(57)【要約】      （修正有）【課題】ＵＰＳシステムにおける電気信号の位相を同期させるための方法およびシステムを提供する。【解決手段】無停電電源（ＵＰＳ）システムにおける電気信号の位相を同期させる方法４００は、ライン信号とインバータ信号との間の位相差を示す信号をＵＰＳシステムの位相検出ユニットから受信するステップ４０１と、位相差に基づいて位相補正に必要とされる制御信号の幅を決定するステップ４０２と、インバータ信号の位相をライン信号と同期させるためにインバータ信号を変調する制御信号を供給して制御ユニットに関連付けられた変調器を構成するステップ４０３と、を含む。【選択図】図４
2018019596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無停電電源（ＵＰＳ）システムにおける電気信号の位相を同期させる方法であって、
ＵＰＳシステムの制御ユニットによって、ライン信号とインバータ信号との間の位相差を示す信号を前記ＵＰＳシステムの位相検出ユニットから受信するステップであって、前記ライン信号および前記インバータ信号はそれぞれ電力系統およびインバータによって生成される、前記受信するステップと、
前記制御ユニットによって、前記位相差に基づいて位相補正に必要とされる制御信号の幅を決定するステップであって、前記制御信号は変調信号である、前記決定するステップと、
前記制御ユニットによって、前記インバータ信号の位相を前記ライン信号と同期させるために、前記インバータ信号を変調する前記制御信号を供給して、前記制御ユニットに関連付けられた変調器を構成するステップと、を含む、方法。
【請求項２】
前記ライン信号と前記インバータ信号との間の前記位相差は、前記ＵＰＳシステムの各割込みサイクルごとに決定される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記制御信号の幅は、前記インバータ信号の位相が前記ライン信号と一致するまで、連続する前記各割込みサイクルの前記位相差に基づいて変動する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記変動は、前記制御信号の幅の減少または増加のうちの１つである、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記制御信号の幅を決定することは、前記ＵＰＳシステムの歪み率にさらに依存する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
無停電電源（ＵＰＳ）システムにおける電気信号の位相を同期させるための制御ユニットであって、
プロセッサと、
前記プロセッサに通信可能に連結され、プロセッサ実行可能命令を記憶するメモリと、を備え、前記プロセッサ実行可能命令は、実行時に前記プロセッサに、
ライン信号とインバータ信号との間の位相差を示す信号を前記ＵＰＳシステムの位相検出ユニットから受信させるステップであって、前記ライン信号および前記インバータ信号はそれぞれ電力系統およびインバータによって生成される、前記受信させるステップと、
前記位相差に基づいて位相補正に必要とされる制御信号の幅を決定するステップであって、前記制御信号は変調信号である、前記決定するステップと、
前記制御信号を供給することによって、前記インバータ信号の位相を前記ライン信号と同期させるために、前記インバータ信号を変調するように前記制御ユニットに関連付けられた変調器を構成するステップと、を行わせる、制御ユニット。
【請求項７】
前記ライン信号と前記インバータ信号との間の前記位相差は、前記無停電電源（ＵＰＳ）システムの各割込みサイクルごとに決定される、請求項６に記載の制御ユニット。
【請求項８】
前記制御信号の幅は、前記インバータ信号の位相が前記ライン信号と一致するまで、連続する前記各割込みサイクルの前記位相差に基づいて変動する、請求項７に記載の制御ユニット。
【請求項９】
前記変動は、前記制御信号の幅の減少または増加のうちの１つである、請求項８に記載の制御ユニット。
【請求項１０】
前記制御信号の幅は、前記無停電電源（ＵＰＳ）システムの歪み率にさらに依存する、請求項６に記載の制御ユニット。
【請求項１１】
電気信号の位相を同期させるための無停電電源（ＵＰＳ）システムであって、
ライン信号およびインバータ信号をそれぞれ電力系統およびインバータから受信し、かつ
前記ライン信号と前記インバータ信号との間の位相差を決定するように構成された位相検出ユニットと、
前記位相差に基づいて位相補正に必要とされる制御信号の幅を決定する制御ユニットであって、前記制御信号はパルス幅変調信号である、制御ユニットと、
前記制御信号を生成し、かつ
前記インバータ信号を変調するために前記制御ユニットに関連付けられた変調器に前記制御信号を供給し、それにより前記インバータ信号の位相を前記ライン信号と同期させるための命令を前記制御ユニットから受信する、パルス幅変調器と、を備える、無停電電源（ＵＰＳ）システム。
【請求項１２】
前記ライン信号と前記インバータ信号との間の前記位相差は、前記無停電電源（ＵＰＳ）システムの各割込みサイクルごとに決定される、請求項１１に記載のＵＰＳシステム。
【請求項１３】
前記制御信号の幅は、前記インバータ信号の位相が前記ライン信号と一致するまで、連続する割込みサイクルの前記位相差に基づいて変動する、請求項１２に記載のＵＰＳシステム。
【請求項１４】
前記変動は、前記制御信号の幅の減少または増加のうちの１つである、請求項１３に記載のＵＰＳシステム。
【請求項１５】
前記制御信号の幅は無停電電源（ＵＰＳ）システムの歪み率にさらに依存する、請求項１１に記載のＵＰＳシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、無停電電源（ＵＰＳ：Uninterrupted Power Supply）システムに関する。より具体的には、排他的ではなく、本開示は、ＵＰＳシステムにおける電気信号の位相を同期させる方法およびユニットを開示する。
