(57)【要約】【課題】簡易な構成の電力供給装置を提供する。【解決手段】電力供給装置は、主交流電力が入力される第１入力端子と、副交流電力が入力される第２入力端子とを有し、前記主交流電力又は前記副交流電力のいずれか一方を出力するリレーと、前記リレーの出力端子に接続され、前記リレーから出力される交流電力を直流電力に変換する第１電力変換部と、前記第１電力変換部の出力側に接続され、前記第１電力変換部の出力電力を所定電圧の直流電力に変換する第２電力変換部と、前記第２電力変換部で変換された直流電力を出力する電力出力端子と、前記第１電力変換部の出力電力の電圧が所定の閾値以上のときは前記第１入力端子を前記出力端子に接続し、前記第１電力変換部の出力電力の電圧が所定の閾値未満になると前記第２入力端子を前記出力端子に接続する制御部とを含む。【選択図】図４
2015037368.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主交流電力が入力される第１入力端子と、副交流電力が入力される第２入力端子とを有し、前記主交流電力又は前記副交流電力のいずれか一方を出力するリレーと、
前記リレーの出力端子に接続され、前記リレーから出力される交流電力を直流電力に変換する第１電力変換部と、
前記第１電力変換部の出力側に接続され、前記第１電力変換部の出力電力を所定電圧の直流電力に変換する第２電力変換部と、
前記第２電力変換部で変換された直流電力を出力する電力出力端子と、
前記第１電力変換部の出力電力の電圧が所定の閾値以上のときは前記第１入力端子を前記出力端子に接続し、前記第１電力変換部の出力電力の電圧が所定の閾値未満になると前記第２入力端子を前記出力端子に接続する制御部と
を含む、電力供給装置。
【請求項２】
前記第１電力変換部は、
前記リレーから出力される前記主交流電力又は前記副交流電力を全波整流する整流回路と、
前記整流回路の出力側に接続され、前記整流回路で全波整流された電力の力率を改善する力率改善回路と
を有し、
前記第２電力変換部は、前記力率改善回路の出力側に接続され、前記力率改善回路の出力電力を所定電圧の直流電力に変換し、
前記制御部は、前記力率改善回路の出力電力の電圧が所定の閾値以上のときは前記第１入力端子を前記出力端子に接続し、前記力率改善回路の出力電力の電圧が所定の閾値未満になると前記第２入力端子を前記出力端子に接続する、請求項１記載の電力供給装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記力率改善回路の出力電力を減衰させる減衰回路と、
前記減衰回路の出力側に接続されるローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタから入力される信号の信号レベルを所定の閾値と比較する比較器と、
前記比較器の出力に基づき、前記力率改善回路の出力電力の電圧が前記所定の閾値未満であるか否かを判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に基づき、前記リレーを切り替える切替駆動部と
を有する、請求項２記載の電力供給装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記判定部によって前記力率改善回路の出力電力の電圧が前記所定の閾値未満であると判定された後の経過時間を計るタイマーをさらに有し、
前記タイマーが所定時間を計り終えると、前記切替駆動部に前記第１入力端子を前記出力端子に接続させる、請求項３記載の電力供給装置。
【請求項５】
前記第１入力端子に入力される前記主交流電力の電圧値を検出する電圧検出部をさらに含み、
前記制御部は、前記切替駆動部が前記第２入力端子を前記出力端子に接続した後に、前記電圧検出部によって検出される電圧値が所定の電圧値以上になると、前記切替駆動部に前記第１入力端子を前記出力端子に接続させる、請求項３記載の電力供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、２系統の電源入力を有する機器に接続し、前記機器に２系統の電源を供給する無停電電源装置がある。前記無停電電源装置は、２系統の電源がそれぞれ入力される第１の電源入力部及び第２の電源入力部と、前記第１の電源入力部及び前記第２の電源入力部に入力された電源を、それぞれ出力する第１の電源出力部及び第２の電源出力部とを含む。前記無停電電源装置は、前記第１の電源入力部及び前記第２の電源入力部に入力される電源の停電状態を検出し、その検出結果に基づいて、前記第１の電源出力部及び前記第２の電源出力部のうち、少なくとも１つの電源出力部からバックアップ電源を出力させる制御部をさらに含む（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２５４４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の無停電電源装置は、２系統の電源がともに停電したときに備えて、直流電力を充電するバッテリと、バッテリから出力される直流電力を交流電力に変換するインバータとを含む。
【０００５】
このように、バッテリ及びインバータを含む無停電電源装置は、構成が複雑化するという課題がある。
【０００６】
そこで、簡易な構成の電力供給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】
本発明の実施の形態の電力供給装置は、主交流電力が入力される第１入力端子と、副交流電力が入力される第２入力端子とを有し、前記主交流電力又は前記副交流電力のいずれか一方を出力するリレーと、前記リレーの出力端子に接続され、前記リレーから出力される交流電力を直流電力に変換する第１電力変換部と、前記第１電力変換部の出力側に接続され、前記第１電力変換部の出力電力を所定電圧の直流電力に変換する第２電力変換部と、前記第２電力変換部で変換された直流電力を出力する電力出力端子と、前記第１電力変換部の出力電力の電圧が所定の閾値以上のときは前記第１入力端子を前記出力端子に接続し、前記第１電力変換部の出力電力の電圧が所定の閾値未満になると前記第２入力端子を前記出力端子に接続する制御部とを含む。
【発明の効果】
【０００８】
簡易な構成の電力供給装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】前提技術の電源装置を用いた電源系を示す図である。
【図２】前提技術の電源装置１Ｂを含む電源系を示す図である。
【図３】前提技術の電源装置１Ｂにおいて、高速での電力低下による停電と、低速での電力低下による停電とが生じた場合の動作波形を示す図である。
【図４】実施の形態１の電力供給装置１００を示す図である。
【図５】実施の形態１の電力供給装置１００のＰＦＣ回路１３０及び周辺の回路と、ＰＦＣ回路１３０の入力電圧、入力電流、及び出力電圧の波形とを示す図である。
【図６】実施の形態１の電力供給装置１００において、交流電力Ａの停電が生じた場合の動作波形を示す図である。
【図７】実施の形態１の電力供給装置１００において、交流電力Ａに停電が生じた前後における出力端子１０２から出力される直流電圧の波形を示す図である。
【図８】実施の形態１の電力供給装置１００の動作手順を示す図である。
【図９】実施の形態１の変形例による電力供給装置１００Ａを示す図である。
【図１０】実施の形態２の電力供給装置２００を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
ここでは、実施の形態１、２の電力供給装置について説明する前に、前提技術の電力供給装置について説明する。
【００１１】
図１は、前提技術の電源装置を用いた電源系を示す図である。図１（Ａ）には、無停電電源装置（Uninterruptible Power Supply unit: UPS）としての電源装置１Ａを示し、図１（Ｂ）には、無瞬断電源切替装置（Static Transfer Switch: STS）としての電源装置１Ｂを示す。
【００１２】
図１（Ａ）、（Ｂ）に示す電源装置１Ａ、１Ｂには、ともに２種類の交流電力Ａ、交流電力Ｂが入力されており、交流電力Ａ、Ｂに基づく交流電力をサーバ５Ａ〜５Ｃの電源用に出力する。
