CN103001269A - 在线互动式不断电系统的并联控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在线互动式不断电系统的并联控制方法，主要是由两个以上在线互动式不断电源供给器分别在输出端上设有一开关元件，而且通过开关元件和一负载连接，以构成并联；而在开关元件出现开关动作时，将经由反馈取得其实际的开关动作时间，以调整开关元件下次开关时的动作时机，使其动作时间都在市电输入电压周期的0点附近，进而使各个在线互动式不断电源供给器的开关元件在同一时间动作，由此使负载在短时间内达到平衡分配，且避免在线互动式不断电源供给器的开关元件因动作时间差异太大造成负载电流集中在单台在线互动式不断电源供给器而缩短元件寿命。

Description

在线互动式不断电系统的并联控制方法

技术领域

本发明涉及一种不断电源的并联控制方法，特别是指一种在线互动式不断电系统的并联控制方法。

背景技术

一般所称的不断电源(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、电信网络、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。

现有的不断电源大致可分为在线式(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。

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。

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。

由上述可知各种不断电系统的基本特性，其中在线式不断电源几乎没有转换时间，安全性高，适用于精密的设备，但其缺点在于效率低，在常态市电模式使用下，其电力转换器是以AC-DC-AC持续运行，造成电能转换效率较差，损耗大，效率约为88％～90％。反观在线互动式不断电源供给器在维持常态市电模式运转使用下，并不全程介入供电，所以不会有多余的损耗在电力转换上，进而其效率可提升至95％，远优于传统市场在线式不断电源90％的效率。

若进一步考虑以在线互动式不断电源供给器并联以提高冗余性，则是使各个在线互动式不断电源供给器的输出端分别通过一开关元件共同连接到负载，当各个开关元件导通，各个在线互动式不断电源供给器即构成并联；由上述可知，在前述的并联架构下，是由开关元件的启闭(ON/OFF)执行并联动作，然而若是各个开关元件执行并联的动作时间差异太大，则会造成开关元件的寿命缩短。

如图5所示，其公开了在线互动式不断电源供给器在并联架构下，其开关元件动作时机和动作时产生瞬间电流的关系，当开关元件动作(ON/OFF)的时机是出现在市电输入电压周期的正负10度时，输出电流的瞬间电流峰值可达50安培；又如图6所示，当开关元件动作(ON/OFF)的时机是出现在市电输入电压周期的波峰附近时，输出电流的瞬间电流峰值更高达200安培。造成前述瞬间大电流的原因在于：开关元件的动作时机不恰当，因而造成瞬间大电流通过开关元件造成冲击，而将缩短开关元件的寿命。

另一方面，在线互动式不断电源供给器既然在并联架构下运转，各在线互动式不断电源供给器的开关元件必须同步动作，才能避免某些先动作的在线互动式不断电源供给器的开关元件承受所有负载电流，进而损坏了该在线互动式不断电源供给器。

由上述可知，要让在线互动式不断电源供给器在并联架构下运转，必须准确控制其开关元件的动作时机，才能确保在线互动式不断电源供给器本身和其开关元件不受损坏。

发明内容

因此本发明主要目的在提供一种在线互动式不断电系统的并联控制方法，其可使在并联架构下的各个在线互动式不断电源供给器的开关元件同步动作，且可确保开关元件在输入电压周期的O点附近动作，以便使负载的用电在短时间内达到平衡分配，且有效避免造成在线互动式不断电源供给器及其开关元件损坏。

为达成前述目的采取的主要技术手段是由二个以上在线互动式不断电源供给器的电源输出端分别通过一开关元件和负载连接，各在线互动式不断电源供给器分别包括一控制器，由控制器控制开关元件启闭，并接收开关元件的反馈信息；该控制器进一步执行以下步骤：

令开关元件执行启闭动作；

由开关元件取得反馈信息，根据反馈信息判断开关元件实际动作的时间；

判断是否再次启闭开关元件；

若将再次启闭开关元件，则根据反馈信息调整开关元件的动作时间在输入电压周期的特定范围；

通过和其他在线互动式不断电源供给器的控制器作一联机通信，使各个开关元件同步动作。

由上述可知，本发明是使在线互动式不断电源供给器的开关元件动作时，反馈其实际动作时间给控制器，以确定每一在线互动式不断电源供给器的开关元件可以动作在输入电压周期的O点附近，当开关元件下一次启闭时，将通过联机通信使各个在线互动式不断电源供给器的开关元件同步动作，可避免动作时负载电流集中在单台在线互动式不断电源供给器而造成开关元件的损坏。

