CN104024967B - 电力供给装置及电力供给切换方法 - Google Patents

电力供给装置及电力供给切换方法 Download PDF

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Abstract

电力供给装置(10)具备能够对负荷(12)供给电力的多个恒流输出电路(14)。恒流输出电路(14)具备：脉冲产生部(20)，产生与应输出的电压及电流对应的脉冲宽度的脉冲电压；及PI反馈控制部(30)，对脉冲产生部(20)输出的脉冲电压进行反馈控制，以使负荷电流成为规定值。电力供给装置(10)中，在向负荷(12)供给电力的恒流输出电路(14)中发生异常而切换向负荷(12)供给电力的恒流输出电路(14)时，将对于切换目标的恒流输出电路(14)所具备的脉冲产生部(20)的反馈控制周期设为与切换前的恒流输出电路(14)中的第1周期相比更快的第2周期。

Description

电力供给装置及电力供给切换方法
技术领域
本发明涉及一种电力供给装置及电力供给切换方法。
背景技术
将在发电站等使用的设备(电磁阀或马达等)作为负荷并对负荷供给电力的电力供给装置(例如，将流向负荷的电流设为规定值的电流输出电路)中，为了提高其可靠性，进行健全性诊断。
作为健全性诊断的方法，例如专利文献1中记载有如下方法，即将包含矩形脉冲的交流产生机构连接于变压器的一次侧，直接或者经由整流电路将进行测定、驱动、控制中的任一个的被驱动体连接于二次侧，通过经由变压器传送的电力测定由于连接在二次侧的被驱动体的动作消耗而产生的一次侧电流的变化，通过该测定手结果进行所述被驱动体的动作和信号状态的诊断。
而且，将电力供给装置的电力供给机构设为多元化(例如二元化)，当向负荷供给电力的电力供给机构中检测到异常时，将向负荷供给电力的电力供给机构切换为其他电力供给机构。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开2009-168529号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，电力供给装置中，当向负荷供给电力的电力供给机构中发生异常而将向负荷供给电力的电力供给机构切换为其他电力供给机构时，需在更短时间内将其他电力供给机构的输出设为负荷所需的值。
尤其，在具备将来自电源的电力设为脉冲电压并向负荷进行供给的脉冲产生部的电力供给机构中，进行电力供给机构的切换时，需在短时间内将脉冲电压设为符合负荷的脉冲电压。但是，切换目标的电力供给机构不具有与负荷相关的信息，因此很难在短时间内输出与负荷相应的脉冲电压。
本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种即使切换向负荷供给电力的电力供给机构也能够在更短时间内将从切换目标的电力供给机构输出的电力设为负荷所需的电力的电力供给装置及电力供给切换方法。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明的电力供给装置及电力供给切换方法采用以下手段。
本发明的第一方式所涉及的电力供给装置为如下电力供给装置，即具备能够对同一负荷供给电力的多个电力供给机构，通过一个所述电力供给机构来向所述负荷供给电力，当对所述负荷供给电力的所述电力供给机构中发生异常时，将向所述负荷供给电力的所述电力供给机构切换为其他所述电力供给机构，所述电力供给装置中，所述电力供给机构具备：脉冲产生机构，产生与应输出的电压及电流对应的脉冲宽度的脉冲电压；及反馈控制机构，对所述脉冲产生机构输出的脉冲电压进行反馈控制，以使流向所述负荷的电流成为规定值，当向所述负荷供给电力的所述电力供给机构中发生异常而将向所述负荷供给电力的所述电力供给机构切换为其他所述电力供给机构时，将对于切换目标的所述电力供给机构所具备的所述脉冲产生机构的反馈控制的周期设为与切换前的所述电力供给机构中的第1周期相比更快的第2周期。
