TWI774048B - 用於裂相供電系統的電源轉換電路及換流器 - Google Patents

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Abstract

一種用於裂相供電系統的電源轉換電路包含具有正端和負端的第一側、第一至第三端、耦接該第一側的第一至第三開關組件、耦接在該正端與該第三端之間的第一電容器、耦接在該第三端與該負端之間的第二電容器、耦接在該第一和第三端之間的第三電容器、耦接在該第二和第三端之間的第四電容器、耦接在該第一開關組件的第一及第二開關之間的節點與該第一端之間的第一電感器、耦接在該第二開關組件的第三及第四開關之間的節點與該第二端之間的第二電感器、及耦接在該第三開關組件的第五及第六開關之間的節點與該第三端之間的第三電感器。

Description

用於裂相供電系統的電源轉換電路及換流器
本發明是有關於電源轉換，特別是指一種用於裂相供電系統的電源轉換電路及換流器。
現有的單相兩線供電系統是經由一條火線和一條中性線(亦稱作零線)來供電，而現有的三相四線供電系統是經由三條火線和一條中性線(或是僅經由三條火線)來供電。此外，例如在北美及日本地區所使用的家用供電系統，如圖1所示，實際上是現有的一種兩相三線的裂相(Split Phase)供電系統，並經由兩條火線(即，火線1及火線2)和中性線來供電。
參閱圖2，現有的逆變電路具有一用來耦接一直流電源的輸入側201，以及一用於提供一交流電源的輸出側202。由於該輸出側僅能用來與上述圖1所示的一條火線(即，火線1或火線2)和中性線或者兩條火線(即，火線1和火線2)耦接，因此，此逆變電路無法應用於兩相三線的裂相供電系統。
為了解決上述問題，可將上述逆變電路的輸出側202與一工頻變壓器的一次側線圈耦接，而從該工頻電壓器的二次側線圈 拉出兩條火線和一條中性線，藉此將單相交流電源分裂成兩相交流電源以便提供給負載(例如，家庭用電迴路)。然而，此現有逆變電路結合工頻變壓器的方式雖可滿足兩相三線的裂相供電需求，但將會使整個系統的體積與重量明顯增加，特別是具有較高成本的工頻變壓器在使用時無法避免自身的損耗。
因此，如何發想出一種能夠應用於裂相供電系統並具有相對較低成本的逆變器遂成為此技術領域急需解決的議題之一。
因此，本發明的一目的，即在提供一種電源轉換電路，其能克服現有技術至少一個缺點。
於是，本發明所提供的一種電源轉換電路包括一第一側、第一至第三端、第一至第三開關組件、第一至第四電容器、及第一至第三電感器。
該第一側用來耦接或提供直流電源，並具有一正端及一負端。
該第一端與該第三端構成一第二側，該第二端與該第三端構成一第三側，該第一端與該第二端構成一第四側。該第二至第四側其中每一者用來提供或耦接交流電源。
該第一開關組件耦接該第一側，並包含彼此串聯的一第 一開關和一第二開關。該第一開關電連接該正端並具有一用於接收一第一控制信號的第一控制端，而且該第二開關電連接該負端並具有一用於接收一第二控制信號的第二控制端。
該第二開關組件耦接該第一側，並包含彼此串聯的一第三開關和一第四開關。該第三開關電連接該正端並具有一用於接收一第三控制信號的第三控制端，而且該第四開關電連接該負端並具有一用於接收一第四控制信號的第四控制端。
該第三開關組件耦接該第一側，並包含彼此串聯的一第五開關和一第六開關。該第五開關電連接該正端並具有一用於接收一第五控制信號的第五控制端，而且該第六開關電連接該負端並具有一用於接收一第六控制信號的第六控制端。
該第一電容器耦接在該正端與該第三端之間，該第二電容器耦接在該第三端與該負端之間，該第三電容器耦接該第二側，該第四電容器耦接該第三側。
該第一電感器耦接在該第一開關與該第二開關之間的一第一共用節點和該第一端之間，該第二電感器耦接在該第三開關與該第四開關之間的一第二共用節點和該第二端之間，該第三電感器耦接在該第五開關與該第六開關之間的一第三共用節點和該第三端之間。
該第一至第六開關分別根據該第一至第六控制信號操作 成導通或不導通。
當該第一側耦接一輸入直流電源時，該電源轉換電路至少透過該第一至第六開關的操作，將該輸入直流電源轉換成一提供在該二至第四側其中一者的輸出交流電源。
當該第二至第四側其中一者耦接一輸入交流電源時，該電源轉換電路至少透過該第一至第六開關的操作，將該輸入交流電源轉換成一提供在該第一側的輸出直流電源。
本發明的電源轉換電路中，該電源轉換電路的該第一至第六開關為相同類型的開關，其由一開關元件及一與該開關元件反向並聯的二極體組成，該開關元件為金氧半場效電晶體、絕緣閘雙極電晶體或功率電晶體。
本發明的電源轉換電路中，該第一至第六開關的該第一至第六控制端適於電連接一控制電路。該控制電路根據對於該電源轉換電路的該第一電容器、該第二電容器以及該第一至第四側的偵測結果至少產生該第一至第六控制信號。
本發明的電源轉換電路中，該電源轉換電路根據該第五控制信號和該第六控制信號，在該第一電容器與該第二容器儲存的能量不平衡時，動態調變該第一電容器與該第二容器儲存的能量，以使該第一電容器與該第二電容器其中一儲存較大能量者，利用該第三電感器，對該第一電容器與該第二電容器其中另一者釋能。
本發明的電源轉換電路中，該第五控制信號和該第六控制信號為脈寬調變信號。
本發明的電源轉換電路中，該電源轉換電路根據該第一至第四控制信號進行以下操作：當該第一側耦接該輸入直流電源或當該第二側耦接該輸入交流電源時，在該輸出交流電源或該輸入交流電源的每個週期內回應於該第一和第二控制信號互補式驅動該第一開關和該第二開關並透過由該第一電容器、該第二電容器、該第一開關組件、該第一電感器及該第三電容器構成的迴路，以使該輸入直流電源轉換成提供在該第二側的該輸出交流電源，或使該輸入交流電源轉換成提供在該第一側的該輸出直流電源；當該第一側耦接該輸入直流電源或當該第三側耦接該輸入交流電源時，在該輸出交流電源或該輸入交流電源的每個週期內回應於該第三和第四控制信號互補式驅動該第三開關和該第四開關並透過由該第一電容器、該第二電容器、該第二開關組件、該第二電感器及該第四電容器構成的迴路，以使該輸入直流電源轉換成提供在該第三側的該輸出交流電源，或使該輸入交流電源轉換成提供在該第一側的該輸出直流電源；及當該第一側耦接該輸入直流電源或當該第四側耦接該輸入交流電源時，在該輸出交流電源或該輸入交流電源的每個週期內回應於該第一至第四控制信號同步驅動該第一和第四開關且同步驅動該第二和第三開關但互補式驅動該第一開關與該第二開 關並透過由該第一至第四電容器、該第一開關組件、該第二開關組件、該第一電感器及該第二電感器構成的迴路，以使該輸入直流電源轉換成提供在該第四側的該輸出交流電源，或使該輸入交流電源轉換成提供在該第一側的該輸出直流電源。
本發明的電源轉換電路中，該第一至第四控制信號為正弦脈寬調變信號或脈寬調變信號。
