CN101295886A - 有源式电力调节装置 - Google Patents

Abstract

一种有源式电力调节装置，其包含一第一组电力电子开关元件串联电路、一第二组电力电子开关元件串联电路及一第三组电力电子开关元件串联电路。该有源式电力调节装置于一电源电压变动时利用该第二及第三组电力电子开关元件串联电路其中的一组作高频切换，其它两组电力电子开关元件串联电路作低频切换。借此，可维持一负载两端点的电压稳定，且该有源式电力调节装置不需要装设一直流电容器稳定直流电压。

Description

有源式电力调节装置

技术领域

本发明关于一种有源式电力调节装置，特别是关于利用三组电力电子开关元件串联电路，其中的一组电力电子开关元件串联电路进行高频切换，而另两组电力电子开关元件串联电路进行低频切换，以解决因供电系统电压不稳定所造成的负载电力质量下降问题的有源式电力调节装置。

背景技术

随着高科技产业快速的发展，许多精密仪器设备广泛的应用在高科技产业的上，这些精密仪器设备均有赖高质量的电力供应以维持正常运转，另一方面，随着计算机设备大量的使用，高质量的电力也是维持计算机设备正常运作的先决条件，因此电力质量问题的解决，诸如欠压、高压、电压突波及电压失真等已成为电力公司及用户的一项非常重要的研究课题。为解决欠压及高压问题，现有技术利用一可变接头的自耦变压器，将其设置于一电源与一负载间，借由该可变接头的自耦变压器的接头变换，提供一较稳定的电压以供给该负载，然而其存在着电压为步阶式调整、体积庞大及无法解决电压失真等问题。

近年来，一些用以解决因供电系统电压不稳定所造成的负载电力质量下降的有源式电力调节装置，例如美国公告第US6,940,188号《电力转换装置》专利，请参照图1所示，其包含一电源7、一电力转换装置8及一负载9。该电力转换装置8设置于该电源7及负载9之间，以便转换该电源7提供的未调节的电压成为一高质量的调节电压供给该负载9。

请再参照图1所示，该电力转换装置8设有一第一组电力电子开关元件串联电路81、一第二组电力电子开关元件串联电路82、一第三组电力电子开关元件串联电路83、一输入滤波器84、一输出滤波器85及一直流电容器86。该第二组电力电子开关元件串联电路82与该第三组电力电子开关元件串联电路83操作成一串联电力转换器，该第二组电力电子开关元件串联电路82另与该第一组电力电子开关元件串联电路81操作成一并联电力转换器，该直流电容器86并联于该串联电力转换器与该并联电力转换器间，而该输入滤波器84连接在该电源7与该并联电力转换器间，该输出滤波器85连接在该串联电力转换器与该负载9间。

请再参照图1所示，该直流电容器86提供一稳定直流电压供该串联电力转换器与该并联电力转换器正常操作，该串联电力转换器串联在该电源7与该负载9之间以补偿该电源7的电压变动，进而提供负载一稳定电源。另外，该并联电力转换器与该电源7并联，以稳定该直流电容器86上的直流电压，该输入滤波器84及该输出滤波器85分别用来滤除该并联电力转换器与该串联电力转换器的高频切换谐波。

请再参照图1所示，当该电源7电压发生变动时，该直流电容器86的直流电压借由该串联电力转换器转换成一交流电压，以补偿该电源7电压的变动，进而达到稳定该负载9电压的目的。

上述现有有源式电力调节装置具有下列缺点，例如：该串联电力转换器用以作稳压时必须吸入或产生一能量而造成该直流电容器86电压的变化，该并联电力转换器必须从该电源7以充电或放电的方式补偿该直流电容器86的直流电压变动，以提供该串联电力转换器补偿该电源7电压变动时所需的能量，由于其操作方式是将该电源7的能量经该并联电力转换器转换成直流电源并在该直流电容器86建立一稳定直流电压后，再以串联电力转换器产生一补偿电压与该电源7的电压串联提供负载，故在上，该直流电容器86须选用一较大电容值的直流电容器以建立一稳定的直流电压，该较大电容值的直流电容器86将导致装置成本与体积增加，并降低可靠度，且该现有电力转换装置的并联及串联电力转换器的电路连接方式在任何时间至少必须有四个电力电子开关作高频切换，造成较大的功率损失，因而降低效率。基于上述原因，有必要进一步改良上述现有有源式电力调节装置所存在的缺点。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种有源式电力调节装置，其借由一电力电子开关元件组成的有源式电力调节装置与一负载串联连接后与一电源并联连接，其利用该有源式电力调节装置的部分电力电子开关元件作高频切换及部分电力电子开关元件作低频切换，于该电源电压变动时能维持该负载两端点电压的稳定。该有源式电力调节装置因同时作高频切换的电力电子开关元件数目较少，且不需要装设一直流电容器作直流稳压，使得本发明具有降低装置的体积与成本，并提高装置的效率、可靠度及使用寿命的功效。

