专利名称：再生能源供电系统及其供电方法
技术领域：
本发明涉及一种再生能源供电系统及其供电方法，特别是有关一种与非再生能源 供电系统并联，并且一同供电给负载的再生能源供电系统及其供电方法。
背景技术：
根据联合国环境规划署(UNEP)的定义，“再生能源”(Renewableenergy)指理论上 能取之不尽的天然资源，过程中不会产生污染物，例如太阳能、风能、地热能、水力能、潮汐 能、生质能等，都是转化自然界的能量成为电能，并在短时间内就可以再生。另外，传统的直流(DC)电的获取有以下两种方式，第一由交流电源(市电)逆变 转换而成，第二由直流电源经升压或降压转换而成。近年来，随着再生能源，例如太阳能的 兴起，由太阳能板提供的直流电成为一种新趋势。然而，无论是由交流电源、直流电源或者 太阳能转换而来的直流电，一般采用单独对直流负载进行供电的方式，因此，直流负载通常 以单一方式获取电能。在前述单一的供电方式中，当直流电单一来自太阳能板时，供给直流负载的直流 电将因为天气气候、环境的影响而发生不稳定的现象。另外，当直流电单一来自交流电源或 直流电源时，则无法实现绿色环保的目的。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种再生能源供电系统及其供电方法。本发明主要将再 生能源转换来的直流电源和非再生能源供电系统进行并联，以供电给一负载使用。并且， 透过优先级的电能分配控制，使再生能源优先以最大限度的电能利用率(Power Usage Effectiveness)对负载供电，同时，使非再生能源供电系统以最小限度的电能利用率对负 载供电，从而实现绿色环保的目的。本发明的实施例提供的再生能源供电系统用来供电给一负载，其包括有一电力产 生模块、一第一转换模块、一储能模块、一第二转换模块及一反馈控制模块。其中，电力产生 模块用来接收大自然再生能源并转换成一再生电能。第一转换模块则是并联耦接于电力产 生模块，用来接收再生电能并转换成一第一供应电力。储能模块并联耦接于第一转换模块， 用来接收第一供应电能并储存成一备用电力。第二转换模块并联耦接于第一转换模块与储 能模块，用来接收第一供应电力及/或备用电力并转换成一第二供应电力供给负载使用。 反馈控制模块耦接于第二转换模块与负载，用来检测非再生能源供电系统供给负载的一输 入电力，并根据输入电力与一预设值比对的结果控制第二转换模块调整第二供应电力输出 的电量。本发明的实施例提供的再生能源供电方法，其步骤包括首先，判断供给负载的一 输入电力是否超过一预设电量；接着，判断结果若为是，则再生电能供应负载所需的电量， 以令供给负载的输入电力不超过该预设电量；相反的，判断结果若为否，则维持再生电能供 应负载所需的电量。
综上所述，本发明的实施例将再生能源所提供的直流电源和非再生能源供电系统 提供的直流电源并联在一起，同时，透过对负载电流的侦测，加以控制再生能源和非再生能 源供电系统对负载供电的电能分配优先的顺序，使再生能源优先以最大限度电能利用率对 负载供电，并且，使非再生能源供电系统以最小限度电能利用率对负载供电，从而实现绿色 环保的目的。为了能更进一步了解本发明特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明 与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
