TWI535177B - 轉換器的電壓補償方法 - Google Patents

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TWI535177B TW103136833A TW103136833A TWI535177B TW I535177 B TWI535177 B TW I535177B TW 103136833 A TW103136833 A TW 103136833A TW 103136833 A TW103136833 A TW 103136833A TW I535177 B TWI535177 B TW I535177B
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    • H02M1/385—Means for preventing simultaneous conduction of switches with means for correcting output voltage deviations introduced by the dead time

Description

轉換器的電壓補償方法
本案係關於一種轉換器的電壓補償方法，特別關於一種補償轉換器在死區時間時造成的電壓損失的方法。
市電併網型轉換器主要是用以將太陽能發電產生的直流電能轉換成與市電同步的交流電能，並且將轉換所得的交流電能併入市電中，與市電一併供電給負載使用。現有的市電併網型轉換器，大多是以半導體開關元件進行雙極性正弦脈波寬度調變(Bipolar Sinusoidal Pulse Width Modulation)，使輸入的直流電能轉換成交流電能輸出。然而，半導體開關元件從收到切換訊號後，通常需要經過一定的延遲時間後，半導體開關元件才能完全切換為導通或關閉。
以半導體開關元件組成的第一切換模組及第二切換模組為例來說，第一切換模組與第二切換模組之間係以互補的方式切換導通。換言之，當第一切換模組關閉時，第二切換模組導通，而第二切換模組關閉時，第一切換模組導通。
當第一切換模組從導通轉換為關閉，而第二切換模組從關閉轉換為導通的期間，半導體開關元件收到驅動訊號到實際半導體開關元件確實動作之間具有一定的延遲時間，且此延遲 時間係因不同的材料或製程方式而不同。更詳細的來說，半導體開關元件截止延遲的時間會比導通延遲的時間來得長，因此可能會造成第一切換模組和第二切換模組兩者切換導通和關閉時，會有第一切換模組和第二切換模組同為導通的現象，從而造成轉換器短路。
為了避免當第一切換模組和第二切換模組同為導通 時，轉換器會有短路的現象發生，因此轉換器常會於兩個切換模組，即同一臂之上下半導體開關元件要切換導通和關閉之間，設置一段死區時間，以緩衝半導體開關元件之截止與導通的延遲時間，進而避免同時導通的情形，其中死區時間的長度則可依照半導體開關元件導通與截止延遲的時間來決定。
據此，在第一切換模組和第二切換模組切換導通或 關閉的死區時間裡，轉換器將會造成輸出電壓損失，使得轉換器的輸出電壓波形失真，轉換器的效能降低。
有鑑於轉換器在死區時間及第一切換模組和第二切 換模組切換導通或關閉的延遲時間裡，轉換器會有電壓損失，因此本案提供一種轉換器的電壓補償方法，利用在第一切換模組導通的前半週期，第一切換模組切換導通前的死區時間裡，計算需要補償的電壓補償量，並於第一切換模組導通的後半週期，第二切換模組切換導通前，延長第一切換模組導通的時間，使得轉換器輸出的電壓值能依據增加前半週期電壓損失的電壓補償量，進 行補償，從而達到補償輸出電壓的效果，減少轉換器輸出波形失真，並提升轉換器的效能。
為達上述目的，本案提供一種轉換器的電壓補償方 法，此轉換器將輸入端的直流電壓轉換成交流電壓，並輸出至外部的交流電源中，其中轉換器具有第一切換模組、第二切換模組及電感。所述轉換器的電壓補償方法包含以下步驟：於轉換器進入第一死區時間時，測量電感的第一電流值。依據第一電流值，計算第二電流值及第三電流值。依據第一電流值、第二電流值及第三電流值的極性，判斷轉換器在第一死區時間後的輸出模式。 不同輸出模式有相對的電壓補償式。依據電壓補償式、第一電流值及第二電流值或第三電流值，計算電壓補償量。於第二死區時間中，依據電壓補償量，調整第一切換模組與第二切換模組的切換時間。
