TWI524647B - 多階交流／直流電力轉換方法及其裝置 - Google Patents

多階交流／直流電力轉換方法及其裝置 Download PDF

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Description

多階交流/直流電力轉換方法及其裝置
本發明係關於一種多階交流/直流電力轉換方法及其裝置；特別是關於一種提升電能轉換效率之多階交流/直流電力轉換方法及其裝置。
一般而言，習用交流/直流轉換電路採用二極體整流器或閘流體相控整流器。然而，二極體整流器及閘流體相控整流器之輸入交流電流含有嚴重諧波失真及較低輸入功因，因此無法滿足諧波管制規範。另外，習用交流/直流轉換電路亦採用高頻電力轉換器，且其採用橋式電力電子開關架構，藉由高頻脈寬調變技術使輸入電流趨於弦波，且與該交流電源之電壓同相位，以便達成接近單位輸入功因。然而，高頻電力轉換器之電力電子開關進行高頻切換時，每一次切換之電壓變化較高，必然產生較高之切換損失，因而降低電力轉換效率。
舉例而言，有關各種電力轉換裝置揭示於部分國內外專利，例如：美國專利公開第20080031014號〝AC/DC converter comprising plural converters〞及第20050156579號〝multiphase converter with zero voltage switching〞之專利申請案等。前述專利及專利申請案僅為本發明技術背景之參考及說明目前技術發展狀態而已，其並非用以限制本發明之範圍。
為了降低高頻切換損失，必須降低電力電子開 關每一次切換之電壓，因此發展出多階交流/直流電力轉換電路，其架構包含二極體箝位式、飛輪電容式及疊接橋式等。在多階交流/直流電力轉換電路中電力電子開關每一次切換之電壓降低，並在輸入端產生較多階之交流電壓，因此可降低電力電子開關之切換損失，提高電力轉換效率，且可降低濾波電感及電磁干擾，如此能有效降低被動元件及散熱器成本。
在前述三種多階交流/直流電力轉換器架構中，在產生相同階數之交流電壓時，以疊接橋式架構之使用電力電子元件最少。然而，習用疊接橋式架構之交流/直流電力轉換器中每一個橋式電力轉換器均作高頻切換，因此其產生較大切換損失，且其另具有一個嚴重的限制，即每一個橋式電力轉換器均必須輸出直流電力。因此，習用疊接橋式架構之交流/直流電力轉換器形成具有多個無共用接點之直流輸出，所以必須利用另一額外電力轉換電路整合多個直流輸出方能形成為單一直流輸出，因而造成電路複雜及增加製造成本。
有鑑於此，本發明為了解決上述技術問題，其提供一種多階交流/直流電力轉換方法及其裝置，其採用疊接橋式多階交流/直流電力轉換器架構，由一高頻電力轉換器及一低頻電力轉換器串聯連接形成，該低頻電力轉換器之直流電壓較高，因此採用低頻切換，而該高頻電力轉換器之直流電壓較低，因此採用高頻切換，相較於習用疊接橋式架構更進一步減少切換損失及提升電能轉換效率，且只有該低頻電力轉換器進行直流電能輸出，該高頻電力轉換器無實功進出，因此不須任何額外電力轉換電路整合其直流輸出，因而進一步簡化交流/直流電力轉換器之架構，且有效降低製造成本。
本發明較佳實施例之主要目的係提供一種多階交流/直流電力轉換方法及其裝置，將該多階交流/直流電力轉換裝置連接在一交流電源及一負載之間，將該交流電源產生之電力轉換成一穩定直流電力供應至該負載，以達成提升電能轉換效率、減少體積、降低製造成本及降低電磁干擾之目的。
