JP4249578B2

JP4249578B2 - 節電率表示装置及び節電率を表示可能とした自動電圧制御装置。

Info

Publication number: JP4249578B2
Application number: JP2003319576A
Authority: JP
Inventors: 啓之北浦; 和彦小田
Original assignee: Ecosystem Japan Co Ltd
Current assignee: Ecosystem Japan Co Ltd
Priority date: 2003-09-11
Filing date: 2003-09-11
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2023-09-11
Also published as: JP2005084021A

Description

本発明は、入力電圧を所定の出力電圧に昇降させる電圧制御装置での節電率を表示する節電率表示装置及び基準電圧と出力電圧との比較結果に応じて複数種類の出力電圧のうちから選択した一つの出力電圧を出力する自動電圧制御装置に関するものである。

従来より電力供給時の損失を考慮して、高めの電圧で商用電源が供給され、それよりも低めの電圧で各種電気機器が使用されている。

そのため、商用電源をそのまま用いて各種電気機器を使用した場合には、無駄な電力消費が発生してしまうおそれがあり、また、一次的に商用電源が降下してしまって各種電気機器の動作に支障をきたすおそれがあった。

そこで、従来より、商用電源と各種電気機器との間に、商用電源の電圧を降下させることによって電気機器での消費電力を低減させる節電機能や商用電源の電圧を上昇させることによって電気機器への供給電圧を補償する電圧補償機能を有する自動電圧制御装置を介設していた。

かかる自動電圧制御装置としては、入力端子と共通端子との間に直列巻線と分路巻線とを直列接続するとともに、分路巻線に複数のタップを設け、これら複数のタップのうちから選択された一つのタップから出力電圧を出力することで出力電圧を切り替えるように構成しており、タップの選択は、制御回路で基準電圧と出力電圧とを比較するとともに、各タップに接続されたサイリスタやリレーを選択的に導通させることによって行っていた（たとえば、特許文献１、２参照）。

そして、この自動電圧制御装置では、どの程度の節電が達成されているのかを使用者に明示するために、節電率を算出して、その節電率を表示するようにしていた。

すなわち、上記従来の節電率を表示可能とした自動電圧制御装置では、入力電圧と入力電流とから簡易的に節電電力を算出するとともに、この節電電力に出力電圧の降下に応じた係数を乗ずることによって節電率を算出して表示するようにしていた（たとえば、特許文献３、４参照）。
特開平６−１７８４６２号公報特開平８−１９１５４２号公報特開平１０−１０１６０号公報特開平１１−２０２００６号公報

ところが、上記従来の自動電圧制御装置にあっては、簡易的な節電率に係数を乗じて節電率を算出するようにしていたため、予め出力電圧の降下に応じた様々な係数を準備しておかなければならず、煩雑な作業が必要であった。

また、上記従来の自動電圧制御装置にあっては、実際の節電率が自動電圧制御装置に接続される負荷のインピーダンスや力率などによって大きく変動するため、予め用意した係数だけでは正確な節電率を算出することができないおそれがあった。

そこで、請求項１に係る本発明では、入力電圧を所定の出力電圧に昇降させる電圧制御装置での節電率を表示する節電率表示装置において、電圧制御装置の入力電圧及び入力電流を用いて電圧制御装置での電圧変更前後の入力消費電力の変化率を算出するとともに、電圧制御装置の出力電圧を用いて電圧制御装置での電圧変更前後の出力電圧の変化率を算出し、これらの入力消費電力の変化率と出力電圧の変化率とを乗算することによって電圧制御装置での節電率として表示し、前記入力電圧の変更前後で前記入力電流が変化したときに、前記出力電圧を上昇又は降下させた後に、再度節電率を算出して表示するように構成することにした。

