(57)【要約】【課題】系統切換回路の切換状態検出系の異常に起因する無用の切換動作が発生するのを防止し、負荷への給電が不必要に停止されるのを防止すること。【解決手段】インバータ装置１が故障中のために負荷３への給電経路が商用交流電源２側となっている状態で切換状態検出手段７ｂに異常が発生し、その検出信号が突然「０」信号から「１」信号に変わったとするとＡＮＤ回路１２ａは「１」信号を出力する。しかし、ワンショット期間内ではないのでＡＮＤ回路２２ａの出力は「０」信号である。したがって、負荷３の給電経路が故障中のインバータ装置１側に切り換わることはない。【選択図】　図１
2004088893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械式切換スイッチ及び半導体スイッチを有すると共に、この機械式切換スイッチの切換状態を検出する切換状態検出手段を有しており、負荷に対して電源供給を行う２つの交流電源系統間の切り換えを前記両スイッチを用いて無瞬断で行うハイブリッド式系統切換回路と、
切換操作信号の入力に基づき前記ハイブリッド式系統切換回路に対して、一方の電源系統側から他方の電源系統側へ切換動作を行わせるための切換制御信号を出力し、しかも、前記切換状態検出手段から入力した検出信号が切換制御信号に対応するものでない場合には、出力する切換制御信号を他方の電源系統側のものに戻す切換制御回路と、
を備えた系統切換装置において、
前記切換制御回路は、前記切換状態検出手段から入力した検出信号が前記切換制御信号に対応するものでない場合には、前記切換制御信号出力開始後から予め設定してあるワンショット期間の経過前にのみ、前記ハイブリッド式系統切換回路に対して出力する切換制御信号を他方の電源系統側のものに戻すものである、
ことを特徴とする系統切換装置。
【請求項２】
機械式切換スイッチ及び半導体スイッチを有すると共に、この機械式切換スイッチの切換状態を検出する切換状態検出手段を有しており、負荷に対して電源供給を行う２つの交流電源系統間の切り換えを前記両スイッチを用いて無瞬断で行うハイブリッド式系統切換回路と、
切換操作信号の入力に基づき前記ハイブリッド式系統切換回路に対して、一方の電源系統側から他方の電源系統側へ切換動作を行わせるための切換制御信号を出力する切換制御回路と、
を備えた系統切換装置において、
前記ハイブリッド式系統切換回路は、前記半導体スイッチの過電流を検出するための電流検出手段を有しており、
前記切換制御回路は、前記電流検出手段からの過電流検出信号を入力した場合に、前記切換制御信号出力開始後から予め設定してあるワンショット期間の経過前にのみ、前記ハイブリッド式系統切換回路に対して出力する切換制御信号を他方の電源系統側のものに戻すものである、
ことを特徴とする系統切換装置。
【請求項３】
機械式切換スイッチ及び半導体スイッチを有すると共に、この機械式切換スイッチの切換状態を検出する切換状態検出手段を有しており、負荷に対して電源供給を行う２つの交流電源系統間の切り換えを前記両スイッチを用いて無瞬断で行うハイブリッド式系統切換回路と、
切換操作信号の入力に基づき前記ハイブリッド式系統切換回路に対して、一方の電源系統側から他方の電源系統側へ切換動作を行わせるための切換制御信号を出力する切換制御回路と、
を備えた系統切換装置において、
前記ハイブリッド式系統切換回路は、前記半導体スイッチの高温度を検出するための温度検出手段を有しており、
前記切換制御回路は、前記温度検出手段からの高温度検出信号を入力した場合に、前記切換制御信号出力開始後から予め設定してあるワンショット期間の経過前にのみ、前記ハイブリッド式系統切換回路に対して出力する切換制御信号を他方の電源系統側のものに戻すものである、
ことを特徴とする系統切換装置。
【請求項４】
機械式切換スイッチ及び半導体スイッチを有すると共に、この機械式切換スイッチの切換状態を検出する切換状態検出手段を有しており、負荷に対して電源供給を行う２つの交流電源系統間の切り換えを前記両スイッチを用いて無瞬断で行うハイブリッド式系統切換回路と、
切換操作信号の入力に基づき前記ハイブリッド式系統切換回路に対して、一方の電源系統側から他方の電源系統側へ切換動作を行わせるための切換制御信号を出力し、しかも、前記切換状態検出手段から入力した検出信号が切換制御信号に対応するものでない場合には、出力する切換制御信号を他方の電源系統側のものに戻す切換制御回路と、
を備えた系統切換装置において、
前記切換制御回路は、前記切換状態検出手段から入力した検出信号が前記切換制御信号に対応するものでない場合には、前記切換制御信号出力開始後から予め設定してあるワンショット期間の経過前にのみ、前記ハイブリッド式系統切換回路に対して出力する切換制御信号を他方の電源系統側のものに戻すものであり、また、前記ハイブリッド式系統切換回路は、前記半導体スイッチの過電流を検出するための電流検出手段を有しており、
前記切換制御回路は、前記電流検出手段からの過電流検出信号を入力した場合に、前記切換制御信号出力開始後から予め設定してあるワンショット期間の経過前にのみ、前記ハイブリッド式系統切換回路に対して出力する切換制御信号を他方の電源系統側のものに戻すものである、
ことを特徴とする系統切換装置。
【請求項５】
機械式切換スイッチ及び半導体スイッチを有すると共に、この機械式切換スイッチの切換状態を検出する切換状態検出手段を有しており、負荷に対して電源供給を行う２つの交流電源系統間の切り換えを前記両スイッチを用いて無瞬断で行うハイブリッド式系統切換回路と、
切換操作信号の入力に基づき前記ハイブリッド式系統切換回路に対して、一方の電源系統側から他方の電源系統側へ切換動作を行わせるための切換制御信号を出力し、しかも、前記切換状態検出手段から入力した検出信号が切換制御信号に対応するものでない場合には、出力する切換制御信号を他方の電源系統側のものに戻す切換制御回路と、
を備えた系統切換装置において、
前記切換制御回路は、前記切換状態検出手段から入力した検出信号が前記切換制御信号に対応するものでない場合には、前記切換制御信号出力開始後から予め設定してあるワンショット期間の経過前にのみ、前記ハイブリッド式系統切換回路に対して出力する切換制御信号を他方の電源系統側のものに戻すものであり、また、前記ハイブリッド式系統切換回路は、前記半導体スイッチの高温度を検出するための温度検出手段を有しており、
前記切換制御回路は、前記温度検出手段からの高温度検出信号を入力した場合に、前記切換制御信号出力開始後から予め設定してあるワンショット期間の経過前にのみ、前記ハイブリッド式系統切換回路に対して出力する切換制御信号を他方の電源系統側のものに戻すものである、
ことを特徴とする系統切換装置。
【請求項６】
前記２つの交流電源系統は、インバータ装置を含むインバータ電源系統、及び商用交流電源を含む商用電源系統である、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の系統切換装置。
【請求項７】
前記２つの交流電源系統は、それぞれに無停電電源装置を含む第１及び第２の電源系統である、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の系統切換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、負荷に対して交流電力を供給し得る２つの交流電源系統間の切り換えをハイブリッド方式により無瞬断で行う系統切換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータ装置等の重要負荷に対しては、常時安定した電源を供給しなければならず、その間は一瞬たりとも停電状態の発生により負荷の運転が停止することは許されない。そのため、このような重要負荷に対しては、通常、２つの交流電源系統から電力供給を行うことができるようにしておき、負荷に対して現在電力供給を行っている系統に異常が発生した場合には、直ちに他方の系統から電力供給が行われるように系統切換を行なうこととしている。系統切換装置は、このような場合の系統切換動作を行うものであり、系統切換方式の相違により半導体スイッチ形とハイブリッド形とに大別される。
【０００３】
半導体スイッチ方式とは、系統切換の手段として半導体スイッチのみを用いる方式であり、この方式では無瞬断での切り換えは行うことができるが給電中半導体スイッチによる損失が発生するのが特徴である。一方、ハイブリッド方式とは、特開平８−４７１８２号公報に記載されているように系統切換の手段として半導体スイッチ及び機械式スイッチの双方を併用する方式であり、この方式では無瞬断での系統切換と低損失での給電が実現できる。
