逆變電路的製作方法

2023-10-05 12:15:44 1

專利名稱：逆變電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種逆變電路，尤其涉及一種可提升轉換效率，減少生產成本，並防止漏電流產生的逆變電路。
背景技術：
目前人類使用的主要能源為石油，通過燃燒石油產生所需的動力或電能，例如汽車或燃油式發電機(廠)，然而，石油燃燒過程中產生的高溫與廢氣除了會造成空氣品質惡化外，更會使全球溫室效應惡化。此外，根據全世界石油生產統計，石油產量將於十年內達到高峰，爾後產量將逐年降低，這不僅意味著油價(包括電價)將不再便宜，也可能導致真正石油危機的到來，間接引發全球經濟風暴。有鑑於此，將再生能源(renewable energy)有效且經濟地轉換為一般民生供電或機械動力，已成為先進科技國家兼顧環保與發電的重要產業發展政策。於太陽能、風能、潮汐能、地熱能、生物廢料能等再生能源中，利用太陽能發電的再生能源發電系統，由於具有環保、易於安裝、商品化技術的成熟以及國家計劃性的輔助推動，已成為先進國家發展分散式電源系統的主要選擇。請參閱圖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應用於太陽光併網系統，因此也可稱為光伏逆變器(Photovoltaic Inverter,PV inverter)，逆變電路1為非隔離且全橋式的電路架構，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所構成，其中輸入濾波電路10由一第一電容C1所構成，用以接收由太陽能板所產生的直流輸入電壓VD。，並對直流輸入電壓VD。進行濾波。全橋式切換電路11 則與輸出濾波電路12電性連接，且由第一至第四開關元件S1I4所構成，第一開關元件第二開關元件&串聯電性連接，第三開關元件&以及第四開關元件、也串聯電性連接，藉此組成二橋臂式的全橋架構，第一至第四開關元件3144通過一控制單元(未圖示)的控制而進行導通或截止的切換運行，藉此使全橋式切換電路11將濾波後的直流輸入電壓Vdc轉換為交流調製電壓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所構成，輸出濾波電路12用以濾除交流調製電壓Vt的高頻成份，進而輸出一交流輸出電壓Vo至電力網路(Grid) G。一般而言，全橋式切換電路11的第一至第四開關元件S1-S以脈衝寬度調製方式運行，且依第一至第四開關元件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採用單極性的切換工作模式運行時，由於每次開關切換時僅具有單一橋臂所包含的兩個開關元件在進行高頻切換的動作，使得交流調製電壓Vt僅在0至正值的直流輸入電壓Vdc之間或是在0至負值的直流輸入電壓Vdc 之間做變動，因此相較於採用雙極性切換工作模式運行時，第一至第四開關元件S1-S4高頻進行切換的動作，使得交流調製電壓Vt於正半周或負半周時，在正值的直流輸入電壓Vdc至負值的直流輸入電壓VD。之間做變動，全橋式切換電路11採用單極性的切換工作模式所具有的切換損失比採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電器設備節能的嚴格規範，然而當全橋式切換電路11採用單極性的切換工作模式運行時，由於全橋式切換電路11的正輸出端及負輸出端對於逆變電路1內的任意一點的相對電壓在任一切換時間點的相加平均值並無法維持一固定值，導致產生直流輸入電壓VD。的太陽能板對地之間所存在的寄生電容Cp產生明顯的電壓變化量，進而產生漏電流而危害人體及設備。請參閱圖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 採用中性點箝位(Neutral Point Clamped)電路架構，也稱為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的連接關係與功用與圖1所示的輸入濾波電路10以及輸出濾波電路12相似， 因此於此不再贅述。切換電路21由第一開關元件至第十二開關元件S1 S12所構成，其中第一開關元件至第六開關元件S1 &構成為中性點箝位電路架構的一第一開關支路，第七開關元件至第十二開關元件S7 S12也構成為中和點電平固定電路架構的一第二開關支路。當逆變電路2應用於太陽光併網系統時，通過構成中性點箝位電路架構的第一開關元件至第十二開關元件S1 S12彼此間的導通或截止動作，太陽能板對地之間所存在的寄生電容Cp並不會產生明顯的電壓變化量，故可防止漏電流的產生，然而由於逆變電路2 內包含12個開關元件，導致逆變電路2的生產成本較為昂貴，更甚者，由於逆變電路2由12 個開關元件在進行導通或截止的運行，因此將導致損耗增加，降低了逆變電路2的轉換效率。因此如何發展一種可改善上述公知技術缺陷，且可同時提升效率、減少生產成本並降低漏電流產生的逆變電路，實為目前迫切需要解決的問題。

