JPH0249170A - 位相差検出回路 - 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〕 この発明は２組の交流電圧間の位相差検出回路に関する
。

〔従来の技術〕

従来のこの種の位相差検出回路としては、第３図の主回
路図に示す交流無停電電源装置をその適用例として、第
４図の回路図に例示するものが知られている。第５図は
第４国名部の動作波形図である。

第３図において、ｌは商用電源、２は直流電源、３は該
直流電源を電源とするインバータ、４はサイリスタ・ス
イッチ、５は該スイッチの制御回路、６は前記各要素３
〜５を総合した無停電電源装置、７は負荷である。なお
前記商用電源１は前記の直流電源２とインバータ３とか
ら成るインバータ系の異常時におけるバックアップ電源
となる。

また前記サイリスタ・スイッチ４は、前記の商用電源１
或いはインバータ系から負荷７への給電経路を該負荷に
対する電力供給の中断を生じることなく切換えるもので
ある。従って前記給電経路の切換え動作は、前記商用電
源１とインバータ３の両電源出力間の同期並列完了後に
行なわれる必要があり、前記両電源出力電圧間の位相差
が許容値以内にある時点の検出確認後に行なう同期並列
動作と該並列動作完了後に行なう給電系交替動作との２
動作を内容とするものとなる。なお前記電圧量位相差は
前記両電源の周波数差に対応する周期にて電気角Ｏ〜３
６０度間を時間的に変動するものである。

次に第４図に示す位相差検出回路において、１０は移相
器でありコンデンサと抵抗とから成り、その入力端子で
ある前記インバータ３の出力電圧よりも９０度進相の電
圧を出力するものである。１１は位相差検出器であり、
前記移相器１０の出力電圧が負の領域にある期間だけ前
記商用電源１からの印加電圧を通過させるアナログ・ス
イッチとして動作するものである。１２は平均値化フィ
ルタであり、前記検出器１１の出力電圧を入力としその
平均電圧を出力するものであるが、該平均電圧は前記商
用電源電圧とインバータ出力電圧との位相差の大きさと
進相遅相の極性とを含めて示す所要の位相差検出信号と
なる。１３は周波数制御回路であり、前記フィルタ１２
からの前記位相差検出信号を受は該検出信号を零となす
ように前記インバータ３の出力周波数を制御するもので
ある。

次に第５図の動作波形図において、図（イ）は前記移相
器１０の出力電圧波形を示し、図（ロ）は前記商用電源
１の電圧波形を示し、図（ハ）は前記位相差検出器１１
の出力電圧波形を示す。なお図（イ）に示す電圧波形は
図（ロ）に示す商用電源電圧と同相時のインバータ出力
電圧の９０度進相電圧波形である。従って図（ハ）に示
す電圧波形の平均電圧として与えられる位相差検出信号
を出力する前記フィルタ１２の出力電圧は、上記回路構
成においては、前記インバータ出力電圧が前記商用電源
電圧に対して進相時に正、遅相時に負の極性となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上記従来方式による位相差検出回路におい
ては、位相差の大きさとその極性検出のために位相比較
すべき電圧に対する９０度進相用移相器を必要とするが
、該移相器はコンデンサと抵抗とから構成されるためそ
の移相特性は移相対象電圧の周波数により変動する。

従って前記移相器回路定数を一定とすれば所要の９０度
移相を行なう周波数は限定され、逆に前記周波数の変動
に対して９０度移相を保つためには前記回路常数の追従
変更を必要とし、該追従変更が不適当な場合には前記位
相差に対する検出誤差は増大する。

上記に鑑み本発明は前記９０度移相器を不要とした位相
差検出回路の提供を目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明の位相差検出回路に
おいては、位相比較すべき２Ｍｉの交流電圧のそれぞれ
を入力とし該各交流電圧の正負各領域に対応してＨとＬ
との両レベルの２値論理信号を出力する２組の電圧・ロ
ジック信号変換回路と、該両変換回路の出力を入力とし
前記２組の交流電圧の一方を基準として他方の交流電圧
が進み位相にあるか遅れ位相にあるかを判別する位相判
別回路と、該判別回路の出力と前記の位相比較されるべ
き交流電圧に対応する前記信号変換回路の出力とを入力
とする排他的論理和素子と、前記２組の交流電圧間の電
圧差を検出する電圧差検出回路と、前記排他的論理和素
子の出力により指定された期間において前記電圧差検出
回路の出力電圧と該出力電圧の極性反転電圧とをそれぞ
れ通過させる２組のアナログ・スイッチと、該両スイッ
チの通過電圧の合成電圧を入力としその平均値を出力す
るフィルタとを設け、該フィルタの出力を以って所要の
位相差検出信号となすものである。