【０００４】
図１１は、このようなハイブリッド方式により系統切換を行う第１の従来例に係る系統切換装置の構成図である。この図において、系統切換回路ＨＫ１１は、２つの交流電源系統すなわち、インバータ装置１を含むインバータ電源系統と、商用交流電源２を含む商用交流電源系統との間をハイブリッド方式により無瞬断で切り換え、いずれか一方の系統からの交流電力を負荷３に供給するためのものである。
【０００５】
ハイブリッド方式の系統切換回路ＨＫ１１は、補助接点６ａ，６ｂが設けられている切換スイッチ４と、サイリスタ等のスイッチング素子により構成される半導体スイッチ５と、切換状態検出手段７ａ，７ｂとを有している。切換状態検出手段７ａ，７ｂは、それぞれ補助接点６ａ，６ｂの状態を検出することにより、切換スイッチ４の切換動作が正常に行われたか否かを検出するものであり、切換スイッチ４がａ側（商用交流電源２側）に正常に切り換わった場合は切換状態検出手段７ａが「１」信号を出力し、一方、切換スイッチ４がｂ側（インバータ装置１側）に正常に切り換わった場合は切換状態検出手段７ｂが「１」信号を出力するようになっている。
【０００６】
ここで、ハイブリッド方式の系統切換回路ＨＫ１１の系統切換動作の概略につき説明しておく。いま、切換スイッチ４の接点がｂ側に位置しており、インバータ装置１からの交流電力が負荷３に対して供給されているとする。この状態で切換スイッチ４の接点をａ側に切り換えると、今度は商用交流電源２からの交流電力が負荷３に対して供給されることになる。しかし、切換スイッチ４は切換動作に要する時間が半導体スイッチに比べて長い機械式スイッチであり、その接点がｂ側からａ側に切り換わるまでの時間が長いために、そのままでは負荷３が瞬間的に停電状態となってしまう。そこで、このような停電状態となるのを防ぐために、切換スイッチ４が切換動作を行っている間は半導体スイッチ５をオンにして、商用交流電源２からの交流電力が半導体スイッチ５を通って負荷３に供給されるようにしている。そして、切換スイッチ４の接点がａ側に完全に切り換わった時点で半導体スイッチ５をオフにするようにしている。
【０００７】
系統切換回路ＨＫ１１は、このようなハイブリッド方式の切換動作により、負荷３の給電経路をインバータ装置１側から商用交流電源２側に無瞬断で切り換えることができる。なお、このハイブリッド方式の系統切換では、切換スイッチ４の接点がｂ側に接触した状態で且つ半導体スイッチ５がオンになっている状態が発生する。このような状態では、商用交流電源２からの電流が半導体スイッチ５及び切換スイッチ４を通り、横流となってインバータ装置１側に流入しようとする。したがって、実際にはこの流入電流を抑制するためのリアクトルが半導体スイッチ５と切換スイッチ４との間に設けられているが、図面の都合上このリアクトルの図示は省略している。
【０００８】
上記の系統切換回路ＨＫ１１は切換制御回路ＫＳ１１により制御されるようになっている。この切換制御回路ＫＳ１１は、ＯＲ回路８ａ，８ｂ、フリップフロップ回路９、ＡＮＤ回路１０、インバータ回路１１、ＡＮＤ回路１２ａ，１２ｂ及び停電検出回路１３を有している。そして、オペレータが操作する押し釦１４ａ，１４ｂからの切換操作信号がＯＲ回路８ａ，８ｂに入力され、インバータ装置１の出力電圧を検出する電圧検出器１５からの検出信号が停電検出回路１３に入力されるようになっている（停電検出回路１３は、正常時には「０」信号、停電時には「１」信号を出力するものである。）。なお、押し釦１４ａは、オペレータが負荷３に対する給電経路をインバータ装置１側にしようとする場合に操作するものであり、一方、押し釦１４ｂは、オペレータが負荷３に対する給電経路を商用交流電源２側にしようとする場合に用いるものである。
【０００９】
次に、図１１の動作につき説明する。いま、切換スイッチ４の接点がｂ側に位置しており、インバータ装置１からの交流電力が負荷３に対して供給されているとする。この状態で切換スイッチ４の接点をａ側に切り換えるべく、オペレータが押し釦１４ｂを押したとする。すると、押し釦１４ｂからの切換操作信号がＯＲ回路８ｂを介してフリップフロップ回路９のリセット側入力端子Ｒに入力されるので、フリップフロップ回路９は「０」信号をＡＮＤ回路１０の第２の入力端子に出力する（本明細書では、以下、ＡＮＤ回路の入力端子については上側に図示されたものを第１の入力端子、下側に図示されたものを第２の入力端子と呼ぶことにする）。このとき、インバータ装置１は正常に運転されており、電圧検出器１５は通常の出力電圧を検出しているので停電検出回路１３は「０」信号を出力している。この「０」信号を反転した「１」信号がＡＮＤ回路１０の第１の入力端子に入力されるが、ＡＮＤ条件は成立していないのでＡＮＤ回路１０は「０」信号を出力する。
【００１０】
ＡＮＤ回路１０から出力される「０」信号はインバータ回路１１により「１」信号に反転され、これが切換制御信号として系統切換回路ＨＫ１１に入力される。すなわち、インバータ回路１１からの「１」信号は、半導体スイッチ５をオンにした状態で切換スイッチ４の接点をａ側に切り換えるべき旨の制御信号として働く。これにより、系統切換回路ＨＫ１１は、上述したハイブリッド方式による系統切換を行い、負荷３に対する給電経路をインバータ装置１側から商用交流電源２側に切り換える。
【００１１】
このとき、切換状態検出手段７ａ，７ｂは切換スイッチ４の切換動作を監視しており、接点がｂ側からａ側に正常に切り換わった時点で切換状態検出手段７ａは「１」信号を、切換状態検出手段７ｂは「０」信号をそれぞれＡＮＤ回路１２ｂ，１２ａの第２の入力端子に出力する。ＡＮＤ回路１２ａの第１の入力端子にはインバータ回路１１からの「１」信号が入力されているがＡＮＤ条件は成立していないので、ＡＮＤ回路１２ａの出力信号は「０」信号である。また、ＡＮＤ回路１２ｂの第１の入力端子にはＡＮＤ回路１０からの「０」信号が入力されているので、やはりＡＮＤ条件は成立せず、ＡＮＤ回路１２ｂの出力信号は「０」信号となる。したがって、切換スイッチ４の切換動作が正常である限り、フリップフロップ回路９の最初の出力状態が変化することはない。
【００１２】
一方、切換スイッチ４のｂ側からａ側への切り換えがうまくいかず、例えば、接点がｂ側に溶着するなどの異常事故が発生したとする。この状態をそのまま継続していることは、半導体スイッチ５が長い時間オン状態になっていることを意味するが、通常、ハイブリッド方式に用いられる半導体スイッチのスイッチング素子は容量の小さなものであり、長時間のオン状態を継続すると、このスイッチング素子は破壊されることになる。しかし、図１１の構成では、このような場合に切換状態検出手段７ｂが「１」信号を出力するのでＡＮＤ回路１２ａのＡＮＤ条件が成立し、ＡＮＤ回路１２ａは「１」信号を出力する。この「１」信号はＯＲ回路８ａを介してフリップフロップ回路９のセット側入力端子Ｓに入力され、フリップフロップ回路９は「１」信号をＡＮＤ回路１０の第２の入力端子に出力する。したがって、ＡＮＤ回路１０のＡＮＤ条件が成立して、ＡＮＤ回路１０は「１」信号を出力し、これが給電経路をインバータ装置１側に戻す切換制御信号として系統切換回路ＨＫ１１に入力される。これにより、系統切換回路ＨＫ１１の半導体スイッチ５はオン状態からオフ状態となりスイッチング素子の破壊が防止されることになる。
【００１３】
このように、図１１の構成では、オペレータの手動操作により系統切換が行われる場合に、切換スイッチ４の切り換えが正常に行われなかったとしても、切換状態検出手段７ａ，７ｂが切換状態を常時監視しており、切換異常が検出された場合には直ちに切換制御回路ＫＳ１１から系統切換回路ＨＫ１１に対して出力している切換制御信号を元に戻すようにしている。したがって、半導体スイッチ５は直ちにオフされ、スイッチング素子が破壊するのを防止することができ、また、これにより負荷３への電源供給が停止されるのを防止することができる。
【００１４】
なお、図１１の構成では、ＡＮＤ回路１２ａの第２の入力端子には切換状態検出手段７ｂからの信号が入力され、ＡＮＤ回路１２ｂの第２の入力端子には切換状態検出手段７ａからの信号が入力されるようになっているが、ＡＮＤ回路１２の第２の入力端子に切換状態検出手段７ａからの信号を反転させて入力し、ＡＮＤ回路１３の第２の入力端子に切換状態検出手段７ｂからの信号を反転させて入力する構成とすることもある。これによれば、例えば、切換スイッチ４の接点がｂ側からａ側に旨く切り換わらない場合には切換状態検出手段７ａが出力する「０」信号が「１」信号に反転されてＡＮＤ回路１２ａの第２の入力端子に入力されるので（つまり、切換スイッチ４のａ側の状態に注目している）、ＡＮＤ回路１２ａは同様に「１」信号を出力する。どちらの構成を採用するかは、切換スイッチ４や他の回路の特性等を考慮して決めることになる。
