TWI610082B - 電源轉換裝置及對地阻抗值偵測方法 - Google Patents

電源轉換裝置及對地阻抗值偵測方法 Download PDF

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Abstract

一種電源轉換裝置包含直流直流轉換電路、直流交流轉換電路以及絕緣偵測電路。直流直流轉換電路用以將直流輸入電壓轉換為直流匯流排電壓。直流交流轉換電路電性連接於直流直流轉換電路，用以將直流匯流排電壓轉換為交流電壓。絕緣偵測電路，電性連接於直流直流轉換電路與直流交流轉換電路之間，用以根據直流匯流排電壓偵測電源轉換裝置的對地阻抗值。

Description

電源轉換裝置及對地阻抗值偵測方法
本揭示內容係關於一種電源轉換器，且特別是關於一種可偵測對地阻抗值的電源轉換器。
在現有的太陽能發電系統中，為了與市電併聯，需要透過設置電源轉換設備將太陽能模組輸出的直流電轉換為交流電。
然而，如果電源轉換設備的對地絕緣不良，容易產生漏電，進而導致設備故障或是意外事故發生。為此，電源轉換設備需要提供對地阻抗偵測功能，以確保設備的正常操作。
本揭示內容的一種態樣為一種電源轉換裝置。電源轉換裝置包含：一直流直流轉換電路，用以將一直流輸入電壓轉換為一直流匯流排電壓；一直流交流轉換電路，電性連接於該直流直流轉換電路，用以將該直流匯流排電壓轉換為一交流電壓；以及一絕緣偵測電路，電性連接於該直流直流轉換電路與該直流交流轉換電路之間，用以根據該直流匯流排電壓偵測該電源轉換裝置的一對地阻抗值。
在本揭示內容部分實施例中，該絕緣偵測電路包含一開關單元、一偵測電阻以及一處理單元，該處理單元控制該開關單元選擇性地導通或關斷，並根據該開關單元導通時該偵測電阻的跨壓以及該開關單元關斷時該偵測電阻的跨壓計算該對地阻抗值。
在本揭示內容部分實施例中，該直流匯流排電壓透過一正極電源線與一負極電源線自該直流直流轉換電路傳輸至直流交流轉換電路，該電源轉換裝置更包含一電容單元，該電容單元的一第一端電性連接至該正極電源線，該電容單元的一第二端電性連接至該負極電源線。
在本揭示內容部分實施例中，該絕緣偵測電路包含：一第一電阻，電性連接於該電容單元的該第一端；一開關單元，於一節點與該第一電阻電性連接，並電性連接於該電容單元的該第二端；一第二電阻，於該節點電性連接於該第一電阻與該開關單元，並電性連接於一接地端，；一偵測電阻；電性連接於該接地端與該電容單元的該第二端之間；以及一處理單元，用以控制該開關單元導通或關斷，並根據該偵測電阻的跨壓計算該對地阻抗值。
在本揭示內容部分實施例中，該絕緣偵測電路更包含一第三電阻，該第三電阻電性連接於該接地端與該偵測電阻之間。
在本揭示內容部分實施例中，該直流交流轉換電路電性連接至該節點。
在本揭示內容部分實施例中，該絕緣偵測電路更用以在該對地阻抗值小於一安全值時發出一警示訊號。
在本揭示內容部分實施例中，該直流交流轉換電路與該絕緣偵測電路共享該開關單元以作為該直流交流轉換電路中的切換開關。
在本揭示內容部分實施例中，電源轉換裝置更包含：一第二直流直流轉換電路，用以將一第二直流輸入電壓轉換為該直流匯流排電壓。
在本揭示內容部分實施例中，該直流直流轉換電路包含升壓型轉換器，該直流匯流排電壓之電壓準位高於或等於該直流輸入電壓之電壓準位。
在本揭示內容部分實施例中，該直流交流轉換電路更用以將該交流電壓輸出至一電網。
本揭示內容的另一態樣為一種電源轉換裝置。電源轉換裝置包含：複數個直流直流轉換電路，該些直流直流轉換電路用以分別將相應的複數個直流輸入電壓轉換為一直流匯流排電壓；以及一絕緣偵測電路，電性連接於該些直流直流轉換電路，用以根據該直流匯流排電壓偵測該電源轉換裝置的一對地阻抗值。
在本揭示內容部分實施例中，該絕緣偵測電路包含一開關單元、一偵測電阻以及一處理單元，該處理單元控制該開關單元選擇性地導通或關斷，並根據該開關單元導通時該偵測電阻的跨壓以及該開關單元關斷時該偵測電阻的跨壓計算該對地阻抗值。