【００１３】
サーバ５Ａ〜５Ｃに電力を供給する場合には、万一の停電等への対処が必要であるため、異なる交流電源から供給される２種類の交流電力Ａ、Ｂを電源系に引き込んでいる。ここで、交流電力Ａを利用しているときに、交流電力Ａが停電等によって途絶えた場合には、サーバ５Ａ〜５Ｃへの電力の供給源を交流電力Ａから交流電力Ｂに切り替えることになる。
【００１４】
そして、このような場合にサーバ５Ａ〜５Ｃの動作に影響を与えずに交流電力を切り替えるには、交流電力の半周期程度の時間で切り替えを行う必要がある。
【００１５】
例えば、交流電力の周波数が５０Ｈｚである場合には、交流電力の１周期が２０ｍｓ（ミリ秒）になるため、半周期の１０ｍｓ以内に交流電力Ａから交流電力Ｂに切り替えることになる。
【００１６】
図１（Ａ）に示す電源装置１Ａは、バッテリ２を内蔵しており、ＰＳＵ（Power Supply Unit：電力供給装置）３Ａ、３Ｂに交流電力を供給する。ＰＳＵ３Ａ、３Ｂは、電源装置１から供給される交流電力を所定電圧の直流電力に変換し、サーバ５Ａ〜５Ｃに供給する。
【００１７】
電源装置１Ａは、停電等が発生しておらず、交流電力Ａ、Ｂがともに供給されている通常時は、常にバッテリ２を充電しながら交流電力をＰＳＵ３Ａ、３Ｂに出力する。
【００１８】
また、電源装置１Ａは、交流電力Ａ、Ｂの一方が停電等で途絶えて十分な電力を出力できないとき、又は、交流電力Ａ、Ｂの両方が停電等によって途絶えたときには、バッテリ２に充電した電力を交流変換してＰＳＵ３Ａ、３Ｂに出力する。
【００１９】
また、図１（Ａ）に示す電源系では、サーバ５Ａ〜５Ｂ側に２つのＰＳＵ３Ａ、３Ｂが設けられており、直流電力源が冗長化されている。ＰＳＵ３Ａ、３Ｂのどちらか一方で電源装置１Ａから供給される交流電力を直流変換しておき、一方が故障又は破損等で動作しなくなったときには他方を利用することができる。
【００２０】
以上のような電源装置１Ａを用いれば、停電等で交流電力Ａ、Ｂの一方又は両方が途絶えたときでも、サーバ５Ａ〜５Ｃの電源を確保することができる。また、ＰＳＵ３Ａ、３Ｂのどちらかが故障又は破損等で動作しなくなったときでも、他方を利用することによって直流電力を供給できる。
【００２１】
従って、信頼性の非常に高い電源系を構築することができる。ただし、バッテリ２と直流電力を交流変換するコンバータが必要になるため、非常に高価である。
【００２２】
また、図１（Ｂ）に示す電源装置１Ｂは、図１（Ａ）に示す電源装置１Ａのようにバッテリ２を含まない。電源装置１Ｂから出力される交流電力は、サーバ５Ａ〜５Ｃ側に設けられたＰＳＵ４で所定電圧の直流電力に変換され、サーバ５Ａ〜５Ｃに供給される。
【００２３】
このように、電源装置１Ｂは、バッテリ２を含まないため、電源装置１Ａよりも構成を簡易にでき、低コスト化を図ることができる。また、交流電力Ａ、Ｂの両方が途絶えることは通常は考えにくいため、十分な信頼性を確保することができる。
【００２４】
しかしながら、万一交流電力Ａ、Ｂの両方が途絶えたときは、サーバ５Ａ〜５Ｃに電力を供給できなくなるため、図１（Ａ）に示す電源装置１Ａに比べると、信頼性で劣る。
【００２５】
また、サーバ５Ａ〜５Ｃ側には１つのＰＳＵ４が設けられており、図１（Ａ）のＰＳＵ３Ａ、３Ｂのように冗長系は構築されていない。従って、低コスト化を図ることができる一方、交流電力を直流変換する変換部における信頼性は、図１（Ａ）に示す電源系に比べると劣る。
【００２６】
以上のように、図１（Ａ）、（Ｂ）に示す電源装置１Ａ、１Ｂを含む電源系は、サーバ５Ａ〜５Ｃの用途等によって使い分けられている。例えば、サーバ５Ａ〜５Ｃをデータセンタ等で用いる場合には、データの重要度等によって使い分けることができる。
【００２７】
サーバ５Ａ〜５Ｃの重要度が非常に高い場合には、図１（Ａ）に示す電源装置１Ａを含む電源系を用いればよいし、サーバ５Ａ〜５Ｃの重要度の比較的低い場合には、図１（Ｂ）に示す電源装置１Ｂを含む電源系を用いればよい。
【００２８】
特に、電源系の信頼性よりもサーバの数を重視する場合には、図１（Ｂ）に示す電源装置１Ｂを含む電源系を用いることがコスト面から有利である。
【００２９】
次に、図２及び図３を用いて、電源装置１Ｂの具体的な回路構成と動作について説明する。
【００３０】
図２は、前提技術の電源装置１Ｂを含む電源系を示す図である。図２には、電源装置１Ｂから１つのＰＳＵ４を介して３つのサーバ５Ａ〜５Ｃに電力を供給する電源系を示す。
【００３１】
電源装置１Ｂは、入力端子１１Ａ、１１Ｂ、出力端子１２、半導体リレー２０、リレー３０、リレーコイル３１、半導体リレー３５、及び制御回路４０を含む。
【００３２】
入力端子１１Ａ、１１Ｂは、それぞれ、交流電力Ａ、Ｂが入力される端子である。入力端子１１Ａは、リレー３０の一対の入力端子の一方に接続されている。入力端子１１Ｂは、半導体リレー２０の入力端子と、リレー３０の他方の入力端子とに接続されている。
【００３３】
入力端子１１Ａ、１１Ｂは、それぞれ、互いに異なる２つの交流電源に接続されている。２つの交流電源は、それぞれ、交流電力Ａ、Ｂを出力する。
【００３４】
なお、以下では、交流電力Ａを主交流電源から供給される主交流電力として取り扱い、交流電力Ｂを副交流電源から供給される副交流電力として取り扱う。
【００３５】
また、交流電力Ａが瞬断又はスローな電力低下等の停電によって途絶えた状態を停電時と称し、停電が生じていない通常の状態を通常時と称す。また、通常時における電源装置１Ｂの動作を通常動作と称す。
【００３６】
電源装置１Ｂは、通常動作時は主交流電力である交流電力Ａを出力端子１２から出力し、交流電力Ａの停電時は、副交流電力である交流電力Ｂを出力端子１２から出力する。
【００３７】
出力端子１２は、電源装置１Ｂが交流電力を出力する端子である。出力端子１２は、半導体リレー２０及びリレー３０の出力端子に接続されている。
【００３８】
半導体リレー２０は、半導体スイッチ２１及びドライバ２２を有する。半導体リレー２０は、通常動作時には非導通状態にされ、入力端子１１Ｂを出力端子１２から切り離す。このとき、入力端子１１Ａに入力される交流電力Ａはリレー３０を経て出力端子１２から出力される。
【００３９】
また、半導体リレー２０は、交流電力Ａに停電が生じたときに導通状態になり、入力端子１１Ｂを出力端子１２に接続する。
【００４０】
半導体スイッチ２１は、例えば、ソリッドステートリレーで実現される。ソリッドステートリレーは、通常動作時は、入力端子１１Ｂを出力端子１２から切り離しておき、交流電力Ａに停電が生じたときに、入力端子１１Ｂを出力端子１２に接続する。
【００４１】
ドライバ２２は、半導体スイッチ２１のソリッドステートリレーを駆動する駆動部である。ドライバ２２は、制御部８０によって駆動される。ドライバ２２は、制御部８０から入力される制御信号により、通常動作時には入力端子１１Ｂを出力端子１２から切り離すように半導体スイッチ２１を駆動し、交流電力Ａの停電時には入力端子１１Ｂと出力端子１２とを接続するように半導体スイッチ２１を駆動する。
【００４２】
このような半導体リレー２０は、交流電力Ａの停電が生じたときに機械式のリレー３０を高速で切り替えることができない場合に、出力端子１２への電力の供給元を交流電力Ｂに素早く切り替えるために設けられている。
【００４３】
このため、リレー２０を用いるのは、交流電力Ａに停電が生じて、電力の供給元を交流電力Ａから交流電力Ｂに切り替えるときであり、リレー３０が入力端子１１Ｂと出力端子１２とを接続した後は、リレー２０は入力端子１１Ｂと出力端子１２とを切り離される。半導体リレー２０を介して電力供給を行うと、機械式のリレー３０よりも損失が大きくなるからである。
【００４４】
リレー３０は、入力端子１１Ａ及び１１Ｂと出力端子１２との間に直列に挿入されている。リレー３０は、機械式のリレーであり、リレーコイル３１によって駆動される。リレーコイル３１は、リレードライバ９０から入力される駆動信号によって駆動される。
【００４５】
