分散式負(fù)載電流感測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種分散式負(fù)載電流感測系統(tǒng)，用以連接于電力輸入端之后，該電力輸入端電性連接一主電力干線，該主電力干線分別電性連接至少一負(fù)載支路，該系統(tǒng)包括一電力匯流排、一主動電力濾波裝置及一負(fù)載電流感測裝置，其中該電力匯流排電性連接該主電力干線，該主動電力濾波裝置電性連接該電力匯流排，而該負(fù)載電流感測裝置電性連接于該負(fù)載支路上以感測該負(fù)載支路的負(fù)載電流感測訊號并回傳主動電力濾波裝置，再由主動電力濾波裝置進(jìn)行補(bǔ)償訊號，藉由負(fù)載電流感測裝置架構(gòu)于負(fù)載支路上，降低了負(fù)載電流感測器的偵測范圍，并使補(bǔ)償更精確。
【專利說明】分散式負(fù)載電流感測系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明有關(guān)一種主動電力濾波系統(tǒng)，尤指一種用以補(bǔ)償各負(fù)載支路的諧波訊號與虛功的分散式負(fù)載電流感測系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]近來隨著科技的進(jìn)步，大量的非線性負(fù)載裝置被使用，諸如變頻器、照明設(shè)備等，用以提升了效能與便利性，卻也帶來了諸多電力污染的問題，其中以諧波問題最為嚴(yán)重，而為了改善諧波問題，一般均會裝置電力濾波器來解決此一問題。
[0003]而電力濾波器大致可分為被動式電力濾波器與主動式電力濾波器，其中被動式電力濾波器主要由電感與電容相組成，具有結(jié)構(gòu)簡單與成本低的優(yōu)點(diǎn)，但其缺點(diǎn)卻有其體積與重量大，只能消除固定諧波，功率因素改善有限，且容易與電力系統(tǒng)產(chǎn)生共振的缺點(diǎn)；而主動電力濾波器則能有效的抑制所有電流諧波成分同時(shí)還能改善電源側(cè)的功率因素，因此考量到一般系統(tǒng)的需求，并為了提高其可靠度、大容量及系統(tǒng)的擴(kuò)充性，大多會采用主動式電力濾波器，配合多個(gè)小容量主動電力濾波器并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)，其配置方式如圖1的系統(tǒng)方塊圖所示。
[0004]習(xí)知應(yīng)用于并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)的主動電力濾波器技術(shù)中，主要可分為幾種，包括平行獨(dú)立偵測法、負(fù)載電流分配法、多組補(bǔ)償不同頻率電流法、多組不同切換頻率法及負(fù)載資訊傳輸控制方法等方法，各種主動電力濾波器的控制方法皆有其優(yōu)缺點(diǎn)存在，舉例而言，如圖2的系統(tǒng)方塊圖所示，該負(fù)載資訊傳輸控制方法是將主動電力濾波裝置分別設(shè)置于不同的負(fù)載支路上，且每一個(gè)主動電力濾波器除了將獨(dú)自運(yùn)作補(bǔ)償諧波電流及虛功，可以利用電力網(wǎng)路直接進(jìn)行資訊傳輸，連結(jié)溝通每個(gè)主動電力濾波器，而使不同負(fù)載支路上的主動濾波器能相互補(bǔ)償，提升系統(tǒng)效益，但其缺點(diǎn)是分散式的主動電力濾波器會造成保養(yǎng)及管理上的不便之外，主動電力濾波器的諧波補(bǔ)償功能具有衰減電力網(wǎng)路傳輸訊息的能力；而前述的各種主動電力濾波器除本身自有的優(yōu)缺點(diǎn)外，更要注意的部分是其集中式管理與分散式管理存在性的問題
