WO2017022329A1 - 入力電圧の異常検出方法及び電源装置 - Google Patents

入力電圧の異常検出方法及び電源装置 Download PDF

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文男 浦川
哲男 秋田
幸一 竹下
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住友電気工業株式会社
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    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/062—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for AC powered loads

Definitions

  • the present invention relates to a power supply device.
  • the present invention also relates to an input voltage abnormality detection method mainly related to a power supply device.
  • an uninterruptible power supply is a power supply device that normally charges a storage battery with a commercial AC power supply, and converts the power stored in the storage battery into AC power and outputs it in the event of a power failure.
  • UPS uninterruptible power supply
  • Such an uninterruptible power supply needs to detect an AC voltage outage quickly and reliably.
  • Patent Documents 1 to 6 Various proposals have been made regarding power failure detection (for example, Patent Documents 1 to 6).
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2001-320835 Japanese Patent Laid-Open No. 10-285932 Japanese Patent Laid-Open No. 10-210663 JP 2001-13175 A Japanese Patent Laid-Open No. 10-90314 JP-A-9-281160
  • a method of the present disclosure is a method for detecting an abnormality of a single-phase AC input voltage, which is executed by a control unit having a function of a phase-locked loop, wherein a simulated voltage waveform that is phase-locked with the input voltage is converted into the phase-locked loop. Is used to compare the instantaneous value of the input voltage with the simulated voltage waveform within the time until the generated simulated voltage waveform is updated next, and the instantaneous value of the input voltage is This is an input voltage abnormality detection method for determining that the input voltage is abnormal when the state changes from the state along the simulated voltage waveform to the state where it does not follow.
  • the power supply device includes a single-phase AC circuit from the input end to the output end in the device, a first voltage sensor that detects an input voltage at the input end, and an output voltage at the output end.
  • a second voltage sensor to detect, a converter connected to the AC circuit, and capable of bidirectional power conversion, a storage battery connected to the AC circuit via the converter, and the converter for the AC circuit
  • control unit having an energization mode for supplying power to a load connected to the output terminal, and a storage battery discharge mode for opening the AC switch and supplying power to the load from the storage battery via the conversion unit.
  • the control unit has a function of a phase-locked loop, sequentially generates a simulated voltage waveform that is phase-synchronized with the input voltage using the phase-locked loop, and the generated simulated voltage waveform is updated next.
  • the power supply device determines that the input voltage is abnormal and shifts from the energization mode to the storage battery discharge mode.
  • FIG. 12 It is a circuit diagram which shows the principal part of a power supply device. It is a figure which shows an example of an input voltage waveform (single phase alternating current waveform). It is the figure which extended the time axis horizontally in the area from the time 6 ms to 7 ms in FIG. 12 is an oscilloscope image showing an example of the conventional power failure detection shown in FIG. 11. It is an image of the oscilloscope which shows the example of the power failure detection by embodiment. It is an image of an oscilloscope showing an example of a power source switching operation (mode transition) at the time of power recovery according to the embodiment. 7 is an image obtained by extending the time on the horizontal axis in FIG. 6.
  • the upper graph shows waveforms of V ⁇ and V ⁇ , and the lower graph shows linear waveforms of Vd and Vq.
  • FIG. 11 is a waveform diagram showing a procedure for detecting a power failure by comparison with a voltage threshold as an example of a relatively fast power failure detection method.
  • the two waveforms are voltage waveforms of 60 Hz (solid line) and 50 Hz (dotted line), respectively. If a power failure is detected when the absolute value of the input voltage falls below the threshold value of 80V (th1, th2 in the figure), the instantaneous value becomes 80V or less even in a normal state, so it is necessary to distinguish it from the normal state. Become. In a normal state, at 60 Hz, the absolute value is 80 V or less in 3.2 ms. In the case of 50 Hz, the absolute value is 80 V or less in 3.85 ms in time.
  • an object of the present invention is to realize extremely quick and reliable power failure detection mainly for a power supply device.
  • the gist of the embodiment of the present invention includes at least the following.
  • This is a single-phase AC input voltage abnormality detection method executed by a control unit having a phase-locked loop function, wherein a simulated voltage waveform phase-locked with the input voltage is converted into the phase-locked loop. Is used to compare the instantaneous value of the input voltage with the simulated voltage waveform within the time until the generated simulated voltage waveform is updated next, and the instantaneous value of the input voltage is
  • This is an input voltage abnormality detection method for determining that the input voltage is abnormal when the state changes from the state along the simulated voltage waveform to the state where it does not follow.
  • an abnormality detection method it is possible to have a simulated voltage waveform by phase synchronization before an abnormality occurs in the input voltage. Therefore, for example, when the supplied input voltage fails, the instantaneous value of the input voltage does not follow the simulated voltage waveform. This can be detected very quickly and reliably as a power failure. Further, a temporary abnormality in the input voltage can be detected in the same manner.
  • the abnormality detection method of (2) it is preferable to determine that the input voltage is abnormal when the state where the differential voltage exceeds the threshold value continues for a predetermined time. In this case, it is possible to prevent a voltage change that recovers quickly such as an instantaneous power failure or an instantaneous disturbance from being determined as an abnormal input voltage.
  • this detects a single-phase AC circuit from the input end to the output end in the apparatus, a first voltage sensor for detecting the input voltage at the input end, and an output voltage at the output end.
  • a second voltage sensor a converter connected to the AC circuit and capable of bidirectional power conversion, a storage battery connected to the AC circuit via the converter, and connection of the converter to the AC circuit
  • the input terminal reaches the output terminal via the closed AC switch and the AC circuit.
  • a control unit having an energization mode for supplying power to a load connected to the output terminal, and a storage battery discharge mode for opening the AC switch and supplying power to the load from the storage battery via the conversion unit.
  • the control unit has a function of a phase-locked loop, sequentially generates a simulated voltage waveform phase-synchronized with the input voltage using the phase-locked loop, and the generated simulated voltage waveform is Within the time until the next update, the instantaneous value of the input voltage is compared with the simulated voltage waveform, and the instantaneous value of the input voltage is changed from the state along the simulated voltage waveform to the state where it does not follow. When it turns, it determines with the said input voltage being abnormal, and transfers to the said storage battery discharge mode from the said electricity supply mode.
  • the control unit can have a simulated voltage waveform by phase synchronization before an abnormality occurs in the input voltage. Therefore, for example, when the supplied input voltage fails, the instantaneous value of the input voltage does not follow the simulated voltage waveform. This can be detected very quickly and reliably as a power failure. Further, a temporary abnormality in the input voltage can be detected in the same manner. When it is determined that the input voltage is abnormal, it is possible to shift from the energization mode to the storage battery discharge mode and continue to supply power to the load.
