太阳城集团

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电力检测装置、图像形成设备以及电力检测方法.pdf

摘要
申请专利号:

CN201610009319.X

申请日:

2016.01.07

公开号:

太阳城集团CN106257293A

公开日:

2016.12.28

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G01R 21/07申请日:20160107|||公开
IPC分类号: G01R21/07 主分类号: G01R21/07
申请人: 富士施乐株式会社
发明人: 佐伯孝树; 本田诚司; 芥田朋和
地址: 日本东京都
优先权: 2015.06.22 JP 2015-124433
专利代理机构: 北京三友知识产权代理有限公司 11127 代理人: 吕俊刚
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法律状态
申请(专利)号:

CN201610009319.X

授权太阳城集团号:

|||

法律状态太阳城集团日:

太阳城集团2017.01.25|||2016.12.28

法律状态类型:

实质审查的生效|||公开

摘要

本申请涉及电力检测装置、图像形成设备以及电力检测方法。该电力检测装置包括第一过零检测器、电流检测器以及第二过零检测器。第一过零检测器检测从商用电源供给的电力的交流电压的过零时刻,并输出电压过零信号。电流检测器检测电力的电流。第二过零检测器检测由电流检测器检测到的电流的过零时刻,并输出电流过零信号。基于电压过零信号与电流过零信号之间的相位差获得功率因数,并且基于交流电压的均方根值、电流的均方根值以及所获得的功率因数来计算有效电力。

权利要求书

1.一种电力检测装置,该电力检测装置包括:
第一过零检测器,该第一过零检测器检测从商用电源供给的电力的交流电压的过
零时刻,并输出电压过零信号;
电流检测器,该电流检测器检测所述电力的电流;以及
第二过零检测器,该第二过零检测器检测由所述电流检测器检测到的所述电流的
过零时刻,并输出电流过零信号,
其中,基于所述电压过零信号与所述电流过零信号之间的相位差获得功率因数,
并且基于所述交流电压的均方根值、所述电流的均方根值、以及所获得的功率因数来
计算有效电力。
2.根据权利要求1所述的电力检测装置,
其中,通过参照使用所述电压过零信号与所述电流过零信号之间的所述相位差而
预定的参照表来获得所述功率因数。
3.一种图像形成设备,该图像形成设备包括:
电源单元,该电源单元将从商用电源供给的电力的交流电压转换成直流电压,并
输出预定直流电压;以及
根据权利要求1所述的电力检测装置,
其中,所述图像形成设备根据电压过零信号或所述预定直流电压而受控,并形成
图像。
4.一种电力检测方法,该电力检测方法包括以下步骤:
检测从商用电源供给的电力的交流电压的过零时刻,并输出电压过零信号;
检测所述电力的电流;以及
检测所检测到的电流的过零时刻,并输出电流过零信号,
其中,基于所述电压过零信号与所述电流过零信号之间的相位差获得功率因数,
并且基于所述交流电压的均方根值、所述电流的均方根值、以及所获得的功率因数来
计算有效电力。

说明书

电力检测装置、图像形成设备以及电力检测方法

技术领域

本发明涉及电力检测装置、图像形成设备以及电力检测方法。

背景技术

已知一种包括电磁感应加热电源、温度检测器以及输出电力确定单元的定影装
置。电磁感应加热电源通过对来自商用电源的交流电力进行整流,并且其后通过使用
切换单元对整流后的电力执行高速切换来生成高频电力,并且向电磁感应线圈输出高
频电力。温度检测器检测包括电磁加热层的辊的表面温度。输出电力确定单元基于由
温度检测器检测到的表面温度来确定高频电力的期望值,该高频电力从电磁感应加热
电源向电磁感应线圈输出。电磁感应加热电源包括:电力检测器和感应加热电源控制
器。电力检测器基于在从商用电源供给的交流电力的过零(zero crossing)时刻之后
的预定太阳城集团测量得的交流电力的瞬时值来检测太阳城集团交流电力的太阳城集团。感应加热电源控
制器基于太阳城集团控制切换单元,使得由切换单元生成的高频电力具有由输出电力确定单
元确定的期望值。(参见日本未审查专利申请第2010-181633号公报)

