TWI885743B

TWI885743B - 雙電源切換系統及其操作方法

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Publication number: TWI885743B
Application number: TW113105726A
Authority: TW
Inventors: 陳信智; 蔡孟江; 高肇利; 謝奕平; 林鴻杰
Original assignee: 台達電子工業股份有限公司
Priority date: 2024-02-19
Filing date: 2024-02-19
Publication date: 2025-06-01
Also published as: TW202534988A

Abstract

一種雙電源切換系統係選擇第一電源或第二電源對耦接電感性裝置的負載供電，雙電源切換系統包括第一閘流體、第二閘流體、第三閘流體、第四閘流體及控制器，且控制器根據電感性裝置的當前磁通量與第二電源的預計磁通量計算總磁通量。當供電來源由第一電源切換至第二電源時，控制器分別控制第一閘流體與第二閘流體關斷，且根據第一靜態轉換開關與第二靜態轉換開關的電力參數判斷是否到達可換向時間。當到達可換向時間時，控制器根據總磁通量小於閾值，相應地導通第三閘流體與第四閘流體的至少其中一者。

Description

雙電源切換系統及其操作方法

本揭露係有關一種切換系統及其操作方法，尤指一種雙電源切換系統及其操作方法。

靜態轉換開關裝置(STS)是數據中心電源系統配置中必不可少的組件，可為關鍵設備等負載提供不間斷電源，其內部通常包括多個矽控整流器。靜態轉換開關裝置通常由兩個或多個獨立的電源供電，一旦首選主要電源超出可接受範圍，就會自動從首選電源切換到備用電源，以提供不間斷電源對關鍵設備持續供電，避免關鍵設備的供電中斷而導致關鍵設備被迫停機。

通常的，靜態轉換開關裝置的輸出通過變壓器連接到關鍵設備。由於變壓器為電感性裝置，當其所累積的磁通量過高時，會有磁通飽和的問題。因此，若主要電源超出可接受範圍，且兩個電源之間的不當切換時，會在下游變壓器中引起高浪湧電流。當浪湧電流過高時，會使上游的電路過載或使斷路器跳閘，導致整個系統斷電。因此，習知的電源切換方式為，在主電源流過矽控整流器的電流降為零後，等待合適的時間再開啟備用電源的矽控整流器，以避免過高的浪湧電流。然而，此種切換方式會需要等待電流降至零且額外等待適當時間切換，導致等待的時間過久而致使輸出的電壓過低，仍然有可能導致關鍵設備被迫停機的風險。

所以，如何設計出一種雙電源切換系統及其操作方法，以避免雙電源不當切換，乃為本案創作人所欲行研究的一大課題。

為了解決上述問題，本揭露係提供一種雙電源切換系統，以克服習知技術的問題。因此，本揭露的雙電源切換系統係選擇第一電源或第二電源對耦接電感性裝置的負載供電，且雙電源切換系統包括第一靜態轉換開關、第二靜態轉換開關及控制器。第一靜態轉換開關耦接第一電源與電感性裝置，且包括反向並聯的第一閘流體與第二閘流體。第二靜態轉換開關耦接第二電源與電感性裝置，且包括反向並聯的第三閘流體與第四閘流體，第一閘流體與第四閘流體的順偏方向相同。控制器根據供電來源為第一電源或第二電源，選擇性的控制第一閘流體、第二閘流體、第三閘流體及第四閘流體。其中，當供電來源由第一電源切換至第二電源時，控制器分別控制第一閘流體與第二閘流體關斷，且根據第一靜態轉換開關與第二靜態轉換開關的電力參數判斷是否到達可換向時間。其中，控制器根據電感性裝置的當前磁通量與第二電源的預計磁通量計算總磁通量，且當到達可換向時間時，控制器根據總磁通量小於閾值，相應地導通第三閘流體與第四閘流體的至少其中一者。

為了解決上述問題，本揭露係提供一種雙電源切換系統的操作方法，以克服習知技術的問題。因此，本揭露的雙電源切換系統包括耦接電感性裝置的第一靜態轉換開關與第二靜態轉換開關，第一靜態轉換開關包括反向並聯的第一閘流體與第二閘流體，且第二靜態轉換開關包括反向並聯的第三閘流體與第四閘流體。操作方法包括下列步驟：(a)當供電來源由第一電源切換至第二電源時，分別控制第一閘流體與第二閘流體關斷。(b)根據電感性裝置的當前磁通量與第二電源的預計磁通量計算總磁通量。(c)根據第一靜態轉換開關與第二靜態轉換開關的電力參數判斷是否到達可換向時間。當到達可換向時間時，係執行下列步驟：(d1)判斷總磁通量是否小於閾值。(d2)當總磁通量小於該閾值時，相應地導通第三閘流體與第四閘流體的至少其中一者。