[0005]而所謂集中式管理，如圖3的系統(tǒng)方塊圖所示，是將所有的主動電力濾波器安置于電力輸入端的電力機(jī)房之后，于負(fù)載支路之前和主電力干線并聯(lián)相接，因此架構(gòu)簡單且管理容易，而且合適的裝置環(huán)境有助于主動電路濾波器的使用壽命，但集中式管理會發(fā)生僅在電力輸入端與主動電力濾波器裝置間的主干線是干凈的電力網(wǎng)路，而主動電力濾波器裝置之后的電力網(wǎng)路仍然是受諧波污染的電力網(wǎng)路，集中式主動電力濾波器主要是偵測主電力干線上的總負(fù)載電流來做為諧波補(bǔ)償資料訊習(xí)，但是總負(fù)載電流會因?yàn)樨?fù)載端電力設(shè)備的使用情況，可能從幾安培到數(shù)千安培甚至于上萬安培，此時(shí)負(fù)載電流感測器因?yàn)閭蓽y的范圍過大，導(dǎo)致精確性會有一定的誤差產(chǎn)生；而分散式管理，如圖4的系統(tǒng)方塊圖所示，其優(yōu)點(diǎn)是彌補(bǔ)上述集中式管理的缺點(diǎn)，整個(gè)電力網(wǎng)路會比較純凈，但是主動電力濾波器分散式管理，除了安裝空間環(huán)境的不穩(wěn)定因素之外，幾乎每一臺主動電力濾波器僅能控制一個(gè)負(fù)載支路，如果相互間還要補(bǔ)償支援，還需要繁復(fù)的訊號處理與傳輸，使得整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)變得很復(fù)雜，導(dǎo)致管理與保養(yǎng)上的不便性，嚴(yán)重者甚至可能引導(dǎo)出主動電力濾波器的使用壽命的問題產(chǎn)生。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述的缺失，本發(fā)明的主要目的在于提供一種分散式負(fù)載電流感測系統(tǒng)，其可以使補(bǔ)償更精確，從而使電力網(wǎng)路干凈，還可使管理簡單，增加主動電力濾波裝置的使用壽命。
[0007]為達(dá)成上述的目的，本發(fā)明提供一種分散式負(fù)載電流感測系統(tǒng)，用以連接于電力輸入端之后,該電力輸入端電性連接一主電力干線,該主電力干線分別電性連接至少一負(fù)載支路，該系統(tǒng)包括:
[0008]一電力匯流排，電性連接該主電力干線；
[0009]一主動電力濾波裝置，電性連接該電力匯流排，該主動電力濾波裝置更包括:
[0010]一訊號處理單元，用以解析所接收的訊號并發(fā)送一訊號；
[0011]一驅(qū)動電路單元，與該訊號處理單元電性連接，用以接收該訊號處理單元的訊號，并依其訊號發(fā)送一驅(qū)動訊號；
[0012]一功率單元，與該驅(qū)動電路單元電性連接，用以接收該驅(qū)動訊號并產(chǎn)生一補(bǔ)償訊號;
[0013]一負(fù)載電流感測裝置，電性連接于該負(fù)載支路上，該負(fù)載電流感測裝置更包括一控制單元及一負(fù)載電流感測單元，該控制單元與該負(fù)載電流感測單元彼此電性連接，該負(fù)載電流感測單元用以感測該負(fù)載支路的負(fù)載電流感測訊號并回傳該訊號至控制單元后再傳至該主動電力濾波裝置；藉由該主動電力濾波裝置產(chǎn)生一與負(fù)載支路的諧波訊號與振幅大小相同但相位相反的補(bǔ)償訊號，經(jīng)由電力匯流排經(jīng)由電力主干線傳送至負(fù)載支路，以補(bǔ)償各負(fù)載支路的諧波訊號與虛功。
[0014]其中，該電力匯流排更連接一擴(kuò)充功率單元，該擴(kuò)充功率單元更電性連接于該訊號處理單元，用以接收該訊號處理單元所傳送的訊號。
[0015]其中，該控制單元更電性連接一通訊單元，用以接收控制單元的訊號并傳送至該主動電力濾波裝置。
[0016]其中，該通訊單元的通訊傳輸格式可以為無線通訊。該通訊單元可以為WIFI或藍(lán)牙無線型式傳輸模式的任一種。
[0017]其中，該通訊單元的通訊傳輸格式可以為有線通訊。該通訊單元可以為RS232或RS484有線型式傳輸模式的任一種。
