專利名稱：瞬時(shí)電壓降低保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在從商用交流電源向負(fù)載提供的交流電力的電壓暫時(shí)降低的情況下， 或者在暫時(shí)發(fā)生了停電的情況下，作為替代來向負(fù)載提供交流電力的瞬時(shí)電壓降低保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
一直以來，在從商用交流電源向負(fù)載提供的交流電力的電壓短時(shí)間降低的情況下或短時(shí)間斷路的情況下，用于取代其向負(fù)載提供交流電力的瞬時(shí)電壓降低保護(hù)裝置被廣泛利用(例如參照專利文獻(xiàn)I 3等)。
圖4是現(xiàn)有的瞬時(shí)電壓降低保護(hù)裝置的概略構(gòu)成圖。該裝置的輸入端11與商用交流電源I連接，輸出端12與負(fù)載2連接。該裝置包括切換部13，其并聯(lián)連接3種開關(guān)，即電磁繼電器14、雙向可控娃(thyristor) 15、及半導(dǎo)體開關(guān)16 ;電解電容器17，其蓄積電壓降低保護(hù)用的直流電力；逆變器18，其能夠進(jìn)行交流/直流、直流/交流雙向的電力轉(zhuǎn)換； 濾波器19，其對(duì)由該逆變器18所產(chǎn)生的高頻的矩形波構(gòu)成的模擬正弦波交流輸出進(jìn)行濾波；補(bǔ)充電力部20，其主要用于補(bǔ)償由于電解電容器17的自然放電而導(dǎo)致的電壓降低；輸入電壓檢測(cè)部21，其檢測(cè)輸入交流電壓(例如100V);補(bǔ)充電力驅(qū)動(dòng)部22，其對(duì)補(bǔ)充電力部 20進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；逆變器驅(qū)動(dòng)部23，其對(duì)逆變器18進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；切換驅(qū)動(dòng)部24，其對(duì)切換部13中的各開關(guān)的接通/斷開進(jìn)行切換；以及控制部25，其基于由輸入電壓檢測(cè)部21得到的電壓值，按照規(guī)定的算法，分別控制補(bǔ)充電力驅(qū)動(dòng)部22、逆變器驅(qū)動(dòng)部23、切換驅(qū)動(dòng)部24。雖然未圖示，但是逆變器18具備將功率FET等半導(dǎo)體開關(guān)元件連接成橋狀的電路。此外，補(bǔ)充電力部20包括向I次側(cè)線圈提供輸入交流電力的變壓器、和與該變壓器的2次側(cè)線圈連接的整流電路等。
該瞬時(shí)電壓降低保護(hù)裝置的基本工作如下。
控制部25不斷監(jiān)視由輸入電壓檢測(cè)部21得到的電壓值，在該電壓值處于正常的范圍內(nèi)的情況下，使切換部13中的至少一個(gè)開關(guān)接通，將從商用交流電源I提供的交流電力原樣從輸出端12輸出，并提供給負(fù)載2。此外，控制部25經(jīng)由逆變器驅(qū)動(dòng)部23使逆變器18進(jìn)行交流/直流轉(zhuǎn)換(在圖4中將從右方輸入的交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力并向左方輸出)工作，或者經(jīng)由補(bǔ)充電力驅(qū)動(dòng)部22使補(bǔ)充電力部20工作，從而對(duì)電解電容器17充電至大致充滿。另外，關(guān)于切換部13中的各開關(guān)的分別使用，由于不是本申請(qǐng)的主要內(nèi)容， 所以省略說明(詳細(xì)情況參照專利文獻(xiàn)2)。此外，關(guān)于對(duì)電解電容器17進(jìn)行充電時(shí)的逆變器18和補(bǔ)充電力部20的分別使用，由于也不是本申請(qǐng)的主要內(nèi)容，所以省略說明(詳細(xì)情況參照專利文獻(xiàn)I)。