【００１５】
図１２は、第２の従来例に係る系統切換装置の構成図である。この従来例は、２つの交流電源系統を、第１の無停電電源装置１６ａを含むＡ系（第１の電源系統）と、第２の無停電電源装置１６ｂを含むＢ系（第２の電源系統）としたものであり、系統切換回路ＨＫ１２はいずれかの系統からの交流電力を負荷３に供給するためのものである。なお、図１１の系統切換回路ＨＫ１１には１つの半導体スイッチ５しか設けられていなかったが、この系統切換回路ＨＫ１２には２つの半導体スイッチ５ａ，５ｂが設けられている。これは、図１１の構成は、基本的にはインバータ装置１側を常時使用する系統とし、商用交流電源２側を非常時に使用する系統とするものであるのに対し、図１２の構成は、Ａ系又はＢ系のいずれを常時使用する系統としても差し支えないものであることの現れである。
【００１６】
系統切換回路ＨＫ１２の制御を行う切換制御回路ＫＳ１２は、ＯＲ回路８ａ，８ｂ、ＯＲ回路１９ａ，１９ｂ、フリップフロップ回路９ａ，９ｂ、ＡＮＤ回路１０ａ，１０ｂ、ＯＲ回路１７ａ，１７ｂ、ＡＮＤ回路１８ａ，１８ｂ及び停電検出回路１３ａ，１３ｂを有している。
【００１７】
そして、オペレータが操作する押し釦１４ａからの切換操作信号は、ＯＲ回路８ａを介してフリップフロップ回路９ａのセット側入力端子Ｓ、及びＯＲ回路１９ｂを介してフリップフロップ回路９ｂのリセット側入力端子Ｒに入力されるようになっている。同様に、オペレータが操作する押し釦１４ｂからの切換操作信号は、ＯＲ回路８ｂを介してフリップフロップ回路９ｂのセット側入力端子Ｓ、及びＯＲ回路１９ａを介してフリップフロップ回路９ａのリセット側入力端子Ｒに入力されるようになっている。
【００１８】
また、第１の無停電電源装置１６ａ，１６ｂの出力電圧を検出する電圧検出器１５ａ，１５ｂからの各検出信号は停電検出回路１３ａ，１３ｂに入力されるようになっている（停電検出回路１３ａ，１３ｂは、正常時には「０」信号、停電時には「１」信号を出力するものである。）。なお、押し釦１４ａは、オペレータが負荷３に対する給電経路をＡ系側にしようとする場合に操作するものであり、一方、押し釦１４ｂは、オペレータが負荷３に対する給電経路をＢ系側にしようとする場合に用いるものである。
【００１９】
次に、図１２の動作につき説明する。いま、切換スイッチ４の接点がｂ側に位置しており、第２の無停電電源装置１６ｂからの交流電力が負荷３に対して供給されているとする。この状態で切換スイッチ４の接点をａ側に切り換えるべく、オペレータが押し釦１４ａを押したとする。すると、押し釦１４ａからの切換操作信号がＯＲ回路８ａを介してフリップフロップ回路９ａのセット側入力端子Ｓに入力されるので、フリップフロップ回路９ａは「１」信号をＡＮＤ回路１０ａの第１の入力端子に出力する。このとき、第１の無停電電源装置１６ａは正常に運転されており、電圧検出器１５ａは通常の出力電圧を検出しているので停電検出回路１３ａは「０」信号を出力している。この「０」信号を反転した「１」信号がＡＮＤ回路１０ａの第２の入力端子に入力されるので、ＡＮＤ条件が成立し、ＡＮＤ回路１０ａは「１」信号を出力する。
【００２０】
ＡＮＤ回路１０ａから出力される「１」信号はＯＲ回路１７ａを通り、切換制御信号として系統切換回路ＨＫ１２に入力される。すなわち、ＯＲ回路１７ａからの「１」信号は、半導体スイッチ５ａをオンにした状態で切換スイッチ４の接点をａ側に切り換えるべき旨の制御信号として働く。これにより、系統切換回路ＨＫ１２は、既述したハイブリッド方式による系統切換を行い、負荷３に対する給電経路を第２の無停電電源装置１６ｂ側から第１の無停電電源装置１６ａ側に切り換える。
【００２１】
また、押し釦１４ａからの切換制御信号はＯＲ回路１９ｂを介してフリップフロップ回路９ｂのリセット側入力端子Ｒに入力されており、フリップフロップ回路９ｂは「０」信号をＡＮＤ回路１０ｂの第１の入力端子に出力する。このとき、第２の無停電電源装置１６ｂは正常に運転されており、電圧検出器１５ｂは通常の出力電圧を検出しているので停電検出回路１３ｂは「０」信号を出力している。この「０」信号を反転した「１」信号がＡＮＤ回路１０ｂの第２の入力端子に入力されるが、ＡＮＤ条件は成立していないので、ＡＮＤ回路１０ｂは「０」信号を出力する。そして、この「０」信号はＯＲ回路１７ｂを通り、切換制御信号として系統切換回路ＨＫ１２に入力される。すなわち、ＯＲ回路１７ａ，１７ｂから出力される各切換制御信号は互いに逆の信号となり、インターロックされた関係となっている。
【００２２】
このとき、切換状態検出手段７ａ，７ｂは切換スイッチ４の切換動作を監視しており、接点がｂ側からａ側に正常に切り換わった時点で切換状態検出手段７ａは「１」信号を、切換状態検出手段７ｂは「０」信号をそれぞれＡＮＤ回路１８ｂ，１８ａの第２の入力端子に出力する。ＡＮＤ回路１８ｂの第１の入力端子にはＯＲ回路１７ｂからの「０」信号が入力されているためＡＮＤ条件は成立せず、ＡＮＤ回路１８ｂの出力信号は「０」信号である。また、ＡＮＤ回路１８ａの第１の入力端子にはＯＲ回路１７ａからの「１」信号が入力されているが、第２の入力端子には切換状態検出手段７ｂからの「０」信号が入力されているのでやはりＡＮＤ条件は成立せず、ＡＮＤ回路１８ａの出力信号は「０」信号となる。これら１８ａ，１８ｂから出力される「０」信号は、ＯＲ回路８ａ，８ｂ，１９ａ，１９ｂを介してフリップフロップ回路９ａ，９ｂの各セット側入力端子Ｓ及びリセット側入力端子Ｒに入力される。つまり、切換スイッチ４の切換動作が正常に行われていれば、オペレータの操作に基づくフリップフロップ回路９ａ，９ｂの出力が変化することはない。
【００２３】
一方、切換スイッチ４のｂ側からａ側への切り換えがうまくいかず、例えば、接点がｂ側に溶着するなどの異常事故が発生した場合、切換状態検出手段７ｂが「１」信号を出力するのでＡＮＤ回路１８ａのＡＮＤ条件が成立し、ＡＮＤ回路１８ａは「１」信号を出力する。この「１」信号はＯＲ回路１９ａを介してフリップフロップ回路９ａのリセット側入力端子Ｒに入力されると共に、ＯＲ回路８ｂを介してフリップフロップ回路９ｂのセット側入力端子Ｓに入力され、フリップフロップ回路９ａは「０」信号をＡＮＤ回路１０ａの第１の入力端子に出力し、フリップフロップ回路９ｂは「１」信号をＡＮＤ回路１０ｂの第１の入力端子に出力する。したがって、ＡＮＤ回路１０ａはＡＮＤ条件が成立しなくなるので、ＡＮＤ回路１０ａは「０」信号を出力し、また、ＡＮＤ回路１０ｂはＡＮＤ条件が成立するので「１」信号を出力する。これらＡＮＤ回路１０ａ，１０ｂからの「０」信号及び「１」信号は切換制御信号として系統切換回路ＨＫ１２に入力される。したがって、半導体スイッチ５ａをオンにした状態で切換スイッチ４の接点をａ側に切り換えるべき旨の制御指令が解除されると共に、半導体スイッチ５ｂをオンにして切換スイッチ４の接点をｂ側に切り換えるべき旨の制御指令が出力されたことになる。つまり、切換スイッチ４の切換動作が異常であったため、給電経路をＢ系に戻し、半導体スイッチ５ａのスイッチング素子が破壊されるのを防止すると共に、負荷３に対する電源供給が停止されるのを防止している。
【００２４】
なお、図１２の構成では、ＡＮＤ回路１８ａの第２の入力端子には切換状態検出手段７ｂからの信号が入力され、ＡＮＤ回路１８ｂの第２の入力端子には切換状態検出手段７ａからの信号が入力されるようになっているが、ＡＮＤ回路１８ａの第２の入力端子に切換状態検出手段７ａからの信号を反転させて入力し、ＡＮＤ回路１８ｂの第２の入力端子に切換状態検出手段７ｂからの信号を反転させて入力する構成とすることもある。これによれば、例えば、切換スイッチ４の接点がｂ側からａ側に旨く切り換わらない場合には切換状態検出手段７ａが出力する「０」信号が「１」信号に反転されてＡＮＤ回路１８ａの第２の入力端子に入力されるので（つまり、切換スイッチ４のａ側の状態に注目している）、ＡＮＤ回路１８ａは同様に「１」信号を出力する。どちらの構成を採用するかは、切換スイッチ４や他の回路の特性等を考慮して決めることになる。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、図１１及び図１２の構成では、オペレータが押し釦を操作して系統切換を行おうとした際に切換スイッチ４が異常となり切換動作が正常に行われなかった場合には、切換状態検出手段７ａ，７ｂの機能により給電経路を元の状態に戻すことにより、半導体スイッチの損傷を防止すると共に、負荷３に対する電源供給が停止されるのを防止するようにしている。
【００２６】
