(57)【要約】【課題】インバータの出力における力率を改善する。【解決手段】インバータ１５は、直流電力に基づく交流電力を負荷ＬＤに出力する。負荷判別回路１９は、インバータ１５の出力電圧Ｖｏ及び出力電流Ｉｏに基づき負荷ＬＤの種類を判別する。負荷ＬＤが誘導性負荷であると判別された場合、主制御回路２０は、インバータ１５の出力電圧波形を正弦波としつつ出力電流Ｉｏの位相を進める。負荷ＬＤが整流負荷であると判別された場合、主制御回路２０は、インバータ１５の出力電圧波形を正弦波から矩形波に変更することで出力電流Ｉｏの導通角を増大させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力に基づく交流電力を接続負荷に出力するインバータと、
前記インバータの出力電圧及び出力電流に基づき前記接続負荷の種類を判別し、その判別結果に応じて前記インバータの出力電圧波形を制御する制御部と、を備えた
ことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記出力電圧波形を正弦波にした状態で前記出力電圧がピーク電圧値をとる第１タイミングと前記出力電流がピーク電流値をとる第２タイミングを取得し、前記第１及び第２タイミングの関係に基づき前記接続負荷の種類を判別する負荷判別回路を有する
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、前記第２タイミングが前記第１タイミングから所定の判別時間だけ経過したタイミングよりも遅いとき、前記接続負荷が誘導性負荷であると判別して、前記第１及び第２タイミング間の差が低減するように前記出力電流の位相を進める
ことを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１及び第２タイミング間の時間差が前記判別時間以下であって、且つ、前記第２タイミングから所定時間だけ後の前記出力電流の大きさが所定値以下であるとき、前記接続負荷が整流負荷であると判別して、前記出力電流の導通角が増大するように前記出力電圧波形を前記正弦波から変更する
ことを特徴とする請求項３に記載の電源装置。
【請求項５】
前記制御部の動作モードには、前記インバータの出力電力を前記接続負荷へ供給する第１モード、及び、前記インバータの出力電力と異なる基準交流電力を前記接続負荷へ供給する第２モードが含まれ、前記判別を行う際には前記第１モードにて動作し、
前記判別結果に基づく前記インバータの出力電圧波形の制御後、前記第１モードにおいて前記インバータの出力電力が所定電力範囲を逸脱している場合、前記制御部は、前記動作モードを前記第１モードから前記第２モードに切り替える
ことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
出力部にインバータが設けられた無停電電源装置などの電源装置では、インバータの出力電力が負荷に供給される。
【０００３】
尚、商用交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電力又はバッテリ部の出力電力を交流電力に変換して負荷に供給するインバータと、を備えた無停電電源装置において、突入電流等の発生時には、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力を制限して不足分をバッテリ部から供給する従来技術が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２７４５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
インバータに接続される負荷の種類（誘導性負荷であるか整流負荷であるかなど）によって、インバータの出力における力率は変化する。力率の改善が有益であることは言うまでもない。尚、上記従来技術は力率の改善に寄与しない。
【０００６】
そこで本発明は、力率改善に寄与する電源装置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】
【０００７】
