并網(wǎng)逆變器、系統(tǒng)和方法

(19)中民國家知識(43日(43日(221105280.02011.03.29(71地址東(72)發(fā)明人··柯尼(74)專利機構(gòu)東方億思知公司

(10)申 號CN102738821人H02J3/38(2006.01)H02M7/48(2007.01)H02M3/155權(quán)利要求書2頁權(quán)利要求書2頁說明書11頁附圖11(57)CN102738821DC-DC電流饋給推挽變換器和變壓DC-DC流饋給推挽變換器可操作來從DC電壓源生成電具有連接到該DC-DC電流饋給變換器的第CN102738821CN102738821CN102738821權(quán)利要求1/2根據(jù)權(quán)利要求1DC-DC根據(jù)權(quán)利要求2所述的并網(wǎng)逆變器，其中，所述輸出線處的電壓波形的較低部分Vlinen·Vbat其中VlinenVbat是所述DC電壓源的電壓。根據(jù)權(quán)利要求2所述的并網(wǎng)逆變器，其中，所述輸出線處的電壓波形的較低部分n·Vbat+δDCδ根據(jù)權(quán)利要求2所述的并網(wǎng)逆變器包括可操作來所述輸出線處的電壓波形的相6間激活所述降壓-升壓級。根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述輸出線處的電壓波形的較低部分Vlinen·VbatVlinenVbat是所述DC電壓源的電壓。根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述輸出線處的電壓波形的較低部分n·Vbat+δDCδCN102738821CN102738821權(quán)利要求2/2141DC一種被配置為在其中或其上18[0001](gridtiedinverter) 所述DC-DC電流饋給變換器可以包括能連接到所述DC電壓源的降壓-升壓級其中所述降壓-升壓級僅在所述輸出線處的電壓波形的較低部分的生成期間是活動的。 VlinenVbatVline出線路處的電壓，n是所述變壓器的匝數(shù)比并且Vbat是所述DC電壓源的電壓。述輸出線處的電壓，n是所述變壓器的匝數(shù)比，VbatDCδ是預(yù)[0009]該逆變器可以包括可操作來所述輸出線處的電壓波形的相位的設(shè)備，并[0012] DC-DC電流饋給變換器可包括能連接到所述DC電壓源的降壓-升壓級并且該方法包括僅在所述輸出線處的電壓波形的較低部分的生成期間激活所述降壓-升壓級。 n·Vbat出線處的電壓，n是所述變壓器的匝數(shù)比并且Vbat是所述DC電壓源的電壓。輸出線處的電壓，n是所述變壓器的匝數(shù)比，VbatDCδ是預(yù)定[0017]該方法可以包括所述輸出線處的電壓波形的相位，并且根據(jù)所述電壓波形的 當在降壓-升壓模式中不活動時該方法可包括使所述第二開關(guān)保持為斷開。 該逆變器可包括連接在所述降壓-升壓級與所述變壓器的所述第一側(cè)之間的電形并且其中電感器電流和所述占空比中的一者或兩者能在降壓-升壓模式與升壓模式活動的在所述升壓模式中所述降壓-升壓級不活動。 DC 路圖； [0028]52[0029]6A6C[0030]7A7C[0031]1100100110DC-DC120110被定為30Ah。電池110是能夠在任何一次傳遞大約1kW功率的DC電壓源。然而本發(fā)明不110未示出)。其一個示例是4引腳XLR型公插座。[0034]DC-DC1201DC-DC120(fullyrectifiedsignal)DC-DC變換器120的輸出事實上是DC2的討 展開電路130接收該全波整流信號并且以100Hz切換來自DC-DC變換器120的輸由DC-DC變換器120生成的電流波形的“波峰”中的交替波峰被切換為相反極性。