CN104034957B - 电源转换系统及其电压采样装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电压采样装置，包含：第一及第二输入路径及信号处理模块。第一输入路径包含：第一输入分压电阻单元、第二输入分压电阻单元以及第一直流分压电阻，以根据第一输入电压产生第一输入分电压及根据直流电压源产生第一直流偏置电压，并叠加产生第一采样电压信号。第二输入路径包含：第三输入分压电阻单元、第四输入分压电阻单元以及第二直流分压电阻。以根据第二输入电压产生第二输入分电压及根据直流电压源产生第二直流偏置电压，并叠加产生第二采样电压信号。第一及第二输入路径的各对应的电阻单元阻值相同。信号处理模块接收第一及第二采样电压信号，以进行信号处理。本发明能达到有效消除共模噪声的目的。

Description

电源转换系统及其电压采样装置

技术领域

本发明涉及一种电压采样技术，且特别涉及一种电源转换系统及其电压采样装置。

背景技术

在电力系统中，电网电压不断提高，电源转换系统对电流或电压的检测器的要求也相应地提高。在公知的技术中，通常采用电磁式互感器来对电压进行采样。然而电磁式互感器具有绝缘结构复杂、体积笨重、造价高的缺点。更严重的是电磁式互感器可能出现铁磁谐振而使设备损坏。

近年来电子式互感器的研究虽克服了电磁式互感器的许多缺点，但是在实用化面临一些理论和关键技术问题。特别的是，在电子式互感器中，常会面临到共模噪声的干扰。当采样的电压中产生共模噪声，其精确度将会大幅下降。而电源转换系统中的控制电路，亦将由于共模噪声的干扰而无法精确地根据采样电压，对电源转换系统的运作模式进行控制。

因此，如何设计一个新的电源转换系统及其电压采样装置，以解决上述的问题，这将是业界亟待解决的问题。

发明内容

因此，本发明的一态样是在提供一种电压采样装置，包含：第一输入路径、第二输入路径及信号处理模块。第一输入路径包含：第一输入分压电阻单元、第二输入分压电阻单元以及第一直流分压电阻。第一输入分压电阻单元电性耦接于第一电压输入端以及第一中点间，以自第一电压输入端接收第一输入电压。第二输入分压电阻单元电性耦接于第一中点以及接地端间，其中第一输入分压电阻单元及第二输入分压电阻单元根据第一输入电压于第一中点产生第一输入分电压。第一直流分压电阻电性耦接于第一中点以及直流电压源间，其中直流电压源经第一直流分压电阻于第一中点产生第一直流偏置电压，以与第一输入分电压叠加产生第一采样电压信号。第二输入路径包含：第三输入分压电阻单元、第四输入分压电阻单元以及第二直流分压电阻。第三输入分压电阻单元电性耦接于第二电压输入端以及第二中点间，以自第二电压输入端接收第二输入电压。第四输入分压电阻单元电性耦接于第二中点以及接地端间，其中第三输入分压电阻单元及第四输入分压电阻单元根据第二输入电压于第二中点产生第二输入分电压。第二直流分压电阻电性耦接于第二中点以及直流电压源间，其中直流电压源经第二直流分压电阻单元于第二中点产生第二直流偏置电压，以与第二输入分电压叠加产生第二采样电压信号，其中第三输入分压电阻单元、第四输入分压电阻单元以及第二直流分压电阻单元的阻值分别与第一输入分压电阻单元、第二输入分压电阻单元以及第一直流分压电阻单元的阻值实质相同。信号处理模块接收第一采样电压信号以及第二采样电压信号，以进行信号处理。

本发明的另一态样是在提供一种电源转换系统，包含：网侧变流器、直流母线模块、机侧变流器以及至少一电压采样装置。网侧变流器电性耦接至电网，以转换电网的网侧三相交流电压为多个直流母线电压。直流母线模块包含多个直流母线。机侧变流器藉由直流母线模块与网侧变流器电性耦接，以根据直流母线模块传输的直流母线电压产生机侧三相交流电压。电压采样装置包含：第一输入路径、第二输入路径及信号处理模块。第一输入路径包含：第一输入分压电阻单元、第二输入分压电阻单元以及第一直流分压电阻单元。第一输入分压电阻单元电性耦接于第一电压输入端以及第一中点间，以自第一电压输入端接收第一输入电压。第二输入分压电阻单元电性耦接于第一中点以及接地端间，其中第一输入分压电阻单元及第二输入分压电阻单元根据第一输入电压于第一中点产生第一输入分电压。第一直流分压电阻单元电性耦接于第一中点以及直流电压源间，其中直流电压源经第一直流分压电阻单元于第一中点产生第一直流偏置电压，以与第一输入分电压叠加产生第一采样电压信号。第二输入路径包含：第三输入分压电阻单元、第四输入分压电阻单元以及第二直流分压电阻单元。第三输入分压电阻单元电性耦接于第二电压输入端以及第二中点间，以自第二电压输入端接收第二输入电压。第四输入分压电阻单元电性耦接于第二中点以及接地端间，其中第三输入分压电阻单元及第四输入分压电阻单元根据第二输入电压于第二中点产生第二输入分电压。第二直流分压电阻单元电性耦接于第二中点以及直流电压源间，其中直流电压源经第二直流分压电阻单元于第二中点产生第二直流偏置电压，以与第二输入分电压叠加产生第二采样电压信号，其中第三输入分压电阻单元、第四输入分压电阻单元以及第二直流分压电阻单元的阻值分别与第一输入分压电阻单元、第二输入分压电阻单元以及第一直流分压电阻单元的阻值实质相同，且第一电压输入端及第二电压输入端对应网侧三相交流电压其中的两相或机侧三相交流电压其中的两相或直流母线其中两者。信号处理模块接收第一采样电压信号以及第二采样电压信号，以进行信号处理。

