专利名称：具有电源自动切换功能的供电系统及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种供电系统及其控制方法，尤指一种具有电源自动切换功能的供电系统及其控制方法。
背景技术：
电源自动切换开关(Automatic Transfer Switch),简称为ATS,是一种电源回路自动切换开关，用于提供主电源与备用电源的切换，使得提供单一电源输出。当主电源供电电力不足或中断时，电源自动切换开关会自动将电源切换至备用电源，继续提供稳定的电力以保护设备，使设备端获得最完整的电力保护。请参见图1,为先前技术具有电源自动切换功能的供电系统的电路示意图。如图所示，该供电系统具有双电源回路结构，并且，通过一自动切换开关设备100来进行双电源回路的切换，以对一负载74提供正常供电。亦即，该供电系统包含一主电源V1、一备用电源V2、该自动切换开关设备100、一主电源回路71、一备用电源回路72以及一负载回路73。该自动切换开关设备100包含一第一开关81、一第二开关82、一第三开关91以及一第四开关92。该第一开关81电性连接该主电源回路71，该第二开关82电性连接该备用电源回路72。该第三开关91包含一第一接点91a、一第二接点91b以及一共同接点91c，该第四开关92包含一第一接点92a、一第二接点92b以及一共同接点92c。当该主电源Vl能够正常供电时，该自动切换开关设备100的该第一开关81为导通(turned-on)状态,并且,该第三开关91的该共同接点91c与该第一接点91a导接,该第四开关92的该共同接点92c与该第一接点92a导接，使得该主电源Vl通过该主电源回路71与该负载回路73，对该负载74供电。反之，当该主电源Vl无法正常供电时，该自动切换开关设备100的该第一开关81为截止(turned-off)状态，并且，自动切换该第二开关82为导通(turned-on)状态。再者,该第三开关91的该共同接点91c切换与该第二接点91b导接，该第四开关92的该共同接点92c切换与该第二接点92b导接，使得该备用电源V2通过该备用电源回路72与该负载回路73，对该负载74供电。藉此，当该主电源Vl供电电力不足或中断时，电源自动切换开关会自动将电源切换至该备用电源V2，继续提供稳定的电力以保护设备，使设备端获得最完整的电力保护。在电力系统的输配电操作中，常见在非控制下产生的电弧(electric arc)，对会对输配电系统以及后端电子设备造成损害。例如，在配电电路中，开关触点间发生的电弧会融化开关触点，导致开关失效、附属设备故障、甚至因主电源与备用电源之间回路切换失败，所引起火警而造成人员伤亡的事情发生。因此，如何设计出一种具有电源自动切换开关的供电系统及其控制方法，利用硅控整流器(SCR)具有可承受较大瞬间电流能力的特性，取代继电器(relay)具有机械寿命的限制，以提高主电源该备用电源切换的可靠度与协调性，乃为本发明所欲行克服并加以解决的一大课题。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种具有电源自动切换功能的供电系统，以克服习知技术的问题。因此本发明的具有电源自动切换功能的供电统，以对一负载提供不断电的供电。该具有电源自动切换功能的供电统包含一主电源回路装置、一备用电源回路装置以及一控制单兀。该主电源回路装置与一主电源电性连接。该主电源回路装置包含一第一主继电器开关与一第一硅控整流器开关。该第一硅控整流器开关电性串联连接该第一主继电器开关与该负载。该备用电源回路装置与一备用电源电性连接，并与该主电源回路装置电性并联连接。该备用电源回路装置包含一第二主继电器开关与一第二硅控整流器开关。该第二硅控整流器开关电性串联连接该第二主继电器开关与该负载。该控制单元产生多个驱动信号，以控制该第一主继电器开关、该第一硅控整流器开关、该第二主继电器开关以及该第二硅控整流器开关的导通或截止。本发明的另一目的在于提供一种具有电源自动切换功能的供电系统的控制方法，以克服习知技术的问题。