[發明專利]疊接橋式直流/交流電力轉換方法及其裝置

有效

• 申請號: 201310534592.0
• 申請日: 2013-11-01
• 公開（公告）號: CN104104247A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 吳晉昌;蔣文榮;黃建銘;侯文杰
• 申請（專利權）人: 盈正豫順電子股份有限公司
• 主分類號: H02M7/42
• 分類號: H02M7/42;H02M7/5387
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 趙郁軍

技術領域

本發明關于一種疊接橋式直流／交流電力轉換方法及其裝置；特別是關于一種提升電能轉換效率的疊接橋式直流／交流電力轉換方法及其裝置。

背景技術

由于新能源〔例如：太陽能、風力及燃料電池等〕已大量使用在發電應用上，以降低對石化能源的依賴，并減低環境污染及溫室效應。大部分的新能源發電系統均并聯至配電系統，但這些新能源產生的電力多為直流電力。若將這些新能源產生的直流電力轉換成高品質交流電力饋入配電系統，則必須利用一直流／交流電力轉換裝置進行電力轉換。再者，該直流／交流電力轉換裝置采用良好電路架構設計，有助于提高其轉換效率、減小體積及降低制造成本。

舉例而言，有關各種電力轉換裝置揭示于部分國內外專利，例如：中國臺灣專利公告第I337444號的″疊接式電力轉換器″、美國專利公開第20080031014號″AC／DC?converter?comprising?plural?converters″及第20050156579號″multiphase?converter?with?zero?voltage?switching″的專利申請案等。前述專利及專利申請案僅為本發明技術背景的參考及說明目前技術發展狀態而已，其并非用以限制本發明的范圍。

常用直流／交流電力轉換裝置大多采用橋式架構，其可分成單相及三相橋式架構，其分別應用在單相與三相配電系統。常用橋式直流／交流電力轉換裝置均采用脈寬調變技術，以控制其電力電子開關產生一可變寬度脈波電壓。然而，由于電力電子的非理想特性，在電力電子開關狀態切換過程會產生切換損失，切換損失將造成直流／交流電力轉換裝置的轉換效率降低，切換損失則取決于流過電力電子開關的電流、每一次切換電壓的變化及切換頻率。為了降低切換損失，可選擇降低電力電子開關每一次切換電壓的大小。因此，近年發展出多階直流／交流電力轉換裝置，其可有效降低電力電子開關每一次切換電壓大小，且產生多階交流電壓輸出，其可降低切換損失。另外，由于多階交流電壓的高頻諧波量較小，可減小輸出端濾波器的容量，并降低濾波器損失及電磁干擾量。

一般而言，常用多階直流／交流電力轉換裝置的主要電路架構包含二極管箝位式、飛輪電容式及疊接橋式等。前述三種常用多階直流／交流電力轉換器各有其優缺點，若以產生相同階數的輸出電壓下，則以疊接橋式直流／交流電力轉換裝置的電路最精簡，疊接橋式架構是由數個橋式直流／交流電力轉換器疊接而成。然而，傳統疊接橋式架構具有一個嚴重的限制，即必須使用多組無共用接點的直流電源，連接至各個橋式直流／交流電力轉換器的直流匯流排。若在應用于單一組新能源時，則必須再增加任何額外電路來產生各個橋式直流／交流電力轉換器所需的直流電源，其造成電路復雜及增加制造成本，且各個橋式直流／交流電力轉換器的電力電子開關均采用高頻脈寬調變控制，使得其驅動電路較復雜且產生較高的切換損失。

發明內容

本發明較佳實施例的主要目的是提供一種疊接橋式直流／交流電力轉換方法及其裝置，該疊接橋式直流／交流電力轉換裝置連接在一直流電源電路及一配電系統之間，將該直流電源電路產生的電力轉換成一交流電力注入該配電系統，且產生一多階交流電壓，其降低該電力轉換裝置的切換損失、減小一輸出濾波器的容量及其損失，以達成提升電能轉換效率、減少體積及降低制造成本的目的。

為了達成上述目的，本發明采用以下技術方案：

疊接橋式直流／交流電力轉換方法包含：

在一直流電源電路及一配電系統之間連接一低頻電力轉換器及一高頻電力轉換器；

該低頻電力轉換器具有一交流端及該高頻電力轉換器具有一交流端，且將該高頻電力轉換器的交流端與該低頻電力轉換器的交流端連接形成串聯連接；

將該低頻電力轉換器的切換頻率與該配電系統的交流電壓的頻率同步操作；

將該高頻電力轉換器以高頻脈寬調變進行操作控制，以使該疊接橋式直流／交流電力轉換裝置產生一多階交流電壓。

為了達成上述目的，本發明提供一種疊接橋式直流／交流電力轉換裝置包含：

一直流輸入埠，其連接一直流電源電路；

一低頻電力轉換器，其包含一交流端及一直流端，該低頻電力轉換器的直流端連接至該直流輸入埠；

一高頻電力轉換器，其包含一交流端，該高頻電力轉換器的交流端與該低頻電力轉換器的交流端連接形成串聯連接；及

一交流輸出埠，其連接一配電系統；