用于功率擾動檢測的設備和方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明公開了一種用于功率擾動檢測的設備和方法。
【背景技術】
[0002]在借助于電能操作的幾乎任何種類的設備中，電能供應的擾動或中斷將證明是令人厭煩的，并且在許多種類的靈敏設備中，諸如中斷或斷電之類的意外功率擾動可能證明對設備即使不是致命的，也是直接有害的。另外，即使在其中功率擾動并非同樣地對設備直接有害的那些情況下，也將證明其對于設備的用戶而言是令人厭煩的。
[0003]因此，需要具有高度可靠性和可用性的任何種類的電力設備需要裝配有用于處理功率擾動的裝置，所述功率擾動有時也稱為電力線擾動，PLD。另外，當然，能夠越快地檢測到PLD越好，因為正在討論中的設備然后可以啟動其PLD處理設備或程序。在某些種類的敏感設備中，PLD處理程序可以是簡單地以受控方式關閉設備，因為這比使設備由于PLD而突然關閉更好。電力設備有時還可包括某些種類的輔助電源，其將在PLD的情況下被開啟。在這兩種情況下，都將認識到的是越快檢測到PLD越好。
[0004]用于檢測PLD事件的已知技術是基于檢測功率輸入線上的電壓水平。這種技術適用，但是如果輸入電壓緩慢地改變，則這種方法導致PLD事件的緩慢檢測。這種方法還需要檢測機制/電路中的高精度。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是消除上述的已知PLD檢測技術的缺點中的某些，并且提供用于比先前可用檢測更加快速的PLD檢測的設備和方法。
[0006]此目的借助于具有用于能量源的連接裝置和用于能量消耗裝置的連接裝置的供能設備來達到。
[0007]該供能設備被布置成從連接的能量源向連接的能量消耗裝置饋送能量，并且該供能設備還包括儲能裝置，所述儲能裝置被布置成儲存來自連接的能量源的能量，并在來自連接的能量源的能量供應中斷的情況下，為連接的能量消耗裝置供應能量。
[0008]該供能設備還包括控制單元和用于感測到和/或來自所述儲能裝置的能量流的感測裝置。該感測裝置被連接到所述控制單元，并且該控制單元被布置成如果在預定義時間長度期間存在來自所述儲能裝置的能量流，則檢測到功率擾動。
[0009]在該供能設備的實施例中，所述控制單元被布置成在檢測到功率擾動的情況下向所述能量消耗裝置發(fā)送報警信號。
[0010]在一些實施例中，供能設備被布置成防止能量從所述儲能裝置向連接的能量源的流動。
[0011]在一些實施例中，所述供能設備被布置成如果在所述預定義時間長度期間，存在所述儲能裝置上的能量流改變以及比所述儲能裝置上的能量流改變更快的、連接的能量源上的能量流改變，則檢測到功率擾動。
[0012]在一些實施例中，所述供能設備被布置成使得所述儲能裝置上的能量流改變將始終比連接的能量源上的能量流改變緩慢。
[0013]在一些實施例中，所述供能設備被布置成如果在所檢測的功率擾動之后，在預定義時間長度內不存在來自所述儲能裝置的能量流，則檢測到功率擾動的停止。在一些實施例中，所述控制單元被布置成向所述能量消耗裝置發(fā)送所檢測的功率擾動已停止的信號。
[0014]在一些實施例中，所述供能設備被布置成如果還存在所述儲能裝置上的電壓增加和連接的電源上的電壓增加，并且這兩個電壓增加彼此相差不超過預定義極限值，則檢測到功率擾動的停止。
[0015]在一些實施例中，所述控制單元還被布置成在檢測到停止的情況下向所述能量消耗裝置發(fā)送報警信號。
[0016]本發(fā)明還公開了一種用于檢測從電源向能量消耗裝置供應的功率中的擾動的方法。該方法包括從所述能量源向所述能量消耗裝置供應能量，并且還將能量儲存在被連接到所述能量消耗裝置的儲能單元中。該方法還包括監(jiān)視來自所述儲能單元的能量流，并且如果在預定義時間長度內存在來自儲能單元的能量流，則檢測到從所述電源向所述能量消耗裝置供應的所述功率中的擾動。
【附圖說明】
[0017]下面將參考附圖來更詳細地描述本發(fā)明，在所述附圖中:
[0018]圖1-3示出了在各種操作階段中的供能設備，以及
[0019]圖4示出了功率擾動的檢測，以及
[0020]圖5示出了功率擾動停止的檢測，以及
[0021]圖6示出了本發(fā)明的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0022]下面將參考其中示出了本發(fā)明的實施例的附圖來更全面地描述本發(fā)明的實施例。然而，可以許多不同的形式來具體實現本發(fā)明，并且不應將其理解為局限于在本文中闡述的實施例。附圖中的相同附圖標記自始至終指示相同的元件。
[0023]本文所使用的術語僅僅用于描述特定實施例的目的，且并非意圖限制本發(fā)明。
[0024]圖1示出了供能設備100。供能設備100意圖從能量源向能量消耗裝置供應能量，并且因此包括用于能量消耗裝置120的連接裝置121、122以及用于能量源105的連接裝置106,107ο