本発明の一側面に係る電源装置は、直流電力に基づく交流電力を接続負荷に出力するインバータと、前記インバータの出力電圧及び出力電流に基づき前記接続負荷の種類を判別し、その判別結果に応じて前記インバータの出力電圧波形を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、力率改善に寄与する電源装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る無停電電源装置のブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係り、負荷判別区間及び通常動作区間の関係を示す図である。
【図３】負荷判別区間において、インバータの出力電圧及び出力電流がピーク値をとるタイミングを説明するための図である。
【図４】負荷判別区間におけるインバータの出力電圧及び出力電流の波形例を示す図である。
【図５】負荷判別区間において、インバータの接続負荷が誘導性負荷、整流負荷、抵抗負荷であるときに観測されるインバータの出力電圧及び出力電流の波形例を示す図である。
【図６】インバータの接続負荷が誘導性負荷である場合における、負荷判別区間中のインバータの出力電圧及び出力電流の波形を示す図（ａ）、並びに、通常動作区間中のインバータの出力電圧及び出力電流の波形を示す図（ｂ）である。
【図７】インバータの接続負荷が整流負荷である場合における、負荷判別区間中のインバータの出力電圧及び出力電流の波形を示す図（ａ）、並びに、通常動作区間中のインバータの出力電圧及び出力電流の波形を示す図（ｂ）である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る無停電電源装置のブロック図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係り、負荷消費電力の波形を示す図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係るインバータ電源装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態の例を、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。尚、本明細書では、記述の簡略化上、情報、信号、物理量、状態量又は部材等を参照する記号又は符号を記すことによって、該記号又は符号に対応する情報、信号、物理量、状態量又は部材等の名称を省略又は略記することがある。
【００１１】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態を説明する。図１に、第１実施形態に係る無停電電源装置１のブロック図を示す。無停電電源装置１は、符号１１〜２１によって参照される各部位を備える。符号１０は、商用交流電力を出力する（従って商用交流電圧及び電流を出力する）商用交流電源を表す。符号ＬＤは、無停電電源装置１の負荷を表す。商用交流電源１０から無停電電源装置１に対し商用交流電力が供給される。商用交流電力に含まれるノイズがノイズフィルタ１１にて低減されてから商用交流電力がＡＣ／ＤＣコンバータ１２に入力される。ＡＣ／ＤＣコンバータ１２は、入力された商用交流電力を所定の電圧値を有する直流電圧に変換して、得られた直流電圧を出力する。
【００１２】
蓄電部１３は、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池などの蓄電池から成る。蓄電部１３を形成する蓄電池の個数は任意である。充放電回路１４は、蓄電部１３の充電及び放電を制御する。商用交流電源１０から無停電電源装置１に対し正常に商用交流電力が供給されている通常状態では、コンバータ１２の出力直流電圧がインバータ１５に入力され、充放電回路１４を介してコンバータ１２の出力直流電力にて蓄電部１３が充電され得る。商用交流電源１０から無停電電源装置１に対し商用交流電力が供給されていない停電状態では、蓄電部１３の放電電力に基づく直流電圧が充放電回路１４を介してインバータ１５に入力される。
【００１３】
インバータ１５は、複数のスイッチング素子にて形成され、入力された直流電圧を交流電圧に変換して出力する。インバータ１５の出力電力は、ノイズフィルタ１６を介し、無停電電源装置１に接続された負荷ＬＤに供給される。出力電圧検出回路１７は、装置１及び負荷ＬＤ間を接続する配線３０における電圧Ｖｏを検出し、出力電流検出回路１８は、配線３０に流れる電流Ｉｏを検出する。配線３０を通じてインバータ１５の出力電力が負荷ＬＤに供給されるため、電圧Ｖｏ及び電流Ｉｏは、夫々、インバータ１５の出力電圧及び出力電流に等しい。
