TW201807945A - 電源轉換系統及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

一種電源轉換系統，該電源轉換系統係包含：一輸入電容組，係接收一直流輸入電壓。一第一轉換電路與一第二轉換電路，係並聯該輸入電容組。一第一濾波電路，係具有一第一輸出電感與一第二輸出電感；一第二濾波電路，係具有一第三輸出電感與一第四輸出電感；一第三濾波電路，係連接該第一濾波電路與該第二濾波電路之間。及一控制電路，係分別控制該第一轉換電路與該第二轉換電路。其中，該第一輸出電感係連接該第一轉換電路、該第二轉換電路與該第二輸出電感；該第三輸出電感係連接該第二轉換電路、該第一轉換電路與該第四輸出電感。

Description

電源轉換系統及其操作方法
本發明係有關一種電源轉換系統及其操作方法，尤指一種具有雙降壓式逆變器之太陽能光伏電源轉換系統及其操作方法。
請參閱圖1係為先前技術雙降壓式逆變器(dual-buck inverter)之電路圖。該雙降壓式逆變器100A係接收一直流輸入電壓Vdc，並且轉換該直流輸入電壓Vdc為一交流輸出電壓Vac，且對一負載(圖未示)供電。該雙降壓式逆變器100A係包含兩組降壓電路，分別為一第一降壓電路11A與一第二降壓電路12A。其中，該第一降壓電路11A係主要包含一第一開關T1、一第二開關T2、一第一二極體D1、一第二二極體D2、一第一輸出電感L1以及一第二輸出電感L2。該第二降壓電路12A係主要包含一第三開關T3、一第四開關T4、一第三二極體D3、一第四二極體D4、一第三輸出電感L3以及一第四輸出電感L4。該第一降壓電路11A與該第二降壓電路12A係並聯連接一直流輸入電壓Vdc。該第一輸出電感L1之一端係連接該第一開關T1與該第一二極體D1之間，該第二輸出電感L2之一端係連接該第二開關T2與該第二二極體D2之間。該第三輸出電感L3之一端係連接該第三開關T3與該第三二極體D3之間，該第四輸出電感L4之一端係連接該第四開關T4與該第四二極體D4之間。該第一輸出電感L1與該第二輸出電感L2之一端係連接一輸出電容C與一交流輸出電壓Vac之一端，該第三輸出電感L3與該第四輸出電感L4之一端係連接該輸出電容C與該交流輸出電壓Vac之另一端。
配合參閱圖2係為先前技術雙降壓式逆變器之其中一種驅動信號之波形示意圖。透過一驅動信號產生電路(未圖示)產生對應控制該第一開關T1、該第二開關T2、該第三開關T3以及該第四開關T4的一第一控制信號Sca1與一第二控制信號Sca2。該第一控制信號Sca1係控制該第一開關T1與該第四開關T4，該第二控制信號Sca2係控制該第二開關T2與該第三開關T3。於正半週時，該第一控制信號Sca1切換導通/截止該第一開關T1與該第四開關T4時(時間t0-t1區間)；而於負半週時，該第二控制信號Sca2切換導通/截止該第二開關T2與該第三開關T3時(時間t1-t2區間)。而若該負載非為純阻性負載，該交流輸出電壓Vac與輸出電流之間具有一相位差。
然而，習知之雙降壓式逆變器100A中，切換導通/截止該些開關時，電感上的續流電流會返回該直流輸入電壓Vdc而導致電流漣波較大。且由於寄生電容的存在，若高頻變動的電壓會產生較大的漏電流以及共模雜訊。因此，如何設計出一種能夠利用續流支路，以消除漏電流以及共模雜訊；且利用開關互補切換的特性，以提供輸出功率包含虛功時之一虛功路徑；並進而利用電感感值特性，以提升雙降壓式逆變器整體電路效率，乃為本案創作人所欲行克服並加以解決的一大課題。
為了解決上述問題，本發明係提供一種電源轉換系統，以克服習知技術的問題。因此，本發明該電源轉換系統，係以轉換一直流輸入電壓為一交流輸出電壓；該電源轉換系統係包含：一第一轉換電路，係接收該直流輸入電壓。一第二轉換電路，係並聯該第一轉換電路。一第一濾波電路，係具有一第一輸出電感與一第二輸出電感。一第二濾波電路，係具有一第三輸出電感與一第四輸出電感。一第三濾波電路，係連接該第二輸出電感之一端、該第四輸出電感之一端。及一控制電路，係產生複數個控制信號，分別控制該第一轉換電路與該第二轉換電路。其中，該第一輸出電感之一端係連接該第一轉換電路，該第一輸出電感之另一端係連接該第二轉換電路與該第二輸出電感之另一端；該第三輸出電感之一端係連接該第二轉換電路，該第三輸出電感之另一端係連接該第一轉換電路與該第四輸出電感之另一端；該第二輸出電感之感值係大於該第一輸出電感之感值，且該第四輸出電感之感值係大於該第三輸出電感之感值。其中該第二輸出電感與該第四輸出電感之感值係分別為該第一輸出電感與該第三輸出電感之感值的2倍或是2倍以上。
於第一實施例中，其中該電源轉換系統更包含：一輸入電容組，係包含一第一電容與一第二電容，該第一電容與該第二電容係連接一中點，並且接收該直流輸入電壓。其中該第三濾波電路係包含一第一輸出電容與一第二輸出電容，該第一輸出電容之一端係連接該中點，該第一輸出電容之另一端係連接該第二輸出電感之另一端；該第二輸出電容之一端係連接該中點，該第二輸出電容之另一端係連接該第四輸出電感之另一端。
於第一實施例中，其中該第一轉換電路係包含一第一支路、一第二支路以及一第一輔助支路；該第一支路係由一第一功率開關連接一第一二極體形成；該第二支路係由一第二功率開關連接一第二二極體形成；該第一輔助支路係由一第一輔助功率開關連接一第一輔助二極體形成，其中該第一輔助支路係連接於該第一支路與該第二支路之間；該控制電路係產生一第一控制信號控制該第一功率開關與該第二功率開關，以及產生一第一輔助控制信號控制該第一輔助功率開關。其中該第二轉換電路係包含一第三支路、一第四支路以及一第二輔助支路；該第三支路係由一第三功率開關連接一第三二極體形成；該第四支路係由一第四功率開關連接一第四二極體形成；該第二輔助支路係由一第二輔助功率開關連接一第二輔助二極體形成，其中該第二輔助支路係連接於該第三支路與該第四支路之間；該控制電路係產生一第二控制信號控制該第三功率開關與該第四功率開關，以及產生一第二輔助控制信號控制該第二輔助功率開關。
於第一實施例中，其中該第一輸出電感之一端係連接該第一功率開關、該第一輔助功率開關以及該第一二極體，該第一輸出電感之另一端係連接該第四功率開關與該第二輔助二極體；該第三輸出電感之一端係連接該第三功率開關、該第二輔助功率開關以及該第三二極體，該第三輸出電感之另一端係連接該第二功率開關與該第一輔助二極體。
於第一實施例中，其中當該交流輸出電壓為正半週時，該第一控制信號為一第一脈波寬度調變控制信號、該第二控制信號為低準位信號、該第一輔助控制信號為高準位信號以及該第二輔助控制信號為一第二脈波寬度調變控制信號；其中當該交流輸出電壓為負半週時，該第一控制信號為低準位信號、該第二控制信號為一第三脈波寬度調變控制信號、該第一輔助控制信號為一第四脈波寬度調變控制信號以及該第二輔助控制信號為高準位信號。
於第一實施例中，其中當該交流輸出電壓為正半週操作，該第一輔助控制信號係導通該第一輔助功率開關，並且該第一控制信號切換導通該第一功率開關與該第二功率開關時，該第一濾波電路與該第二濾波電路為儲能操作，此時，該電源轉換系統一正半週儲能迴路係依序為該直流輸入電壓、該第一功率開關、該第一輸出電感、該第二輸出電感、該交流輸出電壓、該第四輸出電感以及該第二功率開關所構成。其中當該交流輸出電壓為正半週操作，該第一控制信號關閉該第一功率開關與該第二功率開關，並且該第二輔助控制信號切換導通該第二輔助功率開關時，該第一濾波電路與該第二濾波電路為釋能操作，此時，該電源轉換系統一正半週釋能迴路係依序為該第二輸出電感、該交流輸出電壓、該第四輸出電感、該第一輔助二極體、該第一輔助功率開關以及該第一輸出電感所構成；若存在虛功，該電源轉換系統提供一正半週虛功迴路係依序為該交流輸出電壓、該第二輸出電感、該第二輔助二極體、該第二輔助功率開關、該第三輸出電感以及該第四輸出電感所構成。
於第一實施例中，其中當該交流輸出電壓為負半週操作，該第二輔助控制信號係導通該第二輔助功率開關，並且該第二控制信號切換導通該第三功率開關與該第四功率開關時，該第一濾波電路與該第二濾波電路為儲能操作，此時，該電源轉換系統一負半週儲能迴路係依序為該直流輸入電壓、該第三功率開關、該第三輸出電感、該第四輸出電、該交流輸出電壓、該第二輸出電感以及該第四功率開關所構成。其中當該交流輸出電壓為負半週操作，該第二控制信號關閉該第三功率開關與該第四功率開關，並且該第一輔助控制信號切換導通該第一輔助功率開關時，該第一濾波電路與該第二濾波電路為釋能操作，此時，該電源轉換系統一負半週釋能迴路係依序為該第四輸出電感、該交流輸出電壓、該第二輸出電感、該第二輔助二極體、該第二輔助功率開關以及該第三輸出電感所構成；若存在虛功，該電源轉換系統提供一負半週虛功迴路係依序為該交流輸出電壓、該第四輸出電感、該第一輔助二極體、該第一輔助功率開關、該第一輸出電感以及該第二輸出電感所構成。