应用本发明的优点在于藉由电压采样装置中，不同的输入路径中，相同的电阻结构达到有效消除共模噪声的目的。

附图说明

图1为本发明一实施例中，一种电压采样装置的电路图；

图2为本发明一实施例中，一种电压采样装置的电路图；

图3、图4A及图4B分别为本发明一实施例中，一种电压采样装置的电路图；

图5为本发明一实施例中，一种电压采样装置的电路图；

图6、图7A及图7B分别为本发明一实施例中，一种电压采样装置的电路图；

图8A为本发明的一实施例中，一种电源转换系统的方框图；

图8B为本发明的一实施例中，一种电源转换系统的方框图；

图9为本发明一实施例中，直流母线模块中的直流母线模块及两个电压采样装置的电路图；

图10为本发明一实施例中，直流母线模块中的直流母线模块及电压采样装置的电路图；

图11为本发明一实施例中，电网及两个电压采样装置的电路图；以及

图12为本发明一实施例中，电网及电压采样装置的电路图。

其中，附图标记说明如下：

1：电压采样装置 10：第一输入路径

12：第二输入路径 14：信号处理模块

140：模数转换单元 142：信号处理单元

2、2’：电压采样装置 20、20’：第一输入路径

200：第一电压跟随单元 22、22’：第二输入路径

220：第二电压跟随单元 24、24’：信号处理模块

240：模数转换单元 242：信号处理单元

26：第三输入路径 260：第三电压跟随单元

30：共模电感模块 3：电压采样装置

4、4’：电压采样装置 5：电压采样装置

6：电压采样装置 60：共模电感模块

7、7’：电压采样装置 8、8’：电源转换系统

80：整流器 80’：网侧变流器

81：电网 82：直流母线模块

821、823、825：直流母线 820A、820B：母线电容

83：滤波器 84：逆变器

84’：机侧变流器

具体实施方式

请参照图1。图1为本发明一实施例中，一种电压采样装置1的电路图。电压采样装置1包含：第一输入路径10、第二输入路径12及信号处理模块14。

第一输入路径10包含：第一输入分压电阻单元R1a、第二输入分压电阻单元R1b以及第一直流分压电阻单元R1c。

第一输入分压电阻单元R1a电性耦接于第一电压输入端In1以及第一中点P1间，以自第一电压输入端In1接收第一输入电压U1。其中，第一输入电压U1可为交流电源或是直流电源。

第二输入分压电阻单元R1b电性耦接于第一中点P1以及接地端GND间。其中，第一输入分压电阻单元R1a及第二输入分压电阻单元R1b根据第一输入电压U1于第一中点P1产生第一输入分电压(未标示)。

第一直流分压电阻单元R1c电性耦接于第一中点P1以及直流电压源Vcc间，其中直流电压源Vcc经第一直流分压电阻单元R1c于第一中点P1产生第一直流偏置电压(未标示)，以与第一输入分电压叠加产生第一采样电压信号Usam1。

第二输入路径12包含：第三输入分压电阻单元R2a、第四输入分压电阻单元R2b以及第二直流分压电阻单元R2c。

第三输入分压电阻单元R2a电性耦接于第二电压输入端In2以及第二中点P2间，以自第二电压输入端In2接收第二输入电压U2。其中，第二输入电压U2可为交流电源或是直流电源。

第四输入分压电阻单元R2a电性耦接于第二中点P2以及接地端GND间。其中，第三输入分压电阻单元R2a及第四输入分压电阻单元R2b根据第二输入电压U2于第二中点P2产生第二输入分电压(未标示)。

第二直流分压电阻单元R2c电性耦接于第二中点P2以及直流电压源Vcc间，其中直流电压源Vcc经第二直流分压电阻单元R2c于第二中点P2产生第二直流偏置电压(未标示)，以与第二输入分电压叠加产生第二采样电压信号Usam2。其中，第三输入分压电阻单元R2a、第四输入分压电阻单元R2b以及第二直流分压电阻单元R2c的阻值分别与第一输入分压电阻单元R1a、第二输入分压电阻单元R1b以及第一直流分压电阻单元R1c的阻值实质相同。需注意的是，上述“实质相同”，是指对应的电阻间的阻值并非一定要完全相同，而可有一合理范围内的误差，例如但不限于5％的误差。

