JP4776577B2

JP4776577B2 - 多相入力の異常監視装置

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Publication number: JP4776577B2
Application number: JP2007089790A
Authority: JP
Inventors: 勝司浅野; 利治黒崎
Original assignee: Ｔｄｋラムダ株式会社
Priority date: 2007-03-29
Filing date: 2007-03-29
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2027-03-29
Also published as: JP2008253029A

Description

本発明は、多相入力ラインの異常を検出して、ＵＰＳを含む電源装置をシャットダウンしたり、アラーム報知を行なったりする多相入力の異常監視装置に関する。

一般に、例えば三相交流のような多相交流の入力ラインからの電力供給を受けて、電源装置から負荷に所望の電力を供給するものにおいて、電源装置への入力の一相または複数相で電圧低下（あるいは欠相）が生じた場合であっても、電源装置は継続して動作し続けることが可能である。こうした多相交流入力ラインの欠相検出手段として、例えば特許文献１には、三相交流電源の各相電圧を全波整流して得た直流電圧を検出電圧にレベル変換し、この検出電圧と基準電圧との比較によって、電源装置の欠相発生を判断するものが知られている。

図４は、こうした欠相検出手段を備えた電源装置１０１を示したものである。同図において、ここでの電源装置１０１は三相の交流電源１１から入力ライン１２を通して印加される交流入力電圧を、入力回路１３により直流電圧に変換した後、これを電力変換部としての電源回路１４により適切な交流出力電圧に変換し、さらにこの交流出力電圧を整流回路１５で直流出力電圧に整流して、負荷１６に供給するものである。また、１７は電源回路１４の動作を制御するための制御回路であり、これは整流回路１５から負荷１６に出力される直流電圧を監視し、この直流電圧が設定した電圧に安定化するように、電源回路１４を制御する。電源回路１４は図示しないが、トランスとスイッチング素子とによるインバータを含み、このスイッチング素子のオン，オフ動作により、入力回路１３からの直流電圧をトランスの一次巻線に断続的に印加して、トランスの二次巻線に交流出力電圧を誘起する。制御部に相当する制御回路１７は、電源回路１４を構成するスイッチング素子のオン時間を調整することで、負荷１６への直流出力電圧の安定化を図っている。

２１は、前記入力ライン１２の各相電圧の異常を検出する異常検出部としての入力検出回路である。この入力検出回路２１は、前記入力回路１３に組み込まれるが、例えば上記特許文献１のような欠相検出手段を利用できる。そして、入力ライン１２の少なくとも一つの相が電圧低下または欠相すると、入力検出回路２１はこれを検出して異常検出信号を停止回路２２に出力する。この異常検出信号を受けて、停止回路２２は制御回路１７に出力電圧の停止指令信号を出力し、電源回路１４ひいては負荷１６への出力電圧の供給を停止するようになっている。

一方、２３はアラーム報知を行なうためのアラーム送出部として設けられたアラーム送出回路である。当該アラーム送出回路２３は、前記負荷１６への直流電圧を監視し、この直流電圧が停止したのを受けてアラーム報知を行なって、交流電源１１の異常を周辺に知らせるものである。なお、このアラーム報知は、表示，音，接点信号送出，論理信号送出などで行なってもよい。

図５は、各部の動作タイミングチャートを示したものである。同図において、上段は入力ライン１２の電圧状態であり、以下、入力検出回路２１，負荷１６に出力される直流電圧，アラーム送出回路２３の各状態を示している。

ここでは、入力ライン１２が電圧低下や欠相による異常を生じると、その異常の継続時間の長短に拘らず、入力検出回路２１が直ちに異常と判断して、停止回路２２に異常検出信号を出力する。停止回路２２もこの異常検出信号を受けて、直ちに停止指令信号を電源回路１４に送出するので、負荷１６への直流電圧は入力の異常発生とほぼ同時に低下し始め、やがて電源回路１４の動作は停止する。また、この電源回路１４の動作停止を受けて、アラーム送出回路２３は異常発生を示すアラーム報知を行なうようになっている。

