TWI413332B - 電力轉換電路 - Google Patents

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Chung Hsin Elec & Mach Mfg
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Description

電力轉換電路
本發明係關於一種市電並聯技術，特別是一種應用於市電並聯式再生能源系統之電力轉換電路。
「再生能源」(Renewable energy)係指理論上能取之不盡的天然資源，例如是太陽能、風能、地熱能、水力能、潮汐能、生質能等，都是轉化自然界的能量成為能源。要讓人類能在地球上永續發展，將再生能源有效且經濟的轉換為一般民生供電，已成為先進科技國家兼顧發電與環保的重要產業發展政策。
在綠色再生能源系統中，市電並聯技術扮演了重要的角色。藉由市電並聯技術，當再生能源供電裝置所發出的電力不足以供給負載或是再生能源供電裝置供給故障時，即可由市電供電裝置來供給電力給負載。其中，當再生能源供電裝置所發出的電力不足以供給負載且由市電供電裝置來供給不足的電力時，此時兩者之間轉換器的輸出電壓的相位及頻率則必須要與市電一致。此外，當再生能源供電裝置發出的電力在供應給負載後仍過多時，則可回饋給予電力公司。
第1圖係為習知之一種市電並聯式再生能源系統的概要結構示意圖。
參照第1圖，習知的市電並聯式再生能源系統包括：再生能源供電裝置10、電力轉換電路20、市電供電裝置30以及負載40。
電力轉換電路20包括控制器24、直流/直流轉換器210、直流/交流換流器220以及輸出電路230。
直流/直流轉換器210接收再生能源供電裝置10所產生的再生能源並將其轉換成穩定且固定的直流電力。直流/交流換流器220將直流/直流轉換器210輸出的直流電力轉換為交流電力。控制器24用以控制再生能源供電裝置10、直流/直流轉換器210、直流/交流換流器220以及輸出電路230的運作。輸出電路230可依據控制器24的控制將交流電力和/或市電提供給負載40。
在市電並聯技術中，直流/交流換流器220輸出的交流電力的角位置與市電的角位置的偵測係為其效率關鍵指標。傳統的角位置偵測技術可分為零點偵測電路和數位鎖相迴路。然而，零點偵測電路的成本較高且容易受干擾而導致角位置的誤判。雖然數位鎖相迴路的響應速度快且精準度佳，但是控制器的設計卻是非常的不容易。
本發明係為一種電力轉換電路，採用電流閉迴路控制法進行直流/直流轉換器的運作控制，以及採用外迴圈電壓閉迴路控制法與內迴圈電流閉迴路控制法進行直流/交流換流器的運作控制，藉以大幅降低在硬體電路的體積。
本發明係為一種電力轉換電路，可以二級串聯模式應用於再生能源系統。
本發明係為一種電力轉換電路，在直流/直流轉換器方面，係採用電流閉回路控制，藉由回授再生能源供電裝置的輸出電壓與輸出電流以及直流鏈電壓來控制直流/直流轉換器的發電功率多寡。
本發明係為一種電力轉換電路，在直流/交流換流器方面，係藉由回授直流鏈電壓來進行直流鏈電壓的穩定控制；藉由d-q軸座標(轉子座標)轉換來降低系統控制設計問題。
本發明係為一種電力轉換電路，在直流/交流換流器方面，係藉由輸入之功率補償控制以調節直流鏈電壓，使其在負載瞬間變動情形下，輸出之直流鏈電壓不會有巨幅之變動，藉以提高其穩定性。
本發明係為一種電力轉換電路，在直流/交流換流器方面，係藉由市電電壓角位置偵測以確保直流/交流換流器之輸出電壓能與市電同步。