如果來自商用交流電源I的交流電壓降低、或者發(fā)生短時(shí)間停電，從而由輸入電壓檢測(cè)部21得到的電壓值脫離正常的范圍，則控制部25判斷為電壓值異常降低，并經(jīng)由切換驅(qū)動(dòng)部24使切換部13的所有開關(guān)斷開，從而將輸出端12從輸入端11切斷，并且經(jīng)由逆變器驅(qū)動(dòng)部23使逆變器18執(zhí)行直流/交流轉(zhuǎn)換(在圖4中將從左方輸入的直流電力轉(zhuǎn)換為交流電力并向右方輸出)工作。由此，將蓄積在電解電容器17中的直流電力轉(zhuǎn)換為交流電力，取代來自商用交流電源I的輸入交流電力，從輸出端12向負(fù)載2提供替代交流電力。 此時(shí)，從輸出端12輸出的交流電壓的電壓值，通過為了驅(qū)動(dòng)逆變器18中的各開關(guān)元件而從控制部25向逆變器驅(qū)動(dòng)部23提供的PWM控制信號(hào)的脈沖寬度來進(jìn)行調(diào)整。
如果將一般的設(shè)備或裝置設(shè)想為負(fù)載2，則大多數(shù)情況下，額定輸入電壓的容許變動(dòng)下限為-10%左右。因此，在現(xiàn)有的瞬時(shí)電壓降低保護(hù)裝置中，典型的情況是按照如下方式規(guī)定了裝置規(guī)格，即，在來自商用交流電源I的輸入交流電壓比額定輸入電壓(例如 100V)降低10%以上時(shí)，開始電壓保護(hù)工作(即，替代交流電力的提供)，并能夠持續(xù)I秒左右期間的該電壓保護(hù)。在通常發(fā)生的電壓瞬時(shí)降低時(shí)，電壓在I秒以內(nèi)恢復(fù)，并且在發(fā)生了 I次電壓瞬時(shí)降低后，在電解電容器17的蓄積直流電力充分恢復(fù)之前，再次發(fā)生電壓瞬時(shí)降低的情況較為稀少。因此，至少在日本國(guó)內(nèi)的使用中，大多數(shù)情況下，按照上述這樣的裝置規(guī)格不會(huì)發(fā)生問題。
但是，在現(xiàn)有的瞬時(shí)電壓降低保護(hù)裝置中有如下問題。
S卩，如上所述，雖然在日本國(guó)內(nèi)，商用交流電源的電壓的穩(wěn)定性相當(dāng)高，但是在一些國(guó)家中，來自商用交流電源的交流電壓的變動(dòng)(波動(dòng))在日常頻繁發(fā)生。此外，即使在同一國(guó)家中，由于地區(qū)/地域的不同，輸入交流電壓從額定輸入電壓變動(dòng)±10%以上的情況以較高的頻率發(fā)生。
在這樣的國(guó)家和地域中，在使用了上述瞬時(shí)電壓降低保護(hù)裝置的情況下，如果輸入交流電壓從額定輸入電壓降低10%以上，則每當(dāng)此時(shí)便執(zhí)行利用了蓄積在電解電容器中的直流電力的電壓保護(hù)(替代交流電力的輸出)。由此，以較高的頻率反復(fù)發(fā)生電解電容器的滿充電-急速放電，電解電容器本身的壽命會(huì)變短。這樣的事態(tài)除了導(dǎo)致裝置的可靠性的降低，還會(huì)由于必需頻繁更換電解電容器而增大運(yùn)轉(zhuǎn)成本。
此外，顯然，在不是由于瞬時(shí)電壓降低而是由于日常的電壓變動(dòng)而釋放出了蓄積在電解電容器中的直流電力之后，如果在充電完成之前再次發(fā)生伴隨電壓變動(dòng)的電壓降低或?qū)嶋H的瞬時(shí)電壓降低，則不能在由裝置規(guī)格規(guī)定的時(shí)間(例如I秒)內(nèi)進(jìn)行電壓保護(hù)，從而負(fù)載的運(yùn)轉(zhuǎn)有可能停止。為了避免這樣的事態(tài)，必需增大預(yù)先搭載的電解電容器的容量并延長(zhǎng)能進(jìn)行電壓保護(hù)的時(shí)間。但是，這樣的大容量的電解電容器的使用會(huì)導(dǎo)致裝置的大幅成本上升。
另一方面，在現(xiàn)有的一般的瞬時(shí)電壓降低保護(hù)裝置中，在輸入交流電壓從額定輸入電壓上升了 10%以上時(shí)，使該電壓直接通過并施加在負(fù)載上。由此，在連接的負(fù)載具有例如在輸入交流電壓從額定輸入電壓升高了 10%以上時(shí)就自動(dòng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)的功能的情況下，每當(dāng)輸入交流電壓從額定輸入電壓增大10%以上時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)就停止。
