CN105373205B - 电源方案系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种电源方案系统及方法，提供一数字控制的不断电系统(UPS)给多个被保护的负载装置(PLD)，所述被保护的负载装置被配置成被一或多个供电源(PSS)服务的供电单元(PSU)。该系统通常包括多个被电源状态侦测(PCS)电路所监控的供电源(PSS)，以判断在该PSS中各别的电源状态。这个物理状态消息被运用在一数字控制切换网络(DSN)，以重新配置该PSS与各该PLD组件之间的电性连接，以在某个PSS发生失效事件时，妥善地将电源从所述PSS传导至所述PLD。该DSN接收来自PSS的相位/电压状态信息，以确保该PSS和所述PLD间的电流以同步方式传送，且PSS的资源在切换过程中适当地被保护。

Description

电源方案系统及方法

技术领域

本发明涉及一种不断电系统(UPS)及方法，在一些较佳实施例中，本发明特别是涉及应用在大型数据计算中心的不断电系统电源方案的系统及方法。

背景技术

在现代的数据中心需要提供不间断的电源去保护由供电单元(power supplyunits,PSU)服务的负载装置。该供电单元的架构可参考美国专利申请号14/461,110及申请号14/509,454的揭露内容，供电单元可以多种方式进行配置，以确保能达成不间断保护负载电源供应的需求。本发明揭露多种的电源方案系统/方法来达成上述需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多样的系统及方法进一步扩充交流+直流电源方案，其中，该交流+直流电源供应配置详述于前开提及的美国专利申请案(申请号14/461,110及14/509,454)，在此不加以赘述，本发明借由监控供电源(power supply sources，PSS)以及数字化地控制所述供电源切换至服务该被保护的负载装置的交流+直流电源，以确保提供不断电服务给被保护的负载装置。

本发明电源方案系统，包含一主电源(primary power source,PPS)装置、一次电源(secondary power source,SPS)装置、一电源状态检测(power condition sensing,PCS)装置、一数字控制切换网络(digitally controlled switching network,DSN)装置、一供电单元(power supply unit,PSU)装置、一被保护的装置负载(PDL)装置，及一交流+直流电源供应器(ADP)。

其中，该电源状态检测(PCS)装置电连接至该数字控制切换网络(DSN)装置，且被配置成感测该主电源(PPS)装置的电源状态条件，并产生一相位电源条件(PPC)状态。

该数字控制切换网络(DSN)装置被配置成根据该相位电源条件(PPC)状态，将该主电源(PPS)装置或该次电源(SPS)装置电连接至该交流+直流电源供应器(ADP)。

该供电单元(PSU)装置包括一交流+直流电源供应器(ADP)。

该交流+直流电源供应器(ADP)包括一升压转换器(BCV)，该升压转换器(Boostconverter，BCV)还包含一升压转换器(BCV)输入端口及一升压转换器(BCV)输出端口。

该升压转换器被配置成由该升压转换器(BCV)输入端口接收交流或直流电压输入。

该交流+直流电源供应器(ADP)包括一直流-直流转换器(DDC)，该直流-直流转换器(DDC)更包含一直流-直流转换器(DDC)输入端口与一直流-直流转换器(DDC)输出端口。

该升压转换器(BCV)输出端口与该直流-直流转换器(DDC)输入端口电连接。该被保护的装置负载(PDL)装置包括一电连接至一受保护的负载装置(PLD)的直流-直流电源供应器(DDP)。

该直流-直流转换器(DDC)输出端口电连接且提供电源给该直流-直流电源供应器(DDP)。

本发明的有益效果在于：借由一种电源方案系统及方法提供一种数字控制不断电系统(UPS)给负载保护装置(PLD)，以配置成由一个或多个供电源(PSS)的供电单元(PSU)。该系统包括多个供电源(PSS)，且用于电源状态检测器(PCS)电路以监测PSS中的各个电源状态。此物理状态信息是用于数字控制切换网络(DSN)重新配置电连接到主电源装置和个别的负载保护装置之间，并于个别供电源失效时，正确地切换供电源到负载保护装置。数字控制切换网络接收到来自供电源的相位/电压讯息，借此确保所述的电流在供电源和负载保护装置以同步的方式传送，以及供电源在切换过程中被适当的保护。

附图说明

图1是一方块图，说明本发明的一较佳系统实施例。

图2是一流程图，说明本发明的一较佳方法实施例。

图3是一方块图，说明本发明的一较佳系统实施例的一电源状态检测(powercondition sensing，PCS)子系统的细节。

图4说明有关于一较佳电源状态检测(PCS)子系统实施例的典型波形及控制讯号。

图5是一示意图，说明本发明的一较佳系统实施例并细述一电源状态检测(PCS)过零检测器(zero crossing detector)的实施例。

图6是一示意图，说明本发明的一较佳系统实施例并细述一电源状态检测(PCS)临界值检测器及电源优/劣取样检测器的实施例。

图7是一方块图，说明本发明的一较佳系统实施例当被合并在该不断电电源交流+直流电源供应构造，进一步细述于美国专利申请案包含参考资料(申请号14/461,110及申请号14/509,454)。

图8说明切换组件被用在该数字控制切换网络内的较佳实施例。

图9是一示范性示意图，说明一较佳的系统实施例的一实现具有完整的输入保护的一双交流电输入系统。

图10是说明示范性电源状态检测及与图9的图式相关的控制波形。

图11是一示范性示意图，说明一较佳的系统实施例的一实现具有部分的输入保护的双交流电输入系统。

图12说明示范性电源状态检测及与图11的图式相关的控制波形。

图13是一示范性示意图，说明一较佳的系统实施例的一实现具有手动旁路(Bypass)的双交流电输入系统。

图14说明示范性电源状态检测及与图13的图式相关的控制波形。

图15是一示范性示意图，说明一较佳的系统实施例的一实现具有自动旁路的双交流电输入系统。

图16说明示范性电源状态检测及与图15的图式相关的控制波形。

图17是一示范性示意图，说明一较佳的系统实施例的一实现具有切换冗余(Switch Redundancy)的双交流电输入系统。

图18说明示范性电源状态检测及与图17的图式相关的控制波形。

图19是一示范性示意图，说明一较佳的系统实施例的实现一具有直流电备援的双输入系统。

图20说明示范性电源状态检测及与图19的图式相关的控制波形。

图21是一示范性示意图，说明一较佳的系统实施例的一实现具有直流电备援的双交流电输入系统。

图22说明示范性电源状态检测及与图21的图式相关的控制波形。

图23是一示范性示意图，说明一较佳的系统实施例的一实现具有直流电备援及四个供电单元(PSU)的双交流电输入系统。

图24说明示范性电源状态检测及与图23的图式相关的控制波形。

图25是一示范性示意图，说明一较佳的系统实施例的一实现具有直流电备援及四个供电单元(PSU)的双交流电输入系统。

图26说明示范性电源状态检测及与图25的图式相关的控制波形。

图27是一示范性示意图，说明一较佳的系统实施例的一实现双交流+直流输入系统。

图28说明示范性电源状态检测及与图27的图式相关的控制波形。

图29是一示范性示意图，说明一较佳的系统实施例的一实现双交流+直流输入系统及四个供电单元(PSU)。

图30说明示范性电源状态检测及与图29的图式相关的控制波形。

图31是一示范性示意图，说明一较佳的系统实施例的一实现双交流+直流+替代能源输入系统。

图32说明示范性电源状态检测及与图31的图式相关的控制波形。

图33是一示范性示意图，说明一较佳的系统实施例的一实现具有直流电备援/旁路的双交流电输入系统。

图34说明示范性电源状态检测及与图33的图式相关的控制波形。

图35是一示范性示意图，说明一较佳的系统实施例的一实现具有直流电备援及四个供电单元(PSU)的双交流电输入系统。

图36说明示范性电源状态检测及与图35的图式相关的控制波形。

图37是一示范性示意图，说明一较佳的系统实施例的一实现三相交流电输入系统。

图38说明示范性电源状态检测及与图37的图式相关的控制波形。

图39是一示范性示意图，说明一较佳的系统实施例的一实现三相交流电+电池输入系统。

图40说明示范性电源状态检测及与图39的图式相关的控制波形。

图41是一示范性示意图，说明一较佳的系统实施例的一实现三相交流电+电池+整流器输入系统。

图42说明示范性电源状态检测及与图41的图式相关的控制波形。

图43是一示范性示意图，说明一较佳的系统实施例的一实现三相交流电+电池+整流器输入系统。

图44说明示范性电源状态检测及与图43的图式相关的控制波形。

图45是一示范性示意图，说明一较佳的系统实施例的一实现三相交流电+电池输入系统。

图46说明示范性电源状态检测及与图45的图式相关的控制波形。

图47是一示范性示意图，说明一较佳的系统实施例的一实现三相交流电+电池+整流器输入系统。

图48说明示范性电源状态检测及与图47的图式相关的控制波形。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

