CN106611997B - 不断电电力供应系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种不断电电力供应系统，于电源设备断电时输出多个备援电压，且包含一共同总线，及多个UPS装置，该共同总线汇整该多个备援电压，并以具有最大电压值的备援电压作为一主宰电压，每一UPS装置侦测自身的该备援电压，且判断是否接收到来自该电源设备的一复电信号，若是，则每一UPS装置开始使自身的该备援电压呈现下降趋势，并于此下降趋势中根据该主宰电压及自身的该备援电压的一比较结果，来增加或减少自身的该备援电压；借此，每一UPS装置的备援电压不断动态追随该主宰电压，避免复电时备援电压不同步关断的电压扰动，进而提升电源稳定性及可靠度。

Description

不断电电力供应系统及方法

技术领域

本发明涉及一种用于紧急或备援电源的系统及方法，特别是涉及一种避免复电时备援电源不同步关断造成的电压扰动，进而增加电源稳定性及可靠度的不断电电力供应系统及方法。

背景技术

参阅图1，直流型不断电电力供应装置(以下简称直流型UPS装置)是一种电连接一交直流电源供应器11与一负载100的装置，该交直流电源供应器11接收一呈交流的市电电力并转换成一直流电力，经由一直流总线13供应至该负载100，而该直流型UPS装置的主要目的在于，当该市电电力正常运作时，该直流型UPS装置事先接收该直流电力储存，当该市电电力发生异常，例如停电时，该直流型UPS装置即紧急取代该交直流电源供应器11，供应所储存的电力至该负载100，以确保该负载100(如服务器机柜系统)的正常运作。

目前一般高容量的不断电电力供应系统，以并联多个直流型UPS装置的冗余配电模式运行(图1绘出其中的直流型UPS装置121、直流型UPS装置122来示意说明)，以增加系统的可靠度及缩短维修时间。当该市电电力断电，该直流型UPS装置121、直流型UPS装置122分别输出备援电压，经由该直流总线13供应至该负载100；当该市电电力回复时，该直流型UPS装置121、直流型UPS装置122关断所输出的备援电压，退出该直流总线13，使该负载100所需电力转移回该交直流电源供应器11来供应。

然而，该直流型UPS装置121、该直流型UPS装置122若瞬间关断所输出的备援电压，将会造成该直流总线13上的电压扰动；另外，该直流型UPS装置121、该直流型UPS装置122无法在同时得知该市电电力复电，以致该直流型UPS装置121、该直流型UPS装置122如图2所示，关断输出电力的时间不一致，容易更恶化该直流总线13的电压扰动，并造成该直流型UPS装置121、该直流型UPS装置122瞬间负荷过大，因此，如何改善现有不断电电力供应技术的缺失，实为目前迫切需要解决的课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种避免复电时电压扰动的不断电电力供应系统。

本发明的不断电电力供应系统，电连接一电源设备与一供电总线，该供电总线电连接一负载，且于该电源设备断电时输出多个备援电压经由该供电总线供应至该负载，且该不断电电力供应系统包含一共同总线，及多个UPS装置。

该共同总线汇整该多个备援电压，并以具有最大电压值的备援电压作为一主宰电压。

每一UPS装置侦测自身的该备援电压，且判断是否接收到来自该电源设备的一复电信号，若是，则每一UPS装置开始使自身的该备援电压呈现下降趋势，并于此下降趋势中根据该主宰电压及自身的该备援电压的一比较结果来增加或减少自身的该备援电压。

进一步地，本发明的不断电电力供应系统，每一UPS装置包括

一电池，提供一电池电压，

一放电电路，接收一控制信号且电连接该电池以接收该电池电压，并根据该控制信号将该电池电压转换成该备援电压，该备援电压的大小决定于该控制信号，及

一控制单元，产生该控制信号且电连接该放电电路和该共同总线，以分别接收该备援电压和该主宰电压，

当该控制单元接收到该复电信号时，该控制单元比较该主宰电压是否大于该备援电压，若是，则增加该控制信号，以提高该备援电压，若否，则减少该控制信号，以降低该备援电压。

进一步地，本发明的不断电电力供应系统，每一UPS装置的控制单元包括

一参考电压产生电路，产生一相关于该控制信号的参考电压，且当接收到该复电信号时，减少该参考电压，该备援电压的下降量正相关于该参考电压的减少量，及

一电流均流电路，电连接该参考电压产生电路以接收该参考电压，且电连接该共同总线以接收该主宰电压，电连接该放电电路以侦测该备援电压，并根据该参考电压、主宰电压及备援电压产生该控制信号。

