专利名称：具有电压变化补偿功能的电源装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有电压变化补偿功能的电源装置。
随着科学技术的进步，对交流电源的依赖程度提高了。相应地，交流电源一直在稳定地供电。特别是，在对多条线路或电路安置输电线路、高速切断交流电源方面，能够产生积极的效果。因此，停电现象极少发生。
然而，即便采取了这类保护措施，在雷电或类似灾害发生时，交流电源仍会出现很大的变动，尽管其变动是短时间的。有时，交流电源会被切断。一些商用的设备不受交流电源瞬时变动的影响，但是已知也有一些设备会受交流电源瞬时变动的影响，这类设备有诸如半导体制造设备一类的复杂的电气设备等。所以，电压的瞬时变动要造成电气设备停止操作，成为一个阻碍生产的因素。为避免这种状况，目前使用了一种所谓的具有电压变化补偿功能的电源装置，其中单独配备了一种能够时刻供电的电源，在交流电源的电压变动时，可以提供合适的电压来补偿其变动。
现在叙述一种此类电源装置的典型例子。由交流电源输入端供电的一个端子经变压器初级绕组与一个输出端子在电气上相接。顺便提一下，变压器次级绕组的接法将在后面介绍。同时，由交流电源供给的电压经整流器整流，被贮存在一只电容器里。在检测出交流电源故障时，逆变器把贮存在电容器里的该电压转换成交流电。而且，逆变器在电气上与变压器的次级绕组相接，而变压器则把输入端与输出端耦合在一起。即，在检测到交流电异常时，通过其把输入端与输出端相互耦合的变压器的次级绕组和初级绕组，把贮存在电容器里的电压供给输出端(第一种现有技术)。
下面介绍另一个典型的电源装置的例子。由交流电源提供的电压经变压器变压并由整流器整流。整流后的电流通常由逆变器转换成交流电，供给输出端。这样，由整流器整流后的电压贮存在一只电容器中。当交流电源故障时，逆变器把贮存在电容器里的电压转换为交流电并供给相应的输出端(第二种现有技术)。
此类补偿电路通常装在机架上，而机架装有支脚，所以机架利用插入的支脚保持在地上。支脚通常固定于机架。
另外，某类机架要求能移动。此时可在机架装上小脚轮，机架依靠地面与小脚轮间的滚动摩擦作用保持稳定。小脚轮通常固定于机架。
在第一种现有技术中，由交流电源供电的输入端经变压器绕组与输出端作电连接。由于交流电源产生的电流一般要通过变压器，所以如果把变压器设计成要承受这一电流，将导致尺寸增大。因此，作为一个整体来看，补偿电路的尺寸就显得大了，而且费用也高了。
在第二种现有技术中，先把交流电转换为直流电，然后再把该直流电转换成交流电，以此实现补偿供电。这样，变压器因这种转换而造成很大损耗，使之无法经受实际使用。而且，变压器在结构上相当复杂，成本也高。
本发明的第一个目的是提供一种具有电压变化补偿功能的电源装置，使它不必使用大型变压器，从而缩小了尺寸，降低了成本。
例如在现有技术中，要由人来检查交流电源的输出状态，并确认交流电源已恢复正常或合适的状态。之后，补偿电源复位到交流电源。这样，把补偿电源复位到交流电源所需的时间就变得很长。如果电压由补偿电源供给要花这么长的时间，将导致补偿电源的体积增大，成本增高。
本发明的第二个目的是提供一种具有电压变化补偿功能的电源装置，它能使补偿电源保持小尺寸，并能缩小总体尺寸，降低成本。
在现有技术中，当交流电源产生的电压低于一预定值时，把交流电源转换接到补偿电源上。另一方面，当交流电源的电压高于预定值时，补偿电源便复位到交流电源。
在这种结构中，当交流电源产生的电压在较短时间内因某些原因而反复变高变低时，往往把交流电源转换接到补偿电源。结果，在每次把交流电压转接到补偿电源时，会产生瞬变状态，引起新的问题。
本发明的第三个目的是提供一种具有电压变化补偿功能的电源装置，它能够承受交流电源即使在短时间内反复出现的这种电压变化。
另外，在现有技术中，把现有技术所使用的电压值与一预定值相比较，然后根据比较结果检测交流电源有无故障。应用这种简单的比较方法，实际上难以避免检测误差。即便交流电源未处于异常或不合适状态，交流电源也会转接到补偿电源。而且，即便交流电源处于不合适状态，交流电源却并不转接到补偿电源，从而造成停止供电。
本发明的第四个目的是提供一种具有电压变化补偿功能的电源装置，当交流电源处于不合适状态时，它能准确地检测出不合适状态，并能准确地将交流电源转换接到补偿电源。
通常把补偿电路装在机架上，把支脚装到机架上，从而把机架保持在地面上。然而，在现有技术中，由于把支脚固定到机架上，所以譬如把整个设备容纳在狭小空间里时，这些支脚显得不很方便。有必要考虑装置的安置方法，例如在把设备从垂直安置改为水平安置状态时，这些支脚会显得不方便。
本发明的第五个目的是提供一种具有电压变化补偿功能的电源装置，它为整个装置的提供了灵活性。
另外，在某些类型的补偿电路中，装在机架上的小脚轮以这样一种方式移动机架，即机架依靠地面与小脚轮间的滚动摩擦保持不动。但是，在现有技术中，由于小脚轮被固定于机架，例如为了避免碰到比较高大的物体，就必须移动机架，造成机架移动的不便。