為了達成上述目的，本發明較佳實施例之多階交流/直流電力轉換方法包含：在一交流電源及一負載之間連接一高頻電力轉換器及一低頻電力轉換器；該低頻電力轉換器具有一交流埠及該高頻電力轉換器具有一交流埠，且將該高頻電力轉換器之交流埠與該低頻電力轉換器之交流埠連接形成串聯連接，以形成一疊接全橋式多階整流架構；將該低頻電力轉換器之操作頻率與一交流電源之頻率同步操作；將該高頻電力轉換器以高頻脈寬調變進行操作控制，以使該高頻電力轉換器與該低頻電力轉換器之串聯連接組合產生一多階交流電壓；藉由控制該多階交流電壓，以獲得一交流輸入埠之電流趨於一弦波且與該交流電源之電壓同相位，以達成趨於單位輸入功因，且控制該低頻電力轉換器輸出一直流電壓經一直流輸出埠供給一負載。
為了達成上述目的，本發明較佳實施例之多階交流/直流電力轉換裝置包含：一交流輸入埠，其連接一交流電源；一高頻電力轉換器，其包含一交流埠；一低頻電力轉換器，其包含一交流埠及一直流埠，該高頻電力轉換器之交流埠與該低頻電力轉換器之交 流埠連接形成串聯連接，以形成一疊接全橋式多階整流架構；一濾波電路，其連接於該高頻電力轉換器之該交流埠及該交流輸入埠之間，以便進行諧波濾除；及一直流輸出埠，其連接至該低頻電力轉換器之直流埠，該直流輸出埠輸出一直流電能供應至少一負載；其中將該低頻電力轉換器之操作頻率與一交流電源之頻率同步操作，將該高頻電力轉換器以高頻脈寬調變進行操作控制，以使該高頻電力轉換器與該低頻電力轉換器之串聯連接組合產生一多階交流電壓，藉由控制該多階交流電壓，以獲得該交流輸入埠之電流趨於一弦波且與該交流電源之電壓同相位，以達成趨於單位輸入功因，且控制該低頻電力轉換器輸出一直流電壓經該直流輸出埠供給該負載。
本發明較佳實施例之該高頻電力轉換器包含三個單相全橋式電力轉換器及三個直流電容。
本發明較佳實施例之每個該單相全橋式電力轉換器包含一交流埠，且每個該交流埠具有一第一端及一第二端。
本發明較佳實施例之該低頻電力轉換器包含一三相二極體整流器、一直流電容、一直流埠及一交流埠。
本發明較佳實施例之該低頻電力轉換器之交流埠包含三個交流端，且該三個交流端分別連接至該三個單相全橋式電力轉換器之交流埠之第二端。
本發明較佳實施例利用該三個單相全橋式電力轉換器之直流電壓調節進行控制該低頻電力轉換器之直流埠之輸出電壓，以使該三個單相全橋式電力轉換器沒有實功進出。
本發明較佳實施例之該三個單相全橋式電力 轉換器之直流滙流排只分別連接至該直流電容，不作直流電力之輸出，不須額外電力轉換電路整合其直流輸出至該直流輸出埠。
本發明較佳實施例之該三個單相全橋式電力轉換器之直流電壓大於或等於該低頻電力轉換器之直流埠電壓之一半。
本發明較佳實施例之該高頻電力轉換器包含兩個單相全橋式電力轉換器及兩個直流電容，該單相全橋式電力轉換器具有一交流埠，且該交流埠具有一第一端及一第二端，該低頻電力轉換器之交流埠具有一第一交流端、一第二交流端及一第三交流端，選擇該低頻電力轉換器之交流埠之第一交流端及第二個交流端分別連接至該單相全橋式電力轉換器之交流埠之第二端，該低頻電力轉換器之交流埠之第三交流端直接經該濾波電路後連接至該交流輸入埠。
本發明較佳實施例之該交流輸入埠提供一額外端點連接至一三相四線式交流電源之中性線，而該低頻電力轉換器具有兩個直流電容，且將該兩個直流電容之串聯連接點連接至該交流輸入埠之額外端點。
1‧‧‧交流電源
1’‧‧‧三相三線式交流電源
1”‧‧‧三相四線式交流電源
2‧‧‧多階交流/直流電力轉換裝置
20‧‧‧交流輸入埠
200‧‧‧平均值電路
201‧‧‧第一減法器
202‧‧‧第一控制器
203‧‧‧第二減法器
204‧‧‧第二控制器
205‧‧‧參考弦波產生器
206‧‧‧乘法器
207‧‧‧第三減法器
208‧‧‧第三控制器
209‧‧‧脈寬調變電路
21‧‧‧高頻電力轉換器
210‧‧‧全橋式電力轉換器
211‧‧‧全橋式電力轉換器
212‧‧‧全橋式電力轉換器
213‧‧‧直流電容
214‧‧‧直流電容
215‧‧‧直流電容
216‧‧‧交流埠
217‧‧‧交流埠
218‧‧‧交流埠
