TWI477046B - 太陽能電池陣列正電位端接地之市電併聯型太陽能發電系統 - Google Patents

太陽能電池陣列正電位端接地之市電併聯型太陽能發電系統 Download PDF

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Description

太陽能電池陣列正電位端接地之市電併聯型太陽能發電系統
本發明係關於一種太陽能電池陣列正電位端直接接地之市電併聯型太陽能發電系統；特別是關於一種太陽能電池陣列正電位端直接接地之非隔離〔non-isolated〕市電併聯型太陽能發電系統；更特別是關於一種適用於由單晶矽材質〔mono-crystalline〕製造的薄膜太陽能電池模組〔A-300〕組成之太陽能電池陣列正電位端直接接地之市電併聯型太陽能發電系統，可避免該薄膜太陽能電池模組因極化現象所產生的損壞。
習用市電併聯型太陽能發電系統，如第1圖所示之中華民國專利公告第I356566號之〝具輸入直流電壓漣波抑制之直流/直流電能轉換器之控制方法及其裝置〞發明專利，其揭示市電併聯型太陽能發電系統1之架構示意圖。請參照第1圖所示，該市電併聯型太陽能發電系統1包含一直流輸入電壓源11、一DC-DC電能轉換器12、一電能緩衝器13及一DC-AC電能轉換器14。該市電併聯型太陽能發電系統1連接至一交流配電系統15，在該市電併聯型太陽能發電系統1中，該直流輸入電壓源11之正電位端無法直接連接至該交流配電系統15之接地端，如此會使由單晶矽為材質所製造出的薄膜太陽能電池模組〔A-300〕產生極化現象，因造成薄膜太陽能電池的損壞與壽命縮短，並會產生漏電流，使整體電能轉換效率降低。
另一習用市電併聯型太陽能發電系統，如第2圖所示之中華民國專利公告第M408678號之〝太陽光伏發電系統〞新型專利，其揭示太陽光伏發電系統2之架構示意圖。請參照第2圖所示，該太陽光伏發電系統2包含一太陽光伏模組21、一 主動箝位電路22、一電力轉換器23及一交流選擇開關電路24。該太陽光伏發電系統2連接至一交流配電系統25，在該太陽光伏發電系統2中，該電力轉換器23包含一隔離變壓器，該隔離變壓器之一次側為兩繞組，而該隔離變壓器之二次側為一繞組，如此該太陽能光伏模組21之正電位端可以直接連接至該交流配電系統25之接地端。雖然該太陽光伏發電系統2可解決單晶矽為材質所製造出的薄膜太陽能電池模組〔A-300〕由其極化現象所產生的損壞問題，但也因使用了隔離變壓器會造成整體發電系統轉換效率降低與成本的增加之缺點。
前述中華民國專利公告第I356566號及第M408678號之專利申請案僅為本發明技術背景之參考及說明目前技術發展狀態而已，其並非用以限制本發明之範圍。
有鑑於此，本發明為了解決上述問題，其提供一種太陽能電池陣列正電位端接地之非隔離市電併聯型太陽能發電系統，其不需使用隔離變壓器，以提升電能轉換效率，且由於太陽能電池陣列正電位端可直接接地，可改善單晶矽材質所製造出的薄膜太陽能電池模組〔A-300〕因極化現象所產生的損壞，且可減少產生漏電流。
本發明之主要目的係提供一種太陽能電池陣列正電位端接地之市電併聯型太陽能發電系統，其不需使用隔離變壓器，以避免隔離變壓器造成的發電轉換效率降低，以達成提升電能轉換效率之目的。
本發明之另一目的係提供一種太陽能電池陣列正電位端接地之市電併聯型太陽能發電系統，其太陽能電池模組由單晶矽材質製成，且太陽能電池陣列正電位端直接接地，可減少產生漏電流，並避免太陽能電池模組因極化現象所產生的損壞， 以達成延長太陽能電池模組使用壽命之目的。
