本实用新型涉及一种不断电系统，尤其涉及一种模块化的不断电系统。
背景技术：
业界在设计不同容量的不断电系统(uninterruptiblepowersystem，ups)时，都必须对应设定不同的电池跨压，而不同的电池跨压就必须借由串联不同数目的电池单元来达到。举例来说，在设计1kva的不断电系统时，则其电池(battery)的跨压可设定为24v，因此其电池可由二个12v的电池单元(cell)串联而成。类似地，在设计2kva的不断电系统时，则其电池的跨压可设定为48v，因此其电池可由四个12v的电池单元串联而成。而在设计3kva的不断电系统时，则其电池的跨压可设定为72v，因此其电池可由六个12v的电池单元串联而成。
然而，由于在设计不同容量的不断电系统时，其电池跨压的设定也会不同，因此不断电系统的充电电路与直流-直流转换电路也必须对应地设计。举例来说，在设计容量为1kva的不断电系统时，就必须对应设计规格为24v/24w(即输出电压/输出功率)的充电电路与规格为24v/1000w(即输入电压/输出功率)的直流-直流转换电路。类似地，在设计容量为2kva的不断电系统时，就必须对应设计规格为48v/48w的充电电路与规格为48v/2000w的直流-直流转换电路。而在设计容量为3kva的不断电系统时，就必须对应设计规格为72v/72w的充电电路与规格为72v/3000w的直流-直流转换电路。而由于不同规格的充电电路彼此之间的参数设计(例如组件尺寸、散热组件的散热效率等)并不相同，因此不同规格的充电电路设计并无法共享。同理，不同规格的直流-直流转换电路也有相同的问题。如此一来，当要再设计一个不同容量(例如4kva)的不断电系统时，其充电电路与直流-直流转换电路也必须再重新设计，徒增设计与验证的时间(例如有可能因为采用大组件而产生散热不易的问题)。此外，由以上亦可知，使用传统的设计方式不易改变(例如扩充或缩小)不断电系统的容量。
技术实现要素：
本实用新型的主要目的在于提供一种模块化的不断电系统，其容量易于设计时进行改变，且不需额外的设计与验证时间。
为达成上述的目的，本实用新型实施例提供一种模块化的不断电系统，其包括第一开关单元、直流-交流转换电路、至少二个电池充放电模块、第二开关单元与控制电路。第一开关单元电性耦接交流电源与旁路路径的其中一端。每一电池充放电模块包括有一电池，且每一电池充放电模块的输入端电性耦接上述交流电源与第一开关单元，而每一电池充放电模块的输出端电性耦接直流-交流转换电路的输入端。第二开关单元电性耦接直流-交流转换电路的输出端、不断电系统的输出端与上述旁路路径的另一端。控制电路电性耦接每一电池充放电模块、第一开关单元、第二开关单元与直流-交流转换电路，以控制它们的操作。其中上述电池充放电模块的输出功率的总和等于直流-交流转换电路的输出功率。
为达成上述的目的，本实用新型实施例再提供一种模块化的不断电系统，其包括第一开关单元、充电电路、直流-交流转换电路、至少二个直流-直流转换电路、至少二个电池、第二开关单元与控制电路。第一开关单元电性耦接交流电源与旁路路径的其中一端。充电电路的输入端电性耦接交流电源与第一开关单元。每一直流-直流转换电路的输出端电性耦接直流-交流转换电路的输入端。每一电池电性耦接充电电路的输出端，并电性耦接每一直流-直流转换电路的输入端。第二开关单元电性耦接直流-交流转换电路的输出端、不断电系统的输出端与旁路路径的另一端。控制电路电性耦接每一直流-直流转换电路、第一开关单元、第二开关单元、充电电路与直流-交流转换电路，以控制它们的操作。其中上述直流-直流转换电路的输出功率的总和等于直流-交流转换电路的输出功率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为依照本实用新型一实施例的模块化的不断电系统的方块图。
图2为依照本实用新型另一实施例的模块化的不断电系统的方块图。
图3为依照本实用新型再一实施例的模块化的不断电系统的方块图。
