TWI606671B - 具有作為雙轉換系統中輸入功率調節器的三角轉換器之不斷電電源供應器及其操作方法 - Google Patents

Description

具有作為雙轉換系統中輸入功率調節器的三角轉換器之不斷電電源供應器及其操作方法

本發明實施例大體上關於不斷電電源供應器系統之操作。

一不斷電電源供應器(UPS)典型地係使用在主要電源或總電源無法供電時，提供備用電力給一電性裝置或負載。一傳統線上不斷電電源供應器使用一功率因素校正電路(PFC)來整流市電所提供之輸入電力，以提供一直流電壓至一直流電匯流排。該整流後直流電壓典型地係使用於總電源供電時，將一電池充電並提供電力至該直流電匯流排。總電源不存在時，該電池提供電力至該直流電匯流排。一換流器自該直流電匯流排中產生一交流電輸出電壓給該負載。既然不是總電源就是該電池總是供電該直流電匯流排，那麼若該總電源無法供電且該電池未被充分地充電時，該不斷電電源供應器的輸出電力被中斷。這類不斷電電源供應器之一被稱之為線上不斷電電源供應器，且典型地包含一雙轉換拓撲。

為了改善效率，一些傳統不斷電電源供應器系統包含旁通(bypass)機制，其允許輸入電力在正常操作狀況時(例如，在交流電總電源係可用且穩定時)流經該電力轉換電路(例如，該雙轉換拓樸)至該負載，只在需要時才切換至線上模式。因為損失致使該電力轉換電路耗電，故以旁通 模式操作係較線上(例如，雙轉換)模式更具效率，即使不需供電給該負載時亦然。然而，本方式之一缺點為在以旁通模式操作時，因為該電力轉換電路執行某種程度線路調控之故，該負載係易受總電源中之電壓變化及快速電性瞬變現象所影響。因此，不管與線上模式操作相關之電力損失，每次都透過該轉換器來安排電力路徑係較佳的。

根據一實施例，一種不斷電電源供應器包含一第一電力轉換器、一第二電力轉換器、以及耦接至該第一電力轉換器和該第二電力轉換器之一直流電至交流電轉換器。該第一電力轉換器包含一第一交流電至直流電轉換器以及具有耦接至該輸入端和該輸出端的主要繞線組與耦接至該第一交流電至直流電轉換器的第二繞線組之一變壓器。該第一電力轉換器被建構以在該不斷電電源供應器之第一操作模式期間，透過該主要繞線組提供該交流電輸入電力的第一部分作為該交流電輸出電力，並透過該第一交流電至直流電轉換器將該交流電輸入電力的第二部分轉換成直流電電力。該第二電力轉換器包含一第二交流電至直流電轉換器，且被建構以在該不斷電電源供應器之第二操作模式期間，透過該第二交流電至直流電轉換器將該交流電輸入電力轉換成直流電電力。

在一實施例中，該第一電力轉換器可包含至少一部分三角(delta)轉換拓樸，且其中，該第二電力轉換器可包含至少一部分雙轉換拓樸。在另一實施例中，該預定操作範圍可為一第一預定操作範圍。該控制器可進一步被建構以決定該交流電輸入電力是否位在不同於該第一預定操作範圍之第二預定操作範圍內，且對此之回應為以該第二操作模式來操作 該不斷電電源供應器。在又一實施例中，該控制器可進一步被建構以決定該交流電輸入電力是否位在該第一預定操作範圍及該第二預定操作範圍兩者之外，且對此之回應為以備用操作模式來操作該不斷電電源供應器，其中，該交流電輸出電力係衍生自該直流電電源。在一實施例中，該第一預定操作範圍可包含介於大約一預定名目公用電壓97%至103%之間之電壓，且該第二預定操作範圍可包含介於大約該名目公用電壓85%至97%之間及介於大約該名目公用電壓103%至115%之間之電壓。在另一實施例中，該第一預定操作範圍及/或該第二預定操作範圍可包含多個不同電壓及/或電壓範圍。

在一實施例中，該不斷電電源供應器可包含插置於該輸入端及該變壓器之主要繞線組間之一開關。該控制器可被建構以在該第一操作模式中關閉該開關並在該第二操作模式中打開該開關。

在一實施例中，該不斷電電源供應器可包含耦接至該第一電力轉換器、該第二電力轉換器及該直流電電源之一充電器。該直流電電源可包含一電池、燃料電池及/或其它類型之直流電電源供應器。

