TWI511404B - 具備磁通鏈補償及電流峰值管理的低壓過渡裝置 - Google Patents

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Description

具備磁通鏈補償及電流峰值管理的低壓過渡裝置
本發明是有關於一種具備磁通鏈補償及電流峰值管理的低壓過渡裝置，尤指一種可與相關之電網側（市電）連接使用，而運用於再生能源之直流轉交流系統，當電網側於發生故障時，係可利用磁通偏移補償器消除變壓器上之磁通偏移量，以避免於故障排除電壓恢復後產生湧浪電流，而達到符合電網操作要求之功效者。
按，過去十年間，由於石化燃料的缺乏、反核運動的蓬勃發展以及環保意識的抬頭，節能減碳成為全世界矚目的議題。
因此，關於替代能源的研究以及論文有了***性的成長；隨著越來越多分散式電源透過市電併聯轉換器連結到交流電力系統，電力公司為了確保電壓驟降時電力系統運轉的穩定性，制定了低電壓渡過（Low Voltage Ride-Through, LVRT）規範要求分散式電源在特定的條件下必須持續保持與電力系統的連接，並進一步要求分散式電源必須提供虛功電流以支撐電力系統電壓。
這些市電併聯轉換器通常透過變壓器與電力系統連接，亦即是說此變壓器必須面對電壓驟降時的不平衡電壓，而這些不平衡電壓會使得變壓器的磁通產生偏移，當電壓回復時，此劇烈的電壓變化會使得變壓器的磁通偏移量飽和進而產生湧浪電流，減少變壓器的壽命，而無法達到電網操作時相對應之要求。
本發明之主要目的係在於，可與相關之電網側（市電）連接使用，而運用於再生能源之直流轉交流系統，當電網側於發生故障時，係可利用磁通偏移補償器消除變壓器上之磁通偏移量，以避免於故障排除電壓恢復後產生湧浪電流，而達到符合電網操作要求之功效。
為達上述之目之，本發明係一種具備磁通鏈補償及電流峰值管理的低壓過渡裝置，其包含有：一轉換器；一與轉換器連接之空間向量調變器；一與空間向量調變器連接之電流控制器；一與電流控制器連接之達成電網要求系統；一與電流控制器連接之磁通偏移補償器；一與轉換器連接之濾波器；以及一與濾波器連接之變壓器。
於本發明之一實施例中，該轉換器係包含有相互連接之再生能源、多數功率電晶體、多數二極體及多數電容，而該再生能源係與空間向量調變器連接。
於本發明之一實施例中，該電流控制器、達成電網要求系統與磁通偏移補償器之間係分別連接有多數座標轉移單元以及多數加法器。
於本發明之一實施例中，該磁通偏移補償器係包含有至少二低通濾波器、及連接各低通濾波器之正比控制器。
於本發明之一實施例中，該濾波器係包含有多數電感器與電容器。
於本發明之一實施例中，該該變壓器係為Δ-Y變壓器。
於本發明之一實施例中，該變壓器係進一步與市電連接。
轉換器１
再生能源１１
功率電晶體１２
二極體１３
電容１４
空間向量調變器２
電流控制器３
達成電網要求系統４
磁通偏移補償器５
低通與帶通濾波器 ５１
正比控制器５２
濾波器６
電感器６１
電容器６２
變壓器７
座標轉移單元８１
多數加法器８２
電網側９
第１圖，係本發明之基本架構示意圖。
第２圖，係本發明變壓器之等效電路示意圖。
第３圖，係本發明變壓器之方塊示意圖。
第４圖，係本發明變壓器產生磁通偏移電流之示意圖。
第５圖，係本發明磁通偏移補償器之示意圖。
第６圖，係未使用本發明磁通偏移補償器之電流波形示意圖。
第７圖，係使用本發明磁通偏移補償器之電流波形示意圖。
請參閱『第１圖～第４圖』所示，係分別為本發明之基本架構示意圖、本發明變壓器之等效電路示意圖、本發明變壓器之方塊示意圖、本發明變壓器產生磁通偏移電流之示意圖、本發明磁通偏移補償器之示意圖、未使用本發明磁通偏移補償器之電流波形示意圖以及使用本發明磁通偏移補償器之電流波形示意圖。如圖所示：本發明係一種具備磁通鏈補償及電流峰值管理的低壓過渡裝置，其至少包含有一轉換器１、一空間向量調變器２、一電流控制器３、一達成電網要求系統４、一磁通偏移補償器５、一濾波器６以及一變壓器７所構成。
上述所提之轉換器１係包含有相互連接之再生能源１１、多數功率電晶體１２、多數二極體１３及多數電容１４。
該空間向量調變器２係與轉換器１之再生能源１１連接。
該電流控制器３係與空間向量調變器２連接。
該達成電網要求系統４係與電流控制器３連接。
該磁通偏移補償器５係與電流控制器３連接，而該電流控制器３、達成電網要求系統４與磁通偏移補償器５之間係分別連接有多數座標轉移單元８１以及多數加法器８２，且該磁通偏移補償器５係包含有至少二低通濾波器５１、及連接各低通濾波器５１之正比控制器５２（如第５圖所示）。
該濾波器６係與轉換器１連接，而該濾波器６係包含有多數電感器６１與電容器６２。
該變壓器７係與濾波器６連接，而該變壓器７係為Δ-Y變壓器，其等效電路圖及方塊圖如第２、３圖所示，且該變壓器７係進一步與電網側９（市電）連接。
當本發明於運用時，係可與相關之電網側９（市電）連接，而使用時係以轉換器１、空間向量調變器２、電流控制器３、達成電網要求系統４、磁通偏移補償器５、濾波器６以及變壓器７之相互配合，將作為再生能源１１之直流轉交流系統。
而當該電網側９發生故障時，便會於變壓器７上產生磁通偏移電流，如第４圖中之ia以及iga，而該磁通偏移電流（ia以及iga）則會回授至磁通偏移補償器５，而由於該磁通偏移電流頻率之成分為直流成分之偏移量，但因再生能源１１係架構於交流電之電網側９，使得該磁通偏移電流（ia以及iga）於回授時會存在有電網側９之交流電，因此，於磁通偏移電流（ia以及iga）回授時，便可利用磁通偏移補償器５之低通與帶通濾波器５１濾除交流電部分，而取其直流電，當磁通偏移電流通過低通與帶通濾波器５１後，該磁通偏移電流ia以及iga便會進行先加後減之動作，以獲得實際之磁通偏移電流量，此時，該磁通偏移補償器５則下達將磁通偏移電流消除到零之指令，進而控制電流元將該磁通偏移電流量消除到零，之後再透過正比控制器５２得到所欲輸出之電流，如此，便可符合達成電網要求系統４所規範之要求。
由第６圖可看出原本未經磁通偏移補償器５消除之電流具有湧浪電流，而第７圖則是經本發明磁通偏移補償器５消除磁通偏移電流後，則不具有湧浪電流；如此，而於電網側９於發生故障恢復後，係可利用磁通偏移補償器５消除變壓器７上之磁通偏移量，以避免產生反饋之電流，而達到符合電網操作要求之效果。
綜上所述，本發明具備磁通鏈補償及電流峰值管理的低壓過渡裝置可有效改善習用之種種缺點，可與相關之電網側（市電）連接使用，而運用於再生能源之直流轉交流系統，當電網側於發生故障時，係可利用磁通偏移補償器消除變壓器上之磁通偏移量，以避免於故障排除電壓恢復後產生湧浪電流，而達到符合電網操作要求之功效；進而使本發明之產生能更進步、更實用、更符合消費者使用之所須，確已符合發明專利申請之要件，爰依法提出專利申請。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍；故，凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單之等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
轉換器１
再生能源１１
功率電晶體１２
二極體１３
電容１４
空間向量調變器２
電流控制器３
達成電網要求系統４
磁通偏移補償器５
濾波器６
電感器６１
電容器６２
變壓器７
座標轉移單元８１
多數加法器８２
電網側９