进一步地，本发明的不断电电力供应系统，每一UPS装置的参考电压产生电路包括

一微处理器，产生一具有一责任周期的控制电压，及

一滤波器，电连接该微处理器以接收该控制电压，并且输出电压电平相关于该控制电压的责任周期的该参考电压。

进一步地，本发明的不断电电力供应系统，每一控制单元的电流均流电路包括

一第一比较器，接收并比较该共同总线的主宰电压和该放电电路的备援电压，且比较该主宰电压是否大于该备援电压，若是，则输出一补偿电压，若否，则输出该补偿电压的值为零，

一第一加法器，接收该参考电压和该第一比较器的补偿电压，并将该参考电压和该补偿电压相加，以输出一第一加总电压，

一分压器，接收该备援电压，并输出一相关于该备援电压的分压电压，

一第二加法器，接收该备援电压和该分压器的分压电压，并将该备援电压和该分压电压相加，以输出一第二加总电压，及

一第二比较器，接收该第一加法器的第一加总电压和该第二加法器的第二加总电压，以输出该控制信号。

此外，本发明的另一目的在于提供一种不断电电力供应方法。

本发明的不断电电力供应方法，由一不断电电力供应系统执行，该不断电电力供应系统于一电源设备断电时输出多个备援电压，并包括多个UPS装置，该不断电电力供应方法包含一步骤(A)、一步骤(B)、一步骤(C)，及一步骤(D)。

该步骤(A)是每一UPS装置输出一备援电压。

该步骤(B)是每一UPS装置接收一主宰电压，该主宰电压为该多个备援电压中具有最大电压值的备援电压。

该步骤(C)是每一UPS装置判断是否接收到来自该电源设备的一复电信号。

该步骤(D)是若步骤(C)的结果为是，则每一UPS装置开始使自身的该备援电压呈现下降趋势，并于此下降趋势中根据该主宰电压及自身的该备援电压的一比较结果来增加或减少自身的该备援电压。

进一步地，本发明的不断电电力供应方法，在步骤(A)中，每一UPS装置产生一相关于该备援电压的参考电压，且该步骤(D)包括

(D1)每一UPS装置减少该参考电压，且该备援电压的下降量正相关于该参考电压的减少量，

(D2)每一UPS装置侦测一备援电流的电平是否小于一预设电流值，

(D3)若步骤(D2)的结果为否，每一UPS装置比较该主宰电压是否大于自身的该备援电压，

(D4)若步骤(D3)的结果为否，每一UPS装置输出该减少的参考电压，及

(D5)若步骤(D3)的结果为是，每一UPS装置输出该减少的参考电压加上一补偿电压，以增加该备援电压的大小。

进一步地，本发明的不断电电力供应方法，该步骤(D)还包括

(D6)若步骤(D2)的结果为是，每一UPS装置减少该参考电压为零，以降低该备援电压至零，及降低该备援电流至零。

本发明的有益效果在于：当该电源设备复电时，利用该共同总线汇整所有的备援电压并输出该主宰电压，且每一UPS装置不断地根据该主宰电压及自身的该备援电压的比较结果，来增减自身的该备援电压，借此，每一UPS装置的备援电压动态地互相追随，而能在复电时避免不同步关断备援电压所造成的电压扰动，进而提升电源稳定性及可靠度。