在一實施例中，在該第一操作模式期間，該控制器可進一步被建構以使用該第一電力轉換器調整流經該變壓器第二繞線組之電流來調整該交流電輸出電力。在另一實施例中，在該第一操作模式期間，該控制器可進一步被建構以使用該第二電力轉換器來提供直流電電力。

根據一實施例，一不斷電電源供應器(UPS)包含被建構以自一交流電電源接收交流電輸入電力之一輸入端、被建構以提供交流電輸出電力至一負載之一輸出端、一直流電電源匯流排、耦接至該輸出端及該直 流電電源匯流排之一直流電至交流電轉換器、被建構以決定該交流電輸入電力是否位於一預定操作範圍內並對此之回應為以一第一操作模式來操作該不斷電電源供應器，否則以一第二操作模式來操作該不斷電電源供應器之一控制器、以及耦接至該控制器、該輸入端、該輸出端、該直流電至交流電轉換器及該直流電電源匯流排，用以在該第一操作模式期間轉換該交流電輸入電力成為該交流電輸出電力並在該第二操作模式期間轉換該交流電輸入電力成為該直流電電源匯流排處之直流電電力之一裝置。

在一實施例中，該裝置可包含至少一部分三角轉換拓樸及至少一部分雙轉換拓樸。在另一實施例中，該預定操作範圍可為一第一預定操作範圍。該控制器可進一步被建構以決定該交流電輸入電力是否位在不同於該第一預定操作範圍之第二預定操作範圍內，且對此之回應為以該第二操作模式來操作該不斷電電源供應器。在又一實施例中，該控制器可被建構以決定該交流電輸入電力是否位在該第一預定操作範圍及該第二預定操作範圍兩者之外，且對此之回應為以備用操作模式來操作該不斷電電源供應器，其中，該交流電輸出電力係衍生自該直流電電源匯流排。

根據一實施例，一不斷電電源供應器(UPS)包含被建構以自一交流電電源接收一交流電輸入電力之一輸入端、被建構以提供一交流電輸出電力至一負載之一輸出端、一直流電電源、耦接至該輸入端及該直流電電源之一第一電力轉換器、耦接至該輸入端及該直流電電源之一第二電力轉換器，該第一電力轉換器包含一第一交流電至直流電轉換器及一變壓器，該變壓器具有跨接於該輸入端和該輸出端之一主要繞線組，該變壓器進一步具有耦接至該第一交流電至直流電轉換器之一第二繞線組，該第二 電力轉換器包含一第二交流電至直流電轉換器。一種操作該不斷電電源供應器之方法包含決定該交流電輸入電力是否位於一預定操作範圍內，以第一操作模式來操作該不斷電電源供應器以回應所決定之該交流電輸入電力係位於一預定操作範圍內，在該第一操作模式期間透過該變壓器之主要繞線組將該交流電輸入電力第一部分轉換成該交流電輸出電力，在該第一操作模式期間透過該第一交流電至直流電轉換器將不同於該交流電輸入電力第一部分之交流電輸入電力第二部分轉換成該直流電電力，以及在該第二操作模式期間透過該第二交流電至直流電轉換器將該交流電輸入電力轉換成該直流電電力。

在一實施例中，該方法可包含決定該交流電輸入電力是否位在不同於該第一預定操作範圍之第二預定操作範圍內，以及以該第二操作模式來操作該不斷電電源供應器以回應所決定之該交流電輸入電力係位在該第二預定操作範圍內。在另一實施例中，該第一預定操作範圍可包含介於大約一預定名目公用電壓97%至103%之間之電壓，且該第二預定操作範圍可包含介於大約該名目公用電壓85%至97%之間及介於大約該名目公用電壓103%至115%之間之電壓。

在一實施例中，該方法可包含在該第一操作模式期間，將該變壓器之主要繞線組耦接至該輸入端，並在該第二操作模式期間，解除該變壓器之主要繞線組與該輸入端之耦接。在另一實施例中，該方法可包含在該第一操作模式期間，使用該第一電力轉換器來調整流經該變壓器第二繞線組之電流以調整該交流電輸出電力。在又一實施例中，該方法可包含在第一操作模式期間，使用該第二電力轉換器來產生直流電電力。在又一 實施例中，該方法可包含偵測該交流電輸入電力損失，且對此之回應為以一備用操作模式來操作該不斷電電源供應器，其中，該交流電輸出電力係衍生自該直流電電源。

