電源切替装置
【課題】複数の交流電源を実用上無瞬断で切り替えることができると共に、切替時に波形のずれが殆ど無く、電源周波数の変化を所定の範囲内に抑制することができる電源切替装置を提供する。
【解決手段】各交流電源と負荷との間に半導体スイッチ１ａ，１ｂを接続してあると共に、前記交流電源の周波数を検出する周波数検出手段１２と、開放側電源と投入側電源の位相差を検出する位相差検出手段１３と、前記投入側電源の周波数が前記開放側電源の周波数に対して所定の範囲内にあり、且つ、前記開放側電源と前記投入側電源の位相が略一致したときに前記半導体スイッチ１ａ，１ｂを開閉制御して前記開放側電源から前記投入側電源に切り替える切替制御手段１４を設けてある。
【解決手段】各交流電源と負荷との間に半導体スイッチ１ａ，１ｂを接続してあると共に、前記交流電源の周波数を検出する周波数検出手段１２と、開放側電源と投入側電源の位相差を検出する位相差検出手段１３と、前記投入側電源の周波数が前記開放側電源の周波数に対して所定の範囲内にあり、且つ、前記開放側電源と前記投入側電源の位相が略一致したときに前記半導体スイッチ１ａ，１ｂを開閉制御して前記開放側電源から前記投入側電源に切り替える切替制御手段１４を設けてある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の交流電源を切り替えて使用する電源切替装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホテル、レジャーランド、病院、工場等の電力需要家においては、電力供給の信頼性の向上並びに電力の有効利用の観点から、商用電源と自家発電電源を需用電力量に応じて択一的に適宜切り替えて使用している。従来、商用電源と自家発電電源を切り替える電源切替装置としては、第１電源及び第２電源と負荷との間に、夫々投入用ソレノイドと引外し用ソレノイドとを備えた瞬時励磁式電磁接触器によって開閉操作される真空バルブを直列接続した瞬時励磁式電源切替器が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２５４３２３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、特許文献１に記載の瞬時励磁式電源切替器は、商用電源と自家発電電源との切り替えを真空バルブによって機械的に行っているために、切替時に１０ｍＳ程度の瞬断が発生する。また、この瞬時励磁式電源切替器は、切替時間をタイマーにより制御しているために、切替時に電源周波数が変動したり、商用電源と自家発電電源の位相差により波形が乱れたりするという課題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、複数の交流電源を実用上無瞬断で切り替えることができると共に、切替時に波形のずれが殆ど無く、電源周波数の変化を所定の範囲内に抑制することができる電源切替装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために、複数の交流電源を切り替える電源切替装置であって、各交流電源と負荷との間に半導体スイッチを接続してあると共に、前記交流電源の周波数を検出する周波数検出手段と、開放側電源と投入側電源の位相差を検出する位相差検出手段と、前記投入側電源の周波数が前記開放側電源の周波数に対して所定の範囲内にあり、且つ、前記開放側電源と前記投入側電源の位相が略一致したときに前記半導体スイッチを開閉制御して前記開放側電源から前記投入側電源に切り替える切替制御手段を設けた電源切替装置を提供するものである。
【０００７】
また、本発明は、前記半導体スイッチがサイリスタスイッチである請求項１に記載の電源切替装置を提供するものである。
【０００８】
また、本発明は、電源切替時の前記投入側電源の周波数の範囲を設定する切替周波数設定手段を備えた請求項１又は２に記載の電源切替装置を提供するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る電源切替装置によれば、複数の交流電源を切り替える電源切替装置であって、各交流電源と負荷との間に半導体スイッチを接続してあると共に、前記交流電源の周波数を検出する周波数検出手段と、開放側電源と投入側電源の位相差を検出する位相差検出手段と、前記投入側電源の周波数が前記開放側電源の周波数に対して所定の範囲内にあり、且つ、前記開放側電源と前記投入側電源の位相が略一致したときに前記半導体スイッチを開閉制御して前記開放側電源から前記投入側電源に切り替える切替制御手段を設けた構成を有することにより、投入側電源の周波数を同期に近付けて所定の範囲に入ると自動的に開放側電源から投入側電源に切り替えることができる。また、半導体スイッチによって開放側電源から投入側電源に実用上無瞬断で切り替えることができると共に、切替時に波形のずれが殆ど無く、電源周波数の変化を所定の範囲内に抑制することができる効果がある。
