TWI478475B - 換流裝置及其換流方法 - Google Patents

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換流裝置及其換流方法
本發明是關於一種換流裝置與其換流方法，特別是關於一種在換流裝置中的直流-直流轉換器與其轉換方法。
直交流轉換器(DC-AC Converter)常被稱為換流器(Inverter)，其可應用於太陽能面板模組，可將太陽能面板模組所輸出的直流電轉換為市電用的60Hz交流電。換流器亦可應用於不斷電系統(UPS)，當市電供應於該不斷電系統時，該不斷電系統將該市電的交流電轉換為直流電，並對其內部的電池充電。而當市電斷電時，該不斷電系統利用該換流器將電池的直流電轉成交流電以供應電器的用電。
請參閱第一圖(a)，其為在習知技術中換流系統10的示意圖。換流系統包含一直流供應裝置101、一換流裝置102、以及一負載103。該換流裝置102包括直流-直流轉換器104、開關轉換器105、以及LC濾波器106。開關轉換器105包含開關Q1 、Q2 、Q3 、以及Q4 ，較常用的開關為金氧半場效電晶體。LC濾波器106包含濾波電感Lf 以及濾波電容Cf ，負載103與該濾波電容Cf 並聯。
直流供應裝置101提供直流電壓VDC1 至該直流-直流轉換器104，直流-直流轉換器104響應該直流電壓VDC1 而輸出一待換流電壓Vbus1 。直流-直流轉換器104一般而言係利用脈波寬度調變(PWM)的方式來調整待換流電壓Vbus1 ，且可分成升 壓型(boost)、降壓型(buck)、或是升降壓型(buck-boost)，而在太陽能面板模組以及不斷電系統的應用上以升壓型或升降壓型較多。在第一圖(a)中，直流-直流轉換器104可為升壓型或降壓型。在習知技術中，若為升壓型則待換流電壓Vbus1 大於或等於直流電壓VDC1 ，若為降壓型則待換流電壓Vbus1 小於或等於直流電壓VDC1 ；而不論是哪一種形式的直流-直流轉換器104，其所輸出的待換流電壓Vbus1 都是固定的直流電壓；當待換流電壓Vbus1 有不穩定的狀況時才會被適當調整，而並不會依時間或預定的電壓波形來作調整。該待換流電壓Vbus1 係經由開關轉換器105與LC濾波器106轉換成交流電壓。
請參閱第一圖(b)與(c)，其為在習知技術中開關轉換器105將直流轉成交流的示意圖。在第一圖(a)中的負載103可為市電網、不斷電系統、或需交流電壓的裝置。若不考慮負載103的影響，在第一圖(b)中，當開關Q1 導通而開關Q4 進行開與關的交替切換，且開關Q2 與Q3 關斷時，在a點會形成正極而在b點會形成負極，該待換流電壓Vbus1 經由LC濾波器106的處理後在c點至d點間形成交流電壓VAC 的正半波，如第一圖(d)所示。在第一圖(c)中，當開關Q2 導通而開關Q3 進行開與關的交替切換，且開關Q1 與Q4 關斷時，在a點會形成負極而在b點會形成正極，該待換流電壓Vbus1 經由LC濾波器106的處理後在c點至d點間形成交流電壓VAC 的負半波，如第一圖(d)所示。
請參閱第一圖(d)，其為在習知技術中開關Q1 ~Q4 的閘極電壓與交流電壓VAC 的波形的示意圖。在第一圖(d)中，開關 Q1 的閘極電壓使開關Q1 在一第一期間T1維持導通；在該第一期間T1中，當開關Q4 的閘極電壓的脈衝使開關Q4 導通的時間愈長時，則在正半波HW+中與開關Q4 的該脈衝對應的電壓愈大，反之則愈小。另一方面，開關Q2 的閘極電壓使開關Q2 在一第二期間T2維持導通；在該第二期間T2中，當開關Q3 的閘極電壓的脈衝使開關Q3 導通的時間愈長，則在負半波HW-中與開關Q3 的該脈衝對應的電壓愈小，反之則愈大。如此一來，藉由開關轉換器105與LC濾波器106就能將是直流電壓的待換流電壓Vbus1 轉換成交流電壓VAC 。
習知換流裝置102還需仰賴LC濾波器106這一級才能輸出交流電壓VAC ，因此期待有一種換流裝置以及其換流方法來予以改善。
另外，習知換流裝置102產生的待換流電壓Vbus1 係經過直流-直流轉換器103穩壓後的電壓，因此為固定的電壓。期待有一種方法能夠輸出預設電壓，而能夠實現任意的預定波形。
有鑒於習知換流裝置與其換流方法的不足，一種換流裝置被提出，其包含一第一直流-直流轉換器、一第二直流-直流轉換器、以及一開關轉換器。該第一直流-直流轉換器接收該第一電壓，該第一直流-直流轉換器包含一第一開關，該第一開關在一第一期間切換一第一複數次數以依序在該第一期間的不同時間點傳輸一第一序列的輸出電壓，從而輸出一第一半波。該第二直流-直流轉換器接收該第一電壓，該第二直流-直流轉換器包含一第二開關，該第二開關在一第二期間切換一第二複數次數以依序在該第二期間的不同時間點傳輸一第二序列的輸出電壓，從而輸出一第二半波。該開關轉換器，分別在該第一期間與該第二期間接收該第一半波和該第二半波以輸出一全波，其中該第一序列的輸出電壓或該第二序列的輸出電壓相對於該第一電壓依序具有複數比率，且該第一半波或該第二半波係根據該複數比率而形成。
依據上述構想，另一種換流裝置被提出，其包含一直流-直流轉換器以及一開關轉換器。該直流-直流轉換器接收一第一電壓，並輸出一第一序列的輸出電壓。該開關轉換器根據該第一序列的輸出電壓而輸出一預定波形，其中該第一序列的輸出電壓相對於該第一電壓依序具有複數比率，且該預定波形係根據該複數比率而形成。
依據上述構想，一種換流裝置的換流方法被提出，該換流裝置包含一第一開關、一第二開關、以及一開關轉換器，該方法包含下列步驟：接收一輸入電壓。該第一開關在一第一期間切換一第一複數次數以依序在該第一期間的不同時間點傳輸一第一序列的輸出電壓，從而輸出一第一半波。該第二開關在一第二期間切換一第二複數次數以依序在該第二期間的不同時間點傳輸一第二序列的輸出電壓，從而輸出一第二半波。該開關轉換器分別在該第一期間與該第二期間接收該第一半波和該第二半波以輸出一全波，其中該第一序列的輸出電壓或該第二序列的輸出電壓相對於該輸入電壓依序具有複數比率，且該第一半弦波或該第二半弦波係根據該複數比率而形成。
依據上述構想，另一種換流方法被提出，該方法包含下列步驟：接收一輸入電壓。傳輸一第一序列的輸出電壓和一第二序列的輸出電壓，其中該第一序列的輸出電壓和該第二序列的輸出電壓相對於該輸入電壓依序具有複數比率。根據該第一序列的輸出電壓和該第二序列的輸出電壓而輸出一預定波形，其中該預定波形係根據該複數比率而形成。
以下為本發明較佳實施例，本案提供充足的實施例來說明本發明的精神，且各實施例之間並不互斥，各實施例之間可任意組合而形成另一新的實施例，亦即本發明並不限於所列出的實施例，凡是符合本案發明的精神者皆在本案發明所涵蓋的範圍內。
請同時參閱第二圖(a)與第二圖(b)，第二圖(a)為本案第一較佳實施例換流系統20的示意圖，第二圖(b)為本案第一較佳實施例電壓波形的示意圖。換流系統20包含一太陽能面板模組21、一換流裝置22、以及一負載23。該換流裝置22包括一第一直流-直流轉換器221、一第二直流-直流轉換器222、以及一開關轉換器223。該太陽能面板模組21輸出一第一電壓Vpv ，第一電壓Vpv 典型地約為40伏特。