為達上述功效，本發明係提供一種電力轉換電路，其包括：一第一接收端，用以電性連接一再生能源供電裝置；一第二接收端，用以接收一市電；一負載端，用以電性連接一負載；一直流/直流轉換器，直流/直流轉換器的輸入端電性連接至第一接收端，以相應於一第一調變信號之工作周期將再生能源供電裝置的輸出電壓轉為穩定之一直流鏈電壓；一直流/交流換流器，直流/交流換流器的輸入端電性連接至直流/直流轉換器的輸出端，以接收直流鏈電壓並以相應於一第二調變信號之工作周期將直流鏈電壓轉換成一交流鏈電壓；一輸出電路，電性連接至直流/交流換流器的輸出端、第二接收端以及負載端，以由交流鏈電壓和市電中之一供給負載電力；一回授電路，電性連接第一接收端、直流/直流轉換器的輸出端、直流/交流換流器的輸出端與第二接收端，以回授相應於再生能源供電裝置的輸出電壓的一第一回授信號、相應於再生能源供電裝置的輸出電流的一第二回授信號、相應於直流/直流轉換器的直流鏈電壓的一第三回授信號、相應於直流/交流換流器的輸出電流的一第四回授信號與相應於市電的輸出電壓的一第五回授信號；一偵測電路，電性連接至回授電路，以接收第五回授信號並基於第五回授信號進行運算以得到市電的一角位置；一控制模組，電性連接至回授電路與偵測電路，以根據角位置將第四回授信號與第五回授信號從以二軸定子座標表示轉換為以轉子座標表示、根據第一回授信號、第二回授信號以及第三回授信號輸出一第一控制信號，並且根據第一回授信號、第二回授信號、第三回授信號以及以轉子座標表示之第四回授信號與第五回授信號輸出一第二控制信號；以及一脈波調節電路，電性連接至控制模組，用以根據第一控制信號輸出第一調變信號，以及根據第二控制信號輸出第二調變信號。
藉由本發明的實施，至少可達到下列進步功效：
一、藉由數位電路設計可大幅降低在硬體電路上的體積。
二、可藉由回授再生能源供電裝置的輸出電壓與輸出電流以及直流鏈電壓來控制直流/直流轉換器的發電功率多寡。
三、可藉由回授直流鏈電壓來進行直流鏈電壓的穩定控制。
四、可採用d-q軸座標轉換，將時變的控制因子轉變為非時變因子來進行控制，致使系統的命令較容易追隨，進而降低系統控制設計的問題。
五、可藉由輸入之功率補償控制來調節直流鏈電壓，藉以提高其穩定性，進而有效地改善系統暫態。
六、可較精準地偵測且計算市電的角位置，以確保直流/交流換流器之輸出電壓能與市電同步。
為了使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點，因此將在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點。
第2圖係為本發明第一實施例的電力轉換電路20的概要結構示意圖。第3圖係為一實施例的偵測電路250的概要結構示意圖。第4圖係為一實施例的控制模組260的概要結構示意圖。
參照第2圖，電力轉換電路20包括第一接收端IN1、第二接收端IN2、負載端OUT、直流/直流轉換器210、直流/交流換流器220、輸出電路230、回授電路240、偵測電路250、控制模組260以及脈波調節電路270。
第一接收端IN1可電性連接至再生能源供電裝置10，以接收再生能源供電裝置10所產生的再生能源。此再生能源供電裝置10可為燃料電池，然此非本發明之限制。
第二接收端IN2可電性連接至市電供電裝置30的供應 端，以接收市電供電裝置30的供應端所提供的市電。
負載端OUT可電性連接至負載40，以提供電力給負載40。
直流/直流轉換器210的輸入端電性連接至第一接收端IN1，且直流/直流轉換器210的輸出端電性連接至直流/交流換流器220的輸入端。而直流/交流換流器220的輸出端則電性連接至輸出電路230。此外，輸出電路230還電性連接至第二接收端IN2和負載端OUT。
回授電路240電性連接第一接收端IN1、直流/直流轉換器210的輸出端、直流/交流換流器220的輸出端與第二接收端IN2。偵測電路250電性連接於回授電路240與控制模組260之間，控制模組260又電性連接於回授電路240。而脈波調節電路270則電性連接於直流/直流轉換器210的控制端與控制模組260之間，以及電性連接於直流/交流換流器220的控制端與控制模組260之間。
直流/直流轉換器210將第一接收端IN1所接收到的再生能源昇壓至穩定且固定之直流電力，並輸出給直流/交流換流器220。於此，直流/直流轉換器210可相應於第一調變信號之工作周期將經由第一接收端IN1所接收到的再生能源供電裝置10的輸出電壓轉為穩定之直流鏈電壓。
直流/交流換流器220接收直流/直流轉換器210所產生的直流鏈電壓，並且再以相應於第二調變信號之工作周期將接收到的直流鏈電壓轉換成交流鏈電壓。