根据本发明的有源式电力调节装置，其包含一第一组电力电子开关元件串联电路、一第二组电力电子开关元件串联电路及一第三组电力电子开关元件串联电路。该有源式电力调节装置于一电源电压变动时利用该第二及第三组电力电子开关元件串联电路其中的一作高频切换，其它两组电力电子开关元件串联电路作低频切换。借此，其可维持该负载两端点的电压稳定，且该有源式电力调节装置不需要装设一直流电容器作直流的滤波与稳压。

附图说明

图1：现有有源式电力调节装置的电路示意图。

图2：本发明第一实施例中有源式电力调节装置的电路示意图。

图3A及3B：本发明图2输入滤波电路的电路示意图。

图4：本发明第一实施例中有源式电力调节装置的控制电路示意图。

图5：本发明第二实施例中有源式电力调节装置的电路示意图。

【主要元件符号】

1   电源                              2   有源式电力调节装置

21  第一组电力电子开关元件串联电路

22  第二组电力电子开关元件串联电路

23  第三组电力电子开关元件串联电路

24  输入滤波电路                      241 电感器

242 电容器                            25  输出电感器

26  输出电容器                        3   负载

4   控制单元                          40  电源电压处理单元

400 第一电压检出器                    401 方波产生电路

402 升/降压判断电路                   403 非门

41  负载电压处理单元                  10  第二电压检出器

411 均方根值电路                      12  减法器

413 第一控制器                        14  乘法器

415 第二控制器                        16  加法器

417 脉宽调制产生电路                  2   选择单元

420 第一多任务器                      21  非门

422 第二多任务器                      5   开关元件

7   电源                              8   电力转换装置

81  第一组电力电子开关元件串联电路

82  第二组电力电子开关元件串联电路

83  第三组电力电子开关元件串联电路

84  输入滤波器          85  输出滤波器

86  直流电容器          9   负载

c1  升/降压控制信号     s1  方波信号

s2  高频脉宽调制信号    s3  方波信号

具体实施方式

为让本发明的上述目的、技术特征及优点能更明显易懂，下文特举本发明的较佳实施例，并配合附图详细说明如下：

请参照图2所示，本发明第一实施例的有源式电力调节装置2与一负载3串联连接，一电源1供应电压给该有源式电力调节装置2与该负载3，利用该有源式电力调节装置2的动作供给该负载3一期望的稳定电压。一控制单元4控制该有源式电力调节装置2。该电源1具有一第一端及一第二端，该负载3也具有一第一端及一第二端。

请再参照图2所示，该有源式电力调节装置2设有一第一组电力电子开关元件串联电路21、一第二组电力电子开关元件串联电路22、一第三组电力电子开关元件串联电路23、一输入滤波电路24、一输出电感器25及一输出电容器26。每一组的电力电子开关元件串联电路均由两个电力电子开关元件串联而成，该第一组电力电子开关元件串联电路21、第二组电力电子开关元件串联电路22及第三组电力电子开关元件串联电路23中的两个电力电子开关元件连接处分别形成一第一连接点、一第二连接点及一第三连接点，每一电力电子开关元件均由一半导体开关与一反相二极管并联而成，最后，该第一组电力电子开关元件串联电路21、第二组电力电子开关元件串联电路22及第三组电力电子开关元件串联电路23的两端形成并联连接。

请再参照图2所示，该控制单元4可检测该电源1的电压及负载3的电压，以对应产生一控制信号给该有源式电力调节装置2的第一组电力电子开关元件串联电路21、第二组电力电子开关元件串联电路22及第三组电力电子开关元件串联电路23，以便该第一组电力电子开关元件串联电路21、第二组电力电子开关元件串联电路22及第三组电力电子开关元件串联电路23进行切换动作。具体而言，依据该电源1的电压高于或低于该期望电压，由该第二组电力电子开关元件串联电路22及第三组电力电子开关元件串联电路23两者之一做高频切换，未作高频切换的另二组电力电子开关元件串联电路21及23或21及22作低频(与该电源1频率一致)切换，该第一组电力电子开关元件串联电路21、第二组电力电子开关元件串联电路22及第三组电力电子开关元件串联电路23的动作可以稳定该负载3的电压。