發明內容
本發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用於太陽光併網系統時，會有漏電流產生、轉換效率不佳及成本過高等缺陷。為達上述目的，本發明的較佳實施方式為提供一種逆變電路，架構於將直流電能轉換為交流電能，包含切換電路，架構於接收直流電能，並進行轉換，而於第一及一第二輸出端間輸出交流調製電壓，且包含第一開關支路，包含依序串聯電性連接的第一至第三開關元件，第二及第三開關元件間電性連接第一輸出端；以及第二開關支路，與第一開關支路並聯電性連接，且包含依序串聯電性連接的第四至第六開關元件，第五及第六開關元件間電性連接第二輸出端；第一續流單元，其一端電性連接於第一及第二開關元件間，另一端電性連接第二輸出端；以及第二續流單元，其一端電性連接於第四及第五開關元件間，另一端電性連接第一輸出端；其中，於正半周時，第一及第六開關元件同時且持續地導通或截止切換，第二開關元件為導通狀態，於負半周時，改由第三及第四開關元件同時且持續地導通或截止切換，第五開關元件為導通狀態。本發明的逆變電路通過第一開關元件至第六開關元件、第一續流單元以及第二續流單元相互搭配，可提升轉換效率，減少生產成本，並防止漏電流的產生，進而降低危害人體及設備的風險。


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 其為本發明較佳實施例的逆變電路的電路示意圖。圖4A 其為圖3的電壓與控制信號的時序示意圖。圖4B 其為圖3的交流調製電壓的波形圖。圖5A 其為圖3所示的控制單元的電路結構示意圖。圖5B 其為圖5A所示的電壓與控制信號的時序示意圖。圖6A 其為圖3所示的控制單元的另一變化例的電路結構示意圖。圖6B 其為圖6A示所示的電壓與控制信號的時序示意圖。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構示意圖。圖8B 為圖8A所示的部分電壓與控制信號的時序示意圖。上述附圖中的附圖標記說明如下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 第一續流單元311 第二續流單元312 第一開關支路313 第二開關支路33 控制單元330 332 第一 第三比較器333:非門630 632 第一 第三比較器633:第一非門634 6；35 第一 第二與門636 整流裝置830 831 第一 第二非門832 833 第三 第四與門636 整流裝置8 直流裝置9 交流負載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:交流調製電壓Vcl Vc8 第一至第八控制信號V1 V2 第一 第二弦波信號Van Vbn :第一 第二相對電壓V3:弦波信號V4 整流弦波信號Vtei 三角波信號Vr:特定電壓值G 電力網路S1 S12 第一至第十二開關元件A 第一輸出端B 第二輸出端N 共接點D1 & 第一續流二極體 第二續流二極體T1 T2 第一 第二時間
具體實施例方式體現本發明特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本發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明的範圍，且其中的說明及附圖在本質上當作說明之用，而非用以限制本發明。請參閱圖3，其為本發明較佳實施例的逆變電路的電路示意圖。如圖3所示，逆變電路3可為但不限於應用於太陽光併網系統，且為非隔離式的電路架構，其接收一直流裝置8，例如太陽能板，所產生的直流輸入電壓VDC，並轉換為交流輸出電壓Vo，以提供至一交流負載9，例如交流電器設備或市電網路系統等。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的正端及負端電性連接而接收直流輸入電壓VD。，其用以對直流輸入電壓VD。進行濾波，於本實施例中，輸入濾波電路30可為但不限於由一第一電容C1所構成。