為了達成上述目的，本發明較佳實施例之太陽能電池陣列正電位端接地之市電併聯型太陽能發電系統包含：一太陽能電池陣列，其由數個太陽能電池模組串聯或並聯而成，該太陽能電池陣列具有一輸出埠，該輸出埠包含一正電位端及一負電位端，該輸出埠輸出一直流電壓及一直流電流；一電能緩衝器，其與該太陽能電池陣列之輸出埠並聯；一直流-直流轉換器組，其具有一輸入埠及一輸出埠，該直流-直流轉換器組之輸入埠與太陽能電池陣列之輸出埠連接；一直流-交流轉換器，其具有一輸入埠及一輸出埠，該直流-交流轉換器之輸入埠與直流-直流轉換器組之輸出埠連接；及一控制器，其產生一控制信號，該控制信號用以分別控制該直流-直流轉換器組及直流-交流轉換器之功率開關之切換；其中該直流-交流轉換器之輸出埠連接至一交流配電系統，該太陽能電池陣列之輸出埠之正電位端連接至該交流配電系統之接地端，以形成直接接地。
本發明較佳實施例之該直流-直流轉換器組包含一直流-直流升降壓轉換器及一直流-直流升壓轉換器。
本發明較佳實施例之該直流-直流升降壓轉換器包含一電感器、一功率開關及一二極體，而該直流-直流升壓轉換器包含一電感器、一功率開關及一二極體。
本發明較佳實施例之該直流-交流轉換器選自一半橋式直流-交流轉換器、一多階半橋式直流-交流轉換器或一三埠式電能轉換器。
本發明較佳實施例之該三埠式電能轉換器包含一電容臂、一第一臂、一第二臂、一濾波電感、一解耦合電路及一儲能元件。
本發明較佳實施例之該控制器包含一電壓外迴路控制單元、一電流內迴路控制單元及一PWM電路，其用以控制一直流-直流升壓轉換器。
本發明較佳實施例之該控制器包含一電壓外迴路控制單元、一電流內迴路控制單元及一PWM電路，其用以控制一直流-直流升降壓轉換器。
本發明較佳實施例之該控制器包含一直流匯流排電壓控制單元、一電流控制單元及一PWM電路，其用以控制一半橋式直流-交流轉換器。
本發明較佳實施例之該控制器包含一直流匯流排電壓控制單元、一電流控制單元、一第一PWM電路及一第二PWM電路，其用以控制一多階半橋式直流-交流轉換器。
本發明較佳實施例之該控制器包含一儲能元件電壓/電流控制單元、一直流匯流排電壓控制單元、一電流控制單元、一第一PWM電路及一第二PWM電路，其用以控制一三埠式電能轉換器。
為了充分瞭解本發明，於下文將例舉較佳實施例並配合所附圖式作詳細說明，且其並非用以限定本發明。
請參照第3圖所示，本發明較佳實施例之太陽能電池陣列正電位端接地之市電併聯型太陽能發電系統3包含一太陽能電池陣列31、一電能緩衝器32、一直流-直流轉換器組33、一直流-交流轉換器34及一控制器36。該太陽能電池陣列正電位端接地之市電併聯型太陽能發電系統3連接至一交流配電系 統35，該太陽能電池陣列正電位端接地之市電併聯型太陽能發電系統3產生一交流電力注入該交流配電系統35。
舉例而言，該太陽能電池陣列31由數個太陽能電池模組串並聯而成，其為單晶矽為材質所製造出的薄膜太陽能電池模組〔A-300〕。該太陽能電池陣列31具有一輸出埠用以輸出一直流電壓及一直流電流，且該太陽能電池陣列31之輸出埠包含一正電位端點G及一負電位端點A。該太陽能電池陣列31之輸出埠之二端點G及A與該電能緩衝器32並聯。另外，該太陽能電池陣列31之輸出埠之正電位端點G直接形成接地。
該直流-直流轉換器組33及直流-交流轉換器34分別具有一輸入埠及一輸出埠，且該太陽能電池陣列31之輸出埠之二端點G及A與該直流-直流轉換器組33之輸入埠之二端點G與A形成對應連接。
另外，該直流-直流轉換器組33之輸出埠之三端點B、G、C與該直流-交流轉換器34之輸入埠之三端點B、G、C形成對應連接。如第3圖所示，該直流-交流轉換器34之兩端點B及C為該直流匯流排之電壓VBC ，而在端點B與G之間電壓為VBG 及在端點G與C點之間電壓為VGC ，該電壓之關係可表示為：VBG =VGC (1)
VBG +VGC =VBC (2)
該直流-交流轉換器34之輸出埠之二端點D、G連接於該交流配電系統35之二端點D、G，該交流配電系統35之輸出埠之端點G直接與該太陽能電池陣列31之輸出埠之正電位端點G連接，如此該太陽能電池陣列31之輸出埠之正電位端點G可直接形成接地。該控制器36產生一控制信號，以控制該直流-直流轉換器組33及直流-交流轉換器34之電力電子開關元件進行適當切換。