100‧‧‧不斷電電源供應器

102‧‧‧交流電輸入端

104‧‧‧輸出端

106‧‧‧負載

110‧‧‧第一電力轉換器

112‧‧‧變壓器

114‧‧‧主要繞線組

116‧‧‧第二繞線組

120‧‧‧功率因素校正電路

130‧‧‧換流器

140‧‧‧電池充電器

150‧‧‧電池

160‧‧‧總電源開關

170‧‧‧控制器

180‧‧‧路徑

182‧‧‧路徑

202-220‧‧‧方塊

310‧‧‧水平軸

312‧‧‧垂直軸

314、316‧‧‧線條

320、322‧‧‧電壓範圍

後附圖式未企圖按比例繪製。在該些圖式中，不同圖式中所示之每一個相同或近乎相同之元件係由類似編號所表示。基於清晰起見，未將每個元件標示於每個圖式中。在該些圖式中：圖1係根據一實施例之一不斷電電源供應器範例之方塊圖。

圖2係根據一實施例之操作一不斷電電源供應器之方法範例之流程圖。

圖3係根據一實施例顯示一輸入電壓及一不斷電電源供應器操作之間之示範關係圖。

本發明實施例並未在下列說明或圖示中將它們的應用限制至前述之建構細節及元件配置。本發明實施例可為其它實施例並以各種方式實施或實現之。同時，在此所使用之措詞及術語係基於說明目的而不應被視為限制用。在此“包含”、“包括”或“具有”、“內含”、“涉及”及其變化例之使用係意謂著包括其後所列項目及其均等例與附加項。

各種實施例關於一不斷電電源供應器中之電力轉換；然而，本發明實施例未限制不斷電電源供應器之使用，且大體上可搭配其它電源供應器或其它電源系統來使用。進一步，儘管下述之至少一些範例使用線上不斷電電源供應器，一些實施例可使用其它類型之不斷電電源供應器。

一些不同電力轉換拓樸被使用於傳統不斷電電源供應器 中。最常用者係一雙轉換拓樸，也稱之為一線上不斷電電源供應器，其中，一電池總是被連接至該換流器(也就是一直流電至交流電轉換器)，因而不需要功率轉移開關。當失去一輸入電力(例如，交流電總電源)發生時，該功率因素校正電路(例如，一交流電至直流電轉換器)脫離該電路且該電池持續供電至該負載。當輸入電力恢復時，該功率因素校正電路重新攜帶該負載並可同時開始充電該些電池。在線上模式中，該輸入電力因而總是流經該功率因素校正電路及該換流器兩者。結果，因為電阻及該電力轉換電路內在之其它無效率，因而損失一些電力。如上所述地，為了改善效率，一些雙轉換電路利用旁通(bypass)開關來旁通該功率因素校正電路及換流器，而非以一傳統線上模式來操作。然而，因為該雙轉換電路提供某種程度之線路調控，故在旁通模式操作時，並未保護該負載遠離該輸入電力中之突流或其它瞬變現象。

另一電力轉換拓樸係稱為該三角轉換拓樸。這類拓樸係使用於例如本申請案受讓人之羅得島州之西金士頓美國電力轉換公司(American Power Conversion Corporation of West Kingstone,Rhode Island)所販售的Symmetra® MW模型之不斷電電源供應器中。該三角轉換拓樸係類似於該雙轉換拓樸，除了相對於例如該雙轉換架構中建構成單向裝置，該功率因素校正電路及換流器被建構成雙向裝置(也就是每一個進行自交流電至直流電並自直流電至交流電之電力轉換)。進一步，在三相系統中，該三角轉換拓樸包含耦接至該輸入側功率因素校正電路/換流器之三單相隔離變壓器，一個提供一相位。在線上模式中，總電源輸入電力流經該些變壓器，且該三角轉換器被使用於調整該輸入電流並提供直流電電力來充電該電池。在備 用模式中，如同在該雙轉換架構中地，該負載係透過該換流器由該電池所支援。該三角轉換拓樸之一好處係因為該些變壓器較該雙轉換電路內之功率因素校正-換流器電路係固有地更具效率而使線上模式期間遭受較少損失。另一好處係如同在雙轉換中地不需轉移開關。然而，該些變壓器，尤指針對高電力應用所製作時，係笨重且製造昂貴的，其讓該三角轉換拓樸較不適用於低至中電力應用(例如，住家或辦公室)。

