專利名稱：橋式電路中電流方向檢測(cè)的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于橋式電路中電流方向檢測(cè)的裝置及方法，尤指一種脈寬調(diào)制(PWM)轉(zhuǎn)換器或逆變器中的電流方向檢測(cè)的裝置及方法。
(2)背景技術(shù)一般對(duì)逆變器或轉(zhuǎn)換器而言，其負(fù)載皆具有電阻與電感的特性。其結(jié)果造成逆變器或轉(zhuǎn)換器中的負(fù)載電流與輸出電壓之間存在一相位角，該相位角的大小是隨著輸出頻率或負(fù)載情況而變化。在許多情況中，需要知道電流方向以便控制逆變器或轉(zhuǎn)換器中電子開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通或截止。例如，當(dāng)電壓相位已知時(shí)，負(fù)載電流與輸出電壓之間的相位角可以從電流方向而計(jì)算出來(lái)。此外，在停滯時(shí)間(dead time)補(bǔ)償控制中，電流方向可決定由停滯時(shí)間所造成的電壓失真的極性。此外，電流方向也可被用以判斷輸出電流是否為0或包含一直流電(DC)成份。
請(qǐng)參照?qǐng)D1。圖1是依據(jù)習(xí)知技術(shù)的逆變器或轉(zhuǎn)換器中的電流方向檢測(cè)電路的方塊圖。如圖1所示，逆變器或轉(zhuǎn)換器中的電流方向是藉由霍爾傳感器(HALLsensor)101而獲得。其它已知的裝置，如電流變壓器(current transformer)，可同樣地用以檢測(cè)逆變器或轉(zhuǎn)換器的電流方向。然而，這些裝置具有如下的缺失a)成本高；以及b)因溫度所造成的磁滯效應(yīng)或偏移降低測(cè)量的精確度。如圖2所示，是為另一種典型用以檢測(cè)逆變器或轉(zhuǎn)換器的電流方向的電路。于圖中，逆變器或轉(zhuǎn)換器的電流方向可以依據(jù)一電阻傳感器102的跨壓大小而決定。然而，當(dāng)電流非常小時(shí)，尤其是接近在電流的零交越點(diǎn)附近時(shí)，該電阻傳感器102的跨壓很小，因此逆變器或轉(zhuǎn)換器的電流方向由于PWM截?cái)?chopping)所產(chǎn)生的雜訊及轉(zhuǎn)換雜訊的效應(yīng)而難以藉由該電阻傳感器102檢測(cè)得到。因此，為改善此問(wèn)題，必須選用大數(shù)值的電阻傳感器102，因此增加了在電阻傳感器上的功率耗損。尤其，當(dāng)使用大功率容量的逆變器或轉(zhuǎn)換器時(shí)，將消耗太多的電阻傳感器的功率耗損。
(3)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一目的在于提供一種具有高精確度、高可靠度及低成本電路的逆變器或轉(zhuǎn)換器的電流方向檢測(cè)的裝置及方法。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種逆變器或轉(zhuǎn)換器的輸出電壓與輸出電流之間的相位角檢測(cè)的裝置及方法。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種檢測(cè)輸出電流是否為零或包括一DC成份的裝置及方法。
根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想提供一種電流方向檢測(cè)裝置，具有至少一藉由串聯(lián)的電子開(kāi)關(guān)所形成一相位電橋，該電子開(kāi)關(guān)包含一開(kāi)關(guān)裝置并聯(lián)一反向二極管，一第一節(jié)點(diǎn)位于串聯(lián)的電子開(kāi)關(guān)之間用以電連接一負(fù)載，該相位電橋的一端電連接至一第一DC電源的一端，而該電橋的另一端電連接至該第一DC電源的另一端，其特點(diǎn)是，包括一二極管，具有一陰極端電連接至該第一節(jié)點(diǎn)；一電阻，具有一端電連接至該二極管的一陽(yáng)極端以形成一第二節(jié)點(diǎn)，而其另一端電連接至一第二DC電源；以及一比較器，具有一輸入端電連接至該二極管的該陽(yáng)極，以及另一輸入端電連接至一預(yù)定電壓準(zhǔn)位，其中該第一節(jié)點(diǎn)的電流方向是由該比較器的一輸出訊號(hào)所決定。
