直流電源供應(yīng)器與相關(guān)的光伏逆變器測試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種直流電源供應(yīng)器與相關(guān)的光伏逆變器測試系統(tǒng)，其中該直流電源供應(yīng)器包含控制模塊、輸出模塊、回授模塊、及微分模塊?？刂颇K依據(jù)參考信號、回授信號、以及微分信號產(chǎn)生控制信號。輸出模塊依據(jù)控制信號產(chǎn)生直流模擬信號?；厥谀K依據(jù)直流模擬信號的大小產(chǎn)生回授信號。微分模塊依據(jù)直流模擬信號對時(shí)間的微分產(chǎn)生微分信號。本實(shí)施例的直流電源供應(yīng)器可輸出較穩(wěn)定的直流模擬信號，且較不易造成后端的待測裝置損毀。
【專利說明】直流電源供應(yīng)器與相關(guān)的光伏逆變器測試系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明相關(guān)于一種直流電源供應(yīng)器，尤指一種可模擬太陽能電池陣列的直流電源供應(yīng)器與相關(guān)的光伏逆變器測試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能電池(solar cell)是目前相當(dāng)普及的一種再生能源(renewableenergy)。一般而言，太陽能電池陣列(solar cell array)的輸出端可連接至光伏逆變器(photovoltaic inverter),以將電池陣列所產(chǎn)生的直流電力轉(zhuǎn)換為交流電力。
[0003]在進(jìn)行測試時(shí)，光伏逆變器的制造商常會使用直流電源供應(yīng)器(DCpower supply)來模擬太陽能電池陣列。舉例來說，制造商會使用直流電源供應(yīng)器來產(chǎn)生直流模擬信號，并將此直流模擬信號輸入至光伏逆變器，以測試光伏逆變器的效能(performance)。
[0004]然而,很多光伏逆變器都有電感性輸入阻抗(inductive input impedance)的特性。若將光伏逆變器連接在以負(fù)回授控制的直流電源供應(yīng)器的輸出端，前述電感性輸入阻抗的特性可能會造成直流電源供應(yīng)器的輸出信號產(chǎn)生震蕩，而無法準(zhǔn)確地模擬太陽能電池陣列的特性。這可能會導(dǎo)致制造商無法正確測試光伏逆變器的效能，或?qū)е鹿夥孀兤髟跍y試過程中損毀或甚至爆炸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述問題及其他問題，本發(fā)明的實(shí)施例揭露了一種直流電源供應(yīng)器，其包含控制模塊、輸出模塊、回授模塊、及微分模塊?？刂颇K依據(jù)參考信號、回授信號、以及微分信號產(chǎn)生控制信號。輸出模塊依據(jù)控制信號產(chǎn)生直流模擬信號?；厥谀K依據(jù)直流模擬信號的大小產(chǎn)生回授信號。微分模塊依據(jù)直流模擬信號對時(shí)間的微分產(chǎn)生微分信號。
[0006]此外，本發(fā)明的實(shí)施例揭露了一種光伏逆變器測試系統(tǒng)，此系統(tǒng)除了包含前段所述的直流電源供應(yīng)器以外，還包含一待測光伏逆變器。待測光伏逆變器將前述的直流模擬信號轉(zhuǎn)換為交流輸出信號。
[0007]在前述各實(shí)施例中，微分信號可正相關(guān)于電容值乘上直流模擬信號對時(shí)間的微分。
[0008]在前述各實(shí)施例中，當(dāng)直流模擬信號對時(shí)間的微分小于閥值時(shí)，微分模塊可將微分信號固定于限定值。
[0009]在前述各實(shí)施例中，直流電源供應(yīng)器可用來模擬太陽能電池陣列。
[0010]在前述各實(shí)施例中，微分模塊可包含電容、電阻、及運(yùn)算放大器。運(yùn)算放大器的第一輸入端耦接于電容的第一端與電阻的第一端，運(yùn)算放大器的第二輸入端耦接于固定電位，運(yùn)算放大器的輸出端耦接于電阻的第二端。
[0011]前述的直流電源供應(yīng)器除了可輸出較穩(wěn)定的直流模擬信號以外，還可以避免后端的待測裝置損毀，例如避免前述的待測光伏逆變器損毀或甚至爆炸?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明光伏逆變器測試系統(tǒng)的一實(shí)施例功能方塊圖。