於一個實施例中，當第一切換模組於第一死區時間 中切換導通的時間點晚於預定導通的時間點時，於依據電壓補償量調整第一切換模組與第二切換模組的切換時間的步驟中，包含以下步驟：依據電壓補償量，計算於第二死區時間中，第一切換模組切換關閉的時間點。並於第二死區時間中，調整第一切換模組切換關閉的時間點晚於預定關閉的時間點，使第一切換模組延遲關閉。在第一切換模組延遲關閉的時間區間中，電感的電壓增加電壓補償量。
於另一個實施例中，當第一切換模組於第一死區時 間中切換導通的時間點早於預定導通的時間點時，於依據電壓補償量調整第一切換模組與第二切換模組的切換時間的步驟中，包含以下步驟：依據電壓補償量，計算於第二死區時間中，第一切換模組切換導通的時間點。並於第二死區時間中，調整第一切換模組切換導通的時間點晚於預定導通的時間點，使第一切換模組延遲導通。在第一切換模組延遲導通的死區時間中，電感的電壓減少電壓補償量。
以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之 說明係用以示範與解釋本案之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。
10‧‧‧轉換器
12‧‧‧第一切換模組
121‧‧‧第一開關
123‧‧‧第一二極體
125‧‧‧第二開關
127‧‧‧第二二極體
14‧‧‧第二切換模組
141‧‧‧第三開關
143‧‧‧第三二極體
145‧‧‧第四開關
147‧‧‧第四二極體
16‧‧‧電感
18‧‧‧電容
Vin‧‧‧輸入端
Vout‧‧‧輸出端
a‧‧‧端點
b‧‧‧端點
i、i’‧‧‧電感電流
I1‧‧‧第一電流值
I2‧‧‧第二電流值
I3‧‧‧第三電流值
S1、S1’‧‧‧第一訊號
S2、S2’‧‧‧第二訊號
P1‧‧‧第一死區時間
P2‧‧‧第二死區時間
P3‧‧‧第三死區時間
P4‧‧‧第四死區時間
△V‧‧‧電壓補償量
SW、SW’‧‧‧切換訊號
第1圖係為根據本發明一實施例所繪製的轉換器的示意圖。
第2圖係為根據本發明一實施例所繪製的第一切換模組與第二切換模組的切換訊號示意圖。
第3圖係為根據本發明一實施例所繪製的轉換器的電壓補償方法的流程圖。
第4A圖係為根據本發明第一實施例所繪製的第一輸出模式中電感電流的示意圖。
第4B圖係為根據本發明第一實施例所繪製的第二輸出模式中電感電流的示意圖。
第4C圖係為根據本發明第一實施例所繪製的第三輸出模式中電感電流的示意圖。
第4D圖係為根據本發明第一實施例所繪製的第四輸出模式中電感電流的示意圖。
第5A圖係為根據本發明第二實施例所繪製的第五輸出模式中電感電流的示意圖。
第5B圖係為根據本發明第二實施例所繪製的第六輸出模式中電感電流的示意圖。
第5C圖係為根據本發明第二實施例所繪製的第七輸出模式中電感電流的示意圖。
第5D圖係為根據本發明第二實施例所繪製的第八輸出模式中電感電流的示意圖。
第6圖係為根據本發明一實施例所繪製的電感輸出電流補償的示意圖。
第7圖係為根據本發明另一實施例所繪製的電感輸出電流補償的示意圖。
以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何 觀點限制本發明之範疇。
請一併參照第1圖及第2圖所示，第1圖係為根據本發明一實施例所繪製的轉換器的示意圖，第2圖係為根據本發明一實施例所繪製的第一切換模組與第二切換模組的切換訊號示意圖。如圖所示，本發明所述轉換器的電壓補償方法可運用於轉換器10中。以第1圖所示的轉換器10為例，轉換器10具有輸入端Vin、第一切換模組12、第二切換模組14、電感16、電容18及輸出端Vout。輸入端Vin用以接收太陽能發電產生的直流電能，輸出端Vout用以與市電並聯，並將轉換所得到的交流電能併入市電中。所述轉換器10的輸出端Vout並聯於電容18，且輸出端Vout的第一端耦接於電感16。