ところで、図４に示すような電源装置１０１は、入力ライン１２の少なくとも一相が電圧低下または欠相しても、継続して動作することは可能であるが、電圧低下を起こした場合には、その電圧低下の対象相に流れる電流が増加し、また欠相した場合には、それ以外の相に流れる電流が増加して、通常時よりも大きな電流が電源装置１０１に流れ込む。そのため、このような状態では、電源装置１０１の入力部品に過大なストレスが加わり、電源装置１０１を継続して使用した場合に、各入力部品が発熱するなどの懸念を生じる。

そこで、図５に示すタイミングチャートのように、電源装置１０１への入力に電圧低下や欠相の異常が発生すると、入力検出回路２１が直ちに異常検出信号を送出し、電源回路１４ひいては電源装置１０１としての動作を停止すると共に、アラーム送出回路２３によるアラーム報知を行なっていた。
特開２００４−２３８７８号公報

しかし、上述した従来の電源装置１０１では、次のような問題点を生じる。

誤操作などが原因で、入力がごく短時間異常になった場合、実際には電源装置１０１の入力部品に対するストレスの懸念が殆ど生じない状態でも、電源装置１０１が強制的に停止してしまう。そのため、電源装置１０１からの電力供給を受けて動作する負荷１６が突然動作停止し、その後の動作再開時に誤作動を引き起こすなどの問題を生じる。

また、図４に示す電源装置１０１にはアラーム送出回路２３が設けられているが、これは電源装置１０１が動作停止したときにアラーム報知を行なうものなので、このアラーム報知を受けて必要な処置を講じても、その時には既に負荷１６が強制的に動作停止されてしまった後なので、やはり負荷１６の動作再開時に誤動作を引き起こす懸念を払拭できない。このような誤動作を回避するためには、負荷１６に電力供給が行なわれている間に、負荷１６をシャットダウンする必要がある。

本発明は上記の各問題点に着目してなされたもので、入力に異常が発生した場合でも、電源装置に悪影響のない範囲で、負荷に電力を継続して供給でき、負荷が短時間の入力異常で突然動作停止しないような多相入力の異常監視装置を提供することを、その目的とする。

また、本発明の別な目的は、アラーム報知の後に、負荷を正常にシャットダウンすることができる多相入力の異常監視装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために、多相交流入力ラインからの電力供給を受けて、負荷に所望の電力を供給する電源装置に設けられ、前記入力ラインの異常を検出する異常検出部と、前記異常検出部からの異常検出信号により前記電源装置の出力を停止させる制御部と、を備えた多相入力の異常監視装置において、前記入力ラインの異常が解消しない限り、前記異常検出信号が継続して出力するように前記異常検出部を構成し、前記異常検出部からの異常検出信号が第１の時間未満に解消されれば、前記制御部に停止指令信号を出力せず、前記異常検出部からの異常検出信号が前記第１の時間以上継続すると、前記制御部に停止指令信号を出力する第１の遅延部を備え、前記制御部は、前記第１の遅延部からの停止指令信号を入力すると前記電源装置の出力を停止させる構成としたことを特徴とする。

この場合、前記異常検出部からの異常検出信号が第２の時間以上継続すると、アラーム指令信号を出力する第２の遅延部と、前記アラーム指令信号を入力すると、アラーム報知を行なうアラーム送出部と、を備えるのが好ましい。

さらに、上記別な目的を達成するために、前記第１の時間を、前記第２の時間よりも長い時間に設定するのが好ましい。

本発明は、上記目的を達成するために、多相交流入力ラインからの電力供給を受けて、負荷に所望の電力を供給する電源装置に設けられ、前記入力ラインの異常を検出する異常検出部と、前記異常検出部からの異常検出信号により前記電源装置の出力を停止させる制御部と、アラーム報知を行なうアラーム送出部と、を備えた多相入力の異常監視装置において、前記入力ラインの異常が解消しない限り、前記異常検出信号が継続して出力するように前記異常検出部を構成し、前記異常検出部からの異常検出信号が第１の時間未満に解消されれば、前記制御部に停止指令信号を出力せず、前記異常検出部からの異常検出信号が前記第１の時間以上継続すると、前記制御部に停止指令信号を出力し、前記異常検出部からの異常検出信号が第２の時間以上継続すると、アラーム指令信号を出力する遅延部を備え、前記制御部は、前記遅延部からの停止指令信号を入力すると前記電源装置の出力を停止させ、前記アラーム送出部は、前記遅延部からのアラーム指令を入力すると、アラーム報知を行なう構成としたことを特徴とする。