該開關轉換器223，包含開關S3 、S4 、S5 、S6 ，分別在一第一期間T3與一第二期間T4接收該第一半波HW1和該第二半波HW2而輸出一全弦波FW1。換流裝置22更包含一控制單元(未顯示)，在該第一期間T3，該控制單元使開關S3 在輸出端e點與第一接收端g點之間導通，且使該開關S6 在該第 二接收端h點與輸出端j點之間導通，且使開關S4 與開關S5 關斷，以輸出該第一半波HW1；亦即，電壓Vej 在第一期間T3具有第一半波HW1在與該第一期間T3相鄰的一第二期間T4，該控制單元使開關S5 在輸出端f點與該第二接收端h點之間導通，且使開關S4 在該第一接收端g點與輸出端i點之間導通，且使該開關S3 與開關S6 關斷，以輸出該第二半波HW2；亦即，電壓Vfi 在第二期間T4具有第二半波HW2。
該第一直流-直流轉換器221接收該第一電壓Vpv ，而在一第一期間T3在輸出端e點和輸出端j點之間輸出第一半波HW1。該第二直流-直流轉換器222接收該第一電壓Vpv ，而在一第二期間T4在輸出端f點和輸出端i點之間輸出第二半波HW2。該太陽能面板模組21可由任何提供固定直流電壓的電源所替代。該負載23具有耦接於該換流裝置22的一第一接收端g點和一第二接收端h點。負載23可為市電網、不斷電裝置、或電器裝置。在一較佳實施例中，第一直流-直流轉換器221和第二直流-直流轉換器222可具有相同的構造或不同的構造。在一較佳實施例中，第一半波HW1與第二半波HW2均為半弦波。
開關轉換器223在第一期間T3輸出的第一半波HW1與在第二期間T4輸出的第二半波HW2都是電壓為正的半弦波；但在第二期間T4，由於具有正電壓的該第二半波HW2在第二接收端h點被接收，在第一接收端g點與第二接收端h點之間會形成負電壓的半弦波，該負電壓的計算為第一接收端g點的電壓減去第二接收端h點的電壓；如此一來，開關轉換器223在第一期間T3與第二期間T4中便可形成具有交流電壓Vgh 的全波FW1。
請參閱第三圖(a)，其為本案第二較佳實施例換流系統30的示意圖。換流系統30包含一直流供應裝置31、一換流裝置32、以及一負載33。直流供應裝置31可為太陽能面板模組。換流裝置32包括一直流-直流轉換器321以及一開關轉換器322。直流-直流轉換器321具有輸出端m點與輸出端n點，直流-直流轉換器321與直流供應裝置31耦接，接收直流電壓VDC2 ，且在輸出端m點與輸出端n點之間產生待換流電壓Vbus2 ，待換流電壓Vbus2 等於m點的電壓減去n點的電壓。負載33具有第一接收端k點和第二接收端l點。開關轉換器322包含開關S7 、S8 、S9 、S10 ，開關S7 、S9 經由第一接收端k點串接，開關S8 、S10 經由第二接收端l點串接，開關S7 耦接於輸出端m點與該第一接收端k點之間，開關S8 耦接於輸出端m點與該第二接收端l點之間，開關S9 耦接於輸出端n點與該第一接收端k點之間，開關S10 耦接於輸出端n點與該第二接收端l點之間。
請參閱第三圖(b)，其為本案第二較佳實施例電壓波形的示意圖。請同時參考第三圖(a)、(b)，待換流電壓Vbus2 在第一期間T5具有一第一正半波且在第二期間T6具有一第二正半波。在第一期間T5，開關S7 、S10 導通，且開關S8 、S9 關斷；因此，在第一期間T5，在第一接收端k點會形成正極而在第二接收端l點會形成負極，且待換流電壓Vbus2 的該第一正半波在k點與l點間會形成交流電壓Vkl 的正半波，其中該正半波的電壓等於k點的電壓減去l點的電壓。在與第一期間T5相鄰的第二期間T6，開關S8 、S9 導通，且開關S7 、S10 關斷；因此，在第二期間T6，在第一接收端k點會形成負極而在第二接收端l點會形成正極，且待換流電壓Vbus2 的該第二正半波在k點與l點間會形成交流電壓Vkl 的負半波，其中該負半波的電壓等於k點的電壓減去l點的電壓。如此一來，開關轉換器322在第一期間T5與第二期間T6中便可形成具有全波的交流電壓Vkl 。
本案的換流裝置32可不用LC濾波器106，因為從該第一直流-直流轉換器321就能輸出正半波，而習知的換流裝置102在直流-直流轉換器104輸出的卻是固定不變的直流電壓，若要輸出正半波或負半波，待換流電壓Vbus1 還必須經過開關轉換器103、以及LC濾波器106的處理，開關轉換器103可為全橋轉換器。同樣地，本案的換流裝置22中的第一直流-直流轉換器221以及第二直流-直流轉換器222也都能輸出正半波。在第二較佳實施例中，若要使直流-直流轉換器321能夠輸出正半波，直流-直流轉換器321內部有特定的電路結構，且其操作方式與習知的直流-直流轉換器102有所不同。
請參閱第四圖(a)，其為本案第二較佳實施例直流-直流轉換器321的電路的示意圖。直流-直流轉換器321以升降壓型為例，其包含一開關M1，開關M1可為金氧半場效電晶體或雙載子電晶體，以作為功率電晶體，其中金氧半場效電晶體較常用。直流-直流轉換器321更包含電感L1、L3、電容C1、C3、以及二極體D1，電容C1耦接於開關M1的源極S1與二極體D1的負極之間作為耦合電容，電容C3耦接於輸出端m點與輸出端n點之間，電感L1耦接於輸出端n點與開關M1的源極S1之間，電感L3耦接於輸出端m點與二極體D1的負極之間，二極體D1的正極連接於輸出端n點，二極體D1的負極連接於電容C1與電感L3的接點，開關M1耦接於直流供應裝置31與電感L1之間。
當開關M1導通時，電流is 從直流供應裝置31流經開關M1到電感L1而使電感L1的電流iL 增加，因此在電感L1的端點S1至接地端產生正的電壓降，同時，，從二極體D1的負極流經電感L3的電流增加，因此在二極體D1的負極至m點產生正的電壓降，在與電容C3耦接的m點被充電至正極性，在與電容C3耦接的n點則形成負極性，而電容C3的m點至n點的電壓為VC3 。同時，藉由適當地切換開關轉換器322內部的開關，電容C1會有放電路徑DP1到負載33而使其放電電流流入負載33。
當開關M1關斷時，流經電感L1的電流iL 減少，因此在電感L1的端點S1至接地端產生負的電壓降，而使二極體D1順向偏壓導通，電容C1被充電產生端電壓VC1 ，從二極體D1的負極流經電感L3的電流增加，同樣在與電容C3耦接的m點被充電至正極性，在與電容C3耦接的n點則形成負極性同時，藉由適當地切換開關轉換器322內部的開關，電容C1會有放電路徑DP1到負載33而使其放電電流流入負載33。
