TWI454016B - 不斷電電源系統 - Google Patents

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Description

不斷電電源系統
本發明係關於不斷電電源系統(Uninterruptible Power System；UPS)伺服器，特別係關於UPS伺服器中的電源系統。
不斷電電源系統(Uninterruptible Power System；UPS)是一種含有儲能裝置，並以整流器、逆變器為主要組成部分的穩壓穩頻交流電源，其主要利用諸如電池的儲能裝置在停電時給電腦/伺服器、存放裝置、網路設備等電腦、通信網路系統或工業控制系統以及需要持續運轉的工業設備提供不間斷的電力供應。例如，當市電輸入正常時，UPS將市電穩壓後供應給負載使用，此時的UPS相當於一交流電穩壓器，同時它還對儲能裝置(如電池組)進行充電。當市電中斷時，UPS立即將儲能裝置所儲存的電能通過逆變轉換的方法向負載繼續供應交流電，使負載維持正常工作並保護負載軟、硬體不受損壞。
對於UPS伺服器來說，其所輸出的電源一般為低電壓、大電流的直流電源。因此，UPS伺服器中的電源系統設計是非常關鍵的，具體來說，該電源系統中的UPS效率、輸入功率因數、輸入諧波電流含量以及逆變與旁路轉換時間等都是十分重要的性能參數。在 現有技術中，常見的一種解決方案是，將380V的三相交流電壓輸入至一高壓電源供應器，該高壓電源供應器由一AC/DC轉換器以及一隔離型的DC/DC轉換器串聯連接而成，首先通過AC/DC轉換器將380V的交流電壓轉換為直流電壓，然後將該直流電壓經過降壓轉換從而產生較低的直流電壓。當採用DC PDU(Power Distribution Unit，電源分配單元)進行合理的調度後，即可得到所需的直流供電電壓。
另一種解決方案是，將380V的三相交流電壓經由一AC PDU進行合理的分配後，得到220V的單相交流電壓並將其輸入至一伺服器電源供應器，該伺服器電源供應器由一低壓AC/DC轉換器以及一隔離性DC/DC轉換器串聯連接而成。然而，從上述兩種解決方案可知，現有的UPS均只能接受交流輸入方式，而且用於蓄電功能的電池必須滿足大容量的要求(如240VDC)。此外，現有的UPS由於經歷了多次從交流轉換為直流以及從直流轉換為直流的環節，勢必會造成UPS的效率下降，進而影響UPS的性能。
有鑑於此，如何設計一種更為高效的UPS伺服器的電源系統，以消除或改進上述現有的不足或缺陷，是業內相關技術人員亟待解決的一項課題。
本發明內容之一目的是在提供一種用於不斷電電 源系統，可以用於伺服器電源供電系統。
為達上述目的，本發明內容之一技術樣態係關於不斷電電源系統，該不斷電電源系統包括一第一變換器(Converter)、一第三變換器和一第二變換器。該第一變換器包括一第一輸入端和一第一輸出端，該第一輸入端用以接收一第一電源，以及該第一輸出端用以輸出一第一電壓，其中，該第一電源為一直流電或一交流電，該第一電壓為一直流電壓。該第三變換器包括一第三輸入端和一第三輸出端，該第三輸入端用以接收一第二電源，以及該第三輸出端電性連接至該第一輸出端，其中，該第二電源為一直流電。該第二變換器包括一第二輸入端和一第二輸出端，該第二輸入端電性連接至該第一輸出端和該第三輸出端，並且該第二輸出端輸出與該第一電壓相對應的一第二電壓。
較佳地，該不斷電電源系統更包括一輔助電源模組和一控制模組。該輔助電源模組電性連接至該第一輸入端、該第三輸入端和該第一輸出端其中之一者，用以相應地接收該第一電源、該第二電源和該第一電壓其中之一者。該控制模組電性連接至該輔助電源模組，以接收來自該輔助電源模組的供電電源。
較佳地，該不斷電電源系統更包括：一變換器控制模組，具有三個輸入端和三個輸出端。該三個輸入端分別電性連接至該第一變換器、第二變換器和第三變換器以接收它們各自的電信號，而該三個輸出端分 別輸出與該電信號相對應的控制信號。
較佳地，該不斷電電源系統更包括：三個變換器控制模組，該些變換器控制模組的輸入端分別電性連接至該第一變換器、第二變換器和第三變換器以接收它們各自的電信號，以及該些變換器控制模組的輸出端分別輸出與該些電信號相對應的控制信號。更較佳地，對應於該第一變換器和該第二變換器的控制方式為閉環(Clos-loop)控制，以及對應於該第三變換器的控制方式為開環(Open-loop)控制或閉環控制。
較佳地，該第三變換器為一PWM變換器或一諧振變換器。更較佳地，該第三變換器為諧振變換器，並且該諧振變換器包括：一方波發生器，輸出一方波；一諧振槽，電性連接至該方波發生器；一變壓器，具有一原邊繞組和至少一副邊繞組，該原邊繞組電性連接至該諧振槽；以及一整流模組，電性連接至該變壓器的副邊繞組，以對該副邊繞組的電壓進行整流。
在一實施例中，該方波發生器為一半橋方波發生器或一全橋方波發生器。在另一實施例中，該諧振槽的諧振方式為串聯諧振、並聯諧振或LLC諧振。
較佳地，該第三變換器更包括一濾波模組，用以對該第二電源進行濾波處理。在一實施例中，該濾波模組更包括一EMI濾波器，用以對該第二電源進行共模濾波和/或差模濾波。在另一實施例中，該濾波模組更包括一浪湧電流檢測裝置，用以檢測該第二電源輸 入至該第三輸入端時的浪湧電流，並對該第三變換器進行浪湧電流保護。在又一實施例中，該濾波模組更包括一電壓極性檢測裝置，用以檢測該第二電源的電壓極性是否與該第三輸入端的端子極性相匹配，以便在該第二電源的輸入端接反時，對該第三變換器進行保護。
較佳地，該第一變換器更包括一PFC(Power Factor Correction；功率因數修正)電路，用以調整該第一變換器的功率因數。更較佳地，該第一變換器為一交錯式PFC電路，用以調整該第一變換器的功率因數並且減少輸出電壓中的紋波成分。
較佳地，該第一變換器更包括一浪湧電流保護裝置，用以在該第一電源啟動過程中檢測瞬態浪湧電流，並對該第一變換器進行浪湧電流保護。
較佳地，該第二變換器為一諧振變換器或一PWM變換器。更較佳地，該第二變換器為諧振變換器，並且該諧振變換器包括：一方波發生器，用以輸出一方波；一諧振槽，電性連接至該方波發生器；一變壓器，具有一原邊繞組和至少一副邊繞組，該原邊繞組電性連接至該諧振槽；以及一整流模組，電性連接至該變壓器的副邊繞組，以對該副邊繞組的電壓進行整流。更較佳地，該第二變換器為一移相全橋變換器，並且該移相全橋變換器包括：一移相方波發生器，用以輸出一方波；一變壓器，具有一原邊繞組和一副邊繞組， 該原邊繞組電性連接至該移相方波發生器的輸出端；以及一同步整流模組，電性連接至該副邊繞組，以對該變壓器輸出的電壓進行同步整流。
本發明內容之一技術樣態係關於一種不斷電電源系統，該不斷電電源系統包括一第一變換器、一第三變換器和至少一第二變換器。該第一變換器包括一第一輸入端和一第一輸出端，該第一輸入端用以接收一第一電源，以及該第一輸出端用以輸出一第一電壓，其中，該第一電源為一直流電或一交流電，該第一電壓為一直流電壓。該第三變換器包括一第三輸入端和一第三輸出端，該第三輸入端用以接收一第二電源，以及該第三輸出端電性連接至該第一輸出端，其中，該第二電源為一直流電。每一第二變換器包括：一隔離單元，具有一第一隔離側和一第二隔離側，該第一隔離側電性耦接至該第一輸出端，以接收該第一電壓；以及一同步整流模組，電性連接至該第二隔離側，用以對該隔離單元輸出的電壓進行同步整流。
