CN111602331A - 有能力追踪并优化电力使用的调变器 - Google Patents

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Abstract

一种控制组件，可控制顺序性地去撷取电能，应用于三相DC/AC调变器。这种三相DC/AC调变器中有三个单相DC/AC调变器，而每个单相调变器各有一组PWM(电力)撷取器。PWM的负载工作因子是依据其相对应的当下(时)AC电力周期的位准来进行调整。这种顺序性控制器能够保证三个PWM电力撷取器彼此间不会产生重迭的工作周期，使每个单相DC/AC调变器都能按顺序地，而不会同时地执行电能撷取。这样设计的三相调变器就能改善从DC电源撷取DC电力的效率。

Description

有能力追踪并优化电力使用的调变器
相关申请的交叉引用
本专利是关于2017年12月11号在美国专利申请号15/838,044,所申请的部份连续案，本专利是参考原申请专利”15/838,044”的全文加以整合后申请。
背景技术
单相”直流转交流”(DC/AC)调变器可以把来自”直流”(DC)电(能)源转换成符合电网规范的”交流”(AC)电力。在电网规范下，电网上所承载的AC电力脉动必需是正(/余)弦波形，并具有特定的固定峰值电压和特定的固定频率。
传统的3相DC/AC逆变器能提供AC电力给3对电力线，每对电力线的输送电力之间需有120°相位差(称为“A相，B相和C相”)。三相DC/AC逆变器的核心架构是由三个单相DC/AC逆变器所组成。由每个单相逆变器去执行DC电力的撷取和转换，再将相同均方根功率的交流电力输送到相对应的电力线。其中一个单相DC/AC逆变器对第一对电力在线供应具有A相的AC电力。第二个单相DC/AC逆变器对第二对电力在线供应具有B相的AC电力。第三个单相DC/AC逆变器对第三对电力在线供应具有C相的AC电力。换句话说，这三个单相DC/AC逆变器都个别撷取大约等量的DC电力；然后将撷取到的DC电力转换为交流电力，供应的三个交流电力彼此间的相都必须是120°；然后3个逆变器会把3组交流电力送入配置有3条或4条电力线的电网。因此，每对电力线都承载一个相同频率的单相交流电力，并与其他两对电力线的交流电力都约略有相同的均方根功率；而彼此间的相位差都必须是120°。在本文专业领域中所述的专业词语：“逆变器”、“转换器”和“调变器”(并且就"逆变”、“转换”和“调变”)的字义是可互通的，因此在本文中是可互换使用。
本专利的主张范围不限于只在解决前述实际案例的缺点或其使用环境。更正确的说，本专利的背景叙述仅提供用作说明被应用的实施案例中一个技术领域而已。
发明内容
本文阐述的实施例涉及一个顺序(性)控制器；它应用于3相DC/AC调变器，使三个单相逆变器依时间顺序去撷取电力。三相逆变器中；第一个单相DC/AC调变器，其含有的第一组PWM电力撷取器，可以从DC电源撷取DC电力，并且转换为具有第一个相，也吻合电网规范的第一组AC电力。第二个单相DC/AC调变器含有的第二组PWM电力撷取器，从DC电源撷取DC电力，并且转换成具有第二个相，也符合电网规范的第二组AC电力。而第三个单相DC/AC调变器的第三组PWM电力撷取器，从DC电源撷取DC电力，并且转换为具有第三个相，吻合电网规范的第三组交流电力。这三组单相逆变器中的PWM电力撷取器的工作周期是依据其相对应的当下(时)的AC电力周期的位准来调整。
当顺序性控制器用来引导第一组PWM电力撷取器执行电力撷取时，会产生第一组PWM工作周期。然后引导第二组PWM电力撷取器在执行电力撷取时，产生第二组PWM工作周期。然后再引导第三个PWM电力撷取器在执行电力撷取时，产生第三组PWM工作周期。如此的电力撷取设计方式与传统的3相DC/AC逆变器不同，这种顺序性控制器能够保证第一，第二和第三组的PWM工作周期不会重迭，让第一，第二和第三组PWM电力撷取器依照顺序地，而不是同时去撷取电力；如此做法可以改善从DC电源撷取DC电力的效率。
本综论的提供是以简化的形式来介绍一些用到的观念。这些观念在后面还会详细描述。本综论的目的并不用来界定本专利主张范围的关键特性或基本特性，也不是用在辅助确定所要求保护的专利主张范围。
附图说明
为了描述的方式可以理解上述内容和本发明的其他优点和特征，将通过参考附图来呈现各个实施例的更具体性描述。但须理解这些附图仅用来描述案例本身，而不应对本发明的主张范围造成限制，实施例仅利用附图对本发明额外的规格与细节来加以叙述和解释，其中：
图1A示出了太阳能发电序列的模块，用来说明并阐述本文所提及的之专业词语，如电力撷取、调整、调节、DC/AC的调变，和输送AC电力。
图1B象征性地表示出DC/AC调变器输送一个代表AC讯息的正余弦时变AC电压振荡供应给电网的特定电力线；
图2A示出了Boost DC/DC调变器的典型电路中所描述的单相电力撷取/调整(或调节)部件；
图2B示出了Buck DC/DC转换器的典型电路中所描述的单相电力撷取/转换部件；
图2C示出了开关组件构成的交互式电桥结构来控制DC/DCBuck调变器所输出电力的极性；可以产生如图1B所示的输出AC电压振荡；
图2D象征性地示出了一个DC/AC调变器输送给交互式电桥结构开关的正余弦AC电力脉动；
图2E象征性地示出在一个PWM工作周期中，由Booster调变器调节的输出DC电力；被描绘成3个区域：区域-I代表撷取的能量，区域-II和区域-III代表剩余能量区域；
图3A示出使用传统3相DC/AC调变器所相对应之电力撷取器的电路；
图3B象征性地示出一个PWM工作周期中的输入DC电力脉动；
图3C象征性地示出图3中的3个电力撷取器，在一个PWM工作周期中同时地被撷取的电力；
图4象征性地示出一个DC电源提供DC电力Pmx的架构，此架构是在没有MEUPT部件下，以该DC电源制造商所宣告的额定功率Pmx提供给两个相同的3相DC/AC调变器；
图5A示出使用MEUPT调变器的A相电力撷取，B相电力撷取和C相电力撷取之3个电路；
图5B象征性地示出了由图5A的顺序性控制器所调节的A相，B相和C相的电力撷取之时间顺序；
图6A示出实施案例的实验中发电站架构图，架构图中的设置有两组AC电力生产单元，每组电力生产单元设置中配置有功率计和千瓦小时计以用来测量每个电力生产单元所输出的AC电力和电能；和
图6B示出图6A中的发电站在加装了包含截耦部件和储能器部件之修改后的架构图，并且该修改后的发电站被用来验证了能够改善电力输出给电网之效率。
具体实施方式
从根本上来看，3相DC/AC调变器是由3个单相DC/AC调变器组成。每个单相DC/AC调变器是用来执行电力撷取、调整、并且将DC电力转换成AC电力的功能；然后向3对AC电力线提供约略相等的交流均方根功率；此3组交流电力彼此间相位差必须是120°。因此若想要了解三相DC/AC调变器的运作机制，必须对单相DC/AC调变器有清楚的理解；特别是针对本文所提到的”电力(能)撷取”的功能。另外本文中所述及的电力线和电缆的字义，在本文和相关专业领域中是可以通用互换的。