根據一實施例，一不斷電電源供應器利用一些共用元件來運用雙轉換及三角轉換器拓樸之結合。在該不斷電電源供應器正操作於線上模式時，該電力轉換電路的三角轉換器部分主要係使用於將電力自該總電源輸入端攜帶至該負載，其如上所述地可較一傳統雙轉換架構取得更有效率的操作。該三角轉換部分的變壓器係為一相當窄小的輸入電壓變化(例如，高達約名目電壓之3%的誤差)範圍或視窗量身定製，因而較傳統三角轉換不斷電電源供應器所使用那些更輕且製造較不昂貴。

因為該三角轉換部分係依窄小變化量身定製，故該三角轉換部分無法適當地管理該輸入電力之較大變化。因此，在該輸入電力無法由該三角轉換部分之上述操作視窗外供應時，該不斷電電源供應器自三角轉換切換至雙轉換以供電該負載。因為在該交流電總電源係可用時，該不斷電電源供應器不是操做於雙轉換就是操作於三角轉換模式，故該不斷電電源供應器總是提供線路調節及調控電力給該負載，不同於上述傳統不斷電電源供應器之旁通模式。

圖1係根據一實施例之不斷電電源供應器系統100範例之方塊圖。該不斷電電源供應器系統100被建構以經由一交流電輸入端102來耦 接至一交流電電源。該不斷電電源供應器系統100進一步被建構以轉換該交流電輸入端102之交流電輸入電力成為一輸出端104之交流電輸出電力。不一定屬於該不斷電電源供應器100一部分之負載106可被耦接至該輸出端104。

如上所述地，各種實施例包含雙轉換及三角轉換拓樸之結合。圖1所示之不斷電電源供應器100包含耦接至一變壓器112之第一電力轉換器110，也稱之為一三角轉換器。該變壓器具有在第一末端耦接至該交流電輸入端102並在第二末端耦接至該交流電輸出端104之一主要繞線組114。該變壓器也具有在第一末端耦接至該三角轉換器110並在第二末端耦接至一參考電壓(例如，地面)之一第二繞線組116。該不斷電電源供應器100進一步包含耦接至該輸入端102之第二電力轉換器120，也稱之為一功率因素校正電路。該三角轉換器110及該功率因素校正電路120各包含獨立之交流電至直流電轉換器。該不斷電電源供應器100進一步包含耦接至該三角轉換器110及該功率因素校正電路120中每一個之換流器130，也稱之為一直流電至交流電轉換器。一直流電電源匯流排(未顯示)可選擇性地耦接於該三角轉換器110之直流電輸出端、該功率因素校正電路120之直流電輸出端及該換流器130之直流電輸入端之間。該換流器130之直流電輸出端係耦接至該輸出端104。該不斷電電源供應器100可包含耦接至該直流電電源匯流排之電池充電器140(例如，建構成一降壓式轉換器)及耦接至該電池充電器140之電池150。該不斷電電源供應器100可進一步包含在第一末端耦接至該交流電輸入端102並在第二末端耦接至該變壓器112之主要繞線組114之一總電源開關160，及操作性地耦接至包含該總電源開關160之不斷電電 源供應器100的一或更多其它構件之一控制器170。

在一實施例中，該不斷電電源供應器100被建構以在交流電輸入電力(也就是市電或總電力)係可用於該交流電輸入端102時，操作於至少二模式中。在一第一操作模式中，致能該三角轉換器110並使該功率因素校正電路120失能。輸入電力透過該變壓器112之主要繞線組，沿著路徑180自該交流電輸入端102流至該交流電輸出端104。當該總電源開關160被關閉以連接該交流電輸入端102至該三角轉換器110時，可例如致能該三角轉換器110。當該總電源開關160係打開以將該交流電輸入端102與該三角轉換器110斷線時，可使該三角轉換器110失能。會了解到用以致能及使該三角轉換器110失能之其它技術可被運用。

在一第二操作模式中，使該三角轉換器110失能並致能該功率因素校正電路120。輸入電力透過該功率因素校正電路120及該換流器130，沿著路徑182自該交流電輸入端102流至該交流電輸出端104。因此，不論是該第一或第二操作模式，在該交流電輸入端102之交流電輸入電力係各自不是透過該三角轉換器110就是該功率因素校正電路120來提供至該輸出端104。