虽然本发明易于以多种不同形式的实施例，显示于附图中并且于本文中以详细的较佳实施例说明本发明，但应理解的是，本发明的公开应被视为本发明的原理的范例，而并非用以限制本发明概括的原理，也没有要将本发明的概括的原理限制到实施例的说明。

本发明的许多创新教示将特别参照来描述目前较佳的实施例，其中这些创新教示有效地应用于电源方案系统及方法的特定问题。然而，应该理解的是，各实施例是许多创新教示且有效地用途中的其中一例子。在一般情况下，在本发明说明书中的陈述，并不需要限制任何各种请求保护的发明。而且，一些陈述可能适用于某些创造特征，但不适用于其他创造特征。

不限定切换方法

本发明将讨论各种升压转换器的拓扑结构(boost converter topologies)，其中部分将根据应用方式揭露其较佳实施态样。这些转换器的拓扑结构将显示包含金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)电子开关，但本发明并不限于这些设备的使用范围，并且可以包括任何形式的电子开关，比如(但不限于)双极晶体管、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBTs)等等。

不限定控制系统

本发明可以利用多样的结构实施本文描述的电力控制器。许多较佳的实施例可以利用一计算机化的控制机制，其中该计算机系统执行机器指令，该指令是从一实体的、非瞬时的、计算机可读取的媒体中被读取。

限定供电单元

本发明描述供电源(PSS)与被保护的负载装置(PLD)间的受控制的连结。在此脉络中，被保护的负载装置被局限在供电单元(PSU)的范围，该供电单元在美国暂时专利申请案(United States Provisional Patent Application)不断电电源及其方法(UNINTERRUPTABLE POWER SUPPLY SYSTEM AND METHOD)中已进行陈述且在此被纳入参考，该申请案的发明人为Victor K.J.Lee，于USPTO的申请日(filed electronically)为12/31/2013、申请号为61/922,311,、EFS ID 17788637、批准号(confirmation number)8260、备忘录(docket)AKJIM.0102。因此，上述的系统是被设计成上述参考的专利申请案中描述的不断电(UPS)系统的一个”前端”(“front－end”)。

限定数字控制切换网络时序

本发明描述供电源(PSS)与被保护的负载装置(PLD)间的受控制的连结，该被保护的负载装置(PLD)是受一供电单元(PSU)经由使用一个数字控制切换网络(digitalcontrolled switching network,DSN)服务，且该数字控制切换网络利用来自电源状态检测电路的输入。上述的切换时序是限定于特定情况，所述情况是指该供电源与该供电单元间的切换链接重新组态是在一到两个交流相位周期内完成。该切换的时序需求对于50Hz的交流电系统而言大约是0.020－0.040秒，对于60Hz的交流电系统而言大约是0.017－0.035秒。虽然该限制能利用上述的硬件或其相等方式被完成，但以手动或人为操作却无法达成该功能。因此，本发明及其相关的申请专利范围被明确地限制于可以符合该切换时序需求的自动化硬件机构。

系统概述(0100)

本发明的一较佳系统实施例已在图1(0100)中显示。在此实施例中，多个供电源(PSS)(0110、0111、0119)(通常包含一个主电源(PPS)以及一个次电源(SPS))被用以服务多个供电单元(PSU)(0140、0141、0149)，所述供电单元(0140、0141、0149)供电给一个或多个被保护的负载装置(PLD)(0150、0151、0159)。在此实施例中，所述供电源(PSS)(0110、0111、0119)是被电源状态检测(PCS)电路(0120)监控，该电源状态检测(PCS)电路(0120)提供输入给一个数字控制切换网络(DSN)(0130)，该数字控制切换网络(DSN)(0130)将所述供电源(PSS)(0110、0111、0119)与所述供电单元(PSU)(0140、0141、0149)互连。

所述供电单元(PSU)(0140、0141、0149)是交流+直流电源供应器，其被详细地描述于名称为不断电电源系统及方法(UNINTERRUPTABLE POWER SUPPLY SYSTEM AND METHOD)的美国专利申请案，发明人为Victor K.J.Lee、于USPTO的申请日(filed electronically)为8/15/2014、申请号3014/461,110以及名称为不断电电源系统及方法(UNINTERRUPTABLEPOWER SUPPLY SYSTEM AND METHOD)的美国专利申请案，发明人为Victor K.J.Lee，于USPTO的申请日(filed electronically)为10/8/2014，申请号14/509,454，并在此纳入参考。在此实施例中，本发明描述在这些现有应用中配置该不断电电源供应系统的系统及方法，该些现有应用经由供电源至供电单元装置的失效切换(failover switching)提供不断电服务给受保护的装置。该失效切换包含用以监控该供电源的电源状态检测电路(0120)及一个将该供电源与该供电单元相连接的数字控制切换网络(0130)。

如参考文献美国专利申请案(申请号14/461,110及申请号14/509,454)所述，该电力控制器(0190)的使用包含一个微控制器(microcontroller)数字计算仪器(0191)，其执行从一个计算机可读取媒体(0192)读取的机器指令，且其被用以连接电源状态检测(PCS)电路(0120)及该数字控制切换网络(DSN)(0130)，以配置该供电源(PSS)(0110、0111、0119)与该交流+直流电供电单元(PSU)(0140、0141、0149)及由所述供电单元(0140、0141、0149)服务的该被保护的负载装置(PLD)(0150、0151、0159)之间的电力连结。该数字计算仪器(0191)能用以合并或扩增该电源状态检测(0120)及该控制接口以启动及配置该数字控制切换网络(0130)。

方法概述(0200)

该系统架构如图1(0100)所示，是典型的与一个如图2所示的总体方法相关，并且包含下列步骤:

(1)借由该电源状态检测电路，监控来自一主电源(PPS)的线电压的状态(0201)；

(2)借由该电源状态检测电路，监控一来自一次电源(SPS)的线电压的状态(0202)；

(3)确认该主电源电压是否在预定的范围内，若是继续步骤(4)，若否，则进行步骤(8)(0203)；

(4)等待该主电源电压稳定(0204)；

(5)启动该数字控制切换网络以将该次电源自该供电单元断开(0205)；

(6)等待一供电源发生相位转换(0206)；

(7)启动该数字控制切换网络以将该主电源连接至该供电单元并且回到步骤(1)(0207)，以继续监控主、次电源装置线电压的状态；

(8)启动该数字控制切换网络以将该主电源自该供电单元断开(0208)；

(9)若该次电源是一交流电源，则等待次电源发生相位转换(0209)；及

(10)启动该数字控制切换网络以将该次电源连接至该供电单元并且回到步骤(1)(0210)。

熟知此领域的技艺者将了解这些方法步骤可以被增加或重新布建而不限于本发明的教示。这个一般性地概要方法可借由在此描述的各种各样的组件而增加，以产生包含这个整体设计所描述的多种实施例。

示范性电源状态检测(0300)

如图1(0100)通常所描述的，该电源状态检测(PCS)(0120)运作并监控所述供电源(PSS)(0110、0111、0119)的电源状态。在一典型的组态中，该电源状态检测(0120)是被配置成监控至少一主电源(0111)。

如图3所示(0300)，一典型电源状态检测以下述方法来实现监控一主电源(0310)交流电源。该主电源(0310)输出是经由一过零检测器(ZCD)(0320)处理以判断该主电源(0310)交流电讯号的正及负交流电相位时序。

这个相位的信息即被用以同步一频率产生器(0330)，该频率产生器(0330)是做为一损耗积分器峰值检测器(0340)的输出的一取样频率。该频率产生器(0330)是被配置成大约以该主电源(0310)的该线频率的数倍运作，并将之与该主电源(0310)电源同步以允许在该主电源(0310)波形的封包内有一个取样频率边缘被可靠地定位。该取样频率边缘决定该主电源(0310)电压何时被取样以供量测。

该损耗积分器峰值检测器(0340)积分自该主电源输出的交流波形的一正(或负)部分并且将之维持(借由一取样保持(0350)或等效电路)。然后该来自该主电源(0310)输出的被取样的正或负峰值被借由一数位比较器(0370)与一参考产生器(0360)的输出做比较。该比较器(0370)的数字输出被一正反器(0380)闩锁以产生讯号，该讯号表示互补的主电源电力佳及主电源电力差。

需注意的是所述的组态会决定是否已达成一1－相位周期电力佳状态(0380)。该系统也可以包含一第二正反器(0390)以延迟该数字控制切换网络的启动直到该数字控制切换网络的切换被启动之前至少一完整的主电源交流相位已被检测呈现”佳”。在本发明的其他较佳的实施例中，该切换延迟也可以被优化成包含具有额外的正反器阶级的额外的延迟。本领域的通常技术者能了解该延迟除了一被检测到的相位计数延迟外，也可以合并一些绝对时间延迟。

示范性组态控制操作(0400)

