TW200841563A - Active power conditioner - Google Patents
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Description
200841563 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於-種主動式電力 利用三㈣力電子開關元件串聯電路;H ’特別是關於 子開關元件串聯電路進行高頻切換 μ,—組電力電 ,,串聯電路進行低頻切換’以解決因供開 祕々所造成的負載電力品質下降問 =、六电壓不 置。 王動式電力調節裝 【先前技術】 隨著高科技產業快速的發展,許多精密儀器 ^用在高科技產業的製程上,這些精密儀器設備均二賴 咼品質的電力供應以維持正常運#,. 、 ^1-偌士曰▲ 另一方面,隨著電腦 —=備大1的使用’ 的電力亦是維持 作的先決條件,因此電力品質問題的解決,諸如欠壓= 壓、,電塵突波及電壓失真等已成為電力公司及用戶的一= 非常重要的研究課題。為解決欠壓及高壓問題,習用技術 係利用-可變接頭之自輕變壓器,將其設置於一電源斑— 負載間,藉由該可變接頭之自輕變壓器之接頭變換,提供 一較穩定之·以供給該負載,然而其存在著麵為步階 式调整、體積龐大及無法解決電壓失真等問題。 近年來’一些用以解決因供電系統電壓不穩定所造成 的負載電力品質下降之主動式電力調節裝置,例如美國公 告第US6,940,188號「電力轉換裝置」專利,請參照第i 圖所示,其包含一電源7、一電力轉換裝置8及—負載9 200841563 。該電力轉換裝置8係設置於該電源7及負載9之間,' 便轉換該電源7提供之未調節之電壓成為一高品 = 電壓供給該負載9。 ' 1同節 f 請再參照第1圖所示,該電力轉換裝置8設有一 組電力電子開關元件串聯電路8卜一第二組電力電子 το件串聯電路82、一第三組電力電子開關元件串聯電二 、一輸入濾波器84、一輪出濾波器8S及一直流 。該第二㈣力電子開關元件串聯電路82與該第三 電子開關元件串聯電路83 成—串聯電力轉換器,二 二組電力電子_元件串聯電路82另與該第-組電^ 力轉換^該直流 該㈣f力職1觸觸電力轉換^ 二門慮波請連接在該電源7與該並聯電力轉換 9°間曰/ 慮波器%連接在該串聯電力轉鋪與該負載 稃定ΐίΐ照第1圖所示,該直流電容11 86用以提供- 電力轉換器與該她 。另之電壓變動,進而提供負載-穩定電源 流電容^Λ 換减該電源7並聯,以穩定該直 波器^分則之來直^^電壓,該輸人_84及該輸出遽 換器之高頻切換^除該並聯電力轉換器與該串聯電力轉 »:\〇Η Lindas ^«10256. doc 1 月再參照第1圖所示,當該電源7電Μ發生變動時, 200841563 該直流琶谷器86之直汽帝厭益丄 、 稭由該串聯電力轉換器轉換 ML 以補償該電源7電壓之變動,谁rTFi、t $ I ^ 定該負載9電壓之目的。以之欠動,進而達到穩 ?式電力調節襄置具有下列缺點,例如: 忒串聯電杜換益用以作穩壓時必須吸 造成該直流電容器86雷懕夕+ 此里而 變化,該並聯電力轉換器必須 伙 2充喊放電之方式補償該直流電容器86之首 流電壓變動,以提供該串聯電力轉換 ;:時::之能量’由於其操作方式“= ::;力4換器轉換成直流電源並在該直流電= 86建立一私义直流電壓後, 償電壓盘該電诉7電力轉換器產生一補 二二:: 之電壓串聯提供負載,故在架構上,該 定:電ί選用二較大電容值之直流電容器以建立 二1V心 垄’該較大電容值之直流電容器86將導致 本與體積增加’並降低可靠度,且該習用電力轉換 ===及串聯電力轉換器之電路連接方式在任何時間 =财四個電力電子開關作高頻切換,造成較大之功 ’ _降低效率。基於上述原因,有必要進-步改 良上述習用絲式電力調節裝置所存在之缺點。 ,鑑於此’本發明為改良上述之缺點,提供一種主動 裝置之架構’該主動式電力調節裝置於-電源 ’以提高負载端之電 力且由於該主動式電力調節裝置在架構上不需裝設 一直流電容器’因此可降低成本,提高可靠度,