【００１４】
負荷判別回路１９は、インバータ１５の出力電圧Ｖｏ及び出力電流Ｉｏに基づき負荷ＬＤの種類を判別する。主制御回路２０は、負荷判別回路１９の判別結果に基づき、必要に応じて電流移相器２１を用いつつ、インバータ１５の出力電圧波形（以下、単に出力電圧波形とも言う）を制御する。電流移相器２１は、出力電圧Ｖｏの位相を基準として出力電流Ｉｏの位相を任意量だけ進める進相制御又は出力電圧Ｖｏの位相を基準として出力電流Ｉｏの位相を任意量だけ遅らせる遅相制御を実行できる。
【００１５】
負荷判別回路１９によって負荷ＬＤの種類の判別（以下、負荷種類判別と呼ぶ）が行われる区間を負荷判別区間と呼ぶ。図２に示す如く、負荷判別区間の後に通常動作区間が訪れる。負荷種類判別の結果に基づき、通常動作区間中におけるインバータ１５の出力電圧波形が決定及び制御される。
【００１６】
負荷種類判別の方法について説明する。負荷判別区間において、主制御回路２０は、インバータ１５から正弦波の交流電圧が出力されるように（即ち、インバータ１５の出力電圧波形が正弦波となるように）インバータ１５を制御する。一方、負荷判別区間において、負荷判別回路１９は、検出回路１７及び１８にて順次検出される電圧Ｖｏ及び電流Ｉｏの値に基づき、タイミングｔｖ及びｔｉを検出する。図３（ａ）及び（ｂ）に示す如く、タイミングｔｖ、ｔｉは、夫々、インバータ１５の出力電圧波形である正弦波の一周期中において、電圧Ｖｏがピーク値（ピーク電圧値）をとるタイミング、電流Ｉｏがピーク値（ピーク電流値）をとるタイミングを指す。ここでは、電圧Ｖｏ及び電流Ｉｏのピーク値は、電圧Ｖｏ及び電流Ｉｏの正の最大値を指す。但し、電圧Ｖｏ及び電流Ｉｏのピーク値は、電圧Ｖｏ及び電流Ｉｏの負の最大値（換言すれば、電圧Ｖｏ及び電流Ｉｏの値が負の場合における、電圧Ｖｏ及び電流Ｉｏの最大の絶対値）であっても良い。
【００１７】
負荷判別回路１９は、タイミングｔｖ及びｔｉ間の時間差ｔDIFを導出する（図４参照）。ここで、ｔDIFは、タイミングｔｉがタイミングｔｖよりも遅い場合に正であり、タイミングｔｉがタイミングｔｖよりも早い場合に負であるものとする。負荷判別回路１９は、時間差ｔDIFに基づき、負荷ＬＤが複数種類の負荷の内の何れに属するのかを分類判別する。上記複数種類の負荷は、誘導性負荷、整流負荷及び抵抗負荷を含み、更に、容量性負荷を含みうる。
【００１８】
図５（ａ）に示す如く、タイミングｔｉがタイミングｔｖより相当程度に遅れている場合、具体的には、第１不等式“ｔｖ＋ΔｔTH＜ｔｉ”が成立する場合、負荷判別回路１９は、負荷ＬＤが誘導性負荷であると判別する。第１不等式が成立する状態は、タイミングｔｉがタイミングｔｖから所定の判別時間ΔｔTHだけ経過したタイミング（ｔｖ＋ΔｔTH）よりも遅い状態に相当する。判別時間ΔｔTHは、負荷判別区間におけるインバータ１５の出力電圧波形としての正弦波の周期Ｔ（図４参照）に基づき、定められる。周期Ｔは、例えば、１／５０又は１／６０（秒）である。判定時間ΔｔTHは、０より大きいが、通常、周期Ｔよりも十分に小さく、例えば、周期Ｔの１０分の１〜周期Ｔの数１００分の１程度である。
【００１９】
タイミングｔｖとタイミングｔｉが概ね一致する場合、具体的には、第２不等式“ｔｖ−ΔｔTH≦ｔｉ≦ｔｖ＋ΔｔTH”が成立する場合、負荷判別回路１９は、負荷ＬＤが整流負荷又は抵抗負荷であると判別する。第２不等式が成立する状態は、時間差ｔDIFが判別時間ΔｔTH以下である状態に相当する。第２不等式が成立する場合、負荷判別回路１９は、タイミングｔｖより所定時間ｔCONSTだけ後の出力電流Ｉｏの大きさ（Ｉｏ［ｔｖ＋ｔCONST］）を検出し、その大きさが所定値ΔＩ（０より大きな微小値）以下であるときには、負荷ＬＤが整流負荷であると判別する一方（図５（ｂ）参照）、その大きさが所定値ΔＩより大きいときには、負荷ＬＤが抵抗負荷であると判別する（図５（ｃ）参照）。負荷ＬＤが整流負荷である場合、電圧Ｖｏが一定値以下になると電流Ｉｏが急激に減少すると見込まれるからである。時間ｔCONSTも上記周期Ｔに基づいて定められる。例えば、時間ｔCONSTは、Ｔ／８以上且つＴ／４未満の範囲内から選ばれる（例えば、ｔCONST＝Ｔ／８）。
