TW202146930A - 直流鏈電容電壓不平衡之偵測裝置 - Google Patents

Abstract

一種直流鏈電容電壓不平衡之偵測裝置，其中該直流鏈提供一直流電壓，並包含串聯耦接於該直流鏈兩端的複數電容，以及串聯耦接於該直流鏈兩端且分別對應該等電容的複數平衡電阻。該偵測裝置包含複數偵測電阻與一電流偵測器。各該偵測電阻的一端耦接兩電容的一共接點，各該偵測電阻的另一端耦接兩平衡電阻的一共接點。該電流偵測器耦接該等偵測電阻的其中一者，用以偵測流經所對應的該偵測電阻的一電流值。

Description

直流鏈電容電壓不平衡之偵測裝置

本發明係有關一種電容電壓之偵測裝置，尤指一種直流鏈電容電壓不平衡之偵測裝置。

請參見圖1A與圖1B所示，其係分別為現有單相交流電壓轉換之直流鏈電容電壓分配的電路方塊圖以及現有三相交流電壓轉換之直流鏈電容電壓分配的電路方塊圖。以單相交流電壓轉換之直流鏈電容電壓分配為例，交流電壓V_AC 透過交/直流轉換器(例如，但不限制為三電平(three-level)架構之轉換器)轉換使其在直流鏈(DC link)上具第一直流電壓V₁ 與第二直流電壓V₂ ，或其直流鏈(DC link)電壓經由交/直流轉換器轉換成交流電壓V_AC 。其中第一直流電壓V₁ (跨於第一電容C₁₁ 上)與第二直流電壓V₂ (跨於第二電容C₂₁ 上)間具有中性點N。由於三電平的特性，因此第一直流電壓V₁ 與第二直流電壓V₂ 會被限制為直流鏈電壓V₃ 的一半。一般而言，為了使第一電容C₁₁ 與第二電容C₂₁ 能夠平均承擔(均分)直流鏈電壓V₃ ，因此會對應第一電容C₁₁ 與第二電容C₂₁ 並聯第一平衡電阻R₁₁ 與第二平衡電阻R₂₁ 。其中，直流鏈電壓V₃ 可為任一電源產品的直流鏈端，例如，但不限制於太陽能面板、風能或是微電網。圖1B的三相交流電壓轉換之直流鏈電容電壓分配的原理與圖1A相近，因此在此不再多加贅述。

請參見圖2所示，其係為現有單相直流鏈電容電壓分配另一種方式的電路方塊圖。隨著電源產品的最大功率與效率化，為了維持電源產品內部元件的相同導通損的情況下，提高電源產品的電壓範圍是勢在必行的。因此，以提高直流鏈電壓V₃ 來增加電源產品功率的多顆電容串聯的方式被提出，用以分攤直流鏈上的電壓，即電容C₁₁ 與電容C₁₂ 分攤第一直流電壓V₁ ，電容C₂₁ 與電容C₂₂ 分攤第二直流電壓V₂ 。為了達到第一直流電壓V₁ 與第二直流電壓V₂ 內部的各電容兩端電壓平均，同樣的在每個電容上各並聯電阻來達到被動式的電壓平均，如圖2所示，電容C₁₁ 與電容C₁₂ 分別並聯連接電阻R₁₁ 與電阻R₁₂ ，以及電容C₂₁ 與電容C₂₂ 分別並聯連接電阻R₂₁ 與電阻R₂₂ 。其中，電容C₁₁ 、C₁₂ 、C₂₁ 與C₂₂ 之容值大約相等，且電阻R₁₁ 、R₁₂ 、R₂₁ 與R₂₂ 之阻值大約相等。

惟，一旦對應第一直流電壓V₁ 或第二直流電壓V₂ 中的任一電容發生開路或短路，其電壓將跨在其他仍正常工作的元器件上，造成該正常之元器件損壞等問題。為解決此問題，現行技術主要採用對各電容電壓回授偵測加以判斷是否發生電壓異常，惟此方法的成本較高，且造成回授控制上的不確定因素增加，再者，當串聯電容數量越多時，現行技術的效益也就越低。