发明内容

因此,本发明的目的是提供使得能够检测高瞬时有效电力的电力检测装置、图像
形成设备以及电力检测方法。

根据发明的第一方面,提供了一种包括第一过零检测器、电流检测器以及第二过
零检测器的电力检测装置。第一过零检测器检测从商用电源供给的电力的交流电压的
过零时刻,并输出电压过零信号。电流检测器检测所述电力的电流。第二过零检测器
检测由所述电流检测器检测到的所述电流的过零时刻并输出电流过零信号。基于所述
电压过零信号与所述电流过零信号之间的相位差获得功率因数,并且基于所述交流电
压的均方根值、所述电流的均方根值以及所述所获得的功率因数计算有效电力。

根据发明的第二方面,在根据第一方面的电力检测装置中,通过参照使用所述电
压过零信号与所述电流过零信号之间的所述相位差而预定的参照表来获得所述功率
因数。

根据发明的第三方面,提供了一种包括电源单元和根据第一方面的电力检测装置
的图像形成设备。电源单元将从商用电源供给的电力的交流电压切换成直流电压,并
输出预定直流电压。所述图像形成设备根据电压过零信号或所述预定直流电压而受
控,并形成图像。

根据发明的第四方面,提供了一种电力检测方法,该电力检测方法包括以下步骤:
检测从商用电源供给的电力的交流电压的过零时刻,并输出电压过零信号;检测所述
电力的电流;以及检测所述检测到的电流的过零时刻,并输出电流过零信号。基于所
述电压过零信号与所述电流过零信号之间的相位差获得功率因数,并且基于所述交流
电压的均方根值、所述电流的均方根值以及所述所获得的功率因数来计算有效电力。

根据发明的第一至第四方面,使得根据本发明的第一至第四方面的电力检测装
置、图像形成设备以及电力检测方法能够检测比凭借不包括检测电流过零时刻的检测
器的电力检测装置和图像形成设备以及不检测电流过零时刻的电力检测方法更高的
瞬时有效电力。

附图说明

将基于以下附图详细描述本发明的示例性实施方式,附图中:

图1是例示了图像形成设备的功能构造的示例的框图;

图2是例示了低压电源单元的示例的电路构造图;

图3是例示了电压过零信号检测电路的示例的电路构造图;

图4是例示了基于由电力检测装置执行的过零信号检测的有效电力计算的功能
框图;

图5A、5B、5C、5D以及5E各是例示了在过零信号检测电路的一个对应部件处
检测到的过零信号的波形的图;

图6A、6B以及6C是用于说明基于过零信号检测执行的功率因数获得的图;以

图7是在获得功率因数时所参照的功率因数表的示例。

具体实施方式

下文中将通过描述示例性实施方式并列举具体示例参照附图来进一步详细描述
本发明。然而,本发明不限于示例性实施方式和具体示例。

要注意的是,附图在参照附图给出的以下描述中仅是示意性的,并且尺寸的比例
等不同于实际值。适当不例示除了为了易于理解而需要说明的构件之外的构件。

(1)图像形成设备的整体构造和操作

图1是例示了包括根据本示例性实施方式的电力检测装置100的图像形成设备1
的功能构造的框图。图2是例示了低压电源单元30的示例的电路构造图。图3是例
示了电压过零信号检测电路110的示例的电路构造图。

将参照附图来描述图像形成设备1的整体构造和操作。

图像形成设备1包括:控制器10、图像形成单元20、低压电源单元30、加热器
驱动电路40、马达驱动电路50以及电力检测装置100。

控制器10包括图像形成控制器11,该图像形成控制器11控制图像形成设备1
的图像形成单元20的操作;加热器控制器12,该加热器控制器12控制加热器驱动
电路40;驱动控制器13,该驱动控制器13控制马达驱动电路50;以及有效电力计
算单元130,该有效电力计算单元130包括在电力检测装置100中。

图像形成单元20包括送纸装置21、感光体单元22、显影装置23以及转印装置
24。转印装置24将彩色色调剂图像同时转印到从送纸装置21馈送的纸张上,该彩色
色调剂图像各由对应的感光体单元22和对应的显影装置23来形成。

