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TWI790021B - 具漣波注入之電源轉換系統與電源轉換控制方法 - Google Patents

具漣波注入之電源轉換系統與電源轉換控制方法 Download PDF

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TWI790021B
TWI790021B TW110144992A TW110144992A TWI790021B TW I790021 B TWI790021 B TW I790021B TW 110144992 A TW110144992 A TW 110144992A TW 110144992 A TW110144992 A TW 110144992A TW I790021 B TWI790021 B TW I790021B
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林祐任
蔡騰緯
黃嘉熊
李正中
王千禧
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台達電子工業股份有限公司
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Abstract

一種具漣波注入之電源轉換系統包含交流-直流轉換單元、穩壓單元、 至少一直流-直流轉換單元、至少一負載以及第一控制單元。交流-直流轉換單元具有第一輸入側與第一輸出側，第一輸入側接收交流電源，提供輸入功率。穩壓單元耦接第一輸出側，提供直流鏈，且接收一部分的輸入功率為儲能功率。至少一直流-直流轉換單元具有第二輸入側與第二輸出側，第二輸入側耦接直流鏈，接收另一部分的輸入功率為輸出功率。至少一負載耦接第二輸出側，接收輸出功率的供電。第一控制單元耦接直流鏈、至少一直流-直流轉換單元以及至少一負載。第一控制單元根據輸入功率的漣波大小，控制至少一直流-直流轉換單元調節輸出功率的漣波大小，對至少一負載進行漣波注入操作。

Description

具漣波注入之電源轉換系統與電源轉換控制方法
本發明係有關一種電源轉換系統與電源轉換控制方法，尤指一種具漣波注入之電源轉換系統與電源轉換控制方法。
電源轉換系統的輸入功率包括直流成分與漣波成分，一部分流入直流鏈(DC-Link)的電容器內，另一部分流入後級之電池充電器。在傳統作法中，電池充電器係以定電流的方式對電池充電，其中輸出功率為定值，只能消耗輸入功率直流成分，而輸入功率的所有漣波(交流)成分都將流入直流鏈的電容器內，造成電容電壓漣波較大，而容易導致電容器損壞。再者，若因為電網異常，使得輸入功率的波動在直流鏈上產生過大的電壓漣波，容易觸發過電壓保護而造成電池充(換)電站跳機的可能性。
為此，如何設計出一種電源轉換系統與電源轉換控制方法，尤指一種具漣波注入之電源轉換系統與電源轉換控制方法，解決現有技術所存在的問題與技術瓶頸，乃為本案發明人所研究的重要課題。
本發明之一目的在於提供一種具漣波注入之電源轉換系統，解決現有技術之問題。
為達成前揭目的，本發明所提出的具漣波注入之電源轉換系統包含交流-直流轉換單元、穩壓單元、至少一直流-直流轉換單元、至少一負載以及第一控制單元。交流-直流轉換單元具有第一輸入側與第一輸出側，第一輸入側耦接交流電源，提供輸入功率。穩壓單元耦接第一輸出側，提供直流鏈，且接收一部分的輸入功率為儲能功率。各直流-直流轉換單元具有第二輸入側與第二輸出側，第二輸入側耦接直流鏈，接收另一部分的輸入功率為輸出功率。至少一負載耦接第二輸出側，對應地接收至少一直流-直流轉換單元的接收輸出功率的供電。第一控制單元耦接直流鏈、直流-直流轉換單元以及至少一負載。第一控制單元根據輸入功率的漣波大小，控制至少一直流-直流轉換單元調節輸出功率的漣波大小，對至少一負載進行漣波注入操作。
在一實施例中，第一控制單元判斷直流鏈電壓大於或等於閾值電壓時，啟動漣波注入操作。
在一實施例中，至少一直流-直流轉換單元共同平均地調節輸出功率的漣波大小。
在一實施例中，至少一直流-直流轉換單元為定電流操作，第一控制單元控制至少一直流-直流轉換單元進行電流漣波注入操作。
在一實施例中，至少一直流-直流轉換單元為定電壓操作，第一控制單元控制至少一直流-直流轉換單元進行電壓漣波注入操作。
