电力供应装置制造方法及图纸

一种电力供应装置，耦接交流电源、主要负载以及次要负载。电力供应装置包括不断电系统、发电机系统、功率转换系统以及控制器。不断电系统的输入侧连接交流电源与次要负载，输出侧连接主要负载。功率转换系统包括第一功率转换路径与第二功率转换路径，其中第一功率转换路径的第一端连接主要负载与输出侧，第二功率转换路径的第一端连接次要负载与输入侧，且第一功率转换路径的第二端与第二功率转换路径的第二端共同连接于直流总线。当控制器判断交流电源异常时，控制器控制切断交流电源，且启动不断电系统对主要负载供电。动不断电系统对主要负载供电。动不断电系统对主要负载供电。

【技术实现步骤摘要】
电力供应装置


[0001]本专利技术是有关一种电力供应装置，特别涉及一种不建置电池储能设备于系统中亦能实现市电并联运转模式、孤岛运转模式以及黑起动运转模式的电力供应装置。

技术介绍

[0002]随着经济的发展，电力用户对于不间断的电力供应与供电品质的要求也日渐增加。传统集中式供电因大型电厂及电力输配电系统兴建不易，使得电力系统可靠度的增强计画推行不易。再者地震、台风
…
等天灾导致的停电事故不断。近年来由于新式发电技术的发展与电业市场竞争机制的变化，发电设备朝多元化发展，不再局限于开发大规模的集中式发电，也因此分散式发电系统开始受到高度重视。
[0003]分散式发电系统的电源种类甚多，举凡太阳能、风力等再生能源发电之外，柴油引擎发电机、微涡轮发电机等均可应用于此系统。其中，微涡轮发电机(micro
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turbine generator)因具有体积小、低污染、安装运转维修容易等优点，为一项适用于分散式发电系统及微电网，且具发展潜力的技术。
[0004]使用微涡轮发电机于分散式发电系统时，依照是否和电力系统并联与否而有市电并联模式(grid
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connected mode)与孤岛模式(standalone mode)等两种运转模式。另外于系统的运用考量上，也需具备各运转模式的起动功能。
[0005]请参见图1，其为现有涡轮发电机系统的架构方框图。该涡轮发电机系统(以下简称该系统)配备有微涡轮机101、发电机102、驱动发电机用的直流
‑<br/>交流转换器(DC/AC)103、主动前级电能转换用的交流
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直流转换器(AC/DC)1051、1052、电池转换用的直流
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直流转换器(DC/DC)111、电池组112以及系统控制器110。该系统通过输出线路上的接触开关1061、1062、1063的引接可实现市电并联模式运转(如图2所示)或孤岛模式运转(如图3所示)。另外，当市电系统故障发生于市电并联模式下时，系统控制器110会先将运转中的微涡轮发电机停机后，进行输出线路的接触开关的切换，再重新起动微涡轮发电机，使其操作于孤岛运转模式。
[0006]如图2所示，微涡轮发电机系统采用市电并联模式运转时，所有接触开关1061、1062、1063皆为导通状态，此时微型涡轮发电机系统参照市电107的电压及频率，其运行如同于电流源，将微涡轮发电机组所产生的电力并入市电，供应一般负载108(或称次要负载108)与重要负载109(或称主要负载109)使用。
[0007]如图3所示，微涡轮发电机系统采用孤岛模式运转时，由于不需要与市电107并联，因此市电侧接触开关1061为开放(关断)状态，如图3以虚线所示意。此时微涡轮发电机系统形成电压源控制的独立运转系统，将所产生的电力供应给一般负载108与重要负载109使用。然而，在孤岛模式起动时，由于没有市电作为外来电源可供发电机组起动之用，故增设电池组112与电池转换用的直流
‑
直流转换器(DC/DC)111(之后称电池转换器或直流
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直流转换器)于系统中的直流总线104，作为备用电源以供孤岛模式起动时使用。此增设的电池组112与电池转换器111亦可提供电力负载及涡轮发电机之间能量供需不平衡时的电能缓
冲之用。举例来说：电力负载骤升时，先由电池组112经由电池转换器111供给电力负载，随后再提升涡轮发电机的发电量，平衡电力负载需求及回补能量至电池组112。如此可避免因短时间内从涡轮发电机抽取过多电能，导致发电机转速减少过度而造成发电机系统失效的风险。
[0008]综上说明，于上述说明的微涡轮发电机系统中，因使用电池组112与电池转换器111构成的电池储能设备，将导致系统建置成本的大幅增加，并且电池储能设备在运用上的维护成本较为昂贵。反之，若不使用电池储能设备时，微涡轮发电机系统中将无备用电源以供孤岛模式起动时使用。
[0009]除此之外，不使用电池储能设备的状况下，当电力负载骤变时，由于没有蓄电池组提供电力负载及微涡轮发电机之间的能量供需不平衡的电能缓冲，所以微涡轮发电机将面临瞬间转速变化过大而导致涡轮发电机系统失效的风险。
[0010]为此，如何设计出一种电力供应装置，特别涉及一种不建置电池储能设备于系统中亦能实现市电并联运转模式、孤岛运转模式以及黑起动运转模式的电力供应装置，解决现有技术所存在的问题与技术瓶颈，乃为本公开专利技术人所研究的重要课题。

