CN112840522A - 电源装置以及交流电源的异常检测方法 - Google Patents

电源装置以及交流电源的异常检测方法 Download PDF

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CN112840522A CN201980066231.3A CN201980066231A CN112840522A CN 112840522 A CN112840522 A CN 112840522A CN 201980066231 A CN201980066231 A CN 201980066231A CN 112840522 A CN112840522 A CN 112840522A
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Abstract

开关(10)连接在交流电源(1)与负载(2)之间。控制装置(40)构成为，在开关(10)的接通时，通过检测从交流电源(1)供给的三相交流电压的瞬时值来检测交流电源(1)的异常。控制装置(40)基于在第1时刻检测到的三相交流电压的瞬时值、以及针对三相交流电压的峰值预先设定的第1阈值，推测相对于与第1时刻之间具有规定的时间差的第2时刻下的三相交流电压的瞬时值而言的第2阈值。控制装置(40)通过将推测出的第2阈值与在第2时刻检测到的三相交流电压的瞬时值比较，来检测交流电源(1)的异常。控制装置(40)在检测到交流电源(1)的异常的情况下使开关(10)断开。

Description

电源装置以及交流电源的异常检测方法
技术领域
本发明涉及电源装置以及交流电源的异常检测方法。
背景技术
日本特开平5－137277号公报(专利文献1)公开了一种具有检测交流输入电源的电压降低的停电检测控制电路的不间断电源装置。在停电检测控制电路构成为在交流输入电压的有效值成为比额定电压(100％)低的停电检测电平(例如85％)以下时，检测到交流输入电源的电压降低。专利文献1中，若检测到交流输入电源的电压降低，则逆变器装置将蓄电池的直流电力变换为交流电力向负载供给。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平5－137277号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1所记载的停电检测控制电路中，在交流输入电压产生了陡峭的电压变动情况下，在电压变动后交流输入电压的峰值降低，伴随于此，交流输入电压的有效值也降低。因此，从交流输入电压的变动产生的定时起至交流输入电压的有效值成为停电检测电平以下的定时为止，产生了时间差。由此，在蓄电池的直流电力由逆变器装置变换为交流电力并供给至负载为止的期间内，向负载的供给电压可能会暂时降低。
本发明为了解决这样的课题，其目的在于提供一种能够迅速地检测交流电源的异常的电源装置以及交流电源的异常检测方法。
用于解决课题的手段
根据本发明的某个方面，电源装置具备：开关，连接在交流电源与负载之间；以及控制装置，控制开关的接通及断开。控制装置包括异常检测部和开关控制部。异常检测部构成为，在开关的接通时，通过检测从交流电源供给的三相交流电压的瞬时值，来检测交流电源的异常。开关控制部构成为，在检测到交流电源的异常的情况下，使开关断开。异常检测部基于在第1时刻检测到的三相交流电压的瞬时值、以及针对三相交流电压的峰值预先设定的第1阈值，推测相对于与第1时刻之间具有规定的时间差的第2时刻下的三相交流电压的瞬时值而言的第2阈值。异常检测部通过将推测出的第2阈值与在第2时刻检测到的三相交流电压的瞬时值比较，来检测交流电源的异常。
发明效果
根据本发明，能够提供一种能够迅速地检测交流电源的异常的电源装置以及交流电源的异常检测方法。
附图说明
图1是表示实施方式的电源装置的构成例的电路框图。
图2是用于说明比较例的异常检测方法的图。
图3是用于说明本实施方式的异常检测方法的图。
图4是用于说明时间差dt的设定方法的图。
图5是用于说明本实施方式的异常检测方法的图。
图6是概略地表示控制装置的功能的构成的图。
图7是表示由控制装置执行的控制处理的步骤的流程图。
图8是表示实施方式的电源装置的其他构成例的电路框图。
具体实施方式
以下，参照附图详细地说明本发明的实施方式。另外，以下，对于图中的相同或者相当的部分，赋予相同的附图标记，原则上不重复其说明。
(不间断电源装置的构成)
图1是表示实施方式的电源装置的构成例的电路框图。该电源装置将三相交流电力向负载供给，但为了简化附图以及说明，在图1中仅示出了与一相关联的部分。此外，这样的电源装置也称作瞬时降低补偿装置(multi power compensator)。