請參閱第四圖(b)，其為開關M1的佔空比與直流-直流轉換器321的增益的示意圖。橫軸代表開關M1的佔空比x，縱軸代表直流-直流轉換器321的增益Mbb (x)，增益Mbb (x)為佔空比x之函數。根據伏秒平衡可得升降壓型直流-直流轉換器的增益Mbb (x)=x/(1-x)，其中增益Mbb (x)等於輸出電壓除以輸入電壓。在第二較佳實施例中，直流-直流轉換器321的輸出電壓等於待換流電壓Vbus2 ，且其輸入電壓等於直流電壓VDC2 ，因此增益Mbb (x)=x/(1-x)=Vbus2 /VDC2 (方程式1)。由於直流電壓VDC2 為固定電壓，故直流-直流轉換器321經由調整佔空比x可輸出一序列可調整的待換流電壓Vbus2 。
請參閱第四圖(c)，其為本案第二較佳實施例電壓的波形與增益Mbb (t)的示意圖。在第四圖(c)中，橫軸代表時間，以秒為單位，VGS1 代表開關M1的閘極電壓，Vk1 代表負載33接收的交流電壓，增益Mbb (t)代表依時間而定之增益函數。在一較佳實施例中，第四圖(c)的第一期間T5分成第一複數T5S的子期間T5S1 、T5S2 、T5S3 、T5Sn-1 、以及T5Sn ，該第一複數T5S的子期間T5S1 、T5S2 、T5S3 、T5Sn-1 、以及T5Sn 的每一子期間都可分成可調整的導通期間與關斷期間。例如，子期間T5S1 的導通期間為T5S1_on，子期間T5S1 的關斷期間為T5S1_off，依此類推。子期間T5S3 的導通期間T5S3 _on佔據大部分的子期間T5S3 ，也就是說導通期間T5S3 _on與子期間T5S3 的比值等於佔空比，且趨近於1；此時實際的增益很大但因寄生效應的影響並不會無窮大，典型的最大增益約在10，此處的增益Mbb (x)是取絕對值來表示，如第四圖(b)所示。
請同時參閱第四圖(a)~(c)，直流-直流轉換器321將直流電壓VDC2 轉換為待換流電壓Vbus2 的較佳方式如下：該開關M1在一第一期間T5切換一第一複數次數n以依序在該第一期間T5的不同時間點{t0 ,t1 ,t2 ,t3 ,...,tn-1 ,tn }傳輸一第一序列的輸出電壓{Vos0 ,Vos1 ,Vos2 ,Vos3 ,...,Vosn-1 ,Vosn }，從而輸出一第一半波HW3，不同時間點{t0 ,t1 ,t2 ,t3 ,...,tn-1 ,tn }分別對應一第三序列的佔空比{x0 ,x1 ,x2 ,x3 ,...,xn-1 ,xn }。該開關M1在一第二期間T6切換一第二複數次數m以依序在該第二期間T6的不同時間點{t'0 ,t'1 ,t'2 ,t'3 ,...,t'm-1 ,t'm }傳輸一第二序列的輸出電壓{V'os0 ,V'os1 ,V'os2 ,V'os3 ,...,V'osm-1 ,V'osm }，從而輸出一第二半波HW4，不同時間點{t'0 ,t'1 ,t'2 ,t'3 ,...,t'm-1 ,t'm }分別對應一第四序列的佔空比{x'0 ,x'1 ,x'2 ,x'3 ,...,x'm-1 ,x'm }。
該第一序列的輸出電壓{Vos0 ,Vos1 ,Vos2 ,Vos3 ,...,Vosn-1 ,Vosn }相對於該直流電壓VDC2 為依序具有複數比率{Vos0 /VDC2 ,Vos1 /VDC2 ,Vos2 /VDC2 ,Vos3 /VDC2 ,...,Vosn-1 /VDC2 ,Vosn /VDC2 }，該第二序列的輸出電壓{V'os0 ,V'os1 ,V'os2 ,V'os3 ,...,V'osm-1 ,V'osm }相對於該直流電壓VDC2 為依序具有複數比率{V'os0 /VDC2 ,V'os1 /VDC2 ,V'os2 /VDC2 ,V'os3 /VDC2 ,...,V'osm-1 /VDC2 ,V'osm /VDC2 }，其中該複數比率{Vos0 /VDC2 ,Vos1 /VDC2 ,Vos2 /VDC2 ,Vos3 /VDC2 ,...,Vosn-1 /VDC2 ,Vosn /VDC2 }即為一第五序列的增益{g0 ,g1 ,g2 ,g3 ,...,gn-1 ,gn }，該複數比率{V'os0 /VDC2 ,V'os1 /VDC2 ,V'os2 /VDC2 ,V'os3 /VDC2 ,...,V'osm-1 /VDC2 ,V'osm /VDC2 }即為一第六序列增益{g'0 ,g'1 ,g'2 ,g'3 ,...,g'm-1 ,g'm }。該第一半波HW3係根據該複數比率{g0 ,g1 ,g2 ,g3 ,...,gn-1 ,gn }而形成，該第二半波HW4係根據該複數比率{g'0 ,g'1 ,g'2 ,g'3 ,...,g'm-1 ,g'm }而形成，接下來藉由開關轉換器322的切換來將待換流電壓Vbus2 進行正半波以及負半波的切換，以產生全波FW2。
在上述的較佳實施例中，換流裝置32更可包含一控制單元。該控制單元可控制開關M1在第一期間T5使用例如頻率f1以產生第一半波HW3，且在第二期間T6使用例如頻率f2以產生第二半波HW4，而頻率f1與頻率f2不相等。
在另一較佳實施例中，換流裝置32的該控制單元(未顯示)可控制開關M1在第一期間T5與第二期間T6都使用固定的頻率，亦即該第一複數切換次數與該第二複數次數相等，實際應用上，開關M1典型的切換頻率約在1KHz~2.4MHz的範圍，依實際需求而定，並不限於此範圍。
藉由上述直流-直流轉換器321將直流電壓VDC2 轉換為待換流電壓Vbus2 的方式，不僅可產生具有半弦波波形的待換流電壓Vbus2 ，還可產生預設的波形的待換流電壓。例如，在t0 的時間點，預設直流-直流轉換器321產生電壓Vos0 ；因為輸入電壓等於固定的直流電壓VDC2 ，依據上述方程式1可知Mbb (x)=x/(1-x)=Vos0 /VDC2 ，亦即Mbb (x)可計算出來；因此，佔空比x也可由方程式1計算出來，並被提供給換流裝置32的該控制單元使用以控制開關M1。在其他的時間點t1 ,t2 ,t3 ,...,tn-1 ,tn ,t'1 ,t'2 ,t'3 ,...,t'm-1 ,t'm 的佔空比x0 ,x1 ,x2 ,x3 ,...,xn-1 ,xn ,x'0 ,x'1 ,x'2 ,x'3 ,...,x'm-1 ,x'm 亦可計算出來。
換流裝置32的該控制單元根據該第三序列的佔空比{x0 ,x1 ,x2 ,x3 ,...,xn-1 ,xn }控制該開關M1來使該直流-直流轉換器321輸出該第一序列的輸出電壓{Vos0 ,Vos1 ,Vos2 ,Vos3 ,...,Vosn-1 ,Vosn }，該控制單元根據該第四序列的佔空比{x'0 ,x'1 ,x'2 ,x'3 ,...,x'm-1 ,x'm }控制該開關M1來使該直流-直流轉換器321輸出該第二序列的輸出電壓{V'os0 ,V'os1 ,V'os2 ,V'os3 ,...,V'osm-1 ,V'osm }。