しかし、ときとして切換状態検出手段７ａ，７ｂ又は補助接点６ａ，６ｂが何らかの原因で異常となり、切換状態検出手段７ａ，７ｂから出力される検出信号が切換スイッチ４の接点状態に対応しない信号となってしまうことがある。このような場合、上述した切換制御回路及び系統切換回路の動作により負荷３への給電経路が切り換わることになる。給電経路が切り換わったとしても、切り換え後の電源系統により継続して負荷３への電源系統が行われるのであれば特に大きな支障はないが、運悪く切り換え後の電源系統が休止中である場合には、正常に運転されていた負荷３への給電を、系統切換回路の切換状態検出系の異常によりストップさせる必要がないにもかかわらずわざわざストップさせてしまうことになる。
【００２７】
この状況を図１１を例に取り具体的に説明すると、いまオペレータがいない時間帯（例えば深夜）で、負荷３がインバータ装置１から電源供給を受けて（切換スイッチ４の接点が図示の通りｂ側に位置）正常に稼働しているものとする。この状態では、切換状態検出手段７ｂからの「１」信号、及び切換状態検出手段７ａからの「０」信号がそれぞれＡＮＤ回路１２ａ，１２ｂ第２の入力端子に入力されているが、ＡＮＤ回路１２ａ，１２ｂはＡＮＤ条件が成立していないのでいずれも出力は「０」信号である。この状態で切換状態検出手段７ａが何らかの原因で異常となり、その検出信号が「０」信号から「１」信号に変わってしまったとすると、ＡＮＤ回路１２ｂの第１の入力端子にはＡＮＤ回路１０からの「１」信号が入力されているので、ＡＮＤ回路１２ｂはＡＮＤ条件が成立してしまい「１」信号を出力することになる。この「１」信号はＯＲ回路８ｂを介してフリップフロップ回路９のリセット側入力端子Ｒに入力されるので、切換スイッチ４はｂ側からａ側に切り換わる。この場合には、負荷３は商用交流電源２から継続して電源供給を受けることができるので、特に大きな支障は生じない。
【００２８】
しかし、系統切換が逆の場合には負荷３への給電がストップされてしまうことがある。すなわち、いま、インバータ装置１が故障中のために、負荷３が商用交流電源２から電源供給を受けて（切換スイッチ４の接点が図示と反対のａ側に位置）正常に稼働しているものとする。この状態では、切換状態検出手段７ｂからの「０」信号、及び切換状態検出手段７ａからの「１」信号がそれぞれＡＮＤ回路１２ａ，１２ｂの第２の入力端子に入力されているが、ＡＮＤ回路１２ａ，１２ｂはＡＮＤ条件が成立していないのでいずれも出力は「０」信号である。
【００２９】
この状態で切換状態検出手段７ｂが何らかの原因で異常となり、その検出信号が「０」信号から「１」信号に変わってしまったとすると、ＡＮＤ回路１２ａの第１の入力端子にはインバータ回路１１からの「１」信号が入力されているので、ＡＮＤ回路１２ａはＡＮＤ条件が成立して「１」信号を出力することになる。この「１」信号はＯＲ回路８ａを介してフリップフロップ回路９のセット側入力端子Ｓに入力されるので、切換スイッチ４はａ側からｂ側に切り換わる。ところが、上記のようにインバータ装置１は故障中であるために、負荷３は電源供給を受けることができず、運転が停止されてしまうことになる。こののような不都合な事態は図１２の構成においても同様に発生し得ることである（上記の図１１における説明から容易に理解することができると考えられるので、図１２における説明については省略する）。
【００３０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、系統切換回路の切換状態検出系の異常に起因する無用の切換動作が発生するのを防止し、負荷への給電が不必要に停止されるのを防止することができる系統切換装置を提供することを目的としている。
【００３１】
また、本発明に係る系統切換装置はハイブリッド方式を採用したものであるが、ハイブリッド方式に用いられる半導体スイッチのスイッチング素子は短時間定格であるのが通常であるため、運転状態如何によっては破壊されやすいものということができる。そして、スイッチング素子が一旦破壊されてしまうと系統切換装置本来の機能が失われてしまい、復旧に多くの時間及び労力を要することになる。それにもかかわらず、従来から半導体スイッチのスイッチング素子自体を対象とする保護機能が具備された系統切換装置は存在していなかった。よって、本発明は、他の目的として、半導体スイッチのスイッチング素子に対して充分な保護を図ることが可能な系統切換装置を提供しようとするものである。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための手段として、請求項１記載の発明は、機械式切換スイッチ及び半導体スイッチを有すると共に、この機械式切換スイッチの切換状態を検出する切換状態検出手段を有しており、負荷に対して電源供給を行う２つの交流電源系統間の切り換えを前記両スイッチを用いて無瞬断で行うハイブリッド式系統切換回路と、切換操作信号の入力に基づき前記ハイブリッド式系統切換回路に対して、一方の電源系統側から他方の電源系統側へ切換動作を行わせるための切換制御信号を出力し、しかも、前記切換状態検出手段から入力した検出信号が切換制御信号に対応するものでない場合には、出力する切換制御信号を他方の電源系統側のものに戻す切換制御回路と、を備えた系統切換装置において、前記切換制御回路は、前記切換状態検出手段から入力した検出信号が前記切換制御信号に対応するものでない場合には、前記切換制御信号出力開始後から予め設定してあるワンショット期間の経過前にのみ、前記ハイブリッド式系統切換回路に対して出力する切換制御信号を他方の電源系統側のものに戻すものである、ことを特徴とする。
【００３３】
請求項２記載の発明は、機械式切換スイッチ及び半導体スイッチを有すると共に、この機械式切換スイッチの切換状態を検出する切換状態検出手段を有しており、負荷に対して電源供給を行う２つの交流電源系統間の切り換えを前記両スイッチを用いて無瞬断で行うハイブリッド式系統切換回路と、切換操作信号の入力に基づき前記ハイブリッド式系統切換回路に対して、一方の電源系統側から他方の電源系統側へ切換動作を行わせるための切換制御信号を出力する切換制御回路と、を備えた系統切換装置において、前記ハイブリッド式系統切換回路は、前記半導体スイッチの過電流を検出するための電流検出手段を有しており、前記切換制御回路は、前記電流検出手段からの過電流検出信号を入力した場合に、前記切換制御信号出力開始後から予め設定してあるワンショット期間の経過前にのみ、前記ハイブリッド式系統切換回路に対して出力する切換制御信号を他方の電源系統側のものに戻すものである、ことを特徴とする。
【００３４】
請求項３記載の発明は、機械式切換スイッチ及び半導体スイッチを有すると共に、この機械式切換スイッチの切換状態を検出する切換状態検出手段を有しており、負荷に対して電源供給を行う２つの交流電源系統間の切り換えを前記両スイッチを用いて無瞬断で行うハイブリッド式系統切換回路と、切換操作信号の入力に基づき前記ハイブリッド式系統切換回路に対して、一方の電源系統側から他方の電源系統側へ切換動作を行わせるための切換制御信号を出力する切換制御回路と、を備えた系統切換装置において、前記ハイブリッド式系統切換回路は、前記半導体スイッチの高温度を検出するための温度検出手段を有しており、前記切換制御回路は、前記温度検出手段からの高温度検出信号を入力した場合に、前記切換制御信号出力開始後から予め設定してあるワンショット期間の経過前にのみ、前記ハイブリッド式系統切換回路に対して出力する切換制御信号を他方の電源系統側のものに戻すものである、ことを特徴とする。
【００３５】
請求項４記載の発明は、機械式切換スイッチ及び半導体スイッチを有すると共に、この機械式切換スイッチの切換状態を検出する切換状態検出手段を有しており、負荷に対して電源供給を行う２つの交流電源系統間の切り換えを前記両スイッチを用いて無瞬断で行うハイブリッド式系統切換回路と、切換操作信号の入力に基づき前記ハイブリッド式系統切換回路に対して、一方の電源系統側から他方の電源系統側へ切換動作を行わせるための切換制御信号を出力し、しかも、前記切換状態検出手段から入力した検出信号が切換制御信号に対応するものでない場合には、出力する切換制御信号を他方の電源系統側のものに戻す切換制御回路と、を備えた系統切換装置において、前記切換制御回路は、前記切換状態検出手段から入力した検出信号が前記切換制御信号に対応するものでない場合には、前記切換制御信号出力開始後から予め設定してあるワンショット期間の経過前にのみ、前記ハイブリッド式系統切換回路に対して出力する切換制御信号を他方の電源系統側のものに戻すものであり、また、前記ハイブリッド式系統切換回路は、前記半導体スイッチの過電流を検出するための電流検出手段を有しており、前記切換制御回路は、前記電流検出手段からの過電流検出信号を入力した場合に、前記切換制御信号出力開始後から予め設定してあるワンショット期間の経過前にのみ、前記ハイブリッド式系統切換回路に対して出力する切換制御信号を他方の電源系統側のものに戻すものである、ことを特徴とする。
