具有测量持续时间功能的功率计以及功率测量系统

摘要

本发明公开了一种具有测量持续时间功能的功率计以及功率测量系统，可用来测量太阳光变频器的持续时间，该功率计包含电流计以及处理器，其中，电流计可用来测量太阳光变频器所输出的电流信号，处理器则电性连接于电流计。处理器包含比较单元以及计时单元，当太阳光变频器根据触发信号关闭输出时，比较单元可将电流计所测量到的电流信号与一预设信号做比较，并于电流信号小于预设信号时发送停止信号，而计时单元则可根据触发信号以及停止信号取得太阳光变频器的持续时间。

说明书

技术领域

本发明关于一种功率计以及功率测量系统，且特别关于一种具有测量太 阳光变频器的持续时间的功能的功率计，以及应用此功率计的功率测量系 统。

背景技术

太阳能发电以太阳能光电池接收太阳光，并且将太阳光的光能转换成电 能。由太阳能光电池转换后的电能为直流电的形式，故需转换为交流电方能 供一般电器使用。太阳光变频器(Photovoltaic Inverter,PV inverter)，又称太阳 能光电转换器，可将太阳能光电池所产生直流电转换成交流电，其具有三种 形式：独立型、并网型以及混合型。独立型太阳光变频器所产生的交流输出 储存于蓄电池以供独立系统使用，但无法与市电并联。并网型太阳光变频器 产生与市电同步的交流电输出，并将其馈入市电而供电器使用，但并网型太 阳光变频器无法独立进行供电。混合型太阳光变频器可同时与市电并联并与 蓄电池连接，其可将交流输出馈入市电，并当市电断电时可做为并网型UPS 而由蓄电池提供电源。

并网型太阳光变频器由于是以馈入市电的方式供电，故当市电断电时， 太阳光变频器同时也应于法规规范的时间内停止输出电流，否则电器操作人 员可能以为停电但系统仍由太阳光变频器持续供电，导致电器设备损伤甚至 危害人身安全等意外事故。因此，并网式太阳光变频器于制造后须测试其切 断后至无输出所需的持续时间，当持续时间小于法规规范的时间，方可出售 此并网式太阳光变频器，而此种测试称之为run on time测试。

于先前技术中，run on time测试以示波器来进行。请参阅图1，图1为 先前技术的太阳光变频器的run on time测试的系统架构示意图。如图1所示， 太阳光变频器10与市电系统12并联，且于太阳光变频器10与市电系统12 之间设置有开关S1。于测试前，开关S1导通且太阳光变频器10输出电流至 RLC电路，其电流值为太阳光变频器10的规格值。当run on time测试启动， 控制装置14开启开关S1以模拟市电断电状态，并同时触发示波器16开始 测量太阳光变频器10的输出电流波形。示波器16所测量的电流波形可传送 至控制装置14，使得控制装置14能根据电流波形判断太阳光变频器10于模 拟市电断电状态开关S1切断后至太阳光变频器10停止输出的持续时间。

上述先前技术的run on time测试方法是利用示波器或数字记录器等来进 行，然而，示波器于系统中仅用来进行此测试，因此其设备利用率极差。另 一方面，用来判断太阳光变频器停止输出的时间点，通常是设定于原始电流 的1%，而示波器要达到小于1%误差的水准具有极高的困难度。更甚者，由 于示波器本身无法直接算出持续时间，而是必须以其测量出的电流波形，由 人为或其他计算软件来计算，因此将会更进一步地增加测试系统的误差范 围。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种具有测量持续时间功能的功率计以及 功率测量系统，以解决先前技术的问题。

根据一具体实施例，本发明的新式功率计用于测量太阳光变频器，其包 含电流计以及连接电流计的处理器，其中，电流计可用来测量太阳光变频器 输出的电流信号。处理器包含有比较单元以及计时单元，比较单元可用来比 较电流计所测量到的电流信号与一预设信号，并且当电流信号小于预设信号 时发送停止信号，计时单元则可根据停止信号进行计时。

于本具体实施例中，当太阳光变频器根据一触发信号模拟市电断电状态 时，处理器的计时单元同时根据此触发信号而开始计时作动。太阳光变频器 因市电断电后，正常应该于法规所规定的时间内关闭输出，其电流信号将会 快速降低，当比较单元比较出电流信号降低至其小于预设信号后传送停止信 号到计时单元，而计时单元则可根据触发信号与停止信号计算出此太阳光变 频器在模拟市电断电后至停止输出的持续时间。

