專利名稱：具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直流/直流轉(zhuǎn)換裝置，特別是一種具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置。
背景技術(shù)：
習(xí)用直流/直流轉(zhuǎn)換電路，如圖1所示，其是屬一直流/直流升壓轉(zhuǎn)換器[DC/DC booster converter]1。該直流/直流升壓轉(zhuǎn)換器1包含一輸入端11、一電力電子開關(guān)12、一輸出端13、一電感器14、一二極管15及一電容器16。當(dāng)由該輸入端11輸入直流電源電壓時(shí)，藉控制該電力電子開關(guān)12的導(dǎo)通/截止，使電感器14進(jìn)行儲(chǔ)能/釋能，該電感器14的釋能經(jīng)二極管15對(duì)電容器16充電，且在該電容器16建立一高于該輸入端11的電壓以供應(yīng)輸出端13的輸出電壓。然而，該直流/直流升壓轉(zhuǎn)換器的輸出端僅有兩個(gè)端點(diǎn)無法提供一中性點(diǎn)輸出端，使該直流/直流升壓轉(zhuǎn)換器無法供應(yīng)兩個(gè)串接的等電位輸出直流電壓，且只能允許能量單方向傳遞。然而在許多應(yīng)用上，直流/直流升壓轉(zhuǎn)換器需要中性點(diǎn)輸出端，且具能量雙向傳遞的功能。
例如不斷電系統(tǒng)的單相半橋式逆變器(inverter)，其必需藉由直流/直流升壓轉(zhuǎn)換器的中性點(diǎn)輸出端，供應(yīng)兩個(gè)相等直流電壓至兩個(gè)直流電容，方能使該單相半橋式逆變器正常操作，且需要能量可雙向傳遞，以便具有反向充電的功能。
另外，例如不斷電系統(tǒng)的三相四線式逆變器，其亦需藉由一直流/直流升壓轉(zhuǎn)換器的中性點(diǎn)輸出端，供應(yīng)兩個(gè)相等直流電壓至兩個(gè)直流電容，方能使該三相四線式逆變器正常操作，且需要能量可雙向傳遞，以便具有反向充電的功能。
簡(jiǎn)言之，習(xí)用的直流/直流升壓轉(zhuǎn)換器無法提供中性點(diǎn)輸出端，因而無法供應(yīng)兩個(gè)相等直流電壓，且其能量無法作雙向傳遞，因而限制該習(xí)用的直流/直流升壓轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，提供一種具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置，其特別有關(guān)于能量可雙向傳遞的直流/直流轉(zhuǎn)換裝置，當(dāng)能量由低壓往高壓傳遞作倍壓運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可供應(yīng)具中性點(diǎn)串接的兩個(gè)相等的直流輸出電壓，當(dāng)能量由高壓往低壓傳遞作降壓運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可供應(yīng)降半壓的直流電壓。
本發(fā)明的上述目的是由如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。
一種具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置，其特征是包含一第一直流電壓端點(diǎn)組，其包含一正端及一負(fù)端；一第二直流電壓端點(diǎn)組，其包含一正端、一負(fù)端及一中性點(diǎn)端；一電感器，用以當(dāng)作能量緩沖器；一第一電力電子開關(guān)，其與該電感器串連后跨接于該第一直流電壓端點(diǎn)組的正端及負(fù)端，藉其導(dǎo)通/截止控制該電感器的儲(chǔ)能及釋能；一第二電力電子開關(guān)，其一端連接于該電感器及第一電力電子開關(guān)的連接點(diǎn)，另一端則連接于第二直流電壓端點(diǎn)組的正端，其藉導(dǎo)通/截止控制該電感器的儲(chǔ)能及釋能；一第一二極管，其并接于第一電力電子開關(guān)；一第二二極管，其并接于第二電力電子開關(guān)；一電容器，其跨接于該第一直流電壓端點(diǎn)組的正端及第二直流電壓端點(diǎn)組的正端之間，其用以儲(chǔ)存該電感器的釋能；及一控制器，其連接至該電力電子開關(guān)的控制端，以控制該電力電子開關(guān)的導(dǎo)通及截止；該裝置可進(jìn)行雙向能量傳遞，由該第一直流電壓端點(diǎn)組傳遞至該第二直流電壓端點(diǎn)組時(shí)，該具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置作為倍壓電路，或由該第二直流電壓端點(diǎn)組傳遞至該第一直流電壓端點(diǎn)組時(shí)該具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置作為半壓電路。
所述的具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置；其特征是當(dāng)能量由該第一直流電壓端點(diǎn)組傳遞至該第二直流電壓端點(diǎn)組時(shí)，該第一電力電子開關(guān)持續(xù)進(jìn)行導(dǎo)通及截止的控制，而該第二電力電子開關(guān)則一直維持截止?fàn)顟B(tài)，使該電感器將自該輸入直流電壓源進(jìn)行儲(chǔ)能，或?qū)⒃搩?chǔ)能經(jīng)該第二二極管釋放至該電容器，以便在該電容器建立一與該輸入直流電壓源電壓相等的電壓，該第二直流電壓端點(diǎn)組的正端及負(fù)端之間的電壓等于該輸入直流電壓源的電壓及電容器的電壓串接，因此該第二直流電壓端點(diǎn)組的正端及負(fù)端之間的電壓等于該輸入直流電壓源電壓的兩倍，由于該電容器的電壓與該輸入直流電壓源的電壓相等，所以該等壓端視為中性點(diǎn)輸出，因此其在該能量傳遞方向時(shí)達(dá)成一具中性點(diǎn)輸出的倍壓功能。
