TWI700883B - 微渦輪發電系統及其電力管理方法 - Google Patents

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Abstract

一種微渦輪發電系統包含:一微渦輪發電機,將一燃料轉換或不轉換成一交流供應電力;一發電機控制器控制該微渦輪發電機的操作,並偵測該微渦輪發電機的一輸出功率;一電力轉換裝置,操作來將該交流供應電力轉換或不轉換成一交流輸出電力,且包括多個電力轉換器;及一轉換器控制器,至少根據該微渦輪發電機的該輸出功率控制該等電力轉換器的操作。

Description

微渦輪發電系統及其電力管理方法
本發明是有關於一種發電,特別是指一種微渦輪發電系統及其電力管理方法。
現有微渦輪發電系統包括一微渦輪發電機及一電連接該微渦輪發電機的電力轉換器。該微渦輪發電機將燃料轉換成一具有頻率為幾百赫茲(Hz)(例如750Hz)的交流(alternating current,AC)供應電力。該電力轉換器進行電源至輸出的交流轉換,以將該交流供應電力轉換成一頻率為50Hz或60Hz的交流輸出電力,並將該交流輸出電力輸出到一市電網。
由於現有微渦輪發電系統僅包括一個電力轉換器,因此該電力轉換器必須使用多個具有高導通電阻以能夠承受高電流應力的大電流開關,從而導致該電力轉換器具有高電能轉換損耗,造成現有微渦輪發電系統的低發電效率。另外,當該電力轉換器不處於一正常狀態時,則現有微渦輪發電系統無法運作,導致現有微渦輪發電系統的利用率低。
因此,本發明之一目的,即在提供一種能夠克服先前技術缺點的微渦輪發電系統。
於是,本發明微渦輪發電系統包含一微渦輪發電機、一發電機控制器、一電力轉換裝置,及一轉換器控制器。
該微渦輪發電機用於接收一燃料,且根據一發電機控制信號將該燃料轉換或不轉換成一交流供應電力。
該發電機控制器電連接該微渦輪發電機,產生該發電機控制信號以供該微渦輪發電機接收,並偵測該微渦輪發電機的一輸出功率以產生一發電機偵測信號。
該電力轉換裝置具有一電連接該微渦輪發電機以接收該交流供應電力的輸入端,及一輸出端,且將該交流供應電力轉換或不轉換成在其該輸出端輸出的一交流輸出電力。該電力轉換裝置包括多個電力轉換器,每一電力轉換器電連接在該電力轉換裝置的該輸入端與該輸出端之間,且接收一對應的轉換器控制信號,並至少根據該對應的轉換器控制信號,將該交流供應電力的至少一部份轉換或不轉換成該交流輸出電力的至少一部份。
該轉換器控制器電連接該發電機控制器以接收該發電機偵測信號,且還電連接該等電力轉換器,並至少根據該發電機偵測信號,產生由該等電力轉換器所分別接收的該等轉換器控制信號。
在一實施例中,該等電力轉換器中的每一者還偵測其自身是否處於一正常狀態以產生一轉換器偵測信號,且根據該對應的轉換器控制信號與該轉換器偵測信號,將該交流供應電力的該至少一部份轉換或不轉換成該交流輸出電力的該至少一部份。該轉換器控制器還從該等電力轉換器分別接收該等轉換器偵測信號,並根據該發電機偵測信號與該等轉換器偵測信號產生該等轉換器控制信號。該轉換器控制器根據該等轉換器偵測信號取得該等電力轉換器中被偵測為處於該正常狀態的電力轉換器的一數量,以產生一指示信號,且以一方式產生該等轉換器控制信號,使得當該指示信號所指示的該數量不為零時,被偵測為處於該正常狀態的該等電力轉換器中的至少一者參與電源至輸出的交流轉換。
本發明的另一目的,即在提供一種能夠克服先前技術缺點的電力管理方法。
於是,本發明電力管理方法由該實施例的該微渦輪發電系統的該轉換器控制器執行。該電力轉換裝置的該等電力轉換器的數量大於或等於三。當該指示信號所指示的該數量大於或等於三時,該轉換器控制器執行該電力管理方法,且包含:(A)接收來自該發電機控制器的該發電機偵測信號;及(B)根據該發電機偵測信號與該等轉換器偵測信號,產生該等轉換器控制信號。
