TW201019570A - Uninterruptible power supply - Google Patents

Description

201019570 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 圃纟發明係-種無斷電電源裝置，尤指一種應用於電源裝 置所屡技術領域者。 【先前技術】 作為用於在工業電源的斷電時也確保電力的備用電源 ’無斷電電源裝置（Uninterruptible P〇wer Supply 、也稱“UPS”）被廣泛地利用。交流用的無斷電電源裝 置’基本上具有將從工業電源供給的交流通過整流器轉 換為直流，將該直流存儲於蓄電雜並利釋逆變器轉換為 交流的電路構成。 [0003] ⑩ 在義麟電電源裝置中，_據桌動如食式存在離線（ off-line)式的類型和在線（on_lin|^p類型。在離 線式中，在正常時將從工業電源供給的_力直接供給至 負載’在來自工業電源的气力等故障時，將 通過無斷電電源裝置内的—供給至負載 。相對於此，在線式中，“斷電電源裝置 内的逆變器發生的交流供給至負载。 國離線式由於在正常時*需要來自逆變器的供電，因此 具有功耗小的優點。但是，在工業電源的質量低的情況 下，則變為頻繁地切換工業電源和逆變器輸出（invert_ er output) ’從而加快了無斷電電源裝置内的蓄電池 的劣化H面’在線式由於持續地從逆變器進行供 電，因此具有不受工業電源的質量的影響，而能夠向負 載供給穩定的電力的優點。但是’由於在交流與直流之 098137358 表單編號A0101 第3頁/共18頁 0982064014-0 201019570 間的轉換中必然會產生功率損耗，因此功耗變大。另外 ’由於使冷卻風扇持續地動作，因此也會產生噪音。 [0005] [0006] [0007] [0008] [0009] 作為公知技術，專利文獻1中公開有根據工業電源的 變動狀況自動地切換在線式與離線式的技術。也就是說 ’專利文獻1公開的無斷電電源裝置，在判斷為工業電源 的電壓、頻率、相位、波形的異常頻繁地發生的情況下 、或判斷為蓄電池的放電深度低的情況下，自動地從離 線式切換為在線式的動作。另外，在判斷為工業電源的 異常未頻繁地發生的情況下、或判斷為蓄電池的放電深 度高的情況下，自動地從在線式切換為離線式。 專利文辱1所記載的技術，是根據；_^攻走的監視期 間中工業意源的異常的發生次:數是否大於規定的標準次 數，而切換動作方式的技術。大於標準次數（異常發生 頻率高）時切換為在線式，小於標準次數（異常發生頻 率低）時切換為離線式。但所記載的技術 中，與負載所要求的電源旛定舞.麵鱗·機通過無斷電電 -- > —声· 源裝置判斷工業電源是否異^常^因#，即使在負載側能 夠容許比較不穩定的電源的情況下，無斷電電源裝置將 工業電源判斷為異常的話，也無法選擇離線式。

專利文獻1 :日本公開公報、JP H1 1-252826A 【發明内容】 <發明動機> 為了解決這樣的問題，本發明的目的在於提供能夠利 用更廣範圍的工業電源進行在線式與離線式的切換的無 098137358 表單煸號A0101 第4頁/共18頁 201019570 斷電電源裝置。 〈發明目的〉 ❹ [0010] [0011] 採用本發明的話能夠提供具有下迷特徵的無斷電電源 裝置。即，該無斷電電源裝置設有：將從電源供給的交 流轉換為直流的整流器’存儲轉換後的直流的蓄電池， 將直流轉換為交流的逆變器，選擇部，以及設定部；其 選擇部檢測從電源供給的交流的狀態，並根據該檢 測結果選擇離線式的動作方式和在線式的動作方式的某 一種動作方式，且離線式的動作方式是指在正常時將從 電源供給的交流供給至負载：夺從電源供姶的交流發生 障礙時將逆變器的輸出供給-至負載，在線式Μ動作方式 是指包括常時在内持續地將:逆餐:器你糖也供給至負載 ;設定部，根據從電源供給的交流的狀態可變地設定選 擇部選擇動作方式用的標準值》 [0012] 設定部以對從電源供給的女的龛遵頻率，分別設 定多個標準值的任意一個標準值，能夠 對從電源供給的電別設定多個階段的 標準值1擇部，以在從電秘給㈣㈣電堡和頻率 的雙方處於通過設定部而被設定的標準值祕圍内時， 選擇離線式作為動作方式為佳。 [0013] 可以構成為設有通過開關對選擇部的動作進行設定的 轉換設定電路，且該轉換設定電路作為歧部能夠在 設定標準值的同時’進行將選擇部的動作方式固定為離 線式或在線式的—種的選擇°該情況下，標準值的設定 098137358 表單编號A0101 第5頁/共18頁 0982064014-0 201019570 [0014] [0015] [0016] [0017] [0018] π夠形成A I選擇部的動作方式未被固定於離線式和 在線式的任意一種時為有效。 選擇P.在不存在通過轉換設定電路進行的動作方式 口疋的時’能夠接受來自外部通信的、固定為離線 式的動作方式或在線式的動作方式的某 一種動作方式的 指示。 採用本S明的話’能夠根據從電源供給的交流的狀態 可變地°χ定選擇動作方式用的標準值。通過這樣，在負 載側食b夠谷許比較不穩定的電源的情況下，通過變更標 0 準值也能夠選擇離線式的％作方4。也部是說，能夠 利用更廣範®的工業電源進行在線式與離（式的切換。 【實施方式1 ... -一.. 為使貝審查委員能進一步瞭解本創作之結構，特徵 及其他目的，玆以如后之較佳實施例附以圖式詳細說明 如后，惟本圓例所說明之實施例務供，說明+用，並非為 專利申請上之唯一限制者》 第一圖是皋.鎢實施形態涉及“無斷電電源裝置的結 ® 構框圖《該無斷電電源裝置（1)，是作為電源而連接有工 業電源（2) ’並無斷電地向負載（3)供給電力的裝置。 無斷電電源裝置（1)設有：將從工業電源（2)供給的交 流轉換為直流的整流器（11)、存儲轉換後的直流的蓄電 池（12 )、以及將直流轉換為交流的逆變器 (inverter)(13)。另外’無斷電電源裝置，能夠檢 測從工業電源（2)供給的交流的狀態’並根據該檢測結果 098137358 表單編號A0101 第6頁/共18頁 0982064014-0 201019570 ❹ ❹ 而採用兩種動作方式。也就是說，無斷電電源裝置（1)， 作為根據上述的檢測結果選擇離線式（off-line)的動作 方式和在線式（on-line)的動作方式的某一種動作方式 的選擇部，而設有切換開關（14)和控制電路（15);其中 ’離線式的動作方式是指在正常時將從工業電源（2)供給 的交流供給至負載（3)，在從工業電源（2)供給的交流存 在障礙時將逆變器（13)的輸出供給至負載（3);在線式的 動作方式是指包括正常時在内持續地將逆變器（13)的輸 出供給至負載（3)»進而，無斷電電源裝置（1)作為設定 部而設有轉換設定霉路.(5»丨1:<:11 settin琴cir-cuit)(19) ’該轉換設定電路（19)根攄從工業電源（2) 供給的交流的狀態可變地設定切換控制電路 (15 )選擇動作方式用的標拿i。%翁泰^^5 )具有檢測 從工業電源（2)供給的交流的狀態的輸入檢測電路（16)、 選擇動作方式並控制整流器（11 )、逆變器（13 )及切換開 關（14)的中央處理器（CPUD 友If信接口電路 (18)、 ’: ：； e 卜 . .：,：：·：' · η；·-.-. ： ..μ»;%- f ίΐ, ’ [觀9] 其整流器（11：)，在將從1業*電‘（2)供給的交流轉換 為直流並存儲於蓄電池（12)的同時，供給至逆變器（13) 。逆變器（13)將來自整流器（11)或蓄電池（12)的直流轉 換為交流。