TWI603573B - 疊接橋式七階直流－交流電能轉換裝置及其控制方法 - Google Patents
疊接橋式七階直流－交流電能轉換裝置及其控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI603573B TWI603573B TW105139407A TW105139407A TWI603573B TW I603573 B TWI603573 B TW I603573B TW 105139407 A TW105139407 A TW 105139407A TW 105139407 A TW105139407 A TW 105139407A TW I603573 B TWI603573 B TW I603573B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- converter
- power
- bridge
- voltage full
- full bridge
- Prior art date
Links
Description
本發明係關於一種疊接橋式〔cascade〕七階〔seven-level〕直流-交流電能轉換裝置及其控制方法；特別是關於一種疊接橋式七階直流-交流電能轉換裝置及其控制方法，其在一直流-直流電能轉換器上省略設置一變壓器〔transformer〕。
習用疊接橋式直流-交流電能轉換裝置，例如：美國專利公告第9407165號之〝疊接橋式直流/交流電力轉換方法及其裝置〞發明專利，其揭示一種疊接橋式直流/交流電力轉換裝置。該疊接橋式直流/交流電力轉換裝置包含一低頻電力轉換器及一高頻電力轉換器。該低頻電力轉換器包含一交流端及一直流端，而該高頻電力轉換器包含一交流端。另外，一種疊接橋式直流/交流電力轉換方法包含：將該高頻電力轉換器之交流端與該低頻電力轉換器之交流端連接形成串聯連接；將該低頻電力轉換器之切換頻率與一配電系統之交流電壓之頻率同步操作，將該高頻電力轉換器以高頻脈寬調變進行操作控制，以使該疊接橋式直流/交流電力轉換裝置產生一多階交流電壓。該疊接橋式直流/交流電力轉換裝置只使用一組直流電源電路連接至該低頻電力轉換器之直流端，不須設置任何額外電路來提供該高頻電力轉換器之直流電源，因此可大幅簡化電路及降低製造成本。
另外，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：中華民國專利公告第I337444號之〝疊接式電力轉換器〞、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。
舉例而言，另一習用疊接橋式七階直流-交流電能轉換裝置採用包含一高壓全橋轉換器及一低壓全橋轉換器，且各個該高壓全橋轉換器及低壓全橋轉換器分別單獨需要一直流電源，因此其需配置兩組隔離式直流電壓源。將一第一直流電壓源直接供給至該高壓全橋轉換器，而一第二直流電壓源需要採用一直流-直流電能轉換器，且該直流-直流電能轉換器具有一高頻變壓器〔例如：反馳式直流-直流轉換器〕，以產生另一直流電壓源供給至該低壓全橋轉換器之直流端。
另一習用疊接橋式七階直流-交流電能轉換裝置僅採用單一直流電壓源，其雖然不採用具高頻變壓器的直流-直流電能轉換器而產生另一直流電壓源供給至該低壓全橋轉換器之直流端，但由於該高壓全橋轉換器必須完全提供該疊接橋式七階直流-交流電能轉換器輸出至交流端配電系統之實功，因而需要精確控制該高壓全橋轉換器之直流端電壓，進而造成其控制相當不易。如此，該高壓全橋轉換器之直流端電壓必須高於一般習用疊接橋式直流-交流電能轉換器的高壓全橋轉換器之直流端電壓，因而造成輸出電壓之切換諧波變大及增大輸出濾波電感。
有鑑於此，本發明為了滿足上述需求，其提供一種疊接橋式直流-交流電能轉換裝置及其控制方法，其包
含一直流-直流電能轉換器、一疊接橋式直流-交流電能轉換器及一控制器，而該直流-直流電能轉換器包含一功率開關、一儲能電感器、一二極體，且該疊接橋式直流-交流電能轉換器包含一高壓全橋轉換器及一低壓全橋轉換器，且該高壓全橋轉換器及低壓全橋轉換器之直流端電壓之間具有倍數關係，將該高壓全橋轉換器之一直流埠正端連接至該直流-直流電能轉換器之一輸入端，而將該低壓全橋轉換器之一直流埠正端及一直流埠負端與直流-直流電能轉換器之二輸出端形成連接，且將該高壓全橋轉換器之一交流端與低壓全橋轉換器之一交流端形成串聯連接，如此在該直流-直流電能轉換器上省略設置一變壓器，以便達成簡化設計、減少體積及提升電能轉換效率之功效。
