TWI614982B - 電源轉換系統及其操作方法 - Google Patents

電源轉換系統及其操作方法 Download PDF

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辛偉綸
林信晃
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Abstract

一種電源轉換系統，電源轉換系統包含：輸入電容組，接收直流輸入電壓。第一轉換電路與第二轉換電路，並聯輸入電容組。第一濾波電路，具有第一輸出電感與第二輸出電感；第二濾波電路，具有第三輸出電感與第四輸出電感；第三濾波電路，連接第一濾波電路與第二濾波電路之間。及控制電路，分別控制第一轉換電路與第二轉換電路。其中，第一輸出電感連接第一轉換電路、第二轉換電路與第二輸出電感；第三輸出電感連接第二轉換電路、第一轉換電路與第四輸出電感。

Description

電源轉換系統及其操作方法
本發明有關一種電源轉換系統及其操作方法，尤指一種具有雙降壓式逆變器之太陽能光伏電源轉換系統及其操作方法。
請參閱圖1為先前技術雙降壓式逆變器(dual-buck inverter)之電路圖。雙降壓式逆變器100A接收直流輸入電壓Vdc，並且轉換直流輸入電壓Vdc為交流輸出電壓Vac，且對負載(圖未示)供電。雙降壓式逆變器100A包含兩組降壓電路，分別為第一降壓電路11A與第二降壓電路12A。其中，第一降壓電路11A主要包含第一開關T1、第二開關T2、第一二極體D1、第二二極體D2、第一輸出電感L1以及第二輸出電感L2。第二降壓電路12A主要包含第三開關T3、第四開關T4、第三二極體D3、第四二極體D4、第三輸出電感L3以及第四輸出電感L4。第一降壓電路11A與第二降壓電路12A並聯連接直流輸入電壓Vdc。第一輸出電感L1之一端連接第一開關T1與第一二極體D1之間，第二輸出電感L2之一端連接第二開關T2與第二二極體D2之間。第三輸出電感L3之一端連接第三開關T3與第三二極體D3之間，第四輸出電感L4之一端連接第四開關T4與第四二極體D4之間。第一輸出電感L1與第二輸出電感L2之一端連接輸出電容C與交流輸出電 壓Vac之一端，第三輸出電感L3與第四輸出電感L4之一端連接輸出電容C與交流輸出電壓Vac之另一端。
配合參閱圖2為先前技術雙降壓式逆變器之其中一種驅動信號之波形示意圖。透過驅動信號產生電路(未圖示)產生對應控制第一開關T1、第二開關T2、第三開關T3以及第四開關T4的第一控制信號Sca1與第二控制信號Sca2。第一控制信號Sca1控制第一開關T1與第四開關T4，第二控制信號Sca2控制第二開關T2與第三開關T3。於正半週時，第一控制信號Sca1切換導通/截止第一開關T1與第四開關T4時(時間t0-t1區間)；而於負半週時，第二控制信號Sca2切換導通/截止第二開關T2與第三開關T3時(時間t1-t2區間)。而若負載非為純阻性負載，交流輸出電壓Vac與輸出電流之間具有相位差。
然而，習知之雙降壓式逆變器100A中，切換導通/截止些開關時，電感上的續流電流會返回直流輸入電壓Vdc而導致電流漣波較大。且由於寄生電容的存在，若高頻變動的電壓會產生較大的漏電流以及共模雜訊。因此，如何設計出一種能夠利用續流支路，以消除漏電流以及共模雜訊；且利用開關互補切換的特性，以提供輸出功率包含虛功時之虛功路徑；並進而利用電感感值特性，以提升雙降壓式逆變器整體電路效率，乃為本案創作人所欲行克服並加以解決的一大課題。
為了解決上述問題，本發明提供一種電源轉換系統，以克服習知技術的問題。因此，本發明電源轉換系統，以轉換直流輸入電壓為交流輸出電壓；電源轉換系統包含：第一轉換電路，接收直流輸入電壓。第二轉換電路， 並聯第一轉換電路。第一濾波電路，具有第一輸出電感與第二輸出電感。第二濾波電路，具有第三輸出電感與第四輸出電感。第三濾波電路，連接第二輸出電感之一端、第四輸出電感之一端。及控制電路，產生複數個控制信號，分別控制第一轉換電路與第二轉換電路。其中，第一輸出電感之一端連接第一轉換電路，第一輸出電感之另一端連接第二轉換電路與第二輸出電感之另一端；第三輸出電感之一端連接第二轉換電路，第三輸出電感之另一端連接第一轉換電路與第四輸出電感之另一端；第二輸出電感之感值大於第一輸出電感之感值，且第四輸出電感之感值大於第三輸出電感之感值。其中第二輸出電感與第四輸出電感之感值分別為第一輸出電感與第三輸出電感之感值的2倍或是2倍以上。
於第一實施例中，其中電源轉換系統更包含：輸入電容組，包含第一電容與第二電容，第一電容與第二電容連接中點，並且接收直流輸入電壓。其中第三濾波電路包含第一輸出電容與第二輸出電容，第一輸出電容之一端連接中點，第一輸出電容之另一端連接第二輸出電感之另一端；第二輸出電容之一端連接中點，第二輸出電容之另一端連接第四輸出電感之另一端。
於第一實施例中，其中第一轉換電路包含第一支路、第二支路以及第一輔助支路；第一支路由第一功率開關連接第一二極體形成；第二支路由第二功率開關連接第二二極體形成；第一輔助支路由第一輔助功率開關連接第一輔助二極體形成，其中第一輔助支路連接於第一支路與第二支路之間；控制電路產生第一控制信號控制第一功率開關與第二功率開關，以及產生第一輔助控制信號控制第一輔助功率開關。其中第二轉換電路包含第三支路、第四支路以及第二輔助支路；第三支路由第三功率開關連接第三二極體形成；第四支路由第四功率開關連接第四二極體形成；第二輔助支路由第二輔助功率開關連接第二輔助二極體形成，其中第二輔助支路連接於第三支路與第四支路之間；控 制電路產生第二控制信號控制第三功率開關與第四功率開關，以及產生第二輔助控制信號控制第二輔助功率開關。
於第一實施例中，其中第一輸出電感之一端連接第一功率開關、第一輔助功率開關以及第一二極體，第一輸出電感之另一端連接第四功率開關與第二輔助二極體；第三輸出電感之一端連接第三功率開關、第二輔助功率開關以及第三二極體，第三輸出電感之另一端連接第二功率開關與第一輔助二極體。
於第一實施例中，其中當交流輸出電壓為正半週時，第一控制信號為第一脈波寬度調變控制信號、第二控制信號為低準位信號、第一輔助控制信號為高準位信號以及第二輔助控制信號為第二脈波寬度調變控制信號；其中當交流輸出電壓為負半週時，第一控制信號為低準位信號、第二控制信號為第三脈波寬度調變控制信號、第一輔助控制信號為第四脈波寬度調變控制信號以及第二輔助控制信號為高準位信號。
於第一實施例中，其中當交流輸出電壓為正半週操作，第一輔助控制信號導通第一輔助功率開關，並且第一控制信號切換導通第一功率開關與第二功率開關時，第一濾波電路與第二濾波電路為儲能操作，此時，電源轉換系統正半週儲能迴路依序為直流輸入電壓、第一功率開關、第一輸出電感、第二輸出電感、交流輸出電壓、第四輸出電感以及第二功率開關所構成。其中當交流輸出電壓為正半週操作，第一控制信號關閉第一功率開關與第二功率開關，並且第二輔助控制信號切換導通第二輔助功率開關時，第一濾波電路與第二濾波電路為釋能操作，此時，電源轉換系統正半週釋能迴路依序為第二輸出電感、交流輸出電壓、第四輸出電感、第一輔助二極體、第一輔助功率開關以及第一輸出電感所構成；若存在虛功，電源轉換系統提供正半週虛功迴路依序 為交流輸出電壓、第二輸出電感、第二輔助二極體、第二輔助功率開關、第三輸出電感以及第四輸出電感所構成。
