TWI335125B - - Google Patents

Description

九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係為-種無變_型市電併聯電力轉換電路，特別是 關於一種不制隔離籠器而可將分散式電力祕併聯饋入市電 的電力轉換電路。 【先前技術】 按，隨著工業化持續發展，整體環境對於電力的需求與曰遽 然而地球上能源日漸短缺，加上民眾環保意識提高，增加新 又包廠的阻力’ g纽、縣廣再生能源的糊，締再生能源有 效且經濟_縣供電麵，已絲先進科醜絲紐電與環 保的重要產業發展政策。 --般併聯型電力轉換電路可將再生能源或分散式能源所轉換 的魏直接饋人么共電力網路，而該種併卿電力轉換電路可能 包含有單級三相三線式、雙級三相三線式、單級單相二線式或雙 級早相二線式料，該種電力轉換電路不需要體積龐大、價格高、 不易維護的電敝，有如_個獨立小型的發電機，_可構成一 分散式發電系統’並藉由—種新型的『淨電錶』（时她小可 $電力公_發電#，形成—種住宅發電系統，這種新形態的 电力產生方式離促進低成本高效率發電技術的發展。 如第-圖所示即為傳統單級三相三線電力轉換電路圖，_# 在考慮錢獅的供電敎性，对會在直雜_並聯電抑 1335125 (如圖中之Q、C2)以濾除雜訊及達到穩定電壓的功能，而電容器元 件的特性是當電容器的兩端瞬間短路時，可能會造成電容器損 壞，因此該主動開關元件Ql、Q3、q5的閘級驅動信號必須與A、％、 q6的閘級驅動信號相反’意即當㈣3、Qs為導通狀態時，則、 Qb為截止狀態。 -般該電力轉換電路會將直流㈣稀人猶交流側市電供 電端接地’如第-圖中之NGde 2、NQde 4、_ 6均為接地灸考 =時，其電綱’此時爾通，驗情況下，電流迴路如圖 之虛線所不’電容器的操作形同短路，將使得電容恥、⑽主 動式開關元件Q3 ' q4損壞。 、 旦因此當該發電系統併聯公共電力系統運轉時，為了安 1必須在該發電系統之電力轉換電路的輸出端上加裝一輸 變壓器，與公共電力系統_，錢與市電併聯供電。 =第二_為-輪出端加裝變壓器之電力轉 該變壓II可隔_地之贿， ϋ错由 位，用以區隔直流側之接㈣ 不同之對地參考電 Γ將使得錄電力調料體積增加、成本-及降低 力轉換電路的輸纽率越低，功率損失ΓΓΓ件數目越多，則電 丄抑25 之電力轉換電路的缺失與不便，乃特潛心研究並配合學理之運用 提出種無變壓器型市電併聯電力轉換電路’採用無變壓器之 電路架構’且不會產生接地纽之安全_，如此可以提高發電 文率減J發電糸統設備的體積與重量，並降低設備製作的成本 是為一設計合理之且能有效改善上述缺失之發明。 【發明内容】 本卷明之主要目的係在於提供一種無變壓器型市電併聯電力 轉換電路，係用以將-發電系統所提供之直流電源轉換為交流電 源讀入市電，包括—降昇壓型轉換器，用以將該直流電源調整成 二奴固定輪出之直流髓；及至少—組半橋式反流器，用以將該 二組固定輪出之直流電_換為交流電源，以饋人市電，如此可 ^隔離顏n移除，且避免直朗與交❹j共地之問題，因此使 付電力轉換電路讀積、製作成本、獅效率上麟大幅改善。 【實施方式】 為了使貴審查委員能更進一步瞭解本發明為達成預定 所採取之技術、手段及功效，請參_下錢本發日狀詳細說明 與附圖，相信本發明之目的、特徵與特點，#可由此得一深入且 具體之瞭解’細所關式健供參相制帛，並義來對本 發明加以限制者。 本發明轉是設計—種不須使用隔離變壓n的電力調節轉換 電路’將再生能源或分散式能源所提供之直流電源轉換為交流電 1335125 源饋入市電。 明參閱第九圖所示’係為本發明三相雙級電力轉換電路之架 構不意圖。本發明三相雙級電力轉換電路1〇係由一降昇麗型轉換 器（Buck-Boost C0nverter)2〇 與二組半橋式反流器（HalfBridge mverter)爾組成。其中該降昇壓型轉換·係用以將一組不同輸 入之直流賴雕至二_定輸出之直流電壓，包括—第一主動 齡式開關元件Q5、-組共用鐵芯之第一及第二電感器仏、^、二( 第-及第二)被動式開關元件(Di' A)及二(第—及第項容器 、C2)。而該半橋式反流侧以將該二組峡輸出直流電壓轉 換為交流騎、，以饋入市電，包括四主動式開關元件(Ql〜Q4)。 其中該第-主動式_元件^之輸人端串接於該輸入直流電 壓^之正端上’輸出端連接於該第二電感HL2之-端，該第二電 感器l2之另-端連接至該輸人直流電以之負端上，並連接至一 丨接也端Node 1而第一電感器^之一端連接至該接地端N〇de卜另 一端連接於該第一被動開關元件^正端。 —其中該第二被動·元件D2之負端係串接於該第—主動式開 關兀件Q5之輸ίΰ端’2¾之正端職接於該第二電容之 而該第-被動開關元件Di之正端係串接於該第一電感乳之另― 端，Dl之負端則連接至該第-電容器CA正端。 其中該第二電容器C2之正端係連接於該接地端Node i，而C 之負端則連接於該第二被動開關元件从正端；而該第一電容器 9 i'^35125 c,之正端係連接於該第一被動開關元件〇1之負端，而Cl之負端則 連接於6亥接地端]Sfode 1。 其電路原理為：當直流電源V,經主動式開關元件Q5動作時， 會將此置儲存於電感器由於該電感器L2與電感器1^共用同-組 鐵芯，能量同時會藉由該鐵芯耦合至電感器Li中，因此該降昇壓 型轉換器20可同時在該電容队、&上產生兩組直流電源％、^ ，透過該二組半橋式反流器3〇將該兩組直流電源％、、轉換為交 流電源輸出。 配合直流侧電源接地’其中Node丨係為直流側接地端 ，而 Node 2係為父/瓜側電源接地端，此時]^〇扣1與]^〇扣2同為接地點，而其 中半橋式反流|§30之開關控制迴路如圖中虛線所示。當q導通時 ，電流迴路之電流路徑由電容器Ci之正端(+成出，經由主動式開 關元件QA電容器Q，最後回到電容糾之負端㈠。饥導通時 ’電流迴路之電流路徑由電容器仏之負端㈠流出，經由主動式開 關元件(¾及電容器C3，最後回到電容器仏之正端(+)。 透過電感IIL! Α隸合電路’將原本單一直流電源輸入㈤轉 換為雙直流電源輸A(V5、V6) ’如此當直流顺交流側均為接地系 統時，便可提供轉換電路-共同躺點N〇de w吏得兩組電源％ 、V0)均有適當迴路路徑將能量傳遞至交流側。 請參閱第十騎示’係為本發明單相雙級電力轉換電路架構 不意圖。本發第九@之三相雙級電路架構中之二組半橋式反 1335125 系統時，便可提供轉換電路-共同接地點NQdel，使得兩組電源％ 、I)均有適當迴路路經將能量傳遞至交流側。 綜上所述，本發明之電力轉換電路可避免直流側與交流側共 地之問題，因此使得電力轉換電路在體積、製作成本、轉換效率 上獲得大幅改善。另外由於使膽少的主動式_元件數目>，亦 y進一步降低該電力轉換器之製作成本與功率損失，提 率。 ' _本發明之電力轉換電路與魏電力轉換祕之比較如表一所 表一··

