TW463444B - System for power connection and reconnection - Google Patents

Description

4 6 3 44 4 五、發明說明（1) 發明範疇 _ 發明與一種電源系統及其備用電池電源系統有關，特別 是針對於總電源故障後’穩定地再連接到斷開的負載有 關。 發明背景 今電信應用的電源系統通常運用全浮動系統概念，該系 統係由以並聯方式連接到匯流條的整流器、電池、及負載 所組成。典型運作的直流（DC)電位介於-40. 5與-60伏特之 間’符合-48伏特電信系統的運作。電池（通常構成引線蓄 電池）易受到深度放電的影響’因此必須避免此類的極度 放電。常見的保護方式是’如果遇到過長持續時間的總電 源故障時，藉由連接/再連接裴置（強功率開關）來斷開電 池與匯流條之間的連接。然後，開關構件形成一電池觸點 裝置，通常 _冉為LVBD (Low Voltage Battery Disconnect ;低電壓電池斷開），如圖1所示。 在新應用中’於總電源故障期間先斷開低優先的負載具 有經濟價值。這表示每個負載的斷開裝置_LVLD (L〇w Voltage Load Disconnect ;低電壓負載斷開）必須併入電 源糸統’以便在遇到過長持續時間的總電源故障時，避免 笔池極度放電。依據習知技藝之一典型之基本系統係繪示 於圖2。 現有的解決方式 '具有下列缺點： LVBD(圖 1) 將數個電池連接到電源供應匯流條時，因為最後的斷開

O:\62\62932.PTD 第7 I 463444 五、發明說明（2) 裝置通常必須斷開總負載電流_>所以最大的系統大小係由 斷開/再連接裝置給定。另外’無法實現優先/非優先負載 斷開。 LVLD(圖2) 將個別非優先負載重新連接到帶電匯流條之系統電壓的 不穩定性（負載中之電容的大浪湧電流產生的電壓瞬時下 降）可能會妨礙優先負載的運作。與LVBD原理（斷開/再連 接裝置故障會造成負載電源供應中斷）相比，的負載 電源供應可用性更低。因為斷開/再連接裝置必須處理全 部的非優先負載電流，所以非常著重斷開/再連接裝置。 英國專利申請GB-A-2 281 458揭示一種用以管理電信基 地台電源供應的裝置，其内容是先前技藝的代表性產品。 進一步文件US-A-5 2 6 0 6 0 5揭示一種極性開關’用以改 變各種負載的直流（DC)方向，以便對感測到的交 失作出反應，益放掉可有可盔的負葡 、 评J J，、，、扪貝載以便對4測到各種 負載上的直流（D C)改變作出反應。 種解決方案，用以 負載電流來增加電 時，也可對輸出電 最後’日本文件jP_〇4_〇7 1 338揭示一 增加電池備用時間，而不須要藉由減少 池容量’即使通訊的電源系統繼續中斷 壓減少作出反應。 根據先前技藝說 池裝置來維護簡化 選擇性斷開負载， 連接全操作使用的 明的代表性電源系統 的直流（DC)運作時， 並且’於再次供應交 整個負載。另外，也 ，其中，由備用電 會根據電源故障來 流（AC)時，即刻再 有—些可用的解決

第8頁 463444 五、發明說明（3) ---* 2 =與圖2相似之常見的整流器，但是，藉由二 電路兀件，將電池的直流(DC)分配到不同優先權的體 可是’運用較大電流負載運作時，此類二極體上的壓=° :=ί1 —1,5伏特的等級’導致在電路元件中過熱的二可 ° 有不適當的功率損失。另外，因為優先負載的雷1 將通過分配二極體，所以無法用簡單的方法來擴 I: 系統，因此將限定優先系統的大小。 員的 因此，對於直流（DC)電源供應系統仍然有一項要求， 就是能連接及斷開負載，尤其是在高直流（DC)電流消耗那 日^ ’根據有關總交流（AC )功率損失之連接方面的預定 權’在此類的開關嘗試維護備用電池電荷的特定電位期 間，由於斷開的不穩定或連接的強浪湧電流，導致 開關裝置的觸點。 _ 強 發明總結 本發明揭示一種具有穩式多重負載斷開再連接 (Transient Free Multiple Load Disconnection Reconnection (TFMLDR))的全浮動系統，該系統的概念基 礎是’一定將負載與專用整流器連接在一起，然後經由電 源開關構件將此類的群組分別連接到一對匯流條的其中一 條11流條。電池最好經由保險絲直接連接到匯流條。然後 可以控制個別群組與匯流條之間連接的斷開/再連接，以 此方式使系統電壓保持穩定。此類的系統有助於因總電源 故障造成斷開後再連接負載。於正常總電源運作期間，負 載提供大體上用以協助穩定負載之直流（DC)電源供應的輸