【００１０】
また、本発明は、前記半導体スイッチがサイリスタスイッチである請求項１に記載の構成を有することにより、更に高速に電源を切り替えることができると共に、高圧電源に使用することができる効果がある。
【００１１】
また、本発明は、電源切替時の前記投入側電源の周波数の範囲を設定する切替周波数設定手段を備えた請求項１又は２に記載の構成を有することにより、電源に接続された負荷の特性に応じて適切な投入側電源の周波数の範囲を設定することができるから、電灯のように電源周波数の影響を受け難い負荷の場合には切替周波数の範囲を広く設定して迅速に電源の切り替えを行うことができると共に、電動機のように電源周波数の影響を受け易い負荷の場合には切替周波数の範囲を狭く設定して電源周波数の変化による影響を抑制することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施の形態を図示する実施例に基づいて説明する。
本発明に係る電源切替装置１０は、各交流電源と負荷との間に半導体スイッチ１ａ，１ｂを接続してあると共に、前記交流電源の周波数を検出する周波数検出手段１２と、開放側電源と投入側電源の位相差を検出する位相差検出手段１３と、前記投入側電源の周波数が前記開放側電源の周波数に対して所定の範囲内にあり、且つ、前記開放側電源と前記投入側電源の位相が略一致したときに前記半導体スイッチ１ａ，１ｂを開閉制御して前記開放側電源から前記投入側電源に切り替える切替制御手段１４を設けてある。
【実施例１】
【００１３】
図１に示す実施例において、電源切替装置１０は、二つの入力端３ａ，３ｂと、共通の出力端４を設けてある。一方の入力端３ａには給電線を介して交流電源Ａを接続し、他方の入力端３ｂには給電線を介して交流電源Ｂを接続してあると共に、共通の出力端４には負荷を接続してある。電源切替装置１０は、交流電源Ａと交流電源Ｂを必要に応じて択一的に適宜切り替えて使用することができるように構成してある。図示の実施例の場合、交流電源Ａは商用電源であり、交流電源Ｂは自家発電電源である。
【００１４】
図１に示す実施例において、電源切替装置１０は、一方の入力端３ａと共通の出力端４との間に半導体スイッチ１ａを接続してあり、他方の入力端３ｂと共通の出力端４との間に半導体スイッチ１ｂを接続してある。半導体スイッチ１ａ，１ｂは、一対のサイリスタ２，２を互いに逆並列接続したサイリスタスイッチからなり、切替制御手段１３のスイッチング信号により開閉制御される。半導体スイッチ１ａ，１ｂは、二つの入力端３ａ，３ｂの一方を接続し他方を開放することにより、接続中の開放側電源から未接続の投入側電源に切り替えることができるように構成してある。この電源切替装置１０は、サイリスタ２のトリガに要する時間（４μＳ以下）で交流電源を切り替えることができる。
【００１５】
図１中の５は制御ユニットであり、切替指示手段１１と周波数検出手段１２と位相差検出手段１３と切替制御手段１４と切替周波数設定手段１５を備えている。制御ユニット５は、計器用変成器６，６を介して交流電源Ａ及び交流電源Ｂの電源系統に接続してあり、電圧、電流、周波数等を測定することができるようにしてある。図２に示すように、切替指示手段１１は、「交流電源Ａから交流電源Ｂ」又は「交流電源Ｂから交流電源Ａ」の切替指示を入力することにより、交流電源Ａから交流電源Ｂへの切替信号（Ａ）、又は、交流電源Ｂから交流電源Ａへの切替信号（Ａ）を出力するようにしてある。
【００１６】
図２に示すように、切替周波数設定手段１５は、電源切替時の投入側電源の周波数の範囲を設定することができるように構成してある。図示の実施例の場合、商用電源である交流電源Ａの周波数は安定しているから、切替周波数設定手段１５は、交流電源Ａから自家発電電源である交流電源Ｂに切り替える場合に、投入側電源である交流電源Ｂの周波数の上限と下限を設定することができるようにしてある。周波数検出手段１２は、交流電源Ｂの周波数を検出し、切替周波数設定手段１５で設定した周波数の上限又は下限に一致したときに周波数信号（Ｂ）を出力するようにしてある。なお、切替周波数設定手段１５は、電源切替時の投入側電源の周波数の範囲を開放側電源の周波数を基準にして設定することもでき、周波数検出手段１２が、投入側電源と開放側電源の周波数を検出し、投入側電源の周波数が開放側電源の周波数に対して設定の範囲に入ったときに周波数信号（Ｂ）を出力するようにすることも可能である。
