TWI382646B - 具最大功率追蹤之電壓控制式直流／交流電力轉換器之控制方法 - Google Patents

Description

具最大功率追蹤之電壓控制式直流/交流電力轉換器之控制 方法

本發明係關於一種電壓控制式直流/交流電力轉換器之控制方法，特別是關於一種具太陽能電池最大功率追蹤之電力轉換裝置之直流/交流電力轉換器之控制方法。

由於世界各國之溫室氣體的排放量受到京都議訂書的限制，且石化能源成本漸趨昂貴，而再生能源成本則日益降低，致使具有低污染、低溫室氣體排放等特性之再生能源發電技術逐漸受到全世界重視。其中，又以技術較為成熟且較具有發展性及前瞻性的太陽能發電最受矚目。

在太陽能發電領域中，為提升太陽光能量的有效應用，除了太陽能電池效率的改善或新技術的開發之外，最大功率追蹤技術亦為另一關鍵核心技術，而「擾動觀察法」則為所述之最大功率追蹤技術中最受青睞的技術。使用擾動觀察法之習用電力轉換裝置，如美國專利第5327071號所揭示，其係利用控制一DC/DC〔直流/直流〕電力轉換器，以追蹤一太陽能電池組之最大功率。該DC/DC電力轉換器係持續於該太陽能電池組之輸出電壓中加入一擾動電壓，並偵測該DC/DC電力轉換器之輸出電壓及輸出電流，以計算得該DC/DC電力轉換器之輸出功率，進而獲得一偵測資料。在偵測獲得第二筆之偵測資料後，一控制器係將該DC/DC電力轉換器之輸出功率的當次偵測資料與前次偵測資料進行比較，進而決定加入於該太陽能電池組之輸 出電壓中的擾動電壓為正值或負值〔即決定該太陽能電池組之輸出電壓的擾動方向〕，並根據該控制器的比較結果調整該擾動電壓，再次擾動該太陽能電池組之輸出電壓。藉此，一旦該太陽能電池組之輸出電壓為該太陽能電池組具有最大輸出功率之電壓操作點時，即可利用該持續調整之擾動電壓使該太陽能電池組之輸出電壓在該電壓操作點附近進行來回擾動，以獲取該太陽能電池組之最大功率。

另一使用擾動觀察法之習用電力轉換裝置，如美國專利第5932994號所揭示，其亦利用一DC/DC電力轉換器持續控制一太陽能電池組之輸出電壓，以便追蹤該太陽能電池組具有最大輸出功率之電壓操作點。首先，於該DC/DC電力轉換器之功率開關元件之責任週期中加入一擾動量，並偵測該太陽能電池組之輸出電壓及輸出電流，以計算得該太陽能電池組之輸出功率，進而獲得一偵測資料。在偵測獲得第二筆之偵測資料後，一控制器將該太陽能電池組之輸出功率的當次偵測資料與前次偵測資料進行比較，以決定加入於該DC/DC電力轉換器之功率開關元件之責任週期中的擾動量為正值或負值〔即決定需增加或減少該功率開關元件之責任週期比〕，並根據該控制器的比較結果調整該擾動量，再次擾動該DC/DC電力轉換器之功率開關元件之責任週期。藉此，一旦該太陽能電池組之輸出電壓為該太陽能電池組具有最大輸出功率之電壓操作點時，即可利用該持續調整之擾動量使該太陽能電池組之輸出電壓在該電壓操作點附近進行來回擾動，以獲取該太陽能電池組之最大功率。

然而，上述二種使用擾動觀察法之習用電力轉換裝置均需要偵測二個以上的電壓或電流信號，造成其控制電路存在有高複雜度及高製造成本等缺點。

另，如中華民國專利I232361所揭示，其係加入一調整量至一DC/AC電力轉換器之輸出電流，並檢測一太陽能電池組之直流輸出電壓所對應產生之一直流輸出電壓變化量；或是加入一調整量至該太陽能電池組之直流輸出電壓，並檢測該DC/AC電力轉換器之輸出電流所對應產生之一輸出電流變化量。最後，再修正該調整量之調整方向，使其與該直流輸出電壓變化量或該輸出電流變化量為同一方向，並持續重複上述步驟，以達成追蹤該太陽能電池組具有最大功率之操作點的目的。

