TWM635197U - 電源轉換器 - Google Patents

Abstract

一種電源轉換器，包含一第一接點、一第二接點、一第三接點、一第四接點、一第一接地點、一第二接地點、一變壓器、一第一開關元件至一第五開關元件，該第一開關元件至該第五開關元件可受控制導通或截止而形成一第一組態與一第二組態，其中，該第一組態係使輸入至該第一接點的電力經由該變壓器之第一側傳遞至該第三接點；而該第二組態係使輸入至該第二接點的電力經由該變壓器之第一側與第二側傳遞至該第四接點。達到在同一個電路架構下進行直流電力分配之目的。

Description

電源轉換器

本創作係與電力轉換系統有關；特別是指一種電源轉換器。

已知傳統的直流/直流轉換器僅具有單一輸入埠與單一輸出埠，只能將輸入埠的電能轉換至輸出埠輸出。應用在需供應至多個負載的電網時，便需要多個直流/直流轉換器，以進行電力的分配。

如圖1所示為習用的電源轉換器，具有兩個直流/直流轉換器100，各直流/直流轉換器100的輸入埠連接到直流電網以接收電力，各直流/直流轉換器100的輸出埠分別連接一第一負載Ld1與一第二負載Ld2。另外，依照系統的需求需再設置一遠端控制裝置(即為被動式之轉換器)，進行各別控制各個直流/直流轉換器100輸出電力或停止輸出電力至第一負載Ld1或第二負載Ld2。當系統需要達到多組負載之供電需求時，習用的電源轉換器需要額外增加一組電力轉換器，將使得元件數量、成本也大幅提高。

有鑑於此，本創作之目的在於提供一種電源轉換器，可以在同一電路架構進行直流電力的分配。

緣以達成上述目的，本創作提供的一種電源轉換器，包含一第一接點、一第二接點、一第三接點、一第四接點、一第一接地點、一第二接地點、一變壓器、一第一開關元件至一第五開關元件；該變壓器，包括一第一側與一第二側，其中，該第一側具有一第一繞組與一第二繞組，該第一繞組具有一第一端與一第二端，該第二繞組具有一第一端與一第二端；該第二側具有一第三繞組與一第四繞組，該第三繞組具有一第一端與一第二端，該第四繞組具有一第一端與一第二端，其中，該第三繞組的第二端電性連接該第四接點，該第四繞組的第一端電性連接該第二接地點。

該第一開關元件，具有一第一端與一第二端，該第一開關元件的第一端電性連接該第三接點，該第一開關元件的第二端電性連接該第一繞組的第一端；該第二開關元件，具有一第一端與一第二端，該第二開關元件的第一端電性連接該第一繞組的第一端與該第一開關元件的第二端，該第二開關元件的第二端電性連接該第一接地點；該第三開關元件，具有一第一端與一第二端，該第三開關元件的第二端電性連接該第二開關元件的第二端以及該第一接地點，該第三開關元件的第一端電性連接該第四繞組的第二端；該第四開關元件，具有一第一端與一第二端，該第四開關元件的第一端電性連接該第二繞組的第二端、該第三繞組的第一端與該第一接點，該第四開關元件的第二端電性連接該第四繞組的第一端與該第二接地點；該第五開關元件，具有一第一端與一第二端，該第五開關元件的第一端電性連接該第三繞組的第二端與該第四接點，該第五開關元件的第二端電性連接該第四繞組第二端與該第三開關元件的第一端；其中，該第一開關元件、該第二開關元件、該第三 開關元件、該第四開關元件與該第五開關元件可受控制而形成複數個組態之其中一者，該些組態包括一第一組態與一第二組態。

其中，於該第一組態時，係該第三開關元件、該第四開關元件與該第五開關元件截止，以及交替地在一第一階段與一第二階段切換，其中，在該第一組態的第一階段時，係該第一開關元件截止與該第二開關元件導通，在該第一組態的第二階段時，係該第一開關元件導通與該第二開關元件截止，使輸入至該第一接點的電力經由該變壓器之第一側傳遞至該第三接點。

其中，於該第二組態時，係該第一開關元件與該第二開關元件截止，以及交替地在一第一階段與一第二階段切換，其中，在該第二組態的第一階段時，係該第三開關元件導通，該第四開關元件與該第五開關元件截止，在該第二組態的第二階段時，係該第三開關元件截止，該第四開關元件與該第五開關元件導通，使輸入至該第二接點的電力經由該變壓器之第一側與第二側傳遞至該第四接點。

