本发明有涉及一种能源回收技术,且特别是涉及一种能源回收装置及其直流升压装置。
1、人类文明发展至今,所产生的环境污染以及资源耗竭,造成许多自然天灾。因此,人类开始重视环境保护。为了达到节能减碳的目的,许多不同领域的科技先驱纷纷针对环保功能进行改良设计。其中,像是电源供应器,制造者会针对电源供应器的零组件,找最适合的材料,或是设计出最合适的模块,像是滤波模块或是升降压模块,来达到最少损耗、最高使用效率的目的。
2、除了上述改良的方向以外,可以看到的是,在电子元件的运作速度与频率不断提升的同时,对于电力网络(utility grid)所提供的电力的需求也相对增加,在这样的情况下,有效的利用电力来操作耗电元件并避免能量的浪费的需求也开始得到重视,像是为了回收电力,目前常见到的是将电源供应器过剩的电力回收至电力网络来节省能源的消耗。
3、一般而言,电源供应器需要进行约24至72个小时的烧机测试(burn-in test),来验证电源供应器的可靠度与稳定度。现有的电源供应器的烧机测试系统包括有一电阻负载(resistor tank),以作为一测试电源供应器的负载。在这种例子中,测试电源供应器输送电力至电阻负载后,电力是转换为热能从而浪费掉,如此,除了浪费电力以外,还会导致空气调节系统中的额外的能量消耗。为了节省能源消耗并减少烧机测试的成本,通常会在烧机测试系统中采用能量回收装置来避免多余的能量被消耗掉。厂内的电源供应器大多都具多种输出电压,在高、低电压规格的电源供应器需分别以两种能量回收装置进行能源回收,造成工程师于开发阶段及烧机测试阶段上使用高、低电压规格的电源供应器会较为不便。
4、因此,本发明针对上述的困扰,提出一种能源回收装置及其直流升压装置,以解决现有技术所产生的问题。
1、本发明的目的在于提供一种能源回收装置及其直流升压装置,其拓宽输入电压的范围,以应用于市电回收与节能烧机程序。
2、在本发明的一实施例中,提供一种直流升压装置,其包括一第一相位控制器、一交错式(interleaved)升压器、一第二相位控制器与一相位偏移(phase-shift)电压转换器。第一相位控制器用以接收一固定电流、一第一回授电流与一第二回授电流,并据此产生一第一脉波宽度调变信号与一第二脉波宽度调变信号,其中第一脉波宽度调变信号与第二脉波宽度调变信号的相位不同。交错式升压器耦接第一相位控制器。交错式升压器用以接收一输入直流电压、第一脉波宽度调变信号与第二脉波宽度调变信号,并据此输出第一回授电流与第二回授电流,且根据第一脉波宽度调变信号与第二脉波宽度调变信号的相位提升输入直流电压至一供应直流电压。第二相位控制器耦接交错式升压器。第二相位控制器用以接收供应直流电压与一设定电压,并据此产生多个第三脉波宽度调变信号,其中所有第三脉波宽度调变信号具有不同相位。相位偏移电压转换器耦接交错式升压器与第二相位控制器。相位偏移电压转换器用以接收所有第三脉波宽度调变信号与供应直流电压,并根据所有第三脉波宽度调变信号的不同相位转换供应直流电压为一稳定直流电压。
3、在本发明的一实施例中,直流升压装置还包括一电流控制器,其耦接第一相位控制器,其中电流控制器用以产生固定电流。
4、在本发明的一实施例中,电流控制器通过控制器局域网络总线(controller areanetwork bus,can bus)耦接第一相位控制器。
5、在本发明的一实施例中,直流升压装置还包括一电压控制器,其耦接第二相位控制器。电压控制器用以接收输入直流电压,并据此产生设定电压。
