CN102651559A - 可延长空载放电时间的不断电系统控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可延长空载放电时间的不断电系统控制方法，主要是在一不断电系统进入电池模式且空载状态超过一设定时间后，执行一间歇放电程序，使不断电系统以特定周期间歇地进行放电及停止放电，而在放电期间侦测负载是否出现用电需求，若负载用电需求出现，则恢复对负载正常供电；另在放电期间可进一步降低放电电压，以减少空载放电的电力消耗；利用前述方法可减少空载状态的放电，进而延长空载放电的时间。

Description

可延长空载放电时间的不断电系统控制方法

技术领域

本发明涉及一种不断电源的控制方法，特别涉及一种可延长空载放电时间的不断电系统控制方法。

背景技术

一般所称的不断电系统(UPS，Uninterruptible Power Supply)主要是在市电异常(例如停电、电压偏高/偏低或出现涌浪电流)时，提供备份电源给用电设备，使用电设备的工作电源得以不间断，防止电脑、电信网路、交换机等重要的商业设备因市电中断而遗失数据或失去控制。

既有的不断电系统大致可分为在线式(On line)、离线式(Off line)及在线互动式(Line interactive)，其系统特色大致如下：

在线式不断电系统是将市电和用电设备隔开，市电不会直接供电给用电设备，而是送到不断电系统转换成直流电，用以对电池充电，同时再转回交流电供应给用电设备，一旦市电中断或异常时，则转为电池模式，将电池的直流电源转换为交流电，持续供应给用电设备。再者，在线式不断电系统输出的波型和市电一样是正弦波。

离线式不断电系统是扮演备援的角色，常态下是由市电直接对用电设备供电，同时也为电池充电，一旦市电中断，市电的供电回路将自动切断而进入电池模式，以便将电池的直流电被转换成交流电而对用电设备供电。由于电池直流电转换的交流电是方波，只能供电给电容型负载。

在线互动式不断电系统具备升压和降压补偿电路，其运作方式基本上和离线式一样，并不全程介入供电，只即时监测市电的供电状况，而在市电供应出现状况时，即时校正(升压或降压)或进入电池模式以取代市电持续对用电设备供电。

上述各种类型的不断电系统在市电中断时即进入电池模式，将电池的直流电转换为交流电再供应给用电设备，但不断电系统在电池模式下即使空载，一般的作法依然是直接放电，当电池放电到一设定的低电压时，不断电系统即自动关闭。但为确保不断电系统在用电设备有用电需求时能够及时反应，不因电池电力在空载时放光而影响供电正常，即必须尽量减少电池在空载时的放电量，也就是尽量延长电池在空载时的放电时间，以避免影响紧急供电的状况发生。

发明内容

因此本发明主要目的在提供一种不断电系统的控制方法，其使不断电系统在电池模式下空载时可延长电池的放电时间。

为达成前述目的采取的主要技术手段是令前述控制方法包括以下步骤：

判断市电是否异常；

当市电异常时进入电池模式；

判断是否空载；

当空载超过一段时间后，令电池以一特定周期作间歇式放电；

在放电期间判断是否有负载；

当有负载需求，恢复电池模式下的正常供电。

由上述可知，本发明是在市电异常时，令不断电系统进入电池模式，并判断是否为空载状态，若是空载且持续一段时间，则令电池以作周期性的间歇式放电，由于间歇式放电，若通断周期为1∶1时，可减少一半电力消耗，进而可延长一倍的空载放电时间；由于本发明进一步在放电期间侦测负载变化，若负载有供电需求时则持续放电，而恢复电池模式下的正常供电，由此可减少模式切换，提高用电效率。

前述间歇式放电的周期包括一放电期间及一关闭期间，并循环进行；其中该间歇式放电的放电期间进一步降低放电电压。

附图说明

图1为本发明的工作流程图。

图2为本发明间歇式放电的波形图。

图3为本发明适用的一种离线式不断电系统架构示意图。

图4为本发明适用的另一种离线式不断电系统架构示意图。

图5为本发明适用的一种在线互动式不断电系统架构示意图。

具体实施方式

以下配合图式及本发明的优选实施例，进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段。

请参考图1所示，是本发明的流程图，其包括以下步骤：

判断市电是否异常(101)；

若判断市电异常时，即进入电池模式(102)；

判断系统是否为空载状态(103)；

若为空载状态，则进一步判断空载状态是否超过一段时间(104)；

若超过设定时间，令电池以一特定周期作间歇式放电(105)；

在放电期间判断是否有负载(106)；

若有负载需求，即恢复电池模式下的正常供电(107)。

在前述控制方法中，基本工作方式仍和一般不断电系统相同，当市电正常供应时，市电对电池充电，也直接对用电设备供电(离线式)，或是将市电先转成直流电，以对电池充电，并同时转回交流电以对用电设备供电；另在线互动式则和离线式类似；一旦市电中断后，即执行前述流程，主要是在侦测到市电中断后即进入电池模式，接着判断系统是否空载(即用电设备未开机)，如果是空载且空载持续超过一段时间，即令电池以一特定周期作间歇式放电，所谓的间歇式放电是如图2所示，包括一放电期间(ON)和一关闭期间(OFF)，二者以一定的时间比例循环执行，例如放电期间(ON)设为3秒，关闭期间(OFF)也设为3秒，则不断电系统的电池是以放电3秒，停止3秒，接着再放电3秒的时序作周期性放电。由于前述放电期间(ON)和关闭期间(OFF)的时间比例是1∶1，在此状况下，理论上可以减少一半的放电能量，相对地可以延长一倍的空载放电时间。