【背景技術】
【０００２】
無停電電源（ＵＰＳ）システムは、メインラインが切断されたときに負荷に無停電電力を供給する。ＵＰＳシステムは、負荷に電力を供給しているときには、最低限の電力品質要件を満たす必要がある。ＵＰＳシステムの出力信号は、メインラインからの信号と同様の正弦波であるが、ＵＰＳの出力は、メインラインから振幅、周波数、位相が大きく変化する。ＵＰＳシステムからの出力信号の振幅、周波数、および位相をメインラインからの信号と一致させるための多くの方法が開発されてきた。ＵＰＳ出力信号からメインラインへの電力転送中に、ＵＰＳ出力信号をメインライン信号と一致させる際の問題点は、電気的に危険をもたらす。
【０００３】
ＵＰＳ出力信号の位相は、メインライン信号の位相と完全に一致しなければならない。従来のシステムは、ＵＰＳ出力信号の位相をメインライン信号と一致させるためにゼロ交差法とサイクルバイサイクル法を使用する。ゼロ交差法では、システム内のノイズによって重複したゼロクロスが検出されることがある。従って、システム性能が低下する。さらに、従来のシステムでは、メインラインからＵＰＳモードへの移行が遅い。また、ＵＰＳ出力信号に適用される補正信号は、所定のステップ幅を有する。それゆえに、位相を正確に一致させるのに長い時間がかかる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一実施形態では、本開示は、無停電電源（ＵＰＳ：Uninterrupted Power Supply）システムにおける電気信号の位相を同期させる方法を提示する。本方法は、ライン信号とインバータ信号との間の位相差を示す信号をＵＰＳシステムの位相検出ユニットから受信することと、位相差に基づいて位相補正に必要とされる制御信号の幅を決定することと、インバータ信号の位相をライン信号と同期させるためにインバータ信号を変調するための制御信号を供給することによって、制御ユニットに関連付けられた変調器を構成すること、とを含む。
【０００５】
一実施形態では、本開示は、無停電電源（ＵＰＳ）システムにおける電気信号の位相を同期させるための制御ユニットを提示する。制御ユニットは、プロセッサと、プロセッサに通信可能に連結され、プロセッサ実行可能命令を記憶するメモリと、を備え、プロセッサ実行可能命令が、実行時にプロセッサに、ライン信号とインバータ信号との間の位相差を示すＵＰＳシステムの位相検出ユニットからの信号を受信させ、位相差に基づいて位相補正に必要とされる制御信号の幅を決定させ、制御信号を供給することによって、インバータ信号の位相をライン信号と同期させるために、インバータ信号を変調するように制御ユニットに関連付けられた変調器を構成させる。
【０００６】
一実施形態では、本開示は、電気信号の位相を同期させる無停電電源（ＵＰＳ）システムを開示する。ＵＰＳシステムは、ライン信号およびインバータ信号を電力系統およびインバータからそれぞれ受信し、ライン信号とインバータ信号との間の位相差を決定するように構成された位相検出ユニットを備える。ＵＰＳシステムはさらに、位相差に基づいて位相補正に必要とされる制御信号の幅を決定する制御ユニットと、制御信号を生成し、インバータ信号を変調するために制御ユニットに関連付けられた変調器に制御信号を供給し、それによりインバータ信号の位相をライン信号と同期させるための命令を制御ユニットから受信する、パルス幅変調器と、を備える。
【０００７】
前述の概要は例示に過ぎず、決して限定することを意図したものではない。上記の例示的な態様、実施形態、および特徴に加えて、さらなる態様、実施形態、および特徴が、図面および以下の発明を実施するための形態を参照することによって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本開示の新規な特徴および特性は、添付の特許請求の範囲に記載されている。しかしながら、本開示自体、ならびに好ましい使用様式、そのさらなる目的および利点は、添付の図面と併せて読まれると、例示的な実施形態の以下の詳細な記載を参照することによって最もよく理解されるであろう。単なる例として、添付の図面を参照して、１つ以上の実施形態がここに記載されるが、同じ参照番号は同じ要素を表す。
【０００９】
【図１】本開示のいくつかの実施形態による、電気信号の位相を同期させるための無停電電源（ＵＰＳ）システムの例示的なブロック図を示す。
【図２】本開示のいくつかの実施形態による、無停電電源（ＵＰＳ）システムにおける電気信号の位相を同期させるための位相同期装置のブロック図を示す。
【図３】本開示のいくつかの実施形態による、無停電電源（ＵＰＳ）システムにおける電気信号の位相を同期させるための制御ユニットの内部アーキテクチャを示す。
【図４】本開示のいくつかの実施形態による、無停電電源（ＵＰＳ）システムにおける電気信号の位相を同期させるための方法のステップを例示するフローチャートを示す。
【図５】本開示のいくつかの実施形態による無停電電源（ＵＰＳ）システムにおける電気信号の位相を同期させるために必要とされるパルス幅変調を例示するグラフを示す。
【図６】本開示のいくつかの実施形態による無停電電源（ＵＰＳ）システムにおける電気信号の位相を同期させるための一般的なコンピュータシステムを示す。
【００１０】
本明細書のどのブロック図も、本主題の原理を具体化する例示的なシステムの概念図を表わすことが、当業者によって理解されるべきである。同様に、任意のフローチャート、フローチャート、状態遷移図、擬似コードなどは、コンピュータまたはプロセッサが明示的に示されているかどうかにかかわりなく、コンピュータ可読媒体に実質的に表わされ、コンピュータまたはプロセッサによって実行される様々なプロセスを表わすことが理解されるべきである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本文書では、「例示的」という用語は、「例、事例、または例示としての役割を果たす」ことを意味するために本明細書で使用される。本明細書で「例示的」と記載される本主題の実施形態または実装例は、必ずしも他の実施形態を超えて好ましいまたは有利であると解釈されるべきではない。
