帶有獨(dú)立直流電源的堆疊電壓源逆變器的制造方法
【專利摘要】此處描述的是一種具有獨(dú)立的直流電源的堆疊電壓源逆變器。該逆變器適用于低或中電壓、低到中電力應(yīng)用諸如光伏通用接口系統(tǒng)，電池存儲(chǔ)應(yīng)用諸如可再生能源峰值調(diào)節(jié)，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用以及用于電動(dòng)車輛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。該堆疊的逆變器由至少一個(gè)相位組成，其中每個(gè)相位具有裝配了獨(dú)立電壓源的多個(gè)低壓全橋逆變器。該逆變器發(fā)展了一個(gè)具有快速變換和小的低通交流輸出濾波器的接近正弦曲線近似電壓波形。系統(tǒng)控制器控制每個(gè)逆變器的運(yùn)行參數(shù)。該逆變器可以具有在Y形或三角形配置中連接的單相位或多相位實(shí)施例。
【專利說明】帶有獨(dú)立直流電源的堆疊電壓源逆變器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)要求2011年12月16日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)枮?1/576363的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容通過引用并入本文。
[0002]本發(fā)明涉及一種帶有獨(dú)立直流電源的堆疊電壓源逆變器，并尤其涉及包括了用于光伏系統(tǒng)的示例性裝置和方法的帶有獨(dú)立直流電源的堆疊電壓源逆變器，該逆變器能夠在離網(wǎng)和并網(wǎng)運(yùn)行中運(yùn)作。這個(gè)獨(dú)有技術(shù)的使用的領(lǐng)域?yàn)?，但不限于，太陽能發(fā)電、電動(dòng)車輛、電能存儲(chǔ)、不間斷供電(UPS)、數(shù)據(jù)中心電源管理以及馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。

【背景技術(shù)】
[0003]目前意識(shí)到集中的液化石油氣和污染性煤炭燃燒的消極的環(huán)境、地緣政治、國(guó)家安全、醫(yī)療費(fèi)用的影響都驅(qū)動(dòng)著諸如光伏(太陽能)這樣的清潔技術(shù)的發(fā)展。目前，太陽能設(shè)備上的電容的廣泛使用和安裝被多個(gè)因素制約。用于將太陽能轉(zhuǎn)換為并網(wǎng)和離網(wǎng)應(yīng)用的當(dāng)前的電子解決方案遭受著短的產(chǎn)品壽命、大的外形尺寸/重量，以及實(shí)質(zhì)的使用期成本的問題。
[0004]今天，光伏系統(tǒng)使用逆變器將來自太陽能電池的直流電(DC)轉(zhuǎn)換為交流電(AC)以用于并網(wǎng)和離網(wǎng)應(yīng)用。存在三個(gè)種類的太陽能逆變器:集中式、組串式和模塊級(jí)的(“微逆變器”)。目前，最典型的光伏陣列使用集中式和組串式逆變器。這些標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)組合具有多個(gè)子陣列，每個(gè)子陣列輪流使用單個(gè)的太陽能板。接線盒將各種子陣列的輸出結(jié)合以形成供應(yīng)給逆變器的直流信號(hào)。該逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電并向電網(wǎng)供應(yīng)交流電。在這樣的系統(tǒng)中，有效地耦接到電網(wǎng)的電量對(duì)于系統(tǒng)的成本回收是重要的。同樣地，該逆變器必須是盡可能高效地。
[0005]由于更高的電力產(chǎn)量直接等于其所有者的更多收入，效率或缺乏效率成為光伏系統(tǒng)中主要的經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)力。舉例來說，常規(guī)的中樞或串行系統(tǒng)提供以串聯(lián)方式設(shè)置的多個(gè)太陽能板，來自太陽能板的電力隨后在中心點(diǎn)由直流電轉(zhuǎn)換為交流電。然而太陽能板組串式效率可能由于任何一個(gè)串聯(lián)的太陽能板的減弱輸出而急劇退化。減弱的輸出的來源范圍從模塊錯(cuò)誤到鳥糞，都是由于物理障礙物遮蓋或部分遮蓋了串聯(lián)的太陽能板的部分。
[0006]為提升總的效率，不論并聯(lián)或串聯(lián)，能夠使用“微逆變器”以將單獨(dú)的逆變器耦接每個(gè)太陽能板并且獨(dú)立于臨近的模塊產(chǎn)生能量。在每個(gè)模塊上的微逆變器的交流電輸出與電網(wǎng)并聯(lián)地結(jié)合并耦接。雖然在系統(tǒng)水平上微逆變器的使用比單個(gè)中樞或串行逆變器更有效率，但是現(xiàn)在最好的微逆變器具有95%以下的機(jī)組效率，而最好的串行和中樞逆變器具有98%的機(jī)組效率。
[0007]美國(guó)專利7，796，412公開了一種用于電力轉(zhuǎn)換的裝置。該裝置具:有至少兩個(gè)電力級(jí)，至少兩個(gè)電力級(jí)的每一個(gè)電力級(jí)能夠?qū)⒅绷鬏斎腚娏D(zhuǎn)換為直流輸出電力；以及控制器，該控制器基于第一直流電力，用來動(dòng)態(tài)選擇用于將第一直流電力轉(zhuǎn)換為第二直流電力的至少兩個(gè)電力級(jí)的一個(gè)以上電力級(jí)，進(jìn)一步包括耦接到用于將第二直流電力轉(zhuǎn)換為交流電力的至少兩個(gè)電力級(jí)的輸出電路。
[0008]美國(guó)專利8，089, 178公開了用于脈沖幅度調(diào)制(PAM)電流轉(zhuǎn)換器，稱為“PAMCC”，的直流電，PAMCC被連接到單獨(dú)的直流電源。該P(yáng)AMCC接收直流電并在其三個(gè)輸出端子提供脈沖幅度調(diào)制電流，其中每個(gè)端子的電流與其他兩個(gè)端子異向120度。該脈沖在與在一系列脈沖上調(diào)制的信號(hào)相比的高頻上產(chǎn)生。在一系列脈沖上調(diào)制的信號(hào)可以代表部分更低頻率的正弦波或其他更低頻率的波形，包括直流電。當(dāng)每個(gè)分相位的輸出以與相似PAMCC的輸出并聯(lián)時(shí)，形成大量的PAMCC，其中每個(gè)電壓分相位輸出脈沖相對(duì)于其他PAMCC的相應(yīng)的電流輸出脈沖是異向的。大量的PAMCC形成分散式的三相位多向逆變器，其結(jié)合的輸出為通過每個(gè)相位上的每個(gè)PAMCC調(diào)制的電流脈沖幅度的解調(diào)總量。