本发明的第六个目的是提供一种具有电压变化补偿功能的电源装置，它能随意地移动。
现在叙述实现上述诸目的的本发明的结构。为便于理解，在实施例中加上参考标号来说明。加上参考标号的目的是为了便于理解本发明的结构。本发明并不只局限于这些实施例。
根据本发明的第一个方面，为实现第一个目的，提供了一种具有电压变化补偿功能的电源装置，它包括一个由交流电源供电的输入端；一个输出交流电的输出端子；一个交流电产生电路，用以引入供给的交流电，把该交流电转换成交流电并由此输出经转换的交流电；以及一个电压异常检测电路，用来检测供给交流电的电压是否不合适；电源装置在供给的交流电的电压正常时，根据电压异常检测电路产生的输出信号，从输出端子输出供给的交流电，当供给的交流电的电压不合适时，则根据电压异常检测电路的输出信号，从输出端子输出交流电产生电路的交流电。
电源装置还包括一个提升供给的交流电电压的升压电路、一个对升压电路的输出作整流的整流电路以及一个由整流电路的输出充电的电容器。
由此构成交流电产生电路，使之根据电容器的交电电压产生交流电。
另外，根据本发明第二方面，为实现第二个目的，提供了一种具有电压变化补偿功能的电源装置，它包括
一个由交流电供电的输入端子；一个从其输出交流电的输出端子；一个交流电产生电路，用以引入供给的交流电，把该交流电转换成交流电并由此输出经转换的交流电；以及一电压异常检测电路，用来检测供给的交流电的电压是否不合适；该电源装置在供给的交流电的电压正常时，根据电压异常检测电路产生的输出信号，从输出端子输出供给的交流电，在供给的交流电的电压不合适时，则根据电压异常检测电路的输出信号，输出端子输出交流电产生电路的交流电；电源设备还包括一个切断电路，从交流电产生电路开始输出算起，在经过一段预定时间后，该电路就切断交流电产生电路的输出。
此外，根据本发明第三个方面，为实现第三个目的，提供一种具有电压变化补偿功能的电源装置，它包括一个由交流电供电的输入端子；一个从其输出交流电的输出端子；一个交流电产生电路，用来引入供给的交流电，把该交流电转换成交流电并由此输出经转换的交流电；以及一个电压异常检测电路，用以检测供给的交流电的电压是否不适合；该电源装置在供给的交流电的电压正常时，根据电压异常检测电路产生的输出信号，从输出端子输出供给的交流电，在供给的交流电的电压不合适时，则根据电压异常检测电路的输出信号，从输出端子输出交流电产生电路的交流电；电压异常检测电路被构成在供给的交流电的电压远远偏离预定范围时，产生一个表示不合适状态的输出。
另外，根据本发明第四个方面，为实现第四个目的，提供一种具有电压变化补偿功能的电源装设置，它包括一个由交流供电的输入端子；一个从其输出交流电的输出端子；一个交流电产生电路，用来引入供给的交流电，把该交流电转换成交流电并由此输出经转换的交流电；以及一个电压异常检测电路，用来检测供给的交流电的电压是否不合适；该电源装置在供给的交流电的电压正常时，根据电压异常检测电路产生的输出信号，从输出端子输出供给的交流电，在供给的交流电的电压不合适时，则根据电压异常检测电路的输出，从输出端子输出交流电产生电路的交流电；电源设备还包括一个三相转换电路，用来把供给的交流电转换成三相交流电；电压异常检测电路被构成根据三相转换电路输出的三相交流中的至少一相，产生一个表示不合适状态的输出信号。
此外，根据本发明第五个方面，为实现第五个目的，提供一种具有电压变化补偿功能的电源装置，它包括一个由交流电供电的输入端子；一个从其输出交流电的输出端子；一个交流电产生电路，用来引入供给的交流电，把该交流电转换成交流电并输出经转换的交流电；以及一个补偿电路，当供给的交流电的电压正常时，就从输出端子输出供给的交流电；当供给的交流电的电压不合适时，则从输出端子输出交流电产生电路的交流电；电源装置还包括一个这样配备的机架，即可以把输入端子和输出端子连接到外面，机架内藏有交流产生电路和补偿电路，机架装有可拆卸的支脚，用以支承机架。
此外，根据本发明第六个方面，为实现第六个目的，配备了一种具有电压变化补偿功能的电源装置，它包括一个由交流电供电的输入端子；一个从其输出交流电的输出端子；一个交流电产生电路，用来引入供给的交流电，把该交流电转换成交流电并输出经转换的交流电；以及一个补偿电路，当供给的交流电的电压正常时，它就从输出端子输出供给的交流电，而当供给的交流电的电压不合适时，则从输出端子输出交流电产生电路的交流电。
该电源设备还包括一个如此设置的机架，它可以把输入端与输出端接到外边，机架上则装有小脚轮，能让机架移动。
在本发明的第一个方面中，当交流电源发生故障时，切断由该交流电源供给的电压，可以改由补偿电源供给电压。当交流电源功能正常时，可以把该交流电源接到输出端子，因为它不用变压器。
在本发明第二个方面中，补偿电路是在过了一段预定时间以后供给电压的，此后，由交流电源供给的电压被输出到输出端子。