美国公告专利US2016/0036232和US2017/0149250A1揭露了一个发现；即传统的单相调变器仅能撷取、调整、转换，并且输出少于一半从直流(DC)电源输入给单相调变器的DC电力。从这些公告专利的教导：为了有效地撷取生产的DC电力供应转换为电网上被使用的电能，设计的电力撷取部件特性必需要与电力生产单元匹配，才可以有效益地(effective)和高效率(efficient)地撷取所生产的DC电力。
此外，这些公告专利还教导；与电力撷取器相关的其它部件也必须有良好的匹配，以调节和/或输送所撷取的电力，让电能的使用更有效益。依参考公告文献提议；应改用“最大使用电能追踪器”作为太阳能电站的优化器。此优化器在本文中称之为“MEUPT优化器”，可以用来取代现有市售光伏(PV)电厂中所用的优化器。此市售的优化器通常被称为”最大功率点追踪(MPPT)器"。不过对此市售优化器更为贴切的名称应称之为”最大电力生产的电压点追踪(MPPPVT)”器。
根据参考的公告专利，MEUPT优化器是被设计来捕获“剩余能量”或“剩余电力”，而参考专利中所定义的”剩余电力”是”所生产的电能(或电力)中，没有被撷取和/或输入到电网上去使用的电力”。在本文中所用的剩余电力(或剩余电能)的定义也是与参考的公告专利一样的。由于该剩余电力与电网的相位差约为90°，故这些剩余电力是无法直接销售给同一个电网。但在参考专利中，MEUPT优化器还被设计成可将所有捕获的剩余电力暂时存储到储能器内；然后优化器把这些被储存的电能加以调整后，输送到电网上被使用。因此当光伏电站结合MEUPT优化器后，发电销售的收入就能够增多。
在相关的专业领域中，有许多技术可被应用来执行本文所谓的DC电力撷取、电力调整、电力调节以及电力输送。而在本专利技术所阐述的原理中，这些技术不一定与生产DC电源的种类相关。不过在本文的案例中，只使用太阳能板组串当作DC电源。并且把太阳能发电站的实际情况拿来说明并阐述本文所提及的之专业词语，如电力撷取、调整、调节和输送。换句话说，本文所述的技术原理，并不仅限于在太阳能发电的专业领域才可以使用，这些技术及原理是可以用在相当宽广的电力产业里。还有，尽管“电能”、“电力”和“功率”在物理学上具有不同的意义，但除非特别指明，在电力的专业领域上它们通常是被交换使用。另外，尽管物理上“AC电力脉动”和“AC电压振荡”也具有不同的物理意义，但除非特别指明，否则在本文中也是把它们交换使用的。
图1A中的序列10是用来说明光伏电厂组件的排列。序列10启始于光电转换部件(光伏太阳能板组串)101，此部件能够把作为初始能量的光能(例如，太阳能)转换成DC电力，但是此电力的电压经常是受到各种因素影响而不固定的。这些因素包括云层遮蔽日照的阴影、太阳入射角度、不同光伏电池的不均等效率以及其他许多影响因素。此生产的不固定电压的DC电力通过后续连接的DC/DC Boost转换器201来调整与调节成定电压的DC电力(源)。然后通过与201相连的DC/AC调变模块223，把定电压DC电源转换成弦波时变脉动直流电力。然后再通过加装在模块223后方的一个极性交换式控制器224，把弦波时变脉动直流电力转换为在图1B中所显示的正(/余)弦时变电压振荡之AC电力。
举例来说；DC/AC调变模块223可以是由脉(波)宽(度)调变模块(PWM)操作的Buck模块；这个Buck模块也可视为DC/AC逆变模块；它把固定电压的DC电力调成弦波时变的脉动DC电力。图2C所示的电桥结构模块224的一个范例，此结构的部件名称在本文和相关专业领域中称为集成电桥闸控晶体管(Integrated Bridge Gate Transistor；本文简写IBGT)。如图2C所示，电桥结构224包括4组开关(S1，S2，S3和S4)，用来控制DC/AC调变器的输出AC电力脉动之同步性和极性。图中所示的“LOAD(负载)”是代表接在电桥结构224上面的变压器225及连接在它的所有电力负载。模块201和223的组合在本文中也可以称作一个“PWM电力撷取器”。
由电桥结构224输出的AC电压振荡是必须吻合电网的规范。AC电力脉动通过变压器225调节，然后把AC电力输送到所连接的电网300(电力负载)。图2A所示的是一个BoostDC/DC转换器201的典型电路，模块201把变动的DC电源电压调节成定电压的DC电源。图2B中的电路是单相DC/AC调变器223中被PWM指挥运作的Buck模块电路，此电路把模块201产生的定电压DC电源转换为时变的正/余弦DC电力脉动。在图2C中所示的交互式电桥结构(Switchbridge structure)224，则用来把该单相DC/AC调变器223所输出时变直流电力脉动调节成吻合电网要求的的极性，并且与电网输送的AC电力同步。单相DC/AC调变器223(或结合boost DC/DC转换器201和单相DC/AC调变器223两者为一模块，称作”PWM电力撷取器”)是被应用在传统单相调变模块(构成传统三相DC/AC调变器的3个单相调变器)上，作为执行电力撷取/转换的模块。
第一段：探讨传统DC/AC电力转换
一般而言，在实际的状况下，光伏组串之最大功率产生点的电压(MPPPV)是一个不固定的电压值，而且这个DC电压通常会小于AC电网所规定的峰值电压。因此光伏组串需要一个voltage-boost电力撷取器来执行电力撷取和调整；此电力撷取器能把不固定的低电压DC电源调整成为固定的高电压DC电源。
图2A所示的是DC/DC Boost模块201的Booster电路，此电路由下列组件构成：一个电感器L；一个由反馈控制负载工作因子调节器(FCDFA；未在图中所示)调节的可控开关Q；还有二极管D。此电路中；开关Q可在高频(通常在商业产品中约为18kHz)下运作，它使用可调整的负载工作因子(adjustable duty factor；本文简称ADF)来执行通/断路切换。FCDFA是用来调节负载工作因子，使DC/DC Boost模块201产生一个基本恒定的DC输出电压(V0)。换句话说，该DC/DC Boost模块201把不固定电压的DC电源调整为固定电压v0的DC电源(通常，V0＝Vpk，其中Vpk是AC电网的峰值电压)，使DC电源可以匹配电路中所连接的后续部件(即图1A案例下的DC/AC调变模块223)。然后DC/AC调变模块223让特定峰值电压之DC电力，转换为吻合电网规范的正/余弦时变电力脉动。
在开关Q维持通路的时段，经过设计的电感器L会从电力输入单元(在图1A的情况下，此电力输入单元指的是PV太阳能板组串101)提取电能。具体地说，电感器L是在反馈控制负载工作因子的PWM开关所设定的通路时段内，输入电力而被充电。当充电发生时，开关Q上的电压VSW会增加而趋向于输入电压Vin，直到开关两端的电压VSW达到适当的平衡值。在开关Q断路的时段，电流从电感器通过二极管D，会对设计过的电容器C充电，产生与输出电压需求相等之稳定电压(在连接电网情况下，V＝V0＝Vpk)。通过使用回馈控制来调整负载工作因子，此负载工作因子在恰当设计的固定PWM频率下，调节开关Q的通/断路周期，就可以把输出电压从Vin升高到AC电网指定的峰值电压V0＝Vpk。因此，该voltage–Boost电路可以产生输出给后续连接的DC/AC调变模块之恰当的峰值电压。上述电路在本文专业领域中称为“Boost DC/DC转换器”或“Boost转换器”。