〔作用〕

一般に位相差を有する２組の正弦波電圧の差電圧もまた
正弦波となり、該差電圧波形を前記２組の正弦波電圧の
何れか一方が正または負の極性となる半波の期間におい
て切り出して合成した電圧波形は正負両極性区間を有し
、該両区間面積の差に応じて得られるその平均電圧の大
きさと極性とは前記位相差の大きさとその進相遅相状態
の別及び前記２組の電圧の差電圧の大きさとに従って変
化する。なお上記の場合斯様な特性の平均電圧を得るに
当り、前記２１Ｊ１の電圧の何れか一方を９０度移相さ
せる等の操作を必要としない。

本発明においては、正弦波電圧■。と該電圧ＶＣを基準
に位相比較すべき正弦波電圧Ｖ、との電圧差Δ■（ΔＶ
＝Ｖ、−Ｖｉ　）とその逆極性電圧−Δ■とを演算し、
更に前記両電圧Ｖ、と■】間位相差の進相或いは遅相状
態を判定し、該判定結果が進相状態にある場合には前記
電圧Ｖ、の正と負との半波期間に対応してそれぞれ前記
電圧差−Δ■とΔ■の電圧波形を切り出し、同様に遅相
状態にある場合には前記電圧■、の正と負との半波期間
に対応してそれぞれ前記電圧差Δ■とΔＶの電圧波形を
切り出し、前記各項り出し波形を合成し該合成波形の平
均値を求めることにより前記位相差の大きさと極性とを
示す位相差信号電圧を得るものである。

なお前記電圧■。と■１との正または負の半波期間の検
出は電圧・ロジック信号変換回路により、また前記位相
差の進相或いは遅相状態の判定は前記両信号変換回路の
出力信号を入力とするＤフリップ・フロップ回路により
演算され何れもＨと５両レベルの２値論理信号によりそ
の結果が出力される。更にまた前記り各電圧波形の切り
出しは前記各論理信号の論理演算結果により駆動される
アナログ・スイッチにより行なわれ、更にまた前記合成
電圧波形の平均値は平均値化フィルタを経由して検出さ
れ所要の位相差検出信号となる。

〔実施例〕

以下この発明の実施例を図面により説明する。

第１図はこの発明の実施例を示す回路図、第２図は第１
回答部の動作波形図であり、第３図は従来技術の説明の
場合と同様にこの発明の適用例として示す交流無停電電
源装置の主回路図の例示である。

第１図において、■は商用電源、３はインバータ、１４
と１５とは電圧・ロジック信号変換器でありそれぞれ前
記商用電源１とインバータ３の電圧を入力とし該各交流
電圧の正負各領域に対応してＨとＬとの両レベルの２値
論理信号を出力する。

Ｄ−ＦＦ　（デイレイドフリップ・フロップ）は前記信
号変換器１５の出力をトリガ入力として前記信号菱換器
１４の出力を受けて前記の商用電源電圧に対するインバ
ータ電圧の位相の進相遅相関係を判定し、進相時にＬレ
ベル遅相時にＨレベルの論理信号を出力する。ＥＯＲは
前記の信号変換器１５とＤ−ＦＦとの出力を受ける排他
的論理和素子である。

次に１６は前記の商用電源電圧よりインバータ電圧を減
算し該両電圧の差電圧を検出する電圧差検出器、ＯＡは
該差電圧と大きさが等しく極性反対の電圧を出力する極
性反転演算増巾器、１７と１８とはアナログ・スイッチ
でありその駆動論理信号がＨレベルの場合にその主回路
を閉路する。