在本揭示內容部分實施例中，電源轉換裝置，更包含：一電容單元，該電容單元的一第一端電性連接至一正極電源線，該電容單元的一第二端電性連接至一負極電源線；以及一直流交流轉換電路，其中該直流直流轉換電路透過該正極電源線與該負極電源線傳輸該直流匯流排電壓至該直流交流轉換電路，該直流交流轉換電路用以將該直流匯流排電壓轉換為一交流電壓。
在本揭示內容部分實施例中，該絕緣偵測電路包含：一第一電阻，電性連接於該電容單元的該第一端；一開關單元，於一節點與該第一電阻電性連接，並電性連接於該電容單元的該第二端；一第二電阻，於該節點電性連接於該第一電阻與該開關單元，並電性連接於一接地端；一偵測電阻；電性連接於該接地端與該電容單元的該第二端之間；以及一處理單元，用以控制該開關單元導通或關斷，並根據該偵測電阻的跨壓計算該對地阻抗值。
在本揭示內容部分實施例中，該直流交流轉換電路於該節點電性連接至該第一電阻以及該第二電阻，並與該絕緣偵測電路共享該開關單元使得該開關單元作為該直流交流轉換電路中的切換開關。
本揭示內容的又一態樣為一種對地阻抗值偵測方法。對地阻抗值偵測方法用於一電源轉換裝置，其中該電源轉換裝置包含一直流直流轉換電路、一直流交流轉換電路以及一絕緣偵測電路，該對地阻抗值偵測方法包含：透過該直流直流轉換電路，將一直流輸入電壓轉換為一直流匯流排電壓，其中該直流匯流排電壓係用以由該直流交流轉換電路轉換為一交流電壓；由該絕緣偵測電路接收該直流匯流排電壓；以及由該絕緣偵測電路根據該直流匯流排電壓偵測該電源轉換裝置的一對地阻抗值。
在本揭示內容部分實施例中，根據該直流匯流排電壓偵測該電源轉換裝置的該對地阻抗值包含：藉由一處理單元控制該絕緣偵測電路之一開關單元導通；輸出該開關單元導通時之一偵測電阻的跨壓至該處理單元；藉由該處理單元控制該絕緣偵測電路之該開關單元關斷；輸出該開關單元關斷時之該偵測電阻的跨壓至該處理單元；以及透過該處理單元根據該開關單元導通時之該偵測電阻的跨壓和該開關單元關斷時之該偵測電阻的跨壓計算該絕緣阻抗值。
在本揭示內容部分實施例中，該直流交流轉換電路與該絕緣偵測電路共享該開關單元以作為該直流交流轉換電路中的切換開關。
在本揭示內容部分實施例中，對地阻抗值偵測方法更包含：透過該絕緣偵測電路，在該對地阻抗值小於一安全值時發出一警示訊號。
本揭示內容透過使絕緣偵測電路根據已被升壓至較高電壓準位的直流匯流排電壓偵測電源轉換裝置的對地阻抗值，即便在發電能力較差（如：陰天、清晨或傍晚時段等等），導致直流輸入電壓之電壓準位較低的情況下，絕緣偵測電路仍能準確偵測電源轉換裝置的對地阻抗值，提高偵測對地阻抗值的準確度。
下文係舉實施例配合所附圖式作詳細說明，以更好地理解本案的態樣，但所提供之實施例並非用以限制本揭露所涵蓋的範圍，而結構操作之描述非用以限制其執行之順序，任何由元件重新組合之結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本揭露所涵蓋的範圍。此外，根據業界的標準及慣常做法，圖式僅以輔助說明為目的，並未依照原尺寸作圖，實際上各種特徵的尺寸可任意地增加或減少以便於說明。下述說明中相同元件將以相同之符號標示來進行說明以便於理解。
在全篇說明書與申請專利範圍所使用之用詞（terms），除有特別註明外，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭露之內容中與特殊內容中的平常意義。某些用以描述本揭露之用詞將於下或在此說明書的別處討論，以提供本領域技術人員在有關本揭露之描述上額外的引導。
此外，在本文中所使用的用詞『包含』、『包括』、『具有』、『含有』等等，均為開放性的用語，即意指『包含但不限於』。此外，本文中所使用之『及／或』，包含相關列舉項目中一或多個項目的任意一個以及其所有組合。
於本文中，當一元件被稱為『連接』或『耦接』時，可指『電性連接』或『電性耦接』。『連接』或『耦接』亦可用以表示二或多個元件間相互搭配操作或互動。此外，雖然本文中使用『第一』、『第二』、…等用語描述不同元件，該用語僅是用以區別以相同技術用語描述的元件或操作。除非上下文清楚指明，否則該用語並非特別指稱或暗示次序或順位，亦非用以限定本發明。
