TWI508424B - 太陽能光伏電源轉換系統及其操作方法 - Google Patents

太陽能光伏電源轉換系統及其操作方法 Download PDF

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Description

太陽能光伏電源轉換系統及其操作方法
本發明係有關一種太陽能光伏電源轉換系統及其操作方法，尤指一種降低寄生電容電壓所造成漏電流影響之太陽能光伏電源轉換系統及其操作方法。
請參見第一圖係為先前技術雙降壓式逆變器(dual-buck inverter)之電路圖。該雙降壓式逆變器係接收一直流輸入電壓Vdc，並且轉換該直流輸入電壓Vdc為一交流輸出電壓Vac。該雙降壓式逆變器係包含兩組降壓電路，分別為一第一降壓電路BC1與一第二降壓電路BC2。其中，該第一降壓電路BC1係主要包含一第一橋臂Lg1a與一第二橋臂Lg2a，並且該第一橋臂Lg1a係包含一第一開關S1a與串聯該第一開關S1a之一第一二極體D1a；該第二橋臂Lg2a係包含一第二開關S2a與串聯該第二開關S2a之一第二二極體D2a。該第二降壓電路BC2係主要包含一第三橋臂Lg3a與一第四橋臂Lg4a，並且該第三橋臂Lg3a係包含一第三開關S3a與串聯該第三開關S3a之一第三二極體D3a；該第四橋臂Lg4a係包含一第四開關S4a與串聯該第四開關S4a之一第四二極體D4a。此外，該第一降壓電路BC1與該第二降壓電路BC2係並聯連接一輸入電容C1a。
配合參見第二圖係為先前技術雙降壓式逆變器之驅動信號之波形示意圖。透過一驅動信號產生電路(未圖示)產生對應控制該第一開關S1a、該第二開關S2a、該第三開關S3a以及該第四開關 S4a的複數個控制信號，分別為一第一控制信號Sca1、一第二控制信號Sca2、一第三控制信號Sca3以及一第四控制信號Sca4。
該第一控制信號Sca1與該第二控制信號Sca2係為一互補低頻信號對。當該交流輸出電壓Vac為正半週時(時間t0~t1區間)，該第一控制信號Sca1為高準位導通該第一開關S1a，該第二控制信號Sca2為低準位截止該第二開關S2a。該第三控制信號Sca3為低準位截止該第三開關S3a，該第四控制信號Sca4為高頻切換該第四開關S4a。當該交流輸出電壓Vac為負半週時(時間t1~t2區間)，該第一控制信號Sca1為低準位截止該第一開關S1a，該第二控制信號Sca2為高準位導通該第二開關S2a。該第三控制信號Sca3為高頻切換該第三開關S3a，該第四控制信號Sca4為低準位截止該第四開關S4a。
然而，在此雙降壓式逆變器架構下，由於該交流輸出電壓Vac變化大，因此，造成寄生電容Cp1,Cp2上的電壓變化較大，而產生快速變化的漏電流Icp1,Icp2，亦即，寄生電容電壓變化越大，漏電流越增加。
因此，如何設計出一種太陽能光伏電源轉換系統及其操作方法，透過兩切換電路與兩濾波電路所組成的雙降壓式逆變器(dual-buck inverter)架構，提供儲能元件的儲能與釋能路徑，並且濾波電路與輸入直流側之中性點連接，大大地降低寄生電容電壓所造成漏電流的影響，乃為本案創作人所欲行克服並加以解決的一大課題。
本發明之一目的在於提供一種直流轉交流電源轉換系統，以克服習知技術的問題。因此本發明太陽能光伏電源轉換系統係以轉換一直流輸入電壓為一交流輸出電壓。該太陽能光伏電源轉換系統係包含一輸入電容組、一第一切換電路、一第二切換電路、一第一濾波電路、一第二濾波電路以及一控制電路。
該輸入電容組係包含一第一電容與一第二電容，該第一電容與該第二電容係連接一中性點，並且接收該直流輸入電壓。該第 一切換電路係並聯該輸入電容組，包含並聯的一第一橋臂及一第二橋臂，其中該第一橋臂係由一第一功率開關與一第一二極體串聯形成，該第二橋臂係由一第二功率開關與一第二二極體串聯形成。該第二切換電路係並聯該輸入電容組，包含並聯的一第三橋臂及一第四橋臂，其中該第三橋臂係由一第三功率開關與一第三二極體串聯形成，該第四橋臂係由一第四功率開關與一第四二極體串聯形成。該第一濾波電路係連接該第一切換電路，並且該第一濾波電路之輸出側係連接該中性點。該第二濾波電路係連接該第二切換電路，並且該第二濾波電路之輸出側係連接該中性點。該控制電路係產生一第一控制信號、一第二控制信號、一第三控制信號以及一第四控制信號。