於第二實施例中，該電源轉換系統，係以轉換一直流輸入電壓為一交流輸出電壓；該電源轉換系統係包含：一第一轉換電路，係接收該直流輸入電壓。一第二轉換電路，係並聯該第一轉換電路。一第一濾波電路，係具有一第一輸出電感、一第二輸出電感與一第一續流電感。一第二濾波電路，係具有一第三輸出電感、一第四輸出電感與一第二續流電感。一第三濾波電路，係連接該第二輸出電感之一端、該第四輸出電感之一端。及一控制電路，係產生複數個控制信號，分別控制該第一轉換電路與該第二轉換電路。其中，該第一輸出電感之一端係連接該第一轉換電路，該第一輸出電感之另一端係連接該第一續流電感之一端與該第二輸出電感之另一端，該第一續流電感之另一端係連接該第二轉換電路；該第三輸出電感之一端係連接該第二轉換電路，該第三輸出電感之另一端係連接該第二續流電感之一端與該第四輸出電感之另一端，該第二續流電感之另一端係連接該第一轉換電路；該第二輸出電感之感值係大於該第一輸出電感以及該第一續流電感之感值，且該第四輸出電感之感值係大於該第三輸出電感以及該第二續流電感之感值。其中該第二輸出電感與該第四輸出電感之感值係分別為該第一輸出電感、該第三輸出電感、該第一續流電感以及該第二續流電感之感值2倍或是2倍以上。
於第二實施例中，其中該電源轉換系統更包含：一輸入電容組，係包含一第一電容與一第二電容，該第一電容與該第二電容係連接一中點，並且接收該直流輸入電壓。其中該第三濾波電路係包含一第一輸出電容與一第二輸出電容，該第一輸出電容之一端係連接該中點，該第一輸出電容之另一端係連接該第二輸出電感之另一端；該第二輸出電容之一端係連接該中點，該第二輸出電容之另一端係連接該第四輸出電感之另一端。
於第二實施例中，其中該第一轉換電路係包含一第一支路、一第二支路以及一第一輔助支路；該第一支路係由一第一功率開關連接一第一二極體形成；該第二支路係由一第二功率開關連接一第二二極體形成；該第一輔助支路係由一第一輔助功率開關連接一第一輔助二極體形成，其中該第一輔助支路係連接於該第一支路與該第二支路之間；該控制電路係產生一第一控制信號控制該第一功率開關與該第二功率開關，以及產生一第一輔助控制信號控制該第一輔助功率開關。其中該第二轉換電路係包含一第三支路、一第四支路以及一第二輔助支路；該第三支路係由一第三功率開關連接一第三二極體形成；該第四支路係由一第四功率開關連接一第四二極體形成；該第二輔助支路係由一第二輔助功率開關連接一第二輔助二極體形成，其中該第二輔助支路係連接於該第三支路與該第四支路之間；該控制電路係產生一第二控制信號控制該第三功率開關與該第四功率開關，以及產生一第二輔助控制信號控制該第二輔助功率開關。
於第二實施例中，其中該第一輸出電感之一端係連接該第一功率開關、該第一輔助功率開關以及該第一二極體，該第一續流電感之另一端係連接該第四功率開關與該第二輔助二極體；該第三輸出電感之一端係連接該第三功率開關、該第二輔助功率開關以及該第三二極體，該第二續流電感之另一端係連接該第二功率開關與該第一輔助二極體。
於第二實施例中，其中當該交流輸出電壓為正半週時，該第一控制信號為一第一脈波寬度調變控制信號、該第二控制信號為低準位信號、該第一輔助控制信號為高準位信號以及該第二輔助控制信號為一第二脈波寬度調變控制信號；其中當該交流輸出電壓為負半週時，該第一控制信號為低準位信號、該第二控制信號為一第三脈波寬度調變控制信號、該第一輔助控制信號為一第四脈波寬度調變控制信號以及該第二輔助控制信號為高準位信號。
於第二實施例中，其中當該交流輸出電壓為正半週操作，該第一輔助控制信號係導通該第一輔助功率開關，並且該第一控制信號切換導通該第一功率開關與該第二功率開關時，該第一濾波電路與該第二濾波電路為儲能操作，此時，該電源轉換系統一正半週儲能迴路係依序為該直流輸入電壓、該第一功率開關、該第一輸出電感、該第二輸出電感、該交流輸出電壓、該第四輸出電感、該第二續流電感以及該第二功率開關所構成。其中當該交流輸出電壓為正半週操作，該第一控制信號係關閉該第一功率開關與該第二功率開關，並且該第二輔助控制信號切換導通該第二輔助功率開關時，該第一濾波電路與該第二濾波電路為釋能操作，此時，該電源轉換系統一正半週釋能迴路係依序為該第二輸出電感、該交流輸出電壓、該第四輸出電感、該第二續流電感、該第一輔助二極體、該第一輔助功率開關以及該第一輸出電感所構成；若存在虛功，該電源轉換系統提供一正半週虛功迴路係依序為該交流輸出電壓、該第二輸出電感、該第一續流電感、該第二輔助二極體、該第二輔助功率開關、該第三輸出電感以及該第四輸出電感所構成。
於第二實施例中，其中當該交流輸出電壓為負半週操作，該第二輔助控制信號係導通該第二輔助功率開關，並且該第二控制信號切換導通該第三功率開關與該第四功率開關時，該第一濾波電路與該第二濾波電路為儲能操作，此時，該電源轉換系統一負半週儲能迴路係依序為該直流輸入電壓、該第三功率開關、該第三輸出電感、該第四輸出電、該交流輸出電壓、該第二輸出電感、該第一續流電感以及該第四功率開關所構成。其中當該交流輸出電壓為負半週操作，該第一控制信號係關閉該第一功率開關與該第二功率開關，並且該第一輔助控制信號切換導通該第一輔助功率開關時，該第一濾波電路與該第二濾波電路為釋能操作，此時，該電源轉換系統一負半週釋能迴路係依序為該第四輸出電感、該交流輸出電壓、該第二輸出電感、該第一續流電感、該第二輔助二極體該第二輔助功率開關以及該第三輸出電感所構成；若存在虛功，該電源轉換系統提供一負半週虛功迴路係依序為該交流輸出電壓、該第四輸出電感、該第二續流電感、該第一輔助二極體、該第一輔助功率開關、該第一輸出電感以及該第二輸出電感所構成。
為了解決上述問題，本發明係提供一種電源轉換系統之操作方法，以克服習知技術的問題。因此，本發明該電源轉換系統之操作方法，該電源轉換系統係以轉換一直流輸入電壓為一交流輸出電壓，該電源轉換系統包含一第一濾波電路及一第二濾波電路，該第一濾波電路具有一第一輸出電感與一第二輸出電感，該第二濾波電路具有一第三輸出電感與一第四輸出電感，該操作方法係包含下列步驟：(a)當該交流輸出電壓為正半週時，該直流輸入電壓係電性連接或斷開該第一輸出電感、該第二輸出電感、該交流輸出電壓與該第四輸出電感呈一正半週儲能迴路，且當該直流輸入電壓斷開時，該第一輸出電感、該第二輸出電感、該交流輸出電壓與該第四輸出電感呈一正半週釋能迴路。(b)當該交流輸出電壓為負半週時，該直流輸入電壓係電性連接或斷開該第二輸出電感、該交流輸出電壓、該第四輸出電感與該第三輸出電感呈一負半週儲能迴路，且當該直流輸入電壓斷開時，該第二輸出電感、該交流輸出電壓、該第四輸出電感與該第三輸出電感呈一負半週釋能迴路。(c)當該交流輸出電壓為正半週虛功時，該交流輸出電壓、該第二輸出電感、該第三輸出電感與該第四輸出電感呈一正半週虛功迴路。(d)當該交流輸出電壓為負半週虛功時，該交流輸出電壓、該第四輸出電感、該第一輸出電感與該第二輸出電感呈一負半週虛功迴路。其中，該第二輸出電感之感值係大於該第一輸出電感之感值，且該第四輸出電感之感值係大於該第三輸出電感之感值。
於第二實施例中，該電源轉換系統之操作方法，該電源轉換系統係以轉換一直流輸入電壓為一交流輸出電壓，該電源轉換系統包含一第一濾波電路及一第二濾波電路，該第一濾波電路具有一第一輸出電感、一第二輸出電感與一第一續流電感，該第二濾波電路具有一第三輸出電感、一第四輸出電感與一第二續流電感，該操作方法係包含下列步驟：(a)當該交流輸出電壓為正半週時，該直流輸入電壓係電性連接或斷開該第一輸出電感、該第二輸出電感、該交流輸出電壓、該第四輸出電感與該第二續流電感呈一正半週儲能迴路，且當該直流輸入電壓斷開時，該第一輸出電感、該第二輸出電感、該交流輸出電壓、該第四輸出電感與該第二續流電感呈一正半週釋能迴路。(b)當該交流輸出電壓為負半週時，該直流輸入電壓係電性連接或斷開該第一續流電感、該第二輸出電感、該交流輸出電壓、該第三輸出電感與該第四輸出電感呈一負半週儲能迴路，且當該直流輸入電壓斷開時，該第一續流電感、該第二輸出電感、該交流輸出電壓、該第四輸出電感與該第三輸出電感呈一負半週釋能迴路。(c) 當該交流輸出電壓為正半週虛功時，該交流輸出電壓、該第二輸出電感、該第一續流電感、該第三輸出電感與該第四輸出電感呈一正半週虛功迴路。(d)當該交流輸出電壓為負半週虛功時，該交流輸出電壓、該第四輸出電感、該第二續流電感、該第一輸出電感與該第二輸出電感呈一負半週虛功迴路。其中，該第二輸出電感之感值係大於該第一輸出電感以及該第一續流電感之感值，且該第四輸出電感之感值係大於該第三輸出電感以及該第二續流電感之感值。