專利文獻(xiàn)I JP特開2008-54468號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2 JP特開2008-54483號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)3 JP特開2009-112128號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述課題而作，其目的在于提供一種瞬時(shí)電壓降低保護(hù)裝置，即使在來自商用交流電源的交流電壓的變動(dòng)較大的場(chǎng)所(國(guó)家、地域等)，也能夠盡可能地減少負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)停止的狀況，并且通過減少電解電容器等蓄電部的充放電的頻率，能夠在提高裝置的可靠性的同時(shí)抑制運(yùn)轉(zhuǎn)成本以及裝置本身的成本。
為了解決上述課題而作的本發(fā)明是一種瞬時(shí)電壓降低保護(hù)裝置，其具備蓄電單元，其用于蓄積直流電力；以及雙向逆變器單元，其將從商用交流電源提供的交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力，來對(duì)上述蓄電單元進(jìn)行充電，并且將從該蓄電單元釋放出的直流電力轉(zhuǎn)換為交流電力。該瞬時(shí)電壓降低保護(hù)裝置，在從商用交流電源提供給負(fù)載的交流電壓暫時(shí)降低時(shí)，取代其而利用蓄積在上述蓄電單元中的直流電力，通過上述雙向逆變器單元向負(fù)載提供交流電力。該瞬時(shí)電壓降低保護(hù)裝置的特征在于，包括
(a)電壓調(diào)整單元，其用于將從商用交流電源提供的輸入交流電壓作為輸入，取出將該輸入交流電壓升壓規(guī)定比例后得到的第一交流電壓、及將該輸入交流電壓降壓規(guī)定比例后得到的第二交流電壓；
(b)切換單元，其用于選擇性地輸出上述輸入交流電壓、上述電壓調(diào)整單元產(chǎn)生的第一交流電壓、該電壓調(diào)整單元產(chǎn)生的第二交流電壓、通過上述雙向逆變器單元所進(jìn)行的直流/交流轉(zhuǎn)換而生成的替代交流電壓中的任意一個(gè)；
(C)輸入電壓判定單元，其檢測(cè)上述輸入交流電壓，并判定該輸入交流電壓是否低于比額定輸入電壓低的第一判定電壓、是否低于比該第一判定電壓低的第二判定電壓、以及是否低于比額定輸入電壓高的第三判定電壓；
(d)控制單元，其對(duì)上述切換單元及上述雙向逆變器單元進(jìn)行控制，以使得在通過上述輸入電壓判定單元判定為輸入交流電壓為第一判定電壓以上且比第三判定電壓低時(shí)， 向負(fù)載輸出輸入交流電壓，在判定為上述輸入交流電壓比第一判定電壓低且為第二判定電壓以上時(shí)，向負(fù)載輸出第一交流電壓，在判定為上述輸入交流電壓為第三判定電壓以上時(shí)， 向負(fù)載輸出第二交流電壓，在判定為上述輸入交流電壓比第二判定電壓低時(shí)，使上述雙向逆變器單元工作，向負(fù)載輸出替代交流電力。
所謂額定輸入電壓是為使本裝置正常工作而規(guī)定的輸入交流電壓的標(biāo)準(zhǔn)值，通常是容許變動(dòng)范圍的中心值。一般，在日本國(guó)內(nèi)是100V或200V，在日本國(guó)外是110V、220V、 240V 等。
上述電壓調(diào)整單元例如能夠采用使用自稱變壓器(auto transformer)的構(gòu)成。
此外，例如，可以設(shè)定為，第一判定電壓是相對(duì)于額定輸入電壓低-10%左右的電壓(即，額定輸入電壓的大約90%的電壓)，第二判定電壓是相對(duì)于額定輸入電壓低-15% -25%左右的電壓(即，額定輸入電壓的大約75 85%范圍內(nèi)的規(guī)定電壓),第三判定電壓是相對(duì)于額定輸入電壓高10%左右的電壓(即，額定輸入電壓的大約110%的電壓)。即，在額定輸入電壓為100V的情況下，可以設(shè)為，第一判定電壓大約為90V，第二判定電壓大約為75 85V，第三判定電壓大約為110V。此外，電壓調(diào)整單元可以設(shè)將輸入交流電壓升壓10 15%左右后得到的電壓為第一交流電壓，設(shè)將輸入交流電壓降壓10 15% 左右后得到的電壓為第二交流電壓。