参照图1可知，瞬时降低补偿装置5具备交流输入端子T1、交流输出端子T2、开关10、电流检测器CT、逆变器(双向转换器)20、电池30、以及控制装置40。交流输入端子T1从交流电源1接受工业频率的交流电压VI。交流电压VI的瞬时值由控制装置40检测。控制装置40基于交流电压VI的瞬时值，判定是否从交流电源1正常地供给有交流电压VI。控制装置40利用后述的方法，基于交流电压VI的瞬时值，检测交流电源1的瞬时电压降低以及过电压。另外，在本申请说明书中，交流电源1的瞬时电压降低包含交流电源1的停电。
交流输出端子T2与负载2连接。负载2通过从不间断电源装置供给的交流电力而被驱动。在交流输出端子T2出现的交流电压VO的瞬时值由控制装置40检测。
开关10的一方端子10a与交流输入端子T1连接，另一方端子10b与交流输出端子T2连接。开关10例如是具有反并联在一方端子10a以及另一方端子10b之间的晶闸管11、12的晶闸管开关。在从交流电源1正常地供给交流电压VI的情况下(交流电源1健全时)，开关10被设为接通状态。在变成从交流电源1无法正常地供给交流电压VI的情况下(交流电源1的瞬时电压降低或者过电压产生时)，开关10被断开。
开关10由控制装置40控制。具体地说，晶闸管11、12响应于从控制装置40输入的门极信号而被接通(导通)。然后，被接通的晶闸管11、12在门极信号被截断的状态下，与交流电压VI零交叉相应地被断开(截断)。
电流检测器CT检测从开关10的另一方端子10b向交流输出端子T2流动的交流电流(负载电流)IO的瞬时值，将表示其检测值的信号向控制装置40提供。
逆变器20连接在开关10的另一方端子10b与电池30之间，由控制装置40控制。逆变器20由半导体开关元件构成。作为半导体开关元件，例如使用了IGBT(Insulated GateBipolar Transistor)。此外，作为半导体开关元件的控制方式，能够应用PWM(Pulse WidthModulation)控制。
逆变器20在交流电源1健全时，将从交流电源1经由开关10供给的交流电力变换为直流电力并蓄积于电池30。此时，控制装置40以使电池30的端子间电压VB成为参照电压VBr的方式控制逆变器20。另外，也可以代替电池30而将电容器连接于逆变器20。电池30对应于“电力储存装置”的一实施例。
此外，逆变器20在交流电源1异常时(瞬时电压降低或者过电压产生时)，将电池30的直流电力变换为工业频率的交流电力并向负载2供给。此时，控制装置40基于交流电压VO以及交流电流IO，以使交流电压VO成为参照电压VOr的方式控制逆变器20。控制装置40在电池30的端子间电压VB降低并到达了下限电压的情况下，使逆变器20的运转停止。
控制装置40例如能够由微型计算机等构成。作为一个例子，控制装置40内置有未图示的存储器以及CPU(Central Processing Unit)，通过由CPU执行存储器预先保存的程序而进行的软件处理，能够执行包含后述的异常检测的控制动作。或者，关于该控制动作的一部分或者全部，代替软件处理，还能够通过使用了内置的专用电子电路等的硬件处理来实现。
接下来，对不间断电源装置的动作进行说明。
在交流电源1健全时，开关10被接通，从交流电源1经由开关10向负载2供给有交流电力，负载2运转。此外，从交流电源1经由开关10向逆变器20供给有交流电力，该交流电力被变换为直流电力而蓄积于电池30。
另一方面，在交流电源1异常时(瞬时电压降低或者过电压产生时)，开关10瞬时被断开，并且，电池30的直流电力被逆变器20变换为交流电力并向负载2供给。因此，即使在产生了交流电源1的异常的情况下，在电池30中蓄积有直流电力的期间也能够使负载2的运转继续。
(交流电源的异常检测方法)
接下来，对检测交流电源1的异常的方法进行说明。首先，使用图2，对比较例的异常检测方法及其课题进行说明。作为比较例的异常检测方法的一方式，说明检测交流电源1的过电压的方法。
(比较例的异常检测方法)
图2是用于说明比较例的异常检测方法的图。图2的(A)中示出了从交流电源1供给的交流电压VI(U相电压Vu、V相电压Vv、W相电压Vw)的波形。图2的(B)示出了对图2的(A)所示的交流电压VI进行了全波整流后的值Vp的波形。
如图2的(A)所示，U相电压Vu、V相电压Vv以及W相电压Vw的波形相互各错开120°。图2的(B)所示的全波整流值Vp由各相电压的峰值的大小决定。
在此，假定在时刻t1下交流电源1产生了过电压的情况。在图2的(A)中，在时刻t1，U相电压Vu以及V相电压Vv产生了陡峭的变动。在时刻t1以后，各相电压的峰值增加，由此全波整流值Vp也增加。