本發明的電源轉換電路中，該電源轉換電路還包括：一第四開關組件，其耦接在該第三端與該第一共用節點之間，並包含彼此串聯的一第七開關和一第一二極體，以及彼此串聯的一第八開關和一第二二極體，其中該第七開關與該第二二極體的陰極電連接該第三端且該第一二極體的陰極與該第八開關電連接該第一共用節點，該第七開關具有一用於接收一第七控制信號的第七控制端且該第八開關具有一用於接收一第八控制信號的第八控制端；及一第五開關組件，其耦接在該第三端與該第二共用節點之間，並包含彼此串聯的一第九開關和一第三二極體，以及彼此串聯的一第十開關和一第四二極體，其中該第十開關與該第九二極體的陰極電連接該第三端且該第四二極體的陰極與該第九開關電連接該第二共用節點，該第九開關具有一用於接收一第九控制信號的第九控制端且該第十開關具有一用於接收一第十控制信號的第十控制端。該第七至第十開關分別根據該第七至第十控制信號操作成導通或不導通。該 電源轉換電路在耦接有該輸入直流電源時，不僅透過該第一至第六開關的操作，還透過該第七至第十開關的操作，將該輸入直流電源轉換成提供在該二側或該第三側的該輸出交流電源。該電源轉換電路在該二側或該第三側耦接有該輸入交流電源時，不僅透過該第一至第六開關的操作，還透過該第七至第十開關的操作，將該輸入交流電源轉換成該輸出直流電源。該控制電路還電連接該第七至第十控制端，並根據該偵測結果還產生該第七至第十控制信號，以使該電源轉換電路還根據該第一至第四控制信號和該第七至第十控制信號進行以下操作：當該第一側耦接有該輸入直流電源時，在該輸出交流電源的每個週期內回應於該第一控制信號和該第七控制信號互補式驅動該第一開關和該第七開關且回應於該第二和第八控制信號互補式驅動該第二開關和該第八開關，並透過由該第一電容器、該第二電容器、該第一開關組件、該第四開關組件、該第一電感器及該第三電容器構成的迴路，以使該輸入直流電源轉換成提供在該第二側的該輸出交流電源；當該第二側耦接有該輸入交流電源時，在該輸入交流電源的每個週期內回應於該第七控制信號和該第八控制信號互補式驅動該第七開關和該第八開關並透過由該第一電容器、該第二電容器、該第一開關、該第四開關組件及該第一電感器構成的迴路，以使該輸入交流電源轉換成提供在該第一側的該輸出直流電源；當該第一側耦接有該輸入直流電源時，在該輸出交 流電源的每個週期內回應於該第三控制信號和該第十控制信號互補式驅動該第三開關和該第十開關且回應於該第四和第九控制信號互補式驅動該第四開關和該第九開關並透過由該第一電容器、該第二電容器、該第二開關組件、該第五開關組件、該第二電感器及該第四電容器構成的迴路，以使該輸入直流電源轉換成提供在該第三側的該輸出交流電源；當該第三側耦接有該輸入交流電源時，在該輸入交流電源的每個週期內回應於該第九控制信號和該第十控制信號互補式驅動該第九開關和該第十開關並透過由該第一電容器、該第二電容器、該第二開關組件、該第五開關組件、該第四電容器及該第二電感器構成的迴路，以使該輸入交流電源轉換成提供在該第一側的該輸出直流電源；及當該第一側耦接該輸入直流電源或當該第四側耦接該輸入交流電源時，在該輸出交流電源或該輸入交流電源的每個週期內同步驅動該第一和第四開關，同步驅動該第二和第三開關，但互補式驅動該第一開關與該第二開關並透過由該第一至第四電容器、該第一至第四開關以及該第一及第二電感器構成的一第三迴路，以使該輸入直流電源轉換成提供在該第四側的該輸出交流電源，或使該輸入交流電源轉換成提供在該第一側的該輸出直流電源。
本發明的電源轉換電路中，該第七至第十開關為相同類型的開關，其包含一金氧半場效電晶體、絕緣閘雙極電晶體或功率 電晶體。
本發明的電源轉換電路中，該第七至第十控制信號為正弦脈寬調變信號或脈寬調變信號。
於是，本發明的另一目的，即在提供一種用於裂相供電系統的換流器，其包含如上述的電源轉換電路，並能克服現有技術至少一個缺點。
本發明的功效在於：由於該電源轉換電路規劃有該第一至第四側，該電源轉換電路能直接應用於裂相供電系統而不需使用較昂貴的變壓器，因此具有相對較低的成本。此外，該電源轉換電路能根據該控制電路所提供的控制信號實現逆變功能，以便以電壓可控或電流可控的方式將輸入直流電源逆變成第一交流電源、第二交流電源及第三交流電源，其中該第三交流電源具有相當於該第一交流電源與該第二交流電源之和的電壓大小，另一方面，也能實現整流功能，以便以電壓及/或電流可控的方式將第一交流電源、第二交流電源及第三交流電源整流成直流電源。
100:電源轉換電路
11:正端
12:負端
13:第一端
14:第二端
15:第三端
2:第一開關組件
21:第一開關
22:第二開關
23:第一共用節點
3:第二開關組件
31:第三開關
32:第四開關
33:第二共用節點
4:第三開關組件
41:第五開關
42:第六開關
43:第三共用節點
51:第一電容器
52:第二電容器
53:第三電容器
54:第四電容器
61:第一電感器
62:第二電感器
63:第三電感器
7:第四開關組件
71:第七開關
72:第一二極體
73:第八開關
74:第二二極體
8:第五開關組件
81:第九開關
82:第三二極體
83:第十開關
84:第四二極體
200:控制電路
S1~S10:第一至第十控制信號
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一示意圖，示例地說明現有的兩相三線的裂相供電系統； 圖2是一電路圖，示例地說現有的逆變電路；圖3是一電路方塊圖，示例地說明本發明第一實施例的換流器；圖4至圖7示例地說明該第一實施例的一電源轉換電路在使用時如何動態調變第一電容器和第二電容器儲存的能量；及圖8是一電路圖，示例地說明本發明第二實施例的換流器。
在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖3，繪示出的本發明第一實施例的一種換流器(Converter)適用於一裂相供電系統。舉例來說，在本實施例中，該換流器可以接收如由太陽能、電池、直流轉換器或其他直流供應源提供的直流電源，或者用來提供如電池或直流轉換器供應的直流電源(給負載)。另一方面，該換流器可以接收如電網系統、微網系統或發電機系統提供的交流電源，或者用來提供如電網系統或微網系統供應的交流電源(給負載)。換句話說，該換流器在接收到直流電源的情況下，可以用作一逆變器(Inverter)，以將接收到的直流電源轉換成要被輸出的交流電源，而在接收到交流電源的情況下，可以用作一整流器(Rectifier)，以將接收到的交流電源轉換成要被輸出的直流電源。該換流器可包含一電源轉換電路100、及一控制 器200。
在本實施例中，該電源轉換電路100包括一具有一正端11和一負端12且用來耦接或提供直流電源的第一側、第一至第三端13~15、第一至第三開關組件2~4、第一至第四電容器51~54、及第一至第三電感器61~63。
該第一端13與該第三端15構成一第二側，該第二端14與該第三端15構成一第三側，該第一端13與該第二端14構成一第四側。該第二至第四側其中每一者用來提供或耦接交流電源。在本實施例中，該第三端15例如為共同接地端。
請注意，在使用時，該第一至四側其中每一者可用作輸入側或輸出側。更具體地，當該第一側作為輸入側時，該第二至第四側其中至少一者用作輸出側，而當該第二至第四側其中一者作為輸入側時，該第一側用作輸出側。
該第一開關組件2耦接該第一側(也就是，耦接在該正端11與該負端12之間)，並包含彼此串聯的一第一開關21和一第二開關22。在本實施例中，該第一開關21電連接該正端11並具有一用於接收一第一控制信號S1的第一控制端，而且該第二開關22電連接該負端12並具有一用於接收一第二控制信號S2的第二控制端。
