(57)【要約】【課題】  停電の発生を迅速に検出するとともに、誤動作が少ない停電検出装置を提供すること。【解決手段】  電源電圧を入力して位相をシフトすることにより、所定の位相差を有する第１の信号と第２の信号とを生成する位相シフト手段（位相シフタ５０，５１）と、位相シフト手段から出力される第１の信号と、第２の信号との間で所定の演算を実行する演算手段（乗算部５３，５４および加算部５５）と、演算手段の演算結果に基づいて停電の発生を検出する検出手段（コンパレータ５６）と、を有する。【選択図】  図１
2006126135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源電圧を入力して位相をシフトすることにより、所定の位相差を有する第１の信号と第２の信号とを生成する位相シフト手段と、
上記位相シフト手段から出力される上記第１の信号と、上記第２の信号との間で所定の演算を実行する演算手段と、
上記演算手段の演算結果に基づいて停電の発生を検出する検出手段と、
を有することを特徴とする停電検出装置。
【請求項２】
前記位相シフト手段は、前記第１の信号と前記第２の信号との位相差が９０°となるように位相をシフトし、
前記演算手段は、前記第１の信号と前記第２の信号のそれぞれを２乗して加算する演算を実行し、
前記検出手段は、前記演算手段の出力が所定の閾値以下である場合には停電が発生したと判断する、
ことを特徴とする請求項１記載の停電検出装置。
【請求項３】
前記位相シフト手段は、伝達関数ωｃ／（ｓ＋ωｃ）を有する第１のフィルタと、伝達関数ｓ／（ｓ＋ωｃ）を有する第２のフィルタに対して前記電源電圧を印加して得られた出力電圧を前記第１の信号および第２の信号としてそれぞれ出力することを特徴とする請求項２記載の停電検出装置。
【請求項４】
前記位相シフト手段は、前記第２のフィルタからの出力信号をωｃ／ω倍して出力する定数倍手段をさらに有することを特徴とする請求項３記載の停電検出装置。
【請求項５】
前記位相シフト手段は、前記電源電圧の周波数に応じて、前記定数倍手段のωの値を変化させることを特徴とする請求項４記載の停電検出装置。
【請求項６】
前記位相シフト手段は、前記定数倍手段のωの値を固定とし、
前記検出手段は、前記電源電圧の周波数の予想される変化範囲において、前記演算手段の出力に生じるリプル成分の変動範囲よりも低い閾値を用いて停電を検出する、
ことを特徴とする請求項４記載の停電検出装置。
【請求項７】
前記位相シフト手段は、前記電源電圧を所定の周期でサンプリングして入力するとともに、前記第１のフィルタおよび前記第２のフィルタが有する伝達関数をそれぞれＺ変換して得られた伝達関数に基づいてサンプリングされた電源電圧の位相をシフトさせることを特徴とする請求項３記載の停電検出装置。
【請求項８】
前記検出手段は、前記演算手段の出力が前記閾値を下回る状態が一定時間以上継続した場合に、停電が発生したと判断することを特徴とする請求項２記載の停電検出装置。
【請求項９】
電源電圧を入力して位相をシフトすることにより、所定の位相差を有する第１の信号と第２の信号とを生成する位相シフト手段と、
上記位相シフト手段から出力される上記第１の信号と、上記第２の信号との間で所定の演算を実行する演算手段と、
上記演算手段の演算結果に基づいて停電の発生を検出する検出手段と、
上記検出手段によって停電が発生したことが検出された場合には、他の電源に切り換える切換手段と、
を有することを特徴とする電源切換装置。
【請求項１０】
電源電圧を入力して位相をシフトすることにより、所定の位相差を有する第１の信号と第２の信号とを生成する位相シフト手段と、
上記位相シフト手段から出力される上記第１の信号と、上記第２の信号との間で所定の演算を実行する演算手段と、
上記演算手段の演算結果に基づいて停電の発生を検出する検出手段と、
上記検出手段によって停電が発生したことが検出された場合には、バックアップ用の電源に切り換える切換手段と、
を有することを特徴とする無停電電源装置。
【請求項１１】
電源電圧を入力して位相をシフトすることにより、所定の位相差を有する第１の信号と第２の信号とを生成する位相シフト手段、
上記位相シフト手段から出力される上記第１の信号と、上記第２の信号との間で所定の演算を実行する演算手段、
上記演算手段の演算結果に基づいて停電の発生を検出する検出手段、
としてコンピュータを機能させることを特徴とするコンピュータ読みとり可能な停電検出用プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は停電検出装置、電源切換装置、無停電電源装置、および、停電検出用プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来において、停電を検出する方法としては、例えば、特許文献１に示すような方法がある。この方法は、図１５（Ａ）に示すように、電源電圧を整流器１によって全波整流し、ローパスフィルタ（ＬＰＦ：Low Pass Filter）２で平滑化して直流電圧に変換し、この直流電圧を所定の基準電圧Ｖｒｅｆとコンパレータ３で比較して、停電の有無を検出する。
【０００３】
また、他の方法としては、図１５（Ｂ）に示すように、電源電圧（実線で示す曲線）に対してハイ（Ｈ：High）側とロー（Ｌ：Low）側にリミット値（破線で示す曲線）を設定しておき、電源電圧がこれらのリミットを逸脱した場合に、停電が発生したと判断する方法がある。
【０００４】
【特許文献１】実登３００９７２６号公報（段落［００１０］、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、図１５（Ａ）に示す方法では、ローパスフィルタ２として、遮断周波数が数Ｈｚ程度のものを使用する必要がある。このため、停電を検出するまでの応答速度が非常に遅いという問題点がある。
