TW200532417A - Reactive power compensating device - Google Patents

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五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種虛功補償裝置’其特別有關於 系統中利用一交流電力電容器及一電能轉換器串聯=技 並接於輸配電系統以補償虛功之裝置。 逆ί安傻 【先前技術】 習用之輸配電系統其負載大部份為電感性，因& 、

糸統的落後功因，為了補償落後功因，輪配雷备从 W 调此电糸統需要幸 大之電流方能傳送相同之實功率’因而降低該輪配 之傳輸效率，且？大負載端之電壓調整率。電力公司 戶為了克服前述問題，一般在輸配電系統上加入"V ★ / ^ _ 八又流電力 電谷器並聯於系統以便提供超前虛功，而提高整體系統^^ 功因。根據研究，輸配電系統中使用交流電力電容器的^ 量約為電力系統總容量的25%到35%，有些系統甚至^達谷 50%。然而交流電力電容器並聯到系統上，其補償虛功旦 固定不變，無法隨負載變動，這將造成輕載時過補^^而1產 生高電壓，此高電壓可能破壞其他用電設備。另外，近 來由於非線性負載使用的增加，造成諧波嚴重污染，而 力系統中最易受諧波污染破壞的裝置為交流電力^容器了 父流電力電容器可能與糸統阻抗產生串/並聯諸振，容7易 引起鄰近非線性負載之諧波注入而造成交流電力電容&器過 載破壞，而影響電力品質，降低供電的可靠度。 ° 為了解決交流電力電容器可能產生之諧振問題，第一 決方法為提高交流電力電容器耐壓等級，如此可避免交节 電力電容器因諧振過電壓而破壞，然而它並未解決諸& ^

C:\LOGO- 5\FIVE CONTINENTS\PK9423.p td 第7頁 200532417 五、發明說明（2) 題，因此可能造成鄰近電力設備之破壞。另一解決方法為 利用保護裝置在交流電力電容器電壓或過電流時^交^電 力電容器切離電源系統，然而此法將使得虛功補償^ ^喪 失。 W又 由於定值之交流電力電容組所提供之虛功量為固定，無 法隨負載變動而調整，常常在輕載時造成功因超前而產生 過高之電壓。為了使交流電力電容器組提供之虛Z量能隨 負載變動，以避免在輕載時過補償，產生高電壓，二^ ^ 利US5,969,50 9及US6,462,5 1 9B1提出閘流體控制交流電力 電容器，利用閘流體來控制切入配電系統之電容量=然 而，其補償之虛功量為步階，無法線性調整。而^國^ < US5,672,956提出固定交流電力電容器閘控電抗器利用、 閘流體串聯連接一電抗器再並聯接到交流電力電容器組， 藉由控制閘流體觸發角可線性調整補償虛功量，然^ '它 會產生諸波問題。上述兩種方法均仍使用交流電^電容 器，並接於配電系統上，所以這些方法仍無法有效解決諧 振及鄰近諧波電流注入問題。 ' ° 為了解決交流電力電容器應用在虛功補償上的問題，美 國專利US 5187427及US 5329221利用單一電能轉換器來產生 補償虛功量，如圖一所示，其利用一組橋式電力電子開關 元件組經濾波電感連接到電源系統，其直流侧係接到一直 流直流電容器器，藉由橋式電力電子開關元件組之控制， 該電能轉換器可提供超前或落後之虛功量，其提供之虛功 量可線性調整，且該電能轉換器不會與電源系統產生串/ C:\LOGO-5\FIVE CONTINENTSVPK9423.ptd 第8頁 200532417 五、發明說明（3) 並聯諧振，亦不會引#米β ^ ^ π _ ^ 口 u ™ 起近非線性負載諧波注入。然而由 於该專利只利用電能被施哭、；坦/u t & # p n 的補償虛功量，該 電此轉t °。之”必須包含負載所需之全部虛功量，因此 該電能轉換器需要非當大的交旦 .... 耷非承大的谷里，使其價格昂貴且技術困 難度車父间，因而限制豆眚用槌。社& L < 丨队市J具貝用性。技術上雖然有美國專利 US5642275提出多準你最垃縫抬抑从& + 夕+位噎接轉換裔技術來解決，然而其價 格仍然昂責。 它可利用 它可避免 該虛功< 有鑑於此，本發明乃提出一種虛功補償裝置 一新架構之電能轉換器與交流電力電容器串聯 交流電力電容器產生之諸振及諧波注入等問題 償裝置使用之電能轉換器具有低容量，較少電力電子開關 元件4優點’因此成本遠低於專利US5187427、US5329221 及US5642275等利用單一電能轉換器組成之虛功補償裝 置。 【發明内容】 本發明主要目的係提供一虛功補償裝置，其利用一交流 電力電容器與一電能轉換器串聯組成，可提供一趨於超前 電源電壓9 0度之弦波電流，該電能轉換器係由一橋式電力 電子開關元件組，一直流電容器，一高頻漣波濾波器組及 一控制器組成，而該電能轉換器可採用較少的電力電子開 關元件（少一臂之橋式架構）。該橋式架構電力電子開關元 件組應用在單相配電系統時只需兩個電力電子開關元件 (一臂）；該橋式架構電力電子開關元件組應用在三相三線 式配電系統時只需四個電力電子開關元件（兩臂）；該橋式

