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TW200814504A - Bidirctional active power conditioner - Google Patents

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TW200814504A
TW200814504A TW95133631A TW95133631A TW200814504A TW 200814504 A TW200814504 A TW 200814504A TW 95133631 A TW95133631 A TW 95133631A TW 95133631 A TW95133631 A TW 95133631A TW 200814504 A TW200814504 A TW 200814504A
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TW
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TW95133631A
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TWI320626B (en
Inventor
Ya-Tsung Feng
Chin-Chang Wu
Hung-Liang Chou
Original Assignee
Ablerex Electronics Co Ltd
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Publication date
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Priority to US11/760,828 priority patent/US7733670B2/en
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Description

200814504 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種主動式雙向 關於利用-雙向直流/直流電力轉換器2節器二特， 提高負“力: 力特性之主動式雙向電力調節器。 【先前技術】 主動式電力調節器常用來摇古名# 回負载之電力品質及改善 =電力特性，例如主動式電力調節器之直流端連接一蓄 二=以形成-離線式不斷電系統，該離線式不斷電系統 市电供電正常時’市電經由該離線式不斷電系統内部的 二路路徑，以供應電料-㈣，並且對雜線式不斷電 糸統内部的蓄電池充電；當市電供電異常時，該離線式不 =電糸統將内部的蓄電池之直流電能，轉換成為一交流電 能，以便供給該負載，進而防止該負載受斷電之影響。然 而’由於成本及技術的原因，傳絲線式不斷電系統放電 的輸出包壓波形多為方波，該方波輸出電壓對某些負載（ 邊壓态）將造成危害，若該方波輸出電壓之離線式不 斷電系統連接至具有功率因數修正的電源供應器負載時， 亦會導致該方波輸出電壓之離線式不斷電系統發生過流保 護，進而造成損害。 ^有鑑於此，許多的正弦波電壓輸出之離線式不斷電 系統裝置被提出，習用正弦波電壓輸出之離線式不斷電系 統，如美國專利第5,625,539號，其揭示當市電供電正常 CALindnVPK P«t\PKt0UI.0oc ββ/〇ίί/|2/>|;ί] 6 — 200814504 時，由市電供應該負載所雲的妒吾.a 利用-單向直产/吉、當市電供電異常時， 洲早電力轉換器將 直流電能升壓賴成㈣池低4 於-大雷絲Ml1電能，並儲存電能 、 、机電容器中，然後藉由高頻切換全; 的直流/交流逆變器將技左只）谀王橋式 一山 存亥電容器之電能轉換成正弦 m輸出至該負载；另設有—組充電器，其係於市電 供電正常時負責對蓄恭蝻古十 Τ貝貝対也充電，此電路架構控制電路複雜 ，且二級轉換H皆為高頻切換，導致效率低落；此外，· 要-大電容值的直流電容器作為二級電力轉換器間之能= 緩衝’不適合低成本之正弦波輸出離線式不斷電系統。 