CN103546053B - 电能转换装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电能转换装置及其控制方法。电能转换装置与一发电装置配合，发电装置输出一第一信号，电能转换装置包括一转换感测电路、一控制信号产生电路以及一切换电路。转换感测电路系将第一信号转换为一第二信号，并感测第二信号的至少一电压波形变化，以产生一时间间隔。控制信号产生电路与转换感测电路电性连接，并依据时间间隔输出一控制信号。切换电路分别与发电装置及控制信号产生电路电性连接，并具有复数切换元件，切换电路接收第一信号，并依据控制信号导通该等切换元件的其中之一，以将第一信号转换并输出一输出信号。

Description

电能转换装置及其控制方法

技术领域

本发明系关于一种转换装置及其控制方法，特别关于一种电能转换装置及其控制方法。

背景技术

近年来，由于环保意识的抬头和石化能源（例如石油、煤）的逐渐枯竭，让世界各国察觉到新型能源开发的重要性。由于风力是取之不尽、用之不竭的能源，除了没有能源耗尽的疑虑之外，也可以避免能源被垄断的问题。因此，世界各国也积极地发展风力发电系统，期望由增加风力的利用来减低对石化能源的依赖。

风力发电系统需藉由一电能转换设备将风力发电机（简称风机）所产生的电能加以转换，除了可将转换后的电能储存或供给负载使用外，也可将其并入供电电网。其中，习知的电能转换设备大致可分为被动式架构与主动式架构。

被动式架构系利用一被动式全桥整流器将风机输出的三相电源转换为单相电源，再透过一电感器与一开关的作动来达到能量转换的目的。由于只使用单一开关切换就可达到能量的转换，故设备的能源损耗极小，当用于低风速或小功率风机时，其转换效率相当高。然而，被动式架构无法主动控制及调整功率因素（powerfactor），且随着功率与电流的增加，其损耗也等比例上升，当使用于中、高风速或大功率的风机时，转换时的功率损耗相当高。

主动式架构系利用六个主动开关与三个电感器，并透过设置于发电机上的转子位置侦测器（例如编码器）取得瞬时转速，用以达到瞬时转速控制，进而使电能转换装置可完成电能的转换。由于主动式架构可跟随风机输出的三相交流电源同步变化，且可达到全功率的能源转换，因此，应用于高风速或大功率的风机时，其转换效率相当高，且其能源损耗却相当低。然而，主动式架构因需同时驱动六个主动开关动作，且需提供设置于发电机的位置侦测器的电源而具有长距离的线路损失，使得其功率损耗远大于被动式系统，如此，对于低风速或低功率的风机而言，并不利于其风能的转换。

因此，如何提供一种电能转换装置及其控制方法，可具有全功率的高效率能量转换，又具有功率损耗较低的优点，已成为重要课题之一。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种可具有全功率的高效率能量转换，又具有功率损耗较低的电能转换装置及其控制方法。

为达上述目的，依据本发明的一种电能转换装置系与一发电装置配合，其中，发电装置输出一第一信号，而电能转换装置系包括一转换感测电路、一控制信号产生电路以及一切换电路。转换感测电路可将第一信号转换为一第二信号，并感测第二信号的至少一电压波形变化，以产生一时间间隔。控制信号产生电路与转换感测电路电性连接，并依据时间间隔输出一控制信号。切换电路分别与发电装置及控制信号产生电路电性连接，并具有复数切换元件，切换电路可接收第一信号，并依据控制信号导通该等切换元件的其中之一，以将第一信号转换并输出一输出信号。其中，转换感测电路系可包含一施密特触发器或其它波形转换元件。另外，时间间隔等于第二信号的电压波形上升缘与下降缘的时间差的三分之一，或者等于第二信号的其中任一电压波形的上升缘与另一电压波形的下降缘的时间差。

再者，控制信号产生电路系可依据时间间隔得到第一信号的频率。另外，控制信号产生电路也依据第一信号于某一区间时，对应的电压峰值的资讯控制切换电路。此外，控制信号产生电路系藉由空间向量脉宽调变技术控制切换电路。

电能转换装置更可包括一第一储能单元及一第二储能单元。其中，第一储能单元分别与发电装置及切换电路电性连接。第一储能单元可依据该等切换元件的导通与截止，分别储存及释放发电装置产生的电能。另外，第二储能单元可与切换电路电性连接，并储存输出信号的电能。