上述第三種習用電力轉換裝置雖比先前所述之二種習用電力轉換裝置具有更為簡單的電路架構，但必需藉由一電流檢出器以檢測或調整該DC/AC電力轉換器之交流輸出端之電流的振幅，且亦只適用於電流控制式之電力轉換器。雖然，目前之再生能源電力轉換器技術多採用電流控制式，但若欲藉由習用之電流控制式電力轉換器運轉成為混合型發電系統，即必須再多一電壓迴路以控制該電力轉換器輸出電壓。反之，習用之電壓控制式電力轉換器則必需針對該電力轉換器之輸出電壓採用振幅及相位雙迴路控制，其控制電路明顯較為複雜，且亦存在由該雙迴路控制所導致之暫態響應特性不佳等缺點。基於上述原因，有必要進一步改良上述用於太陽能發電系統之具最大功率追蹤之習用電力轉換裝置及其控制方法。

本發明之主要目的係提供一種具最大功率追蹤之電力轉換裝置之直流/交流電力轉換器之控制方法，以便利用控制一連結電感上之電壓振幅及觀測一太陽能電池組所輸出之直流電壓之變化而追蹤該太陽能電池組之最大功率操作點。

為達到前述發明目的，本發明所運用之技術手段包含：一種具最大功率追蹤之電壓控制式直流/交流電力轉換器之控制方法，其係為：以一第一交流電壓檢出器檢出一交流電源系統之電壓後送至一帶通濾波器，且該帶通濾波器之中心頻率為該交流電源系統之基本波頻率，以便該帶通濾波器獲得該交流電源系統之基本波成份，其中該基本波成份係為一弦波信號；以一相移電路將該帶通濾波器所產生之弦波信號進行超前90度相移；以一乘法器將經過90度相移之後的該弦波信號及一最大功率追蹤控制電路之輸出信號相乘得到一垂直向量信號；以一加法器將該垂直向量信號與該第一交流電壓檢出器所檢出之電壓信號相加，進而獲得一輸出電壓參考信號；以一第二交流電壓檢出器檢出該直流/交流電力轉換器之輸出電壓並送至一減法器之一輸入端，該減法器之另一輸入端係連接該加法器，且該減法器係將該輸出電壓參考信號與該直流/交流電力轉換器之輸出電壓進行相減；以一波形控制電路接收該減法器之輸出信號並形成一調變信號；以一脈寬調變電路接收該波形控制電路所輸出之調變信號並送至一驅動電路，該驅動電路係產生一組驅動信號控制一直流/交流電力轉換器之電力電子開關組。藉此，該控制方法經由控制一連結電感上之一電壓而控制該直流/交流電力轉換器之一輸出濾波器之輸出電壓；該一連結電感上之電壓係垂直於該交流電源系統之基頻電壓，如此即可使得該直流/交流電力轉換器輸出與該交流電源系統之基頻電壓同相位之一弦波輸出電流，以送出一實功注入到該交流電源系統，因此該直流/交流電力轉換器之最大功率追蹤控制電路可控制其輸出電流之振幅，進而控制該直流/交流電力轉換器所輸出之實功。

此外，針對所述之控制方法，其中該最大功率控制電路所產生之輸出信號係以下列步驟計算獲得：一首次信號輸入步驟，其係預先設定該最大功率追蹤控制電路之輸出信號之初始值及一變化量，其中該變化量為一當次之輸出信號與一前次之輸出信號之間的差值，將該輸出信號之初始值送至該直流/交流控制器之一乘法器，該輸出信號控制該連結電感上之電壓振幅，並經過一延遲時間之後檢出該太陽能電池組所輸出之直流電壓的初始值；一首次疊代運算步驟，其係界定該前次之輸出信號等於該輸出信號之初始值，並界定一前次之直流電壓等於該直流電壓的初始值；一信號輸入步驟，其係計算該當次之輸出信號，並以該變化量之值取代一前次之變化量，並將該當次之輸出信號送至該乘法器，且在該延遲時間之後檢出該太陽能電池組所輸出之直流電壓，再將所獲得之直流電壓界定為一當次之直流電壓，其中該當次之輸出信號之值係為該變化量及該前次之輸出信號之和；一調整方向決定步驟，其係比較該前次之直流電壓及當次之直流電壓，若該當次之直流電壓大於或等於該前次之直流電壓時，將該變化量設定等於該前次之變化量的正值，而若該當次之直流電壓小於該前次之直流電壓時，將該變化量設定等於前次之變化量的負值；及一疊代運算步驟，其係界定前次之輸出信號等於該當次之輸出信號，且界定該前次之直流電壓等於該當次之直流電壓，並運算得到該當次之輸出信號之後，再重新執行該信號輸入步驟，其中該當次之輸出信號之值係為該變化量及該前次之輸出信號之和。