图式说明图1为本发明的一实施例的再生能源供电系统功能方块示意图；图2为本发明的一实施例的功率分配单元内部电路示意图；图3为本实施例的再生能源供电系统的操作方法流程示意图；图4为本发明的实施例的第一电力供应流程示意图；图5为本发明的实施例的第二电力供应流程示意图；图6为本发明的实施例的第三电力供应流程示意图；图7为本发明的实施例的第四电力供应流程示意图；及图8为本发明的实施例的第五电力供应流程示意图。附图标记说明再生能源供电系统1电力产生模块10第一转换模块12储能模块14第二转换模块16反馈控制模块17非再生能源供电系统2负载3再生电能Pl第一供应电力Vl第二供应电力V2输入电力Va取样信号Vs备用电力Vp取样单元170功率分配单元172控制单元174放大单元OPAl误差放大单元0PA2反向放大后的取样信号Vs’
预设值Vref比对结果信号Vr
具体实施例方式请参考图1，图1为本发明的一实施例的再生能源供电系统功能方块示意图。本 实施例的再生能源供电系统1和一非再生能源供电系统2并联，并且供同用来供电给一负 载3使用。前述的负载3可以是一直流负载，而非再生能源供电系统2可以是一电源转接 器(ADAPTER)与市电的电连接应用系统。其中，本实施例的再生能源供电系统1包括有一 电力产生模块10、一第一转换模块12、一储能模块14、一第二转换模块16及一反馈控制模 块17。再参考图1。电力产生模块10用来接收大自然再生能源并转换成一再生电能P1。 电力产生模块10可以是一太阳能供电模块或其他可以接收大自然再生能源并转换成电能 的装置。第一转换模块12并联耦接于电力产生模块10，其从电力产生模块10接收再生电 能P1，并且，将再生电能Pl转换成一第一供应电力Vl以输出到储能模块14。前述的第一 转换模块12可以是一降压型DC/DC转换模块。再参考第一图。储能模块14并联耦接于第一转换模块12，其将从第一转换模块12 所取得的第一供应电能Vl储存成一备用电力Vp。储能模块14可以是一个二次电池。同 时，第二转换模块16并联耦接于第一转换模块12与储能模块14，用来接收第一供应电力 Vl及/或备用电力Vp，并将第一供应电力Vl及/或备用电力Vp转换成一第二供应电力V2 以供给负载3使用。前述的第二转换模块16可以是一升压型DC/DC转换模块。在参考图1。反馈控制模块17耦接于第二转换模块16与负载3，其用来检测非再 生能源供电系统2供给负载3的一输入电力Va (如，电流)，其中，输入电力Va可以是一直 流电力。如图1所示，反馈控制模块17包括一取样单元170、一功率分配单元172及一控制 单元174。其中，取样单元170用来取样输入电力Va的大小，并根据输入电力Va的大小对 应产生一取样信号Vs。请连同参照图2，图2为本发明的一实施例的功率分配单元内部电 路示意图。功率分配单元172内部包含有一放大单元OPAl与一误差放大单元0PA2。如图2所示，功率分配单元172的放大单元OPAl耦接于取样单元170，其用来将取 样信号Vs进行反向放大，接着，经反向放大后的取样信号Vs’被送至误差放大单元0PA2。 误差放大单元0PA2比对运算反向放大后的取样信号Vs’与一预设值Vref (如，5V)，并且产 生一比对结果信号Vr。误差放大单元0PA2将比对结果信号Vr送给控制单元174，如此，控 制单元174依据比对结果信号Vr，加以控制第二转换模块16中功率晶体管(未标示)的导 通时间，进而控制第二转换模块16调整第二供应电力V2输出的电量。再参考图1与图2。当非再生能源供电系统2提供给负载3的电能超过一预设电 量，例如IW时，此时，控制单元174送给第二转换模块16 —个低电位(low level)的比对 结果信号Vr，用以增大第二转换模块16中功率晶体管的导通时间，进而让电力产生模块10 及/或储能模块14提供给负载3的电能增加，使得负载3可以完全从电力产生模块10及 /或储能模块14获取电能，以达到绿色环保的目的。再参考图1。本实施例的再生能源供电系统1将电力产生模块10提供直流再生 电能Pl经第一转换模块12的降压处理后再对储能模块14充电，以进行再生电能存储。