該第三序列的佔空比{x0 ,x1 ,x2 ,x3 ,...,xn-1 ,xn }和該第四序列的佔空比{x'0 ,x'1 ,x'2 ,x'3 ,...,x'm-1 ,x'm }包含一特定佔空比，例如在時間點t'0 的佔空比x'0 ，在該第一期間T5該直流-直流轉換器321具有第五序列的增益{g0 ,g1 ,g2 ,g3 ,...,gn-1 ,gn }，在該第二期間T6該直流-直流轉換器321具有第六序列的增益{g'0 ,g'1 ,g'2 ,g'3 ,...,g'm-1 ,g'm }，該第五序列的增益{g0 ,g1 ,g2 ,g3 ,...,gn-1 ,gn }與該第六序列的增益{g'0 ,g'1 ,g'2 ,g'3 ,...,g'm-1 ,g'm }包含特定增益例如g'0 ，該特定佔空比x'0 與該特定增益g'0 對應，且當該特定佔空比x'0 為零時，將其代入方程式1可知相對應的該特定增益g'0 亦為零。
在第四圖(c)中，在時間點t'0 時，由於佔空比x'0 為零，因此此時增益Mbb (x)為零，待換流電壓Vbus2 亦為零，此不同於升壓型的直流-直流轉換器，因為升壓型的直流-直流轉換器(未顯示)的增益為K/1-D，其中D為其佔空比，K為大於或等於1的常數，當D=0時，升壓型的直流-直流轉換器的增益為常數K，因此待換流電壓Vbus2 不會為零，故在換流的過程中升壓型的直流-直流轉換器無法產生具有零電壓的弦波，以提供市電或是UPS來使用，而在第四圖(a)中升降壓型的直流-直流轉換器321的電路結構則可產生具有零電壓的弦波。雖然升壓型的直流-直流轉換器無法產生具有零電壓的弦波，但依照本案所提轉換待換流電壓的方式仍可產生任意不具有零電壓的預定波形。
第四圖(a)~(c)的直流-直流轉換器以及其使用的電壓轉換的方式不僅可應用於本案第二較佳實施例，且亦可應用於本案第一較佳實施例，其中本案第一較佳實施例和第二較佳實施例的差別包括：開關轉換器的結構不同以及直流-直流轉換器使用的組數不同。請同時參閱第三圖(a)、(b)、以及第四圖(c)，在本案第一較佳實施例中，第一直流-直流轉換器221接收該第一電壓Vpv ，該第一直流-直流轉換器221包含一第一開關(未顯示)，該第一開關在一第一期間T3切換一第一複數次數n以依序在該第一期間T3的不同時間點{t0 ,t1 ,t2 ,t3 ,...,tn-1 ,tn }傳輸一第一序列的輸出電壓{Vos0 ,Vos1 ,Vos2 ,Vos3 ,...,Vosn-1 ,Vosn }，從而輸出該第一半波HW1。第二直流-直流轉換器222接收該第一電壓Vpv ，該第二直流-直流轉換器222包含一第二開關(未顯示)，該第二開關在一第二期間T4切換一第二複數次數m以依序在該第二期間T4的不同時間點{t'0 ,t'1 ,t'2 ,t'3 ,...,t'm-1 ,t'm }傳輸一第二序列的輸出電壓{V'os0 ,V'os1 ,V'os2 ,V'os3 ,...,V'osm-1 ,V'osm },從而輸出第二半波HW2,其中該第一序列的輸出電壓{Vos0 ,Vos1 ,Vos2 ,Vos3 ,...,Vosn-1 ,Vosn }或該第二序列的輸出電壓{V'os0 ,V'os1 ,V'os2 ,V'os3 ,...,V'osm-1 ,V'osm }相對於該第一電壓Vpv ，依序具有複數比率，且該第一半波HW1或該第二半波HW2係根據該複數比率而形成。接下來藉由開關轉換器223的切換輸出正半波以及負半波，以產生全波FW1。開關轉換器223亦可在不同的時間點切換而可調整全波FW1的相位。
同樣地，該第三序列的佔空比{x0 ,x1 ,x2 ,x3 ,...,xn-1 ,xn }和該第四序列的佔空比{x'0 ,x'1 ,x'2 ,x'3 ,...,x'm-1 ,x'm }包含一特定佔空比，例如在時間點t'0 的佔空比x'0 ，在該第一期間T3該第一直流-直流轉換器221具有第五序列的增益{g0 ,g1 ,g2 ,g3 ,...,gn-1 ,gn }，在該第二期間T4該第二直流-直流轉換器222具有第六序列的增益{g'0 ,g'1 ,g'2 ,g'3 ,...,g'm-1 ,g'm }，該第五序列的增益{g0 ,g1 ,g2 ,g3 ,...,gn-1 ,gn }與該第六序列的增益{g'0 ,g'1 ,g'2 ,g'3 ,...,g'm-1 ,g'm }包含特定增益例如g'0 ，該特定佔空比x'0 與該特定增益g'0 對應，且當該特定佔空比x'0 為零時，將其代入方程式1可知相對應的該特定增益g'0 亦為零。
直流-直流轉換器321可使用降壓型的電路來產生具有零電壓的弦波，開關轉換器也有不同的實施例在接下來的內容一一說明，這些不同的實施例可與前述的較佳實施例組合而產生另一實施例。
請參閱第五圖(a)，其為本案第三較佳實施例直流-直流轉換器341電路的示意圖。在第五圖(a)中，換流系統40包含直流供應裝置31、一換流裝置34、以及負載33。換流裝置34包括直流-直流轉換器341以及開關轉換器322。直流-直流轉換器341具有輸出端q點與輸出端r點，直流-直流轉換器341與直流供應裝置31耦接，並接收直流電壓VDC2 。
直流-直流轉換器341包含開關M2、電感L2、電容C2、以及二極體D2，電容C2耦接於輸出端q點與輸出端r點之間，電感L2耦接於輸出端q點與開關M2的源極S2之間，二極體D2的正極連接於輸出端r點，二極體D2的負極連接於源極S2，開關M2耦接於直流供應裝置31與電感L2之間。例如，換流裝置34更可包含用於控制開關M2的一控制單元(未顯示)。
當開關M2導通時，流經電感L2的電流增加，因此在電感L2的端點S2至輸出端q點產生正電壓降，同時與電容C2連接的輸出端q點會被充電至正極性，而電容C2與二極體D1連接點r則形成負極性，因此二極體D2逆向偏壓而視為斷路。同時，藉由適當地切換開關轉換器322內部的開關，流經電感L2的電流亦流入負載33。
當開關M2關斷時，流經電感L2的電流減少，因此在電感L2的端點S2至輸出端q產生負的電壓降，而使二極體D1順向偏壓導通，藉由適當地切換開關轉換器322內部的開關，電容C2會有放電路徑到負載33而使其放電電流流入負載33，此時流經電感L2的電流亦流入負載33。
請參閱第五圖(b)，其為開關M2的佔空比與直流-直流轉換器341的增益的示意圖。橫軸代表開關M2的佔空比y，縱軸代表直流-直流轉換器341的增益Mbuck (y)，增益Mbuck (y)為佔空比y之函數，且根據伏秒平衡可得增益Mbuck (y)=y。而增益Mbuck (y)等於輸出電壓除以輸入電壓。在第三較佳實施例中，輸出電壓等於待換流電壓Vbus2 ，輸入電壓等於直流電壓VDC2 ，因此增益Mbuck (y)=y=Vbus2 /VDC2 (方程式2)。由於直流電壓VDC2 為固定電壓，故直流-直流轉換器341經由調整佔空比y可輸出一序列可調整的待換流電壓Vbus2 。