請參考第1圖。第1圖為根據本揭示內容部分實施例所繪示的電源轉換裝置100的示意圖。如第1圖所示，在部分實施例中，電源轉換裝置100可用於太陽能發電系統中，以將太陽能面板輸出的直流電轉換為交流電，電源轉換裝置100的輸入端電性連接於太陽能發電模組220、240，並分別接收太陽能發電模組220、240提供之直流輸入電壓Vin1、Vin2，並將直流輸入電壓Vin1、Vin2轉換為交流電壓Vac輸出。舉例來說，在部分實施例中，電源轉換裝置100輸出之交流電壓Vac可與電網300併聯，對電網300進行供電。此外，在部分實施例中，電源轉換裝置100輸出之交流電壓Vac亦可搭配儲能設備直接對區域負載（Local Load）供電。
如第1圖所示，在部分實施例中，電源轉換裝置100包含直流直流轉換電路120、140、絕緣偵測電路160、直流交流轉換電路180以及電容單元C1。在結構上，直流直流轉換電路120、140的輸出端彼此並聯，並電性連接至電容單元C1。直流交流轉換電路180電性連接至直流直流轉換電路120、140。絕緣偵測電路160電性連接於直流直流轉換電路120、140與直流交流轉換電路180之間。
值得注意的是，為方便說明起見，在第1圖中僅繪示兩組太陽能發電模組220、240及對應的直流直流轉換電路120、140，但本案並不以此為限。具體來說，在部分實施例中，太陽能發電系統包含多組太陽能發電模組，對於每組太陽能發電模組，電源轉換裝置100包含對應的直流直流轉換電路。
在部分實施例中，直流直流轉換電路120、140分別用以將太陽能發電模組220、240提供之直流輸入電壓Vin1、Vin2轉換為直流匯流排電壓Vbus。舉例來說，直流直流轉換電路120、140可包含升壓型轉換器（boost converter）或是升降壓兩用型轉換器（buck-boost converter），以對直流輸入電壓Vin1、Vin2升壓。換言之，在部分實施例中直流匯流排電壓Vbus的電壓準位高於或等於直流輸入電壓Vin1、Vin2的電壓準位。具體來說，當直流輸入電壓Vin1、Vin2較低時，直流直流轉換電路120、140執行升壓操作，此時直流匯流排電壓Vbus的電壓準位高於直流輸入電壓Vin1、Vin2的電壓準位。另外，在部分狀態中，當太陽能發電模組220、240發電充足，所提供之直流輸入電壓Vin1、Vin2超出原本直流匯流排電壓Vbus預設的電壓準位時，直流直流轉換電路120、140不另外執行升壓操作，此時直流匯流排電壓Vbus的電壓準位等於直流輸入電壓Vin1、Vin2的電壓準位。
此外，當照射條件變化或是局部遮蔽現象發生時，對應的直流直流轉換電路120、140可控制各組太陽能發電模組220、240操作在不同的功率運作點，以獲得最大的功率輸出，實現最大功率追蹤（Maximum Power Point Tracking，MPPT）。在部分實施例中，電源轉換裝置100透過將各組直流直流轉換電路120、140的輸出端並聯至電容單元C1以輸出直流匯流排電壓Vbus至直流交流轉換電路180，可使太陽能發電模組220、240以最大效率運作，提升系統整體的發電效率。
如圖所示，電容單元C1的第一端電性連接至正極電源線，電容單元C2的第二端電性連接至負極電源線。如此一來，儲存於電容單元C1上的直流匯流排電壓Vbus便可透過正極電源線與負極電源線，自直流直流轉換電路120、140傳輸至直流交流轉換電路180。
如此一來，直流交流轉換電路180便可將直流匯流排電壓Vbus轉換為交流電壓Vac，以輸出至電網300或是提供給區域負載使用。
在部分實施例中，設置於直流直流轉換電路120、140與直流交流轉換電路180之間的絕緣偵測電路160可自直流直流轉換電路120、140的輸出端接收直流匯流排電壓Vbus，並根據直流匯流排電壓Vbus偵測電源轉換裝置100的對地阻抗值。
如此一來，由於絕緣偵測電路160係根據已被升壓至較高電壓準位的直流匯流排電壓Vbus偵測電源轉換裝置100的對地阻抗值，因此即便在發電能力較差（如：陰天、清晨或傍晚時段等等），導致直流輸入電壓Vin1、Vin2電壓準位較低的情況下，絕緣偵測電路160仍能準確偵測電源轉換裝置100的對地阻抗值。
此外，即便電源轉換裝置100包含多組輸入以及相對應的多組直流直流轉換電路120、140，亦只需要一組絕緣偵測電路160便可偵測對地阻抗值，不需要設置各組輸入各自的絕緣偵測電路160。如此一來，便可降低電源轉換裝置100的設置成本和電路體積。