根據(jù)上述的構(gòu)想，其中該電流方向檢測(cè)裝置是應(yīng)用于一逆變器。
根據(jù)上述的構(gòu)想，其中該電流方向檢測(cè)裝置是應(yīng)用于一轉(zhuǎn)換器。
根據(jù)上述的構(gòu)想，其中當(dāng)該電流流出該第一節(jié)點(diǎn)時(shí)，該比較器的該輸出訊號(hào)為一高電準(zhǔn)位，而該電流流入該第一節(jié)點(diǎn)時(shí)，該比較器的該輸出訊號(hào)為一低電準(zhǔn)位。
根據(jù)上述的構(gòu)想，其中該電流流出該第一節(jié)點(diǎn)時(shí)，該比較器的該輸出訊號(hào)為一低電準(zhǔn)位，而該電流流入該第一節(jié)點(diǎn)時(shí)，該比較器的該輸出訊號(hào)為一高電準(zhǔn)位。
根據(jù)上述的構(gòu)想，其中該電流方向檢測(cè)裝置還包括一取樣器，其輸入端電連接于該比較器的一輸出端，且當(dāng)該相位電橋的一下臂開(kāi)關(guān)裝置的一閘驅(qū)動(dòng)訊號(hào)致能期間，執(zhí)行一取樣動(dòng)作。
根據(jù)上述的構(gòu)想，其中該電流方向檢測(cè)裝置還包括一隔離器電連接于該比較器的該輸出端與該取樣器的該輸入端之間。
根據(jù)上述的構(gòu)想，其中于該相位電橋的一上臂開(kāi)關(guān)裝置的一閘驅(qū)動(dòng)訊號(hào)截止期間執(zhí)行一取樣動(dòng)作。
根據(jù)上述的構(gòu)想，其中該相位電橋包括一上臂開(kāi)關(guān)裝置以及一下臂開(kāi)關(guān)裝置。
根據(jù)上述的構(gòu)想，其中該電流方向檢測(cè)裝置還包括一訊號(hào)識(shí)別裝置電連接于該二極管的該陽(yáng)極，用以依據(jù)該相位電橋的一閘驅(qū)動(dòng)訊號(hào)，藉由識(shí)別該第二節(jié)點(diǎn)的該電壓序列的一低準(zhǔn)位電壓而輸出一電流檢測(cè)訊號(hào)。
根據(jù)上述的構(gòu)想，其中當(dāng)一電壓方向已知，則獲得一激磁電壓與一輸出電流之間的一相位角。
根據(jù)上述的構(gòu)想，其中該電流方向檢測(cè)裝置檢測(cè)該輸出電流是否具有一DC成份。
根據(jù)本發(fā)明的另一構(gòu)想提供一種電流方向檢測(cè)裝置，具有至少一藉由串聯(lián)的電子開(kāi)關(guān)所形成一相位電橋，該電子開(kāi)關(guān)包含一開(kāi)關(guān)裝置并聯(lián)一反向二極管，一第一節(jié)點(diǎn)位于串聯(lián)的電子開(kāi)關(guān)之間用以電連接一負(fù)載，該相位電橋的一端電連接至一第一DC電源的一端，而該電橋的另一端電連接至該第一DC電源的另一端，其特點(diǎn)是，包括一二極管，具有一陰極端電連接至一第二DC電源；一電阻，具有一端電連接至該電子開(kāi)關(guān)之間的該第一節(jié)點(diǎn)，而其另一端電連接至該二極管的一陽(yáng)極端以形成一第二節(jié)點(diǎn)；以及一比較器，其一輸入端電連接至該第二節(jié)點(diǎn)，以及另一輸入端電連接至一預(yù)定電壓準(zhǔn)位，其中該第一節(jié)點(diǎn)的電流方向是由該比較器的一輸出訊號(hào)所決定。
根據(jù)上述的構(gòu)想，其中該電流方向檢測(cè)裝置是應(yīng)用于一逆變器。
根據(jù)上述的構(gòu)想，其中該電流方向檢測(cè)裝置是應(yīng)用于一轉(zhuǎn)換器。
根據(jù)上述的構(gòu)想，其中當(dāng)該電流流出該第一節(jié)點(diǎn)時(shí)，該比較器的該輸出訊號(hào)為一高電準(zhǔn)位，而該電流流入該第一節(jié)點(diǎn)時(shí)，該比較器的該輸出訊號(hào)為一低電準(zhǔn)位。
