CN112039186B - 不断电系统及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种不断电系统，其包括输入单元、电池、第一电压转换单元、第二电压转换单元、输出单元与控制电路。控制电路用以控制输入单元、第一电压转换单元、第二电压转换单元与输出单元的操作，并依据第一设定命令来决定是否调降不断电系统的额定输出功率，其中第一设定命令用以指示不断电系统是否有透过电源线电性耦接交流电源。此外，一种对应于上述不断电系统的操作方法亦被提出。

Description

不断电系统及其操作方法
技术领域
本发明涉及电源供应的技术领域，特别是涉及一种不断电系统及其操作方法。
背景技术
不断电系统(uninterruptible power system，UPS)用以在交流电源(AC mains)失效时，提供备援电源给所需设备(例如计算机、服务器或医疗设备)，以使这些设备在此情况下仍然能够正常运作。
为了因应不同的使用情境，目前的不断电系统被设计成二类，第一类的不断电系统的输入端被设计成透过端子台(terminal block)来电性耦接交流电源，而第二类的不断电系统的输入端则被设计成透过电源线(power cord)来电性耦接交流电源。第一类不断电系统的优点是其可以使用最大额定输出功率(maximum rated output power)，然其缺点是无法使用一般的插座，因而必须将端子台额外配线到配电盘才可使用。而第二类不断电系统的优点是其可以使用一般的插座，然其缺点是不可使用最大额定输出功率，以避免电源线超过其限流值而烧毁。
由于上述的每一类不断电系统在制造时就已经定义好其是要透过端子台还是要透过电源线来电性耦接交流电源，因此其在出厂后就不能使用于不同的使用情境。是以，目前的不断电系统都缺乏运用上的弹性。
发明内容
本发明的其中一目的在于提供一种不断电系统，其于出厂后仍可随着不同的使用情境而进行更改，进而增加运用上的弹性。
本发明的另一目的在于提供一种对应于上述不断电系统的操作方法。
为达上述目的，本发明提供一种不断电系统，其包括有一输入单元、一电池、一第一电压转换单元、一第二电压转换单元、一输出单元与一控制电路。输入单元用以电性耦接一交流电源。第一电压转换单元电性耦接输入单元与电池，并用以执行交流-直流转换操作与直流-直流转换操作的至少其中之一。第二电压转换单元电性耦接第一电压转换单元，并用以执行直流-交流转换操作。输出单元电性耦接第二电压转换单元，并用以提供一备援电源。至于控制电路，其用以控制输入单元、第一电压转换单元、第二电压转换单元与输出单元的操作，并依据一第一设定命令来决定是否调降不断电系统的额定输出功率，其中第一设定命令用以指示不断电系统是否有透过一电源线电性耦接交流电源。
为达上述目的，本发明另提供一种不断电系统的操作方法，其包括有下列步骤：判断是否接收到一第一设定命令，所述第一设定命令用以指示不断电系统是否有透过一电源线电性耦接一交流电源；以及当判断为是时，依据第一设定命令来决定是否调降不断电系统的额定输出功率。
为了让上述目的、技术特征以及实际实施后的增益性更为明显易懂，于下文中将以较佳的实施范例辅佐对应相关的图式来进行更详细的说明。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为依照本发明一实施例的不断电系统的外观示意图。
图2即为将一电源线196固定于端子台192的示意图。
图3为不断电系统100的电路方块图。
图4为用户操作介面140的其中一种设定画面。
图5为依照本发明另一实施例的不断电系统的电路方块图。
图6为识别电路160的其中一种电路方块图。
图7为不断电系统200的其中一种外观的示意图。
图8为依照本发明再一实施例的不断电系统的电路方块图。
图9为依照本发明又另一实施例的不断电系统的电路方块图。
图10为依照本发明一实施例的不断电系统的操作方法的流程图。
具体实施方式
为更清楚了解本发明的特征、内容与优点及其所能达成的功效，兹将本发明配合附图，并以实施例的表达形式详细说明如下，而其中所使用的图式，其主旨仅为示意及辅助说明书之用，未必为本发明实施后的真实比例与精准配置，故不应就所附的图式的比例与配置关系解读、局限本发明于实际实施上的权利范围。
本发明的优点、特征以及达到的技术方法将参照例示性实施例及所附图式进行更详细地描述而更容易理解，且本发明或可以不同形式来实现，故不应被理解仅限于此处所陈述的实施例，相反地，对所属技术领域具有通常知识者而言，所提供的实施例将使本揭露更加透彻与全面且完整地传达本发明的范畴，且本发明将仅为所附加的申请专利范围所定义。