图2的(C)是将时刻t1附近的交流电压VI的波形放大后的图，图2的(D)是将时刻t1附近的全波整流值的波形放大后的图。比较例的异常检测方法构成为，基于交流电压VI的全波整流值Vp，检测交流电源1的过电压。
具体地说，如图2的(D)所示那样，针对全波整流值Vp，预先设定有用于检测过电压的阈值VthH。在交流电压VI的全波整流值Vp超过该阈值VthH的情况下，判定为在交流电源1产生了过电压。在图2的(D)的例子中，在时刻t1以后的时刻t2，全波整流值Vp超过阈值VthH，由此检测到过电压。
这样，在比较例的异常检测方法中，从交流电压VI陡峭地变动的定时(时刻t1)起至交流电压VI的全波整流值Vp超过阈值VthH的定时(时刻t2)为止，产生时间差。该时间差最大时可能达到与交流电压VI的1/6周期相当的长度。交流电压VI的1/6周期相当于全波整流值Vp从最小值变化到最大值所需的时间。
另外，如果将过电压检测用的阈值VthH设定为更低的值则全波整流值Vp超过阈值VthH的定时提前，因此，能够缩短该时间差。但是，存在由于使阈值VthH降低、可能会导致将由噪声引起的瞬间的电压上升误判定为过电压这样的弊端。
图2的(D)中，若在时刻t2检测到过电压，则向开关10的晶闸管11、12输入的门极信号被截断。晶闸管11、12当门极信号被截断时，在交流电压VI零交叉的定时被断开。即，从门极信号截断的定时起延迟后，开关10断开。由此，根据门极信号被截断的定时下的交流电压VI的相位的不同，可能会产生从交流电压VI陡峭地变动的定时(时刻t1)起至开关10实际断开的定时为止的时间差被放大的情况。该情况下，在开关10被断开为止的期间内，负载2可能被施加过电压。
因此，为了防止负载2被施加过电压，需要缩短从交流电压VI陡峭地变动的定时(时刻t1)起至开关10断开的定时为止的时间差。
本实施方式中，与比较例的异常检测方法相比，提出了能够使检测过电压的定时提前的异常检测方法。由此，能够缩短从交流电压VI陡峭地变动的定时起至检测过电压的定时为止的时间差，结果，能够缩短从交流电压VI陡峭地变动的定时起至开关10断开的定时为止的时间差。由此，能够减少负载2被施加过电压的可能性。
(本实施方式的过电压检测方法)
图3是用于说明本实施方式的异常检测方法的图。使用图3，作为本实施方式的异常检测方法的一方式，对检测交流电源1的过电压的方法进行说明。
图3的(A)示出了由控制装置40检测到的交流电压VI当中的U相电压Vu的波形。虽然省略了图示，但是V相电压Vv以及W相电压Vw的波形相对于U相电压Vu的波形错开120°。
U相电压Vu在图3的(A)中以粗实线L1示出。在图3的(A)的例子中，U相电压Vu在时刻t0附近产生了陡峭的变动。将变动即将产生的时刻t0下的U相电压Vu设为Vu0，将变动刚结束的时刻t1下的U相电压Vu设为Vu1。时刻t1与时刻t0之间具有时间差dt(t1＝t0+dt)。
图3的(A)还示出了峰值相互不同的3种波形k1～k3。波形k1表示交流电源1健全时的U相电压Vu的波形。波形k2表示峰值等于阈值VthH时的U相电压Vu的波形。波形k3表示交流电源1异常时(即电压变动产生后)的U相电压Vu的波形。粗实线L1所示的U相电压Vu在时刻t0以前(电压变动产生前)沿着波形k1而变化，而在时刻t1以后(电压变动产生后)沿着波形k3而变化。
图3的(B)示出了交流电压VI的峰值Vp的波形。峰值Vp例如能够通过对交流电压VI进行全波整流而计算出。或者，峰值Vp能够通过对交流电压VI进行移动平均而计算出。
如图3的(B)所示那样，峰值Vp在电压变动即将产生的时刻t0(即，交流电源1健全时)，示出比阈值VthH小的值V0(V0＜VthH)。电压变动刚结束的时刻t1以后，峰值Vp逐渐增加，在时刻t1之后的时刻t2，峰值Vp超过阈值VthH。另外，根据图2所示的比较例的异常检测方法，在峰值Vp超过阈值VthH的时刻t2，检测到过电压。
本实施方式的异常检测方法，概念地讲构成为，假定刚过时刻t0就产生了电压变动的情况，推测相对于电压变动刚结束的时刻t1下的U相电压Vu的瞬时值而言的阈值Vuth1。该阈值Vuth1位于峰值Vp等于阈值VthH时的U相电压Vu的波形k2上。即，若U相电压Vu的瞬时值在波形k1上随时间变化，则U相电压Vu的瞬时值的阈值Vuth1也在波形k2上随时间变化。
本实施方式的异常检测方法在上述构成中构成为，在时刻t1下的U相电压Vu的瞬时值Vu1超过阈值Vuth1的情况下，检测到过电压。在图3的(A)的例子中，时刻t1下的U相电压Vu的瞬时值Vu1超过阈值Vuth1(Vu1＞Vuth1)。因此，在时刻t1检测到过电压。由此，与交流电压VI的峰值Vp超过阈值VthH的定时(时刻t2)相比，能够在更早的定时检测到过电压。
