太阳城集团

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市电并网型电源供应系统的控制方法.pdf

摘要
申请专利号:

CN201210007624.7

申请日:

2012.01.11

公开号:

CN103208811B

公开日:

2015.01.28

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):H02J 3/38申请日:20120111|||公开
IPC分类号: H02J3/38; H02J3/46 主分类号: H02J3/38
申请人: 硕天科技股份有限公司
发明人: 林育志; 黄崇育
地址: 中国台湾台北市
优先权:
专利代理机构: 北京科龙寰宇知识产权代理有限责任公司 11139 代理人: 孙皓晨
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法律状态
申请(专利)号:

CN201210007624.7

授权太阳城集团号:

太阳城集团103208811B||||||

法律状态太阳城集团日:

2015.01.28|||2013.08.14|||2013.07.17

法律状态类型:

太阳城集团授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

太阳城集团本发明是太阳城集团一种市电并网型电源供应系统的控制方法,主要是由多个电源供应模块的输出端共同与一继电器连接,并通过继电器和市电电网连接,且以一控制器分别控制各电源供应模块及继电器以构成一市电并网型电源供应系统;该控制器在系统启动后执行:判断各电源供应模块是否有电源输入;启动有输入电源的电源供应模块,并对其储能电容充电;判断各个电源供应模块的储能电容电压是否大于一设定的市电峰值电压;当所有电源供应模块的储能电容电压均大于设定的市电峰值电压,始启动继电器;由此可无须在每一电源供应模块的输出端分设继电器作为隔离,从而可以减少继电器的数量。

权利要求书

权利要求书
1.   一种市电并网型电源供应系统的控制方法,其特征在于,主要是由多个电源供应模块的输出端共同与一继电器连接,并通过继电器和市电电网连接,且以一控制器分别控制各电源供应模块及继电器以构成一市电并网型电源供应系统,其中,各电源供应模块包含有:一再生能源转换装置、一直流对直流转换单元、一直流对交流转换器及一输出电路;其中该直流对直流转换单元和直流对交流转换器之间并联地设有一储能电容,再生能源转换装置和直流对直流转换单元之间并联地设有一输入电容,该直流对交流转换器包括一个以上的金氧半场效晶体管,且连接在输出电路和储能电容之间;当系统启动后是由控制器执行以下步骤:
a.判断各电源供应模块的再生能源转换装置是否有输出电源;
b.启动再生能源转换装置有输出电源的电源供应模块,使其直流对直流转换单元对该电源供应模块的储能电容充电;该储能电容的电压并通过直流对交流转换器转换为交流形式且送到输出电路;
c.判断各个电源供应模块的储能电容电压是否大于一设定的市电峰值电压,如未大于市电峰值电压,则重复此步骤;
d.当所有电源供应模块的储能电容电压均大于设定的市电峰值电压,始启动继电器。