[0009]在兩種方法中高壓轉(zhuǎn)換構(gòu)件必須用于并聯(lián)電網(wǎng)應(yīng)用。這些方法的主要缺點(diǎn)是由于高壓設(shè)計(jì)的半導(dǎo)體構(gòu)件的高成本和由于高轉(zhuǎn)換損耗造成的高相對(duì)低的運(yùn)行頻率。另外由于低轉(zhuǎn)換頻率導(dǎo)致需要大且貴的低通濾波構(gòu)件。因此，顯然需要一種逆變器，該逆變器能夠具有高轉(zhuǎn)換頻率和用于交流電力系統(tǒng)中的應(yīng)用的高效率地運(yùn)行。
[0010]相應(yīng)地，本發(fā)明的目的在于提供一種新的和改進(jìn)的堆疊電壓源逆變器并且更具體地為用來連接高壓、高功率的交流電系統(tǒng)的堆疊電壓源逆變器。
[0011]另一個(gè)目的為提供一種Y型或三角形構(gòu)造的用于電網(wǎng)的光伏接口的堆疊高壓電源逆變器。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]一方面，已公開用于電力轉(zhuǎn)換的方法和裝置。向交流電(AC)電力系統(tǒng)供應(yīng)電力的直流電(DC)電壓源逆變器包括:多個(gè)全橋逆變器，每個(gè)全橋逆變器具有主要節(jié)點(diǎn)和次要節(jié)點(diǎn)，每個(gè)所述的全橋逆變器具有陽極和陰極節(jié)點(diǎn)，每個(gè)所述全橋逆變器具有在所述陽極節(jié)點(diǎn)和所述陰極節(jié)點(diǎn)之間以并聯(lián)關(guān)系電連接的電壓支持器件，以及連接在陽極和陰極節(jié)點(diǎn)之間的直流電(DC)電源；至少一個(gè)堆疊逆變器相位，每個(gè)堆疊的逆變器相位具有多個(gè)所述全橋逆變器，在每個(gè)堆疊逆變器相位中的每個(gè)所述全橋逆變器以串聯(lián)方式與連接到另一個(gè)全橋逆變器的所述主要節(jié)點(diǎn)的所述全橋逆變器中的一個(gè)的所述次要節(jié)點(diǎn)相互連接，所述串聯(lián)的相互連接限定了第一全橋逆變器和最后的全橋逆變器，每個(gè)相位在所述第一全橋逆變器的所述主要節(jié)點(diǎn)上具有輸入節(jié)點(diǎn)并在所述最后的全橋逆變器的所述次要節(jié)點(diǎn)上具有輸出節(jié)點(diǎn)；本地控制器，本地控制器該耦接到每個(gè)全橋逆變器，并產(chǎn)生到全橋逆變器的控制信號(hào)以輸出大致接近正弦電壓的波形；所述全橋逆變器和所述本地控制器的結(jié)合形成基本逆變單元(BIU);系統(tǒng)級(jí)控制器，該系統(tǒng)級(jí)控制器與每個(gè)基本逆變單元的本地控制器通訊，該系統(tǒng)級(jí)控制器產(chǎn)生用于所述基本逆變單元的配置激活、去激活及運(yùn)行模式選擇的系統(tǒng)控制信號(hào)。
[0013]該方法包括:通過將多個(gè)直流電源的平均直流電壓與參考直流電壓相比產(chǎn)生第一誤差信號(hào)；將平均的直流電流與所述被檢測(cè)及平均的交流電流水平相比產(chǎn)生第二誤差信號(hào)；基于第一和第二誤差信號(hào)激活并去激活多個(gè)全橋逆變器以接近正弦電壓波形。
[0014]以上各方面的實(shí)施可以包括下列的一個(gè)或多個(gè)。該方法可以包括檢測(cè)多個(gè)直流電源的直流電壓水平并計(jì)算電力。該方法包括平均所述的直流電壓水平并將所述平均值與參考直流電壓比較。該方法包括將所述平均值與所述被檢測(cè)的和平均的交流電水平比較。該方法包括從所述第二誤差信號(hào)產(chǎn)生相位調(diào)制信號(hào)以及交流線電壓被檢測(cè)周期。可以使用鎖相回路檢測(cè)交流線電壓周期。該方法包括為使用所述相位調(diào)制訊號(hào)的所述全橋逆變器產(chǎn)生多個(gè)發(fā)射參考信號(hào)。該方法包括確定調(diào)制參數(shù)并為所述的調(diào)制參數(shù)提供參考表。在另一方面，轉(zhuǎn)換設(shè)備發(fā)射信號(hào)可以基于相位調(diào)制信號(hào)使用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)計(jì)算。
[0015]該方法包括在基本逆變單元和系統(tǒng)控制器之間提供通訊。該系統(tǒng)控制器控制基本逆變單元操作范圍并同樣決定每個(gè)基本逆變單元激活或去激活的需求。該方法包括使用串聯(lián)的單導(dǎo)體使多個(gè)全橋逆變器相互連接。
[0016]在一個(gè)實(shí)施例中，該系統(tǒng)控制器控制作為電流源運(yùn)行的單個(gè)基本逆變單元和作為電壓源運(yùn)行的多個(gè)基本逆變單元。
[0017]在另一個(gè)實(shí)施例中，該系統(tǒng)控制器控制作為電壓源運(yùn)行的多個(gè)基本逆變單元。
[0018]以上系統(tǒng)的其他實(shí)施方式中可以包括以下的一個(gè)或多個(gè)。三個(gè)堆疊逆變器相位可以被使用并連接以形成Y形(Y)或三角形(△)連接。每個(gè)基本逆變單元整合了開關(guān)以在發(fā)生個(gè)別的階段故障情況下選擇性地短路其輸出，使連接到基本逆變單元的余下的串聯(lián)繼續(xù)運(yùn)行。該全橋逆變器可以為第一轉(zhuǎn)換組和第二轉(zhuǎn)換組，每個(gè)所述的轉(zhuǎn)換組具有多個(gè)轉(zhuǎn)換單元以可控制地調(diào)節(jié)電流流量，每個(gè)所述的轉(zhuǎn)換單元具有第一端部和第二端部，所述第一轉(zhuǎn)換組具有與所述第一端部在所述全橋逆變器的所述陽極節(jié)點(diǎn)上電連接的多個(gè)轉(zhuǎn)換單元，所述第一轉(zhuǎn)換組的所述轉(zhuǎn)換單元的一個(gè)的所述第二端部與所述的主要節(jié)點(diǎn)連接，所述第一轉(zhuǎn)換組的另一個(gè)所述轉(zhuǎn)換單元的所述第二端部與所述次要節(jié)點(diǎn)電連接，所述第二轉(zhuǎn)換組具有與所述第二端部在所述全橋逆變器的所述陰極節(jié)點(diǎn)上電連接的多個(gè)轉(zhuǎn)換單元，所述第二轉(zhuǎn)換組的所述轉(zhuǎn)換單元的一個(gè)的所述第一端部連接到所述主要節(jié)點(diǎn)，所述第二轉(zhuǎn)換組的所述轉(zhuǎn)換單元的另一個(gè)所述轉(zhuǎn)換單元的所述第一端部電連接到所述次要節(jié)點(diǎn)。