第一切換模組12包含第一開關121、第一二極體123、第二開關125及第二二極體127，其中第一開關121與第一二極體123並聯，且第一二極體123的陰極端耦接於轉換器10的輸入端Vin的第一端，第一二極體123的陽極端耦接於電感16。第二開關125與第二二極體127並聯，且第二二極體127的陰極端耦接於轉換器10輸出端Vout的第二端，第二二極體127的陽極端耦接於輸入端Vin的第二端。
第二切換模組14包含第三開關141、第三二極體143、第四開關145及第四二極體147，其中第三開關141與第三二極體143並聯，且第三二極體143的陰極端耦接於轉換器10輸入端Vin的第一端，第三二極體143的陽極端耦接於輸出端Vout 的第二端。第四開關145與第四二極體147並聯，且第四二極體147的陰極端耦接於電感16，第四二極體147的陽極端耦接於輸入端Vin的第二端。
為了避免第一切換模組12與第二切換模組14同時導通，所述轉換器10的第一切換模組12與第二切換模組14於理想中的切換訊號，將如第2圖所示的第一訊號S1及第二訊號S2設置。以第一切換模組12對應第一訊號S1，第二切換模組14對應第二訊號S2為例。當第一切換模組12導通時，第一開關121及第二開關125導通，轉換器10的輸入端Vin透過第一開關121及第二開關125與輸出端Vout形成迴路。當第二切換模組14導通時，第三開關141及第四開關145導通，轉換器10的輸入端Vin透過第三開關141及第四開關145與輸出端Vout形成迴路。
於實務上，由於第一切換模組12與第二切換模組14從開始切換關閉至完全切換關閉之間會有一定的延遲時間，因此第一切換模組12與第二切換模組14的切換訊號將如第2圖的第一訊號S1’及第二訊號S2’所示。而於第一切換模組12與第二切換模組14切換的期間，設為第一死區時間P1、第二死區時間P2、第三死區時間P3及第四死區時間P4。
請再一併參照第1圖至第3圖、第4A圖至第4D圖及第5A圖至第5D圖所示，第3圖係為根據本發明一實施例所繪製的轉換器的電壓補償方法的流程圖。第4A圖係為根據本發明一實施例所繪製的第一切換模組切換導通時，電感電流的第一輸 出模式示意圖，第4B圖係為根據本發明一實施例所繪製的第一切換模組切換導通時，電感電流的第二輸出模式示意圖，第4C圖係為根據本發明一實施例所繪製的第一切換模組切換導通時，電感電流的第三輸出模式示意圖，第4D圖係為根據本發明第一實施例所繪製的第一切換模組切換導通時，電感電流的第四輸出模式示意圖。第5A圖係為根據本發明一實施例所繪製第一切換模組切換關閉時，電感電流的第五輸出模式示意圖，第5B圖係為根據本發明一實施例所繪製的第一切換模組切換關閉時，電感電流的第六輸出模式示意圖，第5C圖係為根據本發明一實施例所繪製的第一切換模組切換關閉時，電感電流的第七輸出模式示意圖，第5D圖係為根據本發明一實施例所繪製的第一切換模組切換關閉時，電感電流的第八輸出模式示意圖。
為了方便說明，以下僅就第一切換模組12切換的情形來說明，而第二切換模組14切換的情形可以第一切換模組12切換的情形同理得知。換言之，在下述的實施例中，實際上在第一個死區時間P1時，第二切換模組14會切換關閉，第一切換模組12會切換導通。而在第二個死區時間P2時，第一切換模組12切換關閉，第二切換模組14切換導通，但以下僅說明於第一時間區間P1時，第一切換模組12切換導通的情形，第二時間區間P2中，第一切換模組12切換關閉的情形。而第一時間區間P1中，第二切換模組14切換關閉的情形，可由第一切換模組12切換關閉的情形同理得知，第二切換模組14切換導通的情形，可由第一 切換模組12切換導通的情形同理得知。
如圖所示，於步驟S31中，轉換器10在進入第一死區時間P1時，第一切換模組12準備切換導通，此時，所述轉換器的電壓補償方法測量電感16的第一電流值I1。以第1圖所示的轉換器10為例來說，於第1圖中假設轉換器10輸入端Vin的第一端係耦接於直流電能的正極端，而輸入端Vin的第二端係耦接於直流電能的負極端。因此，當第一切換模組12導通，而第二切換模組關閉時，第一電流值I1從電感16的端點a流向另一個端點b，可視為第一電流值I1為正。而當第一切換模組12關閉，第二切換模組14導通時，第一電流值I1從電感16的端點b流向另一個端點a，可視為第一電流值I1為負。
