逆变装置及其控制方法与流程

本发明涉及一种电源转换技术，尤其涉及一种逆变装置及其控制方法。

背景技术：
为了要提高逆变装置的整体转换效率，通常在逆变装置的控制中，会应用最大功率点追踪(maximumpowerpointtracking，MPPT)运算的控制方式，使逆变装置的输入功率可以稳定的维持在最大功率点上。详细而言，在一般的MPPT运算中，逆变装置的控制电路是通过连续地取样当前时间点的输入功率，并且以所取样到的输入功率和前一时间点的输入功率进行比较，藉以依据输入功率的变化来判断要调升或是调降输入电压，藉由反复扰动与比较的方式，从而使输入功率可逼近于最大功率点。然而，在现有的MPPT运算中，若是控制电路所取样到的输入功率是受到系统噪声影响或是控制电路的异常动作而发生偏移，则通过前述的MPPT运算来追踪最大功率点时，反而会因为受到上述的影响发生误判而追踪错误。因此，需要一种创新的逆变装置的控制方法来解决上述存在的问题。

技术实现要素：
本发明的一目的在于提供一种逆变装置，该逆变装置能够避免因取样到受系统噪声干扰的输入功率，而使最大功率追踪运算发生误判的情形。本发明的另一目的在于提供一种逆变装置的控制方法，该逆变装置的控制方法能够避免因取样到受系统噪声干扰的输入功率，而使最大功率追踪运算发生误判的情形。为了实现上述目的，本发明提供了一种逆变装置，包括：一逆变电路，接收一直流输入电源，用以将所述直流输入电源转换为一交流输出电源；一侦测电路，用以侦测所述直流输入电源于多个时间点下的一输入电压与一输入电流；以及一控制电路，耦接所述逆变电路与所述侦测电路，用以提供一控制信号来控制所述逆变电路以扰动所述输入电压，藉以将所述输入电压的电压值调整至所述控制信号所代表的一命令电压，其中，所述控制电路依据所述输入电压与所述输入电流计算对应各所述时间点的一输入功率，计算扰动后的输入功率与扰动前的输入功率的一功率变化量，并判断所述功率变化量是否大于一预设变化量，而基于一最大功率点追踪运算来设定一扰动量或依据前一时间点的命令电压之一扰动方向设定所述扰动量。较佳地，当所述控制电路判定所述功率变化量大于所述预设变化量时，基于所述最大功率点追踪运算来设定所述扰动量，其中所述最大功率点追踪运算是比较扰动前后的输入功率，藉以使所述输入功率趋近于一最大输入功率；以及当所述控制电路判定所述功率变化量小于等于所述预设变化量时，依据所述前一时间点的命令电压之扰动方向设定当前时间点下的扰动量，藉以使所述命令电压沿前一时间点的命令电压之扰动方向增加或降低。较佳地，所述控制电路计算所述当前时间点的输入功率与一参考功率的差值作为所述功率变化量，其中所述控制电路还依据所述功率变化量与所述预设变化量的比较结果，决定是否将所述参考功率更新为当前的输入功率。较佳地，当所述控制电路判定所述功率变化量大于所述预设变化量时，所述控制电路将所述参考功率更新为当前的输入功率，以及当所述控制电路判定所述功率变化量小于等于所述预设变化量时，所述控制电路维持原先的参考功率的设定值。较佳地，当所述控制电路判定所述功率变化量大于所述预设变化量时，所述控制电路还判断当前时间点的输入功率是否大于所述参考功率，若当前时间点的输入功率大于所述参考功率，提供与所述参考功率所对应的时间点下的扰动方向相同的扰动量，以及若当前时间点的输入功率小于等于所述参考功率，提供与所述参考功率所对应的时间点下的扰动方向相反的扰动量。较佳地，当所述控制电路判定所述功率变化量小于等于所述预设变化量时，所述控制电路提供与所述参考功率所对应的时间点下的扰动方向相同的扰动量。为了实现本发明的另一目的，本发明提供了一种逆变装置的控制方法，适用于追踪所述逆变装置所接收的一直流输入电源的一最大输入功率，所述逆变装置的控制方法包括：接收所述直流输入电源；侦测所述直流输入电源于多个时间点下的一输入电压与一输入电流；依据所述输入电压与所述输入电流计算对应各所述时间点的一输入功率；提供一控制信号来扰动所述输入电压，藉以将所述输入电压的电压值调整至所述控制信号所代表的一命令电压；计算扰动后的输入功率与扰动前的输入功率的一功率变化量；判断所述功率变化量是否大于一预设变化量；以及依据判断的结果基于一最大功率点追踪运算来设定一扰动量或依据前一时间点的命令电压之一扰动方向设定所述扰动量。