較佳地，該至少一第二變換器中的每一第二變換器經由一ORing場效應管電性連接至一輸出匯流排，且多個ORing場效應管由一ORing場效應管控制器進行控制，其中，該ORing場效應管用以防止電流回灌至相應的第二變換器的第二輸出端。
較佳地，該不斷電電源系統更包括一輔助電源模組和一控制模組。該輔助電源模組，電性連接至該第 一輸入端、該第三輸入端和該第一輸出端其中之一者，用以相應地接收該第一電源、該第二電源和該第一電壓其中之一者。該控制模組，電性連接至該輔助電源模組，以接收來自該輔助電源模組的供電電源。
較佳地，該不斷電電源系統更包括：一變換器控制模組，具有三個輸入端和三個輸出端，該三個輸入端分別電性連接至該第一變換器、第二變換器和第三變換器以接收它們各自的電信號，以及該三個輸出端分別輸出與該電信號相對應的控制信號。
較佳地，該不斷電電源系統更包括：三個變換器控制模組，該些變換器控制模組的輸入端分別電性連接至該第一變換器、第二變換器和第三變換器以接收它們各自的電信號，以及該些變換器控制模組的輸出端分別輸出與該些電信號相對應的控制信號。更較佳地，對應於該第一變換器和該第二變換器的控制方式為閉環控制，以及對應於該第三變換器的控制方式為開環控制或閉環控制。
較佳地，該第一變換器更包括一PFC電路，用以調整該第一變換器的功率因數。更較佳地，該第一變換器為一交錯式PFC電路，用以調整該第一變換器的功率因數並且減少輸出電壓中的紋波成分。
較佳地，該第一變換器更包括一浪湧電流保護裝置，用以在該第一電源啟動過程中檢測瞬態浪湧電流，對該第一變換器進行浪湧電流保護。
本發明內容之一技術樣態係關於一種不斷電電源系統，該不斷電電源系統包括一第一變換器、一第三變換器和一第二變換器。該第一變換器包括一第一輸入端和一第一輸出端，該第一輸入端用以接收一第一電源，以及該第一輸出端用以輸出一第一電壓，其中，該第一電源為一直流電或一交流電，該第一電壓為一直流電壓。該第三變換器包括一第三輸入端和一第三輸出端，該第三輸入端用以接收一第二電源，以及該第三輸出端電性連接至該第一輸出端，其中，該第二電源為一直流電。該第二變換器包括一第二輸入端和一第二輸出端，該第二輸入端電性連接至該第一輸出端和該第三輸出端，並且該第二輸出端輸出與該第一電壓相對應的一第二電壓，其中，該第三輸出端輸出的電壓根據該第三輸入端所接收的直流電的變化而變化。
較佳地，該不斷電電源系統更包括一輔助電源模組和一控制模組。該輔助電源模組電性連接至該第一輸入端、該第三輸入端和該第一輸出端其中之一者，用以相應地接收該第一電源、該第二電源和該第一電壓其中之一者。該控制模組，電性連接至該輔助電源模組，以接收來自該輔助電源模組的供電電源。
較佳地，該不斷電電源系統更包括：一變換器控制模組，具有三個輸入端和三個輸出端，該三個輸入端分別電性連接至該第一變換器、第二變換器和第三 變換器以接收它們各自的電信號，以及該三個輸出端分別輸出與該電信號相對應的控制信號。
較佳地，該不斷電電源系統更包括：三個變換器控制模組，該些變換器控制模組的輸入端分別電性連接至該第一變換器、第二變換器和第三變換器以接收它們各自的電信號，以及該些變換器控制模組的輸出端分別輸出與該些電信號相對應的控制信號。
較佳地，該第三變換器為一諧振變換器。更較佳地，該諧振變換器包括：一方波發生器，輸出一方波；一諧振槽，電性連接至該方波發生器；一變壓器，具有一原邊繞組和至少一副邊繞組，該原邊繞組電性連接至該諧振槽；以及一整流模組，電性連接至該變壓器的副邊繞組，以對該副邊繞組的電壓進行整流。該方波發生器為一半橋方波發生器或一全橋方波發生器。該諧振槽的諧振方式為串聯諧振、並聯諧振或LLC諧振。
較佳地，該第三變換器更包括一濾波模組，用以對該第二電源進行濾波處理。該濾波模組更包括一EMI濾波器，用以對該第二電源進行共模濾波和/或差模濾波。該濾波模組更包括一浪湧電流檢測裝置，用以檢測該第二電源輸入至該第三輸入端時的浪湧電流，並對該第三變換器進行浪湧電流保護。該濾波模組更包括一電壓極性檢測裝置，用以檢測該第二電源的電壓極性是否與該第三輸入端的端子極性相匹配， 以便在該第二電源的輸入端接反時，對該第三變換器進行保護。
本發明內容之一技術樣態係關於一種不斷電電源系統，包括一第一電源模組和一第二變換器。該第一電源模組包括一第一變換器和一第三變換器。該第一變換器包括一第一輸入端和一第一輸出端，該第一輸入端用以接收一第一電源，以及該第一輸出端用以輸出一第一電壓，其中，該第一電源為一直流電或一交流電，該第一電壓為一直流電壓。該第三變換器電性耦接至該第一變換器，用以接收一第二電源，其中，該第二電源為一直流電。該第二變換器包括一第二輸入端和一第二輸出端，該第二輸入端電性連接至該第一變換器的第一輸出端，用以接收該第一電壓，以及該第二輸出端輸出與該第一電壓相對應的一第二電壓。
較佳地，該第一變換器更包括一濾波模組，用以對該第一電源進行濾波處理。
較佳地，該第二電源為一電池。
較佳地，該不斷電電源系統為伺服器供電。
較佳地，該第一變換器更包括一整流模組，其輸入端電性連接至該濾波模組的輸出端，用以對濾波後的第一電源進行整流處理；以及其輸出端電性連接至該第三變換器。更較佳地，該第一變換器更包括一PFC電路，電性連接至該整流模組的輸出端和該第三變換 器，用以調整該第一電源模組的功率因數。進一步，該PFC電路為一交錯式PFC電路，用以調整該第一電源模組的功率因數並且減少電壓中的紋波成分。
採用本發明的不斷電電源系統，通過第一變換器將所輸入的交流電或直流電轉換為高壓直流電，並且通過第二變換器將該高壓直流電轉換為低壓直流電，與此同時，將第三變換器的輸出端電性連接至第一變換器的輸出端，以便將該第三變換器的直流輸入轉換為所需電壓進而提供給第二變換器，可極大地提升不斷電電源系統的工作效率。另外，第二變換器可採用隔離轉換和同步整流設計，以便進一步地減少系統損耗。另外，第三變換器可採用開環控制方式，使該第三變換器的輸出跟隨其輸入的變化而變化，從而可調節輸入至第二變換器的第一電壓，以增強該不斷電電源系統的調節靈活性。
下面參照附圖，對本發明的具體實施方式作進一步的詳細描述。
為了使本揭示內容之敘述更加詳盡與完備，可參照所附之圖式及以下該各種實施例，圖式中相同之號碼代表相同或相似之元件。但所提供之實施例並非用以限制本發明所涵蓋的範圍，而結構運作之描述非用以限制其執行之順序，任何由元件重新組合之結構， 所產生具有均等功效的裝置，皆為本發明所涵蓋的範圍。
其中圖式僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。另一方面，眾所週知的元件與步驟並未描述於實施例中，以避免對本發明造成不必要的限制。
