电能转换装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电能转换装置及其控制方法。电能转换装置与一发电装置配合，发电装置输出一第一信号，电能转换装置包括一转换感测电路、一控制信号产生电路以及一切换电路。转换感测电路系将第一信号转换为一第二信号，并感测第二信号的至少一电压波形变化，以产生一时间间隔。控制信号产生电路与转换感测电路电性连接，并依据时间间隔输出一控制信号。切换电路分别与发电装置及控制信号产生电路电性连接，并具有复数切换元件，切换电路接收第一信号，并依据控制信号导通该等切换元件的其中之一，以将第一信号转换并输出一输出信号。

Electric energy conversion device and control method thereof

The invention discloses an electric energy conversion device and a control method thereof. The electric energy conversion device is matched with a power generation device, and the power generation device outputs a first signal, and the electric energy conversion device comprises a conversion sensing circuit, a control signal generating circuit and a switching circuit. The conversion sensing circuit converts the first signal to a second signal and senses at least one voltage waveform change of the second signal to produce a time interval. The control signal generating circuit is electrically connected with the conversion sensing circuit and outputs a control signal according to the time interval. The switching circuit is connected with the power device and a control signal generating circuit is electrically connected, and a plurality of switching elements, the switching circuit receives the first signal, and on the basis of conducting the switching element control signal, the first signal conversion and output an output signal.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术系关于一种转换装置及其控制方法，特别关于一种。
技术介绍
近年来，由于环保意识的抬头和石化能源(例如石油、煤)的逐渐枯竭，让世界各国察觉到新型能源开发的重要性。由于风力是取之不尽、用之不竭的能源，除了没有能源耗尽的疑虑之外，也可以避免能源被垄断的问题。因此，世界各国也积极地发展风力发电系统，期望由增加风力的利用来减低对石化能源的依赖。风力发电系统需藉由一电能转换设备将风力发电机(简称风机)所产生的电能加以转换，除了可将转换后的电能储存或供给负载使用外，也可将其并入供电电网。其中，习知的电能转换设备大致可分为被动式架构与主动式架构。被动式架构系利用一被动式全桥整流器将风机输出的三相电源转换为单相电源，再透过一电感器与一开关的作动来达到能量转换的目的。由于只使用单一开关切换就可达到能量的转换，故设备的能源损耗极小，当用于低风速或小功率风机时，其转换效率相当高。然而，被动式架构无法主动控制及调整功率因素(power factor)，且随着功率与电流的增加，其损耗也等比例上升，当使用于中、高风速或大功率的风机时，转换时的功率损耗相当高。主动式架构系利用六个主动开关与三个电感器，并透过设置于发电机上的转子位置侦测器(例如编码器)取得瞬时转速，用以达到瞬时转速控制，进而使电能转换装置可完成电能的转换。由于主动式架构可跟随风机输出的三相交流电源同步变化，且可达到全功率的能源转换，因此，应用于高风速或大功率的风机时，其转换效率相当高，且其能源损耗却相当低。然而，主动式架构因需同时驱动六个主动开关动作，且需提供设置于发电机的位置侦测器的电源而具有长距离的线路损失，使得其功率损耗远大于被动式系统，如此，对于低风速或低功率的风机而言，并不利于其风能的转换。因此，如何提供一种，可具有全功率的高效率能量转换，又具有功率损耗较低的优点，已成为重要课题之一。
