CN104254957A - 用于直流电线与交流电线间进行功率转换的电路 - Google Patents

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Abstract

一种系统、方法、以及装置用以在一直流电线与一单相位或一多重相位的交流电线之间单向或双向进行功率交换的接口被公开，其中当该直流系统的极性与一交流系统的极性相符时，仅有任何指定相位的一半以及仅有一单一相位的该交流电线可与该直流电线进行功率交换。一具有简化、坚固、以及低成本要素的电路可进行功率调节，以及作为一可模拟一半波反流器/整流器的同步系统。

Description

用于直流电线与交流电线间进行功率转换的电路
优先权主张 
本申请案所主张的优先权是以2012年6月26日于美国由D.Kevin Cameron所提出的第61/590,888号专利案为基础，专利名称为：CIRCUIT FOR TRANSFERRING POWER BETWEEN A DIRECT CURRENT LINE TO AN ALTERNATING-CURRENT LINE。上述所列的各专利参考文献的全数内容皆引用作为本说明书的揭示内容。 
技术领域
本发明所公开的大致上关于电力电子的技术领域，以及于一实施例中，本发明关于提供一种方法、装置与系统用于在一直流电线与一交流电线之间进行供率交换的一接口。 
背景技术
再生能源，例如光伏(photovoltaic,PV)以及风力发电在保存能源的全球性效应上越来越普通，可摆脱石化燃料，提升自我依赖性，以及减低碳足迹。大部分的再生能源本质上都属于直流电源。然而，现代的商业、工业、以及民生用电完全都是交流电，包含输送电力到消费者手上的电网。因此，与电网互动的反流器，或是与电网绑定的反流器(Grid-tie Inverter,GTI)被用来将直流电转换成交流电。再生能源方案中一个重要的成本因素是与电网绑定的反流器，是将由光伏面板或是风机提供的直流电能转换成能被电网利用的交流电。当光伏面板的价格降低时，反流器将成为整个再生能源生命周期成本中最重要的因素。此外，许多光伏系统是于高电压下操作，随之需要的是受训过的安装人员以及熟悉高电压危害的维护人员，因此在再生能源系统上增加了额外的成本。 
某些反流器设计上使用了变压器，而其他的反流器不使用变压器(无变压器)，并伴随着重量的降低。高频率的变压器利用一种非传统式的转 换模式将直流电转换成高频率的交流电后，再转回直流电，最后才转换成所需频率的交流电。而无变压器式反流器较少被采用，原因是直流电传输至交流电网时有故障的可能，继而造成变电所与输电系统出现问题。 
大部分反流器使用最大功率点追踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)来排列电网上的电压与电流，使其两者的乘积，亦即功率最大化。否则，电压与电流之间的误排列可能造成一高电流与一低电压相乘，或反之亦然，进而导致整体电网的输出功率降低。 
在北美的民生用电利用一种分裂的单相位交流电(split single phase)或称为单线三相式交流电，包含一中性线以及二条分别称为一相位线(phase)以及一反相位线(antiphase)，而相位线(phase)以及反相位线(antiphase)有时被误称为一二相位线。该分裂的单相位交流电具有一条120伏特的交流电线，是由一实际峰值电压为170伏特相对于中性线取方均根而得，而该分裂的单相位交流电的峰对峰值(peak-to-peak)电压为340伏特。传统方法上包含了经由电力半导体电子转换直流电源以驱动相位线(phase)以及反相位线(antiphase)，以使相位线(phase)以及反相位线(antiphase)能承受电网系统峰值电压。 
发明内容
本发明提供一种装置、方法以及系统，用于一直流电线与一交流电网之间进行功率接口转换被公开。藉由一次仅驱动一交流电系统的一极性进行转换，可使成本大幅降低且改善了转换设备的耐用性。藉由本发明方法，可为一极性比对电路(Polarity Matching Circuit,PMC)进行使用元件的最优化(optimized)。极性比对电路(PMC)用以为直流电线选择一适当的极性，以及一功率调节电路(Power-Conditioning Circuit,PCC)与极性比对电路(PMC)耦接，功率调节电路(PCC)用以控制直流电线上电流的塑造(Shape)。用以控制功率调节电路(PCC)的以数千赫兹频率下操作的半导体装置，可被评估使用(rated)于交流电峰值电压的一低电压水平(Rating)，当半导体装置仅暴露于一交流电相位的一极性下，而不是完全峰对峰值(Peak-to-peak)交流电压下。例如，与直流电线相同极性的交流电相位波形的一半，而非两种极性的全正弦波形。相较而言，虽然操作上缓慢但更能承受多种电压 水平(Rating)的半导体装置可被用于操作频率低于或等于一交流电线的相位选择器(Phase selector)电路，例如操作频率低于60赫兹。于一实施例中，描述了当作一反流器(inverter操作的功率调节电路(PCC)操作于一分裂的单相位交流电(split single phase)或一多重相位(二或至少二种相位)的交流电线与一公用电网间。于另一实施例中，功率调节电路(PCC)于功能上作为一整流器(rectifier)操作于分裂的单相位交流电(split single phase)或一多重相位的交流电线之间。功率调节电路(PCC)于功能上可作为一升压型直流对直流电源转换器，以提高一直流电压至一交流电压水平，或于功能上作为一降压型直流对直流电源转换器，以降低一直流电压至一交流电压水平。 
极性比对电路(PMC)包含一或至少一固态开关(Solid State Switches,SSSs)耦接于直流电线以及一相位选择器(Phase selector)。该或该些固态开关之中每一开关为分别各自耦接一交流电线上一或至少一相位的每一相位。相位选择器(Phase selector)适于控制该或该些开关，以使当电力在直流电线与交流电线之间被转换时，最多只有一个开关形成通路。极性比对电路(PMC)经由固态开关(SSSs)以选择性的使直流电线与交流电线上具有直流电线的极性相符的一交流电相位耦接。只有一交流电相位与直流电线耦接。举例来说，当电力在直流电线与交流电线之间被转换时，最多只有一个耦接一交流电相位置一直流电线的开关为通路状态，以避免短路。因此，当交流电线导通电力至直流电线时，极性比对电路(PMC)于功能上作为一半波整流器模式操作；而当直流电线导通电力至交流电线时，极性比对电路(PMC)于功能上作为一半波反流器模式操作。相位选择器(Phase selector)适于选择性地耦接该或该些开关的每一开关至交流电线，以使交流电线上所有该或该些相位的最多每一相位的半数与直流电线通联。不论电流以指定模式，于极性比对电路(PMC)内，仅以单一方向流经该或该些开关的每一开关。固态开关(SSSs)是自以下的开关种类所组成的群组中选择：一硅控整流器(Silicon-controlled Rectifier,SCR)、一双向硅控整流器(Triac)、一功率场效应晶体管(Power Field Effect Transistor,power FET)以及一绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)。一般来说，用于极性比对电路(PMC)内的N个固态开关(SSSs)，是对应交流电线 中的N个相位。一相位选择器(Phase selector)耦接该或该些开关的每一开关，以控制开关的功能，相位选择器(Phase selector)并耦接至该或该些开关的每一开关的一输出端，以监控会造成相位选择器(Phase selector)无法作用的电压过载现象发生与否，举例来说，使所有的该或该些开关形成断路，以阻止电压过载而导致调节过程失效，额外造成或同时发生的功率调节电路(PCC)中一脉冲宽度调制(Pulse-width Modulated,PWM)控制器的停止作动，而停止产生电流。相位选择器(Phase selector)在交流电相位中，与该或该些开关的每一开关的一指定开关耦接的一相位的极性，与直流电线的极性相反之前，使该指定开关形成断路。若该开关为一硅控整流器(SCR)或是一双向硅控整流器(Triac)，该开关会在若非：关闭脉冲宽度调制(PWM)控制器、经由一分流器(Shunt)使电流短路至中性(Neutral)、藉由使一第二开关与另一相位形成通路，从而使原为通路的一第一开关受到反向偏压(reverse biasing)而关闭形成断路，则是以藉由在多重相位系统中跳过一相位的方式来使该开关形成断路。另外，若该开关为一功率场效应晶体管(power FET)，则可与交流电线上的二个极性进行通联，以及可在导通电流的同时形成断路。针对在直流电线与交流电线之间双向流通的电流，该开关可为一场效应晶体管(FET)，或是一对电流通路方向相反平行排列的硅控整流器。 