リレー３０は、通常動作時は入力端子１１Ａと出力端子１２とを接続し、交流電力Ａが出力端子１２から出力される経路を形成する。また、リレー３０は、停電時は電力の供給元を交流電力Ａから交流電力Ｂに切り替えるために、入力端子１１Ｂと出力端子１２とを接続し、交流電力Ｂが出力端子１２から出力される経路を形成する。
【００４６】
半導体リレー３５は、半導体スイッチ３６とドライバ３７を有する。半導体リレー３５は、リレー３０の出力端子と出力端子１２との間に直列に挿入されている。半導体スイッチ３６は、例えば、ソリッドステートリレーで実現される。
【００４７】
半導体リレー３５は、交流電力Ａの停電時に半導体リレー２０とリレー３０を切り替える際に、入力端子１１Ａと１１Ｂとが短絡することを防止するために設けられている。
【００４８】
すなわち、半導体リレー２０をオンにするとともに、リレー２０の接続を入力端子１１Ａから入力端子１１Ｂに切り替える際に、動作の速い半導体リレー２０が導通する期間と、動作の遅いリレー３０の切り替えが済む前に入力端子１１Ａに接続されている期間との重複期間に、入力端子１１Ａと１１Ｂとの短絡を防止するために設けられている。
【００４９】
半導体リレー３５のドライバ３７は、制御部８０によって駆動され、半導体リレー２０が導通状態にされるのと同時に非導通状態にされる。そして、リレー３０によって入力端子１１Ｂと出力端子１２とが接続されると、半導体リレー２０が非導通状態にされるのと同時に導通状態にされる。
【００５０】
制御回路４０は、アッテネータ４５、整流回路５０、制御回路電源５５、ＬＰＦ（Low Pass Filter：ローパスフィルタ）６０Ｈ、６０Ｌ、コンパレータ７０Ｈ、７０Ｌ、制御部８０、及びリレードライバ９０を有する。
【００５１】
アッテネータ４５は、自己の入力端子が入力端子１１Ａに接続されており、自己の出力端子が整流回路５０の入力端子に接続されている。アッテネータ４５は、入力端子１１Ａに入力される交流電力Ａを分圧（減衰）して出力する。
【００５２】
整流回路５０は、全波整流を行うダイオードブリッジを有し、アッテネータ４５の出力電圧を全波整流して出力する。
【００５３】
制御回路電源５５は、自己の入力端子が半導体リレー２０及びリレー３０の出力端子に接続され、半導体リレー２０又はリレー３０を介して入力される交流電力を直流変換して、コンパレータ７０Ｈ、７０Ｌ、制御部８０、及びリレードライバ９０に供給する。すなわち、制御回路電源５５は、コンパレータ７０Ｈ、７０Ｌ、制御部８０、及びリレードライバ９０に電力供給を行う。
【００５４】
ＬＰＦ６０Ｈ、６０Ｌは、自己の入力端子が整流回路５０の出力端子に接続され、整流回路５０の出力電圧からノイズを除去する。ノイズとしては、例えば、交流電力Ａを出力する交流電源のスイッチがオンにされたときに生じるノイズがある。ＬＰＦ６０Ｈ、６０Ｌは、電源装置１Ｂの誤動作を抑制するために設けられている。
【００５５】
ＬＰＦ６０Ｈ、６０Ｌの出力端子は、それぞれ、コンパレータ７０Ｈ、７０Ｌの一方の入力端子（反転入力端子）に接続されている。
【００５６】
コンパレータ７０Ｈ、７０Ｌは、それぞれ、一対の入力端子（反転入力端子と非反転入力端子）を有し、それぞれの反転入力端子にはＬＰＦ６０Ｈ、６０Ｌの出力端子が接続されている。また、コンパレータ７０Ｈ、７０Ｌのそれぞれの非反転入力端子には、制御回路電源５５から出力される直流電力に基づいて生成される所定の閾値電圧が入力される。
【００５７】
コンパレータ７０Ｈは、交流電力Ａに瞬断のような高速での電力低下が生じたときに、電力低下を検出できるように所定の閾値電圧が設定されている。交流電力Ａの瞬断は、電源装置１Ｂに比較的近い場所にあるブレーカーが落ちた場合に生じうる。このように、高速での電力低下とは、電力の瞬断のように瞬間的に電力が遮断されることをいう。
【００５８】
また、コンパレータ７０Ｌは、交流電力Ａに低速での電力低下が生じたときに、電力低下を検出できるように所定の閾値電圧が設定されている。低速での電力低下は、例えば、電源装置１Ｂから遠く離れた変電所等が停電したときに生じうる。電源装置１Ｂから比較的遠い箇所で停電が生じると、停電箇所と電源装置１Ｂとの間の送電線等の容量が大きいため、電力は瞬時には低下せず、比較的緩やかに低下する。このように、低速での電力低下とは、比較的緩やかに電力が低下することをいう。
【００５９】
コンパレータ７０Ｈ、７０Ｌは、それぞれ、ＬＰＦ６０Ｈ、６０Ｌの出力端子から反転入力端子に入力される電圧を所定の閾値電圧と比較した結果を制御部８０に出力する。コンパレータ７０Ｈ、７０Ｌの出力は、それぞれ、ＬＰＦ６０Ｈ、６０Ｌの出力端子から入力される電圧が所定の閾値電圧以上のときは、Ｌ(Low)レベルである。
【００６０】
コンパレータ７０Ｈ、７０Ｌの出力は、それぞれ、ＬＰＦ６０Ｈ、６０Ｌの出力端子から入力される電圧が所定の閾値電圧未満になると、Ｌ(Low)レベルからＨ(High)レベルに切り替わる。
【００６１】
制御部８０は、ＬＰＦ６０Ｈ、６０Ｌから入力される比較結果を監視し、交流電力Ａにおける高速又は低速での電力低下による停電の有無を監視する。
【００６２】
リレードライバ９０は、制御部８０によって交流電力Ａの停電が生じたと判断されたときに、リレーコイル３１を駆動するための駆動信号を出力する。制御部８０によって交流電力Ａの停電が生じたと判断されると、リレードライバ９０は、リレー３０への交流電力の入力元を入力端子１１Ａから入力端子１１Ｂに切り替えるための駆動信号をリレーコイル３１に出力する。この結果、リレー３０は、交流電力Ｂを出力端子１２に出力するように、交流電力の入力元が切り替えられる。
【００６３】
なお、以上では、リレー３０に加えて半導体リレー２０を用いた回路構成の電源装置１Ｂについて説明した。出力端子１２に接続されるサーバ５Ａ〜５Ｃに供給する電力量が多い場合には、機械式のリレー３０として容量の大きいリレーを用いる必要がある。
【００６４】
例えば、定格が１ｋＷ以上のような容量の大きいリレーは、入力先を切り替えるのに約２０ｍｓ以上の時間がかかり、動作が低速である。このように低速動作のリレー３０だけでは、交流電力の半周期（例えば１０ｍｓ）以内に切り替えを完了することが困難になる場合がある。
【００６５】
このような場合に高速な切り替えを実現するために、図２に示す電源装置１Ｂでは、機械式のリレー３０に加えて、高速動作が可能な半導体リレー２０及び３５を設けている。図２に示す電源装置１Ｂでは、交流電力Ａの停電が生じると、半導体リレー２０に入力端子１１Ｂと出力端子１２とを接続させるとともに、リレー３０に入力端子１１Ｂと出力端子１２とを接続させる。
【００６６】
機械式のリレー３０は切り替え動作が遅いため、切り替え直後には半導体リレー２０を介して交流電力Ｂを出力端子１２に供給する。なお、リレー３０の切り替えが完了して動作が安定したときに、半導体リレー２０を切り替えることにより、入力端子を出力端子１２から切り離してもよい。
【００６７】
また、例えば、出力端子１２に接続されるサーバの数が少なく、機械式のリレー３０として小さな容量で高速の切り替えが可能なリレーを用いることができる場合は、電源装置１Ｂは、半導体リレー２０を含まなくてもよい。この場合は、半導体リレー３５も省略することができる。
【００６８】
図３は、前提技術の電源装置１Ｂにおいて、高速での電力低下による停電と、低速での電力低下による停電とが生じた場合の動作波形を示す図である。
【００６９】
図３（Ａ１）は、高速な電力低下による停電が生じる際の入力端子１１Ａにおける交流電力Ａの実効値を示す図であり、図３（Ａ２）は、図３（Ａ１）に対応する交流電力Ａの瞬時電圧を示す図である。
【００７０】
図３（Ａ３）は、図３（Ａ１）、（Ａ２）のときにおけるコンパレータ７０Ｈ及び７０Ｌの反転入力端子に入力される交流波形と、閾値電圧との関係を示す図であり、図３（Ａ４）は、コンパレータ７０Ｈ及び７０Ｌの出力波形を示す図である。
【００７１】
なお、図３（Ａ３）において、コンパレータ７０Ｈの所定の閾値電圧をＴＨＨ（細実線）で示し、コンパレータ７０Ｈの反転入力端子に入力される交流電圧を細実線で示す。また、コンパレータ７０Ｌの所定の閾値電圧をＴＨＬ（太破線）で示し、コンパレータ７０Ｌの反転入力端子に入力される交流電圧を太破線で示す。