其中,(B)包括:(B1)判斷是否Pconv≦N×Pb,其中參數Pconv是該發電機偵測信號所指示的該輸出功率,參數N是該指示信號所指示的該數量,且參數Pb是一預定臨界功率值,該預定臨界功率值小於該電力轉換裝置的每一電力轉換器的輸出功率的一額定值;(B2)當(B1)中的判斷結果為是時,以一方式產生該等轉換器控制信號,使得被偵測為處於該正常狀態的該等電力轉換器中,L個電力轉換器參與電源至輸出的交流轉換,該L個電力轉換器中的其中一者提供的輸出功率大小為Pconv-(L-1)×Pb,且該L個電力轉換器中其餘每一者提供的輸出功率大小為Pb,參數L是大於或等於Pconv/Pb的一最小整數;及(B3)當(B1)中的判斷結果為否時,以一方式產生該等轉換器控制信號,使得被偵測為處於該正常狀態的該等電力轉換器皆參與電源至輸出的交流轉換,且各自提供的輸出功率大小為Pconv/N。
參閱圖1,本發明微渦輪發電系統的一實施例包含一微渦輪發電機1、一發電機控制器2、一電力轉換裝置3、一轉換器控制器4,及一主開關5。
該微渦輪發電機1用於接收一燃料,且根據一發電機控制信號將該燃料轉換或不轉換成一交流(alternating current,AC)供應電力。
該發電機控制器2電連接該微渦輪發電機1,產生該微渦輪發電機1所接收的該發電機控制信號,且週期性地偵測該微渦輪發電機1的一輸出功率以產生一發電機偵測信號。
該電力轉換裝置3具有一電連接該微渦輪發電機1以接收該交流供應電力的輸入端38,及一輸出端39,且將該交流供應電力轉換或不轉換成在其該輸出端39輸出的一交流輸出電力。在本實施例中,該交流輸出電力的一頻率(例如50Hz或60Hz)低於該交流供應電力的一頻率(例如750Hz)。
在本實施例中,該電力轉換裝置3包括至少三個電力轉換器31。每一電力轉換器31電連接在該電力轉換裝置3的該輸入端38與該輸出端39之間,且接收一對應的轉換器控制信號,並至少根據該對應的轉換器控制信號,將該交流供應電力的至少一部份轉換或不轉換成該交流輸出電力的至少一部份。
在本實施例中,於每一電力轉換器31中,該對應的轉換器控制信號指示一目標功率值。該電力轉換器31還偵測其自身是否處於一正常狀態以產生一轉換器偵測信號,且根據該對應的轉換器控制信號與該轉換器偵測信號,將該交流供應電力的該至少一部份轉換或不轉換成該交流輸出電力的該至少一部份。當該轉換器偵測信號指示該電力轉換器31處於該正常狀態(即,該電力轉換器31被偵測為處於該正常狀態),且該對應的轉換器控制信號所指示的該目標功率值不為零時,該電力轉換器31將該交流供應電力的該至少一部份轉換成該交流輸出電力的該至少一部份,以提供該對應的轉換器控制信號所指示的該目標功率值的輸出功率;否則,該電力轉換器31不會將該交流供應電力的該至少一部份轉換成該交流輸出電力的該至少一部份。
參閱圖1與圖2,在本實施例中,每一電力轉換器31包括一整流器32、一電容器33,及一變流器34。
該整流器32電連接該電力轉換裝置3的該輸入端38以接收該交流供應電力的該至少一部份,並將該交流供應電力的該至少一部份整流以產生一直流(direct current,DC)中間電力。
該電容器33電連接該整流器32以暫存該直流中間電力。
該變流器34電連接該整流器32與該電容器33的一共同節點以接收該直流中間電力,且還接收該對應的轉換器控制信號。該變流器34偵測其自身是否可以正常運作以產生該轉換器偵測信號。當該變流器34偵測到其自身可以正常運作時,該轉換器偵測信號指示該電力轉換器31處於該正常狀態;否則,該轉換器偵測信號指示該電力轉換器31不處於該正常狀態。該變流器34根據該對應的轉換器控制信號及該轉換器偵測信號,將該直流中間電力轉換或不轉換成該交流輸出電力的該至少一部份。
在本實施例中,於每一電力轉換器31中,該變流器34包括一開關電路341、一輸出開關342、一保護電路343,及一脈衝寬度調變(pulse width modulation,PWM)電路344。
該開關電路341電連接該整流器32與該電容器33的該共同節點以接收該直流中間電力,且還接收一PWM信號,並包括多個開關(圖未示)。該開關電路341的該等開關根據該PWM信號而在導通與不導通之間交替切換以將該直流中間電力轉換成該交流輸出電力的該至少一部份,或者不交替切換以不進行轉換,並保持不導通。