技术实现思路

[0011]本专利技术的一目的在于提供一种电力供应装置，解决现有技术的问题。为实现前揭目的，本专利技术所提出的电力供应装置耦接交流电源、主要负载以及次要负载。电力供应装置包括不断电系统、发电机系统、功率转换系统以及控制器。不断电系统包括输入侧与输出侧，其中输入侧连接交流电源与次要负载，输出侧连接主要负载。发电机系统包括直流总线。功率转换系统包括第一功率转换路径与第二功率转换路径，其中第一功率转换路径的第一端连接主要负载与不断电系统的输出侧，第二功率转换路径的第一端连接次要负载与不断电系统的输入侧，且第一功率转换路径的第二端与第二功率转换路径的第二端共同连接于直流总线。当控制器判断交流电源异常时，控制器控制切断交流电源，且启动不断电系统对主要负载供电，且致能第一功率转换路径，并禁能第二功率转换路径。其中不断电系统经由第一功率转换路径建立直流总线上的点火电压，来启动发电机系统。
[0012]在一实施例中，在完成启动发电机系统后，控制器禁能第一功率转换路径，且发电机系统建立直流总线上的工作电压。
[0013]在一实施例中，在建立直流总线上的工作电压后，控制器致能第二功率转换路径。
[0014]在一实施例中，在致能第二功率转换路径后，发电机系统经由第二功率转换路径对次要负载供电，且再经由第二功率转换路径与不断电系统对主要负载供电。
[0015]在一实施例中，当发电机系统经由第二功率转换路径与不断电系统对主要负载供电时，控制器控制不断电系统进入待机模式，且发电机系统对不断电系统的至少一电池充电。
[0016]在一实施例中，当控制器判断交流电源异常时，且在致能第一功率转换路径之前，控制器控制停止运行发电机系统。
[0017]在一实施例中，当控制器判断交流电源恢复时，控制器暂停电力供应装置运行。于电力供应装置暂停运行的期间，控制器致能第二功率转换路径，并禁能第一功率转换路径，以进入市电并联模式。于进入市电并联模式之后，控制器恢复运行电力供应装置，使得交流
电源与发电机系统同时对主要负载与次要负载供电。
[0018]在一实施例中，控制器控制不断电系统进入待机模式，且交流电源与发电机系统对不断电系统的至少一电池充电。
[0019]在一实施例中，电力供应装置还包括电容器组。电容器组连接于发电机系统的直流总线，以稳定发电机系统的转速。
[0020]在一实施例中，第一功率转换路径包括第一开关与第一功率转换器；第一开本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力供应装置，耦接一交流电源、一主要负载以及一次要负载，该电力供应装置包括：一不断电系统，包括一输入侧与一输出侧，其中该输入侧连接该交流电源与该次要负载，该输出侧连接该主要负载；一发电机系统，包括一直流总线；一功率转换系统，包括一第一功率转换路径与一第二功率转换路径，其中该第一功率转换路径的一第一端连接该主要负载与该输出侧，该第二功率转换路径的一第一端连接该次要负载与该输入侧，且该第一功率转换路径的一第二端与该第二功率转换路径的一第二端共同连接于该直流总线；以及一控制器，当该控制器判断该交流电源异常时，该控制器控制切断该交流电源，且启动该不断电系统对该主要负载供电，且致能该第一功率转换路径，并禁能该第二功率转换路径；其中该不断电系统经由该第一功率转换路径建立该直流总线上的一点火电压，来启动该发电机系统。2.如权利要求1所述的电力供应装置，其中在完成启动该发电机系统后，该控制器禁能该第一功率转换路径，且该发电机系统建立该直流总线上的一工作电压。3.如权利要求2所述的电力供应装置，其中在建立该直流总线上的该工作电压后，该控制器致能该第二功率转换路径。4.如权利要求3所述的电力供应装置，其中在致能该第二功率转换路径后，该发电机系统经由该第二功率转换路径对该次要负载供电，且再经由该第二功率转换路径与该不断电系统对该主要负载供电。5.如权利要求4所述的电力供应装置，其中当该发电机系统经由该第二功率转换路径与该不断电系统对该主要负载供电时，该控制器控制该不断电系统进入一待机模式，且该发电机系统对该不断电系统的至少一电池充电。6.如权利要求1所述的电力供应装置，其中当该控制器判断该交流电源异常时，且在致能该第一功率转换路径之前，该控制器控制停止运行该发电机系统。7.如权利要求1所述的电力供应装置，其中：当该控制器判断该交流电源恢复时，该控制器暂停该电力供应装置运行；于该电力供应装置暂停运行的期间，该控制器致能该第二功率转换路径，并禁能该第一功率转换路径，以进入一市电并联模式；以及于进入该市电并联模式之后，该控制器恢复运行该电力供应装置，使得该交流电源与该发电机系统同时对该主要负载与该次要负载供电。8.如权利要求7所述的电力供应装置，其中该控制器控制该不断电系统进入一待机模式，且该交流电源与该发电机系统对该不断电系统的至少一电池充电。9.如权利要求1所述的电力供应装置，还包括：一电容器组，连接于该发电机系统的该直流总线，以稳定该发电机系统的转速。10.如权利要求1所述的电力供应装置，其中：该第一功率转换路径包括一第一开关与一第一功率转换器；该第一开关的一第一端点作为该第一功率转换路径的该第一端，且该第一开关的一第二端点连接该第一功率转换器
的一第一端点，且该第一功率转换器的一第二端点作为该第一功率转换路径的该第二端；该第二功率转换路径包括一第二开关与一第二功率转换器；该第二开关的一第一端点作为该第二功率转换路径的该第一端，且该第二开关的一第二端点连接该第二功率转换器的一第一端点，且该第二功率转换器的一第二端点作为该第二功率转换路径的该第二端；其中该控制器控制该第一开关用以致能或禁能该第一功率转换路径，且控制该第二开关用以致能或禁能...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡凯维，陈彦勋，李佳泽，邢雷钟，
申请(专利权)人：台达电子工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：