其中，當該太陽能光伏電源轉換系統提供一正半週儲能操作時，該第一控制信號高頻切換導通該第一功率開關，且該第四控制信號低頻高準位導通該第四功率開關；當該太陽能光伏電源轉換系統提供一正半週釋能操作時，該第一控制信號高頻切換截止該第一功率開關，且該第四控制信號低頻高準位導通該第四功率開關；當該太陽能光伏電源轉換系統提供一負半週儲能操作時，該第三控制信號高頻切換導通該第三功率開關，且該第二控制信號低頻高準位導通該第二功率開關；當該太陽能光伏電源轉換系統提供一負半週釋能操作時，該第三控制信號高頻切換截止該第三功率開關，並且該第二控制信號低頻高準位導通該第二功率開關。
本發明之另一目的在於提供一種太陽能光伏電源轉換系統之操作方法，以克服習知技術的問題。因此本發明太陽能光伏電源轉換系統係以轉換一直流輸入電壓為一交流輸出電壓。該操作方法係包含下列步驟：(a)提供一輸入電容組，係接收該直流輸入電壓，該輸入電容組係包含一第一電容與一第二電容，該第一電容與該第二電容係連接一中性點；(b)提供一第一切換電路，係並聯該輸入電容組，包含並聯的一第一橋臂及一第二橋臂，其中該第一橋臂係由一第一功率開關與一第一二極體串聯 形成，該第二橋臂係由一第二功率開關與一第二二極體串聯形成；(c)提供一第二切換電路，係並聯該輸入電容組，包含並聯的一第三橋臂及一第四橋臂，其中該第三橋臂係由一第三功率開關與一第三二極體串聯形成，該第四橋臂係由一第四功率開關與一第四二極體串聯形成；(d)提供一第一濾波電路，係連接該第一切換電路，並且該第一濾波電路之輸出側係連接該中性點；(e)提供一第二濾波電路，係連接該第二切換電路，並且該第二濾波電路之輸出側係連接該中性點；以及(f)提供一控制電路，係產生一第一控制信號、一第二控制信號、一第三控制信號以及一第四控制信號。其中，當該太陽能光伏電源轉換系統提供一正半週儲能操作時，該第一控制信號高頻切換導通該第一功率開關，且該第四控制信號低頻高準位導通該第四功率開關；當該太陽能光伏電源轉換系統提供一正半週釋能操作時，該第一控制信號高頻切換截止該第一功率開關，且該第四控制信號低頻高準位導通該第四功率開關；當該太陽能光伏電源轉換系統提供一負半週儲能操作時，該第三控制信號高頻切換導通該第三功率開關，且該第二控制信號低頻高準位導通該第二功率開關；當該太陽能光伏電源轉換系統提供一負半週釋能操作時，該第三控制信號高頻切換截止該第三功率開關，並且該第二控制信號低頻高準位導通該第二功率開關。
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。
 〔先前技術〕
Vdc‧‧‧直流輸入電壓
Vac‧‧‧交流輸出電壓
BC1‧‧‧第一降壓電路
BC2‧‧‧第二降壓電路
Lg1a‧‧‧第一橋臂
Lg2a‧‧‧第二橋臂
Lg3a‧‧‧第三橋臂
Lg4a‧‧‧第四橋臂
S1a‧‧‧第一開關
S2a‧‧‧第二開關
S3a‧‧‧第三開關
S4a‧‧‧第四開關
D1a‧‧‧第一二極體
D2a‧‧‧第二二極體
D3a‧‧‧第三二極體
D4a‧‧‧第四二極體
C1a‧‧‧輸入電容
Sca1‧‧‧第一控制信號
Sca2‧‧‧第二控制信號
Sca3‧‧‧第三控制信號
Sca4‧‧‧第四控制信號
Cp1,Cp2‧‧‧寄生電容
Icp1,Icp2‧‧‧漏電流
t0,t1,t2‧‧‧時間
〔本發明〕
Vdc‧‧‧直流輸入電壓
Vac‧‧‧交流輸出電壓
10‧‧‧輸入電容組
101‧‧‧第一電容
102‧‧‧第二電容
11‧‧‧第一切換電路
Lg1‧‧‧第一橋臂
Lg2‧‧‧第二橋臂
S1‧‧‧第一功率開關
D1‧‧‧第一二極體
S2‧‧‧第二功率開關
D2‧‧‧第二二極體
12‧‧‧第二切換電路
Lg3‧‧‧第三橋臂
Lg4‧‧‧第四橋臂
S3‧‧‧第三功率開關
D3‧‧‧第三二極體
S4‧‧‧第四功率開關
D4‧‧‧第四二極體
21‧‧‧第一濾波電路
L1‧‧‧第一輸出電感
L2‧‧‧第二輸出電感
C1‧‧‧第一輸出電容
22‧‧‧第二濾波電路
L3‧‧‧第三輸出電感
L4‧‧‧第四輸出電感
C2‧‧‧第二輸出電容
Sc1‧‧‧第一控制信號
Sc2‧‧‧第二控制信號
Sc3‧‧‧第三控制信號
Sc4‧‧‧第四控制信號
30‧‧‧控制電路
301‧‧‧第一比較單元
302‧‧‧第二比較單元
303‧‧‧信號反向單元
311‧‧‧第一反閘單元