信号处理模块14接收第一采样电压信号Usam1以及第二采样电压信号Usam2，以进行信号处理。于一实施例中，信号处理模块14包含：模数转换单元140以及信号处理单元142。其中，模数转换单元140先将第一采样电压信号Usam1及第二采样电压信号Usam2由模拟量转换为数字量，再由信号处理单元142进行处理。于一实施例中，信号处理单元142可由例如，但不限于复杂可编程逻辑装置(complex programmable logic device；CPLD)或现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array；FPGA)实现。

于一实施例中，前述的直流电压源Vcc为正直流电压源，以分别藉由第一直流偏置电压及第二直流偏置电压的产生，将第一输入分电压及第二输入分电压偏压至信号处理模块14可处理的范围内。举例来说，当信号处理模块14仅能处理正值的信号时，且第一输入分电压或第二输入分电压为负值时，直流电压源Vcc可将负值的分电压偏压至正值，以使信号处理模块14可以进行处理。

因此，本实施例的电压采样装置1可藉由第一输入路径10与第二输入路径12上相同阻值的分压电阻单元对第一输入电压U1及第二输入电压U2进行采样，以达到抑制采样的电压信号的共模噪声的功效。

请参照图2。图2为本发明一实施例中，一种电压采样装置2的电路图。电压采样装置2包含：第一输入路径20、第二输入路径22及信号处理模块24。

于本实施例中，第一输入路径20如同图1所绘示的第一输入路径10，包含：第一输入分压电阻单元R1a、第二输入分压电阻单元R1b以及第一直流分压电阻单元R1c；第二输入路径22如同图1所绘示的第二输入路径12，包含：第三输入分压电阻单元R2a、第四输入分压电阻单元R2b以及第二直流分压电阻单元R2c；而信号处理模块24则如同图1所绘示的信号处理模块14，包含：模数转换单元240以及信号处理单元242。上述的各元的运作的机制及连接关系，与图1所绘示的大同小异，因此不再赘述。

然而于本实施例中，第一输入路径20更包含第一电压跟随(voltage follower)单元200以及第一匹配电阻单元R1d。

第一电压跟随单元200电性耦接于第一中点P1，以使第一采样电压信号Usam1透过第一电压跟随单元200传送至信号处理模块24。第一匹配电阻单元R1d电性耦接于第一电压跟随单元200以及信号处理模块24间，以提供阻抗匹配的功效。

第一电压跟随单元200于一实施例中，是由运算放大器实现，其同相输入端(于图2中标示为+)电性耦接于第一中点P1，反相输入端(于图2中标示为-)则电性耦接于其输出端(于图2中标示为o)。第一电压跟随单元200为一个高输入阻抗与低输出阻抗的电路，可隔绝其同相输入端与输出端间的影响。因此，第一采样电压信号Usam1的值不随输出端所连接的第一匹配电阻单元R1d的大小而改变。第一电压跟随单元200可达到类似缓冲器(buffer)的功效。

类似地，第二输入路径22更包含第二电压跟随单元220以及第二匹配电阻单元R2d。第二电压跟随单元220电性耦接于第二中点P2，以使第二采样电压信号Usam2透过第二电压跟随单元220传送至信号处理模块24。第二匹配电阻单元R2d电性耦接于第二电压跟随单元220以及信号处理模块24间，以提供阻抗匹配的功效。第二电压跟随单元220的结构与功效与第一电压跟随单元200大同小异，因此不再赘述。

因此，本实施例的电压采样装置1除藉由第一输入路径10与第二输入路径12上相同阻值的分压电阻单元对第一输入电压U1及第二输入电压U2进行采样外，更藉由第一电压跟随单元200及第二电压跟随单元220的设置，达到抑制采样的电压信号的共模噪声及干扰的功效。

需注意的是，图1及图2所绘示的各电阻单元是以单一电阻示意。然而于不同实施例中，电阻单元可包含多个并联及/或串联的电阻。

请参照图3及图4A及图4B。图3为本发明一实施例中，一种电压采样装置3的电路图。图4A为本发明一实施例中，一种电压采样装置4的电路图。图4B为本发明一实施例中，一种电压采样装置4’的电路图。电压采样装置3、4及4’分别包含：第一输入路径20、第二输入路径22、信号处理模块24以及共模电感模块30。

于本实施例中，图3、图4A及图4B中的第一输入路径20、第二输入路径22及信号处理模块24的结构与图2所绘示的大同小异，因此不再赘述。

于本实施例中，共模电感模块30可由一个共模电感实现。共模电感又称共模扼流圈，是在一个闭合磁环上对称绕制方向相反、匝数相同的线圈。噪声产生的共模噪声电流流经两个绕组时方向相同，产生的磁通量同向相加，扼流圈呈现高阻抗，从而起到抑制共模噪声的作用。于一实施例中，共模电感模块30是电性耦接于第一输入路径20及第二输入路径22，以消除两个输入路径上的电压信号间的共模噪声。

以图3为例，共模电感模块30是电性耦接于第一输入路径20的第一电压输入端In1与第一输入分压电阻单元R1a，以及第二输入路径22的第二电压输入端In2与第三输入分压电阻单元R2a间。

而以图4A为例，共模电感模块30是电性耦接于第一输入路径20的第一输入分压电阻单元R1a与第一中点P1，以及第二输入路径22的第三输入分压电阻单元R2a与第二中点P2间。

