(57)【要約】【課題】交流電圧の停電を半周期よりも短い時間で検出すると共に、停電した際の電源の位相を検出することができる停電検知回路、停電検知方法、及び電源システムを提供する。【解決手段】プラス側ゼロクロス信号ＡＣｐとマイナス側ゼロクロス信号ＡＣｍとを生成するゼロクロスタイミング検出部６１と、ＡＣｐの立下りからＡＣｍの立下りまで、及びＡＣｍの立下りからＡＣｐの立下りまでの時間に関する情報として、タイマ６４で位相判定時間Ｔ２をそれぞれ計時させるマイナス側ゼロクロス間隔取得部６２１、プラス側ゼロクロス間隔取得部６２２と、ＡＣｐの立下りＡＣｍの立下りから停電判定時間ｔ１後にＡＣｐ、ＡＣｍがローレベルのときそれぞれ停電を検知すると共に位相判定時間Ｔ２を停電の生じた位相を示す情報として取得する第１、第２停電検知部６２３，６２４とを備えた。【選択図】図２
2008286673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電圧が、０Ｖを横切って低下するタイミングである第１ゼロクロスタイミングを検出する第１ゼロクロスタイミング検出部と、
前記交流電圧が、０Ｖを横切って上昇するタイミングである第２ゼロクロスタイミングを検出する第２ゼロクロスタイミング検出部と、
前記第２ゼロクロスタイミング検出部によって第２ゼロクロスタイミングが検出される都度、当該第２ゼロクロスタイミングから前記第１ゼロクロスタイミング検出部によって第１ゼロクロスタイミングが検出されるまでの時間に関する情報を、プラス側ゼロクロス間隔情報として取得するプラス側ゼロクロス間隔取得部と、
前記第１ゼロクロスタイミング検出部によって前記第１ゼロクロスタイミングが検出されてから前記交流電圧の１／２周期より短い時間に設定された停電判定時間が経過したタイミングにおける前記交流電圧が、負の電圧に予め設定された負側閾値電圧より高い電圧である場合、停電を検知すると共に、前記プラス側ゼロクロス間隔取得部により直近に取得されたプラス側ゼロクロス間隔情報を、前記交流電圧における停電の生じた位相を示す情報として取得する第１停電検知部と
を備えることを特徴とする停電検知回路。
【請求項２】
前記第１ゼロクロスタイミング検出部によって第１ゼロクロスタイミングが検出される都度、当該第１ゼロクロスタイミングから前記第２ゼロクロスタイミング検出部によって第２ゼロクロスタイミングが検出されるまでの時間に関する情報を、マイナス側ゼロクロス間隔情報として取得するマイナス側ゼロクロス間隔取得部と、
前記第２ゼロクロスタイミング検出部によって前記第２ゼロクロスタイミングが検出されてから前記停電判定時間が経過したタイミングにおける前記交流電圧が、正の電圧に予め設定された正側閾値電圧より低い電圧である場合、停電を検知すると共に、前記マイナス側ゼロクロス間隔取得部により直近に取得されたマイナス側ゼロクロス間隔情報を、前記交流電圧における停電の生じた位相を示す情報として取得する第２停電検知部とをさらに備えること
を特徴とする請求項１記載の停電検知回路。
【請求項３】
前記停電判定時間を計時する判定時間計時部と、
経過時間を計時する経過時間計時部とをさらに備え、
前記第１停電検知部は、
前記第１ゼロクロスタイミング検出部によって第１ゼロクロスタイミングが検出される都度、前記判定時間計時部によって前記停電判定時間を計時させることにより、当該第１ゼロクロスタイミングから前記停電判定時間が経過したタイミングを取得し、
前記マイナス側ゼロクロス間隔取得部は、
前記第１停電検知部により取得されたタイミングから、前記経過時間計時部による計時を開始させ、前記第２ゼロクロスタイミング検出部により第２ゼロクロスタイミングが検出されたとき、前記経過時間計時部の計時を停止させることにより、当該経過時間計時部の計時時間をマイナス側ゼロクロス間隔情報として保持させ、
前記第２停電検知部は、
前記第２ゼロクロスタイミング検出部によって第２ゼロクロスタイミングが検出される都度、前記判定時間計時部によって前記停電判定時間を計時させることにより、当該第２ゼロクロスタイミングから前記停電判定時間が経過したタイミングを取得し、
前記プラス側ゼロクロス間隔取得部は、
前記前記第２停電検知部により取得されたタイミングから、前記経過時間計時部による計時を開始させ、前記第１ゼロクロスタイミング検出部により第１ゼロクロスタイミングが検出されたとき、前記経過時間計時部の計時を停止させることにより、当該経過時間計時部の計時時間をプラス側ゼロクロス間隔情報として保持させること
を特徴とする請求項２記載の停電検知回路。
【請求項４】
前記第１ゼロクロスタイミング検出部は、
前記交流電圧が前記正側閾値電圧より高い場合、第１レベルの信号を第１ゼロクロス信号として出力し、前記交流電圧が前記正側閾値電圧より低い場合、前記第１レベルとは異なる第２レベルの信号を前記第１ゼロクロス信号として出力することによって、当該第１ゼロクロス信号が前記第１レベルから前記第２レベルへと変化するタイミングを前記第１ゼロクロスタイミングとして示し、
前記第２ゼロクロスタイミング検出部は、
前記交流電圧が前記負側閾値電圧より低い場合、第３レベルの信号を第２ゼロクロス信号として出力し、前記交流電圧が前記負側閾値電圧より高い場合、前記第３レベルとは異なる第４レベルの信号を前記第２ゼロクロス信号として出力することによって、当該第２ゼロクロス信号が前記第３レベルから前記第４レベルへと変化するタイミングを前記第２ゼロクロスタイミングとして示し、
前記第１停電検知部は、
前記第１ゼロクロスタイミング検出部によって前記第１ゼロクロスタイミングが検出されてから前記停電判定時間が経過したタイミングにおいて、前記第２ゼロクロス信号が前記第４レベルである場合、停電を検知すると共に、前記プラス側ゼロクロス間隔取得部により取得されたプラス側ゼロクロス間隔情報を、前記交流電圧における停電の生じた位相を示す情報として取得し、
前記第２停電検知部は、
前記第２ゼロクロスタイミング検出部によって前記第２ゼロクロスタイミングが検出されてから前記停電判定時間が経過したタイミングにおいて、前記第１ゼロクロス信号が前記第２レベルである場合、停電を検知すると共に、前記マイナス側ゼロクロス間隔取得部により取得されたマイナス側ゼロクロス間隔情報を、前記交流電圧における停電の生じた位相を示す情報として取得すること
を特徴とする請求項２又は３記載の停電検知回路。
【請求項５】
交流電圧が、０Ｖを横切って低下するタイミングである第１ゼロクロスタイミングを検出する第１ゼロクロスタイミング検出部と、
前記交流電圧が、０Ｖを横切って上昇するタイミングである第２ゼロクロスタイミングを検出する第２ゼロクロスタイミング検出部と、
前記第１ゼロクロスタイミング検出部によって第１ゼロクロスタイミングが検出される都度、当該第１ゼロクロスタイミングから前記第２ゼロクロスタイミング検出部によって第２ゼロクロスタイミングが検出されるまでの時間に関する情報を、マイナス側ゼロクロス間隔情報として取得するマイナス側ゼロクロス間隔取得部と、
前記第２ゼロクロスタイミング検出部によって前記第２ゼロクロスタイミングが検出されてから前記停電判定時間が経過したタイミングにおける前記交流電圧が、正の電圧に予め設定された正側閾値電圧より低い電圧である場合、停電を検知すると共に、前記マイナス側ゼロクロス間隔取得部により直近に取得されたマイナス側ゼロクロス間隔情報を、前記交流電圧における停電の生じた位相を示す情報として取得する第２停電検知部とをさらに備えること
