CN201075731Y - 备援式电源供应系统 - Google Patents
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Abstract
一种备援式电源供应系统，可平衡内部各主电力单元与主电力单元间以及常备电力单元与常备电力单元间的电力供应，使主电力与常备电力达到最佳输出质量，也可防止任一主电力单元或常备电力单元发生电源供应中断，是利用各主电力单元以及各常备电力单元与电力整合控制单元间，架设一功率平衡单元并以负载功率平衡模式分别使所述电力整合控制单元于常态以及开机状态的总输出电力根据各电源供应器的负载比定义出各电源供应器的实际输出电力。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种备援电源供应系统，尤其是具有功率平衡单元的备援电源供应系统。
背景技术
一般大功率需求的电器设备，如工业型计算机或用于飞机等的计算机设备，因其持续处理庞大且复杂的信息而要求稳定的电力供应，为防止电力供应源突然失效或因切换至备用电力时所造成的突脉而损害该昂贵且复杂的电器设备或使该处理的信息瞬间消失，普遍采用N+M备援式电源供应系统(Redundant Power Supply)以维持常态运作而不中断电力供应，N表示该电器设备所需总和功率负载值所应该组合的电源供应器数量，M表示可允许电源供应器损坏的数量，而N≥1且M≥1。备援式电源供应系统所包含N+M组电源供应器，每一电源供应器是包含一常驻输出直流电力的常备电力单元、以及一开机状态下输出直流电力的主电力单元。目前开发出许多备援式电源供应系统，以强化备援或容错的功能，如一具备交直流电力输入的备援式电源供应器，如美国专利申请第11/022,795号所示，采用双电力源输入的备援式电源供应器设计，让所述电源供应器在任一电力输入源中断时，仍可持续输出直流电力至电器设备正常运作。
先前备援式电源供应系统的主电力单元皆采用并联方式电连接，以1+1备援式电源供应系统为例，理论上，所述两主电力单元是设定平均分配负载电流以驱动电器设备正常运作，但是在许多实际应用中，任一主电力单元可能出现老化或输出阻抗差异等无法平均负担相同功率电力的状况，若强制使其提供相同功率电力易发生所述主电力单元的超载，为维持所述电器设备正常运作，另一主电力单元被迫完全负担输出的电力，但是也超出负载，大幅减少所述备援式电源供应系统的使用寿命，因此发展出主电力单元的电流负载分配技术(Current Sharing Technique)以解决上述问题，如美国专利申请第20060273740号所示。电流负载技术装置是检测其输出的直流电力功率后，根据其检测的电流信号进而反馈一信号给所述主电力单元再次进行输出电力的调整，如此当所检测主电力单元的输出电力发生异常，会抑制其输出的直流电力，并和另一主电力单元一起提供较高的直流电力，如此，所有的主电力单元皆获得最佳电力输出调配，延长所述备援式电源供应系统的寿命并减少突然发生损毁的情况。另一备援式电源供应系统(Backup-type power supplysystem)如美国专利申请第11/330,079号所示，所述电源供应系统所提供的输出电力依照不同电力位准区分由不同电源供应模块来分别整合输出，每台电源供应器皆具有一独立功率平衡单元均衡输出电力，确保每一电力位准提供最佳的电力输出。然而以上针对输出电力的平衡模式大多针对主电力单元所设计。
除了主电力单元之外，存在于所述备援式电源供应系统的常备电力单元，一般常态提供电器设备开关时所需的常备电力，随着电器设备日益复杂且电力需求增大，常备电力单元的利用也有越来越大的趋势；除此之外，现今电器设备的应用技术，还发展出许多可在关机状态下使用常备电力单元而单独运作的外部电子装置，例如：照明装置、小型液晶显示装置等，凡此类运用，皆无须在开机状态下即可单独运作。因此各常备电力单元间也可能发生如各主电力单元于不相对供电状况下，强迫输出超过负载的电力所导致所述常备电力单元寿命减少的问题，可能影响常态下供电，甚至可能因过度负载而使所述常备电力单元突然断电的情况，使所述电器设备的内部依赖所述常备电力的电子元件突然失去电压导致损坏。
实用新型内容