第1圖繪示依據本發明的一個方面的不斷電電源系統的結構方塊圖。參照第1圖，該不斷電電源系統包括一第一變換器11、一第二變換器12和一第三變換器13。該第一變換器11包括一第一輸入端IN1和一第一輸出端，其中，第一輸入端IN1用以接收一第一電源，第一輸出端經第一變換器11處理後輸出一第一電壓U1(如400V)。該第三變換器13包括一第三輸入端IN2和一第三輸出端，其中，第三輸入端IN2用以接收一第二電源，第三輸出端電性連接至第一輸出端。需要特別指出的是，輸入至第一變換器11的第一電源為一直流電或一交流電，輸入至第三變換器13的第二電源為一直流電(如電池)。
第二變換器12包括一第二輸入端和一第二輸出端，其中，第二輸入端電性連接至第一輸出端和第三輸出端，並且第二輸出端輸出與第一電壓U1相對應的一第二電壓U2(如12V)。由第1圖可知，當輸入至第一變換器11的第一電源正常時，經由第一變換器11處理後，將交流形式或直流形式的第一電源轉換為第一電壓U1，然後通過第二變換器12將第一電壓U1 (通常為一較高數值的電壓)變換為第二電壓U2(通常為一較低數值的電壓)。另一方面，當輸入至第一變換器11的第一電源異常時，本發明的不斷電電源系統還可將第二電源輸入至第三變換器13，經由第三變換器13處理後，將直流形式的第二電源轉換為第一電壓U1，然後通過第二變換器12將第一電壓U1變換為第二電壓U2，從而實現UPS伺服器中的供電電源不間斷。
本領域的技術人員應當理解，為了對變換器的輸出電壓有效地進行濾波處理，還可在第一變換器11的第一輸出端跨接一電解電容，以及在第二變換器12的第二輸出端跨接一電解電容。
第2圖繪示第1圖中的不斷電電源系統的第一較佳實施例的結構方塊圖。參照第2圖，該不斷電電源系統更可包括一輔助電源模組14和一控制模組15。其中，輔助電源模組14的輸入端CON電性連接至第一變換器11的第一輸入端IN1、第三變換器13的第三輸入端IN2和第一變換器11的第一輸出端其中之一者，用以相應地接收第一電源、第二電源和第一電壓U1其中之一者。例如，輔助電源模組14的輸入端CON電性連接至第一變換器11的第一輸入端IN1，經由變換處理後，該輔助電源模組14輸出與第一電源相對應的直流電壓，以用作控制模組15的供電電源。又如，輔助電源模組14的輸入端CON電性連接至第一變換 器11的第一輸出端(或第三變換器13的第三輸出端)，經由變換處理後，該輔助電源模組14輸出與第一電壓U1相對應的直流電壓，以用作控制模組15的供電電源。
在一具體實施例中，該控制模組15為一變換器控制模組，其具有三個輸入端和三個輸出端，這些輸入端分別電性連接至第一變換器11、第二變換器12和第三變換器13，以接收它們各自的電信號，諸如電壓信號、電流信號或功率信號，而上述輸出端分別輸出與這些電信號相對應的控制信號。
第3圖繪示第1圖中的不斷電電源系統的第二較佳實施例的結構方塊圖。參照第3圖，該不斷電電源系統更可包括三個變換器控制模組161、162和163，其中，變換器控制模組的輸入端分別電性連接至第一變換器11、第二變換器12和第三變換器13以接收它們各自的電信號，以及變換器控制模組的輸出端分別輸出與這些電信號相對應的控制信號。例如，變換器控制模組161對應地控制第一變換器11，變換器控制模組162對應地控制第二變換器12，以及變換器控制模組163對應地控制第三變換器13。
在一具體實施例中，對應於第一變換器11的變換器控制模組161和第二變換器12的變換器控制模組162的控制方式均為閉環控制，以及對應於第三變換器13的變換器控制模組163的控制方式為開環控制或 閉環控制。也就是說，對於第一變換器11和第二變換器12各自的電信號由相應的變換器控制模組的給定信號進行控制調節，而對於第三變換器13的電信號由變換器控制模組的給定信號進行控制調節或者第三變換器13的輸出信號跟隨第三變換器的輸入信號變化而變化。
第4圖繪示第1圖中的不斷電電源系統的第三變換器的一較佳實施例的結構方塊圖。在一具體實施例中，該不斷電電源系統的第三變換器可以是一PWM(Pulse Width Modulation，脈寬調製)變換器。在另一具體實施例中，該不斷電電源系統的第三變換器也可以是一諧振變換器。參照第4圖，當第三變換器13採用諧振變換器來實現時，該諧振變換器包括一方波發生器430、一諧振槽432、一變壓器434和一整流模組436。其中，方波發生器430用以輸出一方波，例如，該方波發生器430可以為一半橋方波發生器，或者可以為一全橋方波發生器。諧振槽432電性連接至方波發生器，例如，該諧振槽432的諧振方式可以為串聯諧振、並聯諧振或LLC諧振。變壓器434具有一原邊繞組和至少一副邊繞組，該原邊繞組電性連接至諧振槽432，該副邊繞組電性連接至整流模組436，以對副邊繞組上所產生的電壓進行整流。
第5圖繪示第1圖中的不斷電電源系統的第三變換器的另一較佳實施例的結構方塊圖。類似於第4 圖，本發明的不斷電電源系統的第三變換器13包括一方波發生器530、一諧振槽532、一變壓器534和一整流模組536，本領域的技術人員應當理解，第5圖中的方波發生器530、諧振槽532、變壓器534和整流模組536可採用與第4圖中的方波發生器430、諧振槽432、變壓器434和整流模組436相同或相似的電路結構，為描述方便起見，此處不再贅述。
與第4圖不同，該第三變換器13更包括一濾波模組538，藉由該濾波模組538可對輸入至第三變換器13的第二電源進行濾波處理。在一具體實施例中，該濾波模組538更包括一EMI(Electro Magnetic Interference，電磁幹擾)濾波器(圖中未示)，用以對第二電源進行共模濾波和/或差模濾波。在另一具體實施例中，該濾波模組538更包括一浪湧電流檢測裝置(圖中未示)，用以檢測第二電源輸入至第三變換器13的第三輸入端時的浪湧電流，並對第三變換器13進行浪湧電流保護。
在又一具體實施例中，該濾波模組538更包括一電壓極性檢測裝置(圖中未示)，用以檢測第二電源的電壓極性是否與第三輸入端的端子極性相匹配，以便在第二電源的輸入端接反時，對第三變換器13進行保護。具體來說，第二電源具有一正極和一負極，第三輸入端具有一正極端子和一負極端子，當第二電源的正極連接至第三輸入端的正極端子，以及第二電源的 負極連接至第三輸入端的負極端子時，第三變換器13正常工作，以將該第二電源變換為第一電壓。當第二電源的正極連接至第三輸入端的負極端子，以及第二電源的負極連接至第三輸入端的正極端子時，此時，藉由該電壓極性檢測裝置可檢測到第二電源的正負極出現接反現象，從而對第三變換器13進行保護。
第6圖繪示第1圖中的不斷電電源系統的第一變換器的PFC(Power Factor Correction，功率因數校正器)電路的電路示意圖。該第一變換器11更包括一PFC電路，用以調節該第一變換器11的功率因數。較佳地，該第一變換器11為一交錯式PFC電路，在調節該第一變換器11的功率因數的同時，還可減少輸出電壓中的紋波成分。