在本發(fā)明的瞬時(shí)電壓降低保護(hù)裝置中，即使在從商用交流電源提供的輸入交流電壓比第一判定電壓下降了的情況下，只要為第二判定電壓以上，則不使雙向逆變器單元工作，不使用蓄積在蓄電單元中的直流電力。此時(shí)，由切換單元選擇通過電壓調(diào)整單元將輸入交流電壓升壓后得到的第一交流電壓，并向負(fù)載輸出。由此，輸出電壓比輸入交流電壓提高升壓的量。另一方面，在從商用交流電源提供的輸入交流電壓為第三判定電壓以上的情況下，由切換單元選擇通過電壓調(diào)整單元將輸入交流電壓降壓后得到的第二交流電壓，并向負(fù)載輸出。由此，輸出電壓比輸入交流電壓低降壓的量。由此，即使在發(fā)生了變得比第三判定電壓大的輸入電壓變動(dòng)、或變得比第一判定電壓小的輸入電壓變動(dòng)的情況下，也不會(huì)受到這樣的電壓變動(dòng)的影響，能夠持續(xù)對(duì)負(fù)載提供該負(fù)載能運(yùn)轉(zhuǎn)的程度的交流電壓。
另一方面，在輸入交流電壓比第二判定電壓下降了的情況下，不是單純的電壓變動(dòng)，而是瞬時(shí)電壓降低或停電的可能性較高。因此，在該情況下，控制單元使雙向逆變器單元進(jìn)行直流/交流轉(zhuǎn)換工作，產(chǎn)生使用了蓄積在蓄電單元中的直流電力的替代交流電力。 同時(shí)，通過切換單元將輸入交流電壓、第一交流電壓、及第二交流電壓的提供線路斷路，向負(fù)載提供雙向逆變器單元所產(chǎn)生的替代交流電壓。另外，這與現(xiàn)有的瞬時(shí)電壓降低保護(hù)裝置中的替代交流電力的提供是相同的。
根據(jù)本發(fā)明的瞬時(shí)電壓降低保護(hù)裝置，在從商用交流電源提供的交流電壓下降至額定輸入電壓的例如75 90%左右的情況下，不進(jìn)行利用了蓄電單元的蓄積電力的瞬時(shí)電壓降低保護(hù)，而利用自耦變壓器等的電壓變動(dòng)補(bǔ)償功能就能夠向負(fù)載持續(xù)提供能使負(fù)載正常運(yùn)轉(zhuǎn)的電力。此外，即使在從商用交流電源提供的交流電壓上升至額定輸入電壓的例如110 130%左右的情況下，也能夠利用電壓變動(dòng)補(bǔ)償功能持續(xù)提供負(fù)載能正常運(yùn)轉(zhuǎn)的電力。由此，即使在商用交流電源的電壓變動(dòng)較大的場(chǎng)所中使用的情況下，也能夠減少導(dǎo)致負(fù)載停止運(yùn)轉(zhuǎn)的事態(tài)。
此外，根據(jù)本發(fā)明的瞬時(shí)電壓降低保護(hù)裝置，由于能夠避免因日常的電壓變動(dòng)而進(jìn)行來自蓄電單元的放電，所以能夠降低蓄電單元的放電及其后的滿充電的發(fā)生頻率。由此，能夠延長(zhǎng)電解電容器等、由于反復(fù)充放電而引起性能劣化這樣的蓄電單元的壽命，并能夠提高裝置的可靠性。此外，能夠降低伴隨蓄電單元的劣化而進(jìn)行的該單元的更換的頻率， 并降低運(yùn)轉(zhuǎn)成本。
進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的瞬時(shí)電壓降低保護(hù)裝置，由于如上述這樣，用于提供替代交流電力的蓄電單元的放電的頻率降低，所以能夠減少在實(shí)際發(fā)生了瞬時(shí)電壓降低的情況下，蓄電單元充電不充分這樣的狀況。因此，不必為了不斷保持過多的直流電力而增加蓄電單元的容量，能夠在使用較小容量的蓄電單元的同時(shí)提供必要充分的電壓保護(hù)。由此，能夠降低裝置成本。


圖I是作為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的瞬時(shí)電壓降低保護(hù)裝置的概略模塊構(gòu)成圖。
圖2是本實(shí)施例的瞬時(shí)電壓降低保護(hù)裝置的工作流程圖。
圖3是本實(shí)施例的瞬時(shí)電壓降低保護(hù)裝置的輸入電壓變動(dòng)時(shí)的工作的說明圖。
圖4是現(xiàn)有的瞬時(shí)電壓降低保護(hù)裝置的一個(gè)實(shí)施例的概略模塊構(gòu)成圖。
符號(hào)說明
I商用交流電源