本实用新型的主要目的，除了平衡各备援电源供应器的主电力单元间所输出的直流电力，使主电力以最佳质量输出外，针对负载益增的个别常备电力单元间也进行平衡所输出的常备电力，以达到整体备援电源供应器输出电力的最佳化，并防止任一主电力单元或常备电力单元电源供应中断，以避免重要机器跳电。
为达上述目的，本实用新型提供一种备援式电源供应系统，包括：N+M组电源供应器，所述N≥1且M≥1，所述电源供应器电连接至少一个外部电力源以转换电力输出，其中，所述电源供应器内部的电力转换单元至少具备有一常态输出电力的常备电力单元以及一于开机状态下提供电力的主电力单元；各电源供应器共同电连接到至少一个电力整合控制单元，所述电力整合控制单元接收所述电源供应器输出的转换电力并整合输出；所述电源供应器的常备电力单元以及主电力单元与所述电力整合控制单元之间分别架设一第一功率平衡单元与一第二功率平衡单元，所述第一功率平衡单元与第二功率平衡单元以负载功率平衡模式分别使所述电力整合控制单元于常态状态与开机状态的总输出电力根据各电源供应器的负载比定义出各电源供应器的实际输出电力。
采用本实用新型的备援式电源供应系统，其输出的主电力以及常备电力通过负责调整并控制所述常备电力单元输出电力的第一功率平衡单元，以及调整并控制主电力单元输出电力的第二功率平衡单元进行电力供应的调配，可以使开机状态的主电力以及常态状态下的常备电力皆能以最佳质量方式输出，且避免任一主电力单元或常备电力单元负载过重导致所述电源供应器中断供电能力而无法供应所述电器设备所需的电力。
附图说明
图1是本实用新型的备援式电源供应系统的电路方块连接示意图。
图2是本实用新型的备援式电源供应系统的电路示意图。
具体实施方式
有关本实用新型的详细说明及技术内容，现结合附图说明如下：
请参照图1及图2，是本实用新型的备援式电源供应系统电路方块连接示意图及电路示意图，如图所示：本实用新型为一种备援式电源供应系统，采用N+M组电源供应器10、20，所述N≥1且M≥1，其中N为驱动电器设备运作的电力功率负载总和所需的电源供应器10数目，M为可允许电源供应器20损坏的数目。每台电源供应器10、20都电连接于至少一个外部电力源以转换电力输出，其中，所述电源供应器10、20内部的电力转换单元分别为至少有常备电力单元11、21以及主电力单元12、22，所述常备电力单元11、21在电源供应器10、20常态状态(包含开机以及待机状态)下连接所述外部电力源常态输出转换电力，而所述主电力单元12、22则在电源供应器10、20开机状态下连接所述外部电力源输出转换电力；本实用新型还提供至少一个电力整合控制单元30，是共同电连接所述电源供应器10、20，所述电力整合控制单元30接收所述电源供应器10、20输出的转换电力并整合输出，所述电力整合控制单元30具有一第一功率检测连接线路31以及一第二功率检测连接线路32，所述第一功率检测连接线路31电连接于常备电力单元11、21，而所述第二功率检测连接线路32电连接于主电力单元12、22，使所述常备电力单元11、21之间以及主电力单元12、22之间分别形成小型备援式电源供应系统，整体而言，各连接于电力整合控制单元30的电源供应器10、20形成一整合所有常备电力单元11、21以及主电力单元12、22的大型备援式电源供应系统。
为方便了解本实用新型的备援式电源供应系统，以下将以N＝1且M＝1作为实施例加以说明，也就是说定义所述备援式电源供应系统为1+1组电源供应器10、20架构。
每一电源供应器10、20中，各所述常备电力单元11、21与所述电力整合控制单元30间各架设一第一功率平衡单元41、42；当在开机状态下，各所述常备电力单元11、21所转换出的直流电力会经过所述第一功率平衡单元41、42，此时所述第一功率平衡单元41、42以负载功率平衡模式，先检测所述常备电力单元11、21的输出功率，进而反馈控制所述常备电力单元11、21，根据各常备电力单元11、21的负载比定义出实际输出电力。所述第一功率平衡单元41、42可设置于所述电源供应器10、20内部、或者所述电力整合控制单元30内。