以下簡要描述交錯式PFC電路的工作原理，其在原來放置單個較大功率的PFC電路處並行放置兩個較小功率(其各自功率均為單個PFC電路功率的一半)的PFC，如，第6圖中的第一PFC電路(電感元件L1、二極體D1和功率開關S2構成)和第二PFC電路(電感元件L2、二極體D2和功率開關S1構成)。這兩個較小功率的PFC電路以180°的相移工作，它們的輸出波形疊加時，每一PFC電路的電流紋波的主要部分將予以抵消，從而達到減少輸出中的紋波成分的功效。
在一具體實施例中，第一變換器11更包括一浪湧電流保護裝置(圖中未示)，用以在第一電源啟動過程 中檢測瞬態浪湧電流，並對第一變換器11進行浪湧電流保護。
第7圖繪示第1圖中的不斷電電源系統的第二變換器採用諧振變換器的的一具體實施例的電路示意圖。對於不斷電電源系統的第二變換器12，其可以採用一諧振變換器的諧振結構，也可採用一PWM變換器的脈寬調製結構。參照第7圖，該諧振變換器包括一方波發生器720、一諧振槽722、一變壓器724和一整流模組726。其中，方波發生器720採用全橋式方波發生器，第一橋臂由功率開關Q1和Q3構成，第二橋臂由功率開關Q2和Q4構成，其第一橋臂和第二橋臂的輸出端分別連接至諧振槽722，以便將該方波信號送至該諧振槽722。諧振槽724電性連接至方波發生器720，例如，可採用LLC諧振方式，即，由電感元件Lr和Lm以及電容Cr構成，電感元件Lr與電容Cr串聯連接，並且電感元件Lm與電容Cr以及方波發生器720中的第二橋臂的輸出端電性連接。
變壓器724具有一原邊繞組和至少一副邊繞組，該原邊繞組電性連接至諧振槽722，該副邊繞組電性連接至整流模組726，以對副邊繞組上所產生的電壓進行整流。其中，變壓器724包括兩個副邊繞組，其一繞組的一端電性連接至功率開關Q5，另一繞組的一端電性連接至功率開關Q6，並且這兩個繞組的共同端電性連接至電容C2，從而構成一整流模組，以便對變 壓器的輸出電壓進行同步整流。由上述可知，採用諧振變換器方式來設計第二變換器12時，其方波發生器720輸入端的輸入電壓Vin可設置為一較寬的電壓範圍，並對其進行方波輸出、諧振處理、隔離以及整流操作，進而輸出經同步整流後的直流電壓。
第8圖繪示第1圖中的不斷電電源系統的第二變換器採用PWM變換器的一具體實施例的電路示意圖。參照第8圖，該第二變換器12為一移相全橋變換器，並且該移相全橋變換器包括一移相方波發生器820、一變壓器824和一同步整流模組826。其中，移相方波發生器820包括第一電路(由功率開關S1和S2、電容C1C和C2C以及二極體VD1和VD2構成)和第二電路(由功率開關S3和S4、電容C3C和C4C、二極體VD3和VD4、電容Cb和電感LS構成)。移相方波發生器820輸出一方波電壓信號至變壓器824的原邊繞組，並且變壓器824的副邊繞組與同步整流模組826電性連接，以便對其副邊繞組上的電壓進行同步整流。由上述可知，採用PWM變換器方式來設計第二變換器12，當移相方波發生器820輸入端的輸入電壓Uos設置為一特定的輸入電壓時，經由該移相方波發生器820產生的方波輸出信號更加穩定，從而也提升第二變換器12的工作效率。
第9圖繪示依據本發明的另一個方面的不斷電的不斷電電源系統的結構方塊圖。參照第9圖，該不斷 電電源系統包括一第一變換器91、第二變換器921和922、一第三變換器93。該第一變換器91包括一第一輸入端IN1和一第一輸出端，其中，第一輸入端IN1用以接收一第一電源，第一輸出端經第一變換器91處理後輸出一第一電壓U1(如400V)。該第三變換器93包括一第三輸入端IN2和一第三輸出端，其中，第三輸入端IN2用以接收一第二電源，第三輸出端電性連接至第一輸出端。在此，輸入至第一變換器91的第一電源為一直流電或一交流電，輸入至第三變換器93的第二電源為一直流電(如電池)。
第二變換器921包括隔離單元9211和同步整流模組9212，以及第二變換器922包括隔離單元9221和同步整流模組9222，其中，隔離單元9211的輸出端連接至同步整流模組9212的輸入端，隔離單元9221的輸出端連接至同步整流模組9222的輸入端，並且第二變換器921和922各自的輸入端均電性連接至第一變換器91和第三變換器93各自的輸出端，以接收該第一電壓U1。
以第二變換器921為例，其隔離單元9211具有一第一隔離側和一第二隔離側，該第一隔離側電性耦接至第一變換器91的第一輸出端和第三變換器93的第三輸出端。例如，該隔離單元9211為一變壓器。同步整流模組9212電性連接至隔離單元9211的第二隔離側，用以對隔離單元9211輸出的電壓進行同步整流。
在一具體實施例中，第二變換器921和922中的每一第二變換器經由一ORing場效應管(圖中未示)電性連接至一輸出匯流排，並且這些ORing場效應管由一ORing場效應管控制器進行控制，其中，ORing場效應管用以防止電流回灌至相應的第二變換器的第二輸出端。例如，一ORing場效應管設置於第二變換器921的輸出端，以防止電流回灌至該第二變換器921，另一ORing場效應管設置於第二變換器922的輸出端，以防止電流回灌至該第二變換器922。
類似於第1圖，第9圖中的不斷電電源系統也可包括一輔助電源模組和一控制模組。該輔助電源模組電性連接至第一變換器91的第一輸入端、第三變換器93的第三輸入端和第一變換器91的第一輸出端其中之一者，用以相應地接收第一電源、第二電源和第一電壓U1其中之一者。該控制模組電性連接至輔助電源模組，以接收來自輔助電源模組的供電電源。
本領域的技術人員應當理解，第1圖中的其他較佳實施例的第一、第二和/或第三變換器的電路結構或變換器控制模組如可適用於第9圖，也應當包含在第9圖所示的不斷電電源系統的較佳實施例中，並且以引用方式引用於此。
第10圖繪示依據本發明的又一個方面的不斷電電源系統的結構方塊圖。參照第10圖，該不斷電電源系統包括一第一變換器101、一第二變換器102和一 第三變換器103。該第一變換器101包括一第一輸入端IN1和一第一輸出端，其中，第一輸入端IN1用以接收一第一電源，第一輸出端經第一變換器101處理後輸出一第一電壓U1(如400V)。該第三變換器103包括一第三輸入端IN2和一第三輸出端，其中，第三輸入端IN2用以接收一第二電源，第三輸出端電性連接至第一輸出端。在此，輸入至第一變換器101的第一電源為一直流電或一交流電，輸入至第三變換器103的第二電源為一直流電(如電池)，並且，第三變換器103的第三輸出端輸出的電壓根據其第三輸入端所接收的直流電的變化而變化。由於第三變換器103的第三輸出端輸出的電壓根據其第三輸入端所接收的直流電的變化而變化，因而第一變換器101的輸出電壓與第三變換器103的輸出電壓有可能不同。通過在第一輸出端與第三輸出端之間設置一單向二極體D1，可防止來自第一輸出端的輸出電壓傳送至第三變換器103的第三輸出端。
第二變換器102包括一第二輸入端和一第二輸出端，其第二輸入端電性連接至第一變換器101的第一輸出端和第三變換器103的第三輸出端，並且第二變換器102的第二輸出端輸出與第一電壓U1相對應的第二電壓U2。