2.   根据权利要求1所述的市电并网型电源供应系统的控制方法,其特征在于,该再生能源转换装置为风力发电机。

3.   根据权利要求1所述的市电并网型电源供应系统的控制方法,其特征在于,该再生能源转换装置为太阳能电池。

4.   根据权利要求1所述的市电并网型电源供应系统的控制方法,其特征在于,该再生能源转换装置为电池。

5.   根据权利要求1至4中任一项所述的市电并网型电源供应系统的控制方法,其特征在于,该直流对直流转换单元是多组隔离型。

6.   根据权利要求1至4中任一项所述的市电并网型电源供应系统的控制方法,其特征在于,该直流对直流转换单元是多组非隔离型架构。

7.   根据权利要求1至4中任一项所述的市电并网型电源供应系统的控制方法,其特征在于,该直流对直流转换单元为全桥式架构。

8.   根据权利要求1至4中任一项所述的市电并网型电源供应系统的控制方法,其特征在于,该直流对直流转换单元为半桥式架构。

9.   根据权利要求1至4中任一项所述的市电并网型电源供应系统的控制方法,其特征在于,该直流对直流转换单元为升压式架构。

10.   根据权利要求1至4中任一项所述的市电并网型电源供应系统的控制方法,其特征在于,该直流对直流转换单元为降压式架构。

说明书

说明书市电并网型电源供应系统的控制方法
技术领域
本发明是太阳城集团一种市电并网型电源供应系统,尤指一种市电并网型电源供应系统的控制方法。
背景技术
在地球能源即将枯竭的议题于近年来一直有环保团体不断的宣导,故寻找替代能源已成为各国重要的一项目标,其中,利用太阳的光能转换成电能后并供给各电器产品使用是目前相当常见的一种技术。
目前现有技术有采取市电并网型电源供应系统,已着手对风力发电机、太阳能发电等再生能源进行整合,再将这些再生能源转换后与市电并网,以减少市电使用量,太阳城集团前述市电并网型电源供应系统请参阅图4,其包含有一第一电源供应模块80及一第二电源供应模块90,其中第一、第二电源供应模块80、90分别通过一太阳能板81、91吸收光能并转换为电能,且经由直流对直流转换器82、92及整流器83、93转换为直流电后对储能电容C11、C22充电,直至储能电容C11、C22的充电电压Vbus1或Vbus2大于后面所接的市电电压,始将该继电器70闭合(导通),而使整流器83、93输出的直流电能分别经由直流对交流转换器84、94转换为交流电源后输出至输出电容C1、C2进而与市电并网,如此一来即可将太阳能、风力等产生的再生能量转换为电能后,经由第一、第二电源供应模块80、90所提供的电源与市电并网,由此减少市电的使用量,进而节约电源。
前述现有技术中,当太阳能板81、91其中一组未提供能源给电源供应模块80、90时,因此当发生储能电容C11、C12的电压Vbus1、Vbus2小于该市电电压峰值且闭合继电器70时,该市电电压会经由该直流对交流转换器84、94内的金氧半场效晶体管的本体二极管对该储能电容C11、C12充电,而于回充时会产生一突波电流,并流经该金氧半场效晶体管的本体二极管并产生大量的功率(P=IV),造成该金氧半场效晶体管发热甚至损毁,故为了避免市电电压对该储能电容C11、C12充电,通常于各电源供应模块的输出端连接一继电器85、95(如图5所示),以确实隔绝各电源供应模块与市电电压,进而避免直流对交流转换器损毁。
又前述通过各电源供应模块输出端连接一继电器虽可确实隔离与市电并网,进而避免各电源供应模块内的直流对交流转换器损毁,然该继电器所耗费的体积较大且成本较高,如遇具有多组电源供应模块的电源供应系统时,会因该继电器使整体所耗费的体积过大及成本过高,鉴于现今科技追求微形化的目标,实有检讨的必要,及谋求可行的解决方案。
发明内容
鉴于前述现有技术的缺点,本发明主要目的在提供一种可减少继电器的市电并网型电源供应系统的控制方法,由此使整体的体积得以缩减及降低成本。
为达成上述目的所采取的技术手段是令前述市电并网型电源供应系统的控制方法,主要是由多个电源供应模块的输出端共同与一继电器连接,并通过继电器和市电电网连接,且以一控制器分别控制各电源供应模块及继电器以构成一市电并网型电源供应系统,其中,各电源供应模块包含有:一再生能源转换装置、一输入电容、一直流对直流转换单元、一直流对交流转换器及一输出电路;其中该直流对直流转换单元和直流对交流转换器之间并联地设有一储能电容,该直流对交流转换器包括一个以上的金氧半场效晶体管,且连接在输出电路和储能电容之间;当系统启动后是由控制器执行以下步骤:
a.判断各电源供应模块的再生能源转换装置是否有输出电源;
b.启动再生能源转换装置有输出电源的电源供应模块,使其直流对直流转换单元对该电源供应模块的储能电容充电;该储能电容的电压并通过直流对交流转换器转换为交流形式且送到输出电路;
