混合型直流交流转换系统及其操作方法
【专利摘要】本发明公开了一种混合型直流交流转换系统及其操作方法，该系统包含一第一直流输入电压、一第二直流输入电压、一电源转换装置以及一比较单元。该电源转换装置并联连接该第一直流输入电压与该第二直流输入电压，以转换该第一直流输入电压或该第二直流输入电压为一交流输出电压。该比较单元接收该交流输出电压与一外部参考电压。当该交流输出电压的绝对值小于或等于该外部参考电压时，该比较单元输出一控制信号以控制该第一直流输入电压对一负载供电；当该交流输出电压的绝对值大于该外部参考电压时，该比较单元输出该控制信号以控制该第二直流输入电压对该负载供电。
【专利说明】混合型直流交流转换系统及其操作方法
【技术领域】
[0001]本发明有关一种混合型直流交流转换系统及其控制方法，尤指一种利用不同电压 电压的直流输入电压供电的混合型直流交流转换系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002]请参见图1，为现有技术的两级式逆变器的电路图。该两级式逆变器主要包含 一直流转换器(DC-to-DC converter) IOA 与一全桥式逆变器(full-bridge DC-to-AC converter) 20A。该全桥式逆变器20A由四组功率开关SI，S2，S3，S4以及对应并联连接的 二极管(diode)所组成。该全桥式逆变器20A与该直流转换器10A并联连接，并且两者之 间再并联连接一直流电容Cl，以作为电能缓冲之用。该两级式逆变器由该直流转换器10A 接收一直流电压Vdc，并通过该直流转换器10A转换该直流电压Vdc的电压大小，而产生一 电容电压Vc I。然后，该全桥式逆变器20A再将该电容电压Vc I转换成振幅与频率均可调整 的正弦交流电压，最后再经过由第一滤波电感L1、第二滤波电感L2以及滤波电容Co所组成 的一滤波电路30A，对该正弦交流电压提供滤波操作，以输出对一负载40A供电。值得一提， 为了稳定该两级式逆变器的交流输出电压，该电容电压Vcl必须大于一负载最大电压的绝 对值，因此，该直流转换器10A通常采用升压式架构，以时刻满足该负载40A所需的供电电 压，而达到稳压的功效。
[0003]惟，由于该全桥式逆变器20A的该多个功率开关SI，S2，S3，S4产生的切换损失与 该多个功率开关SI，S2，S3，S4两端电压差成正比，因此，为了满足该负载40A所需的供电电 压，使得该电容电压Vcl大于负载最大电压的绝对值的条件下，将导致该多个功率开关SI， S2，S3，S4产生的切换损失更大。再者，为了提供稳压效果所采用该直流转换器10A使得该 逆变器为两级式架构，因此，将造成整体转换效率更差。
[0004]因此，如何设计出一种混合型直流交流转换系统及其操作方法，利用不同电压电 压的直流输入电压供电，以减少功率开关切换损失，进而提高整体转换效率，乃为本案创作 人所欲行克服并加以解决的一大课题。
【发明内容】
[0005]本发明的一目的在于提供一种混合型直流交流转换系统，以克服现有技术的问 题。因此本发明的混合型直流交流转换系统包含一第一直流输入电压、一第二直流输入电 压、一电源转换装置以及一比较单元。该第二直流输入电压大于该第一直流输入电压。该 电源转换装置并联连接该第一直流输入电压与该第二直流输入电压，以转换该第一直流输 入电压或该第二直流输入电压为一交流输出电压，进而对一负载供电。该比较单元接收该 交流输出电压与一外部参考电压，当该交流输出电压的绝对值小于或等于该外部参考电压 时，该比较单元输出一控制信号，以控制该电源转换装置转换该第一直流输入电压为该交 流输出电压；当该交流输出电压的绝对值大于该外部参考电压时，该比较单元输出该控制 信号，以控制该电源转换装置转换该第二直流输入电压为该交流输出电压。[0006]本发明的另一目的在于提供一种混合型直流交流转换系统的操作方法，以克服现 有技术的问题。因此本发明混合型直流交流转换系统的操作方法包含下列步骤:(a)提供 一第一直流输入电压与一第二直流输入电压，其中，该第二直流输入电压大于该第一直流 输入电压；(b)提供一电源转换装置,并联连接该第一直流输入电压与该第二直流输入电 压，以转换该第一直流输入电压或该第二直流输入电压为一交流输出电压；(C)提供一比 较单元，接收该交流输出电压与一外部参考电压；(d)当该交流输出电压的绝对值小于或 等于该外部参考电压时，该比较单元输出一控制信号，以控制该电源转换装置转换该第一 直流输入电压为该交流输出电压对一负载供电；以及(e)当该交流输出电压的绝对值大于 该外部参考电压时，该比较单元输出该控制信号，以控制该电源转换装置转换该第二直流 输入电压为该交流输出电压对该负载供电。
[0007]为了能更进一步了解本发明为达成预定目的所采取的技术、手段及功效，请参阅 以下有关本发明的详细说明与附图，相信本发明的目的、特征与特点，当可由此得一深入且 具体的了解，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为现有技术的两级式逆变器的电路图；
[0009]图2为本发明交流输出电压与参考电压比较的示意图；
[0010]图3A为本发明混合型直流交流转换系统的第一直流输入电压供电且交流输出电 压为正值操作时第一实施例的电路图；
[0011]图3B为本发明混合型直流交流转换系统的第一直流输入电压供电且交流输出电 压为负值操作时第一实施例的电路图；
[0012]图4A为本发明混合型直流交流转换系统的第二直流输入电压供电且交流输出电 压为正值操作时第一实施例的电路图；
[0013]图4B为本发明混合型直流交流转换系统的第二直流输入电压供电且交流输出电 压为负值操作时第一实施例的电路图；
[0014]图5A为本发明混合型直流交流转换系统的第一直流输入电压供电且交流输出电 压为正值操作时第二实施例的电路图；
[0015]图5B为本发明混合型直流交流转换系统的第一直流输入电压供电且交流输出电 压为负值操作时第二实施例的电路图；
[0016]图6A为本发明混合型直流交流转换系统的第二直流输入电压供电且交流输出电 压为正值操作时第二实施例的电路图；
[0017]图6B为本发明混合型直流交流转换系统的第二直流输入电压供电且交流输出电 压为负值操作时第二实施例的电路图；
[0018]图7为本发明该混合型直流交流转换系统操作方法的流程图。
[0019]其中，附图标记说明如下:
[0020]〔现有技术〕
[0021]IOA直流转换器；
[0022]20A全桥式逆变器；
[0023]30A滤波电路；[0024]40A 负载；
[0025]Cl直流电容；
[0026]Vdc直流电压；
[0027]Vcl电容电压；
[0028]SI?S4功率开关；
[0029]LI第一滤波电感；
[0030]L2第二滤波电感；
[0031]Co滤波电容；
[0032]〔本发明〕
[0033]10第一直流输入电压；
[0034]20第二直流输入电压；
[0035]30电源转换装置；
[0036]40滤波器；
[0037]50 负载；
[0038]60比较单元；
[0039]70升压转换器；
[0040]Cl第一直流电容；
[0041]C2第二直流电容；
[0042]SI第一功率开关；
[0043]S2第二功率开关；
[0044]S3第三功率开关；
[0045]S4第四功率开关；
[0046]S5第五功率开关；
[0047]S6第六功率开关；
[0048]S7第七功率开关；
[0049]S8第八功率开关；
[0050]Dl 第一二极管；
[0051]D2 第二二极管；
[0052]D3第三二极管；
[0053]D4第四二极管；
[0054]D5第五二极管；
[0055]D6第六二极管；
[0056]D7第七二极管；
[0057]D8第八二极管；
[0058]D 二极管
[0059]LI第一电感器；
[0060]L2第二电感器；
[0061]Co电容器；
[0062]Vdcl第一直流输入电压值；[0063]Vdc2第二直流输入电压值；
[0064]Vref参考电压；
[0065]Vo交流输出电压；
[0066]01第一输出端；
[0067]02第二输出端；
[0068]SC控制信号；
[0069]Lll?L81电流回路；
[0070]L12?L82电流回路；
[0071]tpO ?tp2 时间点；
[0072]tnO ?tn2 时间点；
[0073]SlOO ?S500 步骤。
【具体实施方式】
[0074]兹有关本发明的技术内容及详细说明，配合图式说明如下:
[0075]本发明揭示一种混合型直流交流转换系统。请参见图3A，为本发明混合型直流交 流转换系统的第一直流输入电压供电且交流输出电压为正值操作时第一实施例的电路图。 该混合型直流交流转换系统包含一第一直流输入电压10、一第二直流输入电压20、一电源 转换装置30以及一比较单兀60。其中，该第二直流输入电压20大于该第一直流输入电压
10。再者，该第一直流输入电压10的正极与负极连接一第一直流电容Cl两端，以维持该第 一直流输入电压10大小；该第二直流输入电压20的正极与负极连接一第二直流电容C2两 端，以维持该第二直流输入电压20大小。该电源转换装置30并联连接该第一直流输入电 压10与该第二直流输入电压20，并且，该电源转换装置30包含一第一功率开关SI以及与 该第一功率开关SI并联连接的一第一二极管D1、一第二功率开关S2以及与该第二功率开 关S2并联连接的一第二二极管D2、一第三功率开关S3以及与该第三功率开关S3并联连 接的一第三二极管D3、一第四功率开关S4以及与该第四功率开关S4并联连接的一第四二 极管D4、一第五功率开关S5以及与该第五功率开关S5并联连接的一第五二极管D5、一第 六功率开关S6以及与该第六功率开关S6并联连接的一第六二极管D6、一第七功率开关S7 以及与该第七功率开关S7并联连接的一第七二极管D7、一第八功率开关S8以及与该第八 功率开关S8并联连接的一第八二极管D8以及一二极管D。
[0076]如图3A所示，该第三功率开关S3串联连接该第二功率开关S2，该第二功率开关 S2串联连接该第一功率开关SI以形成一第一路径，且该第二功率开关S2与该第三功率开 关S3连接处为一第二输出端02。该第五功率开关S5串联连接该第四功率开关S4，该第 五二极管D5的阳极连接该第三二极管D3的阳极，再连接该第一直流输入电压10的负极与 该第二直流输入电压20的负极。该第六功率开关S6连接于该第一二极管Dl的阳极与该 第四二极管D4的阳极之间，且该第六功率开关S6与该第四功率开关S4连接处为一第一输 出端01。其中，该第一输出端01与该第二输出端02输出一交流输出电压Vo。该第七二极 管D7的阳极连接该第六二极管D6的阴极。该第七功率开关S7串联连接该第二功率开关 S2，该第二功率开关S2串联连接该第三功率开关S3以形成一第二回路，该第二回路并联连 接该第二直流输入电压20。该第八二极管D8的阳极连接该第六二极管D6的阳极，且该第八二极管D8的阴极连接该第七二极管D7的阴极，再连接该第二直流输入电压20的正极。 该二极管D的阴极连接该第一二极管Dl的阴极与该第四二极管D4的阴极，该二极管D的 阳极连接该第一直流输入电压10的正极，且该第一路径经由该二极管D并联连接该第一直 流输入电压10。通过上述该电源转换装置30的拓朴电路架构，可用以提供该第一直流输入 电压10与该第二直流输入电压20的电源转换，以对一后端负载50供电。
[0077]该比较单元60接收该交流输出电压Vo与一外部参考电压Vref，当该交流输出电 压Vo的绝对值小于或等于该外部参考电压Vref时，该比较单元60输出一控制信号Sc，以 控制该电源转换装置30转换该第一直流输入电压10为该交流输出电压Vo对该负载50供 电；当该交流输出电压Vo的绝对值大于该外部参考电压Vref时，该比较单元60输出该控 制信号Sc，以控制该电源转换装置30转换该第二直流输入电压20为该交流输出电压Vo对 该负载50供电。
[0078]至于该交流输出电压Vo的绝对值大小与该外部参考电压Vref比较，以控制该第 一直流输入电压10或该第二直流输入电压20对该负载50供电，请配合请见图2说明，该 图为本发明交流输出电压与外部参考电压比较的示意图。如图所示，经由该电源转换装置 30所输出的该交流输出电压Vo为一交流正弦波电压，此外，图上也绘出该交流输出电压Vo 的绝对值I Vo I波形(如虚线所示)。承上所述，该交流输出电压Vo的绝对值小于或等于该 外部参考电压Vref，亦即表示当正半周时，该交流输出电压Vo的值小于或等于该外部参考 电压Vref，当负半周时，该交流输出电压Vo的值大于或等于该外部参考电压Vref的负值； 同理；该交流输出电压Vo的绝对值大于该外部参考电压Vref，亦即表示当正半周时，该交 流输出电压Vo的值大于该外部参考电压Vref，当负半周时，该交流输出电压Vo的值小于该 外部参考电压Vref的负值。配合图示可明显看出，在一正、负半周的周期间，在时间点tpO 至时间点tpl、时间点tp2至时间点tnO、时间点tnO至时间点tnl以及时间点tn2至时间 AtpO这些时间区间中，表示该交流输出电压Vo的值小于或等于该外部参考电压Vref。此 夕卜，在时间点tpl至时间点tp2、时间点tnl至时间点tn2这些时间区间中，表示该交流输出 电压Vo的值大于该外部参考电压Vref。值得一提，该外部参考电压Vref可依实际使用的 需求，予以可调设定。
[0079]综上所述，该混合型直流交流转换系统针对该电源转换装置30所输出的该交流 输出电压Vo，与该外部参考电压Vref比较，当该交流输出电压Vo对该负载50所需电压较 小时，该混合型直流交流转换系统则通过电压电压较小的该第一直流输入电压10经由该 电源转换装置30转换，以减少该电源转换装置30的该多个功率开关切换损失，而非该交流 输出电压Vo的正、负半周皆持续由较高电压供电，如此可大大地提高整体转换效率。
[0080]此外，该混合型直流交流转换系统更包含一滤波器40，其中，该滤波器40连接于 该第一输出端01、该第二输出端02与该负载50之间，且该滤波器40包含一第一电感器L1、 一第二电感器L2以及一电容器Co。
[0081]再请参见图3A，为本发明混合型直流交流转换系统的第一直流输入电压供电且交 流输出电压为正值操作时第一实施例的电路图。当该交流输出电压Vo的绝对值小于或等 于该外部参考电压Vref，且该滤波器40的该第一电感器LI与该第二电感器L2为一储能操 作周期时，该第一直流输入电压10对该负载50供电，其中，该电源转换装置30的储能操作 周期时的电流回路如图示Lll回路所示；反之，当该交流输出电压Vo的绝对值小于或等于该外部参考电压Vref，且该滤波器40的该第一电感器LI与该第二电感器L2为一释能操作 周期时，该第一电感器LI与该第二电感器L2的储能对该负载50供电，其中，该电源转换装 置30的释能操作周期时的电流回路如图示L12回路所示。亦即，当该交流输出电压Vo为 正值时，该第一直流输入电压10对该负载50供电的电流回路依序为该第一直流输入电压
10、该二极管D、该第四功率开关S4、该第一电感器L1、该负载50、该第二电感器L2、该第三 功率开关S3，再回到该第一直流输入电压10 (如LI I回路所示)；其中当该交流输出电压Vo 为正值时，该第一电感器LI与该第二电感器L2的储能对该负载50供电的电流回路依序为 该第一电感器L1、该负载50、该第二电感器L2、该第二二极管D2、该第六功率开关S6，再回 到该第一电感器LI (如L12回路所示)。
[0082]请参见图3B，为本发明混合型直流交流转换系统的第一直流输入电压供电且交流 输出电压为负值操作时第一实施例的电路图。当该交流输出电压Vo的绝对值小于或等于 该外部参考电压Vref，且该滤波器40的该第一电感器LI与该第二电感器L2为一储能操作 周期时，该第一直流输入电压10对该负载50供电，其中，该电源转换装置30的储能操作周 期时的电流回路如图示L21回路所示；反之，当该交流输出电压Vo的绝对值小于或等于该 外部参考电压Vref，且该滤波器40的该第一电感器LI与该第二电感器L2为一释能操作周 期时，该第一电感器LI与该第二电感器L2的储能对该负载50供电，其中，该电源转换装置 30的释能操作周期时的电流回路如图示L22回路所示。亦即，当该交流输出电压Vo为负值 时，该第一直流输入电压10对该负载50供电的电流回路依序为该第一直流输入电压10、该 二极管D、该第一功率开关S1、该第二功率开关S2、该第二电感器L2、该负载50、该第一电感 器L1、该第五功率开关S5，再回到该第一直流输入电压10(如L21回路所示)；其中当该交 流输出电压Vo为负值时，该第一电感器LI与该第二电感器L2的储能对该负载50供电的 电流回路依序为该第一电感器L1、该第六二极管D6、该第二功率开关S2、该第二电感器L2、 该负载50，再回到该第一电感器LI (如L22回路所示)。
[0083]请参见图4A，为本发明混合型直流交流转换系统的第二直流输入电压供电且交流 输出电压为正值操作时第一实施例的电路图。当该交流输出电压Vo的绝对值大于该外部 参考电压Vref，且该滤波器40的该第一电感器LI与该第二电感器L2为一储能操作周期 时，该第二直流输入电压20对该负载50供电，其中，该电源转换装置30的储能操作周期时 的电流回路如图示L31回路所示；反之，当该交流输出电压Vo的绝对值大于该外部参考电 压Vref，且该滤波器40的该第一电感器LI与该第二电感器L2为一释能操作周期时，该第 一电感器LI与该第二电感器L2的储能对该负载50供电，其中，该电源转换装置30的释能 操作周期时的电流回路如图示L32回路所示。亦即，当该交流输出电压Vo为正值时，该第 二直流输入电压20对该负载50供电的电流回路依序为该第二直流输入电压20、该第八功 率开关S8、该第一电感器L1、该负载50、该第二电感器L2、该第三功率开关S3，再回到该第 二直流输入电压20 (如L31回路所示)；其中当该交流输出电压Vo为正值时，该第一电感器 LI与该第二电感器L2的储能对该负载50供电的电流回路依序为该第一电感器L1、该负载 50、该第二电感器L2、该第三功率开关S3、该二极管D、该第四功率开关S4，再回到该第一电 感器LI (如L32回路所示)。
[0084]请参见图4B，为本发明混合型直流交流转换系统的第二直流输入电压供电且交流 输出电压为负值操作时第一实施例的电路图。当该交流输出电压Vo的绝对值大于该外部参考电压Vref，且该滤波器40的该第一电感器LI与该第二电感器L2为一储能操作周期 时，该第二直流输入电压20对该负载50供电，其中，该电源转换装置30的储能操作周期时 的电流回路如图示L41回路所示；反之，当该交流输出电压Vo的绝对值大于该外部参考电 压Vref，且该滤波器40的该第一电感器LI与该第二电感器L2为一释能操作周期时，该第 一电感器LI与该第二电感器L2的储能对该负载50供电，其中，该电源转换装置30的释能 操作周期时的电流回路如图示L42回路所示。亦即，当该交流输出电压Vo为负值时，该第 二直流输入电压20对该负载50供电的电流回路依序为该第二直流输入电压20、该第七功 率开关S7、该第二功率开关S2、该第二电感器L2、该负载50、该第一电感器L1、该第五功率 开关S5，再回到该第二直流输入电压20 (如L41回路所示)；其中当该交流输出电压Vo为 负值时，该第一电感器LI与该第二电感器L2的储能对该负载50供电的电流回路依序为该 第一电感器L1、该第五功率开关S5、该二极管D、该第一功率开关S1、该第二功率开关S2、该 第二电感器L2、该负载50，再回到该第一电感器LI (如L42回路所示)。
[0085]值得一提，在本发明该混合型直流交流转换系统中，该第二直流输入电压20可通 过一升压转换器(boost converter) 70升压该第一直流输入电压10,而达到与前述两个直 流输入电压供电的相同功效。
[0086]请参见图5A，为本发明混合型直流交流转换系统的第一直流输入电压供电且交流 输出电压为正值操作时第二实施例的电路图。其中，图5A与前述图3A最大差异在于，在本 实施例中，该第二直流输入电压20由该升压转换器70升压该第一直流输入电压10达成。 当该交流输出电压Vo的绝对值小于或等于该外部参考电压Vref，且该滤波器40的该第一 电感器LI与该第二电感器L2为一储能操作周期时，该第一直流输入电压10对该负载50供 电，其中，该电源转换装置30的储能操作周期时的电流回路如图示L51回路所示；反之，当 该交流输出电压Vo的绝对值小于或等于该外部参考电压Vref，且该滤波器40的该第一电 感器LI与该第二电感器L2为一释能操作周期时，该第一电感器LI与该第二电感器L2的 储能对该负载50供电，其中，该电源转换装置30的释能操作周期时的电流回路如图示L52 回路所示。亦即，当该交流输出电压Vo为正值时，该第一直流输入电压10对该负载50供 电的电流回路依序为该第一直流输入电压10、该二极管D、该第四功率开关S4、该第一电感 器L1、该负载50、该第二电感器L2、该第三功率开关S3，再回到该第一直流输入电压10 (如 L51回路所示)；其中当该交流输出电压Vo为正值时，该第一电感器LI与该第二电感器L2 的储能对该负载50供电的电流回路依序为该第一电感器L1、该负载50、该第二电感器L2、 该第二二极管D2、该第六功率开关S6，再回到该第一电感器LI (如L52回路所示)。
[0087]请参见图5B，为本发明混合型直流交流转换系统的第一直流输入电压供电且交流 输出电压为负值操作时第二实施例的电路图。其中，图5B与前述图3B最大差异在于，在本 实施例中，该第二直流输入电压20由该升压转换器70升压该第一直流输入电压10达成。 当该交流输出电压Vo的绝对值小于或等于该外部参考电压Vref，且该滤波器40的该第一 电感器LI与该第二电感器L2为一储能操作周期时，该第一直流输入电压10对该负载50供 电，其中，该电源转换装置30的储能操作周期时的电流回路如图示L61回路所示；反之，当 该交流输出电压Vo的绝对值小于或等于该外部参考电压Vref，且该滤波器40的该第一电 感器LI与该第二电感器L2为一释能操作周期时，该第一电感器LI与该第二电感器L2的 储能对该负载50供电，其中，该电源转换装置30的释能操作周期时的电流回路如图示L62回路所示。亦即，当该交流输出电压Vo为负值时，该第一直流输入电压10对该负载50供电 的电流回路依序为该第一直流输入电压10、该二极管D、该第一功率开关S1、该第二功率开 关S2、该第二电感器L2、该负载50、该第一电感器L1、该第五功率开关S5,再回到该第一直 流输入电压10(如L61回路所示)；其中当该交流输出电压Vo为负值时，该第一电感器LI 与该第二电感器L2的储能对该负载50供电的电流回路依序为该第一电感器L1、该第六二 极管D6、该第二功率开关S2、该第二电感器L2、该负载50，再回到该第一电感器LI (如L62 回路所示)。
[0088]请参见图6A，为本发明混合型直流交流转换系统的第二直流输入电压供电且交流 输出电压为正值操作时第二实施例的电路图。其中，图6A与前述图4A最大差异在于，在本 实施例中，该第二直流输入电压20由该升压转换器70升压该第一直流输入电压10达成。 当该交流输出电压Vo的绝对值大于该外部参考电压Vref，且该滤波器40的该第一电感器 LI与该第二电感器L2为一储能操作周期时，该第二直流输入电压20对该负载50供电，其 中，该电源转换装置30的储能操作周期时的电流回路如图示L71回路所示；反之，当该交流 输出电压Vo的绝对值大于该外部参考电压Vref,且该滤波器40的该第一电感器LI与该 第二电感器L2为一释能操作周期时，该第一电感器LI与该第二电感器L2的储能对该负载 50供电，其中，该电源转换装置30的释能操作周期时的电流回路如图示L72回路所示。亦 即，当该交流输出电压Vo为正值时，该第二直流输入电压20对该负载50供电的电流回路 依序为该第二直流输入电压20、该第八功率开关S8、该第一电感器L1、该负载50、该第二电 感器L2、该第三功率开关S3，再回到该第二直流输入电压20 (如L71回路所示)；其中当该 交流输出电压Vo为正值时，该第一电感器LI与该第二电感器L2的储能对该负载50供电 的电流回路依序为该第一电感器L1、该负载50、该第二电感器L2、该第三功率开关S3、该二 极管D、该第四功率开关S4，再回到该第一电感器LI (如L72回路所示)。
[0089]请参见图6B，为本发明混合型直流交流转换系统的第二直流输入电压供电且交流 输出电压为负值操作时第二实施例的电路图。其中，图6B与前述图4B最大差异在于，在本 实施例中，该第二直流输入电压20由该升压转换器70升压该第一直流输入电压10达成。 当该交流输出电压Vo的绝对值大于该外部参考电压Vref，且该滤波器40的该第一电感器 LI与该第二电感器L2为一储能操作周期时，该第二直流输入电压20对该负载50供电，其 中，该电源转换装置30的储能操作周期时的电流回路如图示L81回路所示；反之，当该交流 输出电压Vo的绝对值大于该外部参考电压Vref,且该滤波器40的该第一电感器LI与该 第二电感器L2为一释能操作周期时，该第一电感器LI与该第二电感器L2的储能对该负载 50供电，其中，该电源转换装置30的释能操作周期时的电流回路如图示L82回路所示。亦 即，当该交流输出电压Vo为负值时，该第二直流输入电压20对该负载50供电的电流回路 依序为该第二直流输入电压20、该第七功率开关S7、该第二功率开关S2、该第二电感器L2、 该负载50、该第一电感器L1、该第五功率开关S5，再回到该第二直流输入电压20(如L81回 路所示)；其中当该交流输出电压Vo为负值时，该第一电感器LI与该第二电感器L2的储 能对该负载50供电的电流回路依序为该第一电感器L1、该第五功率开关S5、该二极管D、 该第一功率开关S1、该第二功率开关S2、该第二电感器L2、该负载50，再回到该第一电感器 LI (如L82回路所示)。
[0090]请参见图7，为本发明该混合型直流交流转换系统操作方法的流程图。该混合型直流交流转换系统的操作方法包含下列步骤:提供一第一直流输入电压与一第二直流输入电 压，其中，该第二直流输入电压大于该第一直流输入电压(SlOO)。
[0091]提供一电源转换装置，并联连接该第一直流输入电压与该第二直流输入电压，以 转换该第一直流输入电压或该第二直流输入电压为一交流输出电压(S200)。其中，该电 源转换装置包含一第一功率开关以及与该第一功率开关并联连接的一第一二极管、一第二 功率开关以及与该第二功率开关并联连接的一第二二极管、一第三功率开关以及与该第三 功率开关并联连接的一第三二极管、一第四功率开关以及与该第四功率开关并联连接的一 第四二极管、一第五功率开关以及与该第五功率开关并联连接的一第五二极管、一第六功 率开关以及与该第六功率开关并联连接的一第六二极管、一第七功率开关以及与该第七功 率开关并联连接的一第七二极管、一第八功率开关以及与该第八功率开关并联连接的一第 八二极管以及一二极管。
[0092]该第三功率开关串联连接该第二功率开关，该第二功率开关串联连接该第一功率 开关以形成一第一回路，且该第二功率开关与该第三功率开关连接处为一第二输出端。该 第五功率开关系串联连接该第四功率开关，该第五二极管的阳极连接该第三二极管的阳 极，再连接该第一直流输入电压的负极与该第二直流输入电压的负极。该第六功率开关系 连接于该第一二极管的阳极与该第四二极管的阳极之间，且该第六功率开关与该第四功率 开关连接处为一第一输出端。其中，该第一输出端与该第二输出端输出一交流输出电压。 该第七二极管的阳极连接该第六二极管的阴极。该第七功率开关串联连接该第二功率开 关，该第二功率开关串联连接该第三功率开关以形成一第二回路，该第二回路并联连接该 第二直流输入电压。该第八二极管的阳极连接该第六二极管的阳极，且该第八二极管的阴 极连接该第七二极管的阴极，再连接该第二直流输入电压的正极。该二极管的阴极连接该 第一二极管的阴极与该第四二极管的阴极，该二极管的阳极连接该第一直流输入电压的正 极，且该第一回路经由该二极管D并联连接该第一直流输入电压10。通过上述该电源转 换装置的拓朴电路架构，可用以提供该第一直流输入电压与该第二直流输入电压的电源转 换，以对一后端负载供电。此外，该混合型直流交流转换系统更包含一滤波器，其中，该滤波 器连接于该第一输出端、该第二输出端与该负载之间，且该滤波器包含一第一电感器、一第 二电感器以及一电容器。
[0093]值得一提，在本发明该混合型直流交流转换系统中，该第二直流输入电压可通过 一升压转换器(boost converter)升压该第一直流输入电压，而达到与前述两个直流输入 电压供电的相同功效。
[0094]提供一比较单元，接收该交流输出电压与一外部参考电压(S300)。当该交流输出 电压的绝对值小于或等于该外部参考电压时，该比较单元输出一控制信号，以控制该电源 转换装置转换该第一直流输入电压为该交流输出电压对一负载供电(S400)。当该交流输出 电压的绝对值大于该外部参考电压时，该比较单元输出该控制信号，以控制该电源转换装 置转换该第二直流输入电压为该交流输出电压对该负载供电(S500)。该混合型直流交流转 换系统针对该电源转换装置所输出的该交流输出电压，与该外部参考电压比较，当该交流 输出电压对该负载所需电压较小时，该混合型直流交流转换系统则通过电压电压较小的该 第一直流输入电压经由该电源转换装置转换，以减少该电源转换装置的该多个功率开关切 换损失，而非该交流输出电压的正、负半周皆持续由较高电压供电，如此可大大地提高整体转换效率。
[0095]惟，以上所述，仅为本发明较佳具体实施例的详细说明与图式，惟本发明的特征并 不局限于此，并非用以限制本发明，本发明的所有范围应以下述的申请专利权利要求范围 为准，凡合于本发明申请专利权利要求范围的精神与其类似变化的实施例，皆应包含于本 发明的范畴中，任何本领欲技术人员在本发明的领域内，可轻易思及的变化或修饰皆可涵 盖在本案的专利权利要求范围。
【权利要求】
1.ー种混合型直流交流转换系统包含: 一第一直流输入电压； 一第二直流输入电压，其中，该第二直流输入电压大于该第一直流输入电压； ー电源转换装置，并联连接该第一直流输入电压与该第二直流输入电压，以转换该第一直流输入电压或该第二直流输入电压为ー交流输出电压，进而对ー负载供电；及 一比较单元，接收该交流输出电压与一外部參考电压，当该交流输出电压的绝对值小于或等于该外部參考电压时，该比较单元输出ー控制信号，以控制该电源转换装置转换该第一直流输入电压为该交流输出电压；当该交流输出电压的绝对值大于该外部參考电压时，该比较单元输出该控制信号，以控制该电源转换装置转换该第二直流输入电压为该交流输出电压。
2.如权利要求1所述的混合型直流交流转换系统，其中该电源转换装置包含: 一第一功率开关及并联连接的一第一二极管； 一第二功率开关及并联连接的一第二二极管； 一第三功率开关及并联连接的一第三二极管，该第三功率开关串联连接该第二功率开关，该第二功率开关系串联连接该第一功率开关以形成一第一路径，且该第二功率开关与该第三功率开关连接处为ー第二输出端； 一第四功率开关及并联连接的一第四二极管； 一第五功率开关及并联连 接的一第五二极管，该第五功率开关串联连接该第四功率开关，该第五二极管的阳极连接该第三二极管的阳极，再连接该第一直流输入电压的负极与该第二直流输入电压的负极； 一第六功率开关及并联连接的一第六二极管，该第六功率开关连接于该第一二极管的阳极与该第四二极管的阳极之间，且该第六功率开关与该第四功率开关连接处为ー第一输出端，其中，该第一输出端与该第二输出端输出该交流输出电压； 一第七功率开关及并联连接的一第七二极管，该第七二极管的阳极连接该第六二极管的阴极；该第七功率开关串联连接该第二功率开关，该第二功率开关串联连接该第三功率开关以形成一第二路径，该第二路径并联连接该第二直流输入电压； 一第八功率开关及并联连接的一第八二极管，该第八二极管的阳极连接该第六二极管的阳极，且该第八二极管的阴极连接该第七二极管的阴极，再连接该第二直流输入电压的正极；及 一二极管，该二极管的阴极连接该第一二极管的阴极与该第四二极管的阴极，该二极管的阳极连接该第一直流输入电压的正极，且该第一路径经由该二极管并联连接该第一直流输入电压。
3.如权利要求2所述的混合型直流交流转换系统，其中该混合型直流交流转换系统更包含: ー滤波器，该滤波器连接于该第一输出端、该第二输出端与该负载之间，且该滤波器包含一第一电感器、一第二电感器以及ー电容器。
4.如权利要求1所述的混合型直流交流转换系统，其中该第二直流输入电压通过一升压转换器升压该第一直流输入电压；其中该第一直流输入电压的正极与负极连接一第一直流电容两端，以维持该第一直流输入电压大小；该第二直流输入电压的正极与负极连接一第二直流电容两端，以维持该第二直流输入电压大小。
5.如权利要求3所述的混合型直流交流转换系统，其中当该交流输出电压的绝对值小于或等于该外部参考电压，且该滤波器的该第一电感器与该第二电感器为一储能操作周期时，该第一直流输入电压对该负载供电。
6.如权利要求3所述的混合型直流交流转换系统，其中当该交流输出电压的绝对值小于或等于该外部参考电压，且该滤波器的该第一电感器与该第二电感器为一释能操作周期时，该第一电感器与该第二电感器的储能对该负载供电。
7.如权利要求3所述的混合型直流交流转换系统，其中当该交流输出电压的绝对值大于该外部参考电压，且该滤波器的该第一电感器与该第二电感器为一储能操作周期时，该第二直流输入电压对该负载供电。
8.如权利要求3所述的混合型直流交流转换系统，其中当该交流输出电压的绝对值大于该外部参考电压，且该滤波器的该第一电感器与该第二电感器为一释能操作周期时，该第一电感器与该第二电感器的储能对该负载供电。
9.如权利要求5所述的混合型直流交流转换系统，其中当该交流输出电压为正值时， 该第一直流输入电压对该负载供电的电流回路依序由该第一直流输入电压、该二极管、该第四功率开关、该第一电感器、该负载、该第二电感器以及该第三功率开关所构成；其中当该交流输出电压为负值时，该第一直流输入电压对该负载供电的电流回路依序由该第一直流输入电压、该二极管、该第一功率开关、该第二功率开关、该第二电感器、该负载、该第一电感器以及该第五功率开关所构成。
10.如权利要求6所述的混合型直流交流转换系统，其中当该交流输出电压为正值时， 该第一电感器与该第二电感器的储能对该负载供电的电流回路依序由该第一电感器、该负载、该第二电感器、该第二二极管以及该第六功率开关所构成；其中当该交流输出电压为负值时，该第一电感器与该第二电感器的储能对该负载供电的电流回路依序由该第一电感器、该第六二极管、该第二功率开关、该第二电感器以及该负载所构成。
11.如权利要求7所述的混合型直流交流转换系统，其中当该交流输出电压为正值时， 该第二直流输入电压对该负载供电的电流回路依序由该第二直流输入电压、该第八功率开关、该第一电感器、该负载、该第二电感器以及该第三功率开关所构成；其中当该交流输出电压为负值时，该第二直流输入电压对该负载供电的电流回路依序由该第二直流输入电压、该第七功率开关、该第二功率开关、该第二电感器、该负载、该第一电感器以及该第五功率开关所构成。
12.如权利要求8所述的混合·型直流交流转换系统，其中当该交流输出电压为正值时， 该第一电感器与该第二电感器的储能对该负载供电的电流回路依序由该第一电感器、该负载、该第二电感器、该第三功率开关、该二极管以及该第四功率开关所构成；其中当该交流输出电压为负值时，该第一电感器与该第二电感器的储能对该负载供电的电流回路依序由该第一电感器、该第五功率开关、该二极管、该第一功率开关、该第二功率开关、该第二电感器以及该负载所构成。
13.一种混合型直流交流转换的操作方法，包含下列步骤:(a)提供一第一直流输入电压与一第二直流输入电压，其中，该第二直流输入电压大于该第一直流输入电压；(b)提供ー电源转换装置，并联连接该第一直流输入电压与该第二直流输入电压，以转换该第一直流输入电压或该第二直流输入电压为ー交流输出电压； (C)提供一比较单元，接收该交流输出电压与一外部參考电压； (d)当该交流输出电压的绝对值小于或等于该外部參考电压时，该比较单元输出ー控制信号，以控制该电源转换装置转换该第一直流输入电压为该交流输出电压对一负载供电；及 (e)当该交流输出电压的绝对值大于该外部參考电压时，该比较单元输出该控制信号，以控制该电源转换装置转换该第二直流输入电压为该交流输出电压对该负载供电。
14.如权利要求13所述的混合型直流交流转换的操作方法，其中该电源转换装置包 含: 一第一功率开关及并联连接的一第一二极管； 一第二功率开关及并联连接的一第二二极管； 一第三功率开关及并联连接的一第三二极管，该第三功率开关串联连接该第二功率开关，该第二功率开关串联连接该第一功率开关以形成一第一路径，且该第二功率开关与该第三功率开关连接处为ー第二输出端； 一第四功率开关及并联连接的一第四二极管； 一第五功率开关及并联连接的一第五二极管，该第五功率开关串联连接该第四功率开关，该第五二极管的阳极连接该第三二极管的阳极，再连接该第一直流输入电压的负极与该第二直流输入电压的负极； 一第六功率开关及并联连接的一第六二极管，该第六功率开关连接于该第一二极管的阳极与该第四二极管的阳极之间，且该第六功率开关与该第四功率开关连接处为ー第一输出端，其中，该第一输出端与该第二输出端输出一交流输出电压； 一第七功率开关及并联连接的一第七二极管，该第七二极管的阳极连接该第六二极管的阴极；该第七功率开关串联连接该第二功率开关，该第二功率开关串联连接该第三功率开关以形成一第二路径，该第二路径并联连接该第二直流输入电压； 一第八功率开关及并联连接的一第八二极管，该第八二极管的阳极连接该第六二极管的阳极，且该第八二极管的阴极连接该第七二极管的阴极，再连接该第二直流输入电压的正极；及 一二极管，该二极管的阴极连接该第一二极管的阴极与该第四二极管的阴极，该二极管的阳极连接该第一直流输入电压的正极，且该第一路径经由该二极管并联连接该第一直流输入电压。
15.如权利要求14所述的混合型直流交流转换的操作方法，其中该混合型直流交流转换系统更包含: ー滤波器，该滤波器连接于该第一输出端、该第二输出端与该负载之间，且该滤波器包含一第一电感器、一第二电感器以及ー电容器。
16.如权利要求13所述的混合型直流交流转换的操作方法，其中该第二直流输入电压通过一升压转换器升压该第一直流输入电压；其中该第一直流输入电压的正极与负极连接一第一直流电容两端，以维持该第一直流输入电压大小；该第二直流输入电压的正极与负极连接一第二直流电容两端，以维持该第二直流输入电压大小。
17. 如权利要求15所述的混合型直流交流转换的操作方法，其中当该交流输出电压的绝对值小于或等于该外部参考电压，且该滤波器的该第一电感器与该第二电感器为一储能操作周期时，该第一直流输入电压对该负载供电；当该交流输出电压为正值时，该第一直流输入电压对该负载供电的电流回路依序由该第一直流输入电压、该二极管、该第四功率开关、该第一电感器、该负载、该第二电感器以及该第三功率开关所构成；其中当该交流输出电压为负值时，该第一直流输入电压对该负载供电的电流回路依序由该第一直流输入电压、该二极管、该第一功率开关、该第二功率开关、该第二电感器、该负载、该第一电感器以及该第五功率开关所构成。
18.如权利要求15所述的混合型直流交流转换的操作方法，其中当该交流输出电压的绝对值小于或等于该外部参考电压，且该滤波器的该第一电感器与该第二电感器为一释能操作周期时，该第一电感器与该第二电感器的储能对该负载供电；当该交流输出电压为正值时，该第一电感器与该第二电感器的储能对该负载供电的电流回路依序由该第一电感器、该负载、该第二电感器、该第二二极管以及该第六功率开关所构成；其中当该交流输出电压为负值时，该第一电感器与该第二电感器的储能对该负载供电的电流回路依序由该第一电感器、该第六二极管、该第二功率开关、该第二电感器以及该负载所构成。
19.如权利要求15所述的混合型直流交流转换的操作方法，其中当该交流输出电压的绝对值大于该外部参考电压，且该滤波器的该第一电感器与该第二电感器为一储能操作周期时，该第二直流输入电压对该负载供电；当该交流输出电压为正值时，该第二直流输入电压对该负载供电的电流回路依序由该第二直流输入电压、该第八功率开关、该第一电感器、 该负载、该第二电感器以及该第三功率开关所构成；其中当该交流输出电压为负值时，该第二直流输入电压对该负载供电的电流回路依序由该第二直流输入电压、该第七功率开关、 该第二功率开关、该第二电感器、该负载、该第一电感器以及该第五功率开关所构成。
20.如权利要求15所述的混合型直流交流转换的操作方法，其中当该交流输出电压的绝对值大于该外部参考电压，且该滤波器的该第一电感器与该第二电感器为一释能操作周期时，该第一电感器与该第二电感器的储能对该负载供电；当该交流输出电压为正值时， 该第一电感器与该第二电感器的储能对该负载供电的电流回路依序由该第一电感器、该负载、该第二电感器、该第三功率开关、该二极管以及该第四功率开关所构成；其中当该交流输出电压为负值时，该第一电感器与该第二电感器的储能对该负载供电的电流回路依序由该第一电感器、该第五功率开关、该二极管、该第一功率开关、该第二功率开关、该第二电感器以及该负载所构成。
【文档编号】H02M7/48GK103595275SQ201210292112
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2012年8月16日 优先权日:2012年8月16日
【发明者】顾振维, 李雷鸣, 黄河 申请人:台达电子工业股份有限公司