類似於第1圖，第10圖中的不斷電電源系統也可包括一輔助電源模組和一控制模組。該輔助電源模組 電性連接至第一變換器101的第一輸入端、第三變換器103的第三輸入端和第一變換器101的第一輸出端其中之一者，用以相應地接收第一電源、第二電源和第一電壓U1其中之一者。該控制模組電性連接至該輔助電源模組，以接收來自輔助電源模組的供電電源。
第11圖繪示依據本發明的再一個方面的不斷電電源系統的結構方塊圖。參照第11圖，該不斷電電源系統包括一第一電源模組M1和一第二變換器112。該第一電源模組M1包括一第一變換器111和一第三變換器113。該第一變換器111包括一第一輸入端IN1和一第一輸出端，其中，第一輸入端IN1接收一第一電源，第一輸出端經第一變換器111處理後輸出一第一電壓U1(如400V)。該第三變換器113包括一第三輸入端IN2，其中，該第三變換器113電性耦接至第一變換器111，並且該第三輸入端IN2接收一第二電源。在此，輸入至第一變換器111的第一電源為一直流電或一交流電，輸入至第三變換器113的第二電源為一直流電(如電池)。較佳地，該不斷電電源系統為伺服器供電。
第二變換器112包括一第二輸入端和一第二輸出端，其第二輸入端電性連接至第一變換器111的第一輸出端，用以接收該第一電壓U1，其第二輸出端輸出與第一電壓U1相對應的第二電壓U2。
第12圖繪示第11圖中的不斷電電源系統的第一 電源模組的一具體實施例的結構方塊圖。參照第12圖，第一變換器111包括一濾波模組1111、一整流模組1113和一PFC電路1115。其中，濾波模組1111用以對第一電源進行濾波處理。整流模組1113的輸入端電性連接至濾波模組1111的輸出端，用以對濾波後的第一電源進行整流處理，以及整流模組1113的輸出端電性連接至第三變換器113。
PFC電路1115電性連接至整流模組1113的輸出端以及第三變換器113，用以調整第一電源模組M1的功率因數。較佳地，該PFC電路1115為一交錯式PFC電路，通過該交錯式PFC電路來調整第一電源模組M1的功率因數的同時，還可減少第一電源模組所輸出的電壓中的紋波成分。此外，由第12圖還可看出，第一變換器111中的PFC電路1115不僅可以對第一變換器111自身的整流模組1113整流後的電壓進行處理，以調整第一變換器的功率因數，而且還可調節第三變換器113所輸出電壓中的紋波成分，進而調整第三變換器的功率因數。
本領域的技術人員應當理解，第1圖中的其他較佳實施例的第一、第二和/或第三變換器的電路結構或變換器控制模組如可適用以第10圖，也應當包含在第10圖所示的不斷電電源系統的較佳實施例中，並且以引用方式引用於此。
採用本發明的不斷電電源系統，通過第一變換器將所輸入的交流電或直流電轉換為高壓直流電，並且通過第二變換器將該高壓直流電轉換為低壓直流電，與此同時，將第三變換器的輸出端電性連接至第一變換器的輸出端，以便將該第三變換器的直流輸入轉換為所需電壓進而提供給第二變換器，可極大地提升不斷電電源系統的工作效率。另外，第二變換器可採用隔離轉換和同步整流設計，以便進一步地減少系統損耗。另外，第三變換器可採用開環控制方式，使該第三變換器的輸出跟隨其輸入的變化而變化，從而可調節輸入至第二變換器的第一電壓，以增強該不斷電電源系統的調節靈活性。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
11、91、101、111‧‧‧第一變換器
12、921、922、102、112‧‧‧第二變換器
13、93、103、113‧‧‧第三變換器
IN1‧‧‧第一輸入端
U1‧‧‧第一電壓
IN2‧‧‧第三輸入端
U2‧‧‧第二電壓
14‧‧‧輔助電源模組
15‧‧‧控制模組
CON‧‧‧輸入端
161、162、163‧‧‧變換器控制模組
430、530、720‧‧‧方波發生器
432、532、722‧‧‧諧振槽
434、534、724、824‧‧‧變壓器
436、536、726、1113‧‧‧整流模組
538、1111‧‧‧濾波模組
L1、L2、Lr、Lm、Ls‧‧‧電感元件
D1、D2、VD1~VD4‧‧‧二極體
S1~S4、Q1~Q6‧‧‧功率開關
Cr、C2、C1C~C4C、Cb‧‧‧電容
Vin、Uos‧‧‧輸入電壓
820‧‧‧移相方波發生器
826‧‧‧同步整流模組
9211、9221‧‧‧隔離單元
9212、9222‧‧‧同步整流模組
M1‧‧‧第一電源模組
1115‧‧‧PFC電路
讀者在參照附圖閱讀了本發明的具體實施方式以後，將會更清楚地瞭解本發明的各個方面。其中，第1圖繪示依據本發明的一個方面的不斷電電源系統的結構方塊圖；第2圖繪示第1圖中的不斷電電源系統的第一較佳 實施例的結構方塊圖；第3圖繪示第1圖中的不斷電電源系統的第二較佳實施例的結構方塊圖；第4圖繪示第1圖中的不斷電電源系統的第三變換器的一較佳實施例的結構方塊圖；第5圖繪示第1圖中的不斷電電源系統的第三變換器的另一較佳實施例的結構方塊圖；第6圖繪示第1圖中的不斷電電源系統的第一變換器的PFC電路的電路示意圖；第7圖繪示第1圖中的不斷電電源系統的第二變換器採用諧振變換器的的一具體實施例的電路示意圖；第8圖繪示第1圖中的不斷電電源系統的第二變換器採用PWM變換器的一具體實施例的電路示意圖；第9圖繪示依據本發明的另一個方面的不斷電電源系統的結構方塊圖；第10圖繪示依據本發明的又一個方面的不斷電電源系統的結構方塊圖；第11圖繪示依據本發明的再一個方面的不斷電電源系統的結構方塊圖；以及第12圖繪示第11圖中的不斷電電源系統的第一電源模組的一具體實施例的結構方塊圖。
11‧‧‧第一變換器
12‧‧‧第二變換器
13‧‧‧第三變換器
IN1‧‧‧第一輸入端
IN2‧‧‧第三輸入端
U1‧‧‧第一電壓
U2‧‧‧第二電壓

Claims (47)

  1. 一種不斷電電源系統(Uninterruptible Power System；UPS)，其中該不斷電電源系統包括：一第一變換器(Converter)，包括一第一輸入端和一第一輸出端，該第一輸入端用以接收一第一電源，以及該第一輸出端用以輸出一第一電壓，其中，該第一電源為一直流電或一交流電，該第一電壓為一直流電壓；一第三變換器，包括一第三輸入端和一第三輸出端，該第三輸入端用以接收一第二電源，以及該第三輸出端電性連接至該第一輸出端，以輸出該第一電壓，其中，該第二電源為一直流電，且該第三變換器輸出該第一電壓的操作獨立於該第一電源；以及一第二變換器，包括一第二輸入端和一第二輸出端，該第二輸入端電性連接至該第一輸出端和該第三輸出端，且該第二輸出端輸出與該第一電壓相對應之一第二電壓。
  2. 根據請求項1所述之不斷電電源系統，更包括：一輔助電源模組，電性連接至該第一輸入端、該第三輸入端和該第一輸出端其中之一者，用以相應地接收該第一電源、該第二電源和該第一電壓其中之一者；以及一控制模組，電性連接至該輔助電源模組，以接收來自該輔助電源模組的供電電源。
  3. 根據請求項1所述之不斷電電源系統，更包括：一變換器控制模組，具有三個輸入端和三個輸出端，該三個輸入端分別電性連接至該第一變換器、第二變換器和第三變換器以接收它們各自的電信號，以及該三個輸出端分別輸出與該電信號相對應的控制信號。
