CN103036301A - 具有多重输入的分享式电力系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有多重输入的分享式电力系统，包含：电力路由器；多数个电力输入装置，其连接至电力路由器；第一二极管，其耦合于电力路由器；输出单元，其耦合至第一二极管；第二二极管，其耦合至输出单元；直流电网，其耦合至第二二极管；继电器，其耦合于第一二极管与直流电网之间，当所述电力路由器的电压高于直流电网时，所述电力路由器通过导通第一二极管而提供电力至输出单元，当所述直流电网的电压高于电力路由器时，所述直流电网通过导通第二二极管而提供电力至输出单元。本发明的多重输入的分享式电力系统，每一电力路由器可通过直流电网间接与其它者分享其电力，故所有使用者的电能可通过本电力系统分享，以达到电能分享的效果。

Description

具有多重输入的分享式电力系统
技术领域
本发明涉及一种电力系统，特别涉及一种具有多重输入的分享式电力系统。
背景技术
近来，由于全球变暖，节能及减碳在工业界为相当重要的课题。因此，替代能源(包含太阳能及风力发电等)必定是未来的主要电力来源。
在现有技术中，广为人知的太阳能系统包含下列若干种类。第一种为独立电力储存系统。在此类型中，太阳能光电板(solar photovoltaic panel)所吸收的电力可传送并储存于电池组内。若必要，所储存的电力可由转换器从直流转换为交流，且接着通过线路传输，最后从交流转换为直流，以施加于一般电子装置上。第二种为回授型(feedback-type)电力系统。在此类型中，当负荷较重且太阳能不足时，电力公司可提供商用电力。另一方面，当输出负荷较轻时，剩余的电力可回收给电力公司。第三种为协同系统(collaborative system)。在此类型中，太阳能直接转换成交流电以施加于电子装置上。若太阳能不足，则可引入商用电力。
通过以上所述，应得以领会的是，传统的太阳能系统需要二个转换程序，一为将直流转换为交流，另一为将交流转换回直流。因此，电力效率相当低。
发明内容
有鉴于此，本发明的一目的在于提供一种具有多重输入的电力系统，以克服上述困难及缺点。
为达成上述目的，本发明提供一种具有多重输入的电力系统，所述具有多重输入的电力系统包含：
一电力路由器；
多数个电力输入装置，其连接至所述电力路由器；
一输出单元，其连接至所述电力路由器；
其中，上述多数个电力输入装置包含太阳能光电板、交流电源、电池组或直流电源；以及
上述电力路由器包含一控制单元并用以控制上述多数个电力输入装置的每一者之间的电能比率。
为达成上述目的，本发明提供另一种具有多重输入的电力系统，所述具有多重输入的电力系统包含：
一电力路由器；
多数个电力输入装置，其连接至所述电力路由器；
一输出单元，其连接至所述电力路由器；
一直流电网，其耦合至所述输出单元；
一第一二极管，其耦合于所述电力路由器与输出单元之间；
一第二二极管，其耦合于所述直流电网与输出单元之间；以及
其中当所述电力路由器的电压高于直流电网时，所述电力路由器通过导通第一二极管而提供电力至所述输出单元，当所述直流电网的电压高于电力路由器时，所述直流电网通过导通第二二极管而提供电力至所述输出单元。
作为上述另一种具有多重输入的电力系统的优选方案，其中所述第一二极管的正极耦合至电力路由器的正极，而所述第一二极管的负极耦合至输出单元。
作为上述另一种具有多重输入的电力系统的优选方案，其中所述第二二极管的正极耦合至直流电网的正极，而所述第二二极管的负极耦合至输出单元。
作为上述另一种具有多重输入的电力系统的优选方案，其中所述电力路由器包含一控制单元并用以控制多数个电力输入装置的每一者之间的电能比率。
作为上述另一种具有多重输入的电力系统的优选方案，其中所述具有多重输入的电力系统还包含一继电器，其耦合于所述直流电网与第一二极管之间，当所述电力路由器的电压高于直流电网时，所述电力路由器分享至直流电网的电力。
本发明的另一目的在于提供具有多重输入的分享式电力系统。
为达成上述目的，本发明进一步提供一种具有多重输入的分享式电力系统，所述具有多重输入的分享式电力系统包含：