22‧‧‧低頻電力轉換器
220‧‧‧三相二極體整流器
221‧‧‧直流電容
222‧‧‧直流埠
223‧‧‧交流埠
23‧‧‧濾波電路
24‧‧‧直流輸出埠
3‧‧‧負載
第1圖：本發明第一較佳實施例之多階交流/直流電力轉換裝置之架構示意圖。
第2a及2b圖：本發明較佳實施例之多階交流/直流電力轉換裝置採用濾波電路之示意圖。
第3圖：本發明較佳實施例之多階交流/直流電力轉換裝置採用控制器之方塊示意圖。
第4圖：本發明第二較佳實施例之多階交流/直流電力轉換裝置之示意圖。
第5圖：本發明第三較佳實施例之多階交流/直流電力轉換裝置之示意圖。
為了充分瞭解本發明，於下文將舉例較佳實施例並配合所附圖式作詳細說明，但其並非用以限定本發明。
本發明較佳實施例之多階交流/直流電力轉換方法及其裝置適用於各種交流/直流電力轉換裝置，但其並非用以限制本發明之範圍。另外，本發明較佳實施例之多階交流/直流電力轉換裝置適合使用於各種交流電源，例如：三相三線式交流電源或三相四線式交流電源。
第1圖揭示本發明第一較佳實施例之多階交流/直流電力轉換裝置之架構示意圖。請參照第1圖所示，該多階交流/直流電力轉換裝置2連接於一交流電源1及一負載3之間，利用該多階交流/直流電力轉換裝置2將交流電能轉換成直流電能，並將所轉換產生的一直流電壓供應至該負載3。該交流電源1選自一三相三線式交流電源。
請再參照第1圖所示，該多階交流/直流電力轉換裝置2包含一交流輸入埠20、一高頻電力轉換器21、一低頻電力轉換器22、一濾波電路23及一直流輸出埠24。該交流輸入埠20連接至該交流電源1，該直流輸出埠24連接至該負載3，該高頻電力轉換器21包含一交流埠，該低頻電力轉換器22包含一直流埠222及一交流埠223。
請再參照第1圖所示，本發明較佳實施例之多階交流/直流電力轉換方法包含步驟：在該交流電源1及負載3之間需設置或連接該高頻電力轉換器21及該低頻電力轉換器22；另包含步驟：將該高頻電力轉換器21之交流埠與該低頻電力轉換器22之交流埠串聯連接，以形成一疊接全橋式多階整流架構。
請再參照第1圖所示，將該交流輸入埠20電 性連接至該交流電源1，再將該高頻電力轉換器21及低頻電力轉換器22之交流埠串聯連接，並將該高頻電力轉換器21之交流埠經由該濾波電路23電性連接至該交流輸入埠20。將該低頻電力轉換器22之直流埠222電性連接至該直流輸出埠24，再將該直流輸出埠24電性連接至該負載3。
請再參照第1圖所示，本發明較佳實施例之多階交流/直流電力轉換方法另包含步驟：將該低頻電力轉換器22之操作頻率與該交流電源1之頻率同步操作；另包含步驟：需將該高頻電力轉換器21以高頻脈寬調變〔high frequency PWM〕進行操作控制，以使該高頻電力轉換器21與該低頻電力轉換器22之串聯連接組合產生一多階交流電壓〔multilevel AC voltage〕，藉由控制該多階交流電壓，獲得該交流輸入埠20之電流趨於一弦波且與該交流電源1之電壓同相位，以達成趨於單位輸入功因，且控制該低頻電力轉換器22輸出一直流電壓經該直流輸出埠24供給該負載3。
請再參照第1圖所示，該高頻電力轉換器21包含三個全橋式電力轉換器210、211、212及三個直流電容213、214、215。該單相全橋式電力轉換器210、211、212另包含一交流埠216、217、218，且每個該交流埠216、217、218具有一第一端及一第二端。每個該交流埠216、217、218之第一端經該濾波電路23連接至該交流輸入埠20。相對的，該低頻電力轉換器22包含一三相二極體整流器220、一直流電容221、一直流埠222及一交流埠223，且該三相二極體整流器220及直流電容221設置於該直流埠222及交流埠223之間。該低頻電力轉換器22之交流埠223包含三個交流端，且該三個交流端分別連接至該單相全橋式電力轉換器210、211、212之交流埠216、217、218之第二端，以便形成串聯連接架構。