本發明之市電併聯型太陽能發電系統3為太陽能電池陣列正電位端接地之非隔離市電併聯型太陽能發電系統，此系統不使用隔離變壓器，而將該太陽能電池陣列31之正電位端形成直接接地，如此不但可減少因隔離變壓器所造成的能量損失與減少電能轉換器設備之重量與體積，並可以避免特別材質之薄膜太陽能電池〔A-300〕因極化現象而造成損壞之問題。
請再參照第3圖所示，該直流-直流轉換器組33包含一直流-直流升降壓轉換器331及一直流-直流升壓轉換器332。該直流-直流升降壓轉換器331包含一電感器3311、一功率開關3312及一二極體3313，而該直流-直流升壓轉換器332包含一電感器3321、一功率開關3322及一二極體3323。該直流-直流升降壓轉換器331執行將該太陽能電池陣列31輸出電壓之升壓，並穩壓VBG 為直流匯流排VBC 電壓之一半，而該直流-直流升壓轉換器332控制該太陽能電池陣列31之輸出電壓執行最大功率追蹤〔MPPT〕與將該太陽能電池陣列31電壓升壓提供電壓VGC 。該電能緩衝器32可抑制該直流-直流轉換器組33所產生之高頻漣波電壓，以避免干擾該直流-直流升壓轉換器332執行MPPT之功能。
請參照第3、4A、4B及4C圖所示，該直流-交流轉換器34選自一半橋式直流-交流轉換器341、一多階半橋式直流-交流轉換器〔即二極體箝位之多階半橋式直流-交流轉換器〕342及一三埠式電能轉換器〔即具分離電容之三埠式電能轉換器〕343。該直流-交流轉換器34執行穩壓直流匯流排電壓VBC ，且其輸出電流為一低諧波失真之弦波電流，其與該交流配電系統35電壓同相位。該控制器36分別控制該直流-直流轉換器組33及直流-交流轉換器34之功率開關切換，使該直流-直流轉換器組33及直流-交流轉換器34能達成MPPT、穩壓直流匯流排電壓及產生弦波電流之功能。如第4C圖所示，該三埠式電能轉換器343包含一電容臂3431、一第一臂3432、 一第二臂3433、一濾波電感3434、一解耦合電路3435及一儲能元件3436。
該直流-直流轉換器組33之輸入埠與該太陽能電池陣列31之輸出埠形成連接，當該直流-交流轉換器34注入實功至該交流配電系統35時，直流匯流排電壓VBC 會產生一市電電壓兩倍頻之低頻漣波電壓。若該太陽能電池陣列31之輸出電壓有一較大漣波電壓時，該直流-直流升壓轉換器332執行MPPT所獲得的功率會降低。因此，該直流-直流轉換器組33必須抑制該直流匯流排之漣波電壓傳導至該太陽能電池陣列31之輸出埠，使該直流-直流升壓轉換器332執行MPPT能達到最大效果，故該直流-直流轉換器組33採用雙迴路控制，其包含一電壓外迴路之控制及一電流內迴路之控制，且該電流內迴路控制電感電流達到接近固定之電流，阻擋直流匯流排之漣波電壓。
請再參照第3、4A、4B及4C圖所示，該直流-直流升降壓轉換器331及該直流-直流升壓轉換器332分別提供直流電能至該直流-交流轉換器34之電容臂之〔上〕電容器3411及〔下〕電容器3412，直流匯流排電壓VBC 為電容器電壓VBG 與VGC 之總合。該直流-直流升降壓轉換器331控制電容器電壓VBG ，而直流匯流排電壓VBC 由該直流-交流轉換器34進行控制，故若將該電容器3411之電壓VBG 與直流匯流排電壓VBC 進行控制，如此另一該電容器3412之電壓VGC 亦被控制。
請參照第3及5A圖所示，其揭示該控制器36執行控制該直流-直流升降壓轉換器331之控制電路361之方塊圖。該控制器36具有一控制電路361，其包含一電壓外迴路控制單元3611、一電流內迴路控制單元3612及一PWM電路3613。該電壓外迴路控制單元3611及電流內迴路控制單元3612分別接收該電容器3411之電壓及該電感器3311之電流，以產生該控制信號。該電壓外迴路控制單元3611包含一電壓檢出器 36111、一放大器36112、一減法器36113及一P-I控制器36114，而該電流內迴路控制單元3612包含一電流檢出器36121、一減法器36122及一電流控制器36123。
