JP3800500B2 - Uninterruptible power system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所謂UPS(Uninterruptible Power Supply)あるいはSPS(Stanby Power System)と呼ばれる無停電電源装置に係り、特に、電源の異常時に負荷機器に対してそれを通知する信号の出力タイミングを自動的に制御し、これにより無停電電源装置としての利便性を向上させるための改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の無停電電源装置では、入力端子に接続された電源が停電した場合に、バッテリなどに蓄電された電力を負荷機器に供給するとともに、当該停電期間が所定の設定期間になったら、電源が停電状態にあることを負荷機器に対して通知するように構成されている。
【0003】
これにより、負荷機器においては、バッテリなどに蓄電された電力に基づいて動作している間に、所定の退避処理や終了処理を行うことができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来、このような電源の異常状態通知においては、上記設定期間としては、一般家庭やオフィスなどの商用電力の電圧および周波数が比較的安定している環境を想定し、当該環境下でノイズなどによって発生する瞬時停電が数msから数十msであることから、大体20〜30msの範囲に設定するのが一般的であった。
【0005】
これにより、消費電力が大きいパーソナルコンピュータやその周辺機器を、一般家庭やオフィスで使用したとしても、これらの機器においてバッテリなどによる電力供給が停止する前にこれらの機器を安全に終了させることができる。
【0006】
しかしながら、このような無停電電源装置を工場内に設置されたコンピュータやコントローラに用いた場合、工場などにおいては大型機器などによる電源ノイズが非常に多く、しかも、そのノイズの継続時間は数百msから数sまでに及んでしまうことが多かった。その結果、このような電源ノイズによって電源が停電状態にあることを負荷機器に対して通知されてしまうことになり、このままでは無停電電源装置を工場内に設置することは到底できない。
【0007】
そのため、このような無停電電源装置を工場内で用いる場合には、当該工場内に実際に各無停電電源装置を設置し、その環境下において工場管理者やメーカの作業員などの人手により設定を変更し、それでも不具合があれば更に変更することを繰り返さなければならなかった。
【0008】
なお、この通知タイミングを遅らせれば遅らせるほど、その通知に基づくコンピュータやコントローラでの退避処理や終了処理が遅れてしまうので、バッテリなどの電力供給能力に制限があることからすれば、この設定期間は単に長く設定するという訳にはいかない。
【0009】
また、近年、無停電電源装置の種類によってはこの設定期間をパーソナルコンピュータから設定可能なものも販売されるようになってきているが、上記工場内で用いられるコントローラなどについても、そのような汎用の設定ソフトウェアを提供することは殆ど不可能であり、やはり人手によって設定を変更するしかない。
【0010】
本発明は、一般家庭やオフィスなどの商用電力の電圧および周波数が比較的安定している環境であっても、工場などのノイズが頻繁に重畳されてしまって商用電力の電圧および周波数が不安定となり易い環境であっても、負荷機器に対して電源の異常を通知する信号を最適なタイミングにて出力させることで、設置環境を選ばずに好適に利用することができる無停電電源装置を得ることを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の無停電電源装置は、入力端子に接続された電源が停電した場合に、蓄電部材に蓄電された電力を負荷機器に供給する無停電電源装置において、上記電源における停電の継続期間を検出する検出手段と、上記電源の瞬時停電が検出されてからの経過時間が、上記電源が設置される環境に応じて設定された設定期間以上になったら、上記負荷機器に対して上記電源の異常を通知する信号を出力する出力手段と、検出された上記瞬時停電の継続期間の最大値または平均値が所定値を超えたら上記設定期間を自動的に長くする設定手段と、を備えるものである。
【0012】
この構成を採用すれば、電源における停電の発生状況(継続時間)に応じて設定期間を自動的に変更し、その設定期間の期間に渡って電源の停電が検出されたときに初めて、出力手段は、上記負荷機器に対して上記電源の異常を通知する信号を出力することになる。
【0013】
したがって、一般家庭やオフィスなどの商用電力の電圧および周波数が比較的安定している環境であれば、それに応じた設定期間の経過後において、負荷機器に対して電源異常を通知し、工場などのノイズが頻繁に重畳されてしまって商用電力の電圧および周波数が不安定となり易い環境であれば、それに応じた設定期間の経過後において、負荷機器に対して電源異常を通知することができ、それぞれの電源環境において発生する瞬時停電の発生状況(継続時間)に応じた最適なタイミングにて、負荷機器に対して電源の異常を通知することができる。
【0014】
本発明の無停電電源装置は、前記設定手段は、予め設定されている複数の時間のうちから1つを前記設定期間として選択するものである。
【0015】
この構成を採用すれば、簡単な処理にて、上記設定期間を設定することができる。しかも、この複数の時間は、当該無停電電源装置を提供するメーカなどにおいて予め設定されるので、当然に、蓄電部材の電力供給能力と負荷機器の消費電力とを考慮して、当該蓄電部材の供給電力が不足する前に確実に負荷機器を終了させることができるような時間の範囲内の時間から設定期間を選択することができ、電源異常時には確実に負荷機器を終了させることができる。
【0016】
本発明の無停電電源装置は、前記設定手段にかえて、複数回に渡る電源の異常状態の継続期間の標準偏差および分散を計算し、標準偏差の期間よりも分散期間の3倍に相当する時間だけ長い時間を、設定期間として設定するものである。
【0017】
この構成を採用すれば、瞬時停電の標準偏差の期間よりも分散期間の3倍(所謂3シグマの期間)に相当する時間だけ長い時間を、設定期間として設定することができ、97%以上の瞬時停電における前記電源異常通知信号の出力を防止しつつ、本来の停電時には上記瞬時停電の期間が経過したら直に当該電源異常通知信号を出力することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態に係る無停電電源装置について図を参照しながら説明する。
