JP3800500B2

JP3800500B2 - 無停電電源装置

Info

Publication number: JP3800500B2
Application number: JP2001010851A
Authority: JP
Inventors: 貴彦金子
Original assignee: デンセイ・ラムダ株式会社
Priority date: 2001-01-18
Filing date: 2001-01-18
Publication date: 2006-07-26
Anticipated expiration: 2021-01-18
Also published as: JP2002218670A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所謂ＵＰＳ（ＵｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙ）あるいはＳＰＳ（ＳｔａｎｂｙＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍ）と呼ばれる無停電電源装置に係り、特に、電源の異常時に負荷機器に対してそれを通知する信号の出力タイミングを自動的に制御し、これにより無停電電源装置としての利便性を向上させるための改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の無停電電源装置では、入力端子に接続された電源が停電した場合に、バッテリなどに蓄電された電力を負荷機器に供給するとともに、当該停電期間が所定の設定期間になったら、電源が停電状態にあることを負荷機器に対して通知するように構成されている。
【０００３】
これにより、負荷機器においては、バッテリなどに蓄電された電力に基づいて動作している間に、所定の退避処理や終了処理を行うことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来、このような電源の異常状態通知においては、上記設定期間としては、一般家庭やオフィスなどの商用電力の電圧および周波数が比較的安定している環境を想定し、当該環境下でノイズなどによって発生する瞬時停電が数ｍｓから数十ｍｓであることから、大体２０〜３０ｍｓの範囲に設定するのが一般的であった。
【０００５】
これにより、消費電力が大きいパーソナルコンピュータやその周辺機器を、一般家庭やオフィスで使用したとしても、これらの機器においてバッテリなどによる電力供給が停止する前にこれらの機器を安全に終了させることができる。
【０００６】
しかしながら、このような無停電電源装置を工場内に設置されたコンピュータやコントローラに用いた場合、工場などにおいては大型機器などによる電源ノイズが非常に多く、しかも、そのノイズの継続時間は数百ｍｓから数ｓまでに及んでしまうことが多かった。その結果、このような電源ノイズによって電源が停電状態にあることを負荷機器に対して通知されてしまうことになり、このままでは無停電電源装置を工場内に設置することは到底できない。
【０００７】
そのため、このような無停電電源装置を工場内で用いる場合には、当該工場内に実際に各無停電電源装置を設置し、その環境下において工場管理者やメーカの作業員などの人手により設定を変更し、それでも不具合があれば更に変更することを繰り返さなければならなかった。
【０００８】
なお、この通知タイミングを遅らせれば遅らせるほど、その通知に基づくコンピュータやコントローラでの退避処理や終了処理が遅れてしまうので、バッテリなどの電力供給能力に制限があることからすれば、この設定期間は単に長く設定するという訳にはいかない。
【０００９】
また、近年、無停電電源装置の種類によってはこの設定期間をパーソナルコンピュータから設定可能なものも販売されるようになってきているが、上記工場内で用いられるコントローラなどについても、そのような汎用の設定ソフトウェアを提供することは殆ど不可能であり、やはり人手によって設定を変更するしかない。
【００１０】