於第一實施例中，其中當交流輸出電壓為負半週操作，第二輔助控制信號導通第二輔助功率開關，並且第二控制信號切換導通第三功率開關與第四功率開關時，第一濾波電路與第二濾波電路為儲能操作，此時，電源轉換系統負半週儲能迴路依序為直流輸入電壓、第三功率開關、第三輸出電感、第四輸出電、交流輸出電壓、第二輸出電感以及第四功率開關所構成。其中當交流輸出電壓為負半週操作，第二控制信號關閉第三功率開關與第四功率開關，並且第一輔助控制信號切換導通第一輔助功率開關時，第一濾波電路與第二濾波電路為釋能操作，此時，電源轉換系統負半週釋能迴路依序為第四輸出電感、交流輸出電壓、第二輸出電感、第二輔助二極體、第二輔助功率開關以及第三輸出電感所構成；若存在虛功，電源轉換系統提供負半週虛功迴路依序為交流輸出電壓、第四輸出電感、第一輔助二極體、第一輔助功率開關、第一輸出電感以及第二輸出電感所構成。
於第二實施例中，電源轉換系統，以轉換直流輸入電壓為交流輸出電壓；電源轉換系統包含：一第一轉換電路，接收直流輸入電壓。第二轉換電路，並聯第一轉換電路。第一濾波電路，具有第一輸出電感、第二輸出電感與第一續流電感。第二濾波電路，具有第三輸出電感、第四輸出電感與第二續流電感。第三濾波電路，連接第二輸出電感之一端、第四輸出電感之一端。及控制電路，產生複數個控制信號，分別控制第一轉換電路與第二轉換電路。其中，第一輸出電感之一端連接第一轉換電路，第一輸出電感之另一端連接第一續流電感之一端與第二輸出電感之另一端，第一續流電感之另一端連接第二轉換電路；第三輸出電感之一端連接第二轉換電路，第三輸出電感之另一端連接第二續流電感之一端與第四輸出電感之另一端，第二續流電感之另一端連接第 一轉換電路；第二輸出電感之感值大於第一輸出電感以及第一續流電感之感值，且第四輸出電感之感值大於第三輸出電感以及第二續流電感之感值。其中第二輸出電感與第四輸出電感之感值分別為第一輸出電感、第三輸出電感、第一續流電感以及第二續流電感之感值2倍或是2倍以上。
於第二實施例中，其中電源轉換系統更包含：輸入電容組，包含第一電容與第二電容，第一電容與第二電容連接中點，並且接收直流輸入電壓。其中第三濾波電路包含第一輸出電容與第二輸出電容，第一輸出電容之一端連接中點，第一輸出電容之另一端連接第二輸出電感之另一端；第二輸出電容之一端連接中點，第二輸出電容之另一端連接第四輸出電感之另一端。
於第二實施例中，其中第一轉換電路包含第一支路、第二支路以及第一輔助支路；第一支路由第一功率開關連接第一二極體形成；第二支路由第二功率開關連接第二二極體形成；第一輔助支路由第一輔助功率開關連接第一輔助二極體形成，其中第一輔助支路連接於第一支路與第二支路之間；控制電路產生第一控制信號控制第一功率開關與第二功率開關，以及產生第一輔助控制信號控制第一輔助功率開關。其中第二轉換電路包含第三支路、第四支路以及第二輔助支路；第三支路由第三功率開關連接第三二極體形成；第四支路由第四功率開關連接第四二極體形成；第二輔助支路由第二輔助功率開關連接第二輔助二極體形成，其中第二輔助支路連接於第三支路與第四支路之間；控制電路產生第二控制信號控制第三功率開關與第四功率開關，以及產生第二輔助控制信號控制第二輔助功率開關。
於第二實施例中，其中第一輸出電感之一端連接第一功率開關、第一輔助功率開關以及第一二極體，第一續流電感之另一端連接第四功率開關與第二輔助二極體；第三輸出電感之一端連接第三功率開關、第二輔助功率開 關以及第三二極體，第二續流電感之另一端連接第二功率開關與第一輔助二極體。
於第二實施例中，其中當交流輸出電壓為正半週時，第一控制信號為第一脈波寬度調變控制信號、第二控制信號為低準位信號、第一輔助控制信號為高準位信號以及第二輔助控制信號為第二脈波寬度調變控制信號；其中當交流輸出電壓為負半週時，第一控制信號為低準位信號、第二控制信號為第三脈波寬度調變控制信號、第一輔助控制信號為第四脈波寬度調變控制信號以及第二輔助控制信號為高準位信號。
於第二實施例中，其中當交流輸出電壓為正半週操作，第一輔助控制信號導通第一輔助功率開關，並且第一控制信號切換導通第一功率開關與第二功率開關時，第一濾波電路與第二濾波電路為儲能操作，此時，電源轉換系統正半週儲能迴路依序為直流輸入電壓、第一功率開關、第一輸出電感、第二輸出電感、交流輸出電壓、第四輸出電感、第二續流電感以及第二功率開關所構成。其中當交流輸出電壓為正半週操作，第一控制信號關閉第一功率開關與第二功率開關，並且第二輔助控制信號切換導通第二輔助功率開關時，第一濾波電路與第二濾波電路為釋能操作，此時，電源轉換系統正半週釋能迴路依序為第二輸出電感、交流輸出電壓、第四輸出電感、第二續流電感、第一輔助二極體、第一輔助功率開關以及第一輸出電感所構成；若存在虛功，電源轉換系統提供正半週虛功迴路依序為交流輸出電壓、第二輸出電感、第一續流電感、第二輔助二極體、第二輔助功率開關、第三輸出電感以及第四輸出電感所構成。
於第二實施例中，其中當交流輸出電壓為負半週操作，第二輔助控制信號導通第二輔助功率開關，並且第二控制信號切換導通第三功率開關與第四功率開關時，第一濾波電路與第二濾波電路為儲能操作，此時，電源轉換 系統負半週儲能迴路依序為直流輸入電壓、第三功率開關、第三輸出電感、第四輸出電、交流輸出電壓、第二輸出電感、第一續流電感以及第四功率開關所構成。其中當交流輸出電壓為負半週操作，第一控制信號關閉第一功率開關與第二功率開關，並且第一輔助控制信號切換導通第一輔助功率開關時，第一濾波電路與第二濾波電路為釋能操作，此時，電源轉換系統負半週釋能迴路依序為第四輸出電感、交流輸出電壓、第二輸出電感、第一續流電感、第二輔助二極體第二輔助功率開關以及第三輸出電感所構成；若存在虛功，電源轉換系統提供負半週虛功迴路依序為交流輸出電壓、第四輸出電感、第二續流電感、第一輔助二極體、第一輔助功率開關、第一輸出電感以及第二輸出電感所構成。
為了解決上述問題，本發明提供一種電源轉換系統之操作方法，以克服習知技術的問題。因此，本發明電源轉換系統之操作方法包含下列步驟：(a)當交流輸出電壓為正半週時，直流輸入電壓電性連接或斷開第一輸出電感、第二輸出電感、交流輸出電壓與第四輸出電感呈正半週儲能迴路，且當直流輸入電壓斷開時，第一輸出電感、第二輸出電感、交流輸出電壓與第四輸出電感呈正半週釋能迴路。(b)當交流輸出電壓為負半週時，直流輸入電壓電性連接或斷開第二輸出電感、交流輸出電壓、第四輸出電感與第三輸出電感呈負半週儲能迴路，且當直流輸入電壓斷開時，第二輸出電感、交流輸出電壓、第四輸出電感與第三輸出電感呈負半週釋能迴路。(c)當交流輸出電壓為正半週虛功時，交流輸出電壓、第二輸出電感、第三輸出電感與第四輸出電感呈正半週虛功迴路。(d)當交流輸出電壓為負半週虛功時，交流輸出電壓、第四輸出電感、第一輸出電感與第二輸出電感呈負半週虛功迴路。
於第二實施例中，電源轉換系統之操作方法包含下列步驟：(a)當交流輸出電壓為正半週時，直流輸入電壓電性連接或斷開第一輸出電感、第二輸出電感、交流輸出電壓、第四輸出電感與第二續流電感呈正半週儲能迴路， 且當直流輸入電壓斷開時，第一輸出電感、第二輸出電感、交流輸出電壓、第四輸出電感與第二續流電感呈正半週釋能迴路。(b)當交流輸出電壓為負半週時，直流輸入電壓電性連接或斷開第續流電感、第二輸出電感、交流輸出電壓、第三輸出電感與第四輸出電感呈負半週儲能迴路，且當直流輸入電壓斷開時，第一續流電感、第二輸出電感、交流輸出電壓、第四輸出電感與第三輸出電感呈負半週釋能迴路。(c)當交流輸出電壓為正半週虛功時，交流輸出電壓、第二輸出電感、第一續流電感、第三輸出電感與第四輸出電感呈正半週虛功迴路。(d)當交流輸出電壓為負半週虛功時，交流輸出電壓、第四輸出電感、第二續流電感、第一輸出電感與第二輸出電感呈負半週虛功迴路。
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。
〔習知技術〕
100A‧‧‧雙降壓式逆變器
Vdc‧‧‧直流輸入電壓
Vac‧‧‧交流輸出電壓
11A‧‧‧第一降壓電路
T1‧‧‧第一開關
T2‧‧‧第二開關
D1‧‧‧第一二極體