请再参照图2所示，该输入滤波电路24具有一输入侧及一输出侧，该输入侧具有一第一输入端及一第二输入端，该输出侧具有一第一输出端及一第二输出端，该输入滤波电路24的第一输入端及第二输入端并联连接至该电源1的第一端及第二端，该输入滤波电路24用以滤除该电力电子开关元件串联电路切换动作所产生的高频谐波电流。另外，该输出电感器25与该输出电容器26组成一输出滤波电路，该输出电容器26的第一与第二端点与该负载3的第一与第二端并联连接，该输出电感器25的第一端点连接到该输出电容器26的第一端点与该负载3的第一端的连接处，该输出电感器25的第二端点与该输入滤波器24的第一输出端相连接，该输出电容器26的第二端点与该负载3第二端的连接处再与该第三组电力电子开关元件串联电路23的第三连接点相连接；该输出电感器25与该输出电容器26组成的输出滤波电路用以滤除该电力电子开关元件串联电路切换动作所产生的谐波电压。

图2中输入滤波电路24还可以有不同的实施式，请参考图3A及图3B所示，图3A及图3B为图2中该滤波电路24的电路架构，如图3A所示，该输入滤波电路24由一电感器241组成，该电感器241连接于该输入滤波电路24的第一输入端及第一输出端之间，即，串联于该电源1的第一端及该输出电感器25的第二端点之间，该输入滤波电路24的第二输入端直接连接至第二输出端；该输入滤波电路的另一电路架构如图3B所示，该输入滤波电路24由一电感器241与一电容器242组成，该电感器241连接于该输入滤波电路24的第一输入端及第一输出端之间，即，串联于该电源1的第一端及该输出电感器25的第二端点之间，而该电容器242连接于该输入滤波电路24的第一输入端及第二输入端之间，即，与该电源1并联。

请再参照图2所示，该输入滤波电路24的第一输出端也连接至该第一组电力电子开关元件串联电路21的第一连接点；该输入滤波电路24的第二输出端连接到该第二组电力电子开关元件串联电路22的第二连接点；该第三组电力电子开关元件串联电路23的该第三连接点连接到该电容器26第二端点与该负载3第二端的连接处。

请再参照图2所示，并联连接的该第一组电力电子开关元件串联电路21、第二组电力电子开关元件串联电路22及第三组电力电子开关元件串联电路23的电路中并不需要直流电容作直流稳压及能量缓冲，由该第一组电力电子开关元件串联电路21、第二组电力电子开关元件串联电路22及第三组电力电子开关元件串联电路23的动作可以稳定该负载3电压。

请再参照图2所示，当本发明第一实施例中，电源1的电压下降到比该负载3的期望电压低时，该有源式电力调节装置2必须作升压，此时该第一组电力电子开关元件串联电路21与该第三组电力电子开关元件串联电路23的开关将进行低频切换，且低频切换的频率与该电源1的频率相同，而该第二组电力电子开关元件串联电路22的开关则进行高频切换，此时该第一组电力电子开关元件串联电路21将该电源1电压做全波整流并经由该第二组电力电子开关元件串联电路22的开关做高频切换，以便在该第二组电力电子开关元件串联电路22的该第二连接点与该第三组电力电子开关元件串联电路23的该第三连接点上得到补偿电压，此时该负载3的端电压将等于该电源1电压加上该补偿电压，以达到升压的功能。

