專利名稱：一種利用交流直流串并聯(lián)電路形成逆變電源并網(wǎng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
涉及一種利用交流直流串并聯(lián)電路形成逆變電源并網(wǎng)的方法。
背景技術(shù)：
目前的逆變器主要通過PWM發(fā)生器，產(chǎn)生SPWM正弦波，通過大功率開關(guān)通斷實(shí)現(xiàn)直流變交流的逆變。但目前SPWM正弦波存在如下缺陷1，非連續(xù)性。模擬正弦波是連續(xù)的， PWM波形是間斷的。理論上通過PWM轉(zhuǎn)換后形成的數(shù)字PWM正弦波需要濾波變成模擬正弦波才能完美得以運(yùn)用，但是，要提高PWM波形的近似連續(xù)性就必須增大開關(guān)電源的通斷頻率， 但開關(guān)電源通斷頻率的提高會(huì)消耗直流電能從而會(huì)影響逆變效率，所以開關(guān)電源頻率與逆變效率之間有一個(gè)平衡值，在波形和能耗之間取一個(gè)相對合理值。2，無法消除波形的畸變。 理論上通過PWM轉(zhuǎn)換后形成的數(shù)字PWM正弦波需要濾波變成模擬正弦波，但是濾波電路的真正功能是濾去雜波和諧波，不能濾去主波。而PWM波是主波，非連續(xù)性是由開關(guān)通斷產(chǎn)生的，波形失真是功能性，是與生俱來的，濾波電路不能完全濾去因此PWM波的波形問題成了 PWM波逆變器的缺陷，在大功率并網(wǎng)方面缺陷更為明顯。所以可以說目前的PWM數(shù)字波形在大功率并網(wǎng)領(lǐng)域已近似接近極限。利用電網(wǎng)已有的波形進(jìn)行放大后并網(wǎng)，是直流變交流的另一種方式，這種信號正弦波完全是連續(xù)性的，并且頻率和相位隨電網(wǎng)變化，幾乎做到與電網(wǎng)完全同步，在并網(wǎng)電能質(zhì)量方面效果顯著，但是由于逆變效率低及功率較小，目前這種方式并不被人們看重。三極管具有信號放大作用，能把直流電能轉(zhuǎn)化為交流電能，但是三極管功率太小，轉(zhuǎn)化效率低。不能滿足逆變電源的需求。交流與直流的串并聯(lián)運(yùn)用，目前在電力動(dòng)力系統(tǒng)中沒有運(yùn)用。

發(fā)明內(nèi)容
在大型并網(wǎng)逆變電源或逆變電路中，需要從電網(wǎng)或者從用電線路獲取一交流信號，然后對用電信號加以放大滿足逆變電源與電網(wǎng)同頻、同相、同壓的并網(wǎng)要求。PWM波逆變器存在波形畸變?nèi)毕菁半y以承載較大功率。由于電網(wǎng)信號的即時(shí)頻率、即時(shí)相位和即時(shí)電壓有一個(gè)變化范圍，只有以電網(wǎng)適時(shí)并網(wǎng)點(diǎn)的電流同頻、同相、同壓的電流信號作為逆變電源的參考值和對比值，才能產(chǎn)生高質(zhì)量的并網(wǎng)交流電，因此，本發(fā)明涉及一種用電網(wǎng)適時(shí)電壓作為逆變電路的阻力，把直流電能轉(zhuǎn)化為與交流信號同頻、同壓、同相或反相的交流電能的電路或設(shè)備。本發(fā)明采取的第一種技術(shù)方案線路組成包括交流電vi、直流電源VAA、等勢點(diǎn)或者零電位點(diǎn)0、濾波電容Cl、互感器RL、輸出1、輸出2。其中交流電Vi的有效電壓為VO峰值電壓為vm，直流電源VAA的電壓大于等于交流電vi的峰值電壓vm，線路組成特征是交流電vi的負(fù)極(或正極)和VAA的負(fù)極同時(shí)接等勢點(diǎn)0，交流電vi的正極(或負(fù)極)和VAA 的正極通過濾波電容、互感RL(或負(fù)載)串行連接，組成回路。其中互感RL或負(fù)載兩端分別是輸出1和輸出2。本發(fā)明采取的第二種技術(shù)方案線路組成包括交流電vi、直流電源VAA、VBB、VCC、等勢點(diǎn)或者零電位點(diǎn)0、濾波電容Cl、互感器RL、輸出1、輸出2。其中交流電vi的有效電壓為vO峰值電壓為vm，直流電源VAA的電壓大于等于交流電vi的峰值電壓vm，VBB等于 VCC等于VAA，線路組成特征是交流電vi的負(fù)極和VCC串聯(lián)后VCC負(fù)極接等勢點(diǎn)0，VBB 和VAA串聯(lián)后形成的電池組負(fù)極接等勢點(diǎn)0，交流電vi的正極和VAA的正極通過濾波電容、 互感RL(或負(fù)載)串行連接，組成回路。其中互感RL或負(fù)載兩端分別是輸出1和輸出2。以上兩種方案輸出1和輸出2之間即VAA的正極與交流電的正極(或負(fù)極)之間形成的電勢差隨交流電vi的變化不斷變化，其中當(dāng)交流電vi的電壓值為最大峰值電壓vm 時(shí)，輸出1和輸出2之間的電勢差為零，當(dāng)vi為零時(shí)，輸出1和輸出2之間的電勢差為峰值電壓vm，當(dāng)vi為負(fù)方向峰值電壓時(shí)，輸出1和輸出2之間的電勢差為2vm，二者之間的交流電變化規(guī)律與vi反相，反相電壓接負(fù)載或經(jīng)互感器倒相后并入電網(wǎng)。