於正常狀態下，輸出電路230會將直流/交流換流器220和負載端OUT電性導通，以使直流/交流換流器220所產生的交流鏈電壓經由負載端OUT而供應給負載40。換言之，當直流/交流換流器220所輸出的交流鏈電壓足以供應給負載40時，輸出電路230會斷開第二接收端IN2以及負載端OUT之間的電性連結。而當直流/交流換流器220所輸出的交流鏈電壓不足以供應給負載40時，輸出電路230則導通第二接收端IN2以及負載端OUT之間的電性連結，以將市電提供給負載40。
其中，市電可僅供應直流/交流換流器220所輸出的交流鏈電壓不滿足負載40需求的部分能量。換言之，當直流/交流換流器220所輸出的交流鏈電壓不足以供應給負載40時，可由直流/交流換流器220所輸出的交流鏈電壓和市電共同分攤負載40的電力需求量。然而，此非本發明之限制，亦可於直流/交流換流器220所輸出的交流鏈電壓不足以供應給負載40時，導通第二接收端IN2以及負載端OUT之間的電性連結並斷開直流/交流換流器220和負載端OUT之間的電性連結，以完全由市電來滿足負載40的電力需求。其中，輸出電路230可包括一繼電器。
於此，回授電路240可擷取第一接收端IN1的輸入、直流/直流轉換器210的輸出、直流/交流換流器220的輸出以及第二接收端IN2的輸入，並且將相應於再生能源供電裝置10的輸出電壓的第一回授信號FB1、相應於再生能源供電裝置10的輸出電流的第二回授信號FB2、相應於直流/直流轉換器210的直流鏈電壓的第三回授信號FB3、相應於直流/交流換流器220的輸出電流的第四回授信號FB4和相應於市電供電裝置30之市電的輸出電壓的第五回授信號FB5回授給控制模組260，以及將相應於市電供電裝置30之市電的輸出電壓的第五回授信號FB5回授給偵測電路250。
第3圖係為一實施例之偵測電路250的概要結構示意圖。請合併參照第3圖，偵測電路250基於第五回授信號FB5進行運算，以得到市電的角位置θe 。偵測電路250可包括：二階數位正交轉換器252以及反正切計算單元254。
二階數位正交轉換器252電性連接於回授電路240與反正切計算單元254之間，而反正切計算單元254則電性連接於二階數位正交轉換器252與控制模組260之間。
於此，二階數位正交轉換器252接收回授電路240回授來之相應於市電供電裝置30之市電的輸出電壓的第五回授信號FB5，並且根據第五回授信號FB5產生與市電同步之弦波eα 、eβ 。而後，反正切計算單元254再藉由與市電同步之弦波eα 、eβ 計算出市電的角位置θe ，並輸出給控制模組260。於此，反正切計算單元254可透過計算與市電同步之弦波eα 、eβ 的正反切函數以計算出市電的角位置θe 。其中，弦波eα 、eβ 兩者為正交，即相差90度。
請合併參照第4圖，控制模組260會根據第一回授信號FB1、第二回授信號FB2以及第三回授信號FB3輸出第一控制信號CS1。控制模組260還會根據據角位置θe 將第四回授信號FB4與第五回授信號FB5從以二軸定子座標表示轉換為以轉子座標表示，並且根據第一回授信號FB1、第二回授信號FB2、第三回授信號FB3、以轉子座標表示之第四回授信號FB4’與以轉子座標表示之第五回授信號FB5’輸出第二控制信號CS2。
控制模組260可包括座標轉換單元262以及二個控制器，為了方便描述，以下分別稱之為第一控制器264以及第二控制器266。
座標轉換單元262的輸入端電性連接至回授電路240與偵測電路250的反正切計算單元254。第一控制器264的輸入端電性連接至回授電路240，且第一控制器264的輸出端電性連接至脈波調節電路270。換言之，第一控制器264係電性連接於回授電路240與脈波調節電路270之間。第二控制器266的輸入端電性連接至回授電路240、偵測電路250的反正切計算單元254與座標轉換單元262，且第二控制器266的輸出端電性連接至脈波調節電路270。
