TWI506941B - 可分配輸入功率的換流器及其操作方法 - Google Patents

Description

可分配輸入功率的換流器及其操作方法

本發明是有關於一種換流器及其操作方法，尤指一種控制方法簡單、能量轉換次數少以及轉換效率高等優點的換流器及其操作方法。

一般而言，換流器可將直流電源的輸入功率轉換成交流功率，並輸出交流功率至負載或市電。如果耦接於換流器的負載或市電的電壓及電流同相位，則交流功率的頻率是負載或市電的電壓及電流的頻率的兩倍，且交流功率可能會逆向影響直流電源，並在直流電源上產生低頻漣波。如果直流電源是再生能源(如太陽能或風力能等)，則含有低頻漣波的直流電源就會降低再生能源的最大功率輸出的效能。因此，如何設計一個可減少負載或市電的交流功率對直流電源影響的換流器，成為換流器設計者的重要課題。

本發明的一實施例提供一種可分配輸入功率的換流器。該換流器包含一控制器、一輸入單元、一調變單元及一換相器。該控制器是用以產生一開關控制訊號、一反相開關控制訊號、一第一脈衝寬度調變控制訊號及一第二脈衝寬度調變控制訊號；該輸入單元是用以耦接於一直流電源，並根據該第一脈衝寬度調變控制訊號，儲存以及傳遞該直流電源的輸入功率；該調變單元是耦接於該輸入單元，用以根據該第二脈衝寬度調變控制訊號，接收該輸入功率的部分，以及根據該輸入功率的部分，產生並輸出一全波整流的 弦波電流；該換相器是耦接於該調變單元，用以根據該開關控制訊號和該反相開關控制訊號，轉換該全波整流的弦波電流成為一交流電流，並輸出該交流電流至一負載，其中該開關控制訊號和該反相開關控制訊號的頻率和該負載的頻率相同。該控制器是根據該弦波電流，控制該第二脈衝寬度調變控制訊號的致能時間，以及該第一脈衝寬度調變控制訊號的致能時間較該第二脈衝寬度調變控制訊號的致能時間長。

本發明的另一實施例提供一種換流器的操作方法，其中該換流器包含一輸入單元、一調變單元、一控制器及一換相器。該操作方法包含該控制器產生一第一脈衝寬度調變控制訊號及一第二脈衝寬度調變控制訊號；該輸入單元根據該第一脈衝寬度調變控制訊號和該調變單元根據該第二脈衝寬度調變控制訊號，執行相對應的動作。

本發明提供一種可分配輸入功率的換流器及其操作方法。該換流器及該操作方法是利用一輸入單元根據一第一脈衝寬度調變控制訊號，和一調變單元根據一第二脈衝寬度調變控制訊號，執行相對應的動作。因此，相較於現有技術，本發明具有下列優點：第一、本發明具有可執行輸入能量分配的輸入單元，所以本發明可減少一交流功率對一直流電源的逆向影響，以增加該換流器的功率轉換效能；第二、當該換流器運作時，由於該直流電源所提供的直流電壓透過一第一線圈與一第二線圈與一第一電容的電壓串聯，所以該第一線圈與該第二線圈之間的匝數比不需要很高就能將該直流電源所提供的直流功率傳遞至一負載，且該直流電源的工作範圍可以很廣；第三、因為換該流器的激磁電感及第一電感都操作在一連續電流導通模式(continuous current mode,CCM)，所以一第一開關與一第二開關上的電流應力都不會很高；第四、因為在模式III時，該換流器的第二開關仍可透過一寄生二極體導通，所以當該換流器的第二開關從模式III切換至模式I時，該換流 器的第二開關具有零電壓切換的特性，導致該換流器的第二開關切換損失降低。