【００２０】
タイミングｔｉがタイミングｔｖより相当程度に早い場合、具体的には、第３不等式“ｔｖ−ΔｔTH＞ｔｉ”が成立する場合、負荷判別回路１９は、負荷ＬＤが容量性負荷であると判別しても良い。第３不等式が成立する状態は、タイミングｔｉがタイミングｔｖから所定の判別時間ΔｔTHだけ前のタイミング（ｔｖ−ΔｔTH）よりも早い状態に相当する。整流機能が付加されていない純粋な容量負荷を負荷ＬＤとして無停電電源装置１に接続した場合に、第３不等式が成立し得る。しかし、無停電電源装置１の負荷ＬＤとして純粋な容量負荷を用いるケースは少ない又は考え難いため、第３不等式の成否判定及び当該成否判定に基づき負荷ＬＤが容量性負荷であると判別する処理は、割愛され得る。コンデンサインプット機器など、無停電電源装置１に用いられる負荷ＬＤの入力部にコンデンサが設けられていたとしても、実際には当該コンデンサの前段に整流回路が挿入されていることが一般的であるため、“波高率＞１．４１”となって第３不等式ではなく第２不等式が満たされることが多い。
【００２１】
負荷ＬＤは、インダクタンス成分、抵抗成分、容量成分及び整流機能の内、２以上が組み合わさってできていることが多いため、例えば、負荷ＬＤが誘導性負荷であるとは、負荷ＬＤが純粋な誘導負荷であることのみを指すのではない。つまり、負荷ＬＤが誘導性負荷であるとは、負荷ＬＤが純粋な誘導負荷であることを意味する訳でなく、負荷ＬＤを形成する成分の内、インダクタンス成分が支配的であることを意味する。負荷ＬＤが整流負荷であるとは、負荷ＬＤが純粋な整流素子であることを意味する訳でなく、負荷ＬＤが、例えば前述のコンデンサインプット機器のように、整流回路の後段に容量成分（コンデンサ）の挿入された負荷であることを意味する。負荷ＬＤが抵抗負荷であるとは、負荷ＬＤが純粋な線形負荷であることを意味する訳でなく、負荷ＬＤを形成する成分の内、抵抗成分が支配的であることを意味する。同様に、負荷ＬＤが容量性負荷であるとは、負荷ＬＤが純粋な容量負荷であることを意味する訳でなく、負荷ＬＤを形成する成分の内、容量成分が支配的であることを意味する。負荷判別回路１９は、インバータ１５の出力電圧波形の最適化に向けて、便宜上、負荷ＬＤの種類を、容量性負荷を含む４つの区分、又は、容量性負荷を除く３つの区分に分類分けする。
【００２２】
次に、負荷種類判別の結果に基づくインバータ１５の出力電圧波形の制御方法について説明する。尚、出力電圧Ｖｏの周期は、負荷判別区間及び通常動作区間において共通であって良く、通常は商用交流電圧の周期と同じである。
【００２３】
負荷ＬＤが誘導性負荷であると判別されたケースの制御（以下、Ｌ用制御と呼ぶ）について説明する。Ｌ用制御において、主制御回路２０は、通常動作区間中においてもインバータ１５の出力電圧波形を正弦波とするが、電流移相器２１を用いてタイミングｔｖ及びｔｉ間の差が低減するように進相制御を行う（負荷判別区間中に進相制御は行われない）。つまり、図６に示す如く、通常動作区間におけるタイミングｔｖ及びｔｉ間の差が負荷判別区間におけるタイミングｔｖ及びｔｉ間の差よりも小さくなるように（換言すれば、負荷判別区間と比べて、通常動作区間における電圧Ｖｏ及び電流Ｉｏの位相差が低減するように）、主制御回路２０及び電流移相器２１は、負荷判別区間中の出力電流Ｉｏを基準として、通常動作区間中の出力電流Ｉｏの位相を進める。これにより、インバータ１５の出力における力率が改善する（負荷判別区間中の力率と比べて、通常動作区間中の力率が改善する）。力率の改善により、無停電電源装置１が駆動できる実効的な負荷の大きさを増大させることができる（逆に考えれば、共通の負荷を駆動するために必要な電流の大きさを低減できる）。
【００２４】
負荷ＬＤが整流負荷であると判別されたケースの制御（以下、Ｄ用制御と呼ぶ）について説明する。Ｄ用制御において、主制御回路２０は、インバータ１５の出力電圧波形を正弦波から矩形波に変更する、つまり、図７に示す如く通常動作区間中のインバータ１５の出力電圧波形を正弦波でなく矩形波とする。これにより、出力電圧波形を正弦波に維持する場合と比べて、出力電流Ｉｏの導通角が広がり、パルス状であった負荷電流（出力電流Ｉｏ）の波形が正弦波に近い形となるため、インバータ１５の出力における力率が改善する。矩形波としての出力電圧Ｖｏの正及び負間の切り替え時において、一定時間、出力電圧Ｖｏがゼロになる区間が存在していても良い（図７の例では当該区間が存在している）。負荷ＬＤが純粋な整流負荷であったならば、出力電圧波形を矩形波にすることで負荷電流の波形も矩形波になるが、実際の負荷ＬＤでは、インダクタンス成分、容量成分及び抵抗成分等が様々に絡み合って存在しているため、出力電圧波形を矩形波にしても負荷電流（出力電流Ｉｏ）の波形は純粋な矩形波とならずに正弦波に近い形になることが多い。