該電壓檢出器36111用以檢出該電容器3411電壓VBG ，該放大器36112將直流匯流排設定電壓以放大倍率0.5倍進行放大，以產生一0.5倍之直流匯流排設定電壓，該放大器36112之輸出與該電壓檢出器36111之輸出送至該減法器36113，以獲得該電容器3411之電壓誤差信號。再將該減法器36113之輸出送至該P-I控制器36114，以產生該電感器3311電流之參考信號。該電流檢出器36121用以檢出該電感器3311電流，並將該P-I控制器36114輸出之參考信號與該電流檢出器36121輸出送至該減法器36122，再將該減法器36122輸出誤差信號送至該電流控制器36123，以產生控制信號。接著，將該電流控制器36123輸出送至該PWM電路3613，以產生PWM信號控制該直流-直流升降壓轉換器331之電力電子開關元件。
請參照第3及5B圖所示，其揭示該控制器36執行控制該直流-直流升壓轉換器332之控制電路362之方塊圖。該控制器36具有一控制電路362，其包含一電壓外迴路控制單元3621、一電流內迴路控制單元3622及一PWM電路3623。該電壓外迴路控制單元3621及電流內迴路控制單元3622分別接收該太陽能電池陣列31輸出電壓與該電感器3321電流，以產生該控制信號。該電壓外迴路控制單元3621包含一電壓檢出器36211、一MPPT控制器36212、一減法器36213及一P-I控制器36214，而該電流內迴路控制單元3622包含一電流檢出器36221、一減法器36222及一電流控制器36223。
該電壓檢出器36211用以檢出該太陽能電池陣列31之輸出電壓，該電感器3321之電流經該電流檢出器36221檢出後與該電壓檢出器36211之輸出送至該MPPT控制器36212，以決定該太陽能電池陣列31之輸出電壓。另外，將該MPPT控 制器36212之輸出電壓與電壓檢出器36211之輸出送至該減法器36213，以獲得電壓誤差信號。將該減法器36213之輸出送至該P-I控制器36214，以產生該電感器電流之參考信號，再將該P-I控制器36214之輸出與該電流檢出器36221之輸出送至該減法器36222，並將該減法器36222之輸出送至該電流控制器36223，以產生控制信號。再將該電流控制器36223之輸出送至該PWM電路3623，以產生PWM信號控制該直流-直流升壓轉換器332之電力電子開關元件。
請參照第3及6A圖所示，其揭示該控制器36執行控制該半橋式直流-交流轉換器341之控制電路363之方塊圖。該控制器36具有一控制電路363，其包含一直流匯流排電壓控制單元3631、一電流控制單元3632及一PWM電路3633，其中該電流控制單元3632用以控制該半橋式直流-交流轉換器341之輸出電流。該直流匯流排電壓控制單元3631及電流控制單元3632分別接收該直流匯流排電壓VBC 、交流配電系統35之電壓及半橋式直流-交流轉換器341之輸出電流，以產生該控制信號。該直流匯流排電壓控制單元3631包含一電壓檢出器36311、一減法器36312及一P-I控制器36313，而該電流控制單元3632包含一電壓檢出器36321、一波形產生電路36322、一電流檢出器36323、一乘法器36324、一減法器36325及一電流控制器36326。
該電壓檢出器36311用以檢出直流匯流排電壓VBC ，該直流匯流排電壓VBC 經該電壓檢出器36311檢出後與直流匯流排設定電壓輸入至該減法器36312，以獲得電壓誤差信號。將該減法器36312輸出送至該P-I控制器36313，以獲得直流匯流排電壓控制信號。