藉此，本發明之具最大功率追蹤之電壓控制是直流/交流電力轉換器之控制方法可不須使用任何電流檢出器檢出電流，具有簡化電路及降低成本之功效，且仍可追蹤該太陽能電池組之最大功率操作點，使該太陽能電池組所產生並注入該交流電源系統之電流趨近於單位功因。

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：請參照第1圖所示，其係為應用本發明之具最大功率追蹤之電壓控制式直流/交流電力轉換器之控制方法的電力轉換裝置使用於一太陽能發電系統的架構示意圖。請參照第1圖所示，其包含一太陽能電池組1、該電力轉換裝置2及一交流電源系統3，其中該電力轉換裝置2包含一DC/DC[直流/直流]電力轉換器4及一DC/AC[直流/交流]電力轉換器5。該太陽能電池組1係連接至該DC/DC電力轉換器4之一輸入側，而該DC/DC電力轉換器4之一輸出側則與該DC/AC[直流/交流]電力轉換器5之一輸入側連接，再由該DC/AC電力轉換器5之一輸出側連接至該交流電源系統3。如此，該太陽能電池組1所輸出之一直流電能即可經由該電力轉換裝置2轉換後輸送至該交流電源系統3；更詳言之，該電力轉換裝置2之DC/DC電力轉換器4係供針對該太陽能電池組1所輸出之直流電能的直流電壓進行電壓準位調整，而該電力轉換裝置2之DC/AC電力轉換器5則將該DC/DC電力轉換器4所輸出之直流電能轉換成一交流電能，以便注入該交流電源系統3。其中，該DC/DC電力轉換器4之輸出直流電壓亦可隨該交流電源系統3之交流電壓的變化而產生變動。

請參照第2圖所示，其係揭示該電力轉換裝置2之DC/DC電力轉換器4之電路架構示意圖，其中該DC/DC電力轉換器4係為一升壓式轉換器[boost converter]，其包含一輸入電容器41、一電感器42、一電力電子開關43、一二極體44、一輸出電容器45及一DC/DC控制單元46。請參考第1及2圖所示，該輸入電容器41之二端係形成該DC/DC電力轉換器4之二輸入端，且該輸入電容器41並聯連接於該太陽能電池組1之二直流輸出端，以便穩定該太陽能電池組1所輸出之直流電壓；該電感器42之一端與輸入電容器41之正端連接，而該電感器42之另一端則與該電力電子開關43及該二極體44之陽極端[Anode端]連接；該二極體44之陰極端[cathode端]則與該輸出電容器45之正端連接；該輸入電容器41之負端、該輸出電容器45之負端與該電力電子開關43之另一端係連接在一起；且該輸出電容器45之二端係形成該DC/DC電力轉換器4之二輸出端；而該DC/DC控制單元46則與該電力電子開關43連接，以便該DC/DC控制單元46產生一控制信號控制該電力電子開關43呈現導通或截止狀態。藉此，當該DC/DC控制單元46致動該電力電子開關43呈導通狀態時，由該太陽能電池組1所產生之直流電能係對該電感器42進行充電儲能動作；而當該DC/DC控制單元46致動該電力電子開關43呈截止狀態時，該電感器42所預先儲存之電能即經由該二極體44釋放至該輸出電容器45。藉此，即可將該太陽能電池組1之電能進行升壓，將其所產生會變動的直流電能進行穩壓並轉換至具有較高電壓準位之直流電能。

