TWI497901B - 太陽能發電系統、量測模組與定位方法 - Google Patents
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Description
本發明是關於一種太陽能發電系統,特別是關於一種太陽能發電系統內的量測模組與其定位方法。
因應石油資源的快速減少,發展再生能源的議題逐漸被人類重視。而目前可行的替代能源之一便是太陽能,利用太陽能板將太陽能轉換成電能,已經是許多國家正積極使用的發電系統。
所謂在線式太陽能交流模組系統,指的是太陽能發電系統中具有多個交流發電模組互相連接,而每一交流發電模組具有太陽能板與微逆變器(μ-inverter),太陽能發電系統係透過太陽能板將太陽能轉換成直流電能,並藉由前述的微逆變器將直流電轉換成交流電後再饋入市電。
在實際使用上,我們需要對各交流發電模組進行監控,來確保各交流發電模組能夠正常運作並維持一定的轉換效率。然而,在目前的太陽能發電系統中,大多數只能即時得知太陽能發電系統的總發電情形,若需要單一交流
發電模組的操作情形,則需要安裝能與微逆變器通訊之資料蒐集器,透過微逆變器傳回的發電資料對各交流模組進行監測,然因為各微逆變器所採用之通訊協定不同,要開發泛用型資料蒐集器有一定的難度與較高的成本,此方式會導致系統安裝商儘量採用單一廠商的微逆變器,且由於微逆變器僅偵測自身輸出電流,故需透過人工記錄的方式才能對各交流發電模組進行定位,當交流發電模組的數量過於龐大時,使用人工進行監測的方式將顯得不夠具有效率;此外,微逆變器內部的感測器其精密度也不如電表。
由此可見,上述現有的方式,顯然仍存在不便與缺陷,而有待加以進一步改進。為了解決上述問題,相關領域莫不費盡心思來謀求解決之道,但長久以來一直未見適用的方式被發展完成。因此,如何達到即時監控太陽能發電系統中各交流發電模組的操作情形,同時以自動化的方式來取代人工對各交流發電模組進行定位,實屬當前重要研發課題之一,亦成為當前相關領域亟需改進的目標。
為了解決上述的問題,本揭露內容之一態樣提供了一種太陽能發電系統。太陽能發電系統包含監控模組、多個交流發電模組以及多個量測模組。多個交流發電模組將太陽能轉換為電能,並各自輸出電流。多個交流發電模組彼此電性連接在電力迴路上,並透過電力迴路將各輸出電流彙整並傳送至市電。多個量測模組分別電性連接多個交
流發電模組,每一量測模組包含電流和電壓感測器、斷路器與通訊單元。電流感測器用以感測於量測模組在電力迴路之位置上所通過之交流電流並產生電流參數。電壓感測器用以感測於量測模組在電力迴路連接點上之交流電壓並產生電壓參數。斷路器用以取代人工斷開電性的連接。通訊單元用以傳輸電流和電壓參數至前述的監控模組,亦可接收來自監控模組對斷路器之控制命令。且前述的監控模組用以藉由各量測模組所回傳的多個電流和/或電壓參數計算多個交流發電模組的相對位置次序。
根據本發明一實施例,前述的量測模組包含第一斷路器。第一斷路器耦接於量測模組的輸入端與第一電流感測器之間。
根據本發明一實施例,前述的量測模組包含第二斷路器。第二斷路器耦接於量測模組的輸出端與第一電流感測器之間。
根據本發明又一實施例,前述的量測模組更包含電壓感測器以及控制單元。電壓感測器用以感測於量測模組在電力迴路之位置的電壓並產生對應的電壓參數。控制單元用以依據監控模組的配置斷開第一斷路器或第二斷路器,且監控模組透過控制單元逐次斷開多個量測模組中每一者的第一斷路器或第二斷路器或第三斷路器,並藉由多個量測模組所回傳的多個電壓和/或電流參數計算多個交流發電模組的相對位置次序。
本揭露內容之另一態樣提供了一種量測模組,可應
用於前述的太陽能發電系統。量測模組具有第一輸入端、第二輸入端與輸出端,量測模組包含第一電流感測器、第二電流感測器、電壓感測器、控制單元、通訊單元與儲存單元。第一電流感測器耦接於第一輸入端與輸出端之間,並產生第一電流參數。第二電流感測器耦接於第二輸入端與輸出端之間,並產生第二電流參數。電壓感測器用以偵測輸出端的電壓,以產生一電壓參數。控制單元用以接收第一電流參數、第二電流參數以及電壓參數。通訊單元用以依據控制單元的配置以傳輸第一電流參數、第二電流參數以及電壓參數至外部監控系統。儲存單元用以儲存第一電流參數、第二電流參數、電壓參數以及量測模組之一結構資訊。前述的結構資訊包含量測模組的第一輸入端、第二輸入端與輸出端的連接狀態以及量測模組的內部結構。
