TWI769615B

TWI769615B - 相序調節系統及相序調節方法

Info

Publication number: TWI769615B
Application number: TW109144002A
Authority: TW
Inventors: 呂臨佑; 陳明宗
Original assignee: 台達電子工業股份有限公司
Priority date: 2020-12-14
Filing date: 2020-12-14
Publication date: 2022-07-01
Also published as: TW202224303A

Abstract

一種相序調節系統包含電源轉換電路及控制電路。電源轉換電路以一相序電性連接至市電。控制電路分別施予第一激勵訊號及第二激勵訊號使電源轉換電路與市電形成兩次短路，控制電路包含電流檢測電路及控制單元。電流檢測電路於兩次短路操作時分別取得兩組電流訊號。控制單元依據兩組電流訊號分別計算兩組電流角並據以判斷相序為正序或負序，控制單元選擇兩組電流角之一以對應其計算市電的電壓角，以計算選擇的電流角與電壓角之間的角度差值，根據角度差值調整回授相序。

Description

相序調節系統及相序調節方法

本揭示內容是關於一種調節方法及一種調節系統，用於與市電電網並聯的電源轉換電路，且特別是關於一種可自動偵測並修正的相序調節方法及相序調節系統。

在電源轉換裝置並聯市電電網時，為了系統運轉的穩定性，必須確認電源轉換裝置與市電電網之間的接線順序，以確保電源轉換裝置接收的相位順序與市電輸出的相位順序一致，即所謂確保相序一致，以提供正確的電壓、電流回授資訊給予電源轉換裝置的控制器進行後續操作。

倘若相序有誤，電壓、電流的資訊便會無法正確回授，將可能導致系統啟動失敗或出現異常。因此，如何簡便有效率地偵測並修正相序，無須重新接線，是本領域的重要課題之一。

本揭示內容的一態樣係關於一種相序調節系統，包含電源轉換電路以及控制電路。電源轉換電路以一相序電性連接至市電。控制電路用以於不同時間點分別施予第一激勵訊號及第二激勵訊號至電源轉換電路的開關以使電源轉換電路與市電之間形成兩次短路。控制電路包含電流檢測電路及控制單元。電流檢測電路用以檢測電源轉換電路形成兩次短路時相應於第一激勵訊號的第一電流訊號以及相應於第二激勵訊號的第二電流訊號。控制單元用以根據第一電流訊號及第二電流訊號分別計算以取得第一電流角及第二電流角，由第一電流角或第二電流角選擇其中一電流角並對應計算市電的電壓角，控制單元根據第一電流角及第二電流角判斷相序為正序或負序，並計算選擇的電流角與電壓角之間的角度差值，以根據角度差值調整電源轉換電路的回授相序。

本揭示內容的另一態樣係關於一種相序調節方法，包含：施予第一激勵訊號使得電源轉換電路與市電之間形成短路，取得電源轉換電路相應於第一激勵訊號的第一電流訊號，其中電源轉換電路以一相序電性連接至市電；於一時間間隔後施予第二激勵訊號使電源轉換電路與市電之間再次形成短路，取得電源轉換電路相應於第二激勵訊號的第二電流訊號；根據第一電流訊號及第二電流訊號分別計算以取得第一電流角及第二電流角；依據第一電流角及第二電流角判斷相序為正序或負序；根據相序為正序或負序，計算對應第一電流角及第二電流角中之一者短路操作時間取得的市電的電壓角；根據計算第一電流角及第二電流角中之一者與電壓角之間的角度差值；以及根據角度差值調整電源轉換電路的回授相序。

綜上所述，本揭示可於任意時刻施予電源轉換電路第一激勵訊號進行第一次短路操作，並於適當的時刻間隔後施予第二激勵訊號進行第二次短路操作，藉由兩次短路操作取得相應的兩組電壓偵測訊號及兩組電流訊號，便能計算出兩次短路操作時市電的電壓角及電源轉換電路所接收到的兩個電流角。根據兩個電流角中之一者與對應短路操作時間取得的電壓角的角度差值，便能判斷出當前的相序，從而透過命令回授將電源轉換電路的三相線路錯接導致的相序調整至與市電的相序一致，以提供正確的電壓、電流回授資訊。

