TWI822561B - 改善限流響應速度及波形的裝置 - Google Patents

Abstract

一改善限流響應速度及波形的裝置中，一訊號處理模組供接收逆變器產生的輸出訊號，且輸出一第一訊號至一第一限流單元和一第二訊號至一第二限流單元；當該輸出訊號為一正半週時，該第一限流單元產生一第一限流訊號至輸出埠，該訊號處理模組導通和該第二限流單元並聯的一第二開關單元釋放該第二限流單元的殘存電力；當該輸出訊號為一負半週時，該第二限流單元產生一第二限流訊號至輸出埠，該訊號處理模組導通和該第一限流單元並聯的一第一開關單元釋放該第一限流單元的殘存電力；本發明可避免產生的該第一限流訊號和該第二限流訊號具有突波。

Description

改善限流響應速度及波形的裝置

一種限流的裝置，尤指一種改善限流響應速度及波形的裝置。

對一個電源供應器來說，當輸出提供一固定電流量的一交流電電源給一電器時，該電源供應器即需使用一限制電流流量的功能。在該電源供應器限制電流流量的同時，該電源供應器也需響應限流的速度與波形。換言之，該電源供應器會希望在保有原輸入波形的情況下執行限流的功能，而該電源供應器在限制電流量時能夠多快速、多準確的保持原的波形即指該電源供應器的一限流響應品質。在最理想的情況下，該電源供應器能夠在限流的同時，夠快速的響應波形，以利不喪失原波形的細微特徵，卻又在快速響應的同時不會產生突波而失真。習知電源供應器的一限流電路係負責執行前述限制電流流量和響應波形的功能。然而，習知的限流電路在響應時無法避免限流時突波的產生。

請參閱圖9所示，圖9縱軸的電壓單位為伏特(Volt；V)，而橫軸的時間單位為毫秒(millisecond；ms)。當習知的限流電路需輸出50赫茲(Herts；Hz)的一電壓波形1’時，突波產生於該電壓波形1’正緣(rising edge)的峰值處和波形負緣(falling edge)的谷值處。對應該電壓波形的一電流波形和該電壓波形成正比，因此在此不贅示。這一些突波的產生並不是原有應該有的波形特徵，並且這一些突波負面的影響了限流輸出訊號的品質。產生這一些突波的主要原因，係在於習知的限流電路快速響應訊號的波形變化時，波形分別於一單位時間內從低位負值轉變為高位正值的變化量過大和於一單位時間內從高位正值轉變為低位負值的變化量過大而造成的失真。

請參閱圖10所示，當習知的限流電路需輸出100Hz的該電壓波形1’時，此突波問題同樣存在，同樣存在於波形正緣的峰值處和波形負緣的谷值處。

請參閱圖11所示，圖11橫軸的時間單位為微秒(microsecond；μs)。當習知的限流電路需輸出500Hz的該電壓波形1’時，不但突波的問題同樣存在，並且更確切來說，響應的兩波形整體失真，已和圖10所示100Hz和圖9所示50Hz的該電壓波形1’判若兩者。因此，除了限流響應時會產生突波而失真，習知限流電路的另一問題在於限流響應的頻域寬度有限，例如同樣的原波形，在50Hz時限流響應的波形可以保有大致波形特徵，但是於500Hz時限流響應的波形則波形特徵大幅失真。

本發明提供一種改善限流響應速度及波形的裝置，能夠避免在限流響應時產生突波，並且跟習知的限流電路相比，可以擁有更廣泛限流響應的頻域寬度。

本發明之該改善限流響應速度及波形的裝置，供電連接一逆變器的一逆變器輸出端，以接收該逆變器產生的一輸出訊號，包括：一訊號處理模組，具有一訊號輸入端、一第一訊號輸出端、一第二訊號輸出端及一控制訊號輸出端；其中，該訊號輸入端電連接該逆變器輸出端，以接收該輸出訊號；其中，該訊號處理模組根據該輸出訊號產生一第一訊號、一第二訊號及一控制訊號，且通過該第一訊號輸出端輸出該第一訊號，並通過該第二訊號輸出端輸出該第二訊號，以及通過該控制訊號輸出端輸出該控制訊號；其中，該第一訊號和該第二訊號的相位相差180度；一輸出埠； 一第一限流單元，具有一第一限流輸入端及一第一限流輸出端；其中，該第一限流輸入端電連接該訊號處理模組的該第一訊號輸出端，以接收該第一訊號，且該第一限流輸出端電連接該輸出埠；一第一開關單元，並聯該第一限流單元，且電連接該訊號處理模組的該控制訊號輸出端，以接收該控制訊號；一第二限流單元，具有一第二限流輸入端及一第二限流輸出端；其中，該第二限流輸入端電連接該訊號處理模組的該第二訊號輸出端，以接收該第二訊號，且該第二限流輸出端電連接該輸出埠；一第二開關單元，並聯該第二限流單元，且電連接該訊號處理模組的該控制訊號輸出端，以接收該控制訊號；其中，當該輸出訊號為一正半週時，該第一限流單元根據該第一訊號產生一第一限流訊號至該輸出埠，且該訊號處理模組根據該控制訊號控制該第一開關單元不導通，該訊號處理模組根據該控制訊號控制該第二開關單元導通；其中，當該輸出訊號為一負半週時，該第二限流單元根據該第二訊號產生一第二限流訊號至該輸出埠，且該訊號處理模組根據該控制訊號控制該第一開關單元導通，該訊號處理模組根據該控制訊號控制該第二開關單元不導通。

