(57)【要約】【課題】異なる給電系統の切り替えを適切に行う。【解決手段】電源装置は、外部から交流電力が供給されるバイパス給電線と交流出力の出力線との間に接続され、機械的に接点を開閉する開閉スイッチと、開閉スイッチと並列に接続された半導体スイッチと、供給された直流電力を交流電力に変換するインバータ部と、バイパス給電線から交流出力の出力線に給電するバイパス給電から、インバータ部で変換した交流電力を交流出力の出力線に給電するインバータ給電に切り替える際に、開閉スイッチ及び半導体スイッチを非導通状態にし、半導体スイッチの両端の電圧差が所定の閾値以上になった場合に、インバータ給電を開始させる制御部とを備える。【選択図】図１
2018170877.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から交流電力が供給されるバイパス給電線と交流出力の出力線との間に接続され、機械的に接点を開閉する開閉スイッチと、
前記開閉スイッチと並列に接続された半導体スイッチと、
供給された直流電力を交流電力に変換するインバータ部と、
前記バイパス給電線から前記交流出力の出力線に給電するバイパス給電から、前記インバータ部で変換した交流電力を前記交流出力の出力線に給電するインバータ給電に切り替える際に、前記開閉スイッチ及び前記半導体スイッチを非導通状態にし、前記半導体スイッチの両端の電圧差が所定の閾値以上になった場合に、前記インバータ給電を開始させる制御部と
を備えることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記半導体スイッチの両端の電圧差が前記所定の閾値以上である状態が、所定の期間維持された場合に、前記インバータ給電を開始させる
ことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記半導体スイッチの両端の電圧差に基づいて、前記半導体スイッチに異常があるか否かを判定する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記インバータ部の出力線と前記交流出力の出力線との間に接続された出力スイッチを備え、
前記制御部は、前記バイパス給電から前記インバータ給電に切り替える際に、前記開閉スイッチ及び前記半導体スイッチを非導通状態にするとともに、前記出力スイッチを導通状態にし、前記半導体スイッチの両端の電圧差が所定の閾値以上になった場合に、前記インバータ部の変換を開始させることにより前記インバータ給電を開始させる
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電源装置。
【請求項５】
前記インバータ部の出力線と前記交流出力の出力線との間に接続された出力スイッチを備え、
前記制御部は、前記バイパス給電から前記インバータ給電に切り替える際に、前記開閉スイッチ及び前記半導体スイッチを非導通状態にするとともに、前記インバータ部の変換を開始させ、前記半導体スイッチの両端の電圧差が所定の閾値以上になった場合に、前記出力スイッチを導通状態にして前記インバータ給電を開始させる
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電源装置。
【請求項６】
外部から交流電力が供給されるバイパス給電線と交流出力の出力線との間に接続され、機械的に接点を開閉する開閉スイッチと、前記開閉スイッチと並列に接続された半導体スイッチと、供給された直流電力から交流電力に変換するインバータ部と、を備える電源装置を制御する制御装置であって、
前記バイパス給電線から前記交流出力の出力線に給電するバイパス給電から、前記インバータ部で変換した交流電力を前記交流出力の出力線に給電するインバータ給電に切り替える際に、前記開閉スイッチ及び前記半導体スイッチを非導通状態にする制御信号を出力し、前記半導体スイッチの両端の電圧差が所定の閾値以上になった場合に、前記インバータ給電を開始させる制御部を備える
ことを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置、及び制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インバータ部が変換した交流電力を給電するインバータ給電と、外部から供給される交流電力を給電するバイパス給電とを切り替えて出力可能な電源装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。このような電源装置では、バイパス給電からインバータ給電に切り替える際に、例えば、リレーなどの機械的に接点を開閉する開閉スイッチと、当該開閉スイッチに並列に接続した半導体スイッチとを用いて行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２４７９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の電源装置では、半導体スイッチが、例えば、サイリスタなどである場合に、制御信号をオフ状態（非導通状態）にしても半導体スイッチがすぐにオフ状態にならない場合がある。そのため、従来の電源装置では、例えば、バイパス給電からインバータ給電に切り替える際に、半導体スイッチがオフ状態になる前に、インバータ給電をオン状態（導通状態）にしてしまい、バイパス給電の出力と、インバータ給電の出力とが衝突する場合があった。また、半導体スイッチがオフ状態となった後にインバータ給電をオン状態とすると、出力が途切れた切り替えになる場合があった。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、異なる給電系統の切り替えを適切に行うことができる電源装置、及び制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題を解決するために、本発明の一態様は、外部から交流電力が供給されるバイパス給電線と交流出力の出力線との間に接続され、機械的に接点を開閉する開閉スイッチと、前記開閉スイッチと並列に接続された半導体スイッチと、供給された直流電力を交流電力に変換するインバータ部と、前記バイパス給電線から前記交流出力の出力線に給電するバイパス給電から、前記インバータ部で変換した交流電力を前記交流出力の出力線に給電するインバータ給電に切り替える際に、前記開閉スイッチ及び前記半導体スイッチを非導通状態にし、前記半導体スイッチの両端の電圧差が所定の閾値以上になった場合に、前記インバータ給電を開始させる制御部とを備えることを特徴とする電源装置である。