下文係舉實施例配合所附圖式作詳細說明，但所描述的具體實施例僅用以解釋本案，並不用來限定本案，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，皆為本揭示內容所涵蓋的範圍。

請參考第1圖。如第1圖所示，相序調節系統100包含輸出濾波電路120、電源轉換電路140及控制電路160。輸出濾波電路120電性連接於市電AC與電源轉換電路140之間。詳細來說，輸出濾波電路120的輸入端於並聯時電性連接市電AC，且電源轉換電路140以一相序電性連接輸出濾波電路120的輸出端，亦即，電源轉換電路140以該相序電性連接於市電AC。控制電路160連接至電源轉換電路140。

在部分實施例中，輸出濾波電路120可包含多個濾波電感Lfa～Lfc、Lga～Lgc及多個濾波電容Cfa～Cfc。電源轉換電路140可為三相六臂轉換電路，包含多個開關SW1～SW6及電容Cdc。結構上，濾波電感Lfa及Lga串聯於市電AC和節點Na之間。濾波電容Cfa的一端連接於濾波電感Lfa與Lga之間，濾波電容Cfa的另一端接地。開關SW1及SW4連接至節點N1。

相似地，濾波電感Lfb及Lgb串聯於市電AC和節點Nb之間。濾波電容Cfb的一端連接於濾波電感Lfb與Lgb之間，濾波電容Cfb的另一端接地。開關SW2及SW5連接至節點N2。而濾波電感Lfc及Lgc串聯於市電AC和節點Nc之間。濾波電容Cfc的一端連接於濾波電感Lfc與Lgc之間，濾波電容Cfc的另一端接地。開關SW3及SW6連接至節點N3。如第1圖所示，輸出濾波電路120與市電AC之間電性連接的相序與市電AC的輸出相位相符。

操作上，電源轉換電路140透過接收輸出濾波電路120接收市電AC並據以輸出的一交流電源，進行交流直流的電源轉換。控制電路160用以接收市電AC與輸出濾波電路120的輸入端之間的三相電壓偵測訊號Dva～Dvc，以及接收輸出濾波電路120的輸出端與電源轉換電路140之間的三相電流偵測訊號Di1～Di3，並用以根據電壓偵測訊號Dva～Dvc及電流偵測訊號Di1～Di3輸出驅動控制訊號CS1至電源轉換電路140的多個開關SW1～SW6中的至少一者以進行驅動控制。

為了確保根據電壓及電流偵測訊號所產生的驅動控制訊號CS1正確回授至相應的開關，必須確定電源轉換電路140藉由導線電性連接輸出濾波電路120形成的三相線路的相序，與經由輸出濾波電路120藉由導線電性連接市電AC形成的三相線路的相序是匹配的。然而，電源轉換電路140電性連接輸出濾波電路120的導線線路往往是透過人工安裝，三相線路的對應關係在人為安裝及檢查下並不完全可靠。舉例來說，如第2圖中所示，區域A1為一般人工接線的地方。如果在區域A1處節點N1、N2及N3未正確對應連接至節點Na、Nb及Nc，在圖式的實施例，電源轉換電路140以b相、c相、a相的相序與輸出濾波電路120電性連接，而輸出濾波電路120與市電AC電性連接的相序為相符，亦即，電源轉換電路140實質以b相、c相、a相的相序與市電AC電性連接。若系統運作時未發現電源轉換電路140以該錯誤的接線順序電性連接市電AC，將導致系統運作時電源轉換電路140以錯誤的相序電性連接市電AC，則此錯誤的相序會導致電壓及電流的回授控制出現錯誤。

為了解決上述問題，本案提出一種相序調節方法，不論區域A1處的接線關係為何，相序調節系統100皆能根據電壓偵測訊號Dva～Dvc和電流偵測訊號Di1～Di3判斷當前的相序，並根據當前的相序重新定義三相線路的回授相序控制訊號，以確保回授相序控制訊號正確匹配至相應的開關及相位。