請再參照第1圖所示，該高頻電力轉換器21之三個單相全橋電力轉換器210、211、212採用高頻脈寬調變控制，使該高頻電力轉換器21與低頻電力轉換器22組成之串接架構可產生一多階之交流電壓。藉由該三個單相全橋電力轉換器210、211、212之直流電壓之調節以控制該低頻電力轉換器22之直流埠222之電壓，以使該三個單相全橋式電力轉換器210、211、212沒有實功進出，因此該三個單相全橋式電力轉換器210、211、212之直流滙流排只分別連接至直流電容213、214、215，而不須額外電力轉換電路整合其直流輸出至該直流輸出埠24。該三個單相全橋式電力轉換器210、211、212之直流電壓約為該低頻電力轉換器22之直流埠222之電壓之1/2。舉例而言，若將該低頻電力轉換器22直流埠222之電壓設為Vdc時，該單相全橋式電力轉換器210、211、212之直流電壓約為Vdc/2，則該低頻電力轉換器22與該三個單相全橋式電力轉換器210、211、212之串接架構產生一多階交流之線電壓。將該三個單相全橋式電力轉換器210、211、212進行高頻脈寬調變控制，使得該交流輸入埠20之輸入電流趨於一弦波，且與該交流電源1之電壓同相位，以達成趨於單位輸入功因。本發明控制該輸入電流之振幅可控制該交流輸入埠20輸入之實功，以便進行該直流輸出埠24之電壓之穩壓控制。
第2a及2b圖揭示本發明較佳實施例之多階交流/直流電力轉換裝置可選擇採用濾波電路之示意圖，其對應於第1圖之濾波電路23。請參照第2a圖所示，該濾波電路23包含數個電感器。請參照第2b圖所示，該濾波電路23包含數個電感器及數個電容器。
第3圖揭示本發明較佳實施例之多階交流/直流電力轉換裝置採用控制器之方塊示意圖，其對應於第1 圖之多階直流/交流電力轉換裝置2。請參照第1及3圖所示，將該三個單相全橋式電力轉換器210、211、212之直流電容213、214、215之電壓進行檢出。將該直流電容213、214、215之電壓檢出後送至一平均值電路200，再將該平均值電路200之輸出與一設定電壓於一第一減法器201進行比較，以便獲得一比較結果。將該比較結果送至一第一控制器202，該第一控制器202之輸出為該低頻電力轉換器22之直流埠222之電壓參考值。將該第一控制器202之輸出與該低頻電力轉換器22之直流埠222之檢出電壓於一第二減法器203進行比較，以便獲得一比較結果。將該比較結果送至一第二控制器204，且該第二控制器204之輸出為該交流輸入埠20之三相交流輸入電流之參考信號之振幅。將檢出之該交流電源1之電壓送至一參考弦波產生器205，以便產生三個具單位振幅之參考弦波，該三個參考弦波與該交流電源1之電壓同相位。將該第二控制器204之輸出分別送至三個乘法器206與該參考弦波產生器205之三個參考弦波進行相乘。該三個乘法器206之輸出為三相交流輸入電流之參考信號，且將該三個乘法器206之輸出與檢出之三相交流輸入電流送至一第三減法器207進行比較，以便獲得一比較結果。將該比較結果送至一第三控制器208，再將該第三控制器208之輸出送至一脈寬調變〔PWM〕電路209，以便產生該單相全橋式電力轉換器210、211、212中電力電子開關之控制信號。