本創作之效果在於，複數個開關元件可受控制而形成複數個組態之其中一者，透過該些組態形成之電力傳輸與分配，達到在同一個電路架構下分配直流電力之目的。

〔習用〕

100:直流/直流轉換器

Ld1:第一負載

Ld2:第二負載

〔本創作〕

1:電源轉換器

10:直流/直流轉換器

102:變壓器

20:控制裝置

C:電容

G1:第一接地點

G2:第二接地點

P1:第一接點

P2:第二接點

P3:第三接點

P4:第四接點

V1:直流電網

V2:第一儲能系統

V3:第二儲能系統

N1:第一繞組

N2:第二繞組

N3:第三繞組

N4:第四繞組

L1:第一激磁電感

L2:第二激磁電感

Q1:第一開關元件

Q2:第二開關元件

Q3:第三開關元件

Q4:第四開關元件

Q5:第五開關元件

S1:第一選擇開關

S2:第二選擇開關

S3:第三選擇開關

圖1為習用的電源轉換器之示意圖。

圖2為本創作一較佳實施例之電源轉換器的直流/直流轉換器的電路圖。

圖3為本創作上述較佳實施例之電源轉換器的電路圖。

圖4為本創作上述較佳實施例之電源轉換器操作於第一模式之第一階段的示意圖。

圖5為本創作第一較佳實施例之電源轉換器操作於第一模式之第二階段的示意圖。

圖6為本創作上述較佳實施例之電源轉換器操作於第二模式之第一階段的示意圖。

圖7為本創作上述較佳實施例之電源轉換器操作於第二模式之第二階段的示意圖。

圖8為本創作上述較佳實施例之電源轉換器操作於第三模式之第一階段的示意圖。

圖9為本創作上述較佳實施例之電源轉換器操作於第三模式之第二階段的示意圖。

圖10為本創作上述較佳實施例之電源轉換器操作於第四模式之第一階段的示意圖。

圖11為本創作上述較佳實施例之電源轉換器操作於第四模式之第二階段的示意圖。

圖12為本創作上述較佳實施例之電源轉換器操作於第五模式之第一階段的示意圖。

圖13為本創作上述較佳實施例之電源轉換器操作於第五模式之第二階段的示意圖。

圖14為本創作上述較佳實施例之電源轉換器操作於第六模式之第一階段的示意圖。

圖15為本創作上述較佳實施例之電源轉換器操作於第六模式之第二階段的示意圖。

為能更清楚地說明本創作，茲舉較佳實施例並配合圖式詳細說明如後。請參圖2與圖3所示，為本創作一較佳實施例之電源轉換器1，該電源轉換器1包含一直流/直流轉換器10。

該直流/直流轉換器10包括一第一接點P1、一第二接點P2、一第三接點P3、一第四接點P4、一第一接地點G1、一第二接地點G2、複數個開關元件Q1~Q5以及一變壓器102。

該第一接點P1與該第一接地點G1、該第二接點P2與該第一接地點G1、該第三接點P3與該第一接地點G1，以及該第四接點P4與該第二接地點G2可各別電性連接一電源或一負載，於本實施例以連接電源為例，電源可以是一直流電網、一儲能系統(例如電動車的儲能裝置或緊急供電的儲能櫃)或是太陽能電池等。於後係以連接電源為例說明。

請配合圖3，該第一接點P1、該第二接點P2、該第三接點P3與該第四接點P4可分別與一電容C並聯，透過該些電容C用以對所連接的直流電源進行濾波。另外，本實施例中還包括有複數個選擇開關S1~S3與一控制裝置20，該些選擇開關S1~S3包含有一第一選擇開關S1、一第二選擇開關S2以及一第三選擇開關S3；其中，該第一選擇開關S1耦接於該第一接點P1、該第二選擇開關S2耦接於該第二接點P2，以及該第三選擇開關S3耦接於該第三接點P3。該控制裝置20電性連接該第一選擇開關S1、該第二選擇開關S2以及該第三選擇開關S3，且該控制裝置20可選擇地控制該第一選擇開關S1、該第二選擇開關S2或該第三選擇開關S3導通或截止。

該第一接點P1與該第二接點P2耦接一直流電源的正端，該第一接地點G1耦接該直流電源的負端，其中，該直流電源以一直流電網V1為例，於本實施例當中，該第一接點P1是透過該第一選擇開關S1耦接該直流電網V1的正端，該第二接點P2是透過該第二選擇開關S2耦接該直流電網V1的正端，該直流電網V1為DC 360~420V，但不以此為限。該控制裝置20可選擇控制該第一選擇開關S1或該第二選擇開關S2導通，讓該直流電網V1的正端與該第一接點P1或該第二接點P2導通連接。