另外，经降压后的再生电能Pl再经第二转换模块16的升压处理后，与非再生能源供电系统2 并联以共同供电于负载3。同时，本实施例的再生能源供电系统1对非再生能源供电系统2提供给负载3的 输入电力Va(电流信号)进行取样，此取样信号Vs经功率分配单元172处理后，送给第二 转换模块16中晶体管驱动器(未标示)，晶体管驱动器透过对功率晶体管导通时间的控制， 进而控制电力产生模块10及/或储能模块14提供给负载3电能的百分比。在负载3所消 耗的总电能中，当第二转换模块16中功率晶体管导通时间越长时，电力产生模块10及/或 储能模块14提供给负载3所占的电能百分比越大，而从非再生能源供电系统2提供给负载 3所占的电能百分比则越小。如此，本实施例的再生能源供电系统1将可以与非再生能源供电系统一同并联于 负载3，并且，依据非再生能源供电系统2提供给负载3的输入电力Va，加以调整电力产生 模块10及/或储能模块14提供给负载3电能的百分比，达到负载3电能分配与平衡的优 先级控制。配合图1与图2，请参考图3。图3为本实施例的再生能源供电系统的操作方法流 程示意图。如图3所示，本实施例的再生能源供电方法包含有如下步骤首先，判断非再生 能源供电系统2供应到负载3的输入电力Va是否超过一预设电量(S100)，意即，比对运算 反向放大后的取样信号Vs’与预设值Vref。接着，当判断结果为“是”，则再生电能Pl增加供应负载3的电量，以令供给负载3 的输入电力Va不超过预设电量610 ，意即，控制单元174送给第二转换模块16 —个低电 位(low level)的比对结果信号Vr，用以增大第二转换模块16中功率晶体管的导通时间， 进而让电力产生模块10及/或储能模块14提供给负载3的电能增加，使得负载3可以尽 可能地从电力产生模块10及/或储能模块14获取电能，以达到绿色环保的目的。另外，当判断结果为“否”，则维持再生电能Pl供应负载3的电量(S104)，意即，电 力产生模块10及/或储能模块14持续提供给负载3所需的电能，使得负载3完全从电力 产生模块10及/或储能模块14获取电能，以达到绿色环保的目的。在步骤S104中，再生电能Pl还会对储能模块14充电，以将备用电力Vp存放在 储能模块14中。接着，判断再生电能Pl是否足够供应负载3所需的电量(S106)。当步骤 S106的判断结果为“是”，则维持再生电能Pl供应负载3所需的电量(S104)。另外，当步骤 S106的判断结果为“否”，则负载3所需的电量将会由再生电能Pl与备用电力Vp共同供应 (S108)。在步骤S108后，接着判断再生电能Pl是否无法供应电量(SllO)。当步骤SllO的 判断结果为“是”，则由备用电力Vp供应负载3所需的电量(S112)。当步骤SllO的判断结 果为“否”，则维持再生电能Pl与备用电力Vp共同供应负载3所需的电量(S108)。在步骤Sl 12后，接着判断该备用电力Vp是否足够供应负载3所需的电量(Si 14)。 当步骤S114的判断结果为“是”，则维持备用电力Vp供应负载3所需的电量(S112)。当步 骤S114的判断结果为“否”，则由备用电力Vp与输入电力Va共同供应负载3所需的电量 (S116)。在步骤S116后，接着判断备用电力Vp是否无法供应电量(S118)。当步骤S118的 判断结果为“是”，则由输入电力Va供应负载3所需的电量(S120)。当步骤S118的判断结果为“否”，则维持备用电力Vp与输入电力Va共同供应负载3所需的电量(Si 16)。参考图4，图4为本发明的实施例的第一电力供应流程示意图。如图4所示，当太 阳光照比较强烈时，本实施例的再生能源供电系统1中的电力产生模块10将可以产生足够 的再生电能P1。