專(zhuān)利名稱(chēng)：逆變電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種逆變電路，尤其涉及一種可提升轉(zhuǎn)換效率，減少生產(chǎn)成本，并防止漏電流產(chǎn)生的逆變電路。
背景技術(shù)：
目前人類(lèi)使用的主要能源為石油，通過(guò)燃燒石油產(chǎn)生所需的動(dòng)力或電能，例如汽車(chē)或燃油式發(fā)電機(jī)(廠)，然而，石油燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的高溫與廢氣除了會(huì)造成空氣品質(zhì)惡化外，更會(huì)使全球溫室效應(yīng)惡化。此外，根據(jù)全世界石油生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)，石油產(chǎn)量將于十年內(nèi)達(dá)到高峰，爾后產(chǎn)量將逐年降低，這不僅意味著油價(jià)(包括電價(jià))將不再便宜，也可能導(dǎo)致真正石油危機(jī)的到來(lái)，間接引發(fā)全球經(jīng)濟(jì)風(fēng)暴。有鑒于此，將再生能源(renewable energy)有效且經(jīng)濟(jì)地轉(zhuǎn)換為一般民生供電或機(jī)械動(dòng)力，已成為先進(jìn)科技國(guó)家兼顧環(huán)保與發(fā)電的重要產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策。于太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能、地?zé)崮?、生物廢料能等再生能源中，利用太陽(yáng)能發(fā)電的再生能源發(fā)電系統(tǒng)，由于具有環(huán)保、易于安裝、商品化技術(shù)的成熟以及國(guó)家計(jì)劃性的輔助推動(dòng)，已成為先進(jìn)國(guó)家發(fā)展分散式電源系統(tǒng)的主要選擇。請(qǐng)參閱圖1，其為公知逆變電路的電路示意圖。如圖1所示，公知逆變電路1應(yīng)用于太陽(yáng)光并網(wǎng)系統(tǒng)，因此也可稱(chēng)為光伏逆變器(Photovoltaic Inverter,PV inverter)，逆變電路1為非隔離且全橋式的電路架構(gòu)，主要由一輸入濾波電路10、一全橋式切換電路11 以及一輸出濾波電路12所構(gòu)成，其中輸入濾波電路10由一第一電容C1所構(gòu)成，用以接收由太陽(yáng)能板所產(chǎn)生的直流輸入電壓VD。，并對(duì)直流輸入電壓VD。進(jìn)行濾波。全橋式切換電路11 則與輸出濾波電路12電性連接，且由第一至第四開(kāi)關(guān)元件S1I4所構(gòu)成，第一開(kāi)關(guān)元件第二開(kāi)關(guān)元件&串聯(lián)電性連接，第三開(kāi)關(guān)元件&以及第四開(kāi)關(guān)元件、也串聯(lián)電性連接，借此組成二橋臂式的全橋架構(gòu)，第一至第四開(kāi)關(guān)元件3144通過(guò)一控制單元(未圖示)的控制而進(jìn)行導(dǎo)通或截止的切換運(yùn)行，借此使全橋式切換電路11將濾波后的直流輸入電壓Vdc轉(zhuǎn)換為交流調(diào)制電壓VT。輸出濾波電路12則與全橋式切換電路11電性連接，且由一第一電感L1、一第二電感L2以及一第二濾波電容C2所構(gòu)成，輸出濾波電路12用以濾除交流調(diào)制電壓Vt的高頻成份，進(jìn)而輸出一交流輸出電壓Vo至電力網(wǎng)路(Grid) G。一般而言，全橋式切換電路11的第一至第四開(kāi)關(guān)元件S1-S以脈沖寬度調(diào)制方式運(yùn)行，且依第一至第四開(kāi)關(guān)元件S1I4工作模式的不同還可分為雙極性切換(Bipolar)或是單極性切換(Unipolar)，其中，全橋式切換電路11采用單極性的切換工作模式運(yùn)行時(shí)，由于每次開(kāi)關(guān)切換時(shí)僅具有單一橋臂所包含的兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件在進(jìn)行高頻切換的動(dòng)作，使得交流調(diào)制電壓Vt僅在0至正值的直流輸入電壓Vdc之間或是在0至負(fù)值的直流輸入電壓Vdc 之間做變動(dòng)，因此相較于采用雙極性切換工作模式運(yùn)行時(shí)，第一至第四開(kāi)關(guān)元件S1-S4高頻進(jìn)行切換的動(dòng)作，使得交流調(diào)制電壓Vt于正半周或負(fù)半周時(shí)，在正值的直流輸入電壓Vdc至負(fù)值的直流輸入電壓VD。之間做變動(dòng)，全橋式切換電路11采用單極性的切換工作模式所具有的切換損失比采用雙極性切換工作模式少，換言之，即效率較高，因此較為符合目前對(duì)電器設(shè)備節(jié)能的嚴(yán)格規(guī)范，然而當(dāng)全橋式切換電路11采用單極性的切換工作模式運(yùn)行時(shí)，由于全橋式切換電路11的正輸出端及負(fù)輸出端對(duì)于逆變電路1內(nèi)的任意一點(diǎn)的相對(duì)電壓在任一切換時(shí)間點(diǎn)的相加平均值并無(wú)法維持一固定值，導(dǎo)致產(chǎn)生直流輸入電壓VD。的太陽(yáng)能板對(duì)地之間所存在的寄生電容Cp產(chǎn)生明顯的電壓變化量，進(jìn)而產(chǎn)生漏電流而危害人體及設(shè)備。請(qǐng)參閱圖2，其為另一種公知逆變電路的電路示意圖。如圖2所示，該逆變電路2 采用中性點(diǎn)箝位(Neutral Point Clamped)電路架構(gòu)，也稱(chēng)為NPC逆變器，該逆變電路2具有一輸入濾波電路20、一切換電路21以及輸出濾波電路22，其中輸入濾波電路20及輸出濾波電路22的連接關(guān)系與功用與圖1所示的輸入濾波電路10以及輸出濾波電路12相似， 因此于此不再贅述。