為此，如何設計出一種直流鏈電容電壓不平衡之偵測裝置，來偵測直流鏈的電壓發生不平衡的情事，乃為本案發明人所研究的重要課題。

本發明之目的在於提供一種直流鏈電容電壓不平衡之偵測裝置，解決現有技術之問題。

為達成前揭目的，本發明所提出的直流鏈電容電壓不平衡之偵測裝置，其中直流鏈提供直流電壓，並包含串聯耦接於直流鏈兩端的複數電容，以及串聯耦接於直流鏈兩端且分別對應複數電容的複數平衡電阻。偵測裝置包含複數偵測電阻與電流偵測器。各偵測電阻的一端耦接兩電容的共接點，各偵測電阻的另一端耦接兩平衡電阻的共接點。電流偵測器耦接複數偵測電阻的其中一者，用以偵測流經所對應的偵測電阻的電流值。

在一實施例中，直流電壓係透過交/直流轉換器轉換交流電壓所獲得，或直流電壓用以提供交/直流轉換器轉換為交流電壓。

在一實施例中，交/直流轉換器係為多電平架構的轉換器。

在一實施例中，直流電壓係透過直流對直流轉換器轉換另一直流電壓所獲得，或直流電壓用以提供直流對直流轉換器轉換為另一直流電壓。

在一實施例中，電流偵測器係為霍爾電流感測器或電流感測放大器。

在一實施例中，直流電壓係為大於1000伏特的電壓。

藉由所提出的直流鏈電容電壓不平衡之偵測裝置，可偵測出複數電容承擔直流電壓平衡與否，以達到異常電壓發生時的狀況排除。

本發明之另一目的在於提供一種直流鏈電容電壓不平衡之偵測裝置，解決現有技術之問題。

為達成前揭目的，本發明所提出的直流鏈電容電壓不平衡之偵測裝置，直流鏈具有中性點，且提供第一直流電壓與第二直流電壓，並包含串聯耦接直流鏈兩端的複數電容，以及串聯耦接於直流鏈兩端且分別對應複數電容的複數平衡電阻。偵測裝置包含複數偵測電阻與電流偵測器。各偵測電阻的一端耦接兩電容的共接點，各偵測電阻的另一端耦接兩平衡電阻的共接點。電流偵測器耦接複數偵測電阻的其中一者，用以偵測流經所對應的偵測電阻的電流值。

在一實施例中，第一直流電壓與第二直流電壓係透過交/直流轉換器轉換交流電壓所獲得，或第一直流電壓與第二直流電壓用以提供交/直流轉換器轉換為交流電壓，且交/直流轉換器係為多電平架構的轉換器。

在一實施例中，電流偵測器係為霍爾電流感測器或電流感測放大器。

藉由所提出的直流鏈電容電壓不平衡之偵測裝置，可偵測出複數電容承擔直流電壓平衡與否，以達到異常電壓發生時的狀況排除。

本發明之再另一目的在於提供一種直流鏈電容電壓不平衡之偵測裝置，解決現有技術之問題。

為達成前揭目的，本發明所提出的直流鏈電容電壓不平衡之偵測裝置，其中直流鏈具有中性點，且提供第一直流電壓與第二直流電壓，並包含串聯耦接直流鏈兩端的複數電容，以及串聯耦接於直流鏈兩端且分別對應複數電容的複數平衡電阻。偵測裝置包含複數偵測電阻、第一電流偵測器以及第二電流偵測器。各偵測電阻的一端耦接兩電容的共接點，各偵測電阻的另一端耦接兩平衡電阻的共接點，但中性點上無偵測電阻。第一電流偵測器耦接對應第一直流電壓的複數偵測電阻的其中一者，用以偵測流經所對應的偵測電阻的第一電流值。第二電流偵測器耦接對應第二直流電壓的複數偵測電阻的其中一者，用以偵測流經所對應的偵測電阻的第二電流值。

在一實施例中，第一直流電壓與第二直流電壓係透過交/直流轉換器轉換交流電壓所獲得，或第一直流電壓與第二直流電壓用以提供交/直流轉換器轉換為交流電壓，且交/直流轉換器係為多電平架構的轉換器。