所述的具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置；其特征是；當(dāng)能量由該第二直流電壓端點(diǎn)組傳遞至該第一直流電壓端點(diǎn)組時(shí)，該第二電力電子開關(guān)持續(xù)進(jìn)行導(dǎo)通及截止的動(dòng)作，而該第一電力電子開關(guān)則一直維持截止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)，該第一直流電壓端點(diǎn)組可供應(yīng)相當(dāng)于該第二直流電壓端點(diǎn)組的一半電壓，因此其在該能量傳遞方向完成半壓功能。
所述的具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置；其特征是該控制器包含一第一電壓檢出器、一第二電壓檢出器、一第一減法器、一第二減法器、一第一控制器、一第二控制器、一第一開關(guān)、一第二開關(guān)、一脈寬調(diào)變電路、一第一驅(qū)動(dòng)電路及一第二驅(qū)動(dòng)電路。
所述的具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置；其特征是該第一電壓檢出器及第二電壓檢出器分別檢出該第一直流電壓端點(diǎn)組的電壓及該電容器的電壓。
所述的具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置；其特征是該控制電路另包含一高頻三角波產(chǎn)生器，其用以產(chǎn)生一高頻三角波信號(hào)并輸出至該脈寬調(diào)變電路，高頻三角波信號(hào)作為載波信號(hào)。
所述的具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置；其特征是該裝置可應(yīng)用于單相半橋式逆變器，其中該裝置的第二直流電壓端點(diǎn)組的正端、負(fù)端及中性端連接到該單相半橋式逆變器的直流端，當(dāng)能量由該第一直流電壓端點(diǎn)組傳遞至該第二直流電壓端點(diǎn)組時(shí)可供應(yīng)兩個(gè)大小一致的直流電壓給該單相半橋式逆變器以轉(zhuǎn)換成單相的交流電能；當(dāng)能量由該第二直流電壓端點(diǎn)組傳遞至該第一直流電壓端點(diǎn)組時(shí)，可由該單相半橋式逆變器吸取交流電能對(duì)連接于第一直流電壓端點(diǎn)組的裝置充電。
所述的具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置；其特征是該裝置可應(yīng)用于三相四線式逆變器，其中該裝置的第二直流電壓端點(diǎn)組的正端、負(fù)端及中性端連接到該三相四線式逆變器的直流端，當(dāng)能量由該第一直流電壓端點(diǎn)組傳遞至該第二直流電壓端點(diǎn)組時(shí)，供應(yīng)兩個(gè)大小一致的直流電壓給該三相四線式逆變器以轉(zhuǎn)換成三相四線的交流電能；當(dāng)能量由該第二直流電壓端點(diǎn)組傳遞至該第一直流電壓端點(diǎn)組時(shí)，由該三相四線式逆變器吸取交流電能對(duì)連接于第一直流電壓端點(diǎn)組的裝置充電。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1、該裝置可進(jìn)行雙向能量傳遞，由該第一直流電壓端點(diǎn)組傳遞至該第二直流電壓端點(diǎn)組時(shí)該具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置作為倍壓電路，或由該第二直流電壓端點(diǎn)組傳遞至該第一直流電壓端點(diǎn)組時(shí)該具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置作為半壓電路。當(dāng)能量由該第一直流電壓端點(diǎn)組傳遞至該第二直流電壓端點(diǎn)組時(shí)，一輸入直流電壓源連接至該第一直流電壓端點(diǎn)組，該第二直流電壓端點(diǎn)組作為輸出。此時(shí)，該第一電力電子開關(guān)持續(xù)進(jìn)行導(dǎo)通及截止的動(dòng)作，而該第二電力電子開關(guān)則不動(dòng)作一直維持截止?fàn)顟B(tài)。該裝置利用控制該第一電力電子開關(guān)的導(dǎo)通/截止動(dòng)作，使該電感器將自該第一直流電壓端點(diǎn)組輸入的直流電壓源進(jìn)行儲(chǔ)能，或?qū)⒃搩?chǔ)能經(jīng)該第二二極管釋放至該電容器，以便在該電容器建立一與該輸入直流電壓源電壓相等的電壓。由于該第二直流電壓端點(diǎn)組的正端及負(fù)端之間的電壓等于該輸入直流電壓源的電壓及電容器的電壓串接相加，因此該第二直流電壓端點(diǎn)組的正端及負(fù)端之間的電壓等于該輸入直流電壓源電壓的兩倍，由于該電容器的電壓與該輸入直流電壓源的電壓相等，因此該第二直流電壓端點(diǎn)組的等壓端的電壓恰等于該第二直流電壓端點(diǎn)組的正端及負(fù)端間電壓的一半，所以該等壓端視為中性點(diǎn)輸出，因此其在該能量傳遞方向可完成一具中性點(diǎn)輸出的倍壓功能，且該電容器的耐壓僅需該第二直流電壓端點(diǎn)組的正端及負(fù)端間電壓的一半，因此可降低該電容器的電壓額定值。