【０００７】
また、本発明の一態様は、上記の電源装置において、前記制御部は、前記半導体スイッチの両端の電圧差が前記所定の閾値以上である状態が、所定の期間維持された場合に、前記インバータ給電を開始させることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の一態様は、上記の電源装置において、前記制御部は、前記半導体スイッチの両端の電圧差に基づいて、前記半導体スイッチに異常があるか否かを判定することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の一態様は、上記の電源装置において、前記インバータ部の出力線と前記交流出力の出力線との間に接続された出力スイッチを備え、前記制御部は、前記バイパス給電から前記インバータ給電に切り替える際に、前記開閉スイッチ及び前記半導体スイッチを非導通状態にするとともに、前記出力スイッチを導通状態にし、前記半導体スイッチの両端の電圧差が所定の閾値以上になった場合に、前記インバータ部の変換を開始させることにより前記インバータ給電を開始させることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の一態様は、上記の電源装置において、前記インバータ部の出力線と前記交流出力の出力線との間に接続された出力スイッチを備え、前記制御部は、前記バイパス給電から前記インバータ給電に切り替える際に、前記開閉スイッチ及び前記半導体スイッチを非導通状態にするとともに、前記インバータ部の変換を開始させ、前記半導体スイッチの両端の電圧差が所定の閾値以上になった場合に、前記出力スイッチを導通状態にして前記インバータ給電を開始させることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の一態様は、外部から交流電力が供給されるバイパス給電線と交流出力の出力線との間に接続され、機械的に接点を開閉する開閉スイッチと、前記開閉スイッチと並列に接続された半導体スイッチと、供給された直流電力から交流電力に変換するインバータ部と、を備える電源装置を制御する制御装置であって、前記バイパス給電線から前記交流出力の出力線に給電するバイパス給電から、前記インバータ部で変換した交流電力を前記交流出力の出力線に給電するインバータ給電に切り替える際に、前記開閉スイッチ及び前記半導体スイッチを非導通状態にする制御信号を出力し、前記半導体スイッチの両端の電圧差が所定の閾値以上になった場合に、前記インバータ給電を開始させる制御部を備えることを特徴とする制御装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、制御部が、バイパス給電からインバータ給電に切り替える際に、開閉スイッチ及び半導体スイッチを非導通状態にし、半導体スイッチの両端の電圧差が所定の閾値以上になった場合に、インバータ給電を開始させる。これにより、例えば、サイリスタやトライアックなどの半導体スイッチが確実に非導通状態になったことを確認した上で、インバータ給電を開始させるため、電源装置は、バイパス給電とインバータ給電との出力が衝突する可能性、及び出力が途切れた切り替えになる可能性を低減することができ、異なる給電系統の切り替えを適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態による電源装置の一例を示す機能ブロック図である。
【図２】第１の実施形態によるインバータ部の一例を示す機能ブロック図である。
【図３】第１の実施形態による電源装置の切り替え処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】第１の実施形態による電源装置の切り替え処理の一例を示すタイミングチャートである。
【図５】第２の実施形態による電源装置の切り替え処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】第３の実施形態による電源装置の切り替え処理及び異常検出処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】第３の実施形態による電源装置の異常検出処理の一例を示すフローチャートである。
【図８】第４の実施形態による電源装置の切り替え処理の一例を示すフローチャートである。
【図９】第４の実施形態による電源装置の切り替え処理の一例を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態による電源装置及び制御装置について図面を参照して説明する。
【００１５】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態による電源装置１の一例を示す機能ブロック図である。
図１に示すように、電源装置１は、制御装置１０と、開閉スイッチ１１と、半導体スイッチ１２と、出力スイッチ１３と、インバータ部２０とを備える。電源装置１は、直流電源３から供給される直流電力をインバータ部２０が変換した交流電力と、商用電源２から供給される交流電力とを切り替えて出力可能な電源装置である。ここで、商用電源２は、例えば、１００Ｖ（ボルト）の交流電源である。
【００１６】
なお、以下の説明において、商用電源２から供給された交流電力を、電源装置１の出力線に供給することをバイパス給電と呼び、インバータ部２０で変換した交流電力を電源装置１の出力線に供給することをインバータ給電と呼ぶ。また、商用電源２（外部）から交流電力が供給される電源供給線をバイパス給電線Ｌ１と呼び、電源装置１の出力線である交流出力の出力線を交流出力線Ｌ３と呼ぶ。
【００１７】
制御装置１０は、電源装置１を制御する装置であって、制御部３０を備える。制御装置１０は、例えば、インバータ部２０の動作を制御するとともに、バイパス給電とインバータ給電との切り替えを制御する。なお、制御部３０の詳細については後述する。
