JPH0718895B2 - 交流電源の電圧変動検出装置 - Google Patents

交流電源の電圧変動検出装置

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JPH0718895B2
JPH0718895B2 JP62319682A JP31968287A JPH0718895B2 JP H0718895 B2 JPH0718895 B2 JP H0718895B2 JP 62319682 A JP62319682 A JP 62319682A JP 31968287 A JP31968287 A JP 31968287A JP H0718895 B2 JPH0718895 B2 JP H0718895B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 [産業上の利用分野] 本発明は、商用電源等の、定電圧・定周波の交流電力を
出力することを目的とする交流電源から出力される交流
電圧の、本来出力されるべき電圧に対する電圧変動を検
出することで、その電源の停電、瞬断等の電源トラブル
を検知する交流電源の電圧変動検出装置に関する。
[従来の技術] 従来、こうした交流電源の電圧変動検出装置としては、
整流器と平滑回路とを備え、交流電源から出力される交
流電圧を一旦直流電圧に変換して、その後に、その直流
電圧の値を測定することにより、交流電圧の変動を検出
するものがあった。
この交流電源の電圧変動検出装置は、入力された交流電
圧が、平滑回路を通る際に位相の遅れを引き起こすこと
から、電源トラブルを生じてその電源から出力される交
流電圧に電圧変動が発生しても、この電圧変動を実際に
検出するまで、かなりの時間遅れがあるという問題を有
していた。
この対策として、電源の電圧波形とは別に、該波形のあ
るべき波形(基準波)を生成して、これと電源電圧との
偏差を見ることによって停電の検出を行なう装置が、実
開昭60−181677号の「停電検出装置」、実開昭59−1793
83号の「瞬断検知装置」等に提案されている。これらの
方法によれば、前記平滑回路を用いないため時間遅れが
発生せず、停電の検出を速やかに行なうとができる。
こうした方法に用いられる基準波の条件としては、電源
電圧が変動しても、その理想波形と常に同位相を保つと
いうことが挙げられる。
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、前記従来の交流電源の電圧変動検出装置
では、入力された交流電圧が周期変動を起こした場合に
は、基準波が位相のずれを引き起こすことから、電源ト
ラブルが生じてその電源から出力される交流電圧に電圧
変動が発生しても、この電圧変動を実際に検出するまで
に、かなりの時間遅れがある問題を有していた。この問
題点は、次のようなことが原因となっている。即ち、前
記「停電検出装置」においては、電源電圧に対する基準
波形の同期を保つためにPLL(Phase−Locked−Loop)を
用いているのだが、該PLLからの出力である方形波に存
在する90度の位相遅れを補償すると共に、基準波を生成
する前処理として三角波に変換する目的で、積分操作を
行なっているために起こる。つまり、交流電圧の周期変
動が起こると、PLLの出力の方形波もこれに同期するよ
うな変化をするが、このとき方形波のプラス部分とマイ
ナス部分の積分値に差が生じてそれがプラス或はマイナ
スのオフセットとして発生するのである。
また、前記「瞬断検知装置」においては、数周期前の電
源電圧の波形をサンプルホールドしたり、電源電圧のゼ
ロクロス点をトリガとして略半周期分の波形を出力した
りすることにより、基準波を発生させるのだが、これら
の波形も周期変動に対する考慮がされていないために位
相がずれてしまう。
このように、前記従来例において示された技術において
は、電源電圧に周期変動が発生した場合に位相のずれが
発生し、平滑回路を用いた場合と同様に検出の時間遅れ
が発生する。
こうしたために、例えば、これらを適用した無停電電源
装置においては、その時間遅れの分だけ、補助電源のバ
ックアップ動作が遅れ、一時的ではあるが電力の供給が
停止することになり、使用機器に悪影響を与えることが
ある。
