專利名稱：可延長空載放電時間的不斷電系統(tǒng)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種不斷電源的控制方法，特別涉及一種可延長空載放電時間的不斷電系統(tǒng)控制方法。
背景技術(shù)：
一般所稱的不斷電系統(tǒng)(UPS, Uninterruptible Power Supply)主要是在市電異常(例如停電、電壓偏高/偏低或出現(xiàn)涌浪電流)時，提供備份電源給用電設(shè)備，使用電設(shè)備的工作電源得以不間斷，防止電腦、電信網(wǎng)路、交換機等重要的商業(yè)設(shè)備因市電中斷而遺失數(shù)據(jù)或失去控制。
既有的不斷電系統(tǒng)大致可分為在線式(On line)、離線式(Off line)及在線互動 式(Line interactive),其系統(tǒng)特色大致如下在線式不斷電系統(tǒng)是將市電和用電設(shè)備隔開，市電不會直接供電給用電設(shè)備，而是送到不斷電系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成直流電，用以對電池充電，同時再轉(zhuǎn)回交流電供應(yīng)給用電設(shè)備，一旦市電中斷或異常時，則轉(zhuǎn)為電池模式，將電池的直流電源轉(zhuǎn)換為交流電，持續(xù)供應(yīng)給用電設(shè)備。再者，在線式不斷電系統(tǒng)輸出的波型和市電ー樣是正弦波。離線式不斷電系統(tǒng)是扮演備援的角色，常態(tài)下是由市電直接對用電設(shè)備供電，同時也為電池充電，一旦市電中斷，市電的供電回路將自動切斷而進入電池模式，以便將電池的直流電被轉(zhuǎn)換成交流電而對用電設(shè)備供電。由于電池直流電轉(zhuǎn)換的交流電是方波，只能供電給電容型負(fù)載。在線互動式不斷電系統(tǒng)具備升壓和降壓補償電路，其運作方式基本上和離線式一樣，并不全程介入供電，只即時監(jiān)測市電的供電狀況，而在市電供應(yīng)出現(xiàn)狀況時，即時校正(升壓或降壓)或進入電池模式以取代市電持續(xù)對用電設(shè)備供電。上述各種類型的不斷電系統(tǒng)在市電中斷時即進入電池模式，將電池的直流電轉(zhuǎn)換為交流電再供應(yīng)給用電設(shè)備，但不斷電系統(tǒng)在電池模式下即使空載，一般的作法依然是直接放電，當(dāng)電池放電到ー設(shè)定的低電壓時，不斷電系統(tǒng)即自動關(guān)閉。但為確保不斷電系統(tǒng)在用電設(shè)備有用電需求時能夠及時反應(yīng)，不因電池電力在空載時放光而影響供電正常，即必須盡量減少電池在空載時的放電量，也就是盡量延長電池在空載時的放電時間，以避免影響緊急供電的狀況發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明主要目的在提供ー種不斷電系統(tǒng)的控制方法，其使不斷電系統(tǒng)在電池模式下空載時可延長電池的放電時間。為達(dá)成前述目的采取的主要技術(shù)手段是令前述控制方法包括以下步驟判斷市電是否異常；當(dāng)市電異常時進入電池模式；判斷是否空載；
當(dāng)空載超過一段時間后，令電池以一特定周期作間歇式放電；在放電期間判斷是否有負(fù)載；當(dāng)有負(fù)載需求，恢復(fù)電池模式下的正常供電。由上述可知，本 發(fā)明是在市電異常時，令不斷電系統(tǒng)進入電池模式，并判斷是否為空載狀態(tài)，若是空載且持續(xù)一段時間，則令電池以作周期性的間歇式放電，由于間歇式放電，若通斷周期為I : I時，可減少一半電カ消耗，進而可延長一倍的空載放電時間；由于本發(fā)明進一歩在放電期間偵測負(fù)載變化，若負(fù)載有供電需求時則持續(xù)放電，而恢復(fù)電池模式下的正常供電，由此可減少模式切換，提高用電效率。前述間歇式放電的周期包括一放電期間及ー關(guān)閉期間，并循環(huán)進行；其中該間歇式放電的放電期間進ー步降低放電電壓。


圖I為本發(fā)明的工作流程圖。圖2為本發(fā)明間歇式放電的波形圖。圖3為本發(fā)明適用的一種離線式不斷電系統(tǒng)架構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明適用的另ー種離線式不斷電系統(tǒng)架構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明適用的一種在線互動式不斷電系統(tǒng)架構(gòu)示意圖。