  • the control unit performs the simulation when a difference voltage between the instantaneous value of the input voltage and the simulated voltage waveform exceeds a threshold for abnormality detection. It can be determined that the state is not along the voltage waveform. In this case, the determination can be made reliably by comparing the difference voltage with a threshold value.
  • the control unit determines that the input voltage is abnormal when the state where the differential voltage exceeds the threshold value continues for a predetermined time. In this case, it is possible to prevent a voltage change that recovers quickly such as an instantaneous power failure or an instantaneous disturbance from being determined as an abnormal input voltage.
  • the control unit uses the phase-locked loop to convert the conversion voltage.
  • the output voltage of the unit is phase-synchronized with the input voltage, and when phase synchronization is achieved, the battery discharge mode can be shifted to the energization mode.
  • the phase of the output voltage of the converter can be finely adjusted to synchronize the phase with the input voltage, and the mode can be changed.
  • control unit may determine that phase synchronization is achieved when the difference voltage is smaller than a synchronization detection threshold. In this case, the determination can be made reliably by comparing the difference voltage with a threshold value.
  • the abnormality detection threshold value and the synchronization detection threshold value may be different from each other. In this case, it is possible to suppress the mode transition frequently occurring in a short time.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing a main part of the power supply device.
  • a power supply apparatus 100 includes an AC (single-phase alternating current) input plug 1, a leakage breaker 2 connected to the plug 1, an AC output outlet 3, and an input terminal Tin to an output terminal Tout 2 in the power supply apparatus 100.
  • a single-phase AC circuit 4 that is a main circuit, a first voltage sensor 5 that detects an input voltage at the input terminal Tin, a second voltage sensor 6 that detects an output voltage at the output terminal Tout, and the AC circuit 4.
  • the operation of the conversion unit 7 is controlled by the control unit 10.
  • the secondary side of the earth leakage breaker 2 is the input terminal Tin, but the primary side of the earth leakage breaker 2 may be considered as the input terminal Tin.
  • the AC switch 9 is provided between the connection point P of the conversion unit 7 with respect to the AC electric circuit 4 and the input terminal Tin and is interposed on one line of the AC electric circuit 4.
  • the AC switch 9 includes an electromagnetically driven relay contact 91 and a bidirectional semiconductor switch 90 connected in parallel with the relay contact 91.
  • the semiconductor switch 90 is configured by connecting a pair of semiconductor switch elements Q1 and Q1 having parallel diodes d1 and d2 in series in opposite directions.
  • the semiconductor switch elements Q1 and Q2 are, for example, MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistors), and the parallel diodes d1 and d2 are body diodes.
  • the semiconductor switch elements Q1 and Q2 may be IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) having parallel diodes d1 and d2.
  • the relay contact 91 and the semiconductor switch elements Q1, Q2 are controlled by the control unit 10.
  • the detection signals of the first voltage sensor 5 and the second voltage sensor 6 are sent to the control unit 10.
  • the control unit 10 includes, for example, a computer, and a necessary control function is realized by the software (computer program) being executed by the computer.
  • the software is stored in a storage device (not shown) of the control unit 10.
  • the control unit 10 is equipped with the function of the phase locked loop (PLL: Phase Locked Loop) 10p.
  • PLL Phase Locked Loop
  • the plug 1 is normally connected to an outlet 11 such as a commercial power source, and an electric appliance (not shown) serving as a load is connected to the AC output outlet 3.
  • control unit 10 executes the “energization mode” in which the voltage input from the external outlet 11 is directly output to the AC output outlet 3. At this time, the relay contact 91 is closed and the semiconductor switch 90 is opened. The semiconductor switch 90 is temporarily used when the AC switch 9 is closed and opened because of the speed of response. Further, the control unit 10 performs power conversion from alternating current to direct current by the conversion unit 7 to charge the storage battery 8.
  • control unit 10 when power is supplied from the storage battery 8 to the load, the control unit 10 opens the AC switch 9. Further, the control unit 10 causes the conversion unit 7 to perform power conversion from direct current to alternating current, and executes the “storage battery discharge mode” in which the discharge power of the storage battery 8 is supplied to the load.
  • the power supply device 100 When the power supply device 100 is used for backup purposes, when a power failure such as a commercial power supply or when the plug 1 is disconnected from the outlet 11 (hereinafter simply referred to as power failure), the power supply device 100 detects the power failure and switches from the energization mode to the storage battery. Transition to discharge mode. If power is restored thereafter, the power supply device 100 detects power restoration and shifts from the storage battery discharge mode to the energization mode.
  • power failure detection and processing for it and power recovery detection and processing for it will be described.
  • the control unit 10 executes an energization mode in which the input voltage is directly output to the AC output outlet 3 through the closed AC switch 9.
  • the control unit 10 can acquire the input voltage based on the detection signal of the voltage sensor 5. Therefore, the control unit 10 generates a simulated voltage waveform that is phase-synchronized with the input voltage by using the phase-locked loop 10p.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an input voltage waveform (single-phase AC waveform).
  • the horizontal axis represents time [ms]
  • the vertical axis represents voltage [V].
  • FIG. 3 is a diagram in which the time axis is extended horizontally in the section from time 6 ms to 7 ms in FIG. 2, the input voltage is normal state, they are consistent with each other and the input voltage waveform V in and the simulated voltage waveform V im. Therefore, the difference voltage ⁇ V between the two is 0V.
  • the control unit 10 starts determination at time t2, that is, starts counting time, and determines that a power failure occurs at time t3 when the differential voltage ⁇ V equal to or greater than the threshold value V th continues for a predetermined time (for example, 0.5 ms).
  • the total time required from the occurrence of a power failure to the determination of a power failure is approximately 0.6 ms.
  • the above “above threshold” may be “exceeded threshold”. In other words, it is possible to arbitrarily determine which state the difference voltage ⁇ V is equal to the threshold value Vth .
  • a power failure can be detected in a time of 1 ms or less. Note that not only a power failure but also other temporary abnormalities, for example, a voltage drop for a long time that is not an instantaneous power failure level, can be determined as an input voltage abnormality in the same manner.
  • control unit 10 of the power supply device 100 or the single-phase alternating current input voltage abnormality detection method executed by the control unit 10 is basically: (1) A simulated voltage waveform that is phase-synchronized with the input voltage is sequentially generated using the phase-locked loop 10p, (2) The time when the generated simulated voltage waveform is updated next time, the instantaneous value of the input voltage is compared with the simulated voltage waveform, and the instantaneous value of the input voltage is in accordance with the simulated voltage waveform Therefore, it is determined that the input voltage is abnormal when it changes to a state where it does not follow.