在一實施例中，第一控制單元判斷輸入至直流鏈的功率漣波相位角，並且根據相符的功率漣波相位角啟動漣波注入操作。
在一實施例中，具漣波注入之電源轉換系統更包含第二控制單元。第二控制單元耦接交流-直流轉換單元與直流鏈，接收交流電源。交流電源為三 相交流電源時，第二控制單元控制流入交流-直流轉換單元的一交流輸入電流的三相電流為平衡均流。
在一實施例中，交流-直流轉換單元係為功率因數校正器。
在一實施例中，穩壓單元係為電容器。
在一實施例中，至少一直流-直流轉換單元係為電池充電器，至少一負載係為直流電池。
藉由所提出的具漣波注入之電源轉換系統實現技術功效：1、透過後級的漣波注入控制補償可避免穩壓單元(例如電容器)損壞或者啟動保護機制對電容器進行保護，如此可提升直流鏈的電容器壽命，並且減少維護電路成本；2、透過後級的漣波補償，可以使得前級PFC電路的三相電流平衡能夠進行優化，如此減少輸入電流的電磁干擾(EMI)效應，一方面也可以減小因電流不平衡對電網造成的危害。
本發明之另一目的在於提供一種電源轉換控制方法，解決現有技術之問題。
為達成前揭目的，本發明所提出的電源轉換控制方法係透過電源轉換系統係運行該電源轉換控制方法。電源轉換系統包含交流-直流轉換單元、穩壓單元、至少一直流-直流轉換單元、至少一負載以及第一控制單元。交流-直流轉換單元接收交流電源，且提供輸入功率。穩壓單元提供直流鏈，且接收部分的輸入功率為儲能功率。各直流-直流轉換單元耦接直流鏈，接收另一部分的輸入功率為輸出功率。至少一負載對應地接收至少一直流-直流轉換單元的輸出功率(pout)的供電。該電源轉換控制方法包含步驟：(a)、第一控制單元獲得直流鏈的直流鏈電壓；(b)、第一控制單元根據閾值電壓與直流鏈電壓選擇執行負載控制或者執行漣波注入控制與負載控制；(c)、第一控制單元選擇執行漣波注入控制與負載控制時，第一控制單元根據負載需求訊息與直流鏈電壓形成第一直流轉 直流控制指令，其中負載需求訊息係對應至少一負載所需自至少一直流-直流轉換單元擷取的功率；(d)、第一控制單元選擇只執行負載控制時，第一控制單元根據負載需求訊息形成第二直流轉直流控制指令；(e)、至少一直流-直流轉換單元根據第一控制單元所提供的第一直流轉直流控制指令或第二直流轉直流控制指令，對應自穩壓單元擷取功率，並進行直流電源轉換，以供應至少一負載所需電源。
在一實施例中，在步驟(b)中，第一控制單元判斷相應直流鏈電壓大於或等於閾值電壓時，啟動漣波注入控制。
在一實施例中，至少一直流-直流轉換單元共同平均地調節輸出功率的漣波大小。
在一實施例中，至少一直流-直流轉換單元為定電流操作，第一控制單元控制至少一直流-直流轉換單元進行電流漣波注入控制。
在一實施例中，至少一直流-直流轉換單元為定電壓操作，第一控制單元控制至少一直流-直流轉換單元進行電壓漣波注入控制。
在一實施例中，第一控制單元判斷輸入至直流鏈的功率漣波相位角，並且根據相符的功率漣波相位角啟動漣波注入控制。
在一實施例中，電源轉換系統更包含第二控制單元。第二控制單元耦接交流-直流轉換單元與直流鏈，接收交流電源。電源轉換控制方法包含更步驟：(f)、交流電源為三相交流電源時，第二控制單元控制流入交流-直流轉換單元的交流輸入電流的三相電流為平衡均流。
藉由所提出的電源轉換控制方法實現技術功效：1、透過後級的漣波注入控制補償可避免穩壓單元(例如電容器)損壞或者啟動保護機制對電容器進行保護，如此可提升直流鏈的電容器壽命，並且減少維護電路成本；2、透過後級的漣波補償，可以使得前級PFC電路的三相電流平衡能夠進行優化，如此 減少輸入電流的電磁干擾(EMI)效應，一方面也可以減小因電流不平衡對電網造成的危害。
為了能更進一步瞭解本發明為達成預定目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得一深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。
10:交流-直流轉換單元
20:穩壓單元
30:直流-直流轉換單元
40:負載
50:第一控制單元
60:第二控制單元
VAC:交流電源
pin:輸入功率
pout:輸出功率
pc:儲能功率
LDC:直流鏈
vdc:直流鏈電壓
idc:直流鏈輸入電流
vdc,th:閾值電壓