多数个电力路由器；
多数个第一二极管，其耦合至所述电力路由器；
多数个输出单元，其耦合至所述第一二极管；
多数个第二二极管，其耦合至所述输出单元；
一直流电网，其耦合至所述第二二极管；
多数个继电器，其耦合于所述第一二极管与直流电网之间，当所述电力路由器的电压高于直流电网时，所述电力路由器分享至直流电网的电力；以及
当所述电力路由器的电压高于直流电网时，所述电力路由器通过导通第一二极管而提供电力至所述输出单元，当所述直流电网的电压高于电力路由器时，所述直流电网通过导通第二二极管而提供电力至所述输出单元。
作为上述一种具有多重输入的分享式电力系统的优选方案，其中多数个电力路由器的每一者连接至多数个电力输入装置。
作为上述一种具有多重输入的分享式电力系统的优选方案，其中多数个电力路由器的每一者包含一控制单元并控制多数个电力输入装置的每一者之间的电能比率。
作为上述一种具有多重输入的分享式电力系统的优选方案，其中所述第一二极管的正极耦合至电力路由器的正极，而所述第一二极管的负极耦合至输出单元。
作为上述一种具有多重输入的分享式电力系统的优选方案，其中所述第二二极管的正极耦合至直流电网的正极，而所述第二二极管的负极耦合至输出单元。
本发明所提供的多重输入的分享式电力系统，不但可利用电力路由器的电力来源，还可利用来自于外部的直流电网的电能；此外，本发明可基于电力路由器或直流电网的电压来决定利用电力路由器或直流电网；再者，当电力路由器的电压高于直流电网时，每一电力路由器可分享至直流电网的电力，且当提供电能给输出的电力路由器的电能不足时，直流电网可提供电力至输出单元。因此，每一电力路由器可通过直流电网间接与其它者分享其电力。故所有使用者的电能可通过本电力系统分享，借此可达到电能分享的效果。
附图说明
图1显示本发明的一实施例；
图2显示本发明的另一实施例；
图3显示本发明的又一实施例。
主要元件符号说明：
电力路由器-101；控制单元-102；太阳能光电板-103；交流电源-104；直流电源-105；电池组-106；输出单元-107；连接器-108；
直流电网-201；第一二极管-202；第二二极管-203；继电器-204；输出单元-205。
具体实施方式
本发明将通过以下实施例与附图加以详细叙述。然而，应得以领会的是，除说明书中所明确叙述以外，本发明可实行于广大范围的其它实施例中。
参照图1，其显示本发明具有多重输入的电力系统的一实施例。本发明中的电力路由器101具有至少五个不同的连接端，其分别连接至太阳能光电板103、交流电源104、电池组106、直流电源105及输出单元107。在此实施例中，太阳能光电板103耦合至电力路由器101，用以提供太阳能。交流电源104耦合至电力路由器101，用以提供交流电。直流电源105耦合至电力路由器101，用以提供直流电。输出单元107耦合至电力路由器101，用以接收从电力路由器101所接收的电力。
在某些实施例中，电力路由器101可仅利用一种电力来源来提供电能，而非与其它者并用。例如，电力路由器101可仅传送太阳能光电板103的电力至输出单元107。在某些实施例中，控制单元102可进一步引入电力路由器101，用以控制或决定前述电力来源(包含太阳能光电板103、交流电源104、电池组106、直流电源105及输出单元107)之间的电能比率。例如，提供给输出单元107的电能的百分之五十可从太阳能光电板103获得，百分之三十可从电池组106获得，百分之十可从交流电源104获得，而百分之十可从直流电源105获得。前述电能比率的实例由控制单元102所决定，其可包含集成电路，用以执行决定程序。此外，本发明可进一步利用电力路由器101上的连接器108。连接器108可连接至远程终端(例如计算机)，借此远程终端可控制控制单元102，以决定电能比率。再者，远程终端也可监控电力系统的效率。在某些实施例中，连接器可包含RS232连接器、RS485连接器或其等同。于某些实施例中，本发明可进一步包含多数个电池状态线路(未图示)，其连接至电池组106，用以侦测并监控剩余电量。