D2‧‧‧第二二極體
L1‧‧‧第一輸出電感
L2‧‧‧第二輸出電感
12A‧‧‧第二降壓電路
T3‧‧‧第三開關
T4‧‧‧第四開關
D3‧‧‧第三二極體
D4‧‧‧第四二極體
L3‧‧‧第三輸出電感
L4‧‧‧第四輸出電感
C‧‧‧輸出電容
IL‧‧‧總電流
Sca1‧‧‧第一控制信號
Sca2‧‧‧第二控制信號
t0、t1、t2‧‧‧時間
〔本發明〕
100‧‧‧電源轉換系統
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‧‧‧第一轉換電路
111‧‧‧第一支路
112‧‧‧第二支路
113‧‧‧第一輔助支路
12‧‧‧第二轉換電路
121‧‧‧第三支路
122‧‧‧第四支路
123‧‧‧第二輔助支路
21‧‧‧第一濾波電路
22‧‧‧第二濾波電路
23‧‧‧第三濾波電路
30‧‧‧控制電路
Po‧‧‧中點
S1‧‧‧第一功率開關
S2‧‧‧第二功率開關
Sx1‧‧‧第一輔助功率開關
D1‧‧‧第一二極體
D2‧‧‧第二二極體
Dx1‧‧‧第一輔助二極體
S3‧‧‧第三功率開關
S4‧‧‧第四功率開關
Sx2‧‧‧第二輔助功率開關
D3‧‧‧第三二極體
D4‧‧‧第四二極體
Dx2‧‧‧第二輔助二極體
L1‧‧‧第一輸出電感
L2‧‧‧第二輸出電感
Lx1‧‧‧第一續流電感
L3‧‧‧第三輸出電感
L4‧‧‧第四輸出電感
Lx2‧‧‧第二續流電感
C1‧‧‧第一輸出電容
C2‧‧‧第二輸出電容
Sc1‧‧‧第一控制信號
Sc2‧‧‧第二控制信號
Scx1‧‧‧第一輔助控制信號
Scx2‧‧‧第二輔助控制信號
Lps‧‧‧正半週儲能迴路
Lpr‧‧‧正半週釋能迴路
LpQ‧‧‧正半週虛功迴路
Lns‧‧‧負半週儲能迴路
Lnr‧‧‧負半週釋能迴路
LnQ‧‧‧負半週虛功迴路
t0、t1、t2‧‧‧時間
S10~S50‧‧‧步驟
圖1為先前技術雙降壓式逆變器(dual-buck inverter)之電路圖；圖2為先前技術雙降壓式逆變器之驅動信號、電感電流與輸出電壓之波形示意圖；圖3為本發明電源轉換系統第一實施例之電路圖；圖4為本發明電源轉換系統之開關控制信號之波形示意圖；圖5為本發明電源轉換系統第一實施例為正半週儲能操作時之電路圖； 圖6為本發明電源轉換系統第一實施例為正半週釋能操作時之電路圖；圖7為本發明電源轉換系統第一實施例為負半週儲能操作時之電路圖；圖8為本發明電源轉換系統第一實施例為負半週釋能操作時之電路圖；圖9為本發明電源轉換系統第二實施例之電路圖；圖10為本發明電源轉換系統第一實施例操作方法之流程圖；圖11為本發明電源轉換系統第二實施例操作方法之流程圖。
茲有關本發明之技術內容及詳細說明，配合圖式說明如下：請參閱圖3為本發明電源轉換系統第一實施例之電路圖。電源轉換系統100可為太陽能光伏電源轉換系統，並且電源轉換系統100以轉換直流輸入電壓Vdc為交流輸出電壓Vac，並對負載(圖中未示)供電。電源轉換系統100包含：輸入電容組10、第一轉換電路11、第二轉換電路12、第一濾波電路21、第二濾波電路22、第三濾波電路23以及控制電路30。輸入電容組10，包含第一電容101與第二電容102，第一電容101與第二電容102之一端連接中點Po，第一電容101與第二電容102之另一端並聯且接收直流輸入電壓Vdc，以維持第一電容101與第二電容102之跨壓分別等於直流輸入電壓Vdc的一半。
第一轉換電路11，並聯輸入電容組10，且接收直流輸入電壓Vdc。第一轉換電路11包含第一支路111、第二支路112以及第一輔助支路113。第一支路111由第一功率開關S1連接第一二極體D1形成。第二支路112由第二功 率開關S2連接第二二極體D2形成。第一輔助支路113由第一輔助功率開關Sx1連接第一輔助二極體Dx1形成。其中第一輔助支路113連接於第一支路111與第二支路112之間。控制電路30產生第一控制信號Sc1控制第一功率開關S1與第二功率開關S2，以及產生第一輔助控制信號Scx1控制第一輔助功率開關Sx1。如圖3所示，第一功率開關S1之一端連接第一二極體D1之一端(陰極)與第一輔助功率開關Sx1之一端，且第一功率開關S1之另一端連接第一電容101之另一端。第一輔助功率開關Sx1之另一端連接第二二極體D2之一端(陽極)與第一輔助二極體Dx1之一端(陰極)。第二功率開關S2之一端連接第一輔助二極體Dx1之另一端(陽極)，且第二功率開關S2之另一端連接第一二極體D1之另一端(陽極)與第二電容102之另一端。
第二轉換電路12，並聯輸入電容組10，且接收直流輸入電壓Vdc。第二轉換電路12包含第三支路121、第四支路122以及第二輔助支路123。第三支路121由第三功率開關S3連接第三二極體D3形成。第四支路122由第四功率開關S4連接第四二極體D4形成。第二輔助支路123由第二輔助功率開關Sx2連接第二輔助二極體Dx2形成，其中第二輔助支路123連接於第三支路121與第四支路122之間。控制電路30產生第二控制信號Sc2控制第三功率開關S3與第四功率開關S4，以及產生第二輔助控制信號Scx2控制第二輔助功率開關Sx2。如圖3所示，第三功率開關S3之一端連接第三二極體D3之一端(陰極)與第二輔助功率開關Sx2之一端，且第三功率開關S3之另一端連接第一電容101之另一端。第二輔助功率開關Sx2之另一端連接第四二極體D4之一端(陽極)與第二輔助二極體Dx2之一端(陰極)。第四功率開關S4之一端連接第二輔助二極體Dx2之另一端(陽極)，且第四功率開關S4之另一端連接第三二極體D3之另一端(陽極)與第二電容102之另一端。
第一濾波電路21，具有第一輸出電感L1與第二輸出電感L2，第一輸出電感L1之一端連接第一轉換電路11之第一功率開關S1、第一輔助功率開關Sx1以及第一二極體D1之間，第一輸出電感L1之另一端連接第二轉換電路12之二輔助二極體Dx2與第四功率開關S4之間，以及第二輸出電感L2之一端。第二濾波電路22，具有第三輸出電感L3與第四輸出電感L4，第三輸出電感L3之一端連接第二轉換電路12之第三功率開關S3、第二輔助功率開關Sx2以及第三二極體D3之間，第三輸出電感L3之另一端連接第一轉換電路11之第一輔助二極體Dx1與第二功率開關S2之間，以及第四輸出電感L4之一端。第三濾波電路23並聯交流輸出電壓Vac，且包含第一輸出電容C1與第二輸出電容C2，第一輸出電容C1之一端連接中點Po，第一輸出電容C1之另一端連接第二輸出電感L2之另一端。第二輸出電容C2之一端連接中點Po，第二輸出電容C2之另一端連接第四輸出電感L4之另一端。
值得一提，第二輸出電感L2之感值等於第四輸出電感L4之感值，且第一輸出電感L1之感值等於第三輸出電感L3之感值。第二輸出電感L2與第四輸出電感L4之感值大於第一輸出電感L1與第三輸出電感L3之感值，且第一輸出電感L1、第二輸出電感L2、第三輸出電感L3以及第四輸出電感L4之感值具有比例關：L2/L1=L4/L3≧2。此外，第一輸出電感L1、第二輸出電感L2、第三輸出電感L3以及第四輸出電感L4之感值各具有誤差值，誤差值最佳為各輸出電感之感值±20%以內。再者，由於第二輸出電感L2與第四輸出電感L4之感值大於第一輸出電感L1與第三輸出電感L3之感值，因此電源轉換系統100僅需兩個感值較大之電感(L2、L4)而非先前技術四個大電感，故可降低電源轉換系統100整體電路體積。
請參閱圖3，第一輸出電容C1與第二輸出電容C2之另一端並聯且輸出交流輸出電壓Vac，並對負載(圖中未示)供電。控制電路30產生複數個控制 信號，分別控制第一轉換電路11與第二轉換電路12。至於電源轉換系統100之操作說明，將於後文有詳細之闡述。