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたもので、電源電
圧が周期変動を起こしても、停電、瞬断等の電源トラブ
ルを時間遅れなく検出することで、例えば前記のような
無停電電源装置に用いられた場合に、その無停電電源装
置が常に安定した電力を供給できるようにした交流電源
の電圧変動検出装置を提供することを目的とする。
発明の構成 [問題点を解決するための手段] かかる目的を達成するために、前記問題点を解決するた
めの手段として、本発明は以下に示す構成を取った。即
ち、本発明の交流電源の電圧変動検出装置は、 定電圧+定周波交流電源から出力される交流電圧の波形
に対応して正弦波交流電圧を発生させる正弦波交流発生
手段、及び前記正弦波交流発生手段にて発生される正弦
波交流電圧と前記電源からの交流電圧とを受けて両者の
偏差を算出する偏差算出手段、を備え前記電源からの交
流電圧の変動を検出する交流電源電圧変動検出装置にお
いて、 前記正弦波交流発生手段が、 前記電源からの交流電圧を受けて、これに対して位相が
90度遅れた方形波を出力する第1のPLLと、 該第1のPLLからの方形波を受けて、これに対して位相
が90度遅れた正弦波を出力する第2のPLLと、 該第2のPLLからの正弦波を受けて、この電圧の符号を
反転させる反転器とからなることを要旨としている。
ここで、正弦波交流電圧発生手段とは、電源から出力さ
れる交流電圧と常に同じ位相の正弦波交流電圧を発生す
るものであるが、その正弦波交流電圧の大きさ(電圧
値)は、好ましくは、平常時に電源から出力される交流
電圧と同じものがよいが、それ以外のどのような大きさ
のものでもよい。
[作用] 以上のように構成された本発明の交流電源の電圧変動検
出装置は、正弦波交流電圧発生手段によって、定電圧+
定周波の交流電源から出力される交流電圧を受けて、そ
の電源から出力される交流電圧と常に同じ位相で所定の
振幅を有する正弦波交流電圧を発生する。
この正弦波交流電圧の発生は以下のようにして行なわれ
る。即ち、正弦波交流発生手段の備える第1のPLLに
て、電源からの交流電圧に比べ位相が90度遅れた方形波
を発生させる。PLLの周知の特性により、この方形波は
電源からの交流電圧に瞬断などの電圧変動が発生しても
一定の波形を保ち、また周期変動が発生した場合にも電
源からの交流電圧との同期が保たれるため、同様に周期
の変動した方形波が出力される。続く第2のPLLにてこ
の方形波に同期し位相が更に90度遅れた正弦波を発生さ
せる。この正弦波は電源からの交流電圧に比べ、同期を
保ちつつ位相が180度遅れた波形、即ち、符号を正負反
転させたものとなっている。続く反転器でこの符号が反
転され、前記正弦波交流電圧の発生が行なわれる。偏差
算出手段によって、その発生した正弦波交流電圧とその
電源からの交流電圧とを受けて、両者の偏差を算出す
る。したがって、電源トラブルによって、その電源から
出力される交流電圧に電圧変動が発生した場合には、偏
差算出手段に入力される正弦波交流電圧には変動がな
い。一方、電源から出力される交流電圧の周期変動が発
生した場合には、正弦波交流発生手段が、同様に周期の
変動した正弦波を発生させる。このため、電源から正常
に交流電圧が出力されている場合及び周期変動が発生し
た場合には、偏差算出手段により算出した偏差が小さ
い。電源からの交流電圧に瞬断、停電などのトラブルが
発生すると、偏差算出手段により算出した偏差は大きく
変動し、この結果、周期変動が発生する電源であって
も、時間遅れなく電源の電圧変動を検出することができ
る。
また、電源に周期変動が発生すると、これに同期して電
圧V4も周期が変動するようになっている。
[実施例] 次に、本発明の好適な一実施例について図面を用いて詳
細に説明する。
第1図に示すように、本発明の一実施例である交流電源
の電圧変動検出装置1は、商用電源(AC100V)の入力端
子11に接続される第1位相同期ループ(Phase−Locked
Loop:PLL)13と、第1位相同期ループ13に接続される第
2位相同期ルーブ(PLL)15と、第2位相同期ループ15
に接続される反転器17と、マイナス端子が反転器17に接
続されるとともに、プラス端子が入力端子11に接続され
