[发明专利]简易多阶型直交流转换电路架构

说明书

技术领域

本发明有关一种直交流转换电路，尤指一种具有六个功率开关的简易多阶型(Multilevel)直交流转换电路架构。

背景技术

如图15所示，常用的直交流转换电路，其具有八个功率开关Sa1、Sa2、Sa3、Sa4、Sb1、Sb2、Sb3、Sb4，并通过控制各功率开关不同的导通或截止组合，以可达到将直流电压转换为交流电压输出的功效。

上述常用的直交流转换电路由于是采用八个功率开关Sa1、Sa2、Sa3、Sa4、Sb1、Sb2、Sb3、Sb4，因此不但构件数量多，且由于每一功率开关皆须具有可承受等同于输入电压大小的耐压值，而会造成其构件成本无法有效降低；再者，常用的直交流转换电路在进行直交流转换过程中，所有功率开关皆以高频方式进行切换动作，因此将导致其切换损失较高，以及功率开关容易损坏的问题产生。

发明内容

本发明目的之一，在于解决上述问题而提供一种简易多阶型直交流转换电路架构，其可应用于马达驱动、替代性能源发电系统、不断电系统、音频放大器等高品质单相或三相交流电气应用领域上，且仅需使用六个功率开关，以此即可有效降低构件成本，且其中两个功率开关是以低频(60Hz)切换，可大幅降低功率开关导通及切换时的损失，而达到在提高整体效率的情况下将直流电压转换为交流电压输出的功效。

本发明目的之二，在于提供一种简易多阶型直交流转换电路架构，其通过双输入直流电源各提供额定直流电压的一半予功率控制组，以可有效降低功率开关上的电压与电流应力，并进而即可采用耐压值较低的功率开关以达到降低成本的功效。

本发明目的之三，在于提供一种简易多阶型直交流转换电路架构，其以多阶合成控制方式而具有可减小输出波形的谐波失真量以达高品质输出的功效，以及具有可模组化的特性而更能够提升转换器的功率密度及可靠度的功效。

为达前述的目的，本发明采用以下技术方案：

一种简易多阶型直交流转换电路架构，其由双输入直流电源、一功率控制组与一交流侧低通滤波器所构成，其中，该双输入直流电源各提供额定直流电压的一半予功率控制组，而该功率控制组是由六个功率开关组成，并通过控制该各功率开关不同的导通或截止组合，以可将直流电压转换为交流电压输出，且该功率控制组的其中两个功率开关于输出电压一周期内仅作两次的低频切换，其余功率开关则以高频的频率进行切换，以合成出多阶电压等级的输出形式，再经该交流侧低通滤波器即可输出具有低谐波的交流波形，且于直交流转换过程中，由双输入直流电源所输入的功率最多仅通过三个功率开关。

进一步地：

所述输出电压的一周期为60Hz。

所述功率控制组具有8种开关组态而可合成出五阶电压等级。

还可通过模组化串接多组简易多阶型直交流转换电路架构以达成更多阶的电压等级输出形式，而构成(4n+1)阶输出电压，n为所串接的电路架构总数量。

还可以模组化并接三组简易多阶型直交流转换电路架构而运用至三相Y接电路上。

还可以模组化并接三组简易多阶型直交流转换电路架构而运用至三相△接电路上。

本发明的有益之处在于：

1)可应用于马达驱动、替代性能源发电系统、不断电系统、音频放大器等高品质单相或三相交流电气应用领域上，且仅需使用六个功率开关，以此即可有效降低构件成本，且其中两个功率开关是以低频(60Hz)切换，可大幅降低功率开关导通及切换时的损失，而达到在提高整体效率的情况下将直流电压转换为交流电压输出的功效；

2)通过双输入直流电源各提供额定直流电压的一半予功率控制组，以可有效降低功率开关上的电压与电流应力，并进而即可采用耐压值较低的功率开关以达到降低成本的功效；

3)以多阶合成控制方式而具有可减小输出波形的谐波失真量以达高品质输出的功效，以及具有可模组化的特性而更能够提升转换器的功率密度及可靠度的功效。

附图说明

图1是本发明的电路架构示意图。

图2是本发明处于开关组态1时的电路示意图。

图3是本发明处于开关组态2时的电路示意图。

图4是本发明处于开关组态3时的电路示意图。

图5是本发明处于开关组态4时的电路示意图。

图6是本发明处于开关组态5时的电路示意图。

图7是本发明处于开关组态6时的电路示意图。

图8是本发明处于开关组态7时的电路示意图。

图9是本发明处于开关组态8时的电路示意图。