この場合も、上記別な目的を達成するために、前記第１の時間を、前記第２の時間よりも長い時間に設定するのが好ましい。

請求項１の発明によれば、異常検出部が入力ラインの異常を検出して、第１の遅延部に異常検出信号を出力すると、この異常検出信号が第１の時間以上継続して出力されている場合にのみ、制御部に停止指令信号を出力して電源装置の出力を停止させる。したがって、入力ラインの異常が電源装置に影響を及ぼさない範囲の第１の時間未満である場合は、電源装置から負荷に継続して電力を供給することができ、短時間の入力異常で負荷が突然動作停止する問題を回避することができる。

請求項２の発明によれば、異常検出部から出力される異常検出信号が第２の時間以上継続すると、第２の遅延部からアラーム送出部にアラーム指令信号が出力され、アラーム報知が行なわれる。これにより、入力異常が一定時間継続した時点で、アラーム報知を行なうことができる。

請求項３の発明によれば、アラーム報知が行なわれてから電源装置の電力供給が停止するまで、一定のタイムラグを持たせることで、その間に負荷を正常にシャットダウンさせることができ、負荷の誤動作を回避することが可能になる。

請求項４の発明によれば、異常検出部が入力ラインの異常を検出して、遅延部に異常検出信号を出力すると、この異常検出信号が第１の時間以上継続して出力されている場合にのみ、制御部に停止指令信号を出力して電源装置の出力を停止させる。したがって、入力ラインの異常が電源装置に影響を及ぼさない範囲の第１の時間未満である場合は、電源装置から負荷に継続して電力を供給することができ、短時間の入力異常で負荷が突然動作停止する問題を回避することができる。また、異常検出部から出力される異常検出信号が第２の時間以上継続すると、今度は遅延部からアラーム送出部にアラーム指令信号が出力され、アラーム報知が行なわれる。そのため、入力異常が一定時間継続した時点で、アラーム報知を行なうことができる。

さらに、共通する遅延部により、制御部への停止指令信号と、アラーム送出部へのアラーム指令信号を出力するので、異常検出信号が出力される継続時間のカウントを共通に行なって、装置構成を簡素化することができる。

請求項５の発明によれば、アラーム報知が行なわれてから電源装置の電力供給が停止するまで、一定のタイムラグを持たせることで、その間に負荷を正常にシャットダウンさせることができ、負荷の誤動作を回避することが可能になる。

以下、本発明における多相入力の異常監視装置の好ましい一実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、従来例で示した図４と共通する部分には共通する符号を付し、その共通する箇所の説明は重複を避けるため極力省略する。

図１は第１実施形態における電源装置１の構成を示したもので、前記従来例で示した図４の電源装置１０１と異なる点は、入力検出回路２１からの異常検出信号が第１の時間Ｔ１以上継続すると、停止回路２２を介して制御回路１７に停止指令信号を出力する第１の遅延部としての出力遅延回路３１と、入力検出回路２１からの異常検出信号が第２の時間Ｔ２以上継続すると、アラーム指令信号をアラーム送出回路２３に出力する第２の遅延部としてのアラーム遅延回路３２と、をさらに備えていることである。つまりここでは、入力検出回路２１からの異常検出信号を受けて、停止回路２２が直ちに制御回路１７に停止指令信号を出力するのではなく、異常検出信号が所定時間（すなわち第１の時間Ｔ１）以上継続した場合にのみ、停止回路２２から制御回路１７に停止指令信号が出力されるようになっている。また、アラーム送出回路２３は、負荷１６への出力電圧を監視するのではなく、異常検出信号が所定時間（すなわち第２の時間Ｔ２）以上継続した場合にのみ、アラーム遅延回路３２から出力されるアラーム指令信号を受けて、アラーム報知を行なうように構成している。