該交流配電系統35之電壓經由該電壓檢出器36321檢出後，送至該波形產生電路36322，以產生與該交流配電系統35電壓同相位之單位弦波信號。再將該波形產生電路36322輸出 信號與該P-I控制器36313輸出信號送至該乘法器36324相乘，以產生半橋式直流-交流轉換器341輸出電流參考信號。該半橋式直流-交流轉換器341之輸出電流經該電流檢出器36323檢出後，與該乘法器36324輸出之電流參考信號送至該減法器36325相減。將該減法器36325輸出送至該電流控制器36326，再將該電流控制器36326送至該PWM電路3633，以產生PWM信號控制該半橋式直流-交流轉換器341之電力電子開關元件。
請參照第3及6B圖所示，其揭示該控制器36執行控制該多階半橋式直流-交流轉換器342之控制電路364之方塊圖。該控制器36具有一控制電路364，其包含一直流匯流排電壓控制單元3641、一電流控制單元3642、一第一PWM電路3643及一第二PWM電路3644，其中該電流控制單元3642用以控制該多階半橋式直流-交流轉換器342之輸出電流。該直流匯流排電壓控制單元3641及電流控制單元3642分別接收該直流匯流排電壓VBC 、交流配電系統35之電壓與該多階半橋式直流-交流轉換器342之輸出電流，以產生該控制信號。該直流匯流排電壓控制單元3641包含一電壓檢出器36411、一減法器36412及一P-I控制器36413，而該電流控制單元3642包含一電壓檢出器36421、一波形產生電路36422、一電流檢出器36423、一乘法器36424、一減法器36425及一電流控制器36426。
該電壓檢出器36411用以檢出直流匯流排電壓VBC ，該直流匯流排電壓VBC 經該電壓檢出器36411檢出後與直流匯流排設定電壓輸入至該減法器36412相減，以獲得直流匯流排電壓誤差信號。將該減法器36412之輸出電壓誤差信號送至該P-I控制器36413，以獲得直流匯流排電壓控制信號。該交流配電系統35之電壓經由該電壓檢出器36421檢出後，送至該波形產生電路36422，以產生與該交流配電系統35電壓同相位之 單位弦波信號。將該波形產生電路36422輸出單位弦波信號與該P-I控制器36413之輸出送至該乘法器36424相乘，以獲得參考輸出電流信號。該多階半橋式直流-交流轉換器342之輸出電流經該電流檢出器36423檢出後，與該乘法器36424輸出之參考輸出電流信號送至該減法器36425相減。將該減法器36425之輸出送至該電流控制器36426，將該電流控制器36426之輸出送至該第一PWM電路3643，再將該電流控制器36426之輸出送至該第二PWM電路3644，該第一PWM電路3643與該第二PWM電路3644分別產生PWM信號控制該多階半橋式直流-交流轉換器342之電力電子開關元件。而該第一PWM電路3643及第二PWM電路3644之載波信號分別為一上三角載波信號與一下三角載波信號。
請參照第3及6C圖所示，其揭示該控制器36執行控制該三埠式電能轉換器343之控制電路365之方塊圖。該控制器36具有一控制電路365，其包含一儲能元件電壓/電流控制單元3651、一直流匯流排電壓控制單元3652、一電流控制單元3653、一第一PWM電路3654及一第二PWM電路3655，其中該電流控制單元3653控制該三埠式電能轉換器343之輸出電流。該儲能元件電壓/電流控制單元3651檢出該儲能元件之輸出電壓及電流，且該直流匯流排電壓控制單元3652檢出該交流配電系統35之電壓與該直流匯流排電壓VBC ，而該電流控制單元3653檢出該第一臂3432之輸出電流與第二臂3433之輸出電流，以產生該控制信號。