附圖1為第一種方案的基本線路結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為顯示第一種方案輸出端帶中間抽頭。圖3為第一種方案中負(fù)載電阻R取代互感RL。圖4為第二種方案結(jié)構(gòu)典型結(jié)構(gòu)示意圖。其中vi為交流電，VAA、VBB、VCC為直流電源，RL為互感器、Cl為濾波電容；0點(diǎn)為零電位參照點(diǎn)；輸出1、輸出2為電源輸出接口。
具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖進(jìn)行一下說明附圖1為第一種方案的基本線路結(jié)構(gòu)示意圖。交流電Vi (在圖1中標(biāo)注為市電輸入)，表示從電網(wǎng)中輸入交流電作為交流電源。Vi與VAA的負(fù)極在等勢點(diǎn)或者零電位比較點(diǎn)0并聯(lián)或串聯(lián)，圖1中表示的是并聯(lián)，即交流電負(fù)極接VAA的負(fù)極。 由于交流電的兩極在某些條件下可以正負(fù)互換，所以對于交流電來說，很多情況下正極和負(fù)極都是根據(jù)線路情況確定，并且在本線路中互換對輸出結(jié)果并沒有影響，所以接等勢點(diǎn)0 點(diǎn)的vi可以是任意一極，但對于VAA來說卻是負(fù)極即低電位一端接零電位0點(diǎn)，VAA的正極即高電位一端電位永遠(yuǎn)高于或等于vi的峰值電壓vm，這樣，當(dāng)vi的電位升至vm時(shí)，和 VAA電位相同，二者之間無電位差更無電流輸出，當(dāng)vi的電壓值從峰值電壓不斷減小時(shí)，其與VAA的電勢差同步增大，當(dāng)vi電壓值降至零電位時(shí)，其與VAA的電位差值便是峰值電壓 vm,當(dāng)vi變成負(fù)值時(shí)，其與VAA正極的電位差便大于vm，當(dāng)vi降至-vm時(shí)，其與VAA的正極電位差就是2vm，因此，當(dāng)vi的一極與直流電源的負(fù)極在零電位相接時(shí)，vi的另一極和直流電源VAA的正極電位差就會(huì)隨著vi的電位而變化，變化區(qū)間在0-2vm之間，相位與vi 反相。輸出端輸出1和輸出2中間互感RL若有中心抽頭(如圖2)并可以讓中心抽頭接地， 與vi倒相的一端為輸出1或輸出2 (根據(jù)變壓器線圈的繞線方向不同)可以并入相線，中心抽頭線接入電網(wǎng)中線。圖2所示電路為互感器帶中心抽頭，根據(jù)并網(wǎng)需要接入中線。圖3所示為輸出1和輸出2之間直接接負(fù)載R，直接用于負(fù)載，不需要和電網(wǎng)連接。 但如果與電網(wǎng)連接，需接入互感RL進(jìn)行電能轉(zhuǎn)換。圖4為第二種方案的基本結(jié)構(gòu)示意圖。和圖1比較，圖4增加了 VBB和VCC，原理是給交流電特別是像市電這種帶有中線的接入方式，VCC的作用是給交流電Vi加偏置電壓，使vi的電壓工作在正向狀態(tài)，即在0-2vm間變化，相應(yīng)的VBB和VAA串聯(lián)形成大于等于 2vm的電壓，這樣VBB的作用就是和VAA串聯(lián)形成更大的直流電壓2vm，所以在實(shí)際操作和設(shè)計(jì)中把VAA的電壓值設(shè)計(jì)成2vm便可以舍去VBB.圖4所示的第二種線路組成方案運(yùn)行
原理和過程與第一種方案完全一致。綜上所述本發(fā)明采取的第一種技術(shù)方案線路組成包括交流電vi、直流電源 VAA、等勢點(diǎn)或者零電位點(diǎn)0、濾波電容Cl、互感器RL、輸出1、輸出2。其中交流電vi的有效電壓為vO峰值電壓為vm，直流電源VAA的電壓大于等于交流電vi的峰值電壓vm，線路組成特征是交流電vi的負(fù)極(或正極)和VAA的負(fù)極同時(shí)接等勢點(diǎn)0，交流電vi的正極(或負(fù)極)和VAA的正極通過濾波電容、互感RL(或負(fù)載)串行連接，組成回路。其中互感RL或負(fù)載兩端分別是輸出1和輸出2。本發(fā)明采取的第二種技術(shù)方案線路組成包括交流電vi、直流電源VAA、VBB、VCC、 等勢點(diǎn)或者零電位點(diǎn)0、濾波電容Cl、互感器RL、輸出1、輸出2。其中交流電Vi的有效電壓為vO峰值電壓為vm，直流電源VAA的電壓大于等于交流電vi的峰值電壓vm，VBB等于 VCC等于VAA，線路組成特征是交流電vi的負(fù)極和VCC串聯(lián)后VCC負(fù)極接等勢點(diǎn)0，VBB 和VAA串聯(lián)后形成的電池組負(fù)極接等勢點(diǎn)0，交流電vi的正極和VAA的正極通過濾波電容、 互感RL(或負(fù)載)串行連接，組成回路。其中互感RL或負(fù)載兩端分別是輸出1和輸出2。VAA正極和vi正極或負(fù)極之間可以直接接負(fù)載，組成非并網(wǎng)型逆變器。如果Vi交流電由震蕩電路產(chǎn)生，可以由此產(chǎn)生無源型獨(dú)立逆變器或變頻器的輸出模塊。第二種方案在VAA的電壓大于等于2vm時(shí)，去掉直流電源VBB。
權(quán)利要求
1.一種利用交流直流串并聯(lián)電路形成逆變電源并網(wǎng)的方法，這個(gè)方法是第一種技術(shù)方案線路組成包括交流電Vi、直流電源VAA、等勢點(diǎn)或者零電位點(diǎn)0、濾波電容Cl、互感器 RL、輸出1、輸出2 ；其中交流電vi的有效電壓為vO峰值電壓為vm，直流電源VAA的電壓大于等于交流電vi的峰值電壓vm，線路組成特征是交流電vi的負(fù)極或正極和VAA的負(fù)極同時(shí)接等勢點(diǎn)0，交流電vi的正極或負(fù)極和VAA的正極通過濾波電容、互感RL或負(fù)載串行連接，組成回路；其中互感RL或負(fù)載兩端分別是輸出1和輸出2，輸出1或輸出2倒相后并入電網(wǎng)相線。
2.一種利用交流直流串并聯(lián)電路形成逆變電源并網(wǎng)的另一種方法，這個(gè)方法是方案線路組成包括交流電vi、直流電源VAA、VBB、VCC、等勢點(diǎn)或者零電位點(diǎn)0、濾波電容Cl、互感器RL、輸出1、輸出2 ；其中交流電vi的有效電壓為vO峰值電壓為vm，直流電源VAA的電壓大于等于交流電vi的峰值電壓vm，VBB等于VCC等于VAA，線路組成特征是交流電vi 的負(fù)極和VCC串聯(lián)后VCC負(fù)極接等勢點(diǎn)0，VBB和VAA串聯(lián)后形成的電池組負(fù)極接等勢點(diǎn)0， 交流電vi的正極和VAA的正極通過濾波電容、互感RL或負(fù)載串行連接，組成回路；其中互感RL或負(fù)載兩端分別是輸出1和輸出2，輸出1或輸出2經(jīng)互感器倒相后并入電網(wǎng)相線。
3.據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的一種利用交流直流串并聯(lián)電路形成逆變電源并網(wǎng)的方法，其特征是VAA正極和vi正極或負(fù)極之間可以直接接負(fù)載，組成非并網(wǎng)型逆變器。
4.據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的一種利用交流直流串并聯(lián)電路形成逆變電源并網(wǎng)的方法，其特征是:Vi交流電由震蕩電路產(chǎn)生，由此產(chǎn)生無源型獨(dú)立逆變器或變頻器的輸出模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用交流直流串并聯(lián)電路形成逆變電源并網(wǎng)的另一種方法，其特征是VAA的電壓大于等于2vm時(shí)，去掉直流電源VBB。
全文摘要
一種利用交流直流串并聯(lián)電路形成逆變電源并網(wǎng)的方法涉及制作逆變電源的一種方法，此方法能夠把直流電能轉(zhuǎn)化為與交流信號同頻、同壓、同相或反相的交流電能的電路或設(shè)備。采用的方法是線路組成包括交流電vi、直流電源VAA、等勢點(diǎn)或者零電位點(diǎn)O、濾波電容C1、互感器RL、輸出1、輸出2。其中交流電vi的有效電壓為v0峰值電壓為vm,直流電源VAA的電壓大于等于交流電vi的峰值電壓vm,線路組成特征是交流電vi的負(fù)極(或正極)和VAA的負(fù)極同時(shí)接等勢點(diǎn)O，交流電vi的正極(或負(fù)極)和VAA的正極通過濾波電容、互感RL(或負(fù)載)串行連接，組成回路。其中互感RL或負(fù)載兩端分別是輸出1和輸出2。此電流逆變可實(shí)現(xiàn)同相、同頻、無諧波、高效率并網(wǎng)。
文檔編號H02J3/40GK102496963SQ201110357960
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月13日
發(fā)明者馮益安 申請人:馮益安