312‧‧‧第二反閘單元
Po‧‧‧中性點
Lps‧‧‧正半週儲能迴路
Lpr‧‧‧正半週釋能迴路
Lns‧‧‧負半週儲能迴路
Lnr‧‧‧負半週釋能迴路
Sac‧‧‧交流輸出電壓信號
Sac-‧‧‧反向交流輸出電壓信號
Stri‧‧‧三角載波信號
t0,t1,t2‧‧‧時間
S10~S60‧‧‧步驟
Icp1,Icp2‧‧‧漏電流
第一圖係為先前技術雙降壓式逆變器(dual-buck inverter)之電路圖；第二圖係為先前技術雙降壓式逆變器之驅動信號之波形示意圖； 第三圖係為本發明太陽能光伏電源轉換系統之電路圖；第四圖係為本發明太陽能光伏電源轉換系統之控制電路之電路示意圖；第五圖係為本發明太陽能光伏電源轉換系統之開關控制信號之波形示意圖；第六圖係為本發明太陽能光伏電源轉換系統為正半週儲能操作時之電路圖；第七圖係為本發明太陽能光伏電源轉換系統為正半週釋能操作時之電路圖；第八圖係為本發明太陽能光伏電源轉換系統為負半週儲能操作時之電路圖；第九圖係為本發明太陽能光伏電源轉換系統為負半週釋能操作時之電路圖；及第十圖係為本發明太陽能光伏電源轉換系統操作方法之流程圖。
茲有關本發明之技術內容及詳細說明，配合圖式說明如下：請參見第三圖係為本發明太陽能光伏電源轉換系統之電路圖。該太陽能光伏電源轉換系統係以轉換一直流輸入電壓Vdc為一交流輸出電壓Vac。該太陽能光伏電源轉換系統係包含一輸入電容組10、一第一切換電路11、一第二切換電路12、一第一濾波電路21、一第二濾波電路22以及一控制電路30。該輸入電容組10係包含一第一電容101與一第二電容102。該第一電容101與該第二電容102係連接一中性點Po，並且接收該直流輸入電壓Vdc。其中該第一電容101與該第二電容102係連接於該中性點Po，以維持該第一電容101與第二電容102之跨壓分別等於該直流輸入電壓Vdc的一半。該第一切換電路11係並聯該輸入電容組10。該第一切換電路11係包含一第一橋臂Lg1以及與該第一橋臂Lg1並聯之一第二橋臂Lg2。該第一橋臂Lg1 係由一第一功率開關S1與一第一二極體D1串聯形成，該第二橋臂Lg2係由一第二功率開關S2與一第二二極體D2串聯形成。該第二切換電路12係並聯該輸入電容組10。該第二切換電路12係包含一第三橋臂Lg3以及與該第三橋臂Lg3並聯之一第四橋臂Lg4。該第三橋臂Lg3係由一第三功率開關S3與一第三二極體D3串聯形成，該第四橋臂Lg4係由一第四功率開關S4與一第四二極體D4串聯形成。
該第一濾波電路21係包含一第一輸出電感L1、一第二輸出電感L2以及一第一輸出電容C1。該第一輸出電感L1一第一端係連接該第二輸出電感L2一第一端，再與該第一輸出電容C1一第一端連接；該第一輸出電感L1一第二端係連接該第一功率開關S1與該第一二極體D1。該第二輸出電感L2一第二端係連接該第二功率開關S2與該第二二極體D2。該第一輸出電容C1一第二端係連接該中性點Po。該第二濾波電路22係包含一第三輸出電感L3、一第四輸出電感L4以及一第二輸出電容C2。該第三輸出電感L3一第一端係連接該第四輸出電感L4一第一端，再與該第二輸出電容C2一第一端連接；該第三輸出電感L3一第二端係連接該第三功率開關S3與該第三二極體D3。該第四輸出電感L4一第二端係連接該第四功率開關S4與該第四二極體D4。該第二輸出電容C2一第二端係連接該中性點Po。其中該交流輸出電壓Vac係輸出於該第一輸出電容C1之該第一端與該第二輸出電容C2之該第一端之間。該控制電路30係產生一第一控制信號Sc1、一第二控制信號Sc2、一第三控制信號Sc3以及一第四控制信號Sc4分別對應控制該第一功率開關S1、該第二功率開關S2、該第三功率開關S3以及該第四功率開關S4，以降低該直流輸入電壓Vdc之寄生電容效應所造成之漏電流。至於該太陽能光伏電源轉換系統之操作說明，將於後文有詳細之闡述。
請參見第四圖係為本發明太陽能光伏電源轉換系統之控制電路之電路示意圖。該控制電路30係包含一信號反向單元303、一 第一反閘單元311、一第二反閘單元312、一第一比較單元301以及一第二比較單元302。該第一比較單元301係具有一反相輸入端、一非反相輸入端以及一輸出端。該非反相輸入端係接收該交流輸出電壓Vac所提供之一交流輸出電壓信號Sac，該反相輸入端係接收一三角載波信號Stri。該輸出端係輸出該第一控制信號Sc1，並且該輸出端係連接該第一反閘單元311以輸出該第二控制信號Sc2。其中該三角載波信號Stri係為一高頻載波信號。該第二比較單元302係具有一反相輸入端、一非反相輸入端以及一輸出端。該非反相輸入端係連接該信號反向單元303再接收該交流輸出電壓信號Sac，該反相輸入端係接收該三角載波信號Stri。該輸出端係輸出該第三控制信號Sc3，並且該輸出端係連接該第二反閘單元312以輸出該第四控制信號Sc4。