C:\LOGO- 5\FIVE CONTINENTS\PK9423.p ul 第9頁 200532417 五、發明說明（4) 架構電力電子開關元件版 一 、 需使用6個電力電子開關在三相四線式配電系統時只 能轉換器架構少兩個電^件（三臂）’其架構均較傳統電 器之架構可減少電力電子，子開關元件’因此該電能轉換 本發明之次要目的c件使用數量。 較小容量之電力能轉換m虛功補償裝i ’其可利用- 功補償裝置之諧振及鄰於交流電力電容器以避免虛 本發明之另-次要目電流注入問題。 用一較小容量之電力轅抵係棱供一虛功補償裝置，其可利 供-可在-設定範圍内隨备：：於“電力電合益，以' 【實施方式】 心負載變化而變化之補償虛功量< 其他目的特徵及優點能更明確被 之較佳貫施例，並配合所附圖 為了讓本發明之上述和 了解，下文將特舉本發明 示，做詳細說明如下。 々圖2所示1為本發明虛功補償裝置之第一較佳實施例，該 第一較佳貫施例為本發明虛功補償裝置應用於三相三線式 配電系統。該電源1供應三相電力供給負載。

凊再參考圖2所示本發明虛功補償裝置之第一較佳實施 例’該虛功補償裝置包含一交流電力電容器2 〇及一電能轉 換器2 1串聯連接，由於該第一較佳實施例應用於三相三線 式配電系統，因此該交流電力電容器2 0包含三組交流電力 電容器，該交流電力電容器20用以提供一基本虛功量，旅 抵擋大部份電源1電壓之基本波成份，以降低該電能轉換 器2 1之容量，且可用以阻隔該電能轉換器2 1產生之直流電

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壓，該電能轉換器2 i用以避免交流電力電容器2〇產生 振及2 2 2等問題，或用以使虛功補償裝置2能提供一 可在一没定範圍内隨負載變化而變化之補 能轉換器2 1包含一吉泣雷六0 , ^ ^ 里 Α电 一直/瓜電令态2 1 〇，一橋式電力電子開關 、 咼頻漣波遽波器2 1 2，及一控制器2 1 3。該 直流電容為2 1 〇作為一能量緩衝器，並提供一直流電壓使 该電能轉換器2 1能正常操作；$橋式電力電子開關元件組 2 1 由一雙·臂橋式架構之電力電子開關元件組成，雙臂橋 式架構中每一臂包含兩個電力電子開關元件，每一個電力

，子開關元件由一功率晶體與一二極體組成，該雙臂橋系 架構包含兩直流端點及兩交流端點，每一臂橋式架構中g 個電力電子開關元件連接處為交流端點，該橋式架構另外 兩端為直流端點’該直流電容器2丨〇連接到該直流端點作 為能1緩衝器，並建立一直流電壓供給該電能轉換器2 1正 常操作；該高頻漣波濾波器2 1 2為一電感器用以濾除該電 力電子開關元件組211切換所產生之高頻漣波電流，該控 制器2 1 3用以產生驅動信號控制電力電子開關元件組之切

