[发明专利]直流-交流转换电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种转换电路，且特别涉及一种直流-交流转换电路。

背景技术

目前人类使用的主要能源为石油，通过燃烧石油产生所需的动力或电能，例如汽车或燃油式发电机(厂)，然而，石油燃烧过程中产生的高温与废气除了会造成空气质量恶化外，还会使全球温室效应恶化。此外，根据全世界石油生产统计，石油产量将于十年内达到高峰，尔后产量将逐年降低，这不仅意味着油价(包括电价)将不再便宜，也可能导致真正石油危机的到来，间接引发全球经济风暴。

有鉴于此，将再生能源(renewable energy)有效且经济地转换为一般民生供电或机械动力，已成为先进科技国家兼顾环保与发电的重要产业发展政策。在太阳能、风能、潮汐能、地热能、生物废料能等再生能源中，利用太阳能发电的再生能源发电系统，由于具环保、易于安装、商品化技术的成熟以及国家计划性的辅助推动，已成为先进国家发展分散式电源系统的主要选择。

请参阅图1，其为现有直流-交流转换电路的电路示意图。如图1所示，现有直流-交流转换电路1应用于太阳光并网系统，因此也可称为光伏逆变器(Photovoltaic Inverter，PV inverter)，直流-交流转换电路1为非隔离且全桥式的电路架构，主要由一输入滤波电路10、一全桥式切换电路11以及一输出滤波电路12所构成，其中输入滤波电路10由一第一电容C₁所构成，用以接收由太阳能板所产生的直流输入电压V_DC，并对直流输入电压V_DC进行滤波。全桥式切换电路11则与输出滤波电路12电性连接，且由第一至第四开关元件S₁-S₄所构成，第一开关元件S₁及第二开关元件S₂是串联电性连接，第三开关元件S₃以及第四开关元件S₄也串联电性连接，由此组成二桥臂式的全桥架构，第一至第四开关元件S₁-S₄通过一控制单元(未图示)的控制而进行导通或截止的切换运作，由此使全桥式切换电路11将滤波后的直流输入电压V_DC转换为交流调变电压V_T。输出滤波电路12则与全桥式切换电路11电性连接，且由一第一电感L₁、一第二电感L₂以及一第二滤波电容C₂所构成，输出滤波电路1₂用以滤除交流调变电压V_T的高频成份，进而输出一交流输出电压Vo至电力网络(Grid)G。

一般而言，全桥式切换电路11的第一至第四开关元件S₁-S₄是以脉冲宽度调变方式运作，且依第一至第四开关元件S₁-S₄工作模式的不同还可分为双极性切换(Bipolar)或是单极性切换(Unipolar)。请图2及图3，其中图2为图1所示的全桥式切换电路在双极性切换的工作模式时，其所输出的调变电压的波形图，图3为图1所示的全桥式切换电路输出的调变电压在单极性切换的工作模式时，其所输出的调变电压的波形图。如图1至图3所示，当在双极性的切换工作模式下，第一至第四开关元件S₁-S₄进行高频切换的动作，使全桥式切换电路11所输出的交流调变电压V_T于正半周或负半周时，在正值的直流输入电压V_DC至负值的直流输入电压V_DC之间做变动，也即如图2所示，当在单极性的切换工作模式下，则为每半周内开关切换时只有单一桥臂在进行高频切换的动作，另一桥臂则维持固定开关状态，也即只有构成其中的一桥臂的第一开关元件S₁与第二开关元件S₂或是构成另一桥臂的第三开关元件S₃与第四开关元件S₄在以交互导通的方式运作，使全桥式切换电路11所输出的交流调变电压V_T在正半周是在0至正值的直流输入电压VDC之间做变动，而在负半周则是在0至负值的直流输入电压VDC之间做变动，也即如图3所示。