【０００６】
一方、ローパスフィルタ２として、入力周波数の２倍の周波数を遮断するノッチフィルタ（例えば、Ｔｗｉｎ−Ｔフィルタ）を使用することにより、応答速度を速くすることができるが、それでも数ｍｓ程度の応答速度しか実現できない。このため、例えば、１ｍｓ以内の停電検出を必要とするコンピュータ用の停電検出装置として利用することが困難である。
【０００７】
また、図１５（Ｂ）に示す方法では、検出速度を速くすることは可能であるが、波形ひずみの影響を受けやすく、誤動作しやすいという問題点がある。
【０００８】
本発明は、上記の事情に基づきなされたもので、その目的とするところは、停電の発生を迅速に検出するとともに、誤動作が少ない停電検出装置、電源切換装置、無停電電源装置、および、停電検出用プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するため、本発明の停電検出装置は、電源電圧を入力して位相をシフトすることにより、所定の位相差を有する第１の信号と第２の信号とを生成する位相シフト手段と、位相シフト手段から出力される第１の信号と、第２の信号との間で所定の演算を実行する演算手段と、演算手段の演算結果に基づいて停電の発生を検出する検出手段と、を有している。
【００１０】
このため、停電の発生を迅速に検出するとともに、誤動作が少ない停電検出装置を提供することができる。
【００１１】
また、他の発明の停電検出装置は、上述の発明に加えて、位相シフト手段が、第１の信号と第２の信号との位相差が９０°となるように位相をシフトし、演算手段が、第１の信号と第２の信号のそれぞれを２乗して加算する演算を実行し、検出手段が、演算手段の出力が所定の閾値以下である場合には停電が発生したと判断するようにしている。このため、遮断周波数が低いローパスフィルタを排除できることから、停電を迅速に検出することができる。
【００１２】
また、他の発明の停電検出装置は、上述の発明に加えて、位相シフト手段が、伝達関数ωｃ／（ｓ＋ωｃ）を有する第１のフィルタと、伝達関数ｓ／（ｓ＋ωｃ）を有する第２のフィルタに対して電源電圧を印加して得られた出力電圧を第１の信号および第２の信号としてそれぞれ出力するようにしている。このため、遮断角周波数であるωｃを高い角周波数に設定することで、停電を迅速に検出することができる。
【００１３】
また、他の発明の停電検出装置は、上述の発明に加えて、位相シフト手段が、第２のフィルタからの出力信号をωｃ／ω倍して出力する定数倍手段をさらに有している。このため、演算手段の出力にリプルが発生することを防止できる。
【００１４】
また、他の発明の停電検出装置は、上述の発明に加えて、位相シフト手段は、電源電圧の周波数に応じて、定数倍手段のωの値を変化させるようにしている。このため、電源の周波数が変動した場合でも、演算手段の出力にリプルが発生することを防止できる。
【００１５】
また、他の発明の停電検出装置は、上述の発明に加えて、位相シフト手段は、定数倍手段のωの値を固定とし、検出手段は、電源電圧の周波数の予想される変化範囲において、演算手段の出力に生じるリプル成分の変動範囲よりも低い閾値を用いて停電を検出するようにしている。このため、電源の周波数が変動する場合でも、簡単な構成で誤動作なく停電を検出することができる。
【００１６】
また、他の発明の停電検出装置は、上述の発明に加えて、位相シフト手段は、電源電圧を所定の周期でサンプリングして入力するとともに、第１のフィルタおよび第２のフィルタが有する伝達関数をそれぞれＺ変換して得られた伝達関数に基づいてサンプリングされた電源電圧の位相をシフトさせるようにしている。このため、ディジタル回路を用いて停電検出装置を構成することができるので、高価なアナログ乗算回路を排除することが可能となり、装置のコストを削減することができる。
【００１７】
また、他の発明の停電検出装置は、上述の発明に加えて、検出手段が、演算手段の出力が閾値を下回る状態が一定時間以上継続した場合に、停電が発生したと判断するようにしている。このため、電源電圧にノイズが混入した場合でも誤動作が発生することを防止できる。
【００１８】
また、本発明の電源切換装置は、電源電圧を入力して位相をシフトすることにより、所定の位相差を有する第１の信号と第２の信号とを生成する位相シフト手段と、位相シフト手段から出力される第１の信号と、第２の信号との間で所定の演算を実行する演算手段と、演算手段の演算結果に基づいて停電の発生を検出する検出手段と、検出手段によって停電が発生したことが検出された場合には、他の電源に切り換える切換手段と、を有している。
【００１９】
このため、停電の発生を迅速に検出するとともに、誤動作が少ない電源切換装置を提供することができる。
【００２０】
また、本発明の無停電電源装置は、電源電圧を入力して位相をシフトすることにより、所定の位相差を有する第１の信号と第２の信号とを生成する位相シフト手段と、位相シフト手段から出力される第１の信号と、第２の信号との間で所定の演算を実行する演算手段と、演算手段の演算結果に基づいて停電の発生を検出する検出手段と、検出手段によって停電が発生したことが検出された場合には、バックアップ用の電源に切り換える切換手段と、を有している。
【００２１】
このため、停電の発生を迅速に検出するとともに、誤動作が少ない無停電電源装置を提供することができる。
【００２２】
また、本発明の停電検出用プログラムは、電源電圧を入力して位相をシフトすることにより、所定の位相差を有する第１の信号と第２の信号とを生成する位相シフト手段、位相シフト手段から出力される第１の信号と、第２の信号との間で所定の演算を実行する演算手段、演算手段の演算結果に基づいて停電の発生を検出する検出手段、としてコンピュータを機能させるようにしている。
【００２３】