附图说明

本发明的其他的特征及功效，将于参照图式的实施方式中清楚地呈现，其中：

图1是一方块图，说明现有的一种不断电电力供应系统；

图2是一电压变化图，说明现有的不断电电力供应系统，每一直流型UPS装置的备援电压不同时关断；

图3是一方块图，说明本发明不断电电力供应装置的一实施例；

图4是一方块图，说明该不断电电力供应装置的一UPS装置；

图5是一流程图，说明本发明不断电电力供应方法的一实施例；及

图6是一时序图，辅助图5说明该实施例。

具体实施方式

参阅图3，本发明不断电电力供应(Uninterruptible Power Supply)系统的一实施例，包含一电源设备21、一供电总线22、一共同总线23，及多个UPS装置。

该电源设备21包括一交流市电211，及一交直流电源供应器212，该电源设备21正常运作时，该交流市电211输出一交流电压，该交直流电源供应器212转换该交流电压成一呈直流的电源电压。

该供电总线22电连接该电源设备21与一负载200。当该电源设备21正常运作时，该供电总线22将该交直流电源供应器212所输出的电源电压供应至该负载200。而当该电源设备21异常，如该交流市电211断电时，该供电总线22接收多个备援电压并输出成一输出电压至该负载200。

该共同总线23汇整该多个备援电压，并以具有最大电压值的备援电压作为一主宰电压。

所述UPS装置(图3仅绘出一UPS装置24、一UPS装置25来示意说明)与该电源设备21互相并联，每一UPS装置24、25电连接该供电总线22，用于该电源设备21断电时，供应一个备援电压至该供电总线22，而且每一UPS装置24、25还电连接该共同总线23，以接收来自该共同总线23的该主宰电压。其中，每一UPS装置24、25侦测自身的该备援电压，且判断是否接收到来自该电源设备21的一复电信号，若是，则每一UPS装置24、25开始使自身的该备援电压呈现下降趋势，并于此下降趋势中根据该主宰电压及自身的该备援电压的一比较结果，来增加或减少自身的该备援电压。

配合参阅图4，以下详细说明实施每一UPS装置24、25的组件，以该UPS装置24而言，包括一电池241、一放电电路242，及一控制单元243。

该电池241提供一电池电压，且详细来说，该电池241可为一电池组，并能于该电源设备21正常运作时接收该电源电压来对自身充电，以于该电源设备21断电时供应该电池电压。

该放电电路242接收一控制信号，且电连接该电池241以接收该电池电压，并根据该控制信号将该电池电压转换成该备援电压，并输出至该供电总线22。其中，该备援电压的大小决定于该控制信号。

该控制单元243产生该控制信号，且电连接该放电电路242和该共同总线23，以分别接收该备援电压和该主宰电压，当该控制单元243接收到该电源设备21的复电信号时，比较该主宰电压是否大于该备援电压，若是，则增加该控制信号，以提高该备援电压，若否，则减少该控制信号，以降低该备援电压。具体而言，该控制单元243包括一参考电压产生电路244，及一电流均流电路245。

该参考电压产生电路244产生一相关于该控制信号的参考电压，且当接收到该复电信号时，减少该参考电压，其中，该备援电压的下降量正相关于该参考电压的减少量。在本实施例中，该参考电压产生电路244包括一微处理器2441，及一滤波器2442，该微处理器2441利用数字脉宽调变来产生一呈直流方波且具有一责任周期的控制电压，该滤波器2442电连接该微处理器2441以接收该控制电压，并输出呈直流的该参考电压，且该参考电压的电平是正相关于该控制电压的责任周期，也就是说，该参考电压的电平随该控制电压的责任周期提高而增加，随该控制电压的责任周期降低而减少。因此，当该微处理器2441接收到该复电信号，即借由控制降低该控制电压的责任周期，来减少该参考电压，进而使该备援电压呈现下降趋势。

该电流均流电路245电连接该参考电压产生电路244以接收该参考电压，且电连接该共同总线23以接收该主宰电压，电连接该放电电路242以侦测该备援电压，并根据该参考电压、主宰电压及备援电压产生该控制信号。详细来说，该电流均流电路245比较该主宰电压是否大于该备援电压，若是，则输出该减少的参考电压加上一补偿电压，以增加该控制信号，若否，则输出该减少的参考电压，以减少该控制信号；也就是说，在该微处理器2441减少该参考电压的同时，该电流均流电路245通过该共同总线23的主宰电压来与该备援电压比较，如果该主宰电压较大，则增加该控制信号来提高该备援电压；相反地，则减少该控制信号来降低该备援电压，因而该备援电压会不断地、动态地追随该主宰电压。