功率调节电路(PCC)包含：一与直流电源耦接的输入端，以及与直流电源耦接的一切换区块。切换区块包含：一脉冲宽度调制(Pulse-width Modulated,PWM)晶体管，耦接脉冲宽度调制(Pulse-width Modulated,PWM)控制器且被其所控制，以取得一所需(Desired)电流。若来自该直流电线的一操作电压水平高于该交流电线的峰值电压时，功率调节电路(PCC)适于为一降压型直流对直流电源转换器(Buck converter)，或是若来自该交流电线的一操作电压水平高于该直流电线的峰值电压时，功率调节电路(PCC)适于为一升压型直流对直流电源转换器(Boost converter)。脉冲宽度调制(PWM)晶体管以及脉冲宽度调制(PWM)控制器是在低于交流电峰值电压或是低于最大直流电压的状况下操作。由功率调节电路(PCC)产生的一电流可被塑造成用来传输一最适宜的(Optimum)功率因子(Power Factor,PF)的电流至交流电系统，或是可被塑造成传输固定功率(Constant Power,CP) 至交流电系统。固定功率模式是藉由仅自直流电源抽取经由直流电线上的一电流感测器量侧的一固定电流至功率调节电路(PCC)。直流电线上的一固定电压藉由可选择地在直流电线上耦接或屏蔽一负载而被保持。根据能量守恒定律，藉由输出所有接收的电力，功率调节电路(PCC)提供一电流分布，该电流分布固有地为交流电线的电压水平的倒数(inverse)，至功率调节电路(PCC)正在驱动电流的该交流电线上，因而导致该电流分布与该电压水平的一乘积为一常数。另一方面，最适宜的(Optimum)功率因子(PF)模式是自功率调节电路(PCC)塑造输出电流而取得，藉由设置在功率调节电路(PCC)的一输出端的一电流感测器量测输出电流，再回授量测结果至脉冲宽度调制(PWM)控制器，以修正成符合所需的功率因子输出电流。 
本系统包含一直流电源耦接至直流电线，其中直流电源为自一电源群组中择一，该群组是由：一光伏(photovoltaic,PV)直流电源、一风力直流电源以及一再生能源(alternative energy)直流电源所组成。 
附图说明
各图绘制的实施例仅为指出相似元素的参考范例，且不限于各图所绘制的实施范例。其中： 
图1A绘制了根据本案至少一实施例的在直流电线与交流电线之间双向转换功率的功能图。 
图1B绘制了根据本案至少一实施例的功率调节电路(PCC)，其具有自一直流电线输入有一固定功率，以及一合成的(Resultant)固定功率输出至一交流电线，或一合成电流分布。 
图2绘制了根据本案至少一实施例的一用于直流电线与交流电线之间双向传输功率的一系统的方块图。 
图3A绘制了根据本案至少一实施例的一分裂的单相位交流电(split single phase)选择性地耦接一降压型直流对直流电源转换器，透由仅在零电流时关闭的固态开关，从直流电线至交流电线的单一方向进行功率转换的概要示意图。 
图3B绘制了根据本案至少一实施例的一分裂的单相位交流电(split single phase)选择性地耦接一升压型直流对直流电源转换器，透由仅在零 电流时关闭的固态开关，从直流电线至交流电线的单一方向进行功率转换的概要示意图。 
图3C绘制了根据本案至少一实施例的透由仅在零电流时关闭的固态开关，自一直流电线提供电力至一分裂的单相位交流电(split single phase)的电流随时间的时变图。 
图3D绘制了根据本案至少一实施例的半波反流器如何自一分裂的单相位交流电(split single phase)产出一用于公共电网的全波的变压器示意图。 
图4A绘制了根据本案至少一实施例的一三相交流电系统选择性地耦接一降压型直流对直流电源转换器，透由正有电流流通的固态开关，以自直流电线至交流电线的单一方向进行功率转换的概要示意图。 
图4B绘制了根据本案至少一实施例的直流电线透由以固定功率模式操作的固态开关，向交流电线输出电力的电流随时间变化的时变图。 
图4C绘制了根据本案至少一实施例的一三相交流电系统选择性地耦合一降压型直流对直流电源转换器，透由仅在零电流时关闭的固态开关，以自直流电线至交流电线的单一方向进行功率转换的概要示意图。 
图4D绘制了根据本案至少一实施例的自一直流电线供应电力至一交流电线上的三个相位中的每一相位，且透由仅在零电流时关闭的固态开关，跳过某些相位形成相位错置方式的相位排列，的电流随时间变化的时变图。 
图5A绘制了根据本案至少一实施例的一分裂的单相位交流电(split single phase)，透由一可选择的降压式或升压式直流对直流转换器耦接直流电线与交流电线，以在直流电线与交流电线间透由可进行双向电流流通能力的固态开关，以双向进行功率转换的概要示意图。 
图5B绘制了根据本案至少一实施例的具有仅在零电流时关闭的一双向导通固态开关用于直流电线与交流电线之间进行双向供率转换的示意图。 
图5C绘制了根据本案至少一实施例的利用仅在零电流时关闭的开关进行电流窃用的时变图。 
图6A绘制了根据本案至少一实施例的在直流电线与交流电线之间 进行独立、功率调节、以及切换电力以进行功率转换的流程图。 
图6B绘制了根据本案至少一实施例的仅当直流电线与交流电线的个别的极性相同时，选择性地耦接直流电线与交流电线的流程图。 
本发明的其他实施例将在以下的说明书细节描述，以及伴随的附图中呈现。 
具体实施方式
本发明一种方法、装置以及系统，用于在一将近定值或进似定直电压的直流电源与交流公共电网间进行功率转换在此被公开。在接下来的叙述中为了说明，有许多的特定细节为了更能了解本案所提出的各个不同的实施例。然而本领域技术人员可能可在除去前述特定细节以实施前述的实施例是显而易见的。 
功能方块图 
请参阅图1A，图1A绘制了根据本案至少一实施例的一用于在一直流电线与一交流电线之间进行双向功率转换系统100-A的功能图。一直流电压(VDC)功能102可由一电源102-A，例如一再生能源提供。电源102-A可提供电力于与该电源102-A连接的元件，举例来说，一电力储功能(Power Sinking Function)102-B，以及/或一交流电线，举例来说一交流电力储功能(Power Sinking Function)124-B，例如一公共电网，用以补偿能源信用(Energy Credit)。由一再生能源所提供的直流电压(VDC)功能102的一电压水平，可为一固定或变化值以提供一直流电线电力，以及使其他装置于一固定或/且变化的电压水平环境下操作。更甚者，直流电压(VDC)功能102可由交流电线124所提供的电力优先被提供，举例来说，当再生能源功能102-A已无法提供电力至交流电力储功能124-B时。一选择性采用的独立功能区块108处理直流电源提供的电力，以避免直流故障传播进入交流电线，否则将影响交流电系统的敏感相位时序，以及/或需求反应(Demand-response)的平衡。功率调节功能112根据系统设计，以单一方向，或是选择性地以双向来驱动电流，而驱动电流的电压水平为升压或降压则根据直流电压(VDC)功能102与相对的交流电压(VAC)功能124的应用方式以及设计规格。极性比对功能122仅在当交流电压(VAC)功能124与直 流电压(VDC)功能102两者的极性相同时，才将二者耦接。于一实施例中，该极性为一固定极性，举例来说，若非负极性就为正极性，但不会正负极性同时存在。因此，系统100-A表现的如同一半波整流器或是一半波反流器。交流电压(VAC)功能124可为一电源124-A，例如一作用中的公共电网，或者固定的交流电压(VAC)功能124可为一电储124-B，例如一可接收电力的作用中的公共电网，或是需要电力的一节电中或是一缺电中的公共电网。双向功率转换系统100-A的部分优点为简单，较便宜，以及更耐用的电力电子元件可用于建置(implement)功率调节功能112，以及极性比对功能122，因为电力功率仅当交流电压(VAC)功能124与直流电压(VDC)功能102的极性相同时，在交流电压(VAC)功能124与直流电压(VDC)功能102之间转换。前述的功能于图1A，以及其后的附图中是建置于结构、过程、系统、以及其相似物。 
现在请参阅图1B，图1B绘制了根据本案至少一实施例的功率调节系统100-B，其具有自一直流电线输入有一固定功率，以及一合成的(Resultant)固定功率输出至一交流电线，或一合成电流分布(Profile)。尤其提供一固定电压供应器132-A，举例来说，藉由一再生能源的电力管理，并透由可选择的负载耦接和屏蔽来维持固定电压。于一序号为61/489,263，申请于2011/5/24的前案，且与本案的发明人的美国专利申请案，其申请名称为：System And Method For Integrating And Managing Demand/Response Between Alternative Energy Sources,Grid Power,And Loads，已提供了一如本案电路的实施例。上述所列的各专利参考文献的全数内容皆引用作为本说明书的揭示内容。于一实施例中，功率调节区块142具有一功能可抽取一固定电流132-B，举例来说，透由内建的电流感测、回授、以及控制能力。输入至功率调节区块142的合成功率为定值的电压供应132-A输入，乘上一定值的抽取电流132-B输入所合成的一定值功率输入132-C。于输出端，功率调节区块142提供一电流分布功能144-C作为输出144-A，以塑造电流分布使之符合交流电压水平分布，以使取得一有益的功率因子(Power Factor,PF)，或是将电流分布功能144-C作为输出144-B，以塑造电流分布为一该交流电压水平分布的倒数，以输出固定功率。于第一案例中，被一公共电网普遍所需的一最佳功率因子，用于提 供符合成本效益的电力转换。该第一案例不需要输入一固定功率至功率调节区块142。于下一案例中，能量守恒定律指出，若功率调节区块142具有一无分流且损失忽略的固定功率输入，则在任何电压水平下提供最大电流的功能将导致一固定功率自功率调节区块142输出。于一电源中，一固定功率供应为理想的具备性质，由其当接收方是一普遍需要维持供需平衡的公共电网时。更甚者，自直流电线抽取固定功率将使直流电线上的涟波(Ripple)最小化，并减少一般由电容器进行的短程储存需求，而有造成故障的倾向。 