在本发明中第三个方面，当交流电源变化远远超出预定范围时，就判定交流电源不合适，接着把该交流电源转接到补偿电路。
在本发明第四个方面中，则把交流电压转换成三相交流，通过检测三相交流来检测交流电压的不合适状况。
在本发明第五个方面中，装到机架的支脚能拆卸。
在本发明第六个方面中，机架可用调节器作调整。
下面通过结合附图所作的说明和所附的权利要求书，将能更清楚地了解本发明的上述目的与其它目的、特征与优点，附图中以演示性实例示出了本发明的若干较佳实施例。
下面参照附图对本发明作一叙述，其中
图1是一种瞬时电压变化补偿装置的具体电路图2(a)到(d)是说明图1所示装置的工作图；图3详细示明了逆变器62的外围电路；图4(a)到4(c)详细示出了电压变化检测电路所使用的检测异常电压的电路；图5图示了一种机架；以及图6示出了另一种机架。
根据本发明一个实施例，图1示出了一种瞬时电压变化补偿装置的具体电路。把商业交流电压加到输入端子10。该交流电压经断路器12、消除高频噪声的滤波器18和半导体开关20供给输出端子22并从这里输出。断路器12由继电器16驱动，而继电器16则根据开关14的开关动作进行操作。
可以驱动开关14向诸如滤波器等后面将作介绍的后级电路供电，并切断向后级电路供电。现在介绍该装置的一个操作例子。因后级设备(由输出端子22供电)或本电源装置本身出现电压不合适或异常状态等原因，通过以手动或自动方式操纵开关14，可以让断路器12急紧断开，立即停止对断路器后面的设备供电。很清楚，该电源装置可以不使用于异常状态，甚至有时希望只是简单地停止供电。
半导体开关20是根据电压变化检测电路50(后面再介绍)提供的控制信号，在极短时间内提供和切断交流电流的一种电路，该电路包括一个例如三端双向可控硅开关元件。即使在使用非三端双向可控硅开关元件的某种元件时，也可以把一个能在短时间内提供和切断交流电流的元件用作为半导体开关20。显然，半导体开关20可以是一种把多个半导体器件组合成一体而形成的电路。
接着，保险丝32、变压器34、整流电路36、阻抗元件38和电解电容器40组成一个直流充电电路。当电解电容器40短路时，保险丝32用来切断短路电流。从切断交电电流上游侧的短路电流这一观点出发，最好把保险丝32置于图示的位置。然而，如果把保险丝32设置在从变压器34到电解电容器40诸元件所组成的直流交电电路范围内，则保险丝32也能执行切断短路电流的动作。
变压器34的作用是升高或提高输入电压。举个例说，如果输入电压是100V，则变压器34就输出一个200V、270V等高于输入电压的电压。变压器34的一个目的是在接通电源后，以最短的时间向电解电容器40充电，即对充电电路加一个电压并产生这样一个电压，使逆变器62和LC电路64产生的交流电压基本上接近于从输入端子10输入的商业交流电压，这在后面作介绍。
即是说，当由输入端10输入的交流电压作整流与充电时，保持其不升压，而由逆变器62输出的电压却因下述原因而变得低于要求的电压。这样就出现了一个问题，即由LC电路64输出的电压要低于要求的电压。变压器34对交流电压的升压作用解决了这个问题。
下面说明一下上述问题的成因。即，若与理想的充电电路所产生的直流充电电压(对输入端10输入的交流电压交电)相比，由于充电电路的压降，实际的充电电压降低了。另一方面，电解电容器的充电电压按照时间函数而提高了，但与充电时间不足的充龟电压相比较，电解电容器输出的电压却降低了。而且，该电容器输出的电压按照放电时间的函数而降低，于是当充电电压不升高时，放电时间一过，该电压就立即不足了。逆变器62总是在里边造成一个压降，只有在输入了这一压降提高的电压以后才能输出预定的电压。
象在旁边设置变压器34而产生的效果那样，使变压器34输入一侧的电路与其输出一侧的电路在电气上相互隔离，可起到消除电气干扰的作用。这种干扰说明如下。即，例如当半导体开关20和半导体开关70同时进入导通时，保险丝32、整流电路36、阻抗元件38、逆变器62、LC电路64和半导体开关70都在电气上与半导体开关20并联连接。换一种说明，这些元件与半导体开关20构成了一个闭环电路。因此，由于存在电位差等原因，有让电流流过的危险，并造成干扰。由于变压器34在电气上把这些元件与半导体开关20断开，并以磁方式把它们连接在一起，所以即便产生了电位差，也能防止在变压器34的输入侧与输出侧之间出现电位差。半导体开关20和70同时进入导通的状态，意味着一种不良的状态，譬如两半导体开关任意一只处于短路的状态。另一方面，在半导体开关20和70接受电压变化检测电路发来的指令而分别处于切断与导通的情况下，当半导体开关20和70均无毛病，但半导体开关20和70中有一只譬如说开关20处于导通状态，另一只开关70处于切断状态，那么响应于上述指令，半导体开关20和70就同时保持导通状态并被驱动。根据每只半导体开关的特性变化情况，会出现这种现象。
