TW202335398A

TW202335398A - 不斷電裝置及其磁通補償方法

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Publication number: TW202335398A
Application number: TW111105592A
Authority: TW
Inventors: 陳信智; 林鴻杰; 郭朝龍; 謝奕平; 李建賢
Original assignee: 台達電子工業股份有限公司
Priority date: 2022-02-16
Filing date: 2022-02-16
Publication date: 2023-09-01
Also published as: TWI807641B

Abstract

一種不斷電裝置配置為耦接電網與負載之間，且不斷電裝置包括旁路路徑、電源轉換模組及控制模組。旁路路徑通過電網端耦接電網，且通過負載端耦接負載。旁路路徑包括反向並聯的第一閘流體與第二閘流體，且電源轉換模組的直流交流轉換電路耦接負載端。控制模組於負載端注入第二電壓而關斷第一閘流體與第二閘流體的強制換向期間，基於第二電壓與電壓命令的誤差量計算磁通偏移量，且提供響應磁通偏移量的補償命令。該控制模組基於補償命令與電壓命令控制直流交流轉換電路提供第三電壓至負載端。

Description

不斷電裝置及其磁通補償方法

本發明係有關一種不斷電裝置及其磁通補償方法，尤指一種具有磁通補償之不斷電裝置及其磁通補償方法。

由於目前的電子系統領域中，關鍵性電子系統(例如伺服器、中央控制系統等)的日益普及，因此電力供應的持續性及穩定性越來越獲得重視。現今的解決方案大多會加裝不斷電裝置來滿足關鍵性電子系統的需求。以圖1A習知的不斷電裝置100A為例，不斷電裝置100A包括旁路路徑1與電源轉換模組2，且電源轉換模組2並聯旁路路徑1。旁路路徑1包括開關單元12，且開關單元12包括反向並聯的第一閘流體122與第二閘流體124。電網200提供的電壓通過電網端100-1、開關單元12至負載端100-2，以對負載300供電。在電網200故障時，不斷電裝置100控制開關單元12關斷，且控制電源轉換模組2對負載300備援供電。

然而，閘流體的開關特性，當有電流通過時，開關單元12無法藉由控制訊號關斷，因此必須要於不斷電裝置100A欲轉換至由電源轉換模組2供電的強制換向(Forced Commutation)期間FC，在負載端100-2施加反向電壓，使第一閘流體122與第二閘流體124快速地關斷。然而如圖1B所示，當負載300內部設有有變壓器時，於強制換向期間FC在負載端100-2施加反向電壓時，會導致變壓器磁通偏移而產生湧浪電流，進而觸發過電流保護機制，並導致不斷電裝置100A供應至負載300的電壓異常。

所以，如何設計出一種具有磁通補償之不斷電裝置及其磁通補償方法，以維持磁通平衡，避免湧浪電流過大而觸發電源轉換模組的過電流保護機制，乃為本案創作人所欲行研究的一大課題。

為了解決上述問題，本發明係提供一種具有磁通補償之不斷電裝置，以克服習知技術的問題。因此，本發明的不斷電裝置配置為耦接電網與負載之間，且不斷電裝置包括旁路路徑、電源轉換模組及控制模組。旁路路徑通過電網端耦接電網，且通過負載端耦接負載。該旁路路徑包括開關單元，且開關單元包括第一閘流體與第二閘流體，第一閘流體與第二閘流體反向並聯。旁路路徑用以通過電網端接收第一電壓，且傳輸第一電壓至負載端。電源轉換模組包括交流直流轉換電路與直流交流轉換電路。交流直流轉換電路耦接電網端，且直流交流轉換電路耦接交流直流轉換電路與負載端。控制模組耦接直流交流轉換電路，且控制模組於負載端注入第二電壓而關斷第一閘流體與第二閘流體的強制換向期間，基於第二電壓與電壓命令的誤差量計算磁通偏移量，且提供響應磁通偏移量的補償命令。控制模組基於補償命令與電壓命令控制直流交流轉換電路提供第三電壓至負載端。