該第三接點P3與該第一接地點G1以可拆離地耦接一第一儲能系統V2的正端與負端，該第一儲能系統V2可為電動車之儲能裝置。於本實施例中，該第三接點P3是透過該第三選擇開關S3耦接該第一儲能系統V2的正端，該第一儲能系統V2之工作電壓範圍為400~800V，但不以此為限。本實施例中，該第一儲能系統V2的電壓值的範圍部分與該直流電網V1的電壓值的範圍重疊，但該第一儲能系統V2的電壓值大於該直流電網V1的電壓值。該控制裝置20可選擇控制該第三選擇開關S3導通，讓第一儲能系統V2的正端與該第三接點P3導通連接。

該第四接點P4與該第二接地點G2耦接另一儲能系統，於後以一第二儲能系統V3稱之，該第二儲能系統V3可為緊急供電的儲能櫃。於本實施例之該第二儲能系統V3之工作電壓範圍為32-65V，但於其他實際實施上，並不以此為限。

換言之，該第一儲能系統V2的電壓為最大，該直流電網V1的電壓次之，該第二儲能系統V3的電壓為最小。

該變壓器102為中心抽頭變壓器，達到具有高升壓/降壓增益比之效能，但不以此為限，亦可為耦合型變壓器或耦合電感。該變壓 器102包括一第一側與一第二側，該第一側為高壓側，該第二側為低壓側。該第一側具有一第一繞組N1與一第二繞組N2，該第一繞組N1具有一第一端與一第二端，該第二繞組N2具有一第一端與一第二端，實務上，依據該第一繞組N1與該第二繞組N2之特性，分別於其第一端與第二端之間伴生有一第一激磁電感L1以及一第二激磁電感L2。該第二側具有一第三繞組N3與一第四繞組N4，該第三繞組N3具有一第一端與一第二端，該第四繞組N4具有一第一端與一第二端，其中，該第三繞組N3的第二端電性連接該第四接點P4，該第四繞組N4的第一端電性連接該第二接地點G2。第一繞組N1至第四繞組N4的匝數分別為n1~n4，n1與n2大於n3與n4，n3=n4，n1與n2則視跨於第二繞組N2的電壓v1和跨於第一繞組N1與第二繞組N2的電壓v2的比例而設定為n1>n2、n1=n2、或n1<n2，較佳者，符合v1：v2=n2：(n1+n2)之條件。

各該開關元件皆具有一第一端、一第二端與一控制端，可藉由輸入至各該控制端的電訊號控制各該第一端與各該第二端之間導通或截止。該些開關元件包括一第一開關元件Q1、一第二開關元件Q2、一第三開關元件Q3、一第四開關元件Q4與一第五開關元件Q5。該第一至第五開關元件Q1~Q5的第一端為汲極，而第二端為源極，控制端為閘極。該些開關元件可採用半導體開關元件，例如碳化矽MOSFET或功率MOSFET，亦可採用雙極性電晶體(Bipolar)或絕緣閘極雙極性電晶體(IGBT)。該第一選擇開關S1、該第二選擇開關S2與該第三選擇開關S3亦可採用前述的半導體開關元件或機械式開關(例如繼電器、接觸器等)。

該第一開關元件Q1的第二端電性連接該第一繞組N1的第一端，該第一開關元件Q1的第一端電性連接該第三接點P3。

該第二開關元件Q2的第一端電性連接該第一繞組N1的第一端與該第一開關元件Q1的第二端，該第二開關元件Q2的第二端電性連接該第一接地點G1。

該第三開關元件Q3的第一端電性連接該第四繞組N4的第二端，該第三開關元件Q3的第二端電性連接該第一接地點G1與該第二開關元件Q2的第二端。

該第四開關元件Q4的第一端電性連接該第二繞組N2的第二端、該第三繞組N3的第一端與該第一接點P1，該第四開關元件Q4的第二端電性連接該第四繞組N4的第一端與該第二接地點G2。

該第五開關元件Q5的第二端電性連接該第四繞組N4第二端與該第三開關元件Q3的第一端，該第五開關元件Q5的第一端電性連接該第三繞組N3的第二端與該第四接點P4。

該第一開關元件Q1至該第五開關元件Q5係可受控制而構成複數個組態之其中一者，並依不同的組態而具有不同的電力切換效果。該些組態至少包括一第一組態與一第二組態。於本實施例中，該些組態另包括一第三組態、一第四組態、一第五組態與一第六組態。實務上，該些組態除了第一組態與第二組態之外，可另包括第三組態至第六組態中的一個組態或多個組態。

