CN102118115A - 广输入电压值范围的直流-交流转换电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种广输入电压值范围的直流-交流转换电路，用以接收一输入电压并转换为一交流输出电压，其包含：变压器，该变压器的第一初级绕组与第二初级绕组形成串联连接关系；至少三个调制开关电路，连接于多个连接端；整流电路；滤波电路；逆变开关电路；以及控制单元，用以依据输入电压的电压值选择性地控制两个调制开关电路工作，使输入电压的电能传送至第一初级绕组、第二初级绕组或其组合的绕组，以使变压器的初级侧工作的绕组的电压值与变压器的次级侧的电压值间的比例值对应改变。本发明的直流-交流转换电路可接收电压值变化范围较大的输入电压且交流输出电压的电压值不受太阳光强度变弱影响，因此整体效率较高且制造成本较低。

Description

广输入电压值范围的直流-交流转换电路

技术领域

本发明涉及一种转换电路，尤其涉及一种广输入电压值范围的直流-交流转换电路。

背景技术

目前人类使用的主要能源为石油，通过燃烧石油产生所需的动力或电能，例如汽车或燃油式发电机(厂)，然而，石油燃烧过程中产生的高温与废气除了会造成空气质量恶化外，更会使全球温室效应恶化。此外，根据全世界石油生产统计，石油产量将于十年内达到高峰，尔后产量将逐年降低，这不仅意味着油价(包括电价)将不再便宜，也可能导致真正石油危机的到来，间接引发全球经济风暴。

有鉴于此，将再生能源(renewable energy)有效且经济地转换为一般民生供电或机械动力，已成为先进科技国家兼顾环保与发电的重要产业发展政策。于太阳能、风能、潮汐能、地热能、生物废料能等再生能源中，利用太阳能发电的再生能源发电***，由于具有环保、易于安装、商品化技术的成熟以及国家计划性的辅助推动，已成为先进国家发展分布式电源***的主要选择。

虽然太阳能具有广大的应用潜力，商品化的时机也日益成熟，但将太阳能发电技术应用于家庭住户，仍有许多的困难有待克服。例如：传统应用于太阳能发电的直流-交流转换电路或称为光伏逆变器(Photovoltaic Inverter，PV inverter)，其输出电压大小会受太阳能电池(solar cell)产生的电压大小影响，当太阳光强度变弱时光伏逆变器的输出电压大小也会随之变小。

请参阅图1，其为传统应用于太阳能发电的光伏逆变器的电路示意图。如图1所示，为解决上述问题，此传统光伏逆变器10中增设一个前级升压电路101(boost circuit)，用以先将太阳能电池2产生的输入电压V_in转换为不受太阳光强度变弱影响且较高直流电压值的总线电压V_bus，例如400伏特，接着，由光伏逆变器10中的中级直流降压电路102将较高直流电压值的总线电压V_bus降压为一特定电压值的第一直流电压V₁，例如220伏特，最后，再由后级直流-交流转换电路103将特定电压值的第一直流电压V₁转换为交流输出电压V_o。当太阳光强度变弱而使产生的输入电压值V_in变小时，由于光伏逆变器10中具有前级升压电路101，因此总线电压V_bus可以维持固定电压值，不受太阳光强度变弱影响，对应使光伏逆变器10的交流输出电压V_o的电压值(有效值)不受太阳光强度变弱影响。

虽然，三级式的光伏逆变器可以使光伏逆变器10的交流输出电压V_o的电压值不受太阳光强度变弱影响，但是，光伏逆变器10中增设一个前级升压电路101却造成光伏逆变器10整体效率变差且制造成本提高。因此，如何发展一种可改善上述现有技术缺陷的广输入电压值范围的直流-交流转换电路，实为相关技术领域技术人员目前所迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种广输入电压值范围的直流-交流转换电路，其为两级式，不需增设一个前级升压电路即可接收电压值变化范围较大的输入电压且交流输出电压的电压值不受太阳光强度变弱的影响，而使整体效率较高且制造成本较低。此外，广输入电压值范围的直流-交流转换电路可以只配合太阳能电池而减少体积庞大、价格高、且不易维护的电池组，将广输入电压值范围的直流-交流转换电路的输出侧直接并联连接于用户电力网络或/及市电网络***，使太阳能电池所产生的电能直接馈入用户电力网络或/及市电网络***。