另一習用之正弦波輸出之離線式不斷電系統，如美 _專利第6,094,363號，其揭示當市電供電正常時，由市 電供應該貞載所需的能量；當市電供電異常時，利用一單 向直流/直流電力轉換器將蓄電池直流電壓升壓轉換成一 类員似全波整流之電壓波形，然後藉由低頻切換直流/交流 延變器，將該全波整流之電壓波形轉換成一正弦交流電壓 輸出至該負載；另設有一組具能量回收功能的充電器，負 貝對蓄電池充電的工作或回收多餘的能量到蓄電池，此電 路架構不需要一大電容值的直流電容器作二級電力轉換= 間之能量緩衝，且只有一電力轉換級作高頻切換，因此^ 有控制電路簡單及效率尚之優點，但需要一組額外的充電 加 器對蓄電池充電並回收多餘的負载容量，將導致成本的: 此外，主動式電力調節器之直流端亦可連接到一太 C:\Linda\re Pt»l\PK|〇i4|.j,
05/09/12/11-(^ A 200814504 陽能電池或其它再生能源，以作為該太陽能電池或其它再 生能源與-配電系統之能量轉換介面，傳統之太陽能電池 與該配電系統之能量轉換介面包含兩個電力轉換級〔一直 流/直流轉換器及一直流/交流逆變器〕，如美國專利第 6,914,418號，其·該直流/直流轉換器將太陽能電池產 生之低壓直流電能轉換成高壓直流電能 大電容值的直流電容器中，然後藉由__^二: 流/交流㈣H賴存於該歧電_之電能轉換成正弦 交流電壓輸出至該負載或正弦交流電流送回該配電系統， 然而該太陽能電池之能量轉換介面的兩個電力轉換級均利 用高頻脈寬調變技術控制’此電路架構需要一大電容值的 電容器作二級電力轉換器間之能量緩衝，控制電路複雜， 且該二級轉換ϋ皆為高頻切換，致使其效率偏低。 有鑑於此’本發明改良上述缺點，發展一主動式雙向 電力調節器，其電路架構由一雙向直流/直流電力轉換哭 及-直流/交流逆變器所組成，該雙向直流/直流電力轉ς 器利用局頻脈寬調變技術控制，以產生一預設的直流電屋 或直流電流，該直流/交流逆變器作低頻換向，以便 預設的直流電壓或直流電流轉換成一預設的交流電壓或^ 流電流。綜上所述，本發明之主動式雙向電力調節器 路架構由於不需要一大電容值的直流電容器作二級電力转 換器間之能量緩衝，不需要一額外的充電器，且只有一: 力轉換級作高頻切換，因此具有體積小、控制電路簡單= 效率高之特色’因此本發明破實能相對提昇整體效率及有 C.NLiwtaNPlt Pat\PK|〇l4l. doc _ g 06/09/12/,,.〇4 y, 200814504
效降低成本。【發明内容】 本發明之主要目的係提供一種主動式雙向電力調節 器’其係藉由一雙向直流/直流電力轉換器利用高頻脈寬 調變技術控制以產生一預設的直流電壓或直流電流，及一 直流/交流逆變器進行低頻換向以將該預設的直流電壓或 直流電流轉換成一預設的交流電壓或交流電流，本發明主 動式雙向電力調節器之電路架構不需要一大電容值的直流 電容器作二級電力轉換器間之能量緩衝，不需要一額外的 充電器，且只有一電力轉換級作高頻切換，因此具有體積 小、控制電路簡單、效率提升及成本降低之功效。 根據本發明之主動式雙向電力調節器，其包含一直 流端、一雙向直流/直流電力轉換器、一直流/交流逆變器 及一交流端。該直流端可接至一直流電源，該雙向直流/ 直笔力轉換裔利用南頻脈寬調變控制技術，以產生一預 設的直流電壓或直流電流；該直流/交流逆變器作低頻換 向，進而將該預設的直流電壓或直流電流轉換成一預設的 交流電壓或交流電流J該交流端可連接至一負載，並可選 擇連接至一交流電源。該主動式雙向電力調節器具有體積 小、控制電路簡單、效率高及成本低之優點。【實施方式】 為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明 顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式 ，作詳細說明如下：