を特徴とする停電検知回路。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の停電検知回路と、
交流電圧を受電する受電端子と、
負荷が接続される出力端子と、
電池と、
前記停電検知回路によって停電が検知された場合、当該停電検知回路により取得された前記停電の生じた位相を示す情報に基づいて、当該停電の生じた位相に続く位相の交流電圧を前記電池の出力電圧から生成する交流電圧生成部と、
前記停電検知回路によって停電が検知されないときは、前記受電端子によって受電された交流電圧を前記出力端子へ出力し、前記停電検知回路によって停電が検知されたときは、前記交流電圧生成部によって生成された交流電圧を前記出力端子へ出力する切替部と
を備えることを特徴とする電源システム。
【請求項７】
第１ゼロクロスタイミング検出手段と、第２ゼロクロスタイミング検出手段と、マイナス側ゼロクロス間隔取得手段と、プラス側ゼロクロス間隔取得手段と、第１停電検知手段と、第２停電検知手段とを備える停電検知回路を用いて停電を検知する停電検知方法であって、
前記第１ゼロクロスタイミング検出手段が、交流電圧が０Ｖを横切って低下するタイミングである第１ゼロクロスタイミングを検出する工程と、
前記第２ゼロクロスタイミング検出手段が、前記交流電圧が０Ｖを横切って上昇するタイミングである第２ゼロクロスタイミングを検出する工程と、
前記プラス側ゼロクロス間隔取得手段が、前記第２ゼロクロスタイミング検出手段によって第２ゼロクロスタイミングが検出される都度、当該第２ゼロクロスタイミングから前記第１ゼロクロスタイミング検出手段によって第１ゼロクロスタイミングが検出されるまでの時間に関する情報を、プラス側ゼロクロス間隔情報として取得する工程と、
前記第１停電検知手段が、前記第１ゼロクロスタイミング検出手段によって前記第１ゼロクロスタイミングが検出されてから前記交流電圧の１／２周期より短い時間に設定された停電判定時間が経過したタイミングにおける前記交流電圧が、負の電圧に予め設定された負側閾値電圧より高い電圧である場合、停電を検知すると共に、前記プラス側ゼロクロス間隔取得手段により直近に取得されたプラス側ゼロクロス間隔情報を、前記交流電圧における停電の生じた位相を示す情報として取得する工程と
を備えることを特徴とする停電検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、停電を検知する停電検知回路、停電検知方法、及び停電検知回路を備える電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、交流電源の停電を検出する方法として、例えば、ゼロクロス点を検出後、所定時間の間、次のゼロクロス点が検出されないときに、入力交流電源の瞬時停電と判断する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、ゼロクロス点の検出から所定時間後の電圧値を計測し、検出電圧値の所定範囲内である回数がｎ回、すなわちｎ／２周期の間、連続して繰り返されない場合に入力交流電源の瞬時停電と判断することによって、ノイズによる停電の誤検知を防止する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
一方、特に信頼性を要求される装置、例えばサーバ装置への電力供給には、無停電電源装置が用いられている。無停電電源装置は、二次電池と、二次電池の直流電圧を交流電源電圧に変換するインパータ回路とを備えており、上述のような方法で停電を検知すると、二次電池の直流電圧を交流電源電圧に変換してサーバ装置等の負荷装置に供給することで、停電時においても負荷装置を継続して動作させることが可能となっている。このような無停電電源装置では、停電の発生後、停電を検知して電源供給を切り替えるまでの間、負荷装置への電源供給が途絶えてしまい、負荷装置の誤動作やリセットが発生するおそれがあるので、電源供給が途絶える時間を短縮するために、速やかに停電を検知することが要求される。
【特許文献１】特開平９−２８１１６０号公報
【特許文献２】特開平１１−３３７５９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の停電検出方法では、ゼロクロス点の有無により瞬時停電を判定しているため、停電を検出するには、ゼロクロス点の検出後、少なくとも次のゼロクロス点が検出されると考えられるまでの期間、すなわち半周期が必要となり、停電検知時間を半周期以下に短縮することができないという不都合があった。また、特許文献２に記載の停電検出方法では、複数回の半周期に渡って電圧を検出する必要があり、なおさら停電検知時間が長くなるという不都合があった。
【０００５】
さらに、このような停電検出方法を無停電電源装置に適用した場合には、交流電圧のどの位相で停電したかを判断できないため、停電をバックアップするインバータ回路からの出力電圧を停電前の交流電圧の位相に合わせることができない。そうすると、負荷装置は、一定周期の交流電圧が供給される前提で設計されているため、バックアップ電源に切り替えられたときに位相が不連続になると、誤動作するおそれがあるという不都合があった。特に、交流電圧の停電した位相が不明であると、バックアップ電源に切り替わったときに、プラス側もしくはマイナス側の電圧が連続して負荷装置に供給するおそれがある。そうすると、負荷装置は、一定周期の交流電圧が供給される前提で設計されているため、プラス側もしくはマイナス側の電圧が連続して供給されると故障するおそれがあるという不都合があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みて為された発明であり、交流電圧の停電を半周期よりも短い時間で検出すると共に、停電した際の電源の位相を検出することができる停電検知回路、停電検知方法、及びこの停電検知回路を用いた電源システ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】
【０００７】
本発明に係る停電検知回路は、交流電圧が、０Ｖを横切って低下するタイミングである第１ゼロクロスタイミングを検出する第１ゼロクロスタイミング検出部と、前記交流電圧が、０Ｖを横切って上昇するタイミングである第２ゼロクロスタイミングを検出する第２ゼロクロスタイミング検出部と、前記第２ゼロクロスタイミング検出部によって第２ゼロクロスタイミングが検出される都度、当該第２ゼロクロスタイミングから前記第１ゼロクロスタイミング検出部によって第１ゼロクロスタイミングが検出されるまでの時間に関する情報を、プラス側ゼロクロス間隔情報として取得するプラス側ゼロクロス間隔取得部と、前記第１ゼロクロスタイミング検出部によって前記第１ゼロクロスタイミングが検出されてから前記交流電圧の１／２周期より短い時間に設定された停電判定時間が経過したタイミングにおける前記交流電圧が、負の電圧に予め設定された負側閾値電圧より高い電圧である場合、停電を検知すると共に、前記プラス側ゼロクロス間隔取得部により直近に取得されたプラス側ゼロクロス間隔情報を、前記交流電圧における停電の生じた位相を示す情報として取得する第１停電検知部とを備える。
【０００８】