为了让本发明的不断电系统能弹性地运用于上述的二种不同使用情境，本发明的不断电系统的壳体上配置有一端子台，一如图1所示。图1为依照本发明一实施例的不断电系统的外观示意图。请参照图1，此不断电系统100的壳体190上配置有端子台192。此外，壳体190还用以固定(例如透过螺丝固定)一电源线支撑架194。如此，若用户欲将不断电系统100的输入端透过端子台192来电性耦接交流电源，便只要将端子台192配线到配电盘即可(连接到配电盘的电线可穿过电源线支撑架194上的圆孔)。而若用户欲将不断电系统100的输入端透过一电源线来电性耦接交流电源，则可采用图2所示方式来将一电源线固定于端子台192。图2即为将一电源线196固定于端子台192的示意图。当然，电源线支撑架194亦可外加一盖体(未绘示)，以便遮蔽裸露的金属接点及金属线，进而避免人员发生触电的危险。
图3为不断电系统100的电路方块图。请参照图3，此不断电系统100的输入端用以透过端子台192电性耦接交流电源，或依序透过端子台192与电源线196电性耦接交流电源，而此不断电系统100的输出端180系用以提供一备援电源。而如图3所示，此不断电系统100乃是一在线交互式不断电系统(Line-interactive UPS)。此在线交互式不断电系统包括有输入单元102、第一电压转换单元108、第二电压转换单元118、输出单元120、电池126、感测电路128、控制电路130、自动电压调整电路134、用户操作介面140与通信接口150。输入单元102的输入端即用以作为不断电系统100的输入端，并用以电性耦接前述的端子台192。第一电压转换单元108电性耦接输入单元102与电池126，并用以执行交流-直流转换操作。第二电压转换单元118用以执行直流-交流转换操作。输出单元120电性耦接第二电压转换单元118，并用以提供前述的备援电源。
在此例中，输入单元102包括有滤波单元104与开关单元106，第一电压转换单元108系由充电电路112来实现，第二电压转换单元118系由直流-交流转换电路118-1来实现，而输出单元120包括有开关单元122与滤波单元124。感测电路128电性耦接输入单元102、第一电压转换单元108、第二电压转换单元118、输出单元120与电池126，以取得所需的感测数据，并将取得的感测数据提供给控制电路130。
至于控制电路130，其电性耦接输入单元102、第一电压转换单元108、第二电压转换单元118、输出单元120、感测电路128、自动电压调整电路134、用户操作介面140与通信接口150，以控制他们的操作。举例来说，控制电路130用以控制开关单元106的操作，以决定是否将滤波单元104的输出提供至自动电压调整电路134。再举例来说，控制电路130还用以控制开关单元122的操作，以决定将滤波单元124的输入电性耦接至直流-交流转换电路118-1的输出，或是将滤波单元124的输入电性耦接至旁路路径132，进而透过输出端180提供备援电源。
此外，控制电路130还用以依据第一设定命令来决定是否调降不断电系统100的额定输出功率(rated output power)，所述的第一设定命令用以指示不断电系统100是否有透过一电源线电性耦接交流电源。在此例中，控制电路130系透过用户操作介面140来接收第一设定命令，且此用户操作介面140系以一触控面板来实现。图4即用户操作介面140的其中一种设定画面。如图4所示，用户可选择启用(enable)电源线，或者选择不启用(disable)电源线。当用户选择启用电源线时，表示不断电系统100的输入端系依序透过端子台192与电源线196来电性耦接交流电源。此时，不断电系统100不可使用最大额定输出功率，因此不断电系统100会调降其额定输出功率，以避免电源线196超过其限流值而烧毁。反之，当用户选择不启用电源线时，表示不断电系统100的输入端仅透过端子台192来电性耦接交流电源。此时，不断电系统100可使用最大额定输出功率，因此不断电系统100不会调降其额定输出功率。
接着，用户可再透过用户操作介面140输入第二设定命令，以便控制电路130依据第二设定命令来决定调降后的额定输出功率大小，所述的第二设定命令用以指示交流电源的电压大小。在此例中，控制电路130系依据以下表1的内容来查找出调降后的额定输出功率大小。
Figure BDA0002083461750000051
(表1)
举例来说，当第二设定命令指示交流电源的电压大小为200V时，控制电路130便将额定输出功率自6000W调降至4500W。而当第二设定命令指示交流电源的电压大小为220V时，控制电路130便将额定输出功率自6000W调降至5100W。值得一提的是，表1中的数值及表1中的记载内容皆仅是用以举例，并非用以限制本发明。