なお、上記第１の時間Ｔ１と第２の時間Ｔ２は、出力遅延回路３１とアラーム遅延回路３２でそれぞれ独自に設定してよいが、好ましくは第１の時間Ｔ１を第２の時間Ｔ２よりも長い時間に設定する。また、この第１の時間Ｔ１と第２の時間Ｔ２との時間差（タイムラグ）は、周辺の使用者が負荷１６をシャットダウンできる時間、すなわち負荷１６が正常に回避動作できる時間に設定する。勿論、第１の時間Ｔ１と第２の時間Ｔ２を同じ時間に設定して、電源装置１の出力停止と同時にアラーム報知を行なう構成にしてもよい。また、これらの第１の時間Ｔ１や第２の時間Ｔ２を使用者側で任意に可変設定可能にする操作部（図示せず）を、電源装置１に設けてもよい。

その他、入力ライン１２の異常を検出する入力検出回路２１は、各相の入力ライン１２間の電圧（電圧低下、入力ライン１２の未接続や切断など）を検出するのではなく、各入力ライン１２の電流を検出するものでもよい。また、入力ライン１２の電圧低下または欠相時に入力電流が増加すると、電源装置１の入力部品が発熱することを利用して、対象となる入力部品に温度センサなどの温度検出器を設け、この温度検出器からの出力情報を基に入力ライン１２の異常を検出する構成としてもよい。

次に、図２における各部の動作タイミングチャートを参照しながら、上記構成についてその作用を説明する。なお、この図２において、上段は入力ライン１２の電圧状態であり、以下、入力検出回路２１，アラーム遅延回路３２，出力遅延回路３１，アラーム送出回路２３，負荷１６に出力される直流電圧の各状態を順に示している。また、ここでは第１の時間Ｔ１が第２の時間Ｔ２よりも長い時間に設定されているものとする。

交流電源１１から入力ライン１２を通して通常に交流入力電圧が印加される場合の電源装置１の動作は、従来例で説明したものと同じなので、ここではその説明を省略する。図２に示すように、入力ライン１２の少なくとも一つの相が電圧低下または欠相すると、入力検出回路２１はこれを検出して、出力遅延回路３１とアラーム遅延回路３２に異常検出信号を出力する。この異常検出信号は、入力ライン１２の異常が解消されない限り、継続して出力される。

出力遅延回路３１は、入力検出回路２１からの異常検出信号を受けて、直ちに内蔵するタイマのカウントを開始し、このカウントが予め設定した第１の時間Ｔ１に達するか否かを監視する。同様に、アラーム遅延回路３２は、入力検出回路２１からの異常検出信号を受けて、直ちに内蔵するタイマのカウントを開始し、このカウントが予め設定した第２の時間Ｔ２に達するか否かを監視する。こうしたタイマは、例えば一般的なＩＣの他に、簡単な抵抗とコンデンサとによるＣＲ時定数回路で実現してもよい。

ここで図２に示すように、入力異常が前記第１の時間Ｔ１未満の時間Ｔで解消されれば、出力遅延回路３１は入力異常が一定時間継続したことを示す停止指令信号を送出しない。したがって、この場合には電源回路１４から整流回路１５を通して負荷１６に電力が供給され続け、負荷１６は短時間の入力異常で突然動作停止することはない。また、入力異常が前記第２の時間Ｔ２未満の時間Ｔで解消されれば、アラーム遅延回路３２はアラーム送出回路２３へのアラーム指令信号を送出せず、アラーム報知が行なわれない。

一方、入力異常の時間Ｔが第２の時間Ｔ２に達すると、その時点でアラーム遅延回路３２からアラーム送出回路２３にアラーム指令信号が送出され、アラーム報知が行なわれる。但し、アラーム報知が行なわれた後の暫くの間は、出力遅延回路３１から停止回路２２を通して制御回路１７に停止指令信号が出力されず、その間に周辺の使用者は、負荷１６を正常の手順でシャットダウンすることができる。また、アラーム報知が行なわれた後、入力異常の時間Ｔが第１の時間Ｔ１に達すると、今度は出力遅延回路３１から停止回路２２を通して制御回路１７に停止指令信号が出力され、電源装置１が入力異常の悪影響を受ける前に、電源回路１４の動作が停止する。

