[发明专利]具有寿命延长的直流链路电容器的逆变器

说明书

技术领域

以下说明涉及用于与直流（DC）电源一起使用的逆变器（inverter），尤其涉及具有寿命延长的DC链路电容器的逆变器。

背景技术

对通常称为太阳能电池板的光电（PV）板的使用日益增长。PV板可以用在独立配置中，或用在并网（grid-tied）或电网互动（grid-interactive）配置中，在独立配置中PV板向所连装置供电，在并网或电网互动配置中PV板向交流（AC）配电或输电网（或者简称为‘电网（grid）’）供电。对电网的电能供应通常用仪表计量，并且供应商对供电量做出经济补偿。结果是，鼓励了在家中、建筑物中或其它场所安装PV系统。为了使PV安装在经济方面有吸引力，期望能降低PV系统的成本，包括所需要的装置、以及延长PV系统的寿命和可靠性。

图1在框图中示出了现有技术的并网PV装置。该安装100包括被定位成接收阳光的多个PV板102a、102b、102n（统称为PV板102）。在特定安装中的PV板的数目可变化很大，从几个板到上万个板。PV安装100包括一个或多个并联连接的支路106a、106n，该支路由串联连接的PV板102形成，该支路继而连接到中央逆变器110。在支路106a、106n中的PV板102的数目可以基于每个支路的最大电压，该最大电压可基于中央逆变器110的最大工作电压确定。中央逆变器110被示出为两阶段逆变器，但可以使用其他逆变器技术。中央逆变器110将PV板102生成的直流（DC）电能转换成适于注入电网（在图1中被示为240VAC电源104）中的AC电能。中央逆变器110包括DC/DC变流器（converter）112，用于将DC电压升高或降低到适合随后的DC/AC逆变器114的水平。DC/AC逆变器114将DC功率转换成可以注入电网104的AC功率。

DC链路电容器116被用于在没有电能传递给电网104时，或者在比PV板102正在提供的电能更少的电能被传递给电网104时，在AC信号周期中存储来自PV板102的能量。在比从PV板102传递的电能多的电能被传递给电网104时，DC链路电容器116释放存储的能量。如将理解的，由于电网的交流电流的功率的正弦特性，DC链路电容器116重复地存储和释放能量。

当如图1中所示的那样使用中央逆变器110时，仅需要单个中央逆变器，因此中央逆变器的单独的部件的成本不会对PV安装的总成本造成大的影响。同样地，包括用于DC链路电容器116的昂贵电容器可能是成本有效（cost effective）的。例如，可使用陶瓷或薄膜电容器。这些电容器，尽管是昂贵的，但不会如其他类型的电容器，诸如电解电容器那样快速地随时间劣化。

存在用连接到安装中的每个PV板102的单独的逆变器替换中央逆变器110的需求。每个板有一个单独的逆变器允许从每个单独的PV板提取最大电能，而不论其他板的光照情况如何，该其他板可能被遮蔽或被弄脏。但对于中央逆变器并不是这样；被遮蔽的板将降低其所处于的整个串联支路的电流。进一步地，对于中央逆变器110，没有简单的方式来切断PV板提供的电能。例如在安装PV板102时这可能会成问题，因为PV板一暴露于光就会产生电能，而因为这样，安装者就可能暴露于通电的电力线。类似地，在诸如火灾的紧急情况中，如果将PV板连接到中央逆变器110的线路被切断，则急救人员可能暴露于通电的电力线。此外，安装PV板102的职业人员可能没有安装DC功率部件或确定PV板102的并联和串联配置的经验，而被迫需要专业的职业人员由此增加了PV安装100的成本。通过在每个PV板102处包括逆变器，安装仅需要处理所有电工都熟悉的AC功率部件，因此降低了安装成本。

尽管可能期望在每个PV板102上放置逆变器，但使用不随时间损耗或损耗地相对较慢的昂贵的电容器的成本变得令人望而却步。不幸的是，成本有效的诸如铝电解电容器（AEC）的湿电解电容器会随时间损耗，增加了逆变器或整个PV板需要被更换的频率，从而增加了PV安装的成本。

期望具有一种用于将DC电能转换成AC电能的成本有效的逆变器，同时在不需要更换逆变器部件的情况下提供足够长的寿命。

发明内容

依照本说明书，提供了用于耦合到直流（DC）电源并提供交流（AC）输出的逆变器。该逆变器包括：DC/DC变流器，用于连接到DC电源和提供DC输出；DC/AC逆变器，用于将DC输出转换成AC输出；DC链路能量（DCLE）存储网络，包括分别可耦合成跨接DC/AC逆变器的输入端的多个电容器；和DCLE存储网络控制器，用于选择多个电容器中的一个或多个来耦合跨接DC/AC逆变器的输入端。