致能時，該三角轉換器110被建構以調整跨過該變壓器112之第二繞線組116之電壓及/或流經該變壓器112之第二繞線組116之電流以調整該交流電輸出電力。在一實施例中，該變壓器112具有約1：5(主要繞線組114對第二繞線組116)電壓比，換言之，一5：1電流比。因為自該交流電輸入端102輸入之電力係大約等於該負載電力加上任何損失，因此流經該主要繞線組114之電流會較流經該第二繞線組116之電流大五倍。結 果，該主要繞線組114對該負載106之表現如同對上流經該不斷電電源供應器100之電力之可變阻抗。因此，該不斷電電源供應器100之交流電輸出電力可藉由控制該三角轉換器110(例如，該三角轉換器110可為該控制器170所控制之電流控制絕緣閘雙極電晶體脈寬調變型換流器)之操作而受到控制。藉由本方式調整該交流電輸出電力，電力係透過該變壓器112之主要繞線組114而自該交流電輸入端102傳送至該交流電輸出端104。這個使該不斷電電源供應器100較一傳統雙轉換不斷電電源供應器能夠更有效率地操作。

除了調整該交流電輸出電力，結合該換流器130之三角轉換器110還可被建構以在該交流電輸入端102之交流電輸入電力係可用且該三角轉換器110係致能時，提供直流電電力給該充電器140。

如上所述地，至少因為這類不斷電電源供應器典型地係針對高電力應用所量身定製，故在運用一三角轉換拓樸之傳統不斷電電源供應器中，該變壓器係笨重且製造昂貴的。根據一實施例，該不斷電電源供應器100之變壓器112係製作小於傳統應用者之尺寸，以降低大小、重量及製造成本。結果，該三角轉換器110不能夠如該功率因素校正電路120般地處理離一穩定或其它名目電壓太遠之交流電輸入電壓。因此，該不斷電電源供應器100被建構以偵測何時該交流電輸入電壓係位在一預定名目電壓範圍之外並對此之回應為自該第一操作模式(也就是三角轉換模式)切換至該第二操作模式(也就是雙轉換模式)。

圖2係根據一實施例說明用以控制該不斷電電源供應器100之方法200流程圖。方法200開始於方塊202。在方塊210，該交流電輸入 電壓(例如，一瞬間電壓)被測量。若是該交流電輸入端失敗(例如，未在該交流電輸入端測量到電壓)或若是該交流電輸入電壓雜亂或無規律，則該不斷電電源供應器操作於電池模式220。否則，方法200繼續執行方塊212。在方塊212，若是該測量到之交流電輸入電壓係位在一第一電壓範圍內，則該不斷電電源供應器操作於該第一操作模式214中(也就是三角轉換模式)。該第一電壓範圍可例如包含一預定名目電壓+/-3%內之電壓。在至少一實施例中，儘管應了解到任何預定名目電壓可被使用(例如，120VAC、220VAC、480VAC等等)且可包含一市電供應商所供應之名目電壓，然該預定名目電壓係一由ANSI C84.1-1989所定義之電壓。

另一方面，若是該測量到之交流電輸入電壓未位在一第一電壓範圍內，則方法200繼續執行方塊216。在方塊216，若是該測量到之交流電輸入電壓係位在一第二電壓範圍內(方塊216)，則該不斷電電源供應器操作於該第一操作模式218中(也就是雙轉換模式)。該第二電壓範圍可以是例如該預定名目電壓+/-15%內之電壓。在本實施例中，圖1不斷電電源供應器100之功率因素校正電路120被建構以處理該第二電壓範圍內之所有輸入電壓。

然而，若是該交流電輸入電壓既不是位在該第一也不是位在該第二電壓範圍內，則該不斷電電源供應器切換至電池模式(方塊220)，其中，該負載106係由該電池150供電而非該交流電輸入端102。本狀況可能發生於例如該交流電輸入電力失敗或高度不規律或雜亂時。

例如，方法200可無線地重複。換言之，在該不斷電電源供應器正操作於該第一操作模式214、該第二操作模式218及/或電池模式220 時，可針對引起該不斷電電源供應器切換至如上所述之一不同操作模式之任何狀況對該交流電輸入電壓進行測量。