該儲能元件電壓/電流控制單元3651包含一電流檢出器36511、一減法器36512、一電壓檢出器36513、一減法器36514、一選擇開關36515、一P-I控制器36516及一反向放大器36517。該直流匯流排電壓控制單元3652包含一電壓檢出器36521、一波形產生電路36522、一電壓檢出器36523、一減法器36524、一P-I控制器36525及一乘法器36526。該電流控制單元3653包含一電流檢出器36531、一放大器36533、一加法器36534、一加法器36535、 一減法器36536、一減法器36537、一第一電流控制器36538及一第二電流控制器36539。
該電流檢出器36511用以檢出儲能元件之輸出電流，將該電流檢出器36511之輸出與儲能元件輸出設定電流送至該減法器36512相減，以獲得電流誤差信號。該電壓檢出器36513用以檢出儲能元件輸出電壓，將該電壓檢出器36513之輸出與儲能元件輸出設定電壓送至該減法器36514相減，以獲得電壓誤差信號。將該減法器36512及減法器36514之輸出送至該選擇開關36515，且該選擇開關36515根據當時控制方式來執行，可執行對該儲能元件執行定電壓或定電流充電，或亦可執行對該儲能元件執行放電。當該選擇開關36515選擇誤差電流信號時，則可執行定電流充電或定電流放電；或當該選擇開關36515選擇誤差電壓信號時，則可執行定電壓充電。將該選擇開關36515之輸出送至該P-I控制器36516，再將該P-I控制器36516之輸出送至該反向放大器36517，如此自該P-I控制器36516及反向放大器36517之輸出獲得儲能元件電壓或電流控制信號。
該電壓檢出器36523檢出該直流匯流排電壓VBC 與直流匯流排設定電壓送至該減法器36524相減，以獲得誤差信號。將該減法器36524之輸出誤差信號送至該P-I控制器36525，將該電壓檢出器36521檢出該交流配電系統35之電壓，並送至該波形產生電路36522，以產生與該交流配電系統35電壓同相位之單位弦波信號。將該波形產生電路36522及P-I控制器36525之輸出送至該乘法器36526，以獲得直流匯流排電壓控制信號。
將該乘法器36526之輸出送至該0.5倍之放大器36533。將該放大器36533及P-I控制器36516之輸出送至該加法器36534。該電流檢出器36531檢出該第一臂3432之輸出電流，將該電流檢出器36531及加法器36534之輸出送至該減法器 36536，再將該減法器36536之輸出送至該第一電流控制器36538，再將該第一電流控制器36538之輸出送至該第一PWM電路3654，以產生PWM信號，以便控制該第一臂3432之電力電子開關元件。將該放大器36533及反向放大器36517之輸出送至該加法器36535，由該電流檢出器36532檢出該第二臂3433之輸出電流，將該電流檢出器36532及加法器36535之輸出送至該減法器36537，再將該減法器36537之輸出送至該第二電流控制器36539，再將該第二電流控制器36539之輸出送至該第二PWM電路3655，以產生PWM信號，以便控制該第二臂3433之電力電子開關元件。
前述較佳實施例僅舉例說明本發明及其技術特徵，該實施例之技術仍可適當進行各種實質等效修飾及/或替換方式予以實施；因此，本發明之權利範圍須視後附申請專利範圍所界定之範圍為準。
1‧‧‧市電併聯型太陽能發電系統
11‧‧‧直流輸入電壓源
12‧‧‧DC-DC電能轉換器
13‧‧‧電能緩衝器
14‧‧‧DC-AC電能轉換器
15‧‧‧交流配電系統
2‧‧‧太陽光伏發電系統
21‧‧‧太陽光伏模組
22‧‧‧主動箝位電路
23‧‧‧電力轉換器
24‧‧‧交流選擇開關電路
25‧‧‧交流配電系統
3‧‧‧市電併聯型太陽能發電系統
31‧‧‧太陽能電池陣列
32‧‧‧電能緩衝器
33‧‧‧直流-直流轉換器組
331‧‧‧直流-直流升降壓轉換器
3311‧‧‧電感器