この構成によれば、第１ゼロクロスタイミング検出部によって、交流電圧が０Ｖを横切って低下するタイミングである第１ゼロクロスタイミングが検出され、第２ゼロクロスタイミング検出部によって、交流電圧が０Ｖを横切って上昇するタイミングである第２ゼロクロスタイミングが検出される。また、プラス側ゼロクロス間隔取得部によって、第２ゼロクロスタイミングが検出される都度、当該第２ゼロクロスタイミングから第１ゼロクロスタイミングが検出されるまでの時間に関する情報が、プラス側ゼロクロス間隔情報として取得される。そして、第１停電検知部によって、第１ゼロクロスタイミング検出部により第１ゼロクロスタイミングが検出されてから交流電圧の１／２周期より短い時間に設定された停電判定時間が経過したタイミングにおける交流電圧が、負側閾値電圧より高い電圧である場合、停電が検知されると共に、プラス側ゼロクロス間隔取得部により直近に取得されたプラス側ゼロクロス間隔情報が、交流電圧における停電の生じた位相を示す情報として取得される。
【０００９】
この場合、第１停電検知部によって、交流電圧のゼロクロスタイミングから、１／２周期より短い時間に設定された停電判定時間が経過したときの交流電圧に基づいて、停電が検知されるので、交流電圧の停電を半周期よりも短い時間で検出することができる。また、交流電圧が正の位相で停電が生じた場合、プラス側ゼロクロス間隔取得部によって、第２ゼロクロスタイミングから停電によるゼロクロスが生じるまでの時間に関する情報が、プラス側ゼロクロス間隔情報として取得される。そして、第１停電検知部によって、プラス側ゼロクロス間隔情報が、交流電圧における停電の生じた位相を示す情報として取得されるので、停電した際の電源の位相を検出することができる。
【００１０】
また、前記第１ゼロクロスタイミング検出部によって第１ゼロクロスタイミングが検出される都度、当該第１ゼロクロスタイミングから前記第２ゼロクロスタイミング検出部によって第２ゼロクロスタイミングが検出されるまでの時間に関する情報を、マイナス側ゼロクロス間隔情報として取得するマイナス側ゼロクロス間隔取得部と、前記第２ゼロクロスタイミング検出部によって前記第２ゼロクロスタイミングが検出されてから前記停電判定時間が経過したタイミングにおける前記交流電圧が、正の電圧に予め設定された正側閾値電圧より低い電圧である場合、停電を検知すると共に、前記マイナス側ゼロクロス間隔取得部により直近に取得されたマイナス側ゼロクロス間隔情報を、前記交流電圧における停電の生じた位相を示す情報として取得する第２停電検知部とをさらに備えることが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、マイナス側ゼロクロス間隔取得部によって、第１ゼロクロスタイミングが検出される都度、当該第１ゼロクロスタイミングから第２ゼロクロスタイミングが検出されるまでの時間に関する情報が、マイナス側ゼロクロス間隔情報として取得される。さらに、第２停電検知部によって、第２ゼロクロスタイミング検出部で第２ゼロクロスタイミングが検出されてから停電判定時間が経過したタイミングにおける交流電圧が、正の電圧に予め設定された正側閾値電圧より低い電圧である場合、停電が検知されると共に、マイナス側ゼロクロス間隔取得部により直近に取得されたマイナス側ゼロクロス間隔情報が、交流電圧における停電の生じた位相を示す情報として取得される。この場合、交流電圧が負の位相で停電が生じると、マイナス側ゼロクロス間隔取得部によって、第１ゼロクロスタイミングから停電によるゼロクロスが生じるまでの時間に関する情報が、マイナス側ゼロクロス間隔情報として取得される。そして、第２停電検知部によって、マイナス側ゼロクロス間隔情報が、交流電圧における停電の生じた位相を示す情報として取得されるので、停電した際の電源の位相を検出することができる。
【００１２】
また、前記停電判定時間を計時する判定時間計時部と、経過時間を計時する経過時間計時部とをさらに備え、前記第１停電検知部は、前記第１ゼロクロスタイミング検出部によって第１ゼロクロスタイミングが検出される都度、前記判定時間計時部によって前記停電判定時間を計時させることにより、当該第１ゼロクロスタイミングから前記停電判定時間が経過したタイミングを取得し、前記マイナス側ゼロクロス間隔取得部は、前記第１停電検知部により取得されたタイミングから、前記経過時間計時部による計時を開始させ、前記第２ゼロクロスタイミング検出部により第２ゼロクロスタイミングが検出されたとき、前記経過時間計時部の計時を停止させることにより、当該経過時間計時部の計時時間をマイナス側ゼロクロス間隔情報として保持させ、前記第２停電検知部は、前記第２ゼロクロスタイミング検出部によって第２ゼロクロスタイミングが検出される都度、前記判定時間計時部によって前記停電判定時間を計時させることにより、当該第２ゼロクロスタイミングから前記停電判定時間が経過したタイミングを取得し、前記プラス側ゼロクロス間隔取得部は、前記前記第２停電検知部により取得されたタイミングから、前記経過時間計時部による計時を開始させ、前記第１ゼロクロスタイミング検出部により第１ゼロクロスタイミングが検出されたとき、前記経過時間計時部の計時を停止させることにより、当該経過時間計時部の計時時間をプラス側ゼロクロス間隔情報として保持させることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、第１停電検知部によって、第１ゼロクロスタイミングが検出される都度、判定時間計時部による停電判定時間の計時が開始され、当該第１ゼロクロスタイミングから停電判定時間が経過したタイミングが取得される。そして、マイナス側ゼロクロス間隔取得部によって、当該停電判定時間が経過したタイミングからの計時が開始される。さらに、第２ゼロクロスタイミング検出部により第２ゼロクロスタイミングが検出されたとき、マイナス側ゼロクロス間隔取得部によって、当該経過時間計時部の計時が停止されることにより、当該経過時間計時部の計時時間がマイナス側ゼロクロス間隔情報として保持される。また、第２停電検知部によって、第２ゼロクロスタイミングが検出される都度、判定時間計時部による停電判定時間の計時が開始され、当該第２ゼロクロスタイミングから停電判定時間が経過したタイミングが取得される。そして、プラス側ゼロクロス間隔取得部によって、経過時間計時部による当該停電判定時間が経過したタイミングからの計時が開始される。さらに、第１ゼロクロスタイミング検出部により第１ゼロクロスタイミングが検出されたとき、プラス側ゼロクロス間隔取得部によって、当該経過時間計時部の計時が停止されることにより、当該経過時間計時部の計時時間がプラス側ゼロクロス間隔情報として保持される。
【００１４】
この場合、経過時間計時部は、マイナス側ゼロクロス間隔取得部によって計時が停止されてから停電判定時間が経過して、プラス側ゼロクロス間隔取得部により計時が開始されるまで計時動作を行わないので、当該停電判定時間が経過したタイミングにおいて、第２停電検知部によって停電が検出され、経過時間計時部に保持されている計時時間がマイナス側ゼロクロス間隔情報として取得されるまで、計時時間を保持することができる。同様に、経過時間計時部は、プラス側ゼロクロス間隔取得部によって計時が停止されてから停電判定時間が経過して、マイナス側ゼロクロス間隔取得部により計時が開始されるまで計時動作を行わないので、当該停電判定時間が経過したタイミングにおいて、第１停電検知部によって停電が検出され、経過時間計時部に保持されている計時時間がプラス側ゼロクロス間隔情報として取得されるまで、計時時間を保持することができる。これにより、マイナス側ゼロクロス間隔情報を計時するための計時部と、プラス側ゼロクロス間隔情報を計時するための計時部とを、別途設けることなく一つの経過時間計時部を用いて第１及びプラス側ゼロクロス間隔情報を取得することができるので、回路を簡素化することが容易となる。
