複合式節能不斷電系統及雙向轉換器模塊與電力轉換方法

2023-08-05 15:20:46

專利名稱：複合式節能不斷電系統及雙向轉換器模塊與電力轉換方法
技術領域：
本發明涉及一種不斷電系統(Uninterruptible Power System, UPS)，尤其涉及一種兼具交流電輸出埠與直流電輸出埠的複合式節能不斷 電系統，以及相關的雙向轉換器模塊與電力轉換方法。
背景技術：
不斷電系統(UnintermptiblePower System, UPS)為計算機設備、監 控儀器、消防設備、醫療儀器等重要設備的保護裝置。當市電發生中斷 時，不斷電系統可緊急取代市電，以避免所保護的儀器設備等負載因瞬 間的電力中斷而造成停機或損壞。另一方面，當電源失效，例如，電壓 異常(包括電壓過高、過低)，或因雷擊產生瞬間尖峰信號等足以影響 設備正常運轉的電力質量問題時，不斷電系統可輸出潔淨的交流電提供 負載使用。首先，請參閱圖l，該圖為現有技術中不斷電系統10的系統架構示 意圖。如圖1所示，不斷電系統10包括了輸入埠 100、繼電器102、 充電迴路模塊106、蓄電池(Secondary battery) 108、升壓(Boost)模 塊110、換流器(Inverter)模塊112、監控模塊120以及輸出埠 104。 輸入埠 100耦接於市電網絡，以接受交流市電的輸入；輸出埠 104 輸出交流電至外部負載。圖1不斷電系統10屬於離線式不斷電系統(Off-line UPS，或稱為備 用式不斷電系統(Passive standby UPS))類別，其特徵為以繼電器100 作供電切換。當交流市電正常輸入時，繼電器100為啟動(On/Close)狀 態，交流市電可直接經由輸出埠 102向負載供電。當交流市電失效時， 繼電器100為啟斷(Off/Open)狀態，此時由不斷電系統10內部產生交 流電向負載供電。在圖1中，傳輸路徑A、 B分別表示交流市電正常與失效時的電力傳輸路徑。輸入埠 100連接於市電網絡，以接受交流市電的輸入。監控模塊120耦接於輸入埠 100，探測輸入的交流市電電性為正常或異常，進而 控制不斷電系統10的運作。當交流市電的電性正常，繼電器100為啟動 狀態時，充電迴路模塊106將交流市電轉換為直流並進行降壓，以便對 蓄電池108充電。當交流市電失效，繼電器100被切換為啟斷狀態時， 蓄電池108的電力便開始被輸出使用，升壓模塊IIO對蓄電池108輸出 的直流電進行升壓。而換流器模塊112則利用內部的橋式電路，將升壓 模塊110輸出的高壓直流電轉換為符合市電頻率的交流電，通過輸出端 口 104向負載供電。除了上述離線式不斷電系統類別之外，常用的不斷電系統還包括在 線式不斷電系統(On-line UPS)類別，此類不斷電系統中各個模塊的連 結與離線式不斷電系統不同。所述在線式不斷電系統將交流市電轉換為 直流電，此直流電一方面對蓄電池作充電，另一方面經過換流器模塊轉 換為符合市電頻率的交流電輸出。當交流市電失效時，蓄電池釋放出直 流電力，此直流電經由升壓模塊作升壓，再由換流器模塊轉換為交流電 輸出。通過上述說明可看出，在不斷電系統中作為大能量電壓轉換的升壓 模塊僅在交流市電失效時才得以發揮作用。尤其在離線式不斷電系統中， 當交流市電正常輸入時，升壓模塊與換流器模塊均未運作。對於材料資 源的浪費顯而易見。另一方面，便攜型計算機、手機、隨身數字影音播 放器等數字裝置大多使用直流電運作。 一旦停電，上述裝置必須間接地 通過電壓轉換器將不斷電系統所供應的交流電轉換為直流電，再對裝置 作供電或充電。不斷電系統的電力從蓄電池輸出，經由內部轉換為交流 電，己造成功率損失，又經過外部電壓轉換器將交流電轉換為直流電， 將再次致使功率損耗。