【0019】
図1は本発明の実施の形態1に係る無停電電源装置を用いた電力供給システムの一例を示すシステム構成図である。
【0020】
この電力供給システムは、家庭用コンピュータや工業用シーケンサなどの負荷機器1と、この負荷機器1に対して電力を供給する商用交流電源2と、商用交流電源2と負荷機器1との間の電力供給系路上に設けられた無停電電源装置3と、を備える。
【0021】
無停電電源装置3は、主に、商用交流電源2が接続される入力端子4と、負荷機器1が接続される出力端子5と、この出力端子5に接続された二入力切替スイッチ6と、入力端子4とこの二入力切替スイッチ6の一方の切替端子6aに接続されたバイパス配線7と、入力端子4と二入力切替スイッチ6の他方の切替端子6bとの間に接続された停電時電力供給回路8と、入力端子4に入力される商用交流電力の入力電圧や入力周波数を監視し、これに基づいて停電と判断した場合には、上記二入力切替スイッチ6の切替端子を一方(6a)から他方(6b)へ切り替えるマイクロコンピュータ(検出手段、設定手段、出力手段)9と、を備える。
【0022】
停電時電力供給回路8は、電力を蓄電できるコンデンサあるいはバッテリなどからなる蓄電部材10と、当該蓄電部材10の電力を上記商用交流電源2の定格電圧波形と同様の電圧波形に変換して二入力切替スイッチ6の他方の切替端子6bに出力するDC/ACインバータ11と、入力端子4に接続され、上記商用交流電源の電力で蓄電部材10を充電するAC/DCコンバータ12と、を備える。
【0023】
また、この実施の形態において、マイクロコンピュータ9は、上記停電時の電力供給元切替え処理のほかにも、以下に示す各種の処理を行う。
【0024】
第一に、マイクロコンピュータ9は、上記商用交流電力の入力電圧や入力周波数に基づいて判断される停電の継続検出期間が所定の設定時間以上になったら、上記負荷機器1に対して停電信号(電源の異常を通知する信号)を出力する。これにより、停電によって無停電電源装置3の蓄電部材10の電力を用いて動作している負荷機器1は、予め定められた退避処理や終了処理を実行することができ、停電直前の状態を安全に保持することができる。その結果、停電終了後に負荷機器1を再起動すれば、その停電直前の状態から続けてそれぞれの処理を再開することが可能となる。
【0025】
第二に、マイクロコンピュータ9は、停電が発生したらその停電期間を測定し、これに基づいて上記設定時間を変更する処理を行う。なお、この設定期間の変更処理は、繰り返し実行されればよく、停電発生毎であっても、所定の期間毎であってもよい。
【0026】
具体的には、マイクロコンピュータ9は、上記停電の期間の最大値やログを取り、このデータに基づいて判断される瞬時停電期間の最大値あるいは平均値が20〜30msを超えてしまったら、設定期間として設定されている20〜30msを5sに変更する処理を行う。
【0027】
なお、一般家庭やオフィスなどの商用電力の電圧および周波数が比較的安定している環境において生じる瞬時停電は一般的に20〜30ms以内であり、工場などのノイズが頻繁に重畳されてしまって商用電力の電圧および周波数が不安定となり易い環境において生じる瞬時停電は一般的に5s以内である。上記2つの設定期間はこれらのデータに基づいて選択している。したがって、上記瞬時停電期間の最大値あるいは平均値が5sを超えてしまったとしても、設定期間は5sに設定させている。
【0028】
次に電力供給システムの動作について説明する。
【0029】
商用交流電源2から供給される商用電力が安定している場合、無停電電源装置3のマイクロコンピュータ9は、二入力切替スイッチ6を一方の切替端子6aに設定しており、これにより、入力端子4に入力された商用電力はバイパス配線7を介して出力端子5に供給され、この商用電力を用いて負荷機器1は動作し続けることができる。また、蓄電部材10には、商用交流電力に基づいてAC/DCコンバータ12から供給される直流電力にて充電される。
【0030】
このような状態において、たとえば商用交流電源2において異常が発生し、交流商用電力が正常に供給されなくなると、マイクロコンピュータ9は、入力電圧異常や入力周波数異常を検出し、二入力切替スイッチ6の切替端子を一方(6a)から他方(6b)へ切り替える処理を行う。これにより、蓄電部材10に蓄電されている電力がDC/ACインバータ11から出力され、この電力が出力端子5から負荷機器1に供給される。これにより、商用交流電源2において異常があったとしても、負荷機器1は安定した電力供給の下でその処理を実行することができる。
【0031】
また、マイクロコンピュータ9は、商用交流電力の入力電圧や入力周波数に基づいて判断される停電の継続検出期間が所定の設定時間以上になったら、上記負荷機器1に対して停電信号を出力する。これにより、無停電電源装置3の蓄電部材10の電力を用いて動作している負荷機器1は、予め定められた退避処理や終了処理を実行することができ、蓄電部材10の電力が不足する前に、停電直前の状態を安全に保持することができる。また、停電終了後に負荷機器1を再起動すれば、その停電直前の状態から続けてそれぞれの処理を再開することが可能となる。
【0032】
更に、マイクロコンピュータ9は、商用交流電力が正常であると判断されるまでの停電の発生期間を測定し、このデータに基づいて判断される瞬時停電期間の最大値や平均値などが20〜30msを超えてしまったら、設定期間として設定されている20〜30msを5sに変更する処理を行う。
【0033】
これにより、無停電電源装置3は、図2(A)と(B)との関係で示すように、一般家庭やオフィスなどの商用電力の電圧および周波数が比較的安定している環境においては、停電検出後から20〜30ms後に停電信号を出力し、負荷機器1として接続されているコンピュータなどを、蓄電部材10の電力が不足してしまう前に終了させることができる。
【0034】
また、工場などのノイズが頻繁に重畳されてしまって商用電力の電圧および周波数が不安定となり易い環境においては、図2(A)と(C)との関係で示すように、停電検出後から5s後に停電信号が出力され、負荷機器1として接続されているシーケンサなどを、蓄電部材10の電力が不足してしまう前に終了させることができる。しかも、上記ノイズなどによって数百msもの期間に渡る瞬時停電が発生したとしても、停電信号が誤ってシーケンサに出力されてしまうことが無いので、工場内のシステムが不用意に頻繁に停止されてしまうこともなくなる。
【0035】