系统概要 
请参阅图2，图2绘制了根据本案至少一实施例的一用于直流电线与交流电线之间双向传输功率的一系统200的方块图。一直流系统202，亦即一直流/交流接口，可经由系统200内的一直流电线210，而为一直流再生能源。于本实施例中，该直流电源为特别控制来产出一将近定值的电压水平，举例来说，于一实施例中该电压水平为小于2伏特；而于另一实施例中该电压水平变化为小于5伏特，在超过或低于一藉由系统需求、装备、以及负载敏感度所指定的电压操作窄频宽，有一伴随的切断(Cut out)电压水平。选择性装配的独立区块203，当于每配线码(Wiring codes)被提供时，自直流系统接收电力功率并提供安全功能，以避免任何潜在的直流故障出现于传输电力功率至交流电线207时，并进而影响交流系统250，举例来说，一公共电网。独立区块203的一实施例为一H桥开关式直流对直流转换器(H-bridge switched-mode DC–DC converter)。 
与选择性装配的独立区块203，以及极性比对区块230耦接的功率调节电路212，经由一切换区块214耦接至一电感216以及一继后的滤波器218以驱动电流，以一创造与交流系统250的该被选择的相位符合的一电压水平的速率。切换区块214耦接于电压输出段205，以接收交流相位上一感测电压水平于直流电线210的一高压侧204与一低压侧203，以及中性侧206，以进行回馈与控制的目的。如本领域技术人员所知，功率调节电路212可为一升压式或一降压式电路，亦或是结合前述二者。电感216与一双重线圈操作于一驰返(Flyback)模式下亦可适于提供独立功能，举例而言，能量系转换至一第一线圈并当该第一线圈未被驱动时，能量自一第 二线圈被转换出来。若功率调节电路212与极性比对电路230具有电路元件，并控制升压式以及降压式转换逻辑，以及具有双向开关时，该系统功能上可作为一半波返流器或半波整流器，以适于提供一双向电流213。 
极性比对电路，或是相位选择电路230具有一或至少一个开关，例如231-1至231-P，其中当多个开关被使用时，P≧2，每一开关皆个别由连接至控制区块234的控制线所控制。该些开关的总数小于等于本实施例中，由交流电线所提供的相位的总数。特别地，经由直流电线210以及功率调节电路212至交流系统250上该些交流相位之一，经由交流电线207，仅在当直流电线210与交流电线207两者上的极性相同时，并在开关231-1至231-P中最多一个开关于任何时间上为通路状态时，例如最多一个开关在交流电线与直流电线之间为完全通路时，由控制区块234提供的控制分别且选择性地与直流系统202耦接。亦即，当交流相位I的极性与直流电线210的极性相符时，控制区块234将会选择性地使开关231与交流相位I的电线241-1通路，并当交流相位P的极性与直流电线210的极性相符时，选择性地使开关231-P与交流相位P的电线241-P通路，直至开关231-1至231-P中最多一个开关于任何时间上为通路状态。因此，开关231-1至231-P的切换速度为交流系统的切换速度，例如，60Hz。因为直流电线210的极性为固定，仅当指定相位的极性与直流电线相符时，在极性比对区块230中最多不超过一个开关将会是完全通路状态。 
控制区块234为一相位选择器，以接收来自直流高压测电压的水平204、中性电压206、调节电压水平209、以及来自交流相位I241-1至交流相位P241-P的输入，其中于多重项位系统中，P≧2。藉由极性比对区块230比对直流系统202与交流系统250之间的极性，在该二系统间转换电力功率的相容性系被确保。藉由允许在任何时间内于极性比对区块230中最多不超过一个开关是完全通路状态，可确保系统200内无冲突的电力功率转换。控制区块234感测来自开关231-1至231-P的输出电压，以及当输出电压超过一门槛值时，控制区块234将关闭所有该些开关以保护交流系统250。 
于另一实施例中，开关231-1至231-P中超过一个开关可被同时形成通路，同时提供最多一个开关进行正向偏压状态，例如，所有开关中的一 个开关若非处于断路则为反向偏压状态。本实施例藉由当一第一硅控整流器(SCR)以为一第一交流相位形成一通路时，切换一随后相位的硅控整流器(SCR)从断路至通路。该随后相位的硅控整流器(SCR)自该第一硅控整流器(SCR)窃用电流，因为该随后相位具有一低于该第一硅控整流器(SCR)于通路状态时所耦接的电位势的电位势。分别与该第一硅控整流器(SCR)与该第二硅控整流器(SCR)耦接的该交流电相位的极性与该直流电线的相位相同。在低电位势窃用电流的过程因此反向偏压了该第一硅控整流器(SCR)，并有效的使的为断路，因而维持了只有一开关得为完全断路并仅在一相位与直流电线之间转换电力功率的状况。该切换动作发生于该二相位的电压彼此交错之前。 
交流电负载分接至交流电线将改变交流电的功率因子(PF)。藉由在交流电线的相位上感测馈送回来的电流水平248、249至一功率因子(PF)校正电路以提供一回馈信号221至切换功能区块214，自功率调节电路212输出的电流可被调整至一供应电流至交流系统250最适宜的功率因子(PF)。在北美地区应用上，与交流电线207连接的接口，例如公共电网，典型上为一服务适度住家的地区变压器。如此的变压器将会有效的整合交流电线241-1上的相位I(1)，以及交流电线241-P上的相位P，例如交流电线242上的相位Ⅱ(2)，以表现出公共电网上的电力功率对称性。图2的拓朴学可藉由消去开关231-P以及交流相位P，而被简化以与一单相位应用搭配使用。本配置如一单一半波反流器。于一单一方向系统中，例如仅从直流电线210转换电力功率至交流电线207的系统，控制区块234决定了是否调节电压209低于峰值相位至中性(Peak phase-to-neutral)的电网电压，于前述状态下，开关231-1至231-P将会形成断路，并不试图传送电力功率至交流系统250。 
降压模式二相位半波反流器电路 
现在请参阅图3A，图3A绘制了根据本案至少一实施例的一分裂的单相位交流电(split single phase)选择性地耦接一降压型直流对直流电源转换器(Buck conveter)，透由仅在零电流时关闭的固态开关，从直流电线至交流电线的单一方向进行功率转换的概要示意图。系统300-A包含功率调节电路312-A，功率调节电路312-A具有一脉冲宽度调制(Pulse-width  modulated,PWM)控制器314耦接于T1切换晶体管315以控制脉冲宽度调制(PWM)控制器314自身的工作循环，脉冲宽度调制(PWM)控制器314并与属于图2中共同建置切换区块功能区块214的驰返二极管309耦接，。脉冲宽度调制(PWM)控制器314接收自直流电线210输入的电流量测，其中直流电线210与脉冲宽度调制(PWM)控制器314耦接，经由电流(I)感测装置303已决定直流电线210是否被来自功率调节区块312-A的过度抽取电流而拖垮(Pulled down)。脉冲宽度调制(PWM)控制器314亦接收来自电流(I)感测装置302输入的电流量测，以感测由单一方向电流313至电感316所指出的切换晶体管T1 315的实际工作循环。电流感测器302、303可利用任何传统类型的电流感测器而被建置，例如一利用电阻差来量测电流的电流感测器，举例来说，横跨一连结的晶体管，或是利用电感来量测电流，或是任何能提供相当准确度的电流量测方法。一从直流电线210的低压(-190V)侧304的直流输入端308通联于脉冲宽度调制(PWM)控制器314，为了侦测直流系统的性能。例如，从电线308上感测到的轻微电压退化可指出直流系统202的电力生产能力的退化，并因此，藉由预先决定的性能曲线，电流抽取可被降低。该性能曲线可查照描述直流系统202电压与输出电流之间关系的一表格。 
电感316因由其本身维持一指定电流流动的性质而驱动电流，举例来说，不论电流是流动或不流动。因此，当一通路且导通的切换晶体管T1 315藉由控制器314在每一工作循环中形成断路时，流至电感316的电流受到干扰，造成电感线圈316内的磁场崩溃。而该磁场崩溃会自然地转换成电流以帮助电感316内现存的电流流动状态，如本领域技术人员所知。当电感316内的磁场崩溃时,电感内的电压将反向以维持电流流动,随着二极管309提供抵抗中性线306的定位(Clamping)。切换晶体管T1 315在足够速度切换以操作直流对直流转换器功能，举例来说，于一实施例中，一硅制功率场效应晶体管(Silicon power field effect transistor,power FET)以100KHz的速率操作。其他装置的材料可为氮化镓(GaN)或碳化硅(SiC)。然而，功率调节区块312-A并未暴露于交流电压的全部范围内，如同极性比对电路330-A每次仅让功率调节区块开启并暴露在单一交流电相位的半个电压振幅下，以及因此，功率调节区块312-A内的电子元件可被用于 (Rated)一低电压、具有节省成本潜力以及高性能于其他领域，以及更高的耐用性。 
于本实施例中，功率调节电路312-A适于作为一降压式直流对直流转换器以减少自直流电线210的低压(-190VDC)至交流电线207的峰值电压(170VAC,为120的方均根(RMS)电压乘上根号2)。图2的滤波器区块218建置于耦接电感316与中性线306的电容器318内，为了滤掉从电感316出现的高频率杂讯。 