根據(jù)上述的構(gòu)想，其中該電流流出該第一節(jié)點(diǎn)時(shí)，該比較器的該輸出訊號(hào)為一低電準(zhǔn)位，而該電流流入該第一節(jié)點(diǎn)時(shí)，該比較器的該輸出訊號(hào)為一高電準(zhǔn)位。
根據(jù)上述的構(gòu)想，其中該電流方向檢測(cè)裝置還包括一取樣器，其輸入端電連接于該比較器的一輸出端，且當(dāng)該相位電橋的一下臂開(kāi)關(guān)裝置的一閘驅(qū)動(dòng)訊號(hào)致能期間，執(zhí)行一取樣動(dòng)作。
根據(jù)上述的構(gòu)想，其中該電流方向檢測(cè)裝置還包括一隔離器電連接于該比較器的該輸出端與該取樣器的該輸入端之間。
根據(jù)上述的構(gòu)想，其中于該相位電橋的一上臂開(kāi)關(guān)裝置的一閘驅(qū)動(dòng)訊號(hào)截止期間執(zhí)行一取樣動(dòng)作。
根據(jù)上述的構(gòu)想，其中當(dāng)一電壓方向已知，則獲得一激磁電壓與一輸出電流之間的一相位角。
根據(jù)上述的構(gòu)想，其中該電流方向檢測(cè)裝置檢測(cè)該輸出電流是否具有一DC成份。
根據(jù)本發(fā)明的又一構(gòu)想提供一種電流方向檢測(cè)方法，應(yīng)用于具有串聯(lián)的電子開(kāi)關(guān)的一相位電橋，每一該電子開(kāi)關(guān)包含一開(kāi)關(guān)裝置并聯(lián)一反向二極管，一第一節(jié)點(diǎn)位于串聯(lián)的電子開(kāi)關(guān)之間用以電連接一負(fù)載，該相位電橋的一端電連接至一第一DC電源的一端，而該電橋的另一端電連接至該第一DC電源的另一端，其特征在于，包括以下步驟提供一二極管，具有一陰極端電連接至該電子開(kāi)關(guān)之間的該第一節(jié)點(diǎn)；以及提供一電阻，具有一端電連接至該二極管的一陽(yáng)極端以形成一第二節(jié)點(diǎn)，而其另一端電連接至一第二DC電源，其中該第一節(jié)點(diǎn)的電流方向是由該第二節(jié)點(diǎn)的一訊號(hào)的大小所決定。
根據(jù)本發(fā)明的又一構(gòu)想提供一種電流方向檢測(cè)方法，應(yīng)用于具有串聯(lián)的電子開(kāi)關(guān)的一相位電橋，每一該電子開(kāi)關(guān)包含一開(kāi)關(guān)裝置并聯(lián)一反向二極管，一第一節(jié)點(diǎn)位于串聯(lián)的電子開(kāi)關(guān)之間用以電連接一負(fù)載，該相位電橋的一端電連接至一第一DC電源的一端，而該電橋的另一端電連接至該第一DC電源的另一端，其特點(diǎn)是包括以下步驟提供一二極管，具有一陰極端電連接至一第二DC電源；以及提供一電阻，具有一端電連接至該電子開(kāi)關(guān)之間的該第一節(jié)點(diǎn)，而其另一端電連接至該二極管的一陽(yáng)極端以形成一第二節(jié)點(diǎn)；其中該第一節(jié)點(diǎn)的電流方向是由該第二節(jié)點(diǎn)的一訊號(hào)的大小所決定。
根據(jù)上述的構(gòu)想，其中該電流方向檢測(cè)方法還包括步驟當(dāng)一電壓方向已知，則獲得一激磁電壓與一輸出電流之間的一相位角。
根據(jù)上述的構(gòu)想，其中該電流方向檢測(cè)方法還包括步驟檢測(cè)該輸出電流是否具有一DC成份。
為更清楚理解本發(fā)明的目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
(4)