根據本發明之一實施例,前述的量測模組更包含第一斷路器或第二斷路器或第三斷路器。第一斷路器用以在量測模組執行定位操作時依據控制單元的配置以切斷量測模組的第一輸入端與第一電流感測器之間的電流路徑。第二斷路器用以在量測模組執行定位操作時依據控制單元的配置以以切斷輸出端與第一電流感測器之間的一電流路徑。第三斷路器用以在量測模組執行定位操作時依據控制單元的配置以切斷於量測模組的第二輸入端與第二電流感測器之間的電流路徑。
本揭露內容之又一態樣係提供了一種定位方法。定位方法適用於包含多個交流發電模組的發電系統,定位方
法包含了下列步驟:量測多個交流發電模組在電力迴路之多個相異位置上所形成的交流電流或連接點電壓,以分別取得多個對應的電流或電壓參數;以及,根據多個電流或電壓參數計算出對應的各交流發電模組的相對位置次序。
根據本發明之一實施例,前述的定位方法更包含逐次斷開多個交流發電模組中之一者與相鄰的兩交流發電模組中之一者之間的連接路徑,並量測多個交流發電模組中每一者在電力迴路之位置上之一電壓值,以分別取得多個對應的電壓參數;以及,藉由多個電壓參數計算出多個交流發電模組的相對位置次序。
綜上所述,本發明之技術方案與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。藉由上述技術方案,可達到相當的技術進步,並具有產業上的廣泛利用價值,本揭示內容能夠對太陽能發電系統中多個交流發電模組進行快速的定位以及即時監控各個交流發電模組的工作情形。
100、100a‧‧‧量測模組
110、112‧‧‧電流感測器
120‧‧‧電壓感測器
130‧‧‧控制單元
140‧‧‧通訊單元
150‧‧‧儲存單元
160、162、164‧‧‧斷路器
200、200a、300‧‧‧太陽能發電系統
220‧‧‧監控模組
240、320、322、324‧‧‧交流發電模組
210、212‧‧‧子發電系統
320a‧‧‧直流模組
320b‧‧‧微逆變器
320c‧‧‧連接介面
320d‧‧‧微逆變器主電路
400‧‧‧定位方法
410、420‧‧‧步驟
iN,input1
、iN,input2
、iN,input
、iN,output
、Iac,N
‧‧‧電流
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂,所附圖式之說明如下:第1圖係依照本發明一實施例繪示一種量測模組之示意圖;第2A圖係依照本發明一實施例繪示太陽能發電系統之示意圖;第2B圖係依照第2A圖太陽能發電系統於另一實
施例的示意圖;第3A圖係依照本發明另一實施例繪示太陽能發電系統之示意圖;第3B圖係依照本發明內容之另一實施例繪示量測模組之示意圖;第3C圖係依照本發明內容之又一實施例繪示量測模組之示意圖;以及第4圖係依照本發明繪示一定位方法的流程圖。
下文係舉實施例配合所附圖式作詳細說明,但所提供之實施例並非用以限制本發明所涵蓋的範圍,而結構操作之描述非用以限制其執行之順序,任何由元件重新組合之結構,所產生具有均等功效的裝置,皆為本發明所涵蓋的範圍。此外,圖式僅以說明為目的,並未依照原尺寸作圖。為使便於理解,下述說明中相同元件將以相同之符號標示來說明。
關於本文中所使用之『第一』、『第二』、...等,並非特別指稱次序或順位的意思,亦非用以限定本發明,其僅僅是為了區別以相同技術用語描述的元件或操作而已。
另外,關於本文中所使用之『耦接』或『連接』,均可指二或多個元件相互直接作實體或電性接觸,或是相互間接作實體或電性接觸,亦可指二或多個元件相互操作或動作。
請同時參照第1圖與第2A圖,第1圖係依照本發明一實施例繪示一種量測模組100之示意圖。第2A圖其繪示根據本發明之一實施例中太陽能發電系統200之示意圖。如第2A圖所示,太陽能發電系統200包含監控模組220、多個交流發電模組240以及多個量測模組100。
