元智大學之高效率高昇壓換流技術，主要開發一系列高效率高昇壓比例之直流轉換裝置，應用於各種低壓電源昇壓至直流高壓，以利後級反流器(Inverter)轉換成交流電壓，作為獨立供電或市電併聯之電源轉換裝置。本專利之相關產品如不斷電系統與混合動力車之電池昇壓與充電技術，太陽光電池、 燃料電池與風力等發電系統電源轉換，以及高壓直流-直流轉換需求。本專利群皆具有高性能、高轉換效率、低成本與元件少之特徵，尤其轉換效率不僅超越業界，並發表與領先國際重要期刊，此有利於技術商品化與提升競爭優勢。有關高效率高昇壓換流技術群組共有六個專利，包含電壓箝制技術(中華民國發明專利第I238590號、第I239134號及第I239136號)、柔性切換技術(中華民國發明專利第I238589號及第I252589號)以及雙向換流技術(中華民國發明專利第I262646號) 。
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1.專利名稱:高效率高昇壓比直流/直流換流器(中華民國發明專利第I238590號)
專利摘要:本發明係發展一高效率高昇壓比直流/直流換流器，主要解決開關截止時，箝制開關兩端所產生之突波電壓，同時具有高效率與高昇壓比之效能。習用之昇壓電路通常採單電感所組成之昇壓式換流器，該電路中功率半導體開關同時承受高電壓、大電流及輸出二極體之逆向恢復突波電流，是故其電源轉換效率不彰，昇壓侷限最高約七倍比例。其次，利用變壓器昇壓，昇壓範圍受限於匝數比，倘若無法有效處理漏感能量情形下，轉換效率難以提高。本裝置於開關導通時，耦合電感一次側繞組之高激磁電流儲能，同時箝制電容放電至輔助昇壓電容;開關截止期間，激磁電流續流，於耦合電感二次側繞組端昇壓，並將箝制電容電壓及輔助電容電壓，三者串聯對濾波電路充電，因此昇壓比高於習用電路。另，本創作具有電壓箝制特性，開關承受電壓遠低於輸出額定電壓，且導通時具有零電流切換特性，可以選用較低電壓低導通損失之功率半導體開關;電路中二極體沒有逆向恢復電流問題，甚至可以採用蕭基二極體。綜上所述，本發明之電路架構，低壓側之大電流採用低導通損失之元件，高壓側抑制在低電流，從理論與實驗波形，均能證明可達成高轉換效率之目的。本發明所揭示之換流器可以將傳統蓄電池、燃料電池、太陽能發電以及風力發電之低輸出電壓，轉換為高電壓直流電源供電系統，增加能源使用效率。
2.專利名稱:高效率電壓箝制直流/直流換流器(中華民國發明專利第I239134號)
專利摘要:本發明主旨為發展高效率電壓箝制直流/直流換流器。傳統單電感所組成之昇壓式換流器為習用之昇壓電路，然而電路中功率半導體開關需具備承受高電壓及大電流之容量，且輸出二極體存在逆向恢復突波電流之問題，因此其電源轉換效率不彰且其昇壓比例有所限制。本發明之高效率電壓箝制直流/直流換流器，運用電感及變壓器之組合，大幅提高昇壓比，利用電感提供變壓器反向電流，此促進變壓器採四象限切換模式，增加鐵芯利用率，充分表現出變壓器之特點。此外，使用電壓箝制技術，降低開關之額定電壓規格，減少開關導通損失，更進一步使得輸出側二極體可選擇較低額定電壓規格之蕭基二極體。蕭基二極體無一般二極體之空乏區，截止時無逆向恢復電流，此元件具極低的切換損失與導通損失。爰此，本發明之電路架構電壓箝制效果佳，全部二極體使用蕭基二極體，轉換效率高且符合低電壓高電流之特性需求。本發明之高效率電壓箝制直流/直流換流器可以將傳統蓄電池、燃料電池、太陽能發電以及風力發電之低輸出電壓，轉換為高電壓直流電源供電系統，增加能源使用效率。
3.專利名稱:具減低開關耐壓效能之高效率高昇壓比換流器(中華民國發明專利第I239136號)
專利摘要:本發明主旨為發展具減低開關耐壓效能之高效率高昇壓比換流器。傳統單電感所組成之昇壓式換流器為習用之昇壓電路，然而電路中功率半導體開關需具備承受高電壓及大電流之容量，且輸出二極體存在逆向回復突波電流之問題，因此其電源轉換效率不彰且其昇壓比例有所限制。運用耦合電感有助於昇壓比例提昇，但耦合電感之漏感易造成功率半導體開關突波電壓，一般需提高開關之耐壓規格，因此無法使用低壓低導通阻抗之功率半導體開關。本發明之具減低開關耐壓效能之高效率高昇壓比換流器，運用三繞組耦合電感，不需要增加功率半導體開關之責任週期，即可大幅度提高傳統昇壓式換流器之昇壓比例，並且增加耦合電感之鐵粉芯利用率。另一方面，由於耦合電感具有洩漏電感之特性，本發明除將漏感之能量直接送至輸出端負載，以避免環流現象及功率半導體開關上突波電壓產生，更以此耦合電感一、二次側電流交越所形成延遲時間，以減低輸出端二極體逆向回復之突波電流，達成高效率低壓直流電源轉換成高壓直流電源之目的。本發明之具減低開關耐壓效能之高效率高昇壓比換流器可以將傳統蓄電池、燃料電池、太陽能發電以及風力發電之低輸出電壓，轉換為高電壓直流電源供電系統，增加能源使用效率。
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