TWI232361B

TWI232361B - Maximum-power tracking method and device of solar power generation system

Info

Publication number: TWI232361B
Application number: TW092133110A
Authority: TW
Inventors: Wen-Yin Tsai; Hung-Liang Chou; Chin-Chang Wu; Kuen-Der Wu; Chun-Li Shu
Original assignee: Delta Electronics Inc
Priority date: 2003-11-25
Filing date: 2003-11-25
Publication date: 2005-05-11
Also published as: US20050110454A1; TW200517803A

Description

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發明所屬之技術領域本=指—種太陽能發電系統之最大功種使用電流型太陽能電池的太陽能發之琅大功率追蹤方法及裝置。 ^電糸、，克先前技術近年來由於工業能源快速枯竭，更造能源種類與來源多元是除了石化燃料、水發的新能源，如能夠源需求的問題，而且境污染以及降低全球十年全世界太陽能的長’因此其深具發展的石。基太陽值得解決減少未來快速

的高度發展，不但使得地球上成全球環境的嚴重污染與變遷化和永久性能源的觀點而言，力及核能發電之外，最具潛力有效地利用太陽能，不但可以乾淨無污染的太陽能，更可以 /亚至效應的惡劣情況。據估計使用每年將以1 5%至35%的比率潛力。太陽光電能利用之主要關鍵技術為太陽能電池技術與，力轉換界面技術；而電力轉換界面技術的關鍵技術為^ =功率追蹤技術與抗孤島效應技術，其中最大功率追蹤技術是目前業界投入較多心力亟待改善的重點技術。在目前眾多的最大功率追蹤技術當中，最常被採用的則屬「擾動觀察法」，代表專利案則請參閱曰本特許出願

1232361 五、發明說明（2) =番號「特開平8-44445號」及「特開平8_444 。 #電：Π—44445號」中，係指-種週期性地測量V陽。以：大太陽能電池的輸出電力的最大功率追： ^ 技#特徵在於藉由調整太陽能電池的直流輸出命 =同時’觀察太陽能電池輸出功 = 的直流輪出電廢之後，太陽=池壓· 2之向繼續調整太.陽能電池的直流輸出電句整池的輸出電力減小，則往反方向的直流輸出電壓需往同—方lu;:右疋太知能電池古固敕从中阿一方向调整次數達到一預設值，則 °°正的電&差可愈來愈大；相反地，若是太陽能電、、也的古 H出電壓在增加及減少的方向上的來達到一預设值，則調整的電壓差需愈來愈小。這到縱方：ί,「；開Τ8:44446號」f，所敘述的最大功率追到，^ θ則疋為了補強「特開平8-44445號」裡未提，$ ^疋§兄，若是在調整太陽能電池的直流輸出 3的也的輸出電力並沒有任何變化，則太陽能電池的直；^輸出電壓亦保持不變。「榫ΐϊϊ:個曰本專利完整地陳述了目前最常被使用的法^因5 i的技術特徵，然而，這種最大功率追縱方詈…雜*' ί ΐ异太陽能發電系統的輸出功率，造成電路配無法降低，使得研究者-直亟思改善之法。 “知技術中出現的瓶頸，申請人乃經悉心試驗與

