CN102214943B - 不断电电源供应器及其所适用的电源供应方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种不断电电源供应器及其所适用的电源供应方法，该不断电电源供应器与储能单元及负载连接，并接收供电设备所提供的输入电压，至少包含：多个电源模块，其将输入电压转换为输出电压；控制模块，与多个电源模块及储能单元电性连接，并检测储能单元的电压；其中，控制模块根据储能单元的电压来动态调整多个电源模块的输出电压的大小，于控制模块故障时，多个电源模块将输出电压维持于一固定值。本发明于控制模块发生故障时，不但可保持输出不中断也不会对储能单元过度充电而造成灾害，且通过多个电源模块之间互相通信可均流输出储能单元及负载所需的电流需求，可大幅提高不断电电源供应器的可靠度。

Description

不断电电源供应器及其所适用的电源供应方法

技术领域

本发明涉及一种不断电电源供应器，尤其涉及一种于控制模块故障时仍可维持输出不中断的不断电电源供应器及其所适用的电源供应方法。

背景技术

不断电电源供应器(Uninterruptible Power Supply，UPS)是一种连接在供电电源与负载之间的装置，该供电电源可以是直接市电(commercial AC powersupply)、经过转换处理过的交流电(AC)或是经过转换处理过的直流电(DC)，而不断电电源供应器的主要目的在于当供电电源正常时，事先将电能储存于蓄电池中，当供电电源发生异常时，将蓄电池所储存的电能用来紧急提供负载运行所需的能量，以确保负载的正常运行。

为了更有效更安全的保护重要的电子装置，不断电电源供应系统已被普遍应用来确保各种电子装置的正常运行。

目前一般高容量不断电电源供应系统以并联多组电源模块的方式运行，以大幅增加系统的可靠度及缩短维修时间，而模块化的运行方式必须通过一控制器来管理多组电源模块的运行行为，当其中一个电源模块故障时，仍可维持输出不被中断，但控制器只有一个，当控制器发生故障时，多组电源模块的行为将无法被控制，可能造成输出中断或输出电压异常的行为，严重者可能损坏负载设备或电池，引起电池燃烧造成生产安全事件，使得控制器成为降低系统可靠度的最大因素。

近来控制器也有模块化的设计，使控制器故障时可以更方便地维修，即使输出中断仍可在短时间内维修完成以恢复正常供电，但控制器模块化的设计对可靠度仍旧没有提升结果，控制器故障依然会使输出不正常。

为了提高不断电电源供应系统的可靠度，现有于不断电电源供应系统中设置双控制器的设计出现，其原理为平常由一控制器负责系统输出控制，当其中一个控制器发生故障时，仍可由另一个控制器做简单的系统行为控制，使输出维持固定电压不中断，并等待维修控制器，此方式虽然解决了公知因控制器故障而降低系统可靠度的问题，但还是要依赖控制器的存在才能控制多组电源模块的运行行为，另外，也会因多增设一个控制器而增加设计成本，进而提高生产成本。

因此，如何发展一种可改善上述公知技术缺陷的不断电电源供应器及其所适用的电源供应方法，实为目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种不断电电源供应器及其所适用的电源供应方法，以解决公知不断电电源供应系统需依赖一组控制器来控制多组电源模块的运行行为，且多增设一个控制器将提高生产成本等缺点。

为达上述目的，本发明的一较广义实施方式为提供一种不断电电源供应器，其与储能单元及负载连接，并接收供电设备所提供的输入电压，至少包含：多个电源模块，其与供电设备、储能单元及负载电性连接，并将输入电压转换为一输出电压；以及控制模块，与多个电源模块及储能单元电性连接，并检测储能单元的电压；其中，控制模块根据储能单元的电压来动态调整多个电源模块的输出电压的大小，于控制模块故障时，多个电源模块将输出电压维持于一固定值。

为达上述目的，本发明另提供本发明的另一较广义实施方式为提供一种电源供应方法，适用于一不断电电源供应器，不断电电源供应器具有控制模块及多个电源模块，且与储能单元、负载及供电设备连接，至少包含步骤：接收供电设备所提供的一输入电压并通过多个电源模块将输入电压转换为一输出电压；检测储能单元的电压；控制模块根据储能单元的电压来动态调整多个电源模块的输出电压的大小；于控制模块故障时，多个电源模块将输出电压维持于一固定值。

