專利名稱：高效率交流電力儲存及供電裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電力儲存及供電裝置，尤其是有關于一種可在室內、外使用，能適用于各種負載，穩定及安全的高效率交流電力儲存及供電裝置。
背景技術：
電腦、家電的普及，使得電源開發進度更加趕不上經濟發展實況，就國內廣大的生活用電戶、商業用電路而言，所能接受的停電時間是愈來愈短，尤期是醫療用電，時有在停電期間更有發生外科醫師在診治開刀時，手術因停電而竟只進行到一半就無法繼續開刀治療，致使病患遭受到無法挽回的傷害；有些病患甚至必須重新麻醉再進行手術治療，徒增病患痛苦，甚至造成病患生命危險。更有醫院在停電時，雖然其發電設備立即啟動，但因其發電設備的發電功率有限。無法供給醫院全載輸出，致使緊急病患例如心臟病患急需使用的心臟復蘇的心臟電器無法正常使用，使得病患無法獲得及時救助而喪失寶貴的生命。另外有些需要長期依靠醫療儀器來維持其生命的病患，因醫院的發電設備無法負荷醫院的全載電源需求，致使電源供給品質下降至維生儀器無法正常使用而導致這些病患無法獲得延續生命的機會。
目前市面上有許多種充電及供電裝置，其電路結構及原理都大同小異，這些產品均有適用的負載范圍，不適當的負載將會造成效率降低并引發安全性的考量。此外，電力的儲存效率不佳，以及短路、突波及過載的保護不夠，均有待改善。
發明內容
本實用新型的目的在于，克服傳統不間斷電源系統容易燒毀及故障的問題，提供一種高轉換效率、高啟動功率、備載及全載時低消耗功率及全載輸出或不同負載輸出時皆可正常供應電源，及能更完善的保護各電路設備的高效率交流電力儲存及供電裝置。
為實現上述目的，本實用新型采用如下設計方案一種高效率交流電力儲存及供電裝置，其電路結構包括一交流高壓定電流充電電路，其可連接輸入單相110伏特或雙相220伏特的電源，并與電池組相連接，而作為電池組的充電來源；一組以上電源主機系統，該電源主機系統與前述電池組相連接；以及一CPU處理系統，其偵測前述各項電路狀態，即時偵測并計算各種不同的負載電流輸出，針對各種狀況發出控制指令。
有鑒于有些產品在使用過程中，該全橋式開關晶體電路常常發生短路及過載進而使得電路燒毀造成危險狀態，因此本實用新型設計人除加以設計改進傳統的電路設計外，并使用微處理系統計算負載的電壓電流以智能調控輸出，而能有效改進公知不間斷電源系統無法承受瞬間不同輸出負載進而跳機并燒毀主機而停止供電的情形。
此外，本實用新型改進以往不間斷電源系統的輸出電路晶體管規格(電壓規格、電流規格)限制，從新設計晶體管電路回路，加大并放大輸出晶體管規格，解決了不間斷電源產品的跳機進而燒毀的問題。
為進一步了解本實用新型的特點，請參閱以下附圖及本實用新型的實施例說明。
圖1為本實用新型高效率交流電力儲存及供電裝置的電路方塊圖圖2為本實用新型的實施電路流程圖具體實施方式
請參閱圖1，圖1所示為本實用新型高效率交流電力儲存及供電裝置的電路方塊圖。本實用新型包含一交流高壓定電流充電電路10，其連接輸入單相110伏特或雙相220伏特的電源A(一般為市電)，作為電池組20的充電來源。本實用新型可無線延伸連接電池組20，電池組20與本實用新型連線21。本實用新型并提供了網絡端口，網路訊號經由INTERNET網路發送至使用者B以顯示本實用新型狀態及使用區域的電力狀態。圖2則為本實用新型的實施電路流程圖。
本實用新型的電源主機系統30可為一至多組，電源主機系統30與電池組20相連接，本實用新型不同于其他產品僅為單組設計，相較于其他產品，本實用新型可提供高額的電力輸出。CPU處理系統40與交流高壓定電流充電電路10連接41，以及與電源主機系統30連接42，以及與負載電路50相連接43，CPU處理系統40可即時偵測來自上述交流高壓定電流充電電路10，電源主機系統30，以及與負載電路50的連接信號并計算，然后發出控制指令使本實用新型可常態供應瞬間及全載輸出工作，并可于負載電流過大時將負載(群)60中最為耗電的負載關閉，以及在短路或脈沖過大時關閉電源主機30。
又上述一至多組的電源主機系統30內可包含有高低頻檢出電路、回路偵測電路、電子波形補償電路、高低頻補償電路、負載偵測電路、轉相整合系統、溝通介面、介面輸出、以及微處理計算系統，構成本實用新型的主要電路。