第一控制器264根據相應於再生能源供電裝置10的輸出電壓的第一回授信號FB1、相應於再生能源供電裝置10的輸出電流的第二回授信號FB2以及相應於直流/直流轉換器210的直流鏈電壓的第三回授信號FB3控制脈波調節電路270，以使直流/直流轉換器210輸出穩定且固定之直流電力。於此，第一控制器264根據相應於再生能源供電裝置10的輸出電壓的第一回授信號FB1、相應於再生能源供電裝置10的輸出電流的第二回授信號FB2以及相應於直流/直流轉換器210的直流鏈電壓的第三回授信號FB3計算出第一控制信號CS1，並將第一控制信號CS1輸出給脈波調節電路270。因而，脈波調節電路270根據第一控制信號CS1輸出第一調變信號dv1 ，以致使直流/直流轉換器210以相應於第一調變信號dv1 之工作周期 輸出穩定且固定之直流電力。
座標轉換單元262接收反正切計算單元254計算出的市電的角位置θe ，並且根據接收到的角位置θe 將第四回授信號FB4與第五回授信號FB5從以二軸定子座標(α-β軸座標)表示轉換為以轉子座標(d-q軸座標)表示。
第二控制器266接收第一回授信號FB1、第二回授信號FB2、第三回授信號FB3、以轉子座標表示之第四回授信號FB4’與第五回授信號FB5’以及角位置θe ，並且根據所接收到的回授信號(即，第一回授信號FB1、第二回授信號FB2、第三回授信號FB3以及以轉子座標表示之第四回授信號FB4’與第五回授信號FB5’)以及角位置θe 控制脈波調節電路270，以使直流/交流換流器220輸出頻率與市電的同步的交流電力。於此，第二控制器266根據第一回授信號FB1、第二回授信號FB2、第三回授信號FB3、以轉子座標表示之第四回授信號FB4’與第五回授信號FB5’以及角位置θe 計算出第二控制信號CS2，並將第二控制信號CS2輸出給脈波調節電路270。因而，脈波調節電路270根據第二控制信號CS2輸出第二調變信號dv2 ，以致使直流/交流換流器220以相應於第二調變信號dv2 之工作周期輸出頻率與市電的同步的交流電力。
此外，控制模組260還可更包括一控制器，以根據負載40的電力需求來控制輸出電路230的切換動作。再者，控制模組260還可根據負載40的電力需求控制輸出電路230的切換動作。由於控制模組260對輸出電路230的切換控制係為本領域之技術人員所熟知，故於此不再贅述。
如第2圖所示，脈波調節電路270可根據第一控制信號CS1輸出第一調變信號dv1 ，以調節直流/直流轉換器210的責任週期。並且，脈波調節電路270還可根據第二控制信號CS2輸出第二調變信號dv2 ，以調節直流/交流換流器220的責任週期。
第5圖係為一實施例的第一控制器264的概要結構示意圖。
參照第5圖，第一控制器264可包括減法器ST1、電流調節器IR1、加總器SUM0以及倒數器INV。
減法器ST1的正輸入端電性連接至第一供應單元(圖中未顯示)，而減法器ST1的負輸入端則電性接至回授電路240。電流調節器IR1電性連接於減法器ST1的輸出端與加總器SUM0的第一正輸入端。加總器SUM0的第二正輸入端與負輸入端電性連接至回授電路240，而加總器SUM0的輸出端電性連接至倒數器INV的輸入端。並且，倒數器INV的輸出端電性連接至脈波調節電路270。
第一供應單元可提供預設之電流命令值I1給減法器ST1。減法器ST1再將接收到的電流命令值I1與第二回授信號FB2相減，並且將相減後的結果輸出給電流調節器IR1。接著，電流調節器IR1調節減法器ST1的輸出值(即，電流命令值I1與第二回授信號FB2的相減結果)，並且將調節後的值輸出給加總器SUM0。於此，電流調節器IR1可放大輸入電流(即，再生能源供電裝置的輸出電流)的誤差。加總器SUM0將電流調節器IR1的輸出值與第三回授信號FB3相加並減去第一回授 信號FB1，並將計算結果輸出給倒數器INV。然後，倒數器INV會根據加總器SUM0的輸出值將第三回授信號FB3轉換為倒數，據以產生第一控制信號CS1給脈波調節電路270。於此，倒數器INV可透過執行倒數運算對直流/直流轉換器210的直流鏈電壓做倍率縮減，藉以單位化直流/直流轉換器210的直流鏈電壓。
第6圖係為一實施例的第二控制器266的概要結構示意圖。
參照第6圖，第二控制器266可包括功率補償單元2661、d軸控制單元2662、q軸控制單元2663、座標反轉換單元2664以及運算單元2665。