該輸出開關342電連接該開關電路341以接收該交流輸出電力的該至少一部份,還電連接該電力轉換裝置3的該輸出端39,且還用於接收一開關控制信號。該輸出開關342根據該開關控制信號而在導通與不導通間進行切換,且當導通時允許該交流輸出電力的該至少一部份經由其自身傳輸至該電力轉換裝置3的該輸出端39。
該保護電路343電連接該開關電路341與該輸出開關342,感測該開關電路341的每一開關的多個操作參數(包括一電壓、一電流及一切換頻率),並根據該開關電路341的該等開關的該等操作參數產生該轉換器偵測信號。當該開關電路341的該等開關的每一操作參數在一預定且對應的範圍內時,該轉換器偵測信號指示該電力轉換器31處於該正常狀態(即,該變流器34可以正常運作);否則,該轉換器偵測信號指示該電力轉換器31不處於該正常狀態。該保護電路343根據該轉換器偵測信號以一方式產生由該輸出開關342所接收的該開關控制信號,使得當該轉換器偵測信號指示該電力轉換器31處於該正常狀態時,該輸出開關342導通,否則該輸出開關342不會導通,進而防止由於該開關電路341的短路、過載、電壓異常及頻率異常而導致本實施例的該微渦輪發電系統與一市電網損壞。
該PWM電路344電連接該開關電路341與該保護電路343,接收來自該保護電路343的該轉換器偵測信號,且還接收該對應的轉換器控制信號。該PWM電路344根據該對應的轉換器控制信號與該轉換器偵測信號以一方式產生該PWM信號,使得:(a)當該轉換器偵測信號指示該電力轉換器31處於該正常狀態,且該對應的轉換器控制信號所指示的該目標功率值不為零時,該開關電路341將該直流中間電力轉換成該交流輸出電力的該至少一部份;(b)否則,該開關電路341不將該直流中間電力轉換成該交流輸出電力的該至少一部份。因此,當未偵測到任何電力轉換器31處於該正常狀態時,每一電力轉換器31都不會將該交流供應電力的該至少一部份轉換成該交流輸出電力的該至少一部份,如此該交流供應電力不會被轉換成該交流輸出電力。當偵測到該等電力轉換器31中的至少一者處於該正常狀態時(下文中將每一者稱為該正常電力轉換器31),該交流供應電力被轉換成該交流輸出電力,且至少一個該正常電力轉換器31參與該交流供應電力至該交流輸出電力的轉換,以下將此轉換稱為電源至輸出的交流轉換。
該主開關5電連接該電力轉換裝置3的該輸出端39以接收該交流輸出電力,且還適於電連接該市電網。當該主開關5導通時,允許該交流輸出電力通過其自身並輸出至該市電網。在本實施例中,該主開關5為一可手動切換在導通和不導通之間的無熔絲斷路器,且當流過其自身的一電流超過一預定電流上限時,其可自動切換為不導通。
該轉換器控制器4(例如,一嵌入式電腦)電連接該發電機控制器2以接收該發電機偵測信號,且還電連接該等電力轉換器31的該等保護電路343以分別接收該等轉換器偵測信號,並還電連接該電力轉換器31的該PWM電路344。該轉換器控制器4根據該發電機偵測信號與該等轉換器偵測信號,產生由該等電力轉換器31的該等PWM電路344所分別接收的該等轉換器控制信號。
在本實施例中,該轉換器控制器4根據該等轉換器偵測信號取得該(等)正常電力轉換器31的一數量,以產生一指示信號。該發電機控制器2接收來自該轉換器控制器4的該指示信號,並根據該指示信號以一方式產生該發電機控制信號,使得:(a)當該指示信號所指示的該數量不為零時,該微渦輪發電機1將該燃料轉換成該交流供應電力以提供該輸出功率,該微渦輪發電機提供的該輸出功率小於或等於該指示信號所指示的該數量與每一電力轉換器31的輸出功率的一額定值相乘的一乘積;及(b)當該指示信號所指示的該數量為零時,該微渦輪發電機1不會將該燃料轉換成該交流供應電力。
參閱圖1與圖3,在本實施例中,當該指示信號指示的該數量為一或二時,該轉換器控制器4週期性地執行一包括以下步驟81-84的第一電力管理方法,以產生該等轉換器控制信號。
在步驟81中,該轉換器控制器4接收來自該發電機控制器2的該發電機偵測信號。
