[发明专利]功率变换器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明内容是有关于一种功率变换器，且特别是有关于一种功率变换器的电压调节。

背景技术

由于目前能源需求显著地增加，诸如风力发电、燃料电池、太阳能电池（即伏打电池PV）…等可再生能源（renewable energy）的产生，就变得愈来愈受到注意。在此类应用中，通常需要具有高效率、高功率密度、高可靠度及低成本的功率变换，特别是对于大范围的能源应用。

一般而言，前述功率变换应用会使用具有高效率的功率变换器（powerconverter），且功率变换器通常于特定情形下以高开关频率进行操作。此外，功率变换器中的开关元件会进行软式开关（soft switching），因此功率变换器的高可靠度亦可达成。谐振变换器（例如：电感–电感–电容(LLC)变换器）即是广泛应用的功率变换器其中一者。

然而，对LLC变换器来说，在功率变换器操作于频率调变的情形下，当需要对输入功率变换器的大范围输入电压进行电压调节时，即需要大范围的开关频率，而其会导致功率变换器中存在复杂及困难的电路设计，且大范围的开关频率亦难以保证有高变换效率。换言之，若是开关频率的范围没有进一步扩展的话，则对输入功率变换器的大范围输入电压进行的电压调节便无法达成。

发明内容

本发明内容是关于一种功率变换器及其控制方法，借此改善大范围的输入电压输入功率变换器后所进行的电压调节。

本发明内容的一方面是关于一种功率变换器，其包含一桥式电路、一开关模块、一隔离级以及一输出级。桥式电路具有一第一输入端及一第二输入端，并具有一第一输出端及一第二输出端。桥式电路还包含一第一桥臂、一第二桥臂以及一第三桥臂。第一桥臂包含两电容器单元，其中两电容器单元串联于桥式电路的第一输入端及第二输入端间的中间点。第二桥臂包含一第一开关元件及一第二开关元件，其中第一开关元件及第二开关元件串联于桥式电路的第一输出端。第三桥臂包含一第三开关元件及一第四开关元件，其中第三开关元件及第四开关元件串联于桥式电路的第二输出端。

其次，开关模块连接于桥式电路的中间点和第一输出端之间。隔离级具有一第一输入端及一第二输入端，并具有一第一输出端及一第二输出端，其中隔离级的第一输入端连接于桥式电路的第一输出端，隔离级的第二输入端连接于桥式电路的第二输出端。输出级具有一第一输入端及一第二输入端，其中输出级的第一输入端连接于隔离级的第一输出端，输出级的第二输入端连接于隔离级的第二输出端。

在本发明一实施例中，开关模块还包含一第五开关元件及一第六开关元件，第五开关元件及第六开关元件逆串联于桥式电路的中间点和第一输出端之间。

在本发明另一实施例中，功率变换器还包含一控制电路，其用以控制第一至第六开关元件，其中第一开关元件与第六开关元件互补地开启，第二开关元件与第五开关元件互补地开启，第三开关元件与第四开关元件互补地开启。

在本发明又一实施例中，第一开关元件的工作周期小于第六开关元件的工作周期，第二开关元件的工作周期小于第五开关元件的工作周期，第三开关元件的工作周期等于第四开关元件的工作周期。

在本发明次一实施例中，桥式电路用以产生一多准位电压横跨于桥式电路的第一输出端及第二输出端，此多准位电压具有三个以上的电压准位。

在本发明再一实施例中，桥式电路具有一增益，此增益相关于一第一增益及一第二增益，其中第一增益是于桥式电路作为一半桥电路操作时所取得，第二增益是于桥式电路作为一全桥电路操作时所取得。

在本发明又另一实施例中，功率变换器还包含一谐振槽，谐振槽包含一电容器单元以及一电感单元，其中电容器单元以及电感单元串联于桥式电路的第一输出端和隔离级中间。

在本发明再另一实施例中，功率变换器还包含一谐振槽，谐振槽包含一电容器单元、一第一电感单元以及一第二电感单元，其中电容器单元、第一电感单元以及第二电感单元串联于桥式电路的第一输出端和第二输出端中间。