為了解決上述問題，本發明係提供一種具有磁通補償之不斷電裝置的磁通補償方法，以克服習知技術的問題。因此，本發明磁通補償方法係對配置為耦接電網與負載之間的不斷電裝置進行磁通補償。不斷電裝置包括旁路路徑與電源轉換模組，且旁路路徑耦接電網與負載。旁路路徑包括開關單元，且開關單元包括反向並聯的第一閘流體與第二閘流體。旁路路徑通過電網端接收由電網提供的第一電壓，且傳輸第一電壓至耦接負載的負載端。磁通補償方法包括下列步驟：(a)得知第一電壓異常。(b)根據第一電壓異常而於強制換向期間注入第二電壓至負載端，以關斷第一閘流體與第二閘流體。(c)基於第二電壓與電壓命令的誤差量計算磁通偏移量，且基於磁通偏移量計算補償量。(d)提供相應於補償量的補償命令，以基於補償命令與電壓命令控制電源轉換模組的直流交流轉換電路提供第三電壓至負載端。

本發明之主要目的及功效在於，控制模組於強制換向期間偵測並記錄負載端電壓的磁通偏移量，且於閘流體成功關斷後，調整直流交流轉換電路所輸出的第三電壓來對磁通進行補償，以維持磁通平衡而達到抑制大電流之功效。

為了能更進一步瞭解本發明為達成預定目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得一深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

茲有關本發明之技術內容及詳細說明，配合圖式說明如下：

請參閱圖2A為本發明具有磁通補償之不斷電裝置第一實施例之電路方塊圖，復配合參閱圖1。在本實施例中，不斷電裝置100被配置為單相系統。不斷電裝置100被配置為耦接電網200與負載300之間，且包括電網端100-1與負載端100-2。電網端100-1耦接電網200，且接收由電網200所提供的第一電壓V1。負載端100-2耦接負載300，且提供電力對負載300供電，以維持負載300穩定且正常的運作。不斷電裝置100還包括旁路路徑1、至少一電源轉換模組2(以1個示意)及控制模組3，且旁路路徑1的一端通過電網端100-1耦接電網200，另一端通過負載端100-2耦接負載300。旁路路徑1包括開關單元12，且開關單元12串接於旁路路徑1上。開關單元12包括第一閘流體122與第二閘流體124，且第一閘流體122與第二閘流體124反向並聯。旁路路徑1用以通過電網端100-1接收第一電壓V1，且將第一電壓V1通過開關單元12傳輸至負載端100-2，以對負載端100-2供電。

電源轉換模組2耦接電網端100-1與負載端100-2，且用以將第一電壓V1轉換為第三電壓V3，以提供第三電壓V3對負載300供電。具體地，電源轉換模組2包括交流直流轉換電路22、儲能單元24及直流交流轉換電路26。交流直流轉換電路22耦接電網端100-1，且用以將第一電壓V1轉換為直流匯流排電壓Vbus。直流交流轉換電路26耦接交流直流轉換電路22、儲能單元24及負載端100-2，且用以將直流匯流排電壓Vbus轉換為第三電壓V3。其中，電源轉換模組2更可包括直流直流轉換電路28，且直流直流轉換電路28耦接交流直流轉換電路22、儲能單元24及直流交流轉換電路26之間。直流直流轉換電路28用以將儲能單元24所儲存的電壓轉換為直流匯流排電壓Vbus，以使所轉換的直流匯流排電壓Vbus適用於直流交流轉換電路26進行第三電壓V3的產生。

控制模組3耦接直流交流轉換電路26與開關單元12，且可通過偵測單元4偵測負載端100-2的電壓、電流而據以控制開關單元12導通或關斷，以及提供控制訊號Sc(可以為脈寬調變訊號)控制直流交流轉換電路26提供第三電壓V3。具體而言，控制模組3可通過偵測電網端100-1來判斷第一電壓V1是否異常，或者通過接收例如但不限於，外部裝置(圖未示)等所提供的偵測訊號來判斷或得知第一電壓V1是否異常。值得一提，控制模組3可包括數個微處理器(Microprocessor)，因此控制模組3除了可控制直流交流轉換電路26與開關單元12外，還可用以控制不斷電裝置100其餘的電路(例如但不限於交流直流轉換電路22、直流直流轉換電路28等)，且控制模組3與電源轉換模組2可設置於相同殼體內或分屬不同殼體，其設置位置並不限定，然而為了著重在本發明之特點，並不再加以逐一描述。