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關元件S1-S、第一續流單元310以及第二續流單元311，切換電路31通過第一至第六開關元件S1-S6、第一續流單元310以及第二續流單元311導通或截止的運行而將濾波後的直流輸入電壓Vdc轉換，並於一第一輸出端A以及一第二輸出端B之間輸出一交流調製電壓VT。於本實施例中，第一開關元件S1、第二開關元件&以及第三開關元件&依序串聯電性連接而構成第一開關支路312，且第一開關元件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，第三開關元件&的一端與直流裝置8的負端及輸入濾波電路 30的負端電性連接，此外，第二開關元件&及第三開關元件&之間連接第一輸出端A。第四開關元件、、第五開關元件&以及第六開關元件&依序串聯電性連接而構成與第一開關支路312並聯電性連接的第二開關支路313，且第四開關元件、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，第六開關元件&的一端則與直流裝置8的負端及輸入濾波電路30的負端電性連接，此外，第五開關元件&及第六開關元件&之間電性連接第二輸出端B。第一續流單元310的一端電性連接於第一開關元件S1以及第二開關元件&之間， 第一續流單元310的另一端則電性連接於第二輸出端B，第一續流單元310用以提供由第二輸出端B至第一開關元件S1與第二開關元件&間的一續流路徑。第二續流單元311的一端電性連接於第四開關元件\以及第五開關元件&之間，第二續流單元311的另一端則電性連接於第一輸出端A，第二續流單元311用以提供由第一輸出端A至第四開關元件、與第五開關元件&間的另一續流路徑。於上述實施例中，第一續流單元310由第一續流二極體D1K構成，第二續流單元 311由第二續流二極體D2所構成，其中，第一續流二極體D1的陰極端電性連接於第一開關元件S1以及第二開關元件&之間，第一續流二極體D1的陽極端則電性連接於第二輸出端B， 第二續流二極體A的陰極端電性連接於第四開關元件、以及第五開關元件&之間，第二續流二極體A的陽極端則電性連接於第一輸出端A。控制單元33與第一至第六開關元件S1I6的控制端電性連接，其產生脈衝寬度調製形式的第一至第六控制信號Vcl Vre來分別控制第一至第六開關元件S1-S6導通或截止的切換。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，且與交流負載9電性連接，用以接收交流調製電壓VT，並濾除交流調製電壓Vt的高頻成份，以輸出交流輸出電壓Vo至交流負載9。於本實施例中，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及交流負載9電性連接。以下將示範性地說明圖3所示的逆變電路3的動作方式。請參閱圖4A及圖4B，並配合圖3，其中圖4A及圖4B分別為圖3的電壓與控制信號的時序示意圖及交流調製電壓的波形圖。如圖3、圖4A及圖4B所示，當於正半周時，例如於0 第一時間T1之間，第一控制信號Vcl以及第六控制信號Vc6以脈衝寬度調製的方式變化，即禁能電平(disabled)及使能電平(eanbled)的交互變化，故第一開關元件S1以及第六開關元件&同時且持續地進行導通或截止切換，此外，第三控制信號Vc3、第四控制信號Vc4以及第五控制信號Vc5則持續維持為禁能電平，故第三開關元件&、第四開關元件、與第五開關元件&為截止狀態，再者，第二控制信號Vc2則持續維持為使能電平，故第二開關元件&為導通狀態。因此，當於正半周而第一開關元件S1以及第六開關元件&為導通狀態時，直流裝置8所輸出的電流依序流經第一開關元件S1、第二開關元件&、第一電感L1、第二電容C2、 第二電感L2及第六開關元件&，故直流裝置8所輸出的直流形式的電能便可通過逆變電路 3的轉換及濾波而以交流形式傳送至交流負載9，同時第一電感L1以及第二電感L2進行儲能，當於正半周而第一開關元件S1以及第六開關元件&切換為截止狀態時，由於電感的電流連續特性，故第一電感L1以及第二電感L2所儲存的能量便會以電流的方式依序流經提供續流路徑的第一續流單元310及為導通狀態的第二開關元件&，故交流負載9也可持續地接收到直流裝置8所輸出的電能。當於負半周時，例如於第一時間T1 第二時間T2之間，第三控制信號Vc3以及第四控制信號Vc4以脈衝寬度調製的方式變化，即禁能電平及使能電平的交互變化，故第三開關元件&以及第四開關元件、同時且持續地進行導通或截止切換，此外，第一控制信號 Vcl、第二控制信號Vc2以及第六控制信號V。