請參閱圖4為本發明電源轉換系統之開關控制信號之波形示意圖。復配合參閱圖3，當交流輸出電壓Vac為正半週時(時間t0~t1區間)，第一控制信號Sc1為第一脈波寬度調變控制信號、第二控制信號Sc2為低準位信號、第一輔助控制信Scx1號為高準位信號以及第二輔助控制信號Scx2為與第一控制信號Sc1互補之第二脈波寬度調變控制信號。當交流輸出電壓Vac為負半週時(時間t1~t2區間)，第一控制信號Sc1為低準位信號、第二控制信號Sc2為第三脈波寬度調變控制信號、第一輔助控制信號Scx1為與第二控制信號Sc2互補之第四脈波寬度調變控制信號以及第二輔助控制信號Scx2為高準位信號。上述高準位信號以及低準位信號僅為相對於參考準位之相對高低(於本實施例中，參考準位為0V)。因此，不限定上述高準位信號以及低準位信號之電壓值，僅以方便說明為例。值得一提，若於不需要提供虛功的應用時，當交流輸出電壓Vac為正半週時(時間t0~t1區間)，第二輔助控制信號Scx2亦可保持低準位訊號；同樣的，當交流輸出電壓Vac為負半週時(時間t1~t2區間)，第一輔助控制信號Scx1亦可保持低準位訊號。
請參閱圖5為本發明電源轉換系統第一實施例為正半週儲能操作時之電路圖，復配合參閱圖3~4。當交流輸出電壓Vac為正半週操作，第一輔助控制信號Scx1導通第一輔助功率開關Sx1，並且第一控制信號Sc1切換導通第一功率開關S1與第二功率開關S2時，第一濾波電路21與第二濾波電路22為儲能操作，此時，電源轉換系統100正半週儲能迴路Lps依序為直流輸入電壓Vdc、第一功率開關S1、第一輸出電感L1、第二輸出電感L2、交流輸出電壓Vac、第四輸出電感L4以及第二功率開關S2，再回到直流輸入電壓Vdc。
請參閱圖6為本發明電源轉換系統第一實施例為正半週釋能操作時之電路圖，復配合參閱圖3~4。當交流輸出電壓Vac為正半週操作，第一控制信號Sc1關閉第一功率開關S1與第二功率開關S2，並且第二輔助控制信號Scx2切換導通第二輔助功率開關Sx2時，第一濾波電路21與第二濾波電路22為釋能操作，此時，電源轉換系統100正半週釋能迴路Lpr依序為第二輸出電感L2、交流輸出電壓Vac、第四輸出電感L4、第一輔助二極體Dx1、第一輔助功率開關Sx1、第一輸出電感L1，再回到第二輸出電感L2。
值得一提，交流輸出電壓Vac所供應之負載通常為非純阻性負載，輸出功率會有實功以及虛功，導致有交流輸出電壓Vac與輸出電流方向相反之虛功迴路產生。當第一功率開關S1與第二功率開關S2關閉時，第二輔助控制信號Scx2切換導通第二輔助功率開關Sx2以提供正半週虛功迴路LpQ依序為交流輸出電壓Vac、第二輸出電感L2、第二輔助二極體Dx2、第二輔助功率開關Sx2、第三輸出電感L3以及第四輸出電感L4，再回到交流輸出電壓Vac。當電源轉換系統100之交流輸出電壓Vac與輸出電流方向相同且於正半週釋能操作時，電源轉換系統100之迴路為正半週釋能迴路Lpr。由於第一輸出電感L1、第二輸出電感L2、第三輸出電感L3以及第四輸出電感L4之感值具有比例關，且第二輸出電感L2與第四輸出電感L4之感值大於第一輸出電感L1與第三輸出電感L3。因此，當電流流過第一輸出電感L1、第二輸出電感L2、第三輸出電感L3以及第四輸出電感L4時，於第二輸出電感L2與第四輸出電感L4上之跨壓大於第一輸出電感L1與第三輸出電感L3上之跨壓。當電源轉換系統100於正半週釋能迴路Lpr時，第一輸出電感L1與第二輸出電感L2中間節點之電壓Va，以及第三輸出電感L3與第四輸出電感L4中間節點Vb之電壓差Vab很小。換言之，正半週釋能迴路Lpr無法分流出第二輔助二極體Dx2、第二輔助功率開關Sx2至第三輸出電感L3之路徑，因此，可降低電源轉換系統100之迴路損耗，且提升電源轉換系統100 整體效率。此外，當交流輸出電壓Vac與輸出電流方向相反時，電源轉換系統100亦可提供正半週虛功迴路LpQ以供虛功路徑。值得一提，第二輸出電感L2與第四輸出電感L4之感值大於第一輸出電感L1與第三輸出電感L3即可達到本發明功效，但比例關可以依實際需求選擇更大的比例，例如但不限為10倍或100倍，本領域技術人員應可理解選擇更大的比例將使迴路損耗更低，電感總體積更小。
再者，第一輔助支路113僅為使電源轉換系統100之迴路為正半週時，電流可以不返回直流輸入電壓Vdc而有釋能迴路可走，藉此降低電流漣波。因此，不限定第一輔助功率開關Sx1需連接於第一功率開關S1與第二二極體D2之間，以及第一輔助二極體Dx1需連接於第二二極體D2與第二功率開關S2之間。換言之，第一輔助功率開關Sx1可連接於第一功率開關S1與第一二極體D1之間，且第一輔助二極體Dx1可連接於第一功率開關S1與第二二極體D2之間。因此，只要可達成當電源轉換系統100之迴路為正半週時，有釋能迴路可走，皆應包含在本實施例之範疇當中，未詳細展示或描述選定之熟知結構及功能以避免不必要地混淆本發明之實施例的描述。
請參閱圖7為本發明電源轉換系統第一實施例為負半週儲能操作時之電路圖，復配合參閱圖3~4。當交流輸出電壓Vac為負半週操作，第二輔助控制信號Scx2導通第二輔助功率開關Sx2，並且第二控制信號Sc2切換導通第三功率開關S3與第四功率開關S4時，第一濾波電路21與第二濾波電路22為儲能操作，此時，電源轉換系統100負半週儲能迴路Lns依序為直流輸入電壓Vdc、第三功率開關S3、第三輸出電感L3、第四輸出電感L4、交流輸出電壓Vac、第二輸出電感L2以及第四功率開關S4，再回到直流輸入電壓Vdc。
請參閱圖8為本發明電源轉換系統第一實施例為負半週釋能操作時之電路圖，復配合參閱圖3~4。當交流輸出電壓Vac為負半週操作，第二控制 信號Sc2關閉第三功率開關S3與第四功率開關S4，並且第一輔助控制信號Scx1切換導通第一輔助功率開關Sx1時，第一濾波電路21與第二濾波電路22為釋能操作，此時，電源轉換系統100負半週釋能迴路Lnr依序為第四輸出電感L4、交流輸出電壓Vac、第二輸出電感L2、第二輔助二極體Dx2、第二輔助功率開關Sx2以及第三輸出電感L3，再回到第四輸出電感L4。值得一提，電源轉換系統100之交流輸出電壓Vac與輸出電流方向相同且於負半週釋能操作時，電源轉換系統100之迴路為負半週釋能迴路Lnr。且第一輸出電感L1與第二輸出電感L2中間節點之電壓Va，以及第三輸出電感L3與第四輸出電感L4中間節點Vb之電壓差Vab很小。換言之，負半週釋能迴路Lnr無法分流出第一輔助二極體Dx1、第一輔助功率開關Sx1至第一輸出電感L1之路徑，因此，可降低電源轉換系統100之迴路損耗，且提升電源轉換系統100整體效率。此外，當交流輸出電壓Vac與輸出電流方向相反時，且第三功率開關S3與第四功率開關S4關閉時，第一輔助控制信號Scx1切換導通第一輔助功率開關Sx1以提供負半週虛功迴路LnQ依序為交流輸出電壓Vac、第四輸出電感L4、第一輔助二極體Dx1、第一輔助功率開關Sx1、第一輸出電感L1、第二輸出電感L2，再回到交流輸出電壓Vac。
再者，第二輔助支路123僅為使電源轉換系統100之迴路為負半週時，電流可以不返回直流輸入電壓Vdc而有釋能迴路可走，藉此降低電流漣波。因此，不限定第二輔助功率開關Sx2需連接於第三功率開關S3與第四二極體D4之間，以及第二輔助二極體Dx2需連接於第四二極體D4與第四功率開關S4之間。換言之，第二輔助功率開關Sx2可連接於第三功率開關S3與第三二極體D3之間，且第二輔助二極體Dx2可連接於第三功率開關S3與第四二極體D4之間。因此，只要可達成當電源轉換系統100之迴路為負半週時，有釋能迴路可走即可，皆應包含在本實施例之範疇當中，未詳細展示或描述選定之熟知結構及功能以避免不必要地混淆本發明之實施例的描述。