2 負(fù)載
11輸入端
12輸出端
13切換部
14電磁繼電器
15雙向可控娃
16第一半導(dǎo)體開關(guān)
17電解電容器
18逆變器
19濾波器
20補(bǔ)充電力部
21輸入電壓檢測(cè)部
22補(bǔ)充電力驅(qū)動(dòng)部
23逆變器驅(qū)動(dòng)部
24切換驅(qū)動(dòng)部
25控制部
30自耦變壓器
31第二半導(dǎo)體開關(guān)
32第三半導(dǎo)體開關(guān)
33切換驅(qū)動(dòng)部
40控制部
41輸入電壓判定部
42逆變器控制部
43切換控制部具體實(shí)施方式
以下，參照

本發(fā)明的瞬時(shí)電壓降低保護(hù)裝置的一個(gè)實(shí)施例。
圖I是本實(shí)施例的瞬時(shí)電壓降低保護(hù)裝置的概略模塊構(gòu)成圖。對(duì)于與已經(jīng)說明的圖4的現(xiàn)有裝置相同的構(gòu)成要素附加相同符號(hào)，省略詳細(xì)說明。
如圖I所示，在本實(shí)施例的瞬時(shí)電壓降低保護(hù)裝置中，相當(dāng)于圖4所示的現(xiàn)有裝置的切換部13并且相當(dāng)于本發(fā)明的切換單元的切換部13除了包括電磁繼電器14、雙向可控硅15、第一半導(dǎo)體開關(guān)16以外，還包括一端公共連接的第二半導(dǎo)體開關(guān)31及第三半導(dǎo)體開關(guān)32。在輸入端11和切換部13之間，配置有相當(dāng)于本發(fā)明的電壓調(diào)整單元的自耦變壓器30。該自耦變壓器30具有端子A，施加至輸入端11的輸入交流電壓被原樣施加至端子 A ;端子B，其輸出對(duì)施加至端子A的輸入交流電壓升壓10%后得到的電壓；以及端子C，其輸出對(duì)施加至端子A的輸入交流電壓降壓10%后得到電壓。雙向可控硅15及第一半導(dǎo)體開關(guān)16的一端與自耦變壓器30的端子A連接，第二半導(dǎo)體開關(guān)31的一端與自耦變壓器30 的端子B連接，第三半導(dǎo)體開關(guān)32的一端與自耦變壓器30的端子C連接。切換部13中包括的電磁繼電器14、雙向可控娃15、第一至第三半導(dǎo)體開關(guān)16、31、32分別根據(jù)從切換驅(qū)動(dòng)部33提供的控制信號(hào)來切換接通/斷開(導(dǎo)通/截止)。
接受由輸入電壓檢測(cè)部21檢測(cè)到的電壓值信息并分別控制逆變器驅(qū)動(dòng)部23、切換驅(qū)動(dòng)部33的控制部40包括輸入電壓判定部41、逆變器控制部42、切換控制部43等作為功能模塊。該控制部40以包括例如CPU、R0M、RAM等在內(nèi)的微型計(jì)算機(jī)為中心而構(gòu)成，通過執(zhí)行預(yù)先保存在ROM中的控制程序來達(dá)成上述各功能模塊的功能。在該實(shí)施例中，輸入電壓檢測(cè)部21及輸入電壓判定部41相當(dāng)于本發(fā)明的輸入電壓判定單元，逆變器控制部42及切換控制部43相當(dāng)于本發(fā)明的控制單元。
圖2是本實(shí)施例的瞬時(shí)電壓降低保護(hù)裝置的工作流程圖，圖3是本實(shí)施例的瞬時(shí)電壓降低保護(hù)裝置的電壓保護(hù)工作的說明圖。圖3(a)是示意性地表示從商用交流電源I 輸入至輸入端11的輸入交流電壓的圖，(b)是示意性地表示在本實(shí)施例的瞬時(shí)電壓降低保護(hù)裝置中針對(duì)(a)中示出的輸入交流電壓分別從輸出端12輸出的交流電壓的圖，(C)是示意性表示在例如圖4所示的現(xiàn)有的瞬時(shí)電壓降低保護(hù)裝置中針對(duì)(a)中示出的輸入交流電壓分別從輸出端12輸出的交流電壓的圖。