以图4B为例，共模电感模块30是电性耦接于第一路径20的第一中点P1、第二输入路径22的第二中点P2与信号处理模块24间。更具体地，共模电感模块30电性耦接于第一路径20的第一中点P1与第一电压跟随单元200，以及第二输入路径22的第二中点P2与第二电压跟随单元220间。

请参照图5。图5为本发明一实施例中，一种电压采样装置5的电路图。电压采样装置5包含：第一输入路径20、第二输入路径22、信号处理模块24及第三输入路径26。

于本实施例中，第一输入路径20、第二输入路径22及信号处理模块24的结构与图2所绘示的大同小异，因此不再赘述。

第三输入路径26包含：第五输入分压电阻单元R3a、第六输入分压电阻单元R3b以及第三直流分压电阻单元R3c、第三电压跟随单元260以及第三匹配电阻单元R3d。

第五输入分压电阻单元R3a电性耦接于第三电压输入端In3以及第三中点P3间，以自第三电压输入端In3接收第三输入电压U3。其中，第三输入电压U3可为交流电源或是直流电源。

第六输入分压电阻单元R3b电性耦接于第三中点P3以及接地端GND间。其中，第五输入分压电阻单元R3a及第六输入分压电阻单元R3b根据第三输入电压U3于第三中点P3产生第三输入分电压(未标示)。

第三直流分压电阻单元R3c电性耦接于第三中点P3以及直流电压源Vcc间，其中直流电压源Vcc经第三直流分压电阻单元R3c于第三中点P3产生第三直流偏置电压(未标示)，以与第三输入分电压叠加产生第三采样电压信号Usam3。其中，第五输入分压单元R3a、第六输入分压电阻单元R3b以及第三直流分压电阻单元R3c的阻值分别与第一输入分压电阻单元R1a、第二输入分压电阻单元R1b以及第一直流分压电阻单元R1c的阻值相同。

第三电压跟随单元260电性耦接于第三中点P3，以使第三采样电压信号Usam3透过第三电压跟随单元260传送至信号处理模块24。第三匹配电阻单元R3d电性耦接于第三电压跟随单元260以及信号处理模块24间，以提供阻抗匹配的功效。

因此，本实施例的电压采样装置5可对三个电压输入端进行采样，并藉由第一输入路径20、第二输入路径22及第三输入路径26上相同阻值的分压电阻单元，对第一、第二及第三输入电压U1、U2及U3进行采样。

请参照图6、图7A及图7B。图6为本发明一实施例中，一种电压采样装置6的电路图。图7A为本发明一实施例中，一种电压采样装置7的电路图。图7B为本发明一实施例中，一种电压采样装置7’的电路图。电压采样装置6、电压采样装置6及电压采样装置7’分别包含：第一输入路径20、第二输入路径22、信号处理模块24、第三输入路径26以及共模电感模块60。

于本实施例中，图6、图7A及图7B中的第一输入路径20、第二输入路径22、信号处理模块24及第三输入路径26的结构系与图5所绘示的大同小异，因此不再赘述。

于一实施例中，共模电感模块60可由两个共模电感实现，以分别电性耦接于第一输入路径20与第二输入路径22及第二输入路径22与第三输入路径26，以达到消除三个输入路径上的电压信号间的共模噪声。并且，共模电感模块60可电性耦接于各输入路径的电压输入端与输入分压电阻单元间，如图6所示，电性耦接于第一电压输入端In1、第一输入分压电阻单元R1a、第二电压输入端In2、第三输入分压电阻单元R2a、第三电压输入端In3和第五输入分压电阻单元R3a间。

于另一实施例中，共模电感模块60是如图7A所示，电性耦接于第一输入分压电阻单元R1a、第一中点P1、第三输入分压电阻单元R2a、第二中点P2、第五输入分压电阻单元R3a和第三中点P3。

于再一实施例中，共模电感模块60是如图7B所示，电性耦接于第一中点P1、第二中点P2、第三中点P3以及信号处理模块24。更具体地，共模电感模块60可电性耦接于第一中点P1、第一电压跟随单元200、第二中点P2、第二电压跟随单元220、第三中点P3以及第三电压跟随单元260。

请参照图8A。图8A为本发明的一实施例中，一种电源转换系统8的方框图。电源转换系统8包含：整流器80、直流母线模块82以及逆变器84。

整流器80电性耦接于电网81，于一实施例中，整流器80包含多个开关元件(未绘示)，例如但不限于绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor；IGBT)，并藉由开关元件的导通与关闭，转换电网81的三相交流电压Vea、Veb及Vec为直流母线电压。

于一实施例中，电源转换系统8可更包含滤波器83，整流器80可透过滤波器83接收三相交流电压Vea、Veb及Vec。滤波器83可提供抑制流入电网81的谐波电流的作用。