OVP:過電壓保護電壓
S11~S15:步驟
圖1：係為本發明具漣波注入之電源轉換系統之第一實施例的方塊圖。
圖2：係為本發明具漣波注入之電源轉換系統之第二實施例的方塊圖。
圖3：係為本發明以電池充電站為應用之電源轉換系統的方塊圖。
圖4A~圖4C：係為本發明漣波注入控制判斷的波形示意圖。
圖5：係為本發明電源轉換控制方法的流程圖。
茲有關本發明之技術內容及詳細說明，配合圖式說明如下。
請參見圖1所示，其係為本發明具漣波注入之電源轉換系統之第一實施例的方塊圖。本發明的具漣波注入之電源轉換系統主要包含交流-直流轉換單元10、穩壓單元20、至少一直流-直流轉換單元30、至少一負載40以及第 一控制單元50。其中，至少一負載40的數量係對應至少一直流-直流轉換單元30的數量。
交流-直流轉換單元10具有第一輸入側與第一輸出側。第一輸入側接收交流電源VAC，提供輸入功率pin。其中，在應用的實施例中，交流電源VAC可為電網(power grid)提供的交流電源，並且交流電源VAC係可為三相交流電源或者單相交流電源，容後說明。附帶一提，輸入功率pin為不可控的，其係與電網的供電有關。此外，在本發明的電源轉換應用，交流-直流轉換單元10係作為功率因數校正(power factor correction,PFC)的功率因數校正單元(或稱功率因數校正器、功率因數校正電路)。
穩壓單元20耦接交流-直流轉換單元10的第一輸出側，用以提供直流鏈LDC(或稱直流母線)，且接收一部分的輸入功率pin為儲能功率pc，意即一部分的輸入功率pin儲能於穩壓單元20中。在一實施例中，穩壓單元20係用以作為穩壓、儲能之用的電容器。
各直流-直流轉換單元30具有第二輸入側與第二輸出側。第二輸入側耦接直流鏈LDC，接收另一部分的輸入功率pin為輸出功率pout。在一實施例中，直流-直流轉換單元30係為一電池充電器(battery charger)，然本發明不以此為限制。附帶一提，相較於不可控的輸入功率pin，輸出功率pout為可控的。由於輸入功率pin等於儲能功率pc與輸出功率pout的總和，因此，透過控制輸出功率pout的大小，可相應地控制儲能功率pc的大小，意即儲能功率pc=輸入功率pin-輸出功率pout。換言之，為了控制輸出功率pout，則必須知道輸入功率pin的多寡，因此本發明進一步地偵測輸入功率pin的大小，並且進一步地根據所偵測到的輸入功率pin的漣波大小進行漣波注入操作，容後說明。
基於前述本發明之電源轉換系統，其中輸入功率pin是帶有漣波成分，且經過穩壓單元20時，輸入功率pin所分配出的儲能功率pc與輸出功率pout 也分別對應帶有漣波成分。其中，為了達到較佳的漣波注入補償，若控制輸出功率pout所攜帶的漣波成分儘可能的接近輸入功率pin所攜帶的漣波成分，則使得儲能功率pc所攜帶的漣波成分可相對較小，並讓穩壓單元20受到漣波成分的影響最小，而達到對穩壓單元20的保護或降低其損耗率。
至少一負載40耦接直流-直流轉換單元30的第二輸出側，對應地接收至少一直流-直流轉換單元30的輸出功率pout的供電。在一實施例中，相應於直流-直流轉換單元30為電池充電器，該至少一負載40係為直流電池(透過電池充電器所充電)，並且若為複數數量時，則該等直流電池係為並聯耦(連)接。
第一控制單元50耦接直流鏈LDC、至少一直流-直流轉換單元30以及至少一負載40。透過偵測直流鏈LDC的電壓vdc(即跨於直流鏈LDC上的電壓)與直流鏈輸入電流idc(即流入直流鏈LDC的電流)，並且計算兩者的乘積可得知(偵測)輸入功率pin的大小，意即輸入功率pin=電壓vdc×電流idc。其中，輸入功率pin的計算可直接在第一控制單元50內部實現，或者透過其外部的計算單元執行計算後再將功率計算的結果提供至第一控制單元50。因此，第一控制單元50根據輸入功率pin的漣波大小，即輸入功率pin的交流成分大小，控制直流-直流轉換單元30對至少一負載40進行漣波注入操作。故此，第一控制單元50先根據輸入功率pin的漣波大小判斷是否啟動(執行)漣波注入操作。若是需要執行漣波注入操作，再判斷欲注入的漣波功率多寡，具體說明如後。
輸出功率pout包含直流成分的輸出功率Pout與交流成分的輸出功率
Figure 110144992-A0305-02-0009-1
其中直流成分的輸出功率Pout係用對至少一負載40進行供電，而交流成分的輸出功率