另外，电能转换装置更可包括一煞车能量回收电路，煞车能量回收电路可与切换电路电性连接。其中，煞车能量回收电路可具有一开关单元、一第一储能元件及一第二储能元件，开关单元与第一储能元件的第一端电性连接，第一储能元件的第二端与第二储能元件的第一端电性连接。另外，开关单元具有一第一开关元件与第一储能元件的第一端电性连接。当第一开关元件导通时，第一储能元件储存发电装置煞车的能量。当第一开关元件截止时，第二储能元件储存第一储能元件释放的能量。此外，开关单元更具有一第二开关元件分别与第一开关元件及第一储能元件的第一端电性连接。当第二开关元件导通时，第一储能元件储存第二储能元件释放的能量。当第二开关元件截止时，第一储能元件释放储存的能量到发电装置。

另外，为达上述目的，依据本发明的一种控制方法系与一电能转换装置配合，电能转换装置可包含一转换感测电路、一控制信号产生电路及一切换电路，一发电装置系输出一第一信号，并输入电能转换装置。本发明的控制方法更可包括藉由转换感测电路感测第一信号，并转换为一第二信号；藉由转换感测电路感测第二信号的至少一电压波形变化，并产生一时间间隔；藉由控制信号产生电路，并依据时间间隔输出一控制信号；以及藉由切换电路，并依据控制信号导通切换电路的复数切换元件的其中之一，以将第一信号转换并输出一输出信号。其中，时间间隔等于第二信号的电压波形上升缘与下降缘的时间差的三分之一，或者等于第二信号的其中任一电压波形的上升缘与另一电压波形的下降缘的时间差。

另外，控制信号产生电路可依据时间间隔得到第一信号的频率。另外，控制信号产生电路依据第一信号于某一区间时，对应的电压峰值的资讯控制切换电路。

电能转换装置更可包含一煞车能量回收电路与切换电路电性连接，煞车能量回收电路具有一开关单元、一第一储能元件及一第二储能元件。

另外，本发明的控制方法更可包括藉由控制开关单元的一第一开关元件导通，以将发电装置煞车的能量储存至第一储能元件；及藉由控制第一开关元件截止，以将第一储能元件释放的能量储存到第二储能元件。

此外，本发明的控制方法更可包括藉由控制开关单元的一第二开关元件导通，以将第二储能元件释放的能量储存至第一储能元件；及藉由控制第二开关元件截止，以将第一储能元件储存的能量释放至发电装置。

此外，为达上述目的，依据本发明的一种电能转换装置包括一控制信号产生电路以及一煞车能量回收电路。控制信号产生电路与发电装置电性连接，并可依据发电装置产生的一第一信号输出一控制信号。另外，煞车能量回收电路与发电装置及控制信号产生电路电性连接，其中，控制信号控制煞车能量回收电路储存发电装置煞车时所产生的能量，并控制煞车能量回收电路将储存电能释放至发电装置。

承上所述，由于本发明的电能转换装置系藉由转换感测电路将第一信号转换成第二信号，并感测第二信号的至少一电压波形变化以产生时间间隔，藉此可得到发电装置的瞬时转速及频率而可达到瞬时转速的控制，除了可取代习知技术的位置侦测器外，也不需提供位置侦测器的电源而不会有长距离的线路损失。另外，本发明的控制信号产生电路系依据该时间间隔输出控制信号，以控制切换单元的其中之一的切换元件导通与截止，使第一信号转换及输出。由于一个区间只变换一个切换元件的开关动作，因此，可减少切换元件的功率消耗，并使输出信号的电流谐波最小，也使得电能转换装置具有全功率的高效率的能量转换。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的一种电能转换装置的示意图；

图2A及图2B分别为电能转换装置的第一信号及第二信号的三相线电压的波形示意图；

图3A至图8C分别为本发明电能转换装置的第一信号的波形示意图及不同切换元件的动作示意图；

图9为本发明另一较佳实施例的电能转换装置的示意图；

图10A至图10D分别为图9的煞车能量回收电路的动作示意图；以及

图11及图12分别为本发明的电能转换装置不同的控制方法流程示意图。

其中，附图标记说明如下：

1、1a：电能转换装置

11：转换感测电路

12：控制信号产生电路

13：切换电路

131a～131f：切换元件

132a～132f、164a、164b：二极体

14：第一储能单元

141a、141b、141c：电感

15：第二储能单元

16：煞车能量回收电路

161a：第一开关元件

161b：第二开关元件

162：第一储能元件

163：第二储能元件

17：滤波单元

A～F：区域

CS：控制信号

G：发电装置

i、I：电流

OS：输出信号

S01～S08：步骤

S1：第一信号

S2：第二信号

Vab、Vbc、Vca：线电压

具体实施方式

以下将参照相关图式，说明依本发明较佳实施例的一种电能转换装置及其控制方法，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。