功率補償單元2661電性連接至回授電路240、座標轉換單元262以及d軸控制單元2662。d軸控制單元2662還電性連接至回授電路240、座標轉換單元262以及座標反轉換單元2664。q軸控制單元2663則電性連接至座標轉換單元262以及座標反轉換單元2664。座標反轉換單元2664還電性連接至偵測電路250的反正切計算單元254與運算單元2665。並且，運算單元2665電性連接於座標反轉換單元2664與脈波調節電路270之間。
於此，以轉子座標表示之第五回授信號FB’包括q軸第五回授信號eq (即，以轉子座標表示之第五回授信號的交軸分量)以及d軸第五回授信號ed (即，以轉子座標表示之第五回授信號的直軸分量)。
功率補償單元2661根據第一回授信號FB1、第二回授信 號FB2和d軸第五回授信號ed 產生一輸入補償值CPS給d軸控制單元2662。d軸控制單元2662再根據第三回授信號FB3、輸入補償值CPS、以轉子座標表示之第四回授信號FB4’和d軸第五回授信號ed 產生d軸控制命令μd 給座標反轉換單元2664。並且，q軸控制單元2663亦根據以轉子座標表示之第四回授信號FB4’和q軸第五回授信號eq 產生q軸控制命令μq 給座標反轉換單元2664。接著，座標反轉換單元2664根據角位置θe 將d軸控制命令μd 和q軸控制命令μq 從以轉子座標表示轉換為以二軸定子座標表示而產生以二軸定子座標表示之控制命令ναβ 。運算單元2665接收以二軸定子座標表示之控制命令ναβ ，並且透過運算以二軸定子座標表示之控制命令ναβ 而產生第二控制信號CS2給脈波調節電路270。
其中，功率補償單元2661可執行下列運算公式：2×FB1×FB2÷ed (公式1)，並且公式1的運算結果相應於輸入補償值CPS。
此外，以二軸定子座標表示之控制命令ναβ 可包括α軸控制命令να 以及β軸控制命令νβ 。而運算單元2665可根據α軸控制命令να 以及β軸控制命令νβ 執行下列運算公式：(公式2)，並且公式2的運算結果相應於第二控制信號CS2。
於此，以轉子座標表示之第四回授信號FB4’亦包括q軸第四回授信號iq (即，以轉子座標表示之第四回授信號的交軸分量)以及d軸第四回授信號id (即，以轉子座標表示之第四回授信號的直軸分量)。
第7圖係為一實施例的d軸控制單元2662的概要結構示意圖。
參照第7圖，d軸控制單元2662可包括減法器ST2、電壓調節器VR1、第一加總器SUM1、電流調節器IR2、乘法器MP1以及第二加總器SUM2。
減法器ST2的正輸入端電性連接至回授電路240，並且減法器ST2的負輸入端電性連接至第二供應單元(圖中未顯示)。電壓調節器VR1則電性連接於減法器ST2的輸出端與第一加總器SUM1的第一正輸入端之間。第一加總器SUM1的第二正輸入端功率補償單元2661，並且第一加總器SUM1的負輸入端電性連接至座標轉換單元262。電流調節器IR2則電性連接於第一加總器SUM1的輸出端與第二加總器SUM2的第一正輸入端之間。而乘法器MP1電性連接於座標轉換單元262與第二加總器SUM2的第二正輸入端之間。第二加總器SUM2的負輸入端電性連接至座標轉換單元262，並且第二加總器SUM2的輸出端則電性連接至座標反轉換單元2664。
第二供應單元提供預設之電壓命令值V1給減法器ST2。減法器ST2將來自回授電路240的第三回授信號FB3與電壓命令值V1相減，並且將相減運算的結果輸出給電壓調節器VR1。接著，電壓調節器VR1調節減法器ST2的輸出值(即，第三回授信號FB3與電壓命令值V1的相減結果)，並且將調節後的值輸出給第一加總器SUM1。於此，電壓調節器VR1可放大直流鏈電壓(即，直流/直流轉換器210的輸出電壓)的誤差。第一加總器SUM1將電壓調節器VR1的輸出值與輸入補償值CPS相加，然後再減去d軸第四回授信號id ，並且將最後的計算結果輸出給電流調節器IR2。接著，電流調節器IR2調節第一加總器SUM1的輸出值(即，電壓調節器VR1的輸出值加上輸入補償值CPS，然後再減去d軸第四回授信號id 的加總結果)，並且將調節後的值輸出給第二加總器SUM2。於此，電流調節器IR2可放大d軸第四回授信號的誤差。再者，乘法器MP1根據一特定倍率(WL)倍增q軸第四回授信號iq ，以輸出倍增後的q軸第四回授信號WL×iq 給第二加總器SUM2。然後，第二加總器SUM2透過將電流調節器IR2的輸出值與乘法器MP1的輸出值(WL×iq )相加並且減去d軸第五回授信號ed 而產生d軸控制命令μd 給座標反轉換單元2664。