至于用来把直流输入转换成交流的逆变器62，可以使用市售的产品。在本实施例中，逆变器62产生一种较粗糙的交流电。当把这种粗糙的交流电供给LC电路64时，LC电路64则产生一种平滑的交流电。在本实施例中，把逆变器62和LC电路64当作一种直流—交流转换电路来驱动，将直流转换成交流。
逆变器62包括输入端a、b和c。把用于产生交流输出的直流输入到输入端a。对输入端b提供定时，产生交流输出，即产生与输入给输入端10的交流电压同相的交流电的信号，提供同步。逆变器62根据加到输入端a的直流电，输出一个与输入到输入端b的信号同步的交流电。当把半导体开关20供给的交流电改为半导体70供给的交流电时，在其转接时平稳地执行电连接。之后，如果即使在由输入端10输入的交流电停止流动而且不输入同步信号时也能平稳地实现上述的电连接，那么在供给交流电时，对连接到输出端22的设备不产生坏的影响。输入端C是一个供直流电源使用的输入端子，用来驱动逆变器62。
半导体开关70是一种控制直流电产生的交流电是否应供给输出端22的开关。半导体开关70包括一个比如说三端双向可控硅开关元件。半导体开关20和70各自都根据电压变化检测电路的操作状况或利用一个外接控制电路予以控制。下面将更详细地叙述半导体开关20和70。
电压变化检测电路50检测由输入端10供给的交流电的异常或不合适状态。如上所述，检测电压变化原来是旨在检测交流的不合适状态。电压变化检测电路50可以不一定检测这类电压变化。换句话讲，电压变化检测电路50可以检测电流变化。在本实施例中，把执行这类检测的电路通称为电压变化检测电路。然而，在因遭受雷电影响而使输电线出现短时间(从几十毫秒到几百毫秒)供电故障的情况下，电压变化检测电路50必须以最短时间进行检测。同其它方法相比较，电压变化检测方法是一种简易的检测法。
电源52是一种为驱动电压变化检测电路50提供所需直流电压的电源。电源52可以根据输入端10供给的电压(即半导体开关20输入侧的电压)产生直流电压，或可以根据输出端22输出的电压产生直流电压。电源52有这样一个特点，即如果是根据输出端22输出的电压产生直流电压的，那么即便在输入给输入端10的电压不合适的情况下，仍能根据逆变器62产生的电压来驱动电源52。在这种情况下，断路器12断开，而且当断路器12首先被接通时仍不向输出端22供给交流电压。因此电源52无法向电压变化检测电路50提供电压。这样，在这种情况下，电压变化检测电路50不能向半导体开关20和70输出控制信号。此时必须在外接控制电路54或定时电路56的作用下使半导体开关20进入导通状态，并切断半导体开关70。
当根据供给输入端10的交流电而驱动电源52时，图1所示的电路首先用来克服在短时间(约0.5秒或不到一点)产生的压降(也包括电源故障)。如果对电源52设置一个既能承受这种短时间产生的压降，又能维持供给要求的电压的电路，就能解决这类问题了。
响应于外接信号发生电路58提供的信号或监视半导体开关温度的传感器60产生的信号，外接控制电路54产生一个强制控制半导体开关20和70的信号，例如不管电压变化检测电路50的输出如何，它产生一个用来切断正处于导通状态的半导体开关的信号，或产生一个让处于切断状态的半导体开关进入导通的信号。另外，外接控制电路54还通过定时电路56对各半导体开关20和70提供该信号。这样，尽管输入端10在供给正常的交流电，外接信号发生电路58还是强制地中止输出端22提供输出，举例说，外接控制电路54能够执行控制，强制切断半导体开关20和70。当半导体开关20的温度高于某预定值(第二档温度)时，外接控制电路54可以切断半导体开关20，或者在某些情况下，可以让半导体开关70导通，同时临时切断半导体开关20。
有时候，当半导体开关20的温度升到高于第一档温度(低于第二档)时，可以产生报警。比较方便的是，例如让红色指示灯发亮，或者使峰鸣器发声，以此作为报警。另一方面，可以把半导体开关20的温度已高于第一档温度这一信息送给电压变化检测电路50。此外，在电压变化检测电路50统计信息次数，并在统计次数据超出预定次数时断定该电路已处于异常或不合适状态之后，电压变化检测电路50可以产生一个更高级别的警告或执行适当的控制。
定时电路56的作用是在过了一段预定的间隔时间后强制切断半导体开关70。预定的间隔时间代表1秒或更短的如0.5秒的预定时间。图1所示电路用来对切断供给输入端10的交流电(切断时间极短，例如不到0.5秒)进行补偿，或者在雷电影响时间内对电压降低作出补偿。该电路并不用作对长时间供电故障作补偿，所以，由充电电路34、36和38组成的直流电源以及电容器40，其作用是只在上述的短时间里供给直流电，并不用于长时间供电。因此，缩小了组成该电路的元件或部件的尺寸，降低了成本，而且作为一个整体，直流电源缩小了体积，降低了成本，由此还能方便它的安装。另一方面，若对直流电源的驱动超过了预期的时间，则在电容器40放电的条件下，输入给逆变器62的电压降低了，因而不能产生预定的交流电压。由于直流电是由电容器40供给的，因此逆变器62总是不断地接受电压降低的直流电供电，结果总是提供电压与质量有所下降的交流电。定时电路56可以切断半导体开关70，并能停止供给质量下降的电压。在设备维护与检修时，即使供连接到输出端子22的设备使用的电源保持错接状态，只要定时电路56切断了半导体开关70，仍能确保安全。
