直流電圧は、インバータ20に入力される。インバータ20は、例えば図3に示される回路のものを使用することができる。なお、インバータ20として使用し得るものは、図3に示されるものに限らない。
インバータ20は、一対の第1スイッチング素子Q11、Q12と、出力リアクトルL2とを備える。一対の第1スイッチング素子Q11、Q12には、耐圧を考慮してIGBTが用いられている。一方の第1スイッチング素子Q11のコレクタは、昇圧部18の出力端と接続されており、エミッタは、他方の第1スイッチング素子Q12のコレクタと接続されている。他方の第1スイッチング素子Q12のエミッタは接地されている。第1スイッチング素子Q11のエミッタと第1スイッチング素子Q12のコレクタとの接続点には、出力リアクトルL2の一端が接続されている。出力リアクトルL2の他端がインバータ20の出力端である。なお、第1スイッチング素子Q1(Q2)には、逆流防止用の保護ダイオードD2(D3)が接続されている。
一対の第1スイッチング素子Q11、Q12のゲートには、制御装置30から第1駆動信号が入力される。すなわち、第1スイッチング素子Q11,Q12は、制御装置30により駆動が制御される。第1スイッチング素子Q11,Q12がオンオフされることにより、インバータ20は、出力端から第2交流電圧を出力する。なお、以下では、一対の第1スイッチング素子Q11、Q12は、まとめて第1スイッチング素子Q1とされる。
図1に示されるように、インバータ20の出力端は、第2スイッチSW2を介して装置出力部15と接続されている。すなわち、電源装置10は、第2交流電圧を出力することができる。
電源装置10の出力は、制御装置30により制御される。以下、制御装置30について詳しく説明がされる。
制御装置30は、第1スイッチSW1と、第2スイッチSW2と、第1検出部31と、第2検出部32と、第3検出部33と、制御部34と、メモリ35と、タイマカウンタ36とを備える。制御部34及びメモリ35には、例えば、マイクロコンピュータが用いられる。この場合、制御部34はマイクロコンピュータのCPUに相当し、メモリ35はマイクロコンピュータのRAMやROMに相当する。
第1スイッチSW1及び第2スイッチSW2は、制御部34からの駆動信号によりオンオフされる電磁リレーやスイッチング素子である。スイッチング素子は、バイポーラトランジスタや、電界効果トランジスタなどである。
第1スイッチSW1は、第1入力部12と装置出力部15との間に配置されている。第2スイッチSW2は、インバータ20と装置出力部15との間に配置されている。第1スイッチSW1は、b接点であり、常閉である。第2スイッチSW2は、a接点であり、常開である。すなわち、電源装置10は、通常、商用交流電圧である第1交流電圧を出力する。
第1検出部31、第2検出部32、及び第3検出部33は、後述する各部の電圧を検出する電圧検出回路である。第1検出部31、第2検出部32、及び第3検出部33は、例えば、直列接続された2個の分圧抵抗と、2個の分圧抵抗の接続点から出力された分圧電圧をデジタル信号電圧に変換する変換回路とにより構成される。
第1検出部31は、第1入力部12の出力端と接続されている。すなわち、第1検出部31は、第1交流電圧を検出する。第1交流電圧の検出には、周波数、電圧値、位相が含まれる。
また、第1検出部31は、商用交流電源14の停電も検出する。すなわち、第1検出部31は、本発明の第1検出部及び第4検出部に相当する。なお、第1検出部31とは別に、停電を検出する第4検出部が設けられてもよい。
第2検出部32は、インバータ20の出力側と接続されている。すなわち、第2検出部32は、インバータ20が出力する第2交流電圧を検出する。第2交流電圧の検出には、周波数、電圧値、位相が含まれる。
第3検出部33は、昇圧部18の出力端と接続されている。すなわち、第3検出部33は、昇圧部18が出力する直流電圧の電圧値を検出する。
メモリ35は、閾値時間を予め記憶する。タイマカウンタ36は、クロック周波数の波数をカウントすることにより、計時を行う。
制御部34は、第1検出部31、第2検出部32、及び第3検出部33の検出値と、操作部11が出力する操作信号とを入力される。制御部34は、入力された検出値及び操作信号と、メモリ35に記憶された閾値時間とに基づいて、第1駆動信号、第2駆動信号、第3駆動信号、及び第4駆動信号を生成し、第1スイッチング素子Q1、第1スイッチSW1、第2スイッチSW2、及び第2スイッチング素子Q2を駆動させる。以下、詳しく説明がされる。
制御部34は、第1検出部31が検出した検出値に基づいて、第1駆動信号を生成して第1スイッチング素子Q1を駆動させ、図8に示されるように、第1交流電圧と同電圧、同周波数、及び同位相の第2交流電圧をインバータ20に出力させる。具体的に説明すると、第1検出部31は、第1交流電圧を検出し、検出値として出力する。制御部34は、入力された検出値から、第1交流電圧の電圧値(最大値または実効値)、周波数、及び位相を特定する。制御部34は、インバータ20が出力する第2交流電圧が、特定した電圧値、周波数、及び位相と同じ電圧値、周波数、位相となるように、第1スイッチング素子Q1を駆動させる。制御部34は、例えば、発振器によって生成されたパルス信号のパルス幅をPWM(Pulse Width Modulation)制御によって変調して第1駆動信号とする。制御部34は、パルス幅の変調の度合を第1検出部31の検出値に基づいて決定する。その結果、第2交流電圧の電圧値、周波数、及び位相が、第1交流電圧の電圧値、周波数、及び位相と同一となる。なお、第1交流電圧と第2交流電圧との瞬間的な差を低減するため、第1駆動信号は、数kHz以上の高周波とされることが望ましい。