切換電路21由第一開(kāi)關(guān)元件至第十二開(kāi)關(guān)元件S1 S12所構(gòu)成，其中第一開(kāi)關(guān)元件至第六開(kāi)關(guān)元件S1 &構(gòu)成為中性點(diǎn)箝位電路架構(gòu)的一第一開(kāi)關(guān)支路，第七開(kāi)關(guān)元件至第十二開(kāi)關(guān)元件S7 S12也構(gòu)成為中和點(diǎn)電平固定電路架構(gòu)的一第二開(kāi)關(guān)支路。當(dāng)逆變電路2應(yīng)用于太陽(yáng)光并網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)，通過(guò)構(gòu)成中性點(diǎn)箝位電路架構(gòu)的第一開(kāi)關(guān)元件至第十二開(kāi)關(guān)元件S1 S12彼此間的導(dǎo)通或截止動(dòng)作，太陽(yáng)能板對(duì)地之間所存在的寄生電容Cp并不會(huì)產(chǎn)生明顯的電壓變化量，故可防止漏電流的產(chǎn)生，然而由于逆變電路2 內(nèi)包含12個(gè)開(kāi)關(guān)元件，導(dǎo)致逆變電路2的生產(chǎn)成本較為昂貴，更甚者，由于逆變電路2由12 個(gè)開(kāi)關(guān)元件在進(jìn)行導(dǎo)通或截止的運(yùn)行，因此將導(dǎo)致?lián)p耗增加，降低了逆變電路2的轉(zhuǎn)換效率。因此如何發(fā)展一種可改善上述公知技術(shù)缺陷，且可同時(shí)提升效率、減少生產(chǎn)成本并降低漏電流產(chǎn)生的逆變電路，實(shí)為目前迫切需要解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的為提供一種逆變電路，以解決公知逆變電路應(yīng)用于太陽(yáng)光并網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)，會(huì)有漏電流產(chǎn)生、轉(zhuǎn)換效率不佳及成本過(guò)高等缺陷。為達(dá)上述目的，本發(fā)明的較佳實(shí)施方式為提供一種逆變電路，架構(gòu)于將直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能，包含切換電路，架構(gòu)于接收直流電能，并進(jìn)行轉(zhuǎn)換，而于第一及一第二輸出端間輸出交流調(diào)制電壓，且包含第一開(kāi)關(guān)支路，包含依序串聯(lián)電性連接的第一至第三開(kāi)關(guān)元件，第二及第三開(kāi)關(guān)元件間電性連接第一輸出端；以及第二開(kāi)關(guān)支路，與第一開(kāi)關(guān)支路并聯(lián)電性連接，且包含依序串聯(lián)電性連接的第四至第六開(kāi)關(guān)元件，第五及第六開(kāi)關(guān)元件間電性連接第二輸出端；第一續(xù)流單元，其一端電性連接于第一及第二開(kāi)關(guān)元件間，另一端電性連接第二輸出端；以及第二續(xù)流單元，其一端電性連接于第四及第五開(kāi)關(guān)元件間，另一端電性連接第一輸出端；其中，于正半周時(shí)，第一及第六開(kāi)關(guān)元件同時(shí)且持續(xù)地導(dǎo)通或截止切換，第二開(kāi)關(guān)元件為導(dǎo)通狀態(tài)，于負(fù)半周時(shí)，改由第三及第四開(kāi)關(guān)元件同時(shí)且持續(xù)地導(dǎo)通或截止切換，第五開(kāi)關(guān)元件為導(dǎo)通狀態(tài)。本發(fā)明的逆變電路通過(guò)第一開(kāi)關(guān)元件至第六開(kāi)關(guān)元件、第一續(xù)流單元以及第二續(xù)流單元相互搭配，可提升轉(zhuǎn)換效率，減少生產(chǎn)成本，并防止漏電流的產(chǎn)生，進(jìn)而降低危害人體及設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)。


圖1 其為公知逆變電路的電路示意圖。圖2 其為另一種公知逆變電路的電路示意圖。圖3 其為本發(fā)明較佳實(shí)施例的逆變電路的電路示意圖。圖4A 其為圖3的電壓與控制信號(hào)的時(shí)序示意圖。圖4B 其為圖3的交流調(diào)制電壓的波形圖。圖5A 其為圖3所示的控制單元的電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖5B 其為圖5A所示的電壓與控制信號(hào)的時(shí)序示意圖。圖6A 其為圖3所示的控制單元的另一變化例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖6B 其為圖6A示所示的電壓與控制信號(hào)的時(shí)序示意圖。圖7 其為圖3所示的逆變電路的一變化例。圖8A 其為圖7所示的控制單元的電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖8B 為圖8A所示的部分電壓與控制信號(hào)的時(shí)序示意圖。上述附圖中的附圖標(biāo)記說(shuō)明如下1、2、3:逆變電路10、20、30 輸入濾波電路11 全橋式切換電路12、22、32 輸出濾波電路21、31 切換電路310 第一續(xù)流單元311 第二續(xù)流單元312 第一開(kāi)關(guān)支路313 第二開(kāi)關(guān)支路33 控制單元330 332 第一 第三比較器333:非門(mén)630 632 第一 第三比較器633:第一非門(mén)634 6；35 第一 第二與門(mén)636 整流裝置830 831 第一 第二非門(mén)832 833 第三 第四與門(mén)636 整流裝置8 直流裝置9 交流負(fù)載C1 第一電容C2:第二電容Cp:寄生電容L1 第一電感