本发明的不断电电源供应器及其所适用的电源供应方法，于控制模块发生故障时，通过多个电源模块将输出电压维持于固定电压不变，不但可保持输出不中断也不会对储能单元过度充电而造成灾害，且通过多个电源模块之间互相通信可均流输出储能单元及负载所需的电流需求，可大幅提高不断电电源供应器的可靠度。

附图说明

图1：其为本发明第一较佳实施例的不断电电源供应器的架构示意图。

图2：其为本发明第二较佳实施例的电源供应方法的流程图。

上述附图中的附图标记说明如下：

1：不断电电源供应器

11：控制模块

12：多个电源模块

121：第一电源模块

122：第二电源模块

123：第三电源模块

124：第四电源模块

2：供电设备

3：储能单元

4：负载

Vin：输入电压

Vo：输出电压

Vb：电压

I1、I2、I3、I4：输出电流

Io：总输出电流

S51-54：电源供应的步骤流程

具体实施方式

体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的方式上具有各种的变化，其都不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上当作说明之用，而非用以限制本发明。

请参阅图1，其为本发明第一较佳实施例的不断电电源供应器的架构示意图，如图所示，本发明的不断电电源供应器1与供电设备2、储能单元3以及负载4连接，用以接收供电设备2所提供的输入电压，主要目的在于当供电设备2正常时，除了提供负载4运行所需的能量之外，更事先将部分电能储存于储能单元3中，当供电设备2发生异常时，将储能单元3所储存的电能用来紧急提供负载4运行所需的能量，以确保负载4的正常运行。

本发明的不断电电源供应器1由控制模块11以及多个电源模块12所组成。其中，不断电电源供应器1自该供电设备2所接收的输入电压Vin可为一直流电，但不以此为限。另外，储能单元3可为但不限为电池。

于本实施例中，多个电源模块12可包含第一电源模块121、第二电源模块122、第三电源模块123以及第四电源模块124，当然电源模块的数量并不局限于此，可依实际需求增加或是减少。其中第一电源模块121、第二电源模块122、第三电源模块123以及第四电源模块124彼此之间并联设置且可相互通信，并与供电设备2、储能单元3及负载4电性连接，第一电源模块121、第二电源模块122、第三电源模块123以及第四电源模块124接收供电设备2所提供的输入电压Vin并转换为输出电压Vo，且彼此并联输出该输出电压Vo。

至于，控制模块11则与储能单元3以及供电设备2电性连接，并与第一电源模块121、第二电源模块122、第三电源模块123以及第四电源模块124电性连接且可互相进行通信，于正常运行模式下，控制模块11会检测储能单元3的电压Vb，并与第一电源模块121、第二电源模块122、第三电源模块123以及第四电源模块124进行通信以得知目前输出电压Vo的电压值，控制模块11会根据储能单元3的电压Vb以及目前的输出电压Vo来决定是否需要调整输出电压Vo的电压值，若判断结果为是时则动态调整多个电源模块12的输出电压大小，即通知第一电源模块121、第二电源模块122、第三电源模块123以及第四电源模块124需调整输出电压Vo的电压大小。

举例而言，当储能单元3的电压范围介于300V-350V，其中300V为低电量电平，350V为高电量电平，当控制模块11所测得的储能单元3的电压Vb为300V时，代表储能单元3目前为低电量需要进行充电，此时控制模块11与第一电源模块121、第二电源模块122、第三电源模块123以及第四电源模块124进行通信以得知目前输出电压Vo的电压值，若目前输出电压Vo的电压值高于300V时，例如：310V，控制模块11则通知第一电源模块121、第二电源模块122、第三电源模块123以及第四电源模块124持续以目前的输出电压Vo对储能单元3进行充电，反之，若目前输出电压Vo的电压值低于300V时，则控制模块11将通知第一电源模块121、第二电源模块122、第三电源模块123以及第四电源模块124需将输出电压Vo调高为例如：310V，以对储能单元3进行充电，一直到控制模块11检测到储能单元3的电压Vb为310V时，则再通知第一电源模块121、第二电源模块122、第三电源模块123以及第四电源模块124将输出电压Vo调高为例如：320V，如此动态来调整输出电压Vo的大小，直到储能单元3的电压Vb为350V，即电压Vb为高电量电平时，才停止对储能单元3进行充电。