再者，请再参照图2所示，当该电源1的电压上升到比该负载3的期望电压高时，该有源式电力调节装置2必须作降压，此时该第一组电力电子开关元件串联电路21与该第二组电力电子开关元件串联电路22的开关作低频切换(即以电源频率作切换)，该第三组电力电子开关元件串联电路23的开关则作高频切换，此时该第二组电力电子开关元件串联电路22与该第三组电力电子开关元件串联电路23组合成一等效交流开关，该等效交流开关串联在该负载3与该电源1之间，当该第二组电力电子开关元件串联电路22与该第三组电力电子开关元件串联电路23个别的上半部开关或下半部开关同时导通时，即表示该等效交流开关导通，此时该输出电感器25的第二端点与该输出电容器26的第二端点的电压，即直接由该电源1经该输入滤波器24供给，该输出电感器25与该输出电容器26组成的输出滤波电路的输入电压约等于该电源1电压；而当该第二组电力电子开关元件串联电路22的上半部开关及下半部开关与该第三组电力电子开关元件串联电路23的上半部开关及下半部开关状态互补时，即表示该等效交流开关截止，此时该输出电感器25的第二端点经该第一组电力电子开关元件串联电路21与该第三组电力电子开关元件串联电路23而与该输出电容器26的第二端点相连接，即该输出电感器25与该输出电容器26组成的输出滤波电路的输入电压约等于零电压，因此该第一组电力电子开关元件串联电路21、第二组电力电子开关元件串联电路22及第三组电力电子开关元件串联电路23的动作类似一交流截波器(AC chopper)，在该输出电感器25的第二端点与该输出电容器26的第二端点间得到一脉波串电压，该脉波串电压在该电源1电压与零电压间作变换，该负载3电压等于该脉波串电压的平均值，即等于该电源1电压乘以该等效交流开关的责任比，而该等效交流开关的责任比恒小于1，因此该负载3电压将小于该电源1电压，达到降压的功能。

请参照图4示，其揭示本发明第一实施例中控制单元4的方块图，该控制单元4包含一电源电压处理单元40、一负载电压处理单元41及一选择单元42。该电源电压处理单元40及负载电压处理单元41分别接收该电源1电压及负载3电压，以分别产生一控制信号S1与S2及S3，并由该选择单元42选择输出该控制信号S3或S2送至该第二组电力电子开关元件串联电路22与该第三组电力电子开关元件串联电路23。该电源电压处理单元40是设有一第一电压检出器400、一方波产生电路401、一升/降压判断电路402及一非门403。该负载电压处理单元41设有一第二电压检出器410、一均方根值电路411、一减法器412、一第一控制器413、一乘法器414、一第二控制器415、一加法器416及一脉宽调制产生电路417。该选择单元42设有一第一多任务器420、一非门421及一第二多任务器422。

请再参照图4所示，该电源电压处理单元40的第一电压检出器400检出该电源1电压，并送至该方波产生电路401，该方波产生电路401输出一与该电源1电压同相位的方波信号S1，该方波信号S1再送至该非门403，该非门403输出一与该电源1电压反相位的方波信号S3，该第一电压检出器400的输出也送至该升/降压判断电路402，以产生一升/降压控制信号c1，当该电源1电压上升到比该负载3的期望电压高时，该升/降压控制信号c1为低电位表示必须降压；反之，当该电源1电压下降到比该负载3的期望电压低时，该升/降压控制信号c1为高电位表示必须升压。

请再参照图4所示，该负载电压处理单元41的第二电压检出器410检出该负载3电压后送至该均方根值电路411取出其均方根值，该均方根值与一设定值送至该减法器412相减，相减结果再送至该第一控制器413，该第一控制器413的输出与该方波信号S1送至该乘法器414相乘，该乘法器414输出为一振幅可控的方波信号，该振幅决定该第二组电力电子开关元件串联电路22或该第三组电力电子开关元件串联电路23的开关的责任比，借由该负载3电压的均方根值的闭回路控制以调整该乘法器414输出方波信号的振幅，即可使该负载3电压的均方根值稳定在其设定值，理论上该第二组电力电子开关元件串联电路22或该第三组电力电子开关元件串联电路23的开关只需固定的责任比，即可使该负载3电压达到其设定的均方根值，然而该负载3可能为非线性负载，这将造成该负载3电压失真，为了减少电压失真，所以该第二电压检出器410的输出也送至该第二控制器415产生一波形修正信号，该乘法器414输出与该波形修正信号送至该加法器416相加，该加法器416输出再送至该脉宽调制产生电路417产生一高频脉宽调制信号S2；该方波信号S1直接送至该第一组电力电子开关元件串联电路21，以作为该第一组电力电子开关元件串联电路21的控制信号；