制御部34は、第2検出部32が検出した検出値に基づいて、第1駆動信号を補正する。具体的に説明する。第1検出部31は、第1交流電圧を検出する。第2検出部32は、第2交流電圧を検出する。制御部34は、第1検出部31の検出値と第2検出部32の検出値との差に基づいて、当該差が減少するように、第1駆動信号のパルス幅の変調の度合を補正する。
制御部34は、第1検出部31が検出した検出値に基づいて第2駆動信号及び第3駆動信号を生成し、第1スイッチSW1及び第2スイッチSW2をオンオフさせる。具体的に説明すると、第1スイッチSW1はb接点(常閉)であり、第2スイッチSW2はa接点(常開)であるから、電源装置10は、通常、第1交流電圧を出力する。第1検出部31が商用交流電源14の停電を検出すると、制御部34は、第3駆動信号を生成し、第2スイッチSW2を即座にオンにする。ここにおいて、「即座に」とは、第2スイッチSW2をオンにするタイミングを意図して遅らせることなく、商用交流電源14の停電が検出されると、可能な範囲ですばやく第2スイッチSW2をオンにすることを意味する。なお、第1スイッチSW1は、第1検出部31が停電を検出すると即座にオフされてもよいし、後述の両接続状態を経てからオフされてもよい。また、制御部34は、バッテリ17から電力の供給を受けるので、停電が生じても動作可能である。
制御部34は、第2スイッチSW2をオンにした後、所定時間が経過すると、第2駆動信号を生成し、第1スイッチSW1をオフにする。当該所定時間は、メモリ35に記憶された閾値時間によって決まる。具体的に説明すると、制御部34は、第2スイッチSW2をオンにした時に、タイマカウンタ36による計時を開始する。制御部34は、タイマカウンタ36のカウント値を監視し、当該カウント値がメモリ35に記憶された閾値時間以上になると、第2駆動信号を生成し、第1スイッチSW1をオフにする。すなわち、制御部34は、第2交流電圧へ出力を切り替える際に、第1スイッチSW1及び第2スイッチSW2が共にオン状態となる両接続状態を経てから、出力を切り替える。
商用交流電源14の停電が解消されたことを第1検出部31が検出すると、制御部34は、第2交流電圧から第1交流電圧へ出力を切り替える。この出力切替について説明すると、まず、制御部34は、第2交流電圧の周波数を所定の範囲(例えば、±2%以内)で変更することにより、第2交流電圧の位相を第1交流電圧の位相に一致させる。具体的には、制御部34は、第1検出部31の検出結果に応じてスイッチング素子Q1に入力させる第1駆動信号のデューティー比を変調させる。その結果、第2交流電圧の位相が第1交流電圧の位相に合わせられる。なお、第2交流電圧の電圧値及び周波数も、第1交流電圧の電圧値及び周波数と一致している。
次に、制御部34は、第1スイッチSW1をオンにし、第2スイッチSW2をオフにして出力を切り替える。具体的には、制御部34は、第2駆動信号を生成し、第1スイッチSW1をオンにすると共に、タイマカウンタ36に計時を開始させる。制御部34は、タイマカウンタ36のカウント値を監視し、当該カウント値がメモリ35に記憶された閾値時間以上になると、第3駆動信号を生成し、第2スイッチSW2をオフにする。すなわち、制御部34は、第2交流電圧から第1交流電圧へ出力を切り替える際に、第1スイッチSW1及び第2スイッチSW2が共にオン状態となる両接続状態を経てから、出力を切り替える。
次に、昇圧部18が定電圧を出力する駆動制御について説明がされる。制御部34は、第3検出部33が検出した検出値に基づいて第4駆動信号を生成し、昇圧部18の第2スイッチング素子Q2を駆動させる。具体的に説明すると、バッテリ17が放電する直流電圧の電圧値は、バッテリ17の充電具合や、バッテリ17の劣化具合や気温などにより変動するから、昇圧部18に入力される直流電圧の電圧値は一定ではない。制御部34は、昇圧部18が一定の電圧値の直流電圧を出力するように、第3検出部33の検出値に基づいて第4駆動信号を生成する。制御部34は、例えば、発振器によって生成されたパルス信号のデューディー比を第3検出部33の検出値によって増減させ、第4駆動信号とする。その結果、昇圧部18は、一定の電圧値の直流電圧を出力する。
次に、ユーザによる手動切替について説明がされる。制御部34は、ユーザが操作部11の出力切替スイッチを操作して、第1交流電圧から第2交流電圧への出力切替を指示されると、第2駆動信号及び第3駆動信号を生成し、第1スイッチSW1及び第2スイッチの状態を切り替える。具体的に説明すると、まず、制御部34は、第3駆動信号を生成し、第2スイッチSW2をオンさせるとともに、タイマカウンタ36に計時を開始させる。次に、制御部34は、タイマカウンタ36のカウント値を監視し、当該カウント値がメモリ35に記憶された閾値時間以上になると、第2駆動信号を生成し、第1スイッチSW1をオフにする。すなわち、制御部34は、第1交流電圧から第2交流電圧へ出力を切り替える際に、第1スイッチSW1及び第2スイッチSW2が共にオン状態となる両接続状態を経てから、出力を切り替える。