切換開關（14)根據控制電路（15)的指示，切 換來自工業電源（2)的交流和逆變器（13)輸出的交流，並 將一方的交流輸出至負載（3) » [0020] 控制電路（15)内的輸入檢測電路（16)，檢測從工業 電源（2)供給的交流的狀態。控制電路（15)内的中央處理 098137358 表單編號A0101 第7頁/共18頁 0982064014-0 201019570 器（1 7 ) ’根據輸入檢測電路（1 6 )的檢測結果、轉換設定 電路（19)的設定、以及經由通信接口電路（18)的來自外 部通信終端（20)的設定，選擇動作方式並設定整流器 (11) 、逆變器（13)以及切換開關（14)的動作。 [0021] [0022] [0023] 098137358 控制電路（15)選擇離線式作為動作方式的話，中央處 理器（17)將切換開關（14)設定為將從工業電源（2)供給 的電力直接供給至負載（3)。另外，在離線式的動作方式 中’來自工業電源（2)的電力發生斷電等故障.的情況下， 將切換開關（14)切換至逆變器（13)侧，使存儲於蓄電池 (12) 的直流電力通過逆變器（13)轉換為交流，並通過切 換開關（14)供給至負載（3)。 在控制電路（15)選擇在婊式作為動砟方式的情況下， 中央處理器（17)將切換開關（14)設定為逆變器（13)的輸 出供給至負載（3)。在線式的動作方式令，電力從工業電 源（2)被正常地供给時，通》過整流器（11)砰該電力轉換為 直流，並將該直流存儲於蓄電池（12)，,同時供給至逆變 器（I3)。在線式的動作方式护，參::自工業電源（2)的電力 發生了障礙的情況下，來自整流器（11)的直流輸出會中 斷，但是逆變器（13)將存儲於蓄電池（12)中的直流電力 轉換為交流並輸出。 轉換設定電路（19) ’是通過開關對利用控制電路 (15)進行的動作方式的選擇動作進行設定的電路，具有 通過手動而被設定的開關組。該轉換設定電路（19)，在 設定控制電路（15)選擇動作方式用的標準值的同時，能 夠進行將控制電路（15)選擇的動作方式固定為離線式或 表单編號A0101 第8頁/共18頁 201019570 在線式的一方的設定。通過轉換設定電路（19)進行的標 準值的設定，在控制電路（15)選擇的動作方式未被固定 於離線式和在線式的任意一方時為有效。以下，將動作 方式被固定為離線式的狀態稱為離線固定模式，被固定 為在線式的狀態稱為在線固定模式，將未被固定於任意 一方的狀態稱為雙模式切換模式。 [0024] 魯 轉換設定電路（19)，作為被利用於雙模式切換模式的 標準值，對於從工業電源（2)供給的交流的電壓和頻率， 能夠分別設定多個標準值的任意一個。例如，作為電壓 的標準值，對於額定電壓能夠設定±5%、±10%、±15%的 電壓範圍（Voltage range)的任意一種，作為頻率的 標準值，對於額定頻率能夠設定±5%、±3%、±1%的頻率 範圍的任意一種。在此，電壓的標準值與頻率的標準值 能夠任意地進行組合。也就是說，通過將三種電壓範圍 與三種頻率範圍進行組合，能夠得到九種組合。另外， ❿ [0025] 這些設定，在雙模式切換模式時有效地起作用，在其他 的模式時沒有意義。 另外，在該實施形態中，控制電路（15)形成為，在不 存在利用轉換設定電路（19)的動作方式固定的設定時， 能夠接受來自外部通信的固定在離線式的動作方式或在 線式的動作方式的某一種動作方式的指示。也就是說， 控制電路（15)，在轉換設定電路（19)的設定為雙模式切 換模式時，被進行來自外部通信終端（20)並經由通信接 口電路（18)的設定的話，能夠選擇在線式或離線式而將 動作方式固定。根據利用通信的設定而形成為在線固定 098137358 表單編號A0101 第9頁/共18頁 0982064014-0 201019570 、或離線固定的情況下，自動地選擇兩個動作方式的設 定無法進行，直至之後通信被中斷為止。 [0026] [0027] [0028] [0029] 第二圖是通過中央處理器（17)進行的動作方式選擇的 流程圖。 中央處理器（17)，在動作方式通過轉換設定電路 (19)被設定為在線固定（步驟S1中的“是”）時，將無 斷電電源裝置（1)的動作方式固定為在線式。另外，在動 作方式通過轉換設定電路（19)被設定為離線固定（步驟 S1中的“否”，步驟S2中的“是”）時，中央處理器 © (17)將無斷電電源裝置（1)的動作方式固定為離線式。 在通過轉換設定電路（19)而設定為雙模式切換模式的 情況下（在步驟SI、S2中均為“否”），若存在從外部 通信終端（20)經由通信接口電路（18)的動作方式的設定 _ 的話（步驟S3中的“有”），只要該設定是在線固定（ 步驟S4中的“是”），便將無斷電電源裝置（1)的動作方 式固定為在線式。在步驟S4中為“否”的情況下，將無 ❹ 斷電電源裝置（1)的動作方式固定為離線式。 在通過轉換設定電路（19)而被設定為雙模式切換模式 、且沒有來自外部通信終端（20)的動作方式固定的設定 的情況下（在步驟SI、S2中均為“否”，且在步驟S3中 為“無”），中央處理器（17)成為作為無斷電電源裝置 (1)的動作方式而自動地選擇在線式和離線式的模式。成 為該模式的話，讀入輸入檢測電路（16)的檢測結果（步 驟S5)，並檢測從工業電源（2)供給的交流的電壓和頻率 098137358 表單編號A0101 第10頁/共18頁 0982064014-0 201019570 (步驟S6、S7)。判斷這些值是否分別處於被轉換設定 電路（19)設定的電壓範圍、頻率範圍的範圍内（步驟S8 、S9)，電壓、頻率均在範圍内的話（步驟S8、S9中均 為“是”），則選擇離線式作為無斷電電源裝置（1)的動 作方式。當電壓和頻率的一方、或雙方在設定範圍外時 (步驟S8、S9的至少一方為“否”），中央處理器（17) 選擇在線式作為動作方式。 [0030] ❿ ❹ 以上說明的無斷電電源裝置（1)，作為判斷工業電源 (2)的異常的標準值，將電壓和頻率分別分為三階段的範 圍（range)，在工業電源（2)的檢測值的至少一個偏離 了設定範圍的情況下選擇在線式，在工業電源（2)的檢測 值均未偏離的情況下選擇離線式。即使是工業電源（2)的 電壓為在專利文獻1記載的技術中被判斷為異常的等級 (level)，上述的無斷電電源裝置（1)，通過變更作為設 定範圍的標準值的設定，離線式的動作也成為可能。另 外，專利文獻1所記載的技術，設想的是工業電源基本上 穩定但偶爾成為異常等級那攝的情況，並沒有設想工業 電源經常地成為異常等級那樣的情況。相對於此，上述 的無斷電電源裝置（1)由於能夠可變地設定判斷異常等級 的標準值、且通過多個標準值的組合對異常等級進行判 斷，因此能夠利用更廣範圍的工業電源進行在線式與離 線式的切換。 第三圖是第二圖所示的流程圖的變形例。在上述的說 明中，僅在通過轉換設定電路（19)的設定成為雙模式切 換模式的情況下，才能夠從外部通信終端（20)通過通信 098137358 表單編號A0101 第11頁/共18頁 0982064014-0 [0031] 201019570 將動作方式固定，但是也可以使利用通信的設定優先。 也就是說，也可以如第三圖的流程圖所示那樣，在步驟 S1、S2之前執行第二圖所示流程圖的步驟S3。 [0032] [0033] [0034] [0035] 以上，對本發明的實施形態進行了說明，但是本發明 只要不改變主旨便能夠進行各種變更。例如，在以上的 說明中，將未被轉換設定電路（19)設定為離線固定模式 或在線固定模式的狀態作為雙模式切換模式，但是也可 以在轉換設定電路（19)上設置用於選擇雙模式切換模式 的開關。該情況下，可以構成為在通過該開關設定為雙 模式切換模式時，固:定動作方式的開關被解除。