具體實施例方式以下配合圖式及本發(fā)明的優(yōu)選實施例，進ー步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段。請參考圖I所示，是本發(fā)明的流程圖，其包括以下步驟判斷市電是否異常(101)；若判斷市電異常時，即進入電池模式(102)；判斷系統(tǒng)是否為空載狀態(tài)(103)；若為空載狀態(tài)，則進一歩判斷空載狀態(tài)是否超過一段時間(104)；若超過設(shè)定時間，令電池以一特定周期作間歇式放電(105)；在放電期間判斷是否有負(fù)載(106)；若有負(fù)載需求，即恢復(fù)電池模式下的正常供電(107)。在前述控制方法中，基本工作方式仍和一般不斷電系統(tǒng)相同，當(dāng)市電正常供應(yīng)時，市電對電池充電，也直接對用電設(shè)備供電(離線式)，或是將市電先轉(zhuǎn)成直流電，以對電池充電，并同時轉(zhuǎn)回交流電以對用電設(shè)備供電；另在線互動式則和離線式類似；一旦市電中斷后，即執(zhí)行前述流程，主要是在偵測到市電中斷后即進入電池模式，接著判斷系統(tǒng)是否空載(即用電設(shè)備未開機)，如果是空載且空載持續(xù)超過一段時間，即令電池以一特定周期作間歇式放電，所謂的間歇式放電是如圖2所示，包括一放電期間(ON)和ー關(guān)閉期間(0FF)，二者以一定的時間比例循環(huán)執(zhí)行，例如放電期間(ON)設(shè)為3秒，關(guān)閉期間(OFF)也設(shè)為3秒，則不斷電系統(tǒng)的電池是以放電3秒，停止3秒，接著再放電3秒的時序作周期性放電。由于前述放電期間(ON)和關(guān)閉期間(OFF)的時間比例是I : 1，在此狀況下，理論上可以減少一半的放電能量，相對地可以延長一倍的空載放電時間。
再者，通過前述的間歇式放電已可有效延長空載放電時間，如在放電期間對于放電電壓進行調(diào)控，則可進ー步延長空載放電時間；舉例而言，假設(shè)不斷電系統(tǒng)在空載狀態(tài)下直接放電的電壓值120伏特時，則本發(fā)明可在前述間歇式放電的放電期間降低放電電壓，例如降低到60伏持，由于放電電壓降低，空載狀態(tài)下的放電耗能減少，因而更進一步延長不斷電系統(tǒng)的空載放電時間。除了前述的間歇式放電外，本發(fā)明為確保不斷電系統(tǒng)的備份電源功能正常，在執(zhí)行間歇式放電的同時，也在放電期間偵測用電設(shè)備的負(fù)載需求，當(dāng)用電設(shè)備對于不斷電系統(tǒng)不再是空載，則恢復(fù)到電池模式下的正常供電方式，而本發(fā)明是在間歇式放電周期的放電期間偵測負(fù)載需求，其用意在于減少模式切換的損耗，一旦在放電期間偵測到有負(fù)載需求，即持續(xù)放電狀態(tài)即可，無須再由停止?fàn)顟B(tài)切至放電狀態(tài)，藉以提高放電效率。再者，本發(fā)明的前述方法可分別適用于在線式、離線式和在線互動式不斷電系統(tǒng)，如圖3所示，是ー種離線式不斷電系統(tǒng)10，其包括一EMI濾波電路11、一涌浪消除器12、 一電池組13、一變壓器14、ー全橋功率級15、一逆變器16及一充電器17 ;其中涌浪消除器12的輸入端是通過EMI濾波電路11和市電連接，涌浪消除器12的輸出端經(jīng)由兩組切換開關(guān)181，182和充電器17及一電源輸出端連接，又電池組13是和充電器17連接(圖中未顯示)，且電池組13又和變壓器14的一次側(cè)連接，變壓器14的二次側(cè)則通過全橋功率級15和逆變器16連接，而逆變器16的輸出端也通過兩切換開關(guān)181，182和電源輸出端連接。當(dāng)市電正常時，市電經(jīng)由涌浪消除器12及兩切換開關(guān)181，182、電源輸出端送到用電設(shè)備，且同時由充電器17對電池組13充電。一旦市電中斷，兩切換開關(guān)181，182將切換接點，使逆變器16的輸出端通過兩切換開關(guān)181，182和電源輸出端連接，而電池組13的直流電源經(jīng)由全橋功率級15及逆變器16轉(zhuǎn)換為交流電后供應(yīng)給用電設(shè)備；當(dāng)用電設(shè)備對不斷電系統(tǒng)為空載時，則執(zhí)行本發(fā)明的前述控制方法，以延長空載放電時間。至于前述在放電期間進ー步降低放電電壓的作法，可以通過調(diào)整全橋功率級15中各功率開關(guān)的導(dǎo)通周期(duty cycle)來達(dá)成降低放電電壓的目的。又如圖4所示，是另ー種離線式不斷電系統(tǒng)20，其包括一涌浪消除器21，兼具EMI功能，其輸入端和市電連接；一充電器22，具有一組輸入端及ー組輸出端，其輸入端和涌浪消除器21的輸出端連接；—電池組23,設(shè)在充電器22的輸出端；ー全橋功率級24，其輸入端同時和充電器22輸出端及電池組23連接；一變壓器25，其一次側(cè)和全橋功率級24的輸出端連接，其二次側(cè)具有一第一繞組251及一第二繞組252,該第一、第二繞組251, 252分別和一升壓切換開關(guān)26及一降壓切換開關(guān)27連接，該升壓切換開關(guān)26及降壓切換開關(guān)27是連接在涌浪消除器21輸出端和電源輸出端間，利用升壓切換開關(guān)26及降壓切換開關(guān)27的接點切換，可以決定變壓器25在電池模式下是升壓變壓器或降壓變壓器。當(dāng)市電正常時，市電經(jīng)由涌浪消除器21、充電器22對電池組23充電，且市電也通過升壓切換開關(guān)26及降壓切換開關(guān)27的接點送給用電設(shè)備；一旦市電中斷，電池組23的直流電源經(jīng)由全橋功率級24轉(zhuǎn)換為交流電后供應(yīng)給用電設(shè)備；當(dāng)用電設(shè)備對不斷電系統(tǒng)為空載時，則執(zhí)行本發(fā)明的前述控制方法，以延長空載放電時間。