制御部34は、ユーザが操作部11の出力切替スイッチを操作して、第2交流電圧から第1交流電圧への出力の切替を指示されると、第2駆動信号を生成し、第1スイッチSW2をオンさせるとともに、タイマカウンタ36に計時を開始させる。次に、制御部34は、タイマカウンタ36のカウント値を監視し、当該カウント値がメモリ35に記憶された閾値時間以上になると、第3駆動信号を生成し、第2スイッチSW1をオフにする。すなわち、制御部34は、第2交流電圧から第1交流電圧へ出力を切り替える際に、第1スイッチSW1及び第2スイッチSW2が共にオン状態となる両接続状態を経てから、出力を切り替える。
ユーザによる第2交流電圧から第1交流電圧への手動切替についても、上述と同様に、第2交流電圧及び第1交流電圧の電圧値、周波数、及び位相が合わせられた後、両接続状態を経てから出力の切り替えが行われる。
[動作]
電源装置10の操作部11の主電源スイッチがオンされると、バッテリ17が充電されると共に、商用交流電圧である第1交流電圧が出力される。また、インバータ20が第2交流電圧を生成する。ここにおいて、第2スイッチSW2はa接点(常開)であるから、インバータ20の出力端は装置出力部15から切り離されている。したがって、インバータ20には、負荷電流が流れない。
停電が生じたり、操作部11の出力切替スイッチが操作されると、第1スイッチSW1及び第2スイッチSW2が共にオン状態である両接続常態を経てから、第1交流電圧から第2交流電圧へ、或いは第2交流電圧から第1交流電圧へ出力が切り替えられる。また、停電が解消されたり出力切替スイッチが再度操作されると、上述の両接続常態を経てから、第2交流電圧から第1交流電圧へ出力が切り替えられる。ここにおいて、上述したように、インバータ20が出力する第2交流電圧の電圧値、周波数、及び位相は、第1交流電圧の電圧値、周波数、及び位相と同一である(図8)。したがって、上述の両接続状態において、第1入力部12の出力端と、インバータ20の出力端との間に電位差が生じない。電位差が生じないから、第1入力部12とインバータ20との間において電流は流れない。
[作用効果]
第1実施形態では、第1スイッチSW1及び第2スイッチSW2が共にオン状態となる両接続状態を経てから出力を切り替える。したがって、第1交流電圧と第2交流電圧との間で出力を切り替える際に、瞬停が生じない。
また、上述のように、両接続状態において第1入力部12とインバータ20との間で電流は流れないから、出力の切替時におけるインバータ20等の破損が生じない。
また、インバータ20は、第1交流電圧が出力されている間も駆動されるが、負荷電流が流れないため、不要な電力消費及びインバータ20のスイッチング素子Q1の損耗が抑えられる。
また、第2検出部32が検出した第2交流電圧によってインバータ20の駆動が補正されるから、両接続状態における第1交流電圧と第2交流電圧との電位差が、より低減される。
また、第3検出部33が検出したバッテリ17の電圧値に基づいて昇圧部18が駆動され、バッテリ17の電圧値に拠らず昇圧部18から一定の電圧値の直流電圧が出力されるから、両接続状態における第1交流電圧と第2交流電圧との電位差が、より低減される。
[第2実施形態]
第2実施形態では、図4に示される電源装置40が説明される。電源装置40は、例えば、太陽光発電システムの電源装置として用いられる。具体的に説明すると、電源装置40は、通常、太陽光発電システムが発電した直流電流を電源として第2交流電圧を生成し、出力する。電源装置40は、太陽光発電システムのバッテリ21の直流電圧の電圧値が低下すると、商用交流電圧である第1交流電圧を出力する。以下、詳しく説明がされる。なお、第1実施形態と同じ構成には第1実施形態と同一の符号が付され、説明が省略される。
電源装置40は、操作部11、第1入力部12、第2入力部19、昇圧部18、インバータ20、装置出力部15、及び制御装置50を備える。
第2入力部19は、太陽光発電システムのバッテリ21と接続される。バッテリ21は、太陽光により発電された直流電流によって充電される。バッテリ21が放電する直流電流は、第2入力部19に入力される。
第2入力部19に入力された直流電圧は、昇圧部18に入力され、昇圧される。昇圧された直流電圧は、インバータ20に入力される。インバータ20は、入力された直流電圧から第2交流電圧を生成する。
制御装置50は、第1検出部31、第2検出部32、第3検出部33、第5検出部37、制御部34、メモリ35、タイマカウンタ36、第1スイッチSW3、及び第2スイッチSW4を備える。
第5検出部37は、第2入力部19の入力端に接続されている。したがって、第5検出部37は、バッテリ21が放電する直流電流の電圧値に相当する電圧を検出する。