附图说明

图1为本发明的系统架构示意图；

图2为本发明在线互动式不断电源供给器的电路方框图；

图3为本发明的控制流程图；

图4为本发明将开关元件动作时间调整到输入电压周期O点附近后的特性曲线图；

图5为已知在线互动式不断电源供给器将开关元件动作时间调整到输入电压周期O点附近后的一特性曲线图；

图6为已知在线互动式不断电源供给器将开关元件动作时间调整到输入电压周期O点附近后的又一特性曲线图。

具体实施方式

以下配合图式及本发明的较佳实施例，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，是本发明的系统架构示意图，主要是由二个以上的在线互动式不断电源供给器10并联组成，每一在线互动式不断电源供给器10分别通过一开关元件K1～Kn和一负载连接；又各个在线互动式不断电源供给器10的基本架构可参考图2所示，包括有：

一自动电压调整器(AVR)11，包括一线圈，且具有一输入端和一输出端，其输入端通过一第一状态开关111和市电连接，其输出端则和一电源输出端101连接，所述电源输出端101又通过一第二状态开关112和市电连接；

一逆变器12，其分别双向地和电池组13、自动电压调整器11的线圈连接；

一控制器14，是连接且控制前述逆变器12的工作，该控制器14又分别和前述第一、第二状态开关111，112连接，并控制其启闭；再者，该控制器14是分别和其他各个在线互动式不断电源供给器10的控制器14连接，供进行联机通信。

在市电正常模式下，第一状态开关111开路，第二状态开关112导通，因此自动电压调整器11及逆变器12都不动作，市电输入电源经过第二状态开关112输送到电源输出端101；然而当电池组13须充电时，是使第一状态开关111导通，而将电源送到自动电压调整器11，此时自动电压调整器11并不动作，只通过其线圈将电源送到逆变器12，此时逆变器12是作为充电器使用，而由自动电压调整器11的线圈接收电源来对电池组13充电。当电池组13充电完成，第一状态开关111恢复开路，市电输入电源仍持续经过第二状态开关112输送到电源输出端101。

在市电异常模式下，第一状态开关111导通，第二状态开关112关闭，市电输入电源通过第一状态开关111送到自动电压调整器11，由自动电压调整器11作稳压处理(升压或降压)后送到电源输出端101持续供电，且通过逆变器12对电池组13充电。

在市电中断模式下，第一、第二状态开关111，112均关闭，电池组13输出直流电源经过逆变器12转换成交流电源后送到自动电压调整器11的线圈，而由自动电压调整器11将电源输送到电源输出端101以持续供电。

仍请参考图1所示，所述各个在线互动式不断电源供给器10是在电源输出端101上设有一开关元件K1～Kn，以便通过开关元件K1～Kn共同连接到负载，各个开关元件K1～Kn并分别反馈连接到各个在线互动式不断电源供给器10的控制器14，以便控制器14通过反馈记录其开关元件K1～Kn实际的动作时间。

在前述可行的并联架构下，本发明的并联控制方法由前述控制器14执行以下步骤(请参考图3所示)：

令开关元件执行启闭动作(301)；

由开关元件取得反馈信息(302)，根据反馈信息判断开关元件实际动作的时间(302)；

是否再次启闭开关元件(303)；

若欲再次启闭开关元件，根据反馈信息将开关元件的动作时间调整在输入电压周期的特定范围(304)；

通过和其他在线互动式不断电源供给器的控制器作联机通信，使各个开关元件同步动作(305)。

在前述控制方法中，本发明是在在线互动式不断电源供给器的开关元件启闭时反馈到控制器，由控制器根据反馈信息判断开关元件实际动作的时间长度，当下次需要启闭开关元件时，将根据反馈信息调整送出驱动讯号给开关元件的时间，使开关元件的动作是在输入电压周期的O点附近，请参考图4所示，即无瞬间大电流产生，因此优选地，前述开关元件动作时间是在输入电压周期的O点附近。另一方面在线互动式不断电源供给器在并联架构下通过联机通信可以同步启闭其开关元件使负载达到平衡分配。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，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范围内。

Claims (2)

1.一种在线互动式不断电系统的并联控制方法，其特征在于，是由二个以上在线互动式不断电源供给器的电源输出端分别通过一开关元件和负载连接，各在线互动式不断电源供给器分别包括一控制器，由控制器控制开关元件启闭，并接收开关元件的反馈信息；该控制器进一步执行以下步骤：

令开关元件执行启闭动作；

由开关元件取得反馈信息，根据反馈信息判断开关元件实际动作的时间；

判断是否再次启闭开关元件；

若将再次启闭开关元件，则根据反馈信息将开关元件的动作时间调整在输入电压周期的特定范围；

通过和其他在线互动式不断电源供给器的控制器作一联机通信，使各个开关元件同步动作。

2.根据权利要求1所述在线互动式不断电系统的并联控制方法，其特征在于：该开关元件的动作时间是调整在输入电压周期的O点附近。

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