图4为依照本实用新型又一实施例的模块化的不断电系统的方块图。
图5为依照本实用新型又另一实施例的模块化的不断电系统的方块图。
图6为依照本实用新型又再一实施例的模块化的不断电系统的方块图。
具体实施方式
本实用新型的保护范围并不局限于本实用新型实施例或示意图中所使用特定语言描述，实施例中，可使用相同的组件编号。当组件被“连接到”或“耦合到”另一组件时，它可以直接连接到或耦合到其他组件，或者是介入其他组件。
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本实用新型作进一步地详细说明。
图1为依照本实用新型一实施例的模块化的不断电系统的方块图。如图1所示，此不断电系统乃是一离线式不断电系统(offlineups)。此不断电系统包括有滤波单元102、开关单元104、直流-交流转换电路108、开关单元110、滤波单元112、控制电路118与至少二个电池充放电模块(如标示120至n所示)。开关单元104的第一端透过滤波单元102电性耦接一交流电源(例如是市电)，而开关单元104的第二端电性耦接旁路路径116的其中一端。开关单元110的第一端电性耦接直流-交流转换电路108的输出端，开关单元110的第二端电性耦接旁路路径116的另一端，而开关单元110的第三端透过滤波单元112电性耦接此不断电系统的输出端114。每一电池充放电模块(如标示120、121、n所示，其中n为自然数)包括有一充电电路(如标示120-1、121-1、n-1所示)、一电池(如标示120-2、121-2、n-2所示)与一直流-直流转换电路(如标示120-3、121-3、n-3所示)，其中每一电池包括有串接的多个电池单元(未绘示)。
每一充电电路的输入端用以作为其所属的电池充放电模块的输入端，且每一电池充放电模块的输入端皆电性耦接开关单元104的第一端。也就是说，这些电池充放电模块的输入端乃是并联于开关单元104的第一端。每一电池乃是电性耦接对应充电电路的输出端，并电性耦接对应直流-直流转换电路的输入端。也就是说，每一电池乃是电性耦接于对应充电电路与对应直流-直流转换电路之间。每一直流-直流转换电路的输入端电性耦接对应电池，且每一直流-直流转换电路的输出端皆电性耦接直流-交流转换电路108的输入端。也就是说，这些电池充放电模块的输出端乃是并联于直流-交流转换电路108的输入端。显然，这些电池充放电模块乃是并联连接。此外，控制电路118电性耦接每一电池充放电模块、开关单元104、直流-交流转换电路108与开关单元110，以控制它们的操作。举例来说，控制电路118可以控制开关单元104的操作，以决定是否利用开关单元104来将滤波单元102的输出端电性耦接至旁路路径126。再举例来说，控制电路118可以控制开关单元110的操作，以利用开关单元110来将滤波单元112的输入端电性耦接至旁路路径126，或是将滤波单元112的输入端电性耦接至直流-交流转换电路108的输出端。
在此例中，电池充放电模块的并联数目乃是与直流-交流转换电路108的输出功率大小成正比，且这些电池充放电模块的输出功率的总和等于直流-交流转换电路108的输出功率。举例来说，假设欲将此不断电系统的容量设计为2kva，且欲将直流-交流转换电路108的输出功率设计为2000w，那么电池充放电模块的并联数目可为二个，且每一电池充放电模块的输出功率为1000w，因此这二个电池充放电模块的输出功率的总和为2000w。在此情况下，每一电池的跨压可设定为24v，因此每一电池可由二个12v的电池单元串联而成。当然，当这些电池单元的跨压皆相同，那么这些电池的电池单元数目为相等。而当这些电池单元的跨压并非相同时，那么这些电池的电池单元数目可为不相等。此外，当每一电池单元的跨压为12v时，则每一电池中的电池单元数目可为不超过4个，以便使每一电池的跨压不超过48v，进而能符合欧盟的低电压指令(lowvoltagedirective，lvd)的安全要求。在此例中，由于每一电池的跨压乃是设定为24v，且由于每一充电电路的输出电压与每一直流-直流转换电路的输入电压必须等于对应电池的跨压，因此每一充电电路的规格可设定为24v/24w(即输出电压/输出功率)，而每一直流-直流转换电路的规格可设定为24v/1000w(即输入电压/输出功率)。