使得從蓄電池傳輸到裝置的電力往往只有50%至 60%的使用效率，對於能源利用造成浪費，不符合時下的環保要求。現今，便攜型計算機與各類數字裝置廣泛使用，為了避免停電造成 信息流失與裝置損壞，不斷電系統已進入了數字家庭的應用範疇。然而， 公知不斷電系統的操作為一種不經濟並浪費能源的方式。有鑑於此，提出本案。本發明所提出的複合式節能不斷電系統除了提供交流電之外， 兼具提供直流電的功能，以提升不斷電系統的效能，使其滿足大眾的需 要，並符合時下對於環保與節能的要求。發明內容因此，本發明目的在於提供一種複合式節能不斷電系統(Hybrid green uninterruptible power system)及相關雙向轉換器(Bi-directional converter) 模塊與電力轉換方法，通過多繞組變壓器(Multi-winding transformer)作雙向電力轉換時感應產生附加直流電，可在市電正常與失效的情形下 輸出附加直流電。為了達到上述目的，本發明揭示了一種複合式節能不斷電系統，該 複合式節能不斷電系統包括輸入埠、蓄電池、升壓模塊、雙向轉換器 模塊以及換流器模塊。輸入埠用於接收交流市電。升壓模塊用於將交 流市電轉換為高壓直流電。雙向轉換器模塊耦接於升壓模塊以及蓄電池 之間，雙向轉換器模塊具有多繞組變壓器(Multi-winding transformer)， 多繞組變壓器雙向地將高壓直流電轉換為低壓直流電對蓄電池充電，或 將蓄電池的電力釋放升壓。在進行前述電力轉換時，多繞組變壓器感應 產生附加直流電。換流器模塊耦接於雙向轉換器模塊，用於配合將雙向 轉換器模塊對蓄電池所釋放升壓的電力轉換為交流電。因此，複合式節 能不斷電系統在交流市電正常或失效時，均產生附加直流電。在本發明的一個具體實施例中，所述複合式節能不斷電系統屬於離 線式不斷電系統(Off-line UPS)，或備用式不斷電系統(Passive standby UPS)類別。在本發明的另一個具體實施例中，所述複合式節能不斷電系統屬於 在線式不斷電系統(On-line UPS)類別。本發明還揭示了一種電力轉換方法，其用於控制提供交流電的複合 式節能不斷電系統(Hybrid green uninterruptible power system)車俞出直流 電。該複合式節能不斷電系統接收交流市電，並具有蓄電池。該方法的 步驟是首先，提供複合式節能不斷電系統具有多繞組變壓器，並將多 繞組變壓器耦接於蓄電池；其次，根據交流市電的狀態為正常或失效，利用多繞組變壓器將電力降壓傳輸至蓄電池充電，或將蓄電池的電力釋 放升壓，同時利用多繞組變壓器的電力轉換感應產生附加直流電；最後，輸出該附加直流電。本發明還揭示了一種雙向轉換器模塊，其用於耦接於第一電力埠 以及第二電力埠之間，其中第一電力埠以及第二電力埠可雙向傳 輸電力。雙向轉換器模塊包括多繞組變壓器以及高頻切換電路。多繞組 變壓器具有兩個主要線圈與一個附加線圈，其中該兩個主要線圈分別耦 接於該第一電力埠與該第二電力埠。高頻切換電路耦接於該兩個主 要線圈，高頻切換電路控制多繞組變壓器將第一電力埠輸出的電力傳 輸至第二電力埠，或將第二電力埠輸出的電力傳輸至第一電力埠。 在多繞組變壓器作電力轉換時，該附加線圈感應產生附加直流電。本發明通過利用多繞組變壓器作為不斷電系統內部雙向轉換器模塊 的電力轉換機制，使得在交流市電正常輸入或失效時均感應產生直流電， 以提供外部裝置使用。這樣，本發明兼具交流電輸出埠與直流電輸出 埠的複合式節能不斷電系統可滿足大眾的需求，並將不斷電系統內部 蓄電池能量轉換至外部裝置的效率提升到最高，達到節能的最佳化，符 合時下環保節能的要求。以上概述與接下來的詳細說明及附圖，皆是為了能進一步說明本發 明為達到預定目的所採取的方式、手段及功效。而本發明的其它目的、 特徵及優點，將在後續說明及附圖中加以闡述。


