TWI897792B

TWI897792B - 變壓模組及固態變壓器

Info

Publication number: TWI897792B
Application number: TW114100900A
Authority: TW
Inventors: 蘇益立; 黃文隆; 廖長鴻; 葉柏毅
Original assignee: 台達電子工業股份有限公司
Priority date: 2025-01-09
Filing date: 2025-01-09
Publication date: 2025-09-11

Abstract

一種變壓模組，包含交流-直流轉換器、直流-直流轉換器以及控制器。交流-直流轉換器接收交流電壓，並包含第一橋臂、第二橋臂以及直流鏈。第一橋臂具有多個第一開關。直流鏈用以產生直流鏈電壓。直流-直流轉換器用以接收直流鏈電壓，並包含多個第二開關。控制器用以：偵測交流-直流轉換器的第一檢測訊號以及直流-直流轉換器的第二檢測訊號；響應於第一檢測訊號處於異常狀態，透過第二開關下降直流鏈電壓；以及響應於第二檢測訊號處於異常狀態，透過第一開關下降直流鏈電壓。

Description

變壓模組及固態變壓器

本發明有關一種變壓模組及固態變壓器，且特別是有關直流鏈電壓準位的變壓模組及固態變壓器。

固態變壓器內的變壓模組進入旁路模式時，其理想狀態為變壓模組的直流鏈電壓會隨著時間下降，然而在習知技術中，所述直流鏈電壓其實會隨著時間上升，因為變壓模組內部的雜散電容會在旁路模式下放電而導致直流鏈電壓提升，進而使得變壓模組的內部其餘元件損壞。

如何在旁路模式下抵銷變壓模組內雜散電容的放電電壓而降低直流鏈電壓，是本領域技術人員所要處理的重要課題。

本揭示文件提供一種變壓模組。該變壓模組包含：交流-直流轉換器、直流-直流轉換器，以及控制器。交流-直流轉換器用以接收一交流電壓，並包含旁路開關電路、第一橋臂、第二橋臂以及直流鏈。第一橋臂耦接旁路開關電路，具有多個第一開關。第二橋臂耦接第一橋臂。直流鏈耦接第一橋臂以及第二橋臂，用以產生直流鏈電壓。直流-直流轉換器耦接直流鏈，用以接收直流鏈電壓，並包含多個第二開關。多個第二開關耦接直流鏈。控制器耦接交流-直流轉換器以及直流-直流轉換器，並用以：偵測交流-直流轉換器的第一檢測訊號以及直流-直流轉換器的第二檢測訊號；響應於第一檢測訊號處於異常狀態，透過第二開關下降直流鏈電壓；以及響應於第二檢測訊號處於異常狀態，透過第一開關下降直流鏈電壓。

本揭示文件另提供一種固態變壓器。該種固態變壓器接收一交流電壓，並包含具有多個變壓模組。該些變壓模組的每一者均包含：交流-直流轉換器、直流-直流轉換器，以及控制器。交流-直流轉換器用以接收一交流電壓，並包含旁路開關電路、第一橋臂、第二橋臂以及直流鏈。第一橋臂耦接旁路開關電路，具有多個第一開關。第二橋臂耦接該第一橋臂直流鏈耦接第一橋臂以及第二橋臂，用以產生直流鏈電壓。直流-直流轉換器耦接直流鏈，用以接收直流鏈電壓，並包含多個第二開關。多個第二開關耦接直流鏈。控制器耦接交流-直流轉換器以及直流-直流轉換器，並用以：偵測交流-直流轉換器的第一檢測訊號以及直流-直流轉換器的第二檢測訊號；響應於第一檢測訊號處於異常狀態，透過第二開關下降直流鏈電壓；以及響應於第二檢測訊號處於異常狀態，透過第一開關下降直流鏈電壓。多個變壓模組的輸入端串聯、輸出端並聯。

綜上所述，本發明的變壓模組及固態變壓器可利用其本身的第一開關以及第二開關，在變壓模組進入旁路模式時讓直流鏈電壓下降。

以下將配合相關圖式來說明本揭示文件的實施例。圖式中，相同的標號表示相同或類似的元件或方法流程。

請參照第1圖，第1圖為依據本揭示文件一實施例的變壓模組100的示意圖。在第1圖的實施例中，變壓模組100包含交流-直流轉換器110、直流-直流轉換器120以及控制器130。