當第一電壓V1正常時，不斷電裝置100可操作於高效率的模式，控制模組3提供導通訊號Son控制開關單元12導通(即控制第一閘流體122與第二閘流體124導通)，以使第一電壓V1通過旁路路徑1提供至負載300。此時，控制模組3可以控制電源轉換模組2待機而不運作，或者，控制模組3也可控制電源轉換模組2對負載300進行諧波補償。

當第一電壓V1異常時，控制模組3藉由直流交流轉換電路26對不斷電裝置100進行路徑強迫關斷的操作，待路徑強迫關斷後，控制模組3再控制直流交流轉換電路26提供第三電壓V3對負載300供電。進一步而言，由於閘流體的特性為，當閘流體尚有電流流過時，閘流體無法透過控制訊號快速的關斷。因此當第一電壓V1異常時，控制模組3先提供關斷訊號Soff至第一閘流體122與第二閘流體124以確保閘流體不再觸發，且控制不斷電裝置100於負載端100-2注入第二電壓V2，以對未關斷的閘流體提供反向偏壓而快速關斷閘流體。其中，此關斷閘流體的期間在本發明中稱之為強制換向期間，且注入負載端100-2的第二電壓V2可以是控制模組3控制額外的輔助電路(圖未示)所提供，或者由控制模組3控制直流交流轉換電路26提供。

經過前述強制換向期間的階段，第一閘流體122與第二閘流體124皆關斷，電源轉換模組2操作在不斷電供電模式，即電源轉換模組2所提供的第三電壓V3對負載300備援供電。值得一提，於本發明之一實施例中，第一電壓V1正常可代表交流電壓的電壓振幅、相位及頻率在符合規範的預定範圍，其可能可以稍微容忍一些諧波失真或振幅不穩定的現象，但仍然可滿足負載300運作所需的標準。另外一方面，第一電壓V1異常則可代表交流電壓的電壓振幅、相位及頻率不符合規範，其可能發生的原因為電網200不夠穩定、元件接觸不良、諧波失真過大，或是電網200斷電而造成的。

由於在強制換向期間於負載端100-2注入的第二電壓V2是為了快速關斷閘流體，因此容易造成後級負載300內部的變壓器發生磁通偏移的現象。此現象會使變壓器有飽和趨勢而產生湧浪電流，可能會觸發不斷電裝置100的過電流保護機制。所以本發明之主要目的及功效在於，控制模組3於強制換向期間(即注入第二電壓V2的期間)偵測並記錄負載端100-2電壓的磁通偏移量，且於閘流體成功關斷後，對磁通進行補償(即調整直流交流轉換電路26所輸出的第三電壓V3來對磁通進行補償)而維持磁通平衡，以抑制湧浪電流。

具體地，控制模組3包括第一控制模組32與第二控制模組34，第一控制模組32耦接負載端100-2，且第二控制模組34耦接直流交流轉換電路26與第一控制模組32。第一控制模組32係基於第二電壓V2與電壓命令之間的誤差量來計算強制換向期間的磁通偏移量，且第一控制模組32基於磁通偏移量計算補償量，以提供相應於補償量的補償命令Vcmd。第二控制模組34基於補償命令Vcmd與電壓命令調製控制訊號Sc，以通過控制訊號Sc控制直流交流轉換電路26。特此說明，第一控制模組32與第二控制模組34僅為了方便示意本發明的控制方法，並不代表第一控制模組32與第二控制模組34必須是分立的模組，亦不限定必須由電路元件所構成，於一實施例中，第一控制模組32與第二控制模組34由一微處理器(Microprocessor)配合相應的程式來實現其功能。

在控制模組3提供關斷訊號Soff至第一閘流體122與第二閘流體124後，且不斷電裝置100於負載端100-2注入第二電壓V2。在注入第二電壓V2的強制換向期間，控制模組3基於第二電壓V2與電壓命令的誤差量計算磁通偏移量，且於閘流體被關斷後，提供響應於磁通偏移量的補償命令Vcmd。控制模組3基於補償命令Vcmd提供控制訊號Sc至直流交流轉換電路26，以控制直流交流轉換電路26提供第三電壓V3至負載端100-2，以補償磁通偏移量而避免後級變壓器飽和。

