571479 B7 五、發明說明（I ) 本發明之技術領域 本發明槪括說來係有關於交流電力系統以及電力轉換 系統之領域，且更特定的是，本發明係有關於一種用於校 準一提供電力給負載之電力線上之電壓驟降情況的系統。 本發明之背景 在一電力系統中，電力典型上係由發電機所產生，而 且電力係透過一傳輸及分配網路傳輸至顧客位置，在其中 電力則提供給一負載。通常該提供的電力必須符合一些要 求。這類的要求包括電壓必須爲正弦的，頻率必須是50或 60赫芝，其取決於所在的國家，且電壓振幅必須具有標稱 値，其中偏差是在標準規定內。 電源供應器之電壓偏離要求之偏差在負載上可能會導 致操作上的問題。特別的是，一此類的偏差如所熟知的電 壓驟降，往往會導致設備故障，及精密的製造業工廠停工 ，或者將導致其它工業上及商業上的系統故障。電壓驟降 係爲在電源供應器上之電壓其突然且瞬間的下降，而且典 型上係由於電力系統上的故障所導致。電壓驟降也可能係 由於電力系統上的負載從電源供應器汲取太大電流’而產 生一跨於電力系統阻抗兩端之電壓降所導致。該電壓降看 起來則如同位於負載上之電壓驟降。在一種三相電力系統 中，每個三相電壓之電壓驟降大小通常是不同的，儘管該 電壓驟降之期間典型上近乎相同。 · 種種的電力轉換以及控制方法或者是電壓補償器都已 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁}
P ·111111 571479 A7 ______B7______ 五、發明說明（/ ) 經被發展來補償一電壓驟降。一種補償電壓驟降之技術已 敘述於屬於Gyugyl等人之美國專利第5329222號。該專利 係敘述一種利用一串聯注入電壓來補償公用電力線瞬態之 裝置及方法，而串聯注入電壓係由一具有一共用的直流匯 流排之三相換流器來產生，並且透過一耦合注入變壓器將 其耦合至該三相電力線。然而，如果將其利用於低電壓的 電力系統中，使用一具有共用的直流匯流排之三相換流器 及一耦合注入變壓器的方法是不恰當的。其係由於該耦合 注入式變壓器的費用太高，且該耦合注入變壓器太重及佔 據太大的體積。此外，該注入變壓器可能具有內部阻抗而 於正常操作時導致跨於該耦合注入變壓器上有額外的電壓 降。在正常的操作期間，可以藉由配置該換流器使其輸出 一用於補償電壓降之電壓，但此將導致該裝置之操作效率 降低。 補償電壓驟降之其它技術係敘述於Cheng等人之美國 專利第5883796號。該專利敘述使用一具有共用的直流匯 流排之三相換流器及一耦合注入變壓器來用於恢復電壓驟 降之裝置及方法。因此，該裝置及方法具有一與敘述於美 國專利第5329222號中不可能同時達到高操作效率及跨於 該耦合注入變壓器上的低電壓降之類似限制。 仍是補償電壓驟降之其它技術係敘述於SP系統之國 際公開案第PCT/SG00/00057號。該公開案係敘述一種適 於應用在補償電壓驟降之低電壓電力系統之裝置及方法。 在此方法中，獨立的換流器係直接地連接到至負載的每一 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
訂·' 571479 B7 五、發明說明（4 ) 相電力線。因爲耦合注入變壓器沒有被使用，所以該補償 器之費用、大小及體積可以減少。 仍是補償電壓驟降之其它技術係敘述於屬於Divan等 人之美國專利第61 18676號。該專利係敘述於電壓驟降期 間中使用取自電力線之剩餘電壓之能量去補償一電壓驟降 之裝置及方法。然而，當在電壓驟降期間中電源供應器的 剩餘電壓非常低時，或者電壓驟降的深度太高時，用此方 法去得到足夠能量來執行補償是困難的。再者，於電壓驟 降及驟降恢復期間，瞬時電流可能會由電源供應器汲取。 該專利之電力轉換方法係利用半橋換流器，其需要比全橋 換流器較高之用於相同輸出電壓量之直流匯流排電壓。 除了上面所提到之電壓補償器之外，不斷電電源供應 器已經被使用去補償電壓驟降和電壓瞬變現象、電壓波動 及電壓降。然而不斷電電源供應器通常由許多切換裝置、 昂貴的控制器以及龐大的能量儲存單元所構成，其使得不 斷電電源供應器變得更加昂貴。此類的不斷電電源供應器 具有另外的限制爲其通常操作在一較低的效率下。 習知技術因此未能夠提供輕量的、價錢低廉的及高效 率的裝置來補ί員可括導致工業及商業系統故障以及停擺的 電壓驟降。 本發明之槪要 本發明之一目的爲實質地克服，或者至少改善現有的 配置之一或多種缺點。