該主要節(jié)點(diǎn)可以連接到電感器。該次要節(jié)點(diǎn)可以連接到電感器。電容器可以連接在主要和次要節(jié)點(diǎn)之間以產(chǎn)生用于將基本逆變單元同步到交流電電網(wǎng)相位的本地交流電壓參考。當(dāng)存在電容器時(shí)，每個(gè)基本逆變單元檢測(cè)線頻率。該電容器在單個(gè)裝置故障時(shí)也提供了對(duì)反向電流流量的短期保護(hù)。該轉(zhuǎn)換裝置可以為柵關(guān)斷裝置和以并聯(lián)方式連接的反并行裝置并且相互間反向偏置。該柵關(guān)斷裝置包括從以下群組中選擇的構(gòu)件:柵關(guān)斷晶體閘流管、絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)、金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)、金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MESFET)、結(jié)晶型場(chǎng)效應(yīng)晶體管(JFET)、MOSFET控制的晶體閘流管、雙極型晶體管(BJT)、靜電感應(yīng)晶體管、靜電感應(yīng)晶體閘流管以及MOSFET關(guān)斷晶體閘流管、氮化鎵(GaN)晶體管、碳化硅(SiC)晶體管。該反并行裝置可以為二極管。每個(gè)全橋逆變器可以連接到電容器、電池、燃料電池、光伏電池或生物質(zhì)電池。降壓或升壓調(diào)節(jié)電路可以設(shè)置在基本逆變單元中的全橋逆變器和直流電源之間。當(dāng)以包括光伏電池的直流電源的方式使用時(shí)，有源濾波器可以解耦在每個(gè)基本逆變單元中施加到直流電壓的交流電壓調(diào)制?？勺償?shù)量的基本逆變單元可以用在一個(gè)相位中來匹配特定的電網(wǎng)電壓。每個(gè)基本逆變單元可以在不同的直流電力水平上運(yùn)行?？勺償?shù)量的基本逆變單元可以用于每個(gè)相位。
[0019]在另一方面，一種用于轉(zhuǎn)化多個(gè)直流電(DC)電源以接近正弦電壓波形的方法，包括:在堆疊相位被連接到交流電電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的情況下，檢測(cè)電網(wǎng)的交流電壓水平；通過系統(tǒng)控制器計(jì)算用于堆疊的基本逆變單元的交流電啟動(dòng)電壓；計(jì)算電力、執(zhí)行最大電力點(diǎn)跟蹤算法、并產(chǎn)生參考直流電壓；平均所述的輸入直流電壓水平；將所述平均直流電壓水平與參考直流電壓比較；從所述平均直流電壓與參考直流電壓的比較中產(chǎn)生第一誤差信號(hào)；將來自直流電壓電源的平均直流電與被檢測(cè)的交流電水平進(jìn)行比較；從所述平均直流電與被檢測(cè)的交流電水平的比較中產(chǎn)生第二誤差信號(hào)；從所述第二誤差信號(hào)中產(chǎn)生相位調(diào)制信號(hào)；檢測(cè)具有周期的交流線電壓；產(chǎn)生與所述交流線電壓的周期直接相關(guān)的相位參考信號(hào)；產(chǎn)生用于使用所述相位參考訊號(hào)的全橋逆變器的多個(gè)啟動(dòng)參考信號(hào)；確定調(diào)制參數(shù)；并且提供用于所述調(diào)制參數(shù)的參考表。
[0020]在一個(gè)實(shí)施方式中，例如繼電器、半導(dǎo)體開關(guān)或其他的輸出短路單元是可選擇的配置。每個(gè)單一的逆變單元可以具有短路單元以防止如果串聯(lián)的連接單元之一故障或沒有足夠的直流輸入電力來運(yùn)行使得系統(tǒng)不能運(yùn)行的可能性。該短路單元的控制可能來自于以下兩種方式:a)本地控制器、或b)來自系統(tǒng)控制器。該系統(tǒng)控制器可以關(guān)閉至少一個(gè)帶有電流限制裝置的并聯(lián)開關(guān)，該電流限制裝置將通過堆疊的基本逆變單元作為相位參考信號(hào)所述交流線電壓用于在發(fā)電機(jī)設(shè)備啟動(dòng)前的每個(gè)基本逆變單元的同步。
[0021]在另一方面，一種用于轉(zhuǎn)換多個(gè)直流電源以接近正弦電壓波形的方法，包括:感測(cè)來自多個(gè)直流電源的平均直流電壓；基于感測(cè)到的直流電壓激活以及去激活多個(gè)全橋逆變器。
[0022]實(shí)施方式可以包括下列的一個(gè)或多個(gè)。該方法包括在基本逆變單元和系統(tǒng)控制器之間提供通訊單元。該方法包括如果由系統(tǒng)控制器計(jì)算的電壓處于范圍之外則檢測(cè)交流電壓水平并制造第一電壓參考信號(hào)。該方法包括如果由系統(tǒng)控制器計(jì)算的電壓處于范圍之內(nèi)則檢測(cè)交流電壓水平并制造第一電流參考信號(hào)。該方法包括平均所述的交流電壓水平并將所述平均電壓與參考直流電壓比較。該方法包括平均所述交流電流水平并將所述平均電流與參考直流電流比較。
[0023]該方法包括從所述用戶指令信號(hào)產(chǎn)生移相信號(hào)。該方法包括檢測(cè)具有周期的交流線電壓并產(chǎn)生與所述交流線電壓的所述周期直接相關(guān)的相位參考信號(hào)。該方法包括產(chǎn)生用于多個(gè)全橋逆變器的多個(gè)啟動(dòng)信號(hào)，所述多個(gè)全橋逆變器使用所述相位參考信號(hào)和所述移相信號(hào)。該方法包括確定調(diào)制參數(shù)并提供用于所述調(diào)制參數(shù)的參考表。
[0024]該方法包括通過將相位參考信號(hào)與可逆數(shù)字計(jì)數(shù)器對(duì)比來確定啟動(dòng)信號(hào)。
[0025]優(yōu)選的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)可以包括以下的一個(gè)或多個(gè)。該系統(tǒng)對(duì)于每個(gè)逆變器僅需要2個(gè)電纜。該系統(tǒng)是高效并可擴(kuò)展的。該系統(tǒng)能夠被配置用于單相或三相運(yùn)行。該系統(tǒng)是高度可靠、低波形系數(shù)并非常輕便。該系統(tǒng)靈活支持帶有單個(gè)基本逆變單元設(shè)備配置的多種電網(wǎng)電壓和頻率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]為便于以上所描述的本發(fā)明的特征尤其是本發(fā)明的說明書、上述的摘要可以被詳細(xì)理解，可以參考實(shí)施例，部分實(shí)施例以附圖形式示出。然而，應(yīng)當(dāng)注意的是，附圖僅示出本發(fā)明的典型的實(shí)施例并因此不被認(rèn)為是對(duì)其范圍的限制，本發(fā)明包括其他同樣效果的實(shí)施例。