電壓命令通常為弦波命令(基頻)，其可以在第一電壓V1正常時(即第一閘流體122與該第二閘流體124導通時)，控制模組3通過偵測單元4自行觀測第一電壓V1而獲得其相位，進而產生與第一電壓V1同相位的電壓命令，或電壓命令可以由控制模組3自行生成(相位可能不同於第一電壓V1)。即便第一電壓V1異常，此電壓命令仍然不受異常的第一電壓V1所干擾，仍然維持弦波命令。電壓命令的目的為，當不斷電裝置100操作在不斷電供電模式時(即電源轉換模組2提供電能至負載300)，控制模組3基於此電壓命令來控制直流交流轉換電路26提供第三電壓V3。

請參閱圖2B為本發明具有磁通補償之不斷電裝置第二實施例之電路方塊圖，復配合參閱圖2A。本實施例之不斷電裝置100’與圖2A之不斷電裝置100差異在於，不斷電裝置100’被配置為三相系統。旁路路徑1’相應地包括三組開關單元12，且每一個電源轉換模組2’(以多組示意)為三相輸入，三相輸出，且控制模組3’基於第一電壓V1地正常與否控制不斷電裝置100’。其中，圖2B的不斷電裝置100’所未出示的細部結構及其控制方式可配合參閱圖2A，在此不再加以贅述。

請參閱圖3A為本發明第一控制模組之第一實施例之方塊示意圖，復配合參閱圖2A~2B。在此實施例中，直流交流轉換電路26為單相輸出電路。第一控制模組32包括第一控制單元322與第二控制單元324，且第一控制單元322包括積分單元322-1。於強制換向期間，第一控制單元322基於第二電壓V2與電壓命令Vx,cmd產生誤差量Er，積分單元322-1接收誤差量Er且對其進行積分來達成累加的目的。由於磁通是電壓的積分，故誤差量Er經過積分單元322-1積分後，可獲得磁通偏移量Vx，磁通偏移量Vx可視為在強制換向期間磁通的總偏移量。可選地，第一控制單元322可更包括濾波單元322-2，且濾波單元322-2可以為低通濾波器(LPF)。濾波單元322-2耦接積分單元322-1與第二控制單元324，用以濾除取樣產生的雜訊。

當強制換向期間結束後，不斷電裝置100將操作在不斷電供電模式，即電源轉換模組2開始對負載300供電，第二控制單元324於此階段接收磁通偏移量Vx，並提供響應於磁通偏移量的補償命令Vcmd。具體而言，第二控制單元324包括限制單元324-1，且限制單元324-1用以接收磁通偏移量Vx以限制輸出的補償命令Vcmd。由於磁通補償會造成一定程度的電壓失真(即第三電壓V3失真)，若補償量過大時，第三電壓V3失真過於嚴重，恐對負載300產生不良影響。因此，第一控制模組32經由限制單元324-1避免發生過度補償。具體地，第二控制單元324基於磁通偏移量Vx與補償量Δ’Vx,cmp產生剩餘補償量ΔVx,cmp，限制單元324-1對剩餘補償量ΔVx,cmp進行補償量限制而提供補償量Δ’Vx,cmp，且第二控制單元324基於補償量Δ’Vx,cmp提供補償命令Vcmd至第二控制模組34。第二控制模組34基於補償命令Vcmd與電壓命令Vx,cmd調製控制訊號Sc，以在弦波電壓上疊加補償的電壓對後級負載300的變壓器去磁以避免飽和。

簡而言之，第二控制單元324獲得磁通偏移量Vx後，通過限制單元324-1獲得實際補償的量(即補償量Δ’Vx,cmp)。然後，磁通偏移量Vx再扣掉實際補償的量後，獲得剩餘尚未補償的量(即剩餘補償量ΔVx,cmp)。藉此經數次迴圈後，可逐漸的把偏移的量補償回來。舉例而言，假設限制單元324-1設定一次迴圈可補償的量為10，且第一控制單元322計算出強制換向期間的磁通偏移量Vx為45。如此，磁通偏移量Vx經過限制單元324-1限制後，所能提供的實際補償的量為10，且磁通偏移量Vx扣除本次迴圈的實際補償的量(10)後，剩餘35的剩餘補償量ΔVx,cmp。因此，再經過數次迴圈後，將剩餘補償量ΔVx,cmp(35)逐漸補至0。