【００１７】
位相差検出手段１３は、交流電源Ａと交流電源Ｂの位相を比較して、図４に示すように、交流電源Ａと交流電源Ｂの位相差を位相差パルスとして検出することができるように構成してある。位相差検出手段１３は、図３の（ハ）のように、検出した位相差パルス幅が設定したパルス幅以下になったときに位相信号（Ｃ）を出力することができるようにしてある。
【００１８】
切替制御手段１４は、上記の切替信号（Ａ）と周波数信号（Ｂ）と位相差信号（Ｃ）を受信することができるようにしてある。図３に示すように、切替制御手段１４は、切替信号（Ａ）と周波数信号（Ｂ）と位相差信号（Ｃ）の全ての信号を受信したときに、ａ接信号又はｂ接信号のスイッチング信号を出力し、半導体スイッチ１ａ，１ｂを開閉制御して交流電源を切り替えることができるように構成してある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る電源切替装置の一実施例を示す回路図。
【図２】その一実施例を示す制御ブロック図。
【図３】その一実施例を示す制御ブロック図。
【図４】その一実施例の動作状態を示す図。
【符号の説明】
【００２０】
１ａ，１ｂ 半導体スイッチ
２ サイリスタ
３ａ，３ｂ 入力端
４ 出力端
５ 制御ユニット
１０ 電源切替装置
１１ 切替指示手段
１２ 周波数検出手段
１３ 位相差検出手段
１４ 切替制御手段
１５ 切替周波数設定手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の交流電源を切り替えて使用する電源切替装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホテル、レジャーランド、病院、工場等の電力需要家においては、電力供給の信頼性の向上並びに電力の有効利用の観点から、商用電源と自家発電電源を需用電力量に応じて択一的に適宜切り替えて使用している。従来、商用電源と自家発電電源を切り替える電源切替装置としては、第１電源及び第２電源と負荷との間に、夫々投入用ソレノイドと引外し用ソレノイドとを備えた瞬時励磁式電磁接触器によって開閉操作される真空バルブを直列接続した瞬時励磁式電源切替器が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２５４３２３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、特許文献１に記載の瞬時励磁式電源切替器は、商用電源と自家発電電源との切り替えを真空バルブによって機械的に行っているために、切替時に１０ｍＳ程度の瞬断が発生する。また、この瞬時励磁式電源切替器は、切替時間をタイマーにより制御しているために、切替時に電源周波数が変動したり、商用電源と自家発電電源の位相差により波形が乱れたりするという課題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、複数の交流電源を実用上無瞬断で切り替えることができると共に、切替時に波形のずれが殆ど無く、電源周波数の変化を所定の範囲内に抑制することができる電源切替装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために、複数の交流電源を切り替える電源切替装置であって、各交流電源と負荷との間に半導体スイッチを接続してあると共に、前記交流電源の周波数を検出する周波数検出手段と、開放側電源と投入側電源の位相差を検出する位相差検出手段と、前記投入側電源の周波数が前記開放側電源の周波数に対して所定の範囲内にあり、且つ、前記開放側電源と前記投入側電源の位相が略一致したときに前記半導体スイッチを開閉制御して前記開放側電源から前記投入側電源に切り替える切替制御手段を設けた電源切替装置を提供するものである。
【０００７】
また、本発明は、前記半導体スイッチがサイリスタスイッチである請求項１に記載の電源切替装置を提供するものである。
【０００８】