交流-直流轉換器110可為橋式交流-直流轉換電路或任意習知的交流-直流轉換電路，用以接收交流電壓並將其轉換為直流電壓。在本實施例中，交流-直流轉換器110透過輸入端接收交流電壓VAC1。交流-直流轉換器110包含旁路開關電路BS1、橋臂BA1、橋臂BA2以及直流鏈DCL1。旁路開關電路BS1可用於控制交流電壓VAC1是否從交流-直流轉換器110的輸入端流入交流-直流轉換器110。旁路開關電路BS1的輸入端可接收交流電壓VAC1，旁路開關電路BS1的其中一輸出端耦接橋臂BA1，旁路開關電路BS1的另一輸出端耦接橋臂BA2。橋臂BA1以及橋臂BA2可將來自旁路開關電路BS1的交流電壓VAC1轉換為直流電壓，並將該直流電壓施加於直流鏈DCL1上，以產生直流鏈電壓VDCL1。

橋臂BA1可耦接旁路開關電路BS1，以接收交流電壓VAC1。橋臂BA1包含開關SW1_1、SW1_2、SW1_3、SW1_4。開關SW1_1、SW1_2、SW1_3、SW1_4串聯在一起。開關SW1_1、SW1_2、SW1_3、SW1_4可為電晶體開關元件。

直流鏈DCL1耦接橋臂BA1以及橋臂BA2，以產生直流鏈電壓VDCL1。確切來說，直流鏈DCL1可與橋臂BA1、橋臂BA2並聯，直流鏈DCL1的第一端可耦接開關SW1_1的其中一端，直流鏈DCL1的第二端可耦接開關SW1_4的其中一端，使開關SW1_1、SW1_2、SW1_3、SW1_4在相互串聯的情況下接收直流鏈電壓VDCL1。

直流-直流轉換器120可為直流變壓器、直流穩壓電路或任意習知的直流-直流轉換電路，用以將其輸入端的直流電壓進行調整並輸出。

在本實施例中，直流-直流轉換器120耦接直流鏈DCL1，透過輸入端接收直流鏈電壓VDCL1，並根據直流鏈電壓VDCL1輸出直流電壓VDC1。

直流-直流轉換器120包含開關SW2_1、SW2_2、SW2_3、SW2_4。開關SW2_1、SW2_2、SW2_3、SW2_4串聯在一起，而開關SW1_1的其中一端和開關SW1_4的其中一端分別耦接直流鏈DCL1的兩個端點，使開關SW2_1、SW2_2、SW2_3、SW2_4在相互串聯的情況下接收直流鏈電壓VDCL1。並且，開關SW2_1、SW2_2、SW2_3、SW2_4可為電晶體或任意用於導通或截止電路的習知元件，本發明對此不做限制。

控制器130耦接交流-直流轉換器110以及直流-直流轉換器120。控制器130可接收並偵測交流-直流轉換器110的檢測訊號DS1以及直流-直流轉換器120的檢測訊號DS2。

在本實施例中，檢測訊號DS1係用於表示交流-直流轉換器110是否正常運作。當檢測訊號DS1處於正常狀態時，代表交流-直流轉換器110正常運作；而當檢測訊號DS1處於異常狀態時，代表交流-直流轉換器110可能發生故障。檢測訊號DS1可為交流-直流轉換器110內的任意訊號（例如，交流-直流轉換器110內的輸入電流、未繪示於第1圖之內部元件電壓或直流鏈電壓VDCL1的至少一者，本發明並不限定）。

當檢測訊號DS1處於異常狀態時，交流-直流轉換器110發生故障，控制器130可使旁路開關電路BS1導通，使變壓模組100進入旁路模式。在旁路模式下，交流-直流轉換器110的輸入端短路，嘗試阻斷交流電壓VAC1流入交流-直流轉換器110內部。在此期間，控制器130可偵測直流鏈電壓VDCL1因交流-直流轉換器110內部之雜散電容放電而提升的電壓值。當直流鏈電壓VDCL1的電壓值上升至預設最大值（例如，直流鏈電壓VDCL1的電壓值自檢測訊號DS1進入異常狀態起上升百分之五，本發明不限定具體電壓值），控制器130可透過控制訊號CS2控制直流-直流轉換器120的開關SW2_1、SW2_2、SW2_3、SW2_4，並利用開關SW2_1、SW2_2、SW2_3、SW2_4下降直流鏈電壓VDCL1（例如，直流鏈電壓VDCL1可下降至其進入異常狀態時的電壓值的百分之五十、百分之十或零伏特，本發明不限定具體電壓值）。