因此本发明的具有电源自动切换功能的供电系统的控制方法包含下列步骤:(a)提供一主电源回路装置，具有一第一主继电器开关以及与该第一主继电器开关电性串联连接的一第一硅控整流器开关；该主电源回路装置通过一主电源供电回路与一主电源电性连接，以及通过一负载回路与一负载电性连接；(b)提供与该主电源回路装置电性并联连接的一备用电源回路装置，具有一第二主继电器开关以及与该第二主继电器开关电性串联连接的一第二硅控整流器开关；该备用电源回路装置透一该备用电源供电回路与一备用电源电性连接，以及通过该负载回路与该负载电性连接；(C)提供一控制单元，产生多个驱动信号，以控制该第一主继电器开关、该第一硅控整流器开关、该第二主继电器开关以及该第二硅控整流器开关的导通或截止；(d)当该主电源能够正常供电时，该控制单元导通该第一主继电器开关与该第一硅控整流器开关，使得该主电源通过该主电源回路装置对该负载供电；(e)当该主电源无法正常供电时，该控制单元导通该第二主继电器开关与该第二硅控整流器开关，使得该备用电源通过该备用电源回路装置对该负载供电。为了能更进一步了解本发明为达成预定目的所采取的技术、手段及功效，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，相信本发明的目的、特征与特点，当可由此得一深入且具体的了解，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。
图1为先前技术具有电源自动切换功能的供电系统的电路示意图；图2为本发明具有电源自动切换功能的供电系统第一实施例的电路示意图；图3为本发明具有电源自动切换功能的供电系统第二实施例的电路示意图；图4为本发明具有电源自动切换功能的供电系统于电压低落(brown-out)操作时的控制时序图；图5为本发明具有电源自动切换功能的供电系统于电压失效(drop-out)操作时的控制时序图 ’及图6为本发明具有电源自动切换功能的供电系统控制方法的流程图。其中，附图标记说明如下:Vl主电源V2备用电源100自动切换开关设备71主电源回路72备用电源回路73负载回路74 负载81第一开关82第二开关91第三开关91a 第一接点91b 第二接点 91c共同接点92第四开关92a 第一接点92b 第二接点92c共同接点〔本发明〕10主电源回路装置102第一主继电器开关104第一硅控整流器开关20备用电源回路装置202第二主继电器开关204第二硅控整流器开关30控制单元Vl主电源V2备用电源14主电源供电回路24备用电源供电回路34负载回路40 负载Srsl第一主继电器开关驱动信号Sssl第一硅控整流器开关驱动信号Srpl第一辅助继电器开关驱动信号Srs2第二主继电器开关驱动信号Sss2第二硅控整流器开关驱动信号
Srp2第二辅助继电器开关驱动信号11第一时间t2第二时间t3第三时间t4第四时间t5第五时间t6第六时间SlOO S500 步骤
具体实施例方式有关本发明的技术内容及详细说明，配合图式说明如下:请参见图2，为本发明具有电源自动切换功能的供电系统第一实施例的电路示意图。如图2所示，该具有电源自动切换功能的供电系统，提供一主电源供电回路14、一备用电源供电回路24以及一负载回路34，分别电性连接一主电源V1、一备用电源V2以及一负载40。该具有电源自动切换功能的供电系统包含一主电源回路装置10、一备用电源回路装置20以及一控制单元30。其中，该主电源为一交流市电(AC utility)或一发电机装置(generator);该备用电源为一不断电系统电源(UPS)。该主电源回路装置10通过该主电源供电回路14与该主电源Vl电性连接。该主电源回路装置10包含一第一主继电器开关102与一第一硅控整流器开关104。该第一主继电器开关102电性串联连接该主电源供电回路14。该第一硅控整流器开关104电性串联连接该第一主继电器开关102与该负载回路34。该备用电源回路装置20通过该备用电源供电回路24与该备用电源V2电性连接，并与该主电源回路装置10电性并联连接。该备用电源回路装置20包含一第二主继电器开关202与一第二硅控整流器开关204。该第二主继电器开关202电性串联连接该备用电源供电回路24。该第二硅控整流器开关204电性串联连接该第二主继电器开关202与该负载回路34。该控制单元30电性连接该主电源回路装置10与该备用电源回路装置20，并且产生多个驱动信号Srsl，Sssl，Srs2，Sss2 (在后文将有更详细的说明)，以分别控制该第一主继电器开关102、该第一硅控整流器开关104、该第二主继电器开关202以及该第二硅控整流器开关204的导通或截止。其中，当该主电源Vl能够正常供电时，该控制单元30导通该第一主继电器开关102与该第一硅控整流器开关104，使得该主电源Vl通过该主电源回路装置10对该负载40供电；当该主电源Vl无法正常供电时，该控制单元30导通该第二主继电器开关202与该第二硅控整流器开关204，使得该备用电源V2通过该备用电源回路装置20对该负载40供电。