圖1為公知技術中不斷電系統的系統架構示意圖； 圖2為本發明所揭示複合式節能不斷電系統的外觀示意圖； 圖3為本發明所揭示複合式節能不斷電系統第一具體實施例的系統 架構示意圖；圖4為本發明所揭示雙向轉換器模塊具體實施例之一的電路圖；圖5為本發明所揭示電力轉換方法的步驟流程圖；以及圖6為本發明所揭示複合式節能不斷電系統第二具體實施例的系統架構示意圖。各附圖標記說明如下 10:不斷電系統； 100、 200、 300:輸入埠； 102、 202:繼電器； 104:輸出埠； 106:充電迴路模塊； 108、 216、 310:蓄電池； 110、 212:升壓模塊； 112、 210、 304:換流器模塊； 20、 30:複合式節能不斷電系統; 204、 306:交流電輸出埠 208、 312:直流電輸出埠214、 308:雙向轉換器模塊； 302:升壓整流模塊； 80、 82、 84:裝置； D1 D8: 二極體； Q1 Q4:電晶體； Tl:多繞組變壓器； W1 W4:線圈； Vdl、 Vd2:電壓； A、 B:傳輸路徑。
具體實施方式
本發明複合式節能不斷電系統(Hybrid green uninterruptible power system)，用多繞組變壓器(Multi-winding transformer)來作內部直流電 力高低電壓雙向轉換，以便利用電力轉換感應產生附加直流電，從而在 市電正常或失效的情形下均可輸出附加直流電，以提供外部裝置使用。在此，先闡明本發明的基本概念。請參閱圖2，該圖為本發明所揭示 複合式節能不斷電系統20的外觀示意圖。如圖2所示，複合式節能不斷 電系統20具有輸入埠 200、多個交流電輸出埠 204與多個直流電輸出埠 208。輸入埠 200連接市電網絡，以接受交流市電的輸入。複合 式節能不斷電系統20內部具有蓄電池(Secondary battery)，其利用交流 市電轉換成直流電作充電；在此同時，提供一組或多組附加直流電至直 流電輸出埠 208。在交流市電發生停電或電壓異常等失效情形時，蓄電 池便釋放電力，複合式節能不斷電系統20以內部的換流器(Inverter)將 蓄電池的電力轉換為交流電，通過交流電輸出埠 204輸出至外部負載， 並同時提供一組或多組附加直流電至直流電輸出埠 208。基於上述功能，複合式節能不斷電系統20內部必須以高頻隔離型直 流電壓轉換器與蓄電池連接，以進行雙向高低電壓轉換。本案以具有多 組線圈的多繞組變壓器實現上述雙向電壓轉換機制，使得多繞組變壓器 轉換電力的同時感應產生一組或多組附加直流電，通過直流電輸出埠 208輸出至以直流電運作的負載，例如圖2中裝置80、 82、 84。附帶一 提的是，可利用多繞組變壓器的感應線圈組數與匝數設計，來改變附加 直流電的輸出組數與電壓值，並可將直流電輸出埠設計為同軸端子插 接孔、USB插槽或其它規格型態，以符合裝置80、 82、 84對於不同電壓值與連接埠規格的需求。接著，請參閱圖3，該圖為本發明所揭示複合式節能不斷電系統20 第一具體實施例的系統架構示意圖。此實施例中複合式節能不斷電系統 20屬於離線式不斷電系統(Off-line UPS，或稱為備用式不斷電系統 (Passive standby UPS))類別。如圖3所示，複合式節能不斷電系統20 包括輸入埠 200、繼電器202、換流器模塊210、升壓(Boost)模塊 212、雙向轉換器(Bi-directional converter)模塊214、蓄電池216、監控 模塊220、交流電輸出埠 204以及直流電輸出埠 208。