为达上述目的，本发明的一较广义实施例为提供一种广输入电压值范围的直流-交流转换电路，用以接收输入电压并转换为交流输出电压，其包含：变压器，变压器的初级侧包含多个连接端、第一初级绕组及第二初级绕组，且第一初级绕组与第二初级绕组连接于多个连接端而形成串联连接关系，变压器的次级侧包含次级绕组；至少三个调制开关电路，包含一第一调制开关电路、一第二调制开关电路及一第三调制开关电路，分别连接于多个连接端的第一连接端、第二连接端以及第三连接端；整流电路，与变压器的次级侧连接，用以将次级绕组的电压整流以产生第一整流电压与其对应的第一整流电流；滤波电路，与整流电路连接，用以滤除第一整流电压与其对应的第一整流电流的高频成份而对应产生第二整流电压与其对应的第二整流电流；逆变开关电路，与滤波电路连接，用以将第二整流电压与其对应的第二整流电流转换为交流输出电压与其对应的交流输出电流；以及控制单元，与该调制开关电路及该逆变开关电路连接，用以控制该等开关电路导通或截止，使广输入电压值范围的直流-交流转换电路工作；其中，控制单元依据输入电压的电压值选择性地控制两个该调制开关电路工作，使输入电压的电能传送至第一初级绕组、第二初级绕组或其组合的绕组，以使变压器的初级侧工作的绕组的电压值与变压器的次级侧的电压值间的比例值对应改变。

本发明的有益效果在于，本发明的直流-交流转换电路可接收电压值变化范围较大的输入电压且交流输出电压的电压值不受太阳光强度变弱影响，因此整体效率较高且制造成本较低。

附图说明

图1：为传统应用于太阳能发电的光伏逆变器的电路示意图。

图2：为本发明较佳实施例的广输入电压值范围的直流-交流转换电路的电路示意图。

图3A：为图2的电压与控制信号的时序示意图。

图3B：为图2的电压与控制信号的时序示意图。

图4：为本发明另一较佳实施例的广输入电压值范围的直流-交流转换电路的电路示意图。

其中，附图标记说明如下：

10：传统光伏逆变器                101：前级升压电路

102：中级直流降压电路

103：后级直流-交流转换电路

1：广输入电压值范围的直流-交流转换电路

11a～11c：第一～第三调制开关电路

12：整流电路                      13：滤波电路

14：逆变开关电路                  15：控制单元

2：太阳能电池                     3：用户电力网络

4：净电表                            5：市电网络***

T_r：变压器                           N_p1：第一初级绕组

N_p2：第二初级绕组                    N_s：次级绕组

K₁～K₃：第一～第三连接端             Q_a1：第一开关

Q_a2：第二开关                        Q_b1：第三开关

Q_b2：第四开关                        Q_c1：第五开关

Q_c2：第六开关                        Q_s1：第七开关

Q_s2：第八开关                        Q_s3：第九开关

Q_s4：第十开关                        D₁～D₆：第一～第六二极管

D_a1：第一体二极管                    D_a2：第二体二极管

D_b1：第三体二极管                    D_b2：第四体二极管

D_c1：第五体二极管                    D_c2：第六体二极管

L₁：第一电感                         C₁：第一电容

V_s1～V_s4：第一～第四逆变信号         V_a1：第一脉冲宽度调制信号

V_a2第二脉冲宽度调制信号              V_b1：第三脉冲宽度调制信号

V_b2：第四脉冲宽度调制信号            V_c1：第五脉冲宽度调制信号

V_c2：第六脉冲宽度调制信号            V_in：输入电压

V_o：交流输出电压                     V_r1：第一全波整流电压

V_r2第二全波整流电压                  I_o：交流输出电流

t1：第一时间                         t2：第二时间

V_bus：总线电压                       V₁：第一直流电压

I_r1：第一全波整流电流                I_r2：第二全波整流电流

具体实施方式

体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上当作说明之用，而非用以限制本发明。

请参阅图2，其为本发明较佳实施例的广输入电压值范围的直流-交流转换电路的电路示意图。如图2所示，广输入电压值范围的直流-交流转换电路1用以接收太阳能电池2所产生的输入电压V_in并转换为交流输出电压V_o，以提供至用户电力网络3或经由净电表4(net meter)提供至市电网络***5，所以交流输出电流I_o会流至用户电力网络3或市电网络***5。广输入电压值范围的直流-交流转换电路1包含：变压器T_r、三个调制开关电路11a，11b，11c、整流电路12、滤波电路13、逆变开关电路14以及控制单元15。

于本实施例中，变压器T_r的初级侧包含第一连接端K₁、第二连接端K₂、第三连接端K₃、第一初级绕组N_p1(primary winding)以及第二初级绕组N_p2，而变压器T_r的次级侧包含次级绕组N_s(secondary winding)，其中，第一初级绕组N_p1连接于第一连接端K₁与第二连接端K₂之间，而第二初级绕组N_p2连接于第二连接端K₂与第三连接端K₃之间，使第一初级绕组N_p1与第二初级绕组N_p2形成串联连接关系。