LindaXPK Pat\PK|〇256. 7 — 200841563 主動式電力調節裝置 置同一時間只需要__二 該主動式電力調節裝 其餘之電力電件進行高頻切換’ 動式電力進行低頻切換,因此可降低該主 【=容Γ置之切換損失及提高效率。 ,其係藉^目的係提供—種主動式電力調節裝置 置载串"電子開關元件組成之主動式電力調節裝 式電力後與一電源並聯連接,其利用該主動 分電力電=部分電力電子開關元件作高頻切換及部 维持270件作低_換,於該電源電壓變動時能 兩端點電壓之穩定。該主動式電力調節裳置因 裝言數目較少’且不需要 ‘ I各器作直流穩壓,使得本發明具有降低裝置 並提綠置之效率、可靠度與使用壽命之 =本發明之主動式電力調節裝置,其包含一第一組 串耳開關元件串聯電路、一第二組電力電子開關元件 U路及1三組電力電子_元件串聯電路。該主動 式電力調節裳置於一電源電壓變動時利用該第二及第三組 電力電子開關元件串聯電路其中之一作高頻切換,其它兩 組電力電子開關元件串聯電路作低頻切換。藉此,1可维 ί該負載兩端點之電壓敎,且該主動式電力調節裝置不 需要裝設-直流電容器作直流之濾波與穩壓。 【實施方式】 D:\0M LindaNPK Pat\PK 10256. doc 200841563 Y广本t月之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯 重’下文特舉本發明之較佳實補,並配合所附圖式, 作洋細說明如下·· …—π參照第2圖所示’本發明第—實施例之主動式電力 调即装置2用以與—負載3串聯連接,-電源}供應一電 壓給該主動式電力調節裝置2與該貞載3,利⑽主動式 電力調節裝置2之動作讀供給_滅之穩定電壓予該負 載 ^工制早元4係用以控制該主動式電力調節裝置2 二該電源1具有一第一端及一第二端,該負載3亦具有一 第一端及一第二端。 π再參R?、弟2圖所示,該主動式電力調節裝置2係設 J]有一第一組電力電子開關元件串聯電路21、一第二組電力 電子開關元件串聯電路22、一第三组電力電子開關元件串 如電路23、一輸入濾波電路24、一輸出電感器25及一輸 出電谷益26。每一組之電力電子開關元件串聯電路均由兩 個電力電子開關元件串聯而成,該第一、第二及第三組電 力電子開關元件串聯電路21、22、23中之兩個電力電子開 關元件連接處分別形成一第一連接點、一第二連接點及一 弟二連接點’而母一電力電子開關元件均由^_半導體開關 與一反相二極體並聯而成,最後,該第一、第二及第三組 電力電子開關元件串聯電路21、22、23之兩端形成並聯連 接0 清再參照第2圖所示’該控制單元4可彳貞測該電源1 之電壓及負載3之電壓’以對應產生一控制信號予該主動 200841563 式電力調節裝置2之第一、第二及 件串聯電路21、22、23,以便該第—二電力ϋ開關元 電子開關元件串聯電路2卜22、23 ^ —及第三組電力 之,依該電源丨電壓之高於或低 ^軸作。更詳言 組電力電子㈣元件串聯電路22、=望轉,由該第二 =::23兩者之一作高頻切換 一、、且兒力電子開關元件串聯電路2丨、 、換之另 [1 K ύ 或 21、22 作低頻 匕”亥〜原1頻率一致〕切換,該第— 明貝 力電子開關元件串聯電路2卜22 =—及弟二組電 載3電壓。 Ζ3之動作可以穩定該負 凊再參照第2圖所示,該輪 入側及—輪出側,該輸人侧具有— ft路24具有一輸 入端,該輪出側具有一第一輪::艾入端及-第二輪 入濾波電路24之第一輸入踹 _弟一輸出端,該輸 該電源丨之第—山 二 弟—輪入端係並聯連接至 該電力電子門:=;=’該輸入據波電路24用以濾、除 電流。另Γ:=切換動作所產生之高頻諧波 乃外,該輸出電感器25鱼今於山+ ==電容,第 24之第該輸入渡波器 該負载3第二端之連接處再_\谷^之第二端點與 串聯電路23 弟二組電力電子開關元件 之弟二連接點相連接;該輸出電感器25與該