多個量測模組100用以對應多個交流發電模組240設置,於第2A圖之實施例中,每一量測模組100分別耦接於其中兩個交流發電模組240之間,亦或是在一個交流發電模組240與市電之間。
如第1圖所示,量測模組100包含第一電流感測器110以及通訊單元140。
量測模組100具有二輸入端與一輸出端,其中第一電流感測器110耦接於量測模組100的輸入端與輸出端之間,第一電流感測器110用以產生第一電流參數(即iN,input1
)。
舉例來說,第一電流感測器110偵測量測模組100的輸入端接收的總電流iN,input1
,此總電流iN,input1
可為設置於此量測模組100之位置以前各交流發電模組240輸出之交流電流總和。例如於第2A圖中,第2級的量測模組100其輸入端接收的總電流i2,input1
為第1級交流發電模組240與第2級交流發電模組240輸出之交流電流總和(亦即i2,input1
=Iac,1
+Iac,2
),並依據此總電流i2,input1
產生對應的第一電流參數。
通訊單元140用以將第一電流參數與電壓參數傳
送至外部監控系統。舉例而言,通訊單元140可以透過無線傳輸或有線如電力線通訊(power line communication,PLC)的傳輸方式,將第一電流參數與電壓參數傳送至外部監控系統。透過此種方式,使用者可以透過外部監控達到中央控管並即時得知各個交流發電模組的操作情形。
以下段落將提出數個應用量測模組100的實施例,來說明上述量測模組100的功能與應用,但本發明並不僅以下所列的實施例為限。
如第2A圖所示,多個交流發電模組240將太陽能轉換為電能,並各自輸出電流Iac,N
。多個交流發電模組240彼此電性連接在電力迴路上,透過電力迴路將各輸出電流iac,N
彙整並傳送至電廠或市電。
在此實施例中,多個量測模組100分別電性連接多個交流發電模組240,且此實施例中量測模組100的第一電流感測器110用以感測量測模組100配置在電力迴路之位置上所通過的交流電流,並產生對應的第一電流參數。
舉例而言,如第2A圖所示,從1到N-1級的每一量測模組100設置於相鄰的兩級交流發電模組240之間,其中每一量測模組100包含輸入端與輸出端,量測模組100的輸入端耦接至前級的交流發電模組240,而量測模組100的輸出端則耦接至後級的交流發電模組240。第N級的量測模組100設置於交流發電模組240與市電之間,其輸入端耦接至前級的交流發電模組240,而輸出端則耦接至市電。
如此,每一級量測模組100內的第一電流感測器110可感測前級的交流發電模組240以前各級的加總輸出電流,以產生第一電流參數。
例如,第1級量測模組100中的第一電流感測器110可量測自第1級的交流發電模組240所產生的輸出電流Iac,1
。而第2級量測模組100中的電流感測器110則可量測自第1級交流發電模組240所產生的輸出電流Iac,1
與第2級交流發電模組240所產生的輸出電流Iac,2
的總和。
量測模組100內的通訊單元140則將前述的第一電流參數傳輸至監控模組220。
而監控模組220藉由多個量測模組100所回傳多個第一電流參數來計算出多個交流發電模組240在電力迴路上的相對位置次序。
舉例來說,假設每一交流發電模組240在正常操作下能夠產生1安培(A),而在第1級量測模組100所產生的對應的第一電流參數應為1A(即第1級交流發電模組240所輸出的電流Iac,1
),第2級量測模組100所產生的對應的第一電流參數應為2A(即為第1級交流發電模組240輸出的電流Iac,1
與第2級交流發電模組240輸出的電流Iac,2
之總和),依此類推,在第N級量測模組100所產生的第一電流參數應為N倍的1A。
如此,透過前述多個第一電流參數的大小排列,便能排列出多個交流發電模組240的相對位置。相對於習知的人工記錄方式,本實施例中的太陽能發電系統200透過
監控模組220對多個第一電流參數進行計算,便能快速地定位多個交流發電模組240。
再者,假設第2級交流發電模組240出現故障,使得第2級交流發電模組240的轉換效率降低,此時第2級交流發電模組240的輸出電流Iac,2