值得一提，相较于习知技术，在第一实施例中，使用该第一硅控整流器开关104与该第二硅控整流器开关204来取代继电器开关。由于硅控整流器(SCR)具有可承受较大瞬间电流的能力，并且，也不若继电器(relay)具有机械寿命的限制，因此，可避免继电器开关在进行切换时，若有瞬间大电流流经继电器开关，在非控制下产生的电弧(electricarc)，将造成继电器开关接点的损伤，也使得多次切换使用后，将造成继电器开关启闭失效之虞，而导致该主电源Vl与该备用电源V2切换失败或误动作的事情发生。再者，在具有电源自动切换功能的供电系统操作中，该主电源Vl与该备用电源V2切换过程的协调性(coordination)尤以重要。换言之，当该主电源Vl无法正常供电，而需要切换为该备用电源V2执行供电操作时，该第二主继电器开关202需先完成闭合导通的动作，亦即，使该备用电源V2已确定切入后，再将该第一主继电器开关102切离。此外，当该备用电源V2确定切入并且该第一主继电器开关102切离后，该第二硅控整流器开关204再行闭合导通，以完成先断后通(break before make)的切换控制,而实现不同输入电源之间不间断切换。反之，当该备用电源V2供电时，该主电源Vl已可恢复正常供电时，亦即，可切换回该主电源Vl供电时，该第一主继电器开关102需先完成闭合导通的动作，亦即，使该主电源Vl已确定投入后，再将该第二主继电器开关202切离。此外，当该主电源Vl确定切入并且该第二主继电器开关202切离后，该第一硅控整流器开关104再行闭合导通，以完成先断后通(break before make)的切换方式,而实现不同输入电源之间不间断切换。以上的描述，将在后文依时序控制方式加以说明。因此，在本发明中，除了该第一硅控整流器开关104与该第二硅控整流器开关204可承受较大瞬间电流的能力，避免因电弧发生导致该主电源Vl与该备用电源V2切换失败或误动作的事情发生外，该第一主继电器开关102与该第二主继电器开关202更扮演维持该主电源Vl与该备用电源V2切换过程协调性的重要角色。请参见图3，为本发明具有电源自动切换功能的供电系统第二实施例的电路示意图。该第二实施例与上述第一实施例最大的差异在于该主电源回路装置10更包含一第一辅助继电器开关106，电性并联连接该第一硅控整流器开关104 ;该备用电源回路装置20更包含一第二辅助继电器开关206，电性并联连接该第二硅控整流器开关204。换言之，该具有电源自动切换功能的供电系统，提供该主电源供电回路14、该备用电源供电回路24以及该负载回路34，分别电性连接该主电源V1、该备用电源V2以及该负载40。该具有电源自动切换功能的供电系统包含该主电源回路装置10、该备用电源回路装置20以及该控制单元30。该主电源回路装置10通过该主电源供电回路14与该主电源Vl电性连接。该主电源回路装置10包含该第一主继电器开关102、该第一硅控整流器开关104与该第一辅助继电器开关106。该第一主继电器开关102电性串联连接该主电源供电回路14。该第一硅控整流器开关104电性串联连接该第一主继电器开关102与该负载回路34。该备用电源回路装置20通过该备用电源供电回路24与该备用电源V2电性连接，并与该主电源回路装置10电性并联连接。该备用电源回路装置20包含该第二主继电器开关202、该第二硅控整流器开关204与该第二辅助继电器开关206。该第二主继电器开关202电性串联连接该备用电源供电回路24。该第二硅控整流器开关204电性串联连接该第二主继电器开关202与该负载回路34。该控制单元30电性连接该主电源回路装置10与该备用电源回路装置20，并且产生多个驱动信号Srsl，Sssl, Srpl, Srs2，Sss2，Srp2 (在后文将有更详细的说明)，以分别控制该第一主继电器开关102、该第一硅控整流器开关104、该第一辅助继电器开关106、该第二主继电器开关202、该第二硅控整流器开关204以及该第二辅助继电器开关206的导通或截止。其中，当该主电源Vl能够正常供电时，该控制单元30导通该第一主继电器开关102与该第一硅控整流器开关104，使得该主电源Vl通过该主电源回路装置10对该负载40供电；当该主电源Vl无法正常供电时，该控制单元30导通该第二主继电器开关202与该第二硅控整流器开关204，使得该备用电源V2通过该备用电源回路装置20对该负载40供电。值得一提，在具有电源自动切换功能的供电系统操作中，能够降低该第一硅控整流器开关104与该第二娃控整流器开关204的导通损失(conduction losses),以提高电源自动切换的效率，亦为另一重要的课题。