一種用于從一直流（DC）電壓源轉(zhuǎn)換成一交流電（AC）提供電能給一電網(wǎng)的系統(tǒng)，此系統(tǒng)包括：一變壓器，通過(guò)受一第一控制信號(hào)控制的一第一開(kāi)關(guān)而耦接到DC電壓源，且根據(jù)一DC電壓而提供一轉(zhuǎn)換后電壓；一整流器，耦接到變壓器以產(chǎn)生轉(zhuǎn)換后電壓的一包絡(luò)電壓；多個(gè)開(kāi)關(guān)，耦合到整流器以接收轉(zhuǎn)換后電壓產(chǎn)生的包絡(luò)電壓，多個(gè)開(kāi)關(guān)分別受多個(gè)控制信號(hào)控制，且從轉(zhuǎn)換后電壓產(chǎn)生的包絡(luò)電壓產(chǎn)生AC；以及一控制裝置，耦接到第一開(kāi)關(guān)和多個(gè)開(kāi)關(guān)，且根據(jù)一電網(wǎng)電壓而提供第一控制信號(hào)和多個(gè)控制信號(hào)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及用于提供交流電(alternating current, AC)的系統(tǒng)、及其裝置與方法。
技術(shù)介紹
并網(wǎng)式電氣系統(tǒng)(Grid-tied Electrical System),也被稱(chēng)為并到網(wǎng)(tied-to-grid)系統(tǒng)或并網(wǎng)(grid-tie)系統(tǒng),是一種產(chǎn)生電能并饋入電網(wǎng)的系統(tǒng)。傳統(tǒng)上，并網(wǎng)式電氣系統(tǒng)應(yīng)用于類(lèi)似太陽(yáng)或風(fēng)等可再生能源。舉例來(lái)說(shuō)，并網(wǎng)式電氣系統(tǒng)可利用光伏效應(yīng)(photovoltaic effect)而將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電。圖I為表示將單相(single-phase)交流電(AC)提供給輸出AC電壓(在本文中被 稱(chēng)為電網(wǎng)電壓Vgrid)的電網(wǎng)101的傳統(tǒng)并網(wǎng)式電氣系統(tǒng)100的方塊圖。參考圖1，系統(tǒng)100被并至IJ (tied to)電網(wǎng)101，且包括光伏(photovoltaic，PV)陣列102、最大功率點(diǎn)跟蹤(maximum power point tracking, MPPT)模組 104、第一電容器 106、第一開(kāi)關(guān) 108 以及變壓器(transformer)110。系統(tǒng)100更包含整流器(rectifier)112、第二電容器114以及多個(gè)開(kāi)關(guān)，所述多個(gè)開(kāi)關(guān)包含(例如)開(kāi)關(guān)116-1、116-2、116-3以及116-4。更明確地說(shuō),PV陣列102利用光伏效應(yīng)而將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為直流(direct current,DC)電。MPPT模組104耦合到PV陣列102，用以跟蹤PV陣列102的一個(gè)最大功率點(diǎn)(MPP)，并將MPP電壓輸入至變壓器110相對(duì)低電壓位準(zhǔn)的一側(cè)。變壓器110的第一側(cè)(primaryside)通過(guò)開(kāi)關(guān)108而耦合到MPPT模組104，用以在開(kāi)關(guān)108在預(yù)定控制信號(hào)Sa’的控制下開(kāi)啟和閉合時(shí)，根據(jù)變壓器匝數(shù)比(turns ratio)將處于相對(duì)低的電壓位準(zhǔn)的MPP電壓轉(zhuǎn)換至相對(duì)高的電壓位準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換后電壓VTO。當(dāng)開(kāi)關(guān)108開(kāi)啟時(shí)，變壓器110的第一側(cè)也開(kāi)啟。當(dāng)開(kāi)關(guān)108閉合時(shí),變壓器110的第一側(cè)通過(guò)接地(ground)而連接到電容器106。通過(guò)此開(kāi)啟/閉合機(jī)制，開(kāi)關(guān)108執(zhí)行脈沖寬度調(diào)制(pulse width modulation, PWM),并將能量從變壓器110的第一側(cè)傳送到變壓器110的第二側(cè)。整流器112耦接到變壓器110的第二側(cè)，用以將電壓Vtci (其通常為AC電壓)轉(zhuǎn)換為DC電壓Vd。。電容器114更使DC電壓Vde平滑化。