TWI414144B

TWI414144B - Fifth order power converter

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Publication number: TWI414144B
Application number: TW100119312A
Authority: TW
Original assignee: Univ Nat Kaohsiung Marine
Priority date: 2011-06-01
Filing date: 2011-06-01
Publication date: 2013-11-01
Also published as: TW201251295A

Description

五階電力轉換器

本發明係關於一五階電力轉換器，其特別有關於應用在將一直流電源之電能轉換成一與市電同相位之正弦波電流而注入市電，以作為直流電源與市電間之電能轉換界面。

近年來由於工業的高度發展，不但使得地球上的石化能源快速枯竭，更造成全球環境的嚴重污染與氣候變遷。為了減輕石化能源對環境的嚴重衝擊，國際間簽訂了京都議定書及哥本哈根協議以限制二氧化碳排放量，而且基於追求能源來源多元化及尋找永久性能源的觀點而言，積極發展再生能源及減少電力損失已經成為電力系統發展之必然趨勢，且目前已經成為世界各國之重要研究目標，所以尋找再生能源以替代石化燃料能源已經是當前面臨的迫切課題，而應用於發電系統之再生能源中較具發展潛力的有太陽能、風能、水力發電、地熱能和生質能等，其中以太陽能和風能在發電技術上較為成熟，這些新能源大都需用一直流-交流電能轉換器作為與市電之界面。

習用之直流-交流電能轉換器包含半橋式及全橋式，半橋式電能轉換器係由一電容臂及一電力電子開關臂組成，其直流滙流排電壓之峰值必須高於交流電壓峰值之兩倍，其輸出電壓準位只包含兩階變化，每一次電力電子開關切換所造成之電壓變化均為整個直流滙流排電壓，而全橋式電能轉換器則由二電力電子開關臂組成，其直流滙流排電壓之峰值必須高於交流電壓峰值，電力電子開關切換方式分為雙極性及單極性，雙極性切換方式其輸出電壓準位只包含兩階變化(正、負直流滙流排電壓)，每一次電力電子開關切換所造成之電壓變化均為兩倍直流滙流排電壓，而單極性其輸出電壓準位包含三階變化(正直流滙流排電壓、零及負直流滙流排電壓)，每一次電力電子開關切換所造成之電壓變化均為直流滙流排電壓，不論半橋式或全橋式電能轉換器其均利用高頻切換產生期望之電壓或電流，由於電力電子開關之非理想特性，切換時將產生切換損失，而切換損失正比於切換頻率、切換電壓及電流，切換損失為電能轉換器損失的主要部分，為了提高電能轉換器之效率，必須設法降低電力電子開關每一次切換之電壓以降低切換損失，同時每一次切換電壓之降低亦可降低切換諧波及電磁干擾，可降低輸出濾波器及電磁干擾濾波之容量，進一步減少電路損失。

多階電力轉換器可有效降低電力電子開關每一次切換之電壓變化，但多階電能轉換器之階數越高，其所需之電力電子開關數目亦隨之增加，其控制電路也越複雜，所以多階電能轉換器在實際應用時需考慮到性能及成本來設計輸出電壓階層數。習用之多階電能轉換器依電路架構的不同可以區分為二極體箝位式、飛輪電容式及串接橋式，其電路架構如第一圖所示。第一圖(A)所示為單相二極體箝位式三階電能轉換器(以下簡稱箝位式轉換器)，其輸出電壓準位包含三階變化，每一次電力電子開關切換所造成之電壓變化均為一個電容器之電壓，箝位式轉換器之電力電子開關之切換控制必須考慮到兩個電力電容器電壓之均壓，特別是在輕載時其均壓較不易達成，若想利用箝位式轉換器得到五階輸出電壓，則必須增加數個電力電子開關及電容器，使得電路變複雜，且電容器之穩壓更困難。第一圖(B)所示為單相飛輪電容式三階電能轉換器(以下簡稱飛輪式轉換器)，其輸出電壓準位包含三階變化，每一次電力電子開關切換所造成之電壓變化均為一個電容器之電壓，電力電子開關的切換組合方式必須考慮到電容器電壓的充電與放電，以作為電容器電壓之穩壓控制，所以控制較複雜，若該飛輪式轉換器要得到五階輸出電壓，則必須增加數個電力電子開關及電容器，使得電路變複雜，且電容器之穩壓更困難。單相串接橋式多階電能轉換器之電路架構如第一圖(C)所示，其輸出電壓準位包含五階變化，然而由於其使用到兩組獨立直流滙流排，因此需要兩組獨立直流電壓源。

