JPH0122399Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は商用電源にインバータ装置を同期さ
せて運転するためのインバータ装置の制御装置に
関するものである。

一般に商用電源とインバータ装置より同一負荷
に電力を切換えて供給する電源装置は第１図に示
すように構成されている。即ち第１図において商
用電源１及びインバータ装置２の出力端にはそれ
ぞれ半導体素子等の高速スイツチより成る出力ス
イツチ（静止スイツチ）３及び４が接続され、こ
れらの出力スイツチ３及び４の出力側が共通に接
続されて同一負荷５に電力が供給される構成にな
つており、通常負荷５に必要な電力は出力スイツ
チ４を介してインバータ装置２から供給されてい
る。そしてこのインバータ装置２を保守点検する
場合、あるいはインバータ装置２の事故時にはイ
ンバータ側の出力スイツチ４を遮断すると共に商
用電源側の出力スイツチ３を導通させて負荷５に
商用電源１より電力を供給している。

また、インバータ装置２の保守点検が完了した
場合、あるいはインバータ装置の事故が復帰する
と商用電源側出力スイツチ３を遮断してインバー
タ側出力スイツチ４を導通させて負荷５にインバ
ータ装置２より電力を供給することになる。

このように負荷５への電力供給をインバータ装
置２から商用電源１に切換える場合、あるいは商
用電源１からインバータ装置２に切換える場合、
インバータ装置２を商用電源１に同期させる必要
がある。このため商用電源１及びインバータ装置
２の出力を比較してインバータ装置２を商用電源
１に同期させるようにインバータ装置２を制御す
る制御装置６が設けられている。この制御装置６
は、商用電源１とインバータ装置２の出力を同一
周波数及び同一位相にするため、インバータ装置
２の出力と後述する切換器１０の出力とを比較し
て切換器１０の出力と同一位相及び同一周波数の
クロツクパルスを出力してインバータ装置２を位
相制御する位相制御部（PLL）７と、商用電源
１の出力を検出して商用電源１に同期したパルス
を出力する同期波形成形器８と、高周波を発生さ
せ、この高周波を数段の分周器により分周して最
終目標周波数（例えば60Hz）のパルスを出力する
水晶発振子等を含む高精度発振器９と、前記同期
波形成形器８の出力パルスと高精度発振器９の出
力パルスを切換えて前記位相制御部７に入力する
切換器１０と、商用電源１の出力を検出して、こ
の商用電源１の電圧が過電圧または不足電圧にな
つた場合に出力パルスを出力する電圧検出器１１
と、商用電源１の出力を検出してこの商用電源１
の周波数が異常に変化した場合に出力パルスを出
力する周波数検出器１２と、前記した電圧検出器
１１及び周波数検出器１２の出力パルスが入力さ
れ、そのオア出力によつて切換器１０を切換える
ためのオア回路１６により構成されており、また
前記周波数検出器１２は、商用電源１の周波数を
検出し、その周波数に同期したパルスを出力する
周波数検出回路１３と、水晶等を用いた高精度発
振回路１４と、前記した周波数検出回路１３と高
精度発振回路１４のそれぞれの出力パルスを比較
して周波数検出回路１３の出力パルスが異常に変
化した場合に比較出力パルスを出力する比較回路
１５により構成されている。

なお前記の高精度発振器９は高周波パルスを数
段の分周器により分周して所定の周波数を得るよ
うにしているが、高周波パルスの周波数が高い場
合には高精度発振器９が自走発振しても高周波パ
ルスのクロツクパルス間しか、商用電源の位相と
ずれることがなく、その差は非常に少ないものに
なる。

上記の如き構成において、今商用電源１が正常
であり、また負荷５にはインバータ装置２の出力
が出力スイツチ４を介して供給されている場合を
考えると、商用電源１が正常であるため、電圧検
出器１１及び周波数検出器１２の出力は共に零レ
ベルにあり、オア回路１６には出力が現われな
い。従つて切換器１０は同期波形成形器８側に接
続されており、この同期波形成形器８の商用電源
に同期したパルスが切換器１０を介して位相制御
部７に入力される。この位相制御部７は同期波形
成形器８の出力パルスとインバータ装置２の出力
を検出して得られた同期出力パルスを比較して、
商用電源１と同一位相及び同一周波数のクロツク
パルスを出力してインバータ装置２を制御し、イ
ンバータ装置２は商用電源１に同期して動作する
ことになる。