该电流均流电路245的具体实施方式是利用一第一比较器2451、一第一加法器2452、一分压器2453、一第二加法器2454，及一第二比较器2455。

该第一比较器2451接收并比较该共同总线23的主宰电压和该放电电路242的备援电压，且比较该主宰电压是否大于该备援电压，若是，则输出该补偿电压，若否，则输出该补偿电压的值为零。

该第一加法器2452接收该参考电压和该第一比较器2451的该补偿电压，并将该参考电压和该补偿电压相加，以输出一第一加总电压。

该分压器2453包括两电阻器，用于接收该备援电压，并输出一相关于该备援电压的分压电压。

该第二加法器2454接收该备援电压和该分压器的分压电压，并将该备援电压和该分压电压相加，以输出一第二加总电压。

该第二比较器2455接收该第一加法器2452的第一加总电压和该第二加法器2454的第二加总电压，以输出该控制信号。

上述技术虽以该UPS装置24为例说明，但同样适用于该UPS装置25，因此，每一UPS装置24、25通过该参考电压产生电路244和该电流均流电路245互相配合，即能于复电过程中，实现将该备援电压减少，且同时根据该控制信号，动态地增减自身的该备援电压，而能避免不同步关断该备援电压所造成的电压扰动。

参阅图5，本发明不断电电力供应方法的一实施例是在上述的该不断电电力供应系统中实施，且流程包含以下步骤。

在步骤A中，当该电源设备21断电时，每一UPS装置24、25输出一备援电压。详细而言，每一UPS装置24、25是利用各自的该参考电压产生电路，产生该参考电压，并输出该正相关于该参考电压的备援电压至该供电总线22。

在步骤B中，每一UPS装置24、25利用各自的该电流均流电路245，接收该共同总线23的主宰电压，而该主宰电压为该多个备援电压中具有最大电压值的备援电压。

在步骤C中，每一UPS装置24、25各自的微处理器2441判断是否接收到来自该电源设备21的一复电信号。若否，则返回步骤A；若是，则进到步骤D。

在步骤D中，若步骤C判断为是，则每一UPS装置24、25开始使自身的该备援电压呈现下降趋势，并于此下降趋势中根据该主宰电压及自身的该备援电压的一比较结果来增加或减少自身的该备援电压。且步骤D包括以下子步骤。

步骤D1，每一UPS装置24、25的参考电压产生电路244的微处理器2441线性减少该参考电压，且该备援电压的下降量正相关于该参考电压的减少量。详细的实施方式如前所述，于此不在多作说明。

步骤D2，每一UPS装置24、25侦测各自的该放电电路242所输出的一备援电流的电平是否小于一预设电流值。

步骤D3，若步骤D2的结果为否，则每一UPS装置24、25各自的该电流均流电路245比较该共同总线23的主宰电压是否大于自身的该放电电路242所输出的备援电压。

步骤D4，若步骤D3的结果为否，则每一UPS装置24、25各自的该电流均流电路245输出该减少的参考电压，以减少该控制信号，进而减少该备援电压。

步骤D5，若步骤D3的结果为是，则每一UPS装置24、25各自的该电流均流电路245输出该减少的参考电压加上一补偿电压，以增加该控制信号，进而增加该备援电压。有关步骤D4及D5的详细实施方式如前所述，于此不再多作说明。

步骤D6，若步骤D2的结果为是，则每一UPS装置24、25降低该参考电压为零，以减少该备援电压至零，及减少该备援电流至零，而关断该备援电压及该备援电流，并退出该供电总线22。