如图1(0100)所示，该电源状态检测(PCS)(0120)的运作协同该数字控制切换网络(DSN)(0130)以配置所述供电源(0110、0111、0119)与所述供电单元(0140、0141、0149)间的链接以服务所述被保护的负载装置(0150、0151、0159)。图4(0400)显示与在一典型主电源及次电源的架构中被监测的供电源相关的典型波形。

在此例中，一被监测的交流电主电源(0410)与一电力佳临界值(0419)相关，该电力佳临界值(0419)定义在一正转换相位中的点，供电源电压在该正转换相位被当成可容许的。在该第一正相位(0411)期间该电压达到该电力佳临界值(PGT)(0419)，但在该第二正相位(0413)期间该电压未达到该电力佳临界值(PGT)(0419)的需求。对于每个交流相位极性(0411、0412、0413、0414)，一过零检测器(0420)是被配置成产生一相对应于正相位(0421、0423)及负相位(0422、0424)状态的数字讯号。该过零检测器(0420)的输出是用以同步化在该供电源电压之中的电压准位的检测。

一损耗积分器峰值检测器(lossy integrator peak detector)(0430)用以侦测如所示的该主电源(PPS)的该电压准位，并且可以被多样化的方法配置，包括如图所示的一电路(0439)。虽然只有显示二个峰值(0431、0433)的正峰值的检测，一相似的电路(0439)(图中未显示，但使用一反向二极管)也可以被用以检测负相位峰值的负峰值电压准位。

一被同步地闸控且配置于该过零检测器(ZCD)(0420)的频率产生器(0440)，并借此在该损耗积分器峰值检测器(0430)的波形封包(0441、0443)的内部范围之中定出频率的边缘，以撷取该正相位波形电压(0411、0413)的状态。该被捕捉的电压状态是锁定一相位周期以做为一电力良好讯号(PGS)(0450)，该电力良好讯号(PGS)(0450)可以表指一电力良好状态(0451)或一电力失效状态(0453)。

一旦该主电源电力状况被确认，该数字控制切换网络启动该适当的主电源开关(0460)以启动该主电源连结(当该主电源电力为佳)(0461)以及停用该主电源连结(当该主电源电力为差)(0463)。该互补式的数字控制切换网络也启动该适当的次电源开关(0470)以启动该次电源连结(当该主电源电力为差)(0473)以及停用该次电源连结(当该主电源电力为佳)(0471)。

示范性过零检测器(0500)

就图3(0300)揭露的广义化系统方块图而言，数个过零检测器(ZCD)是可被实现地，两个可能的实现方式于图5(0500)中进行揭露。其中一实施例(0510)使用电容耦合(0512)至一被输入至一数字比较器(0514)的截波网络(0513)来实现该供电源(0511)的侦测。另一个实施例(0520)使用电感耦合(0522)至一被输入至一数字比较器(0524)的截波网络(0523)来实现该供电源(0521)的侦测。上拉电阻(0515、0525)调节所述比较器(0514,0524)输出成数字化的准位。示范性的输入及检测波形(0530)是为了参考的目的而被说明。

示范性电压检测/开关(0600)

在图6(0600)中揭露数个在图3(0300)系统方块图中实现主电源电压检测的组件。在这范例式电压检测以及开关的原理图中，该供电源(0611)是被与该检测器归纳地隔离(0612)并透过一截波分压器网络(0613)进行处理。该截波分压器网络(0613)的输出是供一运算放大器(0614)使用，以形成一虚拟接地，并供一损耗积分器峰值检测器(0615)使用。该损耗积分器峰值检测器(0615)的输出借由一数字比较器(0617)与一电压参考产生器(0616)的参考输出相比较。该数位比较器(0617)的输出将依据该供电源(0611)电源的该相位电压时序而变化。

为了决定适当的时序以量测供电源(0611)电压，一与该供电源(0611)同步的频率产生器(0618)产生一脉冲序列，该脉冲序列在该供电源(0611)交流波形的该中间相位部分的期间提供频率给一正反器(0619)，并且在这中间相位时间将该比较器(0617)输出锁定。该正反器(0619)的输出(解释成高态有效)产生相位电力良好/差状态，其可供该数字控制切换网络(DSN)用以启动/停止该供电源与下游交流+直流供电单元(PSUs)之间的连接。如图6(0600)所示的该较佳的时序波形(0630)中，由该同步的频率产生器(0618)提供的该取样时序协同由该参考产生器(0616)产生的参考电压以确保该正反器(0619)的输出反映该供电源(0611)在该交流输入的一相位周期中的一失效。这允许快速启动该数字控制切换网络去替换电源以确保该被保护的负载装置不会遭受电力中断。

示范性不断电电源系统整合(0700)

图7(0700)说明在该不断电电源构造的脉络中的该电源供应配置系统(如图1(0100)所示)的整合，该不断电电源构造在美国专利申请案(申请号14/461,110及申请号14/509,454)中被描述。该电力控制器(0710)、电池转换开关(0720)、电池充电器(0730)、交流电+直流电源供应器(PSU)(0750)、交流电源选择器AC(0770)、以及旁路(0780)被连接在一起，且如文中所述是使用PCS电源感测以及电源控制硬件去影响该数字控制切换网络内的切换。

图7(0700)说明被本发明所支持的该不断电电源系统的唯一一个后端的实现。其他如上述的专利申请案中所述应用也适于纳入如图7(0700)以及本发明专利申请案中的其他图式所述的该电源供应配置系统。

示范性数字控制切换网络切换实现

用于连接该供电源及该供电单元的该数字控制切换网络(DSN)可以包含多种能借由使用多种组件来实现的切换功能。一些示范的切换实现在图8(0800)中被描述，其中该数字控制切换网络(0830)被说明为包含一个或更多个下列电路组件:

·传统的继电器或电磁开关(0831)；

·传统的继电器/电磁开关串联互补式硅控整流器(SCRs)(0832)；

·互补式绝缘闸双极晶体管(IGBTs)(单独使用或以如图式的互补的方式)或互补式双极晶体管(根据所示的IGBTs连接)(0833)；

·金属氧化物半导体场效应晶体管串联一个硅控整流器(SCR)(如所述地单独使用或以在(0836)描述的互补的方式使用)(0834)；

·金属氧化物半导体场效应晶体管串联一个硅控整流器(SCR)(如所述地单独使用或以在(0836)描述的互补的方式使用)其配有一个开关以分流硅控整流器而终止该硅控整流器导通(0835)；

·互补式硅控整流器(SCRs)(0836)；

·串联金属氧化物半导体场效应晶体管(以NCH/NCH(如图所示)、PCH/PCH或NCH/PCH类型的设备来配置)(0837)；

·金属氧化物半导体场效应晶体管串联一被一继电器/电磁开关分流的二极管(0838)；及/或

·三极交流开关(TRIAC)(0839)。

本领域通常技术者能理解所述切换组件的列表并非全部且只是说明一些较佳的切换组态。

示范性实施例(0900)-(4800)

图1(0100)－图7(0700)中描述的该一般电源方案系统/方法能以多样化的具体的和较佳地配置来实施。图9(0900)－图48(4800)描述了多种较佳的示范发明系统/方法的实施例，并作为在各种应用情况中本发明的特征的实施的一般性的准则。

双交流电输入系统－全输入保护(0900)－(1000)

图9(0900)－图10(1000)显示一具有两个交流电源(0911、0912)的电源方案备援架构，其以完整的电源保护提供电力给二供电单元(0941、0942)。该电源状态检测及数字控制切换网络(DSN)(0920)功能被描述于图10(1000)并且确保所有的供电单元(0941、0942)的电源都被保护，且所述交流电源(0911、0912)的选择是透过互补式开关S1(0931)及S2(0932)的开/关控制来实现。

双交流电输入系统－部分输入保护(1100)－(1200)

图11(1100)－图12(1200)显示一具有二个交流电源(1111、1112)的电源方案备援架构，其供电给四个供电单元(1141、1142、1143、1144)，并提供完整的电源保护给两个供电单元(1141、1142)，但没有提供电源保护给剩下的两个供电单元(1143、1144)。

该电源状态检测和数字控制切换网络(DSN)(1120)的功能显示于图12(1200)并且确保一些供电单元(1141、1142)的电源受保护且其他的供电单元(1143、1144)的电源不受保护，且所述交流电源(1111、1112)的选择是透过互补式开关S1(1131)及S2(1132)的开/关控制来实现。

双交流电输入系统－手动旁路(1300)－(1400)

图13(1300)－图14(1400)显示一具有二个交流电源(1311、1312)的电源方案备援架构，其以完整的电源保护供电给两个供电单元(1341、1342)，并且包括额外的一个手动旁路开关(1333)。

电源状态检测和数字控制切换网络(DSN)(1320)的功能显示于图14(1400)，并且确保所有供电单元(1341、1342)的电源受保护，且所述交流电源(1311、1312)的选择是透过互补式开关S1(1331)及S2(1332)的开/关控制来实现。