【００１８】
開閉スイッチ１１は、例えば、リレースイッチや開閉器などの機械的に接点を開閉するスイッチである。開閉スイッチ１１は、商用電源２（外部）から交流電力が供給されるバイパス給電線Ｌ１と交流出力線Ｌ３との間に接続されている。開閉スイッチ１１は、制御部３０から供給される制御信号に基づいて、オフ状態（非導通状態）とオン状態（導通状態）とが切り替えられる。なお、開閉スイッチ１１は、機械的に接点を開閉するため、制御信号により、オフ状態又はオン状態に制御された際に、実際に制御された状態になるまでに遅延時間（タイムラグ）が生じる。
【００１９】
半導体スイッチ１２は、例えば、サイリスタやトライアックなどのスイッチであり、開閉スイッチ１１と並列に接続されている。すなわち、半導体スイッチ１２は、バイパス給電線Ｌ１と交流出力線Ｌ３との間に接続されている。半導体スイッチ１２は、制御部３０から供給される制御信号に基づいて、オフ状態とオン状態とが切り替えられる。
【００２０】
なお、半導体スイッチ１２は、制御信号によって導通状態に制御された際に、開閉スイッチ１１よりも遅延時間（タイムラグ）が短いため、交流出力線Ｌ３への給電が途切れないように、開閉スイッチ１１と並列に接続されている。また、半導体スイッチ１２は、制御信号によってオフ状態に制御された際には、オフ状態になるまでに、交流電流が０（ゼロ）になるまでの期間（交流電流が反転するまでの期間）の遅延時間（タイムラグ）が生じるものとする。すなわち、半導体スイッチ１２は、オフ状態に制御された際に、オフ状態になるまでに所定の時間を要し、オフ状態になったか否かを示す状態信号が出力されないスイッチである。
【００２１】
出力スイッチ１３は、例えば、リレースイッチや開閉器などの機械的に接点を開閉するスイッチである。出力スイッチ１３は、インバータ部２０の出力線Ｌ２と交流出力線Ｌ３との間に接続されている。出力スイッチ１３は、制御部３０から供給される制御信号に基づいて、オフ状態とオン状態とが切り替えられる。
【００２２】
インバータ部２０は、直流電源３から供給された直流電力を交流電力に変換するインバータユニットである。インバータ部２０は、制御部３０が出力する制御信号（例えば、出力許可信号などを含む）に基づいて制御され、変換した交流電力を出力線Ｌ２に出力する。なお、インバータ部２０は、制御部３０との間で通信し、制御部３０によって制御されてもよい。ここで、図２を参照して、インバータ部２０の構成について説明する。
【００２３】
図２は、本実施形態によるインバータ部２０の一例を示す機能ブロック図である。
図２に示すように、インバータ部２０は、ＤＣ／ＤＣ変換部２１（直流／直流変換部）と、直流フィルタ部２２と、ＤＣ／ＡＣ変換部２３（直流／交流変換部）と、交流フィルタ部２４と、出力リレー２５と、インバータ制御部２６とを備える。
【００２４】
ＤＣ／ＤＣ変換部２１は、例えば、絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータであり、直流電源３から供給された直流電圧Ｖｄｃを所定の直流電圧に変換する。
直流フィルタ部２２は、例えば、ＬＣフィルタであり、ＤＣ／ＤＣ変換部２１が変換した直流電圧からリップルを除去する。
【００２５】
ＤＣ／ＡＣ変換部２３は、ＤＣ／ＤＣ変換部２１が変換した直流電圧を、例えば、１００Ｖ、５０Ｈｚ（ヘルツ）（又は６０Ｈｚ）の交流電圧Ｖａｃに変換するインバータ回路である。ＤＣ／ＡＣ変換部２３は、不図示のスイッチング素子を備え、インバータ制御部２６からの制御により、スイッチング素子をスイッチングすることにより、直流電圧（直流電力）を交流電圧（交流電力）に変換する。
【００２６】
交流フィルタ部２４は、例えば、ＬＣフィルタであり、ＤＣ／ＡＣ変換部２３が変換した交流電圧からリップルを除去する。
出力リレー２５は、例えば、リレースイッチであり、交流フィルタ部２４の出力線と、交流電圧Ｖａｃの出力線Ｌ２との間に接続されている。出力リレー２５は、インバータ制御部２６から供給される制御信号に基づいて、オフ状態とオン状態とが切り替えられる。
【００２７】
インバータ制御部２６は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などを含むプロセッサであり、インバータ部２０を統括的に制御する。インバータ制御部２６は、制御装置１０から供給される制御信号に基づいて、インバータ部２０の制御を行う。インバータ制御部２６は、例えば、直流フィルタ部２２の出力電圧を検出し、検出した当該電圧が、目標の直流電圧になるように、ＤＣ／ＤＣ変換部２１を制御する。また、インバータ制御部２６は、例えば、交流フィルタ部２４の出力電圧（交流電圧Ｖａｃ）を検出し、検出した当該電圧（交流電圧Ｖａｃ）が、目標の交流電圧になるように、ＤＣ／ＡＣ変換部２３のスイッチングを制御する。
【００２８】
また、インバータ制御部２６は、制御装置１０の制御部３０から供給される制御信号に基づいて、例えば、ＤＣ／ＤＣ変換部２１の動作の開始又は停止、ＤＣ／ＡＣ変換部２３の動作の開始又は停止、及び出力リレー２５のオフ状態とオン状態との切り替えなどを制御する。
具体的に、インバータ制御部２６は、制御部３０から供給される制御信号のうちの１つであるインバータ部２０の出力許可信号に基づいて、ＤＣ／ＡＣ変換部２３の動作（スイッチング動作）を開始させる。
【００２９】
図１の説明に戻り、制御部３０は、例えば、ＣＰＵなどを含むプロセッサであり、電源装置１を統括的に制御する。制御部３０は、例えば、バイパス給電からインバータ給電に切り替える際に、開閉スイッチ１１及び半導体スイッチ１２をオフ状態にし、半導体スイッチ１２の両端の電圧差が所定の閾値以上（例えば、数Ｖ程度以上）になった場合に、インバータ給電を開始させる。
【００３０】
具体的に、制御部３０は、バイパス給電からインバータ給電に切り替える際に、開閉スイッチ１１及び半導体スイッチ１２をオフ状態にするとともに、出力スイッチ１３をオン状態にし、半導体スイッチ１２の両端の電圧差が所定の閾値以上になった場合に、インバータ部２０の変換を開始させることによりインバータ給電を開始させる。すなわち、制御部３０は、半導体スイッチ１２の両端の電圧差が所定の閾値以上になった場合に、インバータ部２０に出力許可信号を出力する。なお、制御部３０は、例えば、不図示のＡＤＣ（Analog to Digital Converter）を有しており、当該ＡＤＣにより、半導体スイッチ１２の両端の電圧を検出する。