再举例来说，假设欲将此不断电系统的容量设计为3kva，且欲将直流-交流转换电路108的输出功率设计为3000w，那么电池充放电模块的并联数目可为三个，且每一电池充放电模块的输出功率为1000w，因此这三个电池充放电模块的输出功率的总和为3000w。在此情况下，每一电池的跨压亦可设定为24v，因此每一电池可由二个12v的电池单元串联而成。当然，当这些电池单元的跨压皆相同，那么这些电池的电池单元数目为相等。而当这些电池单元的跨压并非相同时，那么这些电池的电池单元数目可为不相等。此外，当每一电池单元的跨压为12v时，则每一电池中的电池单元数目可为不超过4个，以便使每一电池的跨压不超过48v，进而能符合欧盟的低电压指令的安全要求。在此例中，由于每一电池的跨压乃是设定为24v，且由于每一充电电路的输出电压与每一直流-直流转换电路的输入电压必须等于对应电池的跨压，因此每一充电电路的规格可设定为24v/24w，而每一直流-直流转换电路的规格可设定为24v/1000w。
由以上说明可知，不论欲将此不断电系统的容量设计为多少，这些电池充放电模块中的充电电路的规格皆为相同，且这些电池充放电模块中的直流-直流转换电路的规格亦皆相同。此外，每一电池的电池单元数目亦可为相等。显然，对于这样的模块化的不断电系统来说，其容量易于设计时进行改变(例如扩充或缩小)，且不需额外的设计与验证时间。此外，值得一提的是，尽管在图1所示范例中，不断电系统采用了滤波单元102与110，然而本领域中具有通常知识者应知滤波单元102与110乃是可依照实际的设计需求来决定是否采用。
图2为依照本实用新型另一实施例的模块化的不断电系统的方块图。如图2所示，此不断电系统乃是一在线交互式不断电系统(line-interactiveups)。请同时参照图2与图1，相较于图1所示的不断电系统，图2所示不断电系统的不同之处在于其更包括有自动电压调整电路(automaticvoltageregulatingcircuit，简称avr电路)119。此avr电路119电性耦接于旁路路径116的其中一端与另一端之间，并电性耦接控制电路118，以接受控制电路118的控制。此外，在此例中，控制电路118可以控制开关单元104的操作，以决定是否利用开关单元104来将滤波单元102的输出端电性耦接至avr电路119。另外，控制电路118亦可以控制开关单元110的操作，以利用开关单元110来将滤波单元112的输入端电性耦接至avr电路119，或是将滤波单元112的输入端电性耦接至直流-交流转换电路108的输出端。
图3为依照本实用新型再一实施例的模块化的不断电系统的方块图。如图3所示，此不断电系统乃是一在线式不断电系统(onlineups)。请同时参照图3与图1，相较于图1所示的不断电系统，图3所示不断电系统的不同之处在于其更包括有功率因子校正电路(powerfactorcorrectioncircuit，简称pfc电路)106，且其采用开关单元304来替代开关单元104。在此例中，开关单元304的第一端电性耦接滤波单元102的输出端，并电性耦接每一充电电路的输入端。开关单元304的第二端电性耦接旁路路径116的其中一端。而开关单元304的第三端电性耦接pfc电路106的输入端。此外，pfc电路106的输出端电性耦接直流-交流转换电路108的输入端，并电性耦接每一直流-直流转换电路的输出端。另外，控制电路118亦电性耦接开关单元304与pfc电路106，以控制它们的操作。举例来说，控制电路118可控制开关单元304的操作，以利用开关单元304来将滤波单元102的输出端电性耦接至旁路路径116，或是将滤波单元102的输出端电性耦接至pfc电路106的输入端。此外，在此例中，pfc电路106的输出功率亦等于该些电池充放电模块(如标示120、121、n所示)的输出功率的总和。