本发明的另一范畴在于提供一种有测量持续时间功能的功率测量系统， 以解决先前技术的问题。

根据另一具体实施例，本发明的功率测量系统用于测量太阳光变频器， 其具有控制装置、电流计以及处理器，其中控制装置电性连接于太阳光变频 器，以产生触发信号而切断太阳光变频器与市电端之间的电性连接。电流计 电性连接于太阳光变频器以测量其输出的电流信号，处理器则电性连接于电 流计，并包含有比较单元以及计时单元。比较单元可用来比较电流计所测量 到的电流信号与一预设信号，并且当电流信号小于预设信号时发送停止信 号。计时单元可根据触发信号以及停止信号进行计时。

控制装置可同时发送触发信号至太阳光变频器电性与市电端间的开关 以及计时单元，以切断太阳光变频器的输出并控制计时单元开始计时。当比 较单元比较出电流计所测量到的电流信号降低至其小于预设信号后，传送停 止信号至计时单元，而计时单元则可根据触发信号与停止信号计算出此太阳 光变频器的持续时间。

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进 一步的了解。

附图说明

图1为先前技术的太阳光变频器的run on time测试的系统架构示意图。

图2为根据本发明的一具体实施例的功率测量系统的示意图。

图3为图2的功率计的内部示意图。

图4为根据本发明的另一具体实施例的功率计的内部示意图。

图5为根据本发明的另一具体实施例的功率计的内部示意图。

其中，附图标记说明如下：

10：太阳光变频器

12：市电系统

14：控制装置

16：示波器

S1：开关

2：功率测量系统

20：控制装置

22、3、4：功率计

S2：开关

P：太阳光变频器

M：市电端

220、30、40：电流计

222、32、42：电压计

224、36、48：处理器

2240：比较单元

2242：计时单元

340、440：第一信号调整器

342、442：第二信号调整器

460：第一转换器

462：第二转换器

具体实施方式

请参阅图2，图2为根据本发明的一具体实施例的功率测量系统2的示 意图。如图2所示，功率测量系统2包含了控制装置20以及功率计22，其 中功率计22电性连接于太阳光变频器P以及市电端M之间，可用来测量太 阳光变频器P输出至市电端M的功率。请注意，于此太阳光变频器P为一 并网型太阳光变频器，其可与市电系统(市电端M)并联以将太阳能电池产生 的直流电转换成交流电并馈入市电系统。

于本具体实施例中，控制装置20与功率计22连接，以接收功率计22 测量得到的电流及电压信号。控制装置20同时与连接太阳光变频器P及市 电端M的开关S2连接，以控制开关S2开启或关闭。另外，控制装置20也 可电性连接至太阳光变频器P，以获得太阳光变频器P的各种信息。功率计 22包含有电流计220、电压计222以及处理器224，其中电流计220以及电 压计222可测量太阳光变频器P的输出电流与电压。详言之，电流计220与 太阳光变频器P以及RLC电路(如图2所示)串联，电压计222则与太阳光变 频器P以及RLC电路并联。电流计220及电压计222分别电性连接到处理 器224，以将所测得的电流及电压信号传送至处理器224，并由处理器224 计算出功率。

上述功率计22以及功率测量系统2除了可测量太阳光变频器P的输出 功率之外，还可用来进行run on time测试。请一并参阅图2以及图3，图3 为图2的功率计22的内部示意图。如图3所示，功率计22的处理器224中 进一步具有比较单元2240以及计时单元2242，其中比较单元2240电性连接 至电流计220，以接收电流计220所测量到太阳光变频器P的输出电流信号， 且计时单元2242电性连接于比较单元2240。

于本具体实施例中，于进行run on time测试前，开关S2关闭使得太阳 光变频器P与市电端M间的电路导通，令太阳光变频器P可正常输出功率 至市电端M。当进行run on time测试时，控制装置20产生触发信号至开关 S2令其开启而在太阳光变频器P与市电端M间形成断路，也即，模拟市电 断电。同时，控制装置20所产生的触发信号也传送至功率计22的计时单元 2242，而计时单元2242接收到触发信号后即开始进行计时。

由于控制装置20开启开关S2，因此通过电流计220的电流信号将会快 速降低。比较单元2240电性连接至电流计220以从电流计220接收电流信 号，并将接收到的电流信号持续地与一预设信号进行比较，当比较出电流信 号小于预设信号时，比较单元2240会产生一停止信号并将其传送至计时单 元2242。预设信号可设定为run on time测试前太阳光变频器P所输出电流 值的固定比例值，也即处理器224接收到触发信号时的电流信号的固定比例 值。举例而言，预设信号可设定为测试前或处理器224接收到触发信号时的 电流值的1%或更小的电流值。当电流信号降低至其小于原来的百分之一时， 可判断为太阳光变频器P已停止输出电流。