LindaNPK Pat\PKI〇25t doc
07/04/13/01:53 PM —10 ^ 200841563 輸出電合裔26組成之輸出濾、波電路用以濾、除該電力電子 開關兀件Φ聯電路城動作所產生之諧波電壓。 該第2圖之輸入濾波電路24可有不同實施形式,請 參考第3A及3B圖所示,第3A&3B圖為第2圖中該滤波 電路24的電路架構,如第3A圖所示,該輸入濾波電路% 由-電感器、如組成,該電感器241係連接於該輸入遽波 電路24之第-輸人端及第—輸出端之間,即串聯於該電源 1之第-端及該輪出電感器25之第二端點之間,該輸入滤 波電路24之第二輸人端直接連接至第二輸出端;該輸入滤 波電路之另-電路架構如第3B圖所示,該輸人濾波電路 24係由一電感态241與一電容器242組成,該電感器241 係連接於該輸人濾、波電路24之第—輸人端及第二輸出端 之間,即串聯於該電源1之第一端及該輸出電感器25之第 二端點之間,而該電容器242係連接於該輸入濾波電路24 之第輸入端及弟二輸入端之間,即與該電源1並聯。 1請再參照第2圖所示,該輸入濾波電路24之第一輪 出端亦連接至該第一組電力電子開關元件串聯電路21之 第一連接點;該輸入濾波電路24之第二輸出端連接到該第 一、-且電力電子開關元件串聯電路22之第二連接點;該第三 組包力電子開關元件串聯電路23之該第三連接點連接到 該電容器26第二端點與該負載3第二端之連接處。 睛再參照第2圖所示,並聯連接之該第一、第二及第 三組電力電子開關元件串聯電路21、22、23之電路中並不 需要一直流電容作直流穩壓及能量緩衝,藉由該第一、第 一 11—— O:\OM LindaXPK Pat\PK 10256. doc 07/04/13/02:04 « 200841563 及第—組電力電子開關元件串聯電路21、22、23之動作 可以穩定該負載3電壓。 明再參&、第2圖所不,當本發明第—實施例之電源} If下降到比該負載3之期望電壓低時,該主動式電力調 二衣置2必須作升壓,此時該第-組電力電子開關元件串 ^包路21與销三組電力電子開關元件串聯電路之開 關將進行低_換,且__的解與該㈣丨之頻率 才,一而.亥第_組電力電子開關元件串聯電路Μ之開關則 進仃:頻切換,此時該第一組電力電子開關元件串聯電路 將居電源1電壓做全波整流並經由該第二組電力電子開 關%件串聯電路2 2之開關做高頻切換,以便在該第二組電 $電子開關tl件φ聯電路22之該第二連接點與該第三組 迅開關元件串聯電路23之該第三連接點上得到一 補仏電壓’此時該負載3之端電壓將等於該電源1電壓加 上該補償錢,以制升壓之功能。 'N \ J =再者,睛再參照第2圖所示,當該電源1電壓上升到 比該負载3之期望電壓高時,該主動式電力調節裝置2必 頁作降壓’此時該第一組電力電子開關元件串聯電路21 與該第二組電力電子Μ元件串聯電路22之關作低頻 切換〔即以電源頻率作切換〕,該第三組電力、 件串聯電路23之開關則作高頻切換,此時該第二組電 Τ開關元件串聯電路22與該第三組電力電子開關元件串 如電路23組合成一等效交流開關,該等效交流開關串聯在 該負载3與該電源1之間,當該第二組電力電子開關元件 O:\OI-l LindaSPK Pat\PK10256. doc 12 200841563 串聯電路22與該第三組電力電子開關元件串聯電路幻個 =上半部開關或下半部開關同時導通時,即表示該等效 