換動作。本發明虛功補償裝置2之第一較佳實施例中由於 該電能轉換器2 1與交流電力電容器2〇串聯後再連接至電源 1 ’由於交流電力電容器2 〇可有效阻隔直流電壓，所以該 電能轉換器2 1應用於三相三線式配電系統時僅需使用雙臂 橋式電力電子開關元件組2 11 ;三相三線式配電系統中電 源1包含三條電力饋線，該三條電力饋線中之任兩條電力 饋線分別經該交流電力電容器2〇内任兩組電力電容器，再

'：\L(XJ() - 5 \FIVE CONTINENTS\PK9423. p t d 第11頁 200532417 五、發明說明（6)

f別連接到雙臂橋式架構電力電子開關元件組2丨丨之該兩 又w i而點，而電源1之另一條電力饋線則經該交流電力電 容器20内另-組電力電容器後連接到該電能轉換㈣之直 流電容器210之負端’藉由雙臂橋式架構電力電子開關元 件組Η 1之切#換可控制該兩相提供之虛功電流，由於三相 三線系統中三相電流和為零，因此若連接到該雙臂橋式架 構之電力電子開關元件組2 11之兩相電流能控制得到正確 的虛功電流篁’則該虛功補償裝置2之第三相亦能得到正 確之虛功電流，該三相虛功電流注人三相電力饋線後可以 提升輸入功率因數或控制負載3之端電壓。 〔

請再參考圖2所示本發明虛功補償裝置2之第一較佳實^ 例，由於交流電力電容器2〇與一電能轉換器21串聯，藉由 该電旎轉換器2 1之控制可使該虛功補償器2產生一固定振 幅或了變振幅之基本波虛功電流，因此可避免該交流電力 電容20與電源1之系統電抗產生諸振及鄰近非線性負載 之谐波電流注入問冑；而該電能轉換器2 i則因為 ，力電容器20存在，可降低該電能轉換器以内該直流電容 裔210之#作電壓，並降低整體電能轉換器21之容量，使 本發明虛功補償裝置2更易於實用在配電系統降低成本， 且由於該交流電力電容器2〇可阻隔直流成份，因此，誃 能轉換器21之橋式電力電子開關元件組211可減少一臂^ 橋，即可減少兩個電力電子開關元件，該電源丨其中之一 饋線可不經控制直接連接至該直流電容器2丨〇之負端，因 此可讓本發明虛功補償裝置2可更降低成本，因此，本發

第12頁 200532417 五、發明說明（7) 明虛功補償裝置2與美國專利US5 1 8 7427及US532922 1等只 利用單一電能轉換器作為虛功補償技術具有更低成本之優 勢。此外，由於該交流電力電容器2 0可阻隔正值的直流 電壓，亦可阻隔負值的直流電壓，因此本發明虛功補償裝 置2之第一較佳實施例中該電源1其中之一饋線經交流電力 電容器2 0之一組電力電容器後可不經電力電子開關元件 組2 1 1控制直接連接到該直流電容器2 1 0之負端亦可改為連 接到該直流電容器2 1 0之正端，亦可達到相同之效果。 本發明第一較佳實施例中虛功補償裝置2可以藉由電能 轉換器2 1之控制產生一固定振幅之基本波虛功電流，而爽 免虛功補償裝置2之交流電力電容器20所可能產生之諧振( 及鄰近諧波電流注入問題。第3圖揭示本發明第一較佳實 施例中虛功補償裝置2為達到此目的時之電能轉換器2 1之 控制器2 1 3之方塊圖。該第一較佳實施例之虛功補償裝置2 之電能轉換器2 1採用電流控制式，其原理為利用該電能轉 換器2 1之控制來強迫該虛功補償裝置2流過之電流只含有 固定振幅之基本波虛功電流，由於流過該虛功補償裝置2 之電流為一基頻之正弦波，因此可避免該產生之諧振及諧 波注入等而造成之譜波破壞。 請參照第2及3圖所示，本實施例中虛功補償裝置2之電 能轉換器2 1之控制器2 1 3其參考電流信號由二個控制信號& 及&組成’該第一控制信號&為一固定振幅且相位超前電 源1電壓90度之弦波，其振幅為交流電力電容器2〇之導納 與電源1之相電壓乘積，該電源丨電壓分別經一帶通濾波器