另外， ϋ 也可以形成為除雙模式切換式之外僅能夠設定在線固 定模式或離線固定模式中的一種楔式的構成，或者省略 對這些固定模式的設定的構成。 作為用於選擇動作方式的標準值，也可以對電壓和_ — 率設置二階段或四階段以上另外，不僅是電壓和頻率 ，也可以對相位或波形·、峰植肩；|等設置標準值。另外 ，相反地也可以僅通過電聲流的標準值選擇動作方 0 式。進而，對於電壓和頻率等的多個參數，也可以僅對 一部分的參數設置多個階段的標準值，而對於其他參數 則將標準值設定為一偭階段。 【圖式簡單說明】 本發明將參照下述附圖進行說明。 第一圖是本發明實施形態涉及的無斷電電源裝置的結構 框圖。 098137358 表單編號A0101 第12頁/共18頁 0982064014-0 201019570 [0036] 第二圖是通過第一圖所示的無斷電電源裝置中的中央處 [0037] 理器進行的動作方式選擇的流程圖。 第三圖是第二圖所示的流程圖的變形例。 > [0038] 【主要元件符號說明】 (1)無斷電電源裝置 [0039] (11)整流器 [0040] (1 2 )蓄電池 〇 _] (13)逆變器 [0042] (14)切換開關 [0043] (15)控制電路 ' [0044] (16)輸入檢測電路 [0045] (17)中央處理器 [0046] (18)通信接口電路 ❹ _7] (19)轉換設定電路 ， [0048] (20)外部通信終端 [0049] (2)電源 [0050] (3)負載 098137358 表單編號A0101 第13頁/共18頁 0982064014-0

Claims (1)

1. 201019570 七、申請專利範圍·· 1 . 一種無斷電電源裝置，其特徵在於，設有： 將從電源供給的交流轉換為直流的整流器； 存儲轉換後的直流的蓄電池； 將直流轉換為交流的逆變器； 選擇部，該選擇部檢測從所述電源供給的交流的狀態，並 根據該檢測結果選擇離線式的動作方式和在線式的動作方 式的一種動作方式，其中，離線式的動作方式是指在正常 時將從所述電源供給的交流供給至負載，在從所述電源供 給的交流發生障礙時將所述逆變器的輸出供給至所述負載 ，在線式的動作方式是指包括正常時在内持續地將所述逆 變器的輸出供給至所述負載：以及 設定部，該設定部根據從所述電源供給的交流的狀態可變 地設定所述選擇部選擇動作方式用的標準值。 2. 如申請專利範圍第1項所述的無斷電電源裝置，其中，所 述設定部對從所述電源供給的交流的電壓和頻率，分別設 定多個標準值中的任意一個。 3. 如申請專利範圍第2項所述的無斷電電源裝置，其中，作 為所述多個標準值，對從所述電源供給的交流的電壓和頻 率分別設定多個階段的標準值。 4. 如申請專利範圍第1項所述的無斷電電源裝置，其中，所 述選擇部，在從所述電源供給的交流的電壓和頻率的雙方 處於通過所述設定部而被設定的標準值的範圍内時，選擇 離線式作為動作方式。 5. 如申請專利範圍第1項所述的無斷電電源裝置，其中，設 098137358 表單編號A0101 第14頁/共18頁 0982064014-0 201019570 有通過開關對所述選擇部的動作進行設定的轉換設定電路 f 該轉換設定電路作為所述設定部，能夠在設定所述標準值 的同時，進行將所述選擇部的動作方式固定為所述離線式 或所述在線式的一種方式的選擇。 6.如申請專利範園第5項所述的無斷電電源裝置，其中，所 述樣準值的設定，在所述選擇部的動作方式未被固定於所 述離線式和所述在線式的任意—方時為有效。 7 .如申請專利範圍第5或6項所述的無斷電電源裝置，其中， 所述選擇部，在不存在通過所述轉換設定電路進行的動作 方式固定的設定時，也接受，、固定為所述 離線式的動作方式或所述在:的 某一種動作 方式的指示》 ·

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