因此展開電路130的輸出是頻率約為50Hz的AC信號以與輸電網(wǎng)的頻率相匹配。這在圖1中示出。 ]虛線框環(huán)繞。DC-DC120130130的組件被另一 [0040]電池110(decouplingcapacitor)C6Q1[0041]Q3體管Q3的第二端子連接到地。第四開關(guān)晶體管Q4的第一端子連接到第二初級繞組的第二端子并且第四開關(guān)晶體管Q4的第二端子連接到地。[0043]C3C4C4(negativerail)。第三電容器C3的第一端子連接到正供電軌。第一二極管D1的陰子也連接到正供電軌。第一二極管D1的陽子連接到變壓器的次級繞組的第二端子。第二二極管D2的陰子也連接到變壓器的次級繞組的第二端子。第二二極管D2的陽子連接到負供電軌。連接在第三二極管D3的陰子與負供電軌之間。第七開關(guān)晶體管Q7的第二端子連接到變Q7D4子。第四二極管D4的第二端子連接到正供電軌。第五電容器C5連接在第四二極管D4的陰子與負供電軌之間。這里應(yīng)注意第三和第四二極管D3和D4是二極管表現(xiàn)出快速的開關(guān)能力并且具有低的前向壓降(forwardvoltagedrop)。[0046] 這里應(yīng)注意第九至第十二開關(guān)晶體管Q9-Q12是功率MSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)晶體管。這意味著二極管存在于MOSFET的漏極(陰極)與源極(陽極)之間。這有時被稱體二極管并且存在于任何場效應(yīng)型晶體管。在第九開關(guān)晶體管Q9中漏極連接到正供電軌在第十開關(guān)晶體管Q10中漏極連接到正供電軌在第十一開關(guān)晶體管Q11中漏極連接到負輸出軌在第十二開關(guān)晶體管Q12漏極連接到正輸出軌[0047] 換言之在第一模式(電池到輸電網(wǎng))中第九至第十二開關(guān)晶體管Q9-Q12被切換來生成適當?shù)妮敵霾ㄐ尾⑶以诘诙Ｊ?輸電網(wǎng)到電池)中九至第十二開關(guān)晶體管Q9-Q12不被切換意味著每個OSFET的漏極與源極之間的體二極管使第九至第十二開關(guān)晶體管Q9-Q12作為全橋整流器操作該全橋整流器在第五電容器5兩端產(chǎn)生全波整流信號這確保并網(wǎng)逆變器可在兩種模式中操作并且因此是雙向的這減小了并網(wǎng)逆變器的尺寸和成本并網(wǎng)逆變器在傳統(tǒng)上可能具有一個在第一模式中操作的電路以及另一個在第二模式中操作的并行電路。[0049]如本領(lǐng)域技術(shù)將理解的，DC-DC變換器120被配置為電流饋給推挽變換器。換到的輸電網(wǎng)之間的任何微小差異都將導(dǎo)致生成大電流(由于放置在并網(wǎng)逆變器與輸電網(wǎng) n·Vbat(domesticsupply)n·VbatQ1Q2路。DC-DC變換器120可以持續(xù)地在降壓-壓-升壓開關(guān)僅電壓等于或小于n·Vbat時操作。換言由于降壓-升壓模式僅路電壓為n·Vbat或低于n·Vbat時需要因此降壓-升壓模式僅路電壓為n·Vbat或低于n·Vbat時操作。升壓模式被激活。應(yīng)注意，下面將不信號處理器基于從DC-DC變換器電路獲取的電壓樣本來進行處理。壓-升壓模式中的操作將被描述。 120的輸出將是由第五電容器C5提供的電流。[0057]在占空比的“關(guān)斷”時間期間，Q1Q2免貫通，在這些轉(zhuǎn)變之間存在輕微延遲。在第一“關(guān)斷”時間期間，使Q3保持導(dǎo)通并且將Q4切換為關(guān)斷。當Q1L1兩端的電壓反轉(zhuǎn)。第六開關(guān)晶體管六開關(guān)晶體管Q6被切換為關(guān)斷，第六開關(guān)晶體管Q6內(nèi)的二極管效應(yīng)也充當整流二極管(commutationdiode)管將第四開關(guān)晶體管Q4兩端的峰值電壓箝位到2Vline/nVline是輸電網(wǎng)的瞬時電[0058]在大約20nsQ6Q6Q6流出第二電容器C2。