【００７２】
また、図３（Ａ４）において、コンパレータ７０Ｈの出力を太破線で示し、コンパレータ７０Ｌの出力を細実線で示す。なお、図３（Ａ１）〜（Ａ４）において横軸は共通であり、時間軸である。
【００７３】
図３（Ａ１）に示すように、時刻０ｍｓ〜６０ｍｓでは交流電力Ａの実効値が約２００Ｖであり、このとき図３（Ａ２）に示すように交流電力Ａの瞬時電圧は、振幅が２８０Ｖの交流電圧である。
【００７４】
また、このとき、図３（Ａ３）に太破線で示すように、コンパレータ７０Ｈの反転入力端子への入力電圧は、太破線で示す閾値電圧ＴＨＨ（約０．６Ｖ）よりも高い交流電圧である。また、コンパレータ７０Ｌの反転入力端子への入力電圧は、細実線で示すように約４．５Ｖであり、細実線で示す閾値電圧ＴＨＬ（約４．２Ｖ）よりも高い。
【００７５】
このため、図３（Ａ４）に示すように、コンパレータ７０Ｈ及び７０Ｌの出力電圧はＬレベルである。
【００７６】
図３（Ａ１）、（Ａ２）に示すように、時刻ｔ１（約７２ｍｓ）で交流電力Ａに瞬断が生じると、図３（Ａ３）に示すように、コンパレータ７０Ｈの反転入力端子への入力電圧が閾値電圧ＴＨＨ（約０．６Ｖ）未満になり、図３（Ａ４）に示すように、コンパレータ７０Ｈの出力がＨレベルになる。これにより、コンパレータ７０Ｈによって交流電力Ａの瞬断が検出されたことになる。
【００７７】
なお、図３（Ａ３）に示すように、時刻８０ｍｓあたりで、コンパレータ７０Ｌの反転入力端子への入力電圧が閾値電圧ＴＨＬ（約４．２Ｖ）未満になると、図３（Ａ４）に示すように、コンパレータ７０Ｌの出力がＨレベル（１．０Ｖ）になる。
【００７８】
コンパレータ７０Ｌの出力の切り替わりがコンパレータ７０Ｈよりも遅れるのは、低速での電力低下を検出するために最適化された閾値電圧ＴＨＬをコンパレータ７０Ｌの入力電圧が下回るのに、高速での電力低下を検出するために最適化された閾値電圧ＴＨＨをコンパレータ７０Ｈの入力電圧が下回るよりも時間がかかったためである。
【００７９】
また、図３（Ｂ１）は、低速な電力低下による停電が生じる際の入力端子１１Ａにおける交流電力Ａの実効値を示す図であり、図３（Ｂ２）は、図３（Ｂ１）に対応する交流電力Ａの瞬時電圧を示す図である。
【００８０】
図３（Ｂ３）は、図３（Ｂ１）、（Ｂ２）のときにおけるコンパレータ７０Ｈ及び７０Ｌの反転入力端子に入力される交流波形と、閾値電圧との関係を示す図であり、図３（Ｂ４）は、コンパレータ７０Ｈ及び７０Ｌの出力波形を示す図である。
【００８１】
なお、図３（Ｂ３）に示すコンパレータ７０Ｈの所定の閾値電圧ＴＨＨ（細実線）とコンパレータ７０Ｌの所定の閾値電圧をＴＨＬ（太破線）は、図３（Ａ３）に示す閾値電圧ＴＨＨ、ＴＨＬと同様である。
【００８２】
また、コンパレータ７０Ｈの反転入力端子に入力される交流電圧を細実線で示し、コンパレータ７０Ｌの反転入力端子に入力される交流電圧を太破線で示す。
【００８３】
また、図３（Ｂ４）において、コンパレータ７０Ｈの出力を太破線で示し、コンパレータ７０Ｌの出力を細実線で示す。なお、図３（Ｂ１）〜（Ｂ４）において横軸は共通であり、時間軸である。
【００８４】
図３（Ｂ１）〜（Ｂ４）に示すように、時刻０ｍｓ〜６０ｍｓにおける波形は、図３（Ａ１）〜（Ａ４）に示す波形と同様である。
【００８５】
図３（Ｂ１）に示すように、時刻ｔ１１（約３０ｍｓ）で交流電力Ａに低速での電力低下が生じると、時刻約８０ｍｓで実効値が１０％低下して１８０Ｖになる。このような低速での電力低下の場合には、一例として、実効値が約１５％以上低下すると、交流電力を切り替える必要が生じる。
【００８６】
そして、図３（Ｂ３）に示すように、時刻ｔ１２（約８８ｍｓ）において、コンパレータ７０Ｌの反転入力端子への入力電圧が閾値電圧ＴＨＬ（約４．２Ｖ）未満になり、図３（Ｂ４）に示すように、コンパレータ７０Ｌの出力がＨレベル（１．０Ｖ）になる。閾値電圧ＴＨＬ（約４．２Ｖ）は、停電が生じていないときのコンパレータ７０Ｌの一方の端子への入力電圧の約８８％に相当する電圧である。これにより、コンパレータ７０Ｌによって交流電力Ａの低速での電力低下が検出されたことになる。
【００８７】
なお、図３（Ｂ３）に示すように、コンパレータ７０Ｈの反転入力端子への入力電圧は、閾値電圧ＴＨＨ（約０．６Ｖ）を下回らず、図３（Ｂ４）に示すように、コンパレータ７０Ｈの出力がＬレベル（０Ｖ）に保持される。すなわち、交流電力Ａの低速での電力低下は、コンパレータ７０Ｈによっては検出されない。
【００８８】
交流電力Ａに低速での電力低下が生じた場合は、高速での電力低下が発生したときほど迅速に対応することは求められない。しかしながら、図３（Ｂ３）に示すコンパレータ７０Ｌの反転入力端子に入力する交流電力の振幅の減少を検出するために、閾値電圧ＴＨＬの値は、高速での電力低下を検出するための閾値電圧ＴＨＨ（図３（Ａ３）参照）とは大きく異なる。
【００８９】
以上のように、前提技術の電源装置１Ｂでは、交流電力Ａの高速での電力低下を検出するために、ＬＰＦ６０Ｈ及びコンパレータ７０Ｈが必要であり、交流電力Ａの低速での電力低下を検出するために、ＬＰＦ６０Ｌ及びコンパレータ７０Ｌが必要である。
【００９０】
従って、前提技術の電源装置１Ｂは、構成要素の数が多く、簡易な構成で実現することが困難である。
【００９１】
また、出力端子１２に接続されるサーバの数が多い場合のように、出力端子１２から供給する電力量が多い場合には、容量が大きく動作が遅い機械式のリレー３０の切り替えを補うために、高速動作が可能な半導体リレー２０及び３５を用いる必要がある。
【００９２】
また、電源装置１Ｂでは、例えば、交流電力Ａの電圧値に応じて、コンパレータ７０Ｈ、７０Ｌの閾値電圧ＴＨＨ、ＴＨＬの値を変える必要があり、同様に、交流電力Ａの周波数に応じてコンパレータ７０Ｈ、７０Ｌの閾値電圧ＴＨＨ、ＴＨＬの値を変える必要がある。このため、交流電力Ａの電圧値及び周波数等に応じて、電源装置１Ｂの仕様を変更する必要がある。
【００９３】
従って、以下では、前提技術の電源装置１Ｂよりも構成が簡易で性能の優れた、実施の形態１、２の電力供給装置について説明する。
【００９４】
以下、本発明の電力供給装置を適用した実施の形態について説明する。
【００９５】
＜実施の形態１＞
図４は、実施の形態１の電力供給装置１００を示す図である。実施の形態１の電力供給装置１００は、所謂ＰＳＵ（Power Supply Unit）としてサーバ５に取り付けられ、あるいは、直近に配設される。電力供給装置１００には、交流電力Ａと交流電力Ｂが入力され、サーバ５に所定電圧の直流電力を供給する。
【００９６】
電力供給装置１００は、入力端子１０１Ａ、１０１Ｂ、出力端子１０２、リレー１１０、リレーコイル１１１、整流回路１２０、ＰＦＣ(Power Factor Correction)回路１３０、ＤＣ(Direct Current)−ＤＣコンバータ１４０、及び制御回路１５０を含む。
【００９７】
なお、以下では、交流電力Ａを主交流電源から供給される主交流電力として取り扱い、交流電力Ｂを副交流電源から供給される副交流電力として取り扱う。
【００９８】
また、交流電力Ａが瞬断又はスローな電力低下等の停電によって途絶えた状態を停電時と称し、停電が生じていない通常の状態を通常時と称す。また、通常時における電源装置１Ｂの動作を通常動作と称す。
【００９９】
また、交流電力Ａ、Ｂの周波数は５０Ｈｚであるものとして説明を行う。
【０１００】
入力端子１０１Ａ、１０１Ｂには、それぞれ、主交流電源及び副交流電源に接続され、交流電力Ａ、交流電力Ｂが入力される。入力端子１０１Ａ、１０１Ｂは、電力供給装置１００の内部では、それぞれ、リレー１１０の一対の入力端子１１０Ａ、１１０Ｂに接続されている。入力端子１１０Ａ、１１０Ｂは、それぞれ、第１入力端子、第２入力端子の一例である。
【０１０１】
出力端子１０２は、電力供給装置１００の内部では、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４０の出力端子に接続され、電力供給装置１００で生成する所定電圧の直流電力を出力する端子である。出力端子１０２は、サーバ５の直流電力を入力する端子に接続される。例えば、出力端子１０２からは１２Ｖの直流電力が出力される。出力端子１０２は、電力出力端子の一例である。