為0.3A,且其餘的交流發電模組240皆正常輸出1A的電流。此時對應的第2級量測模組100產生的第一電流參數為1.3A,而第3級量測模組100產生的第一電流參數為2.3A,使用者透過監控模組220得知以上資訊時,便能得知第2級的交流發電模組240出現故障,以利使用者進行後續的維修。
根據本發明另一實施例,太陽能發電系統200中的多個量測模組100可進一步地包含電壓感測器120、控制單元130以及第一斷路器160或第二斷路器162。
第一斷路器160用以根據控制單元130的配置以切斷量測模組100的輸入端與第一電流感測器110之間的電流路徑。第二斷路器162用以根據控制單元130的配置以切斷量測模組100的輸出端與第一電流感測器110之間的電流路徑。
請同時參照第1圖與第2A圖,第一斷路器160耦接在量測模組100的輸入端與第一電流感測器110之間,而第二斷路器162耦接在量測模組100的輸出端與第一電流感測器110和第二電流感測器112耦接節點node1之間。
電壓感測器120用以偵測量測模組100的輸出端的電壓,並產生對應的電壓參數。例如第2A圖中的第2級量
測模組100內的電壓感測器120可感測第2級量測模組100在電力迴路上之位置的電壓(亦即量測模組100內部之節點node1上之電壓)並產生對應的電壓參數。
控制單元130用以接收前述的第一電流參數、第二電流參數與電壓參數,並傳送至通訊單元140與儲存單元150。且控制單元130更根據監控模組220的配置以斷開第一斷路器160或第二斷路器162。
在此實施例中,監控模組220透過控制單元130逐次地斷開多個量測模組100中每一者的第一斷路器160或第二斷路器162,並藉由多個量測模組100所回傳的多個電壓參數來計算出多個交流發電模組的相對次序。
舉例而言,若是斷開第N-1級量測模組100的第二斷路器162,亦即切斷第1至N-1級交流發電模組240與電力迴路的連接,則第1級至第N-1級的量測模組100內的電壓感測器120皆會感測到電力迴路上出現電壓變化。同理,若斷開第2級量測模組100的第二斷路器162,亦即切斷第1級至第2級交流發電模組240與電力迴路的連接,則第1級至第2級的量測模組100內的電壓感測器120皆會感測到電力迴路上出現電壓變化。同理可知,當切斷一量測模組100後,前方感受到電壓變化的電壓感測器個數越多者,其對應的量測模組100的排序應在電力迴路中的越後端,亦即越接近責任分界點(如第N級量測模組100),反之,感受到變化的電壓感測器個數越少者,則應在電力迴路中的在越前端(如第1級量測模組100)。
因此,監控模組220可逐次斷開每一級量測模組100的第一斷路器160或第二斷路器162,並觀察每次斷開一個量測模組100後受到影響的電壓參數的個數以定位出各交流發電模組240。電力業者可以透過外部監控系統來遠端控制上述的第一斷路器160、第二斷路器162,透過依序切斷第一斷路器160或第二斷路器162,可以對電力迴路中各個端點進行不同的測試,免去了以往需要業者到現場一一測試的繁複過程。
量測模組100並不限於同時包含第一斷路器160與第二斷路器162。實際應用中,於量測模組100中設置其中一個斷路器(第一斷路器160或第二斷路器162)即可完成上述功能。
請參閱第2B圖,其繪示根據第2A圖的太陽能發電系統的另一實施例的示意圖。
如第2B圖所示,太陽能發電系統200a具有兩個子發電系統210、212,且子發電系統210、212中亦具有多個交流發電模組240與多個量測模組100。
在此實施例中,子發電系統210、212分別具有相同數目的交流發電模組240,且假設各個量測模組100不具有前述的第一斷路器160或第二斷路器162時。此時監控模組220無法辨別子發電系統210與子發電系統212的位置,可在子發電系統210與子發電系統212上透過遮蔭停止任一交流發電模組240的操作,進而使兩個子發電系統的總電流產生差異,以讓監控模組220進行辨別子發電系
統210與子發電系統212。在監控模組220辨別出子發電系統210與子發電系統212之後,再分別對子發電系統210與子發電系統212進行前述的定位操作,以讓監控模組220排序出子發電系統210與子發電系統212內多個交流發電模組240的相對位置。