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -------訂--------- 7 A7 571479 五、發明說明（4) 根據本發明之一特點，其提供一種用於補償交流電力 系統中之電壓驟降之動態串聯電壓補償器’該動態串聯電 壓補償器包括： 一用於儲存直流電壓形式之能量之儲能單元； 一連接於該動態串聯電壓補償器之輸入與輸出端點之 間之電流分享的靜態開關，用於選擇性地連接輸入與輸出 端點； 一用於轉換來自於能量儲存單兀之直流電壓成爲交流 電壓之與該電流分享的靜態開關並聯連接之串聯注入換流 器；以及 一用於偵測一在輸入端點上之電壓驟降並且用於控制 該電流分享的靜態開關及串聯注入換流器之系統控制器， 其中在沒有電壓驟降被偵測到之下，該系統控制器控制該 電流分享的靜態開關至少導通一部份的電流週期並且控制 串聯注入換流器引導局部的電流至輸出端點，且在該系統 控制器偵測到電壓驟降之後，該系統控制器則控制該電流 分享的靜態開關爲開路並且控制串聯注入換流器以在輸入 及輸出端點之間注入一電壓訊號去補償該電壓驟降。 較佳的是，該電流分享的靜態開關包括： 反並聯連接的閘流體；以及 一用於接收一來自於該系統控制器之控制訊號並且用 於回應該控制訊號來提供〜啓動訊號給該反並聯連接的閘 流體之閘流體驅動電路’其中在沒有電壓驟降被偵測到之 下’系統控制器控制該閘流體驅動電路於流過電流分享的 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------% 571479 A7 ____B7__ 五、發明說明（f ) 靜態開關之電流與零點交叉後，再經過一預先決定之期間 之後提供該啓動訊號。 該串聯注入換流器最好是由一全橋切換裝置換流器所 組成’且當電流分享的靜態開關被控制爲導通時，該切換 裝置被切換以致介於輸入及輸出端點間無電壓訊號被注入 附圖之簡略說明 本發明之實施例將參考附圖來敘述，其中·· 圖1係闡述一由具有電流分享的靜態開關之動態串聯 電壓補償器之單相做法、以及該動態串聯電壓補償器連接 在一應用電路內的方式之槪要方塊圖； 圖2係顯示一詳細的動態串聯電壓補償器之槪要圖； 圖3係顯示一詳細的動態串聯電壓補償器之系統控制 器之槪要圖； 圖4係闇述一由具有電流分享的靜態開關之動態串聯 電壓補償器的三相做法之槪要方塊圖； 圖5A係顯示一來自於交流電源之典型的電壓驟降之 波形圖； 圖5B係顯示在如圖5A中所闡述之在電壓驟降期間中 該單相動態串聯電壓補償器的輸出電壓之波形圖； 圖6A係顯示一來自於三相交流電源之典型的電壓驟 降之波形圖；並且 圖6B係顯示在如圖6A中所闡述之在電壓驟降期間中 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） " - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ------訂---------線 571479 A7 ---------^___^B7______ 五、發明說明（） v 該三相動態串聯電壓補償器的輸出電壓之波形圖·。 ΐ胃部份代表符號之簡要說明 Μ0動態串聯電壓補償器 1G1電流分享的靜態開關 W2串聯注入換流器 系統控制器 104能量儲存單元 W5交流電源 1〇6交流負載 107、108、116、117 電線 109中性線 110、111、115、120、340、341、342、343、344、 345 、 346 、 347 、 348 、 349 、 350 、 351 、 352 、 353 、 354 、 356、358、359、360、361、362、367 訊號線 112、113、114 控制線 118、119電流感應器 121電壓驟降波形 122波形 200全橋切換裝置 201、202、203、204絕緣閘極雙極性電晶體 205、206橋式驅動單元 207電容器 208電感器 10 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（21〇 x 297公釐) " " (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 0