j開關導通,此時該輪出電 Μ之第二端點與該輸出 26之第二端點之電壓即直接由該電源i經該輸入濾 波為24供給,即該輸出電感器25與該輸出電容器26組成 ^輸出濾波電路之輸人電壓約等於該電源丨雜;而當該 第=組電力電子開關元件串聯電路22之上、下半部開關與 "亥Ϊ —組電力電子開關元件串聯電路23之上、下半部開關 =互補日$,g卩表示該等效交流開雜止,此時該輸出電 感& 25之第二端點經該第-組電力電子開關it件串聯電 路與该第二、組電力電子開關元件串聯電路23而與該輸 出26之第二端點相連接,即該輸出電感器25與該 輸出私合裔26組成之輪出濾波電路之輸入電壓約等於零 電壓,因此該第—、笙_ ^ » 》 弟 弟一及第三組電力電子開關元件串聯 電路21、22、23之動作類似-交流截波H〔AC chopper ^ 一在該輸出電感器25之第二端點與該輸出電容器加之 第t端點間得到—脈波串電壓,該脈波串電壓在該電源1 私1、令4間作Μ換,該負载3電壓等於該脈波串電壓 =均值’即等⑽電源i電壓乘_等效交關關之責 二’而該等政交流開關之責任味小於丨,因此該負載3 電壓將t於該電源1電壓,達到降Μ之功能。 …月“、、第4圖所不’其揭示本發明第-實施例之控制 ^兀4之方塊圖,該控制單元4包含—電源電壓處理單元 一負載電壓處理單元41及—選擇單元似。該電源電 D:\0M Linda\PK Pat\PK|〇256· d〇c 07/04/13/01:53 Pi 〜13〜 200841563 h理單元4G及負載電壓處理單元4i分別接收該電源」 電壓及負載3電壓,以分別產生一控制信號W與幻及幻 ,並由該選擇單元42選擇輸出該控制錢S3或幻送至 $第二組電力電子開關元件串聯電路22與該第三組電力 電子,關疋件串聯電路23。該電源電壓處理單元4〇係設 有第電壓檢出益400、-方波產生電路4〇1、_升/降 壓判,電路術及一反閘4〇3。該負載電壓處理單元Μ設 有第一電壓檢出器410、一均方根值電路411、—減法器 412、一第一控制器413、一乘法器414、一第二控制器415 :一加 1法器416、一脈波寬度調變產生電路417。該選擇單 元42 °又有一第一多工器420、一反閘421及一第二多工哭 422。 口口 睛再參照第4圖所示,該電源電壓處理單元4〇之第 |||丨-電壓檢出器働檢出該電源丨電壓,並送至該方波產生 電路彻,該方波產生電路彻輸出一與該電源i電壓同 相位之方波信號s卜該方波信號S1再送至該反閑彻, 該,閘403輸出-與該電源!電壓反相位之方波信號幻, 該第电壓檢出器400之輸出亦送至該升/降壓判斷電路 402 _以產生一升/降壓控制信號cl,當該電源1電壓上升 到比該負載3之期望電壓高時,該升/降壓控制信號U為 低電位表示必須降壓;反之,當該電源i電壓下降到比該 負載3之期望電壓低時,該升/降壓控制信號cl為高電位 表示必須升壓。 "月再參照第4圖所示,該負載電壓處理單元41之第 D:\01-l LindaXPK Pat\PK 10256. doc
»7/04/13/01:53 PM —14 — 200841563 -電壓檢出|§ 410檢出該貞載3電壓後送至該均方根值 路:11取出其均方根值,該均方根值與一設定值送至該減 法。。412相減’相減結果再送至該第一控制器仍,該 ^制,413之輸出與該方波信號S1送至該乘法器414 二:!乘ί态414輸出為一振幅可控之方波信號,該振 :糸“定該第—組電力電子開關元件串聯電路Μ或 三組電力電子關元件㈣桃23之關之餘比,藉由 ^負,3電壓之均方根值之閉迴路控制以調整該乘法哭 修=!ΐ號之振幅,即可使該負載3電壓之均方根 F^/、从值’理論上該第二組電力電子關元件串 =電路2或該第三組電力電子開關元件串聯電路^之開 =^固定的責任比即可使該負載3電壓達到其設定之均 A、 •w·”、