根据本结构，电力供给装置具备能够对同一负荷供给电力的多个电力供给机构，通过一个电力供给机构来向负荷供给电力，当向负荷供给电力的电力供给机构中发生异常时，将向负荷供给电力的电力供给机构切换为其他电力供给机构。由此，防止向负荷的电力供给迟缓。
电力供给机构具备：脉冲产生机构，产生与应输出的电压及电流对应的脉冲宽度的脉冲电压；及反馈控制机构，对脉冲产生机构输出的脉冲电压进行反馈控制，以使流向负荷的电流成为规定值。
其中，电力供给装置中，将向负荷供给电力的电力供给机构切换为其他电力供给机构时，为了在更短时间内将从其他电力供给机构输出的电力设为负荷所需的电力，需在短时间内将其他电力供给机构输出的脉冲电压设为与负荷相应的脉冲电压。
因此，电力供给装置中，当向负荷供给电力的电力供给机构中发生异常而将向负荷供给电力的电力供给机构切换为其他电力供给机构时，将对于切换目标的电力供给机构所具备的脉冲产生机构的反馈控制的周期设定为与切换前的电力供给机构中的周期相比更快(短)的周期。
如此，本结构通过提早反馈控制的周期，在短时间内进行更多次数的反馈控制，因此在更短时间内控制从脉冲产生机构输出的脉冲电压，以使流向负荷的电流成为规定值。因此，本结构中，即使切换向负荷供给电力的电力供给机构，也能够在更短时间内将从切换目标的电力供给机构输出的电力设为负荷所需的电力。
并且，上述第一方式中，优选将所述第2周期设为比流向所述负荷的电流由于对所述脉冲产生机构进行的反馈控制而开始发生变化直到稳定为止的时间常数更快的周期。
流向负荷的电流通过反馈控制而伴随从脉冲产生机构输出的脉冲电压的变化发生变化，但是从电力开始发生变化直到稳定为止具有规定时间常数。而且，以往，将反馈控制的周期(第1周期)设为比该时间常数更慢(长)的周期。但是，本结构中，将对于切换目标的电力供给机构的脉冲产生机构的反馈控制的第2周期设为比流向负荷的电流开始发生变化直到稳定为止的时间常数更快的周期，因此能够在更短时间内将从切换目标的电力供给机构输出的电力设为负荷所需的电力。
并且，上述第一方式中，优选所述反馈控制机构根据所述时间常数推算流向所述负荷的电流，并根据该推算结果进行对于所述脉冲产生机构的反馈控制。
根据本结构，以比流向负荷的电流开始发生变化直到稳定为止的时间常数更快的第2周期进行对于切换目标的电力供给机构的脉冲产生机构的反馈控制。但是，以比时间常数更快的周期进行反馈控制会在使流向负荷的电流稳定之前进行检测，未正确地检测流向负荷的已稳定的电流。因此，本结构中，通过根据时间常数推算的流向负荷的电流进行对于脉冲产生机构的反馈控制。由此，本结构中，即使以较快的周期进行对于脉冲产生机构的反馈控制也可高精确度地进行对于负荷的电流控制。
并且，上述第一方式中，优选在向所述负荷供给电力的所述电力供给机构切换为其他所述电力供给机构起经过规定时间之后，将所述反馈控制周期从所述第2周期变更为所述第1周期。
基于第2周期的反馈控制比第1周期更快，但是其精确度与第1周期的情况相比较差。因此，若切换电力供给机构起经过规定时间，则流向负荷的电流大致成为规定值，由此，本结构中通过将反馈控制的周期从第2周期变更为第1周期，能够对流向负荷的电流进行更高精确度的控制。