接著，於步驟S33中，依據第一電流值I1與第一補償值，計算第二電流值I2。第一補償值關聯於交流電源的交流電壓、轉換器輸入端的電壓、電感的一電感值與第一死區時間的時間長度。並依據第一電流值I1與第二補償值，計算第三電流值I3。第二補償值關聯於交流電源的交流電壓、轉換器輸入端的電壓、電感的一電感值與第一死區時間的時間長度。於本實施例中，計算第二電流值I2及第三電流值I3的方式，例如可以下列式子計算出第二電流值I2及第三電流值I3。
於上述式子中，I1表示第一電流值I1，I2表示第二電流值I2，I3表示第三電流值I3，ES表示市電的交流電壓，Edc表示轉換器10輸入端Vin的電壓，Lf表示電感16的電感值，Tdt表示第一死區時間P1的時間長度。第二電流值I2及第三電流值I3是依據第一電流值I1，預估轉換器10離開第一死區時間P1時，電感16的電流值。
接著，於步驟S35中，依據第一電流值I1、第二電流值I2及第三電流值I3的極性，判斷轉換器10在第一死區時間P1之後的輸出模式。第一電流值I1、第二電流值I2及第三電流值I3的極性所指的是第一電流值I1、第二電流值I2及第三電流值I3的電流方向，例如電感16的電流方向是由端點a流向端點b時，電感16的電流極性為正，而電感16的電流方向是由端點b流向端點a時，電感16的電流極性為負。
於第一電流值I1為正且第二電流值I2為正的第一輸出模式中，如第4A圖所示，電感16的電感電流i在進入第一死區時間P1時，電感16的電流極性為正(即第一電流值I1為正)。而於第一死區時間P1時，第一切換模組12有延遲導通的現象，故電感16在第一切換模組12延遲導通的期間仍持續放電，直到離開第一死區時間P1時，電感16才開始充電，以致於轉換器10在第一輸出模式下，於第一死區時間P1期間有電壓損失，如第4A圖所示的斜線區域。
於第一電流值I1為正且第二電流值I2為負的第二輸 出模式中，如第4B圖所示，電感16的電感電流i在進入第一死區時間P1時，電感16的電流極性為正(即第一電流值I1為正)。電感16在第一死區時間P1的期間持續放電一段時間，直到電感16的電感電流i為零(此時轉換器10的輸出電壓等於輸入電壓)。接著，當轉換器10離開第一死區時間P1時，電感16才開始充電，以致於轉換器10在第二輸出模式下，於第一死區時間P1的期間有電壓損失，如第4B圖所示的斜線區域。
於第一電流值I1為負且第三電流值I3為正的第三輸出模式中，如第4C圖所示，電感16的電感電流i在進入第一死區時間P1時，電感16的電流極性為負(即第一電流值I1為負)，電感16開始放電直到電流為零(此時轉換器10的輸入電壓等於輸出電壓)。接著，當轉換器10離開第一死區時間P1時，電感16才開始充電，因此轉換器10在第三輸出模式下，於第一死區時間P1期間有電壓損失，如第4C圖所示的斜線區域。
於第一電流值I1為負且第三電流值I3為負的第四輸出模式中，如第4D圖所示，電感16的電感電流i在進入第一死區時間P1時，電感16的電流極性為負(即第一電流值I1為負)，電感16就開始放電，直到離開第一死區時間P1時，電感16的電流極性仍為負，此時轉換器10在第四輸出模式下，於第一死區時間P1的期間無電壓損失。
於步驟S37中，依據每一個輸出模式指示的電壓補償式、第一電流值I1及第二電流值I2或第三電流值I3，計算電壓 補償量△V。電壓補償式至少關聯於第三補償值與時間比例。第三補償值關聯於第一電流值或第二電流值或第三電流值。時間比例係為第一死區時間的時間長度與第一切換模組或第二切換模組的切換週期的比例。以第4A圖至第4D圖的例子來說，於第一電流值I1為正且第二電流值I2為正的第一輸出模式中，輸出第一模式指示下列該電壓補償式：
於第一電流值I1為正且第二電流值I2為負的第二輸出模式中，第二輸出模式指示下列該電壓補償式：
於第一電流值I1為負且第三電流值I3為正的第三輸出模式中，第三輸出模式指示下列該電壓補償式：
於第一電流值I1為負且第三電流值I3為負的第四輸出模式中，第四輸出模式指示下列該電壓補償式：△V=0