次に商用電源１の電圧あるいは周波数が異常に
なつた場合を考えると、電圧の異常が電圧検出器
１１により検出され、また周波数の異常が周波数
検出器１２によつて検出されるため、これらの検
出出力パルスの一方あるいは両方が出力されてオ
ア回路１６に入力される。この結果オア回路１６
の出力が高レベルになり、切換器１０は高精度発
振器９側に接続される。従つて位相制御部７には
インバータ装置２の出力と共に高精度発振器９の
出力パルスが入力され、この位相制御部７は高精
度発振器９の出力パルスと同一位相及び同一周波
数のクロツクパルスを出力してインバータ装置２
を制御し、インバータ装置２は高精度発振器９に
より同期制御されることになる。

以上のようにしてインバータ装置２と商用電源
１との同期がとられ、また商用電源１の電圧ある
いは周波数が異常な場合にはインバータ装置２と
高精度発振器９との同期がとられることになる
が、第１図に示す従来の装置によれば回路構成が
複雑になり、特に高精度発振器１４を含む周波数
検出器１２を必要とするため、制御装置６が高価
格になる等の欠点を有していた。

この考案は上記の点に鑑みて成されたものであ
り、回路構成の比較的簡単な特に周波数検出器を
必要としないインバータ装置の制御装置を提供す
ることを目的とし、この目的を達成するため、こ
の考案のインバータ装置の制御装置は、商用電源
の出力を検出してこの商用電源に同期したパルス
を出力する同期波形成形器と、この同期波形成形
器の出力を受けて、この同期波形成形器の出力パ
ルスの周波数が正常な場合には、この出力パルス
により強制同期され、同期波形成形器の出力パル
スの周波数が高い場合および低い場合には自走発
振する高精度発振器と、同期波形成形器の出力パ
ルスの周期と高精度発振器の同期出力パルスとを
比較して排他的論理出力を導出する位相誤差検出
器と、この位相誤差検出器の出力により、前記し
た同期波形成形器の出力と高精度発振器の出力を
切換出力する切換器と、この切換器の出力とイン
バータ装置の出力とを比較して、この切換器の出
力と同一位相及び同一周波数のクロツクパルスを
出力してインバータ装置を位相制御する位相制御
部とより構成されている。

以下この考案の実施例を図面を参照して詳細に
説明する。

第２図はこの考案の一実施例装置の構成を示す
ブロツク図であり、第１図と同一部分は同一符号
で示している。同図において、１は商用電源、２
はインバータ装置であり、これらの出力は各々出
力スイツチ３及び４を介して同一負荷５に供給さ
れる構成になつている。

また６は商用電源１及びインバータ装置２の出
力を比較してインバータ装置２を商用電源１に同
期させるようにインバータ装置２を制御する制御
装置であり、この制御装置６は商用電源１とイン
バータ装置２の出力を同一周波数及び同一位相に
するため、インバータ装置２の出力と後述する切
換器１０の出力とを比較して切換器１０の出力、
即ち正常状態における商用電源１と同一位相及び
同一周波数のクロツクパルスを出力してインバー
タ装置２を位相制御する位相制御部７と、商用電
源１の出力を検出して商用電源１に同期したパル
スを出力する同期波形成形器８と、高周波で発振
し、この高周波を数段の分周器により分周して商
用電源１の周波数に非常に近く、かつ若干低目の
周波数のパルスを出力すると共に商用電源の周波
数が高い場合には同期波形成形器８のパルス出力
ｂを受けて強制同期され、商用電源の周波数が低
い場合には自走発振する水晶発振子等を含む高精
度発振器９と、商用電源１の出力を検出して、こ
の商用電源１の電圧が過電圧または不足電圧にな
つた場合に出力パルスを出力する電圧検出器１１
と、高精度発振器９の出力パルスｅと同期波形成
形器８の出力パルスｃを入力とし、両者の周期を
比較する位相誤差比較器１７と、前記した電圧検
出器１１及び位相誤差比較器１７の出力パルスが
入力され、そのオア出力によつて前記切換器１０
を切換えるためのオア回路１６より構成されてお
り、また前記位相誤差比較器１７は、同期波形成
形器８の出力パルスｃと高精度発振器９の出力パ
ルスｅをゲート入力とする排他的論理和ゲート１
８、ダイオード１９、抵抗２０、コンデンサ２
１、抵抗２２及び増幅器２３により構成されてい
る。