并且，本发明的第二方式所涉及的电力供给切换方法为如下电力供给切换方法，即利用具备多个电力供给机构的电力供给装置切换向同一所述负荷供给电力的所述电力供给机构，所述电力供给机构具备：脉冲产生机构，产生与应输出的电压及电流对应的脉冲宽度的脉冲电压；及反馈控制机构，对所述脉冲产生机构输出的脉冲电压进行反馈控制，以使流向负荷的电流成为规定值，所述电力供给切换方法中，包括：第1工序，判定向所述负荷供给电力的所述电力供给机构中是否发生异常；及第2工序，当判定为向所述负荷供给电力的所述电力供给机构中已发生异常而将向所述负荷供给电力的所述电力供给机构切换为其他所述电力供给机构时，将对于切换目标的所述电力供给机构所具备的所述脉冲产生机构的反馈控制的周期设定为与切换前的所述电力供给机构中的第1周期相比更快的第2周期。
发明的效果
根据本发明，具有即使切换向负荷供给电力的电力供给机构也能够在更短时间内将从切换目标的电力供给机构输出的电力设为负荷所需的电力的优异效果。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的电力供给装置的结构图。
图2是表示本发明的实施方式所涉及的电力供给切换处理的流程的流程图。
图3是表示本发明的实施方式所涉及的对脉冲产生部进行反馈控制而引起的负荷电流的时间变化的曲线图。
具体实施方式
以下，参考附图，对本发明所涉及的电力供给装置及电力供给切换方法的一实施方式进行说明。
图1是表示本实施方式所涉及的电力供给装置10的结构的框图。本实施方式所涉及的电力供给装置10作为一例设置于发电站，将发电站中使用的设备(电磁阀或马达等)作为负荷12。而且，电力供给装置10作为能够对负荷12供给电力的电力供给机构而具备使规定值的电流流向负荷12的恒流输出电路14A、14B。以下说明中，区分各恒流输出电路14A、14B时在标号末尾标注A～B中的任一个，不区分各恒流输出电路14A、14B时，省略末尾的A～B。
电力供给装置10中，通过一个恒流输出电路14向负荷12供给电力，当向负荷12供给电力的恒流输出电路14中发生异常时，将向负荷12供给电力的恒流输出电路14切换为其他恒流输出电路14。即，电力供给装置10中，将恒流输出电路14设为二元化，通过一个恒流输出电路14向负荷12供给电力，并使其他恒流输出电路14作为预备机而待机。另外，作为预备机的恒流输出电路14设为电源接通而不供给电力的状态(以下，称为“待机状态”)，以便能够随时向负荷12供给电力。如此，通过将恒流输出电路14设为多元化(本实施方式中为二元化)的结构，防止向负荷12的电力供给迟缓。
恒流输出电路14具备脉冲产生部20、绝缘变压器22及整流部24。
脉冲产生部20连接于绝缘变压器22的一次侧，从电源供给电力来产生与应输出的电压及电流对应的脉冲宽度的脉冲电压。即，恒流输出电路14通过基于脉冲产生部20的脉冲宽度调制(PWM：pulse width modulation)，将流向负荷12的电流设为恒流。脉冲产生部20所产生的脉冲电压为由矩形波或正弦波构成的交流。另外，上述的恒流输出电路14未向负荷12供给电力的待机状态是至少未驱动脉冲产生部20的状态。
整流部24连接于绝缘变压器22的二次侧，通过二极管或电容器整流从绝缘变压器22输出的电压，并向负荷12施加。
并且，恒流输出电路14具备AD转换器26A、26B、二次侧电流推断部28及PI反馈控制部30。
AD转换器26A将从脉冲产生部20输出的电压值向数字值(电压值)进行模拟/数字转换(以下，称为“AD转换”)，并向二次侧电流推断部28输出。
AD转换器26B将一次侧的电流值AD转换成数字值(电压值)，并向二次侧电流推断部28输出。
二次侧电流推断部28根据从AD转换器26A输入的电压值与从AD转换器26B输入的电压值推断二次侧即流向负荷12的电流(以下，称为“负荷电流”)的值，并向PI反馈控制部30输出推断值。