舉例而言,假設每一子發電系統210、212中皆具有N級的交流發電模組240,且每一交流發電模組240在正常操作下能夠產生1A。理論上,在第2B圖中的總量測模組100a產生的第一電流參數應為(2N)×1A。若讓子發電系統212中的第1級交流發電模組240停止運作,例如透過人工方式遮蔽交流發電模組240,使其無法正常接收太陽能,則總量測模組100a產生的第一電流參數應為(2N-1)×1A,子發電系統212中的第N級量測模組產生的第一電流參數應為(N-1)×1A,子發電系統210中的第N級量測模組100產生的第一電流參數應為(N)×1A。監控模組220根據上述的第一電流參數之電流大小排序,便可定位出子發電系統210與子發電系統212,進而依序定位各子發電系統中的各個交流發電模組240之間的相對位置次序。
請參閱第3A圖,其繪示本發明內容之另一實施例中太陽能發電系統之示意圖。
如第3A圖所示,在太陽能發電系統300中,每一個量測模組100對應設置於當級交流發電模組320中,並透過電力迴路耦接於相鄰的兩交流發電模組320之間。在此實施例中,每一量測模組100可直接量測單一級交流發
電模組320產生之交流電流Iac,N
,並同時量測前級交流發電模組320所產生的總交流電流和。
請一併參照第1圖與第3A圖,於此實施例中量測模組100可更進一步包含另一第二電流感測器112耦接於量測模組100的另一輸入端與輸出端之間,第二電流感測器112用以產生第二電流參數(即iN,input2
)。第二電流感測器112可用來偵測單一交流發電模組(當級交流發電模組320)輸出的交流電流,並產生對應的第二電流參數iN,input2
。或者,當電力迴路有多個並聯的子發電系統時,亦可透過第二電流感測器112量測並聯的子發電系統之總電流值。
在本實施例中,量測模組100對應設置於當級交流發電模組320內具有多種實現方式。下列將提出數個實現方式,但本發明並不僅以下所列的實現方式為限。
如第3B圖所示,其繪示本發明內容之另一實施例中量測模組之示意圖。
一般而言,交流發電模組320具有直流模組320a、微逆變器320b以及連接介面320c。直流模組320a將太陽能轉換成電能。微逆變器320b則將此電能(直流電)轉換成交流電,以輸出電流Iac,N
。連接介面320c則透過模組化的電力線插座來連接各級交流發電模組320。
在此一實施例中,量測模組100可整合在前述的連接介面320c中(如交流發電模組322),以降低交流發電模組的體積及成本,使得電力迴路的佈線可以更有彈性的應
用。連接介面320c可為將前述量測模組100整合或安置於其內部的中間介面裝置,譬如為一連接器。
如第3C圖所示,其繪示本發明內容之又一實施例中量測模組之示意圖。
在此實施例中,當微逆變器320b本身具有電流感測器以監控微逆變器320b所轉換的交流電流Iac,N
時,量測模組100可與微逆變器320b進一步地整合。舉例來說,量測模組100可共用微逆變器320b本身的電流感測器(如交流發電模組324),即共用第二電流感測器112,來達到更高度的系統整合並節省了硬體成本上額外的支出,但本發明並不以此為限。此外,圖中的微逆變器主電路320d用以將直流模組320a產生之直流電流轉換成交流電流iac,N
。
另一方面,請參照第3A圖,太陽能發電系統300中的每一量測模組100具有一第一輸入端、一第二輸入端與一輸出端。量測模組100的第一輸入端耦接至前級交流發電模組320,量測模組100的第二輸入端耦接至當級的交流發電模組320,而量測模組100的輸出端則耦接至一後級的交流發電模組320。
舉例來說,第3A圖中的第N-1級的交流發電模組320內的量測模組100的第一輸入端耦接至第N-2級的交流發電模組320,並接收交流電流iN-1,input
(即第1級至第N-2級交流發電模組320所輸出的交流電流總和,即iN-1,input
=Iac,1
+Iac,2
+…+Iac,N-2
)。第N-1級的交流發電模組320內的量測模組100的第二輸入端用以接收第N-1級交流發電