L2:第二電感Vo:交流輸出電壓VDC:直流輸入電壓VT:交流調(diào)制電壓Vcl Vc8 第一至第八控制信號(hào)V1 V2 第一 第二弦波信號(hào)Van Vbn :第一 第二相對(duì)電壓V3:弦波信號(hào)V4 整流弦波信號(hào)Vtei 三角波信號(hào)Vr:特定電壓值G 電力網(wǎng)路S1 S12 第一至第十二開(kāi)關(guān)元件A 第一輸出端B 第二輸出端N 共接點(diǎn)D1 & 第一續(xù)流二極管 第二續(xù)流二極管T1 T2 第一 第二時(shí)間
具體實(shí)施例方式體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點(diǎn)的一些典型實(shí)施例將在后段的說(shuō)明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的是本發(fā)明能夠在不同的方式上具有各種的變化，然而其都不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說(shuō)明及附圖在本質(zhì)上當(dāng)作說(shuō)明之用，而非用以限制本發(fā)明。請(qǐng)參閱圖3，其為本發(fā)明較佳實(shí)施例的逆變電路的電路示意圖。如圖3所示，逆變電路3可為但不限于應(yīng)用于太陽(yáng)光并網(wǎng)系統(tǒng)，且為非隔離式的電路架構(gòu)，其接收一直流裝置8，例如太陽(yáng)能板，所產(chǎn)生的直流輸入電壓VDC，并轉(zhuǎn)換為交流輸出電壓Vo，以提供至一交流負(fù)載9，例如交流電器設(shè)備或市電網(wǎng)路系統(tǒng)等。逆變電路3主要包含一輸入濾波電路30、一切換電路31、一輸出濾波電路32以及一控制單元33。其中輸入濾波電路30分別與直流裝置8的正端及負(fù)端電性連接而接收直流輸入電壓VD。，其用以對(duì)直流輸入電壓VD。進(jìn)行濾波，于本實(shí)施例中，輸入濾波電路30可為但不限于由一第一電容C1所構(gòu)成。切換電路31與輸入濾波電路30電性連接，且包含第一至第六開(kāi)關(guān)元件S1-S、第一續(xù)流單元310以及第二續(xù)流單元311，切換電路31通過(guò)第一至第六開(kāi)關(guān)元件S1-S6、第一續(xù)流單元310以及第二續(xù)流單元311導(dǎo)通或截止的運(yùn)行而將濾波后的直流輸入電壓Vdc轉(zhuǎn)換，并于一第一輸出端A以及一第二輸出端B之間輸出一交流調(diào)制電壓VT。于本實(shí)施例中，第一開(kāi)關(guān)元件S1、第二開(kāi)關(guān)元件&以及第三開(kāi)關(guān)元件&依序串聯(lián)電性連接而構(gòu)成第一開(kāi)關(guān)支路312，且第一開(kāi)關(guān)元件S1的一端與直流裝置8的正端及輸入濾波電路30的正端電性連接，第三開(kāi)關(guān)元件&的一端與直流裝置8的負(fù)端及輸入濾波電路 30的負(fù)端電性連接，此外，第二開(kāi)關(guān)元件&及第三開(kāi)關(guān)元件&之間連接第一輸出端A。第四開(kāi)關(guān)元件、、第五開(kāi)關(guān)元件&以及第六開(kāi)關(guān)元件&依序串聯(lián)電性連接而構(gòu)成與第一開(kāi)關(guān)支路312并聯(lián)電性連接的第二開(kāi)關(guān)支路313，且第四開(kāi)關(guān)元件、的一端與直流裝置8的正端及輸入濾波電路30的正端電性連接，第六開(kāi)關(guān)元件&的一端則與直流裝置8的負(fù)端及輸入濾波電路30的負(fù)端電性連接，此外，第五開(kāi)關(guān)元件&及第六開(kāi)關(guān)元件&之間電性連接第二輸出端B。第一續(xù)流單元310的一端電性連接于第一開(kāi)關(guān)元件S1以及第二開(kāi)關(guān)元件&之間， 第一續(xù)流單元310的另一端則電性連接于第二輸出端B，第一續(xù)流單元310用以提供由第二輸出端B至第一開(kāi)關(guān)元件S1與第二開(kāi)關(guān)元件&間的一續(xù)流路徑。第二續(xù)流單元311的一端電性連接于第四開(kāi)關(guān)元件\以及第五開(kāi)關(guān)元件&之間，第二續(xù)流單元311的另一端則電性連接于第一輸出端A，第二續(xù)流單元311用以提供由第一輸出端A至第四開(kāi)關(guān)元件、與第五開(kāi)關(guān)元件&間的另一續(xù)流路徑。于上述實(shí)施例中，第一續(xù)流單元310由第一續(xù)流二極管D1K構(gòu)成，第二續(xù)流單元 311由第二續(xù)流二極管D2所構(gòu)成，其中，第一續(xù)流二極管D1的陰極端電性連接于第一開(kāi)關(guān)元件S1以及第二開(kāi)關(guān)元件&之間，第一續(xù)流二極管D1的陽(yáng)極端則電性連接于第二輸出端B， 第二續(xù)流二極管A的陰極端電性連接于第四開(kāi)關(guān)元件、以及第五開(kāi)關(guān)元件&之間，第二續(xù)流二極管A的陽(yáng)極端則電性連接于第一輸出端A?？刂茊卧?3與第一至第六開(kāi)關(guān)元件S1I6的控制端電性連接，其產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制形式的第一至第六控制信號(hào)Vcl Vre來(lái)分別控制第一至第六開(kāi)關(guān)元件S1-S6導(dǎo)通或截止的切換。輸出濾波電路32與切換電路31的第一輸出端A以及第二輸出端B電性連接，且與交流負(fù)載9電性連接，用以接收交流調(diào)制電壓VT，并濾除交流調(diào)制電壓Vt的高頻成份，以輸出交流輸出電壓Vo至交流負(fù)載9。于本實(shí)施例中，輸出濾波電路32由一第一電感L1、一第二電感L2以及一第二電容C2所構(gòu)成，其中第一電感L1的一端與第一輸出端A電性連接， 第二電感L2的一端與第二輸出端B電性連接，第二電容C2與第一電感L1、第二電感L2及交流負(fù)載9電性連接。以下將示范性地說(shuō)明圖3所示的逆變電路3的動(dòng)作方式。