c.判断各个电源供应模块的储能电容电压是否大于一设定的市电峰值电压,如未大于市电峰值电压,则重复此步骤;
d.当所有电源供应模块的储能电容电压均大于设定的市电峰值电压,始启动继电器;
利用上述控制方法,当其中一个电源供应模块的再生能源转换装置不工作时,其储能电容因而无法提升至市电峰值电压以上时,而已工作的电源供应模块除了对其储能电容充电外,也将储能电容的电压经过直流对交流转换器转换为交流形式再送到输出电路,由于各个电源供应模块的输出电路相互并联,所以送到输出电路的交流电源将同时送到未工作的电源供应模块的输出电路,再由未工作的电源供应模块的输出电路经过直流对交流转换器的金氧半场效晶体管的本体二极管整流为直流电源后对未工作的电源供应模块的储能电容充电,当所有电源供应模块的储能电容电压都高于市电峰值电压,再启动继电器和市电并网;利用上述控制方法,即无须在每一电源供应模块的输出端分设继电器作为隔离,从而可以减少继电器的数量。
附图说明
图1为本发明的详细电路图;
图2为本发明的控制器的流程图;
图3为本发明的储能电容充电示意图;
图4为现有技术的详细电路图;
图5为另一现有技术的详细电路图。
具体实施方式
太阳城集团本发明的一较佳实施例,请参阅图1,该市电并网型电源供应系统的控制方法,主要包含有二个以上的电源供应模块10、20且同时由一控制器30控制,另各电源供应模块10、20的输出端并联地连接一继电器40,供通过继电器40和市电并网,在本实施例中,该控制器30具有多个输入端及多个输出端,另该继电器40具有一输入端及一输出端,且继电器内具有一成对的开关,又该电源供应系统主要是有一第一电源供应模块10及一第二电源供应模块20,且自输入端至输出端则主要分别连接一再生能源转换装置11、21、一直流对直流转换单元12、22、一直流对交流转换器13、23及一输出电路14、24,在本实施例中,该直流对直流转换单元12、22自输入端至输出端依序设有:一转换器121、221、一变压器122、222、及一整流器123、223,且输入端与转换器121、221之间并联地设有一输入电容Cs1、Cs2,其中:
前述各再生能源转换装置11、21具有一输入端及一输出端,是将输入端的各种能量转换为一直流电源,再将此直流电源由输出端输出至下一级的直流对直流转换单元12、22,其中,该再生能源转换装置11、21可为风力发电机、太阳能电池、电池等,于本实施例中是使用太阳能电池;
前述各直流对直流转换单元12、22具有一输入端及一输出端,该输入端是连接前述再生能源转换装置11、21的输出端,主要是将前述再生能源转换装置11、21输出的直流电源经由直流对直流转换单元12、22转换成一稳定的直流工作电压,使能输出至下级,其中:
该输入电容Cs1、Cs2主要目的是通过再生能源转换装置11、21所输出的直流电源产生一输入电压V1、V2,以输出至后级的转换器121、221,其中各输入电压V1、V2分别受控制器30所侦测;
该转换器121、221具有一输入端及一输出端,且输入端是与前述输入电容Cs1、Cs2并联且与直流对直流转换单元12、22输入端连接,该转换器121、221主要目的是将前述输入电压V1、V2转换至一高频交流工作电压后,再通过输出端输出至下一级的变压器122、222的一次侧;
该变压器122、222的一次侧与前述转换器121、221输出端连接,并通过二次侧一端输出至后级的整流器123、223,该变压器122、222主要目的是将前述转换器121、221输出的高频交流工作电压转换至另一高频交流工作电压;
该整流器123、223具有一输入端及一输出端,该输入端是连接至前述变压器122、222的二次侧一端,主要是将前述变压器122、222于二次侧输出的高频交流电压转换成一稳定的直流工作电压,于本实施例中,该整流器123、223是一桥式整流器;
前述直流对直流转换单元12、22可使用于多组隔离型或非隔离型架构,且无限定该转换器121、221及整流器123、223架构型态,如全桥、半桥,于本实施例中,该直流对直流转换单元12、22是使用多组隔离型架构,且具有四个金氧半场效晶体管,其栅极是分别连接至控制器的输出端并受其控制;
前述各直流对交流转换器13、23具有一输入端及一输出端,该输入端是连接至前述整流器123、223的输出端,主要是将前述直流电转为交流电并输出至下一级,其中,该直流对交流转换器13、23可使用于多组隔离型或非隔离型架构,且并无限定直流对交流转换器架构型态,如全桥、半桥等,于本实施例中,该直流对交流转换器13、23是使用多组隔离型架构,且具有四个金氧半场效晶体管,其栅极是分别连接至控制器的输出端并受其控制;