  • the instantaneous value of the input voltage is in the state of the simulated voltage waveform is determined, for example, when the voltage difference between the instantaneous value of the input voltage and the simulated voltage waveform exceeds a threshold value. It can be assumed that the state is not along the simulated voltage waveform. Further, the “time until next update” is secured longer than the time required for abnormality determination. Therefore, an abnormality in the input voltage can be detected before the simulated voltage waveform is updated. In the initial operation, the abnormality determination is performed after the first simulated voltage waveform is generated. Therefore, it is not erroneously determined to be abnormal before the first simulated voltage waveform is generated.
  • a simulated voltage waveform can be held by phase synchronization before an abnormality occurs in the input voltage.
  • the instantaneous value of the input voltage does not follow the simulated voltage waveform, and this can be quickly detected as a power failure.
  • a temporary abnormality in the input voltage can be detected in the same manner.
  • the input voltage is determined to be abnormal when the “state where it does not follow” continues for a predetermined time (0.5 ms in the above example).
  • a predetermined time 0.5 ms in the above example.
  • control unit 10 When detecting an abnormality in the input voltage, such as a power failure, the control unit 10 causes the conversion unit 7 to start a conversion operation from direct current to alternating current and opens the AC switch 9 to shift from the energization mode to the storage battery discharge mode. .
  • FIG. 4 is an oscilloscope image showing an example of the conventional power failure detection shown in FIG. From the top, the input voltage waveform V in , the output voltage waveform V out , and the state of the power failure detection flag Fd are shown. In this case, 7 ms is required as the time Tjudge from the occurrence of a power failure to the determination of a power failure.
  • FIG. 5 is an oscilloscope image showing an example of power failure detection according to the above embodiment. From the top, the input voltage waveform V in , the output voltage waveform V out , and the state of the power failure detection flag Fd are shown. In this case, the time Tjudge required from the occurrence of a power failure until it can be determined as a power failure is only 1 ms.
  • the control unit 10 confirms whether the input voltage is 80 V or more in the positive side absolute value (step 1), and subsequently whether the absolute value in the negative side is 80 V or more (step 2). If it can be confirmed that the absolute value is 80 V or more on both the plus side and the minus side, this can be used to detect power recovery.
  • the output of the converter 7 is stopped and the AC switch 9 is closed at the zero crossing of the input voltage.
  • phase of the output voltage of the conversion unit 7 can be finely adjusted using the phase locked loop 10p, for example, so that the phase of the output voltage of the conversion unit 7 can be brought close to the phase of the input voltage. It should be noted that the switching of the power supply accompanying the power recovery is not so important for speed, but rather, it is more important to match the phases.
  • phase synchronization determination for example, whether the output voltage of the converter 7 is near phase 0 at zero cross when the input voltage changes from minus to plus (step 3), and then the input voltage is changed from plus to minus. It is determined whether the output voltage of the converter 7 is in the vicinity of the phase ⁇ at the zero cross when changing to (step 4). If the above steps 1 to 4 are continuously established, the control unit 10 executes the mode transition and the closing of the AC switch 9. If not established, the control unit 10 repeatedly executes steps 1 to 4.
  • the control unit 10 determines that the difference voltage between the instantaneous value of the input voltage and the stored simulated voltage waveform is smaller than the threshold value for synchronization detection (or threshold value). It may be determined that the phase synchronization is achieved (when the following occurs). In this case, the determination can be made reliably by comparing the difference voltage with the threshold value.
  • the threshold for synchronization detection is preferably a value different from the above-described threshold for abnormality detection. For example, Abnormality detection threshold> Synchronization detection threshold> 0 It can be. By setting the values different in this way, it is possible to suppress frequent mode transitions in a short time.
  • FIG. 6 is an oscilloscope image showing an actual example of the power source switching operation at the time of power recovery (transition from the storage battery discharge mode M1 to the energization mode M2) according to the above embodiment.
  • Upper of the two AC waveform is an output voltage waveform V out of the conversion unit 7, the lower is the input voltage waveform V in.
  • the two straight lines on the upper side represent the operation state SW of the semiconductor switch 90 (H level is closed and L level is open).
  • Two lower straight lines on the lower side indicate the state of the power failure determination flag Fd.
  • the symbol SP represents the range of the system output. Even if the semiconductor switch 90 operates from an open circuit to a closed circuit, the change in the output voltage is not visible in this image.
  • FIG. 7 is an image obtained by extending the time on the horizontal axis of FIG.
  • the phase is synchronized with the zero cross circled by the dotted line, and the semiconductor switch 90 is closed.
  • the output voltage waveform V out from the output of the converter 7 is switched to an external input voltage waveform V in. In this way, the power source is smoothly switched, and the load is not affected by the switching.
  • FIG. 8 is an oscilloscope image showing an example of input voltage and output voltage waveforms from power recovery to power supply switching (mode transition).
  • the waveform in the lower stage is an enlarged portion surrounded by a square in the fine waveform in the upper stage.
  • the upper is the input voltage waveform V in
  • the lower is the output voltage waveform V out .
  • the control unit 10 stops the output of the conversion unit 7 when phase synchronization is established after about 40 cycles in this example after the input voltage is restored (a portion surrounded by a vertically long rectangular line indicated by P1) ( The AC switch 9 is closed (a portion surrounded by a vertically long rectangular line indicated by P2).
  • phase-locked loop ⁇ Additional information about phase-locked loop>
  • the AC PLL it is common to calculate the phase and frequency by extracting the zero cross of the single-phase AC voltage.
  • the waveform of the input voltage includes distortion or when the measurement accuracy is not good due to noise, the accuracy tends to deteriorate.
  • a single-phase AC PLL using the concept of a three-phase AC PLL will be described as a single-phase AC phase-locked loop 10p.
  • the single-phase AC PLL applies a single-phase AC input voltage to V ⁇ in the ⁇ - ⁇ coordinate system.
  • V ⁇ does not exist, but it is artificially created from V ⁇ .
  • the upper graph in FIG. 9 shows waveforms of V ⁇ and V ⁇ . These can be further converted into voltages Vd and Vq in the dq coordinate system by the above equation (2).
  • FIG. 10 is a control block diagram of PLL after V ⁇ and V ⁇ required as a single-phase AC PLL.
  • voltages V ⁇ and V ⁇ in the ⁇ - ⁇ coordinate system become voltages Vd and Vq by conversion to the dq coordinate system.
  • V ⁇ ⁇ 1 / (2 ⁇ f1) ⁇ dV ⁇ / dt (4)
  • the sampling number of one cycle is N
  • the value obtained by subtracting the (n ⁇ 1) th V ⁇ from the nth V ⁇ is ⁇ V ⁇
  • ⁇ V ⁇ V ⁇ (nth) ⁇ V ⁇ (n ⁇ 1th).
  • f1 is included in the coefficient of V ⁇ , and the coefficient is a function of f1. Therefore, even if there is a phase variation, V ⁇ changes following the change in f1. That is, the responsiveness to the phase fluctuation is good.