如前所述，Booster转换器被设计成能够把不固定电压的DC电源(例如PV组串)调整为基本上是定电压的DC电源，该DC电源的电压可以等于AC电网中规定的峰值电压值。注意，为了防止DC电源的峰值电压在正常操作一个AC电力周期下所发生的电压衰减，在图2A中所示的Boost电路中电容器C，就需要设计一个恰当的电容值。也就是说，设计该电容器C时，需要在一个AC电力周期的时段，维持一个本质上恒定的电压。用来维持此DC电压恒定的电容器，在本专业领域中称为“直流链结(DC Link)”电容器。由于在电网规范中，通过DC链结所能够容许的电压变动必须非常小，因此DC链结所需要的电容器并不是被设计为了存储大量的剩余电能。若是为了用作存储大量剩余电能，会需要一个很高电容量的巨大(且昂贵)电容器，才能把剩余电能储存下来并且维持转换后所输出的AC电力能输出稳定在AC电网所规范最大电压之容许电压变动范围内。
图2B所示典型的DC/AC调变模块223；其中包括一个电感器LL，一组受负载工作因子调节器(DFA)调节的可控开关QQ，一组二极管DD和一组DC链结电容器CC。开关QQ在高频率(商业产品中通常约为18kHz)下，受可调节的负载工作因子(ADF)来控制通/断路切换。故开关QQ(通常被视作为“PWM开关”)是由PWM的输出信号来控制。该PWM开关的负载工作因子则由DFA来调节，使得该调变模块223所产生的AC电力脉动能吻合电网规范。图2B所示的DC/AC调变模块223在本文专业领域中的专有名词称作“Buck转换器”。与DFA有关的Buck转换器223可以将吻合峰值电压规范的DC电源电力转换为正/余弦时变脉动AC电力。此一时变脉动的交流电力会通过图2C所示的交互式电桥结构送出(图2C可作为图1A的极性/同步控制器224的一个例子)；然后经由变压器(如图1A中的变压器225)把AC电力输送给电网(如图1A中的电网300)。如上所述，交互式电桥结构是用来调节正/余弦时变电力脉动输出的极性和同步性的控制器。
如图2C所示，当开关S1和S2都接通，并且开关S3和S4断路时，负载两端则外加正电压。相反的，当开关S3和S4接通，并且开关S1和S2断路时，负载两端会外加负电压。当这些切换由”同步引导器”(图2C中未所示)或称作”同步引导器”控制时，该同步引导器会感应到电网上正/负电压(或零电压通过时)的转换准确时间，并且用它来引导并执行通/断路切换功能，该电桥结构224与DFA结合的部件可以有效地控制单相DC/AC调变器所输出的正/余弦时变电力脉波能吻合AC电网的极性，并且与AC电网同步。
同步引导器(synchronous regulator)可以及时调整时变的PWM负载工作因子；产生纯正(/余)弦脉波，这个脉波是cos2(ωt+θ)的波形，ω为输出的正/余弦时变电力脉波所需的角频率，Vpk为所需的正/余弦时变电力脉波峰值电压，θ是脉波的相位角，均与电网上相对应之电力线同步。当同步引导器结合固定电压的输入DC脉冲电力，且与电网上所具有寄生电感和寄生电容并存时，电感器LL和电容器CC在实际应用中可以减小，甚至省略。在本文专业领域中所述的专业词语：“逆变器”、“转换器”和“调变器”(并且就"逆变”、“转换”和“调变”)的字义是可互通的，因此在本文中是可互换使用。
DFA依据电力脉动的设计调节负载工作因子是时间的函数，来控制Buck逆变(器)模块的开关QQ执行通路/断路工作。因此，采用恰当设计的电路和调整好的峰值电压，该Buck调变模块可以产生符合设计要求所需的输出电压、电力形式、频率和相之AC电力，以吻合交流电网规范的要求，并且吻合存在于相对应电网电力在线的电力脉动相位。在连接电网设备的情况下，会使用交流同步引导器(通常内建在DC/AC调变器中)，此引导器可以在电网的峰值电压或者电网频率漂移的情况下，依据这个漂移把要输出的AC电力调整好后再输出给电网。此产生的AC电力(不是电压)输出信号，如示于图2E中。换句话说，使用上述PWM电力撷取器，单相DC/AC调变器可以撷取来自DC电源之固定电压的DC电力，并转换成吻合电网规范的输出AC电力。
非常重要的是，上述单相调变器的输出功率P(t)随时间以cos2(ωt+θ)的脉动形式变化。因此在特定时段内，通过电网的电力线所传递的电能等于在此时段内，依时间所输出的电力脉动的时间积分值。此所得到的传输电能(积分值)，仅等于初始能源所供应，在相同时段内定电压DC电力对时间积分的一半电能。换句话说，上述传统的单相调变器最多只能撷取、转换，然后输送出由DC电源所提供能量的一半。因此剩余和未使用的能量是超过可用的输入能量的一半以上。也就是说，这个未输送出去的剩余能量占有上述参考公告专利中所描述的剩余能量之绝大部分能量。
为了方便直观地解说下列分析的目的；让我们假设DC电源在若干个AC脉动循环的时段中具有恒定功率Pmx。图2E示出了在一个PWM工作周期(具有周期D)中撷取的DC电能脉冲。如同将证明的结果；撷取的DC功率Px小于或等于电源的DC功率Pmx。该PWM工作周期的负载工作因子”d(t)/D”经过调节后，相等于d(t)/D＝cos2(ωt+θ)的计算值，使得产生的电力等于Px*cos2(ωt+θ)，让电力脉动从本质上吻合电网规范，其中θ是相对应存在于电网电力线的电力脉动相。图2E(具体地，图2E的下半部分)还示出了电力对应时间的坐标系(称为能量坐标系)，其中D代表一个PWM工作周期长度；输入直流电力为Pmx；并且撷取的DC电力为Px。
如图2E所所示，该能量坐标可以被分成3个区域。区域-I代表被撷取电力Px所撷取的DC电力脉冲；当脉波持续时段为D*cos2(ωt+θ)，在对应于PWM撷取时段中的任一时间t时，DC电力脉冲转换成单相交流电力脉动P(t)＝Px*cos2(ωt+θ)。区域-I也称为“电能撷取面积”或“电能撷取区域”。而介于DC电源Pmx和撷取电力Px之间的面积是区域III。区域-II是在PWM工作周期D的电能撷取区域之后的面积。区域-II和区域-III的组合所示就是该能量坐标系中的剩余电能面积。在剩余电能面积(区域)中的能量不会被撷取，不会被转换成AC电力，因此在电网规范上也不能被使用。相反的，这种剩余电能最终在系统中转变而成为热能。
重申一下，传统的DC/AC单相调变器采用Boost模块，把具有不固定电压的DC电源调整成为基本上固定的设定电压(例如电网的峰值电压)之DC电源，供应给PWM电力撷取器，此定电压DC电源由PWM电力撷取器去撷取电力，并转换为DC电力脉冲信号。此时负载工作因子在一个PWM工作周期内，依照cos2(ωt+θ)所对应的时间函数(相θ是相对应存在于电网电力在线的电力振荡相)来调节，此时输出给电网的AC电力就能吻合电网规范。当输入电力在某个高水平以上，每个PWM工作周期内的输入电能在能量坐标系统上是由两个区域组成；分成撷取的能量区域(例如，图2E中的区域I)和剩余能量区域(例如，在图2E中区域II和区域III的组合)。撷取的能量会被转换为AC电力并提供给电网上相对应的电力线；但剩余能量除非被捕获并存储在MEUPT优化器…等设备中，否则只能转化为热能。