本揭露之主要目的及功效在於，本揭露係提供一種雙電源切換系統的操作方法來操作雙電源的電源切換。其操作方法主要是採用獨立的四組控制訊號來分別控制柵極端子，使得第一靜態轉換開關及第二靜態轉換開關在換向的某個特定時段，確認總磁通量不會超過閾值而獨立的導通相應的閘流體，以達成縮短電源切換的轉換時間及降低浪湧電流的功效。

為了能更進一步瞭解本揭露為達成預定目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本揭露之詳細說明與附圖，相信本揭露之目的、特徵與特點，當可由此得一深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本揭露加以限制者。

100:雙電源切換系統

120:電感性裝置

120A:第一側繞組

120B:第二側繞組

121:負載

130:第一靜態轉換開關

130a:第一閘流體

130b:第二閘流體

131:第二靜態轉換開關

131a:第三閘流體

131b:第四閘流體

132、133:電流感測器

134:控制器

110:第一電源

111:第二電源

V1、V2、Vo:電壓訊號

I1、I2:電流訊號

Sc1~Sc4:控制訊號

f1、f2、fo:磁通量

Φ_max:上限磁通量

-Φ_max:下限磁通量

Φ_thz:閾值

Φ_LoadReal:當前磁通量

fo、Φ_future:預計磁通量

Φ_all:總磁通量

k_flux:極性

(S100)~(S360):步驟

(A)~(C):波形

t1~t3:時間

圖1為本揭露雙電源切換系統之電路方塊圖；圖2為本揭露第一電源、第二電源及輸出電源的波形圖；圖3為本揭露雙電源切換系統的可換向時間的判斷流程圖；圖4為本揭露雙電源切換系統的切換時機流程圖；圖5A為本揭露雙電源切換系統第一實施例的切換時機流程圖；圖5B為本揭露露雙電源切換系統第一實施例的波形示意圖；圖6A為本揭露雙電源切換系統第二實施例的切換時機流程圖；及圖6B為本揭露露雙電源切換系統第二實施例的波形示意圖。

茲有關本揭露之技術內容及詳細說明，配合圖式說明如下：

請參閱圖1為本揭露雙電源切換系統之電路方塊圖。雙電源切換系統100主要係對負載121供電，且包括靜態轉換開關裝置、電感性裝置120及控制器134，靜態轉換開關裝置包括第一靜態轉換開關130及第二靜態轉換開關131。負載121較佳可為例如但不限於，可以為伺服器、通訊系統等需要不間斷且持續運作的關鍵性負載，但不以此為限。第一靜態轉換開關130耦接第一電源110，且第二靜態轉換開關131耦接第二電源111。電感性裝置120包括第一側繞組120A及第二側繞組120B，第一側繞組120A耦接第一靜態轉換開關130及第二靜態轉換開關131，且第二側繞組120B耦接負載121。控制器134檢測第一電源110與第二電源111的電源電力，並檢測電感性裝置120所接收到的輸出電力，據以對第一靜態轉換開關130與第二靜態轉換開關131進行調控。其中，控制器134主要係選擇第一電源110或第二電源111對耦接電感性裝置120的負載121供電。值得一提，於一實施例中，控制器134可以為數位訊號處理器(DSP)，但不以此為限，舉凡可利用訊號來進行電路控制之實體電路、內含控制軟體之控制裝置等，皆應包含在本實施例之範疇當中。

具體地，雙電源切換系統100還包括電壓感測器(圖未示)及電流感測器132、133。電壓感測器及電流感測器132、133分別耦接第一電源110及第二電源111，用以檢測相應於第一電源110及第二電源111的電壓訊號V1、V2 及電流訊號I1、I2(即電源電力，但非僅限於此)。此外，電壓感測器還耦接電感性裝置120的第一側繞組120A或第二側繞組120B，用以檢測相應於第一側繞組120A或第二側繞組120B上的電壓訊號Vo。