請參閱圖9為本發明電源轉換系統第二實施例之電路圖。第二實施例與前述第一實施例(請參閱圖3)最大差異在於，第一濾波電路21與第二濾波電路22內部電感數量以及連接關有所變化。因此，電源轉換系統100之輸入電容組10、第一轉換電路11、第二轉換電路12、第三濾波電路23以及控制電路30之電路結構以及連接方式之敘述相同，在此不再贅述。第一濾波電路21，具有第一輸出電感L1、第二輸出電感L2與第一續流電感Lx1，第一輸出電感L1之一端連接第一轉換電路11之第一功率開關S1、第一輔助功率開關Sx1以及第一二極體D1之間，第一輸出電感L1之另一端連接第一續流電感Lx1之一端與第二輸出電感L2之一端，第一續流電感Lx1之另一端連接第二轉換電路12之二輔助二極體Dx2與第四功率開關S4之間。第二濾波電路22，具有第三輸出電感L3、第四輸出電感L4與第二續流電感Lx2，第三輸出電感L3之一端連接第二轉換電路12之第三功率開關S3、第二輔助功率開關Sx2以及第三二極體D3之間，第三輸出電感L3之另一端連接第二續流電感Lx2之一端與第四輸出電感L4之一端，第二續流電感Lx2之另一端連接第一轉換電路11之第一輔助二極體Dx1與第二功率開關S2之間。
值得一提，第二輸出電感L2之感值等於第四輸出電感L4之感值，且第一輸出電感L1與第一續流電感Lx1之感值等於第三輸出電感L3與第二續流電感Lx2之感值。第二輸出電感L2與第四輸出電感L4之感值大於第一輸出電感L1、第三輸出電感L3、第一續流電感Lx1以及第二續流電感Lx2之感值，且第一輸出電感L1、第二輸出電感L2、第三輸出電感L3、第四輸出電感L4、第一續流電感Lx1以及第二續流電感Lx2之感值具有比例關：L2/L1=L2/Lx1=L4/L3=L4/Lx2≧2。此外，第一輸出電感L1、第二輸出電感L2、第三輸出電感L3、第四輸出電感L4、第一續流電感Lx1以及第二續流電感Lx2之感值各具有誤差值，誤差值最佳為各輸出電感之感值±20%以內。再者，由於第二輸出電感L2 與第四輸出電感L4之感值大於第一輸出電感L1、第三輸出電感L3、第一續流電感Lx1與第二續流電感Lx2之感值，因此電源轉換系統100僅需兩個感值較大之電感(L2、L4)而非先前技術四個大電感，故可降低電源轉換系統100整體電路體積。
請參閱圖9，復配合參閱圖4。儘管第一濾波電路21與第二濾波電路22內部電感數量以及連接關有所變化，但透過第一控制信號Sc1、第二控制信號Sc2、第一輔助控制信號Scx1以及第二輔助控制信號Scx2對應控制，仍可達到第一實施例之電路操作功效。亦即，當交流輸出電壓Vac為正半週操作，第一輔助控制信號Scx1導通第一輔助功率開關Sx1，並且第一控制信號Sc1切換導通第一功率開關S1與第二功率開關S2時，第一濾波電路21與第二濾波電路22為儲能操作，此時，電源轉換系統100正半週儲能迴路Lps依序為直流輸入電壓Vdc、第一功率開關S1、第一輸出電感L1、第二輸出電感L2、交流輸出電壓Vac、第四輸出電感L4、第二續流電感Lx2以及第二功率開關S2，再回到直流輸入電壓Vdc。當交流輸出電壓為正半週操作，第一控制信號Sc1關閉第一功率開關S1與第二功率開關S2，並且第二輔助控制信號Scx2切換導通第二輔助功率開關Sx2時，第一濾波電路21與第二濾波電路22為釋能操作，此時，電源轉換系統100正半週釋能迴路Lpr依序為第二輸出電感L2、交流輸出電壓Vac、第四輸出電感L4、第二續流電感Lx2、第一輔助二極體Dx1、第一輔助功率開關Sx1以及第一輸出電感L1，再回到第二輸出電感L2。值得一提，交流輸出電壓Vac所供應之負載通常為非純阻性負載，輸出功率會有實功以及虛功，導致有交流輸出電壓Vac與輸出電流方向相反之虛功迴路產生。當第一功率開關S1與第二功率開關S2關閉時，第二輔助控制信號Scx2切換導通第二輔助功率開關Sx2以提供正半週虛功迴路LpQ依序為交流輸出電壓Vac、第二輸出電感L2、第一續流電感Lx1、第二輔助二極體Dx2、第二輔助功率開關Sx2、第三輸出電感L3以及第四輸出電 感L4，再回到交流輸出電壓Vac。當電源轉換系統100之交流輸出電壓Vac與輸出電流方向相同且於正半週釋能操作時，電源轉換系統100之迴路為正半週釋能迴路Lpr。由於第一輸出電感L1、第二輸出電感L2、第三輸出電感L3、第四輸出電感L4、第一續流電感Lx1以及第二續流電感Lx2之感值具有比例關，且第二輸出電感L2與第四輸出電感L4之感值大於第一輸出電感L1、第三輸出電感L3、第一續流電感Lx1以及第二續流電感Lx2。因此，當電流流過第一輸出電感L1、第二輸出電感L2、第三輸出電感L3、第四輸出電感L4、第一續流電感Lx1以及第二續流電感Lx2時，於第二輸出電感L2與第四輸出電感L4上之跨壓大於第一輸出電感L1、第三輸出電感L3、第一續流電感Lx1以及第二續流電感Lx2上之跨壓。當電源轉換系統100於正半週釋能迴路Lpr時，第一輸出電感L1、第二輸出電感L2以及第一續流電感Lx1中間節點之電壓Va，與第三輸出電感L3、第四輸出電感L4以及第二續流電感Lx2中間節點Vb之電壓差Vab很小。換言之，正半週釋能迴路Lpr無法分流出第一續流電感Lx1、第二輔助二極體Dx2、第二輔助功率開關Sx2至第三輸出電感L3之路徑，因此，可降低電源轉換系統100之迴路損耗，且提升電源轉換系統100整體效率。此外，當交流輸出電壓Vac與輸出電流方向相反時，電源轉換系統100亦可提供正半週虛功迴路LpQ以供虛功路徑。再者，本實施例也不限定第一輔助開關Sx1需連接於第一功率開關S1與第二二極體D2之間，以及第一輔助二極體Dx1需連接於第二二極體D2與第二功率開關S2之間。只要可達成當電源轉換系統100之迴路為正半週時，有釋能迴路可走即可，皆應包含在本實施例之範疇當中，未詳細展示或描述選定之熟知結構及功能以避免不必要地混淆本發明之實施例的描述。請參閱圖9，復配合參閱圖4。當交流輸出電壓為負半週操作，第二輔助控制信號Scx2導通第二輔助功率開關Sx2，並且第二控制信號Sc2切換導通第三功率開關S3與第四功率開關S4時，第一濾波電路21與第二濾波電路22為儲能操作，此時，電源轉換系統100負半週儲 能迴路Lns依序為直流輸入電壓Vdc、第三功率開關S3、第三輸出電感L3、第四輸出電感L4、交流輸出電壓Vac、第二輸出電感L2、第一續流電感Lx1以及第四功率開關S4，再回到直流輸入電壓Vdc。當交流輸出電壓為負半週操作，第二控制信號Sc2關閉第三功率開關S3與第四功率開關S4，並且第一輔助控制信號Scx1切換導通第一輔助功率開關Sx1時，第一濾波電路21與第二濾波電路22為釋能操作，此時，電源轉換系統100負半週釋能迴路Lnr依序為第四輸出電感L4、交流輸出電壓Vac、第二輸出電感L2、第一續流電感Lx1、第二輔助二極體Dx2第二輔助功率開關Sx2以及第三輸出電感L3，再回到第四輸出電感L4。