图4为依照本实用新型又一实施例的模块化的不断电系统的方块图。如图4所示，此不断电系统乃是一离线式不断电系统。此不断电系统包括有滤波单元402、开关单元404、直流-交流转换电路408、开关单元410、滤波单元412、控制电路418、充电电路420-1、至少二个电池(如标示420-2、421-2、m-2所示，其中m为自然数)与至少二个直流-直流转换电路(如标示420-3、421-3、m-3所示)。在此例中，直流-直流转换电路的数目与电池的数目为相等。此外，开关单元404的第一端透过滤波单元402电性耦接一交流电源(例如是市电)，而开关单元404的第二端电性耦接旁路路径416的其中一端。开关单元410的第一端电性耦接直流-交流转换电路408的输出端，开关单元410的第二端电性耦接旁路路径416的另一端，而开关单元410的第三端透过滤波单元412电性耦接此不断电系统的输出端414。
充电电路420-1的输入端电性耦接开关单元404的第一端。每一电池皆电性耦接充电电路420-1的输出端，并电性耦接每一直流-直流转换电路的输入端。也就是说，这些电池乃是彼此并联。在此例中，每一电池包括有串接的多个电池单元(未绘示)。此外，每一直流-直流转换电路的输出端皆电性耦接直流-交流转换电路408的输入端。也就是说，这些直流-直流转换电路亦彼此并联。另外，控制电路418电性耦接每一直流-直流转换电路、开关单元404、直流-交流转换电路408、开关单元410与充电电路420-1，以控制它们的操作。举例来说，控制电路418可以控制开关单元404的操作，以决定是否利用开关单元404来将滤波单元402的输出端电性耦接至旁路路径426。再举例来说，控制电路418可以控制开关单元410的操作，以利用开关单元410来将滤波单元412的输入端电性耦接至旁路路径426，或是将滤波单元412的输入端电性耦接至直流-交流转换电路408的输出端。
在此例中，电池的并联数目以及直流-直流转换电路的并联数目皆与直流-交流转换电路408的输出功率大小成正比，且这些直流-直流转换电路的输出功率的总和等于直流-交流转换电路408的输出功率。举例来说，假设欲将此不断电系统的容量设计为2kva，且欲将直流-交流转换电路408的输出功率设计为2000w，那么电池的并联数目以及直流-直流转换电路的并联数目可以皆为二个，且每一直流-直流转换电路的输出功率为1000w，因此这二个直流-直流转换电路的输出功率的总和为2000w。在此情况下，每一电池的跨压可设定为36v，因此每一电池可由三个12v的电池单元串联而成。当然，当这些电池单元的跨压皆相同，那么这些电池的电池单元数目为相等。而当这些电池单元的跨压并非相同时，那么这些电池的电池单元数目可为不相等。此外，当每一电池单元的跨压为12v时，则每一电池中的电池单元数目可为不超过4个，以便使每一电池的跨压不超过48v，进而能符合欧盟的低电压指令的安全要求。在此例中，由于每一电池的跨压乃是设定为36v，且由于充电电路420-1的输出电压与每一直流-直流转换电路的输入电压必须等于每一电池的跨压，因此充电电路420-1的规格可设定为36v/72w(即输出电压/输出功率)，而每一直流-直流转换电路的规格可设定为36v/1000w(即输入电压/输出功率)。
再举例来说，假设欲将此不断电系统的容量设计为3kva，且欲将直流-交流转换电路408的输出功率设计为3000w，那么电池的并联数目以及直流-直流转换电路的并联数目可以皆为三个，且每一直流-直流转换电路的输出功率为1000w，因此这三个直流-直流转换电路的输出功率的总和为3000w。在此情况下，每一电池的跨压可设定为36v，因此每一电池可由三个12v的电池单元串联而成。当然，当这些电池单元的跨压皆相同，那么这些电池的电池单元数目为相等。而当这些电池单元的跨压并非相同时，那么这些电池的电池单元数目可为不相等。此外，当每一电池单元的跨压为12v时，则每一电池中的电池单元数目可为不超过4个，以便使每一电池的跨压不超过48v，进而能符合欧盟的低电压指令的安全要求。在此例中，由于每一电池的跨压乃是设定为36v，且由于充电电路420-1的输出电压与每一直流-直流转换电路的输入电压必须等于每一电池的跨压，因此充电电路120-1的规格可设定为36v/108w，而每一直流-直流转换电路的规格可设定为36v/1000w。