下面参照图2叙述图1所示电路的工作原理。当电连接到输入端子10的交流电母线上的电压达到诸如10％变动电压的预定值时，例如，如果输入到输入端子10的交流电压为100V，预定值就是90V或低一些，电压变化检测电路50检测出这一情况，并切断半导体开关20，使半导体开关70导通。图2(a)示出了输入给输入端子10的交流电波形。现在假定在t0时刻输入正常的交流电，根据上述的工作原理对电容器40供给直流电，并把充电电压输入给逆变器62的输入端a。这样，逆变器62产生一粗糙的交流电，LC电路64产生高质量的交流电并把它供给半导体开关70。然而，半导体开关70在电压变化检测电路50的作用下进入切断状态，如图2(a)所示，把输入给输入端10的交流电通过半导体开关20供给输出端子22。
现在讨论在t1时刻电压降低到预定值或更小值的情况。在t1时刻，电压变化检测电路50受激励而切断半导体开关20，并使半导体开关70进入导通。图2(c)示出半导体开关20产生的输出波形。在t1时刻，停止提供交流电。另一方面，图2(d)示出半导体开关70产生的输出的波形。在t1时刻，提供交流电。这样，可以连续地向输出端子22供给与图2(b)所示的输出一样的高质量的交流电。当电压在t1时刻达到预定值或小一点值的状态继续一段预定时间(如0.2秒)，可以切断或去激励半导体开关20，从而使半导体开关70进入导通。
由于雷电的降临(间隔时间从几十毫秒到几百毫秒)，虽然会出现交流电母线的电压往往处于异常或不合适状态的情况，但是最长在0.35秒时间内可把这种状态恢复到原来的状态。现在讨论一下对应于不到0.35秒的时间，在t2时刻恢复这种状态的情况。在t2时刻，电压变化检测电路50检测到这种状态已被恢复，产生一个控制信号使半导体开关20导通并切断半导体开关70。通过外接控制电路54和定时电路56，根据控制信号对半导体开关20和70进行控制，从而使半导体开关20导通并切断半导体开关70。由于被逆变器62使用的电流减小了，而电容器40的放电使充电电流增大，所以再次对电容器40充电。如图2(b)所示，质量良好的交流电由输出端子22提供，它不受输入交流电不合适状态的影响。
有时候，当输入端10的电压达到95％(95V)时，电压变化检测电路50可以断定上述的状态已被恢复了。这样，如果具备了滞后作用，即使输入端10的电压受到上下90％的波动，也能控制半导体开关20和70而不受电压波动的影响。此外，两个半导体开关20和70可以在很短的间隔时间里一起导通。
如上所述，如果加到输入端10的输入在预定时间里保持不合适状态，于是随着输出给输出端22的电流的增大，电容器40供给逆变器62的电流也增大，致使电容器40突然放电。这样，只要输入在预定时间里保持异常，由于无法提供高质量的交流电，定时电路56就切断半导体开关70。有时候，电容器40的放电状态是根据供给逆变器62的放电电流而决定的。因此，在过了预定时间后，定时电路56切断半导体开关70所需的预定时间可以被置成常数据，且可以根据放电电流确定。可以把该预定时间设置为检测出电容器40两端电压已降低到某一预定值或更小值的时间。
如上所述，当供给输入端10的电压为正常时，半导体开关20和70分别处于导通状态与切断状态。此时，如上所述，电容器40由直流电充电，而逆变器62继续产生交流电。由于半导体开关70处于切断状态，所以逆变器62产生的电压被半导体开关70切断，于是大大减少了由逆变器62输出的电能。因此，尽管逆变器62和LC电路64时刻受到激励，发热却更少了，从而可以把逆变器62和LC电路64设计成能够克服在驱动半导体开关70(使之导通)的短时间里产生的发热问题。而且，逆变器62和LC电路64还可以缩小尺寸，降低成本。电容器40在交流电压正常时充电，并时刻向逆变器62供给直流电。如上所述，当交流电压正常时，由于逆变器62输出的功率极小，所以大大减少了电容器40的放电电流(从电容器40向逆变器62提供直流电的电流)。这样，虽然放电电流时刻在流动，但是尤其对逆变器62不会施加坏的影响。