Figure 110144992-A0305-02-0009-4
係用以提供漣波注入的補償。
再者，由於交流成分的輸出功率
Figure 110144992-A0305-02-0009-3
可視為是弦波的形態，因此其大小會有正、負值的變化。因此，第一控制單元50需要進一步判斷輸入至直流鏈LDC的輸入功率pin漣波成分的相位角，使得根據相符的功率漣波相位角啟動 漣波注入操作。換言之，若沒有對輸入功率pin漣波成分的相位角進行判斷，並且在合適的相位角關係下啟動漣波注入控制，則會使得儲能功率pc變大(例如當輸入功率pin為正值而受控的輸出功率pout為負值時，將使得儲能功率pc變大)，而造成穩壓單元20受到漣波成分的損傷，反而與本發明要實現對其保護的精神相衝突。因此，在合適的相位角關係下啟動漣波注入控制，將會使得漣波注入控制的效果更加優化。
請參見圖2所示，其係為本發明具漣波注入之電源轉換系統之第二實施例的方塊圖。本發明具漣波注入之電源轉換系統更包含第二控制單元60。第二控制單元60耦接交流-直流轉換單元10與直流鏈LDC，接收交流電源VAC。交流電源VAC為三相交流電源時，第二控制單元60控制流入交流-直流轉換單元10的交流輸入電流的三相電流為平衡均流。因，透過控制三相電流相等，一方面可以減少輸入電流的電磁干擾(EMI)效應，一方面也可以減小因電流不平衡對電網造成的危害。若交流電源VAC為單相交流電源，則不需要第二控制單元60進行電流平均的控制。
請參見圖3所示，其係為本發明以電池充電站為應用之電源轉換系統的方塊圖。圖3所示的一部分(即涉及三相PFC的部分)係作為控制流入交流-直流轉換單元10的交流輸入電流的三相電流為平衡均流之用，另一部分(即涉及電池充電器的部分)係作為漣波注入的補償控制之用。
在三相PFC部分：偵測電網端(grid)、市電端的三相電壓(
Figure 110144992-A0305-02-0010-5
)，並利用振幅偵測計算三相電壓的振幅(
Figure 110144992-A0305-02-0010-6
)。利用鎖相迴路對電網電壓進行鎖相，得到電網相位角(θ ac )。偵測直流鏈電壓(v dc )，並利用平均電壓計算以計算出三相電壓的平均值(V dc )。用直流穩壓產生適當的直流功率命令(
Figure 110144992-A0305-02-0010-7
)，以穩定三相電壓的平均值(V dc )。利用直流功率命令(
Figure 110144992-A0305-02-0010-8
)、電網電壓振幅(
Figure 110144992-A0305-02-0010-9
)、以及電網相位 角(θ ac )作為輸入，並用電流平衡控制計算出電流命令(
Figure 110144992-A0305-02-0011-10
)，使三相電流大小相同。
偵測電網輸入之三相電流(
Figure 110144992-A0305-02-0011-11
)作為回授，以電流命令(
Figure 110144992-A0305-02-0011-12
)減去回授值，並輸入至PID控制，進行誤差放大之回授控制。將控制訊號傳送至PWM模組，並透過驅動將PWM訊號放大，以驅動三相PFC電路，此時PFC將從電網抽取適當功率，以補償電池充電器為直流電池充電所需之能量，進而穩定直流鏈(DC-Link)的平均電壓。
在電池充電器部分：此電池充(換)電站共有n台電池充電器與n個充電電池。每個電池充電器都屬於降壓型(buck-type)電路，即為降壓轉換器所實現。偵測電池端的電壓(V bat,x )與充電電流(i BC,x )以了解第x個充電電池的狀況，用定電流命令決定其定電流充電的電流大小。
由定電流命令提供的充電電流命令(
Figure 110144992-A0305-02-0011-13
)，與主機(主控、Host)端提供的漣波電流大小(|
Figure 110144992-A0305-02-0011-40
|*)、相位角(
Figure 110144992-A0305-02-0011-42
)，經過總電流命令決定最終的充電電流命令(
Figure 110144992-A0305-02-0011-16
)。將充電電流命令(
Figure 110144992-A0305-02-0011-17