【００２５】
図７において、実線矩形波形Ｖｏｄ及び破線正弦波近似曲線Ｉｏｄは、夫々、Ｄ用制御における通常動作区間中のインバータ１５の出力電圧波形及び出力電流波形である。図７の右側グラフには、Ｄ用制御前のインバータ１５の出力電圧波形（一点鎖線の正弦波波形）Ｖｏｄ’も、波形Ｖｏｄ及びＩｏｄに重ね合わせて示されている。図７の右側グラフにて示されるように、インバータ１５の出力電圧Ｖｏのピーク値は、Ｄ用制御によって低下せしめられる。
【００２６】
この低下によって、インバータ１５の出力電圧Ｖｏの実効値が商用交流電源１０のそれと同じとされる。つまり、インバータ１５の出力電圧波形を矩形波へ切り替えた後において、インバータ１５の出力電圧Ｖｏの実効値が商用交流電源１０の出力電圧の実効値と同じになるように（換言すれば、インバータ１５の出力を負荷ＬＤに供給した場合におけるインバータ１５の出力の皮相電力（実効電力）が、商用交流電源１０の出力を負荷ＬＤに直接供給した場合における商用交流電源１０の出力の皮相電力と同じになるように）、主制御回路２０は、インバータ１５の出力電圧Ｖｏのピーク値を制御する。ここにおける“商用交流電源１０の出力電圧の実効値”は、事前に主制御回路２０のメモリ（不図示）内に保持されている電圧値（商用交流電源１０の出力電圧の実効値の公称値）であっても良いし、商用交流電源１０の出力電圧値を実測することで求められても良い。出力電圧Ｖｏのピーク値の低下によって出力電流Ｉｏのピーク値も低下するため、負荷へ流入し得る突入電流等の大きさも低減可能となる。
【００２７】
出力電流Ｉｏの導通角とは、交流の出力電圧Ｖｏの一周期中に占める、出力電流Ｉｏが流れる区間の割合を、角度で表した量である。コンデンサインプット機器など、電流の流れる区間が電圧のピーク付近に限定されるような整流負荷では、供給電圧を正弦波から矩形波に変更した方が導通角が広くなるのは自明である。尚、Ｄ用制御において、出力電流Ｉｏの導通角の拡大に適しているのであれば、インバータ１５の出力電圧波形を矩形波以外にすることも可能である。何れにせよ、Ｄ用制御において、インバータ１５の出力電圧波形が正弦波である場合と比べて出力電流Ｉｏの導通角が増大するように、主制御回路２０は、インバータ１５の出力電圧波形を正弦波から変更すれば良い。変更後の出力電圧波形は、例えば、周期Ｔの正弦波と周期Ｔの矩形波の組み合わせで合っても良い。この場合においても、インバータ１５の出力電圧Ｖｏの実効値が商用交流電源１０の出力電圧の実効値と同じになるように、出力電圧波形の変更を行うと良い。
【００２８】
負荷ＬＤが抵抗負荷であると判別されたケースの制御（以下、Ｒ用制御と呼ぶ）について説明する。Ｒ用制御では、主制御回路２０は、インバータ１５の出力電圧波形を通常動作区間中も正弦波のままで維持すればよい。
【００２９】
負荷ＬＤが容量性負荷であると判別する機能を負荷判別回路１９に持たせている場合において、負荷ＬＤが容量性負荷であると判別されたケースの制御（以下、Ｃ用制御と呼ぶ）を説明する。Ｃ用制御はＬ用制御と逆の制御である。即ち、Ｃ用制御において、主制御回路２０は、通常動作区間中においてもインバータ１５の出力電圧波形を正弦波とするが、電流移相器２１を用いてタイミングｔｖ及びｔｉ間の差が低減するように遅相制御を行う（負荷判別区間中に遅相制御は行われない）。つまり、図６と類似して、通常動作区間におけるタイミングｔｖ及びｔｉ間の差が負荷判別区間におけるタイミングｔｖ及びｔｉ間の差よりも小さくなるように（換言すれば、負荷判別区間と比べて、通常動作区間における電圧Ｖｏ及び電流Ｉｏの位相差が低減するように）、主制御回路２０及び電流移相器２１は、負荷判別区間中の出力電流Ｉｏを基準として、通常動作区間中の出力電流Ｉｏの位相を遅らせる。これにより、インバータ１５の出力における力率が改善する（負荷判別区間中の力率と比べて、通常動作区間中の力率が改善する）。
【００３０】