該第二開關組件3耦接該第一側(也就是，耦接在該正端11與該負端12之間)，並包含彼此串聯的一第三開關31和一第四開 關32。在本實施例中，該第三開關31電連接該正端11並具有一用於接收一第三控制信號S3的第三控制端，而且該第四開關32電連接該負端12並具有一用於接收一第四控制信號S4的第四控制端。
該第三開關組件4耦接該第一側(也就是，耦接在該正端11與該負端12之間)，並包含彼此串聯的一第五開關41和一第六開關42。在本實施例中，該第五開關41電連接該正端11並具有一用於接收一第五控制信號S5的第五控制端，而且該第六開關42電連接該負端12並具有一用於接收一第六控制信號S6的第六控制端。
該第一至第六開關21，22，31，32，41，42例如為相同類型的開關，此類開關是由一開關元件及一與該開關元件反向並聯的二極體組成。在本實施例中，此開關元件例如為絕緣閘雙極電晶體(簡稱為IGBT)，但不以此例為限。在其他實施態樣中，該開關元件也可以是金氧半場效電晶體(簡稱為MOSFET)、或功率電晶體。於是，該第一至第六開關21，22，31，32，41，42(的開關元件)分別根據該第一至第六控制信號S1~S6操作成導通或不導通。
該第一電容器51例如為一有極性電容器，且其正極和負極分別耦接該正端11與和第三端15。該第二電容器52例如為一有極性電容器，且其正極和負極分別耦接該第三端15與該負端12。該第三電容器53例如為一無極性電容器且耦接該第二側(也就是，耦接在該第一端13與該第三端15之間)。該第四電容器54例如為一無 極性電容器且耦接該第三側(也就是，耦接在該第二端14與該第三端15之間)。
該第一電感器61耦接在該第一開關21與該第二開關22之間的一第一共用節點23和該第一端13之間。該第二電感器62耦接在該第三開關31與該第四開關32之間的一第二共用節點33和該第二端14之間。該第三電感器63耦接在該第五開關41與該第六開關42之間的一第三共用節點43和該第三端15之間。
該控制電路200電連接該電源轉換電路100。更具體地，在本實施例中，該控制電路200電連接該第一至第六開關21，22，31，32，41，42的第一至第六控制端(也就是圖3中IGBT的閘極G)，並組配來根據對於該電源轉換電路100的該第一電容器51、該第二電容器52以及該第一至第四側的偵測結果產生要分別輸出給該該第一至第六開關21，22，31，32，41，42的該第一至第六控制信號。附帶說明的是，上述的偵測結果可以包含例如由電壓取樣電路(圖未示)經取樣而獲得的電壓取樣結果，以及由電流取樣電路(圖未示)經取樣而獲得的電流取樣結果。該控制電路200例如可實施成一數位信號處理器，並依照現有的已知方式，當該電壓取樣結果包含交流電壓時，則進行鎖相處理，以確保控制電路內部的電壓基準與該交流電壓的相位一致，然後再經過基準產生模組輸出基於電壓電流雙環控制的基準信號。之後，電壓電流控制環在基準信號、電 壓反饋信號、電流反饋信號的控制下通過例如比例積分調節的控制處理產生用於正弦脈寬調變(簡稱SPWM)或脈寬調變(簡稱PWM)的調變波，該調變波與三角斬波通過比較器產生模組輸出SPWM信號或PWM信號作為該第一至第六開關21，22，31，32，41，42的該第一至第六控制信號。更明確地，在本實施例中，該第一至第四控制信號S1~S4為SPWM信號，而該第五及第六控制信號S5，S6為PWM信號。然而，在其他實施例中，該第一至第四控制信號S1~S4也可以是PWM信號。
以下，將參閱圖4至圖7來詳細說明該電源控制電路100在使用時如何根據該第五及第六控制信號S5，S6動態調變該第一電容器51和該第二電容器52儲存的能量，以避免例如因該第二側提供的第一交流電源或該第三側提供的第二交流電源在正、負半週的能量不一致所導致的該第一與第二電容器51，52的儲能不平衡。
在該第一電容器51的儲能大於該第二電容器52的儲能的情況下，該第五開關41用作切換開關，而該第六開關42用作續流的二極體(在此情況下，該第六開關42的開關元件回應於該第六控制信號S6不導通)，其操作如下：該第五開關41(的開關元件)回應於該第五控制信號S5而導通，於是電流的流向如圖4中的逆時鐘箭頭所示，也就是從該第一電容器51的正極流經導通的該第五開關41(的開關元件)、該第三電感器63回到該第一電容器51的負極，因 此該第三電感器63儲存了由該第一電容器51釋出的能量；然後，該第五開關41(的開關元件)回應於該第五控制信號S5從導通切換成不導通，於是電流的流向如圖5中的順時鐘箭頭所示，也就是繼續流經該第三電感器63、該第二電容器52和該第六開關42的二極體，於是該第三電感器63的儲能釋放到該第二電容器52，藉此平衡該第一和第二電容器51，52的儲能。
在該第一電容器51的儲能小於該第二電容器52的儲能的情況下，該第六開關42用作切換開關，而該第五開關41用作續流的二極體(在此情況下，該第五開關41的開關元件回應於該第五控制信號S5而不導通)，其操作如下：該第六開關41(的開關元件)回應於該第六控制信號S6而導通，於是電流的流向如圖6中的逆時鐘箭頭所示，也就是從該第二電容器52的正極流經該第三電感器63、導通的該第五開關41(的開關元件)回到該第二電容器52的負極，因此該第三電感器63儲存了由該第二電容器52釋出的能量；然後，該第六開關42(的開關元件)回應於該第六控制信號S6從導通切換成不導通，於是電流的流向如圖7中的順時鐘箭頭所示，也就是繼續流經該第三電感器63、該第五開關41的二極體和該第一電容器52，於是該第三電感器63的儲能釋放到該第一電容器51，藉此平衡該第一和第二電容器51，52的儲能。
在該電源轉換電路100中，該第一和第二電容器51，52 可以視作對於在第一側的直流電源的濾波和穩壓電路，該第一電感器61和該第三電容器53可以視作對於在第二側的第一交流電源的濾波和穩壓電路，而該第四電容器54和該第二電感器62可以視作對於在第三側的第二交流電源的濾波和穩壓電路。
以下，將再參閱圖3來詳細說明該換流器作為逆變器或整流器使用時的各種操作情況。
情況一：作為逆變器使用，以使該電源轉換電路100將耦接在該第一側的直流電源(作為輸入直流電源)轉換成提供在該第二側的第一交流電源(作為輸出交流電源)。該電源轉換電路100在該第一交流電源的每個週期內回應於該第一、二控制信號S1，S2互補式驅動該第一開關21和該第二開關22並透過由該第一電容器51、該第二電容器52、該第一開關組件2、該第一電感器61及該第三電容器53構成的迴路，以使該直流電源逆變成該第一交流電源，並且其詳細的操作如下。
1.在提供該第一交流電源的正半週期部分時，該第一開關21用作切換開關，而該第二開關22用作續流的二極體(在此情況下，該第二開關22的開關元件回應於該第二控制信號S2而不導通)。於是，當該第一開關21(的開關元件)回應於該第一控制信號S1而導通時，電流從該正端11(也是該第一電容器51的正極)流經該第一開關21的導通的開關元件、該第一電感器61、該第三電容器53回到該第 三端15(也是該第一電容器51的負極)；然後，當該第一開關21(的開關元件)回應於該第一控制信號S1從導通切換成不導通時，電流從該負端12(也是該第二電容器52的負極)流經該第二開關22的二極體、該第一電感器61、該第三電容器53回到該第三端15。