【０１０２】
リレー１１０は、機械式のリレーであり、一対の入力端子１１０Ａ、１１０Ｂと出力端子１１０Ｃを有する。入力端子１１０Ａは入力端子１０１Ａに接続され、入力端子１１０Ｂは入力端子１０１Ｂに接続される。出力端子１１０ＣはＰＦＣ回路１３０の入力端子に接続される。
【０１０３】
リレー１１０は、一例として、定格が０．５ｋＷ程度の比較的小さい容量の機械式のリレーであり、交流電力Ａの半周期（１０ｍｓ）未満での高速切替動作を行うことができるものである。このように容量の小さい機械式のリレーは、容量の大きな機械式のリレー又は半導体リレー等に比べて安価である。
【０１０４】
リレー１１０は、リレーコイル１１１によって駆動される。リレーコイル１１１は、リレードライバ１７５から入力される駆動信号によって駆動され、リレー１１０の切り替えを行う。
【０１０５】
リレー１１０は、通常動作時は、入力端子１１０Ａと出力端子１１０Ｃとを接続し、交流電力Ａの停電が発生すると、入力端子１１０Ｂと出力端子１１０Ｃとを接続するように、切り替えられる。
【０１０６】
また、リレー１１０は、入力端子１１０Ｂと出力端子１１０Ｃとを接続した後に、タイマー１８０によって所定時間がカウントされると、再び接続が切り替えられ、入力端子１１０Ａと出力端子１１０Ｃとを接続する。このとき制御回路１５０は、交流電力Ａが復帰していれば、入力端子１１０Ａと出力端子１１０Ｃとの接続状態を保持し、交流電力Ａが復帰していなければ、さらに接続を切り替え、入力端子１１０Ｂと出力端子１１０Ｃとを接続する。
【０１０７】
整流回路１２０は、入力端子がリレー１１０の出力端子１１０Ｃに接続され、出力端子がＰＦＣ回路１３０の入力端子に接続される。整流回路１２０はブリッジ型に接続された４つのダイオードを有しリレー１１０から入力される交流電力（Ａ又はＢ）を全波整流してＰＦＣ回路１３０に出力する。
【０１０８】
ＰＦＣ回路１３０は、所謂力率改善回路であり、入力端子１３０Ａと出力端子１３０Ｂを有する。入力端子１３０Ａは、整流回路１２０の出力端子に接続され、出力端子１３０ＢはＤＣ−ＤＣコンバータ１４０の入力端子と、制御回路１５０の入力端子１５０Ａとに接続される。
【０１０９】
また、ＰＦＣ回路１３０は、昇圧スイッチングコンバータと同様の回路構成を有する。ＰＦＣ回路１３０は、整流回路１２０で全波整流された電力の昇圧を行うと共に力率を改善し、、直流電力を出力する。
【０１１０】
なお、整流回路１２０とＰＦＣ回路１３０は、リレー１１０から出力される交流電力を直流電力に変換する第１電力変換部の一例である。また、ＰＦＣ回路１３０は、力率改善回路の一例である。
【０１１１】
ここで、図５を用いて、ＰＦＣ回路１３０の動作について説明する。
【０１１２】
図５は、実施の形態１の電力供給装置１００のＰＦＣ回路１３０及び周辺の回路と、ＰＦＣ回路１３０の入力電圧、入力電流、及び出力電圧の波形とを示す図である。
【０１１３】
図５（Ａ）には、ＰＦＣ回路１３０に加えて、入力端子１０１Ｇ、リレー１１０、整流回路１２０、及び交流電源１９０を示す。入力端子１０１Ｇは、入力端子１０１Ａに対応するグランド電位の入力端子であり、図４では図示を省略している。また、交流電源１９０は、交流電力Ａを出力する電源である。
【０１１４】
図５（Ａ）では、リレー１１０は入力端子１１０Ａと出力端子１１０Ｃとが接続された状態であり、交流電源１９０から入力される交流電力Ａは整流回路１２０に入力される。整流回路１２０は、図５（Ａ）に示すように、ブリッジ型に接続される４つのダイオードを有する。
【０１１５】
ＰＦＣ回路１３０は、入力端子１３０Ａ、１３０ＧＡ、出力端子１３０Ｂ、１３０ＧＢ、コイル１３１、ＮＭＯＳ(N-channel Metal Oxide Semiconductor)トランジスタ１３２、ダイオード１３３、及び平滑用コンデンサ１３４を有する。
【０１１６】
入力端子１３０ＧＡと出力端子１３０ＧＢは、それぞれ、入力端子１３０Ａと出力端子１３０Ｂに対応するグランド電位の入力端子と出力端子である。入力端子１３０ＧＡと出力端子１３０ＧＢは、図４では図示を省略している。
【０１１７】
コイル１３１とダイオード１３３は、入力端子１３０Ａと出力端子１３０Ｂとの間に直列に接続されている。ダイオード１３３のアノードはコイル１３１に接続され、カソードは出力端子１３０Ｂに接続される。
【０１１８】
ＮＭＯＳトランジスタ１３２は、ドレインがコイル１３１とダイオード１３３のアノードとの間に接続され、ソースが接地され、ゲートがＰＦＣ回路１３０内の駆動回路によって駆動される。
【０１１９】
平滑用コンデンサ１３４は、一端（図中上側の端子）がダイオード１３３のカソードと出力端子１３０Ｂとの間に接続され、他端（図中下側の端子）が接地される。
【０１２０】
ＰＦＣ回路１３０は、上述のような回路構成を有し、入力される電力の力率を改善するとともに昇圧を行い、直流電力を出力する。
【０１２１】
図５（Ｂ）に示すように、一例として、入力端子１３０Ａ、１３０ＧＡ間に入力される交流電力の入力電圧が細実線で示すように正弦波状に変化するのに対して、太実線で示す交流電力の入力電流は瞬時的にしか流れず、力率が悪い。これは、主に、入力端子１３０Ａ、１３０ＧＡ間の電圧値が平滑用コンデンサ１３４の両端子間電圧よりも高いときしか電流が流れないためである。
【０１２２】
このように、図５（Ｂ）に示す入力電圧及び入力電流を有する交流電力が入力端子１３０Ａ、１３０ＧＡから入力されても、ＰＦＣ回路１３０を用いれば、図５（Ｃ）に示すように、整流回路１２０から出力される電力を昇圧するとともに、力率を改善することができる。
【０１２３】
なお、図５（Ｃ）に示す直流電力には、もとの交流電力の周波数に等しい多少の変動成分が含まれるが、その変動分はＰＦＣ回路１３０から出力される直流電力の電圧値（図５（Ｃ）では約３８０Ｖ）に比べれば無視できる程度である。
【０１２４】
図４に示すＤＣ−ＤＣコンバータ１４０は、ＰＦＣ回路１３０から出力される直流電力を降圧する。ここでは、ＰＦＣ回路１３０からＤＣ−ＤＣコンバータ１４０に３８０Ｖの直流電力が入力され、１２Ｖに降圧されて出力されることとする。
【０１２５】
ＤＣ−ＤＣコンバータ１４０で１２Ｖまで降圧するのは、出力端子１０２に接続されるサーバ５（図４（Ａ）参照）に供給する直流電圧の電圧値が１２Ｖだからである。なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４０は、第２電力変換部の一例である。
【０１２６】
制御回路１５０は、入力端子１５０Ａ、出力端子１５０Ｂ、電源入力端子１５０Ｃ、アッテネータ１５５、ＬＰＦ１６０、コンパレータ１６５、判定制御部１７０、リレードライバ１７５、及びタイマー１８０を有する。
【０１２７】
入力端子１５０Ａは、ＰＦＣ回路１３０の出力端子１３０Ｂに接続され、ＰＦＣ回路１３０から出力される直流電圧が入力される。
【０１２８】
出力端子１５０Ｂは、制御回路１５０の内部では、リレードライバ１７５の出力端子に接続され、制御回路１５０の外部では、リレーコイル１１１に接続される。制御回路１５０は、出力端子１５０Ｂを介して、リレードライバ１７５が出力する駆動信号をリレーコイル１１１に出力する。
【０１２９】
電源入力端子１５０Ｃは、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４０の出力端子に接続されており、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４０が出力する直流電力を電源として制御回路１５０に入力する端子である。電源入力端子１５０Ｃは、制御回路１５０の内部では、コンパレータ１６５、判定制御部１７０、リレードライバ１７５、及びタイマー１８０に接続されている。
【０１３０】
ＤＣ−ＤＣコンバータ１４０が出力する直流電力の一部は、電源入力端子１５０Ｃを介して、コンパレータ１６５、判定制御部１７０、リレードライバ１７５、及びタイマー１８０に供給される。
【０１３１】