また、請求項２に係る本発明では、前記請求項１に係る本発明において、前記節電率の表示は、電圧制御装置での電圧変動を検出するたびに行うことにした。

また、請求項３に係る本発明では、基準電圧と出力電圧との比較結果に応じて複数種類の出力電圧のうちから選択した一つの出力電圧を出力する自動電圧制御装置において、入力電圧を出力電圧に変換する電圧変換器と、基準電圧と出力電圧との比較結果に基づいて前記電圧変換器を制御するための制御信号を生成する制御器と、入力電圧を測定する入力電圧測定器と、入力電流を測定する入力電流測定器と、出力電圧を測定する出力電圧測定器と、入力電圧、入力電流、及び出力電圧を記憶する記憶器と、入力電圧及び入力電流を用いて電圧変換器での電圧変更前後の入力消費電力の変化率を算出するとともに、出力電圧を用いて電圧変換器での電圧変更前後の出力電圧の変化率を算出し、これらの入力消費電力の変化率と出力電圧の変化率とを乗算することによって節電率を算出する演算器と、節電率を表示する表示器と、を有し、しかも、制御信号が生成された場合に、記憶器で記憶しておいた制御信号生成前の入力電圧、入力電流、及び出力電圧と、入力電圧測定器、入力電流測定器、出力電圧測定器で測定した制御信号生成後の入力電圧、入力電流、及び出力電圧とを用いて演算器で節電率を算出し、その節電率を表示器で表示し、前記入力電圧の変更前後で前記入力電流が変化したときに、前記出力電圧を上昇又は降下させた後に、再度節電率を算出し、その節電率を表示器で表示するように構成することにした。

そして、本発明では、以下に記載する効果を奏する。

すなわち、請求項１に係る本発明では、入力電圧を所定の出力電圧に昇降させる電圧制御装置での節電率を表示する節電率表示装置において、電圧制御装置の入力電圧及び入力電流を用いて電圧制御装置での電圧変更前後の入力消費電力の変化率を算出するとともに、電圧制御装置の出力電圧を用いて電圧制御装置での電圧変更前後の出力電圧の変化率を算出し、これらの入力消費電力の変化率と出力電圧の変化率とを乗算することによって電圧制御装置での節電率として表示し、前記入力電圧の変更前後で前記入力電流が変化したときに、前記出力電圧を上昇又は降下させた後に、再度節電率を算出して表示するように構成しているために、実際の節電率を比較的正確に表示することができる。

また、請求項２に係る本発明では、前記節電率の表示を電圧制御装置での電圧変動を検出するたびに行うことにしているために、電圧制御装置での電圧変動に追従した節電率を直ちに表示することができる。

また、請求項３に係る本発明では、基準電圧と出力電圧との比較結果に応じて複数種類の出力電圧のうちから選択した一つの出力電圧を出力する自動電圧制御装置において、入力電圧を出力電圧に変換する電圧変換器と、基準電圧と出力電圧との比較結果に基づいて前記電圧変換器を制御するための制御信号を生成する制御器と、入力電圧を測定する入力電圧測定器と、入力電流を測定する入力電流測定器と、出力電圧を測定する出力電圧測定器と、入力電圧、入力電流、及び出力電圧を記憶する記憶器と、入力電圧及び入力電流を用いて電圧変換器での電圧変更前後の入力消費電力の変化率を算出するとともに、出力電圧を用いて電圧変換器での電圧変更前後の出力電圧の変化率を算出し、これらの入力消費電力の変化率と出力電圧の変化率とを乗算することによって節電率を算出する演算器と、節電率を表示する表示器と、を有し、しかも、制御信号が生成された場合に、記憶器で記憶しておいた制御信号生成前の入力電圧、入力電流、及び出力電圧と、入力電圧測定器、入力電流測定器、出力電圧測定器で測定した制御信号生成後の入力電圧、入力電流、及び出力電圧とを用いて演算器で節電率を算出し、その節電率を表示器で表示し、前記入力電圧の変更前後で前記入力電流が変化したときに、前記出力電圧を上昇又は降下させた後に、再度節電率を算出し、その節電率を表示器で表示するように構成しているために、簡単な構成でありながら実際の節電率を比較的正確に表示することができる。

本発明に係る自動電圧制御装置は、商用電源と各種電気機器との間に介設されて使用されるものであり、基準電圧と出力電圧とを比較して、出力電圧が基準電圧よりも高い場合には、出力電圧を低下させることによって電気機器での消費電力を低減させる節電機能を発揮し、一方、出力電圧が基準電圧よりも低い場合には、出力電圧を増大させることによって電気機器への供給電圧を補償する電圧補償機能を発揮するものである。