因此，当该主电源Vl正常供电时，通过闭合导通该第一主继电器开关102以确定该主电源Vl切入后，再将该第一硅控整流器开关104导通，之后再导通该第一辅助继电器开关106，使得该第一辅助继电器开关106能够旁通(bypass)该第一硅控整流器开关104，使得该主电源Vl通过该第一主继电器开关102以及该第一硅控整流器开关104的导通路径，将电源再通过该负载回路34对该负载40供电。因此，可利用该第一辅助继电器开关106并联电性连接该第一硅控整流器开关104，以提供旁通(bypass)路径，使得大大地降低该第一硅控整流器开关104的导通损失。同样地，当切换为该备用电源V2供电时，通过闭合导通该第二主继电器开关202以确定该备用电源V2切入后，再将该第二硅控整流器开关204导通，之后再导通该第二辅助继电器开关206，使得该第二辅助继电器开关206能够旁通(bypass)该第二硅控整流器开关204，使得该备用电源V2通过该第二主继电器开关202以及该第二硅控整流器开关204的导通路径，将电源再通过该负载回路34对该负载40供电。因此，可利用该第二辅助继电器开关206并联电性连接该第二硅控整流器开关204，以提供旁通(bypass)路径，使得大大地降低该第二硅控整流器开关204的导通损失。以下，将通过两种异常供电操作为例，说明本发明具有电源自动切换功能的供电系统的时序控制方式。请参见图4，为本发明具有电源自动切换功能的供电系统于电压低落(brown-out)操作时的控制时序图。如图4所示，操作过程分为三部分，第一供电过程(tl t2)、第三过程(t5 t6)为该供电系统为正常供电操作,第二供电过程(t3 t4)则为该电压低落(brown-out)操作。在第一供电过程(tl t2)中，该主电源Vl能够提供正常供电，并且，该控制单元30 (配合参见图3)，依序产生一高准位的第一主继电器开关驱动信号Srsl、一高准位的第一硅控整流器开关驱动信号Sssl以及一高准位的第一辅助继电器开关驱动信号Srpl，因此，依序闭合导通该第一主继电器开关102、该第一硅控整流器开关104以及该第一辅助继电器开关106，使得该主电源Vl通过该主电源回路装置10对该负载40供电，以完成该主电源Vl的正常供电程序。再者，当该主电源Vl完成正常供电时，此时，该控制单元30再产生一高准位的第二主继电器开关驱动信号Srs2,先闭合导通该第二主继电器开关202,使导入该备用电源V2为待命供电状态。在第二供电过程(t3 t4)中，该主电源Vl由于发生电压低落(brown-out)状况，因此，无法提供正常供电，因此，该控制单元30依序产生一低准位的第一辅助继电器开关驱动信号Srpl、一低准位的第一硅控整流器开关驱动信号Sssl以及一低准位的第一主继电器开关驱动信号Srsl，因此，依序断开截止该第一辅助继电器开关106、该第一硅控整流器开关104以及该第一主继电器开关102，使得该主电源Vl停止对该负载40供电；另一方面，当该第一主继电器开关102完成断开截止后，该控制单元30依序产生一高准位的该第二硅控整流器开关驱动信号Sss2与一高准位的该第二辅助继电器开关驱动信号Srp2，因此，依序闭合导通该第二硅控整流器开关204与该第二辅助继电器开关206，。如此，该备用电源V2通过该备用电源回路装置20对该负载40供电，以完成切换该备用电源V2的供电程序。在第三供电过程(t5 t6)中，当该主电源Vl已可恢复正常供电时，该控制单元30先产生一高准位的第一主继电器开关驱动信号Srsl,以闭合导通该第一主继电器开关102，使导入该主电源Vl为待命供电状态。然后，该控制单元30再依序产生一低准位的第二辅助继电器开关驱动信号Srp2、一低准位的第二硅控整流器开关驱动信号Sss2以及一低准位的第二主继电器开关驱动信号Srs2，因此，依序断开截止该第二辅助继电器开关206、该第二硅控整流器开关204以及该第二主继电器开关202，使得该备用电源V2停止对该负载40供电；另一方面，当该第二主继电器开关202完成断开截止后，该控制单元30依序产生一高准位的该第一娃控整流器开关驱动信号Sssl与一高准位的该第一辅助继电器开关驱动信号Srpl，因此，依序闭合导通该第一硅控整流器开关104与该第一辅助继电器开关106。如此，该主电源Vl通过该主电源回路装置10对该负载40供电，以完成切换该主电源Vl的供电程序。 