配合參見第五圖係為本發明太陽能光伏電源轉換系統之開關控制信號之波形示意圖。當該交流輸出電壓Vac為正半週時(時間t0~t1區間)，該第一控制信號Sc1與該第二控制信號Sc2係為一互補高頻切換信號對，該第三控制信號Sc3與該第四控制信號Sc4係為一互補低頻信號對；當該交流輸出電壓Vac為負半週時(時間t1~t2區間)，該第一控制信號Sc1與該第二控制信號Sc2係為一互補低頻信號對，該第三控制信號Sc3與該第四控制信號Sc4係為一互補高頻切換信號對。
具體而言，當該交流輸出電壓Vac為正半週時，該交流輸出電壓信號Sac與該三角載波信號Stri透過該第一比較單元301比較後，所產生該第一控制信號Sc1即為一脈波寬度調變信號(PWM signal)，並且，經過該第一反閘單元311所產生該第二控制信號Sc2亦為一脈波寬度調變信號，並且該第二控制信號Sc2與該第一控制信號Sc1為準位互補之高頻切換信號。亦即，當該第一控制信號Sc1為高準位時，該第二控制信號Sc2為低準位；反之，當第一控制信號Sc1為低準位時，該第二控制信號Sc2為高準位。值得一提，該脈波寬度調變信號之切換頻率(switching frequency)係等於該三角載波信號Stri之頻率。此外，該第三控 制信號Sc3與該第四控制信號Sc4之轉換頻率係等於該交流輸出電壓信號Sac之低頻市電頻率。
同理，當該交流輸出電壓Vac為負半週時，該交流輸出電壓信號Sac經過該信號反向單元303所產生之一反向交流輸出電壓信號Sac-與該三角載波信號Stri透過該第二比較單元302比較後，所產生該第三控制信號Sc3即為一脈波寬度調變信號(PWM signal)，並且，經過該第二反閘單元312所產生該第四控制信號Sc4亦為一脈波寬度調變信號，並且該第四控制信號Sc4與該第三控制信號Sc3為準位互補之高頻切換信號。亦即，當該第三控制信號Sc3為高準位時，該第四控制信號Sc4為低準位；反之，當第三控制信號Sc3為低準位時，該第四控制信號Sc4為高準位。值得一提，該脈波寬度調變信號之切換頻率(switching frequency)係等於該三角載波信號Stri之頻率。此外，該第一控制信號Sc1與該第二控制信號Sc2之轉換頻率係等於該交流輸出電壓信號Sac之低頻市電頻率。
請參見第六圖係為本發明太陽能光伏電源轉換系統為正半週儲能操作時之電路圖。當該交流輸出電壓Vac為正半週操作，該第一控制信號Sc1高頻切換導通該第一功率開關S1，並且該第四控制信號Sc4低頻高準位導通該第四功率開關S4時，該第一輸出電感L1與該第四輸出電感L4為儲能操作，此時，該太陽能光伏電源轉換系統一正半週儲能迴路Lps係依序為該直流輸入電壓Vdc、該第一功率開關S1、該第一輸出電感L1、該交流輸出電壓Vac、該第四輸出電感L4、該第四功率開關S4，再回到該直流輸入電壓Vdc。
請參見第七圖係為本發明太陽能光伏電源轉換系統為正半週釋能操作時之電路圖。當該交流輸出電壓Vac為正半週操作，該第一控制信號Sc1高頻切換截止該第一功率開關S1，並且該第四控制信號Sc4低頻高準位導通該第四功率開關S4時，該第一輸出電感L1與該第四輸出電感L4為釋能操作，此時，該太陽能光伏電源轉換系統一正半週釋能迴路Lpr係依序為該第一輸 出電感L1、該交流輸出電壓Vac、該第四輸出電感L4、該第四功率開關S4、該第一二極體D1，再回到該第一輸出電感L1。
請參見第八圖係為本發明太陽能光伏電源轉換系統為負半週儲能操作時之電路圖。當該交流輸出電壓Vac為負半週操作，該第三控制信號Sc3高頻切換導通該第三功率開關S3，並且該第二控制信號Sc2低頻高準位導通該第二功率開關S2時，該第三輸出電感L3與該第二輸出電感L2為儲能操作，此時，該太陽能光伏電源轉換系統一負半週儲能迴路Lns係依序為該直流輸入電壓Vdc、該第三功率開關S3、該第三輸出電感L3、該交流輸出電壓Vac、該第二輸出電感L2、該第二功率開關S2，再回到該直流輸入電壓Vdc。