在本實施例中，檢測訊號DS2係用於表示直流-直流轉換器120是否正常運作。當檢測訊號DS2處於正常狀態時，代表直流-直流轉換器120正常運作；而當檢測訊號DS2處於異常狀態時，代表直流-直流轉換器120可能發生故障。檢測訊號DS2可為直流-直流轉換器120內的任意訊號（例如，直流-直流轉換器120內的輸入電流、直流電壓VDC1或直流-直流轉換器120的輸出電流的至少一者，本發明並不限定）。

當檢測訊號DS2處於異常狀態時，直流-直流轉換器120發生故障，控制器130同樣可使變壓模組100進入旁路模式。在此期間，控制器130可偵測直流鏈電壓VDCL1的電壓值。當直流鏈電壓VDCL1的電壓值上升至所述預設最大值，控制器130透過控制訊號CS1控制交流-直流轉換器110內的開關SW1_1、SW1_2、SW1_3、SW1_4，並利用開關SW1_1、SW1_2、SW1_3、SW1_4下降直流鏈電壓VDCL1（例如，直流鏈電壓VDCL1可下降至其進入異常狀態時的電壓值的百分之五十、百分之十或零伏特，本發明不限定具體電壓值）。

在本實施例中，控制器130可透過控制訊號CS1反覆切換開關SW1_1、SW1_2、SW1_3、SW1_4，或是透過控制訊號CS2反覆切換開關SW2_1、SW2_2、SW2_3、SW2_4，利用這些開關的硬切換（hard switching）特性來消耗直流鏈電壓VDCL1，進而使直流鏈電壓VDCL1下降。

除上述內容之外，在一些實施例中，若檢測訊號DS1以及檢測訊號DS2同時處於異常狀態，控制器130可在直流鏈電壓VDCL1上升至所述預設最大值時，啟動變壓模組100的過壓保護功能，使變壓模組100停機。

綜上所述，變壓模組100可利用開關SW1_1、SW1_2、SW1_3、SW1_4和開關SW2_1、SW2_2、SW2_3、SW2_4，在變壓模組100進入旁路模式後，讓直流鏈電壓VDCL1下降。

請參照第2圖，第2圖為依據本揭示文件一實施例的變壓模組200的示意圖。在第2圖中，變壓模組200包含交流-直流轉換器210、直流-直流轉換器220以及控制器230。第2圖之變壓模組200可對應第1圖之變壓模組100。確切來說，變壓模組200可用於表示變壓模組100的元件配置細節，第2圖的交流-直流轉換器210、直流-直流轉換器220以及控制器230可分別對應第1圖的交流-直流轉換器110、直流-直流轉換器120以及控制器130。

第2圖的一實施例中，交流-直流轉換器210包含旁路開關電路BS1、橋臂BA1、橋臂BA2以及直流鏈DCL1。並且，交流-直流轉換器210進一步包含電阻R1、R2、R3、R4以及電容C1、C2、C3、C4。電阻R1、R2、R3、R4串聯在一起。電阻R1的第一端耦接直流鏈DCL1的第一端，電阻R1的第二端耦接電阻R2的第一端，電阻R2的第二端耦接電阻R3的第一端，電阻R3的第二端耦接電阻R4的第一端，電阻R4的第二端耦接直流鏈DCL1的第二端。電阻R1並聯電容C1，電阻R2並聯電容C2，電阻R3並聯電容C3，電阻R4並聯電容C4。

旁路開關電路BS1包含開關SBS1、SBS2以及銅片開關RLY。交流-直流轉換器210輸入端的兩個端點分別耦接開關SBS1的第一端和開關SBS2的第二端，開關SBS1的第二端耦接開關SBS2的第一端。銅片開關RLY的兩個端點分別耦接開關SBS1的第一端和開關SBS2的第二端。

橋臂BA1包含開關SW1_1、SW1_2、SW1_3、SW1_4以及二極體DP1、DN1。開關SW1_1的第一端耦接橋臂BA2和電阻R1的第一端，開關SW1_1的第二端耦接開關SW1_2的第一端和二極體DP1的陰極端。開關SW1_2的第二端耦接旁路開關電路BS1之開關SBS1的第一端、銅片開關RLY的第一端和開關SW1_3的第一端。開關SW1_3的第二端耦接開關SW1_4的第一端和二極體DN1的陽極端。開關SW1_4的第二端耦接橋臂BA2和電阻R4的第二端。二極體DP1的陽極端耦接二極體DN1的陰極端、二極體DP2的陽極端、二極體DN2的陰極端、電阻R2、R3和電容C2、C3。