一般而言，太阳能光电板103可修改其中的逆变器(inverter)的工作周期(working cycle)，以通过回授输出电压及电流并计算不同时间下的电力差值而产生最大电力，借此提供最大电力至电力路由器101。
在此实施例中，太阳能光电板103的电压可在150伏特(V)至550伏特的范围，较佳为500伏特。交流电源104的电压可为110伏特或220伏特，而其频率可为50赫兹(Hz)或60赫兹。在某些实施例中，当太阳能光电板103及电池组106的电能不足时，交流电源104可作为备援电源。换言之，若太阳能光电板103或电池组106的电能足够时，交流电源104可暂停操作，借此节省从商用电力所衍生的成本。在某些实施例中，若输出单元107需要135伏特的电压及3千瓦的电力，则电力路由器101可将来自于太阳能光电板103、交流电源104、直流电源105及电池组106的电能转换成稳定的输出(135伏特、22安培的直流电)，借此满足输出单元107的需求。
由于电力路由器101可输出稳定的直流电至输出单元107，故本发明的电力系统可广泛地应用于需要直流电的多种电子装置上，例如笔记型计算机、发光二极管灯、电源供应器、网络路由器或其等同。
参照图2，其显示具有多重输入的电力系统的另一实施例。此实施例的重要特征为本电力系统可利用电力路由器101或直流电网(DC grid)201提供电能至输出单元107。在此附图中，电力路由器101仍然是连接至太阳能光电板103、交流电源104、直流电源105及电池组106，以用于接收来自此些装置的电力。另外，电力路由器101也包含控制单元102，用以决定此些装置之间的电能比率。在本实施例中，第一二极管202的正极耦合至电力路由器101的正极，而输出单元107耦合至第一二极管202的负极。另一方面，第二二极管203的正极耦合至直流电网201的正极，而输出单元107耦合至第二二极管203的负极。因此，基于二极管的固有特征，即二极管可仅产生单向电流，当电力路由器101的电压高于直流电网201时，由于第一二极管202导通，而第二二极管203未导通，故输出单元107可接收来自于电力路由器101的电力。同样地，当直流电网201的电压高于电力路由器101时，由于第二二极管203导通，而第一二极管202未导通，故输出单元107可接收来自于直流电网201的电力。基于以上所述，连接于第一二极管202及第二二极管203之间的导线或缆线可视为直流总线(DC bus)，用以桥接二个不同的电力来源。再者，本发明可自动选择具有较高电压的电力来源，以供给电力至输出单元107，借此平衡任一侧的电能消耗情况。
此外，本电力系统可进一步包含继电器204(relay)，其耦合于第一二极管202与直流电网201之间，借此当电力路由器101的电压高于直流电网201时，电力路由器101的电能可通过继电器204传送至直流电网201，如此可达到分享电能的效果。在某些实施例中，继电器204较佳为固态继电器(solid state relay，SSR)。较佳地，固态继电器可通常为开启，即固态继电器的输出总是开启，借此促进电力路由器101与直流电网201分享电力。
在某些实施例中，本发明可进一步包含紧急交流电源(未图示)，其耦合至输出单元107，用以在电力路由器101及直流电网201均无法利用时提供电力。应注意的是，电力路由器101必须加以关闭，以防止紧急交流电源的电流流回至电力路由器101，且因此使电力路由器101故障。因此，本发明可进一步利用断路器(circuit breaker)(未图示)，其连接于电力路由器101与输出单元107之间，用以保护电力路由器101。