C:\Limta\PK PHnPKIOMI.doc 9 — 200814504 請爹照第1圖所示，本發明第 ίΓΓ:周節器1係包含一直流端10二雙：流/直力 ^电力轉換②1卜—直流/交流逆變器12及-交勺山13 。該直流端10可接至一直流電源。机而 請參照第2圖所示，本發明第 直流/直流電力轉換ϋ η。耗向錢/錢 係由四顆電力電子開關Qal、Q 1 'B〇 變墨…一電残L二/ 2、吸、-高頻隔離 〇a2 Ο] ml 亥電力電子開關制、
Qa2、Ql、Q2係》別由—電力電子卩相元件* — 反向並聯而成，其中該電力雷+卩卩 /、 極胳 ㈣鮮以♦ 關QM、Qa2位於該高 仙離祕@之-次側’以便於—次側形成—推 i γ‘·ϊ ίίΐ 並連接到該直流端1G，_電力電子開關qi、q^於 器之二次侧’當電能進行雙向傳送時，該 =1 、Qa2、Q1與Q2均進行高頻脈寬調變 匕制’ ”中該电力電子開關Qal與Q1之切 ?、、j 而該電力電子開關⑽與吸之切換動作互補，^ 導體開關⑽與Qa2之切換其責任遇期均小於Μ，且相 差180度；當電能只由二次侧往一次側傳送時，該電力電 子開關⑽與Qa2完全截止，僅該電力電子開關φ斑以 、進行高頻脈寬調變控制’配合電力電子開關㈣盘祕 内之二極體，此時該雙向直流/直流電力轉換器n操作成 一電流饋入推挽式直流/直流轉換器。 請參照第3圖所示，本發明第一較佳實施例之直流/ 交流逆變器12之電路架構係包含四顆電力電子開關印、 C:Uiwta\P« PM\m〇⑷.《toe 一 10 ~
06/Λϋ/Ί2/Π:〇4 AM 200814504 Q4 Q5 Q6及_濾波電容c。各該電力電子開關q3、q4 、Q5、Q6係由—電力電子開關元件與—二極體反向並聯 而成’當能量只由該交流端13往直流端ig傳送時，全部 電力電子^1 (^，、.以均截^此時利用該電 力電m，、Q4、Q5、Q6内之二極體形成-整流器 ，而“⑶進行雙向傳送時，該電力電子開關Q3、Q4、 低頻方波切換技術控罐於5獅_，其中 ^ 〇Γ斑開〇關Φ與Q6之切換動作相同，該電力電子 開關Q4與Q5之切換動作細 與Q4之切換動作互補。相同’而該電力電子開關印 請參照第4圖所示，复 哭篦一鱼Μ土每沪/丨* ^揭不该主動式雙向電力調節 时第車又“如例應用於具有功因修 時之電路架構。該直流端10遠桩$，丨一 H先 電源可為-蓄電池2，該奸^，―直流電源，該直流 4 ^ g π而 與一負載3並聯，一 又抓包源4 I一開關5連接 源4供電正常時，該交流電碌t由^13。當該交流電 該負載3，並且藉由該主動和=，關5供應電能至 池2充電，亦即該主動式雒=電力調節器1對該蓄電 流端13流向該直流端1〇，此 =由该父 1 -§- # ιΛ 0 # JL ιΛ At -Λ- 0 Λ動式雙向電力調節器 八有功W正功▲’亦即期 節器i之電料與敍錢起域雙向電力調 請再參考第3圖所示，該直 架構，當該交流電源4供電日士〜W變裔12之電路 流向該直流端10時，此時該^六，電能由該交流端13 ",L父旋逆變器12之四個 C:\Limte\PK PdtNPSIOHI.Joc
