[发明专利]多阶交流/直流电力转换方法及其装置

说明书

技术领域

本发明关于一种多阶交流/直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多阶交流/直流电力转换方法及其装置。

背景技术

一般而言，常用交流/直流转换电路采用二极管整流器或闸流体相控整流器。然而，二极管整流器及闸流体相控整流器的输入交流电流含有严重谐波失真及较低输入功因，因此无法满足谐波管制规范。另外，常用交流/直流转换电路亦采用高频电力转换器，且其采用桥式电力电子开关架构，通过高频脉宽调变技术使输入电流趋于弦波，且与该交流电源的电压同相位，以便达成接近单位输入功因。然而，高频电力转换器的电力电子开关进行高频切换时，每一次切换的电压变化较高，必然产生较高的切换损失，因而降低电力转换效率。

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：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。

为了降低高频切换损失，必须降低电力电子开关每一次切换的电压，因此发展出多阶交流/直流电力转换电路，其架构包含二极管筘位式、飞轮电容式及叠接桥式等。在多阶交流/直流电力转换电路中电力电子开关每一次切换的电压降低，并在输入端产生较多阶的交流电压，因此可降低电力电子开关的切换损失，提高电力转换效率，且可降低滤波电感及电磁干扰，如此能有效降低被动元件及散热器成本。

在前述三种多阶交流/直流电力转换器架构中，在产生相同阶数的交流电压时，以叠接桥式架构的使用电力电子元件最少。然而，常用叠接桥式架构的交流/直流电力转换器中每一个桥式电力转换器均作高频切换，因此其产生较大切换损失，且其还存在一个严重的限制，即每一个桥式电力转换器均必须输出直流电力。因此，常用叠接桥式架构的交流/直流电力转换器形成具有多个无共用接点的直流输出，所以必须利用另一额外电力转换电路整合多个直流输出方能形成为单一直流输出，因而造成电路复杂及增加制造成本。

发明内容

本发明较佳实施例的主要目的是提供一种多阶交流/直流电力转换方法及其装置，将该多阶交流/直流电力转换装置连接在一交流电源及一负载之间，将该交流电源产生的电力转换成一稳定直流电力供应至该负载，以达成提升电能转换效率、减少体积、降低制造成本及降低电磁干扰的目的。

为了达成上述目的，本发明采用以下技术方案：

多阶交流/直流电力转换方法包含：

在一交流电源及一负载之间连接一高频电力转换器及一低频电力转换器；

该低频电力转换器具有一交流埠及该高频电力转换器具有一交流埠，且将该高频电力转换器的交流埠与该低频电力转换器的交流埠连接形成串联连接，以形成一叠接全桥式多阶整流架构；

将该低频电力转换器的操作频率与一交流电源的频率同步操作；

将该高频电力转换器以高频脉宽调变进行操作控制，以使该高频电力转换器与该低频电力转换器的串联连接组合产生一多阶交流电压；

通过控制该多阶交流电压，以获得一交流输入埠的电流趋于一弦波且与该交流电源的电压同相位，以达成趋于单位输入功因，且控制该低频电力转换器输出一直流电压经一直流输出埠供给一负载。

为了达成上述目的，本发明提供一种多阶交流/直流电力转换装置，包含：

一交流输入埠，其连接一交流电源；

一高频电力转换器，其包含一交流埠；

一低频电力转换器，其包含一交流埠及一直流埠，该高频电力转换器的交流埠与该低频电力转换器的交流埠连接形成串联连接，以形成一叠接全桥式多阶整流架构；

一滤波电路，其连接于该高频电力转换器的该交流埠及该交流输入埠之间，以便进行谐波滤除；及

一直流输出埠，其连接至该低频电力转换器的直流埠，该直流输出埠输出一直流电能供应至少一负载；

其中将该低频电力转换器的操作频率与一交流电源的频率同步操作，将该高频电力转换器以高频脉宽调变进行操作控制，以使该高频电力转换器与该低频电力转换器的串联连接组合产生一多阶交流电压，通过控制该多阶交流电压，以获得该交流输入埠的电流趋于一弦波且与该交流电源的电压同相位，以达成趋于单位输入功因，且控制该低频电力转换器输出一直流电压经该直流输出埠供给该负载。