具體而言，如第2圖所示，控制電路160包含電壓檢測電路163、控制單元162及電流檢測電路161。電壓檢測電路163電性連接至市電AC與輸出濾波電路120的輸入端之間。電流檢測電路161電性連接至輸出濾波電路120的輸出端與電源轉換電路140之間。控制單元162電性連接電壓檢測電路163、電流檢測電路161及電源轉換電路140。

操作上，控制單元162用以於一時間間隔相繼輸出第一激勵訊號ES1及第二激勵訊號ES2至電源轉換電路140的開關以進行兩次短路操作。電流檢測電路161用以接收輸出濾波電路120與電源轉換電路140之間的三相線路相應於第一激勵訊號ES1及第二激勵訊號ES2進行兩次短路操作而取得的兩組電流偵測訊號Di1～Di3。電壓檢測電路163用以接收市電AC與輸出濾波電路120之間的三相線路對應兩次短路操作的時間取得的兩組電壓偵測訊號Dva～Dvc。控制單元162用以根據兩組電壓偵測訊號Dva～Dvc及兩組電流偵測訊號Di1～Di3判斷電源轉換電路140與市電AC之間當前的相序，並根據當前相序調整三相線路的定義以發送修正後的回授控制訊號CS2至電流檢測電路161，該回授控制訊號CS2包括調整的三相線路相序定義。於一實施例中，控制單元162可以是訊號產生器、具有特定數位邏輯(例如可執行應用程式)的處理電路或是具有現場可程式化邏輯閘陣列的控制電路，控制單元162根據判斷得到的當前相序產生回授控制訊號CS2至電流檢測電路161，如此一來，電流檢測電路161在三相線路的三個路徑上依據回授控制訊號CS2判斷的各自電流相位順序並能對應到市電AC正確的三相定義，亦即電源轉換電路140與市電AC之間實際接線的三相定義，避免因為相序定義不同使後續回授控制訊號未能正確匹配。

請參考第3圖。為方便及清楚說明起見，下述相序調節方法300是配合第2圖、第4圖及第5圖所示實施例進行說明，但不以此為限，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可對作各種更動與潤飾。如第3圖所示，相序調節方法300包含操作S310、S320、S330、S340、S345、S350、S360以及S370。

首先，在操作S310中，於任意時刻，藉由控制單元162施予第一激勵訊號ES1至電源轉換電路140的多個開關例如SW4、SW5及SW6，並取得相應於第一激勵訊號ES1的第一電流訊號。具體而言，第一激勵訊號ES1將使三相的下臂開關SW4、SW5及SW6同時導通。換言之，由控制電路160的控制單元162發送第一激勵訊號ES1至電源轉換電路140，使得電源轉換電路140的三相橋臂皆與市電AC之間形成短路，並由電流檢測電路161取得對應短路操作時間響應於第一激勵訊號ES1的電流偵測訊號Di1～Di3作為第一電流訊號。需說明的是前述短路操作亦可藉由施予第一激勵訊號ES1使電源轉換電路140三相的上臂開關SW1、SW2及SW3同時導通而達成。

舉例來說，如第4圖所示，在時間點T1，由控制單元162發送第一激勵訊號ES1至電源轉換電路140進行第一次短路操作，並由電流檢測電路161對應取得第一電流訊號Di1_1～Di3_1。本實施例中，時間點T1可為任意時間點，亦即，不論市電AC的角度為何，控制單元162隨時皆可施予第一激勵訊號ES1至電源轉換電路140進行第一次短路操作。據此，可有效避免市電AC電壓帶有特定非理想干擾或諧波時，檢測結果受到影響而產生錯誤判斷。

接著，在操作S320中，於一時間間隔後，藉由控制單元162施予第二激勵訊號ES2至電源轉換電路140的多個開關SW4、SW5及SW6使其再次同時導通，致電源轉換電路140的三相橋臂皆與市電AC之間再次形成短路，並由電流檢測電路161取得對應短路操作時間響應於第二激勵訊號ES2的另一組電流偵測訊號Di1～Di3作為第二電流訊號。具體而言，操作S320相似於操作S310，而激勵訊號ES2形式與作用均相似於激勵訊號ES1，並不再此贅述。