100、600‧‧‧換流器

102‧‧‧控制器

104、604‧‧‧輸入單元

106‧‧‧調變單元

108‧‧‧換相器

110‧‧‧直流電源

112‧‧‧負載

114‧‧‧濾波電容

1042‧‧‧第一開關

1044‧‧‧第一線圈

1046‧‧‧激磁電感

1048‧‧‧第二線圈

1050‧‧‧第一電容

1062‧‧‧第二開關

1064‧‧‧第一二極體

1066‧‧‧第一電感

1068‧‧‧第二電容

1082‧‧‧第三開關

1084‧‧‧第四開關

1086‧‧‧第五開關

1088‧‧‧第六開關

1090‧‧‧第二電感

10622‧‧‧寄生二極體

FPWM‧‧‧第一脈衝寬度調變控制訊號

GND1‧‧‧第一地端

GND2‧‧‧第二地端

IDC‧‧‧直流電流

IAC‧‧‧交流電流

IM‧‧‧電流

IL‧‧‧弦波電流

SCS‧‧‧開關控制訊號

‧‧‧反相開關控制訊號

SPWM‧‧‧第二脈衝寬度調變控制訊號

VDC‧‧‧直流電壓

VAC‧‧‧交流電壓

1000-1010‧‧‧步驟

第1圖為本發明的一實施例說明一種可分配輸入功率的換流器(隔離型)的示意圖。

第2圖為說明第一脈衝寬度調變控制訊號、第二脈衝寬度調變控制訊號、流經激磁電感的電流及流經第一電感的弦波電流的關係示意圖。

第3圖為說明換流器在模式I的示意圖。

第4圖為說明換流器在模式II的示意圖。

第5圖為說明換流器在模式III的示意圖。

第6圖為本發明的另一實施例說明一種可分配輸入功率的換流器(非隔離型)的示意圖。

第7圖為說明換流器在模式I的示意圖。

第8圖為說明換流器在模式II的示意圖。

第9圖為說明換流器在模式III的示意圖。

第10圖為本發明的另一實施例說明一種換流器的操作方法的流程圖。

請參照第1圖，第1圖為本發明的一實施例說明一種可分配輸入功率的換流器100(隔離型)的示意圖。換流器100包含一控制器102、一輸入單元104、一調變單元106及一換相器108。控制器102是用以產生一開關控制訊號SCS、一反相開關控制訊號、一第一脈衝寬度調變控制訊號FPWM及一第二脈衝寬度調變控制訊號SPWM。輸入單元104是用以耦接於一直流電源110，並根據第一脈衝寬度調變控制訊號FPWM，儲存以及傳遞直流電源110的輸入功率PDC，其中輸入功率PDC等於直流電源110所提供的直流 電流IDC與直流電壓VDC的乘積。另外，直流電源110是一太陽能板，且輸入單元104具有一最大功率追蹤(maximum power point tracking,MPPT)的功能，其中直流電流IDC和輸入單元104的最大功率追蹤的功能有關。但本發明並不受限於直流電源110是一太陽能板，亦可以任何直流電源。調變單元106是耦接於輸入單元104，用以根據第二脈衝寬度調變控制訊號SPWM，接收輸入功率PDC的部分，以及根據輸入功率PDC的部分，產生並輸出一全波整流的弦波電流IL。換相器108是耦接於調變單元106，用以根據開關控制訊號SCS和反相開關控制訊號，轉換全波整流的弦波電流IL成為一交流電流IAC，並輸出交流電流IAC至一負載112(例如一交流負載)，其中開關控制訊號SCS和反相開關控制訊號的頻率和負載112的頻率相同。但本發明並不受限於換流器100輸出交流電流IAC至交流負載，亦可以輸出交流電流IAC至一市電。如第1圖所示，輸入單元104不僅可儲存輸入功率PDC，亦可根據調變單元106所需輸出的弦波功率(亦即負載112的輸出功率PAC，其中輸出功率PAC等於流經負載112的交流電流IAC與負載112的交流電壓VAC的乘積)，傳遞輸入功率PDC的部分至調變單元106。但調變單元106所需輸出的弦波功率和輸入功率PDC並不一定相等。因此，當調變單元106所需輸出的弦波功率和輸入功率PDC不相等時，輸入單元104必須儲存輸入功率PDC的第一部分，以及傳遞輸入功率PDC的第二部分至調變單元106，其中輸入功率PDC的第一部分和輸入功率PDC的第二部分的總和等於輸入功率PDC。如此，調變單元106所需輸出的弦波功率逆向產生的低頻漣波就會由輸入單元104吸收，導致輸入功率PDC的低頻漣波成分減小。