上面已经由转印装置24转印了色调剂图像但色调剂图像尚未被定影的纸张传送
到定影装置25。色调剂图像通过使用压接触和加热的作用来定影在纸张上。

低压电源单元30包括:桥式整流二极管31,该桥式整流二极管31对从商用电
源供给的交流电压执行全波整流;平滑电容器32,该平滑电容器32使全波整流后的
电压平滑化;以及切换控制器33。用于直流/交流(DC/AC)转换的切换元件34(场
效应晶体管(FET))和变压器35串联连接在平滑电容器32的输出侧上,切换元件
34经由切换控制器33来开/闭。

整流二极管36和平滑电容器37连接在变压器35的输出侧上。整流二极管36
对AC输出电压进行整流,并且平滑电容器37使整流后的电压平滑化,并输出低DC
电压。低DC电压被输出为电压V1和电压V2。电压V1输入到控制器10、电压过零
信号检测电路110、电流过零信号检测电路120、加热器驱动电路40、马达驱动电路
50以及其他部件。电压V2输入到各个部件和其它部件的致动器(未例示)。

电源检测装置100包括:充当第一过零检测器的电压过零信号检测电路110、充
当第二过零检测器的电流过零信号检测电路120、以及控制器10中所包括的有效电
力计算单元130。电压过零信号检测电路110检测从商用电源供给的交流电压的过零
信号。电流过零信号检测电路120通过检测电力的电流来检测过零信号。

电压过零信号检测电路110具有执行将交流电压转换成直流电压的全波整流的
四个二极管CR1、CR2、CR3以及CR4。限流电阻器R1的一端连接到二极管CR1
至CR4的阴极侧。光电耦合器PC连接到限流电阻器R1的另一端,并连接到二极管
CR3和CR4的阳极侧。

光电耦合器PC包括:用于发光的光电二极管PCa;和用于接收光的光电晶体管
PCb。光电二极管PCa连接到限流电阻器R1的另一端,并连接到各个二极管CR3和
CR4的阳极。光电晶体管PCb具有:DC电压(未例示)经由上拉电阻器R3施加到
的集电极;和连接到晶体管G1的基极的发射极。

当电流Ipc从光电二极管PCa的阳极向光电二极管PCa的阴极流动时,光电二极
管PCa发光。在光电晶体管PCb的栅极处接收光,并且从光电晶体管PCb的发射极
输出过零信号P。

在晶体管G1中放大过零信号P,并向控制器10输入过零信号P。

(2)电力检测装置

图4是例示了基于由电力检测装置100执行的过零信号检测的有效电力计算的功
能框图。图5A、5B、5C、5D以及5E各是例示了在过零信号检测电路的一个对应部
件处检测到的过零信号的波形的图。图6A、6B以及6C是用于说明基于过零信号检
测执行的功率因数获得的图。图7是在获得功率因数时所参照的功率因数表的示例。

下文中,将参照附图来描述电力检测装置100的构造和操作。

低压电源单元30将从商用电源输入的AC电力切换成低压电力(诸如24V或5V
等),并且向图像形成设备1的控制器10、加热器控制电路40、马达驱动电路50以
及其他部件供给该低压电力。低压电源单元30包括具有电容器部件、线圈部件以及
其他部件的电路,并且通常已知电流与电压之间的相位差根据与电阻器的平衡而发
生。

这即使在施加电压的瞬间,也防止电流流动,由此有效地防止电力被消耗。

根据本示例性实施方式的电力检测装置100基于电压过零信号P1与电流过零信
号P2之间的相位差来获得功率因数,并且通过将电压均方根值、电流均方根值以及
功率因数相乘在一起来计算有效电力。

(2.1)有效电力

如图4例示,电力检测装置100连接到商用电源输入侧,并且电压过零信号检测
电路110根据交流电压的正弦瞬时波形检测电压过零信号P1。交流电压经受全波整
流、由平滑电容器进行的平滑化、以及由A/D转换器进行的A/D转换,由此具有电
压均方根值Vrms。

电流过零信号检测电路120凭借电流过零信号检测电路120与电力检测装置100
之间所放置的电阻器,来连接到电力检测装置100的商用电源输入侧,并且根据电流
瞬时波形检测电流过流信号P2。交流电流经由A/D转换器进行的A/D转换,由此具
有电流均方根值Irms。

通过参照预先设置的表基于电压过零信号P1与电流过零信号P2之间的相位差,
来获得功率因数PF。通过将根据电压均方根值Vrms和电流均方根值Irms计算得的
视在功率值Pva(=Vrms×Irms)乘以功率因数PF来计算有效电力Pw(=Vrms×Irms
×PF)。