第8圖係為一實施例的q軸控制單元2663的概要結構示意圖。
參照第8圖，q軸控制單元2663可包括減法器ST3、電流調節器IR3、乘法器MP2以及第三加總器SUM3。
減法器ST3的正輸入端電性連接至第三供應單元(圖中未顯示)，並且減法器ST3的負輸入端電性連接至座標轉換單元262。電流調節器IR3則電性連接於減法器ST3的輸出端與第三加總器SUM3的第一正輸入端之間。乘法器MP1電性連接於座標轉換單元262與第三加總器SUM3的第二正輸入端之間。再者，第三加總器SUM3的第三正輸入端電性連接至座標轉換單元262，並且第三加總器SUM3的輸出端則電性連接至座標反轉換單元2664。
第三供應單元提供預設之電流命令值I2給減法器ST3。減法器ST3將接收的電流命令值I2與來自座標轉換單元262的q軸第四回授信號iq 相減，並且將相減運算的結果輸出給電流調節器IR3。接著，電流調節器IR3調節減法器ST3的輸出值(即，電流命令值I2與q軸第四回授信號iq 的相減結果)，並且將調節後的值輸出給第三加總器SUM3。於此，電流調節器IR3可放大q軸第四回授信號的誤差。再者，乘法器MP2根據一特定倍率(WL)倍增d軸第四回授信號id ，以輸出倍增後的d軸第四回授信號WL×id 給第三加總器SUM3。然後，第三加總器SUM3透過將電流調節器IR3的輸出值、乘法器MP2的輸出值(WL×id )與q軸第五回授信號eq 相加而產生q軸控制命令μq 給座標反轉換單元2664。
其中，電流命令值I2一般可設定為0。再者，二乘法器MP1以及MP2可採用相同之特定倍率，並且此特定倍率(WL)可為市電的角頻率(ωe )乘上濾波電感值(Lf )。
再者，控制模組260的各組件均可藉由軟體程式設計來實現上述對應之運作，以大幅降低在硬體電路上的體積。
根據本發明實施例之電力轉換電路可應用市電並聯式再生能源系統。於控制方面上，市電並聯式再生能源系統係採用二級串聯模式(意指再生能源供電裝置10所產生的再生能源經過的直流/直流轉換器210後，再串接一級之直流/交流換流器220)。並且，於整體系統控制上，根據本發明實施例之電力轉換電路在直流/直流轉換器210方面，係採用電流閉回路控制，藉由回授再生能源供電裝置10的輸出電壓與輸出電流以及直流鏈電壓來控制直流/直流轉換器210的發電功率多寡。並且，根據本發明實施例之電力轉換電路在直流/交流換流器220方面，係藉由回授直流鏈電壓來進行直流鏈電壓的穩定控制；藉由d-q軸座標轉換來降低系統控制設計問題；藉由輸入之功率補償控制以調節直流鏈電壓，使其在負載40瞬間變動情形下，輸出之直流鏈電壓不會有巨幅之變動，藉以提高其穩定性；以及藉由市電電壓角位置θe 偵測以確保直流/交流換流器220之輸出電壓能與市電同步。
惟上述各實施例係用以說明本發明之特點，其目的在使熟習該技術者能瞭解本發明之內容並據以實施，而非限定本發明之專利範圍，故凡其他未脫離本發明所揭示之精神而完成之等效修飾或修改，仍應包含在以下所述之申請專利範圍中。
10．．．再生能源供電裝置
20．．．電力轉換電路
24．．．控制器
30．．．市電供電裝置
40．．．負載
210．．．直流/直流轉換器
220．．．直流/交流換流器
230．．．輸出電路
240．．．回授電路
250．．．偵測電路
252．．．二階數位正交轉換器
254．．．反正切計算單元
260．．．控制模組
262．．．座標轉換單元
264．．．第一控制器
266．．．第二控制器
2661．．．功率補償單元
2662．．．d軸控制單元
2663．．．q軸控制單元
2664．．．座標反轉換單元
2665．．．運算單元