2.在提供該第一交流電源的負半週期部分時，該第二開關22用作切換開關，而該第一開關21用作續流的二極體(在此情況下，該第一開關21的開關元件回應於該第一控制信號S1而不導通)。於是，當該第二開關22(的開關元件)回應於該第二控制信號S2而導通時，電流從該第三端15(也是該第二電容器52的正極)流經該第三電容器53、該第一電感器61、該第二開關22的導通的開關元件回到該負端12(也是該第二電容器52的負極)；然後，當該第二開關22(的開關元件)回應於該第二控制信號S2從導通切換成不導通時，電流從該第三端15(也是該第一電容器51的負極)流經該第三電容器53、該第一電感器61、該第一開關21的二極體回到該正端11(也是該第一電容器51的正極)。
情況二：作為整流器使用，以使該電源轉換電路100將耦接在該第二側的第一交流電源(作為輸入交流電源)整流成提供在該第一側的直流電源(作為輸出直流電源)。相似於上述情況一，該電源轉換電路100在該第一交流電源的每個週期內回應於該第一、二控制信號S1，S2互補式驅動該第一開關21和該第二開關22並透 過由該第一電容器51、該第二電容器52、該第一開關組件2、該第一電感器61及該第三電容器53構成的迴路，以使該第一交流電源整流成該直流電源的詳細操作如下。
1.在該第一交流電源處於正半週期時，該第二開關22用作切換開關，而該第一開關21用作續流的二極體(在此情況下，該第一開關21的開關元件回應於該第一控制信號S1而不導通)。於是，當該第二開關22(的開關元件)回應於該第二控制信號S2而導通時，電流從該第一端13流經該第一電感器61、該第二開關22的導通的開關元件、該第二電容器52回到該第三端15；然後，當該第二開關22(的開關元件)回應於該第二控制信號S2從導通切換成不導通時，電流從該第一端13流經該第一電感器61、該第一開關22的二極體、該第一電容器51回到該第三端15。
2.在該第一交流電源處於負半週期時，該第一開關21用作切換開關，而該第二開關22用作續流的二極體(在此情況下，該第二開關22的開關元件回應於該第二控制信號S2而不導通)。於是，當該第一開關21(的開關元件)回應於該第一控制信號S1而導通時，電流從該第三端15流經該第一電容器51、該第一開關21的導通的開關元件、該第一電感器61回到該第一端13；然當該第一開關21(的開關元件)回應於該第一控制信號S1從導通切換成不導通時，電流從該第三端15流經該第二電容器52、該第二開關22的二極體、 該第一電感器61回到該第一端13。
情況三：作為逆變器使用，以使該電源轉換電路100將耦接在該第一側的直流電源(作為輸入直流電源)轉換成提供在該第三側的第二交流電源(作為輸出交流電源)。該電源轉換電路100在該第二交流電源的每個週期內回應於該第三、四控制信號S3，S4互補式驅動該第三開關31和該第四開關32並透過由該第一電容器51、該第二電容器52、該第二開關組件3、該第二電感器62及該第四電容器54構成的迴路，以使該直流電源逆變成該第二交流電源，並且其詳細的操作如下。
1.在提供該第二交流電源的正半週期部分時，該第三開關31用作切換開關，而該第四開關32用作續流的二極體(在此情況下，該第四開關32的開關元件回應於該第四控制信號S4而不導通)。於是，當該第三開關31(的開關元件)回應於該第三控制信號S1而導通時，電流從該正端11(也是該第一電容器51的正極)流經該第三開關31的導通的開關元件、該第二電感器62、該第四電容器54回到該第三端15(也是該第一電容器51的負極)；然後，當該第三開關31(的開關元件)回應於該第三控制信號S3從導通切換成不導通時，電流從該負端12(也是該第二電容器52的負極)流經該第四開關32的二極體、該第二電感器62、該第四電容器54回到該第三端15。
2.在提供該第二交流電源的負半週期部分時，該第四開關 32用作切換開關，而該第三開關31用作續流的二極體(在此情況下，該第三開關31的開關元件回應於該第三控制信號S3而不導通)。於是，當該第四開關32(的開關元件)回應於該第四控制信號S4而導通時，電流從該第三端15(也是該第二電容器52的正極)流經該第四電容器54、該第二電感器62、該第四開關32的導通的開關元件回到該負端12(也是該第二電容器52的負極)；然後，當該第四開關32(的開關元件)回應於該第四控制信號S4從導通切換成不導通時，電流從該第三端15(也是該第一電容器51的負極)流經該第四電容器54、該第二電感器62、該第三開關31的二極體回到該正端11(也是該第一電容器51的正極)。
情況四：作為整流器使用，以使該電源轉換電路100將耦接在該第三側的第二交流電源(作為輸入交流電源)整流成提供在該第一側的直流電源(作為輸出直流電源)。相似於上述情況三，該電源轉換電路100在該第二交流電源的每個週期內回應於該第三、四控制信號S3，S4互補式驅動該第三開關31和該第四開關32並透過由該第一電容器51、該第二電容器52、該第二開關組件3、該第二電感器62及該第四電容器54構成的迴路，以使該第二交流電源整流成該直流電源，並且其詳細的操作如下。
1.在該第二交流電源處於正半週期時，該第四開關32用作切換開關，而該第三開關31用作續流的二極體(在此情況下，該第 三開關31的開關元件回應於該第三控制信號S3而不導通)。於是，當該第四開關32(的開關元件)回應於該第四控制信號S4而導通時，電流從該第二端14流經該第二電感器62、該第四開關32的導通的開關元件、該第二電容器52回到該第三端15；然後，當該第四開關32(的開關元件)回應於該第二控制信號S2從導通切換成不導通時，電流從該第二端14流經該第二電感器62、該第三開關31的二極體、該第一電容器51回到該第三端15。
2.在該第一交流電源處於負半週期時，該第三開關31用作切換開關，而第四開關32用作續流的二極體(在此情況下，該第四開關32的開關元件回應於該第四控制信號S4而不導通)。於是，當該第三開關31(的開關元件)回應於該第三控制信號S3而導通時，電流從該第三端15流經該第一電容器51、該第三開關31的導通的開關元件、該第二電感器62回到該第二端14；然後，當該第三開關31(的開關元件)回應於該第三控制信號S3從導通切換成不導通時，電流從該第三端15流經該第二電容器52、該第四開關32的二極體、該第二電感器62回到該第二端14。
情況五：作為逆變器使用，以使該電源轉換電路100將耦接在該第一側的直流電源(作為輸入直流電源)轉換成提供在該第三側的第三交流電源(作為輸出交流電源)。該電源轉換電路100在該第三交流電源的每個週期內回應於該第一至第四控制信號 S1~S4同步驅動該第一、四開關21，32且同步驅動該第二、三開關22，31但互補式驅動該第一開關21(或該第四開關32)與該第二開關22(或該第三開關31)並透過由該第一至第四電容器51~54、該第一、二開關組件2，3以及該第一、二電感器61，62構成的迴路，以使該輸入直流電源轉換成提供在該第四側的該輸出交流電源，以使該直流電源逆變成該第三交流電源，並且其詳細的操作如下。