該控制裝置20電性連接該些開關元件的控制端，且各別控制各該開關元件導通或截止。該控制裝置20執行複數個控制模式之其中一者，該些控制模式包括一第一控制模式至一第六控制模式，用以分別控制該些開關元件形成該第一組態至第六組態。

本實施例中，該控制裝置20可電性連接該直流電網V1、該第一儲能系統V2與該第二儲能系統V3，並偵測該直流電網V1、該第一 儲能系統V2與該第二儲能系統V3的電壓狀態而決定所要執行的控制模式，例如偵測該直流電網V1、該第一儲能系統V2與該第二儲能系統V3當下之電壓。但不以控制裝置20偵測該直流電網V1、該第一儲能系統V2以及該第二儲能系統V3的電壓狀態為限，亦可接收外部的一選擇指令來選擇所要執行的控制模式。

於後，配合圖4至圖15說明第一控制模式至第六控制模式。

〔第一控制模式〕

該控制裝置20控制該第一選擇開關S1與該第三選擇開關S3導通，控制該第二選擇開關S2截止，使得該第一接點P1與該第一接地點G1導通連接該直流電網V1的正端與負端，以及該第三接點P3與該第一接地點G1導通連接該第一儲能系統V2的正端與負端。

該控制裝置20偵測到前述的第一儲能系統V2的電壓小於一第一預定電壓(第一預定電壓以480V為例)時，該控制裝置20控制該第一開關元件Q1至該第五開關元件Q5形成該第一組態。本實施例中，該控制裝置20判斷該直流電網V1處於離峰用電狀態下，且該第一儲能系統V2的電壓小於該第一預定電壓時形成該第一組態。直流電網V1處於離峰用電狀態或尖峰用電狀態之訊息可由外部傳送至該控制裝置20，以供控制裝置20判斷。

請配合圖4至圖5所示，該控制裝置20控制該些開關元件形成第一組態時，係該第三開關元件Q3、該第四開關元件Q4與該第五開關元件Q5截止，以及交替地在一第一階段與一第二階段切換。

請配合圖4，在該第一組態的第一階段時，係該第一開關元件Q1截止與該第二開關元件Q2導通，該第一激磁電感L1與該第二激磁電感L2儲能。請配合圖5，在該第一組態的第二階段時，係該第一開 關元件Q1導通與該第二開關元件Q2截止，該第一激磁電感L1與該第二激磁電感L2釋能。該第一開關元件Q1與該第二開關元件Q2在該第一階段與該第二階段之間互補切換。其切換頻率可為50K~200KHz，工作週期(Duty cycle)為50%，但不以此為限。切換頻率亦可為50K~400KHz，工作週期可為35~65%，藉由控制裝置20進行調變。

藉此，輸入至該第一接點P1的電力透過該變壓器102之第一側輸出至該第三接點P3。於本實施例中，該第一組態在第一階段與第二階段之工作週期的切換係使得該直流/直流轉換器10藉由該第一激磁電感L1與該第二激磁電感L2在工作週期中儲能與釋能之切換，將該直流電網V1輸入至該第一接點P1的電力升壓，而在該第三接點P3輸出升壓後的電力。直流電網V1的電力升壓後可對該第一儲能系統V2進行充電。

〔第二控制模式〕

該控制裝置20控制該第一選擇開關S1與該第三選擇開關S3截止，以及該第二選擇開關S2導通，使得該第二接點P2與該第一接地點G1導通連接該直流電網V1的正端與負端，以及該第四接點P4與該第二接地點G2導通連接該第二儲能系統V3的正端與負端。

該控制裝置20偵測到該第二儲能系統V3的電壓小於一第二預定電壓(第二預定電壓以36V為例)時，該控制裝置20控制該第一開關元件Q1至該第五開關元件Q5形成該第二組態。本實施例中，該控制裝置20判斷該直流電網V1處於離峰用電狀態下，而該控制裝置20於偵測到該第三接點P3未耦接該第一儲能系統V2，且該第二儲能系統V3的電壓小於該第二預定電壓時，該控制裝置20執行第二控制模式。

配合圖6與圖7所示，該控制裝置20控制該些開關元件形成第二組態時，係該第一開關元件Q1與該第二開關元件Q2截止以及交替地在一第一階段與一第二階段切換。

請配合圖6，在該第二組態的第一階段時，係該第三開關元件Q3導通，該第四開關元件Q4與該第五開關元件Q5截止。請配合圖7，在該第二組態的第二階段時，係該第三開關元件Q3截止，該第四開關元件Q4與該第五開關元件Q5導通。第三開關元件Q3、該第四開關元件Q4與該第五開關元件Q5在該第一階段與該第二階段之間互補切換，其切換頻率可為50K~200KHz，工作週期為50%，但不以此為限。其切換頻率亦可為50K~400KHz，工作週期可為35~65%，藉由該控制裝置20控制開關並進行調變。