在步驟82中,該轉換器控制器4判斷是否Pconv≦N× Pa,其中參數Pconv是該發電機偵測信號所指示的該輸出功率,參數N是該指示信號所指示的該數量,且參數Pa是每一電力轉換器31的輸出功率的該額定值。若判斷為是,則該發電機偵測信號所指示的該輸出功率Pconv是合理的,且流程進入步驟83。若判斷為否,則流程進入步驟84。
在步驟83中,該轉換器控制器4產生該等轉換器控制信號,且與該(等)正常電力轉換器31相對應的該(等)轉換器控制信號中的每一者所指示的該目標功率值是Pconv/N。 因此,該(等)正常電力轉換器31全部參與電源至輸出的交流轉換,且每一正常電力轉換器31提供的輸出功率大小為Pconv/N。
在步驟84中,該轉換器控制器4輸出一誤差信號至該發電機控制器2。該誤差信號使該發電機控制器2能夠再次偵測該微渦輪發電機1的該輸出功率,以產生該發電機偵測信號。然後,流程返回到步驟81。
參閱圖1、圖4與圖5,在本實施例中,當該指示信號指示的該數量為大於或等於三時,該轉換器控制器4週期性地執行一包括以下步驟91-94的第二電力管理方法,以產生該等轉換器控制信號。
在步驟91中,該轉換器控制器4接收來自該發電機控制器2的該發電機偵測信號。
在步驟92中,該轉換器控制器4判斷是否Pconv≦N× Pa。若判斷為是,則該發電機偵測信號所指示的該輸出功率Pconv是合理的,且流程進入步驟93。若判斷為否,則流程進入步驟94。
在步驟93中,該轉換器控制器4根據該發電機偵測信號與該等轉換器偵測信號,產生該等轉換器控制信號。在本實施例中,步驟93包括以下子步驟931-933。
在子步驟931中,該轉換器控制器4判斷是否Pconv≦N×Pb,其中參數Pb是一預定臨界功率值,該預定臨界功率值小於每一電力轉換器31的輸出功率的該額定值。在一示例中,Pb=c×Pa,其中c是在0.8至0.9範圍內的一常數。若判斷為是,則流程進入子步驟932。若判斷為否,流程進入子步驟933。
在子步驟932中,該轉換器控制器4產生該等轉換器控制信號。在與該等正常電力轉換器31各自相對應的該等轉換器控制信號中,其L個轉換器控制信號中的每一者所指示的該目標功率值不為零,而其餘每一轉換器控制信號所指示的該目標功率值為零,其中L是大於或等於Pconv/Pb的一最小整數。該L個轉換器控制信號中的其中一者所指示的該目標功率值為Pconv-(L-1)×Pb,且該L個轉換器控制信號中其餘每一者所指示的該目標功率值為Pb。因此,該等正常電力轉換器31中,有L個正常電力轉換器31參與電源至輸出的交流轉換,該L個正常電力轉換器中的其中一者提供的輸出功率大小為Pconv-(L-1)×Pb,且該L個正常電力轉換器中其餘每一者提供的輸出功率大小為Pb。在N=3的一示例中,當Pconv≦Pb,L=1時,對應該等正常電力轉換器31的該等轉換器控制信號所指示的該等目標功率值分別為Pconv、0及0,且該等正常電力轉換器31中的一者參與電源至輸出的交流轉換,並提供大小為Pconv的輸出功率;當Pb<Pconv≦2×Pb,L=2時,對應該等正常電力轉換器31的該等轉換器控制信號所指示的該等目標功率值分別為Pconv-Pb、Pb及0,且該等正常電力轉換器31中的二個正常電力轉換器31參與電源至輸出的交流轉換,並提供大小分別為Pconv-Pb及Pb的輸出功率;當2×Pb<Pconv≦3×Pb,L=3時,對應該等正常電力轉換器31的該等轉換器控制信號所指示的該等目標功率值分別為Pconv-2×Pb、Pb及Pb,且所有該等正常電力轉換器31皆參與電源至輸出的交流轉換,並提供大小分別為Pconv-2×Pb、Pb及Pb的輸出功率。
在子步驟933中,該轉換器控制器4產生該等轉換器控制信號。在與該等正常電力轉換器31各自相對應的該等轉換器控制信號中,每一轉換器控制信號所指示的該目標功率值為Pconv/N。因此,該等正常電力轉換器31皆參與電源至輸出的交流轉換,且各自提供的輸出功率大小為Pconv/N。
在步驟94中,該轉換器控制器4輸出該誤差信號至該發電機控制器2。因此,該發電機控制器2回應於所接收的該誤差信號而再次偵測該微型渦輪發電機1的該輸出功率,以產生該發電機偵測信號。然後,流程返回到步驟91。