【００１５】
また、前記第１ゼロクロスタイミング検出部は、前記交流電圧が前記正側閾値電圧より高い場合、第１レベルの信号を第１ゼロクロス信号として出力し、前記交流電圧が前記正側閾値電圧より低い場合、前記第１レベルとは異なる第２レベルの信号を前記第１ゼロクロス信号として出力することによって、当該第１ゼロクロス信号が前記第１レベルから前記第２レベルへと変化するタイミングを前記第１ゼロクロスタイミングとして示し、前記第２ゼロクロスタイミング検出部は、前記交流電圧が前記負側閾値電圧より低い場合、第３レベルの信号を第２ゼロクロス信号として出力し、前記交流電圧が前記負側閾値電圧より高い場合、前記第３レベルとは異なる第４レベルの信号を前記第２ゼロクロス信号として出力することによって、当該第２ゼロクロス信号が前記第３レベルから前記第４レベルへと変化するタイミングを前記第２ゼロクロスタイミングとして示し、前記第１停電検知部は、前記第１ゼロクロスタイミング検出部によって前記第１ゼロクロスタイミングが検出されてから前記停電判定時間が経過したタイミングにおいて、前記第２ゼロクロス信号が前記第４レベルである場合、停電を検知すると共に、前記プラス側ゼロクロス間隔取得部により取得されたプラス側ゼロクロス間隔情報を、前記交流電圧における停電の生じた位相を示す情報として取得し、前記第２停電検知部は、前記第２ゼロクロスタイミング検出部によって前記第２ゼロクロスタイミングが検出されてから前記停電判定時間が経過したタイミングにおいて、前記第１ゼロクロス信号が前記第２レベルである場合、停電を検知すると共に、前記マイナス側ゼロクロス間隔取得部により取得されたマイナス側ゼロクロス間隔情報を、前記交流電圧における停電の生じた位相を示す情報として取得することが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、第１ゼロクロスタイミング検出部によって、交流電圧が正側閾値電圧より高い場合、第１ゼロクロス信号が第１レベルにされ、交流電圧が正側閾値電圧より低い場合、第１ゼロクロス信号が第１レベルとは異なる第２レベルにされ、第１ゼロクロス信号が第１レベルから第２レベルへと変化するタイミングによって、第１ゼロクロスタイミングが示される。また、第２ゼロクロスタイミング検出部によって、交流電圧が負側閾値電圧より低い場合、第２ゼロクロス信号が第３レベルにされ、交流電圧が負側閾値電圧より高い場合、第２ゼロクロス信号が第３レベルとは異なる第４レベルの信号にされ、第２ゼロクロス信号が第３レベルから第４レベルへと変化するタイミングによって、第２ゼロクロスタイミングが示される。そして、第１停電検知部によって、第１ゼロクロスタイミング検出部で第１ゼロクロスタイミングが検出されてから停電判定時間が経過したタイミングにおいて、第２ゼロクロス信号が第４レベルである場合、停電が検知されると共にプラス側ゼロクロス間隔取得部により取得されたプラス側ゼロクロス間隔情報が、交流電圧における停電の生じた位相を示す情報として取得される。また、第２停電検知部によって、第２ゼロクロスタイミング検出部で第２ゼロクロスタイミングが検出されてから停電判定時間が経過したタイミングにおいて、第１ゼロクロス信号が第２レベルである場合、停電が検知されると共にマイナス側ゼロクロス間隔取得部により取得されたマイナス側ゼロクロス間隔情報が、交流電圧における停電の生じた位相を示す情報として取得される。この場合、第１ゼロクロスタイミング検出部によって、交流電圧が正側閾値電圧より高いか低いかが、第１ゼロクロス信号の信号レベルとして二値化して表され、第２ゼロクロスタイミング検出部によって、交流電圧が負側閾値電圧より高いか低いかが、第２ゼロクロス信号の信号レベルとして二値化して表される。そして、第１及び第２停電検知部によって、二値化された第１及び第２ゼロクロス信号のレベルに応じて、停電発生の有無が判定されるので、第１及び第２ゼロクロスタイミング検出部と、第１及び第２停電検知部とが、それぞれ個別に交流電圧を検出する検出回路を備える必要がない結果、回路を簡素化することが容易となる。
【００１７】
また、本発明に係る停電検知回路は、交流電圧が、０Ｖを横切って低下するタイミングである第１ゼロクロスタイミングを検出する第１ゼロクロスタイミング検出部と、前記交流電圧が、０Ｖを横切って上昇するタイミングである第２ゼロクロスタイミングを検出する第２ゼロクロスタイミング検出部と、前記第１ゼロクロスタイミング検出部によって第１ゼロクロスタイミングが検出される都度、当該第１ゼロクロスタイミングから前記第２ゼロクロスタイミング検出部によって第２ゼロクロスタイミングが検出されるまでの時間に関する情報を、マイナス側ゼロクロス間隔情報として取得するマイナス側ゼロクロス間隔取得部と、前記第２ゼロクロスタイミング検出部によって前記第２ゼロクロスタイミングが検出されてから前記停電判定時間が経過したタイミングにおける前記交流電圧が、正の電圧に予め設定された正側閾値電圧より低い電圧である場合、停電を検知すると共に、前記マイナス側ゼロクロス間隔取得部により直近に取得されたマイナス側ゼロクロス間隔情報を、前記交流電圧における停電の生じた位相を示す情報として取得する第２停電検知部とをさらに備える。
【００１８】
この構成によれば、第２停電検知部によって、交流電圧のゼロクロスタイミングから、１／２周期より短い時間に設定された停電判定時間が経過したときの交流電圧に基づいて、停電が検知されるので、交流電圧の停電を半周期よりも短い時間で検出することができる。また、交流電圧が負の位相で停電が生じた場合、マイナス側ゼロクロス間隔取得部によって、第１ゼロクロスタイミングから停電によるゼロクロスが生じるまでの時間に関する情報が、マイナス側ゼロクロス間隔情報として取得される。そして、第２停電検知部によって、マイナス側ゼロクロス間隔情報が、交流電圧における停電の生じた位相を示す情報として取得されるので、停電した際の電源の位相を検出することができる。
【００１９】
また、本発明に係る電源システムは、上述のいずれかに記載の停電検知回路と、交流電圧を受電する受電端子と、負荷が接続される出力端子と、電池と、前記停電検知回路によって停電が検知された場合、当該停電検知回路により取得された前記停電の生じた位相を示す情報に基づいて、当該停電の生じた位相に続く位相の交流電圧を前記電池の出力電圧から生成する交流電圧生成部と、前記停電検知回路によって停電が検知されないときは、前記受電端子によって受電された交流電圧を前記出力端子へ出力し、前記停電検知回路によって停電が検知されたときは、前記交流電圧生成部によって生成された交流電圧を前記出力端子へ出力する切替部とを備える。
【００２０】
この構成によれば、停電検知回路によって停電が検知されないときは、切替部によって、受電端子により受電された交流電圧が、負荷が接続される出力端子へ出力される。また、停電検知回路によって停電が検知されたときは、停電検知回路によって当該停電の生じた位相を示す情報が取得されるので、交流電圧生成部は、当該停電の生じた位相を示す情報に基づいて、停電の生じた位相に続く位相の交流電圧が生成され、切替部によって、交流電圧生成部によって生成された交流電圧が出力端子へ出力される結果、負荷への供給電圧が切り替えられた際の位相が不連続になることが低減され、負荷が誤動作したり故障したりするおそれが低減される。