かかる自動電圧制御装置は、基準電圧と出力電圧との比較結果に応じて複数種類の出力電圧のうちから選択した一つの出力電圧を出力するように構成している。

すなわち、自動電圧制御装置は、入力電圧を出力電圧に変換する電圧変換器と、基準電圧と出力電圧との比較結果に基づいて電圧変換器を制御するための制御信号を生成する制御器と、自動電圧制御装置での節電率を算出して表示する節電率表示装置とで構成している。

この節電率表示装置は、入力電圧を測定する入力電圧測定器と、入力電流を測定する入力電流測定器と、出力電圧を測定する出力電圧測定器と、入出力電圧や出力電圧を記憶する記憶器と、節電率を算出する演算器と、節電率を表示する表示器とで構成している。

ここで、演算器は、入力電圧及び入力電流を用いて電圧変換器での電圧変更前後の入力消費電力の変化率を算出するとともに、出力電圧を用いて電圧変換器での電圧変更前後の出力電圧の変化率を算出し、これらの入力消費電力の変化率と出力電圧の変化率とを乗算することによって節電率を算出するように構成している。

そして、自動電圧制御装置の節電率表示装置は、制御器で制御信号が生成されるたびに、記憶器で記憶しておいた制御信号生成前の入力電圧、入力電流、及び出力電圧と、入力電圧測定器、入力電流測定器、出力電圧測定器で測定した制御信号生成後の入力電圧、入力電流、及び出力電圧とを用いて演算器で節電率を算出し、その節電率を表示器で表示するようにしている。

このように、自動電圧制御装置の節電率表示装置は、電圧制御装置の入力電圧及び入力電流を用いて電圧制御装置での電圧変更前後の入力消費電力の変化率を算出するとともに、電圧制御装置の出力電圧を用いて電圧制御装置での電圧変更前後の出力電圧の変化率を算出し、これらの入力消費電力の変化率と出力電圧の変化率とを乗算することによって電圧制御装置での節電率とし、この節電率を表示するようにしているために、簡単な構成でありながら実際の節電率を比較的正確に表示することができるとともに、予め出力電圧の降下に対応した係数を準備しておく必要がなくなり、煩雑な準備作業を省略することができて、装置の使い勝手を向上させることができる。

特に、電圧制御装置での電圧変動を検出するたびに節電率の表示を行うようにした場合には、自動電圧制御装置での電圧変動に追従した節電率を直ちに表示することができる。

また、電圧変更前後で入力電流が変化したときに、電圧変換器の出力電圧を変化（上昇又は降下）させた後に、再度節電率を算出するようにした場合には、節電率の精度をより一層向上させることができる。これは、電圧変更前後で入力電流が変化した場合には、自動電圧制御装置に接続された負荷の内容が変更されて、節電率も変化しているおそれがあるため、その場合に、一旦出力電圧を変化させた状態で入力電圧や入力電流や出力電圧を測定しなおして、再度節電率を算出することによって、節電率の精度をより一層上昇させることができるからである。

以下に、本発明に係る節電率表示装置を内蔵する自動電圧制御装置の具体的な構成について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、自動電圧制御装置に節電率表示装置を内蔵させた構成のものについて説明するが、本発明は、これに限られず、自動電圧制御装置の外部に節電率表示装置を付設した構成のものでもよい。

自動電圧制御装置１は、図１に示すように、商用電源（外部電源）を接続するための入力端子2,2に電圧変換器３を接続するとともに、この電圧変換器３に各種の電子機器を接続するための出力端子4,4を接続し、さらには、電圧変換器３に制御器５を接続し、この制御器５に節電率表示装置６を接続している。

電圧変換器３は、制御器５から送信される制御信号に基づいて入力電圧を所定の出力電圧に変換するための回路を内蔵している。この電圧変換器３は、インバータ方式やトランス方式などの各種方式のものでよく、また、単相電源や単相３線式電源や３相３線式電源などの各種の電源のものでよい。

