电源转换器与电源转换方法技术

本发明专利技术公开了一种电源转换器与电源转换方法，电源转换器包含多个桥臂以及多个切换电路。桥臂电性耦接于电源转换器的第一直流端子、中性点端子、第二直流端子，并分别电性耦接于多个交流输出端子中相应的一者，以通过交流输出端子提供交流输出电压与输出电流。切换电路分别电性耦接于交流输出端子中相应的一者与中性点端子之间。切换电路各自包含第一晶体管、第二晶体管、第一二极管与第二二极管。第一晶体管与第二晶体管彼此串联。第一二极管与第二二极管分别反向并联于第一晶体管与第二晶体管。

【技术实现步骤摘要】
电源转换器与电源转换方法
本专利技术是关于一种电源转换器，且特别是关于一种具有虚功补偿能力的电源转换器。
技术介绍
近来，随着半导体技术的发展，晶体管开关被广泛应用在各种电力电子的相关设备当中。然而，在现有的中性点钳位型逆变器架构中，晶体管开关于一个完整周期内需要以半周期低频、半周期高频的方式进行开关。如此一来，便无法选用适当的晶体管元件兼顾开关的切换损失与导通损失，导致电源转换器的转换效率无法提升。因此，如何改善现有的电路架构，实为目前相关领域重要的研究方向。
技术实现思路
本专利技术的一态样为一种电源转换器。电源转换器包含多个桥臂，电性耦接于该电源转换器的一第一直流端子、一中性点端子、一第二直流端子，并分别电性耦接于多个交流输出端子中相应的一者，以通过该交流输出端子提供一交流输出电压与一输出电流；以及多个切换电路，分别电性耦接于该些交流输出端子中相应的一者与该中性点端子之间，该些切换电路各自包含一第一晶体管、一第二晶体管、一第一二极管与一第二二极管，其中该第一晶体管与该第二晶体管彼此串联，该第一二极管与该第二二极管分别反向并联于该第一晶体管与该第二晶体管。在部分实施例中，同一切换电路中的该第一晶体管与该第二晶体管分别用以根据互补的一第一控制信号与一第二控制信号选择性地导通或关断。在部分实施例中，当该交流输出电压为正时，相应的该第一控制信号处于一禁能准位，当该交流输出电压为负时，相应的该第一控制信号处于一致能准位。在部分实施例中，该些桥臂分别包含依序串连于该第一直流端子与该第二直流端子之间的一第三晶体管、一第四晶体管、一第五晶体管以及一第六晶体管，其中该中性点端子通过一第一钳位二极管电性耦接于该第三晶体管与该第四晶体管之间，并通过一第二钳位二极管电性耦接于该第五晶体管与该第六晶体管之间，该交流输出端子电性耦接于该第四晶体管与该第五晶体管之间。在部分实施例中，相应的该第一晶体管与该第六晶体管用以根据一第一控制信号选择性地导通或关断，相应的该第二晶体管与该第三晶体管用以根据一第二控制信号选择性地导通或关断，其中该第一控制信号与该第二控制信号彼此互补。在部分实施例中，该第四晶体管用以根据一第三控制信号选择性地导通或关断，该第五晶体管用以根据一第四控制信号选择性地导通或关断，其中该第三控制信号与该第四控制信号彼此互补。在部分实施例中，该第三控制信号与该第四控制信号的切换频率高于该第一控制信号与该第二控制信号的切换频率。在部分实施例中，当该交流输出电压为正时，相应的该第一控制信号处于一禁能准位，当该交流输出电压为负时，相应的该第一控制信号处于一致能准位。在部分实施例中，当该桥臂导通该第一直流端子至相应的该交流输出端子，且该交流输出电压与该输出电流同向时，该桥臂通过导通的该第三晶体管与该第四晶体管以提供电流路径。在部分实施例中，当该桥臂导通该第一直流端子至相应的该交流输出端子，且该交流输出电压与该输出电流反向时，该桥臂通过反向并联于该第三晶体管的一第三二极管与反向并联于该第四晶体管的一第四二极管以提供电流路径。在部分实施例中，当该桥臂导通该中性点端子至相应的该交流输出端子，且该交流输出电压与该输出电流为正时，该桥臂导通该第二晶体管，以通过该第二晶体管以及该第一二极管提供电流路径。