本發明較佳實施例之主要目的係提供一種疊接橋式七階直流-交流電能轉換裝置及其控制方法，其包含一直流-直流電能轉換器、一疊接橋式直流-交流電能轉換器及一控制器，而該直流-直流電能轉換器包含一功率開關、一儲能電感器、一二極體，且該疊接橋式直流-交流電能轉換器包含一高壓全橋轉換器及一低壓全橋轉換器，且該高壓全橋轉換器及低壓全橋轉換器之直流端電壓之間具有倍數關係，將該高壓全橋轉換器之一直流埠正端連接至該直流-直流電能轉換器之一輸入端，而將該低壓全橋轉換器之一直流埠正端及一直流埠負端與直流-直流電能轉換器之二輸出端形成連接，且將該高壓全橋轉換器之一交流端與低壓全橋轉換器之一交流端形成串聯連接，如此在該直流-直流電能轉換器上省略設置一變壓器，以達成簡化設計、減少體積及提升電能轉換效率之目的。
為了達成上述目的，本發明較佳實施例之疊接橋式七階直流-交流電能轉換裝置包含：
一直流-直流電能轉換器，其包含一功率開關、一儲能電感器、一二極體，且該直流-直流電能轉換器具有一輸入端及二輸出端；一疊接橋式直流-交流電能轉換器，其包含一高壓全橋轉換器及一低壓全橋轉換器，而高壓全橋轉換器具有一第一直流埠正端、一第一直流埠負端及一第一交流端，且該低壓全橋轉換器具有一第二直流埠正端、一第二直流埠負端及一第二交流端；及一控制器，其控制該直流-直流電能轉換器之功率開關；其中該高壓全橋轉換器及低壓全橋轉換器之直流端電壓之間具有倍數關係；其中將該高壓全橋轉換器之第一直流埠正端連接至該直流-直流電能轉換器之輸入端，而將該低壓全橋轉換器之第二直流埠正端及第二直流埠負端與直流-直流電能轉換器之二輸出端形成連接，且將該高壓全橋轉換器之第一交流端與低壓全橋轉換器之第二交流端形成串聯連接，如此在該直流-直流電能轉換器上省略設置一變壓器；其中該高壓全橋轉換器之電能經該直流-直流電能轉換器傳遞至該低壓全橋轉換器，以建立一直流端電壓。
為了達成上述目的，本發明較佳實施例之疊接橋式七階直流-交流電能轉換裝置之控制方法包含：提供一直流-直流電能轉換器、一疊接橋式直流-交流電能轉換器及一控制器，而該直流-直流電能轉換器包含一功率開關、一儲能電感器、一二極體，且該疊接橋式直流-交流電能轉換器包含一高壓全橋轉換器及一低壓全橋轉換器，且該高壓全橋轉換器及低壓全橋轉換器之直流端電壓之間具有倍數關係；
將該高壓全橋轉換器之一第一直流埠正端連接至該直流-直流電能轉換器之一輸入端；將該低壓全橋轉換器之一第二直流埠正端及一第二直流埠負端與直流-直流電能轉換器之二輸出端形成連接，且將該高壓全橋轉換器之一第一交流端與低壓全橋轉換器之一第二交流端形成串聯連接，以便在該直流-直流電能轉換器上省略設置一變壓器；及其中該高壓全橋轉換器之電能經該直流-直流電能轉換器傳遞至該低壓全橋轉換器，以建立一直流端電壓。
本發明較佳實施例之該高壓全橋轉換器之第一直流埠正端連接至該直流-直流電能轉換器之功率開關。
本發明較佳實施例之該直流-直流電能轉換器之功率開關、儲能電感器之一第一端及二極體之一陰極相互連接。
本發明較佳實施例之該低壓全橋轉換器之第二直流埠正端及直流-直流電能轉換器之儲能電感器之一第二端形成連接。
本發明較佳實施例之該低壓全橋轉換器之第二直流埠負端及二極體之一陽極形成連接。
本發明較佳實施例之該直流-直流電能轉換器之儲能電感器與該低壓全橋轉換器之一電容器組成一低通濾波器。
本發明較佳實施例之該控制器包含一電壓檢出器、一電流檢出器、一第一加法器、一第一控制器、一第二加法器、一第二控制器、一脈波寬度調變電路、一邏輯閘電路及一驅動電路。
本發明較佳實施例之該高壓全橋轉換器及低壓全橋轉換器選自一單向全橋式電能轉換器。
本發明較佳實施例之該直流-直流電能轉換器之控制方塊包含一電壓檢出器、一電流檢出器、一第一減法器、一第一控制器、一第二減法器、一第二控制器、一脈波寬度調變電路、一邏輯閘電路及一驅動電路。
1‧‧‧直流-直流電能轉換器
11‧‧‧功率開關
12‧‧‧儲能電感器
13‧‧‧二極體
2‧‧‧疊接橋式直流-交流電能轉換器
21‧‧‧高壓全橋轉換器
22‧‧‧低壓全橋轉換器
3‧‧‧控制器
31‧‧‧電壓檢出器
32‧‧‧電流檢出器
33‧‧‧第一減法器
34‧‧‧第一控制器
35‧‧‧第二減法器
36‧‧‧第二控制器
37‧‧‧脈波寬度調變電路
38‧‧‧邏輯閘電路
39‧‧‧驅動電路
41‧‧‧電壓檢出計
42‧‧‧比較電路I
43‧‧‧單位反相放大器
44‧‧‧比較電路II
45‧‧‧驅動電路II
46‧‧‧驅動電路III
50‧‧‧電壓檢出計
51‧‧‧減法器
52‧‧‧比例控制器I
53‧‧‧低通濾波器I
54‧‧‧微分電路I
55‧‧‧電流檢出器
56a‧‧‧加法器
56b‧‧‧加法器
57‧‧‧電流檢出計
58‧‧‧減法器
59‧‧‧電流控制器I
60‧‧‧電壓檢出計
61‧‧‧減法器
62‧‧‧前饋控制器I
63‧‧‧加法器
64‧‧‧脈波寬度調變電路II
65‧‧‧驅動電路IV
66‧‧‧反相放大器
67‧‧‧脈波寬度調變電路III