ft6/09/12/i| :D4 .«I 11 200814504 電力電子開關Q3、Q4、Q5、Q6均戴止，由於每個電力 電子開關Q3、Q4、Q5、Q6均包含一二極體，所以該直 流/交流逆變器12操作成一整流器。 請再參考第2圖所示，該雙向直旋/直流電力轉換器 11之電路架構，當該交流電源4供電正常時，電能由該 父13流向該直流端1 〇 Bxj*，此時|亥雙向直流/直流電 力轉換器11之電能只由二次側往一次側傳送，該雙向直 流/直流電力轉換器Π之高頻隔離變壓器之二次侧^力電 子開關Ql、Q2作高頻脈寬調變控制，該高頻隔離=壓= 之一夂側電力電子開關完全截止，此時該雙向直流/直流 電力轉換器11操作成一電流饋入推挽式直流/直流轉換器 ’藉由邊雙向直流/直流電力轉換11之高頻隔離變壓器 之二次侧電力電子開關Q1、Q2之控制，使該雙向直流^ 直/瓜黾力轉換器11之電感L之電流為一振幅可控之弦波 整流波形，經由該直流/交流逆變器12換向，在該交流端 13之輸入電流為趨於一與該交流電源4之電壓同相位之 弦波，以達到趨於單位功因之功能，並藉由弦波整流波形 之振幅控制來控制該蓄電池2之充電量。 、,明再麥照第2至4圖所示，當該交流電源4供電異 常時’該關5斷開，且該蓄電池2之航經該主動式雙 向電力調節器1轉換成一趨於弦波之電壓，以提供該負載 3所需之電能，亦即該主動式雙向電力調節器i之電能由 該直流端10流向該交流端13，然而該雙向 轉換器a之魏在考慮_負載μ麵直=,^1 C.MindiiVPK PhtVPXWMi.doc —12 — 200814504 瞬時電能可能雙向流動，因此該雙向直流/直流電力轉換 f 11之該電力電子開關⑽、⑽、Q1、Q2均作高頻脈 錢變控制，該電力電子_ Qal、Qa2、，Q2之動 作’請參照第2 ®及本發明第―較佳實關之雙向直流/ ^ =轉換器η中電能雙向傳送部分之說明，利用該 雙向直流/直流電力轉換器η的電力電子開關之控制，使 =雙向f17直流電力轉換11 11之輪㈣壓為-弦波整流 波形，其解齡敍錢源4之辦的兩倍，在考岸到 該負載3可能非純電阻性，所叫瞬時能量可能在該錢 與該直流端1G間雙向傳送，耻該直流/交流逆變 個電力電子開_、—5，作低頻方波 刀換，其_方波切換醉趨於該交流電源4之頻率，以 ==直流/直流電力轉換，u之輸出弦波 祕換向為-交流弦波電壓_交流端13送到該負載3 請參照第5(a)圖所示，复揭；# + 4、 哭隻_ /、揭不该主動式雙向電力調節 益弟-較衫施織餘具有仙修正魏之简電 ’士且較向直流/直流電力轉換器u在該交流電源4 ^常 Γ方塊圖。該主動式雙向電力調節器1在該交流電 =供電正常時’該蓄電池2之電壓經檢岐送到一充^ t制為6G，該交流電源4電壓經檢出後送到一信號產生 益' 6卜以產生一單位振幅之弦波整流信號，該單位振幅 弦波整流信號之鮮為較流麵4解之兩倍，且錢 點與該交流電源4之電M同步，該充電控制器60之輸^ C:\Limla\PK PehPKiOUi.aoc —13 (18/09/12/1, :(1 200814504 與遠早位振幅弦波整&仏说送到一乘法器62相乘以得到 一參考信號，該雙向直流/直流電力轉換器11之電感乙電 流經檢出後與該參考信號送到一控制器63,該控制器63 輸出一信號，該信號送到一脈寬調變器64，以產生該雙 向直流/直流電力轉換器11高頻隔離變壓器之二次側電力 .電子開關Ql、Q2之控制信號。 請參照第5(b)圖所示’其揭示該主動式雙向電力調節 器第一較佳實施例應用於具有功因修正功能之不斷電系統 ，且該雙向直流/直流電力轉換器11在交流電源4發生故 障時之控制方塊。該交流端13之電壓經檢出後送到一絕 對值電路65，該絕對值電路65之輸出與一參考信號送到 一控制器66，該參考信號為一弦波整流信號，該控制器66 輸出送到一脈寬調變器67以產生該雙向直流/直流電力轉 換器11之該電力電子開關Qal、Qa2、Ql、Q2之控制信 號。 請再參照第2至4圖所示，本發明之主動式雙向電 力調節器第一較佳實施例亦可應用於其有主動電力渡波器 功能之不斷電系統，其電路架構與應用於具有功因修正功 能之不斷電系統時完全相同，僅在控制上不同。