舉例來說，如第4圖所示，在時間點T2，由控制單元162發送第二激勵訊號ES2至電源轉換電路140進行第二次短路操作，並由電流檢測電路161對應取得第二電流訊號Di1_2～Di3_2。時間點T1與T2之間的時間間隔t12短於市電AC輸出訊號的半個週期p1。換言之，控制電路160的控制單元162在市電AC輸出訊號的半個週期p1之內，分別施予兩次激勵訊號ES1及ES2至電源轉換電路140進行兩次短路操作，並經由電流檢測電路161取得相應於兩次短路操作的兩組電流訊號Di1_1～Di3_1及Di1_2～Di3_2。

接著，在操作S330中，根據時間點T1的三個相位的第一電流訊號Di1_1～Di3_1計算對應短路操作時間點T1的第一電流角θ1。另外，可根據時間點T2的三個相位的第二電流訊號Di1_2～Di3_2計算對應短路操作時間點T2的第二電流角θ2。具體而言，任一時間點上電流角的計算方式，請參考以下推導。

式(1)

式(1)為靜止參考座標（stationary reference frame）下的d軸與q軸的電壓方程式。其中p為微分運算子。Lf、Rf為輸出濾波電路120的電感值及電阻值。ω為市電電網的交流訊號頻率。Vg為市電電網電壓值。

當電源轉換電路140接收到激勵訊號ES1, ES2而進行短路操作時，由於在短路操作期間d軸與q軸的電壓均為0，即

帶入上述的式(1) 可推得式(2)，其中Tsh為短路操作維持的時間。

式(2)

從上述式(2)當中，可知道短路操作期間d軸與q軸的電流方程式id(Tsh)與iq(Tsh)，據此可得出在t時刻的電流角如式(3)中θe(t)所示。

式(3)

據此，電流角θe(t)其式(3)當中的前項

可由當下電流轉回授靜止參考座標得到，電流角θe(t)其式(3)當中的後項可由

可由式(2)帶入市電頻率以及相關參數得到。將時間點T1的參數帶入式 (3)便能計算對應時間點T1進行第一次短路操作取得的第一電流角θ1，另外將時間點T2的參數帶入式(3)便能計算對應時間點T2進行第二次短路操作取得的第二電流角θ2。

此外，式(2)中所示的市電電網的交流訊號頻率

除了根據市電電網的預定值而決定之外，也可以根據兩組電流角的數值經由下式(4)計算而得。

式(4)

其中式(4)當中的

為時間點T1與時間點T2之間的時間間隔。

接著，在操作S340中，藉由控制單元162判斷電源轉換電路140與市電AC之間當前相序為正序或負序。具體而言，由控制電路160的控制單元162根據計算得到的先後兩組電流角θ1及θ2可判斷當前相序為正序或負序。三相交流電路中，相序的正序是指a相領先b相120度，b相領先c相120度，c相領先a相120度，正序的相位依其組合又可包括a/b/c、b/c/a與c/a/b；反之，負序是指a相落後b相120度、b相落後c相120度，c相落後a相120度，負序的相位依其組合又可包括c/b/a、b/a/c與a/c/b；以本案第1圖或第2圖示意的接線方式來說，假設市電AC輸入至輸出濾波電路120的相序是正序且相位是a/b/c，則電源轉換電路140接收到的電源相序仍為正序但相位是錯誤的b/c/a需加以調節。詳細來說，在控制單元162確認先後兩組電流角θ1及θ2是沿著0度至360度遞增旋轉過程中，且當第二電流角θ2減去第一電流角θ1的角度變化關係為遞增或角度計算差值為正值（即，第二電流角θ2大於第一電流角θ1，角度隨時間增加），則判斷當前相序為正序。例如第二電流角θ2為100度而第一電流角θ1為40度時，電流角是沿著0度至360度遞增旋轉，且第二電流角θ2減去第一電流角θ1的角度變化關係為+60度，則可判斷當前相序為正序。需說明的是，另一實施例中，在電流角沿著0度至360度遞增旋轉過程中，若前述第一電流角θ1為350度，且第二電流角θ2為40度，實際上電流角仍在遞增過程，只是第一電流角θ1由350度起遞增50度(跨越360度)變為次一圈的40度的第二電流角θ2，在跨越360度的情況下，直接計算第二電流角θ2與第一電流角θ1的差值可能為負值，故在判斷的優先順序上仍應以電流角旋轉方向為主，由遞增的方向來判斷當前相序為正序。