)與回授的充電電流(i BC,x )相減並傳送至PID控制進行誤差放大。將控制訊號傳送至PWM模組，並透過驅動將PWM訊號放大，以驅動降壓型電路(降壓轉換器)，使其輸出適當之充電電流對電池充電。
主機(主控、Host)偵測直流鏈電壓(v dc )與PFC注入直流鏈(DC-Link)的電流(i dc )，並且利用功率計算以計算其功率(p in )。利用功率漣波相位計算以計算功率漣波的相位角(
Figure 110144992-A0305-02-0011-18
)。設定使漣波電流的相位角(
Figure 110144992-A0305-02-0011-19
)與功率漣波的相位角(
Figure 110144992-A0305-02-0011-20
)相同，如此電池充電器才能有效透過注入漣波電流，將注入至直流鏈(DC-Link)的功率漣波轉移至後級，使直流鏈電壓漣波減小。
利用數位轉類比之轉換器將漣波電流的相位角(
Figure 110144992-A0305-02-0011-21
)傳送至各個電池充電器。偵測直流鏈電壓(v dc )並用漣波計算以計算出其電壓漣波大小(V dc,rip )。設定直流鏈電壓之閾值(V dc,th )，並用電壓漣波命令計算出適當的電壓 漣波大小(
Figure 110144992-A0305-02-0012-22
)。將電壓漣波大小(V dc,rip )與電壓漣波大小(
Figure 110144992-A0305-02-0012-23
)相減，得到其誤差(
Figure 110144992-A0305-02-0012-24
)。
在電流漣波命令中，若誤差(
Figure 110144992-A0305-02-0012-25
)為負值，代表直流鏈電壓尚未大過閾值(V dc,th )，此時無須降低漣波電壓，所以漣波電流大小(|
Figure 110144992-A0305-02-0012-43
|*)設為0。若誤差(
Figure 110144992-A0305-02-0012-27
)為正值，代表電壓漣波過大，使直流鏈電壓大於閾值(V dc,th )，此時將用PID控制器將誤差(
Figure 110144992-A0305-02-0012-28
)放大，得到所需之|
Figure 110144992-A0305-02-0012-44
|*，使直流鏈電壓能夠低於閾值(V dc,th )。
因電池充電器對電池為定電流充電，漣波電流不可過大，因此利用
Figure 110144992-A0305-02-0012-48
與限制(limitation)，為|
Figure 110144992-A0305-02-0012-45
|*設定一個上限(
Figure 110144992-A0305-02-0012-32
)，當計算之|
Figure 110144992-A0305-02-0012-47
|*大於
Figure 110144992-A0305-02-0012-34
，則最終的漣波電流命令將被限制為
Figure 110144992-A0305-02-0012-35
。最後透過通訊將|
Figure 110144992-A0305-02-0012-46
|*傳送至各個電池充電器。
配合參見圖4A~圖4C，係為本發明漣波注入控制判斷的波形示意圖。圖4A所示的電壓vdc係為跨於直流鏈LDC上電壓的漣波大小。在本實施例中，將電壓vdc與過電壓保護電壓OVP進行比較，一旦電壓vdc到達或超過過電壓保護電壓OVP會啟動過電壓保護使得系統關機。本發明用以判斷漣波注入時機的一種實施例，可將電壓vdc與閾值電壓vdc,th進行比較：當電壓vdc大於或等於閾值電壓vdc,th時，則啟動漣波注入補償，反之若電壓vdc小於閾值電壓vdc,th時，則停止漣波注入補償。配合圖4B與圖4C所示，當電壓vdc大於或等於閾值電壓vdc,th時，啟動漣波注入補償，因此電壓vdc將會逐漸變小，意即電壓vdc大於閾值電壓vdc,th的部分越小(如圖4B所示)。此時，由於電壓vdc仍然大於或等於閾值電壓vdc,th，所以漣波注入補償的操作持續進行。直到電壓vdc小於閾值電壓vdc,th時，則停止漣波注入補償(如圖4C所示)。