【００１２】
本開示は、様々な修正および代替形態が可能であるが、その特定の実施形態は、図面で例として示されており、以下で詳細に記載する。しかしながら、本開示を、開示された特有の形態に限定することを意図するものではなく、却って、本開示は、本開示の範囲内に入るすべての修正、等価物、および代替物を網羅するものであることを理解されるべきである。
【００１３】
用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、またはその任意の他の変形は、非排他的な包含を網羅することが意図され、したがって、構成要素またはステップのリストを備える編成、装置、または方法が、それらの構成要素またはステップのみを含むのではなく、明確に載っていないか、そのような編成または装置または方法に固有の他の構成要素またはステップを含んでもよい。言い換えれば、「〜を備える」に続くシステムまたは装置内の１つ以上の要素は、より多くの制約無しに、システムまたは装置内の他の要素または追加要素の存在を排除しない。
【００１４】
本開示の実施形態は、無停電電源（ＵＰＳ）システムに関する。ＵＰＳシステムは、電気信号の位相を同期させるための制御ユニットを備える。制御ユニットは、インバータ信号とライン信号との間の位相差を示す信号を受信する。さらに、制御ユニットは、インバータ信号をライン信号に同期させるために必要とされる制御信号の幅を決定する。次に、制御ユニットは、インバータ信号の位相をライン信号と一致させるために、インバータ信号に供給される制御信号を生成するためのパルス幅変調器を構成する。
【００１５】
図１は、無停電電源（ＵＰＳ）システム１００を示す。ＵＰＳシステム１００は、ライン信号を受信するために電力系統１０１に接続される。ＵＰＳシステム１００は、整流器１０２、電池１０３、インバータ１０４、位相同期装置１０５、第１のスタティック・スイッチ１０７および第２のスタティック・スイッチ１０８、変調器１１０、インバータ制御ユニット１１１、およびパルス幅変調器１１２を備える。ＵＰＳシステム１００は、ＵＰＳシステム１００に接続された負荷１０９に位相同期信号を供給する。インバータ１０４は、本開示全体を通して、以降インバータ信号と表示される出力を作り出す。位相同期装置１０５は、インバータ信号の位相をライン信号に同期させるように位相同期装置１０５を構成する制御ユニット１０６を備える。
【００１６】
ＵＰＳシステム１００は、負荷１０９に無停電電力を供給する。インバータモードの間、ＵＰＳシステム１００は、負荷１０９に電力を供給するためにライン信号を使用する。ライン信号が利用できない間、ＵＰＳシステム１００はフリーランモードに切り替わり、ＵＰＳシステム１００は、負荷に電力を供給するために電池１０３を使用する。インバータモードの間、ＵＰＳシステム１００は、負荷１０９への電力供給とは別に、電池１０３も充電する。これにより、ライン信号が利用できないときに電池１０３を使用することができる。ＵＰＳシステム１００の出力は、インバータモードからフリーランモードへの移行中にライン信号と位相同期し、その逆も同様である。
【００１７】
ＵＰＳシステム１００は、電力系統１０１からライン信号を受信する。ライン信号は、（電圧／電流変動のない）滑らかな信号を生じるように安定化される。整流器１０２は、ライン信号の交流（ＡＣ）成分を直流（ＤＣ）成分に変換する。整流器１０２の出力はＤＣ信号である。次に、整流器１０２は、ＤＣ信号をインバータ１０４に供給する。あるいは、ＤＣ信号は電池１０３を充電するために使用される。インバータ１０４はＤＣ信号をＡＣ信号に変換する。そのＡＣ信号は、本開示全体を通して、インバータ信号と呼ばれる。インバータ信号の振幅、周波数、および位相がライン信号に同期しているとき、インバータ信号は負荷１０９に供給される。しかしながら、本開示では、インバータ信号の振幅および周波数は従来の方法を使用して同期されるものとする。本開示は、インバータ信号の位相を同期させる新規かつ独創的な概念を開示する。位相同期装置１０５は、インバータ１０４からのインバータ信号と電力系統１０１からのライン信号とを受信する。位相同期装置１０５は、インバータ信号とライン信号との間の位相差を決定し、インバータ信号の位相を是正するための制御信号を生成する。インバータ信号の是正は、位相同期装置１０５が飽和制御信号を生じるまで行われる。ここで、飽和制御信号は、インバータ信号とライン信号との間の位相差の値が非常に小さいということを示す。位相同期装置１０５が飽和制御信号を生じると、第１のスタティック・スイッチ１０７は、インバータ信号が第２のスタティック・スイッチ１０８に流れることを可能にするように構成される。さらに、第２のスタティック・スイッチ１０８は、インバータ信号が負荷１０９に電力を供給することを可能にする。
【００１８】