參閱圖1、2,有鑑於此,在本實施例中,由於該微渦輪發電系統包括至少三個電力轉換器31,因此每一電力轉換器31所承受的電流應力較低。如此一來,該等電力轉換器31的該等開關可具有低導通電阻,使得該等電力轉換器31的組合具有低電能轉換損耗,進而該微渦輪發電系統具有高發電效率。另外,即使一些電力轉換器31不處於該正常狀態,該微渦輪發電系統仍可以運作,從而該微渦輪發電系統具有高利用率。此外,每一電力轉換器31中,當其輸出功率等於該預定臨界功率值(即,Pb)時,其轉換效率比當其輸出功率等於其自身的額定值(即,Pa)時的轉換效率更好 。藉由該第二電力管理方法,參與電源至輸出的交流轉換的每一正常電力轉換器31的輸出功率盡可能接近該預定臨界功率值(即,Pb),還可提高該微渦輪發電系統的該發電效率。
需注意的是,在另一實施例中,該電力轉換裝置3可包括二個電力轉換器31,且該轉換器控制器4可省略執行該第二電力管理方法。
還應注意的是,在又另一實施例中,每一電力轉換器31中,該保護電路343還可電連接該市電網,且還偵測該市電網是否處於一正常狀態以產生一電網偵測信號。舉例來說,該保護電路343感測該市電網的多個操作參數(包括一電壓和一頻率),並根據該市電網的該等操作參數產生該電網偵測信號。當該市電網的每一操作參數在一預定且對應的範圍內時,該電網偵測信號指示該市電網處於該正常狀態;否則,該電網偵測信號指示該市電網不處於該正常狀態。該保護電路343可根據該轉換器偵測信號與該電網偵測信號以一方式來產生該開關控制信號,使得當該開關電路341與該市電網皆被偵測到處於該正常狀態時,該輸出開關342導通;否則,該輸出開關342不導通,進而還可避免該微渦輪發電系統的孤島運轉(islanding)。
惟以上該者,僅為本發明之實施例而已,當不能以此限定本發明實施之範圍,凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾,皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
1:微渦輪發電機
2:發電機控制器
3:電力轉換裝置
31:電力轉換器
32:整流器
33:電容器
34:變流器
341:開關電路
342:輸出開關
343:保護電路
344:PWM電路
38:輸入端
39:輸出端
4:轉換器控制器
5:主開關
81~84:步驟
91~94:步驟
931~933:子步驟
本發明之其他的特徵及功效,將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現,其中: 圖1是一電路方塊圖,說明本發明微渦輪發電系統之一實施例; 圖2是一電路方塊圖,說明該實施例的多個電力轉換器中的每一電力轉換器; 圖3是一流程圖,說明該實施例的一轉換器控制器執行一第一電力管理方法;及 圖4與圖5是流程圖,說明該轉換器控制器執行一第二電力管理方法。
1:微渦輪發電機
2:發電機控制器
3:電力轉換裝置
31:電力轉換器
38:輸入端
39:輸出端
4:轉換器控制器
5:主開關

Claims (12)

  1. 一種微渦輪發電系統,包含:一微渦輪發電機,用於接收一燃料,且根據一發電機控制信號將該燃料轉換或不轉換成一交流供應電力;一發電機控制器,電連接該微渦輪發電機,產生該微渦輪發電機所接收的該發電機控制信號,並偵測該微渦輪發電機的一輸出功率以產生一發電機偵測信號;一電力轉換裝置,具有一電連接該微渦輪發電機以接收該交流供應電力的輸入端,及一輸出端,且將該交流供應電力轉換或不轉換成在其該輸出端輸出的一交流輸出電力,該電力轉換裝置包括多個電力轉換器,每一電力轉換器電連接在該電力轉換裝置的該輸入端與該輸出端之間,且接收一對應的轉換器控制信號,並至少根據該對應的轉換器控制信號,將該交流供應電力的至少一部份轉換或不轉換成該交流輸出電力的至少一部份;一轉換器控制器,電連接該發電機控制器以接收該發電機偵測信號,且還電連接該等電力轉換器,並至少根據該發電機偵測信號,產生由該等電力轉換器所分別接收的該等轉換器控制信號;及一主開關,電連接該電力轉換裝置的該輸出端以接收該交流輸出電力,且還適於電連接一市電網,並當該主開關導通時,允許該交流輸出電力通過其自身並輸出至該市電網。