直流母线模块82用以传递直流电压。直流母线模块82于本实施例中包含直流母线821、823及825、母线电容820A及母线电容820B。需要说明的是，母线电容820A或820B可以是单个的电容，或者可以是由多个电容串联组成，或者可以是由多个电容并联组成。其中，母线电容820A电性耦接于直流母线821与823。母线电容820B电性耦接于直流母线823与825。母线电容820A及母线电容820B提供直流母线821、823及825的电压的支撑和滤波作用。于其他实施例中，直流母线模块可以包含两条直流母线和一个母线电容，其中母线电容电性耦接于两条直流母线之间，母线电容提供两条直流母线的电压的支撑和滤波作用。

逆变器84藉由直流母线模块82与整流器80电性耦接，以根据直流母线模块82传输的直流母线电压产生负载三相交流电压Vea’、Veb’及Vec’。于一实施例中，逆变器84更电性耦接于负载电动机85，以藉由负载三相交流信号Vea’、Veb’及Vec’驱动负载电动机85。

请参照图8B。图8B为本发明的一实施例中，一种电源转换系统8’的方框图。电源转换系统8’包含：网侧变流器80’、直流母线模块82以及机侧变流器84’。

网侧变流器80’电性耦接于电网81，于一实施例中，网侧变流器80’包含多个开关元件(未绘示)，例如但不限于绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor；IGBT)，并藉由开关元件的导通与关闭，转换电网81的网侧三相交流电压Vea、Veb及Vec为直流母线电压。

直流母线模块82用以传递直流母线电压。直流母线模块82于本实施例中包含直流母线821、823及825、母线电容820A及母线电容820B。其中，母线电容820A电性耦接于直流母线821与823。母线电容820B电性耦接于直流母线823与825。母线电容820A及母线电容820B提供直流母线821、823及825的电压的支撑和滤波作用。

机侧变流器84’藉由直流母线模块82与网侧变流器80’电性耦接，以根据直流母线模块82传输的直流母线电压产生机侧三相交流电压Vea’、Veb’及Vec’。于一实施例中，机侧变流器84’更电性耦接于电机85，以藉由机侧三相交流电压Vea’、Veb’及Vec’驱动电机85。

本发明的电压采样装置，例如图1至图7B所绘示的电压采样装置1-7’，可设置于图8A的电源转换系统8或图8B的电源转换系统8’中，以对电源转换系统8或8’的电压信号进行采样。

请参照图9。图9为本发明一实施例中，直流母线模块82及两个电压采样装置2及2’的电路图。于本实施例中，电压采样装置2包含第一输入路径20、第二输入路径22及信号处理模块24，电压采样装置2’包含第一输入路径20’、第二输入路径22’及信号处理模块24’。其中，第一输入路径20及20’、第二输入路径22及22’系以方框绘示，其所包含的元件及其作动方式与图2所绘示的电压采样装置2相同，因此不再赘述。

于本实施例中，电压采样装置2的第一电压输入端In1及第二电压输入端In2分别对应于直流母线模块82中，直流母线821和直流母线823，亦即，母线电容820A的两端。因此，电压采样装置2所接收的第一输入电压U1及第二输入电压U2，分别是对应为直流母线821及823的线电压。

另一方面，电压采样装置2’的第一电压输入端In1’及第二电压输入端In2’分别对应于直流母线模块82中，直流母线823和直流母线825，亦即，母线电容820B的两端。因此，电压采样装置2’所接收的第一输入电压U1’及第二输入电压U2’，分别是对应为直流母线823及825的线电压。

因此，藉由电压采样装置2及2’的设置，可对电源转换系统8或8’的直流母线模块82中的各直流母线电压进行采样。于一实施例中，采样所产生的电压信号可传送其他控制模块(未绘示)，以根据采样的电压信号对电源转换系统8的运作模式进行调整。

需注意的是，图9中的电压采样装置2及2’，是以图2的实施例中的电压采样装置2为范例进行说明。于其他实施例中，亦可采用图1、图3、图4A及图4B的电压采样装置1、3、4及4’来进行电压的采样。

请参照图10。图10为本发明一实施例中，直流母线模块82及电压采样装置5的电路图。于本实施例中，电压采样装置5包含第一输入路径20、第二输入路径22、信号处理模块24及第三输入路径26。其中，第一输入路径20、第二输入路径22及第三输入路径26系以方框绘示，其所包含的元件及其作动方式与图5所绘示的电压采样装置5相同，因此不再赘述。

于本实施例中，电压采样装置5的第一电压输入端In1、第二电压输入端In2及第三电压输入端In3对应于直流母线模块82中，直流母线821、直流母线823以及直流母线825，亦即，母线电容820A与母线电容820B的两端及中端。因此，电压采样装置2所接收的第一输入电压U1、第二输入电压U2及第三输入电压U3，分别是对应为直流母线821、823及825的线电压。

相较于图9的实施例中采用两组信号处理模块24及四组输入路径的结构，本实施例中的电压采样装置5可仅用一组信号处理模块24及三组输入路径即可完成采样，因此可达到降低硬体成本的功效。

需注意的是，图10中的电压采样装置5，系以图5的实施例中的电压采样装置5为范例进行说明。于其他实施例中，亦可采用图6、图7A及图7B的电压采样装置6、7及7’来进行电压的采样。