极性比对电路330-A耦接功率调节电路312-A以及直流电线207-2，以建置成图2的极性比对区块230。尤其是，图2中建置于本实施例中开关231-1至231-P皆为使用硅控整流器(SCR)331以及332型的固态开关耦接电感316于反向偏压侧以及个别分别耦接于正向偏压侧的交流电线341相位I以及交流电线342相位Ⅱ。开关控制器334的耦接方式相似于图2中的控制区块234，提供一个输入至开关331至332中每一开关以个别地且选择性地使该些开关通路或断路。硅控整流器(SCR)开关331或332关闭或形成断路为仅当流经开关的电流停止时。在此之后，硅控整流器(SCR)开关331或332必须从开关控制器334接收一控制信号以使开关开启，或形成断路。控制区块334提供一输入319至脉冲宽度调制(PWM)控制器314，以感测交流电线341以及342上的电压，举例来说，经由脉冲宽度调制(PWM)控制器314以及切换晶体管T1 315来感测溢流电压，以及感测交流电线的电压以塑造电流313。 
硅控整流器(SCR)开关331至332直接与电感316的滤过输出端连接，连接至交流电线207-2中合适的相位线341或342，并于相对的半个循环节数时自动地关闭，亦即，当流经开关的电流降至零时。晶体管T2 307作为一分流电路，自极性比对电路330-A抽离电流，以于硅控整流器(SCR)上创造一零电流状态，也因此迫使硅控整流器(SCR)开关331至332在接近相位交错的时间区间内形成断路，举例来说，从相位I至相位Ⅱ，或反的亦然。经由晶体管T2 307导通分流的电流总量一般为少量，因为正弦波型的电流接近为零时，电压亦接近为零，然而提供了一安全因子以避免多重相位因为切换晶体管T1 315与脉冲宽度调制(PWM)控制器314的独立作业，而同时导通至系统300-A。于另一配置于一多相位版本与固定 功率输出的实施例中，举例来说，在随后的图4A中，分流电流可能更高，但期间将会缩短，因此导致仅有可接受的功率损失量。 
升压模式二相位半波反流器电路 
现在请参阅图3B，图3B绘制了根据本案至少一实施例的一分裂的单相位交流电(split single phase)选择性地耦接一升压型直流对直流电源转换器(Boost conveter)，透由仅在零电流时关闭的固态开关，从直流电线至交流电线的单一方向进行功率转换的概要示意图。系统300-B的基本元件与功能相似于图3A中的系统300-A，例如电容器318、电感316、脉冲宽度调制(PWM)控制器314、极性比对区块330-B等等。然而，因为系统300-B使用了一更高的分裂的单相位交流电线341-H以及342-H，具有高过电压190伏特的直流电线210的峰值电压，功率调节区块312-B现在做为一升压式直流对直流转换器，用于自直流电线210提供单一方向电流313至交流电线207-2，而非图3A中的降压式电路。亦即，功率调节电路312-B将会将直流电压自-190伏特升压至峰值电压为-360(-240V*√2)伏特的交流电压。特别的是，驰返二极管309现在耦接于极性比对电路330-B，与切换晶体管T1 315二者之间。驰返二极管309亦耦接于直流电线210的高压侧305，以及电感316。驰返二极管309亦耦接于直流电线210的低压侧304。电容器318耦接于驰返二极管309的正向偏压侧，以及直流电线210的低压侧304。开关控制器314现在切换以驱动电流于一升压电压水平自直流电线210置交流电线207-2。 
于一实施例中，对系统300-A或300-B，驰返二极管309且/或固态开关331及332都由耦接至控制区块334的晶体管取代，已达到更大的功率效率，即使有一稍微高的元件成本。此外，当图3A以及图3B两者皆绘出二种相位，例如，一典型的民生或商业应用，本公开为足以在单一相位或多重相位(例如3至6个相位)的交流电线下使用，具有相当简化；低成本且耐用的优点。于本实施例中，开关331或332未被操作，或非设计为此电路使用，在假设公共电网具有足够的担相位单一极性的不平衡输入的承受度。 
现在请参阅图3C，图3C绘制了根据本案至少一实施例的透由仅在零电流时关闭的固态开关，自一直流电线提供电力至一分裂的单相位交流电 (split single phase)的电流(I)随时间(t)的时变图。电感电流313由交流电线341-C上的相位(I)电流(IP1)，以及交流电线342-C上的相位(Ⅱ)电流(IP2)二者所组成，作为交流系统250中变压器负载端的第二电流。所有流经电感316，以及继后流经极性比对电路330-A与330-B的电流都将仅有一个极性，举例来说，流经一单一方向。因此，所有电流皆绘制于时间轴上方且无电流绘制于时间轴下方，以模拟一半波输出。图3A以及图3B内的功率调节区块312-A或312-B塑造从直流系统202抽取的电流成如图所示的正弦波形，以符合交流系统250的全波或半波电流分布。图3A以及图3B内的极性比对电路330-A与330-B，为适于选择性地耦接该或该些开关中每一开关至交流电线，以使最多不超过每一相位的一半个相位与直流电线通联。图3A以及图3B内的相位选择器334为适于使一或至少一开关331至332中一指定开关，在该指定开关所连接的交流电相位极性变为与该直流电线的极性相反之前；或是该指定开关所连接的交流电相位达到零电压之前，该指定开关形成断路，如图3C中电流凸出部351至354所示。 
一开关切断间隙222存在于复合电流流经极性比对区块330-A与330-B之间，以避免超过一个相位将与功率调节区块312-A或312-B导通。直流电线210在一相位已到达一起动电压水平之后，仅与该相位耦接，例如公共电网的一相位已被安全建立，以便操作，例如10-20伏特。这安全特征用以避免工程师进行通电一公共电网时，电网失效。若晶体管用于当作开关331、332时，开关切断间隙222将被建立于控制区块334以关闭晶体管331、332，之后开关切断间隙222可更为狭窄，因为当电流流经该开关时，晶体管可更准确地切换至断路状态。然而，若开关331与332为硅控整流器(SCR)开关时，为了使硅控整流器(SCR)能够形成断路，硅控整流器(SCR)上的电流必须被清除。清除硅控整流器(SCR)上的电流有许多方法，例如：1)藉由关闭切换晶体管T1 315，以清除从功率调节区块312-A产生的电流；2)从硅控整流器(SCR)分流电流；3)藉由关闭一第二硅控整流器(SCR)以对硅控整流器(SCR)进行反向偏压等。如此一来硅控整流器(SCR)将在零电流时自动形成断路。如图3A所示，分流可经由一开关控制的连结而产生，从晶体管T2 307至中性线306。由于一次仅有一相位 进行导通，电压将保持于一相应于单相位交流系统的电压水平，例如方均根电压110V，或峰值电压115VAC，因此允许用于低电压值的元件可被用于功率调节电路，如312-A、312-B。 
极性比对电路330-B转而负责指导电流流向适当且符合交流电线207-2的极性。脉冲宽度调制(PWM)控制器314可感测交流电线207-2的电压水平，例如图3C中所示，自控制区块334的电压输入310的电压分布(Profile)356与电压水平355。接着，脉冲宽度调制(PWM)控制器314经由电流感测器303来感测从直流电线210抽取的窃用电流，或是经由电流感测器302来感测电感316内因电流流经电感316，而在一长时间区间内累积的电流。例如，该被感测的电流可在一大于晶体管T1 315的切换率，举例来说1/100KHz，的周期的时间区间内于电感316内累积，以及小于电流波形本身的周期，例如小于交流电周期1/60Hz的一半。因此，交流电波形凸出部351是经由开关331传导乃因其本身的极性在一标记时间时符合直流电线210的极性，而交流电波形凸出部352是经由开关332传导乃因其本身的极性在该标记时间之后的一时间时符合直流电线210的极性。在变压器的主要线圈上的一合成交流电流，将会接收以正弦波形式传出的一分裂的单相位(split single phase)中的一相位线(phase)，以及一反相位线(antiphase)，如图3C所示，并带有适当的极性以配合交流电系统。藉由交流电线馈送端的电感滤过装置，可将间隙222被平滑消去。 
请参阅图3D，图3D绘制了根据本案至少一实施例的半波反流器如何自一分裂的单相位交流电(split single phase)产出一用于公共电网的全波的变压器示意图。主要线圈位于左端并与相位A耦接，相位A为典型三项电网中的一单相位，并被变压至位于右侧的第二线圈，且形成一分裂的单相位(split single phase)并接地，且V1在上端的电线上，V2在底端的电线上。于图(A)中，一上端的二极管仅允许电流IP1驱动的电流IAC 317以公用电网中相位A所表示的极性来代表电流凸出部351。相反的，于图(B)中，底端的二极管仅允许电流IP2驱动的电流IAC 317以公用电网中相位A所表示的极性来代表电流凸出部352。最后，一个全波形的电流被驱动置交流电网。 
带有场效应晶体管(FETs)的降压模式二相位半波反流器电路 
请参阅图4A，图4A绘制了根据本案至少一实施例的一三相交流电系统选择性地耦接一降压型直流对直流电源转换器，透由正有电流流通的固态开关，以自直流电线至交流电线的单一方向进行功率转换的概要示意图。系统400-A的基本元件与功能配置相似于图3B中的系统300-A，例如电感316、电容器318、以及脉冲宽度调制(PWM)控制器314等。更甚者，如图3B，现在图4A中直流电线210操作于负350伏特，高于交流电峰值电压155VAC。因此从直流电线210调节电流置交流电207-3，功率调节区块412-A适于以一＂降压＂式直流对直流电流转换器以用于单一方向电流413。 
