[发明专利]一种逆变器及其直流母线电压调节方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种电源转换技术，且特别是有关于一种逆变器及其电压调节方法。

背景技术

在一般逆变器的设计中，逆变器可正常运作的基本条件为直流母线电压（DC bus voltage）幅值不小于交流输出电压的峰值。换言之，对于采用多级转换电路组态的逆变器而言，特别是以直流对直流转换电路与逆变电路所组成的两级式逆变器，前级直流对直流转换电路所进行的电源转换动作，必须足以使得所输出之直流母线电压符合上述基本条件，才可令逆变器正常运作。

为了达到上述设计上的基本需求，通常设计者会采用将直流母线电压稳定控制在固定电压值的方式来设计逆变器。然而，由于直流母线电压的大小实际上会受到直流对直流转换电路所接收的直流输入电压的变动而随着改变，因此在一些应用中（例如光伏并网系统），要令直流母线电压维持稳定相当不易。

此外，若仅系将直流母线电压设计为固定电压值，则在所述固定电压值远高于后级逆变电路所需的直流母线电压时，亦可能会造成逆变器的转换效率低落的问题。

发明内容

本发明提供一种逆变器及其直流母线电压调节方法，其可提供稳定且可动态调整的直流母线电压，从而有效提升转换效率。

本发明的逆变器包括谐振变换电路、逆变电路、第一控制电路以及第二控制电路。谐振变换电路接收直流输入电压，并据以将直流输入电压转换为直流母线电压。逆变电路，耦接该谐振变换电路，用以将直流母线电压转换为一交流输出电压。第一控制电路，用以控制谐振变换电路的运作，并基于该直流输入电压和该谐振变换电路的谐振频率计算谐振变换电路的最佳工作电压。第二控制电路，用以控制该逆变电路的运作，其接受第一控制电路所计算的最佳工作电压，并据以调节直流母线电压。

在本发明一实施例中，第一控制电路利用迟滞控制手段（hysteresis control means）来调节该直流输入电压并据以产生迟滞调节电压，再依据该迟滞调节电压与该谐振变换电路于该谐振频率上的增益计算该最佳工作电压。

在本发明一实施例中，当直流输入电压上升时，第一控制电路沿第一特性曲线步进的提升迟滞调节电压，以及当直流输入电压下降时，第一控制电路沿第二特性曲线步进的降低迟滞调节电压，其中第一特性曲线与第二特性曲线之间形成至少一个迟滞循环（hysteresis loop）。

在本发明一实施例中，逆变器更包括第二控制电路。第二控制电路用以控制逆变电路的运作，其中第二控制电路侦测交流输出电压的大小，并且据以计算维持逆变电路正常运作所需的正常工作电压。

在本发明一实施例中，第一控制电路依据谐振变换电路的谐振频率计算使谐振变换电路具有最佳转换效率的最佳工作电压，其中第一与第二控制电路其中之一比较最佳工作电压与正常工作电压，以使第二控制电路依据比较的结果选择最佳工作电压与正常工作电压其中之一来做为调整直流母线电压的参考。

在本发明一实施例中，其中若最佳工作电压大于该正常工作电压，逆变电路经第二控制电路控制而将所输入的直流母线电压调整为最佳工作电压，以及若最佳工作电压小于等于正常工作电压，逆变电路经第二控制电路控制而将所输入的直流母线电压调整为正常工作电压。

本发明的逆变器的直流母线电压调节方法包括以下步骤：利用谐振变换电路接收直流输入电压；基于直流输入电压和谐振变换电路的谐振频率计算谐振变换电路的最佳工作电压；利用逆变电路依据最佳工作电压调节直流母线电压。

在本发明一实施例中，基于直流输入电压和谐振变换电路的谐振频率计算谐振变换电路的最佳工作电压的步骤包括：利用一迟滞控制手段来调节直流输入电压，并且据以产生一迟滞调节电压；以及依据迟滞调节电压与谐振变换电路于谐振频率上的增益计算最佳工作电压

在本发明一实施例中， 利用迟滞控制手段来调节直流输入电压，并且据以产生迟滞调节电压的步骤更包括：当直流输入电压上升时，沿一第一特性曲线步进的提升迟滞调节电压；以及当直流输入电压下降时，沿一第二特性曲线步进的降低该迟滞调节电压，其中第一特性曲线与第二特性曲线之间形成至少一迟滞循环。

在本发明一实施例中， 逆变器的直流母线电压调节方法，更包括以下步骤：检测交流输出电压；以及依据交流输出电压计算维持逆变电路正常运作所需的正常工作电压。

在本发明一实施例中，依据最佳工作电压调节直流母线电压的步骤包括：比较最佳工作电压与正常工作电压；以及依据比较的结果将直流母线电压调整为最佳工作电压与正常工作电压其中之一。