請參見第九圖係為本發明太陽能光伏電源轉換系統為負半週釋能操作時之電路圖。當該交流輸出電壓Vac為負半週操作，該第三控制信號Sc3高頻切換截止該第三功率開關S3，並且該第二控制信號Sc2低頻高準位導通該第二功率開關S2時，該第三輸出電感L3與該第二輸出電感L2為釋能操作，此時，該太陽能光伏電源轉換系統一負半週釋能迴路Lnr係依序為該第三輸出電感L3、該交流輸出電壓Vac、該第二輸出電感L2、該第二功率開關S2、該第三二極體D3，再回到該第三輸出電感L3。
請參見第十圖係為本發明太陽能光伏電源轉換系統操作方法之流程圖。該太陽能光伏電源轉換系統係以轉換一直流輸入電壓為一交流輸出電壓。該操作方法係包含下列步驟：首先，提供一輸入電容組，係接收該直流輸入電壓，該輸入電容組係包含一第一電容與一第二電容，該第一電容與該第二電容係連接一中性點(S10)。然後，提供一第一切換電路，係並聯該輸入電容組，包含一第一橋臂以及與該第一橋臂並聯之一第二橋臂。該第一橋臂係由一第一功率開關與一第一二極體串聯形成，該第二橋臂係由一第二功率開關與一第二二極體串聯形成(S20)。然後，提供一第二切換電路，係並聯該輸入電容組，包含一第三橋臂以及與該第三橋臂並聯之一第四橋臂。該第三橋臂係由一 第三功率開關與一第三二極體串聯形成，該第四橋臂係由一第四功率開關與一第四二極體串聯形成(S30)。然後，提供一第一濾波電路，係包含一第一輸出電感、一第二輸出電感以及一第一輸出電容。該第一輸出電感一第一端係連接該第二輸出電感一第一端，再與該第一輸出電容一第一端連接，該第一輸出電感一第二端係連接該第一功率開關與該第一二極體，該第二輸出電感一第二端係連接該第二功率開關與該第二二極體。該第一輸出電容一第二端係連接該中性點(S40)。然後，提供一第二濾波電路，係包含一第三輸出電感、一第四輸出電感以及一第二輸出電容。該第三輸出電感一第一端係連接該第四輸出電感一第一端，再與該第二輸出電容一第一端連接，該第三輸出電感一第二端係連接該第三功率開關與該第三二極體，該第四輸出電感一第二端係連接該第四功率開關與該第四二極體。該第二輸出電容一第二端係連接該中性點(S50)。其中該交流輸出電壓係輸出於該第一輸出電容之該第一端與該第二輸出電容之該第一端之間。最後，提供一控制電路，係產生一第一控制信號、一第二控制信號、一第三控制信號以及一第四控制信號分別對應控制該第一功率開關、該第二功率開關、該第三功率開關以及該第四功率開關(S60)，以降低該直流輸入電壓之寄生電容效應所造成之漏電流。
當該交流輸出電壓為正半週操作，該第一控制信號高頻切換導通該第一功率開關，並且該第四控制信號低頻高準位導通該第四功率開關時，該第一輸出電感與該第四輸出電感為儲能操作，此時，該太陽能光伏電源轉換系統一正半週儲能迴路係依序為該直流輸入電壓、該第一功率開關、該第一輸出電感、該交流輸出電壓、該第四輸出電感、該第四功率開關，再回到該直流輸入電壓。當該交流輸出電壓為正半週操作，該第一控制信號高頻切換截止該第一功率開關，並且該第四控制信號低頻高準位導通該第四功率開關時，該第一輸出電感與該第四輸出電感為釋能操作，此時，該太陽能光伏電源轉換系統一正半週 釋能迴路係依序為該第一輸出電感、該交流輸出電壓、該第四輸出電感、該第四功率開關、該第一二極體，再回到該第一輸出電感。當該交流輸出電壓為負半週操作，該第三控制信號高頻切換導通該第三功率開關，並且該第二控制信號低頻高準位導通該第二功率開關時，該第三輸出電感與該第二輸出電感為儲能操作，此時，該太陽能光伏電源轉換系統一負半週儲能迴路係依序為該直流輸入電壓、該第三功率開關、該第三輸出電感、該交流輸出電壓、該第二輸出電感、該第二功率開關，再回到該直流輸入電壓。當該交流輸出電壓為負半週操作，該第三控制信號高頻切換截止該第三功率開關，並且該第二控制信號低頻高準位導通該第二功率開關時，該第三輸出電感與該第二輸出電感為釋能操作，此時，該太陽能光伏電源轉換系統一負半週釋能迴路係依序為該第三輸出電感、該交流輸出電壓、該第二輸出電感、該第二功率開關、該第三二極體，再回到該第三輸出電感。