また、本発明は、電源切替時の前記投入側電源の周波数の範囲を設定する切替周波数設定手段を備えた請求項１又は２に記載の電源切替装置を提供するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る電源切替装置によれば、複数の交流電源を切り替える電源切替装置であって、各交流電源と負荷との間に半導体スイッチを接続してあると共に、前記交流電源の周波数を検出する周波数検出手段と、開放側電源と投入側電源の位相差を検出する位相差検出手段と、前記投入側電源の周波数が前記開放側電源の周波数に対して所定の範囲内にあり、且つ、前記開放側電源と前記投入側電源の位相が略一致したときに前記半導体スイッチを開閉制御して前記開放側電源から前記投入側電源に切り替える切替制御手段を設けた構成を有することにより、投入側電源の周波数を同期に近付けて所定の範囲に入ると自動的に開放側電源から投入側電源に切り替えることができる。また、半導体スイッチによって開放側電源から投入側電源に実用上無瞬断で切り替えることができると共に、切替時に波形のずれが殆ど無く、電源周波数の変化を所定の範囲内に抑制することができる効果がある。
【００１０】
また、本発明は、前記半導体スイッチがサイリスタスイッチである請求項１に記載の構成を有することにより、更に高速に電源を切り替えることができると共に、高圧電源に使用することができる効果がある。
【００１１】
また、本発明は、電源切替時の前記投入側電源の周波数の範囲を設定する切替周波数設定手段を備えた請求項１又は２に記載の構成を有することにより、電源に接続された負荷の特性に応じて適切な投入側電源の周波数の範囲を設定することができるから、電灯のように電源周波数の影響を受け難い負荷の場合には切替周波数の範囲を広く設定して迅速に電源の切り替えを行うことができると共に、電動機のように電源周波数の影響を受け易い負荷の場合には切替周波数の範囲を狭く設定して電源周波数の変化による影響を抑制することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施の形態を図示する実施例に基づいて説明する。
本発明に係る電源切替装置１０は、各交流電源と負荷との間に半導体スイッチ１ａ，１ｂを接続してあると共に、前記交流電源の周波数を検出する周波数検出手段１２と、開放側電源と投入側電源の位相差を検出する位相差検出手段１３と、前記投入側電源の周波数が前記開放側電源の周波数に対して所定の範囲内にあり、且つ、前記開放側電源と前記投入側電源の位相が略一致したときに前記半導体スイッチ１ａ，１ｂを開閉制御して前記開放側電源から前記投入側電源に切り替える切替制御手段１４を設けてある。
【実施例１】
【００１３】
図１に示す実施例において、電源切替装置１０は、二つの入力端３ａ，３ｂと、共通の出力端４を設けてある。一方の入力端３ａには給電線を介して交流電源Ａを接続し、他方の入力端３ｂには給電線を介して交流電源Ｂを接続してあると共に、共通の出力端４には負荷を接続してある。電源切替装置１０は、交流電源Ａと交流電源Ｂを必要に応じて択一的に適宜切り替えて使用することができるように構成してある。図示の実施例の場合、交流電源Ａは商用電源であり、交流電源Ｂは自家発電電源である。
【００１４】
図１に示す実施例において、電源切替装置１０は、一方の入力端３ａと共通の出力端４との間に半導体スイッチ１ａを接続してあり、他方の入力端３ｂと共通の出力端４との間に半導体スイッチ１ｂを接続してある。半導体スイッチ１ａ，１ｂは、一対のサイリスタ２，２を互いに逆並列接続したサイリスタスイッチからなり、切替制御手段１３のスイッチング信号により開閉制御される。半導体スイッチ１ａ，１ｂは、二つの入力端３ａ，３ｂの一方を接続し他方を開放することにより、接続中の開放側電源から未接続の投入側電源に切り替えることができるように構成してある。この電源切替装置１０は、サイリスタ２のトリガに要する時間（４μＳ以下）で交流電源を切り替えることができる。
【００１５】
図１中の５は制御ユニットであり、切替指示手段１１と周波数検出手段１２と位相差検出手段１３と切替制御手段１４と切替周波数設定手段１５を備えている。制御ユニット５は、計器用変成器６，６を介して交流電源Ａ及び交流電源Ｂの電源系統に接続してあり、電圧、電流、周波数等を測定することができるようにしてある。図２に示すように、切替指示手段１１は、「交流電源Ａから交流電源Ｂ」又は「交流電源Ｂから交流電源Ａ」の切替指示を入力することにより、交流電源Ａから交流電源Ｂへの切替信号（Ａ）、又は、交流電源Ｂから交流電源Ａへの切替信号（Ａ）を出力するようにしてある。
【００１６】