请参照图1所示，其为本发明较佳实施例的一种电能转换装置1的示意图。电能转换装置1可与一发电装置G配合应用。发电装置G系可输出一第一信号S1，其中，发电装置G输出的第一信号S1系为三相平衡且相序稳定的正弦波电压信号。发电装置G例如可为但不限于为风力发电系统的风力发电机，也可为其它的发电装置，例如可为火力发电装置、水力发电装置、太阳能发电装置或其它。另外，经电能转换装置1转换后的输出除了可对电池模组充电而被储存外，也可提供给负载使用，或可将其并入供电电网。于此，并不加以限制。

电能转换装置1包括一转换感测电路11、一控制信号产生电路12以及一切换电路13。另外，电能转换装置1更可包括一第一储能单元14及一第二储能单元15。

转换感测电路11可感测第一信号S1，并可将第一信号S1转换为一第二信号S2。请参照图1、图2A及图2B所示，其中，图2A及图2B分别为电能转换装置的第一信号S1及第二信号S2的三相线电压的波形示意图。

由于第一信号S1系为三相平衡且相序稳定的正弦波电压信号。因此，可例如藉由比压器（potentialtransformer,PT，图未显示）来感测第一信号S1，并利用转换感测电路11将第一信号S1转换为第二信号S2。其中，转换感测电路11可包含一施密特触发器（Schmitttrigger）或为其它波形整形电路。在本实施例中，施密特触发器系作为波形整形电路，并可例如将图2A的三相正弦波的第一信号S1（线电压Vab、Vbc及Vca）的电压转态点分别转换为具有上升缘及下降缘的方波信号（即第二信号S2）。如图2B所示，以线电压Vab为例，正弦波于0°时系由负极性转为正极性，故可得到第二信号S2的一上升缘。另外，正弦波于180°时系由正极性转为负极性，故可得到第二信号S2的一下降缘，以此类推。因此，如图2B所示，第一信号S1的线电压Vab、Vbc及Vca可分别转换为第二信号S2的方波，且三个方波的第二信号S2与第一信号S1的线电压Vab、Vbc及Vca系彼此相互对应。

另外，转换感测电路11可感测第二信号S2的至少一电压波形变化，以产生一时间间隔。于此，时间间隔例如可等于第二信号S2的某一线电压波形上升缘与下降缘的时间差的三分之一。具体而言，以图2B的第一信号S1的线电压Vab为例，第二信号S2的线电压波形上升缘与下降缘的时间差系为线电压Vab波形由0°变化到180°所需的时间（即线电压Vab的半周期），故一个时间间隔等于第一信号S1的相位变化60°（180/3）所需时间。

另外，另一种实施方式为，时间间隔也可等于第二信号S2的其中任一电压波形的上升缘与另一电压波形的下降缘的时间差。于此，如图2A所示，第二信号S2任一线电压波形的上升缘与另一线电压波形的下降缘的时间差亦为第一信号S1的波形变化60°所需时间。

藉由时间间隔的取得，控制信号产生电路12即可依据时间间隔而换算得到第一信号S1的周期（周期等于6倍的时间间隔）及频率（频率等于1/周期），进而可得到发电装置G的瞬时转速及频率，藉此，可使电能转换装置1达到瞬时转速的控制。除了不必使用习知技术的位置侦测器（位置侦测器的价格昂贵）之外，也不需提供位置侦测器的电源而不会有长距离的线路损失。特别说明的是，本发明并不限定时间间隔一定为第一信号S1变化60°所需时间，在其它的实施态样中，时间间隔也可例如为变化30°或其它角度所需的时间，或利用第一信号S1作数学运算，一样可经换算而得到发电装置G的瞬时转速及频率。

请再参照图1所示，控制信号产生电路12系与转换感测电路11电性连接，且可依据时间间隔而输出一控制信号CS。其中，控制信号CS系为脉宽调变（pulsewidthmodulation,PWM）信号，并可包含发电装置G的瞬时转速及频率的资讯，且控制信号产生电路12可依据第一信号S1于某一区间时，对应的电压峰值的资讯输出控制信号CS，以控制切换电路13。其中，控制信号产生电路12系可藉由空间向量脉宽调变（spacevectorpulsewidthmodulation,SVPWM）或正弦波脉宽调变（SinusoidalPulseWidthModulation,SPWM）的技术控制切换电路13。