68‧‧‧驅動電路V
第1圖：本發明較佳實施例之疊接橋式七階直流-交流電能轉換裝置之方塊示意圖。
第2圖：本發明較佳實施例之疊接橋式七階直流-交流電能轉換裝置之電路架構示意圖。
第3A圖：本發明較佳實施例之疊接橋式七階直流-交流電能轉換裝置採用直流-直流電能轉換器之儲能電感器之第一儲能路徑之示意圖。
第3B圖：本發明較佳實施例之疊接橋式七階直流-交流電能轉換裝置採用直流-直流電能轉換器之儲能電感器之第二儲能路徑之示意圖。
第3C圖：本發明較佳實施例之疊接橋式七階直流-交流電能轉換裝置採用直流-直流電能轉換器之儲能電感器之釋能路徑之示意圖。
第4A圖：本發明較佳實施例之疊接橋式直流-交流電能轉換器採用低壓全橋轉換器之電力電子開關S 4a 、S 4b 之控制信號與三角載波之波形示意圖。
第4B圖：本發明較佳實施例之疊接橋式直流-交流電能轉換器採用低壓全橋轉換器之電力電子開關S 4a 之驅動信號之波形示意圖。
第4C圖：本發明較佳實施例之疊接橋式直流-交流電能轉換器採用低壓全橋轉換器之電力電子開關S 4b 之驅動信號之波形示意圖。
第4D圖：本發明較佳實施例之疊接橋式直流-交流電能
轉換器採用高壓全橋轉換器之電力電子開關S 1b 之驅動信號之波形示意圖。
第4E圖：本發明較佳實施例之疊接橋式七階直流-交流電能轉換裝置採用直流-直流電能轉換器之功率開關G 1 之控制信號與三角載波之波形示意圖。
第4F圖：本發明較佳實施例之疊接橋式七階直流-交流電能轉換裝置採用直流-直流電能轉換器之功率開關G 1 之驅動信號之波形示意圖。
第4G圖：本發明較佳實施例之疊接橋式七階直流-交流電能轉換裝置採用直流-直流電能轉換器之電感電壓之波形示意圖。
第5圖：本發明較佳實施例之疊接橋式七階直流-交流電能轉換裝置之直流-直流電能轉換器之控制方塊圖。
第6圖：本發明較佳實施例之疊接橋式七階直流-交流電能轉換裝置之疊接橋式直流-交流電能轉換器之控制方塊圖。
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，且其並非用以限定本發明。
本發明較佳實施例之疊接橋式七階直流-交流電能轉換裝置及其控制方法適用於各種直流/交流電力轉換裝置，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疊接橋式七階直流-交流電能轉換裝置適合使用於單一組直流電源電路及各種配電系統，例如：單相配電系統、三相三線配電系統或三相四線配電系統。
第1圖揭示本發明較佳實施例之疊接橋式七階直流-交流電能轉換裝置之方塊示意圖；第2圖揭示本發明較佳實施例之疊接橋式七階直流-交流電能轉換裝置之電路架構示意圖，其對應於第1圖。請參照第1及2圖所示，
舉例而言，本發明較佳實施例之疊接橋式七階直流-交流電能轉換裝置包含一直流-直流電能轉換器1、一疊接橋式直流-交流電能轉換器2及一控制器3，且該直流-直流電能轉換器1、疊接橋式直流-交流電能轉換器2及控制器3〔如第5圖所示〕適當連接形成一疊接橋式七階直流-交流電能轉換裝置。
請再參照第1及2圖所示，舉例而言，該直流-直流電能轉換器1具有一輸入端及二輸出端，如第2圖之左上方所示，而該直流-直流電能轉換器1包含一功率開關11、一儲能電感器12、一二極體13，且該控制器3用以控制該直流-直流電能轉換器1之功率開關11及疊接橋式直流-交流電能轉換器2之電力電子開關S 1a 、S 1b 、S 2a 、S 2b 、S 3a 、S 3b 、S 4a、S 4b 。
請再參照第1及2圖所示，舉例而言，該高壓全橋轉換器21選自一單向全橋式電能轉換器，而該單向全橋式電能轉換器包含四個電力電子開關S 1a 、S 1b 、S 2a 、S 2b 及一電容器C 1 ，且該高壓全橋轉換器21具有一第一直流埠正端、一第一直流埠負端及一第一交流端，如第2圖之下方所示。另外，該高壓全橋轉換器21之第一直流埠正端連接於單一組直流電源電路，如第2圖之左下方所示。
請再參照第1及2圖所示，舉例而言，該低壓全橋轉換器22同樣選自一單向全橋式電能轉換器，而該單向全橋式電能轉換器包含四個電力電子開關S 3a 、S 3b 、S 4a 、S 4b 及一電容器C 2 ，且該低壓全橋轉換器22具有一第二直流埠正端、一第二直流埠負端及一第二交流端，如第2圖之上方所示。另外，該高壓全橋轉換器21之直流端電壓及低壓全橋轉換器22之直流端電壓之間具有倍數關係。
請再參照第1及2圖所示，將該高壓全橋轉換器21之第一直流埠正端連接至該直流-直流電能轉換器1
之功率開關11。另外，該直流-直流電能轉換器1之功率開關11、儲能電感器12之一第一端及二極體13之一陰極相互連接，而該低壓全橋轉換器22之第二直流埠正端及直流-直流電能轉換器1之儲能電感器12之一第二端形成連接，且該低壓全橋轉換器22之第二直流埠負端及二極體13之一陽極形成連接。如此，該直流-直流電能轉換器1之儲能電感器12與該低壓全橋轉換器22之電容器組成一低通濾波器〔low-pass filter〕。