2、當(dāng)能量由該第二直流電壓端點(diǎn)組傳遞至該第一直流電壓端點(diǎn)組時(shí)，該第二電力電子開關(guān)持續(xù)進(jìn)行導(dǎo)通及截止的動(dòng)作，而該第一電力電子開關(guān)則不動(dòng)作一直維持截止?fàn)顟B(tài)。此時(shí)，該第一直流電壓端點(diǎn)組可供應(yīng)相當(dāng)于該第二直流電壓端點(diǎn)組的一半電壓，因此其在該能量傳遞方向可完成半壓功能。
為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明確被了解，下文將特舉本發(fā)明較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。


圖1習(xí)用直流/直流轉(zhuǎn)換電路的電路示意圖。
圖2本發(fā)明較佳實(shí)施例具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置的電路示意圖。
圖3本發(fā)明較佳實(shí)施例具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置的控制電路的方塊圖。
圖4本發(fā)明較佳實(shí)施例具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置用在單相半橋式逆變器應(yīng)用時(shí)的電路示意圖。
圖5本發(fā)明較佳實(shí)施例具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置用在三相四線式逆變器應(yīng)用時(shí)的電路示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖2揭示本發(fā)明較佳實(shí)施例具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置的電路示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D2所示，本發(fā)明較佳實(shí)施例具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置2具有一第一直流電壓端點(diǎn)組21及一第二直流電壓端點(diǎn)組22。該第一直流電壓端點(diǎn)組21包含一正端21a及一負(fù)端21b。該第二直流電壓端點(diǎn)組22包含一正端22c、一負(fù)端22b及一中性端22a。該直流/直流轉(zhuǎn)換裝置2包含一電感器30、一第一電力電子開關(guān)31、一第二電力電子開關(guān)32、一第一二極管31a、一第二二極管32a、一電容器33及一控制器34。該電感器30與該第一電力電子開關(guān)31串接后跨接于該第一直流電壓端點(diǎn)組21的正端21a及負(fù)端21b間。該第二電力電子開關(guān)32則跨接于該電感器30與該第一電力電子開關(guān)31的連接點(diǎn)與該第二直流電壓端點(diǎn)組22的正端22c。該第一二極管31a及第二二極管32a分別并聯(lián)于該第一電力電子開關(guān)31及第二電力電子開關(guān)32上。該電容器33則跨接于該第一直流電壓端點(diǎn)組21的正端21a及第二直流電壓端點(diǎn)組22的正端22c之間。該第二直流電壓端點(diǎn)組22的中性端22a則直接連接至該第一直流電壓端點(diǎn)組21的正端21a，而該第二直流電壓端點(diǎn)組22的負(fù)端22b則直接連接至該第一直流電壓端點(diǎn)組21的負(fù)端21b。該控制器34則連接至該第一電力電子開關(guān)31及第二電力電子開關(guān)32的控制端，以控制其導(dǎo)通或截止。
請(qǐng)?jiān)賲⒄請(qǐng)D2所示，該直流/直流轉(zhuǎn)換裝置2可進(jìn)行雙向能量傳遞，由該第一直流電壓端點(diǎn)組21傳遞至該第二直流電壓端點(diǎn)組22，或由該第二直流電壓端點(diǎn)組22傳遞至該第一直流電壓端點(diǎn)組21。
當(dāng)能量由該第一直流電壓端點(diǎn)組21傳遞至該第二直流電壓端點(diǎn)組22時(shí)，一輸入直流電壓源輸入至該第一直流電壓端點(diǎn)組21并自該第二直流電壓端點(diǎn)組22輸出。此時(shí)，該第一電力電子開關(guān)31將進(jìn)行導(dǎo)通及截止的控制，而該第二電力電子開關(guān)32則不動(dòng)作一直維持截止?fàn)顟B(tài)。該裝置2利用控制該第一電力電子開關(guān)31的導(dǎo)通/截止動(dòng)作，使該電感器30自該第一直流電壓端點(diǎn)組21輸入的輸入直流電壓源進(jìn)行儲(chǔ)能，并將該儲(chǔ)能經(jīng)該第二二極管32a釋放至該電容器33，以便在該電容器33建立一與輸入直流電壓源等電壓的電壓。