為了能更進一步瞭解本發明為達成預定目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得一深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。
茲有關本發明之技術內容及詳細說明，配合圖式說明如下：
請參閱圖3係為本發明電源轉換系統第一實施例之電路圖。該電源轉換系統100係可為一太陽能光伏電源轉換系統，並且該電源轉換系統100係以轉換一直流輸入電壓Vdc為一交流輸出電壓Vac，並對一負載(圖中未示)供電。該電源轉換系統100係包含：一輸入電容組10、一第一轉換電路11、一第二轉換電路12、一第一濾波電路21、一第二濾波電路22、一第三濾波電路23以及一控制電路30。該輸入電容組10，係包含一第一電容101與一第二電容102，該第一電容101與該第二電容102之一端係連接一中點Po，該第一電容101與該第二電容102之另一端係並聯且接收該直流輸入電壓Vdc，以維持該第一電容101與第二電容102之跨壓分別等於該直流輸入電壓Vdc的一半。
該第一轉換電路11，係並聯該輸入電容組10，且接收該直流輸入電壓Vdc。該第一轉換電路係包含一第一支路111、一第二支路112以及一第一輔助支路113。該第一支路111係由一第一功率開關S1連接一第一二極體D1形成。該第二支路112係由一第二功率開關S2連接一第二二極體D2形成。該第一輔助支路113係由一第一輔助功率開關Sx1連接一第一輔助二極體Dx1形成。其中該第一輔助支路113係連接於該第一支路111與該第二支路112之間。該控制電路30係產生一第一控制信號Sc1控制該第一功率開關S1與該第二功率開關S2，以及產生一第一輔助控制信號Scx1控制該第一輔助功率開關Sx1。如圖3所示，該第一功率開關S1之一端係連接該第一二極體D1之一端(陰極)與該第一輔助功率開關Sx1之一端，且該第一功率開關S1之另一端係連接該第一電容101之另一端。該第一輔助功率開關Sx1之另一端係連接該第二二極體D2之一端(陽極)與該第一輔助二極體Dx1之一端(陰極)。該第二功率開關S2之一端係連接該第一輔助二極體Dx1之另一端(陽極)，且該第二功率開關S2之另一端係連接該第一二極體D1之另一端(陽極)與該第二電容102之另一端。
該第二轉換電路12，係並聯該輸入電容組10，且接收該直流輸入電壓Vdc。該第二轉換電路12包含一第三支路121、一第四支路122以及一第二輔助支路123。該第三支路121係由一第三功率開關S3連接一第三二極體D3形成。該第四支路122係由一第四功率開關S4連接一第四二極體D4形成。該第二輔助支路123係由一第二輔助功率開關Sx2連接一第二輔助二極體Dx2形成，其中該第二輔助支路123係連接於該第三支路121與該第四支路122之間。該控制電路30係產生一第二控制信號Sc2控制該第三功率開關S3與該第四功率開關S4，以及產生一第二輔助控制信號Scx2控制該第二輔助功率開關Sx2。如圖3所示，該第三功率開關S3之一端係連接該第三二極體D3之一端(陰極)與該第二輔助功率開關Sx2之一端，且該第三功率開關S3之另一端係連接該第一電容101之另一端。該第二輔助功率開關Sx2之另一端係連接該第四二極體D4之一端(陽極)與該第二輔助二極體Dx2之一端(陰極)。該第四功率開關S4之一端係連接該第二輔助二極體Dx2之另一端(陽極)，且該第四功率開關S4之另一端係連接該第三二極體D3之另一端(陽極)與該第二電容102之另一端。
該第一濾波電路21，係具有一第一輸出電感L1與一第二輸出電感L2，該第一輸出電感L1之一端係連接該第一轉換電路11之該第一功率開關S1、該第一輔助功率開關Sx1以及該第一二極體D1之間，該第一輸出電感L1之另一端係連接該第二轉換電路12之該二輔助二極體Dx2與該第四功率開關S4之間，以及該第二輸出電感L2之一端。該第二濾波電路22，係具有一第三輸出電感L3與一第四輸出電感L4，該第三輸出電感L3之一端係連接該第二轉換電路12之該第三功率開關S3、該第二輔助功率開關Sx2以及該第三二極體D3之間，該第三輸出電感L3之另一端係連接該第一轉換電路11之該第一輔助二極體Dx1與該第二功率開關S2之間，以及該第四輸出電感L4之一端。該第三濾波電路23係並聯該交流輸出電壓Vac，且包含一第一輸出電容C1與一第二輸出電容C2，該第一輸出電容C1之一端係連接該中點Po，該第一輸出電容C1之另一端係連接該第二輸出電感L2之另一端。該第二輸出電容C2之一端係連接該中點Po，該第二輸出電容C2之另一端係連接該第四輸出電感L4之另一端。
值得一提，該第二輸出電感L2之感值係等於該第四輸出電感L4之感值，且該第一輸出電感L1之感值係等於該第三輸出電感L3之感值。該第二輸出電感L2與該第四輸出電感L4之感值係大於該第一輸出電感L1與該第三輸出電感L3之感值，且該第一輸出電感L1、該第二輸出電感L2、該第三輸出電感L3以及該第四輸出電感L4之感值係具有一比例關係：L2/L1=L4/L3≧2。此外，該第一輸出電感L1、該第二輸出電感L2、該第三輸出電感L3以及該第四輸出電感L4之感值係各具有一誤差值，該誤差值最佳為各輸出電感之感值±20%以內。再者，由於該第二輸出電感L2與該第四輸出電感L4之感值大於該第一輸出電感L1與該第三輸出電感L3之感值，因此該電源轉換系統100僅需兩個感值較大之電感(L2、L4)而非先前技術四個大電感，故可降低該電源轉換系統100整體電路體積。
請參閱圖3，該第一輸出電容C1與該第二輸出電容C2之另一端係並聯且輸出該交流輸出電壓Vac，並對一負載(圖中未示)供電。該控制電路係產生複數個控制信號，分別控制該第一轉換電路11與該第二轉換電路12。至於該電源轉換系統100之操作說明，將於後文有詳細之闡述。
請參閱圖4係為本發明電源轉換系統之開關控制信號之波形示意圖。復配合參閱圖3，當該交流輸出電壓Vac為正半週時(時間t0~t1區間)，該第一控制信號Sc1為一第一脈波寬度調變控制信號、該第二控制信號Sc2為低準位信號、該第一輔助控制信Scx1號為高準位信號以及該第二輔助控制信號Scx2為與該第一控制信號Sc1互補之一第二脈波寬度調變控制信號。當該交流輸出電壓Vac為負半週時(時間t1~t2區間)，該第一控制信號Sc1為低準位信號、該第二控制信號Sc2為一第三脈波寬度調變控制信號、該第一輔助控制信號Scx1為與該第二控制信號Sc2互補之一第四脈波寬度調變控制信號以及該第二輔助控制信號Scx2為高準位信號。上述高準位信號以及低準位信號僅為相對於一參考準位之相對高低(於本實施例中，參考準位為0V)。因此，不限定上述高準位信號以及低準位信號之電壓值，僅以方便說明為例。值得一提，若於不需要提供虛功的應用時，當該交流輸出電壓Vac為正半週時(時間t0~t1區間)，該第二輔助控制信號Scx2亦可保持低準位訊號；同樣的，當該交流輸出電壓Vac為負半週時(時間t1~t2區間)，該第一輔助控制信號Scx1亦可保持低準位訊號。
請參閱圖5係為本發明電源轉換系統第一實施例為正半週儲能操作時之電路圖，復配合參閱圖3~4。當該交流輸出電壓Vac為正半週操作，該第一輔助控制信號Scx1係導通該第一輔助功率開關Sx1，並且該第一控制信號Sc1切換導通該第一功率開關S1與該第二功率開關S2時，該第一濾波電路21與該第二濾波電路22為儲能操作，此時，該電源轉換系統100一正半週儲能迴路Lps係依序為該直流輸入電壓Vdc、該第一功率開關S1、該第一輸出電感L1、該第二輸出電感L2、該交流輸出電壓Vac、該第四輸出電感L4以及該第二功率開關S2，再回到該直流輸入電壓Vdc。
請參閱圖6係為本發明電源轉換系統第一實施例為正半週釋能操作時之電路圖，復配合參閱圖3~4。當該交流輸出電壓Vac為正半週操作，該第一控制信號Sc1關閉該第一功率開關S1與該第二功率開關S2，並且該第二輔助控制信號Scx2切換導通該第二輔助功率開關Sx2時，該第一濾波電路21與該第二濾波電路22為釋能操作，此時，該電源轉換系統100一正半週釋能迴路Lpr係依序為該第二輸出電感L2、該交流輸出電壓Vac、該第四輸出電感L4、該第一輔助二極體Dx1、該第一輔助功率開關Sx1，再回到該第一輸出電感L1。