輸出埠 200連接於市電網絡，以接收交流市電。監控模塊220耦 接於輸入埠 200，以探測輸入的交流市電狀態，也就是，通過探測交流 市電的電性以判斷是否發生停電或電壓異常的情形，進而控制複合式節 能不斷電系統20內部各個模塊的運作。繼電器202耦接於輸入埠 200 與交流電輸出埠 204之間，接受監控模塊220的控制，進而控制輸入 埠 200與交流電輸出埠 204間迴路的接續狀態。離線式不斷電系統 的操作特性為在交流市電正常時，控制繼電器202保持啟動(On/Close)狀態，交流電輸出埠 204與輸入埠 20連接，從而將交流市電輸出至 負載；在交流市電失效時，繼電器202被控制為啟斷(Off/Open)狀態， 此時由複合式節能不斷電系統20內部產生交流電，通過交流電輸出埠 204輸出至負載。圖3中，傳輸路徑A、 B分別顯示出交流市電正常與失效情形的電 力傳輸方向。當交流市電的電性正常時，輸入埠 200所輸入的交流市 電， 一方面傳輸至交流電輸出埠 204，另一方面通過繼電器202傳輸至 換流器模塊210。換流器模塊210內部包括了橋式電路，當交流市電正常 時，橋式電路形成整流器，對交流市電作整流後輸出。升壓模塊212耦 接於換流器模塊210，將經過整流的交流市電轉換成直流並進行升壓。雙 向轉換器模塊214耦接於升壓模塊212、換流器模塊210與蓄電池216 之間，雙向轉換器模塊214具有多繞組變壓器(該圖未示)，以作為電 力轉換電壓的機制。當交流市電正常時，雙向轉換器模塊214將升壓模 塊212的高壓直流電轉換為符合蓄電池216規格的低壓直流電，對蓄電 池216充電。按， 一般而言，根據輸入交流市電的電壓值(110伏特或 220伏特)，升壓模塊212將交流市電升壓轉換為約200伏特或400伏特 的直流電，而蓄電池216的充電電壓一般介於6伏特至48伏特之間。因 此，必須將升壓模塊212輸出的高壓直流電轉換為符合蓄電池216規格 的低壓直流電。所述多繞組變壓器感應產生附加直流電，直流電輸出端 口 208耦接於雙向轉換器模塊214，以將該附加直流電輸出至外部裝置。當交流市電的電性失效時，基於監控模塊220的控制，繼電器202 被啟斷，電力傳輸路徑為圖中傳輸路徑B。此時，雙向轉換器模塊214 開始作另一方向的電力轉換，而基於雙向轉換器模塊214的操作，開始 取用蓄電池214所儲存電力，並將蓄電池214輸出的直流電由低電壓轉 換為高電壓，傳輸至換流器模塊210，同時感應產生附加直流電傳輸至直 流電輸出埠 208。換流器模塊210利用內部諸如橋式電路之類的架構， 將雙向轉換器模塊214輸出的高壓直流電轉換為符合市電頻率的交流電 後，通過交流電輸出埠 204輸出至負載。因此，無論交流市電的狀態是正常或失效，複合式節能不斷電系統 20均產生附加直流電，以提供外部裝置使用。以下便對雙向轉換器模塊214進一步作說明。請參閱圖4，該圖為圖 3中雙向轉換器模塊214具體實施例之一的電路圖。在圖4中，雙向轉換 器模塊214包括多繞組變壓器Tl、 4個電晶體Q1 Q4與8個二極體 D1 D8。多繞組變壓器T1具有4組線圈W1 W4，其中，線圈Wl、 W2 為主要線圈，線圈W2耦接於換流器模塊210以及升壓模塊212，線圈 Wl耦接於蓄電池216。電晶體Q1 Q4與二極體D1 D4構成高頻切換電 路耦接於多繞組變壓器T1的主要線圈Wl、 W2。在圖4中，多繞組變壓 器T1與所述高頻切換電路構成推挽式(Push-pull)高頻隔離型直流電壓 轉換電路，電晶體Q1 Q4作為開關組件，通過控制電晶體Q1 Q4的開 關，便可控制電力的傳輸方向。