藉此，輸入至該第二接點P2的電力透過該變壓器102之第一側至第二側輸出至該第二儲能系統V3。於本實施例中，該第二組態在第一階段與第二階段之工作週期的切換係使得該直流/直流轉換器10藉由該變壓器102該第二繞組N2與該第四繞組N4之匝數比的差異，將該直流電網V1輸入至該第二接點P2的電力降壓，而在第四接點P4輸出降壓後的電力。直流電網V1的電力降壓後可對該第二儲能系統V3進行充電。

〔第三控制模式〕

該控制裝置20控制該第一選擇開關S1與該第三選擇開關S3導通，以及控制該第二選擇開關S2截止，使得該第一接點P1與該第一接地點G1導通連接該直流電網V1的正端與負端，以及該第三接點P3與該第一接地點G1導通連接該第一儲能系統V2的正端與負端。

該控制裝置20於偵測到前述的第一儲能系統V2的電壓高於一第三預定電壓(第三預定電壓以720V為例)時，該控制裝置20控制 該第一開關元件Q1至該第五開關元件Q5形成該第三組態。本實施例中，該控制裝置20判斷該直流電網V1處於尖峰用電狀態下，且該第一儲能系統V2的電壓高於一第三預定電壓時，表示該第一儲能系統V2為電力足夠的狀態，該控制裝置20執行第三控制模式。

請配合圖8至圖9所示，該控制裝置20控制該些開關元件形成第三組態時，係該第三開關元件Q3、該第四開關元件Q4與該第五開關元件Q5截止，以及交替地在一第一階段與一第二階段切換。

請配合圖8，在該第三組態的第一階段時，係該第一開關元件Q1導通與該第二開關元件Q2截止，該第一激磁電感L1與該第二激磁電感L2儲能。請配合圖9，在該第三模式的第二階段時，係該第一開關元件Q1截止與該第二開關元件Q2導通，該第一激磁電感L1與該第二激磁電感L2釋能。第一開關元件Q1與第二開關元件Q2在該第一階段與該第二階段之間互補切換，其切換頻率可為50K~200KHz，工作週期為50%，但不以此為限。其切換頻率亦可為50K~400KHz，工作週期可為35~65%，藉由該控制裝置20控制開關並進行調變。

藉此，輸入至該第三接點P3的電力由該變壓器102之第一側輸出至該第一接點P1。於本實施例中，該第三組態在第一階段與第二階段之工作週期的切換係使得該直流/直流轉換器10藉由該第一激磁電感L1與該第二激磁電感L2在工作週期中儲能與釋能之切換，將該第一儲能系統V2輸入至該第三接點P3的電力降壓，而在第一接點P1輸出降壓後的電力。該第一儲能系統V2的降壓後可對該直流電網V1的電力對進行供電。

〔第四控制模式〕

該控制裝置20控制該第一選擇開關S1與該第三選擇開關S3截止，以及該第二選擇開關S2導通，使得該第二接點P2與該第一接地點G1導通連接該直流電網V1的正端與負端，以及該第四接點P4與該第二接地點G2導通連接該第二儲能系統V3的正端與負端。

該控制裝置20偵測到該第二儲能系統V3的電壓高於一第四預定電壓時(第四預定電壓以60V為例)時，該控制裝置20控制該第一開關元件Q1至該第五開關元件Q5形成該第四組態。本實施例中，該控制裝置20判斷該直流電網V1處於尖峰用電狀態下，且該第二儲能系統V3的電壓高於一第四預定電壓時，表示該第二儲能系統V3為電力足夠的狀態，該控制裝置20執行第四控制模式。

請配合圖10至圖11所示，該控制裝置20控制該些開關元件形成第四組態時，係該第一開關元件Q1與該第二開關元件Q2截止，以及交替地執行一第一階段與一第二階段之控制。

請配合圖10，在該第四組態的第一階段時，係該第三開關元件Q3截止，該第四開關元件Q4與該第五開關元件Q5導通。請配合圖11，在該第四組態的第二階段時，係該第三開關元件Q3導通，該第四開關元件Q4與該第五開關元件Q5截止。該第三開關元件Q3、該第四開關元件Q4與該第五開關元件Q5在該第一階段與該第二階段之間互補切換，其切換頻率可為50K~200KHz，工作週期為50%，但不以此為限。其切換頻率亦可為50K~400KHz，工作週期可為35~65%，藉由該控制裝置20控制開關並進行調變。