由于該第二直流電壓端點(diǎn)組22的正端22c及負(fù)端22b之間的電壓等于該輸入直流電壓源的電壓及電容器33的電壓串接而相加，因此該第二直流電壓端點(diǎn)組22的正端22c及負(fù)端22b之間的電壓等于該輸入直流電壓源的電壓的兩倍，且由于該電容器33的電壓與輸入直流電壓源的電壓相等，因此該第二直流電壓端點(diǎn)組22的中性端22a的電壓恰等于該第二直流電壓端點(diǎn)組22的正端22c及負(fù)端22b的一半電壓，所以該中性端22a視為第二直流電壓端點(diǎn)組的中性點(diǎn)，因此該具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器2在此能量傳遞方向可完成具中性點(diǎn)輸出的倍壓功能。請(qǐng)?jiān)賲⒄請(qǐng)D1及圖2所示，相對(duì)于習(xí)用直流/直流升壓轉(zhuǎn)換器1的電容器16，本發(fā)明的具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置2的電容器33的耐壓僅需該第二直流電壓端點(diǎn)組22輸出電壓的一半，因此可降低該電容器33的電壓額定值。
請(qǐng)?jiān)賲⒄請(qǐng)D2所示，當(dāng)能量由該第二直流電壓端點(diǎn)組22傳遞至該第一直流電壓端點(diǎn)組21時(shí)，直流輸入電壓源連接到該第二直流電壓端點(diǎn)組22的正端22c與負(fù)端22b間，此時(shí)該第二電力電子開關(guān)32將持續(xù)作導(dǎo)通及截止的控制，而該第一電力電子開關(guān)31則一直維持截止。此時(shí)，該第一直流電壓端點(diǎn)組21可提供相當(dāng)于第二電壓端點(diǎn)組22的一半電壓，因此該具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置2在該能量傳遞方向?qū)⒖赏瓿砂雺汗δ堋?br> 圖3揭示本發(fā)明較佳實(shí)施例具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置的控制電路的方塊圖。
請(qǐng)參照?qǐng)D3所示，該具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置2的控制器34包含一第一電壓檢出器340a、一第二電壓檢出器340b、一第一減法器341a、一第二減法器341b、一第一控制器343a、一第二控制器343b、一高頻三角波產(chǎn)生器344、一第一開關(guān)345a、一第二開關(guān)345b、一脈寬調(diào)變電路346、一第一驅(qū)動(dòng)電路347a及一第二驅(qū)動(dòng)電路347b。
請(qǐng)?jiān)賲⒄請(qǐng)D2及圖3所示，該控制器34檢出該第一直流電壓端點(diǎn)組21的電壓及電容器33的電壓，其用以控制該第一電力電子開關(guān)31及第二電力電子開關(guān)32的導(dǎo)通及截止，因此控制該裝置2的能量傳遞方向，即自該第一直流電壓端點(diǎn)組21傳遞至該第二直流電壓端點(diǎn)組22或自該第二直流電壓端點(diǎn)組22傳遞至該第一直流電壓端點(diǎn)組21。
請(qǐng)?jiān)賲⒄請(qǐng)D2及圖3所示，當(dāng)能量由該第一直流電壓端點(diǎn)組21傳遞至該第二直流電壓端點(diǎn)組22時(shí)，該具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置2具有倍壓功能。此時(shí)，該第一電力電子開關(guān)31持續(xù)進(jìn)行導(dǎo)通及截止的控制，而該第二電力電子開關(guān)32則不動(dòng)作一直維持截止?fàn)顟B(tài)，因此該第一開關(guān)345a及第二開關(guān)345b均切換至位置“A”。該第一電壓檢出器340a用以檢出該第一直流電壓端點(diǎn)組21的電壓，即輸入直流電壓源電壓，其作為輸出電壓的參考信號(hào)。該第二電壓檢出器340b用以檢出該電容器33的電壓。該參考信號(hào)及該第二電壓檢出器340b的輸出送至該第一減法器341a，兩者進(jìn)行相減并將相減結(jié)果輸出至該第一控制器343a進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)整，以獲得一第一控制信號(hào)S1。
該高頻三角波產(chǎn)生器344用以產(chǎn)生高頻三角波信號(hào)，并輸出至該脈寬調(diào)變電路346作為載波信號(hào)。由于該第一開關(guān)345a置于位置“A”，因此該第一控制信號(hào)S1輸出至該脈寬調(diào)變電路346作為調(diào)變信號(hào)進(jìn)行調(diào)變而輸出一脈寬調(diào)變信號(hào)，由于該第二開關(guān)345b置于位置“A”，該脈寬調(diào)變電路346輸出的脈寬調(diào)變信號(hào)再輸出至該第一驅(qū)動(dòng)電路347a產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，藉由該驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出至該第一電力電子開關(guān)31，以控制導(dǎo)通及截止?fàn)顟B(tài)。