值得一提，在该主电源Vl与该备用电源V2切换供电过程中，通过该控制单元30提供该些驱动信号的时序控制，以达成先断后通(break before make)的切换控制,而实现不同输入电源之间不间断切换的协调性。再者，通过对该第一硅控整流器开关104与该第一辅助继电器开关106 (或该第二硅控整流器开关204与该第二辅助继电器开关206)的导通或截止顺序，使得该第一辅助继电器开关106 (或第二辅助继电器开关206)提供旁通(bypass)路径，以大大地降低该第一硅控整流器开关104 (或该第二硅控整流器开关204)的导通损失。请参见图5,为本发明具有电源自动切换功能的供电系统于电压失效(drop-out)操作时的控制时序图。如图5所示，操作过程分为三部分，第一供电过程(tl t2)、第三过程(t5 t6)为该供电系统为正常供电操作,第二供电过程(t3 t4)则为该电压失效(drop-out)操作。在第一供电过程(tl t2)中，该主电源Vl能够提供正常供电，并且，该控制单元30 (配合参见图3)，依序产生一高准位的第一主继电器开关驱动信号Srsl、一高准位的第一硅控整流器开关驱动信号Sssl以及一高准位的第一辅助继电器开关驱动信号Srpl，因此，依序闭合导通该第一主继电器开关102、该第一硅控整流器开关104以及该第一辅助继电器开关106，使得该主电源Vl通过该主电源回路装置10对该负载40供电，以完成该主电源Vl的正常供电程序。再者，当该主电源Vl完成正常供电时，此时，该控制单元30再产生一高准位的第二主继电器开关驱动信号Srs2,先闭合导通该第二主继电器开关202,使导入该备用电源V2为待命供电状态。在第二供电过程(t3 t4)中，该主电源Vl由于发生电压失效(drop-out)状况，因此，无法提供正常供电，因此，该控制单元30同时产生一低准位的第一辅助继电器开关驱动信号Srpl、一低准位的第一硅控整流器开关驱动信号Sssl以及一低准位的第一主继电器开关驱动信号Srsl，因此，同时断开截止该第一辅助继电器开关106、该第一硅控整流器开关104以及该第一主继电器开关102，使得该主电源Vl停止对该负载40供电；另一方面，当该第一主继电器开关102完成断开截止后，该控制单元30依序产生一高准位的该第二硅控整流器开关驱动信号Sss2与一高准位的该第二辅助继电器开关驱动信号Srp2，因此，依序闭合导通该第二硅控整流器开关204与该第二辅助继电器开关206，。如此，该备用电源V2通过该备用电源回路装置20对该负载40供电，以完成切换该备用电源V2的供电程序。在第三供电过程(t5 t6)中，当该主电源Vl已可恢复正常供电时，该控制单元30先产生一高准位的第一主继电器开关驱动信号Srsl,以闭合导通该第一主继电器开关102，使导入该主电源Vl为待命供电状态。然后，该控制单元30再依序产生一低准位的第二辅助继电器开关驱动信号Srp2、一低准位的第二硅控整流器开关驱动信号Sss2以及一低准位的第二主继电器开关驱动信号Srs2，因此，依序断开截止该第二辅助继电器开关206、该第二硅控整流器开关204以及该第二主继电器开关202，使得该备用电源V2停止对该负载40供电；另一方面，当该第二主继电器开关202完成断开截止后，该控制单元30依序产生一高准位的该第一娃控整流器开关驱动信号Sssl与一高准位的该第一辅助继电器开关驱动信号Srpl，因此，依序闭合导通该第一硅控整流器开关104与该第一辅助继电器开关106。如此，该主电源Vl通过该主电源回路装置10对该负载40供电，以完成切换该主电源Vl的供电程序。值得一提，在该主电源Vl与该备用电源V2切换供电过程中，通过该控制单元30提供该些驱动信号的时序控制，以达成先断后通(break before make)的切换控制,而实现不同输入电源之间不间断切换的协调性。再者，通过对该第一硅控整流器开关104与该第一辅助继电器开关106 (或该第二硅控整流器开关204与该第二辅助继电器开关206)的导通或截止顺序，使得该第一辅助继电器开关106 (或第二辅助继电器开关206)提供旁通(bypass)路径，以大大地降低该第一硅控整流器开关104 (或该第二硅控整流器开关204)的导通损失。请参见图6，为本发明具有电源自动切换功能的供电系统控制方法的流程图。该供电系统提供一主电源供电回路、一备用电源供电回路以及一负载回路，分别电性连接一主电源、一备用电源以及一负载。该供电系统的控制方法包含下列步骤:提供一主电源回路装置，具有一第一主继电器开关以及与该第一主继电器开关电性串联连接的一第一硅控整流器开关(S100)。