请参照图11。图11为本发明一实施例中，电网81及两个电压采样装置2及2’的电路图。于本实施例中，电压采样装置2包含第一输入路径20、第二输入路径22及信号处理模块24，电压采样装置2’包含第一输入路径20’、第二输入路径22’及信号处理模块24’。其中，第一输入路径20及20’、第二输入路径22及22’是以方框绘示，其所包含的元件及其作动方式与图2所绘示的电压采样装置2相同，因此不再赘述。

于本实施例中，电压采样装置2的第一电压输入端In1及第二电压输入端In2分别对应于三相电网81的其中两相。因此，电压采样装置2所接收的第一输入电压U1及第二输入电压U2，分别对应为其中两相的交流电压Vea及Veb。

另一方面，电压采样装置2’的第一电压输入端In1’及第二电压输入端In2’分别对应于三相电网81的其中两相。因此，电压采样装置2’所接收的第一输入电压U1’及第二输入电压U2’，分别对应为其中两相的交流电压Veb及Vec。

因此，藉由电压采样装置2及2’的设置，可对电源转换系统8或8’的直流母线模块82所接收来自电网81的(网侧)三相交流电压Vea、Veb及Vec进行采样。于一实施例中，采样所产生的电压信号可传送其他控制模块(未绘示)，以根据采样的电压信号对电源转换系统8的运作模式进行调整。

需注意的是，图11中的电压采样装置2及2’，是以图2的实施例中的电压采样装置2为范例进行说明。于其他实施例中，亦可采用图1、图3、图4A及图4B的电压采样装置1、3、4及4’来进行电压的采样。

请参照图12。图12为本发明一实施例中，电网81及电压采样装置5的电路图。于本实施例中，电压采样装置5包含第一输入路径20、第二输入路径22、信号处理模块24及第三输入路径26。其中，第一输入路径20、第二输入路径22及第三输入路径26系以方框绘示，其所包含的元件及其作动方式与图5所绘示的电压采样装置5相同，因此不再赘述。

于本实施例中，电压采样装置5的第一电压输入端In1、第二电压输入端In2及第三电压输入端In3对应于三相的电网81。因此，电压采样装置2所接收的第一输入电压U1、第二输入电压U2及第三输入电压U3，分别是对应直流母线模块12所接收来自电网81的三相交流电压Vea、Veb及Vec。

相较于图11的实施例中采用两组信号处理模块24及四组输入路径的结构，本实施例中的电压采样装置5可仅用一组信号处理模块24及三组输入路径即可完成采样，因此可达到降低硬体成本的功效。

于一实施例中，图11及图12中的结构，亦可应用以图8A的采样逆变器84产生的三相交流信号Vea’、Veb’及Vec’，或图8B的机侧变流器84’产生的机侧三相交流信号Vea’、Veb’及Vec’，以使相关的控制模块根据采样的电压信号对电源转换系统8或8’的运作模式进行调整。

需注意的是，图12中的电压采样装置5，系以图5的实施例中的电压采样装置5为范例进行说明。于其他实施例中，亦可采用图6、图7A图7B的电压采样装置6、7及7’来进行电压的采样。

虽然本揭示内容已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本揭示内容，任何本领域的技术人员，在不脱离本揭示内容的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本揭示内容的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。

Claims (32)

1.一种电压采样装置，包含：

一第一输入路径，包含：

一第一输入分压电阻单元，电性耦接于一第一电压输入端以及一第一中点间，以自该第一电压输入端接收一第一输入电压；

一第二输入分压电阻单元，电性耦接于该第一中点以及一接地端间，其中该第一输入分压电阻单元及该第二输入分压电阻单元根据该第一输入电压于该第一中点产生一第一输入分电压；以及

一第一直流分压电阻单元，电性耦接于该第一中点以及一直流电压源间，其中该直流电压源经该第一直流分压电阻单元于该第一中点产生一第一直流偏置电压，以与该第一输入分电压叠加产生一第一采样电压信号；

一第二输入路径，包含：

一第三输入分压电阻单元，电性耦接于一第二电压输入端以及一第二中点间，以自该第二电压输入端接收一第二输入电压；

一第四输入分压电阻单元，电性耦接于该第二中点以及该接地端间，其中该第三输入分压电阻单元及该第四输入分压电阻单元根据该第二输入电压于该第二中点产生一第二输入分电压；以及

一第二直流分压电阻单元，电性耦接于该第二中点以及该直流电压源间，其中该直流电压源经该第二直流分压电阻单元于该第二中点产生一第二直流偏置电压，以与该第二输入分电压叠加产生一第二采样电压信号；

其中该第三输入分压电阻单元、该第四输入分压电阻单元以及该第二直流分压电阻单元的阻值分别与该第一输入分压电阻单元、该第二输入分压电阻单元以及该第一直流分压电阻单元的阻值实质相同，用以消除所述第一采样电压信号和所述第二采样电压信号的共模噪声；

一第三输入路径，该第三输入路径包含：

一第五输入分压电阻单元，电性耦接于一第三电压输入端以及一第三中点间，以自该第三电压输入端接收一第三输入电压；

一第六输入分压电阻单元，电性耦接于该第三中点以及该接地端间，其中该第五输入分压电阻单元及该第六输入分压电阻单元根据该第三输入电压于该第三中点产生一第三输入分电压；以及