請(qǐng)?jiān)賲⒄請(qǐng)D2及圖3所示，當(dāng)該第一電力電子開關(guān)31導(dǎo)通時(shí)，該電感器30進(jìn)行儲(chǔ)能；當(dāng)該第一電力電子開關(guān)31截止時(shí)，該電感器30的儲(chǔ)能經(jīng)該第二二極管32a對(duì)該電容器33充電以建立一電壓，并控制電容器33上的電壓與第一直流電壓端點(diǎn)組21上的電壓相等。由于該電容器33跨接于該第一直流電壓端點(diǎn)組21的正端21a與第二直流電壓端點(diǎn)組22的正端22c之間，因此該第二直流電壓端點(diǎn)組22的正端22c與負(fù)端22b之間的總電壓為該輸入直流電壓源電壓加上該電容器33的電壓，該總電壓為輸入直流電壓源電壓的兩倍而形成一倍壓電路。同時(shí)，由于該第一直流電壓端點(diǎn)組21的正端21a直接連接至該第二直流電壓端點(diǎn)組22的中性端22a，因此該第二直流電壓端點(diǎn)組22的中性端22a將該第二直流電壓端點(diǎn)組22的正端22c與負(fù)端22b的電壓分成兩個(gè)大小相等的直流電壓。因此，本發(fā)明的具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置2在能量自該第一直流電壓端點(diǎn)組21傳遞至該第二直流電壓端點(diǎn)組22時(shí)可得到倍壓輸出，且具有一中性點(diǎn)輸出。該具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置2適用于各種需要中性點(diǎn)輸出的電子裝置。
請(qǐng)?jiān)賲⒄請(qǐng)D2及圖3所示，當(dāng)能量由該第二直流電壓端點(diǎn)組22傳遞至該第一直流電壓端點(diǎn)組21時(shí)，該直流/直流轉(zhuǎn)換裝置2具有半壓功能。此時(shí)，該第二電力電子開關(guān)32將持續(xù)進(jìn)行導(dǎo)通及截止的控制，而該第一電力電子開關(guān)31則不動(dòng)作一直維持截止?fàn)顟B(tài)，因此該第一開關(guān)345a及第二開關(guān)345b均切換至位置“B”。該第一電壓檢出器340a用以檢出該第一直流電壓端點(diǎn)組21的電壓，該第二電壓檢出器340b用以檢出該電容器33的電壓，該第一電壓檢出器340a與該第二電壓檢出器340b的輸出送至該第二減法器341b相減，再將相減結(jié)果輸出至該第二控制器343b進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)整，以獲得一第二控制信號(hào)S2。該高頻三角波產(chǎn)生器344用以產(chǎn)生高頻三角波信號(hào)，并輸出至該脈寬調(diào)變電路346作為載波信號(hào)。由于該第一開關(guān)345a置于位置“B”，因此該第二控制信號(hào)S2輸出至該脈寬調(diào)變電路346作為調(diào)變信號(hào)進(jìn)行調(diào)變而輸出脈寬調(diào)變信號(hào)；由于該第二開關(guān)345b置于位置“B”，該脈寬調(diào)變電路346的輸出的調(diào)變信號(hào)輸出至該第二驅(qū)動(dòng)電路347b產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，藉由該驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出至該第二電力電子開關(guān)32，以控制該第二電力電子開關(guān)32導(dǎo)通及截止?fàn)顟B(tài)。
請(qǐng)?jiān)賲⒄請(qǐng)D2及圖3所示，藉由該第二電力電子開關(guān)32導(dǎo)通及截止，且該第一電力電子開關(guān)31一直維持截止?fàn)顟B(tài)，因此在該第一電力電子開關(guān)31兩端將產(chǎn)生一高頻方波電壓，其振幅為該第二直流電壓端點(diǎn)組22的正端22c及負(fù)端22b之間所接的輸入直流電壓源的電壓，依不同應(yīng)用在該第一直流電壓端組21均會(huì)加一電容器或蓄電池，因此該高頻方波電壓再經(jīng)該電感器30濾波后，可在該第一直流電壓端點(diǎn)組21產(chǎn)生一穩(wěn)定直流電壓，該電壓大小相當(dāng)于該輸入直流電壓源電壓的一半。因此，本發(fā)明的具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置2在能量自該第二直流電壓端點(diǎn)組22傳遞至該第一直流電壓端點(diǎn)組21時(shí)具有半壓功能。
圖4揭示本發(fā)明較佳實(shí)施例具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置用在單相半橋式逆變器應(yīng)用時(shí)的電路示意圖。