1.在提供該第三交流電源的正半週期部分時，該第一、四開關21，32用作切換開關，而該第二、三開關22，31用作續流的二極體(在此情況下，該第二、三開關22，31的開關元件分別回應於該第二、三控制信號S2，S3而不導通)。於是，當該第一、四開關21，32(的開關元件)分別回應於該第一、四控制信號S1，S4而導通時，電流從該正端11流經該第一開關21的導通的開關元件、該第一電感器61、該第三電容器53、該第四電容器54、該第二電感器62、該第四開關32的導通的開關元件回到該負端12；然後，當該第一、四開關21，32(的開關元件)分別回應於該第一、四控制信號S1，S4從導通切換成不導通時，電流從該負端12流經該第二開關22的二極體、該第一電感器61、該第三電容器53、該第四電容器54、該第二電感器62、該第三開關31的二極體回到該正端11。
2.在提供該第三交流電源的負半週期部分時，該第二、三開關22，31用作切換開關，而該第一、四開關21，32用作續流的 二極體(在此情況下，該第一、四開關21，32的開關元件分別回應於該第一、四控制信號S1，S4而不導通)。於是，當該第二、三開關22，31(的開關元件)分別回應於該第二、三控制信號S2，S3而導通時，電流從該正端11(也是該第一電容器51的正極)流經該第三開關31的導通的開關元件、該第二電感器62、該第四開關32的二極體、該第三電容器53、該第一電感器61、該第二開關22的導通的開關元件回到該負端12(也是該第二電容器52的負極)；然後，當該第二、三開關22，31(的開關元件)回應於該第二、三控制信號S2，S3從導通切換成不導通時，電流從該負端12流經該第四開關32的二極體、該第二電感器62、該第四電容器54、該第三電容器53、該第一電感器61、該第一開關21的二極體回到該正端11(也是該第一電容器51的正極)。
情況六：作為整流器使用，以使該電源轉換電路100將耦接在該第四側的第三交流電源(作為輸入交流電源)整流成提供在該第一側的直流電源(作為輸出直流電源)。相似於上述情況五，該電源轉換電路100在該第三交流電源的每個週期內回應於該第一至第四控制信號S1~S4同步驅動該第一、四開關21，32且同步驅動該第二、三開關22，31但互補式驅動該第一開關21(或該第四開關32)與該第二開關22(或該第三開關31)並透過由該第一至第四電容器51~54、該第一、二開關組件2，3以及該第一、二電感器61，62構 成的迴路，以使該第三交流電源整流成該直流電源，並且其詳細的操作如下。
1.在該第三交流電源處於正半週期時，該第二、三開關22，31用作切換開關，而該第一、四開關21，32用作續流的二極體(在此情況下，該第一、四開關21，32的開關元件分別回應於該第一、四控制信號S1，S4而不導通)。於是，當該第二、三開關22，31(的開關元件)分別回應於該第二、三控制信號S2，S3而導通時，電流從該第一端13流經該第一電感器61、該第二開關22的導通的開關元件、該第二電容器52、該第一電容器51、該第三開關的導通的開關元件、該第二電感器62回到該第二端14；然後，當該第二、三開關22，31(的開關元件)回應於該第二、三控制信號S2，S3從導通切換成不導通時，電流從該第一端13流經該第一開關21的二極體、該第一電容器51、該第二電容器52、該第四開關32的二極體、該第二電感器62回到該第二端14。
2.在該第三交流電源處於負半週期時，該第一、四開關21，32用作切換開關，而該第二、三開關22，31用作續流的二極體(在此情況下，該第二、三開關22，31的開關元件分別回應於該第二、三控制信號S2，S3而不導通)。於是，當該第一、四開關21，32(的開關元件)分別回應於該第一、四控制信號S1，S4而導通時，電流從該第二端14流經該第二電感器62、該第四開關32的導通的開關 元件、該第二電容器52、該第一電容器51、該第一開關21的導通的開關元件、該第一電感器61回到該第一端13，然後，當該第一、四開關21，32(的開關元件)分別回應於該第一、四控制信號S1，S4從導通切換成不導通時，電流從該第二端14流經該第二電感器62、該第三開關31的二極體、該第一電容器51、該第二電容器52、該第二開關22的二極體、該第一電感器61回到該第一端13。
參閱圖8，繪示出的本發明第二實施例的一種換流器，其為該第一實施例的變化態樣，且具有相似於該第一實施例的功效，而其與圖3所示的第一實施例不同之處將詳細分述如下。
相較於該第一實施例的電源轉換電路100(圖3)，本實施例的該電源轉換電路100還包括一第四開關組件7、及一第五開關組件8。
該第四開關組件7耦接在該第三端15與該第一共用節點12之間，並包含彼此串聯的一第七開關71和一第一二極體72，以及彼此串聯的一第八開關73和一第二二極體74，其中該第七開關71與該第二二極體74的陰極電連接該第三端15且該第一二極體72的陰極與該第八開關73電連接該第一共用節點23。該第七開關71具有一用於接收一第七控制信號S7的第七控制端且該第八開關73具有一用於接收一第八控制信號S8的第八控制端。
該第五開關組件8耦接在該第三端15與該第二共用節點 33之間，並包含彼此串聯的一第九開關81和一第三二極體82，以及彼此串聯的一第十開關83和一第四二極體84，其中該第十開關83與該第九二極體82的陰極電連接該第三端15且該第四二極體84的陰極與該第九開關83電連接該第二共用節點33。該第九開關81具有一用於接收一第九控制信號S9的第九控制端且該第十開關83具有一用於接收一第十控制信號S10的第十控制端。
在本實施例中，該第七至第十開關71，73，81，83為相同類型的開關，其例如僅包含一IGBT，但不以此例為限。然而，在其他實施例中，該第七至第第十開關71，73，81，83除了可以僅包含MOSFET或功率電晶體外，還可以由如前述的開關元件(也就是IGBT、MOSFET或功率電晶體)及一與該開關元件反向並聯的二極體組成。於是，該第七至第十開關71，73，81，83分別根據該第七至第十控制信號S7~S10操作成導通或不導通。
相較於該第一實施例的控制電路200(圖3)，本實施例的該控制電路200還電連接該第七至第十控制端(也就是圖8中的該第四、五開關組件7，8中的IGBT的閘極G)，並根據該偵測結果還產生該第七至第十控制信號S7~S10。相似於該第一實施例，該第七至第十控制信號S7~S10例如亦為SPWM信號。然而，在其他實施例中，該第七至第十控制信號S7~S10也可以是PWM信號。
由於本實施例與該第一實施例在該電源轉換電路100上 的差異將導致該換流器在使用時，特別是在情況一至情況四時將採用不同於該第一實施例所述的電流流向(而情況五和情況六與該第一實施例中所述的相同)。以下，將再參閱圖8來詳細說明該換流器作為逆變器或整流器在情況一至情況四的運作。
情況一：作為逆變器使用，以使該電源轉換電路100將耦接在該第一側的直流電源(作為輸入直流電源)轉換成提供在該第二側的第一交流電源(作為輸出交流電源)。該電源轉換電路100在該第一交流電源的每個週期內回應於該第一、七控制信號S1，S7互補式驅動該第一、七開關21，71且回應於該第二、八控制信號S2，S8互補式驅動該第二、八開關22，73，並透過由該第一電容器51、該第二電容器52、該第一開關組件2、該第四開關組件7該第一電感器61及該第三電容器53構成的迴路，以使該直流電源逆變成該第一交流電源，並且其詳細的操作如下。