參照?qǐng)D2、圖3說明圖I所示的本實(shí)施例的瞬時(shí)電壓降低保護(hù)裝置的特征性工作。 另外，在此，針對(duì)額定輸入電壓為100V的情況列舉具體的電壓值進(jìn)行說明，但是額定輸入電壓并不限于此，當(dāng)然可以是例如110V、200V、220V、240V等適當(dāng)?shù)闹怠?br> 在本裝置的工作時(shí)，反復(fù)進(jìn)行圖2中在流程圖中示出的工作。S卩，在控制部40中， 輸入電壓判定部41從輸入電壓檢測(cè)部21讀入在該時(shí)間點(diǎn)提供給輸入端11的輸入交流電壓的電壓值信息(步驟SI)，判定電壓值是否為額定輸入電壓的110%即IlOV(相當(dāng)于本發(fā)明的第三判定電壓)以上(步驟S2)。如果在步驟S2中判斷為“否”，則接著判定上述電壓值是否不足額定輸入電壓的90%即90V(相當(dāng)于本發(fā)明的第一判定電壓)且為額定輸入電壓的80%即80V(相當(dāng)于本發(fā)明的第二判定電壓)以上(步驟S3)。如果在步驟S3中判斷為“否”，則接著判定上述電壓值是否不足額定輸入電壓的80%即80V(如上所述，相當(dāng)于第二判定電壓)(步驟S4)。
在步驟S2、S3及S4中都判定為“否”的情況下，輸入交流電壓處于額定輸入電壓的90%以上且不足110%的范圍即90V以上且不足IlOV的范圍中(步驟S5)。因此，在該情況下，判斷為來自商用交流電源I的交流電力的提供是正常的，切換控制部43經(jīng)由切換驅(qū)動(dòng)部33將切換部13的第一半導(dǎo)體開關(guān)16、雙向可控硅15、電磁繼電器14中的任一個(gè)或多個(gè)設(shè)為導(dǎo)通狀態(tài)。由此，施加至自耦變壓器30的端子A的電壓，即從商用交流電源I提供給輸入端11的交流電力直接通過輸出端12，由此輸入交流電壓(其中，除去經(jīng)過切換部 13而導(dǎo)致的電壓降低)被提供給負(fù)載2 (步驟S6)。
在該情況下，如圖3(b)之[A]及[D]所示，對(duì)應(yīng)于輸入交流電壓的變動(dòng)，提供給負(fù)載2的交流電壓最大從額定輸入電壓變動(dòng)±10%,但是,一般,作為負(fù)載2的各種設(shè)備的輸入電壓變動(dòng)的容許范圍相對(duì)于額定輸入電壓為土 10%左右，如上所述,從該裝置輸出的交流電壓即使變動(dòng)10%左右，也不會(huì)妨礙負(fù)載2的運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)然，在已知使用輸入電壓變動(dòng)的容許范圍更小(例如±5%以內(nèi))的負(fù)載的情況下，變更輸入電壓判定部41中的判定基準(zhǔn)即可。
此外，在控制部40中，逆變器控制部42通過未圖示的充電電壓檢測(cè)部對(duì)電解電容器17的充電電壓進(jìn)行監(jiān)視，在該充電電壓比規(guī)定電壓低的情況下，為了對(duì)電解電容器17進(jìn)行急速充電，經(jīng)由逆變器驅(qū)動(dòng)部23使逆變器18工作，將輸入交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力，來對(duì)電解電容器17進(jìn)行充電。另外，在電解電容器17的充電電壓的降低為自然放電所導(dǎo)致的程度較小的降低的情況下，不進(jìn)行基于逆變器18的交流/直流轉(zhuǎn)換工作的急速充電，而由補(bǔ)充電力部20進(jìn)行比較緩慢的充電。這與現(xiàn)有技術(shù)相同。通過這樣的充電，在提供了輸入交流電力的情況下，電解電容器17維持大致充滿電的狀態(tài)。
如果由于電壓變動(dòng)而輸入交流電壓下降至處于80V以上且不足90V的范圍的電壓，則在步驟S3中判定為“是”，切換控制部43經(jīng)由切換驅(qū)動(dòng)部33將切換部13的第二半導(dǎo)體開關(guān)31設(shè)為導(dǎo)通狀態(tài)，將其他開關(guān)設(shè)為非導(dǎo)通狀態(tài)。由此，經(jīng)由第二半導(dǎo)體開關(guān)31連接自耦變壓器30的端子B和輸出端12，將從輸入交流電壓升壓10%后得到的交流電壓施加至負(fù)載2 (步驟S8)。如果例如輸入交流電壓降低至85V，則在自耦變壓器30的端子B上出現(xiàn)大約93. 5V的交流電壓，將其從輸出端12施加至負(fù)載2。即，在輸入交流電壓為額定輸入電壓的80%以上且不足90%的情況下，如圖3(b)之[B]所示，將輸入交流電壓提高10%的量后得到的交流電壓施加至負(fù)載2。