请再参照图4所示，该方波信号S3与该脉宽调制信号S2送至该选择单元42的第一多任务器420的输入，而该升/降压控制信号c1则送至该第一多任务器420的选择输入，该第一多任务器420的输出是作为该第二组电力电子开关元件串联电路22的控制信号，当该升/降压控制信号c1为低电位时，表示此时该有源式电力调节装置2必须降压，此时该第一多任务器420的输出为该方波信号S3，而当该升/降压控制信号c1为高电位时，表示此时该有源式电力调节装置2必须升压，该第一多任务器420的输出为该高频脉宽调制信号S2；该方波信号S3与该高频脉宽调制信号S2也送至该第二多任务器422的输入，而该升/降压控制信号c1则经该非门421送至该第二多任务器422的选择输入，该第二多任务器422的输出信号作为该第三组电力电子开关元件串联电路23的控制信号，当该升/降压控制信号c1为低电位时，表示此时该有源式电力调节装置2必须降压，此时该第二多任务器422的输出为该高频脉宽调制信号S2，而当该升/降压控制信号c1为高电位时，表示此时该有源式电力调节装置2必须升压，该第二多任务器422的输出信号为该方波信号S3。

请参照图5所示，其揭示本发明第二实施例的有源式电力调节装置。相较于第一实施例，第二实施例的有源式电力调节装置另设一开关元件5，该开关元件5可为机械开关或是固态开关，该开关元件5设有一共同端点、一第一切换端点及一第二切换端点，该开关元件5的共同端点接于该电容器26第二端点与该负载3第二端的连接处，其中该开关元件5的该第一切换端点也连接于该输入滤波电路24的第二输出端，该开关元件5的第二切换端点连接至该第三组电力电子开关元件串联电路23的第三连接点。

请再参照图5所示，当该电源1电压的变化在该负载3的期望电压的一预定范围内，该开关元件5切换至该第一切换端点，将该输入滤波电路24的第二输出端直接连接至该输出电容器26的第二端点，即该电源1直接经该输入滤波电路24及该输出电感器25与该输出电容器26组成的输出滤波电路供应给该负载3使用。当该电源1电压有变动且变动范围超过该预定允许值，该开关元件5切换至该第二切换端点，将该输出电容器26的第二端点连接到该第三组电力电子开关元件串联电路23的第三连接点，此时该有源式电力调节装置2的操作及控制与第一实施例相同，不再赘述。

如上所述，相较于现有有源式电力调节装置须借由一大电容值的直流电容器86建立一稳定的直流电压，且任何时间下至少四个电力电子开关必须作高频切换，因此具有装置成本增加、体积大及效率降低等缺点。本发明借由该有源式电力调节装置2的三组电力电子开关元件串联电路21、22及23的第二及第三组电力电子开关元件串联电路22及23其中的一进行高频切换，而未作高频切换的另二组电力电子开关元件串联电路21及23或21及22进行低频切换，因此，任何时间下最多只需两个电力电子开关元件作高频切换，其余的电力电子开关元件作低频切换，且该有源式电力调节装置2无需设置大电容值的直流电容器，因此具有减少装置成本、缩小设置体积及提高效率的功效。

Claims (17)

1、一种有源式电力调节装置，其特征在于，该有源式电力调节装置包含：

一个输入滤波电路，其具有一个输入侧及一个输出侧，该输入侧并联连接到一个电源，该输出侧具有一个第一输出端及一个第二输出端；

一个输出滤波电路，其由一个电感器与一个电容器组成，该电容器的一个第一端点及一个第二端点与一个负载并联，该电感器的一个第二端点与输入滤波器的第一输出端相连接，该电感器的一个第一端点与该输出电容器第一端点及该负载并联端点连接；

一组第一组电力电子开关元件串联电路，其由两个电力电子开关元件串联而成，该二个电力电子开关元件的串连连接处具有一个第一连接点，该第一连接点也连接至该输入滤波电路的第一输出端；

一组第二组电力电子开关元件串联电路，其由两个电力电子开关元件串联而成，该二个电力电子开关元件的串连连接处具有一个第二连接点，该第二连接点连接到该输入滤波电路的第二输出端；

一组第三组电力电子开关元件串联电路，其由两个电力电子开关元件串联而成，该二个电力电子开关元件的串连连接处具有一个第三连接点，该第三连接点连接到该电容器的第二端点，再将该第一组电力电子开关元件串联电路、第二组电力电子开关元件串联电路及第三组电力电子开关元件串联电路的两端并联；及

一个控制单元，其产生一个控制信号，以控制该第一组电力电子开关元件串联电路、第二组电力电子开关元件串联电路及第三组电力电子开关元件串联电路的电力电子开关元件进行切换；