由于系统400-A能容纳三个相位，系统400-A利用了三个固态开关SSS-I431,SSS-Ⅱ432,以及SSS-Ⅲ433，于极性比对电路430-A中，为了与直流电线210耦接相同极性的电流，以使该三个相位中每一相位，交流相位线441上的相位Ⅰ、交流相位线442上的相位Ⅱ、以及交流相位线443上的相位Ⅲ各自分别与该些固态开关耦接。系统400-A建置固态开关431-433为晶体管，仅需将切换速度降至能配合交流电频率，例如60Hz，晶体管例如功率场效应晶体管(power FET)，或功率效率(power efficiency)高于硅控整流器(SCR)的绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)。功率场效应晶体管(power FET)提供关闭能力，可由控制区块334控制，以允许一横跨三个相位的持续的非零电流，如之后的时变图所描述。因此，系统400-A不需要一分流电路以重新指定电流自极性比对电路430-A流出，来为了切断流向硅控整流器(SCR)，因为硅控整流器(SCR)必须在零电流时才能形成断路。虽然系统400-A适于使用在一三相位系统，但也可由控制电路334编排且控制，以选择性地被用在一二相位系统，或一单相位系统，仅需要极性比对区块430-A中固态开关所需的数量即可。 
请参阅图4B，图4B绘制了根据本案至少一实施例的直流电线透由以固定功率模式操作的固态开关，向交流电线输出电力的电流随时间变化的时变图。电感电流413为一流经电感316的组合电流，来自连续且相互比邻的交流电相位，包含图4A中：经由开关SSS-I431传导的相位Ⅰ电流(I)441-C、经由开关SSS-Ⅱ432传导的相位Ⅱ电流442-C、以及经由开关 SSS-Ⅲ433传导的相位Ⅲ电流443-C等由极性比对区块430-A中的控制区块334所控制。所有流经电感316，以及之后经过极性比对区块330-A与330-B的电流都将仅为单一极性。因此，所有电流皆绘制于时间轴上方且无电流绘制于时间轴下方，以模拟一半波输出。 
图4A中的功率调节区块412-A塑造自直流系统202抽取的电流，成为一倒转正弦波型的电流分布451-453，如图4B所示，例如为了分别近似符合半个交流电正弦波形的电压分布460-463的一倒转型。特别的是，电流分布451-453乘上一存在于具有交流电相位Ⅰ441，至相位Ⅲ443的交流电线上的正弦波型的交流电压460，提供一近似固定的功率输出自图4A中的功率调节电路412-A一段时间。塑造电流分布451-453以达成固定功率的输出已由功率调节电路412-A经由直流电线210自直流系统202仅抽取固定功率的方式提供。自直流系统202抽取固定功率由脉冲宽度调制(PWM)控制器314来调整切换晶体管T1 315以抽取一固定电流来加以确保。结果上，感测的直流电线电压输入308乘上自电流感测器303抽取的直流电流，保持于一接近定值，例如一定值的抽取电流乘上其本身接近定值的电压相等于一接近定值的功率抽取。 
于本实施例中，直流电供应系统202与电力供应电子元件配置，以维持直流电供应系统202的输出功率保持在一接近定值的水平，不论其输出电流，除了输出电压溢流以及电压过低时切断输出之外。固定电压的配置已于图1B中描述。其他直流电供应系统202的配置方式可被利用于本公开。因此，最后从图2的极性比对区块430-A输出的电流，自然地如图所示的电流分布，在考量功率输入以及自功率调节电路412-A输出的功率之间守恒定律之后。用于开关的一切断间隙422存在于电流413中不同相位451,452,453之间，经由极性比对区块430-A内的控制区块334所建置，以避免超过一个相位将与功率调节电路412-A导通的情况发生。因为晶体管432-433已被使用，开关的切断间隙422由控制区块334所形成，以及切断间隙422之间隔可被最小化，以减少功率损失以及确保横跨所有相位与交流系统之间的功率传输顺利。 
带有硅控整流器(SCR)的降压模式三相位半波反流器电路 
请参阅图4C，图4C绘制了根据本案至少一实施例的一三相交流电系 统选择性地耦合一一降压型直流对直流电源转换器，透由仅在零电流时关闭的固态开关，以自直流电线至交流电线的单一方向进行功率转换的概要示意图。图4C利用了硅控整流器(SCR)型的固态开关461-463，用于需要在零电流才能切断开关的极性比对电路430-C。因此，功率调节电路412-C提供一足够间隙介于临近相位之间，以允许开关461-463关闭。或者是，系统400-C可使用一分流器(Shunt)，如同图3A中所示的T2晶体管307，在相位相互重叠时(图中未绘示)，来重新导向从极性比对电路430-C输出的电流。或者是，与直流电线210耦接的相位可被错开，以使各相位之间有一间隙，如图4D所绘制的时变图所示。 
一机械性的能量储存装置或发电机450，例如一旋转的飞轮，平行于系统400-C、交流负载、以及交流系统250与公共电网耦接。此惯性储存解决了许多现有的半波整流器/反流器结构上所具有的潜在地不期望的性质，以提供电流、任何电压突波的缓冲、以及其他于系统400-C在直流系统202以及交流系统250之间调节以及切换功率时产生的杂讯的平顺化。于本实施例中，储存装置450为一同步马达/发电器(SMG)，其提供许多优点越过高成本以及故障倾向替代平滑装置，例如一静态电解，电池，以及/或超级电容器。一同步马达/发电器(SMG)450于一真空腔室内作为具有马达与发电机的高速机械飞轮可可靠操作，且几十年间免于保养。 
同步马达/发电器(SMG)450可以连接在与直进料(straight feed)平行通过从相位转换到交流系统充当UPS。或者是，同步马达/发电器(SMG)450功能上可充当一具有额外升压或降压变压器功能的独立平台。直流系统400-C经由电线471,472,473驱动电流至同步马达/发电器(SMG)450的马线圈，而同步马达/发电器(SMG)450的发电机线圈耦皆置交流系统250。任何电流与电压的改变都藉由同步马达/发电器(SMG)450内马达的旋转惯性吸收，藉此提供平顺的电容与电感功能。 
当同步马达/发电器(SMG)450与一直流系统结合时，例如一直流/交流接口，其结果为自交流电线270-3至交流负载以及至交流系统250的一平衡的高功率因子馈给(Feed)。同步马达/发电器(SMG)450具有足够的惯性来接受任何形式的由直流/交流接口400-C产生的能量，例如固定功率输出的配置，功率因子折算的电流塑造，被跳过的相位等等。多重相 位431至433以及471-473可分别藉由直流/交流接口400-A与400-C驱动，随着所有相位(绘示于图中)，或仅有一相位可被同步马达/发电器(SMG)450馈送至交流负载以及至交流系统250，取决于同步马达/发电器(SMG)450中发电机部分的线圈。交流负载可为一民生或商用的分裂的单相位，或多重相位系统受益于无死点的同步马达/发电器(SMG)450中发电机部分产生的一干净的交流循环。应用端需要非常可靠的动力，以及/或具有重交流负载，例如医疗处所，伺服器机房，具有旋转设备的设施等，那些都难以由直流系统驱动，受益于飞轮可提供平顺的动力以极高风直电流以供马达启动。同步马达/发电器(SMG)450可被利用于此处描述的任何结构。 
现在请参阅图4D，图4D绘制了根据本案至少一实施例的自一直流电线供应电力至一交流电线上的三个相位中的每一相位，且透由仅在零电流时关闭的固态开关，跳过某些相位形成相位错置方式的相位排列，的电流随时间变化的时变图。图4D相似于图3C，因为图3C与图4D的时变图中使用了硅控整流器(SCR)型的固态开关于极性比对。电感电流(IL)493为自连续且非邻近的交流相位，包含：经由开关SSS-I461传导的相位Ⅰ电流(I)471-I、经由开关SSS-Ⅲ463传导的相位Ⅲ电流473-I、以及经由开关SSS-Ⅱ462传导的相位Ⅱ电流472-I，如以上顺序，且由极性比对电路430-C的控制区块334所控制，如图4C所示。 
流经电导316，以及其后的图4C的极性比对电路430-C的电流493仅有单一极性。因此，所有电导电流493皆绘制于时间轴上方且无电流绘制于时间轴下方，以模拟一横跨三个相位的半波输出。不同于时变图400-B的电导电流413，本图400-D中的电导电流493为不连续。这是因为三相位系统中的邻近相位矩有一重叠423，其中电流与电压都过度高于高效地分流电流，或者电流不连续的结果不为交流电线所容忍。取而代之的是，极性比对电路430-C以及系统400-C在每一其它相位中，仅与直流电线210，以及交流电线207-3之间的电力功率通联，因此在相位间有一充分不导通的时间间隔424，例如自相位Ⅰ电流471-C的电流突出部481，以及自相位Ⅲ电流473-C的电流突出部483，其中极性比对电路430-C中的开关可关闭。结果上，相位Ⅱ电流472-C的电流突出部482并不与交流相 位Ⅱ电线472通联，以及因此系统400-C通联的电力功率并不如系统400-A。然而系统400-C的元件与操作子较系统400-A来的简单，提供了一指定应用需求选择上一合理的权衡折冲。 
于直流系统与交流系统间通联的相位，以及跳过的相位改以循环方式排列。因此，以三相位系统而言，从直流系统接收电力功率的相位(无括号标记)，以及被跳过的相位(有括号标记)为：1,[2],3,[1],2,[3],1,[2],3,[1],2…的方式排列。结果而言，经过一段时间后，在分裂的单相位，或多重相位交流系统中每一相位接收的电力功率皆相同。超过一个以上的相位亦可被跳过，提供不等于一减去所有该交流电相位的一总数，亦不等于一除数除以该交流电相位的该总数所得的一整数商数。因此，对一三相位系统而言，N＝3，以及跳过N-1个相位(2个相位)是不被建议的，如同仅有相位1被持续供应电力功率，而相位2与相位3将一直被跳过。同理，对四相位系统而言，N＝4，以及跳过2个相位(一除数除以该相位的该总数所得的一整数商数)是不被建议的，如同仅有相位1与相位4被持续供应电力功率，而相位2与相位3将一直被跳过。 