橋臂BA2包含開關SW3_1、SW3_2、SW3_3、SW3_4以及二極體DP2、DN2。開關SW3_1的第一端耦接橋臂BA1和電阻R1的第一端，開關SW3_1的第二端耦接開關SW3_2的第一端和二極體DP2的陰極端。開關SW3_2的第二端耦接旁路開關電路BS1之開關SBS2的第二端、銅片開關RLY的第二端和開關SW3_3的第一端。開關SW3_3的第二端耦接開關SW3_4的第一端和二極體DN2的陽極端。開關SW3_4的第二端耦接橋臂BA1和電阻R4的第二端。

直流鏈DCL1包含電容CA、CB。電容CA的第一端耦接橋臂BA1之開關SW1_1的第一端和橋臂BA2之開關SW3_1的第一端。電容CA的第二端耦接電容CB的第一端。電容CB的第二端耦接橋臂BA1之開關SW1_4的第二端和橋臂BA2之開關SW3_4的第二端。

當變壓模組200正常運作時，旁路開關電路BS1未導通，電流IGRI可從交流-直流轉換器110的輸入端流經開關SBS1的第一端和銅片開關RLY的第一端，並流向開關SW1_2的第二端，進而流入橋臂BA1。電容C1的兩端可產生電壓VC1、電容C2的兩端可產生電壓VC2、電容C3的兩端可產生電壓VC3、電容C4的兩端可產生電壓VC4。電容CA的兩端可產生直流鏈電壓VDCL1_P，電容CB的兩端可產生直流鏈電壓VDCL1_N，而第2圖中的直流鏈電壓VDCL1_P、VDCL1_N可單獨或結合以做為第1圖中的直流鏈電壓VDCL1。

在本實施例中，直流-直流轉換器220包含開關SW2_1、SW2_2、SW2_3、SW2_4、S1、S2、S3、S4、電容CRP1、CRP2、CDC1以及變壓器電路TRF1。變壓器電路TRF1包含電感LRP1、LM1。直流-直流轉換器220進一步包含開關SW4_1、SW4_2、SW4_3、SW4_4、S5、S6、S7、S8、電容CRP3、CRP4、CDC2以及變壓器電路TRF2。變壓器電路TRF2包含電感LRP2、LM2。

開關SW2_1的第一端耦接直流鏈DCL1之電容CA的第一端。開關SW2_1的第二端耦接開關SW2_2的第一端和電容CRP1的第一端。開關SW2_2的第二端耦接開關SW2_3的第一端、電容CA的第二端和電容CB的第一端。開關SW2_3的第二端耦接開關SW2_4的第一端和電容CRP2的第一端。開關SW2_4的第二端耦接電容CB的第二端。電容CRP1和電容CRP2耦接至變壓器電路TRF1。電容CRP1的第二端耦接電感LRP1。電容CRP2的第二端耦接電感LM1，並向電感LM1傳輸電流ICRP1。

開關SW4_1的第一端耦接直流鏈DCL1之電容CA的第一端。開關SW4_1的第二端耦接開關SW4_2的第一端和電容CRP3的第一端。開關SW4_2的第二端耦接開關SW4_3的第一端、電容CA的第二端和電容CB的第一端。開關SW4_3的第二端耦接開關SW4_4的第一端和電容CRP4的第一端。開關SW4_4的第二端耦接電容CB的第二端。電容CRP3和電容CRP4耦接至變壓器電路TRF2。電容CRP3的第二端耦接電感LRP2。電容CRP4的第二端耦接電感LM2，並向電感LM2傳輸電流ICRP2。

在本實施例中，開關SBS1、SBS2、SW1_1、SW1_2、SW1_3、SW1_4、SW2_1、SW2_2、SW2_3、SW2_4、SW3_1、SW3_2、SW3_3、SW3_4、SW4_1、SW4_2、SW4_3、SW4_4、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8可為習知的電晶體開關元件。