【００３１】
すなわち、制御部３０は、開閉スイッチ１１をオフ状態にして、開閉スイッチ１１がオフ状態になる遅延時間分を待つ。次に、制御部３０は、半導体スイッチ１２をオフ状態にして、ＡＤＣによりバイパス給電線Ｌ１の電圧を検出するとともに、交流出力線Ｌ３の電圧を検出する。制御部３０は、検出したバイパス給電線Ｌ１の電圧と交流出力線Ｌ３の電圧との電圧差を算出し、当該電圧差が所定の閾値以上であるか否かを判定する。制御部３０は、当該電圧差が所定の閾値以上になった場合に、半導体スイッチ１２がオフ状態になったと判定して、インバータ部２０に出力許可信号を出力する。
【００３２】
次に、図面を参照して、本実施形態による電源装置１の動作について説明する。
図３は、本実施形態による電源装置１の切り替え処理の一例を示すフローチャートである。ここでは、バイパス給電からインバータ給電に切り替える場合における電源装置１の切り替え処理について説明する。また、初期状態では、開閉スイッチ１１及び半導体スイッチ１２がオン状態であり、インバータ部２０が動作を停止しており、出力スイッチ１３がオフ状態であるものとする。
【００３３】
図３に示すように、電源装置１の制御部３０は、まず、出力スイッチ１３をオン状態にする（ステップＳ１０１）。制御部３０は、出力スイッチ１３の制御信号により、出力スイッチ１３をオン状態にする。なお、この状態では、インバータ部２０が停止した状態であり、交流電力をまだ出力していないため、交流出力線Ｌ３にバイパス給電とインバータ給電とが衝突することはない。また、インバータ部２０の出力リレー２５は、予めオン状態にされていてもよいし、ステップＳ１０１において、制御部３０が、出力リレー２５をオン状態にする制御信号をインバータ部２０に出力するようにしてもよい。
【００３４】
次に、制御部３０は、開閉スイッチ１１及び半導体スイッチ１２をオフ状態にする（ステップＳ１０２）。制御部３０は、開閉スイッチ１１の制御信号により、開閉スイッチ１１をオフ状態にして、開閉スイッチ１１がオフ状態になる遅延時間分を待った後に、半導体スイッチ１２の制御信号により、半導体スイッチ１２をオフ状態にする。
【００３５】
次に、制御部３０は、半導体スイッチ１２の両端の電圧を検出する（ステップＳ１０３）。制御部３０は、例えば、ＡＤＣによりバイパス給電線Ｌ１の電圧を検出するとともに、交流出力線Ｌ３の電圧を検出することで、半導体スイッチ１２の両端の電圧を検出する。
【００３６】
次に、制御部３０は、両端の電圧差が所定の閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。制御部３０は、検出した半導体スイッチ１２の両端の電圧に基づいて、両端の電圧差を算出し、両端の電圧差が所定の閾値以上（例えば、電圧Ｖ１以上）であるか否かを判定する。なお、ここでの両端の電圧差は、両端の電圧の差の絶対値とする。また、電圧Ｖ１は、例えば、数Ｖ程度とする。制御部３０は、両端の電圧差が所定の閾値以上である場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ１０５に進める。また、制御部３０は、両端の電圧差が所定の閾値未満である場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）に、処理をステップＳ１０４に戻す。
【００３７】
ステップＳ１０５において、制御部３０は、インバータ部２０の出力許可信号をオン状態にする。制御部３０は、インバータ部２０に出力許可信号を出力し、インバータ部２０のインバータ制御部２６が、ＤＣ／ＤＣ変換部２１及びＤＣ／ＡＣ変換部２３の動作を開始させて、インバータ部２０で変換した交流電力を出力線Ｌ２に出力する。なお、インバータ制御部２６は、例えば、制御部３０からの準備指示信号によりインバータ部２０のＤＣ／ＤＣ変換部２１を予め動作させておいて、出力許可信号によりＤＣ／ＡＣ変換部２３の動作を開始させるようにしてもよい。また、ＤＣ／ＡＣ変換部２３の動作を開始により、交流電力は、出力線Ｌ２から出力スイッチ１３を介して交流出力線Ｌ３に供給される。これにより、バイパス給電からインバータ給電に切り替えが完了する。ステップＳ１０５の処理後に、制御部３０は、処理を終了する。
【００３８】
次に、図４を参照して、バイパス給電からインバータ給電に切り替える処理について、詳細に説明する。
図４は、本実施形態による電源装置１の切り替え処理の一例を示すタイミングチャートである。ここでは、上述した図３の場合と同様に、バイパス給電からインバータ給電に切り替える場合における電源装置１の切り替え処理を示している。また、この図においての初期状態は、半導体スイッチ１２及び出力スイッチ１３がオン状態であり、インバータ部２０が動作を停止しており、開閉スイッチ１１がオフ状態であるものとする。
【００３９】
図４において、各グラフは、上から順に、半導体スイッチ１２前の電圧（商用電圧）の波形Ｗ１、半導体スイッチ１２後の電圧（出力電圧）の波形Ｗ２、半導体スイッチ１２の電流の波形Ｗ３、インバータ部２０の出力電圧の波形Ｗ４、半導体スイッチ１２両端の電圧差の波形Ｗ５、半導体スイッチ１２の制御信号の波形Ｗ６、半導体スイッチ１２の状態ＳＴ１、及びインバータ部２０の出力許可信号の波形Ｗ７を示している。また、各グラフの横軸は、時間を示している。
【００４０】
まず、時刻Ｔ１において、制御部３０は、半導体スイッチ１２の制御信号をオフ状態にする（波形Ｗ６）。すなわち、制御部３０は、半導体スイッチ１２の制御信号をＨ（ハイ）状態からＬ（ロウ）状態にする。なお、半導体スイッチ１２は、交流電流が０（ゼロ）になるまでの期間（交流電流が反転するまでの期間）、オン状態が維持される。
そのため、時刻Ｔ２において、半導体スイッチ１２がオフ状態になる（状態ＳＴ１）。
【００４１】
時刻Ｔ２において、半導体スイッチ１２がオフ状態になると、交流出力線Ｌ３へのバイパス給電が停止されるため、半導体スイッチ１２の両端に電圧差が発生し始める。制御部３０は、ＡＤＣによりバイパス給電線Ｌ１の電圧を検出するとともに、交流出力線Ｌ３の電圧を検出することで、半導体スイッチ１２の両端の電圧を検出し、両端の電圧差が所定の閾値以上であるか否かを判定する処理を繰り返し実行する。