值得一提，該交流輸出電壓Vac所供應之負載通常為非純阻性負載，輸出功率會有實功以及虛功，導致有該交流輸出電壓Vac與輸出電流方向相反之虛功迴路產生。當第一功率開關S1與第二功率開關S2關閉時，該第二輔助控制信號Scx2切換導通該第二輔助功率開關Sx2以提供一正半週虛功迴路LpQ係依序為該交流輸出電壓Vac、該第二輸出電感L2、該第二輔助二極體Dx2、該第二輔助功率開關Sx2、該第三輸出電感L3以及該第四輸出電感L4，再回到該交流輸出電壓Vac。當該電源轉換系統100之該交流輸出電壓Vac與輸出電流方向相同且於正半週釋能操作時，該電源轉換系統100之迴路為該正半週釋能迴路Lpr。由於該第一輸出電感L1、該第二輸出電感L2、該第三輸出電感L3以及該第四輸出電感L4之感值具有一比例關係，且該第二輸出電感L2與該第四輸出電感L4之感值大於該第一輸出電感L1與該第三輸出電感L3。因此，當電流流過該第一輸出電感L1、該第二輸出電感L2、該第三輸出電感L3以及該第四輸出電感L4時，於該第二輸出電感L2與該第四輸出電感L4上之跨壓大於該第一輸出電感L1與該第三輸出電感L3上之跨壓。當該電源轉換系統100於該正半週釋能迴路Lpr時，該第一輸出電感L1與該第二輸出電感L2中間節點之電壓Va，以及該第三輸出電感L3與該第四輸出電感L4中間節點Vb之電壓差Vab很小。換言之，該正半週釋能迴路Lpr無法分流出該第二輔助二極體Dx2、該第二輔助功率開關Sx2至該第三輸出電感L3之路徑，因此，可降低該電源轉換系統100之迴路損耗，且提升該電源轉換系統100整體效率。此外，當該交流輸出電壓Vac與輸出電流方向相反時，該電源轉換系統100亦可提供該正半週虛功迴路LpQ以供虛功路徑。值得一提，該第二輸出電感L2與該第四輸出電感L4之感值大於該第一輸出電感L1與該第三輸出電感L3即可達到本發明功效，但比例關係可以依實際需求選擇更大的比例，例如但不限為10倍或100倍，本領域技術人員應可理解選擇更大的比例將使迴路損耗更低，電感總體積更小。
再者，該第一輔助支路113僅為使該電源轉換系統100之迴路為該正半週時，電流可以不返回該直流輸入電壓Vdc而有釋能迴路可走，藉此降低電流漣波。因此，不限定該第一輔助開關Sx1需連接於該第一功率開關S1與該第二二極體D2之間，以及該第一輔助二極體Dx1需連接於該第二二極體D2與該第二功率開關S2之間。換言之，該第一輔助開關Sx1可連接於該第一功率開關S1與該第一二極體D1之間，且該第一輔助二極體Dx1可連接於該第一功率開關S1與該第二二極體D2之間。因此，只要可達成當該電源轉換系統100之迴路為該正半週時，有釋能迴路可走，皆應包含在本實施例之範疇當中，未詳細展示或描述選定之熟知結構及功能以避免不必要地混淆本發明之實施例的描述。
請參閱圖7係為本發明電源轉換系統第一實施例為負半週儲能操作時之電路圖，復配合參閱圖3~4。當該交流輸出電壓Vac為負半週操作，該第二輔助控制信號Scx2係導通該第二輔助功率開關Sx2，並且該第二控制信號Sc2切換導通該第三功率開關S3與該第四功率開關S4時，該第一濾波電路21與該第二濾波電路22為儲能操作，此時，該電源轉換系統100一負半週儲能迴路Lns係依序為該直流輸入電壓Vdc、該第三功率開關S3、該第三輸出電感L3、該第四輸出電感L4、該交流輸出電壓Vac、該第二輸出電感L2以及該第四功率開關S4，再回到該直流輸入電壓Vdc。
請參閱圖8係為本發明電源轉換系統第一實施例為負半週釋能操作時之電路圖，復配合參閱圖3~4。當該交流輸出電壓Vac為負半週操作，該第二控制信號Sc2關閉該第三功率開關S3與該第四功率開關S4，並且該第一輔助控制信號Scx1切換導通該第一輔助功率開關Sx1時，該第一濾波電路21與該第二濾波電路22為釋能操作，此時，該電源轉換系統100一負半週釋能迴路Lnr係依序為該第四輸出電感L4、該交流輸出電壓Vac、該第二輸出電感L2、該第二輔助二極體Dx2、該第二輔助功率開關Sx2以及該第三輸出電感L3，再回到該第四輸出電感L4。值得一提，該電源轉換系統100之該交流輸出電壓Vac與輸出電流方向相同且於負半週釋能操作時，該電源轉換系統100之迴路為該負半週釋能迴路Lnr。且該第一輸出電感L1與該第二輸出電感L2中間節點之電壓Va，以及該第三輸出電感L3與該第四輸出電感L4中間節點Vb之電壓差Vab很小。換言之，該負半週釋能迴路Lnr無法分流出該第一輔助二極體Dx1、該第一輔助功率開關Sx1至該第一輸出電感L1之路徑，因此，可降低該電源轉換系統100之迴路損耗，且提升該電源轉換系統100整體效率。此外，當該交流輸出電壓Vac與輸出電流方向相反時，且該第三功率開關S3與第四功率開關S4關閉時，該第一輔助控制信號Scx1切換導通該第一輔助功率開關Sx1以提供一負半週虛功迴路LnQ係依序為該交流輸出電壓Vac、該第四輸出電感L4、該第一輔助二極體Dx1、該第一輔助功率開關Sx1、該第一輸出電感L1、該第二輸出電感L2，再回到該交流輸出電壓Vac。
再者，該第二輔助支路123僅為使該電源轉換系統100之迴路為該負半週時，電流可以不返回該直流輸入電壓Vdc而有釋能迴路可走，藉此降低電流漣波。因此，不限定該第二輔助開關Sx2需連接於該第三功率開關S3與該第四二極體D4之間，以及該第二輔助二極體Dx2需連接於該第四二極體D4與該第四功率開關S4之間。換言之，該第二輔助開關Sx2可連接於該第三功率開關S3與該第三二極體D3之間，且該第二輔助二極體Dx2可連接於該第三功率開關S3與該第四二極體D4之間。因此，只要可達成當該電源轉換系統100之迴路為該負半週時，有釋能迴路可走即可，皆應包含在本實施例之範疇當中，未詳細展示或描述選定之熟知結構及功能以避免不必要地混淆本發明之實施例的描述。
請參閱圖9係為本發明電源轉換系統第二實施例之電路圖。該第二實施例與前述第一實施例(請參閱圖3)最大差異在於，該第一濾波電路21與該第二濾波電路22內部電感數量以及連接關係有所變化。因此，該電源轉換系統100之該輸入電容組10、該第一轉換電路11、該第二轉換電路12、該第三濾波電路23以及該控制電路30之電路結構以及連接方式之敘述相同，在此不再贅述。該第一濾波電路21，係具有一第一輸出電感L1、一第二輸出電感L2與一第一續流電感Lx1，該第一輸出電感L1之一端係連接該第一轉換電路11之該第一功率開關S1、該第一輔助功率開關Sx1以及該第一二極體D1之間，該第一輸出電感L1之另一端係連接該第一續流電感Lx1之一端與該第二輸出電感L2之一端，該第一續流電感Lx1之另一端係連接該第二轉換電路12之該二輔助二極體Dx2與該第四功率開關S4之間。該第二濾波電路22，係具有一第三輸出電感L3、一第四輸出電感L4與一第二續流電感Lx2，該第三輸出電感L3之一端係連接該第二轉換電路12之該第三功率開關S3、該第二輔助功率開關Sx2以及該第三二極體D3之間，該第三輸出電感L3之另一端係連接該第二續流電感Lx2之一端與該第四輸出電感L4之一端，該第二續流電感Lx2之另一端係連接該第一轉換電路11之該第一輔助二極體Dx1與該第二功率開關S2之間。
值得一提，該第二輸出電感L2之感值係等於該第四輸出電感L4之感值，且該第一輸出電感L1與該第一續流電感Lx1之感值係等於該第三輸出電感L3與該第二續流電感Lx2之感值。該第二輸出電感L2與該第四輸出電感L4之感值係大於該第一輸出電感L1、該第三輸出電感L3、該第一續流電感Lx1以及該第二續流電感Lx2之感值，且該第一輸出電感L1、該第二輸出電感L2、該第三輸出電感L3、該第四輸出電感L4、該第一續流電感Lx1以及該第二續流電感Lx2之感值係具有一比例關係：L2/L1= L2/Lx1= L4/L3=L4/Lx2≧2。此外，該第一輸出電感L1、該第二輸出電感L2、該第三輸出電感L3、該第四輸出電感L4、該第一續流電感Lx1以及該第二續流電感Lx2之感值係各具有一誤差值，該誤差值最佳為各輸出電感之感值±20%以內。再者，由於該第二輸出電感L2與該第四輸出電感L4之感值大於該第一輸出電感L1、該第三輸出電感L3、該第一續流電感Lx1與該第二續流電感Lx2之感值，因此該電源轉換系統100僅需兩個感值較大之電感(L2、L4)而非先前技術四個大電感，故可降低該電源轉換系統100整體電路體積。