在一實施例中，第一電流偵測器與第二電流偵測器係為一霍爾電流感測器或一電流感測放大器。

藉由所提出的直流鏈電容電壓不平衡之偵測裝置，可偵測出複數電容承擔第一直流電壓及第二直流電壓平衡與否，以達到異常電壓發生時的狀況排除。

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。

請參見圖3所示，其係為本發明直流鏈電容電壓不平衡之偵測裝置的電路方塊圖。在交/直流轉換器的直流鏈處，為偵測第一直流電壓V₁ 與第二直流電壓V₂ 是否發生不平衡的情事，因此，提供偵測電阻R_S1 ,R_S2 作為偵測。其中，偵測電阻R_S1 的一端耦接兩電容C₁₁ ,C₁₂ 的共接點，偵測電阻R_S1 的另一端耦接兩平衡電阻R₁₁ ,R₁₂ 的共接點。偵測電阻R_S2 的一端耦接兩電容C₂₁ ,C₂₂ 的共接點，偵測電阻R_S2 的另一端耦接兩平衡電阻R₂₁ ,R₂₂ 的共接點。

偵測電阻R_S1 ,R_S2 作為偵測第一直流電壓V₁ 與第二直流電壓V₂ 是否發生不平衡的原理為：以第一直流電壓V₁ 偵測為例，當第一直流電壓V₁ 的各電容(即電容C₁₁ 與電容C₁₂ )電壓平衡時，偵測電阻R_S1 不會流過電流，因此偵測電阻R_S1 的跨壓為0伏特。

假設任一電容電壓異常的情況下，偵測電阻R_S1 將瞬間流過電流，即產生跨壓於偵測電阻R_S1 上。舉例來說，假設第一直流電壓V₁ 為2k伏特，其中，電容C₁₁ 承擔的電壓為0.9k伏特，而電容C₁₂ 承擔的電壓為1.1k伏特，顯然地，發生任一電容電壓不平衡的狀況(平衡時，電容C₁₁ 與電容C₁₂ 應各承擔1k伏特)。此時，電容C₁₂ 經偵測電阻R_S1 至平衡電阻R₁₂ 流經一電流，並且平衡電阻R₁₁ 經電容C₁₁ 至偵測電阻R_S1 流經另一電流，因此，對偵測電阻R_S1 而言，流過其淨電流為該兩個電流的相加，其方向為由左至右(以圖3之正視方向觀之)流經偵測電阻R_S1 。故此，當流經偵測電阻R_S1 的電流非為零時，表示第一直流電壓V₁ 的各電容(即電容C₁₁ 與電容C₁₂ )電壓不平衡。同樣地，假設第一直流電壓V₁ 為2k伏特，其中，電容C₁₁ 承擔的電壓為1.1k伏特，而電容C₁₂ 承擔的電壓為0.9k伏特，顯然地，發生任一電容電壓不平衡的狀況。此時，電容C₁₁ 經平衡電阻R₁₁ 至偵測電阻R_S1 流經一電流，並且平衡電阻R₁₂ 經偵測電阻R_S1 至電容C₁₂ 流經另一電流，因此，對偵測電阻R_S1 而言，流過其淨電流為該兩個電流的相加，其方向為由右至左(以圖3之正視方向觀之)流經偵測電阻R_S1 。故此，當流經偵測電阻R_S1 的電流非為零時，表示第一直流電壓V₁ 的各電容(即電容C₁₁ 與電容C₁₂ )電壓不平衡。

因此，只要在偵測電阻R_S1 設置電流偵測器，例如，但不限於霍爾電流感測器(Hall current sensor)，或者如圖7以運算放大器(OPA)所實現的電流感測放大器，即可量測流經偵測電阻R_S1 的電流是否為零，以判斷各電容電壓是否平衡。對圖7的電流感測放大器而言，只要流經偵測電阻R_S 的電流(即電流I_S )為零，在偵測電阻R_S 兩端所形成的跨壓V_S 亦為零，因此，透過電阻R_B 與電阻R_A 提供的增益放大後，輸出電壓V_S ’為零伏特。反之，只要流經偵測電阻R_S 的電流I_S 不為零，在偵測電阻R_S 兩端所形成的跨壓V_S 亦非為零，因此，透過電阻R_B 與電阻R_A 提供的增益放大後，輸出電壓V_S ’為某個非零的電壓值，因此可判斷出第一直流電壓V₁ 的各電容(即電容C₁₁ 與電容C₁₂ )電壓不平衡。其中，圖3中之偵測電阻R_S2 的偵測方式與偵測電阻R_S1 同，故在此不加贅述。