PI反馈控制部30对脉冲产生部20输出的脉冲电压进行反馈控制，以使流向负荷12的电流成为规定值(要求电流值)。具体而言，PI反馈控制部30通过基于从二次侧电流推断部28输入的推断值与要求电流值的PI控制(比例积分控制)，确定脉冲产生部20的设定值(以下，称为“PWM设定值”)即脉冲电压的脉冲宽度，并向脉冲产生部20输出该脉冲宽度。因此，脉冲产生部20以从PI反馈控制部30输入的脉冲宽度输出脉冲电压。由此，能够以更高精确度将负荷电流设为规定值。
并且，恒流输出电路14具备检测恒流输出电路14中是否发生异常的异常检测部32。恒流输出电路14的异常例如为，预先设定的范围以外的电流向负荷12持续流动的情况等。根据异常检测部32检测出恒流输出电路14中发生异常时，对负荷12供给电力的恒流输出电路14停止向负荷12供给电力。并且，伴随异常的检测，异常检测部32输出异常检测信号。异常检测信号经由通信部34向设为待机状态的其他恒流输出电路14发送。
而且，处于待机状态的其他恒流输出电路14接收到异常检测信号时，进行了接收的恒流输出电路14开始脉冲产生部20的驱动。由此，向负荷12的电力供给源切换为处于待机状态的其他恒流输出电路14。
如上述，本实施方式所涉及的恒流输出电路14通过反馈控制将负荷电流设为规定值。因此，电力供给装置10中，将向负荷12供给电力的恒流输出电路14切换为处于待机状态的其他恒流输出电路14时，为了在更短时间内将从切换目标的恒流输出电路14输出的电力设为负荷12所需的电力，需在短时间内将切换目标的恒流输出电路14输出的脉冲电压设为与负荷12相应的脉冲电压。
因此，本实施方式所涉及的电力供给装置10中，当向负荷12供给电力的恒流输出电路14中发生异常而将向负荷12供给电力的恒流输出电路14切换为其他恒流输出电路14时，将对于切换目标的恒流输出电路14所具备的脉冲产生部20的反馈控制的周期设为与切换前的恒流输出电路14中的第1周期相比更快(短)的第2周期。换言之，第1周期为通常的脉冲产生部20的驱动时的反馈控制的周期。
接着，利用图2所示的表示本实施方式所涉及的电力供给切换处理的流程的流程图，对本实施方式所涉及的电力供给装置10的作用进行具体说明。另外，图2所示的流程图为表示设为恒流输出电路14A向负荷12供给电力而将恒流输出电路14B设为待机状态时的恒流输出电路14B的动作的流程图。
步骤100中，判定是否从恒流输出电路14A经由通信部34接收到异常检测信号，已接收到时过渡到步骤102，未接收到时，继续反复进行是否接收到异常检测信号的判定。另外，异常检测信号的接收判定例如通过设置于通信部34的运算装置进行，表示已接收到异常检测信号的判定结果从通信部34向AD转换器26A、26B、二次侧电流推断部28及PI反馈控制部30输出。若恒流输出电路14A所具备的异常检测部32检测到异常，则停止从恒流输出电路14A向负荷12供给电力。
步骤102中，从脉冲产生部20输出基于利用预先设定的值(用于PI控制的增益等)通过PI反馈控制部30计算出的PWM设定值的脉冲电压。由此，开始从恒流输出电路14B向负荷12供给电力。但是，此时的负荷电流并不一定已成为适当值。这是因为，该负荷电流为为了得到反馈控制所需的反馈值而流动的电流。
在下一个步骤104中，通过PI反馈控制部30以第2周期对从脉冲产生部20输出的脉冲电压进行反馈控制，以使负荷电流成为规定值。另外，AD转换器26A、26B、二次侧电流推断部28及PI反馈控制部30将在步骤100中从通信部34输出的判定结果作为触发，开始反馈控制所需的各处理。由此，开始从恒流输出电路14B向负荷12供给电力。
在此，参考图3对本实施方式所涉及的第1周期及第2周期进行说明。图3是表示对脉冲产生部20进行反馈控制而引起的负荷电流的时间变化的曲线图。另外，本实施方式中，作为一例将第1周期设为5msec，将第2周期设为1msec，但是第1周期及第2周期的值并不限于此。