請參閱圖3B為本發明限制單元之第一實施例之方塊示意圖，復配合參閱圖2A~3A。限制單元324-1主要係通過設定補償最大量Vmax與注入量Vinj的計算來限制可以補償的量，剩餘補償量ΔVx,cmp經過限制單元324-1後即被限制為補償量Δ’Vx,cmp，以避免一次補償過多而造成電壓失真。進一步而言，補償最大量Vmax可為用戶自行定義的數值，而注入量Vinj主要係為直流匯流排電壓Vbus與電壓命令Vx,cmd的誤差量用以避免過調製，兩者取較小的值為限制單元324-1的限制值，以對剩餘補償量ΔVx,cmp進行限制。

請參閱圖3C為本發明不斷電裝置第一實施例之補償波形示意圖，復配合參閱圖2A~3B。在本實施例中，係示意單相不斷電裝置100的補償波形。其中，波形I為電壓命令Vx,cmd，波形II為負載端100-2所偵測到的電壓波形，且波形III為磁通補償變化示意圖。在時間t0~t1時，第一電壓V1正常，因此負載端100-2所偵測到的電壓波形為第一電壓V1。在時間t1~t2時，假設第一電壓V1異常，因此不斷電裝置100進入強制換向期間FC。此時，控制模組3控制直流交流轉換電路26輸出第二電壓V2至負載端100-2以進行強制換向。為了要使第一閘流體122與第二閘流體124快速關斷，負載端100-2的電壓波形非為弦波電壓，此時為第二電壓V2。因此在時間t1~t2時，第一控制單元322計算磁通偏移量，由波形III可以看出第二電壓V2與電壓命令Vx,cmd之間的差異累積所產生的磁通量變化。在時間t2之後，閘流體完全關斷，控制模組3控制直流交流轉換電路26提供第三電壓V3，且第二控制單元324針對強制換向期間FC的磁通偏移進行補償。因此，可以很明顯的看出磁通量的逐漸的回補至0。也因為有限制單元324-1限制補償的量，因此即便注入第二電壓V2所造成的波形畸變較為嚴重，第三電壓V3僅稍微不完全相同於電壓命令Vx,cmd的波形，仍然大致上相似於弦波。直到時間t3，磁通量已補償完畢，第三電壓V3恢復至與電壓命令Vx,cmd相同。

請參閱圖4A為本發明第一控制模組之第二實施例之方塊示意圖，復配合參閱圖2A~3C。在此實施例中，直流交流轉換電路26’為三相輸出電路。第一控制模組32’的第一控制單元322’基於每一相的第二電壓V2a~V2c與電壓命令Va,cmd~Vc,cmd產生每一相的誤差量Era~Erc，經過積分單元322-1積分後，可獲得每一相的磁通偏移量Va~Vc。第二控制單元324’包括限制單元324-1’與零序平衡單元324-2，第二控制單元324’基於磁通偏移量Va~Vc與補償量Δ’Va,cmp~Δ’Vc,cmp產生剩餘補償量ΔVa,cmp~ΔVc,cmp，零序平衡單元324-2分別對每一相的剩餘補償量ΔVa,cmp~ΔVc,cmp進行零序分量扣除，以扣除無效的零序成分。具體地，由於直流交流轉換電路26’為三相輸出電路，理想條件下的三相參數均對稱。但是由於三相負載差異，三相線路以及電源差異，一般都處於不對稱運行。因此，對不對稱三相輸出進行分析時，可以用對稱分量法分解為正序分量、負序分量及零序分量。由於零序分量屬於三相同大小同相位的分量，若不扣除零序分量時，則對此分量的的補償皆為無效的補償。

限制單元324-1’對每一相的剩餘補償量ΔVa,cmp~ΔVc,cmp進行補償量限制而提供每一相的補償量Δ’Va,cmp~Δ’Vc,cmp，以相應地提供補償命令Vcmd至第二控制模組34’，為了方便控制，第二控制單元324’可藉由將每一相的補償量Δ’Va,cmp~Δ’Vc,cmp進行dq座標轉換，以產生補償命令Vcmd。第二控制模組34’基於補償命令Vcmd與電壓命令Va,cmd~Vc,cmd調製控制訊號Sc，以在原弦波電壓上疊加補償的電壓。第二控制模組34, 34’可為本領域人員習知的脈寬調變控制器，根據電壓命令產生對應的脈寬調變信號，在此不多贅述。

