电源系统的电能输出控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电源系统的电能输出控制方法，包含:利用控制单元检测电源系统的电能转换单元输出的交流电能相位变化；之后，当进入能量储存周期，控制单元根据第一功率因数使电能转换单元输出交流电能，且当控制单元检测交流电能为虚功区时，控制单元控制电能转换单元将交流电网的部份电能储存于能量储存单元中；当进入能量释放周期，控制单元根据第二功率因数使电能转换单元输出交流电能，且驱使电能转换单元释放能量储存单元所储存的电能并入交流电能一并输出至交流电网。其中，能量储存周期以及能量释放周期的功率因数平均值与平均功率因数相等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于电能输出方法，且特别是有关于应用于光伏电源系统的电能输出方法。
技术介绍
太阳能电池是目前相当普及的一种再生能源。一般而言，太阳能电池阵列的输出端可连接至光伏逆变器，以将电池阵列所产生的直流电力转换为交流电力。传统具有太阳能电池阵列及光伏逆变器的电源系统中，多会设置虚功补偿电路以消除电源系统在运作过程产生的虚功率，进而提升电源系统整体的功率因数。虚功补偿电路却也让电源系统的输入电压升高，而产生过电压的问题。为了克服过电压问题，就必须另设置电能回收装置以将电能回收；然而，虚功补偿电路及电能回收装置的设置使得电源系统的体积及电路复杂度增加。
技术实现思路
本专利技术提供一种电源系统的电能输出控制方法，用以提高电源系统的整体效率。根据本专利技术提供一种电源系统的电能输出控制方法，应用于交流电网。本专利技术的电源系统的电能输出控制方法包含如下步骤。首先，利用控制单元检测电源系统的电能转换单元输出的交流电能相位变化，其中，控制单元具有第一功率因数、第二功率因数以及平均功率因数。之后，当进入能量储存周期，控制单元根据第一功率因数使电能转换单元输出交流电能，且当控制单元检测交流电能为虚功区时，控制单元控制电能转换单元将交流电网的部份电能储存于能量储存单元中；当进入能量释放周期，控制单元根据第二功率因数使电能转换单元输出交流电能，且驱使电能转换单元释放能量储存单元所储存的电能并入交流电能一并输出至交流电网。其中，能量储存周期以及能量释放周期的功率因数平均值与平均功率因数相等。在本专利技术的电源系统的电能输出控制方法中，虚功区为交流电能的电流波形及电压波形不同方向的区段，第一功率因数小于平均功率因数，第二功率因数大于平均功率因数。再者，控制单元可于检测能量储存单元所储存的能量大于第一预定值则进入能量释放周期，并于能量储存单元所储存的能量不大于第二预定值进入能量储存周期，能量储存周期的时间长度可以是不同于能量释放周期的时间长度。本专利技术的电源系统的电能输出控制方法是利用控制单元使电源系统进入能量储存周期时，以输出具有第一功率因数的交流电能，同时于交流电能为虚功区时，控制单元控制电能转换单元以让交流电网的部分电能储存于能量储存单元；之后，于电源系统进入能量释放周期时，控制单元使电源系统输出具有第二功率因数的交流电能，控制单元同时驱使电能转换单元释放能量储存单元的电能，能量储存单元释放的电流与电源系统输出的交流电能会一并输出至交流电网。附图说明图1绘示依照本专利技术第一实施方式的电源系统的电路方块图；图2绘示依照本专利技术第一实施方式的能量储存单元及电能转换单元的电路图；图3绘示本专利技术电源系统输出的交流电能的一波形图；图4绘示本专利技术电源系统输出的交流电能的另一波形图；图5绘示依照本专利技术第二实施方式的能量储存单元及电能转换单元的电路图；图6绘示依照本专利技术第一实施方式的电能转换方法的流程图；图7绘示依照本专利技术第二实施方式的电能转换方法的流程图；以及图8绘示依照本专利技术第二实施方式的电源系统的电路方块图。其中，附图标记：1电源系统10电能转换单元100、104储能元件102输出滤波器1040初级绕组1042次级绕组106换相器12能量储存单元14控制单元140控制器144相位检测器2直流供应装置3交流电网A1虚功区C1、C2、C3电容器D1、D2、D3、D4二极管IAC交流电流M1、M2、M3、M4开关元件S100～S210电源系统的电能输出控制步骤VAC交流电压具体实施方式请参照图1，其绘示本专利技术的电源系统的电路方块图。电源系统1设于直流供应装置2及交流电网3之间，直流供应装置2可例如是由太阳能电池模组，用以提供直流电能(包含直流电压VDC及直流电流IDC)至电源系统1。电源系统1用以将直流电能转换为交流电能(包含交流电压VAC及交流电流IAC)并馈入交流电网3。电源系统1包含电能转换单元10、能量储存单元12以及控制单元14。电能转换单元10可以光伏逆变器(photovoltaicinverter)来实现。能量储存单元12设于直流供应装置2及电能转换单元10之间，并电连接于直流供应装置2以及电能转换单元10；其中，能量储存单元12与直流供应装置2并联连接。