在一實施例中，該不斷電電源供應器100可幾乎瞬間地自該第一操作模式214切換至該第二操作模式218及/或自該第二模式切換至該第一模式，使得該切換對該負載106實際上係不可見的。在另一實施例中，該不斷電電源供應器100可幾乎瞬間地自該第一及/或該第二操作模式214、218切換至電池模式220(例如，當該交流電輸入電力失敗時)及/或自電池模式220切換至該第一及/或該第二操作模式214、218(例如，當該交流電輸入電力恢復時)，使得該切換對該負載106實際上係不可見的。

圖3係根據一實施例舉例進一步說明上述有關圖2操作模式之未按比例繪製圖。該水平軸310代表自左向右增加之時間，而該垂直軸312代表自下向上增加的交流電輸入端102之電壓(例如一有效值電壓)大小。隨時間變化(例如，秒、分、小時、日等等)之示範性輸入電壓係由線條314所代表，且示範性名目電壓係由線條316所代表。使用例如上述關於該三角及雙轉換拓樸那些之功率調節技術，該不斷電電源供應器100每次都能穩定該輸入電壓以產生一穩定輸出電壓(未顯示，但實際上類似於該名目輸入電壓)。

該第一電壓範圍320係約為該名目電壓316之電壓範圍，而該第二電壓範圍322係包含位在該第一電壓範圍外之電壓。在一些實施例中，例如上述圖2中，該第一電壓範圍320相較於該第二電壓範圍322係相當地窄小。如圖3中所見並根據上述圖2之方法200，在該輸入電壓314落於該第一電壓範圍320內時，該不斷電電源供應器100操作於該第一操作模 式214(也就是三角轉換模式)。更進一步，在該輸入電壓314落於該第二電壓範圍322內時，該不斷電電源供應器100操作於該第二操作模式218(也就是雙轉換模式)。

該些前述實施例中任一者可被實現於一不斷電電源供應器內，例如，一不斷電電源供應器具有一直流電電池做為一備用電源。該不斷電電源供應器可被建構以提供備用電力給任意數量的用電裝置，例如電腦、伺服器、網路路由器、空調裝置、照明設備、保全系統或需要不斷電之其它裝置及系統。該不斷電電源供應器可包含或耦接至一控制器或控制單元以控制該不斷電電源供應器操作。例如，該控制器可提供脈寬調變(PWM)訊號至該電路內之每一個開關裝置以控制該些電力轉換功能。在另一範例中，該控制器可提供控制訊號給該些中繼器或開關。大體上，該控制器控制該不斷電電源供應器操作，使得它在可自該交流電電源中取得電力時對該電池進行充電，並在沒有該交流電電源時或電壓不足期間轉成來自該電池之直流電電力。該控制器可凹含硬體、軟體、軔體、一處理器、一記憶體、一輸入/輸出介面、一資料匯流排、及/或可用來執行該控制器各種功能之任何結合之其它構件。

該至少一實施例中，該不斷電電源供應器可被建構成例如Masciarelli等人在第7,446,433號美國專利中所述之組合式不斷電電源供應器系統。例如，在一實施例中，該不斷電電源供應器可被建構成具有一直流電匯流排、電池匯流排及/或直流電連結匯流排連接之組合式系統，使得該不斷電電源供應器模組可被插入並充當一較大不斷電電源供應器系統之一部件來操作。在一這類實施例中，如果可由該較大不斷電電源供應器系統 來提供其中之一或更多時，該不斷電電源供應器模組不一定要包含一充電器、一電池或一換流器。

在上述該些實施例中，一電池可充當一備用電源來使用。在其它實施例中，其它交流電或直流電備用電源及裝置可被使用，包含燃料電池、光伏特電池、直流電微型渦輪機、電容器、一交替交流電電源、任何其它合適電源或其任意結合。在運用一電池做為一備用電源之本發明實施例中，該電池可由一不斷電電源供應器內部或外部之並聯或串接之多個電池單元所構成。

因此，雖已述本發明至少一實施例之一些觀點，但要理解到各種改變、修正及改進對那些熟知此項技術之人士而言將會輕易地想到。這類改變、修正及改進係想要成為本揭示之一部分並想要納入本發明範圍內。例如，每一個不斷電電源供應器子系統可包含傳統功率因素校正轉換器拓樸。這個可使該不斷電電源供應器系統可以低成本取得高效率。在另一實施例中，每一個不斷電電源供應器子系統之功率額定值可不同於在此所述那些，藉此提供一給予不斷電電源供應器系統建構不同總輸出電力及不同多餘量位準。因此，前面說明及圖式只是舉例說明而已。