請參照第3圖所示，其係揭示該DC/DC電力轉換器4之DC/DC控制單元46的控制方塊圖。該DC/DC控制單元46包含一直流電壓檢出器461、一第一減法器462、一PI[比例積分]控制器463、一第一PWM[脈寬調變]電路464及一第一驅動電路465。其中，該DC/DC控制單元46係利用閉迴路控制方式控制該DC/DC電力轉換器4之輸出直流電壓，使該輸出直流電壓呈現為一固定值而不隨該太陽能電池組1所輸出之直流電壓之變化而改變。該直流電壓檢出器461與該第一減法器462之一輸入端連接，該直流電壓檢出器461係供檢出該DC/DC電力轉換器4之輸出直流電壓並送至該第一減法器462；該第一減法器462之另一輸入端係供輸入一預設電壓，以便該第一減法器462將該預設電壓與該輸出直流電壓進行相減；該PI控制器463之輸入端連接該第一減法器462之輸出端，以便該PI控制器463利用該第一減法器462之運算結果計算獲得一直流控制信號；該第一PWM電路464係連接於該PI控制器463及該第一驅動電路465之間，以便該PI控制器463將所產生之直流控制信號送至該第一PWM電路464以產生一脈波信號，該脈波信號之責任週期正比於該直流控制信號，再將該脈波信號輸入至該第一驅動電路465以產生一驅動信號，進而控制該DC/DC電力轉換器4之電力電子開關43。

請參照第4圖所示，其係揭示該電力轉換裝置2之DC/AC電力轉換器5之電路架構示意圖。該DC/AC電力轉換器5包含一電力電子開關組51、一輸出濾波器52、一連結電感53及一DC/AC[直流/交流]控制單元54，其中該DC/AC控制單元54即使用本發明之控制方法進行運作。該電力電子開關組51係可選擇為一全橋式電力電子開關組或一半橋式電力電子開關組，且該電力電子開關組51具有二直流輸入端及二交流輸出端，該二直流輸入端係連接於該DC/DC電力轉換器4之輸出電容器45之二端，而該二交流輸出端則連接於該輸出濾波器52；該輸出濾波器52亦具有二輸入端及二輸出端，其中該二輸入端係連接於該電力電子開關組51，且該輸出濾波器52較佳係選擇由一電容521及一電感522所組成，其中該電容521係跨接於該輸出濾波器52之二輸出端之間，而該電感522的一端連接於該輸出濾波器52之二輸入端之一，且其另一端連接於該二輸出端之一；該連結電感53之一端係連接於該輸出濾波器52之二輸出端之一，且該連結電感53之另一端則形成該DC/AC電力轉換器5之輸出側之一端，而該輸出濾波器52之二輸出端的另一輸出端則形成該DC/AC電力轉換器5之輸出側之另一端；該DC/AC控制單元54則與該電力電子開關組51之各電力電子開關連接，以便該DC/AC控制單元54產生一組控制信號控制該電力電子開關組51之各電力電子開關分別呈現導通或截止狀態。藉此，藉由本發明之DC/AC控制單元54所產生之控制信號即可使該DC/AC電力轉換器5針對該太陽能電池組1之輸出電能進行最大功率追蹤，以便取得較高之電能轉換成交流電能並注入該交流電源系統3。