270．．．脈波調節電路
IN1．．．第一接收端
IN2．．．第二接收端
OUT．．．負載端
FB1．．．第一回授信號
FB2．．．第二回授信號
FB3．．．第三回授信號
FB4．．．第四回授信號
FB5．．．第五回授信號
θe ．．．角位置
CS1．．．第一控制信號
CS2．．．第二控制信號
FB4’．．．以轉子座標表示之第四回授信號
FB5’．．．以轉子座標表示之第五回授信號
eα 、eβ ．．．與市電同步之弦波
dv1 ．．．第一調變信號
dv2 ．．．第二調變信號
ST1．．．減法器
ST2．．．減法器
ST3．．．減法器
IR1．．．電流調節器
IR2．．．電流調節器
VR1．．．電壓調節器
SUM0．．．加總器
SUM1．．．第一加總器
SUM2．．．第二加總器
SUM3．．．第三加總器
INV．．．倒數器
MP1．．．乘法器
MP2．．．乘法器
I1．．．電流命令值
I2．．．電流命令值
V1．．．電壓命令值
eq ．．．q軸第五回授信號
ed ．．．d軸第五回授信號
CPS．．．輸入補償值
μd ．．．d軸控制命令
μq ．．．q軸控制命令
ναβ ．．．以二軸定子座標表示之控制命令
iq ．．．q軸第四回授信號
id ．．．d軸第四回授信號
WL×iq ．．．倍增後的q軸第四回授信號
WL×id ．．．倍增後的d軸第四回授信號
第1圖係為習知之一種市電並聯式再生能源系統的概要結構示意圖。
第2圖係為本發明第一實施例的電力轉換電路的概要結構示意圖。
第3圖係為一實施例的偵測電路的概要結構示意圖。
第4圖係為一實施例的控制模組的概要結構示意圖。
第5圖係為一實施例的第一控制器的概要結構示意圖。
第6圖係為一實施例的第二控制器的概要結構示意圖。
第7圖係為一實施例的d軸控制單元的概要結構示意圖。
第8圖係為一實施例的q軸控制單元的概要結構示意圖。
10．．．再生能源供電裝置
20．．．電力轉換電路
30．．．市電供電裝置
40．．．負載
210．．．直流/直流轉換器
220．．．直流/交流換流器
230．．．輸出電路
240．．．回授電路
250．．．偵測電路
260．．．控制模組
270．．．脈波調節電路
IN1．．．第一接收端
IN2．．．第二接收端
OUT．．．負載端
FB1．．．第一回授信號
FB2．．．第二回授信號
FB3．．．第三回授信號
FB4．．．第四回授信號
FB5．．．第五回授信號
θe ．．．角位置
CS1．．．第一控制信號
CS2．．．第二控制信號
dv1 ．．．第一調變信號
dv2 ．．．第二調變信號

Claims (7)

  1. 一種電力轉換電路，包括：一第一接收端，用以電性連接一再生能源供電裝置；一第二接收端，用以接收一市電；一負載端，用以電性連接一負載；一直流/直流轉換器，該直流/直流轉換器的輸入端電性連接至該第一接收端，以相應於一第一調變信號之工作周期將該再生能源供電裝置的輸出電壓轉為穩定之一直流鏈電壓；一直流/交流換流器，該直流/交流換流器的輸入端電性連接至該直流/直流轉換器的輸出端，以接收該直流鏈電壓並以相應於一第二調變信號之工作周期將該直流鏈電壓轉換成一交流鏈電壓；一輸出電路，電性連接至該直流/交流換流器的輸出端、該第二接收端以及該負載端，以由該交流鏈電壓和該市電中之一供給該負載電力；一回授電路，電性連接該第一接收端、該直流/直流轉換器的該輸出端、該直流/交流換流器的該輸出端與該第二接收端，以回授相應於該再生能源供電裝置的該輸出電壓的一第一回授信號、相應於該再生能源供電裝置的輸出電流的一第二回授信號、相應於該直流/直流轉換器的該直流鏈電壓的一第三回授信號、相應於該直流/交流換流器的輸出電流的一第四回授信號與相應於該市電的輸出電壓的一第五回授信號； 