舉例來說，如第4圖所示，此案例為錯接三相導線的正序的相序且相位組合為b/c/a，由時間點T2上的第二電流訊號Di1_2～Di3_2所取得的第二電流角θ2大於時間點T1上的第一電流訊號Di1_1～Di3_1所取得的第一電流角θ1，由於時間點T1至時間點T2期間第一電流角θ1至第二電流角θ2角度為增加的，因此控制單元162可判斷當前相序為正序。

反之，控制單元162確認先後兩組電流角θ1及θ2是沿著360度至0度遞減旋轉過程中，且當第二電流角θ2減去第一電流角θ1的角度變化關係為遞減或角度計算差值為負值（即，第二電流角θ2小於第一電流角θ1，角度隨時間減少），則判斷當前相序為負序。例如第二電流角θ2為120度而第一電流角θ1為180度時，角度沿著360度至0度遞減旋轉，且第二電流角θ2減去第一電流角θ1的角度變化關係為-60度，則可判斷當前相序為負序。需說明的是，另一實施例中，在電流角沿著360度至0度遞減旋轉過程中，若前述第一電流角θ1為20度，且第二電流角θ2為320度，實際上電流角仍在遞減過程，只是第一電流角θ1由20度起遞減60度(跨越360度)變為次一圈的320度的第二電流角θ2，在跨越360度的情況下，直接計算第二電流角θ2與第一電流角θ1的差值可能為正值，故在判斷的優先順序上仍應以電流角旋轉方向為主，由遞減的方向來判斷此時當前相序為負序。

舉例來說，如第5圖所示，此案例為錯接三相導線的負序的相序且相位組合為a/c/b，由第二電流訊號Di1_2～Di3_2所取得的第二電流角θ2小於由第一電流訊號Di1_1～Di3_1所取得的第一電流角θ1。且由於角度在旋轉過程為減少的，因此控制單元162可判斷當前相序為負序。

當控制單元162判斷當前相序為正序或負序時，進行操作S345計算市電AC的電壓角作為參考訊號，或進行操作S350計算市電AC的電壓角作為參考訊號。

具體而言，在操作S345中電壓檢測電路163將電壓偵測訊號Dva～Dvc傳送至控制單元162，並由控制單元162計算在第一電流角θ1或第二電流角θ2其中一者的短路操作時間市電電網當時對應的電壓角θv，如第4圖中的實施例所示，控制單元162選擇根據三個相位的電壓偵測訊號Dva～Dvc計算時間點T2(對應第二電流角θ2的短路操作時間)上的電壓角θv。如第4圖所示，當控制單元162判斷當前相序為正序時，控制單元162直接將計算出的電壓角θv作為後續步驟中採用的參考角。於此情況下，如第4圖所示，控制單元162依據a相位的電壓偵測訊號Dva計算出電壓角θv之變化曲線VA是自0度的零交越點(zero crossing point)隨時間逐漸遞增，直到電壓角θv之變化曲線VA達到360度時歸零時便再次逐漸遞增的週期性變化。類似地，控制單元162依據a相位的電流偵測訊號Di1計算電流角之變化曲線CA，第4圖可見兩條曲線VA、CA因為接線順序錯誤而形成相序的差距，此差距保持在一定值。