参阅图6，以下再以该UPS装置24、该UPS装置25为例，进一步利用一时序图说明本发明不断电电力供应方法，以叙明每一UPS装置24、25于复电时的运作流程。

在时间t0至t1时，该交流市电211断电，因而该交直流电压供应器212不输出该电源电压，此时该UPS装置24、该UPS装置25分别提供一备援电压至该供电总线22，经由该供电总线22汇整后，成为一输出电压供应至该负载200，以于断电时维持该负载200的电力供应。

在时间t1至t2时，该交流市电211恢复供电，且该电源电压开始爬升。

在时间t2至t3时，该电源电压上升到额定值时，因为该UPS装置24、该UPS装置25与该交直流电源供应器212并联，所以此时该负载200由三者共同供电，该UPS装置24、该UPS装置25的该备援电流下降到某一电平。

在时间t3至t4时，该UPS装置24、该UPS装置25接收到该交流市电211的复电信号，得知该交流市电211复电，每一UPS装置24、25减少该参考电压，而减少该备援电压；在此同时，每一UPS装置24、25的电流均流电路245通过比较该主宰电压和该备援电压，如果该主宰电压较大，则增加该控制信号来提高该备援电压；相反地，则减少该控制信号来降低该备援电压，因而该UPS装置24、该UPS装置25的该备援电压会不断地、动态地追随该主宰电压(也就是说，彼此动态地互相追随对方的备援电压)。所以，在电压下降的过程中，该UPS装置24、该UPS装置25都仍维持电流均流，使得各自所输出的备援电压及备援电流以一稳定负斜率下降，该负载200的供电即可以近似线性的方式转移到该交直流电源供应器212。另外要补充说明的是，因为该UPS装置24、该UPS装置25在复电过程中，其备援电压为动态地互相追随，因此两者的备援电压、备援电流随时间的变化几乎相同，于图6会近于叠合。

在时间t4，该UPS装置24、该UPS装置25侦测备援电流的电平为零(或低于一设定电平)，代表该负载200已转移回由该交直流电源供应器212供电，该UPS装置24、该UPS装置25减少该参考电压为零，以关断该备援电压及备援电流，而退出该供电总线22。

综上所述，本发明不断电电力供应系统，通过每一UPS装置的备援电压动态地追随该主宰电压，而能在复电时避免每一UPS装置不同时关断备援电压所造成的电压扰动，进而提升电源稳定性及可靠度，所以确实能达成本发明的目的。

以上所述者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围。

Claims (7)

1.一种不断电电力供应系统，电连接一个电源设备与一个供电总线，该供电总线电连接一个负载，且于该电源设备断电时输出多个备援电压经由该供电总线供应至该负载，其特征在于：该不断电电力供应系统包含：

一个共同总线，汇整该多个备援电压，并以具有最大电压值的备援电压作为一个主宰电压；及

多个UPS装置，每一个UPS装置电连接该共同总线以接收来自该共同总线的该主宰电压，每一个UPS装置侦测自身的该备援电压，且包括一个电池、一个放电电路及一个控制单元，该电池提供一个电池电压，该放电电路接收一个控制信号且电连接该电池以接收该电池电压，并根据该控制信号将该电池电压转换成该备援电压，其中，该备援电压的大小决定于该控制信号，该控制单元产生该控制信号且电连接该放电电路和该共同总线，以分别接收该备援电压和该主宰电压，

每一个UPS装置判断是否接收到来自该电源设备的一个复电信号，若是，则每一个UPS装置开始使自身的该备援电压呈现下降趋势，并于此下降趋势中该控制单元比较该主宰电压是否大于该备援电压，若是，则增加该控制信号，以提高该备援电压，若否，则减少该控制信号，以降低该备援电压。

2.根据权利要求1所述的不断电电力供应系统，其特征在于：每一个UPS装置的控制单元包括

一个参考电压产生电路，产生一个相关于该控制信号的参考电压，且当接收到该复电信号时，减少该参考电压，其中，该备援电压的下降量正相关于该参考电压的减少量，及

一个电流均流电路，电连接该参考电压产生电路以接收该参考电压，且电连接该共同总线以接收该主宰电压，电连接该放电电路以侦测该备援电压，并根据该参考电压、主宰电压及备援电压产生该控制信号。