請參見圖4所示，其係為本發明直流鏈電容電壓不平衡之偵測裝置第一實施例的電路方塊圖。直流鏈提供直流電壓V_DC ，其中，直流電壓V_DC 係可為交/直流轉換器(例如，但不限制為多電平(multi-level)架構之轉換器)轉換交流電壓V_AC 所輸出的直流電壓，或透過直流對直流轉換器轉換一直流電壓(未圖式)所輸出的另一直流電壓。其中直流電壓V_DC 係為大於1k伏特的電壓。再者，在圖4中係以單相交流電壓轉換之直流鏈電容電壓為例，在不同的應用上，亦可為三相交流電壓轉換之直流鏈電容電壓(可參見圖1B所示)。

復參見圖4，其電路包含電容C₁₁ ~C_1N 、平衡電阻R_B11 ~R_B1N 、偵測電阻R_S1 ~R_SM 以及電流偵測器A。電容C₁₁ ~C_1N 串聯耦接以構成直流鏈，用以平均承擔直流電壓V_DC 。平衡電阻R_B11 ~R_B1N 串聯耦接且對應並聯電容C₁₁ ~C_1N 。舉例來說，平衡電阻R_B11 對應電容C₁₁ ，依此類推，平衡電阻R_B1N 對應電容C_1N 。各偵測電阻R_S1 ~R_SM 的一端耦接兩電容C₁₁ ~C_1N 的共接點，各偵測電阻R_S1 ~R_SM 的另一端耦接兩平衡電阻R_B11 ~R_B1N 的共接點。舉例來說，偵測電阻R_S1 的一端耦接電容C₁₁ 與電容C₁₂ 的共接點，偵測電阻R_S1 的另一端耦接平衡電阻R_B11 與平衡電阻R_B12 的共接點。電流偵測器A耦接偵測電阻R_S1 ~R_SM 的其中一者，用以偵測流經所對應的偵測電阻R_S1 ~R_SM 的電流值，以圖4為例，電流偵測器A係偵測流經偵測電阻R_SM 的電流值I_S 。

其中當電流值I_S 非為零時，偵測裝置偵測出電容C₁₁ ~C_1N 承擔直流電壓V_DC 為不平衡；反之，當電流值I_S 為零時，偵測裝置偵測出電容C₁₁ ~C_1N 承擔直流電壓V_DC 為平衡。在本實施例中，電容C₁₁ ~C_1N 與平衡電阻R_B11 ~R_B1N 的數量各為N個，偵測電阻R_S1 ~R_SM 的數量為M個，其中M=N-1。如圖4所示，雖然以電流偵測器A耦接偵測電阻R_SM ，用以量測流經偵測電阻R_SM 的電流值，作為判斷電容C₁₁ ~C_1N 承擔直流電壓V_DC 平衡與否，然而，電流偵測器A亦可耦接其他的偵測電阻，同樣地，可透過前述記載流經所對應偵測電阻的淨電流的原則，只要有任一電容C₁₁ ~C_1N 承擔直流電壓V_DC 為不平衡時，皆可以由電流偵測器A所量測出非零的電流值所判斷出來。

請參見圖5所示，其係為本發明直流鏈電容電壓不平衡之偵測裝置第二實施例的電路方塊圖。直流鏈具有一中性點N，且提供第一直流電壓V_DC1 與第二直流電壓V_DC2 ，其中，第一直流電壓V_DC1 與第二直流電壓V_DC2 的電壓加總係可為交/直流轉換器(例如，但不限制為多電平(multi-level)架構之轉換器)轉換交流電壓V_AC 所輸出的直流鏈電壓V₃ ，或透過直流對直流轉換器轉換直流電壓(未圖式)所輸出的另一直流鏈電壓V₃ 。其中第一直流電壓V_DC1 與第二直流電壓V_DC2 係為大於1k伏特的電壓。再者，在圖5中係以單相交流電壓轉換之直流鏈電容電壓為例，在不同的應用上，亦可為三相交流電壓轉換之直流鏈電容電壓(可參見圖1B所示)。