在本实施例中，以电解电容器用作电容器40作为一种贮藏直流电能的手段，原因在于电解电容具有极长的使用寿命。电解电容器的寿命主要取决于温度。如果电解电容器的工作温度降低10度，其寿命就延长一倍。如果相反地提高工作温度，则会发生电解液的蒸发飞溅，其特性加速劣化。电解电容器通常用来消除脉动电流和内部电极因脉动电流而造成温度升高以及环境温度升高等问题，一般认为每只电解电容器的使用寿命达三年到五年。但是在本实施例中，其寿命极长，原因是(1)在接通断路器12对电容器40充电以后，由于难得出现电容器40反复充放电的动作，所以电流很少流动，大大减少了自身发热。前面已经谈到过，由于雷电的影响，常常会出现短时间的异常或不合适状态，然而这是一个相对的问题。如果不合适状态或故障每年出现五次或多一些，则不合适状态的出现频度会高一些，但故障出现的频度达不到十次。因此可以认为，电容器总是处于饱和的充电状态，只要注意到供给逆变器62的非负载电流就行了，因为里面有电流流动。所以说，电流难得在流动。(2)脉动电流并不流动。另外，如(1)所叙述的那样，电容器已基本上充电到饱和状态，所以脉动电流难得流动。(3)供给输入端10的电压，很少出现不合适状态。从电容器全部使用的角度出发，内部电极的温度由于此时产生的充放电电流的作用而升高，几乎可以忽略不计。此外，还可以使电容器性能伴随温度升高而发生劣化的程度降低到最小。(4)由于减少了半导体开关70因供给电压处于不合适状态而进入导通的次数以及半导体开关70导通所需要的时间，因而大大减少了电路内诸如变压器34、整流电路36、阻抗元件38、电容器40、逆变器62、LC电路64等的发热。而且，安置电容器40的环境温度基本上与室温相同，所以电容器40的温度很低，电容器40有很长的使用寿命。若假设环境温度是40度，那么电容器40寿命约有14年。再假设环境温度是30度，则电容器40的寿命就变成28年。如果把环境温度假设为23度，电容器40的寿命可达46年。采用本实施例的方法，电容器的寿命比电池要长多了。
如果配备能把输入端10和输出端22相互连接起来的第三只开关，并使半导体开关20进入发热状态或使逆变器62的输出处于不合适状态，就可以用第三只开关把两个端子10和20相互连接在一起。第三只开关通常处于切断状态。
图3示出一种安全装置。当在图1中把输到输入端10的电源切断时，人的手可能触及输出端22或输出端22后面的设备，这时认为输出端22没有输出。此外，我们可以把手放在里面包括图1所示电路的设备上，也可把手放在输出端22后面的设备上。前面已描述过把输入给输入端10的电源切断的情况。但是还有一种情况，即在输入端10前面的设备处切切断输入电源。还有一种情况是使本实施例使用的断路器12断开。由于图1所示电路的不合适或有缺陷状态，或者在图1所示输出端后接电路的有缺陷状态，为了减少基于这类有缺陷状态的损害，要采取上述措施。图3示出其中一种措施的一个例子。在图3中，根据继电器16的驱动信号，检测出断路器12的断开动作。另外，把检测到的信号输入给断电检测电路48的“或”门，或者把另一个电路58产生的信号输入给这个“或”门。
另一个电路58是一种根据图1电路的有缺陷状态或图1电路后继电路的有缺陷状态而产生信号的电路，即断电检测电路48检测一种图1电路内不产生电压的状态或一种不输出功率的状态。举个例讲，断电检测电路48可以检测这样一种状态，即图1所示实现设备里面配备的一扇门(让手伸入接触零件)是打开的状态。换一种方法讲，断电检测电路48可以检测到一种局部高压安全罩盖(不是门)是打开的状态。
这样，比如说，当断电检测电路48检测到逆变器62产生电压或中止电压的状态时，开关46闭合，由此形成电容器40的放电回路，使保持在电容器40里的电能释放。电阻器42用来抑制最大放电电流，并防止大的放电电流造成电容器40击穿和突然的性能劣化。
电阻器42和开关46电连接在图1所示逆变器62的输入端a和接地端之间。具有电阻器42和开关46的放电回路，不仅能释放贮藏在电容器40里的电能，还能释放保存在逆变器62里面配备的未图示说明的电容器里的电能(即使这种电能贮存在该电容器里)，从而可以改善安全性。当开关46闭合时，电阻器42的作用是限制流入电容器40或电容器40充电回路的短路电流，并按要求控制逆变器62的最大放电电流值。
在图1所示的整流电路36的输出端与接地之间，可以配备图3中所示的具有电阻器42和开关46的放电回路。此时，由于阻抗元件38起到类似于电阻器42的作用，因而可以减小或忽略掉电阻器42的电阻值。
在图3中，把开关46装在接地侧，即电阻器42的低压一侧。让开关46在接地侧配上一个可动件，可以降低加到开关46的电压。从维护与检修的安全性来衡量，上述结构比较理想。
现在详细叙述电压变化检测电路50中故障检测电路的一个例子。参照图4，把由输入端10供给的交流电压通过滤波器18输入给相移电路101。相移电路101把交流波形131(见图4(c))转换成一种三相交流波形132(见图4(c))，该三相交流波形132则由三相全波整流电路102转换成三相脉动电流波形133(见图4(c))。另外，比较器103把三相脉动电流波形133同一个预定电压(例如90V)作比较，当三相脉动电流波形133低于预定电压时，比较器103就把输出脉冲由“关”输出改变成“开”输出。
