[发明专利]高效、多源光电逆变器

说明书

技术领域

本发明通常涉及电子电源转换，尤其涉及非常高的转换效率、连接 电网的、单相、多源光电(PV)逆变器。

背景技术

光电(PV)电池产生直流(DC)电源，其DC电流电平取决于太阳 辐照并且其DC电压电平取决于温度。当需要交变电流(AC)电源时， 使用逆变器将DC能源转换为AC能源。典型的PV逆变器使用两级电源 处理：第一级配置成提供恒定DC电压并且第二级配置成将恒定DC电压 转换成AC电压。第一级常包括升压转换器，第二级包括单相或者三相 逆变器系统。两级逆变器的效率是影响PV系统性能的重要参数并且是单 级效率的倍数，每级一般造成一半的系统损耗。

单相光电逆变器通常需要两级转换电源电路，以将PV阵列的变化的 DC电压转换为电网的固定频率的AC电压。传统的PV逆变器使用DC 链路作为中间能量存储步骤(intermediate energy storage step)，这意味 着转换器首先将不稳定的PV阵列电压转换为稳定的DC电压，接着将稳 定的电压转换为可以注入到电网的电流。

传统的单相PV逆变器的不受欢迎之处是利用多个开关装置(例如5 个)，以固定的开关频率来控制电源电路，这些开关装置对总体开关损 耗是有贡献的。当使用传统的PV逆变器时，一般通过将开关频率保持为 低，使开关损耗保持尽可能的低。

既有利又有益的是提供一种住宅用的光电逆变器，比起传统的PV逆 变器，它使用较少的高频开关装置。更加有利的是如果PV逆变器能够采 用自适应数字控制技术以确保其即使在从多个输入源抽取电力时也一直 工作在峰值效率，这里的输入源包括但不限于PV阵列、电池和燃料电池。

发明内容

简而言之，根据一个实施例，光电(PV)逆变器包括：

降压转换器，被配置成响应可用的PV阵列电源和公用电网的瞬时电 压，在多个降压转换器共用的电流汇集节点产生全波整流正弦波电流；

升压电路，被配置为当PV阵列输出电压低于公用电网的瞬时电压时 增加提供给降压转换器的电压电平；以及

电流扩展电路，包括开关装置，被配置为响应全波整流正弦波电流 以与公用电网同步地开关从而构造AC电流。

根据另一个实施例，光电(PV)逆变器系统包括：

多个降压电路，每个降压电路与相应的DC电源相关连；以及

单个全桥电流扩展电路，

其中，每个降压电路被配置为持续地工作于降压模式下以产生相应 的全波整流正弦波电流，多个降压电路被一起配置为通过汇集多个降压 电路所产生的多个全波整流正弦波电流，在单个共用电流节点处产生合 成的全波整流正弦波，以及该单个全桥电流扩展电路响应合成的全波整 流正弦波电流，产生期望的公用电网AC电流。

根据本发明的另一个实施例，光电(PV)逆变器系统被配置为持续 地工作于降压转换器模式下，从而响应多个降压转换器所产生的多个全 波整流正弦波电流，在多个降压转换器共用的电流节点处产生全波整流 正弦波电流之和，并且进一步地被配置为当相应的DC电源电压低于连 接到PV逆变器系统的公用电网的瞬时电压时，借助相应的升压转换器增 加提供给每个降压转换器的电压电平。

根据本发明的另一个实施例，光电(PV)逆变器系统包括：

多个软开关(soft switching)降压电路，每个软开关降压电路与相应 的DC电源相关连并且被配置为实质上消除与相应的波形成形感应器相 关的波纹电流；

与每个软开关降压电路对应的升压转换器，每个升压转换器被配置 为，不在整个PV逆变器开关周期内持续地升压，从而使得因为不得不升 压相应的DC电源电压而对PV逆变器系统效率产生的影响最小；以及

被配置为在其开关周期内工作于零电流和电压电平附近的单个全桥 电流扩展电路，

其中每个软开关降压电路被配置为持续工作于降压模式下从而产生 相应的全波整流正弦波电流，多个软开关降压电路一起被配置为通过汇 集多个软开关降压电路产生的多个全波整流正弦波电流，在单个共用电 流节点处产生合成的全波整流正弦波，以及单个全桥电流扩展电路产生 期望的公用电网AC电流。

附图说明

参考附图阅读下面详细的说明将会更好的理解本发明的这些和其它 特征、方面和优点，其中在附图中相同的符号表示相同的部分，其中：