用于功率转换器的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及用于功率转换器的系统和方法。根据本发明专利技术的一个优选实施例，逆变器电路包括直流（DC）到DC功率转换器，其被配置为经由第一输入端子和第二输入端子从装置接收输入能量，其中所述DC到DC功率转换器被配置为将所述输入能量的第一部分转换为DC能量。所述逆变器电路还包括逆变器级，其被耦合到所述DC到DC功率转换器的输出，并且被连接到所述DC到DC功率转换器的第一输入端子和所述DC到DC功率转换器的第二输入端子，其中所述逆变器级被配置为将所述输入能量的第二部分转换为第一输出能量。

【技术实现步骤摘要】
用于功率转换器的系统和方法
本专利技术一般涉及电路,并且尤其涉及用于功率转换器的系统和方法。
技术介绍
光伏系统使用光伏面板将太阳光转换成电力。光伏系统可以包含一个或多个逆变器，也被称为直流（DC）到交流（AC）功率转换器。由光伏系统产生的电力可以被存储、直接使用、馈送到电网中或与其他发电机结合。光伏系统中所使用的逆变器可以包括独立逆变器、并网逆变器和电池备用逆变器。独立逆变器被用于隔离系统中，其中逆变器从由光伏系统充电的电池汲取DC能量。电池备用逆变器被设计为从电池汲取能量、管理电池充电以及将过量的能量输出到电网。一些逆变器使用最大功率点追踪（MPPT）来将最大功率从DC输入转换成AC输出。电网连接逆变器以在电网频率下同步到电网的正弦形式供应AC功率，其中电压以电网电压为上限。如果电网电压被关断，则将AC输出从电网断开连接以提供孤岛效应（anti-islanding）保护。因此，电网连接逆变器并不在设施停电期间提供备用电源。孤岛（island）在功率被馈送到电网的小区段时存在，并且可能对认为这些区域未被供电的工人来说呈现危险。而且，在没有电网信号对其同步的情况下，逆变器的功率输出可能从由连接到孤岛的客户设备所需的容限漂移。
技术实现思路
根据本专利技术的一个优选实施例，逆变器电路包括直流（DC）到DC功率转换器，其被配置为经由第一输入端子和第二输入端子从装置接收输入能量，并且被配置为将输入能量的第一部分转换为DC能量。逆变器电路进一步包括逆变器级，其被耦合到DC到DC功率转换器的输出，并且被连接到DC到DC功率转换器的第一输入端子和DC到DC功率转换器的第二输入端子。逆变器级被配置为将输入能量的第二部分转换为第一输出能量。附图说明为了更完整地理解本专利技术及其优点，现在对结合附图进行的以下描述做出参考，其中：图1图示了功率转换器系统的实施例；图2图示了母线电压的电压对比时间的曲线图；图3图示了实施例功率转换器系统的框图；图4图示了母线电压的电压对比时间的曲线图；图5图示了实施例功率转换器电路的示意图；图6图示了另一实施例功率转换器电路的示意图；图7图示了附加实施例功率转换器电路的示意图；图8图示了另一实施例功率转换器电路的示意图；图9图示了对于实施例功率转换器电路的电压和电流对比时间的曲线图；图10图示了实施例方法的框图；图11图示了对于实施例功率转换器电路的仿真示意图；以及图12图示了对于仿真的功率转换器电路的电压和电流对比时间的曲线图。除非另有指示，否则不同附图中对应的数字和符号通常指代对应的部分。附图被绘制为清楚地图示优选实施例的相关方面，并且不一定是按比例绘制的。为了更清楚地图示某些实施例中，指示相同结构、材料或过程步骤的变化的字母可以在图号之后。具体实施方式下面详细讨论当前优选实施例的制造和使用。然而，应当理解的是，本专利技术提供了可以被体现在各种各样的具体情境中的很多可适用的专利技术性概念。所讨论的具体实施例仅仅说明了制造和使用本专利技术的说具体方式，并且不限制本专利技术的范围。将相对于特定情境中的优选实施例，即用于功率转换器的系统和方法，来描述本专利技术。