アッテネータ１５５は、ＰＦＣ回路１３０が出力する直流電圧を分圧してＬＰＦ１６０に出力する。ここでは、一例として、アッテネータ１５５は、ＰＦＣ回路１３０が出力する直流電圧を１／２０に分圧（減衰）して出力する。なお、アッテネータ１５５は、減衰回路の一例である。
【０１３２】
ＬＰＦ１６０は、アッテネータ１５５の出力電圧からノイズを除去する。ノイズとしては、例えば、交流電力Ａを出力する交流電源に電力供給装置１００と並列に接続されている別の同様な電源供給装置装置のスイッチがオンにされたときに生じるノイズがあり、ＬＰＦ１６０は、例えば、交流電源１９０（図５参照）に電力供給装置１００と並列に接続されている別の同様な電源供給装置装置がオンされた際に生じうるノイズを除去することにより、交流電源１９０に電力供給装置１００と並列に接続されている別の同様な電源供給装置装置のオンに伴う電圧変動によって制御回路１５０が誤動作を起こさないようにするために設けられている。
【０１３３】
コンパレータ１６５は、反転入力端子にＬＰＦ１６０の出力端子が接続されている。また、コンパレータ１６５の非反転入力端子には、抵抗器Ｒ１及びＲ２で構築される分圧回路が接続されており、所定の閾値電圧が入力される。所定の閾値電圧は、電力入力端子１５０Ｃを介してＤＣ−ＤＣコンバータ１４０から入力される直流電圧が、抵抗器Ｒ１及びＲ２で構築される分圧回路で分圧されることによって生成される。
【０１３４】
コンパレータ１６５は、交流電力Ａに高速又は低速での電力低下が生じたときに、電力低下を検出できるように所定の閾値電圧が設定されている。実施の形態１の電力供給装置１００のコンパレータ１６５は、交流電力Ａの高速での電力低下と低速での電力低下の両方を検出することができる。コンパレータ１６５は、比較器の一例である。
【０１３５】
コンパレータ１６５は、ＬＰＦ１６０から反転入力端子に入力される電圧値が、非反転入力端子に入力される所定電圧の閾値電圧未満になると、Ｈレベルの信号を出力する。すなわち、コンパレータ１６５は、直流電力Ａの高速又は低速での電力低下が生じて、反転入力端子に入力される電圧値が、非反転入力端子に入力される所定電圧の閾値電圧未満になると、Ｈレベルの信号を出力する。
【０１３６】
これは、コンパレータ１６５が出力する信号が、交流電力Ａの停電の有無を表すことを意味する。
【０１３７】
なお、コンパレータ１６５は、電力供給装置１００の通常動作時はＬレベルの信号を出力する。
【０１３８】
判定制御部１７０は、コンパレータ１６５から入力される信号の信号レベルを監視し、信号がＬレベルからＨレベルに切り替わるとリレードライバ１７５に、リレー１１０の入力端子１１０Ｂと出力端子１１０Ｃとを接続させるための信号レベルの駆動信号をリレーコイル１１１に出力する。判定制御部１７０は、判定部の一例である。
【０１３９】
また、判定制御部１７０には、タイマー１８０が接続されている。判定制御部１７０は、リレー１１０の入力端子１１０Ｂと出力端子１１０Ｃとを接続させるための信号レベルの駆動信号をリレーコイル１１１に出力する際に、タイマー１８０のカウントを開始させる。
【０１４０】
例えば、判定制御部１７０がリレーコイル１１１に出力する信号レベルの駆動信号でタイマー１８０が所定時間のカウントを開始するようにしておけばよい。また、タイマー１８０は所定時間のカウントを終了すると、判定制御部１７０にカウントを終了したことを表す信号を入力するようにしておけばよい。
【０１４１】
このような場合には、判定制御部１７０は、タイマー１８０からカウントを終了したことを表す信号が入力されると、駆動信号を再度切り替え、リレー１１０の入力端子１１０Ａと出力端子１１０Ｃとを接続させるための信号レベルの駆動信号をリレーコイル１１１に出力する。
【０１４２】
この結果、交流電力Ａに基づく直流電力がＰＦＣ回路１３０から出力され、コンパレータ１６５が出力する信号に基づき、判定制御部１７０が交流電力Ａの停電の有無を判断することになる。
【０１４３】
交流電力Ａの停電状態が続いていれば、判定制御部１７０は、リレードライバ１７５からリレーコイル１１１に出力する駆動信号の信号レベルを切り替え、リレー１１０の入力端子１１０Ｂと出力端子１１０Ｃとを接続させる。
【０１４４】
交流電力Ａが停電から復帰していれば、判定制御部１７０は、リレードライバ１７５からリレーコイル１１１に出力する駆動信号の信号レベルを切り替えずに、リレー１１０の入力端子１１０Ａと出力端子１１０Ｃとを接続させた状態を保持する。
【０１４５】
なお、このような判定制御部１７０は、ＩＣ（Integrated Circuit）チップで実現してもよいし、組み合わせ回路によって構築してもよい。
【０１４６】
リレードライバ１７５は、判定制御部１７０からの指令に基づく信号レベルの駆動信号をリレーコイル１１１に出力する。リレードライバ１７５は、切替駆動部の一例である。
【０１４７】
タイマー１８０は、判定制御部１７０がリレー１１０の入力端子１１０Ｂと出力端子１１０Ｃとを接続させるための信号レベルの駆動信号をリレーコイル１１１に出力する際に、リレーコイル１１１に入力される駆動信号と同一の駆動信号が入力されることにより、カウントを開始する。
【０１４８】
また、タイマー１８０は所定時間のカウントを終了すると、判定制御部１７０にカウントを終了したことを表す信号を入力する。タイマー１８０がカウントする所定時間は、電力供給装置１００が用いられる環境等に応じて、最適な時間に設定すればよい。
【０１４９】
次に、図６を用いて、実施の形態１の電力供給装置１００の動作について説明する。
【０１５０】
図６は、実施の形態１の電力供給装置１００において、交流電力Ａの停電が生じた場合の動作波形を示す図である。
【０１５１】
図６（Ａ）は、高速な電力低下による停電が生じる際の入力端子１０１Ａにおける交流電力Ａの実効値を示す図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に対応する交流電力Ａの瞬時電圧を示す図である。
【０１５２】
図６（Ｃ）は、図６（Ａ）、（Ｂ）の交流電力が入力されたときにＰＦＣ回路１３０が出力する直流電力波形を示す図であり、図６（Ｄ）は、図６（Ｃ）に示すＰＦＣ回路１３０の出力に対応してコンパレータ１６５の非反転入力端子に入力される交流波形と、閾値電圧との関係を示す図である。
【０１５３】
図６（Ａ）に示すように、時刻０ｍｓ〜３０ｍｓでは交流電力Ａの実効値が約２００Ｖであり、このとき図６（Ｂ）に示すように交流電力Ａの瞬時電圧は、振幅が２８０Ｖの交流電圧である。
【０１５４】
また、このとき、図６（Ｃ）に示すように、ＰＦＣ回路１３０が出力する直流電力の電圧値は約３８０Ｖであり、図６（Ｄ）に示すようにコンパレータ１６５の非反転入力端子への入力電圧は、破線で示す閾値電圧ＶＴＨ（約７．２Ｖ）よりも高い直流電圧（約７．５Ｖ）である。
【０１５５】
このため、図６には示さないが、コンパレータ１６５の出力電圧はＬレベルである。
【０１５６】
また、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、時刻ｔ１で交流電力Ａに瞬断が生じると、その直後の時刻ｔ２に、図６（Ｄ）に示すようにコンパレータ１６５の非反転入力端子に入力される電圧が閾値電圧ＶＴＨ未満になる。このため、時刻ｔ２にリレー１１０が切り替えられ、入力端子１１０Ｂと出力端子１１０Ｃとが接続される。
【０１５７】
このように、交流電力Ａに瞬断が生じると、リレー１１０がすぐに切り替えられるので、時刻ｔ２以降は、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、交流電力Ｂによって安定した電力が供給される。
【０１５８】
図７は、実施の形態１の電力供給装置１００において、交流電力Ａに停電が生じた前後における出力端子１０２から出力される直流電圧の波形を示す図である。なお、図７に示す波形は、図６に示す波形とは交流電力Ａに生じる停電のタイミングが異なる条件で得たシミュレーション結果である。
【０１５９】
図７に示すように、時刻ｔ１において交流電力Ａに瞬断が生じる前の状態では、出力端子１０２から出力される直流電力は電圧値が１２Ｖで安定している。
【０１６０】