當變壓模組200正常運作時，直流-直流轉換器220可從直流鏈DCL1接收直流鏈電壓VDCL1_P、VDCL1_N。而在直流-直流轉換器220中，電容CDC1的兩端可產生直流電壓VDC1_1，並產生直流輸出電流IDC1。電容CDC2的兩端可產生直流電壓VDC1_2，並產生直流輸出電流IDC2。第2圖中的直流電壓VDC1_1和直流電壓VDC1_2均可做為第1圖中的直流電壓VDC1。

控制器230包含交流-直流（AC/DC）保護模組232以及直流-直流（DC/DC）保護模組234。AC/DC保護模組232用於偵測交流-直流轉換器210的多個檢測訊號（對應第1圖的檢測訊號DS1），並判斷交流-直流轉換器210是否正常運作。所述多個檢測訊號包含電流IGRI、電壓VC1、電壓VC2、電壓VC3、電壓VC4、直流鏈電壓VDCL1_P和直流鏈電壓VDCL1_N。DC/DC保護模組234用於偵測直流-直流轉換器220的多個檢測訊號（對應第1圖的檢測訊號DS2），並判斷直流-直流轉換器220是否正常運作。所述多個檢測訊號包含電流ICRP1、電流ICRP2、直流輸出電流IDC1、直流輸出電流IDC2、直流電壓VDC1_1、直流電壓VDC1_2。

控制器230內建電壓電流量表。當上述諸多電壓電流值的其中一者不符合預設值範圍時（例如高於或低於某一預設準位達一定程度），便可判定交流-直流轉換器210或直流-直流轉換器220可能發生故障。當交流-直流轉換器210或直流-直流轉換器220的至少一者發生故障時，控制器230可透過控制訊號CS1_BS、CS1_1、CS1_2、CS1_3、CS1_4、CS2_1、CS2_2、CS2_3、CS2_4控制旁路開關電路BS1、交流-直流轉換器210和直流-直流轉換器220內的多個開關。

當AC/DC保護模組232判斷交流-直流轉換器210發生故障或DC/DC保護模組234判斷直流-直流轉換器220發生故障時，變壓模組200進入旁路模式，控制器230可調整控制訊號CS1_BS。在本實施例中，開關SBS1、SBS2和銅片開關RLY的控制端均接收控制訊號CS1_BS。控制訊號CS1_BS可在交流-直流轉換器210或直流-直流轉換器220發生故障時讓旁路開關電路BS1導通，使交流-直流轉換器210的輸入端短路。

當AC/DC保護模組232判斷交流-直流轉換器210發生故障而直流-直流轉換器220可正常運行時，變壓模組200進入旁路模式，控制訊號CS1_1、CS1_2、CS1_3、CS1_4可被設定為定電壓，用以使交流-直流轉換器210內的開關斷路；控制訊號CS2_1、CS2_2、CS2_3、CS2_4可被設定為脈波寬度調變訊號；並且，控制訊號CS2_1可被傳輸至開關SW2_1的控制端，控制訊號CS2_2可被傳輸至開關SW2_2的控制端，控制訊號CS2_3可被傳輸至開關SW2_3的控制端，控制訊號CS2_4可被傳輸至開關SW2_4的控制端，使開關SW2_1、SW2_2、SW2_3、SW2_4被分時導通，具體如第3圖所示。

請同時參照第2、3圖。第3圖為依據本揭示文件一實施例的脈波寬度調變訊號PWM1~PWM4的波形圖。脈波寬度調變訊號PWM1~PWM4之每一者的週期為時間長度T_total，脈波的工作時間長度為時間長度T1，工作週期為百分之25以下。脈波寬度調變訊號PWM1~PWM4會依序進入工作時間，也就是說，脈波寬度調變訊號PWM1可先輸出脈波，接著依序由脈波寬度調變訊號PWM2、PWM3、PWM4輸出脈波，然後再重新輪到脈波寬度調變訊號PWM1輸出脈波，循環往復。

對照第2圖的上述實施例，當AC/DC保護模組232判斷交流-直流轉換器210發生故障而直流-直流轉換器220可正常運行時，控制訊號CS2_1~CS2_4可被分別設定為脈波寬度調變訊號PWM1~PWM4，使開關SW2_1、SW2_2、SW2_3、SW2_4被依序切換。如此一來，開關SW2_1、SW2_2、SW2_3、SW2_4便可利用開關的硬切換特性來消耗直流鏈電壓VDCL1_P、VDCL1_N，進而使直流鏈電壓VDCL1_P、VDCL1_N下降。