請參閱第五圖(c)，其為本案第三較佳實施例待換流電壓Vbus2 的波形與增益Mbuck (t)的示意圖。在第五圖(c)中，橫軸代表時間，以秒為單位，VGS2 代表開關M2的閘極電壓，Vk1 代表負載33接收的交流電壓，增益Mbuck (t)代表依時間而定之增益函數。直流-直流轉換器341將直流電壓VDC2 轉換為待換流電壓Vbus2 的較佳方式相同於第四圖(a)~(c)之本案第二較佳實施例，其間的差別只有在直流-直流轉換器341為降壓型的電路之不同。直流-直流轉換器341亦可產生具有預設波形的待換流電壓依據上述方程式2可知Mbuck (y)=y=Vos0 /VDC2 ，亦即Mbuck (y)可計算出來；因此，佔空比y也可由方程式2計算出來，並被提供給換流裝置34的該控制單元使用以控制開關M2。在其他的時間點t1 ,t2 ,t3 ,...,tn-1 ,tn ,t'1 ,t'2 ,t'3 ,...,t'm-1 ,t'm 的佔空比x0 ,x1 ,x2 ,x3 ,...,xn-1 ,xn ，x'0 ,x'1 ,x'2 ,x'3 ,...,x'm-1 ,x'm 亦可計算出來，故第一半波HW5與第二半波HW6可被形成。接下來藉由開關轉換器322的切換來將待換流電壓Vbus2 進行正半波以及負半波的切換，以產生全波FW3。直流-直流轉換器221,222,321,341亦可以使用隔離式的電路，例如返馳式轉換器(flyback converter)，其轉換電壓的方式亦相同於本案第二較佳實施例。
請參閱第六圖，其為換流裝置22的換流方法的示意圖，該換流裝置22包含該第一開關(例如，在第一直流-直流轉換器221中如在第四圖(a)中的開關M1)、該第二開關(例如，在第二直流-直流轉換器222中如在第四圖(a)中的開關M1)、以及開關轉換器223，該方法包含下列步驟：步驟S201，接收一輸入電壓。步驟S202，該第一開關在一第一期間切換一第一複數次數以依序在該第一期間的不同時間點傳輸一第一序列的輸出電壓，從而輸出一第一半波。步驟S203，該第二開關在一第二期間切換一第二複數次數以依序在該第二期間的不同時間點傳輸一第二序列的輸出電壓，從而輸出一第二半波。步驟S204，該開關轉換器223分別在該第一期間與該第二期間接收該第一半波和該第二半波以輸出一全波，其中該第一序列的輸出電壓或該第二序列的輸出電壓相對於該輸入電壓依序具有複數比率，且該第一半波或該第二半波係根據該複數比率而形成。
請參閱第七圖，其為換流裝置32的換流方法的示意圖，該方法包含下列步驟：步驟S301，接收一輸入電壓。步驟S302，傳輸一第一序列的輸出電壓和一第二序列的輸出電壓，其中該第一序列的輸出電壓和該第二序列的輸出電壓相對於該輸入電壓依序具有複數比率。步驟S303，根據該第一序列的輸出電壓和該第二序列的輸出電壓而輸出一預定波形，其中該預定波形係根據該複數比率而形成。
請參閱第八圖，其為本案形成預定波形的方法的示意圖，該方法包含下列步驟：步驟S401，根據各時間點的一序列預定電壓計算該各時間點的佔空比，其中該序列預定電壓形成一預定波形。步驟S402，根據該各時間點的佔空比來控制開關，以輸出該預定波形。
請參閱第九圖，其為本案另一較佳實施例換流系統50的示意圖。換流系統50包含電源51、第一直流-直流轉換器221、第二直流-直流轉換器222、開關轉換器53、以及負載23。電源51可為直流供應裝置。本實施例中，開關轉換器53即為選擇開關52。該選擇開關52具有一第一輸入端in1、一第二輸入端in2、一第五輸出端O5、以及一第六輸出端O6，該第一直流-直流轉換器221的輸出端e點與該第一輸入端in1耦接，該第二直流-直流轉換器222的輸出端f點與該第二輸入端in2耦接，該第五輸出端O5與該負載23的第一接收端g點耦接，該第六輸出端O6與該負載23的第二接收端h點耦接。
請同時參閱第九圖與第二圖(b)，在該第一期間T3，該選擇開關52在該輸出端e點與該第一接收端g點之間導通，且在該輸出端f點與該第二接收端h點之間導通以輸出該第一半波HW1。在該第二期間T4，該選擇開關52在該輸出端e點與該第二接收端h點之間導通，且在該輸出端f點與該第一接收端g點之間導通以輸出該第二半波HW2。
請參閱第十圖，其為本案另一較佳實施例換流系統60的示意圖。換流系統60包含電源61、第一直流-直流轉換器221、第二直流-直流轉換器222、開關轉換器62、以及負載23。開關轉換器62包含一第二群組開關，其包含一第七開關M7與一第八開關M8。該第七開關M7耦接於該第一直流-直流轉換器221的第一端e點與該負載23的第一接收端g點之間。該第八開關M8耦接於該第二直流-直流轉換器222的第二端j點與該負載23的第一接收端g點之間，該第一直流-直流轉換器221的第二端i點、該第二直流-直流轉換器222的第一端f點、以及該負載23的第二接收端h點互相耦接。
請同時參閱第十圖與第二圖(b)，在該第一期間T3，該第七開關M7在第一直流-直流轉換器221的該第一端e點與該負載23的第一接收端g點之間導通，且該第八開關M8關斷以輸出該第一半波HW1。在該第二期間T4，該第八開關M8在該第二直流-直流轉換器222的第二端j點與該負載23的第一接收端g點之間導通，且該第七開關M7關斷以輸出該第二半波HW2。
實施例
1.　一種換流裝置，包含一第一直流-直流轉換器、一第二直流-直流轉換器、以及一開關轉換器。該第一直流-直流轉換器接收該第一電壓，該第一直流-直流轉換器包含一第一開關，該第一開關在一第一期間切換一第一複數次數以依序在該第一期間的不同時間點傳輸一第一序列的輸出電壓，從而輸出一第一半波。該第二直流-直流轉換器接收該第一電壓，該第二直流-直流轉換器包含一第二開關，該第二開關在一第二期間切換一第二複數次數以依序在該第二期間的不同時間點傳輸一第二序列的輸出電壓，從而輸出一第二半波。該開關轉換器，分別在該第一期間與該第二期間接收該第一半波和該第二半波以輸出一全波，其中該第一序列的輸出電壓或該第二序列的輸出電壓相對於該第一電壓依序具有複數比率，且該第一半波或該第二半波係根據該複數比率而形成。
2.　如實施例1所述的裝置，其中該第一複數次數與該第二複數次數相等。該第一半波為一第一半弦波，該第二半波為一第二半弦波，該全波為一全弦波。該第一電壓從一太陽能面板模組或一具直流輸出特性之電源輸出。該全波被施加至一負載，該負載具有一第一接收端與一第二接收端。該負載包括一市電網、一不斷電裝置、或一需電裝置。該第一直流-直流轉換器以及該第二直流-直流轉換器均為一降壓轉換器。該第一直流-直流轉換器以及該第二直流-直流轉換器均為一升壓轉換器。該第一直流-直流轉換器以及該第二直流-直流轉換器均為一升降壓轉換器。該第一直流-直流轉換器，具有一第一輸出端與一第二輸出端。該第二直流-直流轉換器，具有一第三輸出端與一第四輸出端。該開關轉換器為一第一開關群組、一選擇開關、或一第二開關群組。該第一開關群組包括一第三開關、一第四開關、一第五開關、以及一第六開關。該第三開關耦接於該第一輸出端與該第一接收端之間。該第四開關耦接於該第二輸出端與該第一接收端之間。該第五開關耦接於該第三輸出端與該第二接收端之間。該第六開關耦接於該第四輸出端與該第二接收端之間。該選擇開關具有一第一輸入端、一第二輸入端、一第五輸出端、以及一第六輸出端，該第一輸出端與該第一輸入端耦接，該第三輸出端與該第二輸入端耦接，該第五輸出端與該第一接收端耦接，該第六輸出端與該第二接收端耦接。該第二開關群組包括一第七開關與一第八開關。該第七開關耦接於該第一輸出端與該第一接收端之間。該第八開關耦接於該第四輸出端與該第一接收端之間，該第二輸出端、該第三輸出端、以及該第二接收端互相耦接。該裝置更包含一控制單元，該控制單元控制該開關轉換器的切換，以在該第一期間輸出該第一半波且在該第二期間輸出該第二半波。