【００４２】
次に、時刻Ｔ３において、半導体スイッチ１２の両端の電圧差が所定の閾値以上になると（波形Ｗ５）、制御部３０は、インバータ部２０に出力許可信号を出力して、インバータ給電を開始させる。制御部３０は、例えば、インバータ部２０に出力許可信号をＨ状態にして、インバータ給電を開始させる（波形Ｗ７）。これにより、インバータ部２０から交流電圧が出力され（波形Ｗ４）、交流出力線Ｌ３にインバータ部２０から交流電圧が供給される（波形Ｗ２）。
このように、本実施形態による電源装置１では、出力電力が途切れることなくバイパス給電からインバータ給電に切り替えられる。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態による電源装置１は、開閉スイッチ１１と、半導体スイッチ１２と、インバータ部２０と、制御部３０とを備える。開閉スイッチ１１は、外部から交流電力が供給されるバイパス給電線Ｌ１と交流出力線Ｌ３（交流出力の出力線）との間に接続され、機械的に接点を開閉する。半導体スイッチ１２は、開閉スイッチ１１と並列に接続されている。インバータ部２０は、供給された直流電力を交流電力に変換する。制御部３０は、バイパス給電からインバータ給電に切り替える際に、開閉スイッチ１１及び半導体スイッチ１２をオフ状態（非導通状態）にし、半導体スイッチ１２の両端の電圧差が所定の閾値以上になった場合に、インバータ給電を開始させる。ここで、バイパス給電は、バイパス給電線Ｌ１から交流出力線Ｌ３に給電し、インバータ給電は、インバータ部２０で変換した交流電力を交流出力線Ｌ３に給電する。
【００４４】
これにより、本実施形態による電源装置１は、半導体スイッチ１２がオフ状態になったことを確認することで、確実にバイパス給電が停止したことを確認した上で、インバータ給電を開始させる。そのため、本実施形態による電源装置１は、バイパス給電とインバータ給電との出力が衝突する可能性、及び出力が途切れた切り替えになる可能性を低減することができ、異なる給電系統の切り替えを適切に行うことができる。
【００４５】
また、本実施形態による電源装置１は、インバータ部２０の出力線Ｌ２と交流出力線Ｌ３との間に接続された出力スイッチ１３を備える。制御部３０は、バイパス給電からインバータ給電に切り替える際に、開閉スイッチ１１及び半導体スイッチ１２をオフ状態にするとともに、出力スイッチ１３をオン状態（導通状態）にし、半導体スイッチ１２の両端の電圧差が所定の閾値以上になった場合に、インバータ部２０の変換を開始させることによりインバータ給電を開始させる。
これにより、本実施形態による電源装置１は、予め出力スイッチ１３をオン状態にした状態で、バイパス給電の停止を確認した後に、インバータ部２０の変換を開始させるため、瞬断を防止しつつ、バイパス給電からインバータ給電に適切に切り替えることができる。
【００４６】
また、本実施形態では、制御部３０は、開閉スイッチ１１をオフ状態にした後に、半導体スイッチ１２をオフ状態にし、半導体スイッチ１２の両端の電圧差が所定の閾値以上になった場合に、インバータ給電を開始させる。
これにより、本実施形態による電源装置１は、半導体スイッチ１２が確実にオフ状態になったことを確認することできる。
【００４７】
また、本実施形態による制御装置１０は、開閉スイッチ１１と、半導体スイッチ１２と、インバータ部２０と、を備える電源装置１を制御する制御装置であって、制御部３０とを備える。制御部３０は、バイパス給電からインバータ給電に切り替える際に、開閉スイッチ１１及び半導体スイッチ１２をオフ状態にし、半導体スイッチ１２の両端の電圧差が所定の閾値以上になった場合に、インバータ給電を開始させる。
これにより、本実施形態による制御装置１０は、上述した電源装置１と同様に、バイパス給電とインバータ給電との出力が衝突する可能性を低減することができ、異なる給電系統の切り替えを適切に行うことができる。
【００４８】
［第２の実施形態］
次に、図面を参照して、第２の実施形態による電源装置１及び制御装置１０について説明する。
本実施形態による電源装置１及び制御装置１０の構成は、上述した図１に示す第１の実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。また、本実施形態におけるインバータ部２０の構成は、上述した図２に示す第１の実施形態におけるインバータ部２０と同様であるため、ここではその説明を省略する。
【００４９】
本実施形態では、制御部３０によるバイパス給電からインバータ給電に切り替える処理の一部が、第１の実施形態と異なり、制御部３０は、半導体スイッチ１２の両端の電圧差が所定の閾値以上である状態が、所定の期間維持された場合に、インバータ給電を開始させる。ここで、図５を参照して、本実施形態におけるバイパス給電からインバータ給電に切り替える処理について説明する。
【００５０】
図５は、本実施形態による電源装置１の切り替え処理の一例を示すフローチャートである。
図５において、初期状態では、図３と同様に、開閉スイッチ１１及び半導体スイッチ１２がオン状態であり、インバータ部２０が動作を停止しており、出力スイッチ１３がオフ状態であるものとする。
【００５１】
また、図５において、ステップＳ２０１からステップＳ２０３までの処理は、上述した図３に示すステップＳ１０１からステップＳ１０３までの処理と同様であるため、ここではその説明を省略する。
【００５２】
ステップＳ２０４において、制御部３０は、両端の電圧差が所定の閾値以上である状態が、所定の期間以上維持されているか否かを判定する。制御部３０は、検出した半導体スイッチ１２の両端の電圧に基づいて、両端の電圧差を算出し、当該両端の電圧差が所定の閾値以上である状態が所定の期間以上維持されているか否かを判定する。
【００５３】
ここで、所定の期間は、例えば、数百μＳ（マイクロ秒）程度の期間であって、当該判定により、インバータ給電を開始させても、交流出力線Ｌ３への出力断が生じない期間である。また、所定の期間は、例えば、制御部３０の電圧の検出周期、又は、両端の電圧差の判定周期に基づいて定められてもよい。例えば、所定の期間は、電圧の検出周期、又は、両端の電圧差の判定周期の１周期分とし、制御部３０は、２回連続で両端の電圧差が所定の閾値以上である状態が判定されたか否かで、所定の期間以上維持されているか否かを判定するようにしてもよい。