請(qǐng)參照?qǐng)D4所示，該單相半橋式逆變器4包含一第一臂及一第二臂。該第一臂是由一對(duì)電力電子開關(guān)40a及40b組成，第二臂則是由一對(duì)電容器41a及41b組成。該單相半橋式逆變器4的輸出端另包含一低通濾波器，其是由一電感器42及一電容器43組成。該單相半橋式逆變器4藉由控制該電力電子開關(guān)40a及40b的導(dǎo)通及截止，將一直流電壓轉(zhuǎn)換成一高頻電壓，再經(jīng)該電感器42及一電容器43濾波以供給一交流正弦波電壓至一交流負(fù)載。此時(shí)，該單相半橋式逆變器4的電容器41a及41b的電壓必須相等，若該電容器41a及41b的電壓不相等將影響該單相半橋式逆變器4的正常操作。在實(shí)際應(yīng)用上，由于該交流負(fù)載的不對(duì)稱或該單相半橋式逆變器4操作的暫態(tài)，將可能造成該電容器41a及41b的電壓不平衡。為了維持該電容器41a及41b的電壓大小一致，該單相半橋式逆變器4必須另設(shè)有一平衡電路用以維持該電容器41a及41b的均壓，由于該具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置2的第二直流電壓端點(diǎn)組22的正端22c、負(fù)端22b及中性端22a可供應(yīng)兩個(gè)大小一致的直流電壓，因此可由該具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置2的第二直流電壓端點(diǎn)組22輸出來供應(yīng)至該單相半橋式逆變器4，使該電容器41a及41b的電壓平衡，將可省去另設(shè)的電壓平衡電路。
請(qǐng)?jiān)賲⒄請(qǐng)D3及圖4所示，該具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置2應(yīng)用來供應(yīng)直流給單相半橋式逆變器4時(shí)，該第一直流電壓端點(diǎn)組21連接至一輸入直流電壓源，如蓄電池。該具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置2的第二直流電壓端點(diǎn)組22的正端22c、負(fù)端22b及中性端22a連接至該單相半橋式逆變器4的電容器41a及41b。圖4的該直流/直流轉(zhuǎn)換裝置2的操作技術(shù)內(nèi)容已揭示于前述說明內(nèi)容，于此并入?yún)⒖迹挥柙敿?xì)贅述。該具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置2的電容器33與該單相半橋式逆變器4的電容器41a在實(shí)際應(yīng)用時(shí)可合并成一單一電容器。
當(dāng)能量由該具中性點(diǎn)的雙向直流/直流裝置的該第一直流電壓端點(diǎn)組21傳遞至該第二直流電壓端點(diǎn)組22時(shí)，該第一電力電子開關(guān)31持續(xù)進(jìn)行導(dǎo)通及截止的動(dòng)作而該第二電力電子開關(guān)32則不動(dòng)作一直維持截止?fàn)顟B(tài)。此時(shí)，該具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置2利用控制該第一電力電子開關(guān)31的導(dǎo)通/截止動(dòng)作，使該電感器30自該第一直流電壓端點(diǎn)組21輸入的輸入直流電壓源進(jìn)行儲(chǔ)能，并將該儲(chǔ)能經(jīng)該第二二極管32a釋放至該電容器33，以便在該電容器33建立一與輸入直流電壓源等電壓的電壓。由于該第二直流電壓端點(diǎn)組22的正端22c及負(fù)端22b之間的電壓等于該輸入直流電壓源的電壓及電容器33的電壓串接而相加，因此該第二直流電壓端點(diǎn)組22的正端22c及負(fù)端22b之間的電壓等于該輸入直流電壓源的電壓的兩倍，且由于該電容器33的電壓與輸入直流電壓源的電壓相等，因此該第二直流電壓端點(diǎn)組22的中性端22a的電壓恰好將該輸出電壓分成兩大小一樣的直流電壓，因此該具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置2可供應(yīng)兩個(gè)大小一致的直流電壓至該單相半橋式逆變器4，以便能正常操作該單相半橋式逆變器4。
該具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置2具有能量雙向傳遞功能。當(dāng)該單相半橋式逆變器4的輸出端連接一交流電源時(shí)，將交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，并輸入至該直流/直流轉(zhuǎn)換裝置2的第二直流電壓端點(diǎn)組22，形成能量由該第二直流電壓端點(diǎn)組22傳遞至該第一直流電壓端點(diǎn)組21。此時(shí)，該第二電力電子開關(guān)32持續(xù)進(jìn)行導(dǎo)通及截止的動(dòng)作，而該第一電力電子開關(guān)31則不動(dòng)作一直維持截止?fàn)顟B(tài)。該第一直流電壓端點(diǎn)組21供應(yīng)相當(dāng)于該第二直流電壓端點(diǎn)組22的一半電壓至蓄電池進(jìn)行充電，如此可節(jié)省額外置一蓄電池充電器。
圖5揭示本發(fā)明較佳實(shí)施例具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置用在三相四線式逆變器應(yīng)用時(shí)的電路示意圖。
請(qǐng)參照?qǐng)D5所示，該三相四線逆變器5包含一三相全橋式電力轉(zhuǎn)換器50用以供應(yīng)三相四線輸出。該三相四線逆變器5另包含一對(duì)串聯(lián)電容器51a及51b，其組成一第四腳供應(yīng)中性輸出。該三相四線逆變器5另包含一低通濾波器52作為濾除高頻諧波用，該三相四線逆變器5可輸出三相四線的交流電壓。