第1スイッチSW3は、第1スイッチSW1に代えて配置される。第2スイッチSW4は、第2スイッチSW2に代えて配置される。第1スイッチSW3は、a接点であり、常開である。第2スイッチSW4は、b接点であり、常閉である。すなわち、電源装置40は、通常、インバータ20が生成した第2交流電圧を出力する。
メモリ35は、上述の閾値時間の他、閾値電圧を記憶する。閾値電圧は、制御部34による第2交流電圧から第1交流電圧への出力の切り替えに用いられる。詳しく説明する。
制御部34は、第5検出部37の検出値を監視する。当該検出値は、バッテリ21が放電する直流電流の電圧値に相当する。制御部34は、第5検出部37の検出値が閾値電圧未満となったと判断すると、第1スイッチSW3をオンにする第2駆動信号、及び第2スイッチSW4をオフにする第3駆動信号を生成し、第2交流電圧から第1交流電圧への出力の切り替えを行う。出力の切り替えは、第1実施形態と同様に、第1スイッチSW3及び第2スイッチSW4が共にオンとなる両接続状態を経てから行われる。
閾値電圧は、インバータ20が、第1交流電圧と同電圧の第2交流電圧を生成することができなくなる電圧に対応させて設定される。すなわち、第3検出部33の検出値が閾値電圧未満になることは、インバータ20が第2交流電圧を出力できなくなることを意味する。
例えば、天候によりバッテリ21が十分充電されなかったり、使用電力量が多いと、第3検出部33の検出値が閾値電圧未満になる。
ユーザにより操作部11の出力切替スイッチが操作された場合の制御部34における第1スイッチSW3及び第2スイッチSW4の制御や、インバータ20の第1スイッチング素子Q1の制御や、昇圧部18の第2スイッチング素子Q2の制御は、上述の第1実施形態と同様である。
[作用効果]
第2実施形態においても、両接続状態を経てから出力の切り替えが行われるから、瞬停が生じない。また、インバータ20が出力する第2交流電圧と商用交流電圧である第1交流電圧とは、同電圧、同周波数、及び同位相であるから、出力の切り替え時においてインバータ20等が破損することがない。
[第3実施形態]
上述の第1実施形態及び第2実施形態では、単相交流を出力する電源装置10、40が説明された。第3実施形態では、3相交流を出力する電源装置41が説明される。なお、第1実施形態と同じ構成には同一の符号が付され、説明が省略される。
図5に示される商用交流電源14は、3相交流電圧を出力する。すなわち、第1入力部12には、3相交流電圧が入力される。以下では、各相をR相、S相、T相と記載して説明がされる。
電源装置41は、操作部11、第1入力部12、整流回路16、バッテリ17、昇圧部18、インバータ22、装置出力部15、及び制御装置51を備える。
第1入力部12及び装置出力部15は、R相、S相、及びT相の入出力端をそれぞれ備える。第1入力部12は、商用交流電源14から入力されたR相、S相、及びT相の3相の商用交流電圧をR相、S相、及びT相の3相の第1交流電圧として出力する。
整流回路16は、第1入力部12の3相の出力端の内の1つ(図示例ではT相の出力端)に接続されている。整流回路16は、入力された交流電圧を整流して出力する。整流回路16が出力する直流電圧は、バッテリ17を充電する。バッテリ17が放電する直流電流は、制御装置51及び昇圧部18に供給される。制御装置51は、供給された直流電流により動作する。昇圧部18は、入力された直流電圧を昇圧してインバータ22に供給する。
インバータ22の構成の一例が図6に示される。インバータ22は、第1実施形態のインバータ20とそれぞれ同構成である第1インバータ23、第2インバータ24、及び第3インバータ25を備える。第1インバータ23は、一対の第1スイッチング素子Q11A、Q12Aと、出力リアクトルL21とを備える。第2インバータ24は、一対の第1スイッチング素子Q11B、Q12Bと、出力リアクトルL22とを備える。第3インバータ25は、一対の第1スイッチング素子Q11C、Q12Cと、出力リアクトルL23とを備える。
第1スイッチング素子Q11A、Q11B、Q11Cのコレクタは、入力端とそれぞれ接続されている。すなわち、第1インバータ23、第2インバータ24、及び第3インバータ25には、昇圧部18からそれぞれ直流電圧を入力される。
一対の第1スイッチング素子Q11A、Q12Aと、一対の第1スイッチング素子Q11B、Q12Bと、一対の第1スイッチング素子Q11C、Q12Cとには、制御部34から駆動信号をそれぞれ入力される。
第1スイッチング素子Q11A、Q12Aに駆動信号が入力されることにより、第1インバータ23は、R相の第2交流電圧を出力する。第1スイッチング素子Q11B、Q12Bに駆動信号が入力されることにより、第2インバータ24は、S相の第2交流電圧を出力する。第1スイッチング素子Q11C、Q12Cに駆動信号が入力されることにより、第1インバータ23は、R相の第2交流電圧を出力する。
制御装置51は、図5に示されるように、第1検出部31と、第2検出部32と、第3検出部33と、制御部34と、メモリ35と、タイマカウンタ36と、第1スイッチSW11、SW12、SW13と、第2スイッチSW21、SW22、SW23とを備える。