【００２１】
また、本発明に係る停電検知方法は、第１ゼロクロスタイミング検出手段と、第２ゼロクロスタイミング検出手段と、マイナス側ゼロクロス間隔取得手段と、プラス側ゼロクロス間隔取得手段と、第１停電検知手段と、第２停電検知手段とを備える停電検知回路を用いて停電を検知する停電検知方法であって、前記第１ゼロクロスタイミング検出手段が、交流電圧が０Ｖを横切って低下するタイミングである第１ゼロクロスタイミングを検出する工程と、前記第２ゼロクロスタイミング検出手段が、前記交流電圧が０Ｖを横切って上昇するタイミングである第２ゼロクロスタイミングを検出する工程と、前記プラス側ゼロクロス間隔取得手段が、前記第２ゼロクロスタイミング検出手段によって第２ゼロクロスタイミングが検出される都度、当該第２ゼロクロスタイミングから前記第１ゼロクロスタイミング検出手段によって第１ゼロクロスタイミングが検出されるまでの時間に関する情報を、プラス側ゼロクロス間隔情報として取得する工程と、前記第１停電検知手段が、前記第１ゼロクロスタイミング検出手段によって前記第１ゼロクロスタイミングが検出されてから前記交流電圧の１／２周期より短い時間に設定された停電判定時間が経過したタイミングにおける前記交流電圧が、負の電圧に予め設定された負側閾値電圧より高い電圧である場合、停電を検知すると共に、前記プラス側ゼロクロス間隔取得手段により直近に取得されたプラス側ゼロクロス間隔情報を、前記交流電圧における停電の生じた位相を示す情報として取得する工程とを備える。
【００２２】
この構成によれば、第１停電検知手段によって、交流電圧のゼロクロスタイミングから、１／２周期より短い時間に設定された停電判定時間が経過したときの交流電圧に基づいて、停電が検知されるので、交流電圧の停電を半周期よりも短い時間で検出することができる。また、交流電圧が正の位相で停電が生じた場合、プラス側ゼロクロス間隔取得手段によって、第２ゼロクロスタイミングから停電によるゼロクロスが生じるまでの時間に関する情報が、プラス側ゼロクロス間隔情報として取得される。そして、第１停電検知手段によって、プラス側ゼロクロス間隔情報が、交流電圧における停電の生じた位相を示す情報として取得されるので、停電した際の電源の位相を検出することができる。
【発明の効果】
【００２３】
このような構成の停電検知回路及び停電検知方法は、交流電圧のゼロクロスタイミングから、１／２周期より短い時間に設定された停電判定時間が経過したときの交流電圧に基づいて、停電が検知されるので、交流電圧の停電を半周期よりも短い時間で検出することができる。また、交流電圧が正の位相で停電が生じた場合、第２ゼロクロスタイミングから停電によるゼロクロスが生じるまでの時間に関する情報が、プラス側ゼロクロス間隔情報として取得される。そして、プラス側ゼロクロス間隔情報が、交流電圧における停電の生じた位相を示す情報として取得されるので、停電した際の電源の位相を検出することができる。
【００２４】
また、このような構成の電源システムは、停電検知回路によって停電が検知されないときは、切替部によって、受電端子により受電された交流電圧が、負荷が接続される出力端子へ出力される。また、停電検知回路によって停電が検知されたときは、停電検知回路によって当該停電の生じた位相を示す情報が取得されるので、交流電圧生成部は、当該停電の生じた位相を示す情報に基づいて、停電の生じた位相に続く位相の交流電圧が生成され、切替部によって、交流電圧生成部によって生成された交流電圧が出力端子へ出力される結果、負荷への供給電圧が切り替えられた際の位相が不連続になることが低減され、負荷が誤動作したり故障したりするおそれが低減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。図１は、本発明の一実施形態に係る停電検知方法及び停電検知回路を用いた電源システムの構成の一例を示すブロック図である。図１に示す電源システム１は、いわゆる無停電電源装置を構成し、停電時に電力を供給する二次電池２、二次電池２を充電する充電回路３、二次電池２からの直流電力を交流電圧（電力）に変換するインバータ４（交流電圧生成部）、負荷１００へ供給する電力経路を切り替えるスイッチング素子５（切替部）、これらを制御するＥＣＵ（Electric Control Unit）６、例えば商用交流電源１０１に接続され、交流電圧Ｖｐｓを受電する接続端子７（受電端子）、及び負荷１００が接続される接続端子８（出力端子）を備えて構成されている。
【００２６】
スイッチング素子５は、例えばトランジスタやリレースイッチ等を用いて構成された切替スイッチであり、ＥＣＵ６からの制御信号に応じて、接続端子７により受電された交流電圧Ｖｐｓと、インバータ４によって生成された交流電圧Ｖｉｖとのうちいずれかを、接続端子８へ出力する。充電回路３は、接続端子７により受電された交流電圧Ｖｐｓに基づき、二次電池２を充電する。ＥＣＵ６は、停電検知回路の一例に相当している。また、ＥＣＵ６は、ゼロクロスタイミング検出部６１と、制御部６２と、タイマ６３，６４とを備えている。
【００２７】
ゼロクロスタイミング検出部６１は、交流電圧Ｖｐｓの瞬時値が０Ｖを横切って低下するタイミングである第１ゼロクロスタイミングを示すプラス側ゼロクロス信号ＡＣｐ（第１ゼロクロス信号）と、交流電圧Ｖｐｓの瞬時値が０Ｖを横切って上昇するタイミングである第２ゼロクロスタイミングを示すマイナス側ゼロクロス信号ＡＣｍ（第２ゼロクロス信号）とを生成する。この場合、ゼロクロスタイミング検出部６１は、第１及び第２ゼロクロスタイミング検出部の一例に相当している。
【００２８】
具体的には、例えばゼロクロスタイミング検出部６１は、交流電圧Ｖｐｓの瞬時値が、正の電圧に予め設定された閾値電圧Ｖｔｈｐ（正側閾値電圧）より高い場合、プラス側ゼロクロス信号ＡＣｐをハイレベル（第１レベル）で出力し、交流電圧Ｖｐｓの瞬時値が、閾値電圧Ｖｔｈｐより低い場合、プラス側ゼロクロス信号ＡＣｐをローレベル（第２レベル）で出力する。この場合、プラス側ゼロクロス信号ＡＣｐの立下りタイミングが、第１ゼロクロスタイミングとなる。
【００２９】
また、例えばゼロクロスタイミング検出部６１は、交流電圧Ｖｐｓの瞬時値が、負の電圧に予め設定された閾値電圧Ｖｔｈｍ（負側閾値電圧）より低い場合、マイナス側ゼロクロス信号ＡＣｍをハイレベル（第３レベル）で出力し、交流電圧Ｖｐｓの瞬時値が、閾値電圧Ｖｔｈｍより高い場合、マイナス側ゼロクロス信号ＡＣｍをローレベル（第４レベル）で出力する。この場合、マイナス側ゼロクロス信号ＡＣｍの立下りタイミングが、第２ゼロクロスタイミングとなる。
【００３０】
ゼロクロスタイミング検出部６１は、例えばコンパレータを用いて構成し、その比較電圧として閾値電圧Ｖｔｈｐ，Ｖｔｈｍを設定してもよく、例えばフォトカプラやトランジスタを用いて構成し、例えばフォトカプラにおけるＬＥＤ（Light Emitting Diode）の順方向電圧やトランジスタのオン電圧を用いて閾値電圧Ｖｔｈｐ，Ｖｔｈｍを設定するようにしてもよい。閾値電圧Ｖｔｈｐ，Ｖｔｈｍは、交流電圧Ｖｐｓの瞬時値が閾値電圧Ｖｔｈｐ，Ｖｔｈｍを横切るタイミングと、交流電圧Ｖｐｓの瞬時値が０Ｖを横切るゼロクロスタイミングとのずれが小さくなるように、極力小さな電圧が設定されている。
【００３１】