在部分实施例中，当该桥臂导通该中性点端子至相应的该交流输出端子，且该交流输出电压为正，该输出电流为负时，该桥臂通过该第五晶体管以及该第二钳位二极管提供电流路径。在部分实施例中，当该桥臂导通该第二直流端子至相应的该交流输出端子，且该交流输出电压与该输出电流同向时，该桥臂通过导通的该第五晶体管与该第六晶体管以提供电流路径。在部分实施例中，当该桥臂导通该第二直流端子至相应的该交流输出端子，且该交流输出电压与该输出电流反向时，该桥臂通过反向并联于该第五晶体管的一第五二极管与反向并联于该第六晶体管的一第六二极管以提供电流路径。在部分实施例中，当该桥臂导通该中性点端子至相应的该交流输出端子，且该交流输出电压与该输出电流为负时，该桥臂导通该第一晶体管，以通过该第一晶体管以及该第二二极管提供电流路径。在部分实施例中，当该桥臂导通该中性点端子至相应的该交流输出端子，且该交流输出电压为负，该输出电流为正时，该桥臂通过该第四晶体管以及该第一钳位二极管提供电流路径。本专利技术的另一态样为一种电源转换方法。电源转换方法包含：通过一电源转换器中的多个桥臂，将该电源转换器的多个交流输出端子选择性地导通至该电源转换器的一第一直流端子、一第二直流端子与一中性点端子当中的一者，以提供多相的的交流输出电压；根据一第一控制信号，选择性地导通或关断电性耦接于该些交流输出端子中相应的一者的一第一晶体管；以及根据互补于该第一控制信号的一第二控制信号，选择性地导通或关断电性耦接于该第一晶体管与该中性点端子之间的一第二晶体管。在部分实施例中，电源转换方法更包含：根据该第二控制信号，选择性地导通或关断相应的该桥臂中电性耦接于该第一直流端子的一第三晶体管；根据一第三控制信号，选择性地导通或关断相应的该桥臂中电性耦接于该第三晶体管与该交流输出端子之间的一第四晶体管；根据互补于该第三控制信号的一第四控制信号，选择性地导通或关断相应的该桥臂中电性耦接于该交流输出端子的一第五晶体管；以及根据该第一控制信号，选择性地导通或关断相应的该桥臂中电性耦接于该第五晶体管与该第二直流端子之间的一第六晶体管。在部分实施例中，该第三控制信号与该第四控制信号的切换频率高于该第一控制信号与该第二控制信号的切换频率。在部分实施例中，电源转换方法更包含：当相应的该交流输出电压为正时，输出处于一禁能准位的该第一控制信号以截止该第一晶体管，并输出处于一致能准位的该第二控制信号以导通该第二晶体管；以及当相应的该交流输出电压为负时，输出处于该禁能准位的该第二控制信号以截止该第二晶体管，并输出处于该致能准位的该第一控制信号以导通该第一晶体管。附图说明图1为根据本
技术实现思路
部分实施例所绘示的电源转换器的示意图。图2为根据本
技术实现思路
部分实施例所绘示的信号波形图。图3A、3B～图6A、6B为根据本
技术实现思路
部分实施例所绘示的桥臂及其相应的切换电路开关操作与电流路径示意图。图7为根据本
技术实现思路
部分实施例所绘示的电源转换方法的流程图。其中，附图标记为：100电源转换器120a、120b、120c桥臂140a、140b、140c切换电路700电源转换方法C1、C2、Ca、Cb、Cc电容单元La、Lb、Lc电感单元Vdc直流电压源N1、N2直流端子Nn中性点端子Na、Nb、Nc交流输出端子Va、Vb、Vc输出电压Ia、Ib、Ic输出电流Q1a、Q1b、Q1c第一晶体管Q2a、Q2b、Q2c第二晶体管Q3a、Q3b、Q3c第三晶体管Q4a、Q4b、Q4c第四晶体管Q5a、Q5b、Q5c第五晶体管Q6a、Q6b、Q6c第六晶体管D1a、D1b、D1c第一二极管D2a、D2b、D2c第二二极管D3a第三二极管D4a第四二极管D5a第五二极管D6a第六二极管Dca1、Dcb1、Dcc1第一钳位二极管Dca2、Dcb2、Dcc2第二钳位二极管CT1、CT2、CT3、CT4控制信号P1、P2、P3、P4期间S710、S720、S730步骤具体实施方式下文举实