TWI470253B - 具電能回收之直流電源測試系統 - Google Patents

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Chang Mei Ling
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Description

具電能回收之直流電源測試系統
本發明技術特徵之一在於整合電子學與電力電子學上之電路分析與設計，將待測直流電源做定電流輸出測試時之輸出電能回收再利用，並將其回饋至交流或直流供電系統或儲存或它用，其效果可以改善習知以熱方式排放廢電能。
待測直流電源輸出測試時之電能回收，目前十分盛行，相關論文與專利也不少。目前最常用之方式是在直流電源輸出端接上直流/直流(DC/DC)轉換器、直流/交流(DC/AC)轉換器(或兩者之排列組合)以替代電子負載而將電能回收。
但傳統直流/直流(DC/DC)轉換器、直流/交流(DC/AC)轉換器輸入端皆為電壓輸入，而無法工作於定電流輸入，故當待測直流電源須工作於定電流輸出測試時，就無法達成電能回收。
請參考圖一之習知電能回收技術，待測直流電源11接至直流/直流(DC/DC)轉換器12、直流/交流(DC/AC)轉換器13，將轉換後的穩定直流電、交流電送至直流終端負載14、交流終端負載 15。
因一般直流/直流(DC/DC)轉換器12、直流/交流(DC/AC)轉換器13是無法工作於定電流輸入。所以當待測直流電源在做定電流輸出測試時，就無法完成電能回收功能。
直流終端負載14可為直流供電系統、儲能系統等設備系統，交流終端負載15可為交流供電系統、儲能系統等設備系統。
本發明主要技術特徵之一請先參考圖二，定電流輸入轉換器22其輸入端接至待測直流電源21，以達成待測直流電源定電流輸出測試目的，並將轉換後的浮動直流電，送至直流/直流(DC/DC)轉換器23、直流/交流(DC/AC)轉換器24，以轉換成一穩定的直流電、交流電，再送至直流終端負載25、交流終端負載26，以完成電能回收目的。
其中監控系統27之多組輸入/輸出端也分別接至待測直流電源21、直流/直流(DC/DC)轉換器23、直流/交流(DC/AC)轉換器24、直流終端負載25、交流終端負載26，利用介面電路以讀取電壓、電流、溫度等相關資料，並適時適當的送出所需的調控信號，以利系統順利的工作於所設定之模式。
請再參考圖五，介面電路51連接至主動元件Q53、電阻Re 52而產生之電壓Vre ，所以電流I e 可表示如下方程式：
(主動元件Q53需工作於工作區，且Ic >>Ib )。電流icc 、idc 、iac 雖然是浮動的，但總和是固定的，大小就等於電流Ic 。又因為電流Ic =Idc ，所以待測直流電源Vdc 57便輸出一固定直流電流，而達成其定電流輸出測試目的。電阻、電容組合之雙端等效零件Zcc 54二端浮動的直流電壓，經直流/直流(DC/DC)轉換器55、直流/交流(DC/AC)轉換器56而轉換送出一穩定的直流電、交流電，再接至直流終端負載59、交流終端負載510，以完成電能回收目的。
直流終端負載也就是直流電氣設備，可能是本測試系統之直流供電系統或其他儲能系統、應用系統。
交流終端負載也就是交流電氣設備，可能是本測試系統之交流供電系統或其他儲能系統、應用系統。
如圖六所示，待測直流電源可以是單一直流電源，或多個各別獨立直流電源之串聯組合，以增加測試系統彈性應用與效率。
11、21‧‧‧待測直流電源
12、23、55、78、93‧‧‧直流/直流(DC/DC)轉換器
13、24、56、710、94‧‧‧直流/交流(DC/AC)轉換器
14、25、59、711‧‧‧直流終端負載
15、26、510、712‧‧‧交流終端負載
22‧‧‧定電流輸入轉換器
27、58、711‧‧‧監控系統
31、41、51、71、77、79、82、83‧‧‧介面電路
ZL 44、ZL 91‧‧‧電阻、電容組合之零件(負載)
Zcc 54、Zcc 92‧‧‧電阻、電容組合之零件
Re 33、RL 34、Re 43、Re 52、Rc 、Re 72‧‧‧電阻
Cc ‧‧‧電容
Vdc 35、Vdc 35、Vdc 45、Vdc 57、Vdc 61、Vdc1 611、Vdcn 61n‧‧‧直 流電源(待測直流電源)
Vre ‧‧‧電阻兩端電壓
VBT 76、VBT 81、VBT1 811、VBTn 81n‧‧‧電池(待測電池)
Q32、Q42、Q53、Q73‧‧‧主動元件
Ie 、Ic 、Ib 、Idc 、IBT 、icc 、idc 、iac ‧‧‧電流
Vref 36、Vref 46‧‧‧電壓
