直流转交流电源转换系统及其操作方法
【专利摘要】本发明公开了一种直流转交流电源转换系统以转换一直流输入电压为一交流输出电压，主要包含一桥式切换电路、一辅助开关电路以及一控制电路。该桥式切换电路包含一第一功率开关、一第二功率开关、一第三功率开关以及一第四功率开关。该辅助开关电路包含一第五功率开关、一第六功率开关、一第七功率开关以及一第八功率开关。该控制电路产生一互补切换信号对分别控制该第一功率开关与该第四功率开关以及该第二功率开关与该第三功率开关，并且产生一互补电平信号对分别控制该第六功率开关与该第七功率开关以及该第五功率开关与该第八功率开关。
【专利说明】直流转交流电源转换系统及其操作方法
【技术领域】
[0001] 本发明有关一种直流转交流电源转换系统及其操作方法，尤指一种降低寄生电容 电压所造成漏电流影响的直流转交流电源转换系统及其操作方法。
【背景技术】
[0002] 请参见图1为现有技术全桥式逆变器的电路图。该全桥式逆变器通过在零电压 状态下，将直流及交流侧解耦合。理论上，在零电压状态下，AN点电压（之后称为VAN)及 BN点电压（之后称为VBN)皆应为直流电压Vdc的一半，亦即，VAN=VBN=l/2Vdc。因此，A、 B两点的共模电压为定值，以达到降低漏电流Icpl，Icp2。然而，漏电流Icpl，Icp2成分在 接近交流换相时，由于零电压状况期间较长，再加上交流电压变化大，因此，造成寄生电容 上Cpl，Cp2的电压变化较大，而产生快速变化的漏电流Icpl，Icp2,亦即，寄生电容电压变 化越大，漏电流越增加。实际上，因为电路元件及正负端寄生电容Cpl，Cp2不相同，而造成 VAN与VBN不为直流电压Vdc的一半，因此，A、B两点的共模电压非为定值。
[0003] 因此，如何设计出一种直流转交流电源转换系统及其操作方法，通过辅助开关电 路组成零电压状态下的电感释能路径，并且将辅助开关电路与直流侧的该中性点连接，大 大地降低寄生电容电压所造成漏电流的影响，乃为本案发明人所欲行克服并加以解决的一 大课题。
【发明内容】
[0004] 本发明的一目的在于提供一种直流转交流电源转换系统，以克服现有技术的问 题。
[0005] 该直流转交流电源转换系统以转换一直流输入电压为一交流输出电压。该直流转 交流电源转换系统包含一输入电容组、一桥式切换电路、一辅助开关电路、一滤波电路以及 一控制电路。该输入电容组包含一第一电容与一第二电容，该第一电容与该第二电容连接 于一中性点，并且接收该直流输入电压。该桥式切换电路并联该输入电容组，包含一第一桥 臂以及与该第一桥臂并联的一第二桥臂，该第一桥臂由一第一功率开关与一第二功率开关 串联形成，该第二桥臂由一第三功率开关与一第四功率开关串联形成。该辅助开关电路连 接于该中性点与该桥式切换电路之间，包含一第三桥臂以及与该第三桥臂连接的一第四桥 臂，该第三桥臂由一第五功率开关与一第六功率开关串联形成，该第四桥臂由一第七功率 开关与一第八功率开关串联形成。该滤波电路包含一第一滤波电感、一第二滤波电感以及 一滤波电容，该滤波电容连接于该第一滤波电感与该第二滤波电感之间，该第一滤波电感 连接该第一桥臂与该第三桥臂，该第二滤波电感连接该第二桥臂与该第四桥臂。该控制电 路产生一互补切换信号对与一互补电平信号对，其中该互补切换信号对分别控制该第一功 率开关与该第四功率开关以及该第二功率开关与该第三功率开关，该互补电平信号对分别 控制该第六功率开关与该第七功率开关以及该第五功率开关与该第八功率开关。其中，该 辅助开关电路提供该第一滤波电感与该第二滤波电感的释能路径，以降低该直流输入电压 的寄生电容效应所造成的漏电流。
[0006] 该直流转交流电源转换系统以转换一直流输入电压为一交流输出电压。该直流 转交流电源转换系统包含一输入电容组、一第一桥式切换电路、一第一辅助开关电路、一 第二桥式切换电路、一第二辅助开关电路、一第一滤波电路、一第二滤波电路以及一控制电 路。该输入电容组包含一第一电容与一第二电容，该第一电容与该第二电容连接于一中性 点，并且接收该直流输入电压。该第一桥式切换电路并联该输入电容组，包含一第一桥臂以 及与该第一桥臂并联的一第二桥臂，该第一桥臂由一第一功率开关与一第五二极管串联形 成，该第二桥臂由一第二功率开关与一第六二极管串联形成。该第一辅助开关电路连接于 该中性点与该第一桥式切换电路之间，包含一第三桥臂以及与该第三桥臂连接的一第四桥 臂，该第三桥臂由一第三功率开关与一第七二极管串联形成，该第四桥臂由一第四功率开 关与一第八二极管串联形成。该第二桥式切换电路并联该输入电容组，包含一第一桥臂以 及与该第一桥臂并联的一第二桥臂，该第一桥臂由一第一功率开关与一第五二极管串联形 成，该第二桥臂由一第二功率开关与一第六二极管串联形成。该第二辅助开关电路连接于 该中性点与该第二桥式切换电路之间，包含一第三桥臂以及与该第三桥臂连接的一第四桥 臂，该第三桥臂由一第三功率开关与一第七二极管串联形成，该第四桥臂由一第四功率开 关与一第八二极管串联形成。该第一滤波电路包含一第一滤波电感、一第二滤波电感以及 一滤波电容，该滤波电容连接于该第一滤波电感与该第二滤波电感之间，该第一滤波电感 连接该第一桥式切换电路的该第一桥臂与该第一辅助开关电路的该第三桥臂，该第二滤波 电感连接该第一桥式切换电路的该第二桥臂与该第一辅助开关电路的该第四桥臂。该第二 滤波电路包含一第一滤波电感、一第二滤波电感以及该滤波电容，该滤波电容连接于该第 一滤波电感与该第二滤波电感之间，该第一滤波电感连接该第二桥式切换电路的该第一桥 臂与该第二辅助开关电路的该第三桥臂，该第二滤波电感连接该第二桥式切换电路的该第 二桥臂与该第二辅助开关电路的该第四桥臂。该控制电路产生一互补切换信号对与一互补 电平信号对，其中该互补切换信号对分别控制该第一桥式切换电路的该第一功率开关与该 第二功率开关以及该第二桥式切换电路的该第一功率开关与该第二功率开关，该互补电平 信号对分别控制该第一辅助开关电路的该第三功率开关与该第四功率开关以及该第二辅 助开关电路的该第三功率开关与该第四功率开关。其中，该第一辅助开关电路提供该第一 滤波电路的该第一滤波电感与该第二滤波电感的释能路径，该第二辅助开关电路提供该第 二滤波电路的该第一滤波电感与该第二滤波电感的释能路径，以降低该直流输入电压的寄 生电容效应所造成的漏电流。
[0007] 本发明的再另一目的在于提供一种直流转交流电源转换系统的操作方法，以克服 现有技术的问题。
[0008] 该直流转交流电源转换系统以转换一直流输入电压为一交流输出电压，该操作方 法包含下列步骤：(a)提供一输入电容组，接收该直流输入电压，该输入电容组包含一第一 电容与一第二电容，该第一电容与该第二电容连接于一中性点；(b)提供一桥式切换电路， 并联该输入电容组，该桥式切换电路包含一第一桥臂以及与该第一桥臂并联的一第二桥 臂，该第一桥臂由一第一功率开关与一第二功率开关串联形成，该第二桥臂由一第三功率 开关与一第四功率开关串联形成；（c)提供一辅助开关电路，连接于该中性点与该桥式切 换电路之间，该辅助开关电路包含一第三桥臂以及与该第三桥臂连接的一第四桥臂，该第 三桥臂由一第五功率开关与一第六功率开关串联形成，该第四桥臂由一第七功率开关与一 第八功率开关串联形成；（d)提供一滤波电路，连接该桥式切换电路与该辅助开关电路，该 滤波电路包含一第一滤波电感、一第二滤波电感以及一滤波电容；（e)提供一控制电路，产 生一互补切换信号对与一互补电平信号对，其中该互补切换信号对分别控制该第一功率开 关与该第四功率开关以及该第二功率开关与该第三功率开关，该互补电平信号对分别控制 该第六功率开关与该第七功率开关以及该第五功率开关与该第八功率开关。
[0009] 通过该辅助开关电路组成零电压状态下的电感释能路径，并且将该辅助开关电路 与直流侧的该中性点连接，并且，由于串联的该第一电容与该第二电容箝制电压于零电压 状态下恰为该直流输入电压的一半，如此，能够大大地降低寄生电容电压所造成漏电流的 影响。
[0010] 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。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 图1为现有技术全桥式逆变器的电路图；
[0012] 图2为本发明直流转交流电源转换系统第一实施例的电路图；
[0013] 图3为本发明直流交流转换系统第一实施例的开关控制信号波形图；
[0014] 图4A为本发明直流交流转换系统第一实施例为正半周储能操作时的电路图；
[0015] 图4B为本发明直流交流转换系统第一实施例为正半周释能操作时的电路图； [0016] 图5A为本发明直流交流转换系统第一实施例为负半周储能操作时的电路图；
[0017] 图5B为本发明直流交流转换系统第一实施例为负半周释能操作时的电路图；
[0018] 图6为本发明直流转交流电源转换系统第二实施例的电路图；
[0019] 图7为本发明直流交流转换系统第二实施例的开关控制信号波形图；
[0020] 图8A为本发明直流交流转换系统第二实施例为正半周储能操作时的电路图；
[0021] 图8B为本发明直流交流转换系统第二实施例为正半周释能操作时得电路图；
[0022] 图9A为本发明直流交流转换系统第二实施例为负半周储能操作时的电路图；
[0023] 图9B为本发明直流交流转换系统第二实施例为负半周释能操作时的电路图；及
[0024] 图10为本发明直流转交流电源转换系统操作方法的流程图。
[0025] 其中，附图标记说明如下：
[0026] 〔现有技术〕
[0027] Vdc 直流输入电压
[0028] Vac 交流输出电压
[0029] Cla 输入电容
[0030] Sla?S6a功率开关
[0031] Dla ?D6a 二极管
[0032] Lla，L2a 输出电感
[0033] Ca 输出电容
[0034] Cpl，Cp2 寄生电容
[0035] Icpl，Icp2 漏电流
[0036] 〔本发明〕
[0037] Vdc 直流输入电压
[0038] Vac 交流输出电压
[0039] 11 输入电容组
[0040] 12 桥式切换电路
[0041] 13 辅助开关电路
[0042] 14 滤波电路
[0043] 15 控制电路
[0044] C11 第一电容
[0045] C12 第二电容
[0046] Po 中性点
[0047] L11 第一桥臂
[0048] L12 第二桥臂
[0049] L13 第三桥臂
[0050] L14 第四桥臂
[0051] S11 第一功率开关
[0052] S12 第二功率开关
[0053] S13 第三功率开关
[0054] S14 第四功率开关
[0055] S15 第五功率开关
[0056] S16 第六功率开关
[0057] S17 第七功率开关
[0058] S18 第八功率开关
[0059] D11 第一二极管
[0060] D12 第二二极管
[0061] D13 第三二极管
[0062] D14 第四二极管
[0063] D15 第五二极管
[0064] D16 第六二极管
[0065] D17 第七二极管
[0066] D18 第八二极管
[0067] L11 第一滤波电感
[0068] L12 第二滤波电感
[0069] C10 滤波电容
[0070] 21 输入电容组
[0071] 221 第一桥式切换电路
[0072] 222 第二桥式切换电路
[0073] 231 第一辅助开关电路
[0074] 232 第二辅助开关电路
[0075] 241 第一滤波电路
[0076] 242 第二滤波电路
[0077] 25 控制电路
[0078] C21 第一电容
[0079] C22 第二电容
[0080] Po 中性点
[0081] L211 第一桥臂
[0082] L221 第二桥臂
[0083] L231 第三桥臂
[0084] L241 第四桥臂
[0085] L212 第一桥臂
[0086] L222 第二桥臂
[0087] L232 第三桥臂
[0088] L242 第四桥臂
[0089] S211 第一功率开关
[0090] S221 第二功率开关
[0091] S231 第三功率开关
[0092] S241 第四功率开关
[0093] D211 第一二极管
[0094] D221 第二二极管
[0095] D231 第三二极管
[0096] D241 第四二极管
[0097] D251 第五二极管
[0098] D261 第六二极管
[0099] D271 第七二极管
[0100] D281 第八二极管
[0101] L211 第一滤波电感
[0102] L221 第二滤波电感
[0103] C20 滤波电容
[0104] S212 第一功率开关
[0105] S222 第二功率开关
[0106] S232 第三功率开关
[0107] S242 第四功率开关
[0108] D212 第一二极管
[0109] D222 第二二极管
[0110] D232 第三二极管
[0111] D242 第四二极管
[0112] D252 第五二极管
[0113] D262 第六二极管
[0114] D272 第七二极管
[0115] D282 第八二极管
[0116] L212 第一滤波电感
[0117] L222 第二滤波电感
[0118] Lpsl，Lnsl 储能路径
[0119] Lprl, Lnrl 释能路径
[0120] Lps2, Lns2 储能路径
[0121] Lpr2, Lnr2 释能路径
[0122] Scl，Sc4 切换信号
[0123] Sc2，Sc3 切换信号
[0124] Sc5，Sc8 电平信号
[0125] Sc6，Sc7 电平信号
[0126] Scll，Sc21 切换信号
[0127] Scl2，Sc22 切换信号
[0128] Sc31，Sc41 电平信号
[0129] Sc32, Sc42 电平信号
[0130] t0, tl, t2 时间
[0131] S10 ?S50 步骤
【具体实施方式】
[0132] 兹有关本发明的技术内容及详细说明，配合图式说明如下：
[0133] 请参见图2为本发明直流转交流电源转换系统第一实施例的电路图。该直流转交 流电源转换系统以转换一直流输入电压Vdc为一交流输出电压Vac。该直流转交流电源转 换系统包含一输入电容组11、一桥式切换电路12、一辅助开关电路13、一滤波电路14以及 一控制电路15。该输入电容组11接收该直流输入电压Vdc，包含一第一电容C11与一第二 电容C12,该第一电容C11与该第二电容C12连接于一中性点Po,以维持该第一电容C11与 第二电容C12的跨压分别等于该直流输入电压Vdc的一半。该桥式切换电路12并联该输 入电容组11，包含一第一桥臂L11以及与该第一桥臂L11并联的一第二桥臂L12,该第一桥 臂L11由一第一功率开关S11与一第二功率开关S12串联形成，该第二桥臂L12由一第三 功率开关S13与一第四功率开关S14串联形成。在本实施例中，该桥式切换电路12为一全 桥式切换电路。该辅助开关电路13连接于该中性点Po与该桥式切换电路12之间，包含一 第三桥臂L13以及与该第三桥臂L13连接的一第四桥臂L14,该第三桥臂L13由一第五功率 开关S15与一第六功率开关S16串联形成，该第四桥臂L14由一第七功率开关S17与一第 八功率开关S18串联形成。
[0134] 该滤波电路14连接该桥式切换电路12与该辅助开关电路13,包含一第一滤波电 感L11、一第二滤波电感L12以及一滤波电容C10。该控制电路15产生一互补切换信号对 (Scl，Sc4与Sc2, Sc3)与一互补电平信号对（Sc6, Sc7与Sc5, Sc8)，其中该互补切换信号对 (Scl，Sc4与Sc2, Sc3)分别控制该第一功率开关S11与该第四功率开关S14以及该第二功 率开关S12与该第三功率开关S13,该互补电平信号对（Sc6, Sc7与Sc5, Sc8)分别控制该第 六功率开关S16与该第七功率开关S17以及该第五功率开关S15与该第八功率开关S18。 再者，该桥式切换电路12的该第一功率开关S11、该第二功率开关S12、该第三功率开关S13 以及该第四功率开关S14对应并联一二极管，分别为一第一二极管D11、一第二二极管D12、 一第三二极管D13以及一第四二极管D14 ;该辅助开关电路13的该第五功率开关S15、该第 六功率开关S16、该第七功率开关S17以及该第八功率开关S18对应并联一二极管，分别为 一第五二极管D15、一第六二极管D16、一第七二极管D17以及一第八二极管D18。至于该直 流转交流电源转换系统的操作说明，将于后文有详细的阐述。
[0135] 请参见图4A与图4B分别为本发明直流转交流电源转换系统第一实施例为正半周 储能与释能操作时的电路图，并且配合参见图3为本发明直流交流转换系统第一实施例的 开关控制信号波形图。该交流输出电压Vac为正半周操作（时间t0?tl区间），该控制电 路15产生该互补切换信号对（Scl，Sc4与Sc2, Sc3)，以切换控制该第一功率开关S11与该 第四功率开关S14以及低电平截止该第二功率开关S12与该第三功率开关S13,并且产生该 互补电平信号对（Sc6, Sc7与Sc5, Sc8)，以高电平导通该第六功率开关S16与该第七功率开 关S17以及低电平截止该第五功率开关S15与该第八功率开关S18。如图4A所示，若该第 一滤波电感L11与该第二滤波电感L12为储能操作时，该直流转交流电源转换系统一储能 回路Lpsl依序为该直流输入电压Vdc、该第一功率开关SI 1、该第一滤波电感LI 1、该交流输 出电压Vac、该第二滤波电感L12、该第四功率开关S14,再回到该直流输入电压Vdc。如图 4B所示，若该第一滤波电感L11与该第二滤波电感L12为释能操作时，该直流转交流电源转 换系统一释能回路Lprl依序为该第一滤波电感LI 1、该交流输出电压Vac、该第二滤波电感 L12、该第七功率开关S17、该第八二极管D18、该第六功率开关S16、该第五二极管D15,再回 到该第一滤波电感L11。
[0136] 请参见图5A与图5B分别为本发明直流转交流电源转换系统第一实施例为负半周 储能与释能操作时的电路图。该交流输出电压Vac为负半周操作（时间tl?t2区间）， 该控制电路15产生该互补切换信号对（Sc2, Sc3与Scl，Sc4)，以切换控制该第二功率开关 S12与该第三功率开关S13以及低电平截止该第一功率开关S11与该第四功率开关S14,并 且产生该互补电平信号对（Sc5, Sc8与Sc6, Sc7)，以高电平导通该第五功率开关S15与该 第八功率开关S18以及低电平截止该第六功率开关S16与该第七功率开关S17。如图5A 所示，若该第一滤波电感L11与该第二滤波电感L12为储能操作时，该直流转交流电源转换 系统一储能回路Lnsl依序为该直流输入电压Vdc、该第三功率开关S13、该第二滤波电感 L12、该交流输出电压Vac、该第一滤波电感L11、该第二功率开关S12,再回到该直流输入电 压Vdc。如图5B所示，若该第一滤波电感L11与该第二滤波电感L12为释能操作时，该直流 转交流电源转换系统一释能回路Lnrl依序为该第二滤波电感L12、该交流输出电压Vac、该 第一滤波电感L11、该第五功率开关S15、该第六二极管D16、该第八功率开关S18、该第七二 极管D17,再回到该第二滤波电感L12。
[0137] 请参见图6为本发明直流转交流电源转换系统第二实施例的电路图。该直流转 交流电源转换系统以转换一直流输入电压Vdc为一交流输出电压Vac。该直流转交流电源 转换系统包含一输入电容组21、一第一桥式切换电路221、一第一辅助开关电路231、一第 二桥式切换电路222、一第二辅助开关电路232、一第一滤波电路241、一第二滤波电路242 以及一控制电路25。该输入电容组21接收该直流输入电压Vdc，包含一第一电容C21与 一第二电容C22,该第一电容C21与该第二电容C22连接于一中性点Po,以维持该第一电 容C11与第二电容C12的跨压分别等于该直流输入电压Vdc的一半。该第一桥式切换电路 221并联该输入电容组21，包含一第一桥臂L211以及与该第一桥臂L211并联的一第二桥 臂L221，该第一桥臂L211由一第一功率开关S211与一第五二极管D251串联形成，该第二 桥臂L221由一第二功率开关S221与一第六二极管D261串联形成。该第一辅助开关电路 231连接于该中性点Po与该第一桥式切换电路221之间，包含一第三桥臂L231以及与该第 三桥臂L231连接的一第四桥臂L241，该第三桥臂L231由一第三功率开关S231与一第七二 极管D271串联形成，该第四桥臂L241由一第四功率开关S241与一第八二极管D281串联 形成。
[0138] 该第二桥式切换电路222并联该输入电容组21，包含一第一桥臂L212以及与该第 一桥臂L212并联的一第二桥臂L222,该第一桥臂L212由一第一功率开关S212与一第五二 极管D252串联形成，该第二桥臂L222由一第二功率开关S222与一第六二极管D262串联 形成。该第二辅助开关电路232连接于该中性点Po与该第二桥式切换电路222之间，包含 一第三桥臂L232以及与该第三桥臂L232连接的一第四桥臂L242,该第三桥臂L232由一第 三功率开关S232与一第七二极管D272串联形成，该第四桥臂L242由一第四功率开关S242 与一第八二极管D282串联形成。
[0139] 该第一滤波电路241，连接该第一桥式切换电路221与该第一辅助开关电路231， 包含一第一滤波电感L211、一第二滤波电感L221以及一滤波电容C20。该第二滤波电 路242,连接该第二桥式切换电路222与该第二辅助开关电路232,包含一第一滤波电感 L212、一第二滤波电感L222以及该滤波电容C20。该控制电路25产生一互补切换信号对 (Sell, Sc21，Scl2, Sc22)与一互补电平信号对（Sc31，Sc41，Sc32, Sc42)，其中该互补切换 信号对（Sell，Sc21，Scl2, Sc22)分别控制该第一桥式切换电路221的该第一功率开关S211 与该第二功率开关S221以及该第二桥式切换电路222的该第一功率开关S212与该第二 功率开关S222,该互补电平信号对（Sc31，Sc41，Sc32, Sc42)分别控制该第一辅助开关电路 231的该第三功率开关S231与该第四功率开关S241以及该第二辅助开关电路232的该第 三功率开关S232与该第四功率开关S242。再者，该第一桥式切换电路221的该第一功率开 关S211与该第二功率开关S221对应并联一二极管，分别为一第一二极管D211与一第二二 极管D221 ;该第一辅助开关电路231的该第三功率开关S231与该第四功率开关S241对应 并联一二极管，分别为一第三二极管D231与一第四二极管D241 ;该第二桥式切换电路222 的该第一功率开关S212与该第二功率开关S222对应并联一二极管，分别为一第一二极管 D212与一第二二极管D222 ;该第二辅助开关电路232的该第三功率开关S232与该第四功 率开关S242对应并联一二极管，分别为一第三二极管D232与一第四二极管D242。至于该 直流转交流电源转换系统的操作说明，将于后文有详细的阐述。
[0140] 请参见图8A与图8B分别为本发明直流转交流电源转换系统第二实施例为正半 周储能与释能操作时的电路图。并且配合参见图7为本发明直流交流转换系统第二实施 例的开关控制信号波形图。该交流输出电压Vac为正半周操作（时间t0?tl区间），该 控制电路25产生该互补切换信号对（Sell，Sc21，Scl2, Sc22)，以切换控制该第一桥式切换 电路221的该第一功率开关S211与该第二功率开关S221以及低电平截止该第二桥式切 换电路222的该第一功率开关S212与该第二功率开关S222,并且产生该互补电平信号对 (Sc31，Sc41，Sc32, Sc42)，以高电平导通该第一辅助开关电路231的该第三功率开关S231 与该第四功率开关S241以及低电平截止该第二辅助开关电路232的该第三功率开关S232 与该第四功率开关S242。如图8A所示，若该第一滤波电感L211与该第二滤波电感L221 为储能操作时，该直流转交流电源转换系统一储能回路Lps2依序为该直流输入电压Vdc、 该第一功率开关S211、该第一滤波电感L211、该交流输出电压Vac、该第二滤波电感L221 以及该第二功率开关S221，再回到该直流输入电压Vdc。如图8B所示，若该第一滤波电感 L211与该第二滤波电感L221为释能操作时，该直流转交流电源转换系统一释能回路Lpr2 依序为该第一滤波电感L211、该交流输出电压Vac、该第二滤波电感L221、该第四功率开关 5241、 该第八二极管D281、该第三功率开关S231以及该第七二极管D271，再回到该第一滤 波电感L211。
[0141] 请参见图9A与图9B分别为本发明直流转交流电源转换系统第二实施例为负半周 储能与释能操作时的电路图。该交流输出电压Vac为负半周操作（时间tl?t2区间）， 该控制电路25产生该互补切换信号对（Scl2, Sc22, Sell，Sc21)，以切换控制该第二桥式切 换电路222的该第一功率开关S212与该第二功率开关S222以及低电平截止该第一桥式切 换电路221的该第一功率开关S211与该第二功率开关S221，并且产生该互补电平信号对 (Sc32, Sc42, Sc31，Sc41)，以高电平导通该第二辅助开关电路232的该第三功率开关S232 与该第四功率开关S242以及低电平截止该第一辅助开关电路231的该第三功率开关S231 与该第四功率开关S241。如图9A所示，若该第一滤波电感L212与该第二滤波电感L222 为储能操作时，该直流转交流电源转换系统一储能回路Lns2依序为该直流输入电压Vdc、 该第一功率开关S212、该第一滤波电感L212、该交流输出电压Vac、该第二滤波电感L222 以及该第二功率开关S222,再回到该直流输入电压Vdc。如图9B所示，若该第一滤波电感 L212与该第二滤波电感L222为释能操作时，该直流转交流电源转换系统一释能回路Lnr2 依序为该第一滤波电感L212、该交流输出电压Vac、该第二滤波电感L222、该第四功率开关 5242、 该第八二极管D282、该第三功率开关S232以及该第七二极管D272,再回到该第一滤 波电感L212。
[0142] 请参见图10为本发明直流转交流电源转换系统操作方法的流程图。该直流转交 流电源转换系统以转换一直流输入电压为一交流输出电压，该操作方法包含下列步骤：(a) 提供一输入电容组，接收该直流输入电压，该输入电容组包含一第一电容与一第二电容，该 第一电容与该第二电容连接于一中性点，以维持该第一电容与第二电容的跨压分别等于该 直流输入电压的一半（S10)。然后，提供一桥式切换电路，并联该输入电容组，该桥式切换 电路包含一第一桥臂以及与该第一桥臂并联的一第二桥臂，该第一桥臂由一第一功率开关 与一第二功率开关串联形成，该第二桥臂由一第三功率开关与一第四功率开关串联形成 (S20)。其中，该第一功率开关、该第二功率开关、该第三功率开关以及该第四功率开关对应 并联一二极管，分别为一第一二极管、一第二二极管、一第三二极管以及一第四二极管。
[0143] 然后，提供一辅助开关电路，连接于该中性点与该桥式切换电路之间，该辅助开关 电路包含一第三桥臂以及与该第三桥臂连接的一第四桥臂，该第三桥臂由一第五功率开关 与一第六功率开关串联形成，该第四桥臂由一第七功率开关与一第八功率开关串联形成 (S30)。其中，该第五功率开关、该第六功率开关、该第七功率开关以及该第八功率开关对应 并联一二极管，分别为一第五二极管、一第六二极管、一第七二极管以及一第八二极管。然 后，提供一滤波电路，连接该桥式切换电路与该辅助开关电路，该滤波电路包含一第一滤波 电感、一第二滤波电感以及一滤波电容（S40)。然后，提供一控制电路，产生一互补切换信号 对与一互补电平信号对，其中该互补切换信号对分别控制该第一功率开关与该第四功率开 关以及该第二功率开关与该第三功率开关，该互补电平信号对分别控制该第六功率开关与 该第七功率开关以及该第五功率开关与该第八功率开关（S50)。
[0144] 当该交流输出电压为正半周操作，该控制电路产生该互补切换信号对，以切换控 制该第一功率开关与该第四功率开关以及低电平截止该第二功率开关与该第三功率开关， 并且产生该互补电平信号对，以高电平导通该第六功率开关与该第七功率开关以及低电平 截止该第五功率开关与该第八功率开关；当该第一滤波电感与该第二滤波电感为储能操作 时，该直流转交流电源转换系统一储能回路依序为该直流输入电压、该第一功率开关、该第 一滤波电感、该交流输出电压、该第二滤波电感以及该第四功率开关所构成。
[0145] 当该交流输出电压为正半周操作，该控制电路产生该互补切换信号对，以切换控 制该第一功率开关与该第四功率开关以及低电平截止该第二功率开关与该第三功率开关， 并且产生该互补电平信号对，以高电平导通该第六功率开关与该第七功率开关以及低电平 截止该第五功率开关与该第八功率开关；当该第一滤波电感与该第二滤波电感为释能操作 时，该直流转交流电源转换系统一释能回路依序为该第一滤波电感、该交流输出电压、该第 二滤波电感、该第七功率开关、该第八二极管、该第六功率开关以及该第五二极管所构成。
[0146] 当该交流输出电压为负半周操作，该控制电路产生该互补切换信号对，以切换控 制该第二功率开关与该第三功率开关以及低电平截止该第一功率开关与该第四功率开关， 并且产生该互补电平信号对，以高电平导通该第五功率开关与该第八功率开关以及低电平 截止该第六功率开关与该第七功率开关；当该第一滤波电感与该第二滤波电感为储能操作 时，该直流转交流电源转换系统一储能回路依序为该直流输入电压、该第三功率开关、该第 二滤波电感、该交流输出电压、该第一滤波电感以及该第二功率开关所构成。
[0147] 当该交流输出电压为负半周操作，该控制电路产生该互补切换信号对，以切换控 制该第二功率开关与该第三功率开关以及低电平截止该第一功率开关与该第四功率开关， 并且产生该互补电平信号对，以高电平导通该第五功率开关与该第八功率开关以及低电平 截止该第六功率开关与该第七功率开关；当该第一滤波电感与该第二滤波电感为释能操作 时，该直流转交流电源转换系统一释能回路依序为该第二滤波电感、该交流输出电压、该第 一滤波电感、该第五功率开关、该第六二极管、该第八功率开关以及该第七二极管所构成。
[0148] 综上所述，本发明具有以下的特征与优点：
[0149] 通过该辅助开关电路组成零电压状态下的电感释能路径，并且将该辅助开关电路 与直流侧的该中性点连接，并且，由于串联的该第一电容与该第二电容箝制VAN与VBN电压 于零电压状态下恰为该直流输入电压的一半，如此，VAN与VBN的共模电压为定值，能够大 大地降低寄生电容电压所造成漏电流的影响。
[0150] 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所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，任何本领域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 盖在本案的权利要求范围。
【权利要求】
1. 一种直流转交流电源转换系统，以转换一直流输入电压为一交流输出电压；该直流 转交流电源转换系统包含： 一输入电容组，包含一第一电容与一第二电容，该第一电容与该第二电容连接一中性 点，并且接收该直流输入电压； 一桥式切换电路，并联该输入电容组，包含一第一桥臂以及与该第一桥臂并联的一第 二桥臂，该第一桥臂由一第一功率开关与一第二功率开关串联形成，该第二桥臂由一第三 功率开关与一第四功率开关串联形成； 一辅助开关电路，连接于该中性点与该桥式切换电路之间，包含一第三桥臂以及与该 第三桥臂并联的一第四桥臂，该第三桥臂由一第五功率开关与一第六功率开关串联形成， 该第四桥臂由一第七功率开关与一第八功率开关串联形成； 一滤波电路，包含一第一滤波电感、一第二滤波电感以及一滤波电容，该滤波电容连 接于该第一滤波电感与该第二滤波电感之间，该第一滤波电感连接该第一桥臂与该第三桥 臂，该第二滤波电感连接该第二桥臂与该第四桥臂；及 一控制电路，产生一互补切换信号对与一互补电平信号对，其中该互补切换信号对分 别控制该第一功率开关与该第四功率开关以及该第二功率开关与该第三功率开关，该互补 电平信号对分别控制该第六功率开关与该第七功率开关以及该第五功率开关与该第八功 率开关； 其中，该辅助开关电路提供该第一滤波电感与该第二滤波电感的释能路径，以降低该 直流输入电压的寄生电容效应所造成的漏电流。
2. 如权利要求1所述的直流转交流电源转换系统，其中该桥式切换电路的该第一功率 开关、该第二功率开关、该第三功率开关以及该第四功率开关分别并联一第一二极管、一第 二二极管、一第三二极管以及一第四二极管；该辅助开关电路的该第五功率开关、该第六功 率开关、该第七功率开关以及该第八功率开关分别并联一第五二极管、一第六二极管、一第 七二极管以及一第八二极管。
3. 如权利要求2所述的直流转交流电源转换系统，其中当该交流输出电压为正半周操 作，该控制电路产生该互补切换信号对，以切换控制该第一功率开关与该第四功率开关以 及低电平截止该第二功率开关与该第三功率开关，并且产生该互补电平信号对，以高电平 导通该第六功率开关与该第七功率开关以及低电平截止该第五功率开关与该第八功率开 关，因此，当该第一滤波电感与该第二滤波电感为储能操作时，该直流转交流电源转换系统 一储能回路依序为该直流输入电压、该第一功率开关、该第一滤波电感、该交流输出电压、 该第二滤波电感以及该第四功率开关所构成。
4. 如权利要求2所述的直流转交流电源转换系统，其中当该交流输出电压为正半周 操作，该控制电路产生该互补切换信号对，以切换控制该第一功率开关与该第四功率开关 以及低电平截止该第二功率开关与该第三功率开关，并且产生该互补电平信号对，以高电 平导通该第六功率开关与该第七功率开关以及低电平截止该第五功率开关与该第八功率 开关，因此，当该第一滤波电感与该第二滤波电感为释能操作时，该直流转交流电源转换系 统一释能回路系依序为该第一滤波电感、该交流输出电压、该第二滤波电感、该第七功率开 关、该第八二极管、该第六功率开关以及该第五二极管所构成。
5. 如权利要求2所述的直流转交流电源转换系统，其中当该交流输出电压为负半周 操作，该控制电路系产生该互补切换信号对，以切换控制该第二功率开关与该第三功率开 关以及低电平截止该第一功率开关与该第四功率开关，并且产生该互补电平信号对，以高 电平导通该第五功率开关与该第八功率开关以及低电平截止该第六功率开关与该第七功 率开关，因此，当该第一滤波电感与该第二滤波电感为储能操作时，该直流转交流电源转换 系统一储能回路依序为该直流输入电压、该第三功率开关、该第二滤波电感、该交流输出电 压、该第一滤波电感以及该第二功率开关所构成。
6. 如权利要求2所述的直流转交流电源转换系统，其中当该交流输出电压为负半周操 作，该控制电路产生该互补切换信号对，以切换控制该第二功率开关与该第三功率开关以 及低电平截止该第一功率开关与该第四功率开关，并且产生该互补电平信号对，以高电平 导通该第五功率开关与该第八功率开关以及低电平截止该第六功率开关与该第七功率开 关，因此，当该第一滤波电感与该第二滤波电感为释能操作时，该直流转交流电源转换系统 一释能回路依序为该第二滤波电感、该交流输出电压、该第一滤波电感、该第五功率开关、 该第六二极管、该第八功率开关以及该第七二极管所构成。
7. 如权利要求1所述的直流转交流电源转换系统，其中该第一电容与该第二电容连接 于一中性点，以维持该第一电容与第二电容的跨压分别等于该直流输入电压的一半。
8. -种直流转交流电源转换系统，以转换一直流输入电压为一交流输出电压；该直流 转交流电源转换系统包含： 一输入电容组，包含一第一电容与一第二电容，该第一电容与该第二电容连接于一中 性点，并且接收该直流输入电压； 一第一桥式切换电路，并联该输入电容组，包含一第一桥臂以及与该第一桥臂并联的 一第二桥臂，该第一桥臂由一第一功率开关与一第五二极管串联形成，该第二桥臂由一第 二功率开关与一第六二极管串联形成； 一第一辅助开关电路，连接于该中性点与该第一桥式切换电路之间，包含一第三桥臂 以及与该第三桥臂连接的一第四桥臂，该第三桥臂由一第三功率开关与一第七二极管串联 形成，该第四桥臂由一第四功率开关与一第八二极管串联形成； 一第二桥式切换电路，并联该输入电容组，包含一第一桥臂以及与该第一桥臂并联的 一第二桥臂，该第一桥臂由一第一功率开关与一第五二极管串联形成，该第二桥臂由一第 二功率开关与一第六二极管串联形成； 一第二辅助开关电路，连接于该中性点与该第二桥式切换电路之间，包含一第三桥臂 以及与该第三桥臂连接的一第四桥臂，该第三桥臂由一第三功率开关与一第七二极管串联 形成，该第四桥臂由一第四功率开关与一第八二极管串联形成； 一第一滤波电路，包含一第一滤波电感、一第二滤波电感以及一滤波电容，该滤波电容 连接于该第一滤波电感与该第二滤波电感之间，该第一滤波电感连接该第一桥式切换电路 的该第一桥臂与该第一辅助开关电路的该第三桥臂，该第二滤波电感连接该第一桥式切换 电路的该第二桥臂与该第一辅助开关电路的该第四桥臂； 一第二滤波电路，包含一第一滤波电感、一第二滤波电感以及该滤波电容，该滤波电容 连接于该第一滤波电感与该第二滤波电感之间，该第一滤波电感连接该第二桥式切换电路 的该第一桥臂与该第二辅助开关电路的该第三桥臂，该第二滤波电感连接该第二桥式切换 电路的该第二桥臂与该第二辅助开关电路的该第四桥臂；及 一控制电路，产生一互补切换信号对与一互补电平信号对，其中该互补切换信号对分 别控制该第一桥式切换电路的该第一功率开关与该第二功率开关以及该第二桥式切换电 路的该第一功率开关与该第二功率开关，该互补电平信号对分别控制该第一辅助开关电路 的该第三功率开关与该第四功率开关以及该第二辅助开关电路的该第三功率开关与该第 四功率开关； 其中，该第一辅助开关电路提供该第一滤波电路的该第一滤波电感与该第二滤波电感 的释能路径，该第二辅助开关电路提供该第二滤波电路的该第一滤波电感与该第二滤波电 感的释能路径，以降低该直流输入电压的寄生电容效应所造成的漏电流。
9. 如权利要求8所述的直流转交流电源转换系统，其中该第一桥式切换电路的该第 一功率开关与该第二功率开关分别并联一第一二极管与一第二二极管；该第一辅助开关电 路的该第三功率开关与该第四功率开关分别并联一第三二极管与一第四二极管；该第二桥 式切换电路的该第一功率开关与该第二功率开关分别并联一第一二极管与一第二二极管； 该第二辅助开关电路的该第三功率开关与该第四功率开关分别并联一第三二极管与一第 四二极管。
10. 如权利要求9所述的直流转交流电源转换系统，其中当该交流输出电压为正半周 操作，该控制电路产生该互补切换信号对，以切换控制该第一桥式切换电路的该第一功率 开关与该第二功率开关以及低电平截止该第二桥式切换电路的该第一功率开关与该第二 功率开关，并且产生该互补电平信号对，以高电平导通该第一辅助开关电路的该第三功率 开关与该第四功率开关以及低电平截止该第二辅助开关电路的该第三功率开关与该第四 功率开关，因此，当该第一滤波电感与该第二滤波电感为储能操作时，该直流转交流电源转 换系统一储能回路依序为该直流输入电压、该第一功率开关、该第一滤波电感、该交流输出 电压、该第二滤波电感以及该第二功率开关所构成。
11. 如权利要求9所述的直流转交流电源转换系统，其中当该交流输出电压为正半周 操作，该控制电路产生该互补切换信号对，以切换控制该第一桥式切换电路得该第一功率 开关与该第二功率开关以及低电平截止该第二桥式切换电路的该第一功率开关与该第二 功率开关，并且产生该互补电平信号对，以高电平导通该第一辅助开关电路的该第三功率 开关与该第四功率开关以及低电平截止该第二辅助开关电路的该第三功率开关与该第四 功率开关，因此，当该第一滤波电感与该第二滤波电感为释能操作时，该直流转交流电源转 换系统一释能回路依序为该第一滤波电感、该交流输出电压、该第二滤波电感、该第四功率 开关、该第八二极管、该第三功率开关以及该第七二极管所构成。
12. 如权利要求9所述的直流转交流电源转换系统，其中当该交流输出电压为负半周 操作，该控制电路产生该互补切换信号对，以切换控制该第二桥式切换电路的该第一功率 开关与该第二功率开关以及低电平截止该第一桥式切换电路的该第一功率开关与该第二 功率开关，并且产生该互补电平信号对，以高电平导通该第二辅助开关电路的该第三功率 开关与该第四功率开关以及低电平截止该第一辅助开关电路的该第三功率开关与该第四 功率开关，因此，当该第一滤波电感与该第二滤波电感为储能操作时，该直流转交流电源转 换系统一储能回路依序为该直流输入电压、该第一功率开关、该第一滤波电感、该交流输出 电压、该第二滤波电感以及该第二功率开关所构成。
13. 如权利要求9所述的直流转交流电源转换系统，其中当该交流输出电压为负半周 操作，该控制电路产生该互补切换信号对，以切换控制该第二桥式切换电路的该第一功率 开关与该第二功率开关以及低电平截止该第一桥式切换电路的该第一功率开关与该第二 功率开关，并且产生该互补电平信号对，以高电平导通该第二辅助开关电路的该第三功率 开关与该第四功率开关以及低电平截止该第一辅助开关电路的该第三功率开关与该第四 功率开关，因此，当该第一滤波电感与该第二滤波电感为释能操作时，该直流转交流电源转 换系统一释能回路依序为该第一滤波电感、该交流输出电压、该第二滤波电感、该第四功率 开关、该第八二极管、该第三功率开关以及该第七二极管所构成。
14. 如权利要求8所述的直流转交流电源转换系统，其中该第一电容与该第二电容连 接于一中性点，以维持该第一电容与第二电容的跨压分别等于该直流输入电压的一半。
15. -种直流转交流电源转换系统的操作方法，该直流转交流电源转换系统以转换一 直流输入电压为一交流输出电压，该操作方法包含下列步骤： (a) 提供一输入电容组，接收该直流输入电压，该输入电容组包含一第一电容与一第二 电容，该第一电容与该第二电容连接于一中性点； (b) 提供一桥式切换电路，并联该输入电容组，该桥式切换电路包含一第一桥臂以及 与该第一桥臂并联的一第二桥臂，该第一桥臂由一第一功率开关与一第二功率开关串联形 成，该第二桥臂由一第三功率开关与一第四功率开关串联形成； (c) 提供一辅助开关电路，连接于该中性点与该桥式切换电路之间，该辅助开关电路包 含一第三桥臂以及与该第三桥臂连接的一第四桥臂，该第三桥臂由一第五功率开关与一第 六功率开关串联形成，该第四桥臂由一第七功率开关与一第八功率开关串联形成； (d) 提供一滤波电路，连接该桥式切换电路与该辅助开关电路，该滤波电路包含一第一 滤波电感、一第二滤波电感以及一滤波电容；及 (e) 提供一控制电路，产生一互补切换信号对与一互补电平信号对，其中该互补切换信 号对分别控制该第一功率开关与该第四功率开关以及该第二功率开关与该第三功率开关， 该互补电平信号对分别控制该第六功率开关与该第七功率开关以及该第五功率开关与该 第八功率开关。
16. 如权利要求15所述的直流转交流电源转换系统操作方法，其中该桥式切换电路 的该第一功率开关、该第二功率开关、该第三功率开关以及该第四功率开关分别并联一第 一二极管、一第二二极管、一第三二极管以及一第四二极管；该辅助开关电路得该第五功率 开关、该第六功率开关、该第七功率开关以及该第八功率开关分别并联一第五二极管、一第 六二极管、一第七二极管以及一第八二极管；该第一电容与该第二电容连接于一中性点，以 维持该第一电容与第二电容的跨压分别等于该直流输入电压的一半。
17. 如权利要求16所述的直流转交流电源转换系统操作方法，其中当该交流输出电 压为正半周操作，该控制电路产生该互补切换信号对，以切换控制该第一功率开关与该第 四功率开关以及低电平截止该第二功率开关与该第三功率开关，并且产生该互补电平信号 对，以高电平导通该第六功率开关与该第七功率开关以及低电平截止该第五功率开关与该 第八功率开关，因此，当该第一滤波电感与该第二滤波电感为储能操作时，该直流转交流电 源转换系统一储能回路依序为该直流输入电压、该第一功率开关、该第一滤波电感、该交流 输出电压、该第二滤波电感以及该第四功率开关所构成。
18. 如权利要求16所述的直流转交流电源转换系统操作方法，其中当该交流输出电 压为正半周操作，该控制电路产生该互补切换信号对，以切换控制该第一功率开关与该第 四功率开关以及低电平截止该第二功率开关与该第三功率开关，并且产生该互补电平信号 对，以高电平导通该第六功率开关与该第七功率开关以及低电平截止该第五功率开关与该 第八功率开关，因此，当该第一滤波电感与该第二滤波电感为释能操作时，该直流转交流电 源转换系统一释能回路依序为该第一滤波电感、该交流输出电压、该第二滤波电感、该第七 功率开关、该第八二极管、该第六功率开关以及该第五二极管所构成。
19. 如权利要求16所述的直流转交流电源转换系统操作方法，其中当该交流输出电 压为负半周操作，该控制电路产生该互补切换信号对，以切换控制该第二功率开关与该第 三功率开关以及低电平截止该第一功率开关与该第四功率开关，并且产生该互补电平信号 对，以高电平导通该第五功率开关与该第八功率开关以及低电平截止该第六功率开关与该 第七功率开关，因此，当该第一滤波电感与该第二滤波电感为储能操作时，该直流转交流电 源转换系统一储能回路依序为该直流输入电压、该第三功率开关、该第二滤波电感、该交流 输出电压、该第一滤波电感以及该第二功率开关所构成。
20. 如权利要求16所述的直流转交流电源转换系统操作方法，其中当该交流输出电 压为负半周操作，该控制电路产生该互补切换信号对，以切换控制该第二功率开关与该第 三功率开关以及低电平截止该第一功率开关与该第四功率开关，并且产生该互补电平信号 对，以高电平导通该第五功率开关与该第八功率开关以及低电平截止该第六功率开关与该 第七功率开关，因此，当该第一滤波电感与该第二滤波电感为释能操作时，该直流转交流电 源转换系统一释能回路依序为该第二滤波电感、该交流输出电压、该第一滤波电感、该第五 功率开关、该第六二极管、该第八功率开关以及该第七二极管所构成。
【文档编号】H02M7/48GK104104249SQ201310115740
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年4月3日 优先权日:2013年4月3日
【发明者】李雷鸣, 顾振维, 黄河 申请人:台达电子工业股份有限公司