另外，虽然省略了图示，但是关于V相电压Vv以及W相电压Vw，也能够通过上述的方法来推测相对于时刻t1下的瞬时值而言的阈值。然后，在时刻t1下的U相电压Vu，V相电压Vv以及W相电压Vw的瞬时值的至少1个超过阈值的情况下，能够检测到过电压。
(阈值Vuth1的推测方法)
接下来，详细地说明过电压检测用的阈值Vuth1的推测方法。
如上述那样，阈值Vuth1是与峰值Vp等于阈值VthH时的U相电压Vu的波形k2上的时刻t1相当的点。该阈值Vuth1能够使用时刻t0下的U相电压Vu的相位ωt0、以及峰值Vp的阈值VthH而推测。ω为角速度。
具体地说，时刻t0下的U相电压Vu的相位ωt0能够使用时刻t0下的V相电压Vv的瞬时值以及W相电压Vw的瞬时值、以及时刻t0下的交流电压VI的峰值V0，通过以下的手法而计算。
从交流电源1供给的交流电压VI(U相电压Vu，V相电压Vv，W相电压Vw)由下式(1)～(3)给出。
Vu＝V0×sin(ωt) (1)
Vv＝V0×sin(ωt+120°) (2)
Vw＝V0×sin(ωt+240°) (3)
根据式(2)、(3)，V相电压Vv与W相电压Vw之间的关系由下式(4)给出。
Vv－Vw＝√3×V0×cos(ωt) (4)
通过对该式(4)进行变形，从而U相电压Vu的相位ωt如下式(5)所示那样，能够由Vv、Vw、V0的函数来表示。
ωt＝arccos{(Vv－Vw)/√3×V0} (5)
根据式(5)，时刻t0下的U相电压Vu的相位ωt0能够基于时刻t0下的V相电压Vv的瞬时值以及W相电压Vw的瞬时值、以及时刻t0下的峰值V0而计算。
然后，使用该时刻t0下的相位ωt0，计算时刻t1(＝t0+dt)下的U相电压Vu的相位ω(t0+dt)。通过将计算出的相位ω(t0+dt)、以及峰值Vp的阈值VthH向式(1)代入，能够计算时刻t1下的U相电压Vu的瞬时值的阈值Vuth1。即，时刻t1下的阈值Vuth1由下式(6)给出。
Vuth1＝VthH×sin{ω(t0+dt)} (6)
比较由式(6)给出的阈值Vuth1、在时刻t1检测到的U相电压Vu的瞬时值Vu1，在瞬时值Vu1超过阈值Vuth1的情况下，能够检测到过电压。
(时间差dt的设定方法)
如上述那样，本实施方式的异常检测方法构成为，在时刻t0，推测相对于时刻t1下的U相电压Vu的瞬时值而言的阈值Vuth1。为了使用该异常检测方法检测交流电压VI的陡峭的变动，将电压变动即将产生的时刻t0与电压变动刚结束的时刻t1之间的时间差dt设为什么大小是很重要的。
以下，使用图4对时间差dt的决定方法进行说明。
图4与图3同样地示出了U相电压Vu的波形(图4的(A))、以及交流电压VI的峰值Vp的波形(图4的(B))。
为了检测过电压，而判定时刻t1下的U相电压Vu的瞬时值Vu1是否超过时刻t1下的阈值Vuth1。需要考虑使用哪个定时下的V相电压Vv以及W相电压Vw的瞬时值以及峰值Vp来计算该阈值Vuth1，即，需要考虑应该将哪个定时设定为电压变动即将产生的时刻t0。
具体地说，为了在时刻t1正确地判定瞬时值Vu1是否超过阈值Vuth1，需要与实际产生电压变动起至U相电压Vu的瞬时值Vu1超过阈值Vuth1为止所需的时间(相当于图中的dtr)相比更长地设置时刻t0以及时刻t1间的时间差dt。这是因为，在时间差dt比dtr短的情况下，在时刻t0、电压变动已经开始，因此就成了使用变动中的V相电压Vv以及W相电压Vw的瞬时值以及峰值来计算U相电压Vu的相位ωt0的情况。该情况下，无法计算正确的相位ωt0，因此很难精度良好地计算阈值Vuth1。
在图2所示的比较例的异常检测方法中，以从交流电压VI陡峭地变动的定时起最大与交流电压VI的1/6周期相当的时间差，检测到过电压。另外，交流电压VI的1/6周期相当于交流电压VI的全波整流值从最小值变化至最大值所需的时间。
本实施方式的异常检测方法的目的在于在电压变动产生后、在比全波整流值达到阈值VthH的定时更早的定时检测到过电压。因此，假定了从U相电压Vu实际产生电压变动起瞬时值Vu1超过阈值Vuth1所需的时间dtr比交流电压VI的1/6周期短的情况。换言之，在实际的时间dtr比交流电压VI的1/6周期长的情况下，利用比较例的异常检测方法也能够检测过电压。
由此，图4的时间dtr只要假定为最大为交流电压VI的1/6周期即可，因此，结果，时间差dt只要设定为比交流电压VI的1/6周期长即可。
(本实施方式的瞬时电压降低检测方法)
图5是用于说明本实施方式的异常检测方法的图。使用图5，作为本实施方式的异常检测方法的其他方式，对检测交流电源1的瞬时电压降低的方法进行说明。