[0027]圖1示出了示例性的電力控制系統(tǒng)。
[0028]圖2A示出了示例性的帶有用于電網(wǎng)應(yīng)用的系統(tǒng)控制器的堆疊相位逆變器。
[0029]圖2B示出了示例性的用于電網(wǎng)應(yīng)用的光伏的本地控制系統(tǒng)。
[0030]圖3示出了示例性的用于光伏應(yīng)用的最大電力點(diǎn)跟蹤(MPPT)流程。
[0031]圖4示出了示例性的模塊電壓和電流限制流程以及調(diào)制參數(shù)計(jì)算和對(duì)運(yùn)行限制的校驗(yàn)。
[0032]圖5示出了示例性的帶有逆派克變換的鎖相環(huán)。
[0033]圖6A示出了示例性的用于控制圖2A的系統(tǒng)的系統(tǒng)控制流程。
[0034]圖6B示出了示例性的基本逆變單元，其包括本地控制器、帶有LC輸出濾波器的全橋逆變器、以及輸入直流電升壓斬波器。
[0035]圖6C示出了示例性的基本逆變單元，其包括本地控制器、帶有LC輸出濾波器的全橋逆變器、輸入直流電升壓斬波器、以及有源濾波器。
[0036]圖6D示出了示例性的基本逆變單元，其包括本地控制器、帶有LC輸出濾波器的全橋逆變器、以及推拉式直流轉(zhuǎn)換器(獨(dú)立版本配置)。
[0037]圖7示出了示例性的離網(wǎng)的電力系統(tǒng)控制應(yīng)用。
[0038]圖8示出了示例性的用于圖7的離網(wǎng)應(yīng)用的主基本逆變單元控制流程。
[0039]圖9示出了示例性的用于圖7的離網(wǎng)應(yīng)用的從基本逆變單元控制流程。
[0040]圖10示出了示例性的用于圖7的離網(wǎng)應(yīng)用的系統(tǒng)控制流程。
[0041]圖11示出了示例性的本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)的集成電路實(shí)施方式。

【具體實(shí)施方式】
[0042]圖1不出了不例性的電力控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)光伏板502。由光伏板502產(chǎn)生的電力被提供給光伏逆變器以及濾波組合506并被提供給電力網(wǎng)510。本地控制器504(以下詳細(xì)討論)監(jiān)控光伏板和電網(wǎng)電壓并產(chǎn)生控制信號(hào)給逆變器和濾波器506。
[0043]在一個(gè)實(shí)施例中，本地控制器504控制全橋逆變器、以及通訊接口以使本地控制器與系統(tǒng)控制器通訊。該全橋逆變器可以獲得由光伏板產(chǎn)生的電能。通過電容器使光伏板的輸出平順。該全橋輸出隨后在被提供在輸出部分上之前被提供給低通濾波器。
[0044]圖2A示出了帶有用于并網(wǎng)應(yīng)用的系統(tǒng)控制器的堆疊相。圖2A具有提供電力給基本逆變單元520的多個(gè)太陽能板522?；灸孀儐卧?20被串聯(lián)連接，并且由系統(tǒng)控制器524控制的每個(gè)基本逆變單元520的輸出。串聯(lián)連接的基本逆變單元520的輸出也被連接到與開關(guān)K1528串聯(lián)的電阻器526。該基本逆變單元520也與開關(guān)K2530串聯(lián)。開關(guān)528和530可以或?yàn)楣虘B(tài)開關(guān)或?yàn)槔^電器。開關(guān)528-530由系統(tǒng)控制器控制。開關(guān)528-530的輸出被提供給電網(wǎng)534。該系統(tǒng)可以操控可變數(shù)量的串聯(lián)連接的基本逆變單元，其中每個(gè)系統(tǒng)的最小和最大數(shù)量的基本逆變單元，由穿過所有串聯(lián)連接的全橋逆變器的總電網(wǎng)電壓以及每個(gè)基本逆變單元的交流輸出額定電壓的最大值和最小值確定。每個(gè)基本逆變單元可以作為電壓源運(yùn)行以便于有效地實(shí)現(xiàn)基本逆變單元堆疊。
[0045]在另一個(gè)實(shí)施例中，該系統(tǒng)控制器可以配置一個(gè)基本逆變單元作為電流源，并且其余的基本逆變單元可以被用作電壓源。
[0046]基本逆變單元的三個(gè)單獨(dú)串聯(lián)連接的群組在一個(gè)實(shí)施例中可以被配置為三相逆變系統(tǒng)。
[0047]在一個(gè)示例性電網(wǎng)應(yīng)用的光伏模塊中，系統(tǒng)控制器包括控制給電網(wǎng)供電的控制開關(guān)Kl和K2的外部調(diào)整環(huán)。該系統(tǒng)控制器通過通訊通道從基本逆變單元中接收通訊。該通訊通道可以是有線的諸如電力線通訊通道或可以為無線的諸如無線個(gè)域網(wǎng)及其他。該系統(tǒng)控制器也實(shí)施檢測(cè)非正常的電網(wǎng)狀況的算法以及通過控制開關(guān)Kl和K2從電網(wǎng)斷開堆疊的基本逆變單元的方法。
[0048]圖2Β示出了圖1的基本逆變單元的實(shí)施例。太陽電池板530提供直流電(DC)輸出給全橋逆變器532。全橋逆變器532的輸出被提供給低通濾波器534，低通濾波器534在一個(gè)實(shí)施例中可以為感應(yīng)電容(LC)型濾波器。濾波器534的輸出被提供給交流電力網(wǎng)或交流電總線。通過本地控制器550監(jiān)控濾波器534的輸出。如圖2Α所示，系統(tǒng)控制器540監(jiān)控具有基本逆變單元的相的輸出電壓和電流。該系統(tǒng)控制器發(fā)送指令給通訊模塊568設(shè)置限制器558的參數(shù)以調(diào)整由逆變器532產(chǎn)生的電壓和電流。
[0049]圖2Β的系統(tǒng)通過最大電力點(diǎn)跟蹤(MPPT)模塊551監(jiān)控，細(xì)節(jié)在圖3中討論。該MPPT模塊552監(jiān)控來自電池板530的電力。該MPPT模塊551的輸出由驅(qū)動(dòng)直流電壓控制器556的加法電路554接收,在一個(gè)實(shí)施例中其可以為比例積分控制器。參考電流值為直流電壓控制器的輸出。電壓控制器556輸出被連接到限制器558以產(chǎn)生輸出m、調(diào)制參數(shù)。倍增器560接收限制器558和鎖相環(huán)(PLL) 570的輸出以產(chǎn)生輸出m sinO:,該限制器558和PLL 570隨著監(jiān)控電網(wǎng)輸出穿過低通濾波器534供應(yīng)監(jiān)控電網(wǎng)輸出。倍增器560的輸出被供應(yīng)給驅(qū)動(dòng)器572，諸如驅(qū)動(dòng)全橋逆變器532的脈寬調(diào)制(PWM)驅(qū)動(dòng)器。