請再參照第1及2圖所示，將該高壓全橋轉換器21之第一直流埠正端連接至該直流-直流電能轉換器1之輸入端，以便該直流電源電路經該高壓全橋轉換器21進行供給電能，而將該低壓全橋轉換器22之第二直流埠正端及第二直流埠負端與直流-直流電能轉換器1之二輸出端形成連接，且將該高壓全橋轉換器21之第一交流端與低壓全橋轉換器22之第二交流端形成串聯連接，如此在該直流-直流電能轉換器1上可省略設置一變壓器，以達成簡化設計、減少體積及提升電能轉換效率。此時，該高壓全橋轉換器21之電能經該直流-直流電能轉換器1傳遞至該低壓全橋轉換器22，以建立一直流端電壓。
請再參照第1及2圖所示，該直流-直流電能轉換器1之二輸出端為該低壓全橋轉換器22之輸入電壓。為了避免該高壓全橋轉換器21之電容器C 1 及低壓全橋轉換器22之電容器C 2 形成共同接地，該直流-直流電能轉換器1電路之輸入負端與輸出負端無直接連接。
請再參照第1及2圖所示，當操作該功率開關11時，該儲能電感器12可形成為儲能狀態及釋能狀態。另外，當該功率開關11導通時，本發明疊接橋式七階直流-交流電能轉換裝置之切換造成該儲能電感器12可形成兩種儲能路徑，如第3A及3B圖之箭頭方向所示。
第3A圖揭示本發明較佳實施例之疊接橋式七階直流-交流電能轉換裝置採用直流-直流電能轉換器之儲能電感器之第一儲能路徑之示意圖；第3B圖揭示本發明較佳實施例之疊接橋式七階直流-交流電能轉換裝置採用直流-直流電能轉換器之儲能電感器之第二儲能路徑之示意圖。請參照第1、2、3A及3B圖所示，在該儲能電感器12進行儲能時，第一儲能路徑及第二儲能路徑之電流皆需經過該高壓全橋轉換器21之電容器C 1 。因此，在該高壓全橋轉換器21之電力電子開關S 1b 導通後，該功率開關11才進行動作。
第3C圖揭示本發明較佳實施例之疊接橋式七階直流-交流電能轉換裝置採用直流-直流電能轉換器之儲能電感器之釋能路徑之示意圖。請參照第1、2及3C圖所示，釋能路徑之電流需經過該低壓全橋轉換器22之電容器C 2 及直流-直流電能轉換器1之二極體13，如第3C圖之箭頭方向所示。
第4A圖揭示本發明較佳實施例之疊接橋式直流-交流電能轉換器採用低壓全橋轉換器之電力電子開關S 4a 、S 4b 之控制信號與三角載波之波形示意圖。請參照第4A圖所示，該低壓全橋轉換器22之電力電子開關S 4a 、S 4b 之控制信號與三角載波V carrier 進行比較。
第4B圖揭示本發明較佳實施例之疊接橋式直流-交流電能轉換器採用低壓全橋轉換器之電力電子開關S 4a 之驅動信號之波形示意圖；第4C圖揭示苯發明較佳實施例之疊接橋式直流-交流電能轉換器採用低壓全橋轉換器之電力電子開關S 4b 之驅動信號之波形示意圖。請參照第4A至4C圖所示，當該控制信號大於該三角載波V carrier 時，該電力電子開關S 4a 形成導通，且該電力電子開關S 4b 形成截止；反之，當該控制信號小於該三角載波V carrier 時，該
電力電子開關S 4b 形成導通，且該電力電子開關S 4a 形成截止。
第4D圖揭示本發明較佳實施例之疊接橋式直流-交流電能轉換器採用高壓全橋轉換器之電力電子開關S 1b 之驅動信號之波形示意圖；第4E圖揭示本發明較佳實施例之疊接橋式七階直流-交流電能轉換裝置採用直流-直流電能轉換器之功率開關G 1 之控制信號與三角載波之波形示意圖；第4F圖揭示本發明較佳實施例之疊接橋式七階直流-交流電能轉換裝置採用直流-直流電能轉換器之功率開關G 1 之驅動信號之波形示意圖。請參照第4D至4F圖所示，該高壓全橋轉換器21之電力電子開關S 1b 導通時，該直流-直流電能轉換器1之功率開關G 1 才進行動作，如第3A及3B圖所示；反之，該高壓全橋轉換器21之電力電子開關S 1b 截止時，該直流-直流電能轉換器1之功率開關G 1 形成截止，如第3C圖所示。
請參照第4E及4F圖所示，當該直流-直流電能轉換器1之功率開關G 1 之控制信號大於該三角載波V carrier 時，該直流-直流電能轉換器1之功率開關G 1 形成導通；反之，當該直流-直流電能轉換器1之功率開關G 1 之控制信號小於該三角載波V carrier 時，該功率開關G 1 形成截止。
請參照第4A至4F圖之區塊一所示，當該低壓全橋轉換器22之電力電子開關S 4b 、高壓全橋轉換器21之電力電子開關S 1b 及直流-直流電能轉換器1之功率開關G 1 形成導通時，電流自該高壓全橋轉換器21之電容器C 1 之正端流出，經該功率開關G 1 、儲能電感器12、電容器C 2 、電力電子開關S 4b 之飛輪二極體、電力電子開關S 1b 流入該電容器C 1 之負端。此時，該儲能電感器12為儲能狀態，電感電壓V L1 為V C1 -V C2 ，電感電流i L1 呈線性上升，其電路