図２は、ＵＰＳシステム１００において、電気信号の位相を同期させる位相同期装置１０５のブロック図を示す。位相同期装置１０５は、位相検出ユニット２０１と制御ユニット１０６を備える。位相検出ユニット２０１は、ライン信号とインバータ信号を受信する。さらに、位相検出ユニット２０１は、ライン信号とインバータ信号との間の位相差を決定する。次に、位相検出ユニット２０１は、ライン信号とインバータ信号との間の位相差を示す信号を生成する。制御ユニット１０６は、位相検出ユニット２０１により生成された信号を受信する。さらに、制御ユニット１０６は、ライン信号に合わせるために、インバータ信号の位相の補正に必要とされる制御信号の幅を決定する。制御信号は変調信号であり、すなわち制御信号は、インバータ信号の位相をライン信号と同期させるためにインバータ信号を変調するために使用される。一旦、制御信号の幅が決定されると、制御ユニット１０６は、制御信号を生成するようにパルス幅変調器１１２に命令する。パルス幅変調器１１２は、決定された幅の制御信号を生成する。ここで、制御信号は次に、インバータ信号を変調するために変調器１１０に供給される。制御信号をインバータ信号で変調すると、変調器１１０はパルス幅変調信号を生成する。ここで、パルス幅変調信号は、変調された幅を有するインバータ信号である。パルス幅変調信号は、ライン信号とパルス幅変調信号との間の位相差を決定するために位相検出ユニット２０１に戻される。例示的な実施形態では、位相差は、ＵＰＳシステム１００の各割込みサイクルごとに決定される。位相検出の１回以上の繰り返しの後、位相検出ユニット２０１は、飽和信号を生成する。飽和信号は、インバータ信号とライン信号との間の非常に小さな位相差を示す。制御ユニット１０６は、制御ユニット１０６が位相検出ユニット２０１から飽和信号を受信するとき、インバータ信号が負荷１０９に電力供給するのを可能にする信号を第１のスタティック・スイッチ１０７に供給する。
【００１９】
図３は、制御ユニット１０６の内部アーキテクチャを示す。制御ユニット１０６は、少なくとも１つの中央処理ユニット（「ＣＰＵ」または「プロセッサ」）３０３と、少なくとも１つのプロセッサ３０３によって実行可能な命令を記憶するメモリ３０２とを含んでもよい。プロセッサ３０３は、ユーザ要求またはシステム生成要求を実行するためのプログラムコンポーネントを実行するための少なくとも１つのデータプロセッサを備えることができる。ユーザは、人、本開示に含まれるような装置を使用する人、またはそのような装置自体を含むことができる。メモリ３０２は、プロセッサ３０３に通信可能に連結される。一実施形態では、メモリ３０２は、１つ以上のデータ３０４を記憶する。制御ユニット１０６は、入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース３０１をさらに備える。Ｉ／Ｏインターフェース３０１は、それを通して入力信号または／および出力信号が通信されるプロセッサ３０３と連結される。
【００２０】
一実施形態では、位相差データ３０５は、インバータ信号とライン信号との間の位相差の値を含む。位相差の値は、インバータ信号の位相がライン信号の位相より遅れているか、ライン信号の位相より進んでいるか、またはライン信号と同相であるかを示す。
【００２１】
他のデータ３０６は、制御ユニット１０６の様々な機能を行うためのモジュール３０７によって生成された、一時データおよび一時ファイルを含むデータを記憶するために使用されてもよい。
【００２２】
一実施形態では、メモリ３０２内の１つ以上のデータ３０４は、制御ユニット１０６のモジュール３０７によって処理される。本明細書で使用されるとき、モジュールという用語は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：Application Specific Integrated Circuit）、電子回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルシステムオンチップ（ＰＳｏＣ）、組み合わせ論理回路、および／または記載された機能性を提供する他の適切な構成要素のことを意味する。前記モジュールは、本開示で定義された機能性を有するように構成されるとき、新規のハードウェアとなる。
【００２３】
一実装例では、モジュール３０７は、例えば、受信モジュール３０８、幅決定モジュール３０９、制御モジュール３１０、および他のモジュール３１１を含むことができる。そのような前述のモジュール３０７は、単一のモジュールまたは異なるモジュールの組み合わせとして表わしてもよいことが理解されよう。
【００２４】
一実施形態では、受信モジュール３０８は、位相検出ユニット２０１から信号を受信する。信号は、インバータ信号とライン信号との間の位相差を示す。また、信号は、ライン信号の位相より進んでいるインバータ信号の位相、ライン信号の位相より遅れているインバータ信号の位相、およびライン信号の位相と同期しているインバータ信号の位相のうちの１つを示す。受信モジュール３０８は、各割込みサイクルごとに位相検出ユニット２０１から信号を受信する。
【００２５】
一実施形態では、幅決定モジュール３０９は、位相差に基づいてインバータ信号の位相を補正するために必要とされる制御信号の幅を決定する。ここで、制御信号の幅は、インバータ信号の位相がライン信号の位相と同期するように、インバータ信号の位相が補正されるように決定される。さらに、制御信号の幅は、各割込みサイクルごとに変化する。各割込みサイクルごとに、その幅は位相差に基づいて増加するか減少してもよい。さらに、幅決定モジュール３０９は、インバータ信号の位相がライン信号の位相と同期するまで、制御信号の幅を決定する。
【００２６】
一実施形態では、制御モジュール３１０は、インバータ信号の位相をライン信号の位相と同期させるために決定された幅を有する制御信号を生成するようにパルス幅変調器１１２に命令する。制御モジュール３１０は、インバータ信号の位相がライン信号の位相と同期するまで、各割込みサイクルごとに制御信号を生成するようにパルス幅変調器１１２に命令する。さらに、制御信号は、変調器１１０を用いてインバータ信号で変調される。変調器から得られる信号は、パルス幅変調信号として表示される。ここで、インバータ信号は変調された幅を有する制御信号で変調される。従って、変調器１１０の出力は、パルス幅変調信号として表示してもよい。一実施形態では、パルス幅変調信号は変調幅を有するインバータ信号である。パルス幅変調信号は、インバータ信号の位相がライン信号の位相と同期するまで、割込みサイクルごとに位相検出ユニット２０１にフィードバックされる。
【００２７】