较佳地，依据判断的结果基于所述最大功率点追踪运算来设定所述扰动量或依据所述前一时间点的所述扰动方向设定所述扰动量的步骤包括：当所述功率变化量大于所述预设变化量时，基于所述最大功率点追踪运算来设定所述扰动量，其中所述最大功率点追踪运算是比较扰动前后的输入功率，藉以使所述输入功率趋近于所述最大输入功率；以及当所述功率变化量小于等于所述预设变化量时，依据所述前一时间点的命令电压之扰动方向设定当前时间点下的扰动量，藉以使所述命令电压沿前一时间点的命令电压之扰动方向增加或降低。较佳地，计算扰动后的输入功率与扰动前的输入功率的功率变化量的步骤包括：计算所述当前时间点的输入功率与一参考功率的差值作为所述功率变化量；以及依据所述功率变化量与所述预设变化量的比较结果，决定是否将所述参考功率更新为当前的输入功率。较佳地，依据所述功率变化量与所述预设变化量的比较结果，决定是否将所述参考功率更新为当前的输入功率的步骤包括：当所述功率变化量大于所述预设变化量时，将所述参考功率更新为当前的输入功率；以及当所述功率变化量小于等于所述预设变化量时，维持原先的参考功率的设定值。较佳地，基于所述最大功率点追踪运算来设定所述扰动量，藉以使所述输入功率趋近于所述最大输入功率的步骤包括：判断当前时间点的输入功率是否大于所述参考功率；若当前时间点的输入功率大于所述参考功率，提供与所述参考功率所对应的时间点下的扰动方向相同的扰动量；以及若当前时间点的输入功率小于等于所述参考功率，提供与所述参考功率所对应的时间点下的扰动方向相反的扰动量。较佳地，依据前一时间点的扰动方向设定当前时间点下的扰动量，藉以使所述输入电压沿前一时间点的扰动方向增加或降低的步骤包括：提供与所述参考功率所对应的时间点下的扰动方向相同的扰动量。与现有技术相比，本发明实的逆变装置能够通过判断扰动前后的输入功率的功率变化量是否大于预设变化量的方式，藉以避免因取样到系统噪声所造成的输入功率偏移，而使最大功率追踪运算发生错误的情形，从而提高整体逆变装置的运作稳定性。附图说明图1为本发明一实施例的逆变装置的示意图。图2为本发明一实施例的控制电路的示意图。图3A与图3B为本发明不同实施例的输入功率特性曲线示意图。图4为本发明一实施例的逆变装置的控制方法的流程图。【符号说明】100：逆变装置110：逆变电路120：侦测电路130：控制电路131：最大功率点追踪运算模块132：加法器133：驱动电路ACout：交流输出电源DCin：直流输入电源DCG：直流电源产生装置EG：电网Iout：输出电流Iin：输入电流P1～P12：输入功率Pd1～Pd10：功率变化量Pp：预设变化量Pmax：最大功率点S402～S418：步骤Sc、Sc’：控制信号Sd：扰动信号t0～t12：时间点V1～V12：电压值Vcmd、Vcmd’：命令电压Vout：输出电压Vin、Vin’：输入电压ΔV：扰动量+ΔV：正扰动量-ΔV：负扰动量具体实施方式为了使本发明的内容可以被更容易明了，以下特举实施例做为本发明确实能够据以实施的范例。另外，凡可能之处，在图式及实施方式中使用相同标号的组件/构件/步骤，是代表相同或类似部件。图1为本发明一实施例的逆变装置的示意图。请参照图1，本实施例的逆变装置100适于应用在一交流电源系统中。在所述交流电源系统中，逆变装置100可从前端的直流电源产生装置DCG接收直流输入电源DCin(包含有直流的输入电压Vin与输入电流Iin)，并且依据直流输入电源DCin产生交流输出电源ACout(包含有交流的输出电压Vout与输出电流Iout)提供给后端的电网EG。于此，所述直流电源产生装置DCG可选择为光电模块(photovoltaicmodule)、风力发电模块、水力发电模块或其它类型的再生能源发电模块，本发明不以此为限。在本实施例中，逆变装置100包括逆变电路110、侦测电路120及控制电路130。逆变电路110接收直流输入电源DCin，并且用以将直流输入电源DCin转换为交流输出电源ACout。其中，所述逆变电路110的电路组态可选择为半桥非对称式、半桥对称式、全桥式或其它可行的逆变电路组态，本发明不对此加以限制。