操作如第3A圖所示。
請參照第4A至4F圖之區塊二所示，當該低壓全橋轉換器22之電力電子開關S 4a 、該高壓全橋轉換器21之電力電子開關S 1b 及直流-直流電能轉換器1之功率開關G 1 形成導通。此時，電流自該高壓全橋轉換器21之電容器C 1 之正端流出，經該功率開關G 1 、儲能電感器12、電容器C 2 、電力電子開關S 4a 、電力電子開關S 1b 流入該電容器C 1 之負端，該儲能電感器12具有一反向偏壓為截止狀態。此時，該儲能電感器12為儲能狀態，電感電壓V L1 為V C1 ，電感電流i L1 呈線性上升，其電路操作如第3B圖所示。
請參照第4A至4F圖之區塊三所示，當該直流-直流電能轉換器1之功率開關G 1 形成導通時，電感電壓有兩種儲能狀態。當該高壓全橋轉換器21之開關S 4a 形成導通時，電感電壓V L1 為V C1 ，其電路操作如第3B圖所示，其導通時間為△1；另外，當該低壓全橋轉換器22之電力電子開關S 4b 形成導通時，電感電壓V L1 為V C1 -V C2 ，其導通時間為D-△1〔如第4F圖之區塊三所示〕，其電路操作如第3A圖所示。因此電感電流i L1 有兩種不同上升斜率。
請參照第4A至4F圖之區塊四所示，當該直流-直流電能轉換器1之功率開關G 1 形成截止時，該儲能電感器12為釋能狀態，電流經由該儲能電感器12、電容器C 2 、二極體13形成迴路，其電路操作如第3C所示。此時，該儲能電感器12為釋能狀態，電感電流i L1 呈線性下降。
請參照第4A至4F圖之區塊五所示，當該高壓全橋轉換器21之電力電子開關S 1b 形成截止時，該高壓全橋轉換器21之電容器C 1 之負端及低壓全橋轉換器22之電容器C 2 之負端之間未有直接連結的路徑，因此該直流-直流電能轉換器1之功率開關G 1 不進行動作，電感電流i L1 為零。
第5圖揭示本發明較佳實施例之疊接橋式七階直流-交流電能轉換裝置之直流-直流電能轉換器之控制方塊圖。請參照第5圖所示，該直流-直流電能轉換器1為一降壓式直流-直流電能轉換器或一直流-直流電能轉換器，其控制方塊包含一電壓檢出器31、一電流檢出器32、一第一減法器33、一第一控制器34、一第二減法器35、一第二控制器36、一脈波寬度調變電路37、一邏輯閘電路38及一驅動電路39。
請參照第5圖所示，利用該電壓檢出器31檢出該低壓全橋轉換器22之電容器C 2 之電壓，並將該電容器C 2 之電壓V C2 於該第一減法器33與一設定電壓V C2,d 進行相減，且將該第一減法器33之輸出結果送至該第一控制器34。利用該電流檢出器32檢出電感電流i L1 ，並將該第一控制器34輸出之一電流參考信號與電感電流i L1 送至該第二減法器35進行相減，以獲得一電流誤差信號。將該電流誤差信號再送至該第二控制器36，並將該第二控制器36之輸出結果送至該脈波寬度調變電路37與三角載波信號進行比較。將該脈波寬度調變電路37之輸出與控制信號S 1b 送至該邏輯閘電路38，且將該邏輯閘電路38之輸出信號經由該驅動電路39為該直流-直流電能轉換器1之功率開關11之驅動信號。
第6圖揭示本發明較佳實施例之疊接橋式七階直流-交流電能轉換裝置之疊接橋式直流-交流電能轉換器之控制方塊圖。請參照第1、2及6圖所示，該疊接橋式直流-交流電能轉換器2之控制器包含一高壓全橋轉換控制方塊〔第6圖之上虛線框〕及一低壓全橋轉換控制方塊〔第6圖之下虛線框〕，且該低壓全橋轉換控制方塊包含一前饋控制方塊及一回授控制方塊。
請再參照第1、2及6圖所示，該高壓全橋轉
換控制方塊之輸出電壓為與負載電壓同步之低頻類方波電壓，故將60Hz交流埠的設定電壓信號v load,d 與一電壓檢出計41檢出的電容電壓V C2 送至一比較電路I 42。將所檢出之該電容電壓V C2 經一單位反相放大器43與一設定電壓信號v load,d 送至一比較電路II 44。將該比較電路I 42所輸出之控制信號送至一驅動電路II 45，以產生用於S 1a 及S 1b 之驅動器信號，如第6圖之右上側所示；而將該比較電路II 44輸出之控制信號送至一驅動電路III 46，以產生用於S2a及S2b之驅動器信號，如第6圖之右上側所示。