一実施形態では、制御モジュール３１０は、インバータ信号の位相がライン信号の位相と一致するとき、インバータ信号が負荷１０９に電力供給できるようにする信号を第１のスタティック・スイッチに供給する。また、ＵＰＳシステム１００が故障しているとき、制御モジュール３１０は、ライン信号が負荷１０９に電力を供給できるように第２のスタティック・スイッチ１０８を制御してもよい。
【００２８】
図４は、本開示のいくつかの実施形態によるＵＰＳシステム１００における電気信号の位相を同期させる方法を例示するフローチャートを示す。
【００２９】
図４に例示するように、方法４００は、ＵＰＳシステム１００内で電気信号の位相を同期させるための１つ以上のステップを含んでもよい。方法４００は、コンピュータ実行可能命令の一般的なコンテキストで記載してもよい。一般に、コンピュータ実行可能命令は、ルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造、処理手続き、モジュール、および機能を含むことができ、それらは特有の機能を行うか、特有の抽象データ型を実装する。
【００３０】
方法４００が記載される順序は、限定として解釈されることを意図するものではなく、任意の数の記載された方法ブロックが、本方法を実装するために任意の順序で組み合わされてもよい。加えて、本明細書に記載された主題の趣旨および範囲から逸脱することなく、個々のブロックは本方法から削除されてもよい。さらに、本方法は、任意の適切なハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの組み合わせで実装することができる。
【００３１】
ステップ４０１において、制御ユニット１０６は、インバータ信号とライン信号との間の位相差を示す信号を位相検出ユニット２０１から受信する。位相検出部２０１からの受信信号は、ライン信号の位相より進んでいるインバータ信号の位相、ライン信号の位相より遅れているインバータ信号の位相、およびライン信号の位相と同期しているインバータ信号の位相のうちの１つを示す。
【００３２】
ステップ４０２において、制御ユニット１０６は、インバータ信号の位相を補正するために必要とされる制御信号の幅を決定する。制御ユニット１０６は、制御信号の幅を決定するために最小二乗誤差（ＬＥＳ）法を使用する。こうして、制御ユニット１０６は、インバータ信号の位相をライン信号の位相と一致させるのに必要とされる制御信号の、最適に合致するパルス幅変調を決定する。ライン信号の位相からのインバータ信号の位相のずれ角度に基づいて、制御ユニット１０６は制御信号の幅を決定する。決定された幅は、インバータ信号の位相が最短経路を横切ってライン信号の位相と一致するような幅である。さらに、制御部１０６は、インバータ信号の位相がライン信号の位相と同期するまで、各割込みサイクルごとに制御信号の幅を決定する。ここで、制御信号の幅は、各割込みサイクルごとに変化してもよい。変動は、制御信号の幅の増加であってもよいし、制御信号の幅の減少であってもよい。
【００３３】
例えば本開示では、幅は式：
ｙ＝ｅｘ                            ………………（１）
に従って決定され、式中、
ｙ＝最終ステップ幅であり、
ｘ＝初期ステップ幅である。
【００３４】
一実施形態では、制御信号の幅を決定するために任意の他の関連式を使用することができる。
【００３５】
ステップ４０３において、制御ユニット１０６は、決定された幅を有する制御信号を生成するようにパルス幅変調器１１２を構成する。次に、制御部１０６は、制御信号をインバータ信号で変調するように変調器１１０を構成する。変調器１１０から得られる信号はパルス幅変調信号である。さらに、パルス幅変調信号は、位相検出ユニット２１０にフィードバックされる。前述の方法のステップは、インバータ信号の位相がライン信号の位相と同期するまで、一回以上の割込みサイクルごとに繰り返される。
【００３６】
例えば、インバータ信号とライン信号との位相差が２５度であると考えてみる。第１の繰り返しで、位相差を示す信号が制御ユニット１０６によって受信される。それに従って、制御ユニット１０６は、インバータ信号の位相とライン信号の位相とを一致させるのに必要とされる制御信号の幅を決定する。次に、制御ユニット１０６は、決定した幅を有する制御信号を生成するようにパルス幅変調器１１２を構成する。さらに、制御信号は、パルス幅変調信号を生成するために変調器１１０で変調される。ここで、パルス幅変調信号は、位相検出ユニット２０１にフィードバックされる。位相差の値を１５度と考えてみる。２回目の繰り返しにおいて、位相検出ユニット２０１から制御ユニット１０６で信号を受信すると、制御ユニット１０６は、１５度の位相差に関して制御信号の幅を決定する。ここで、制御信号の幅は、インバータ電圧の位相がライン電圧の位相よりも進んでいるか遅れているかに基づいて増加するか減少する。それに従って、幅が決定され、パルス幅変調器１１２は、第２の繰り返しで決定された幅を有する制御信号を生成するように構成される。さらに、制御信号は、インバータ信号または１回目の繰り返しのパルス幅変調信号で変調される。変調器の出力は、２回目の繰り返しのパルス幅変調信号である。２回目の繰り返しのパルス幅変調信号は、位相検出ユニット２０１にフィードバックされる。インバータ電圧の位相がライン電圧の位相と一致していると考えてみる。制御ユニット１０６は、インバータ信号の位相がライン信号の位相と一致していることを示す飽和信号を位相検出ユニット２０１から受信する。ここで、制御ユニット１０６は、インバータ信号が負荷１０９に電力供給できるようにする信号を第１のスタティック・スイッチ１０７に供給する。
【００３７】
一実施形態では、制御信号の幅はまた、ＵＰＳシステム１００の歪み率に基づく。
【００３８】