請參閱圖4B為本發明限制單元之第二實施例之方塊示意圖，復配合參閱圖2A~4A。限制單元324-1’與圖3B的限制單元324-1差異在於，限制單元324-1’係適用於三相電路。每一相的補償最大量Vmax與注入量Vinj會經由選擇器Sl選擇性的切換最大量、注入量及最小量，再經由除法器與相應的剩餘補償量ΔVa,cmp~ΔVc,cmp進行相除後得到常數ka~kc。此常數ka~kc會再經過一個控制方塊Min取出三個常數ka~kc的最小值kmin，以將剩餘補償量ΔVa,cmpa~ΔVc,cmp與介於0-1的最小值kmin相乘而獲得補償量Δ’Va,cmp~Δ’Vc,cmp。值得一提，於本發明之一實施例中，圖3B、4B所出示限制單元324-1、324-1’對剩餘補償量ΔVx,cmp、ΔVa,cmp~ΔVc,cmp的限制方式及控制方塊，僅為一種示例的實施方式，並非以此為限。因此，舉凡可對剩餘補償量ΔVx,cmp、ΔVa,cmp~ΔVc,cmp限制，避免造成電壓失真的限制方式及控制方塊皆應包含再本實施例之範疇當中，舉例而言，限制單元亦可以設定為一個固定且較小的倍率，依然可以完成補償，差異僅僅是補償速度的不同。

請參閱圖4C為本發明不斷電裝置第二實施例之補償波形示意圖，復配合參閱圖2A~4B。在本實施例中，係示意三相不斷電裝置100’的補償波形。其中，波形I為電壓命令Va,cmd~Vc,cmd，且波形IIIa~IIIc分別為各相的磁通補償變化示意圖。波形II為負載端100-2所偵測到的電壓波形，其中，代號a~c可分別代表R相、S相及T相，且於本發明之一實施例中，圖4C與圖3C之差異僅在於單相或三相的補償波形，因此圖4C波形之具體波形描述可配合參閱圖3C而等效推知，在此不再加以贅述。

請參閱圖5為本發明具有磁通補償之不斷電裝置的磁通補償方法流程圖，復配合參閱圖2A~4C。本發明的的磁通補償方法主要係針對不斷電裝置100於強制換向期間FC所造成的磁通偏移進行補償，以避免後級負載300內部的變壓器產生磁通不平衡的現象。因此不斷電裝置100的磁通補償方法包括，得知第一電壓異常(S100)。控制模組3可通過偵測電網端100-1來判斷第一電壓V1是否異常，或者通過接收例如但不限於，外部裝置(圖未示)等所提供的偵測訊號來判斷或得知第一電壓V1是否異常。然後，根據第一電壓異常而於強制換向期間注入第二電壓至負載端，以關斷第一閘流體與第二閘流體(S200)。控制模組3通過提供關斷訊號Soff至閘流體確保不再觸發，且控制不斷電裝置100於負載端100-2注入第二電壓V2，以對未關斷的閘流體提供反向偏壓而關斷閘流體。其中此關斷閘流體的期間也稱之為強制換向期間，注入負載端100-2的第二電壓V2可以是控制模組3控制額外的輔助電路(圖未示)所提供，或者由控制模組3控制直流交流轉換電路26提供。

然後，基於第二電壓與電壓命令的誤差量計算磁通偏移量，且基於磁通偏移量計算補償量(S300)。較佳的實施方式為，利用控制模組3基於第二電壓V2與電壓命令之間的誤差量Er來計算強制換向期間FC的磁通偏移量Vx，其主要可通過誤差量Er的積分取得磁通偏移量Vx。然後，控制模組3獲得磁通偏移量Vx後，通過限制單元324-1限制補償量而獲得實際補償的量(即補償量Δ’Vx,cmp)，以避免單次補償過多而造成電壓失真(即第三電壓V3失真)的狀況。最後，提供相應於補償量的補償命令，以基於補償命令與電壓命令控制電源轉換模組的直流交流轉換電路提供第三電壓至負載端(S400)。較佳的實施方式為，控制模組3基於補償命令Vcmd與電壓命令Vx,cmd調製控制訊號Sc，以通過控制訊號Sc控制直流交流轉換電路26提供第三電壓V3至負載端100-2。值得一提，於本發明之一實施例中，不斷電裝置100的磁通補償方法的細部流程可配合參閱圖3A~3B、4A~4B，在此不再加以贅述。