侦测电路120耦接逆变电路110的输入端以侦测直流输入电源DCin于多个时间点下的输入电压Vin与输入电流Iin，并且将所侦测到的输入电压Vin与输入电流Iin的信息输出给控制电路130做为控制的依据。控制电路130耦接逆变电路110与侦侧电路120。控制电路130用以控制逆变电路110的电源转换及直流输入电源DCin的输入电压Vin大小，藉以使前端的直流电源产生装置DCG的利用率都可被维持在一定的程度。举例来说，控制电路130可产生一控制信号Sc来控制逆变电路110的直流转交流转换，所述控制信号Sc会对应至一个命令电压Vcmd，逆变电路110会反应于控制信号Sc而将输入电压Vin的准位调整至控制信号Sc所代表的命令电压Vcmd。其中，所述控制信号Sc可选择为用以控制逆变电路110的切换周期的一脉宽调变信号(PWMsignal)，但本发明不以此为限。另一方面，控制电路130还可提供一扰动信号Sd来调整/扰动所产生的控制信号Sc，藉以将输入电压Vin的电压值调整至控制信号Sc所代表的一命令电压Vcmd。在本实施例中，控制电路130会依据输入电压Vin与输入电流Iin计算对应各时间点的输入功率，再计算扰动后的输入功率与扰动前的输入功率的功率变化量(即，不同时间点的输入功率的功率变化量)，并判断所述功率变化量是否大于一预设变化量。根据判断的结果，控制电路130会对应的调整其所产生的控制信号Sc，使得逆变电路110可反应于控制信号Sc而调整输入电压Vin的大小，以使输入功率可被维持在趋近于最大功率点上。详细而言，在本实施例中，当功率变化量大于设定的预设变化量时，控制电路130会判定当前的功率变化是有效的功率变化(即，此功率变化可反应出输入电压Vin变化实际所造成的功率差异，而并非是由系统噪声所造成)，因此控制电路130会基于最大功率点追踪(maximumpowerpointtracking，MPPT)运算来设定扰动量ΔV，并依据该扰动量ΔV输出对应的控制信号Sc以调整输入电压Vin，藉此使得前端的直流电源产生装置DCG的输出功率可逼近最大功率点。反之，当功率变化量小于等于设定的预设变化量时，控制电路130则会判定当前的功率变化是受到系统噪声影响或是控制电路的异常动作所造成的功率变化，因此控制电路130不会基于此时的功率变化来进行MPPT运算，而是会依据前一时间点的命令电压Vcmd’之扰动方向来设定扰动量ΔV，并依据该扰动量ΔV输出对应的控制信号Sc以调整输入电压Vin，藉此避免因上述影响而造成的控制错误/不稳定。控制电路130的具体系统架构可如图2所示。请参照图2，控制电路130可包括MPPT运算模块131、加法器132及驱动电路133。假设输入功率的功率变化量大于预设变化量的情况下，控制电路130会执行MPPT运算。在MPPT运算中，控制电路130的MPPT运算模块131会依据输入电压Vin与输入电流Iin计算输入功率，并且藉由比较扰动前后的输入功率来调变扰动量ΔV以产生对应的扰动信号Sd。举例来说，若当前时间点的输入功率大于前一时间点的输入功率，则MPPT运算模块131提供的扰动信号Sd为与前一时间点下的扰动方向相同的扰动量ΔV(以正扰动量+ΔV表示)，以及若当前时间点的输入功率小于等于前一时间点的输入功率，则MPPT运算模块131提供的扰动信号Sd为与前一时间点下的扰动方向相反的扰动量ΔV(以负扰动量-ΔV表示)。接着，利用加法器132将扰动信号Sd与前一时间点的控制信号Sc’(代表前一时间点的命令电压Vcmd’/输入电压Vin’)相加后产生对应的命令电压Vcmd提供至驱动电路133，亦即加法器132所产生的命令电压Vcmd实际上会等于扰动量ΔV与前一时间点的命令电压Vcmd’的迭加(令Vcmd＝Vcmd’+ΔV或Vcmd＝Vcmd’-ΔV)，藉此驱动电路133会基于设定的命令电压Vcmd产生对应的控制信号Sc来控制逆变电路110的作动。另一方面，假设输入功率的功率变化量小于等于预设变化量的情况下，MPPT运算模块131会基于前一时间点的命令电压Vcmd’之扰动方向来产生对应的扰动信号Sd。举例来说，若前一时间点MPPT运算模块131是产生正扰动量+ΔV的扰动信号Sd，则此时MPPT运算模块131会继续产生对应至正扰动量+ΔV的扰动信号Sd给加法器132。