圖1是依據(jù)習(xí)知技術(shù)的逆變器或轉(zhuǎn)換器的電流方向檢測(cè)電路示意圖；圖2是依據(jù)習(xí)知技術(shù)的逆變器或轉(zhuǎn)換器的電流方向檢測(cè)電路示意圖；圖3是本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的電流方向檢測(cè)電路示意圖；圖4是表示當(dāng)負(fù)載電流流出相位電橋時(shí)第一較佳實(shí)施例的動(dòng)作原理及波形示意圖；圖5是表示當(dāng)負(fù)載電流流入相位電橋時(shí)第一較佳實(shí)施例的動(dòng)作原理及波形示意圖；圖6是表示切換開(kāi)關(guān)裝置的輸出特性曲線及電阻傳感器輸出特性曲線示意圖；圖7是本發(fā)明第二較佳實(shí)施例的電流方向檢測(cè)電路示意圖；圖8是表示當(dāng)負(fù)載電流流出相位電橋時(shí)第二較佳實(shí)施例的動(dòng)作原理及波形示意圖；圖9是表示當(dāng)負(fù)載電流流入相位電橋時(shí)第二較佳實(shí)施例的動(dòng)作原理及波形示意圖；圖10是依據(jù)本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的電流方向檢測(cè)電路示意圖。
(5)具體實(shí)施方式
雖然本發(fā)明可以有各種不同形式的實(shí)施例，為簡(jiǎn)化說(shuō)明起見(jiàn)，于本發(fā)明中列舉某些較佳實(shí)施例，詳細(xì)描述及說(shuō)明于下文中。然而本處所揭示的內(nèi)容是例示本發(fā)明的原理，但本發(fā)明的申請(qǐng)專利范圍并非僅局限于下述特定實(shí)施例。
請(qǐng)參照?qǐng)D3。圖3是本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的電流方向檢測(cè)電路示意圖。此應(yīng)用于逆變器或轉(zhuǎn)換器的電流方向檢測(cè)裝置包括至少一相位電橋311，一二極管305，一電阻307，一比較器308，以及一取樣器310。此相位電橋311是由串聯(lián)的電子開(kāi)關(guān)301及302所形成，每一電子開(kāi)關(guān)是由開(kāi)關(guān)裝置301與302分別與二極管303與304反向并聯(lián)而成，其中該電子開(kāi)關(guān)之間的一第一節(jié)點(diǎn)是電連接至一負(fù)載306。該開(kāi)關(guān)裝置301與該開(kāi)關(guān)裝置302之間的串聯(lián)的第一節(jié)點(diǎn)被定義為一相位電橋311的輸出端。
該相位電橋311的一端連接于一第一DC電源的一端Udc，而電橋的另一端是連接至該第一DC電源的另一端。該二極管305的陰極端連接至該電子開(kāi)關(guān)301與302之間的第一節(jié)點(diǎn)。而該電阻307的一端電連接于該二極管305的陽(yáng)極以形成一第二節(jié)點(diǎn)，而其另一端則電連接于一第二電源Vcc，其中第一節(jié)點(diǎn)的電流方向是由第二節(jié)點(diǎn)的訊號(hào)的大小所決定。由該二極管305及該電阻307所構(gòu)成的一電流檢測(cè)裝置312是連接至該輸出端。該電路312的輸出，標(biāo)示為Vde，呈現(xiàn)頻率與PWM截?cái)囝l率相同的電壓脈波序列。而該電壓脈波序列Vde的高電壓準(zhǔn)位是Vcc。同時(shí)，電壓脈波序列Vde的低電壓準(zhǔn)位，其大小是依據(jù)負(fù)載電流方向而定。該比較器308的一輸入端電連接至該第二節(jié)點(diǎn)，而其另一輸入端電連接至一預(yù)定電準(zhǔn)位，其中該第一節(jié)點(diǎn)的電流方向可由該比較器308的一輸出訊號(hào)決定，因此，當(dāng)該比較器308的輸出訊號(hào)是高電準(zhǔn)位時(shí)，電流流出第一節(jié)點(diǎn)，而當(dāng)該比較器的輸出訊號(hào)位于低電準(zhǔn)位時(shí)，電流流入第一節(jié)點(diǎn)?；蛘呤牵?dāng)該比較器308的輸出訊號(hào)是低電準(zhǔn)位時(shí)，電流流出第一節(jié)點(diǎn)，而當(dāng)該比較器的輸出訊號(hào)位于高電準(zhǔn)位時(shí)，電流流入第一節(jié)點(diǎn)。其是依據(jù)在該比較器308的正端或負(fù)端的預(yù)定連接位置而定。此外，其輸入端是電連接于該比較器308的一輸出端，同時(shí)，在該相位電橋311的下臂的開(kāi)關(guān)裝置302的閘驅(qū)動(dòng)訊號(hào)PWM4被致能的期間執(zhí)行一取樣動(dòng)作。較佳者，此電流方向檢測(cè)裝置還包括一隔離器309被加在該比較器308的輸出端與該取樣器310的輸入端之間。同時(shí)，在該相位電橋的上臂開(kāi)關(guān)裝置301的閘驅(qū)動(dòng)訊號(hào)PWM1被截止的期間執(zhí)行一取樣動(dòng)作。