其中，该主电源回路装置通过一主电源供电回路与一主电源电性连接，以及通过一负载回路与一负载电性连接。此外，该主电源回路装置更包含与该第一硅控整流器开关电性并联连接的一第一辅助继电器开关，以提供一旁通(bypass)路径及降低该第一硅控整流器开关的导通损失。提供与该主电源回路装置电性并联连接的一备用电源回路装置，具有一第二主继电器开关以及与该第二主继电器开关电性串联连接的一第二硅控整流器开关(S200)。其中，该备用电源回路装置透一该备用电源供电回路与一备用电源电性连接，以及通过该负载回路与该负载电性连接。此外，该备用电源回路装置更包含与该第二硅控整流器开关电性并联连接的一第二辅助继电器开关，以提供一旁通(bypass)路径及降低该第二硅控整流器开关的导通损失。提供一控制单元，产生多个驱动信号，以控制该第一主继电器开关、该第一硅控整流器开关、该第二主继电器开关以及该第二硅控整流器开关的导通或截止(S300)。当该主电源能够正常供电时，该控制单元导通该第一主继电器开关与该第一硅控整流器开关，使得该主电源通过该主电源回路装置对该负载供电(S400)。在一可应用的实施例中，当该主电源能够正常供电时，该控制器依序产生一高准位的第一主继电器开关驱动信号与一高准位的第一硅控整流器开关驱动信号，而依序闭合导通该第一主继电器开关与该第一硅控整流器开关，使得该主电源通过该主电源回路装置对该负载供电。并且，当该主电源完成对该负载供电时，该控制单元再产生一高准位的第二主继电器开关驱动信号，而闭合导通该第二主继电器开关，使得导入该备用电源为待命供电状态。此夕卜，在另一可应用的实施例中，当该主电源能够正常供电时，该控制器依序产生一高准位的第一主继电器开关驱动信号、一高准位的第一硅控整流器开关驱动信号以及一高准位的第一辅助继电器开关驱动信号，而依序闭合导通该第一主继电器开关、该第一硅控整流器开关以及该第一辅助继电器开关，使得该主电源通过该主电源回路装置对该负载供电。并且，当该主电源完成对该负载供电时，该控制单元再产生一高准位的第二主继电器开关驱动信号，而闭合导通该第二主继电器开关，使得导入该备用电源为待命供电状态。当该主电源无法正常供电时，该控制单元导通该第二主继电器开关与该第二硅控整流器开关，使得该备用电源通过该备用电源回路装置对该负载供电(S500)。在一可应用的实施例中，当该主电源无法正常供电时，该控制单元依序产生一低准位的第一硅控整流器开关驱动信号与一低准位的第一主继电器开关驱动信号，而依序断开截止该第一硅控整流器开关与该第一主继电器开关，使得该主电源停止对该负载供电。并且，当该第一主继电器开关完成断开截止后，该控制单元产生一高准位的该第二硅控整流器开关驱动信号，而闭合导通该第二硅控整流器开关，使得切换该备用电源通过该备用电源回路装置对该负载供电。在另一可应用的实施例中，当该主电源无法正常供电时，该控制单元依序产生一低准位的第一辅助继电器开关驱动信号、一低准位的第一硅控整流器开关驱动信号以及一低准位的第一主继电器开关驱动信号，而依序断开截止该第一辅助继电器开关、该第一硅控整流器开关以及该第一主继电器开关，使得该主电源停止对该负载供电。并且，当该第一主继电器开关完成断开截止后，该控制单元依序产生一高准位的该第二硅控整流器开关驱动信号与一高准位的该第二辅助继电器开关驱动信号，而依序闭合导通该第二硅控整流器开关与该第二辅助继电器开关，使得切换该备用电源通过该备用电源回路装置对该负载供电。综上所述，本发明具有以下的优点:1、硅控整流器(SCR)具有可承受较大瞬间电流的能力，能以取代继电器(relay)具有机械寿命的限制，可避免继电器开关在进行切换时，若有瞬间大电流流经继电器开关，在非控制下产生的电弧(electric arc),将造成继电器开关接点的损伤,也使得多次切换使用后，将造成继电器开关启闭失效之虞，而导致该主电源Vl与该备用电源V2切换失败或的动作的事情发生；2、该第一主继电器开关102与该第二主继电器开关202扮演维持该主电源Vl与该备用电源V2切换过程协调性的重要角色 '及3、可利用该第一辅助继电器开关106 (或该第二辅助继电器开关206)并联电性连接该第一硅控整流器开关104 (或该第一硅控整流器开关204)，以提供旁通(bypass)路径，使得大大地降低该第一硅控整流器开关104(或该第一硅控整流器开关204)的导通损失，以提高电源自动切换的效率。以上所述，仅为本发明较佳具体实施例的详细说明与图式，本发明的特征并不局限于此，并非用以限制本发明，本发明的所有范围应以下述的范围为准，凡合于本发明权利要求保护范围的精神与其类似变化的实施例，皆应包含于本发明的范畴中，任何熟悉该项技艺者在本发明的领域内，可轻易思及的变化或调整皆可涵盖在以下本发明的权利要求保护范围。
