TW201834347A - 雙向電源轉換裝置 - Google Patents

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Abstract

一種雙向電源轉換裝置包含：一雙向電源轉換模組，受一組脈寬調變信號控制而調整二微電網間的電力轉換；一偵測模組，偵測該等微電網及二電容以產生一組多相電力偵測信號、一電容電壓偵測信號及一直流電壓偵測信號；及一控制模組，根據該組多相電力偵測信號及一預定相電壓值判斷是否有一微電網異常。當判斷是時，該雙向電源轉換模組接收到一零序電流，該偵測模組還產生一零序電流偵測信號，該控制模組根據該偵測模組產生的所有信號、一組預設功率命令及一預設直流電壓命令產生該組脈寬調變信號，使該雙向電源轉換模組接收到一反相零序電流。

Description

雙向電源轉換裝置
本發明是有關於一種電源轉換裝置，特別是指一種雙向電源轉換裝置。
習知雙向電源轉換裝置用於調整二個獨立微電網之間的電力轉換，且包含一電連接該等微電網中之一者之交流/直流轉換電路、一電連接該等微電網中之另一者之直流/交流轉換電路、一電連接在該交流/直流轉換電路及該直流/交流轉換電路之間的直流匯流排電路及其它必要的偵測與控制電路。該直流匯流排電路包括串聯連接的二個電容，且該等電容間的一共同接點電連接每一微電網之一中性點端。當某一微電網發生異常時(如，頻率變動、電壓驟降(voltage sag))，電連接異常的微電網的交流/直流轉換電路(或直流/交流轉換電路)會輸出一功率信號至異常微電網來進行補償，以致異常的微電網能正常運作並穩定供電予一負載。另一電連接未發生異常的微電網之直流/交流轉換電路(或交流/直流轉換電路)則根據此正常微電網所提供的電力來輸出一穩壓信號至該直流匯流排電路，以致該直流匯流排電路根據該穩壓信號來使其跨壓維持穩定。然而，當該等微電網中之一者發生異常時，異常的微電網會在其中性點端輸出一零序電流至該等電容間的該共同接點，導致每一電容的跨壓具有很大的漣波(ripple)，造成習知雙向電源轉換裝置無法正常操作或降低該等電容的使用壽命。
因此，習知提出二種改善該等電容的跨壓具有漣波的方法：(方法一)增加該等電容的電容值；及(方法二)於習知雙向電源轉換裝置中額外設置一直流電源供應器來提供一直流信號予該等電容以穩定該等電容各自的跨壓。然而，方法一會使該等電容的體積增加，而方法二需額外設置該直流電源供應器，二種方法都會導致習知雙向電源轉換裝置所需製造成本提高。
因此，本發明之目的，即在提供一種能夠克服先前技術缺點的雙向電源轉換裝置。
於是，本發明雙向電源轉換裝置，適用於在一第一微電網及一第二微電網之間的電力轉換，該雙向電源轉換裝置包含一雙向電源轉換模組，一偵測模組及一控制模組。
該雙向電源轉換模組適於電連接在該等第一及第二微電網之間，且具有一適於電連接該等第一及第二微電網之每一者之一中性點端的輸入端，並包括一包括二個串聯連接之電容的直流匯流排電路，該等電容的一共同接點電連接該輸入端，該雙向電源轉換模組受一組脈寬調變信號控制而根據來自該等第一及第二微電網中之一者所供應之多相電力，產生一輸出功率並輸出至該等第一及第二微電網中之另一者。
該偵測模組電連接該等第一及第二微電網及該等電容，並偵測該等第一及第二微電網及該等電容，以產生一組多相電力偵測信號、一電容電壓偵測信號及一直流電壓偵測信號，該組多相電力偵測信號指示該等第一及第二微電網所供應之多個相電壓及流經其本身之多個相電流，該電容電壓偵測信號指示每一電容之跨壓，該直流電壓偵測信號指示跨於該等電容之跨壓。
該控制模組電連接該偵測模組以接收該組多相電力偵測信號、該電容電壓偵測信號及該直流電壓偵測信號，且根據該組多相電力偵測信號所指示的該等相電壓及一預定相電壓值來判斷該等第一及第二微電網中是否有一者發生異常。
當判斷結果為是時，該雙向電源轉換模組之該輸入端接收到來自該等第一及第二微電網中異常的一者所輸出之一零序電流，該偵測模組還產生一用來指示該零序電流的零序電流偵測信號，該控制模組根據一組預設功率命令、一預設直流電壓命令、該組多相電力偵測信號、該直流電壓偵測信號、該零序電流偵測信號及該電容電壓偵測信號，產生該組脈寬調變信號，並將該組脈寬調變信號輸出至該雙向電源轉換模組，以致該等第一及第二微電網中正常的一者產生一反相零序電流，並將該反相零序電流輸出至該雙向電源轉換模組之該輸入端，該零序電流的相位與該反相零序電流的相位互補。