このため、停電の発生を迅速に検出するとともに、誤動作が少ない停電検出用プログラムを提供することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、停電発生を迅速に検出するとともに、誤動作が少ない停電検出装置、電源切換装置、無停電電源装置、および、停電検出用プログラムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施の形態について図に基づいて説明する。
【００２６】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る停電検出装置の構成例を示すブロック図である。この図に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る停電検出装置は、位相シフタ５０，５１、定数倍部５２、乗算部５３，５４、加算部５５、および、コンパレータ５６を主要な構成要素としている。なお、本発明の実施の形態に係る停電検出装置は、以下の式１に示す関係に基づき、電源電圧の位相をシフトして生成した、相互に９０°の位相差を有する信号（ｃｏｓθおよびｓｉｎθ）のそれぞれを２乗して加算した値が“１”となることを利用して停電を検出している。すなわち、電源電圧が正弦波である場合、入力信号に対して９０°の位相のずれた信号を遅延なく生成できれば、交流信号を遅延なく直流信号に変換することができる。このため、本発明の実施の形態に係る停電検出装置では、９０°の位相ずれを有する信号を遅延なく発生し、これらの信号を２乗して加算することにより得られる直流信号により、停電の発生を検出する。
【００２７】
【数１】
2006126135.tif 000003
【００２８】
ここで、位相シフト手段である位相シフタ５０，５１はそれぞれ式（２）および式（３）に示す伝達関数Ｇ１，Ｇ２を有しており、また、位相特性としては式（４）および式（５）に示す特性を有し、利得特性としては式（６）および式（７）に示す特性を有している。なお、ωｃは、遮断角周波数であり、例えば、２００００［ｒａｄ／ｓ］程度の値を設定する。
【００２９】
【数２】
2006126135.tif 000004
【数３】
2006126135.tif 000005
【数４】
2006126135.tif 000006
【数５】
2006126135.tif 000007
【数６】
2006126135.tif 000008
【数７】
2006126135.tif 000009
【００３０】
ここで、位相シフタ５０および位相シフタ５１の出力信号は、以下の式（８）に示すように、π／２（＝９０°）の位相差を有しているので、位相シフタ５０，５１から出力された信号は、９０°の位相差を有する。
【００３１】
【数８】
2006126135.tif 000010
【００３２】
定数倍手段である定数倍部５２は、位相シフタ５０の利得の方が位相シフタ５１の利得よりも大きいことからこれを是正するために、位相シフタ５１の出力を以下の式９に示すλ倍（ωｃ／ω倍）して出力する。
【００３３】
【数９】
2006126135.tif 000011
【００３４】
演算手段の一部である乗算部５３は、位相シフタ５０の出力信号を２乗して出力する。また、演算手段の一部である乗算部５４は、定数倍部５２の出力信号を２乗して出力する。演算手段の一部である加算部５５は、乗算部５３の出力信号と、乗算部５４の出力信号とを加算して出力する。
【００３５】
検出手段の一部であるコンパレータ５６は、加算部５５の出力信号を、基準信号であるＶｒｅｆと比較し、加算部５５の出力信号≧Ｖｒｅｆである場合には、その出力をハイの状態とし、それ以外の場合にはローの状態とする。
【００３６】
つぎに、本発明の第１の実施の形態の動作について説明する。
【００３７】
停電検出の対象となる電源の電圧信号は、位相シフタ５０，５１にそれぞれ入力される。位相シフタ５０は、式（２）に示す双一次関数を伝達関数とするローパスフィルタであるので、入力信号を式（４）に示す位相角だけ遅らせて出力する。一方、位相シフタ５１は、式（３）に示す双一次関数を伝達関数とするハイパスフィルタであるので、入力信号を式（５）に示す位相角だけ進ませて出力する。
【００３８】
位相シフタ５１の出力は、定数倍部５２に供給され、そこで、式（９）に示す定数λ倍にされて出力される。この結果、定数倍部５２の出力信号と、位相シフタ５０の出力信号とはその信号レベルが略同一になる。
【００３９】
乗算部５３は、位相シフタ５０からの出力信号を２乗して出力する。また、乗算部５４は、定数倍部５２からの出力信号を２乗して出力する。加算部５５は、乗算部５３の出力と乗算部５４の出力を加算する。この結果、入力信号は、位相シフタ５０，５１によって位相が９０°ずれた信号となり、定数倍部５２によって信号レベルが同じになるように調整された後、それぞれが２乗されて加算されるので、加算部５５の出力は、式１に基づいて直流信号となる。
【００４０】
コンパレータ５６は、加算部５５の出力を所定の基準電圧（閾値）Ｖｒｅｆと比較し、出力が基準電圧Ｖｒｅｆ未満である場合には出力をローの状態とし、それ以外の場合にはハイの状態にする。この結果、コンパレータ５６の出力信号がハイの状態である場合には正常であり、また、ローの状態の場合には停電であると判断することができる。
【００４１】
ところで、ローパスフィルタとしての位相シフタ５０は、前述のように遮断角周波数ωｃとして、２００００［ｒａｄ／ｓ］程度の値を設定しているので、その出力信号の遅延量は無視できる程度（１°未満）である。このため、図１５（Ａ）に示す従来の技術のように数Ｈｚ程度の遮断周波数を設定する場合に比較すると、本発明の第１の実施の形態に係る停電検出装置では、停電が発生した場合にはその出力が瞬時に変化するので、停電の発生を迅速に検出することができる。
【００４２】