請參照第5圖所示，其係揭示本發明較佳實施例之具最大功率追蹤之電壓控制式直流/交流電力轉換器之控制方法以該DC/AC控制單元54實施的控制方塊圖，其中該DC/AC控制單元54係採用電壓控制式。該DC/AC控制單元54包含一第一交流電壓檢出器540、一帶通濾波器541、一相移電路542、一乘法器543、一加法器544、一第二交流電壓檢出器545、一第二減法器546、一波形控制電路547、一第二PWM〔脈寬調變〕電路548及一第二驅動電路549。該第一交流電壓檢出器540係連接該帶通濾波器541，以便該第一交流電壓檢出器540檢出該交流電源系統3之電壓後送至該帶通濾波器541之一輸入端；該帶通濾波器541之輸出端係連接至該相移電路542，且該帶通濾波器541之中心頻率係選擇為該交流電源系統3之基本波頻率，以便該帶通濾波器541獲得該交流電源系統3之基頻成份，亦即該帶通濾波器541係輸出一弦波信號，且該弦波信號與該交流電源系統3之電壓同頻率且同相位；該相移電路542將該帶通濾波器541所輸出之弦波信號進行超前90度相移之後送至該乘法器543之一輸入端；該乘法器543之另一輸入端係供一最大功率追蹤控制電路55之一輸出信號輸入，且藉由該乘法器543將經過90度相移之後的該弦波信號及該最大功率追蹤控制電路55之輸出信號相乘以得到一垂直向量信號，其中該垂直向量信號係為超前該交流電源系統3之電壓90度之一弦波，而該垂直向量信號的振幅由該最大功率追蹤控制電路55之輸出信號決定，且該DC/AC電力轉換器5之輸出電流的振幅將正比於該垂直向量信號的振幅；該加法器544將該垂直向量信號與該第一交流電壓檢出器540所檢出之電壓信號相加，以獲得一輸出電壓參考信號；而該第二交流電壓檢出器545則供檢出該輸出濾波器52之輸出端電壓；該第二減法器546之二輸入端係分別連接該加法器544及第二交流電壓檢出器545之輸出端，且該第二減法器546之輸出端連接至該波形控制電路547，以便該第二減法器546將該輸出電壓參考信號與該輸出濾波器52之輸出端電壓進行相減後送至該波形控制電路547形成一調變信號，藉此完成該輸出濾波器52之輸出端電壓的閉迴路控制；最後，該波形控制電路547所輸出之調變信號係經過該第二PWM電路548而送至該第二驅動電路549，以產生一組驅動信號控制該DC/AC電力轉換器5之電力電子開關組51。其中，該波形控制電路547具有較快之響應速度，且係控制該輸出濾波器52之輸出端電壓趨於該輸出電壓參考信號，則該連結電感53之電壓等於該交流電源系統3電壓與該DC/AC電力轉換器5之該輸出濾波器52之輸出端電壓之差，該連結電感53之電壓可趨於該垂直向量信號，其係一超前該交流電源系統3電壓90度之弦波電壓，因此可在該連結電感53上產生一與該交流電源系統3電壓同相位之基頻弦波輸出電流，即該DC/AC電力轉換器5之輸出電流。藉此，針對本發明之具最大功率追蹤之電力轉換裝置，僅需檢測該太陽能電池組1在該輸入電容器41所形成之直流電壓的變化情形，並透過該電力電子開關組51之切換作動以控制該連結電感53上之垂直電壓振幅，即可使本發明之電力轉換裝置2達到最大功率追蹤之目的。

請參照第6圖所示，其係揭示本發明之DC/AC控制單元54之最大功率追蹤控制電路55所採用的最大功率追蹤方法之流程圖。首先，定義該最大功率追蹤控制電路55之輸出信號之初始值為K(0)，當次之輸出信號為K(n)，前次之輸出信號為K(n-1)，而當次與前次之輸出信號之間的變化量則為△K(n)，且當次與前次之輸出信號之間的時間間隔為一延遲時間T。承上所述，可歸納得當次之輸出信號為：K(n)=K(n-1)+△K(n)。其中，如第5圖所示，該輸出信號係送至該DC/AC控制單元54之乘法器543，以便決定該垂直向量信號之振幅的大小，進而決定該連結電感53之電壓振幅及該DC/AC電力轉換器5之輸出電流之振幅，而該DC/AC電力轉換器5之輸出功率正比於其輸出電流之振幅。此外，該最大功率追蹤控制電路55係檢出該太陽能電池組1所輸出之直流電壓，並定義其所檢出之直流電壓的初始值為Vpv(0)，當次之直流電壓為Vpv(n)，而前次之直流電壓則為Vpv(n-1)。