如上所述，所引用的公告专利教导；当撷取电力在几个AC电力周期的时段内积分时，剩余电能至少与撷取的电能一样大小。换句话说，传统的单相DC/AC调变器最多只能撷取输入的DC电能之一半能量。换句话说，当使用传统单相DC/AC调变器时，至少一半输入的DC电能会成为剩余能量；没有被撷取，没有转换，没有输送上电网，没有被负载使用；并且最终转变成热能。
参考公告专利中还强调，单相DC/AC调变器的电能撷取效率低的根本原因会延续地存在于传统的3相DC/AC调变器中。这是因为本质上一个三相DC/AC调变器是由3个单相DC/AC调变器架构组成，个别执行电力撷取和转换功能，然后向电网的3对电力线提供近似的时间均方根AC电力，3个输出AC电力脉波彼此间的相位差必须是120°。
第二节：传统3相调变器的电能撷取
传统的3相DC/AC调变器中内建有三个单相DC/AC调变器。每一个单相DC/AC调变器都配备有一个PWM电力撷取器。三个电力撷取器由一个同步引导器来调节，使它们以相同的频率操作(称为“PWM频率”)。图3A显示；三个电路301,302和303等同于三个PWM电力撷取器。电路301,302和303采用相同的单相电力撷取器，并且使用与上述相同的操作原理。单相电力撷取器301输出A相AC电力并具有开关QA；单相电力撷取器302输出B相AC电力并具有开关QB；单相电力撷取器303输出C相交流电并具有开关QC。同步引导器310设计用来同时启动3个电力撷取器中的3个开关QA、QB、QC的通路，并且在相同的频率，但是不同的负载工作因子下撷取电力。
假设DC电源在一个AC电力周期中具有恒定输入DC功率Pmx。而且一个PWM工作周期确实是整个AC电力周期的一小部分。图3B表示一个PWM工作周期中的输入DC电力，像征性地呈现在图3C中。一个PWM工作周期中是由3个电力撷取器撷取DC电力。所撷取的电力在图3C中的高度值为Px，在图3B中Px低于输入DC功率Pmx的1/3。A相电力撷取器的该PWM工作周期之负载工作因子调整为等于cos2(ωt)(或sin2(ωt))，使得输出的AC电力等于Px*cos2(ωt)(或Px*sin2(ωt))，能吻合单相输出AC电力的规范。类似地，B相电力撷取器的该PWM工作周期之负载工作因子被调整为等于cos2(ωt+120°)(或sin2(ωt+120°))，使得所输出的电力等于Px*cos2(ωt+120°)(或Px*sin2(ωt+120°))。此外，C相电力撷取器在此PWM工作周期的负载工作因子被调整为等于cos2(ωt-120°)(或sin2(ωt-120°))，使得输出的电力等于Px*cos2(ωt)-120°)(或Px*sin2(ωt-120°))。此外为吻合三相电网规范，三相交流电力的单相输出电力彼此间的相位差都必须是120°。
注意，典型的传统3相DC/AC调变器在电力撷取时具有重迭时段(象征性的表示如图3C)。三个撷取器在重迭时段中撷取电力在本文中称为“同时(性)电力撷取”；并且在本文中用在此同时段撷取电力的引导器(如图3A所示)称为“同时性调节器”。
能量守恒定律与极短寿命的电能特性相结合后，迫使同时电力撷取中的三个单相电力撷取的电力总和，不会大于输入DC电源Pmx(或Pmx>Px+Px+Px；或Px<(1/3)Pmx)。传统三相AC电力输出的电力总和：P(t)＝Px(sin2(ωt)+sin2(ωt+120°)+sin2(ωt-120°))；或P(t)＝Px(cos2(ωt)+cos2(ωt+120°)+cos2(ωt-120°))。由于(sin2(ωt)+sin2(ωt+120°)+sin2(ωt-120°))＝(cos2(ωt)+cos2(ωt+120°)+cos2(ωt-120°))＝3/2。因此，P(t)＝(3/2)Px<(3/2)*(1/3)Pmx＝1/2Pmx。换成口语来说，由于三个单相电力撷取器是同时性撷取电力，所以传统DC/AC调变器的输出电力总和无法大于(1/2)Pmx，仅是输入DC电力的一半。
换句话说，传统的3相DC/AC调变器的输出总AC电力无法大于输入DC电力的一半。或是说，当光伏电站使用这种传统的调变器，传统的3相DC/AC调变器仅能撷取并转换光伏(PV)太阳能板组串所生产DC电力的一半以下。所以光伏电厂所产生的直流电力至少有一半成为剩余电力。除非剩余电力被捕获并存储在使用MEUPT的设备中，否则剩余电力就会转成热能。
重申一下，传统的三相DC/AC调变器基本上操作三个单相DC/AC调变器来执行撷取和转换电力的功能，单相DC/AC调变器把类似的时间均方根AC电力提供给3条或4条电力线组成的3相电网；输出单相交流电力彼此间的相位差都必须是120°。换句话说，传统的3相DC/AC调变器是一个操作三个单相DC/AC调变器的DC/AC调变器。输入给每个单相DC/AC调变器的DC电力为输入给3相调变器DC电力的1/3，且输入给单向调变器的1/3电力，又仅有一半的DC电力是被撷取、转换为单相交流电力，而且此3个输出的单相电力彼此间的相位差必须是120°；并且把三个单相交流电力输出给3条或4条电力线的三相电网。每对电力线承载一个相同频率(AC电力频率)的单相交流电力，并且具有相同的时间均方根功率；但单向AC电力彼此间的相位差必须是120°。“电力线”和”电缆”的字义在本文和专业领域中是被通用互换的。
根据参考公告专利中所阐述的衍生结果；并在上述理论推导中也再次证实；每个输入给单相调变器(在3相DC/AC调变器中)的DC电力(此DC电力小于或等于输入给三相调变器之DC电力的1/3)，只有不到一半的此DC电力被撷取并转换成单相AC电力输出。因此，任何传统三相DC/AC调变器在任一时间所输出(撷取和转换)的最大三相交流电力只能是生产的DC电力的一半电力；即，P(t)＝3*(1/2)*(1/3)Pmx＝(1/2)Pmx。
此处需要强调的是；上述的理论推导揭示了在传统的三相DC/AC调变器工业中所使用的”同时性撷取电能”设计方式的严重后果。这种设计方式已经长期地在三相DC/AC调变器行业中被遵循；而逆变器业界甚至不了解这样去设计的严重后果。本文理论推导出这种电能撷取方式所导致的严重后果是第一次被揭露。这样去设计的严重后果导致了”传统三相DC/AC调变器的3个AC电力输出的总和小于输入DC电力的一半”。本文所揭露惯用(共通)的同时性撷取电能设计方式的的确确在绿能电力产业里一直被这样设计使用的；特别是应用在光伏电力产业上。
换句话说；传统的光伏电力产业的的确确是采用同时性撷取电能的设计方式。反过来说，能量守恒定律结合极短寿命的电力特性会迫使每一个这样设计的单相DC/AC调变器所撷取最大电力(Px)的总和小于光伏发电DC电源最大电力(Pmx)的三分之一(即，Px<(1/3)Pmx)。所以在任何时间，传统的三相交流AC电力输送的总和是P(t)＝(3/2)Px；也就是说P(t)<(3/2)*(1/3)*Pmx<(1/2)Pmx，或者用口语来说：小于PV发电之最大DC电力的一半。因此，使用传统的三相DC/AC调变器，至少有一半的PV组串所产生的DC电力变成剩余电能。这剩余电能除非被捕获并存储在MEUPT优化器…等设备中，否则只能转化为热能。
