TWI390827B - 具中性點之雙向直流／直流電壓轉換裝置及應用該電壓轉換裝置的不斷電系統 - Google Patents

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Description

具中性點之雙向直流/直流電壓轉換裝置及應用該電壓轉換裝置的不斷電系統
本發明係關於一種具中性點之雙向直流/直流電壓轉換裝置，尤指一種兼具升壓模式及降壓模式，使電能在不同模式下呈現不同傳遞方向的具中性點之雙向直流/直流電壓轉換裝置。
在電源裝置的領域中，常常需要一具中性點之直流升壓/降壓裝置，例如有些不斷電系統中即使用到一具中性點之直流升壓裝置，將由交流電源轉換出的具中性點之直流電壓提升到一所需的具中性點之直流電壓準位，再將經過升壓之後的具中性點之直流電壓輸出到後續裝置。
請參閱第一圖所示，係為美國專利US6,154,380揭露之習用升壓裝置的電路圖，包含有一個交流電源(U)、一個橋式整流電路(100)、兩個電感器(L1、L2)、一切換開關(T1)、兩個二極體(101、102)、兩個電容器(C1、C2)及負載。
藉由控制該切換開關(T1)的導通/斷開，可將自橋式整流電路(100)輸出的能量先暫存於兩個電感器(L1、L2)，再傳遞至兩個電容器(C1、C2)，完成升壓操作。然而，該習用裝置本身並不具備降壓功能，而且僅允許能量進行單方向傳輸，惟在許多應用場合，直流/直流電壓轉換裝置必須兼具升壓/降壓兩種模式、中性點輸出端、提供能量雙向傳遞等多方面功能，以滿足不同電源系統的需求。
例如不斷電系統之單相半橋式換流器(inverter)及具電容分壓之三相四線式換流器，蓄電池組必需藉由直流/直流升壓轉換器作升壓，藉由具中性點之輸出端供應兩個相等直流電壓至兩個直流電容，方能使該單相半橋式換流器及具電容分壓之三相四線式換流器正常操作，且需要能量可雙向傳遞以便具有反向對蓄電池組充電之功能。
本發明之主要目的係提供一種具中性點之雙向直流/直流電壓轉換裝置，可兼具升壓模式及降壓模式，使不同的操作模式下具有不同方向的能量傳輸，並在該轉換裝置中設計一中性點，提供兩個大小相同之直流電壓，藉此廣泛符合直流電壓轉換系統的操作需求。
為達成該目的，本發明具中性點之直流/直流電壓轉換裝置包含有：一個第一直流電源串接電路架構，係以一個第一直流電源依序連接一個第一電感器、一個第一切換開關、一個第一二極體與一個第一電容器組成，其中該第一直流電源之正極連接該第一電感器的一端，該第一電感器的另一端連接該第一切換開關，可根據控制信號而在第一切換開關兩端之間形成導通或斷開狀態，在該第一切換開關的兩端之間係反向並聯該第一二極體；一個第二直流電源串接電路架構，係以一個第二直流電源依序連接一個第二電感器、一個第二切換開關、一個 第二二極體與一個第二電容器而組成，其中該第二直流電源之負極連接該第二電感器的一端，該第二電感器的另一端連接該第二切換開關，可根據控制信號而在第二切換開關兩端之間形成導通或斷開狀態，在該第二切換開關的兩端之間係反向並聯該第二二極體；一個第三切換開關，係連接於該第一電感器與該第一切換開關之連接點及該第二電感器與該第二切換開關之連接點之間，可根據控制信號而在第三切換開關兩端之間形成導通或斷開狀態，該第三切換開關的兩端係反向並聯一個第三二極體；該第一直流電源之負極與該第二直流電源之正極相連接於一第一接點，且該第一電容器與第二電容器係連接於一第二接點，其中該第一接點與第二接點係互相連接而形成一中性點。
在電路動作方面，當操作於一升壓模式時，僅控制該第三切換開關交替地操作於導通/斷開狀態，而該第一切換開關與第二切換開關恆維持在斷開的狀態，能量可由該第一直流電源及第二直流電源傳遞到該第一電容器及第二電容器。
當操作於一降壓模式時，係控制該第三切換開關恆維持於斷開狀態，而該第一切換開關與第二切換開關同步地操作在導通/斷開的狀態，能量可由該第一電容器及第二電容器回傳至該第一直流電源及第二直流電源。
本發明之又一目的係提供一種包含具中性點之雙向直 流/直流電壓轉換裝置的不斷電系統，該不斷電系統中係於該具中性點之雙向直流/直流電壓轉換裝置的輸出端上連接一直流/交流換流器，使不斷電系統可提供一穩定之交流電壓至一負載。