このように、上記第１実施形態によれば、多相交流入力ライン１２からの電力供給を受けて、負荷１６に所望の電力を供給する電源装置１に設けられ、入力ライン１２の異常を検出する入力検出回路２１と、この入力検出回路２１からの異常検出信号により電源装置１の出力を停止させる制御回路１７と、を備えた多相入力の異常監視装置において、入力ライン１２の異常が解消しない限り、異常検出信号が継続して出力するように入力検出回路２１を構成し、入力検出回路２１からの異常検出信号が第１の時間Ｔ１未満に解消されれば、制御回路１７に停止指令信号を出力せず、入力検出回路２１からの異常検出信号が第１の時間Ｔ１以上継続すると、制御手段１７に停止指令信号を出力する出力遅延回路３１を備え、この出力遅延回路３１からの停止指令信号を制御回路１７が入力すると、電源装置１の出力を直ちに停止させるように構成している。

この場合、入力検出回路２１が入力ライン１２の異常を検出して、出力遅延回路３１に異常検出信号を出力すると、この異常検出信号が第１の時間Ｔ１以上継続して出力されている場合にのみ、制御回路１７に停止指令信号を出力して電源装置１の出力を停止させる。したがって、入力ライン１２の異常が電源装置１に影響を及ぼさない範囲の第１の時間Ｔ１に達しない場合は、電源装置１から負荷１６に継続して電力を供給することができ、短時間の入力異常で負荷１６が突然動作停止する問題を回避できる。

また、この第１実施形態では、入力検出回路２１からの異常検出信号が第２の時間Ｔ２以上継続すると、アラーム指令信号を出力するアラーム遅延回路３２と、このアラーム遅延回路３２からのアラーム指令信号を入力すると、アラーム報知を行なうアラーム送出回路２３と、を備えている。こうすると、入力検出回路２１から出力される異常検出信号が第２の時間Ｔ２以上継続すると、アラーム遅延回路３２からアラーム送出回路２３にアラーム指令信号が出力され、アラーム報知が行なわれる。これにより、入力異常が一定時間継続した時点で、アラーム報知を行なうことができる。

しかもここでは、第１の時間Ｔ１を第２の時間Ｔ２よりも長い時間に設定することで、アラーム報知が行なわれてから電源装置１の電力供給が停止するまで、一定のタイムラグを持たせることができる。そのため、このタイムラグの間に負荷１６を正常にシャットダウンさせることができ、負荷１６の誤動作を回避することが可能になる。

次に、本発明の第２実施形態を図３に基づき説明する。ここでは、前述した出力遅延回路３１とアラーム遅延回路３２を、共通するタイマで作動する出力・アラーム遅延回路４１として設けている点が、前記第１実施形態と異なる。それ以外の各部の構成とその動作は、第１実施形態で示したものと全く共通している。

本実施形態では、入力検出回路２１からの異常検出信号が第１の時間Ｔ１以上継続すると、制御手段１７に停止指令信号を出力し、入力検出回路２１からの異常検出信号が第２の時間Ｔ２以上継続すると、アラーム指令信号を出力する遅延部を、出力・アラーム遅延回路４１として設け、制御回路１７は、出力・アラーム遅延回路４１からの停止指令信号を入力すると電源装置１の出力を停止させ、アラーム送出回路２３は、出力・アラーム遅延回路４１からのアラーム指令信号を入力すると、アラーム報知を行なう構成となっている。

そのため、入力ライン１２の異常が電源装置１に影響を及ぼさない範囲の第１の時間Ｔ１未満である場合は、電源装置１から負荷１６に継続して電力を供給することができ、短時間の入力異常で負荷１６が突然動作停止する問題を回避することができる。また、入力検出回路２１から出力される異常検出信号が第２の時間Ｔ２以上継続すると、今度は出力・アラーム遅延回路４１からアラーム送出回路２３にアラーム指令信号が出力され、アラーム報知が行なわれる。そのため、入力異常が一定時間継続した時点で、アラーム報知を行なうことができる。