如第1圖所示，輸入單元104包含一第一開關1042、一第一線圈1044、一激磁電感1046、一第二線圈1048及一第一電容1050，其中第二線圈1048的感應方向是和第一線圈1044的感應方向相同。第一開關1042具有一第一端，耦接於直流電源110的第一端，一第二端，用以接收第一脈衝寬 度調變控制訊號FPWM，及一第三端，其中第一開關1042是根據第一脈衝寬度調變控制訊號FPWM開啟(ON)與關閉(OFF)；第一線圈1044具有一第一端，耦接於第一開關1042的第三端，及一第二端，耦接於一第一地端GND1；激磁電感1046具有一第一端，耦接於第一開關1042的第三端，及一第二端，耦接於第一地端GND1；第二線圈1048具有一第一端，及一第二端，耦接於第二地端GND2，其中第二線圈1048是用以磁耦合第一線圈1044；第一電容1050具有一第一端，耦接於第二線圈1048的第一端，及一第二端，耦接於調變單元106。

如第1圖所示，調變單元106包含一第二開關1062、一第一二極體1064、一第一電感1066及一第二電容1068，其中第二開關1062具有一寄生二極體10622。但在本發明的另一實施例中，寄生二極體10622亦可被一實體二極體取代。第二開關1062具有一第一端，耦接於第一電容1050的第二端，一第二端，用以接收第二脈衝寬度調變控制訊號SPWM，及一第三端，其中第二開關1062是根據第二脈衝寬度調變控制訊號SPWM開啟與關閉；第一二極體1064具有一第一端，耦接於第二地端GND2，及一第二端，耦接於第二開關1062的第三端；第一電感1066具有一第一端，耦接於第一二極體1064的第二端，及一第二端；第二電容1068具有一第一端，耦接於第一電感1066的第二端，及一第二端，耦接於第二地端GND2。

如第1圖所示，換相器108包含一第三開關1082、一第四開關1084、一第五開關1086、一第六開關1088及一第二電感1090。第三開關1082具有一第一端，耦接於第二電容1068的第一端，一第二端，用以接收開關控制訊號SCS，及一第三端；第四開關1084具有一第一端，耦接於第二電容1068的第一端，一第二端，用以接收反相開關控制訊號，及一第三端，耦接於負載112的第二端；第五開關1086具有一第一端，耦接於第三開關 1082的第三端，一第二端，用以接收反相開關控制訊號，及一第三端，耦接於第二地端GND2；第六開關1090具有一第一端，耦接於第四開關1084的第三端，一第二端，用以接收開關控制訊號SCS，及一第三端，耦接於第二地端GND2；第二電感1090具有一第一端，耦接於第三開關1082的第三端，及一第二端，耦接於負載112的第一端，其中第二電感1090是用以濾除第一電感1066上的弦波電流IL的高頻成分。

另外，如第1圖所示，換流器100另包含一濾波電容114。濾波電容114具有一第一端，耦接於直流電源110的第一端，及一第二端，耦接於直流電源110的第二端，其中濾波電容114是用以濾除流過第一開關1042上的高頻電流，以及穩定直流電源110所提供的直流電壓VDC。

如第1圖所示，控制器102是根據直流電流IDC和一最大功率追蹤演算法，控制第一脈衝寬度調變控制訊號FPWM的致能時間，根據弦波電流IL(和輸出功率PAC有關)，控制第二脈衝寬度調變控制訊號SPWM的致能時間，以及根據交流電壓VAC的頻率，產生開關控制訊號SCS和反相開關控制訊號，其中第一脈衝寬度調變控制訊號FPWM的致能時間較第二脈衝寬度調變控制訊號SPWM的致能時間長。因此，在上述脈衝寬度調變控制訊號(第一脈衝寬度調變控制訊號FPWM與第二脈衝寬度調變控制訊號SPWM)的一個切換週期中，換流器100透過第一脈衝寬度調變控制訊號FPWM與第二脈衝寬度調變控制訊號SPWM可分配部分輸入功率PDC至輸入單元104的激磁電感1046和第一電容1050，以及其餘部分傳送至調變單元106。另外，當輸出功率PAC較大時，換流器100透過第一脈衝寬度調變控制訊號FPWM與第二脈衝寬度調變控制訊號SPWM不僅將輸入功率PDC的部分直接傳送至調變單元106，亦將輸入單元104中的激磁電感1046和第一電容1050所儲存的功率傳送至調變單元106。