本發明之功效在於：藉由該控制模組產生該組脈寬調變信號以使該等第一及第二微電網中正常的一者產生該反相零序電流來補償該零序電流，如此即可改善該等電容的跨壓具有漣波的問題。
參閱圖1，本發明雙向電源轉換裝置的實施例適用於在二個微電網11、12之間的電力轉換，該雙向電源轉換裝置包含一雙向電源轉換模組2、一偵測模組3及一控制模組4。在本實施例中，該等微電網11、12中的每一者為一三相四線式電力供應器。該微電網11(12)用來供應三個分別對應於不同相位的相電壓Va1、Vb1、Vc1(Va2、Vb2、Vc2)，且具有一中性點端110(120) 及第一至第三端111、112、113(121、122、123)。該微電網11(12)在該等第一至第三端111、112、113(121、122、123)分別接收或輸出三個不同相位的相電流。該等微電網11、12各自所輸出的該等相電壓及該等相電流組合成一三相電力。
該雙向電源轉換模組2適於電連接在該等微電網11、12之該等第一至第三端111~113、121~123之間，且具有一適於電連接該等微電網11、12之該等中性點端110、120的輸入端20。該雙向電源轉換模組2包括一電連接該微電網11之該等第一至第三端111、112、113之交流/直流轉換電路21、一電連接該微電網12之該等第一至第三端121、122、123之直流/交流轉換電路22，及一電連接在該交流/直流轉換電路21及該直流/交流轉換電路22之間的直流匯流排電路23。該直流匯流排電路23包括串聯連接的二個電容231、232，且該等電容231、232間的一共同接點P電連接該輸入端20。該雙向電源轉換模組2受一組脈寬調變信號控制而根據來自該等微電網11、12中之一者所供應之多相電力(即，該三相電力)，產生一輸出功率並輸出至該等微電網11、12中之另一者。在本實施例中，該交流/直流轉換電路21及該直流/交流轉換電路22的實施分別如圖2及圖3所示。該組脈寬調變信號包括十二個脈寬調變信號S11 ~S16 (見圖2)、S21 ~S26 (見圖3)。該交流/直流轉換電路21受該等脈寬調變信號S11 ~S16 控制，該直流/交流轉換電路22受該等脈寬調變信號S21 ~S26 控制。
需說明的是，本發明雙向電源轉換裝置可雙向傳送功率潮流。當某一微電網12(或微電網11)發生異常時(如，頻率變動、電壓驟降(voltage sag))，電連接異常的微電網12(或微電網11)的該直流/交流轉換電路22(或該交流/直流轉換電路21)會受該等脈寬調變信號S21 ~S26 (或該等脈寬調變信號S11 ~S16 )控制，而根據該直流匯流排電路23的一跨壓Vdc，產生並輸出該輸出功率至異常的微電網12(或微電網11)來進行補償，以致異常的微電網12(或微電網11)能正常運作並穩定供電予一負載(圖未示)。而另一電連接未發生異常的微電網11(或微電網12)之該交流/直流轉換電路21(或該直流/交流轉換電路22)則受該等脈寬調變信號S11 ~S16 (或該等脈寬調變信號S21 ~S26 )控制，而根據此正常微電網11(或微電網12)所提供的三相電力來輸出一穩壓信號至該直流匯流排電路23，以致該直流匯流排電路23根據該穩壓信號來使該跨壓Vdc維持穩定。
在本實施例中，為方便說明，將發生異常的微電網定義為第二微電網，而正常的微電網定義為第一微電網，且將該微電網12作為該第二微電網(以下將該微電網12改稱為該第二微電網12)，該微電網11作為該第一微電網(以下將該微電網11改稱為該第一微電網11)，但不限於此。在其他實施例中，也可將該微電網11作為發生異常的該第二微電網，該微電網12作為正常的該第一微電網。因此，在本實施例中，該第一微電網11會在其該等第一至第三端111、112、113分別輸出三個相關於其所提供之三相電力的相電流Ia1、Ib1、Ic1。該交流/直流轉換電路21受該等脈寬調變信號S11 ~S16 控制，而根據該等相電流Ia1、Ib1、Ic1來輸出該穩壓信號至該直流匯流排電路23。該直流/交流轉換電路22受該等脈寬調變信號S21 ~S26 控制，而根據該直流匯流排電路23的該跨壓Vdc，產生並輸出三個相關於該輸出功率的相電流Ia2、Ib2、Ic2至該第二微電網12(發生異常的微電網)來進行補償。