承上所述，每次由該最大功率追蹤控制電路55所輸出之輸出信號係利用下列步驟計算獲得。該最大功率追蹤控制電路55首先係進行一首次信號輸入步驟S1，此一步驟係預先設定該K(0)及△K(n)之值，將該輸出信號之初始值K(0)送至該乘法器543，並自送出該初始值K(0)之後經過該延遲時間T才檢出該太陽能電池組1所輸出之直流電壓的初始值Vpv(0)。隨後，該最大功率追蹤控制電路55進行一首次疊代運算步驟S2，此一步驟係界定該前次之輸出信號K(n-1)等於該輸出信號之初始值K(0)，並界定該前次之直流電壓Vpv(n-1)等於該直流電壓的初始值Vpv(0)。在完成該首次疊代運算步驟S2之後，該最大功率追蹤控制電路55執行一信號輸入步驟S3，以K(n)=K(n-1)+△K(n)的方式運算得到當次之輸出信號K(n)，以該變化量△K(n)之值取代一前次之變化量△K(n-1)，並將該當次之輸出信號K(n)送至該乘法器543，且在該延遲時間T之後再次檢出該太陽能電池組1所輸出之直流電壓，再將所獲得之直流電壓界定為當次之直流電壓Vpv(n)。繼之，進行一調整方向決定步驟S4，在此一步驟S4中，比較該前次之直流電壓Vpv(n-1)及當次之直流電壓Vpv(n)以決定增加或減少該垂直向量信號之振幅。更詳言之，當Vpv(n)≧Vpv(n-1)時，則將該變化量△K(n)設定等於前次之變化量△K(n-1)的正值，以維持該垂直向量信號之振幅的變化方向不變；而當Vpv(n)＜Vpv(n-1)時，則將該變化量△K(n)設定等於前次之變化量△K(n-1)的負值，以使該垂直向量信號之振幅的變化方向相反。最後，執行一疊代運算步驟S5，界定該前次之輸出信號K(n-1)等於該當次之輸出信號K(n)，且界定該前次之直流電壓Vpv(n-1)等於該當次之直流電壓Vpv(n)，並以K(n)=K(n-1)+△K(n)的方式運算得到當次之輸出信號K(n)之後，再繼續循環執行前述之步驟S3至步驟S5。藉此，當利用調整該垂直向量信號之振幅而使該太陽能電池組1所輸出之直流電壓接近於最大功率操作點時，該太陽能電池組1所輸出之直流電壓即持續來回擾動。

綜上所述，相較於習用以擾動觀察法進行最大功率追蹤之電力轉換裝置，本發明應用於該電力轉換裝置2之的DC/AC控制單元54的控制方法只需採用單一迴路控制該連結電感53上之電壓之振幅，並觀測該太陽能電池組1所輸出之直流電壓的變化情形，且在不需要使用任何電流檢出器的情況下，便可控制該太陽能電池組1操作於最大功率操作點，並將該太陽能電池組1產生之最大功率轉換成一趨於單位功因之交流功率注入該交流電源系統3。因此，此用本發明之控制方法的電力轉換裝置2具有較簡化電路及降低成本之功效。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，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。