請(qǐng)參閱圖4A及圖4B，并配合圖3，其中圖4A及圖4B分別為圖3的電壓與控制信號(hào)的時(shí)序示意圖及交流調(diào)制電壓的波形圖。如圖3、圖4A及圖4B所示，當(dāng)于正半周時(shí)，例如于0 第一時(shí)間T1之間，第一控制信號(hào)Vcl以及第六控制信號(hào)Vc6以脈沖寬度調(diào)制的方式變化，即禁能電平(disabled)及使能電平(eanbled)的交互變化，故第一開(kāi)關(guān)元件S1以及第六開(kāi)關(guān)元件&同時(shí)且持續(xù)地進(jìn)行導(dǎo)通或截止切換，此外，第三控制信號(hào)Vc3、第四控制信號(hào)Vc4以及第五控制信號(hào)Vc5則持續(xù)維持為禁能電平，故第三開(kāi)關(guān)元件&、第四開(kāi)關(guān)元件、與第五開(kāi)關(guān)元件&為截止?fàn)顟B(tài)，再者，第二控制信號(hào)Vc2則持續(xù)維持為使能電平，故第二開(kāi)關(guān)元件&為導(dǎo)通狀態(tài)。因此，當(dāng)于正半周而第一開(kāi)關(guān)元件S1以及第六開(kāi)關(guān)元件&為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，直流裝置8所輸出的電流依序流經(jīng)第一開(kāi)關(guān)元件S1、第二開(kāi)關(guān)元件&、第一電感L1、第二電容C2、 第二電感L2及第六開(kāi)關(guān)元件&，故直流裝置8所輸出的直流形式的電能便可通過(guò)逆變電路 3的轉(zhuǎn)換及濾波而以交流形式傳送至交流負(fù)載9，同時(shí)第一電感L1以及第二電感L2進(jìn)行儲(chǔ)能，當(dāng)于正半周而第一開(kāi)關(guān)元件S1以及第六開(kāi)關(guān)元件&切換為截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，由于電感的電流連續(xù)特性，故第一電感L1以及第二電感L2所儲(chǔ)存的能量便會(huì)以電流的方式依序流經(jīng)提供續(xù)流路徑的第一續(xù)流單元310及為導(dǎo)通狀態(tài)的第二開(kāi)關(guān)元件&，故交流負(fù)載9也可持續(xù)地接收到直流裝置8所輸出的電能。當(dāng)于負(fù)半周時(shí)，例如于第一時(shí)間T1 第二時(shí)間T2之間，第三控制信號(hào)Vc3以及第四控制信號(hào)Vc4以脈沖寬度調(diào)制的方式變化，即禁能電平及使能電平的交互變化，故第三開(kāi)關(guān)元件&以及第四開(kāi)關(guān)元件、同時(shí)且持續(xù)地進(jìn)行導(dǎo)通或截止切換，此外，第一控制信號(hào) Vcl、第二控制信號(hào)Vc2以及第六控制信號(hào)V。6則改由持續(xù)維持在禁能電平，故第一開(kāi)關(guān)元件 S1、第二開(kāi)關(guān)元件&及第六開(kāi)關(guān)元件&為截止?fàn)顟B(tài)，再者，第五控制信號(hào)Vc5則改由持續(xù)維持在使能電平，故第五開(kāi)關(guān)元件&為導(dǎo)通狀態(tài)。因此，當(dāng)于負(fù)半周而第三開(kāi)關(guān)元件&以及第四開(kāi)關(guān)元件、為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，直流裝置8所輸出的電流依序流經(jīng)第四關(guān)元件S4、第五開(kāi)關(guān)元件S5、第二電感L2、第二電容C2、第一電感L1及第三開(kāi)關(guān)元件&，故直流裝置8所輸出的直流形式的電能便可通過(guò)逆變電路3的轉(zhuǎn)換及濾波而以交流形式傳送至交流負(fù)載9，同時(shí)第一電感L1以及第二電感L2進(jìn)行儲(chǔ)能， 當(dāng)于負(fù)半周而第三開(kāi)關(guān)元件&以及第四開(kāi)關(guān)元件、切換為截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，由于電感的電流連續(xù)特性，故第一電感L1以及第二電感“所儲(chǔ)存的能量便會(huì)以電流的方式依序流經(jīng)提供續(xù)流路徑的第二續(xù)流單元311及為導(dǎo)通狀態(tài)的第五開(kāi)關(guān)元件&，故交流負(fù)載9也可持續(xù)地接收到直流裝置8所輸出的電能。請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D4B，通過(guò)第一開(kāi)關(guān)元件至第六開(kāi)關(guān)元件S1 &、第一續(xù)流單元310以及第二續(xù)流單元311相互搭配，切換電路31所輸出的交流調(diào)制電壓Vt于正半周時(shí)在0至正值的一特定電壓值Vr之間做變動(dòng)，而在負(fù)半周則是在0至負(fù)值的特定電壓值Vr之間做變動(dòng)，故切換電路31實(shí)際上的動(dòng)作方式與圖1所示的公知逆變電路1的全橋式切換電路11 采用單極性的切換工作模式運(yùn)行類(lèi)似，因此本發(fā)明逆變電路3的第一至第六開(kāi)關(guān)元件S1-S6 動(dòng)作時(shí)的切換損失可減少，進(jìn)而提升轉(zhuǎn)換效率，此外，由圖可知，切換電路31的第一輸出端 A及第二輸出端B分別對(duì)于逆變電路3內(nèi)部電路的一特定點(diǎn)的相對(duì)電壓，例如對(duì)于與直流裝置8所產(chǎn)生的寄生電容Cp (如圖3所示)電性連接的共接點(diǎn)N的第一相對(duì)電壓Van及第二相對(duì)電壓Vbn，兩者在任一切換時(shí)間點(diǎn)的相加平均值維持一固定值，故寄生電容Cp上并不會(huì)產(chǎn)生明顯的電壓變化量，如此一來(lái)，便可減少漏電流的產(chǎn)生，進(jìn)而降低危害人體及設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)，更甚者，相較于圖2所示的公知逆變電路2使用了 12個(gè)開(kāi)關(guān)元件，本發(fā)明的逆變電路3 僅使用了六個(gè)開(kāi)開(kāi)元件及兩個(gè)續(xù)流單元在進(jìn)行導(dǎo)通或截止的運(yùn)行，因此不但減少逆變電路 3的生產(chǎn)成本，也減少因開(kāi)關(guān)元件動(dòng)作時(shí)所造成的損耗，進(jìn)而更加提升了逆變電路3的轉(zhuǎn)換效率。于上述實(shí)施例中，第一至第六開(kāi)關(guān)元件S1I6可由金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Metal-Oxide-kmiconductor Field-Effect Transistor,M0SFET)所構(gòu)成，但并不以此為限。于上述實(shí)施例中，第一控制信號(hào)Vcl、第三控制信號(hào)Vc3、第四控制信號(hào)Vc4及第六控制信號(hào)V。6為高頻的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，第二控制信號(hào)Vc2及第五控制信號(hào)Vc5則為低頻的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)。以下將約略說(shuō)明圖3所示的控制單元33的電路結(jié)構(gòu)。請(qǐng)參閱圖5A及圖5B，并配合圖3，其中圖5A為圖3所示的控制單元的電路結(jié)構(gòu)示意圖，圖5B為圖5A所示的電壓與控制信號(hào)的時(shí)序示意圖。如圖所示，控制單元33包含一第一比較器330、一第二比較器331、一第三比較器332以及一非門(mén)333，其中第一比較器330的正輸入端接收一第一弦波信號(hào) V1，第一比較器330的負(fù)輸入端則接地，第一比較器330的輸出端電性連接第二開(kāi)關(guān)元件& 的控制端且輸出第二控制信號(hào)Vc2，第二比較器331的正輸入端接收第一弦波信號(hào)V1，第二比較器331的負(fù)輸入端則接收一三角波信號(hào)Vtki，第二比較器331的輸出端電性連接第一開(kāi)關(guān)元件S1的控制端及第六開(kāi)關(guān)元件&的控制端且輸出第一控制信號(hào)Vcl以及第六控制信號(hào)Vc6，第三比較器332的正輸入端接收一第二弦波信號(hào)V2,該第一弦波信號(hào)V1及第二弦波信號(hào)V2的相位差180度，第三比較器332的負(fù)輸入端接收三角波信號(hào)Vtki，第三比較器332 的輸出端則電性連接第三開(kāi)關(guān)元件&的控制端以及第四開(kāi)關(guān)元件、的控制端且輸出第三控制信號(hào)Vc3以及第四控制信號(hào)Vc4，非門(mén)333的輸入端電性連接于第一比較器330的輸出端，非門(mén)333的輸出端電性連接于第五開(kāi)關(guān)元件&的控制端，非門(mén)333將第二控制信號(hào)Vc2 反向，以輸出第五控制信號(hào)Vc5。當(dāng)然，控制單元33并不局限于如上所述的電路結(jié)構(gòu)，于一些實(shí)施例中，如圖6A及圖6B所示，控制單元33也可改包含一第一比較器630、一第二比較器631、一第三比較器 632、一第一非門(mén)633、一第一與門(mén)634、第二與門(mén)635以及整流裝置636，其中整流裝置636 接收一弦波信號(hào)V3,并將其整流成一整流弦波信號(hào)V4。第一比較器630的正輸入端與整流裝置636電性連接而接收整流弦波信號(hào)V4，第一比較器630的負(fù)輸入端則接收三角波信號(hào)Vtki，第一比較器630的輸出端電性連接于第一與門(mén)634的第一輸入端。第二比較器631的正輸入端接收弦波信號(hào)V3，第二比較器631的負(fù)輸入端接地，第二比較器631的輸出端與第二開(kāi)關(guān)元件&的控制端電性連接且輸出第二控制信號(hào)Vc2。第三比較器632的正輸入端與整流裝置636電性連接而接收整流弦波信號(hào) V4，第三比較器632的負(fù)輸入端接收三角波信號(hào)Vtki，第三比較器632的輸出端電性連接于第二與門(mén)635的一第一輸入端。第一非門(mén)633的輸入端電性連接于第二比較器631的輸出端而接收第二控制信號(hào) Vc2，第一非門(mén)633的輸出端電性連接第五開(kāi)關(guān)元件&的控制端，第一非門(mén)633將第二控制信號(hào)Vc2反向，以于第一非門(mén)633的輸出端輸出第五控制信號(hào)Vc5。第一與門(mén)634的第二輸入端電性連接于第二比較器631的輸出端而接收第二控制信號(hào)Vc2，第一與門(mén)634的輸出端電性連接第一開(kāi)關(guān)元件S1的控制端及第六開(kāi)關(guān)元件&的控制端且輸出第一控制信號(hào) Vcl及第六控制信號(hào)Vc6，第二與門(mén)635的第二輸入端與第一非門(mén)633的輸出端電性連接而接收第五控制信號(hào)Vc5，第二與門(mén)635的輸出端電性連接第三開(kāi)關(guān)元件&的控制端及第四開(kāi)關(guān)元件、的控制端且輸出第三控制信號(hào)Vc3以及第四控制信號(hào)Vc4。請(qǐng)參閱圖7、圖8A及圖8B，其中圖7為圖3所示的逆變電路的一變化例，圖8A為圖7所示的控制單元的電路結(jié)構(gòu)示意圖，圖8B為圖8A所示的部分電壓與控制信號(hào)的時(shí)序示意圖。如圖7、圖8A及圖8B所示，于一些實(shí)施例中，圖3所示的第一續(xù)流單元330及第二續(xù)流單元331也可分別改由第七開(kāi)關(guān)元件S7及第八開(kāi)關(guān)元件S8構(gòu)成，且第七開(kāi)關(guān)元件S7及第八開(kāi)關(guān)元件&可為但不限于由金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管構(gòu)成，此外，控制單元33 也對(duì)應(yīng)地與第七開(kāi)關(guān)元件S7及第八開(kāi)關(guān)元件&的控制端電性連接，并輸出一第七控制信號(hào) Vc7以及一第八控制信號(hào)VcS來(lái)分別控制第七開(kāi)關(guān)元件S7及第八開(kāi)關(guān)元件S8的動(dòng)作。更甚者，控制單元33內(nèi)部的電路結(jié)構(gòu)也相對(duì)應(yīng)的改變，例如相較于圖6A所示的控制單元33，圖8A所示的控制單元33更包含了一第二非門(mén)830、一第三非門(mén)831、一第三與門(mén)832，一第四與門(mén)833，其中第二非門(mén)830的輸入端電性連接于第一比較器630的輸出端， 第二非門(mén)830的輸出端電性連接于第三與門(mén)832的第一輸入端。第三非門(mén)831的輸入端電性連接第三比較器632的輸出端，第三非門(mén)831的輸出端電性連接第四與門(mén)833的第一輸入端。第三與門(mén)832的第二輸入端電性連接第二比較器631的輸出端而接收第二控制信號(hào) Vc2，第三與門(mén)832的輸出端電性連接第七關(guān)關(guān)元件S7的控制端且輸出第七控制信號(hào)Vc7。 第四與門(mén)833的第二輸入端電性連接第一非門(mén)633的輸出端而接收第五控制信號(hào)Vc5，第四與門(mén)833輸出端電性連接第八關(guān)關(guān)元件S8的控制端且輸出第八控制信號(hào)Vc8。故當(dāng)于正半周時(shí)，例如于0 第一時(shí)間T1之間，第七控制信號(hào)Vc7以脈沖寬度調(diào)制且高頻的方式變化，此外，第七控制信號(hào)Vc7的狀態(tài)與第一控制信號(hào)Vcl以及第六控制信號(hào)Vc6相反，因此當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)元件S1以及第六開(kāi)關(guān)元件&導(dǎo)通時(shí)，第七開(kāi)關(guān)元件S7截止， 反的，當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)元件S1以及第六開(kāi)關(guān)元件&截止時(shí)，第七開(kāi)關(guān)元件S7導(dǎo)通，以于此時(shí)提供續(xù)流路徑給第一電感L1以及第二電感L2所儲(chǔ)存的能量流入，至于第八控制信號(hào)VcS則持續(xù)維持在禁能電平。當(dāng)于負(fù)半周時(shí)，例如于第一時(shí)間T1 第二時(shí)間T2之間，第八控制信號(hào)VcS以脈沖寬度調(diào)制且高頻的方式變化，此外，第八控制信號(hào)VcS的狀態(tài)與第三控制信號(hào)Vc3以及第四控制信號(hào)Vc4相反，因此當(dāng)?shù)谌_(kāi)關(guān)元件&以及第四開(kāi)關(guān)元件、導(dǎo)通時(shí)，第八開(kāi)關(guān)元件S8 截止，反的，當(dāng)?shù)谌_(kāi)關(guān)元件&以及第四開(kāi)關(guān)元件、截止時(shí)，第八開(kāi)關(guān)元件S8導(dǎo)通，以于此時(shí)提供續(xù)流路徑給第一電感L1以及第二電感L2所儲(chǔ)存的能量，至于第七控制信號(hào)Vc7則改持續(xù)維持在禁能電平。綜上所述，本發(fā)明的逆變電路通過(guò)第一開(kāi)關(guān)元件至第六開(kāi)關(guān)元件、第一續(xù)流單元以及第二續(xù)流單元相互搭配，故可提升轉(zhuǎn)換效率，減少生產(chǎn)成本，并防止漏電流的產(chǎn)生，進(jìn)而降低危害人體及設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明得由本領(lǐng)域技術(shù)人員任施匠思而為諸般修飾，然而都不脫如附權(quán)利要求所欲保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種逆變電路，架構(gòu)于將直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能，包含一切換電路，架構(gòu)于接收直流電能，并進(jìn)行轉(zhuǎn)換，而于一第一及一第二輸出端間輸出一交流調(diào)制電壓，且包含一第一開(kāi)關(guān)支路，包含依序串聯(lián)電性連接的一第一至第三開(kāi)關(guān)元件，該第二及第三開(kāi)關(guān)元件間電性連接該第一輸出端；一第二開(kāi)關(guān)支路，與該第一開(kāi)關(guān)支路并聯(lián)電性連接，且包含依序串聯(lián)電性連接的一第四至第六開(kāi)關(guān)元件，該第五及第六開(kāi)關(guān)元件間電性連接該第二輸出端；一第一續(xù)流單元，其一端電性連接于該第一及第二開(kāi)關(guān)元件間，另一端電性連接該第二輸出端；以及一第二續(xù)流單元，其一端電性連接于該第四及該第五開(kāi)關(guān)元件間，另一端電性連接該第一輸出端；其中，于正半周時(shí)，該第一及第六開(kāi)關(guān)元件同時(shí)且持續(xù)地導(dǎo)通或截止切換，該第二開(kāi)關(guān)元件為導(dǎo)通狀態(tài)，于負(fù)半周時(shí)，改由該第三及第四開(kāi)關(guān)元件同時(shí)且持續(xù)地導(dǎo)通或截止切換， 該第五開(kāi)關(guān)元件為導(dǎo)通狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的逆變電路，其中，于正半周時(shí)，該第三開(kāi)關(guān)元件、該第四開(kāi)關(guān)元件與該第五開(kāi)關(guān)元件為截止?fàn)顟B(tài)，于負(fù)半周時(shí)，該第一開(kāi)關(guān)元件、該第二開(kāi)關(guān)元件與該第六開(kāi)關(guān)元件為截止?fàn)顟B(tài)。
3.如權(quán)利要求1所述的逆變電路，其中該逆變電路更具有一控制單元，與該第一開(kāi)關(guān)元件至該第六開(kāi)關(guān)元件電性連接，架構(gòu)于分別控制該第一開(kāi)關(guān)元件至該第六開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行導(dǎo)通或截止的動(dòng)作。
4.如權(quán)利要求3所述的逆變電路，其中該控制單元包含一第一比較器，該第一比較器的正輸入端接收一第一弦波信號(hào)，該第一比較器的負(fù)輸入端接地，該第一比較器的輸出端電性連接該第二開(kāi)關(guān)元件的控制端；一第二比較器，該第二比較器的正輸入端接收該第一弦波信號(hào)，該第二比較器的負(fù)輸入端接收一三角波信號(hào)，該第二比較器的輸出端電性連接該第一開(kāi)關(guān)元件的控制端及該第六開(kāi)關(guān)元件的控制端；一第三比較器，該第三比較器的正輸入端接收一第二弦波信號(hào)，該第三比較器的負(fù)輸入端接收該三角波信號(hào)，該第三比較器的輸出端電性連接該第三開(kāi)關(guān)元件的控制端及該第四開(kāi)關(guān)元件的控制端；以及一非門(mén)，該非門(mén)的輸入端電性連接于該第一比較器的輸出端，該非門(mén)的輸出端電性連接于該第五開(kāi)關(guān)元件的控制端。
5.如權(quán)利要求4所述的逆變電路，其中該第一弦波信號(hào)及該第二弦波信號(hào)的相位差 180 度。
6.如權(quán)利要求3所述的逆變電路，其中該控制單元包含一整流裝置，接收一弦波信號(hào)，并整流成一整流弦波信號(hào)；一第一比較器，該第一比較器的正輸入端電性連接該整流裝置而接收該整流弦波信號(hào)，該第一比較器的負(fù)輸入端接收一三角波信號(hào)；一第二比較器，該第二比較器的正輸入端接收該弦波信號(hào)，該第二比較器的負(fù)輸入端接地，該第二比較器的輸出端電性連接該第二開(kāi)關(guān)元件的控制端；一第三比較器，該第三比較器的正輸入端電性連接該整流裝置而接收該整流弦波信號(hào)，該第三比較器的負(fù)輸入端接收該三角波信號(hào)；一非門(mén)，該非門(mén)的輸入端電性連接該第二比較器的輸出端，該非門(mén)的輸出端電性連接該第五開(kāi)關(guān)元件的控制端；一第一與門(mén)，該第一與門(mén)的第一輸入端電性連接該第一比較器的輸出端，該第一與門(mén)的第二輸入端電性連接該第二比較器的輸出端，該第一與門(mén)的輸出端電性連接該第一開(kāi)關(guān)元件的控制端以及該第六開(kāi)關(guān)元件的控制端；以及一第二與門(mén)，該第二與門(mén)的第一輸入端電性連接該非門(mén)的輸出端，該第二與門(mén)的第二輸入端電性連接該第三比較器的輸出端，該第二與門(mén)的輸出端電性連接該第三開(kāi)關(guān)元件的控制端以及該第四開(kāi)關(guān)元件的控制端。
7.如權(quán)利要求3所述的逆變電路，其中該第一續(xù)流單元由一第七開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成，該第二續(xù)流單元由一第八開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成，且該控制單元與該第七開(kāi)關(guān)元件及該第八開(kāi)關(guān)元件電性連接，以分別控制該第七開(kāi)關(guān)元件及該第八開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行導(dǎo)通或截止的動(dòng)作。
8.如權(quán)利要求7所述的逆變電路，其中該控制單元控制該第七開(kāi)關(guān)元件于正半周且該第一開(kāi)關(guān)元件以及該第六開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通時(shí)截止，且控制該第七開(kāi)關(guān)元件于正半周且該第一開(kāi)關(guān)元件以及該第六開(kāi)關(guān)元件截止時(shí)導(dǎo)通，并控制該第八開(kāi)關(guān)元件于正半周時(shí)截止。
9.如權(quán)利要求8所述的逆變電路，其中該控制單元控制該第八開(kāi)關(guān)元件于負(fù)半周且該第三開(kāi)關(guān)元件以及該第四開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通時(shí)截止，且控制該第八開(kāi)關(guān)元件于負(fù)半周且該第三開(kāi)關(guān)元件以及該第四開(kāi)關(guān)元件截止時(shí)導(dǎo)通，并控制該第七開(kāi)關(guān)元件于負(fù)半周時(shí)截止。
10.如權(quán)利要求7所述的逆變電路，其中該第七開(kāi)關(guān)元件以及該第八開(kāi)關(guān)元件分別以脈沖寬度調(diào)制且高頻的方式變化。
11.如權(quán)利要求7所述的逆變電路，其中該控制單元包含 一整流裝置，接收一弦波信號(hào)，并整流成一整流弦波信號(hào)；一第一比較器，該第一比較器的正輸入端電性連接該整流裝置而接收該整流弦波信號(hào)，該第一比較器的負(fù)輸入端接收一三角波信號(hào)；一第二比較器，該第二比較器的正輸入端接收該弦波信號(hào)，該第二比較器的負(fù)輸入端接地，該第二比較器的輸出端電性連接該第二開(kāi)關(guān)元件的控制端；一第三比較器，該第三比較器的正輸入端電性連接該整流裝置接收該整流弦波信號(hào)， 該第三比較器的負(fù)輸入端接收該三角波信號(hào)；一第一非門(mén)，該第一非門(mén)的輸入端電性連接該第二比較器的輸出端，該第一非門(mén)的輸出端電性連接該第五開(kāi)關(guān)元件的控制端；一第一與門(mén)，該第一與門(mén)的第一輸入端電性連接該第一比較器的輸出端，該第一與門(mén)的第二輸入端電性連接該第二比較器的輸出端，該第一與門(mén)的輸出端電性連接該第一開(kāi)關(guān)元件的控制端以及該第六開(kāi)關(guān)元件的控制端；一第二與門(mén)，該第二與門(mén)的第一輸入端電性連接該第一非門(mén)的輸出端，該第二與門(mén)的第二輸入端電性連接該第三比較器的輸出端，該第二與門(mén)的輸出端電性連接該第三開(kāi)關(guān)元件的控制端以及該第四開(kāi)關(guān)元件的控制端；一第二非門(mén)，該第二非門(mén)的輸入端電性連接該第一比較器的輸出端； 一第三非門(mén)，該第三非門(mén)的輸入端電性連接該第三比較器的輸出端；一第三與門(mén)，該第三與門(mén)的第一輸入端電性連接該第二非門(mén)的輸出端，該第三與門(mén)的第二輸入端電性連接該第二比較器的輸出端，該第三與門(mén)的輸出端電性連接該第七開(kāi)關(guān)元件的控制端；以及一第四與門(mén)，該第四與門(mén)的第一輸入端電性連接該第三非門(mén)的輸出端，該第四與門(mén)的第二輸入端電性連接該第一非門(mén)的輸出端，該第三與門(mén)的輸出端電性連接該第八開(kāi)關(guān)元件的控制端。
12.如權(quán)利要求1所述的逆變電路，其中該第一開(kāi)關(guān)元件、該第二開(kāi)關(guān)元件、該第三開(kāi)關(guān)元件、該第四開(kāi)關(guān)元件、該第五開(kāi)關(guān)元件以及該第六開(kāi)關(guān)元件以脈沖寬度調(diào)制的方式運(yùn)行。
13.如權(quán)利要求1所述的逆變電路，其中該第一開(kāi)關(guān)元件、該第三開(kāi)關(guān)元件、該第四開(kāi)關(guān)元件以及該第六開(kāi)關(guān)元件以高頻的方式進(jìn)行導(dǎo)通或截止切換，該第二開(kāi)關(guān)元件以及該第五開(kāi)關(guān)元件以低頻的方式進(jìn)行導(dǎo)通或截止切換。
14.如權(quán)利要求1所述的逆變電路，其中該逆變電路為非隔離型。
15.如權(quán)利要求1所述的逆變電路，其中該逆變電路應(yīng)用于太陽(yáng)光并網(wǎng)系統(tǒng)，且該第一至第六開(kāi)關(guān)元件由金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管構(gòu)成。
16.如權(quán)利要求1所述的逆變電路，其中該切換電路的該第一輸出端對(duì)該逆變電路內(nèi)的一特定點(diǎn)的一第一相對(duì)電壓以及該切換電路的該第二輸出端對(duì)該特定點(diǎn)的一第二相對(duì)電壓的相加平均值維持在一固定值。
17.如權(quán)利要求1所述的逆變電路，其中該第一續(xù)流單元由一第一續(xù)流二極管構(gòu)成，該第一續(xù)流二極管的陰極端電性連接于該第一開(kāi)關(guān)元件以及該第二開(kāi)關(guān)元件之間，該第一續(xù)流二極管的陽(yáng)極端電性連接于該第二輸出端。
18.如權(quán)利要求1所述的逆變電路，其中該第二續(xù)流單元由一第二續(xù)流二極管構(gòu)成，該第二續(xù)流二極管的陰極端電性連接于該第四開(kāi)關(guān)元件以及該第五開(kāi)關(guān)元件之間，該第二續(xù)流二極管的陽(yáng)極端電性連接于該第一輸出端。
19.如權(quán)利要求1所述的逆變電路，其中該逆變電路更具有一輸入濾波電路及一輸出濾波電路，該輸入濾波電路與該切換電路電性連接，架構(gòu)于接收一直流輸入電壓，并對(duì)該直流輸入電壓進(jìn)行濾波，以輸出濾波后的該直流輸入電壓至該切換電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換，該輸出濾波電路與該切換電路電性連接，架構(gòu)于濾除該交流調(diào)制電壓的高頻成份，以輸出一交流輸出電壓。
20.如權(quán)利要求1所述的逆變電路，其中該第一續(xù)流單元架構(gòu)于提供由該第二輸出端至該第一及第二開(kāi)關(guān)元件間的一續(xù)流路徑，該第二續(xù)流單元架構(gòu)于提供由該第一輸出端至該第四及第五開(kāi)關(guān)元件間的另一續(xù)流路徑。
全文摘要
本發(fā)明提供一種逆變電路，包含一切換電路，接收直流電能并進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以于第一及第二輸出端間輸出交流調(diào)制電壓，包含第一開(kāi)關(guān)支路，由串聯(lián)電性連接的第一至第三開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成，且電性連接第一輸出端；第二開(kāi)關(guān)支路，由串聯(lián)電性連接的第四至第六開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成，且電性連接第二輸出端；第一續(xù)流單元，與第一及第二開(kāi)關(guān)元件及第二輸出端電性連接，提供由第二輸出端至第一及第二開(kāi)關(guān)元件間的續(xù)流路徑；以及第二續(xù)流單元，與第四及第五開(kāi)關(guān)元件及第一輸出端電性連接，提供由第一輸出端至第四及第五開(kāi)關(guān)元件間的續(xù)流路徑。本發(fā)明可提升轉(zhuǎn)換效率，減少生產(chǎn)成本，并防止漏電流的產(chǎn)生，進(jìn)而降低危害人體及設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)。
文檔編號(hào)H02M7/42GK102244476SQ20111019600
公開(kāi)日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月13日
發(fā)明者李雷鳴, 顧振維, 黃河 申請(qǐng)人:臺(tái)達(dá)電子工業(yè)股份有限公司