【００５４】
制御部３０は、当該両端の電圧差が所定の閾値以上である状態が所定の期間以上維持されている場合（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ２０５に進める。また、制御部３０は、当該両端の電圧差が所定の閾値未満である、又は当該両端の電圧差が所定の閾値以上である状態が所定の期間未満である場合（ステップＳ２０４：ＮＯ）に、処理をステップＳ２０３に戻す。
【００５５】
ステップＳ２０５の処理は、上述した図３に示すステップＳ１０５の処理と同様であるため、ここではその説明を省略する。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態では、制御部３０は、半導体スイッチ１２の両端の電圧差が所定の閾値以上である状態が、所定の期間維持された場合に、インバータ給電を開始させる。
これにより、本実施形態による電源装置１及び制御装置１０は、ノイズなどによるバイパス給電の停止の誤判定を低減することができる。よって、本実施形態による電源装置１及び制御装置１０は、バイパス給電からインバータ給電にさらに適切に切り替えることができる。
【００５７】
［第３の実施形態］
次に、図面を参照して、第３の実施形態による電源装置１及び制御装置１０について説明する。
本実施形態による電源装置１及び制御装置１０の構成は、上述した図１に示す第１の実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。また、本実施形態におけるインバータ部２０の構成は、上述した図２に示す第１の実施形態におけるインバータ部２０と同様であるため、ここではその説明を省略する。
【００５８】
本実施形態では、制御部３０による処理の一部が、第１の実施形態と異なり、半導体スイッチ１２の両端の電圧差に基づいて、半導体スイッチ１２に異常があるか否かを判定する異常検出処理を行う場合の一例について説明する。
【００５９】
図６は、本実施形態による電源装置１の切り替え処理及び異常検出処理の一例を示すフローチャートである。
図６において、初期状態では、図３と同様に、開閉スイッチ１１及び半導体スイッチ１２がオン状態であり、インバータ部２０が動作を停止しており、出力スイッチ１３がオフ状態であるものとする。
【００６０】
また、図６において、ステップＳ３０１からステップＳ３０４までの処理は、上述した図３に示すステップＳ１０１からステップＳ１０４までの処理と同様であるため、ここではその説明を省略する。
なお、本実施形態では、ステップＳ３０４において、制御部３０は、両端の電圧差が所定の閾値以上（例えば、電圧Ｖ１以上）である場合（ステップＳ３０４：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ３０５に進める。また、制御部３０は、両端の電圧差が所定の閾値未満である場合（ステップＳ３０４：ＮＯ）に、処理をステップＳ３０６に進める。
【００６１】
ステップＳ３０５において、制御部３０は、半導体スイッチ１２が正常であると判定し、インバータ部２０の出力許可信号をオン状態にする。ステップＳ３０５の処理後に、制御部３０は、処理を終了する。
【００６２】
また、ステップＳ３０６において、制御部３０は、所定の時間経過したか否かを判定する。すなわち、制御部３０は、半導体スイッチ１２をオフ状態にしてから所定の時間経過したか否かを判定する。制御部３０は、所定の時間経過した場合（ステップＳ３０６：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ３０７に進める。すなわち、制御部３０は、両端の電圧差が所定の閾値未満であり、且つ、所定の時間経過した場合に、処理をステップＳ３０７に進める。また、制御部３０は、所定の時間経過していない場合（ステップＳ３０６：ＮＯ）に、処理をステップＳ３０３に戻す。
【００６３】
ステップＳ３０７において、制御部３０は、半導体スイッチ１２が異常であると判定する。制御部３０は、半導体スイッチ１２がオフ状態にならない異常が生じていると判定し、例えば、異常警告などを電源装置１の外部に出力する。ステップＳ３０７の処理後に、制御部３０は、処理を終了する。
【００６４】
また、図７は、本実施形態による電源装置１の異常検出処理の一例を示すフローチャートである。図７に示す一例は、半導体スイッチ１２をオン状態にした場合の異常検出処理について説明する。
図７において、初期状態では、開閉スイッチ１１及び半導体スイッチ１２がオフ状態であるものとする。
【００６５】
図７に示すように、電源装置１の制御部３０は、まず、半導体スイッチ１２をオン状態にする（ステップＳ４０１）。制御部３０は、半導体スイッチ１２の制御信号により、半導体スイッチ１２をオン状態にする。
【００６６】
次に、制御部３０は、半導体スイッチ１２の両端の電圧を検出する（ステップＳ４０２）。制御部３０は、例えば、ＡＤＣによりバイパス給電線Ｌ１の電圧を検出するとともに、交流出力線Ｌ３の電圧を検出することで、半導体スイッチ１２の両端の電圧を検出する。
【００６７】
次に、制御部３０は、両端の電圧差が所定の閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ４０３）。制御部３０は、検出した半導体スイッチ１２の両端の電圧に基づいて、両端の電圧差を算出し、両端の電圧差が所定の閾値以下（例えば、電圧Ｖ２以下）であるか否かを判定する。なお、ここでの両端の電圧差は、両端の電圧の差の絶対値とする。また、電圧Ｖ２は、例えば、数Ｖ程度とし、上述した電圧Ｖ１と等しい値であってもよいし、異なる値であってもよい。
【００６８】
制御部３０は、両端の電圧差が所定の閾値以下である場合（ステップＳ４０３：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ４０４に進める。また、制御部３０は、両端の電圧差が所定の閾値より大きい場合（ステップＳ４０３：ＮＯ）に、処理をステップＳ４０６に進める。