如上所述，使用传统的3相DC/AC调变器，输入的DC电力至少有一半会变为剩余电力。而根据本文揭露的这些讯息，下一个问题可能是：“我们可不可以使用一个以上的传统三相DC/AC调变器来撷取，转换和输送DC剩余电能来提供交流电(力)源”？从下文描述来理解，它的答案是否定的。
如图4所示，两组相同的3相DC/AC调变器4210和4220(每组具有制造商宣称的额定功率Pmx)连接到PV发电机4110后，PV发电机4110没有连接可以捕获和存储剩余电能设备(例如，MEUPT优化器)能够提供最大DC电力Pmx。能量守恒定律仅允许两个并联的DC/AC调变器4210和4220中的任一个调变器撷取一半的总输入DC电力Pmx(即每个调变器仅撷取1/2Pmx作为输入电力)。换句话说，两个相同的3相DC/AC调变器中个别调变器的输入DC电力仅能是1/2Pmx。
引用前方所述的3个电力撷取器(在传统的3相DC/AC调变器中)遵循同时电力撷取的设计方式。每个三相DC/AC调变器仅能转换一半的输入DC电力以产生输出的AC电力；相等于(1/2)*(1/2)*Pmx，或Pmx的1/4。两个调变器的输出总交流电力是2*(1/4)*Pmx；仍然等于(1/2)Pmx。上述推论也可以使用更高额定功率或使用更多个数的DC/AC调变器的情况下进行相关的案例分析，可以得到相同的结论。再次强调，”同时性撷取电能”是导致超过一半以上生产的直流电力成为剩余电能的根本原因。
下一个问题可能是：“我们能否设计一个实验去明确地证明当通过传统的三相DC/AC调变器提取电力时，光伏组串产生的一半电能会变成剩余能量？”本文随即描述了一个实验设计。它用来证明如果使用传统的三相DC/AC调变器撷取PV组串所产生的DC电力时，至少一半以上所产生的DC电力变成剩余能量。
第三节：决定性的实验证据
MEUPT优化器是被设计去捕获/使用上述的剩余电力-剩余电能。以下所描述的实验设置和实验执行步骤中结合MEUPT优化器，该实验目的是在明确证明当通过传统的三相DC/AC调变器撷取电力时，至少一半的光伏发电电力变成为剩余电能。
图6A图标由2个AC电力生产单元6100A和6200A合并的PV电站6000A的发电装置。AC电力生产单元6100A和6200A个别都使用有MPPT之设计方式；将所撷取的DC电力转换成三相交流电力提供给电网6600A。AC电力生产单元6100A包括(30kW)DC发电机6110A和(30kW)3相DC/AC调变器6130A。AC电力生产单元6200A则包括(30kW)DC电力发电机6220A和(30kW)3相DC/AC调变器6230A。发电机6110A使用2组并联的PV组串6111A和6112A来生产DC电力。发电机6220A使用另外2组并联的PV组串6221A和6222A来生产DC电力。4组PV组串中的每一组都是由25个太阳能板串联组成；每个太阳能板能够在正午晴朗无云的天空下产生300W的DC电力。
DC发电机6110A向3相DC/AC调变器6130A供应DC电力；DC发电机6220A向3相DC/AC调变器6230A供应DC电力。然后，这两个调变器6130A和6230A把所提供的DC电力转换为3相AC电力。在这个实验中，电力生产单元6100A和6200A的输出AC电力分别通过两个3相AC瓦特计(以千瓦为单位)6351A和6352A来测量功率。这两个发电单元6100A和6200A所生产的AC电能(以千瓦*小时为单位)，也分别由两个电度计6361A和6362A分别来测量累计电能。然后通过变压器6500A将产生的三相AC电力供应给电网6600A。然后进行光伏电站实验，并且测量两个AC电力生产单元6100A和6200A所产生的累计电能。
基于两个电力生产单元6100A和6200A的所有组件(包括两组用于测量电力与电能的仪器)都相同，故在上述7天实验时段内，两个电度计的读数每天都显示相等的生产电能值，证实了这两组设备是足够的相同。在这7天运作之后，两个AC电力生产单元的中一个”6200A”保持不变，而另外一个AC电力生产单元”6100A”，修改成不同配置方式”6100B”，如图6B的左方的图示。
图6B的电力生产单元6200B与未修改的图6A的电力生产单元6200A相同。而且，图6B的组件6351B，6361B，6352B，6362B，6500B，6600B就是图6A的组件6351A，6361A，6352A，6362A，6500A，6600A。此外，尽管图6B中的电力生产单元6100B的配置与图6A的电力生产单元6100A不同，但是图6B的电力生产单元6100B中的电力组件仍然是图6A的生产单元6100A中配置的组件。例如，图6B的PV组串6111B和6112B分别与图6A的PV组串6111A和6112A是一样的。同样的图6B的DC/AC调变器6130B与图6A的DC/AC调变器6130A也是相同的部件。
下段章节中的六(6)个步骤是叙述如何修改电力生产单元6100A成为6100B的架构，6100B就如同图2B左边所配置的架构。步骤1是在并联的太阳能板组串6111B和6112B与遵循MPPT架构的3相DC/AC调变器6130B之间，增加一组截耦二极管6311B的配置。步骤2是增加一组储能器6410B配置在6100B的架构中。步骤3再将储能器6410B通过另一组截耦二极管6312B和开关SW1，连接到DC/AC调变器6130B的DC输入端。步骤4将另一个三相DC/AC调变器6130S(20kW)添加配置到6100B架构内，并且调变器6130S依据所设计的MEUPT控制器6420B的方向来运作。步骤5是把DC/AC调变器6130S通过另一组截耦二极管6313B和开关SW2，连接到储能器6410B。步骤6是通过开关SW3把调变器6130S的输出端连接到功率计6351B和千瓦小时计6361B上。注意，本文中所引用的“截耦二极管组”，二极管专业领域中的分类可以是被称作“阻断二极管”。另外，图1B中所配置的开关SW1，SW2和SW3，可以使6100B依照实验设计的执行步骤，在适当的时机，将相关器件导入实验(或从实验中分离开)中。
在上述配置被调整好后的第一晚；将SW2和SW3开关切换成断路，SW1切换成通路。这样，调变器6130B和6230B在第二天一早就可以开始运作。量测电力产生单元6100B和6200B的两个电力输出的电表6351B和6352B都得出在这运作前的累计读数是相同的。另外，从测量储能器6410B端电压的升高可以确认储能器6410B一早就开始充电。就如千瓦小时计6361B和6362B的当天累计读数所示，这两个发电单元6100B和6200B向三相AC电网提供相等的电能量。这个实验步骤确实证明，所增加的截耦二极管组6311B和储能器6410B不会改变发电单元6100B的功率和生产电能量。