图5的(A)示出了由控制装置40检测到的交流电压VI当中的U相电压Vu的波形。虽然省略了图示，但是V相电压Vv以及W相电压Vw的波形相对于U相电压Vu的波形错开120°。
U相电压Vu在图5的(A)中由粗实线L2示出。在图5的(A)的例子中，U相电压Vu在时刻t0附近产生了陡峭的变动(降低)。将变动即将产生的时刻t0下的U相电压Vu设为Vu0，将变动刚结束的时刻t1下的U相电压Vu设为Vu1。时刻t1与时刻t0之间具有时间差dt(t1＝t0+dt)。
图5的(A)还示出了峰值相互不同的3种波形k1、k4、k5。波形k1表示交流电源1健全时的U相电压Vu的波形。波形k4表示峰值等于电压降低检测用的阈值VthL时的U相电压Vu的波形。波形k5表示交流电源1异常时(即，电压变动产生后)的U相电压Vu的波形。粗实线L1所示的U相电压Vu在时刻t0以前(电压变动产生前)沿着波形k1而变化，在时刻t1以后(电压变动产生后)沿着波形k5而变化。
图5的(B)示出了交流电压VI的峰值Vp的波形。峰值Vp在电压变动即将产生的时刻t0示出比阈值VthL大的值V0(V0＞VthL)。电压变动刚结束的时刻t1以后，峰值Vp逐渐降低，在时刻t1之后的时刻t3，比阈值VthL低。另外，根据图2所示的比较例的异常检测方法，在峰值Vp低于阈值VthL的时刻t3，检测到瞬时电压降低。
本实施方式的异常检测方法如上述那样构成为，假定刚过时刻t0就产生了电压变动的情况，推测相对于电压变动刚结束的时刻t1下的U相电压Vu的瞬时值而言的阈值Vuth2。该阈值Vuth2位于峰值Vp等于阈值VthL时的U相电压Vu的波形k4上。即，若U相电压Vu的瞬时值在波形k1上随时间变化，则U相电压Vu的瞬时值的阈值Vuth2也在波形k4上随时间变化。
本实施方式的异常检测方法在上述构成中构成为，在时刻t1下的U相电压Vu的瞬时值Vu1低于阈值Vuth2的情况下，检测到瞬时电压降低。在图5的(A)的例子中，时刻t1下的U相电压Vu的瞬时值Vu1低于阈值Vuth2(Vu1＜Vuth2)。因此，在时刻t1检测到瞬时电压降低。由此，与交流电压VI的峰值Vp低于阈值VthL的定时(时刻t3)相比，能够在更早的定时检测到瞬时电压降低。
另外，虽然省略了图示，但关于V相电压Vv以及W相电压Vw也是，能够通过上述的方法来推测相对于时刻t1下的瞬时值而言的阈值。并且，在时刻t1下的U相电压Vu、V相电压Vv以及W相电压Vw的瞬时值的至少1个低于阈值的情况下，能够检测到瞬时电压降低。
如以上说明那样，本实施方式的异常电压方法构成为，假定在当前的定时下交流电压VI产生了电压变动的情况，推测相对于电压变动刚结束的定时下的交流电压VI的瞬时值而言的阈值Vuth1、Vuth2，通过比较推测出的阈值Vuth1、Vuth2与电压变动刚结束的定时下的实际的交流电压VI的瞬时值，来检测交流电源1的异常。由此，与基于交流电压VI的全波整流值而进行的比较例的异常检测方法相比，能够在比电压变动刚结束时更早的定时检测到交流电源1的异常。
(控制装置的构成)
上述的本实施方式的异常检测方法能够通过由瞬时降低补偿装置5的控制装置40根据未图示的存储部所存储的程序进行动作而实现。接下来，使用图6对控制装置40的功能的构成进行说明。
图6是概略地表示控制装置40的功能的构成的图。
参照图6可知，控制装置40具备瞬时值检测部42、峰值运算部44、阈值推测部46、48、存储部49、异常检测部52、开关控制部54、以及逆变器控制部56。
瞬时值检测部42检测从交流电源1供给的交流电压VI(U相电压Vu、V相电压Vw、W相电压Vw)的瞬时值。峰值运算部44对交流电压VI进行全波整流(或者移动平均)，由此运算交流电压VI的峰值Vp。
阈值推测部46运算过电压检测用的阈值Vuth1。阈值Vuth1是时刻t+dt下的U相电压Vu的瞬时值的阈值。具体地说，阈值推测部46通过将由瞬时值检测部42检测到的V相电压Vv的瞬时值以及W相电压Vw的瞬时值、以及由峰值运算部44运算出的峰值Vp代入至式(5)，来运算当前的定时(设为时刻t)下的U相电压Vu的相位ωt。接着，阈值推测部46通过将从当前的定时延迟了时间差dt后的定时(时刻t+dt)下的U相电压Vu的相位ω(t+dt)、以及峰值Vp的阈值VthH代入至式(6)，来运算时刻t+dt下的交流电压VI的瞬时值的阈值Vuth1。
阈值推测部46使用同样的手法，运算过电压检测用的阈值Vvth1、Vwth1。阈值Vvth1是时刻t+dt下的V相电压Vv的瞬时值的阈值。阈值Vwth1是时刻t+dt下的W相电压Vw的瞬时值的阈值。