[0050]圖3示出了示例性的MPPT流程。首先，該系統(tǒng)感測(cè)在時(shí)間k V (k)的電壓以及在時(shí)間k l(k)的電流580。接著，確定電流周期和在先周期之間的電壓差和電流差582。在584中，如果電壓差存在，則流程前往586以確定是否I (k) +Λ I /AV(V(k) =0，并且如果是的話則前往598。如果不是，由586中的流程確定是否I (k) +Λ I / Λ V (V (k) >0588，并且如果是的話則增加Vr 592，否則減少Vr 590。
[0051]相應(yīng)地，在584中，如果電壓差為零，則流程前往592以確定是否Λ I =0，并且如果是的話則前往598。如果不是，由592的流程確定是否Λ I >0594，并且如果是的話則增加Vr 596否則減少Vr 594。
[0052]圖4示出了示例性的用于電網(wǎng)電壓的電流限制流程。從系統(tǒng)控制器610接收所述最大和最小電壓值。接下來，該系統(tǒng)樣本逆變器輸出電壓Vom和電流1m 612。接著，在614中該流程確定是否Vom小于Vommin。如果輸出電壓參考Voref = Vommin,則接著運(yùn)行電壓控制器環(huán)。ε被設(shè)置為Voref-Vom 616并且接著m被設(shè)置為kl* ε +k2* ε /s618。
[0053]從614,如果Vom大于或等于Vommin,那么該流程確定是否Vom>Vommax620。如果是,那么Voref被設(shè)置為Vommax并且ε被設(shè)置為Voref-Vom 622并且運(yùn)行電壓控制限制環(huán)。該流程接著將m設(shè)置為kl* ε+k2* ε/s 624。如果為否,則該常規(guī)電流環(huán)運(yùn)行將loref設(shè)置為Iref并且ε被設(shè)置為Iref-1om 626。接著，m被設(shè)置為k3* ε +k4* ε /s628。
[0054]從操作618、624或628，該流程繼續(xù)來檢查調(diào)制參數(shù)m的可接受范圍。對(duì)m的限制被設(shè)置為mmin為Vommin/Vp以及mmax為Vomax/Vp 630。接著,該流程測(cè)試是否m>mmax632。如果是,則給流程設(shè)置m = mmax 634。如果否,則該流程測(cè)試是否m〈mmax 636并且如果是的話則m被設(shè)置為mmin 636。
[0055]圖5示出了示例性的鎖相環(huán)。單相電壓(V β )和內(nèi)部產(chǎn)生的信號(hào)(να)被用作向派克變換塊(α β-dq)的輸入。該派克變換的d軸輸出被用在控制環(huán)中以獲取輸入信號(hào)的相和頻率信息。通過使用逆派克變換獲得V α，其中該輸入為通過一階極塊反饋的派克變換(dq-α β)的d軸和q軸輸出。極被用來在內(nèi)部反饋環(huán)中引入能量存儲(chǔ)元件。
[0056]圖6A示出了用于控制圖2A的系統(tǒng)的示例性的流程。該流程首先初始化與每個(gè)η串聯(lián)連接的基本逆變單元之間的通訊660。該流程接著測(cè)量電網(wǎng)電壓Vgm并確定基本逆變單元啟動(dòng)電壓Voms = Vgm/n,以及用于基本逆變單元的運(yùn)行范圍(基于電網(wǎng)電壓和基本逆變單元的數(shù)量)，Vo_ax以及Vommin 662。接下來,該流程關(guān)閉繼電器或開關(guān)K2并發(fā)送確定的Voms、Vommax> Vommiη給每個(gè)基本逆變單兀664。
[0057]接下來，該流程確定是否堆疊逆變器相電壓，Vgs大于或等于電網(wǎng)電壓，Vgm666，并且如果為否，則該流程等待直到達(dá)到所需要的電壓。一旦達(dá)到，該流程關(guān)閉繼電器或開關(guān)K1668。這是來自P電池板的電力被傳輸給交流電網(wǎng)的正常的運(yùn)行模式。接下來，該流程監(jiān)控傳送到電網(wǎng)的電力Ps，如果電力Ps大于或等于最小運(yùn)行電力Pmin670，則該流程回到670并繼續(xù)提供電力。如果為否，則該流程開啟繼電器Kl和K2并執(zhí)行操作系統(tǒng)關(guān)閉672。
[0058]接下來，圖6B-6D示出了可以被用于圖2A的示例性的基本逆變單元。圖6B示出了示例性的基本逆變單元，包括:本地控制器、帶有LC輸出濾波器的全橋逆變器、以及直流提升電路；圖6C示出了示例性的基本逆變單元，包括:本地控制器、帶有LC輸出濾波器的全橋逆變器、直流提升電路、以及有源去耦濾波器；并且圖6D示出了示例性基本逆變單元，包括:本地控制器、帶有LC輸出濾波器的全橋逆變器、以及推拉直流變換器(單獨(dú)版本)。一般而言，該升壓轉(zhuǎn)換器(升壓轉(zhuǎn)換器)為輸出直流電壓大于輸入直流電壓的電源轉(zhuǎn)換器。它為一類開關(guān)式電源(SMPS)包括至少兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)(二極管或晶體管)以及至少一個(gè)能量存儲(chǔ)元件。由電容器(有時(shí)與電感器結(jié)合)組成的濾波器通常添加到升壓轉(zhuǎn)換器的輸出來減少輸出電壓波動(dòng)。
[0059]升壓斬波器的基本原理由兩個(gè)不同的狀態(tài)組成:在開啟狀態(tài)中，開關(guān)被關(guān)閉，導(dǎo)致感應(yīng)電流增大；在關(guān)閉狀態(tài)中，開關(guān)被打開并且提供給感應(yīng)電流的唯一的路徑穿過輸出二極管、電容器和負(fù)載。這導(dǎo)致傳遞在開啟狀態(tài)輸出電容器中所累積的電能。該輸入電流與感應(yīng)電流相同，所以如在降壓轉(zhuǎn)換器中是不連續(xù)的并且輸入濾波器上的要求與降壓轉(zhuǎn)換器相比是不嚴(yán)格的。
[0060]圖7示出了示例性的離網(wǎng)電力控制應(yīng)用。在這個(gè)流程中，該系統(tǒng)控制器確定了每個(gè)基本逆變單元的輸出頻率和運(yùn)行電壓690。接下來，該系統(tǒng)控制器指定了一個(gè)基本逆變單元的主函數(shù)692，并且該系統(tǒng)控制器指定了所有其他堆疊基本逆變單元的從函數(shù)694。該主基本逆變單元首先啟動(dòng)并提供交流電作為從基本逆變單元的參考頻率696。每個(gè)從基本逆變單元使用PLL鎖定到參考頻率的并啟動(dòng)產(chǎn)生其自身的交流電力698。該系統(tǒng)控制器監(jiān)控電力生產(chǎn)并隨著需求調(diào)節(jié)基本逆變單元運(yùn)行699。