以下段落將配合圖式針對絕緣偵測電路160具體的電路結構以及操作方法進行說明。請參考第2圖。第2圖為根據本揭示內容部分實施例所繪示的絕緣偵測電路160的示意圖。於第2圖中，與第1圖之實施例有關的相似元件係以相同的參考標號表示以便於理解。
如第2圖所示，在部分實施例中，絕緣偵測電路160包含處理單元162、電阻R1、R2、偵測電阻Rd以及開關單元S1。在結構上，電阻R1電性連接於電容單元C1的第一端。開關單元S1於節點N1與電阻R1電性連接，並電性連接於電容單元C1的第二端。電阻R2於節點N1電性連接於電阻R1與開關單元S1，並電性連接於接地端。偵測電阻Rd電性連接於接地端與電容單元C1的第二端之間。
一般來說，在正常操作下，電源轉換裝置100的對地阻抗值相當大。當機器某處絕緣壞損或當有異物400導致電源轉換裝置100絕緣異常時，如第2圖所示，異物400會具有漏電電壓Vlk以及對地的漏電電阻Rlk，此處漏電電壓Vlk代表異物接觸機器位置的電壓。若能偵測漏電電阻Rlk的阻值大小，便可得知此時電源轉換裝置100的對地阻抗值。
在部分實施例中，處理單元162用以控制開關單元S1導通或關斷，並根據偵測電阻Rd的跨壓Vd計算對地阻抗值。具體來說，處理單元162控制開關單元S1選擇性地導通或關斷，並分別偵測開關單元S1導通和關斷時偵測電阻Rd的跨壓Vd，以根據開關單元S1導通時偵測電阻Rd的跨壓Vd以及開關單元S1關斷時偵測電阻Rd的跨壓Vd計算對地阻抗值。舉例來說，處理單元162可藉由各種電壓、電流感測元件實現對偵測電阻Rd的跨壓Vd之偵測。本領域具通常知識者當明白如何實現上述電壓偵測，故其細節不再於此贅述。
請參考第3A圖和第3B圖。第3A圖和第3B圖分別為根據本揭示內容部分實施例所繪示的絕緣偵測電路160操作示意圖。於第3A圖、第3B圖中，與第2圖之實施例有關的相似元件係以相同的參考標號表示以便於理解。
如第3A圖所示，當開關單元S1導通時，電阻R2與偵側電阻Rd彼此並聯。此時，基於第3A圖的電路，處理單元162便可根據偵測電阻Rd的跨壓Vd得到待求的漏電電壓Vlk以及對地的漏電電阻Rlk的一組關係式。
此外，如第3B圖所示，當開關單元S1關斷時，電阻R1、R2以及偵側電阻Rd彼此串聯。相似地，基於第3B圖的電路，處理單元162亦可根據偵測電阻Rd的跨壓Vd得到待求的漏電電壓Vlk以及對地的漏電電阻Rlk的另一組關係式。
由於電阻R1、R2以及偵測電阻Rd的參數為已知，直流匯流排電壓Vbus亦可透過電壓偵測元件得知，藉此，處理單元162便可依據兩組關係式進行運算，解出未知的漏電電壓Vlk以及漏電電阻Rlk。如此一來，絕緣偵測電路160便可透過切換開關單元S1啟閉的操作，偵測對地阻抗值。
透過上述操作，絕緣偵測電路160便可偵測並計算出電源轉換裝置100的對地阻抗值。此外，在部分實施例中，絕緣偵測電路160更可用以在對地阻抗值小於一安全值時發出警示訊號。舉例來說，絕緣偵測電路160可透過警示訊號通知使用者對地阻抗值異常，或者藉由警示訊號停止電源轉換裝置100的操作，以避免設備損毀或是事故發生。
值得注意的是，絕緣偵測電路160可具有多種不同的實現方式，第2圖與第3A圖、第3B圖中所示的電路僅為絕緣偵測電路160可能的實施方式之一，並非用以限制本揭示內容。舉例來說，在部分實施例中，電阻R1、R2以及偵測電阻Rd可為與第2圖所示實施例中相異的電性連接關係。本領域具通常知識者可根據基本電力學的網路分析推導出相應的漏電電壓Vlk以及對地的漏電電阻Rlk的兩組關係式，以設計相應的處理單元162據以進行運算，解出未知的漏電電壓Vlk以及漏電電阻Rlk。
請參考第4圖。第4圖為根據本揭示內容其他部分實施例所繪示的絕緣偵測電路160的示意圖。於第4圖中，與第2圖之實施例有關的相似元件係以相同的參考標號表示以便於理解，且相似元件之具體原理已於先前段落中詳細說明，若非與第4圖之元件間具有協同運作關係而必要介紹者，於此不再贅述。