該偵測模組3電連接該等第一及第二微電網11、12及該等電容231、232，並偵測該等第一及第二微電網11、12及該等電容231、232，以產生一組多相電力偵測信號、一電容電壓偵測信號Dc 及一直流電壓偵測信號DVdc 。該組多相電力偵測信號包括一第一電力偵測信號D1及一第二電力偵測信號D2。該第一電力偵測信號D1指示該第一微電網11所供應之該等相電壓Va1、Vb1、Vc1及分別自其本身之該等第一至第三端111、112、113流出之該等相電流Ia1、Ib1、Ic1。該第二電力偵測信號D2指示該第二微電網12所供應之該等相電壓Va2、Vb2、Vc2及分別流入其本身之該等第一至第三端121、122、123之該等相電流Ia2、Ib2、Ic2。該電容電壓偵測信號Dc 指示該等電容231、232之跨壓V1 、V2 ，該直流電壓偵測信號DVdc 指示跨於該等電容231、232之跨壓(即，該直流匯流排電路23的該跨壓Vdc)。需說明的是，在此實施例中，該等電容231、232為相同的電容，但不限於此。
該控制模組4電連接該偵測模組3以接收該組多相電力偵測信號之該等第一及第二電力偵測信號D1、D2、該電容電壓偵測信號Dc 及該直流電壓偵測信號DVdc 。該控制模組4根據該等第一及第二電力偵測信號D1、D2所指示的該等相電壓Va1、Vb1、Vc1、Va2、Vb2、Vc2及一預定相電壓值來判斷該等第一及第二微電網11、12中是否有一者發生異常。舉例來說，當該第一電力偵測信號D1的該等相電壓Va1、Vb1、Vc1皆等於該預定相電壓值，且該第二電力偵測信號D2的該等相電壓Va2、Vb2、Vc2中的至少一者小於該預定相電壓值時，則該控制模組4判斷對應該第二電力偵測信號D2的該第二微電網12發生異常。當該第二電力偵測信號D2的該等相電壓Va2、Vb2、Vc2皆等於該預定相電壓值，且該第一電力偵測信號D1的該等相電壓Va1、Vb1、Vc1中的至少一者小於該預定相電壓值時，則該控制模組4判斷對應該第一電力偵測信號D1的該第一微電網11發生異常。當判斷結果為否時(即，該等第一及第二微電網11、12皆正常)，該控制模組4根據一組預設功率命令、一預設直流電壓命令、該等第一及第二電力偵測信號D1、D2及該直流電壓偵測信號DVdc ，產生該組脈寬調變信號，並將該組脈寬調變信號輸出至該雙向電源轉換模組2之該交流/直流轉換電路21及該直流/交流轉換電路22。該組預設功率命令包括一平均功率命令及一無效功率命令。
在本實施例中，前述已說明是舉該第二微電網12發生異常為例，但不限於此。因此當判斷結果為是時，該雙向電源轉換模組2之該輸入端20接收到來自該第二微電網12(即，該等第一及第二微電網11、12中異常的一者)在其中性點端120所輸出之一零序電流Io。該偵測模組3還產生一用來指示該零序電流Io的零序電流偵測信號DIo 。該控制模組4根據該組預設功率命令、該預設直流電壓命令、該等第一及第二電力偵測信號D1、D2、該直流電壓偵測信號DVdc 、該零序電流偵測信號DIo 及該電容電壓偵測信號Dc ，產生該組脈寬調變信號並輸出至該雙向電源轉換模組2之該交流/直流轉換電路21及該直流/交流轉換電路22，以致該交流/直流轉換電路21受該組脈寬調變信號中的該等脈寬調變信號S11 ~S16 (見圖2)控制，而使得該第一微電網11(即，該等第一及第二微電網11、12中正常的一者)在其中性點端110產生一反相零序電流Io’，並將該反相零序電流Io’輸出至該雙向電源轉換模組2之該輸入端20。該零序電流Io的相位與該反相零序電流Io’的相位互補。
需說明的是，當該等第一及第二微電網11、12皆正常時，該控制模組4可以一已知方式來產生該組脈寬調變信號。因此以下僅針對該等第一及第二微電網11、12中的一者發生異常(舉該第二微電網12發生異常為例)時，說明該控制模組4之細部電路的操作。
參閱圖1及圖4，在本實施例中，該控制模組4包括一第一控制電路41、一第二控制電路42及一脈寬調變電路43。