此外，控制电路130亦可改用以下式(1)来计算出调降后的额定输出功率大小：
Figure BDA0002083461750000052
其中，IIN为不断电系统100的输入电流的大小，POUT为调降后的额定输出功率大小，η为不断电系统100的效率，PFIN为输入功率因子，而VIN为交流电源的电压大小。
尽管在上述实施例中，用户操作介面140系以一触控面板来实现，然此并非用以限制本发明。本领域的通常知识者应知，用户操作介面140亦可采至少一开关来实现，以产生前述的第一设定命令与第二设定命令。举例来说，用户操作介面140可采用六个开关来实现，其中一开关用以决定是否启用电源线，而剩余的五个开关则分别作为200V、208V、220V、230V、240V的选择开关。
此外，尽管在上述实施例中，控制电路130系依据第二设定命令来决定调降后的额定输出功率大小，然此亦非用以限制本发明。本领域的通常知识者应知，在交流电源的电压大小已知的情况下，控制电路130在接收到第一设定命令后，便可直接将不断电系统100的额定输出功率调降至预设的额定输出功率。
另外，尽管在上述实施例中，控制电路130系透过用户操作介面140来接收前述的第一设定命令与第二设定命令，然此亦非用以限制本发明。本领域的通常知识者应知，控制电路130亦可透过通信接口150来接收前述的第一设定命令与第二设定命令。当然，在交流电源的电压大小已知的情况下，控制电路130仅需接收第一设定命令即可。所述的通信接口150系可采一有线通信接口或一无线通信接口来实现，本发明对此亦不限定，且通信接口150与用户操作介面140皆可依照实际的设计需求而决定是否采用。
图5为依照本发明另一实施例的不断电系统的电路方块图。在图5中，其标示与图3中的标示相同者表示为相同对象。请参照图5，此不断电系统200同样是一在线交互式不断电系统，其与前述不断电系统100的差异之处，在于不断电系统200额外采用了识别电路160以自动产生前述的第一设定命令。如此，用户便不再需要透过用户操作介面140或通信接口150来输入第一设定命令。图6即识别电路160的其中一种电路方块图。请参照图6，此识别电路160包括有感应开关162与设定命令产生电路166。当感应开关162受一触发件触发而改变其启闭状态(on/off state)时，设定命令产生电路166便据以产生第一设定命令。以此例来说，当感应开关162的控制端164受到上述触发件的按压(视为一触发动作)，因而使得感应开关162由关闭状态(off state)转变为导通状态(on state)时，设定命令产生电路166便据以产生第一设定命令。值得一提的是，不断电系统200的通信接口150与用户操作介面140皆可依照实际的设计需求而决定是否采用。
图7为不断电系统200的其中一种外观的示意图。请参照图7，不断电系统200的壳体290上配置有端子台292，此端子台292电性耦接不断电系统200的输入单元102的输入端。此外，壳体290还用以固定一电源线支撑架294，以利用此电源线支撑架294支撑电源线296。壳体290邻近端子台292的区域设有开口290-1，而电源线支撑架294上配置有卡榫294-1，以作为前述的触发件。因此，当电源线支撑架294被固定于(例如透过螺丝固定)壳体290上时，卡榫294-1便会穿过开口290-1而按压感应开关162(其配置在壳体290的内部)的控制端164，进而改变感应开关162的启闭状态而使得识别电路160自动产生第一设定命令。
当然，感应开关162亦可透过开口290-1来露出其控制端164，而前述的卡榫294-1亦可改成一凸点。如此，当电源线支撑架294被固定于壳体290上时，上述凸点便会按压感应开关162的控制端164，进而改变感应开关162的启闭状态而使得识别电路160自动产生第一设定命令。又或者，感应开关162可以采用一磁簧开关(reed switch)来实现，其例如可配置于开口290-1的位置，而前述的卡榫294-1亦可改成一磁性件(例如磁铁)。如此，当电源线支撑架294被固定于壳体290上时，上述磁性件便会触发磁簧开关，进而改变磁簧开关的启闭状态而使得识别电路160自动产生第一设定命令。
值得一提的是，前述感应开关162与触发件的配置位置皆只是用以举例，并非用以限制本发明。当然，电源线支撑架294亦可外加一盖体(未绘示)，以便遮蔽裸露的金属接点及金属线，进而避免人员发生触电的危险。此外，若用户欲将不断电系统200的输入端直接透过端子台292来电性耦接交流电源，那么就需要使用不具触发件的电源线支撑架。