至于，当控制模块11正常运行时，第一电源模块121、第二电源模块122、第三电源模块123以及第四电源模块124的输出电流由控制模块11所提供，控制模块11可通过单独与第一电源模块121、第二电源模块122、第三电源模块123以及第四电源模块124进行通信以得知各自的输出电流，并根据通信结果来调整第一电源模块121、第二电源模块122、第三电源模块123以及第四电源模块124的输出电流，以达到例如均流的实施方式。举例而言，当控制模块11与第一电源模块121、第二电源模块122、第三电源模块123以及第四电源模块124通信而得知，第一电源模块121的输出电流I1为25A、第二电源模块122的输出电流I2为30A、第三电源模块123的输出电流I3为25A以及第四电源模块124的输出电流I4为20A，总输出电流Io＝I1+I2+I3+I4＝100A，若多个电源模块12之间设定以例如均流的方式输出电流，则控制模块11会告知第一电源模块11输出电流I1保持为25A，第二电源模块122的输出电流I2则由30A调降为25A、第三电源模块123的输出电流I3保持为25A以及第四电源模块124的输出电流I4由20A调升为25A。当然，本发明的控制模块11控制多个电源模块12间输出电流的实施方式并不局限于均流的方式，可依照运行需求动态调整。

请再参阅图1，当控制模块11故障时，不断电电源供应器1会进入一安全运行模式，且控制模块11会传送一异常信号给多个电源模块12，而第一电源模块121、第二电源模块122、第三电源模块123以及第四电源模块124会将输出电压Vo维持于一固定值，即维持输出电压Vo固定不变，以防止对储能单元11过度充电，而造成储能单元11损毁，其中该固定值可为控制模块11故障前最后一次告知多个电源模块12的输出电压Vo，或是低于控制模块11故障前最后一次告知多个电源模块12的输出电压Vo，举例而言，若控制模块11故障前最后一次告知多个电源模块12的输出电压Vo为330V，则固定值可为330V，或是低于330V，例如325V，但不以此为限，固定值也可为一系统预先设定值。

至于，控制模块11故障后，多个电源模块12之间会彼此互相通信并根据储能单元3及负载4的电流需求以决定每一该电源模块的输出电流，即第一电源模块121、第二电源模块122、第三电源模块123以及第四电源模块124会互相沟通，以得知目前储能单元3及负载4所需的输出电流Io，并均流输出。举例而言，第一电源模块121、第二电源模块122、第三电源模块123以及第四电源模块124之间会互相通信而得知第一电源模块121的输出电流I1为30A、第二电源模块122的输出电流I2为40A、第三电源模块123的输出电流I3为20A以及第四电源模块124的输出电流I4为30A，总输出电流Io＝I1+I2+I3+I4＝30+40+20+30＝120A，即储能单元3及负载4的总电流需求为120A，代表每一电流模块的平均输出电流为120/4＝30A，因此第一电源模块121、第二电源模块122、第三电源模块123以及第四电源模块124之间会互相沟通并决定第一电源模块121及第四电源模块I4的输出电流I1及I4维持为30A，而第二电源模块122的输出电流I2由40A降为30A，第三电源模块123的输出电流I3则由20A调升为30A，以达到使多个电源模块12之间可平均输出电流。

请参阅图2并配合图1，其中图2为本发明第二较佳实施例的电源供应方法的流程图，如图所示，首先，不断电电源供应器1接收供电设备2所提供的输入电压Vin，且第一电源模块121、第二电源模块122、第三电源模块123以及第四电源模块124将输入电压Vin转换为输出电压Vo(步骤S51)，于控制模块11正常运行模式下，控制模块11会检测储能单元3的电压Vb(步骤S52)，接着控制模块11会与第一电源模块121、第二电源模块122、第三电源模块123以及第四电源模块124进行通信以得知目前输出电压Vo的电压值，控制模块11会根据储能单元3的电压Vb以及目前的输出电压Vo来决定是否需要调整输出电压Vo的电压值，若判断结果为是时则动态调整多个电源模块12的输出电压大小，即通知第一电源模块121、第二电源模块122、第三电源模块123以及第四电源模块124需调整输出电压Vo的电压大小，接着，控制模块11会单独与第一电源模块121、第二电源模块122、第三电源模块123以及第四电源模块124进行通信以得知各自的输出电流，并根据通信结果来调整第一电源模块121、第二电源模块122、第三电源模块123以及第四电源模块124的输出电流，以达到例如均流的实施方式(步骤S53)。

