JPH01136075A - 停電検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明し１商用交流電源の停電若しくは電圧低下状態を
検出する装置に関する。

従来の技術 従来、商用交流電源の停電（電斤低下し含む）に対処し
、負仙に電力を継続して供給するために種々の無停電電
源装置が使用されている。最近ではパーツプルコンピュ
ータ、ワードプ［１ｔ？ツリ等の０ＡｆｉＥの酋及が著
しく、それらのメ′しり土に記憶された情報量の喪失防
１［の観点から無停電電源装置が特に重要となり、需要
が急速に伸びている。これらの無停電電源装置には常時
・停電時インパーク給電方式と常時商用交流給電・停電
時インバータ切換方式とがあり、そこには停電を検出し
てスイッチを切り変え、動作状態を常時から停電時に変
更する停電検出装置が備えである。但し、前者の方式で
フロート充電を行なうちのは停電検出装置を必要としな
い。

囚みに、前者の方式では停電ｌＬ〜と停電復帰時に出力
はほとんど影響を受けないが、常時インバータが負荷を
担っているために後者の方式に比べ形状及び重量が大き
くなり、従って価格も高くなる。

又、後者の方式ではインバータは停電時のみ働くので、
常時の電力損失はほとんどなく、従って小型軽ωとなり
安価であるが、停電検出の遅れによる停電時の出力の瞬
断発生が致命的な欠点となっている。瞬断による負荷機
器への悪影響としては、論理回路のｇ；動作、リレーの
開放、放電灯の消灯等がある。又、負荷たる電源トラン
スへの突入電流の発生により、無停電電源装置自体のイ
ンバータの停止又は破損等の事態が生じ易い。特に、前
期のＪ、うなＯＡ機器ではその機能が複雑高度化するの
に伴い、瞬断による悪影響が一層深刻となるか、その一
方で小型化・低価格化が進行中でもあり、ぞれらに使用
される無停電電源装置に対する要望も強い。このため、
停電検出装置の高速化はその要請に答えるための最重要
課題となっている。

このような停電検出装置にお【プる停電の検出には商用
交流電圧を仝波整流した平均値測定による方法や交流リ
レーによる方法等がある。平均値測定による方法では第
２図に示すにうに商用交流電圧が印加する仝波整流器１
０の出ツノ側にコンデンサ１２、抵抗１４、電圧比較器
１６から成る停電検出回路を設けている。このため、商
用交流電圧は仝波整流後、コンデンサ１２て平滑され、
平均値を得るために抵抗１４を通り、更に電圧比較器１
６にかけられて、予め設定した停電の有無を決定する基
準電圧（しきい値電圧）と比較される。

なお、商用交流電圧の瞬ｌｈ値がＯになってからコンテ
ン１ノ１２に蓄えられた電荷が抵抗１４を通って放電し
、］ンデン）ノ１２の両端電圧が降下するｎ）間はコン
デンサの静電容重と抵抗値の積で決まる（１（１である
。この電圧比較器１６で宇均ｆｉｆ’ｉがしきい値電圧
より小さいと判定されると、停電が発り［したことにな
り、そこから検出電圧が出力する。

又、交流リレーによる方法では商用交流電圧が印加する
トランスの２次側巻線に第３図に示すＪ、うな交流リレ
ーを設りる。このため、商用文流電Ｌ′Ｌが加わると電
磁二１イル１８に常閉接点２０を通じて励磁電流が流れ
、アーマブユーア２２が吸引され、その常閉接点２０は
開ぎ、常閉接点２４は閉じる。すると、励磁電流は抵抗
２６を通って減少し、リレーの見かけの開放電圧（復帰
電圧）は上背する。そこで、抵抗２６の値を選択して開
放電圧を設定すると、トランスで降圧した商用交流電圧
が開放電圧より小さくなればリレーが開放され、常閉接
点２０が閉じて常閉接点２４が開くため、停電が発生し
たことになる。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、先の方法では整流俊の脈流が電圧比較に
影響を５えないように、コンデンサの静電８早と抵抗値
とを大きくづる必要があるため、停電等が起ってからそ
の判定をするまでの時間が長くなる。又、後の方法では
機械的動作のために検出速度が遅く、しかし、交流電圧
の位相のどの点で停電等が起ったかにより残留磁気の影
響を受けてばらつきが生じる。即ら、励磁が深い時に停
電が発生覆ると、−〇閉じた常閉接点２４が離れるのに
時間がかかり、励磁が浅い時に停電が発生すると、〒く
離れるようになる。このため、最大１８００のずれが発
生づる。