第1スイッチSW11は、第1入力部12のR相の出力端と、装置出力部15のR相の入力端との間に配置されている。第1スイッチSW12は、第1入力部12のS相の出力端と、装置出力部15のS相の入力端との間に配置されている。第1スイッチSW13は、第1入力部12のT相の出力端と、装置出力部15のT相の入力端との間に配置されている。
第2スイッチSW21は、インバータ22のR相の出力端と、装置出力部15のR相の入力端との間に配置されている。第2スイッチSW22は、インバータ22のS相の出力端と、装置出力部15のS相の入力端との間に配置されている。第2スイッチSW23は、インバータ22のT相の出力端と、装置出力部15のT相の入力端との間に配置されている。
第1スイッチSW11、SW12、SW13は、b接点であり、常閉である。第1スイッチSW11、SW12、SW13は、制御部34から同一の駆動信号を入力され、同一の動作を行う。すなわち、第1スイッチSW11、SW12、SW13は、同時にオンされ、または同時にオフされる。
第2スイッチSW21、SW22、SW23は、a接点であり、常開である。第2スイッチSW21、SW22、SW23は、制御部34から同一の駆動信号を入力され、同一の動作を行う。すなわち、。第2スイッチSW21、SW22、SW23は、同時にオンされ、または同時にオフされる。
第1スイッチSW11、SW12、SW13がb接点であり、第2スイッチSW21、SW22、SW23がa接点であるから、電源装置41は、通常、3相の第1交流電圧を出力する。
第1検出部31及び第2検出部32は、各相において、それぞれ電圧値、周波数、及び位相を検出する。第1検出部31の検出値及び第2検出部32の検出値は、制御部34に入力される。
制御部34は、入力された検出値に基づいてインバータ22を動作させる。具体的には、制御部34は、第2交流電圧のR相、S相、及びT相の電圧値、周波数、及び位相が、第1交流電圧のR相、S相、及びT相の電圧値、周波数、及び位相と同じになるように第1駆動信号を生成し、インバータ22を駆動させる。なお、R相、S相、及びT相は、それぞれ位相が120°異なる。
[動作]
電源装置10の操作部11の主電源スイッチがオンされると、バッテリ17が充電されると共に、3相の第1交流電圧が出力される。また、インバータ20が3相の第2交流電圧を生成する。
停電が生じたり、操作部11の出力切替スイッチが操作されると、第1スイッチSW11、SW12、SW13及び第2スイッチSW21、SW22、SW23が共にオン状態である両接続常態を経てから、3相の第1交流電圧から3相の第2交流電圧へ出力が切り替えられる。また、停電が解消されたり出力切替スイッチが再度操作されると、上述の両接続常態を経てから、3相の第2交流電圧から3相の第1交流電圧へ出力が切り替えられる。ここにおいて、上述したように、インバータ20が出力するR相の第2交流電圧の電圧値、周波数、及び位相は、R相の第1交流電圧の電圧値、周波数、及び位相と同一であり、S相の第2交流電圧の電圧値、周波数、及び位相は、S相の第1交流電圧の電圧値、周波数、及び位相と同一であり、T相の第2交流電圧の電圧値、周波数、及び位相は、T相の第1交流電圧の電圧値、周波数、及び位相と同一である。したがって、R相、S相、及びT相において、第1入力部12の出力端とインバータ22の出力端との間に電位差が生じない。
[作用効果]
第3実施形態においても、両接続状態を経てから出力の切り替えが行われるから、瞬停が生じない。また、両接続状態において、第1入力部12の3相の出力端とインバータ22の3相の出力端との間に電位差が生じないから、出力の切り替え時においてインバータ20等が破損することがない。
第3実施形態では、第1検出部31及び第2検出部32が、各相においてそれぞれ電圧値、周波数、及び位相を検出する例が説明された。しかしならが、各相の電圧値及び周波数を同一とし、各相の位相差が120°であるとして、一の相のみが第1検出部31及び第2検出部32により検出されてもよい。
[第4実施形態]
第4実施形態では、図7に示されるように、複数(図示例では2つ)の交流電源14、64からそれぞれ交流電圧を入力され、入力された交流電圧またはインバータ20で生成した交流電圧を出力する電源装置42が説明される。なお、第1実施形態と同じ構成には同一の符号が付され、説明が省略される。
電源装置42は、操作部11、第1入力部12、第3入力部62、装置出力部15、第4スイッチSW6、整流回路16、バッテリ17、昇圧部18、インバータ20、及び制御装置52を備える。
第1入力部12の構成は、第1実施形態と同様である。第3入力部62は、差込プラグ63と接続されている。差込プラグ63は、交流電源64のプラグ受けに差し込まれる。第3入力部62は、交流電源64から交流電圧を入力され、入力された交流電圧を第3交流電圧として出力する。交流電源64は、例えば、バッテリが放電した直流電流から交流電圧を生成する他の電源装置である。すなわち、交流電源64は、商用交流電源14とは相違する電源である。具体的には、交流電源64と商用交流電源14とは、電圧値及び周波数はほぼ同じであるが、誤差の分だけ相違する。また、交流電源64と商用交流電源14とは、位相が相違する。