尽管在上述说明中，皆是以在线交互式不断电系统为例，然此并非用以限制本发明。本领域的通常知识者应知，离线式不断电系统(Off-line UPS)与在线式不断电系统(On-line UPS)皆可运用本发明，这二者的电路方块分别以图8与图9来说明之。图8为依照本发明再一实施例的不断电系统的电路方块图，而图9为依照本发明又另一实施例的不断电系统的电路方块图。在图8与图9中，其标示与图5中的标示相同者表示为相同对象。如图8所示，此不断电系统300乃是一离线式不断电系统。此离线式不断电系统的第一电压转换单元308系由充电电路112与直流-直流转换电路114所组成。而如图9所示，此不断电系统400乃是一在线式不断电系统。此在线式不断电系统的第一电压转换单元408系由功率因子校正电路110、充电电路112与直流-直流转换电路114所组成。
根据上述说明，本领域的通常知识者当可归纳出本发明的不断电系统的一些基本操作步骤，以图10来说明之。图10为依照本发明一实施例的不断电系统的操作方法的流程图。请参照图10，首先，控制电路会判断是否接收到第一设定命令(如步骤S1002所示)。所述的第一设定命令用以指示不断电系统是否有透过电源线电性耦接交流电源。当判断为否时，控制电路便回到步骤S1002；反之，当判断为是时，控制电路便依据第一设定命令来决定是否调降不断电系统的额定输出功率(如步骤S1004所示)。
步骤S1004又分为三个子步骤，首先，控制电路会依据第一设定命令来判断不断电系统是否有透过电源线电性耦接交流电源(如子步骤S1004-1所示)。在子步骤S1004-1中，当判断为否时，控制电路便不调降不断电系统的额定输出功率(如子步骤S1004-2所示)，而让不断电系统使用最大额定输出功率；反之，当判断为是时，控制电路便决定调降不断电系统的额定输出功率(如子步骤S1004-3所示)。
在执行完子步骤S1004-3之后，控制电路便会判断是否接收到第二设定命令(如步骤S1006所示)。所述的第二设定命令用以指示交流电源的电压大小。在步骤S1006中，当判断为否时，控制电路便回到步骤S1006；反之，当判断为是时，控制电路便依据第二设定命令来决定调降后的额定输出功率大小(如步骤S1008所示)。
当然，在交流电源的电压大小已知的情况下，控制电路在接收到第一设定命令后，便可直接将不断电系统的额定输出功率调降至预设的额定输出功率，而不需要去执行步骤S1006与S1008。
综上所述，由于本发明的不断电系统可依据第一设定命令来决定是否调降其额定输出功率，因此本发明的不断电系统于出厂后仍可随着不同的使用情境而进行更改，进而增加运用上的弹性。
以上所述的实施例仅为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使熟习此项技艺的人士能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以之限定本发明的专利范围，即凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。

Claims (24)

1.一种不断电系统，其特征在于，该不断电系统包括：
一输入单元，用以电性耦接一交流电源；
一电池；
一第一电压转换单元，电性耦接该输入单元与该电池，并用以执行一交流-直流转换操作与一直流-直流转换操作的至少其中之一；
一第二电压转换单元，电性耦接该第一电压转换单元，用以执行一直流-交流转换操作；
一输出单元，电性耦接该第二电压转换单元，并用以提供一备援电源；
一控制电路，用以控制该输入单元、该第一电压转换单元、该第二电压转换单元与该输出单元的操作，并依据一第一设定命令来决定是否调降该不断电系统的额定输出功率，其中该第一设定命令用以指示该不断电系统是否有透过一电源线电性耦接该交流电源；以及
一识别电路，该识别电路具有一感应开关，当该感应开关受一触发件触发而改变其启闭状态时，该识别电路据以产生该第一设定命令，
其中该不断电系统的壳体上配置有一端子台，该端子台电性耦接该输入单元，该感应开关配置于该壳体邻近该端子台的区域，该触发件包括一凸点。
2.根据权利要求1所述的不断电系统，其中当判断为是时，该控制电路便调降该不断电系统的额定输出功率，而当判断为否时，该控制电路便不调降该不断电系统的额定输出功率。
3.根据权利要求2所述的不断电系统，其中该控制电路更用以依据一第二设定命令来决定调降后的额定输出功率大小，其中该第二设定命令用以指示该交流电源的电压大小。
4.根据权利要求3所述的不断电系统，其更包括一用户操作介面，且该控制电路更用以透过该用户操作介面接收该第一设定命令与该第二设定命令。
5.根据权利要求1所述的不断电系统，其更包括一用户操作介面，且该控制电路更用以透过该用户操作介面接收该第一设定命令。