配合參閱圖2為本揭露第一電源、第二電源及輸出電源的波形圖，第一電源110及第二電源111的電壓波形雖具有相位差，但僅為示意，二者並無相互關聯。意即，本揭露之切換控制方式主要針對磁通量來控制，無關相位差的大小。控制器134取得電壓訊號V1、V2、Vo並對電壓訊號V1、V2、Vo進行積分，以取得相應於第一電源110、第二電源111的磁通量f1、f2，以及電感性裝置120上的磁通量fo。其中，磁通量f1為電壓訊號V1的積分，且磁通量f2為電壓訊號V2的積分。磁通量fo為電壓訊號Vo的積分，且磁通量f1與磁通量fo一致乃因為第一靜態轉換開關130導通，使第一電源110接通電感性裝置120與第一電源110。其中，由於電壓的積分即為磁通量，且正弦波的積分仍然為正弦波，因此磁通量f1、f2及預計磁通量fo仍為正弦波形。

復參閱圖1，第一靜態轉換開關130及第二靜態轉換開關131分別包括多個矽控整流器(Silicon Controlled Rectifier,SCR)，第一靜態轉換開關130的第一閘流體130a與第二閘流體130b彼此反向並聯，且第二靜態轉換開關131的第三閘流體131a與第四閘流體131b也彼此反向並聯。其中，上述的閘流體130a~131b較佳可以為矽控整流器，但不以此為限。此外，第一閘流體130a與第三閘流體131a的陽極/陰極所配置的方向為同方向，且第二閘流體130b與第四閘流體131b的陽極/陰極所配置的方向為同方向。因此，第一閘流體130a與第四閘流體131b的順偏方向相同，且第二閘流體130b與第三閘流體131a的順偏方向相同。

由於閘流體130a~131b在有電流流過時，控制器134不能通過柵極端子關斷閘流體130a~131b的特性。因此僅有在閘流體130a~131b自然續流到零或使用強制換向技術取消陽極電流後，閘流體130a~131b才會被關斷。所以，本揭露主要目的及功效在於，本揭露係提供一種雙電源切換系統的操作方法來操作雙電源的電源切換。其操作方法主要是採用獨立的四組控制訊號Sc1~Sc4來分別控制柵極端子，使得第一靜態轉換開關130及第二靜態轉換開關131在換向的某個特定時段，確認總磁通量不會超過閾值而獨立的導通相應的閘流體130a~131b，以達成縮短電源切換的轉換時間及降低浪湧電流的功效。在闡述完本揭露的結構特徵後，於後文將有操作方法的進一步的說明，在此不再加以贅述。

具體而言，本揭露的控制器134據供電來源為第一電源110或第二電源111，選擇性的控制第一閘流體130a、第二閘流體130b、第三閘流體131a及第四閘流體131b。其中，控制器134可用於連續實時計算捕獲第一電源110、第二電源111及下游電感性裝置120(例如但不限於，變壓器等感性元件)中的磁通量f1、f2、fo。如果發生電源故障事件(例如但不限於，第一電源110發生異常)，控制器134分別提供控制訊號Sc1、Sc2關斷第一電源110工作路徑上的閘流體130a、130b，然後根據當前檢測的電壓訊號V1、V2、Vo計算的磁通量，且依照本揭露設計的特定操作方式，分別提供控制訊號Sc3、Sc4導通備用路徑(即第二電源111)上的閘流體131a、131b，以避免兩個電源之間的不當切換而在下游感性裝置120中引起高浪湧電流，且同時避免因等待矽控整流器續流到零而造成輸出電源降至過低，不足以維持負載121穩定運作的狀況。其中，依照本揭露設計的特定操作方式，可以分段提供控制訊號Sc3、Sc4來分別導通閘流體131a、131b(意即，在換向的某個特定時段僅導通閘流體131a、131b的其中一顆)。