請參閱圖9，復配合參閱圖4。儘管該第一濾波電路21與該第二濾波電路22內部電感數量以及連接關係有所變化，但透過該第一控制信號Sc1、該第二控制信號Sc2、該第一輔助控制信號Scx1以及該第二輔助控制信號Scx2對應控制，仍可達到第一實施例之電路操作功效。亦即，當該交流輸出電壓Vac為正半週操作，該第一輔助控制信號Scx1係導通該第一輔助功率開關Sx1，並且該第一控制信號Sc1切換導通該第一功率開關S1與該第二功率開關S2時，該第一濾波電路21與該第二濾波電路22為儲能操作，此時，該電源轉換系統100一正半週儲能迴路Lps係依序為該直流輸入電壓Vdc、該第一功率開關S1、該第一輸出電感L1、該第二輸出電感L2、該交流輸出電壓Vac、該第四輸出電感L4、該第二續流電感Lx2以及該第二功率開關S2，再回到該直流輸入電壓Vdc。當該交流輸出電壓為正半週操作，該第一控制信號Sc1關閉該第一功率開關S1與該第二功率開關S2，並且該第二輔助控制信號Scx2切換導通該第二輔助功率開關Sx2時，該第一濾波電路21與該第二濾波電路22為釋能操作，此時，該電源轉換系統100一正半週釋能迴路Lpr係依序為該第二輸出電感L2、該交流輸出電壓Vac、該第四輸出電感L4、該第二續流電感Lx2、該第一輔助二極體Dx1、該第一輔助功率開關Sx1以及該第一輸出電感L1，再回到該第二輸出電感L2。值得一提，該交流輸出電壓Vac所供應之負載通常為非純阻性負載，輸出功率會有實功以及虛功，導致有該交流輸出電壓Vac與輸出電流方向相反之虛功迴路產生。當第一功率開關S1與第二功率開關S2關閉時，該第二輔助控制信號Scx2切換導通該第二輔助功率開關Sx2以提供一正半週虛功迴路LpQ係依序為該交流輸出電壓Vac、該第二輸出電感L2、該第一續流電感Lx1、該第二輔助二極體Dx2、該第二輔助功率開關Sx2、該第三輸出電感L3以及該第四輸出電感L4，再回到該交流輸出電壓Vac。當該電源轉換系統100之該交流輸出電壓Vac與輸出電流方向相同且於正半週釋能操作時，該電源轉換系統100之迴路為該正半週釋能迴路Lpr。由於該第一輸出電感L1、該第二輸出電感L2、該第三輸出電感L3、該第四輸出電感L4、該第一續流電感Lx1以及該第二續流電感Lx2之感值具有一比例關係，且該第二輸出電感L2與該第四輸出電感L4之感值大於該第一輸出電感L1、該第三輸出電感L3、該第一續流電感Lx1以及該第二續流電感Lx2。因此，當電流流過該第一輸出電感L1、該第二輸出電感L2、該第三輸出電感L3、該第四輸出電感L4、該第一續流電感Lx1以及該第二續流電感Lx2時，於該第二輸出電感L2與該第四輸出電感L4上之跨壓大於該第一輸出電感L1、該第三輸出電感L3、該第一續流電感Lx1以及該第二續流電感Lx2上之跨壓。當該電源轉換系統100於該正半週釋能迴路Lpr時，該第一輸出電感L1、該第二輸出電感L2以及該第一續流電感Lx1中間節點之電壓Va，與該第三輸出電感L3、該第四輸出電感L4以及該第二續流電感Lx2中間節點Vb之電壓差Vab很小。換言之，該正半週釋能迴路Lpr無法分流出該第一續流電感Lx1、該第二輔助二極體Dx2、該第二輔助功率開關Sx2至該第三輸出電感L3之路徑，因此，可降低該電源轉換系統100之迴路損耗，且提升該電源轉換系統100整體效率。此外，當該交流輸出電壓Vac與輸出電流方向相反時，該電源轉換系統100亦可提供該正半週虛功迴路LpQ以供虛功路徑。再者，本實施例也不限定該第一輔助開關Sx1需連接於該第一功率開關S1與該第二二極體D2之間，以及該第一輔助二極體Dx1需連接於該第二二極體D2與該第二功率開關S2之間。只要可達成當該電源轉換系統100之迴路為該正半週時，有釋能迴路可走即可，皆應包含在本實施例之範疇當中，未詳細展示或描述選定之熟知結構及功能以避免不必要地混淆本發明之實施例的描述。請參閱圖9，復配合參閱圖4。當該交流輸出電壓為負半週操作，該第二輔助控制信號Scx2係導通該第二輔助功率開關Sx2，並且該第二控制信號Sc2切換導通該第三功率開關S3與該第四功率開關S4時，該第一濾波電路21與該第二濾波電路22為儲能操作，此時，該電源轉換系統100一負半週儲能迴路Lns係依序為該直流輸入電壓Vdc、該第三功率開關S3、該第三輸出電感L3、該第四輸出電感L4、該交流輸出電壓Vac、該第二輸出電感L2、該第一續流電感Lx1以及該第四功率開關S4，再回到該直流輸入電壓Vdc。當該交流輸出電壓為負半週操作，該第二控制信號Sc2關閉該第三功率開關S3與該第四功率開關S4，並且該第一輔助控制信號Scx1切換導通該第一輔助功率開關Sx1時，該第一濾波電路21與該第二濾波電路22為釋能操作，此時，該電源轉換系統100一負半週釋能迴路Lnr係依序為該第四輸出電感L4、該交流輸出電壓Vac、該第二輸出電感L2、該第一續流電感Lx1、該第二輔助二極體Dx2該第二輔助功率開關Sx2以及該第三輸出電感L3，再回到該第四輸出電感L4。
值得一提，該電源轉換系統100之該交流輸出電壓Vac與輸出電流方向相同且於負半週釋能操作時，該電源轉換系統100之迴路為該負半週釋能迴路Lnr。且該第一輸出電感L1、該第二輸出電感L2以及該第一續流電感Lx1中間節點之電壓Va，與該第三輸出電感L3、該第四輸出電感L4以及該第二續流電感Lx2中間節點Vb之電壓差Vab很小。換言之，該負半週釋能迴路Lnr無法分流出該第二續流電感Lx2、第一輔助二極體Dx1至該第一輔助功率開關Sx1之路徑，因此，可降低該電源轉換系統100之迴路損耗，且提升該電源轉換系統100整體效率。此外，當該交流輸出電壓Vac與輸出電流方向相反時，且該第三功率開關S3與第四功率開關S4關閉時，該第一輔助控制信號Scx1切換導通該第一輔助功率開關Sx1以提供一負半週虛功迴路LnQ係依序為該交流輸出電壓Vac、該第四輸出電感L4、該第二續流電感Lx2、該第一輔助二極體Dx1、該第一輔助功率開關Sx1、該第一輸出電感L1以及該第二輸出電感L2，再回到該交流輸出電壓Vac。再者，本實施例也不限定該第二輔助開關Sx2需連接於該第三功率開關S3與該第四二極體D4之間，以及該第二輔助二極體Dx2需連接於該第四二極體D4與該第四功率開關S4之間。只要可達成當該電源轉換系統100之迴路為該負半週時，有釋能迴路可走即可，皆應包含在本實施例之範疇當中，未詳細展示或描述選定之熟知結構及功能以避免不必要地混淆本發明之實施例的描述。請參閱圖10係為本發明電源轉換系統第一實施例操作方法之流程圖，復配合參閱圖3~4。該電源轉換系統係以轉換一直流輸入電壓Vdc為一交流輸出電壓Vac該電源轉換系統包含一第一濾波電路21及一第二濾波電路22，該第一濾波電路21具有一第一輸出電感L1與一第二輸出電感L2，該第二濾波電路22具有一第三輸出電感L3與一第四輸出電感L4。該一第一濾波電路21，係具有一第一輸出電感L1與一第二輸出電感L2。該第一輸出電感L1之一端係連接一第一轉換電路11，該第一輸出電感L1之另一端係連接一第二轉換電路12與該第二輸出電感L2之一端。該一第二濾波電路，係具有一第三輸出電感與一第四輸出電感。該第三輸出電感L3之一端係連接該第二轉換電路12，該第三輸出電感L3之另一端係連接該第一轉換電路11與該第四輸出電感L4之一端。其中該第一轉換電路11與該第二轉換電路12係藉由一控制電路30所輸出的控制信號(Sc1、Sc2、Scx1、Scx2)切換的改變該直流輸入電壓Vdc與該第一輸出電感L1、該第二輸出電感L2、該第三輸出電感L3以及該第四輸出電感L4的連接關係。
如圖10所示，該操作方法係包含下列步驟：首先，當該交流輸出電壓Vac為正半週時，該直流輸入電壓Vdc係電性連接或斷開該第一輸出電感L1、該第二輸出電感L2、該交流輸出電壓Vac與該第四輸出電感L4呈一正半週儲能迴路Lps，且當該直流輸入電壓Vdc斷開時，該第一輸出電感L1、該第二輸出電感L2、該交流輸出電壓Vac與該第四輸出電感L4呈一正半週釋能迴路Lpr(S10)。然後，當該交流輸出電壓Vac為負半週時，該直流輸入電壓Vdc係電性連接或斷開該第二輸出電感L2、該交流輸出電壓Vac、該第四輸出電感L4與該第三輸出電感L3呈一負半週儲能迴路Lns，且當該直流輸入電壓Vdc斷開時，該第二輸出電感L2、該交流輸出電壓Vac、該第四輸出電感L4與該第三輸出電感L3呈一負半週釋能迴路Lnr(S20)。