技术实现思路
有鉴于上述课题，本专利技术的目的为提供一种可具有全功率的高效率能量转换，又具有功率损耗较低的。为达上述目的，依据本专利技术的一种电能转换装置系与一发电装置配合，其中，发电装置输出一第一信号，而电能转换装置系包括一转换感测电路、一控制信号产生电路以及一切换电路。转换感测电路可将第一信号转换为一第二信号，并感测第二信号的至少一电压波形变化，以产生一时间间隔。控制信号产生电路与转换感测电路电性连接，并依据时间间隔输出一控制信号。切换电路分别与发电装置及控制信号产生电路电性连接，并具有复数切换元件，切换电路可接收第一信号，并依据控制信号导通该等切换元件的其中之一，以将第一信号转换并输出一输出信号。其中，转换感测电路系可包含一施密特触发器或其它波形转换元件。另外，时间间隔等于第二信号的电压波形上升缘与下降缘的时间差的三分之一，或者等于第二信号的其中任一电压波形的上升缘与另一电压波形的下降缘的时间差。再者，控制信号产生电路系可依据时间间隔得到第一信号的频率。另外，控制信号产生电路也依据第一信号于某一区间时，对应的电压峰值的资讯控制切换电路。此外，控制信号产生电路系藉由空间向量脉宽调变技术控制切换电路。电能转换装置更可包括一第一储能单元及一第二储能单元。其中，第一储能单元分别与发电装置及切换电路电性连接。第一储能单元可依据该等切换元件的导通与截止，分别储存及释放发电装置产生的电能。另外，第二储能单元可与切换电路电性连接，并储存输出信号的电能。另外，电能转换装置更可包括一煞车能量回收电路，煞车能量回收电路可与切换电路电性连接。其中，煞车能量回收电路可具有一开关单元、一第一储能元件及一第二储能元件，开关单元与第一储能元件的第一端电性连接，第一储能元件的第二端与第二储能元件的第一端电性连接。另外，开关单元具有一第一开关元件与第一储能元件的第一端电性连接。当第一开关元件导通时，第一储能元件储存发电装置煞车的能量。当第一开关元件截止时，第二储能元件储存第一储能元件释放的能量。此外，开关单元更具有一第二开关元件分别与第一开关元件及第一储能元件的第一端电性连接。当第二开关元件导通时，第一储能元件储存第二储能元件释放的能量。当第二开关元件截止时，第一储能元件释放储存的能量到发电装置。另外，为达上述目的，依据本专利技术的一种控制方法系与一电能转换装置配合，电能转换装置可包含一转换感测电路、一控制信号产生电路及一切换电路，一发电装置系输出一第一信号，并输入电能转换装置。本专利技术的控制方法更可包括藉由转换感测电路感测第一信号，并转换为一第二信号；藉由转换感测电路感测第二信号的至少一电压波形变化，并产生一时间间隔；藉由控制信号产生电路，并依据时间间隔输出一控制信号；以及藉由切换电路，并依据控制信号导通切换电路的复数切换元件的其中之一，以将第一信号转换并输出一输出信号。其中，时间间隔等于第二信号的电压波形上升缘与下降缘的时间差的三分之一，或者等于第二信号的其中任一电压波形的上升缘与另一电压波形的下降缘的时间差。另外，控制信号产生电路可依据时间间隔得到第一信号的频率。另外，控制信号产生电路依据第一信号于某一区间时，对应的电压峰值的资讯控制切换电路。电能转换装置更可包含一煞车能量回收电路与切换电路电性连接，煞车能量回收电路具有一开关单元、一第一储能元件及一第二储能元件。另外，本专利技术的控制方法更可包括藉由控制开关单元的一第一开关元件导通，以将发电装置煞车的能量储存至第一储能元件；及藉由控制第一开关元件截止，以将第一储能元件释放的能量储存到第二储能元件。此外，本专利技术的控制方法更可包括藉由控制开关单元的一第二开关元件导通，以将第二储能元件释放的能量储存至第一储能元件；及藉由控制第二开关元件截止，以将第一储能元件储存的能量释放至发电装置。此外，为达上述目的，依据本专利技术的一种电能转换装置包括一控制信号产生电路以及一煞车能量回收电路。控制信号产生电路与发电装置电性连接，并可依据发电装置产生的一第一信号输出一控制信号。另外，煞车能量回收电路与发电装置及控制信号产生电路电性连接，其中，控制信号控制煞车能量回收电路储存发电装置煞车时所产生的能量，并控制煞车能量回收电路将储存电能释放至发电装置。承上所述，由于本专利技术的电能转换装置系藉由转换感测电路将第一信号转换成第二信号，并感测第二信号的至少一电压波形变化以产生时间间隔，藉此可得到发电装置的瞬时转速及频率而可达到瞬时转速的控制，除了可取代习知技术的位置侦测器外，也不需提供位置侦测器的电源而不会有长距离的线路损失。