該第一控制電路41用來接收該預設直流電壓命令，且電連接該偵測模組3以接收該第一電力偵測信號D1、該直流電壓偵測信號DVdc 、該零序電流偵測信號DIo 及該電容電壓偵測信號Dc 。該第一控制電路41根據該預設直流電壓命令、該第一電力偵測信號D1、該直流電壓偵測信號DVdc 、該零序電流偵測信號DIo 及該電容電壓偵測信號Dc 進行運算，以產生一相關於該第一微電網11之一期望輸出電力的第一控制信號C1。該期望輸出電力相關於該等相電壓Va1、Vb1、Vc1、該等相電流Ia1、Ib1、Ic1及該反相零序電流Io’。
在本實施例中，該第一控制電路41包括一電壓命令產生單元411、一電流補償器412、一第一運算器413、一比例諧振器414、一第二運算器415、一第一同步至三相框轉換器416及一第三運算器417。
該電壓命令產生單元411接收該預設直流電壓命令，且電連接該偵測模組3以接收該直流電壓偵測信號DVdc 及該第一電力偵測信號D1，並將該直流電壓偵測信號DVdc 、該預設直流電壓命令及該第一電力偵測信號D1進行運算，來得到一零軸電壓信號V0 、一零軸電流信號I0 及一三相電壓命令Vabc 。該零軸電壓信號V0 及該零軸電流信號I0 分別相關於該第一微電網11所供應之該等相電壓Va1、Vb1、Vc1及流經其本身之該等相電流Ia1、Ib1、Ic1。該三相電壓命令Vabc 相關於該預設直流電壓命令。在本實施例中，該電壓命令產生單元411包括一三相至同步框轉換器4111、一比例積分器4112及一第二同步至三相框轉換器4113。
該三相至同步框轉換器4111電連接該偵測模組3以接收該第一電力偵測信號D1，並將該第一電力偵測信號D1由一三相座標系統轉換至一同步旋轉座標系統(即，進行帕克轉換(Park's Transformation))，來得到一同步軸電力信號S1、該零軸電壓信號V0 及該零軸電流信號I0 。該同步軸電力信號S1相關於該第一微電網11所供應之該等相電壓Va1、Vb1、Vc1及流經其本身之該等相電流Ia1、Ib1、Ic1。
該比例積分器4112接收該預設直流電壓命令，且電連接該偵測模組3及該三相至同步框轉換器4111以分別接收該直流電壓偵測信號DVdc 及該同步軸電力信號S1，並將該直流電壓偵測信號DVdc 、該預設直流電壓命令及該同步軸電力信號S1進行比例積分運算，來得到一積分信號輸出S2。
該第二同步至三相框轉換器4113電連接該比例積分器4112以接收該積分信號輸出S2，並將該積分信號輸出S2由該同步旋轉座標系統轉換回該三相座標系統(即，進行反帕克轉換)，來得到該三相電壓命令Vabc 。
該電流補償器412電連接該偵測模組3以接收該零序電流偵測信號DIo 及該電容電壓偵測信號Dc ，並根據一預定電壓值、該零序電流偵測信號DIo 及該電容電壓偵測信號Dc ，來得到一相關於該反相零序電流Io’之電流補償命令I* 。在本實施例中，該預定電壓值大於該第一微電網11之一額定電壓峰值，例如，Vp=Vpeak ×21/2 ×110%，Vp代表該預定電壓值，Vpeak 代表該額定電壓峰值，但不限於此。
詳細來說，操作時，該電流補償器412會先判斷該電容電壓偵測信號Dc 所指示之該跨壓V1 的最小值是否小於該預定電壓值，以決定一反相零序電流補償參數。在此需注意的是，因該等電容231、232為相同的電容，且該等跨壓V1 、V2 的最大值及最小值相同，故判斷其中一者即可，本實施例舉判斷該跨壓V1 為例，但不限於此。在其他實施例中，當該等電容231、232為不同的電容時，則需判斷該等跨壓V1 、V2 的最小值是否皆小於該預定電壓值。
當判斷結果為否時(即，該電容電壓偵測信號Dc 所指示之該跨壓V1 的最小值大於等於該預定電壓值)，則該反相零序電流補償參數大於等於零且小於等於一(由使用者設定)。當判斷結果為是時，該電流補償器412根據以下方程式(1)來得到該反相零序電流補償參數：方程式(1)， 其中，k代表該反相零序電流補償參數，代表該預定電壓值，代表該電容電壓偵測信號Dc 所指示之該跨壓V1 的最小值，及代表該電容電壓偵測信號Dc 所指示之該跨壓V1 的最大值與最小值間的一差值。
