[發明專利]電源轉換器及其控制方法

有效

• 申請號: 200610111170.2
• 申請日: 2006-08-09
• 公開（公告）號: CN101123400A
• 公開（公告）日: 2008-02-13
• 發明（設計）人: 譚驚濤;陸巖松;朱秋花;蔡文蔭
• 申請（專利權）人: 臺達電子工業股份有限公司
• 主分類號: H02M5/22
• 分類號: H02M5/22;H02M5/293
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 任永武

技術領域

本發明有關一種電源轉換器及其控制方法，特別是關于一種應用在不斷電電源供應器(UPS)中的單相交流/交流電源轉換器。

背景技術

請參閱圖1，其為一種現有不斷電電源供應器的部份電路圖。在圖1中，不斷電電源供應器1主要包含一交流輸入電壓AC、由二極管D1和D2構成的一開關組、一單相交流-交流轉換器11、由濾波電感Lo及濾波電容Co構成的一交流濾波器12、以及一負載R所構成。

在單相交流-交流轉換器11中，包含有交流電感Li、母線電容Cs以及三個橋臂，其中由開關S1和S2所組成的橋臂稱為升壓(boost)橋臂，由開關S3和S4所組成的橋臂稱為公共(com)橋臂，而由開關S5和S6所組成的橋臂稱為降壓(buck)橋臂。

作為圖1所示的不斷電電源供應器1，在交流輸入電壓AC(市電)正常的情況下，由交流輸入電壓AC直接提供負載R能量，而當交流輸入電壓AC出現異常時，則由一儲存電池(未示出)提供負載Rout能量。

在這種傳統的交流-交流轉換器11中，由于常有一個以上橋臂是運作于脈波寬度調變(Pulse?Width?Modulation，PWM)技術，因此其開關損耗較高；此外，母線電容Cs的存在也會影響不斷電電源供應器的小型化目標。

發明內容

本發明的主要目的為提出一種電源轉換器，可以在不斷電電源供應器中作為一自動電壓調整器，可以在不使用任何線頻率變壓器與大電容的情況下，將交流輸入電壓轉換成穩定的交流輸出電壓，并且在同一時間內僅有三分之一的開關是運作于高頻模式，其余的開關皆是運作于低頻模式。

本發明的主要構想為提出一種電源轉換器，將其輸入端口上的一交流輸入電壓轉換為其輸出端口上的一交流輸出電壓，包括：一能量儲存電感；一第一切換電路，選擇性地切換使得該電源轉換器的輸入端口耦接于該能量儲存電感；一第二切換電路，選擇性地切換使得該電源轉換器的共同端口耦接于該能量儲存電感；以及一第三切換電路，與該能量儲存電感、該第一切換電路、及該第二切換電路并聯連接，選擇性地切換使得該電源轉換器的輸出端口耦接于該能量儲存電感.其中所述第一至第三切換電路均由兩個開關電路彼此串聯構成，當該交流輸入電壓高于該交流輸出電壓時，切換該第二切換電路及該第三切換電路，在該交流輸入電壓的正周期內，使得該共同端口及該輸出端口分別耦接于該能量儲存電感的高壓端與低壓端，在該交流輸入電壓的負周期內，使得該共同端口及該輸出端口分別耦接于該能量儲存電感的低壓端與高壓端，并將該第一切換電路運作于高頻，而當該交流輸入電壓低于該交流輸出電壓時，切換該第一切換電路及該第三切換電路，在該交流輸入電壓的正周期內，使得該輸入端口及該輸出端口分別耦接于該能量儲存電感的高壓端與低壓端，在該交流輸入電壓的負周期內，使得該輸入端口及該輸出端口分別耦接于該能量儲存電感的低壓端與高壓端，并將該第二切換電路運作于高頻.

本發明的另一構想為提出一種一種電源轉換器的控制方法，所述的電源轉換器為上述的電源轉換器，包括如下步驟：當該輸入端口上的一交流輸入電壓高于該輸出端口上的一交流輸出電壓時，切換該第二切換電路及該第三切換電路，在該交流輸入電壓的正周期內，使得該共同端口及該輸出端口分別耦接于該能量儲存電感的高壓端與低壓端，在該交流輸入電壓的負周期內，使得該共同端口及該輸出端口分別耦接于該能量儲存電感的低壓端與高壓端，并將該第一切換電路運作于高頻；及當該輸入端口上的該交流輸入電壓低于該輸出端口上的該交流輸出電壓時，切換該第一切換電路及該第三切換電路，在該交流輸入電壓的正周期內，使得該輸入端口及該輸出端口分別耦接于該能量儲存電感的高壓端與低壓端，在該交流輸入電壓的負周期內，使得該輸入端口及該輸出端口分別耦接于該能量儲存電感的低壓端與高壓端，并將該第二切換電路運作于高頻。

本發明可通過下列附圖及詳細說明獲得還深入的了解。

附圖說明

圖1是現有不斷電電源供應器的部份電路圖；

圖2是本發明所提出電源轉換器一較佳實施例的電路圖；

圖3(a)與圖3(b)由上至下依序顯示圖2的電源轉換器在降壓模式中，交流輸出入電壓的波形對照、能量儲存電感L的電流波形、交流輸入電流波形、以及能量儲存電感L的電壓波形；

圖4(a)與圖4(b)由上至下依序顯示圖2的電源轉換器在升壓模式中，交流輸出入電壓的波形對照、能量儲存電感L的電流波形、交流輸入電流波形、以及能量儲存電感L的電壓波形；

圖5是本發明所提出電源轉換器另一較佳實施例的電路圖；