开关SW1，SW2和SW3在第一天操作(第二夜)后的晚上都切换成通路。调变器6130B和6230B在第二天凌晨也开始运作，而调变器6130S在调变器6130B和6230B开始运行后大约15分钟内，以较低功率运作。之后，调变器6130S大约每2分钟增加DC/AC转换功率；这个增加转换功率的过程与所设计的储能控制程序是一致的。两个电力生产单元6100B和6200B整天下来直到接近日落所提供给三相电网的电能，可以在第二天结束时，由两个千瓦小时计的读数得出。结果，千瓦小时计6351B(对于单元6100B)的当日累计增加读数达到了千瓦小时计6352B(对于单元6200B)当日累计增加读数的两倍多。因此，上述实验结果显示，从配置调整后的发电单元6100B所提供给电网的一天累计增加电能是未调整的发电单元6200B所提供累积增加电能的两倍多。这个实验进行了连续六天，开关SW1，SW2和SW3仍一直保持通路，而调整的电力生产单元6100B每天提供给电网的电能，也一直是电力生产单元6200B的两倍多。
在这六天实验后的晚上，断开SW2和SW3开关的通路。在开关SW2和SW3保持断路期间的连续5天内，从发电单元6100B和6200B每天所提供给电网的电能，又返回到相同的供电量。之后的晚上再次将SW2和SW3切换成通路。并且在随后的连续5天内保持开关SW2和SW3在通路的情况下运作，发电单元6100B每天所测量的每天累积供电电能再次变得比发电单元6200B的每天累计供电电能增加一倍以上。
如前文所说明；执行这个实验可以毫无疑问地证实；专利公告(US2016/0036232和US2017/0149250A1)中第二节所提出的预测；在PV电站中确实有剩余电能的存在。特别是在PV电站所产生的DC电力，通过3相DC/AC调变器撷取后，仍然剩余大约一半的DC电力未被撷取，而多余下来的电力则变成为剩余电能。
有两种方法可以消除前述不良后果。第一个方法是遵循引用的参考公告专利中所叙述的原理，把MEUPT优化器结合到发电系统中。另一个方法是遵循本文此处所叙述的原理，依据本发明所提议：依据A相，B相和C相的负载工作因子之调整来进行顺序(性)撷取电力。请注意，本发明用顺序(性)电力撷取法替代了传统的同时(性)电力撷取法。
第四节：顺序性电能撷取的提议
本文描述的原理中的提议；实施A相，B相和C相的顺序性撷取电力的做法可以保证三个相进行电力撷取的时间不重迭。在每个PWM工作周期中进行顺序性电力撷取时，A相首先适时的撷取DC电力；B相在A相撷取电力后立即撷取DC电力；C相应该最后适时的撷取DC电力。通过这样的做法，所撷取电力的对大强度是Px，而且在每个相中可以等于输入最大DC电力值Pmx。这个顺序性电力撷取方式与同时性撷取能量的方式不同，同时性撷取电力的方法所撷取的最大电力只能够是等于Pmx的三分之一(1/3)。
为了使下面的分析符合直觉而且吻合实际情况，让我们假设AC频率是50Hz，并且PWM频率是18KHz。这个假设可以使得AC电力的相位角在每个PWM工作周期的持续时间内恰好前进10。图5A标示了应用这种新电力撷取器所提议的电路。新的电力撷取电路与图3A中显示的传统电路相类似。请注意在图3A中所示的传统电力撷取器中使用的同时性调节器310，在目前的设计是改由顺序性控制器510来代替，而变成如图5A所展示的电路。
这里要强调的是；由同时性调节器调节的电力撷取是在同时间下启动的电力撷取；也就是同时性撷取电力的方式是绝对的遵循3个单相DC/AC调变器同时间启动电力撷取。相反的，由顺序性控制器调节的电力撷取是依时间顺序来进行电力撷取；也就是由顺序性的电力撷取器执行的电力撷取过程是遵循所提议的依据A相，B相和C相的负载工作因子进行调整来顺序性的电力撷取。
列举一个实施案例；在图5B显示了使用顺序性控制器来控制3相电力撷取的3相DC/AC调变器。在执行这种电力撷取方式时，A相电力撷取被安排(控制)在PWM工作周期启始时起动，持续时间为dA(t)；B相电力撷取安排(控制)在A阶段电力撷取结束时起动，持续时间为dB(t)；并且C相电力撷取被安排(控制)为B相电力撷取结束时起动，持续时间为dC(t)。就这样，3个相的电力撷取被安排(控制)成顺序且无缝地运作。如图5B所示可以看出，这种电力撷取法保证不会发生重迭的电力撷取时段。实际执行时，在一个电力撷取结束到下一个电力撷取开始之间可能会有一段过渡时间间隔。不过在每个PWM工作周期内，这段时间间隔可以非常短，它可以设计成PWM工作周期的33％，20％，10％或甚至1％以下。因此，每个相的撷取电力的最大强度Px可以设计成相等于其输入最大直流电力值Pmx；而如果使用同时性撷取电力方式，则仅能撷取相对于输入最大直流电力Pmx的某个比例(最多三分之一)。
让我们把每一个PWM工作周期的持续时间设定为D。A相撷取电力的负载工作因子定义为dA(t)/D；B相撷取电力的负载工作因子为dB(t)/D；C相撷取电力的负载工作因子等于dC(t)/D.依据这里所描述的原理，本文建议把这三个负载工作因子设定为：dA(t)/D＝2/3cos2(ωt),dB(t)/D＝2/3cos2(ωt+120°),以及dC(t)/D＝2/3cos2(ωt-120°)。然后根据计算的负载工作因子来分配3个电力撷取的个别相对应时间长度。请注意这三个相之电力撷取持续时段总和；dA(t)+dB(t)+dC(t)恰恰地等于D，即一个PWM工作周期的持续时间。
如前文所述，一个PWM工作周期的时段等于AC电力周期中前进10相位角的时间间隔；因此，若A相、B相、C相的彼此间相位差是120°±10；这-+也完全吻合现有电网相所容许的范围内。三对电力线中承载的电力总和P(t)；P(t)＝PA(t)+PB(t)+PC(t)＝Pmx(2/3)(cos2(ωt)+cos2(ωt+120°)+cos2(ωt-120°))＝Pmx(2/3)(3/2)＝Pmx。换句话说，三相电力线在任何时间下所承载的总功率，基本上可以等于产生的最大DC电力。也就是说，若遵循顺序性电力撷取方式，就可以没有多余的剩余电能。另一个说法是：结合顺序电力撷取器，3相DC/AC调变器就能够完全地撷取所有产生的DC电力，在本质上实现零剩余电能。
再重申一下，本文所述原理是提出顺序地且无缝地去撷取3相电力中每个相的相对电力。当3相电力撷取方式改变为顺序性时，所撷取电力强度是可以设计成相等于输入的最大DC电力Pmx。然后依据本文所述的原理更进一步提出；把3个相的负载工作因子分别调整为A相的2/3cos2(ωt)，B相的2/3cos2(ωt+120°)，以及C相的2/3cos2(ωt-120°)。通过这样的做法，这个3相电力撷取的过程就可以顺序性地进行；这3个相的电力撷取也可以在一个PWM工作周期内完全无缝地完成；并且A相，B相和C相的输出AC电力彼此间的相位差都在120°±1°之可被电网接受的容许范围内。
因此，当三相DC/AC调变器加入所提议的顺序性电力撷取控制器时；所设计的DC/AC调变器可以撷取并转换整个光伏组串产生的最大DC电力Pmx，而没有多余的剩余电能；而且输出的交流电力也能吻合电网规范。
第五节：顺序性控制器的设计考虑