接著，決定出該反相零序電流補償參數k後，該電流補償器412再根據以下方程式(2)來得到該電流補償命令I* ：方程式(2)， 其中，I* 代表該電流補償命令，代表該零序電流偵測信號DIo 所指示之該零序電流Io，及k代表該反相零序電流補償參數。
該第一運算器413電連接該電壓命令產生單元411之該三相至同步框轉換器4111及該電流補償器412以分別接收該零軸電流信號I0 及該電流補償命令I* ，並將該電流補償命令I* 及該零軸電流信號I0 相減來得到一電流差值Is。
該比例諧振器414電連接該第一運算413器以接收該電流差值Is，並將該電流差值Is以比例諧振方式進行運算，來得到一第一電壓信號Vs1。
該第二運算器415電連接該電壓命令產生單元411之該三相至同步框轉換器4111及該比例諧振器414以分別接收該零軸電壓信號V0 及該第一電壓信號Vs1，並將該零軸電壓信號V0 及該第一電壓信號Vs1相加來得到一第二電壓信號Vs2。
該第一同步至三相框轉換器416電連接該第二運算器415以接收該第二電壓信號Vs2，並將該第二電壓信號Vs2由該同步旋轉座標系統轉換成該三相座標系統，來得到一三相電壓信號Vs3。
該第三運算器417電連接該電壓命令產生單元411之該第二同步至三相框轉換器4113及該第一同步至三相框轉換器416以分別接收該三相電壓命令Vabc 及該三相電壓信號Vs3，並將該三相電壓命令Vabc 及該三相電壓信號Vs3相加來得到該第一控制信號C1。
該第二控制電路42用來接收該組預設功率命令，且電連接該偵測模組3以接收該第二電力偵測信號D2，並根據該組預設功率命令及該第二電力偵測信號D2來以一已知方式進行運算，以產生一相關於該輸出功率的第二控制信號C2。該第二控制電路42的相關運算方式可參考文獻「Ng C.H., Ran Li, and Bumby J., Unbalanced-Grid-Fault Ride-Through Control for a Wind Turbine Inverter, IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 44, no. 3, MAY/JUNE 2008」，但不限於此。
該脈寬調變電路43電連接該等第一及第二控制電路41、42及該雙向電源轉換模組2，接收分別來自該等第一及第二控制電路41、42的該等第一及第二控制信號C1、C2。該脈寬調變電路43根據該第一控制信號C1產生該組脈寬調變信號中之該等脈寬調變信號S11 ~S16 (見圖2)，並將該等脈寬調變信號S11 ~S16 輸出至該交流/直流轉換電路21。該脈寬調變電路43根據該第二控制信號C2產生該組脈寬調變信號中之該等脈寬調變信號S21 ~S26 (見圖3)，並將該等脈寬調變信號S21 ~S26 輸出至該直流/交流轉換電路22。
參閱圖5至圖8，為本實施例的雙向電源轉換裝置操作在下表1的參數與元件條件，及該第二微電網12發生異常時的模擬結果。每一圖顯示該等相電壓Va1、Vb1、Vc1、Va2、Vb2、Vc2、該等相電流Ia1、Ib1、Ic1、Ia2、Ib2、Ic2、該等電容231、232之該等跨壓V1 、V2 、該反相零序電流Io’及該零序電流Io的波形。 表1：
參閱圖5，顯示該第二微電網12(見圖1)產生該零序電流Io，且該控制模組4(見圖1)未根據該零序電流偵測信號DIo 調整其所產生的該組脈寬調變信號，以致該第一微電網11(見圖1)沒有產生該反相零序電流Io’來補償該零序電流Io，造成每一跨壓V1 、V2 具有漣波(ripple)Vr1，且該等跨壓V1 、V2 的最小值大於該預定電壓值(該預定電壓值Vp=Vpeak ×21/2 ×110%=220×21/2 ×110%)。
參閱圖6，顯示該第一微電網11可產生該反相零序電流Io’來補償該零序電流Io。進一步參閱圖5，由於自圖5可知該等跨壓V1 、V2 的最小值大於該預定電壓值，因此，該電流補償器412(見圖4)會根據使用者所設定的該反相零序電流補償參數(在此實施例中，該反相零序電流補償參數k設定為一)來得到該電流補償命令I* ，以致該第一控制電路41(見圖4)所產生的該第一控制信號C1改變，進而改變該組脈寬調變信號，使得該第一微電網11產生該反相零序電流Io’來補償該零序電流Io，以降低圖5之每一跨壓V1 、V2 的漣波Vr1。由圖6可知，本實施例的雙向電源轉換裝置確實可改善圖5所顯示之該等跨壓V1 、V2 具有漣波的問題。