較佳者，電流方向檢測(cè)裝置還包括一訊號(hào)識(shí)別裝置313電連接于該第二節(jié)點(diǎn)，用以藉由依據(jù)該相位電橋311的閘驅(qū)動(dòng)訊號(hào)，識(shí)別在第二節(jié)點(diǎn)的電壓序列的低電壓準(zhǔn)位而輸出一電流方向訊號(hào)，其中該訊號(hào)識(shí)別裝置313可以是該比較器308，該隔離器309及該取樣器310的組合。
請(qǐng)參照?qǐng)D4。圖4是表示當(dāng)負(fù)載電流流出相位電橋時(shí)第一較佳實(shí)施例的動(dòng)作原理及波形示意圖。當(dāng)負(fù)載電流id流出該相位電橋311時(shí)，如實(shí)線箭頭所示，下臂的開(kāi)關(guān)裝置302將截止，即使當(dāng)其閘驅(qū)動(dòng)訊號(hào)是位于高電準(zhǔn)位。于此周期期間，即使該上臂開(kāi)關(guān)裝置301已被截止，然而，由于該負(fù)載306的電感效應(yīng)，該輸出電流id是連續(xù)的并且流經(jīng)該二極管304。于此情況中，該電壓脈波序列Vde等于該二極管304及該二極管305的導(dǎo)通電壓差，而該電壓脈波序列Vde被標(biāo)示為V1。
請(qǐng)參照?qǐng)D5。圖5是表示當(dāng)負(fù)載電流流入相位電橋時(shí)第一較佳實(shí)施例的動(dòng)作原理及波形示意圖。當(dāng)該負(fù)載電流id流入該相位電橋311內(nèi)時(shí)，如實(shí)線箭頭所示，該下臂開(kāi)關(guān)裝置302于其閘驅(qū)動(dòng)訊號(hào)PWM4位于高電準(zhǔn)位時(shí)導(dǎo)通。于此周期中，該電壓脈波序列Vde等于該下臂開(kāi)關(guān)裝置304及該二極管305的導(dǎo)通電壓之和，而該電壓脈波序列Vde被標(biāo)示為V2。因此，很明顯地，V1與V2之間的差異大到足以區(qū)分。因此，利用該電壓脈波序列Vde可提供全部電流方向信息。
圖6是表示切換開(kāi)關(guān)裝置的輸出特性曲線及電阻傳感器輸出特性曲線示意圖。黑體虛線表示跨越電阻傳感器的電壓?？芍?，當(dāng)負(fù)載電流ic1足夠大時(shí)，該開(kāi)關(guān)裝置及該感測(cè)電阻每一端的跨壓足夠大，并且可被確實(shí)地控制。但是，當(dāng)負(fù)載電流ic2過(guò)小時(shí)，特別是在零交越點(diǎn)附近，該電阻傳感器的跨壓Vde2是小的，并且難以從截?cái)鄷簯B(tài)響應(yīng)中所產(chǎn)生的雜訊中分離出來(lái)。同時(shí)，該開(kāi)關(guān)裝置的導(dǎo)通電壓降為Vde2，并不隨電流下降而等比例下降，而是以指數(shù)方式下降。因此，當(dāng)負(fù)載電流較低時(shí)，導(dǎo)通電壓依然被維持在相當(dāng)大的數(shù)值。也就是說(shuō)，即使是在相當(dāng)?shù)偷呢?fù)載電流，Vde依然維持在相當(dāng)大的數(shù)值。因此，電流方向檢測(cè)裝置312對(duì)于指示電流方向而言是可靠且敏感的。如圖3、4及5所示的取樣器310，此取樣器可藉由微處理器或控制器實(shí)施。
圖7是本發(fā)明第二較佳實(shí)施例的電流方向檢測(cè)電路示意圖。如圖7所示，該電流方向檢測(cè)裝置414包括一二極管416及一電阻415。與第一實(shí)施例相較的下，該二極管416是處于反向且其連接位置與該電阻415交換。圖8及圖9則表示對(duì)應(yīng)的運(yùn)作。于圖中，類似第一較佳實(shí)施例的情況，該電壓脈波序列Vde依據(jù)下臂開(kāi)關(guān)裝置402的閘驅(qū)動(dòng)訊號(hào)PWM4以電壓序列的形式表示。這些電壓序列的頻率與PWM截?cái)囝l率相同，其高電壓準(zhǔn)位為Vcc與該二極管416的總和，而低電壓準(zhǔn)位則與電流方向相關(guān)。第二較佳實(shí)施例的其它元件，如開(kāi)關(guān)裝置401，二極管403，負(fù)載406，比較器408，隔離器409，取樣器410，以及訊號(hào)識(shí)別裝置413具有與第一較佳實(shí)施例相同的功能。