第4スイッチSW6は、整流回路16を第1入力部12または第3入力部62と接続するc接点の切替スイッチである。第4スイッチSW6は、例えば、制御装置52からの第6駆動信号によって接点が切り替えられる電磁リレーである。第4スイッチSW6は、第1交流電圧または第3交流電圧を整流回路16に入力する。
整流回路16、バッテリ17、昇圧部18、及びインバータ20の構成は、第1実施形態と同様である。
装置出力部15は、第1スイッチSW1を介して第1入力部12と接続され、第2スイッチSW2を介してインバータ20と接続され、第3スイッチSW5を介して第3入力部62と接続されている。すなわち、装置出力部15は、第1入力部12から入力される第1交流電圧、インバータ20から入力される第2交流電圧、及び第3入力部62から入力される第3交流電圧を出力することができる。出力の切り替えは、操作部11によって手動で行われ、或いは制御装置52によって自動で行われる。以下、具体的に説明がされる。
操作部11は、不図示の出力切替スイッチを備える。出力切替スイッチは、装置出力部15が出力する交流電圧を、第1交流電圧、第2交流電圧、及び第3交流電圧のうちのいずれか1つに設定するための手動スイッチである。出力切替スイッチが出力する切替信号は、制御装置52の制御部34に入力される。
制御装置52は、制御部34、第1検出部31、第2検出部32、第3検出部33、第6検出部66、メモリ35、タイマカウンタ36、第1スイッチSW1、第2スイッチSW2、及び第3スイッチSW5を備える。メモリ35及びタイマカウンタ36の構成は、第1実施形態と同様である。
第1スイッチSW1及び第2スイッチSW2の構成は、第1実施形態と同様である。第3スイッチSW5は、第3入力部62と装置出力部15との間に配置されている。第1スイッチSW1は、b接点であって、常閉である。第2スイッチSW2及び第3スイッチは、a接点であって、常開である。したがって、電源装置42は、通常、第1交流電圧を出力する。
第1検出部31、第2検出部32、及び第3検出部33の構成は、第1実施形態と同様である。第6検出部66は、他の検出部と同様に電圧を検出する回路である。第6検出部66は、例えば、他の検出部と同様に、直列接続された2個の分圧抵抗によって構成される。第6検出部66は、第3入力部62の出力端と接続されている。すなわち、第6検出部66は、第3交流電圧の波形を検出する。第6検出部66の出力側は、制御部34に接続されている。すなわち、第6検出部66が検出した第4交流電圧の波形は、制御部34に入力される。
制御部34は、各検出部31、32、33、66から入力された検出信号に基づいて、第1〜第6駆動信号を生成し、昇圧部18、インバータ20、及び第1〜第4スイッチSW1、SW2、SW5、SW6の駆動を制御する。以下、詳しく説明がされる。
制御部34による昇圧部18の駆動制御は、第1実施形態と同様である。
制御部34は、第4スイッチSW6の接点を切り替える第6駆動信号を生成する。制御部34は、第6駆動信号により、第1スイッチSW1及び第3スイッチSW5と連動して第4スイッチSW6の接点を切り替える。具体的に説明すると、制御部34は、第1スイッチSW1がオンであり第2スイッチSW2がオフである場合、整流回路16と第1入力部12とが接続するように第4スイッチSW6の接点を制御する。一方、制御部34は、第1スイッチSW1がオフであり第2スイッチSW2がオンである場合、整流回路16と第2入力部62とが接続するように第4スイッチSW6の接点を制御する。すなわち、制御部34は、装置出力部15が出力する方の交流電圧を整流回路16に入力する。したがって、商用交流電源14或いは交流電源64が停電しても、整流回路16に交流電圧が供給され続ける。
整流回路16は、入力された交流電圧を整流し、直流電圧をバッテリ17に入力する。バッテリ17は、入力された直流電圧により充電される。充電されたバッテリ17は、直流電流を放電する。放電された直流電流は、昇圧部18に入力される。昇圧部18は、入力された直流電圧を昇圧して出力する。制御部34による昇圧部18の駆動制御は、第1実施形態と同様である。
昇圧部18が出力した直流電圧は、インバータ20に入力される。インバータ20は、入力された直流電圧から、第2交流電圧を生成し、出力する。第2交流電圧の電圧値、周波数、及び位相は、第1交流電圧の電圧値、周波数、及び位相と合わせられる。第2交流電圧における電圧値、周波数、及び位相の同調は、第1実施形態と同様にして行われる。すなわち、制御部34は、第1検出部31の検出結果から第1駆動信号を生成し、さらに、第2検出部32の検出結果から第1駆動信号を補正する。
次に、操作部11の出力切替スイッチが操作され、装置出力部15の出力が第1交流電圧から第3交流電圧に切り替えられる際の制御について説明がされる。
制御部34は、操作部11の出力切替スイッチが操作され、装置出力部15の出力が第1交流電圧から第3交流電圧に切り替える操作がされると、第2交流電圧を介して出力を切り替える。具体的に説明すると、制御部34は、まず、第1実施形態と同様に両接続状態を経てから、第1交流電圧から第2交流電圧に出力を切り替える。次に、制御部34は、第2交流電圧の電圧値、周波数、及び位相を、第3交流電圧の電圧値、周波数、及び位相に合わせる。
