JPH0458260B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、状況に応じてインバータあるいは
商用電源のいずれかから負荷に連続的に給電する
電源制御システムに関する。

インバータと商用電源を併用するこの種の電源
制御システムとしては、従来、第１図に示すもの
が知られている。

商用電源１とインバータ２の出力は、それぞれ
サイリスタなどの半導体スイツチSW₁およびSW₂
を介して負荷４に到る共通給電路３に接続されて
いる。インバータ２は同期制御回路５によつて制
御され、その出力が商用電源１と同期している。
２系統の半導体スイツチSW₁とSW₂は、状況に応
じて制御回路６によつて相補的にかつ瞬間的にオ
ン・オフ切換制御される。これにより、商用電源
１か、あるいはこれに同期したインバータ２のい
ずれかから、瞬断も生じることなしに、連続的に
負荷４への給電が行なわれる。

例えば、通常時にスイツチSW₁がオフ、スイツ
チSW₂がオンとなつていて、インバータ２から給
電されている。その状態でインバータ２の異常が
検出されたり、あるいは変流器７と検出回路８に
てインバータ２の出力電流が過大になつたこと
（負荷４側の異常）が検出された場合など、スイ
ツチSW₁をオン、スイツチSW₂をオフにして、商
用電源１からの給電に切換える制御が働く。

上述した従来の電源制御システムでは、次のよ
うな問題があつた。

上記のように、負荷４側の事故でインバータ２
の出力電流が増大すると、転流不能となる前に商
用電源１に切換えられる。その後も負荷４側の短
絡事故などが継続していると、負荷４に大きな電
流が流れ続けるため、その過大電流で商用電源１
側の半導体スイツチSW₁を破壊してしまう。サイ
リスタなどの半導体スイツチでは、過大電流によ
る破壊は一般に、短絡破壊となり、従つて負荷４
への給電は続けられる。その結果、スイツチSW₁
の短絡破壊は商用電源１からの給電時には認識さ
れない。

上記の状態から、負荷４の事故が回復した場合
などには、再びインバータ２への給電に切換える
べく、スイツチSW₁にオフ指令、スイツチSW₂に
オン指令が与えられる。しかし、スイツチSW₁は
短絡していることからオフせず、その結果、次の
ような問題を生ずる。

即ち、スイツチSW₁が短絡故障時にあると電圧
を取出す検出点が同一点であるので、同期制御回
路５によるインバータ２の制御が正常になされな
くなる。これを具体的に述べると、同期制御回路
５としては、一般に、商用電源１とインバータ２
の出力波形の位相比較を行ない、その位相差信号
に基づいてインバータ２を制御するPLL（位相ロ
ツクループ）方式が採用されているので、例えば
商用電源１とインバータ２の出力の位相が検出で
きなければ、正常な制御が行なえない。上記のよ
うに、スイツチSW₁が短絡破壊した状態でスイツ
チSW₂がオンになると、商用電源１とインバータ
２の出力が重畳するため、同期制御回路５では両
電源波の位相差を検出することが不可能となる。

そのために、インバータ２の正常な同期運転が
なされず、負荷４への給電は極めて不安定なもの
となる。特に問題となるのは、商用電源側のスイ
ツチSW₁が短絡故障であるか否かを判別できるの
は、例えば商用電源側よりインバータ側え切換え
た時点でスイツチSW₁を介してインバータ側え横
流が流れるので、この横流が流れた時点で始めて
スイツチSW₁の短絡故障を判別可能となり、故障
の検出が遅れることである。このように検出遅れ
があると、横流が継続でき流れるので負荷電動等
が生ずると電源側の電圧が低下し、負荷には良質
の電力を供給することができず影響が非常に大き
い。

この発明は上述した従来の問題点に鑑みなされ
たものであり、その目的は、商用電源側の半導体
スイツチが短絡破壊を起こした状態にてインバー
タからの給電に切換えられたとき、上記スイツチ
破壊を速かに検出し、負荷へ悪影響を及ぼすこと
なく安定に給電を継続できるとともに、インバー
タ側の半導体スイツチを破壊するなどの悪影響も
生じないようにした電源制御システムを提供する
ことにある。