  2. 如請求項1所述的微渦輪發電系統,其中,該等電力轉換器中的每一者包括:一整流器,電連接該電力轉換裝置的該輸入端以接收該交流供應電力的該至少一部份,並將該交流供應電力的該至少一部份整流以產生一直流中間電力;一電容器,電連接該整流器以暫存該直流中間電力;及一變流器,電連接該整流器與該電容器的一共同節點以接收該直流中間電力,且還電連接該轉換器控制器以接收該對應的轉換器控制信號,並至少根據該對應的轉換器控制信號,將該直流中間電力轉換或不轉換成該交流輸出電力的該至少一部份。
  3. 如請求項1所述的微渦輪發電系統,其中,該等電力轉換器中的每一者還偵測其自身是否處於一正常狀態,以產生一轉換器偵測信號,且根據該對應的轉換器控制信號與該轉換器偵測信號,將該交流供應電力的該至少一部份轉換或不轉換成該交流輸出電力的該至少一部份。
  4. 如請求項3所述的微渦輪發電系統,其中,該等電力轉換器中的每一者:當該轉換器偵測信號指示該電力轉換器處於該正常狀態,且該對應的轉換器控制信號所指示的一目標功率值不為零時,將該交流供應電力的該至少一部份轉換成該交流輸出電力的該至少一部份,以提供該對應的轉換器控制信號所指示的該目標功率值的輸出功率;及 否則,不會將該交流供應電力的該至少一部份轉換成該交流輸出電力的該至少一部份。
  5. 如請求項3所述的微渦輪發電系統,其中,該轉換器控制器還從該等電力轉換器分別接收該等轉換器偵測信號,並根據該發電機偵測信號與該等轉換器偵測信號產生該等轉換器控制信號。
  6. 如請求項5所述的微渦輪發電系統,其中:該轉換器控制器根據該等轉換器偵測信號取得該等電力轉換器中被偵測為處於該正常狀態的電力轉換器的一數量,以產生一指示信號;及該發電機控制器接收來自該轉換器控制器的該指示信號,並根據該指示信號以一方式產生該發電機控制信號,使得當該指示信號指示的該數量不為零時,該微渦輪發電機將該燃料轉換成該交流供應電力以提供該輸出功率,該微渦輪發電機提供的該輸出功率小於或等於該指示信號所指示的該數量與每一電力轉換器的輸出功率的一額定值相乘的一乘積,及當該指示信號指示的該數量為零時,該微渦輪發電機不會將該燃料轉換成該交流供應電力。
  7. 如請求項5所述的微渦輪發電系統,其中,該轉換器控制器: 根據該等轉換器偵測信號取得該等電力轉換器中被偵測為處於該正常狀態的電力轉換器的一數量,以產生一指示信號;及以一方式產生該等轉換器控制信號,使得當該指示信號所指示的該數量不為零時,被偵測為處於該正常狀態的該等電力轉換器中的至少一者參與電源至輸出的交流轉換。
  8. 如請求項7所述的微渦輪發電系統,其中,該轉換器控制器以一方式產生該等轉換器控制信號,使得當該指示信號指示的該數量為一或二時,所有被偵測為處於該正常狀態的該等電力轉換器皆參與電源至輸出的交流轉換,並各自提供大小為Pconv/N的輸出功率,其中參數Pconv是該發電機偵測信號所指示的該輸出功率,參數N是該指示信號所指示的該數量。
  9. 如請求項7所述的微渦輪發電系統,其中:該等電力轉換器的一數量大於或等於三;及該轉換器控制器以一方式產生該等轉換器控制信號,使得當該指示信號指示的該數量大於或等於三時,被偵測為處於該正常狀態的該等電力轉換器中,若Pconv≦N×Pb,該等電力轉換器中的L個電力轉換器參與電源至輸出的交流轉換,該L個電力轉換器中的其中一者提供的輸出功率大小為Pconv-(L-1)×Pb,且該L個電力轉換器中其餘每一者提供的輸出功率大小為Pb,其中參數Pconv是該發電機偵測信號所指示的該輸出 功率,參數N是該指示信號所指示的該數量,參數Pb是一預定臨界功率值,該預定臨界功率值小於該電力轉換裝置的每一電力轉換器的輸出功率的一額定值,且參數L是大於或等於Pconv/Pb的一最小整數,及若Pconv>N×Pb,該等電力轉換器皆參與電源至輸出的交流轉換,且各自提供的輸出功率大小為Pconv/N。