图4C的功率调节区块412-C可适于塑造抽取自直流系统202的电流形成图4D中的电路分布481至486，相似于图3C的时变图300-C所描述。因为时变图400-D使用了三个相位，每一其他相位之间之间距，例如相位Ⅰ与相位Ⅲ提供了电流流动中一充分之间隔，以使不需在经由极性比对电路430-C导通的相位中进行裁剪，因此于图4C的操作电路中，无需分流电路，但基于安全理由还是包含进去。 
电网绑定的双向反流器(GTI) 
现在请参阅图5A，图5A绘制了根据本案至少一实施例的一分裂的单相位交流电(split single phase)，透由一可选择的降压式或升压式直流对直流转换器耦接直流电线与交流电线，以在直流电线与交流电线间透由可进行双向电流流通能力的固态开关，以双向进行功率转换的概要示意图。与前述所有系统不同的是，系统500-A的电力功率可双向转换，而非单纯的单一方向转换，如同流经电感316的双向电流513所示。因此，当直流电源失效时，系统500-A可提供一再生直流电源以提供动力至公共电网，以及自公共电网接收电力功率。结果，一综合电力功率管理系统被提供至 民生、商业、以及工业用电上。 
系统500-A与性质以及功能已业经描述的基本元件一同配置，例如电容器318、电感316、脉冲宽度调制(PWM)控制器等。更甚者，系统500-A利用了先前系统的区块部分，例如极性比对区块530中带有关闭能力的固态开关531与532，以及-190伏特的直流电压水平，两者皆在之前图4A的系统400-A描述过。然而，依照电流转换方向的变化，功率调节区块512是唯一地与多个切换晶体管配置以选择性地调整一降压式或升压式直流对直流转换器配置。例如，当再生直流电源产生足够电力置交流供供电网系统时，一＂降压式＂直流对直流转换器将-190直流电压降压至0到峰值电压-155伏特交流电。相对的，当直流系统的要求超过直流电源所能供应时，一＂升压式＂直流对直流转换器将公共交流电系统的峰值电压-155伏特升压至-190直流电压。 
例如，当直流系统202经由直流电线210以电源功能操作时，功率调节电路512配置为一＂降压式＂直流对直流转换器，藉由：1)经由脉冲宽度调制(PWM)控制器514控制晶体管T3 515-B，来当作一同步整流器(synchronous rectifier)，提供如图4A的二极管309般的定位(Clamping)；以及2)经由脉冲宽度调制(PWM)控制器514控制晶体管T3 515-A，来当作切换晶体管用以产生流经电感316的电流，如图4A的T1 315晶体管。相反的，当直流系统202以电源储功能操作时，经由直流电线210接收来自交流电线207-2的电力功率，之后功率调节电路512配置为一＂升压式＂直流对直流转换器，藉由：1)经由脉冲宽度调制(PWM)控制器514控制晶体管T3 515-B，来当作切换晶体管用以产生流经电感316的电流，如图3B，系统300-B的T1 315晶体管。以及2)经由脉冲宽度调制(PWM)控制器514控制晶体管T3 515-A，当作一同步整流器，例如一功率场效应晶体管(Power FET)，提供如图4A的二极管309般的定位(Clamping)。系统500-A可配置于任何相位，例如下至一单一相位，上至一三相位。 
一系统500-A的时变图将表现的相似于图3C的时变图300-C，当直流系统作为一电源时，以及将相似表现于当直流系统作为一电力储备，除了电流分布将移动降至时间轴以下以反映电流方向改变时。 
现在请参阅图5B，图5B绘制了根据本案至少一实施例的具有仅在零 电流时关闭的一双向导通固态开关用于直流电线与交流电线之间进行双向供率转换的示意图。系统500-B包含相反偏压的硅控整流器(SCR)彼此相互平行耦接，以使当直流电路作为一电源使用时，一硅控整流器(SCR)531-A导通电流，以及当直流电路作为一电源储备使用时，另一硅控整流器(SCR)531-B导通电流。于图5A中，极性比对电路530内的固态开关531极532可由开关500-B替代。然而，相似于图3B中晶体管307的一切换晶体管会被用于一具有重叠相位的二相位交流电系统，于当对相位线充电导通电流，以使开关500-B呈现零电流状态以允许硅控整流器(SCR)关闭时，以自硅控整流器(SCR)531-B中分流电流。 
现在请参阅图5C，图5C绘制了根据本案至少一实施例的利用仅在零电流时关闭的开关进行电流窃用的时变图。曲线呈现了相位电压，并以时间轴之上的虚线分别代表交流电线上每一相位，而在时间轴以下的实线代表电感316与相位开关461至463之间的共同节点400上的电压水平。当一指定的一开关为通路时，例如图4C中仅在零电流时具有关闭能力的固态硅控整流器(SCR)开关461，从直流电线210通联电流置交流电线471的相位1，以及一交流电压(VAC)点550与一继后(Subsequent)及邻近(Adjacent)的相位在到达一交错点552之前，一第二开关形成通路，例如仅在零电流时具有关闭能力的固态硅控整流器(SCR)开关462，从直流电线210通联电流置交流电线472的相位2。当第二开关462断路时，第二开关462降低图4C中共用节点(Common node)440的电压，如图5C中的电压减少554所示，因此反向偏压及操作第一开关461，以及因此窃用其电流并避免不超过一个相位与直流电线304通联。对于一大于三个相位的多重相位系统而言，一个相位可能被跳过以及其下一个相位可能仍然重叠，并因此允许为了在相位间切换而使用电流窃取。当之前的附图于一指定拓朴学上绘示特定数量的相位时，每一附图的结构可适应于一不同数量的相位。 
现在请参阅图6A，图6A绘制了根据本案至少一实施例的在直流电线与交流电线之间进行独立、功率调节、以及切换电力以进行功率转换的流程图600-A。流程图600-A开始于从交流电线独立直流电线的作业652，如图2所提供的独立区块203来避免来自干扰交流系统造成的直流故障。 独立区块可能也包含一水平位移的作业，例如从190V的直流电压用于简单120V交流电相容至48V直流电以避免在建筑物中牵引高压直流电常见的问题。 
功率调节作业654作为一半波反流器调节从直流系统202或交流系统250接收的电压与电流，或作为一半波整流器从交流系统250至直流系统202，根据以上作业状况以及从之前图3A至图5A所提供的电路配置。若一感测的直流操作电压输入654-A高于一门槛值时，例如满足既存直流负载后，指出直流电源具有过剩电力功率时，功率调节作业654从直流系统202至交流系统250调节电压以及/或电流。相反地，若一感测的直流电压水平输入654-A低于一门槛值时，功率调节作业654被程序设计来从交流系统250至直流系统202功率调节一电压与电流，当直流电源无法满足继存直流负载时。功率调节作业654利用升压式直流对直流转换器来升压电压654-C的一子作业，或利用降压式直流对直流转换器来降压电压654-D的一子作业，取决于一直流或交流系统之间被电力功率转换一方的电压水平。于功率调节电路512、412-C、412-A、312-B、312-A以及212之中的直流对直流转换器可被利用来建置作业654。输出电流水平654-D被感测来决定直流对直流转换器的工作循环，以及调节电流至多个电流分布的一。一符合交流电线250的一电压波形的一外型的第一电流分布为了对需在零电流时才能开启的固态开关而裁剪电流进行补偿调整，以及为了补偿任何从直流负载卸载的功率因子(PF)，例如，偏压制一相位后半的调光器。一第二电流分布一交流电线250的电压波形的倒转，以提供一固定功率输出至交流电线250。 
现在请参阅图6B，图6B绘制了根据本案至少一实施例的仅当直流电线与交流电线的个别的极性相同时，选择性地耦接直流电线与交流电线的流程图。作业602感测交流电线上多个相位中每一相位的一极性。当一交流相位的一极性符合直流电线上的极性时，该极性所属的该交流相位为一与直流电线耦接的候选。作业604控制每一个别且选择性地耦接至该交流电线的该一或多相位的一个别相位的开关。作业606选择多个相位中具有与直流电线的极性相符的极性的相位。作业608使分别耦接相符极性的一指定开关形成通路。作业610使转换电流的一指定开关形成断路，在该相 位的极性转变为与直流电线的极性相反之前。若在作业606至作业610进行期间之中，有二个相位的极性同时与直流电线的极性相符合时，一控制器适于确保一次最多一个相位与直流电线完全耦接，例如最多只有一个开关完全耦接，并于一实施例中，两条具有相符极性的相位线皆被形成断路，以至于无相位线与直流电线通联。一具有从中性正在升高电压水平的相位线将具有与直流电线耦接的优先权，相较于一具有正在降低电压水平的相位线。于作业612中，一质询决定是否有过高的电压存在于交流电线，以感测电压输入612-A为单位。一肯定的回应将产生于作业614，以使所有开关形成断路，避免交流与直流系统中产生短路故障，当一否定回应传置作业602时，重复以上于本段落中描述的作业。 
代表电路300利用一负极(相对于中性)直流供应”-190直流电压(VDC)”，如一可能变于利用于晶体管的n通道场效应晶体管(FET)，例如T1 315所示。所幸p通道场效应晶体管(FET)可被相似的与正极直流供应利用。如缓冲机、辅助电力供应、保险丝等额外装置可被用于本发明以提供更为平滑且更为整齐的电力功率转换。该些装置为所属领域的公知手段，为了附图简洁而不多加绘示。此外，本领域技术人员可结合前述电路的正版与逆版(Positive and negative versions)以获取更好的公共变压器利用性。例如，一电路处理任何相位的正极性，而另一电路处理任何相位的负极性，如此对于二相位系统，一相位(phase)与一逆相位(anti-phase)二者可连续被驱动。直流供应可为一般式或分离式，例如直流电源供应可为380V。 
