用于功率扰动检测的设备和方法
【技术领域】
[0001]本发明公开了一种用于功率扰动检测的设备和方法。
【背景技术】
[0002]在借助于电能操作的几乎任何种类的设备中，电能供应的扰动或中断将证明是令人厌烦的，并且在许多种类的灵敏设备中，诸如中断或断电之类的意外功率扰动可能证明对设备即使不是致命的，也是直接有害的。另外，即使在其中功率扰动并非同样地对设备直接有害的那些情况下，也将证明其对于设备的用户而言是令人厌烦的。
[0003]因此，需要具有高度可靠性和可用性的任何种类的电力设备需要装配有用于处理功率扰动的装置，所述功率扰动有时也称为电力线扰动，PLD。另外，当然，能够越快地检测到PLD越好，因为正在讨论中的设备然后可以启动其PLD处理设备或程序。在某些种类的敏感设备中，PLD处理程序可以是简单地以受控方式关闭设备，因为这比使设备由于PLD而突然关闭更好。电力设备有时还可包括某些种类的辅助电源，其将在PLD的情况下被开启。在这两种情况下，都将认识到的是越快检测到PLD越好。
[0004]用于检测PLD事件的已知技术是基于检测功率输入线上的电压水平。这种技术适用，但是如果输入电压缓慢地改变，则这种方法导致PLD事件的缓慢检测。这种方法还需要检测机制/电路中的高精度。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是消除上述的已知PLD检测技术的缺点中的某些，并且提供用于比先前可用检测更加快速的PLD检测的设备和方法。
[0006]此目的借助于具有用于能量源的连接装置和用于能量消耗装置的连接装置的供能设备来达到。
[0007]该供能设备被布置成从连接的能量源向连接的能量消耗装置馈送能量，并且该供能设备还包括储能装置，所述储能装置被布置成储存来自连接的能量源的能量，并在来自连接的能量源的能量供应中断的情况下，为连接的能量消耗装置供应能量。
[0008]该供能设备还包括控制单元和用于感测到和/或来自所述储能装置的能量流的感测装置。该感测装置被连接到所述控制单元，并且该控制单元被布置成如果在预定义时间长度期间存在来自所述储能装置的能量流，则检测到功率扰动。
[0009]在该供能设备的实施例中，所述控制单元被布置成在检测到功率扰动的情况下向所述能量消耗装置发送报警信号。
[0010]在一些实施例中，供能设备被布置成防止能量从所述储能装置向连接的能量源的流动。
[0011]在一些实施例中，所述供能设备被布置成如果在所述预定义时间长度期间，存在所述储能装置上的能量流改变以及比所述储能装置上的能量流改变更快的、连接的能量源上的能量流改变，则检测到功率扰动。
[0012]在一些实施例中，所述供能设备被布置成使得所述储能装置上的能量流改变将始终比连接的能量源上的能量流改变缓慢。
[0013]在一些实施例中，所述供能设备被布置成如果在所检测的功率扰动之后，在预定义时间长度内不存在来自所述储能装置的能量流，则检测到功率扰动的停止。在一些实施例中，所述控制单元被布置成向所述能量消耗装置发送所检测的功率扰动已停止的信号。
[0014]在一些实施例中，所述供能设备被布置成如果还存在所述储能装置上的电压增加和连接的电源上的电压增加，并且这两个电压增加彼此相差不超过预定义极限值，则检测到功率扰动的停止。
[0015]在一些实施例中，所述控制单元还被布置成在检测到停止的情况下向所述能量消耗装置发送报警信号。
[0016]本发明还公开了一种用于检测从电源向能量消耗装置供应的功率中的扰动的方法。该方法包括从所述能量源向所述能量消耗装置供应能量，并且还将能量储存在被连接到所述能量消耗装置的储能单元中。该方法还包括监视来自所述储能单元的能量流，并且如果在预定义时间长度内存在来自储能单元的能量流，则检测到从所述电源向所述能量消耗装置供应的所述功率中的扰动。
【附图说明】
[0017]下面将参考附图来更详细地描述本发明，在所述附图中:
[0018]图1-3示出了在各种操作阶段中的供能设备，以及
[0019]图4示出了功率扰动的检测，以及
[0020]图5示出了功率扰动停止的检测，以及
[0021]图6示出了本发明的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0022]下面将参考其中示出了本发明的实施例的附图来更全面地描述本发明的实施例。然而，可以许多不同的形式来具体实现本发明，并且不应将其理解为局限于在本文中阐述的实施例。附图中的相同附图标记自始至终指示相同的元件。
[0023]本文所使用的术语仅仅用于描述特定实施例的目的，且并非意图限制本发明。
[0024]图1示出了供能设备100。供能设备100意图从能量源向能量消耗装置供应能量，并且因此包括用于能量消耗装置120的连接装置121、122以及用于能量源105的连接装置106,107ο
[0025]为了确保向连接的能量消耗装置120的不中断能量供应，供能设备100还包括储能单元110，此处为所谓的“保持(hold-up)电容器”的形式。在供能设备100的启动期间，保持电容器存储一定量的能量，以便能够在电力线扰动PLD的情况下对连接的能量消耗装置120进行供电。应指出的是虽然在这里以及附图中，借助于保持电容器对储能单元110进行举例说明，但是当然还可以使用其他此类储能装置，例如可再充电电池。
