[发明专利]不间断电源及输出波形的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种不间断电源，特别是指一种可切换选择不同输出波形的不间断电源及其控制方法。

背景技术

一般所称的不间断电源(UPS，Uninterruptible Power Supply)主要是在市电异常(例如停电、电压偏高/偏低或出现涌浪电流)时，提供备份电源给用电设备，使用电设备的工作电源得以不间断，防止电脑、电信网络、交换机等重要的商业设备因市电中断而遗失数据或失去控制。

既有的不间断电源大致可分为在线式(On line)、离线式(Off line)及在线互动式(Line interactive)，其系统特色大致如下：

在线式不间断电源是将市电和用电设备隔开，市电不会直接供电给用电设备，而是送到不间断电源转换成直流电，用以对电池充电，同时再转回交流电供应给用电设备，一旦市电中断或异常时，则转为电池模式，将电池的直流电源转换为交流电，持续供应给用电设备。再者，在线式不间断电源输出的波形和市电一样是正弦波，由于其输出波形是弦波，所以适用于带感性负载、纯容性负载及混合型负载，具有较佳输出特性和噪声较低的优点。

离线式不间断电源是扮演备援的角色，常态下是由市电直接对用电设备供电，同时也为电池充电，一旦市电中断，市电的供电回路将自动切断而进入电池模式，以便将电池的直流电被转换成交流电而对用电设备供电。由于电池直流电转换的交流电是方波，其效率高，绿色环保，对同样的电池，具有较长的放电时间，但只能对电容型负载供电。

在线互动式不间断电源具备升压和降压补偿电路，其运作方式基本上和离线式一样，并不全程介入供电，只即时监测市电的供电状况，而在市电供应出现状况时，即时校正(升压或降压)或进入电池模式以取代市电持续对用电设备供电。

由上述可知，传统各种不同类型的不间断电源具有不同的工作原理，且适用不同类型的负载，但一部不间断电源在电池模式下只能输出一种波形(方波或弦波)，其中输出方波的效率较弦波为高、电池的放电时间较长，较不易造成电池损耗，且较为环保。而输出弦波的不间断电源则因PWM在高频操作时将造成较高的开关损耗，效率较低，但运用在带感性负载、纯容性负载及混合型负载时，噪音较低、输出特性较佳。因此不论是弦波或方波，在使用上是互有优劣。但一部不间断电源只能输出一种波形，对制造者而言，必须提供两种机种来满足不同的需求，对于使用者而言，一旦用电的负载改变，就必须重新购置符合负载特性的不间断电源，因此对于使用者和制造商而言都有成本过高，且可能造成浪费的问题，针对上述问题，实有进一步检讨，并谋求可行解决方案的必要。

发明内容

因此本发明主要目的在提供一种不间断电源的输出波形控制方法，主要使一不间断电源具有两种以上的输出波形，以便依负载特性切换选择其中一种输出波形，当选择弦波作为输出波形，可适用在带感性负载、纯容性负载及混合型负载，具有较佳输出特性和噪声较低的优点；若选择方波作为输出波形，则使用在电容性负载，则有效率高、绿色环保、具有较长放电时间的优点。

为达成前述目的采取的主要技术手段是使一不间断电源包括一控制器和一全桥功率级，所述全桥功率级包括四个功率开关，所述控制器具有四个驱动信号输出端，且内建有一输出波形切换程序，所述四个驱动信号输出端分别连接且控制全桥功率级的四个功率开关，所述输出波形切换程序包括以下步骤：

提供两种以上波形输出模式，每一种波形输出模式对应一种输出波形驱动信号；

接受一输出波形选择命令，以选择一种波形输出模式；

判断是否进入电池模式；

进入电池模式后，根据所选择波形输出模式，输出一对应的输出波形驱动信号到全桥功率级的四个功率开关，控制各功率开关的导通周期，以产生对应的输出波形。

前述波形输出模式可为方波输出模式和弦波输出模式，当选择方波输出模式，控制器将产生一方波驱动信号送到功率级的四个功率开关，以分别控制其导通周期，藉此使不间断电源输出一方波形式的交流电源给负载；当选择弦波输出模式时，控制器则产生一弦波驱动信号送到功率级的四个功率开关，以分别控制其导通周期，藉此使不间断电源输出一弦波形式的交流电源给负载。利用上述方法的有益效果是：可由同一部不间断电源分别供应方波或弦波形式的交流电源给负载，使用者可根据负载的特性选择不间断电源的输出波形，藉此有效降低设备成本，并提供更灵活的运用弹性。

本发明又一目的在提供一种可产生不同输出波形的不间断电源，为达成上述目的采取的技术手段是使所述不间断电源包括：

一全桥功率级，具有输入端和输出端，主要由四组功率开关组成；