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五、發明說明（4) 入電容，並且’此負載直接連接到用以輸送壓控電源的整 流單元《電源開關構件斷開匯流條及電池的負栽後，'會以 下列的順序來完成再連接。整流器輸送電流控制電源，將 負載的輸入電容充電到接近電池電壓的電位。然後，完成 運用有限浪湧電流來進行再連接，藉此實際上穩定地再連 接到電池。 申請專利範圍第1項中提出根據本發明的系統，而申請 專利範圍第2到1 2項中提出該系統的進一步具體實施例二 另外’申請專利範圍第1 3項中提出根據本發明的改良方 法，而申請專利範圍第1 4項中提出該方法的進一步具體實 施例。 圖式簡單說明 藉由同時參考下列的說明及附圖，可更瞭解本發明進一 步的目的與優點。 圖1顯示具有數個分配電池及整流器時，根據先前技藝 之另一項典型的排列； 圖2顯示與圖1相似的排列’但是，在斷開負載時，會將 負載分配到不同優先權的群組；以及 圖3顯示根據本發明來排列系統的新方法。 圖式之詳細說明 圖3顯示本發明之具體實施例的圖式。於正常操作中， 斷開/再連接裝置C!-Cn處於關閉狀態，因此，所有的單元 (整流器、負載、及電池）都是以並聯的方式連接。藉由使 用一對匯流條來連接到電池B!-By，即可輕易實現全浮動操

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=。圖3中只有指出匯流條對的_負極匯流條。於總電源故 二’月間’當整流器&負載群組1到η中的整流器單元不洱輸 ，任何電流時’則會從電池Β[到Βη來供應負載。當具有最 低優^負載的負栽滿足定義的斷開條件時（不同負載的條 =可能有所不同），TFMLDR系統中，該負載各自的斷開/再 連接裝置匕裝置藉由斷開匯流條的低優先負載，停止將電 池電源供應到該特定的低優先電路。在進一步電池保護的‘ 最佳具體實施例中，電池Βι到〜經由個別的保險絲匕到&連 接到=源匯流條對，該等電源匯流條對將沒有來自整流器 之直流（DC)電源的電源供應給負載】到11。此外，熟知技藝 ） 人士可明白，為了保證負載單元在遇到單一整流器單元故、’ 障的情況下仍然可繼續運作，將有許多整流器單元經由各 自=保險絲FL! aFLn饋電給負載1到n(通常包括數個分配負 載單元），以獲得總電源系統冗餘。

如果在已斷開任何其他負載之前，總電源已恢復供電， 則屬於斷開群組的整流器單元會將受控制（有限）的電流供 應給斷開群組的負載，並且’藉此將負栽的任何輸入電容 充電到接近匯流條電壓電位，之後’將發生穩定再連接到 區流條。總電源恢復供電時，整流器的電流限定功能將會 限制從匯流條（以及，以此方式從備用電池）斷開之負載的 浪湧電流。另外，這不會影響仍然連接到匯流條的其他負 載。T F M L D R糸統將已斷開之負載群組再連接到匯流條的^ 間通常受到匯流條上電壓的控制。熟知技藝人士已熟知^ 類的電路，所以本文中不須要任何進一步的說明。

463 44 4 、發明說明（6) 於較長的總電源故障期間，具有不同優先權的負載會以 優先順序斷開：先斷開最低優先權，接著斷開第二低優先 =，以此類推。當TFMLDR系統已從匯流條斷開所有的負載 %，因為不會再從電池提取電流，所以可避免電池極度放 電。 所有的負載群組1到η都具有足夠的整流器容量，將輸入 電壓（即，輸入電谷）增加到匯流條的電位。以受控制的方 式增加電壓是穩定再連接到匯流條的必要條件^總電源恢 復供電時，各別的群組整流器（與斷開群組的數量無關）將 牦加群組的輸入電位（如上文所述），以確保將各別的群組 負載穩定地再連接到匯流條。 改良系統的優點是，群組再連接時，不會對斷開/再連 接裝置的觸點造成壓力β另外.，無論是再連接那些負載’ 都不會造成系統電壓不穩定，且不會妨礙其他已連接之負 載的運作。 、 古於正吊*操作期間，斷開/再連接裝置將運送非常低的電 机（即’ /、會將電流充電到電池）。因此，基於維護的原因 可將負載斷開/再連接，而不會危及系統運作。並且，甚 至可在較高溫的環境中使用裝置。

與LVLD系統相比，可實現電池可用性。如果斷開/再連 接裝置故障’根據圖3的系統仍然可經由整流器將電源供 ^給負載。必須考慮到導致負載電源供應損失的總電源故 障。因為均勻地分配電池及整流器/負載，所以理論上可 用無限量的分配電池及分配整流器/負載群組來擴充系