[0026]在供能设备100的“正常”操作期间，即当从连接的能量源105向连接的能量消耗装置120供应能量时，保持电容器110在其不释放能量的意义上是无源的。然而，在此类正常操作期间，由于例如漏泄，保持电容器110可能需要将存储在其中的能量“加满”。
[0027]二极管108被包括在供能设备100中，其用于防止能量从保持电容器110流到连接的能量源105。二极管108还用于确保保持电容器110上的能量流改变将始终慢于连接的能量源上的能量流改变，因为由于二极管108，连接的能量源上的电压斜率将永远不能慢于保持电容器110上的电压斜率。
[0028]如图1中所示，供能设备100还包括控制单元125，其被布置成控制供能设备100的功能。如稍后将更详细地描述的，控制单元125还被布置成检测PLD事件，并且在此类检测的情况下，向连接的能量消耗装置120发送报警信号，以便使得能量消耗装置120能够在PLD事件(例如，其操作的全部或一部分的受控关断)的情况下采取必要的步骤。如所述，稍后将更详细地描述控制单元的PLD事件检测，但简要地，如在图1中可以看到的，供能设备100还包括感测装置，该感测装置使得控制单元能够感测到和/或来自保持电容器110的能量流的方向，并从而得出关于PLD事件的存在或不存在的结论。图1中所示的感测装置包括例如电阻器之类的阻抗Z 115以及使得控制单元125能够测量阻抗115上的电压Vz的连接116、116’。如果控制单元125检测到PLD事件，则存在从控制单元125到能量消耗装置120的连接124，该链接使得控制单元能够用信号通知已检测到PLD事件和/或检测到的PLD事件已经停止。
[0029]在图1中，示出了供能设备100的启动期间的能量流E ;如所指示的，存在从连接的能量源105朝向连接的能量消耗装置120的能量流E。另外，在启动阶段期间，保持电容器110还“吸收”能量，即储存能量，以便能够在例如PLD事件期间，朝向连接的能量消耗装置120释放能量。因此，来自能量源105的能量流E被分成两个部分，一个部分是E2,其去往能量消耗装置120，而另一部分是E1，其去往保持电容器110以便被储存在那里。
[0030]图2示出了来自图1的供能设备100，但是在这里，示出了正常操作期间(即“稳态”下的操作)的能量流E ;如可以看到的，来自连接的能量源105的能量E去往连接的能量消耗装置120 ;保持电容器110在这里是无源的。
[0031 ] 图3示出了来自图1和图2的供能设备100，但是在这里示出了诸如PLD事件之类的功率中断期间的能量流E ;如可以看到的，不存在来自能量源105的能量；相反，保持电容器110现在朝着连接的能量消耗装置120释放其储存的能量，即能量E从保持电容器110去往能量消耗装置120。
[0032]图4示出了控制单元125如何被布置成检测PLD事件。图4示出了来自连接的能量源105的电压Vin以及阻抗Z 115上的电压Vz，并且我们可以看到电压Vin和Vz的变化。应注意的是，在图4中(并且稍后也在图5中)所示的示例中，示出了在-48V的输入电压下操作的系统。因此，PLD事件或断电将(标称地)促使电压Vin增加，因为电压从-48移动至-V，与具有正输入电压的系统相反，在具有正输入电压的系统中，PLD事件或断电将促使电压Vin随着其朝着OV移动而减小。
[0033]控制单元125被布置成产生“能量流方向信号I流，如果能量从保持电容器110(可能朝着连接的能量消耗装置120)流出，则“能量流方向信号”Eis被视为“真”，即分配值1，并且如果能量并未从保持电容器110中流出，则被视为“假”，即分配值O。借助于控制单元对阻抗Z 115上的电压Vz的检测，来产生“能量流方向信号1流;使用阻抗Z 115上的电压Vz的极性来检测来自/到保持电容器110的能量流(电流的形式)的方向。如果电压Vz改变极性，则这是通过阻抗Z 115的能量流(以电流的形式)已改变方向的指示，这继而指示在通过保持电容器110的能量流(以电流的形式)的方向存在相应的改变。
[0034]在一些实施例中，控制单元125被布置成将电压Vz的变化与阈值相比较，以便“过滤”掉如下Vz变化，所述Vz变化如此之小以致于其能够被忽视。此类变化可能是由例如来自电源的功率中的“噪声”而引起的。
[0035]图4示出了 Eis如何在两个状态“真”和“假”之间转换。如果Eis采取真状态，即值“1”，则这可能被控制单元125当作能量从保持电容器110中流出的标志，并且控制单元然后开始在一定量的时间tint内对Eis求积分；换言之，如果Eis采取值“1”，则在控制单元125中打开“积分窗口” tint，在该窗口期间，在控制单元125中对“能量流方向信号”的值求积分。如果在此窗口期间积分值达到某个预定义阈值水平T，则控制单元125被布置成认为已检测到PLD事件，如图4中所示，因为这意味着能量已在预定义时间长度期