第一调制开关电路11a的两个输入端分别连接于太阳能电池2的正端与负端(即广输入电压值范围的直流-交流转换电路1的正输入端与负输入端)，第一调制开关电路11a的输出端则与第一连接端K₁连接；第二调制开关电路11b的两个输入端分别连接于太阳能电池2的正端与负端，第二调制开关电路11b的输出端则与第二连接端K₂连接；第三调制开关电路11c的两个输入端分别连接于太阳能电池2的正端与负端，第三调制开关电路11c的输出端则与第三连接端K₃连接。于本实施例中，第一调制开关电路11a由第一开关Q_a1与第二开关Q_a2组成，第二调制开关电路11b由第三开关Q_b1与第四开关Q_b2组成，第三调制开关电路11c由第五开关Q_c1与第六开关Q_c2组成，而每一个开关的控制端分别与控制单元15连接。

控制单元15通过产生的第一脉冲宽度调制信号V_a1(PWM signal)、第二脉冲宽度调制信号V_a2、第三脉冲宽度调制信号V_b1、第四脉冲宽度调制信号V_b2、第五脉冲宽度调制信号V_c1以及第六脉冲宽度调制信号V_c2，分别控制第一开关Q_a1、第二开关Q_a2、第三开关Q_b1、第四开关Q_b2、第五开关Q_c1以及第六开关Q_c2导通或截止。

于本实施例中，整流电路12可以是但不限为桥式整流电路，其包含第一二极管D₁、第二二极管D₂、第三二极管D₃以及第四二极管D₄，整流电路12连接于变压器T_r的次级侧与滤波电路13之间，用以将次级绕组N_s的电压与对应的电流整流以产生第一全波整流电压V_r1与其对应的第一全波整流电流I_r1。

于本实施例中，滤波电路13可以是但不限为低通式，其包含第一电感L₁与第一电容C₁，用以滤除第一全波整流电压V_r1与其对应的第一全波整流电流I_r1的高频成份而对应产生第二全波整流电压V_r2与其对应的第二全波整流电流I_r2。其中第一电感L₁连接于整流电路12的正输出端与逆变开关电路14的正输入端之间，而第一电容C₁连接于逆变开关电路14的正输入端与负输入端之间。

逆变开关电路14连接于滤波电路13与用户电力网络3之间，用以将第二全波整流电压V_r2与其对应的第二全波整流电流I_r2转换为交流输出电压V_o与其对应的交流输出电流I_o。于本实施例中，逆变开关电路14包含第七开关Q_s1、第八开关Q_s2、第九开关Q_s3以及第十开关Q_s4，而每一个开关的控制端分别与控制单元15连接，其中控制单元15通过产生的第一逆变信号V_s1、第二逆变信号V_s2、第三逆变信号V_s3以及第四逆变信号V_s4，分别控制第七开关Q_s1、第八开关Q_s2、第九开关Q_s3以及第十开关Q_s4导通或截止。

控制单元15除了连接于上述开关电路的控制端外，还连接于太阳能电池2的正端、太阳能电池2的负端、逆变开关电路14的正输入端以及逆变开关电路14的输出端，用以依据输入电压V_in、第二全波整流电压V_r2以及交流输出电压V_o的电压值，或依据第二全波整流电流I_r2以及交流输出电流I_o的电流值而分别控制第一调制开关电路11a、第二调制开关电路11b、第三调制开关电路11c以及逆变开关电路14导通或截止，使广输入电压值范围的直流-交流转换电路1工作。

请参阅图3A与图3B并配合图2，其中图3A与图3B为图2的电压与控制信号的时序示意图。如图3A与图3B所示，于第一时间t1至第二时间t2之间，太阳能电池2接收充足的太阳光，产生输入电压V_in的电压值为410伏特，高于第一设定电压值，例如205伏特。此时，第一脉冲宽度调制信号V_a1、第二脉冲宽度调制信号V_a2、第五脉冲宽度调制信号V_c1与第六脉冲宽度调制信号V_c2为禁能状态(disabled)或致能状态(enabled)，例如高电位或低电位，且以脉冲宽度调制的方式变化，而第三脉冲宽度调制信号V_b1以及第四脉冲宽度调制信号V_b2则持续为禁能状态。其中，第一脉冲宽度调制信号V_a1与第六脉冲宽度调制信号V_c2相同，第一脉冲宽度调制信号V_a1与第二脉冲宽度调制信号V_a2反相，第五脉冲宽度调制信号V_c1与第六脉冲宽度调制信号V_c2反相。