[0061]圖8示出了示例性的用于圖7的離網(wǎng)應(yīng)用的主基本逆變單元控制流程。該系統(tǒng)設(shè)置一個(gè)輸入?yún)⒖茧妷篤mref為Vg/n，其中η為串聯(lián)的基本逆變單元的數(shù)量710。接下來，該流程運(yùn)行電流環(huán)路716并基于環(huán)路輸出和由系統(tǒng)控制器接收的頻率信息產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)。該系統(tǒng)接著確定是否Vm等于Vmref 718。如果為否，則該系統(tǒng)檢查MPPT是否MPPT被完成720。如果MPPT沒有完成，則該系統(tǒng)重新運(yùn)行電流環(huán)路724。可選擇地，如果MPPT被完成，則該系統(tǒng)通知系統(tǒng)控制器最大化電力已經(jīng)完成722。在718，如果Vm = Vmref，則該流程發(fā)送設(shè)置點(diǎn)信息給系統(tǒng)控制器726。
[0062]圖9示出了示例性的用于圖7的離網(wǎng)應(yīng)用的從基本逆變單元。該系統(tǒng)設(shè)置輸入?yún)⒖茧妷篤mref為Vg/n,其中η為串聯(lián)連接的基本逆變單元的數(shù)量740。接下來,該流程運(yùn)行PLL、鎖定到交流頻率，運(yùn)行電流環(huán)路742并基于PLL輸出和環(huán)路輸出產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)。該系統(tǒng)接著確定是否Vm等于Vmref 744。如果為否，則該系統(tǒng)檢查是否MPPT完成746。如果MPPT未完成，則該系統(tǒng)重新運(yùn)行電流環(huán)路750?？蛇x擇地，如果MPPT被完成，則該系統(tǒng)通知系統(tǒng)控制器最大電力已經(jīng)完成748。在744中，如果Vm = Vmref,則該流程發(fā)送設(shè)置點(diǎn)信息給系統(tǒng)控制器752。
[0063]圖10示出了示例性的用于圖7的離網(wǎng)應(yīng)用的系統(tǒng)控制流程。該系統(tǒng)設(shè)置了輸入?yún)⒖茧妷篤mref為Vg/n，其中η為串聯(lián)連接的基本逆變單元的數(shù)量760并確定輸出頻率。接下來，該流程發(fā)送參考電壓信息和輸出頻率給基本逆變單元762。接下來，該流程確定是否Vg等于Vgref 764。如果為否，該系統(tǒng)檢查每個(gè)基本逆變單元來觀察是否MPPT被完成766。如果沒有基本逆變單元低于ΜΡΡΤ，則該流程檢查超過低壓限制的輸出電壓768?？蛇x擇地，對(duì)于輸出低于MPPT的基本逆變單元，該流程增加目標(biāo)電壓Vm’到該基本逆變單元770。在764，如果Vg等于Vgref，則該流程通知系統(tǒng)設(shè)置點(diǎn)電壓已經(jīng)完成772。
[0064]在一個(gè)實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括帶有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電纜的接線盒和連接器。僅僅兩個(gè)單芯電纜/連接器的使用減少了材料和安裝系統(tǒng)的人工成本。每個(gè)基本逆變單元提供輸出交流電給串聯(lián)的交流電總線。該交流電總線在系統(tǒng)控制器盒中終止。該系統(tǒng)控制器總體上將來自所有基本逆變單元的輸出連接在一起以形成單一的交流電反饋給電池板。該光伏(PV)太陽能接收器或板使用設(shè)置在基質(zhì)的上表面上堆疊的層中的多個(gè)太陽能電池。適當(dāng)?shù)奶柲茈姵乜梢园ǎe例來說，常規(guī)的單一或多晶體硅太陽能電池、薄膜(例如，非晶硅、碲化鎘、或銅銦鎵硒)太陽能電池、以及II1-V太陽能電池。
[0065]圖11示出了示例性的發(fā)電系統(tǒng)的整合電路實(shí)施方式。光伏(PV)太陽能接收器或板100具有設(shè)置在基質(zhì)的上表面堆疊的層中的多個(gè)太陽能電池。適當(dāng)?shù)奶柲茈姵乜梢园ǎe例來說，常規(guī)的單或多晶硅太陽能電池、薄膜(例如，例如，非晶硅、碲化鎘、或銅銦鎵硒)太陽能電池，以及II1-V太陽能電池。雖然單串太陽能電池可以設(shè)置在一個(gè)行中，在其他變化中，可以使用更多或更少的太陽能電池，并且該更多或更少的太陽能電池可以被設(shè)置在一個(gè)、兩個(gè)或多個(gè)沿著基質(zhì)的平行的行。另外，兩個(gè)以上光伏板100可以端部對(duì)端部地設(shè)置并電氣性地并流動(dòng)地耦接以提供更大的接收器。
[0066]每個(gè)光伏板100被耦接到微逆變器，該微逆變器將光伏板100產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)化為交流電。本發(fā)明的微逆變器測(cè)量出與交流電網(wǎng)電流同相的電流并產(chǎn)生輕度失真的此種電流。這使用多個(gè)集成電路來完成。在一個(gè)實(shí)施例中，光伏板100的輸出通過直流電源橋(DPB) 102來調(diào)整，該輸出被提供給交流電源橋(APB) 104。APB 104的輸出被提供給輸電網(wǎng)絡(luò)110。DPB 102和APB 104通過芯片級(jí)逆變控制器(CSIC) 106來控制，其通過通訊收發(fā)器(CTRX) 108與系統(tǒng)控制器通訊。CTRX108可以為電力線通訊、無線通訊諸如無線個(gè)域網(wǎng)、或另一種通訊形式。
[0067]配電板可以用來將來自多個(gè)串聯(lián)連接的基本逆變單元的電力通過系統(tǒng)控制器將接到電網(wǎng)并且，在一些應(yīng)用中連接到用戶設(shè)備的電器。舉例來說，在家中，配電板為一個(gè)已知的具有各種斷路器和/或熔斷器的交流電配電板以分配電力給家中的各種電路。該配電板通過電表耦接到電網(wǎng)。該電表確定供應(yīng)給電網(wǎng)的電力的量，以使太陽能板的所有者可以補(bǔ)償供應(yīng)的電力。