図２〜４は、本実施の形態に係る停電検出装置の動作をコンピュータによってシミュレーションした結果を示す図である。図２は、位相シフタ５０，５１および定数倍部５２に含まれているωｃとして２００００［ｒａｄ／ｓ］を設定し、ωとして１１０π（＝２×π×５５Ｈｚ）［ｒａｄ／ｓ］を設定した場合において、入力電圧として５５Ｈｚの信号を入力し、当該入力電圧が“０”のとなる位相において、停電が発生したときの動作を示す図である。ここで、図２（Ａ）は、０．１０ｓにおいて停電が発生した場合における０．００ｓ〜０．２０ｓまでの信号の状態を示す図である。図２（Ａ）において、Ｖｉｎは、位相シフタ５０，５１への入力信号を示し、Ｖ０は位相シフタ５０の出力信号を示し、Ｖ９０は定数倍部５２の出力信号を示し、Ｖａｄｄは加算部５５の出力信号を示し、また、Ｖｃｏｍはコンパレータ５６の出力信号を示している。この図に示すように、入力信号Ｖｉｎは位相シフタ５０，５１によって９０°の位相差が設定され、また、定数倍部５２によってその振幅が同じになるように設定され、Ｖ０およびＶ９０として出力される。０．１０ｓにおいて停電が発生して入力信号Ｖｉｎが“０”の状態になると、加算部５５の出力信号Ｖａｄｄは“０”の状態となり、その結果として、コンパレータ５６の出力信号Ｖｃｏｍはローの状態となる。
【００４３】
図２（Ｂ）は、０．１０ｓの近傍を９８．００ｍｓ〜１０２．００ｍｓの範囲で拡大した図である。この図に示すように、停電が発生して入力信号Ｖｉｎが“０”の状態になると、コンパレータ５６の出力信号Ｖｃｏｍは瞬時にローの状態となり、その状態の変化は、１ｍｓ以内に終了している。
【００４４】
図３は、図２の場合と同様の条件に設定した場合において、入力電圧が最大となる位相において、停電が発生したときの動作を示す図である。ここで、図３（Ａ）は、０．０９５ｓにおいて停電が発生した場合における０．００ｓ〜０．２０ｓの範囲の信号の状態を示す図である。この図に示すように、０．０９５ｓにおいて停電が発生して入力信号Ｖｉｎが“０”の状態になると、加算部５５の出力信号Ｖａｄｄは“０”の状態となり、その結果として、コンパレータ５６の出力信号Ｖｃｏｍはローの状態となる。図３（Ｂ）は、０．０９５ｓの近傍を９３．００ｍｓ〜９７．００ｍｓの範囲で拡大した図である。この図に示すように、停電が発生して入力信号Ｖｉｎが“０”の状態になると、コンパレータ５６の出力信号Ｖｃｏｍは０．２０ｍｓ程度遅れてローの状態となるが、その状態の変化は、１ｍｓ以内に終了する。
【００４５】
図２は入力電圧が最小の場合に停電が発生した場合のシミュレーションであり、図３は入力電圧が最大の場合に停電が発生した場合のシミュレーションであり、いずれも５００μｓ以内に停電を検出している。これらのシミュレーションから、ωｃとして２００００［ｒａｄ／ｓ］を設定し、ωとして１１０π［ｒａｄ／ｓ］を設定し、入力電圧として５５Ｈｚの信号を入力した場合には、入力信号がどのタイミングで停電となった場合でも少なくとも５００μｓ以内には停電を検出することが可能になると考えられる。
【００４６】
ところで、図２および図３では、ωとして１１０π［ｒａｄ／ｓ］を設定しているが、これは商用電源の周波数が西日本では６０Ｈｚであり、東日本では５０Ｈｚであるので、これらの双方の中央値である５５Ｈｚを採用したためである。したがって、実際に使用する場合には、入力信号の周波数は、東日本では５０Ｈｚ、西日本では６０Ｈｚとなる。
【００４７】
図４は、ωとして１１０π［ｒａｄ／ｓ］を設定し、入力信号として５０Ｈｚの信号を入力し、入力信号が“０”となる位相で停電が発生した場合の動作を示す図である。図４（Ａ）に示すように、定数倍部５２のωの設定値と、入力信号の角周波数とが異なる場合には、位相シフタ５０および定数倍部５２の出力であるＶ０およびＶ９０の振幅が異なっている。また、加算部５５の出力信号にはリプルが含まれており、完全な直流電圧とはなっていない。
【００４８】
図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の１０８．００〜１１２．００ｍｓの範囲を拡大して示す図である。この図に示すように、１１０．００ｍｓにおいて停電が発生すると、コンパレータ５６の出力電圧Ｖｃｏｍが瞬時にローの状態になっている。
【００４９】
図５は、ωとして１１０π［ｒａｄ／ｓ］を設定し、入力信号として５０Ｈｚの信号を入力し、入力信号の振幅が最大となる位相で停電が発生した場合の動作を示す図である。この場合も図４の場合と同様に、定数倍部５２のωの設定値と、入力信号の角周波数とが異なる場合には、位相シフタ５０の出力であるＶ０および定数倍部５２の出力であるＶ９０の振幅が異なっている。また、加算部５５の出力信号にはリプルが含まれており、完全な直流電圧とはなっていない。
【００５０】
図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の１０３．００〜１０７．００ｍｓの範囲を拡大して示す図である。この図に示すように、１０５．００ｍｓにおいて停電が発生すると、コンパレータ５６の出力電圧Ｖｃｏｍは０．２０ｍｓ程度遅れてローの状態となり、その状態の変化は、１ｍｓ以内に終了している。
【００５１】
図４および図５から、ωの設定角周波数と入力信号の角周波数とが異なる場合であっても迅速に停電を検出することができる。なお、このような場合、コンパレータ５６の基準電圧Ｖｒｅｆとして、想定されるリプルの変動範囲よりも小さい値（例えば、値“０．４”）を用いることにより、リプルによる誤動作を防止できる。なお、入力信号の周波数は誤差も含めると東日本では５０±５Ｈｚ、西日本では６０±５Ｈｚとなり、４５〜６５Ｈｚの間の値を取ることになるので、４５Ｈｚおよび６５Ｈｚ入力時におけるリプルの変動範囲よりも小さい値を基準電圧Ｖｒｅｆとして使用することが望ましい。
【００５２】
つぎに、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００５３】