-—--I - - · 1 I I----I 571479 A7 _B7_ 五、發明說明（t| ) 209直流匯流排電容 210、211反對稱並聯連接閘流體 212閘流體驅動電路 301、302、303、304、305類比對數位(A/D)轉換器 306差動哀減電路 307數位濾波器 308參考表更新方塊 309驟降偵測方塊 310、311減法器 312比例積分控制 313加法器 314電流偵測方塊 315、 317 方塊 316、 322、323 或閘 318脈波寬度調變(PWM)產生器 319、320a、320b、324a、324b 及閘 321、326反及閘 325反相閘 327地線 501、502、601、602 波形圖 本發明之細節說明 在參考至附圖的任一或多個圖中之具有相同的參考圖 號之特點的情形，爲了本說明，該些特點係具有相同的功 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 571479 A7 ____Β7_____ 五、發明說明（# ) 能或是動作，除非有相反的意思出現。 圖1係描繪一連接於交流電源105與交流負載106之 間的動態串聯電壓補償器100之單相做法之槪要圖。該動 態串聯電壓補償器100係可以操作來補償出自於交流電源 105之供應電壓中的電壓驟降。一典型的電壓驟降波形121 也已被描繪於圖中。該動態串聯電壓補償器100也可以利 用在一多相系統以補償來自於此類的多相系統中所各別提 供的相電壓上之電壓驟降。動態串聯電壓補償器100之三 相的做法也已在圖4中描繪及說明。 參考圖1，較佳實施例的動態串聯電壓補償器100包 括一電流分享的靜態開關101、一串聯注入換流器102、一 用於控制該電流分享靜態開關101及串聯注入換流器102 之系統控制器103、以及一用於提供直流電壓形式之能量 給串聯注入換流器102之能量儲存單元104。該能量儲存 單兀104可以由一超額電容、一飛輪系統、一電池或者任 何其它可以提供直流電壓形式之能量的機構所組成。 該電流分享的靜態開關101係與串聯注入換流器102 並聯連接，且兩者都透過各別的電線107及108連結於交 流電源105及負載106之間。一中性線109則提供作爲返 迴路徑。該能量儲存單元104係透過電線Π6及117提供 直流電壓給串聯注入換流器102。該系統控制器103及能 量儲存單元104也一樣連接至中性線109,由其中一參考 電壓係被獲得。 5亥系統控制益10 3從電線10 7得到一動態串聯電壓補 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱1 ' 讎 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
-------訂--------I 571479 A7 _____B7____ 五、發明說明（？） 償器1〇〇之輸入電壓訊號，從電線108得到一動態串聯電 壓補償器1〇〇之輸出電壓訊號，經由訊號線115得到一利 用電流感應器118所量測到之流過電流分享的靜態開關 101之電流訊號，經由訊號線120得到一利用電流感應器 119所量測到之流過串聯注入換流器102之電流訊號，而 且經由訊號線110及訊號線111得到一串聯注入換流器 102之直流匯流排電壓。該系統控制器103透過控制線114 控制該電流分享的靜態開關101，而且透過控制線112及 113控制該串聯注入換流器。 在一般正常動作情況期間，亦即當電源105提供一預 先所設定限制下之電壓時，該系統控制器103則控制電流 分享的靜態開關101及串聯注入換流器102,以致使流至 負載106之電流被電流分享的靜態開關101及串聯注入換 流器102分享。該正常動作情況此後可當作電流分享模式。 當該系統控制器103偵測到一超過預先所設定的限制 之出自於交流電源105之電壓驟降時，該電壓驟降係由於 位於電線107上電壓之量測而被偵測到，該系統控制器 103則控制電流分享的靜態開關101使其開路，並且控制 串聯注入換流器102使其在端點107及108之間注入能量 以致於位在或近似於標稱的電壓準位之交流電力被提供至 該負載106。因此，該動態串聯電壓補償器1〇〇，尤其該串 聯注入換流器102係在電線107及電線108之間注入電壓 以致該負載106接收到一無驟降電壓之供應，如波形122 所描繪。 13 .本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