交流高壓定電流充電電路10可包含一定電壓高壓直流充電器，不定點擴充式獨立電池充電系統輸入端，繼電器接點式延遲保護電路，微處理器電子主機保護系統，高低壓電源異常檢知電路，充電電路電子保護控制電路，檢測電池組異常放電系統(檢測電池充放電，獨立作業)，以及手動操作電路。以上電路系與CPU微處理系統40相連接11，并分別連接至電池組20，使本實用新型成為一高效率輸出主機。
本主機系統針對所聯結各種不同負載60之間所造成不同的瞬間啟動電流，CPU微處理系統40將以前述的連接線路展開即時偵測，針對脈沖電流開啟并聯電源主機系統30，展開電源供給電路工作，完成負載需求，同時電子波形補償電路與限流補償電路將以飽滿型波形填充至波形截止區及飽和區，以推動波形供給電源至負載60，以克服一般不間斷電源儲電裝置無法承受電源脈沖所產生的跳機、飽和甚而燒毀的窘狀。本系統不同于一般不間斷電源儲電裝置采用PWM修正型方波波形來作調變(脈波寬度調變波形電路)，亦即本系統不以波形寬度作為修正指標，而是將波形的截止區域及飽和區分離，并加以飽滿訊號完全波形輸出(電子脈沖充電方式)，此為本電源輸出系統與一般不間斷電源儲電裝置是不同的，也是克服以往問題的改進所在。
在此必須特別一提的是，本實用新型發明所需的電池電源電力，因由CPU微處理系統40加以即時運算，偵測負載輸出脈沖電流，各式負載，啟動電流，所以本實用新型可以充分利用電池組電源(可無限擴充)至電源低態，同時當電池電源低至無法負載時，本實用新型將發送一明確指令給負載電路50，以將負載群中最為耗電的負載建議關機，這是一般不斷電儲電裝置所無法提供的功能。
本實用新型在電源短路時或重負載時，CPU微處理系統40將以即時運算判斷輸出電流是否為短路，或是重負載導致電源快速上升及流失。判斷為上述二者情形之一，CPU微處理系統40即將前述的連接線路展開回路，關機保護并關閉轉相輸出電路，驅動電路同時關機，保護電路開啟，異常電路偵測系統開啟，訊號電子回路開啟，通過整合，溝通介面開啟發送訊號通知使用者，同時進行電源主機系統30關機，開啟隔離器切斷電池與主機及負載的連接防止短路或重負載。本系統有別于傳統保護方式，其保護裝置是利用傳統繼電器跳開電路作為保護電路。但因其跳開時間過長，線路早已接收到由電池組所反饋的沖擊電壓，而一般不間斷電源儲電裝置又無法將系統逐一關閉，進而造成電路短路燒毀，造成危險，甚至導致電池組20短路爆炸。本實用新型即是以此狀況加以改進設計，以電子保護回路代替傳統繼電路保護電路，為一新式設計的主機板保護電路系統。
本實用新型的交流高壓定電流充電電路設計10為多段式，其中在輸入電壓中段有一電壓調控分處，可接受110伏特至275伏特不等的電壓。此一設計是針對不同使用者的需要而設計，例如同一市電市場的電源電壓A不必然為同一電壓值，一般不間斷電源儲電裝置無法適應一種以上的電壓值，更無法現場修改機種電壓，造成生產廠家必須開發兩種以上的線路，及造成市場變動性不佳，電路使用率無法普及等問題。本實用新型既針對此一現象加以改進，使本產品可以經由現場輸入時插入不同輸入端就可適合于110伏特市場，也可適合于100伏特市場，更可以用于200伏特及220伏特市場，大大強化了產品的適用性與價值性。
本實用新型并設計有電池脈沖充電電子回路系統(如圖2)，有鑒于一般不間斷電源儲電裝置的充電原理方式為雙頻式高低電壓充電法，此種方式充電會造成電池的充電溫度升高，產生記憶效應，降低儲電容量，減少電池壽命，使得電池使用時間大為減少，徒增電池使用成本。本實用新型采用電子脈沖充電方式，其原理為不定壓充電，同時偵測電池的電壓電流，以不定壓不定流的充電狀態供給電池的所需電能。
此外，本實用新型尚有如下的設計A.本設備的主要功能是將既有的交流電力變換為可靠可轉換的直流電力。
B.采用最先進的IGBT功率電子元件，能提供最可靠的波形飽滿結構，提高電力使用效率。
C.本設備采用電子輸出入偵測電路，使主機具有抗干擾和抗沖擊功能。
D.智慧型自動電池組管立系統(ABC/AVR)可自動偵測電池的潛在問題，同時具備升降電壓的功能，以延長電池的使用壽命。
E.輸入電壓110V雙進雙出，220V/50HZ。
F.電壓頻率110V/60HZ，220V/50HZ。
G.過載能力額定電流的125％～180％。
H.通訊介面RS232，智能型網路雙向串口與電源監控軟件配合使用。
I.主機異常，通訊軟體發出訊號通知電腦及網路位置，主機、蜂鳴器鳴聲，故障燈亮。
J.電池異常，通訊軟體發出訊號通知電腦及網路位置，主機、蜂鳴器鳴聲，故障燈亮(超載異常)。
K.可另行搭配溝通軟件搭配充電設備回路保護系統發出訊息。