  • the abnormality detection method of the input voltage in the said embodiment was described regarding the power supply device 100, the said abnormality detection method can be applied not only to a power supply device but to other apparatuses which need a power failure detection etc. .
  • the AC switch 9 in FIG. 1 can be configured by only the semiconductor switch 90 or only the relay contact 91 in addition to the illustrated configuration example.

Abstract

位相同期ループの機能を有する制御部によって実行される、単相交流の入力電圧の異常検出方法であって、入力電圧と位相同期した模擬電圧波形を、位相同期ループを用いて逐次生成し、生成された前記模擬電圧波形が次に更新されるまでの時間内に、入力電圧の瞬時値を、模擬電圧波形と比較し、入力電圧の瞬時値が、模擬電圧波形に沿っている状態から、沿わなくなる状態に転じた場合に、入力電圧が異常であると判定する、入力電圧の異常検出方法である。

Description

入力電圧の異常検出方法及び電源装置
　本発明は、電源装置に関する。また、主として電源装置に関しての、入力電圧の異常検出方法に関する。本出願は、２０１５年８月４日出願の日本出願第２０１５－１５３９４６号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
　例えば無停電電源装置（ＵＰＳ: Uninterruptible Power Supply)は、通常、商用交流電源により蓄電池を充電しておき、停電時には蓄電池に蓄えられた電力を交流電力に変換して出力する電源装置である。
　このような無停電電源装置は、交流電圧の停電を迅速確実に検出する必要がある。停電検出に関しては、種々の提案がなされている（例えば、特許文献１～６）。
特開２００１－３２０８３５号公報 特開平１０－２８５９３２号公報 特開平１０－２１０６６３号公報 特開２００１－１３１７５号公報 特開平１０－９０３１４号公報 特開平９－２８１１６０号公報
　本開示の方法は、位相同期ループの機能を有する制御部によって実行される、単相交流の入力電圧の異常検出方法であって、前記入力電圧と位相同期した模擬電圧波形を、前記位相同期ループを用いて逐次生成し、生成された前記模擬電圧波形が次に更新されるまでの時間内に、前記入力電圧の瞬時値を、前記模擬電圧波形と比較し、前記入力電圧の瞬時値が、前記模擬電圧波形に沿っている状態から、沿わなくなる状態に転じた場合に、前記入力電圧が異常であると判定する、入力電圧の異常検出方法である。
　また、本開示の電源装置は、装置内で入力端から出力端へ至る単相の交流電路と、前記入力端での入力電圧を検出する第１電圧センサと、前記出力端での出力電圧を検出する第２電圧センサと、前記交流電路に接続され、双方向に電力変換可能な変換部と、前記変換部を介して前記交流電路に接続される蓄電池と、前記交流電路に対する前記変換部の接続点と前記入力端との間に設けられたＡＣスイッチと、前記変換部及び前記ＡＣスイッチを制御することにより、前記入力端から、閉路した前記ＡＣスイッチ及び前記交流電路を経て前記出力端に至り、前記出力端に接続される負荷に給電する通電モードと、前記ＡＣスイッチを開路して、前記蓄電池から前記変換部を介して前記負荷に給電する蓄電池放電モードとを有する制御部と、を備え、
　前記制御部は、位相同期ループの機能を有し、前記入力電圧と位相同期した模擬電圧波形を、前記位相同期ループを用いて逐次生成し、生成された前記模擬電圧波形が次に更新されるまでの時間内に、前記入力電圧の瞬時値を、前記模擬電圧波形と比較し、前記入力電圧の瞬時値が、前記模擬電圧波形に沿っている状態から、沿わなくなる状態に転じた場合に、前記入力電圧が異常であると判定して、前記通電モードから前記蓄電池放電モードに移行する、電源装置である。
電源装置の主要部を示す回路図である。 入力電圧波形（単相交流波形）の一例を示す図である。 図２における時刻６ｍｓから７ｍｓまでの区間で時間軸を横に引き延ばした図である。 図１１に示した従来の停電検出の実例を示すオシロスコープの画像である。 実施形態による停電検出の実例を示すオシロスコープの画像である。 実施形態による復電時の電源の切り替え動作（モードの移行）の実例を示すオシロスコープの画像である。 図６の横軸の時間を引き延ばした画像である。 復電から電源の切り替え（モードの移行）までの入力電圧及び出力電圧の波形の一例を示すオシロスコープの画像である。 上段のグラフは、Ｖα，Ｖβの波形であり、下段のグラフは、Ｖｄ，Ｖｑの直線波形である。 単相交流ＰＬＬとして必要な、Ｖα、Ｖβ以降のＰＬＬの制御ブロック図である。 比較的速い停電検出手法の一例として、電圧閾値との比較で、停電検出を行う要領を示す波形図である。
　［本開示が解決しようとする課題］
　停電検出は速いほど良い。例えば、目標として１ｍｓでの停電検出を望んだ場合、前掲の先行技術文献に記載された停電検出の技術ではいずれも、これを実現することは困難である。また、速さのみならず、確実さ（誤検出しないこと）も必要である。
　図１１は、比較的速い停電検出手法の一例として、電圧閾値との比較で、停電検出を行う要領を示す波形図である。２つの波形はそれぞれ、６０Ｈｚ（実線）、５０Ｈｚ（点線）の電圧波形である。入力電圧の絶対値が閾値の８０Ｖ（図のｔｈ１，ｔｈ２）以下になることにより停電を検出するとすれば、正常な状態でも瞬時値は８０Ｖ以下になるので、正常な状態との識別が必要となる。正常な状態であれば、６０Ｈｚの場合、絶対値が８０Ｖ以下になるのは、時間にして３．２ｍｓである。また、５０Ｈｚの場合、絶対値が８０Ｖ以下になるのは、時間にして３．８５ｍｓである。
　従って、これらの正常な状態を誤検出することなく停電のみを検出するには、若干の余裕時間が必要であり、例えば、絶対値が８０Ｖ以下である状態を、少なくとも５ｍｓ待って確かめる必要がある。ところが、軽負荷の場合、停電しても線路に残る残留電圧が落ちにくく、さらに検出の時間が長くなる。