【００３６】
請求項５記載の発明は、機械式切換スイッチ及び半導体スイッチを有すると共に、この機械式切換スイッチの切換状態を検出する切換状態検出手段を有しており、負荷に対して電源供給を行う２つの交流電源系統間の切り換えを前記両スイッチを用いて無瞬断で行うハイブリッド式系統切換回路と、切換操作信号の入力に基づき前記ハイブリッド式系統切換回路に対して、一方の電源系統側から他方の電源系統側へ切換動作を行わせるための切換制御信号を出力し、しかも、前記切換状態検出手段から入力した検出信号が切換制御信号に対応するものでない場合には、出力する切換制御信号を他方の電源系統側のものに戻す切換制御回路と、を備えた系統切換装置において、前記切換制御回路は、前記切換状態検出手段から入力した検出信号が前記切換制御信号に対応するものでない場合には、前記切換制御信号出力開始後から予め設定してあるワンショット期間の経過前にのみ、前記ハイブリッド式系統切換回路に対して出力する切換制御信号を他方の電源系統側のものに戻すものであり、また、前記ハイブリッド式系統切換回路は、前記半導体スイッチの高温度を検出するための温度検出手段を有しており、前記切換制御回路は、前記温度検出手段からの高温度検出信号を入力した場合に、前記切換制御信号出力開始後から予め設定してあるワンショット期間の経過前にのみ、前記ハイブリッド式系統切換回路に対して出力する切換制御信号を他方の電源系統側のものに戻すものである、ことを特徴とする。
【００３７】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、前記２つの交流電源系統は、インバータ装置を含むインバータ電源系統、及び商用交流電源を含む商用電源系統である、ことを特徴とする。
【００３８】
請求項７記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、前記２つの交流電源系統は、それぞれに無停電電源装置を含む第１及び第２の電源系統である、ことを特徴とする。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づき説明する。但し、図１１及び図１２と同様の構成要素には同一又は類似の符号を付して重複した説明を省略する。
【００４０】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る系統切換装置の構成図である。この図において、系統切換回路ＨＫ１は、図１１における系統切換回路ＨＫ１１と同一の構成を有しているが、切換制御回路ＫＳ１は図１１における切換制御回路ＫＳ１１の構成に、ワンショット信号出力回路２０ａ，２０ｂ、ＯＲ回路２１、及びＡＮＤ回路２２ａ，２２ｂを付加したものである。
【００４１】
ワンショット信号出力回路２０ａ，２０ｂは、それぞれ押し釦１４ａ，１４ｂをオペレータが押した場合に、予め設定された長さのパルス信号すなわちワンショット期間においてオン状態となるワンショット信号（「１」信号）を出力するものである。このワンショット期間の設定は切換スイッチ４の切換特性等を考慮して行われる。つまり、本発明では、切換スイッチ４が正常であるならば、その切換動作が完了するのに要する時間は切換制御信号が与えられてから所定時間以内となるのが殆どの場合であり、この所定時間以内に切換状態検出手段７ａ，７ｂの検出信号のレベルが変化したとすれば、この検出信号は切換スイッチ４の実際の切換状態を忠実に反映したものと見做している。一方、この所定時間を超えてから初めて切換状態検出手段７ａ，７ｂが検出信号のレベルを変化させた場合、その検出信号はもはや切換スイッチ４の実際の切換状態を忠実に反映しているかどうかは疑わしく、このような疑わしい検出信号に基づき系統切換を行うべきではないとする扱いをしている。そして、上記の所定時間が例えば５００〔ミリ秒〕であるならば、ワンショット期間を１〔秒〕程度に設定すればよい。
【００４２】
次に、図１の動作につき説明する。いま、切換スイッチ４の接点がｂ側に位置しており、インバータ装置１からの交流電力が負荷３に対して供給されているとする。この状態で切換スイッチ４の接点をａ側にして給電経路を商用交流電源２側に切り換えるべく、オペレータが押し釦１４ｂを押したとする。すると、押し釦１４ｂからの切換操作信号は、ＯＲ回路８ｂを介してフリップフロップ回路９のリセット側入力端子Ｒに入力され、また、ワンショット信号出力回路２０ｂに入力される。切換操作信号がフリップフロップ回路９のリセット側入力端子Ｒに入力されて以降、ＡＮＤ回路１２ａ，１２ｂから信号が出力されるまでの過程は図１１において説明した場合と同様であるため、その重複した説明については省略する。
【００４３】
さて、いまオペレータの操作により切換スイッチ４のｂ側からａ側への切換動作が正常に完了したとすると、ＡＮＤ回路１２ａ，１２ｂからは共に「０」信号が出力され、これらの「０」信号がそれぞれＡＮＤ回路２２ａ，２２ｂの第１の入力端子に入力される。また、ワンショット信号出力回路２０ｂは押し釦１４ｂからの切換操作信号の入力に基づき、ワンショット信号としての「１」信号を例えば１秒間出力する。このワンショット信号は、ＯＲ回路２１を介して、ＡＮＤ回路２２ａ，２２ｂの第２の入力端子に入力される。この場合、ＡＮＤ回路２２ａ，２２ｂは、ＡＮＤ条件が成立しないので出力信号は「０」信号となる。したがって、切換スイッチ４の切換動作が正常である限り、フリップフロップ回路９の最初の出力状態が変化しないのは図１１の場合と同様である。
【００４４】
一方、切換スイッチ４のｂ側からａ側への切り換えがうまくいかず、例えば、接点がｂ側に溶着するなどの異常事故が発生したとする。この場合、ＡＮＤ回路１２ａからは「１」信号が出力され、これがＡＮＤ回路２２ａの第１の入力端子に入力されるので、ＡＮＤ回路２２ａはＡＮＤ条件が成立して「１」信号を出力する。この「１」信号はＯＲ回路８ａを介してフリップフロップ回路９のセット側入力端子Ｓに入力されるので、フリップフロップ回路９は「１」信号を出力する。これにより、ＡＮＤ回路１０から「１」信号が出力され、これが給電経路をインバータ装置１側に戻す切換制御信号として系統切換回路ＨＫ１に入力されることは図１１の場合と同様である。
【００４５】
また、オペレータが押し釦の操作を行ってからかなりの時間が経過した後、あるいは深夜等のオペレータがいない時間帯において、現在、負荷３への給電経路がインバータ装置１側となっている状態であるとする。この状態で切換状態検出手段７ａに異常が発生し、ＡＮＤ回路１２ｂの第２の入力端子に出力している検出信号が突然「０」信号から「１」信号に変わったとすると、ＡＮＤ回路１２ｂの第１の入力端子にはＡＮＤ回路１０からの「１」信号が入力されているのでＡＮＤ条件が成立し、ＡＮＤ回路１２ｂは「１」信号を出力する。この「１」信号はＡＮＤ回路２２ｂの第１の入力端子に入力されるが、オペレータが押し釦の操作を行ってワンショット信号出力回路２０ａ又は２０ｂから信号が出力されているわけではないのでＡＮＤ回路２２ｂの第２の入力端子に入力されているのは「０」信号である。したがって、ＡＮＤ回路２２ｂは、ＡＮＤ条件が成立せず、ＯＲ回路８ｂを介してフリップフロップ回路９のリセット側入力端子Ｒに出力されるのは「０」信号である。すなわち、切換状態検出手段７ａが異常になり、その検出信号のレベルが突然変化したとしてもワンショット期間内ではないために、給電経路が商用交流電源２側に切り換わることはない。尤も、この場合にはたとえ商用交流電源２側に切り換わったとしても負荷３への電源供給が停止されるわけではなく特に実害があるわけでないことは既述したとおりである。
【００４６】