請(qǐng)?jiān)賲⒄請(qǐng)D3及圖5所示，該具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置2應(yīng)用來供應(yīng)直流量能給該三相四線逆變器5時(shí)，該第一直流電壓端點(diǎn)組21連接至一輸入直流電壓源，如蓄電池。該具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置2的第二直流電壓端點(diǎn)組22的正端22c、負(fù)端22b及中性端22a連接至該該三相四線逆變器5的電容器51a及51b。圖3的該具中性點(diǎn)的直流/直流轉(zhuǎn)換裝置2的操作技術(shù)內(nèi)容已揭示于前述說明內(nèi)容，于此并入?yún)⒖?，不予詳?xì)贅述。為了該三相四線逆變器5操作正常，該直流/直流轉(zhuǎn)換裝置2的第二直流電壓端點(diǎn)組22供應(yīng)至該電容器51a及51b的電壓大小一致。該直流/直流轉(zhuǎn)換裝置2的電容器33與該三相四線逆變器5的電容器51a在實(shí)際應(yīng)用時(shí)可合并成一單一電容器。
當(dāng)能量由該具中性點(diǎn)的雙向直流/直流裝置的該第一直流電壓端點(diǎn)組21傳遞至該第二直流電壓端點(diǎn)組22時(shí)，該第一電力電子開關(guān)31持續(xù)進(jìn)行導(dǎo)通及截止的動(dòng)作，而該第二電力電子開關(guān)32則不動(dòng)作一直維持截止?fàn)顟B(tài)。此時(shí)，該具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置2利用控制該第一電力電子開關(guān)31的導(dǎo)通/截止動(dòng)作，使該電感器30自該第一直流電壓端點(diǎn)組21輸入的輸入直流電壓源進(jìn)行儲(chǔ)能，并將該儲(chǔ)能經(jīng)該第二二極管32a釋放至該電容器33，以便在該電容器33建立一與輸入直流電壓源等電壓的電壓。由于該第二直流電壓端點(diǎn)組22的正端22c及負(fù)端22b之間的電壓等于該輸入直流電壓源的電壓及電容器33的電壓串接而相加，因此該第的直流電壓端點(diǎn)組22的正端22c及負(fù)端22b之間的電壓等于該輸入直流電壓源的電壓的兩倍，及由于該電容器33的電壓與輸入直流電壓源的電壓相等，因此該第二直流電壓端點(diǎn)組22的中性端22a的電壓恰好將該輸出電壓分成兩大小一樣的直流電壓，因此該具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置2可供應(yīng)兩個(gè)大小一致的直流電壓至該三相四線逆變器5，以便能正常操作該三相四線逆變器5。
該具中性點(diǎn)的直流/直流轉(zhuǎn)換裝置2具有能量雙向傳遞功能。當(dāng)該三相四線逆變器5的輸出端連接一交流電源時(shí)，將交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，并輸入至該直流/直流轉(zhuǎn)換裝置2的第二直流電壓端點(diǎn)組22，形成能量由該第二直流電壓端點(diǎn)組22傳遞至該第一直流電壓端點(diǎn)組21。此時(shí)，該第二電力電子開關(guān)32持續(xù)進(jìn)行導(dǎo)通及截止的動(dòng)作，而該第一電力電子開關(guān)31則不動(dòng)作一直維持截止?fàn)顟B(tài)。該第一直流電壓端點(diǎn)組21供應(yīng)相當(dāng)于該第二直流電壓端點(diǎn)組22的一半電壓至蓄電池進(jìn)行充電，如此節(jié)省額外置一蓄電池充電器。
本發(fā)明可在不偏離主要的精神及特征下以其它不同的形式實(shí)施。因此，上述的較佳實(shí)施例只是以舉例的方式被舉出，不應(yīng)將其視為本發(fā)明的限制。本發(fā)明的范圍是由權(quán)利要求范圍所界定，而非由說明書的內(nèi)容所定義。甚者，屬于權(quán)利要求范圍的等效的變化或修改都是落于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置，其特征是包含一第一直流電壓端點(diǎn)組，其包含一正端及一負(fù)端；一第二直流電壓端點(diǎn)組，其包含一正端、一負(fù)端及一中性點(diǎn)端；一電感器，用以當(dāng)作能量緩沖器；一第一電力電子開關(guān)，其與該電感器串連后跨接于該第一直流電壓端點(diǎn)組的正端及負(fù)端，藉其導(dǎo)通/截止控制該電感器的儲(chǔ)能及釋能；一第二電力電子開關(guān)，其一端連接于該電感器及第一電力電子開關(guān)的連接點(diǎn)，另一端則連接于第二直流電壓端點(diǎn)組的正端，其藉導(dǎo)通/截止控制該電感器的儲(chǔ)能及釋能；一第一二極管，其并接于第一電力電子開關(guān)；一第二二極管，其并接于第二電力電子開關(guān)；一電容器，其跨接于該第一直流電壓端點(diǎn)組的正端及第二直流電壓端點(diǎn)組的正端之間，其用以儲(chǔ)存該電感器的釋能；及一控制器，其連接至該電力電子開關(guān)的控制端，以控制該電力電子開關(guān)的導(dǎo)通及截止；該裝置可進(jìn)行雙向能量傳遞，由該第一直流電壓端點(diǎn)組傳遞至該第二直流電壓端點(diǎn)組時(shí)，該具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置作為倍壓電路，或由該第二直流電壓端點(diǎn)組傳遞至該第一直流電壓端點(diǎn)組時(shí)該具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置作為半壓電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