請再參照第1、2及6圖所示，於該低壓全橋轉換控制方塊中，由一電壓檢出計50檢出一負載電壓信號v load ，並將該負載電壓信號v load 與設定電壓信號v load,d 送至一減法器51相減，以獲得一電壓誤差信號V err2 ，且將該電壓誤差信號V err2 送至一比例控制器I 52進行運算。濾波電容電流即負載電壓v load 之微分，且將所檢出之該該負載電壓v load 經一低通濾波器I 53再送至一微分電路I 54，以產生一濾波電容電流i Co 。該低通濾波器I 53為一濾除高頻諧波，故截止頻率設定在1kHz，且該頻率高於該負載電壓v load 的基本波頻率，其位移量小，可忽略造成之影響。由一電流檢出器55檢出一交流埠負載電流i load ，且將該比例控制器I 52之運算結果與該濾波電容電流i Co 及交流埠負載電流i load 送至二加法器56a、56b進行運算。由一電流檢出計57檢出一濾波電感電流i Lf ，且將該二加法器56a、56b之運算結果與濾波電感電流i Lf 送至一減法器58，且將該減法器58之輸出再送至一電流控制器I 59，以產生電流控制信號。
請再參照第1、2及6圖所示，由一電壓檢出計60檢出一輸出電壓信號v HVFB ，將該設定電壓信號v load,d 與輸出電壓信號v HVFB 送至一檢法器61進行運算，並將該檢法器61之運算結果再經一前饋控制器I 62，以獲得一前
饋控制信號。將該前饋控制信號與電流控制信號送至一加法器63，以產生一LVFB控制信號。該LVFB控制信號經一脈波寬度調變電路II 64，並再送至一驅動電路IV 65，以產生該電力電子開關S 3a 、S 3b 之驅動信號。另外，將該LVFB控制信號送至一反相放大器66進行增益為1，並將該反相放大器66之控制信號送至一脈波寬度調變電路III 67與三角載波比較，再將該脈波寬度調變電路III 67之比較結果送至一驅動電路V 68，以產生該電力電子開關S 4a 、S 4b 之驅動信號。
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‧‧‧直流-直流電能轉換器
2‧‧‧疊接橋式直流-交流電能轉換器
3‧‧‧控制器
21‧‧‧高壓全橋轉換器
22‧‧‧低壓全橋轉換器
Claims (10)
- 一種疊接橋式七階直流-交流電能轉換裝置，其包含：一直流-直流電能轉換器，其包含一功率開關、一儲能電感器、一二極體，且該直流-直流電能轉換器具有一輸入端及二輸出端；一疊接橋式直流-交流電能轉換器，其包含一高壓全橋轉換器及一低壓全橋轉換器，而高壓全橋轉換器具有一第一直流埠正端、一第一直流埠負端及一第一交流端，且該低壓全橋轉換器具有一第二直流埠正端、一第二直流埠負端及一第二交流端；及一控制器，其控制該直流-直流電能轉換器之功率開關；其中該高壓全橋轉換器及低壓全橋轉換器之直流端電壓之間具有倍數關係；其中將該高壓全橋轉換器之第一直流埠正端連接至該直流-直流電能轉換器之輸入端，而將該低壓全橋轉換器之第二直流埠正端及第二直流埠負端與直流-直流電能轉換器之二輸出端形成連接，且將該高壓全橋轉換器之第一交流端與低壓全橋轉換器之第二交流端形成串聯連接，如此在該直流-直流電能轉換器上省略設置一變壓器；其中該高壓全橋轉換器之電能經該直流-直流電能轉換器傳遞至該低壓全橋轉換器，以建立一直流端電壓。
- 依申請專利範圍第1項所述之疊接橋式七階直流-交流電能轉換裝置，其中該高壓全橋轉換器之第一直流埠正端連接至該直流-直流電能轉換器之功率開關。
- 依申請專利範圍第1項所述之疊接橋式七階直流-交流電能轉換裝置，其中該直流-直流電能轉換器之功率開關、儲能電感器之一第一端及二極體之一陰極相互連接。
- 依申請專利範圍第1項所述之疊接橋式七階直流-交流電能轉換裝置，其中該低壓全橋轉換器之第二直流埠正端及直流-直流電能轉換器之儲能電感器之一第二端形成連 接。
- 依申請專利範圍第1項所述之疊接橋式七階直流-交流電能轉換裝置，其中該低壓全橋轉換器之第二直流埠負端及二極體之一陽極形成連接。
- 一種疊接橋式七階直流-交流電能轉換裝置之控制方法，其包含：提供一直流-直流電能轉換器、一疊接橋式直流-交流電能轉換器及一控制器，而該直流-直流電能轉換器包含一功率開關、一儲能電感器、一二極體，且該疊接橋式直流-交流電能轉換器包含一高壓全橋轉換器及一低壓全橋轉換器，且該高壓全橋轉換器及低壓全橋轉換器之直流端電壓之間具有倍數關係；將該高壓全橋轉換器之一第一直流埠正端連接至該直流-直流電能轉換器之一輸入端；將該低壓全橋轉換器之一第二直流埠正端及一第二直流埠負端與直流-直流電能轉換器之二輸出端形成連接，且將該高壓全橋轉換器之一第一交流端與低壓全橋轉換器之一第二交流端形成串聯連接，以便在該直流-直流電能轉換器上省略設置一變壓器；及其中該高壓全橋轉換器之電能經該直流-直流電能轉換器傳遞至該低壓全橋轉換器，以建立一直流端電壓。
- 依申請專利範圍第6項所述之疊接橋式七階直流-交流電能轉換裝置之控制方法，其中該高壓全橋轉換器之第一直流埠正端連接至該直流-直流電能轉換器之功率開關。
- 依申請專利範圍第6項所述之疊接橋式七階直流-交流電能轉換裝置之控制方法，其中該直流-直流電能轉換器之功率開關、儲能電感器之一第一端及二極體之一陰極相互連接。