請參閱第二圖所示，為本發明具中性點之雙向直流/直流電壓轉換裝置的電路方塊圖，其包含有：一個第一直流電源串接電路架構，係以一個第一直流電源(21)依序連接一個第一電感器(23)、一個第一切換閞關(25)與一個第一電容器(31)組成，其中該第一直流電源(21)之正極連接該第一電感器(23)的一端，該第一電感器(23)的另一端連接該第一切換閞關(25)，在該第一切換閞關(25)的兩端之間係反向並聯一個第一二極體(D1)；一個第二直流電源串接電路架構，係以一個第二直流電源(22)依序連接一個第二電感器(24)、一個第二切換閞關(26)與一個第二電容器(32)而組成，其中該第二直流電源(22)之負極連接該第二電感器(24)的一端，該第二電感器(24)的另一端連接該第二切換閞關(26)，在該第二切換閞關(26)的兩端之間反向並聯一個第二二極體(D2)；一第三切換開關(27)，係連接於該該第一電感器(23)與該第一切換開關(25)之連接點及該第二電感器(24)與該第二切換開關(26)之連接點之間，可根據控制信號而在第三切換開關兩端之間形成導通或斷開狀態，該第三切換開 關(27)的兩端係反向並聯一個第三二極體(D3)；該第一直流電源(21)之負極與該第二直流電源(22)之正極相連接於一第一接點(41)，且該第一電容器(31)與第二電容器(32)係連接於一第二接點(42)，該第一接點(41)與第二接點(42)係連接形成一中性點(43)，使該第一電容器(31)與第二電容器(32)可提供一具中性點(43)之直流電壓。
如第三圖所示，該第一直流電源(21)與第二直流電源(22)可分別由一獨立的蓄電池組構成，其中一蓄電池組的負端係連接到另一蓄電池組的正端，兩個蓄電池組的連接點即為第一接點(41)。該第一切換開關(25)、第二切換開關(26)、第三切換開關(27)可為一電力電子開關元件，由閘極接收控制信號以決定該電力電子開關元件的導通或斷開。
本發明基於前述架構可提供具中性點且電能可雙向流動之升壓或降壓轉換裝置，兼具升壓及降壓能力。
在升壓模式中，兩個蓄電池組操作於放電狀態，其電路動作如下：當單獨控制該第三切換開關(27)導通/斷開，並令該第一切換開關(25)與該第二切換開關(26)均保持在斷開的狀態下，電路係運作於升壓模式，令能量由該具中性點之直流電源(21)(22)流入兩個電容器(31)(32)。第四圖及第五圖所示分別為第三切換開關(27)導通及斷開時之電路動作。
請參考第四圖所示，當該第三切換開關(27)受到控制而導通時，此時流過該第一電感器(23)與第二電感器(24) 的電流將會增加，兩個直流電源(21)(22)將會把能量儲存於該兩個電感器(23)(24)上。請參考第五圖所示，當該第三切換開關(27)受到控制而斷開時，該兩個直流電源(21)(22)及該兩個電感器(23)(24)之儲存的能量經由該第一二極體(D1)與該第二二極體(D2)釋放至該第一電容器(31)與第二電容器(32)，建立一具中性點之直流電壓，該兩個電感器(23)(24)上的電流將會逐漸下降。
經由反復地操作該第三切換開關(27)於導通/斷開，即可達到升壓之作用，該兩個電容器(31)(32)建立之具中性點直流電壓將等於具中性點之直流電源(21)(22)的電壓除以(1-D)，此D值為該第三切換開關(27)之責任比(duty ratio)，由於該第三切換開關(27)之責任比D恒小於1，因此該兩個電容器(31)(32)建立之具中性點直流電壓將恒大於該具中性點之直流電源(21)(22)的電壓，具有升壓之效果。