更に、オペレータが押し釦の操作を行ってからかなりの時間が経過した後、あるいは深夜等のオペレータがいない時間帯において、現在、インバータ装置１が故障中のために負荷３への給電経路が商用交流電源２側となっている状態である場合についても説明する。この状態で切換状態検出手段７ｂに異常が発生し、ＡＮＤ回路１２ａの第２の入力端子に出力している検出信号が突然「０」信号から「１」信号に変わったとすると、ＡＮＤ回路１２ａの第１の入力端子にはインバータ回路１１からの「１」信号が入力されているのでＡＮＤ条件が成立し、ＡＮＤ回路１２ａは「１」信号を出力する。この「１」信号はＡＮＤ回路２２ａの第１の入力端子に入力されるが、オペレータが押し釦の操作を行ったわけではないのでＡＮＤ回路２２ａの第２の入力端子に入力されているのは「０」信号である。したがって、ＡＮＤ回路２２ａは、ＡＮＤ条件が成立せず、ＯＲ回路８ａを介してフリップフロップ回路９のセット側入力端子Ｓに出力されるのは「０」信号である。すなわち、深夜等の時間帯において切換状態検出手段７ｂが異常になり、その検出信号のレベルが突然変化したとしてもワンショット期間内ではないために、給電経路が故障中のインバータ装置１側に切り換わることはない。図１１の従来装置では、このような場合に給電経路がインバータ装置１側に切り換わってしまい、負荷３への電源供給が停止されてしまう事故が発生する虞があったが、この第１の実施形態によれば、このような事故の発生を確実に防止することが可能になる。
【００４７】
図２は、本発明の第２の実施形態に係る系統切換装置の構成図である。この図において、系統切換回路ＨＫ２は、図１２における系統切換回路ＨＫ１２と同一の構成を有しているが、切換制御回路ＫＳ２は図１２における切換制御回路ＫＳ１２の構成に、ワンショット信号出力回路２０ａ，２０ｂ、ＯＲ回路２１、及びＡＮＤ回路２２ａ，２２ｂを付加したものである。
【００４８】
ワンショット信号出力回路２０ａ，２０ｂは、第１の実施形態の場合と同様に、それぞれ押し釦１４ａ，１４ｂをオペレータが押した場合に、予め設定された長さのパルス信号すなわちワンショット期間においてオン状態となるワンショット信号（「１」信号）を出力するものであり、その設定の仕方も図１において説明した通りである。
【００４９】
次に、図２の動作を第１の実施形態と同様の場合につき説明する。いま、切換スイッチ４の接点がｂ側に位置しており、第２の無停電電源装置１６ｂからの交流電力が負荷３に対して供給されているとする。この状態で切換スイッチ４の接点をａ側にして給電経路をインバータ装置１６ａ側に切り換えるべく、オペレータが押し釦１４ａを押したとする。すると、押し釦１４ａからの切換操作信号は、ＯＲ回路８ａ及びＯＲ回路１９ｂを介してフリップフロップ回路９ａのセット側入力端子Ｓ及びフリップフロップ回路９ｂのリセット側入力端子Ｒに入力され、また、ワンショット信号出力回路２０ａに入力される。切換操作信号がフリップフロップ回路９ａ，９ｂの入力端子Ｓ，Ｒに入力されて以降、ＡＮＤ回路１８ａ，１８ｂから信号が出力されるまでの過程は図１２において説明した場合と同様であるため、その重複した説明については省略する。
【００５０】
さて、いまオペレータの操作により切換スイッチ４のｂ側からａ側への切換動作が正常に完了したとすると、ＡＮＤ回路１８ａ，１８ｂからは共に「０」信号が出力され、これらの「０」信号がそれぞれＡＮＤ回路２２ａ，２２ｂの第１の入力端子に入力される。また、ワンショット信号出力回路２０ａは押し釦１４ａからの切換操作信号の入力に基づき、ワンショット信号としての「１」信号を例えば１秒間出力する。このワンショット信号は、ＯＲ回路２１を介して、ＡＮＤ回路２２ａ，２２ｂの第２の入力端子に入力される。この場合、ＡＮＤ回路２２ａ，２２ｂは、ＡＮＤ条件が成立しないので出力信号は「０」信号となる。したがって、切換スイッチ４の切換動作が正常である限り、フリップフロップ回路９ａ，９ｂの最初の出力状態が変化しないのは図１２の場合と同様である。
【００５１】
一方、切換スイッチ４のｂ側からａ側への切り換えがうまくいかず、例えば、接点がｂ側に溶着するなどの異常事故が発生したとする。この場合、ＡＮＤ回路１８ａからは「１」信号が出力され、これがＡＮＤ回路２２ａの第１の入力端子に入力されるので、ＡＮＤ回路２２ａはＡＮＤ条件が成立して「１」信号を出力する。この「１」信号はＯＲ回路１９ａを介してフリップフロップ回路９ａのリセット側入力端子Ｒに入力されると共に、ＯＲ回路８ｂを介してフリップフロップ回路９ｂのセット側入力端子Ｓに入力されるので、フリップフロップ回路９ａは「０」信号を、フリップフロップ回路９ｂは「１」信号をそれぞれ出力する。これにより、ＡＮＤ回路１０ａからは「０」信号が、ＡＮＤ回路１０ｂからは「１」信号がそれぞれが出力され、これが給電経路を第２の無停電電源装置１６ｂ側に戻す切換制御信号として系統切換回路ＨＫ２に入力されることは図１２の場合と同様である。
【００５２】
また、オペレータが押し釦の操作を行ってからかなりの時間が経過した後、あるいは深夜等のオペレータがいない時間帯において、現在、負荷３への給電経路が第２の無停電電源装置１６ｂ側となっている状態であるとする。この状態で切換状態検出手段７ａに異常が発生し、ＡＮＤ回路１８ｂの第２の入力端子に出力している検出信号が突然「０」信号から「１」信号に変わったとすると、ＡＮＤ回路１８ｂの第１の入力端子にはＡＮＤ回路１７ｂからの「１」信号が入力されているのでＡＮＤ条件が成立し、ＡＮＤ回路１８ｂは「１」信号を出力する。この「１」信号はＡＮＤ回路２２ｂの第１の入力端子に入力されるが、オペレータが押し釦の操作を行ってワンショット信号出力回路２０ａ又は２０ｂから信号が出力されているわけではないのでＡＮＤ回路２２ｂの第２の入力端子に入力されているのは「０」信号である。したがって、ＡＮＤ回路２２ｂは、ＡＮＤ条件が成立せず、ＯＲ回路８ａ及びＯＲ回路１９ｂを介してフリップフロップ回路９ａのセット側入力端子Ｓ及びフリップフロップ回路９ｂのリセット側入力端子Ｒに出力されるのは「０」信号である。すなわち、切換状態検出手段７ａが異常になり、その検出信号のレベルが突然変化したとしてもワンショット期間内ではないために、給電経路がインバータ装置１６ａ側に切り換わることはない。なお、負荷３への給電経路が第１の無停電電源装置１６ａとなっている状態で切換状態検出手段７ｂに異常が発生した場合については、上記と同様に考えればよいため説明を省略する。
【００５３】
このように、深夜等の時間帯において切換状態検出手段７ａ又は７ｂが異常になり、その検出信号のレベルが突然変化したとしてもワンショット期間内ではないために、現在稼働中の一方の給電経路が不必要に他方の給電経路に切り換わることを防止できる。
【００５４】
図３は、本発明の第３の実施形態に係る系統切換装置の構成図である。この実施形態の系統切換装置は、切換スイッチの切換動作が異常であった場合に給電経路を元に戻す機能を具備していないが、半導体スイッチを過電流から保護する機能を具備したものである。すなわち、図３において、系統切換回路ＨＫ３は、図１における系統切換回路ＨＫ１と異なり補助接点６ａ，６ｂ及び切換状態検出手段７ａ，７ｂが省略され、一方、半導体スイッチ５を流れる電流を検出するための電流検出器２３が付加されている。
【００５５】
切換制御回路ＫＳ３は、切換制御回路ＫＳ１とは異なり、押し釦１４ｂ側の切換操作信号のみがフリップフロップ回路９のリセット側入力端子Ｒに直接入力されると共にワンショット信号出力回路２０に入力されるようになっている。そして、押し釦１４ａ側の切換操作信号はＯＲ回路８を介してフリップフロップ回路９のセット側入力端子Ｓに入力されるようになっている。また、電流検出器２３からの検出信号の入力に基づき半導体スイッチ５の過電流を検出する過電流検出回路２４が設けられており、その過電流検出信号はＡＮＤ回路２２に出力されるようになっている。なお、過電流検出回路２４は、例えば、電流検出器２３で検出された電流値が半導体スイッチ５の定格電流の５倍を超えた場合に過電流信号としての「１」信号を出力するように設定されている。
【００５６】
ＡＮＤ回路２２は、第１乃至第３の３つの入力端子を有しており、第１の入力端子にはインバータ回路１１からの信号が、第２の入力端子には過電流検出回路２４からの信号が、第３の入力端子にはワンショット信号出力回路２０からの信号がそれぞれ入力されるようになっている。そして、これら３つの入力端子に入力される信号が全て「１」信号である場合に、「１」信号をＯＲ回路８を介してフリップフロップ回路９のセット側入力端子Ｓに出力するようになっている。
【００５７】
次に、図３の動作につき説明する。いま、切換スイッチ４の接点がｂ側に位置しており、インバータ装置１からの交流電力が負荷３に対して供給されているとする。この状態で切換スイッチ４の接点をａ側に切り換えるべく、オペレータが押し釦１４ｂを押したとする。すると、押し釦１４ｂからの切換操作信号がフリップフロップ回路９のリセット側入力端子Ｒに入力されるので、フリップフロップ回路９は「０」信号をＡＮＤ回路１０の第２の入力端子に出力する。このとき、ＡＮＤ回路１０の第１の入力端子は「１」信号を入力しており、ＡＮＤ回路１０はＡＮＤ条件が成立しないので「０」信号を出力し、更にインバータ回路１１が「１」信号を出力する。このインバータ回路１１から出力される「１」信号は、系統切換回路ＨＫ３に対して半導体スイッチ５をオンにした状態で切換スイッチ４をｂ側からａ側に切り換えるべき旨の制御信号として働き、これにより負荷３の給電経路はインバータ装置１側から商用交流電源２側に切り換わろうとする。