鑑於上述習知技術中不足之處，申請人經悉心試驗與研究，發展出一五階電力轉換器，該五階電力轉換器可連接於市電系統，將新能源系統產生之直流電能轉換成一交流五階脈寬調變電壓，以產生一與市電同相位之正弦波電流注入市電，作直流至交流之電能轉換，以作為直流電源與市電間之電能轉換界面。本發明所發展之五階電力轉換器，只使用到六個電力電子開關，且由於只有其中兩個電力電子開關採用高頻切換，並藉由此兩個電力電子開關採用高頻切換達到直流穩壓及均壓，與習用之多階電能轉換器作比較，可有效簡化電路架構及控制電路，提高電能轉換效率。

本發明主要目的係提供一五階電力轉換器，該五階電力轉換器分別電性連接一直流電源及市電系統，主要提供將直流電源的電能轉換成一交流電能，該五階電力轉換器作動時產生一交流五階脈寬調變電壓，並產生一與市電同相位之正弦波電流注入市電，作為直流電源與市電間之電能轉換界面。

為了達成上述目的，本發明之五階電力轉換器包含一雙降壓式轉換器與一橋式電力轉換器與一控制器，利用該控制器控制該雙降壓式電力轉換器產生一直流三階脈寬調變電壓供給該橋式電力轉換器，並控制該橋式電力轉換器以與市電電壓同步之低頻切換，將該直流三階脈寬調變電壓進一步轉換成一交流五階脈寬調變電壓，並產生一與市電系統電壓同相位之正弦波電流以供注入市電系統。

且本發明之五階電力轉換器較佳實施例係只使用到六個電力電子開關，且可利用控制器直接達到其直流端之穩壓及均壓，且由於其中只有兩個電力電子開關採用高頻切換，可有效簡化電路架構及控制電路，並減少切換損失、降低輸出濾波電感器及電磁干擾，進而提高電能轉換效率。