特に、このような停電信号の出力タイミングを決定する設定期間の切替えを、無停電電源装置3に組み込まれたマイクロコンピュータ9において自動的に実施するようにしているので、負荷機器1としてシーケンサなどを用いていたとしても、上記設定期間の変更を人手にたよることなく実施することができる。その結果、ひいては工場内に多数の無停電電源装置3を設置した場合などであっても、それぞれの設定期間が自動的に最適化されるので、これらの処理を人手で管理した場合のようにシステム全体の管理コストの上昇を招いてしまうことも無く、且つ、システム全体の信頼性を向上させることができる。
【0036】
以上の実施の形態は本発明の好適な実施の形態であるが、発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更実施可能である。たとえば、マイクロコンピュータ9による設定期間の変更処理は、ほかにも、停電期間のログに基づいてその標準偏差や分散を計算し、標準偏差の期間よりも分散期間の3倍(所謂3シグマの期間)に相当する時間だけ長い時間を、設定期間として設定する処理を行うようにしてもよい。このような設定期間を設定すると、当該商用電源環境下で発生する瞬時停電に起因した上記停電信号の誤出力のうち、その97%以上の出力を防止することができる。
【0037】
また、このように設定期間を瞬時停電のログなどに基づいて自由に変更できる場合には、蓄電部材10の電力供給能力と、負荷機器1の消費電力とを考慮して、当該蓄電部材10の提供電力が不足する前に所定の退避処理や終了処理が実施できるように、設定期間の上限値を定めておくと良い。これにより、設定期間を自由に最適化して設定することができるとともに、当該蓄電部材10の供給電力が不足する前に確実に負荷機器1を終了させることを保証することができる。
【0038】
【発明の効果】
本発明では、一般家庭やオフィスなどの商用電力の電圧および周波数が比較的安定している環境であっても、工場などのノイズが頻繁に重畳されてしまって商用電力の電圧および周波数が不安定となり易い環境であっても、負荷機器に対して電源の異常を通知する信号を最適なタイミングにて出力することができ、設置環境を選ばずに好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の実施の形態1に係る無停電電源装置を用いた電力供給システムの一例を示すシステム構成図である。
【図2】図2は本発明の実施の形態1に係る無停電電源装置における停電信号の出力タイミング切替えを示す説明図である。
【符号の説明】
1 負荷機器
2 商用交流電源
3 無停電電源装置
4 入力端子
5 出力端子
6 二入力切替スイッチ
7 バイパス配線
8 停電時電力供給回路
9 マイクロコンピュータ(検出手段、設定手段、出力手段)
10 蓄電部材
11 DC/ACインバータ
12 AC/DCコンバータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an uninterruptible power supply device called a so-called UPS (Interruptable Power Supply) or SPS (Standby Power System), and in particular, automatically outputs an output timing of a signal for notifying a load device when the power supply is abnormal. The present invention relates to an improvement for controlling and thereby improving convenience as an uninterruptible power supply.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in this type of uninterruptible power supply, when the power supply connected to the input terminal goes out of power, the power stored in the battery or the like is supplied to the load device, and the power outage period becomes a predetermined set period. The load device is configured to notify that the power source is in a power failure state.
[0003]
As a result, the load device can perform a predetermined save process and end process while operating based on the electric power stored in the battery or the like.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, conventionally, in such an abnormal state notification of the power supply, the set period is assumed to be an environment where the voltage and frequency of commercial power such as a general home or office are relatively stable, and noise is generated in the environment. Since the instantaneous power outage caused by the above is from several ms to several tens of ms, it is generally set in the range of 20 to 30 ms.
[0005]
As a result, even if a personal computer with high power consumption and its peripheral devices are used in a general home or office, these devices can be safely terminated before power supply by a battery or the like is stopped in these devices. .