図２に示すように、切替周波数設定手段１５は、電源切替時の投入側電源の周波数の範囲を設定することができるように構成してある。図示の実施例の場合、商用電源である交流電源Ａの周波数は安定しているから、切替周波数設定手段１５は、交流電源Ａから自家発電電源である交流電源Ｂに切り替える場合に、投入側電源である交流電源Ｂの周波数の上限と下限を設定することができるようにしてある。周波数検出手段１２は、交流電源Ｂの周波数を検出し、切替周波数設定手段１５で設定した周波数の上限又は下限に一致したときに周波数信号（Ｂ）を出力するようにしてある。なお、切替周波数設定手段１５は、電源切替時の投入側電源の周波数の範囲を開放側電源の周波数を基準にして設定することもでき、周波数検出手段１２が、投入側電源と開放側電源の周波数を検出し、投入側電源の周波数が開放側電源の周波数に対して設定の範囲に入ったときに周波数信号（Ｂ）を出力するようにすることも可能である。
【００１７】
位相差検出手段１３は、交流電源Ａと交流電源Ｂの位相を比較して、図４に示すように、交流電源Ａと交流電源Ｂの位相差を位相差パルスとして検出することができるように構成してある。位相差検出手段１３は、図３の（ハ）のように、検出した位相差パルス幅が設定したパルス幅以下になったときに位相信号（Ｃ）を出力することができるようにしてある。
【００１８】
切替制御手段１４は、上記の切替信号（Ａ）と周波数信号（Ｂ）と位相差信号（Ｃ）を受信することができるようにしてある。図３に示すように、切替制御手段１４は、切替信号（Ａ）と周波数信号（Ｂ）と位相差信号（Ｃ）の全ての信号を受信したときに、ａ接信号又はｂ接信号のスイッチング信号を出力し、半導体スイッチ１ａ，１ｂを開閉制御して交流電源を切り替えることができるように構成してある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る電源切替装置の一実施例を示す回路図。
【図２】その一実施例を示す制御ブロック図。
【図３】その一実施例を示す制御ブロック図。
【図４】その一実施例の動作状態を示す図。
【符号の説明】
【００２０】
１ａ，１ｂ 半導体スイッチ
２ サイリスタ
３ａ，３ｂ 入力端
４ 出力端
５ 制御ユニット
１０ 電源切替装置
１１ 切替指示手段
１２ 周波数検出手段
１３ 位相差検出手段
１４ 切替制御手段
１５ 切替周波数設定手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の交流電源を切り替える電源切替装置であって、各交流電源と負荷との間に半導体スイッチを接続してあると共に、前記交流電源の周波数を検出する周波数検出手段と、開放側電源と投入側電源の位相差を検出する位相差検出手段と、前記投入側電源の周波数が前記開放側電源の周波数に対して所定の範囲内にあり、且つ、前記開放側電源と前記投入側電源の位相が略一致したときに前記半導体スイッチを開閉制御して前記開放側電源から前記投入側電源に切り替える切替制御手段を設けた電源切替装置。
【請求項２】
前記半導体スイッチがサイリスタスイッチである請求項１に記載の電源切替装置。
【請求項３】
電源切替時の前記投入側電源の周波数の範囲を設定する切替周波数設定手段を備えた請求項１又は２に記載の電源切替装置。
【請求項１】
複数の交流電源を切り替える電源切替装置であって、各交流電源と負荷との間に半導体スイッチを接続してあると共に、前記交流電源の周波数を検出する周波数検出手段と、開放側電源と投入側電源の位相差を検出する位相差検出手段と、前記投入側電源の周波数が前記開放側電源の周波数に対して所定の範囲内にあり、且つ、前記開放側電源と前記投入側電源の位相が略一致したときに前記半導体スイッチを開閉制御して前記開放側電源から前記投入側電源に切り替える切替制御手段を設けた電源切替装置。
【請求項２】
前記半導体スイッチがサイリスタスイッチである請求項１に記載の電源切替装置。
【請求項３】
電源切替時の前記投入側電源の周波数の範囲を設定する切替周波数設定手段を備えた請求項１又は２に記載の電源切替装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−１６６８４４（Ｐ２００７−１６６８４４Ａ）
【公開日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３６２７６０（Ｐ２００５−３６２７６０）
【出願日】平成１７年１２月１６日（２００５．１２．１６）
【出願人】（５０５４６６２１７）エコン株式会社 (1)
【出願人】（０００１４１０６０）株式会社関電工 (115)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月１６日（２００５．１２．１６）
【出願人】（５０５４６６２１７）エコン株式会社 (1)
【出願人】（０００１４１０６０）株式会社関電工 (115)
【Ｆターム（参考）】
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