(A)‧‧‧五階電力轉換器

(1)‧‧‧輸入端點組

(2)‧‧‧雙降壓式電力轉換器

(21)‧‧‧上降壓轉換器

(211)‧‧‧第一輸入端

(212)‧‧‧第一輸出端

(213)‧‧‧第一電力電子開關

(214)‧‧‧第一二極體

(215)‧‧‧第一電容器

(22)‧‧‧下降壓轉換器

(221)‧‧‧第二輸入端

(222)‧‧‧第二輸出端

(223)‧‧‧第二電力電子開關

(224)‧‧‧第二二極體

(225)‧‧‧第二電容器

(23)‧‧‧第一端點

(3)‧‧‧橋式電力轉換器

(31)‧‧‧第一橋臂

(311)‧‧‧第三電力電子開關

(312)‧‧‧第四電力電子開關

(313)‧‧‧第一電線

(32)‧‧‧第二橋臂

(321)‧‧‧第五電力電子開關

(322)‧‧‧第六電力電子開關

(323)‧‧‧第二電線

(33)‧‧‧第一接點

(34)‧‧‧第二接點

(4)‧‧‧濾波器

(41)‧‧‧電感器

(42)‧‧‧濾波電容

(5)‧‧‧輸出端點組

(6)‧‧‧控制器

(61)‧‧‧加法器

(62)‧‧‧第一減法器

(63)‧‧‧比例積分控制器

(64)‧‧‧信號產生器

(65)‧‧‧乘法器

(66)‧‧‧第二減法器

(67)‧‧‧電流控制器

(68)‧‧‧脈寬調變電路

(69)‧‧‧第三減法器

(60)‧‧‧模式選擇電路

(6a)‧‧‧第一電壓檢出器

(6b)‧‧‧第二電壓檢出器

(6c)‧‧‧第三電壓檢出器

(6d)‧‧‧電流檢出器

(6e)‧‧‧比較器

(7)‧‧‧直流電源

(8)‧‧‧市電系統

第一圖(A)係習用單相二極體箝位式三階電能轉換器

第一圖(B)係習用單相飛輪電容式三階電能轉換器

第一圖(C)係習用單相串接橋式三階電能轉換器

第二圖係本發明五階電力轉換器之較佳實施例

第三圖(a)係本發明之該濾波器之實施例一

第三圖(b)係本發明之該濾波器之實施例二

第四圖(a)至第四圖(d)係該五階電力轉換器於市電系統電壓正半週時四個切換模式之電路動作

第五圖(a)至第五圖(d)係該五階電力轉換器於市電系統電壓負半週時四個切換模式之電路動作

第六圖係本發明之控制器較佳實施例之控制方塊圖

為了讓本發明之上述和其他目的、特徵與優點能更明確被了解，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

第二圖所示為本發明之五階電力轉換器(A)之實施例，該五階電力轉換器(A)包含：一輸入端點組(1)：該輸入端點組(1)係提供電性連接一直流電源(7)。

一雙降壓式電力轉換器(2)，包括：一上降壓轉換器(21)：該上降壓轉換器(21)包括一第一輸入端(211)及一第一輸出端(212)，且該第一輸入端(211)電性連接該輸入端點組(1)。

一下降壓轉換器(22)：該下降壓轉換器(22)包括一第二輸入端(221)及一第二輸出端(222)，該第二輸入端(221)電性連接該輸入端點組(1)，且該下降壓轉換器(22)電性連接該上降壓轉換器(21)。

一橋式電力轉換器(3)：該橋式電力轉換器(3)分別與該第一輸出端(212)及該第二輸出端(222)作電性連接。

一濾波器(4)：該濾波器(4)與該橋式電力轉換器(3)作電性連接。

一輸出端點組(5)：該輸出端點組(5)與該濾波器(4)作電性連接，係以提供與一市電系統(8)作並聯。

一控制器(6)：該控制器(6)分別電性連接該雙降壓式電力轉換器(2)及該橋式電力轉換器(3)。

本發明係藉由該控制器(6)來控制該雙降壓式電力轉換器(2)，將進入該雙降壓式電力轉換器(2)之直流電源之電壓轉換成一直流三階脈寬調變電壓以供給該橋式電力轉換器(3)，並控制該橋式電力轉換器(3)以與該市電系統(8)之電壓同步之低頻切換，將該直流三階脈寬調變電壓進一步轉換成一交流五階脈寬調變電壓，並產生一與該市電系統(8)之電壓同相位之正弦波電流注入市電。

第三圖所示為該濾波器(4)之較佳實施例，請參考第三圖(a)配合第二圖所示，該濾波器(4)包括一電感器(41)，該電感器(41)一端電性連接該輸出端點組(5)，另一端電性連接於該橋式電力轉換器(3)，以令該濾波器(4)為一階低通濾波器。請參考第三圖(b)所示，該濾波器(4)更進一步包括一濾波電容(42)，該濾波電容(42)並聯該輸出端點組(5)，以令該濾波器(4)為二階低通濾波器。

請參閱第二圖所示，該雙降壓式電力轉換器(2)及該橋式電力轉換器(3)之較佳實施例，該上降壓轉換器(21)與該下降壓轉換器(22)電性連接而產生一第一端點(23)，且，該上降壓轉換器(21)包括：一第一電力電子開關(213)：分別電性連接該第一輸入端(211)與該第一輸出端(212)。

一第一二極體(214)：陰極電性連接該第一輸出端(212)，陽極電性連接該第一端點(23)。

一第一電容器(215)：分別電性連接該第一輸入端(211)及該第一端點(23)。

該下降壓轉換器(22)包括：一第二電力電子開關(223)：分別電性連接該第二輸入端(221)與該第二輸出端(222)。

一第二二極體(224)：陽極電性連接該第二輸出端(222)，陰極電性連接該第一端點(23)。

一第二電容器(225)：分別電性連接該第二輸入端(221)及該第一端點(23)。

該橋式電力轉換器(3)包括：一第一橋臂(31)與一第二橋臂(32)，該第一橋臂(31)並聯該第二橋臂(32)而界定出一第一接點(33)及一第二接點(34)，該第一接點(33)及該第二接點(34)分別電性連接該第一輸出端(212)及該第二輸出端(222)，該第一橋臂(31)包括一第三電力電子開關(311)與一第四電力電子開關(312)，該第三電力電子開關(311)以一第一電線(313)電性連接該第四電力電子開關(312)；該第二橋臂(32)包括一第五電力電子開關(321)與一第六電力電子開關(322)，該第五電力電子開關(321)以一第二電線(323)電性連接該第六電力電子開關(322)，該濾波器(4)分別電性連接該第一電線(313)及該第二電線(323)。