# L 載該Γ3、可能為非線性_,這將造成該負 %八’為了減少電壓失真,所以該第二電壓檢出 =之輸出亦送至該第二控制器415產生一波形修』 ^乘法器414輸出與該波形修正信號送至該加法器416 =法器416輪出再送至該脈波寬度調變產生電路 n 舰波寬度靖錢S2;财波信號S1直 第組電力電子開關元件串聯電路21,以作為該 :電;^電子開航件串聯電路21之控制信號; 請再參照第4圖所示,兮t — Ha , 该方波域幻與該脈波寬度 m選擇單元42之第一多工_之輸入 而該升/降壓控繼號el料至該第m〇 擇輸入,該第-多工器420之輪出係作為該第二組電力電
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07/04/13/01:53 PH 200841563 子開關元件串聯電路22之控制信號,當該升/降壓控制信 號cl為低電位時,表示此時該主動式電力調節裝置2必 須降壓,此時該第一多工器420之輸出為該方波信號S3 ,而當該升/降壓控制信號cl為高電位時,表示此時該主 動式電力調節裝置2必須升壓,該第一多工器42〇之輸出 為該高頻脈波寬度調變信號S2 ;該方波信號S3與該高頻 脈波寬度調變信號S2亦送至該第二多工器422之輸入, 而該升/降壓控制信號cl則經該反閘421送至該第二多工 =似2之選擇輸入,該第二多工器422之輸出信號作為該 第三組電力電子開關元件串聯電路23之控制信號,當該 升/卜C控制彳§號ci為低電位時,表示此時該主 ,節裝置2必須降壓,此時該第二多工器似之輸出為該 j脈波見度調變信號S2,而當該升/降壓控制信號^ ·、、、=位時,表示此時該主動式電力調節m必須升壓 ,以弟二多工器422之輪出信號為該方波信號S3。 請參照第5圖所示,其揭 一 式電力調節裝置。相較於第—4:弋―:知例之主動 式電力·裝置另設it 1_’弟二實施例之主動 械開關或是固態開關, 第-切換端點及一第二切共同端點、- 電路24之第兀二輸出端::::=”接於該輸入遽波 至該第三㈣力電子開_件二2^之切第換三端連^^ D:\0I-1 LindaNPK PatXPK10256. doc 〇7/〇4/I3/0|:53 Pli 200841563 載3 圖所示,當該電源1電壓之變化在該負 第一^ 之—預定範_ ’該關元件5切換至該 刀換端點,將該輸入濾波電路% 古 接至該輸出電容器26之第二端㈣端直接連 之輸=該輸出電感器25與該輸出電容器26組成 f %
=且變動軸過該預定允許值,該開關元件二: ^ 一 -切換端點’將該輸出電容^ 26之第二端 弟二组電力電子關元件串聯電路23 時 :主=調節裝置2之操作及控制如同第一= 述,不再贅述。 如上所述’相較於習用主動式電力調節農置須藉由一 大私谷值之直流電容|| 86建立―穩定的直流電壓,且任何 =間下至少四個電力電子開關必須作高頻切換,因此具有 裝置成本增加、體積大及效率降低等缺點。本發明藉由該 主動式電力調,裝置2之三組電力電子開關元件串 22 23之弟一及弟二組電力電子開關元件串聯電路μ 、23其中之一進行高頻切換,而未作高頻切換之另二組電 力電子開關it件串聯電路2]1、23或2卜22進行切 ,如此,任何時間下最多只需兩個電力電子開關元件作高 頻切換,其餘之電力電子開關元件作低頻切換,且該主動 式電力調節裝置2無需設置大電容值之直流電容器,因此 具有減少裝置成本、縮小設置體積及提高效率之功效。 雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示,然其並非用以 一 17—— O:\Oi-l LindaSPJl PatXPKI0256. doc 200841563 限疋本㈣,任何熟習此技#者在不脫離 圍之内,相對上述實施例進行各 神和範 保護之技術範疇,因此本發 動之改:屬本發明所 之細關當視韻之申請專 200841563 【圖式簡單說明】 第1圖:習用主動式電力調節裝置之電路示意圖。 