[0006]
However, when such an uninterruptible power supply is used in a computer or controller installed in a factory, the power supply noise due to large equipment is very large in the factory and the duration of the noise is several hundred ms. In many cases, it took up to several seconds. As a result, such a power supply noise notifies the load device that the power supply is in a power failure state, and the uninterruptible power supply cannot be installed in the factory as it is.
[0007]
Therefore, when such an uninterruptible power supply is used in a factory, each uninterruptible power supply is actually installed in the factory, and set up manually by the factory administrator or manufacturer's workers in that environment. Had to be changed, and if there were still problems, it was necessary to repeat further changes.
[0008]
Note that the later the notification timing is delayed, the later the saving process and termination process in the computer or controller based on the notification will be delayed. Can't just be set long.
[0009]
In recent years, depending on the type of uninterruptible power supply, devices that can set this setting period from a personal computer have been sold. However, such a general-purpose controller is also used in the above-mentioned factories. It is almost impossible to provide the setting software, and the setting must be changed manually.
[0010]
In the present invention, even in an environment where the voltage and frequency of commercial power, such as general homes and offices, are relatively stable, noise in a factory or the like is frequently superimposed and the voltage and frequency of commercial power are unstable. An uninterruptible power supply that can be suitably used regardless of the installation environment is obtained by outputting a signal notifying the abnormality of the power supply to the load device at an optimal timing even in an environment that is likely to become For the purpose.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the uninterruptible power supply of the present invention is an uninterruptible power supply that supplies power stored in a power storage member to a load device when a power supply connected to an input terminal fails. The detection means for detecting the duration of the power failure in the power source, and the elapsed time after the momentary power failure of the power source is detected is equal to or longer than a set period set according to the environment in which the power source is installed. Output means for outputting a signal notifying the power supply to the load device, and the set period is automatically lengthened when the detected maximum value or average value of the duration of the instantaneous power failure exceeds a predetermined value Setting means .