接続端子７は、ゼロクロスタイミング検出部６１の入力側と充電回路３の入力側、及びスイッチング素子５の切替先の一端に接続される。ゼロクロスタイミング検出部６１の出力側は、制御部６２の入力側へ接続される。充電回路３の出力側は、二次電池２のプラス側に接続され、さらにはインバータ４の入力側に接続される。二次電池２のマイナス側は接地される。インバータ４の出力側はスイッチング素子５の切替先のもう一端と接続される。スイッチング素子５の切替元は接続端子８に接続される。すなわち負荷１００はスイッチング素子５を介して、インバータ４または交流電源１０１と接続される。充電回路３、インバータ４、スイッチング素子５は制御部６２に各々接続されて、制御部６２によって制御される。
【００３２】
交流電源１０１から接続端子７によって受電された交流電圧Ｖｐｓがゼロクロスタイミング検出部６１へ入力されると、２系統のゼロクロス信号であるプラス側ゼロクロス信号ＡＣｐとマイナス側ゼロクロス信号ＡＣｍとがゼロクロスタイミング検出部６１から制御部６２へ出力される。制御部６２は、これら２系統のゼロクロス信号の入力から停電（例えば瞬時停電）の有無を検出する。
【００３３】
制御部６２は、例えば所定の演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、所定の制御プログラムが記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、これらの周辺回路等とを備えて構成され、ＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、電源制御部６２０、マイナス側ゼロクロス間隔取得部６２１、プラス側ゼロクロス間隔取得部６２２、第１停電検知部６２３、及び第２停電検知部６２４として機能する。
【００３４】
マイナス側ゼロクロス間隔取得部６２１は、ゼロクロスタイミング検出部６１から出力されるプラス側ゼロクロス信号ＡＣｐ及びマイナス側ゼロクロス信号ＡＣｍに基づいて、第１ゼロクロスタイミング毎に、第１ゼロクロスタイミングから第２ゼロクロスタイミングまでの時間に関する情報を、マイナス側ゼロクロス間隔情報として取得する。
【００３５】
プラス側ゼロクロス間隔取得部６２２は、ゼロクロスタイミング検出部６１から出力されるプラス側ゼロクロス信号ＡＣｐ及びマイナス側ゼロクロス信号ＡＣｍに基づいて、第２ゼロクロスタイミング毎に、第２ゼロクロスタイミングから第１ゼロクロスタイミングまでの時間に関する情報を、プラス側ゼロクロス間隔情報として取得する。
【００３６】
第１停電検知部６２３は、第１ゼロクロスタイミング、すなわちプラス側ゼロクロス信号ＡＣｐの立下りタイミングから交流電圧Ｖｐｓの１／２周期より短い時間に設定された停電判定時間ｔ１が経過したタイミングにおいて、マイナス側ゼロクロス信号ＡＣｍがローレベルのとき、停電を検知すると共に、プラス側ゼロクロス間隔取得部６２２により取得されたプラス側ゼロクロス間隔情報を、交流電圧Ｖｐｓにおける停電の生じた位相を示す情報として電源制御部６２０へ出力する。
【００３７】
第２停電検知部６２４は、第２ゼロクロスタイミング、すなわちマイナス側ゼロクロス信号ＡＣｍの立下りタイミングから停電判定時間ｔ１が経過したタイミングにおいて、プラス側ゼロクロス信号ＡＣｐがローレベルのとき、停電を検知すると共に、マイナス側ゼロクロス間隔取得部６２１により取得されたマイナス側ゼロクロス間隔情報を、交流電圧Ｖｐｓにおける停電の生じた位相を示す情報として電源制御部６２０へ出力する。
【００３８】
電源制御部６２０は、停電が発生していない通常状態、すなわち第１停電検知部６２３及び第２停電検知部６２４のいずれによっても停電が検知されていないときは、負荷１００への供給電力が交流電源１０１から供給されるように、スイッチング素子５を制御する。そうすると、電源制御部６２０からの制御信号に応じて、スイッチング素子５によって、接続端子７と接続端子８とが接続され、交流電源１０１から出力された交流電圧Ｖｐｓがスイッチング素子５を介して負荷１００へ供給される。このとき、電源制御部６２０は、停電が発生した場合に二次電池２からインバータ４へバックアップ用の電力を供給可能とするために、充電回路３によって、予め二次電池２を充電させる。
【００３９】
そして、停電が発生すると、負荷１００は交流電源１０１から電力供給を受けることができなくなる。また、停電が発生すると、第１停電検知部６２３、及び第２停電検知部６２４のいずれかによって停電が検出され、交流電圧Ｖｐｓにおける停電の生じた位相を示す情報が電源制御部６２０へ出力される。そうすると、電源制御部６２０は、第１停電検知部６２３、及び第２停電検知部６２４のいずれかから出力された停電の生じた位相を示す情報に基づいて、インバータ４によって、二次電池２から出力される直流電力に基づき停電の生じた位相に続く位相の交流電圧Ｖｉｖを出力させる。これにより、停電前の交流電圧Ｖｐｓと略同位相の交流電圧Ｖｉｖを生成することが可能となっている。
【００４０】
また、電源制御部６２０は、スイッチング素子５を切り替えて、インバータ４と接続端子８とを接続させ、インバータ４によって、スイッチング素子５を介して負荷１００へ、交流電圧Ｖｉｖを供給させる。これにより、電源システム１は、停電が発生した場合であっても、負荷１００へ、停電前の交流電圧Ｖｐｓと略同位相の交流電圧Ｖｉｖをバックアップ電力として供給することができる。
【００４１】
次に、図１に示す電源システム１の動作について説明する。図２は、図１に示すＥＣＵ６による交流電圧Ｖｐｓの停電の検出動作を説明するための説明図である。図２は、交流電圧Ｖｐｓ、マイナス側ゼロクロス信号ＡＣｍ、及びプラス側ゼロクロス信号ＡＣｐの一例を示し、ＥＣＵ６の動作を概念的に示している。ＥＣＵ６は、プラス側ゼロクロス信号ＡＣｐ及びマイナス側ゼロクロス信号ＡＣｍの立下りタイミングからの停電判定時間ｔ１の経過を、タイマ６３によって計時させる。また、ＥＣＵ６は、タイマ６３の計時時間Ｔ１が停電判定時間ｔ１になったときのマイナス側ゼロクロス信号ＡＣｍ及びプラス側ゼロクロス信号ＡＣｐの信号レベルに基づき停電、例えば瞬時停電を検知する。そして、ＥＣＵ６は、タイマ６３の計時時間Ｔ１が停電判定時間ｔ１になってから、マイナス側ゼロクロス信号ＡＣｍ及びプラス側ゼロクロス信号ＡＣｐが次に立下がるまでの時間を、タイマ６４によって計時させ、タイマ６４の計時時間を位相判定時間Ｔ２として取得する。
【００４２】
以下、図２におけるタイミングＥｐ１以降の動作について詳細に説明する。図３は、図１に示す制御部６２の動作の一例を示すフローチャートである。図３（Ａ）は、プラス側ゼロクロス信号ＡＣｐが立ち下がったときの処理の一例を示し、図３（Ｂ）は、マイナス側ゼロクロス信号ＡＣｍが立ち下がったときの処理の一例を示している。制御部６２は、プラス側ゼロクロス信号ＡＣｐの立下りを検出したとき図３（Ａ）のフローを開始し、マイナス側ゼロクロス信号ＡＣｍの立下りを検出したとき図３（Ｂ）のフローを開始するようになっている。
【００４３】
まず、図２に示すタイミングＥｐ１において、交流電圧Ｖｐｓの瞬時値が閾値電圧Ｖｔｈｐを下回ると、ゼロクロスタイミング検出部６１によって、プラス側ゼロクロス信号ＡＣｐがローレベルにされる（タイミングＥｐ１）。
【００４４】
そうすると、タイミングＥｐ１において、プラス側ゼロクロス間隔取得部６２２によって、プラス側ゼロクロス信号ＡＣｐの立下りが検出され、タイマ６４による位相判定時間Ｔ２の計時が停止されて保持される（ステップＳ２１）。そして、第１停電検知部６２３によって、タイマ６３による時間Ｔ１の計時が開始される（ステップＳ２２）。