反之，若前一时间点MPPT运算模块131是产生负扰动量-ΔV的扰动信号Sd，则此时MPPT运算模块131会继续产生对应至负扰动量-ΔV的扰动信号Sd给加法器132。换言之，当控制电路130判定输入功率的功率变化量小于等于预设变化量时，控制电路130不会以当前输入功率与前一时间点的输入功率的功率变化量作为设定控制信号Sc的基础，而是沿相同的扰动方向持续迭加扰动量ΔV。除此之外，为了避免系统噪声造成MPPT运算的错误，本实施例的控制电路130会在判定输入功率的功率变化量大于预设变化量时，才将当前的输入功率设定为参考功率，以作为下一时间点比较功率变化量的基础。换言之，当输入功率的功率变化量小于等于预设变化量时，控制电路130不会将当前的输入功率设定为参考功率，而是维持原先的参考功率的设定值。基此，藉由所述控制方式可以使控制电路130能够降低系统噪声所导致的功率追踪错误的风险，从而提高整体逆变装置100的最大功率追踪控制稳定性。下面结合图3A与图3B来说明本发明实施例的逆变装置100的具体控制流程。其中，图3A是绘示正常状态下的逆变装置100的输入功率相对于输入电压的特性曲线，图3B则是绘示受到系统噪声影响的逆变装置100的输入功率-输入电压关系。请先参照图2与图3A，在时间点t1，MPPT运算模块131侦测到输入电压Vin为电压值V1，并且已计算出当前的扰动量ΔV为正扰动量+ΔV并且产生对应的扰动信号Sd，从而使加法器132产生相应的命令电压Vcmd。驱动电路133在接收到命令电压Vcmd后产生对应的控制信号Sc，以使逆变电路110可反应于命令电压Vcmd而将输入电压Vin的电压值调整至命令电压Vcmd，亦即使输入电压Vin＝V2＝V1+ΔV。接着，在下一时间点t2，MPPT运算模块131会侦测到输入电压Vin从电压值V1上升至电压值V2(即V1+ΔV)。并且，于输入电压Vin未被系统噪声干扰的前提下，MPPT运算模块131会依据图3A的特性曲线计算出时间点t2的输入功率为P2，并且计算当前时间点t2的输入功率P2与参考功率(此时为时间点t1的输入功率P1)的差值作为功率变化量Pd1。接着，MPPT运算模块131会进一步判断功率变化量Pd1是否大于预设变化量Pp。在本实施例中，MPPT运算模块131会判定功率变化量Pd1大于预设变化量Pp，因此MPPT运算模块131会进一步判断时间点t2的输入功率P2是否大于参考功率(即，输入功率P1)。由于当前的输入功率P2大于输入功率P1，因此MPPT运算模块131会产生对应正扰动量+ΔV的扰动信号Sd，以使逆变电路110可反应于命令电压Vcmd而将输入电压Vin的电压值调整至命令电压Vcmd，亦即使输入电压Vin＝V3＝V2+ΔV。此外，在MPPT运算模块131判定功率变化量Pd1大于预设变化量Pp的情况下，MPPT运算模块131会将参考功率更新为当前的输入功率P2以作为下一时间点t3计算功率变化量的基础。类似地，在时间点t3与t4，MPPT运算模块131会基于上述的运作更新当前的参考功率并且计算出功率变化量为Pd2与Pd3，并且判定出功率变化量Pd2与Pd3大于预设变化量Pp，从而使驱动电路133依序地产生对应至电压值V4(即V3+ΔV)与V5(即V4+ΔV)的控制信号Sc。另一方面，在输入功率趋近于最大功率点Pmax的情况下，输入功率的变化幅度会减缓，如时间点t4至t5的期间，此时MPPT运算模块131会计算出功率变化量Pd4小于预设变化量Pp。因此，在时间点t4，MPPT运算模块131会依据前一时间点t3的扰动方向而持续提供对应至正扰动量+ΔV的扰动信号Sd，从而使驱动电路133产生对应至电压值V6(即V5+ΔV)的控制信号Sc。此外，由于MPPT运算模块131会在时间点t5判定功率变化量Pd4小于预设变化量Pp，因此MPPT运算模块131不会将参考功率更新为当前的输入功率P5，而是会将参考功率维持在前一时间点t4的参考功率的设定值P4。接着，在时间点t6下，输入电压Vin上升至电压值V6已经造成输入功率从P5衰减至P6。此时，MPPT运算模块131会基于当前的输入功率P6与参考功率(此时为时间点t4的输入功率P4)的差值作为功率变化量Pd5，并且判定功率变化量Pd5大于预设变化量Pp。