復參見圖5，其電路包含電容C₁₁ ~C_1P ,C₂₁ ~C_2Q 、平衡電阻R_B11 ~R_B1P ,R_B21 ~R_B2Q 、偵測電阻R_S1 ~R_SM 以及電流偵測器A。電容C₁₁ ~C_1P ,C₂₁ ~C_2Q 串聯耦接以構成直流鏈，用以平均承擔第一直流電壓V_DC1 與第二直流電壓V_DC2 ，亦即電容C₁₁ ~C_1P 平均承擔第一直流電壓V_DC1 ，而電容C₂₁ ~C_2Q 平均承擔第二直流電壓V_DC2 。平衡電阻R_B11 ~R_B1P ,R_B21 ~R_B2Q 串聯耦接且對應並聯電容C₁₁ ~C_1P ,C₂₁ ~C_2Q 。舉例來說，平衡電阻R_B11 對應電容C₁₁ ，依此類推，平衡電阻R_B2Q 對應電容C_2Q 。各偵測電阻R_S1 ~R_SM 的一端耦接兩電容C₁₁ ~C_1P ,C₂₁ ~C_2Q 的共接點，各偵測電阻R_S1 ~R_SM 的另一端耦接兩平衡電阻R_B11 ~R_B1P ,R_B21 ~R_B2Q 的共接點。舉例來說，偵測電阻R_S1 的一端耦接電容C₁₁ 與電容C₁₂ 的共接點，偵測電阻R_S1 的另一端耦接平衡電阻R_B11 與平衡電阻R_B12 的共接點。電流偵測器A耦接偵測電阻R_S1 ~R_SM 的其中一者，用以偵測流經所對應的偵測電阻R_S1 ~R_SM 的電流值，以圖5為例，電流偵測器A係偵測流經偵測電阻R_SM 的電流值I_S 。

其中當電流值I_S 非為零時，偵測裝置偵測出電容C₁₁ ~C_1P ,C₂₁ ~C_2Q 承擔第一直流電壓V_DC1 或第二直流電壓V_DC2 為不平衡；反之，當電流值I_S 為零時，偵測裝置偵測出電容C₁₁ ~C_1P ,C_21~ C_2Q 承擔第一直流電壓V_DC1 與第二直流電壓V_DC2 為平衡。在本實施例中，電容C₁₁ ~C_1P ,C₂₁ ~C_2Q 與平衡電阻R_B11 ~R_B1P ,R_B21 ~R_B2Q 的數量各為P+Q個，偵測電阻R_S1 ~R_SM 的數量為M個，其中M=P+Q-1。如圖5所示，雖然以該電流偵測器A耦接偵測電阻R_SM ，用以量測流經偵測電阻R_SM 的電流值，作為判斷電容C₁₁ ~C_1P 承擔第一直流電壓V_DC1 與電容C₂₁ ~C_2Q 承擔第二直流電壓V_DC2 平衡與否，然而，電流偵測器A亦可耦接其他的偵測電阻，同樣地，可透過前述記載流經所對應偵測電阻的淨電流的原則，只要有任一電容C₁₁ ~C_1P 承擔第一直流電壓V_DC1 或任一電容C₂₁ ~C_2Q 承擔第二直流電壓V_DC2 不平衡時，皆可以由電流偵測器A所量測出非零的電流值所判斷出來。

請參見圖6所示，其係為本發明直流鏈電容電壓不平衡之偵測裝置第三實施例的電路方塊圖。該直流鏈具有中性點N，且提供第一直流電壓V_DC1 與第二直流電壓V_DC2 ，其中，第一直流電壓V_DC1 與第二直流電壓V_DC2 係可為交/直流轉換器(例如，但不限制為多電平(multi-level)架構之轉換器)轉換交流電壓V_AC 所輸出的直流電壓，或透過直流對直流轉換器轉換直流電壓(未圖式)所輸出的另一直流電壓。其中第一直流電壓V_DC1 與第二直流電壓V_DC2 係為大於1k伏特的電壓。再者，在圖6中係以單相交流電壓轉換之直流鏈電容電壓為例，在不同的應用上，亦可為三相交流電壓轉換之直流鏈電容電壓(可參見圖1B所示)。