請參照第2圖至第5圖，第2圖為說明第一脈衝寬度調變控制訊號FPWM、第二脈衝寬度調變控制訊號SPWM、流經激磁電感1046的電流IM及流經第一電感1066的弦波電流IL的關係示意圖，第3圖為說明換流器100在模式I的示意圖，第4圖為說明換流器100在模式II的示意圖，及第5圖為說明換流器100在模式III的示意圖。

如第2圖和第3圖所示，在模式I中，因為控制器102致能第一脈衝寬度調變控制訊號FPWM和第二脈衝寬度調變控制訊號SPWM，所以第一開關1042和第二開關1062開啟。因此，直流電流IDC的部分功率提供給輸入單元104的激磁電感1046，而直流電流IDC的其餘功率和第一電容1050所儲存的功率則提供給調變單元106的第一電感1066，並透過調變單元106的第一電感1066傳送至換相器108。因為第一開關1042和第二開關1062開啟，所以流經激磁電感1046的電流IM及流經第一電感1066的弦波電流IL增加。另外，在模式I中，控制器102可根據直流電流IDC和最大功率追蹤演算法，決定第一開關1042的開啟時間(亦即第一脈衝寬度調變控制訊號FPWM的致能時間)，以及控制器102可根據弦波電流IL，控制第二開關1062的開啟(ON)時間。

如第2圖和第4圖所示，在模式II中，當滿足負載112的輸出功率PAC時，控制器102致能第一脈衝寬度調變控制訊號FPWM和去能第二脈衝寬度調變控制訊號SPWM，導致第一開關1042開啟和第二開關1062關閉。因此，當第一開關1042開啟和第二開關1062關閉時，交流電流IAC繼續由第一二極體1064和第一電感1066產生，所以第一電感1066所儲存的功率可被輸出至換相器108。但直流電流IDC尚未達到直流電源110在最大功率點下的直流電流，所以第一開關1042繼續開啟，直流電源110繼續對激磁 電感1046充電，導致流經激磁電感1046的電流IM繼續增加以及流經第一電感1066的弦波電流IL降低。

如第2圖和第5圖所示，在模式III中，當直流電流IDC達到直流電源110在最大功率點下的直流電流時，控制器102去能第一脈衝寬度調變控制訊號FPWM和第二脈衝寬度調變控制訊號SPWM，所以第一開關1042和第二開關1062關閉。因為第一開關1042和第二開關1062關閉，所以激磁電感1046所儲存的功率通過第一線圈1044、第二線圈1048、第一二極體1064和寄生二極體10622回收至第一電容1050。另外，交流電流IAC繼續由第一二極體1064和第一電感1066產生，所以第一電感1066所儲存的功率可被輸出至換相器108。因為第一開關1042和第二開關1062關閉，所以流經激磁電感1046的電流IM以及流經第一電感1066的弦波電流IL降低。

請參照第6圖，第6圖為本發明的另一實施例說明一種可分配輸入功率的換流器600(非隔離型)的示意圖。如第6圖所示，換流器600和換流器100的差別在於換流器600的輸入單元604少了第一線圈1044和第二線圈1048。另外，換流器600的操作原理皆和換流器100相同，在此不再贅述。請參照第7圖至第9圖，第7圖為說明換流器600在模式I的示意圖，第8圖為說明換流器600在模式II的示意圖，及第9圖為說明換流器600在模式III的示意圖。

如第2圖和第7圖所示，在模式I中，因為控制器102致能第一脈衝寬度調變控制訊號FPWM和第二脈衝寬度調變控制訊號SPWM，所以第一開關1042和第二開關1062開啟。因此，直流電流IDC的部分功率提供給輸入單元604的激磁電感1046，而直流電流IDC的其餘功率和第一電容1050所儲存的功率則提供給調變單元106的第一電感1066，並透過調變單元106 的第一電感1066傳送至換相器108。