权利要求
1.一种具有电源自动切换功能的供电统，以对一负载提供不断电的供电，该供电系统包含: 一主电源回路装置，与一主电源电性连接；该主电源回路装置包含: 一第一主继电器开关； 一第一硅控整流器开关，电性串联连接该第一主继电器开关与该负载； 一备用电源回路装置，与一备用电源电性连接，并与该主电源回路装置电性并联连接；该备用电源回路装置包含: 一第二主继电器开关； 一第二硅控整流器开关，电性串联连接该第二主继电器开关与该负载 '及 一控制单兀，产生多个驱动信号，以控制该第一主继电器开关、该第一娃控整流器开关、该第二主继电器开关以及该第二硅控整流器开关的导通或截止。
2.按权利要求1的供电系统，其中该供电系统更包含一主电源供电回路、一备用电源供电回路以及一负载回路；该主电源回路装置通过该主电源供电回路与该主电源电性连接；该备用电源回路装置通过该备用电源供电回路与该备用电源电性连接；该主电源回路装置与该备用电源回路装置通过该负载回路与该负载电性连接；其中，当该主电源能够正常供电时，该控制单元导通该第一主继电器开关与该第一硅控整流器开关，使得该主电源通过该主电源回路装置对该负载供电；当该主电源无法正常供电时，该控制单元导通该第二主继电器开关与该第二硅控整流器开关，使得该备用电源通过该备用电源回路装置对该负载供电。
3.按权利要求2的供电系统，其中该主电源回路装置更包含一第一辅助继电器开关，该第一辅助继电器开关电性并联连接该第一硅控整流器开关，以提供一旁通路径及降低该第一硅控整流器开关的导通损失；该备用电源回路装置更包含一第二辅助继电器开关，该第二辅助继电器开关电性并联连接该第二硅控整流器开关，以提供一旁通路径及降低该第二硅控整流器开关的导通损失。
4.按权利要求2的供电系统，其中当该主电源能够正常供电时，该控制器依序产生一高准位的第一主继电器开关驱动信号与一高准位的第一硅控整流器开关驱动信号，而依序闭合导通该第一主继电器开关与该第一硅控整流器开关，使得该主电源通过该主电源回路装置对该负载供电。
5.按权利要求4的供电系统，其中当该主电源完成对该负载供电时，该控制单元再产生一高准位的第二主继电器开关驱动信号，而闭合导通该第二主继电器开关，使得导入该备用电源为待命供电状态。
6.按权利要求2的供电系统，其中当该主电源无法正常供电时，该控制单元依序产生一低准位的第一硅控整流器开关驱动信号与一低准位的第一主继电器开关驱动信号，而依序断开截止该第一硅控整流器开关与该第一主继电器开关，使得该主电源停止对该负载供电。
7.按权利要求6的供电系统，其中当该第一主继电器开关完成断开截止后，该控制单元产生一高准位的该第二硅控整流器开关驱动信号，而闭合导通该第二硅控整流器开关，使得切换该备用电源通过该备用电源回路装置对该负载供电。
8.按权利要求3的供电系统，其中当该主电源能够正常供电时，该控制器依序产生一高准位的第一主继电器开关驱动信号、一高准位的第一硅控整流器开关驱动信号以及一高准位的第一辅助继电器开关驱动信号，而依序闭合导通该第一主继电器开关、该第一硅控整流器开关以及该第一辅助继电器开关，使得该主电源通过该主电源回路装置对该负载供电。
9.权利要求8的供电系统，其中当该主电源完成对该负载供电时，该控制单元再产生一高准位的第二主继电器开关驱动信号，而闭合导通该第二主继电器开关，使得导入该备用电源为待命供电状态。
10.按权利要求3的供电系统，其中当该主电源无法正常供电时，该控制单元依序产生一低准位的第一辅助继电器开关驱动信号、一低准位的第一硅控整流器开关驱动信号以及一低准位的第一主继电器开关驱动信号，而依序断开截止该第一辅助继电器开关、该第一硅控整流器开关以及该第一主继电器开关，使得该主电源停止对该负载供电。
11.按权利要求10的供电系统，其中当该第一主继电器开关完成断开截止后，该控制单元依序产生一高准位的该第二硅控整流器开关驱动信号与一高准位的该第二辅助继电器开关驱动信号，而依序闭合导通该第二硅控整流器开关与该第二辅助继电器开关，使得切换该备用电源通过该备用电源回路装置对该负载供电。
12.按权利要求1的供电系统，其中该主电源为一交流电或一发电机装置；该备用电源为一不断电系统电源。