　このように、極めて迅速で（例えば１ｍｓ）確実な停電検出を実現することは困難である。
　かかる従来の問題点に鑑み、本発明は、主として電源装置に関して、極めて迅速で確実な停電検出を実現することを目的とする。
　［本開示の効果］
　本開示によれば、極めて迅速で確実に停電検出を実現することができる。
　［実施形態の要旨］
　本発明の実施形態の要旨としては、少なくとも以下のものが含まれる。
　（１）これは、位相同期ループの機能を有する制御部によって実行される、単相交流の入力電圧の異常検出方法であって、前記入力電圧と位相同期した模擬電圧波形を、前記位相同期ループを用いて逐次生成し、生成された前記模擬電圧波形が次に更新されるまでの時間内に、前記入力電圧の瞬時値を、前記模擬電圧波形と比較し、前記入力電圧の瞬時値が、前記模擬電圧波形に沿っている状態から、沿わなくなる状態に転じた場合に、前記入力電圧が異常であると判定する、入力電圧の異常検出方法である。
　このような異常検出方法によれば、入力電圧に異常が発生する前の位相同期により、模擬電圧波形を持っておくことができる。そこで、例えば、供給されていた入力電圧が停電すると、入力電圧の瞬時値が模擬電圧波形に沿わなくなる状態に陥るので、これを、停電として極めて迅速で確実に検出することができる。また、一時的な入力電圧の異常についても、同様にして、これを検出することができる。
　（２）また、（１）の異常検出方法において、前記入力電圧の瞬時値と前記模擬電圧波形との差電圧が、所定の閾値を超えた場合に、前記模擬電圧波形に沿っている状態ではないとするようにしてもよい。
　この場合、差電圧を閾値と比較することで、確実に判定を行うことができる。
　（３）また、（２）の異常検出方法において、前記差電圧が前記閾値を超える状態が所定時間継続した場合に、前記入力電圧が異常であると判定することが好ましい。
　この場合、瞬時停電や瞬間的な外乱のように迅速に回復する電圧変化については、これらを、入力電圧の異常と判定しないようにすることができる。
　（４）一方、これは、装置内で入力端から出力端へ至る単相の交流電路と、前記入力端での入力電圧を検出する第１電圧センサと、前記出力端での出力電圧を検出する第２電圧センサと、前記交流電路に接続され、双方向に電力変換可能な変換部と、前記変換部を介して前記交流電路に接続される蓄電池と、前記交流電路に対する前記変換部の接続点と前記入力端との間に設けられたＡＣスイッチと、前記変換部及び前記ＡＣスイッチを制御することにより、前記入力端から、閉路した前記ＡＣスイッチ及び前記交流電路を経て前記出力端に至り、前記出力端に接続される負荷に給電する通電モードと、前記ＡＣスイッチを開路して、前記蓄電池から前記変換部を介して前記負荷に給電する蓄電池放電モードとを有する制御部と、を備える電源装置であり、前記制御部は、位相同期ループの機能を有し、前記入力電圧と位相同期した模擬電圧波形を、前記位相同期ループを用いて逐次生成し、生成された前記模擬電圧波形が次に更新されるまでの時間内に、前記入力電圧の瞬時値を、前記模擬電圧波形と比較し、前記入力電圧の瞬時値が、前記模擬電圧波形に沿っている状態から、沿わなくなる状態に転じた場合に、前記入力電圧が異常であると判定して、前記通電モードから前記蓄電池放電モードに移行するものである。
　このような電源装置では、制御部は、入力電圧に異常が発生する前の位相同期により、模擬電圧波形を持っておくことができる。そこで、例えば、供給されていた入力電圧が停電すると、入力電圧の瞬時値が模擬電圧波形に沿わなくなる状態に陥るので、これを、停電として極めて迅速で確実に検出することができる。また、一時的な入力電圧の異常についても、同様にして、これを検出することができる。入力電圧が異常であると判定した場合は、通電モードから蓄電池放電モードに移行して、負荷への給電を継続することができる。
　（５）また、（４）の電源装置において、例えば、前記制御部は、前記入力電圧の瞬時値と前記模擬電圧波形との差電圧が、異常検出用の閾値を超えた場合に、前記模擬電圧波形に沿っている状態ではないと判定することができる。
　この場合、差電圧を閾値と比較することで、確実に判定を行うことができる。
　（６）また、（５）の電源装置において、前記制御部は、前記差電圧が前記閾値を超える状態が所定時間継続した場合に、前記入力電圧が異常であると判定することが好ましい。
　この場合、瞬時停電や瞬間的な外乱のように迅速に回復する電圧変化については、これらを、入力電圧の異常と判定しないようにすることができる。
　（７）また、（５）又は（６）の電源装置において、例えば、前記蓄電池放電モードに移行した後、前記入力電圧が回復した場合、前記制御部は、前記位相同期ループを用いて前記変換部の出力電圧を前記入力電圧と位相同期させ、位相同期がとれたら前記蓄電池放電モードから前記通電モードに移行することができる。
　この場合、復電後は、変換部の出力電圧の位相を微調整して入力電圧と位相同期し、モードの移行を行うことができる。
　（８）また、（７）の電源装置において、前記制御部は、前記差電圧が、同期検出用の閾値より小さくなった場合に、位相同期がとれたと判定するようにしてもよい。
　この場合、差電圧を閾値と比較することで、確実に判定を行うことができる。
　（９）また、（８）の電源装置において、前記異常検出用の閾値と、前記同期検出用の閾値とは、互いに異なる値であってもよい。
　この場合、モードの相互移行が、短時間に頻繁に起こることを抑制できる。
　［実施形態の詳細］
　以下、本発明の実施形態の詳細について図面を参照して説明する。
　《電源装置の回路構成》
　図１は、電源装置の主要部を示す回路図である。図において、電源装置１００は、ＡＣ(単相交流)入力用のプラグ１、プラグ１に接続された漏電ブレーカ２、ＡＣ出力コンセント３、電源装置１００内で入力端Ｔｉｎから出力端Ｔｏｕｔへ至る２本の電路である単相の交流電路４、入力端Ｔｉｎでの入力電圧を検出する第１電圧センサ５、出力端Ｔｏｕｔでの出力電圧を検出する第２電圧センサ６、交流電路４に接続され、双方向に電力変換可能な変換部７としての双方向インバータ７ａ及びＤＣ／ＤＣコンバータ７ｂ、変換部７を介して交流電路４に接続される蓄電池８、ＡＣスイッチ９、制御部１０を備えている。変換部７の動作は、制御部１０により制御される。
　また、図１では、漏電ブレーカ２の２次側を入力端Ｔｉｎとしたが、漏電ブレーカ２の１次側を入力端Ｔｉｎと考えてもよい。