上述四個電壓補償式中，△V表示電壓補償量，I1表示第一電流值I1，I2表示第二電流值I2，I3表示第三電流值I3，ES表示市電(交流電源)的交流電壓，Edc表示轉換器10輸入端Vin的電壓，Tdt表示第一死區時間的時間長度，而Ts表示第一切換 模組12或第二切換模組14的切換週期。
於本實施例中，所述轉換器的電壓補償方法利用上述四個電壓補償式，計算第一切換模組12在切換導通的第一死區時間P1時的電壓補償量△V。因此，於步驟S39中，在第二死區時間P2裡，依據第一切換模組12在第一死區時間P1損失的電壓補償量△V，調整第一切換模組12於第二死區時間P2中切換關閉的時間。所述調整第一切換模組12於第二死區時間P2中切換關閉的時間，將於後詳述。
於實務上來說，轉換器10不僅是在進入第2圖所示的第一死區時間P1會測量電感16的第一電流值I1，於進入第二死區時間P2、第三死區時間P3或第四死區時間P4時，轉換器10亦會測量電感16的第一電流值I1。接下來以第二死區時間P2來說，於第二死區時間P2時，第一切換模組12準備切換關閉，此時，所述轉換器的電壓補償方法將同樣重複第3圖所示的步驟S31至步驟S39，計算第一切換模組12切換關閉時，所需要補償的電壓補償量。
首先，於步驟S31中，轉換器10在進入第二死區時間P2時，第一切換模組12準備切換關閉，此時，轉換器10測量電感16在進入第二死區時間P2時的第一電流值I1。於步驟S33中，依據第一電流值I1，計算第二電流值I2及第三電流值I3。計算第二電流值I2及第三電流值I3的方式，例如以下列式子計算出第二電流值I2及第三電流值I3。
式子中I1表示第一電流值I1，I2表示第二電流值I2，I3表示第三電流值I3，ES表示市電的交流電，Edc表示壓轉換器10輸入端Vin的電壓，Lf表示電感12的電感值，Tdt表示第三死區時間P3的時間長度。第二電流值I2及第三電流值I3是依據第一電流值I1，預估轉換器10離開第二死區時間P2時的電感16的電流值。
於步驟S35中，依據第一電流值I1、第二電流值I2及第三電流值I3的極性，判斷轉換器10在第二死區時間P2之後的輸出模式。於第一電流值I1為負且第二電流值I2為負的第五輸出模式中，如第5A圖所示，電感16的電感電流i在進入第二死區時間P2時，電感16的電流極性為負。而於第二死區時間P2時，第一切換模組12有延遲關閉的現象，故電感16在第一切換模組12延遲關閉的期間仍持續放電，直到離開第二死區時間P2時，電感16才開始充電，以致於轉換器10在第五輸出模式下，於第二死區時間P2的期間有電壓誤差，如第5A圖所示的斜線區域。
於第一電流值I1為負且第二電流值I2為正的第六輸出模式中，如第5B圖所示，電感16的電感電流i在進入第二死區時間P2時，電感16的電流極性為負(即第一電流值I1為負)， 電感16在第二死區時間P2的期間仍持續放電一段時間直到電流為零(此時轉換器10的輸入電壓等於輸出電壓)。接著，當轉換器10離開第二死區時間P2時，電感16才開始充電，使得轉換器10在第六輸出模式下，於第二死區時間P2的期間有電壓誤差，如第5B圖所示的斜線區域。
於第一電流值I1為正且第三電流值I3為負的第七輸出模式中，如第5C圖所示，電感16的電感電流i在進入第二死區時間P2時，電感16的電流極性為正(即第一電流值I1為正)，電感16開始放電直到電流為零(此時轉換器10的輸出電壓等於輸入電壓)。接著，當轉換器10離開第二死區時間P2時，電感16才開始充電，因此轉換器10在第三輸出模式下，於第二死區時間P2期間亦有電壓誤差，如第5C圖所示的斜線區域。
於第一電流值I1為正且第三電流值I3為正的第八輸出模式中，如第5D圖所示，電感16的電感電流i在進入第二死區時間P2時，電感16的電流極性為正，電感16就開始放電，直到離開第二死區時間P2時，電感16的電流極性仍為正，因此轉換器10在第八輸出模式下，於第二死區時間P2的期間無電壓誤差。
於步驟S37中，依據每一個輸出模式指示的電壓補償式、第一電流值I1及第二電流值I2或第三電流值I3，計算電壓補償量△V。以第5A圖至第5D圖的例子來說，於第一電流值I1為負且第二電流值I2為負的第一輸出模式中，輸出第五模式指示 下列該電壓補償式：