如第4圖所示，在部分實施例中，絕緣偵測電路160更包含電阻R3。在結構上，電阻R3電性連接於接地端與偵測電阻Rd之間。具體來說，由於直流匯流排電壓Vbus已升壓至較高的電壓準位（如：500V～600V），為避免處理單元162接收到的電壓訊號過大導致元件毀損，透過設置電阻R3並適當設計電阻R3的阻抗值進行線路分壓，可使得偵側電阻Rd兩端的跨壓Vd維持在適當的電壓準位區間內，以保護處理單元162。相似地，第4圖中所示的電路亦僅為絕緣偵測電路160可能的實施方式之一，並非用以限制本揭示內容。
請參考第5圖。第5圖為根據本揭示內容部分實施例所繪示的電源轉換裝置100的示意圖。於第5圖中，與第1圖之實施例有關的相似元件係以相同的參考標號表示以便於理解，且相似元件之具體原理已於先前段落中詳細說明，若非與第1圖之元件間具有協同運作關係而必要介紹者，於此不再贅述。
如第5圖所繪示，在部分實施例中，直流直流轉換電路120、140可包含升壓型轉換器。舉例來說，直流直流轉換電路120可包含電容單元121、電感單元123、開關單元125以及二極體單元127、129。在結構上，電容單元121以並聯形式電性連接於直流直流轉換電路120的輸入端。電感單元123的第一端電性連接於電容單元121的第一端。開關單元125的第一端電性連接於電感單元123的第二端。開關單元125的第二端電性連接於電容單元121的第二端。二極體單元127的第一端電性連接於電感單元123的第二端。二極體單元127的第二端電性連接於直流直流轉換電路120的輸出端。二極體單元129的第一端電性連接於電感單元123的第一端。二極體單元129的第二端電性連接於二極體單元127的第二端。
如此一來，藉由開關單元125的控制端接收相應的切換訊號SS1，透過電容單元121、電感單元123、開關單元125以及二極體單元127、129的相互操作，直流直流轉換電路120便可輸出直流匯流排電壓Vbus。
相似地，直流直流轉換電路140亦可包含相應的電容單元141、電感單元143、開關單元145以及二極體單元147、149。直流直流轉換電路140中電路元件的電性連接關係及相互操作關係與直流直流轉換電路120相似，故於此不再贅述。
此外，當太陽能發電模組220、240發電充足，所提供之直流輸入電壓Vin1、Vin2超出原本直流匯流排電壓Vbus預設的電壓準位時，直流輸入電壓Vin1可透過直流直流轉換電路120中的電感單元123與二極體單元127的電氣路徑或是二極體單元129的電氣路徑傳輸至電容單元C1。相似地，直流輸入電壓Vin2亦可透過直流直流轉換電路140中的電感單元143與二極體單元147的電氣路徑或是二極體單元149的電氣路徑傳輸至電容單元C1，使得直流匯流排電壓Vbus的電壓準位等於直流輸入電壓Vin1、Vin2的電壓準位。
如第5圖所示，在部分實施例中，直流交流轉換電路180電性連接至絕緣偵測電路160中的節點N1，且直流交流轉換電路180與絕緣偵測電路160共享開關單元S1以作為直流交流轉換電路180中的切換開關。
具體來說，在部分實施例中，直流交流轉換電路180包含複數個切換開關，並透過切換開關的相應操作將直流匯流排電壓Vbus轉換為交流電壓Vac。舉例來說，如第5圖所示，在部分實施例中，直流交流轉換電路180可包含全橋式直流交流轉換器，在全橋式直流交流轉換器中，開關單元S1配合開關單元S2、S3、S4的操作輸出交流電壓Vac。
如第5圖所示，在部分實施例中，電阻R1的第二端與電阻R2的第一端藉由節點N1電性連接於直流交流轉換電路180中的開關單元S1與S2之間。如此一來，直流交流轉換電路180與絕緣偵測電路160便可共享開關單元S1。藉此，絕緣偵測電路160中的開關單元S1同時作為直流交流轉換電路180中的切換開關。
換言之，絕緣偵測電路160可將直流交流轉換電路180之中的其中一個切換開關（如：開關單元S1）作為絕緣偵測電路160中的開關使用。透過共享元件，電源轉換裝置100可簡化電路設計並減少所需的開關元件數量，進一步降低製造成本和電路體積。