6則改由持續維持在禁能電平，故第一開關元件 S1、第二開關元件&及第六開關元件&為截止狀態，再者，第五控制信號Vc5則改由持續維持在使能電平，故第五開關元件&為導通狀態。因此，當於負半周而第三開關元件&以及第四開關元件、為導通狀態時，直流裝置8所輸出的電流依序流經第四關元件S4、第五開關元件S5、第二電感L2、第二電容C2、第一電感L1及第三開關元件&，故直流裝置8所輸出的直流形式的電能便可通過逆變電路3的轉換及濾波而以交流形式傳送至交流負載9，同時第一電感L1以及第二電感L2進行儲能， 當於負半周而第三開關元件&以及第四開關元件、切換為截止狀態時，由於電感的電流連續特性，故第一電感L1以及第二電感「所儲存的能量便會以電流的方式依序流經提供續流路徑的第二續流單元311及為導通狀態的第五開關元件&，故交流負載9也可持續地接收到直流裝置8所輸出的電能。請再參閱圖4B，通過第一開關元件至第六開關元件S1 &、第一續流單元310以及第二續流單元311相互搭配，切換電路31所輸出的交流調製電壓Vt於正半周時在0至正值的一特定電壓值Vr之間做變動，而在負半周則是在0至負值的特定電壓值Vr之間做變動，故切換電路31實際上的動作方式與圖1所示的公知逆變電路1的全橋式切換電路11 採用單極性的切換工作模式運行類似，因此本發明逆變電路3的第一至第六開關元件S1-S6 動作時的切換損失可減少，進而提升轉換效率，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分別對於逆變電路3內部電路的一特定點的相對電壓，例如對於與直流裝置8所產生的寄生電容Cp (如圖3所示)電性連接的共接點N的第一相對電壓Van及第二相對電壓Vbn，兩者在任一切換時間點的相加平均值維持一固定值，故寄生電容Cp上並不會產生明顯的電壓變化量，如此一來，便可減少漏電流的產生，進而降低危害人體及設備的風險，更甚者，相較於圖2所示的公知逆變電路2使用了 12個開關元件，本發明的逆變電路3 僅使用了六個開開元件及兩個續流單元在進行導通或截止的運行，因此不但減少逆變電路 3的生產成本，也減少因開關元件動作時所造成的損耗，進而更加提升了逆變電路3的轉換效率。於上述實施例中，第一至第六開關元件S1I6可由金屬氧化物半導體場效應電晶體(Metal-Oxide-kmiconductor Field-Effect Transistor,M0SFET)所構成，但並不以此為限。於上述實施例中，第一控制信號Vcl、第三控制信號Vc3、第四控制信號Vc4及第六控制信號V。6為高頻的脈衝寬度調製信號，第二控制信號Vc2及第五控制信號Vc5則為低頻的脈衝寬度調製信號。以下將約略說明圖3所示的控制單元33的電路結構。請參閱圖5A及圖5B，並配合圖3，其中圖5A為圖3所示的控制單元的電路結構示意圖，圖5B為圖5A所示的電壓與控制信號的時序示意圖。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333，其中第一比較器330的正輸入端接收一第一弦波信號 V1，第一比較器330的負輸入端則接地，第一比較器330的輸出端電性連接第二開關元件& 的控制端且輸出第二控制信號Vc2，第二比較器331的正輸入端接收第一弦波信號V1，第二比較器331的負輸入端則接收一三角波信號Vtki，第二比較器331的輸出端電性連接第一開關元件S1的控制端及第六開關元件&的控制端且輸出第一控制信號Vcl以及第六控制信號Vc6，第三比較器332的正輸入端接收一第二弦波信號V2,該第一弦波信號V1及第二弦波信號V2的相位差180度，第三比較器332的負輸入端接收三角波信號Vtki，第三比較器332 的輸出端則電性連接第三開關元件&的控制端以及第四開關元件、的控制端且輸出第三控制信號Vc3以及第四控制信號Vc4，非門333的輸入端電性連接於第一比較器330的輸出端，非門333的輸出端電性連接於第五開關元件&的控制端，非門333將第二控制信號Vc2 反向，以輸出第五控制信號Vc5。當然，控制單元33並不局限於如上所述的電路結構，於一些實施例中，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633、一第一與門634、第二與門635以及整流裝置636，其中整流裝置636 接收一弦波信號V3,並將其整流成一整流弦波信號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V4，第一比較器630的負輸入端則接收三角波信號Vtki，第一比較器630的輸出端電性連接於第一與門634的第一輸入端。