于本说明书中描述的方法与作业可与说明书的实施例略做改变来实施，例如以不同顺序实施。因此，一或一个以上的额外新作业可插入于计有的作业，或是一或一个以上的作业根据一指定应用层面而被缩短或删减。 
本说明书的实施例的其他特征将于伴随的附图以及说明书中揭示。此外，欢迎将本说明书中的不同作业、程序、以及方法，至少以部分实现，藉由储存于电脑可使用的储存媒体，以电脑可读取以及电脑可执行的指令控制处理器以及电子使用者接口。电脑可读取以及电脑可执行的指令存在于，例如数据储存特征为电脑可用的易失或非易失式存储器以及非暂存式 存储器。然而，非暂存式的电脑可读取以及电脑可执行的指令可能存于任何电脑可用的储存媒体类型。 
前述关于本发明的特定实施例的陈述已由附图以及说明书内容加以呈献。并不意图或局限于此前说明书内容所揭示。在不违背本发明的精神以及各实施例的范围内可允许由此前说明书的教示的启发而修改或变化。本发明的各实施例为了解释本发明的主旨，以及其较佳具体实施例的详述而选择，并因此使任何本领域技术人员能最佳使用本案发明，以及经过深思后带有多种变化的多种实施例的特别使用。欢迎将本说明书陈述的各实施例以独立或与其他实施例结合利用。以上较佳具体实施例的详述，以利清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所公开的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。而本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。 

Claims (66)

1.一种用于一直流电线与具有一或至少一交流电相位的一交流电线之间进行功率转换的电路，包含：
一极性比对电路，包含：
一或至少一开关，该或该些开关与该直流电线耦接，其中该或该些开关中每一开关为个别与该交流电线上的每一该或该些交流电相位分别耦接；以及
一相位选择器，该相位选择器与该或该些开关中每一开关耦接；
其中该相位选择器用以控制该或该些开关在该交流电线与该直流电线之间进行功率转换时，最多一个该或该些开关为断路状态。
2.如权利要求1所述的电路，其中该相位选择器得以选择只有该交流电线上，该或该些相位中最多一半的每一相位的交流电，是与该直流电线进行通联。
3.如权利要求1所述的电路，其中该相位选择器得以选择只有该交流电线上，所有该些相位中每一相位的一种极性的交流电，是与该直流电线进行通联。
4.如权利要求1所述的电路，其中在该直流电线被一直流电源导通电，且该直流电线转换功率至该交流电线时，该电路为一半波整流器；以及在该直流电线未被该直流电源倒通电，且由该交流电线提供功率至该直流电线时，该电路为一半波反流器或半波电压转换器。
5.如权利要求1所述的电路，其中该或该些开关的数量小于由该交流电线输出的该或该些相位的数量。
6.如权利要求1所述的电路，其中该相位选择器耦接于该或该些开关中每一开关，用以设定该或该些开关的通路状态或断路状态；以及该相位选择器耦接于该或该些开关中每一开关的一输出端，用以当该或该些开关中任一开关所输出的电压超过一门槛值时，关闭所有该或该些开关。
7.如权利要求1所述的电路，其中：
在该或该些开关中的一预设开关所耦接的一交流电相位的一极性与该直流电相位的一极性相反之前；或
在与该预设开关耦接的该交流电相位达到一零电位之前，
该相位选择器将使该预设开关开路断路。
8.如权利要求7所述的电路，其中该相位选择器于一第一开关已经通路的同时，使一第二开关通路。
9.如权利要求1所述的电路，其中该或该些开关中每一开关包含：
一功率场效应晶体管，该功率场效应晶体管得以通联该交流电的二个极性；
一硅控整流器；
一对电流通路方向相反排列的硅控整流器，该些硅控整流器与该直流电线，以及该交流电线的一交流电相位耦接，
其中该些硅控整流器中一第一硅控整流器的电流通路排列方向是由该直流电线指向该交流电线，而一第二硅控整流器的电流通路排列方向是由该交流电线指向该直流电线；
一双向硅控整流器；或
一绝缘栅双极晶体管。
10.如权利要求9所述的电路，其中该或该些开关中每一开关设计为在该交流电线的峰-峰值电压之间的参数下操作，以及一频率小于该交流电线的一频率的参数下操作。
11.如权利要求9所述的电路，其中藉由对该硅控整流器或该双向硅控整流器进行反向偏压，或是减少流经该开关的电流至零安培，以使该硅控整流器或该双向硅控整流器断路来取消选择一相位。
12.如权利要求1所述的电路，进一步包含：
一功率调节电路，该功率调节电路耦接于该直流电线以及该极性比对电路；
其中该功率调节电路用于当该直流电线的极性与该交流电线的极性相同时，在该直流电线与该交流电线之间转换功率。
13.如权利要求12所述的电路，其中该功率调节电路包含：
一脉冲宽度调制晶体管，该脉冲宽度调制晶体管与该极性比对电路中的该或该些开关中每一开关耦接，以及与该交流电线的中性线耦接，该脉冲宽度调制晶体管用以驱动电流由该直流电线流往该交流电线；以及
一脉冲宽度调制控制器，该脉冲宽度调制控制器与该脉冲宽度调制晶体管的一栅门耦接；
其中该脉冲宽度调制控制器用以转换该脉冲宽度调制晶体管进入一工作循环，以于该直流电线上取得一所需电流。
14.如权利要求12所述的电路，其中：
若来自该直流电线的一操作电压水平高于该交流电线的峰值电压时，该功率调节电路适于为一降压型直流对直流电源转换器；
若来自该直流电线的一操作电压水平低于该交流电线的峰值电压时，该功率调节电路适于为一升压型直流对直流电源转换器。
15.如权利要求14所述的电路，其中适于为该降压型直流对直流电源转换器，或该升压型直流对直流电源转换器的该脉冲宽度调制晶体管以及该或该些开关中每一开关，皆暴露在小于该交流电线的峰值电压的该直流电线上的一电压。
16.如权利要求15所述的电路，其中该脉冲宽度调制晶体管的一操作电压低于该极性比对电路内的该或该些开关的一操作电压；或是，该脉冲宽度调制晶体管的一操作频率高于该极性比对电路内的该或该些开关的一操作频率。
17.如权利要求13所述的电路，进一步包含：
一电流感测器，该电流感测器设置于该功率调节电路的一输出段，并耦接该脉冲宽度调制控制器，以提供一回馈讯号至该脉冲宽度调制控制器，适于使该脉冲宽度调制控制器驱动一所需的电流分布于该交流电线上。
18.如权利要求17所述的电路，其中该脉冲宽度调制控制器适于产生符合该交流电线上的一相位的一电压分布的一电流分布，至该功率调节电路正在驱动电流的该交流电线上。
19.如权利要求13所述的电路，进一步包含：
一电流感测器，该电流感测器设置于一直流电源与该功率调节电路之间，该电流感测器适于提供一回馈讯号至该脉冲宽度调制控制器，以使该脉冲宽度调制控制器驱动一具有三个相位的所需电流分布于该交流电线上。
20.如权利要求19所述的电路，其中藉由传递所有来自该直流电源的输入功率再输出至该交流电线，该功率调节电路(PCC)适于输出一固定输出功率至该交流电线。
21.如权利要求19所述的电路，其中
该电流分布近似相等于该电压分布的一倒数；
该电压分布为一正弦波形；以及
该合成的瞬时输出功率是近似为该电流分布乘上该电压分布的一固定乘积。
22.如权利要求13所述的电路，其中该功率调节电路进一步包含：
一驰返二极管，该驰返二极管耦接该脉冲宽度调制晶体管，以及该直流电线的一高压侧；当该电路独自作为一反流器时，该驰返二极管用以抓取该驰返电流；或
一同步整流器，该同步整流器耦接该脉冲宽度调制晶体管，以及该直流电线的一高压侧；当该电路独自作为一反流器时，该驰返二极管用以抓取该驰返电流，以及当该电路作为一整流器操作时，该驰返二极管作为一降压脉冲宽度调制晶体管。
23.如权利要求22所述的电路，进一步包含：
一电压感测器，该电压感测器耦接该直流电线以及该功率调节电路；
其中该电压感测器感测该直流电线上的一电压；以及若该直流电线上的该电压高过一门槛电压时，该功率调节电路适于驱动电流流向该交流电线。
24.如权利要求22所述的电路，进一步包含：
一分流器，该分流器耦接于该多个开关的中性节点与一共用节点之间，该分流器用以自该多个开关分流电流，而该分流器仅在流经电流为零时才开启，以迫使该多个开关断路。
25.一种用于一直流电线与一交流电线之间进行功率转换的系统，包含：
一独立电路；
一直流/交流接口，耦接于该独立电路，该直流/交流接口包含：
一功率调节电路，耦接于该直流电线；
一极性比对电路，耦接于该功率调节电路，以及该交流电线；其中该极性比对电路包含：
一或至少一个开关，耦接于该直流电线，其中该或该些开关中每一开关为个别与该交流电线上的该或该些交流电相位中每一交流电相位分别耦接；以及
一相位选择器，该相位选择器与该或该些开关中每一开关耦接；
其中该相位选择器适于在该交流电线与该直流电线之间进行功率转换时，控制该或该些开关中最多一个开关为断路状态。
26.如权利要求25所述的系统，进一步包含：
一直流电源，耦接于该独立电路，该直流电源为自一电源群组中择一，该群组是由：一光伏直流电源；一风力直流电源，以及一再生能源直流电源所组成。
27.如权利要求25所述的系统，其中该功率调节电路(PCC)进一步包含：
一或至少一交流电负载，配置于该直流/交流接口与一交流电系统之间，以及
一电流感测器，配置于该或该些交流电负载以及该交流电系统之间；