然後，當該交流輸出電壓Vac為正半週虛功時，該交流輸出電壓Vac、該第二輸出電感L2、該第三輸出電感L3與該第四輸出電感L4呈一正半週虛功迴路LpQ(S30)。然後，當該交流輸出電壓為負半週虛功時，該交流輸出電壓Vac、該第四輸出電感L4、該第一輸出電感L1與該第二輸出電感L2呈一負半週虛功迴路LnQ(S40)。最後定義，該第二輸出電感L2之感值係大於該第一輸出電感L1之感值，且該第四輸出電感L4之感值係大於該第三輸出電感L3之感值(S50)。以當該電源轉換系統100之該交流輸出電壓Vac與輸出電流方向相同或相反的狀態都僅有單一路徑，以降低該電源轉換系統100之迴路損耗，且提升該電源轉換系統100整體效率。
請參閱圖11係為本發明電源轉換系統第二實施例操作方法之流程圖，復配合參閱圖4、9。該第二實施例操作方法與前述第一實施例(請參閱圖10)最大差異在於，該第一濾波電路21與該第二濾波電路22內部電感數量以及連接關係有所變化。該第一濾波電路21，係具有一第一輸出電感L1、一第二輸出電感L2與一第一續流電感Lx1。該第一輸出電感L1之一端係連接一第一轉換電路11，該第一輸出電感L1之另一端係連接該第一續流電感Lx1之一端與該第二輸出電感L2之一端，該第一續流電感Lx1之另一端係連接一第二轉換電路12。該第二濾波電路22，係具有一第三輸出電感L3、一第四輸出電感L4與一第二續流電感Lx2。該第三輸出電感L3之一端係連接該第二轉換電路12，該第三輸出電感L3之另一端係連接該第二續流電感Lx2之一端與該第四輸出電感L4之一端，該第二續流電感Lx2之另一端係連接該第二轉換電路12。
如圖11所示，該操作方法係包含下列步驟：首先，當該交流輸出電壓Vac為正半週時，該直流輸入電壓Vdc係電性連接或斷開該第一輸出電感L1、該第二輸出電感L2、該交流輸出電壓Vac、該第四輸出電感L4與該第二續流電感Lx2呈一正半週儲能迴路Lps，且當該直流輸入電壓Vdc斷開時，該第一輸出電感L1、該第二輸出電感L2、該交流輸出電壓Vac、該第四輸出電感L4與該第二續流電感Lx2呈一正半週釋能迴路Lpr(S10)。然後，當該交流輸出電壓Vac為負半週時，該直流輸入電壓Vdc係電性連接或斷開該第一續流電感Lx1、該第二輸出電感L2、該交流輸出電壓Vac、該第三輸出電感L3與該第四輸出電感L4呈一負半週儲能迴路Lns，且當該直流輸入電壓Vdc斷開時，該第一續流電感Lx1、該第二輸出電感L2、該交流輸出電壓Vac、該第四輸出電感L4與該第三輸出電感L3呈一負半週釋能迴路Lnr(S20)。
然後，當該交流輸出電壓Vac為正半週虛功時，該交流輸出電壓Vac、該第二輸出電感L2、該第一續流電感Lx1、該第三輸出電感L3與該第四輸出電感L4呈一正半週虛功迴路LpQ(S30)。然後，當該交流輸出電壓Vac為負半週虛功時，該交流輸出電壓Vac、該第四輸出電感L4、該第二續流電感Lx2、該第一輸出電感L1與該第二輸出電感L2呈一負半週虛功迴路LnQ(S40)。最後定義，該第二輸出電感L2之感值係大於該第一輸出電感L1以及該第一續流電感Lx1之感值，且該第四輸出電感L4之感值係大於該第三輸出電感L3以及該第二續流電感Lx2之感值(S50)。且該第二實施例之操作方法同樣可達成，當該電源轉換系統100之輸出功率為實功或虛功時僅有單一路徑，以降低該電源轉換系統100之迴路損耗，且提升該電源轉換系統100整體效率。
綜上所述，本發明係具有以下之特徵與優點：
(1)利用該第一支路111、該第二支路112、該第三支路121、該第四支路122、該第一輔助支路113以及該第二輔助支路123續流特性，以達降低電流漣波之功效。
(2)利用該第一功率開關S1、該第二功率開關S2與該第二輔助開關Sx2互補切換，以及該第三功率開關S3、該第四功率開關S4與該第一輔助開關Sx1互補切換的特性，以提供輸出功率包含虛功時之一虛功路徑。
(3)透過該第一轉換電路11、第二轉換電路12與該第一濾波電路21、該第二濾波電路22所組成的雙降壓式逆變器(dual-buck inverter)架構，提供該第一輸出電感L1、該第二輸出電感L2、該第三輸出電感L3、該第四輸出電感L4、該第一續流電感Lx1以及該第二續流電感Lx2的儲能與釋能路徑，達成當該電源轉換系統100之該交流輸出電壓Vac與輸出電流方向相同或相反的狀態都僅有單一路徑，以降低該電源轉換系統100之迴路損耗，進而提升該電源轉換系統100整體效率之功效。
(4)藉由僅使用兩個感值較大之電感(L2、L4)，以達成降低該電源轉換系統100整體電路體積之功效。
惟，以上所述，僅為本發明較佳具體實施例之詳細說明與圖式，惟本發明之特徵並不侷限於此，並非用以限制本發明，本發明之所有範圍應以下述之申請專利範圍為準，凡合於本發明申請專利範圍之精神與其類似變化之實施例，皆應包含於本發明之範疇中，任何熟悉該項技藝者在本發明之領域內，可輕易思及之變化或修飾皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。
﹝習知技術﹞
100A‧‧‧雙降壓式逆變器
Vdc‧‧‧直流輸入電壓
Vac‧‧‧交流輸出電壓
11A‧‧‧第一降壓電路
T1‧‧‧第一開關
T2‧‧‧第二開關
D1‧‧‧第一二極體
D2‧‧‧第二二極體
L1‧‧‧第一輸出電感
L2‧‧‧第二輸出電感
12A‧‧‧第二降壓電路
T3‧‧‧第三開關
T4‧‧‧第四開關
D3‧‧‧第三二極體
D4‧‧‧第四二極體
L3‧‧‧第三輸出電感
L4‧‧‧第四輸出電感
C‧‧‧輸出電容
IL‧‧‧總電流
Sca1‧‧‧第一控制信號
Sca2‧‧‧第二控制信號
t0、t1、t2‧‧‧時間
﹝本發明﹞
100‧‧‧電源轉換系統
Vdc‧‧‧直流輸入電壓
Vac‧‧‧交流輸出電壓
10‧‧‧輸入電容組
101‧‧‧第一電容
102‧‧‧第二電容
11‧‧‧第一轉換電路
111‧‧‧第一支路
112‧‧‧第二支路
113‧‧‧第一輔助支路
12‧‧‧第二轉換電路
121‧‧‧第三支路
122‧‧‧第四支路
123‧‧‧第二輔助支路
21‧‧‧第一濾波電路
22‧‧‧第二濾波電路
23‧‧‧第三濾波電路
30‧‧‧控制電路
Po‧‧‧中點
S1‧‧‧第一功率開關
S2‧‧‧第二功率開關
Sx1‧‧‧第一輔助功率開關
D1‧‧‧第一二極體
D2‧‧‧第二二極體
Dx1‧‧‧第一輔助二極體
S3‧‧‧第三功率開關
S4‧‧‧第四功率開關
Sx2‧‧‧第二輔助功率開關
D3‧‧‧第三二極體
D4‧‧‧第四二極體
Dx2‧‧‧第二輔助二極體
L1‧‧‧第一輸出電感
L2‧‧‧第二輸出電感
Lx1‧‧‧第一續流電感
L3‧‧‧第三輸出電感
L4‧‧‧第四輸出電感
Lx2‧‧‧第二續流電感
C1‧‧‧第一輸出電容
C2‧‧‧第一輸出電容
Sc1‧‧‧第一控制信號
Sc2‧‧‧第二控制信號
Scx1‧‧‧第一輔助控制信號
Scx2‧‧‧第二輔助控制信號
Lps‧‧‧正半週儲能迴路
Lpr‧‧‧正半週釋能迴路
LpQ‧‧‧正半週虛功迴路
Lns‧‧‧負半週儲能迴路
Lnr‧‧‧負半週釋能迴路
LnQ‧‧‧負半週虛功迴路
t0、t1、t2‧‧‧時間
S10~S50‧‧‧步驟
圖1係為先前技術雙降壓式逆變器(dual-buck inverter)之電路圖；
圖2係為先前技術雙降壓式逆變器之驅動信號、電感電流與輸出電壓之波形示意圖；
圖3係為本發明電源轉換系統第一實施例之電路圖；
圖4係為本發明電源轉換系統之開關控制信號之波形示意圖；
圖5係為本發明電源轉換系統第一實施例為正半週儲能操作時之電路圖；
圖6係為本發明電源轉換系統第一實施例為正半週釋能操作時之電路圖；
圖7係為本發明電源轉換系統第一實施例為負半週儲能操作時之電路圖；
圖8係為本發明電源轉換系統第一實施例為負半週釋能操作時之電路圖；
圖9係為本發明電源轉換系統第二實施例之電路圖；
圖10係為本發明電源轉換系統第一實施例操作方法之流程圖；
圖11係為本發明電源轉換系統第二實施例操作方法之流程圖。
100‧‧‧電源轉換系統
Vdc‧‧‧直流輸入電壓
Vac‧‧‧交流輸出電壓
10‧‧‧輸入電容組
101‧‧‧第一電容
102‧‧‧第二電容
11‧‧‧第一轉換電路
111‧‧‧第一支路
112‧‧‧第二支路
113‧‧‧第一輔助支路
12‧‧‧第二轉換電路
121‧‧‧第三支路
122‧‧‧四支路
123‧‧‧第二輔助支路
21‧‧‧第一濾波電路
22‧‧‧第二濾波電路
23‧‧‧第三濾波電路
30‧‧‧控制電路
Po‧‧‧中點
S1‧‧‧第一功率開關
S2‧‧‧第二功率開關
Sx1‧‧‧第一輔助功率開關