如第2圖和第8圖所示，在模式II中，當滿足負載112的輸出功率PAC時，控制器102致能第一脈衝寬度調變控制訊號FPWM和去能第二脈衝寬度調變控制訊號SPWM，導致第一開關1042開啟和第二開關1062關閉。因此，當第一開關1042開啟和第二開關1062關閉時，交流電流IAC繼續由第一二極體1064和第一電感1066產生，所以第一電感1066所儲存的功率可被輸出至換相器108。但直流電流IDC尚未達到直流電源110在最大功率點下的直流電流，所以第一開關1042繼續開啟，直流電源110繼續對激磁電感1046充電，導致流經激磁電感1046的電流IM繼續增加以及流經第一電感1066的弦波電流IL降低。

如第2圖和第9圖所示，在模式III中，當直流電流IDC達到直流電源110在最大功率點下的直流電流時，控制器102去能第一脈衝寬度調變控制訊號FPWM和第二脈衝寬度調變控制訊號SPWM，所以第一開關1042和第二開關1062關閉。因為第一開關1042和第二開關1062關閉，所以激磁電感1046所儲存的功率通過第一二極體1064和寄生二極體10622回收至第一電容1050。另外，交流電流IAC繼續由第一二極體1064和第一電感1066產生，所以第一電感1066所儲存的功率可被輸出至換相器108。

請參照第1圖至第10圖，第10圖為本發明的另一實施例說明一種換流器的操作方法的流程圖。第10圖的方法是利用第1圖的換流器100和第6圖的換流器600說明，詳細步驟如下：步驟1000：開始；步驟1002：控制器102產生一第一脈衝寬度調變控制訊號 FPWM、一第二脈衝寬度調變控制訊號SPWM、一開關控制訊號SCS和一反相開關控制訊號；步驟1004：當第一脈衝寬度調變控制訊號FPWM和第二脈衝寬度調變控制訊號SPWM致能時，進行步驟1006；當第一脈衝寬度調變控制訊號FPWM致能和第二脈衝寬度調變控制訊號SPWM去能時，進行步驟1008；當第一脈衝寬度調變控制訊號FPWM和第二脈衝寬度調變控制訊號SPWM皆去能時，進行步驟1010；步驟1006：輸入單元104的激磁電感1046儲存直流電源110的輸入功率PDC的部分，以及輸入功率PDC的其餘部分和輸入單元104的第一電容1050所儲存的功率透過調變單元106被傳送至換相器108，跳回步驟1004；步驟1008：輸入單元104的激磁電感1046儲存輸入功率PDC，以及調變單元106的第一電感1066所儲存的功率被輸出至換相器108，跳回步驟1004；步驟1010：輸入單元104的激磁電感1046所儲存的功率透過調變單元106的第一二極體1064和調變單元106的第二開關1062的寄生電容10622儲存至輸入單元104的第一電容1050，以及調變單元106的第一電感1066所儲存的功率被輸出至換相器108，跳回步驟1004。

在步驟1002中，如第1圖和第6圖所示，控制器102是根據直流電流IDC和一最大功率追蹤演算法，控制第一脈衝寬度調變控制訊號FPWM的致能時間，根據弦波電流IL(和輸出功率PAC有關)，控制第二脈衝寬度調變控制訊號SPWM的致能時間，以及根據交流電壓VAC的頻率，產生開關控制訊號SCS和反相開關控制訊號，其中第一脈衝寬度調變控制訊號FPWM的致能時間較第二脈衝寬度調變控制訊號SPWM的致能時間長。