100‧‧‧不斷電電源供應器

102‧‧‧交流電輸入端

104‧‧‧輸出端

106‧‧‧負載

110‧‧‧第一電力轉換器

112‧‧‧變壓器

114‧‧‧主要繞線組

116‧‧‧第二繞線組

120‧‧‧功率因素校正電路

130‧‧‧換流器

140‧‧‧電池充電器

150‧‧‧電池

160‧‧‧總電源開關

170‧‧‧控制器

180‧‧‧路徑

182‧‧‧路徑

Claims (20)

1. 一種不斷電電源供應器(UPS)，包括：一輸入端，建構成接收來自一交流電電源之交流電輸入電力；一輸出端，建構成提供交流電輸出電力至一負載；一直流電電源；一第一電力轉換器，耦接至該輸入端及該直流電電源，該第一電力轉換器包含一第一交流電至直流電轉換器及一變壓器，該變壓器具有一主要繞線組，該主要繞線組具有耦接至該輸入端之第一末端及耦接至該輸出端之第二末端，該變壓器進一步具有耦接至該第一交流電至直流電轉換器的一第二繞線組，該第一電力轉換器被建構成在該不斷電電源供應器之第一操作模式期間，透過該主要繞線組，提供該交流電輸入電力第一部分做為該交流電輸出電力，並透過該第一交流電至直流電轉換器，將不同於該交流電輸入電力第一部分的交流電輸入電力第二部分轉換成直流電電力；一第二電力轉換器，耦接至該輸入端及該直流電電源，該第二電力轉換器包含一第二交流電至直流電轉換器，該第二電力轉換器被建構成在該不斷電電源供應器之第二操作模式期間，透過該第二交流電至直流電轉換器，將該交流電輸入電力轉換成直流電電力；一直流電至交流電轉換器，耦接至該第一電力轉換器、該第二電力轉換器、該直流電電源及該輸出端；及一控制器，耦接至該第一電力轉換器及該第二電力轉換器，其中，該控制器被建構成決定該交流電輸入電力是否位於一預定操作範圍內，並對此之回應為以該第一操作模式來操作該不斷電電源供應器。
2. 如申請專利範圍第1項之不斷電電源供應器，其中，該第一電力轉換器包含至少一部分三角轉換拓樸，且其中，該第二電力轉換器包含至少一部分雙轉換拓樸。
3. 如申請專利範圍第2項之不斷電電源供應器，其中，該預定操作範圍係一第一預定操作範圍，且其中，該控制器進一步被建構成決定該交流電輸入電力是否位在不同於該第一預定操作範圍之第二預定操作範圍內，並對此之回應為以該第二操作模式來操作該不斷電電源供應器。
4. 如申請專利範圍第3項之不斷電電源供應器，其中，該控制器進一步被建構成決定該交流電輸入電力是否位在該第一預定操作範圍及該第二預定操作範圍兩者之外，並對此之回應為以該交流電輸出電力係由該直流電電源衍生而出之備用操作模式來操作該不斷電電源供應器。
5. 如申請專利範圍第3項之不斷電電源供應器，其中，該第一預定操作範圍包含介於大約一預定名目公用電壓97%至103%之間之電壓，且該第二預定操作範圍包含介於大約該名目公用電壓85%至97%之間及介於大約該名目公用電壓103%至115%之間之電壓。
6. 如申請專利範圍第1項之不斷電電源供應器，進一步包括一開關，插置於該輸入端及該變壓器之主要繞線組之間，其中，該控制器被建構成在該第一操作模式中關閉該開關並在該第二操作模式中打開該開關。
7. 如申請專利範圍第1項之不斷電電源供應器，進一步包括一充電器，耦接至該第一電力轉換器、該第二電力轉換器及該直流電電源，其中，該直流電電源包含一電池。
8. 如申請專利範圍第7項之不斷電電源供應器，其中，在該第一操作 模式期間，該控制器進一步被建構成使用該第一電力轉換器來調整流經該變壓器第二繞線組之電流，以調整該交流電輸出電力。
9. 如申請專利範圍第8項之不斷電電源供應器，其中，該控制器進一步被建構成使用該第二電力轉換器來提供直流電電力至該充電器。