举一个实施例来看；本文提出可以应用PWM的启始时间来起动A相的电力撷取，持续时间为(2/3)D*cos(ωt)；然后应用A相电力撷取的信号变化(从A相撷取电力的周期开启到周期关闭)来触发并且起动B相的电力撷取，持续时间为(2/3)D*cos(ωt+120°)；然后应用B相电力撷取的信号变化(从B相电力撷取周期开启到周期关闭)来触发并且起动C相的撷取电力。
再举另一个实施例：由于一个PWM工作周期明确地推进AC电力相值(例如，10)，因此可以构建一个列表；以A相电力撷取的确定结束时间作为”第一个时间值”，以及B相电力撷取的确定结束时间作为”第二个时间值”。此列表包含可代表整个电力周期循环的展开列项(例如180列代表1800的每10相变化)。由于输送之电力与电压的平方成正比，并且正余弦脉波振荡电压的平方会产生具有振荡电压两倍频率的电力脉动，故3600的电压周期所产生的电力周期变成1800。
该时间表的每列之中采用两个连续时间轴，设计上可以在一个PWM时段内周期性地设定的两个时间轴来对应A相电力撷取的开始时间(PWM的开始)和电力撷取的结束时间(在该列中的第一时间值)；再对应于B相电力撷取的开始时间(该列中的第一时间值)和电力撷取的结束时间(列中的第二时间值)；然后相对应C相电力撷取的开始时间(列中的第二时间值)和它的结束时间(PWM的结束)。当走完180列，就意味着一个AC电力循环的DC/AC调变转换过程已完成。然后可以重复同样过程再进行下一轮DC/AC调变转换…等等。但此实施例中必须使用具有优于1/180,000秒(或5微秒)时间分辨能力的(计)时钟。
传统的三相DC/AC调变器中的”同步化模块”或”同时(性)控制模块”，是用AC电力周期的最大电力和最小电力点去同步启动PWM；如此一来，随着电网中相/频率偶尔的漂移，输出交流电力脉动相就能够随之漂移。另外此处所叙述的”同步化模块”之原理也可以采用一个”同步化组件”来对应电网中相/频率的漂移来进行电力撷取的引导。
第六节：结论
如第一节所述，传统的DC/AC单相调变器采用PWM电力撷取器来撷取输入DC电力。当在时间t由cos2(ωt)(or sin2(ωt))调节一个PWM工作周期中的负载工作因子时，输出AC电力就会吻合电网规范。请注意，每个PWM工作周期的能量空间中有两个区域；一个是被撷取的能量区域，另一个则是剩余能量区域。参考的公告专利教导，当在几个AC电力周期时段内积分时，剩余电能的量至少与撷取的电能一样大。换句话说，单相DC/AC调变器最多只能撷取、转换所输入DC电力的一半。撷取的电能会被转换为AC电力并提供给电网上相对应的电力输配线；但剩余能量除非被捕获并存储在MEUPT优化器…等设备中，否则只能转化为热能。
如第二节所述，传统的三相DC/AC调变器操作着三个相同的单相DC/AC调变器操作。每个单相DC/AC调变器可以撷取并把一半的输入DC电力转换为吻合电网规范的AC电力。请注意，由于这3个调变器同时启动能量撷取，那么输入直流电力只能等于产生的直流电力最大值的三分之一。因此，三相DC/AC调变器最多只能撷取DC电源提供的一半电力，并且把它转换成吻合电网规范的AC电力。这三个单相DC/AC调变器的输出AC电力彼此间的相位差必须是120°。此外，这3个单相输出交流电力是通过3条或4条电力线提供给电网上使用电力的客户。
换句话说；传统的光伏发电产业采用传统的DC/AC调变器，设计上使用同时性电力撷取机制；因此，能量守恒定律迫使三个所能撷取最大电力强度Px的总和小于PV组串产生的DC电源最大电力Pmx的三分之一(即Px<(1/3)Pmx)。数学可以推导出，传统的三相交流电力输出的最大电力总和为P(t)＝(3/2)Px；即小于(1/2)Pmx(或是PV组串所产生的直流电力的一半)。因此，当使用传统的三相DC/AC调变器时，PV组串所生产的DC电力至少有一半变成剩余电力。但剩余能量除非被捕获并存储在MEUPT优化器…等设备中，否则只能转化为热能。
在本文第二节中所述的理论推导揭示了由传统的三相DC/AC逆变器工业中，所使用”同时性撷取电力”设计会导致的严重后果。这种设计方式已经长期地在三相DC/AC调变器行业中被遵循；而逆变器业界甚至不了解这样去设计而产生的严重后果。在本文理论推导这种电能撷取方式所导致的严重后果是第一次被揭露。这样去设计的严重后果导致了”传统三相DC/AC调变器的3个AC电力输出的总和小于输入DC电力的一半”。本文所揭露惯用(共通)的撷取电能设计方式的的确确在绿能电力产业里一直被这样设计使用的；特别是应用在光伏电力产业上。
有两种方法可以消除上述不良后果。第一个方法是遵循所引用的参考公告专利中描述的原理，把MEUPT优化器结合到能量系统中。另一个方法是遵循本文所描述的原理；去使用遵循本发明所提议对A相，B相和C相的负载工作因子进行调整的顺序(性)电力撷取。
第四节描述了所提出的顺序性电力撷取以及负载工作因子调整的原理。在每个PWM工作周期中进行顺序性地电能撷取；首先是A相适时的撷取DC电力；B相是在A相撷取电力后立即撷取DC电力；最后才是C相适时的撷取DC电力。通过这样的方式，所撷取最大电力的强度Px在A、B、或C相中可以等于生产的最大输入DC电力Pmx。这种顺序性电力撷取与同时性撷取电力的方法截然不同，同时性撷取电力所能撷取的最大电力只能等于Pmx的三分之一(1/3)。
本文叙述的原理建议：A相、B相、以及C相的电力撷取启始时间要由顺序控制器来指挥并且调节。这样，把3相电力撷取转成为3个相依顺序地去撷取电力；用这样方式去撷取的最大电力强度可以等于发电机生产所输入的最大DC电力Pmx。而且运用此处所述的原理，可以更进一步把3个负载工作因子分别调整为A相的2/3cos2(ωt)，B相的2/3cos2(ωt+120°)和C相的2/3cos2(ωt-120°)。通过这样的调整方式，这3相电力撷取的过程就可以在一个PWM工作周期内，顺序地并且完全无缝地顺利完成。这样一来，A相，B相和C相所输出AC电力相位差都在120°±1°之内；是在电网规范所容许范围内。因此，当使用所提出的顺序性电力撷取器的3相DC/AC调变器时；这个新设计的DC/AC调变器就可以撷取并且转换所有(或基本上全部)生产的最大电力Pmx，没有(或很少)多出的剩余能量。此外，所产生的输出AC电力也可以轻易地吻合3相AC电网规范。
本专利发明可实施在其它特定形式而不背离其精神或根本特征的应用。因此，本专利发明所涵盖的范围是由本文后方的专利主张来界定，不是由前述的案例说明来界定。任何所应用的变化及原理的衍伸，只要不违背专利主张之意义及相等效应的范围，都应当要被涵盖在本专利所主张的领域之内。

Claims (14)

1.一个顺序性电力撷取控制组件，应用于一组由三个单相DC/AC调变器架构而成的三相DC/AC调变器，此控制组件的配置是用来控制每个单相调变器在DC电力撷取时的顺序以及电力撷取的持续时间长度：
三相DC/AC调变器中的第一个单相调变器中配置第一组PWM电力撷取器，可以从DC电源撷取DC电力，并且转换为第一组AC电力输送给三相交流电网的第一对电缆，而且该AC电力的频率和所具有的第一个相，都需吻合存在于三相交流电网的第一对电缆上所输送的AC电力之电网规范；