參閱圖7，顯示該第二微電網12產生該零序電流Io，且該第一微電網11沒有產生該反相零序電流Io’來補償該零序電流Io，造成每一跨壓V1 、V2 具有漣波Vr2，且該等跨壓V1 、V2 的最小值小於該預定電壓值(該預定電壓值Vp=Vpeak ×21/2 ×110%=220×21/2 ×110%)。
參閱圖8，顯示該第一微電網11可產生該反相零序電流Io’來補償該零序電流Io。進一步參閱圖7，由於自圖7可知該等跨壓V1 、V2 的最小值小於該預定電壓值，因此，該電流補償器412(見圖4)會根據上述方程式(1)所得到的該反相零序電流補償參數來得到該電流補償命令I* ，以致該第一控制電路41(見圖4)所產生的該第一控制信號C1改變，進而改變該組脈寬調變信號，使得該第一微電網11產生該反相零序電流Io’來補償該零序電流Io，以降低圖7之每一跨壓V1 、V2 的漣波Vr2。由圖8所顯示之每一跨壓V1 、V2 的漣波Vr3可知，本實施例的雙向電源轉換裝置確實可有效降低圖7所顯示之每一跨壓V1 、V2 的漣波Vr2。
綜上所述，本實施例具有以下優點：
1. 當該等跨壓V1 、V2 具有漣波，且該等跨壓V1 、V2 的最小值小於該預定電壓值時，由於本實施例的該控制模組4所產生的該組脈寬調變信號可使該第一微電網11產生該反相零序電流Io’來補償該零序電流Io，以致該等跨壓V1 、V2 的漣波減少，使得該等跨壓V1 、V2 的最小值大於該預定電壓值，如此可避免本實施例的雙向電源轉換裝置受該等跨壓V1 、V2 的漣波影響而無法正常操作的問題。
2. 當該等跨壓V1 、V2 具有漣波，且該等跨壓V1 、V2 的最小值大於該預定電壓值時，本實施例的該控制模組4所產生的該組脈寬調變信號可使該第一微電網11產生該反相零序電流Io’來補償該零序電流Io，以致該等跨壓V1 、V2 的漣波減少，如此可避免該等跨壓V1 、V2 的最大值超過每一電容231、232之耐壓的情況出現，進而可提升該等電容231、232的使用壽命。
3.藉由該控制模組4產生該組脈寬調變信號以使該第一微電網11產生該反相零序電流Io’來補償該零序電流Io，即可改善該等跨壓V1 、V2 具有漣波的問題，因此本發明雙向電源轉換裝置不需如習知雙向電源轉換裝置需利用增加該等電容的電容值或額外設置一直流電源供應器的改善方式，藉此可避免本發明雙向電源轉換裝置之該等電容231、232的體積增加，同時降低本發明雙向電源轉換裝置所需製造成本。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
11‧‧‧第一微電網
110‧‧‧中性點端
111‧‧‧第一端
112‧‧‧第二端
113‧‧‧第三端
12‧‧‧第二微電網
120‧‧‧中性點端
121‧‧‧第一端
122‧‧‧第二端
123‧‧‧第三端
2‧‧‧雙向電源轉換模組
20‧‧‧輸入端
21‧‧‧交流/直流轉換電路
22‧‧‧直流/交流轉換電路
23‧‧‧直流匯流排電路
231‧‧‧電容
232‧‧‧電容
3‧‧‧偵測模組
4‧‧‧控制模組
41‧‧‧第一控制電路
411‧‧‧電壓命令產生單元
4111‧‧‧三相至同步框轉換器
4112‧‧‧比例積分器
Ic2‧‧‧相電流
Io‧‧‧零序電流
Io’‧‧‧反相零序電流
Is‧‧‧電流差值
P‧‧‧共同接點
V0‧‧‧零軸電壓信號
Va1‧‧‧相電壓
Vb1‧‧‧相電壓
Vc1‧‧‧相電壓
Va2‧‧‧相電壓
Vb2‧‧‧相電壓
Vc2‧‧‧相電壓
Vabc‧‧‧三相電壓命令
Vs1‧‧‧第一電壓信號
4113‧‧‧第二同步至三相框轉換器
412‧‧‧電流補償器
413‧‧‧第一運算器
414‧‧‧比例諧振器
415‧‧‧第二運算器
416‧‧‧第一同步至三相框轉換器
417‧‧‧第三運算器
42‧‧‧第二控制電路
43‧‧‧脈寬調變電路
C1‧‧‧第一控制信號
C2‧‧‧第二控制信號
Dc‧‧‧電容電壓偵測信號
DIo‧‧‧零序電流偵測信號
DVdc‧‧‧直流電壓偵測信號
D1‧‧‧第一電力偵測信號
D2‧‧‧第二電力偵測信號
I*‧‧‧電流補償命令
I0‧‧‧零軸電流信號