第2圖··本發明第一實施例之主動式電力調節裝置之電 路示意圖。 第3A及3B圖:本發明第2圖輸入濾波電路架構之電 路示意圖。 第4圖:本發明第一實施例之主動式電力調節裝置之控 制電路示意圖。 第5圖:本發明第二實施例之主動式電力調節裝置之電 路示意圖。 【主要元件符號說明】 1 電源 2 主動式電力調節裝置
21第一組電力電子開關元件串聯電路 22 第二組電力電子開關元件串聯電路 23 第三組電力電子開關元件串聯電路 24 輸入濾波電路 242電容器 26輸出電容器 4 控制單元 400第一電壓檢出器 402升/降壓判斷電路 41負載電壓處理單元 241電感器 25 輸出電感器 3 負載 40 電源電壓處理單元 401方波產生電路 403反閘
D:\0M LindaNPK Pat\PK 1025a doc —19 — 07/04/13/02:03 PN 200841563 410第二電壓檢出器 412減法器 414乘法器 411均方根值電路 413第一控制器 415第二控制器 416加法器 417脈波寬度調變產生電路 42 選擇單元 420第一多工器 421反閘 422第二多工器 5 開關元件 7 電源 f \
8 電力轉換裝置 81第一組電力電子開關元件串聯電路 82 第二組電力電子開關元件串聯電路 83 第三組電力電子開關元件串聯電路 84 輸入濾波器 85 輸出濾波器 86 直流電容器 9 負載 cl 升/降壓控制信號 si 方波信號 s2 高頻脈波寬度調變信號 s3 方波信號
Claims (1)
- 200841563 十、申請專利範圍: 1、一種主動式電力調節裝置,其包含: 一輸入濾波電路,其具有一輸入側及一輸出側,該輸 入側並聯連接到一電源,該輸出側具有一第一輸出端 及一第二輸出端; 一輸出濾波電路,其由一電感器與一電容器組成,該 電容器的一第一端點及一第二端點與一負載並聯,該 電感器之一第二端點與輸入濾波器之第一輸出端相連 接,該電感器之一第一端點與該輸出電容器第一端點 及該負載並聯端點連接; 一第一組電力電子開關元件串聯電路,其由兩個電力 電子開關元件串聯而成,該二電力電子開關元件之串 連連接處為一第一連接點,該第一連接點亦連接至該 輸入濾波電路之第一輸出端; 賊i 一第二組電力電子開關元件串聯電路,其由兩個電力 電子開關元件串聯而成,該二電力電子開關元件之串 連連接處為一第二連接點,該第二連接點連接到該輸 入濾波電路之第二輸出端; 一第三組電力電子開關元件串聯電路,其由兩個電力 電子開關元件串聯而成,該二電力電子開關元件之串 連連接處為一第三連接點,該第三連接點連接到該電 容器之第二端點,再將該第一、第二及第三組電力電 子開關元件串聯電路之兩端並聯;及 一控制單元,其係產生一控制信號,以控制該第一、 D:\01-l LindaXPK Pat\PK 1025a doc —21 — 07/04/13/01:53 PH 200841563 第二及第二組電力電子開關元件串聯電路之電力電子 開關元件進行切換; 其中該控制單70控制該第二及第三組電力電子開關元 件串聯電路其中之-組電力電子開關元件串聯電路作 高頻切換,而其它兩組電力電子開關元件串聯電路則 進行低頻切換之控制,以提供該負載-期望之穩定電 壓。ρ μ萌々寻才恤圍第!項所述之主動式電力調節裝置, 其中该第-、第二及第三組電力電子關元件串聯, 路進行低頻切換時之頻率係為該電源電壓之頻率。 