另一方面，當控制單元162判斷當前相序為負序時，執行操作S350，控制單元162計算在第一電流角θ1或第二電流角θ2其中一者的短路操作時間市電電網當時對應的電壓角θv，並根據判斷相序為負序的情況調整前述電壓角θv。詳細來說，控制單元162根據三個相位的電壓偵測訊號Dva～Dvc計算時間點T2(對應第二電流角θ2的短路操作時間)上的電壓角θv，如第5圖所示，控制單元162將原本計算出的電壓角θv的數值先減去360度、再乘上負號以作為依據負序調整後的參考訊號（即，第5圖中電壓角θvb），舉例來說，假設根據三個相位的電壓偵測訊號Dva～Dvc計算時間點T2原本計算出的電壓角為320，當判斷當前相序為負序時，控制單元162依據負序將原本計算出的電壓角的數值先減去360度、再乘上負號，得到經負序調整後的電壓角θvb，即經調整後的電壓角θvb=[-1*(320-360)]=40度。如第5圖所示，控制單元162依據a相位的電壓偵測訊號Dva計算經負序調整後的電壓角θvb之變化曲線VA是自360度隨時間逐漸遞減，直到經負序調整後的電壓角θvb之變化曲線VA達到0度的零交越點時便再次由360度再次逐漸遞減的週期性變化。類似地，控制單元162依據a相位的電流偵測訊號Di1計算電流角之變化曲線CA，第5圖可見兩條曲線VA、CA因為接線順序錯誤而形成相序的差距，此差距保持在一定值。

接著，在操作S360中，根據相序為正序或負序、第一電流角θ1或第二電流角θ2其中一者與對應的電壓角之間計算一角度差值∆θ。具體而言，可由控制單元162根據第一次和第二次短路操作中之一者的時間點所對應計算的第一電流角θ1或第二電流角θ2，和對應被選擇之電流角於對應短路操作時間取得的電壓角(電壓角θv或經負序調整後的電壓角θvb)計算兩者的角度差值∆θ，亦即，計算被選擇之電流角及該電流角短路操作時間對應取得之電壓角之間的角度差值。舉例來說，若當前相序為正序且選擇比較電流角θ2，如第4圖所示，當判斷相序為正序，角度差值∆θ為對應時間點T2的電壓角θv減去對應時間點T2的電流角θ2。又例如，若當前相序為負序且選擇比較電流角θ2，如第5圖所示，角度差值∆θ為對應時間點T2的電流角θ2減去對應時間點T2且經負序調整後的電壓角θvb。

如此一來，經由兩次短路操作取得兩個電流角θ1與θ2，藉由比較第二電流訊號Di1_2～Di3_2所取得的第二電流角θ2與由第一電流訊號Di1_1～Di3_1所取得的第一電流角θ1，便可判斷當前相序為正序或負序。根據當前相序為正序或負序，直接取用兩個電流角θ1與θ2中的一個，與被選擇的電流角對應的電壓角θv或經負序調整後成作為參考訊號的電壓角θvb比較，便可獲得穩定且準確的電流角和電壓角的角度差值∆θ。

最後，在操作S370中，控制單元162根據角度差值∆θ調整電源轉換電路140的回授相序。具體而言，由於節點N1、N2及N3連接至Na、Nb及Nc的組合有六種，角度差值∆θ將對應為0、60、120、180、240、300度中之一者。因此，控制單元162可根據不同的角度差值∆θ判斷當前相應的回授相序為何，並以回授控制訊號CS2的形式提供給電流檢測電路161。

若均以市電AC電性連接濾波電路120的相序固定為a相、b相、c相(三相交流電源)為例，依據輸出濾波電路120與電源轉換電路140之間電性連接的相序的六種組合與角度差值∆θ的關係分別舉例如下。如第4圖所示，當角度差值∆θ為240度時，可知當前相序為b相、c相、a相，且如第4圖所示的實施例，電壓角θv之變化VA與電流角之變化曲線CA之間的角度關係是固定的，亦即無論以第一電流角θ1或第二電流角θ2與對應的電壓角θv之間計算的角度差值∆θ都會固定是240度。如第5圖所示，與前述實施例類似，本實施例中當角度差值∆θ固定為180度時，可知當前相序為負序且相位組合為a相、c相、b相。如第6A圖所示，當角度差值∆θ固定為0度時，可知當前相序為正序且相位組合為正確的a相、b相、c相。如第6B圖所示，當角度差值∆θ固定為120度時，可知當前相序為正序且相位組合為c相、a相、b相。如第6C圖所示，當角度差值∆θ固定為60度時，可知當前相序為負序且相位組合為b相、a相、c相。如第6D圖所示，當角度差值∆θ固定為300度時，可知當前相序負序且相位組合為c相、b相、a相。需說明的是當角度差值∆θ為0度時當前相序的正負與相位組合均與市電AC輸入一致，不用調整回授相序。