ΪΗ 第13 ¥ 200532417 五、發明說明（8) 3 0 0取出其基本波成份，該基本波成份再送入一相移放大 電路301作90度超前之相位移且調整其振幅為交流電力電 容器20之導納與電源1之相電壓乘積，該相移放大電路3〇1 輸出為第一控制信號Si。該第二控制信號&主要用來作電 能轉換器2 1直流侧直流電容器2 1 〇之穩壓用，由於該電能 轉換為2 1本身會有功率損耗，所以該電能轉換器2丨之直流 側之直流電谷器2 1 0上之電壓將會上升或下降，為了維持 該電能轉換器2 1正常操作，其直流側電壓必須維持一穩定 值’因此該電能轉換器2 1必須從電源系統1吸收或送回實 功，亦即必須產生具有與該電源1電壓相同相位之基本波/ 電流，為達此目的，該電能轉換器21之直流侧電壓經檢出 後與其設定電壓送到一減法器3〇2相減，該減法器302相減 結果送到一第一控制器3 0 3，該第一控制器3 〇 3輸出與該 f通濾、波器3 0 0輸出之基本波信號送到一乘法器3 〇 4相 乘，即可得到第二控制信號S2。將二個控制信號Si及&送到 一加法器3 0 5相加可得到參考信號，該參考信號與該電能 轉換器2 1之輸出電流送到一減法器3 〇 6相減，該減法器3 〇 6 之輸出送到一第一控制器3 0 7得到一調變信號，該第二控 制器307輸出之調變信號送到一脈寬調變電路3〇8產生一脈 寬調變信號，最後再將該脈寬調變電路3 〇 8產生之脈寬調 變信號送到一驅動電路3 0 9產生該電能轉換器2 1之驅動信 號。 本發明第一較佳實施例中虛功補償裝置2亦可以藉由該 電能轉換器2 1之控制產生一可在一設定範圍内隨負載變化

：\L0G()-5\FIVE C()NTINENTS\PK9423.p 第14頁 200532417 五、發明說明（9) 3 ί :其Ϊ巾田之基本波虛功電流，因此該虛功補償裝置2 範圍内線性調整補虛功量。第4圖揭示本發 & ^ ^ ^广貝^例中虛功補償裝置2為達到此目的時之電 能轉換器2 1之控制5| 2 1 3夕士 σ 方塊圖。該第一較佳實施例虛 功補:員裝置2之電能轉換器21採用電流控制式，其原理為 利用孩電此轉換器2 1之控制來強迫該虛功補償裝置2流過 之電μ，、含有基本波’藉由調整該基本波電流之振幅可調 整該虛功補償裝置2所提供之虛功量，且由於流過該混合 式虛功補侦裝置之電流為一基頻之正弦波，因此可避免該/ 虛功補償裝置2受諧波破壞。請參照第2及4圖所示，本實< 施例中該電能轉換器2 1之控制器2丨3其參考電流信號由二 個控制信號S1及&組成，該第一控制信號&是用來完成虛功 調整之功能，由於該電能轉換器21為電流控制模式，因此 该第一控制信號Si必須為超前電源1電壓9 〇度之基本波信 號’該負載電流與該電源1電壓分別經一第一帶通濾波器 40〇m及一第二帶通濾波器401取出其基本波成份送入一虛功 計算電路402計算出該虛功補償裝置2所需補償之虛功電 流之振幅。而為了決定提供虛功電流之波形，該第二帶通 慮波器4 0 1輸出之電源1電壓基波成份亦送到一相移電路 403產生超前90度之基本波信號，將該相移電路4〇3與虛功 計异電路4 0 2之輸出送到一乘法器4 〇 4相乘可得到第一控制 信號Si。該第二控制信號S2主要用來作該電能轉換器21直 流側電容器2 1 0之穩壓用。由於該電能轉換器2 1本身會有 功率損耗，所以該電能轉換器2 1之直流侧直流電容器2 i 〇

