提供交流电的系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于从一直流(DC)电压源转换成一交流电(AC)提供电能给一电网的系统，此系统包括：一变压器，通过受一第一控制信号控制的一第一开关而耦接到DC电压源，且根据一DC电压而提供一转换后电压；一整流器，耦接到变压器以产生转换后电压的一包络电压；多个开关，耦合到整流器以接收转换后电压产生的包络电压，多个开关分别受多个控制信号控制，且从转换后电压产生的包络电压产生AC；以及一控制装置，耦接到第一开关和多个开关，且根据一电网电压而提供第一控制信号和多个控制信号。

【技术实现步骤摘要】
提供交流电的系统本案是申请号：201210273445.8，申请人：财团法人工业技术研究院，专利技术名称《提供交流电的系统及其装置与方法》的申请的分案申请。
本专利技术涉及用于提供交流电(alternatingcurrent，AC)的系统。
技术介绍
并网式电气系统(Grid-tiedElectricalSystem)，也被称为并到网(tied-to-grid)系统或并网(grid-tie)系统，是一种产生电能并馈入电网的系统。传统上，并网式电气系统应用于类似太阳或风等可再生能源。举例来说，并网式电气系统可利用光伏效应(photovoltaiceffect)而将太阳能转换为电。图1为表示将单相(single-phase)交流电(AC)提供给输出AC电压(在本文中被称为电网电压Vgrid)的电网101的传统并网式电气系统100的方块图。参考图1，系统100被并到(tiedto)电网101，且包括光伏(photovoltaic，PV)阵列102、最大功率点跟踪(maximumpowerpointtracking，MPPT)模组104、第一电容器106、第一开关108以及变压器(transformer)110。系统100更包含整流器(rectifier)112、第二电容器114以及多个开关，所述多个开关包含(例如)开关116-1、116-2、116-3以及116-4。更明确地说，PV阵列102利用光伏效应而将太阳能转换为直流(directcurrent，DC)电。MPPT模组104耦合到PV阵列102，用以跟踪PV阵列102的一个最大功率点(MPP)，并将MPP电压输入至变压器110相对低电压位准的一侧。变压器110的第一侧(primaryside)通过开关108而耦合到MPPT模组104，用以在开关108在预定控制信号Sa'的控制下开启和闭合时，根据变压器匝数比(turnsratio)将处于相对低的电压位准的MPP电压转换至相对高的电压位准的转换后电压VT0。当开关108开启时，变压器110的第一侧也开启。当开关108闭合时，变压器110的第一侧通过接地(ground)而连接到电容器106。通过此开启/闭合机制，开关108执行脉冲宽度调制(pulsewidthmodulation，PWM)，并将能量从变压器110的第一侧传送到变压器110的第二侧。整流器112耦接到变压器110的第二侧，用以将电压VT0(其通常为AC电压)转换为DC电压Vdc。电容器114更使DC电压Vdc平滑化。在开关116-1和116-2分别在预定控制信号S1'和S2'的控制下交替闭合，以及开关116-3和116-4分别在预定控制信号S3'和S4'的控制下交替闭合之下，开关116-1、116-2、116-3以及116-4可操作以产生与电网电压Vgrid相等的AC电压。图2绘示了模拟结果，模拟结果包括施加到传统系统100(图1)的预定控制信号Sa'、S1'、S2'、S3'以及S4'和上文所述的电压VT0、Vdc以及Vgrid的波形。每一个预定控制信号Sa'、S1'、S2'、S3'以及S4'中皆有相对高的频率的周期性脉冲信号。控制信号Sa'、S1'、S2'、S3'以及S4'分别在不同的时序(timings)下接通/切断开关108、116-1、116-2、116-3以及116-4。另外，如图2中所示，电压VT0为具有相对高的频率和相对高的电压位准的AC电压，且电压Vdc为DC电压。参照图1和图2，开关116-1、116-2、116-3以及116-4分别在预定控制信号S1'、S2'、S3'以及S4'的控制下在相对高的频率下操作。此外，电容器114在相对高的电压位准下操作。因此，由于较高的系统损耗(systemwear)的缘故，系统100的使用寿命可能会减少。
技术实现思路
依据本专利技术一实施例，提供了一用于从一直流(DC)电压源转换成一交流电(AC)提供电能给一电网的系统，系统包括：一变压器，通过受一第一控制信号控制的一第一开关而耦接到DC电压源，且根据一DC电压而提供一转换后电压；一整流器，耦接到变压器，用以产生转换后电压的一包络电压(envelopevoltage)；多个开关，耦合到整流器以接收转换后电压所产生的包络电压，分别受多个控制信号控制，且从转换后电压产生的包络电压产生AC；以及一控制装置，耦接到第一开关和多个开关，且根据一电网电压而提供第一控制信号和多个控制信号。控制装置包括脉冲调制器、比较器以及模式控制器。脉冲调制器根据电网电压而产生脉冲调制信号。比较器将电网电压与转换后电压的包络电压进行比较，并根据该比较而产生模式控制信号。模式控制器耦接到脉冲调制器和比较器。模式控制器根据模式控制信号而产生该些控制信号。可理解的是，前述概括描述和以下详细描述两者仅为示范性和解释性的，不限制专利技术申请的保护范围。并入到本专利技术中并构成本专利技术的一部分的附图连同描述一起说明与本