また、時刻ｔ１において交流電力Ａに瞬断が生じた直後の時刻ｔ２に、出力端子１０２から出力される直流電力は、時刻ｔ１以前と略同様であり、実施の形態１の電力供給装置１００が停電の前後で安定した直流電力を出力できることが分かる。
【０１６１】
なお、ここでは、交流電力Ａに瞬断が生じた場合の動作について説明した。しかしながら、実施の形態１の電力供給装置１００は、交流電力Ａに低速での電力低下が生じた場合でも、同様に停電を検出してリレー１１０を切り替え、交流電力Ｂに切り替えることができる。
【０１６２】
実施の形態１の電力供給装置１００は、入力端子１０１Ａから入力される交流電力Ａを整流回路１２０で全波整流し、ＰＦＣ回路１３０で直流電力に変換している。そして、制御回路１５０は、ＰＦＣ回路１３０が出力する直流電力の電圧値の変化をコンパレータ１６５で監視する。
【０１６３】
従って、交流電力Ａに低速での電力低下が生じた場合でも、ＰＦＣ回路１３０が出力する直流電力の電圧値は低下する。このＰＦＣ回路１３０が出力する直流電力の電圧値の低下をコンパレータ１６５で監視すれば、交流電力Ａに低速での電力低下が生じた場合でも、高速での電力低下が生じた場合と同様に、リレー１１０を切り替えて交流電力Ｂを出力端子１０２から出力することができる。
【０１６４】
コンパレータ１６５の非反転入力端子に入力される閾値電圧ＶＴＨは図６（Ｄ）に示すように約７．２Ｖであり、高速又は低速での電力低下が生じる前のコンパレータ１６５の反転入力端子にＬＰＦ１６０から入力される直流電圧は約７．５Ｖである。
【０１６５】
このため、交流電力Ａの実効値が約５％程度低下した時点で、交流電力Ａの低速での電力低下を検出することができる。
【０１６６】
なお、コンパレータ１６５の閾値電圧ＶＴＨは、高速での電力低下が生じた場合と、低速での電力低下が生じた場合とを確実に検出できるように、最適化しておけばよい。
【０１６７】
図８は、実施の形態１の電力供給装置１００の動作手順を示す図である。
【０１６８】
まず、電力供給装置１００は、リレー１１０の入力端子１１０Ａと出力端子１１０Ｃとが接続されることにより、交流電力Ａを出力する主交流電源が接続される（ステップＳ１）。
【０１６９】
次に、電力供給装置１００は、交流電力Ａを出力端子１０２から出力する定常出力動作を行う（ステップＳ２）。
【０１７０】
次に、制御回路１５０によってＰＦＣ回路１３０が出力する直流電力を監視する（ステップＳ３）。
【０１７１】
そして、制御回路１５０の判定制御部１７０は、コンパレータ１６５の出力に基づき、交流電力Ａの電圧の低下が生じたか否かを判定する（ステップＳ４）。
【０１７２】
判定制御部１７０がステップＳ４でコンパレータ１６５の出力信号がＬレベルからＨレベルに変わったことを検出した場合は、交流電力Ａの電圧が低下した（Ｓ４：ＹＥＳ）ものとして、制御回路１５０はリレー１１０を切り替える（ステップＳ５）。
【０１７３】
この結果、交流電力Ｂを出力する副交流電源がリレー１１０を介して出力端子１０２に接続される（ステップＳ６）。
【０１７４】
次に、判定制御部１７０は、リレー１１０の入力端子１１０Ｂと出力端子１１０Ｃとを接続させるための信号レベルの駆動信号をリレーコイル１１１に出力する際に、タイマー１８０のカウントを開始させる（ステップＳ７）。
【０１７５】
タイマー１８０は所定時間のカウントする（ステップＳ８）。タイマー１８０は、所定時間のカウントを終了したか否かを判定する（ステップＳ９）。タイマー１８０は、所定時間のカウントを終了するまでステップＳ９の処理を繰り返す。
【０１７６】
判定制御部１７０は、タイマー１８０からカウントを終了したことを表す信号が入力されると、駆動信号を再度切り替え、リレー１１０の入力端子１１０Ａと出力端子１１０Ｃとを接続させるための信号レベルの駆動信号をリレーコイル１１１に出力する。これにより、リレー１１０の接続状態が停電発生前の状態に復帰する（ステップＳ１０）。
【０１７７】
この結果、交流電力Ａを出力する主交流電源が接続されることになる（ステップＳ１１）。
【０１７８】
なお、ステップＳ４で、判定制御部１７０がコンパレータ１６５の出力信号がＬレベルからＨレベルに変わったことを検出しない場合は、ステップＳ２の定常動作が継続される。
【０１７９】
以上、実施の形態１によれば、高速での電力低下と低速での電力低下とを制御回路１５０の１つのコンパレータ１６５で検出でき、リレー１１０を切り替えることができる電力供給装置１００を提供することができる。
【０１８０】
電力供給装置１００は、整流回路１２０及びＰＦＣ回路１３０で交流電力Ａを直流電力に変換し、さらに、アッテネータ１５５で分圧するとともにＬＰＦ１６０でノイズを除去した直流電力をコンパレータ１６５の反転入力端子に入力することによって交流電力Ａの電力低下を検出する。
【０１８１】
そして、コンパレータ１６５の反転入力端子入力される閾値電圧ＶＴＨは、高速での電力低下と、低速での電力低下の両方を検出できるように最適化されており、反転入力端子に入力される直流電力の電圧値と非常に近い値に設定されている。
【０１８２】
このため、高速での電力低下と低速での電力低下とを制御回路１５０の１つのコンパレータ１６５で検出でき、従来の無停電電源装置に比べて回路構成を簡易にすることができる。また、電力供給装置１００は、前提技術の電源装置１Ａ及び１Ｂと比べても回路構成が簡易である。
【０１８３】
従って、実施の形態１によれば、構成の簡易な電力供給装置１００を提供することができる。
【０１８４】
また、高速での電力低下と低速での電力低下とを制御回路１５０の１つのコンパレータ１６５で検出できるのは、整流回路１２０とＰＦＣ回路１３０で交流電力を直流電力に変換し、停電が生じていない場合にコンパレータ１６５の反転入力端子入力される直流電圧と近い値を有する閾値電圧ＶＴＨを用いているためである。
【０１８５】
実施の形態１の電力供給装置１００では、このように交流電力Ａを直流電力に変換することにより、高速での電力低下と低速での電力低下の両方を１つの検出回路で検出することができ、装置構成の簡易化を図っている。
【０１８６】
また、整流回路１２０とＰＦＣ回路１３０で交流電力を一定電圧の直流電力に変換しているため、様々な電圧値及び周波数の交流電力の停電を検出することができるため、交流電力の電圧値と周波数に応じて電力供給装置１００を作り分ける必要がない。
【０１８７】
すなわち、交流電力Ａ、Ｂの電圧値が、例えば、８０Ｖから２６０Ｖまでのどの値であっても、１種類の電力供給装置１００で停電を検出し、リレー１１０を切り替えることができる。
【０１８８】
これは、前提技術の電源装置１Ｂ（図２参照）は、例えば、交流電力Ａ、Ｂの電圧値が１００Ｖの場合と、２００Ｖの場合とでは、ＬＰＦ６０Ｈ、６０Ｌ、コンパレータ７０Ｈ、７０Ｌの所定の閾値電圧等の値を変える必要があることに対して、非常に有利である。
【０１８９】
従って、電力供給装置１００を低コストで製造することができる。
【０１９０】
また、コンパレータ１６５、判定制御部１７０、リレードライバ１７５、及びタイマー１８０への電力をＤＣ−ＤＣコンバータ１４０から供給することができるので、前提技術の電源装置１Ｂのように制御回路電源５５（図２参照）を含む必要がない。
【０１９１】
このことによっても、電力供給装置１００の構成要素を減らすことができ、簡素化を図ることができる。
【０１９２】
以上では、整流回路１２０とＰＦＣ回路１３０を用いて交流電力Ａを直流電力に変換する形態について説明したが、ＰＦＣ回路１３０の代わりに、平滑コンデンサを用いてもよい。すなわち、整流回路１２０の出力側に平滑コンデンサを用いて直流電力を生成し、制御回路１５０で平滑コンデンサから出力される直流電力の変動を監視することによって、リレー１１０を切り替えるようにしてもよい。
【０１９３】
なお、例えば、出力端子１０２から供給する電力量を増やしたい場合は、リレー１１０に加えて、半導体リレーを追加してもよい。
【０１９４】
ここで、図９を用いて、実施の形態１の変形例による電力供給装置１００Ａについて説明する。
【０１９５】
図９は、実施の形態１の変形例による電力供給装置１００Ａを示す図である。
【０１９６】