  4. 根據請求項1所述之不斷電電源系統，更包括：三個變換器控制模組，該些變換器控制模組之輸入端分別電性連接至該第一變換器、第二變換器和第三變換器以接收它們各自的電信號，以及該些變換器控制模組之輸出端分別輸出與該電信號相對應的控制信號。
  5. 根據請求項4所述之不斷電電源系統，其中，對應於該第一變換器和該第二變換器的控制方式為閉環控制，以及對應於該第三變換器的控制方式為開環控制或閉環控制。
  6. 根據請求項1所述之不斷電電源系統，其中，該第三變換器為一PWM變換器或一諧振變換器。
  7. 根據請求項6所述之不斷電電源系統，其中，該第三變換器為諧振變換器，且該諧振變換器包括：一方波發生器，輸出一方波； 一諧振槽，電性連接至該方波發生器；一變壓器，具有一原邊繞組和至少一副邊繞組，該原邊繞組電性連接至該諧振槽；以及一整流模組，電性連接至該變壓器的副邊繞組，以對該副邊繞組的電壓進行整流。
  8. 根據請求項7所述之不斷電電源系統，其中，該方波發生器為一半橋方波發生器或一全橋方波發生器。
  9. 根據請求項7所述之不斷電電源系統，其中，該諧振槽的諧振方式為串聯諧振、並聯諧振或LLC諧振。
  10. 根據請求項6所述之不斷電電源系統，其中，該第三變換器更包括一濾波模組，用以對該第二電源進行濾波處理。
  11. 根據請求項10所述之不斷電電源系統，其中，該濾波模組更包括一EMI濾波器，用以對該第二電源進行共模濾波和/或差模濾波。
  12. 根據請求項10所述之不斷電電源系統，其中，該濾波模組更包括一浪湧電流檢測裝置，用以檢測 該第二電源輸入至該第三輸入端時的浪湧電流，並對該第三變換器進行浪湧電流保護。
  13. 根據請求項10所述之不斷電電源系統，其中，該濾波模組更包括一電壓極性檢測裝置，用以檢測該第二電源的電壓極性是否與該第三輸入端的端子極性相匹配，以便在該第二電源的輸入端接反時，對該第三變換器進行保護。
  14. 根據請求項1所述之不斷電電源系統，其中，該第一變換器更包括一PFC(Power Factor Correction；功率因數修正)電路，用以調整該第一變換器的功率因數。
  15. 根據請求項14所述之不斷電電源系統，其中，該第一變換器為一交錯式PFC電路，用以調整該第一變換器的功率因數且減少輸出電壓中的紋波成分。
  16. 根據請求項1所述之不斷電電源系統，其中，該第一變換器更包括一浪湧電流保護裝置，用以在該第一電源啟動過程中檢測瞬態浪湧電流，並對該第一變換器進行浪湧電流保護。
  17. 根據請求項1所述之不斷電電源系統，其中， 該第二變換器為一諧振變換器或一PWM變換器。
  18. 根據請求項17所述之不斷電電源系統，其中，該第二變換器為諧振變換器，且該諧振變換器包括：一方波發生器，用以輸出一方波；一諧振槽，電性連接至該方波發生器；一變壓器，具有一原邊繞組和至少一副邊繞組，該原邊繞組電性連接至該諧振槽；以及一整流模組，電性連接至該變壓器的副邊繞組，以對該副邊繞組的電壓進行整流。
  19. 根據請求項17所述之不斷電電源系統，其中，該第二變換器為一移相全橋變換器，且該移相全橋變換器包括：一移相方波發生器，用以輸出一方波；一變壓器，具有一原邊繞組和一副邊繞組，該原邊繞組電性連接至該移相方波發生器的輸出端；以及一同步整流模組，電性連接至該副邊繞組，以對該變壓器輸出的電壓進行同步整流。
  20. 一種不斷電電源系統，其中，該不斷電電源系統包括：一第一變換器，包括一第一輸入端和一第一輸出端，該第一輸入端用以接收一第一電源，以及該第一輸 出端用以輸出一第一電壓，其中，該第一電源為一直流電或一交流電，該第一電壓為一直流電壓；一第三變換器，包括一第三輸入端和一第三輸出端，該第三輸入端用以接收一第二電源，以及該第三輸出端電性連接至該第一輸出端，以輸出該第一電壓，其中，該第二電源為一直流電，且該第三變換器輸出該第一電壓的操作獨立於該第一電源；以及至少一第二變換器，每一該至少一第二變換器包括：一隔離單元，具有一第一隔離側和一第二隔離側，該第一隔離側電性耦接至該第一輸出端，以接收該第一電壓；以及一同步整流模組，電性連接至該第二隔離側，用以對該隔離單元輸出的電壓進行同步整流。
  21. 根據請求項20所述之不斷電電源系統，其中，該至少一每一第二變換器經由一ORing場效應管電性連接至一輸出匯流排，且該些ORing場效應管由一ORing場效應管控制器進行控制，其中，該ORing場效應管用以防止電流回灌至相應的第二變換器的第二輸出端。
  22. 根據請求項20所述之不斷電電源系統，更包括： 一輔助電源模組，電性連接至該第一輸入端、該第三輸入端和該第一輸出端其中之一者，用以相應地接收該第一電源、該第二電源和該第一電壓其中之一者；以及一控制模組，電性連接至該輔助電源模組，以接收來自該輔助電源模組的供電電源。
  23. 根據請求項20所述之不斷電電源系統，更包括：一變換器控制模組，具有三個輸入端和三個輸出端，該三個輸入端分別電性連接至該第一變換器、第二變換器和第三變換器以接收它們各自的電信號，以及該三個輸出端分別輸出與該電信號相對應的控制信號。
  24. 根據請求項20所述之不斷電電源系統，更包括：三個變換器控制模組，該些變換器控制模組的輸入端分別電性連接至該第一變換器、第二變換器和第三變換器以接收它們各自的電信號，以及該些變換器控制模組的輸出端分別輸出與該些電信號相對應的控制信號。
  25. 根據請求項24所述之不斷電電源系統，其中，對應於該第一變換器和該第二變換器的控制方式為閉環控制，以及對應於該第三變換器的控制方式為開環 控制或閉環控制。
  26. 根據請求項20所述之不斷電電源系統，其中，該第一變換器更包括一PFC電路，用以調整該第一變換器的功率因數。
  27. 根據請求項26所述之不斷電電源系統，其中，該第一變換器為一交錯式PFC電路，用以調整該第一變換器的功率因數且減少輸出電壓中的紋波成分。
  28. 根據請求項20所述之不斷電電源系統，其中，該第一變換器更包括一浪湧電流保護裝置，用以在該第一電源啟動過程中檢測瞬態浪湧電流，對該第一變換器進行浪湧電流保護。
  29. 一種不斷電電源系統，其中，該不斷電電源系統包括：一第一變換器，包括一第一輸入端和一第一輸出端，該第一輸入端用以接收一第一電源，以及該第一輸出端用以輸出一第一電壓，其中，該第一電源為一直流電或一交流電，該第一電壓為一直流電壓；一第三變換器，包括一第三輸入端和一第三輸出端，該第三輸入端用以接收一第二電源，以及該第三輸出端電性連接至該第一輸出端，以輸出該第一電壓，其 中，該第二電源為一直流電，且該第三變換器輸出該第一電壓的操作獨立於該第一電源；以及一第二變換器，包括一第二輸入端和一第二輸出端，該第二輸入端電性連接至該第一輸出端和該第三輸出端，並且該第二輸出端輸出與該第一電壓相對應的一第二電壓，其中，該第三輸出端輸出的電壓根據該第三輸入端所接收的直流電的變化而變化。
  30. 根據請求項29所述之不斷電電源系統，更括：一輔助電源模組，電性連接至該第一輸入端、該第三輸入端和該第一輸出端其中之一者，用以相應地接收該第一電源、該第二電源和該第一電壓其中之一者；以及一控制模組，電性連接至該輔助電源模組，以接收來自該輔助電源模組的供電電源。