第9頁 1232361 五、發明說明（3) 研究，並一本電系統之最大： = 發明出本案「太陽能發說明。追^方法及裝置」。以下為本案之簡要發明内容率追的；；r種，陽能發電系統之最大功出電流振幅、^勸r '错由改鋟直流/交流轉換器之輸形，以決1下：ΐ陽能電池直流輸出電壓的變化情於單轉換器及雙調整方向’且可同時應用 ^輪出最大功率的“：二必真===== 糸統的輸出功率。云冲r太1% %發電大功==ΓΪΪ想…一種太陽能發電系統之最能電池及—直:"，：、:=太陽能發電系統至少包括-太陽下列牛5 1 器，該最大功率追縱方法包括二歹]Υ知.凋整該直流/交流轉換器之一輸出能】池之一直流輸出電壓所產生之-直流ΐ出電壓 :該直流輸出電壓變化量同方向地再次調出電流；以及依序重覆上述步驟。本案之另一構想，提出一種太陽能發電系統之從方法，其中該太陽能發電系統至少包括-太陽月,電池及一直流/交流轉換器，該最大功率追蹤方法包括第10頁 1232361 五、發明說明（4) :列r步知：提供該直流/交流轉換哭之一认Φ命值，（b)測量該女陪、°口调出電流初始的一直流輪出1厂因應該輸出電流初始值所產生且机勒出電壓初始佶· r、 1^ ^ 一輸出電流參考信，、’ s /、直、々，l/交流轉換器之參考值之下運作夺二：太：二發電系統於該輸出電流車乂該直〜輪出電壓參考值相對於哕二考值，（e) 值，並以改』麦的=同方向地改變該輸出電流參考電壓初弘# 直〜輸出電壓參考值取代該直产_屮冤“刀始值，·以及(g)重覆步驟(C 代口亥直-輸出根據本案之再一構想，提出一種八大功率追縱裝置，#中該太陽能電糸統之最月巨，池及一直流/交流轉換器，太陽 > 包括一太陽父流轉換器分別產生一直流 /太％此電池及該直流/ :功率追縱裝置包括：-數位處= 電流’該最電池與該直流/交流轉換哭，兮 π電連接於該太陽能授的該直流輪出電壓出電處理器係用以接收回壓γ生之-直流輸出電屢以產輸出電一脈覓調變驅動器，電連生控刮“唬；以及位處理器，該脈寬調變驅哭=》il/交流轉換器與該數電壓變化量同方向地調整該輪人:電轉f器以與該直流輸出根據上述構想所述之最大功^ 電容，並聯連接於該太陽能電池盥 J且更具有一儲能 ϋ亥直、/交流轉換器。苐11頁 1232361 五、發明說明（5) 述構想’其中該直流/交流轉換器係為—直流/交流根據上述構想，其中該數位處理器包括：一電壓 j元’其係尸接㈣授的該太陽能發電系的西，統”壓，以產生一電壓谓測信號；—相鎖迴 =兀，其係用以接收該電壓偵測信號，以產生一 = 信號；一乘法器，其係用以將該相鎖 · k路輸出電流之一振幅相乘，以產生及一比較器，其係用以將該輸出電流夾l，。唬，从輸出電流相減，以產生該控制信號。m、回授的該根據本案之再一構想，提出一種 =追縱裝置，#中該太陽能發電系統=== :電池、一直流/直流轉換器及口-太陽別產生一第一直流輸出電壓匕=亥直3交流轉換器分出電流，該最大功率追縱袭置包括.—ς輸，電壓及-翰接於該太陽能電池、該直艟數位處理器，電連換器，該數位處S里器传接直:轉」奐器及該直流/交流轉墨與該輸出電☆，並因；該第二直流輸出電動器，電連接二ίίΛ了二VVA—脈寬調變驅及该數位處理器，該脈 ^ 忒直流/交流轉換器產生一脈寬調變信冑，使=^因應該控制信號而一直流輸出電麼及# t 人/J,L 流轉換器產生該第 "亥直流/交流轉換器以與該直流輸出ί 苐12頁 1232361 五、發明說明（6) 壓變化量同方向地調整該輪出電流。根據上述構想，其中該直轉換器，其係用以接收該第一直流輸出電%器係為—升壓以產生該第二直流輸出電壓。 &，亚加以升壓 =上構想，其巾該第二直流一直流輸出電壓具有一固定比值。包&相對於該第根據上述構想，其中兮铉- ώ 值。 ^ “-直流輪出電壓係為—固定根據上述構想’其中該直流/交交流逆變器。兴裔係為—直流/ 根^述構想，更具有一第一電谷，其中該第一儲能電容係並聯連接於:ί β第二儲能流轉換器’且該第二儲、俜並广能電池與直流/直流轉換器與該直流/交流轉換器。卫如連接於該根：上述構想’其中該數位處理 =凡，其係用以接收回授的 —電麼偵測電系統的電壓，以產生—包乐統所連接的配單元，i俜用以桩你偵Hs號；一相鎖迴路 …產生-相= j出電流之-振幅相乘，以產生一目輸：回授的該輪出電流相減，以產生該控制信號。> 考以與回授的該根據本案之主要構相，大功率追縱方法，其中;太陽能發電系統之最一 τ。亥太％旎發電系統至少包括一太陽 1232361 五、發明說明（7) 此電池及一直流/交流轉換器，該最大功率 H步二驟周整該太陽能電池之-直流輸出電麼方法Λ括树Γ旦乂 "丨L軲換器之一輸出電流所產生之—輸出‘、ά戒祭该 '2里；與該輸出電流變化量同方向地再-大$ 〜振幅出電壓；以及依序重覆上述步驟。再-人调整該直流輪根據本案之另一構想，提出一種太乂大功率追蹤方法，i中$太月b务龟系統之最能電池及-直勺二中二太，月匕發電糸、统至少包括-太陽下列步驟：⑷該最大功率追縱方法包括 _ 、d;徒供该太陽能電池之一吉泠蛘“ φ 值；（b)測量該亩泣/六、ώ _ 直机輪出電壓初始值所產生的-輸二=換池之-直流輪=初始值提供該太陽能電直流輸出電壓夂；‘亚^太陽能發電系統於該出電流振巾直電壓參考值所產生的-輸輸出電流振幅初始值』二乂5亥，出電流^考值相對於該變該直流輪出電壓來 ,、，，、ϋ該變化同方向地改參考值取代該松屮二、’亚以改變後的該輪出電流振幅〜（f)。別出電'抓振幅初始值；以及（g)重覆步驟（c) 根據本案之-η ^ 大功率追縱带® 提出—種太陽能發電系統之最能電池及—Κ/Λ 太陽能發電系統至少包括-太陽交流轉換H分^YjVL ’且該太陽能電池及該直流/ 大功率追蹤裝詈一輸出電壓及一輸出電流，該最、置匕括：一數位處理器，電連接於該太陽能