図５は、インバータ信号の位相をライン信号の位相と同期させることを例示するグラフを示す。図５の事例（ａ）は、ライン信号のグラフを示す。図５の事例（ｂ）は、インバータ信号の位相をライン信号の位相と一致させる従来の方法を示している。ここで、制御信号の幅は、各割込みサイクルごとに一定である。従って、位相補正に要する時間はより長くなる。ステップ幅は割込みサイクル全体を通して同じである。ｘがステップ幅の場合、最終的な精度は＋／−ｘになる。より少ない時間で位相を一致させるために、初期の幅サイズはより大きい。これにより、従来のシステムでは位相補正の精度が低い。図５の事例（ｃ）は、位相補正のための提案された方法を示す。ここで、各割込みサイクルごとに、制御ユニット１０６は、インバータ信号の位相をライン信号の位相と一致させるのに必要とされる制御信号の幅を決定する。従って、位相同期に要する時間はより少なくなる。ここで、最終ステップ幅は、式１に従って決定される。それゆえに、最終的な誤差は＋／−ｙとなり、ｙの値は非常に小さくなる。提案された方法では、初期の繰り返しにおいて幅の大きさが大きい値に決定される。その後、幅のサイズは小さくなる。このことから、最終誤差は減少し、結果として精度が向上する。
【００３９】
図５から、５０１はフリーラン周波数基準線を示し、５０２はバイパス周波数基準線を示し、５０３は固定ステップ法（従来技術）を示し、５０４は可変ステップ法（本開示）を示し、５０５は誤差を示し、５０６は定常状態値との時間差を示す。
【００４０】
一実施形態では、ＵＰＳシステム１００は、表示ユニット（図示せず）に関連付けられてもよい。表示ユニットは、位相補正に要する時間と位相補正の精度を表示してもよい。
【００４１】
コンピュータシステム
図６は、本開示と一致した実施形態を実装するための例示的なコンピュータシステム６００のブロック図を例示する。一実施形態では、コンピュータシステム６００は、ＵＰＳシステム１００における電気信号の位相を同期させる方法を実装するために使用される。コンピュータシステム６００は、中央処理ユニット（「ＣＰＵ」または「プロセッサ」）６０２を備えてもよい。プロセッサ６０２は、ランタイムに動的リソース割り当てのためのプログラムコンポーネントを実行するための少なくとも１つのデータプロセッサを備えてもよい。プロセッサ６０２は、統合システム（バス）コントローラ、メモリ管理制御ユニット、浮動小数点ユニット、グラフィック処理ユニット、デジタル信号処理ユニット等の専門的処理ユニットを含んでもよい。
【００４２】
プロセッサ６０２は、Ｉ／Ｏインターフェース６０１を介して１つ以上の入出力（Ｉ／Ｏ）装置（図示せず）と通信して配置されてもよい。Ｉ／Ｏインターフェース６０１は、限定するものではないが、オーディオ、アナログ、デジタル、モノラル、ＲＣＡ、ステレオ、ＩＥＥＥ−１３９４、シリアルバス、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、赤外線、ＰＳ／２、ＢＮＣ、同軸、コンポーネント、コンポジット、デジタルビジュアルインターフェース（ＤＶＩ）、高解像度マルチメディアインターフェース（ＨＤＭＩ（登録商標））、ＲＦアンテナ、Ｓ−ビデオ、ＶＧＡ、ＩＥＥＥ８０２．ｎ／ｂ／ｇ／ｎ／ｘ、ブルートゥース（登録商標）、セルラー（例えば、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）、高速パケットアクセス（ＨＳＰＡ＋）、汎欧州デジタル移動電話方式（ＧＳＭ（登録商標））、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）、ＷｉＭａｘ、またはそのようなもの）等、などの通信プロトコル／方法を採用してもよい。
【００４３】
Ｉ／Ｏインターフェース６０１を使用して、コンピュータシステム６００は、１つ以上のＩ／Ｏ装置と通信してもよい。例えば、入力装置６１１は、アンテナ、キーボード、マウス、ジョイスティック、（赤外線）リモコン、カメラ、カードリーダ、ファックス機、ドングル、生体読取装置、マイクロフォン、タッチスクリーン、タッチパッド、トラックボール、スタイラス、スキャナー、記憶装置、トランシーバ、ビデオ装置／ソース等であってもよい。出力装置６１０は、プリンタ、ファックス機、ビデオディスプレイ（例えば、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、プラズマ、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、有機発光ダイオードディスプレイ（ＯＬＥＤ）、またはそのようなもの）、オーディオスピーカ等であってもよい。
【００４４】
いくつかの実施形態では、コンピュータシステム６００は、通信ネットワーク６０９を介してサービスオペレータに接続される。プロセッサ６０２は、ネットワークインターフェース６０３を介して通信ネットワーク６０９と通信して配置されてもよい。ネットワークインターフェース６０３は、通信ネットワーク６０９と通信してもよい。ネットワークインターフェース６０３は、限定するものではないが、直接接続、イーサネット（登録商標）（例えば、ツイストペア１０／１００／１０００ベースＴ）、伝送制御プロトコル／インターネットプロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）、トークンリング、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎ／ｘ等を含む接続プロトコルを採用してもよい。通信ネットワーク６０９は、限定はしないが、直接相互接続、電子商取引ネットワーク、ピアツーピア（Ｐ２Ｐ）ネットワーク、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、無線ネットワーク（例えば、無線アプリケーションプロトコルを使用した）、インターネット、Ｗｉ−Ｆｉ等を含んでもよい。ネットワークインターフェース１００３および通信ネットワーク１００９を使用して、コンピュータシステム１０００は、１つ以上のサービスオペレータと通信してもよい。