6、在本发明的一实施例中,交错式升压器包括一第一二极管、一第二二极管、一第一电子开关、一第二电子开关、一第一电感器、一第二电感器与一输出电容器。第一电子开关耦接于第一二极管的阳极与一地端之间,第一电子开关的控制端耦接第一相位控制器。第一电子开关用以接收第一脉波宽度调变信号,以进行导通或关断。第二电子开关耦接于第二二极管的阳极与地端之间,第二电子开关的控制端耦接第一相位控制器。第二电子开关用以接收第二脉波宽度调变信号,以进行导通或关断。第一电感器的一端耦接于第一二极管的阳极与第一电子开关之间,另一端耦接第一相位控制器。第一电感器用以接收输入直流电压,并据此产生第一回授电流与一第一电感电流。第二电感器的一端耦接于第二二极管的阳极与第二电子开关之间,另一端耦接第一相位控制器。第二电感器用以接收输入直流电压,并据此产生第二回授电流与一第二电感电流。输出电容器的一端耦接第一二极管与第二二极管的阴极与第二相位控制器,另一端耦接地端。输出电容器根据第一电子开关与第二电子开关的导通状态或关断状态,用以通过第一二极管与第二二极管接收第一电感电流与第二电感电流,威廉希尔注册以产生供应直流电压。
7、在本发明的一实施例中,第一相位控制器包括一第一减法器、一第一比例积分控制器(proportional–integral controller)、一第一数值限制器、威廉希尔注册一第一脉波宽度调变产生器、一第二减法器、一第二比例积分控制器(proportional–integral controller)、一第二数值限制器与一第二脉波宽度调变产生器。第一减法器耦接第一电感器,其中第一减法器用以接收第一回授电流与固定电流,并将其相减,以产生一第一电流差异。第一比例积分控制器耦接第一减法器,其中第一比例积分控制器用以接收第一电流差异,并据此产生一第一控制电压。第一数值限制器耦接第一比例积分控制器。第一数值限制器用以接收第一控制电压。在第一控制电压小于一第一上限电压,且大于一第一下限电压时,第一数值限制器输出第一控制电压。在第一控制电压大于或等于第一上限电压时,第一数值限制器输出第一上限电压。在第一控制电压小于或等于第一下限电压时,第一数值限制器输出第一下限电压。第一脉波宽度调变产生器耦接第一数值限制器与第一电子开关的控制端。第一脉波宽度调变产生器用以接收第一控制电压、第一上限电压或第一下限电压,并比较第一控制电压、第一上限电压与第一下限电压的其中一个及一第一三角波电压,以产生第一脉波宽度调变信号。第二减法器耦接第二电感器,其中第二减法器用以接收第二回授电流与固定电流,并将其相减,以产生一第二电流差异。第二比例积分控制器耦接第二减法器,其中第二比例积分控制器用以接收第二电流差异,并据此产生一第二控制电压。第二数值限制器耦接第二比例积分控制器,其中第二数值限制器用以接收第二控制电压。在第二控制电压小于一第二上限电压,且大于一第二下限电压时,第二数值限制器输出第二控制电压。在第二控制电压大于或等于第二上限电压时,第二数值限制器输出第二上限电压。在第二控制电压小于或等于第二下限电压时,第二数值限制器输出第二下限电压。第二脉波宽度调变产生器耦接第二数值限制器与第二电子开关的控制端,其中第二脉波宽度调变产生器用以接收第二控制电压、第二上限电压或第二下限电压,并比较第二控制电压、第二上限电压与第二下限电压的其中一个及一第二三角波电压,以产生第二脉波宽度调变信号。
8、在本发明的一实施例中,第一脉波宽度调变信号与第二脉波宽度调变信号的相位相差180度。