控制单元14电连接于电能转换单元10以及能量储存单元12，控制单元14预设有第一功率因数、第二功率因数以及平均功率因数；其中，第一功率因数小于平均功率因数，第二功率因数大于平均功率因数。控制单元14不但可以检测储存于能量储存单元12中的电能，还可以检测电能转换单元10输出的交流电能中交流电压VAC及交流电流IAC的相位变化。控制单元14可例如包含控制器140以及相位检测器144，控制器140电连接于电能转换单元10、能量储存单元12以及相位检测器144。相位检测器144用以检测电能转换单元10输出的交流电能中交流电压VAC以及交流电流IAC的相位变化。在实际实施时，控制器140可以不通过相位检测器144便完成相位检测的功能，例如控制器140可在检测交流电压VAC以及交流电流IAC后，通过运算以取得交流电压VAC以及交流电流IAC的相位变化。请参照图2，其绘示依照本专利技术第一实施方式的能量储存单元以及电能转换单元的电路图。为方便说明，图2中更绘示了直流供应装置2、交流电网3以及控制器140。电能转换单元10包含开关元件M1、M2、储能元件100、二极管D1、D2以及输出滤波器102。开关元件M1、M2串接，并与直流供应装置2并接，储能元件100电连接于开关元件M1、M2之间(即端点a)。在本实施方式中，开关元件M1、M2分别为金属氧化物半导体场效应晶体管，储能元件100为电感器。开关元件M1的源极连接至开关元件M2的漏极，开关元件M1的漏极以及开关元件M2的源极分别连接能量储存单元12的两端点。开关元件M1、M2的栅极分别连接于控制器140。二极管D1、D2分别跨接于开关元件M1、M2的漏极以及源极之间；其中，二极管D1、D2的阴极分别连接于开关元件M1、M2的漏极，二极管D1、D2的阳极分别连接于开关元件M1、M2的源极。输出滤波器102电连接在储能元件100及交流电网3之间。能量储存单元12包含电容器C1、C2，电容器C1、C2串联连接，由电容器C1、C2构成的串联支路与开关元件M1、M2构成的串联支路并联连接。请同时参照图1以及图2。在进行电能输出时，控制单元14的控制器140是根据第一功率因数或第二功率因数以控制开关元件M1、M2的工作周期。此外，控制单元14的相位检测器144会检测交流电能的交流电压VAC及交流电流IAC的相位，控制器140会检测能量储存单元12所储存的能量；其中，电源系统1可于能量储存单元12所储存的能量大于第一预定值时进入能量释放周期，并于能量储存单元12所储存的能量不大于第一预定值时进入能量储存周期；或者，电源系统1可于能量储存单元12所储存的能量不大于第二预定值时进入能量储存周期，并于能量储存单元12所储存的能量大于第二预定值时进入能量释放周期，第一预定值大于第二预定值。在能量储存周期(如图3以及图4所示t1区段)，控制单元14根据第一功率因数使电能转换单元10输出交流电能，并于交流电能的交流电流波型及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电源系统的电能输出控制方法，应用于交流电网，其特征在于，该电源系统的电能输出控制方法包含下列步骤：利用一控制单元检测该电源系统的一电能转换单元输出的一交流电能相位变化，该控制单元具有一第一功率因数、一第二功率因数以及一平均功率因数；当进入一能量储存周期，该控制单元根据该第一功率因数使该电能转换单元输出该交流电能，且当该控制单元检测该交流电能为虚功区时，该控制单元控制该电能转换单元将交流电网的部份电能储存于一能量储存单元中；以及当进入一能量释放周期，该控制单元根据该第二功率因数使该电能转换单元输出该交流电能，且驱使该电能转换单元释放该能量储存单元所储存的电能并入该交流电能一并输出至交流电网；其中，该能量储存周期以及该能量释放周期的功率因数平均值与该平均功率因数相等。

【技术特征摘要】
1.一种电源系统的电能输出控制方法，应用于交流电网，其特征在于，该电源系统的电能输出控制方法包含下列步骤：利用一控制单元检测该电源系统的一电能转换单元输出的一交流电能相位变化，该控制单元具有一第一功率因数、一第二功率因数以及一平均功率因数；当进入一能量储存周期，该控制单元根据该第一功率因数使该电能转换单元输出该交流电能，且当该控制单元检测该交流电能为虚功区时，该控制单元控制该电能转换单元将交流电网的部份电能储存于一能量储存单元中；以及当进入一能量释放周期，该控制单元根据该第二功率因数使该电能转换单元输出该交流电能，且驱使该电能转换单元释放该能量储存单元所储存的电能并入该交流电能一并输出至交流电网；其中，该能量储存周期以及该能量释放周期的功率因数平均值与该平均功率因数相等。2....

【专利技术属性】
技术研发人员：杨祖成，黄昭睿，
申请(专利权)人：群光电能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71