电源转换器及其控制方法技术

本发明专利技术有关一种电源转换器及其控制方法，将其输入端口上的一交流输入电压转换为其输出端口上的一交流输出电压，包括：一能量储存电感；一第一切换电路，耦接于该能量储存电感，选择性地切换使得该电源转换器的输入端口耦接于该能量储存电感；一第二切换电路，耦接于该能量储存电感及该第一切换电路，选择性地切换使得该电源转换器的共同端口耦接于该能量储存电感；以及一第三切换电路，耦接于该能量储存电感、该第一切换电路、及该第二切换电路，选择性地切换使得该电源转换器的输出端口耦接于该能量储存电感。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术有关一种，特别是关于一种应用在不断电电源供应器(UPS)中的单相交流/交流电源转换器。
技术介绍
请参阅图1，其为一种现有不断电电源供应器的部份电路图。在图1中，不断电电源供应器1主要包含一交流输入电压AC、由二极管Dl和D2构成的一开关 组、 一单相交流-交流转换器11、由滤波电感Lo及滤波电容Co构成的一交流滤 波器12、以及一负载R所构成。在单相交流-交流转换器11中，包含有交流电感Li、母线电容Cs以及三个 桥臂，其中由开关Sl和S2所组成的桥臂称为升压(boost)桥臂，由开关S3和S4 所组成的桥臂称为公共(com)桥臂，而由开关S5和S6所组成的桥臂称为降压(buck) 桥臂。作为图1所示的不断电电源供应器1，在交流输入电压AC(市电)正常的情况 下，由交流输入电压AC直接提供负载R能量，而当交流输入电压AC出现异常时， 则由一储存电池(未示出)提供负载Rout能量。在这种传统的交流-交流转换器11中，由于常有一个以上桥臂是运作于脉波 宽度调变(Pulse Width Modulation, PWM)技术，因此其开关损耗较高；此外，母 线电容Cs的存在也会影响不断电电源供应器的小型化目标。
技术实现思路
本专利技术的主要目的为提出一种电源转换器，可以在不断电电源供应器中 作为一自动电压调整器，可以在不使用任何线频率变压器与大电容的情况下， 将交流输入电压转换成稳定的交流输出电压，并且在同一时间内仅有三分之 一的开关是运作于高频模式，其余的开关皆是运作于低频模式。本专利技术的主要构想为提出一种电源转换器，将其输入端口上的一交流输入电压转换为其输出端口上的一交流输出电压，包括 一能量储存电感； 一第 一切换电路，耦接于该能量储存电感，选择性地切换使得该电源转换器的输 入端口耦接于该能量储存电感； 一第二切换电路，耦接于该能量储存电感及该 第一切换电路，选择性地切换使得该电源转换器的共同端口耦接于该能量储 存电感；以及一第三切换电路，耦接于该能量储存电感、该第一切换电路、及 该第二切换电路，选择性地切换使得该电源转换器的输出端口耦接于该能量 储存电感。本专利技术的另一构想为提出一种电源转换器的控制方法，是应用在一输入 端口、 一共同端口与一输出端口之间且互相并联耦接的一第一切换电路、一 第二切换电路、 一第三切换电路、以及一能量储存电感中，用以将该输入端 口上的一交流输入电压转换为该输出端口上的一交流输出电压，包括步骤如 下当该输入端口上的一交流输入电压高于该输出端口上的一交流输出电压 时，切换该第二切换电路及该第三切换电路使得该共同端口及该输出端口分 别耦接于该能量储存电感的二端，并将该第一切换电路运作于高频；及当该输 入端口上的该交流输入电压低于该输出端口上的该交流输出电压时，切换该 第一切换电路及该第三切换电路使得该输入端口及该输出端口分别耦接于该 能量储存电感的二端，并将该第二切换电路运作于高频。本专利技术可通过下列附图及详细说明获得还深入的了解。附图说明图1是现有不断电电源供应器的部份电路图；图2是本专利技术所提出电源转换器一较佳实施例的电路图；图3(a)与图3(b)由上至下依序显示图2的电源转换器在降压模式中，交流 输出入电压的波形对照、能量储存电感L的电流波形、交流输入电流波形、以及 能量储存电感L的电压波形；图4(a)与图4(b)由上至下依序显示图2的电源转换器在升压模式中，交流 输出入电压的波形对照、能量储存电感L的电流波形、交流输入电流波形、以及能量储存电感L的电压波形；图5是本专利技术所提出电源转换器另一较佳实施例的电路图；图6(a)是本专利技术电源转换器应用于直流供电模式下的不断电电源供应器的电路图；图6(b)是本专利技术电源转换器应用于交流供电模式下的不断电电源供应器的电 路图；及图7是本专利技术能量储存电感上的电流的一可能的波形图。