上記の目的を達成するために、この発明は、負
荷に到る共通給電路側に流れる負荷電流の有無を
検出する手段と、商用電源側から上記共通給電路
側へ流れる商用電源電流の有無を検出する手段
と、インバータ側から上記共通給電路側へ流れる
インバータ電流の有無を検出する手段と、商用電
源側半導体スイツチにオフ指令・インバータ側半
導体スイツチにオン指令が与えられたとき、上記
商用電源電流が検出されるか、あるいは上記負荷
電流が直前まで検出されていてかつ上記インバー
タ電流が検出されない場合に、上記商用電源側半
導体スイツチにオン指令を与えるとともに上記イ
ンバータ側半導体スイツチにオフ指令を与える制
御手段とを備えたことを特徴とする。

以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

第２図はこの発明による電源制御システムの構
成を示す。同図において、第１図と同一あるいは
対応する部分には同一符号を付している。

商用電源１、インバータ２、半導体スイツチ
SW₁とSW₂、共通給電路３、負荷４の接続関係は
第１図の従来のものと同じである。同期制御回路
５は、商用電源１を基準信号としインバータ２の
出力を入力信号として両信号の位相差を検出する
位相比較器PDと、この位相比較器PDの出力を平
滑するローパスフイルタLPFと、このローパス
フイルタLPFの出力を制御信号とする電圧制御
型可変周波数発振器VCOとからなり、この発振
器VCOの出力でインバータ２を制御し、インバ
ータ２の出力を商用電源１に同期させる位相ロツ
クループ（PLL）を構成している。

共通給電路３に流れる負荷電流Ioは、変流器１
０と、この変流器１０の交流出力を直流に交換す
る整流回路１１と、この整流回路１１の出力を適
宜なしきい値でレベル弁別するレベル弁別回路１
２によつて検出される。つまり、ある微少値以上
の負荷電流Ioが存在すると、弁別回路１２の出力
ａが“１”となり、そうでない場合には出力ａは
“０”となる。

同様に、商用電源１側から共通給電路３側へ流
れる商用電源電流I₁は、交流器１３と、整流回路
１４と、レベル弁別回路１５で検出され、電流I₁
が所定値以上あると弁別回路１５の出力ｂが
“１”となり、そうでない場合には出力ｂは“０”
となる。

同様に、インバータ２側から共通給電路３側へ
流れるインバータ電流I₂は、変流器１６と、整流
回路１７と、レベル弁別回路１８で検出され、電
流I₂が所定値以上あると弁別回路１８の出力ｃが
“１”となり、そうでない場合には出力ｃは“０”
となる。

商用電源１側およびインバータ２側の半導体ス
イツチSW₁およびSW₂は、フリツプフロツプ１９
によつて択一的に切換制御される。つまり、フリ
ツプフロツプ１９がセツトされ、その出力Ｑが
“１”になると、ゲート回路２０を介してスイツ
チSW₁がオン駆動され、逆にフリツプフロツプ１
９がリセツトされ、その出力Ｑが“１”になる
と、ゲート回路２１を介してスイツチSW₂がオン
駆動される。換言すると、フリツプフロツプ１９
のセツト状態がスイツチSW₁→オン、スイツチ
SW₂→オフの指令状態であり、そのリセツト状態
がスイツチSW₁→オフ、スイツチSW₂→オンの指
令状態である。

このフリツプフロツプ１９は、上述した各電流
検出信号ａ，ｂ，ｃと、他の系から与えられるイ
ンバータ給電の指令信号Ｓ２と、インバータ２の
異常信号Ｓ１に従つて、論理回路Ｇ１〜Ｇ５およ
び判別回路２２，２３を介して、以下のように制
御される。

まずインバータ異常信号Ｓ１が“０”で（正常
を示す）、インバータ給電の指令信号Ｓ２が“１”
であると、異常信号Ｓ１をNOT回路Ｇ２で反転
した信号と指令信号Ｓ２との論理積がAND回路
Ｇ１で成立し、このAND回路Ｇ１の出力が“１”
となり、この信号でフリツプフロツプ１９がリセ
ツトされる。従つて、スイツチSW₁がオフ、スイ
ツチSW₂がオンとなり、インバータ２から給電さ
れる。

次に、異常信号Ｓ１が“１”になるか、指令信
号Ｓ２が商用電源１からの給電を示す“０”にす
ると、NOT回路Ｇ２，Ｇ３、AND回路Ｇ１、
OR回路Ｇ４，Ｇ５において、AND回路Ｇ１の出
力が“０”になると同時に、OR回路Ｇ５の出力
が“１”となる。よつてフリツプフロツプ１９が
セツトされ、スイツチSW₁がオン、スイツチSW₂
がオフとなり、商用電源１から給電される。