在步驟1006中，如第2圖、第3圖和第7圖所示，在模式I中，因為控制器102致能第一脈衝寬度調變控制訊號FPWM和第二脈衝寬度調變控制訊號SPWM，所以第一開關1042和第二開關1062開啟。因此，直流電流IDC的部分功率提供給輸入單元104的激磁電感1046，而直流電流IDC的其餘功率和第一電容1050所儲存的功率則提供給調變單元106的第一電感1066，並透過調變單元106的第一電感1066傳送至換相器108。因為第一開關1042和第二開關1062開啟，所以流經激磁電感1046的電流IM及流經第一電感1066的弦波電流IL增加。另外，在模式I中，控制器102可根據直流電流IDC和最大功率追蹤演算法，決定第一開關1042的開啟時間(亦即第一脈衝寬度調變控制訊號FPWM的致能時間)，以及控制器102可根據弦波電流IL，控制第二開關1062的開啟時間。

在步驟1008中，如第2圖、第4圖和第8圖所示，在模式II中，當滿足負載112的輸出功率PAC時，控制器102致能第一脈衝寬度調變控制訊號FPWM和去能第二脈衝寬度調變控制訊號SPWM，導致第一開關1042開啟和第二開關1062關閉。因此，當第一開關1042開啟和第二開關1062關閉時，交流電流IAC繼續由第一二極體1064和第一電感1066產生，所以第一電感1066所儲存的功率可被輸出至換相器108。但直流電流IDC尚未達到直流電源110在最大功率點下的直流電流，所以第一開關1042繼續開啟，直流電源110繼續對激磁電感1046充電，導致流經激磁電感1046的電流IM繼續增加以及流經第一電感1066的弦波電流IL降低。

在步驟1010中，如第2圖、第5圖和第9圖所示，在模式III中，當直流電流IDC達到直流電源110在最大功率點下的直流電流時，控制器102去能第一脈衝寬度調變控制訊號FPWM和第二脈衝寬度調變控制訊號SPWM，所以第一開關1042和第二開關1062關閉。因為第一開關1042和第 二開關1062關閉，所以激磁電感1046所儲存的功率通過第一線圈1044、第二線圈1048、第一二極體1064和寄生二極體10622回收至第一電容1050(如第5圖所示)或通過第一二極體1064和寄生二極體10622回收至第一電容1050(如第9圖所示)。另外，交流電流IAC繼續由第一二極體1064和第一電感1066產生，所以第一電感1066所儲存的功率可被輸出至換相器108。因為第一開關1042和第二開關1062關閉，所以流經激磁電感1046的電流IM以及流經第一電感1066的弦波電流IL降低。

綜上所述，本發明所提供的可分配輸入功率的換流器及其操作方法是利用輸入單元根據第一脈衝寬度調變控制訊號，和調變單元根據第二脈衝寬度調變控制訊號，執行相對應的動作。因此，相較於現有技術，本發明具有下列優點：第一、本發明具有可執行輸入能量分配的輸入單元，所以本發明可減少交流功率對直流電源的逆向影響，以增加換流器的功率轉換效能；第二、當換流器運作時，由於直流電源所提供的直流電壓透過第一線圈與第二線圈與第一電容的電壓串聯，所以第一線圈與第二線圈之間的匝數比不需要很高就能將直流電源所提供的直流功率傳遞至負載，且直流電源的工作範圍可以很廣；第三、因為換流器的激磁電感及第一電感都操作在連續電流導通模式(continuous current mode,CCM)，所以第一開關與第二開關上的電流應力都不會很高；第四、因為在模式III時，換流器的第二開關仍可透過寄生二極體10622導通，所以當換流器的第二開關從模式III切換至模式I時，換流器的第二開關具有零電壓切換的特性，導致換流器的第二開關切換損失降低。

100‧‧‧換流器

102‧‧‧控制器

104‧‧‧輸入單元

106‧‧‧調變單元

108‧‧‧換相器

110‧‧‧直流電源

112‧‧‧負載

114‧‧‧濾波電容

1042‧‧‧第一開關

1044‧‧‧第一線圈

1046‧‧‧激磁電感

1048‧‧‧第二線圈

1050‧‧‧第一電容

1062‧‧‧第二開關

1064‧‧‧第一二極體

1066‧‧‧第一電感

1068‧‧‧第二電容

1082‧‧‧第三開關

1084‧‧‧第四開關

1086‧‧‧第五開關

1088‧‧‧第六開關

1090‧‧‧第二電感

10622‧‧‧寄生二極體

FPWM‧‧‧第一脈衝寬度調變控制訊號

GND1‧‧‧第一地端

GND2‧‧‧第二地端

IDC‧‧‧直流電流

IAC‧‧‧交流電流

IM‧‧‧電流

IL‧‧‧弦波電流

SCS‧‧‧開關控制訊號

‧‧‧反相開關控制訊號

SPWM‧‧‧第二脈衝寬度調變控制訊號

VDC‧‧‧直流電壓

VAC‧‧‧交流電壓

Claims (19)