1.在提供該第一交流電源的正半週期部分時，該第一、七開關21，71用作切換開關，而該(導通的)第七開關71和該二二極體74作為續流用。於是，當該第一開關21(的開關元件)回應於該第一控制信號S1而導通但該第七開關S7回應於該第七控制信號S7而不導通時，相似於上述第一實施例，電流從該正端11流經該第一開關21的導通的開關元件、該第一電感器61、該第三電容器53回到該第三端15；然後，當該第一開關21(的開關元件)回應於該第一控制信 號S1從導通切換成不導通但該第七開關71回應於該第七控制信號S7從不導通切換成導通時，電流從該第三端15流經導通的該第七開關71、該第一二極體72、該第一電感器61、該第三電容器53回到該第三端15。
2.在提供該第一交流電源的負半週期部分時，該第二、八開關22，73用作切換開關，而該(導通的)第八開關73和該第一二極體72作為續流用。於是，當該第二開關22(的開關元件)回應於該第二控制信號S2而導通但該第八開關73回應於該第八控制信號S8而不導通時，相似於上述第一實施例，電流從該第三端15流經該第三電容器53、該第一電感器61、該第二開關22的導通的開關元件回到該負端12，然後當該第二開關22(的開關元件)回應於該第二控制信號S2從導通切換成不導通但該第八開關73回應於該第八控制信號S8從不導通切換成導通時，電流從該第三端15流經該第三電容器53、該第一電感器61、導通的該第八開關73及該第二二極體74回到該第三端15。
情況二：作為整流器使用，以使該電源轉換電路100將耦接在該第二側的第一交流電源(作為輸入交流電源)整流成提供在該第一側的直流電源(作為輸出直流電源)。該電源轉換電路100在該第一交流電源的每個工作週期內回應於該第七和第八控制信號S7，S8互補式驅動該第七、八開關71，73並透過由該第一電容器 51、該第二電容器52、該第一開關組件2、該第四開關組件7、該第一電感器61及該第三電容器53構成的迴路，以使該第一交流電源整流成該直流電源的詳細操作如下。
1.在該第一交流電源處於正半週期時，該第八開關73用作切換開關，而該第一開關21用作續流的二極體(在此情況下，該第一開關21的開關元件回應於該第一控制信號S1而不導通)。於是，當該第八開關73回應於該第八控制信號S8而導通時，電流從該第一端13流經該第一電感器61、導通的該第八開關73、該第二二極體74回到該第三端15；然後，當該第八開關73回應於該第八控制信號S8從導通切換成不導通時，相似於該第一實施例，電流從該第一端13流經該第一電感器61、該第一開關21的二極體、該第一電容器51回到該第三端15。
2.在該第一交流電源處於負半週期時，該第七開關71用作切換開關，而該第二開關22用作續流的二極體(在此情況下，該第二開關22的開關元件回應於該第二控制信號S2而不導通)。於是，當該第七開關71回應於該第七控制信號S7而導通時，電流從該第三端15流經導通的該第七開關71、該第一二極體72該第一電感器61回到該第一端13；然後，當該第七開關71回應於該第七控制信號S7從導通切換成不導通時，相似於該第一實施例，電流從該第三端15流經該第二電容器52、該第二開關22的二極體、該第一電感器 61回到該第一端13。
情況三：作為逆變器使用，以使該電源轉換電路100將耦接在該第一側的直流電源(作為輸入直流電源)轉換成提供在該第三側的第二交流電源(作為輸出交流電源)。該電源轉換電路100在該第二交流電源的每個週期內回應於該第三、十控制信號S3，S10互補式驅動該第三、十開關31，83且回應於該第四、九控制信號S4，S10互補式驅動該第四、九開關32，81並透過由該第一電容器51、該第二電容器52、該第二開關組件3、該第五開關組件8、該第二電感器62及該第四電容器54構成的迴路，以使該直流電源逆變成該第二交流電源，並且其詳細的操作如下。
1.在提供該第二交流電源的正半週期部分時，該第三、十開關31，83用作切換開關，而該(導通的)第十開關83和該第四開關32的二極體作為續流用(在此情況下，該第四開關32的開關元件回應於該第四控制信號S4而不導通)。於是，當該第三開關31(的開關元件)回應於該第三控制信號S1而導通但該第十開關83回應於該第十控制信號S10而不導通時，相似於該第一實施例，電流從該正端11流經該第三開關31的導通的開關元件、該第二電感器62、該第四電容器54回到該第三端15；然後，當該第三開關31(的開關元件)回應於該第三控制信號S3從導通切換成不導通但該第十開關83回應於該第十控制信號S10從不導通切換成導通時，電流從該第三端 15流經該(導通的)第十開關83、該第四二極體84、該第二電感器62、該第四電容器54回到該第三端15。
2.在提供該第二交流電源的負半週期部分時，該第四、九開關32用作切換開關，而該(導通的)第九開關81和該第三二極體82作為續流用。於是，當該第四開關32(的開關元件)回應於該第四控制信號S4而導通但該第九開關81回應於該第九控制信號S9而不導通時，相似於該第一實施例，電流從該第三端15流經該第四電容器54、該第二電感器62、該第四開關32的導通的開關元件回到該負端12；然後，當該第四開關32(的開關元件)回應於該第四控制信號S4從導通切換成不導通但該第九開關81回應於該第九控制信號S9從導通切換成不導通時，電流從該第三端15流經該第四電容器54、該第二電感器62、導通的該第九開關81及該第三二極體82回到該第三端15。
情況四：作為整流器使用，以使該電源轉換電路100將耦接在該第三側的第二交流電源(作為輸入交流電源)整流成提供在該第一側的直流電源(作為輸出直流電源)。該電源轉換電路100在該第二交流電源的每個週期內回應於該第九、十控制信號S9，S10互補式驅動該第九、十開關81，83並透過由該第一電容器51、該第二電容器52、該第二開關組件3、該第五開關組件8、該第二電感器62及該第四電容器54構成的迴路，以使該第二交流電源整流成該 直流電源，並且其詳細的操作如下。
1.在該第二交流電源處於正半週期時，該第九開關81用作切換開關，而該第三開關31用作續流的二極體(在此情況下，該第三開關31的開關元件回應於該第三控制信號S3而不導通)。於是，當該第九開關81回應於該第九控制信號S9而導通時，電流從該第二端14流經該第二電感器62、導通的該第九開關81、該第三二極體82回到該第三端15；然後，當該第九開關81回應於該第九控制信號S9從導通切換成不導通時，電流從該第二端14流經該第二電感器62、該第三開關31的二極體、該第一電容器51回到該第三端15。
2.在該第一交流電源處於負半週期時，該第十開關83用作切換開關，而第四開關32用作續流的二極體(在此情況下，該第四開關32的開關元件回應於該第四控制信號S4而不導通)。於是，當該第十開關83回應於該第十控制信號S10而導通時，電流從該第三端15流經導通的該第十開關83、該第四二極體84、該第二電感器62回到該第二端14；然後，當該第十開關83回應於該第十控制信號S10從導通切換成不導通時，相似於該第一實施例，電流從該第三端15流經該第二電容器52、該第四開關32的二極體、該第二電感器62回到該第二端14。