復參見圖6，其電路包含電容C₁₁ ~C_1N ,C₂₁ ~C_2N 、平衡電阻R_B11 ~R_B1N ,R_B21 ~R_B2N 、偵測電阻R_S11 ~R_S1M ,R_S21 ~R_S2M 、第一電流偵測器A₁ 以及第二電流偵測器A₂ 。電容C₁₁ ~C_1N ,C₂₁ ~C_2N 串聯耦接以構成直流鏈，用以平均承擔第一直流電壓V_DC1 與第二直流電壓V_DC2 ，亦即電容C₁₁ ~C_1N 平均承擔第一直流電壓V_DC1 ，而電容C₂₁ ~C_2N 平均承擔第二直流電壓V_DC2 。平衡電阻R_B11 ~R_B1N ,R_B21 ~R_B2N 串聯耦接且對應並聯電容C₁₁ ~C_1N ,C₂₁ ~C_2N 。舉例來說，平衡電阻R_B11 對應電容C₁₁ ，依此類推，平衡電阻R_B2N 對應電容C_2N 。各偵測電阻R_S11 ~R_S1M ,R_S21 ~R_S2M 的一端耦接兩電容C₁₁ ~C_1N ,C₂₁ ~C_2N 的共接點，各偵測電阻R_S11 ~R_S1M ,R_S21 ~R_S2M 的另一端耦接兩平衡電阻R_B11 ~R_B1N ,R_B21 ~R_B2N 的共接點，但中性點N上無偵測電阻R_S11 ~R_S1M ,R_S21 ~R_S2M 。舉例來說，偵測電阻R_S11 的一端耦接電容C₁₁ 與電容C₁₂ 的共接點，偵測電阻R_S11 的另一端耦接平衡電阻R_B11 與平衡電阻R_B12 的共接點。第一電流偵測器A₁ 耦接對應第一直流電壓V_DC1 的偵測電阻R_S11 ~R_S1M 的其中一者，用以偵測流經所對應的偵測電阻R_S11 ~R_S1M 的電流值，以圖6為例，第一電流偵測器A₁ 係偵測流經偵測電阻R_S1M 的第一電流值I_S1 。

其中當第一電流值I_S1 非為零時，偵測裝置偵測出電容C₁₁ ~C_1N 承擔第一直流電壓V_DC1 為不平衡；反之，當第一電流值I_S1 為零時，偵測裝置偵測出電容C₁₁ ~C_1N 承擔第一直流電壓V_DC1 為平衡。第二電流偵測器A₂ 耦接對應第二直流電壓V_DC2 的偵測電阻R_S21 ~R_S2M 的其中一者，用以偵測流經所對應的偵測電阻R_S21 ~R_S2M 的電流值，以圖6為例，第二電流偵測器A₂ 係偵測流經偵測電阻R_S2M 的第二電流值I_S2 。其中當第二電流值I_S2 非為零時，偵測裝置偵測出電容C₂₁ ~C_2N 承擔第二直流電壓V_DC2 為不平衡；反之，當第二電流值I_S2 為零時，偵測裝置偵測出電容C₂₁ ~C_2N 承擔第二直流電壓V_DC2 為平衡。在本實施例中，電容C₁₁ ~C_1N ,C₂₁ ~C_2N 與平衡電阻R_B11 ~R_B1N ,R_B21 ~R_B2N 的數量為2N個，偵測電阻R_S11 ~R_S1M ,R_S21 ~R_S2M 的數量為2M個，其中M=N-1。如圖6所示，雖然以第一電流偵測器A₁ 耦接偵測電阻R_S1M ，用以量測流經偵測電阻R_S1M 的電流值，作為判斷電容C₁₁ ~C_1N 承擔第一直流電壓V_DC1 平衡與否。然而，第一電流偵測器A₁ 亦可耦接其他的偵測電阻，同樣地，可透過前述記載流經所對應偵測電阻的淨電流的原則，只要有任一電容C₁₁ ~C_1N 承擔第一直流電壓V_DC1 不平衡時，皆可以由第一電流偵測器A₁ 所量測出非零的電流值所判斷出來。同樣地，雖然以第二電流偵測器A₂ 耦接偵測電阻R_S2M ，用以量測流經偵測電阻R_S2M 的電流值，作為判斷電容C₂₁ ~C_2N 承擔第二直流電壓V_DC2 平衡與否。然而，第二電流偵測器A₂ 亦可耦接其他的偵測電阻，同樣地，可透過前述記載流經所對應偵測電阻的淨電流的原則，只要有任一電容C₂₁ ~C_2N 承擔第二直流電壓V_DC2 不平衡時，皆可以由第二電流偵測器A₂ 所量測出非零的電流值所判斷出來。