另外一方面，控制器134可以藉由第一電流感測器132檢測流過第一靜態轉換開關130的第一電流(即電流訊號I1)，以檢測第一靜態轉換開關 130為導通或關斷。意即，控制器134可以藉由第一電流(即電流訊號I1)確認第一靜態轉換開關130是否正確的導通/關斷，以確認整個雙電源切換系統100是否運作正常。另外一方面，控制器134可以藉由檢測閘流體130a、130b二端的跨壓(通過電壓訊號V1、Vo)來簡易的判斷閘流體130a、130b是否正確的導通/關斷。相對的，控制器134可以藉由第二電流(即電流訊號I2)確認第二靜態轉換開關131是否正確的導通/關斷，以確認整個雙電源切換系統100是否運作正常。並且，同樣可以藉由檢測閘流體131a、131b二端的跨壓(通過電壓訊號V2、Vo)來簡易的判斷閘流體131a、131b是否正確的導通/關斷。

在圖2中，Φ_max為預設的上限磁通量，且-Φ_max為預設的下限磁通量。在本揭露中的主要特點在於，當雙電源切換後，下游電感性裝置120的磁通量fo始終被限制於上限磁通量Φ_max與下限磁通量-Φ_max的範圍內，以避免磁通量fo超範圍而導致電感性裝置120發生飽和的狀況並造成過大的浪湧電流。其中，為方便說明，上限磁通量Φ_max與下限磁通量-Φ_max皆以閾值Φ_thz表示。本揭露係以第一電源110(即作為主電源)切換至第二電源111(即作為備用電源)為例，主要會取得電感性裝置120於欲切換時點的當前磁通量Φ_LoadReal，以及第二電源111的預計磁通量Φ_future，並以這二者進行計算來判斷閘流體131a、131b的切換時機，其中，預計磁通量Φ_future的計算式為：

，或者

通過上述式1~2的計算，可以取得第一電源110切換至第二電源111後，當前的磁通量還會附加多少未來的磁通量到電感性裝置120(即這二者可總和為總磁通量Φ_all)，其計算式為：

因此，切換後的總磁通量Φ_all必須要小於閾值Φ_thz，以避免兩個電源之間的不當切換而在下游感性裝置120中引起高浪湧電流。由於閘流體130a~131b的關斷特性，因此除考慮上述總磁通量Φ_all必須要小於閾值Φ_thz外，還必須要考慮第二靜態轉換開關131導通時，是否可同時提供逆向偏壓來強迫關斷第一靜態轉換開關130，以達強迫換向而加快雙電源切換速度的功效。

請參閱圖3為本揭露雙電源切換系統的可換向時間的判斷流程圖，復配合參閱圖1~2。在圖3的流程主要是為了判斷是否到達可換向時間，且主要也是以第一電源110(即作為主電源)切換至第二電源111(即作為備用電源)為例。當到達可換向時間時，若導通相應的閘流體131a~131b，則可以提供逆向偏壓來強迫關斷第一靜態轉換開關130。因此，當供電來源欲由第一電源110切換至第二電源111時，控制器134分別提供控制訊號Sc1、Sc2控制第一閘流體130a與第二閘流體130b關斷。此時，可能發生二者之一無法順利關斷或二者皆順利關斷的情況。因此，控制器134可通過檢測第一靜態轉換開關130與第二靜態轉換開關131的電力參數來判斷究竟是何者未關斷，或二者皆關斷，並且還據以判斷未關斷的閘流體130a、130b是否到達可換向時間。其中，電力參數可以為電壓訊號V1、V2、Vo或電流訊號I1、I2。

以圖3為例，當控制器134分別提供控制訊號Sc1、Sc2控制第一閘流體130a與第二閘流體130b關斷後，控制器134判斷第一電源110的第一電壓(相應於電壓訊號V1)與電感性裝置120的負載電壓(相應於電壓訊號Vo)的電壓差是否大於電壓閾值(S100)。當控制器134判斷電壓差大於電壓閾值時，代表第一靜態轉換開關130的二閘流體130a、130b皆關斷，出現第一電源110與電感性裝置120所接收到的電源產生落差。因此，控制器134判斷第三閘流體131a與第四閘流體131b皆到達可換向時間(S120)。

反之，當步驟(S100)的判斷結果為否時，代表第一靜態轉換開關130的某個閘流體130a、130b尚未關斷。因此，控制器134判斷第一電流(相應於電流訊號I1)是否大於零(S140)。當第一電流(相應於電流訊號I1)大於零，代表第一閘流體130a未關斷，因此進入步驟(S160)，以判斷第二電壓(相應於電壓訊號V2)是否大於電感性裝置120的負載電壓(相應於電壓訊號Vo)。當控制器134判斷第二電壓(相應於電壓訊號V2)大於電感性裝置120的負載電壓(相應於電壓訊號Vo)時，代表此後特定時段內導通第三閘流體131a可提供逆向偏壓來強迫關斷第一閘流體130a，因此控制器134判斷第三閘流體131a到達可換向時間(S180)。反之，當步驟(S160)的判斷結果為否時，則返回步驟(S100)，以進行持續的檢測及判斷。