1232361 五、發明說明（8) 電池與該直流/交流轉換器，該數位處理哭授的该直流輸出電壓與該輸出電流，並因膺丁乂接一收回產生之-輸出電流振幅變化量產生—控制；輸出電流所寬調變驅動器’電連接於該直流/交流轉从及-脈理器，該脈寬調變驅動器係因應該控 5玄數位處得該太陽能電池以與該輸同方向地调整該直流輸出電壓。又里根據上述構想所述之最大功率追蹤裝置， j電容’並聯連接於該太陽能電池與該直流/交流轉- 交流ίϊΐ述構想，其中該直流/交流轉換器係為-直流/ ^ 根據上述構想，其中該數位處理器包括：—雷、單元，其係用以接收回授的該太陽能發電系統=偵測，系統的電壓，以產生一電壓偵測信號；一相鎖:的配單兀>，其係用以接收該電壓偵測信號，以產生—控制 ^號；一第一比較器，其係用以將回授的該直流山週路與一設定電壓相減，以產生一直流輸出電壓誤差^ =电壓，例積分控制器，其係用以接收該直流輸出電壓誤弟。二一，以產生一輸出電流振幅信號；一乘法器，其长=^ 。亥相鎖迴路信號與該輸出電流振幅信號相乘，以士以將出電流參考信號；以及一第二比較器，其係用以將;輸電流參考信號與回授的該輸出電流相減，以產兮二二出號。》控制信

1232361 五、發明說明（9) 根據本案之再—福如 ⑺，大功率追縱裝置，苴由〜種太陽A發電系統之最能電池、-直流/直;/二陽及能，太陽能電池、該直流々：直流/交流轉換器，且該別產生一第一直流輪出電7換二及該直流/交流轉換器分出電流，該最大功率追縦弟一直流輸出電壓及一輪接於該太陽能電池、該 ά 已括· 一數位處理器，電連換器，該數位處理器係直心轉換态及該直流/交流轉壓與該輸出電流，並因應該=收回授的該第二直流輸出電. 振幅變化量產生一控制传號.雨出電流所產生之一輸出電流連接於該直流/直流轉換器~b、’ a以及一脈寬調變驅動器，電處理器，該脈寬調變驅動裔器、该直流/交流轉換器及該數位寬調變信號，使得該直流/ ' a因應该控制信號而產生一脈出電壓及該太陽能電池以L盥轉換器產生該第二直流輸地調整該第一直流輸出電厣:別出電流振幅變化量同方向根據上述構想，其中兮轉換器，其係用以接收該第直流轉換器係為一升壓以產生該第二直流輪出電壓。直流輸出電壓，並加以升壓根據上述構想，其中該— ^ 一直流輸出電壓具有一 ^ —直流輸出電壓相對於該第 I tjtv t 匕值〇根據上述構想，其中兮值。、^ 二直流輸出電壓係為一固定根據上述構想，其中誃 > 交流逆變器。 Μ W/交流轉換器係為一直流/ 1232361 發明說明（10) 根據上述構想，更具有一第—儲能電 > 電容，其中該第一儲能電容係並聯連接於气弟二儲能 ?直流/直流轉換器之連接處，且該：太”電池與連接於該直流/直流轉換器與該直流/交丨^^各係並聯根據上述構想，其中該數位處理器包、=二單兀，其係用以接收回授的該太陽能發· 電壓偵測電系統的電壓，以產生一電壓偵測信^ ·二、、先所連接的配單元，其係用以接收該電壓偵測信號， 1目鎖迴路控制信號；-第一比較器，其係用以將回授的鎖迴路與-設定電壓相減，以產生一直流輸；直：輸出電壓比例積分控制器，其係用以接收該直流信號；一號，以產生一輸出電流振幅信號；一乘法哭電坠誤差信該相鎖迴路信號與該輸出電流振幅信號相=，其係用以將出電流參考信號；以及一第二比較器，复^田以產生一輸電流參考信號與回授的該輸出電流相了 =以將該輸出號。 X M產生該控制信本案得藉由下列圖式及詳細說明，解：干传一更深入之了