3、依申請專利範圍第1項所述之主動式電力調節裝置, 當該電源電壓下降到比該負载之期望電壓低時,該第 -組電力電子關元件㈣電路與該第三 開關元件㈣電路進行錢切 :子開關元件串聯電路則進行高頻切換 電力電子f·元件㈣電轉朗 =^ 並經由該第二組電力電子„元件串波整流 高頻切換,以便在該第二組電力電子開 =路之開關的 路之該第二連接點與該第三組電力電件串聯電 之功能。 貝^麥,以達到升壓 4、依申ff專蝴目帛丨項所狀主 當該電^賴上升到比該負载之期$調節裝置, 第一組電力電子開關元件串聯電路邀^電壓高時,該 一、咳弟二組電力電 200841563 子開關70件串聯電路進行低頻切換,該第三組電力 :開關元件串聯電路之開關則作高頻切換,此時該第 一組電力電子開關元件串聯電路與該第三組電力電子 開關元件串聯電路組合成一等效交流開關,該等效交 流開關串聯在該負載與該電源之間,藉由該等效交流 開關之導通與截止來完成一交流截波器之功能,在該 ,出據波電路上得到-脈波串電壓,該脈波串電壓在 口亥電源電壓與零電壓間作變換,該負载電壓等於該脈 波串電壓之平均值,以達到降壓之功能。 5依申凊專利範圍第i項所述之主動式電力調節裳置, 其中該電力電子開關元件係由一半導體開關與一反相 ^一極體並聯而成。 6、 依申請專利範圍第!項所述之主動式電力調節裝置, 其中該控制單元接收一電源電壓及一負載電壓,以對 應產生該控制信號。 7、 依申請專利範圍第6項所述之主動式電力調節裝置, 其中該控制單元包含一電源電壓處理單元、一負載電 壓處理單元及一選擇單元,該電源電壓處理單元及負 载電壓處理單元分別接收該電源電壓及負載電壓,以 產生該控制4§號,並由該選擇單元選擇輸出該控制信 號。 8、 依申請專利範圍第7項所述之主動式電力調節裝置, 其中該電源電壓處理單元包含一第一電壓檢出器、一 方波產生電路、一反閘及一升/降壓判斷電路,該第一 —23 — D:\01-l LindaNPK Pet\PKl〇25a doc 07/04/13/01:53 PH 200841563 電壓檢出器用以檢出該電 電路以產生電 达至該方波產生 生-反相方波該方波信號另經該反閘以產 該升/降壓判斷i:以壓檢出器之輸出亦送至 信號作為該第—組電力==制信號’該方波 信號。 罨子開關凡件串聯電路之控制 、依申晴專利範圍第8 W亥倉心^ 動式電力調節裝置, f ί 10 八^亥負载電壓處理單元包含 均方根值電路、_減_ > —出益、一 為、一第-控制器、—乘法器 路,該第二電壓檢出 2度調交產生電 方根值電路取出其均方根值, 、至該均 相減,相__職值 之輸出與該方㈣號送至該乘法“乘 〜乘法錢振财控枝信號 · ,出器之輪出亦送至該第二控制器產生—波=二 ϋ ’縣法器輸出及波形修正信號送至該加法器相 加,該加法裔輸出再送至該脈波寬度調變產生電路產 生一高頻脈波寬度調變信號。 包 、依申請專利範圍第7項所述之主動式電力調節事置, 其中該選擇單元包含一第一多工器、一反閘及二第二 多工器:該電源電壓處理單元之反相方波信號與該: 載電壓處理單元之脈波寬度調變信號送至該選擇單元 之第一多工器之輸入,而該升/降壓控制信號則送至該 D:\01-i LindaXPK Pat\PKt025& doc —24—— 〇7/〇4/13/ί1Ι:53 Ρί( 200841563 弟'一多工為之選擇輸入’該弟^一多工器之輸出係作為 該第二組電力電子開關元件串聯電路之控制信號,該 電源電壓處理單元之反相方波信號與該負載電壓處理 單元之脈波寬度調變信號亦送至該第二多工器之輸入 ,而該升/降壓控制信號則經該反閘送至該第二多工器 之選擇輸入,該第二多工器之輸出作為該第三組電力 電子開關元件串聯電路之控制信號。 