請再參考 第4圖，當該交流電源4供電正常時，該交流電源4經由 該開關5供應電能至該負載3，並且藉由該主動式雙向電 力调節器1對該蓄電池2充電，此時該主動式雙向電力調 節為1亦具有主動電力濾波器之功能，用以濾除該負載3 產生之諧波及虛功，使該交流電源4之電流為趨於為與電 C:\Limln\Ht Pat\PK|〇ui. ** —14 一 200814504 壓同相位之弦波。由於該主動式雙向電力調節器丨操作在 主動電力濾波器功能時，其瞬時能量可能在該交流端 與該直流端10間雙向傳送，因此該雙向直流/交流轉換哭 12之四個電力電子開關Q3、Q4、Q5、Q6作低頻方波ς 換’其低頻方波切換頻率等於該交流電源4之頻率；而該 主動式雙向電力調節H !操作在絲電力歧器功能時， 該雙向直流/錢電力㈣|| u之電能亦為雙向傳送模式 ，因此錢向直流/直流電力轉換器11之該電力電子開關 Qal、Qa2、Ql、Q2均作高頻脈寬調變控制，該電力電子 開關Qal、Qa2、Q卜Q2之動作請參照帛2目及本發明 第一較佳實施例之雙向直流/直流電力轉換器n中電能雙 向傳送部分之說明，利用該雙向直流/直流電力轉換器n 的電力電子開關之控制，可使該雙向直流/直流電力轉換 為η之電感l電流為一補償電流之整流波形，該補償電 級包含一與該交流電源4電壓同相位之弦波以注入一實功 對该蓄電池2充電及該負載3電流之諧波及虛功成分以濾 除该負载3之諧波電流並補償虛功，該補償電流之整流波 形電流經該雙向直流/交流轉換器12換向後產生一交流補 償電流由該交流端13輸出，該交流補償電流注入該交流 屯源4後可使該交流電源4之電流為與電壓同相位之弦波 ’以達到趨於單位功因。當該交流電源4供電異常時，其 細作原理與該主動式雙向電力調節器1應用於具有功因修 正功能不斷電系統時之原理相同，不再贅述。 請參照第6圖所示，其揭示本發明之主動式雙向電
Pat\PX丨〇丨4丨如c —15 — 200814504 > ' 力調郎器第-較佳實施例應用於 之不斷電系統，且操作在主動電=力遽波器功能 塊圖。該蓄電池2之電驗出後^= 雜時之控制方 該交流電源4電屋檢出後送到一 电控制器7〇， 頻弦波㈣，縣魅波錢與^72產生一基 同且相位相同，該充電控制器7() =、4 頻率相 出送到—紐器71相乘，該^=敍生ϋ 72之輸 電壓經檢錢送到-計算電路73，與該交流電源4 為該負載5之雜電流及基頻細電路73之輪出 器71與該計算電路73之輸出送到^成t之和’該乘法 到該補償電流信號，該錢電源74相加可得 :極性判斷電路75崎到—正⑽位後亦送到一 加法器74與該極性判斷電路75 〔即± 1〕，該 相乘，該乘法器％之輸出與該雙向直^直t；乘^器％ 11之電感L電流檢出後送到,彳器二 哭^到—脈寬調變器78以產生該雙向直電轉: 了 U之該電力電子關QalW、Ql、Q2之控制3 -較佳Γ施二1圖所:本發明主動式雙向電力調節器第 電力‘心二於不斷電系統之電路架構與傳統主動式 電容二3^3不^系統比較’由於不需要一大 兩要級電力轉換器間之能量緩衝，不 Ξ此443電Γ，且只有—電力轉換級作高頻切換， 、有體積小、控制電路簡單、效率提升及成本降低之 —16 — 200814504 功效。 ： 請參照第7圖所示’其揭示本發明之主動式雙向電 :力调即器1應用於一太陽能供電系統。該直流端1〇亦連 接至-直流電源，且該直流電源係為一太陽能電池8及― 儲能糸統9，該儲能系統9包含—蓄電池及其充/放電哭， 該交流端Ϊ3與該負載3並聯。該主動式雙向電力調節哭 1應用於-太陽能供電系統主要用以將該太陽能電池8及, 或該鱗緖9之錢電雜_ -錢電驗給該負載 3’其操作原理與社動式雙向電力調節器丨應用於具有 力口 t正功月匕之不斷電系統且當該交流電源4故障時之 理相同，不再贅述。 ’、 ‘由第2、3及7圖所示本發明主動式雙向電力調節器 第一較佳實施例應用於太陽能供電系統之電路架構與傳統 线式電力調節器作為太陽能系統之能量轉換介面比較， 由於不需要一大電容值的直流電容器作二級電力轉換器間 _ 之能量緩衝，且只有一電力轉換級作高頻切換，因此具有 體積小、控制電路簡單、效率提升及成本降低之功效。 請參照第8圖所示，其揭示本發明之主動式雙向電 力调節器1之第二較佳實施例，相較於第一較佳實施例， 第一較佳貫施例僅該雙向直流/直流電力轉換器11之電路 ： 架構不同，所以第8圖僅揭示該雙向直流/直流電力轉換 f 裔11之實際電路。相較於第一較佳實施例，第二較佳實 施例之雙向直流/直流電力轉換器11係包含四顆電力電子 開關Qbl、Qb2、q卜q2、二等值電容器C2、C3、一高 200814504 頻隔離變壓器Tr及一電感！^，各該電力電子開關QM、Qb2 、QhQ2係分別由—電力電子關元件與—二極體反向 並聯而成，其中該電力電子關qM、Qb2位於該高頻隔 離變壓器之一次侧，並配合該二等值電容器C2、C3於一 次側形成一半橋式架構，而該電力電子開關Q1、卩2位 於該高頻隔離變壓器之二次側，當電能進行雙向傳送時， 該電力電子開關Qbl、Qb2、Q1與Q2均作高頻脈寬調變 控制，其中該電力半導體開關Qbl與Q 1之切換動作互 補，該電力半導體開關Qb2與Q 2之切換動作互補，而 該電力半導體開關Qbl與Qb2之切換其責任週期均小於 〇·5，且相差180度；而當電能只由二次侧往一次侧傳送 時，該電力電子開關Qbl與Qb2完全截止，僅該電力電 子開關Q1與Q2作高頻脈寬調變控制，此時該雙向直流 /直流電力轉換器11操作成一電流饋入推挽式直流/直流轉 請參照第9圖所示，其揭示本發明主動式雙向電力 調節器1之第三較佳實施例，相較於第一較佳實^例私第 三較佳實施例僅該雙向直流/直流電力轉換器n之電路架 構不同，所以第9圖僅揭示該雙向直流/直流電力轉換界” 之實際電路。相較於第一及第二較佳實施例，第三較佳實 施例之雙向直流/直流電力轉換器11係包含六顆電力電子 開關Qc卜Qc2、Qc3、Qc4、Q1與Q2、—高頻隔離變壓 器Tr及一電感L。各該電力電子開關Qcl、Qe2、、
Qc4、Ql與Q2係由一電力電子開關元件與一二極體反向 C:\Lint]a\PX PAtNPKIOMl. doc —18 — 〇o/oa#i2/n：〇4 a* 200814504 並聯而成，其中竽带士币7 橋式架構，而Q 人铡，以便於一次側形成一全 。當電能進行心# Q2位於該高頻隔離變塵器之二次侧 送時，力電子開闕⑽、⑽、 力半導體開關⑽調變控制，其中該電 半導體開關Q1之切換動作刀.、=相同，而與該電力 參 切換動作互補，而該電子電力切體開關Q 2之 責任週期均㈣二力以 :往=傳送時’該電力電子開‘二由:與 Qc4儿王截止’僅該電力電子開關切* r 調變控制’此時該雙向直流/直流電力轉換 電流饋入推挽式直流/直流轉換器。 M ^ 雖然本發明已彻上述較;實施，示，狹其並非 用以限定本發任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之 精神和犯圍之^ ’當可作各種更動與修改，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。 C:\Limla\PK Pat\PKIOI4t.doc 19 — 200814504 【圖式簡單說明】 第1圖：本發明第一較佳實施例之主動 節器之架構示意圖。 又σ電力調 第2圖··本發明第一較佳實施例之主動式他兩 節裔之雙向直流/直流電力轉換器電路圖。 ϋ %力凋 第3圖··本發明第一較佳實施例之主動式餘带 節器之直流/交流逆變器電路圖。 