藉由角度差值∆θ判斷出當前的回授相序，控制單元162便能將控制電路160內部定義的電流偵測訊號Di1～Di3及所產生的回授控制訊號CS2的順序產生對應關係，並調整至與當前市電AC輸入電壓的回授相序一致，可在不修改實體接線順序的前提下，依據回授控制訊號CS2重新定義相序便能確保電源轉換電路140的正常運作。

舉例來說，在第4圖之實施例中，控制單元162根據角度差值∆θ為240度，得知當前相序為正序且相位組合為b相、c相、a相（即第2圖中區域A1所示之接線順序）。因此，控制單元162根據電流偵測訊號Di3及對應的電壓偵測訊號Dva產生回授控制訊號CS2資訊輸出至對應的開關SW3及SW6，根據電流偵測訊號Di1及對應的電壓偵測訊號Dvb產生回授控制訊號CS2資訊輸出至對應的開關SW1及SW4，並根據電流偵測訊號Di2及對應的電壓偵測訊號Dvc產生回授控制訊號CS2資訊輸出至對應的開關SW2及SW5，使電源轉換電路140在不修改實體接線順序的前提下依據市電AC以正確且對應的相序操作進行開關切換。

綜上所述，本案透過應用上述各個實施例中，藉由於一時間間隔相繼施予電源轉換電路140第一激勵訊號ES1、第二激勵訊號ES2進行兩次短路操作，以分別取得兩次短路操作時間對應的兩組電壓偵測訊號Dva～Dvc及兩組電流訊號Di1_1～Di3_1、Di1_2～Di3_2，便能計算出市電AC的電壓角θv及電源轉換電路140所接收到的兩個電流角θ1、θ2。根據兩個電流角θ1、θ2的角度變化便能判斷出當前的相序為正序或負序；根據兩個電流角θ1、θ2中之一者與對應短路操作時間計算取得的電壓角θv之間的角度差值∆θ，便能判斷出當前的相序中的相位組合，從而將電源轉換電路140的三相線路的相序調整至與市電AC的相序一致，以提供正確的電壓、電流回授資訊，使操作精準。

雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭示內容，所屬技術領域具有通常知識者在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100:相序調節系統 120:輸出濾波電路 140:電源轉換電路 160:控制電路 161:電流檢測電路 162:控制單元 163:電壓檢測電路 AC:市電 A1:區域 Cdc,Cfa~Cfc:電容 CS1:驅動控制訊號 CS2:回授控制訊號 Di1~Di3:電流偵測訊號 Di1_1~Di3_1,Di1_2~Di3_2:電流訊號 Dva~Dvc:電壓偵測訊號 ES1,ES2:激勵訊號 Lfa~Lfc,Lga~Lgc:電感 N1~N3,Na~Nc:節點 SW1~SW6:開關 300:相序調節方法 S310~S370:操作 T1,T2:時間點 t12:時間間隔 p1:半個週期 θ1,θ2:電流角 θv,θvb:電壓角 ∆θ:角度差值

第1圖及第2圖係根據本揭示內容之部分實施例繪示一種相序調節系統的示意圖。第3圖係根據本揭示內容之部分實施例繪示一種相序調節方法的流程圖。第4圖係根據第2圖之實施例繪示一種電壓及電流的波形示意圖。第5圖係根據本揭示內容之部分實施例繪示一種電壓及電流的波形示意圖。第6A圖～第6D圖係根據本揭示內容之部分實施例繪示一種電壓及電流的波形示意圖。

100:相序調節系統 120:輸出濾波電路 140:電源轉換電路 160:控制電路 161:電流檢測電路 162:控制單元 163:電壓檢測電路 AC:市電 A1:區域 Cdc,Cfa~Cfc:電容 CS2:回授控制訊號 Di1~Di3:電流偵測訊號 Dva~Dvc:電壓偵測訊號 ES1,ES2:激勵訊號 Lfa~Lfc,Lga~Lgc:電感 N1~N3,Na~Nc:節點 SW1~SW6:開關