1. 一種可分配輸入功率的換流器，包含：一控制器，用以產生一開關控制訊號、一反相開關控制訊號、一第一脈衝寬度調變控制訊號及一第二脈衝寬度調變控制訊號；一輸入單元，用以耦接於一直流電源，並根據該第一脈衝寬度調變控制訊號，儲存以及傳遞該直流電源的輸入功率；一調變單元，耦接於該輸入單元，用以根據該第二脈衝寬度調變控制訊號，接收該輸入功率的部分，以及根據該輸入功率的部分，產生並輸出一全波整流的弦波電流；及一換相器，耦接於該調變單元，用以根據該開關控制訊號和該反相開關控制訊號，轉換該全波整流的弦波電流成為一交流電流，並輸出該交流電流至一負載，其中該開關控制訊號和該反相開關控制訊號的頻率和該負載的頻率相同；其中該控制器是根據該弦波電流，控制該第二脈衝寬度調變控制訊號的致能時間，該第一脈衝寬度調變控制訊號的致能時間較該第二脈衝寬度調變控制訊號的致能時間長，以及當該調變單元輸出至該換相器的弦波功率和該輸入功率不相等時，該輸入單元儲存該輸入功率與該調變單元輸出至該換相器的弦波功率的差值。
2. 如請求項1所述的換流器，其中該直流電源為一太陽能板或一穩定直流電源。
3. 如請求項2所述的換流器，其中該輸入單元具有一最大功率追蹤(maximum power point tracking)的功能。
4. 如請求項3所述的換流器，其中該輸入單元包含： 一第一開關，具有一第一端，耦接於該直流電源的第一端，一第二端，用以接收該第一脈衝寬度調變控制訊號，及一第三端，其中該第一開關是根據該第一脈衝寬度調變控制訊號開啟(ON)與關閉(OFF)；一第一線圈，具有一第一端，耦接於該第一開關的第三端，及一第二端，耦接於一第一地端；一激磁電感，具有一第一端，耦接於該第一開關的第三端，及一第二端，耦接於該第一地端；一第二線圈，具有一第一端，及一第二端，耦接於一第二地端，其中該第二線圈是用以磁耦合該第一線圈；及一第一電容，具有一第一端，耦接於該第二線圈的第一端，及一第二端，耦接於該調變單元。
5. 如請求項3所述的換流器，其中該輸入單元包含：一第一開關，具有一第一端，耦接於該直流電源的第一端，一第二端，用以接收該第一脈衝寬度調變控制訊號，及一第三端，其中該第一開關是根據該第一脈衝寬度調變控制訊號開啟與關閉；一激磁電感，具有一第一端，耦接於該第一開關的第三端，及一第二端，耦接於一第一地端；及一第一電容，具有一第一端，耦接於該第一開關的第三端，及一第二端，耦接於該調變單元。
6. 如請求項4或5所述的換流器，其中該調變單元包含：一第二開關，具有一第一端，耦接於該第一電容的第二端，一第二端，用以接收該第二脈衝寬度調變控制訊號，及一第三端，其中該第二開關是根據該第二脈衝寬度調變控制訊號開啟與關閉；一第一二極體，具有一第一端，耦接於該第二地端，及一第二端，耦接 於該第二開關的第三端；一第一電感，具有一第一端，耦接於該第一二極體的第二端，及一第二端；及一第二電容，具有一第一端，耦接於該第一電感的第二端，及一第二端，耦接於該第二地端。