3.　如實施例1~2所述的裝置，其中該控制單元預設用於該第一期間的一第三序列的佔空比，和用於該第二期間的一第四序列的佔空比。該控制單元根據該第三序列的佔空比控制該第一開關來使該第一直流-直流轉換器輸出該第一序列的輸出電壓。該控制單元根據該第四序列的佔空比控制該第二開關來使該第二直流-直流轉換器輸出該第二序列的輸出電壓。該第三序列的佔空比和該第四序列的佔空比包含一特定佔空比，在該第一期間該第一直流-直流轉換器具有一第五序列的增益，在該第二期間該第二直流-直流轉換器具有一第六序列的增益，該第五序列的增益與該第六序列的增益包含一特定增益，該特定佔空比與該特定增益對應，且當該特定佔空比是零時，該特定增益為零。在該第一期間，該控制單元使該第三開關在該第一輸出端與該第一接收端之間導通，且使該第六開關在該第二接收端與該第四輸出端之間導通，且使該第四開關與該第五開關關斷，以輸出該第一半弦波。在該第二期間，該控制單元使該第五開關在該第三輸出端與該第二接收端之間導通，且使該第四開關在該第一接收端與該第二輸出端端之間導通，且使該第三開關與該第六開關關斷，以輸出該第二半弦波。在該第一期間，該選擇開關在該第一輸出端與該第一接收端之間導通，且在該第三輸出端與該第二接收端之間導通以輸出該第一半波。在該第二期間，該選擇開關在該第一輸出端與該第二接收端之間導通，且在該第三輸出端與該第一接收端之間導通以輸出該第二半波。在該第一期間，該第七開關在該第一輸出端與該第一接收端之間導通，且該第八開關關斷以輸出該第一半波。在該第二期間，該第八開關在該第四輸出端與該第一接收端之間導通，且該第七開關關斷以輸出該第二半波。
4.　一種換流裝置，包含一直流-直流轉換器以及一開關轉換器。該直流-直流轉換器接收一第一電壓，並輸出一第一序列的輸出電壓。該開關轉換器根據該第一序列的輸出電壓而輸出一預定波形，其中該第一序列的輸出電壓相對於該第一電壓依序具有複數比率，且該預定波形係根據該複數比率而形成。
5.　如實施例4所述的裝置，其中該第一電壓從一太陽能面板模組或一具直流輸出特性之電源輸出。該預定波形被施加至一負載，該負載具有一第一接收端與一第二接收端。該負載包括一市電網、一不斷電裝置、或一需電裝置。該直流-直流轉換器為一降壓轉換器、、一升壓轉換器、或一升降壓轉換器。該直流-直流轉換器具有一第一輸出端與一第二輸出端，該第一直流-直流轉換器包含一第一開關，該第一開關在該第一期間切換一第一複數次數以依序在該第一期間的不同時間點傳輸該第一序列的輸出電壓，從而輸出該預定波形的一第一半波。該第一開關在該第二期間切換一第二複數次數以依序在該第二期間的不同時間點傳輸一第二序列的輸出電壓，從而輸出該預定波形的一第二半波。該開關轉換器包括一第二開關、一第三開關、一第四開關、以及一第五開關。該第二開關耦接於該第一輸出端與該第一接收端之間。該第三開關耦接於該第一輸出端與該第二接收端之間。該第四開關耦接於該第二輸出端與該第一接收端之間。該第五開關耦接於該第二輸出端與該第二接收端之間。該裝置更包含一控制單元，該控制單元控制該開關轉換器，以在該第一期間輸出該第一半波且在該第二期間輸出該第二半波。
6.　如實施例4~5項所述的裝置，其中該第一複數切換次數與該第二複數次數相等。該控制單元預設用於該第一期間的一第三序列的佔空比，和用於該第二期間的一第四序列的佔空比。該控制單元根據該第三序列的佔空比控制該第一開關來使該第一直流-直流轉換器輸出該第一序列的輸出電壓。該控制單元根據該第四序列的佔空比控制該第一開關來使該第一直流-直流轉換器輸出該第二序列的輸出電壓。該第三序列的佔空比和該第四序列的佔空比包含一特定佔空比，在該第一期間該第一直流-直流轉換器具有一第五序列的增益，在該第二期間該第一直流-直流轉換器具有一第六序列的增益，該第五序列的增益與該第六序列的增益包含一特定增益，該特定佔空比與該特定增益對應，且當該特定佔空比是零時，該特定增益為零。在該第一期間，該控制單元控制該第二開關與該第五開關導通，且該第三開關與該第四開關關斷以輸出該第一半波。在該第二期間，該控制單元控制該第三開關與該第四開關導通，且該第二開關與該第五開關關斷以輸出該第二半波。
7.　一種換流裝置的換流方法，該換流裝置包含一第一開關、一第二開關、以及一開關轉換器，該方法包含下列步驟：接收一輸入電壓。該第一開關在一第一期間切換一第一複數次數以依序在該第一期間的不同時間點傳輸一第一序列的輸出電壓，從而輸出一第一半波。該第二開關在一第二期間切換一第二複數次數以依序在該第二期間的不同時間點傳輸一第二序列的輸出電壓，從而輸出一第二半波。該開關轉換器分別在該第一期間與該第二期間接收該第一半波和該第二半波以輸出一全波，其中該第一序列的輸出電壓或該第二序列的輸出電壓相對於該輸入電壓依序具有複數比率，且該第一半波或該第二半波係根據該複數比率而形成。
8.　如實施例7所述的方法，其中該換流裝置更包含一控制單元，該開關轉換器包括一第三開關、一第四開關、一第五開關、以及一第六開關，其中該第一複數切換次數與該第二複數次數相等。該第一半波為一第一半弦波，該第二半波為一第二半弦波，該全波為一全弦波。該控制單元預設用於該第一期間的一第三序列的佔空比，和用於該第二期間的一第四序列的佔空比。該控制單元根據該第三序列的佔空比控制該第一開關來使該第一直流-直流轉換器輸出該第一序列的輸出電壓。該控制單元根據該第四序列的佔空比控制該第二開關來使該第二直流-直流轉換器輸出該第二序列的輸出電壓。該第三序列的佔空比和該第四序列的佔空比包含一特定佔空比，在該第一期間該換流裝置具有一第五序列的增益，在該第二期間該換流裝置具有一第六序列的增益，該第五序列的增益與該第六序列的增益包含一特定增益，該特定佔空比與該特定增益對應，且當該特定佔空比是零時，該特定增益為零。在該第一期間控制該第三開關導通、該第六開關導通、該第四開關關斷以及該第五開關關斷，以輸出該第一半波。在該第二期間控制該第五開關導通、該第四開關導通、該第三開關關斷以及該第六開關關斷，以輸出該第二半波。
9.　一種換流方法，包含下列步驟：接收一輸入電壓。傳輸一第一序列的輸出電壓和一第二序列的輸出電壓，其中該第一序列的輸出電壓和該第二序列的輸出電壓相對於該輸入電壓依序具有複數比率。根據該第一序列的輸出電壓和該第二序列的輸出電壓而輸出一預定波形，其中該預定波形係根據該複數比率而形成。