具体实施方式请参阅图2，其为本专利技术所提出电源转换器一较佳实施例的电路图，图中 的电源转换器2是由能量储存电感L、第一切换电路21、第二切换电路22、 以及第三切换电路23所构成。其中能量储存电感L是耦接于三个切换电路21 23，而在此实施例中能量储存电感L、第一切换电路21、第二切换电路22、 及第三切换电路23是以彼此并联的方式相耦接。在图2中，第一切换电路21具有该电源转换器2的输入端口 P，第二切 换电路22具有该电源转换器2的共同端口 Q，而第三切换电路23具有该电源 转换器2的输出端口R。其中，该电源转换器2的输入端口 P是连接于一交流 输入电压Vac，该电源转换器2的输出端口 R是连接于一负载Rout的一端， 而该电源转换器2的共同端口 Q则连接于该负载Rout的另一端，此外，还有 一滤波电容C与该负载Rout并联。在图2中，利用第一切换电路21进行选择性地切换可以使得该电源转换 器2的输入端口 P耦接于该能量储存电感L的其中的一端，利用第二切换电 路22进行选择性地切换可以使得该电源转换器2的共同端口 Q耦接于该能量 储存电感L的其中的一端，而利用第三切换电路23进行选择性地切换可以使 得该电源转换器2的输出端口 R耦接于该能量储存电感L的其中的一端。借 此，便能够将该电源转换器2的输入端口 P上的该交流输入电压Vac转换为 其输出端口 R上的一交流输出电压Vout而输出至该负载Rout 。本专利技术的电源转换器中的该第一、第二、第三切换电路皆是由单向导通 开关组成，而在经过实际配置的本实施例中，第一切换电路21、第二切换电路22、以及第三切换电路23分别是由二个开关电路彼此串联所构成；请参阅 图2，以第一切换电路21来说，其是由输入端口 P上方的第一开关电路以及 输入端口 P下方的第二开关电路所构成。其中，输入端口 P上方的第一开关 电路是由一晶体管Sl及一二极管所构成，输入端口 P下方的第二开关电路也 是由一晶体管S2及一二极管所构成。同理，以第二切换电路22来说，其是由共同端口 Q上方的第三开关电路 以及共同端口 Q下方的第四开关电路所构成。其中，共同端口 Q上方的第三 开关电路是由一晶体管S3及一二极管所构成，共同端口 Q下方的第四开关电 路也是由一晶体管S4及一二极管所构成。最后，以第三切换电路23来说，其是由输出端口 R上方的第五开关电路 以及输出端口 R下方的第六开关电路所构成。其中，输出端口 R上方的第五 开关电路是由一晶体管S5及一二极管所构成，输出端口 R下方的第六开关电 路也是由一晶体管S6及一二极管所构成。借由图2中的这种电路配置与运作，该电源转换器2便可以被用作为一 自动电压调整器(Automatic Voltage Regulator, AVR)，其可在该能量储存 电感L上产生一全波整流型电流，并可将该电源转换器2的输入端口 P上的 该交流输入电压Vac转换为其输出端口 R上的一交流输出电压Vout而输出至 该负载Rout。以下分别说明图2的电源转换器2在降压模式(Buck Mode)与升压模式 (Boost Mode)中的各开关运作。 (a)降压模式(Buck Mode) (al)正周期(Positive Cycle)在此周期中，第三切换电路23的开关S6闭合(100%工作周期)且开关S5 开路(接近0%工作周期)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电源转换器，将其输入端口上的一交流输入电压转换为其输出端口上的一交流输出电压，包括：一能量储存电感；一第一切换电路，耦接于该能量储存电感，选择性地切换使得该电源转换器的输入端口耦接于该能量储存电感；一第二切换电路，耦接于该能量储存电感及该第一切换电路，选择性地切换使得该电源转换器的共同端口耦接于该能量储存电感；以及一第三切换电路，耦接于该能量储存电感、该第一切换电路、及该第二切换电路，选择性地切换使得该电源转换器的输出端口耦接于该能量储存电感。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谭惊涛，陆岩松，朱秋花，蔡文荫，
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：71[中国|台湾]