藉此，輸入至該第二儲能系統V3的電力經由該變壓器102之第二側至第一側經過該第二接點P2輸出至該直流電網V1。於本實施例中第四組態在第一階段與第二階段之工作週期的切換係使得該直流/ 直流轉換器10該第二繞組N2與該第四繞組N4之匝數比的差異，將該第二儲能系統V3輸入至該第四接點P4的電力升壓，而在該第二接點P2輸出升壓後的電力。該第二儲能系統V3的電力升壓後可對該直流電網V1的電力對進行供電。

〔第五控制模式〕

該控制裝置20控制該第一選擇開關S1與該第二選擇開關S2截止，以及該第三選擇開關S3導通，使得該第三接點P3與該第一接地點G1導通連接該第一儲能系統V2的正端與負端，以及該第四接點P4與該第二接地點G2導通連接該第二儲能系統V3的正端與負端。本實施例中，該控制裝置20偵測到該第一儲能系統V2的電壓高於一第五預定電壓(第五預定電壓以480V為例)時，表示該第一儲能系統V2為電力足夠的狀態，該控制裝置20執行第五控制模式。

請配合圖12至圖13所示，該控制裝置20控制該些開關元件形成第六組態時，係該第二開關元件Q2截止，以及交替地在一第一階段與一第二階段切換。

請配合圖12，在該第五組態的第一階段時，係該第一開關元件Q1與該第三開關元件Q3導通，該第四開關元件Q4與該第五開關元件Q5截止。請配合圖13，在該第五組態的第二階段時，係該第四開關元件Q4與該第五開關元件Q5導通，該第一開關元件Q1與該第三開關元件Q3截止。該第一開關元件Q1、該第三開關元件Q3、該第四開關元件Q4與該第五開關元件Q5在該第一階段與該第二階段之間互補切換，其切換頻率可為50K~200KHz，工作週期為50%，但不以此為限。其切換頻率亦可為50K~400KHz，工作週期可為35~65%，藉由該控制裝置20控制開關並進行調變。

藉此，輸入至該第一儲能系統V2的電力經由該變壓器102之第一側至第二側輸出至該第二儲能系統V3。於本實施例中，該第五組態在第一階段與第二階段之工作週期的切換係使得該直流/直流轉換器10藉由該第一繞組N1與該第三繞組N3之匝數比的差異及該第二繞組N2與該第四繞組N4之匝數比的差異，將該第一儲能系統V2輸入至該第三接點P3的電力降壓，而在第四接點P4輸出降壓後的電力。該第一儲能系統V2的電力降壓後可對該第二儲能系統V3的電力對進行充電。

〔第六控制模式〕

該控制裝置20控制該第一選擇開關S1與該第二選擇開關S2截止，以及該第三選擇開關S3導通，使得該第三接點P3與該第一接地點G1導通連接該第一儲能系統V2的正端與負端，以及該第四接點P4與該第二接地點G2導通連接該第二儲能系統V3的正端與負端。

該控制裝置20偵測到該第二儲能系統V3的電壓高於一第六預定電壓(第六預定電壓以36V為例)時，該控制裝置20控制該第一開關元件Q1至該第五開關元件Q5形成第六組態。本實施例中，該控制裝置20判斷該第三接點P3所連接的第一儲能系統V2處於電力不足狀態下，且該第二儲能系統V3的電壓高於該第六預定電壓時，而啟動該第二儲能系統V3做緊急供電，該控制裝置20執行第六控制模式。

配合圖14與圖15所示，該控制裝置20控制該些開關元件形成第六組態時，係該第二開關元件Q2截止，以及交替地在一第一階段與一第二階段切換。

請配合圖14，在該第六組態的第一階段時，係該第四開關元件Q4與該第五開關元件Q5導通，該第一開關元件Q1與該第三開關元件Q3截止。請配合圖15，在該第六組態的第二階段時，係該第一開關元 件Q1與該第三開關元件Q3導通，該第四開關元件Q4與該第五開關元件Q5截止。該第一開關元件Q1、該第三開關元件Q3、該第四開關元件Q4與該第五開關元件Q5在該第一階段與該第二階段之間互補切換，其切換頻率可為50K~200KHz，工作週期為50%，但不以此為限。其切換頻率亦可為50K~400KHz，工作週期可為35~65%，藉由該控制裝置20控制開關並進行調變。