【００４５】
いくつかの実施形態では、プロセッサ６０２は、記憶インターフェース６０４を介してメモリ６０５（例えば、図６には示されていないがＲＡＭ、ＲＯＭ等）と通信して配置されてもよい。記憶インターフェース６０４は、限定されるものではないが、シリアル・アドバンスト・テクノロジー・アタッチメント（ＳＡＴＡ）、アイディーイー（ＩＤＥ）、ＩＥＥＥ−１３９４、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、ファイバチャネル、スカジー（ＳＣＳＩ）等のような接続プロトコルを採用しているメモリドライブ、リムーバブルディスクドライブ等を含むメモリ６０５に接続してもよい。メモリドライブは、ドラム、磁気ディスクドライブ、光磁気ドライブ、光学ドライブ、独立した複数ディスクからなる冗長アレイ（ＲＡＩＤ）、ソリッドステートメモリデバイス、ソリッドステートドライブ等をさらに含んでもよい。
【００４６】
メモリ６０５は、限定されるものではないが、ユーザインターフェース６０６、オペレーティングシステム６０７、Ｗｅｂサーバ６０８等を含むプログラムまたはデータベースコンポーネントの収集を記憶してもよい。いくつかの実施形態では、コンピュータシステム６００は、本開示で記載したように、データ、変数、記録等のようなユーザ／アプリケーションデータ６０６を記憶してもよい。このようなデータベースは、ＯｒａｃｌｅやＳｙｂａｓｅのようなフォールトトレラントで、リレーショナルで、スケーラブルで、セキュアデータベースとして実装されてもよい。
【００４７】
オペレーティングシステム６０７は、コンピュータシステム６００のリソース管理および動作を容易にすることができる。オペレーティングシステムの例としては、限定されるものではないが、Ａｐｐｌｅ  Ｍａｃｉｎｔｏｓｈ  ＯＳ  Ｘ、Ｕｎｉｘ、Ｕｎｉｘライクなシステムディストリビューション（例えば、Ｂｅｒｋｅｌｅｙ  Ｓｏｆｔｗａｒｅ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ（ＢＳＤ）、ＦｒｅｅＢＳＤ、ＮｅｔＢＳＤ、ＯｐｅｎＢＳＤ等）、Ｌｉｎｕｘディストリビューション（例えば、Ｒｅｄ  Ｈａｔ、Ｕｂｕｎｔｕ、Ｋｕｂｕｎｔｕ等）、ＩＢＭ  ＯＳ／２、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ  Ｗｉｎｄｏｗｓ（ＸＰ、Ｖｉｓｔａ／７／８、１０等）、Ａｐｐｌｅ  ｉＯＳ、Ｇｏｏｇｌｅ  Ａｎｄｒｏｉｄ、Ｂｌａｃｋｂｅｒｒｙ  ＯＳ、または同等物が含まれる。
【００４８】
いくつかの実施形態では、コンピュータシステム６００は、プログラムコンポーネントに記憶されたＷｅｂブラウザ６０８を実装してもよい。Ｗｅｂブラウザ６０８は、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ  Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｅｘｐｌｏｒｅｒ、Ｇｏｏｇｌｅ  Ｃｈｒｏｍｅ、Ｍｏｚｉｌｌａ  Ｆｉｒｅｆｏｘ、Ａｐｐｌｅ  Ｓａｆａｒｉ等のハイパーテキストビューイングアプリケーションであってもよい。セキュアなＷｅｂブラウジングは、Ｓｅｃｕｒｅ  Ｈｙｐｅｒｔｅｘｔ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＨＴＴＰＳ）、Ｓｅｃｕｒｅ  Ｓｏｃｋｅｔｓ  Ｌａｙｅｒ（ＳＳＬ）、Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｌａｙｅｒ  Ｓｅｃｕｒｉｔｙ（ＴＬＳ）等を使用して提供されてもよい。Ｗｅｂブラウザ６０８は、ＡＪＡＸ、ＤＨＴＭＬ、Ａｄｏｂｅ  Ｆｌａｓｈ、ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ（登録商標）、Ｊａｖａ（登録商標）、アプリケーションプログラミングインターエース（ＡＰＩ）等の機能を利用してもよい。いくつかの実施形態では、コンピュータシステム６００は、メールサーバに記憶されたプログラムコンポーネントを実装してもよい。メールサーバは、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ  Ｅｘｃｈａｎｇｅ、または同等物のインターネットメールサーバであってもよい。メールサーバは、ＡＳＰ、ＡｃｔｉｖｅＸ、ＡＮＳＩ  Ｃ＋＋／Ｃ＃、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ  ．ＮＥＴ、ＣＧＩ  ｓｃｒｉｐｔｓ、Ｊａｖａ（登録商標）、ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ（登録商標）、ＰＥＲＬ、ＰＨＰ、Ｐｙｔｈｏｎ、ＷｅｂＯｂｊｅｃｔｓ等のような機能を利用してもよい。メールサーバは、Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｍｅｓｓａｇｅ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＩＭＡＰ）、Ｍｅｓｓａｇｉｎｇ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（ＭＡＰＩ）、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ  Ｅｘｃｈａｎｇｅ、Ｐｏｓｔ  Ｏｆｆｉｃｅ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＰＯＰ）、Ｓｉｍｐｌｅ  Ｍａｉｌ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＳＭＴＰ）、または同等物のような通信プロトコルを利用してもよい。いくつかの実施形態では、コンピュータシステム１０００は、メールクライアントに記憶されたプログラムコンポーネントを実装してもよい。メールクライアントは、Ａｐｐｌｅ  Ｍａｉｌ、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ  Ｅｎｔｏｕｒａｇｅ、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ  Ｏｕｔｌｏｏｋ、Ｍｏｚｉｌｌａ  Ｔｈｕｎｄｅｒｂｉｒｄ等のようなメール閲覧アプリケーションであってもよい。一実施形態では、コンピュータシステム６００は、通信ネットワーク６０９上の他のデバイス６１２に接続されてもよい。