Claims

一種相序調節系統，包含：一電源轉換電路，以一相序電性連接至一市電；以及一控制電路，用以於不同時間點分別施予一第一激勵訊號及一第二激勵訊號至該電源轉換電路的多個開關以使該電源轉換電路與該市電之間形成兩次短路，該控制電路包含：一電流檢測電路，用以檢測該電源轉換電路與該市電之間形成兩次短路時相應於該第一激勵訊號的一第一電流訊號以及相應於該第二激勵訊號的一第二電流訊號；以及一控制單元，用以根據該第一電流訊號及該第二電流訊號分別計算以取得一第一電流角及一第二電流角，並由該第一電流角或該第二電流角選擇其中一電流角並對應計算該市電的一電壓角；其中該控制單元根據該第一電流角及該第二電流角判斷該相序為正序或負序，並計算選擇之該電流角與該電壓角之間的一角度差值，以根據該角度差值調整該電源轉換電路的一回授相序。
如請求項1所述之相序調節系統，更包含一輸出濾波電路包含一輸入端及一輸出端，該輸出濾波電路電性連接於該市電與該電源轉換電路之間，其中該電源轉換電路以該相序電性連接至該輸出濾波電路的該輸出端。
如請求項2所述之相序調節系統，其中該控制電路更包含一電壓檢測電路，該電壓檢測電路耦接於該輸出濾波電路的該輸入端與該市電之間以偵測一電壓偵測訊號，該控制單元根據選擇之該電流角短路操作時間取得的該電壓偵測訊號的多個相位電壓值，並根據該多個相位電壓值計算該市電的該電壓角。
如請求項1所述之相序調節系統，其中當該控制單元判斷該相序為正序時，以選擇之該電流角減去該電壓角計算該角度差值；以及當該控制單元判斷該相序為負序時，以該電壓角減去選擇之該電流角計算該角度差值。
一種相序調節方法，包含：施予一第一激勵訊號使一電源轉換電路與一市電之間形成短路，並取得該電源轉換電路在其短路操作時間相應於該第一激勵訊號的一第一電流訊號，其中該電源轉換電路以一相序電性連接至該市電；於一時間間隔後施予一第二激勵訊號使該電源轉換電路與該市電之間再次形成短路，並取得該電源轉換電路在其短路操作時間相應於該第二激勵訊號的一第二電流訊號；根據該第一電流訊號及該第二電流訊號分別計算以取得一第一電流角及一第二電流角；根據該第一電流角及該第二電流角判斷該相序為正序或負序；根據該相序為正序或負序由該第一電流角及該第二電流角選擇其中一電流角在短路操作時間對應計算取得的該市電的一電壓角；計算選擇之該電流角與該電壓角之間的一角度差值；以及根據該角度差值調整該電源轉換電路的一回授相序。
如請求項5所述之相序調節方法，其中施予該電源轉換電路該第一激勵訊號以形成短路的步驟可於任意時刻進行，且施予該電源轉換電路該第二激勵訊號以再次形成短路的該時間間隔短於該市電輸出訊號的半個週期。
如請求項5所述之相序調節方法，其中判斷該相序為正序或負序的步驟更包含：在確認該第一電流角沿著0度至360度旋轉至該第二電流角的過程中，且該角度變化關係為遞增時，判斷該相序為正序；以及在確認該第一電流角沿著360度至0度旋轉至該第二電流角的過程中，且該角度變化關係為遞減時，判斷該相序為負序。
如請求項7所述之相序調節方法，更包含：當判斷該相序為正序時，以選擇之該電流角減去該電壓角計算該角度差值。
如請求項7所述之相序調節方法，更包含：當判斷該相序為負序時，將計算取得的該電壓角的數值減去360度再乘上負號以進行負序調整，並以調整之該電壓角減去選擇之該電流角計算該角度差值。
如請求項5所述之相序調節方法，其中該市電為a/b/c相位的三相交流電源，該控制單元根據該角度差值調整該電源轉換電路的該回授相序的步驟包括：當該角度差值為60、120、180、240或300度時判斷該相序的相位組合分別為b/a/c、c/a/b、a/c/b、b/c/a或c/b/a，依據該相序的相位組合調整該回授相序；以及當該角度差值為0度時判斷該相序為正序且與該市電相位一致，不調整該相序。