------訂--------I 571479 A7 _____B7 五、發明說明（p ) --較詳細之描繪於圖1的動態串聯電壓補償器100之 槪要圖則參考圖2加以說明。特別地，其中顯示出較詳細 的電流分孚的靜態開關101及串聯注入換流器102槪要圖 。圖中亦描繪系統控制器103及能量儲存單元1〇4之輸入 及輸出之連接。 該電流分享的靜態開關101包括反並聯連接的閘流體 210及211、以及一閘流體驅動電路212。該閘流體驅動電 路212透過控制線114接收一來自於控制器103之控制訊 號。當位於控制線114上之控制訊號爲‘高’狀態時，該 閘流體驅動電路212提供啓動訊號給閘流體210及211以 便在閘流體210及211各自被施加適當的電壓極性的時候 變成導通狀態。相反地，當位於控制線114上之控制訊號 爲‘低’狀態時，該閘流體驅動電路212則不提供啓動訊 號給閘流體210及211，因而在各自流過閘流體210及211 之電流爲零的時候閘流體210及211形成一開路狀態。 該串聯注入換流器102包括一全橋切換裝置200橋式 驅動單元205及206、一切換諧波濾波器、以及跨接於線 116及117之由該能量儲存單元104所供應之直流電壓上 之直流匯流排電容209。該全橋切換裝置200由四個具有 反並聯連接的飛輪二極體201、202、203及204之絕緣聞 極雙極性電晶體(IGBT)所構成。該切換諧波濾波器由一串 聯連接的電感器208及電容器207所構成，而且其連接介 於全橋切換裝置200之輸出端點之間’其中g亥電感器208 連接至正輸出端點‘ + ’而電感器207則連接至負輸出端 14 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) I I-----訂--------- *5^ 571479 A7 _____B7___ 五、發明說明（|j ) 點‘-’。介於電容器207及電感器208之間之連接點則 連接至電線108用以形成串聯注入換流器之輸出端點，而 該全橋切換裝置200之負輸出端點則連接至電線107形成 串聯注入換流器102之輸入端點。 該串聯注入換流器102則透過控制線112及113接收 來自於系統控制器103之控制訊號。當位於控制線112上 之控制訊號爲‘高’狀態時，則絕緣閘極雙極性電晶體 203處於導通模式，並且因爲位於控制線112上之控制訊 號被橋式驅動單元206反相，所以絕緣閘極雙極性電晶體 204處於截止模式，反之亦然。同樣地，當位於控制線113 上之控制訊號爲‘高’狀態時，則絕緣閘極雙極性電晶體 2〇1處於導通模式，並且因爲位於控制線113上之控制訊 號被橋式驅動單元205反相，所以絕緣閘極雙極性電晶體 202處於截止模式，反之亦然。 該系統控制器103透過連接至電線116及117之電線 11〇及111測量由能量儲存單元104所提供至串聯注入換 流器102之直流匯流排電壓。 圖3係爲一較詳細之動態串聯電壓補償器100之系統 控制器103的槪要圖。雖然圖3之槪要圖係顯示一由數位 電路實現之系統控制器103,但該系統控制器1〇3也可以 用一類比電路或者以一數位電路和一類比電路所組成之電 路來實現。 如插繪於圖1及圖2中，該系統控制器1〇3接收5個 輸入，其係爲： 15 本紙張尺度適用中國备家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚Ί "" (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -------訂---------線 571479 A7 ______B7 _ 五、發明說明（丨> ) 由電線107所得到該動態電壓補償器100之輸入電壓 訊號； 由電線108所得到該動態電壓補償器100之輸出電壓 訊號； 藉由電流感應器所測量且透過訊號線Π5所提供 之流過電流分享的靜態開關101之電流； 藉由電流感應器119所測量且透過訊號線12〇提供給 系統控制器103之流過串聯注入換流器102之電流；以及 本身是透過訊號線U0及訊號線111接收的電壓差’ 而且透過訊號線11 〇及訊號線111所接收之電壓經由一差 動衰減電路306所接收的串聯注入換流器102之直流匯流 排電壓。 每一輸入皆爲類比的型式’其藉由各自的類比對數位 (A/D)轉換器301、302、303、305及304將類比型式轉變 爲數位形式。再者，動態串聯電壓補償器1〇〇的輸入電壓 訊號之數位訊號係藉由數位濾波器307被先行處理。 該系統控制器103的輸出是透過控制線113輸出至絕 緣閘極雙極性電晶體201及絕緣閘極雙極性電晶體202的 控制訊號、透過控制線112輸出至絕緣閘極雙極性電晶體 2〇3及絕緣閘極雙極性電晶體204的控制訊號、以及透過 控制線114輸出至電流分享的靜態開關101之閘流體驅動 電路212的控制訊號。