【００５８】
この切り換えの際もし半導体スイッチ５に過電流が流れたとすると、過電流検出回路２４は「１」信号を出力するが、この時点ではまだワンショット信号出力回路２０は「１」信号を出力している。したがって、ＡＮＤ回路２２のＡＮＤ条件が成立し、ＡＮＤ回路２２は「１」信号をＯＲ回路８を介してフリップフロップ回路９のセット側入力端子Ｓに出力する。これにより、系統切換回路ＨＫ３のインバータ装置１側から商用交流電源２側への切換動作は中止され、給電経路は元のインバータ装置１側に戻ることになる。したがって、半導体スイッチ５のスイッチング素子の破壊が未然に防止される。
【００５９】
また、上記の商用交流電源２側への切り換えが問題なく行われ、現在は負荷３がこの商用交流電源２からの電源供給により正常に稼働している状態であるとする。このような状態で過電流検出回路２４に異常が発生し、実際には過電流が発生していないにもかかわらずその出力信号が「０」信号から突然「１」信号に変化した場合を考えてみる。この場合、もしＡＮＤ回路２２のＡＮＤ条件がインバータ回路１１からの「１」信号と過電流検出回路２４からの「１」信号だけで成立する構成であった場合は、ＡＮＤ回路２２から「１」信号が出力されてしまい、給電経路が商用交流電源２側からインバータ装置１側に切り換わることになる。このとき、インバータ装置１から負荷３に対して直ちに電源供給を行うことができれば特に大きな実害はないが、もしインバータ装置１が故障等により休止状態である場合には負荷３への給電が停止されてしまうことになる。ところが、図３の構成では、ＡＮＤ回路２２はワンショット信号出力回路２０からの「１」信号の入力もＡＮＤ条件に取り入れており、上記の状態では当然のことながら出力信号は「０」信号であるためＡＮＤ回路２２のＡＮＤ条件は成立しないようになっている。したがって、商用交流電源２側からインバータ装置１側への無用な系統切換動作は行われることはなく、負荷３への給電が停止される事態の発生を防ぐことができる。
【００６０】
なお、図３の構成では、押し釦１４ｂ側のみにワンショット信号出力回路２０が接続され、押し釦１４ａ側にはワンショット信号出力回路が接続されていないので、オペレータが押し釦１４ａを押してインバータ装置１側に給電経路を切り換えようとした際に過電流検出回路２４が過電流を検出しても、給電経路は元の商用交流電源２側に戻らないようになっている。これは、過電流が検出されたのは商用交流電源２側であるため、給電経路を敢えて商用交流電源２側に戻すのは回路的に好ましくないからである。
【００６１】
図４は、本発明の第４の実施形態に係る系統切換装置の構成図である。この実施形態の系統切換装置も、第３の実施形態と同様に、切換スイッチの切換動作が異常であった場合に給電経路を元に戻す機能を具備していないが、半導体スイッチを過電流から保護する機能を具備したものである。すなわち、図４において、系統切換回路ＨＫ４は、図２における系統切換回路ＨＫ２と異なり補助接点６ａ，６ｂ及び切換状態検出手段７ａ，７ｂが省略され、一方、半導体スイッチ５ａ，５ｂを流れる電流を検出するための電流検出器２３ａ，２３ｂが付加されている。
【００６２】
切換制御回路ＫＳ４には、電流検出器２３ａ，２３ｂからの検出信号の入力に基づき半導体スイッチ５の過電流を検出する過電流検出回路２４ａ，２４ｂが設けられており、その過電流検出信号はＡＮＤ回路１８ａ，１８ｂの第２の入力端子に入力されるようになっている。切換制御回路ＫＳ４のその他の構成は図２の切換制御回路ＫＳ２と同様である。
【００６３】
次に、図４の動作につき説明する。いま、切換スイッチ４の接点がｂ側に位置しており、第２の無停電電源装置１６ｂからの交流電力が負荷３に対して供給されているとする。この状態で切換スイッチ４の接点をａ側にして給電経路をインバータ装置１６ａ側に切り換えるべく、オペレータが押し釦１４ａを押したとする。すると、押し釦１４ａからの切換操作信号は、ＯＲ回路８ａ及びＯＲ回路１９ｂを介してフリップフロップ回路９ａのセット側入力端子Ｓ及びフリップフロップ回路９ｂのリセット側入力端子Ｒに入力され、また、ワンショット信号出力回路２０ａに入力される。切換操作信号がフリップフロップ回路９ａ，９ｂの入力端子Ｓ，Ｒに入力されて以降、ＡＮＤ回路１８ａの第１の入力端子にはＯＲ回路１７ａからの「１」信号が入力され、ＡＮＤ回路１８ｂの第１の入力端子にはＯＲ回路１７ｂからの「０」信号が入力されるまでの過程は図１２において説明した場合と同様であるため、その重複した説明については省略する。
【００６４】
いま、ＯＲ回路１７ａから出力された切換制御信号により半導体スイッチ５ａがオンとなり、この半導体スイッチ５ａに過電流が流れたとすると、過電流検出回路２４ａは「１」信号をＡＮＤ回路１８ａの第２の入力端子に出力するため、ＡＮＤ条件が成立してＡＮＤ回路１８ａは「１」信号をＡＮＤ回路２２ａの第１の入力端子に出力する。この時点ではまだワンショット信号出力回路２０ａは「１」信号を出力しており、これがＯＲ回路２１を介してＡＮＤ回路２２ａの第２の入力端子に出力されるので、ＡＮＤ回路２２ａのＡＮＤ条件が成立し、ＡＮＤ回路２２ａは「１」信号を出力する。このＡＮＤ回路２２ａからの「１」信号は、ＯＲ回路１９ａを介してフリップフロップ回路９ａのリセット側入力端子Ｒに入力されると共に、ＯＲ回路８ｂを介してフリップフロップ回路９ｂのセット側入力端子Ｓに入力される。これにより、系統切換回路ＨＫ４の第２の無停電電源装置１６ｂ側から第１の無停電電源装置１６ａ側への切換動作は中止され、給電経路は元の第２の無停電電源装置１６ｂ側に戻ることになる。したがって、半導体スイッチ５ａのスイッチング素子の破壊が未然に防止される。
【００６５】
また、上記の第１の無停電電源装置１６ａ側への切り換えが問題なく行われ、現在は負荷３がこの第１の無停電電源装置１６ａからの電源供給により正常に稼働している状態であるとする。このような状態で過電流検出回路２４ａに異常が発生し、実際には過電流が発生していないにもかかわらずその出力信号が「０」信号から突然「１」信号に変化した場合を考えてみる。この場合、ＡＮＤ回路１８ａは、ＡＮＤ条件が成立するので「１」信号を出力するが、もしこの「１」信号がそのままＯＲ回路１９ａ，８ｂを介してフリップフロップ回路９ａ，９ｂの入力端子Ｒ，Ｓに入力される構成であったとすると、負荷３の給電経路が第１の無停電電源装置１６ａ側から第２の無停電電源装置１６ｂ側に不必要に切り換わることになる。このとき、第２の無停電電源装置１６ｂから負荷３に対して直ちに電源供給を行うことができれば特に大きな実害はないが、第２の無停電電源装置１６ｂが故障等により休止状態である場合には負荷３への給電が停止されてしまうことになる。ところが、図４の構成では、ＡＮＤ回路１８ａからの信号はＡＮＤ回路２２ａの第１の入力端子に入力されるようになっており、このＡＮＤ回路２２ａの第２の入力端子にはワンショット信号出力回路２０ａ又は２０ｂからの信号が入力されるようになっている。上記の状態では、当然のことながらＡＮＤ回路２２ａの第２の入力端子には「０」信号が入力されているためＡＮＤ条件が成立せず、ＡＮＤ回路２２ａの出力信号は「０」信号となっている。したがって、第１の無停電電源装置１６ａ側から第２の無停電電源装置１６ｂ側への無用な系統切換動作は行われることはなく、負荷３への給電が停止される事態の発生を防ぐことができる。
【００６６】
図５は、本発明の第５の実施形態に係る系統切換装置の構成図である。この実施形態の系統切換装置は、切換スイッチの切換動作が異常であった場合に給電経路を元に戻す機能を具備していないが、半導体スイッチが高温度になるのを防止する機能を具備したものである。半導体スイッチが高温度になるのは主に過電流が流れた場合であるが、その他にも冷却ファンの故障等に起因する雰囲気温度の上昇など種々の原因が考えられる。このような高温度下で半導体スイッチを使用すると、半導体スイッチの温度は更に上昇し遂には破壊されることになる。そこで、本実施形態は、このような高温度から半導体スイッチを保護しようとするものである。
【００６７】
図５において、系統切換回路ＨＫ５は、図３における系統切換回路ＨＫ３の電流検出器２３を温度検出器２５に置き換えたものであり、切換制御回路ＫＳ５は、切換制御回路ＫＳ３の過電流検出回路２４を高温度検出回路２６に置き換えたものである。図５のその他の構成は、図３と同様であり、また、その動作についても図３の説明における過電流検出を高温度検出と読み換えるだけのものであり、容易に類推できると考えられるので、説明を省略することにする。