　ＡＣスイッチ９は、交流電路４に対する変換部７の接続点Ｐと、入力端Ｔｉｎとの間にあって、交流電路４の一方の線路に介在するように設けられている。ＡＣスイッチ９は、電磁駆動されるリレー接点９１、及び、このリレー接点９１と並列に接続された双方向性の半導体スイッチ９０とを含んでいる。また、半導体スイッチ９０は、並列ダイオードｄ１，ｄ２を有する一対の半導体スイッチ素子Ｑ１，Ｑ１を互いに逆向きに直列接続して構成されている。
　半導体スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２は、例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）であり、並列ダイオードｄ１，ｄ２は、ボディダイオードである。なお、半導体スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２は、並列ダイオードｄ１，ｄ２を有するＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）であってもよい。
　上記リレー接点９１、半導体スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２は、制御部１０により制御される。また、第１電圧センサ５及び第２電圧センサ６のそれぞれの検出信号は、制御部１０に送られる。
　制御部１０は例えば、コンピュータを含み、ソフトウェア（コンピュータプログラム）をコンピュータが実行することで、必要な制御機能を実現する。ソフトウェアは、制御部１０の記憶装置（図示せず。）に格納される。但し、コンピュータを含まないハードウェアのみの回路で制御部１０を構成することも可能ではある。
　また、制御部１０は、位相同期ループ（ＰＬＬ：Phase Locked Loop）１０ｐの機能を搭載している。
　なお、電源装置１００内で必要な制御電源電圧は、蓄電池８から得ることができる。
　《電源装置の基本動作》
　上記電源装置１００では、通常、商用電源等のコンセント１１にプラグ１が接続され、ＡＣ出力コンセント３には負荷となる電気器具（図示せず。）が接続される。
　通常は、制御部１０は、外部のコンセント１１から入力された電圧をそのままＡＣ出力コンセント３に出力する「通電モード」を実行している。このとき、リレー接点９１は閉路し、半導体スイッチ９０は開路している。半導体スイッチ９０は、その応答の速さから、ＡＣスイッチ９を閉路するとき及び開路するときに、一時的に使用される。また、制御部１０は、変換部７により交流から直流への電力変換を行い、蓄電池８を充電している。
　また、蓄電池８から負荷に電力を供給するときは、制御部１０は、ＡＣスイッチ９を開路させる。また、制御部１０は、変換部７に直流から交流への電力変換を行わせ、蓄電池８の放電電力が負荷に供給される「蓄電池放電モード」を実行する。
　電源装置１００を、バックアップ用途で使用する場合、商用電源等の停電又はプラグ１がコンセント１１から抜かれた場合（以下、単に、停電という。）、電源装置１００は停電を検出して通電モードから蓄電池放電モードに移行する。また、その後、復電すれば、電源装置１００は復電を検出して蓄電池放電モードから通電モードに移行する。
　以下、停電検出及びそれに対する処理、並びに、復電検出及びそれに対する処理について説明する。
　《停電検出及びそれに対する処理》
　停電が発生する前の正常な状態では、制御部１０は、入力された電圧を、閉路しているＡＣスイッチ９を介して、そのままＡＣ出力コンセント３に出力する通電モードを実行している。制御部１０は、電圧センサ５の検出信号に基づいて、入力電圧を取得することができる。そこで、制御部１０は、入力電圧と位相同期した模擬電圧波形を、位相同期ループ１０ｐを用いて生成する。
　図２は、入力電圧波形（単相交流波形）の一例を示す図である。横軸は時間[ｍｓ]、縦軸は電圧[Ｖ]である。図３は、図２における時刻６ｍｓから７ｍｓまでの区間で時間軸を横に引き延ばした図である。図２において、入力電圧が正常な状態では、入力電圧波形Ｖｉｎと模擬電圧波形Ｖｉｍとは互いに一致している。従って、両者の差電圧ΔＶは０Ｖである。
　図３において、例えば６．４ｍｓの時点ｔ１で停電が発生すると、差電圧ΔＶが生じ始める。差電圧ΔＶが生じ始めてから約０．１ｍｓ後、差電圧ΔＶが閾値Ｖｔｈ（異常検出用の閾値）以上になる。閾値Ｖｔｈを設けるのは、微小な差電圧ΔＶを無視するためである。ここで制御部１０は、時点ｔ２で判定開始すなわち、時間のカウントを開始し、閾値Ｖｔｈ以上の差電圧ΔＶが所定時間（例えば０．５ｍｓ）継続した時点ｔ３で、停電と判定する。この例では、停電発生から停電と判定するまでに要する時間は合計約０．６ｍｓである。なお、上記の「閾値以上」は、「閾値を超えた」であってもよい。すなわち、差電圧ΔＶが閾値Ｖｔｈに等しい状態を、どちらと判定するかは任意に決め得ることである。
　以上のようにして、１ｍｓ以下の時間で停電検出を行うことができる。なお、停電のみならず、その他の一時的な異常、例えば、瞬時停電レベルではない長い時間の電圧低下も同様の要領で、入力電圧の異常と判定することができる。
　すなわち、電源装置１００の制御部１０は、又は、制御部１０によって実行される単相交流の入力電圧の異常検出方法は、基本的に、
　（１）入力電圧と位相同期した模擬電圧波形を、位相同期ループ１０ｐを用いて逐次生成し、
　（２）生成された模擬電圧波形が次に更新されるまでの時間内に、入力電圧の瞬時値を、模擬電圧波形と比較し、入力電圧の瞬時値が、模擬電圧波形に沿っている状態から、沿わなくなる状態に転じた場合に、入力電圧が異常であると判定する。
　なお、入力電圧の瞬時値が、模擬電圧波形に沿っている状態か否かは、前述のように、例えば、入力電圧の瞬時値と模擬電圧波形との差電圧が、閾値を超えた場合に、模擬電圧波形に沿っている状態ではないとすることができる。
　また、上記の「次に更新されるまでの時間」とは、異常判定に要する時間より長く確保する。従って、模擬電圧波形が更新される前に、入力電圧の異常を検出することができる。また、初期の動作時は、最初の模擬電圧波形が生成されてから異常判定が行われる。従って、最初の模擬電圧波形が生成される前に誤って異常と判定することはない。