第4圖示揭示本發明第二較佳實施例之多階交流/直流電力轉換裝置之示意圖，其對應於第1圖之多階交流/直流電力轉換裝置2。請參照第1及4圖所示，該交流電源1選自一三相三線式交流電源1’。利用該多階交流/直流電力轉換裝置2將該三相三線式交流電源1’之交流電能轉換成直流電能，並將所轉換產生的一直流電壓供應至 該負載3。與第1圖所示第一較佳實施例之多階交流/直流電力轉換裝置之電路架構作比較，第二較佳實施例之多階交流/直流電力轉換裝置不同處僅在於該高頻電力轉換器21。第二較佳實施例之多階交流/直流電力轉換裝置中該高頻電力轉換器21包含兩個單相全橋式電力轉換器210、211及兩個直流電容，且選擇該低頻電力轉換器22之交流埠223之二個交流端分別連接至該單相全橋式電力轉換器210、211之交流埠216、217之第二端，該低頻電力轉換器22之交流埠223之其餘一個交流端直接經該濾波電路23連接至該交流輸入埠20。
第5圖示揭示本發明第三較佳實施例之多階交流/直流電力轉換裝置之示意圖，其對應於第1圖之多階交流/直流電力轉換裝置2。請參照第1及5圖所示，該交流電源1選自一三相四線式交流電源1”。利用該多階交流/直流電力轉換裝置2將該三相四線式交流電源1”之交流電能轉換成直流電能，並將所轉換產生的一直流電壓供應至該負載3。與第1圖所示第一較佳實施例之多階交流/直流電力轉換裝置之電路架構作比較，第三較佳實施例之多階交流/直流電力轉換裝置不同處僅在於該低頻電力轉換器22及該交流輸入埠20，該交流輸入埠20提供一個額外端點連接至該三相四線式交流電源1”之中性線，而該低頻電力轉換器22之該直流電容221由兩個直流電容串聯連接組成。將該兩個直流電容串聯連接點連接至該交流輸入埠20所增加之額外端點。
前述較佳實施例僅舉例說明本發明及其技術特徵，該實施例之技術仍可適當進行各種實質等效修飾及/或替換方式予以實施；因此，本發明之權利範圍須視後附申請專利範圍所界定之範圍為準。本案著作權限制使用於中華民國專利申請用途。
1‧‧‧交流電源
2‧‧‧多階交流/直流電力轉換裝置
20‧‧‧交流輸入埠
21‧‧‧高頻電力轉換器
210‧‧‧全橋式電力轉換器
211‧‧‧全橋式電力轉換器
212‧‧‧全橋式電力轉換器
213‧‧‧直流電容
214‧‧‧直流電容
215‧‧‧直流電容
216‧‧‧交流埠
217‧‧‧交流埠
218‧‧‧交流埠
22‧‧‧低頻電力轉換器
220‧‧‧三相二極體整流器
221‧‧‧直流電容
222‧‧‧直流埠
223‧‧‧交流埠
23‧‧‧濾波電路
24‧‧‧直流輸出埠
3‧‧‧負載

Claims (20)

  1. 一種多階交流/直流電力轉換方法，其包含：在一交流電源及一負載之間連接一高頻電力轉換器及一低頻電力轉換器；該低頻電力轉換器具有一交流埠及該高頻電力轉換器具有一交流埠，且將該高頻電力轉換器之交流埠與該低頻電力轉換器之交流埠串聯連接，以形成一疊接全橋式多階整流架構；將該低頻電力轉換器之操作頻率與一交流電源之頻率同步操作；將該高頻電力轉換器以高頻脈寬調變進行操作控制，以使該高頻電力轉換器與該低頻電力轉換器之串聯連接組合產生一多階交流電壓，藉由控制該多階交流電壓，以獲得一交流輸入埠之電流趨於一弦波且與該交流電源之電壓同相位，以達成趨於單位輸入功因，且控制該低頻電力轉換器輸出一直流電壓經一直流輸出埠供給一負載；其中該高頻電力轉換器之數個單相全橋式電力轉換器之直流電容之電壓檢出後送至一平均值電路，該平均值電路之輸出與一設定電壓於一第一減法器進行比較，以便獲得一比較結果，將該比較結果送至一第一控制器，且該第一控制器之輸出為該低頻電力轉換電路之直流埠之電壓參考值；將該第一控制器之輸出與該低頻電力轉換器之直流埠之檢出電壓於一第二減法器進行比較，以便獲得一比較結果；將該比較結果送至一第二控制器，且該第二控制器之輸出為該交流輸入埠之三相交流輸入電流之參考信號之振幅；將檢出之該交流電源之電壓送至一參考弦波產生器，以便產生數個具單位振幅之參考弦波；將該第二控制器之輸出分別送至數個乘法器與該參考弦波產生器之數個參考弦波進行相乘；該數個乘法器之輸出為三相交流輸入電流之參考信號，且將該數個乘法器之輸出與檢出之三相交流輸入電流 送至一第三減法器進行比較，以便獲得一比較結果；將該比較結果送至一第三控制器，再將該第三控制器之輸出送至一脈寬調變電路，以便產生該高頻電力轉換器中電力電子開關之控制信號。