11、一種主動式電力調節裝置,其包含: 一輸入濾波電路,其具有一輸入侧及一輸出侧,該輸 入侧連接到一電源,該輸出側具有一第一輸出端及一 第二輸出端; 一輸出濾波電路,其由一電感器與一電容器組成,該 電容态的一第一端點及一第二端點與一負·載並聯,該 一 電感為之一第二端點與輸入濾波器之第一輸出端相連 is 接,該電感器之一第一端點與該輸出電容器第一端點 及該負載並聯端點連接; 一第一組電力電子開關元件串聯電路,其由兩個電力 電子開關元件串聯而成,該二電力電子開關元件之串 連連接處為一第一連接點,該第一連接點亦連接至該 輸入濾波電路之第一輸出端; 一第二組電力電子開關元件串聯電路,其由兩個電力 電子開關元件串聯而成,該二電力電子開關元件之串 連連接處為一第二連接點,該第二連接點連接到該輸 入濾波電路之第二輸出端; D:\0t-1 Linda\PK Pat\PK10256. doc —25 — 07/04/13/01:53 PN 200841563 一弟三組電力带 電子開關元=子開關元件串聯電路’其由兩個電力 連連接處為一#聯而成’該二電力電子開關元件之串 組電力電:弟三連接點,再將該第一、第二及第三 一開關 汗關兀件串聯電路之兩端並聯; 闹關7L件,勺人 第二切換端點二—共同端點、-第-切換端點及-,該第一 ·,” 〇共同端點接於該電容器之第二端點 端,节刀,端點連接於該輸入遽波電路之第二輸出 第三組電力電子開關元 ^控制^,其係產生—控齡號,以控制該第一、 弟及第二組電力電子開關元件串聯電路之電 開關進行切換; %刀私于 當該電源電壓之變化在該負載之期望電壓之一預定範 圍内,該開關元件切換至該第一切換端點,將該電源 直接經該輸入濾波電路及該輸出濾波電路供應給該負 載使用;當該電源電壓變動範圍超過該預定範圍,該 開關元件切換至該第二切換端點,藉由該控制單元控 制該第二及第三組電力電子開關元件串聯電路其中之 一作高頻切換,而其它二組電力電子開關元件串聯電 路則進行低頻切換之控制’以提供該負载—穩定之期 望電壓。 12、依申請專利範圍第n項所述之主動式電力調節裝置, 其中該開關元件係選自一機械開關及一固態開關其中 之—° D:\0I-i Linda\PK Pat\PK 1025ft doc 一 26 一 〇7/04/|3/0|:53 p 200841563 路進行低頻切換之頻率係為該電源電愿It電 14、==第,項所述之主動式電力調節I置, 組電力電子開關元件串聯電路進行低與該第三 做件串聯電路將該電_ 路之門_-: 組電力電子開_件串聯電 路之開關的南頻切換,以便在該第二 '議 ,電路之該第二連接點與該第三纽電力= 電路之該第三連接點上得到一補軸: 以達到升壓之成能。 15、=申請專利範圍第11項所述之主動式電力調節裝置, =電源電壓上升觀該負載之期望電壓之預定範圍 糾,該第-組電力電子開關元件串聯電路與該第二 組電力電子開關元件串聯電路進行低頻切換,該第三 組電力電子關it件串聯電路之開關作高頻切換y 此時該第二組電力電子開關元件串聯電路與該第三植 =電子開關元件串聯電路组合成—等效交流開關’、, 該荨效交流開關串聯在該負載與該電源之間, 專效交流開關之導通與截止來完成一交流截波器曰之功 此,在該輸出滤波電路上得到一脈波串電壓,該脈波 D:\01-I Linda\PK PatVPK10256. doc 07/04/13/01:53 PH —27 — 200841563 在該電源電顯零間作變換,該負載電壓 脈波串雜之平均值,以物降叙功能。 二申凊專利第11項所述之主動式電力調節裝置, j、中及電力電子關π件係纟_半導體闕與一反相 二極體並聯而成。 17依申明專利範圍第11項所述之主動式電力調節裝置, 其中該控制單元接收一電源電壓及一負載電壓,以對 應產生該控制信號。D:\0I-1 LindaNPK PatNPK1025a doc 一 28 — 07/04/13/01:53 Pll
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