本発明は、一般家庭やオフィスなどの商用電力の電圧および周波数が比較的安定している環境であっても、工場などのノイズが頻繁に重畳されてしまって商用電力の電圧および周波数が不安定となり易い環境であっても、負荷機器に対して電源の異常を通知する信号を最適なタイミングにて出力させることで、設置環境を選ばずに好適に利用することができる無停電電源装置を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の無停電電源装置は、入力端子に接続された電源が停電した場合に、蓄電部材に蓄電された電力を負荷機器に供給する無停電電源装置において、上記電源における停電の継続期間を検出する検出手段と、上記電源の瞬時停電が検出されてからの経過時間が、上記電源が設置される環境に応じて設定された設定期間以上になったら、上記負荷機器に対して上記電源の異常を通知する信号を出力する出力手段と、検出された上記瞬時停電の継続期間の最大値または平均値が所定値を超えたら上記設定期間を自動的に長くする設定手段と、を備えるものである。
【００１２】
この構成を採用すれば、電源における停電の発生状況（継続時間）に応じて設定期間を自動的に変更し、その設定期間の期間に渡って電源の停電が検出されたときに初めて、出力手段は、上記負荷機器に対して上記電源の異常を通知する信号を出力することになる。
【００１３】
したがって、一般家庭やオフィスなどの商用電力の電圧および周波数が比較的安定している環境であれば、それに応じた設定期間の経過後において、負荷機器に対して電源異常を通知し、工場などのノイズが頻繁に重畳されてしまって商用電力の電圧および周波数が不安定となり易い環境であれば、それに応じた設定期間の経過後において、負荷機器に対して電源異常を通知することができ、それぞれの電源環境において発生する瞬時停電の発生状況（継続時間）に応じた最適なタイミングにて、負荷機器に対して電源の異常を通知することができる。
【００１４】
本発明の無停電電源装置は、前記設定手段は、予め設定されている複数の時間のうちから１つを前記設定期間として選択するものである。
【００１５】
この構成を採用すれば、簡単な処理にて、上記設定期間を設定することができる。しかも、この複数の時間は、当該無停電電源装置を提供するメーカなどにおいて予め設定されるので、当然に、蓄電部材の電力供給能力と負荷機器の消費電力とを考慮して、当該蓄電部材の供給電力が不足する前に確実に負荷機器を終了させることができるような時間の範囲内の時間から設定期間を選択することができ、電源異常時には確実に負荷機器を終了させることができる。
【００１６】
本発明の無停電電源装置は、前記設定手段にかえて、複数回に渡る電源の異常状態の継続期間の標準偏差および分散を計算し、標準偏差の期間よりも分散期間の３倍に相当する時間だけ長い時間を、設定期間として設定するものである。
【００１７】
この構成を採用すれば、瞬時停電の標準偏差の期間よりも分散期間の３倍（所謂３シグマの期間）に相当する時間だけ長い時間を、設定期間として設定することができ、９７％以上の瞬時停電における前記電源異常通知信号の出力を防止しつつ、本来の停電時には上記瞬時停電の期間が経過したら直に当該電源異常通知信号を出力することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態に係る無停電電源装置について図を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は本発明の実施の形態１に係る無停電電源装置を用いた電力供給システムの一例を示すシステム構成図である。
【００２０】
この電力供給システムは、家庭用コンピュータや工業用シーケンサなどの負荷機器１と、この負荷機器１に対して電力を供給する商用交流電源２と、商用交流電源２と負荷機器１との間の電力供給系路上に設けられた無停電電源装置３と、を備える。
【００２１】
無停電電源装置３は、主に、商用交流電源２が接続される入力端子４と、負荷機器１が接続される出力端子５と、この出力端子５に接続された二入力切替スイッチ６と、入力端子４とこの二入力切替スイッチ６の一方の切替端子６ａに接続されたバイパス配線７と、入力端子４と二入力切替スイッチ６の他方の切替端子６ｂとの間に接続された停電時電力供給回路８と、入力端子４に入力される商用交流電力の入力電圧や入力周波数を監視し、これに基づいて停電と判断した場合には、上記二入力切替スイッチ６の切替端子を一方（６ａ）から他方（６ｂ）へ切り替えるマイクロコンピュータ（検出手段、設定手段、出力手段）９と、を備える。
【００２２】
停電時電力供給回路８は、電力を蓄電できるコンデンサあるいはバッテリなどからなる蓄電部材１０と、当該蓄電部材１０の電力を上記商用交流電源２の定格電圧波形と同様の電圧波形に変換して二入力切替スイッチ６の他方の切替端子６ｂに出力するＤＣ／ＡＣインバータ１１と、入力端子４に接続され、上記商用交流電源の電力で蓄電部材１０を充電するＡＣ／ＤＣコンバータ１２と、を備える。