3.根据权利要求2所述的不断电电力供应系统，其特征在于：每一个UPS装置的参考电压产生电路包括

一个微处理器，产生一个具有一个责任周期的控制电压，及

一个滤波器，电连接该微处理器以接收该控制电压，并且输出电压电平相关于该控制电压的责任周期的该参考电压。

4.根据权利要求2所述的不断电电力供应系统，其特征在于：每一个控制单元的电流均流电路包括

一个第一比较器，接收并比较该共同总线的主宰电压和该放电电路的备援电压，且比较该主宰电压是否大于该备援电压，若是，则输出一补偿电压，若否，则输出该补偿电压的值为零，

一个第一加法器，接收该参考电压和该第一比较器的补偿电压，并将该参考电压和该补偿电压相加，以输出一个第一加总电压，

一个分压器，接收该备援电压，并输出一个相关于该备援电压的分压电压，

一个第二加法器，接收该备援电压和该分压器的分压电压，并将该备援电压和该分压电压相加，以输出一个第二加总电压，及

一个第二比较器，接收该第一加法器的第一加总电压和该第二加法器的第二加总电压，以输出该控制信号。

5.一种不断电电力供应方法，由一个不断电电力供应系统执行，该不断电电力供应系统于一个电源设备断电时输出多个备援电压，并且包括多个UPS装置，其特征在于：该不断电电力供应方法包含：

步骤(A)每一个UPS装置输出一个备援电压，产生一个相关于该备援电压的参考电压；

步骤(B)每一个UPS装置接收一个主宰电压，该主宰电压为该多个备援电压中具有最大电压值的备援电压；

步骤(C)每一个UPS装置判断是否接收到来自该电源设备的一个复电信号；及

步骤(D)若步骤(C)的结果为是，则每一个UPS装置开始使自身的该备援电压呈现下降趋势，并于此下降趋势中根据该主宰电压及自身的该备援电压的一个比较结果来增加或减少自身的该备援电压，其中，该步骤(D)包括

步骤(D1)每一个UPS装置减少该参考电压，且该备援电压的下降量正相关于该参考电压的减少量，

步骤(D2)每一个UPS装置侦测一个备援电流的电平是否小于一个预设电流值，

步骤(D3)若步骤(D2)的结果为否，每一个UPS装置比较该主宰电压是否大于自身的该备援电压，

步骤(D4)若步骤(D3)的结果为否，每一个UPS装置输出该减少的参考电压，及

步骤(D5)若步骤(D3)的结果为是，每一个UPS装置输出该减少的参考电压加上一个补偿电压，以增加该备援电压的大小。

6.根据权利要求5所述的不断电电力供应方法，其特征在于：该步骤(D)还包括

步骤(D6)若步骤(D2)的结果为是，每一个UPS装置减少该参考电压为零，以降低该备援电压至零，及降低该备援电流至零。

7.一种不断电电力供应系统，其特征在于：包含：

一个电源设备；

一个供电总线，电连接该电源设备与一个负载，于该电源设备断电时输出多个备援电压经由该供电总线供应至该负载；

一个共同总线，汇整该多个备援电压，并以具有最大电压值的备援电压作为一个主宰电压；及

多个UPS装置，每一个UPS装置电连接该共同总线以接收来自该共同总线的该主宰电压，每一个UPS装置侦测自身的该备援电压，且包括一个电池、一个放电电路及一个控制单元，该电池提供一个电池电压，该放电电路接收一个控制信号且电连接该电池以接收该电池电压，并根据该控制信号将该电池电压转换成该备援电压，其中，该备援电压的大小决定于该控制信号，该控制单元产生该控制信号且电连接该放电电路和该共同总线，以分别接收该备援电压和该主宰电压，

每一个UPS装置判断是否接收到来自该电源设备的一个复电信号，若是，则每一个UPS装置开始使自身的该备援电压呈现下降趋势，并于此下降趋势中该控制单元比较该主宰电压是否大于该备援电压，若是，则增加该控制信号，以提高该备援电压，若否，则减少该控制信号，以降低该备援电压。