13.一种具有电源自动切换功能的供电系统的控制方法，包含下列步骤: (a)提供一主电源回路装置，具有一第一主继电器开关以及与该第一主继电器开关电性串联连接的一第一硅控整流器开关；该主电源回路装置通过一主电源供电回路与一主电源电性连接，以及通过一负载回路与一负载电性连接； (b)提供与该主电源回路装置电性并联连接的一备用电源回路装置，具有一第二主继电器开关以及与该第二主继电器开关电性串联连接的一第二硅控整流器开关；该备用电源回路装置通过一该备用电源供电回路与一备用电源电性连接，以及通过该负载回路与该负载电性连接； (C)提供一控制单元，产生多个驱动信号，以控制该第一主继电器开关、该第一硅控整流器开关、该第二主继电器开关以及该第二硅控整流器开关的导通或截止； (d)当该主电源能够正常供电时，该控制单元导通该第一主继电器开关与该第一硅控整流器开关，使得该主电源通过该主电源回路装置对该负载供电及 (e)当该主电源无法正常供电时，该控制单元导通该第二主继电器开关与该第二硅控整流器开关，使得该备用电源通过该备用电源回路装置对该负载供电。
14.按权利要求13的控制方法，其中在步骤(a)中，该主电源回路装置更包含与该第一硅控整流器开关电性并联连接的一第一辅助继电器开关，以提供一旁通路径及降低该第一硅控整流器开关的导通损失。
15.按权利要求13的控制方法，其中在步骤(b)中，该备用电源回路装置更包含与该第二硅控整流器开关电性并联连接的一第二辅助继电器开关，以提供一旁通路径及降低该第二硅控整流器开关的导通损失。
16.按权利要求13的控制方法，其中当该主电源能够正常供电时，该控制器依序产生一高准位的第一主继电器开关驱动信号与一高准位的第一硅控整流器开关驱动信号，而依序闭合导通该第一主继电器开关与该第一硅控整流器开关，使得该主电源通过该主电源回路装置对该负载供电；并且，当该主电源完成对该负载供电时，该控制单元再产生一高准位的第二主继电器开关驱动信号，而闭合导通该第二主继电器开关，使得导入该备用电源为待命供电状态。
17.按权利要求13的控制方法，其中当该主电源无法正常供电时，该控制单元依序产生一低准位的第一硅控整流器开关驱动信号与一低准位的第一主继电器开关驱动信号，而依序断开截止该第一硅控整流器开关与该第一主继电器开关，使得该主电源停止对该负载供电；并且，当该第一主继电器开关完成断开截止后，该控制单元产生一高准位的该第二硅控整流器开关驱动信号，而闭合导通该第二硅控整流器开关，使得切换该备用电源通过该备用电源回路装置对该负载供电。
18.按权利要求14的控制方法，其中当该主电源能够正常供电时，该控制器依序产生一高准位的第一主继电器开关驱动信号、一高准位的第一娃控整流器开关驱动信号以及一高准位的第一辅助继电器开关驱动信号，而依序闭合导通该第一主继电器开关、该第一硅控整流器开关以及该第一辅助继电器开关，使得该主电源通过该主电源回路装置对该负载供电；并且，当该主电源完成对该负载供电时，该控制单元再产生一高准位的第二主继电器开关驱动信号，而闭合导通该第二主继电器开关，使得导入该备用电源为待命供电状态。
19.按权利要求14的控制方法，当该主电源无法正常供电时，该控制单元依序产生一低准位的第一辅助继电器开关驱动信号、一低准位的第一硅控整流器开关驱动信号以及一低准位的第一主继电器开关驱动信号，而依序断开截止该第一辅助继电器开关、该第一硅控整流器开关以及该第一主继电器开关，使得该主电源停止对该负载供电；并且，当该第一主继电器开关完成断开截止后，该控制单元依序产生一高准位的该第二硅控整流器开关驱动信号与一高准位的该第二辅助继电器开关驱动信号，而依序闭合导通该第二硅控整流器开关与该第二辅助继电器开关，使得 切换该备用电源通过该备用电源回路装置对该负载供电。
20.按权利要求13的控制方法，其中该主电源为一交流电或一发电机装置；该备用电源为一不断电系统电源。
全文摘要
一种具有电源自动切换功能的供电系统，包含一主电源回路装置、一备用电源回路装置以及一控制单元。该主电源回路装置包含一第一主继电器开关与一第一硅控整流器开关。该备用电源回路装置包含一第二主继电器开关与一第二硅控整流器开关。当一主电源能够正常供电时，该控制单元导通该第一主继电器开关与该第一硅控整流器开关，使得该主电源通过该主电源回路装置对一负载供电；当该主电源无法正常供电时，该控制单元导通该第二主继电器开关与该第二硅控整流器开关，使得一备用电源通过该备用电源回路装置对该负载供电。
文档编号H02J9/06GK103094983SQ20111033940
公开日2013年5月8日 申请日期2011年11月1日 优先权日2011年11月1日
发明者林鸿杰, 詹健智, 朱浩如, 杨欣展, 施坤良 申请人:台达电子工业股份有限公司