[0013]圖2為圖1的控制模塊的一實(shí)施例功能方塊圖。
[0014]圖3為圖1的微分模塊的一實(shí)施例電路圖。
[0015]【主要元件符號說明】
[0016]100光伏逆變器測試系統(tǒng)
[0017]110直流電源供應(yīng)器
[0018]120控制模塊
[0019]122加法單元
[0020]124減法單元
[0021]126控制單元
[0022]140輸出模塊
[0023]160回授模塊
[0024]180微分模塊
[0025]182增益單元
[0026]184微分單元
[0027]186增益單元
[0028]190待測光伏逆變器
[0029]Cvir 電容
[0030]Rl 電阻
[0031]OP運(yùn)算放大器
【具體實(shí)施方式】
[0032]圖1為本發(fā)明的光伏逆變器測試系統(tǒng)的一實(shí)施例功能方塊圖。此光伏逆變器測試系統(tǒng)100包含有一直流電源供應(yīng)器110以及一待測光伏逆變器(photovoltaic inverterunder test) 190。直流電源供應(yīng)器110可模擬一太陽能電池陣列，而測試系統(tǒng)100可用來測試待測光伏逆變器190的效能。
[0033] 直流電源供應(yīng)器110可依據(jù)一參考信號REF產(chǎn)生一直流模擬信號DCS,以模擬太陽能電池陣列所產(chǎn)生的直流輸出信號。待測光伏逆變器190可依據(jù)直流模擬信號DCS產(chǎn)生交流輸出信號ACOο理論上,交流輸出信號ACO與直流模擬信號DCS間的關(guān)系即可表不光伏逆變器190的效能。
[0034]本實(shí)施例的直流電源供應(yīng)器110包含有一控制模塊(control module) 120、一輸出模塊(output module) 140、一回授模塊(feedback module) 160、以及一微分模塊(differentiation module) 180。在此架構(gòu)下，直流電源供應(yīng)器110可以稱為是負(fù)回授(negativefeedback)直流電源供應(yīng)器。
[0035]簡單地說，控制模塊120系用來依據(jù)一參考信號REF、一回授信號FB、以及一微分信號DIFF來產(chǎn)生一控制信號CTRL ;輸出模塊140用來依據(jù)控制信號CTRL產(chǎn)生前述的直流模擬信號DCS ;回授模塊160用來依據(jù)直流模擬信號DCS的大小產(chǎn)生回授信號FB ;微分模塊180則用來依據(jù)直流模擬信號DCS對時(shí)間的微分產(chǎn)生微分信號DIFF。[0036]前段所述任一信號可以是一電壓信號或一電流信號，舉例來說，當(dāng)直流模擬信號DCS為電流訊號時(shí),直流電源供應(yīng)器110可以稱為是電流控制的(current controlled)直流電源供應(yīng)器或是電流控制的負(fù)回授直流電源供應(yīng)器。而由于輸出模塊140可以是一功率級(power stage),故直流模擬信號DCS的量級(magnitude)可大于前段所述其他信號的量級。
[0037]圖2為圖1的控制模塊120的一實(shí)施例功能方塊圖。在本實(shí)施例中，控制模塊120包含有一加法單元(adder) 122、一減法單元(subtractor) 124、以及一控制單元(controller) 126。加法單元122用來依據(jù)回授信號FB及微分信號DIFF產(chǎn)生一總和信號SUM，舉例來說，在正常操作范圍內(nèi)，這三個(gè)信號間的關(guān)系可表示為SUM=(aXFB) + (bXDIFF)，其中，a與b可為常數(shù)，例如a=b=l。減法單元124用來依據(jù)參考信號REF及總和信號SUM產(chǎn)生一差值信號DELTA，舉例來說，在正常操作范圍內(nèi)，這三個(gè)信號間的關(guān)系可表示為DELTA= (c X REF) - (d X SUM)，其中，c與d可為常數(shù)，例如c=d=l。最后，控制單元126用來依據(jù)差值信號DELTA產(chǎn)生控制信號CTRL。舉例來說，當(dāng)差值信號DELTA的值為零時(shí)，控制單元126可固定控制信號CTRL的值或工作周期(duty cycle)，以讓直流模擬信號DCS維持不變；當(dāng)差值信號DELTA的值為正時(shí)，控制單元126可調(diào)大控制信號CTRL的值或工作周期，以調(diào)大直流模擬信號DCS ;當(dāng)差值信號DELTA的值為負(fù)時(shí)，控制單元126可調(diào)小控制信號CTRL的值或工作周期，以調(diào)小直流模擬信號DCS。