手动旁路开关(1333)允许该维护的功能与所述互补式开关S1(1331)和S2(1332)相接合，该接合是借由手动且不使所述供电单元(1341、1342)损失电力地选择交流电源AC1(1311)。在该旁路的操作期间，等效的配置(未显示于图式)可以利用交流电源AC2(1312)作为该供电源。

双交流电输入系统－自动旁路(1500)－(1600)

图15(1500)－图16(1600)显示一具有二个交流电源(1511、1512)的电源方案备援架构，其以完整的电源保护供电给两个供电单元(1541、1542)，并且包括额外的一个自动旁路开关(1533)。

电源状态检测和数字控制切换网络(DSN)(1520)的功能显示于图16(1600)，并且确保所有供电单元(1541、1542)的电源受保护，且所述交流电源(1511、1512)的选择是透过互补式开关S1(1531)及S2(1532)的开/关控制来实现。

自动旁路开关(1533)允许该维护的功能与所述互补式开关S1(1531)和S2(1532)相接合，该接合是借由自动且不使所述供电单元(1541、1542)损失电力地选择交流电源AC1(1511)。在该旁路的操作期间，等效的配置(未显示于图式)可以利用交流电源AC2(1512)作为该供电源。

双交流电输入系统－切换备援(1700)－(1800)

图17(1700)－图18(1800)显示一具有二个交流电源(1711、1712)的电源方案备援架构，其以完整的电源保护供电给两个供电单元(1741、1742)，并且包括冗余旁路开关(1733、1734)。

该电源状态检测和数字控制切换网络(DSN)(1720)的功能显示于图18(1800)，并且确保所有的供电单元(1741、1742)的电源受保护，且所述交流电源(1711、1712)的选择是透过互补式开关S1/S3(1731、1733)及S2/S4(1732、1734)的开/关控制来实现。

额外的冗余互补式开关S3(1733)及S4(1734)提供了被该数字控制切换网络(1720)控制的该切换矩阵更高的可靠度。

双输入系统－直流电支持(1900)－(2000)

图19(1900)－图20(2000)显示一具有一个交流电电源(1911)和一个直流电池电源(1913)的电源方案备援架构，其以完整的电源保护供电给两个供电单元(1941、1942)，并包括交流电整流(1914)以对该直流电池充电(1913)。

该电源状态检测和数字控制切换网络(DSN)(1920)的功能显示于图20(2000)，并且确保所有的供电单元(1941、1942)的电源受保护，该交流电源(1911)或该直流电源(1913)的选择是透过互补式开关S1(1931)及S2(1932)的开/关控制来实现。

互补式开关S1(1931)和S2(1932)的切换组态是被配置以连接交流电源(1911)到所述供电单元(1941、1942)，除非该交流电源(1911)失效，在此情况下，该直流电池电源(1913)提供电源给所述供电单元(1941、1942)。

上述供电单元(1941、1942)可在此情况下运作，主要是因为其交流+直流电源方案提供了通用的电源输入。

用以对该直流电池电源(1913)充电的该交流电整流(1914)在一些实施中也可被省略，假如该直流电池电源(1913)是独立的或被配置成由一可替代充电机构所维持。

如图20(2000)所示，该电源状态检测和数字控制切换网络(DSN)(1920)的功能能够运作，以确保一个给定的电源在切换至该电源，且连接该电源到所述供电单元之前是完全可运行的(例如，在数个交流电周期中是满电压准位)。

这个可选的“电源良好”切换特征被隐含在任何在此所述的电源状态检测和数字控制切换网络(DSN)(1920)的功能内。

具有直流电备援的双交流电输入系统(2100)－(2200)

图21(2100)－图22(2200)显示一具有二个交流电电源(2111、2112)和一个直流电池电源(2113)的电源方案备援架构，其以完整的电源保护供电给两个供电单元(2141、2142)，并包括交流电整流(2114)以对该直流电池电源充电(2113)。

该电源状态检测和数字控制切换网络(DSN)(2120)的功能显示于图22(2200)，并且确保所有的供电单元(2141、2142)的电源受保护，且该交流电源(2112)或该直流电源(2113)的选择是透过互补式开关S1(2131)及S2(2132)的开/关控制来实现。

该互补式开关S1(2131)和S2(2132)的切换组态是被配置以连接交流电源(2112)到所述供电单元(2141、2142)，除非该交流电源(2112)失效，在此情况下，直流电池电源(2113)使用交流电源(2111)当作充电电源并提供电力给所述供电单元(2141、2142)。

上述的所述供电单元(2141、2142)可以在此情况下运作，是由于其交流+直流的电源方案提供了通用的电源输入。

用以对该直流电池电源(2113)充电的该交流电整流(2114)可以在一些实施中被省略，假如该直流电池电源(2113)是独立的或被配置成由一可替代的充电机构所维持。

如图22(2200)所示，该电源状态检测和数字控制切换网络(DSN)(2120)的功能能够运作，以保证一个给定的电源在切换至该电源且连接该电源到所述供电单元之前是完全可运行的(即，在数个交流电周期中是满电压准位)。

这个可选的“电源良好”切换特征被隐含在任何所述电源状态检测和数字控制切换网络(DSN)(2120)的功能内。

具有直流电备援的双交流电输入系统－4供电单元(2300)－(2400)

图23(2300)－图24(2400)显示一具有二个交流电电源(2311、2312)和一个直流电电池电源(2313)的电源方案备援架构，其供电给四个供电单元(2341、2342、2343、2344)，且以完整的电源保护供电给二个供电单元(2341、2342)，而对剩下的二个供电单元(2343、2344)则没有输入保护，并包括交流电整流(2314)以对该直流电池电源(2313)充电。

该电源状态检测和数字控制切换网络(DSN)(2320)的功能显示于图24(2400)，并且确保两个供电单元(2341、2342)的电源受到完整的保护，且该交流电源(2312)或该直流电源(2313)的选择是透过互补式开关S1(2331)及S2(2332)的开/关控制来实现。

该互补式开关S1(2331)和S2(2332)的切换组态是被配置以连接交流电源(2312)到受完整保护的所述供电单元(2341、2342)，除非该交流电源(2312)失效，在此情况下，使用交流电源(2311)当作充电电源的直流电池电源(2313)提供电力给所述供电单元(2341、2342)。

上述的所述供电单元(2341、2342、2343、2344)可在此情况下运作，是由于其交流+直流电源方案提供了通用的电源输入。

用以对该直流电池电源(2313)充电的该交流电整流(2314)在一些实施中可以被省略，例如该直流电池电源(2313)是独立的或被配置成由一可替代的充电机构所维持。

如图24(2400)所示，该电源状态检测和数字控制切换网络(DSN)(2320)的功能能够运作，以保证一个给定的电源在切换至该电源且连接该电源到所述供电单元之前是完全运行的(即，在数个交流电周期中是满电压准位)。

这个可选的“电源良好”切换特征被隐含在任何所述电源状态检测和数字控制切换网络(DSN)(2320)的功能内。

具有直流电备援的双交流电输入系统－4供电单元(2500)-(2600)

图25(2500)－26(2600)描述一具有二个交流电电源(2511、2512)和一个直流电电池电源(2513)的电源方案备援架构，其供电给四个供电单元(2541、2542、2543、2544)，并包括交流电整流(2514)以对该直流电池充电(2513)，该架构以完整的电源保护供电给二个供电单元(2541、2542)，且对剩下的二个供电单元(2543、2544)不进行输入保护。

该电源状态检测和数字控制切换网络(DSN)(2520)的功能显示于图26(2600)，并且确保该两个供电单元(2541、2542)的电源受到完整的保护，且该交流电源(2512)或该直流电源(2513)的选择是透过互补式开关S1(2531)及S2(2532)的开/关控制来实现。

除了所有未被保护的供电单元(2543、2544)是直接由所述交流电源(2511、2512)供电外，该组态及功能与图23(2300)所示大致相同。要特别注意的是，上述所述供电单元(2541、2542、2543、2544)可在此情况下运作，是由于其交流+直流电源方案提供了通用的电源输入。

双交流+直流输入系统(2700)-(2800)

图27(2700)－图28(2800)描述一具有二个交流电源(2711、2712)及一直流电池电源(2713)的电源方案备援架构，其提供电力给二供电单元(2741、2742)，且提供完整电源保护给二供电单元(2741、2742)及包括一第二直流电池电源(2713)。图28(2800)描述电源状态检测和数字控制切换网络(DSN)(2720)的功能，并确保二供电单元(2741、2742)的电源被完整保护，且选择交流电源(2711、2712)或直流电池电源(2713)是通过互补式开关S1(2731)、S2(2732)及S3(2733)的开/关控制来实现。