3312‧‧‧功率開關
3313‧‧‧二極體
332‧‧‧直流-直流升壓轉換器
3321‧‧‧電感器
3322‧‧‧功率開關
3323‧‧‧二極體
34‧‧‧直流-交流轉換器
341‧‧‧半橋式直流-交流轉換器
3411‧‧‧電容器
3412‧‧‧電容器
342‧‧‧多階半橋式直流-交流轉換器
343‧‧‧三埠式電能轉換器
3431‧‧‧電容臂
3432‧‧‧第一臂
3433‧‧‧第二臂
3434‧‧‧濾波電感
3435‧‧‧解耦合電路
3436‧‧‧儲能元件
35‧‧‧交流配電系統
36‧‧‧控制器
361‧‧‧控制電路
3611‧‧‧電壓外迴路控制單元
36111‧‧‧電壓檢出器
36112‧‧‧放大器
36113‧‧‧減法器
36114‧‧‧P-I控制器
3612‧‧‧電流內迴路控制單元
36121‧‧‧電流檢出器
36122‧‧‧減法器
36123‧‧‧電流控制器
3613‧‧‧PWM電路
362‧‧‧控制電路
3621‧‧‧電壓外迴路控制單元
36211‧‧‧電壓檢出器
36212‧‧‧MPPT控制器
36213‧‧‧減法器
36214‧‧‧P-I控制器
3622‧‧‧電流內迴路控制單元
36221‧‧‧電流檢出器
36222‧‧‧減法器
36223‧‧‧電流控制器
3623‧‧‧PWM電路
363‧‧‧控制電路
3631‧‧‧直流匯流排電壓控制單元
36311‧‧‧電壓檢出器
36312‧‧‧減法器
36313‧‧‧P-I控制器
3632‧‧‧電流控制單元
36321‧‧‧電壓檢出器
36322‧‧‧波形產生電路
36323‧‧‧電流檢出器
36324‧‧‧乘法器
36325‧‧‧減法器
36326‧‧‧電流控制器
3633‧‧‧PWM電路
364‧‧‧控制電路
3641‧‧‧直流匯流排電壓控制單元
36411‧‧‧電壓檢出器
36412‧‧‧減法器
36413‧‧‧P-I控制器
3642‧‧‧電流控制單元
36421‧‧‧電壓檢出器
36422‧‧‧波形產生電路
36423‧‧‧電流檢出器
36424‧‧‧乘法器
36425‧‧‧減法器
36426‧‧‧電流控制器
3643‧‧‧第一PWM電路
3644‧‧‧第二PWM電路
365‧‧‧控制電路
3651‧‧‧儲能元件電壓/電流控制單元
36511‧‧‧電流檢出器
36512‧‧‧減法器
36513‧‧‧電壓檢出器
36514‧‧‧減法器
36515‧‧‧選擇開關
36516‧‧‧P-I控制器
36517‧‧‧反向放大器
3652‧‧‧直流匯流排電壓控制單元
36521‧‧‧電壓檢出器
36522‧‧‧波形產生電路
36523‧‧‧電壓檢出器
36524‧‧‧減法器
36525‧‧‧P-I控制器
36526‧‧‧乘法器
3653‧‧‧電流控制單元
36531‧‧‧電流檢出器
36532‧‧‧電流檢出器
36533‧‧‧放大器
36534‧‧‧加法器
36535‧‧‧加法器
36536‧‧‧減法器
36537‧‧‧減法器
36538‧‧‧第一電流控制器
36539‧‧‧第二電流控制器
3654‧‧‧第一PWM電路
3655‧‧‧第二PWM電路
第1圖：中華民國專利公告第I356566號之市電併聯型太陽能發電系統之架構示意圖。
第2圖：中華民國專利公告第M408678號之太陽光伏發電系統之架構示意圖。
第3圖：本發明較佳實施例之市電併聯型太陽能發電系統之架構示意圖。
第4A圖：本發明較佳實施例之市電併聯型太陽能發電系統採用半橋式直流-交流轉換器之架構示意圖。
第4B圖：本發明較佳實施例之市電併聯型太陽能發電系統採用多階半橋式直流-交流轉換器之架構示意圖。
第4C圖：本發明較佳實施例之市電併聯型太陽能發電系統採用三埠式電能轉換器之架構示意圖。
第5A圖：本發明較佳實施例之市電併聯型太陽能發電系統採用控制直流-直流升降壓轉換器之控制器之方塊圖。