電流移相器２１の進相制御及び遅相制御に、公知の任意の位相制御方法（例えば、特開２０１１−２２９２９３号公報に記載の位相制御方法）を利用できる。典型的には例えば、出力電圧Ｖｏ及び出力電流Ｉｏの各検出値に基づくフィードバック制御にて、タイミングｔｖ及びｔｉ間の差をなくすような進相制御又は遅相制御を行えば良い。
【００３１】
尚、Ｌ用制御、Ｒ用制御及びＣ用制御の夫々においても、Ｄ用制御と同様、主制御回路２０は、通常動作区間においてインバータ１５の出力電圧Ｖｏの実効値が商用交流電源１０の出力電圧の実効値と同じになるようにインバータ１５を制御する。同様の制御を、負荷判別区間にも行って良い。また、Ｌ用、Ｄ用、Ｒ用及びＣ用制御の何れを行った場合においても、インバータ１５の出力電圧波形の周期は“Ｔ”で良い。
【００３２】
＜第２実施形態＞
発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態及び後述の第３実施形態は第１実施形態を基礎とする実施形態であり、第１実施形態において特に述べない事項に関しては、特に記述無き限り且つ矛盾の無い限り、第１実施形態の記載が第２及び第３実施形態にも適用される。
【００３３】
図８は、第２実施形態に係る無停電電源装置１Ａのブロック図である。無停電電源装置１Ａは、符号１１〜２３によって参照される各部位を備える。つまり、図１の無停電電源装置１に対しスイッチ２２及び負荷消費電力監視回路２３を追加することで、無停電電源装置１Ａが形成される。符号１１〜２１によって参照される各部位の動作は、第１実施形態で述べた通りである。装置１Ａと商用交流電源１０及び負荷ＬＤとの接続関係は、装置１と商用交流電源１０及び負荷ＬＤとの接続関係と同じである。尚、第１実施形態に記載の事項を第２実施形態に適用する場合、装置１は装置１Ａに読み替えられる。
【００３４】
スイッチ２２は、商用交流電源１０からの商用交流電圧が印加される配線３１と、配線３０との間に直列に介在する。スイッチ２２がオンのとき、負荷ＬＤには商用交流電源１０からの電力が直接供給される。スイッチ２２がオフのとき、第１実施形態にて述べたものと同様、インバータ１５を介した出力電力が負荷ＬＤに供給される。検出回路１７及び１８によって検出された電圧Ｖｏ及び電流Ｉｏの値を示す情報は、負荷判別回路１９を介して又は負荷判別回路１９及び電流移相器２１を介して、負荷消費電力監視回路２３に伝達される。負荷消費電力監視回路２３は、検出回路１７及び１８によって検出された電圧Ｖｏ及び電流Ｉｏに基づき、負荷ＬＤの消費電力（以下、負荷消費電力Ｐと呼ぶ）を監視する。Ｐ＝Ｖｏ×Ｉｏ、である。主制御回路２０は、当該監視結果に基づき、スイッチ２２のオン、オフを制御する。
【００３５】
主制御回路２０の動作モードには、スイッチ２２がオフとされるインバータ出力モード及びスイッチ２２がオンとされるＡＣスルーモードを含む複数のモードが存在し、主制御回路２０は、複数のモードの何れかにて動作する。インバータ出力モードでは、スイッチ２２がオフとされるため、インバータ１５の出力電力がそのまま負荷消費電力Ｐとなる。インバータ出力モードにおいて、主制御回路２０は、負荷判別回路１９の判別結果に基づき、必要に応じて電流移相器２１を用いつつ第１実施形態で述べたものと同様の動作を行うことができる。ＡＣスルーモードでは、主制御回路２０の制御の下、インバータ１５の出力が停止され、配線３１及び３０を介して商用交流電源１０から負荷ＬＤに供給される商用交流電力が負荷消費電力Ｐとなる（即ち、ＡＣスルーモードにおける電圧Ｖｏ及び電流Ｉｏは、夫々、電源１０から負荷ＬＤへの出力電圧及び出力電流を表す）。
【００３６】
負荷判別区間においては、主制御回路２０の動作モードは常にインバータ出力モードに設定されるが、通常動作区間においては、主制御回路２０の動作モードを原則的にインバータ出力モードとしつつも、該動作モードがＡＣスルーモードに変更されうる。図９に、通常動作区間中における負荷消費電力Ｐの変動の様子の例を示す。具体的には、通常動作区間において、監視回路２３は、負荷消費電力Ｐが所定の電力範囲ＰＲを逸脱しているか否かを判定し、インバータ出力モードにおける負荷消費電力Ｐ（即ちインバータ１５の出力電力）が電力範囲ＰＲを逸脱している場合、主制御回路２０は、動作モードをインバータ出力モードからＡＣスルーモードへ切り替える。この切り替えから一定時間が経過した後の負荷消費電力Ｐが電力範囲ＰＲ内に収まっているならば、動作モードがインバータ出力モードへ戻されても良い。