值得注意的是，在上述情況所使用的續流迴路能使發生於該第一、二電感器61，62的能量損耗減至最低。
綜上所述，本發明的換流器能直接應用於裂相供電系統而不需使用較昂貴的變壓器，因此具有相對較低的成本。此外，該電源轉換電路100能根據該控制電路200所提供的控制信號S1~S6/S1~S10能實現逆變器功能，以便以電壓可控或電流可控的方式將輸入直流電源逆變成第一交流電源、第二交流電源及第三交流電源，其中該第三交流電源具有相當於該第一交流電源與該第二交流電源之和的電壓大小，另一方面，也能實現整流器功能，以便以電壓及/或電流可控的方式將第一交流電源、第二交流電源及第三交流電源整流成直流電源，故，確實能達成本發明的目的。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
100:電源轉換電路
11:正端
12:負端
13:第一端
14:第二端
15:第三端
2:第一開關組件
21:第一開關
22:第二開關
23:第一共用節點
3:第二開關組件
31:第三開關
32:第四開關
33:第二共用節點
4:第三開關組件
41:第五開關
42:第六開關
43:第三共用節點
51:第一電容器
52:第二電容器
53:第三電容器
54:第四電容器
61:第一電感器
62:第二電感器
63:第三電感器
200:控制電路
S1~S6:第一至第六控制信號

Claims (11)

  1. 一種電源轉換電路，包含：一第一側，用來耦接或提供直流電源，並具有一正端及一負端；第一至第三端，其中該第一端與該第三端構成一第二側，該第二端與該第三端構成一第三側，該第一端與該第二端構成一第四側，該第二至第四側其中每一者用來提供或耦接交流電源；一第一開關組件，耦接該第一側，並包含彼此串聯的一第一開關和一第二開關，其中該第一開關電連接該正端並具有一用於接收一第一控制信號的第一控制端，而且該第二開關電連接該負端並具有一用於接收一第二控制信號的第二控制端；一第二開關組件，耦接該第一側，並包含彼此串聯的一第三開關和一第四開關，其中該第三開關電連接該正端並具有一用於接收一第三控制信號的第三控制端，而且該第四開關電連接該負端並具有一用於接收一第四控制信號的第四控制端；一第三開關組件，耦接該第一側，並包含彼此串聯的一第五開關和一第六開關，其中該第五開關電連接該正端並具有一用於接收一第五控制信號的第五控制端，而且該第六開關電連接該負端並具有一用於接收一第六控制信號的第六控制端；一第一電容器，耦接在該正端與該第三端之間； 一第二電容器，耦接在該第三端與該負端之間；一第三電容器，耦接該第二側；一第四電容器，耦接該第三側；一第一電感器，耦接在該第一開關與該第二開關之間的一第一共用節點和該第一端之間；一第二電感器，耦接在該第三開關與該第四開關之間的一第二共用節點和該第二端之間；及一第三電感器，耦接在該第五開關與該第六開關之間的一第三共用節點和該第三端之間；其中，該第一至第六開關分別根據該第一至第六控制信號操作成導通或不導通；其中，當該第一側耦接一輸入直流電源時，該電源轉換電路，至少透過該第一至第六開關的操作，將該輸入直流電源轉換成一提供在該二至第四側其中一者的輸出交流電源；及其中，當該第二至第四側其中一者耦接一輸入交流電源時，該電源轉換電路，至少透過該第一至第六開關的操作，將該輸入交流電源轉換成一提供在該第一側的輸出直流電源。
  2. 如請求項1所述的電源轉換電路，其中，該第一至第六開關為相同類型的開關，其由一開關元件及一與該開關元件反向並聯的二極體組成，該開關元件為金氧半場效電晶體、絕緣閘雙極電晶體或功率電晶體。
  3. 如請求項1或2所述的電源轉換電路，其中，該第一至第 六開關的該第一至第六控制端適於電連接一控制電路，該控制電路根據對於該電源轉換電路的該第一電容器、該第二電容器以及該第一至第四側的偵測結果至少產生該第一至第六控制信號。
  4. 如請求項3所述的電源轉換電路，其中，該電源轉換電路根據該第五控制信號和該第六控制信號，在該第一電容器與該第二容器儲存的能量不平衡時，動態調變該第一電容器與該第二容器儲存的能量，以使該第一電容器與該第二電容器其中一儲存較大能量者，利用該第三電感器，對該第一電容器與該第二電容器其中另一者釋能。
  5. 如請求項4所述的電源轉換電路，其中，該第五控制信號和該第六控制信號為脈寬調變信號。
  6. 如請求項3所述的電源轉換電路，其中，該電源轉換電路根據該第一至第四控制信號進行以下操作：當該第一側耦接該輸入直流電源或當該第二側耦接該輸入交流電源時，在該輸出交流電源或該輸入交流電源的每個週期內回應於該第一控制信號和該第二控制信號互補式驅動該第一開關和該第二開關並透過由該第一電容器、該第二電容器、該第一開關組件、該第一電感器及該第三電容器構成的迴路，以使該輸入直流電源轉換成提供在該第二側的該輸出交流電源，或使該輸入交流電源轉換成提供在該第一側的該輸出直流電源；當該第一側耦接該輸入直流電源或當該第三側耦接該輸入交流電源時，在該輸出交流電源或該輸入交流電 源的每個週期內回應於該第三控制信號和該第四控制信號互補式驅動該第三開關和該第四開關並透過由該第一電容器、該第二電容器、該第二開關組件、該第二電感器及該第四電容器構成的迴路，以使該輸入直流電源轉換成提供在該第三側的該輸出交流電源，或使該輸入交流電源轉換成提供在該第一側的該輸出直流電源；及當該第一側耦接該輸入直流電源或當該第四側耦接該輸入交流電源時，在該輸出交流電源或該輸入交流電源的每個週期內回應於該第一至第四控制信號同步驅動該第一開關和該第四開關且同步驅動該第二開關和該第三開關但互補式驅動該第一開關與該第二開關並透過由該第一至第四電容器、該第一開關組件、該第二開關組件、該第一電感器及該第二電感器構成的迴路，以使該輸入直流電源轉換成提供在該第四側的該輸出交流電源，或使該輸入交流電源轉換成提供在該第一側的該輸出直流電源。
  7. 如請求項6所述的電源轉換電路，其中，該第一至第四控制信號為正弦脈寬調變信號或脈寬調變信號。