【００２３】
また、この実施の形態において、マイクロコンピュータ９は、上記停電時の電力供給元切替え処理のほかにも、以下に示す各種の処理を行う。
【００２４】
第一に、マイクロコンピュータ９は、上記商用交流電力の入力電圧や入力周波数に基づいて判断される停電の継続検出期間が所定の設定時間以上になったら、上記負荷機器１に対して停電信号（電源の異常を通知する信号）を出力する。これにより、停電によって無停電電源装置３の蓄電部材１０の電力を用いて動作している負荷機器１は、予め定められた退避処理や終了処理を実行することができ、停電直前の状態を安全に保持することができる。その結果、停電終了後に負荷機器１を再起動すれば、その停電直前の状態から続けてそれぞれの処理を再開することが可能となる。
【００２５】
第二に、マイクロコンピュータ９は、停電が発生したらその停電期間を測定し、これに基づいて上記設定時間を変更する処理を行う。なお、この設定期間の変更処理は、繰り返し実行されればよく、停電発生毎であっても、所定の期間毎であってもよい。
【００２６】
具体的には、マイクロコンピュータ９は、上記停電の期間の最大値やログを取り、このデータに基づいて判断される瞬時停電期間の最大値あるいは平均値が２０〜３０ｍｓを超えてしまったら、設定期間として設定されている２０〜３０ｍｓを５ｓに変更する処理を行う。
【００２７】
なお、一般家庭やオフィスなどの商用電力の電圧および周波数が比較的安定している環境において生じる瞬時停電は一般的に２０〜３０ｍｓ以内であり、工場などのノイズが頻繁に重畳されてしまって商用電力の電圧および周波数が不安定となり易い環境において生じる瞬時停電は一般的に５ｓ以内である。上記２つの設定期間はこれらのデータに基づいて選択している。したがって、上記瞬時停電期間の最大値あるいは平均値が５ｓを超えてしまったとしても、設定期間は５ｓに設定させている。
【００２８】
次に電力供給システムの動作について説明する。
【００２９】
商用交流電源２から供給される商用電力が安定している場合、無停電電源装置３のマイクロコンピュータ９は、二入力切替スイッチ６を一方の切替端子６ａに設定しており、これにより、入力端子４に入力された商用電力はバイパス配線７を介して出力端子５に供給され、この商用電力を用いて負荷機器１は動作し続けることができる。また、蓄電部材１０には、商用交流電力に基づいてＡＣ／ＤＣコンバータ１２から供給される直流電力にて充電される。
【００３０】
このような状態において、たとえば商用交流電源２において異常が発生し、交流商用電力が正常に供給されなくなると、マイクロコンピュータ９は、入力電圧異常や入力周波数異常を検出し、二入力切替スイッチ６の切替端子を一方（６ａ）から他方（６ｂ）へ切り替える処理を行う。これにより、蓄電部材１０に蓄電されている電力がＤＣ／ＡＣインバータ１１から出力され、この電力が出力端子５から負荷機器１に供給される。これにより、商用交流電源２において異常があったとしても、負荷機器１は安定した電力供給の下でその処理を実行することができる。
【００３１】
また、マイクロコンピュータ９は、商用交流電力の入力電圧や入力周波数に基づいて判断される停電の継続検出期間が所定の設定時間以上になったら、上記負荷機器１に対して停電信号を出力する。これにより、無停電電源装置３の蓄電部材１０の電力を用いて動作している負荷機器１は、予め定められた退避処理や終了処理を実行することができ、蓄電部材１０の電力が不足する前に、停電直前の状態を安全に保持することができる。また、停電終了後に負荷機器１を再起動すれば、その停電直前の状態から続けてそれぞれの処理を再開することが可能となる。
【００３２】
更に、マイクロコンピュータ９は、商用交流電力が正常であると判断されるまでの停電の発生期間を測定し、このデータに基づいて判断される瞬時停電期間の最大値や平均値などが２０〜３０ｍｓを超えてしまったら、設定期間として設定されている２０〜３０ｍｓを５ｓに変更する処理を行う。
【００３３】
これにより、無停電電源装置３は、図２（Ａ）と（Ｂ）との関係で示すように、一般家庭やオフィスなどの商用電力の電圧および周波数が比較的安定している環境においては、停電検出後から２０〜３０ｍｓ後に停電信号を出力し、負荷機器１として接続されているコンピュータなどを、蓄電部材１０の電力が不足してしまう前に終了させることができる。
【００３４】