  10. 如請求項7所述的微渦輪發電系統,其中:當Pconv>N×Pa時,該轉換器控制器輸出一誤差信號,其中Pconv是該發電機偵測信號所指示的該輸出功率,其中參數N是該指示信號所指示的該數量,且參數Pa是該電力轉換裝置的每一電力轉換器的輸出功率的一額定值;及該發電機控制器接收來自該轉換器控制器的該誤差信號,並回應於所接收的該誤差信號而再次偵測該微渦輪發電機的該輸出功率,以產生該發電機偵測信號。
  11. 一種電力管理方法,由請求項8的該微渦輪發電系統的該轉換器控制器執行,該電力轉換裝置的該等電力轉換器的一數量大於或等於三,當該指示信號指示的該數量大於或等於三時,該轉換器控制器執行該電力管理方法,且包含:(A)接收來自該發電機控制器的該發電機偵測信號;及(B)根據該發電機偵測信號與該等轉換器偵測信號,產生該等轉換器控制信號; 其中(B)包括(B1)判斷是否Pconv≦N×Pb,其中參數Pconv是該發電機偵測信號所指示的該輸出功率,參數N是該指示信號所指示的該數量,且參數Pb是一預定臨界功率值,該預定臨界功率值小於該電力轉換裝置的每一電力轉換器的輸出功率的一額定值,(B2)當(B1)中的判斷結果為是時,以一方式產生該等轉換器控制信號,使得被偵測為處於該正常狀態的該等電力轉換器中,L個電力轉換器參與電源至輸出的交流轉換,該L個電力轉換器中的其中一者提供的輸出功率大小為Pconv-(L-1)×Pb,且該L個電力轉換器中其餘每一者提供的輸出功率大小為Pb,參數L是大於或等於Pconv/Pb的一最小整數,及(B3)當(B1)中的判斷結果為否時,以一方式產生該等轉換器控制信號,使得被偵測為處於該正常狀態的該等電力轉換器皆參與電源至輸出的交流轉換,且各自提供的輸出功率大小為Pconv/N。
  12. 如請求項11所述的電力管理方法,還包含:(C)判斷是否Pconv≦N×Pa,參數Pa是該電力轉換裝置的每一電力轉換器的輸出功率的一額定值;及(D)當(C)中的判斷結果為否時,輸出一誤差信號以供該發電機控制器接收,該誤差信號使該發電機控制器能夠再次偵測該微渦輪發電機的該輸出功率,以產生該發電機偵測信號; 其中,在執行(A)之後執行(C),當(C)中的判斷結果為是時執行(B),且在執行(D)之後重複執行(A)。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101697422A (zh) * 2009-10-23 2010-04-21 湖南大学 微网多微源逆变器环流及电压波动主从控制方法
CN101924374A (zh) * 2009-06-12 2010-12-22 通用电气公司 用于操作风力涡轮功率变流器的方法和系统
US8040092B2 (en) * 2008-11-24 2011-10-18 GM Global Technology Operations LLC Power supply topology for a multi-processor controller in an electric traction system
US8456128B2 (en) * 2007-07-09 2013-06-04 Power Concepts Nz Limited Multi output inverter
TW201803241A (zh) * 2016-07-12 2018-01-16 國立臺北科技大學 分散模組式併網轉換裝置及其控制方法
TW201828555A (zh) * 2017-01-20 2018-08-01 國立清華大學 多功能電力轉換裝置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7446435B2 (en) * 2005-11-30 2008-11-04 General Electric Company Power converter system and method
FI119086B (fi) * 2006-11-06 2008-07-15 Abb Oy Menetelmä ja järjestely tuulivoimalan yhteydessä