三相DC/AC调变器中的第二个单相调变器配置第二组PWM电力撷取器，配置的第二组撷取器可以从DC电源撷取DC电力，并且转换成第二组AC电力输送给三相交流电网的第二对电缆中，且该AC电力的频率与第一组AC电力相同，但该电力所具有的第二个相吻合存在于三相交流电网的第二对电缆上所输送的AC电力之电网规范；
以及三相DC/AC调变器中的第三个单相调变器配置第三组PWM电力撷取器，配置的第三组撷取器可以从DC电源撷取DC电力，并且转换成第三组AC电力，该AC电力的频率与第一组AC电力相同，但该电力所具有的第三个相吻合存在于三相交流电网的第三对电缆所输送的AC电力之电网规范；
此顺序性电力撷取控制组件包括：
配置一个顺序性控制器，使第一个PWM电力撷取器在执行DC电力撷取的期间，具有第一个工作周期，使第二个PWM电力撷取器在执行DC电力撷取的期间，具有第二个工作周期，然后使第三个PWM电力撷取器在执行DC电力撷取，具有第三个工作周期；顺序性地控制第一，第二和第三个工作周期在工作时间上不会重迭，并且能依序地使第一，第二和第三个PWM撷取器执行电力撷取；
顺序性控制器还可以根据在当下(时)某一组AC电力周期(第一组或第二组或第三组AC电力的其中一组)的位准所相对应的电力来指挥并调整第一，第二和第三个PWM电力撷取器的负载工作因子。
2.根据权利主张1所述的顺序性电力撷取控制组件，在交流电力周期内，对3个PWM电力撷取器执行负载工作因子进行调整，使第一个负载工作因子的时间函数成为2/3cos2(ωt)，使第二个负载工作因子的时间函数成为2/3cos2(ωt+120°)，并且使第三个负载工作因子的时间函数成为2/3cos2(ωt-120°)。
3.根据权利主张1所述的顺序性电力撷取控制组件包括：
定时器；
时间表；具有复数列，每列的参数分别对应一组AC电力周期上的位准信息。并且此参数可以代表充分讯息来确定在电网上AC电力所对应的第一，第二和第三个负载工作因子；和
起动器；设置的起动器可以使用时间表内的充分讯息来顺序地起动第一、第二和第三个PWM电力撷取器去撷取其相应电力。
4.根据权利主张3所述的顺序性电力撷取控制组件中，所述的充分的讯息是第一个PWM电力撷取工作的启始时间和结束时间。
5.如权利主张3所述的顺序性电力撷取控制部件中，所述的时间表包含复数个列，而且每个列中至少有两个数值；第一个数值等于D*(2/3)*cos2(ωt)，第二个数值等于D*(2/3)*cos2(ωt+120°)，其中的D是PWM工作周期长度，t是AC电力周期内的某一时间。
6.根据权利主张1所述的顺序性电力撷取控制部件中，所设置的顺序性控制器可以依据引导器的讯号来调整相对应的所有负载工作因子。
7.根据权利主张1所述的顺序性电力撷取控制部件中，所述的一个PWM电力撷取完毕到下个PWM电力撷取启动之间的时间间隔不大于所述PWM工作周期的三分之一。
8.根据权利主张1所述的顺序性电力撷取控制部件中，所述的一个PWM电力撷取结束到下个PWM电力撷取启动之间的时间间隔不大于所述PWM工作周期的五分之一。
9.根据权利主张1所述的顺序性电力撷取控制部件中，所述的一个PWM电力撷取结束到下个PWM电力撷取启动之间的时间间隔不大于所述PWM工作周期的二十分之一。
10.根据权利主张1所述的顺序性电力撷取控制部件中，所述的一个PWM电力撷取结束到下个PWM电力撷取启动之间的时间间隔不大于所述PWM工作周期的百分之一。
11.一个顺序性电力撷取控制组件；它应用于三相DC/AC调变器，此三相DC/AC调变器中包含第一个、第二个与第三个单相DC/AC调变器。第一个单相DC/AC调变器又包含有第一组PWM电力撷取器，第一组PWM电力撷取器可以从DC电源撷取电力，并且转换为具有第一个相，能吻合电网规范的第一组AC电力。第二个单相DC/AC调变器包含第二组PWM电力撷取器，第二组PWM电力撷取器从DC电源撷取电力，并且转换成具有第二个相，能吻合电网规范的第二组AC电力。第三个单相DC/AC调变器的第三组PWM电力撷取器，从DC电源撷取电力，并且转换为具有第三个相，能吻合电网规范的第三组AC电力。
此顺序性电力撷取控制部件包含：
一个顺序性控制器；在第一个PWM电力撷取器执行撷取电力时，引导第一个PWM电力撷取器具有第一个负载工作因子。
在第二个PWM电力撷取器执行撷取电力时，引导第二个PWM电力撷取器具有第二个负载工作因子。和
在第三个PWM电力撷取器执行撷取电力时，引导第三个PWM电力撷取器具有第三个负载工作因子。
并且此顺序性控制器可以保证第一、第二和第三个负载工作因子在进行电力撷取的期间不会重迭，而且顺序地依照第一、第二和第三个负载工作因子来执行电力撷取。
并且此顺序性控制器的配置；可以根据当下的某一组AC电力周期(第一组或第二组，或第三组AC电力的其中一组)的位准所相对应的电力来指挥并调整第一，第二和第三个PWM电力撷取器的工作周期。并且此顺序性控制器的配置；在AC电力周期内，使第一负载工作因子的时间函数成为2/3cos2(ωt)，使第二负载工作因子的时间函数成为2/3cos2(ωt+120°)，使第三个负载工作因子的时间函数成为2/3cos2(ωt-120°)。
12.一个三相DC/AC调变器系统包含；
三相DC/AC调变器，此三相DC/AC调变器中包含第一个、第二个与第三个单相DC/AC调变器。第一个单相DC/AC调变器所包含的第一个PWM电力撷取器在执行电力撷取时，引导第一个PWM电力撷取器具有第一个负载工作因子。第二个单相DC/AC调变器所包含的第二个PWM电力撷取器在执行电力撷取时，引导第二个PWM电力撷取器具有第二个负载工作因子。以及第三个单相DC/AC调变器所包含的第三个PWM电力撷取器在执行电力撷取时，引导第三个PWM电力撷取器具有第三个负载工作因子。
顺序性控制器，可以保证第一、第二和第三个负载工作因子在进行电力撷取的期间不会重迭，而且顺序地依照第一、第二和第三个负载工作因子来执行电力撷取。
并且此顺序性控制器的配置；可以根据当下某一组AC电力周期(第一组或第二组，或第三组AC电力的其中一组)的位准所相对应的电力来指挥并调整第一，第二和第三个PWM电力撷取器的工作周期。
所述的顺序性控制器包括：
定时器；
时间表；具有复数列，每列的参数分别对应一组AC电力周期上的位准信息。并且此参数可以代表充分讯息来确定在电网上AC电力所对应的第一，第二和第三个负载工作因子；和
起动器；设置的起动器可以使用时间表内的充分讯息来顺序地起动第一、第二和第三个PWM电力撷取器去撷取其相应电力。
13.根据权利主张12所述的顺序性电力撷取控制组件中，所述的充分的讯息是第一个PWM电力撷取工作的启始时间和结束时间。
14.根据权利主张12所述的三相DC/AC调变器系统，所述的时间表包含复数个列，而且每个列中至少有两个数值；第一个数值等于D*(2/3)*cos2(ωt)，第二个数值等于D*(2/3)*cos2(ωt+120°)，其中的D是PWM工作周期长度，t是AC电力周期内的某一时间。
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