D1‧‧‧第一二極體
D2‧‧‧第二二極體
Dx1‧‧‧第一輔助二極體
S3‧‧‧第三功率開關
S4‧‧‧第四功率開關
Sx2‧‧‧第二輔助功率開關
D3‧‧‧第三二極體
D4‧‧‧第四二極體
Dx2‧‧‧第二輔助二極體
L1‧‧‧第一輸出電感
L2‧‧‧第二輸出電感
L3‧‧‧第三輸出電感
L4‧‧‧第四輸出電感
C1‧‧‧第一輸出電容
C2‧‧‧第一輸出電容
Sc1‧‧‧第一控制信號
Sc2‧‧‧第二控制信號
Scx1‧‧‧第一輔助控制信號
Scx2‧‧‧第二輔助控制信號

Claims (26)

  1. 一種電源轉換系統，係以轉換一直流輸入電壓為一交流輸出電壓；該電源轉換系統係包含： 一第一轉換電路，係接收該直流輸入電壓； 一第二轉換電路，係並聯該第一轉換電路； 一第一濾波電路，係具有一第一輸出電感與一第二輸出電感； 一第二濾波電路，係具有一第三輸出電感與一第四輸出電感； 一第三濾波電路，係連接該第二輸出電感之一端、該第四輸出電感之一端；及 一控制電路，係產生複數個控制信號，分別控制該第一轉換電路與該第二轉換電路； 其中，該第一輸出電感之一端係連接該第一轉換電路，該第一輸出電感之另一端係連接該第二轉換電路與該第二輸出電感之另一端；該第三輸出電感之一端係連接該第二轉換電路，該第三輸出電感之另一端係連接該第一轉換電路與該第四輸出電感之另一端；該第二輸出電感之感值係大於該第一輸出電感之感值，且該第四輸出電感之感值係大於該第三輸出電感之感值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電源轉換系統，其中該第二輸出電感與該第四輸出電感之感值係分別為該第一輸出電感與該第三輸出電感之感值的2倍或是2倍以上。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電源轉換系統，其中該電源轉換系統更包含： 一輸入電容組，係包含一第一電容與一第二電容，該第一電容與該第二電容係連接一中點，並且接收該直流輸入電壓。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之電源轉換系統，其中該第三濾波電路係包含一第一輸出電容與一第二輸出電容，該第一輸出電容之一端係連接該中點，該第一輸出電容之另一端係連接該第二輸出電感之另一端；該第二輸出電容之一端係連接該中點，該第二輸出電容之另一端係連接該第四輸出電感之另一端。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之電源轉換系統，其中該第一轉換電路係包含一第一支路、一第二支路以及一第一輔助支路；該第一支路係由一第一功率開關連接一第一二極體形成；該第二支路係由一第二功率開關連接一第二二極體形成；該第一輔助支路係由一第一輔助功率開關連接一第一輔助二極體形成，其中該第一輔助支路係連接於該第一支路與該第二支路之間；該控制電路係產生一第一控制信號控制該第一功率開關與該第二功率開關，以及產生一第一輔助控制信號控制該第一輔助功率開關。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之電源轉換系統，其中該第二轉換電路係包含一第三支路、一第四支路以及一第二輔助支路；該第三支路係由一第三功率開關連接一第三二極體形成；該第四支路係由一第四功率開關連接一第四二極體形成；該第二輔助支路係由一第二輔助功率開關連接一第二輔助二極體形成，其中該第二輔助支路係連接於該第三支路與該第四支路之間；該控制電路係產生一第二控制信號控制該第三功率開關與該第四功率開關，以及產生一第二輔助控制信號控制該第二輔助功率開關。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之電源轉換系統，其中該第一輸出電感之一端係連接該第一功率開關、該第一輔助功率開關以及該第一二極體，該第一輸出電感之另一端係連接該第四功率開關與該第二輔助二極體；該第三輸出電感之一端係連接該第三功率開關、該第二輔助功率開關以及該第三二極體，該第三輸出電感之另一端係連接該第二功率開關與該第一輔助二極體。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之電源轉換系統，其中當該交流輸出電壓為正半週時，該第一控制信號為一第一脈波寬度調變控制信號、該第二控制信號為低準位信號、該第一輔助控制信號為高準位信號以及該第二輔助控制信號為一第二脈波寬度調變控制信號；其中當該交流輸出電壓為負半週時，該第一控制信號為低準位信號、該第二控制信號為一第三脈波寬度調變控制信號、該第一輔助控制信號為一第四脈波寬度調變控制信號以及該第二輔助控制信號為高準位信號。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之電源轉換系統，其中當該交流輸出電壓為正半週操作，該第一輔助控制信號係導通該第一輔助功率開關，並且該第一控制信號切換導通該第一功率開關與該第二功率開關時，該第一濾波電路與該第二濾波電路為儲能操作，此時，該電源轉換系統一正半週儲能迴路係依序為該直流輸入電壓、該第一功率開關、該第一輸出電感、該第二輸出電感、該交流輸出電壓、該第四輸出電感以及該第二功率開關所構成。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之電源轉換系統，其中當該交流輸出電壓為正半週操作，該第一控制信號關閉該第一功率開關與該第二功率開關，並且該第二輔助控制信號切換導通該第二輔助功率開關時，該第一濾波電路與該第二濾波電路為釋能操作，此時，該電源轉換系統一正半週釋能迴路係依序為該第二輸出電感、該交流輸出電壓、該第四輸出電感、該第一輔助二極體、該第一輔助功率開關以及該第一輸出電感所構成；該電源轉換系統一正半週虛功迴路係依序為該交流輸出電壓、該第二輸出電感、該第二輔助二極體、該第二輔助功率開關、該第三輸出電感以及該第四輸出電感所構成。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之電源轉換系統，其中當該交流輸出電壓為負半週操作，該第二輔助控制信號係導通該第二輔助功率開關，並且該第二控制信號切換導通該第三功率開關與該第四功率開關時，該第一濾波電路與該第二濾波電路為儲能操作，此時，該電源轉換系統一負半週儲能迴路係依序為該直流輸入電壓、該第三功率開關、該第三輸出電感、該第四輸出電感、該交流輸出電壓、該第二輸出電感以及該第四功率開關所構成。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之電源轉換系統，其中當該交流輸出電壓為負半週操作，該第二控制信號關閉該第三功率開關與該第四功率開關，並且該第一輔助控制信號切換導通該第一輔助功率開關時，該第一濾波電路與該第二濾波電路為釋能操作，此時，該電源轉換系統一負半週釋能迴路係依序為該第四輸出電感、該交流輸出電壓、該第二輸出電感、該第二輔助二極體、該第二輔助功率開關以及該第三輸出電感所構成；該電源轉換系統一負半週虛功迴路係依序為該交流輸出電壓、該第四輸出電感、該第一輔助二極體、該第一輔助功率開關、該第一輸出電感以及該第二輸出電感所構成。
  13. 一種電源轉換系統，係以轉換一直流輸入電壓為一交流輸出電壓；該電源轉換系統係包含： 一第一轉換電路，係接收該直流輸入電壓； 一第二轉換電路，係並聯該第一轉換電路； 一第一濾波電路，係具有一第一輸出電感、一第二輸出電感與一第一續流電感； 一第二濾波電路，係具有一第三輸出電感、一第四輸出電感與一第二續流電感； 一第三濾波電路，係連接該第二輸出電感之一端、該第四輸出電感之一端；及 一控制電路，係產生複數個控制信號，分別控制該第一轉換電路與該第二轉換電路； 其中，該第一輸出電感之一端係連接該第一轉換電路，該第一輸出電感之另一端係連接該第一續流電感之一端與該第二輸出電感之另一端，該第一續流電感之另一端係連接該第二轉換電路；該第三輸出電感之一端係連接該第二轉換電路，該第三輸出電感之另一端係連接該第二續流電感之一端與該第四輸出電感之另一端，該第二續流電感之另一端係連接該第一轉換電路；該第二輸出電感之感值係大於該第一輸出電感以及該第一續流電感之感值，且該第四輸出電感之感值係大於該第三輸出電感以及該第二續流電感之感值。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之電源轉換系統，其中該第二輸出電感與該第四輸出電感之感值係分別為該第一輸出電感、該第三輸出電感、該第一續流電感以及該第二續流電感之感值2倍或是2倍以上。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之電源轉換系統，其中該電源轉換系統更包含： 一輸入電容組，係包含一第一電容與一第二電容，該第一電容與該第二電容係連接一中點，並且接收該直流輸入電壓。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之電源轉換系統，其中該第三濾波電路係包含一第一輸出電容與一第二輸出電容，該第一輸出電容之一端係連接該中點，該第一輸出電容之另一端係連接該第二輸出電感之另一端；該第二輸出電容之一端係連接該中點，該第二輸出電容之另一端係連接該第四輸出電感之另一端。