值得一提，電源轉換系統100之交流輸出電壓Vac與輸出電流方向相同且於負半週釋能操作時，電源轉換系統100之迴路為負半週釋能迴路Lnr。且第一輸出電感L1、第二輸出電感L2以及第一續流電感Lx1中間節點之電壓Va，與第三輸出電感L3、第四輸出電感L4以及第二續流電感Lx2中間節點Vb之電壓差Vab很小。換言之，負半週釋能迴路Lnr無法分流出第二續流電感Lx2、第一輔助二極體Dx1至第一輔助功率開關Sx1之路徑，因此，可降低電源轉換系統100之迴路損耗，且提升電源轉換系統100整體效率。此外，當交流輸出電壓Vac與輸出電流方向相反時，且第三功率開關S3與第四功率開關S4關閉時，第一輔助控制信號Scx1切換導通第一輔助功率開關Sx1以提供負半週虛功迴路LnQ依序為交流輸出電壓Vac、第四輸出電感L4、第二續流電感Lx2、第一輔助二極體Dx1、第一輔助功率開關Sx1、第一輸出電感L1以及第二輸出電感L2，再回到交流輸出電壓Vac。再者，本實施例也不限定第二輔助開關Sx2需連接於第三功率開關S3與第四二極體D4之間，以及第二輔助二極體Dx2需連接於第四二極體D4與第四功率開關S4之間。只要可達成當電源轉換系統100之迴路為負半週時，有釋能迴路可走即可，皆應包含在本實施例之範疇當中，未詳細展示或描述選定之熟知結構及功能以避免不必要地混淆本發明之實施例的描述。請參閱 圖10為本發明電源轉換系統第一實施例操作方法之流程圖，復配合參閱圖3~4。電源轉換系統以轉換直流輸入電壓Vdc為交流輸出電壓Vac電源轉換系統包含第一濾波電路21及第二濾波電路22，第一濾波電路21具有第一輸出電感L1與第二輸出電感L2，第二濾波電路22具有第三輸出電感L3與第四輸出電感L4。第一輸出電感L1之一端連接第一轉換電路11，第一輸出電感L1之另一端連接第二轉換電路12與第二輸出電感L2之一端。第三輸出電感L3之一端連接第二轉換電路12，第三輸出電感L3之另一端連接第一轉換電路11與第四輸出電感L4之一端。其中第一轉換電路11與第二轉換電路12藉由控制電路30所輸出的控制信號(Sc1、Sc2、Scx1、Scx2)切換改變直流輸入電壓Vdc與第一輸出電感L1、第二輸出電感L2、第三輸出電感L3以及第四輸出電感L4的連接關。
如圖10所示，操作方法包含下列步驟：首先，當交流輸出電壓Vac為正半週時，直流輸入電壓Vdc電性連接或斷開第一輸出電感L1、第二輸出電感L2、交流輸出電壓Vac與第四輸出電感L4呈正半週儲能迴路Lps，且當直流輸入電壓Vdc斷開時，第一輸出電感L1、第二輸出電感L2、交流輸出電壓Vac與第四輸出電感L4呈正半週釋能迴路Lpr(S10)。然後，當交流輸出電壓Vac為負半週時，直流輸入電壓Vdc電性連接或斷開第二輸出電感L2、交流輸出電壓Vac、第四輸出電感L4與第三輸出電感L3呈負半週儲能迴路Lns，且當直流輸入電壓Vdc斷開時，第二輸出電感L2、交流輸出電壓Vac、第四輸出電感L4與第三輸出電感L3呈負半週釋能迴路Lnr(S20)。
然後，當交流輸出電壓Vac為正半週虛功時，交流輸出電壓Vac、第二輸出電感L2、第三輸出電感L3與第四輸出電感L4呈正半週虛功迴路LpQ(S30)。然後，當交流輸出電壓Vac為負半週虛功時，交流輸出電壓Vac、第四輸出電感L4、第一輸出電感L1與第二輸出電感L2呈負半週虛功迴路LnQ(S40)。最後定義，第二輸出電感L2之感值大於第一輸出電感L1之感值，且 第四輸出電感L4之感值大於第三輸出電感L3之感值(S50)。以當電源轉換系統100之交流輸出電壓Vac與輸出電流方向相同或相反的狀態都僅有單一路徑，以降低電源轉換系統100之迴路損耗，且提升電源轉換系統100整體效率。
請參閱圖11為本發明電源轉換系統第二實施例操作方法之流程圖，復配合參閱圖4、9。第二實施例操作方法與前述第一實施例(請參閱圖10)最大差異在於，第一濾波電路21與第二濾波電路22內部電感數量以及連接關有所變化。第一濾波電路21，具有第一輸出電感L1、第二輸出電感L2與第一續流電感Lx1。第一輸出電感L1之一端連接第一轉換電路11，第一輸出電感L1之另一端連接第一續流電感Lx1之一端與第二輸出電感L2之一端，第一續流電感Lx1之另一端連接第二轉換電路12。第二濾波電路22，具有第三輸出電感L3、第四輸出電感L4與第二續流電感Lx2。第三輸出電感L3之一端連接第二轉換電路12，第三輸出電感L3之另一端連接第二續流電感Lx2之一端與第四輸出電感L4之一端，第二續流電感Lx2之另一端連接第一轉換電路11。
如圖11所示，操作方法包含下列步驟：首先，當交流輸出電壓Vac為正半週時，直流輸入電壓Vdc電性連接或斷開第一輸出電感L1、第二輸出電感L2、交流輸出電壓Vac、第四輸出電感L4與第二續流電感Lx2呈正半週儲能迴路Lps，且當直流輸入電壓Vdc斷開時，第一輸出電感L1、第二輸出電感L2、交流輸出電壓Vac、第四輸出電感L4與第二續流電感Lx2呈正半週釋能迴路Lpr(S10)。然後，當交流輸出電壓Vac為負半週時，直流輸入電壓Vdc電性連接或斷開第一續流電感Lx1、第二輸出電感L2、交流輸出電壓Vac、第三輸出電感L3與第四輸出電感L4呈負半週儲能迴路Lns，且當直流輸入電壓Vdc斷開時，第一續流電感Lx1、第二輸出電感L2、交流輸出電壓Vac、第四輸出電感L4與第三輸出電感L3呈負半週釋能迴路Lnr(S20)。
然後，當交流輸出電壓Vac為正半週虛功時，交流輸出電壓Vac、第二輸出電感L2、第一續流電感Lx1、第三輸出電感L3與第四輸出電感L4呈正半週虛功迴路LpQ(S30)。然後，當交流輸出電壓Vac為負半週虛功時，交流輸出電壓Vac、第四輸出電感L4、第二續流電感Lx2、第一輸出電感L1與第二輸出電感L2呈負半週虛功迴路LnQ(S40)。最後定義，第二輸出電感L2之感值大於第一輸出電感L1以及第一續流電感Lx1之感值，且第四輸出電感L4之感值大於第三輸出電感L3以及第二續流電感Lx2之感值(S50)。且第二實施例之操作方法同樣可達成，當電源轉換系統100之輸出功率為實功或虛功時僅有單一路徑，以降低電源轉換系統100之迴路損耗，且提升電源轉換系統100整體效率。
綜上所述，本發明具有以下之特徵與優點：
(1)利用第一支路111、第二支路112、第三支路121、第四支路122、第一輔助支路113以及第二輔助支路123續流特性，以達降低電流漣波之功效。
(2)利用第一功率開關S1、第二功率開關S2與第二輔助功率開關Sx2互補切換，以及第三功率功率開關S3、第四功率開關S4與第一輔助開關Sx1互補切換的特性，以提供輸出功率包含虛功時之虛功路徑。
(3)透過第一轉換電路11、第二轉換電路12與第一濾波電路21、第二濾波電路22所組成的雙降壓式逆變器(dual-buck inverter)架構，提供第一輸出電感L1、第二輸出電感L2、第三輸出電感L3、第四輸出電感L4、第一續流電感Lx1以及第二續流電感Lx2的儲能與釋能路徑，達成當電源轉換系統100之交流輸出電壓Vac與輸出電流方向相同或相反的狀態都僅有單一路徑，以降低電源轉換系統100之迴路損耗，進而提升電源轉換系統100整體效率之功效。
(4)藉由僅使用兩個感值較大之電感(L2、L4)，以達成降低電源轉換系統100整體電路體積之功效。
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。
100‧‧‧電源轉換系統
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‧‧‧第一轉換電路
111‧‧‧第一支路
112‧‧‧第二支路
113‧‧‧第一輔助支路
12‧‧‧第二轉換電路
121‧‧‧第三支路
122‧‧‧四支路
123‧‧‧第二輔助支路
21‧‧‧第一濾波電路
22‧‧‧第二濾波電路
23‧‧‧第三濾波電路
30‧‧‧控制電路
Po‧‧‧中點
S1‧‧‧第一功率開關
S2‧‧‧第二功率開關
Sx1‧‧‧第一輔助功率開關
D1‧‧‧第一二極體
D2‧‧‧第二二極體
Dx1‧‧‧第一輔助二極體
S3‧‧‧第三功率開關
S4‧‧‧第四功率開關
Sx2‧‧‧第二輔助功率開關
D3‧‧‧第三二極體
D4‧‧‧第四二極體
Dx2‧‧‧第二輔助二極體
L1‧‧‧第一輸出電感
L2‧‧‧第二輸出電感
L3‧‧‧第三輸出電感
L4‧‧‧第四輸出電感
C1‧‧‧第一輸出電容
C2‧‧‧第一輸出電容
Sc1‧‧‧第一控制信號
Sc2‧‧‧第二控制信號
Scx1‧‧‧第一輔助控制信號
Scx2‧‧‧第二輔助控制信號