切换电路13系分别与发电装置G及控制信号产生电路12电性连接。另外，切换电路13也分别与第一储能单元14及第二储能单元15电性连接。其中，切换电路13具有复数切换元件131a～131f及复数二极体132a～132f，该等二极体132a～132f系分别对应该等切换元件131a～131f设置。于此，切换元件131a～131f可分别为一功率电晶体，且系六只二极体132a～132f分别与六只切换元件131a～131f一对一并联。另外，切换电路13系可接收第一信号S1，并可依据控制信号CS导通该等切换元件131a～131f的其中之一，以将第一信号S1转换并输出一输出信号OS。

此外，如图1所示，第一储能单元14分别与发电装置G及切换电路13电性连接，并可依据该等切换元件131a～131f的导通与截止，而分别储存及释放第一信号S1的电能。于此，第一储能单元14由上而下具有三个电感141a、141b及141c，且电感141a、141b及141c分别与发电装置G输出的三相电路及切换电路13电性连接。其中，电感141a与切换元件131a、131b及二极体132a、132b电性连接，电感141b与切换元件131c、131d及二极体132c、132d电性连接，且电感141c与切换元件131e、131f及二极体132e、132f电性连接。另外，第二储能单元15系与切换电路13电性连接，并可储存电能转换装置1输出的电能。于此，第二储能单元15系为一电容，可储存输出信号OS的电能。当然，在其它的实施态样中，也可使切换电路13输出的输出信号OS供应给其它的负载设备，或作为其它的应用。此外，电能转换装置1更可包括一滤波单元17设置于第一储能单元14与发电装置G之间，并分别与第一储能单元14与发电装置G电性连接。于此，滤波单元17可为三个电容器，并以Y形接法电性连接于第一储能单元14与发电装置G之间。滤波单元17可滤除杂讯，以稳定输入及输出发电装置G的电压信号。

以下，请参照相关图示，以详细说明控制信号CS如何控制该等切换元件131a～131f的其中之一，以将第一信号S1转换并产生输出信号OS，以使电能转换装置1具有高的转换效率。

请分别参照图3A至图8C所示，其分别为本发明电能转换装置1的第一信号S1的波形示意图及不同切换元件的动作示意图。先说明的是，图3A至图8C的图示中，某些元件并未显示。例如图3B及图3C中，并未显示发电装置G、转换感测电路11、控制信号产生电路12及第一储能单元14的电感141a。另外，未动作的切换元件131a、131b、131d～131f亦未显示。此外，图3A至图8C也未显示滤波单元17。

如图3A及图3B所示，在本实施例中，第一信号S1于0°到60°的区间时，线电压Vbc具有高于线电压Vab及线电压Vca的电压峰值（如区域A所示）。而控制信号产生电路12可于第一信号S1于0°到60°的区间时，利用线电压Vbc具有峰值时输出控制信号CS，藉此控制切换元件131c切换而使电能转换装置1具有高的转换效率。

如图3B所示，于此，控制信号CS（图未显示）只导通切换元件131c，并利用线电压Vbc产生经由电感141c、二极体132e、切换元件131c及电感141b的电流i的回路，使电感141b、141c可储存线电压Vbc的电能。另外，如图3C所示，再利用控制信号CS（图未显示）控制切换元件131c截止，并经由电感141c、二极体132e、二极体132d及电感141b的电流i的回路，可将电感141b、141c所储存的电能转换输出给第二储能单元15储存。

另外，如图4A及图4B所示，在本实施例中，第一信号S1于60°到120°的区间时，线电压Vab具有高于线电压Vbc及线电压Vca的电压峰值（如区域B所示）。而控制信号产生电路12可于第一信号S1于60°到120°的区间时，利用线电压Vab具有峰值时输出控制信号CS，藉此控制切换元件131b切换而使电能转换装置1具有高的转换效率。

如图4B所示，于此，控制信号CS（图未显示）只导通切换元件131b，并利用线电压Vab产生经由电感141a、切换元件131b、二极体132d及电感141b的电流i的回路，使电感141a、141b可储存线电压Vab的电能。另外，如图4C所示，再利用控制信号CS（图未显示）控制切换元件131b截止，并经由电感141a、二极体132a、二极体132d及电感141b的电流i的回路，可将电感141a、141b所储存的电能转换输出给第二储能单元15储存。