前述各输出电路14、24具有一输入端及一输出端,自输入端至输出端之间分别串联一输出电感L1、L2及并联一输出电容C1、C2,又输入端是连接前述直流对交流转换器13、23的输出端,输出端则是分别与第一、第二电源供应模块10、20的输出端连接,使该输出电容C1、C2是共同连接继电器30的输入端而形成互相并联,其中,该输出电感L1、L2及输出电容C1、C2的组合可形成一滤波器,使该输出电路14、24可输出一特定频带的电压,另此输出电路14、24主要目的是将前一级的直流对交流转换器13、23所输出的交流电能于该输出电容C1、C2上产生一输出电压;
上述有关直流对直流转换单元12、22及直流对交流转换器13、23之间分别并联一储能电容C11及C22;
上述有关控制器30是具有多个输入端及多个输出端,其输入端分别连接各输入电容Cs1、Cs2及各储能电容C11、C22以分别读取该电压值,输出端分别连接至直流对直流转换单元12、22的各金氧半场效晶体管Q11、Q12、Q13、Q14、Q21、Q22、Q23、Q24的栅极,及直流对交流转换器13、23的各金氧半场效晶体管Q15、Q16、Q17、Q18、Q25、Q26、Q27、Q28的栅极以分别控制各金氧半场效晶体管的导通与否,另有一成对的输出端是连接至继电器40以控制其开关闭合(导通);其中,当电源供应系统启动后该控制器30执行以下步骤(如图2所示):
a.判断各电源供应模块10、20的再生能源转换装置11、21是否有输出电源(301);
b.启动再生能源转换装置11、21有输出电源的电源供应模块10、20,使其直流对直流转换单元12对该电源供应模块10、20的储能电容C11、C22充电;该储能电容C11、C22的电压并通过直流对交流转换器13、23转换为交流形式且送到输出电路(302);
c.判断各个电源供应模块10、20的储能电容C11、C22电压是否大于一设定的市电峰值电压,如不是所有电源供应模块10、20的储能电容C11、C22电压均大于市电峰值电压,则重复此步骤(303);
d.当所有电源供应模块10、20的储能电容C11、C22电压均大于设定的市电峰值电压,始启动继电器(304);
利用上述所组成的电源供应系统,一开始控制器30针对有输入电压V1、V2的第一、第二电源供应模块10、20驱动该直流对直流转换单元12、22,使该输入电压V1、V2可经由直流对直流转换单元12、22、变压器122、222及整流器123、223分别对该储能电容C11、C22充电以产生储能电压Vbus1、Vbus2,又通过控制器30判断该储能电压Vbus1、Vbus2是否大于市电峰值电压,如大于市电峰值电压,则启动继电器40与市电并网,并驱动直流对交流转换器13、23将此储能电压Vbus1、Vbus2往后级的输出电路14、24输送,其中,若有其中一电源供应模块无法运作,于本实施例中,请参阅图3,是假设第一电源供应模块10无法运作,则第二电源供应模块20的再生能源转换装置21取得能量并于输入电容Cs2建立输入电压V2,此时控制器30因取得该输入电压V2而启动该直流对直流转换单元22,并且通过该变压器222及整流器223对该储能电容C22充电,直至该储能电容C22的储能电压Vbus2大于市电峰值电压后,该控制器始启动该直流对交流转换器23使该储能电压Vbus2可往后级的输出电路24输送,并于该输出电容C2建立一输出电压Vo2,其中,因该控制器30侦测到该第一电源供应模块10储能电容C11的储能电压Vbus1小于市电峰值电压,故该继电器40并未闭合(导通),与此同时,因该第二电源供应模块20的输出电路24中的输出电容C2与第一电源供应模块10的输出电容C1是相互并联,故该输出电容C2的输出电压Vo2会于输出电容C1产生一对应的输出电压Vo1,又通过该直流对交流转换器13内的各金氧半场效晶体管Q15、Q16、Q17、Q18的本体二极管将输出电压Vo1整流为直流电源而对该储能电容C11充电,直至该储能电容C11的储能电压Vbus1与储能电容C22的储能电压Vbus2皆大于市电峰值电压后,该控制器30始启动继电器40并与市电并网;利用上述控制方法,除可防止市电突波回充而造成直流对交流转换器的损坏,也无须在每一电源供应模块的输出端分设继电器作为隔离,从而可以减少继电器的数量,以达成微形化的目标,进而提升市场的竞争力。
太阳城集团以上所述仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明做任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案的范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

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市电 并网 电源 供应 系统 控制 方法
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