[0038]如前所述，回授模塊160可依據(jù)直流模擬信號DCS的大小產(chǎn)生回授信號FB，舉例來說，在正常操作范圍內(nèi)，這兩個(gè)信號間的關(guān)系可表示為FB= (e XDCS) +f，其中，e與f可為常數(shù)，例如0〈e〈l且f=0。而在直流模擬信號DCS過大時(shí)，回授信號FB可能會被箝制(clamped)在回授模塊160所使用的直流供應(yīng)電位或接地電位或最大/最小的數(shù)位值(maximum/minimumdigital value)。為了避免過大的直流模擬信號DCS導(dǎo)致回授模塊160損毀,回授模塊160的輸入端可包含有一衰減單元(attenuator)，以將直流模擬信號DCS轉(zhuǎn)變?yōu)樗p直流模擬信號，再讓其他電路元件依照衰減直流模擬信號的大小產(chǎn)生回授信號FB。
[0039]另外，如前所述，微分模塊180可依據(jù)直流模擬信號DCS對時(shí)間的微分產(chǎn)生微分信號DIFF，舉例來說，在正常操作范圍內(nèi)，這兩個(gè)信號間的關(guān)系可表示為DIFF=[gXd(DCS)/dt)+h，其中，d (DCS)/dt表示直流模擬信號DCS對時(shí)間的微分、g與h可為常數(shù)，例如g>0且h=0。而在直流模擬信號DCS瞬間的變化過大時(shí)(不論瞬間變大或瞬間變小)，微分信號DIFF可能會被箝制在微分模塊180所使用的直流供應(yīng)電位或接地電位或是最大/最小的數(shù)位值。
[0040]圖3為圖1的微分模塊180的一實(shí)施例電路圖。本實(shí)施例的微分模塊180包含有一增益單兀(gain component) 182、一微分單兀(differentiator) 184、及一增益單兀 186。增益單元182可將直流模擬信號DCS乘上一增益值(gain)Gl以得到一中介信號DCS’，微分單元184可依據(jù)中介信號DCS’對時(shí)間的微分產(chǎn)生中介信號DIFF’，增益單元186可將中介信號DIFF’乘上一增益值G2以得到微分信號DIFF。增益值Gl及G2不一定要大于I，也可以等于或小于I，舉例來說，若增益值Gl小于I，則增益單元182亦可稱為一衰減單元(attenuator),若增益值G2小于I,則增益單元186亦可稱為一衰減單元。若Gl=I,則DCS=DCS'，此時(shí)或許可省略增益單元182。若G2=l，則DIFF’ =DIFF,此時(shí)或許可省略增益單元 186。[0041]本實(shí)施例的微分單元184包含一電容Cvir、一電阻R1，及一運(yùn)算放大器(operational amplifier)0P。運(yùn)算放大器OP的一第一輸入端(圖中的負(fù)(_)端)I禹接于電容Cvir的一第一端(圖中的右端)及電阻Rl的一第一端(圖中的左端)，運(yùn)算放大器OP的一第二輸入端(圖中的正(+)端)耦接于一固定電位(圖中的接地電位)，運(yùn)算放大器OP的一輸出端耦接于電阻Rl的一第二端(圖中的右端)。
[0042]微分單元184接收的中介信號DCS’及輸出的中介信號DIFF’皆可為電壓信號，舉例來說，在正常操作范圍內(nèi)，這兩個(gè)信號間的關(guān)系可表示為DIFF’ = [ (Cvir/Rl) X d (DCS’) /dt)。
[0043]在圖3的架構(gòu)下,微分信號DIFF系正相關(guān)于(positively correlated to)電容值Cvir乘上直流模擬信號DCS對時(shí)間的微分。在直流模擬信號DCS瞬間的變化過大時(shí)，微分信號DIFF可能會被鉗制在微分模塊180所使用的直流供應(yīng)電位或接地電位。舉例來說，當(dāng)參考信號REF的值瞬間降低時(shí)，可能會導(dǎo)致直流模擬信號DCS對時(shí)間的微分為負(fù)，且小于一個(gè)負(fù)的閥值(threshold),此時(shí),微分模塊180可將微分信號DIFF固定在一限定值,例如接地電位OV。