第12頁 463444 五、發明說明（7) 統。 _ 熟知技藝之人應清楚知道，本發明可做各種修改及變 更，而不會脫離隨附之申請專利範圍定義之本發明的範疇 與精神。

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Claims (1)

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   六、申請專利範圍 及一負載，其 1. 一種用於因總電源故障造成斷開後 統，該系統包括至少-整流器、—電;也 ^ 中： ' 於正常總電源運作期間，該至少一負載直接連接到用以 輸送電壓控制式直流（DC )電源的該至少一整流器；

   該至少一電池經由電源開關構件連接.到二^該至少一負 載及該至少一整流器的一群組，藉此，電源開關構件斷開 該至少一電池後，除非整流器已輪送電壓控制式直流（) 電源，且該電壓控制式直流（D⑺電源已使該群組之至少一 ^載的輸入上升到接近至少一電池電壓的電位，否則不會 4生再連接，藉此限制浪湧電流，並可幾乎穩定地將群组 負載再連接到至少—電池。 2. 如申請專利範園第丨項之系統’其中該至少一整流器 包括數個整流單元’該等整流單元經由各自的保險絲以並 聯方式連接到群組中的該至少一負載。 3. 如申請專利範園第2項之系統，其中該至少一電池經 由個I別的保險絲連接到電源匯流條對，該電源匯流條對經 由開關構件將沒有來自至少一整流器之直流（DC)電源的電 源供應給一群組的該至少一負載。

   4. 如申請專利範圍第3項之系統，其中一群組中的該至 少一負載包括數個分配負載單元，由許多整流器經由各自 的保險絲饋電給每個負載群組，以獲得總電源系統冗餘， 以便保證負載單元在遇到單一整流器單元故障的情況下仍 然可繼續運作。

   463444 六、申請專利範圍 5 ·如申請專利範圍第1項之系統 具有一電流限制功能。 6. 如申請專利範圍第1項之系統 元件，用以在執行穩定連接之前， 的輸入電壓與其斷開匯流條電壓。 7. 如申請專利範圍第1項之系統 負載進一步構成一輸入電容， 用 整流器將直流（D C)電源供應給至少 藉此確保穩定再連接。 8. 如申請專利範圍第2項之系統， 一負載進一步構成一輸入電容，用 整流器將直流（D C )電源供應給至少 藉此確保穩定再連接。 9. 如申請專利範圍第3項之系統， |其中該至少一整流器 1其中系統具有一電路 先比較一斷開負載群組 其中一群組的該至少 以大體上協助使至少一 一負載時保持穩定的， 其中一群組的該至少 以大體上協助使至少一 一負載時保持穩定的， 負載進一步構成一輸入電容 整流器將直流（D C )電源供應給至少 藉此確保穩定再連接。 1 〇.如申請專利範圍第4項之系統 其中一群組的該至少 用以大體上協助使至少一 負載時保持穩定的， 負載進一步構成一輸入電容 整流器將直流（DC)電源供應給至少 藉此確保穩定再連接。 1 1.如申請專利範圍第5項之系統 ，其中一群組的該至少 用以大體上協助使至少一 •負載時保持穩定的， ，其中一群組的該至少 用以大體上協助使至少一 整流器將直流（D C )電源供應給至少一負載時保持穩定的， 負載進一步構成一輸入電容

   藉此確保穩定再連接β 1 2.如申請專利範圍第6項之：系統，其中一 妓^载進一步構成一輸入電容，用以大體上協助使至小一 ^ &器將直流（dc)電源供應給至少一負載時保持穩一 ς 一 藉此確保穩定再連接。 '‘“ 13. —種用於負載斷電後實現於系統令穩定再連接之方 法，該系統包括至少一整流器、一電池、及一負載，其方 法包括下列步騍： 將該至少一整流器直接連接到該至少一負載來構成一 群組，該群組經由連接/斷開構件連接到該至少一電池； 將該至少一整流器作為該群組中該至少一負載的一電 流限制直流（DC )電源供應，該至少一整流器也作為一電’也 充電器； 從該至少一電池將該群組中的該至少〆負載與該== 一整流器斷開後，接著恢復該已斷開群組之該直少一二"IL 器的總電源供電，將該群組再連接到該至少一電池之j 先比較該至少一整流器提供的電位與該至少一電池目心， 電位；以及 該至少一整流器提供的電位與該至少一電池的電位等 級相同時’經由連接/斷開構件將該至少一電池再連接到 該已斷開群組的該至少一負載，藉此獲得穩定再連接。 1 4 ·如申請專利範圚第〗3項之方法，進/步包括排列一， 群組的該至少一負載的步驟，用以構成大體上用以協助穩 疋負載之直流（DC)電源供應的輸入電容，藉此進〆步降么

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