其中该电流感测器耦接于该功率调节电路内的一脉冲宽度调制控制器，用以提供一回馈讯号，适于使该脉冲宽度调制控制器塑造一由该功率调节电路产生的电流，致使该电流感测器内的功率因子最大化。
28.如权利要求27所述的系统，其中当一直流电源具有足够电力以满足该直流电线上的一直流电负载时，该直流/交流接口适于双向转换直流电与交流电；以及当直流电源具有足够电力以满足该直流电线上的该直流电负载时，该直流/交流接口适于转换交流电至直流电。
29.如权利要求27所述的系统，进一步包含：
一机械性能量储存装置，耦接于该直流/交流接口以及该些交流电负载。
30.如权利要求29所述的系统，其中该机械性能量储存装置为一同步马达/发电机，适于接收多种相位的动力至该同步马达/发电机的一马达线圈，以及适于自该同步马达/发电机)的一发电机线圈输出一单相位至该或该些交流电系统。
31.一种用于具有多个开关的一直流电线与具有多个相位的一交流电线之间进行功率转换的方法，包含以下步骤：
感测该直流电线的一极性作为一固定极性；
经由一极性比对电路，感测该交流电线上的该些相位的一极性；
当该直流电线上的该极性与该开关所媒合的该单一相位的一极性相同时，选择性地使该多个开关中与该交流电线上的该多个相位知该单一相位媒合的一开关形成通路；以及
在该开关所媒合的该单一相位的该极性转变成与该直流电线的该极性相反之前时，选择性地使自该直流电线耦接至该交流电线的多个开关的一开关形成断路。
32.如权利要求31所述的方法，其中：
一电流通联于该直流电线与该交流电线之间，且于所有相位的每一极性仅产生一全波形循环的一半时，创造一半波反流器，若电流自该直流电线流向该交流电线；或是一半波整流器，若电流自该交流电线流向该直流电线。
33.如权利要求31所述的方法，进一步包含：
对所有相位的每一该极性重复该感测操作；
当该直流电线的该极性符合该多个极性的一极性时，重复该选择性地使每一分别与该多个极性的一耦接的该多个开关形成通路的连续操作；以及
在该直流电线耦接的该多个相位的一相位的该极性转变成与该直流电线的该极性相反之前时，重复该选择性地使自该直流电线耦接至该交流电线的多个开关的一开关形成断路的连续操作；
其中在任何的时间点上，最多有一与该直流电线与该交流电线耦接的该多个开关的一开关形成通路。
34.如权利要求31所述的方法，其中该直流电线每次仅与该交流电线上的该多个相位中最多一相位进行电力转换。
35.如权利要求31所述的方法，其中该交流电线上的该多个相位若非一具有一相位线以及一反相位线的一分裂的单相位，则为一具有二种或至少二种独立相位的一多重相位。
36.如权利要求34所述的方法，其中该交流电线上的该多个相位是由一相位以及一反相位所组成的一分裂的单相位；该直流电线仅驱动该相位以及该反相位分别的正弦波形的一半波形；以及该交流电线驱动与该交流电线的一电网耦接的全正弦波形。
37.如权利要求31所述的方法，其中该选择性使该多个开关的一开关形成通路发生于该交流电线上的一启动电压水平；该启动电压水平为该电网于安全活动下的一门槛电压。
38.如权利要求33所述的方法，进一步包含：
调整一脉冲宽度调制晶体管与该直流电线耦接以驱动电流。
39.如权利要求32所述的方法，进一步包含：
利用一升压型直流对直流电源转换器提升该直流电线的一电压水平，以提供动力至该交流电线的一电压水平，并使该交流电线的该电压水平增压至大于或等于该直流电线的该电压水平；
利用一降压型直流对直流电源转换器降低该直流电线的电压水平，以提供动力至该交流电线的该电压水平，并使该交流电线的该电压水平增压至小于或等于该直流电线的该电压水平；或
利用该升压型或降压型直流对直流电源转换器的组合，以选择性地对该直流电线的该电压水平进行升压或降压，以提供该交流电线的一全范围内的该电压水平动力。
40.如权利要求31所述的方法，进一步包含：
感测正在该直流电线与该交流电线间导通电力的一指定开关上的一电压水平；以及
当自该指定开关输出的一电压水平超过一预设的门槛电压水平时，使该指定开关电路形成断路以避免故障。
41.如权利要求31所述的方法，进一步包含：
自一直流电源接收电力：以及
使该直流电源接收的该电力独立并优先转换至该交流电线。
42.如权利要求41所述的方法，其中该直流电源为一再生能源电源，且由以下电源种类中择一：风力、水力、地热、以及太阳能。
43.如权利要求39所述的方法，进一步包含：
根据该直流电线的该电压以及该交流电线的该电压选择一半波反流器或一半波整流器，以该直流电线与该交流电线之间能够通联电流。
44.如权利要求38所述的方法，进一步包含：
使所有该多个开关于一时间区间内形成断路，以让该直流电线与该交流电线上无导通电流，藉以保证该直流电线同时间不与该交流电线上的二种或至少二种相位导通。
45.如权利要求38所述的方法，进一步包含：
调整一直流对直流电源转换器以于该直流电线上产生一波形近似于该交流电线的一电压水平的一波形的一输出电流。
46.如权利要求44所述的方法，进一步包含：
当电流仍流经耦接该直流电线与该交流电线的一开关时，使该开关形成断路。
47.如权利要求44所述的方法，进一步包含：
在当一指定相位的电压为零，以至于与该交流电线耦接的任一该多个开关上均无电流导通之前，立刻断开该直流电线上的一电流；以及
迫使该多个开关于一段时间区间内到达或保持一断路状态。
48.如权利要求47所述的方法，进一步包含：
关闭一脉冲宽度调制晶体管，以消除流向该多个开关的电流，致使所有该多个开关均被迫形成断路。
49.如权利要求47所述的方法，进一步包含：
自与一交流电相位通联电流的该多个开关的一开关分流电流，迫使该多个开关的该开关形成断路；
其中该分流操作发生于该交流电线的该极性变为相反于该直流电线的极性之前。
50.如权利要求44所述的方法，进一步包含：
选择性地自该直流电线去耦一指定相位；以及
当与该指定相位邻近且继后的一相位的伏特数为零且极性转变为与该直流电线的该极性相同时，选择性地将该直流电线耦接该邻近且继后的相位。
51.如权利要求38所述的方法，进一步包含：
在本与该直流电线耦接的一指定相位与该直流电线去耦之后，从以耦接该直流电线的相位绕过至少一具有与该直流电线相同极性的继后相位
52.如权利要求51所述的方法，其中该或该些被绕过的继后相位的一相位为邻近于该指定相位。
53.如权利要求51所述的方法，其中该被绕过的至少一继后相位为在所有该多个相位中的一时间平均的一相位数量。
54.如权利要求51所述的方法，其中该被绕过的至少一继后相位的相位数量不等于一减去所有该交流电相位的一总数，亦不等于一除数除以该交流电相位的该总数所得的一整数商数。
55.如权利要求51所述的方法，其中该交流电线上知每一该些相位的一累计相位电流近似相等于一多个循环。
56.如权利要求53所述的方法，进一步包含：
当该指定相位到达一启动电压水平时，使欲该指定相位耦接的一第一开关形成通路；
于该直流电线与该交流电线之间导通电流；
在接近零电压时，使该第一开关形成断路；
绕过与一第二相位耦接的一第二开关，其中该第二相位立刻跟随该指定相位，为了确保该指定相位与该第二相位耦接该直流电线时该指定相位与该第二相位之间不会部分重叠；
在该启动电压水平时，使与一第三相位耦接的一第三开关形成断路；以及
于该直流电线与该交流电线之间导通电流。
57.如权利要求38所述的方法，进一步包含：
保持该直流电线上的一电压水平近似于一定值；以及
藉由一功率调整电路内的一脉冲宽度调制控制器调整切换晶体管的一工作循环，致使自一直流电源输出，且于该直流电线抽取的一电流近似于一定值，因此藉由该功率调整电路，导致可自一直流电源供应抽取一固定值电力。
58.如权利要求57所述的方法，进一步包含：
藉由保持一固定输出功率至功率调整电路，自该功率调整电路产生一固定输出功率至该交流电线。
59.如权利要求57所述的方法，进一步包含：
在该交流电相位的该电压水平正由该功率调整电路提供动力时，自该功率调整电路产生一电流至该交流电线。
60.如权利要求57所述的方法，其中
在与一多重相位交流电循环近乎同时的时，该多个开关的至少二个开关得处于通路与断路之间的一暂态；以及
在任何指定时间上，该多个开关中仅有一开关处于完全通路状态。
61.如权利要求60所述的方法，其中
该多个开关中的一第一开关以及一第二开关都个别为一固态开关，得在带有电流时形成断路；以及
于该第一开关正形成断路的大致同时，且在分别耦接该第一开关与该第二开关的该些相位转变极性至相反于该直流电线的极性之前，该第二开关形成通路。
62.如权利要求60所述的方法，其中在该第一开关的该电压值与该第二开关的该电压值大致相同，且在一第一相位与一第二相位的电压点大至交错时，该第一开关形成断路且该第二开关形成通路。
63.如权利要求60所述的方法，进一步包含：
使与一第一相位耦接的一第一开关形成通路；以及
使与一第二相位耦接的一第二开关形成通路；其中
该第二开关与该第一开关同时形成通路，为了该第二开关自该第一开关窃用电流以迫使该第一开关形成断路。
64.如权利要求60所述的方法，其中
一第一相位与一第二相位两者皆具有与该直流电线的极性相同的极性；以及
该第二相位具有一趋向中性电位的电位势，其中该电位势低于该第一相位趋向中性电位的一电位势。
65.如权利要求60所述的方法，其中
该第一与该第二开关为固态开关仅能在驱动电流区进为零时形成断路；以及
该第一开关在一第一相位到达一零电压之前形成断路。
66.如权利要求63所述的方法，其中
该第二开关形成断路发生于该第二相位自一零电压开始提升；以及
该第一开关形成断路发生于该第一相位逼近一零电压。
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