模組320自行輸出的交流電流Iac,N-1
。第N-1級的交流發電模組320內的量測模組100的輸出端耦接第N級的交流發電模組320以傳送交流電流iN-1,ouput
,其中iN-1,ouput
=iN-1,input
+Iac,N-1
亦即交流電流iN-1,ouput
為第1級至第N-1級交流發電模組320所輸出的交流電流總和。
請同時參照第1圖,在此實施例中的量測模組100的第二電流感測器112耦接於量測模組100的第二輸入端以及輸出端之間。
在此實施例中,量測模組100內通訊單元140將前述的第二電流參數傳輸至監控模組220。
監控模組220藉由量測模組100所回傳的第二電流參數來判斷交流發電模組320的工作狀態。
舉例來說,假設每一交流發電模組320在正常操作下能夠輸出電流Iac,N
為100mA,若第1級交流發電模組320發生故障,第1級交流發電模組320的輸出電流Iac,1
降低至30mA,此時監控模組220透過第1級交流發電模組320中的量測模組100所回傳的第二電流參數,便能得知第1級交流發電模組320的工作狀態出現異常。
再者,在太陽能系統300中的監控模組220亦可透過各個量測模組100回傳的第一電流參數來排序各交流發電模組320的相對次序。
請同時參照第1圖與第3A圖,在又另一實施例中,太陽能發電系統300中的每一量測模組100更可進一步地包含第三斷路器164。
第三斷路器164用以根據控制單元130的配置以切斷量測模組100的第二輸入端與第二電流感測器112之間的電流路徑。
在此實施例中,控制單元130根據監控模組220的配置來斷開第三斷路器164。監控模組220可透過控制單元130逐次斷開量測模組100中的各第三斷路器164,並藉由各量測模組100所回傳的第一電流參數來計算各個交流發電模組320的相對位置次序。
舉例而言,當切斷第1級交流發電模組320中的第三斷路器164,此時後方第2級至第N級的交流發電模組320所測得的第一電流參數(即i2,input
~iN,input
)皆會產生對應的變化。同理,而當切斷第N-2級交流發電模組320中的第三斷路器164,此時後方第N-1級至第N級的交流發電模組320所測得的第一電流參數(即iN-1,input
~iN,input
)皆會產生對應的變化,但第1級至第N-2級交流發電模組320中的第一電流感測器110所測得的第一電流參數(即i1,input
~iN-2,input
)不會改變。
因此,在此實施例中,監控模組220可依序一次斷開一個交流發電模組320,並同時紀錄各量測模組100回傳的多個第一電流參數,透過觀測各個第一電流參數的變化,便可依序定位出交流發電模組320在電力迴路上的相對位置次序。或者,在此實施例中,太陽能發電系統300中的每一量測模組100可具有前述的第一斷路器160或第二斷路器162與電壓感測器120,此時監控模組220亦可透
過量測多個電壓參數來定位交流發電模組320。
另一方面,在上述各實施例中,量測模組100更可包含儲存單元150。請參照第1圖,儲存單元150用以儲存前述的第一電流參數、第二電流參數、電壓參數以及量測模組100的結構資訊。量測模組100的結構資訊可包含量測模組100的每一輸入端、輸出端的連接狀態以及量測模組100的內部結構。
因此,電力業者能藉由外部監控系統(即監控模組220)透過通訊單元140讀取儲存單元150內部儲存的資料,便可得知目前電力系統應用的量測模組100的結構,以針對各種不同情形進行對應的操作。再者,在前述的各實施例中,監控模組220亦可整合至量測模組100內部,來達成更高的整合度。
請參閱第4圖,其繪示根據本發明內容之一定位方法的流程圖。
本發明的另一態樣提供了一種定位方法400,定位方法400可適用於具有多個交流發電模組的發電系統,其中多個交流發電模組各自產生輸出電流,且彼此電性連接於電力迴路上。
在步驟410中,量測各交流發電模組在電力迴路上多個位置的耦接點電壓和所形成的交流電流,並紀錄為多個對應的電流及電壓參數。此步驟中,亦可針對量測模組之架構訊息,決定是否於控制斷路器後再做量測,抑或是直接量測,或者暫時無法判斷,須以人工遮蔭輔助以階段