10. 一種不斷電電源供應器(UPS)，包括：一輸入端，建構成接收來自一交流電電源之交流電輸入電力；一輸出端，建構成提供交流電輸出電力至一負載；一直流電電源匯流排；一直流電至交流電轉換器，耦接至該輸出端及該直流電電源匯流排；一控制器，建構成決定該交流電輸入電力是否位於一預定操作範圍內，且對此之回應為以一第一操作模式來操作該不斷電電源供應器，否則以一第二操作模式來操作該不斷電電源供應器；及一裝置，耦接至該控制器、該輸入端、該輸出端、該直流電至交流電轉換器及該直流電電源匯流排，用以在該第一操作模式期間轉換該交流電輸入電力成為該交流電輸出電力，並在該第二操作模式期間轉換該交流電輸入電力成為該直流電電源匯流排處之直流電電力。
11. 如申請專利範圍第10項之不斷電電源供應器，其中，該裝置包含至少一部分三角轉換拓樸及至少一部分雙轉換拓樸。
12. 如申請專利範圍第10項之不斷電電源供應器，其中，該預定操作範圍係一第一預定操作範圍，且其中，該控制器進一步被建構成決定該交流電輸入電力是否位在不同於該第一預定操作範圍之第二預定操作範圍內，並對此之回應為以該第二操作模式來操作該不斷電電源供應器。
13. 如申請專利範圍第11項之不斷電電源供應器，其中，該控制器進一步被建構成決定該交流電輸入電力是否位在該第一預定操作範圍及該第二預定操作範圍兩者之外，且對此之回應為以該交流電輸出電力係由該直流電電源匯流排衍生而出之備用操作模式來操作該不斷電電源供應器。
14. 一種操作一不斷電電源供應器(UPS)之方法，該不斷電電源供應器具有被建構成接收來自一交流電電源之交流電輸入電力之一輸入端、被建構成提供一交流電輸出電力至一負載之一輸出端、一直流電電源、耦接至該輸入端及該直流電電源之一第一電力轉換器、耦接至該輸入端及該直流電電源之一第二電力轉換器，該第一電力轉換器包含一第一交流電至直流電轉換器及一變壓器，該變壓器具有跨接於該輸入端和該輸出端之一主要繞線組，該變壓器進一步具有耦接至該第一交流電至直流電轉換器之一第二繞線組，該第二電力轉換器包含一第二交流電至直流電轉換器，該方法包括：決定該交流電輸入電力是否位於一預定操作範圍內；以第一操作模式來操作該不斷電電源供應器，以回應所決定之該交流電輸入電力係位於一預定操作範圍內；在該第一操作模式期間，透過該變壓器之主要繞線組將該交流電輸入電力第一部分轉換成該交流電輸出電力；在該第一操作模式期間，透過該第一交流電至直流電轉換器將不同於該交流電輸入電力第一部分之交流電輸入電力第二部分轉換成該直流電電力，以及在該第二操作模式期間，透過該第二交流電至直流電轉換器將該交流電輸入電力轉換成該直流電電力；及 在該第二操作模式期間，透過該第二交流電至直流電轉換器將該交流電輸入電力轉換成該直流電電力。
15. 如申請專利範圍第14項之方法，進一步決定該交流電輸入電力是否位在不同於該第一預定操作範圍之第二預定操作範圍內，並以該第二操作模式來操作該不斷電電源供應器，以回應所決定之該交流電輸入電力係位於該第二預定操作範圍內。
16. 如申請專利範圍第15項之方法，其中，該第一預定操作範圍包含介於大約一預定名目公用電壓97%至103%之間之電壓，且其中，該第二預定操作範圍包含介於大約該名目公用電壓85%至97%之間及介於大約該名目公用電壓103%至115%之間之電壓。
17. 如申請專利範圍第14項之方法，進一步包括在該第一操作模式期間，耦接至該變壓器之主要繞線組至該輸入端，並在該第二操作模式期間，解除該變壓器之主要繞線組與該輸入端之耦接。
18. 如申請專利範圍第14項之方法，進一步包括在該第一操作模式期間，使用該第一電力轉換器來調整流經該變壓器第二繞線組之電流，以調整該交流電輸出電力。
19. 如申請專利範圍第18項之方法，進一步包括在該第一操作模式期間，使用該第二電力轉換器來產生直流電電力。
20. 如申請專利範圍第14項之方法，進一步包括偵測該交流電輸入電力之損失，且對此之回應為以該交流電輸出電力係由該直流電電源匯流排衍生而出之備用操作模式，來操作該不斷電電源供應器。