计时单元2242接收到比较单元2240所传送的停止信号后即停止计时， 并将计时所累积的时间值作为太阳光变频器P切断后输出电流的持续时间。 详言之，触发信号代表系统切断市电的时间点，停止信号则代表太阳光变频 器P实际停止输出电流信号的时间点，故计时单元2242可计算出太阳光变 频器P于切断市电后仍维持输出的持续时间。由此，本具体实施例的功率计 22以及功率测量系统2可测量太阳光变频器P的持续时间，而不需通过示波 器。

请参阅图4，图4为根据本发明的另一具体实施例的功率计3的内部示 意图。如图4所示，功率计3包含电流计30、电压计32、第一信号调整器 340、第二信号调整器342以及处理器36，请注意，电流计30及电压计32 可用来测量太阳光变频器输出至市电端的功率，其连接关系如图2所示，于 此不再赘述。

于本具体实施例中，第一信号调整器340可电性连接于电流计30以及 处理器36，以将电流计30所量得太阳光变频器输出的电流信号调整至处理 器36所能处理的电流信号大小，进而得到最佳的测试解析度。同样地，第 二信号调整器342可电性连接于电压计32以及处理器36，以将电压计32所 量得太阳光变频器输出的电压信号调整至处理器36所能处理的电压信号大 小，进而得到最佳的测试解析度。处理器36自第一信号调整器340以及第 二信号调整器342接收调整过的电流与电压信号后，即可进行功率的计算以 及进行run on time测试。

请参阅图5，图5为根据本发明的另一具体实施例的功率计4的内部示 意图。如图5所示，本具体实施例与上述具体实施例不同处，在于本具体实 施例的功率计4进一步包含第一转换器460以及第二转换器462。请注意， 本具体实施例的其他单元，如电流计40、电压计42、第一信号调整器440、 第二信号调整器442以及处理器48等，均与上一具体实施例的相对应单元 大体上相同，故于此不再赘述。

于本具体实施例中，第一转换器460电性连接于第一信号调整器440及 处理器48之间，第二转换器462则电性连接于第二信号调整器及处理器48 之间。一般而言，电流计40与电压计42所量得太阳光变频器的输出电流与 电压信号模拟的电流与电压信号。电流计40所量得的模拟电流信号经过第 一信号调整器440调整大小后，可由第一转换器460接收并转换成数字的电 流信号，接着，第一转换器再将转换后的数字电流信号传送至处理器48。同 样地，第二转换器462可自第二信号调整器442接收调整后的模拟电压信号， 并将其转换成数字电压信号后传送至处理器48。处理器48可直接对数字电 流与电压信号进行处理，而获得太阳光变频器的输出功率或持续时间。

根据另一具体实施例，若上述功率测量系统为一三相测量系统，也即， 功率计具有三个电流计与三个电压计，则可设置三个第一信号调整器分别连 接各电流计以及三个第二信号调整器分别连接三个电压计，更进一步地，可 设置三个第一转换器分别连接各第一信号调整器以及三个第二转换器分别 连接各第二信号调整器。因此，处理器可接收三相的数字电流信号与数字电 压信号，以测量太阳光变频器的输出功率或持续时间。

综上所述，本发明的功率计及功率测量系统除了可测量太阳光变频器的 输出功率之外，还可进行run on time测试而直接量得太阳光变频器切断市电 后至停止输出的持续时间。相较于先前技术，本发明的功率计进一步包含处 理器与功率计内的电流计及电压计连接。当功率测量系统对太阳光变频器进 行run on time测试而切断太阳光变频器与市电端间的电路连接时，处理器内 的计时单元随即开始进行计时。接着，当处理器内的比较单元比较出电流计 量得电流信号小于预设信号时令计时单元停止计时，而计时单元自触发至停 止的时间即为太阳光变频器切断后的持续时间，因此不需另外装设示波器即 可进行run on time测试。同时，由于本发明的功率计是可以直接比较电流信 号大小的方法而非以电流信号的波形进行计算的方法来获得持续时间，故可 避免增加测试系统的误差范围。由此，本发明的功率计以及功率测量系统可 准确计算出太阳光变频器切断后的持续时间，并提升测试系统的设备使用率 及简化系统配置。

通过以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与 精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。 相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请 的专利范围的范畴内。因此，本发明所申请的专利范围的范畴应该根据上述 的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安 排。