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る停電検出装置の構成例を示す図である。この図において、図１と対応する部分には同一の符号を付してその説明は省略する。この図の例では、図１の場合と比較して、周波数検出部７０が新たに追加され、定数倍部５２が定数倍部７１に置換されている。その他の部分は、図１の場合と同様である。
【００５４】
ここで、周波数検出部７０は、入力信号の周波数を検出し、定数倍部７１に通知する。定数倍部７１は、周波数検出部７０によって検出された入力信号の周波数に応じて、定数倍部７１の伝達関数に含まれているωの値を設定する。
【００５５】
つぎに、以上の第２の実施の形態の動作について説明する。なお、第２の実施の形態では、第１の実施の形態と比較して、周波数検出部７０および定数倍部７１の動作のみが異なっているので、これらの部分を中心に説明する。
【００５６】
図４および図５に示すように、入力信号の周波数が定数倍部７１に設定された角周波数ωと異なる場合には、位相シフタ５０の出力信号Ｖ０と、定数倍部５２の出力信号Ｖ９０とは、振幅が異なる。しかしながら、本実施の形態では、周波数検出部７０が入力信号の周波数を検出して、定数倍部７１の伝達関数に含まれるωの値を調整するので、例えば、５５Ｈｚに対応する角周波数（＝１１０π）を設定している場合において、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの信号が入力された場合であっても、位相シフタ５０の出力信号Ｖ０の振幅と、定数倍部５２の出力信号Ｖ９０の振幅とが同じになるように設定される。このため、加算部５５の出力にリプルが生じることを防止できる。また、ωをリアルタイムで設定するようにすれば、電源の周波数が誤差により変動した場合であっても、同様にしてリプルの発生を防止できる。
【００５７】
以上に説明したように、本発明の第２の実施の形態によれば、周波数検出部７０によって入力信号の周波数を検出し、検出された周波数に応じて定数倍部７１の伝達関数に含まれるωを設定するようにしたので、東日本および西日本でも安定して動作することが可能になる。また、電源の周波数が誤差によって変動した場合であっても安定して動作することが可能になる。
【００５８】
つぎに、本発明の第３の実施の形態に係る停電検出装置について説明する。
【００５９】
図７および図８は、本発明の第３の実施の形態に係る停電検出装置の構成例を示す図である。上述の第１および第２の実施の形態では、入力信号が時間的に連続である場合における構成例であるが、第３の実施の形態は、入力信号が時間的に離散である場合における構成例である。
【００６０】
図７は、本発明の第３の実施の形態に係る停電検出装置の構成例を示すブロック図である。この図に示すように、本発明の第３の実施の形態に係る停電検出装置８０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）８０ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）８０ｂ、ＲＡＭ（Random Access Memory）８０ｃ、Ｉ／Ｆ（Interface）８０ｄ、バス８０ｅ、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）８０ｆ、および、Ａ／Ｄ変換器８０ｇを有している。
【００６１】
ここで、ＣＰＵ８０ａは、ＲＯＭ８０ｂに格納されている制御用プログラム８０ｂ１にしたがって装置の各部を制御する制御回路である。ＲＯＭ８０ｂは、制御用プログラム８０ｂ１およびその他のプログラムおよびデータ等を格納しており、ＣＰＵ８０ａからの要求に応じて必要なプログラムまたはデータを読み出して供給する半導体記憶装置である。
【００６２】
ＲＡＭ８０ｃは、ＣＰＵ８０ａが各種演算処理を実行する際に、処理途中のプログラムやデータを一時的に格納する半導体記憶装置である。Ｉ／Ｆ８０ｄは、Ａ／Ｄ変換器８０ｈから供給されるデータの表現形式を適宜変換して入力するとともに、外部に停電検出信号を出力する。
【００６３】
バス８０ｅは、ＣＰＵ８０ａ、ＲＯＭ８０ｂ、ＲＡＭ８０ｃ、Ｉ／Ｆ８０ｄを相互に接続し、これらの間でデータの授受を可能とする接続線群である。
【００６４】
ローパスフィルタ８０ｆは、電源電圧に含まれている低域成分（ナイキスト周波数以下の成分）のみを通過させ、それ以上の高域成分を遮断する。Ａ／Ｄ変換器８０ｇは、ローパスフィルタ８０ｆの出力信号をサンプリングしてホールドするとともに、対応するディジタル信号（離散信号）に変換して出力する。なお、ローパスフィルタ８０ｆの遮断周波数は、例えば、数ｋ〜数十ｋＨｚ程度に設定されるので、図１５（Ａ）に示すローパスフィルタの遮断周波数である数Ｈｚに比較して非常に大きいことから、応答速度が遅くなることはない。
【００６５】
図８は、図７に示す制御用プログラム８０ｂ１が実行された場合に実現される機能ブロックを示す図である。この図に示すように、制御用プログラム８０ｂ１によって実現される機能ブロックは、位相シフタ９０，９１、定数倍部９２、乗算部９３，９４、加算部９５、および、コンパレータ９６を有している。
【００６６】
ここで、位相シフト手段である位相シフタ９０，９１は、Ａ／Ｄ変換器８０ｇから出力される離散信号ｘ（ｎ）を入力し、位相差が９０°となるようにそれぞれの信号の位相をシフトする。ここで、位相シフタ９０，９１の伝達関数は、以下の式１０および式１１によって表される。なお、これらの伝達関数は、式２および式３をそれぞれ双一次変換することにより得られたものである。ここで、Ｔはサンプリング時間を示し、ＺはＺ変換の演算子である。
【００６７】
【数１０】
2006126135.tif 000012
【数１１】
2006126135.tif 000013
【００６８】