且該控制器(6)係分別電性連接第一至第六電力電子開關(213、223、311、312、321、322)。

本發明之五階電力轉換器(A)，該第一及第二電容器(215、225)具有幾近相同之電容值，其串接後跨接於該直流電源(7)，該直流電源(7)之電壓為Vdc，因此該第一及第二直流電容器(215、225)之電壓值幾近相同，約為Vdc/2。該五階電力轉換器(A)利用該控制器(6)於市電系統(8)之電壓正半週時，而控制該第一至第六電力電子開關(213、223、311、312、321、322)以產生四個切換模式，第四圖所示為其動作之等效電路，當該市電系統(8)之電壓為正半週時如第四圖(a)所示，該第三及第六電力電子開關(311、322)導通，而該第四及第五電力電子開關(312、321)截止，該雙降壓式電力轉換器(2)之該第一電力電子開關(213)導通，該第二電力電子開關(223)截止，該第一電容器(215)之放電電流流經該第一電力電子開關(213)、該第三電力電子開關(311)、該第六電力電子開關(322)與該第二二極體(224)，此時該雙降壓式電力轉換器(2)之輸出電壓為Vdc/2，而該橋式電力轉換器(3)之輸出電壓亦為Vdc/2；切換模式二時如第四圖(b)所示，該第二電力電子開關(223)導通，該第一電力電子開關(213)截止，而使得該第二直流電容器(225)之放電電流流經該第二電力電子開關(223)、該第三電力電子開關(311)、該第六電力電子開關(322)與第一二極體(214)，此時該雙降壓式電力轉換器(2)之輸出電壓為Vdc/2，而該橋式電力轉換器(3)之輸出電壓亦為Vdc/2；切換模式三時如第四圖(c)所示，該第一電力電子開關(213)與該第二電力電子開關(223)均截止，而使得該第一二極體(214)、該第二二極體(224)、該第三電力電子開關(311)與該第六電力電子開關(322)導通，此時該雙降壓式電力轉換器(2)之輸出電壓為0，而該橋式電力轉換器(3)輸出電壓亦為0；切換模式四時如第四圖(d)所示，該第一電力電子開關(213)與該第二電力電子開關(223)均導通，而使得該第一及第二電容器(215、225)之放電電流同時流經該第一電力電子開關(213)、該第二電力電子開關(223)、該第三電力電子開關(311)與該第六電力電子開關(322)，此時該雙降壓式電力轉換器(2)之輸出電壓為Vdc，而該橋式電力轉換器(3)輸出電壓亦為Vdc。本發明所謂電力電子開關不限於為MOSFET，亦可為IGBT或BJT等，以本發明為例，該各電力電子開關較佳為MOSFET。

該五階電力轉換器(A)利用該控制器(6)於該市電系統(8)電壓為負半週時亦產生四個切換模式；第五圖所示為其動作之等效電路，當該市電系統(8)之電壓為負半週時，該第四及第五電力電子開關(312、321)導通，而該第三及第六電力電子開關(311、322)截止，切換模式一時如第五圖(a)所示，該第一電力電子開關(213)導通，該第二電力電子開關(223)截止，而使得該第一電容器(215)之放電電流流經該第一電力電子開關(213)、該第五電力電子開關(321)、該第四電力電子開關(312)與該第二二極體(224)，此時該雙降壓式電力轉換器(2)之輸出電壓為Vdc/2，而該橋式電力轉換器(3)之輸出電壓為-Vdc/2；切換模式二時如第五圖(b)所示，該第二電力電子開關(223)導通，該第一電力電子開關(213)截止，而使得該第二電容器(225)之放電電流流經該第二電力電子開關(223)、該第五電力電子開關(321)、該第四電力電子開關(312)與第一二極體(214)，此時該雙降壓式電力轉換器(2)之輸出電壓為Vdc/2，而該橋式電力轉換器(3)之輸出電壓為-Vdc/2；切換模式三時如第五圖(c)所示，該第一電力電子開關 (213)與該第二電力電子開關(223)均截止，而使得該第一二極體(214)、該第二二極體(224)、該第五電力電子開關(321)與該第四電力電子開關(312)導通，此時該雙降壓式電力轉換器(2)之輸出電壓為0，而該橋式電力轉換器(3)輸出電壓亦為0；切換模式四時如第五圖(d)所示，該第一電力電子開關(213)與該第二電力電子開關(223)均導通，而使得該第一及第二電容器(215、225)之放電電流同時流經該第一電力電子開關(213)、該第二電力電子開關(223)、該第五電力電子開關(321)與該第四電力電子開關(312)，此時該雙降壓式電力轉換器(2)之輸出電壓為Vdc，而該橋式電力轉換器(3)輸出電壓為-Vdc。