藉此，輸入至該第二儲能系統V3的電力經由該變壓器102之第二側至第一側輸出至該第一儲能系統V2。於本實施例中第六組態在第一階段與第二階段之工作週期的切換係使得該直流/直流轉換器10藉由該第一繞組N1與該第三繞組N3之匝數比的差異及該第二繞組N2與該第四繞組N4之匝數比的差異，將該第二儲能系統V3輸入至該第四接點P4的電力升壓，而在該第三接點P3輸出升壓後的電力。該第二儲能系統V3的電力升壓後可對該第一儲能系統V2進行充電。

據上所述，藉由本創作之電源轉換器1具有該直流電網V1、該第一儲能系統V2、該第二儲能系統V3與該些開關元件電性連接，經過該些開關元件的切換以及該變壓器102將電力進行升壓或降壓，使得該直流電網V1電力可傳遞至該第一儲能系統V2或該第二儲能系統V3，在透過該控制裝置20控制該些開關元件導通或截止達到有效的管理與分配。另外，該第一儲能系統V2可藉由開關元件的切換及該變壓器102將電力傳遞至該直流電網V1或該第二儲能系統V3，該第二儲能系統V3可藉由開關元件的切換及該變壓器102將電力傳遞至該直流電網V1或該第一儲能系統V2，藉此，達到雙向電力傳輸的效果。

以上所述僅為本創作較佳可行實施例而已，舉凡應用本創作說明書及申請專利範圍所為之等效變化，理應包含在本創作之專利範圍內。

10:直流/直流轉換器

102:變壓器

G1:第一接地點

G2:第二接地點

P1:第一接點

P2:第二接點

P3:第三接點

P4:第四接點

N1:第一繞組

N2:第二繞組

N3:第三繞組

N4:第四繞組

L1:第一激磁電感

L2:第二激磁電感

Q1:第一開關元件

Q2:第二開關元件

Q3:第三開關元件

Q4:第四開關元件

Q5:第五開關元件

Claims (11)