此外，将详细叙述一下具体电路。相移电路101包含变压器111、电容器112和电阻器113。变压器111的初级绕组电连接到滤波器18。另一方面，电容器112和电阻器113电串接在第二绕组的两个输出端之间。三相全波整流电路102由二极管114到119组成。三相交流电132的各相分别输出到二极管114和117的接点、二极管115和118的接点以及二极管116和119的接点。由三相全波整流电路102输出的三相脉动电流133的各相，通过可变电阻器120分别输入给比较器123的一个输入端。由电阻器122和可变电阻器121进行调节的电压，被加到比较器123的另一个输入端。比较器123把这些电压相互比较，并输出一个脉动的输出电压。
现在描述与图1所示装置的目的有关的机架。在图5中，输出端10和输出端22并排设置在机架200的侧面。机架200的四角配有橡胶支脚201，安排在机架的另一侧面。如此安置的橡胶支脚201便于机架200放下。通过防翻转配件202，在机架200的低面装有调节器203。每个配件202的宽度都宽于机架200的底面，用来支承机架200。此外，用螺钉把配件202固定于机架200上。在拧转螺钉时，配件202和调节器203调整了机架200离地面的高度。机架200通过螺旋机构可接上和拆卸。
把机架200固定于配件202，拧转调节器203的螺钉可以抬高或降低机架200。另外，在拧转调节器203的螺钉时，可以从机架200上拆卸调节器203。
下面叙述另一个机架例子。机架209的设计主要是为了便于运输。在图6中，调节器212定位于机架209低面的四个地方。另外，机架209低面有三个地方装有小脚轮211。当拧转调节器212的螺钉时，降低机架209的高度，使小脚轮211接触地面。照此方法安置好了，于是机架209就能很方便地利用小脚轮211移动。
另一方面，当拧转调节器212的螺钉时，升高机架209的高度，使小脚轮211离开地面一段距离，让机架209处于固定状态。可以这样配置小脚轮211和机架209，即能调整两者之间的距离。为此，机架209可以通过机架209的调节器连接到小脚轮211。
根据上述的本发明第一个方面，当交流电源有故障时，切断或关闭该交流电源，而当交流电源功能正常时，可以把该交流电源供给的电压耦合起来。由于没有变压器或类似部件，将交流电源电连接到某个输出端子，这样可以检测交流电源的故障，并能不使用大型变压器而实现交流电源的补偿，从而可以缩小装置的体积，降低其成本。
根据本发明第二个方面，在过了一段预定时间后补偿电路完成电压的供给，交流电源供给的电压输出到输出端。这样，可以避免把补偿电路做得很大很复杂，从而可以缩小装置的体积，降低成本。
根据本发明第三个方面，当交流电源的变动远远超出预定范围时，就断定交流电源不合适，并把交流电源转接到补偿电路。为此，即便交流电源在短时间里反复变动，仍能妥善地检测出交流电压的故障，并对交流电源作出补偿。
根据本发明第四个方面，交流电压被转换成三相交流电，通过检测三相交流电来检测交流电压的不合适状态。这样，可以改善交流电源故障的检测精度，从而可以妥善地检测故障并对交流电压进行补偿。
根据本发明第五个方面，可以把支脚装上机架并从机架上拆下，确保了设备安装的灵活性。
根据本发明第六个方面，设备可以利用小脚轮方便地移动。
以上参照演示性实施例对本发明作了描述，但这种描述并非是带有限制性的解释。对于本技术领域的专业人员而言，参照这一描述很容易了解这些演示性实施例以及本发明其它实施例的各种不同的改型。所以，期望附属的权利要求覆盖了落入本发明实际范围的任何一种这样的改型或实施例。
权利要求
1.一种具有电压变化补偿功能的电源装置，其特征在于包括一个由交流电供电的输入端子；一个从其输出交流电的输出端子；一个从交流电产生电路，用来引入供给的交流电，把该交流电转换成交流电并由其输出经转换的交流电；以及一个电压异常检测电路，用来检测供给的交流电压是否不合适；所述电源装置在供给的交流电电压正常时，根据所述电压异常检测电路产生的输出信号，从所述输出端子输出供给的交流电；在供给的交流电电压不合适时，根据所述电压异常检测电路的输出信号，从所述输出端子输出所述交流电产生电路产生的交流电；所述电源装置还包括一个升高供给的交流电的升压电路、一个对所述升压电路产生的输出进行整流的整流电路以及一个用所述整流电路产生的输出充电的电容器；因此，构成的所述交流电产生电路根据所述电容器的充电电压产生交流电。
2.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，所述的升压电路包括一个变压器。
3.一种具有电压变化补偿功能的电源装置，其特征在于包括一个由交流电供电的输入端子；一个从其输出交流电的输出端子；一个交流电产生电路，用来引入供给的交流电，把该交流电转换成交流电并由其输出经转换的交流电；以及一个电压异常检测电路，用来检测供给的交流电电压是否不合适；所述电源装置在供给的交流电电压正常时，根据所述电压异常检测电路产生的输出信号，从所述输出端子输出供给的交流电；在供给的交流电电压不合适时，根据所述电压异常检测电路产生的输出信号，从所述输出端子输出所述交流电产生电路的交流电；所述电源装置还包括一个切断电路，用来在经过了一段从所述交流电产生电路开始输出时算起的预定时间以后切断所述交流电产生电路的输出。