另外，如图5A及图5B所示，在本实施例中，第一信号S1于120°到180°的区间时，线电压Vca具有高于线电压Vbc及线电压Vab的电压峰值（如区域C所示）。控制信号产生电路12可于第一信号S1于120°到180°的区间时，利用线电压Vca具有峰值时输出控制信号CS，藉此控制切换元件131e切换而使电能转换装置1具有高的转换效率。

如图5B所示，于此，控制信号CS（图未显示）只导通切换元件131e，并利用线电压Vca产生经由电感141a、二极体132a、切换元件131e及电感141c的电流i的回路，使电感141a、141c可储存线电压Vca的电能。另外，如图5C所示，再利用控制信号CS（图未显示）控制切换元件131e截止，并经由电感141a、二极体132a、二极体132f及电感141c的电流i的回路，可将电感141a、141c所储存的电能转换输出给第二储能单元15储存。

另外，如图6A及图6B所示，在本实施例中，第一信号S1于180°到240°的区间时，线电压Vbc具有高于线电压Vab及线电压Vca的电压峰值（如区域D所示）。控制信号产生电路12可于第一信号S1于180°到240°的区间时，利用线电压Vbc具有峰值时输出控制信号CS，藉此控制切换元件131d切换而使电能转换装置1具有高的转换效率。

如图6B所示，于此，控制信号CS（图未显示）只导通切换元件131d，并利用线电压Vbc产生经由电感141b、切换元件131d、二极体132f、及电感141c的电流i的回路，使电感141b、141c可储存线电压Vbc的电能。另外，如图6C所示，再利用控制信号CS（图未显示）控制切换元件131d截止，并经由电感141b、二极体132c、二极体132f及电感141c的电流i的回路，可将电感141b、141c所储存的电能转换输出给第二储能单元15储存。

另外，如图7A及图7B所示，在本实施例中，第一信号S1于240°到300°的区间时，线电压Vab具有高于线电压Vbc及线电压Vca的电压峰值（如区域E所示）。控制信号产生电路12可于第一信号S1于240°到300°的区间时，利用线电压Vab具有峰值时输出控制信号CS，藉此控制切换元件131a切换而使电能转换装置1具有高的转换效率。

如图7B所示，于此，控制信号CS（图未显示）只导通切换元件131a，并利用线电压Vab产生经由电感141b、二极体132c、切换元件131a、及电感141a的电流i的回路，使电感141a、141b可储存线电压Vab的电能。另外，如图7C所示，再利用控制信号CS（图未显示）控制切换元件131a截止，并经由电感141b、二极体132c、二极体132b及电感141a的电流i的回路，可将电感141a、141b所储存的电能转换输出给第二储能单元15储存。

另外，如图8A及图8B所示，在本实施例中，第一信号S1于300°到360°（或0°）的区间时，线电压Vca具有高于线电压Vbc及线电压Vab的电压峰值（如区域F所示）。控制信号产生电路12可于第一信号S1于300°到360°的区间时，利用线电压Vca具有峰值时输出控制信号CS，藉此控制切换元件131f切换而使电能转换装置1具有高的转换效率。

如图8B所示，于此，控制信号CS（图未显示）只导通切换元件131f，并利用线电压Vca产生经由电感141c、切换元件131f、二极体132b及电感141a的电流i的回路，使电感141a、141c可储存线电压Vca的电能。另外，如图8C所示，再利用控制信号CS（图未显示）控制切换元件131f截止，并经由电感141c、二极体132e、二极体132b及电感141a的电流i的回路，可将电感141a、141c所储存的电能转换输出给第二储能单元15储存。

承上，本发明于发电装置G低功率输出时，可藉由转换感测电路11将第一信号S1转换成第二信号S2，并感测第二信号S2的至少一电压波形变化以产生时间间隔，藉此可得到发电装置G的瞬时转速及频率而使电能转换装置1达到瞬时转速的控制，除了不必使用习知技术的位置侦测器（位置侦测器的价格昂贵）之外，也不需提供位置侦测器的电源而不会有长距离的线路损失。另外，再藉由控制信号产生电路12依据时间间隔而输出控制信号CS，以藉由空间向量脉宽调变或正弦波脉宽调变技术控制切换单元13的其中之一切换元件导通与截止。由于一个区间只变换一个切换元件的开、关动作，因此，可减少功率电晶体的切换功率消耗，并使输出信号OS的电流谐波最小，也使得电能转换装置1于发电装置G低功率输出时具有高效率的能量转换。另外，于发电装置G高功率输出时，电能转换装置1可以空间向量脉宽调变或正弦波脉宽调变的技术同时切换六个切换元件131a～131f动作，以将发电装置G的输出电能进行转换。而空间向量脉宽调变或正弦波脉宽调变的控制信号CS一样可由转换感测电路11经控制信号产生电路12产生。因此，本发明的电能转换装置1具有全功率的高效率能量转换，又具有功率损耗较低的优点。