定数倍手段である定数倍部９２は、位相シフタ９１の出力信号を入力し、Ｋ（＝ωｃ／ω）倍して出力する。演算手段の一部である乗算部９３は、位相シフタ９０の出力信号を２乗して出力する。演算手段の一部である乗算部９４は、定数倍部９２の出力信号を２乗して出力する。
【００６９】
演算手段の一部である加算部９５は、乗算部９３の出力信号と、乗算部９４の出力信号とを加算して出力する。検出手段の一部であるコンパレータ９６は、加算部９５の出力と基準電圧Ｖｒｅｆとを比較し、加算部９５の出力が基準電圧Ｖｒｅｆ以上である場合には出力をハイの状態とし、それ以外の場合にはローの状態とする。
【００７０】
つぎに、図９を参照して、制御用プログラム８０ｂ１が開始された場合に実際に実行される処理の流れについて説明する。なお、このフローチャートの処理は、図８に示すブロック図の処理を実現するものである。図９のフローチャートの処理が開始されると、以下のステップが実行される。
【００７１】
ステップＳ１０：ＣＰＵ８０ａは、Ｉ／Ｆ８０ｄを介して、入力信号のサンプリング値ｘ（ｎ）を取り込む。
【００７２】
ステップＳ１１：ＣＰＵ８０ａは、以下の式１２に基づいて入力信号ｘ（ｎ）と、１周期前の入力信号ｘ（ｎ−１）と、位相シフタ９０の１周期前の出力信号であるｙ１（ｎ−１）との間で演算を実行し、位相シフタ９０の出力信号であるｙ１（ｎ）を得る。また、ＣＰＵ８０ａは、以下の式１３に基づいて入力信号ｘ（ｎ）と、１周期前の入力信号ｘ（ｎ−１）と、位相シフタ９１の１周期前の出力信号であるｙ２（ｎ−１）との間で演算を実行し、位相シフタ９１の出力信号であるｙ２（ｎ）を得る。
【００７３】
【数１２】
2006126135.tif 000014
【数１３】
2006126135.tif 000015
【００７４】
ステップＳ１２：ＣＰＵ８０ａは、位相シフタ９１の出力信号であるｙ２（ｎ）に対して定数倍部９２の伝達関数であるＫ（＝ωｃ／ω）を乗算する。
【００７５】
ステップＳ１３：ＣＰＵ８０ａは、位相シフタ９０の出力信号であるｙ１（ｎ）を２乗するとともに、位相シフタ９１の出力信号であるｙ２（ｎ）を２乗し、得られた結果を加算して出力Ｐ（ｎ）とする。
【００７６】
ステップＳ１４：ＣＰＵ８０ａは、ステップＳ１３で得られた加算部９５の出力であるＰ（ｎ）の値が基準電圧Ｖｒｅｆの値未満であるか否かを判定し、Ｐ（ｎ）の値が基準電圧Ｖｒｅｆの値未満である場合にはステップＳ１５に進み、それ以外の場合にはステップＳ１６に進む。
【００７７】
ステップＳ１５：ＣＰＵ８０ａは、停電が発生したと判定し、Ｉ／Ｆ８０ｄを介して外部に停電が発生したことを示す信号（停電検出信号）を出力する。
【００７８】
ステップＳ１６：ＣＰＵ８０ａは、正常と判断して処理を終了する。
【００７９】
以上に説明したように、本発明の第３の実施の形態によれば、図７に示すコンピュータを用いて停電を迅速かつ確実に検出することが可能になる。このため、高価なアナログ乗算器を使用する必要がなくなるので、装置のコストを低減することができる。
【００８０】
つぎに、本発明の第４の実施の形態に係る停電検出装置について説明する。
【００８１】
図１０は、本発明の第４の実施の形態に係る停電検出装置の構成例を示す図である。この図において、図１と対応する部分には同一の符号を付してその説明は省略する。この図の例では、図１の場合と比較して、パルス幅カウンタ１００が新たに追加されている。その他の部分は、図１の場合と同様である。
【００８２】
ここで、検出手段の一部であるパルス幅カウンタ１００は、コンパレータ５６の出力がローの状態になった場合には、その立ち下がりでカウント動作を開始し、立ち上がりでカウント動作を終了して、カウント値をリセットする。また、カウント値が所定の値に達した場合には、その出力をハイの状態にする。
【００８３】
つぎに、本発明の第４の実施の形態の動作について説明する。なお、第４の実施の形態では、第１の実施の形態と比較して、パルス幅カウンタ１００の動作のみが異なっているので、この部分を中心に説明する。
【００８４】
位相シフタ５１は、一種の微分回路を構成しているので、入力信号にノイズが混入していると、出力には大きな信号となって現れる。そのため、このようなノイズに応答してコンパレータ５６が誤動作してしまう場合がある。しかしながら、このようなノイズに応答したコンパレータ５６のパルス信号の幅は非常に狭いものであることから、パルス幅カウンタによってパルス幅を検出して、ある設定値以下のパルスは除去することにより誤動作を防止できる。
【００８５】
図１１は、パルス幅カウンタ１００の動作を説明するためのタイミングチャートである。この図に示すように、コンパレータ５６の出力信号が時間Ｔ１の間だけローの状態になった場合には、パルス幅カウンタ１００がカウントアップ動作を開始する。しかし、破線で示すカウンタ設定値まで到達しないので、その出力である停電検出信号は、ローの状態を保つ。
【００８６】
また、コンパレータ５６の出力信号が時間Ｔ２の間だけローの状態になった場合には、パルス幅カウンタ１００がカウントアップ動作を開始するが、この場合も破線で示すカウンタ設定値まで到達しないので、その出力である停電検出信号は、ローの状態を保つ。
【００８７】
さらに、停電が発生してコンパレータ５６の出力信号がローの状態になった場合には、カウンタ値が破線で示すカウンタ設定値を超えるので、パルス幅カウンタ１００の出力である停電検出信号がハイの状態となる。
【００８８】
このように、パルス幅カウンタ１００によって所定の幅以下のパルスに対しては反応しないようにしたので、ノイズによる誤動作を防止できる。また、パルス幅カウンタ１００の設定値を変更することにより、停電が発生してから停電が検出されるまでの応答時間を調整可能とすることができる。
【００８９】