る差動増幅器19と、差動増幅器19の出力側に接続される
出力端子21とから構成される。
第1位相同期ループ13は、内部の発振器の位相と入力信
号の位相との位相差を検出して、その位相差が常に一定
(本実施例の場合、90度)となるように発振器の発振周
波数を制御する回路であり、入力信号に相当する商用電
源からの交流電圧V1の位相と本ループ13からの出力電圧
V2の位相とを、位相比較器(Phase compareter:PC)13a
で比較し、位相比較器13aから出力された位相誤差信号
を電圧制御発振器(voltage controlled oscillator:VC
O)13bに入力し、その電圧制御発振器13bからの出力電
圧を、その交流電圧V1との位相差が90度となるように制
御して、前記出力電圧V2となるように帰還した構成にな
っている。
第2位相同期ループ15は、第1位相同期ループ13と同様
に入出力信号の位相差が常に一定となるように発振器の
発振周波数を制御するとともに、出力信号を正弦波に補
正する回路であり、入力信号に相当する第1位相同期ル
ープ13からの出力電圧V2の位相と本ループ13からの出力
電圧V3の位相とを、位相比較器15aで比較し、位相比較
器15aから出力された位相誤差信号を電圧制御発振器15b
に入力し、その電圧制御発振器15bからの出力電圧V21を
その出力電圧V21との位相差が90度となるように制御し
て、ついで、その出力電圧V21を正弦波化回路(いわゆ
るローパスフィルタに相当する。)15cに入力して、正
弦波に補正し、その補正された正弦波を前記出力電圧V3
となるように帰還した構成になっている。
なお、前述した第2位相同期ループ15は、出力される電
圧V3の大きさ(電圧値)が、商用電源から常に出力され
る交流電圧電圧値と一致するように、その回路が構成さ
れている。
反転器17は、主にOPアンプからなる、入出力が1対1の
反転増幅器であり、第1位相同期ループ13、第2位相同
期ループ15でずれた位相差分180度を補正するために、
入力電圧V3を反転して電圧V4を出力する。
差動増幅器19は、主にOPアンプからなり、反転器17から
の出力電圧V4と商用電源からの出力電圧V1とを比較し、
両者の偏差の電圧V5が出力端子21に出力されるよう構成
されたものである。
次に、こうして構成された交流電源の電圧変動検出装置
1の動作を、第2図のタイミングチャートを用いて説明
する。
第2図に示すように、商用電源から交流電圧V1が出力さ
れると、この交流電圧V1を受けた第1位相同期ループ13
からは、位相が交流電圧V1と比べて90度遅れた方形波の
電圧V2が出力され、また、第2位相同期ループ15の電圧
制御発振器15bからは、方形波の電圧V21(図示せず)が
出力される。また、第2位相同期ループ15から出力され
る電圧V3は、出力電圧V21の方形波を正弦波化したもの
になり、その位相は、第1位相同期ループ13の出力電圧
V2からさらに90度遅れたものになっている。即ち、電圧
V3と交流電圧V1との位相差は180度となっている。その
後、反転器17で、その位相差が補正されて、反転器17か
ら電圧V4が出力される。この電圧V4は、商用電源から本
来常に出力される交流電圧V1と位相が完全に一致した信
号であり、時間t1に商用電源の瞬断が発生したとして
も、常に一定の正弦波交流となっている。電圧V4と商用
電源からの交流電圧V1とが入力される差動増幅器19で
は、両者の偏差が算出され、通常時にはOレベル、瞬断
時(時間t1)にはその偏差分の波形sを持つ電圧信号V5
が出力される。
したがって、本実施例の交流電源の電圧変動検出装置1
では、出力端子21からの電圧信号V5を検知することによ
り、停電、瞬断等の電源トラブルに起因する急激な電圧
変動を、周期変動の有無にかかわらず、時間遅れなく検
出することができる。
次に、本実施例の交流電源の電圧変動検出装置1を用い
た無停電電源装置を、第3図に基づいて説明する。
第3図に示すように、無停電電源装置31は、充電器33に
より商用電源から充電される蓄電池35および蓄電池35か
らの直流電圧を交流電圧に変換して出力するインバータ
37を備える非常用電源39と、常には商用電源からの交流
電圧を出力端子41に送出し、停電、瞬断等の交流電圧変
