TWI699072B - 不斷電運行裝置 - Google Patents

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袁德威
張奕然
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台達電子工業股份有限公司
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Abstract

本案提供一種不斷電運行裝置，包含儲能元件、直流/直流轉換電路、驅動電路以及切換元件，直流/直流轉換電路與儲能元件電連接，轉換儲能元件所提供之第一直流電能為第二直流電能，驅動電路連接於交流電源與負載之間，切換元件連接於直流/直流轉換電路與驅動電路之間，當交流電源正常供電時，切換元件為截止狀態，驅動電路接收交流電源之第一交流電能，當交流電源中斷或異常時，切換元件為導通狀態，驅動電路經由切換元件接收直流/直流轉換電路之第二直流電能。

Description

不斷電運行裝置
本案係關於一種不斷電運行裝置，尤指一種在交流電源異常或中斷時，可讓驅動負載之驅動電路快速接收到儲能元件所提供之電能，且電能轉換效率較高而成本較低之不斷電運行裝置。
大部分的精密電子儀器與設備需要依賴高品質及穩定的電源供應來維持正常的運作。不斷電運行裝置不但可以確保供電來源之可靠度外，更可以提供高品質電力波形，使不斷電運行裝置已經成為現今確保供電可靠度與提供高品質電力的一種最佳方案，例如當不斷電運行裝置運用於電梯時，則使得電梯在市電中斷時依然能夠穩定運作，確保人員安全。
第1圖為第一種習知不斷電運行裝置之電路結構示意圖。第一種習知不斷電運行裝置1兩端可與負載L1及交流電源P1，例如市電，電連接，以在交流電源P1中斷或異常時提供備用電源給負載L1繼續運轉，其中負載L1可為但不限於電梯。而習知不斷電運行裝置1包含充電電路11、充放電電池12、直流/直流轉換電路13、直流/交流轉換電路14、三端口開關元件15及驅動電路16。當交流電源P1正常供電時，充電電路11可將交流電源P1所提供之電能轉換成備用電能，並儲存於充放電電池12中。當交流電源P1中斷或異常時，充放電電池12 所儲存之備用電能藉由直流/直流轉換電路13及直流/交流轉換電路14轉換，而於直流/交流轉換電路14輸出交流電能。三端口開關元件15則由三端口開關所構成，其係依據交流電源P1的狀態而進行對應的路徑切換，即當交流電源P1正常供電時，三端口開關元件15係導通於交流電源P1及驅動電路16之間，而當交流電源P1中斷或異常時，三端口開關元件15則改為導通於直流/交流轉換電路14及驅動電路16之間。亦即，視交流電源P1運行狀況正常或異常，驅動電路16選擇性地經由三端口開關元件15接收交流電源P1所提供之電能或直流/交流轉換電路14所輸出之交流電能，進而驅動負載L1內之馬達裝置L11。
然而，在交流電源P1發生中斷或異常時，由於習知不斷電運行裝置1之驅動電路16必須經由三端口開關元件15切換才能接收直流/交流轉換電路14所提供之交流電能，又因三端口開關元件15在進行路徑切換時會有一定的時間延遲，導致驅動電路16在交流電源P1發生中斷或異常時無法立即經由三端口開關元件15切換而接收到直流/交流轉換電路14所輸出之交流電能，進而以殘存電能持續驅動負載L1內之馬達裝置L11，使得負載L1內之馬達裝置L11在交流電源P1發生中斷或異常的瞬間會產生效能降低或中斷運轉的情況。此外，習知不斷電運行裝置1之充放電電池12儲存的備用電能需連續經由直流/直流轉換電路13、直流/交流轉換電路14及驅動電路16處理後才提供至負載L1之馬達裝置L11，故備用電能實際上會因直流/直流轉換電路13、直流/交流轉換電路14及驅動電路16所構成之三級電路而產生轉換之電能損耗。
第2圖為第二種習知不斷電運行裝置之電路結構示意圖。第二種習知不斷電運行裝置2兩端可與負載L2及交流電源P2，例如市電，電連接，以在交流電源P2中斷或異常時可提供備用電源給負載L2繼續運轉，其中負載L2可為 但不限於電梯。而習知不斷電運行裝置2包含充電電路21、充放電電池22、直流/直流轉換電路23、直流/交流轉換電路24、第一開關元件251、第二開關元件252、三端口開關元件253、驅動電路26。當交流電源P2正常供電時，充電電路21可將交流電源P2所提供之電能轉換成備用電能，並儲存於充放電電池22中。當交流電源P2中斷或異常時，充放電電池22所儲存之備用電能藉由直流/直流轉換電路23及直流/交流轉換電路24轉換，而於直流/交流轉換電路24輸出交流電能。第一開關元件251及第二開關元件252則依據交流電源P2的狀態而進行對應導通或截止的切換，即當交流電源P2正常供電時，第一開關元件251導通於交流電源P2及驅動電路26之間，而第二開關元件252斷開，驅動電路26經由第一開關元件251接收交流電源P2所提供之電能，進而驅動負載L2內之馬達裝置L21。而當交流電源P2中斷或異常時，第二開關元件252導通於充放電電池22及驅動電路26之間，而第一開關元件251斷開，此時充放電電池22儲存之備用電能雖提供給驅動電路26，但因充放電電池22之電壓不高，故驅動電路26並無法藉由充放電電池22輸出之備用電能而有效啟動或運行，故驅動電路26需要額外設置與直流/交流轉換電路24電連接之一EPS(Entry-Level Power Supply Specification)端口，以利用EPS端口先接收直流/交流轉換電路24輸出之交流電能來啟動驅動電路26，進而驅動電路26便可經由第二開關元件252接收充放電電池22所提供之備用電能並進行轉換，以驅動負載L2內之馬達裝置L21。三端口開關元件253則由三端口開關所構成，其係依據交流電源P2的狀態而進行對應的路徑切換，當交流電源P2正常供電時，三端口開關元件253係經由第一開關元件251導通於交流電源P2及負載L2之間，當交流電源P2中斷或異常時，三端口開關元件253則改為導通於直流/交流轉換電路24及負載L2之間。
由上可知，因第二種習知不斷電運行裝置2之驅動電路26需要額外設置EPS端口，故習知不斷電運行裝置2具有成本較高之缺失。此外，由於充放電電池22之電壓不高，使得用來傳送充放電電池22儲存之備用電能至驅動電路26之線材上所流經之電流較大，因此須使用線徑較粗之線材，亦加使得習知不斷電運行裝置2的成本上升。
因此，如何發展一種可改善上述習知技術缺失之不斷電運行裝置，實為相關技術領域者目前所需要解決之問題。
本案之目的在於提供一種不斷電運行裝置，俾解決習知不斷電運行裝置在交流電源異常或中斷時，無法讓驅動負載之驅動電路快速接收到儲能元件所提供之電能，以及具有較高轉換電能損耗，且成本較高之缺失。
為達上述目的，本案之一實施態樣為提供一種不斷電運行裝置，係電連接於交流電源與負載之間，且接收交流電源所提供之第一交流電能，並包含儲能元件、直流/直流轉換電路、驅動電路以及切換元件。直流/直流轉換電路之輸入端係與儲能元件電連接，用以於交流電源中斷或異常時，轉換儲能元件所提供之第一直流電能為第二直流電能。驅動電路之第一連接端係與交流電源電連接，驅動電路之輸出端係與負載電連接，且驅動電路之第二連接端之電壓係與驅動電路之第一連接端之電壓相對應。切換元件之第一端與直流/直流轉換電路之輸出端電連接，切換元件之第二端與驅動電路之第二連接端電連接。其中，當交流電源正常供電時，切換元件為截止狀態，驅動電路之第一連接端接收第一交流電能並轉換為輸出電能，用以驅動負載；其中，當交流電源中斷 或異常時，切換元件為導通狀態，驅動電路之第二連接端經由切換元件之第二端接收第二直流電能並轉換為輸出電能，用以驅動負載。
為達上述目的，本案之另一實施態樣為提供一種不斷電運行裝置，係電連接於交流電源與負載之間，且接收交流電源所提供之第一交流電能，並包含儲能元件、直流/直流轉換電路、驅動電路及切換元件。直流/直流轉換電路之輸入端係與儲能元件電連接，用以於交流電源中斷或異常時，轉換儲能元件所提供之第一直流電能為第二直流電能。驅動電路包含整流電路，驅動電路之第一連接端與交流電源電連接，驅動電路之輸出端與負載電連接，且驅動電路之第二連接端之電壓係與驅動電路之第一連接端之電壓相對應。整流電路之輸入端電連接於驅動電路之第一連接端，整流電路之輸出端電連接於驅動電路之第二連接端，並將第一交流電能整流為第三直流電能。切換元件之第一端與直流/直流轉換電路之輸出端電連接，切換元件之第二端與驅動電路之第二連接端電連接。其中，當交流電源正常供電時，切換元件為截止狀態，驅動電路之第一連接端接收第一交流電能並轉換為輸出電能，用以驅動負載；其中，當交流電源中斷或異常時，切換元件為導通狀態，而驅動電路之第二連接端經由切換元件之第二端接收第二直流電能並轉換為輸出電能，用以驅動負載。
1、2、3、4:不斷電運行裝置
L1、L2、L3、L4:負載
L11、L21、L31、L41:馬達裝置
L32、L42:直交流驅動元件集成
L33、L43:交流驅動元件組
L34、L44:直流驅動元件組
P1、P2、P3、P4:交流電源
11、21、32、42:充電電路
12、22、31、41:充放電電池
13、23、33、43:直流/直流轉換電路
331、431:輸入端
332、432:輸出端
14、24:直流/交流轉換電路
34、45:第一直流/交流轉換電路
341、451:輸入端
342、452:輸出端
251:第一開關元件
252:第二開關元件
15、253、37:三端口開關元件
16、26、35、44:驅動電路
351、441:第一連接端
352、442:第二連接端
353、443:輸出端
354、444:整流電路
356、446:輸入端
357、447:輸出端
355、445:第二直流/交流轉換電路
358、448:輸入端
359、449:輸出端
36、46:切換元件
361、461:第一端
362、462:第二端
38:輸出模組
381:交流輸出端
382、47:電源供應器
383、471:輸入端
384、472:輸出端
471:輸入端
472:輸出端
EPS:EPS端口
第1圖為第一種習知不斷電運行裝置之電路結構示意圖。
第2圖為第二種習知不斷電運行裝置之電路結構示意圖。
第3圖為本案第一較佳實施例之不斷電運行裝置之電路結構示意圖。
第4圖為本案第二較佳實施例之不斷電運行裝置之電路結構示意圖
第5圖為本案第三較佳實施例之不斷電運行裝置之電路結構示意圖。
第6圖為本案第四較佳實施例之不斷電運行裝置之電路結構示意圖
體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上當作說明之用，而非架構於限制本案。
請參閱第3圖，第3圖為本案第一較佳實施例之不斷電運行裝置之電路結構示意圖，如第3圖所示，本實施例之不斷電運行裝置3之一端與交流電源P3電連接，其中交流電源P3可為但不限為市電。此外，不斷電運行裝置3之另一端則與負載L3電連接，不斷電運行裝置3可驅動負載L3之馬達裝置L31運作，且不斷電運行裝置3更可對負載L3內所設置之直交流驅動元件集成L32進行供電，其中負載L3可為但不限為電梯，直交流驅動元件集成L32可包含交流驅動元件組L33及直流驅動元件組L34，且交流驅動元件組L33可為但不限為電梯內之控制裝置等，直流驅動元件組L34可為但不限為電梯煞車組件等。不斷電運行裝置3包含儲能元件如充放電電池31、充電電路32、直流/直流轉換電路33、第一直流/交流轉換電路34、驅動電路35及切換元件36。其中，切換元件36例如可為二極體、MOSFET、Relay或其他可開關切換之電路元件。
充放電電池31可於交流電源P3中斷或異常時輸出第一直流電能。充電電路32係電連接於交流電源P3與充放電電池31之間，充電電路32用以於交流電源P3正常供電時，接收並轉換交流電源P3輸出之第一交流電能，以對 充放電電池31進行充電。詳細而言，充電電路32之輸入端與交流電源P3電連接，充電電路32之輸出端與充放電電池31電連接。
直流/直流轉換電路33具有輸入端331及輸出端332，直流/直流轉換電路33之輸入端331與充放電電池31電連接。當交流電源P3中斷或異常時，直流/直流轉換電路33之輸入端331接收充放電電池31提供之第一直流電能，並轉換第一直流電能為第二直流電能，並藉由輸出端332輸出第二直流電能。第一直流/交流轉換電路34具有輸入端341及輸出端342，第一直流/交流轉換電路34之輸入端341與直流/直流轉換電路33之輸出端332電連接，當交流電源P3中斷或異常時，第一直流/交流轉換電路34之輸入端341接收直流/直流轉換電路33之輸出端332輸出之第二直流電能，使得第一直流/交流轉換電路34轉換第二直流電能為第二交流電能，進而於直流/交流轉換電路34之輸出端342輸出第二交流電能。
驅動電路35具有第一連接端351、第二連接端352及輸出端353，驅動電路35之第一連接端351係與交流電源P3電連接，驅動電路35之輸出端353係與負載L3之馬達裝置L31電連接。當交流電源P3正常供電時，驅動電路35之第一連接端351接收並轉換第一交流電能為輸出電能，並藉由驅動電路35之輸出端353輸出至負載L3之馬達裝置L31，以驅動負載L3之馬達裝置L31。另外，驅動電路35之第二連接端352之電壓係與驅動電路35之第一連接端351之電壓相對應，即在第二連接端352之電壓與在第一連接端351之電壓約略相等。
切換元件36之第一端361與直流/直流轉換電路33之輸出端332電連接，切換元件36之第二端362與驅動電路35之第二連接端352電連接，其中切換元件36係依據切換元件36之第一端361及切換元件36之第二端362之電壓差值，而進一步切換使得切換元件36為導通狀態或截止狀態，進一步來說，當交 流電源P3正常供電時，因驅動電路35之第二連接端352之電壓係與第一連接端351之電壓相對應，因此與驅動電路35之第二連接端352電連接之切換元件36之第二端362之電壓(對應於交流電源P3之第一交流電能的電壓)，便大於切換元件36之第一端361之電壓(對應於充放電電池31之第一直流電能的電壓經直流/直流轉換電路33轉換後之第二直流電能之電壓)，故切換元件36為截止狀態，此時驅動電路35亦轉換第一交流電能為輸出電能，並輸出至負載L3之馬達裝置L31，以驅動負載L3之馬達裝置L31。而當交流電源P3中斷或異常時，同上所述，與驅動電路35之第二連接端352電連接之切換元件36之第二端362之電壓便小於切換元件36之第一端361之電壓，使得切換元件36為導通狀態，此時驅動電路35之第二連接端352經由切換元件36接收直流/直流轉換電路33輸出之第二直流電能，而驅動電路35便轉換第二直流電能為輸出電能，以藉由驅動電路35之輸出端353輸出輸出電能至負載L3之馬達裝置L31，以驅動負載L3之馬達裝置L31。
由上可知，本案之不斷電運行裝置3在直流/直流轉換電路33及驅動電路35之間設置切換元件36，藉此當交流電源P3中斷或異常時，利用導通之切換元件36將第二直流電能傳送至驅動電路35，而由於切換元件36係利用第一端361及第二端362之電壓差值，使得切換元件36進行導通及截止的切換，故被動元件之切換元件36之導通/截止切換速度係優於第1圖所示之習知不斷電運行裝置1之三端口開關元件15，因此相較於習知不斷電運行裝置1於交流電源P1中斷或異常時，驅動電路16須藉由三端口開關元件15進行路徑切換後才能接收到直流/交流轉換電路14提供之交流電能之缺失，本案之不斷電運行裝置3之驅動電路35實際上可於交流電源P3中斷或異常時，立即接收到來自直流/直流轉換電路 33之第二直流電能維持系統運行，因此本案之不斷電運行裝置3在交流電源P3中斷或異常時，可持續驅動負載L3之馬達裝置L31，確保安全。
此外，相較於習知不斷電運行裝置1之充放電電池12於供電時，充放電電池12之備用電能會因直流/直流轉換電路13、直流/交流轉換電路14及驅動電路16產生三級之轉換電能損耗，由於本案之不斷電運行裝置3於充放電電池31提供第一直流電能時，僅經由直流/直流轉換電路33及驅動電路35進行兩級轉換即可供電給負載L3，故本案之不斷電運行裝置3之充放電電池31之第一直流電能的轉換電能損耗相對較小，換言之，即電能轉換效率相對較高。此外，本案之不斷電運行裝置3之驅動電路35係經由直流/直流轉換電路33及切換元件36接收第二直流電能，而並未經過第一直流/交流轉換電路34，故本案之第一直流/交流轉換電路34可選用功率要求較低之電子元件，在成本及效能的表現相對較佳。
更甚者，相較於習知不斷電運行裝置2因驅動電路26需要額外設置EPS端口，以及因須使用線徑較粗之線材，所導致之成本較高之問題，由於本案之不斷電運行裝置3之充放電電池31之第一直流電能係經由直流/直流轉換電路33進行升壓後才傳送至驅動電路35，故直流/直流轉換電路33傳送至驅動電路35之電能便已足夠啟動驅動電路35運作，因此本案之不斷電運行裝置3不但無需額外設置EPS端口，且可因直流/直流轉換電路33及驅動電路35之間的電壓較高，使得線材所流經之電流較小故可選用線徑較細之線材，故本案之不斷電運行裝置3相對可減少生產成本。
於一些實施例中，驅動電路35更包含整流電路354及第二直流/交流轉換電路355。整流電路354包含輸入端356及輸出端357，整流電路354之輸入端356係電連接於驅動電路35之第一連接端351，以經由驅動電路35之第一連接 端351接收交流電源P3之第一交流電能，整流電路354用以當經由驅動電路35之第一連接端351接收交流電源P3之第一交流電能時，將第一交流電能整流為第三直流電能。第二直流/交流轉換電路355包含輸入端358及輸出端359，第二直流/交流轉換電路355之輸入端358係電連接於整流電路354之輸出端357及驅動電路35之第二連接端352，第二直流/交流轉換電路355之輸出端359係電連接於驅動電路35之輸出端353，第二直流/交流轉換電路355之輸入端358可選擇性地經由整流電路354之輸出端357接收第三直流電能，或經由驅動電路35之第二連接端352接收第二直流電能，進而轉換第三直流電能或第二直流電能為輸出電能，並於輸出端359輸出該輸出電能。
於一些實施例中，不斷電運行裝置3更包含三端口開關元件37，三端口開關元件37根據交流電源P3之供電狀態，選擇性地於交流電源P3至負載L3之直交流驅動元件集成L32之間，或於第一直流/交流轉換電路34之輸出端342至負載L3之直交流驅動元件集成L32之間進行路徑切換；其中，當交流電源P3正常供電時，三端口開關元件37導通於交流電源P3及負載L3之直交流驅動元件集成L32之間，以使得三端口開關元件37將交流電源P3提供之第一交流電能提供至至負載L3之直交流驅動元件集成L32；另一方面，當交流電源P3中斷或異常時，三端口開關元件37導通於第一直流/交流轉換電路34之輸出端342及負載L3之直交流驅動元件集成L32之間，以使得三端口開關元件37將第一直流/交流轉換電路34之輸出端342輸出之第二交流電能提供至負載L3之直交流驅動元件集成L32。
於一些實施例中，不斷電運行裝置3更包含輸出模組38，係電連接於三端口開關元件37及負載L3之直交流驅動元件集成L32之間，且輸出模組38 包含交流輸出端381及電源供應器382。交流輸出端381電連接於三端口開關元件37及負載L3之直交流驅動元件集成L32之交流驅動元件組L33之間。當交流電源P3正常供電時，交流輸出端381接收交流電源P3提供之第一交流電能，以將第一交流電能傳送至負載L3之直交流驅動元件集成L32之交流驅動元件組L33。而當交流電源P3中斷或異常時，交流輸出端381接收第一直流/交流轉換電路34之輸出端342輸出之第二交流電能，以將第二交流電能傳送至負載L3之直交流驅動元件集成L32之交流驅動元件組L33。電源供應器382電連接於三端口開關元件37及負載L3之直交流驅動元件集成L32之直流驅動元件組L34之間。當交流電源P3正常供電時，電源供應器382接收並轉換第一交流電能為第四直流電能，以將第四直流電能傳送至負載L3之直交流驅動元件集成L32之直流驅動元件組L34。而當交流電源P3中斷或異常時，電源供應器382接收並轉換第二交流電能為第四直流電能，以將第四直流電能傳送至負載L3之直交流驅動元件集成L32之直流驅動元件組L34。
於一些實施例中，由於本案之不斷電運行裝置3之充放電電池31之第一直流電能係經由直流/直流轉換電路33轉換而升壓後，才傳送至驅動電路35，故充放電電池31可選用電壓較低之電池，例如鉛酸電池，來構成。
當然，充電電路32之輸入端並不局限於如第3圖所示與交流電源P3電連接，於一些實施例中，如第4圖所示，充電電路32之輸入端可改由與驅動電路35之第二連接端352電連接，且當交流電源P3正常供電時，驅動電路35更可藉由第二連接端352將第一交流電能傳送至充電電路32。其中，充電電路32之輸入端電連接於驅動電路35之第二連接端352及切換元件36之第二端362之間，類似前述，當交流電源P3正常供電時，因驅動電路35之第二連接端352之電壓係與 第一連接端351之電壓相對應，因此與驅動電路35之第二連接端352電連接之切換元件36之第二端362之電壓便大於切換元件36之第一端361之電壓，故切換元件36為截止狀態；而當交流電源P3中斷或異常時，與驅動電路35之第二連接端352電連接之切換元件36之第二端362之電壓便小於切換元件36之第一端361之電壓，使得切換元件36為導通狀態，其餘系統運行方式則不再贅述。
請參閱第5圖，其係為本案第三較佳實施例之不斷電運行裝置之電路結構示意圖，如第5圖所示，本實施例之不斷電運行裝置4之一端與交流電源P4電連接，其中當交流電源P4正常供電時，交流電源P4可輸出第一交流電能至不斷電運行裝置4，反之，當交流電源P4中斷或異常時，交流電源P4便無法持續輸出電能至不斷電運行裝置4，且交流電源P4可為但不限為市電。此外，不斷電運行裝置4之另一端則與負載L4電連接，不斷電運行裝置4可驅動負載L4之馬達裝置L41運作，且不斷電運行裝置4更可對負載L4內所設置之直交流驅動元件集成L42進行供電，其中負載L4可為但不限為電梯，直交流驅動元件集成L42可包含交流驅動元件組L43及直流驅動元件組L44，且交流驅動元件組L43可為但不限為電梯內之控制裝置等，直流驅動元件組L44可為但不限為電梯煞車組件等。不斷電運行裝置4包含儲能元件如充放電電池41、充電電路42、直流/直流轉換電路43、驅動電路44、第一直流/交流轉換電路45及切換元件46。其中，切換元件46可為二極體、MOSFET、Relay或其他可開關切換之電路元件。
充放電電池41可於交流電源P4中斷或異常時輸出第一直流電能。充電電路42係電連接於交流電源P4與充放電電池41之間，充電電路42用以於交流電源P4正常供電時，接收並轉換交流電源P4輸出之第一交流電能，以對 充放電電池41進行充電。詳細而言，充電電路42之輸入端與交流電源P4電連接，充電電路42之輸出端與充放電電池41電連接。
直流/直流轉換電路43具有輸入端431及輸出端432，直流/直流轉換電路43之輸入端431與充放電電池41電連接，當交流電源P4中斷或異常時，直流/直流轉換電路43之輸入端431接收充放電電池41提供之第一直流電能，並轉換第一直流電能為第二直流電能，並藉由直流/直流轉換電路43之輸出端432輸出第二直流電能。
驅動電路44具有第一連接端441、第二連接端442及輸出端443，驅動電路44之第一連接端441係與交流電源P4電連接，驅動電路44之輸出端443係與負載L4之馬達裝置L41電連接，當交流電源P4正常供電時，驅動電路44之第一連接端441接收並轉換第一交流電能為輸出電能，並藉由驅動電路44之輸出端443輸出至負載L4之馬達裝置L41，以驅動負載L4之馬達裝置L41。另外，驅動電路44之第二連接端442之電壓係與驅動電路44之第一連接端441之電壓相對應，即在第二連接端442之電壓與在第一連接端441之電壓約略相等。
第一直流/交流轉換電路45具有輸入端451及輸出端452，第一直流/交流轉換電路45之輸入端451與驅動電路44之第二連接端442電連接，第一直流/交流轉換電路45之輸出端452與負載L4之直交流驅動元件集成L42之交流驅動元件組L43電連接，當交流電源P4正常供電時，第一直流/交流轉換電路45之輸入端451經由驅動電路44之第二連接端442接收交流電源P4之第一交流電能並經由與驅動電路44進行整流後之輸出電能，藉由第一直流/交流轉換電路45之輸出端452輸出該輸出電能至直交流驅動元件集成L42之交流驅動元件組L43。
切換元件46之第一端461與直流/直流轉換電路43之輸出端432電連接，切換元件46之第二端462與驅動電路44之第二連接端442及第一直流/交流轉換電路45之輸入端451電連接，其中切換元件46係依據切換元件46之第一端461及切換元件46之第二端462之電壓差值，而進一步切換使得切換元件46為導通狀態或截止狀態，進一步來說，當交流電源P4正常供電時，因驅動電路44之第二連接端442之電壓係與驅動電路44之第一連接端441之電壓相對應，因此驅動電路44之第二連接端442電連接之切換元件46之第二端462之電壓(對應於交流電源P4之第一交流電能的電壓)，便大於切換元件46之第一端461之電壓(對應於充放電電池41之第一直流電能的電壓經直流/直流轉換電路43轉換後之第二直流電能的電壓)，故切換元件46為截止狀態，此時驅動電路44亦轉換第一交流電能為輸出電能並輸出至負載L4之馬達裝置L41，以驅動負載L4之馬達裝置L41。同上所述，當交流電源P4中斷或異常時，與驅動電路44之第二連接端442電連接之切換元件46之第二端462之電壓便小於切換元件46之第一端461之電壓，使得切換元件46為導通狀態，此時驅動電路44之第二連接端442經由切換元件46接收直流/直流轉換電路43輸出之第二直流電能，而驅動電路44便轉換第二直流電能為輸出電能，藉由驅動電路44之輸出端443輸出輸出電能至負載L4之馬達裝置L41，以驅動負載L4之馬達裝置L41。
於一些實施例中，驅動電路44更包含整流電路444及第二直流/交流轉換電路445。整流電路444包含輸入端446及輸出端447，整流電路444之輸入端446係電連接於驅動電路44之第一連接端441，以經由驅動電路44之第一連接端441接收交流電源P4之第一交流電能，整流電路444用以當經由驅動電路44之第一連接端441接收交流電源P4之第一交流電能時，將第一交流電能整流為第三 直流電能。第二直流/交流轉換電路445包含輸入端448及輸出端449，第二直流/交流轉換電路445之輸入端448係電連接於整流電路444之輸出端447及驅動電路44之第二連接端442，第二直流/交流轉換電路445之輸出端449係電連接於驅動電路44之輸出端443，第二直流/交流轉換電路445之輸入端448可選擇性地經由整流電路444之輸出端447接收第三直流電能，或經由驅動電路44之第二連接端442接收第二直流電能，進而轉換第三直流電能或第二直流電能為輸出電能，並於輸出端449輸出該輸出電能。
此外，第一直流/交流轉換電路45經由整流電路444之輸出端447接收第三直流電能或經由切換元件46接收第二直流電能，第一直流/交流轉換電路45用以將第三直流電能或第二直流電能轉換為一第三交流電能以輸出至負載L4之直交流驅動元件集成L42之交流驅動元件組L43。
於一些實施例中，不斷電運行裝置4更包含電源供應器47，電源供應器47包含輸入端471及輸出端472，電源供應器47之輸入端471與驅動電路44之第二連接端442及切換元件46之第二端462電連接，電源供應器47之輸出端472與負載L4之直交流驅動元件集成L42之直流驅動元件組L44電連接。當交流電源P4正常供電時，電源供應器47之輸入端471接收整流電路444輸出之第三直流電能並轉換為第四直流電能，以藉由電源供應器47之輸出端472輸出第四直流電能。當交流電源P4中斷或異常時，電源供應器47之輸入端472經由切換元件46之第二端462接收直流/直流轉換電路43之輸出端432輸出之第二直流電能並轉換為第四直流電能，以藉由電源供應器47之輸出端472輸出第四直流電能。
於一些實施例中，由於本案之不斷電運行裝置4之充放電電池41之第一直流電能係經由直流/直流轉換電路43轉換而升壓後，才傳送至驅動電路44，故充放電電池41可選用電壓較低之電池，例如鉛酸電池來構成。
當然，充電電路42並不局限於如第5圖所示與交流電源P4電連接，於一些實施例中，如第6圖所示，充電電路42可改由與驅動電路44之第二連接端442電連接，且當交流電源P4正常供電時，驅動電路44更可藉由第二連接端442將第一交流電能傳送至充電電路42。其中，充電電路42之輸入端電連接於驅動電路44之第二連接端442及切換元件46之第二端462之間，類似前述，當交流電源P4正常供電時，因驅動電路44之第二連接端442之電壓係與驅動電路44之第一連接端441之電壓相對應，因此驅動電路44之第二連接端442電連接之切換元件46之第二端462之電壓便大於切換元件46之第一端461之電壓，故切換元件46為截止狀態；而當交流電源P4中斷或異常時，與驅動電路44之第二連接端442電連接之切換元件46之第二端462之電壓便小於切換元件46之第一端461之電壓，使得切換元件46為導通狀態，其餘系統運行方式則不再贅述。
此外，本案第5圖及第6圖之不斷電運行裝置4大部分的電路結構與作動皆類似於本案第3圖及第4圖之不斷電運行裝置3，因此本案第5圖及第6圖之不斷電運行裝置4相較於習知不斷電運行裝置之優勢亦相似於第3圖及第4圖之不斷電運行裝置3相較於習知不斷電運行裝置之優勢，故於此不再贅述。
綜上所述，本案之不斷電運行裝置在直流/直流轉換電路及驅動電路之間設置切換元件，藉此當交流電源中斷或異常時，切換元件係利用第一端及第二端之電壓差值，使得切換元件進行導通及截止的切換，故切換元件可快速將第二直流電能即刻傳送至驅動電路，因此本案之不斷電運行裝置之驅動電 路實際上可於交流電源中斷或異常時，立即接收到來自直流/直流轉換電路之第二直流電能，而可持續驅動負載之馬達裝置，確保安全。此外，相較於習知不斷電運行裝置之充放電電池於供電時，充放電電池之備用電能會產生三級之轉換電能損耗，由於本案之不斷電運行裝置僅經由直流/直流轉換電路及驅動電路進行兩級轉換即可供電給負載，故本案之不斷電運行裝置之充放電電池之第一直流電能的電能轉換效率相對較高。更甚者，由於本案之不斷電運行裝置之充放電電池之第一直流電能係經由直流/直流轉換電路進行升壓後才傳送至驅動電路，故直流/直流轉換電路傳送至驅動電路之電能便可足夠啟動驅動電路運作，因此本案之不斷電運行裝置不但無需額外設置EPS端口，且可因直流/直流轉換電路及驅動電路之間的線材所流經之電流較小選用線徑較細之線材，故本案之不斷電運行裝置可減少生產成本。
3‧‧‧不斷電運行裝置
L3‧‧‧負載
L31‧‧‧馬達裝置
L32‧‧‧直交流驅動元件集成
L33‧‧‧交流驅動元件組
L34‧‧‧直流驅動元件組
P3‧‧‧交流電源
31‧‧‧儲能元件
32‧‧‧充電電路
33‧‧‧直流/直流轉換電路
331‧‧‧輸入端
332‧‧‧輸出端
34‧‧‧第一直流/交流轉換電路
341‧‧‧輸入端
342‧‧‧輸出端
35‧‧‧驅動電路
351‧‧‧第一連接端
352‧‧‧第二連接端
353‧‧‧輸出端
354‧‧‧整流電路
356‧‧‧輸入端
357‧‧‧輸出端
355‧‧‧第二直流/交流轉換電路
358‧‧‧輸入端
359‧‧‧輸出端
36‧‧‧切換元件
361‧‧‧第一端
362‧‧‧第二端
37‧‧‧三端口開關元件
38‧‧‧輸出模組
381‧‧‧交流輸出端
382‧‧‧電源供應器
383‧‧‧輸入端
384‧‧‧輸出端

Claims (21)

  1. 一種不斷電運行裝置，係電連接於一交流電源與一負載之間，且接收該交流電源所提供之一第一交流電能，並包含：一儲能元件，用以提供一第一直流電能；一直流/直流轉換電路，該直流/直流轉換電路之一輸入端係與該儲能元件電連接，用以於該交流電源中斷或異常時，轉換該第一直流電能為一第二直流電能；一驅動電路，該驅動電路之一第一連接端係與該交流電源電連接，該驅動電路之一輸出端係與該負載電連接，且該驅動電路之一第二連接端之電壓係與該驅動電路之該第一連接端之電壓相對應；以及一切換元件，該切換元件之一第一端與該直流/直流轉換電路之一輸出端電連接，該切換元件之一第二端與該驅動電路之該第二連接端電連接；其中，當該交流電源正常供電時，該切換元件為截止狀態，該驅動電路之該第一連接端接收該第一交流電能，該驅動電路轉換該第一交流電能為一輸出電能，以驅動該負載；以及其中，當該交流電源中斷或異常時，該切換元件為導通狀態，該驅動電路之該第二連接端經由該切換元件之該第二端接收該第二直流電能，該驅動電路轉換該第二直流電能為該輸出電能，以驅動該負載。
  2. 如請求項1所述之不斷電運行裝置，更包括一充電電路，用以於該交流電源正常供電時，接收並轉換該第一交流電能，以對該儲能元件進行充電，其中該充電電路係電連接於該交流電源與該儲能元件之間。
  3. 如請求項1所述之不斷電運行裝置，其中該驅動電路包含一整流電路，該整流電路之一輸入端電連接於該驅動電路之該第一連接端，該整流電路用以將該第一交流電能整流為一第三直流電能。
  4. 如請求項3所述之不斷電運行裝置，更包括一第一直流/交流轉換電路，該第一直流/交流轉換電路之一輸入端與該直流/直流轉換電路之一輸出端電連接，用以轉換該第二直流電能為一第二交流電能。
  5. 如請求項4所述之不斷電運行裝置，其中該驅動電路更包含一第二直流/交流轉換電路，該第二直流/交流轉換電路之一輸入端電連接於該整流電路之一輸出端及該驅動電路之該第二連接端，該第二直流/交流轉換電路之一輸出端電連接於該驅動電路之該輸出端，該第二直流/交流轉換電路用以將該第三直流電能或該第二直流電能轉換為該輸出電能。
  6. 如請求項4所述之不斷電運行裝置，更包含一三端口開關元件，用以在該交流電源至該負載之一直交流驅動元件集成之間，或在該第一直流/交流轉換電路之該輸出端至該負載之該直交流驅動元件集成之間進行路徑切換。
  7. 如請求項6所述之不斷電運行裝置，更包含一輸出模組，該輸出模組之一交流輸出端電連接於該三端口開關元件與該負載之該直交流驅動元件集成之間，該交流輸出端將經由該三端口開關元件所接收到之該第一交流電能或該第二交流電能傳送至該負載之該直交流驅動元件集成。
  8. 如請求項7所述之不斷電運行裝置，其中該輸出模組更包含一電源供應器，該電源供應器電連接於該三端口開關元件與該負載之該直交流驅動元件集成之間，該電源供應器經由該三端口開關元件接收該第一交流電能或該第二交流電能，並轉換該第一交流電能或該第二交流電能為一第四直流電能。
  9. 如請求項1所述之不斷電運行裝置，其中該儲能元件為鉛酸電池。
  10. 如請求項1所述之不斷電運行裝置，更包括一充電電路，用以於該交流電源正常供電時，接收並轉換該第一交流電能，以對該儲能元件進行充電，其中該充電電路係電連接於該儲能元件與該驅動電路之該第二連接端之間。
  11. 如請求項10所述之不斷電運行裝置，其中該充電電路之一輸入端電連接於該驅動電路之該第二連接端與該切換元件之該第二端之間，該充電電路之一輸出端電連接於該儲能元件。
  12. 如請求項1所述之不斷電運行裝置，其中該切換元件為二極體、MOSFET、Relay或其他可開關切換之電路元件。
  13. 一種不斷電運行裝置，係電連接於一交流電源與一負載之間，且接收該交流電源所提供之一第一交流電能，並包含：一儲能元件，用以提供一第一直流電能；一直流/直流轉換電路，該直流/直流轉換電路之一輸入端係與該儲能元件電連接，用以於該交流電源中斷或異常時，轉換該第一直流電能為一第二直流電能；一驅動電路，包含一整流電路，該驅動電路之一第一連接端與該交流電源電連接，該驅動電路之一輸出端與該負載電連接，且該驅動電路之一第二連接端之電壓係與該驅動電路之該第一連接端之電壓相對應，該整流電路之一輸入端電連接於該驅動電路之該第一連接端，該整流電路之一輸出端電連接於該驅動電路之該第二連接端，並將該第一交流電能整流為一第三直流電能；以及一切換元件，該切換元件之一第一端與該直流/直流轉換電路之一輸出端電連接，該切換元件之一第二端與該驅動電路之該第二連接端電連接； 其中，當該交流電源正常供電時，該切換元件為截止狀態，該驅動電路之該第一連接端接收該第一交流電能，該驅動電路轉換該第一交流電能為一輸出電能，以驅動該負載；以及其中，當該交流電源中斷或異常時，該切換元件為導通狀態，該驅動電路之該第二連接端經由該切換元件之該第二端接收該第二直流電能，該驅動電路轉換該第二直流電能為該輸出電能，以驅動該負載。
  14. 如請求項13所述之不斷電運行裝置，更包括一充電電路，用以於該交流電源正常供電時，接收並轉換該第一交流電能，以對該儲能元件進行充電，其中該充電電路係電連接於該交流電源與該儲能元件之間。
  15. 如請求項13所述之不斷電運行裝置，其中該驅動電路更包含一第一直流/交流轉換電路及一第二直流/交流轉換電路，該第一直流/交流轉換電路之一輸入端與該驅動電路之該第二連接端電連接，該第一直流/交流轉換電路之一輸出端與該負載之一直交流驅動元件集成電連接，該第二直流/交流轉換電路之一輸入端電連接於該整流電路之該輸出端及該切換元件之該第二端，該第二直流/交流轉換電路之一輸出端電連接於該負載，該第二直流/交流轉換電路用以將該第三直流電能或該第二直流電能轉換為該輸出電能；其中，當該交流電源正常供電時，該第一直流/交流轉換電路自該驅動電路之該第二連接端接收該第三直流電能；其中，當該交流電源中斷或異常時，該第一直流/交流轉換電路自該直流/直流轉換電路之該輸出端接收該第二直流電能。
  16. 如請求項15所述之不斷電運行裝置，其中該第一直流/交流轉換電路用以將該第三直流電能或該第二直流電能轉換為一第三交流電能，以輸出至該負載之該直交流驅動元件集成。
  17. 如請求項15所述之不斷電運行裝置，更包含一電源供應器，該電源供應器之一輸入端與該驅動電路之該第二連接端及該切換元件之該第二端電連接，該電源供應器之一輸出端與該負載之該直交流驅動元件集成電連接，用以接收該第三直流電能或該第二直流電能並轉換為一第四直流電能，並輸出該第四直流電能至該負載之該直交流驅動元件集成。
  18. 如請求項13所述之不斷電運行裝置，其中該儲能元件為鉛酸電池。
  19. 如請求項13所述之不斷電運行裝置，更包括一充電電路，用以於該交流電源正常供電時，接收並轉換該第一交流電能，以對該儲能元件進行充電，其中該充電電路係電連接於該儲能元件與該驅動電路之該第二連接端之間。
  20. 如請求項19所述之不斷電運行裝置，其中該充電電路之一輸入端電連接於該驅動電路之該第二連接端與該切換元件之該第二端之間，該充電電路之一輸出端電連接於該儲能元件。
  21. 如請求項13所述之不斷電運行裝置，其中該切換元件為二極體、MOSFET、Relay或其他可開關切換之電路元件。
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