在步驟(S140)的判斷結果為否時，代表第二閘流體130b未關斷，因此進入步驟(S200)，以判斷第二電壓(相應於電壓訊號V2)是否小於電感性裝置120的負載電壓(相應於電壓訊號Vo)。當控制器134判斷第二電壓(相應於電壓訊號V2)小於電感性裝置120的負載電壓(相應於電壓訊號Vo)時，代表此後特定時段內導通第四閘流體131b可提供逆向偏壓來強迫關斷第二閘流體130b，因此控制器134判斷第四閘流體131b到達可換向時間(S220)。反之，當步驟(S200)的判斷結果為否時，則返回步驟(S100)，以進行持續的檢測及判斷。值得一提，於一實施例中，圖3的流程可適用於圖1的電路架構，但並非以此為限。舉凡可通過供逆向偏壓來強迫換向的多電源切換系統，皆應包含在本實施例之範疇當中。

當到達可換向時間後，控制器134可根據該電感性裝置120的當前磁通量Φ_LoadReal與第二電源111的預計磁通量Φ_future計算總磁通量Φ_all。當到達可換向時間時，控制器134判斷總磁通量Φ_all是否小於閾值Φ_thz，以根據總磁通量Φ_all小於閾值Φ_thz而相應地導通第三閘流體131a與第四閘流體131b的至少其中一者。意即，控制器134可僅導通第三閘流體131a、僅導通第四閘流體131b，或是同時導通第三閘流體131a與第四閘流體131b。其各閘流體的切換時機，於後文將有更進一步的說明，在此不再加以贅述。

請參閱圖4為本揭露雙電源切換系統的切換時機流程圖，復配合參閱圖1~3。在達到可換向時間後，控制器134需決定各閘流體的切換時機，以避免閘流體切換時，電感性裝置120的總磁通量Φ_all超過閾值Φ_thz而產生較高浪湧電流的狀況。因此，控制器134可根據當前磁通量Φ_LoadReal與預計磁通量Φ_future計算極性k_flux，其計算式為：

其中，sgn為符號函數(Sign function)，用以判斷實數的正負號。因此，當二者正負相同時，則極性為正，反之則為負。由於雙電源切換系統的磁通計算及切換操作是以半周為單位，因此若當前磁通量Φ_LoadReal為正，且未來的預計磁通量Φ_future為負時，則所累積的總總磁通量Φ_all勢必小於閾值Φ_thz，(反之，當前磁通量Φ_LoadReal為負亦是如此)。因此，在此時段可以利用提供逆向偏壓來強迫關斷未被關斷的閘流體，以達到強迫換向的功能。因此在圖4的步驟(S300)，為第一電源110對負載121供電，且第一閘流體130a與第二閘流體130b為導通。然後，在步驟(S300)時，控制器134欲將供電來源由第一電源110切換至第二電源111，因此提供控制訊號Sc1、Sc2分別關斷第一閘流體130a與第二閘流體130b。

在此之後，可獲得的圖3中的步驟(S120)、步驟(S180)及步驟(S220)的其中一者的判斷結果。然後，當判斷結果為步驟(S120)或(S180)時，則可等待時機進入圖4的步驟(S320)。因此，控制器134可根據計算結果，判斷極性k_flux是否相反，且第二電壓(相應於電壓訊號V2)是否大於零。當極性k_flux相反，且第二電壓(相應於電壓訊號V2)大於零時，控制器134提供控制訊號Sc3至第三閘流體131a，以通過導通第三閘流體131a來強迫關斷第一閘流體130a。此時，控制器134尚未提供控制訊號Sc4導通第四閘流體131b。