綜上所述，本發明係具有以下之特徵與優點：透過該第一切換電路11、該第二切換電路12與該第一濾波電路21、該第二濾波電路22所組成的雙降壓式逆變器(dual-buck inverter)架構，提供該第一輸出電感L1、該第二輸出電感L2、該第三輸出電感L3以及該第四輸出電感L4的儲能與釋能路.徑，並且再透過該第一濾波電路21、該第二濾波電路22與輸入直流側之該中性點Po連接，大大地降低寄生電容電壓所造成漏電流的影響。
惟，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。
Vdc‧‧‧直流輸入電壓
Vac‧‧‧交流輸出電壓
10‧‧‧輸入電容組
101‧‧‧第一電容
102‧‧‧第二電容
11‧‧‧第一切換電路
Lg1‧‧‧第一橋臂
Lg2‧‧‧第二橋臂
S1‧‧‧第一功率開關
D1‧‧‧第一二極體
S2‧‧‧第二功率開關
D2‧‧‧第二二極體
12‧‧‧第二切換電路
Lg3‧‧‧第三橋臂
Lg4‧‧‧第四橋臂
S3‧‧‧第三功率開關
D3‧‧‧第三二極體
S4‧‧‧第四功率開關
D4‧‧‧第四二極體
21‧‧‧第一濾波電路
L1‧‧‧第一輸出電感
L2‧‧‧第二輸出電感
C1‧‧‧第一輸出電容
22‧‧‧第二濾波電路
L3‧‧‧第三輸出電感
L4‧‧‧第四輸出電感
C2‧‧‧第二輸出電容
Sc1‧‧‧第一控制信號
Sc2‧‧‧第二控制信號
Sc3‧‧‧第三控制信號
Sc4‧‧‧第四控制信號
30‧‧‧控制電路
Po‧‧‧中性點

Claims (20)

  1. 一種太陽能光伏電源轉換系統，係以轉換一直流輸入電壓為一交流輸出電壓；該太陽能光伏電源轉換系統係包含：一輸入電容組，係包含一第一電容與一第二電容，該第一電容與該第二電容係連接一中性點，並且接收該直流輸入電壓；一第一切換電路，係並聯該輸入電容組，包含並聯的一第一橋臂及一第二橋臂，其中該第一橋臂係由一第一功率開關與一第一二極體串聯形成，該第二橋臂係由一第二功率開關與一第二二極體串聯形成；一第二切換電路，係並聯該輸入電容組，包含並聯的一第三橋臂及一第四橋臂，其中該第三橋臂係由一第三功率開關與一第三二極體串聯形成，該第四橋臂係由一第四功率開關與一第四二極體串聯形成；一第一濾波電路，係連接該第一切換電路，並且該第一濾波電路之輸出側係連接該中性點；一第二濾波電路，係連接該第二切換電路，並且該第二濾波電路之輸出側係連接該中性點；及一控制電路，係產生一第一控制信號、一第二控制信號、一第三控制信號以及一第四控制信號其中，當該太陽能光伏電源轉換系統提供一正半週儲能操作時，該第一控制信號高頻切換導通該第一功率開關，且該第四控制信號低頻高準位導通該第四功率開關；當該太陽能光伏電源轉換系統提供一正半週釋能操作時，該第一控制信號高頻切換截止該第一功率開關，且該第四控制信號低頻高準位導通該第四功率開關；當該太陽能光伏電源轉換系統提供一負半週儲能操作時，該第三控制信號高頻切換導通該第三功率開關，且該第二控制信號低頻高準位導通該第二功率開關；當該太陽能光伏電源轉換系統提供一負半週釋能操作時，該第三控制信號高頻切換截止該第三功率開關，並且該第二控制信號低頻高準位導通該第二功率開關。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能光伏電源轉換系統，其中該第一控制信號、該第二控制信號、該第三控制信號以及該第四控制 信號分別對應控制該第一功率開關、該第二功率開關、該第三功率開關以及該第四功率開關。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之太陽能光伏電源轉換系統，其中該第一濾波電路係包含一第一輸出電感、一第二輸出電感以及一第一輸出電容，該第一輸出電感之一端係連接該第二輸出電感之一端，再與該第一輸出電容之一端連接，該第一輸出電感之另一端係連接該第一功率開關與該第一二極體，該第二輸出電感之另一端係連接該第二功率開關與該第二二極體，並且該第一輸出電容之另一端係連接該中性點；該第二濾波電路係包含一第三輸出電感、一第四輸出電感以及一第二輸出電容，該第三輸出電感之一端係連接該第四輸出電感之一端，再與該第二輸出電容之一端連接，該第三輸出電感之另一端係連接該第三功率開關與該第三二極體，該第四輸出電感之另一端係連接該第四功率開關與該第四二極體，並且該第二輸出電容之另一端係連接該中性點。