在降壓模式中，兩個蓄電池組則為充電狀態，當該第三切換開關(27)保持在斷開狀態而僅利用該第三二極體(D3)提供單向路徑，控制該第一切換開關(25)與第二切換開關(26)同步地導通，此時流過兩個電感器(23)(24)的電流將會增加，兩個電容器(31)(32)將會把能量儲存於該兩個電感器(23)(24)上，此時亦對具中性點之直流電源(21)(22)進行充電。當第一切換開關(25)與第二切換開關(26)兩者同步地斷開時，兩個電感器(23)(24)將會把儲存的能量經由第三二極體(D3)釋放至具中性點之直流電源(21)(22)，但流 過兩個電感器(23)(24)的電流將會減小。因此在降壓模式中其能量是由兩個電容器(31)(32)流入具中性點之直流電源(21)(22)，對具中性點之直流電源(21)(22)進行充電，此時該具中性點之直流電源(21)(22)電壓將等於兩個電容器(31)(32)之具中性點直流電壓乘以該第一及第二切換開關(25)(26)之責任比，由於該第一及第二切換開關(25)(26)之責任比恒小於1，因此該具中性點之直流電源(21)(22)電壓將恒小於該兩個電容器(31)(32)之具中性點直流電壓，具有降壓之效果。
請參閱第六圖所示，本發明可實際運用於一三相四線式不斷電系統中，在兩個電容器(31)(32)上連接一直流/交流換流器(70)，該直流/交流換流器(70)利用三臂電力電子開關元件並聯，每一臂電力電子開關元件係由兩個電力電子開關元件串聯而成，而其中之每一個電力電子開關元件之兩端皆與一二極體反相並聯，每一臂電力電子元件再進一步連接由一輸出電感器及一輸出電容器組成之濾波器，各輸出電容器係可供負載連接，並經一交流開關組(80)連至一交流電源。
當交流電源正常時，該交流開關組(80)導通，該直流/交流換流器(70)可將該交流電源提供之交流電能轉換成直流電能，在兩個電容器(31)(32)上建立電壓，該具中性點之直流/直流電壓轉換裝置係被控制於降壓模式，因此可利用該兩個電容器(31)(32)之直流電能對該兩個直流電源(21)(22)充電，此時負載所需電能直接由該交流電源提 供；當交流電源故障時，利用該交流開關組(80)將該交流電源切離，該具中性點之直流/直流電壓轉換裝置將利用該兩個直流電源(21)(22)之儲能在兩個電容器(31)(32)上建立一具中性點之直流電壓，該直流/交流換流器(70)可將兩個電容器(31)(32)上建立之具中性點之直流電壓轉換為一穩定的三相四線式交流輸出電壓，以供應予負載。其中，不斷電系統中的電池模組便可作為該具中性點直流/直流電壓轉換裝置的直流電源(21)(22)，兩個直流電源(21)(22)相連的第一接點(41)與兩個電容器(31)(32)相連的第二接點(42)均可連接於市電中性線或地線，在可支援能量雙向傳輸的操作模式下，電池模組於升壓模式係處於放電而提供能量，反之在降壓模式時係處於充電狀態，由交流電源提供充電電能。
請參考第七圖所示，係本發明應用於不斷電系統的另一實施例，本發明具中性點之雙向直流/直流電壓轉換裝置的前後級分別連接一交流/直流轉換器(60)及一直流/交流換流器(70)，且該第一直流電源(21)與第二直流電源(22)皆分別串聯一雙向開關(210)(220)。其中，該交流/直流轉換器(60)係由三臂矽控整流元件並聯且連接一三相式交流電源，三臂中每一臂的矽控整流元件是由兩個矽控整流元件串聯而成。
當直流/交流換流器(70)所接收之交流電源正常時，該交流開關組(80)導通，該交流/直流轉換器(60)截止，該雙向開關(210)(220)導通，第三切換開關(27)控制為不 切換之截止模式，本發明具中性點之雙向直流/直流電壓轉換裝置運作於降壓模式，對該第一直流電源(21)及第二直流電源(22)充電。
對該第一直流電源(21)與第二直流電源(22)充電到飽和狀態後，控制該第一切換開關(25)及第二切換開關(26)為不切換之截止模式，將該雙向開關(210)(220)全部斷開，待斷開後將該交流/直流轉換器(60)導通，此時交流開關組(80)維持導通，該第三切換開關(27)控制維持不切換之截止模式，此時若該交流電源發生異常低壓時，控制該交流開關組(80)斷開，若該交流電源之電壓有效值仍高於一預設比例之該交流電源之額定有效值時，則該交流/直流轉換器(60)維持導通，雙向開關(210)(220)維持斷開，本發明具中性點之雙向直流/直流電壓轉換裝置運作於升壓模式，該直流/交流換流器(70)控制為交流輸出，持續供電給負載端，意即當該交流電源電壓有效值只要高於該預設比例之該交流電源之額定有效值，該第一直流電源(21)與第二直流電源(22)不放電，可避免該第一直流電源(21)與第二直流電源(22)經常放/充電，而影響第一直流電源(21)與第二直流電源(22)壽命，並可延長該交流電源發生異常低壓時之供電時間。該預設比例之該交流電源之額定有效值由該具中性點之雙向直流/直流電壓轉換裝置之最大升壓比及效率決定。