一第三直流分压电阻单元，电性耦接于该第三中点以及该直流电压源间，其中直流电压源经该第三直流分压电阻单元于该第三中点产生一第三直流偏置电压，以与该第三输入分电压叠加产生一第三采样电压信号；

其中该第五输入分压电阻单元、该第六输入分压电阻单元以及该第三直流分压电阻单元的阻值分别与该第一输入分压电阻单元、该第二输入分压电阻单元以及该第一直流分压电阻单元的阻值实质相同；以及

一信号处理模块，用以接收该第一采样电压信号、该第二采样电压信号以及该第三采样电压信号，以进行一信号处理；

其中该第一输入路径更包含电性耦接于该第一中点的一第一电压跟随单元，以使该第一采样电压信号透过该第一电压跟随单元传送至该信号处理模块，该第二输入路径更包含电性耦接于该第二中点的一第二电压跟随单元，以使该第二采样电压信号透过该第二电压跟随单元传送至该信号处理模块。

2.如权利要求1所述的电压采样装置，其中该第一输入路径更包含一第一匹配电阻单元，电性耦接于该第一电压跟随单元以及该信号处理模块间，该第二输入路径更包含一第二匹配电阻单元，电性耦接于该第二电压跟随单元以及该信号处理模块间。

3.如权利要求1所述的电压采样装置，其中该信号处理模块包含一模拟至数字转换单元以及一信号处理单元。

4.如权利要求1所述的电压采样装置，其中该直流电压源为一直流正电压源，以使该第一采样电压信号以及该第二采样电压信号偏压至该信号处理模块的一可处理电压范围内。

5.如权利要求1所述的电压采样装置，更包含一共模电感模块，电性耦接于该第一输入路径以及该第二输入路径间。

6.如权利要求1所述的电压采样装置，更包含一共模电感模块，电性耦接于该第一电压输入端、该第一输入分压电阻单元、该第二电压输入端和该第三输入分压电阻单元。

7.如权利要求1所述的电压采样装置，更包含一共模电感模块，电性耦接于该第一输入分压电阻单元、该第一中点、该第三输入分压电阻单元和该第二中点。

8.如权利要求1所述的电压采样装置，更包含一共模电感模块，电性耦接于该第一中点、该第二中点以及该信号处理模块。

9.如权利要求1所述的电压采样装置，其中该第一输入电压和该第二输入电压为一交流电源。

10.如权利要求1所述的电压采样装置，其中该第一输入电压和该第二输入电压为一直流电源。

11.如权利要求1所述的电压采样装置，其中该第三输入路径更包含电性耦接于该第三中点的一第三电压跟随单元，以使该第三采样电压信号透过该第三电压跟随单元传送至该信号处理模块。

12.如权利要求11所述的电压采样装置，其中该第三输入路径更包含一第三匹配电阻单元，电性耦接于该第三电压跟随单元以及该信号处理模块间。

13.如权利要求1所述的电压采样装置，更包含一共模电感模块，电性耦接于该第一输入路径、该第二输入路径以及该第三输入路径间。

14.如权利要求1所述的电压采样装置，更包含一共模电感模块，电性耦接于该第一电压输入端、该第一输入分压电阻单元、该第二电压输入端、该第三输入分压电阻单元、该第三电压输入端和该第五输入分压电阻单元。

15.如权利要求1所述的电压采样装置，更包含一共模电感模块，电性耦接于该第一输入分压电阻单元、该第一中点、该第三输入分压电阻单元、该第二中点、该第五输入分压电阻单元和该第三中点。

16.如权利要求1所述的电压采样装置，更包含一共模电感模块，电性耦接于该第一中点、该第二中点、该第三中点和该信号处理模块。

17.如权利要求1所述的电压采样装置，其中该第三输入电压为一交流电源。

18.如权利要求1所述的电压采样装置，其中该第三输入电压为一直流电源。

19.一种电源转换系统，包含：

一网侧变流器，电性耦接至一电网，以转换该电网的一网侧三相交流电压为多个直流母线电压；

一直流母线模块，包含多个直流母线以及至少一母线电容，其中该母线电容电性耦接于一对相邻的该些直流母线；

一机侧变流器，藉由该直流母线模块与该网侧变流器电性耦接，以根据该直流母线模块传输的该些直流母线电压产生一机侧三相交流电压；以及

至少一电压采样装置，包含：

一第一输入路径，包含：

一第一输入分压电阻单元，电性耦接于一第一电压输入端以及一第一中点间，以自该第一电压输入端接收一第一输入电压；

一第二输入分压电阻单元，电性耦接于该第一中点以及一接地端间，其中该第一输入分压电阻单元及该第二输入分压电阻单元根据该第一输入电压于该第一中点产生一第一输入分电压；以及

一第一直流分压电阻单元，电性耦接于该第一中点以及一直流电压源间，其中该直流电压源经该第一直流分压电阻单元于该第一中点产生一第一直流偏置电压，以与该第一输入分电压叠加产生一第一采样电压信号；