其中该控制单元控制该第二及第三组电力电子开关元件串联电路其中的一组电力电子开关元件串联电路作高频切换，而其它两组电力电子开关元件串联电路则进行低频切换的控制，以提供该负载一个期望的稳定电压。

2、根据权利要求1所述的有源式电力调节装置，其特征在于，该第一组电力电子开关元件串联电路、第二组电力电子开关元件串联电路及第三组电力电子开关元件串联电路进行低频切换时的频率为该电源电压的频率。

3、根据权利要求1所述的有源式电力调节装置，其特征在于，当该电源电压下降到比该负载的期望电压低时，该第一组电力电子开关元件串联电路与该第三组电力电子开关元件串联电路进行低频切换，而该第二组电力电子开关元件串联电路则进行高频切换，此时该第一组电力电子开关元件串联电路将该电源电压做全波整流并经由该第二组电力电子开关元件串联电路的开关的高频切换，以便在该第二组电力电子开关元件串联电路的该第二连接点与该第三组电力电子开关元件串联电路的该第三连接点上得到一个补偿电压，以达到升压的功能。

4、根据权利要求1所述的有源式电力调节装置，其特征在于，当该电源1电压上升到比该负载的期望电压高时，该第一组电力电子开关元件串联电路与该第二组电力电子开关元件串联电路进行低频切换，该第三组电力电子开关元件串联电路的开关则作高频切换，此时该第二组电力电子开关元件串联电路与该第三组电力电子开关元件串联电路组合成一个等效交流开关，该等效交流开关串联在该负载与该电源之间，借由该等效交流开关的导通与截止来完成一个交流截波器的功能，在该输出滤波电路上得到一个脉波串电压，该脉波串电压在该电源电压与零电压间作变换，该负载电压等于该脉波串电压的平均值，以达到降压的功能。

5、根据权利要求1所述的有源式电力调节装置，其特征在于，该电力电子开关元件是由一个半导体开关与一个反相二极管并联而成。

6、根据权利要求1所述的有源式电力调节装置，其特征在于，该控制单元接收一个电源电压及一个负载电压，以对应产生该控制信号。

7、根据权利要求6所述的有源式电力调节装置，其特征在于，该控制单元包含一个电源电压处理单元、一个负载电压处理单元及一个选择单元，该电源电压处理单元及负载电压处理单元分别接收该电源电压及负载电压，以产生该控制信号，并由该选择单元输出该控制信号。

8、根据权利要求7所述的有源式电力调节装置，其特征在于，该电源电压处理单元包含一个第一电压检出器、一个方波产生电路、一个非门及一个升/降压判断电路，该第一电压检出器用以检出该电源电压，并送至该方波产生电路以产生一个方波信号，该方波信号另经该非门以产生一个反相方波信号，该第一电压检出器的输出也送至该升/降压判断电路以产生一个升/降压控制信号，该方波信号作为该第一组电力电子开关元件串联电路的控制信号。

9、根据权利要求8所述的有源式电力调节装置，其特征在于，该负载电压处理单元包含一个第二电压检出器、一个均方根值电路、一个减法器、一个第一控制器、一个乘法器、一个第二控制器、一个加法器及一个脉宽调制产生电路，该第二电压检出器检出该负载电压，并送至该均方根值电路取出其均方根值，该均方根值与一个设定值送至该减法器相减，相减结果再送至该第一控制器，该第一控制器的输出与该方波信号送至该乘法器相乘，该乘法器输出为一个振幅可控方波信号，且该第二电压检出器的输出也送至该第二控制器产生一个波形修正信号，该乘法器输出及波形修正信号送至该加法器相加，该加法器输出再送至该脉宽调制产生电路产生一个高频脉宽调制信号。

10、根据权利要求7所述的有源式电力调节装置，其特征在于，该选择单元包含一个第一多任务器、一个非门及一第二多任务器，该电源电压处理单元的反相方波信号与该负载电压处理单元的脉宽调制信号送至该选择单元的第一多任务器的输入，而该升/降压控制信号则送至该第一多任务器的输入，该第一多任务器的输出是作为该第二组电力电子开关元件串联电路的控制信号，该电源电压处理单元的反相方波信号与该负载电压处理单元的脉宽调制信号也送至该第二多任务器的输入，而该升/降压控制信号则经该非门送至该第二多任务器的输入，该第二多任务器的输出作为该第三组电力电子开关元件串联电路的控制信号。