于步骤S53后，若控制模块11故障时，不断电电源供应器1会进入一安全运行模式，且控制模块11会传送一异常信号给多个电源模块12，而第一电源模块121、第二电源模块122、第三电源模块123以及第四电源模块124会将输出电压Vo维持于一固定值，即维持输出电压Vo固定不变，而且多个电源模块12之间会彼此互相通信并根据储能单元3及负载4的电流需求以决定每一该电源模块的输出电流，即第一电源模块121、第二电源模块122、第三电源模块123以及第四电源模块124会互相沟通，以得知目前储能单元3及负载4所需的输出电流Io，并均流输出(步骤S54)，可达到于控制模块11发生故障时，可保持输出不中断也不会对储能单元3过度充电而造成灾害，且多个电源模块12输出均流也不会造成任何影响，可大幅提高不断电电源供应器的可靠度。

综上所述，本发明的不断电电源供应器及其所适用的电源供应方法，于控制模块发生故障时，通过多个电源模块将输出电压维持于固定电压不变，不但可保持输出不中断也不会对储能单元过度充电而造成灾害，且通过多个电源模块之间互相通信可均流输出储能单元及负载所需的电流需求，可大幅提高不断电电源供应器的可靠度。

本发明得由本领域普通技术人员任施匠思而为诸般修饰，都不脱如附权利要求所欲保护的范围。

Claims (13)

1.一种不断电电源供应器，其与一储能单元及一负载连接，并接收一供电设备所提供的一输入电压，至少包含： 

多个电源模块，其与该供电设备、该储能单元及该负载电性连接，并将该输入电压转换为一输出电压；以及 

一控制模块，与所述多个电源模块及该储能单元电性连接，并检测该储能单元的电压； 

其中，该控制模块根据该储能单元的电压来动态调整所述多个电源模块的该输出电压的大小，于该控制模块故障时，该不断电电源供应器进入一安全运行模式，该控制模块传送一异常信号至所述多个电源模块，使所述多个电源模块将该输出电压维持于一固定值。 

2.如权利要求1所述的不断电电源供应器，其中当该控制模块故障时，所述多个电源模块之间互相通信并根据该储能单元及该负载的电流需求以决定每一该电源模块的输出电流。 

3.如权利要求1所述的不断电电源供应器，其中该储能单元及该负载所需的电流由所述多个电源模块均流输出。 

4.如权利要求1所述的不断电电源供应器，其中该固定值为该控制模块故障前最后一次告知所述多个电源模块的该输出电压。 

5.如权利要求1所述的不断电电源供应器，其中该固定值低于该控制模块故障前最后一次告知所述多个电源模块的该输出电压。 

6.如权利要求1所述的不断电电源供应器，其中该固定值为一系统预先设定值，于该控制模块故障时，所述多个电源模块系将该输出电压调整为该系统预先设定值。 

7.一种电源供应方法，适用于一不断电电源供应器，该不断电电源供应器具有一控制模块及多个电源模块，且与一储能单元、一负载及一供电设备连接，至少包含步骤： 

接收该供电设备所提供的一输入电压并通过所述多个电源模块将该输入电压转换为一输出电压； 

检测该储能单元的电压； 

该控制模块根据该储能单元的电压来动态调整所述多个电源模块的该输 出电压的大小； 

于该控制模块故障时，该不断电电源供应器进入一安全运行模式，该控制模块传送一异常信号至所述多个电源模块，使所述多个电源模块将该输出电压维持于一固定值。 

8.如权利要求7所述的电源供应方法，其中每一该电源模块彼此并联输出该输出电压且相互通信。 

9.如权利要求7所述的电源供应方法，其中于该控制模块故障时，该控制模块传送一异常信号给所述多个电源模块，以使所述多个电源模块将该输出电压维持于该固定值。 

10.如权利要求7所述的电源供应方法，其中于该控制模块故障时，所述多个电源模块之间互相通信并根据该储能单元及该负载的电流需求以决定每一该电源模块的输出电流。

11.如权利要求7所述的电源供应方法，其中该固定值为该控制模块故障前最后一次告知所述多个电源模块的该输出电压。 

12.如权利要求7所述的电源供应方法，其中该固定值低于该控制模块故障前最后一次告知所述多个电源模块的该输出电压。 

13.如权利要求7所述的电源供应方法，其中该固定值为一系统预先设定值，于该控制模块故障时，所述多个电源模块将该输出电压调整为该系统预先设定值。 

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