實施方式清參閱第一圖，其為本案一較佳實备缔方i舍同 ^ 之太月匕發電糸、，充方塊圖，其中，太陽能發電系統i係由太陽能電池

第17頁 1232361 五、發明說明（11) 1 〇、直流/交流轉換器u以及 ^ 太陽之光能轉換成回送力配二^ 月匕。而本案所提出之最大功率 =、.先13之交流電統裝置之運作方法最大的不同即在iI之技術特點與傳能發電系統1的輸出功率，而僅# 、敏’不需實際計算·太陽之輸出電流的振幅，即而流/交流轉換器1 J 本原理說明如下：達到取大功率追踰的目的，其基在此假设配電系統1 3的電遷為 vs(t) = Vpsin( t) (1) 因為直流/交流轉換器u n :電糸統13的電壓同純，所;乞、且與出電流可表示為人机轉換裔11的輪 iinv(t) = Iinvsin(wt) (2) 因此直流/交流轉換器u的輸出實功

Pinv(t) = (l/2)(VpIinv) ⑴表不為另外，太陽能電池10的輸出功率可表示為 Psolar Vs〇iar ( t ) Is〇lar ( t ) ( 4 ) 假設直流/交流轉換器〗；l並無功率 (4)式，故力早知為，意即（3)式等於

Psolar = Pinv ( t ) = Vsolar ( t ) Is〇lar ( t ) = 〇/2)(VpIinv) (5) :先，由於太陽能電池10的輪出電流L-⑴係隨 A、、度及溫度而改變，因此無法控制·，再者，配電系統13的先

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第18頁 !232361 五/發明說明（12) ___ 電壓振幅Vp因變化不大、且i本身定時間下可將其視為一常數：制/是故於特 1的輪出功率PsDlar可以說完全正 =能發電系統輪出電流振幅I.。而本案之最士二父流轉換器11的即為藉由改變直°流/交流轉換器方術原理人的直：/父流轉換器u的輸 :方向’而不必真正地去計算太陽能的调 ;:?例來說’若直流/交流轉換器輸出· & :功。寺，太陽能電池i。的直流輸出電：广：:氣相t地，若是直流/交流轉換器巧續調大；，後，太陽能電池10的直流輸出電壓v 調大反向地調降直流/交流轉換器_ 降’則需會在最大功率點處來回震盪。、包/;iL扣巾田lim.，最後請參閱第二圖（a)，其為程圖，藉由該圖可將本案第一〃取大功率追蹤方法之流方式加以說明。在第二圖概念以車”實際的器的輸出電流初始值的振幅直流/父流轉換 vs〇lar-〇ld表示），接m =初，值（將其以流振幅以提供一新的輪出:d轉換器的輪出電使得太陽能發電系、統在此^^振^參考值（即κ值增加），間隔，並於系統穩定後再之下延遲運作一段時間芝再-人頃取太陽能電池的直流輪出電第19頁 1232361 五、發明說明（13) 壓（將其以Vsolar-new表示），此時便由Vs〇lar-〇ld和直流輸出電壓Vsolar-new的比較結果以決定κ值的變化方向* 若 VS〇lar-new>Vsolar — 〇ld 則增加κ 值，反之若 Vs〇ia^ 〈Vsolar-old則減少K值。而在決定了新的κ值之後，直流輸出電壓Vsolar-new取代Vs〇iar —〇ld，再用同樣式進行下一次的取樣及比較。、另外，本案之最大功率追蹤方法在第二圖（a) :κ :)不限於需在設定直流/交流轉換器的輸出電流初始亚且回授在此κ值下太陽能電池的直流輸出 :加」直流/交流轉換器的輸出電流振幅(即κ 電流振幅以提供該輸出電流振幅」參直二 «值減少方塊取代），重點是後續仍同(樣==可出電壓Vsolar-new相對於Vs〇lar_〇ld變化之 ^机輪地改變輸出電流參考值κ。交再同方向壓之第二圖太陽能電恤最二? 轉換器的輸出電流振幅，本幸= 如弟二圖（b)之流程圖所示。由於傳 ^的方式連作，追蹤技術大多只求太陽能電池之最大功之最大功率轉換器之功率損耗，然而利用本大=不考慮電能 ::以追縱整體之太陽能電源系統、：⑺=技術，轉換器和太陽能電池的最大功率，亦同時包含電能午丌即將電能轉換器之功第20頁 1232361 ---- 五、發明說明（14) 率損耗考慮在内。如第二圖 ' 池的工作電壓，需先一不了決定太陽能電 °值亚且回授在此初始值下數位虎理哭> 1电壓的初比例積分控制器之—輪出年:f f處理口。之中所具有的― 表示），接著再振幅初始值（將其以Pi-old π 士臨&曰太陽能電池的直流輸出電壓< 6 侍太1%旎發電系統在此直毛又疋，使段時間間隔，並於夺统户— if =丨5又疋之下延遲運作一文，出電流振幅信號(將其以ρι_刪表示匕c i 的變化方向=較；p，定太陽能電池端電壓設定輸出電壓設定，反之e:pl 0二則增加太陽能電池的直流的吉4仏山ΐ 之右PI-new<PI一01(1則減少太陽能電、、也的直流輸出電壓設定。而在決定了新的太 =電上輸出電壓設定之後，便以Pi-new取代pi-0ld，再用二方式進行下一次的取·樣及比較。〇 7的值得一提的是，本案之最大功率追蹤方法表現於给電”、係皆可運用於單轉換器以及雙轉換器的。下’站分別#兒明如下： > ' (1)單轉換器架構 β月參閱苐二圓，其為本案最大功率追蹤方法運用在。。轉換器架構的太陽能發電系統示意圖，圖中太陽能發電S 統3係由太陽能電池30、直流/交流逆變器31、數位 32、脈寬調變驅動器33以及儲能電容34所構成。其中，$ 陽能電池30的輸出直流電能係經由儲能電容34以及直流/ 交流逆變器31轉換成交流電能，以送回配電系統端35 / 1232361 五、發明說明（15) 法，二2 Γ亍本案所述之最大功率追縱方統電壓Ut)以二的直流輪出電射*⑴、配電系數位處理器32而數變器31的輸出電流Ut)至 33使其發出脈寬調變作2 :32則可驅？脈寬調變驅動器並使其產生不同的“：：：：=/交流逆變器31 32再根據因為不同的二’而_ 電池3。之最大功率的調整方向，達成追縱太陽能篦C3 FI r卜h 6A第*—圖中的數位處理器32的實施方式也可以用弟四圖U)的架構為例作說明 =以用壓之變化調整逆變器輸出電流)。虞在太第匕：二=電 ϊΐ”授電壓先經電壓偵測單元40檢出S，產生--; ===相鎖迴路控制單元41產生與配電系統二定相鎖迴路信號，再將此相鎖迴路信號二=用乘法-加以相乘電流參考信號與回授= 將此逆變器輪出 μ 士，父為輸出電流利用比較哭43抽社 t生一控制信號，將此控制信號送到驅動器44，以彦生直&/父 >瓜圯變器之開關所需之產，另外= 目應於第二圖⑻之根據逆變器輸出化δ周整太ha直流輸出電壓設定的方式運作的最& 率追縱方法’其數位處理器32的實施方式則須以第四圖1