在步驟(S320)時，第一閘流體130a被第三閘流體131a的導通而強迫關斷，且第二閘流體130b已於控制器134提供控制訊號Sc2時順利關斷。因此，剩餘第四閘流體131b尚未導通。然而，欲導通第四閘流體131b，則須考慮其導通後，總磁通量Φ_all是否可小於閾值Φ_thz，以避免電感性裝置120產生過大的浪湧電流。因此，在步驟(S320)時，仍須等待時機導通第四閘流體131b而進入第三閘流體131a與第四閘流體131b為導通的步驟(S340)。意即，在步驟(S320)時，控制器134判斷總磁通量Φ_all是否小於閾值Φ_thz，且第二電壓(相應於電壓訊號V2)是否小於零。當總磁通量Φ_all小於閾值Φ_thz，且第二電壓(相應於電壓訊號V2)小於零時，代表此時導通第四閘流體131b可以使得總磁通量Φ_all小於閾值Φ_thz。因此，控制器134可分別獨立地導通第三閘流體131a與第四閘流體131b，且控制器134於導通第三閘流體131a後，可再根據第二電壓(相應於電壓訊號V2)小於零且總磁通量Φ_all小於閾值Φ_thz而導通第四閘流體131b，使電感性裝置120不會產生過大的浪湧電流。

另外一方面，步驟(S300)至步驟(S360)的判斷及操作機制與步驟(S300)至步驟(S320)的判斷及操作機制相似，差異僅在於先導通第四閘流體131b，其餘內容皆相似，在此不再加以贅述。相似的，步驟(S360)至步驟(S340)的判斷及操作機制與步驟(S320)至步驟(S340)的判斷及操作機制相似，差異僅在於最後導通第三閘流體131a，其餘內容皆相似，在此不再加以贅述。

另外一方面，在步驟(S300)若符合特定條件，可直接切換至步驟(S340)，以完成雙電源的切換。具體而言，當判斷結果為步驟(S120)時，代表控制器134提供控制訊號Sc1、Sc2至第一閘流體130a與第二閘流體130b後，第一閘流體130a與第二閘流體130b已順利關斷。在此條件下，控制器134可判斷總磁通量Φ_all是否小於閾值Φ_thz，且極性k_flux是否相同。當控制器134判斷總磁通量Φ_all小於閾值Φ_thz，且極性k_flux相同時，控制器可同時提供控制訊號Sc3、Sc4至第三閘流體131a與第四閘流體131b，以完成雙電源的切換，且電感性裝置120也不會產生過大的浪湧電流。值得一提，於一實施例中，圖4的流程可適用於圖1的電路架構，但並非以此為限。舉凡可通過供逆向偏壓來強迫換向的多電源切換系統，皆應包含在本實施例之範疇當中。

請參閱圖5A為本揭露雙電源切換系統第一實施例的切換時機流程圖，圖5B為本揭露露雙電源切換系統第一實施例的波形示意圖，復配合參閱1~4。在圖5A中，係出示圖4的步驟(S300)至步驟(S340)的切換時機流程，且圖5B為相應的波形示意圖。在圖5B中，波形(A)包括第一電源110的第一電壓(相應於電壓訊號V1)、第二電源111的第二電壓(相應於電壓訊號V2)及電感性裝置120的負載電壓(相應於電壓訊號Vo)。波形(B)包括第一電源110的第一電流(相應於電流訊號I1)與第二電源111的第二電流(相應於電流訊號I2)，且波形(C)包括電感性裝置120的總磁通量Φ_all。

在時間t1時，控制器134判斷第三閘流體131a與第四閘流體131b皆到達可換向時間(步驟S120，圖3)。然而，控制器134判斷若此時進行切換會導致總磁通量Φ_all未小於閾值Φ_thz，因此控制器134進行等待而不進行第三閘流體131a與第四閘流體131b的切換。待時間到達時間t2時，控制器134判斷總磁通量Φ_all小於閾值Φ_thz，因此控制器134提供控制訊號Sc3、Sc4導通第三閘流體131a與第四閘流體131b，以將輸入源由第一電源110切換至第二電源111而完成電源切換的操作(步驟S340，圖4)。由於在時間t2以前，負載121由第一電源110供電，因此電壓波形Vo與電壓波形V1相同。在時間t2以後，負載121由第二電源111供電，因此電壓波形Vo與電壓波形V2相同。