  31. 根據請求項29所述之不斷電電源系統，更包括：一變換器控制模組，具有三個輸入端和三個輸出端，該三個輸入端分別電性連接至該第一變換器、第二變換器和第三變換器以接收它們各自的電信號，以及該三個輸出端分別輸出與該電信號相對應的控制信號。
  32. 根據請求項29所述之不斷電電源系統，更包括：三個變換器控制模組，該些變換器控制模組的輸入端分別電性連接至該第一變換器、第二變換器和第三變換器以接收它們各自的電信號，以及該些變換器控制模組的輸出端分別輸出與該些電信號相對應的控制信號。
  33. 根據請求項29所述之不斷電電源系統，其中，該第三變換器為一諧振變換器。
  34. 根據請求項33所述之不斷電電源系統，其中，該諧振變換器包括：一方波發生器，輸出一方波；一諧振槽，電性連接至該方波發生器；一變壓器，具有一原邊繞組和至少一副邊繞組，該原邊繞組電性連接至該諧振槽；以及一整流模組，電性連接至該變壓器的副邊繞組，以對該副邊繞組的電壓進行整流。
  35. 根據請求項34所述之不斷電電源系統，其中，該方波發生器為一半橋方波發生器或一全橋方波發生器。
  36. 根據請求項34所述之電源系統，其中，該諧 振槽的諧振方式為串聯諧振、並聯諧振或LLC諧振。
  37. 根據請求項29所述之不斷電電源系統，其中，該第三變換器更包括一濾波模組，用以對該第二電源進行濾波處理。
  38. 根據請求項37所述之不斷電電源系統，其中，該濾波模組更包括一EMI濾波器，用以對該第二電源進行共模濾波和/或差模濾波。
  39. 根據請求項37所述之不斷電電源系統，其中，該濾波模組更包括一浪湧電流檢測裝置，用以檢測該第二電源輸入至該第三輸入端時的浪湧電流，並對該第三變換器進行浪湧電流保護。
  40. 根據請求項37所述之不斷電電源系統，其中，該濾波模組更包括一電壓極性檢測裝置，用以檢測該第二電源的電壓極性是否與該第三輸入端的端子極性相匹配，以便在該第二電源的輸入端接反時，對該第三變換器進行保護。
  41. 一種不斷電電源系統，其中，該不斷電電源系統包括：一第一電源模組，包括： 一第一變換器，包括一第一輸入端和一第一輸出端，該第一輸入端用以接收一第一電源，以及該第一輸出端用以輸出一第一電壓，其中，該第一電源為一直流電或一交流電，該第一電壓為一直流電壓；以及一第三變換器，電性耦接至該第一變換器，用以接收一第二電源並輸出該第一電壓，其中，該第二電源為一直流電，且該第三變換器輸出該第一電壓的操作獨立於該第一電源；以及一第二變換器，包括一第二輸入端和一第二輸出端，該第二輸入端電性連接至該第一變換器的第一輸出端，用以接收該第一電壓，以及該第二輸出端輸出與該第一電壓相對應的一第二電壓。
  42. 根據請求項41所述之不斷電電源系統，其中，該第一變換器更包括一濾波模組，用以對該第一電源進行濾波處理。
  43. 根據請求項42所述之不斷電電源系統，其中，該第一變換器更包括一整流模組，其輸入端電性連接至該濾波模組的輸出端，用以對濾波後的第一電源進行整流處理；以及其輸出端電性連接至該第三變換器。
  44. 根據請求項43所述之不斷電電源系統，其中，該第一變換器更包括一PFC電路，電性連接至該 整流模組的輸出端和該第三變換器，用以調整該第一電源模組的功率因數。
  45. 根據請求項44所述之不斷電電源系統，其中，該PFC電路為一交錯式PFC電路，用以調整該第一電源模組的功率因數並且減少電壓中的紋波成分。
  46. 根據請求項41所述之不斷電電源系統，其中，該UPS的電源系統用以給伺服器供電。
  47. 根據請求項41所述之不斷電電源系統，其中，該第二電源為一電池。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI830091B (zh) * 2021-11-22 2024-01-21 威剛科技股份有限公司 備用電源供應系統及其控制方法

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8743566B2 (en) 2011-01-27 2014-06-03 General Electric Company System and method for increasing DC power system efficiency without requiring a large battery reserve
WO2013004019A1 (en) * 2011-07-07 2013-01-10 City University Of Hong Kong Dc link module for reducing dc link capacitance
JP6100175B2 (ja) * 2012-02-03 2017-03-22 株式会社村田製作所 スイッチング電源装置
GB2505719A (en) * 2012-09-11 2014-03-12 Bombardier Transp Gmbh Inductive power transfer circuit for electric vehicle
CN104782021B (zh) * 2012-11-15 2017-05-24 Abb技术有限公司 用于降低包括主用模块和备用模块的设备的功耗的电路结构及方法
US9537437B2 (en) * 2013-03-04 2017-01-03 General Electric Company Method and system for controlling switching frequency of a doubly-fed induction generator (DFIG)
CN104811020A (zh) 2014-01-27 2015-07-29 台达电子企业管理（上海）有限公司 电源系统及供电方法
KR20150098430A (ko) * 2014-02-20 2015-08-28 삼성전기주식회사 전원 공급 장치
CN105680706A (zh) * 2014-11-18 2016-06-15 台达电子工业股份有限公司 直流供电装置
CN105790586B (zh) * 2014-12-23 2019-02-12 台达电子工业股份有限公司 供电系统、不断电系统与供电方法
CN106487239A (zh) * 2015-08-31 2017-03-08 艾默生网络能源有限公司 一种高压变频器的辅助电源电路
US9997955B1 (en) * 2015-11-05 2018-06-12 Amazon Technologies, Inc. Multi-input uninterruptible power system
EP3447893B1 (en) * 2016-06-02 2021-11-10 Murata Manufacturing Co., Ltd. Battery module voltage control device, battery module and power supply system