200532417 五、發明說明（10) K電屢將會上升或下降，為了維持該 操作，其直流側電壓必須維持一穩、為21正常 器21必須從電源1吸收或送回實功，亦即必窄此方該電能轉換 該電源1電壓相同相位之基本波電流， f產生具有與 能轉換器21之直流側電麼經檢出後鱼立嗖此目的，該電 法器405相減，該減法器4〇5相減結送 ^壓送到一減 ，該第-控制器·輸出與該第二帶通;第 之基本波“號迗到一乘法器4〇7相乘/态401輸出 信號S2。將二個控制信號s及3 =到第二控制 到-減法器409相;咸，該減法器4〇9之輸：輸=電'-4 器4 1 0得到一調變信號，該第二1j 一第一控制 达到脈寬凋變電路411產生一脈寬調變信， 該脈寬調變電路411產生之脈官嘴㈣於咕褒最後再將 41? 宽调變信號送到一驅動電路 41 2產生該電能轉換器2丨之驅動信號。 圖所示為本發明虛功補償裝置5之第二較佳實 :1 ^ ΐ 一較佳實施例為本發明虛功補償裝置5應用於 早j兩、、工、配電系。該電源1供應單相電力供給負載。 請再參考圖5所示本發明虛功補償裝置5之第二較佳實施 例1虛功補償裝置5包含一交流電力電容器5 〇及一電能 轉換器5 1串聯連接，由於該第二較佳實施例應用於單相兩 ，f配電土統，因此該交流電力電容器50包含一組電力電 ，器j該交流電力電容器50用以提供一基本虛功量，並抵 擋大部份電源1電壓之基本波成份，以降低該電能轉換器

：\L(K；0-5\FIVE CONTINENTS\PK9423.ptti 第16頁 200532417 五、發明說明（11) ^之二二，且可用以阻隔該電能轉換器5 1產生之直泣雷 Μ ;该電能轉換器51用以避免電力電容哭^之=机電 波注入等問題，或用使卢 抑生之為振及諧 疋犯圍内心負載變化而變 叹 51包含-直流電容哭51〇，一：上虛:力1。該電能轉換器 511，一古4自1 + :51〇 橋式電力電子開關元件組 1 河頻漣波濾波器5 1 2，及一柝制哭ς〗Q > 容器51。作為一能量緩衝器，並提供二' ^ = ^ 轉換器5 1能正常掘祚·兮振斗、+丄 直机電壓使该電能 -單臂η加！ 式電力電子開關元件組5n由 早#橋式条構之電力電子開關元件組田 構包含兩個電力電子開Μ _ ，成a亥早濛橋式架 由-功率曰= “件，母一個電力電子開關元舞 $端2 ΐ一二極體組成，該單臂橋式架構包含兩錢 元件連接處為交流端點，該橋：;：另中：：=:7 ：：：ΐ ：! ： ；510.^iIJ^ - Λ 古相^、n ΐ /爪電壓供給S亥電能轉換器5 1正常操作；該 :件:且。二器』？ Ϊ 一電感器用以濾除該電力電子開關 ΓΙ：5^ ^ 〇上 軍子開關兀件組之切換動作。本發 !f之第，較佳實施例中該電能轉換器”與 i :考50 T二50串聯後再連接至電源1，由於交流電力 : = :隔直流電壓，所以該電能轉換器51應用 Ϊ :=配先時僅需使用單臂橋式電力電子開關 線，該兩條電力饋線中式之任電一系:電中力=電力Ϊ 馀1：力饋線經該交流電力電 C: \LOCK). 5 \FIVE CONTINENTS \ PK94 23. p U1 第17頁 200532417 五、發明說明（12) 容1§ 5 0 ’再連接到該單臂橋式架構電力電子開關元件組 5 1 1之該交流端點，而電源1之另一條電力饋線則直接連接 到该電能轉換器5 1之直流電容器5 1 〇之負端，藉由該單臂 橋式架構電力電子開關元件組5 u之切換即可控制該虛功 補償裝置5之虛功電流，該虛功電流注入單相電力饋線後 可以提升輸入功率因數或控制負載3之端電壓。