除此之外，为确保所述电源供应器10、20的主电力单元12、22也可以经由调整以稳定常备电力的输出，于各主电力单元12、22与所述电力整合控制单元30之间各设置一第二功率平衡单元51、52，如同第一功率平衡单元41、42相对所述常备电力单元11、21的功效，所述第二功率平衡单元51、52也以负载功率平衡模式使所述电力整合控制单元30于常态状态的总输出电力，根据主电力单元12、22的负载比定义出主电力单元12、22的实际输出电力。所述第二功率平衡单元51、52可设置于所述电力整合控制单元30上、或者所述电源供应器10、20内部。
本备援式电源供应系统所输出的主电力以及常备电力，通过负责调整并控制所述常备电力单元11、21输出电力的第一功率平衡单元41、42，以及调整并控制主电力单元12、22输出电力的第二功率平衡单元51、52进行电力供应的调配，使开机状态的主电力以及常态状态下的常备电力皆能以最佳质量方式输出，且避免任一主电力单元12、22或常备电力单元11、21负载过重导致所述电源供应器10、20中断供电能力而无法供应所述电器设备所需的电力。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型。在上述实施例中，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种备援式电源供应系统，其特征在于，包括：
N+M组电源供应器(10、20)，所述N≥1且M≥1，所述电源供应器(10、20)电连接至少一个外部电力源以转换电力输出，其中，所述电源供应器(10、20)内部的电力转换单元至少具备有一在电源供应器(10、20)常态状态下连接所述外部电力源常态输出转换电力的常备电力单元(11、21)以及一在电源供应器(10、20)开机状态下连接所述外部电力源输出转换电力的主电力单元(12、22)；
至少一个电力整合控制单元(30)，共同电连接所述电源供应器(10、20)，所述电力整合控制单元(30)接收所述电源供应器(10、20)输出的转换电力并整合输出；
一第一功率平衡单元(41、42)，架构于所述电源供应器(10、20)的常备电力单元(11、21)及所述电力整合控制单元(30)之间，所述第一功率平衡单元(41、42)以负载功率平衡模式使所述电力整合控制单元(30)于待机状态的总输出电力根据各电源供应器(10、20)的负载比产生出各电源供应器(10、20)的实际输出电力；
一第二功率平衡单元(51、52)，架构于所述电源供应器(10、20)的主电力单元(12、22)及所述电力整合控制单元(30)之间，所述第二功率平衡单元(51、52)以负载功率平衡模式使所述电力整合控制单元(30)于开机状态的总输出电力相据各电源供应器(10、20)的负载比产生出各电源供应器(10、20)的实际输出电力。
2.根据权利要求1所述备援式电源供应系统，其特征在于，所述第一功率平衡单元(41、42)设置于所述电力整合控制单元(30)上。
3.根据权利要求1所述备援式电源供应系统，其特征在于，所述第二功率平衡单元(51、52)设置于所述电力整合控制单元(30)上。
4.根据权利要求1所述备援式电源供应系统，其特征在于，所述第一功率平衡单元(41、42)设置于所述电源供应器(10、20)内部。
5.根据权利要求1所述备援式电源供应系统，其特征在于，所述第二功率平衡单元(51、52)设置于所述电源供应器(10、20)内部。
6.根据权利要求1所述备援式电源供应系统，其特征在于，所述常备电力单元(11、21)在所述电源供应器(10、20)开机状态下仍连接所述外部电力源并维持所述第一功率平衡单元(51、52)以负载功率平衡模式输出转换电力。
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| CN102221870A (zh) * | 2010-04-14 | 2011-10-19 | 英业达股份有限公司 | 备援电源供应方法及其装置 |
| CN110015250A (zh) * | 2018-01-09 | 2019-07-16 | 新巨企业股份有限公司 | 用于交通工具的电力系统 |
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