换言之，于第一时间t1至第二时间t2之间，控制单元15控制第一开关Q_a1、第二开关Q_a2、第五开关Q_c1以及第六开关Q_c2工作，并停止第三开关Q_b1与第四开关Q_b2工作。此期间，当第一脉冲宽度调制信号V_a1与第六脉冲宽度调制信号V_c2为致能状态时，第二脉冲宽度调制信号V_a2与第五脉冲宽度调制信号V_c1为禁能状态，输入电压V_in会依序经由导通的第一开关Q_a1与第六开关Q_c2传送至第一初级绕组N_p1及第二初级绕组N_p2串联连接构成的绕组(N_p1+N_p2)，使第一初级绕组N_p1及第二初级绕组N_p2串联连接构成的绕组(N_p1+N_p2)接收正极性的输入电压V_in；当第二脉冲宽度调制信号V_a2与第五脉冲宽度调制信号V_c1为致能状态时，第一脉冲宽度调制信号V_a1与第六脉冲宽度调制信号V_c2为禁能状态，输入电压V_in会依序经由导通的第五开关Q_c1与第二开关Q_a2传送至第一初级绕组N_p1及第二初级绕组N_p2串联连接构成的绕组(N_p1+N_p2)，使第一初级绕组N_p1及第二初级绕组N_p2串联连接构成的绕组(N_p1+N_p2)接收负极性的输入电压V_in。

因此，变压器T_r的初级侧工作的绕组为第一初级绕组N_p1及第二初级绕组N_p2串联连接构成的绕组(N_p1+N_p2)，输入电压V_in的电能会经由第一初级绕组N_p1及第二初级绕组N_p2串联连接构成的绕组(N_p1+N_p2)传送至次级绕组N_s，初级侧工作的绕组的电压值与次级侧的电压值间的比例值为第一比例值，其等于第一初级绕组N_p1及第二初级绕组N_p2串联连接构成的绕组(N_p1+N_p2)与次级绕组Ns的匝数比值(turn ratio)。于本实施例中所述的比例值，其计算方式为变压器T_r的次级侧工作绕组的等效匝数除以变压器T_r的初级侧工作绕组的等效匝数。

于第二时间t2时，太阳能电池2接收的太阳光强度变弱，对应使输入电压V_in的电压值低于205伏特的第一设定电压值，此时，第一脉冲宽度调制信号V_a1、第二脉冲宽度调制信号V_a2、第三脉冲宽度调制信号V_b1以及第四脉冲宽度调制信号V_b2为禁能状态或致能状态，且以脉冲宽度调制的方式变化，而第五脉冲宽度调制信号V_c1与第六脉冲宽度调制信号V_c2则持续为禁能状态，其中，第一脉冲宽度调制信号V_a1与第四脉冲宽度调制信号V_b2相同，第一脉冲宽度调制信号V_a1与第二脉冲宽度调制信号V_a2反相，第三脉冲宽度调制信号V_b1与第四脉冲宽度调制信号V_b2反相。

换言之，于第二时间t2之后，控制单元15控制第一开关Q_a1、第二开关Q_a2、第三开关Q_b1以及第四开关Q_b2工作，并停止第五开关Q_c1以及第六开关Q_c2工作。此期间，当第一脉冲宽度调制信号V_a1与第四脉冲宽度调制信号V_b2为致能状态时，第二脉冲宽度调制信号V_a2与第三脉冲宽度调制信号V_b1为禁能状态，输入电压V_in会依序经由导通的第一开关Q_a1与第四开关Q_b2传送至第一初级绕组N_p1，使第一初级绕组N_p1接收正极性的输入电压V_in；当第二脉冲宽度调制信号V_a2与第三脉冲宽度调制信号V_b1为致能状态时，第一脉冲宽度调制信号V_a1与第四脉冲宽度调制信号V_b2为禁能状态，输入电压V_in会依序经由导通的第三开关Q_b1与第二开关Q_a2传送至第一初级绕组N_p1，使第一初级绕组N_p1接收负极性的输入电压V_in。

因此，变压器T_r的初级侧仅有第一初级绕组N_p1在工作，输入电压V_in的电能只经由第一初级绕组N_p1传送至次级绕组N_s，初级侧工作的绕组的电压值与次级侧的电压值间的比例值为第二比例值，其等于第一初级绕组N_p1与次级绕组Ns的匝数比值。由于，第一初级绕组N_p1及第二初级绕组N_p2串联连接构成的绕组(N_p1+N_p2)的匝数较第一初级绕组N_p1多，所以第一比例值会小于第二比例值(依上述计算方法)。举例而言，第一初级绕组N_p1、第二初级绕组N_p2以及次级绕组N_s的匝数分别为2、2以及4匝时，第一比例值为1(由4/(2+2)计算而得)，而第二比例值为2(由4/2计算而得)。