該中性線109則連接至系統控制器 ^3之內部地線，且其藉由在圖3中之327表明。 一過電流偵測方塊314接收流過電流分享的靜態開關 16 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) II--I I 訂--------- *5^ A7 571479 _____Β7____ 五、發明說明（G ) 101之數位形式的電流及流過串聯注入換流器102之數位 形式的電流作爲輸入，而且判定過電流情況是否存在。當 過電流偵測方塊314測定到不管是流過電流分享的靜態開 關101(圖2)或者是流過串聯注入換流器102之電流較高於 全橋切換裝置200中之絕緣閘極雙極性電晶體之額定電流 時，該過電流偵測方塊314則透過訊號線360輸出一‘低 ’狀態訊號。該位於訊號線360上之訊號通常爲‘高’狀 態。一位於訊號線360上之‘低’狀態訊號係通過反及聞 321後將該電流分享的靜態開關101保持或切換爲‘導通 ’狀態，且藉由通過及閘324a及324b來提供控制線112 及113 ‘低’狀態訊號將絕緣閘極雙極性電晶體201及203 狀態切換爲‘截止’狀態及將絕緣閘極雙極性電晶體202 及204狀態切換爲‘導通’狀態。因此，在這樣的過電流 情況下，電流分享的靜態開關101則強迫進入導通模式’ 而串聯注入換流器102在電線107及電線1〇8之間沒有注 入任何能量。在過電流情況下該動態串聯電壓補償器100 並未補償一電壓驟降。 在操作中，該輸入至動態串聯電壓補償器100之輸入 電壓之已濾波的數位訊號被傳送至一參考表更新方塊308 。該參考表更新方塊308係由一位於訊號線345上之訊號 所控制。當位於訊號線345上之訊號爲‘低’狀態時’此 係爲正常動作情況或電流分享的模式，該參考表更新方塊 308將連續地更新一儲存著電線107上的輸入電壓之數位 表示之參考訊號表。當位於訊號線345上之訊號爲‘高’ 17 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線 A7 571479 __B7__ 五、發明說明（A ) 狀態時，此係爲當一電壓驟降被偵測到時，該參考表更新 方塊308將凍結該有效的參考訊號表。該參考表更新方塊 308產生一參考訊號，其經由訊號線362提供給一用於偵 測一電壓驟降情況之驟降偵測方塊309,且其也經由訊號 線341提供給用於產生一注入電壓訊號之減法器310及 311 ° 減法器310計算介於位於訊號線341上之參考訊號及 經由訊號線340之位於電線107上之輸入電壓已濾波的數 位訊號兩者間之差値。減法器311則計算介於位於訊號線 341上之參考訊號及位於訊號線342上之輸出電壓的數位 訊號兩者間之差値，接著透過比例積分控制312調節。藉 由加法器313計算減法器310的輸出及比例積分控制312 的輸出兩者之總和，接著提供給脈波寬度調變(PWM)產生 器318作爲輸入。此外，該脈波寬度調變產生器318係利 用來自於類比對數位轉換器304之串聯注入換流器102之 直流匯流排電壓來產生位於訊號線343及訊號線344上之 脈波寬度調變切換訊號。 該驟降偵測方塊309經由訊號線340接收位於電線 107上之輸入電壓之已濾波的數位訊號作爲輸入，接收來 自於參考表更新方塊308之參考訊號作爲輸入，經由訊號 線342接收位於電線108上之輸出電壓已濾波的數位訊號 作爲輸入，及經由訊號線346接收流過電流分享的靜態開 關101之數位形式電流作爲輸入，而且由那些輸入判斷是 否出現一電壓驟降，決定應該施加哪一種強制變換，以及 18 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
--訂---------線 A7 571479 __B7____ 五、發明說明（K) 判斷是否該強制變換已完成。該驟降偵測方塊309在訊號 線353上產生一導通角控制訊號作爲輸出，且其通過反及 閘326及反及閘321而提供給電流分享的靜態開關101， 並且在訊號線351及352上也產生一提供給方塊315之二 位元的訊號作爲輸出。在一較佳的實施中，該驟降偵測方 塊309只決定當來自於參考表更新方塊308之參考訊號的 瞬間値比一儲存的峰値高百分之30之情況時是否產生一電 壓驟降。 當每一電流與零點相交再經過一預先限定的延遲時間 之後，位於線353上之導通角控制訊號則被設定爲‘高’ 狀態。