由以上说明可知，不论欲将此不断电系统的容量设计为多少，这些直流-直流转换电路的规格皆为相同，且每一电池的电池单元数目亦可为相等。显然，对于这样的模块化的不断电系统来说，其容量易于设计时进行改变(例如扩充或缩小)，且不需额外的设计与验证时间。此外，与图1-3所示的不断电系统相比，当最易损坏的直流-直流转换电路有发生损坏时，便仅需要对损坏的直流-直流转换电路进行抽换，而不需要抽换掉整个电池充放电模块。此外，值得一提的是，尽管在图4所示范例中，不断电系统采用了滤波单元402与410，然而本领域中具有通常知识者应知滤波单元402与410乃是可依照实际的设计需求来决定是否采用。
图5为依照本实用新型又另一实施例的模块化的不断电系统的方块图。如图5所示，此不断电系统乃是一在线交互式不断电系统。请同时参照图5与图4，相较于图4所示的不断电系统，图5所示不断电系统的不同之处在于其更包括有avr电路419。此avr电路419电性耦接于旁路路径416的其中一端与另一端之间，并电性耦接控制电路418，以接受控制电路418的控制。此外，在此例中，控制电路418可以控制开关单元404的操作，以决定是否利用开关单元404来将滤波单元402的输出端电性耦接至avr电路419。另外，控制电路418亦可以控制开关单元410的操作，以利用开关单元410来将滤波单元412的输入端电性耦接至avr电路419，或是将滤波单元412的输入端电性耦接至直流-交流转换电路408的输出端。
图6为依照本实用新型又再一实施例的模块化的不断电系统的方块图。如图6所示，此不断电系统乃是一在线式不断电系统。请同时参照图6与图4，相较于图4所示的不断电系统，图6所示不断电系统的不同之处在于其更包括pfc电路406，且其采用开关单元604来替代开关单元404。在此例中，开关单元604的第一端电性耦接滤波单元402的输出端，并电性耦接充电电路420-1的输入端。开关单元604的第二端电性耦接旁路路径416的其中一端。而开关单元604的第三端电性耦接pfc电路406的输入端。此外，pfc电路406的输出端电性耦接直流-交流转换电路408的输入端，并电性耦接每一直流-直流转换电路的输出端。另外，控制电路418亦电性耦接开关单元604与pfc电路406，以控制它们的操作。举例来说，控制电路418可控制开关单元604的操作，以利用开关单元604来将滤波单元402的输出端电性耦接至旁路路径416，或是将滤波单元402的输出端电性耦接至pfc电路406的输入端。此外，在此例中，pfc电路406的输出功率亦等于该些直流-直流转换电路(如标示420-3、421-3、m-3所示)的输出功率的总和。
综上所述，借由上述的模块化设计，本实用新型的的不断电系统的容量易于设计时进行改变，且不需额外的设计与验证时间。
以上所述仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，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权利要求范围之内。
1.一种模块化的不断电系统，其特征在于，包括：
一第一开关单元，电性耦接一交流电源与一旁路路径的其中一端；
一直流-交流转换电路；
至少二个电池充放电模块，每一电池充放电模块包括有一电池，且每一电池充放电模块的输入端电性耦接该交流电源与该第一开关单元，而每一电池充放电模块的输出端电性耦接该直流-交流转换电路的输入端；
一第二开关单元，电性耦接该直流-交流转换电路的输出端、该不断电系统的输出端与该旁路路径的另一端；以及