動時には非常用電源からの交流電圧を出力端子41に送出
するように切り換える切換回路43と、商用電源に接続さ
れた電圧変動検出装置1と、電圧変動検出装置1からの
電圧信号V5を読み込み、該電圧信号V5に所定以上の偏差
が見られたときに切換回路43を商用電源側から非常用電
源39側に切り換える電子制御回路45と、から構成されて
いる。
こうした構成の無停電電源装置31は、本実施例の交流電
源の電圧変動検出装置1を利用しているために、停電、
瞬断等に起因する急激な電圧変動を周期変動の有無にか
かわらず時間遅れなく検出することができ、したがっ
て、従来のように一時的にも電力の供給を停止させるよ
うなことがなく、常に安定した電力を供給することがで
きる。
なお、前述した実施例では、差動増幅器19のマイナス端
子に入力される電圧の大きさ(電圧値)が商用電源から
の交流電圧の平常時の電圧値と同じ大きさになるよう
に、第1位相同期ループ13、第2位相同期ループ15の回
路が構成されているが、これに替わり、他の大きさの電
圧信号が差動増幅器19に入力するように、第1位相同期
ループ13、第2位相同期ループ15の回路を構成してもよ
く、こうした構成の場合には、差動増幅器19の出力信号
の急変化から電源の電圧変動を検出することができる。
以上、本発明の一実施例を詳述してきたが、本発明は、
前記実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要
旨を逸脱しない範囲において種々なる態様にて実施する
ことができるのは勿論のことである。
発明の効果 以上詳述したように本発明の交流電源の電圧変動検出装
置は、電源がトラブルを起こして、停電、瞬断等の急激
な電圧変動が生じた場合に、その電圧変動を時間遅れな
く瞬時に検出することができる。
また、特に本発明では、交流電圧の変動を検出するに当
たって基準となる正弦波交流を、第1のPLLで位相が90
度遅れた方形波に変換し、第2のPLLでこれを更に位相
が90度遅れた正弦波に変換し、最後にこれを反転させる
といった手順で生成している。このため、周期変動があ
っても電源からの交流電圧と完全に同期した正弦波交流
を生成することができ、両者の偏差を見ることにより、
周期変動の有無にかかわらず、電源からの交流電圧の瞬
断、停電などのトラブルを検知することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例としての交流電源の電圧変動
検出装置の回路構成を示す構成図、第2図はその電圧変
動検出装置の動作を説明するタイミングチャート、第3
図はその電圧変動検出装置を用いた無停電電源装置の回
路構成を示す構成図、である。 1……交流電源の電圧変動検出装置 13……第1位相同期ループ 13a……位相比較器、13b……電圧制御発振器 15……第2位相同期ループ 15a……位相比較器、15b……電圧制御発振器 15c……正弦波化回路 17……反転器、19……差動増幅器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】定電圧・定周波交流電源から出力される交
    流電圧の波形に対応して正弦波交流電圧を発生させる正
    弦波交流発生手段、及び前記正弦波交流発生手段にて発
    生される正弦波交流電圧と前記電源からの交流電圧とを
    受けて両者の偏差を算出する偏差算出手段、を備え、前
    記電源からの交流電圧の変動を検出する交流電源電圧変
    動検出装置において、 前記正弦波交流発生手段が、 前記電源からの交流電圧を受けて、これに対して位相が
    90度遅れた方形波を出力する第1のPLLと、 該第1のPLLからの方形波を受けて、これに対して位相
    が90度遅れた正弦波を出力する第2のPLLと、 該第2のPLLからの正弦波を受けて、この電圧の符号を
    反転させる反転器とからなることを特徴とする交流電源
    の電圧変動検出装置。
JP62319682A 1987-12-16 1987-12-16 交流電源の電圧変動検出装置 Expired - Lifetime JPH0718895B2 (ja)

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