該導通角控制訊號在一緊接著的電流與零點相交之 前再一次被設定爲‘低’狀態。當該電流分享的靜態開關 之導通角被設定爲180電角度時，在每一電流與零點相交 後之延遲時間則被設定爲零。在此實例中’位於訊號線 353上之導通角控制訊號則一直被設定爲‘高’狀態。 方塊315解碼從驟降偵測方塊309接收到之二位元訊 號成爲被提供在訊號線350、349、348及347之上的四個 訊號。當該二位元訊號爲‘〇〇’時，位於訊號線350上之 訊號則被設定爲‘高’狀態；且其它三個訊號則被設定爲 ‘低’狀態。當該二位元訊號爲‘〇1’時，位於訊號線 349上之訊號則被設定爲‘高’狀態；且其它三個訊號則 被設定爲‘低’狀態。當該二位元訊號爲‘1〇’時’位於 訊號線348上之訊號則被設定爲‘高’狀態；且其它三個 訊號則被設定爲‘低’狀態。最後，當該二位元訊號爲‘ 19 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 丨# -------訂---------線 黪. 571479 A7 ___ B7_ 五、發明說明（…） Π’時，位於訊號線347上之訊號則被設定爲‘高’狀態 ;且其它三個訊號則被設定爲‘低’狀態。 當介於位於訊號線362上之參考訊號及位於訊號線 340上之輸入電壓已濾波的數位訊號兩者間之差値大於預 先所限定的設定，且流過電流分享的靜態開關101之數位 形式的電流爲負時，則驟降偵測方塊309產生該二位元訊 號‘〇〇’ 。該二位元訊號‘〇〇’係指出一正強制變換 (Positive FC)是需要的。 當介於位於訊號線362上之參考訊號及位於訊號線 340上之輸入電壓已濾波的數位訊號兩者間之差値大於預 先所限定的設定，且流過電流分享的靜態開關101之數位 形式的電流爲正時，則驟降偵測方塊309產生該二位元訊 號‘01’ 。.該二位元訊號‘01’係指出一負強制變換 (Negative FC)是需要的。 當介於位於訊號線362上之參考訊號及位於訊號線 340上之輸入電壓已濾波的數位訊號兩者間之差値大於預 先所限定的設定，且偵測到一流過電流分享的靜態開關 101之數位形式的電流與零點相交的時候，則驟降偵測方 塊309產生該二位元訊號‘11’ 。該二位元訊號‘11’係 指出該強制變換係已完成，且可以開始串聯電壓注入。該 狀態典型上係緊隨著以上其中二位元訊號‘00’或‘01’ 被產生的任一狀態。 在一般的動作期間中’亦即當介於位於訊號線362上 之參考訊號及位於訊號線340上之輸入電壓已濾波的數位 20 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -------訂--------- 571479 A7 ___B7 _ 五、發明說明（d ) 訊號兩者間之差値小於預先限定的設定時，則驟降偵測方 塊309產生該二位元訊號‘10’ ，其係指出驟降補償是不 需要的，且被稱爲反覆(toggling)狀態。位於訊號線348上 之訊號被方塊315設定爲‘高’狀態；且其它三訊號被方 塊315設定爲‘低’狀態，使得該或閘316之輸出爲‘低 ’狀態。在此情況期間，位於訊號線345上之訊號也爲‘ 低’狀態，且該參考表更新方塊308連續地更新一參考訊 號表。該或閘316之輸出在與位於電線353上之導通角控 制訊號一起被提供給及閘326之前被一反相閘325將其反 相。在此一般的情況期間，反相閘325提供位於訊號線 361之輸出係爲‘高’狀態。在無過電流情況下，位於線 114上之訊號之狀態將爲位於訊號線353上之導通角訊號 之狀態。因此，在無過電流情況下，當電流之相角在導通 角之內時(位於訊號線353上之訊號爲‘高’狀態），控制 線114被強制爲‘高’狀態，且該閘流體驅動電路212提 供啓動訊號給閘流體210及211。 當位於訊號線350、349或347上之任一訊號爲‘高 ’狀態的時候，其發生在當驟降偵測方塊309偵測到一電 壓驟降且產生各自的兩個二位元訊號‘〇〇’ 、 ‘〇1’或‘ 11’時，或閘316之輸出爲‘高’狀態，位於訊號線361 上之訊號爲‘低’狀態。在無過電流情況下，當一電壓驟 降被偵測到時，控制線Π4被強制爲‘低’狀態，其不管 位於訊號線353上之導通角控制訊號狀態爲何，並且該閘 流體驅動電路212不提供啓動訊號給閘流體210及211。 