以上之實施例皆以理想的情況做說明，實際情況中，各電容與各平衡電阻之間的元件值會有些許誤差，使流過偵測電阻的淨電流即便在電容承擔的直流電壓為平衡的情況下仍不為零，故於實際情況可設定一電流閾值Ith（不一定為零）作為判斷各電容所承擔的直流電壓為平衡或不平衡的依據。即當電流偵測器所量測到的淨電流大於電流閾值Ith時，才判斷各電容所承擔之直流電壓不平衡。

綜上所述，本發明係具有以下之特徵與優點：

1、本發明的直流鏈電容電壓不平衡之偵測裝置可應用於單相與三相交流電壓轉換的直流鏈電容電壓與阻抗匹配的電路架構。

2、本發明偵測電路與主電路迴路不重疊，因此偵測電路不會影響主電路的運作，且此偵測方式不影響電路控制行為。

3、對於多組串聯的電容，僅需要量測一組偵測電阻或兩組偵測電阻流經的電流值，即可判斷該等多組串聯的電容承擔其所對應直流電壓的平衡與否。

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。

V_AC :交流電壓

V_{AC_R} ,V_{AC_S} ,V_{AC_T} :交流電壓

V₁ :第一直流電壓

V₂ :第二直流電壓

V₃ :直流鏈電壓

N:中性點

C₁₁ :第一電容

C₂₁ :第二電容

R₁₁ :第一平衡電阻

R_21: 第二平衡電阻

V_DC :直流電壓

V_DC1 :第一直流電壓

V_DC2 :第二直流電壓

C₁₁ ~C_1N :電容

R_B11 ~R_B1N :平衡電阻

R_S1 ~R_SM :偵測電阻

C₁₁ ~C_1P ,C₂₁ ~C_2Q :電容

R_B11 ~R_B1P ,R_B21 ~R_B2Q :平衡電阻

C₁₁ ~C_1N ,C₂₁ ~C_2N :電容

R_B11 ~R_B1N ,R_B21 ~R_B2N :平衡電阻

R_S11 ~R_S1M ,R_S21 ~R_S2M :偵測電阻

A:電流偵測器

A₁ :第一電流偵測器

A₂ :第二電流偵測器

I_S :電流值

I_S1 :第一電流值

I_S2 :第二電流值

圖1A：係為現有單相交流電壓轉換之直流鏈電容電壓分配的電路方塊圖。

圖1B：係為現有三相交流電壓轉換之直流鏈電容電壓分配的電路方塊圖。

圖2：係為現有單相交流電壓轉換之直流鏈電容電壓分配另一種方式的電路方塊圖。

圖3：係為本發明直流鏈電容電壓不平衡之偵測裝置的電路方塊圖。

圖4：係為本發明直流鏈電容電壓不平衡之偵測裝置第一實施例的電路方塊圖。

圖5：係為本發明直流鏈電容電壓不平衡之偵測裝置第二實施例的電路方塊圖。

圖6：係為本發明直流鏈電容電壓不平衡之偵測裝置第三實施例的電路方塊圖。

圖7：係為本發明電流感測放大器的電路圖。

V_AC :交流電壓

V_DC :直流電壓

C₁₁ ~C_1N :電容

R_B11 ~R_B1N :平衡電阻

R_S1 ~R_SM :偵測電阻

A:電流偵測器

I_S :電流值

V₃ :直流鏈電壓

Claims (12)