制御部34は、例えば、第2交流電圧の周波数を所定の範囲(例えば、±2%以内)で変更することにより、第2交流電圧の位相を第3交流電圧の位相に一致させる。具体的には、制御部34は、第6検出部66の検出結果に応じてスイッチング素子Q1に入力させる第1駆動信号のデューティー比を変調させる。なお、第2交流電圧の電圧値及び周波数を第3交流電圧の電圧値及び周波数に合わせる制御については、第1実施形態と同様にして行われる。なお、第2交流電圧の周波数を所定の範囲で変更するのは、装置出力部15に接続された機器の誤動作を防止するためである。
制御部34は、第2交流電圧の電圧値、周波数、及び位相が第3交流電圧の電圧値、周波数、及び位相に合致したと判断すると、第5駆動信号を出力して第3スイッチSW5をオンにするとともにタイマカウンタ36による計時を開始する。制御部34は、タイマカウンタ36のカウント値が、メモリ35に記憶された閾値時間以上になったと判断すると、第3駆動信号を出力して第2スイッチSW2をオフにする。すなわち、制御部34は、出力を第2交流電圧から第3交流電圧に切り替えるに際して、第2スイッチSW2及び第3スイッチSW5が共にオンとなる両接続状態を経てから、第2スイッチSW2をオフにする。上述のように、第2交流電圧の電圧値、周波数、及び位相は、第3交流電圧の電圧値、周波数、及び位相と同じであるから、両接続状態において、インバータ20の出力端と、第3入力部62の出力端との間に電位差は生じない。
操作部11の出力切替スイッチが操作され、装置出力部15の出力が第1交流電圧から第2交流電圧に切り替えられる際の制御は、第1実施形態と同様にして行われる。
また、商用交流電源14及び交流電源64の両方に停電が生じた際における第1交流電圧から第2交流電圧への出力の切り替えの制御も、第1実施形態と同様にして行われる。なお、商用交流電源14及び交流電源64の両方が停電したことは、第1検出部31及び第6検出部66によって検出される。
次に、第1商用交流電源14のみが停電した場合の制御が説明される。制御部34は、第1検出部31及び第6検出部66の検出結果から、第1商用交流電源14のみが停電したと判断した場合は、第3交流電圧に出力を切り替える。具体的には、制御部34は、まず、即座に第2スイッチSW2をオンにして第2交流電圧に出力を切り替える。次いで、制御部34は、第2交流電電圧の電圧値、周波数、及び位相を、第3交流電圧の電圧値、周波数、及び位相に一致させる。その後、制御部34は、第3スイッチSW5をオンにし、両接続状態を経てから第2スイッチSW2をオフにして、第3交流電圧に出力を切り替える。
[作用効果]
本実施形態では、両接続状態を経てから出力を切り替えるから、出力を切り替える際に、瞬停が生じない。
また、本実施形態では、第2交流電圧の電圧値、周波数、及び位相が、第1交流電圧や第2交流電圧の電圧値、周波数、及び位相と一致させられるから、両接続状態において、インバータ20の出力端と、第1入力部31の出力端との間、及びインバータ20の出力端と第3入力部62の出力端との間に電位差が生じない。したがって、出力の切替時において、インバータ20等の破損が生じない。
本実施形態では、第1スイッチSW1がb接点であり、第3スイッチSW5がa接点であって、電源装置42が、通常、第1交流電圧を出力する例が説明された。しかしながら、第1スイッチSW1がa接点であり、第3スイッチSW5がb接点であって、電源装置42が、通常、第3交流電圧を出力してもよい。
また、本実施形態では、商用交流電圧が入力される2つの入力部32、62が設けられた例が説明された。しかしながら、交流電圧が入力される3つ以上の入力部が電源装置42に設けられてもよい。
上述の実施形態では、制御部34がマイクロコンピュータである例が説明された。しかしならが、制御部34は、抵抗やコンデンサやダイオードやオペアンプなどによってアナログ回路として構成されてもよい。
10、40、41、42・・・電源装置
12・・・第1入力部
15・・・装置出力部
16・・・整流回路
17・・・バッテリ
18・・・昇圧部
19・・・第2入力部
20、22・・・インバータ
30、50、51、52・・・制御装置
31・・・第1検出部(第1検出部及び第4検出部)
32・・・第2検出部
33・・・第3検出部
34・・・制御部
35・・・メモリ
36・・・タイマカウンタ
62・・・第3入力部
64・・・交流電源
66・・・第6検出部
SW1、SW3・・・第1スイッチ
SW2、SW4・・・第2スイッチ
SW5・・・第3スイッチ
SW11、SW12、SW13・・・第1スイッチ
SW21、SW22、SW23・・・第2スイッチ
Q11、Q12・・・第1スイッチング素子
Q2・・・第2スイッチング素子
Q11A、Q11B、Q11C・・・第1スイッチング素子
Q12A、Q12B、Q12C・・・第2スイッチング素子

Claims (9)

  1. 交流電圧が入力され、入力された交流電圧を第1交流電圧として出力端から出力する第1入力部と、
    第1スイッチング素子を有し、当該第1スイッチング素子のオンオフにより駆動されて第2交流電圧を出力端から出力するインバータと、