21 紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -------訂·------- 571479 A7 _-___B7______ 五、發明說明（、$ ) 同樣地，位於訊號線345上之訊號爲‘高’狀態，且該參 考表更新方塊308凍結該有效的參考訊號表。 因此，從上面可知，當一電壓驟降被偵測到且流過電 流分享的靜態開關101之電流已經與零點交叉時，該電流 分享的靜態開關101則切換至‘截止’狀態。當一過電流 情況被偵測到或者不需要下降補償以及電流相位在導通相 位角之內的時候，該電流分享的靜態開關101則切換或保 持爲‘導通’狀態。在電流分享的模式中，當電流相位在 導通相位角之內的時候，該電流分享的靜態開關1〇1只能 切換在‘導通’狀態。 如前述開始，當需要正強制變換且該二位元訊號爲‘ 00’時，位於訊號線350上之訊號則被設定爲‘高’狀態 。位於訊號線358上之訊號，在或閘322之後，亦爲‘高 ’狀態。在無過電流情況下，及聞324a之輸出爲局狀 態，其迫使控制線112爲‘高’狀態，且絕緣閘極雙極性 電晶體203切換爲‘導通’狀態，而絕緣閘極雙極性電晶 體204則切換爲‘截止’狀態。在訊號線347及348上之 訊號爲‘低’狀態之下，及閘319、320a及320b之輸出， 其各自提供於訊號線354、356及367上，爲‘低’狀態， 並且在訊號線349上之訊號亦爲‘低’狀態之下，或閘 323提供於訊號線359上之輸出亦爲‘低’狀態。及閘 324b之輸出爲‘低’狀態，其迫使控制線113爲‘低’狀 態，且絕緣閘極雙極性電晶體202切換爲‘導通’狀態， 而絕緣閘極雙極性電晶體201則切換爲‘截止’狀態。 22 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線 571479 A7 __ B7 ___ 五、發明說明（/ / ) 以類似的方式，當需要負強制變換且該二位元訊號爲 ‘01’時，位於訊號線349上之訊號則被設定爲‘高’狀 態，其導致位於線359上之訊號，在或閘323之後，爲‘ 高’狀態。在無過電流情況下，及閘324b之輸出爲‘高’ 狀態，其迫使控制線113爲‘高’狀態，且絕緣閘極雙極 性電晶體201切換爲‘導通’狀態，而絕緣閘極雙極性電 晶體202則切換爲‘截止’狀態。在訊號線347及348上 之訊號爲‘低’狀態之下，及閘320a及319之輸出爲‘低 ’狀態，且在訊號線350上之訊號爲‘低’狀態之下，位 於線358上之訊號，在或閘322之後，亦爲‘低’狀態。 位於線112上之訊號則被及閘324a迫使爲‘低’狀態，且 絕緣閘極雙極性電晶體204切換爲‘導通’狀態，而絕緣 閘極雙極性電晶體203則切換爲‘截止’狀態。 在負及正強制變換之後(各自對應到二位元訊號‘〇〇’ 及‘01’），當偵測到一流過電流分享的靜態開關1〇1之數 位形式的電流與零點相交的時候，二位元訊號爲用於驟降 補償之‘11’ 。位於訊號線347上之訊號被設定爲‘高’ 狀態且方塊315之其它的三輸出訊號則被設定爲‘低’狀 態。由脈波寬度調變產生器318所產生之位於訊號線343 及344上之脈波寬度調變切換訊號則被切換至各自的控制 線112及113。該全橋切換裝置200(圖2)之絕緣閘極雙極 性電晶體201、202、203及204係由脈波寬度調變切換訊 號來控制去產生一脈波寬度調變輸出，而其經由電感器 208及電容器207濾波之後，結果爲一所需之正弦訊號’ 23 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
--------訂--------- 571479 A7 __B7_____ 五、發明說明（#) 其使得位於線108上之動態電壓補償器之輸出電壓無驟降。 最後，當不需要驟降補償的時候，該反覆狀態，該二 位元訊號爲‘10’ ’，且位於訊號線348上之訊號被設定爲 ‘高’狀態。由於位於訊號線348上爲‘高’狀態訊號且 由方塊317所提供之反覆訊號則提供給及閘319作爲輸入 ，及閘319提供於訊號線354上之輸出則爲反覆訊號的狀 態。或閘322及323之輸出也隨著反覆訊號正反轉變。在 無過電流情況下，及閘324a及324b之輸出亦正反轉變’ 其依序在控制線112及113正反轉變。當方塊317之反覆 訊號爲‘高’狀態的時候，絕緣閘極雙極性電晶體201及 203切換爲‘導通’狀態，而絕緣閘極雙極性電晶體202 及204則切換爲‘截止’狀態。當方塊317之反覆訊號接 著切換至‘低’狀態的時候，絕緣閘極雙極性電晶體201 及203切換爲‘截止’狀態，而絕緣閘極雙極性電晶體 202及204則切換爲‘導通’狀態。