因此，MPPT运算模块131会进一步判断时间点t6的输入功率P6是否大于参考功率(即，输入功率P4)。由于当前的输入功率P6小于输入功率P4，因此MPPT运算模块131会产生对应负扰动量-ΔV的扰动信号Sd，以使逆变电路110可反应于命令电压Vcmd而将输入电压Vin的电压值调整至命令电压Vcmd，亦即使输入电压Vin＝V6-ΔV。藉由上述的控制方式，控制电路130会产生对应的控制信号Sc以使输入电压Vin从电压值V1逐步地逼近趋近于最大功率点Pmax的电压值V5，并且藉由MPPT运算令输入电压Vin在电压值V5附近的区间来回震荡，从而使逆变装置100可稳定的操作于最大功率点Pmax上。请再参照图2与图3B，本实施例与前述实施例大致相同，两者间的主要差异在于本实施例的逆变装置100在时间点t10受到了系统噪声干扰而造成输入功率P10降低。详细而言，在时间点t7、t8及t9，MPPT运算模块131会基于上述的运作在各时间点t7～t9下更新当前的参考功率并且计算出功率变化量为Pd6与Pd7，并且判定出功率变化量Pd6与Pd7大于预设变化量Pp，从而使驱动电路133依序地产生对应至电压值V8(即V7+ΔV)与V9(即V8+ΔV)的控制信号Sc，使得输入电压Vin从电压值V7逐渐上升至V9。接着，在时间点t10下，侦测电路120因受到了系统噪声干扰使得MPPT运算模块131计算出当前的输入功率从P9降至P10，并且功率变化量Pd8小于预设变化量Pp。因此，在时间点t10下，MPPT运算模块131并不会因为当前的输入功率P10低于前一时间点t9的输入功率P9而提供负扰动量-ΔV，而是会依据前一时间点t9的命令电压Vcmd(＝V9)之扰动方向而持续提供对应至正扰动量+ΔV的扰动信号Sd，从而使驱动电路133产生对应至电压值V11(即V10+ΔV)的控制信号Sc。此外，由于MPPT运算模块131会在时间点t10判定功率变化量Pd8小于预设变化量Pp，因此MPPT运算模块131不会将参考功率更新为当前的输入功率P10，而是会将参考功率维持在前一时间点t9的参考功率的设定值P9。后续时间点t11与t12的运作可参照前述实施例的说明，于此不再赘述。根据上述的说明可了解，在本案所述的控制方法下，系统噪声所造成的输入功率侦测偏移不会被用以作为MPPT运算的判断依据，因此可有效地提高整体逆变装置100的运作稳定性。图4为本发明一实施例的逆变装置的控制方法的流程图。本实施例的逆变装置的控制方法可应用于图1实施例所绘示的逆变装置100及/或图2所绘示的控制电路130中，但本发明不仅限于此。在本实施例的逆变装置的控制方法中，首先，藉逆变电路(如110)接收直流输入电源DCin(步骤S402)，并且藉侦测电路(如120)侦测直流输入电源DCin于多个时间点下的输入电压Vin与输入电流Iin(步骤S404)。接着，藉控制电路(如130)依据输入电压Vin与输入电流Iin计算对应各时间点的输入功率(步骤S406)，并且提供控制信号Sc来扰动输入电压Vin，藉以将输入电压Vin的电压值调整至控制信号Sc所代表的命令电压Vcmd(步骤S408)。其后，控制电路会计算扰动后的输入功率与扰动前的输入功率的功率变化量(步骤S410)，并且判断所述功率变化量是否大于预设变化量(步骤S412)。若步骤S412判断为是，则控制电路会基于MPPT运算来设定扰动量ΔV(步骤S414)，并依据该扰动量ΔV产生对应的控制信号Sc(步骤S416)。反之，若步骤S412判断为否，则控制电路会依据前一时间点的扰动方向来设定扰动量ΔV(步骤S418)，并依据该扰动量ΔV产生对应的控制信号(步骤S416)。如此一来，逆变装置100的输入功率即可实质上地被维持在最大功率点附近。其中，图4实施例所述的控制方法可根据前述图1至图3B的说明而获得充足的支持与教示，故相似或重复之处于此不再赘述。综上所述，本发明的逆变装置及其控制方法能够通过判断扰动前后的输入功率的功率变化量是否大于预设变化量的方式，藉以避免因取样到系统噪声所造成的输入功率侦测偏移，而使最大功率追踪运算发生错误的情形，从而提高整体逆变装置的运作稳定性。以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。