这种配置允许在相同备份切换组态中的交流电源(2711、2712)和直流电池电源(2713)混合。注意本文所述的所述供电单元(2741、2742)可以在此情况下运作，是由于其交流+直流电源方案提供通用的电源输入。

双交流+直流输入系统-4供电单元(2900)-(3000)

图29(2900)－图30(3000)描述一具有二交流电源(2911、2912)及一直流电池电源(2913)的电源方案备援架构，其提供电力给四供电单元(2941、2942、2943、2944)并包括一第二直流电池电源(2913)，该架构提供完整电源保护给二供电单元(2941、2942)及无输入保护给剩下二供电单元(2943、2944)。图30(3000)描述电源状态检测和数字控制切换网络(DSN)(2920)的功能，并确保二供电单元(2941、2942)被完整地电源保护，而剩下的二供电单元(2943、2944)不被保护，且选择交流电源(2911、2912)或直流电池电源(2913)是通过互补式开关S1(2931)、S2(2932)及S3(2933)的开/关控制而实现。

这种配置允许在相同备援切换组态中的交流电源(2911、2912)和直流电池电源(2913)混合。除了所述未受保护的供电单元(2943、2944)是直接由交流电源(2911、2912)供电之外，这种组态和功能与图27(2700)是相同的。要特别注意的是，所述所述供电单元(2941、2942、2943、2944)可以在此情况操作，是由于其交流+直流电源方案提供通用的电源输入。

双交流+直流+可替换的能量输入系统(3100)-(3200)

图31(3100)－图32(3200)描述一具有二交流电源(3111、3112)及一直流电池电源(3113)的电源方案备援架构，其提供电力给四供电单元(3141、3142、3143、3144)，并包括一第二直流电池电源(3113)，该架构提供完整电源保护给二供电单元(3141、3142)及无输入保护给剩下的二供电单元(3143、3144)。图32(3200)描述电源状态检测及数字控制切换网络(DSN)(3120)的功能，并确保二供电单元(3141、3142)被完整地电源保护且剩下的二供电单元(3143、3144)不被保护，且选择交流电源(3111、3112)或直流电池电源(3113)是通过互补式开关S1(3131)、S2(3132)及S3(3133)的开/关控制来实现。

这种配置允许在相同备援切换组态中的交流电源(3111、3112)和直流电池电源(3113)混合。除了描述的可替换的能源(3115、3116、3117)(与充电器(3118、3119)共同操作)可提供充电电流给直流电池电源(3113)之外，这种组态和功能与图29(2900)是相同的。要特别注意的是，所述所述供电单元(3141、3142、3143、3144)可在此情况下操作，是由于其交流+直流电源方案提供通用电源输入。

具有直流备援/旁路的双交流输入系统(3300)-(3400)

图33(3300)－图34(3400)描述一具有二交流电源(3311、3312)及一直流电池电源(3313)的电源方案备援机制其提供电力给二供电单元(3341、3342)，且提供完整电源保护并包括交流整流(3314)以对直流电池电源(3313)充电。图34(3400)描述电源状态检测及数字控制切换网络(DSN)(3320)的功能，并确保全部的供电单元(3341、3342)被完整地电源保护，且选择交流电源(3312)或直流电池电源(3313)是通过互补式开关S1(3231)及S2(3332)的开/关控制来实现。

除非交流电源(3312)失效，互补式开关S1(3331)和S2(3332)的切换组态被配置成将交流电源(3312)连接到所述供电单元(3341、3342)，在这种情况下，直流电池(3313)使用交流电源(3311)作为充电来源，并提供电力给供电单元(3341、3342)。所述供电单元(3341、3342)可在此情况下操作，是由于其交流+直流电源方案提供通用的电源输入。

如果直流电池电源(3313)是单独使用或是被配置成被一可替换的充电机制维持，则在一些实施例中可以省略用以对直流电池电源(3313)充电的交流整流(3314)。图34(3400)描述电源状态检测及数字控制切换网络(DSN)(3320)功能可操作，以确保一给定的电源在切换至此电源且将其与所述供电单元连接之前是完全可运作的(例如持续几个交流周期皆为最大电压准位)。这些在此所描述为可选择地“电力良好”切换功能被隐含在任何电源状态检测及数字控制切换网络(DSN)(3320)中。该组态包含一手动旁路开关(3333)以允许S1(3331)及/或S2(3332)开关对供电单元(3341、3342)维持无能量损失。

具有直流备援的双交流输入系统-4供电单元(3500)-(3600)

图35(3500)－图36(3600)描述一具有二交流电源(3511、3512)及一直流电池电源(3513)的电源方案备援机制，其提供电力给四供电单元(3541、3542、3543、3544)，且提供完整电源保护给二供电单元(3541、3542)及无输入保护给剩下的二供电单元(3543、3544)，并且包括交流整流(3514)以对直流电池电源(3513)充电。图36(3600)描述电源状态检测及数字控制切换网络(DSN)(3520)的功能，并确保二供电单元(3541、3542)被完整地电源保护，且选择交流电源(3512)或直流电池电源(3513)是通过互补式开关S1(3531)及S2(3532)的开/关控制来实现。

除了所述未受保护的供电单元(3543、3544)是直接由交流电源(3511、3512)供电之外，这种组态和功能和图33(3300)是相同的。请特别注意，所述的供电单元(3541、3542、3543、3544)因为它们的交流+直流电源方案，可在此情况下提供通用电源输入操作。

该配置包含一手动旁路开关(3533)，以允许S1(3531)及/或S2(3532)切换开关对供电单元(3541、3542)维持无能量损失。

双三相交流输入系统(3700)-(3800)

图37(3700)－图38(3800)描述一具有二个三相交流电源(3711、3712)的电源组态供应备援机制，其提供电力给六个供电单元(3741、3742、3743、3744、3745、3746)，且提供完整电源保护给所述供电单元(3741、3742、3743、3744、3745、3746)。图38(3800)描述电源状态检测及数字控制切换网络(DSN)(3720)的功能，并确保六个供电单元(3741、3742、3743、3744、3745、3746)被完整地电源保护，且选择交流电源(3711、3712)是通过互补的三相开关S1(3731、3733、3735)及S2(3732、3734、3736)的开/关控制来实现。

三相交流+电池输入系统(3900)-(4000)

图39(3900)－图40(4000)描述一具有一个三相交流电源(3911)及一直流电池电源(3913)的电源方案备援机制，其提供电力给六个供电单元(3941、3942、3943、3944、3945、3946)，且提供完整电源保护给所述供电单元(3941、3942、3943、3944、3945、3946)。图40(4000)描述电源状态检测及数字控制切换网络(DSN)(3920)的功能，并确保六个供电单元(3941、3942、3943、3944、3945、3946)被完整地电源保护，且选择交流电源(3911)或直流电池电源(3913)是通过互补的三相开关S1(3931、3933、3935)及S2(3932、3934、3936)的开/关控制来实现。

三相交流+电池+整流器输入系统(4100)-(4200)

图41(4100)－图42(4200)描述一具有一个三相交流电源(4111)及一直流电池电源(4113)的电源方案备援机制，其提供电力给六个供电单元(4141、4142、4143、4144、4145、4146)，且提供完整电源保护给所述供电单元(4141、4142、4143、4144、4145、4146)。图42(4200)描述电源状态检测及数字控制切换网络(DSN)(4120)的功能，并确保六个供电单元(4141、4142、4143、4144、4145、4146)被完整地电源保护，且选择交流电源(4111)或直流电池电源(4113)是通过互补的三相开关S1(4131、4133、4135)及S2(4132、4134、4136)的开/关控制来实现。在这种组态中，一整流器(4114)被用来保持直流电池电源(4113)完全使用三相交流电源(4111)充电。

三相交流+电池+整流器输入系统(4300)-(4400)

图43(4300)－图44(4400)描述一具有一个三相交流电源(4311)及一直流电池电源(4313)的电源方案备援机制，其提供电力给六个供电单元(4341、4342、4343、4344、4345、4346)，且提供完整电源保护给所述供电单元(4341、4342、4343、4344、4345、4346)。图44(4400)描述电源状态检测及数字控制切换网络(DSN)(4320)的功能，并确保六个供电单元(4341、4342、4343、4344、4345、4346)被完整地电源保护，且选择交流电源(4311)或直流电池电源(4313)是通过互补的三相开关S1(4331、4333、4335)及S2(4332、4334、4336)的开/关控制来实现。在这种组态中，一整流器(4314)被用来保持直流电池电源(4313)完全使用一可交替的三相交流电源(4312)充电。

三相交流+电池输入系统(4500)-(4600)