  8. 如請求項3所述的電源轉換電路，還包含：一第四開關組件，耦接在該第三端與該第一共用節點之間，並包含彼此串聯的一第七開關和一第一二極體，以及彼此串聯的一第八開關和一第二二極體，其中該第七開關與該第二二極體的陰極電連接該第三端且該第一二極體的陰極與該第八開關電連接該第一共用節點，該 第七開關具有一用於接收一第七控制信號的第七控制端且該第八開關具有一用於接收一第八控制信號的第八控制端；及一第五開關組件，耦接在該第三端與該第二共用節點之間，並包含彼此串聯的一第九開關和一第三二極體，以及彼此串聯的一第十開關和一第四二極體，其中該第十開關與該第九二極體的陰極電連接該第三端且該第四二極體的陰極與該第九開關電連接該第二共用節點，該第九開關具有一用於接收一第九控制信號的第九控制端且該第十開關具有一用於接收一第十控制信號的第十控制端；其中，該第七至第十開關分別根據該第七至第十控制信號操作成導通或不導通；其中，該電源轉換電路在耦接有該輸入直流電源時，不僅透過該第一至第六開關的操作，還透過該第七至第十開關的操作，將該輸入直流電源轉換成提供在該二側或該第三側的該輸出交流電源；其中，該電源轉換電路在該二側或該第三側耦接有該輸入交流電源時，不僅透過該第一至第六開關的操作，還透過該第七至第十開關的操作，將該輸入交流電源轉換成該輸出直流電源；及其中，該第七至第十開關的該第七至第十控制端適於電連接該控制電路，該控制電路根據該偵測結果還產生該第七至第十控制信號，以使該電源轉換電路還根據 該第一至第四控制信號和該第七至第十控制信號進行以下操作：當該第一側耦接有該輸入直流電源時，在該輸出交流電源的每個週期內回應於該第一控制信號和該第七控制信號互補式驅動該第一開關和該第七開關且回應於該第二和第八控制信號互補式驅動該第二開關和該第八開關，並透過由該第一電容器、該第二電容器、該第一開關組件、該第四開關組件、該第一電感器及該第三電容器構成的迴路，以使該輸入直流電源轉換成提供在該第二側的該輸出交流電源；當該第二側耦接有該輸入交流電源時，在該輸入交流電源的每個週期內回應於該第七控制信號和該第八控制信號互補式驅動該第七開關和該第八開關並透過由該第一電容器、該第二電容器、該第一開關、該第四開關組件及該第一電感器構成的迴路，以使該輸入交流電源轉換成提供在該第一側的該輸出直流電源；當該第一側耦接有該輸入直流電源時，在該輸出交流電源的每個作週期內回應於該第三控制信號和該第十控制信號互補式驅動該第三開關和該第十開關且回應於該第四和第九控制信號互補式驅動該第四開關和該第九開關並透過由該第一電容器、該第二電容器、該第二開關組件、該第五開關組件、該第二電感器及該第四電容器構成的迴路，以使該輸入直流電源轉換成提供在該第三側的該輸出交流電源； 當該第三側耦接有該輸入交流電源時，在該輸入交流電源的每個週期內回應於該第九控制信號和該第十控制信號互補式驅動該第九開關和該第十開關並透過由該第一電容器、該第二電容器、該第二開關組件、該第五開關組件、該第四電容器及該第二電感器構成的迴路，以使該輸入交流電源轉換成提供在該第一側的該輸出直流電源；及當該第一側耦接該輸入直流電源或當該第四側耦接該輸入交流電源時，在該輸出交流電源或該輸入交流電源每個週期內同步驅動該第一和第四開關，同步驅動該第二和第三開關，但互補式驅動該第一開關與該第二開關並透過由該第一至第四電容器、該第一至第四開關以及該第一及第二電感器構成的一第三迴路，以使該輸入直流電源轉換成提供在該第四側的該輸出交流電源，或使該輸入交流電源轉換成提供在該第一側的該輸出直流電源。
  9. 如請求項8所述的電源轉換電路，其中，該第七至第十開關為相同類型的開關，其包含一金氧半場效電晶體、絕緣閘雙極電晶體或功率電晶體。
  10. 如請求項9所述的電源轉換電路，其中，該第七至第十控制信號為正弦脈寬調變信號或脈寬調變信號。
  11. 一種用於裂相供電系統的換流器，其包含如請求項1~10其中任一項所述的電源轉換電路。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115664247B (zh) * 2022-11-04 2023-08-18 惠州市乐亿通科技有限公司 双向裂相三桥臂逆变电路及调制方法
CN116632840B (zh) * 2023-07-24 2024-02-20 鹏元晟高科技股份有限公司 双线市电输入裂相输出供电系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02237474A (ja) * 1989-03-08 1990-09-20 Hitachi Ltd 電力変換装置
US20040052094A1 (en) * 2002-09-16 2004-03-18 Texas Instruments Incorporated Power converter employing switched split transformer primary
TW200929830A (en) * 2007-12-25 2009-07-01 Spi Electronic Co Ltd A pre-stage voltage adjusting current converter
TW200951906A (en) * 2008-06-06 2009-12-16 Ampower Technology Co Ltd Inverter circuit
CN205945182U (zh) * 2016-08-10 2017-02-08 江苏林洋能源股份有限公司 分相型低功耗储能变流器

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1917349A (zh) * 2006-08-25 2007-02-21 华中科技大学 基于级联结构的无输入和输出变压器型高压大功率变换器
CN101728945B (zh) * 2008-10-17 2012-09-05 盈正豫顺电子股份有限公司 具有中性点的双向直流/直流电压转换装置
WO2013063844A1 (zh) * 2011-11-03 2013-05-10 台州富凌电气有限公司 一种高效逆变器
DE102012206801A1 (de) * 2012-04-25 2013-10-31 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Schaltung mit einer stromrichterschaltung und verfahren zur leistungsanpassung
CN109962474B (zh) * 2017-12-25 2024-01-23 台达电子工业股份有限公司 不断电电源供应装置
CN111416532B (zh) * 2020-04-27 2022-11-08 亚瑞源科技（深圳）有限公司 一种无桥升降压式交流对直流转换器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02237474A (ja) * 1989-03-08 1990-09-20 Hitachi Ltd 電力変換装置
US20040052094A1 (en) * 2002-09-16 2004-03-18 Texas Instruments Incorporated Power converter employing switched split transformer primary
TW200929830A (en) * 2007-12-25 2009-07-01 Spi Electronic Co Ltd A pre-stage voltage adjusting current converter
TW200951906A (en) * 2008-06-06 2009-12-16 Ampower Technology Co Ltd Inverter circuit
CN205945182U (zh) * 2016-08-10 2017-02-08 江苏林洋能源股份有限公司 分相型低功耗储能变流器

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