整体而言，当太阳能电池2接收充足的太阳光而产生高于第一设定电压值的输入电压V_in时，控制单元15会控制第一调制开关电路11a与第三调制开关电路11c以脉冲宽度调制的方式工作，并停止第二调制开关电路11b工作，使变压器T_r使用较低的第一比例值(依上述方式计算)将输入电压V_in的电能由初级侧传送至次级侧。当太阳能电池2接收较弱的太阳光而对应产生低于第一设定电压值的输入电压V_in时，控制单元15会控制第一调制开关电路11a与第二调制开关电路11b以脉冲宽度调制的方式工作，并停止第三调制开关电路11c工作，使变压器T_r使用较高的第二比例值(依上述方式计算)将输入电压V_in的电能由初级侧传送至次级侧。此时，虽然输入电压V_in的电压值较低，但控制单元15通过选择对应的其中两个调制开关电路工作使变压器T_r使用较高的第二比例值将输入电压V_in的电能由初级侧传送至次级侧，所以第二全波整流电压V_r2的电压峰值、交流输出电压V_o的电压有效值(rootmean square，简称rms)或交流输出电压V_o的电压峰值可以不受太阳光强度的影响而维持为额定电压值，例如110伏特。

于一些实施例中，当太阳能电池2接收较弱的太阳光而对应产生低于第一设定电压值的输入电压V_in时，控制单元15会控制第二调制开关电路11b与第三调制开关电路11c以脉冲宽度调制的方式工作，并停止第一调制开关电路11a工作，使输入电压V_in依序经由导通的第三开关Q_b1与第六开关Q_c2传送至第二初级绕组N_p2，使第二初级绕组N_p2接收正极性的输入电压V_in；输入电压V_in依序经由导通的第五开关Q_c1与第四开关Q_b2传送至第二初级绕组N_p2，使第二初级绕组N_p2接收负极性的输入电压V_in；变压器T_r使用较高的第三比例值(依上述方式计算)将输入电压V_in的电能由初级侧传送至次级侧。其中，第三比例值等于第二初级绕组N_p2与次级绕组N_s的匝数比值，相似地，依上述方式计算第一比例值会小于第三比例值，于本实施例中，第一初级绕组N_p1与第二初级绕组N_p2的匝数相同，故第二比例值等于第三比例值。

控制单元15除了依据第二全波整流电压V_r2、输入电压V_in的电压值与交流输出电压V_o的电压值选择对应的其中两个调制开关电路工作外，还会依据第二全波整流电压V_r2的电压值、交流输出电压V_o的电压值、第二全波整流电流I_r2以及交流输出电流I_o的电流值调整脉冲宽度调制信号(V_a1，V_a2，V_b1，V_b2，V_c1，V_c2)的占空比(duty cycle)，使第二全波整流电压V_r2的电压峰值、交流输出电压V_o的电压有效值或交流输出电压V_o的电压峰值可以不受太阳光强度的影响而维持为额定电压值。

于本实施例中，调制开关电路(11a，11b，11c)的工作频率为20k Hz(千-赫兹)，逆变开关电路14的工作频率为60Hz，等于交流输出电压V_o的频率，因此，第一全波整流电压V_r1与第一全波整流电流I_r1的高频成份主要为调制开关电路(11a，11b，11c)的工作频率。而第二全波整流电压V_r2与第二全波整流电流I_r2为滤波电路13将第一全波整流电压V_r1与第一全波整流电流I_r1的高频成份滤除后的波形，接着再通过逆变开关电路14分别转换为交流输出电压V_o与交流输出电流I_o的波形。如图3B所示，于本实施例中，脉冲宽度调制信号(V_a1，V_a2，V_b1，V_b2，V_c1，V_c2)于工作时，其占空比的大小会随着正弦(Sinusoid)或余弦(Cosine)的交流输出电流I_o变化，即交流输出电流I_o的峰值处至零电位处对应脉冲宽度调制信号(V_a1，V_a2，V_b1，V_b2，V_c1，V_c2)的占空比由大至小变化，而对应的开关(Q_a1，Q_a2，Q_b1，Q_b2，Q_c1，Q_c2，Q_s1，Q_s2，Q_s3，Q_s4)工作的占空比也由大至小变化。