1335125 於習知者的設計，堪能提高整體之使用價值，又其申請前未見於 刊物或公開㈣，誠已符合發料利之要件，纽法提出發明專 利申請。 而這 些改變仍屬於本翻之發明精神及町所界定之專利範圍 惟，上述所揭露之圖式、說明，僅為本發明之實施例而已 崎于此項贿者#可_上叙朗作魏麵之改良， 中

13 1335125 【圖式簡單說明】 第一圖係為傳統單級三相三線電力轉換電路圖； 第二圖係為輸出端加裝變壓器之傳統單級三相三線電力轉換 電路圖； 第三圖係為傳統雙級三相三線電力轉換電路圖； 第四圖係為輸出端加裝變壓器之傳統雙級三相三線電力轉換 電路圖； 第五圖係為傳統單級單相二線電力轉換電路圖； 第六圖係為輸出端加裝變壓器之單級單相二線電力轉換電路 圖， 第七圖係為傳統雙級單相二線電力轉換電路圖； 第八圖係為輸出端加裝變壓器之傳統雙級單相二線電力轉換 電路圖； 第九圖係為本發明三相雙級電力轉換電路之架構示意圖；及 第十圖係為本發明單相雙級電力轉換電路之架構示意圖。 【主要元件符號說明】 10 三相雙級電力轉換電路 20 降昇壓型轉換器 30 半橋式反流器 40 該單相雙級電力轉換電路 50 降昇壓型轉換器 14

Claims (1)

1335125 十、申請專利範圍： L 一種無變壓11型市電併聯電力轉換電路，_以將—發電系 統所提供之直流電源轉換為交流電源饋入市電，包括. -降昇壓型轉換器(Buck-B⑽t c⑽叫具有. 狀第-及㈣❹嘱H輸形^合電路: 將該直流電源調整成二組固定輸出之直流電壓；及 至少-組半橋式反流器，用以將該二_定輸 轉換為交流電源，以饋入市電。 狄 2·如申請專職圍第丨韻之無賴_市電㈣電力轉 路，其中該降昇壓型轉換器係進一步包括： 、 一^絲式_树，其輸人端串接於該錢電源之正端 一而，、輸出端串接於該第二電感器之—端，而該第二電感哭之 另一端則連接至該直流電源之負端上，並連接至該接地端；^ 第一被動開關元件 端，而該第一電感器之另一 弟一被動開關元件， 件之輸出端；

’其正端係、串接於該第-電感器之一 端則連接至一接地端； 其負端係串接於該第—主動式開關元 端2 u⑤’其正端係連接於該第—被動開關元件之負 鉍，而負端則連接於該接地端；及 、 ’其正端係連接於該接地端，而負端則連接於 該弟二被動咖元件之正端。 、、； I 1335125 電併聯電力轉換電 包括四主動式開關 3.如申請專利範圍第1項所之無變壓器型市 路’其中該半橋式反流器係為轉換三相電力， 元件。 4.如申請專利範圍第1項所之無變壓器型市電併聯 絡，该+橋私纖祕解相電力娜：叫開關元= 1335125 A 1¾¾

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