第二比較器631的正輸入端接收弦波信號V3，第二比較器631的負輸入端接地，第二比較器631的輸出端與第二開關元件&的控制端電性連接且輸出第二控制信號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 V4，第三比較器632的負輸入端接收三角波信號Vtki，第三比較器632的輸出端電性連接於第二與門635的一第一輸入端。第一非門633的輸入端電性連接於第二比較器631的輸出端而接收第二控制信號 Vc2，第一非門633的輸出端電性連接第五開關元件&的控制端，第一非門633將第二控制信號Vc2反向，以於第一非門633的輸出端輸出第五控制信號Vc5。第一與門634的第二輸入端電性連接於第二比較器631的輸出端而接收第二控制信號Vc2，第一與門634的輸出端電性連接第一開關元件S1的控制端及第六開關元件&的控制端且輸出第一控制信號 Vcl及第六控制信號Vc6，第二與門635的第二輸入端與第一非門633的輸出端電性連接而接收第五控制信號Vc5，第二與門635的輸出端電性連接第三開關元件&的控制端及第四開關元件、的控制端且輸出第三控制信號Vc3以及第四控制信號Vc4。請參閱圖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構示意圖，圖8B為圖8A所示的部分電壓與控制信號的時序示意圖。如圖7、圖8A及圖8B所示，於一些實施例中，圖3所示的第一續流單元330及第二續流單元331也可分別改由第七開關元件S7及第八開關元件S8構成，且第七開關元件S7及第八開關元件&可為但不限於由金屬氧化物半導體場效應電晶體構成，此外，控制單元33 也對應地與第七開關元件S7及第八開關元件&的控制端電性連接，並輸出一第七控制信號 Vc7以及一第八控制信號VcS來分別控制第七開關元件S7及第八開關元件S8的動作。更甚者，控制單元33內部的電路結構也相對應的改變，例如相較於圖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830、一第三非門831、一第三與門832，一第四與門833，其中第二非門830的輸入端電性連接於第一比較器630的輸出端， 第二非門830的輸出端電性連接於第三與門832的第一輸入端。第三非門831的輸入端電性連接第三比較器632的輸出端，第三非門831的輸出端電性連接第四與門833的第一輸入端。第三與門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 Vc2，第三與門832的輸出端電性連接第七關關元件S7的控制端且輸出第七控制信號Vc7。 第四與門833的第二輸入端電性連接第一非門633的輸出端而接收第五控制信號Vc5，第四與門833輸出端電性連接第八關關元件S8的控制端且輸出第八控制信號Vc8。故當於正半周時，例如於0 第一時間T1之間，第七控制信號Vc7以脈衝寬度調製且高頻的方式變化，此外，第七控制信號Vc7的狀態與第一控制信號Vcl以及第六控制信號Vc6相反，因此當第一開關元件S1以及第六開關元件&導通時，第七開關元件S7截止， 反的，當第一開關元件S1以及第六開關元件&截止時，第七開關元件S7導通，以於此時提供續流路徑給第一電感L1以及第二電感L2所儲存的能量流入，至於第八控制信號VcS則持續維持在禁能電平。當於負半周時，例如於第一時間T1 第二時間T2之間，第八控制信號VcS以脈衝寬度調製且高頻的方式變化，此外，第八控制信號VcS的狀態與第三控制信號Vc3以及第四控制信號Vc4相反，因此當第三開關元件&以及第四開關元件、導通時，第八開關元件S8 截止，反的，當第三開關元件&以及第四開關元件、截止時，第八開關元件S8導通，以於此時提供續流路徑給第一電感L1以及第二電感L2所儲存的能量，至於第七控制信號Vc7則改持續維持在禁能電平。綜上所述，本發明的逆變電路通過第一開關元件至第六開關元件、第一續流單元以及第二續流單元相互搭配，故可提升轉換效率，減少生產成本，並防止漏電流的產生，進而降低危害人體及設備的風險。本發明得由本領域技術人員任施匠思而為諸般修飾，然而都不脫如附權利要求所欲保護的範圍。
權利要求