性完成。
在步驟420中,根據前述的電流來計算出多個交流發電模組的相對位置次序。在暫時無法判斷,須以人工遮蔭輔助以階段性完成之狀況時,定位方法400可能是由步驟410與420穿插而成。
舉例而言,如第2A圖所示,透過量測模組100量測在電力迴路上多個位置上的電流,並產生對應的電流參數(如前述的第一電流參數),便可依據各個電流參數的大小來排序出各交流發電模組240的相對位置次序。
或者,在步驟410中,可透過逐次切斷交流發電模組中之一者提供的輸出電流,並同時量測各交流發電模組在電力迴路各個位置上所形成的交流電流,並紀錄為多個對應的電流參數。
舉例而言,如第3A圖所示,當切斷第N-1級交流發電模組320電流Iac,N-1
,此時後方第N級的交流發電模組320所測得的第一電流參數(即iN,input
)會產生對應的變化,但第1級至第N-1級交流發電模組320所測得的第一電流參數(即i1,input
~iN-1,input
)不會改變。因此,藉由上述的關係可排列出各交流發電模組320的相對位置次序。
另一方面,在定位方法400中,可藉由逐次斷開各交流發電模組與相鄰的兩交流發電模組中之一者之間的連接路徑,並量測交流發電模組中每一者在電力迴路之位置上的電壓值,並分別取得多個對應的電壓參數。藉由多個電壓參數亦可計算出多個交流發電模組的相對位置次序。
例如,如第2A圖所示,切斷第N級交流發電模組與第N-1級交流發電模組的連接,而前方第1級至第N-1級的量測模組皆會感受到電壓變化,故可依據電壓參數發生變化的個數來排序各個交流發電模組的位置次序。
上述各個實施例中的太陽能發電系統以單相發電的方式為例,但本發明並不以此為限,熟習此領域者可根據上述實施例設置於各式發電系統,例如三相發電系統等等。
綜上所述,本揭露內容所示的量測模組具有多種應用。隨著不同的需求,量測模組可同時包含全部的電流感測器、電壓感測器以及斷路器。或者,依據成本考量,量測模組可僅包含單一的電流感測器與斷路器或上述各元件的各種組合。使用者可透過量測模組的儲存單元得知目前電力迴路中所應用的量測模組中是具有何種組合的結構資訊,以進行各種不同的定位與監控的操作。
雖然本發明已以實施方式揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何熟習此技藝者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作各種之更動與潤飾,因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧量測模組
110、112‧‧‧電流感測器
120‧‧‧電壓感測器
130‧‧‧控制單元
140‧‧‧通訊單元
150‧‧‧儲存單元
160、162、164‧‧‧斷路器
iN,input1
、iN,input2
、iN,output
‧‧‧電流
node1‧‧‧節點
Claims (14)
- 一種太陽能發電系統,包含:一監控模組;複數級交流發電模組,各自產生一輸出電流,彼此電性連接於一電力迴路;以及複數個量測模組,分別電性連接該些交流發電模組,每一量測模組各自包含:一第一電流感測器,用以感測於該量測模組在該電力迴路之位置上所通過之交流電流,以產生一第一電流參數;以及一通訊單元,用以傳輸該第一電流參數至該監控模組,其中,該監控模組用以藉由該些量測模組所回傳的該些第一電流參數計算該些交流發電模組的相對位置次序;其中每一量測模組對應設置於一當級交流發電模組中,並透過該電力迴路耦接於相鄰的兩交流發電模組之間,或是交流發電模組與市電之間,每一量測模組包含一第一輸入端、一第二輸入端以及一輸出端,該第一輸入端耦接至一前級的交流發電模組,該第二輸入端耦接至該當級的交流發電模組,該輸出端耦接至一後級的交流發電模組。
- 如請求項1所述之太陽能發電系統,其中每一量測模組設置於相鄰的兩級交流發電模組之間,每一量測模組包含一輸入端以及一輸出端,該輸入端耦接至一前級的交 流發電模組,該輸出端耦接至一後級的交流發電模組或耦接至市電。