在反覆狀態期間中， 該全橋切換裝置200之輸出端點，‘ +，及‘一，則同時 地從負直流匯流排221切換到正直流匯流排220 ’或者同 時地從正直流匯流排220切換到負直流匯流排221。這些 反覆狀態情況無一個會引起介於輸入端點i〇7及輸出端點 108之間的任何擾亂。在反覆狀態期間中，在每一電流與 零點相交之後且位於線353上之導通角控制訊號被設定爲 ‘高，狀態以前，該分享的靜態開關1〇1爲不導通，且該 負載電流流過在短路電流模式中的換流器1〇2°當位於線 353上之導通角控制訊號在已預先限定之延遲之後設定爲 24 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •爹 訂---------線 A7 571479 五、發明說明（/\ ) ‘高’狀態的時候，該電流分享的靜態開關101爲導通的 且該負載電流流過電流分孚的靜態開關101。 典型的電力補償裝置可在無電壓驟降被偵測到的情況 下運作數月或甚至數年。在這樣的無電壓驟降期間，該動 態串聯電壓補償器100實現該電流分享的靜態開關101及 串聯注入換流器102之切換裝置201、202、203及204之 切換功能。尤其，該電流分享的靜態開關101之切換功能 係經由導通角控制來實現，然而該切換裝置201、202、 203及204之切換功能係由反覆交換來實現。該反覆交換 頻率係由方塊317之訊號頻率所控制，其係根據該切換裝 置201、202、203及204之切換功能多常被實現來決定。 在一較佳的實施中，該反覆頻率爲0.1赫芝。 圖4係描繪一由具有電流分享的靜態開關之動態串聯 電壓補償器的三相做法之槪要方塊圖。事實上，三個在圖 2中所描繪之具有電流分享的靜態開關之單相動態串聯電 壓補償器則被組合形成該三相動態電壓補償器。在圖4中 ，控制線、訊號線、該態量儲存單元及用於b相及c相之 串聯注入換流器則沒有被描繪於其中。雖然三個獨立的系 統控制器可以被使用在該三相完成的動態串聯電壓補償器 中，但典型上係使用一單一控制器去控制該三個串聯注入 換流器及該三個使用有關於圖3所說明之原理之電流分享 的靜態開關。 圖5A係顯示一來自於電線107上之交流電源105(圖 1)之典型的電壓驟降波形圖501。圖5B係顯示一在如圖 25 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -------訂--------- 571479 A7 ______B7 ____ 五、發明說明（ry) 5A所描繪之電壓驟降期間中位於電線108上之單相動態串 聯電壓補償器100之輸出電壓波形圖502。圖6A係顯示一 來自於三相交流電源105之典型的電壓驟降波形圖601， 而圖6B係顯示一在如圖6A所描繪之電壓驟降期間中該三 相動態串聯電壓補償器(圖4)之輸出電壓波形圖602。出現 於輸入電壓501及602之電壓驟降係被補償以致於該輸出 電壓502及602無電壓驟降。 本發明之實施例之優點是多樣化的。有一優點爲在電 流分享的模式中或者當來自於交流電源105沒有電壓驟降 時，該負載電流則爲電流分享的靜態開關101及串聯注入 換流器102所分享。因爲負載電流的主要部份流過電流分 享的靜態開關101，而此開關在導通模式下其電壓降係非 常小(少於1伏特），所以介於動態串聯電壓補償器1〇〇之 輸入及輸出間則沒有明顯的電壓降。 本發明之實施例之另一項優點爲在電流分享的模式中 或者當來自於交流電源105沒有電壓驟降時，該負載電流 只有一較小部份流過換流器1〇2，以致於該換流器102 ’以 及該濾波器(描繪於圖2中之電容器207及電感器208)可以 保持小的尺寸。 本發明之實施例之再一另外的優點爲在電流分享的模 式中或者當來自於交流電源105沒有電壓驟降時，該換流 器102之切換裝置201、202、203、204、210及211及電 流分享的靜態開關101之切換功能係連續地透過反覆切換 及導通角控制來實現。 26 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線 571479 A7 ___B7_ 五、發明說明（7)) 之前的說明只是本發明之一些實施例，並且在不脫離 本發明之範疇及精神下可以對其做修改及/或變化，該些實 施例是作例證的而非限制性的。 27 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -------訂--------· '