図１２および図１３は、図１０に示す第４の実施の形態をコンピュータでシミュレーションした結果を示す図である。図１２は、３０．００ｍｓにおいて停電が発生した場合の０．００ｍｓ〜４０．００ｍｓの間の信号の状態を示す図である。この図において、ｅ１は入力信号を示し、ｅ２は位相シフタ５０の出力信号を示し、ｅ３は定数倍部５２の出力信号を示し、ｅｄは加算部５５の出力信号を示し、Ｖｃｏｍはコンパレータ５６の出力信号を示し、Ｖｄｅｔはパルス幅カウンタ１００の出力信号を示し、Ｔｒｉｇｇｅｒは、停電開始を示すトリガ信号を示している。また、図１３は、図１２に示す２９．００〜３１．００ｍｓの範囲を拡大して示す図である。
【００９０】
図１２および図１３の例では、ωｃ＝２００００［ｒａｄ／ｓ］とし、また、パルス幅カウンタ１００の設定値として２００μｓを設定している。また、入力信号としては正弦波にランダムなノイズを重畳したものを使用している。この図に示すように、入力信号にノイズが重畳されると、コンパレータ５６の出力はノイズに応答しているが、パルス幅カウンタ１００の出力信号であるＶｄｅｔは、誤検出していない。
【００９１】
また、３０ｍｓのタイミングで入力信号を遮断した場合、約３００μｓの応答速度でこれを検出している。なお、カウンタ設定値は２００μｓであるが、入力段の伝達関数の応答時間（約５０μｓ）とコンパレータ５６の設定レベルの関係により、カウンタ設定値である２００μｓよりも応答時間は長くなっている。
【００９２】
以上に説明したように、本発明の第４の実施の形態によれば、コンパレータ５６の出力にパルス幅カウンタ１００を接続し、所定の幅以下のパルス信号には応答しないようにしたので、電源にノイズが混入している場合でも誤動作することを防止できる。また、パルス幅カウンタ１００を設定することにより、停電発生から停電が検出されるまでの反応時間を任意に設定することができる。
【００９３】
つぎに、本発明の第５の実施の形態について説明する。
【００９４】
図１４は、本発明の第５の実施の形態の構成例を示す図である。この図に示すように、本発明の第５の実施の形態は、上述した停電検出装置８０を含む電源切換装置として構成されている。すなわち、電源切換装置は、停電検出装置８０、制御部１２０、および、スイッチ１２１によって構成され、その外部には第１の電源１３０、第２の電源１３１、および、負荷１３２が接続されている。
【００９５】
ここで、停電検出装置８０は、例えば、図７と同様の構成を有している。制御部１２０は、停電検出装置８０から供給される停電検出信号に応じて、スイッチ１２１を切り換える。切換手段であるスイッチ１２１は、例えば、電磁式スイッチまたは半導体スイッチ等によって構成され、一方の電源において停電が発生した場合には、他方の電源に接続を切り換える。
【００９６】
第１の電源１３０は、例えば、商用電源であり、常用系の電源である。また、第２の電源１３１は、待機系の電源であり、例えば、無停電電源装置等である。負荷１３２は、例えば、ホストコンピュータ等である。
【００９７】
つぎに、本発明の第５の実施の形態の動作について説明する。
【００９８】
スイッチ１２１が常用系である第１の電源１３０に接続されている場合において停電が発生すると、停電検出装置８０は、上述した動作により停電を検出する。停電を検出すると、停電検出装置８０は、停電検出信号を制御部１２０に供給する。制御部１２０は、停電検出信号の供給を受けると、スイッチ１２１の接続を、常用系である第１の電源１３０から待機系である第２の電源１３１に切り換える。その結果、第１の電源１３０において停電が発生した場合には、第２の電源１３１から電源を継続することが可能になる。
【００９９】
前述したように、本実施の形態に係る停電検出装置では、遅くとも５００μｓ以内に停電の検出を検出することができるので、停電発生時には第１の電源１３０から第２の電源１３１への切換は瞬時に行われることになる。その結果、負荷１３２であるホストコンピュータに影響を与えることなく、電源の切り換えを実行することが可能になる。
【０１００】
なお、図１４に示す電源切換装置を、無停電電源装置に内蔵して、停電発生時には商用電源から内部のインバータ出力に切り換えるようにすることも可能である。その場合にも、停電発生時には、電源を迅速に切り換えることが可能になる。
【０１０１】
なお、上述の各実施の形態は、本発明の好適な例であるが、本発明は、これらに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、種々の変形、変更が可能である。
【０１０２】
例えば、上述の各実施の形態では、低域通過特性を有する位相シフタ５０と、高域通過特性を有する位相シフタ５１とを用いるようにしたが、ωｃに２００００を設定し、５０Ｈｚの信号を入力した場合には、位相シフタ５０の位相の遅延量は、１°未満であるので、位相シフタ５０を省略して、位相シフタ５１のみによって９０°の位相ずれを生じるようにしてもよい。その場合、定数倍部５２は、式７の逆数の値を乗算するようにすればよい。
【０１０３】
また、以上の第３の実施の形態では、式１０および式１１の伝達関数を有する位相シフタ９０，９１を用いるようにしたが、例えば、半導体メモリに入力信号ｘ（ｎ）を格納し、９０°に対応する期間が経過した後に読み出すことにより遅延することも可能である。
【０１０４】
また、上述の第３の実施の形態では、双一次変換によって連続時間の伝達関数を、離散時間の伝達関数に変換するようにしたが、例えば、ＬＤＩ（Lossless Discrete Integrator）変換等のＳ−Ｚ変換を用いることも可能である。
【０１０５】
さらに、上述の第５の実施の形態では、２つの電源を切り換える場合について説明したが、３つ以上の場合について本発明を適用することが可能である。
【０１０６】