電力調 第4圖··本發明第一較佳實施例之主動式雙 節器應用於具有功因修正功能之不斷電系统時之二二二凋 不意圖。 木獨^ 第5a圖：本發明第—較佳實關之主動式雙向 即器應用於具有功因修正功能之不斷電系统，且該=… 流/直流電力轉換器在該交流電源正常時之控制方塊=°。直 …第5b目··本發明第—較佳實施例之主動式雙向^力調 郎器應用於具有功因修正功能之不斷電系統，且該雙向直 流/直流電力轉換器在交流電源發生故障時之控制方塊圖 斤第6圖：本發明第一較佳實施例之主動式雙向電力調 節器應用於具有主動電力濾波器功能之不斷電系統，且該 雙向直流/直流電力轉換器在主動電力濾波器功能時之控 制方塊圖。 卫 第7圖：本發明第一較佳實施例之主動式雙向電力調 節器應用於太陽能供電系統之架構示意圖。 第8圖：本發明第二較佳實施例之主動式雙向電力調 C:\Linda\Ht P«t\Pl{丨OMI. J〇c 00/09/12,1,-04 200814504 節器之雙向直流/直流電力轉換器電路圖。 第9圖：本發明第三較佳實施例之主動式雙向電力調 節器之雙向直流/直流電力轉換器電路圖。 【主要元件符號說明】 儀 1 主動式雙向電力調節器 10 直流端 11 雙向直流/直流電力轉換器 12 直流/交流逆變器 13 交流端 2 蓄電池 3 負載 4 交流電源 5 開關 60 充電控制器 61 信號產生器 62 乘法器 。63 控制器 64 脈寬調變器 65 對值電路 66 控制器 67 脈寬調變器 70 充電控制器 71 乘法器 72 信號產生器 73 計算電路 74 加法器 75 極性判斷電路 76 乘法器 77 控制器 78 脈寬調變器 8 太陽能電池 9 儲能系統 Qa2 電力電子開關 Q1 電力電子開關 Qal 電力電子開關 Q1 電力電子開關 Q3 電力電子開關 Q4 電力電子開關 Q5 電力電子開關 Q6 電力電子開關 C:\Undn\PK Pat\PKU)Ml.iEoc —21—— flB/iW/12/U:fl4 200814504
Qbl電力電子開關 Qcl電力電子開關 Qc3電力電子開關 C 濾波電容 C3 等值電容器
Qb2電力電子開關 Qc2電力電子開關 Qc4電力電子開關 C2 等值電容器 L 電感
CiALindaNPt! Pat\P)C 10141. doc —22 — Αβ/Αίϊ/12/Π：η4

Claims (1)

  1. 200814504 十、申請專利範圍： 1、 一種主動式雙向電力調節器，其包含： 一直流端，其連接至一直流電源； 一雙向直流/直流電力轉換器，其連接至該直流端，該 雙向直流/直流電力轉換器利用高頻脈寬調變控制技術 ，以產生一預設的直流電壓及直流電流之一之信號； 一直流/交流逆變器，其連接至該雙向直流/直流電力 • 轉換器，該直流/交流逆變器作低頻換向用以將該雙向 直/mV直電力轉換器產生之預設的直流電壓及直流電 ML之一之k號轉換成一預設的交流電壓及交流電流之 一之信號；及 —交流端’其連接至該直流/錢逆變器，該交流端連 接至一負載，並可選擇連接至一交流電源。 2、 依㈣專利範圍第i項之主動式雙向電力調節器，其 中該直流電源係為一蓄電池。 、 • 3、依中請專利範圍第i項之主動式雙向電力調節器，其 中該直流電源係為一太陽能電池及一儲能系統。/、 4、依=請專利範圍第3項之主動式雙向電力調節器，該 儲能系統設有一蓄電池及其充/放電器。 a 5、依中請專利範圍第1項之主動式雙向電力調節器，其 中該雙向直流/直流電力轉換H係設有數個電力°電子開 ^ 關組、一高頻隔離變壓器及-電感’輪員隔“ 具有一一次側及一二次侧。 6、依申請專利範圍第5項之主動式雙向電力調節器，其 C:\Linda\PK PtU\FKI0)41.doc "6/09/12/1|;()4 ^ — 23 — 200814504 中錢向直流/直流電力轉換器之電力電子開關 電力電子_元件及-二減反向麵而成。