一偵測電路，電性連接至該回授電路，以接收該第五回授信號並基於該第五回授信號進行運算以得到該市電的一角位置；一控制模組，電性連接至該回授電路與該偵測電路，以根據該角位置將該第四回授信號與該第五回授信號從以二軸定子座標表示轉換為以轉子座標表示、根據該第一回授信號、該第二回授信號以及該第三回授信號輸出一第一控制信號，並且根據該第一回授信號、該第二回授信號、該第三回授信號以及以該轉子座標表示之該第四回授信號與該第五回授信號輸出一第二控制信號；以及一脈波調節電路，電性連接至該控制模組，用以根據該第一控制信號輸出該第一調變信號，以及根據該第二控制信號輸出該第二調變信號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電力轉換電路，其中該偵測電路包括：一二階數位正交轉換器，電性連接至該回授電路，以接收該第五回授信號並據以產生與該市電同步之弦波；以及一反正切計算單元，電性連接於該二階數位正交轉換器與該控制模組之間，以藉由與該市電同步之該弦波計算出該市電的該角位置。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電力轉換電路，其中該控制模組包括：一座標轉換單元，用以根據該角位置將該第四回授信號與該第五回授信號從以二軸定子座標表示轉換為以轉子座 標表示；一第一控制器，用以根據該第一回授信號、該第二回授信號以及該第三回授信號輸出該第一控制信號；以及一第二控制器，用以根據該第一回授信號、該第二回授信號、該第三回授信號、以該轉子座標表示之該第四回授信號與該第五回授信號以及該角位置輸出該第二控制信號。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之電力轉換電路，其中該第一控制器包括：一減法器，用以將一電流命令值與該第二回授信號相減；一電流調節器，用以調節該減法器的輸出值；一加總器，用以將該電流調節器的輸出值與該第三回授信號相加並減去該第一回授信號；以及一倒數器，用以透過根據該加總器的輸出值將該第三回授信號轉換為倒數以產生該第一控制信號。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之電力轉換電路，其中以該轉子座標表示之該第五回授信號包括一q軸第五回授信號以及一d軸第五回授信號，並且該第二控制器包括：一功率補償單元，用以根據該第一回授信號、該第二回授信號和該d軸第五回授信號產生一輸入補償值；一d軸控制單元，用以根據該第三回授信號、該輸入補償值、以該轉子座標表示之該第四回授信號和該d軸第五回授信號產生一d軸控制命令；一q軸控制單元，用以根據以該轉子座標表示之該第四回 授信號和該q軸第五回授信號產生一q軸控制命令；一座標反轉換單元，用以根據該角位置將該d軸控制命令和該q軸控制命令從以該轉子座標表示轉換為以該二軸定子座標表示而產生以該二軸定子座標表示之一控制命令；以及一運算單元，用以接收以該二軸定子座標表示之該控制命令並根據以該二軸定子座標表示之該控制命令進行運算以產生該第二控制信號。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之電力轉換電路，其中以該轉子座標表示之該第四回授信號包括一q軸第四回授信號以及一d軸第四回授信號，並且該d軸控制單元包括：一減法器，用以將該第三回授信號與一電壓命令值相減；一電壓調節器，用以調節該減法器的輸出值；一第一加總器，用以將該電壓調節器的輸出值與該輸入補償值相加，然後再減去該d軸第四回授信號；一電流調節器，用以調節該第一加總器的輸出值；一乘法器，用以根據一特定倍率倍增該q軸第四回授信號；以及一第二加總器，用以透過將該電流調節器的輸出值與該乘法器的輸出值相加並減去該d軸第五回授信號而產生該d軸控制命令。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之電力轉換電路，其中以該轉子座標表示之該第四回授信號包括一q軸第四回授信號以及一d軸第四回授信號，並且該q軸控制單元包括：一減法器，用以將一電流命令值與該q軸第四回授信號相減；一電流調節器，用以調節該減法器的輸出值；一乘法器，用以根據一特定倍率倍增該d軸第四回授信號；以及一第三加總器，用以透過將該電流調節器的輸出值、該乘法器的輸出值與該q軸第五回授信號相加而產生該q軸控制命令。
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