9、在本发明的一实施例中,相位偏移电压转换器包括一谐振驱动电路、一变压器与一整流电路。谐振驱动电路耦接交错式升压器与第二相位控制器。谐振驱动电路用以接收所有第三脉波宽度调变信号与供应直流电压,并根据所有第三脉波宽度调变信号的不同相位转换供应直流电压为一谐振电流。变压器的一次侧耦接谐振驱动电路,威廉希尔注册其中变压器用以接收谐振电流,以储存一能量。整流电路耦接变压器的二次侧,其中变压器与整流电路用以转换能量为稳定直流电压。
10、在本发明的一实施例中,谐振驱动电路包括一电流切换电路与一谐振电路。电流切换电路耦接交错式升压器与第二相位控制器,谐振电路耦接电流切换电路与变压器的一次侧。电流切换电路与谐振电路用以接收所有第三脉波宽度调变信号与供应直流电压,并根据所有第三脉波宽度调变信号的不同相位转换供应直流电压为谐振电流。
11、在本发明的一实施例中,第二相位控制器包括一减法器、一比例积分控制器(proportional–integral controller)、一数值限制器与一脉波宽度调变产生器。减法器耦接交错式升压器,其中减法器用以接收供应直流电压与设定电压,并将其相减,以产生一电压差异。比例积分控制器耦接减法器,其中比例积分控制器用以接收电压差异,并据此产生一相位控制量。数值限制器耦接比例积分控制器,其中数值限制器用以接收相位控制量。在相位控制量小于一上限控制量,且大于一下限控制量时,数值限制器输出相位控制量。在相位控制量大于或等于上限控制量时,数值限制器输出上限控制量。在相位控制量小于或等于下限控制量时,数值限制器输出下限控制量。脉波宽度调变产生器耦接数值限制器与电流切换电路。脉波宽度调变产生器用以接收相位控制量、上限控制量或下限控制量,并根据相位控制量、上限控制量与下限控制量的其中一个及一三角波电压,产生所有第三脉波宽度调变信号。
12、在本发明的一实施例中,提供一种能源回收装置耦接一市电电网,能源回收装置包括一第一相位控制器、一交错式(interleaved)升压器、一第二相位控制器、一相位偏移(phase-shift)电压转换器与一逆变器。第一相位控制器用以接收一固定电流、一第一回授电流与一第二回授电流,并据此产生一第一脉波宽度调变信号与一第二脉波宽度调变信号,其中第一脉波宽度调变信号与第二脉波宽度调变信号的相位不同。交错式升压器耦接第一相位控制器。交错式升压器用以接收一输入直流电压、第一脉波宽度调变信号与第二脉波宽度调变信号,并据此输出第一回授电流与第二回授电流,且根据第一脉波宽度调变信号与第二脉波宽度调变信号的相位提升输入直流电压至一供应直流电压。第二相位控制器耦接交错式升压器。第二相位控制器用以接收供应直流电压与一设定电压,并据此产生多个第三脉波宽度调变信号,其中所有第三脉波宽度调变信号具有不同相位。相位偏移电压转换器耦接交错式升压器与第二相位控制器。相位偏移电压转换器用以接收所有第三脉波宽度调变信号与供应直流电压,并根据所有第三脉波宽度调变信号的不同相位转换供应直流电压为一稳定直流电压。逆变器耦接相位偏移电压转换器与市电电网。逆变器用以接收稳定直流电压,并将其转换为一交流电压,且传输交流电压给市电电网。
13、在本发明的一实施例中,相位偏移电压转换器包括一谐振驱动电路、一变压器与一整流电路。谐振驱动电路耦接交错式升压器与第二相位控制器。谐振驱动电路用以接收所有第三脉波宽度调变信号与供应直流电压,并根据所有第三脉波宽度调变信号的不同相位转换供应直流电压为一谐振电流。变压器的一次侧耦接谐振驱动电路,其中变压器用以接收谐振电流,以储存一能量。整流电路耦接变压器的二次侧与逆变器,其中变压器与整流电路用以转换能量为稳定直流电压。
14、基于上述,能源回收装置及其直流升压装置以交错式升压器与相位偏移电压转换器提升升压比例,以拓宽输入电压的范围,从而应用于市电回收与节能烧机程序。