- 如請求項2所述之太陽能發電系統,其中該第一電流感測器耦接於該輸入端以及該輸出端之間,用以感測該級的交流發電模組以前各級的一加總輸出電流,以產生該第一電流參數。
- 如請求項2所述之太陽能發電系統,其中每一量測模組包含一第一斷路器,該第一斷路器耦接於該輸入端與該第一電流感測器之間。
- 如請求項2所述之太陽能發電系統,其中每一量測模組包含一第二斷路器,該第二斷路器耦接於該輸出端與該第一電流感測器之間。
- 如請求項4或5所述之太陽能發電系統,其中每一量測模組更包含:一電壓感測器,用以感測於該量測模組在該電力迴路位置之一電壓,以產生一電壓參數;以及一控制單元,用以依據該監控模組的配置斷開該第一斷路器與該第二斷路器,其中該監控模組透過該控制單元逐次斷開該些量測模組中每一者的該第一斷路器或該第二斷路器,並藉由該些 量測模組所回傳的該些電壓參數計算該些交流發電模組的相對位置次序。
- 如請求項1所述之太陽能發電系統,其中每一量測模組更包含一第二電流感測器耦接於該第二輸入端以及該輸出端之間,用以感測該當級的交流發電模組的輸出電流,以產生一第二電流參數,該通訊單元更傳輸該第二電流參數至該監控模組,該監控模組用以藉由該些量測模組所回傳的該些第二電流參數判斷該些交流發電 模組的工作狀態。
- 如請求項1所述之太陽能發電系統,其中該第一電流感測器耦接於該第一輸入端以及該輸出端之間,用以感測該前級的交流發電模組以前各級的一加總輸出電流,以產生該第一電流參數。
- 如請求項1所述之太陽能發電系統,其中每一量測模組包含一斷路器,耦接於該第二輸入端與該輸出端之間。
- 如請求項9所述之太陽能發電系統,其中每一量測模組更包含:一控制單元,用以依據該監控模組的配置斷開該斷路器,其中該監控模組透過該控制單元逐次斷開該些量測模 組中每一者的該斷路器,並藉由該些量測模組所回傳的該些第一電流參數計算該些交流發電模組的相對位置次序。
- 一種定位方法,適用於包含複數個交流發電模組的一發電系統,其中該些交流發電模組各自產生一輸出電流,該些交流發電模組彼此電性連接於一電力迴路,該定位方法包含:量測該些交流發電模組在該電力迴路之複數個相異位置上所形成的交流電流,以分別取得複數個對應的電流參數;根據該些電流參數計算出對應的該些交流發電模組的相對位置次序;以及逐次切斷該些交流發電模組中之一者所提供之該輸出電流,並量測該些交流發電模組在該電力迴路之該些相異位置上所形成的交流電流,以分別取得該些電流參數。
- 如請求項11所述的定位方法,更包含:逐次斷開該些交流發電模組中之一者與相鄰的兩交流發電模組中之一者之間的連接路徑,並量測該些交流發電模組中每一者在該電力迴路之位置上之電壓值,以分別取得複數個對應的電壓參數;以及藉由該些電壓參數計算出該些交流發電模組的相對位置次序。
- 一種量測模組,具有一第一輸入端、一第二輸入端與一輸出端,該量測模組包含:一第一電流感測器,耦接於該第一輸入端與該輸出端之間,用以產生一第一電流參數;一第二電流感測器,耦接於該第二輸入端與該輸出端之間,用以產生一第二電流參數;一電壓感測器,用以偵測該輸出端的電壓,以產生一電壓參數;一控制單元,用以接收該第一電流參數、該第二電流參數以及該電壓參數;一通訊單元,用以依據該控制單元的配置以傳輸該第一電流參數、該第二電流參數以及該電壓參數至一外部監控系統;以及一儲存單元,用以儲存該第一電流參數、該第二電流參數、該電壓參數以及該量測模組之一結構資訊,其中該結構資訊包含該量測模組的該第一輸入端、該第二輸入端與該輸出端的連接狀態以及該量測模組的內部結構。
- 如請求項13所述的量測模組,更包含:一第一斷路器,用以該量測模組執行一定位操作時依據該控制單元的配置以切斷該第一輸入端與該第一電流感測器之間的一電流路徑;一第二斷路器,用以該量測模組執行該定位操作時依據該控制單元的配置以切斷該輸出端與該第一電流感測器 之間的一電流路徑;以及一第三斷路器,用以該量測模組執行該定位操作時依據該控制單元的配置以切斷該第二輸入端與該第二電流感測器之間的一電流路徑。
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