- 依申請專利範圍第6項所述之疊接橋式七階直流-交流電能轉換裝置之控制方法，其中該低壓全橋轉換器之第二 直流埠正端及直流-直流電能轉換器之儲能電感器之一第二端形成連接。
- 依申請專利範圍第6項所述之疊接橋式七階直流-交流電能轉換裝置之控制方法，其中該低壓全橋轉換器之第二直流埠負端及二極體之一陽極形成連接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW105139407A TWI603573B (zh) | 2016-11-30 | 2016-11-30 | 疊接橋式七階直流－交流電能轉換裝置及其控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW105139407A TWI603573B (zh) | 2016-11-30 | 2016-11-30 | 疊接橋式七階直流－交流電能轉換裝置及其控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TWI603573B true TWI603573B (zh) | 2017-10-21 |
| TW201820764A TW201820764A (zh) | 2018-06-01 |
Family
ID=61011047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW105139407A TWI603573B (zh) | 2016-11-30 | 2016-11-30 | 疊接橋式七階直流－交流電能轉換裝置及其控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TWI603573B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW200903960A (en) * | 2007-07-05 | 2009-01-16 | Nat Kaohsiung First University Of Science Technology | Cascade power converter |
| CN101834543B (zh) * | 2009-03-13 | 2013-01-23 | 欧姆龙株式会社 | 功率调节器和太阳光发电系统 |
| US20140117764A1 (en) * | 2012-10-26 | 2014-05-01 | Eaton Corporation | Ups systems and methods using mode-dependent grounding |
| TW201440408A (zh) * | 2013-04-03 | 2014-10-16 | Ablerex Electronics Co Ltd | 疊接橋式直流／交流電力轉換方法及其裝置 |
| TWI582490B (zh) * | 2010-09-13 | 2017-05-11 | ３Ｍ新設資產公司 | 顯示器面板基材組合與用於形成顯示器面板基材組合之裝置及方法 |
-
2016
- 2016-11-30 TW TW105139407A patent/TWI603573B/zh not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW200903960A (en) * | 2007-07-05 | 2009-01-16 | Nat Kaohsiung First University Of Science Technology | Cascade power converter |
| CN101834543B (zh) * | 2009-03-13 | 2013-01-23 | 欧姆龙株式会社 | 功率调节器和太阳光发电系统 |
| TWI582490B (zh) * | 2010-09-13 | 2017-05-11 | ３Ｍ新設資產公司 | 顯示器面板基材組合與用於形成顯示器面板基材組合之裝置及方法 |
| US20140117764A1 (en) * | 2012-10-26 | 2014-05-01 | Eaton Corporation | Ups systems and methods using mode-dependent grounding |