制御器５は、基準電圧と出力電圧との比較結果に基づいて電圧変換器３を制御するための制御信号を生成するものであり、基準電圧が出力電圧よりも低い場合には、電圧変換器３に出力電圧を上昇させるための制御信号を生成し、一方、基準電圧が出力電圧よりも高い場合には、電圧変換器３に出力電圧を降下させるための制御信号を生成する。この制御器５は、従来から公知の各種の電圧制御装置に適用されている回路を用いることができる。

節電率表示装置６は、自動電圧制御装置１での節電率を算出して表示するものであり、その具体的な構成を以下に説明する。

節電率表示装置６は、図１に示すように、入力電圧測定器７と入力電流測定器８と出力電圧測定器９と記憶器10と演算器11と表示器12とこれらを制御する制御器５で構成している。

ここで、入力電圧測定器７は、入力端子2,2に接続されており、入力端子2,2間の入力電圧を測定するものである。

また、入力電流測定器８は、入力端子2,2に接続されており、入力端子2,2間の入力電流を測定するものである。

また、出力電圧測定器９は、出力端子4,4に接続されており、出力端子4,4間の出力電圧を測定するものである。

また、記憶器10は、入力電圧測定器７で測定した入力電圧、入力電流測定器８で測定した入力電流、及び出力電圧測定器９で測定した出力電圧をそれぞれ記憶しておくものである。

また、演算器11は、自動電圧制御装置１での節電率を算出するものであり、その節電率の算出方法については後に詳細に説明する。

また、表示器12は、演算器11で算出した節電率を表示するものである。

自動電圧制御装置１は、以上のように構成しており、節電率表示装置６を用いて以下に説明するようにして自動電圧制御装置１での節電率を算出し、その節電率を表示器12で表示するようにしている。

まず、電源投入後に各機器（制御器５、入力電圧測定器７、入力電流測定器８、出力電圧測定器９、記憶器10、演算器11、表示器12）を初期化する（ステップS1）
次に、入力電圧測定器７、入力電流測定器８、及び出力電圧測定器９を用いて入力電圧、入力電流、及び出力電圧をそれぞれ測定する（ステップS2）
次に、記憶器10で入力電圧、入力電流、及び出力電圧を記憶する（ステップS3）
次に、制御器５で出力電圧と予め設定した基準電圧とを比較する（ステップS4)。

そして、ステップS4において出力電圧と基準電圧とが異なると判断した場合には、最初に１度だけ演算器11を用いて電力変更前の入力電圧（Vi1）と入力電流（Ii1）とを乗算して電圧変更前の消費電力（P1＝Vi1＊Ii1＊cosθ）を算出し、その値を記憶器10で記憶する（ステップS5,S6）。

その後、制御器５で出力電圧のほうが基準電圧よりも低いと判断した場合には、制御器５から電圧変換器３に電圧を上昇させる制御信号を送信し（ステップS7,S8）、一方、制御器５で出力電圧のほうが基準電圧よりも高いと判断した場合には、制御器５から電圧変換器３に電圧を降下させる制御信号を送信する（ステップS7,S9）。

一方、ステップS4において出力電圧と基準電圧とが同一であると判断した場合には、最初に１度だけ演算器11を用いて節電率を算出する（ステップS10,S11）。

ここで、節電率表示装置６は、電圧制御装置の入力電圧及び入力電流を用いて電圧制御装置での電圧変更前後の入力消費電力の変化率を算出するとともに、電圧制御装置の出力電圧を用いて電圧制御装置での電圧変更前後の出力電圧の変化率を算出し、これらの入力消費電力の変化率と出力電圧の変化率とを乗算することによって電圧制御装置での節電率としている。

すなわち、電圧変更後の入力電圧（Vi2）と入力電流（Ii2）とを乗算して電圧変更後の消費電力（P2＝Vi2＊Ii2＊cosθ）を算出し、これと記憶器10に記憶しておいた電圧変更前の消費電力（P1）とから電圧変更前後の入力消費電力の変化率（KS＝１−（P1／P2））を算出する。