[0044]以上實(shí)施例的直流電源供應(yīng)器110有很多優(yōu)點(diǎn)，舉例來說，它可穩(wěn)定地輸出直流模擬信號DCS來模擬太陽能電池陣列所產(chǎn)生的直流輸出信號，此外，即使光伏逆變器190具有電感性輸入阻抗的特性，直流模擬信號DCS依舊不易有震蕩過大的問題。而即使直流模擬信號DCS瞬間的變化很大，也不容易導(dǎo)致光伏逆變器190損毀或甚至爆炸。這些優(yōu)點(diǎn)一方面可以提升測試的準(zhǔn)確度及/或可靠度、另一方面也可以降低測試的成本。
[0045]以上所述僅為本發(fā)明之較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做之均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明之涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種直流電源供應(yīng)器，其特征在于，包含: 一控制模塊，用來依據(jù)一參考信號、一回授信號、以及一微分信號來產(chǎn)生一控制信號； 一輸出模塊，耦接于該控制模塊，用來依據(jù)該控制信號產(chǎn)生一直流模擬信號； 一回授模塊，耦接于該控制模塊及該輸出模塊，用來依據(jù)該直流模擬信號的大小產(chǎn)生該回授信號；以及 一微分模塊，耦接于該控制模塊及該輸出模塊，用來依據(jù)該直流模擬信號對時(shí)間的微分產(chǎn)生該微分信號。
2.如權(quán)利要求1所述的直流電源供應(yīng)器，其特征在于，該微分信號正相關(guān)于一電容值乘上該直流模擬信號對時(shí)間的微分。
3.如權(quán)利要求1所述的直流電源供應(yīng)器，其特征在于，當(dāng)該直流模擬信號對時(shí)間的微分小于一閥值時(shí)，該微分模塊將該微分信號固定于一限定值。
4.如權(quán)利要求1所述的直流電源供應(yīng)器，其特征在于，該微分模塊包含: 一電容； 一電阻；以及 一運(yùn)算放大器，該運(yùn)算放大器的一第一輸入端稱接于該電容的一第一端與該電阻的一第一端，該運(yùn)算放大器的一第二輸入端耦接于一固定電位，該運(yùn)算放大器的一輸出端耦接于該電阻的一第二端。
5.如權(quán)利要求1所述的直流電源供應(yīng)器，其特征在于，該直流電源供應(yīng)器用來模擬一太陽能電池陣列。
6.一種光伏逆變器測試系統(tǒng)，其特征在于，包含: 一待測光伏逆變器，用來依據(jù)一直流模擬信號產(chǎn)生一交流輸出信號；以及 一直流電源供應(yīng)器，包含: 一控制模塊，用來依據(jù)一參考信號、一回授信號、以及一微分信號來產(chǎn)生一控制信號； 一輸出模塊，耦接于該控制模塊及該待測光伏逆變器，用來依據(jù)該控制信號產(chǎn)生該直流模擬信號； 一回授模塊，耦接于該控制模塊及該輸出模塊，用來依據(jù)該直流模擬信號的大小產(chǎn)生該回授信號；以及 一微分模塊，耦接于該控制模塊及該輸出模塊，用來依據(jù)該直流模擬信號對時(shí)間的微分產(chǎn)生該微分信號。
7.如權(quán)利要求6所述的光伏逆變器測試系統(tǒng),其特征在于,該微分信號正相關(guān)于一電容值乘上該直流模擬信號對時(shí)間的微分。
8.如權(quán)利要求6所述的光伏逆變器測試系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)該直流模擬信號對時(shí)間的微分小于一閥值時(shí)，該微分模塊將該微分信號固定于一限定值。
9.如權(quán)利要求6所述的光伏逆變器測試系統(tǒng)，其特征在于，該微分模塊包含: 一電容； 一電阻；以及 一運(yùn)算放大器，該運(yùn)算放大器的一第一輸入端稱接于該電容的一第一端與該電阻的一第一端，該運(yùn)算放大器的一第二輸入端耦接于一固定電位，該運(yùn)算放大器的一輸出端耦接于該電阻的一第二端。
10.如權(quán)利要求6項(xiàng)所述的光伏逆變器測試系統(tǒng)，其特征在于，該直流電源供應(yīng)器用來模擬一太陽能 電池陣列。
【文檔編號】G01R1/28GK103913648SQ201310004822
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月7日
【發(fā)明者】劉利偉, 黃俊淵, 李明嘉 申請人:致茂電子(蘇州)有限公司