[0012]
By this configuration, first, the output means when automatically change the setting period according to the occurrence of the power failure in the power supply (duration), the power failure of the power supply is detected over a period of setting time Outputs a signal notifying the load device of the abnormality of the power source.
[0013]
Therefore, in an environment where the voltage and frequency of commercial power, such as general homes and offices, are relatively stable, a power supply abnormality is notified to the load device after the set period has elapsed, and In environments where noise is frequently superimposed and the voltage and frequency of commercial power tend to become unstable, it is possible to notify the load device of power supply abnormality after the set period has elapsed, It is possible to notify the load device of the abnormality of the power supply at the optimum timing according to the occurrence situation (duration) of the instantaneous power failure occurring in the power supply environment.
[0014]
In the uninterruptible power supply according to the present invention, the setting means selects one of a plurality of preset times as the setting period.
[0015]
If this configuration is adopted, the set period can be set with a simple process. In addition, since the plurality of times are set in advance by a manufacturer or the like that provides the uninterruptible power supply, naturally, considering the power supply capability of the power storage member and the power consumption of the load device, The set period can be selected from a time within a time range in which the load device can be reliably terminated before the supply power is insufficient, and the load device can be reliably terminated when the power supply is abnormal.
[0016]
The uninterruptible power supply according to the present invention calculates the standard deviation and the variance of the duration of the abnormal state of the power supply over a plurality of times instead of the setting means , and corresponds to three times the dispersion period than the standard deviation period. A time longer by the time is set as the setting period.
[0017]
By adopting this configuration, it is possible to set a time longer than the standard deviation period of the instantaneous power outage by a time corresponding to three times the dispersion period (so-called 3 sigma period) as a setting period, which is 97% or more. While preventing the output of the power failure notification signal in the event of an instantaneous power failure, the power failure notification signal can be output as soon as the instantaneous power failure period elapses at the time of the original power failure.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an uninterruptible power supply according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0019]
FIG. 1 is a system configuration diagram showing an example of a power supply system using the uninterruptible power supply according to Embodiment 1 of the present invention.
[0020]
The power supply system includes a load device 1 such as a home computer or an industrial sequencer, a commercial AC power source 2 that supplies power to the load device 1, and power between the commercial AC power source 2 and the load device 1. And an
[0021]
The
[0022]
The
[0023]
In this embodiment, the
[0024]
First, the
[0025]
Secondly, when a power failure occurs, the
[0026]
Specifically, the
[0027]
Instantaneous power outages that occur in environments where the voltage and frequency of commercial power, such as ordinary homes and offices, are relatively stable are generally within 20 to 30 ms, and noise from factories and the like is frequently superimposed for commercial use. Instantaneous power outages that occur in environments where the voltage and frequency of power tend to be unstable are generally within 5 s. The above two setting periods are selected based on these data. Therefore, even if the maximum value or average value of the instantaneous power failure period exceeds 5 s, the set period is set to 5 s.
[0028]
Next, the operation of the power supply system will be described.
[0029]
When the commercial power supplied from the commercial AC power supply 2 is stable, the
[0030]
In such a state, for example, when an abnormality occurs in the commercial AC power supply 2 and the AC commercial power is not normally supplied, the
[0031]
Further, the
[0032]
Further, the
[0033]
As a result, the
[0034]
In addition, in an environment where noise such as factories is frequently superimposed and the voltage and frequency of commercial power are likely to become unstable, as shown by the relationship between FIGS. A power failure signal is output after 5 s, and the sequencer connected as the load device 1 can be terminated before the power of the
[0035]
Particularly, since the
[0036]
The above embodiment is a preferred embodiment of the present invention, but various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, the setting process of the set period by the
[0037]
Further, when the set period can be freely changed based on the instantaneous power failure log or the like in this way, the power supply capacity of the
[0038]
【The invention's effect】
In the present invention, even in an environment where the voltage and frequency of commercial power, such as general homes and offices, are relatively stable, noise in a factory or the like is frequently superimposed and the voltage and frequency of commercial power are unstable. Even in an environment that is likely to become, a signal notifying the load device of a power supply abnormality can be output at an optimal timing, and can be suitably used without selecting an installation environment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram showing an example of a power supply system using an uninterruptible power supply according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing output timing switching of a power failure signal in the uninterruptible power supply according to Embodiment 1 of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Load apparatus 2 Commercial
10
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