當電流經(jīng)由Q6容器C2D1進行正向偏[0059]3EQ6間中從+11/2到-11/2線性地變化。這是因為必須維持箝位電容器C2上的-秒平衡(amp-secondsbalanceQ4Q6Q4Q6切換為關(guān)斷是有利的。這是因為當電Q4(collapseQ4在零電壓條件下導(dǎo)通。這減少了DC-DC120 在DC-DC變換器120在升壓模式中操作的情況中，L1兩端的電壓在關(guān)斷時間期間從Vline/n(Vline/n)-Vbat 與輸電網(wǎng)相匹配的瞬時電壓的全波經(jīng)整流正弦波(full-waverectifiedsinusoid Vline/nQ4分支。L1Vbat。D3并流入變壓器繞組(經(jīng)由C4)。這在C4兩端并且因此在變壓器繞組兩端感應(yīng)出Vline/2的電壓。因此，n·Vline/2的電壓出現(xiàn)在L1兩端。用相似的標號表示。次級側(cè)變壓器繞組在圖4中被標識為T2。另外，圖4示出了旨在防止或者至少降低變壓器飽和的發(fā)生的多個附加電路元件。該附加電路包括另一繞組TB，繞組TB的一端經(jīng)由電阻器R1連接在電容器C3與電容器C4之間，并且其另一端連接在二極管D5與二極管D6之間。二極管D5和二極管D6串聯(lián)連接在正輸出軌與負輸出軌之間并且兩者朝向與二極管D1和二極管D2相同的方向(即，朝向正輸出軌和負輸出軌中的一者或另一者)。 將理解，希望變壓器繞組T2在電容器C3與C4之間的一端是穩(wěn)定的。在理想電從而導(dǎo)致變壓器飽和。在此情況中這通過另外的繞組TB來緩和，繞組TB用作分壓器器R2R3來使電容C3C4之間的中點穩(wěn)定。電R2R3具有基本上相同的電阻，[0076]與電池到輸電網(wǎng)模式中一樣，在升壓模式中，Q1導(dǎo)通時間期間電感器兩端的電壓從Vline/n(Vline/n)-Vbat。[0077]DC-DC120[0078]控制電路200140140130IlineIrefIline-Irefεouter145140εouterEouter傳遞給控制號EouterDC-DC120Iind150器電流Iind與來自外環(huán)的經(jīng)放大誤差信號Eouter(Iind-Eouter)生成內(nèi)環(huán)誤差信號εinner。內(nèi)環(huán)誤差信號εinner然后被傳遞給內(nèi)環(huán)誤差放大器155155[0079]Eouter130 雖然前面針對一個或多個電池作為DC源進行了，但是本發(fā)明不被如此限制。任何類型的DC源可同樣地被使用。 [0084]6A6C(stepped)接到2∶2的槽2∶2。槽2∶2以類似方式連接到槽2∶3。槽2∶3包括用[0085]7A7C2142214421467C芯接收孔221222142216、第一側(cè)繞組軌道222222242226、第二側(cè)繞組軌道22322234、2236224222442246。希望每個次級卡位于圖7C中相應(yīng)地標記的槽中。圖7C圖示出了(圖7A和圖7B中六個卡的形式的)PCB變壓器將被安裝到的母板的六個槽母板中的槽之間的連接用于通過將六個卡連接在一起來完成初級繞組和次級繞組的電路在于A卡之一的槽A1中用作初級繞組的第一端子的輸入連接2311被設(shè)置槽A1中所示的另一連接被用來連接到于A卡中的第二個卡的槽A2槽A2以類似方式連接到槽A3槽A3包括用作初級繞組的第二端子的輸出連接2313在于B卡之一的槽B1中用作次級繞組的第一端子的輸入連接235被設(shè)置槽B1中所示的另一連接被用來連接到于B卡中的第二個卡的槽B槽B2以類似方式連接到槽B3槽B3包括用作