1.一種逆變電路，架構於將直流電能轉換為交流電能，包含一切換電路，架構於接收直流電能，並進行轉換，而於一第一及一第二輸出端間輸出一交流調製電壓，且包含一第一開關支路，包含依序串聯電性連接的一第一至第三開關元件，該第二及第三開關元件間電性連接該第一輸出端；一第二開關支路，與該第一開關支路並聯電性連接，且包含依序串聯電性連接的一第四至第六開關元件，該第五及第六開關元件間電性連接該第二輸出端；一第一續流單元，其一端電性連接於該第一及第二開關元件間，另一端電性連接該第二輸出端；以及一第二續流單元，其一端電性連接於該第四及該第五開關元件間，另一端電性連接該第一輸出端；其中，於正半周時，該第一及第六開關元件同時且持續地導通或截止切換，該第二開關元件為導通狀態，於負半周時，改由該第三及第四開關元件同時且持續地導通或截止切換， 該第五開關元件為導通狀態。
2.如權利要求1所述的逆變電路，其中，於正半周時，該第三開關元件、該第四開關元件與該第五開關元件為截止狀態，於負半周時，該第一開關元件、該第二開關元件與該第六開關元件為截止狀態。
3.如權利要求1所述的逆變電路，其中該逆變電路更具有一控制單元，與該第一開關元件至該第六開關元件電性連接，架構於分別控制該第一開關元件至該第六開關元件進行導通或截止的動作。
4.如權利要求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，該第一比較器的負輸入端接地，該第一比較器的輸出端電性連接該第二開關元件的控制端；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，該第二比較器的負輸入端接收一三角波信號，該第二比較器的輸出端電性連接該第一開關元件的控制端及該第六開關元件的控制端；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，該第三比較器的負輸入端接收該三角波信號，該第三比較器的輸出端電性連接該第三開關元件的控制端及該第四開關元件的控制端；以及一非門，該非門的輸入端電性連接於該第一比較器的輸出端，該非門的輸出端電性連接於該第五開關元件的控制端。
5.如權利要求4所述的逆變電路，其中該第一弦波信號及該第二弦波信號的相位差 180 度。
6.如權利要求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，並整流成一整流弦波信號；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，該第一比較器的負輸入端接收一三角波信號；一第二比較器，該第二比較器的正輸入端接收該弦波信號，該第二比較器的負輸入端接地，該第二比較器的輸出端電性連接該第二開關元件的控制端；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，該第三比較器的負輸入端接收該三角波信號；一非門，該非門的輸入端電性連接該第二比較器的輸出端，該非門的輸出端電性連接該第五開關元件的控制端；一第一與門，該第一與門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，該第一與門的輸出端電性連接該第一開關元件的控制端以及該第六開關元件的控制端；以及一第二與門，該第二與門的第一輸入端電性連接該非門的輸出端，該第二與門的第二輸入端電性連接該第三比較器的輸出端，該第二與門的輸出端電性連接該第三開關元件的控制端以及該第四開關元件的控制端。
7.如權利要求3所述的逆變電路，其中該第一續流單元由一第七開關元件構成，該第二續流單元由一第八開關元件構成，且該控制單元與該第七開關元件及該第八開關元件電性連接，以分別控制該第七開關元件及該第八開關元件進行導通或截止的動作。
8.如權利要求7所述的逆變電路，其中該控制單元控制該第七開關元件於正半周且該第一開關元件以及該第六開關元件導通時截止，且控制該第七開關元件於正半周且該第一開關元件以及該第六開關元件截止時導通，並控制該第八開關元件於正半周時截止。
9.如權利要求8所述的逆變電路，其中該控制單元控制該第八開關元件於負半周且該第三開關元件以及該第四開關元件導通時截止，且控制該第八開關元件於負半周且該第三開關元件以及該第四開關元件截止時導通，並控制該第七開關元件於負半周時截止。
10.如權利要求7所述的逆變電路，其中該第七開關元件以及該第八開關元件分別以脈衝寬度調製且高頻的方式變化。