ＩＮＶはその論理信号入力のＨとＬとの信号レベルを反
転した信号を出力する反転論理素子である。

なお１２の平均値化フィルタと１３の周波数制御回路と
に関しては第４図に示す従来技術の場合と同様である。

次に第１図の回路構成における各部動作波形を第２図に
従い説明する。

第２図において図（イ）と図（ロ）とはそれぞれ前記の
商用電源ｌとインバータ３との出力電圧波形を示し、時
間の経過と共に該インバータ電圧が商用電源電圧に対し
進相から遅相状態に移行した場合を示す。図（ハ）と図
（ニ）とはそれぞれ図（イ）と図（ロ）とに示す前記両
電圧波形の正の領域においてＨレベルの論理信号を出力
する前記電圧・ロジック信号変換器１４と１５との出力
信号波形を示す。図（ホ）は図（ハ）に示す信号に対し
図（ニ）の信号をトリガ入力とするＤ　−ＦＦの出力信
号波形を示し、該出力信号がＬレベルの場合が前記位相
関係にて進相時に対応し、Ｈレベルの場合が遅相時に対
応する。図（へ）は図（ニ）と図（ホ）とに示す両信号
を入力とする排他的論連相素子ＥＯＲの出力信号波形を
示す。なお図示していないＩＮＶの出力信号波形は図（
へ）の場合と共役となる。

次に図（ト）は、図（イ）に示す商用電源電圧より図（
ロ）に示すインバータ出力電圧を減算する電圧差検出器
１６の出力電圧波形を示す。なお図示していない極性反
転演算増巾器ＯＡの出力電圧波形は図（ト）の波形と大
きさが等しく極性反転となる。図（チ）は、図（へ）の
ＥＯＲ出力信号がＨレベルにある期間における前記ＯＡ
の出力電圧波形と前記ＥＯＲ出力信号がＬレベルにあり
従って前記ＩＮＶ出力信号がＨレベルにある期間におけ
る前記電圧差検出器１６の出力電圧波形との和を示すも
のである。図（す）は図（チ）の電圧波形の平均値を示
す平均値化フィルタ１２の出力信号であり、所要の位相
差検出信号である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、基準交流電圧と該基準電圧に対して比
較すべき位相差を有する比較交流電圧との差電圧及びそ
の逆極性電圧の両差電圧の波形を前記比較交流電圧の正
または負の区間毎に適当に切り出して合成した電圧の平
均電圧として所要の位相差信号を得ることにより、従来
方式による場合の如きコンデンサと抵抗とから成る９０
度移相回路を不要となし、位相差検出特性における周波
数変動の影響を除くことにより５０／６０Ｈ，の基準周
波数変更の場合を含め周波数変動に伴なう位相差検出回
路の回路定数の追従調整が不要となり、正確な位相差検
出が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す回路図、第２図は第１
国名部の動作波形図、第３図は無停電電源装置の主回路
図、第４図は従来技術の実施例を示す回路図、第５図は
第４国名部の動作波形図である。 １・・・商用電源、２・・・直流電源、３・・・インバ
ータ、４・・・サイリスク・スイッチ、５・・・サイリ
スク・スイッチ制御回路、６・・・無停電電源装置、７
・・・負荷、１０・・・移相器、１１・・・位相差検出
器、１２・・・平均値化フィルタ、１３・・・周波数制
御回路、１４．１５・・・信号変換器、１６・・・電圧
差検出器、１７．１８・・アナログ・スイッチ、Ｄ−Ｆ
Ｆ・・・デイレイドフリップ・フロップ、ＥＯＲ・・・
排他的論理和素子、ＩＮＶ・・・反転論理素子、ＯＡ・
・・極性反転演算増巾器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）２組の交流電圧間の位相差の検出回路であって、前
   記各交流電圧をそれぞれ入力とし該各交流電圧の正負各
   領域に対応してＨとＬとの両レベルの２値論理信号を出
   力する２組の電圧・ロジック信号変換回路と、該両変換
   回路の出力を入力とし前記２組の交流電圧の一方を基準
   として他方の交流電圧が進み位相にあるか遅れ位相にあ
   るかを判別する位相判別回路と、該判別回路の出力と前
   記の位相比較されるべき交流電圧に対応する前記信号変
   換回路の出力とを入力とする排他的論理和素子と、前記
   ２組の交流電圧間の電圧差を検出する電圧差検出回路と
   、前記排他的論理和素子の出力により指定された期間に
   おいて前記電圧差検出回路の出力電圧と該出力電圧の極
   性反転電圧とをそれぞれ通過させる２組のアナログ・ス
   イッチと、該両スイッチの通過電圧の合成電圧を入力と
   しその平均値を出力するフィルタとを備えて成り、該フ
   ィルタの出力を以って所要の位相差検出信号となすこと
   を特徴とする位相差検出回路。