要控制電力沿傳輸路徑A方向傳導，將升壓模塊212的高壓轉換成 低壓對蓄電池216充電時，控制設置於線圈W2側的電晶體Q3、 Q4作 高頻切換，此時，線圈Wl側感應產生低壓電，對蓄電池216充電。要 控制電力沿傳輸路徑B方向傳導，釋放蓄電池216的儲存電力時，控制 設置於線圈W1側的電晶體Q1、 Q2作高頻切換，此時，線圈W2側感應 產生高壓電，以傳輸至換流器模塊210。當多繞組變壓器Tl沿傳輸路徑A或傳輸路徑B的方向作電力轉換 的同時，線圈W3、 W4分別感應產生附加直流電，通過二極體D5 D8 的整流，便可傳輸至直流電輸出埠 208，以對外部裝置供電。線圈W3、 W4各自的感應電壓Vdl、 Vd2隨線圈W3、 W4的匝數改變。按，電力 電子領域技術人員應可知悉，所述高頻隔離型直流電壓轉換電路的架構 還包括返馳式(Flyback)、全橋式(Full-bridge)、半橋式(Half-bridge) 等多種直流電壓轉換電路。圖4以推挽式直流電壓轉換電路為例，用來 闡述本發明概念，然其並非用來限制本發明的範圍。必須強調的是，所述雙向轉換器模塊214利用多繞組變壓器T1作雙 向轉換並感應產生附加直流電。除了應用在本發明複合式節能不斷電系 統20之外，所述雙向轉換器模塊214還可應用在其它電源供應器等電力 系統。只要利用上述機制，提供雙向轉換器模塊具有多繞組變壓器與高 頻切換電路。其中，多繞組變壓器具有兩個主要線圈與附加線圈，該兩 個主要線圈分別耦接於可雙向傳輸電力的第一電力埠與第二電力埠。高頻切換電路耦接於該兩個主要線圈，高頻切換電路控制多繞組變 壓器將第一電力埠輸出的電力傳輸至第二電力埠，或將第二電力端 口輸出的電力傳輸至第一電力埠。在多繞組變壓器作電力轉換時，附 加線圈便可感應產生附加直流電。基於以上說明，本發明提出以下電力轉換方法。請參閱圖5，該圖為 本發明所揭示電力轉換方法的步驟流程圖。此方法適用於複合式節能不斷電系統20，其中相關的系統架構請同時參閱圖3、圖4。如圖5所示， 此電力轉換方法包括下列步驟-首先，提供複合式節能不斷電系統20具有多繞組變壓器Tl，將多 繞組變壓器T1耦接於蓄電池216 (步驟S500);其次，根據交流市電的狀態，利用多繞組變壓器T1將電力傳輸至蓄 電池216，或將蓄電池216的電力輸出，同時利用多繞組變壓器T1的電 力轉換感應產生附加直流電(步驟S502);以及最後，輸出該附加直流電(步驟S504)。利用上述電力轉換方法，複合式節能不斷電系統20可在交流市電正 常與失效的狀態下，均產生附加直流電輸出。此方法亦可實施於在線式 不斷電系統(On-line UPS)類別。請參閱圖6，該圖為本發明所揭示復 合式節能不斷電系統30第二具體實施例的系統架構示意圖，此實施例中 複合式節能不斷電系統30即屬於在線式不斷電系統類別。如圖6所示， 複合式節能不斷電系統30包括輸入埠 300、整流升壓模塊302、換流 器模塊304、雙向轉換器模塊308、蓄電池310、監控模塊320、交流電 輸出埠 306以及直流電輸出埠 312。輸出埠 300連接於市電網絡， 以輸入交流市電。監控模塊320耦接於輸入埠 300，以探測交流市電的 電性為正常或失效，進而控制複合式節能不斷電系統30的運作。在圖6 中，傳輸路徑A、 B分別表示交流市電正常與失效情形的電力傳輸路徑。整流升壓模塊302耦接於輸入埠 300，當交流市電的電性正常時， 對交流市電整流濾波，以將交流市電轉換為直流並進行升壓。換流器模 塊304耦接於整流器模塊302，將整流升壓模塊302輸出的高壓直流電轉 換為符合市電頻率的交流電。交流電輸出埠 306耦接於換流器模塊 304，以將換流器模塊304所產生的交流電輸出至外部負載。雙向轉換器模塊308耦接於整流升壓模塊302、蓄電池310與直流輸出埠 312之間。 