广输入电压值范围的直流-交流转换电路1与用户电力网络3及市电网络***5并联供电时，控制单元15会依据交流输出电压V_o控制逆变信号(V_s1～V_s4)的频率及逆变开关电路14的工作频率相同于交流输出电压V_o，且与交流输出电压V_o同步。其中，第一逆变信号V_s1与第四逆变信号V_s4相同，第二逆变信号V_s2与第三逆变信号V_s3相同，第一逆变信号V_s1与第二逆变信号V_s2反相，第三逆变信号V_s3与第四逆变信号V_s4反相。

当第一逆变信号V_s1与第四逆变信号V_s4为致能状态时，第二逆变信号V_s2与第三逆变信号V_s3为禁能状态，第二全波整流电压V_r2会依序经由导通的第七开关Q_s1与第十开关Q_s4传送至用户电力网络3及市电网络***5；依序当第二逆变信号V_s2与第三逆变信号V_s3为致能状态时，第一逆变信号V_s1与第四逆变信号V_s4为禁能状态，第二全波整流电压V_r2会依序经由导通的第九开关Q_s3与第八开关Q_s2传送至用户电力网络3及市电网络***5。因此，通过逆变开关电路14的工作可以产生交流输出电压V_o与交流输出电流I_o。

于本实施例中，控制单元15通过检测交流输出电压V_o而取得交流输出电压V_o的额定电压值与额定频率值，再依据检测的交流输出电压V_o的额定电压值与额定频率控制调制开关电路(11a，11b，11c)与逆变开关电路14的工作，因此，本发明广输入电压值范围的直流-交流转换电路1可以同时适用于多种形式的市电网络***5。

请参考图4并配合图2、图3A与图3B，其中图4为本发明另一较佳实施例的广输入电压值范围的直流-交流转换电路的电路示意图。图4与图2不同之处在于图4所示的第一调制开关电路11a还包含第一体二极管D_a1(body diode)与第二体二极管D_a2；第二调制开关电路11b还包含第三体二极管D_b1以及第四体二极管D_b2；第三调制开关电路11c还包含第五体二极管D_c1、第六体二极管D_c2、第五二极管D₅以及第六二极管D₆；且于本实施例中，开关(Q_a1，Q_a2，Q_b1，Q_b2，Q_c1，Q_c2，Q_s1，Q_s2，Q_s3，Q_s4)以金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)实现。

其中，第一体二极管D_a1、第二体二极管D_a2、第三体二极管D_b1、第四体二极管D_b2、第五体二极管D_c1以及第六体二极管D_c2分别连接于第一开关Q_a1、第二开关Q_a2、第三开关Q_b1、第四开关Q_b2、第五开关Q_c1以及第六开关Q_c2，用以于开关(Q_a1，Q_a2，Q_b1，Q_b2，Q_c1，Q_c2，Q_s1，Q_s2，Q_s3，Q_s4)关闭时形成变压器T_r的磁化电流路径，利用此路径将变压器T_r建立的能量返驰动作而传回至输入端。第五二极管D₅与第五开关Q_c1串联，第六二极管D₆与第六开关Q_c2串联，当第一调制开关电路11a与第二调制开关电路11b工作并且第三调制开关电路11c停止工作时，第五二极管D₅与第六二极管D₆可防止变压器T_r的初级侧的工作绕组中的能量导致第五体二极管D_c1以及第六体二极管D_c2导通。至于，图4中广输入电压值范围的直流-交流转换电路1工作方式相似于图2，在此不在再赘述。

上述的开关(Q_a1，Q_a2，Q_b1，Q_b2，Q_c1，Q_c2，Q_s1，Q_s2，Q_s3，Q_s4)可以是但不限为金属氧化物半导体场效应晶体管、双极结晶体管(Bipolar Junction Transistor，BJT)或绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)，而控制单元15可以使用数字信号处理器(DSP)或脉冲宽度调制控制器(PWM controller)实现。

综上所述，本发明的广输入电压值范围的直流-交流转换电路为两级式，第一级由调制开关电路、变压器、整流电路以及滤波电路组成，第二级为逆变开关电路，其不需增设一个前级升压电路即可接收电压值变化范围较大的输入电压且交流输出电压的电压值不受太阳光强度变弱影响，因此整体效率较高且制造成本较低。此外，广输入电压值范围的直流-交流转换电路可以只配合太阳能电池而减少体积庞大、价格高、且不易维护的电池组，将广输入电压值范围的直流-交流转换电路的输出侧直接并联连接于用户电力网络或/及市电网络***，使太阳能电池所产生的电能直接馈入用户电力网络或/及市电网络***，也可经由市电网络***同时提供至其他用户所需的一般用电。因此不仅可提供使用者的自用电量，亦可提供公众电源另一种型式的电力来源，有如一个独立的小型太阳能发电机，形成分布式的电力供应***，再通过新型的净电表记录电能流入与流出太阳能发电用户的净电量，使用户可以向电力公司收取发电费，形成住宅发电***。