1. 一種直流鏈電容電壓不平衡之偵測裝置，其中該直流鏈提供一直流電壓，並包含串聯耦接於該直流鏈兩端的複數電容，以及串聯耦接於該直流鏈兩端且分別對應該等電容的複數平衡電阻；該偵測裝置包含： 複數偵測電阻，各該偵測電阻的一端耦接兩電容的一共接點，各該偵測電阻的另一端耦接兩平衡電阻的一共接點；及 一電流偵測器，耦接該等偵測電阻的其中一者，用以偵測流經所對應的該偵測電阻的一電流值。
2. 如請求項1所述之直流鏈電容電壓不平衡之偵測裝置，其中該直流電壓係透過一交/直流轉換器轉換一交流電壓所獲得，或該直流電壓用以提供該交/直流轉換器轉換為該交流電壓。
3. 如請求項2所述之直流鏈電容電壓不平衡之偵測裝置，其中該交/直流轉換器係為一多電平架構的轉換器。
4. 如請求項1所述之直流鏈電容電壓不平衡之偵測裝置，其中該直流電壓係透過一直流對直流轉換器轉換另一直流電壓所獲得，或該直流電壓用以提供該直流對直流轉換器轉換為該另一直流電壓。
5. 如請求項1所述之直流鏈電容電壓不平衡之偵測裝置，其中該電流偵測器係為一霍爾電流感測器或一電流感測放大器。
6. 如請求項1所述之直流鏈電容電壓不平衡之偵測裝置，其中該直流電壓係為大於1000伏特的電壓。
7. 一種直流鏈電容電壓不平衡之偵測裝置，其中該直流鏈具有一中性點，且提供一第一直流電壓與一第二直流電壓，並包含串聯耦接該直流鏈兩端的複數電容，以及串聯耦接於該直流鏈兩端且分別對應該等電容的複數平衡電阻；該偵測裝置包含： 複數偵測電阻，各該偵測電阻的一端耦接兩電容的一共接點，各該偵測電阻的另一端耦接兩平衡電阻的一共接點；及 一電流偵測器，耦接該等偵測電阻的其中一者，用以偵測流經所對應的該偵測電阻的一電流值。
8. 如請求項7所述之直流鏈電容電壓不平衡之偵測裝置，其中該第一直流電壓與該第二直流電壓係透過一交/直流轉換器轉換一交流電壓所獲得，或該第一直流電壓與該第二直流電壓用以提供該交/直流轉換器轉換為該交流電壓，且該交/直流轉換器係為一多電平架構的轉換器。
9. 如請求項7所述之直流鏈電容電壓不平衡之偵測裝置，其中該電流偵測器係為一霍爾電流感測器或一電流感測放大器。
10. 一種直流鏈電容電壓不平衡之偵測裝置，其中該直流鏈具有一中性點，且提供一第一直流電壓與一第二直流電壓，並包含串聯耦接該直流鏈兩端的複數電容，以及串聯耦接於該直流鏈兩端且分別對應該等電容的複數平衡電阻；該偵測裝置包含： 複數偵測電阻，各該偵測電阻的一端耦接兩電容的一共接點，各該偵測電阻的另一端耦接兩平衡電阻的一共接點，但該中性點上無該偵測電阻； 一第一電流偵測器，耦接對應該第一直流電壓的該等偵測電阻的其中一者，用以偵測流經所對應的該偵測電阻的一第一電流值；及 一第二電流偵測器，耦接對應該第二直流電壓的該等偵測電阻的其中一者，用以偵測流經所對應的該偵測電阻的一第二電流值。
11. 如請求項10所述之直流鏈電容電壓不平衡之偵測裝置，其中該第一直流電壓與該第二直流電壓係透過一交/直流轉換器轉換一交流電壓所獲得，或該第一直流電壓與該第二直流電壓用以提供該交/直流轉換器轉換為該交流電壓，且該交/直流轉換器係為一多電平架構的轉換器。
12. 如請求項10所述之直流鏈電容電壓不平衡之偵測裝置，其中該第一電流偵測器與該第二電流偵測器係為一霍爾電流感測器或一電流感測放大器。

Images