　このような電源装置１００又は入力電圧の異常検出方法によれば、入力電圧に異常が発生する前の位相同期により、模擬電圧波形を持っておくことができる。そこで、例えば、供給されていた入力電圧が停電すると、入力電圧の瞬時値が模擬電圧波形に沿わなくなる状態に陥るので、これを、停電として迅速に検出することができる。また、一時的な入力電圧の異常についても、同様にして、これを検出することができる。
　また、「沿わなくなる状態」が所定時間（上記の例では０．５ｍｓ）継続した場合に、入力電圧が異常であると判定することが好ましい。
　これにより、瞬時停電や瞬間的な外乱のように迅速に回復する電圧変化については、これらを、入力電圧の異常と判定しないようにすることができる。
　停電等の、入力電圧の異常を検出すると、制御部１０は、変換部７に直流から交流への変換動作を開始させるとともに、ＡＣスイッチ９を開路して、通電モードから蓄電池放電モードへ移行する。
　（比較検証）
　図４は、図１１に示した従来の停電検出の実例を示すオシロスコープの画像である。上から順に、入力電圧波形Ｖｉｎ、出力電圧波形Ｖｏｕｔ、停電検出フラグＦｄの状態、を示している。この場合、停電発生から停電と判定できるまでの時間Ｔｊｕｄｇｅとして７ｍｓを要する。
　一方、図５は、上記実施形態による停電検出の実例を示すオシロスコープの画像である。上から順に、入力電圧波形Ｖｉｎ、出力電圧波形Ｖｏｕｔ、停電検出フラグＦｄの状態、を示している。この場合、停電発生から停電と判定できるまでに要する時間Ｔｊｕｄｇｅは僅か１ｍｓである。
　《復電検出及びそれに対する処理》
　蓄電池放電モードを実行中に、外部から供給される入力電圧が回復すると、第１電圧センサ５から検出信号が送られてくる。そこで、制御部１０は、入力電圧がプラス側の絶対値で８０Ｖ以上であるか（ステップ１）、続いて、マイナス側の絶対値で８０Ｖ以上であるか（ステップ２）を確認する。プラス側及びマイナス側共に絶対値が８０Ｖ以上であることが確認できれば、これをもって、復電検出とすることができる。次に、変換部７の出力電圧と入力電圧との位相同期をとってから、入力電圧のゼロクロスで、変換部７の出力を停止すると同時にＡＣスイッチ９を閉路する。位相同期は、位相同期ループ１０ｐを用いて、例えば変換部７の出力の位相を微調整することで、変換部７の出力電圧の位相を、入力電圧の位相に近づけることができる。なお、復電に伴う電源の切り替えは、迅速さはさほど重要ではなく、それよりも、位相を合わせることが重要である。
　位相同期の判定では、例えば、入力電圧がマイナスからプラスに変化するときのゼロクロスで変換部７の出力電圧が位相０付近であるか（ステップ３）、かつ、続いて、入力電圧がプラスからマイナスに変化するときのゼロクロスで変換部７の出力電圧が位相π付近であるか（ステップ４）、を判定する。上記ステップ１からステップ４までが続けて成立すれば、制御部１０は、モードの移行とＡＣスイッチ９の閉路とを実行する。成立しない場合、制御部１０は、繰り返し、ステップ１～４を実行する。
　また、位相同期の他の判定手法として、制御部１０は、入力電圧の瞬時値と、記憶している模擬電圧波形との差電圧が、同期検出用の閾値より小さくなった場合に（又は閾値以下になった場合に）、位相同期がとれたと判定するようにしてもよい。この場合、差電圧を当該閾値と比較することで、確実に判定を行うことができる。同期検出用の閾値は、上述の、異常検出用の閾値と異なる値であることが好ましい。例えば、
　異常検出用の閾値＞同期検出用の閾値＞０
とすることができる。このように異なる値とすることで、モードの相互移行が、短時間に頻繁に起こることを抑制できる。
　（検証）
　図６は、上記実施形態による復電時の電源の切り替え動作（蓄電池放電モードＭ１から通電モードＭ２への移行）の実例を示すオシロスコープの画像である。２つの交流波形のうち上部は、変換部７の出力電圧波形Ｖｏｕｔであり、下部は、入力電圧波形Ｖｉｎである。また、画像に写っている４本の直線のうち、上側にある２本の段違いの直線が、半導体スイッチ９０の動作状態ＳＷ（Ｈレベルが閉路、Ｌレベルが開路）を表している。下側にある２本の段違いの直線は、停電判定フラグＦｄの状態を示している。記号ＳＰは、系統出力の範囲を表している。半導体スイッチ９０が開路から閉路に動作しても出力電圧の変化は、この画像では見えない。
　図７は、図６の横軸の時間を引き延ばした画像である。点線で丸く囲むゼロクロスで、位相同期し、半導体スイッチ９０が閉路する。これにより、出力電圧波形Ｖｏｕｔは、変換器７の出力から、外部の入力電圧波形Ｖｉｎに切り替わっている。このように、滑らかに電源の切り替えが行われ、負荷に対して、切り替えによる影響を与えない。
　図８は、復電から電源の切り替え（モードの移行）までの入力電圧及び出力電圧の波形の一例を示すオシロスコープの画像である。上段の細密な波形における、四角で囲まれた部分を拡大したのが下段の波形である。下段の波形のうち、上は入力電圧波形Ｖｉｎ、下が出力電圧波形Ｖｏｕｔである。制御部１０は、入力電圧の復帰（Ｐ１で示す、破線の縦長の四角で囲んだ箇所）後、この例では４０サイクル程度経って、位相同期を確立すると、変換部７の出力を停止させ（Ｐ２で示す、破線の縦長の四角で囲んだ箇所）、ＡＣスイッチ９を閉路する。
　《位相同期ループについての補足》
　以下、単相交流ＰＬＬについて補足説明する。
　交流ＰＬＬについては、単相交流電圧のゼロクロスを抽出して位相及び周波数を算出するのが一般的である。しかし、入力電圧の波形に歪みが含まれている場合や、ノイズにより測定精度が良くない場合、精度が悪くなる傾向にある。
　一方、参考までに、３相交流ＰＬＬの場合、ｕ，ｖ，ｗの各相の電圧をＶｕ，Ｖｖ，Ｖｗとすると、これらを、以下の式（１）により、３相から２相へ直交座標変換後のα－β座標系の、電圧Ｖα，Ｖβに変換することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
　ここからさらに、位相θｒを用いた以下の式（２）により、回転座標であるｄ－ｑ座標系の電圧Ｖｄ，Ｖｑに変換することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
　電圧Ｖｄ，Ｖｑは直線波形であり、ＰＬＬが適切に行われている場合はＶｑ＝０となる。そこで、電圧Ｖｑ＝０となるようにフィードバック制御を行うことで、正確な位相同期を実現することができる。
　そこで、単相交流の、位相同期ループ１０ｐとして、３相交流ＰＬＬの考え方を利用した単相交流ＰＬＬについて説明する。単相交流ＰＬＬは、α－β座標系におけるＶαに、単相交流の入力電圧を当てはめる。Ｖβは存在しないが、Ｖαから擬似的に作り出す。