當交流電源發生異常，該交流電源電壓有效值低於某一預設比例之該交流電源之額定有效值時，控制該交流開 關組(80)斷開，且控制該交流/直流轉換器(60)截止，兩個雙向開關(210)(220)皆導通，由該第一直流電源(21)與第二直流電源(22)提供電能，本發明具中性點之雙向直流/直流電壓轉換裝置運作於升壓模式，該直流/交流轉換電路(70)控制為交流輸出，持續供電給負載端。
市電由異常恢復正常，控制該直流/交流換流器(70)為一交直流轉換器，將該交流開關組(80)導通，控制該交流/直流轉換器(60)截止，兩個雙向開關(210)(220)皆導通，本發明具中性點之雙向直流/直流電壓轉換裝置運作於降壓模式，對該第一直流電源(21)與第二直流電源(22)充電。
綜上所述，本發明在精簡的電路架構基礎下，即可提供兼具升壓/降壓功能的電壓轉換裝置，並輸出一具中性點之直流電壓，且能支援能量雙向傳遞以滿足更多種類之供電系統的作業需求。
(11)(12)(21)(22)‧‧‧直流電源
(13)(14)(23)(24)‧‧‧電感器
(15)(16)‧‧‧切換開關
(17)(18)‧‧‧二極體
(25)‧‧‧第一切換開關
(26)‧‧‧第二切換開關
(27)‧‧‧第三切換開關
(31)‧‧‧第一電容器
(32)‧‧‧第二電容器
(41)‧‧‧第一接點
(42)‧‧‧第二接點
(43)‧‧‧中性點
(60)‧‧‧交流/直流轉換器
(70)‧‧‧直流/交流換流器
(80)‧‧‧交流開關組
(210)(220)‧‧‧雙向開關
(D1)‧‧‧第一二極體
(D2)‧‧‧第二二極體
(D3)‧‧‧第三二極體
(U)‧‧‧交流電源
(100)‧‧‧橋式整流電路
(101)(102)‧‧‧二極體
(L1)(L2)‧‧‧電感器
(T1)‧‧‧切換開關
(C1)(C2)‧‧‧電容器
第一圖：係習用直流升壓裝置之電路方塊圖。
第二圖：係本發明具中性點之雙向直流/直流電壓轉換裝置之電路方塊圖。
第三圖：係本發明具中性點之雙向直流/直流電壓轉換裝置之電路圖。
第四圖：係本發明具中性點之雙向直流/直流電壓轉換裝置於升壓模式之一電路動作圖。
第五圖：係本發明具中性點之雙向直流/直流電壓轉換裝置於升壓模式之一電路動作圖。
第六圖：係本發明具中性點之雙向直流/直流電壓轉換裝置應用於不斷電系統之電路圖。
第七圖：係本發明具中性點之雙向直流/直流電壓轉換裝置應用於不斷電系統之另一電路圖。
(21)‧‧‧第一直流電源
(22)‧‧‧第二直流電源
(23)‧‧‧第一電感器
(24)‧‧‧第二電感器
(25)‧‧‧第一切換開關
(26)‧‧‧第二切換開關
(27)‧‧‧第三切換開關
(31)‧‧‧第一電容器
(32)‧‧‧第二電容器
(41)‧‧‧第一接點
(42)‧‧‧第二接點
(43)‧‧‧中性點
(D1)‧‧‧第一二極體
(D2)‧‧‧第二二極體
(D3)‧‧‧第三二極體

Claims (12)

  1. 一種具中性點之雙向直流/直流電壓轉換裝置，包含：一個第一直流電源串接電路架構，係以一個第一直流電源依序連接一個第一電感器、一個第一切換開關與一個第一電容器組成，其中該第一直流電源之正極連接該第一電感器的一端，該第一電感器的另一端連接該第一切換開關，該第一切換開關具有一第一端及一第二端，可根據控制信號而在該第一切換開關兩端之間形成導通或斷開狀態，在該第一切換開關的兩端之間係反向並聯一個第一二極體；一個第二直流電源串接電路架構，係以一個第二直流電源依序連接一個第二電感器、一個第二切換開關與一個第二電容器而組成，其中該第二直流電源之負極連接該第二電感器的一端，該第二電感器的另一端連接該第二切換開關，該第二切換開關具有一第一端及一第二端，可根據控制信號而在該第二切換開關兩端之間形成導通或斷開狀態，在該第二切換開關的兩端之間係反向並聯一個第二二極體；一個第三切換開關，具有一第一端及一第二端，該第三切換開關的第一端係直接連接於該第一電感器與該第一切換開關其第一端之連接點，該第三切換開關的第二端係直接連接於該第二電感器與該第二切換開關其第一端之連接點，可根據控制信號而在第三切換開關兩端之間形成導 通或斷開狀態，該第三切換開關的兩端係反向並聯一個第三二極體；該第一直流電源之負極與該第二直流電源之正極相連接於一第一接點，且該第一電容器與第二電容器係連接於一第二接點，其中該第一接點與第二接點係互相連接而形成一中性點。