【００６９】
ステップＳ４０４において、制御部３０は、半導体スイッチ１２が正常であると判定する。ステップＳ４０４の処理後に、制御部３０は、処理を終了する。
【００７０】
また、ステップＳ４０５において、制御部３０は、所定の時間経過したか否かを判定する。すなわち、制御部３０は、半導体スイッチ１２をオン状態にしてから所定の時間経過したか否かを判定する。制御部３０は、所定の時間経過した場合（ステップＳ４０５：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ４０６に進める。すなわち、制御部３０は、両端の電圧差が所定の閾値より大きく、且つ、所定の時間経過した場合に、処理をステップＳ４０６に進める。また、制御部３０は、所定の時間経過していない場合（ステップＳ４０５：ＮＯ）に、処理をステップＳ４０２に戻す。
【００７１】
ステップＳ４０６において、制御部３０は、半導体スイッチ１２が異常であると判定する。制御部３０は、半導体スイッチ１２がオン状態にならない異常が生じていると判定し、例えば、異常警告などを電源装置１の外部に出力する。ステップＳ４０６の処理後に、制御部３０は、処理を終了する。
【００７２】
以上説明したように、本実施形態では、制御部３０は、半導体スイッチ１２の両端の電圧差に基づいて、半導体スイッチ１２に異常があるか否かを判定する。
これにより、本実施形態による電源装置１及び制御装置１０は、異なる給電系統の切り替えを適切に行いつつ、半導体スイッチ１２の異常を適切に検出することができる。
【００７３】
［第４の実施形態］
次に、図面を参照して、第４の実施形態による電源装置１及び制御装置１０について説明する。
本実施形態による電源装置１及び制御装置１０の構成は、上述した図１に示す第１の実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。また、本実施形態におけるインバータ部２０の構成は、上述した図２に示す第１の実施形態におけるインバータ部２０と同様であるため、ここではその説明を省略する。
【００７４】
本実施形態では、制御部３０によるバイパス給電からインバータ給電に切り替える処理の一部が、第１の実施形態と異なり、制御部３０は、インバータ給電を開始させる際に、出力スイッチ１３をオン状態にする。制御部３０は、バイパス給電からインバータ給電に切り替える際に、開閉スイッチ１１及び半導体スイッチ１２をオフ状態にするとともに、インバータ部２０の変換を開始させる。そして、制御部３０は、半導体スイッチ１２の両端の電圧差が所定の閾値以上になった場合に、出力スイッチ１３をオン状態にしてインバータ給電を開始させる。
ここで、図８を参照して、本実施形態におけるバイパス給電からインバータ給電に切り替える処理について説明する。
【００７５】
図８は、本実施形態による電源装置１の切り替え処理の一例を示すフローチャートである。
図８において、初期状態では、図３と同様に、開閉スイッチ１１及び半導体スイッチ１２がオン状態であり、インバータ部２０が動作を停止しており、出力スイッチ１３がオフ状態であるものとする。
【００７６】
図８に示すように、電源装置１の制御部３０は、まず、インバータ部２０の出力許可信号をオン状態にする（ステップＳ５０１）。制御部３０は、インバータ部２０に出力許可信号を出力し、インバータ部２０のインバータ制御部２６が、ＤＣ／ＤＣ変換部２１及びＤＣ／ＡＣ変換部２３の動作を開始させて、インバータ部２０で変換した交流電力を出力線Ｌ２に出力する。なお、インバータ制御部２６、例えば、制御部３０からの準備指示信号によりインバータ部２０のＤＣ／ＤＣ変換部２１を予め動作させておいて、出力許可信号によりＤＣ／ＡＣ変換部２３の動作を開始させるようにしてもよい。
【００７７】
なお、この状態では、出力リレー２５がオフ状態であり、交流出力線Ｌ３にバイパス給電とインバータ給電とが衝突することはない。また、インバータ部２０の出力リレー２５は、予めオン状態にされていてもよいし、ステップＳ５０１において、制御部３０が、出力リレー２５をオン状態にする制御信号をインバータ部２０に出力するようにしてもよい。
【００７８】
続く、ステップＳ５０２からステップＳ５０４までの処理は、上述した図３に示すステップＳ１０２からステップＳ１０４までの処理と同様であるため、ここではその説明を省略する。
【００７９】
ステップＳ５０５において、制御部３０は、出力スイッチ１３をオン状態にする。制御部３０は、出力スイッチ１３の制御信号により、出力スイッチ１３をオン状態にする。これにより、インバータ部２０で変換した交流電力が、出力線Ｌ２から出力スイッチ１３を介して交流出力線Ｌ３に供給され、バイパス給電からインバータ給電に切り替えが完了する。ステップＳ５０５の処理後に、制御部３０は、処理を終了する。
【００８０】
次に、図９を参照して、バイパス給電からインバータ給電に切り替える処理について、詳細に説明する。
図９は、本実施形態による電源装置１の切り替え処理の一例を示すタイミングチャートである。ここでは、上述した図８の場合と同様に、バイパス給電からインバータ給電に切り替える場合における電源装置１の切り替え処理を示している。また、この図においての初期状態は、半導体スイッチ１２及び出力スイッチ１３がオン状態であり、インバータ部２０が動作しており、開閉スイッチ１１がオフ状態であるものとする。
【００８１】
図９において、各グラフは、上から順に、半導体スイッチ１２前の電圧（商用電圧）の波形Ｗ１１、半導体スイッチ１２後の電圧（出力電圧）の波形Ｗ１２、半導体スイッチ１２の電流の波形Ｗ１３、インバータ部２０の出力電圧の波形Ｗ１４、半導体スイッチ１２両端の電圧差の波形Ｗ１５、半導体スイッチ１２の制御信号の波形Ｗ１６、半導体スイッチ１２の状態ＳＴ１１、及び出力スイッチ１３の制御信号の波形Ｗ１７を示している。また、各グラフの横軸は、時間を示している。
【００８２】
まず、時刻Ｔ１１において、制御部３０は、半導体スイッチ１２の制御信号をオフ状態にする（波形Ｗ１６）。すなわち、制御部３０は、半導体スイッチ１２の制御信号をＨ状態からＬ状態にする。なお、半導体スイッチ１２は、交流電流が０（ゼロ）になるまでの期間（交流電流が反転するまでの期間）、オン状態が維持される。