於第一電流值I1為負且第二電流值I2為正的第六輸出模式中，第六輸出模式指示下列該電壓補償式：
於第一電流值I1為正且第三電流值I3為負的第七輸出模式中，第七輸出模式指示下列該電壓補償式：
於第一電流值I1為正且第三電流值I3為正的第八輸出模式中，第八輸出模式指示下列該電壓補償式：△V=0
上述四個電壓補償式中，△V表示電壓補償量，I1表示第一電流值I1，I2表示第二電流值I2，I3表示第三電流值I3，ES表示交流電源的交流電壓，Edc表示轉換器10輸入端Vin的電壓，Tdt表示第二死區時間P2的時間長度，而Ts表示第一切換模組12或第二切換模組14的切換週期。
於本實施例中，所述轉換器的電壓補償方法利用上述四個電壓補償式，計算第一切換模組12在切換關閉的第二死區時間P2時的電壓補償量△V。電壓補償量△V例如可以是係指轉換器10經過第二死區時間P2時，因為第一切換模組12延遲關 閉所增加的電壓，使得電感16輸出的電流失真。因此，於步驟S39中，在下一個死區時間裡，依據增加的電壓補償量△V，調整第一切換模組12切換關閉的時間。
請一併參照第2圖及第6圖，第6圖係為根據本發明一實施例所繪製的電感輸出電流補償的示意圖，如圖所示，當第一切換模組12於第一死區時間P1中切換導通的時間點晚於預定導通的時間點時，表示電壓有損失，依據前述步驟S37計算出電壓補償量△V後，所述轉換器10將依據電壓補償量△V，計算於第二死區時間P2中，第一切換模組12切換關閉的時間點。於此實施例中，由於第一切換模組12切換導通的時間點晚於預定導通的時間點，因此在第二死區時間P2時，將調整第一切換模組12切換關閉的時間點晚於預定關閉的時間點，使第一切換模組12延遲關閉。在第一切換模組12延遲關閉的經歷時間裡，轉換器將增加電壓補償量△V，使電感16可補償於第一死區時間P1中所損失的電流。
於圖式中，虛線所示的電感電流i’是指理想的切換訊號SW’情形下，電感16在第一切換模組12與第二切換模組14切換導通或關閉的電流曲線。電感16在第一切換模組12導通時，隨即開始充電，而在第一切換模組12關閉時，隨即開始放電。圖式中，實線所示的電感電流i是指實際的切換訊號SW情形下，電感16在第一切換模組12與第二切換模組14切換導通或關閉的電流曲線。電感16在第一切換模組12導通時，可能因為第一切 換模組12延遲導通，使得電感16並未隨即充電。而在第一切換模組12關閉時，轉換器10延後第一切換模組12關閉的時間，使得電感16繼續充電，進而補償至接近理想情形下的電感16的電感電流i’。值得注意的是，第6圖所示的電感電流訊號曲線，係為了方便顯示實際的電感電流曲線與理想的電感電流曲線的差異，並非加以限制本發明電感電流輸出的訊號曲線。
請參照第7圖，第7圖係為根據本發明另一實施例所繪製的電感輸出電流補償的示意圖，如圖所示，當第一切換模組12於第三死區時間P3中切換關閉的時間點晚於預定關閉的時間點時，表示電容的電壓多增加了電壓補償量△V，所述轉換器10則依據前述步驟S37，計算出電壓補償量△V後，依據電壓補償量△V，計算於第四死區時間P4中，第一切換模組12切換導通的時間點。於此實施例中，由於第一切換模組12切換關閉的時間點晚於預定關閉的時間點，因此在第四死區時間P4時，將調整第一切換模組12切換導通的時間點晚於預定導通的時間點，使第一切換模組12延遲導通。在第一切換模組12延遲導通的經歷時間裡，電感16的電壓將減少電壓補償量△V，電感16可補償於第三死區時間P3中增加的電流。
於圖式中，虛線所示的電感電流i’是指理想的切換訊號SW’情形下，電感16在第一切換模組12與第二切換模組14切換導通或關閉的電流曲線。電感16在第一切換模組12關閉時，隨即開始放電，而在第一切換模組12導通時，隨即開始充電。圖 式中，實線所示的電感電流i是指實際的切換訊號SW情形下，電感16在第一切換模組12與第二切換模組14切換導通或關閉的電流曲線。電感16在第一切換模組12關閉時，可能因為第一切換模組12延遲關閉，使得電感並未隨即放電，造成電流增加超出理想情形下的電感16電流。而在第一切換模組12導通時，轉換器10延後第一切換模組12導通的時間，使得電感16繼續放電，補償至接近理想情形下電感16的電流。值得注意的是，第7圖所示的電感電流訊號曲線，係為了方便顯示實際的電感電流曲線與理想的電感電流曲線的差異，並非加以限制本發明電感電流輸出的訊號曲線。