Ia1‧‧‧相電流
Ib1‧‧‧相電流
Ic1‧‧‧相電流
Ia2‧‧‧相電流
Ib2‧‧‧相電流
Vs2‧‧‧第二電壓信號
Vs3‧‧‧三相電壓信號
Vr1‧‧‧漣波
Vr2‧‧‧漣波
Vr3‧‧‧漣波
Vdc‧‧‧該直流匯流排電路的跨壓
V1‧‧‧電容之跨壓
V2‧‧‧電容之跨壓
S1‧‧‧同步軸電力信號
S2‧‧‧積分信號輸出
S11~S16‧‧‧脈寬調變信號
S21~S26‧‧‧脈寬調變信號
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一電路方塊圖，說明本發明雙向電源轉換裝置之一實施例； 圖2是一電路圖，說明該第一實施例之一交流/直流轉換電路； 圖3是一電路圖，說明該第一實施例之一直流/交流轉換電路； 圖4是一電路方塊圖，說明該第一實施例之一控制模組；及 圖5至圖8是模擬圖，說明該第一實施例中二個電容之跨壓在不同情況下，沒有對一零序電流進行補償，及有對該零序電流進行補償時，多個相電壓、多個相電流、該等電容之跨壓、一反相零序電流及該零序電流對時間的變化。

Claims (9)

  1. 一種雙向電源轉換裝置，適用於在一第一微電網及一第二微電網之間的電力轉換，該雙向電源轉換裝置包含： 一雙向電源轉換模組，適於電連接在該等第一及第二微電網之間，且具有一適於電連接該等第一及第二微電網之每一者之一中性點端的輸入端，並包括一包括二個串聯連接之電容的直流匯流排電路，該等電容的一共同接點電連接該輸入端，該雙向電源轉換模組受一組脈寬調變信號控制而根據來自該等第一及第二微電網中之一者所供應之多相電力，產生一輸出功率並輸出至該等第一及第二微電網中之另一者； 一偵測模組，電連接該等第一及第二微電網及該等電容，並偵測該等第一及第二微電網及該等電容，以產生一組多相電力偵測信號、一電容電壓偵測信號及一直流電壓偵測信號，該組多相電力偵測信號指示該等第一及第二微電網所供應之多個相電壓及流經其本身之多個相電流，該電容電壓偵測信號指示每一電容之跨壓，該直流電壓偵測信號指示跨於該等電容之跨壓；及 一控制模組，電連接該偵測模組以接收該組多相電力偵測信號、該電容電壓偵測信號及該直流電壓偵測信號，且根據該組多相電力偵測信號所指示的該等相電壓及一預定相電壓值來判斷該等第一及第二微電網中是否有一者發生異常； 其中，當判斷結果為是時，該雙向電源轉換模組之該輸入端接收到來自該等第一及第二微電網中異常的一者所輸出之一零序電流，該偵測模組還產生一用來指示該零序電流的零序電流偵測信號，該控制模組根據一組預設功率命令、一預設直流電壓命令、該組多相電力偵測信號、該直流電壓偵測信號、該零序電流偵測信號及該電容電壓偵測信號，產生該組脈寬調變信號，並將該組脈寬調變信號輸出至該雙向電源轉換模組，以致該等第一及第二微電網中正常的一者產生一反相零序電流，並將該反相零序電流輸出至該雙向電源轉換模組之該輸入端，該零序電流的相位與該反相零序電流的相位互補。
  2. 如請求項1所述的雙向電源轉換裝置，其中，當判斷結果為否時，該控制模組根據該組預設功率命令、該預設直流電壓命令、該組多相電力偵測信號及該直流電壓偵測信號，產生該組脈寬調變信號。
  3. 如請求項1所述的雙向電源轉換裝置，其中： 該組多相電力偵測信號包括一第一電力偵測信號及一第二電力偵測信號，該第一電力偵測信號指示該第一微電網所供應之該等相電壓及流經其本身之該等相電流，該第二電力偵測信號指示該第二微電網所供應之該等相電壓及流經其本身之該等相電流；及 當該等第一及第二電力偵測信號中之一者的該等相電壓皆等於該預定相電壓值，且該等第一及第二電力偵測信號中之另一者的該等相電壓中的至少一者小於該預定相電壓值時，則該控制模組判斷該等第一及第二微電網中與該等第一及第二電力偵測信號中之該另一者所對應的微電網發生異常。