請再參考圖5所示本發明虛功補償裝置之第二較佳實施 例，由於交流電力電容器5 〇與一電能轉換器5丨串聯，藉由 該電能轉換器5 1之控制可使該虛功補償器5產生一固定振 幅或可變振幅之基本波虛功電流，因此可避免該交流電%、 電容器5 0與電源1之系統電抗產生諧振及鄰近非線性負 < 飞 之諧波電流注入問題；而該電能轉換器5丨則因為有該交流 電力電谷器5 0存在’可降低該電能轉換器5 1内該直流電容 器5 1 0之操作電壓，並降低整體電能轉換器5丨之容量，使 本發明虛功補償裝置5更易於實用在配電系統降低成本， 且由於該交流電力電容器50可阻隔直流成份，因此，該電 能轉換器5 1之該橋式電力電子開關元件組5丨1可減少一臂 電橋’即可減少兩個電力電子開關元件，該單相電源1之 一饋線可不經控制直接連接至該直流電容器5丨〇之負端， 因此可讓本發明虛功補償裝置5可更降低成本。此外，由 於該交流電力電容器50可阻隔正值的直流電壓，亦可阻 隔負值的直流電壓，因此本發明虛功補償裝置5之第二較 佳貫施例中該電源1之一饋線可不經電力電子開關元件組 511控制直接連接到該直流電容器5 10之負端亦可改為直接

200532417 五、發明說明（13) 連接到該直流電容器5 1 0之正端，亦可達到相同之效果。 圖6所示為本發明虛功補償裝置6之第三較佳實施例，該 第三較佳實施例為本發明虛功補償裝置6應用於三相四線 式配電系統。該電源1供應三相電力供給負載。 請再參考圖6所示本發明虛功補償裝置之第三較佳實施 例，該虛功補償裝置6包含一交流電力電容器6 0及一電能 轉換器6 1串聯連接，由於該第一較佳實施例應用於三相四 線式配電系統，因此該交流電力電容器6 〇包含三組電力電 容器，該交流電力電容器6 〇用以提供一基本虛功量，並抵 擋大部份電源1電壓之基本波成份，以降低該電能轉換^ 6 1之容量，且可用以阻隔該電能轉換器6丨產生之直流電Γ ' 壓；該電能轉換器6 1用以避免交流電力電容器產生之諧振 及諧波注入等問題’或用以使虛功補償裝置能提供一可在 一設定範圍内隨負載變化而變化之補償虛功量。該電能轉 換器61包含一直流電容器61〇，一橋式電力電子開關元件 組611，一高頻漣波濾波器612，及一控制器613。該直流 電容器610作為一能量緩衝器，並提供一直流電壓 ;轉換==常操作；該橋式電力電子開關元件組⑴ 構中每-臂包含兩個電力電子開關元件，“ 開關兀件由-功率晶體與_二極體組成举 包含兩直流端點及三交流一 #橋式条構 為直流端點，肖直流電容器㈣連接到該直流作外為兩能端

第19頁 200532417 五、發明說明（14) 里、農種了 ：並建立一直流電壓供給該電能轉換器6 1正常操 作；該南頻連波擔、、由哭β 1 9 & w ’、 /愿波6 1 2為一電感器用以濾除該雷力 子開關元件組6 1 1切拖所姦斗> ^ 4 a & + ζ电刀电 6 1 3用以產生驅動仿妹伙在丨丨平丄〜 a L ^ σσ #。太I Hfl _ i 制電力電子開關元件組之切換動 作。本舍明虛功補償梦署G _ 能轉換器61與交流ϋ 二虫車父佳/ '例中由於該電 一 又，爪電力電谷盗6 0串聯後再連接至雷源1， 由於父流電力電裳哭G ^可古4 ,、 电谷為60可有效阻隔直流電壓，所以兮雷处 轉換器6 1應用於=相綠彳 汁U e亥電月匕 電力電子開關元；；6=式一？糸統時僅需使用三臂橋式 柯义什組b 1 1，二相四線式配雷糸 含三條三相電力饋線及一條中性電力饋線二”巾電源1包 力饋線分別經該交流電力電容請内三 ^條三相_ 分別連接到二臂橋式架構電力電子開關元 電谷器，再i 月"轉換态61之直流電容器61 0之負端，葬^接連接到該電 電力電子開關元件組6 1 1之切換可控制^ —二臂橋式架構 功電流，由於三相四線系統中四線 μ二相所提供之虛 接到該三臂橋式架構之電力電子開關^:為零，因此若連 流能控制得到三相平衡之虛功電流量^叙611之三相電 6之中性電力饋線電流將為零，該虛 邊虛功補償裝置 輸入功率因數或控制負載3之端電壓— 請再參考圖6所示本發明虛功補償 ，rtl认六、、去奋丄工 . &罝6 饋線後可以提升 三相平衡之虛功電流注入三相四線之 員裴置6將提供一 例，由於交流電力電容器6〇與一電能1 ^第三較佳實施 該電能轉換器61之控制可使該虛功 、器61串聯，藉由 1貝装置fi t 1 _ 產生一固定