以電池充電器(即至少一直流-直流轉換單元30)與直流電池(即至少一負載40)的應用為例，電池充電器與直流電池的數量通常為複數，因此，在漣波注入控制，該等直流-直流轉換單元30共同平均地調節輸出功率pout的漣波大小。再者，由於漣波注入補償的實現與該等直流-直流轉換單元30所能提供的轉換功率有關(意即漣波注入補償受限於每一直流-直流轉換單元30的最大輸出功率)，因此，在限制於直流-直流轉換單元30的最大輸出功率條件下所執行的漣波注入補償都可被持續地進行，只要確保電壓vdc不會到達或超過過電壓保護電壓OVP避免系統關機。
附帶一提，對於不同的負載型態的供電應用中，若至少一直流-直流轉換單元30為定電流(constant current)操作，第一控制單元50控制至少一直流-直流轉換單元30進行電流漣波注入控制。再者，若至少一直流-直流轉換單元30為定電壓操作，第一控制單元50控制至少一直流-直流轉換單元30進行電壓漣波注入控制。因此，本發明所提供的具漣波注入的補償控制，可包含電流漣波注入的補償控制，也包含電壓漣波注入的補償控制，端視供電的負載型態所決定。
請參見圖5所示，其係為本發明電源轉換控制方法的流程圖。本發明的電源轉換控制方法係透過電源轉換系統所運行。其中，電源轉換系統的主要架構可參見前文所述，在此不再贅述。所述電源轉換控制方法包含步驟：首先，第一控制單元獲得直流鏈的直流鏈電壓(S11)。然後，第一控制單元根據閾值電壓與直流鏈電壓選擇執行負載控制或者執行漣波注入控制與負載控制(S12)。若第一控制單元只選擇執行負載控制，則不進行漣波注入控制，即為電源轉換系統用以對至少一負載40供電所進行的電源轉換。若第一控制單元選擇同時執行漣波注入控制與負載控制，則表示電源轉換系統用以對至少一負載40供電所進行電源轉換之外，對於穩壓單元20所提供保護的漣波注入控制亦同時執行。
當第一控制單元50選擇執行漣波注入控制與負載控制時，第一控制單元50根據至少一負載40所提供的負載需求訊息(例如至少一負載40所需要的供電量)與直流鏈電壓形成第一直流轉直流控制指令。其中負載需求訊息係對應至少一負載40所需自至少一直流-直流轉換單元30擷取的功率(S13)。
當第一控制單元50選擇只執行負載控制時，第一控制單元50根據負載需求訊息形成第二直流轉直流控制指令(S14)。
最後，至少一直流-直流轉換單元30根據第一控制單元50所提供的第一直流轉直流控制指令或第二直流轉直流控制指令，對應自穩壓單元20擷取功率，並進行直流電源轉換，以供應至少一負載40所需電源(S15)。
綜上所述，本發明係具有以下之特徵與優點：
1、透過後級的漣波注入控制補償可避免穩壓單元(例如電容器)損壞或者啟動保護機制對電容器進行保護，如此可提升直流鏈的電容器壽命，並且減少維護電路成本。
2、透過後級的漣波補償，可以使得前級PFC電路的三相電流平衡能夠進行優化，如此減少輸入電流的電磁干擾(EMI)效應，一方面也可以減小因電流不平衡對電網造成的危害。
以上所述，僅為本發明較佳具體實施例之詳細說明與圖式，惟本發明之特徵並不侷限於此，並非用以限制本發明，本發明之所有範圍應以下述之申請專利範圍為準，凡合於本發明申請專利範圍之精神與其類似變化之實施例，皆應包含於本發明之範疇中，任何熟悉該項技藝者在本發明之領域內，可輕易思及之變化或修飾皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。
10:交流-直流轉換單元
20:穩壓單元
30:直流-直流轉換單元
40:負載
50:第一控制單元
60:第二控制單元
VAC:交流電源
pin:輸入功率
pout:輸出功率
pc:儲能功率
LDC:直流鏈
vdc:直流鏈電壓
idc:直流鏈輸入電流

Claims (17)

  1. 一種具漣波注入之電源轉換系統，包含：一交流-直流轉換單元，具有一第一輸入側與一第一輸出側，該第一輸入側接收一交流電源，提供一輸入功率；一穩壓單元，耦接該第一輸出側，提供一直流鏈，且接收一部分的該輸入功率為一儲能功率；至少一直流-直流轉換單元，各該直流-直流轉換單元具有一第二輸入側與一第二輸出側，該第二輸入側耦接該直流鏈，接收另一部分的該輸入功率為一輸出功率；至少一負載，耦接該第二輸出側，對應地接收該至少一直流-直流轉換單元的該輸出功率的供電；及一第一控制單元，耦接該直流鏈、該至少一直流-直流轉換單元以及該至少一負載；其中，該第一控制單元根據該輸入功率的漣波大小，控制後級的該至少一直流-直流轉換單元調節該輸出功率的漣波大小，對該至少一負載進行一漣波注入操作。