6.根据权利要求4或5所述的不断电系统，其中该用户操作介面包括一触控面板或至少一开关。
7.根据权利要求3所述的不断电系统，其更包括一通信接口，且该控制电路更用以透过该通信接口接收该第一设定命令与该第二设定命令。
8.根据权利要求1所述的不断电系统，其更包括一通信接口，且该控制电路更用以透过该通信接口接收该第一设定命令。
9.根据权利要求7或8所述的不断电系统，其中该通信接口包括一有线通信接口或一无线通信接口。
10.根据权利要求1所述的不断电系统，其中该不断电系统系为一在线式不断电系统，且该输入单元包括一第一开关单元，该输出单元包括一第二开关单元，该第二电压转换单元包括一直流-交流转换电路，而该第一电压转换单元系由一功率因子校正电路、一充电电路与一直流-直流转换电路所组成。
11.根据权利要求1所述的不断电系统，其中该不断电系统系为一离线式不断电系统，且该输入单元包括一第一开关单元，该输出单元包括一第二开关单元，该第二电压转换单元包括一直流-交流转换电路，而该第一电压转换单元系由一充电电路与一直流-直流转换电路所组成。
12.根据权利要求1所述的不断电系统，其中该不断电系统系为一在线交互式不断电系统，该在线交互式不断电系统更包括有一自动电压调整电路，且该输入单元包括一第一开关单元，该输出单元包括一第二开关单元，该第二电压转换单元包括一直流-交流转换电路，而该第一电压转换单元系为一充电电路。
13.一种不断电系统，其特征在于，该不断电系统包括：
一输入单元，用以电性耦接一交流电源；
一电池；
一第一电压转换单元，电性耦接该输入单元与该电池，并用以执行一交流-直流转换操作与一直流-直流转换操作的至少其中之一；
一第二电压转换单元，电性耦接该第一电压转换单元，用以执行一直流-交流转换操作；
一输出单元，电性耦接该第二电压转换单元，并用以提供一备援电源；
一控制电路，用以控制该输入单元、该第一电压转换单元、该第二电压转换单元与该输出单元的操作，并依据一第一设定命令来决定是否调降该不断电系统的额定输出功率，其中该第一设定命令用以指示该不断电系统是否有透过一电源线电性耦接该交流电源；以及
一识别电路，该识别电路具有一感应开关，当该感应开关受一触发件触发而改变其启闭状态时，该识别电路据以产生该第一设定命令，
其中该不断电系统的壳体上配置有一端子台，该壳体邻近该端子台的区域设有一开口以供该触发件插设，该触发件包括一卡榫。
14.根据权利要求13所述的不断电系统，其中当判断为是时，该控制电路便调降该不断电系统的额定输出功率，而当判断为否时，该控制电路便不调降该不断电系统的额定输出功率。
15.根据权利要求14所述的不断电系统，其中该控制电路更用以依据一第二设定命令来决定调降后的额定输出功率大小，其中该第二设定命令用以指示该交流电源的电压大小。
16.根据权利要求15所述的不断电系统，其更包括一用户操作介面，且该控制电路更用以透过该用户操作介面接收该第一设定命令与该第二设定命令。
17.根据权利要求13所述的不断电系统，其更包括一用户操作介面，且该控制电路更用以透过该用户操作介面接收该第一设定命令。
18.根据权利要求16或17所述的不断电系统，其中该用户操作介面包括一触控面板或至少一开关。
19.根据权利要求15所述的不断电系统，其更包括一通信接口，且该控制电路更用以透过该通信接口接收该第一设定命令与该第二设定命令。
20.根据权利要求13所述的不断电系统，其更包括一通信接口，且该控制电路更用以透过该通信接口接收该第一设定命令。
21.根据权利要求19或20所述的不断电系统，其中该通信接口包括一有线通信接口或一无线通信接口。
22.根据权利要求13所述的不断电系统，其中该不断电系统系为一在线式不断电系统，且该输入单元包括一第一开关单元，该输出单元包括一第二开关单元，该第二电压转换单元包括一直流-交流转换电路，而该第一电压转换单元系由一功率因子校正电路、一充电电路与一直流-直流转换电路所组成。
23.根据权利要求13所述的不断电系统，其中该不断电系统系为一离线式不断电系统，且该输入单元包括一第一开关单元，该输出单元包括一第二开关单元，该第二电压转换单元包括一直流-交流转换电路，而该第一电压转换单元系由一充电电路与一直流-直流转换电路所组成。
24.根据权利要求13所述的不断电系统，其中该不断电系统系为一在线交互式不断电系统，该在线交互式不断电系统更包括有一自动电压调整电路，且该输入单元包括一第一开关单元，该输出单元包括一第二开关单元，该第二电压转换单元包括一直流-交流转换电路，而该第一电压转换单元系为一充电电路。
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