  17. 如申請專利範圍第13項所述之電源轉換系統，其中該第一轉換電路係包含一第一支路、一第二支路以及一第一輔助支路；該第一支路係由一第一功率開關連接一第一二極體形成；該第二支路係由一第二功率開關連接一第二二極體形成；該第一輔助支路係由一第一輔助功率開關連接一第一輔助二極體形成，其中該第一輔助支路係連接於該第一支路與該第二支路之間；該控制電路係產生一第一控制信號控制該第一功率開關與該第二功率開關，以及產生一第一輔助控制信號控制該第一輔助功率開關。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之電源轉換系統，其中該第二轉換電路係包含一第三支路、一第四支路以及一第二輔助支路；該第三支路係由一第三功率開關連接一第三二極體形成；該第四支路係由一第四功率開關連接一第四二極體形成；該第二輔助支路係由一第二輔助功率開關連接一第二輔助二極體形成，其中該第二輔助支路係連接於該第三支路與該第四支路之間；該控制電路係產生一第二控制信號控制該第三功率開關與該第四功率開關，以及產生一第二輔助控制信號控制該第二輔助功率開關。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之電源轉換系統，其中該第一輸出電感之一端係連接該第一功率開關、該第一輔助功率開關以及該第一二極體，該第一續流電感之另一端係連接該第四功率開關與該第二輔助二極體；該第三輸出電感之一端係連接該第三功率開關、該第二輔助功率開關以及該第三二極體，該第二續流電感之另一端係連接該第二功率開關與該第一輔助二極體。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之電源轉換系統，其中當該交流輸出電壓為正半週時，該第一控制信號為一第一脈波寬度調變控制信號、該第二控制信號為低準位信號、該第一輔助控制信號為高準位信號以及該第二輔助控制信號為一第二脈波寬度調變控制信號；其中當該交流輸出電壓為負半週時，該第一控制信號為低準位信號、該第二控制信號為一第三脈波寬度調變控制信號、該第一輔助控制信號為一第四脈波寬度調變控制信號以及該第二輔助控制信號為高準位信號。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之電源轉換系統，其中當該交流輸出電壓為正半週操作，該第一輔助控制信號係導通該第一輔助功率開關，並且該第一控制信號切換導通該第一功率開關與該第二功率開關時，該第一濾波電路與該第二濾波電路為儲能操作，此時，該電源轉換系統一正半週儲能迴路係依序為該直流輸入電壓、該第一功率開關、該第一輸出電感、該第二輸出電感、該交流輸出電壓、該第四輸出電感、該第二續流電感以及該第二功率開關所構成。
  22. 如申請專利範圍第20項所述之電源轉換系統，其中當該交流輸出電壓為正半週操作，該第一控制信號關閉該第一功率開關與該第二功率開關，並且該第二輔助控制信號切換導通該第二輔助功率開關時，該第一濾波電路與該第二濾波電路為釋能操作，此時，該電源轉換系統一正半週釋能迴路係依序為該第二輸出電感、該交流輸出電壓、該第四輸出電感、該第二續流電感、該第一輔助二極體、該第一輔助功率開關以及該第一輸出電感所構成；該電源轉換系統一正半週虛功迴路係依序為該交流輸出電壓、該第二輸出電感、該第一續流電感、該第二輔助二極體、該第二輔助功率開關、該第三輸出電感以及該第四輸出電感所構成。
  23. 如申請專利範圍第20項所述之電源轉換系統，其中當該交流輸出電壓為負半週操作，該第二輔助控制信號係導通該第二輔助功率開關，並且該第二控制信號切換導通該第三功率開關與該第四功率開關時，該第一濾波電路與該第二濾波電路為儲能操作，此時，該電源轉換系統一負半週儲能迴路係依序為該直流輸入電壓、該第三功率開關、該第三輸出電感、該第四輸出電、該交流輸出電壓、該第二輸出電感、該第一續流電感以及該第四功率開關所構成。
  24. 如申請專利範圍第20項所述之電源轉換系統，其中當該交流輸出電壓為負半週操作，該第二控制信號關閉該第三功率開關與該第四功率開關，並且該第一輔助控制信號切換導通該第一輔助功率開關時，該第一濾波電路與該第二濾波電路為釋能操作，此時，該電源轉換系統一負半週釋能迴路係依序為該第四輸出電感、該交流輸出電壓、該第二輸出電感、該第一續流電感、該第二輔助二極體該第二輔助功率開關以及該第三輸出電感所構成；該電源轉換系統一負半週虛功迴路係依序為該交流輸出電壓、該第四輸出電感、該第二續流電感、該第一輔助二極體、該第一輔助功率開關、該第一輸出電感以及該第二輸出電感所構成。
  25. 一種電源轉換系統之操作方法，該電源轉換系統係以轉換一直流輸入電壓為一交流輸出電壓，該電源轉換系統包含一第一濾波電路及一第二濾波電路，該第一濾波電路具有一第一輸出電感與一第二輸出電感，該第二濾波電路具有一第三輸出電感與一第四輸出電感，該操作方法係包含下列步驟： (a)當該交流輸出電壓為正半週時，該直流輸入電壓係電性連接或斷開該第一輸出電感、該第二輸出電感、該交流輸出電壓與該第四輸出電感呈一正半週儲能迴路，且當該直流輸入電壓斷開時，該第一輸出電感、該第二輸出電感、該交流輸出電壓與該第四輸出電感呈一正半週釋能迴路； (b)當該交流輸出電壓為負半週時，該直流輸入電壓係電性連接或斷開該第二輸出電感、該交流輸出電壓、該第四輸出電感與該第三輸出電感呈一負半週儲能迴路，且當該直流輸入電壓斷開時，該第二輸出電感、該交流輸出電壓、該第四輸出電感與該第三輸出電感呈一負半週釋能迴路； (c)當該交流輸出電壓為正半週虛功時，該交流輸出電壓、該第二輸出電感、該第三輸出電感與該第四輸出電感呈一正半週虛功迴路； (d)當該交流輸出電壓為負半週虛功時，該交流輸出電壓、該第四輸出電感、該第一輸出電感與該第二輸出電感呈一負半週虛功迴路； 其中，該第二輸出電感之感值係大於該第一輸出電感之感值，且該第四輸出電感之感值係大於該第三輸出電感之感值。
  26. 一種電源轉換系統之操作方法，該電源轉換系統係以轉換一直流輸入電壓為一交流輸出電壓，該電源轉換系統包含一第一濾波電路及一第二濾波電路，該第一濾波電路具有一第一輸出電感、一第二輸出電感與一第一續流電感，該第二濾波電路具有一第三輸出電感、一第四輸出電感與一第二續流電感，該操作方法係包含下列步驟： (a)當該交流輸出電壓為正半週時，該直流輸入電壓係電性連接或斷開該第一輸出電感、該第二輸出電感、該交流輸出電壓、該第四輸出電感與該第二續流電感呈一正半週儲能迴路，且當該直流輸入電壓斷開時，該第一輸出電感、該第二輸出電感、該交流輸出電壓、該第四輸出電感與該第二續流電感呈一正半週釋能迴路； (b)當該交流輸出電壓為負半週時，該直流輸入電壓係電性連接或斷開該第一續流電感、該第二輸出電感、該交流輸出電壓、該第三輸出電感與該第四輸出電感呈一負半週儲能迴路，且當該直流輸入電壓斷開時，該第一續流電感、該第二輸出電感、該交流輸出電壓、該第四輸出電感與該第三輸出電感呈一負半週釋能迴路； (c)當該交流輸出電壓為正半週虛功時，該交流輸出電壓、該第二輸出電感、該第一續流電感、該第三輸出電感與該第四輸出電感呈一正半週虛功迴路； (d)當該交流輸出電壓為負半週虛功時，該交流輸出電壓、該第四輸出電感、該第二續流電感、該第一輸出電感與該第二輸出電感呈一負半週虛功迴路； 其中，該第二輸出電感之感值係大於該第一輸出電感以及該第一續流電感之感值，且該第四輸出電感之感值係大於該第三輸出電感以及該第二續流電感之感值。
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