另外，请参照图9所示，其为本发明另一较佳实施例的电能转换装置1a的示意图。

与图1的电能转换装置1主要的不同在于，电能转换装置1a更可包括一煞车能量回收电路16，煞车能量回收电路16系与切换电路13及第二储能单元15电性连接。其中，煞车能量回收电路16可回收发电装置G煞车时的电能，且当无风或微风时可将储能的电能透过控制信号产生电路12以空间向量脉宽调变或正弦波脉宽调变的技术控制切换电路13作动，并经第一储能单元14及滤波单元17滤除杂信号后释放至发电装置G来启动叶片，以解决发电装置G启动惯性的问题。藉此，可解决习知技术的电能转换过程中所遇到的问题，例如可解决：煞车电阻过热、控制装置或输出模组的启动时间过长，错失短暂能源的接收、及输出模组未启动完成而使煞车电阻损耗，长期浪费可观能源等问题。

煞车能量回收电路16具有一开关单元、一第一储能元件162及一第二储能元件163。在本实施例中，开关单元可具有一第一开关元件161a及一第二开关元件161b，另外，开关单元更可具有两二极体164a、164b分别与第一开关元件161a及第二开关元件161b并联设置。于此，二极体164a系与第一开关元件161a并联，而二极体164b系与第二开关元件161b并联。另外，第一开关元件161a、二极体164a、第二开关元件161b及二极体164b系与第一储能元件162的第一端电性连接，第一储能元件162的第二端系与第二储能元件163的第一端电性连接，而第二储能元件163的第二端系与第二开关元件161b及二极体164b电性连接。在本实施例中，第一储能元件162系为一电感，而第二储能元件163系为一电容，并可为一超级电容或其它可储存能量的元件。

请参照图10A至图10D所示，其分别为图9的煞车能量回收电路16的动作示意图。其中，图10A至图10D并未显示转换感测电路11及控制信号产生电路12。另外，开关单元内未动作的开关元件也没有显示，例如图10A及图10B中并未显示第二开关元件161b。

在本实施例中，如图10A所示，当发电装置G煞车时，煞车能量回收电路16可回收发电装置G煞车时的电能。于此，系仍可透过控制信号产生电路12（图10A未显示）以脉宽调变的技术控制煞车能量回收电路16的第一开关元件161a导通，而煞车能量所产生的电流I可藉由第一开关元件161a而使第一储能元件162储存该能量（电感储能）。另外，如图10B所示，再藉由控制信号产生电路12（图10B未显示）以脉宽调变的技术控制煞车能量回收电路16的第一开关元件161a截止，使第一储能元件162储存的能量可释放而储存至第二储能元件163（电感释能）。

另外，如图10C所示，当无风或微风时要启动发电装置G时，可控制第二开关元件161b导通，则第二储电元件163可将储存的电能释放而被第一储能元件162所接放（电感储能）。另外，如图10D所示，再藉由控制第二开关元件161b截止，使第一储能元件162储存的能量可释放（电感释能）至第二储能单元15，发电装置G可经由切换电路13去转换第二储能单元15产生反向的第一信号S1，使发电装置G变为马达而启动叶片，以解决发电装置G启动惯性的问题，而在无风时亦可将此能量释放至任何与第二储能单元15电性连接的负载。其中，上述控制第一开关元件161a与第二开关元件161b的信号系可分别为脉宽调变信号，且可由控制信号产生电路12产生，或可由另一控制电路产生，于此，并不加以限制。