11.如權利要求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，並整流成一整流弦波信號；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，該第一比較器的負輸入端接收一三角波信號；一第二比較器，該第二比較器的正輸入端接收該弦波信號，該第二比較器的負輸入端接地，該第二比較器的輸出端電性連接該第二開關元件的控制端；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， 該第三比較器的負輸入端接收該三角波信號；一第一非門，該第一非門的輸入端電性連接該第二比較器的輸出端，該第一非門的輸出端電性連接該第五開關元件的控制端；一第一與門，該第一與門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，該第一與門的輸出端電性連接該第一開關元件的控制端以及該第六開關元件的控制端；一第二與門，該第二與門的第一輸入端電性連接該第一非門的輸出端，該第二與門的第二輸入端電性連接該第三比較器的輸出端，該第二與門的輸出端電性連接該第三開關元件的控制端以及該第四開關元件的控制端；一第二非門，該第二非門的輸入端電性連接該第一比較器的輸出端； 一第三非門，該第三非門的輸入端電性連接該第三比較器的輸出端；一第三與門，該第三與門的第一輸入端電性連接該第二非門的輸出端，該第三與門的第二輸入端電性連接該第二比較器的輸出端，該第三與門的輸出端電性連接該第七開關元件的控制端；以及一第四與門，該第四與門的第一輸入端電性連接該第三非門的輸出端，該第四與門的第二輸入端電性連接該第一非門的輸出端，該第三與門的輸出端電性連接該第八開關元件的控制端。
12.如權利要求1所述的逆變電路，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、該第五開關元件以及該第六開關元件以脈衝寬度調製的方式運行。
13.如權利要求1所述的逆變電路，其中該第一開關元件、該第三開關元件、該第四開關元件以及該第六開關元件以高頻的方式進行導通或截止切換，該第二開關元件以及該第五開關元件以低頻的方式進行導通或截止切換。
14.如權利要求1所述的逆變電路，其中該逆變電路為非隔離型。
15.如權利要求1所述的逆變電路，其中該逆變電路應用於太陽光併網系統，且該第一至第六開關元件由金屬氧化物半導體場效應電晶體構成。
16.如權利要求1所述的逆變電路，其中該切換電路的該第一輸出端對該逆變電路內的一特定點的一第一相對電壓以及該切換電路的該第二輸出端對該特定點的一第二相對電壓的相加平均值維持在一固定值。
17.如權利要求1所述的逆變電路，其中該第一續流單元由一第一續流二極體構成，該第一續流二極體的陰極端電性連接於該第一開關元件以及該第二開關元件之間，該第一續流二極體的陽極端電性連接於該第二輸出端。
18.如權利要求1所述的逆變電路，其中該第二續流單元由一第二續流二極體構成，該第二續流二極體的陰極端電性連接於該第四開關元件以及該第五開關元件之間，該第二續流二極體的陽極端電性連接於該第一輸出端。
19.如權利要求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，架構於接收一直流輸入電壓，並對該直流輸入電壓進行濾波，以輸出濾波後的該直流輸入電壓至該切換電路進行轉換，該輸出濾波電路與該切換電路電性連接，架構於濾除該交流調製電壓的高頻成份，以輸出一交流輸出電壓。
20.如權利要求1所述的逆變電路，其中該第一續流單元架構於提供由該第二輸出端至該第一及第二開關元件間的一續流路徑，該第二續流單元架構於提供由該第一輸出端至該第四及第五開關元件間的另一續流路徑。
全文摘要
本發明提供一種逆變電路，包含一切換電路，接收直流電能並進行轉換，以於第一及第二輸出端間輸出交流調製電壓，包含第一開關支路，由串聯電性連接的第一至第三開關元件構成，且電性連接第一輸出端；第二開關支路，由串聯電性連接的第四至第六開關元件構成，且電性連接第二輸出端；第一續流單元，與第一及第二開關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關元件間的續流路徑；以及第二續流單元，與第四及第五開關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關元件間的續流路徑。本發明可提升轉換效率，減少生產成本，並防止漏電流的產生，進而降低危害人體及設備的風險。
文檔編號H02M7/42GK102244476SQ20111019600
公開日2011年11月16日 申請日期2011年7月13日 優先權日2011年7月13日
發明者李雷鳴, 顧振維, 黃河 申請人:臺達電子工業股份有限公司