さらにこの場合は、共通する出力・アラーム遅延回路４１によって、制御回路１７への停止指令信号と、アラーム送出回路２３へのアラーム指令信号を出力するので、異常検出信号が出力される継続時間のカウントを共通に行なって、装置構成を簡素化することができる。

また、この第２実施形態においても、第１の時間Ｔ１を第２の時間Ｔ２よりも長い時間に設定するのが好ましい。すなわち、アラーム報知が行なわれてから電源装置１の電力供給が停止するまで、一定のタイムラグを持たせることができるため、このタイムラグの間に負荷１６を正常にシャットダウンさせることができ、負荷１６の誤動作を回避することが可能になる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲において種々の変形実施が可能である。例えば、上記各実施形態では、出力遅延回路３１や出力・アラーム遅延回路４１から、停止回路２２を経て停止指令信号を出力するように構成しているが、出力遅延回路３１や出力・アラーム遅延回路４１が制御回路１７に直接停止指令信号を出力してもよい。

本発明の第１実施形態における電源装置のブロック構成図である。同上、各部の動作状態を示すタイミングチャートである。本発明の第２実施形態における電源装置のブロック構成図である。従来例における電源装置のブロック構成図である。同上、各部の動作状態を示すタイミングチャートである。

１電源装置
１２入力ライン
１６負荷
１７制御回路（制御部）
２１入力検出回路（異常検出部）
２３アラーム送出回路（アラーム送出部）
３１出力遅延回路（第１の遅延部）
３２アラーム遅延回路（第２の遅延部）
４１出力・アラーム遅延回路（遅延部）

Claims

多相交流入力ラインからの電力供給を受けて、負荷に所望の電力を供給する電源装置に設けられ、
前記入力ラインの異常を検出する異常検出部と、前記異常検出部からの異常検出信号により前記電源装置の出力を停止させる制御部と、を備えた多相入力の異常監視装置において、
前記入力ラインの異常が解消しない限り、前記異常検出信号が継続して出力するように前記異常検出部を構成し、
前記異常検出部からの異常検出信号が第１の時間未満に解消されれば、前記制御部に停止指令信号を出力せず、前記異常検出部からの異常検出信号が前記第１の時間以上継続すると、前記制御部に停止指令信号を出力する第１の遅延部を備え、
前記制御部は、前記第１の遅延部からの停止指令信号を入力すると前記電源装置の出力を停止させる構成としたことを特徴とする多相入力の異常監視装置。
前記異常検出部からの異常検出信号が第２の時間以上継続すると、アラーム指令信号を出力する第２の遅延部と、
前記アラーム指令信号を入力すると、アラーム報知を行なうアラーム送出部と、を備えたことを特徴とする請求項１記載の多相入力の異常監視装置。
前記第１の時間を、前記第２の時間よりも長い時間に設定したことを特徴とする請求項２記載の多相入力の異常監視装置。
多相交流入力ラインからの電力供給を受けて、負荷に所望の電力を供給する電源装置に設けられ、
前記入力ラインの異常を検出する異常検出部と、前記異常検出部からの異常検出信号により前記電源装置の出力を停止させる制御部と、アラーム報知を行なうアラーム送出部と、を備えた多相入力の異常監視装置において、
前記入力ラインの異常が解消しない限り、前記異常検出信号が継続して出力するように前記異常検出部を構成し、
前記異常検出部からの異常検出信号が第１の時間未満に解消されれば、前記制御部に停止指令信号を出力せず、前記異常検出部からの異常検出信号が前記第１の時間以上継続すると、前記制御部に停止指令信号を出力し、前記異常検出部からの異常検出信号が第２の時間以上継続すると、アラーム指令信号を出力する遅延部を備え、
前記制御部は、前記遅延部からの停止指令信号を入力すると前記電源装置の出力を停止させ、
前記アラーム送出部は、前記遅延部からのアラーム指令を入力すると、アラーム報知を行なう構成としたことを特徴とする多相入力の異常監視装置。
前記第１の時間を、前記第２の時間よりも長い時間に設定したことを特徴とする請求項４記載の多相入力の異常監視装置。