請(qǐng)參照?qǐng)D8，當(dāng)該負(fù)載電流流出相位電橋411時(shí)，在該開(kāi)關(guān)裝置402的閘驅(qū)動(dòng)訊號(hào)為高的周期期間，該電壓脈波序列Vde呈現(xiàn)一負(fù)低電準(zhǔn)位，其與該二極管404的電壓降相等。而于圖9，該負(fù)載電流流入該相位電橋411，且于該開(kāi)關(guān)裝置402的閘驅(qū)動(dòng)訊號(hào)為高的周期期間，該電壓脈波序列Vde呈現(xiàn)一正低電準(zhǔn)位，其與該開(kāi)關(guān)裝置402的電壓降相等。因此，該電壓脈波序列Vde包括電流方向的全部信息。
藉由以上所述的本發(fā)明的設(shè)計(jì)，電流方向可以藉由電壓脈波序列Vde的識(shí)別而獲得。這可以藉由依據(jù)該開(kāi)關(guān)裝置301，302或該開(kāi)關(guān)裝置401，402來(lái)比較電壓脈波序列Vde的電壓準(zhǔn)位與一預(yù)定電壓準(zhǔn)位而輕易地實(shí)現(xiàn)。圖3及圖7表示藉由該訊號(hào)識(shí)別裝置313及413的實(shí)施例。此該訊號(hào)識(shí)別裝置包括一比較器，一隔離器及一取樣器。此取樣器可以是光耦合器。比較器比較電壓脈波序列Vde與一預(yù)定電壓準(zhǔn)位。該比較器的輸出被該隔離器隔離并被傳送至取樣器。該取樣器對(duì)該電壓脈波序列Vde進(jìn)行取樣，其經(jīng)由該比較器及該光耦合器進(jìn)行訊號(hào)處理，并對(duì)應(yīng)上臂開(kāi)關(guān)裝置的閘驅(qū)動(dòng)訊號(hào)PWM1或下臂開(kāi)關(guān)的閘驅(qū)動(dòng)訊號(hào)PWM4而判斷其狀態(tài)。值得注意的是，使用微電腦的訊號(hào)識(shí)別裝置可以藉由數(shù)字或硬件電路而實(shí)施。
另一方面，本發(fā)明提供一種當(dāng)電壓方向已知時(shí)，獲得激磁電壓與相位電橋的輸出電流之間的相位角的方法。于許多情況中，施加于相位電橋的激磁電壓的相位可清楚地在控制器中得知。當(dāng)獲得輸出電流的零交越點(diǎn)時(shí)，可求得激磁電壓與輸出電流之間的相位角。
此外，本發(fā)明提供另一種方法以檢測(cè)輸出電流是否含有DC成份。藉由本方法可獲得輸出電流的零交越點(diǎn)。如果輸出電流包括一DC成份，零交越點(diǎn)之間的區(qū)間將不會(huì)相同。也就是說(shuō)，當(dāng)電流檢測(cè)訊號(hào)的不對(duì)稱時(shí)表示輸出電流中具有DC成份。
雖然于上述的實(shí)施例中，相位電橋是從IGBT所構(gòu)成，本發(fā)明也可被應(yīng)用于以場(chǎng)效晶體管(FET)，閘關(guān)閉閘流體或晶體管實(shí)施的逆變器或轉(zhuǎn)換器。即使于以上的實(shí)施例中例示逆變器或轉(zhuǎn)換器的單一相位，本發(fā)明也同樣地可被應(yīng)用于多相位的逆變器或轉(zhuǎn)換器。
圖10表示依據(jù)本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例。與第一及第二較佳實(shí)施例相較之下，其不同的處在于并未應(yīng)用一隔離器于此電流方向檢測(cè)裝置。
綜合上述，本發(fā)明可提供一種具有高精確度、高可靠度及低成本電路的逆變器或轉(zhuǎn)換器的電流方向檢測(cè)的裝置及方法，利用該裝置及方法亦可檢測(cè)出逆變器或轉(zhuǎn)換器的輸出電壓與輸出電流之間的相位角，以及檢測(cè)輸出電流是否為零或包括一DC成份。
權(quán)利要求