Claims (6)

  1. 一種具備磁通鏈補償及電流峰值管理的低壓過渡裝置，其包括有：一轉換器；一空間向量調變器，係與轉換器連接；一電流控制器，係與空間向量調變器連接；一達成電網要求系統，係與電流控制器連接；一磁通偏移補償器，係與電流控制器連接，而該磁通偏移補償器係包含有至少二低通濾波器、及連接各低通濾波器之正比控制器；一濾波器，係與轉換器連接；以及一變壓器，係與濾波器連接。
  2. 依申請專利範圍第1項所述之具備磁通鏈補償及電流峰值管理的低壓過渡裝置，其中，該轉換器係包含有相互連接之再生能源、多數功率電晶體、多數二極體及多數電容，而該再生能源係空間與向量調變器連接。
  3. 依申請專利範圍第1項所述之具備磁通鏈補償及電流峰值管理的低壓過渡裝置，其中，該電流控制器、達成電網要求系統與磁通偏移補償器之間係分別連接有多數座標轉移單元以及多數加法器。
  4. 依申請專利範圍第1項所述之具備磁通鏈補償及電流峰值管理的低壓過渡裝置，其中，該濾波器係包含有多數電感器與電容器。
  5. 依申請專利範圍第1項所述之具備磁通鏈補償及電流峰值管理的低壓過渡裝置，其中，該變壓器係為△-Y變壓器。
  6. 依申請專利範圍第1項所述之具備磁通鏈補償及電流峰值管理的低壓過渡裝置，其中，該變壓器係進一步與電網側連接。
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