如果由于相同的電壓變動(dòng)而輸入交流電壓上升至IlOV以上，則在步驟S2中判定為“是”，切換控制部43經(jīng)由切換驅(qū)動(dòng)部33將切換部13的第三半導(dǎo)體開關(guān)32設(shè)為導(dǎo)通狀態(tài)，將其他開關(guān)設(shè)為非導(dǎo)通狀態(tài)。由此，經(jīng)由第三半導(dǎo)體開關(guān)32連接自耦變壓器30的端子 C和輸出端12，將從輸入交流電壓降壓10%后得到的交流電壓施加至負(fù)載2(步驟S7)。如果例如輸入交流電壓上升至115V，則在自耦變壓器30的端子C上出現(xiàn)大約103. 5V的交流電壓，將其從輸出端12施加至負(fù)載2。即，在輸入交流電壓為額定輸入電壓的110%以上的情況下，如圖3(b)之[E]所示，將輸入交流電壓降低10%的量后得到的交流電壓施加至負(fù)載2。
如以上，在輸入交流電壓處于額定輸入電壓的80%以上且不足90%的范圍以及為110%以上的情況下，不使用在電解電容器17中蓄積的直流電力和逆變器18，而持續(xù)向負(fù)載2提供使負(fù)載2的運(yùn)轉(zhuǎn)無障礙地繼續(xù)進(jìn)行的交流電力。因此，即使在商用交流電源I 的電壓變動(dòng)較大的場(chǎng)所中，負(fù)載2的運(yùn)轉(zhuǎn)也不停止。
另一方面，如果輸入交流電壓下降至不足80V，則在步驟S4中判定為“是”，執(zhí)行與現(xiàn)有裝置相同的瞬時(shí)電壓降低保護(hù)工作(步驟S9)。即，切換控制部43經(jīng)由切換驅(qū)動(dòng)部33 使切換部13的開關(guān)全部斷開，將輸出端12從輸入端11即商用交流電源I和自耦變壓器30 切斷。在大致同時(shí)，逆變器控制部42為了使用保持在電解電容器17中的直流電力來生成成為目標(biāo)交流電壓(例如額定輸入電壓的90%)的替代交流電力，而經(jīng)由逆變器驅(qū)動(dòng)部23 使逆變器18進(jìn)行直流/交流轉(zhuǎn)換工作。由此，取代輸入交流電力和自耦變壓器30的輸出電壓，從電解電容器17、逆變器18、濾波器19經(jīng)由輸出端12向負(fù)載2提供替代交流電力。 因此，如圖3(b)之[C]所示，即使輸入交流電壓由于瞬時(shí)電壓降低或瞬間停止而下降至不足額定輸入電壓的80%，向負(fù)載2輸出的交流電壓也維持在例如額定輸入電壓的90%。但是，由于此時(shí)消耗蓄積在電解電容器17中的直流電力，所以在相當(dāng)于該直流電力量的時(shí)間例如0. 5 I秒左右的期間向負(fù)載2提供交流電力。
如上所述，如果從輸入交流電壓下降至不足80V的狀態(tài)將該電壓恢復(fù)至80V以上， 則切換部13中的至少一個(gè)開關(guān)被導(dǎo)通，如上所述，將輸入交流電壓或由自耦變壓器30升壓或降壓后得到的交流電壓提供給負(fù)載2。
如圖3(c)所示，在現(xiàn)有的瞬時(shí)電壓降低保護(hù)裝置中，如果輸入交流電壓下降至不足額定輸入電壓的90%，則立即實(shí)施使用了保持在電解電容器17中的直流電力的替代交流電力的提供。由此，在例如輸入交流電壓的變動(dòng)(波動(dòng))較大(±10%以上)的情況下,CN 102545372 A將頻繁進(jìn)行電解電容器17的放電/充電。此外，如果由于輸入交流電壓的變動(dòng)而在電解電容器17的蓄積電力減少或剛剛成為零后(即將充電前)發(fā)生電壓瞬時(shí)降低，則不能進(jìn)行電壓保護(hù)，負(fù)載2的運(yùn)轉(zhuǎn)很快就會(huì)停止。
相對(duì)于此，在本實(shí)施例的瞬時(shí)電壓降低保護(hù)裝置中，對(duì)于瞬時(shí)電壓降低和停電以外的輸入交流電壓變動(dòng)，幾乎不使用電解電容器17的蓄積電力。由此，不進(jìn)行電解電容器 17的頻繁的放電/充電，因此能夠延長(zhǎng)電解電容器17的壽命。此外，在瞬時(shí)電壓降低時(shí)，不能進(jìn)行電壓保護(hù)的危險(xiǎn)也較低，并且，由于電解電容器17的容量較小也可以，所以裝置成本也能夠降低。