雙向轉換器模塊308具有多繞組變壓器，此多繞組變壓器一方面將整流 升壓模塊302所輸出的高壓直流電轉換為符合蓄電池310規格的低壓直 流電對蓄電池310充電，另一方面感應產生附加直流電，通過直流電輸 出埠 312輸出至外部裝置。當交流市電失效時，雙向轉換器模塊308作反向電力傳輸的操作， 取出蓄電池310的儲存電力，並將蓄電池310的低壓直流電轉換成高壓 直流電，傳輸至換流器模塊304轉換成符合市電頻率的交流電，通過交 流電輸出埠 306輸出至負載。雙向轉換器模塊308的多繞組變壓器進 行電力轉換的同時，亦感應產生附加直流電，提供連接於直流輸出埠 312的裝置使用。附帶一提的是，利用本發明所揭示雙向轉換器模塊感應產生直流電 提供外部裝置使用，能以80%以上的最佳轉換效率將蓄電池內部儲存能 量傳遞到外部裝置。而公知技術必須以電壓轉換器連接於不斷電系統與 外部裝置之間，才得以將蓄電池轉換的交流電再轉換成直流電提供裝置 使用，能量的使用效率僅在50%至60%之間。顯而易見地，本發明達到 節能的最佳化。按，鑑於不斷電系統中整流升壓機制、直流交流轉換機制與其它功 率因子轉換機制為公知技術。因此，說明書中僅對本發明重點作說明， 對於公知電路結構便不再作贅述。通過以上實施例詳述，當可知悉本發明所揭示複合式節能不斷電系 統及相關雙向轉換器模塊與電力轉換方法，利用多繞組變壓器作為內部 雙向轉換器模塊的電力轉換機制，用來在交流市電正常輸入或失效時均 感應產生直流電，以提供外部裝置使用。是以，本發明中，兼具交流電 輸出埠與直流電輸出埠的複合式節能不斷電系統可滿足大眾的需 求，並使得不斷電系統內部蓄電池能量轉換至外部裝置的效率提升到最 高，達到節能的最佳化，符合時下環保節能的要求。以上所述，僅為本發明具體實施例的詳細說明及附圖而已，並非用 來限制本發明，本發明保護範圍應以所附權利要求書為準。任何熟悉該 項技藝者在本發明領域內，可輕易思及的變化或修飾皆可涵蓋在本案權利要求書界定的專利保護範圍之內。
權利要求
1、一種複合式節能不斷電系統，其特徵在於，包括輸入埠，用於接收交流市電；蓄電池；升壓模塊，用於將該交流市電轉換為高壓直流電；雙向轉換器模塊，耦接於該升壓模塊以及該蓄電池之間，該雙向轉換器模塊具有多繞組變壓器，該多繞組變壓器雙向地將該高壓直流電轉換為低壓直流電對該蓄電池充電，或將該蓄電池的電力釋放升壓，其中在進行前述電力轉換時，該多繞組變壓器感應產生附加直流電；以及換流器模塊，耦接於該雙向轉換器模塊，用於配合將該雙向轉換器模塊對該蓄電池所釋放升壓的電力轉換為交流電；因此，該複合式節能不斷電系統在該交流市電正常或失效時，均能產生該附加直流電。
2、 如權利要求l所述的複合式節能不斷電系統，其特徵在於，還包括交流電輸出埠，耦接於該換流器模塊，用於輸出該交流電；以及 直流電輸出埠，耦接於該雙向轉換器模塊，用於輸出該附加直流電。
3、 如權利要求l所述的複合式節能不斷電系統，其特徵在於，該雙 向轉換器模塊包括直流電壓轉換電路，該直流電壓轉換電路由該多繞組 變壓器所構成，該直流電壓轉換電路為推挽式直流電壓轉換電路、返馳 式直流電壓轉換電路、全橋式直流電壓轉換電路、或半橋式直流電壓轉
4、 如權利要求1所述的複合式節能不斷電系統，其特徵在於，該復 合式節能不斷電系統屬於離線式不斷電系統類別，或備用式不斷電系統 類別；該複合式節能不斷電系統還包括繼電器以及交流電輸出埠；該 繼電器耦接於該輸入埠以及該交流電輸出埠之間，用於根據該交流 市電的狀態控制該輸入埠以及該交流電輸出埠之間迴路的接續；該 換流器模塊耦接於該繼電器，該升壓模塊耦接於該換流器模塊；該換流器模塊包括橋式電路，當該交流市電正常時，該橋式電路對該交流市電 作整流後輸出至該升壓模塊，該升壓模塊再將該交流市電整流升壓為該 高壓直流電。