本発明はこのような従来の問題点にる［１してなされた
ものであり、検出速度か早く、ばらつきのない停電検出
装置を提供することを目的とづる。

問題点を解決づるための手段 上記目的を達成覆るための手段を、以下実施例に対応ゴ
る第１図を用いて説明する。

この停電検出装置は検出入力端子３０に接続する前段部
には商用交流電圧の瞬■４値に応じた検出入力電圧の２
乗値を算出する第１乗算器３２と、ぞの第１乗ｔ３器３
２に対して、入力コンデンサ３６の静電容♀と帰還抵抗
３８の値との積を商用交流電圧の瞬時値の角速度の逆数
に等しくしたオペアンプ４０から成り、同検出入力電圧
を時間微分して出力を算出する微分器３４と、微分器３
４の出力電圧の２乗値を算出する第２乗ｔ３器４２とを
並列的に備え、中段部には第１、第２乗算器３２．４２
の名田）Ｊ電圧を加１７する加ｔ３器４６を備え、後段
部には加ｔ３器４６の出力電圧と停電のイｊ無を決定ブ
るしきい値電圧とを比較し、前者の絶対値が後者の絶対
値より小さいときに、検出電圧を検出出力端子６２に出
力する電圧比較器５６を備えるものである。

作用 ｌ記手段は次のように作用する。

商用交流電圧の瞬時値はｅ。＝　Ｅ　ｍ□Ｓ　Ｉ　ｎω
ｔの式で表わせるので□、その検出入力電圧の瞬時値は
ｅ＝［ｍ５ｉｎωｔの式で表わＵる。第１乗算器３２で
はこの検出入力電圧の２乗値、即ら［ｍ２Ｓｉｎ２ω１
を算出する。又、微分器３４では同検出入力電圧を時間
微分し、出力Ｃ「く「…ＣＯ３ω１を算出する。その際
、微分器３４を構成するオペアンプ４０に描えた入力コ
ンデンサ３６の静電容量Ｃと帰還抵抗３Ｂの顧［く１と
の積ＣＲ１を商用交流電圧の角速度ωの逆数に等しくし
てｄ３＜と、ＣＲ１＝１／ωの式が成り立つため、結局
出力はＥｍｃ。

Ｓωしとなり、その最大値は検出入力電圧の最大値と等
しくなる。そこで、第２乗算器４２では微分器３４の出
力電圧の２乗値、即ちＥ　ｍ２ｃｏｓ２ωｔを算出する
。次に、加算器４６ではそのようにして並列的にに算出
した第１　、ＴｊＪ　２乗算器３２．４２の出力電圧を
加算する。即ら−（ト…２ｓ　ｉ　ｎ２ω［−）　［ｍ
２ｃｏｓ２ωｔ　）　＝　−［：ｍ２を算出する。更に
、電圧比較器５６では加瞳器４６の出力電圧と停電の有
無を決定するしきい値電圧−ＥＳとを比較し、前者の絶
対値が後者の絶対値より小さい口４に、検出電ＬＬを出
力Ｊる。

実施例 以下、添付図面に基づいて、本発明の詳細な説明覆る。

第１図は本発明の一実施例にＪ、る停電検出装置を示す
回路図である。図中、３０は停電（電ＩＦ降下を含む）
の有無を検出すべき商用交流電圧の瞬時値に応じた検出
入力電圧を加える検出入力端子、３２はその検出入力電
圧の２乗値を算出する第１乗算器、３４は入力コンデン
サ３６の静電容量Ｃと帰還抵抗３８の値［（１との積Ｃ
Ｒ１を商用文流電Ｈ−の瞬時値の角速度の逆数に等しく
したオペアンプ４０から成り、同検出入力電圧を時間微
分して出力を算出する微分器、４２は微分器３４の出力
電圧の２乗値を算出する第２乗算器である。なお、微分
器３４の入り側に介在する抵抗（ぞの値ｒ＜２＞４４は
微分器３４の周波数帯域を必要最小限に抑えるためのも
のでおる。４６は第１、第２乗算器３２．４２の各出力
電圧を加ｃ７する加算器であり、第１人力抵抗（その値
Ｒ３）４８、第２人力抵抗（その値Ｒ４）５０、帰還抵
抗（その値Ｒ５）５２を有するＡペアンプ５４から成る
。但し、第１人力抵抗４８は第１乗算器３２との間に、
第２人力抵抗５０は第２乗算器４２との間にそれぞれ介
在づる。尤も、両抵抗値Ｒ３、Ｒ４は等しい。５６は加
算器４６の出ツノ電圧と停電のイ′Ｊ無を決定するしき
い値電紅「Ｓとを比較し、前者の絶対値が後者の絶対値
より小さいとぎに、検出市用を出力りる電圧比較器（゛
あり、しきい値電圧源５８を右するオペアンプ６０から
成る。又、６２は検出出力端子である。