负荷电流通过反馈控制，伴随从脉冲产生部20输出的脉冲电压的脉冲宽度的变化而发生变化，但在开始变化直到稳定为止具有如图3所示的规定时间常数。
而且，脉冲产生部20的通常的驱动中的反馈控制的周期即第1周期设为比时间常数更慢(长)的周期。通过将第1周期设为比时间常数更慢的周期，根据无变动的稳定的负荷电流进行反馈控制，因此能够对负荷电流进行更高精确度的控制。
另一方面，第2周期设为比时间常数更快的周期。由此，本实施方式所涉及的电力供给装置10在短时间内进行更多次数的反馈控制，因此在更短时间内对从脉冲产生部20输出的脉冲电压进行控制，以使负荷电流成为规定值。
具体而言，AD转换器26B以第2周期对一次侧的电流值进行AD转换，并向二次侧电流推断部28输出，由此实现基于第2周期的反馈控制。与此同时，AD转换器26A也以第2周期对一次侧的电压值进行AD转换，并向二次侧电流推断部28输出。
如此，本实施方式所涉及的电力供给装置10以比负荷电流开始变化直到稳定为止的时间常数更快的第2周期进行对于切换目标的恒流输出电路14的脉冲产生部20的反馈控制。但是，如图3所示，以比时间常数更快的周期进行反馈控制会在使负荷电流稳定之前进行检测，未正确检测已稳定的负荷电流。因此，本实施方式所涉及的电力供给装置10根据时间常数推算负荷电流，根据该推算结果进行对于脉冲产生部20的反馈控制。
具体而言，预先求出负荷电流开始变化直到稳定为止所需的时间常数，通过二次侧电流推断部28推断流向二次侧的电流值时，根据从AD转换器26B输入的一次侧电流值与预先求出的时间常数推算负荷电流。
由此，本实施方式所涉及的电力供给装置10中，即使以较快的周期进行对于脉冲产生部20的反馈控制，也可高精确度地进行负荷电流的控制。
在下一个步骤106中，判定向负荷12的电力供给源切换为恒流输出电路14B起是否已经过规定时间，肯定判定时，过渡到步骤108，否定判定时，返回到步骤104，反复进行基于第2周期的对于脉冲产生部20的反馈控制。另外，该时间经过判定例如通过AD转换器26B进行，表示已经过规定时间的判定结果输出至AD转换器26A。
步骤108中，反馈控制的周期从第2周期变更为第1周期。基于第2周期的反馈控制比第1周期更快，但其精确度与第1周期时相比较差。因此，若切换恒流输出电路14起经过规定时间，则负荷电流大致成为规定值，由此本实施方式所涉及的电力供给装置10将反馈控制的周期变更为第1周期，由此能够对负荷电流进行更高精确度的控制。
具体而言，AD转换器26B以第1周期进行原本以第2周期进行的一次侧的电流值的AD转换，并向二次侧电流推断部28输出，由此实现反馈控制从第2周期向第1周期的变更。与此同时，AD转换器26A也以第1周期对一次侧电压值进行AD转换，并向二次侧电流推断部28输出。
另外，在上述规定时间期间进行的反馈控制的次数根据第2周期的值决定，因此换言之，上述规定期间可以说是基于第2周期的反馈控制的次数。
如以上说明，本实施方式所涉及的电力供给装置10中，当向负荷12供给电力的恒流输出电路14中发生异常而将向负荷12供给电力的恒流输出电路14切换为其他恒流输出电路14时，将对于切换目标的恒流输出电路14所具备的脉冲产生部20的反馈控制的周期设为与切换前的恒流输出电路14中的第1周期相比更快的第2周期。
因此，本实施方式所涉及的电力供给装置10中，即使切换向负荷12供给电力的恒流输出电路14，也能够在更短时间内将从切换目标的恒流输出电路14输出的电力设为负荷12所需的电力。
以上，利用上述实施方式对本发明进行了说明，但本发明的技术范围并不限定于上述实施方式中记载的范围。在不脱离本发明宗旨的范围内，能够对上述实施方式加以各种变更和改良，该加以变更和改良的方式也包含于本发明的技术范围。