技术实现思路
相一致的实施例，用于阐释本专利技术的原理。附图说明图1为将单相交流(AC)提供给电网的传统并网式电气系统的方块图。图2为包括施加到图1中所说明的传统并网式电气系统的预定控制信号的波形和电压的波形的模拟结果。图3为依据本专利技术的一实施例，将单相AC提供给电网的并网式电气系统的方块图。图4为依据本专利技术的一实施例，包括由控制装置提供的控制信号的波形，以及电压的波形的模拟结果。图5为依据本专利技术的一实施例，将三相AC提供给电网的并网式电气系统的方块图。图6为依据本专利技术的一实施例，包括由控制装置提供的控制信号的波形，以及电压的波形的模拟结果。附图标记说明100：传统并网式电气系统101：电网102：光伏阵列104：最大功率点跟踪模组106：第一电容器108：第一开关110：变压器112：整流器114：第二电容器116-1：开关116-2：开关116-3：开关116-4：开关300：并网式电气系统301：电网302：直流电压源304：电容器306：第一开关308：变压器310：整流器312-1：开关312-2：开关312-3：开关312-4：开关320：控制装置322：输入功率感测器324输出功率感测器326：第一脉冲调制器328：第二脉冲调制器330：第一比较器332：第二比较器334：模式控制器336：包络提取器338：可变增益放大器500：并网式电气系统501：电网502：直流电压源504：电容器506：第一开关508：变压器510：整流器512-1：开关512-2：开关512-3：开关512-4：开关512-5：开关512-6：开关520：控制装置522：输入功率感测器524输出功率感测器526：第一脉冲调制器528：第二脉冲调制器530：第一比较器532：第二比较器534：模式控制器536：包络提取器538：可变增益放大器具体实施方式接下来将会以实施方式的描写配合附图来说明本专利技术的实施范例。以下的描述引用的元件符号，除非另外说明，否则不同附图出现相同的元件符号将视为相同或相似的元件。以下的实施方式的描写仅是范例，不代表所有本专利技术的应用。有少数的范例会在专利请求范围中说明。图3为依据本专利技术一实施例，将单相交流电(AC)提供给输出单相AC电压(此后称为电网电压Vgrid)的电网301本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用以提供交流电(AC)的系统，其中该系统从一直流(DC)电压源转换成一交流电(AC)提供电能给一电网，该系统包括：一变压器，通过受一第一控制信号控制的一第一开关而耦接到该DC电压源，且用以根据一直流(DC)电压而提供一转换后电压；一整流器，耦接到该变压器，用以产生该转换后电压的一包络电压；多个开关，耦合到该整流器以接收该转换后电压产生的该包络电压，该些开关分别受多个控制信号控制，且用以从该转换后电压产生的该包络电压产生该交流电(AC)；以及一控制装置，耦接到该第一开关和该些开关，且用以根据一电网电压而提供该第一控制信号和该些控制信号，该控制装置包括：一脉冲调制器，用以根据该电网电压而产生一脉冲调制信号；一比较器，用以将该电网电压与该转换后电压的该包络电压进行比较，并根据该比较而产生一模式控制信号；以及一模式控制器，耦接到该脉冲调制器和该比较器，且用以根据该模式控制信号而产生该些控制信号。

【技术特征摘要】
2011.08.04 US 13/198,4411.一种用以提供交流电(AC)的系统，其中该系统从一直流(DC)电压源转换成一交流电(AC)提供电能给一电网，该系统包括：一变压器，通过受一第一控制信号控制的一第一开关而耦接到该DC电压源，且用以根据一直流(DC)电压而提供一转换后电压；一整流器，耦接到该变压器，用以产生该转换后电压的一包络电压；多个开关，耦合到该整流器以接收该转换后电压产生的该包络电压，该些开关分别受多个控制信号控制，且用以从该转换后电压产生的该包络电压产生该交流电(AC)；以及一控制装置，耦接到该第一开关和该些开关，且用以根据一电网电压而提供该第一控制信号和该些控制信号，该控制装置包括：一脉冲调制器，用以根据该电网电压而产生一脉...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄凯翔，杨子毅，曾仲琳，蔡煊禹，张用玺，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71