次に、木実絶倒の動作を説明する。

商用交流電圧の瞬ＥＩＡ値はｅ。−ＥｌｏＳｉｎω１の
式で表わせる。なＪ３、Ｅｍ（、は電圧の最大１１０（
娠幅）、ωは角速度、ｔは時間である。この商用交流電
圧を変圧器又は分圧器を介して数ボルトに下げ、検出入
力端子３０に加える。すると、検出入力型１工の瞬１１
１値はｅ・＝［ｍ□／ｎ−３！ｎ　ωｔ＝［：ｍ　ｓｉ
ｎω゛しの式で表わＵる。なＪ３、【）は変圧比又は分
圧比である。この検出入力電圧は二つに分枝され、一方
は第１乗Ｃ７器３２に入る。第１乗算器３２ては検出入
力電圧の２乗値、叩ら（［ｍ５ｉｎω１）２−１Ｅｍ２
ｓｉｎ２ω１を算出する。使方は抵抗４４を通り、微分
器３４に入る。微分器３４ては同検出人力電ａ　４ｉ：
時間微分し、出力ＣＲ？　ωＥＥｍ　ｃｏｓ　ｃｔ、＞
　Ｌを算出する。その際、微分器３４を構成する入力コ
ンデンサ３４の静電容量Ｃと帰還抵抗３８の値Ｒ１との
積ＣＲ１を商用交流電圧の角速度ωの逆数に等しくして
おくと、ＣＲ１＝１／ωの式が成り立つため、結局出力
は［ｍＣＯ３ω［となり、その最大（ＩＣ１は検出入力
電圧の最大値と等しくなる。

この微分器３４の出力電圧は第２乗算器４２に入る。第
２乗算器４２でもその２乗値、即ら（［ｍｃｏｓ　ωｔ
　）２＝　Ｅ　ｍ２ｃｏｓ２ωｔを算出する。これらの
並列的に算出した第１、第２乗算器４２．４２の各出力
電圧は反転加算器４６に入る。加算器４６ではそれらを
加（ンし、−（［Ｅ　ｍ２ｓｉｎ２ωｔ　Ｉ−Ｅ　１１
１２ｃ。

ｓ２ωｌ）＝−１ｍ２を弁用する。但し、Ｒ３＝Ｒ／１
にし、Ｒ５は適宜の値に決定する。因みに、ｓ　ｉ　ｎ
２ω１．−１−　ＣＯ５２ωｔ＝１である。このように
加ｑ器４６の出力電Ｌ１−は「、１間に無関係となり、
検出人力電１−Ｌの瞬時値の最大値Ｆｍ、結局は商用交
流電圧の瞬時値の最大値トｍによって決定される。又、
結果が２乗となっているため、残留雑音に対してすｊ効
である。因みに、大きい錐ン４は先に除去しておく。こ
の出力電圧は停電の有無を決定するず１のしきい値電ル
ーＥＳを持つミル比較器５６に入る。

何−夕なら停電になると、商用文流電Ｌ１の最大値Ｆｍ
がＯ又は一定値以トに下がるので、検出入力電　。

１１の最大値［ｍを監視することにより停電を検出りる
ことができるからである３、なお、しきい値電ＬＬ　−
Ｅ　Ｓは商用交流電圧の最大値［、’ｍ□における電１
１低下設定碩に変圧比又は分ル比「１の逆数をｔｌ）Ｇ
Ｊて２乗したｉＬｌにする。電圧比較器ｔ”ｌ　６では
しきい値電圧の上下で、停電と正常電ＬＬとを判定して
検出電圧を出力端子６２を介して出力する。即ら、加ε
７器４６の出力電圧−Ｅ　ｍ２の絶対伯が負のしぎい値
電圧−［Ｓの絶対値より小さいときは停電と判定して凸
型Ｌ１を出力し、大きい時は正常電ＬＬと判定して低電
圧を出力する。

発明の効果 以−Ｌ説明した本発明によれば、監視の対象に遅れ要素
を含まず、停電が交流電圧の位相のどの点で発生したか
によらないため、検出速度が甲くなり、そのばらつきを
なくすことができる。又、監視の対象が２乗の型になっ
ているため、耐２１Ｆ＆性が人ぎくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による停電検出装置を承り回
路図である。 第２図は従来の停電検出装置の一例を示す回路図である
。 第３図は従来の停電検出装置の伯の例を示す回路図であ
る。 ３０・・・検出入力端子　３２．４２・・・第１、第２
乗Ｃ７器　３４・・・微分器　３６・・・人力コンデン
サ−３８・・・帰還抵抗　４０・・・オペアンプ　４６
・・・加綿器　５６・・・電圧比較器　５Ｂ・・・しぎ
い値電ｒｔ源６２・・・検出出力端子 特許出願人　株式会社電研精機研究所

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 商用交流電圧の瞬時値に応じた検出入力電圧の２乗値を
   算出する第１乗算器と、入力コンデンサの静電容量と帰
   還抵抗値の積を商用交流電圧の瞬時値の角速度の逆数に
   等しくしたオペアンプから成り、同検出入力電圧を時間
   微分して出力を算出する微分器と、微分器の出力電圧の
   ２乗値を算出する第２乗算器と、第１、第２乗算器の各
   出力電圧を加算する加算器と、加算器の出力電圧と停電
   の有無を決定するしきい値電圧とを比較し、前者の絶対
   値が後者の絶対値より小さいときに、検出電圧を出力す
   る電圧比較器とを備えることを特徴とする停電検出装置
   。