綜合以上所述該五階電力轉換器(A)之該雙降壓式電力轉換器(2)之輸出電壓為Vdc、Vdc/2及0等具有三階變化之直流電壓，而該橋式電力轉換器(3)採用與該市電系統(8)電壓同步之方式切換，該橋式電力轉換器(3)則可進一步產生Vdc、Vdc/2、0、-Vdc/2、-Vdc等五階變化之交流輸出電壓，所以本發明為一個五階電力轉換器(A)。

請再參考第二圖所示之本發明之五階電力轉換器(A)之較佳實施例，該第一電力電子開關(213)與該第二電力電子開關(223)之狀態必須跟隨該市電系統(8)之電壓振幅變化。當該市電系統(8)之電壓絶對值小於Vdc/2時，利用該控制器(6)控制該第一電力電子開關(213)或該第二電力電子開關(223)作高頻切換，但同一時間只能其中一個開關導通，當該第一電力電子開關(213)或該第二電力電子開關(223)導通時，該橋式電力轉換器(3)可產生一輸出電壓約為+Vdc/2或-Vdc/2，其輸出電壓為正或負由該橋式電力轉換器(3)之該第三至第六電力電子開關(311、312、321、322)之狀態決定，此時該五階電力轉換器(A)輸出電流之絶對值將上升，當該第一電力電子開關(213)及該第二電力電子開關(223)均截止時，該橋式電力轉換器(3)之輸出電壓0，此時該五階電力轉換器(A)輸出電流之絶對值將下降，因此控制該第一電力電子開關(213)與該第二電力電子開關(223)其中之一作高頻切換將可控制該五階電力轉換器(A)輸出電流去追隨一參考電流信號之絶對值，該參考電流信號為該五階電力轉換器(A)之期望輸出電流，而該第一電力電子開關(213)與該第二電力電子開關(223)何者作高頻切換則視該第一及第二電容器(215、225)之電壓而定，若該第一電容器(215)電壓高於該第二電容器(225)電壓，則該第一電力電子開關(213)作高頻切換，由該第一電容器(215)釋放電能；反之，該第二電容器(225)電壓高於該第一電容器(215)，則該第二電力電子開關(223)作高頻切換，由該第二電容器(225)釋能，如此便能達到該第一及第二電容器(215、225)之電壓值均等。

請再參考第二圖所示之本發明之五階電力轉換器(A)之較佳實施例，當該市電系統(8)之電壓絶對值高於Vdc/2時，利用該控制器(6)控制該第一電力電子開關(213)及該第二電力電子開關(223)其中之一作高頻切換，而另一電力電子開關則一直導通，當該第一電力電子開關(213)與該第二電力電子開關(223)均導通時，該橋式電力轉換器(3)可產生一輸出電壓+Vdc或-Vdc，其輸出電壓為正或負由該橋式電力轉換器(3)之該第三至第六電力電子開關(311、312、321、322)之狀態決定，此時該五階電力轉換器(A)輸出電流之絶對值將上升，當該第一電力電子開關(213)及該第二電力電子開關(223)其中之一為截止時，該橋式電力轉換器(3)之輸出電壓約為+Vdc/2或-Vdc/2，其輸出電壓為正或負由該橋式電力轉換器(3)之該第三至第六電力電子開關(311、312、321、322)之狀態決定，此時該五階電力轉換器(A)輸出電流之絶對值將下降，因此控制該第一電力電子開關(213)與該第二電力電子開關(223)作高頻切換將可控制該五階電力轉換器(A)輸出電流去追隨該參考電流信號之絶對值，而該第一電力電子開關(213)與該第二電力電子開關(223)何者作高頻切換則視該第一及第二電容器(215、 225)之電壓值而定，若該第一電容器(215)電壓高於該第二電容器(225)電壓，則該第二電力電子開關(223)作高頻切換，該第一電容器(215)釋能之時間較該第二電容器(225)長；反之，該第二電容器(225)電壓高於該第一電容器(215)，則該第一電力電子開關(213)作高頻切換，該第二電容器(225)釋能之時間較該第一電容器(215)長，如此便能達到該第一及第二電容器(215、225)之均壓。