圖一 習知待測直流電源電能回收架構
圖二 本發明待測直流電源定電流輸出時之電能回收架構
圖三 本發明直流電源定電流輸出電路(電阻負載)
圖四 本發明直流電源定電流輸出電路(阻抗負載)
圖五 本發明實施例電路架構
圖六 本發明待測電源組合
圖七 本發明具體實施例之電路架構
圖八 本發明待測電池組合與監控
圖九 本發明負載等效
本發明主要技術特徵之一的直流電源定電流輸出電路有關的電阻負載結構，請參考圖三所示的設計。根據習知電子學理論可知，當主動元件Q32處於工作區，主動元件Q是BJT、MOSFET等主動元件，直流電源Vdc 35之輸出電流Idc 必等於Ic 且約為Vre /Re 的值，其間並不會隨Vdc 35、電阻RL 34大小改變而改變，故直流電源將會輸出一固定電流，其大小約為Vre /Re 。Vre 是可調控的，其大小可利用外部介面電路31(接收電壓Vref 36的)設計來達成此功效。
本發明另一技術特徵則是直流源定電流輸出電路有關的阻抗負載結構的設計，發明內容請參考圖四，並對照圖三。其中以電阻、電容組合而成雙端等效零件ZL 44取代RL 34。當主動元件Q42處於工作區，該主動元件Q是BJT、MOSFET等主動元件，直流電源Vdc 45之輸出電流Idc 必等於Ic 且約為為Vre /Re 的值，其間並不會隨Vdc 45、ZL 44大小改變而改變，故直流電源將會輸出 一固定電流，其大小約為Vre /Re 。Vre 是可調控的，其大小可利用外部介面電路41(接收電壓Vref 46的)設計來達成此功效。
本發明又一技術特徵則是利用所述之定電流輸入轉換器所設計之產品，其係用以在直流電源定電流輸出測試時之電能回收(即，能源回收)。
本發明待測直流電源定電流輸出測試時之電能回收觀念與學理結構，請參考實施例中的圖五、圖六，並對照圖四。由電子電路設計學理得知，ZL 91(如圖九所示)就是電阻、電容組合而成的雙端等效零件Zcc 54、直流/直流(DC/DC)轉換器55、直流/交流(DC/AC)轉換器56之等效電路和(Zcc 92//93//94)。
待測直流電源Vdc 57，即如圖六所示待測直流電源Vdc 61可以是單一直流電源Vdc1 611，也可以是多組直流電源之組合Vdcn 61n。
其中監控系統58之多組輸入/輸出端也分別接至介面電路51、直流/直流(DC/DC)轉換器55、直流/交流(DC/AC)轉換器56、主動元件Q53，以讀取相關電壓、電流、溫度等資料參數，並適時適當的送出所需的調控信號，以利系統順利的工作於所設訂之模式。
監控系統58經介面電路51調控產生所需之Vre ，而使直流電源定電流輸出。且不因直流終端負載59、交流終端負載510大小有所改變。
除此之外，監控系統58再藉由相關介面電路讀取電阻、電容組合而成的雙端等效零件Zcc 54、直流/直流(DC/DC)轉換器55、直流/交流(DC/AC)轉換器56等電壓、電流相關資訊而調控產生所需之Vre 大小，以確保主動元件Q53處於工作區。
直流/直流(DC/DC)轉換器55將轉換後的直流送至直流終端負載59。
直流/交流(DC/AC)轉換器56將轉換後的交流送至交流終端負載510。
將上述技術特徵具體呈現的本發明另一實施例，如圖七、圖八所示，並請參考圖五、圖六。其中Zcc 54是由電容Cc 74與電阻Rc 75組合取代之。待測直流電源Vdc 57則由電池組VBT 76所取代。電池組VBT 76/VBT 81可以是單一電池VBT1 811，也可以是多組電池VBTn 81n之組合，其組合與監控方式請參考圖八。
其中監控系統711之多組輸入/輸出端也分別接至介面電路(71,77{82/83},79)、直流/直流(DC/DC)轉換器78、直流/交流(DC/AC)轉換器710、主動元件Q73，以讀取相關電壓、電流、溫度等資料參數，並適時適當的送出所需的調控信號，以利系統順利的工作於所設訂之模式。
電容Cc 74與電阻Rc 75兩端是一浮動直流電壓，經直流/直流(DC/DC)轉換器78、直流/交流(DC/AC)轉換器710轉換成一穩定的直流電、交流電，以供直流終端負載711、交流終端負載 712使用。電流idc 與電流iac 因為負載大小而變化所以是浮動的。
51‧‧‧介面電路
Re 52‧‧‧電阻
Q53‧‧‧主動元件
Zcc 54‧‧‧電阻、電容組合之雙端等效零件
55‧‧‧直流/直流(DC/DC)轉換器
56‧‧‧直流/交流(DC/AC)轉換器
Vdc 57‧‧‧直流電源(待測)
58‧‧‧監控系統
59‧‧‧直流終端負載
510‧‧‧交流終端負載
Ie 、Ic 、Ib 、Idc 、icc 、idc 、iac ‧‧‧電流
Vre ‧‧‧電阻兩端電壓