  2. 依申請專利範圍第1項所述之多階交流/直流電力轉換方法，其中該高頻電力轉換器包含三個單相全橋式電力轉換器及三個直流電容，每個該單相全橋式電力轉換器包含一交流埠，且每個該交流埠具有一第一端及一第二端，該三個單相全橋式電力轉換器之交流埠之第一端經一濾波電路連接至該交流輸入埠。
  3. 依申請專利範圍第1項所述之多階交流/直流電力轉換方法，其中該低頻電力轉換器包含一三相二極體整流器、一直流電容、一直流埠及一交流埠。
  4. 依申請專利範圍第1項所述之多階交流/直流電力轉換方法，其中該低頻電力轉換器之一交流埠包含三個交流端，且該三個交流端分別連接至三個單相全橋式電力轉換器之交流埠之第二端。
  5. 依申請專利範圍第1項所述之多階交流/直流電力轉換方法，其中利用三個單相全橋式電力轉換器之直流電壓調節進行控制該低頻電力轉換器之一直流埠之輸出電壓，以使該三個單相全橋式電力轉換器沒有實功進出。
  6. 依申請專利範圍第1項所述之多階交流/直流電力轉換方法，其中該高頻電力轉換器之三個單相全橋式電力轉換器不產生直流電力之輸出，不須額外電力轉換電路整合其直流輸出至該直流輸出埠。
  7. 依申請專利範圍第1項所述之多階交流/直流電力轉換方法，其中該高頻電力轉換器之三個單相全橋式電力轉換器之直流電壓約為該低頻電力轉換器之一直流埠電壓之1/2。
  8. 依申請專利範圍第1項所述之多階交流/直流電力轉換 方法，其中該數個單相全橋式電力轉換器為三個單相全橋式電力轉換器；該參考弦波為三個具單位振幅之參考弦波；該數個乘法器為三個乘法器。
  9. 依申請專利範圍第1項所述之多階交流/直流電力轉換方法，其中該高頻電力轉換器包含兩個單相全橋式電力轉換器及兩個直流電容，該單相全橋式電力轉換器具有一交流埠，且該交流埠具有一第一端及一第二端，該低頻電力轉換器之交流埠具有一第一交流端、一第二交流端及一第三交流端，選擇該低頻電力轉換器之交流埠之第一交流端及第二個交流端分別連接至該單相全橋式電力轉換器之交流埠之第二端，該低頻電力轉換器之交流埠之第三交流端直接經一濾波電路連接至該交流輸入埠。
  10. 依申請專利範圍第1項所述之多階交流/直流電力轉換方法，其中該交流輸入埠提供一額外端點連接至一三相四線式交流電源之中性線，而該低頻電力轉換器具有兩個直流電容，且將該兩個直流電容之串聯連接點連接至該交流輸入埠之額外端點。
  11. 一種多階交流/直流電力轉換裝置，其包含：一交流輸入埠，其連接一交流電源；一高頻電力轉換器，其包含一交流埠；一低頻電力轉換器，其包含一交流埠及一直流埠，該高頻電力轉換器之交流埠與該低頻電力轉換器之交流埠串聯連接，以形成一疊接全橋式多階整流架構；一濾波電路，其連接於該高頻電力轉換器之該交流埠及該交流輸入埠之間，以便進行諧波濾除；一直流輸出埠，其連接至該低頻電力轉換器之直流埠，該直流輸出埠輸出一直流電能供應至少一負載；及一控制器，其包含一平均值電路、一第一減法器、一第一控制器、一第二減法器、一第二控制器、一參考弦波產生器、數個乘法器、數個第三減法器、一第三控制器及一 脈寬調變電路，其中該高頻電力轉換器之數個單相全橋式電力轉換器之檢出直流電容電壓經該平均值電路輸出至該第一減法器，該第一減法器輸出至該第一控制器，該第一控制器輸出至該第二減法器，以便與該低頻電力轉換器之直流輸出電壓相減，該第二減法器輸出至該第二控制器，該第二控制器及參考弦波產生器之檢出交流電源電壓輸出至該數個乘法器，該數個乘法器輸出至該數個第三減法器，該數個第三減法器輸出至該第三控制器及脈寬調變電路；其中將該低頻電力轉換器之操作頻率與一交流電源之頻率操作同步，將該高頻電力轉換器以高頻脈寬調變進行操作控制，以使該高頻電力轉換器與該低頻電力轉換器之串聯連接組合產生一多階交流電壓，藉由控制該交流輸入埠之電流趨於一弦波且與該交流電源之電壓同相位，以達成趨於單位輸入功因，且控制該低頻電力轉換器輸出一直流電壓經該直流輸出埠供給該負載。
  12. 依申請專利範圍第11項所述之多階交流/直流電力轉換裝置，其中該高頻電力轉換器包含三個單相全橋式電力轉換器及三個直流電容，每個該單相全橋式電力轉換器包含一交流埠，且每個該交流埠具有一第一端及一第二端，該三個單相全橋式電力轉換器之交流埠之第一端經一濾波電路連接至該交流輸入埠。
  13. 依申請專利範圍第11項所述之多階交流/直流電力轉換裝置，其中該低頻電力轉換器包含一三相二極體整流器、一直流電容、一直流埠及一交流埠。
  14. 依申請專利範圍第11項所述之多階交流/直流電力轉換裝置，其中該低頻電力轉換器之一交流埠包含三個交流端，且該三個交流端分別連接至三個單相全橋式電力轉換器之交流埠之第二端。
  15. 依申請專利範圍第11項所述之多階交流/直流電力轉 換裝置，其中利用三個單相全橋式電力轉換器之直流電壓調節進行控制該低頻電力轉換器之一直流埠之輸出電壓，以使該三個單相全橋式電力轉換器沒有實功進出。
  16. 依申請專利範圍第11項所述之多階交流/直流電力轉換裝置，其中該高頻電力轉換器之三個單相全橋式電力轉換器不產生直流電力之輸出，不須額外電力轉換電路整合其直流輸出至該直流輸出埠。
  17. 依申請專利範圍第11項所述之多階交流/直流電力轉換裝置，其中該高頻電力轉換器之三個相單相全橋式電力轉換器之直流電壓約為該低頻電力轉換器之一直流埠電壓之1/2。
  18. 依申請專利範圍第11項所述之多階交流/直流電力轉換裝置，其中該高頻電力轉換器之三個單相全橋式電力轉換器之直流電容之電壓檢出後送至該平均值電路，該平均值電路之輸出與一設定電壓於該第一減法器進行比較，以便獲得一比較結果，將該比較結果送至該第一控制器，且該第一控制器之輸出為該低頻電力轉換電路之直流埠之電壓參考值；將該第一控制器之輸出與該低頻電力轉換器之直流埠之檢出電壓於該第二減法器進行比較，以便獲得一比較結果；將該比較結果送至該第二控制器，且該第二控制器之輸出為該交流輸入埠之三相交流輸入電流之參考信號之振幅；將檢出之該交流電源之電壓送至該參考弦波產生器，以便產生三個具單位振幅之參考弦波；將該第二控制器之輸出分別送至三個該乘法器與該參考弦波產生器之三個參考弦波進行相乘；該三個乘法器之輸出為三相交流輸入電流之參考信號，且將該三個乘法器之輸出與檢出之三相交流輸入電流送至該第三減法器進行比較，以便獲得一比較結果；將該比較結果送至該第三控制器，再將該第三控制器之輸出送至該脈寬調變電路，以便產生該高頻電力轉換器中電力電子開關之控制信號。
  19. 依申請專利範圍第11項所述之多階交流/直流電力轉換裝置，其中該高頻電力轉換器包含兩個單相全橋式電力轉換器及兩個直流電容，該單相全橋式電力轉換器具有一交流埠，且該交流埠具有一第一端及一第二端，該低頻電力轉換器之交流埠具有一第一交流端、一第二交流端及一第三交流端，選擇該低頻電力轉換器之交流埠之第一交流端及第二個交流端分別連接至該單相全橋式電力轉換器之交流埠之第二端，該低頻電力轉換器之交流埠之第三交流端直接經該濾波電路連接至該交流輸入埠。
  20. 依申請專利範圍第11項所述之多階交流/直流電力轉換裝置，其中該交流輸入埠提供一額外端點連接至一三相四線式交流電源之中性線，而該低頻電力轉換器具有兩個直流電容，且將該兩個直流電容之串聯連接點連接至該交流輸入埠之額外端點。
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