再者，通过前述的间歇式放电已可有效延长空载放电时间，如在放电期间对于放电电压进行调控，则可进一步延长空载放电时间；举例而言，假设不断电系统在空载状态下直接放电的电压值120伏特时，则本发明可在前述间歇式放电的放电期间降低放电电压，例如降低到60伏特，由于放电电压降低，空载状态下的放电耗能减少，因而更进一步延长不断电系统的空载放电时间。

除了前述的间歇式放电外，本发明为确保不断电系统的备份电源功能正常，在执行间歇式放电的同时，也在放电期间侦测用电设备的负载需求，当用电设备对于不断电系统不再是空载，则恢复到电池模式下的正常供电方式，而本发明是在间歇式放电周期的放电期间侦测负载需求，其用意在于减少模式切换的损耗，一旦在放电期间侦测到有负载需求，即持续放电状态即可，无须再由停止状态切至放电状态，藉以提高放电效率。

再者，本发明的前述方法可分别适用于：在线式、离线式和在线互动式不断电系统，如图3所示，是一种离线式不断电系统10，其包括一EMI滤波电路11、一涌浪消除器12、一电池组13、一变压器14、一全桥功率级15、一逆变器16及一充电器17；其中：涌浪消除器12的输入端是通过EMI滤波电路11和市电连接，涌浪消除器12的输出端经由两组切换开关181，182和充电器17及一电源输出端连接，又电池组13是和充电器17连接(图中未显示)，且电池组13又和变压器14的一次侧连接，变压器14的二次侧则通过全桥功率级15和逆变器16连接，而逆变器16的输出端也通过两切换开关181，182和电源输出端连接。

当市电正常时，市电经由涌浪消除器12及两切换开关181，182、电源输出端送到用电设备，且同时由充电器17对电池组13充电。一旦市电中断，两切换开关181，182将切换接点，使逆变器16的输出端通过两切换开关181，182和电源输出端连接，而电池组13的直流电源经由全桥功率级15及逆变器16转换为交流电后供应给用电设备；当用电设备对不断电系统为空载时，则执行本发明的前述控制方法，以延长空载放电时间。至于前述在放电期间进一步降低放电电压的作法，可以通过调整全桥功率级15中各功率开关的导通周期(duty cycle)来达成降低放电电压的目的。

又如图4所示，是另一种离线式不断电系统20，其包括：

一涌浪消除器21，兼具EMI功能，其输入端和市电连接；

一充电器22，具有一组输入端及一组输出端，其输入端和涌浪消除器21的输出端连接；

一电池组23，设在充电器22的输出端；

一全桥功率级24，其输入端同时和充电器22输出端及电池组23连接；

一变压器25，其一次侧和全桥功率级24的输出端连接，其二次侧具有一第一绕组251及一第二绕组252，该第一、第二绕组251，252分别和一升压切换开关26及一降压切换开关27连接，该升压切换开关26及降压切换开关27是连接在涌浪消除器21输出端和电源输出端间，利用升压切换开关26及降压切换开关27的接点切换，可以决定变压器25在电池模式下是升压变压器或降压变压器。

当市电正常时，市电经由涌浪消除器21、充电器22对电池组23充电，且市电也通过升压切换开关26及降压切换开关27的接点送给用电设备；一旦市电中断，电池组23的直流电源经由全桥功率级24转换为交流电后供应给用电设备；当用电设备对不断电系统为空载时，则执行本发明的前述控制方法，以延长空载放电时间。

再者如图5所示，是一种在线互动式不断电系统30，其包括：

一全桥功率级31，具有四组功率开关G1～G4；

一电池组32，设于前述全桥功率级31的输入端上；

一充电器33，其输入端通过一整流器34和市电(AC IN)连接，又充电器33的输出端是和电池组32连接；

一变压器35，其一次侧和全桥功率级31的输出端连接，变压器35的二次侧和一电源输出端连接，该电源输出端并通过两组开关k1，k2和市电连接；

一控制器36，分别和前述全桥功率级31的各个功率开关G1～G4及充电器33，以分别控制全桥功率级31中各个功率开关G1～G4的通断，和充电器33的充电与否。

当市电正常时，两组开关k1，k2闭合，市电直接经电源输出端对用电设备供电，且市电同时通过充电器33对电池组32充电，此时全桥功率级31及变压器36并不工作，在此同时，控制器36也监控电力供应状况。但当市电中断，充电器33不再充电，电池组32的直流电源经由全桥功率级31转换为交流电后供应给用电设备；当用电设备对不断电系统为空载时，则执行本发明的前述控制方法，以延长空载放电时间。

以上所述仅是本发明的优选实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种可延长空载放电时间的不断电系统控制方法，其特征在于包括以下步骤：

判断市电是否异常；

当市电异常时进入电池模式；

判断是否空载；

当空载超过一段时间后，令电池以一特定周期作间歇式放电；

在放电期间判断是否有负载；

当有负载需求，恢复电池模式下的正常供电。

2.根据权利要求1所述的可延长空载放电时间的不断电系统控制方法，其特征在于，该间歇式放电的周期包括一放电期间及一关闭期间，以循环进行；并进一步在放电期间侦测是否有负载需求，若有负载需求则恢复供电。

3.根据权利要求2所述的可延长空载放电时间的不断电系统控制方法，其特征在于在该间歇式放电的放电期间进一步降低放电电压。

4.根据权利要求3所述的可延长空载放电时间的不断电系统控制方法，其特征在于该间歇式放电的放电期间和关闭期间的时序比例为1∶1。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的可延长空载放电时间的不断电系统控制方法，其特征在于适用在离线式不断电系统。

6.根据权利要求1至4中任一项所述可延长空载放电时间的不断电系统控制方法，其特征在于适用于在线式不断电系统。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的可延长空载放电时间的不断电系统控制方法，其特征在于适用于在线互动式不断电系统。

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