第22頁 1232361 五、發明說明（16) (=架Λ來r作f明。在第四圖(b)中，配電系統端的回授電壓先經電壓偵測單元烚屮你女^ 、j早兀4ϋ才欢出後，產生一電壓偵測信號，极ί相鎖制單元41產生與配電系統電壓同相位且為弦波之一相鎖迴路信號。另外，將太陽能電池之直流輸出 3 ^ ί广；疋：壓利用比較器45相減後可得-直流輪出 I 直流輸出電壓誤差信號利用比例積刀抆制裔46處理付一輸出電流振幅信號。鎖迴路信號與此輸出電流枳%以m +伋肘月j江之相々^ ^…莉I机振巾田佗唬利用乘法器42加以相乘電L夫：疒’ 2=輸出電流參考信號，*此逆變器輸出逆變器輸出電流利用比較器43相減古、一、抆制“唬’將此控制信號送到驅動器44，以產生！/第父二TbS之開關所需之脈寬可以論上經閉迴路控制之電流控制模式叮以使逆史為輸出電流趨於該逆變器輸出電流夂之振幅，目此該逆變輸出電流參考信號 ^111*46.^, , 中以比例積分护制哭46 > ^ S(b)取大功率追蹤流程圖幅，可」=以；；！作為逆變器輸出電流之振 ⑺雙轉換器架構輸出㈣請參閱第五圖，其為太安π丄丄、古，轉換器架構的太陽能發電=====法運用在雙統5係由太陽能電池50、直、H f :太陽能發電系逆變器52、數位處理器53二=驅二、直流/交流脈見凋，炎1£動态5 4以及二個健