10.　如實施例9所述的方法，該換流裝置更包含一控制單元、一第一開關、以及一開關轉換器，該開關轉換器包含一第二開關、一第三開關、一第四開關、以及一第五開關，其中該控制單元預設用於該第一期間的一第三序列的佔空比，和用於一第二期間的一第四序列的佔空比。該控制單元根據該第三序列的佔空比控制該第一開關來使該直流-直流轉換器輸出該第一序列的輸出電壓。該控制單元根據該第四序列的佔空比控制該第一開關來使該直流-直流轉換器輸出該第二序列的輸出電壓。該第三序列的佔空比和該第四序列的佔空比包含一特定佔空比，在該第一期間該換流裝置具有一第五序列的增益，在該第二期間該換流裝置具有一第六序列的增益，該第五序列增益與該第六序列增益包含一特定增益，該特定佔空比與該特定增益對應，且當該特定佔空比是零時，該特定增益為零。在該第一期間，該控制單元控制該第二開關與該第五開關導通，且該第三開關與該第四開關關斷以輸出該第一半波。在該第二期間，該控制單元控制該第三開關與該第四開關導通，且該第二開關與該第五開關關斷以輸出該第二半波。
11.　一種形成預定波形的方法，該方法包含下列步驟：根據各時間點的一序列預定電壓計算該各時間點的佔空比，其中該序列預定電壓形成一預定波形。根據該各時間點的佔空比來控制開關，以輸出該預定波形。
12.一種直流-直流轉換器，其接收一固定輸入電壓，並輸出一依時可調整的輸出電壓，該依時可調整的輸出電壓與該固定輸入電壓的比例為該直流-直流轉換器的增益，其中該增益可為零。
13.一種直流對直流轉換方法，包含下列步驟：接收一固定輸入電壓。輸出一依時可調整的輸出電壓，其中該依時可調整的輸出電壓與該固定輸入電壓的比例為一增益，該增益可為零。
綜上所述，本發明的說明與實施例已揭露於上，然其非用來限制本發明，凡習知此技藝者，在不脫離本發明的精神與範圍之下，當可做各種更動與修飾，其仍應屬在本發明專利的涵蓋範圍之內。
10,20,30,40,50．．．換流系統
101,31．．．直流供應裝置
102．．．習知換流裝置
22,32,34．．．換流裝置
Q1 ,Q2 ,Q3 ,Q4 ,S3 ,S4 ,S5 ,S6 ,S7 ,S8 ,S9 ,S10 ,M1,M2,M7,M8．．．開關
104,321,341．．．直流-直流轉換器
105,223,322,53,62．．．開關轉換器
106LC．．．濾波器
221．．．第一直流-直流轉換器
222．．．第二直流-直流轉換器
L1,L2,L3．．．電感
103,23,33．．．負載
C1,C2,C3．．．電容
D1,D2．．．二極體
52．．．選擇開關
51,61．．．電源
Cf ．．．濾波電容
Lf ．．．濾波電感
21．．．太陽能面板模組
第一圖(a)：習知換流系統的示意圖；第一圖(b)：習知開關轉換器將直流轉成交流的示意圖；第一圖(c)：習知開關轉換器將直流轉成交流的示意圖；第一圖(d)：習知開關的閘極電壓與交流電壓的波形的示意圖；第二圖(a)：本案第一較佳實施例換流系統的示意圖；第二圖(b)：本案第一較佳實施例電壓波形的示意圖；第三圖(a)：本案第二較佳實施例換流系統的示意圖；第三圖(b)：本案第二較佳實施例電壓波形的示意圖；第四圖(a)：本案第二較佳實施例直流-直流轉換器的電路的示意圖；
第四圖(b)：開關的佔空比與直流-直流轉換器的增益的示意圖；
第四圖(c)：本案第二較佳實施例待換流電壓的波形與增益的示意圖；
第五圖(a)：本案第三較佳實施例直流-直流轉換器電路的示意圖；
第五圖(b)：開關的佔空比與直流-直流轉換器的增益的示意圖；
第五圖(c)：本案第三較佳實施例待換流電壓的波形與增益的示意圖；
第六圖：換流裝置的換流方法的示意圖；
第七圖：換流裝置的換流方法的示意圖；
第八圖：本案形成預定波形的方法的示意圖；
第九圖：本案另一較佳實施例換流系統的示意圖；以及
第十圖：本案另一較佳實施例換流系統的示意圖。

Claims (10)

  1. 一種換流裝置，包含：一第一直流-直流轉換器，接收該第一電壓，該第一直流-直流轉換器包含一第一開關，該第一開關在一第一期間切換一第一複數次數以依序在該第一期間的不同時間點傳輸一第一序列的輸出電壓，從而輸出一第一半波；一第二直流-直流轉換器，接收該第一電壓，該第二直流-直流轉換器包含一第二開關，該第二開關在一第二期間切換一第二複數次數以依序在該第二期間的不同時間點傳輸一第二序列的輸出電壓，從而輸出一第二半波；以及一開關轉換器，分別在該第一期間與該第二期間接收該第一半波和該第二半波以輸出一全波，其中該第一序列的輸出電壓或該第二序列的輸出電壓相對於該第一電壓依序具有複數比率，且該第一半波或該第二半波係根據該複數比率而形成。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中：該第一複數次數與該第二複數次數相等；該第一半波為一第一半弦波，該第二半波為一第二半弦波，該全波為一全弦波；該第一電壓從一太陽能面板模組或一具直流輸出特性之電源輸出；該全波被施加至一負載，該負載具有一第一接收端與一第二接收端；該負載包括一市電網、一不斷電裝置、或一需電裝置；該第一直流-直流轉換器以及該第二直流-直流轉換器均為一降壓轉換器；該第一直流-直流轉換器以及該第二直流-直流轉換器均為一升壓轉換器；該第一直流-直流轉換器以及該第二直流-直流轉換器均為一升降壓轉換器；該第一直流-直流轉換器，具有一第一輸出端與一第二輸出端；該第二直流-直流轉換器，具有一第三輸出端與一第四輸出端；該開關轉換器為一第一開關群組、一選擇開關、或一第二開關群組；該第一開關群組包括：一第三開關，耦接於該第一輸出端與該第一接收端之間；一第四開關，耦接於該第二輸出端與該第一接收端之間；一第五開關，耦接於該第三輸出端與該第二接收端之間；以及一第六開關，耦接於該第四輸出端與該第二接收端之間；該選擇開關具有一第一輸入端、一第二輸入端、一第五輸出端、以及一第六輸出端，該第一輸出端與該第一輸入端耦接，該第三輸出端與該第二輸入端耦接，該第五輸出端與該第一接收端耦接，該第六輸出端與該第二接收端耦接；該第二開關群組包括：一第七開關，耦接於該第一輸出端與該第一接收端之間；一第八開關，耦接於該第四輸出端與該第一接收端之間，該第二輸出端、該第三輸出端、以及該第二接收端互相耦接；以及該裝置更包含一控制單元，該控制單元控制該開關轉換器的切換，以在該第一期間輸出該第一半波且在該第二期間輸出該第二半波。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的裝置，其中：該控制單元預設用於該第一期間的一第三序列的佔空比，和用於該第二期間的一第四序列的佔空比；該控制單元根據該第三序列的佔空比控制該第一開關來使該第一直流-直流轉換器輸出該第一序列的輸出電壓；該控制單元根據該第四序列的佔空比控制該第二開關來使該第二直流-直流轉換器輸出該第二序列的輸出電壓；該第三序列的佔空比和該第四序列的佔空比包含一特定佔空比，在該第一期間該第一直流-直流轉換器具有一第五序列的增益，在該第二期間該第二直流-直流轉換器具有一第六序列的增益，該第五序列的增益與該第六序列的增益包含一特定增益，該特定佔空比與該特定增益對應，且當該特定佔空比是零時，該特定增益為零；在該第一期間，該控制單元使該第三開關在該第一輸出端與該第一接收端之間導通，且使該第六開關在該第二接收端與該第四輸出端之間導通，且使該第四開關與該第五開關關斷，以輸出該第一半弦波；在該第二期間，該控制單元使該第五開關在該第三輸出端與該第二接收端之間導通，且使該第四開關在該第一接收端與該第二輸出端端之間導通，且使該第三開關與該第六開關關斷，以輸出該第二半弦波；在該第一期間，該選擇開關在該第一輸出端與該第一接收端之間導通，且在該第三輸出端與該第二接收端之間導通以輸出該第一半波；在該第二期間，該選擇開關在該第一輸出端與該第二接收端之間導通，且在該第三輸出端與該第一接收端之間導通以輸出該第二半波；在該第一期間，該第七開關在該第一輸出端與該第一接收端之間導通，且該第八開關關斷以輸出該第一半波；以及在該第二期間，該第八開關在該第四輸出端與該第一接收端之間導通，且該第七開關關斷以輸出該第二半波。