阈值推测部48运算瞬时电压降低检测用的阈值Vuth2。阈值Vuth2是时刻t+dt下的U相电压Vu的瞬时值的阈值。具体地说，阈值推测部48通过将由瞬时值检测部42检测到的V相电压Vv的瞬时值以及W相电压Vw的瞬时值、以及由峰值运算部44运算出的峰值Vp代入至式(5)，来运算当前的定时(时刻t)下的U相电压Vu的相位ωt。接着，阈值推测部48将从当前的定时延迟了时间差dt后的定时(时刻t+dt)下的U相电压Vu的相位ω(t+dt)、以及峰值Vp的阈值VthL代入至式(6)，来运算时刻t+dt下的交流电压VI的瞬时值的阈值Vuth2。
阈值推测部48使用同样的手法来运算瞬时电压降低检测用的阈值Vvth2、Vwth2。阈值Vvth2是时刻t+dt下的V相电压Vv的瞬时值的阈值。阈值Vwth2是时刻t+dt下的W相电压Vw的瞬时值的阈值。
阈值推测部46、48将分别运算出的阈值Vuth1、Vuth2向存储部49保存。阈值推测部46、48还将阈值Vvth1、Vvth2、Vwth1、Vwth2向存储部49保存。
异常检测部52基于由瞬时值检测部42检测出的U相电压Vu的瞬时值。以及从存储部49读出的阈值Vuth1、Vuth2，检测交流电源1的异常。具体地说，异常检测部52若从瞬时值检测部42接受时刻t+dt下的U相电压Vu的瞬时值，则将其与时刻t+dt下的阈值Vuth1、Vuth2进行比较。在U相电压Vu的瞬时值超过阈值Vuth1的情况下，异常检测部52检测到交流电源1的过电压。另一方面，在U相电压Vu的瞬时值低于阈值Vuth2的情况下，异常检测部52检测到交流电源1的瞬时电压降低。
异常检测部52使用同样的手法，基于由瞬时值检测部42检测到的V相电压Vv的瞬时值、以及从存储部49读出的阈值Vvth1、Vvth2，检测交流电源1的异常。异常检测部52使用同样的手法，基于由瞬时值检测部42检测到的W相电压Vw的瞬时值、以及从存储部49读出的阈值Vwth1、Vwth2，检测交流电源1的异常。
异常检测部52将表示检测结果的信号向开关控制部54以及逆变器控制部56输出。
开关控制部54控制开关10的接通及断开。具体地说，开关控制部54向构成开关10的晶闸管11、12输出门极信号。开关控制部54若从异常检测部52接受表示交流电源1的异常检测的信号，则将门极信号截断。晶闸管11、12在门极信号被截断的状态下，与交流电压VI零交叉相应地被断开。
逆变器控制部56控制逆变器20。具体地说，逆变器控制部56若从异常检测部52接受表示交流电源1的异常检测的信号，则使逆变器20的运转开始。逆变器控制部56基于交流电压VO以及交流电流IO，以使交流电压VO成为参照电压VOr的方式控制逆变器20。逆变器控制部56在电池30的端子间电压VB降低并到达了下限电压的情况下，使逆变器20的运转停止。
图7是表示由控制装置40执行的控制处理的步骤的流程图。通过由控制装置40按照规定周期执行图7所示的控制处理，从而实现了图6所示的控制装置40的功能。图7中代表性地示出了使用U相电压Vu的瞬时值检测交流电源1的异常的处理。
参照图7，控制装置40在步骤S01中判定开关10是否为接通状态。如果开关10为断开状态(S01中为否)，则以后的步骤S02～S11的处理跳过。
如果开关10为接通状态(S01中为是)，则控制装置40利用步骤S02，检测从交流电源1向交流输入端子T1供给的交流电压VI(U相电压Vu、V相电压Vv、W相电压Vw)的瞬时值。
控制装置40在步骤S03中，计算检测到的交流电压VI的峰值Vp。控制装置40通过对交流电压VI进行全波整流(或者移动平均)，来运算交流电压VI的峰值Vp。
接着，控制装置40在步骤S04中，基于步骤S02中检测到的交流电压VI的瞬时值以及步骤S03中计算出的峰值Vp，计算当前的定时(设为时刻t)下的U相电压Vu的相位ωt。
控制装置40在步骤S05中，推测从当前的定时延迟了时间差dt后的定时(时刻t+dt)下的U相电压Vu的瞬时值的阈值Vuth1、Vuth2。以下的说明中，还将时刻t+dt下的阈值Vuth1记做Vuth1(t+dt)，将时刻t+dt下的阈值Vuth2记做Vuth2(t+dt)。
控制装置40在步骤S06中，将推测出的阈值Vuth1(t+dt)、Vuth2(d+dt)向存储部49(参照图6)保存。
控制装置40基于当前的定时(时刻t)下的交流电压VI的瞬时值，检测交流电源1的异常。
具体地说，首先，控制装置40在步骤S07中，将当前的定时(时刻t)下的U相电压Vu的瞬时值的阈值Vuth1、Vuth2从存储部49读出。在以下的说明中，还将时刻t下的阈值Vuth1记做Vuth1(t)，将时刻t下的阈值Vuth2记做Vuth2(t)。阈值Vuth1(t)、Vuth2(t)是在比时刻t向过去回溯时间差dt后的定时(时刻t－dt)下使用该定时下的交流电压VI的瞬时值推测出且被保存于存储部49的。