そのため、時刻Ｔ１２において、半導体スイッチ１２がオフ状態になる（状態ＳＴ１１）。
【００８３】
時刻Ｔ１２において、半導体スイッチ１２がオフ状態になると、交流出力線Ｌ３へのバイパス給電が停止されるため、半導体スイッチ１２の両端に電圧差が発生し始める。制御部３０は、ＡＤＣによりバイパス給電線Ｌ１の電圧を検出するとともに、交流出力線Ｌ３の電圧を検出することで、半導体スイッチ１２の両端の電圧を検出し、両端の電圧差が所定の閾値以上であるか否かを判定する処理を繰り返し実行する。
【００８４】
次に、時刻Ｔ１３において、半導体スイッチ１２の両端の電圧差が所定の閾値以上になると（波形Ｗ１５）、制御部３０は、出力スイッチ１３をオン状態にする制御信号を出力して、出力スイッチ１３をオン状態にし、インバータ給電を開始させる。制御部３０は、例えば、出力スイッチ１３の制御信号に、Ｈ状態を出力して、出力スイッチ１３をオン状態にし、インバータ給電を開始させる（波形Ｗ１７）。
【００８５】
これにより、インバータ部２０の出力線Ｌ２と交流出力線Ｌ３とがオン状態になり、インバータ部２０出力する交流電圧（波形Ｗ１４）が、交流出力線Ｌ３に供給される（波形Ｗ１２）。
このように、本実施形態による電源装置１では、出力電力が途切れることなくバイパス給電からインバータ給電に切り替えられる。
【００８６】
以上説明したように、本実施形態による電源装置１は、インバータ部２０の出力線Ｌ２と交流出力線Ｌ３との間に接続された出力スイッチ１３を備える。制御部３０は、バイパス給電からインバータ給電に切り替える際に、開閉スイッチ１１及び半導体スイッチ１２をオフ状態にするとともに、インバータ部２０の変換を開始させる。制御部３０は、半導体スイッチ１２の両端の電圧差が所定の閾値以上になった場合に、出力スイッチ１３をオン状態にしてインバータ給電を開始させる。
これにより、本実施形態による電源装置１は、予めインバータ部２０の変換を開始させた状態で、バイパス給電の停止を確認した後に、出力スイッチ１３をオン状態にさせるため、瞬断を防止しつつ、バイパス給電からインバータ給電に適切に切り替えることができる。
【００８７】
なお、上述した本実施形態では、出力スイッチ１３は、オン状態になるまでの遅延時間によって出力が途切れる可能性があるため、例えば、サイリスタやトライアック、電界効果トランジスタなどの半導体スイッチである必要がある。また、出力スイッチ１３は、リレースイッチや開閉器などの機械的に接点を開閉するスイッチと半導体スイッチとを並列に接続したものであってもよい。また、制御部３０は、半導体スイッチ１２の両端の電圧差が所定の閾値以上になった場合に、出力スイッチ１３をオン状態にする代わりに、インバータ部２０の出力リレー２５を半導体スイッチにしてオン状態にして、インバータ給電を開始させるようにしてもよい。
【００８８】
なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、上記の各実施形態において、電源装置１は、１つのインバータ部２０を備える例を説明したが、これに限定されるものではない。電源装置１は、複数のインバータ部２０を備え、各インバータ部２０が並列に接続される構成であってもよい。これにより、電源装置１は、インバータ供給可能な交流電力を増大させることができる。
【００８９】
また、上記の第２〜第４の実施形態において、第１の実施形態に対して各実施形態を適用する例を説明したが、これに限定されるものではなく、各実施形態を他の組み合わせにより組み合わせて実施するようにしてもよい。
【００９０】
また、上記の各実施形態において、電源装置１は、バイパス給電として、１００Ｖの商用電源を直接供給する例を説明したが、２００Ｖなどの交流電圧をバイパス給電として供給してもよい。
【００９１】
また、上記の各実施形態において、インバータ部２０の構成は、図２に示す構成に限定されるものではなく、他の構成であってもよい。
また、制御部３０によるインバータ部２０の指示（制御）は、各種の制御信号によって行われてもよいし、例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）などの通信ネットワークを利用して行われてもよい。
【００９２】
また、上記の各実施形態において、制御部３０が出力する制御信号のＨ状態により制御される状態とＬ状態により制御される状態とは、上述した実施形態に限定されるものではなく、逆の論理状態により制御されてもよい。
【００９３】
なお、上述の電源装置１の制御部３０は内部にコンピュータシステムを有している。そして、上述した電源装置１の制御部３０による処理過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。
【００９４】
また、上述した電源装置１の制御部３０が備える機能の一部又は全部を、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路として実現してもよい。上述した各機能は個別にプロセッサ化してもよいし、一部、又は全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、又は汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。
【符号の説明】
【００９５】
１  電源装置
２  商用電源
３  直流電源
１０  制御装置
１１  開閉スイッチ
１２  半導体スイッチ
１３  出力スイッチ
２０  インバータ部
２１  ＤＣ／ＤＣ変換部
２２  直流フィルタ部
２３  ＤＣ／ＡＣ変換部
２４  交流フィルタ部
２５  出力リレー
２６  インバータ制御部
３０  制御部
【図１】
2018170877.tif 000003
【図２】
2018170877.tif 000004
【図３】
2018170877.tif 000005
【図４】
2018170877.tif 000006
【図５】
2018170877.tif 000007
【図６】
2018170877.tif 000008
【図７】
2018170877.tif 000009
【図８】
2018170877.tif 000010
【図９】
2018170877.tif 000011