此外，电能转换装置1a的其它技术特征可参照电能转换装置1，于此不再赘述。

另外，请同时参照图1及图11所示，其中，图11为本发明的电能转换装置的控制方法流程示意图。

本发明的控制方法系与电能转换装置1配合应用。电能转换装置1包含一转换感测电路11、一控制信号产生电路12及一切换电路13，一发电装置G系输出一第一信号S1，并输入电能转换装置1。控制方法系包括：藉由转换感测电路11感测一第一信号S1，并转换为一第二信号S2（步骤S01）、藉由转换感测电路11感测第二信号S2的至少一电压波形变化，并产生一时间间隔（步骤S02）、藉由控制信号产生电路12，并依据时间间隔输出一控制信号CS（步骤S03），以及藉由切换电路13，并依据控制信号CS导通切换电路13的复数切换元件131a～131f的其中之一，以将第一信号S1转换并输出一输出信号OS（步骤S04）。

另外，请同时参照图9及图12所示，其中，图12为本发明的电能转换装置的另一控制方法流程示意图。

本发明的控制方法更可包括：藉由控制开关单元的一第一开关元件161a导通，以将发电装置G煞车的能量储存至第一储能元件162（步骤S05），及藉由控制第一开关元件161a截止，以将第一储能元件162释放的能量储存到第二储能元件163（步骤S06）。另外，控制方法更可包括：藉由控制开关单元的一第二开关元件161b导通，以将第二储能元件163释放的能量储存至第一储能元件162（步骤S07），及藉由控制第二开关元件161b截止，以将第一储能元件162储存的能量释放至发电装置G（步骤S08）。

此外，电能转换装置及其控制方法的其它技术特征已于上述中详述，于此不再赘述。

综上所述，由于本发明的电能转换装置系藉由转换感测电路将第一信号转换成第二信号，并感测第二信号的至少一电压波形变化以产生时间间隔，藉此可得到发电装置的瞬时转速及频率而可达到瞬时转速的控制，除了可取代习知技术的位置侦测器外，也不需提供位置侦测器的电源而不会有长距离的线路损失。另外，本发明的控制信号产生电路系依据该时间间隔输出控制信号，以控制切换单元的其中之一的切换元件导通与截止，使第一信号转换及输出。由于一个区间只变换一个切换元件的开关动作，因此，可减少切换元件的功率消耗，并使输出信号的电流谐波最小，也使得电能转换装置具有全功率的高效率的能量转换。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于后附的申请专利范围中。

Claims (24)

1.一种电能转换装置，与一发电装置配合，该发电装置输出一第一信号，该电能转换装置包括：

一转换感测电路，将该第一信号转换为一第二信号，并感测该第二信号的至少一电压波形变化，以产生一时间间隔；

一控制信号产生电路，与该转换感测电路电性连接，并依据该时间间隔输出一控制信号；以及

一切换电路，分别与该发电装置及该控制信号产生电路电性连接，并具有多个切换元件，该切换电路接收该第一信号，并依据该控制信号导通该多个切换元件的其中之一，以将该第一信号转换并输出一输出信号；

一煞车能量回收电路，与该切换电路电性连接，其中该煞车能量回收电路具有一开关单元、一第一储能元件及一第二储能元件，该开关单元与该第一储能元件的第一端电性连接，该第一储能元件的第二端与该第二储能元件的第一端电性连接。

2.如权利要求1所述的电能转换装置，其中该转换感测电路系包含一施密特触发器。

3.如权利要求1所述的电能转换装置，其中该时间间隔等于该第二信号的该电压波形上升缘与下降缘的时间差的三分之一。

4.如权利要求1所述的电能转换装置，其中该时间间隔等于该第二信号的其中任一电压波形的上升缘与另一电压波形的下降缘的时间差。

5.如权利要求1所述的电能转换装置，其中该控制信号产生电路依据该时间间隔得到该第一信号的频率。

6.如权利要求1所述的电能转换装置，其中该控制信号产生电路依据该第一信号于一相位变化区间时，对应的电压峰值的资讯控制该切换电路。

7.如权利要求1所述的电能转换装置，其中该控制信号产生电路系藉由空间向量脉宽调变技术控制该切换电路。

8.如权利要求1所述的电能转换装置，更包括：

一第一储能单元，分别与该发电装置及该切换电路电性连接，该第一储能单元依据该多个切换元件的导通与截止，分别储存及释放该发电装置产生的电能；及

一第二储能单元，与该切换电路电性连接，并储存该输出信号的电能。

9.如权利要求1所述的电能转换装置，其中该开关单元具有一第一开关元件与该第一储能元件的第一端电性连接，当该第一开关元件导通时，该第一储能元件储存该发电装置煞车的能量，当该第一开关元件截止时，该第二储能元件储存该第一储能元件释放的能量。