置；其特征是當(dāng)能量由該第一直流電壓端點(diǎn)組傳遞至該第二直流電壓端點(diǎn)組時(shí)，該第一電力電子開關(guān)持續(xù)進(jìn)行導(dǎo)通及截止的控制，而該第二電力電子開關(guān)則一直維持截止?fàn)顟B(tài)，使該電感器將自該輸入直流電壓源進(jìn)行儲(chǔ)能，或?qū)⒃搩?chǔ)能經(jīng)該第二二極管釋放至該電容器，以便在該電容器建立一與該輸入直流電壓源電壓相等的電壓，該第二直流電壓端點(diǎn)組的正端及負(fù)端之間的電壓等于該輸入直流電壓源的電壓及電容器的電壓串接，因此該第二直流電壓端點(diǎn)組的正端及負(fù)端之間的電壓等于該輸入直流電壓源電壓的兩倍，由于該電容器的電壓與該輸入直流電壓源的電壓相等，所以該等壓端視為中性點(diǎn)輸出，因此其在該能量傳遞方向時(shí)達(dá)成一具中性點(diǎn)輸出的倍壓功能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置；其特征是當(dāng)能量由該第二直流電壓端點(diǎn)組傳遞至該第一直流電壓端點(diǎn)組時(shí)，該第二電力電子開關(guān)持續(xù)進(jìn)行導(dǎo)通及截止的動(dòng)作，而該第一電力電子開關(guān)則一直維持截止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)，該第一直流電壓端點(diǎn)組可供應(yīng)相當(dāng)于該第二直流電壓端點(diǎn)組的一半電壓，因此其在該能量傳遞方向完成半壓功能。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置；其特征是該控制器包含一第一電壓檢出器、一第二電壓檢出器、一第一減法器、一第二減法器、一第一控制器、一第二控制器、一第一開關(guān)、一第二開關(guān)、一脈寬調(diào)變電路、一第一驅(qū)動(dòng)電路及一第二驅(qū)動(dòng)電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置；其特征是該第一電壓檢出器及第二電壓檢出器分別檢出該第一直流電壓端點(diǎn)組的電壓及該電容器的電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置；其特征是該控制電路另包含一高頻三角波產(chǎn)生器，其用以產(chǎn)生一高頻三角波信號(hào)并輸出至該脈寬調(diào)變電路，高頻三角波信號(hào)作為載波信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置；其特征是該裝置可應(yīng)用于單相半橋式逆變器，其中該裝置的第二直流電壓端點(diǎn)組的正端、負(fù)端及中性端連接到該單相半橋式逆變器的直流端，當(dāng)能量由該第一直流電壓端點(diǎn)組傳遞至該第二直流電壓端點(diǎn)組時(shí)可供應(yīng)兩個(gè)大小一致的直流電壓給該單相半橋式逆變器以轉(zhuǎn)換成單相的交流電能；當(dāng)能量由該第二直流電壓端點(diǎn)組傳遞至該第一直流電壓端點(diǎn)組時(shí)，可由該單相半橋式逆變器吸取交流電能對(duì)連接于第一直流電壓端點(diǎn)組的裝置充電。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置；其特征是該裝置可應(yīng)用于三相四線式逆變器，其中該裝置的第二直流電壓端點(diǎn)組的正端、負(fù)端及中性端連接到該三相四線式逆變器的直流端，當(dāng)能量由該第一直流電壓端點(diǎn)組傳遞至該第二直流電壓端點(diǎn)組時(shí)，供應(yīng)兩個(gè)大小一致的直流電壓給該三相四線式逆變器以轉(zhuǎn)換成三相四線的交流電能；當(dāng)能量由該第二直流電壓端點(diǎn)組傳遞至該第一直流電壓端點(diǎn)組時(shí)，由該三相四線式逆變器吸取交流電能對(duì)連接于第一直流電壓端點(diǎn)組的裝置充電。
全文摘要
一種具中性點(diǎn)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換裝置，包含第一直流電壓端和具有中性點(diǎn)的第二直流電壓端；電感器，作能量緩沖；第一電力電子開關(guān)，與電感器串連后跨接于第一直流電壓端的正端及負(fù)端，控制電感的儲(chǔ)能及釋能；第二電力電子開關(guān)，一端連接電感及第一電力電子開關(guān)的連接點(diǎn)，另一端連接第二直流電壓端的正端，控制電感的儲(chǔ)能及釋能；第一、第二二極管并接于第一、第二電力電子開關(guān)；電容器跨接于該第一直流電壓端的正端及第二直流電壓端的正端之間，用以儲(chǔ)存該電感器的釋能；及控制器連接至該電力電子開關(guān)的控制端，控制該電力電子開關(guān)的導(dǎo)通及截止；該裝置可進(jìn)行雙向能量傳遞，具中性點(diǎn)的倍壓電路，或具中性點(diǎn)的半壓電路。
文檔編號(hào)H02M3/04GK1625033SQ20031011940
公開日2005年6月8日 申請(qǐng)日期2003年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月4日
發(fā)明者吳晉昌, 周宏亮, 馮雅聰, 謝啟南, 張耀仁 申請(qǐng)人:盈正豫順電子股份有限公司