惟，以上所述，僅為本發明較佳具體實施例之詳細說明與圖式，惟本發明之特徵並不侷限於此，並非用以限制本發明，本發明之所有範圍應以下述之申請專利範圍為準，凡合於本發明申請專利範圍之精神與其類似變化之實施例，皆應包括於本發明之範疇中，任何熟悉該項技藝者在本發明之領域內，可輕易思及之變化或修飾皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。

100、100’、100A:不斷電裝置 100-1:電網端 100-2:負載端 1、1’:旁路路徑 12:開關單元 122:第一閘流體 124:第二閘流體 2:電源轉換模組 22:交流直流轉換電路 24:儲能單元 26、26’:直流交流轉換電路 28:直流直流轉換電路 3、3’:控制模組 32:第一控制模組 322、322’:第一控制單元 322-1:積分單元 322-2:濾波單元 324、324’:第二控制單元 324-1、324-1’:限制單元 Sl:選擇器 ka~kc:常數 kmin:最小值 324-2:零序平衡單元 34:第二控制模組 4:偵測單元 200:電網 300:負載 V1:第一電壓 V2、V2a~V2c:第二電壓 V3:第三電壓 Vbus:直流電壓 Sc:控制訊號 Son:導通訊號 Soff:關斷訊號 Vx,cmd、Va,cmd~Vc,cmd:電壓命令 Vcmd:補償命令 Er、Era~Erc:誤差量 Vx、Va~Vc:磁通偏移量 Δ’Vx,cmp、Δ’Va,cmp~Δ’Vc,cmp:補償量 ΔVx,cmp、ΔVa,cmp~ΔVc,cmp:剩餘補償量 Vmax:補償最大量 Vinj:注入量 I~III、IIIa~IIIc:波形 t0~t3:時間 FC:強制換向期間 (S100)~(S400):步驟