m :\ L(XJO - 5 \ FIVE CONTINENTS \ PK 94 2 3. p t d 200532417 五、發明說明（15) 振幅或可變振幅之基本波虛功電流，因此可避免該交流電 力電容器6 0與電源1之系統電抗產生諧振及鄰近非線性負 載之諧波電流注入問題；而該電能轉換器6 1則因為有該交 流電力電容器6 0存在，可降低該電能轉換器6 1内該直流電 容器6 1 0之操作電壓，並降低整體電能轉換器6丨之容量， 使本發明虛功補償裝置6更易於實用在配電系統降低成 本’且由於該交流電力電容器6 〇可阻隔直流成份，因此， 5亥電能轉換器6 1之該橋式電力電子開關元件組6 1 1可減少 一臂電橋’即可減少兩個電力電子開關元件，該電源1之 中性電力饋線可不經控制直接連接至該直流電容器610之P 負端，因此可讓本發明虛功補償裝置6可更降低成本。此 外，由於該交流電力電容器60可阻隔正值的直流電壓’ 亦y阻隔負值的直流電壓，因此本發明虛功補償裝置6之 第三較佳實施例中該電源丨之中性電力饋線可直接連 $直流電容器610之負端亦可改為直接連接到該直流電 器6 1 0之正端，亦可達到相同之效果。 雖然本發明已以前述較佳實施例揭示，麸直 定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離：發明 鲁 圍當視後附之巾請專利範圍所界定者本發月之保遵範

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圖式簡單說明 【圖式簡單說明】 第1圖· I用利用單一電能轉換器來產生虛功量之線 第2圖：本發明虛功補償 第3圖：本發明第一較佳 第4圖：本發明第一較佳 第5圖：本發明虛功補償 第6圖：本發明虛功補償 圖號說明： 裝置之第一較佳實施例圖。 實施例控制器方塊圖（一）。 實施例控制器方塊圖（二）。 裝置之第二較佳實施例圖。 裝置之第三較佳實施例圖。 1 電源 2 0 電力電容器 2 1 0 直流電容器 2 1 2高頻漣波濾波器 3負載 ° 301相移放大電路 30 3第一控制器 305加法器 3 0 7第二控制器 3 0 9 驅動電路 4 0 1第二帶通濾波器 403相移電路 4 0 4乘法器 406第一控制器 2 虛功補償裝置 21 電能轉換器 211電力電子開關元件 2 1 3控制器 3 0 0帶通濾波器 3 0 2減法器 3 0 4乘法器 3 0 6減法器 308脈寬調變電路 4 0 0第一帶通濾波器 402虛功計算電路° 4 0 5減法器 4 0 7乘法器

It C:\LOGO-5\FIVE C()NTINENTS\PK9423.ptd 第22頁 200532417 61 611 電力電子開關元件組6 12 6 1 3控制器 409 411 5 51 511 513 60 610 圖式簡單說明 4 0 8 加法器 4 1 0 第二控制器 4 1 2 驅動電路 50 電力電容器 5 1 0 直流電容器 5 1 2 高頻漣波濾波器 6 虛功補償裝置 電能轉換器 減法器 脈寬調變電路 虛功補償裝置 電能轉換器 電力電子開關元件組 控制器 電力電容器 直流電容器 高頻漣波濾波器