CN106655800A (zh) * 2016-11-30 2017-05-10 四川优力源电子科技有限公司 铁路信号高精度宽幅稳压电源系统
CN106712541A (zh) * 2016-12-30 2017-05-24 深圳英飞源技术有限公司 一种电源变换器
US10084372B1 (en) * 2017-06-16 2018-09-25 Lennox Industries Inc. HVAC and/or refrigeration using power factor correction
US10476395B2 (en) * 2017-11-30 2019-11-12 Futurewei Technologies, Inc. Voltage converting system and method of using the same
US10833577B2 (en) * 2019-03-28 2020-11-10 Alpha And Omega Semiconductor (Cayman) Ltd. OR-fet body brake in phase redundant scheme
TWI704747B (zh) * 2019-11-12 2020-09-11 亞源科技股份有限公司 不斷電系統
CN111355256A (zh) 2020-03-09 2020-06-30 台达电子企业管理（上海）有限公司 高压直流变电装置、电力系统及电力系统的控制方法
CN111244933A (zh) * 2020-03-09 2020-06-05 台达电子企业管理（上海）有限公司 储能装置、电力系统及其控制方法
CN111917174B (zh) * 2020-08-27 2023-05-02 东莞市硕擎能源科技有限公司 Ups电源及其电压调节装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5477091A (en) * 1991-11-27 1995-12-19 Merlin Gerin High quality electrical power distribution system
US20080253154A1 (en) * 2005-09-15 2008-10-16 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Inrush Current Limiter Device and Power Factor Control (Pfc) Circuit Having an Improved Inrush Current Limiter Device
TW201021358A (en) * 2008-11-18 2010-06-01 Tatung Co Solar charging system and a method for monitoring the power supply state thereof
CN101969267A (zh) * 2010-09-20 2011-02-09 中国电子科技集团公司第五十八研究所 一种兆赫兹级全桥软开关变换器

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7129677B2 (en) * 2004-03-16 2006-10-31 Tyco Electronics Power Systems, Inc. Vector controller, a polyphase synchronous rectifier, and a method of vector-controlling thereof
US7557464B2 (en) * 2006-05-23 2009-07-07 Continental Automotive Systems Us, Inc. System and method for isolating sources and loads of a power system
FR2957204B1 (fr) * 2010-03-02 2014-11-21 Bull Sas Systeme et procede d'alimentation en courant continu d'un systeme electrique
US8963371B2 (en) * 2011-07-22 2015-02-24 Oracle International Corporation Power supply with dual asymmetrical inputs

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5477091A (en) * 1991-11-27 1995-12-19 Merlin Gerin High quality electrical power distribution system
US20080253154A1 (en) * 2005-09-15 2008-10-16 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Inrush Current Limiter Device and Power Factor Control (Pfc) Circuit Having an Improved Inrush Current Limiter Device
TW201021358A (en) * 2008-11-18 2010-06-01 Tatung Co Solar charging system and a method for monitoring the power supply state thereof
CN101969267A (zh) * 2010-09-20 2011-02-09 中国电子科技集团公司第五十八研究所 一种兆赫兹级全桥软开关变换器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI830091B (zh) * 2021-11-22 2024-01-21 威剛科技股份有限公司 備用電源供應系統及其控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
US9024465B2 (en) 2015-05-05
US20130076143A1 (en) 2013-03-28
CN103023128B (zh) 2016-06-15
CN103023128A (zh) 2013-04-03
TW201315094A (zh) 2013-04-01

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