【００４５】
次に、タイマ６３の計時時間Ｔ１が、停電判定時間ｔ１以上になると（ステップＳ２３でＹＥＳ）、第１停電検知部６２３によって、マイナス側ゼロクロス信号ＡＣｍの信号レベルが確認され（ステップＳ２４）、マイナス側ゼロクロス信号ＡＣｍがハイレベル（Ｈｉ）であれば停電は生じていないと判断されてステップＳ２５へ移行する（ステップＳ２４でＹＥＳ）一方、マイナス側ゼロクロス信号ＡＣｍがハイレベル（Ｈｉ）でなければ停電が検知されてステップＳ２６へ移行する（ステップＳ２４でＮＯ）。
【００４６】
停電判定時間ｔ１は、交流電圧Ｖｐｓの１／２周期より短い時間であって、かつ、停電が生じていなければ、交流電圧Ｖｐｓの瞬時値が閾値電圧Ｖｔｈｐを下回ってプラス側ゼロクロス信号ＡＣｐが立下がったタイミングから停電判定時間ｔ１経過後に、交流電圧Ｖｐｓの瞬時値が閾値電圧Ｖｔｈｍを下回ってマイナス側ゼロクロス信号ＡＣｍがハイレベルになる条件を満たすような時間が予め設定されている。また、停電判定時間ｔ１は、この条件に加えて、停電が生じていなければ、交流電圧Ｖｐｓの瞬時値が閾値電圧Ｖｔｈｍを上回ってマイナス側ゼロクロス信号ＡＣｍが立ち上がったタイミングから停電判定時間ｔ１経過後に、交流電圧Ｖｐｓの瞬時値が閾値電圧Ｖｔｈｐを上回ってプラス側ゼロクロス信号ＡＣｐがハイレベルになる条件を満たすような時間に設定されている。
【００４７】
今、タイミングＥｐ１から停電判定時間ｔ１が経過したタイミングＴｐ１では、マイナス側ゼロクロス信号ＡＣｍがハイレベル（Ｈｉ）であるから停電は生じていないと判断されて（ステップＳ２４でＹＥＳ）ステップＳ２５へ移行し、マイナス側ゼロクロス間隔取得部６２１によって、タイマ６４による位相判定時間Ｔ２の計時がゼロから開始され（ステップＳ２５）、プラス側ゼロクロス信号ＡＣｐの立ち下がり検出時処理を終了する。ステップＳ２６については後述する。
【００４８】
次に、図２に示すタイミングＥｍ２において、交流電圧Ｖｐｓの瞬時値が閾値電圧Ｖｔｈｍを上回ると、ゼロクロスタイミング検出部６１によって、マイナス側ゼロクロス信号ＡＣｍがローレベルにされる（タイミングＥｍ２）。
【００４９】
そうすると、タイミングＥｍ２において、マイナス側ゼロクロス間隔取得部６２１によって、マイナス側ゼロクロス信号ＡＣｍの立下りが検出され、タイマ６４による位相判定時間Ｔ２の計時が停止されて保持される（ステップＳ３１）。そして、第２停電検知部６２４によって、タイマ６３による時間Ｔ１の計時がゼロから開始される（ステップＳ３２）。
【００５０】
次に、タイマ６３の計時時間Ｔ１が、停電判定時間ｔ１以上になると（ステップＳ３３でＹＥＳ）、第２停電検知部６２４によって、プラス側ゼロクロス信号ＡＣｐの信号レベルが確認され（ステップＳ３４）、プラス側ゼロクロス信号ＡＣｐがハイレベル（Ｈｉ）であれば停電は生じていないと判断されてステップＳ３５へ移行する（ステップＳ３４でＹＥＳ）一方、プラス側ゼロクロス信号ＡＣｐがハイレベル（Ｈｉ）でなければ停電が検知されてステップＳ３６へ移行する（ステップＳ３４でＮＯ）。
【００５１】
今、タイミングＥｍ２から停電判定時間ｔ１が経過したタイミングＴｍ２では、プラス側ゼロクロス信号ＡＣｐがハイレベル（Ｈｉ）であるから停電は生じていないと判断されて（ステップＳ３４でＹＥＳ）ステップＳ３５へ移行し、プラス側ゼロクロス間隔取得部６２２によって、タイマ６４による位相判定時間Ｔ２の計時が開始され（ステップＳ３５）、マイナス側ゼロクロス信号ＡＣｍの立ち下がり検出時処理を終了する。
【００５２】
ここで、マイナス側ゼロクロス信号ＡＣｍの立ち下がり検出時処理が終了した後も、タイマ６４による位相判定時間Ｔ２の計時は継続している。そして、図２に示すタイミングＥｐ２において停電が発生し、交流電圧Ｖｐｓの瞬時値が閾値電圧Ｖｔｈｐを下回ると、ゼロクロスタイミング検出部６１によって、プラス側ゼロクロス信号ＡＣｐがローレベルにされる（タイミングＥｐ２）。
【００５３】
そうすると、タイミングＥｐ２において、プラス側ゼロクロス間隔取得部６２１によって、プラス側ゼロクロス信号ＡＣｐの立下りが検出され、タイマ６４により計時された位相判定時間Ｔ２が停止されて保持される（ステップＳ２１）。そして、第１停電検知部６２３によって、タイマ６３による時間Ｔ１の計時がゼロから開始される（ステップＳ２２）。
【００５４】
このとき、タイマ６４により保持されている位相判定時間Ｔ２は、タイミングＴｍ２から停電が発生したタイミングＥｐ２までの経過時間を示している。また、タイミングＥｍ２からタイミングＴｍ２までの時間は、停電判定時間ｔ１で一定である。そうすると、タイミングＥｍ２から停電が発生したタイミングＥｐ２までの経過時間は、停電判定時間ｔ１とタイマ６４により保持されている位相判定時間Ｔ２との加算値（ｔ１＋Ｔ２）として得られる。ここで、タイミングＥｍ２は、交流電圧Ｖｐｓの瞬時値が、閾値電圧Ｖｔｈｍを上回ったタイミング、すなわち交流電圧Ｖｐｓの瞬時値が０Ｖを横切って上昇するタイミングである第２ゼロクロスタイミングを示しており、交流電圧Ｖｐｓにおける一定の位相を示すタイミングである。
【００５５】
そうすると、加算値（ｔ１＋Ｔ２）は、マイナス側ゼロクロス間隔情報の一例であって、交流電圧Ｖｐｓにおける一定の位相を示すタイミングから停電が発生したタイミングまでの時間を示しているから、交流電圧Ｖｐｓにおける停電の生じた位相を示す情報として用いることができる。さらに、加算値（ｔ１＋Ｔ２）のうち、停電判定時間ｔ１が一定の固定値であることに鑑みれば、タイマ６４により保持されている位相判定時間Ｔ２を、交流電圧Ｖｐｓにおける停電の生じた位相を示すマイナス側ゼロクロス間隔情報として用いることができる。
【００５６】
なお、停電によって、マイナス側ゼロクロス信号ＡＣｍの立ち下がりが検出された場合には、ステップＳ３１においては、ステップＳ２１と同様に、加算値（ｔ１＋Ｔ２）は、プラス側ゼロクロス間隔情報の一例であって、交流電圧Ｖｐｓにおける一定の位相を示すタイミングから停電が発生したタイミングまでの時間を示すことになるから、交流電圧Ｖｐｓにおける停電の生じた位相を示す情報として用いることができる。さらに、加算値（ｔ１＋Ｔ２）のうち、停電判定時間ｔ１が一定の固定値であることに鑑みれば、ステップＳ３１においてタイマ６４により保持されている位相判定時間Ｔ２を、交流電圧Ｖｐｓにおける停電の生じた位相を示すプラス側ゼロクロス間隔情報として用いることができる。
【００５７】
そして、タイマ６３の計時時間Ｔ１が、停電判定時間ｔ１以上になると（ステップＳ２３でＹＥＳ）、第１停電検知部６２３によって、マイナス側ゼロクロス信号ＡＣｍの信号レベルが確認され（ステップＳ２４）、マイナス側ゼロクロス信号ＡＣｍがハイレベル（Ｈｉ）であれば停電は生じていないと判断されてステップＳ２５へ移行する（ステップＳ２４でＹＥＳ）一方、マイナス側ゼロクロス信号ＡＣｍがハイレベル（Ｈｉ）でなければ停電が検知されてステップＳ２６へ移行する（ステップＳ２４でＮＯ）。
【００５８】
今、タイミングＥｐ２において停電が生じているから、タイミングＥｐ２以降、交流電圧Ｖｐｓは０Ｖになっており、交流電圧Ｖｐｓの瞬時値が閾値電圧Ｖｔｈｍを下回ることはないから、タイミングＥｐ２から停電判定時間ｔ１が経過したタイミングＴｐ２では、マイナス側ゼロクロス信号ＡＣｍはゼロクロスタイミング検出部６１によってローレベルにされたままになっており、マイナス側ゼロクロス信号ＡＣｍがハイレベル（Ｈｉ）ではないので（ステップＳ２４でＮＯ）、停電が検知されてステップＳ２６へ移行する。