1232361 五、發明說明（17) 能電容5 5及5 6所错士、 < 雷、、μ^ f 成。早轉換器架構不同的是，太陽能 ;=;=r “系先經由直流/直流轉換變器匹配的準位，再經直流/交流逆流/直流轉換成器达可回統端％藉由前級直 52在操作上更為穩定。了以使侍佼級直流/交流逆變器是利換六器Λ構:，太陽能電池50之直WWV52之輸出電流的振幅來觀察逆變器52輸出的變化，以決定直流/交流架構的太周整方向，運作原理與單轉換器能發電系統5中的直枝’目=，因此，雙轉換器架構的太陽如第二圖及第四圖戶;示Γ 數位處理器53的㈣亦分別為-；：：；=換m采用的直流/直流轉換器可以 6係由電感60、電力兩+ 第六圖所示，其中升壓轉換器另外一方面第開關61以及二極體62組成。流轉換器5丨的控制方式的數位處理器53對於直流/直直流輸出電壓，以下八、一種方式；固定責任比及固定 ⑷固定責㈣ J加以說明：所謂固定責任比的控出一固定責任比的脈波串^ f式係由數位處理器53直接送力電子開關61，雖然直、、工制直流/直流轉換器51的電、、、"，L/直流轉換器51的直流輸出電壓苐24頁 1232361 五、發明說明（18) 是隨著太陽能電池50的直产私直流轉換器51(也就是第^;1出電磨而變，但因為直流/ 的升堡比，因此仍然可弟以^圖吉的/壓轉換器）本身具有固定系統電壓相匹配的準位。，机輪出電壓提升到能與配電 (b)固定直流輪出電麼所謂固定直流輪出電壓的控 5 3利用-閉迴路控制以控制直流/直、、:韓換：處理器六圖的升壓轉換器）的 2 /瓜軺換益51 (或說是第不會隨著太陽能電池5〇的直二出？ ’使其為-固定值而參閱第七圖，固定;二壓的變化而改變。請先將回授的直流/直、、&二輸出電壓的控制方塊圖，其係設電利用比^電壓心與一預經比例積分控制人再將比較結果依序送任比可變之脈=調變驅動器Μ，以產生-責器的電力電子開關61，使：直二串控制升壓轉換配電系統電壓相匹配的準位。，1別出電壓能夠提升到能與最後’相應於第二 Γ 出電流之變化調整太弟^®(b)之根據逆變器輸最大功率追蹤方月b包/々丨L輸出電壓的方示意圖、；;/直」轅^換器架構的太陽能㈣ ^ ^ ^ 1,, t 綜上力弟五至七圖兀全相同。置，係藉由改變率追縱方法及裝也直流輪出電壓的變化情形，以決定下一次的 1232361 五、發明說明（19) J流振幅之調整方向，或藉由壓設定、並觀察直流/交流轉換，%:上池直流輸出電整方向…種最出電壓設定之調大功率的目的；更;：的；達電池的輪出最能發電系統的輸出功率，因此使用本案所述；陽刀成扪只卩不私路配置與習知技術相比，苴千延又節省成本。是故，本荦實二係更為間單而以及進步性之發明。貝為具有產業利用性、新穎性以上所述者，皆僅為本發明之較佳實用來限定本發明實施之範圍。即凡依本發明」直並非圍由熟悉本案背景技藝之人士任施匠思申二：利：不脫如附申請專利範圍所欲保護者，而為本ί =二皆所涵蓋。 ♦ &明專利範圍 1232361

圖式簡單說明圖式簡單說明第一圖：本案一較佳實施第二圖（a):本案最大 <太㈡能發電系統方塊圖；電池直流輪出電壓之變化調整娘逆方^ 之^•程圖（根據太陽能第二圖⑻：本案最大功率追蹤7輸A電流)；輸出電流之變化碉敕太陽处 ’之机程圖（根據逆變器楚一圖·太%能電池直流輸出電壓）· 第二圖·夺案最大功率追蹤 =电陽能發電系統示意圖； /運用在早轉換器架構的太第四圖（a):第三圖之數位理哭電池直流輸出電壓之變化調整逆°變乍塊圖(根據太陽能第四圖（b):第三圖之數位輸出電、机）；整太陽能電池直流= 弟五圖·本案最大功率追縱方法陽能發電系統示意圖；又轉換器架構的太，六圖：第五圖之直流/直流轉換器電路圖：第七圖：固定直流輸出電壓的控制方塊圖。本案圖式中所包含之各元件列示如下： 1太陽能發電系統器 10太陽能電池 11直流/交流轉換 1 2最大功率追縱裝置1 3配電系統第27頁 1232361

第28頁圖式簡單說明 3太陽能發電系統 3 0太陽能電池 3 1直流/交流逆變器 3 2數位處理器 3 3脈寬調變驅動器 3 4儲能電容 3 5配電系統 40電壓偵測單元 41相鎖迴路單元 42乘法器 43比較器 44驅動器 45比較器 46比例積分控制器 5太陽能發電系統 5 0太陽能電池 51直流/直流轉換器 52直流/交流逆變器 5 3數位處理器 54脈寬調變驅動器 5 5儲能電容 5 6儲能電容 5 7配電系統 6升壓轉換器 60電感 61電力電子開關 62二極體 70比較器 71比例積分控制器 72脈寬調變驅動器

Claims

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六、申請專利範圍 _ 1. 一種太陽能發電系技田能發電系統至少包括L太J能U追蹤方法，•中該太陽器，該最大功率追# + b ,及—直流/交流轉換取刀手追蹤方法包括下列步驟· f整該直流/交流轉換器之一輸出n 觀察該太陽能電池之一直流輪出，輸出電壓變化量； U出電壓所產生之一直流與該直流輸出電壓變化量流；以及里门方向地再次調整該輸出電依序重覆上述步驟。 2· —種太陽能發電系統之最大功率追能發電系統至少包括_太陽$ n:中該太陽器，該最大功率追縱方法包括下^直流/父流轉換 (a)提供該直流/交流轉換器之—輪、 (b )測吾兮士 IUL〜顆出電流？刀始值；貝i里該太％能電池因應該，的一直流輸出電壓初始值；鞠出電流初始值所產生 (c ) ^供該直流/交流轉換 — 使該太陽能發電系統於該輸出電：：出電流參考值’並間隔； /徇出电机參考值之下運作一時間 (d)量測該太陽能電池因應的一直流輸出電壓參考值；〜^别出電流參考值所產生 (e )比較該直流輪出電夫壓初始值之一變化；，考值相對於該直流輸出電 (f )與該變化同方向地改轡該直流輪出電壓參考值取代該直電流芩考值，並以代这1机輪出電壓初始值；以及