L.可結合監控軟件，自動顯示診斷電路，便于即時維修，并進一步結合遠端管理、監控系統透過網際網路于世界任一地了解主機主機各項功能及狀況。
M.本實用新型電源開關具有防誤觸設計。
N.本設備具有雙回路系統，低反饋抗雜音干擾。
O.本設備采用電子隔離電路，以確保系統連接的可靠性。
以上所述僅是藉由較佳實施例詳細說明本實用新型，然而對于該實施例所作的任何修改與變化，例如網路通訊功能改由CPU處理系統來達成，電源主機系統并聯的數量等等的改變均不脫離本實用新型的精神與范圍。
權利要求1.一種高效率交流電力儲存及供電裝置，其電路結構包括一可連接輸入單相110伏特或雙相220伏特的電源交流高壓定電流，作為電池組的充電來源的充電電路，并與電池組相連接而；一組以上電源主機系統，該電源主機系統與前述電池組相連接；以及一偵測前述各項電路狀態，即時偵測并計算各種不同的負載電流輸出，針對各種狀況發出控制指令的CPU處理系統。
2.如權利要求1所述的高效率交流電力儲存及供電裝置，其特征在于每個電源主機系統均具有高頻輸出線路，并連接有高低頻檢出電路、回路偵測電路、電子波形補償電路、限流補償電路、高低頻補償電路、負載偵測電路、以及轉相整合系統。
3.如權利要求1所述的高效率交流電力儲存及供電裝置，其特征在于交流高壓定電流充電電路可包括一定電壓高壓直流充電器、不定點擴充式獨立電池充電系統輸入端、繼電路接點式延遲保護電路、微處理器電子主機保護系統、高低壓電源異常檢知電路、充電電路電子保護控制電路、檢測電池組異常放電系統、以及手動操作電路。
4.如權利要求1或2所述的高效率交流電力儲存及供電裝置，其特征在于該電源主機系統具有能經由網際網路或其他通訊方式將主機狀態及目前的電力狀態傳送至他方網路通訊端口。
5.如權利要求1所述的高效率交流電力儲存及供電裝置，其特征在于具有可以偵測負載的情形，而在電池電源無法負荷負載時，發出訊息將負載群中最耗電的負載關閉的CPU處理系統。
6.如權利要求3所述的高效率交流電力儲存及供電裝置，其特征在于交流高壓定電流充電電路設計有電流電壓取樣檢出電路，以及以于短路或過載時對電路及晶體管加以保護的相關保護電路。
7.如權利要求1所述的高效率交流電力儲存及供電裝置，其特征在于該交流高壓定電流充電電路具有能適用于不同位準的輸入電壓的電壓調控輸入端。
8.如權利要求1或2所述的高效率交流電力儲存及供電裝置，其特征在于電源主機系統結合有自動顯示診斷電路，便于即時維修的監控軟件。
9.如權利要求1或2所述的高效率交流電力儲存及供電裝置，其特征在于電源主機系統結合有自動顯示診斷電路，便于即時維修監控軟件。
10.如權利要求2所述的高效率交流電力儲存及供電裝置，其特征在于具有以飽滿型波形填充至波形截止區及飽和區，以推動波形供給電源至負載的電子波形補償電路與限流補償電路。
11.如權利要求1或5所述的高效率交流電力儲存及供電裝置，其特征在于具有能以即時運算判斷輸出電流是否為短路，或是重負載導致電源快速上升及流失，并依據判斷結果來進行電源主機系統關機，切斷電池組與主機及負載的連接電路的防制動作的CPU處理系統。
12.如權利要求1或5所述的高效率交流電力儲存及供電裝置，其特征在于具有網路通訊功能，而能經由網際網路或其他通訊方式將主機狀態及目前的電力狀態傳送至他方的CPU處理系統。
13.如權利要求1或5所述的高效率交流電力儲存及供電裝置，其特征在于具有可結合監控軟件，自動顯示診斷電路，便于即時維修的CPU處理系統。
14.如權利要求5所述的高效率交流電力儲存及供電裝置，其特征在于該CPU處理系統與負載間可設計一以對負載作更進一步的監測及控制的負載電路。
專利摘要本實用新型公開了一種高效率交流電力儲存及供電裝置，其電路結構包括一交流高壓定電流充電電路，一組以上電源主機系統，以及CPU處理系統。藉由CPU處理系統偵測前述各項電路狀態，即時偵測并計算各種不同的負載電流輸出，而能針對各種狀況并聯電源主機系統，完成負載需求并可常態供應瞬間及全載輸出工作，同時在驅動電路與半/全橋式開關電路的間連結有電流電壓取樣檢出電路，以及其他相關保護電路，遭遇短路或過載時分兩段加以保護，而能達到高轉換效率、高啟動功率、備載及全載時低消耗功率及全載輸出或不同負載輸出時皆可正常供應電源，及能更完善的保護各電路設備的目的。
文檔編號H02J7/02GK2691139SQ200420000439
公開日2005年4月6日 申請日期2004年1月12日 優先權日2004年1月12日
發明者陳膺洲 申請人:晶舟有限公司