5、 如權利要求l所述的複合式節能不斷電系統，其特徵在於，該復 合式節能不斷點系統屬於在線式不斷電系統類別；該升壓模塊耦接於該 輸入埠，用於將該交流市電整流升壓為該高壓直流電；該換流器模塊 耦接於該升壓模塊，用於配合將該高壓直流電轉換為該交流電。
6、 一種電力轉換方法，用於控制提供交流電的複合式節能不斷電系 統輸出直流電，該複合式節能不斷電系統接收交流市電並具有蓄電池； 其特徵在於，該電力轉換方法包括下列步驟提供該複合式節能不斷電系統具有多繞組變壓器，並將該多繞組變 壓器耦接於該蓄電池；根據該交流市電的狀態為正常或失效，利用該多繞組變壓器將電力 降壓傳輸至該蓄電池充電，或將該蓄電池的電力釋放升壓，同時利用該 多繞組變壓器的電力轉換感應產生附加直流電；以及輸出該附加直流電。
7、 如權利要求6所述的電力轉換方法，其特徵在於，當該複合式節 能不斷電系統具有換流器模塊時，該電力轉換方法還包括下列步驟將該蓄電池的電力釋放升壓輸出至該換流器模塊；以及 該換流器模塊將該蓄電池釋放升壓的電力轉換為交流電。
8、 如權利要求7所述的電力轉換方法，其特徵在於，當該複合式節 能不斷電系統屬於離線式不斷電系統類別或備用式不斷電系統類別時， 該電力轉換方法更還包括下列步驟接收該交流市電；以及根據該交流市電的狀態，控制該複合式節能不斷電系統將該交流市 電輸出，或控制該複合式節能不斷電系統將該換流器模塊所產生的該交 流電輸出。
9、 如權利要求7所述的電力轉換方法，其特徵在於，當該複合式節 能不斷電系統屬於在線式不斷電系統類別、且該複合式節能不斷電系統包括升壓模塊時，該電力轉換方法更還包括下列歩驟接收該交流市電；以及根據該交流市電的狀態，利用該升壓模塊將該交流市電轉換升壓為 高壓直流電，將該高壓直流電輸入至該換流器模塊，或將該蓄電池釋放 升壓的電力輸入至該換流器模塊。
10、 一種雙向轉換器模塊，用於耦接第一電力埠以及第二電力端 口之間，該第一電力埠以及該第二電力埠可雙向傳輸電力；其特徵 在於，該雙向轉換器模塊包括多繞組變壓器，具有兩個主要線圈與一個附加線圈，其中該兩個主要線圈分別耦接於該第一電力埠與該第二電力埠；以及高頻切換電路，耦接於該兩個主要線圈，用於控制該多繞組變壓器 將該第一電力埠輸出的電力傳輸至該第二電力埠 ，或將該第二電力埠輸出的電力傳輸至該第一電力埠 ；其中，在該多繞組變壓器作電力轉換時，該附加線圈感應產生附加 直流電。
11、 如權利要求IO所述的雙向轉換器模塊，其特徵在於，該多繞組 變壓器以及該高壓切換電路構成直流電壓轉換電路，該直流電壓轉換電 路為選推挽式電壓轉換電路、返馳式直流電壓轉換電路、全橋式直流電 壓轉換電路、或半橋式直流電壓轉換電路。
全文摘要
本發明涉及不斷電系統，公開了一種複合式節能不斷電系統及相關雙向轉換器模塊與電力轉換方法。其中，該複合式節能不斷電系統包括升壓模塊、蓄電池、雙向轉換器模塊及換流器模塊；升壓模塊用於將交流市電轉換為高壓直流電；雙向轉換器模塊具有多繞組變壓器，用於雙向地將高壓直流電轉換為低壓直流電對蓄電池充電，或將蓄電池的電力釋放升壓，在進行前述電力轉換同時，多繞組變壓器感應產生附加直流電；換流器模塊用於將從蓄電池釋放升壓的電力轉換為交流電。因此，複合式節能不斷電系統在市電正常或失效時均可產生附加直流電，從而將不斷電系統內部蓄電池能量轉換至外部裝置的效率提升到最高，達到節能的最佳化。
文檔編號H02M5/40GK101304180SQ200710102888
公開日2008年11月12日 申請日期2007年5月11日 優先權日2007年5月11日
發明者李裕隆 申請人:勝德國際研發股份有限公司