由以上之說明可看出本發明之五階電力轉換器(A)中藉由該雙降壓式電力轉換器(2)之較佳實施例，利用該第一電力電子開關(213)及該第二電力電子開關(223)之切換可產生一直流三階脈寬調變電壓供給該橋式電力轉換器(3)，並達成該第一及第二電容器(215、225)之電壓值相等；而該橋式電力轉換器(3)較佳實施例則採用與該市電系統(8)之電壓同步之低頻切換，以將該直流三階脈寬調變電壓進一步轉換成一交流五階脈寬調變電壓，並控制該五階電力轉換器(A)輸出電流去追隨一參考電流信號。因此該五階電力轉換器(A)藉由該雙降壓式電力轉換器(2)之較佳實施例，再配合橋式電力轉換器(3)之較佳實施例應用於再生能源發電系統時，該再生能源發電系統連接至該五階電力轉換器(A)作為該直流電源(7)，而該參考電流信號為一與該市電系統(8)電壓同相位之正弦波，因此該五階電力轉換器(A)便能輸出一與該市電系統(8)電壓同相位之正弦波電流。本發明所發展之五階電力轉換器(A)只使用到六個電力電子開關，且由於只有該雙降壓式電力轉換器(2)之該第一及第二電力電子開關(213、223)採用高頻切換，並藉該第一及第二電力電子開關(213、223)採用高頻切換達到直流穩壓及均壓，而該橋式電力轉換器(3)之該第三至第六電力電子開關(311、312、321、322)則採用與該市電系統(8)之電壓同步之低頻切換，與習用之多階電能轉換器作比較，本發明所發展之五階電力轉換器(A)可有效簡化電路架構及控制電路，提高電能轉換效率。

第六圖所示為本發明之五階電力轉換器(A)之該控制器(6)較佳實施例，該控制器(6)包括：一第一電壓檢出器(6a)：該第一電壓檢出器(6a)電性連接該第一電容器(215)以提供檢出其電壓值，而得到一第一電壓訊號。

一第二電壓檢出器(6b)：該第二電壓檢出器(6b)電性連接該第二電容器(225)以提供檢出其電壓值，而得到一第二電壓訊號。

一加法器(61)：該加法器(61)分別電性連接該第一及第二電壓檢出器(6a、6b)，係提供接收該第一及第二電壓訊號並進行相加，而得到一第三電壓訊號。

一第一減法器(62)：該第一減法器(62)電性連接該加法器(61)，係提供接收該第三電壓訊號並與一預設電壓訊號相減，而得到一第四電壓訊號。

一比例積分控制器(63)：該比例積分控制器(63)電性連接該第一減法器(62)，係提供接收該第四電壓訊號，而產生一參考電流之振幅訊號。

一第三電壓檢出器(6c)該第三電壓檢出器(6c)係電性連接該市電系統(8)用以檢出其電壓，而得到一市電訊號。

一信號產生器(64)：該信號產生器(64)係電性連接該第三電壓檢出器(6c)，而提供接收該市電訊號，以產生與該市電系統(8)之電壓同相位的單位正弦波信號。

一乘法器(65)：該乘法器(65)分別電性連接該比例積分控制器(63)及該信號產生器 (64)，係提供接收該參考電流之振幅訊號及該單位正弦波信號進行相乘，而產生一參考電流訊號。