在開(kāi)關(guān)116-1和116-2分別在預(yù)定控制信號(hào)SI’和S2’的控制下交替閉合，以及開(kāi)關(guān)116-3和116-4分別在預(yù)定控制信號(hào)S3’和S4’的控制下交替閉合之下，開(kāi)關(guān)116-1、116-2、116-3以及116-4可操作以產(chǎn)生與電網(wǎng)電壓Vgrid相等的AC電壓。圖2繪示了模擬結(jié)果，模擬結(jié)果包括施加到傳統(tǒng)系統(tǒng)100 (圖I)的預(yù)定控制信號(hào)Sa’、SI’、S2’、S3’以及S4’和上文所述的電壓VT(I、Vd。以及Vgiid的波形。每一個(gè)預(yù)定控制信號(hào)Sa’、SI’、S2’、S3’以及S4’中皆有相對(duì)高的頻率的周期性脈沖信號(hào)。控制信號(hào)Sa’、SI，、S2’、S3’以及S4’分別在不同的時(shí)序(timings)下接通/切斷開(kāi)關(guān)108、116-1、116-2、116-3以及116-4。另外，如圖2中所示，電壓Vto為具有相對(duì)高的頻率和相對(duì)高的電壓位準(zhǔn)的AC電壓，且電壓Vde為DC電壓。參照?qǐng)DI和圖2，開(kāi)關(guān)116-1、116-2、116-3以及116-4分別在預(yù)定控制信號(hào)SI，、S2’、S3’以及S4’的控制下在相對(duì)高的頻率下操作。此外，電容器114在相對(duì)高的電壓位準(zhǔn)下操作。因此，由于較高的系統(tǒng)損耗(system wear)的緣故,系統(tǒng)100的使用壽命可能會(huì)減少。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
依據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)一實(shí)施例，提供了一用于從一直流(DC)電壓源轉(zhuǎn)換成一交流電(AC)提供電能給一電網(wǎng)的系統(tǒng)，系統(tǒng)包括一變壓器，通過(guò)受一第一控制信號(hào)控制的一第一開(kāi)關(guān)而耦接到DC電壓源，且根據(jù)一 DC電壓而提供一轉(zhuǎn)換后電壓；一整流器，耦接到變壓器，用以產(chǎn)生轉(zhuǎn)換后電壓的一包絡(luò)電壓(envelope voltage);多個(gè)開(kāi)關(guān),稱(chēng)合到整流器以接收轉(zhuǎn)換后電壓所產(chǎn)生的包絡(luò)電壓，分別受多個(gè)控制信號(hào)控制，且從轉(zhuǎn)換后電壓產(chǎn)生的包絡(luò)電壓產(chǎn)生AC ；以及一控制裝置，耦接到第一開(kāi)關(guān)和多個(gè)開(kāi)關(guān)，且根據(jù)一電網(wǎng)電壓而提供第一控制信號(hào)和多個(gè)控制信號(hào)。 依據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)一實(shí)施例，提供了一控制裝置，用以提供一第一控制信號(hào)和多個(gè)控制信號(hào)予一系統(tǒng)。此系統(tǒng)用于將一交流電(AC)提供電能給一電網(wǎng)，而此系統(tǒng)至少包含一變壓器，通過(guò)受第一控制信號(hào)控制的一第一開(kāi)關(guān)而耦接到一直流(DC)電壓源，且根據(jù)一 DC電壓而產(chǎn)生一轉(zhuǎn)換后電壓；以及多個(gè)開(kāi)關(guān)，分別受多個(gè)控制信號(hào)控制，且從轉(zhuǎn)換后電壓的一包絡(luò)電壓產(chǎn)生AC。上述的控制裝置包括一包絡(luò)提取器，用以提取一電網(wǎng)電壓的一反饋包絡(luò)電壓；一可變?cè)鲆娣糯笃鳎罱拥桨j(luò)提取器，且放大該電網(wǎng)電壓的反饋包絡(luò)電壓；一第一脈沖調(diào)制器，耦合到可變?cè)鲆娣糯笃鳎鶕?jù)該電網(wǎng)電壓的經(jīng)放大的反饋包絡(luò)電壓而產(chǎn)生一第一脈沖調(diào)制信號(hào)，以作為第一控制信號(hào)；一第二脈沖調(diào)制器，根據(jù)該電網(wǎng)電壓以產(chǎn)生一第二脈沖調(diào)制信號(hào)；一比較器，用以將該電網(wǎng)電壓與轉(zhuǎn)換后電壓的包絡(luò)電壓進(jìn)行一比較，并根據(jù)比較而產(chǎn)生一模式控制信號(hào)；以及一模式控制器，耦接到第二脈沖調(diào)制器和比較器，根據(jù)模式控制信號(hào)而產(chǎn)生所述多個(gè)控制信號(hào)。依據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)一實(shí)施例，提供了一用于提供一第一控制信號(hào)和多個(gè)控制信號(hào)給一系統(tǒng)的方法，上述的系統(tǒng)至少包含一變壓器，通過(guò)受第一控制信號(hào)控制的一第一開(kāi)關(guān)而耦接到一直流(DC)電壓源，且根據(jù)一 DC電壓而產(chǎn)生一轉(zhuǎn)換后電壓；以及多個(gè)開(kāi)關(guān)，分別受多個(gè)控制信號(hào)控制，且從轉(zhuǎn)換后電壓的包絡(luò)電壓產(chǎn)生一交流電(AC)。