  4. 一種換流裝置，包含：一直流-直流轉換器，接收一第一電壓，並輸出一第一序列的輸出電壓；以及一開關轉換器，根據該第一序列的輸出電壓而輸出一預定波形，其中該第一序列的輸出電壓相對於該第一電壓依序具有複數比率，且該預定波形係根據該複數比率而形成。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的裝置，其中：該第一電壓從一太陽能面板模組或一具直流輸出特性之電源輸出；該預定波形被施加至一負載，該負載具有一第一接收端與一第二接收端；該負載包括一市電網、一不斷電裝置、或一需電裝置；該直流-直流轉換器為一降壓轉換器、、一升壓轉換器、或一升降壓轉換器；該直流-直流轉換器具有一第一輸出端與一第二輸出端，該第一直流-直流轉換器包含一第一開關，該第一開關在該第一期間切換一第一複數次數以依序在該第一期間的不同時間點傳輸該第一序列的輸出電壓，從而輸出該預定波形的一第一半波；該第一開關在該第二期間切換一第二複數次數以依序在該第二期間的不同時間點傳輸一第二序列的輸出電壓，從而輸出該預定波形的一第二半波；該開關轉換器包括：一第二開關，耦接於該第一輸出端與該第一接收端之間；一第三開關，耦接於該第一輸出端與該第二接收端之間；一第四開關，耦接於該第二輸出端與該第一接收端之間；一第五開關，耦接於該第二輸出端與該第二接收端之間；以及該裝置更包含一控制單元，該控制單元控制該開關轉換器，以在該第一期間輸出該第一半波且在該第二期間輸出該第二半波。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的裝置，其中：該第一複數切換次數與該第二複數次數相等；該控制單元預設用於該第一期間的一第三序列的佔空比，和用於該第二期間的一第四序列的佔空比；該控制單元根據該第三序列的佔空比控制該第一開關來使該第一直流-直流轉換器輸出該第一序列的輸出電壓；該控制單元根據該第四序列的佔空比控制該第一開關來使該第一直流-直流轉換器輸出該第二序列的輸出電壓；該第三序列的佔空比和該第四序列的佔空比包含一特定佔空比，在該第一期間該第一直流-直流轉換器具有一第五序列的增益，在該第二期間該第一直流-直流轉換器具有一第六序列的增益，該第五序列的增益與該第六序列的增益包含一特定增益，該特定佔空比與該特定增益對應，且當該特定佔空比是零時，該特定增益為零；在該第一期間，該控制單元控制該第二開關與該第五開關導通，且該第三開關與該第四開關關斷以輸出該第一半波；以及在該第二期間，該控制單元控制該第三開關與該第四開關導通，且該第二開關與該第五開關關斷以輸出該第二半波。
  7. 一種換流裝置的換流方法，該換流裝置包含一第一開關、一第二開關、以及一開關轉換器，該方法包含下列步驟：接收一輸入電壓；該第一開關在一第一期間切換一第一複數次數以依序在該第一期間的不同時間點傳輸一第一序列的輸出電壓，從而輸出一第一半波；該第二開關在一第二期間切換一第二複數次數以依序在該第二期間的不同時間點傳輸一第二序列的輸出電壓，從而輸出一第二半波；以及該開關轉換器分別在該第一期間與該第二期間接收該第一半波和該第二半波以輸出一全波，其中該第一序列的輸出電壓或該第二序列的輸出電壓相對於該輸入電壓依序具有複數比率，且該第一半波或該第二半波係根據該複數比率而形成。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的方法，其中該換流裝置更包含一控制單元，該開關轉換器包括一第三開關、一第四開關、一第五開關、以及一第六開關，其中：該第一複數切換次數與該第二複數次數相等；該第一半波為一第一半弦波，該第二半波為一第二半弦波，該全波為一全弦波；該控制單元預設用於該第一期間的一第三序列的佔空比，和用於該第二期間的一第四序列的佔空比；該控制單元根據該第三序列的佔空比控制該第一開關來使該第一直流-直流轉換器輸出該第一序列的輸出電壓；該控制單元根據該第四序列的佔空比控制該第二開關來使該第二直流-直流轉換器輸出該第二序列的輸出電壓；該第三序列的佔空比和該第四序列的佔空比包含一特定佔空比，在該第一期間該換流裝置具有一第五序列的增益，在該第二期間該換流裝置具有一第六序列的增益，該第五序列的增益與該第六序列的增益包含一特定增益，該特定佔空比與該特定增益對應，且當該特定佔空比是零時，該特定增益為零；在該第一期間控制該第三開關導通、該第六開關導通、該第四開關關斷以及該第五開關關斷，以輸出該第一半波；以及在該第二期間控制該第五開關導通、該第四開關導通、該第三開關關斷以及該第六開關關斷，以輸出該第二半波。
  9. 一種換流方法，包含下列步驟：接收一輸入電壓；傳輸一第一序列的輸出電壓和一第二序列的輸出電壓，其中該第一序列的輸出電壓和該第二序列的輸出電壓相對於該輸入電壓依序具有複數比率；以及根據該第一序列的輸出電壓和該第二序列的輸出電壓而輸出一預定波形，其中該預定波形係根據該複數比率而形成。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的方法，該換流裝置更包含一控制單元、一第一開關、以及一開關轉換器，該開關轉換器包含一第二開關、一第三開關、一第四開關、以及一第五開關，其中：該控制單元預設用於該第一期間的一第三序列的佔空比，和用於一第二期間的一第四序列的佔空比；該控制單元根據該第三序列的佔空比控制該第一開關來使該直流-直流轉換器輸出該第一序列的輸出電壓；該控制單元根據該第四序列的佔空比控制該第一開關來使該直流-直流轉換器輸出該第二序列的輸出電壓；該第三序列的佔空比和該第四序列的佔空比包含一特定佔空比，在該第一期間該換流裝置具有一第五序列的增益，在該第二期間該換流裝置具有一第六序列的增益，該第五序列增益與該第六序列增益包含一特定增益，該特定佔空比與該特定增益對應，且當該特定佔空比是零時，該特定增益為零；在該第一期間，該控制單元控制該第二開關與該第五開關導通，且該第三開關與該第四開關關斷以輸出該第一半波；以及在該第二期間，該控制單元控制該第三開關與該第四開關導通，且該第二開關與該第五開關關斷以輸出該第二半波。
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