本领域技术人员应当意识到在不脱离本发明所附的权利要求所揭示的本发明的范围和精神的情况下所作的更动与润饰，均属本发明的权利要求的保护范围之内。

Claims (26)

1.一种广输入电压值范围的直流-交流转换电路，用以接收一输入电压并转换为一交流输出电压，其包含：

一变压器，该变压器的初级侧包含多个连接端、一第一初级绕组及一第二初级绕组，且该第一初级绕组与该第二初级绕组连接于该多个连接端而形成串联连接关系，该变压器的次级侧包含一次级绕组；

至少三个调制开关电路，包含一第一调制开关电路、一第二调制开关电路及一第三调制开关电路，分别连接于该多个连接端的一第一连接端、一第二连接端以及一第三连接端；

一整流电路，与该变压器的次级侧连接，用以将该次级绕组的电压整流以产生一第一整流电压与其对应的一第一整流电流；

一滤波电路，与该整流电路连接，用以滤除该第一整流电压与其对应的该第一整流电流的高频成份而对应产生一第二整流电压与其对应的一第二整流电流；

一逆变开关电路，与该滤波电路连接，用以将该第二整流电压与其对应的该第二整流电流转换为该交流输出电压与其对应的一交流输出电流；以及

一控制单元，与该调制开关电路及该逆变开关电路连接，用以控制该等开关电路导通或截止，使该广输入电压值范围的直流-交流转换电路工作；

其中，该控制单元依据该输入电压的电压值选择性地控制两个该调制开关电路工作，使该输入电压的电能传送至该第一初级绕组、该第二初级绕组或其组合的绕组，以使该变压器的初级侧工作的绕组的电压值与该变压器的次级侧的电压值间的比例值对应改变。

2.如权利要求1所述的广输入电压值范围的直流-交流转换电路，其特征在于，该控制单元依据该输入电压的电压值与一第一设定电压值的比较结果而选择性地控制两个该调制开关电路工作，使该输入电压的电能传送至该第一初级绕组、该第二初级绕组或其组合的绕组。

3.如权利要求2所述的广输入电压值范围的直流-交流转换电路，其特征在于，当该输入电压的电压值高于该第一设定电压值时，该控制单元控制该第一调制开关电路与该第三调制开关电路以脉冲宽度调制的方式工作，并停止该第二调制开关电路工作，使该变压器使用一第一比例值将该输入电压的电能由该变压器的初级侧传送至该变压器的次级侧，而该第一比例值的计算方式为该变压器的次级侧工作的绕组的等效匝数除以该变压器的初级侧工作的绕组的等效匝数。

4.如权利要求3所述的广输入电压值范围的直流-交流转换电路，其特征在于，当该输入电压的电压值高于该第一设定电压值时，该变压器的初级侧工作的绕组为该第一初级绕组及该第二初级绕组串联连接构成的绕组。

5.如权利要求4所述的广输入电压值范围的直流-交流转换电路，其特征在于，该第一比例值等于该第一初级绕组及该第二初级绕组串联连接构成的绕组与该次级绕组的匝数比值。

6.如权利要求3所述的广输入电压值范围的直流-交流转换电路，其特征在于，当该输入电压的电压值低于该第一设定电压值时，该控制单元控制该第一调制开关电路与该第二调制开关电路以脉冲宽度调制的方式工作，并停止该第三调制开关电路工作，使该变压器使用一第二比例值将该输入电压的电能由该变压器的初级侧传送至该变压器的次级侧。

7.如权利要求6所述的广输入电压值范围的直流-交流转换电路，其特征在于，该第二比例值高于该第一比例值。

8.如权利要求6所述的广输入电压值范围的直流-交流转换电路，其特征在于，当该输入电压的电压值低于该第一设定电压值时，该变压器的初级侧工作的绕组为该第一初级绕组。

9.如权利要求8所述的广输入电压值范围的直流-交流转换电路，其特征在于，该第二比例值等于该第一初级绕组与该次级绕组的匝数比值。

10.如权利要求3所述的广输入电压值范围的直流-交流转换电路，其特征在于，当该输入电压的电压值低于该第一设定电压值时，该控制单元控制该第二调制开关电路与该第三调制开关电路以脉冲宽度调制的方式工作，并停止该第一调制开关电路工作，使该变压器使用一第三比例值将该输入电压的电能由该变压器的初级侧传送至该变压器的次级侧。