一電流檢出器(6d)：該電流檢出器(6d)電性連接該輸出端點組(5)以提供檢出該五階電力轉換器(A)之輸出電流，而得到一輸出電流訊號。

一第二減法器(66)：該第二減法器(66)分別電性連接該乘法器(65)及該電流檢出器(6d)，係提供接收該參考電流訊號及該輸出電流訊號並進行相減，而得到一誤差訊號。

一電流控制器(67)：該電流控制器(67)電性連接該第二減法器(66)係提供接收該誤差訊號以作電流之閉迴路控制而得到一控制訊號。

一脈寬調變電路(68)：該脈寬調變電路(68)電性連接該電流控制器(67)，係提供接收該控制訊號並將其轉變成脈寬調變訊號。

一第三減法器(69)：該第三減法器(69)分別電性連接該第一及第二電壓檢出器(6a、6b)，係提供接收該第一及第二電壓訊號並進行相減，而得到一電壓差訊號。

一模式選擇電路(60)：該模式選擇電路(60)分別電性連接該脈寬調變電路(68)及該第三減法器(69)及第三電壓檢出器(6c)以產生第一驅動訊號及第二驅動訊號，其輸出並分別電性連接至該第一電力電子開關(213)及該第二電力電子開關(223)以控制該第一及第二電力電子開關(213、223)的作動。

一比較器(6e)：該比較器(6e)電性連接至該第三電壓檢出器(6c)以產生第三、第四、第五及第六驅動訊號，其輸出並分別與該第三至第六電力電子開關(311、312、321、322)作電性連接以控制該第三至第六電力電子開關(311、312、321、322)之作動。

該五階電力轉換器(A)用以作該第一及第二電容器(215、225)之穩壓，及產生一與該市電系統(8)電壓同相位之正弦波電流注入該市電系統(8)。請再參考第六圖所示為之控制方塊，再配合第二圖所示，該第一及第二電容器(215、225)之電壓經該第一及第二電壓檢出器(6a、6b)檢出並經該加法器(61)相加後，得到該第三電壓訊號而與該第一減法器(62)內所設定之預設電壓訊號相減而得到該第四電壓訊號，再送至該比例積分控制器(63)以產生該參考電流信號之振幅信號，為了得到一與該市電系統(8)之電壓同相位之正弦波電流，該市電系統(8)之電壓經該第三電壓檢出器(6c)檢出並送至該信號產生器(64)以產生一與該市電系統(8)之電壓同相位之單位正弦波信號，將該振幅信號與該單位正弦波信號送至該乘法器(65)相乘即可得到該參考電流信號，該五階電力轉換器(A)輸出電流經該電流檢出器(6d)檢出，而得到該輸出電流訊號，再與該參考電流信號經該第二減法器(66)相減，而得到一誤差訊號送至該電流控制器(67)，該電流控制器(67)用以作電流之閉迴路控制以得到一控制訊號。該電流控制器(67)輸出送至一脈寬調變電路(68)產生脈寬調變信號，由於該第一電力電子開關(213)及該第二電力電子開關(223)必須同時作該第一及第二電容器(215、225)之均壓，且其切換狀態必須跟隨該市電系統(8)電壓振幅變化，因此將第一及第二電壓訊號經一第三減法器(69)相減以得到一電壓差訊號，再將該電壓差訊號、該市電訊號及該脈寬調變信號送至一模式選擇電路(60)，該模式選擇電路(60)產生該第一及第二驅動訊號，而控制該第一及該第二電力電子開關(213、223)之作動，以令該第一及第二電容器(215、225)之電壓值相等，進而使該雙降壓式電力轉換器(2)產生一直流三階脈寬調變電壓供給該橋式電力轉換器(3)。該橋式電力轉換器(3)之該第三至第六電力電子開關(311、312、321、322)採用與該市電系統(8)之電壓同步之低頻切換，因此將該第三電壓檢出器(6c)檢出之第五電壓訊號送至一比較器(6e)便能產生該第三至第六驅動訊號，以令該比較器(6e)控制第三至第六電力電子開關之作動(311、312、321、322)，進而控制該橋式電力轉換器(3)以與市電系統(8)電壓同步之低頻切換，將該直流三階脈寬調變電壓進一步轉換成一交流五階脈寬調變電壓，並產生一與市電系統(8)之電壓同相位之正弦波電流以供注入市電系統(8)。

雖然本發明已以前述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與修改，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。