另外，本专利技术的控制信号产生电路系依据该时间间隔输出控制信号，以控制切换单元的其中之一的切换元件导通与截止，使第一信号转换及输出。由于一个区间只变换一个切换元件的开关动作，因此，可减少切换元件的功率消耗，并使输出信号的电流谐波最小，也使得电能转换装置具有全功率的高效率的能量转换。【附图说明】图1为本专利技术较佳实施例的一种电能转换装置的示意图；图2A及图2B分别为电能转换装置的第一信号及第二信号的三相线电压的波形示意图；图3A至图SC分别为本专利技术电能转换装置的第一信号的波形示意图及不同切换元件的动作示意图；图9为本专利技术另一较佳实施例的电能转换装置的示意图；图1OA至图1OD分别为图9的煞车能量回收电路的动作示意图；以及图11及图12分别为本专利技术的电能转换装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电能转换装置，与一发电装置配合，该发电装置输出一第一信号，该电能转换装置包括：一转换感测电路，将该第一信号转换为一第二信号，并感测该第二信号的至少一电压波形变化，以产生一时间间隔；一控制信号产生电路，与该转换感测电路电性连接，并依据该时间间隔输出一控制信号；以及一切换电路，分别与该发电装置及该控制信号产生电路电性连接，并具有复数切换元件，该切换电路接收该第一信号，并依据该控制信号导通该等切换元件的其中之一，以将该第一信号转换并输出一输出信号。

【技术特征摘要】
1.一种电能转换装置，与一发电装置配合，该发电装置输出一第一信号，该电能转换装置包括: 一转换感测电路，将该第一信号转换为一第二信号，并感测该第二信号的至少一电压波形变化，以产生一时间间隔； 一控制信号产生电路，与该转换感测电路电性连接，并依据该时间间隔输出一控制信号；以及 一切换电路，分别与该发电装置及该控制信号产生电路电性连接，并具有复数切换元件，该切换电路接收该第一信号，并依据该控制信号导通该等切换元件的其中之一，以将该第一信号转换并输出一输出信号。2.如申请专利范围第I项所述的电能转换装置，其中该转换感测电路系包含一施密特触发器。3.如申请专利范围第I项所述的电能转换装置，其中该时间间隔等于该第二信号的该电压波形上升缘与下降缘的时间差的三分之一。4.如申请专利范围第I项所述的电能转换装置，其中该时间间隔等于该第二信号的其中任一电压波形的上升缘与另一电压波形的下降缘的时间差。5.如申请专利范围第I项所述的电能转换装置，其中该控制信号产生电路依据该时间间隔得到该第一信号的频率。6.如申请专利范围第I项所述的电能转换装置，其中该控制信号产生电路依据该第一信号于某一区间时，对应的电压峰值的资讯控制该切换电路。7.如申请专利范围第I项所述的电能转换装置，其中该控制信号产生电路系藉由空间向量脉宽调变技术控制该切换电路 。8.如申请专利范围第I项所述的电能转换装置，更包括: 一第一储能单元，分别与该发电装置及该切换电路电性连接，该第一储能单元依据该等切换元件的导通与截止，分别储存及释放该发电装置产生的电能；及 一第二储能单元，与该切换电路电性连接，并储存该输出信号的电能。9.如申请专利范围第I项所述的电能转换装置，更包括: 一煞车能量回收电路，与该切换电路电性连接。10.如申请专利范围第9项所述的电能转换装置，其中该煞车能量回收电路具有一开关单元、一第一储能元件及一第二储能元件，该开关单元与该第一储能元件的第一端电性连接，该第一储能元件的第二端与该第二储能元件的第一端电性连接。11.如申请专利范围第10项所述的电能转换装置，其中该开关单元具有一第一开关元件与该第一储能元件的第一端电性连接，当该第一开关元件导通时，该第一储能元件储存该发电装置煞车的能量，当该第一开关元件截止时，该第二储能元件储存该第一储能元件释放的能量。12.如申请专利范围第11项所述的电能转换装置，其中该开关单元更具有一第二开关元件分别与该第一开关元件及该第一储能元件的第一端电性连接，当该第二开关元件导通时，该第一储能元件储存该第二储能元件释放的能量，当该第二开关元件截止时，该第一储能元件释放储存的能量到该发电装置。13.—种控制方法，与一电能转换装置配合，该电能转换装置包含一转换感测电路、一控制信号产生电路及一切换电路，一发电装置输出一第一信号，并输入该电能转换装置，该控制方法包括: 藉由该转换感测电路感测该第一信号，并转换为一第二信号； 藉由该转换感测电路感测该第二信号的至少一电压波形变化，并产生一时间间隔； 藉由该控制信号产生电路，并依据该时间间隔输出一控制信号；以及 藉由该切换电路，并依据该控制信号导通该切换电路的复数切换元件的其中之一，以将该第一信号转换并输出一输出信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：萧智鸿，詹程杰，魏若芳，洪云麒，
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：