綜合以上所述，本案提供一種轉換器的電壓補償方法，於第一個實施例中，利用在第一切換模組導通的前半週期，第一切換模組切換導通的第一死區時間裡，計算需要補償的電壓補償量，並於第一切換模組導通的後半週期，第二切換模組切換導通的第二死區時間裡，延長第一切換模組導通的時間，使得轉換器輸出的電壓值，得以依據前半週期電壓損失的電壓補償量進行補償。於第二個實施例中，利用在第一切換模組關閉的前半週期，第一切換模組切換關閉的第三死區時間裡，計算需要補償的電壓補償量，並於第一切換模組關閉的後半週期，第二切換模組切換關閉的第四死區時間裡，延長第一切換模組關閉的時間，使得轉換器輸出的電壓值，得以依據前半週期電壓增加的電壓補償量進行補償。進而達到補償轉換器輸出電壓的效果，降低電流諧 波率，提高轉換器整體效能。
雖然本發明以上述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

Claims (15)

  1. 一種轉換器的電壓補償方法，運用於一轉換器，該轉換器用以將輸入端的直流電壓轉換成交流電壓，並輸出至外部的一交流電源中，該轉換器包含一第一切換模組、一第二切換模組及一電感，所述轉換器的電壓補償方法包含下列步驟：該轉換器進入一第一死區時間時，測量該電感的一第一電流值；依據該第一電流值與一第一補償值，計算一第二電流值，該第一補償值關聯於該交流電源的交流電壓、該轉換器輸入端的電壓、該電感的一電感值與該第一死區時間的時間長度；依據該第一電流值與一第二補償值，計算一第三電流值，該第二補償值關聯於該交流電源的交流電壓、該轉換器輸入端的電壓、該電感的一電感值與該第一死區時間的時間長度；依據該第一電流值、該第二電流值及該第三電流值的極性，判斷該轉換器在該第一死區時間後的一輸出模式；依據該輸出模式決定一電壓補償式，該電壓補償式至少關聯於一第三補償值與一時間比例，該第三補償值關聯於該第一電流值或該第二電流值或該第三電流值，該時間比例係為該第一死區時間的時間長度與該第一切換模組或該第二切換模組的切換週期的比例； 依據該電壓補償式、該第一電流值及該第二電流值或該第三電流值，計算一電壓補償量；以及於一第二死區時間中，依據該電壓補償量，調整該第一切換模組與該第二切換模組的切換時間。
  2. 如請求項1所述之轉換器的電壓補償方法，其中於該第一死區時間中，該第一切換模組從關閉切換為導通，而於該第二死區時間中，該第二切換模組從關閉切換為導通。
  3. 如請求項2所述之轉換器的電壓補償方法，其中，於計算該第二電流值及該第三電流值的步驟中，更包含有：依據下列方程式計算該第二電流值；以及 依據下列方程式計算該第三電流值； 其中I1表示該第一電流值，I2表示該第二電流值，I3表示該第三電流值，ES表示該交流電源的交流電壓，Edc表示該轉換器輸入端的電壓，Lf表示該電感的一電感值，Tdt表示該第一死區時間的時間長度。
  4. 如請求項3所述之轉換器的電壓補償方法，其中於依據該第一電流值、該第二電流值及該第三電流值的極性，判斷該輸出模式的步驟中，當該第一電流值為正且該第二電流值為正時，該輸出模式指示下列該電壓補償式： 其中△V表示該電壓補償量，Edc表示該轉換器輸入端的電壓，Tdt表示該第一死區時間的時間長度，而Ts表示該第一切換模組或該第二切換模組的切換週期。
  5. 如請求項3所述之轉換器的電壓補償方法，其中於依據該第一電流值、該第二電流值及該第三電流值的極性，判斷該輸出模式的步驟中，當該第一電流值為正且該第二電流值為負時，該輸出模式指示下列該電壓補償式： 其中△V表示該電壓補償量，I1表示該第一電流值，I2表示該第二電流值，ES表示表示該交流電源的交流電壓，Edc該轉換器輸入端的電壓，Tdt表示該第一死區時間的時間長度，而Ts表示該第一切換模組或該第二切換模組的切換週期。