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电源转换器，其特征在于，包含：多个桥臂，电性耦接于该电源转换器的一第一直流端子、一中性点端子、一第二直流端子，并分别电性耦接于多个交流输出端子中相应的一者，以通过该交流输出端子提供一交流输出电压与一输出电流；以及多个切换电路，分别电性耦接于该些交流输出端子中相应的一者与该中性点端子之间，该些切换电路各自包含一第一晶体管、一第二晶体管、一第一二极管与一第二二极管，其中该第一晶体管与该第二晶体管彼此串联，该第一二极管与该第二二极管分别反向并联于该第一晶体管与该第二晶体管。

【技术特征摘要】
1.一种电源转换器，其特征在于，包含：多个桥臂，电性耦接于该电源转换器的一第一直流端子、一中性点端子、一第二直流端子，并分别电性耦接于多个交流输出端子中相应的一者，以通过该交流输出端子提供一交流输出电压与一输出电流；以及多个切换电路，分别电性耦接于该些交流输出端子中相应的一者与该中性点端子之间，该些切换电路各自包含一第一晶体管、一第二晶体管、一第一二极管与一第二二极管，其中该第一晶体管与该第二晶体管彼此串联，该第一二极管与该第二二极管分别反向并联于该第一晶体管与该第二晶体管。2.如权利要求1所述的电源转换器，其特征在于，同一切换电路中的该第一晶体管与该第二晶体管分别用以根据互补的一第一控制信号与一第二控制信号选择性地导通或关断。3.如权利要求2所述的电源转换器，其特征在于，当该交流输出电压为正时，相应的该第一控制信号处于一禁能准位，当该交流输出电压为负时，相应的该第一控制信号处于一致能准位。4.如权利要求1所述的电源转换器，其特征在于，该些桥臂分别包含依序串连于该第一直流端子与该第二直流端子之间的一第三晶体管、一第四晶体管、一第五晶体管以及一第六晶体管，其中该中性点端子通过一第一钳位二极管电性耦接于该第三晶体管与该第四晶体管之间，并通过一第二钳位二极管电性耦接于该第五晶体管与该第六晶体管之间，该交流输出端子电性耦接于该第四晶体管与该第五晶体管之间。5.如权利要求4所述的电源转换器，其特征在于，相应的该第一晶体管与该第六晶体管用以根据一第一控制信号选择性地导通或关断，相应的该第二晶体管与该第三晶体管用以根据一第二控制信号选择性地导通或关断，其中该第一控制信号与该第二控制信号彼此互补。6.如权利要求5所述的电源转换器，其特征在于，该第四晶体管用以根据一第三控制信号选择性地导通或关断，该第五晶体管用以根据一第四控制信号选择性地导通或关断，其中该第三控制信号与该第四控制信号彼此互补。7.如权利要求6所述的电源转换器，其特征在于，该第三控制信号与该第四控制信号的切换频率高于该第一控制信号与该第二控制信号的切换频率。8.如权利要求5所述的电源转换器，其特征在于，当该交流输出电压为正时，相应的该第一控制信号处于一禁能准位，当该交流输出电压为负时，相应的该第一控制信号处于一致能准位。9.如权利要求4所述的电源转换器，其特征在于，当该桥臂导通该第一直流端子至相应的该交流输出端子，且该交流输出电压与该输出电流同向时，该桥臂通过导通的该第三晶体管与该第四晶体管以提供电流路径。10.如权利要求4所述的电源转换器，其特征在于，当该桥臂导通该第一直流端子至相应的该交流输出端子，且该交流输出电压与该输出电流反向时，该桥臂通过反向并联于该第三晶体管的一第三二极管与反向并联于该第四晶体管的一第四二极管以提供电流路径。11.如权利要求4所述的电源转换器，其特征在于，当该桥臂导通该中性点端子至相应的该交流输出端子，且该交流输出电压与该输出电流为正时，该桥臂导通该第...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛伟纶，林信晃，
申请(专利权)人：台达电子工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71