また、電圧変更後の出力電圧（Vo2）と記憶器10に記憶しておいた電圧変更前の出力電圧（Vo1）とから電圧変更前後の出力電圧の変化率（VH）を算出する。

ここで、出力電圧が降下した場合には、電圧変更前後の出力電圧の変化率（VH）を、
VH＝（Vi2−Vo2）／（Vo1−Vo2）
とし、一方、出力電圧が上昇した場合には、電圧変更前後の出力電圧の変化率（VH）を、
VH＝（Vi2−Vo1）／（Vo2−Vo1）
としている。

そして、上記した入力消費電力の変化率（KS）と出力電圧の変化率（VH）とを乗算することによって電圧制御装置での節電率（KS＊VH）を算出する。

次に、制御器５で電圧変更前後で入力電流が変化したか否かを判断し（ステップS12）、電圧変更前後で入力電流が変化した場合には、制御器５から電圧変換器３に電圧を上昇させる制御信号を送信する（ステップS8）。

これは、電圧変更前後で入力電流が変化した場合には、自動電圧制御装置１に接続された負荷の内容が変更されて、節電率も変化しているおそれがあるため、その場合には、一旦出力電圧を上昇させた状態で入力電圧や入力電流や出力電圧を測定しなおして、再度節電率を算出するようにしている。これにより、節電率の精度をより一層上昇させている。

最後に、演算器11で算出した節電率を表示器12で表示する（ステップS13）。

以上のようにして自動電圧制御装置１は、節電率表示装置６で節電率を算出し表示するようにしている。

これにより、上記構成の自動電圧制御装置１では、簡単な構成でありながら実際の節電率を比較的正確に表示することができる。

自動電圧制御装置の構成を示す説明図。自動電圧制御装置の動作を示すフローチャート。

符号の説明

１自動電圧制御装置
２入力端子
３電圧変換器
４出力端子
５制御器
６節電率表示装置
７入力電圧測定器
８入力電流測定器
９出力電圧測定器
10 記憶器
11 演算器
12 表示器

Claims

入力電圧を所定の出力電圧に昇降させる電圧制御装置での節電率を表示する節電率表示装置において、
電圧制御装置の入力電圧及び入力電流を用いて電圧制御装置での電圧変更前後の入力消費電力の変化率を算出するとともに、電圧制御装置の出力電圧を用いて電圧制御装置での電圧変更前後の出力電圧の変化率を算出し、これらの入力消費電力の変化率と出力電圧の変化率とを乗算することによって電圧制御装置での節電率として表示し、
前記入力電圧の変更前後で前記入力電流が変化したときに、前記出力電圧を上昇又は降下させた後に、再度節電率を算出して表示するように構成したことを特徴とする節電率表示装置。
前記節電率の表示は、電圧制御装置での電圧変動を検出するたびに行うことを特徴とする請求項１に記載の節電率表示装置。
基準電圧と出力電圧との比較結果に応じて複数種類の出力電圧のうちから選択した一つの出力電圧を出力する自動電圧制御装置において、
入力電圧を出力電圧に変換する電圧変換器と、
基準電圧と出力電圧との比較結果に基づいて前記電圧変換器を制御するための制御信号を生成する制御器と、
入力電圧を測定する入力電圧測定器と、
入力電流を測定する入力電流測定器と、
出力電圧を測定する出力電圧測定器と、
入力電圧、入力電流、及び出力電圧を記憶する記憶器と、
入力電圧及び入力電流を用いて電圧変換器での電圧変更前後の入力消費電力の変化率を算出するとともに、出力電圧を用いて電圧変換器での電圧変更前後の出力電圧の変化率を算出し、これらの入力消費電力の変化率と出力電圧の変化率とを乗算することによって節電率を算出する演算器と、
節電率を表示する表示器と、
を有し、
しかも、制御信号が生成された場合に、記憶器で記憶しておいた制御信号生成前の入力電圧、入力電流、及び出力電圧と、入力電圧測定器、入力電流測定器、出力電圧測定器で測定した制御信号生成後の入力電圧、入力電流、及び出力電圧とを用いて演算器で節電率を算出し、その節電率を表示器で表示し、前記入力電圧の変更前後で前記入力電流が変化したときに、前記出力電圧を上昇又は降下させた後に、再度節電率を算出し、その節電率を表示器で表示するように構成したことを特徴とする自動電圧制御装置。