然而，本专利技术也可以适用于其他类型的电路、系统和方法，例如其他电源电路、系统和方法。实施例功率转换器将DC输入电压转换成AC输出电压。功率转换器包括DC到DC功率转换器和将DC电压转换为AC电压的两个逆变器。一个逆变器将DC到DC功率转换器的输出电压转换为AC输出电压，而另一个逆变器将输入DC电压的一部分转换为AC输出电压。在一些实施例中，其他逆变器也将DC到DC功率转换器的输出电压的一部分转换为AC输出电压。图1示出了功率转换器系统100，其可以被用来将功率从光伏面板101传输到电网106。光伏面板（PV）101通过将太阳能转换为电能来产生直流（DC）输出，包括正输出电压（Vpv_pos）和负输出电压（Vpv_neg）。漏电容108将正电压耦合到接地112，而漏电容110将负输出电压耦合到接地112。正输出电压和负输出电压被耦合到逆变器104，其将DC输出电压转换成被耦合到电网106的交流（AC）电压。漏电容108和漏电容110表示从光伏电池的端子到接地的寄生电容。该漏电容可以存在于例如，从光伏电池的端子到光伏电池的接地框架或底座。在另一示例中，在其中逆变器104为单相逆变器并且光伏面板101的负相输出被接地的情况下，漏电容可能存在。将光伏电池的底座接地保证了系统的安全性、降低了电磁干扰（EMI），并且减轻了共模电流。然而，对接地的高开关频率可能引起高的漏电流，这可能引起用于薄膜光伏面板的透明导电氧化物（TCO）层的劣化，从而降低了面板的寿命。此外，由用于背接触晶体光伏面板的正母线电压所引起的表面极化效应可能进一步使光伏面板劣化。图2图示了对于电压转换器系统100的电压对比时间的曲线图。曲线122表示光伏面板101的正输出电压的电压对比时间，而曲线124表示光伏面板101的负输出电压的电压对比时间。接地电压随开关频率具有显著变化。图3图示了实施例功率转换器系统140。光伏面板102通过经由光电效应将太阳能转换为电能来产生正输出电压和负输出电压，该光伏面板102可以是光伏电池的组件。在一些示例中，光伏电池包含基于晶片的晶体硅电池或薄填充碲化镉电池或硅电池。阳光引起了置于光伏电池内的pn结内的电子-空穴对的产生，从而导致了产生DC电压的电流积累。正输出电压和负输出电压被耦合到DC到DC功率转换器142。可以使用开关模式电源（诸如升压转换器、降压转换器、或其他DC至DC转换器类型，诸如LLC转换器或相移全桥转换器）来实现DC到DC功率转换器142。DC到DC功率转换器142具有比其输入电压更大的输出电压。DC到DC功率转换器142的输出被耦合到逆变器级144和逆变器级148。逆变器级144将DC电压的一部分转换为AC电压，其被馈送到电网模块146。类似地，逆变器级148将DC电压的一部分转换为AC电压，其被馈送到电网模块146。另外，逆变器级148将来自光伏面板102的输出电压的一部分转换为被馈送到电网模块146的AC电压。因而，由光伏面板102输出的能量被传输到电网模块146。另一方面，图4图示了对于图3中所图示的功率转换器系统140的电压对比功率接地（powerearth）的曲线图。曲线122示出了光伏面板102的正输出电压的电压对比功率接地，而曲线134示出了光伏面板102的负输出电压对比功率接地。在功率转换器系统140中，漏电流是较低的，因为提供给输出的大部分电流在低频率下被切换。图4中的曲线图描绘了其中电路未要求无功功率的示例。当需要无功功率时，开关损耗可能稍微增加。图5图示了功率转换器电路150，其可以例如被用来实现功率转换器系统140。光伏面板102被耦合到DC到DC功率转换器143。高频噪声的滤波是由电容器152（Cpv）所提供的，该电容器152被耦合在光伏面板102的正输出和负输出之间。光伏面板102的正输出被耦合到电感器154（Lbst），其抵抗电流中的瞬时变化。