图45(4500)－图46(4600)描述一具有一个三相交流电源(4511)及一直流电池电源(4513)的电源方案备援机制，其提供电力给八个供电单元(4541、4542、4543、4544、4545、4546、4547、4548)，且提供完整电源保护给四个供电单元(4541、4542、4543、4544)及无输入保护给剩下的四个供电单元(4545、4546、4547、4548)。图46(4600)描述电源状态检测及数字控制切换网络(DSN)(4520)的功能，并确保四个供电单元(4541、4542、4543、4544)被完整地电源保护，且选择交流电源(4511)或直流电池电源(4513)是通过互补的三相开关S1(4531、4533)及S2(4532、4534)的开/关控制来实现。在这种组态中，直流电池电源(4513)持续使用一外部充电电源来充电。

三相交流+电池+整流器输入系统(4700)-(4800)

图47(4700)－图48(4800)描述一具有一个三相交流电源(4711、4712)及一直流电池电源(4713)的电源方案备援机制，其提供电力给八个供电单元(4741、4742、4743、4744、4745、4746、4747、4748)，且提供完整电源保护给四个供电单元(4741、4742、4743、4744)及无输入保护给剩下的四个供电单元(、4745、47464747、4748)。图48(4800)描述电源状态检测及数字控制切换网络(DSN)(4720)的功能，并确保四个供电单元(4741、4742、4743、4744)被完整地电源保护，且选择交流电源(4711)或直流电池电源(4713)是通过互补的三相开关S1(4731、4733)及S2(4732、4734)的开/关控制来实现。在这种组态中，直流电池电源4713经一整流器(4714)持续使用单独的一三相交流电源(4712)充电。

优选的系统实施方案摘要

本发明较佳地示范性系统实施方式，在基本架构下可预期有各种的变化，但可被概括为一电源方案系统，并包括：

(a)主电源(PPS)装置；

(b)次电源(SPS)装置；

(c)电源状态检测(PCS)装置；

(d)数字控制切换网络(DSN)装置；

(e)供电单元(PSU)装置；

(f)被保护的装置负载(PDL)装置；及

(g)交流+直流电源供应器(ADP)；

其中

电源状态检测(PCS)装置电连接至数字控制切换网络，且被配置为感测主电源装置(PPS)的电源状态条件(PSC)并产生一相位电源条件(PPC)状态；

数字控制切换网络(DSN)装置被配置为依据相位电力条件(PPC)状态，电连接主电源(PPS)装置或次电源(SPS)装置至交流+直流电源供应器(ADP)；

供电单元装置包含一交流+直流电源供应器(ADP)；

交流+直流电源供应器包含一升压转换器(BCV)，其更包含一升压转换器(BCV)输入端口和一升压转换器(BCV)输出端口；

升压转换器(BCV)被配置为从升压转换器(BCV)输入端口接收交流或直流电压输入；

交流+直流电源供应器(ADP)包含一直流-直流转换器(DDC)，其更包含一直流-直流转换器(DDC)输入端口及一直流-直流转换器(DD)输出端口；

升压转换器(BCV)输出端口是电连接至直流-直流转换器(DDC)输入端口；

被保护的装置负载(PDL)装置包含一电连接至一被保护的负载装置(PLD)的直流-直流电源供应器(DDP)；及

直流-直流转换器(DDC)输出端口被电连接且供应电源至直流-直流电源供应器(DDP)；

这个一般方法概要可借由在此描述的各种各样的组件而增加，以产生包含这个整体设计描述的多种发明实施例。

较佳实施例方法摘要

本发明较佳地示范性方法实施例预期在实现基本主题中有各种变化，但可以概括为一电源方案方法，该方法与一个电源方案系统协同运作，且包括：

(a)主电源(PPS)装置；

(b)次电源(SPS)装置；

(c)电源状态检测(PCS)装置；

(d)数字控制切换网络(DSN)装置；

(e)供电单元(PSU)装置；

(f)被保护的装置负载(PDL)装置；及

(g)交流+直流电源供应器(ADP)；

其中

电源状态检测(PCS)装置电连接至数字控制切换网络(DSN)装置，以感测主电源(PPS)装置的电源状态条件(PSC)和产生一相位电源条件(PPC)状态；

依据相位电源条件(PPC)状态，数字控制切换网络(DSN)装置电连接主电源(PPS)装置或次电源(SPS)装置至交流+直流电源供应器(ADP)；

供电单元(PSU)装置包含一交流+直流电源供应器(ADP)；

交流+直流电源供应器(ADP)包含一升压转换器(BCV)，其更包含一升压转换器(BCV)输入端口和一升压转换器(BCV)输出端口；

升压转换器(BCV)被配置为以升压转换器(BCV)输入端口来接收交流或直流电压输入；

交流+直流电源供应器(ADP)包含一直流-直流转换器(DDC)，其更包含一直流-直流转换器(DDC)输入端口及一直流-直流转换器(DDC)输出端口；

升压转换器(BCV)输出端口是电连接至直流-直流转换器(DDC)输入端口；

被保护的装置负载(PDL)包含一电连接至一被保护的负载装置(PLD)的直流-直流电源供应器(DDP)；及

直流-直流转换器(DDC)输出端口是电连接且供应电源至直流-直流电源供应器(DDP)；

其中该方法包含以下步骤：

(1)以电源状态检测(PCS)装置监控来自主电源(PPS)装置的线电压的状态；

(2)以电源状态检测(PCS)装置监控来自次电源(SPS)装置的线电压的状态；

(3)判断主电源(PPS)装置的线电压是否在预定的范围内，若否，则进行步骤(8)；

(4)等待主电源(PPS)装置线电压稳定；

(5)配置数字控制切换网络(DSN)装置将次电源(SPS)装置从供电单元(PSU)装置断开；

(6)等待供电源(PSS)装置发生一相位转换；

(7)配置数字控制切换网络(DSN)装置将主电源(PPS)装置连接至供电单元(PSU)装置并进行步骤(1)；

(8)配置数字控制切换网络(DSN)装置将主电源(PPS)装置从供电单元(PSU)装置断开；

(9)如果次电源(SPS)装置是一交流电源，则等待次电源(SPS)装置发生一相位转换；

(10)配置数字控制切换网络(DSN)装置将次电源(SPS)装置连接至供电单元(PSU)装置并进行步骤(1)。

本领域技术人员应能了解这些方法步骤可以被增加或重新布建，而不受限于本发明的教示。这个一般性地概要方法可借由在此描述的各种各样的组件而被增加，以产生包含这个整体设计描述的多种发明实施例。

在本实施方式中所描绘的方法步骤都来自图2(0200)。但是，这些步骤可以在不失去本发明的教示下，使用如本文中所描述的替代方法被增加。

系统/方法的变化

本发明预示在架构的基本主题中有多样化的变化。前述实施例并未呈现出所有可能的应用范围，它们只在几乎无限的可能中揭露部分实施态样。

这个基本的系统和方法可以多种辅助实施例来增强(增加)，包括但不限于：

一实施例，其中主电源(PPS)装置包含一三相三角形(DELTA)接线电源。

一实施例，其中主电源(PPS)装置包含一三相星形(WYE)接线电源。

一实施例，其中被保护的负载装置(PLD)包含一计算机装置。

一实施例，其中被保护的负载装置(PLD)包含一网络化计算服务器(networkedcomputing server)。

一实施例，其中主电源(PPA)装置包含一从一三相电源系统得到的单相线电压。

一实施例，其中次电源(SPS)装置包含一从一群组选择的能源，该群组包括：太阳能板、燃料电池、飞轮及一替代能源。

一实施例，其中次电源(SPS)装置包含一电池。

一实施例，其中次电源(SPS)装置包含一从一化学群组选择的具有电池化学物质的电池，该群组由：铅酸电池、铁锂电池、镍镉电池、钠硫电池、钒氧化还原电池和碱性电池组成。

一实施例，其中系统更包含一电连接至主电源(PPS)装置的未受保护的供电单元(PSU)装置。

一实施例，其中数字控制切换网络(DSN)更包含一手动旁路开关。

一实施例，其中数字控制切换网络(DSN)更包含一自动旁路开关。

一实施例，其中数字控制切换网络(DSN)更包含数个冗余旁路开关。

一实施例，其中次电源(SPS)装置更包含电池及充电整流器。

一实施例，其中次电源(SPS)装置更包含一供电给一电池充电器/电池组合的交流电源。

一实施例，其中次电源(SPS)装置更包含一交流电源，其供电给一电池充电器/电池组合，且包含一电连接至电池的未受保护的供电单元(PSU)。

一实施例，其中次电源(SPS)装置更包含一交流电源，其供电给一电池充电器/电池组合并包含一电连接至主电源(PPS)装置的未受保护的供电单元(PSU)。

一实施例，其中还包含一电池，其被配置做为供电单元(PSU)装置的一第三电源供应。

一实施例，其中还包含一电池，其被配置做为供电单元(PSU)装置的一第三电源供应，并包含一电连接至主电源(PPS)装置的未受保护的供电单元(PSU)。

一实施例，其中更包含一电池，其被配置为被选自一群组的一能源充电，该群组包括：太阳能板、燃料电池、飞轮及一替代能源。

一实施例，其中次电源(SPS)装置更包含一交流电源，其供电给一电池充电器/电池组合并包含一电连接至次电源(SPS)装置的未受保护的供电单元(PSU)及电连接至供电单元(PSU)装置和交流电源的旁路开关。