    上記第1交流電圧及び上記第2交流電圧を出力する装置出力部と、を備える電源装置の制御装置であって、
    上記装置出力部と上記第1入力部の出力端との間に配置された第1スイッチと、
    上記装置出力部と上記インバータの出力端との間に配置された第2スイッチと、
    上記第1交流電圧の波形を検出する第1検出部と、
    上記第1検出部が検出した波形から、上記第1スイッチング素子をオンオフさせて上記第1交流電圧と同電圧、同周波数、及び同位相の上記第2交流電圧を上記インバータに出力させる第1駆動信号を生成し、さらに上記第1スイッチをオンオフさせる第2駆動信号及び上記第2スイッチをオンオフさせる第3駆動信号を生成する制御部と、を備え、
    上記制御部は、上記第2駆動信号及び上記第3駆動信号を出力して上記装置出力部が出力する交流電圧を上記第1交流電圧と上記第2交流電圧との間で切り替えるに際して、上記装置出力部が上記第1入力部と上記インバータとの双方に接続された両接続状態を経て切り替える制御装置。
  2. 上記制御装置は、上記第2交流電圧を検出する第2検出部を備え、
    上記制御部は、上記第1検出部及び上記第2検出部が検出した波形の相違に基づいて、上記第1駆動信号を補正する請求項1に記載の制御装置。
  3. 上記電源装置は、
    直流電圧が入力される第2入力部と、
    第2スイッチング素子を有し当該第2スイッチング素子のオンオフにより上記第2入力部に入力された直流電圧を昇圧して上記インバータに入力する昇圧部と、をさらに備え、
    上記制御装置は、上記インバータに入力される直流電圧の電圧値を検出する第3検出部を備え、
    上記制御部は、上記第3検出部が検出した電圧値に基づいて上記第2スイッチング素子を駆動させる第4駆動信号を生成する請求項1または2に記載の制御装置。
  4. 上記第1入力部に入力される交流電圧の停電を検出する第4検出部を備え、
    上記第1スイッチは、b接点であり、
    上記第2スイッチは、a接点であり、
    上記制御部は、上記第4検出部が停電を検出したことを条件に、上記第3駆動信号により、上記第2スイッチを即座にオンさせる請求項1から3のいずれかに記載の制御装置。
  5. 上記電源装置は、直流電圧が入力され上記インバータへ出力する第2入力部を備え、
    上記制御装置は、上記第2入力部に入力される直流電圧の電圧値を検出する第5検出部と、閾値電圧を記憶するメモリと、を備え、
    上記第1スイッチは、a接点であり、
    上記第2スイッチは、b接点であり、
    上記制御部は、上記第5検出部が検出した電圧値が、上記第2交流電圧を生成するのに適さない上記閾値電圧未満になったことを条件に、上記第1スイッチをオンし、上記第2スイッチをオフする請求項1から4のいずれかに記載の制御装置。
  6. 上記電源装置は、ユーザの入力を受け付ける操作部を備え、
    上記制御装置は、タイマカウンタと、閾値時間を記憶するメモリと、を備え、
    上記制御部は、上記操作部による出力切替操作を受け付けたことを条件に、上記第1スイッチと上記第2スイッチとのうちオフ状態の方をオンにするとともに上記タイマカウンタによる計時を開始し、上記タイマカウンタのカウント値が上記閾値時間以上になったことを条件に、上記第1スイッチと上記第2スイッチとのうち、オン状態であった方をオフにする請求項1から5のいずれかに記載の制御装置。
  7. 上記電源装置は、交流電圧が入力され、入力された交流電圧を第3交流電圧として出力端から出力する第3入力部を備え、
    上記制御装置は、
    上記装置出力部と上記第3入力部の出力端との間に配置された第3スイッチと、
    上記第3スイッチをオンオフさせる第5駆動信号を生成する上記制御部と、
    上記第3交流電圧の波形を検出する第6検出部と、を備え、
    上記制御部は、
    上記第2駆動信号、上記第3駆動信号、及び上記第5駆動信号を出力して上記装置出力部が出力する交流電圧を上記第1交流電圧から上記第2交流電圧、上記第2交流電圧から上記第3交流電圧に切り替え、或いは、上記第3交流電圧から上記第2交流電圧、上記第2交流電圧から上記第1交流電圧に切り替えるに際して、上記装置出力部が上記第1入力部或いは上記第3入力部と上記インバータとの双方に接続された両接続状態を経て切り替え、
    上記装置出力部が出力する交流電圧を上記第2交流電圧から第1交流電圧または第2交流電圧に切り替えるに際して、上記第1検出部及び第6検出部の検出結果より第1駆動信号を生成し、第2交流電圧の位相を切り替える対象の交流電圧の位相に一致させる請求項1から4のいずれかに記載の制御装置。
  8. 請求項1から7のいずれかに記載の制御装置と、上記第1入力部と、上記インバータと、上記装置出力部と、を備えた電源装置。
  9. 上記第1入力部に入力された交流電圧を整流する整流回路と、
    上記整流回路が出力する直流電流により充電されるバッテリと、を備え、
    上記バッテリは、上記制御装置及び上記インバータへ直流電流を供給する請求項8に記載の電源装置。
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