　図９上段のグラフは、Ｖα，Ｖβの波形である。これらをさらに、上記の式（２）により、ｄ－ｑ座標系の電圧Ｖｄ，Ｖｑに変換することができる。
　図９の下段のグラフは、Ｖｄ，Ｖｑの直線波形であり、ＰＬＬが適切に行われている場合はＶｑ＝０となる。なお、座標軸の取り方次第ではＶｄ＝０にもなり得るが、本質的にはいずれでも同じことである。
　図１０は、単相交流ＰＬＬとして必要な、Ｖα、Ｖβ以降のＰＬＬの制御ブロック図である。
　図において、α－β座標系の電圧Ｖα，Ｖβは、ｄ－ｑ座標系への変換により、電圧Ｖｄ，Ｖｑとなる。電圧Ｖｑ＝０となるようにフィードバック制御が行われ、周波数ｆ及び位相調整値Δωｔが決まる。このΔωｔを、１ステップ前のωｔに加算し、新たなωｔが決まる。
　なお、電圧Ｖβとしては、例えば、Ｖαの微分を利用することができる。
　単相交流の周波数をｆ１、時間をｔ、Ｖα＝ｓｉｎθ、Ｖβ＝－ｃｏｓθとすると、Ｖβは、９０度（π／４［ｒａｄ］）遅れたＶαの波形とみなせる。
　Ｖα＝Ａｓｉｎ（２πｆ１ｔ）、Ｖβ＝－Ａｃｏｓ（２πｆ１ｔ）とすると、
　ｄＶα／ｄｔ＝２πｆ１・Ａｃｏｓ（２πｆ１ｔ）＝－２πｆ１Ｖβ　・・・（３）
となる。
　ここから、
　Ｖβ＝－１／（２πｆ１）×ｄＶα／ｄｔ　　・・・（４）
となり、Ｖαの微分を使った表現ができる。
　ソフトウェアによる演算のような離散化した表現では、１サイクルのサンプリング数をＮ、サンプリング周波数をｆｓ（＝Ｎ・ｆ１）、サンプリング周期をΔｔ（＝１／ｆｓ）、Ｎの範囲内の任意の自然数をｎ（≦Ｎ）、ｎ番目のＶαから（ｎ－１）番目のＶαを引いた値をΔＶαとすると、
　Ｖβ＝（－１／２πｆ１）×　（ΔＶα／Δｔ）
　　　＝（－ｆｓ／２πｆ１）×　ΔＶα　　　・・・（５）
但し、ΔＶα＝Ｖα（ｎ番目）－Ｖα（ｎ－１番目）、である。
　上記式（４）、（５）によれば、Ｖβの係数にｆ１が入っており、係数がｆ１の関数になっている。従って、位相変動があっても、ｆ１の変化に追随してＶβが変化する。すなわち、位相変動に対する応答性が良い。
　《補記》
　なお、上記実施形態における入力電圧の異常検出方法は、電源装置１００に関して述べたが、当該異常検出方法は、電源装置に限らず、停電検出等が必要な他の装置にも適用することができる。
　また、図１におけるＡＣスイッチ９は、図示の構成例の他、半導体スイッチ９０のみ、又は、リレー接点９１のみの構成も可能である。
　なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
　１　プラグ
　２　漏電ブレーカ
　３　ＡＣ出力コンセント
　４　交流電路
　５　第１電圧センサ
　６　第２電圧センサ
　７　変換部
　７ａ　双方向インバータ
　７ｂ　ＤＣ／ＤＣコンバータ
　８　蓄電池
　９　ＡＣスイッチ
　１０　制御部
　１０ｐ　位相同期ループ
　１１　コンセント
　９０　半導体スイッチ
　９１　リレー接点
　１００　電源装置
　Ｔｉｎ　入力端
　Ｔｏｕｔ　出力端
　Ｐ　接続点
　Ｑ１，Ｑ２　半導体スイッチ素子
　ｄ１，ｄ２　並列ダイオード

Claims (9)

  1. 　位相同期ループの機能を有する制御部によって実行される、単相交流の入力電圧の異常検出方法であって、
    　前記入力電圧と位相同期した模擬電圧波形を、前記位相同期ループを用いて逐次生成し、
    　生成された前記模擬電圧波形が次に更新されるまでの時間内に、前記入力電圧の瞬時値を、前記模擬電圧波形と比較し、前記入力電圧の瞬時値が、前記模擬電圧波形に沿っている状態から、沿わなくなる状態に転じた場合に、前記入力電圧が異常であると判定する、
    　入力電圧の異常検出方法。
  2. 　前記入力電圧の瞬時値と前記模擬電圧波形との差電圧が、所定の閾値を超えた場合に、前記模擬電圧波形に沿っている状態ではないとする請求項１に記載の入力電圧の異常検出方法。
  3. 　前記差電圧が前記閾値を超える状態が所定時間継続した場合に、前記入力電圧が異常であると判定する、請求項２に記載の入力電圧の異常検出方法。
  4. 　装置内で入力端から出力端へ至る単相の交流電路と、
    　前記入力端での入力電圧を検出する第１電圧センサと、
    　前記出力端での出力電圧を検出する第２電圧センサと、
    　前記交流電路に接続され、双方向に電力変換可能な変換部と、
    　前記変換部を介して前記交流電路に接続される蓄電池と、
    　前記交流電路に対する前記変換部の接続点と前記入力端との間に設けられたＡＣスイッチと、
    　前記変換部及び前記ＡＣスイッチを制御することにより、前記入力端から、閉路した前記ＡＣスイッチ及び前記交流電路を経て前記出力端に至り、前記出力端に接続される負荷に給電する通電モードと、前記ＡＣスイッチを開路して、前記蓄電池から前記変換部を介して前記負荷に給電する蓄電池放電モードとを有する制御部と、を備え、
    　前記制御部は、位相同期ループの機能を有し、前記入力電圧と位相同期した模擬電圧波形を、前記位相同期ループを用いて逐次生成し、生成された前記模擬電圧波形が次に更新されるまでの時間内に、前記入力電圧の瞬時値を、前記模擬電圧波形と比較し、前記入力電圧の瞬時値が、前記模擬電圧波形に沿っている状態から、沿わなくなる状態に転じた場合に、前記入力電圧が異常であると判定して、前記通電モードから前記蓄電池放電モードに移行する、電源装置。
  5. 　前記制御部は、前記入力電圧の瞬時値と前記模擬電圧波形との差電圧が、異常検出用の閾値を超えた場合に、前記模擬電圧波形に沿っている状態ではないと判定する請求項４に記載の電源装置。
  6. 　前記制御部は、前記差電圧が前記閾値を超える状態が所定時間継続した場合に、前記入力電圧が異常であると判定する、請求項５に記載の電源装置。
  7. 　前記蓄電池放電モードに移行した後、前記入力電圧が回復した場合、前記制御部は、前記位相同期ループを用いて前記変換部の出力電圧を前記入力電圧と位相同期させ、位相同期がとれたら前記蓄電池放電モードから前記通電モードに移行する、請求項５又は請求項６に記載の電源装置。
  8. 　前記制御部は、前記差電圧が、同期検出用の閾値より小さくなった場合に、位相同期がとれたと判定する請求項７に記載の電源装置。
  9. 　前記異常検出用の閾値と、前記同期検出用の閾値とは、互いに異なる値である請求項８に記載の電源装置。
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