請參閱圖6A為本揭露雙電源切換系統第二實施例的切換時機流程圖，圖6B為本揭露雙電源切換系統第二實施例的波形示意圖，復配合參閱1~5B。在圖66B中，的波形(A)~(C)與圖5B相同，在此不再加以贅述。在時間t1時，控制器134判斷極性k_flux相反且第三閘流體131a到達可換向時間(步驟S180，圖3)。因此，控制器134先提供控制訊號Sc3導通第三閘流體131a，以通過導通第三閘流體131a而強迫關斷第一閘流體130a(步驟S320，圖4)。此時，電壓波形Vo由電壓波形V1切換至電壓波形V2。然後，到達時間t2時，第二電壓(相應於電壓訊號V2)已小於零。雖然，此時控制器134可自然換向的導通第四閘流體131b，然而控制器134判斷若此時導通第四閘流體131b，會使得總磁通量Φ_all大於閾值Φ_thz。因此，控制器134持續等待而暫且不導通第四閘流體131b。等待時間到達t3時，控制器134判斷此時導通第四閘流體131b後，總磁通量Φ_all可小於閾值Φ_thz。因此，時間t3時，控制器134導通第四閘流體131b，以完成電源切換的操作(步驟S340，圖4)。

惟，以上所述，僅為本揭露較佳具體實施例之詳細說明與圖式，惟本揭露之特徵並不侷限於此，並非用以限制本揭露，本揭露之所有範圍應以下述之申請專利範圍為準，凡合於本揭露申請專利範圍之精神與其類似變化之實施例，皆應包括於本揭露之範疇中，任何熟悉該項技藝者在本揭露之領域內，可輕易思及之變化或修飾皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。