先に説明したように、商用電源１への切換え
は、例えばインバータの異常時、点検時になされ
る。かかる状態でその後なんらかの回復措置がと
られ、再びインバータ２からの給電に切換えられ
るとき、異常信号Ｓ１が“０”でインバータ給電
指令信号Ｓ２が“１”となる。これでフリツプフ
ロツプ１９がリセツトされ、スイツチSW₁にオフ
指令、スイツチSW₂にオン指令が与えられる。こ
のときスイツチSW₁，SW₂が正常であれば、指令
どうりに応答する。

上述の切換時に、スイツチSW₁が前述したよう
に短絡破壊をおこしていたとする。すると、スイ
ツチSW₁は指令どうりにオフせず、そのために商
用電源１とインバータ２の出力とが重畳し、競合
してしまい、インバータ２の同期制御が不能にな
ると共に、商用電源側よりインバータ側え横流が
流れ込む。このとき、本システムでは速かにフリ
ツプフロツプ１９をセツトし、スイツチSW₂をオ
フして再び商用電源１からのみの給電状態にす
る。これは判別回路２２の作用による。判別回路
２２は、フリツプフロツプ１９の出力と前記商
用電源電流I₁の検出信号ｂとを監視しており、出
力が“１”となつてインバータ２からの給電指
令になつたにもかかわらず、信号ｂが“１”で電
流I₁が流れていることを示している場合、その出
力ｄを“１”にし、OR回路Ｇ５を介してフリツ
プフロツプ１９をセツトする。これで負荷４への
悪影響を最少限にとどめることができる。

また、もう一方の判別回路２３は次のように動
作する。フリツプフロツプ１９がリセツトされて
出力が“１”になつたとき、すなわち商用電源
１からインバータ１による給電に切換えられたと
き、判別回路２３は、その直前まで負荷電流Ioが
流れていて検出信号ａが“１”であつたにもかか
わらず、切換直後にインバータ電流I₂が流れずに
検出信号Ｃが“０”となつている場合、出力ｅを
“１”にし、OR回路Ｇ５を介してフリツプフロ
ツプ１９をセツトする。これで再び商用電源１か
らの給電に戻り、負荷４への悪影響を最少限にと
どめる。

なお、以上の本発明による対策は、インバータ
２から商用電源１の給電に切換える場合にも応用
することができる。

以上詳細に説明したように、この発明に係る電
源制御システムによれば、給電切換用の半導体ス
イツチの破壊などによる負荷への悪影響を極めて
小さくすることができ、給電の安定性、信頼性が
大きく向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電源制御システムの構成図、第
２図はこの発明の一実施例による電源制御システ
ムの構成図である。 １……商用電源、２……インバータ、３……共
通給電路、４……負荷、５……同期制御回路、１
０，１３，１６……変流器、２０，２１……ゲー
ト回路、２２，２３……判別回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 商用電源およびこれに同期制御されるインバ
   ータの出力をそれぞれ半導体スイツチを介して負
   荷に至る共通給電路に接続し、上記商用電源側半
   導体スイツチと上記インバータ側半導体スイツチ
   とを瞬間的にオン・オフ切換制御し、上記商用電
   源または上記インバータのいずれかから継続的に
   負荷に給電するシステムにおいて、上記共通給電
   路に流れる負荷電流の有無を検出する手段と、上
   記商用電源側から上記共通給電路側へ流れる商用
   電源電流の有無を検出する手段と、上記インバー
   タ側から上記共通給電路側へ流れるインバータ電
   流の有無を検出する手段と、上記商用電源側半導
   体スイツチ（又はインバータ側半導体スイツチ）
   にオフ指令、上記インバータ側半導体スイツチ
   （又は商用電源側半導体スイツチ）にオン指令が
   与えられたとき、上記商用電源電流が検出される
   か、あるいは上記負荷電流が直前まで検出されて
   いてかつ上記インバータ電流が検出されない場合
   に、上記商用電源側半導体スイツチにオン指令を
   与えるとともに上記インバータ側半導体スイツチ
   にオフ指令を与える制御手段とを備えたことを特
   徴とする電源制御システム。