7. 如請求項6所述的換流器，其中該換相器包含：一第三開關，具有一第一端，耦接於該第二電容的第一端，一第二端，用以接收該開關控制訊號，及一第三端；一第四開關，具有一第一端，耦接於該第二電容的第一端，一第二端，用以接收該反相開關控制訊號，及一第三端，耦接於該負載的第二端；一第五開關，具有一第一端，耦接於該第三開關的第三端，一第二端，用以接收該反相開關控制訊號，及一第三端，耦接於該第二地端；一第六開關，具有一第一端，耦接於該第四開關的第三端，一第二端，用以接收該開關控制訊號，及一第三端，耦接於該第二地端；及一第二電感，具有一第一端，耦接於該第三開關的第三端，及一第二端，耦接於該負載的第一端。
8. 如請求項7所述的換流器，另包含：一濾波電容，具有一第一端，耦接於該直流電源的第一端，及一第二端，耦接於該直流電源的第二端，其中該濾波電容是用以濾除該直流電源所提供的一直流電壓上的高頻漣波電流。
9. 如請求項8所述的換流器，其中該輸入功率是等於該直流電壓與該直流電源所提供的一直流電流的乘積，其中該直流電流和該最大功率追蹤有 關，以及該控制器是根據該直流電流，控制該第一脈衝寬度調變控制訊號的致能時間。
10. 如請求項8所述的換流器，其中該負載的輸出功率是等於該交流電流與該負載的電壓的乘積。
11. 如請求項8所述的換流器，其中當該第一開關和該第二開關開啟時，該輸入功率的部分被儲存至該激磁電感，以及該輸入功率的其餘部分和該第一電容所儲存的功率透過該調變單元被傳送至該換相器。
12. 如請求項8所述的換流器，其中當該第二開關關閉和該第一開關開啟時，該輸入功率被儲存至該激磁電感，以及該第一電感所儲存的功率被輸出至該換相器。
13. 如請求項8所述的換流器，其中當該第一開關和該第二開關皆關閉時，該激磁電感所儲存的功率透過該第一二極體儲存至該第一電容，以及該第一電感所儲存的功率被輸出至該換相器。
14. 一種換流器的操作方法，該換流器包含一輸入單元、一調變單元、一控制器及一換相器，該操作方法包含：該控制器產生一第一脈衝寬度調變控制訊號及一第二脈衝寬度調變控制訊號；及當該第一脈衝寬度調變控制訊號和該第二脈衝寬度調變控制訊號致能時，該輸入單元的激磁電感儲存該換流器所接收的輸入功率的部分，以及該輸入功率的其餘部分和該輸入單元的第一電容所儲存的功率透過該調變單元被傳送至該換相器。
15. 如請求項14所述的操作方法，其中該第一脈衝寬度調變控制訊號的致能時間較該第二脈衝寬度調變控制訊號的致能時間長。
16. 一種換流器的操作方法，該換流器包含一輸入單元、一調變單元、一控制器及一換相器，該操作方法包含：該控制器產生一第一脈衝寬度調變控制訊號及一第二脈衝寬度調變控制訊號；及當該第一脈衝寬度調變控制訊號致能和該第二脈衝寬度調變控制訊號去能時，該輸入單元的激磁電感儲存該換流器所接收的輸入功率，以及該調變單元的第一電感所儲存的功率被輸出至該換相器。
17. 如請求項16所述的操作方法，其中該第一脈衝寬度調變控制訊號的致能時間較該第二脈衝寬度調變控制訊號的致能時間長。
18. 一種換流器的操作方法，該換流器包含一輸入單元、一調變單元、一控制器及一換相器，該操作方法包含：該控制器產生一第一脈衝寬度調變控制訊號及一第二脈衝寬度調變控制訊號；及當該第一脈衝寬度調變控制訊號和該第二脈衝寬度調變控制訊號皆去能時，該輸入單元的激磁電感所儲存的功率透過該調變單元的第一二極體和該調變單元的第二開關的寄生電容儲存至該輸入單元的第一電容，以及該調變單元的第一電感所儲存的功率被輸出至該換相器。
19. 如請求項18所述的操作方法，其中該第一脈衝寬度調變控制訊號的致能時間較該第二脈衝寬度調變控制訊號的致能時間長。