(S300)~(S360):步驟

Claims

一種雙電源切換系統，係選擇一第一電源或一第二電源對耦接一電感性裝置的一負載供電，且該雙電源切換系統包括：一第一靜態轉換開關，耦接該第一電源與該電感性裝置，且包括反向並聯的一第一閘流體與一第二閘流體；一第二靜態轉換開關，耦接該第二電源與該電感性裝置，且包括反向並聯的一第三閘流體與一第四閘流體，該第一閘流體與該第四閘流體的順偏方向相同；及一控制器，根據供電來源為該第一電源或該第二電源，選擇性的控制該第一閘流體、該第二閘流體、該第三閘流體及該第四閘流體；其中，當供電來源由該第一電源切換至該第二電源時，該控制器分別控制該第一閘流體與該第二閘流體關斷，且根據該第一靜態轉換開關與該第二靜態轉換開關的一電力參數判斷是否到達一可換向時間；及其中，該控制器根據該電感性裝置的一當前磁通量與該第二電源的一預計磁通量計算一總磁通量，且當到達該可換向時間時，該控制器根據該總磁通量小於一閾值，相應地導通該第三閘流體與該第四閘流體的至少其中一者。
如請求項1所述之雙電源切換系統，其中該電力參數包括一電壓差，當該控制器根據該第一電源的一第一電壓與該電感性裝置的一負載電壓的該電壓差大於一電壓閾值時，該控制器判斷該第三閘流體與該第四閘流體到達該可換向時間。
如請求項1所述之雙電源切換系統，其中該電力參數包括該第一電源的一第一電流與該第二電源的一第二電壓，當該控制器判斷該第一電流大於零，且該第二電壓大於該電感性裝置的一負載電壓時，該控制器判斷該第三閘流體到達該可換向時間。
如請求項1所述之雙電源切換系統，其中該電力參數包括該第一電源的一第一電流與該第二電源的一第二電壓，當該控制器判斷該第一電流小於零，且該第二電壓小於該電感性裝置的一負載電壓時，該控制器判斷該第四閘流體到達該可換向時間。
如請求項1所述之雙電源切換系統，其中該控制器根據該當前磁通量與該預計磁通量計算一極性，且當到達該可換向時間時，該控制器根據該極性相反，且該第二電源的一第二電壓大於零，導通該第三閘流體而強迫關斷該第一閘流體。
如請求項5所述之雙電源切換系統，其中該控制器分別獨立地導通該第三閘流體與該第四閘流體，且該控制器於導通該第三閘流體後，再根據該第二電壓小於零且該總磁通量小於該閾值而導通該第四閘流體。
如請求項1所述之雙電源切換系統，其中該控制器根據該當前磁通量與該預計磁通量計算一極性，且當到達該可換向時間時，該控制器根據該極性相反，且該第二電源的一第二電壓小於零，導通該第四閘流體而強迫關斷該第二閘流體。
如請求項7所述之雙電源切換系統，其中該控制器分別獨立地導通該第三閘流體與該第四閘流體，且該控制器於導通該第四閘流體後，再根據該第二電壓大於零且該總磁通量小於該閾值而導通該第三閘流體。
如請求項1所述之雙電源切換系統，其中該控制器根據該當前磁通量與該預計磁通量計算一極性，且當到達該可換向時間時，該控制器根據該極性相同，且該總磁通量小於該閾值而導通該第三閘流體與該第四閘流體。
一種雙電源切換系統的操作方法，該雙電源切換系統對耦接一電感性裝置的一負載供電，且包括耦接該電感性裝置的一第一靜態轉換開關與一第二靜態轉換開關，該第一靜態轉換開關包括反向並聯的一第一閘流體與一第二閘流體，且該第二靜態轉換開關包括反向並聯的一第三閘流體與一第四閘流體，該操作方法包括下列步驟： (a)當供電來源由一第一電源切換至一第二電源時，一控制器分別控制該第一閘流體與該第二閘流體關斷； (b)該控制器根據該電感性裝置的一當前磁通量與該第二電源的一預計磁通量計算一總磁通量； (c) 該控制器根據該第一靜態轉換開關與該第二靜態轉換開關的一電力參數判斷是否到達一可換向時間； (d)當到達該可換向時間時，該控制器係執行下列步驟： (d1) 該控制器判斷該總磁通量是否小於一閾值；及 (d2)當該總磁通量小於該閾值時，該控制器相應地導通該第三閘流體與該第四閘流體的至少其中一者。
如請求項10所述之雙電源切換系統的操作方法，其中該電力參數包括一電壓差，且步驟(c)更包括： (c11)判斷該第一電源的一第一電壓與該電感性裝置的一負載電壓的該電壓差是否大於一電壓閾值；及 (c12)根據該電壓差大於該電壓閾值而判斷該第三閘流體與該第四閘流體到達該可換向時間。
如請求項10所述之雙電源切換系統的操作方法，其中該電力參數包括該第一電源的一第一電流與該第二電源的一第二電壓，且步驟(c)更包括： (c21)判斷該第一電流是否大於零，且該第二電壓是否大於該電感性裝置的一負載電壓；及 (c22)根據該第一電流大於零，且該第二電壓大於該負載電壓而判斷該第三閘流體到達該可換向時間。
如請求項10所述之雙電源切換系統的操作方法，其中該電力參數包括該第一電源的一第一電流與該第二電源的一第二電壓，且步驟(c)更包括： (c31)判斷該第一電流是否小於零，且該第二電壓是否小於該電感性裝置的一負載電壓；及 (c32)根據該第一電流小於零，且該第二電壓小於該負載電壓而判斷該第四閘流體到達該可換向時間。
如請求項10所述之雙電源切換系統的操作方法，其中步驟(b)更包括： (b1)根據該當前磁通量與該預計磁通量計算一極性。
如請求項14所述之雙電源切換系統的操作方法，其中當到達該可換向時間時，更執行下列步驟： (e1)判斷該極性是否相反，且該第二電源的一第二電壓是否大於零；及 (e2)當該極性相反，且該第二電壓大於零時，導通該第三閘流體而強迫關斷該第一閘流體。
如請求項15所述之雙電源切換系統的操作方法，其中步驟(e2)後更包括： (e3)執行步驟(d1)，且判斷該第二電壓是否小於零；及 (e4)當步驟(d1)為是，且該第二電壓小於零時，導通該第四閘流體。
如請求項14所述之雙電源切換系統的操作方法，其中當到達該可換向時間時，更執行下列步驟： (f1)判斷該極性是否相反，且該第二電源的一第二電壓是否小於零；及 (f2)當該極性相反，且該第二電壓小於零時，導通該第四閘流體而強迫關斷該第二閘流體。
如請求項17所述之雙電源切換系統的操作方法，其中步驟(f2)後更包括： (f3)執行步驟(d1)，且判斷該第二電壓是否大於零；及 (f4)當步驟(d1)為是，且該第二電壓大於零時，導通該第三閘流體。
如請求項14所述之雙電源切換系統的操作方法，其中當到達該可換向時間時，更執行下列步驟： (g1)執行步驟(d1)，且判斷該極性是否相同；及 (g2)當步驟(d1)為是，且該極性相同時，導通該第三閘流體與該第四閘流體。