  2. 如請求項1所述之具漣波注入之電源轉換系統，其中該第一控制單元判斷一直流鏈電壓大於或等於一閾值電壓時，啟動該漣波注入操作。
  3. 如請求項2所述之具漣波注入之電源轉換系統，其中該至少一直流-直流轉換單元共同平均地調節該輸出功率的漣波大小。
  4. 如請求項1所述之具漣波注入之電源轉換系統，其中該至少一直流-直流轉換單元為定電流操作，該第一控制單元控制該至少一直流-直流轉換單元進行一電流漣波注入操作。
  5. 如請求項1所述之具漣波注入之電源轉換系統，其中該至少一直流-直流轉換單元為定電壓操作，該第一控制單元控制該至少一直流-直流轉換單元進行一電壓漣波注入操作。
  6. 如請求項1所述之具漣波注入之電源轉換系統，其中該第一控制單元判斷輸入至該直流鏈的一功率漣波相位角，並且根據相符的該功率漣波相位角啟動該漣波注入操作。
  7. 如請求項1所述之具漣波注入之電源轉換系統，更包含：一第二控制單元，耦接該交流-直流轉換單元與該直流鏈，接收該交流電源；其中，該交流電源為一三相交流電源時，該第二控制單元控制流入該交流-直流轉換單元的一交流輸入電流的三相電流為平衡均流。
  8. 如請求項1所述之具漣波注入之電源轉換系統，其中該交流-直流轉換單元係為一功率因數校正器。
  9. 如請求項1所述之具漣波注入之電源轉換系統，其中該穩壓單元係為一電容器。
  10. 如請求項1所述之具漣波注入之電源轉換系統，其中該至少一直流-直流轉換單元係為一電池充電器，該至少一負載係為一直流電池。
  11. 一種電源轉換控制方法，係透過一電源轉換系統所運行，其中該電源轉換系統包含：一交流-直流轉換單元，接收一交流電源，且提供一輸入功率；一穩壓單元，提供一直流鏈，且接收一部分的該輸入功率為一儲能功率；至少一直流-直流轉換單元，各該直流-直流轉換單元耦接該直流鏈，接收另一部分的該輸入功率為一輸出功率； 至少一負載，對應地接收該至少一直流-直流轉換單元的該輸出功率的供電；以及一第一控制單元；其中，該電源轉換控制方法包含步驟：(a)、該第一控制單元獲得該直流鏈的一直流鏈電壓；(b)、該第一控制單元根據一閾值電壓與該直流鏈電壓選擇執行一負載控制或者執行一漣波注入控制與該負載控制；(c)、該第一控制單元選擇執行該漣波注入控制與該負載控制時，該第一控制單元根據一負載需求訊息與該直流鏈電壓形成一第一直流轉直流控制指令，其中該負載需求訊息係對應該至少一負載所需自該至少一直流-直流轉換單元擷取的功率；(d)、該第一控制單元選擇只執行該負載控制時，該第一控制單元根據該負載需求訊息形成一第二直流轉直流控制指令；以及(e)、該至少一直流-直流轉換單元根據該第一控制單元所提供的該第一直流轉直流控制指令或該第二直流轉直流控制指令，對應自該穩壓單元擷取功率，並進行直流電源轉換，以供應該至少一負載所需電源。
  12. 如請求項11所述之電源轉換控制方法，其中在步驟(b)中，該第一控制單元判斷相應該直流鏈電壓大於或等於一閾值電壓時，啟動該漣波注入控制。
  13. 如請求項12所述之電源轉換控制方法，其中該至少一直流-直流轉換單元共同平均地調節該輸出功率的漣波大小。
  14. 如請求項11所述之電源轉換控制方法，其中該至少一直流-直流轉換單元為定電流操作，該第一控制單元控制該至少一直流-直流轉換單元進行一電流漣波注入控制。
  15. 如請求項11所述之電源轉換控制方法，其中該至少一直流-直流轉換單元為定電壓操作，該第一控制單元控制該至少一直流-直流轉換單元進行一電壓漣波注入控制。
  16. 如請求項11所述之電源轉換控制方法，其中該第一控制單元判斷輸入至該直流鏈的一功率漣波相位角，並且根據相符的該功率漣波相位角啟動該漣波注入控制。
  17. 如請求項11所述之電源轉換控制方法，該電源轉換系統更包含：一第二控制單元，耦接該交流-直流轉換單元與該直流鏈，接收該交流電源；其中，該電源轉換控制方法包含更步驟：(f)、該交流電源為一三相交流電源時，該第二控制單元控制流入該交流-直流轉換單元的一交流輸入電流的三相電流為平衡均流。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201015831A (en) * 2008-10-03 2010-04-16 Ablerex Electronics Co Ltd Ripple voltage suppression method for DC/DC converter and apparatus for implementation thereof