第29頁 1232361 六、申請專利範圍 (g)重覆步驟（C)〜（f )。 t义種太陽能發電糸統之最大功率追蹤裝置，其中該太陽 :I電系統至少包括一太陽能電池及一直流/交流轉換盗，且該太陽能電池及該直流/交流轉換器分別產生— 流輸出電壓及一輸出電流，該最大功率追蹤裝置包括： -數位處理器’電連接於該太陽能電池與該直流 ^換器’該數减理器係用以接收回授的該直流輸壓與該輸出電流，並因應該直流輸出電壓所產生之 = 輸出電壓變化量產生一控制信號；以及寬調變驅動器，電連接於該直流/ 該數位處理器，該脈寬調變驅動器係因應與調變信號’使得該直流/交流轉換器：號而產輸出電壓變化量同方向地調整該輸出電流。直机 4.如申請專利範圍第3項所述之該最大功率具有-儲能電容，並聯連接於該太陽能電池u 流轉換器。 ” 3直机/父其 5·如申請專利範圍第3項所述之該最大功率追中該直流/交流轉換器係為一直流/交流逆 " 其 6·如申請專利範圍第3項所述之該最大功率追縱° 中該數位處理器包括：吹裝置一電壓偵測單元，其係用以接收回系統連接的一配電系統的電壓，以產又雷=太陽能發電 -相鎖迴路控制單元，其係用；；偵測信號；號，以產生一相鎖迴路信號； ^電壓偵測信 1232361 六、申請專利範圍一乘法為，其係用以將該 ^ 出電流之一振幅相乘，以產生一题路信號與設定的該輸 -比較器，其係用以將該輪：考信號；以j 該輸出電流相減，以產生該控制俨^成參考信號與回授的 7. -種太陽㈣電系、统之最大功g縱能發電系統至少包括-太陽能這缺裝置，其中該太除及一直流/交流轉換器，且兮太一直流/直流轉換器換器及該直流/交流轉換器；該直流/直流轉壓、一第二言泣於山兩广 ]產生一第一直流輸出電裝置包括··㈣及—輪出電流’該最大功率追縱一數位處理器，電連接於流轉換器及該直流/交流太%此電池、该直流/直收回授的該第二吉、ώ私山轉換，該數位處理器係用以接二直流輸“輸出電流’並因應該第制信號；以及生之一直〜輸出電壓變化量產生一控 β # I脈寬調變驅動器，電連接於該直流/直g 14榼？§、吞亥直流/交流轉換哭 /旦机/ 1机轉換窃、係因應該控制/數位處〜理15，該脈寬調變驅動器直流轉換器生寬調變信號’使得該直流/ 器以與該直泣_二第—直流輸出電壓及該直流/交流轉換幅。直机輪出電壓變化量同方向地調整該輸出電流振中該ΐϊ/專直利圍第7項所述之該最大功率追縱裝置，其該第一直泣轉換器係為一升壓轉換器，其係用以接收机雨出電壓，並加以升壓以產生該第二直流輸出第31頁 1232361 六、申請專利範圍電壓。 9.如申請專利範圍中該第二直流輸出職相^之大/率追Μ置，其固定比值。對於该第一直流輪出電壓具有- 10·如申請專利範圍其 ^如第申二直流輸出電壓係功率追縱裝^ 11·如申請專利範圍繁 q u疋值其中該直流/交流轉換器係、所述之；^大功率追縱裝置 12.如申請專利範圍 ^為一直父流逆變器。更具有-第-儲能電容及率追蹤裝置月& 並聯連接於該太陽能；池=:、、:其中該第一且s亥第二儲能電容係並聯竑机/直轉換器，直流/交流轉換器。；。直直流轉換器與該 1 3.如申請專利範圍第7 中該數位處理器包括：項所述之該最大功率追㈣置，其一電壓偵測單元，苴二統所連接的一配電系統的^接=的該太陽能發電唬； ^產生一電壓偵測信 —相鎖迴路控制單开號，以產生一相鎖迴路信號，/、糸用以接收該電壓偵測信一乘法器，其得用出電流之-振幅相乘，以產:號與設定的該輸 —比較器，其係用以脾州出電流參考信號；以及該輪出電流相減，以產生；；流參考信號與回授的第32頁 1232361 六、申請專利範圍 _^ 14· 一種太陽能發電系統之最大功率陽能發電系統至少包括一太陽能心、，、中該太器，該最大功率追蹤方法包括下二:-直流/交流轉換 f整該太陽能電池之一直流輪出電壓設定· 觀察該直流/交流轉換器之一輪 a洋出電流振幅變化量；出電机所產生之一輪與該輸出電流振幅變化量同方出電壓設定；以及再二人調整該直流輪依序重覆上述步驟。 15· —種太陽能發電系統之最大功率陽能發電系統至少包括一太陽能電池及—首^其中該太器，該最大功率追蹤方法包括下列步驟：交流轉換 (a) 提，該太陽能電池之一直流輸出带 (b) 測篁該直流/交流轉才矣器因應該^。值；值所產生的一輸出電流振幅初始值；机輸出電壓初始 (c )调整该太陽能電池之一直流# 使該太陽能發電系統於該直流輸出壓H參考值，並時間間隔； & >考值之下運作— (d) ΐ測該直流/交流轉換器因應該值所產生的一輸出電流振幅參考值，Λ 机輸出電壓參考 (e )比車乂該輪出電流振幅參考值相# 幅初始值之一變化；了於球輪出電流振 (f)與該變化同方向地改並以改變後的該輪出電參考值|取：出電壓參考值’ 哼值取代該輪出電流振幅 1232361