所述方法包括提取一電網(wǎng)電壓的一反饋包絡(luò)電壓；放大該電網(wǎng)電壓的提取到的反饋包絡(luò)電壓；根據(jù)該電網(wǎng)電壓的經(jīng)放大的反饋包絡(luò)電壓而產(chǎn)生一第一脈沖調(diào)制信號(hào)，以作為第一控制信號(hào)；根據(jù)該電網(wǎng)電壓而一產(chǎn)生第二脈沖調(diào)制信號(hào)；將該電網(wǎng)電壓與轉(zhuǎn)換后電壓的包絡(luò)電壓進(jìn)行一比較，以根據(jù)比較而產(chǎn)生一模式控制信號(hào)；以及至少根據(jù)模式控制信號(hào)而產(chǎn)生多個(gè)控制信號(hào)。可理解的是，前述概括描述和以下詳細(xì)描述兩者僅為示范性和解釋性的，不限制專(zhuān)利技術(shù)申請(qǐng)的保護(hù)范圍。并入到本專(zhuān)利技術(shù)中并構(gòu)成本專(zhuān)利技術(shù)的一部分的附圖連同描述一起說(shuō)明與本
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
相一致的實(shí)施例，用于闡釋本專(zhuān)利技術(shù)的原理。附圖說(shuō)明圖I為將單相交流(AC)提供給電網(wǎng)的傳統(tǒng)并網(wǎng)式電氣系統(tǒng)的方塊圖。圖2為包括施加到圖I中所說(shuō)明的傳統(tǒng)并網(wǎng)式電氣系統(tǒng)的預(yù)定控制信號(hào)的波形和電壓的波形的模擬結(jié)果。圖3為依據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的一實(shí)施例，將單相AC提供給電網(wǎng)的并網(wǎng)式電氣系統(tǒng)的方塊圖。圖4為依據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的一實(shí)施例，包括由控制裝置提供的控制信號(hào)的波形，以及電壓的波形的模擬結(jié)果。圖5為依據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的一實(shí)施例，將三相AC提供給電網(wǎng)的并網(wǎng)式電氣系統(tǒng)的方塊圖。圖6為依據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的一實(shí)施例，包括由控制裝置提供的控制信號(hào)的波形，以及電壓的波形的模擬結(jié)果。附圖標(biāo)記說(shuō)明 100 :傳統(tǒng)并網(wǎng)式電氣系統(tǒng)101:電網(wǎng)102 :光伏陣列104 :最大功率點(diǎn)跟蹤申旲組106 :第一電容器108 :第一開(kāi)關(guān)110:變壓器112:整流器114:第二電容器116-1 :開(kāi)關(guān)116-2:開(kāi)關(guān)116-3:開(kāi)關(guān)116-4:本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用以提供交流電(AC)的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)從一直流（DC）電壓源轉(zhuǎn)換成一交流電（AC）提供電能給一電網(wǎng)，該系統(tǒng)包括：一變壓器，通過(guò)受一第一控制信號(hào)控制的一第一開(kāi)關(guān)而耦接到該DC電壓源，且用以根據(jù)一直流（DC）電壓而提供一轉(zhuǎn)換后電壓；一整流器，耦接到該變壓器，用以產(chǎn)生該轉(zhuǎn)換后電壓的一包絡(luò)電壓；多個(gè)開(kāi)關(guān)，耦合到該整流器以接收該轉(zhuǎn)換后電壓產(chǎn)生的該包絡(luò)電壓，該些開(kāi)關(guān)分別受多個(gè)控制信號(hào)控制，且用以從該轉(zhuǎn)換后電壓產(chǎn)生的該包絡(luò)電壓產(chǎn)生該交流電(AC)；以及一控制裝置，耦接到該第一開(kāi)關(guān)和該些開(kāi)關(guān)，且用以根據(jù)一電網(wǎng)電壓而提供該第一控制信號(hào)和該些控制信號(hào)。
【技術(shù)特征摘要】
...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：莊凱翔，楊子毅，曾仲琳，蔡煊禹，張用璽，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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