第5B圖：本發明較佳實施例之市電併聯型太陽能發電系統採用控制直流-直流升壓轉換器之控制器之方塊圖。
第6A圖：本發明較佳實施例之市電併聯型太陽能發電系統採用半橋式直流-交流轉換器之控制器之方塊圖。
第6B圖：本發明較佳實施例之市電併聯型太陽能發電系統採用多階半橋式直流-交流轉換器之控制器之方塊圖。
第6C圖：本發明較佳實施例之市電併聯型太陽能發電系統採用三埠式電能轉換器之控制器之方塊圖。
3‧‧‧市電併聯型太陽能發電系統
31‧‧‧太陽能電池陣列
32‧‧‧電能緩衝器
33‧‧‧直流-直流轉換器組
331‧‧‧直流-直流升降壓轉換器
3311‧‧‧電感器
3312‧‧‧功率開關
3313‧‧‧二極體
332‧‧‧直流-直流升壓轉換器
3321‧‧‧電感器
3322‧‧‧功率開關
3323‧‧‧二極體
34‧‧‧直流-交流轉換器
35‧‧‧交流配電系統
36‧‧‧控制器

Claims (10)

  1. 一種太陽能電池陣列正電位端接地之市電併聯型太陽能發電系統，其包含：一太陽能電池陣列，其由數個太陽能電池模組串聯或並聯而成，該太陽能電池陣列具有一輸出埠，該輸出埠具有一正電位端及一負電位端，其輸出一直流電壓及一直流電流；一電能緩衝器，其與該太陽能電池陣列之輸出埠並聯；一直流-直流轉換器組，其具有一輸入埠及一輸出埠，該直流-直流轉換器組之輸入埠與太陽能電池陣列之輸出埠連接；一直流-交流轉換器，其具有一輸入埠及一輸出埠，該直流-交流轉換器之輸入埠與直流-直流轉換器組之輸出埠連接；及一控制器，其產生一控制信號，該控制信號用以分別控制該直流-直流轉換器組及直流-交流轉換器之功率開關之切換；其中該直流-交流轉換器之輸出埠連接至一交流配電系統，該太陽能電池陣列之輸出埠之正電位端直接連接至該交流配電系統之接地端，以形成直接接地，因此不需使用隔離變壓器或隔離電路。
  2. 依申請專利範圍第1項所述之市電併聯型太陽能發電系統，其中該直流-直流轉換器組包含一直流-直流升降壓轉換器及一直流-直流升壓轉換器。
  3. 依申請專利範圍第2項所述之市電併聯型太陽能發電系統，其中該直流-直流升降壓轉換器包含一電感器、一功率開關及一二極體，而該直流-直流升壓轉換器包含一電感器、一功率開關及一二極體。
  4. 依申請專利範圍第1項所述之市電併聯型太陽能發電系統，其中該直流-交流轉換器選自一半橋式直流-交流轉換器、一多階半橋式直流-交流轉換器或一三埠式電能轉換器。
  5. 依申請專利範圍第4項所述之市電併聯型太陽能發電系統，其中該三埠式電能轉換器包含一電容臂、一第一臂、一第二臂、一濾波電感、一解耦合電路及一儲能元件。
  6. 依申請專利範圍第1項所述之市電併聯型太陽能發電系統，其中該控制器包含一電壓外迴路控制單元、一電流內迴路控制單元及一PWM電路，其用以控制一直流-直流升壓轉換器。
  7. 依申請專利範圍第1項所述之市電併聯型太陽能發電系統，其中該控制器包含一電壓外迴路控制單元、一電流內迴路控制單元及一PWM電路，其用以控制一直流-直流升降壓轉換器。
  8. 依申請專利範圍第1項所述之市電併聯型太陽能發電系統，其中該控制器包含一直流匯流排電壓控制單元、一電流控制單元及一PWM電路，其用以控制一半橋式直流-交流轉換器。
  9. 依申請專利範圍第1項所述之市電併聯型太陽能發電系統，其中該控制器包含一直流匯流排電壓控制單元、一電流控制單元、一第一PWM電路及一第二PWM電路，其用以控制一多階半橋式直流-交流轉換器。
  10. 依申請專利範圍第1項所述之市電併聯型太陽能發電系統，其中該控制器包含一儲能元件電壓/電流控制單元、一直流匯流排電壓控制單元、一電流控制單元、一第一PWM電路及一第二PWM電路，其用以控制一三埠式電能轉換器。
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