再者如圖5所示,是ー種在線互動式不斷電系統(tǒng)30,其包括ー全橋功率級31，具有四組功率開關(guān)Gl G4 ；一電池組32，設(shè)于前述全橋功率級31的輸入端上；一充電器33，其輸入端通過ー整流器34和市電(AC IN)連接，又充電器33的輸出端是和電池組32連接；一變壓器35，其一次側(cè)和全橋功率級31的輸出端連接，變壓器35的二次側(cè)和ー電源輸出端連接，該電源輸出端并通過兩組開關(guān)kl，k2和市電連接；
一控制器36，分別和前述全橋功率級31的各個功率開關(guān)Gl G4及充電器33，以分別控制全橋功率級31中各個功率開關(guān)Gl G4的通斷，和充電器33的充電與否。當(dāng)市電正常時，兩組開關(guān)kl，k2閉合，市電直接經(jīng)電源輸出端對用電設(shè)備供電，且市電同時通過充電器33對電池組32充電，此時全橋功率級31及變壓器36并不工作，在此同時，控制器36也監(jiān)控電カ供應(yīng)狀況。但當(dāng)市電中斷，充電器33不再充電，電池組32的直流電源經(jīng)由全橋功率級31轉(zhuǎn)換為交流電后供應(yīng)給用電設(shè)備；當(dāng)用電設(shè)備對不斷電系統(tǒng)為空載時，則執(zhí)行本發(fā)明的前述控制方法，以延長空載放電時間。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述掲示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種可延長空載放電時間的不斷電系統(tǒng)控制方法，其特征在于包括以下步驟 判斷市電是否異常； 當(dāng)市電異常時進入電池模式； 判斷是否空載； 當(dāng)空載超過一段時間后，令電池以一特定周期作間歇式放電； 在放電期間判斷是否有負(fù)載； 當(dāng)有負(fù)載需求，恢復(fù)電池模式下的正常供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可延長空載放電時間的不斷電系統(tǒng)控制方法，其特征在干， 該間歇式放電的周期包括一放電期間及ー關(guān)閉期間，以循環(huán)進行；并進ー步在放電期間偵測是否有負(fù)載需求，若有負(fù)載需求則恢復(fù)供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可延長空載放電時間的不斷電系統(tǒng)控制方法，其特征在于在該間歇式放電的放電期間進ー步降低放電電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可延長空載放電時間的不斷電系統(tǒng)控制方法，其特征在于該間歇式放電的放電期間和關(guān)閉期間的時序比例為I : I。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項所述的可延長空載放電時間的不斷電系統(tǒng)控制方法，其特征在于適用在離線式不斷電系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項所述可延長空載放電時間的不斷電系統(tǒng)控制方法，其特征在于適用于在線式不斷電系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項所述的可延長空載放電時間的不斷電系統(tǒng)控制方法，其特征在于適用于在線互動式不斷電系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可延長空載放電時間的不斷電系統(tǒng)控制方法，主要是在一不斷電系統(tǒng)進入電池模式且空載狀態(tài)超過一設(shè)定時間后，執(zhí)行一間歇放電程序，使不斷電系統(tǒng)以特定周期間歇地進行放電及停止放電，而在放電期間偵測負(fù)載是否出現(xiàn)用電需求，若負(fù)載用電需求出現(xiàn)，則恢復(fù)對負(fù)載正常供電；另在放電期間可進一步降低放電電壓，以減少空載放電的電力消耗；利用前述方法可減少空載狀態(tài)的放電，進而延長空載放電的時間。
文檔編號H02J7/00GK102651559SQ20111004290
公開日2012年8月29日 申請日期2011年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月23日
發(fā)明者李光平, 林永梅 申請人:碩天科技股份有限公司