11、一种有源式电力调节装置，其特征在于，该有源式电力调节装置包含：

一个输入滤波电路，其具有一个输入侧及一个输出侧，该输入侧连接到一个电源，该输出侧具有一个第一输出端及一个第二输出端；

一个输出滤波电路，其由一个电感器与一个电容器组成，该电容器的一个第一端点及一个第二端点与一个负载并联，该电感器的一个第二端点与输入滤波器的第一输出端相连接，该电感器的一个第一端点与该输出电容器第一端点及该负载并联端点连接；

一组第一组电力电子开关元件串联电路，其由两个电力电子开关元件串联而成，该二个电力电子开关元件的串连连接处具有一个第一连接点，该第一连接点也连接至该输入滤波电路的第一输出端；

一组第二组电力电子开关元件串联电路，其由两个电力电子开关元件串联而成，该二个电力电子开关元件的串连连接处具有一个第二连接点，该第二连接点连接到该输入滤波电路的第二输出端；

一组第三组电力电子开关元件串联电路，其由两个电力电子开关元件串联而成，该二个电力电子开关元件的串连连接处具有一个第三连接点，再将该第一组电力电子开关元件串联电路、第二组电力电子开关元件串联电路及第三组电力电子开关元件串联电路的两端并联；

一个开关元件，包含一个共同端点、一个第一切换端点及一个第二切换端点，该共同端点接于该电容器的第二端点，该第一切换端点连接于该输入滤波电路的第二输出端，该第二切换端点连接至该第三组电力电子开关元件串联电路的第三连接点；及

一个控制单元，其产生一个控制信号，以控制该第一组电力电子开关元件串联电路、第二组电力电子开关元件串联电路及第三组电力电子开关元件串联电路的电力电子开关进行切换；

当该电源电压的变化在该负载的期望电压的一个预定范围内，该开关元件切换至该第一切换端点，将该电源直接经该输入滤波电路及该输出滤波电路供应给该负载使用；当该电源电压变动范围超过该预定范围，该开关元件切换至该第二切换端点，借由该控制单元控制该第二及第三组电力电子开关元件串联电路其中的一作高频切换，而其它二组电力电子开关元件串联电路则进行低频切换的控制，以提供该负载一个稳定的期望电压。

12、根据权利要求11所述的有源式电力调节装置，其特征在于，该开关元件一个机械开关一个固态开关中的一。

13、根据权利要求11所述的有源式电力调节装置，其特征在于，该第一组电力电子开关元件串联电路、第二组电力电子开关元件串联电路及第三组电力电子开关元件串联电路进行低频切换的频率为该电源电压的频率。

14、根据权利要求11所述的有源式电力调节装置，其特征在于，当该电源电压下降到比该负载的期望电压的预定范围低时，该第一组电力电子开关元件串联电路与该第三组电力电子开关元件串联电路进行低频切换，而该第二组电力电子开关元件串联电路则进行高频切换，此时该第一组电力电子开关元件串联电路将该电源电压做全波整流并经由该第二组电力电子开关元件串联电路的开关的高频切换，以便在该第二组电力电子开关元件串联电路的该第二连接点与该第三组电力电子开关元件串联电路的该第三连接点上得到一个补偿电压，以达到升压的功能。

15、根据权利要求11所述的有源式电力调节装置，其特征在于，当该电源电压上升到比该负载的期望电压的预定范围高时，该第一组电力电子开关元件串联电路与该第二组电力电子开关元件串联电路进行低频切换，该第三组电力电子开关元件串联电路的开关则作高频切换，此时该第二组电力电子开关元件串联电路与该第三组电力电子开关元件串联电路组合成一个等效交流开关，该等效交流开关串联在该负载与该电源之间，借由该等效交流开关的导通与截止来完成一个交流截波器的功能，在该输出滤波电路上得到一个脉波串电压，该脉波串电压在该电源电压与零电压间作变换，该负载电压等于该脉波串电压的平均值，以达到降压的功能。

16、根据权利要求11所述的有源式电力调节装置，其特征在于，该电力电子开关元件是由一个半导体开关与一个反相二极管并联而成。

17、根据权利要求11所述的有源式电力调节装置，其特征在于，该控制单元接收一个电源电压及一个负载电压，以对应产生该控制信号。

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