在一些實施例中，控制訊號CS2_1可被傳輸至開關SW4_1的控制端，控制訊號CS2_2可被傳輸至開關SW4_2的控制端，控制訊號CS2_3可被傳輸至開關SW4_3的控制端，控制訊號CS2_4可被傳輸至開關SW4_4的控制端，使開關SW4_1~SW4_4和開關SW2_1~SW2_4同步被分時導通，進而使直流鏈電壓VDCL1_P、VDCL1_N下降得更快。

承接第2圖的上述實施例，當DC/DC保護模組234判斷直流-直流轉換器220發生故障而交流-直流轉換器210可正常運行時，控制訊號CS2_1、CS2_2、CS2_3、CS2_4可被設定為定電壓，用以使直流-直流轉換器220內的開關斷路；控制訊號CS1_1、CS1_2、CS1_3、CS1_4可被設定為脈波寬度調變訊號，並且，控制訊號CS1_1可被傳輸至開關SW1_1的控制端，控制訊號CS1_2可被傳輸至開關SW1_2的控制端，控制訊號CS1_3可被傳輸至開關SW1_3的控制端，控制訊號CS1_4可被傳輸至開關SW1_4的控制端，使開關SW1_1、SW1_2、SW1_3、SW1_4被分時導通，具體如第3圖所示。在此情況下，控制訊號CS1_1~CS1_4可被分別設定為脈波寬度調變訊號PWM1~PWM4，使開關SW1_1、SW1_2、SW1_3、SW1_4被依序切換。如此一來，開關SW1_1、SW1_2、SW1_3、SW1_4便可利用開關的硬切換特性來消耗直流鏈電壓VDCL1_P、VDCL1_N，進而使直流鏈電壓VDCL1_P、VDCL1_N下降。

在一些實施例中，控制訊號CS1_1可被傳輸至開關SW3_1的控制端，控制訊號CS1_2可被傳輸至開關SW3_2的控制端，控制訊號CS1_3可被傳輸至開關SW3_3的控制端，控制訊號CS1_4可被傳輸至開關SW3_4的控制端，使開關SW3_1~SW3_4和開關SW1_1~SW1_4同步被分時導通，進而使直流鏈電壓VDCL1_P、VDCL1_N下降得更快。

請參照第4圖，第4圖為依據本揭示文件一實施例的固態變壓器400的示意圖。固態變壓器400可為三相交流-直流電壓轉換電路。固態變壓器400的每一相均包含多個變壓模組（例如，第4圖的變壓模組410_1、410_2…410_N，其中N可為任意大於2的正整數；在一些實施例中，固態變壓器400的該相可僅包含變壓模組410_1、410_2，本發明對變壓模組的數量並無限制）。

第4圖的變壓模組410_1~410_N可對應第1圖之變壓模組100和第2圖之變壓模組200，因此，變壓模組410_1~410_N的元件配置和特性在此不多贅述。

值得一提的是，變壓模組410_1~410_N的輸入端串聯。變壓模組410_1~410_N可平均分擔交流電壓VAC4，也就是說，變壓模組410_1~410_N每一者的輸入端所承接的電壓值為交流電壓VAC4的1/N倍。

此外，變壓模組410_1~410_N的輸出端並聯。變壓模組410_1~410_N每一者的輸出端電壓均相同，即直流電壓VDC4。

綜上所述，本發明的變壓模組及固態變壓器均可利用其本身的第一開關以及第二開關，在變壓模組進入旁路模式後讓直流鏈電壓下降。

在說明書及申請專利範圍中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。然而，所屬技術領域中具有通常知識者應可理解，同樣的元件可能會用不同的名詞來稱呼。說明書及申請專利範圍並不以名稱的差異做為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來做為區分的基準。在說明書及申請專利範圍所提及的「包含」為開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。

另外，除非說明書中特別指明，否則任何單數格的用語都同時包含複數格的涵義。

以上僅為本揭示文件的較佳實施例，在不脫離本揭示文件的範圍或精神的情況下，可以對本揭示文件進行各種修飾和均等變化。綜上所述，凡在以下請求項的範圍內對於本揭示文件所做的修飾以及均等變化，皆為本揭示文件所涵蓋的範圍。