  4. 如請求項1所述的雙向電源轉換裝置，其中，該第一微電網輸出該反相零序電流，該第二微電網輸出該零序電流，該組多相電力偵測信號包括一第一電力偵測信號及一第二電力偵測信號，該第一電力偵測信號指示該第一微電網所供應之該等相電壓及流經其本身之該等相電流，該第二電力偵測信號指示該第二微電網所供應之該等相電壓及流經其本身之該等相電流，該控制模組包括： 一第一控制電路，用來接收該預設直流電壓命令，且電連接該偵測模組以接收該第一電力偵測信號、該直流電壓偵測信號、該零序電流偵測信號及該電容電壓偵測信號，該第一控制電路根據該預設直流電壓命令、該第一電力偵測信號、該直流電壓偵測信號、該零序電流偵測信號及該電容電壓偵測信號進行運算，以產生一相關於該第一微電網之一期望輸出電力的第一控制信號； 一第二控制電路，用來接收該組預設功率命令，且電連接該偵測模組以接收該第二電力偵測信號，並根據該組預設功率命令及該第二電力偵測信號進行運算，以產生一相關於該輸出功率的第二控制信號；及 一脈寬調變電路，電連接該等第一及第二控制電路及該雙向電源轉換模組，接收分別來自該等第一及第二控制電路的該等第一及第二控制信號，並根據該等第一及第二控制信號產生該組脈寬調變信號，且將該組脈寬調變信號輸出至該雙向電源轉換模組。
  5. 如請求項4所述的雙向電源轉換裝置，其中，該第一控制電路包括： 一電壓命令產生單元，接收該預設直流電壓命令，且電連接該偵測模組以接收該直流電壓偵測信號及該第一電力偵測信號，並將該直流電壓偵測信號、該預設直流電壓命令及該第一電力偵測信號進行運算，來得到一零軸電壓信號、一零軸電流信號及一三相電壓命令，該零軸電壓信號及該零軸電流信號分別相關於該第一微電網所供應之該等相電壓及流經其本身之該等相電流，該三相電壓命令相關於該預設直流電壓命令； 一電流補償器，電連接該偵測模組以接收該零序電流偵測信號及該電容電壓偵測信號，並根據一預定電壓值、該零序電流偵測信號及該電容電壓偵測信號，來得到一相關於該反相零序電流之電流補償命令； 一第一運算器，電連接該電壓命令產生單元及該電流補償器以分別接收該零軸電流信號及該電流補償命令，並將該電流補償命令及該零軸電流信號相減來得到一電流差值； 一比例諧振器，電連接該第一運算器以接收該電流差值，並將該電流差值以比例諧振方式進行運算，來得到一第一電壓信號； 一第二運算器，電連接該電壓命令產生單元及該比例諧振器以分別接收該零軸電壓信號及該第一電壓信號，並將該零軸電壓信號及該第一電壓信號相加來得到一第二電壓信號； 一第一同步至三相框轉換器，電連接該第二運算器以接收該第二電壓信號，並將該第二電壓信號由一同步旋轉座標系統轉換成一三相座標系統，來得到一三相電壓信號；及 一第三運算器，電連接該電壓命令產生單元及該第一同步至三相框轉換器以分別接收該三相電壓命令及該三相電壓信號，並將該三相電壓命令及該三相電壓信號相加來得到該第一控制信號。
  6. 如請求項5所述的雙向電源轉換裝置，其中，該電流補償器根據以下方程式來得到該電流補償命令：， 其中，I* 代表該電流補償命令，代表該零序電流偵測信號所指示之該零序電流，及k代表一反相零序電流補償參數。
  7. 如請求項6所述的雙向電源轉換裝置，其中，當該電容電壓偵測信號所指示之跨壓的最小值大於等於該預定電壓值時，該反相零序電流補償參數大於等於零且小於等於一。
  8. 如請求項6所述的雙向電源轉換裝置，其中，當該電容電壓偵測信號所指示之跨壓的最小值小於該預定電壓值時，該電流補償器根據以下方程式來得到該反相零序電流補償參數：， 其中，k代表該反相零序電流補償參數，代表該預定電壓值，代表該電容電壓偵測信號所指示之跨壓的最小值，及代表該電容電壓偵測信號所指示之跨壓的最大值與最小值間的一差值。
  9. 如請求項5所述的雙向電源轉換裝置，其中，該電壓命令產生單元包括： 一三相至同步框轉換器，電連接該偵測模組以接收該第一電力偵測信號，並將該第一電力偵測信號由該三相座標系統轉換至該同步旋轉座標系統，來得到一同步軸電力信號、該零軸電壓信號及該零軸電流信號，該同步軸電力信號相關於該第一微電網所供應之該等相電壓及流經其本身之該等相電流； 一比例積分器，接收該預設直流電壓命令，且電連接該偵測模組及該三相至同步框轉換器以分別接收該直流電壓偵測信號及該同步軸電力信號，並將該直流電壓偵測信號、該預設直流電壓命令及該同步軸電力信號進行比例積分運算，來得到一積分信號輸出；及 一第二同步至三相框轉換器，電連接該比例積分器以接收該積分信號輸出，並將該積分信號輸出由該同步旋轉座標系統轉換回該三相座標系統，來得到該三相電壓命令。
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