JP4610588B2 (ja) * 2006-09-11 2011-01-12 マイクレル，インコーポレーテッド 任意の等価直列抵抗を伴う出力キャパシタの利用を可能にするための固定オン時間制御利用電圧調整器におけるリプル発生
CN205039717U (zh) * 2015-10-28 2016-02-17 航天长峰朝阳电源有限公司 输出极性自动转换的直流稳压电源
CN106787726A (zh) * 2017-01-19 2017-05-31 电子科技大学 自适应导通时间控制变换器输出电压失调的动态消除方法
US10069406B2 (en) * 2015-12-22 2018-09-04 Silergy Semiconductor Technology (Hangzhou) Ltd EMI filter and switching power supply with the same
CN108631636A (zh) * 2017-03-21 2018-10-09 罗克韦尔自动化技术公司 调节具有低ac纹波的隔离的dc负载的可调ac/dc转换拓扑
US10602597B1 (en) * 2012-06-15 2020-03-24 Aleddra Inc. Solid-state lighting with a reduced temporal light artifact
CN112202322A (zh) * 2020-08-19 2021-01-08 厦门大学 基于有源负电容的等效零阻抗抑制二次纹波电流的方法
CN112688545A (zh) * 2020-12-16 2021-04-20 河南海格经纬信息技术有限公司 一种ac/dc变换器的低输出纹波控制方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4610588B2 (ja) * 2006-09-11 2011-01-12 マイクレル，インコーポレーテッド 任意の等価直列抵抗を伴う出力キャパシタの利用を可能にするための固定オン時間制御利用電圧調整器におけるリプル発生
TW201015831A (en) * 2008-10-03 2010-04-16 Ablerex Electronics Co Ltd Ripple voltage suppression method for DC/DC converter and apparatus for implementation thereof
US10602597B1 (en) * 2012-06-15 2020-03-24 Aleddra Inc. Solid-state lighting with a reduced temporal light artifact
CN205039717U (zh) * 2015-10-28 2016-02-17 航天长峰朝阳电源有限公司 输出极性自动转换的直流稳压电源
US10069406B2 (en) * 2015-12-22 2018-09-04 Silergy Semiconductor Technology (Hangzhou) Ltd EMI filter and switching power supply with the same
CN106787726A (zh) * 2017-01-19 2017-05-31 电子科技大学 自适应导通时间控制变换器输出电压失调的动态消除方法
CN108631636A (zh) * 2017-03-21 2018-10-09 罗克韦尔自动化技术公司 调节具有低ac纹波的隔离的dc负载的可调ac/dc转换拓扑
CN112202322A (zh) * 2020-08-19 2021-01-08 厦门大学 基于有源负电容的等效零阻抗抑制二次纹波电流的方法
CN112688545A (zh) * 2020-12-16 2021-04-20 河南海格经纬信息技术有限公司 一种ac/dc变换器的低输出纹波控制方法

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