晶体管158（Qbst1）被耦合在光伏面板102的电感器154和负输出之间。并且，晶体管156（Qbst2）被耦合在晶体管158和DC到DC功率转换器143的正DC输出之间。晶体管1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种逆变器电路，包括：直流（DC）到DC功率转换器，其被配置为经由第一输入端子和第二输入端子从装置接收输入能量，其中所述DC到DC功率转换器被配置为将所述输入能量的第一部分转换为DC能量；以及逆变器级，其被耦合到所述DC到DC功率转换器的输出，并且被连接到所述DC到DC功率转换器的第一输入端子和所述DC到DC功率转换器的第二输入端子，其中所述逆变器级被配置为将所述输入能量的第二部分转换为第一输出能量。

【技术特征摘要】
2013.08.02 US 13/9582061.一种逆变器电路，包括：DC到DC功率转换器，其被配置为经由第一输入端子和第二输入端子从装置接收输入能量，其中所述DC到DC功率转换器被配置为将所述输入能量的第一部分转换为DC能量；以及逆变器级，其被耦合到所述DC到DC功率转换器的输出，并且被连接到所述DC到DC功率转换器的第一输入端子和所述DC到DC功率转换器的第二输入端子，其中所述逆变器级被配置为将所述输入能量的第二部分转换为第一输出能量。2.如权利要求1所述的逆变器电路，其中所述逆变器级进一步被配置为将DC能量的一部分转换为第二输出能量。3.如权利要求1所述的逆变器电路，其中所述DC到DC功率转换器包括：第一电感器，其被耦合到所述DC到DC功率转换器的第一输入端子；第一电容器，其被耦合在所述DC到DC功率转换器的第一输入端子和所述DC到DC功率转换器的第二输入端子之间；第一晶体管，其被耦合在所述DC到DC功率转换器的第二输入端子和所述第一电感器之间，以及第二晶体管，其被耦合到所述第一电感器和所述第一晶体管。4.如权利要求1所述的逆变器电路，其中所述DC到DC功率转换器包括：第一电感器，其被耦合到所述DC到DC功率转换器的第一输入端子；第一电容器，其被耦合在所述DC到DC功率转换器的第一输入端子和所述DC到DC功率转换器的第二输入端子之间；第一晶体管，其被耦合在所述DC到DC功率转换器的第二输入端子和所述第一电感器之间，以及第一二极管，其被耦合到所述第一电感器和所述第一晶体管。5.如权利要求1所述的逆变器电路，其中所述逆变器级被直接连接到所述DC到DC功率转换器的第一输入端子和所述DC到DC功率转换器的第二输入端子，并且所述逆变器级被配置为将所述输入能量的第二部分直接转换为所述第一输出能量。6.如权利要求1所述的逆变器电路，其中所述逆变器级被配置为耦合到交流（AC）功率源。7.如权利要求1所述的逆变器电路，其中所述装置包括光伏面板。8.一种逆变器电路，包括：DC到DC功率转换器，其被配置为经由第一输入端子和第二输入端子从装置接收输入能量，以及将所述输入能量的第一部分转换为DC能量；第一逆变器级，其被耦合到所述DC到DC功率转换器的第一输出、所述DC到DC功率转换器的第二输入端子、和第一电网端子；以及第二逆变器级，其被耦合到所述DC到DC功率转换器的第一输出、所述DC到DC功率转换器的第二输入端子、和第二电网端子，其中所述第二逆变器级被连接到所述DC到DC功率转换器的第一输入端子和所述DC到DC功率转换器的第二输入端子。9.如权利要求8所述的逆变器电路，其中所述第二逆变器级被直接连接到所述DC到DC功率转换器的第一输入端子和所述DC到DC功率转换器的第二输入端子。10.如权利要求8所述的逆变器电...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐燚，余伟福，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT