[发明专利]不断电电源供应器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明有关于一种电源供应器及其控制方法，尤其有关于一种不断电电源供应器(Uninterruptible Power Supply，UPS)及其控制方法。 

背景技术

随着信息工业与高科技产业的快速发展，大部分的精密电子仪器与设备需要依赖高品质的电源供应来维持正常的运作。在各种供电方式中，不断电电源供应器除了可以确保电源不会断电外，还可以提供高品质电源，所以不断电电源供应器已经成为现今提供高品质电源的一种最佳方案。由于不同类型的不断电电源供应器有不一样的电源转换效率，所以不断电电源供应器整个年度正常运转下来，会造成所需的电费增加例如约10％～30％。 

请参阅图1，其为公知不断电电源供应器的电路示意图。如图所示，公知不断电电源供应器1包含：交流/直流转换器11、充电电路12、电池模块13、直流/直流转换器14、逆变器(Inverter)15、控制器16、静态切换开关(StaticTransfer Switch，S.T.S.)17以及旁路回路(bypass)18。此传统不断电电源供应器1的各元件功能、连接关系以及其控制方法说明如下。 

当输入的市电Vin正常时，控制器16会控制交流/直流转换器11将市电Vin的交流式电压转换为具有预定电压电位的直流电，并将此直流电提供给充电电路12及逆变器15。此时，控制器16会控制逆变器15将此直流电转换为标准且稳定的交流电，再通过静态切换开关17将逆变器15的输出电压V1提供给负载19使用(此时负载电压Vout亦即为逆变器15的输出电压V1)，同时充电电路12会将交流/直流转换器11输出的直流电压转换为电池模块13可以接受的电压，以对电池模块13充电。 

当市电Vin发生异常例如中断或是电压不足等问题造成用电品质不佳时，控制器16会控制直流/直流转换器14将电池模块13的电压转换为逆变器15需要的直流电压，再由逆变器15转换为交流电，并通过静态切换开关 17供电给负载19使用。此时负载19所使用的电能是由电池模块13提供，其中电池模块13可以是多个电池组成，且电池数目越多可以供电的时间就越久。 

在市电Vin正常时，不断电电源供应器1会先由交流/直流转换器11将输入的市电Vin转换成直流电，然后利用逆变器15将直流电逆变成标准且稳定的交流电，再通过静态切换开关17将逆变器15的输出电压V1提供给负载19使用。由于交流/直流转换器11及逆变器15在市电Vin正常时会持续输出电能，因此交流/直流转换器11及逆变器15的转换效率会影响用电效率，使得用电效率降低。 

为了提高用电效率，另一种公知的不断电电源供应器的运作方式被提供。该运作方式是在输入之市电Vin正常时，控制器16会控制静态切换开关17将输入的市电Vin直接提供给负载19使用，也就是在一切都正常的情况下，输入的市电Vin通过旁路回路18供电给负载19使用。此时，逆变器15一样会转换交流电至静态切换开关17，而逆变器15的输出电压V1的峰值电压为固定的额定峰值电压Vp1。同时充电电路12会将交流/直流转换器11输出的直流电转换为电池模块13可以接受的电压，以对电池模块13充电。 

当输入的市电Vin的峰值电压或频率发生异常时，例如峰值电压增加或减少额定峰值电压Vp1的±10％，或频率增加或减少额定频率的±5％，控制器16会控制静态切换开关17，以将逆变器15的输出电压V1通过静态切换开关17供电给负载19使用(此时负载电压Vout亦即为逆变器15的输出电压V1)，由此增加用电效率，此种控制模式的不断电电源供应器即称为经济型模式(economic mode，ECO mode)的不断电电源供应器。然而，此种控制方式与结构却只能使用在非电感性负载及非马达性负载，若使用在电感性负载或马达性负载，当输入的市电Vin的峰值电压或频率发生异常，静态切换开关17切换供电回路，将逆变器15的输出电压V1供电给负载19使用时，市电Vin与逆变器15的输出电压V1之间的相位差值若很大时，例如约大于20度，不断电电源供应器1会发生不同步转换而产生突波电流(Inrush current)，甚至造成不断电电源供应器损毁，使得不断电电源供应器停止对负载19供电，造成负载19断电。