100、200、410_1、410_2、410_N:變壓模組 110、210:交流-直流轉換器 120、220:直流-直流轉換器 130、230:控制器 BS1:旁路開關電路 BA1、BA2:橋臂 232:AC/DC保護模組 234:DC/DC保護模組 SW1_1、SW1_2、SW1_3、SW1_4、SW2_1、SW2_2、SW2_3、SW2_4、SW3_1、SW3_2、SW3_3、SW3_4、SW4_1、SW4_2、SW4_3、SW4_4、SBS1、SBS2、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8:開關 DCL1:直流鏈 VAC1、VAC4:交流電壓 VDCL1、VDCL1_P、VDCL1_N:直流鏈電壓 VDC1、VDC4:直流電壓 DS1、DS2:檢測訊號 CS1、CS2、CS1_BS、CS1_1、CS1_2、CS1_3、CS1_4、CS2_1、CS2_2、CS2_3、CS2_4:控制訊號 RLY:銅片開關 DP1、DN1、DP2、DN2:二極體 R1、R2、R3、R4:電阻 C1、C2、C3、C4、CA、CB、CRP1、CRP2、CRP3、CRP4、CDC1、CDC2:電容 TRF1、TRF2:變壓器電路 LRP1、LM1、LRP2、LM2:電感 IGRI、ICRP1、ICRP2:電流 VC1、VC2、VC3、VC4:電壓 IDC1、IDC2:直流輸出電流 VDC1_1、VDC1_2:直流電壓 PWM1、PWM2、PWM3、PWM4:脈波寬度調變訊號 T_total、T1:時間長度 400:固態變壓器

第1圖為依據本揭示文件一實施例的變壓模組的示意圖。第2圖為依據本揭示文件一實施例的變壓模組的示意圖。第3圖為依據本揭示文件一實施例的脈波寬度調變訊號的波形圖。第4圖為依據本揭示文件一實施例的固態變壓器的示意圖。