  6. 如請求項3所述之轉換器的電壓補償方法，其中於依據該第一電流值、該第二電流值及該第三電流值的極性，判斷該輸出模式的步驟中，當該第一電流值為負且該第三電流值為正時，該輸出模式指示下列該電壓補償式： 其中△V表示該電壓補償量，I1表示該第一電流值，I3表示該第三電流值，ES表示該交流電源的交流電壓，Edc表示該 轉換器輸入端的電壓，Tdt表示該第一死區時間的時間長度，而Ts表示該第一切換模組或該第二切換模組的切換週期。
  7. 如請求項3所述之轉換器的電壓補償方法，其中於依據該第一電流值、該第二電流值及該第三電流值的極性，判斷該輸出模式的步驟中，當該第一電流值為負且該第三電流值為負時，該輸出模式指示下列該電壓補償式：△V=0其中△V表示該電壓補償量。
  8. 如請求項1所述之轉換器的電壓補償方法，其中於該第一死區時間中，該第一切換模組從導通切換為關閉，而於該第二死區時間中，該第二切換模組從導通切換為關閉。
  9. 如請求項8所述之轉換器的電壓補償方法，其中，於計算該第二電流值及該第三電流值的步驟中，更包含有：依據下列方程式計算該第二電流值；以及 依據下列方程式計算該第三電流值； 其中I1表示該第一電流值，I2表示該第二電流值，I3表示該第三電流值，ES表示該交流電源的交流電壓，Edc表示該轉換器輸入端的電壓，Lf表示該電感的一電感值，Tdt表示該第一死區時間的時間長度。
  10. 如請求項9所述之轉換器的電壓補償方法，其中於依據該第一電流值、該第二電流值及該第三電流值的極性，判斷該輸出模式的步驟中，當該第一電流值為負且該第二電流值為負時，該輸出模式指示下列該電壓補償式： 其中△V表示該電壓補償量，Edc表示該轉換器輸入端的電壓，Tdt表示該第一死區時間的時間長度，而Ts表示該第一切換模組或該第二切換模組的切換週期。
  11. 如請求項9所述之轉換器的電壓補償方法，其中於依據該第一電流值、該第二電流值及該第三電流值的極性，判斷該輸出模式的步驟中，當該第一電流值為負且該第二電流值為正時，該輸出模式指示下列該電壓補償式： 其中△V表示該電壓補償量，I1表示該第一電流值，I2表示該第二電流值，ES表示該交流電源的交流電壓，Edc表示該轉換器輸入端的電壓，Tdt表示該第一死區時間的時間長度，而Ts表示該第一切換模組或該第二切換模組的切換週期。
  12. 如請求項9所述之轉換器的電壓補償方法，其中於依據該第一電流值、該第二電流值及該第三電流值的極性，判斷該輸出模式的步驟中，當該第一電流值為正且該第三電流值為負時，該輸出模式指示下列該電壓補償式： 其中△V表示該電壓補償量，I1表示該第一電流值，I3表示該第三電流值，ES表示該交流電源的交流電壓，Edc表示該轉換器輸入端的電壓，Tdt表示該第一死區時間的時間長度，而Ts表示該第一切換模組或該第二切換模組的切換週期。
  13. 如請求項9所述之轉換器的電壓補償方法，其中於依據該第一電流值、該第二電流值及該第三電流值的極性，判斷該輸出模式的步驟中，當該第一電流值為正且該第三電流值為正時，該輸出模式指示下列該電壓補償式：△V=0其中△V表示該電壓補償量。
  14. 如請求項1所述之轉換器的電壓補償方法，其中於依據該電壓補償量，調整該第一切換模組與該第二切換模組的切換時間的步驟中，更包含有：當該第一切換模組於該第一死區時間中切換導通的時間點晚於預定導通的時間點時，依據該電壓補償量，計算於該第二死區時間中，該第一切換模組切換關閉的時間點；以及於該第二死區時間中，調整該第一切換模組切換關閉的時間點晚於預定關閉的時間點，使該第一切換模組延遲關閉，在該第一切換模組延遲關閉的時間區間中，該電感的電壓增加該電壓補償量。
  15. 如請求項1所述之轉換器的電壓補償方法，其中於依據該電壓補償量，調整該第一切換模組與該第二切換模組的切換時間的步驟中，更包含有：當該第一切換模組於該第一死區時間中切換關閉的時間點晚於預定關閉的時間點時，依據該電壓補償量，計算於該第二死區時間中，該第一切換模組切換導通的時間點；以及於該第二死區時間中，調整該第一切換模組切換導通的時間點晚於預定導通的時間點，使該第一切換模組延遲導通，在該第一切換模組延遲導通的時間區間中，該電感的電壓減少該電壓補償量。
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