值得注意的是，雖然在第5圖的實施例中係以全橋式直流交流轉換器實現直流交流轉換電路180，但本案並不以此為限。舉例來說，在其他部分實施例中，電源轉換裝置100亦可由T型中點箝位型（T-type Neutral Point Clamped，TNPC）逆變器，或其他直流交流轉換器實現直流交流轉換電路180。相似地，絕緣偵測電路160亦可與各種不同架構實現的直流交流轉換電路180共享開關單元S1，以降低製造成本和電路體積。
值得注意的是，在上述各個實施例中，處理單元162可由微控制器（Microcontroller Unit，MCU）、複雜型可編程邏輯元件（Complex Programmable Logic Device，CPLD）、現場可程式化閘陣列 （Field-programmable gate array，FPGA）等不同方式實作。電阻R1、R2、R3、偵測電阻Rd、開關單元S1～S4、電容單元C1、121、141、電感單元123、143、開關單元125、145以及二極體單元127、129、147、149等，亦可由各種適當的電力電子元件實作。
此外，上述各實施例中的各個元件除了可以由各種類型的數位或類比電路實現，亦可分別由不同的積體電路晶片實現。各個元件亦可整合至單一的數位控制晶片。處理電路亦可由各種處理器或其他積體電路晶片實現。上述僅為例示，本揭示內容並不以此為限。
請參考第6圖。第6圖為根據本揭示內容部分實施例所繪示的對地阻抗值偵測方法600的流程圖。在部分實施例中，對地阻抗值偵測方法600可用於電源轉換裝置100。為方便及清楚說明起見，下述對地阻抗值偵測方法600是配合第1圖～第5圖所示實施例進行說明，但不以此為限，任何熟習此技藝者，在不脫離本案之精神和範圍內，當可對作各種更動與潤飾。如第6圖所示，對地阻抗值偵測方法600包含步驟S610、S620以及S630。
首先，在步驟S610中，透過直流直流轉換電路120，將直流輸入電壓Vin1轉換為直流匯流排電壓Vbus。在部分實施例中，直流匯流排電壓Vbus係用以由直流交流轉換電路180轉換為交流電壓Vac。此外，在部分實施例中，在步驟S610中，亦可透過複數個直流直流轉換電路120、140分別將複數個直流輸入電壓Vin1、Vin2轉換為直流匯流排電壓Vbus。
接著，在步驟S620中，由絕緣偵測電路160接收直流匯流排電壓Vbus。接著，在步驟S630中，由絕緣偵測電路160根據直流匯流排電壓Vbus偵測電源轉換裝置100的對地阻抗值。
如第6圖所示，在部分實施例中，對地阻抗值偵測方法600更包含步驟S640。在步驟S640中，透過絕緣偵測電路160，在對地阻抗值小於安全值時發出警示訊號。
請一併參考第7圖。第7圖為根據本揭示內容部分實施例所繪示的步驟S630的詳細流程圖。如第7圖所示，在部分實施例中，步驟S630包含步驟S631、S632、S633、S634以及S635。
首先，在步驟S631中，藉由處理單元162控制絕緣偵測電路160之開關單元S1導通。接著，在步驟S632中，輸出開關單元S1導通時之偵測電阻Rd的跨壓Vd至處理單元162。
接著，在步驟S633中，藉由處理單元162控制絕緣偵測電路160之開關單元S1關斷。接著，在步驟S634中，輸出開關單元S1關斷時之偵測電阻Rd的跨壓Vd至處理單元162。
最後，在步驟S635中，透過處理單元162，根據開關單元S1導通時之偵測電阻Rd的跨壓Vd和開關單元S1關斷時之偵測電阻Rd的跨壓Vd計算絕緣阻抗值。值得注意的是，在部分實施例中，直流交流轉換電路180與絕緣偵測電路160共享開關單元S1以作為直流交流轉換電路180中的切換開關。
所屬技術領域具有通常知識者可直接瞭解此對地阻抗值偵測方法600如何基於上述多個不同實施例中的電源轉換裝置100以執行該等操作及功能，故不再此贅述。
值得注意的是，雖然本文將所公開的方法示出和描述為一系列的步驟或事件，但是應當理解，所示出的這些步驟或事件的順序不應解釋為限制意義。例如，部分步驟可以以不同順序發生和／或與除了本文所示和／或所描述之步驟或事件以外的其他步驟或事件同時發生。另外，實施本文所描述的一個或多個態樣或實施例時，並非所有於此示出的步驟皆為必需。此外，本文中的一個或多個步驟亦可能在一個或多個分離的步驟和／或階段中執行。
需要說明的是，在不衝突的情況下，在本揭示內容各個圖式、實施例及實施例中的特徵與電路可以相互組合。圖式中所繪示的電路僅為示例之用，係簡化以使說明簡潔並便於理解，並非用以限制本案。