[0068]按照控制器產(chǎn)生的控制和轉(zhuǎn)換信號(hào)，基本逆變單元將直流電轉(zhuǎn)換為交流電。該控制器產(chǎn)生控制和轉(zhuǎn)換信號(hào)以響應(yīng)直流電和交流電信號(hào)的樣本。因此，該基本逆變單元最適合被控制來利用特殊的操作模式以符合交流電和直流電信號(hào)的當(dāng)前狀態(tài)，即，最適合地將交流電輸出匹配到電網(wǎng)的相位中以使交流電力高效地耦接到電網(wǎng)。
[0069]使用這樣的交流電總線和單個(gè)的基本逆變單元，該系統(tǒng)對(duì)于匹配用戶的任何需求上是可擴(kuò)展并靈活的?；灸孀儐卧慕Y(jié)構(gòu)和功能在以下進(jìn)行討論。
[0070]直流電源提供輸入電能給交流電橋。解耦電容器濾波來自交流電橋的轉(zhuǎn)換波動(dòng)以及來自交流電網(wǎng)的低頻率波動(dòng)。該交流電橋可以為PWM控制的半橋或全橋逆變器，該交流電橋輸出端子連接到交流濾波器。該交流濾波器可以為濾除高頻PWM次諧波噪聲的低通濾波器。該輸出電路實(shí)施用于同步交流電網(wǎng)頻率和斷路繼電器的傳感電路。
[0071]在一些實(shí)施例中，直流電轉(zhuǎn)換相位可能需要調(diào)整直流電總線電壓以用于最佳操作。舉例來說，升壓電路可以用來增加穿過直流連接電容器的運(yùn)行電壓從而使較大峰值達(dá)到穿過交流電輸入和輸出端子的交流運(yùn)行電壓的峰值。達(dá)到交流運(yùn)行電壓的峰值的較大的峰值使得使用較少的單級(jí)逆變器來產(chǎn)生所需要的堆疊的相位交流輸出電壓。降壓電路可以被用來降低穿過直流電連接電容器的運(yùn)行電壓。這將使在交流電橋中的較低額定電壓晶體管的使用成為可能，從而使一個(gè)堆疊的相位增加的電量可以產(chǎn)生并反過來減少系統(tǒng)成本。
[0072]直流電能通過直流電源供應(yīng)，該直流電源可以為太陽能板、電池、或車輛直流發(fā)電機(jī)以及其他。直流電源的輸出被提供給直流相位，通過濾波器其輸出平順并被提供給橋電路。橋電路的輸出被提供給濾波器并且作為結(jié)果的輸出相位被串聯(lián)連接到使用適合電纜的其他基本逆變單元的輸出。
[0073]在本系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施方式中，直流電能通過光伏板被供應(yīng)給每個(gè)基本逆變單元。該光伏板的輸出被提供給升壓電路，通過電容器其輸出平順并提供給全橋逆變器電路。全橋逆變器電路的輸出被提供給濾波器，并且作為結(jié)果的輸出被串聯(lián)連接到使用電纜的其他基本逆變單元中。
[0074]在一個(gè)實(shí)施例中，穿過輸入電容的波動(dòng)電流具有在雙倍的線頻率上的正弦波的形式。使用有源解耦濾波器，來自光伏板的電流可以被保持恒定并且來自光伏板的最大的電能可以被獲得。
[0075]當(dāng)各種實(shí)施例已經(jīng)在以上進(jìn)行描述時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解的是它們僅僅是一種示例的方式而非限制。因此，優(yōu)選地實(shí)施例的幅度和范圍不應(yīng)當(dāng)受以上描述的任何示例性實(shí)施例限制，而應(yīng)當(dāng)僅僅按照以下技術(shù)方案與其等同的內(nèi)容確定。
【權(quán)利要求】
1.一種供應(yīng)電力給交流電(AC)電力系統(tǒng)的多重直流電(DC)電壓源逆變器，包括: 多個(gè)全橋逆變器，每個(gè)該全橋逆變器具有主要節(jié)點(diǎn)和次要節(jié)點(diǎn)，每個(gè)所述全橋逆變器具有陽極和陰極節(jié)點(diǎn)，每個(gè)所述全橋逆變器具有電壓支持裝置，該電壓支持裝置在所述陽極節(jié)點(diǎn)和所述陰極節(jié)點(diǎn)之間以并聯(lián)關(guān)系電連接并且直流電(DC)電源連接在所述陽極和陰極節(jié)點(diǎn)之間； 至少一個(gè)堆疊逆變器相位，每個(gè)堆疊逆變器相位具有多個(gè)所述的全橋逆變器，每個(gè)所述的全橋逆變器在每個(gè)堆疊的逆變器相位中以串聯(lián)關(guān)系與一個(gè)所述全橋逆變器的所述次要節(jié)點(diǎn)以串聯(lián)方式相互連接，該一個(gè)所述全橋逆變器的所述次要節(jié)點(diǎn)連接到另一個(gè)全橋逆變器的所述主要節(jié)點(diǎn)，所述的串聯(lián)連接確定第一全橋逆變器以及最后的全橋逆變器，每個(gè)相位具有在所述第一全橋逆變器的所述主要節(jié)點(diǎn)的一個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)以及在所述最后的全橋逆變器的所述次要節(jié)點(diǎn)的所述輸出節(jié)點(diǎn)； 本地控制器，該本地控制器耦接到每個(gè)全橋逆變器以提供控制信號(hào)給每個(gè)全橋逆變器以輸出正弦的電壓波形；以及 系統(tǒng)控制器，該系統(tǒng)控制器與每個(gè)本地控制器通訊，該系統(tǒng)級(jí)控制器產(chǎn)生用于所述本地控制器的配置、激活、去激活以及運(yùn)行模式選擇的系統(tǒng)控制信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的多重直流電壓源逆變器，包括三個(gè)堆疊逆變器相位。
3.如權(quán)利要求2所述的多重直流電壓源逆變器，包括以Y形(Y)連接方式進(jìn)行連接的三個(gè)堆疊的相位。
4.如權(quán)利要求2所述的多重直流電壓源逆變器，包括以三角形(△)連接方式進(jìn)行連接的三個(gè)堆疊的相位。
5.如權(quán)利要求1所述的多重直流電壓源逆變器，其中每個(gè)全橋相位整合開關(guān)以短路其輸出，以使帶有其余串聯(lián)連接的全橋的堆疊的相位運(yùn)行。
6.如權(quán)利要求1所述的多重直流電壓源逆變器，其中每個(gè)全橋逆變器包括: 第一轉(zhuǎn)換對(duì)和第二轉(zhuǎn)換對(duì)，每個(gè)所述的轉(zhuǎn)換對(duì)具有多個(gè)轉(zhuǎn)換單元用于控制性地調(diào)整電流流動(dòng)，每個(gè)所述的轉(zhuǎn)換單元具有第一端部和第二端部，所述第一轉(zhuǎn)換對(duì)具有在所述全橋逆變器的所述陽極節(jié)點(diǎn)上在所述第一端部電連接的多個(gè)轉(zhuǎn)換單元，所述第一轉(zhuǎn)換對(duì)的一個(gè)所述轉(zhuǎn)換單元的所述第二端部電連接到所述主要節(jié)點(diǎn)，所述第一轉(zhuǎn)換對(duì)的另一個(gè)所述轉(zhuǎn)換單元的所述第二端部電連接到所述次要節(jié)點(diǎn)，所述第二轉(zhuǎn)換對(duì)具有在所述全橋逆變器的所述陰極節(jié)點(diǎn)上在所述第二端部上電連接的多個(gè)轉(zhuǎn)換單元，所述第二轉(zhuǎn)換對(duì)的一個(gè)所述轉(zhuǎn)換單元的所述第一端部電連接到所述主要節(jié)點(diǎn)，所述第二轉(zhuǎn)換對(duì)的另一所述轉(zhuǎn)換單元的第一端部電連接到所述次要節(jié)點(diǎn)。