[0018]本發(fā)明的有益效果在于，提供的分散式負(fù)載電流感測系統(tǒng)，將負(fù)載電流感測裝置直接架構(gòu)于負(fù)載支路上，選擇符合負(fù)載支路電流工作范圍的電流感測器，增加量測的精密度，并回傳其感測的電流訊號回報(bào)主動電力濾波裝置，致使主動電路濾波裝置集中管理且能對各個(gè)負(fù)載支路提供更精確的補(bǔ)償分量，且經(jīng)由資訊傳輸使得每個(gè)主動電力濾波裝置與各個(gè)負(fù)載支路的補(bǔ)償量達(dá)到最佳分配，以產(chǎn)生最大的系統(tǒng)效益，使該主動電力濾波系統(tǒng)兼具集中式管理與分散式管理的優(yōu)點(diǎn)，不僅能提供一個(gè)干凈電力網(wǎng)路，更達(dá)到管理簡單及增加主動電力濾波裝置的使用壽命。
[0019]為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1:為習(xí)知的系統(tǒng)方塊圖。
[0021]圖2:為習(xí)知的系統(tǒng)方塊圖。
[0022]圖3:為習(xí)知的系統(tǒng)方塊圖。
[0023]圖4:為習(xí)知的系統(tǒng)方塊圖。
[0024]圖5:為本發(fā)明的系統(tǒng)方塊圖。
[0025]圖6:為本發(fā)明的另一實(shí)施例系統(tǒng)方塊圖。
[0026]圖7:為本發(fā)明的又一實(shí)施例系統(tǒng)方塊圖。
[0027]圖8:為本發(fā)明的再一實(shí)施例系統(tǒng)方塊圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028]請參閱圖5，為本發(fā)明的系統(tǒng)方塊圖。如圖所示，本實(shí)施例以一對多的型態(tài)呈現(xiàn)，本發(fā)明的分散式負(fù)載電流感測系統(tǒng)架設(shè)于一電力輸入端100之后,該電力輸入端100電性連接一主電力干線101，該主電力干線101分別電性連接多個(gè)負(fù)載支路A、B及C，本實(shí)施例中該主電力干線101所連接的負(fù)載支路不限于本實(shí)施例所揭露的內(nèi)容，該主電力干線101電性連接一電力匯流排2，該電力匯流排2再電性連接一主動電力濾波裝置3，其中該主動電力濾波裝置3內(nèi)更分別包括一電流和電壓感測單元31、一訊號處理單元32、一驅(qū)動電路單元33、一功率單元34、一儲能單元35以及一輸出濾波單元36且彼此電性連接，而于各負(fù)載支路A、B及C上分別電性連接一負(fù)載電流感測裝置4，將該些負(fù)載電流感測裝置4直接架構(gòu)于各負(fù)載支路A、B及C，以降低該些負(fù)載電流感測裝置4偵測范圍，其中各負(fù)載電流感測裝置4內(nèi)更包括一控制單元41、一負(fù)載電流感測單元42及一通訊單元43,該控制單元41分別電性連接該負(fù)載電流感測單元42及通訊單元43，該負(fù)載電流感測單元42用以感測各負(fù)載支路A、B及C的負(fù)載電流數(shù)據(jù)，而該控制單元41用以接收該負(fù)載電流數(shù)據(jù)后，再經(jīng)由該通訊單元43傳送至該主動電力濾波裝置3，另該通訊單元43的通訊傳輸格式可為無線通訊系統(tǒng)，例如WIFI或藍(lán)牙等無線型式傳輸模式，也可為有線通訊系統(tǒng)，如RS232、RS484等有線型式傳輸模式以進(jìn)行資訊傳輸；最后，各負(fù)載電流感測裝置4再分別電性連接對用于各負(fù)載支路A、B及C的支路負(fù)載A、B及C。
[0029]續(xù)參閱圖5。本發(fā)明于習(xí)知技術(shù)最大不同之處，就是直接于各負(fù)載支路A、B及C上裝設(shè)獨(dú)立的負(fù)載電流感測裝置4，藉此降低該負(fù)載電流感測裝置4需要偵測的范圍，經(jīng)由其中的負(fù)載電流感測單元42收集其負(fù)載電流數(shù)據(jù)后，經(jīng)由控制單元41將其數(shù)據(jù)經(jīng)由通訊單元43傳送至負(fù)責(zé)控制所有負(fù)載支路A、B及C的主動電力濾波裝置3上，該主動電力濾波裝置3將接收到的各負(fù)載支路A、B及C的負(fù)載電流訊號進(jìn)行解析，由電流和電壓感測單元31