例如，上述实施方式中，对电力供给装置10具备2个恒流输出电路14的方式进行了说明，但是本发明并不限定于此，也可设为具备3个以上恒流输出电路14的方式。该方式的情况下，一个恒流输出电路14向负荷12供给电力，多个其他恒流输出电路14设为待机状态。而且，当向负荷12供给电力的一个恒流输出电路14中发生异常时，向负荷12供给电力的恒流输出电路14切换为设为待机状态的多个其他恒流输出电路14中的一个恒流输出电路14。
并且，上述实施方式中，对异常检测部32检测出异常时输出异常检测信号的方式进行了说明，但本发明并不限定于此，也可设为异常检测部32未检测出异常时输出表示并非异常的正常信号，在检测出异常时停止输出该正常信号的方式。该方式的情况下，设为待机状态的恒流输出电路14未接收到来自向负荷12供给电力的恒流输出电路14的正常信号时，向负荷12供给电力的恒流输出电路14切换为设为待机状态的恒流输出电路14。
并且，上述实施方式中，对根据流向一次侧的电流推算流向负荷12的电流，并根据该推算结果对脉冲产生部20进行反馈控制的方式进行了说明，但本发明并不限定于此，也可设为直接检测流向负荷12的电流并根据该检测结果对脉冲产生部20进行反馈控制的方式。
标号说明
10-电力供给装置，
12-负荷，
14A、14B-恒流输出电路，
20-脉冲产生部，
30-PI反馈控制部。

Claims (5)

1.一种电力供给装置，其具备能够对同一负荷供给电力的多个电力供给机构，通过一个所述电力供给机构来向所述负荷供给电力，当向所述负荷供给电力的所述电力供给机构中发生异常时，将向所述负荷供给电力的所述电力供给机构切换为其他所述电力供给机构，所述电力供给装置中，
所述电力供给机构具备：
脉冲产生机构，产生与应输出的电压及电流对应的脉冲宽度的脉冲电压；及
反馈控制机构，对所述脉冲产生机构输出的脉冲电压进行反馈控制，以使流向所述负荷的电流成为规定值，
当向所述负荷供给电力的所述电力供给机构中发生异常而将向所述负荷供给电力的所述电力供给机构切换为其他所述电力供给机构时，将对于切换目标的所述电力供给机构所具备的所述脉冲产生机构的反馈控制的周期设为与切换前的所述电力供给机构中的第1周期相比更快的第2周期。
2.根据权利要求1所述的电力供给装置，其中，
所述第2周期为比流向所述负荷的电流由于对所述脉冲产生机构进行的反馈控制而开始发生变化直到稳定为止的时间常数更快的周期。
3.根据权利要求2所述的电力供给装置，其中，
所述反馈控制机构根据所述时间常数推算流向所述负荷的电流，并根据该推算结果进行对于所述脉冲产生机构的反馈控制。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电力供给装置，其中，
在向所述负荷供给电力的所述电力供给机构切换为其他所述电力供给机构起经过规定时间之后，所述反馈控制的周期从所述第2周期变更为所述第1周期。
5.一种电力供给切换方法，其利用具备多个电力供给机构的电力供给装置切换向同一负荷供给电力的所述电力供给机构，所述电力供给机构具备：脉冲产生机构，产生与应输出的电压及电流对应的脉冲宽度的脉冲电压；及反馈控制机构，对所述脉冲产生机构输出的脉冲电压进行反馈控制，以使流向负荷的电流成为规定值，所述电力供给切换方法中，包括：
第1工序，判定向所述负荷供给电力的所述电力供给机构中是否发生异常；及
第2工序，当判定为向所述负荷供给电力的所述电力供给机构中已发生异常而将向所述负荷供给电力的所述电力供给机构切换为其他所述电力供给机构时，将对于切换目标的所述电力供给机构所具备的所述脉冲产生机构的反馈控制的周期设定为与切换前的所述电力供给机构中的第1周期相比更快的第2周期。
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