  2. 如申請專利範圍第1項所述具中性點之雙向直流/直流電壓轉換裝置，其中：當僅控制該第三切換開關交替地操作於導通/斷開狀態，而該第一切換開關與第二切換開關恆維持在斷開的狀態，係操作於一升壓模式，能量可由該第一直流電源及第二直流電源傳遞到該第一電容器及第二電容器；當控制該第三切換開關恆維持於斷開狀態，而該第一切換開關與第二切換開關同步地操作在導通/斷開的狀態，係操作於一降壓模式，能量可由該第一電容器及第二電容器回傳至該第一直流電源及第二直流電源。
  3. 如申請專利範圍第2項所述具中性點之雙向直流/直流電壓轉換裝置，在該升壓模式之下，當該第一與第二電感器在該第三切換開關導通時可儲存能量，該第一與第二電感器的電流將會增加；而於該第三切換開關斷開時，該兩個直流電源及該第一與第二電感器的能量經由該第一二極體與第二二極體釋放予該第一電容器及該第二電容器，提供高於該第一直流電源之電壓準位與該第二直流電源之電壓準位的輸出電能予第一電容器及該第二電容 器，該第一與第二電感器的電流將會減小。
  4. 如申請專利範圍第2或3項所述具中性點之雙向直流/直流電壓轉換裝置，在該降壓模式之下，當控制該第一切換開關與第二切換開關同步導通時，該第一電感器及第二電感器上的電流將會增加而蓄積能量，並同時對該第一直流電源及第二直流電源充電；當控制第一切換開關與第二切換開關同步斷開時，該第三二極體係作為一釋放路徑，使第一電感器及第二電感器將儲存的能量經由該第三二極體繼續對該第一直流電源及第二直流電源充電，該第一與第二電感器的電流將會減小。
  5. 如申請專利範圍第1、2或3項所述具中性點之雙向直流/直流電壓轉換裝置，該第一直流電源與第二直流電源各為一蓄電池組。
  6. 如申請專利範圍第4項所述具中性點之雙向直流/直流電壓轉換裝置，該第一直流電源與第二直流電源各為一蓄電池組。
  7. 一種應用具中性點之雙向直流/直流電壓轉換裝置的不斷電系統，包含有：一個第一直流電源串接電路架構，係以一個第一直流電源依序連接一個第一電感器、一個第一切換開關與一個第一電容器組成，其中該第一直流電源之正極連接該第一電感器的一端，該第一電感器的另一端連接該第一切換開關，該第一切換開關具有一第一端及一第二端，可根據控制信號而在第一切換開關兩端之間形成導通或斷開狀態， 在該第一切換開關的兩端之間係反向並聯一個第一二極體；一個第二直流電源串接電路架構，係以一個第二直流電源依序連接一個第二電感器、一個第二切換開關與一個第二電容器而組成，其中該第二直流電源之負極連接該第二電感器的一端，該第二電感器的另一端連接該第二切換開關，該第二切換開關具有一第一端及一第二端，可根據控制信號而在第二切換開關兩端之間形成導通或斷開狀態，在該第二切換開關的兩端之間係反向並聯一個第二二極體；一個第三切換開關，具有一第一端及一第二端，該第三切換開關的第一端係直接連接於該該第一電感器與該第一切換開關其第一端之連接點，該第三切換開關的第二端係直接連接於該第二電感器與該第二切換開關其第一端之連接點，可根據控制信號而在該第三切換開關兩端之間形成導通或斷開狀態，該第三切換開關的兩端係反向並聯一個第三二極體；一直流/交流換流器，係連接於該第一電容器與第二電容器之間，該直流/交流換流器係供一負載連接，並經一交流開關組連至一交流電源；該第一直流電源之負極與該第二直流電源之正極相連接於一第一接點，且該第一電容器與第二電容器係連接於一第二接點，其中該第一接點與第二接點係互相連接而形成一中性點。