接收電力輸入端的電壓訊號與補(bǔ)償電流的反饋訊號，之后通過訊號處理單元32的運(yùn)算與處理，并發(fā)送該運(yùn)送結(jié)果至該驅(qū)動電路單元33，再由該驅(qū)動電路單元33驅(qū)動該功率單元34，由功率單元34產(chǎn)生與各負(fù)載支路A、B及C的諧波訊號與振幅大小相同但相位相反的補(bǔ)償訊號，并控制該儲能單元35及輸出濾波單元36進(jìn)行輸出動作，經(jīng)由電力匯流排2經(jīng)由主電力干線101傳送到各負(fù)載支路A、B及C，以補(bǔ)償各負(fù)載支路A、B及C的諧波訊號與虛功，藉此獲得精確度較高的感測訊號，使得諧波補(bǔ)償更適時(shí)及精確。
[0030]請參閱圖6，為本發(fā)明的另一實(shí)施例系統(tǒng)方塊圖。如圖所示，本實(shí)施例以多對多的型態(tài)呈現(xiàn)，該電力匯流排2分別電性連接多個(gè)的主動電力濾波裝置3A、3B及3C，而該主電力干線101分別電性連接多個(gè)負(fù)載支路A、B及C，各負(fù)載支路A、B及C分別電性連接一負(fù)載電流感測裝置4A、4B及4C，最后各負(fù)載電流感測裝置4A、4B及4C再分別電性連接支路負(fù)載A、B及C，其中各負(fù)載電流感測裝置4A、4B及4C分別電性連接相對應(yīng)的主動電力濾波裝置3A、3B及3C ;其中各負(fù)載電流感測裝置4A、4B及4C分別通過內(nèi)部的負(fù)載電流感測單元42A、42B及42C感測其負(fù)載電流數(shù)據(jù)回傳至各控制單元41A、41B及41C，之后由各控制單元41A、41B及41C將其數(shù)據(jù)通過通訊單元43A、43B及43C分別回傳其數(shù)據(jù)至各對應(yīng)的主動電力濾波裝置3A、3B及3C進(jìn)行解析，最后各主動電力濾波裝置3A、3B及3C經(jīng)由電力匯流排2經(jīng)由主電力干線101傳送到各負(fù)載支路A、B及C，以補(bǔ)償各負(fù)載支路A、B及C的諧波訊號與虛功。
[0031]請參閱圖7,為本發(fā)明的又一實(shí)施例系統(tǒng)方塊圖。如圖所不,于本實(shí)施例以多對一并行運(yùn)轉(zhuǎn)的型態(tài)呈現(xiàn)，本實(shí)施例中該電力匯流排2分別電性連接多個(gè)的主動電力濾波裝置3A、3B及3C，而該主電力干線101電性連接多個(gè)負(fù)載支路A，該負(fù)載支路A電性連接一負(fù)載電流感測裝置4，其中該負(fù)載電流感測裝置4通過內(nèi)部的負(fù)載電流感測單元42感測其負(fù)載電流數(shù)據(jù)，之后通過通訊單元43回傳其數(shù)據(jù)至對應(yīng)的多個(gè)主動電力濾波裝置3A、3B及3C進(jìn)行解析，由各電流和電壓感測單元31接收電力輸入端的電壓訊號與補(bǔ)償電流的反饋訊號，再依接收到的不同反饋訊號進(jìn)行解析，由各主動電力濾波裝置3A、3B及3C經(jīng)由電力匯流排2經(jīng)由主電力干線101傳送到負(fù)載支路A，以進(jìn)行對負(fù)載支路A不同程度的諧波訊號與虛功，以滿足其負(fù)載支路A的補(bǔ)償需求。
[0032]請參閱圖8，為本發(fā)明的再一實(shí)施例系統(tǒng)方塊圖。如圖所示，于該電力匯流排2更電性連接至少一擴(kuò)充功率單元5，于本實(shí)施例中該電力匯流排2電性連接多組擴(kuò)充功率單元5，該些擴(kuò)充功率單元5再電性連接于該主動電力濾波裝置3的訊號處理單元32 ;由于考量到各負(fù)載支路A、B及C滿載情形下，該主動電力濾波裝置3的最大輸出補(bǔ)償容量不足以滿足各負(fù)載支路A、B及C滿載情況下的需求容量，反而造成系統(tǒng)補(bǔ)償能力的失效，因此該主動電力濾波裝置3經(jīng)由各負(fù)載支路A、B及C的負(fù)載電流感測裝置4A、4B及4C傳送所感測到的負(fù)載電流訊號，經(jīng)解析出基頻訊號與諧波訊號，再經(jīng)由訊號處理單元32運(yùn)算與處理，若發(fā)生主動電力濾波裝置3補(bǔ)償容量不足以滿足其中一負(fù)載支路A的需求容量時(shí)，該主動電力濾波裝置3的訊號處理單元32則會開啟多功率單元模式，依據(jù)該訊號處理單元32計(jì)算出需求補(bǔ)償容量，并產(chǎn)生驅(qū)動該些擴(kuò)充功率單元5的驅(qū)動訊號，以驅(qū)動該些擴(kuò)充功率單元5產(chǎn)生與負(fù)載支路A諧波訊號固定、比例振幅但相位相反的補(bǔ)償訊號，最后通過電力匯流排2經(jīng)由主電力干線101傳送到負(fù)載支路A，以補(bǔ)償負(fù)載支路A所需的諧波訊號與虛功。
[0033]惟以上所述的實(shí)施方式，是為較佳的實(shí)施實(shí)例，當(dāng)不能以此限定本發(fā)明實(shí)施范圍，若依本發(fā)明申請專利范圍及說明書內(nèi)容所作的等效變化或修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明下述的專利涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種分散式負(fù)載電流感測系統(tǒng)，用以連接于電力輸入端之后，該電力輸入端電性連接一主電力干線，該主電力干線分別電性連接至少一負(fù)載支路，其特征在于，該系統(tǒng)包括: 一電力匯流排，電性連接該主電力干線； 一主動電力濾波裝置，電性連接該電力匯流排，該主動電力濾波裝置更包括: 一訊號處理單元，用以解析所接收的訊號并發(fā)送一訊號； 一驅(qū)動電路單元，與該訊號處理單元電性連接，用以接收該訊號處理單元的訊號，并依其訊號發(fā)送一驅(qū)動訊號； 一功率單元，與該驅(qū)動電路單元電性連接，用以接收該驅(qū)動訊號并產(chǎn)生一補(bǔ)償訊號； 一負(fù)載電流感測裝置，電性連接于該負(fù)載支路上，該負(fù)載電流感測裝置更包括一控制單元及一負(fù)載電流感測單元，該控制單元與該負(fù)載電流感測單元彼此電性連接，該負(fù)載電流感測單元用以感測該負(fù)載支路的負(fù)載電流感測訊號并回傳該訊號至控制單元后再傳至該主動電力濾波裝置；藉由該主動電力濾波裝置產(chǎn)生一與負(fù)載支路的諧波訊號與振幅大小相同但相位相反的補(bǔ)償訊號，經(jīng)由電力匯流排經(jīng)由電力主干線傳送至負(fù)載支路，以補(bǔ)償各負(fù)載支路的諧波訊號與虛功。
2.如權(quán)利要求1所述的分散式負(fù)載電流感測系統(tǒng)，其特征在于，該電力匯流排更連接一擴(kuò)充功率單元，該擴(kuò)充功率單元更電性連接于該訊號處理單元，用以接收該訊號處理單兀所傳送的訊號。
3.如權(quán)利要求1所述的分散式負(fù)載電流感測系統(tǒng)，其特征在于，該控制單元更電性連接一通訊單元，用以接收控制單元的訊號并傳送至該主動電力濾波裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的分散式負(fù)載電流感測系統(tǒng)，其特征在于，該通訊單元的通訊傳輸格式為無線通訊。
5.如權(quán)利要求4所述的分散式負(fù)載電流感測系統(tǒng)，其特征在于，該通訊單元為WIFI或藍(lán)牙無線型式傳輸模式的任一種。
6.如權(quán)利要求3所述的分散式負(fù)載電流感測系統(tǒng)，其特征在于，該通訊單元的通訊傳輸格式為有線通訊。
7.如權(quán)利要求6所述的分散式負(fù)載電流感測系統(tǒng)，其特征在于，該通訊單元為RS232或RS484有線型式傳輸模式的任一種。
【文檔編號】G01R19/00GK104297547SQ201410311687
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月18日
【發(fā)明者】黃詠勝, 李舜華 申請人:順富科技實(shí)業(yè)有限公司