:統所連系::：接= 電壓偵測信

第34頁 1232361 六、申請專利範圍一相鎖迴路控制單元，苴號，j產生一相鎖迴路信號;一丁、以接收該電麼谓測信一第一比較器，其传一設定電壓相減，以產产=該直流輪出電壓與 -比例積分控制器宜電壓誤差信號；差信號，以產生-輸出電流振=2收該直流輸出電壓誤乘法器，其係用以’ 振幅信號相乘，以產生一輸=雷攻=路^唬與該輸出電流一第二比較器，其係用’以將考化號；以及授的該輸出電流相減、/以出電流參考信號與回巧.一種太陽能發電系統以之產最生^控率號置盆 =發電系統至少包括-太陽能電池、一直〜直：2太态及一直流/交流轉換器，且該、直机/直w轉換該直:/交流轉換器分別產：：二一 J J二直：裝置:括:二直流輪出電壓及-輸出電&，該最大：率追蹤 '^數位處理器，雷i車垃你好丄w 流轉換器及該直流/交流轉換器%1能位電處也理^亥係直^/直 :回授的該第二土流輪出電壓與該輸出電u並：：二 =流所產生之-輸出電流振幅變化量產生—控制信號厂一脈寬調變驅動器，雷逵垃^ 4 _ . . / ^ ^ 冤連接於該直流/直流轉換器、忒直^/父Μ轉換益及邊數位處理器，該脈寬調變係因應該麟號而產生一脈寬調變信號，使得該直動;/

第35頁 1232361 六、申請專利範圍直流轉換器產生該第二直户該輪出電流振幅變化量同^包壓及该太陽能電池以與壓。方向地調整該第一直流輸出電 2 1 ·如申請專利範圍第2 〇項所其中該直流/直流轉換器係：二：該最大功率追蹤裝置，收該第一直流輸出電 …升壓轉換器，其係用以接出電屋。亚加以升壓以產生該第二直流輸 ί ·中V/專直利4?21項所述之該最大功率追縱… -固U 4出電壓相對於該第-直流輪出電壓具有 <1 23·如申請專利範圍第其中該直= = 該最大功率追縱裝置，仏如申請專利範圍第所變器。更具有一第一儲能電容、—斤达之該取大功毕追蹤裝置，能電容係並聯連接於，第一儲能電容，其中該第一儲器，且該第二儲能電；^能電池與該直流/直流轉換與該直流/交流轉換器。$亚聯連接於該直流/直流轉換器 26·如申請專利範圍笫？其中該數位處理器包括u所述之該最大功率追縱裝置，一電壓偵測單元，甘〆系统所連接的一配電系；；係用以接收回授的該太陽能發電號； ’、'、先的電壓，以產生一電壓偵測信

1232361 六、申請專利範圍一相鎖迴路控號，以產生一相鎖一第一比較器一設定電壓相減，一比例積分控差信號，以產生一一乘法器，其振幅信號相乘，以 ^ —第二比較器授的該輸出電流相制單元迴路信號; ’其係以產生制器，輪出電其係用以接收該電壓偵測信係用以產生一 ’其係減，以用以將回_ & # + _ ^ 杈的該直流輪出電壓與一直k輪出電壓誤差信號；/、 ::::3 ·收該直流輸出電壓誤 k振幅彳§號； = ; = ;信號與該輸出電流翰出電机參考信號；以及用以將該輸出雷、户夫去> 包，瓜參考信號與回產生該控制信號。