[0025]為了確保向連接的能量消耗裝置120的不中斷能量供應，供能設備100還包括儲能單元110，此處為所謂的“保持(hold-up)電容器”的形式。在供能設備100的啟動期間，保持電容器存儲一定量的能量，以便能夠在電力線擾動PLD的情況下對連接的能量消耗裝置120進行供電。應指出的是雖然在這里以及附圖中，借助于保持電容器對儲能單元110進行舉例說明，但是當然還可以使用其他此類儲能裝置，例如可再充電電池。
[0026]在供能設備100的“正?！辈僮髌陂g，即當從連接的能量源105向連接的能量消耗裝置120供應能量時，保持電容器110在其不釋放能量的意義上是無源的。然而，在此類正常操作期間，由于例如漏泄，保持電容器110可能需要將存儲在其中的能量“加滿”。
[0027]二極管108被包括在供能設備100中，其用于防止能量從保持電容器110流到連接的能量源105。二極管108還用于確保保持電容器110上的能量流改變將始終慢于連接的能量源上的能量流改變，因為由于二極管108，連接的能量源上的電壓斜率將永遠不能慢于保持電容器110上的電壓斜率。
[0028]如圖1中所示，供能設備100還包括控制單元125，其被布置成控制供能設備100的功能。如稍后將更詳細地描述的，控制單元125還被布置成檢測PLD事件，并且在此類檢測的情況下，向連接的能量消耗裝置120發(fā)送報警信號，以便使得能量消耗裝置120能夠在PLD事件(例如，其操作的全部或一部分的受控關斷)的情況下采取必要的步驟。如所述，稍后將更詳細地描述控制單元的PLD事件檢測，但簡要地，如在圖1中可以看到的，供能設備100還包括感測裝置，該感測裝置使得控制單元能夠感測到和/或來自保持電容器110的能量流的方向，并從而得出關于PLD事件的存在或不存在的結論。圖1中所示的感測裝置包括例如電阻器之類的阻抗Z 115以及使得控制單元125能夠測量阻抗115上的電壓Vz的連接116、116’。如果控制單元125檢測到PLD事件，則存在從控制單元125到能量消耗裝置120的連接124，該鏈接使得控制單元能夠用信號通知已檢測到PLD事件和/或檢測到的PLD事件已經停止。
[0029]在圖1中，示出了供能設備100的啟動期間的能量流E ;如所指示的，存在從連接的能量源105朝向連接的能量消耗裝置120的能量流E。另外，在啟動階段期間，保持電容器110還“吸收”能量，即儲存能量，以便能夠在例如PLD事件期間，朝向連接的能量消耗裝置120釋放能量。因此，來自能量源105的能量流E被分成兩個部分，一個部分是E2,其去往能量消耗裝置120，而另一部分是E1，其去往保持電容器110以便被儲存在那里。
[0030]圖2示出了來自圖1的供能設備100，但是在這里，示出了正常操作期間(即“穩(wěn)態(tài)”下的操作)的能量流E ;如可以看到的，來自連接的能量源105的能量E去往連接的能量消耗裝置120 ;保持電容器110在這里是無源的。
[0031 ] 圖3示出了來自圖1和圖2的供能設備100，但是在這里示出了諸如PLD事件之類的功率中斷期間的能量流E ;如可以看到的，不存在來自能量源105的能量；相反，保持電容器110現在朝著連接的能量消耗裝置120釋放其儲存的能量，即能量E從保持電容器110去往能量消耗裝置120。
[0032]圖4示出了控制單元125如何被布置成檢測PLD事件。圖4示出了來自連接的能量源105的電壓Vin以及阻抗Z 115上的電壓Vz，并且我們可以看到電壓Vin和Vz的變化。應注意的是，在圖4中(并且稍后也在圖5中)所示的示例中，示出了在-48V的輸入電壓下操作的系統(tǒng)。因此，PLD事件或斷電將(標稱地)促使電壓Vin增加，因為電壓從-48移動至-V，與具有正輸入電壓的系統(tǒng)相反，在具有正輸入電壓的系統(tǒng)中，PLD事件或斷電將促使電壓Vin隨著其朝著OV移動而減小。
[0033]控制單元125被布置成產生“能量流方向信號I流，如果能量從保持電容器110(可能朝著連接的能量消耗裝置120)流出，則“能量流方向信號”Eis被視為“真”，即分配值1，并且如果能量并未從保持電容器110中流出，則被視為“假”，即分配值O。借助于控制單元對阻抗Z 115上的電壓Vz的檢測，來產生“能量流方向信號1流;使用阻抗Z 115上的電壓Vz的極性來檢測來自/到保持電容器110的能量流(電流的形式)的方向。如果電壓Vz改變極性，則這是通過阻抗Z 115的能量流(以電流的形式)已改變方向的指示，這繼而指示在通過保持電容器110的能量流(以電流的形式)的方向存在相應的改變。
[0034]在一些實施例中，控制單元125被布置成將電壓Vz的變化與閾值相比較，以便“過濾”掉如下Vz變化，所述Vz變化如此之小以致于其能夠被忽視。此類變化可能是由例如來自電源的功率中的“噪聲”而引起的。
[0035]圖4示出了 Eis如何在兩個狀態(tài)“真”和“假”之間轉換。如果Eis采取真狀態(tài)，即值“1”，則這可能被控制單元125當作能量從保持電容器110中流出的標志，并且控制單元然后開始在一定量的時間tint內對Eis求積分；換言之，如果Eis采取值“1”，則在控制單元125中打開“積分窗口” tint，在該窗口期間，在控制單元125中對“能量流方向信號”的值求積分。如果在此窗口期間積分值達到某個預定義閾值水平T，則控制單元125被布置成認為已檢測到PLD事件，如圖4中所示，因為這意味著能量已在預定義時間長度期