1. 一種電源轉換器，包含：一第一接點、一第二接點、一第三接點、一第四接點、一第一接地點以及一第二接地點；一變壓器，包括一第一側與一第二側，其中，該第一側具有一第一繞組與一第二繞組，該第一繞組具有一第一端與一第二端，該第二繞組具有一第一端與一第二端；該第二側具有一第三繞組與一第四繞組，該第三繞組具有一第一端與一第二端，該第四繞組具有一第一端與一第二端，其中，該第三繞組的第二端電性連接該第四接點，該第四繞組的第一端電性連接該第二接地點；一第一開關元件，具有一第一端與一第二端，該第一開關元件的第一端電性連接該第三接點，該第一開關元件的第二端電性連接該第一繞組的第一端；一第二開關元件，具有一第一端與一第二端，該第二開關元件的第一端電性連接該第一繞組的第一端與該第一開關元件的第二端，該第二開關元件的第二端電性連接該第一接地點；一第三開關元件，具有一第一端與一第二端，該第三開關元件的第二端電性連接該第二開關元件的第二端以及該第一接地點，該第三開關元件的第一端電性連接該第四繞組的第二端；一第四開關元件，具有一第一端與一第二端，該第四開關元件的第一端電性連接該第二繞組的第二端、該第三繞組的第一端與該第一接點，該第四開關元件的第二端電性連接該第四繞組的第一端與該第二接地點； 一第五開關元件，具有一第一端與一第二端，該第五開關元件的第一端電性連接該第三繞組的第二端與該第四接點，該第五開關元件的第二端電性連接該第四繞組第二端與該第三開關元件的第一端；其中，該第一開關元件、該第二開關元件、該第三開關元件、該第四開關元件與該第五開關元件可受控制而形成複數個組態之其中一者，該些組態包括一第一組態與一第二組態；其中，於該第一組態時，係該第三開關元件、該第四開關元件與該第五開關元件截止，以及交替地在一第一階段與一第二階段切換，其中，在該第一組態的第一階段時，係該第一開關元件截止與該第二開關元件導通，在該第一組態的第二階段時，係該第一開關元件導通與該第二開關元件截止，使輸入至該第一接點的電力經由該變壓器之第一側傳遞至該第三接點；其中，於該第二組態時，係該第一開關元件與該第二開關元件截止，以及交替地在一第一階段與一第二階段切換，其中，在該第二組態的第一階段時，係該第三開關元件導通，該第四開關元件與該第五開關元件截止，在該第二組態的第二階段時，係該第三開關元件截止，該第四開關元件與該第五開關元件導通，使輸入至該第二接點的電力經由該變壓器之第一側與第二側傳遞至該第四接點。
2. 如請求項1所述之電源轉換器，包含一控制裝置，電性連接該第一開關元件、該第二開關元件、該第三開關元件、該第四開關元件與該第五開關元件；其中該第一接點耦接一直流電源的正端，該第一接地點耦接該直流電源的負端；該第三接點與該第一接地點可拆離地分別耦接一第一儲能系統的正端與負端；該控制裝置於偵測到該第一儲 能系統的電壓小於一第一預定電壓時，控制該第一開關元件至該第五開關元件形成該第一組態。
3. 如請求項2所述之電源轉換器，其中該第二接點耦接一直流電源的正端，該第一接地點耦接該直流電源的負端；該第四接點與該第二接地點分別耦接一第二儲能系統的正端與負端；該控制裝置於偵測到該第三接點與該第一接地點未耦接該第一儲能系統，且控制裝置於偵測到該第二儲能系統的電壓小於一第二預定電壓時，控制該第一開關元件至該第五開關元件形成該第二組態。
4. 如請求項1所述之電源轉換器，其中該些組態更包括一第三組態，於該第三組態時，係該第三開關元件、該第四開關元件與該第五開關元件截止，以及交替地在一第一階段與一第二階段切換，其中，在該第三組態的第一階段時，係該第一開關元件導通與該第二開關元件截止，在該第三組態的第二階段時，係該第一開關元件截止與該第二開關元件導通，使輸入至該第三接點的電力經由該變壓器之第一側傳遞至該第一接點。
5. 如請求項4所述之電源轉換器，包含一控制裝置，電性連接該第一開關元件、該第二開關元件、該第三開關元件、該第四開關元件與該第五開關元件；其中該第一接點耦接一直流電源的正端，該第一接地點耦接該直流電源的負端；該第三接點與該第一接地點可拆離地分別耦接一第一儲能系統的正端與負端；該控制裝置於偵測到該第一儲能系統的電壓大於一預定電壓時，控制該第一開關元件至該第五開關元件形成該第三組態。
6. 如請求項1所述之電源轉換器，其中該些組態更包括一另一組態，於該另一組態時，係該第一開關元件與該第二開關元件截止， 以及交替地在一第一階段與一第二階段切換，其中，在該另一組態的第一階段時，係該第三開關元件截止，該第四開關元件與該第五開關元件導通，在該另一組態的第二階段時，係該第三開關元件導通，該第四開關元件與該第五開關元件截止，使輸入至該第四接點的電力經由該變壓器之第二側與第一側傳遞至該第二接點。
7. 如請求項6所述之電源轉換器，包含一控制裝置，電性連接該第一開關元件、該第二開關元件、該第三開關元件、該第四開關元件與該第五開關元件；其中該第四接點與該第二接地點耦接一儲能系統，該第二接點耦接一直流電源的正端，該第一接地點耦接該直流電源的負端；該控制裝置於偵測到該儲能系統的電壓大於一第四預定電壓時，形成該另一組態。
8. 如請求項1所述之電源轉換器，其中該些組態更包括一另一組態，於該另一模式時，係該第二開關元件截止，以及交替地在一第一階段與一第二階段切換，其中，在該另一組態的第一階段時，係控制該第一開關元件與該第三開關元件導通，該第四開關元件與該第五開關元件截止，在該另一組態的第二階段時，係控制該第四開關元件與該第五開關元件導通，該第一開關元件與該第三開關元件截止，使輸入至該第三接點的電力經由該變壓器之第一側與第二側傳遞至該第四接點。
9. 如請求項8所述之電源轉換器，包含一控制裝置，電性連接該第一開關元件、該第二開關元件、該第三開關元件、該第四開關元件與該第五開關元件；其中該第三接點與該第一接地點耦接一第一儲能系統，該第四接點與該第二接地點耦接一第二儲能系統；該控制裝置於偵測到該第一儲能系統的電壓大於一預定電壓時，形成該另一組態。
10. 如請求項1所述之電源轉換器，其中該些組態更包括一另一組態，執行該另一組態時，係該第二開關元件截止，以及交替地在一第一階段與一第二階段切換，其中，在該另一組態的第一階段時，係該第四開關元件與該第五開關元件導通，該第一開關元件與該第三開關元件截止，在該另一組態的第二階段時，係該第一開關元件與該第三開關元件導通，該第四開關元件與該第五開關元件截止，使輸入至該第四接點的電力經由該變壓器之第二側與第一側傳遞至該第三接點。
11. 如請求項10所述之電源轉換器，包含一控制裝置，電性連接該第一開關元件、該第二開關元件、該第三開關元件、該第四開關元件與該第五開關元件；其中該第三接點與該第一接地點耦接一第一儲能系統，該第四接點與該第二接地點耦接一第二儲能系統；該控制裝置於偵測到該第二儲能系統的電壓大於一預定電壓時，形成該另一組態。

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