【００５９】
次に、ステップＳ２６において、第１停電検知部６２３によって、停電が検知された旨の情報が電源制御部６２０へ出力されると共に、タイマ６４によって保持されている位相判定時間Ｔ２が、交流電圧Ｖｐｓにおける停電の生じた位相を示す情報として、電源制御部６２０へ出力されて、プラス側ゼロクロス信号ＡＣｐの立ち下がり検出時処理を終了する。なお、ステップＳ３６においては、第２停電検知部６２４によって、停電が検知された旨の情報が電源制御部６２０へ出力されると共に、タイマ６４によって保持されている位相判定時間Ｔ２が、交流電圧Ｖｐｓにおける停電の生じた位相を示す情報として、電源制御部６２０へ出力されることとなる。
【００６０】
ここで、背景技術に係る停電検出方法では、ゼロクロス点の有無等により停電を判定しているため、少なくとも次のゼロクロス点が検出される半周期以上経過後でないと、停電の判定ができない。これに対し、図１に示すＥＣＵ６は、第１ゼロクロスタイミングを示すプラス側ゼロクロス信号ＡＣｐの立下りタイミング、及び第２ゼロクロスタイミングを示すマイナス側ゼロクロス信号ＡＣｍの立下りタイミングから、交流電圧Ｖｐｓの半周期より短い時間に設定された停電判定時間ｔ１の経過後において停電を検知することができるので、背景技術に係る停電検出方法よりも、停電が発生してから停電を検知するまでの時間を短縮することができる。
【００６１】
この場合、ＥＣＵ６は、タイマ６３の計時時間Ｔ１が停電判定時間ｔ１となったタイミング以降の時間をタイマ６４によって位相判定時間Ｔ２として計時するので、位相判定時間Ｔ２や加算値（ｔ１＋Ｔ２）を交流電圧Ｖｐｓにおける停電の生じた位相を示す情報として用いることで、二つのタイマ６３，６４を用いて、停電の検知と停電の生じた位相を示す情報の取得とを行うことが可能となっている。
【００６２】
なお、直接、プラス側ゼロクロス信号ＡＣｐの立ち下がりタイミングからマイナス側ゼロクロス信号ＡＣｍの立ち下がりタイミングまでの時間を計時するタイマと、マイナス側ゼロクロス信号ＡＣｍの立ち下がりタイミングからプラス側ゼロクロス信号ＡＣｐの立ち下がりタイミングまでの時間を計時するタイマとを備え、これを交流電圧Ｖｐｓにおける停電の生じた位相を示す情報として用いるようにしてもよい。
【００６３】
この場合、プラス側ゼロクロス信号ＡＣｐの立ち下がりタイミングからマイナス側ゼロクロス信号ＡＣｍの立ち下がりタイミングまでの時間と、マイナス側ゼロクロス信号ＡＣｍの立ち下がりタイミングからプラス側ゼロクロス信号ＡＣｐの立ち下がりタイミングまでの時間とは連続しているから、もし仮に一つのタイマを用いてこれらの時間を計時しようとすると、上述のタイマ６４のように、停電判定時間ｔ１が経過するまでタイマの計時時間を保持しておくことができない。そのため、プラス側ゼロクロス信号ＡＣｐの立ち下がりタイミングからマイナス側ゼロクロス信号ＡＣｍの立ち下がりタイミングまでの時間を計時するタイマと、マイナス側ゼロクロス信号ＡＣｍの立ち下がりタイミングからプラス側ゼロクロス信号ＡＣｐの立ち下がりタイミングまでの時間を計時するタイマとを、時間Ｔ１を計時するためのタイマと別に、備える必要があり、すなわちタイマが三つ必要となる。
【００６４】
次に、電源制御部６２０によって、第１停電検知部６２３から出力された、停電が検知された旨の情報と交流電圧Ｖｐｓにおける停電の生じた位相を示す情報とが受信される。そして、電源制御部６２０からの制御信号に応じて、インバータ４によって、二次電池２から出力される直流電力に基づき停電の生じた位相に続く位相の交流電圧Ｖｉｖが出力される。これにより、停電前の交流電圧Ｖｐｓと略同位相の交流電圧Ｖｉｖが生成される。
【００６５】
また、電源制御部６２０からの制御信号に応じて、スイッチング素子５が切り替えられてインバータ４と接続端子８とが接続され、インバータ４によって、スイッチング素子５を介して負荷１００へ、交流電圧Ｖｉｖが供給される。これにより、電源システム１は、停電が発生した場合であっても、負荷１００へ、停電前の交流電圧Ｖｐｓと略同位相の交流電圧Ｖｉｖをバックアップ電力として供給することができる。
【００６６】
なお、交流電圧Ｖｐｓが正の位相において停電が生じた場合の動作を説明したが、交流電圧Ｖｐｓが負の位相において停電が生じた場合は、電源制御部６２０によって、第２停電検知部６２４から出力される、停電が検知された旨の情報と交流電圧Ｖｐｓにおける停電の生じた位相を示す情報とに基づいて、上述と同様にインバータ４とスイッチング素子５とが制御されて、負荷１００へ、停電前の交流電圧Ｖｐｓと略同位相の交流電圧Ｖｉｖをバックアップ電力として供給することができる。
【００６７】
上述のように、図１に示すＥＣＵ６は、制御部６２によって、位相判定時間Ｔ２と、プラス側ゼロクロス信号ＡＣｐ及びマイナス側ゼロクロス信号ＡＣｍのうちどちらのゼロクロス信号による立下りエッジで瞬時停電判定を実施したかにより、交流電源１０１が停電（例えば瞬時停電）したタイミングを一意に特定することができる。これにより、負荷１００に交流電源１０１と同じ位相の交流電圧を、インバータ４で供給することが可能となる。結果として、プラス側もしくはマイナス側の電圧が連続して負荷に供給されることを回避でき、電源システムの信頼性を高めることが可能となる。
【００６８】
なお、本発明に係る停電検知回路を、無停電電源システムに用いる例を示したが、本発明に係る停電検知回路は、どのような電源システムに適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明にかかる停電検出方法は、短時間で瞬時停電を検出でき、また停電した瞬間における交流電源の位相を検出し、負荷に対して適切な位相の交流電源を供給できるため、電源システム等の信頼性向上に対して有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の一実施形態に係る停電検知回路を用いた電源システムの構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図１に示すＥＣＵによる交流電圧の停電の検出動作を説明するための説明図である。
【図３】図１に示す制御部の動作の一例を示すフローチャートである。（Ａ）は、プラス側ゼロクロス信号ＡＣｐが立ち下がったときの処理の一例を示し、（Ｂ）は、マイナス側ゼロクロス信号ＡＣｍが立ち下がったときの処理の一例を示している。
【符号の説明】
【００７１】
１  電源システム
２  二次電池
３  充電回路
４  インバータ
５  スイッチング素子
６  ＥＣＵ
７，８  接続端子
６１  ゼロクロスタイミング検出部
６２  制御部
６３，６４  タイマ
１００  負荷
１０１  交流電源
６２０  電源制御部
６２１  マイナス側ゼロクロス間隔取得部
６２２  プラス側ゼロクロス間隔取得部
６２３  第１停電検知部
６２４  第２停電検知部
ＡＣｐ  プラス側ゼロクロス信号
ＡＣｍ  マイナス側ゼロクロス信号
Ｔ２  位相判定時間
Ｖｉｖ  交流電圧
【図１】
2008286673.tif 000003
【図２】
2008286673.tif 000004
【図３】
2008286673.tif 000005