【００３７】
電力範囲ＰＲは、所定の電力（Ｐｏ−ΔＰB）から所定の電力（Ｐｏ＋ΔＰA）までの範囲である。電力Ｐｏは、負荷判別区間中又は負荷判別区間前に予め定められた電力値を有し、ここでは、商用交流電源１０の出力を負荷ＬＤに直接供給した場合における商用交流電源１０の出力の皮相電力又は当該皮相電力に基づく電力が、電力ＰOとして定められている。ΔＰA及びΔＰBは正の所定値を持つ。ΔＰA及びΔＰBの一致、不一致は問わない。
【００３８】
負荷判別回路１９で誤判別が発生すると、インバータ出力モードにおける負荷消費電力Ｐ（換言すればインバータ出力電力）が、電力（Ｐｏ＋ΔＰA）を超えたり、電力（Ｐｏ−ΔＰB）を下回ったりすることがある。このような場合、負荷ＬＤが誤動作又は停止したりすることがあるし、インバータ１５若しくは負荷ＬＤ内の部品、又は、インバータ１５及び負荷ＬＤ間の部品が、破損又は劣化するおそれもある。電力範囲ＰＲの逸脱判定に基づくＡＣスルーモードへの切り替えにより、負荷ＬＤへの過大な又は過小な電力供給が抑制され、これらの危険性を回避することができる。
【００３９】
負荷消費電力監視回路２３は、負荷消費電力Ｐが所定の電力範囲ＰＲを逸脱しているか否かを周期的に判定しても良く、判定の度に、主制御回路２０により動作モードが決定及び変更されても良い。この方法に係る主制御回路２０は、或る判定のタイミングにおいて、負荷消費電力Ｐが電力範囲ＰＲを逸脱している場合には次の判定のタイミングまで動作モードをＡＣスルーモードに設定する一方、負荷消費電力Ｐが電力範囲ＰＲを逸脱していない場合には次の判定のタイミングまで動作モードをインバータ出力モードに設定する。結果、仮に負荷判別回路１９が誤判別を行ったならば、図９のような負荷消費電力Ｐの変動が観測されうる。
【００４０】
＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態を説明する。本発明に係る電源装置の例として無停電電源装置（１、１Ａ）を上述したが、本発明に係る電源装置は、無停電電源装置に属さない電源装置でもよく、例えば、任意の直流電力から交流電力を生成するインバータ電源装置であっても良い。
【００４１】
図１０に、第３実施形態に係るインバータ電源装置１Ｂのブロック図を示す。インバータ電源装置１Ｂは、符号１５〜２１よって参照される各部位を備える。符号１５〜２１によって参照される各部位の動作は、第１実施形態で述べた通りである。装置１Ｂと負荷ＬＤとの接続関係は、装置１と負荷ＬＤとの接続関係と同じである。尚、第１実施形態に記載の事項を第３実施形態に適用する場合、装置１は装置１Ｂに読み替えられる。
【００４２】
インバータ電源装置１Ｂにおいて、インバータ１５は、直流電力源４０から入力される直流電力を交流電力に変換して出力する。インバータ電源装置１Ｂ内のインバータ１５に直流電力を供給する直流電力源４０は任意である（従って、図１の装置１は図１０の装置１Ｂの一種であるとも言える）。直流電力源４０が蓄電部である場合、装置１Ｂと蓄電部により蓄電機能付き電源装置が形成される。また例えば、直流電力源４０は、自然エネルギ（太陽光、地熱、風力、水力エネルギ等）に基づき発電を行って発電電力に基づく直流電力を出力する発電装置であっても良い。
【００４３】
＜＜変形等＞＞
本発明の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。以上の実施形態は、あくまでも、本発明の実施形態の例であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以上の実施形態に記載されたものに制限されるものではない。上述の説明文中に示した具体的な数値は、単なる例示であって、当然の如く、それらを様々な数値に変更することができる。
【００４４】
上述の各実施形態にて具体化された本発明について考察する。
【００４５】
本発明の一側面に係る電源装置（１、１Ａ、１Ｂ）は、直流電力に基づく交流電力を接続負荷（ＬＤ）に出力するインバータ（１５）と、前記インバータの出力電圧（Ｖｏ）及び出力電流（Ｉｏ）に基づき前記接続負荷の種類を判別し、その判別結果に応じて前記インバータの出力電圧波形を制御する制御部（１９〜２１）と、を備えたことを特徴とする。