100:變壓模組

110:交流-直流轉換器

120:直流-直流轉換器

130:控制器

BS1:旁路開關電路

BA1、BA2:橋臂

SW1_1、SW1_2、SW1_3、SW1_4、SW2_1、SW2_2、SW2_3、SW2_4:開關

DCL1:直流鏈

VAC1:交流電壓

VDCL1:直流鏈電壓

VDC1:直流電壓

DS1、DS2:檢測訊號

CS1、CS2:控制訊號

Claims

一種變壓模組，包含：一交流-直流轉換器，用以接收一交流電壓，並包含：一旁路開關電路；一第一橋臂，耦接該旁路開關電路，具有多個第一開關；一第二橋臂，耦接該第一橋臂；以及一直流鏈，耦接該第一橋臂以及該第二橋臂，用以產生一直流鏈電壓；一直流-直流轉換器，耦接該直流鏈，用以接收該直流鏈電壓，並包含：多個第二開關，耦接該直流鏈；以及一控制器，耦接該交流-直流轉換器以及該直流-直流轉換器，並用以：偵測該交流-直流轉換器的一第一檢測訊號以及該直流-直流轉換器的一第二檢測訊號；響應於該第一檢測訊號處於一異常狀態，透過該些第二開關下降該直流鏈電壓；以及響應於該第二檢測訊號處於該異常狀態，透過該些第一開關下降該直流鏈電壓。
如請求項1所述之變壓模組，其中該控制器進一步用以：其中響應該第一檢測訊號以及該第二檢測訊號同時處於該異常狀態，偵測該直流鏈電壓是否上升至一預設最大值，以使該變壓模組停機。
如請求項1所述之變壓模組，其中該控制器進一步用以：響應於該第一檢測訊號處於該異常狀態，導通該旁路開關電路，並偵測該直流鏈電壓是否從一第一電壓準位上升至一第二電壓準位；以及響應於該直流鏈電壓大於等於該第二電壓準位，透過該些第二開關將該直流鏈電壓下降至該第一電壓準位以下。
如請求項1所述之變壓模組，其中該控制器進一步用以：響應於該第二檢測訊號處於該異常狀態，導通該旁路開關電路，並偵測該直流鏈電壓是否從一第一電壓準位上升至一第二電壓準位；以及響應於該直流鏈電壓大於等於該第二電壓準位，透過該些第一開關將該直流鏈電壓下降至該第一電壓準位以下。
如請求項1所述之變壓模組，其中該控制器進一步用以：產生多個脈波寬度調變訊號；當該第一檢測訊號處於該異常狀態，透過該些脈波寬度調變訊號的每一者導通該些第二開關的對應一者，其中各該第二開關被分時導通；以及當該第二檢測訊號處於該異常狀態，透過該些脈波寬度調變訊號的每一者導通該些第一開關的對應一者，其中各該第一開關被分時導通。
如請求1所述之變壓模組，其中該些第一開關以及該些第二開關均利用一硬切換特性下降該直流鏈電壓。
如請求1所述之變壓模組，其中該第二橋臂具有多個第三開關，其中響應於該第二檢測訊號處於該異常狀態，該控制器透過該些第一開關以及該些第三開關下降該直流鏈電壓。
如請求1所述之變壓模組，其中直流-直流轉換器進一步包含：多個第四開關，耦接該直流鏈，其中響應於該第一檢測訊號處於該異常狀態，該控制器透過該些第二開關以及該些第四開關下降該直流鏈電壓。
如請求1所述之變壓模組，其中該第一檢測訊號根據該交流-直流轉換器之輸入電流、一第一內部電壓以及該直流鏈電壓的至少一者所產生，該第二檢測訊號根據該直流-直流轉換器之輸入電流、該直流-直流轉換器之輸出電壓以及該直流-直流轉換器之輸出電流的至少一者所產生。
一種固態變壓器，接收一交流電壓，並包含：多個變壓模組，該些變壓模組的每一者均包含：一交流-直流轉換器，用以根據該交流電壓以接收一交流分壓電壓，並包含：一旁路開關電路；一第一橋臂，耦接該旁路開關電路，具有多個第一開關；一第二橋臂，耦接該第一橋臂；以及一直流鏈，耦接該第一橋臂以及該第二橋臂，用以產生一直流鏈電壓；一直流-直流轉換器，耦接該直流鏈，用以接收該直流鏈電壓，並包含：多個第二開關，耦接該直流鏈；以及一控制器，耦接該交流-直流轉換器以及該直流-直流轉換器，並用以：偵測該交流-直流轉換器的一第一檢測訊號以及該直流-直流轉換器的一第二檢測訊號，響應於該第一檢測訊號處於一異常狀態，透過該些第二開關下降該直流鏈電壓；以及響應於該第二檢測訊號處於該異常狀態，透過該些第一開關下降該直流鏈電壓，其中該些變壓模組的輸入端串聯，該些變壓模組的輸出端並聯。
如請求項10所述之固態變壓器，其中該控制器進一步用以：其中響應該第一檢測訊號以及該第二檢測訊號同時處於該異常狀態，偵測該直流鏈電壓是否上升至一預設最大值，以使該固態變壓器停機。
如請求項10所述之固態變壓器，其中該控制器進一步用以：響應於該第一檢測訊號處於該異常狀態，導通該旁路開關電路，並偵測該直流鏈電壓是否從一第一電壓準位上升至一第二電壓準位；以及響應於該直流鏈電壓大於等於該第二電壓準位，透過該些第二開關將該直流鏈電壓下降至該第一電壓準位以下。
如請求項10所述之固態變壓器，其中該控制器進一步用以：響應於該第二檢測訊號處於該異常狀態，導通該旁路開關電路，並偵測該直流鏈電壓是否從一第一電壓準位上升至一第二電壓準位；以及響應於該直流鏈電壓大於等於該第二電壓準位，透過該些第一開關將該直流鏈電壓下降至該第一電壓準位以下。
如請求項10所述之固態變壓器，其中該控制器進一步用以：產生多個脈波寬度調變訊號；當該第一檢測訊號處於該異常狀態，透過該些脈波寬度調變訊號的每一者導通該些第二開關的對應一者，其中各該第二開關被分時導通；以及當該第二檢測訊號處於該異常狀態，透過該些脈波寬度調變訊號的每一者導通該些第一開關的對應一者，其中各該第一開關被分時導通。
如請求10所述之固態變壓器，其中該些第一開關以及該些第二開關均利用一硬切換特性下降該直流鏈電壓。
如請求10所述之固態變壓器，其中該第一檢測訊號根據該交流-直流轉換器之輸入電流、一第一內部電壓以及該直流鏈電壓的至少一者所產生，該第二檢測訊號根據該直流-直流轉換器之輸入電流、該直流-直流轉換器之輸出電壓以及該直流-直流轉換器之輸出電流的至少一者所產生。