また、工場などのノイズが頻繁に重畳されてしまって商用電力の電圧および周波数が不安定となり易い環境においては、図２（Ａ）と（Ｃ）との関係で示すように、停電検出後から５ｓ後に停電信号が出力され、負荷機器１として接続されているシーケンサなどを、蓄電部材１０の電力が不足してしまう前に終了させることができる。しかも、上記ノイズなどによって数百ｍｓもの期間に渡る瞬時停電が発生したとしても、停電信号が誤ってシーケンサに出力されてしまうことが無いので、工場内のシステムが不用意に頻繁に停止されてしまうこともなくなる。
【００３５】
特に、このような停電信号の出力タイミングを決定する設定期間の切替えを、無停電電源装置３に組み込まれたマイクロコンピュータ９において自動的に実施するようにしているので、負荷機器１としてシーケンサなどを用いていたとしても、上記設定期間の変更を人手にたよることなく実施することができる。その結果、ひいては工場内に多数の無停電電源装置３を設置した場合などであっても、それぞれの設定期間が自動的に最適化されるので、これらの処理を人手で管理した場合のようにシステム全体の管理コストの上昇を招いてしまうことも無く、且つ、システム全体の信頼性を向上させることができる。
【００３６】
以上の実施の形態は本発明の好適な実施の形態であるが、発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更実施可能である。たとえば、マイクロコンピュータ９による設定期間の変更処理は、ほかにも、停電期間のログに基づいてその標準偏差や分散を計算し、標準偏差の期間よりも分散期間の３倍（所謂３シグマの期間）に相当する時間だけ長い時間を、設定期間として設定する処理を行うようにしてもよい。このような設定期間を設定すると、当該商用電源環境下で発生する瞬時停電に起因した上記停電信号の誤出力のうち、その９７％以上の出力を防止することができる。
【００３７】
また、このように設定期間を瞬時停電のログなどに基づいて自由に変更できる場合には、蓄電部材１０の電力供給能力と、負荷機器１の消費電力とを考慮して、当該蓄電部材１０の提供電力が不足する前に所定の退避処理や終了処理が実施できるように、設定期間の上限値を定めておくと良い。これにより、設定期間を自由に最適化して設定することができるとともに、当該蓄電部材１０の供給電力が不足する前に確実に負荷機器１を終了させることを保証することができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明では、一般家庭やオフィスなどの商用電力の電圧および周波数が比較的安定している環境であっても、工場などのノイズが頻繁に重畳されてしまって商用電力の電圧および周波数が不安定となり易い環境であっても、負荷機器に対して電源の異常を通知する信号を最適なタイミングにて出力することができ、設置環境を選ばずに好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施の形態１に係る無停電電源装置を用いた電力供給システムの一例を示すシステム構成図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態１に係る無停電電源装置における停電信号の出力タイミング切替えを示す説明図である。
【符号の説明】
１負荷機器
２商用交流電源
３無停電電源装置
４入力端子
５出力端子
６二入力切替スイッチ
７バイパス配線
８停電時電力供給回路
９マイクロコンピュータ（検出手段、設定手段、出力手段）
１０蓄電部材
１１ＤＣ／ＡＣインバータ
１２ＡＣ／ＤＣコンバータ

Claims

入力端子に接続された電源が停電した場合に、蓄電部材に蓄電された電力を負荷機器に供給する無停電電源装置において、上記電源における停電の継続期間を検出する検出手段と、上記電源の瞬時停電が検出されてからの経過時間が、上記電源が設置される環境に応じて設定された設定期間以上になったら、上記負荷機器に対して上記電源の異常を通知する信号を出力する出力手段と、検出された上記瞬時停電の継続期間の最大値または平均値が所定値を超えたら上記設定期間を自動的に長くする設定手段と、を備えることを特徴とする無停電電源装置。
前記設定手段は、予め設定されている複数の時間のうちから１つを前記設定期間として選択することを特徴とする請求項１記載の無停電電源装置。
前記設定手段にかえて、複数回に渡る電源の異常状態の継続期間の標準偏差および分散を計算し、標準偏差の期間よりも分散期間の３倍に相当する時間だけ長い時間を、前記設定期間として設定することを特徴とする請求項１記載の無停電電源装置。