图3显示本发明分享式电力系统的又一实施例。在此附图中，分享式电力系统包含多数个电力路由器101、多数个第一二极管202，其各自耦合至电力路由器101、多数个输出单元205，其各自耦合至第一二极管202、多数个第二二极管203，其各自耦合至输出单元205、直流电网201，其耦合至上述多数个第二二极管203，以及多数个继电器204，其各自耦合于对应的第一二极管202与直流电网201之间，即每一继电器204横跨第二二极管203且连接于第一二极管202与直流电网201之间。因此，当电力路由器101的电压高于直流电网201时，每一电力路由器101可通过继电器204分享至直流电网201的电力。此外，当电力路由器101的电压低于直流电网201时，直流电网201可提供电力至输出单元205，以代替电力路由器101。因此，每一电力路由器101可通过直流电网201间接与其它者分享其电力。故所有使用者的电能可通过本电力系统分享。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，本领域的普通技术人员应得以领会其用以说明本发明而非用以限定本发明，其专利保护范围应当以本发明权利要求书的内容为准。举凡本领域的普通技术人员在不脱离本发明专利精神与范围所作的等效改变或修饰等，均应同理包含在本发明的权利要求书之内。

Claims (11)

1.一种具有多重输入的电力系统，其特征在于，所述具有多重输入的电力系统包含：
一电力路由器；
多数个电力输入装置，其连接至所述电力路由器；
一输出单元，其连接至所述电力路由器；
其中，上述多数个电力输入装置包含太阳能光电板、交流电源、电池组或直流电源；以及
上述电力路由器包含一控制单元并用以控制上述多数个电力输入装置的每一者之间的电能比率。
2.一种具有多重输入的电力系统，其特征在于，所述具有多重输入的电力系统包含：
一电力路由器；
多数个电力输入装置，其连接至所述电力路由器；
一输出单元，其连接至所述电力路由器；
一直流电网，其耦合至所述输出单元；
一第一二极管，其耦合于所述电力路由器与输出单元之间；
一第二二极管，其耦合于所述直流电网与输出单元之间；以及
其中当所述电力路由器的电压高于直流电网时，所述电力路由器通过导通第一二极管而提供电力至所述输出单元，当所述直流电网的电压高于电力路由器时，所述直流电网通过导通第二二极管而提供电力至所述输出单元。
3.根据权利要求2所述的具有多重输入的电力系统，其特征在于，所述第一二极管的正极耦合至电力路由器的正极，而所述第一二极管的负极耦合至输出单元。
4.根据权利要求2所述的具有多重输入的电力系统，其特征在于，所述第二二极管的正极耦合至直流电网的正极，而所述第二二极管的负极耦合至输出单元。
5.根据权利要求2所述的具有多重输入的电力系统，其特征在于，所述电力路由器包含一控制单元并用以控制多数个电力输入装置的每一者之间的电能比率。
6.根据权利要求2所述的具有多重输入的电力系统，其特征在于，所述具有多重输入的电力系统还包含一继电器，其耦合于所述直流电网与第一二极管之间，当所述电力路由器的电压高于直流电网时，所述电力路由器分享至直流电网的电力。
7.一种具有多重输入的分享式电力系统，其特征在于，所述具有多重输入的分享式电力系统包含：
多数个电力路由器；
多数个第一二极管，其耦合至所述电力路由器；
多数个输出单元，其耦合至所述第一二极管；
多数个第二二极管，其耦合至所述输出单元；
一直流电网，其耦合至所述第二二极管；
多数个继电器，其耦合于所述第一二极管与直流电网之间，当所述电力路由器的电压高于直流电网时，所述电力路由器分享至直流电网的电力；以及
当所述电力路由器的电压高于直流电网时，所述电力路由器通过导通第一二极管而提供电力至所述输出单元，当所述直流电网的电压高于电力路由器时，所述直流电网通过导通第二二极管而提供电力至所述输出单元。
8.根据权利要求7所述的具有多重输入的分享式电力系统，其特征在于，多数个电力路由器的每一者连接至多数个电力输入装置。
9.根据权利要求8所述的具有多重输入的分享式电力系统，其特征在于，多数个电力路由器的每一者包含一控制单元并控制多数个电力输入装置的每一者之间的电能比率。
10.根据权利要求7所述的具有多重输入的分享式电力系统，其特征在于，所述第一二极管的正极耦合至电力路由器的正极，而所述第一二极管的负极耦合至输出单元。
11.根据权利要求7所述的具有多重输入的分享式电力系统，其特征在于，所述第二二极管的正极耦合至直流电网的正极，而所述第二二极管的负极耦合至输出单元。
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