Claims (26)

  1. 一種電源轉換系統，以轉換一直流輸入電壓為一交流輸出電壓；該電源轉換系統包含：一第一轉換電路，接收該直流輸入電壓；一第二轉換電路，並聯該第一轉換電路；一第一濾波電路，具有一第一輸出電感與一第二輸出電感；一第二濾波電路，具有一第三輸出電感與一第四輸出電感；一第三濾波電路，連接該第二輸出電感之一端、該第四輸出電感之一端；及一控制電路，產生複數個控制信號，分別控制該第一轉換電路與該第二轉換電路；其中，該第一輸出電感之一端連接該第一轉換電路，該第一輸出電感之另一端連接該第二轉換電路與該第二輸出電感之另一端；該第三輸出電感之一端連接該第二轉換電路，該第三輸出電感之另一端連接該第一轉換電路與該第四輸出電感之另一端；該第二輸出電感之感值大於該第一輸出電感之感值，且該第四輸出電感之感值大於該第三輸出電感之感值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電源轉換系統，其中該第二輸出電感與該第四輸出電感之感值分別為該第一輸出電感與該第三輸出電感之感值的2倍或是2倍以上。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電源轉換系統，其中該電源轉換系統更包含：一輸入電容組，包含一第一電容與一第二電容，該第一電容與該第二電容連接一中點，並且接收該直流輸入電壓。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之電源轉換系統，其中該第三濾波電路包含一第一輸出電容與一第二輸出電容，該第一輸出電容之一端連接該中點，該第一輸出電容之另一端連接該第二輸出電感之另一端；該第二輸出電容之一端連接該中點，該第二輸出電容之另一端連接該第四輸出電感之另一端。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之電源轉換系統，其中該第一轉換電路包含一第一支路、一第二支路以及一第一輔助支路；該第一支路由一第一功率開關連接一第一二極體形成；該第二支路由一第二功率開關連接一第二二極體形成；該第一輔助支路由一第一輔助功率開關連接一第一輔助二極體形成，其中該第一輔助支路連接於該第一支路與該第二支路之間；該控制電路產生一第一控制信號控制該第一功率開關與該第二功率開關，以及產生一第一輔助控制信號控制該第一輔助功率開關。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之電源轉換系統，其中該第二轉換電路包含一第三支路、一第四支路以及一第二輔助支路；該第三支路由一第三功率開關連接一第三二極體形成；該第四支路由一第四功率開關連接一第四二極體形成；該第二輔助支路由一第二輔助功率開關連接一第二輔助二極體形成，其中該第二輔助支路連接於該第三支路與該第四支路之間；該控制電路產生一第二控制信號控制該第三功率開關與該第四功率開關，以及產生一第二輔助控制信號控制該第二輔助功率開關。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之電源轉換系統，其中該第一輸出電感之一端連接該第一功率開關、該第一輔助功率開關以及該第一二極體，該第一輸出電感之另一端連接該第四功率開關與該第二輔助二極體；該第三輸出電感之一端連接該第三功率開關、該第二輔助功率開關以及該第三二極體，該第三輸出電感之另一端連接該第二功率開關與該第一輔助二極體。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之電源轉換系統，其中當該交流輸出電壓為正半週時，該第一控制信號為一第一脈波寬度調變控制信號、該第二控制信號為低準位信號、該第一輔助控制信號為高準位信號以及該第二輔助控制信號為一第二脈波寬度調變控制信號；其中當該交流輸出電壓為負半週時，該第一控制信號為低準位信號、該第二控制信號為一第三脈波寬度調變控制信號、該第一輔助控制信號為一第四脈波寬度調變控制信號以及該第二輔助控制信號為高準位信號。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之電源轉換系統，其中當該交流輸出電壓為正半週操作，該第一輔助控制信號導通該第一輔助功率開關，並且該第一控制信號切換導通該第一功率開關與該第二功率開關時，該第一濾波電路與該第二濾波電路為儲能操作，此時，該電源轉換系統一正半週儲能迴路依序為該直流輸入電壓、該第一功率開關、該第一輸出電感、該第二輸出電感、該交流輸出電壓、該第四輸出電感以及該第二功率開關所構成。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之電源轉換系統，其中當該交流輸出電壓為正半週操作，該第一控制信號關閉該第一功率開關與該第二功率開關，並且該第二輔助控制信號切換導通該第二輔助功率開關時，該第一濾波電路與該第二濾波電路為釋能操作，此時，該電源轉換系統一正半週釋能迴路依序為該第二輸出電感、該交流輸出電壓、該第四輸出電感、該第一輔助二極體、該第一輔助功率開關以及該第一輸出電感所構成；該電源轉換系統一正半週虛功迴路依序為該交流輸出電壓、該第二輸出電感、該第二輔助二極體、該第二輔助功率開關、該第三輸出電感以及該第四輸出電感所構成。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之電源轉換系統，其中當該交流輸出電壓為負半週操作，該第二輔助控制信號導通該第二輔助功率開關，並且該第二控制信號切換導通該第三功率開關與該第四功率開關時，該第一濾波電路與 該第二濾波電路為儲能操作，此時，該電源轉換系統一負半週儲能迴路依序為該直流輸入電壓、該第三功率開關、該第三輸出電感、該第四輸出電感、該交流輸出電壓、該第二輸出電感以及該第四功率開關所構成。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之電源轉換系統，其中當該交流輸出電壓為負半週操作，該第二控制信號關閉該第三功率開關與該第四功率開關，並且該第一輔助控制信號切換導通該第一輔助功率開關時，該第一濾波電路與該第二濾波電路為釋能操作，此時，該電源轉換系統一負半週釋能迴路依序為該第四輸出電感、該交流輸出電壓、該第二輸出電感、該第二輔助二極體、該第二輔助功率開關以及該第三輸出電感所構成；該電源轉換系統一負半週虛功迴路依序為該交流輸出電壓、該第四輸出電感、該第一輔助二極體、該第一輔助功率開關、該第一輸出電感以及該第二輸出電感所構成。
  13. 一種電源轉換系統，以轉換一直流輸入電壓為一交流輸出電壓；該電源轉換系統包含：一第一轉換電路，接收該直流輸入電壓；一第二轉換電路，並聯該第一轉換電路；一第一濾波電路，具有一第一輸出電感、一第二輸出電感與一第一續流電感；一第二濾波電路，具有一第三輸出電感、一第四輸出電感與一第二續流電感；一第三濾波電路，連接該第二輸出電感之一端、該第四輸出電感之一端；及一控制電路，產生複數個控制信號，分別控制該第一轉換電路與該第二轉換電路； 其中，該第一輸出電感之一端連接該第一轉換電路，該第一輸出電感之另一端連接該第一續流電感之一端與該第二輸出電感之另一端，該第一續流電感之另一端連接該第二轉換電路；該第三輸出電感之一端連接該第二轉換電路，該第三輸出電感之另一端連接該第二續流電感之一端與該第四輸出電感之另一端，該第二續流電感之另一端連接該第一轉換電路；該第二輸出電感之感值大於該第一輸出電感以及該第一續流電感之感值，且該第四輸出電感之感值大於該第三輸出電感以及該第二續流電感之感值。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之電源轉換系統，其中該第二輸出電感與該第四輸出電感之感值分別為該第一輸出電感、該第三輸出電感、該第一續流電感以及該第二續流電感之感值2倍或是2倍以上。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之電源轉換系統，其中該電源轉換系統更包含：一輸入電容組，包含一第一電容與一第二電容，該第一電容與該第二電容連接一中點，並且接收該直流輸入電壓。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之電源轉換系統，其中該第三濾波電路包含一第一輸出電容與一第二輸出電容，該第一輸出電容之一端連接該中點，該第一輸出電容之另一端連接該第二輸出電感之另一端；該第二輸出電容之一端連接該中點，該第二輸出電容之另一端連接該第四輸出電感之另一端。