控制装置40在步骤S08中，比较当前的定时(时刻t)下的U相电压的瞬时值Vu(t)与时刻t下的U相电压Vu的瞬时值Vuth1(t)。在瞬时值Vu(t)比阈值Vuth1(t)大的情况下(S08中为是)，控制装置40在步骤S09中检测到交流电源1的过电压。
与此相对，在瞬时值Vu(t)为阈值Vuth1(t)以下的情况下(S08中为否)，控制装置40在步骤S10中比较瞬时值Vu(t)与阈值Vuth2(t)。在瞬时值Vu(t)比阈值Vuth2(t)小的情况下(S10中为是)，控制装置40在步骤S11中检测到交流电源1的瞬时电压降低。在瞬时值Vu(t)为阈值Vuh2(t)以上的情况下(S10中为否)，控制装置40判断为交流电源1正常，结束处理。
在步骤S09中检测到交流电源1的过电压的情况下，或者，在步骤S11中检测到交流电源1的瞬时电压降低的情况下，控制装置40前进至步骤S12，将向开关10输入的门极信号截断。由此，构成开关10的晶闸管11、12在门极信号被截断的状态下，与交流电压VI零交叉相应地被断开。
控制装置40在步骤S13中使逆变器20运转。由此，电池30的直流电力被逆变器20变换成交流电力向负载2供给。在电池30中蓄存有直流电力的期间，能够使负载2的运转继续。
如以上说明那样，根据本实施方式的交流电源的异常检测方法，与基于交流电源的峰值而进行的交流电源的异常检测方法相比，能够在比电压变动刚结束时更早的定时检测到交流电源的异常。由此，能够迅速地检测到交流电源的异常，从而能够短时间地使开关断开而切换为由逆变器进行的供电，因此能够抑制供给至负载的交流电压变动。
(其他构成例)
在应用了本实施方式的交流电源1的异常检测方法的电源装置中，除了图1所示的瞬时降低补偿装置5以外，还能够包括图8所示的不间断电源装置6。
图8是表示实施方式的不间断电源装置的构成的电路框图。该不间断电源装置6用于将三相交流电力向负载供给，但为了简化附图以及说明，在图1中仅示出了与一相关联的部分。
参照图8可知，不间断电源装置6具备交流输入端子T1以及交流输出端子T2。交流输入端子T1从交流电源1接受工业频率的交流电压VI。交流输出端子T2与负载2连接。在交流输出端子T2出现的交流电压VO的瞬时值由控制装置40检测。
不间断电源装置6还具备开关S1、S2、电抗器L3、L4、电容器C1～C3、转换器50、双向斩波器60、逆变器20、开关10以及控制装置40。
开关S1以及电抗器L3在交流输入端子T1与转换器50的输入节点之间串联连接。电容器C1与开关S1以及电抗器L3之间的节点N1连接。开关S1在不间断电源装置6的使用时被接通，例如在不间断电源装置6的维护时被断开。
节点N1处出现的交流电压VI的瞬时值由控制装置40检测。控制装置40通过上述的异常检测方法，基于交流电压VI的瞬时值，检测交流电源1的瞬时电压降低以及过电压。
电容器C1以及电抗器L3构成低通滤波器，从交流电源1向转换器50使工业频率的交流电力通过，而防止在转换器50产生的开关频率的信号传播到交流电源1。
转换器50由控制装置40控制，在交流电源1健全时，将三相交流电力变换为直流电力向直流导线55输出。在交流电源1异常时(瞬时电压降低或者过电压产生时)，使转换器50的运转停止。
电容器C2与直流导线55连接，使直流导线55的电压平滑化。直流导线55中出现的直流电压的瞬时值VDC由控制装置40检测。直流导线55与双向斩波器60的高电压侧节点连接，双向斩波器60的低电压侧节点与电池30连接。电池30的端子间电压VB的瞬时值由控制装置40检测。
双向斩波器60由控制装置40控制，在交流电源1健全时，将由转换器50生成的直流电力向电池30蓄积，在交流电源1异常时，将电池30的直流电力经由直流导线55向逆变器20供给。
逆变器20由控制装置40控制，将从转换器50或者双向斩波器60经由直流导线55供给的直流电力变换为工业频率的三相交流电力而输出。逆变器20在交流电源1健全时，将从转换器50经由直流导线55供给的直流电力变换为三相交流电力，在交流电源1异常时将从电池30经由双向斩波器60供给的直流电力变换为三相交流电力。
逆变器20的输出节点与电抗器L4的一方端子连接，电抗器L4的另一方端子经由开关S2而与交流输出端子T2连接。电容器C3与电抗器L4与开关S2之间的节点N2连接。电抗器L4以及电容器C3构成低通滤波器，使逆变器20所生成的工业频率的交流电力向交流输出端子T2通过，而防止逆变器20所产生的开关频率的信号向交流输出端子T2传播。
开关S2由控制装置40控制，在将由逆变器20生成的交流电力向负载2供给的“逆变器供电模式”时被接通，在从交流电源1经由开关10将交流电力向负载2供给的“旁通供电模式”时被断开。
开关10具有与图1的瞬时降低补偿装置5中的开关10相同的构成。开关10由控制装置40控制，在旁通供电模式时被接通，在逆变器供电模式时被断开。
控制装置40构成为控制开关10的接通及断开、以及转换器50及逆变器20中的电力变换，以使不间断电源装置6选择性地执行逆变器供电模式及旁通供电模式。
具体地说，在旁通供电模式中，控制装置40利用上述的异常检测方法，基于交流电压VI的瞬时值，检测交流电源1的瞬时电压降低以及过电压。若检测到交流电源1的异常，则控制装置40将不间断电源装置6从旁通供电模式切换为逆变器供电模式。具体地说，控制装置40使开关10断开，并且，将电池30的直流电力由逆变器20变换为交流电力后向负载2供给。因此，即使在产生了交流电源1的异常的情况下，在电池30中蓄积有直流电力的期间也能够使负载2的运转继续。
图8所示的不间断电源装置6中也是，在旁通供电模式中，能够在比电压变动刚结束时更早的定时检测到交流电源的异常。由此，能够在电压变动产生后迅速地切换为逆变器供电模式，因此能够抑制向负载供给的交流电压变动。
本次公开的实施方式在所有方面都是示例，而不应视为限制。本发明的范围不是由上述的说明而是由权利要求书来表示，并且包含与权利要求书等同的含义及其范围内的全部变更。
附图标记的说明
1交流电源；2负载；5瞬时降低补偿装置；6不间断电源装置；10、S1、S2开关；11、12晶闸管；20逆变器；30电池；40控制装置；42瞬时值检测部；44峰值运算部；46、48阈值推测部；49存储部；50转换器；52异常检测部；54开关控制部；55直流导线；56逆变器控制部；60双向斩波器；C1～C3电容器；L3、L4电抗器。

Claims (8)

1.一种电源装置，具备：
开关，连接在交流电源与负载之间；以及
控制装置，控制上述开关的接通及断开，
上述控制装置包括：
异常检测部，在上述开关的接通时，通过检测从上述交流电源供给的三相交流电压的瞬时值来检测上述交流电源的异常；以及
开关控制部，在检测到上述交流电源的异常的情况下，使上述开关断开，
上述异常检测部为，
基于在第1时刻检测到的三相交流电压的瞬时值、以及针对三相交流电压的峰值预先设定的第1阈值，推测相对于与上述第1时刻之间具有规定的时间差的第2时刻下的三相交流电压的瞬时值而言的第2阈值，
通过将推测出的上述第2阈值与在上述第2时刻检测到的三相交流电压的瞬时值比较，来检测上述交流电源的异常。
2.如权利要求1所述的电源装置，其中，
上述第1阈值包括用于对上述交流电源的过电压进行检测的峰值的阈值，
上述异常检测部当在上述第2时刻检测到的三相交流电压的瞬时值比上述第2阈值大时，检测到上述交流电源的过电压。
3.如权利要求1所述的电源装置，其中，
上述第1阈值包括用于对上述交流电源的瞬时电压降低进行检测的峰值的阈值，
上述异常检测部当在上述第2时刻检测到的三相交流电压的瞬时值比上述第2阈值小时，检测到上述交流电源的瞬时电压降低。
4.如权利要求1至3中任一项所述的电源装置，其中，
上述异常检测部为，
基于在上述第1时刻检测到的第1相以及第2相的电压的瞬时值、以及上述第1时刻下的三相交流电压的峰值，计算上述第1时刻下的第三相的电压的相位，
基于上述第1时刻下的上述第三相的电压的相位，计算上述第2时刻下的上述第三相的电压的相位，
基于上述第2时刻下的上述第三相的电压的相位、以及上述第1阈值，推测上述第2阈值。
5.如权利要求1至4中任一项所述的电源装置，其中，
上述开关具有反并联连接的第1及第2晶闸管。
6.如权利要求1至5中任一项所述的电源装置，其中，
上述规定的时间差被设定为比从上述交流电源供给的三相交流电压的1/6周期长。
7.如权利要求1至6中任一项所述的电源装置，其中，
还具备逆变器，该逆变器构成为将电力储存装置的直流电力变换为交流电力并向上述负载供给，
上述控制装置还包括在检测到上述交流电源的异常的情况下使上述逆变器起动的逆变器控制部。
8.一种交流电源的异常检测方法，包括：
检测从上述交流电源供给的三相交流电压的瞬时值的步骤；
基于在上述检测的步骤中在第1时刻检测到的三相交流电压的瞬时值、以及针对三相交流电压的峰值预先设定的第1阈值，推测相对于与上述第1时刻之间具有规定的时间差的第2时刻下的三相交流电压的瞬时值而言的第2阈值的步骤；以及
通过将在上述推测的步骤中推测出的上述第2阈值与在上述第2时刻检测到的三相交流电压的瞬时值比较，来检测上述交流电源的异常的步骤。
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