Claims (10)

  1. 一種具電能回收之直流電源測試系統，其包括：一定電流輸入轉換器，其輸入端接至一待測直流電源之輸出端以接收該待測直流電源工作於定電流輸出測試時所輸出之一所設訂之定電流，而其輸出端則輸出經該定電流輸入轉換器對該定電流進行轉換後的一浮動直流電壓；一直流/直流(DC/DC)轉換器，接至該定電流輸入轉換器的輸出端，用以將該定電流輸入轉換器所輸出之該浮動直流電壓轉換成一穩定的直流輸出以供應用；一直流終端負載，接至該直流/直流(DC/DC)轉換器之輸出端，以將電能轉換至最終應用場所，從而完成相應於該待測直流電源工作於定電流輸出測試時之輸出的電能回收；以及一監控系統，藉由介面電路連接至該定電流輸入轉換器與該直流/直流(DC/DC)轉換器，讀取相關資料參數，以下達控制信號，使該具電能回收之直流電源測試系統穩定工作。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之具電能回收之直流電源測試系統，其更包括：一直流/交流(DC/AC)轉換器，接至該定電流輸入轉換器的輸出端，用以將該定電流輸入轉換器所輸出之該浮動直流電壓轉換成一穩定的交流輸出以供應用；以及一交流終端負載，接至該直流/交流(DC/AC)轉換器之輸出端，以將電能轉換至最終應用場所，從而完成相應於該待測直流 電源工作於定電流輸出測試時之輸出的電能回收，其中，該監控系統更藉由所述介面電路連接至該直流/交流(DC/AC)轉換器，讀取相關資料參數，以下達控制信號，使該具電能回收之直流電源測試系統穩定工作。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之具電能回收之直流電源測試系統，其中該定電流輸入轉換器之輸入端接至該待測直流電源之輸出端，而該定電流輸入轉換器之輸出端則接至該直流/直流(DC/DC)轉換器及/或該直流/交流(DC/AC)轉換器之輸入端，且該定電流輸入轉換器、該該待測直流電源、該該直流/直流(DC/DC)轉換器與該直流/交流(DC/AC)轉換器皆經由所述介面電路受該監控系統所監控。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述之具電能回收之直流電源測試系統，其中該定電流輸入轉換器之內部電路包括一主動元件，該主動元件包括BJT或MOSFET元件。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之具電能回收之直流電源測試系統，其中該定電流輸入轉換器之內部電路更包括：一電阻、電容組合而成的雙端等效零件，其第一端與該主動元件之第一端相接，而其第二端則接至地以及該直流/直流(DC/DC)轉換器及/或該直流/交流(DC/AC)轉換器之輸入端。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之具電能回收之直流電源測試系統，其中該定電流輸入轉換器之內部電路更包括：一電阻零件， 其第一端與該主動元件之第二端相接，而其第二端則接至該待測直流電源之輸出端。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之具電能回收之直流電源測試系統，其中該定電流輸入轉換器之內部電路更包括：所述介面電路，其與該主動元件之控制端相接。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之具電能回收之直流電源測試系統，其中該直流/直流(DC/DC)轉換器及/或該直流/交流(DC/AC)轉換器是和該定電流輸入轉換器之內部電路中的雙端等效零件並聯。
  9. 如申請專利範圍第1或2項所述之具電能回收之直流電源測試系統，其中該待測直流電源為單一直流電源或多個各別獨立直流電源之串聯組合。
  10. 一種依申請專利範圍第1或2項所述之具電能回收之直流電源測試系統所設計之產品，其係用以能源回收。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09325823A (ja) * 1996-06-03 1997-12-16 Shigeisa Imoto 負荷装置
US20010006342A1 (en) * 1996-10-08 2001-07-05 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Power supply apparatus and voltage converter
TW200814504A (en) * 2006-09-12 2008-03-16 Ablerex Electronics Co Ltd Bidirctional active power conditioner
TW201217932A (en) * 2010-10-25 2012-05-01 Novatek Microelectronics Corp Low noise current buffer circuit and I-V converter

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09325823A (ja) * 1996-06-03 1997-12-16 Shigeisa Imoto 負荷装置
US20010006342A1 (en) * 1996-10-08 2001-07-05 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Power supply apparatus and voltage converter
TW200814504A (en) * 2006-09-12 2008-03-16 Ablerex Electronics Co Ltd Bidirctional active power conditioner
TW201217932A (en) * 2010-10-25 2012-05-01 Novatek Microelectronics Corp Low noise current buffer circuit and I-V converter

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