1.一種電流方向檢測(cè)裝置，具有至少一藉由串聯(lián)的電子開(kāi)關(guān)所形成一相位電橋，該電子開(kāi)關(guān)包含一開(kāi)關(guān)裝置并聯(lián)一反向二極管，一第一節(jié)點(diǎn)位于串聯(lián)的電子開(kāi)關(guān)之間用以電連接一負(fù)載，該相位電橋的一端電連接至一第一直流電電源的一端，而該電橋的另一端電連接至該第一直流電電源的另一端，其特征在于，包括一二極管，具有一陰極端電連接至該第一節(jié)點(diǎn)；一電阻，具有一端電連接至該二極管的一陽(yáng)極端以形成一第二節(jié)點(diǎn)，而其另一端電連接至一第二直流電電源；以及一比較器，具有一輸入端電連接至該二極管的該陽(yáng)極，以及另一輸入端電連接至一預(yù)定電壓準(zhǔn)位，其中該第一節(jié)點(diǎn)的電流方向是由該比較器的一輸出訊號(hào)所決定。
2.如權(quán)利要求1所述的電流方向檢測(cè)裝置，其特征在于，該電流方向檢測(cè)裝置是應(yīng)用于一逆變器或一轉(zhuǎn)換器。
3.如權(quán)利要求1所述的電流方向檢測(cè)裝置，其特征在于，當(dāng)該電流流出該第一節(jié)點(diǎn)時(shí)，該比較器的該輸出訊號(hào)為一高電準(zhǔn)位，而該電流流入該第一節(jié)點(diǎn)時(shí)，該比較器的該輸出訊號(hào)為一低電準(zhǔn)位。
4.如權(quán)利要求1所述的電流方向檢測(cè)裝置，其特征在于，該電流流出該第一節(jié)點(diǎn)時(shí)，該比較器的該輸出訊號(hào)為一低電準(zhǔn)位，而該電流流入該第一節(jié)點(diǎn)時(shí)，該比較器的該輸出訊號(hào)為一高電準(zhǔn)位。
5.如權(quán)利要求3或4所述的電流方向檢測(cè)裝置，其特征在于，該電流方向檢測(cè)裝置還包括一取樣器，其輸入端電連接于該比較器的一輸出端，且當(dāng)該相位電橋的一下臂開(kāi)關(guān)裝置的一閘驅(qū)動(dòng)訊號(hào)致能期間，執(zhí)行一取樣動(dòng)作。
6.如權(quán)利要求5所述的電流方向檢測(cè)裝置，其特征在于，該電流方向檢測(cè)裝置還包括一隔離器電連接于該比較器的該輸出端與該取樣器的該輸入端之間，且于該相位電橋的一上臂開(kāi)關(guān)裝置的一閘驅(qū)動(dòng)訊號(hào)截止期間執(zhí)行一取樣動(dòng)作。
7.如權(quán)利要求1所述的電流方向檢測(cè)裝置，其特征在于，該相位電橋包括一上臂開(kāi)關(guān)裝置以及一下臂開(kāi)關(guān)裝置，而該電流方向檢測(cè)裝置還包括一訊號(hào)識(shí)別裝置電連接于該二極管的該陽(yáng)極，用以依據(jù)該相位電橋的一閘驅(qū)動(dòng)訊號(hào)，藉由識(shí)別該第二節(jié)點(diǎn)的該電壓序列的一低準(zhǔn)位電壓而輸出一電流檢測(cè)訊號(hào)。
8.如權(quán)利要求1所述的電流方向檢測(cè)裝置，其特征在于，當(dāng)一電壓方向已知，則獲得一激磁電壓與一輸出電流之間的一相位角。
9.如權(quán)利要求1所述的電流方向檢測(cè)裝置，其特征在于，該電流方向檢測(cè)裝置檢測(cè)該輸出電流是否具有一直流電成份。
10.一種電流方向檢測(cè)裝置，具有至少一藉由串聯(lián)的電子開(kāi)關(guān)所形成一相位電橋，該電子開(kāi)關(guān)包含一開(kāi)關(guān)裝置并聯(lián)一反向二極管，一第一節(jié)點(diǎn)位于串聯(lián)的電子開(kāi)關(guān)之間用以電連接一負(fù)載，該相位電橋的一端電連接至一第一直流電電源的一端，而該電橋的另一端電連接至該第一直流電電源的另一端，其特征在于，包括一二極管，具有一陰極端電連接至一第二直流電電源；一電阻，具有一端電連接至該電子開(kāi)關(guān)之間的該第一節(jié)點(diǎn)，而其另一端電連接至該二極管的一陽(yáng)極端以形成一第二節(jié)點(diǎn)；以及一比較器，其一輸入端電連接至該第二節(jié)點(diǎn)，以及另一輸入端電連接至一預(yù)定電壓準(zhǔn)位，其中該第一節(jié)點(diǎn)的電流方向是由該比較器的一輸出訊號(hào)所決定。