綜上所述，本揭示內容透過應用上述實施例，透過使絕緣偵測電路160根據已被升壓至較高電壓準位的直流匯流排電壓Vbus偵測電源轉換裝置100的對地阻抗值，即便在發電能力較差（如：陰天、清晨或傍晚時段等等），導致直流輸入電壓Vin1、Vin2電壓準位較低的情況下，絕緣偵測電路160仍能準確偵測電源轉換裝置100的對地阻抗值，提高偵測對地阻抗值的準確度。此外，在部分實施例中，透過絕緣偵測電路160和直流交流轉換電路180共享開關單元S1，可進一步簡化電路設計，降低電源轉換裝置100及絕緣偵測電路160的製造成本以及電路面積。
雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭示內容，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧電源轉換裝置
120、140‧‧‧直流直流轉換電路
121、141‧‧‧電容單元
123、143‧‧‧電感單元
125、145‧‧‧開關單元
127、129、147、149‧‧‧二極體單元
160‧‧‧絕緣偵測電路
162‧‧‧處理單元
180‧‧‧直流交流轉換電路
220、240‧‧‧太陽能發電模組
300‧‧‧電網
400‧‧‧異物
600‧‧‧對地阻抗值偵測方法
S610～S640、S631～S635‧‧‧步驟
C1‧‧‧電容單元
N1‧‧‧節點
R1、R2、R3‧‧‧電阻
Rd‧‧‧偵測電阻
Rlk‧‧‧漏電電阻
S1、S2、S3、S4 ‧‧‧開關單元
SS1、SS2‧‧‧切換訊號
Vin1、Vin2‧‧‧直流輸入電壓
Vbus‧‧‧直流匯流排電壓
Vac‧‧‧交流電壓
Vd‧‧‧跨壓
Vlk‧‧‧漏電電壓
第1圖為根據本揭示內容部分實施例所繪示的電源轉換裝置的示意圖。 第2圖為根據本揭示內容部分實施例所繪示的絕緣偵測電路的示意圖。 第3A圖和第3B圖分別為根據本揭示內容部分實施例所繪示的絕緣偵測電路操作示意圖。 第4圖為根據本揭示內容其他部分實施例所繪示的絕緣偵測電路的示意圖。 第5圖為根據本揭示內容部分實施例所繪示的電源轉換裝置的示意圖。 第6圖為根據本揭示內容部分實施例所繪示的對地阻抗值偵測方法的流程圖。 第7圖為根據本揭示內容部分實施例所繪示的第6圖中所繪示的對地阻抗值偵測方法其中步驟的詳細流程圖。
100‧‧‧電源轉換裝置
120、140‧‧‧直流直流轉換電路
160‧‧‧絕緣偵測電路
180‧‧‧直流交流轉換電路
220、240‧‧‧太陽能發電模組
300‧‧‧電網
C1‧‧‧電容單元
Vin1、Vin2‧‧‧直流輸入電壓
Vbus‧‧‧直流匯流排電壓
Vac‧‧‧交流電壓

Claims (20)

  1. 一種電源轉換裝置，包含： 一直流直流轉換電路，用以將一直流輸入電壓轉換為一直流匯流排電壓； 一直流交流轉換電路，電性連接於該直流直流轉換電路，用以將該直流匯流排電壓轉換為一交流電壓；以及 一絕緣偵測電路，電性連接於該直流直流轉換電路與該直流交流轉換電路之間，用以根據該直流匯流排電壓偵測該電源轉換裝置的一對地阻抗值。
  2. 如請求項1所述之電源轉換裝置，其中該絕緣偵測電路包含一開關單元、一偵測電阻以及一處理單元，該處理單元控制該開關單元選擇性地導通或關斷，並根據該開關單元導通時該偵測電阻的跨壓以及該開關單元關斷時該偵測電阻的跨壓計算該對地阻抗值。
  3. 如請求項1所述之電源轉換裝置，其中該直流匯流排電壓透過一正極電源線與一負極電源線自該直流直流轉換電路傳輸至直流交流轉換電路，該電源轉換裝置更包含一電容單元，該電容單元的一第一端電性連接至該正極電源線，該電容單元的一第二端電性連接至該負極電源線。
  4. 如請求項3所述之電源轉換裝置，其中該絕緣偵測電路包含： 一第一電阻，電性連接於該電容單元的該第一端； 一開關單元，於一節點與該第一電阻電性連接，並電性連接於該電容單元的該第二端； 一第二電阻，於該節點電性連接於該第一電阻與該開關單元，並電性連接於一接地端； 一偵測電阻；電性連接於該接地端與該電容單元的該第二端之間；以及 一處理單元，用以控制該開關單元導通或關斷，並根據該偵測電阻的跨壓計算該對地阻抗值。
  5. 如請求項4所述之電源轉換裝置，其中該絕緣偵測電路更包含一第三電阻，該第三電阻電性連接於該接地端與該偵測電阻之間。
  6. 如請求項4所述的電源轉換裝置，其中該直流交流轉換電路電性連接至該節點。
  7. 如請求項1所述之電源轉換裝置，其中該絕緣偵測電路更用以在該對地阻抗值小於一安全值時發出一警示訊號。
  8. 如請求項1所述之電源轉換裝置，其中該直流交流轉換電路與該絕緣偵測電路共享該開關單元以作為該直流交流轉換電路中的切換開關。
  9. 如請求項1所述之電源轉換裝置，更包含： 一第二直流直流轉換電路，用以將一第二直流輸入電壓轉換為該直流匯流排電壓。
  10. 如請求項1所述之電源轉換裝置，其中該直流直流轉換電路包含升壓型轉換器，該直流匯流排電壓之電壓準位高於或等於該直流輸入電壓之電壓準位。
  11. 如請求項1所述之電源轉換裝置，其中該直流交流轉換電路更用以將該交流電壓輸出至一電網。
  12. 一種電源轉換裝置，包含： 複數個直流直流轉換電路，該些直流直流轉換電路用以分別將相應的複數個直流輸入電壓轉換為一直流匯流排電壓；以及 一絕緣偵測電路，電性連接於該些直流直流轉換電路，用以根據該直流匯流排電壓偵測該電源轉換裝置的一對地阻抗值。
  13. 如請求項12所述之電源轉換裝置，其中該絕緣偵測電路包含一開關單元、一偵測電阻以及一處理單元，該處理單元控制該開關單元選擇性地導通或關斷，並根據該開關單元導通時該偵測電阻的跨壓以及該開關單元關斷時該偵測電阻的跨壓計算該對地阻抗值。
  14. 如請求項12所述之電源轉換裝置，更包含： 一電容單元，該電容單元的一第一端電性連接至一正極電源線，該電容單元的一第二端電性連接至一負極電源線；以及 一直流交流轉換電路，其中該直流直流轉換電路透過該正極電源線與該負極電源線傳輸該直流匯流排電壓至該直流交流轉換電路，該直流交流轉換電路用以將該直流匯流排電壓轉換為一交流電壓。
  15. 如請求項14所述之電源轉換裝置，其中該絕緣偵測電路包含： 一第一電阻，電性連接於該電容單元的該第一端； 一開關單元，於一節點與該第一電阻電性連接，並電性連接於該電容單元的該第二端； 一第二電阻，於該節點電性連接於該第一電阻與該開關單元，並電性連接於一接地端； 一偵測電阻；電性連接於該接地端與該電容單元的該第二端之間；以及 一處理單元，用以控制該開關單元導通或關斷，並根據該偵測電阻的跨壓計算該對地阻抗值。
  16. 如請求項15所述之電源轉換裝置，其中該直流交流轉換電路於該節點電性連接至該第一電阻以及該第二電阻，並與該絕緣偵測電路共享該開關單元使得該開關單元作為該直流交流轉換電路中的切換開關。
  17. 一種對地阻抗值偵測方法，用於一電源轉換裝置，其中該電源轉換裝置包含一直流直流轉換電路、一直流交流轉換電路以及一絕緣偵測電路，該對地阻抗值偵測方法包含： 透過該直流直流轉換電路，將一直流輸入電壓轉換為一直流匯流排電壓，其中該直流匯流排電壓係用以由該直流交流轉換電路轉換為一交流電壓； 由該絕緣偵測電路接收該直流匯流排電壓；以及 由該絕緣偵測電路根據該直流匯流排電壓偵測該電源轉換裝置的一對地阻抗值。
  18. 如請求項17所述之對地阻抗值偵測方法，其中根據該直流匯流排電壓偵測該電源轉換裝置的該對地阻抗值包含： 藉由一處理單元控制該絕緣偵測電路之一開關單元導通； 輸出該開關單元導通時之一偵測電阻的跨壓至該處理單元； 藉由該處理單元控制該絕緣偵測電路之該開關單元關斷； 輸出該開關單元關斷時之該偵測電阻的跨壓至該處理單元；以及 透過該處理單元根據該開關單元導通時之該偵測電阻的跨壓和該開關單元關斷時之該偵測電阻的跨壓計算該絕緣阻抗值。
  19. 如請求項18所述之對地阻抗值偵測方法，其中該直流交流轉換電路與該絕緣偵測電路共享該開關單元以作為該直流交流轉換電路中的切換開關。
  20. 如請求項17所述之對地阻抗值偵測方法，更包含： 透過該絕緣偵測電路，在該對地阻抗值小於一安全值時發出一警示訊號。
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