  17. 如申請專利範圍第13項所述之電源轉換系統，其中該第一轉換電路包含一第一支路、一第二支路以及一第一輔助支路；該第一支路由一第一功率開關連接一第一二極體形成；該第二支路由一第二功率開關連接一第二二極體形成；該第一輔助支路由一第一輔助功率開關連接一第一輔助二極體形成，其中該第一輔助支路連接於該第一支路與該第二支路之間；該控制電路產 生一第一控制信號控制該第一功率開關與該第二功率開關，以及產生一第一輔助控制信號控制該第一輔助功率開關。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之電源轉換系統，其中該第二轉換電路包含一第三支路、一第四支路以及一第二輔助支路；該第三支路由一第三功率開關連接一第三二極體形成；該第四支路由一第四功率開關連接一第四二極體形成；該第二輔助支路由一第二輔助功率開關連接一第二輔助二極體形成，其中該第二輔助支路連接於該第三支路與該第四支路之間；該控制電路產生一第二控制信號控制該第三功率開關與該第四功率開關，以及產生一第二輔助控制信號控制該第二輔助功率開關。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之電源轉換系統，其中該第一輸出電感之一端連接該第一功率開關、該第一輔助功率開關以及該第一二極體，該第一續流電感之另一端連接該第四功率開關與該第二輔助二極體；該第三輸出電感之一端連接該第三功率開關、該第二輔助功率開關以及該第三二極體，該第二續流電感之另一端連接該第二功率開關與該第一輔助二極體。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之電源轉換系統，其中當該交流輸出電壓為正半週時，該第一控制信號為一第一脈波寬度調變控制信號、該第二控制信號為低準位信號、該第一輔助控制信號為高準位信號以及該第二輔助控制信號為一第二脈波寬度調變控制信號；其中當該交流輸出電壓為負半週時，該第一控制信號為低準位信號、該第二控制信號為一第三脈波寬度調變控制信號、該第一輔助控制信號為一第四脈波寬度調變控制信號以及該第二輔助控制信號為高準位信號。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之電源轉換系統，其中當該交流輸出電壓為正半週操作，該第一輔助控制信號導通該第一輔助功率開關，並且該第一控制信號切換導通該第一功率開關與該第二功率開關時，該第一濾波電路 與該第二濾波電路為儲能操作，此時，該電源轉換系統一正半週儲能迴路依序為該直流輸入電壓、該第一功率開關、該第一輸出電感、該第二輸出電感、該交流輸出電壓、該第四輸出電感、該第二續流電感以及該第二功率開關所構成。
  22. 如申請專利範圍第20項所述之電源轉換系統，其中當該交流輸出電壓為正半週操作，該第一控制信號關閉該第一功率開關與該第二功率開關，並且該第二輔助控制信號切換導通該第二輔助功率開關時，該第一濾波電路與該第二濾波電路為釋能操作，此時，該電源轉換系統一正半週釋能迴路依序為該第二輸出電感、該交流輸出電壓、該第四輸出電感、該第二續流電感、該第一輔助二極體、該第一輔助功率開關以及該第一輸出電感所構成；該電源轉換系統一正半週虛功迴路依序為該交流輸出電壓、該第二輸出電感、該第一續流電感、該第二輔助二極體、該第二輔助功率開關、該第三輸出電感以及該第四輸出電感所構成。
  23. 如申請專利範圍第20項所述之電源轉換系統，其中當該交流輸出電壓為負半週操作，該第二輔助控制信號導通該第二輔助功率開關，並且該第二控制信號切換導通該第三功率開關與該第四功率開關時，該第一濾波電路與該第二濾波電路為儲能操作，此時，該電源轉換系統一負半週儲能迴路依序為該直流輸入電壓、該第三功率開關、該第三輸出電感、該第四輸出電、該交流輸出電壓、該第二輸出電感、該第一續流電感以及該第四功率開關所構成。
  24. 如申請專利範圍第20項所述之電源轉換系統，其中當該交流輸出電壓為負半週操作，該第二控制信號關閉該第三功率開關與該第四功率開關，並且該第一輔助控制信號切換導通該第一輔助功率開關時，該第一濾波電路與該第二濾波電路為釋能操作，此時，該電源轉換系統一負半週釋能迴路依序為該第四輸出電感、該交流輸出電壓、該第二輸出電感、該第一續流電感、 該第二輔助二極體該第二輔助功率開關以及該第三輸出電感所構成；該電源轉換系統一負半週虛功迴路依序為該交流輸出電壓、該第四輸出電感、該第二續流電感、該第一輔助二極體、該第一輔助功率開關、該第一輸出電感以及該第二輸出電感所構成。
  25. 一種電源轉換系統之操作方法，該電源轉換系統如請求項1~12中任一項所述之電源轉換系統，該操作方法包含下列步驟：(a)當該交流輸出電壓為正半週時，該直流輸入電壓電性連接或斷開該第一輸出電感、該第二輸出電感、該交流輸出電壓與該第四輸出電感呈一正半週儲能迴路，且當該直流輸入電壓斷開時，該第一輸出電感、該第二輸出電感、該交流輸出電壓與該第四輸出電感呈一正半週釋能迴路；(b)當該交流輸出電壓為負半週時，該直流輸入電壓電性連接或斷開該第二輸出電感、該交流輸出電壓、該第四輸出電感與該第三輸出電感呈一負半週儲能迴路，且當該直流輸入電壓斷開時，該第二輸出電感、該交流輸出電壓、該第四輸出電感與該第三輸出電感呈一負半週釋能迴路；(c)當該交流輸出電壓為正半週虛功時，該交流輸出電壓、該第二輸出電感、該第三輸出電感與該第四輸出電感呈一正半週虛功迴路；(d)當該交流輸出電壓為負半週虛功時，該交流輸出電壓、該第四輸出電感、該第一輸出電感與該第二輸出電感呈一負半週虛功迴路。
  26. 一種電源轉換系統之操作方法，該電源轉換系統如請求項13~24中任一項所述之電源轉換系統，該操作方法包含下列步驟：(a)當該交流輸出電壓為正半週時，該直流輸入電壓電性連接或斷開該第一輸出電感、該第二輸出電感、該交流輸出電壓、該第四輸出電感與該第二續流電感呈一正半週儲能迴路，且當該直流輸入電壓斷開時，該第一 輸出電感、該第二輸出電感、該交流輸出電壓、該第四輸出電感與該第二續流電感呈一正半週釋能迴路；(b)當該交流輸出電壓為負半週時，該直流輸入電壓電性連接或斷開該第一續流電感、該第二輸出電感、該交流輸出電壓、該第三輸出電感與該第四輸出電感呈一負半週儲能迴路，且當該直流輸入電壓斷開時，該第一續流電感、該第二輸出電感、該交流輸出電壓、該第四輸出電感與該第三輸出電感呈一負半週釋能迴路；(c)當該交流輸出電壓為正半週虛功時，該交流輸出電壓、該第二輸出電感、該第一續流電感、該第三輸出電感與該第四輸出電感呈一正半週虛功迴路；(d)當該交流輸出電壓為負半週虛功時，該交流輸出電壓、該第四輸出電感、該第二續流電感、該第一輸出電感與該第二輸出電感呈一負半週虛功迴路。
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