具体实施方式

兹有关本发明的技术内容及详细说明，配合附图说明如下：

请参阅图2为本发明间接式矩阵转换器的电路方块示意图。间接式矩阵转换器100耦接电网200与负载300，且将电网200提供的第一交流电源Vac1转换为第二交流电源Vac2，以提供第二交流电源Vac2至负载300(例如但不限于，交流电机)。或者，负载300所提供的第二交流电源Vac2通过间接式矩阵转换器100转换为第一交流电源Vac1，且将第一交流电源Vac1馈送至电网200。

间接式矩阵转换器100包括滤波模块10、整流模块20、逆变模块30及控制单元40。整流模块20通过滤波模块10耦接第一交流电源Vac1，且逆变模块30耦接整流模块20与第二交流电源Vac2。控制单元40耦接整流模块20与逆变模块30，且输出多个控制信号Sc控制整流模块20与逆变模块30。具体而言，间接式矩阵转换器100为双向式转换器，控制单元40可利用控制信号Sc控制整流模块20将第一交流电源Vac1转换为直流电源Vdc，且控制逆变模块30将直流电源Vdc转换为第二交流电源Vac2。或者，控制单元40可利用控制信号Sc控制逆变模块30将第二交流电源Vac2转换为直流电源Vdc，且控制整流模块20将直流电源Vdc转换为第一交流电源Vac1。值得一提，于本发明的一实施例中，滤波模块10所使用的滤波元件(例如但不限于，电容或电感)，皆仅适用以滤波之用，其并非用来储存能量用，因此滤波元件的电容值或电感值可以设计的很小，以缩减体积。

请参阅图3为本发明间接式矩阵转换器的电路结构示意图，复配合参阅图2。整流模块20包括并联的三个T型桥臂(T1、T2、T3)，且每个T型桥臂(T1、T2、T3)包括双向开关202与功率桥臂204。双向开关202包括第一端202A与第二端202B，且T型桥臂(T1、T2、T3)的第一端202A分别耦接第一交流电源Vac1的其中一相序(R、S、T)。每个功率桥臂204皆包括串联的第一开关S1与第二开关S2，且双向开关202的第二端202B耦接第一开关S1的一端与第二开关S2的一端(意即，第二端202B耦接第一开关S1与第二开关S2之间的接点)。第一开关S1的另一端为正极端P，且第二开关S2的另一端为负极端N，正极端P与负极端N构成总线路径，且总线路径的跨压为直流电源Vdc。第一开关S1与第二开关S2分别并联第一二极管D1与第二二极管D2，且第一二极管D1与第二二极管D2可以外挂式或内建式的二极管(Body diode)。

逆变模块30包括并联的三个逆变桥臂302，且每个逆变桥臂302包括串联的第三开关S3与第四开关S4。第三开关S3耦接总线路径的正极端P，且第四开关S4耦接总线路径的负极端N。第二交流电源Vac2的其中一相序(U、V、W)分别耦接每个逆变桥臂302中，第三开关S3与第四开关S4之间的接点。具体而言，由于间接式矩阵转换器100在进行三相的第一交流电源Vac1与三相的第二交流电源Vac2的转换时，电压及电流的转换都在其中一个桥臂(意即一个T型桥臂(T1、T2、T3)与一个逆变桥臂302)中完成。而且，在任何时间，第一交流电源Vac1的任何的相位都可以通过间接式矩阵转换器100直接地连接到第二交流电源Vac2任何的相位，因此总线路径的正极端P与负极端N可以不需要包括储存直流电源Vdc的储能电容(意即，直流电源Vdc为时变的电源值)。使得整流模块20所转换出的直流电源Vdc可以直通地经过逆变模块30转换为第二交流电源Vac2。或者，逆变模块30所转换出的直流电源Vdc可以直通地经过整流模块20转换为第一交流电源Vac1。由于间接式矩阵转换器100不需要包括储存直流电源Vdc的储能电容，因此可大幅度地提高功率密度以及节省储能电容的体积及成本。

进一步而言，由于第一开关S1至第四开关S4是使用普通的晶体管，当晶体管在关断时，由于晶体管内部的接面二极管仍然是导通的，因此并无法完全地关断电流路径。因此若未有双向开关202的状况，会导致电流路径未完全关断而造成第一交流电源Vac1与第二交流电源Vac2转换之间，相位连接的错误。由于双向开关202具有能够完全阻断双向电压、电流的特性，因此整流模块20的每一相必须要使用一个双向开关202，才能完全且正确地关断每一相电流路径。且由于本发明的整流模块20中的每一相仅需单一个双向开关202(意即，整流模块20仅需要3个双向开关202)，因此可大幅度地降低整流模块20元件的成本，且降低整流模块20所占的电路体积。

请参阅图4A为本发明双向开关第一实施例的电路示意图、图4B为本发明双向开关第二实施例的电路示意图、图4C为本发明双向开关第三实施例的电路示意图及图4D为本发明双向开关第四实施例的电路示意图，复配合参阅图2～3且反复参阅图4A～4D。如图4A所示，双向开关202-1包括第一整流桥臂R1、第一晶体管Q1及第二整流桥臂R2，且第一整流桥臂R1、第一晶体管Q1及第二整流桥臂R2相互并联。第一整流桥臂R1包括串联的第一整流二极管DR1与第二整流二极管DR2，且第一整流二极管DR1与第二整流二极管DR2之间的接点为双向开关202-1的第一端202A。第二整流桥臂R2包括串联的第三整流二极管DR3与第四整流二极管DR4，且第三整流二极管DR3与第四整流二极管DR4之间为双向开关202-1的第二端202B。

如图4B所示，双向开关202-2包括第一晶体管Q1与第二晶体管Q2。第一晶体管Q1并联第三二极管DR3，且第一晶体管Q1的集电极为双向开关202-2的第一端202A。第二晶体管Q2并联第四二极管D4，且第二晶体管Q2的集电极为双向开关202-2的第二端202B。第一晶体管Q1串联第二晶体管Q2，且第一晶体管Q1的发射极耦接第二晶体管Q2的发射极。如图4C所示，双向开关202-3的连接结构与图4B的双向开关202-2的连接结构相同，差异仅在于第一晶体管Q1的集电极耦接第二晶体管Q2的集电极。如图4D所示，双向开关202-4包括第一晶体管Q1与第二晶体管Q2。第一晶体管Q1的一端(集电极或发射极)为双向开关202-4的第一端202A，且另一端(发射极或集电极)为双向开关202-4的第二端202B。第二晶体管Q2反向并联第一晶体管Q1，使得第二晶体管Q2的发射极耦接第一晶体管Q1的集电极，且第二晶体管Q2的集电极耦接第一晶体管Q1的发射极。

请参阅图5A为本发明整流模块的第一电流路径示意图、图5B为本发明整流模块的第二电流路径示意图，复配合参阅图2～4D及图5A～5B。如图5A所示，当第一交流电源Vac1的交流电流为正值(意即，交流电流大于0)，且总线路径的直流电流也为正值时(意即，直流电流也大于0)，第一交流电源Vac1对正极端P产生第一电流路径P1。此时，第一电流路径P1为第一交流电源Vac1、双向开关202、第一二极管D1及正极端P。如图5B所示，当第一交流电源Vac1的交流电流为正值(意即，交流电流大于0)，且总线路径的直流电流为负值时(意即，直流电流小于0)，第一交流电源Vac1对负极端N产生第二电流路径P2。此时，控制单元40输出控制信号Sc控制第二开关S2导通，第二电流路径P2为第一交流电源Vac1、双向开关202、第二开关S2及负极端N。

请参阅图6A为本发明整流模块的第三电流路径示意图、图6B为本发明整流模块的第四电流路径示意图，复配合参阅图2～5B且反复参阅图6A～6B。如图6A所示，当第一交流电源Vac1的交流电流为负值(意即，交流电流小于0)，且总线路径的直流电流也为负值时(意即，直流电流也小于0)，正极端P对第一交流电源Vac1产生第三电流路径P3。此时，控制单元40输出控制信号Sc控制第一开关S1导通，第三电流路径P3为正极端P、第一开关S1、双向开关202及第一交流电源Vac1。如图6B所示，当第一交流电源Vac1的交流电流为负值(意即，交流电流小于0)，且总线路径的直流电流为正值时(意即，直流电流大于0)，负极端N对第一交流电源Vac1产生第四电流路径P4。此时，第四电流路径P4为负极端N、第二二极管D2、双向开关202及第一交流电源Vac1。值得一提，于本发明的一实施例中，控制单元40乃是检测第一交流电源Vac1与第二交流电源Vac2的相位来进行三个T型桥臂(T1、T2、T3)的控制。因此，以图5A～6B的电流路径仅是控制单元40恰巧选择使用T型桥臂T1进行控制的示意。另外两组的T型桥臂(T2、T3)电流路径相似于图5A～6B，在此不再加以赘述。

而，以上所述，仅为本发明较佳具体实施例的详细说明与附图，而本发明的特征并不局限于此，并非用以限制本发明，本发明的所有范围应以前述的权利要求为准，凡合于本发明权利要求的精神与其类似变化的实施例，皆应包括于本发明的范畴中，任何本领域技术人员在本发明的领域内，可轻易思及的变化或修饰皆可涵盖在以上本发明的专利范围。此外，在权利要求和说明书中提到的特征可以分别单独地或按照任何组合方式来实施。