一控制电路，电性耦接每一电池充放电模块、该第一开关单元、该第二开关单元与该直流-交流转换电路，以控制它们的操作，
其中该些电池充放电模块的输出功率的总和等于该直流-交流转换电路的输出功率。
2.根据权利要求1所述的模块化的不断电系统，其特征在于，所述的模块化的不断电系统更包括一自动电压调整电路，该自动电压调整电路电性耦接于该旁路路径的其中一端与另一端之间，并电性耦接该控制电路。
3.根据权利要求1所述的模块化的不断电系统，其特征在于，所述的模块化的不断电系统更包括一功率因子校正电路，该功率因子校正电路电性耦接于该第一开关单元与该直流-交流转换电路的输入端之间，并电性耦接该控制电路，且该功率因子校正电路的输出功率等于该些电池充放电模块的输出功率的总和。
4.根据权利要求1、2或3所述的模块化的不断电系统，其特征在于，其中每一电池充放电模块更包括有一充电电路与一直流-直流转换电路。
5.根据权利要求4所述的模块化的不断电系统，其特征在于，其中每一电池的跨压等于其对应充电电路的输出电压与其对应直流-直流转换电路的输入电压。
6.根据权利要求5所述的模块化的不断电系统，其特征在于，其中每一电池包括有串接的多个电池单元，且该些电池的电池单元数目为相等。
7.根据权利要求6所述的模块化的不断电系统，其特征在于，其中每一电池中的电池单元数目不超过4个。
8.根据权利要求1、2或3所述的模块化的不断电系统，其特征在于，所述的模块化的不断电系统更包括一第一滤波单元与一第二滤波单元，且该第一开关单元更透过该第一滤波单元电性耦接该交流电源，而该第二开关单元更透过该第二滤波单元电性耦接该不断电系统的输出端。
9.一种模块化的不断电系统，其特征在于，包括：
一第一开关单元，电性耦接一交流电源与一旁路路径的其中一端；
一充电电路，其输入端电性耦接该交流电源与该第一开关单元；
一直流-交流转换电路；
至少二个直流-直流转换电路，每一直流-直流转换电路的输出端电性耦接该直流-交流转换电路的输入端；
至少二个电池，每一电池电性耦接该充电电路的输出端，并电性耦接每一直流-直流转换电路的输入端；
一第二开关单元，电性耦接该直流-交流转换电路的输出端、该不断电系统的输出端与该旁路路径的另一端；以及
一控制电路，电性耦接每一直流-直流转换电路、该第一开关单元、该第二开关单元、该充电电路与该直流-交流转换电路，以控制它们的操作，
其中该些直流-直流转换电路的输出功率的总和等于该直流-交流转换电路的输出功率。
10.根据权利要求9所述的模块化的不断电系统，其特征在于，所述的模块化的不断电系统更包括一自动电压调整电路，该自动电压调整电路电性耦接于该旁路路径的其中一端与另一端之间，并电性耦接该控制电路。
11.根据权利要求9所述的模块化的不断电系统，其特征在于，所述的模块化的不断电系统更包括一功率因子校正电路，该功率因子校正电路电性耦接于该第一开关单元与该直流-交流转换电路的输入端之间，并电性耦接该控制电路，且该功率因子校正电路的输出功率等于该些直流-直流转换电路的输出功率的总和。
12.根据权利要求9、10或11所述的模块化的不断电系统，其特征在于，其中每一电池的跨压等于该充电电路的输出电压与每一直流-直流转换电路的输入电压。
13.根据权利要求12所述的模块化的不断电系统，其特征在于，其中每一电池包括有串接的多个电池单元，且该些电池的电池单元数目为相等。
14.根据权利要求13所述的模块化的不断电系统，其特征在于，其中每一电池中的电池单元数目不超过4个。
15.根据权利要求9、10或11所述的模块化的不断电系统，其特征在于，所述的模块化的不断电系统更包括一第一滤波单元与一第二滤波单元，且该第一开关单元更透过该第一滤波单元电性耦接该交流电源，而该第二开关单元更透过该第二滤波单元电性耦接该不断电系统的输出端。
16.根据权利要求9、10或11所述的模块化的不断电系统，其特征在于，其中该些直流-直流转换电路的数目与该些电池的数目为相等。
技术总结