  8. 如申請專利範圍第7項所述應用具中性點之雙向 直流/直流電壓轉換裝置的不斷電系統，其中：當僅控制該第三切換開關交替地操作於導通/斷開狀態，而該第一切換開關與第二切換開關恆維持在斷開的狀態，係操作於一升壓模式，能量可由該第一直流電源及第二直流電源傳遞到該第一電容器及第二電容器；當控制該第三切換開關恆維持於斷開狀態，而該第一切換開關與第二切換開關同步地操作在導通/斷開的狀態，係操作於一降壓模式，能量可由該第一電容器及第二電容器回傳至該第一直流電源及第二直流電源。
  9. 如申請專利範圍第8項所述應用具中性點之雙向直流/直流電壓轉換裝置的不斷電系統，在該升壓模式之下當該第一與第二電感器在該第三切換開關導通時可儲存能量，該第一與第二電感器的電流將會增加；而於該第三切換開關斷開時，該兩個直流電源及該第一與第二電感器的能量經由該第一二極體與第二二極體釋放予該第一電容器及該第二電容器，提供高於該第一直流電源之電壓準位與該第二直流電源之電壓準位的輸出電能予第一電容器及該第二電容器，該第一與第二電感器的電流將會減小。
  10. 如申請專利範圍第8或9項所述應用具中性點之雙向直流/直流電壓轉換裝置的不斷電系統，在該降壓模式之下，當控制該第一切換開關與第二切換開關同步導通時，該第一電感器及第二電感器上的電流將會增加而蓄積能量，並同時對該第一直流電源及第二直流電源充電；當控制第一切換開關與第二切換開關同步斷開時，該第三 二極體係作為一釋放路徑，使第一電感器及第二電感器將儲存的能量經由該第三二極體繼續對該第一直流電源及第二直流電源充電，該第一與第二電感器的電流將會減小。
  11. 如申請專利範圍第7、8或9項所述應用具中性點之雙向直流/直流電壓轉換裝置的不斷電系統，該第一直流電源與第二直流電源各為一蓄電池組。
  12. 如申請專利範圍第10項所述應用具中性點之雙向直流/直流電壓轉換裝置的不斷電系統，該第一直流電源與第二直流電源各為一蓄電池組。
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Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2473598B (en) * 2009-07-30 2013-03-06 Pulse Electronics Avionics Ltd Transient differential switching regulator
FR2952483B1 (fr) * 2009-11-06 2012-12-07 Mge Ups Systems Dispositif convertisseur et alimentation sans interruption equipee d'un tel dispositif.
US8503194B2 (en) * 2009-12-21 2013-08-06 Intersil Americas LLC Bidirectional signal conversion
US9042145B2 (en) * 2010-01-29 2015-05-26 Platinum Gmbh Circuit configuration with a step-up converter, and inverter circuit having such a circuit configuration
FR2956266B1 (fr) * 2010-02-05 2012-02-03 Mge Ups Systems Dispositif convertisseur et alimentation sans interruption equipee d'un tel dispositif
CN102918759B (zh) * 2010-04-19 2015-12-09 宝威电源意大利股份公司 多电平dc/ac转换器和dc/ac电压转换方法
CH703453A2 (de) * 2010-07-15 2012-01-31 Woodward Ids Switzerland Ag Differenz-Steller als String-Konverter.