，、〜 7、 =請專利範圍第5項之主動式雙向電力調節器，足 雙向直流/直流電力轉換ϋ之高頻隔離變壓器之;: 電力電子開關，該二電力電子開關形成〜抢 j木t，且經由該電感連接到該直流/交流 8、 ：⑽·_ 5項之主動式雙向電力調節;二 ^亥广向直流/直流電力轉換器之高頻隔離變壓器二 ===電力電子開關，該二電力電子_形成1 9、 ：!二:了:圍第5項之主動式雙向電力調節器，政 If=向直流/直流電力轉換器之高頻隔離變壓器二 電子開關與兩個容量相等之直流電容哭 -伟二二開關與兩個容量相等之直流電容器形成 圍第5項之主動式雙向電力調節器，复 全橋式架構。子開關，该四電力電子開關形成-11、依申請專利範圍第5 中該雙向錢調節器，其 器之二次側傳往一，，之月b罝由南頻隔離變麗 人側，该咼頻隔離變壓器之一次側 的開關組均截止’該高頻隔離變壓器之二次侧 、I子關組彻高紐寬調魏行控制。 C:\linda\PK Μ\ΗΙΰ141ύ(κ ~ 24 ~ 200814504 12、 依申請專利範圍第5項之主動式雙向電力調節器，其 中該雙向直流/直流電力轉換器之能量為雙向傳送，該 高頻隔離變壓器之一次側及二次侧的電力電子開關組利 用高頻脈寬調變進行控制，且該高頻隔離變壓器之一次 側及二次侧的電力電子開關組之切換動作為互補。 13、 依申請專利範圍第1項之主動式雙向電力調節器，其 中該直流/交流逆變器係設有一電力電子開關組及一濾
    14、 依申請專利範圍第13項之主動式雙向電力調節器，其 中該直流/交流逆變器之電力電子開關由一電力電子開關 元件與一二極體反向並聯而成。 15、 依中請專利範圍第13項之主動式雙向電力調節器，其 中該直流/交流逆變器為一全橋式架構。 ’、 .依1專㈣㈣13項之主動式雙向電力調節器，其 =量由該交流端傳送至該直流料，該直流/交流逆 艾☆之輯力電子開關組城止，流/交流逆 成一整流器。 ^ Π、依^請專利範圍第13項之絲式雙向電力調節器，其 ΐ:ί!2交流端與該直流端間雙向傳送時，該直流/ 之該電力電子_ _用低頻方波切換技 18 術進行控制，其頻率趨於該交流電源頻率。 、 =申凊專利範圍第丨項之主動式雙向電力調節器，其 交流電源經由一開關連接至該交流端，供庫電能 至該負載，並且供應電能經由該主動式雙向電I調節 C:\LimlR\PK m\PK1014l.doc ~ 25 ~ 200814504 JJ_直流電源充電，該雙向錢/直流電力轉換器之 電輕子開_控制該電感電流為—弦波整流波形:經 t直流/交流逆變11換向，㈣交麵之輸入電流為 Γ一與該交流電源之電壓同相位之弦波，以達到趨 於單位功因。 19、 依”專利範圍第1項之絲式雙向電力調節器，其 中該交流電源經由-開關連接至該交流端，供鹿恭二
    J r 、载，並且供應電能經由該主動式雙向電力調節 直流電源充電，該主動式雙向電力調節器並具: 主，電力較ϋ之功能，利用該雙向直流/直流電力轉 u 11的電力電子卿組控繼電感電流為—補償電流之 —Ί ==波形’該補償電流之整流波形電流經由該直流/交 換向後在該交流端產生一交流補償電流，該 ★ w補仏電纽人該交流電源後可❹電流為與電壓 同相位之弦波，以濾除該負載產生之譜波及虛功 到趨於單位功因。 20、 依申請專利範圍第1項之主動式雙向電力調節器，該 式雙向電力調節器單獨供應電能給負載時，利用 5亥雙向直流/直流電力轉換器的電力電子開關組之控制 ::X直&IL電源儲此轉換成具弦波整流波形電壓之電能 切再、、二由5亥直流/交流逆變器換向後使該交流端之電壓 趨於一弦波以供給該負載。 土 C:\Uocta\PX Pat\PK10Ml.doc ~ 26 一 *W»/〇9/l2/| |.
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