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之太陽能光伏電源轉換系統，其中該控制電路係包含：一信號反向單元；一第一反閘單元；一第二反閘單元；一第一比較單元，係具有一反相輸入端、一非反相輸入端以及一輸出端；該非反相輸入端係接收該交流輸出電壓所提供之一交流輸出電壓信號，該反相輸入端係接收一三角載波信號；該輸出端係輸出該第一控制信號，並且該輸出端係連接該第一反閘單元以輸出該第二控制信號；其中該三角載波信號係為一高頻載波信號；及一第二比較單元，係具有一反相輸入端、一非反相輸入端以及一輸出端；該非反相輸入端係連接該信號反向單元再接收該交流輸出電壓信號，該反相輸入端係接收該三角載波信號；該輸出端係輸出該第三控制信號，並且該輸出端係連接該第二反閘單元以輸出該第四控制信號。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之太陽能光伏電源轉換系統，其中 當該交流輸出電壓為正半週時，該第一控制信號與該第二控制信號係為一互補高頻切換信號對，該第三控制信號與該第四控制信號係為一互補低頻信號對；當該交流輸出電壓為負半週時，該第一控制信號與該第二控制信號係為一互補低頻信號對，該第三控制信號與該第四控制信號係為一互補高頻切換信號對。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之太陽能光伏電源轉換系統，其中當該太陽能光伏電源轉換系統為正半週儲能操作時，該第一輸出電感與該第四輸出電感為儲能操作，且正半週儲能迴路係依序為該直流輸入電壓、該第一功率開關、該第一輸出電感、該交流輸出電壓、該第四輸出電感以及該第四功率開關所構成。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之太陽能光伏電源轉換系統，其中當該太陽能光伏電源轉換系統為正半週釋能操作時，該第一輸出電感與該第四輸出電感為釋能操作，且正半週釋能迴路係依序為該第一輸出電感、該交流輸出電壓、該第四輸出電感、該第四功率開關以及該第一二極體所構成。
  8. 如申請專利範圍第4項所述之太陽能光伏電源轉換系統，其中當該太陽能光伏電源轉換系統為負半週儲能操作時，該第三輸出電感與該第二輸出電感為儲能操作，且負半週儲能迴路係依序為該直流輸入電壓、該第三功率開關、該第三輸出電感、該交流輸出電壓、該第二輸出電感以及該第二功率開關所構成。
  9. 如申請專利範圍第4項所述之太陽能光伏電源轉換系統，其中當該太陽能光伏電源轉換系統為負半週釋能操作時，該第三輸出電感與該第二輸出電感為釋能操作，且負半週釋能迴路係依序為該第三輸出電感、該交流輸出電壓、該第二輸出電感、該第二功率開關以及該第三二極體所構成。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能光伏電源轉換系統，其中該第一電容與該第二電容係連接於該中性點，以維持該第一電容與第二電容之跨壓分別等於該直流輸入電壓的一半。
  11. 如申請專利範圍第3項所述之太陽能光伏電源轉換系統，其中該交流輸出電壓係輸出於該第一輸出電容之一端與該第二輸出電容 之一端之間。
  12. 一種太陽能光伏電源轉換系統之操作方法，該直流轉交流電源轉換系統係以轉換一直流輸入電壓為一交流輸出電壓，該操作方法係包含下列步驟：(a)提供一輸入電容組，係接收該直流輸入電壓，該輸入電容組係包含一第一電容與一第二電容，該第一電容與該第二電容係連接一中性點；(b)提供一第一切換電路，係並聯該輸入電容組，包含並聯的一第一橋臂及一第二橋臂，其中該第一橋臂係由一第一功率開關與一第一二極體串聯形成，該第二橋臂係由一第二功率開關與一第二二極體串聯形成；(c)提供一第二切換電路，係並聯該輸入電容組，包含並聯的一第三橋臂及一第四橋臂，其中該第三橋臂係由一第三功率開關與一第三二極體串聯形成，該第四橋臂係由一第四功率開關與一第四二極體串聯形成；(d)提供一第一濾波電路，係連接該第一切換電路，並且該第一濾波電路之輸出側係連接該中性點；(e)提供一第二濾波電路，係連接該第二切換電路，並且該第二濾波電路之輸出側係連接該中性點；及(f)提供一控制電路，係產生一第一控制信號、一第二控制信號、一第三控制信號以及一第四控制信號；其中，當該太陽能光伏電源轉換系統提供一正半週儲能操作時，該第一控制信號高頻切換導通該第一功率開關，且該第四控制信號低頻高準位導通該第四功率開關；當該太陽能光伏電源轉換系統提供一正半週釋能操作時，該第一控制信號高頻切換截止該第一功率開關，且該第四控制信號低頻高準位導通該第四功率開關；當該太陽能光伏電源轉換系統提供一負半週儲能操作時，該第三控制信號高頻切換導通該第三功率開關，且該第二控制信號低頻高準位導通該第二功率開關；當該太陽能光伏電源轉換系統提供一負半週釋能操作時，該第三控制信號高頻切換截止該第三功率開關，並且該第二控制信號低頻高 準位導通該第二功率開關。