【００４９】
「一実施形態」、「実施形態」、「実施形態（複数）」、「その実施形態」、「その実施形態（複数）」、「１つ以上の実施形態」、「いくつかの実施形態」、および「１つの実施形態」という用語は、別に明示的に指定しない限り、「本発明の１つ以上の（ただしすべてではない）実施形態」を意味する。
【００５０】
「含む」、「備える」、「有する」、およびそれらの変形は、別に明示的に指定しない限り、「含むがこれらに限定されない」を意味する。
【００５１】
列挙された項目のリストは、別に明示的に指定されない限り、項目のいずれかまたはすべてが相互に排他的であることを暗に意味しない。用語「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、別に明示的に指定しない限り、「１つ以上」を意味する。
【００５２】
相互に通信するいくつかの構成要素を有する実施形態の記載は、そのような構成要素のすべてが必要とされることを暗に意味しない。それとは逆に、本発明の多岐に渡る可能な実施形態を例示するために、様々な任意の構成要素が記載されている。
【００５３】
単一の装置または物品が本明細書に記載されているとき、単一の装置／物品の代わりに複数の装置／物品（それらが協働するか否かにかかわらず）を使用してもよいことは容易に明らかであろう。同様に、複数の装置または物品が本明細書に記載されているとき（それらが協働するか否かにかかわらず）、複数の装置／物品の代わりに単一の装置／物品を使用してもよいこと、または示された数の装置またはプログラムの代わりに異なる数の装置／物品を使用してもよいことは容易に明らかであろう。装置の機能性および／または特徴は、そのような機能性／特徴を有するものとして明示的に記載されていない１つ以上の他の装置によって代替的に具体化されてもよい。したがって、本発明の他の実施形態は、装置自体を含む必要はない。
【００５４】
図４の例示された動作は、ある一定の順序で発生するある一定の事象を示す。代替の実施形態では、ある操作は、異なる順序で行われてもよく、修正されてもよいし、削除されてもよい。さらに、上述の論理にステップを追加してもよく、依然として記載した実施形態に従ってもよい。さらに、本明細書で記載された動作は、順次に起きてもよく、またはある動作は並列処理されてもよい。またさらに、動作は、単一の処理ユニットによって、または分散処理ユニットによって行われてもよい。
【００５５】
本開示の一実施形態では、インバータ信号の位相は、従来のシステムに比べてより短い時間期間でライン信号の位相と同期する。
【００５６】
一実施形態では、位相同期の精度が改善される。したがって、負荷は、位相不一致に起因する電気的危険から保護される。
【００５７】
一実施形態では、本開示は、ライン信号とインバータ信号との間の位相不一致により生成されるループ電流を低減する方法を開示する。したがって、本方法は、電子製品が損傷するのを防止する。
【００５８】
一実施形態では、本開示は、出力信号の歪みを低減する方法を提供する。それゆえに、本開示で提案されたＵＰＳシステムは、より良い品質の出力信号を提供し、負荷の性能が向上する。
【００５９】
最後に、明細書で使用されている言葉は、主に読みやすさと教示目的のために選択されており、本発明の主題を線引きし、または限定するために選択されていない。したがって、本発明の範囲は、この発明を実施するための形態によって限定されるのではなく、むしろ本明細書に基づく出願で発行する任意の請求項によって限定されることを意図している。したがって、本発明の実施形態の開示は、例示的なものであることを意図しており、以下の特許請求項に掲げる本発明の範囲を限定するものではない。
【００６０】
様々な態様および実施形態が本明細書に開示されているが、他の態様および実施形態は、当業者には明らかであろう。本明細書に開示された様々な態様および実施形態は、例示目的であって限定することを意図しておらず、真の範囲および趣旨は以下の特許請求項によって示されている。
【符号の説明】
【００６１】
１００：ＵＰＳシステム、１０１：電力系統、１０２：整流器、１０３：電池、１０４：インバータ、１０５：位相同期装置、１０６：制御ユニット、１０７：第１のスタティック・スイッチ、１０８：第２のスタティック・スイッチ、１０９：負荷、１１０：変調器、１１１：インバータ制御ユニット、１１２：パルス幅変調器、２０１：位相検出ユニット、３０１：Ｉ／Ｏインターフェース、３０２：メモリ、３０３：プロセッサ、３０４：データ、３０５：位相差データ、３０６：他のデータ、３０７：モジュール、３０８：受信モジュール、３０９：幅決定モジュール、３１０：制御モジュール、３１１：他のモジュール、６００：一般的コンピュータシステム、６０１：Ｉ／Ｏインターフェース、６０２：プロセッサ、６０３：ネットワークインターフェース、６０４：憶インターフェース、６０５：メモリ、６０６：ユーザインターフェース、６０７：オペレーティングシステム、６０８：Ｗｅｂサーバ、６０９：通信ネットワーク、６１０：出力装置、６１１：入力装置、６１２：他の装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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