一实施例，其中次电源(SPS)装置更包含一交流电源，其供电给一电池充电器/电池组合；并包含一电连接至次电源(SPS)装置的未受保护的供电单元(PSU)；一电连接至供电单元(PSU)装置和交流电源的旁路开关；及包含一电连接至交流电源的未受保护的供电单元(PSU)。

一实施例，其中主电源(PPS)装置及次电源(SPS)装置包含三相电源。

一实施例，其中主电源(PPS)装置包含一三相电源及次电源(SPS)装置包含一电池。

一实施例，其中主电源(PPS)装置包含一三相电源及次电源(SPS)装置包含一电池及电连接至主电源(PPS)装置三相电源的三相充电整流器。

一实施例，其中主电源(PPS)装置包含一三相电源及次电源(SPS)装置包含一电池及电连接至一可替代的三相电源的三相充电整流器。

一实施例，其中主电源(PPS)装置包含一三相电源及次电源(SPS)装置包含一电池，及结合一电连接至三相电源的一单相的未受保护的供电单元(PSU)。

一实施例，其中主电源(PPS)装置包含一三相电源且次电源(SPS)装置包含一电池及电连接至一可替代的三相电源的三相充电整流器，且结合一电连接至三相电源的一单相的未受保护的供电单元(PSU)。

一实施例，其中主电源(PPS)装置包含一三相电源及次电源装置包含一电池及电连接至一可替代的三相电源的三相充电整流器，且结合一电连接至电池的一单相的未受保护的供电单元(PSU)。

一实施例，其中主电源(PPS)装置包含一三相电源及次电源(SPS)装置包含一电池及电连接至一可替代的三相电源的三相充电整流器，且结合一电连接至电池的受保护的供电单元(PSU)。

本领域技术人员应能了解借由上述本发明的描述中所教示的组件的组合，可能还有其他的实施方案。

广义的计算机可用媒体

在各种可替换的实施例中，本发明可被以一计算机程序产品实现，以使用于一计算机化的计算系统。熟悉此领域的技术人员可以清楚的理解，由本发明定义的功能所定义的程序，可以用任何适当的程序语言撰写并以多种形式传送到一计算机，包括但不限于：(a)永久储存在非可写入的储存媒体(例如：只读存储器装置，像是ROM或CD-ROM磁盘)的信息；(b)可变地储存在可写入的储存媒体(例如：磁盘片和硬盘)的信息；及/或(c)通过通讯媒介，像是局域网络、电话网络或公用网络如因特网传送到计算机的信息。当携带实现本发明方法的计算机可读取指令时，这样的计算机可读取媒体代表本发明的另一实施例。

如本文所示，本发明的系统实施例可以结合各种计算机可读取媒体，其中包含具有计算机可读取编码工具的计算机可用媒体。本领域技术人员可以理解到，与在此描述的各种程序有关的软件可以被内建在各种计算机可存取的媒体中，且软件可以从中被加载计算机并启动。根据Beauregard 35 USPQ2d 1383(美国专利5710578)所述，本发明预期和包括此类型的计算机可读取媒体均在本发明范围内。根据Nuijten 500 F.3d 1346(Fed.Cir.2007)(美国专利申请序号09/211928)，本发明范围只限于计算机可读取媒体，其中所述媒体是有形及非暂时的。

结论

本发明一种电源方案系统及其方法，其提供一种数字控制不断电系统(UPS)给被保护的负载装置(PLD)，以配置成已被揭露的由一个或多个供电源(PSS)服务的供电单元(PSU)。该系统通常包括多个供电源(PSS)，其被电源状态检测(PCS)电路监测，以判断PSS中的各个电源的状态。此物理状态信息被数字控制切换网络(DSN)使用以重新配置PSS和个别的被保护的负载装置之间的电性连接，以在个别的供电源(PSS)失效时，适当地从供电源(PSS)提供电力给被保护的负载装置。数字控制切换网络(DSN)接收来自供电源(PSS)的相位/电压状态信息，以确保在供电源(PSS)和被保护的负载装置(PLD)之间的电流被以同步的方式传送，并且供电源(PSS)在切换过程中被适当地保护。

Claims (60)

1.一种电源方案系统，其特征在于：

该电源方案系统，包含：

一主电源装置，该主电源装置为交流电源装置；

一次电源装置；

一电源状态检测装置；

一数字控制切换网络装置；

一供电单元装置；

一被保护的装置负载装置；及

一交流+直流电源供应器；

其中，该电源状态检测装置电连接至该数字控制切换网络装置，且被配置成感测该主电源装置的电源状态条件，并产生一相位电源条件状态；

该数字控制切换网络装置被配置成根据该相位电源条件状态，将该主电源装置或该次电源装置电连接至该交流+直流电源供应器；

该供电单元装置包括一交流+直流电源供应器；

该交流+直流电源供应器包括一升压转换器，该升压转换器还包含一升压转换器输入端口及一升压转换器输出端口；

该升压转换器被配置成由该升压转换器输入端口接收交流或直流电压输入；

该交流+直流电源供应器包括一直流-直流转换器，该直流-直流转换器更包含一直流-直流转换器输入端口与一直流-直流转换器输出端口；

该升压转换器输出端口与该直流-直流转换器输入端口电连接；

该被保护的装置负载装置包括一电连接至一受保护的负载装置的直流-直流电源供应器；及

该直流-直流转换器输出端口电连接且提供电源给该直流-直流电源供应器。

2.根据权利要求1所述的电源方案系统，其特征在于：该主电源装置包括一三相三角形接线电源。

3.根据权利要求1所述的电源方案系统，其特征在于：该主电源装置包括一三相星形接线电源。

4.根据权利要求1所述的电源方案系统，其特征在于：该受保护的负载装置包括一计算机装置。

5.根据权利要求1所述的电源方案系统，其特征在于：该受保护的负载装置包括一网络化计算服务器。

6.根据权利要求5所述的电源方案系统，其特征在于：该主电源装置包括一单相线，其从一三相电源系统取得相位电压。

7.根据权利要求1所述的电源方案系统，其特征在于：该次电源装置包括从一群组选择的一能源，该群组由太阳能板、燃料电池、飞轮和可替代能源所组成。

8.根据权利要求1所述的电源方案系统，其特征在于：该次电源装置包括一电池。

9.根据权利要求1所述的电源方案系统，其特征在于：该次电源装置包括一具有电池化学物质的电池，该电池是选自一化学群组，该化学群组由：铅酸电池、铁锂电池、镍镉电池、钠硫电池、钒氧化还原电池和碱性电池组成。

10.根据权利要求1所述的电源方案系统，其特征在于：该系统还包含一电连接至该主电源装置的未受保护的供电单元装置。

11.根据权利要求1所述的电源方案系统，其特征在于：该数字控制切换网络装置还包括一手动旁路开关。

12.根据权利要求1所述的电源方案系统，其特征在于：该数字控制切换网络装置还包括一自动旁路开关。

13.根据权利要求1所述的电源方案系统，其特征在于：该数字控制切换网络装置还包括数个冗余旁路开关。

14.根据权利要求1所述的电源方案系统，其特征在于：该次电源装置还包括一电池及一充电整流器。

15.根据权利要求1所述的电源方案系统，其特征在于：该次电源装置还包括一供应一电池充电器/电池组合的交流电源。

16.根据权利要求1所述的电源方案系统，其特征在于：该次电源装置还包括一供应一电池充电器/电池组合的交流电源，并结合一电连接至该电池的未受保护的供电单元。

17.根据权利要求1所述的电源方案系统，其特征在于：该次电源装置还包括一供应一电池充电器/电池组合的交流电源，并结合一电连接至该主电源装置的未受保护的供电单元。

18.根据权利要求1所述的电源方案系统，其特征在于：该电源方案系统还包含一电池，其被配置做为该供电单元装置的一第三电源供应。

19.根据权利要求1所述的电源方案系统，其特征在于：该电源方案系统还包含一电池，其被配置做为该供电单元装置的一第三电源供应且结合一电连接至该主电源装置的未受保护的供电单元。

20.根据权利要求1所述的电源方案系统，其特征在于：该电源方案系统还包含一电池，其被配置成被选自一群组的一能源充电，该群组由太阳能板、燃料电池、飞轮和替代能源组成。

21.根据权利要求1所述的电源方案系统，其特征在于：该次电源装置还包括一供应一电池充电器/电池组合的交流电源，及结合一未受保护的供电单元，其电连接至该次电源装置以及与该供电单元装置和该交流电源连接的一旁路开关。