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之太陽能光伏電源轉換系統操作方法，其中該第一控制信號、該第二控制信號、該第三控制信號以及該第四控制信號分別對應控制該第一功率開關、該第二功率開關、該第三功率開關以及該第四功率開關。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之太陽能光伏電源轉換系統操作方法，其中該第一濾波電路係包含一第一輸出電感、一第二輸出電感以及一第一輸出電容，該第一輸出電感之一端係連接該第二輸出電感之一端，再與該第一輸出電容之一端連接，該第一輸出電感之另一端係連接該第一功率開關與該第一二極體，該第二輸出電感之另一端係連接該第二功率開關與該第二二極體，並且該第一輸出電容之另一端係連接該中性點；該第二濾波電路係包含一第三輸出電感、一第四輸出電感以及一第二輸出電容，該第三輸出電感之一端係連接該第四輸出電感之一端，再與該第二輸出電容之一端連接，該第三輸出電感之另一端係連接該第三功率開關與該第三二極體，該第四輸出電感之另一端係連接該第四功率開關與該第四二極體，並且該第二輸出電容之另一端係連接該中性點。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之太陽能光伏電源轉換系統操作方法，其中該控制電路係包含：一信號反向單元；一第一反閘單元；一第二反閘單元；一第一比較單元，係具有一反相輸入端、一非反相輸入端以及一輸出端；該非反相輸入端係接收該交流輸出電壓所提供之一交流輸出電壓信號，該反相輸入端係接收一三角載波信號；該輸出端係輸出該第一控制信號，並且該輸出端係連接該第一反閘單元以輸出該第二控制信號；其中該三角載波信號係為一高頻載波信號；及一第二比較單元，係具有一反相輸入端、一非反相輸入端以及一輸出端；該非反相輸入端係連接該信號反向單元再接收該交流輸出電壓信號，該反相輸入端係接收該三角載波信號；該輸出端係輸出該第三 控制信號，並且該輸出端係連接該第二反閘單元以輸出該第四控制信號。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之太陽能光伏電源轉換系統操作方法，其中當該交流輸出電壓為正半週時，該第一控制信號與該第二控制信號係為一互補高頻切換信號對，該第三控制信號與該第四控制信號係為一互補低頻信號對；當該交流輸出電壓為負半週時，該第一控制信號與該第二控制信號係為一互補低頻信號對，該第三控制信號與該第四控制信號係為一互補高頻切換信號對。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之太陽能光伏電源轉換系統操作方法，其中當該太陽能光伏電源轉換系統為正半週儲能操作時，，該第一輸出電感與該第四輸出電感為儲能操作，且正半週儲能迴路係依序為該直流輸入電壓、該第一功率開關、該第一輸出電感、該交流輸出電壓、該第四輸出電感以及該第四功率開關所構成。
  18. 如申請專利範圍第15項所述之太陽能光伏電源轉換系統操作方法，其中當該太陽能光伏電源轉換系統為正半週釋能操作時，該第一輸出電感與該第四輸出電感為釋能操作，且正半週釋能迴路係依序為該第一輸出電感、該交流輸出電壓、該第四輸出電感、該第四功率開關以及該第一二極體所構成。
  19. 如申請專利範圍第15項所述之太陽能光伏電源轉換系統操作方法，其中當該太陽能光伏電源轉換系統為負半週儲能操作時，該第三輸出電感與該第二輸出電感為儲能操作，且負半週儲能迴路係依序為該直流輸入電壓、該第三功率開關、該第三輸出電感、該交流輸出電壓、該第二輸出電感以及該第二功率開關所構成。
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