JP5492040B2 (ja) * 2010-09-22 2014-05-14 株式会社豊田中央研究所 電源システム
TWI513170B (zh) * 2010-10-14 2015-12-11 Microjet Technology Co Ltd 壓電致動噴頭的電源供應控制整合電路
US8513928B2 (en) * 2011-01-05 2013-08-20 Eaton Corporation Bidirectional buck-boost converter
US8878389B2 (en) 2011-01-11 2014-11-04 Schneider Electric It Corporation Method and apparatus for providing uninterruptible power
JP5659877B2 (ja) * 2011-03-07 2015-01-28 富士電機株式会社 電力変換装置
US8884464B2 (en) * 2011-08-29 2014-11-11 Schneider Electric It Corporation Twin boost converter with integrated charger for UPS system
JP5714528B2 (ja) 2012-03-19 2015-05-07 株式会社豊田中央研究所 電力変換器および電源システム
WO2013163776A1 (zh) * 2012-05-02 2013-11-07 上海康威特吉能源技术有限公司 一种宽输入电压范围的双输入升降压变换器
TWI466425B (zh) * 2012-11-14 2014-12-21 Ind Tech Res Inst 直流轉換電路
JP5597276B1 (ja) * 2013-04-02 2014-10-01 三菱電機株式会社 電源装置
US20160036323A1 (en) * 2014-08-01 2016-02-04 General Electric Company Three port dc-dc converter
CN104201888B (zh) * 2014-09-15 2016-05-11 盐城工学院 一种对称结构变换器的电流控制方法
CN104184322B (zh) * 2014-09-15 2016-04-20 盐城工学院 一种对称结构的变换器
WO2016091300A1 (de) * 2014-12-10 2016-06-16 Siemens Aktiengesellschaft Bidirektionaler dc/dc-steller mit geteiltem zwischenkreis
CN105141153B (zh) 2015-08-13 2018-07-24 厦门科华恒盛股份有限公司 一种三相整流升压电路及其控制方法以及不间断电源
TWI547084B (zh) * 2015-09-22 2016-08-21 台達電子工業股份有限公司 雙向型直流轉直流轉換器及並網逆變器系統
CN105207471A (zh) * 2015-09-23 2015-12-30 三峡大学 一种低电压应力高降压dc/dc变换器
CN105305859B (zh) * 2015-10-19 2018-06-22 南京信息工程大学 一种电池超级电容电动车开关磁阻电机功率变换器
JP6930214B2 (ja) * 2017-05-23 2021-09-01 富士電機株式会社 電源装置
JP7021478B2 (ja) * 2017-09-04 2022-02-17 オムロン株式会社 太陽光発電システム及び変換器
CN109067292B (zh) * 2018-07-02 2021-05-25 江苏大学 永磁同步电机驱动系统无电解电容功率变换器及控制方法
US11320882B2 (en) * 2018-10-30 2022-05-03 Harmonic, Inc. R-PHY node with UPS to address cable service interruptions due to short power interruptions
TWI687017B (zh) 2018-11-07 2020-03-01 緯穎科技服務股份有限公司 電源供應裝置及電源供應方法
US11387746B2 (en) * 2019-03-15 2022-07-12 Wisconsin Alumni Research Foundation Current source inverter with bi-directional switches
TWI699080B (zh) * 2019-08-06 2020-07-11 台達電子工業股份有限公司 具雙向功率轉換之三相電源裝置
US20230163994A1 (en) * 2020-04-01 2023-05-25 Jack Ivan Jmaev Method and apparatus for providing infrastructure processing and communications
US11575329B1 (en) 2021-09-01 2023-02-07 Wisconsin Alumni Research Foundation Balanced current-source inverter

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5345375A (en) * 1991-12-16 1994-09-06 Regents Of The University Of Minnesota System and method for reducing harmonic currents by current injection
US5383109A (en) * 1993-12-10 1995-01-17 University Of Colorado High power factor boost rectifier apparatus
SE510366C2 (sv) * 1996-08-22 1999-05-17 Ericsson Telefon Ab L M AC/DC Omvandlare
US6295215B1 (en) * 2000-04-06 2001-09-25 Powerware Corporation AC power supply apparatus with economy mode and methods of operation thereof
US6281595B1 (en) * 2000-09-25 2001-08-28 General Electric Company Microturbine based power generation system and method
US6914349B2 (en) * 2002-02-27 2005-07-05 Active Power, Inc. Universal uninterruptible power supply input circuitry and methods for configuring same
US7786616B2 (en) * 2003-02-07 2010-08-31 Cummins Power Generation Inc. Generator with DC boost and split bus bidirectional DC-to-DC converter for uninterruptible power supply system or for enhanced load pickup

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Publication number Publication date
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US20100072819A1 (en) 2010-03-25
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