22.根据权利要求1所述的电源方案系统，其特征在于：该次电源装置还包括一供应一电池充电器/电池组合的交流电源；结合一电连接至该次电源装置的未受保护的供电单元；一电连接该供电单元装置及该交流电源的旁路开关；以及结合一电连接至该交流电源的未受保护的供电单元。

23.根据权利要求1所述的电源方案系统，其特征在于：该主电源装置及该次电源装置包括三相电源。

24.根据权利要求1所述的电源方案系统，其特征在于：该主电源装置包括一三相电源且该次电源装置包括一电池。

25.根据权利要求1所述的电源方案系统，其特征在于：该主电源装置包括一三相电源且该次电源装置包括一电池及电连接至该主电源装置三相电源的三相充电整流器。

26.根据权利要求1所述的电源方案系统，其特征在于：该主电源装置包括一三相电源且该次电源装置包括一电池及电连接至一可替代的三相电源的三相充电整流器。

27.根据权利要求1所述的电源方案系统，其特征在于：该主电源装置包括一三相电源且该次电源装置包括一电池及结合一电连接至该三相电源的一单相的未受保护的供电单元。

28.根据权利要求1所述的电源方案系统，其特征在于：该主电源装置包括一三相电源，该次电源装置包括一电池及一电连接至一可替代的三相电源的三相充电整流器，且结合一电连接至该三相电源的一单相的未受保护的供电单元。

29.根据权利要求1所述的电源方案系统，其特征在于：该主电源装置包括一三相电源，该次电源装置包括一电池及一电连接至一可替代的三相电源的三相充电整流器，且结合一电连接至该电池的一单相的未受保护的供电单元。

30.根据权利要求1所述的电源方案系统，其特征在于：该主电源装置包括一三相电源，该次电源装置包括一电池及一电连接至一可替代的三相电源的三相充电整流器，且结合一电连接至该电池的受保护的供电单元。

31.一种电源方案方法，该方法与一电源方案系统协同运作，该系统包含：

一主电源装置，该主电源装置为交流电源装置；

一次电源装置；

一电源状态检测装置；

一数字控制切换网络装置；

一供电单元装置；

一被保护的装置负载装置；及

一交流+直流电源供应器；

其中，该电源状态检测装置电连接至该数字控制切换网络装置，且被配置成感测该主电源装置的电源状态条件，并产生一相位电源条件状态；

该数字控制切换网络装置被配置成根据该相位电源条件状态，电连接该主电源装置或该次电源装置至该交流+直流电源供应器；

该供电单元装置包括一交流+直流电源供应器；

该交流+直流电源供应器包括一升压转换器，该升压转换器更包含一升压转换器输入端口及一升压转换器输出端口；

该升压转换器被配置成以该升压转换器输入端口接收交流或直流电压输入；

该交流+直流电源供应器包括一直流-直流转换器，该直流-直流转换器更包含一直流-直流转换器输入端口与一直流-直流转换器输出端口；

该升压转换器输出端口与该直流-直流转换器输入端口电连接；

该被保护的装置负载装置包括一电连接至一受保护的负载装置的直流-直流电源供应器；及

该直流-直流转换器输出端口电连接且提供电源给该直流-直流电源供应器；

其中，该方法包含以下步骤：

(1)用该电源状态检测装置监测该主电源)装置的线电压状态；

(2)用电源状态检测装置监测该次电源装置的线电压状态；

(3)判断该主电源的线电压是否在预定的范围之内，若没有，则进行步骤(8)；

(4)等待该主电源的线电压稳定；

(5)配置该数字控制切换网络装置使该次电源装置从该供电单元装置断开；

(6)等待该主电源装置产生一相位转换；

(7)配置该数字控制切换网络装置将该主电源装置连接至该供电单元装置，并进行步骤(1)；

(8)配置该数字控制切换网络装置将该主电源装置从该供电单元装置断开；

(9)若该次电源装置为一交流电源，则等待该次电源装置产生一相位转换；及

(10)配置该数字控制切换网络装置将该次电源装置连接至该供电单元装置且进行步骤(1)。

32.根据权利要求31所述的电源方案方法，其特征在于：该主电源装置包括一三相三角形接线电源。

33.根据权利要求31所述的电源方案方法，其特征在于：该主电源装置包括一三相星形接线电源。

34.根据权利要求31所述的电源方案方法，其特征在于：该被保护的负载装置包括一计算机装置。

35.根据权利要求31所述的电源方案方法，其特征在于：该被保护的负载装置包括一网络化计算服务器。

36.根据权利要求31所述的电源方案方法，其特征在于：该主电源装置包括一单相线，该单相线是从一三相电源系统中取得相位电压。

37.根据权利要求31所述的电源方案方法，其特征在于：该次电源装置包括选自一群组的能源，该群组由一太阳能板、燃料电池、飞轮及可替代的能源所组成。

38.根据权利要求31所述的电源方案方法，其特征在于：该次电源装置包括一电池。

39.根据权利要求31所述的电源方案方法，其特征在于：该次电源装置包括一具有电池化学物质的电池，该电池是选自一化学群组，该化学群组是由：铅酸电池、铁锂电池、镍镉电池、钠硫电池、钒氧化还原电池和碱性电池所组成。

40.根据权利要求31所述的电源方案方法，其特征在于：该系统还包含一电连接至该主电源装置的未受保护的供电单元装置。

41.根据权利要求31所述的电源方案方法，其特征在于：该数字控制切换网络装置还包括一手动旁路开关。

42.根据权利要求31所述的电源方案方法，其特征在于：该数字控制切换网络装置还包括一自动旁路开关。

43.根据权利要求31所述的电源方案方法，其特征在于：该数字控制切换网络装置还包括数个冗余旁路开关。

44.根据权利要求31所述的电源方案方法，其特征在于：该次电源装置还包括一电池及一充电整流器。

45.根据权利要求31所述的电源方案方法，其特征在于：该次电源装置还包括一供应一电池充电器/电池组合的交流电源。

46.根据权利要求31所述的电源方案方法，其特征在于：该次电源装置还包括一供应一电池充电器/电池组合的交流电源，并结合一电连接至该电池的未受保护的供电单元。

47.根据权利要求31所述的电源方案方法，其特征在于：该次电源装置还包括一供应一电池充电器/电池组合的交流电源，并结合一电连接至该主电源装置的未受保护的供电单元。

48.根据权利要求31所述的电源方案方法，其特征在于：该电源方案方法还包含一电池，该电池被配置做为该供电单元装置的一第三电源供应。

49.根据权利要求31所述的电源方案方法，其特征在于：该电源方案方法还包含一电池，该电池被配置做为该供电单元装置的一第三电源供应，且结合一电连接至该主电源装置的未受保护的供电单元。

50.根据权利要求31所述的电源方案方法，其特征在于：该电源方案方法还包含一电池，该电池被配置成被一选自一群组的能源充电，该群组是由太阳能板、燃料电池、飞轮和替代能源组成。

51.根据权利要求31所述的电源方案方法，其特征在于：该次电源装置还包括一供应一电池充电器/电池组合的交流电源，并结合一未受保护的供电单元，其电连接至该次电源装置及与该供电单元装置与该交流电源连接的一旁路开关。

52.根据权利要求31所述的电源方案方法，其特征在于：该次电源装置还包括一供应一电池充电器/电池组合的交流电源；结合一电连接至该次电源装置的未受保护的供电单元；一电连接该供电单元装置及该交流电源的旁路开关；及结合一电连接至该交流电源的未受保护的供电单元。

53.根据权利要求31所述的电源方案方法，其特征在于：该主电源装置及该次电源装置包括三相电源。

54.根据权利要求31所述的电源方案方法，其特征在于：该主电源装置包括一三相电源且该次电源装置包括一电池。

55.根据权利要求31所述的电源方案方法，其特征在于：该主电源装置包括一三相电源且该次电源装置包括一电池及电连接至该主电源装置三相电源的三相充电整流器。

56.根据权利要求31所述的电源方案方法，其特征在于：该主电源装置包括一三相电源且该次电源装置包括一电池及电连接至一可替代的三相电源的三相充电整流器。

57.根据权利要求31所述的电源方案方法，其特征在于：该主电源装置包括一三相电源且该次电源装置包括一电池及结合一电连接至该三相电源的一单相的未受保护的供电单元。

58.根据权利要求31所述的电源方案方法，其特征在于：该主电源装置包括一三相电源，该次电源装置包括一电池及一三相整流器，其电连接至一可替代的三相电源且结合一电连接至该三相电源的一单相的未受保护的供电单元。

59.根据权利要求31所述的电源方案方法，其特征在于：该主电源装置包括一三相电源，该次电源装置包括一电池及一三相整流器，其电连接至一可替代的三相电源且结合一电连接至该电池的一单相的未受保护的供电单元。

60.根据权利要求31所述的电源方案方法，其特征在于：该主电源装置包括一三相电源，该次电源装置包括一电池及一三相整流器，其电连接至一可替代的三相电源且结合一电连接至该电池的受保护的供电单元。