當該輸出訊號為該正半週時，該第一限流單元輸出該第一限流訊號至該輸出埠時，該第二限流單元不輸出訊號。並且，因為該第二開關單元的導通，該第二限流單元可釋放殘存電力使該第二限流單元的電位回歸零伏特(Volt；V)。如此，當該輸出訊號變為該負半週而該第二限流單元輸出該第二限流訊號至該輸出埠時，該第二限流訊號可以直接從零伏特之電位開始變化，而無需從高位正值轉變為低位負值，藉以避免數值變化量過大而造成失真，即可避免突波的產生。

相對的，當該輸出訊號為該負半週時，該第一限流單元不輸出該第一限流訊號，而因該第一開關單元的導通，該第一限流單元可釋放殘存電力使該第一限流單元的電位回歸零伏特。如此，當該輸出訊號變為該正半週而該第一限流單元開始輸出該第一限流訊號時，該第一限流訊號可以直接從零伏特之電位開始變化，而無需從低位負值轉變為高位正值，藉以避免突波的產生，提升限流響應的訊號品質。

並且，因為本發明可提升限流響應的訊號品質，連帶的本發明可以擁有更廣泛限流響應的頻域寬度。在跟先前技術相比之下，本發明更可以保有高頻率原始訊號的限流響應波形。

1:改善限流響應速度及波形的裝置

2:逆變器

2A:第一逆變器

2B:第二逆變器

3:逆變器輸出端

10:第一限流單元

11:第一限流輸入端

12:第一限流輸出端

20:第二限流單元

21:第二限流輸入端

22:第二限流輸出端

30:第一開關單元

40:第二開關單元

50:訊號處理模組

51:第一訊號輸出端

52:第二訊號輸出端

53:訊號輸入端

54:控制訊號輸出端

55:第一次反相單元

56:第二次反相單元

57:處理單元

58:第一位準輸出端

59:第二位準輸出端

60:輸出埠

70:逆變器控制模組

551:第一次輸入端551

552:第一次輸出端

561:第二次輸入端

562:第二次輸出端

BJT1:第一雙極性電晶體

BJT2:第二雙極性電晶體

D1:第一限流二極體

D2:第二限流二極體

GND:接地

OP1:第一次反相運算器

OP2:第二次反相運算器

OP3:第一反相閉迴路放大器

OP4:第二反相閉迴路放大器

C₁₁:第一串聯電容

C₁₂:第一並聯電容

C₂₁:第二串聯電容

C₂₂:第二並聯電容

R₀:原始輸入電阻

R₁:第一輸入電阻

R₂:第二輸入電阻

R₃:第一次運算電阻

R₄:第二次輸入電阻

R₅:第二次運算電阻

R₁₀:第一分壓電阻

R₁₁:第一限流輸出電阻

R₂₀:第二分壓電阻

R₂₁:第二限流輸出電阻

R₃₀:第一開關電阻

R₄₀:第二開關電阻

1’:電壓波形

圖1為本發明改善限流響應速度及波形的裝置的方塊圖。

圖2為本發明改善限流響應速度及波形的裝置運用於一實施例的電路圖。

圖3為本發明改善限流響應速度及波形的裝置於一實施例的電路圖。

圖4為本發明改善限流響應速度及波形的裝置於50赫茲所產生限流響應訊號的訊號圖。

圖5為本發明改善限流響應速度及波形的裝置於100赫茲所產生限流響應訊號的訊號圖。

圖6為本發明改善限流響應速度及波形的裝置於500赫茲所產生限流響應訊號的訊號圖。

圖7為本發明改善限流響應速度及波形的裝置於1000赫茲所產生限流響應訊號的訊號圖。

圖8為本發明改善限流響應速度及波形的裝置於2000赫茲所產生限流響應訊號的訊號圖。

圖9為習知限流電路於50赫茲所產生限流響應訊號的訊號圖。

圖10為習知限流電路於100赫茲所產生限流響應訊號的訊號圖。

圖11為習知限流電路於500赫茲所產生限流響應訊號的訊號圖。

請參閱圖1所示，本發明提供一改善限流響應速度及波形的裝置1。該改善限流響應速度及波形的裝置1供電連接一逆變器2的一逆變器輸出端3，以接收該逆變器2所產生的一輸出訊號。自該逆變器輸出端3輸出至本發明該改善限流響應速度及波形的裝置1的該輸出訊號，其為具有週期性的訊號，不過該輸出訊號的波形不予限制。在本發明的一實施例中，該輸出訊號為一正弦波(sinusoidal wave)。

本發明之該改善限流響應速度及波形的裝置1包括一第一限流單元10、一第二限流單元20、一第一開關單元30、一第二開關單元40、一訊號處理模組50和一輸出埠60。

該訊號處理模組50具有一第一訊號輸出端51、一第二訊號輸出端52、一訊號輸入端53及一控制訊號輸出端54。該訊號輸入端53電連接該逆變器輸出端3以接收該輸出訊號。該訊號處理模組50根據該輸出訊號產生一第一訊號、一第二訊號及一控制訊號，且該訊號處理模組50通過該第一訊號輸出端51輸出該第一訊號，並通過該第二訊號輸出端52輸出該第二訊號，以及通過該控制訊號輸出端54輸出該控制訊號。該第一訊號和該第二訊號的相位相差180度。

該第一限流單元10具有一第一限流輸入端11及一第一限流輸出端12。該第一限流輸入端11電連接該訊號處理模組50的該第一訊號輸出端51以接收該第一訊號，且該第一限流輸出端12電連接該輸出埠60。另外，該第二限流 單元20具有一第二限流輸入端21及一第二限流輸出端22。該第二限流輸入端21電連接該訊號處理模組50的該第二訊號輸出端52以接收該第二訊號，且該第二限流輸出端22也電連接該輸出埠60。

該第一開關單元30並聯該第一限流單元10，該第二開關單元40並聯該第二限流單元20，且該第一開關單元30和該第二開關單元40分別電連接該訊號處理模組50的該控制訊號輸出端54以接收該控制訊號。

當該輸出訊號為一正半週時，該第一限流單元10根據該第一訊號產生一第一限流訊號至該輸出埠60，且該訊號處理模組50根據該控制訊號控制該第一開關單元30不導通，和控制該第二開關單元40導通。於此同時，該第二限流單元20不輸出訊號。導通的該第二開關單元40使得不輸出訊號的該第二限流單元20可以釋放任何殘餘的電力，使該第二限流單元20的電位回歸於零伏特(Volt；V)。

而當該輸出訊號為一負半週時，該第二限流單元20根據該第二訊號產生一第二限流訊號至該輸出埠60，且該訊號處理模組50根據該控制訊號控制該第一開關單元30導通，和控制該第二開關單元40不導通。於此同時，該第一限流單元10不輸出訊號。導通的該第一開關單元30使得不輸出訊號的該第一限流單元10可以釋放任何殘餘的電力，使該第一限流單元10的電位回歸於零伏特。

如此，當該輸出訊號由該正半週變為該負半週而該第二限流單元20開始輸出該第二限流訊號至該輸出埠60時，該第二限流訊號可以直接從零伏特之電位開始變化，而無需從高位正值轉變為低位負值，藉以避免數值變化量過大而造成失真，即可避免突波的產生。當該輸出訊號由該負半週變為該正半週而該第一限流單元10開始輸出該第一限流訊號至該輸出埠60時，該第一限流訊號也可以直接從零伏特之電位開始變化，而無需從低位負值轉變為高位正值，藉以避免突波的產生，提升限流響應的訊號品質。並且，因為本發明可提升限流響應 的訊號品質，連帶的本發明可以擁有更廣泛限流響應的頻域寬度。在跟先前技術相比之下，本發明更可以保有高頻率原始訊號的限流響應波形。

請參閱圖2所示，本發明於一實施例中係供電連接複數個逆變器，例如圖2所示的一第一逆變器2A和一第二逆變器2B。該第一逆變器2A和該第二逆變器2B受到一逆變器控制模組70的控制。以該第一逆變器2A來說，該第一逆變器2A包括四個開關。該逆變器控制模組70可產生一脈衝寬度調變訊號(Pulse-Width Modulation signal；PWM signal)以控制該第一逆變器2A中四個開關的開啟和關閉狀態，藉以控制該第一逆變器2A產生輸入該改善限流響應速度及波形的裝置1的該輸出訊號。該逆變器控制模組70產生該脈衝寬度調變訊號的模式不受限制，惟該改善限流響應速度及波形的裝置1所接收的該輸出訊號具有週期性。如前述，在本實施例中，該改善限流響應速度及波形的裝置1的該訊號處理模組50自該第一逆變器2A所接收的該輸出訊號為正弦波。

該訊號處理模組50包括一第一次反相單元55、一第二次反相單元56和一處理單元57。

該第一次反相單元55包括一第一次輸入端551和一第一次輸出端552。該第一次輸入端551電連接該訊號輸入端53，且該第一次輸出端552電連接該第一訊號輸出端51。該第二次反相單元56包括一第二次輸入端561和一第二次輸出端562。該第二次輸入端561電連接該第一次輸出端552，且該第二次輸出端562電連接該第二訊號輸出端52。

該處理單元57分別電連接該訊號輸入端53和該控制訊號輸出端54。該處理單元57自該第一逆變器2A接收該輸入訊號，且該處理單元57感測該輸入訊號為該正半週或是該負半週。當該處理單元57感測該輸入訊號為該正半週時，該處理單元57產生該控制訊號以控制該第一開關單元30不導通和控制該第二開關單元40導通。而當該處理單元57感測該輸入訊號為該負半週時，該處理 單元57產生該控制訊號以控制該第一開關單元30導通和控制該第二開關單元40不導通。

在本實施例中，該改善限流響應速度及波形的裝置1進一步包括一原始輸入電阻R₀、一第一輸入電阻R₁和一第二輸入電阻R₂。該原始輸入電阻R₀設置於該第一次輸入端551和該訊號輸入端53之間。該第一輸入電阻R₁設置於該訊號處理模組50的該第一訊號輸出端51和該第一限流單元10的該第一限流輸入端11之間，而該第二輸入電阻R₂設置於該訊號處理模組50的該第二訊號輸出端52和該第二限流單元20的該第二限流輸入端21之間。

請參閱圖3所示，該第一次反相單元55進一步包括一第一次反相運算器OP1和一第一次運算電阻R₃，而該第二次反相單元56進一步包括一第二次反相運算器OP2、一第二次輸入電阻R₄和一第二次運算電阻R₅。

該第一次反相運算器OP1的非反相輸入端電連接該第一次輸入端551，該第一次反相運算器OP1的反相輸入端電連接一接地GND，而該第一次反相運算器OP1的輸出端電連接該第一次輸出端552。該第一次運算電阻R₃電連接於該第一次反相運算器OP1的非反相輸入端和輸出端之間。如此，該第一次反相運算器OP1的輸出為一反相閉迴路放大器的輸出，且其輸出電壓為其輸入電壓的反相乘上該第一次運算電阻R₃除以該原始輸入電阻R₀的增益比例。

該第二次輸入電阻R₄和該第二次運算電阻R₅串聯於該第二次輸入端561和該第二次輸出端562之間，並且該第二次輸入電阻R₄和該第二次運算電阻R₅的交接處電連接該第二次反相運算器OP2的非反相輸入端。該第二次反相運算器OP2的非反相輸入端係通過該第二次輸入電阻R₄電連接該第二次輸入端561，該第二次反相運算器OP2的反相輸入端電連接該接地GND，且該第二次反相運算器OP2的輸出端電連接該第二次輸出端562。如此，該第二次反相運算器 OP2的輸出電壓為其輸入電壓的反相乘上該第二次運算電阻R₅除以該第二次輸入電阻R₄的增益比例。

另外，該第一限流單元10包括一第一反相閉迴路放大器OP3、一第一分壓電阻R₁₀、一第一串聯電容C₁₁和一第一並聯電容C₁₂。而該第二限流單元20包括一第二反相閉迴路放大器OP4、一第二分壓電阻R₂₀、一第二串聯電容C₂₁和一第二並聯電容C₂₂。

該第一反相閉迴路放大器OP3包括一第一非反相輸入端、一第一反相輸入端和一第一輸出端。該第一非反相輸入端電連接該接地GND，該第一反相輸入端透過該第一限流輸入端11接收該第一訊號，且該第一輸出端電連接該第一限流輸出端12。該第一分壓電阻R₁₀電連接於該第一反相閉迴路放大器OP3的該第一反相輸入端和該第一輸出端之間。該第一串聯電容C₁₁串聯於該第一分壓電阻R₁₀和該第一限流輸出端12之間，而該第一並聯電容C₁₂並聯於該第一限流輸入端11和該第一限流輸出端12之間。該第一串聯電容C₁₁和該第一並聯電容C₁₂的設置可以協助穩定該第一反相閉迴路放大器OP3的該第一輸出端所輸出該第一限流訊號的訊號品質。

該第二反相閉迴路放大器OP4包括一第二非反相輸入端、一第二反相輸入端和一第二輸出端。該第二非反相輸入端電連接該接地GND，該第二反相輸入端透過該第二限流輸入端21接收該第二訊號，且該第二輸出端電連接該第二限流輸出端22。該第二分壓電阻R₂₀電連接於該第二反相閉迴路放大器OP4的該第二反相輸入端和該第二輸出端之間。該第二串聯電容C₂₁串聯於該第二分壓電阻R₂₀和該第二限流輸出端22之間，而該第二並聯電容C₂₂並聯於該第二限流輸入端21和該第二限流輸出端22之間。該第二串聯電容C₂₁和該第二並聯電容C₂₂的設置可以協助穩定該第二反相閉迴路放大器OP4的該第二輸出端所輸出該第二限流訊號的訊號品質。

進一步，該改善限流響應速度及波形的裝置1包括一第一限流輸出電阻R₁₁、一第二限流輸出電阻R₂₁、一第一限流二極體D1和一第二限流二極體D2，並且該訊號處理模組50進一步具有一第一位準輸出端58和一第二位準輸出端59。

該第一限流輸出電阻R₁₁電連接於該訊號處理模組50的該第一位準輸出端58和該第一限流輸入端11之間。該第一位準輸出端58透過該第一限流輸出電阻R₁₁電連接該第一反相閉迴路放大器OP3的該第一反相輸入端，且該訊號處理模組50透過該第一位準輸出端58輸出一第一限流位準至該第一反相閉迴路放大器OP3的該第一反相輸入端。該第一限流單元10中的該第一反相閉迴路放大器OP3可透過比較該第一限流位準和該第一訊號的電壓值以決定該第一限流輸出端12所輸出該第一限流訊號的變化，達到正半週限流響應的目的。

該第二限流輸出電阻R₂₁電連接於該訊號處理模組50的該第二位準輸出端59和該第二限流輸入端21之間。該第二位準輸出端59透過該第二限流輸出電阻R₂₁電連接該第二反相閉迴路放大器OP4的該第二反相輸入端，且該訊號處理模組50透過該第二位準輸出端59輸出一第二限流位準至該第二反相閉迴路放大器OP4的該第二反相輸入端。該第二限流單元20中的該第二反相閉迴路放大器OP4可透過比較該第二限流位準和該第二訊號的電壓值以決定該第二限流輸出端22所輸出該第二限流訊號的變化，達到負半週限流響應的目的。

該第一開關單元30包括一第一雙極性電晶體BJT1和一第一開關電阻R₃₀。該第一雙極性電晶體BJT1包括一第一集極(Collector)、一第一基極(Base)和一第一射極(Emitter)，並且該第一雙極性電晶體BJT1為NPN型之雙極性電晶體(bipolar transistor；BJT)。該第一雙極性電晶體BJT1的該第一射極電連接該第一限流輸出端12，該第一集極電連接該第一限流輸入端11，且該第一基極電 連接該第一開關電阻R₃₀，且該第一基極通過該第一開關電阻R₃₀電連接該訊號處理模組50的該控制訊號輸出端54。

該第二開關單元40包括一第二雙極性電晶體BJT2和一第二開關電阻R₄₀。該第二雙極性電晶體BJT2包括一第二集極(Collector)、一第二基極(Base)和一第二射極(Emitter)，並且該第二雙極性電晶體BJT2為PNP型之雙極性電晶體(bipolar transistor；BJT)。該第二雙極性電晶體BJT2的該第二射極電連接該第二限流輸出端22，該第二集極電連接該第二限流輸入端21，且該第二基極電連接該第二開關電阻R₄₀，且該第二基極通過該第二開關電阻R₄₀電連接該訊號處理模組50的該控制訊號輸出端54。

該第一限流二極體D1包括一第一陽極和一第一陰極，該第一陽極電連接該第一限流輸出端12，而該第一陰極電連接該輸出埠60。另外，該第二限流二極體D2包括一第二陽極和一第二陰極，該第二陰極電連接該第二限流輸出端22，而該第二陽極電連接該輸出埠60。

綜合以上圖3所示的元件，請參考以下運作的敘述。該訊號處理模組50透過該訊號輸入端53接收的該輸出訊號，會分別送至該處理單元57和該第一次反相運算器OP1。

該處理單元57會根據該輸出訊號產生該第一限流位準和該第二限流位準的兩個電壓位準值，而該第一限流位準和該第二限流位準係分別用於限制電壓的變化，以對應限制電流的變化。這是因為在後端附載電路電阻不變的情況下，電壓的變化正比對應了電流的變化。該處理單元57透過該第一位準輸出端58輸出該第一限流位準至該第一反相閉迴路放大器OP3的該第一反相輸入端，和透過該第二位準輸出端59輸出該第二限流位準至該第二反相閉迴路放大器OP4的該第二反相輸入端。並且，該處理單元57也會感測該輸出訊號為正半週還是負半週。如前述，當該處理單元57感測該輸出訊號為該正半週時，該處理單元 57產生該控制訊號以致能該第二開關單元40，使該第二雙極性電晶體BJT2的集極和射極導通，且不致能該第一開關單元30，使該第一雙極性電晶體BJT1的集極和射極不導通。反之，當該處理單元57感測該輸出訊號為該負半週時，該處理單元57產生該控制訊號致能該第一開關單元30，使該第一雙極性電晶體BJT1的集極和射極導通，且不致能該第二開關單元40，使該第二雙極性電晶體BJT2的集極和射極不導通。

送至該第一次反相運算器OP1的該輸出訊號，透過該第一次反相運算器OP1的反向和增益後，分別以該第一訊號流向該第二次反相運算器OP2和流向該第一反相閉迴路放大器OP3的該第一反相輸入端。流向該第二次反相運算器OP2的該第一訊號將再次經過該第二次反相運算器OP2的反向和增益後成為該第二訊號流向該第二反相閉迴路放大器OP4的該第二反相輸入端。換言之，該第一訊號和該第二訊號的相位差異是由該第二次反相運算器OP2的反向和增益所造成的。在本實施例中，該第一次運算電阻R₃和該原始輸入電阻R₀相等，因此該第一次反相運算器OP1輸出該第一訊號的絕對值和該輸出訊號的絕對值相等，並且該第二次輸入電阻R₄和該第二次運算電阻R₅也相等，因此該第二次反相運算器OP2輸出該第二訊號的絕對值和該第一訊號的絕對值相等。

當該訊號輸入端53接收的該輸出訊號是處於正半週時，通過該第一次反相運算器OP1和該第一反相閉迴路放大器OP3的兩次反相後最終輸出至該輸出埠60的該第一限流訊號也為正數，因此該第一限流單元10係負責該輸出訊號正半週時的運作。而通過該第一次反相運算器OP1、該第二次反相運算器OP2和該第二反相閉迴路放大器OP4的三次反相後最終輸出至該輸出埠60的該訊號理論上為負數，但是因為該第二限流單元20的該第二反相閉迴路放大器OP4的負電源端接地，故該第二反相閉迴路放大器OP4只會輸出零伏特的電壓，即所謂該第二限流單元20不會在該輸出訊號是正半週時運作。

當該訊號輸入端53接收的該輸出訊號是處於負半週時，通過該第一次反相運算器OP1、該第二次反相運算器OP2和該第二反相閉迴路放大器OP4的三次反相後最終輸出至該輸出埠60的該第二限流訊號為正數，因此該第二限流單元20係負責該輸出訊號負半週時的運作。而通過該第一次反相運算器OP1和該第一反相閉迴路放大器OP3的兩次反相後最終輸出至該輸出埠60的該訊號理論上為負數，但是因為該第一限流單元10的該第一反相閉迴路放大器OP3的負電源端接地，故該第一反相閉迴路放大器OP3只會輸出零伏特的電壓，即所謂該第一限流單元10不會在該輸出訊號是負半週時運作。

在該輸出訊號是正半週時，該第二限流單元20的該第二串聯電容C₂₁和該第二並聯電容C₂₂中存有殘存的電壓可以在該第二雙極性電晶體BJT2導通時釋放電力，以利當該輸出訊號變為負半週而該第二限流單元20開始運作時，該第二串聯電容C₂₁和該第二並聯電容C₂₂因為已完全放電，故可以從零負特開始變化。換言之，當該輸出訊號剛變為負半週時，該第二限流位準和該第二訊號的電壓值都非常微小，故本發明可是釋放該第二串聯電容C₂₁和該第二並聯電容C₂₂中相對較高的電壓值，以免該輸出訊號剛變為負半週時產生該第二串聯電容C₂₁和該第二並聯電容C₂₂殘存電力所造成的突波。

而在該輸出訊號是負半週時，該第一限流單元10的該第一串聯電容C₁₁和該第一並聯電容C₁₂中存有殘存的電壓可以在該第一雙極性電晶體BJT1導通時釋放電力，以利當該輸出訊號變為正半週而該第一限流單元10開始運作時，該第一串聯電容C₁₁和該第一並聯電容C₁₂因為已完全放電，故可以從零負特開始變化。換言之，當該輸出訊號剛變為正半週時，該第一限流位準和該第一訊號的電壓值都非常微小，故本發明可是釋放該第一串聯電容C₁₁和該第一並聯電容C₁₂中相對較高的電壓值，以免該輸出訊號剛變為正半週時產生該第一串聯電容C₁₁和該第一並聯電容C₁₂殘存電力所造成的突波。

本發明最終所產生的該第一限流訊號和該第二限流訊號將分別負責於該輸出訊號為正半週時和負半週時告知該逆變器控制模組70如何配合限流調整產生PWM訊號。調整後的PWM訊號會再用以控制一個或多個逆變器，例如控制該第一逆變器2A，如何產生新的訊號。此新一輪產生的訊號即為一限流響應訊號，並且此限流響應訊號也會再次輸入本發明為該輸出訊號。因此，該改善限流響應速度及波形的裝置1藉由比較該輸出訊號和調整電壓指令，也就是透過比較該第一訊號和該第一限流位準，和比較該第二訊號和該第二限流位準，即可響應調整電壓指令而產生該限流響應訊號。該第一訊號和該第一限流位準之間的比較，可藉由調整該第一訊號進入該第一限流單元10所經的該第一輸入電阻R₁和該第一限流位準入該第一限流單元10所經的該第一限流輸出電阻R₁₁的電壓值而調整比重，如此可以調整該輸出訊號於正半週時限流響應的變化速度。同樣道理，該第二訊號和該第二限流位準之間的比較，可藉由調整該第二訊號進入該第二限流單元20所經的該第二輸入電阻R₂和該第二限流位準入該第二限流單元20所經的該第二限流輸出電阻R₂₁的電壓值而調整比重，如此可以調整該輸出訊號於負半週時限流響應的變化速度。

請參閱圖4所示，在本實施例中，該處理單元57為一示波器(oscilloscope)，且該示波器可以用以偵測該限流響應訊號的波形，也就是顯示該輸出訊號的一電壓波形。該輸出訊號的電流波形因和該電壓波形成正比變化，故在此不做贅示。在圖4的例子中，縱軸的電壓單位為伏特(Volt；V)，而橫軸的時間單位為毫秒(millisecond；ms)。該輸出訊號的頻率為50赫茲(Hertz；Hz)，並且該電壓波形為具週期性的方波。如圖4所示，該電壓波形並未如圖9習知技術於同樣50Hz產生電壓的波形一般具有突波，如從圖4所示的該電壓波形即可驗證該改善限流響應速度及波形的裝置1的功效。該改善限流響應速度及波形的裝置1於限流響應時可以避免突波的產生。

請參閱圖5所示，在圖5的例子中，該輸出訊號的頻率為100Hz。相比圖10所示習知技術於同樣100Hz產生電壓的波形，本發明所產生的該電壓波形依然可以避免突波的產生，較現有習知技術還要進步。

請參閱圖6所示，在圖6的例子中，橫軸的時間單位為微秒(microsecond；μs)，而該輸出訊號的頻率為500Hz。相比圖11所示習知技術於同樣500Hz產生電壓的波形，本發明所產生的該電壓波形不但無產生突波也均未失真，即都可大致保有該輸出訊號於100Hz時的波形特徵樣貌。由此可見，該改善限流響應速度及波形的裝置1能夠維持限流響應波形的高品質，並且該改善限流響應速度及波形的裝置1可以較習知技術擁有更廣的運作頻率。

請參閱圖7和8所示，在圖7的例子中該輸出訊號的頻率為1000Hz，而在圖8的例子中該輸出訊號的頻率為2000Hz。由此可見，即使該輸出訊號為1000Hz或是2000Hz的高頻率，本發明所產生的該電壓波形依然可以避免限流響應輸出時突波的產生，並且依然可以較佳的維持訊號的波形。由此可見，該改善限流響應速度及波形的裝置1擁有較先前技術更廣泛的運作頻率。

1:改善限流響應速度及波形的裝置

2:逆變器

3:逆變器輸出端

10:第一限流單元

11:第一限流輸入端

12:第一限流輸出端

20:第二限流單元

21:第二限流輸入端

22:第二限流輸出端

30:第一開關單元

40:第二開關單元

50:訊號處理模組

51:第一訊號輸出端

52:第二訊號輸出端

53:訊號輸入端

54:控制訊號輸出端

60:輸出埠

Claims (10)

1. 一種改善限流響應速度及波形的裝置，供電連接一逆變器的一逆變器輸出端，以接收該逆變器產生的一輸出訊號，包括：一訊號處理模組，具有一訊號輸入端、一第一訊號輸出端、一第二訊號輸出端及一控制訊號輸出端；其中，該訊號輸入端電連接該逆變器輸出端，以接收該輸出訊號；其中，該訊號處理模組根據該輸出訊號產生一第一訊號、一第二訊號及一控制訊號，且通過該第一訊號輸出端輸出該第一訊號，並通過該第二訊號輸出端輸出該第二訊號，以及通過該控制訊號輸出端輸出該控制訊號；其中，該第一訊號和該第二訊號的相位相差180度；一輸出埠；一第一限流單元，具有一第一限流輸入端及一第一限流輸出端；其中，該第一限流輸入端電連接該訊號處理模組的該第一訊號輸出端，以接收該第一訊號，且該第一限流輸出端電連接該輸出埠；一第一開關單元，並聯該第一限流單元，且電連接該訊號處理模組的該控制訊號輸出端，以接收該控制訊號；一第二限流單元，具有一第二限流輸入端及一第二限流輸出端；其中，該第二限流輸入端電連接該訊號處理模組的該第二訊號輸出端，以接收該第二訊號，且該第二限流輸出端電連接該輸出埠；一第二開關單元，並聯該第二限流單元，且電連接該訊號處理模組的該控制訊號輸出端，以接收該控制訊號；其中，當該輸出訊號為一正半週時，該第一限流單元根據該第一訊號產生一第一限流訊號至該輸出埠，且該訊號處理模組根據該控制訊號控制該第一開關單元不導通，該訊號處理模組根據該控制訊號控制該第二開關單元導通；其中，當該輸出訊號為一負半週時，該第二限流單元根據該第二訊號產生一 第二限流訊號至該輸出埠，且該訊號處理模組根據該控制訊號控制該第一開關單元導通，該訊號處理模組根據該控制訊號控制該第二開關單元不導通。
2. 如請求項1所述之改善限流響應速度及波形的裝置，進一步包括：一第一輸入電阻，設置於該訊號處理模組的該第一訊號輸出端和該第一限流單元的該第一限流輸入端之間；和一第二輸入電阻，設置於該訊號處理模組的該第二訊號輸出端和該第二限流單元的該第二限流輸入端之間。
3. 如請求項1所述之改善限流響應速度及波形的裝置，該訊號處理模組包括：一第一次反相單元，包括一第一次輸入端和一第一次輸出端；其中，該第一次輸入端電連接該訊號輸入端，該第一次輸出端電連接該第一訊號輸出端；一第二次反相單元，包括一第二次輸入端和一第二次輸出端；其中，該第二次輸入端電連接該第一次輸出端，該第二次輸出端電連接該第二訊號輸出端；一處理單元，分別電連接該訊號輸入端和該控制訊號輸出端，自該逆變器接收該輸出訊號，且感測該輸出訊號為該正半週或是該負半週；其中，當該處理單元感測該輸出訊號為該正半週時，該處理單元產生該控制訊號以控制該第一開關單元不導通和控制該第二開關單元導通；其中，當該處理單元感測該輸出訊號為該負半週時，該處理單元產生該控制訊號以控制該第一開關單元導通和控制該第二開關單元不導通。
4. 如請求項1所述之改善限流響應速度及波形的裝置，其中：該第一限流單元包括： 一第一反相閉迴路放大器，包括一第一反相輸入端和一第一輸出端；其中，該第一反相輸入端透過該第一限流輸入端接收該第一訊號，該第一輸出端電連接該第一限流輸出端；一第一分壓電阻，電連接於該第一反相輸入端和該第一輸出端之間；其中，該訊號處理模組進一步具有一第一位準輸出端；該第一位準輸出端電連接該第一反相輸入端，且該訊號處理模組透過該第一位準輸出端輸出一第一限流位準至該第一反相輸入端。
5. 如請求項4所述之改善限流響應速度及波形的裝置，其中：該第一反相閉迴路放大器的該第一反相輸入端和該第一輸出端之間進一步電聯接至少一電容。
6. 如請求項1所述之改善限流響應速度及波形的裝置，進一步包括：一第一限流二極體，包括一第一陽極和一第一陰極；其中，該第一陽極電連接該第一限流單元的該第一限流輸出端，該第一陰極電連接該輸出埠；和一第二限流二極體，包括一第二陽極和一第二陰極；其中，該第二陽極電連接該輸出埠，該第二陰極電連接該第二限流單元的該第二限流輸出端。
7. 如請求項1所述之改善限流響應速度及波形的裝置，其中：該第二限流單元包括：一第二反相閉迴路放大器，包括一第二反相輸入端和一第二輸出端；其中，該第二反相輸入端透過該第二限流輸入端接收該第二訊號，該第二輸出端電連接該第二限流輸出端；一第二分壓電阻，電連接於該第二反相輸入端和該第二輸出端之間； 其中，該訊號處理模組進一步具有一第二位準輸出端；該第二位準輸出端電連接該第二反相輸入端，且該訊號處理模組透過該第二位準輸出端輸出一第二限流位準至該第二反相輸入端。
8. 如請求項7所述之改善限流響應速度及波形的裝置，其中：該第二反相閉迴路放大器的該第二反相輸入端和該第二輸出端之間進一步電聯接至少一電容。
9. 如請求項1所述之改善限流響應速度及波形的裝置，其中該第一開關單元包括：一第一雙極性電晶體，包括一第一射極(Emitter)、一第一集極(Collector)和一第一基極(Base)，且為NPN型之雙極性電晶體；其中，該第一射極電連接該第一限流輸出端，該第一集極電連接該第一限流輸入端，且該第一基極電連接該訊號處理模組；其中，當該輸出訊號為該負半週時，該訊號處理模組輸出該控制訊號至該第一基極使該第一雙極性電晶體的該第一射極和該第一集極致能導通。
10. 如請求項1所述之改善限流響應速度及波形的裝置，其中該第二開關單元包括：一第二雙極性電晶體，包括一第二射極(Emitter)、一第二集極(Collector)和一第二基極(Base)，且為PNP型之雙極性電晶體；其中，該第二射極電連接該第二限流輸出端，該第二集極電連接該第二限流輸入端，且該第二基極電連接該訊號處理模組；其中，當該訊號處理模組感測該輸出訊號為該正半週時，該訊號處理模組輸出一第二致能訊號至該第二基極使該第二雙極性電晶體的該第二射極和該第二集極導通。