4.根据权利要求3所述的电源装置，其特征在于，驱动所述切断电路的电源由所述输入端子供给。
5.根据权利要求3所述的电源装置，其特征在于，驱动所述切断电路的电源由所述输出端子供给。
6.根据权利要求3所述的电源装置，其特征在于，所述供给的交流电在自电压切断起经过一段预定时间以后输出到所述输出端子。
7.根据权利要求3所述的电源装置，其特征在于，所述供给的交流电根据外部提供的一个信号以可控方式耦合到所述输出端子。
8.根据权利要求1或3所述的电源装置，其特征在于，至少把所述交流电产生电路的部分元件控制到低于一正常额定值的额定值。
9.一种具有电压变化补偿功能的电源装置，其特征在于包括一个由交流电供电的输入端子；一个从其输出交流电的输出端子；一个交流电产生电路，用来引入供给的交流电，把该交流电转换成交流电并输出经转换的交流电；以及一个电压异常检测电路，用来检测供给的交流电电压是否不合适；所述电源装置在供给的交流电电压正常时，根据所述电压异常检测电路产生的输出信号，从所述输出端子输出供给的交流电；当供给的交流电电压不合适时，则根据所述电压异常检测电路的输出信号，从所述输出端子输出所述交流电产生电路的交流电；所述电压异常检测电路是这样构成的，即当供给的交流电电压远远偏离预定范围时，就产生一个表示不合适状态的输出信号。
10.一种具有电压变化补偿功能的电源装置，其特征在于包括一个由交流电供电的输入端子；一个从其输出交流电的输出端子；一个交流电产生电路，用来引入供给的交流电，把该交流电转换成交流电并输出经转换的交流电；以及一个电压异常检测电路，用来检测供给的交流电电压是否不合适；所述电源装置在供给的交流电电压正常时，根据所述电压异常检测电路产生的输出信号，从所述输出端子输出供给的交流电；当供给的交流电电压不合适时，则根据所述电压异常检测电路的输出信号，从所述输出端子输出所述交流电产生电路的交流电；所述电压异常检测电路是这样构成的，当不合适电压的检测结果持续一段预定时间后，就产生一个表示不合适状态的输出信号。
11.一种具有电压变化补偿功能的电源装置，其特征在于包括一个由交流电供电的输入端子；一个从其输出交流电的输出端子；一个交流电产生电路，用来引入供给的交流电，把该交流电转换成交流电并输出经转换的交流电；以及一个电压异常检测电路，用来检测供给的交流电电压是否不合适；所述电源装置在供给的交流电电压正常时，根据所述电压异常检测电路产生的输出信号，从所述输出端子输出供给的交流电；当供给的交流电电压不合适时，则根据所述电压异常检测电路的输出信号，从所述输出端子输出所述交流电产生电路的交流电；所述电源装置还包括一个三相转换电路，用来把供给的交流电转换成三相交流电；所述电压异常检测电路是这样构成的，即根据由所述三相转换电路输出的三相交流电中的至少一相的状况，产生一个表示不合适状态的输出信号。
12.一种具有电压变化补偿功能的电源装置，其特征在于包括一个由交流电供电的输入端子；一个从其输出交流电的输出端子；一个交流电产生电路，用来引入供给的交流电，把该交流电转换成交流电并输出经转换的交流电；以及一个补偿电路，当供给的交流电电压正常时，就从所述输出端子输出供给的交流电；当供给的交流电电压不合适时，则从所述输出端子输出所述交流电产生电路的交流电；所述电源装置还包括一个这样配备的机架，使所述输入端子和所述输出端子可以连接到外面，而所述机架内贮藏了所述交流电产生电路和所述补偿电路，可拆卸的支脚装到所述机架上，用以支承所述机架。
13.一种具有电压变化补偿功能的电源装置，其特征在于包括一个由交流电供电的输入端子；一个从其输出交流电的输出端子；一个交流电产生电路，用来引入供给的交流电，把该交流电转换成交流电并输出经转换的交流电；以及一个补偿电路，当供给的交流电电压正常时，就从所述输出端子输出供给的交流电；当供给的交流电电压不合适时，就从所述输出端子输出所述交流发电电路的交流电；所述电源设备还包括一个这样配备的机架，即所述输入端子和所述输出端子可以连接到外面，装在所述机架上的小脚轮能让所述机架移动。
全文摘要
本发明包括一输入端、一输出端、一交流电产生电路和一电压异常检测电路。根据电压异常检测电路的输出，把供给输入端的电源由输出端输出。当供电电压异常时，由输出端输出交流电产生电路产生的交流电。另还配有升压电路、整流电路和一只电容器。交流电产生电路从电容器的交电电压产生交流电。因此，电源装置具有电压变化补偿功能，且体积小，成本低。
文档编号G05F1/00GK1119294SQ9510785
公开日1996年3月27日 申请日期1995年7月14日 优先权日1994年7月15日
发明者星野康隆, 藤沢努, 根本秀之, 吉畸敦浩 申请人:株式会社日立制作所