:\ LOGO - 5 \ FIVE CONTINENTS \ PK94 2 3. p t cl 第23頁

Claims (1)

1. 200532417 六、申請專利範圍 1 種虛功補償梦番 其包 ，並 組， 補償 橋式 關元 含： 置，其與一電源系統並聯連接， 一交流電力電裒 可阻擋大部份其用以產生—基本之虛功 -電能轉換本波電壓； 用以確保該虛功；：3 f於：交流電力電容器 電流，該電能轉換“含：生4似弦波之虛功 架構視應用之：：組’其為橋式架構，該 件組成；之電源糸統由一到三臂之電力電子開 穩定：ΐ ΐ容器，做為能量緩衝器，並用以提 i直流5壓堅，供應該橋式架構電力電子開關元 该電源系統其中之一雷六 丁 < 兔力饋綠可不經該電力雷早gg 元件組而直接i拿蛀$，丨古命—奴 电刀电于開 連接到直&電谷為之一端，因此可節 橋式木構之電力電子開關元件組中一臂之電力電子 關丄，虛功補償裝置並藉由電能轉換器串聯交流電 電容器組’以保護該交流電力電容器組免於諧振及

   免鄰近諸波電流注入導致破壞，且該電能轉換器之 量因串聯該交流電力電容器而可以降低。 、依申請專利範圍第1項所述之虛功補償裝置，其中該 電能轉換器所產生之虛功電流之振幅可於固定振幅與 在一設定範圍内可線性調整中選擇其中一種。 3 、依申請專利範圍第1項所述之虛功補償裝置，該橋式

   C:\LOGO- 5\FIVE CONTINENTS\PK94 2 3.p t d 第24頁 200532417 六、申請專利範圍 架構電 組可阻 換器架 4、 依申請 電能轉 波器可 高頻漣 5、 依申請 南頻連 6、 依申請 電能轉 信號控 7、 依申請 補償裝 關元件 組架構 容器組 流電容 8、 依申請 補償裝 電力電 元件組 力電容 該直流 力電子 擋直流 構。 專利範 換器另 用以濾 波電流 專利範 波濾波 專利範 換器另 制該電 專利範 置應用 組架構 ’單相 而不經 器之一 專利範 置應用 子開關 架構， 器組而 電容器 圍第1 包含'一 力電子 圍第3 在單相 只要使 電源其 該電力 端。 圍第3 在三相 元件組 三相三 不經該 開關π件組由於該串聯交流電力電容器 成份，所以可用少一個臂之橋式電能轉 圍第1項所述之虛功補償裝置，其中該 包含间頻漣波濾波器，該高頻漣波濾 除該電力電子開關元件組切換所產生^ 〇 圍第4項所述之虛功補償裝置，其中該 器為一電感器。 μ 項所述之虛功補償裝置，其中該 控制器，該控制器用以產生驅^ 開關元件組之切換動作。 項所述之虛功補償裝置，該虛功 配電系統時，該橋式電力電子開 用單臂之橋式電力電子開關元件 中之一電力饋線經該交流電力電 電子開關元件組直接連接至該直 項所述之虛功補償裝置，該 三線式配電系統時，該橋式^構 ，、要使用雙臂橋式電力電子開關 線電源之一電力饋線經該交流電 電力電子開關元件組直接連接至 之 端

   200532417 、申請專利範圍 9、依申請專利範圍第3項所述之虛功補償裝置，該虛功 補償裝置應用在三相四線式配電系統時，該橋式電力 電子開關元件組架構只要使用三臂橋式電力電子開關 元件組架構5二相四線式電源之中性電力饋線經該交 流電力電容器組不經該電力電子開關元件組直接連接 至直流電容器之一端。 1 0、依申請專利範圍第1項所述之虛功補償裝置，其中該 直流電容器之工作電壓可較電源之峰值電壓小，其工 作電壓可依補償虛功電流為固定或可調而作不同設定

   C:\LOGO- 5\F1VE CONTINENTS\PK9423.p ul 第26頁