11.如权利要求10所述的广输入电压值范围的直流-交流转换电路，其特征在于，该第三比例值高于该第一比例值。

12.如权利要求10所述的广输入电压值范围的直流-交流转换电路，其特征在于，当该输入电压的电压值低于该第一设定电压值时，该变压器的初级侧工作的绕组为该第二初级绕组。

13.如权利要求12所述的广输入电压值范围的直流-交流转换电路，其特征在于，该第三比例值等于该第二初级绕组与该次级绕组的匝数比值。

14.如权利要求2所述的广输入电压值范围的直流-交流转换电路，其特征在于，该整流电路为桥式整流电路，包含一第一二极管、一第二二极管、一第三二极管以及一第四二极管。

15.如权利要求2所述的广输入电压值范围的直流-交流转换电路，其特征在于，该第一调制开关电路包含一第一开关与一第二开关；该第二调制开关电路包含一第三开关与一第四开关；该第三调制开关电路包含一第五开关与一第六开关，而每一个开关的控制端分别与该控制单元连接。

16.如权利要求15所述的广输入电压值范围的直流-交流转换电路，其特征在于，当该输入电压的电压值高于该第一设定电压值时，该输入电压依序经由导通的该第一开关与该第六开关传送至该第一初级绕组及该第二初级绕组串联连接构成的绕组，使该第一初级绕组及该第二初级绕组串联连接构成的绕组接收正极性的该输入电压，或该输入电压依序经由导通的该第五开关与该第二开关传送至该第一初级绕组及该第二初级绕组串联连接构成的绕组，使该第一初级绕组及该第二初级绕组串联连接构成的绕组接收负极性的该输入电压。

17.如权利要求16所述的广输入电压值范围的直流-交流转换电路，其特征在于，当该输入电压的电压值低于该第一设定电压值时，该输入电压依序经由导通的该第一开关与该第四开关传送至该第一初级绕组，使该第一初级绕组接收正极性的该输入电压，或该输入电压依序经由导通的该第三开关与该第二开关传送至该第一初级绕组，使该第一初级绕组接收负极性的该输入电压。

18.如权利要求16所述的广输入电压值范围的直流-交流转换电路，其特征在于，当该输入电压的电压值低于该第一设定电压值时，该输入电压依序经由导通的该第三开关与该第六开关传送至该第二初级绕组，使该第二初级绕组接收正极性的该输入电压，或该输入电压依序经由导通的该第五开关与该第四开关传送至该第二初级绕组，使该第二初级绕组接收负极性的该输入电压。

19.如权利要求15所述的广输入电压值范围的直流-交流转换电路，其特征在于，该第一开关、该第二开关、该第三开关、该第四开关、该第五开关以及该第六开关分别与对应的一体二极管连接，用以于所述开关关闭时形成变压器的磁化电流路径，利用此路径将该变压器建立的能量返驰动作而传回至输入端。

20.如权利要求15所述的广输入电压值范围的直流-交流转换电路，其特征在于，该第三调制开关电路还包含：

一第五二极管，与该第五开关串联连接；以及

一第六二极管，与第六开关串联连接。

21.如权利要求1所述的广输入电压值范围的直流-交流转换电路，其特征在于，该控制单元选用数字信号处理器或脉冲宽度调制控制器实现。

22.如权利要求1所述的广输入电压值范围的直流-交流转换电路，其特征在于，该输入电压由一太阳能电池产生。

23.如权利要求1所述的广输入电压值范围的直流-交流转换电路，其特征在于，该广输入电压值范围的直流-交流转换电路与一用户电力网络或/及一市电网络***并联供电，该控制单元依据该交流输出电压控制该逆变开关电路的工作频率相同于该交流输出电压，且与该交流输出电压同步。

24.如权利要求23所述的广输入电压值范围的直流-交流转换电路，其特征在于，该控制单元通过检测该交流输出电压而取得该交流输出电压的额定电压值与额定频率值，再依据检测的该交流输出电压的额定电压值与额定频率控制每一个调制开关电路与该逆变开关电路的工作。

25.如权利要求1所述的广输入电压值范围的直流-交流转换电路，其特征在于，该第一调制开关电路、该第二调制开关电路及该第三调制开关电路工作时的占空比随着该交流输出电流的峰值处至零电位处由大至小变化。

26.如权利要求1所述的广输入电压值范围的直流-交流转换电路，其特征在于，该第一整流电压、该第一整流电流、该第二整流电压以及该第二整流电流为全波。

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