另外，上述實(shí)施例是本發(fā)明的一例，顯然在本申請(qǐng)發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)進(jìn)行適當(dāng)變形、修正、追加也包含在本申請(qǐng)權(quán)利要求的范圍中。
例如，在上述實(shí)施例中列舉出的90%、80%、110%這樣的數(shù)值即第一至第三判定電壓的值、以及+10%、-10%這樣的自耦變壓器30中的電壓增加比例、電壓減少比例的數(shù)值僅僅是一例，當(dāng)然可以按照考慮了使用環(huán)境和目的等的裝置規(guī)格進(jìn)行適當(dāng)變更。
權(quán)利要求
1.一種瞬時(shí)電壓降低保護(hù)裝置，其具備蓄電單元，其用于蓄積直流電力；以及雙向逆變器單元，其將從商用交流電源提供的交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力，來對(duì)上述蓄電單元進(jìn)行充電，并且將從該蓄電單元釋放出的直流電力轉(zhuǎn)換為交流電力，該瞬時(shí)電壓降低保護(hù)裝置，在從商用交流電源提供給負(fù)載的交流電壓暫時(shí)降低時(shí)，取代其而利用蓄積在上述蓄電單元中的直流電力通過上述雙向逆變器單元向負(fù)載提供交流電力，該瞬時(shí)電壓降低保護(hù)裝置的特征在于，包括(a)電壓調(diào)整單元，其用于將從商用交流電源提供的輸入交流電壓作為輸入，取出將該輸入交流電壓升壓規(guī)定比例后得到的第一交流電壓、及將該輸入交流電壓降壓規(guī)定比例后得到的第二交流電壓；(b)切換單元，其用于選擇性地輸出上述輸入交流電壓、上述電壓調(diào)整單元所產(chǎn)生的第一交流電壓、該電壓調(diào)整單元所產(chǎn)生的第二交流電壓、通過由上述雙向轉(zhuǎn)換器單元進(jìn)行的直流/交流轉(zhuǎn)換而生成的替代交流電壓中的任意一個(gè)；(c)輸入電壓判定單元，其檢測(cè)上述輸入交流電壓，并判定該輸入交流電壓是否低于比額定輸入電壓低的第一判定電壓、是否低于比該第一判定電壓低的第二判定電壓、以及是否低于比額定輸入電壓高的第三判定電壓；以及(d)控制單元，其對(duì)上述切換單元及上述雙向逆變器單元進(jìn)行控制，以使得在通過上述輸入電壓判定單元判定為輸入交流電壓為第一判定電壓以上且比第三判定電壓低時(shí)，向負(fù)載輸出輸入交流電壓，在判定為上述輸入交流電壓比第一判定電壓低且為第二判定電壓以上時(shí)，向負(fù)載輸出第一交流電壓，在判定為上述輸入交流電壓為第三判定電壓以上時(shí)，向負(fù)載輸出第二交流電壓，在判定為上述輸入交流電壓比第二判定電壓低時(shí)，使上述雙向逆變器單元工作，向負(fù)載輸出替代交流電力。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的瞬時(shí)電壓降低保護(hù)裝置，其特征在于，上述電壓調(diào)整單元使用自耦變壓器。
全文摘要
本發(fā)明的課題是，在商用交流電源的電壓變動(dòng)較大的國(guó)家/地域使用的情況下，也實(shí)現(xiàn)降低電解電容器的充放電的反復(fù)頻率，使其長(zhǎng)壽命化和小容量化。為此，在輸入交流電壓為額定的90％～80％時(shí)，僅接通第二半導(dǎo)體開關(guān)，將由自耦變壓器使輸入交流電壓升壓10％后的交流電壓施加至負(fù)載。在輸入交流電壓為額定的110％以上時(shí)，僅接通第三半導(dǎo)體開關(guān)，將由自耦變壓器使輸入交流電壓降壓10％后的交流電壓施加至負(fù)載。由此，不使用電解電容器的蓄積電力就能以額定的90～110％左右的交流電壓無時(shí)間限制地驅(qū)動(dòng)負(fù)載。若輸入交流電壓下降至不足額定的80％，則斷開全部開關(guān)，使逆變器進(jìn)行直流/交流轉(zhuǎn)換工作，短時(shí)間向負(fù)載提供替代交流電力。
文檔編號(hào)H02J9/06GK102545372SQ20111018643
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月10日
發(fā)明者岡野隆夫, 大川和敏, 山崎浩司, 竹內(nèi)晃, 藤井崇弘 申請(qǐng)人:京都電機(jī)器株式會(huì)社