【００６８】
図６は、本発明の第６の実施形態に係る系統切換装置の構成図である。この実施形態の系統切換装置も、第５の実施形態と同様に、切換スイッチの切換動作が異常であった場合に給電経路を元に戻す機能を具備していないが、半導体スイッチが高温度になるのを防止する機能を具備したものである。
【００６９】
図６において、系統切換回路ＨＫ６は、図４における系統切換回路ＨＫ４の電流検出器２３ａ，２３ｂを温度検出器２５ａ，２５ｂに置き換えたものであり、切換制御回路ＫＳ６は、切換制御回路ＫＳ４の過電流検出回路２４ａ，２４ｂを高温度検出回路２６ａ，２６ｂに置き換えたものである。図６のその他の構成は、図４と同様であり、また、その動作についても図４の説明における過電流検出を高温度検出と読み換えるだけのものであり、容易に類推できると考えられるので、説明を省略することにする。
【００７０】
図７は、本発明の第７の実施形態に係る系統切換装置の構成図である。この実施形態は、図１の第１の実施形態及び図３の第３の実施形態の双方の機能を併せ持つ構成としたものである。すなわち、図７において、系統切換回路ＨＫ７が系統切換回路ＨＫ１と異なる点は電流検出器２３が付加されている点である。また、切換制御回路ＫＳ７が切換制御回路ＫＳ１と異なる点は、電流検出器２３からの検出信号の入力に基づき半導体スイッチ５の過電流を検出する過電流検出回路２４が設けられており、その過電流検出信号と、切換状態検出手段７ｂからの検出信号とがＯＲ回路２７を介してＡＮＤ回路１２ａの第２の入力端子に入力されるようになっている点である。
【００７１】
このような構成によれば、切換スイッチ４の接点がｂ側に溶着するなどの異常事故が発生した場合等には切換状態検出手段７ｂからの「１」信号がＯＲ回路２７を介してＡＮＤ回路１２ａの第２の入力端子に入力されるので、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、過電流検出回路２４が半導体スイッチ５の過電流を検出した場合にも、過電流検出信号としての「１」信号がＯＲ回路２７を介してＡＮＤ回路１２ａの第２の入力端子に入力されるので、やはり第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。本実施形態の構成及び動作の詳しい説明は、既述した第１及び第３の実施形態の説明と重複するので省略する。
【００７２】
図８は、本発明の第８の実施形態に係る系統切換装置の構成図である。この実施形態は、図２の第２の実施形態及び図４の第４の実施形態の双方の機能を併せ持つ構成としたものである。すなわち、図８において、系統切換回路ＨＫ８が系統切換回路ＨＫ２と異なる点は電流検出器２３ａ，２３ｂが付加されている点である。また、切換制御回路ＫＳ８が切換制御回路ＫＳ２と異なる点は、電流検出器２３ａ，２３ｂからの検出信号の入力に基づき半導体スイッチ５ａ，５ｂの過電流を検出する過電流検出回路２４ａ，２４ｂが設けられており、その過電流検出信号と、切換状態検出手段７ｂ，７ａからの検出信号とがＯＲ回路２８ａ，２８ｂを介してＡＮＤ回路１８ａ，１８ｂの第２の入力端子に入力されるようになっている点である。
【００７３】
このような構成によれば、切換スイッチ４の接点が溶着するなどの異常事故が発生した場合等には切換状態検出手段７ｂ，７ａからの「１」信号がＯＲ回路２８ａ，２８ｂを介してＡＮＤ回路１８ａ，１８ｂの第２の入力端子に入力されるので、第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、過電流検出回路２４ａ，２４ｂが半導体スイッチ５ａ，５ｂの過電流を検出した場合にも、過電流検出信号としての「１」信号がＯＲ回路２８ａ，２８ｂを介してＡＮＤ回路１８ａ，１８ｂの第２の入力端子に入力されるので、やはり第４の実施形態と同様の効果を得ることができる。本実施形態の構成及び動作の詳しい説明は、既述した第２及び第４の実施形態の説明と重複するので省略する。
【００７４】
図９は、本発明の第９の実施形態に係る系統切換装置の構成図である。この実施形態は、図１の第１の実施形態及び図５の第５の実施形態の双方の機能を併せ持つ構成としたものであり、図７の構成の過電流検出機能の代わりに、高温度検出機能を具備したものである。すなわち、図９において、系統切換回路ＨＫ９は、図７における系統切換回路ＨＫ７の電流検出器２３を温度検出器２５に置き換えたものであり、切換制御回路ＫＳ９は、切換制御回路ＫＳ７の過電流検出回路２４を高温度検出回路２６に置き換えたものである。図９のその他の構成は、図７と同様であり、また、その動作についても過電流検出を高温度検出と読み換えるだけのものであり、容易に類推できると考えられるので、説明を省略することにする。
【００７５】
図１０は、本発明の第１０の実施形態に係る系統切換装置の構成図である。この実施形態は、図２の第２の実施形態及び図６の第６の実施形態の双方の機能を併せ持つ構成としたものであり、図８の構成の過電流検出機能の代わりに、高温度検出機能を具備したものである。すなわち、図９において、系統切換回路ＨＫ１０は、図８における系統切換回路ＨＫ８の電流検出器２３ａ，２３ｂを温度検出器２５ａ，２５ｂに置き換えたものであり、切換制御回路ＫＳ１０は、切換制御回路ＫＳ８の過電流検出回路２４ａ，２４ｂを高温度検出回路２６ａ，２６ｂに置き換えたものである。図１０のその他の構成は、図８と同様であり、また、その動作についても過電流検出を高温度検出と読み換えるだけのものであり、容易に類推できると考えられるので、説明を省略することにする。
【００７６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、系統切換回路の切換状態検出系の異常に起因する無用の切換動作が発生するのを防止し、負荷への給電が不必要に停止されるのを防止することができる。また、運転状態如何によっては破壊されやすいハイブリッド方式半導体スイッチのスイッチング素子の保護を充分に図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る系統切換装置の構成図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る系統切換装置の構成図。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る系統切換装置の構成図。
【図４】本発明の第４の実施形態に係る系統切換装置の構成図。
【図５】本発明の第５の実施形態に係る系統切換装置の構成図。
【図６】本発明の第６の実施形態に係る系統切換装置の構成図。
【図７】本発明の第７の実施形態に係る系統切換装置の構成図。
【図８】本発明の第８の実施形態に係る系統切換装置の構成図。
【図９】本発明の第９の実施形態に係る系統切換装置の構成図。
【図１０】本発明の第１０の実施形態に係る系統切換装置の構成図。
【図１１】第１の従来例に係る系統切換装置の構成図。
【図１２】第２の従来例に係る系統切換装置の構成図。
【符号の説明】
ＨＫ１〜ＨＫ１０　系統切換回路
ＫＳ１〜ＫＳ１０　切換制御回路
１　インバータ装置
２　商用交流電源
３　負荷
４　切換スイッチ
５，５ａ，５ｂ　半導体スイッチ
６ａ，６ｂ　補助接点
７ａ，７ｂ　切換状態検出手段
８，８ａ，８ｂ　ＯＲ回路
９，９ａ，９ｂ　フリップフロップ回路
Ｓ　セット側入力端子
Ｒ　リセット側入力端子
１０，１０ａ，１０ｂ　ＡＮＤ回路
１１　インバータ回路
１２ａ，１２ｂ　ＡＮＤ回路
１３，１３ａ，１３ｂ　停電検出回路
１４ａ，１４ｂ　押し釦
１５，１５ａ，１５ｂ　電圧検出器
１６ａ　第１の無停電電源装置
１６ｂ　第２の無停電電源装置
１７ａ，１７ｂ　ＯＲ回路
１８ａ，１８ｂ　ＡＮＤ回路
１９ａ，１９ｂ　ＯＲ回路
２０ａ，２０ｂ　ワンショット信号出力回路
２１　ＯＲ回路
２２ａ，２２ｂ　ＡＮＤ回路
２３，２３ａ，２３ｂ　電流検出器
２４，２４ａ，２４ｂ　過電流検出回路
２５，２５ａ，２５ｂ　温度検出器
２６，２６ａ，２６ｂ　高温度検出回路
２７　ＯＲ回路
２８ａ，２８ｂ　ＯＲ回路
【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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【図１１】
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【図１２】
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