(2.2)过零信号检测时的波形

如图5A例示,从商用电源输入的交流电压的瞬时波形具有正弦图案。正弦交流
电压在电压过零信号检测电路110的一组二极管CR1和CR3以及一组二极管CR2和
CR4中分别经受半波整流(参见图5B和图5C),并且全波整流后的电流Ipc流过光
电二极管PCa(参见图5D)。

随后,从光电晶体管PCb的发射极输出过零信号P(参见图5E)。

同时,从商用电源提供的50Hz AC电力的正弦波具有20ms的周期,并且每隔
10ms输出过零信号P。

(2.3)功率因数获得

图6A例示了交流电压的瞬时波形、有效波形以及过零信号之间的关系。横轴表
示太阳城集团,而纵轴表示电压。如图6A例示,电压过零信号检测电路110基于接收到的
交流电压的瞬时波形来输出电压过零信号P1。

图6B例示了交流电流的瞬时波形、有效波形以及过零信号之间的关系。横轴表
示太阳城集团,而纵轴表示电压。如图6B例示,电流过零信号检测电路120基于借助电阻
器输入的交流电流的瞬时波形来输出电流过零信号P2。

图6C例示了经由电压过零信号检测电路110检测并输出的电压过零信号P1与
经由电流过零信号检测电路120检测并输出的电流过零信号P2之间的关系。如图6C
例示,经由电压过零信号检测电路110和电流过零信号检测电路120分别检测的电压
过零信号P1和电流过零信号P2具有基于相位差的太阳城集团差t。

向控制器10输出电压过零信号P1和电流过零信号P2,并且计算太阳城集团差t。

通过参照被预定为基于太阳城集团差分别估计的功率因数PF的、表中的值来将计算得
的太阳城集团差t被转换成为功率因数PF。

具体地,如图7例示,控制器10接收电压过零信号P1和电流过零信号P2。通
过使用中央处理单元(CPU)的计时器功能来开始计时,计时由电压过零信号P1来
触发。执行相位差Tzc的检测,该检测由电流过零信号P2的检测来触发。

随后,执行电压过零信号P1的周期Tf的检测,该检测由下一个电压过零信号
P1来触发。

控制器10的非易失存储器(NVM)用于保持这样的功率因数表,其具有各对于
电压过零信号P1与电流过零信号P2之间的相位差Tzc的范围(从t1至t2、从t3至
t4……)而估计的功率因数PF、对于电压过零信号P1的各个周期Tf而估计的功率
因数PF。

控制器10通过基于检测到的电压过零信号P1的周期Tf和与电流过零信号P2
的相位差Tzc参照功率因数表获得一个功率因数PF。

(2.4)有效电力计算

控制器10的有效电力计算单元130通过将视在功率值Pva(=Vrms×Irms)乘以
功率因数PF来计算有效电力Pw(=Vrms×Irms×PF),根据电压均方根值Vrms和电
流均方根值Irms而计算视在功率值Pva,通过基于电压过零信号P1的周期Tf和与电
流过零信号P2的相位差Tzc参照功率因数表而获得功率因数PF。

为了计算功耗,根据本示例性实施方式的电力检测装置100不对瞬时交流电压和
电流值执行高频取样。反而,电力检测装置100基于电压过零信号P1与电流过零信
号P2之间的相位差来获得功率因数,并且通过将电压均方根值、电流均方根值以及
功率因数相乘在一起来计算有效电力。

这可以消除设置充当计算装置的高速CPU和存储经由取样而获得的大量瞬时值
的存储器的需要,并且可以使设备操作期间的功耗能够被实时检测为有效电力。

对本发明的示例性实施方式的上述说明是为了例示和说明的目的而提供的。并非
旨在对本发明进行穷尽,或者将本发明限于所公开的精确形式。显而易见的是,很多
修改例和变型例对于本领域技术人员是明显的。选择了实施方式进行说明,以最好地
解释本发明的原理及其实际应用,以使本领域其他技术人员能够理解本发明的各种实
施方式,以及适合于所设想的具体用途的各种变型。本发明的范围旨在由所附权利要
求及其等同物来限定。

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电力 检测 装置 图像 形成 设备 以及 方法
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