10.如权利要求9所述的电能转换装置，其中该开关单元更具有一第二开关元件分别与该第一开关元件及该第一储能元件的第一端电性连接，当该第二开关元件导通时，该第一储能元件储存该第二储能元件释放的能量，当该第二开关元件截止时，该第一储能元件释放储存的能量到该发电装置。

11.一种控制方法，与一电能转换装置配合，该电能转换装置包含一转换感测电路、一控制信号产生电路、一切换电路及一煞车能量回收电路，一发电装置输出一第一信号，并输入该电能转换装置，该控制方法包括：

藉由该转换感测电路感测该第一信号，并转换为一第二信号；

藉由该转换感测电路感测该第二信号的至少一电压波形变化，并产生一时间间隔；

藉由该控制信号产生电路，并依据该时间间隔输出一控制信号；以及

藉由该切换电路，并依据该控制信号导通该切换电路的多个切换元件的其中之一，以将该第一信号转换并输出一输出信号；

藉由控制开关单元的一第一开关元件导通，以将发电装置煞车的能量储存至一第一储能元件，及藉由控制该第一开关元件截止，以将该第一储能元件释放的能量储存到一第二储能元件。

12.一种电能转换装置，与一发电装置配合，该电能转换装置包括：

一控制信号产生电路，与该发电装置电性连接，并依据该发电装置产生的一第一信号输出一控制信号；以及

一煞车能量回收电路，与该发电装置及该控制信号产生电路电性连接，其中该煞车能量回收电路具有一开关单元、一第一储能元件及一第二储能元件，该开关单元与该第一储能元件的第一端电性连接，该第一储能元件的第二端与该第二储能元件的第一端电性连接；

其中，该控制信号控制该煞车能量回收电路储存该发电装置煞车时所产生的能量，并控制该煞车能量回收电路将该储存电能释放至该发电装置。

13.如权利要求12所述的电能转换装置，其中该开关单元具有一第一开关元件与该第一储能元件的第一端电性连接，当该第一开关元件导通时，该第一储能元件储存该发电装置煞车的能量，当该第一开关元件截止时，该第二储能元件储存该第一储能元件释放的能量。

14.如权利要求13所述的电能转换装置，其中该开关单元更具有一第二开关元件分别与该第一开关元件及该第一储能元件的第一端电性连接，当该第二开关元件导通时，该第一储能元件储存该第二储能元件释放的能量，当该第二开关元件截止时，该第一储能元件释放储存的能量到该发电装置。

15.如权利要求12所述的电能转换装置，更包括：

一转换感测电路，分别与该发电装置及该控制信号产生电路电性连接，并将该第一信号转换为一第二信号，该控制信号产生电路依据该第二信号输出该控制信号。

16.如权利要求15所述的电能转换装置，其中该转换感测电路感测该第二信号的至少一电压波形变化，以产生一时间间隔。

17.如权利要求16所述的电能转换装置，其中该控制信号产生电路依据该时间间隔输出该控制信号。

18.如权利要求16所述的电能转换装置，其中该时间间隔等于该第二信号的该电压波形上升缘与下降缘的时间差的三分之一。

19.如权利要求16所述的电能转换装置，其中该时间间隔等于该第二信号的其中任一电压波形的上升缘与另一电压波形的下降缘的时间差。

20.如权利要求16所述的电能转换装置，其中该控制信号产生电路依据该时间间隔得到该第一信号的频率。

21.如权利要求15所述的电能转换装置，更包括：

一切换电路，分别与该煞车能量回收电路、该发电装置及该控制信号产生电路电性连接，并具有多个切换元件，该切换电路接收该第一信号，并依据该控制信号导通该多个切换元件的其中之一，以将该第一信号转换并输出一输出信号。

22.如权利要求21所述的电能转换装置，其中该控制信号产生电路依据该第一信号于一相位变化区间时，对应的电压峰值的资讯控制该切换电路。

23.如权利要求21所述的电能转换装置，更包括：

一第一储能单元，分别与该发电装置及该切换电路电性连接，该第一储能单元依据该多个切换元件的导通与截止，分别储存及释放该发电装置产生的电能；及

一第二储能单元，与该煞车能量回收电路电性连接，并储存该输出信号的电能。

24.如权利要求23所述的电能转换装置，更包括：

一滤波单元，分别与该发电装置及该第一储能单元电性连接，该滤波单元稳定输入及输出该发电装置的电压信号。