再生电能Pl —方面用来对储能模块14充电，以进行再生电能的存储，另一 方面，再生电能Pl经由第二转换模块16以对负载3供电。如此，在太阳光照比较强烈情况 下，非再生能源供电系统2几乎不提供电能给负载3，而负载3所需消耗的电能则完全由太 阳能电力产生模块10优先提供，此时，电能流向如图4中虚线条所示。参考图5，图5为本发明的实施例的第二电力供应流程示意图。如图5所示，当太 阳光不强烈时，本实施例的再生能源供电系统1中的电力产生模块10产生的再生电能Pl 经由第二转换模块16将不足以提供负载3所需消耗的电能，此时，储能模块14经由第二转 换模块16会提供部分的电能给负载3使用，以补偿不足的再生电能Pl。如此，在太阳光照 不强烈情况下，非再生能源供电系统2同样不提供电能给负载3，而负载3所需消耗的电能 则由电力产生模块10与储能模块14共同提供，此时，电能流向如图5中虚线条所示。参考图6，图6为本发明的实施例的第三电力供应流程示意图。如图6所示，在无 太阳光时，本实施例的再生能源供电系统1中的电力产生模块10无法提供再生电能Pl给 负载3使用，此时，负载3所需的电能将完全由储能模块14提供。储能模块14将预存的备 用电力Vp经由第二转换模块16以对负载3供电。如此，在阴雨天情况下，非再生能源供电 系统2同样不提供电能给负载3，而负载3所需消耗的电能则完全由储能模块14提供，此 时，电能流向如图6中虚线条所示。参考图7，图7为本发明的实施例的第四电力供应流程示意图。如图7所示，在无 太阳光以及本实施例的再生能源供电系统1中的储能模块14预存的备用电力Vp经由第二 转换模块16不足以提供负载3所需消耗的电能时，非再生能源供电系统2将会提供部分的 电能给负载3使用，以补偿不足的备用电力Vp。如此，在前述情况下，负载3所需消耗的电 能由储能模块14与非再生能源供电系统2共同提供，此时，电能流向如图7中虚线条所示。参考图8，图8为本发明的实施例的第五电力供应流程示意图。如图8所示，在无 太阳光以及本实施例的再生能源供电系统1中的储能模块14预存的备用电力Vp非常弱， 不能再供电于负载3时，负载3所需用的电能，将完全由非再生能源供电系统2提供，此时， 电能流向如图8中虚线条所示。综上所述，本发明的实施例主要将太阳能转换来的直流电源和非再生能源供电系 统进行并联，以供电给负载使用。并且，透过对负载电流的侦测，加以控制太阳能和非再 生能源供电系统对负载供电的电能分配优先的顺序，使太阳能以最大限度的电能利用率 (Power UsageEffectiveness)对负载供电，同时，使非再生能源供电系统以最小限度的电 能利用率对负载供电，从而实现绿色环保的目的。以上所述，仅为本发明最佳的具体实施例，但是，本发明的特征并不局限于此，任 何本领域普通技术人员在本发明的领域内，可轻易思及的变化或修改，皆可涵盖在本发明 权利要求保护范围之内。
权利要求
1.一种再生能源供电系统，其特征在于，与一非再生能源供电系统共同供电给一负载， 包括一电力产生模块，接收大自然再生能源，并转换成一再生电能； 一第一转换模块，并联耦接于该电力产生模块，该第一转换模块接收该再生电能，并转 换成一第一供应电力；一储能模块，并联耦接于该第一转换模块，该储能模块接收该第一供应电能，并储存成 一备用电力；一第二转换模块，并联耦接于该第一转换模块与该储能模块，该第二转换模块接收该 第一供应电力及/或该备用电力，并转换成一第二供应电力供给该负载；及一反馈控制模块，耦接于该第二转换模块与该负载，该反馈控制模块检测该非再生能 源供电系统供应给该负载的一输入电力，并根据该输入电力与一预设值比对的结果，控制 该第二转换模块调整该第二供应电力输出的电量。
2.如权利要求1所述的再生能源供电系统，其特征在于，该电力产生模块为一太阳能 供电模块。
