[发明专利]电源转换装置

说明书

技术领域

本揭示内容是有关于一种电源转换装置，且特别是有关于一种具有功率因数校正功能的电源转换装置。

背景技术

由于近年来的能源危机，各国除了发展新式能源外，对现有的用电产品要求也越来越严苛，尤其以功率因数及总谐波失真最为重视，在新的电力规范(如IEC 61000-3-12规范)中对总电流谐波失真就有一定的要求，影响设计者在产品上的设计考量。

一般的用电设备往往都不是纯电阻性，但不论是电感性或电容性都将导致功率因数不佳，不佳的功率因数将导致输入电流增加，加重供电系统的负担，此外，输入电流的严重失真，包含了大量的谐波成分，都将对电网造成严重的污染。

因此，若能提高用电设备的功率因数及降低谐波失真，对于供电系统的品质，将带来莫大的帮助。现有的功率因数改善电路可分为被动式与主动式两大类，被动式功率因数改善电路是使用被动元件(如电感、电容)去改善功因，虽然架构简单，却有体积庞大，功因修正效果有限等缺点。

而主动式功率因数改善电路主要是利用外加的电路来达到功因修正的目的，相较于被动式，有体积小、重量轻且功率因数较高等优点，然而现有的主动式功率因数改善电路大多需要复杂的外加电路，且对应不同的谐波成分需要重新调校或设计。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提出一种电源转换装置的线路架构，以达到功率因数修正及改善输入电流谐波的功效，使其能符合电力规范标准。现有技术中将整流后的输入电压波形送入控制器产生电流基准命令，但此种方法将导致电流谐波降低效果不佳。为了改善此缺点，本发明将输入电压检测装置所得的输入电压波形，送入数码处理模块预先处理进行频率调整，以产生基准电压波形，目的最终使实际输入电流追随基准电压波形。藉此，产生主动式开关元件所需的开关信号，进而达到改善功因及降低电流谐波的目的。

本揭示内容的一种方式是在提供一种电源转换装置用以耦接并驱动一电子性负载，电源转换装置包含一整流模块、一主动式开关元件、一输入电压检测模块、一输出电压检测模块、一电流检测模块以及一数码处理模块。整流模块与一交流电源输入耦接。主动式开关元件耦接于该整流模块与该电子性负载之间，且该主动式开关元件的两端并联至该电子性负载的两端。输入电压检测模块耦接于该整流模块与该主动式开关元件之间，用以取样一输入取样电压波形。输出电压检测模块耦接于该主动式开关元件与该电子性负载之间，用以取样一输出取样电压波形。电流检测模块耦接于该主动式开关元件，用以取样一实际输入电流波形。数码处理模块耦接至该输入电压检测模块、该输出电压检测模块以及该电流检测模块，该数码处理模块根据该输入取样电压波形与该输出取样电压波形产生一电流基准命令，该数码处理模块根据该电流基准命令与该实际输入电流波形动态切换该主动式开关元件。

根据本发明的一实施例中，主动式开关元件为一碳化硅开关(silicon carbide switch)。

根据本发明的一实施例中，数码处理模块包含一基准电压波形产生器、一输出电压反馈调节器以及一电流基准命令产生器。基准电压波形产生器与该输入电压检测模块耦接，用以处理该输入取样电压波形并产生一基准电压波形。输出电压反馈调节器与该输出电压检测模块耦接，用以根据该输出取样电压波形产生一控制信号。电流基准命令产生器分别与该基准电压波形产生器以及该输出电压反馈调节器耦接，该电流基准命令产生器根据该基准电压波形以及该控制信号产生该电流基准命令。

根据本发明的一实施例中，基准电压波形产生器产生的基准电压波形决定该电流基准命令的一电流脉宽。

根据本发明的一实施例中，输出电压反馈调节器产生的该控制信号决定该电流基准命令的一电流幅度。

根据本发明的一实施例中，基准电压波形产生器根据该输入取样电压波形产生一基准电压波形，该基准电压波形的频率低于该输入取样电压波形的频率。

根据本发明的一实施例中，数码处理模块还包含一驱动模块、一电流反馈调节器以及一开关信号产生器。驱动模块耦接至该主动式开关元件的该控制端。电流反馈调节器与该电流检测模块以及该电流基准命令产生器耦接，该电流反馈调节器根据该电流检测模块取样的该实际输入电流波形调整该电流基准命令，进而产生一开关调变信号。开关信号产生器与该电流反馈调节器耦接，该开关信号产生器根据经该开关调变信号产生一开关信号至该驱动模块，藉此通过该驱动模块动态切换该主动式开关元件。

根据本发明的一实施例中，该电流反馈调节器持续调整该电流基准命令进而控制该主动式开关元件，直到该实际输入电流波形追随(或对准)该基准电压波形。