なお、上記の処理機能は、コンピュータによって実現することができる。その場合、停電検出装置が有すべき機能の処理内容を記述したプログラムが提供される。そのプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリなどがある。磁気記録装置には、ハードディスク装置（ＨＤＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、磁気テープなどがある。光ディスクには、ＤＶＤ(Digital Versatile Disk)、ＤＶＤ−ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＣＤ−ＲＯＭ(Compact Disk Read Only Memory)、ＣＤ−Ｒ(Recordable)／ＲＷ(ReWritable)などがある。光磁気記録媒体には、ＭＯ(Magneto-Optical disk)などがある。
【０１０７】
プログラムを流通させる場合には、たとえば、そのプログラムが記録されたＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭなどの可搬型記録媒体が販売される。また、プログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することもできる。
【０１０８】
プログラムを実行するコンピュータは、たとえば、可搬型記録媒体に記録されたプログラムもしくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、自己の記憶装置に格納する。そして、コンピュータは、自己の記憶装置からプログラムを読み取り、プログラムに従った処理を実行する。なお、コンピュータは、可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することもできる。また、コンピュータは、サーバコンピュータからプログラムが転送される毎に、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明は、停電の発生を検出する停電検出装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る停電検出装置の構成例を示す図である。
【図２】ωｃ＝２００００、ω＝１１０π場合において、５５Ｈｚの信号を入力し、入力電圧が“０”のとなる位相で停電が発生したときの動作を示す図であり、（Ａ）は全体図であり、（Ｂ）は（Ａ）において停電が発生した部分を拡大して示す図である。
【図３】ωｃ＝２００００、ω＝１１０π場合において、５５Ｈｚの信号を入力し、入力電圧が最大となる位相で停電が発生したときの動作を示す図であり、（Ａ）は全体図であり、（Ｂ）は（Ａ）において停電が発生した部分を拡大して示す図である。
【図４】ωｃ＝２００００、ω＝１１０π場合において、５０Ｈｚの信号を入力し、入力電圧が“０”となる位相で停電が発生したときの動作を示す図であり、（Ａ）は全体図であり、（Ｂ）は（Ａ）において停電が発生した部分を拡大して示す図である。
【図５】ωｃ＝２００００、ω＝１１０π場合において、５０Ｈｚの信号を入力し、入力電圧が最大となる位相で停電が発生したときの動作を示す図であり、（Ａ）は全体図であり、（Ｂ）は（Ａ）において停電が発生した部分を拡大して示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る停電検出装置の構成例を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る停電検出装置の構成例を示す図である。
【図８】図７に示す停電検出装置によって実現される機能ブロックを示す図である。
【図９】図８に示す機能ブロックの処理を実現するためのフローチャートである。
【図１０】本発明の第４の実施の形態に係る停電検出装置の構成例を示す図である。
【図１１】図１０に示す停電検出装置の動作を説明するための図である。
【図１２】図１０に示す停電検出装置にノイズが重畳された入力信号を与えた場合の動作を説明する図である。
【図１３】図１２の停電が発生した部分を拡大した図である。
【図１４】本発明の第５の実施の形態に係る停電検出装置の構成例を示す図である。
【図１５】従来の停電検出装置を説明する図であり、（Ａ）は交流を直流に変換して検出する停電検出装置であり、（Ｂ）はＨ側およびＬ側にリミットを設けてこれとの関係で停電を検出する停電検出装置である。
【符号の説明】
【０１１１】
５０，５１  位相シフタ（位相シフト手段）
５２  定数倍部（定数倍手段）
５３，５４  乗算部（演算手段の一部）
５５  加算部（乗算手段の一部）
５６  コンパレータ（検出手段の一部）
７０  周波数検出部
９０，９１  位相シフタ（位相シフト手段）
９２  定数倍部（定数倍手段）
９３，９４  乗算部（演算手段の一部）
９５  加算部（乗算手段の一部）
９６  コンパレータ（検出手段の一部）
１００  パルス幅カウンタ（検出手段の一部）
１２１  切換スイッチ（切換手段）
【図１】
2006126135.tif 000016
【図２】
2006126135.tif 000017
【図３】
2006126135.tif 000018
【図４】
2006126135.tif 000019
【図５】
2006126135.tif 000020
【図６】
2006126135.tif 000021
【図７】
2006126135.tif 000022
【図８】
2006126135.tif 000023
【図９】
2006126135.tif 000024
【図１０】
2006126135.tif 000025
【図１１】
2006126135.tif 000026
【図１２】
2006126135.tif 000027
【図１３】
2006126135.tif 000028
【図１４】
2006126135.tif 000029
【図１５】
2006126135.tif 000030