[发明专利]开关损耗有所减少、使用寿命有所延长的节省空间型逆变器

说明书

技术领域

本发明涉及一种逆变器，尤其是太阳能逆变器。

背景技术

使用再生能源时，往往需要将直流电压源的能量馈入电网(例如三相电网)。为此须使用可将直流电转变成交流电的逆变器。如果将太阳能发电机用作再生能源，用于将太阳能发电机所产生的能量馈入电网的逆变器就叫做“太阳能逆变器”或作为太阳能逆变器被出售。

可购得的太阳能逆变器具有自换向脉冲控制变流器，这个自换向脉冲控制变流器在其交流电压侧通过多相扼流电路与吸收再生能量的电网相连。这个自换向脉冲控制变流器在其直流电压侧与至少一个电解电容器并联连接。这个自换向脉冲控制变流器的控制装置的控制端与自换向脉冲控制变流器的可断开功率半导体开关的控制输入端导电相连，其中，输入端上施加吸收能量的电网的确定的相电压和确定的相电流。

电解电容器在这种可购得的太阳能逆变器中的使用会使太阳能逆变器的使用寿命受到限制。这个使用寿命仅为几万个工作小时。此外，这种太阳能逆变器还须使用占用较大空间的电源电感器。除此之外，控制装置较为复杂，因而成本较高。

这类可购得的太阳能逆变器例如用不间断供电设备(又称“UPS设备”)的逆变器建构而成。借此可削减研制太阳能逆变器所需的成本。UPS设备的逆变器适用于这第二种用途的原因在于，一方面，UPS设备的逆变器同样是将来自于电池的能量馈入电网，另一方面，UPS设备包括一个整流器、一个电压中间电路和一个逆变器等单个元部件。在此情况下，就可对UPS设备的“逆变器”这一元部件加以利用。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种逆变器，借助这种逆变器可建构成本更低、更节省空间的太阳能逆变器。

根据本发明，这个目的通过权利要求1的特征而达成。

如果所述逆变器具有一个线换向控制变流器，且所述线换向控制变流器在其直流电压侧配有一个升压变流器，在其交流电压侧配有一个滤波器，则所述逆变器就无需再具有电解电容器和电源电感器。借此可显著延长逆变器的使用寿命，大大减小其所需占用的空间。由于使用线换向控制变流器替换自换向脉冲控制变流器，所以可用一个简单的控制装置替换复杂的控制装置。这种简单的控制装置只需使用吸收能量的电网的相电压。

线换向控制变流器公开自标题为“基频前端变流器(F³E)——无电解电容器的直流环节驱动变流器(Fundamental Frequency Front End Converter(F³E)-a DC-link drive converter without electrolytic capacitor)”的论文，该论文刊登于研讨会“PCIM 2003”(2003年5月，纽伦堡)的会议论文集中。

因此，本发明是通过用升压变流器(尤其是高频同步升压变流器)替换负载侧的自换向脉冲控制变流器来建构这种无电容器电压中间电路变流器的太阳能逆变器。这个升压变流器的两个输入端接点可连接至太阳能发电机。借助这个升压变流器可对所述逆变器进行控制，使得太阳能发电机总是处于“最大功率点”(MPP)这一工作点上。

根据本发明的逆变器的一种有利实施方式，所述升压变流器在其输入端配有一个电容器。借助这个电容器可对太阳能发电机在预定时间段内的电压波动进行平衡。

如教科书中所写，升压变流器具有一个可断开功率半导体开关、一个去耦二极管、一个存储电感器和一个滤波电容器，这些元部件以已知方式彼此连接成一个升压变流器。为了尽可能减小存储电感器的结构体积，对升压变流器进行高频同步。时钟频率越高，存储电感器的结构体积就越小。可断开功率半导体开关的开关损耗也会随着时钟频率的升高而增大。为减小开关损耗，使用用碳化硅制成的可断开功率半导体开关作为上述可断开功率半导体开关。举例而言，将常关闭型的MOS场效应晶体管(MOSFET)或用硅制成并与碳化硅制二极管反向并联的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)用作可断开功率半导体开关。通过减小开关损耗，升压变流器的可断开功率半导体开关只需具有一个无需占用多大空间的冷却装置，从而使本发明逆变器的所需空间远小于已知逆变器的所需空间。

附图说明

下面借助附图所示的本发明逆变器的实施方式对本发明作进一步说明。

具体实施方式