| TW201440408A (zh) * | 2013-04-03 | 2014-10-16 | Ablerex Electronics Co Ltd | 疊接橋式直流／交流電力轉換方法及其裝置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Jinn-Chang Wu, Kuen-Der Wu, Hurng-Liahng Jou, Sheng-Kai Chang, "Seven-level active power conditioner for a renewable power generation system", Published On IET Renewable Power Generation Volume 8, Issue 7, 2014/09/15. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW201820764A (zh) | 2018-06-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Tao et al. | Transformer-coupled multiport ZVS bidirectional DC–DC converter with wide input range | |
| Tang et al. | Pulsewidth modulation of Z-source inverters with minimum inductor current ripple | |
| WO2017107401A1 (zh) | 一种直流母线电压纹波补偿方法和光伏逆变器 | |
| JP5958531B2 (ja) | インバータ装置 | |
| EP2302784B1 (en) | DC-AC inverters | |
| Gangavarapu et al. | Three-phase single-stage-isolated Cuk-based PFC converter | |
| Li et al. | Novel family of single-stage three-level ac choppers | |
| TWI575861B (zh) | 單向隔離式多階直流－直流電能轉換裝置及其方法 | |
| CN108683347B (zh) | 基于倍压电路的七电平逆变器拓扑结构及七电平逆变器 | |
| Shimizu et al. | A single-phase grid-connected inverter with power decoupling function | |
| US20130322136A1 (en) | Advanced circuit arrangement of transformerless 1 phase pv inverter | |
| JP2014050143A (ja) | Ｚソースインバータ | |
| JP2011147233A (ja) | Ｚソース昇圧回路 | |
| CN104167938A (zh) | 脉动电流稳定控制系统 | |
| Chavan et al. | Performance analysis of SEPIC and Zeta Converter for power quality Improvement | |
| TWI551024B (zh) | 交流－直流電力轉換裝置及其控制方法 | |
| Ghosh et al. | A single-phase isolated Z-source inverter | |
| Phankong et al. | A Photovoltaic Cell Energy Transfer System Using Series-Connected Bidirectional Resonant Converters | |
| CN108696162A (zh) | 具有超宽输入范围的回馈型电子负载电路及控制方法 | |
| CN102983730A (zh) | 双反星形整流系统的直流侧谐波抑制系统与方法 | |
| CN114268104A (zh) | 一种新型无变压器三桥臂串联有源电压质量调节器及控制方法 | |
| WO2010139187A1 (zh) | 直流电压转换成交流电压的电路 | |
| TWI603573B (zh) | 疊接橋式七階直流－交流電能轉換裝置及其控制方法 | |
| CN101350568B (zh) | 二极管箝位双反激逆变器 | |
| Kim et al. | A digital controlled DC-DC converter for electric vehicle applications |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees |