本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)一種具有接近零電流漣波的逆變電路，該逆變電路與一直流輸入端相并聯(lián)，其內(nèi)至少一中層電力單元連接在一上層及一下層電力單元之間；該上層電力單元內(nèi)的一第一電容器、一第一開(kāi)關(guān)及一第二電容器連接至該中層電力單元，且其內(nèi)的一第一電感器及一第一初級(jí)繞組串接在該第一電容器及第一開(kāi)關(guān)之間，該第一初級(jí)繞組與第二電容器相連接，該第一電容器并與該第一開(kāi)關(guān)相連接；該下層電力單元內(nèi)的一第三電容器及一第二開(kāi)關(guān)連接至該中層電力單元，且其內(nèi)的一第二電感器及一第二初級(jí)繞組串接在該第三電容器及第二開(kāi)關(guān)之間，該第二初級(jí)繞組與中層電力單元相連接，且該第二開(kāi)關(guān)與該第三電容器相連接；該第一及第二初級(jí)繞組與至少一次級(jí)繞組組成一變壓器。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術(shù)公開(kāi)一種具有接近零電流漣波的逆變電路，該逆變電路與一直流輸入端相并聯(lián)，其內(nèi)至少一中層電力單元連接在一上層及一下層電力單元之間；該上層電力單元內(nèi)的一第一電容器、一第一開(kāi)關(guān)及一第二電容器連接至該中層電力單元，且其內(nèi)的一第一電感器及一第一初級(jí)繞組串接在該第一電容器及第一開(kāi)關(guān)之間，該第一初級(jí)繞組與第二電容器相連接，該第一電容器并與該第一開(kāi)關(guān)相連接；該下層電力單元內(nèi)的一第三電容器及一第二開(kāi)關(guān)連接至該中層電力單元，且其內(nèi)的一第二電感器及一第二初級(jí)繞組串接在該第三電容器及第二開(kāi)關(guān)之間，該第二初級(jí)繞組與中層電力單元相連接，且該第二開(kāi)關(guān)與該第三電容器相連接；該第一及第二初級(jí)繞組與至少一次級(jí)繞組組成一變壓器。【專利說(shuō)明】具有接近零電流漣波的電カ逆變及整流電路
本專利技術(shù)是ー種電カ逆變(inversion)或整流(rectification)電路,尤指ー種具有接近零電流鏈波(near zero current-ripple)的電カ逆變或整流電路，以期在電カ逆變或整流過(guò)程中，能有效消除輸入電流或輸出電流的漣波，同時(shí)可以大幅降低施加在該電路中各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)(semiconductor switch)上的電壓應(yīng)力(voltage stress),進(jìn)而有效提高電カ轉(zhuǎn)換的效率。
技術(shù)介紹
在現(xiàn)今許多電カ裝置(electrical device)上所廣泛使用的電源系統(tǒng)中，均設(shè)計(jì)有一逆變功能(inversion function),該逆變功能主要是用以將一直流電壓逆變成ー交流電壓，以供該電カ裝置使用。請(qǐng)參閱圖1所示的一種半橋(half-bridge)電路，該半橋電路是具備前述逆變功能的諸多習(xí)用電路中的一典型，在該半橋電路中，一直流輸入電壓Vin為分別與ー組相互串聯(lián)的兩電容器Cl、C2及ー組相互串聯(lián)的兩開(kāi)關(guān)Ql、Q2相并聯(lián)，且該半橋電路還包括有一變壓器(transformer) Tl,該變壓器是由ー初級(jí)繞組(primary winding)Pl及一次級(jí)繞組(secondary winding) SI所組成,其中該初級(jí)繞組Pl的一端連接至該ニ電容器Cl、C2之間，該初級(jí)繞組Pl的另一端則連接至該ニ開(kāi)關(guān)Ql、Q2之間。藉此，在一切換周期(switching cycle)內(nèi)逐一對(duì)該等開(kāi)關(guān)Ql、Q2進(jìn)行切換時(shí),該半橋電路即能在該次級(jí)繞組SI對(duì)應(yīng)的ー輸出端AC產(chǎn)生所需的ー交流電壓。雖然，該半橋電路具有在半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)(semiconductor switch)Ql、Q2上施加較低電壓應(yīng)力(low voltage stress)的性能,但是，由于施加在該變壓器的初級(jí)繞組Pl為直流輸入電壓Vin的一半，使得該初級(jí)繞組Pl上仍必須承受兩倍的平均電流，故屬于此種半橋式拓樸(half-bridge topology)的電路將會(huì)在半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通及關(guān)斷瞬間，產(chǎn)生較高的電流變動(dòng)率di/dt(rate of current change),且因此會(huì)較其它推挽式(push-pull)及全橋式(ful 1-bridge)拓?fù)涞碾娐?產(chǎn)生較高的相關(guān)電磁干擾強(qiáng)度(electromagneticinterference,簡(jiǎn)稱 EMI)。為了有效降低電流漣波及瞬間電流變動(dòng)率所產(chǎn)生的噪聲(noises)，許多業(yè)者已廣泛地將兩組相同的電カ逆變器(power converters)予以交錯(cuò)(interleave)分時(shí)工作。然而在采取此ー架構(gòu)時(shí)，電流漣波的降低或消除程度，完全需視該逆變器上各開(kāi)關(guān)的工作周期而定。有鑒于此，專利技術(shù)人于是考慮到利用最少的元件，設(shè)計(jì)出如圖2所示的ー種能減少電流漣波的半橋電路，在圖1及圖2所示的半橋電路中，各對(duì)應(yīng)元件上的電流Iin、Ipi及Ia波形則分別如圖3(a)及圖3(b)所示。在圖2所示的半橋電路中，由于二相同初級(jí)繞組Pl、P2及一箝制電容器(clamping capacitor) C3的輔助，輸入電流Iin上的電流鏈波幾乎被抵消而趨近于零(a near zero input current-ripple is obtained),如圖 3 (b)所示，因此，專利技術(shù)人僅需利用最少的元件，即能使圖3(b)所示的半橋電路的輸入電流Iin上的電流漣波，遠(yuǎn)較圖3(a)所示的半橋電路的輸入電流Iin上的電流漣波為低，因此除了能使用較小的輸入濾波電容，更可進(jìn)而大幅降低該半橋電路的電流變動(dòng)率di/dt所產(chǎn)生的噪聲(noises)。此外，專利技術(shù)人還考慮到利用金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管開(kāi)關(guān)(以下簡(jiǎn)稱M0SFET)的低電壓規(guī)格(voltage rating)的低導(dǎo)通阻值RDS (on) ( S卩，MOSFET在導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)的阻抗)等特性，來(lái)降低損耗并提升轉(zhuǎn)換效率，進(jìn)而設(shè)計(jì)出如圖4(a)所示的一種逆變電路(inversion)，該逆變電路可包括兩組相互串聯(lián)的MOSFET Q3?Ql及Q2?Q4，并分別搭配一箝制二極管(clamping diodes)Del、Dc2,以取代圖3所示半橋電路中的兩開(kāi)關(guān)Ql及Q2。如此，由于導(dǎo)通該箝制二極管Dcl及Dc2時(shí)，將使施加在各該MOSFET Ql、Q2、Q3及Q4上的電壓被限制在僅為輸入電壓Vin的二分之一，因此各該MOSFET的低電壓規(guī)格的低導(dǎo)通阻值特性將可被有效利用，以使該逆變電路中的導(dǎo)通損耗(conduction losses)大幅降低,進(jìn)而有效改善該逆變電路的效能。然而,在前述電路中該等箝制元件的箝制作用(clamping function),僅會(huì)在一特定的控制時(shí)間(control timing)內(nèi)完成，因此用以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)(driversignal)Ves1、V(；S3、vCffi或(如圖4 (b)所示)的一控制電路(control circuit)勢(shì)必需經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì),尤其是，驅(qū)動(dòng)信號(hào)Ves1-Ves3Jes2-Ves4之間的斷開(kāi)延遲(turn-off delay)必需經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)，以確保其能精準(zhǔn)地在該特定控制時(shí)間內(nèi)，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，此一狀況大幅增加了該控制電路在設(shè)計(jì)上的復(fù)雜度。據(jù)此，如何透過(guò)簡(jiǎn)單的電路設(shè)計(jì)，使其所制成的逆變電路不僅能有效消除輸入電流上的電流漣波，還能有效提升該逆變電路的效率，即成為本專利技術(shù)在此欲探討的一重要課題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
鑒于前述習(xí)知逆變電路所存在的問(wèn)題與缺點(diǎn)，專利技術(shù)人于是根據(jù)多年實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)及研究實(shí)驗(yàn)，終于開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)出本專利技術(shù)的一種具有接近零電流漣波的電力逆變或整流電路，以期該電路在電力逆變或整流過(guò)程中，能有效消除輸入電流的漣波，進(jìn)而大幅降低施加在該電路中各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)上的電壓應(yīng)力。本專利技術(shù)的另一目的，是提供一種切換式的電力逆變器(switching mode powerconverter)，該逆變器具有一電力逆變或整流電路，并能在電力逆變或整流過(guò)程中，使漏電感(leakage inductance)及雜散電容(parasitic capacitor)成為一無(wú)耗損緩沖器(lossless snubber),使得漏電感的能量得以有效回收(recycling),并據(jù)以有效改善整體效能。本專利技術(shù)的又一目的，是提供一種切換式的電力逆變器，該逆變器具有一電力逆變或整流電路，且在電力逆變或整流過(guò)程中僅需一控制電路，以提供具簡(jiǎn)單控制時(shí)間(simplecontrol timing)的一驅(qū)動(dòng)信號(hào)driver 本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種具有接近于零的電流漣波的電力逆變電路，所述電力逆變電路并聯(lián)至一輸入端，以將所述輸入端所提供的一直流電壓轉(zhuǎn)換成一交流電壓，其特征在于，所述的電力逆變電路包括：一上層電力單元，其包含一第一電容器、一第二電容器、一第一開(kāi)關(guān)、一第一電感器及一第一初級(jí)繞組，其中所述第一電感器及第一初級(jí)繞組串聯(lián)在所述第一電容器的一第一節(jié)點(diǎn)與所述第一開(kāi)關(guān)的一上節(jié)點(diǎn)之間，且所述第二電容器的一第一節(jié)點(diǎn)連接至所述第一開(kāi)關(guān)的上節(jié)點(diǎn)；一下層電力單元，其包含一第三電容器、一第二開(kāi)關(guān)、一第二電感器及一第二初級(jí)繞組，其中所述第二電感器及第二初級(jí)繞組串聯(lián)在所述第三電容器的一第二節(jié)點(diǎn)與所述第二開(kāi)關(guān)的一下節(jié)點(diǎn)之間；一變壓器，其是由所述第一初級(jí)繞組、所述第二初級(jí)繞組及至少一次級(jí)繞組所組成，其中所述第一初級(jí)繞組及第二初級(jí)繞組具有相同的繞組數(shù)；以及至少一中層電力單元，其串聯(lián)在所述上層及下層電力單元之間，每一中層電力單元包含一第四電容器、一第五電容器、一第三開(kāi)關(guān)及一第四開(kāi)關(guān)，其中所述第三及第四開(kāi)關(guān)彼此串聯(lián)，當(dāng)所述電力逆變電路僅具有一個(gè)中層電力單元時(shí)，所述第四開(kāi)關(guān)的一上節(jié)點(diǎn)連接至所述第一開(kāi)關(guān)的一下節(jié)點(diǎn)，所述第四電容器的一第一節(jié)點(diǎn)連接至所述第一電容器的一第二節(jié)點(diǎn)，所述第五電容器的一第一節(jié)點(diǎn)連接至所述第二電容器的一第二節(jié)點(diǎn)，且連接至所述第三開(kāi)關(guān)與第四開(kāi)關(guān)間的一節(jié)點(diǎn)，所述第四電容器的一第二節(jié)點(diǎn)、所述第三開(kāi)關(guān)的一下節(jié)點(diǎn)及所述第五電容器的一第二節(jié)點(diǎn)，則分別連接至所述第三電容器的一第一節(jié)點(diǎn)、所述第二開(kāi)關(guān)的一上節(jié)點(diǎn)及所述第二開(kāi)關(guān)的下節(jié)點(diǎn)。...
【技術(shù)特征摘要】
...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：呂錦山，黃品諭，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：呂錦山，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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