一第二输入路径，包含：

一第三输入分压电阻单元，电性耦接于一第二电压输入端以及一第二中点间，以自该第二电压输入端接收一第二输入电压；

一第四输入分压电阻单元，电性耦接于该第二中点以及该接地端间，其中该第三输入分压电阻单元及该第四输入分压电阻单元根据该第二输入电压于该第二中点产生一第二输入分电压；以及

一第二直流分压电阻单元，电性耦接于该第二中点以及该直流电压源间，其中该直流电压源经该第二直流分压电阻单元于该第二中点产生一第二直流偏置电压，以与该第二输入分电压叠加产生一第二采样电压信号，其中该第三输入分压电阻单元、该第四输入分压电阻单元以及该第二直流分压电阻单元的阻值分别与该第一输入分压电阻单元、该第二输入分压电阻单元以及该第一直流分压电阻单元的阻值实质相同，用以消除所述第一采样电压信号和所述第二采样电压信号的共模噪声，且该第一电压输入端及该第二电压输入端对应该网侧三相交流电压其中的两相、该机侧三相交流电压其中的两相或该些直流母线其中两者；

一第三输入路径，该第三输入路径包含：

一第五输入分压电阻单元，电性耦接于一第三电压输入端以及一第三中点间，以自该第三电压输入端接收一第三输入电压；

一第六输入分压电阻单元，电性耦接于该第三中点以及该接地端间，其中该第五输入分压电阻单元及该第六输入分压电阻单元根据该第三输入电压于该第三中点产生一第三输入分电压；以及

一第三直流分压电阻单元，电性耦接于该第三中点以及该直流电压源间，其中直流电压源经该第三直流分压电阻单元于该第三中点产生一第三直流偏置电压，以与该第三输入分电压叠加产生一第三采样电压信号；

其中该第五输入分压电阻单元、该第六输入分压电阻单元以及该第三直流分压电阻单元的阻值分别与该第一输入分压电阻单元、该第二输入分压电阻单元以及该第一直流分压电阻单元的阻值实质相同，且该第一电压输入端、该第二电压输端及该第三电压输入端对应该网侧三相交流电压的三相或该机侧三相交流电压的三相或该些直流母线；

以及

一信号处理模块，用以接收该第一采样电压信号、该第二采样电压信号以及该第三采样电压信号，以进行一信号处理；

其中该第一输入路径更包含电性耦接于该第一中点的一第一电压跟随单元，以使该第一采样电压信号透过该第一电压跟随单元传送至该信号处理模块，该第二输入路径更包含电性耦接于该第二中点的一第二电压跟随单元，以使该第二采样电压信号透过该第二电压跟随单元传送至该信号处理模块。

20.如权利要求19所述的电源转换系统，其中该第一输入路径更包含一第一匹配电阻单元，电性耦接于该第一电压跟随单元以及该信号处理模块间，该第二输入路径更包含一第二匹配电阻单元，电性耦接于该第二电压跟随单元以及该信号处理模块间。

21.如权利要求19所述的电源转换系统，其中该信号处理模块包含一模拟至数字转换单元以及一信号处理单元。

22.如权利要求19所述的电源转换系统，其中该直流电压源为一直流正电压源，以使该第一采样电压信号以及该第二采样电压信号偏压至该信号处理模块的一可处理电压范围内。

23.如权利要求19所述的电源转换系统，更包含一共模电感模块，电性耦接于该第一输入路径以及该第二输入路径间。

24.如权利要求19所述的电源转换系统，更包含一共模电感模块，电性耦接于该第一电压输入端、该第一输入分压电阻单元、该第二电压输入端和该第三输入分压电阻单元。

25.如权利要求19所述的电源转换系统，更包含一共模电感模块，电性耦接于该第一输入分压电阻单元、该第一中点、该第三输入分压电阻单元和该第二中点。

26.如权利要求19所述的电源转换系统，更包含一共模电感模块，电性耦接于该第一中点、该第二中点、该信号处理模块。

27.如权利要求19所述的电源转换系统，其中该第三输入路径更包含电性耦接于该第三中点的一第三电压跟随单元，以使该第三采样电压信号透过该第三电压跟随单元传送至该信号处理模块。

28.如权利要求19所述的电源转换系统，其中该第三输入路径更包含一第三匹配电阻单元，电性耦接于该第三电压跟随单元以及该信号处理模块间。

29.如权利要求19所述的电源转换系统，更包含一共模电感模块，电性耦接于该第一输入路径、该第二输入路径以及该第三输入路径间。

30.如权利要求19所述的电源转换系统，更包含一共模电感模块，电性耦接于该第一电压输入端、该第一输入分压电阻单元、该第二电压输入端、该第三输入分压电阻单元、该第三电压输入端和该第五输入分压电阻单元。

31.如权利要求19所述的电源转换系统，更包含一共模电感模块，电性耦接于该第一输入分压电阻单元、该第一中点、该第三输入分压电阻单元、该第二中点、该第五输入分压电阻单元和该第三中点。

32.如权利要求19所述的电源转换系统，更包含一共模电感模块，电性耦接于该第一中点、该第二中点、该第三中点和该信号处理模块。