圖1A為習知的不斷電裝置之電路方塊圖；

圖1B為磁通偏移示意圖；

圖2A為本發明具有磁通補償之不斷電裝置第一實施例之電路方塊圖；

圖2B為本發明具有磁通補償之不斷電裝置第二實施例之電路方塊圖；

圖3A為本發明第一控制模組之第一實施例之方塊示意圖；

圖3B為本發明限制單元之第一實施例之方塊示意圖；

圖3C為本發明不斷電裝置第一實施例之補償波形示意圖；

圖4A為本發明第一控制模組之第二實施例之方塊示意圖；

圖4B為本發明限制單元之第二實施例之方塊示意圖；

圖4C為本發明不斷電裝置第二實施例之補償波形示意圖；及

圖5為本發明具有磁通補償之不斷電裝置的磁通補償方法流程圖。

100:不斷電裝置

100-1:電網端

100-2:負載端

1:旁路路徑

12:開關單元

122:第一閘流體

124:第二閘流體

2:電源轉換模組

22:交流直流轉換電路

24:儲能單元

26:直流交流轉換電路

28:直流直流轉換電路

3:控制模組

32:第一控制模組

34:第二控制模組

4:偵測單元

200:電網

300:負載

V1:第一電壓

V2:第二電壓

V3:第三電壓

Vbus:直流匯流排電壓

Sc:控制訊號

Son:導通訊號

Soff:關斷訊號

Vcmd:補償命令

Claims

一種不斷電裝置，配置為耦接一電網與一負載之間，該不斷電裝置包括：一旁路路徑，通過一電網端耦接該電網，且通過一負載端耦接該負載；該旁路路徑包括一開關單元，且該開關單元包括一第一閘流體與一第二閘流體，該第一閘流體與該第二閘流體反向並聯；該旁路路徑用以通過該電網端接收一第一電壓，且傳輸該第一電壓至該負載端；一電源轉換模組，包括一交流直流轉換電路與一直流交流轉換電路；該交流直流轉換電路耦接該電網端，且該直流交流轉換電路耦接該交流直流轉換電路與該負載端；及一控制模組，耦接該直流交流轉換電路；其中，該控制模組於該負載端注入一第二電壓而關斷該第一閘流體與該第二閘流體的一強制換向期間，基於該第二電壓與一電壓命令的一誤差量計算一磁通偏移量，且提供響應該磁通偏移量的一補償命令；該控制模組基於該補償命令與該電壓命令控制該直流交流轉換電路提供一第三電壓至該負載端。
如請求項1所述之不斷電裝置，其中該控制模組偵測該第一電壓，以獲得相應於該第一電壓的該電壓命令。
如請求項1所述之不斷電裝置，其中該控制模組包括：一第一控制模組，耦接該負載端；及一第二控制模組，耦接該直流交流轉換電路與該第一控制模組；其中，該第一控制模組基於該第二電壓與該電壓命令提供該補償命令，且該第二控制模組基於該補償命令與該電壓命令調製一控制訊號，以通過該控制訊號控制該直流交流轉換電路輸出該第三電壓。
如請求項3所述之不斷電裝置，其中該第一控制模組包括：一第一控制單元，包括：一積分單元，用以對該誤差量積分而獲得該強制換向期間的該磁通偏移量；及一濾波單元，用以對該磁通偏移量進行一雜訊濾除；一第二控制單元，用以接收該磁通偏移量。
如請求項4所述之不斷電裝置，其中該直流交流轉換電路為一單相輸出電路，且該第二控制單元包括：一限制單元；其中，該第二控制單元基於該磁通偏移量與一補償量的差值產生一剩餘補償量，且基於該補償量提供該補償命令；該限制單元對該剩餘補償量進行一補償量限制而提供該補償量。
如請求項4所述之不斷電裝置，其中該直流交流轉換電路為一三相輸出電路，且該第二控制單元包括：一零序平衡單元；及一限制單元；其中，該第二控制單元基於該磁通偏移量與一補償量的差值產生一剩餘補償量，且基於該補償量提供該補償命令；該零序平衡單元對該剩餘補償量進行一零序分量扣除，且該限制單元對該剩餘補償量進行一補償量限制而提供該補償量。
一種不斷電裝置的磁通補償方法，係對配置為耦接一電網與一負載之間的一不斷電裝置進行一磁通補償；該不斷電裝置包括一旁路路徑與一電源轉換模組，且該旁路路徑耦接該電網與該負載；該旁路路徑包括一開關單元，且該開關單元包括反向並聯的一第一閘流體與一第二閘流體；該旁路路徑通過一電網端接收由該電網提供的一第一電壓，且傳輸該第一電壓至耦接該負載的一負載端；該磁通補償方法包括下列步驟： (a)得知該第一電壓異常； (b)根據該第一電壓異常而於一強制換向期間注入一第二電壓至該負載端，以關斷該第一閘流體與該第二閘流體； (c)基於該第二電壓與一電壓命令的一誤差量計算一磁通偏移量，且基於該磁通偏移量計算一補償量；及 (d)提供相應於該補償量的一補償命令，以基於該補償命令與該電壓命令控制該電源轉換模組的一直流交流轉換電路提供一第三電壓至該負載端。
如請求項7所述之磁通補償方法，更包括下列步驟： (a00)得知該第一電壓正常； (a01)偵測該第一電壓，以獲得相應於該第一電壓的該電壓命令。
如請求項7所述之磁通補償方法，其中步驟(b)包括：於該強制換向期間控制該直流交流轉換電路提供該第二電壓。
如請求項7所述之磁通補償方法，其中步驟(d)包括： (d1)基於該補償命令與該電壓命令調製一控制訊號；及 (d2)通過該控制訊號控制該直流交流轉換電路提供該第三電壓。
如請求項7所述之磁通補償方法，其中步驟(c)包括： (c1)對該誤差量積分而獲得該強制換向期間的該磁通偏移量； (c2)對該磁通偏移量進行一雜訊濾除。
如請求項7所述之磁通補償方法，其中該直流交流轉換電路為一單相輸出電路，且步驟(c)包括： (c31)基於該磁通偏移量與該補償量產生一剩餘補償量；及 (c41)對該剩餘補償量進行一補償量限制而提供該補償量。
如請求項7所述之磁通補償方法，其中該直流交流轉換電路為一三相輸出電路，且步驟(c)包括： (c32 )基於該磁通偏移量與該補償量產生一剩餘補償量；及 (c42)對該剩餘補償量進行一零序分量扣除與一補償量限制而提供該補償量。