3.如权利要求1所述的再生能源供电系统，其特征在于，该第一转换模块为一降压型 DC/DC转换模块。
4.如权利要求4所述的再生能源供电系统，其特征在于，该第二转换模块为一升压型 DC/DC转换模块。
5.如权利要求4所述的再生能源供电系统，其特征在于，该负载为一直流负载。
6.如权利要求5所述的再生能源供电系统，其特征在于，该输入电力为一直流电力。
7.如权利要求1所述的再生能源供电系统，其特征在于，该反馈控制模块包括 一取样单元，取样该输入电力并产生一取样信号；一功率分配单元，耦接于该取样单元，比对运算该取样信号与该预设值，并产生一比对 结果信号；及一控制单元，耦接于该功率分配单元，该控制单元根据该比对结果信号，控制该第二转 换模块调整该第二供应电力输出的电量。
8.—种再生能源供电方法，其特征在于，步骤包括以一再生能源供电系统与一非再生能源供电系统共同供电给一负载； 判断非再生能源供电系统供给该负载的一输入电力是否超过一预设电量； 若是，再生能源供电系统增加再生电能供应给该负载的电量，以令供给该负载的该输 入电力不超过该预设电量；及若否，再生能源供电系统维持再生电能供应该负载的电量。
9.如权利要求8所述的再生能源供电方法，其特征在于，还包括储存再生电能成一备 用电力。
10.如权利要求9所述的再生能源供电方法，其特征在于，还包括判断再生电能是否 足够供应该负载所需的电量。
11.如权利要求10所述的再生能源供电方法，其特征在于，在判断再生电能是否足够 供应该负载所需的电量的步骤后，若是，则维持再生电能供应该负载所需的电量，若否，则 由再生电能与该备用电力共同供应该负载所需的电量。
12.如权利要求11所述的再生能源供电方法，其特征在于，还包括判断再生电能是否无法供应电量。
13.如权利要求12所述的再生能源供电方法，其特征在于，在判断再生电能是否无法 供应电量的步骤后，若是，则由该备用电力供应该负载所需的电量，若否，维持再生电能与 该备用电力共同供应该负载所需的电量。
14.如权利要求13所述的再生能源供电方法，其特征在于，还包括判断该备用电力是 否足够供应该负载所需的电量。
15.如权利要求14所述的再生能源供电方法，其特征在于，在判断该备用电力是否足 够供应该负载所需的电量的步骤后，若是，则维持该备用电力供应该负载所需的电量，若 否，则由该备用电力与该输入电力共同供应该负载所需的电量。
16.如权利要求15所述的再生能源供电方法，其特征在于，还包括判断该备用电力是 否无法供应电量。
17.如权利要求16所述的再生能源供电方法，其特征在于，在判断该备用电力是否无 法供应电量的步骤后，若是，则由该输入电力供应该负载所需的电量，若否，维持该备用电 力与该输入电力共同供应该负载所需的电量。
全文摘要
一种再生能源供电系统包括一电力产生模块，用来产生一再生电能；一第一转换模块，耦接电力产生模块，将再生电能转换成一第一供应电力；一储能模块，耦接于第一转换模块，将第一供应电能储存成一备用电力；一第二转换模块，耦接第一转换模块与储能模块，将第一供应电力及/或备用电力转换成一第二供应电力给一负载使用；一反馈控制模块，耦接第二转换模块与负载，用来检测供给负载的一输入电力，并根据输入电力与一预设值比对的结果控制第二转换模块调整第二供应电力输出的电量；本发明亦揭露一种再生能源供电方法。本发明使再生能源优先以最大限度电能利用率对负载供电，并且，使非再生能源供电系统以最小限度电能利用率对负载供电，从而实现绿色环保的目的。
文档编号H02J7/35GK102064594SQ200910224319
公开日2011年5月18日 申请日期2009年11月17日 优先权日2009年11月17日
发明者谢卓明 申请人:旭隼科技股份有限公司