7.如權(quán)利要求1所述的多重直流電壓源逆變器，包括連接在轉(zhuǎn)換單元和主要以及次要節(jié)點(diǎn)之間的無源低通濾波器。
8.如權(quán)利要求6所述的多重直流電壓源逆變器，其中電容器連接在主要和次要節(jié)點(diǎn)之間以用于節(jié)點(diǎn)同步。
9.如權(quán)利要求6所述的多重直流電壓源逆變器，其中所述轉(zhuǎn)換對(duì)包括柵關(guān)斷設(shè)備和反并行設(shè)備，該柵關(guān)斷設(shè)備和該反并行設(shè)備互相并聯(lián)并且反向偏置。
10.如權(quán)利要求9所述的多重直流電壓源逆變器，其中所述的柵關(guān)斷設(shè)備包括由以下群組中選擇的構(gòu)件:柵關(guān)斷晶體閘流管、絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)、金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)、金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MESFET)、結(jié)晶型場(chǎng)效應(yīng)晶體管(JFET)、MOSFET控制的晶體閘流管、雙極型晶體管(BJT)、靜電感應(yīng)晶體管、靜電感應(yīng)晶體閘流管以及MOSFET關(guān)斷晶體閘流管、氮化鎵(GaN)晶體管、碳化硅(SiC)晶體管。
11.如權(quán)利要求9所述的多重直流電壓源逆變器，其中反并聯(lián)設(shè)備為二極管。
12.如權(quán)利要求1所述的多重直流電壓源逆變器，包括在所述橋逆變器的所述陽極和陰極節(jié)點(diǎn)之間連接的構(gòu)件，其中該構(gòu)件在以下群組中選擇:電容器、電池、燃料電池、光伏電池以及生物質(zhì)電池。
13.如權(quán)利要求1所述的多重直流電壓源逆變器，包括在所述直流電源和所述全橋逆變器之間的非絕緣的開關(guān)模式電壓調(diào)整電路(降壓或升壓轉(zhuǎn)換器)。
14.如權(quán)利要求1所述的多重直流電壓源逆變器，包括在所述直流電源和所述全橋逆變器之間的絕緣的開關(guān)模式電壓調(diào)整電路(正向的、推拉式的或半橋的)。
15.如權(quán)利要求1所述的多重直流電壓源逆變器，包括有源濾波器，在于包括光伏電池的電流限制直流電源一起使用時(shí)解耦該有源濾波器在直流電壓源上施加交流電流調(diào)制。
16.如權(quán)利要求1所述的多重直流電壓源逆變器，包括用于可變電網(wǎng)電壓配置的可變數(shù)量的全橋。
17.如權(quán)利要求1所述的多重直流電壓源逆變器，其中每個(gè)堆疊的全橋以不同電力運(yùn) 行。
18.如權(quán)利要求1所述的多重直流電壓源逆變器，包括用于每個(gè)相的可變數(shù)量的堆疊的全橋。
19.如權(quán)利要求1所述的多重直流電壓源逆變器，具有系統(tǒng)控制器，該系統(tǒng)控制器整合了選擇性地連接每個(gè)堆疊的逆變器相到電網(wǎng)的兩個(gè)并聯(lián)開關(guān)，其中至少一個(gè)并聯(lián)的開關(guān)以串聯(lián)方式與電流限制設(shè)備相連接。
20.如權(quán)利要求1所述的多重直流電壓源逆變器，其中 所述系統(tǒng)控制器包括在堆疊的逆變器相和電網(wǎng)之間以串聯(lián)方式連接的至少兩個(gè)并聯(lián)的開關(guān)，每個(gè)所述的開關(guān)作為堆疊的逆變器相和電網(wǎng)的斷開單元，其中至少一個(gè)所述開關(guān)串聯(lián)到電流限制設(shè)備，其中所述開關(guān)提供傳導(dǎo)通路作為電流限制相參考信號(hào)，該電流限制相參考信號(hào)來自在系統(tǒng)初始化中用于一個(gè)或多個(gè)本地控制器的交流電(AC)線電壓； 所述系統(tǒng)控制器對(duì)每個(gè)基本逆變單元(BIU)的啟動(dòng)電壓以及運(yùn)行電壓范圍進(jìn)行計(jì)算和通訊； 所述系統(tǒng)控制器確定并傳送用于激活和去激活每個(gè)基本逆變單元(BIU)的控制指令； 所述系統(tǒng)控制器確定并傳送用于霍爾電壓源逆變器的激活和去激活的控制指令。
21.一種用于逆變多個(gè)直流電(DC)電壓信號(hào)到接近正弦電壓波形的方法，包括: 檢測(cè)電網(wǎng)交流電壓水平，其中堆疊的相將被連接到電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)； 計(jì)算用于堆疊的全橋的交流啟動(dòng)電壓； 計(jì)算電力并產(chǎn)生參考直流電壓； 平均所述直流電壓水平； 將所述的平均直流電壓水平與參考直流電壓比較； 從所述的平均直流電壓與參考直流電壓的比較中產(chǎn)生第一誤差信號(hào)； 將參考直流電流與檢測(cè)的交流電流水平進(jìn)行比較；從所述的第一誤差信號(hào)中產(chǎn)生參考信號(hào)； 從所述參考直流電流與所述檢測(cè)的交流電流水平的比較中產(chǎn)生第二誤差信號(hào)； 從所述第二誤差信號(hào)中產(chǎn)生相位調(diào)制信號(hào)； 檢測(cè)具有周期的交流線電壓； 產(chǎn)生與所述交流線電壓直接相關(guān)的相參考信號(hào)； 產(chǎn)生用于多個(gè)全橋逆變器的多個(gè)啟動(dòng)信號(hào)，所述多個(gè)全橋逆變器使用所述相位參考信號(hào)以及相位調(diào)制信號(hào)；并且 提供用于所述調(diào)制 參數(shù)的參考表格。
【文檔編號(hào)】H02M7/48GK104081647SQ201380006787
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2013年1月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月25日
【發(fā)明者】米蘭·伊利奇, 米卡·諾奇奧 申請(qǐng)人:恩寶微系統(tǒng)有限公司