次に上記第２図に示した制御装置６の動作を第
３図の各部信号波形図を参照して説明する。

今商用電源１が正常であり、商用電源の周波と
高精度発振器９の周波数が等しい（非常に近い）
場合であつて（第３図ａの商用電源の波形のｔ＜
ｔ１の区間）、インバータ装置２から出力スイツ
チ４を介して負荷５に電力が供給されている場合
を考えると、商用電源１の電圧波形は第３図ａの
ｔ＜ｔ１の区間に示すように正常であるため、電
圧検出器１１の出力は零レベルにある。一方商用
電源１の出力を検出している同期波形成形器８は
第３図ｂに示す商用電源１に同期した出力パルス
と第３図ｃに示す商用電源１の正の半サイクルの
パルス幅を有する矩形波パルスを出力する。また
高精度発振器９の周波数は商用電源１の周波数に
非常に近く、かつ若干低い値に設定されており、
また高精度発振器９には同期波形成形器８の出力
パルスｂが入力されているため、このパルスによ
つて強制同期されて、第３図ｄ及びｅに示すよう
に商用電源１に同期したパルスを出力する。従つ
て排他的論理和ゲート１８の入力は共に高レベル
になり、ゲート１８の出力は零レベルにあり、位
相誤差検出器１７の出力は零となり、オア回路１
６には出力が現われない。従つて切換器１０は同
期波形成形器８側に接続されている。また同期波
形成形器８は先に述べたように商用電源１に同期
したパルスｃを出力しており、この出力パルスｃ
が位相制御部７に入力され、この位相制御部７に
より、同期波形成形器８の出力パルスｃとインバ
ータ装置２の出力を比較して、商用電源１と同一
位相及び同一周波数のクロツクパルス（出力パル
スｃに同期したクロツクパルス）を出力してイン
バータ装置２を制御し、インバータ装置２は商用
電源１に同期して動作することになる。

次に商用電源１の周波数が正規の周波数より低
くなつた場合（第３図ａにおいてｔ＞ｔ１の区
間）を考えると、商用電源１の出力を検出してい
る同期波形成形器８は第３図ｂに示す商用電源１
に同期したパルスｂと、第３図ｃに示す商用電源
１の正の半サイクルのパルス幅を有する矩形波パ
ルスｃを出力する。また商用電源１の周波数が正
規の周波数より低くなるため、高精度発振器９の
自走発振する周波数が商用電源１の周波数より相
対的に高くなつて、その出力パルスは第３図ｄ及
びｅに示すような同期波形成形器８の出力パルス
ｂ及びｃより位相の進んだ位置から出力される。
この出力パルスｄの立下がり位置はパルスｂの位
置から自走発振で決まるパルス幅に規制され、ま
た出力パルスｅは第３図ｅに示すように自走発振
するパルスの立上りの位相から同期波形成形器８
の出力パルスｃの立下りの位相までのパルス幅に
規制される。従つて排他的論理和ゲート１８には
第３図ｃ及びｅのパルスが入力されるため、その
ゲート出力は第３図ｆに示すように高精度発振器
９の自走発振するパルスの立上がりの位相から商
用電源１と同期したパルスの立上がりまでの期間
のパルス幅を有するパルス出力となり、このゲー
ト１８の出力は第３図ｇに示すようにコンデンサ
２１により充電され、その充電電位が増幅器２３
により増幅され、その増幅出力ｈがオア回路１６
に入力される。この結果オア回路１６の出力が高
レベルになり、その出力によつて切換器１０が高
精度発振器９側に接続される。従つて位相制御部
７にはインバータ装置２の出力と共に高精度発振
器９の出力パルスｄが入力され、この位相制御部
７は高精度発振器９の出力パルスｄと同一位相及
び同一周波数のクロツクパルスを出力してインバ
ータ装置２を制御し、インバータ装置２は高精度
発振器９により同期制御されることになる。