US7939959B2 (en) * 2008-06-30 2011-05-10 General Electric Company Wind turbine with parallel converters utilizing a plurality of isolated transformer windings
US7928592B2 (en) * 2008-06-30 2011-04-19 General Electric Company Wind turbine with parallel converters utilizing a plurality of isolated generator windings
US7944068B2 (en) * 2008-06-30 2011-05-17 General Electric Company Optimizing converter protection for wind turbine generators
US8040113B2 (en) * 2009-01-27 2011-10-18 Astronics Advanced Electronic Systems Corp. Fault tolerant generator or starter/generator with low torque ripple
US8227929B2 (en) * 2009-09-25 2012-07-24 General Electric Company Multi-use energy storage for renewable sources
US9118184B2 (en) * 2012-08-15 2015-08-25 General Electric Company Alternative power converter system
CN104348342B (zh) * 2013-08-02 2019-05-31 通用电气公司 电能变换系统和方法
EP3138189B1 (en) * 2014-04-29 2019-06-05 ABB Schweiz AG Discharging dc link capacitors in an npc converter
US9929665B2 (en) * 2016-04-20 2018-03-27 International Business Machines Corporation Remotely controllable modular power control device for power generation

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8456128B2 (en) * 2007-07-09 2013-06-04 Power Concepts Nz Limited Multi output inverter
US8040092B2 (en) * 2008-11-24 2011-10-18 GM Global Technology Operations LLC Power supply topology for a multi-processor controller in an electric traction system
CN101924374A (zh) * 2009-06-12 2010-12-22 通用电气公司 用于操作风力涡轮功率变流器的方法和系统
CN101697422A (zh) * 2009-10-23 2010-04-21 湖南大学 微网多微源逆变器环流及电压波动主从控制方法
TW201803241A (zh) * 2016-07-12 2018-01-16 國立臺北科技大學 分散模組式併網轉換裝置及其控制方法
TW201828555A (zh) * 2017-01-20 2018-08-01 國立清華大學 多功能電力轉換裝置

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