1．．．太陽能電池組

2．．．電力轉換裝置

3．．．交流電源系統

4．．．DC/DC電力轉換器

41．．．輸入電容器

42．．．電感器

43．．．電力電子開關

44．．．二極體

45．．．輸出電容器

46．．．DC/DC控制單元

461．．．直流電壓檢出器

462．．．第一減法器

463．．．PI控制器

464．．．第一PWM電路

465．．．第一驅動電路

5．．．DC/AC電力轉換器

51．．．電力電子開關組

52．．．輸出濾波器

521．．．電容

522．．．電感

53．．．連結電感

54．．．DC/AC控制單元

540．．．第一交流電壓檢出器

541．．．帶通濾液器

542．．．相移電路

543．．．乘法器

544．．．加法器

545．．．第二交流電壓檢出器

546．．．第二減法器

547．．．波形控制電路

548．．．第二PWM電路

549．．．第二驅動電路

55．．．最大功率追蹤控制電路

S1．．．首次信號輸入步驟

S2．．．首次疊代運算步驟

S3．．．信號輸入步驟

S4．．．調整方向決定步驟

S5．．．疊代運算步驟

第1圖：應用本發明之具最大功率追蹤之電壓控制式直流/交流電力轉換器之控制方法之電力轉換裝置使用於一太陽能發電系統的架構示意圖。

第2圖：應用本發明之具最大功率追蹤之電壓控制式直流/交流電力轉換器之控制方法的電力轉換裝置之DC/DC電力轉換器之電路架構示意圖。

第3圖：應用本發明之具最大功率追蹤之電壓控制式直流/交流電力轉換器之控制方法的電力轉換裝置之DC/DC控制單元之控制方塊圖。

第4圖：應用本發明之具最大功率追蹤之電壓控制式直流/交流電力轉換器之控制方法的電力轉換裝置之DC/AC電力轉換器之電路架構示意圖。

第5圖：本發明較佳實施例之具最大功率追蹤之電壓控制式直流/交流電力轉換器之控制方法的控制方塊圖。

第6圖：本發明較佳實施例之具最大功率追蹤之電壓控制式直流/交流電力轉換器的最大功率追蹤控制電路所採用之最大功率追蹤方法之流程圖。

54．．．DC/AC控制單元

540．．．第一交流電壓檢出器

541．．．帶通濾波器

542．．．相移電路

543．．．乘法器

544．．．加法器

545．．．第二交流電壓檢出器

546．．．第二減法器

547．．．波形控制電路

548．．．第二PWM電路

549．．．第二驅動電路

55．．．最大功率追蹤控制電路

Claims (2)

1. 一種具最大功率追蹤之電壓控制式直流/交流電力轉換器之控制方法，其包含：以一第一交流電壓檢出器檢出一交流電源系統之電壓後送至一帶通濾波器，且該帶通濾波器之中心頻率為該交流電源系統之基本波頻率，以便該帶通濾波器獲得該交流電源系統之基本波成份，其中該基本波成份係為一弦波信號；以一相移電路將該帶通濾波器所產生之弦波信號進行超前90度相移；以一乘法器將經過90度相移之後的該弦波信號及一最大功率追蹤控制電路之輸出信號相乘得到一垂直向量信號；以一加法器將該垂直向量信號與該第一交流電壓檢出器所檢出之電壓信號相加，進而獲得一輸出電壓參考信號；以一第二交流電壓檢出器檢出一直流/交流電力轉換器之輸出濾波器之輸出電壓並送至一減法器之一輸入端，該減法器之另一輸入端係連接該加法器，且該減法器係將該輸出電壓參考信號與該直流/交流電力轉換器之輸出電壓進行相減；以一波形控制電路接收該減法器之輸出信號並形成一調變信號；以一脈寬調變電路接收該波形控制電路所輸出之調變信號並送至一驅動電路，該驅動電路係產生一組驅動信號控制該直流/交流電力轉換器之電力電子開關組。
2. 依申請專利範圍第1項所述之具最大功率追蹤之電壓控制式直流/交流電力轉換器之控制方法，其中該最大功率追蹤控制電路所產生之輸出信號係由下列步驟計算獲得：一首次信號輸入步驟，此一步驟係預先設定該最大功率追蹤控制電路之輸出信號之初始值及一變化量，其中該變化量為一當次之輸出信號與一前次之輸出信號之間的差值，將該輸出信號之初始值送至該乘法器，並經過一延遲時間之後檢出一太陽能電池組所輸出之直流電壓的初始值；一首次疊代運算步驟，此一步驟係界定該前次之輸出信號等於該輸出信號之初始值，並界定一前次之直流電壓等於該直流電壓的初始值；一信號輸入步驟，此一步驟係計算該當次之輸出信號，並以該變化量之值取代一前次之變化量，並將該當次之輸出信號送至該乘法器，且在該延遲時間之後檢出該太陽能電池組所輸出之直流電壓，再將所獲得之直流電壓界定為一當次之直流電壓，其中該當次之輸出信號之值係為該變化量及該前次之輸出信號之和；一調整方向決定步驟，此一步驟係比較該前次之直流電壓及當次之直流電壓，若該當次之直流電壓大於或等於該前次之直流電壓時，將該變化量設定等於該前次之變化量，而若該當次之直流電壓小於該前次之直流電壓時，將該變化量設定等於前次之變化量的負值；及一疊代運算步驟，此一步驟係界定前次之輸出信號等於該當次之輸出信號，且界定該前次之直流電壓等於該當次之直流電壓，並運算得到該當次之輸出信號之後，再重新執行該信號輸入步驟，其中該當次之輸出信號之值係為該變化量及該前次之輸出信號之和。