電力供給装置１００Ａは、図４（Ｂ）に示す電力供給装置１００に、スイッチ１０５を追加したものである。
【０１９７】
スイッチ１０５は、外部から人間が切り替えることのできるオルタネイト式のスイッチであり、入力端子１０１Ａと、リレー１１０の入力端子１１０Ａとの間に直列に挿入されている。
【０１９８】
スイッチ１０５が切り替えられると、スイッチ１０５は遮断されて非導通状態になる。スイッチ１０５が非導通状態になると、非導通状態になったことを表す信号が、判定制御部１７０Ａに入力される。
【０１９９】
このようなスイッチ１０５は、交流電力Ａが停電して電力供給装置１００Ａのメンテナンスを行う際に、作業者が入力端子１０１Ａ等を触れても感電することがないようにするために設けられている。
【０２００】
判定制御部１７０Ａは、スイッチ１０５から非導通状態になったことを表す信号が入力されている間は、リレー１１０の入力端子１１０Ａと出力端子１１０Ｃとを接続しないように、入力端子１１０Ｂと出力端子１１０Ｃとを接続した状態を保持する。
【０２０１】
このような電力供給装置１００Ａによれば、交流電力Ａの停電時に、メンテナンスを行う作業者の安全性を確保することができる。
【０２０２】
＜実施の形態２＞
図１０は、実施の形態２の電力供給装置２００を示す図である。
【０２０３】
電力供給装置２００は、入力端子１０１Ａ、１０１Ｂ、出力端子１０２、リレー１１０、リレーコイル１１１、整流回路１２０、ＰＦＣ回路１３０、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４０、制御回路２５０、及び電圧スイッチ２１０を含む。
【０２０４】
電力供給装置２００は、実施の形態１の電力供給装置１００（図４（Ｂ）参照）の制御回路１５０を制御回路２５０に変更し、電圧スイッチ２１０を追加したものである。
【０２０５】
制御回路２５０は、実施の形態１の制御回路（図４（Ｂ）参照）からタイマー１８０を省き、判定制御部１７０を判定制御部２７０に置き換えたものである。
【０２０６】
その他の構成は実施の形態１の電力供給装置１００と同様である。従って、同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【０２０７】
電圧スイッチ２１０は、交流電力Ａが入力される入力端子１０１Ａと、リレー１１０の入力端子１１０Ａとの間に挿入されており、交流電力Ａの電圧値を検出するために設けられている。
【０２０８】
電圧スイッチ２１０は、例えば、交流電圧計と、リードスイッチとを有し、交流電力Ａの停電後に交流電力Ａの電圧値が復帰したことが交流電圧計によって検出されると、リードスイッチがオンになり、判定制御部２７０に交流電力Ａの電圧値が復帰したことを表す信号を出力する。
【０２０９】
交流電力Ａの停電が生じて判定制御部２７０がリレー１１０を切り替えて入力端子１１０Ｂと出力端子１１０Ｃとが接続されているときに、電圧スイッチ２１０によって交流電力Ａの電圧値が復帰していることを表す信号が判定制御部２７０に入力されると、判定制御部２７０は、リレードライバ１７５から出力される駆動信号を切り替える。
【０２１０】
この結果、リレー１１０は、入力端子１１０Ａと出力端子１１０Ｃとを接続する。
【０２１１】
従って、実施の形態２によれば、タイマー１８０（図４（Ｂ）参照）の代わりに電圧スイッチ２１０を用いることにより、交流電力Ａの復帰後に、リレー１１０の接続を復帰させることのできる電力供給装置２００を供給することができる。
【０２１２】
以上、本発明の例示的な実施の形態の電力供給装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
以上の実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
主交流電力が入力される第１入力端子と、副交流電力が入力される第２入力端子とを有し、前記主交流電力又は前記副交流電力のいずれか一方を出力するリレーと、
前記リレーの出力端子に接続され、前記リレーから出力される交流電力を直流電力に変換する第１電力変換部と、
前記第１電力変換部の出力側に接続され、前記第１電力変換部の出力電力を所定電圧の直流電力に変換する第２電力変換部と、
前記第２電力変換部で変換された直流電力を出力する電力出力端子と、
前記第１電力変換部の出力電力の電圧が所定の閾値以上のときは前記第１入力端子を前記出力端子に接続し、前記第１電力変換部の出力電力の電圧が所定の閾値未満になると前記第２入力端子を前記出力端子に接続する制御部と
を含む、電力供給装置。
（付記２）
前記第１電力変換部は、
前記リレーから出力される前記主交流電力又は前記副交流電力を全波整流する整流回路と、
前記整流回路の出力側に接続され、前記整流回路で全波整流された電力の力率を改善する力率改善回路と
を有し、
前記第２電力変換部は、前記力率改善回路の出力側に接続され、前記力率改善回路の出力電力を所定電圧の直流電力に変換し、
前記制御部は、前記力率改善回路の出力電力の電圧が所定の閾値以上のときは前記第１入力端子を前記出力端子に接続し、前記力率改善回路の出力電力の電圧が所定の閾値未満になると前記第２入力端子を前記出力端子に接続する、付記１記載の電力供給装置。
（付記３）
前記制御部は、
前記力率改善回路の出力電力を減衰させる減衰回路と、
前記減衰回路の出力側に接続されるローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタから入力される信号の信号レベルを所定の閾値と比較する比較器と、
前記比較器の出力に基づき、前記力率改善回路の出力電力の電圧が前記所定の閾値未満であるか否かを判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に基づき、前記リレーを切り替える切替駆動部と
を有する、付記２記載の電力供給装置。
（付記４）
前記制御部は、
前記判定部によって前記力率改善回路の出力電力の電圧が前記所定の閾値未満であると判定された後の経過時間を計るタイマーをさらに有し、
前記タイマーが所定時間を計り終えると、前記切替駆動部に前記第１入力端子を前記出力端子に接続させる、付記３記載の電力供給装置。
（付記５）
前記第１入力端子に入力される前記主交流電力の電圧値を検出する電圧検出部をさらに含み、
前記制御部は、前記切替駆動部が前記第２入力端子を前記出力端子に接続した後に、前記電圧検出部によって検出される電圧値が所定の電圧値以上になると、前記切替駆動部に前記第１入力端子を前記出力端子に接続させる、付記３記載の電力供給装置。
（付記６）
前記電力出力端子には、１つの情報処理装置が接続される、付記１乃至５のいずれか一項記載の電力供給装置。
（付記７）
前記リレーは、機械式のリレーである、付記１乃至６のいずれか一項記載の電力供給装置。
（付記８）
前記リレーの第１入力端子よりも入力側に設けられ、前記第２入力端子を前記出力端子に接続させた状態を前記制御部に保持させるスイッチをさらに含む、付記１乃至７のいずれか一項記載の電力供給装置。
【符号の説明】
【０２１３】
１００、１００Ａ、２００  電力供給装置
１０１Ａ、１０１Ｂ  入力端子
１０２  出力端子
１０５  スイッチ
１１０  リレー
１１０Ａ、１１０Ｂ  入力端子
１１０Ｃ  出力端子
１１１  リレーコイル
１２０  整流回路
１３０  ＰＦＣ回路
１４０  ＤＣ−ＤＣコンバータ
１５０、２５０  制御回路
１５０Ａ  入力端子
１５０Ｂ  出力端子
１５０Ｃ  電源入力端子
１５５  アッテネータ
１６０  ＬＰＦ
１６５  コンパレータ
１７０、１７０Ａ  判定制御部
１７５  リレードライバ
１８０  タイマー
２１０  電圧スイッチ
２７０  制御部
【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】
2015037368.tif 000009
【図８】
2015037368.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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