11.如權(quán)利要求10所述的電流方向檢測(cè)裝置，其特征在于，當(dāng)一電壓方向已知，則獲得一激磁電壓與一輸出電流之間的一相位角，且該電流方向檢測(cè)裝置檢測(cè)該輸出電流是否具有一直流電成份。
12.一種電流方向檢測(cè)方法，應(yīng)用于具有串聯(lián)的電子開(kāi)關(guān)的一相位電橋，每一該電子開(kāi)關(guān)包含一開(kāi)關(guān)裝置并聯(lián)一反向二極管，一第一節(jié)點(diǎn)位于串聯(lián)的電子開(kāi)關(guān)之間用以電連接一負(fù)載，該相位電橋的一端電連接至一第一直流電電源的一端，而該電橋的另一端電連接至該第一直流電電源的另一端，其特征在于，包括以下步驟提供一二極管，具有一陰極端電連接至該電子開(kāi)關(guān)之間的該第一節(jié)點(diǎn)；以及提供一電阻，具有一端電連接至該二極管的一陽(yáng)極端以形成一第二節(jié)點(diǎn)，而其另一端電連接至一第二直流電電源，其中該第一節(jié)點(diǎn)的電流方向是由該第二節(jié)點(diǎn)的一訊號(hào)的大小所決定。
13.一種電流方向檢測(cè)方法，應(yīng)用于具有串聯(lián)的電子開(kāi)關(guān)的一相位電橋，每一該電子開(kāi)關(guān)包含一開(kāi)關(guān)裝置并聯(lián)一反向二極管，一第一節(jié)點(diǎn)位于串聯(lián)的電子開(kāi)關(guān)之間用以電連接一負(fù)載，該相位電橋的一端電連接至一第一直流電電源的一端，而該電橋的另一端電連接至該第一直流電電源的另一端，其特征在于，包括以下步驟提供一二極管，具有一陰極端電連接至一第二直流電電源；以及提供一電阻，具有一端電連接至該電子開(kāi)關(guān)之間的該第一節(jié)點(diǎn)，而其另一端電連接至該二極管的一陽(yáng)極端以形成一第二節(jié)點(diǎn)；其中該第一節(jié)點(diǎn)的電流方向是由該第二節(jié)點(diǎn)的一訊號(hào)的大小所決定。
14.如權(quán)利要求12或13所述的電流方向檢測(cè)方法，其特征在于，該電流方向檢測(cè)方法還包括步驟當(dāng)一電壓方向已知，則獲得一激磁電壓與一輸出電流之間的一相位角。
15.如權(quán)利要求12或13所述的電流方向檢測(cè)方法，其特征在于，該電流方向檢測(cè)方法還包括步驟檢測(cè)該輸出電流是否具有一直流電成份。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于脈寬調(diào)制(PWM)轉(zhuǎn)換器或逆變器中電流方向檢測(cè)的裝置及方法，PWM轉(zhuǎn)換器或逆變器中具有至少一上臂及下臂，每一臂包括具有一反向并聯(lián)二極管的開(kāi)關(guān)裝置。其中，該開(kāi)關(guān)裝置跨壓的大小及極性是根據(jù)流經(jīng)該開(kāi)關(guān)裝置的電流方向而定，其中該電流方向是藉由于一觸發(fā)訊號(hào)的導(dǎo)通周期內(nèi)對(duì)該跨壓取樣而知悉。于小電流的運(yùn)作情況中，該取樣電壓值對(duì)比于該電流大小而言相當(dāng)大，并且易于被鑒別。此外，本發(fā)明亦提供用以獲得一負(fù)載電流與一輸出電壓之間的相位角，并藉以判斷該輸出電流是否為0或包括直流(DC)成份的方法。因此，本發(fā)明可提供一高精確度的電流方向檢測(cè)的裝置及方法。
文檔編號(hào)G01R19/14GK1455507SQ03104168
公開(kāi)日2003年11月12日 申請(qǐng)日期2003年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月2日
發(fā)明者應(yīng)建平, 吳志敢, 王進(jìn) 申請(qǐng)人:臺(tái)達(dá)電子工業(yè)股份有限公司