また商用電源１の周波数が正規の周波数より高
くなり、周期が短くなつた場合にも、制御装置６
は同様にしてインバータ装置２を高精度発振器９
の出力パルスに同期して制御するように動作させ
ることが出来る。

この場合、第２図に示した制御装置６の各部の
信号波形は第４図に示すようになる。

商用電源１の周波数が正規の周波数より高くな
つた場合（第４図ａにおいてｔ＞ｔ１の区間）を
考えると、高精度発振器９の自走発振する周波数
が商用電源１の周波数より相対的に低くなつて、
その出力パルスは第４図ｄおよびｅに示すように
同期波形成形器８の出力パルスｂおよびｃより位
相の遅れた位置から出力される。この出力パルス
ｄの立ち下がり位置はパルスｂの位置から自走発
振で決まるパルス幅で規制され、また、出力パル
スｅの立ち下がり位置は自走発振するパルスの立
ち上がりの位相から同期波形成形器８の出力パル
スｃの立ち下がりの位相までのパルス幅で規制さ
れる。従つて排他的論理和ゲート１８には第４図
ｃおよびｅのパルスが入力されるため、そのゲー
ト出力は第４図ｆに示すように商用電源１と同期
したパルスの立ち上がりから高精度発振器９の自
走発振するパルスの立ち上がりの位相までの期間
のパルス幅を有するパルス出力となり、このゲー
ト１８の出力は第４図ｇに示すようにコンデンサ
２１により充電され、その充電電位が増幅器２３
により増幅され、その増幅出力ｈがオア回路１６
に入力される。この結果オア回路１６の出力が高
レベルになり、その出力によつて切換器１０が高
精度発振器９側に接続される。

更に商用電源１の電圧が異常に変化すればこの
状態を電圧検出器１１が検知して出力パルスをオ
ア回路１６に導出し、オア回路１６の出力によつ
て切換器１０は高精度発振器９側に接続され、前
記した場合と同様にインバータ装置２は高精度発
振器９に同期して制御されることになる。

以上のようにしてインバータ装置２と商用電源
１との同期がとられ、また商用電源１の電圧ある
いは周波数が異常な場合にはインバータ装置２と
高精度発振器９との同期がとられることになる。

以上述べたように、この考案の制御装置によれ
ば従来のように周波数検出器を必要としないた
め、回路構成が簡略化されると共に装置の低価格
化が計れる。また水晶発振器等を用いた高精度発
振器は商用電源に同期されているため、商用電源
の異常時においても外乱を与えることなく高精度
発振器を自走発振に切り換えることが出来る等の
利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の構成を示すブロツク図、第
２図はこの考案の一実施例装置の構成を示すブロ
ツク図、第３図および第４図はその動作説明に供
する各部信号波形図である。 １……商用電源、２……インバータ装置、３，
４……出力スイツチ、５……同一負荷、６……制
御装置、７……位相制御部、８……同期波形成形
器、９……高精度発振器、１０……切換器、１６
……オアゲート、１７……位相誤差検出器、１８
……排他的論理和ゲート。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 商用電源およびインバータ装置の出力をそれぞ
   れ出力スイツチを介して同一負荷に電力を供給す
   る電源装置において、 前記商用電源の出力を検出してこの商用電源電
   圧の正の半サイクルのパルス幅を有する矩形波パ
   ルスを発生する同期波形成形器と、前記矩形波パ
   ルスの立ち上がりまたは立ち下がりで位相同期
   し、自走発振時に正常な商用電源周波数の矩形波
   パルスを発生する高精度発振器と、前記同期波形
   成形器の出力パルスの周期と前記高精度発振器の
   同期出力パルスとを比較して排他的論理出力を導
   出する位相誤差検出器と、この位相誤差検出器の
   出力により前記同期波形成形器の出力と前記高精
   度発振器の出力を切換出力する切換器と、前記イ
   ンバータ装置の出力と前記切換器の出力とを比較
   し、この切換器の出力と同一位相、同一周波数の
   クロツクパルスを出力して前記インバータ装置を
   位相制御する位相制御部とを備えたことを特徴と
   するインバータ装置の制御装置。