[发明专利]叠接桥式直流/交流电力转换方法及其装置

说明书

技术领域

本发明关于一种叠接桥式直流／交流电力转换方法及其装置；特别是关于一种提升电能转换效率的叠接桥式直流／交流电力转换方法及其装置。

背景技术

由于新能源〔例如：太阳能、风力及燃料电池等〕已大量使用在发电应用上，以降低对石化能源的依赖，并减低环境污染及温室效应。大部分的新能源发电系统均并联至配电系统，但这些新能源产生的电力多为直流电力。若将这些新能源产生的直流电力转换成高品质交流电力馈入配电系统，则必须利用一直流／交流电力转换装置进行电力转换。再者，该直流／交流电力转换装置采用良好电路架构设计，有助于提高其转换效率、减小体积及降低制造成本。

举例而言，有关各种电力转换装置揭示于部分国内外专利，例如：中国台湾专利公告第I337444号的″叠接式电力转换器″、美国专利公开第20080031014号″AC／DC converter comprising plural converters″及第20050156579号″multiphase converter with zero voltage switching″的专利申请案等。前述专利及专利申请案仅为本发明技术背景的参考及说明目前技术发展状态而已，其并非用以限制本发明的范围。

常用直流／交流电力转换装置大多采用桥式架构，其可分成单相及三相桥式架构，其分别应用在单相与三相配电系统。常用桥式直流／交流电力转换装置均采用脉宽调变技术，以控制其电力电子开关产生一可变宽度脉波电压。然而，由于电力电子的非理想特性，在电力电子开关状态切换过程会产生切换损失，切换损失将造成直流／交流电力转换装置的转换效率降低，切换损失则取决于流过电力电子开关的电流、每一次切换电压的变化及切换频率。为了降低切换损失，可选择降低电力电子开关每一次切换电压的大小。因此，近年发展出多阶直流／交流电力转换装置，其可有效降低电力电子开关每一次切换电压大小，且产生多阶交流电压输出，其可降低切换损失。另外，由于多阶交流电压的高频谐波量较小，可减小输出端滤波器的容量，并降低滤波器损失及电磁干扰量。

一般而言，常用多阶直流／交流电力转换装置的主要电路架构包含二极管箝位式、飞轮电容式及叠接桥式等。前述三种常用多阶直流／交流电力转换器各有其优缺点，若以产生相同阶数的输出电压下，则以叠接桥式直流／交流电力转换装置的电路最精简，叠接桥式架构是由数个桥式直流／交流电力转换器叠接而成。然而，传统叠接桥式架构具有一个严重的限制，即必须使用多组无共用接点的直流电源，连接至各个桥式直流／交流电力转换器的直流汇流排。若在应用于单一组新能源时，则必须再增加任何额外电路来产生各个桥式直流／交流电力转换器所需的直流电源，其造成电路复杂及增加制造成本，且各个桥式直流／交流电力转换器的电力电子开关均采用高频脉宽调变控制，使得其驱动电路较复杂且产生较高的切换损失。

发明内容

本发明较佳实施例的主要目的是提供一种叠接桥式直流／交流电力转换方法及其装置，该叠接桥式直流／交流电力转换装置连接在一直流电源电路及一配电系统之间，将该直流电源电路产生的电力转换成一交流电力注入该配电系统，且产生一多阶交流电压，其降低该电力转换装置的切换损失、减小一输出滤波器的容量及其损失，以达成提升电能转换效率、减少体积及降低制造成本的目的。

为了达成上述目的，本发明采用以下技术方案：

叠接桥式直流／交流电力转换方法包含：

在一直流电源电路及一配电系统之间连接一低频电力转换器及一高频电力转换器；

该低频电力转换器具有一交流端及该高频电力转换器具有一交流端，且将该高频电力转换器的交流端与该低频电力转换器的交流端连接形成串联连接；

将该低频电力转换器的切换频率与该配电系统的交流电压的频率同步操作；

将该高频电力转换器以高频脉宽调变进行操作控制，以使该叠接桥式直流／交流电力转换装置产生一多阶交流电压。

为了达成上述目的，本发明提供一种叠接桥式直流／交流电力转换装置包含：

一直流输入埠，其连接一直流电源电路；

一低频电力转换器，其包含一交流端及一直流端，该低频电力转换器的直流端连接至该直流输入埠；

一高频电力转换器，其包含一交流端，该高频电力转换器的交流端与该低频电力转换器的交流端连接形成串联连接；及

一交流输出埠，其连接一配电系统；