【００４６】
これにより、接続負荷の種類に応じ出力電圧波形を適切に制御することが可能となり、接続負荷の種類に応じた力率改善が可能となる。
【００４７】
制御部は、負荷判別回路１９、主制御回路２０及び電流移相器２１を含んで形成される。制御部の構成要素に検出回路１７及び１８も含まれていると考えても良い。また、図８のスイッチ２２及び監視回路２３の内の一方又は双方も、制御部の構成要素に含まれうる。
【００４８】
また具体的には例えば、前記制御部は、前記出力電圧波形を正弦波にした状態で前記出力電圧がピーク電圧値をとる第１タイミング（ｔｖ）と前記出力電流がピーク電流値をとる第２タイミング（ｔｉ）を取得し、前記第１及び第２タイミングの関係に基づき前記接続負荷の種類を判別する負荷判別回路（１９）を有していると良い。
【００４９】
接続負荷の種類に依存して第１及び第２タイミング間の関係が変化する。故に、上記構成により、接続負荷の種類を良好に判別することが可能である。
【００５０】
より具体的には例えば、前記制御部は、前記第２タイミングが前記第１タイミングから所定の判別時間（ΔｔTH）だけ経過したタイミングよりも遅いとき、前記接続負荷が誘導性負荷であると判別して、前記第１及び第２タイミング間の差が低減するように前記出力電流の位相を進めると良い。
【００５１】
誘導性負荷に対して出力電流の位相を進めることで力率改善が図られる。
【００５２】
また具体的には例えば、前記制御部は、前記第１及び第２タイミング間の時間差が前記判別時間以下であって、且つ、前記第２タイミングから所定時間だけ後の前記出力電流の大きさが所定値（ΔＩ）以下であるとき、前記接続負荷が整流負荷であると判別して、前記出力電流の導通角が増大するように前記出力電圧波形を前記正弦波から変更すると良い。
【００５３】
整流負荷に対しては、出力電圧波形を正弦波から例えば矩形波に変更することで、出力電流の導通角が増大される。導通角の増大によって力率改善が図られる。
【００５４】
また例えば、前記制御部の動作モードには、前記インバータの出力電力を前記接続負荷へ供給する第１モード、及び、前記インバータの出力電力と異なる基準交流電力を前記接続負荷へ供給する第２モードが含まれ、前記判別を行う際には前記第１モードにて動作し、前記判別結果に基づく前記インバータの出力電圧波形の制御後、前記第１モードにおいて前記インバータの出力電力が所定電力範囲（ＰＲ）を逸脱している場合、前記制御部は、前記動作モードを前記第１モードから前記第２モードに切り替えると良い。
【００５５】
仮に、接続負荷の種類の判別に誤りが発生すると、インバータの出力電圧波形が接続負荷に対して好ましくないものに制御されることがあり、結果、接続負荷が誤動作又は停止したり、インバータ内外の部品に好ましくない影響を与えたりすることがある。これを考慮し、上記の如く、第１モードにおいてインバータの出力電力が所定電力範囲を逸脱している場合には、動作モードを第１モードから第２モードに切り替えるようにしておくと良い。これにより、接続負荷の誤動作等を回避することが可能となる。
【００５６】
基準交流電力は、通常、商用交流電力であるが、商用交流電力以外の交流電力であっても構わない。
【００５７】
例えば、前記制御部は、前記接続負荷の消費電力が前記所定電力範囲を逸脱しているか否かを周期的に判定する負荷消費電力監視回路（２３）を有し、前記第１モードにおいて前記インバータの出力電力に相当する前記消費電力が前記所定電力範囲を逸脱していると判定した場合、前記動作モードを前記第１モードから前記第２モードに切り替えるようにしても良い。
【００５８】
このような消費電力に対する継続的な監視により、接続負荷の誤動作等を適切に回避することが可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１、１Ａ  無停電電源装置
１０  商用交流電源
１５  インバータ
１９  負荷判別回路
２０  主制御回路
２１  電流移相器
２２  スイッチ
２３  負荷消費電力監視回路
ＬＤ  負荷
１Ｂ  インバータ電源装置
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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