低压低频多电平电源转换器制造技术

本发明专利技术公开了一种能够进行电源转换的低压低频多电平电源转换器。所述电源转换器可以包括低压低频电路，所述低压低频电路包括串联的多个相移逆变器；多个低压源输入和串联的多个相移逆变器。所述多个相移逆变器中的每一者可以被配置为接收多个低压源输入中的至少一个，并生成至少一个方波输出。可以从所生成的至少一个方波输出导出半正弦波输出。至少一个方波输出导出半正弦波输出。至少一个方波输出导出半正弦波输出。

【技术实现步骤摘要】
低压低频多电平电源转换器
[0001]本申请是申请日为2017年1月17日，申请号为201780011525.7、专利技术名称为“低压低频多电平电源转换器”的中国专利技术专利申请的分案申请。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求美国临时申请No.62/291,333和美国临时申请No.62/278,832的优先权，两者均标题为LOW VOLTAGE,LOW FREQUENCY,MULTI LEVEL POWER CONVERTER，两者的全部内容通过引用并入本文，如同以其整体阐述一样。


[0004]本公开一般涉及电源转换，例如太阳能逆变器和电池耦合的逆变器/充电器，并且更具体地涉及低压低频多电平电源转换器。

技术实现思路

[0005]根据本公开的某些实施例，可以提供用于电源转换(即，DC/AC或AC/DC)的低压低频多电平电源转换器(LV LF MLPC)装置和方法。本公开可以使用低电压，低成本，高性能的组件(例如，MOSFET，二极管，电容器，电感器，电阻器等)，并且可以以低频率(例如，公用频率)驱动功率器件(例如，MOSFET和二极管)，为AC负载产生所需的电压和电流波(例如，220Vrms/50Hz或240Vrms/60Hz的半正弦波)。因此，本公开可以提供若干优点，例如低成本，高效率，低环境影响(例如，低THD，低EMI，低泄漏电流等)，高可靠性和安全标准符合性。
[0006]LV LF MLPC可以在某些实施例中用于将电力从电源(例如，光伏(PV)板，电池，燃料电池等)转换为负载(例如，公共设施或任何其他AC负载)。各个LV LF电源转换器(LV LF PC)可以与电源(例如PV板或电池模块)集成，例如用于制造集成AC模块。作为示例，多个AC模块可以串联连接以制造LV LF MLPC系统。
[0007]作为非限制性示例，如本文所述的LV LF MLPC和电源转换系统可以应用于各种系统，从住宅到商业，工业到公用事业，并且例如，作为非限制性示例，作为并网太阳能逆变器、离网太阳能逆变器、太阳能电池耦合逆变器、并网电池充电器等。此外，取决于应用的地理区域(例如，美国，欧洲等)、输入电源(太阳能，电池等)、负载(单相/三相公用设施，交流负载等)和所需的功率电平，LV LF MLPC系统可以是任何类型的三相/1相，PFC/非PFC等。
[0008]作为非限制性示例，所公开的LV LF MLPC可以通过添加预定数量(例如，高达14个)的串联低压(例如，24.2Vdc)、低频(例如，60Hz)相移电源来产生240Vrms，60Hz的电压波。作为示例，电源可以来自与DC/DC优化器结合的PV板，或者来自与双向DC/DC充电器结合的电池。
[0009]作为非限制性示例，在太阳能逆变器工业中并且与现有解决方案(例如AC微型逆变器，电源优化器和组串式逆变器)相比，所公开的LV LF MLPC成本更低，并且使用的是电压更低，效率更高的组件。它还可以消除对隔离变压器的需要，并且由于在典型操作期间非常低的开关频率和较低的器件阻断电压，因此可以在开关间隔中耗散较少的功率。
[0010]所公开的实施例还可以使用串联电缆，这消除了对昂贵的总线连接器系统的需
要。此外，与DC电源优化器相比，所公开的LV LF MLPC由于消除了组串式逆变器(其通常占据大部分的系统成本)而可以大大节省系统成本。而且，所公开的实施例可以产生比现有技术更高的整体系统效率，例如由于避免高压器件和开关在反相阶段以高频切换。
[0011]与先前已知的组串式逆变器相比，所公开的LV LF MLPC可受益于模块级控制，其可能最终由国家电气规范(NEC)和美国保险商实验室(UL)要求，并且还可受益于模块级最大功率点跟踪(MPPT)，它在最有效的工作点使用PV板。通过避免对各种附加高电压组件的需要，实施例还可以节省总体成本和提高效率。
[0012]因此，某些实施例可以提供低压低频多电平电源转换器，其可以包括低压低频电路，所述低压低频电路包括：多个低压源输入；以及多个串联的相移逆变器。所述多个相移逆变器中的每一个可以被配置为接收多个低压源输入中的至少一个，并生成至少一个方波输出。可以从所生成的至少一个方波输出导出半正弦波输出。
附图说明
[0013]现在参考结合在此的附图，示出了本公开的非限制性实施例，其中相同的数字表示相同的元件，并且其中：
[0014]图1A示出了基于方波的LV LF MLPC的框图；
[0015]图1B示出了LV LF MLPC的各个逆变器的方波输出的一部分的放大视图；
[0016]图2示出了不对称和对称(居中)的方波图案；
[0017]图3示出了基于正弦波的LV LF MLPC的框图；
[0018]图4示出了具有展开H桥转换器的基于方波的LV LF MLPC的框图；
[0019]图5示出了具有展开H桥转换器的基于正弦波的LV LF MLPC的框图；
[0020]图6示出了作为LV LF PC的输入的电源配置的示例；
[0021]图7A示出了用于调节输出电压的LV LF MLPC的非限制性示例；
[0022]图7B示出了LV SVR和电网互联电路的放大视图；
[0023]图8示出了LV LF MLPC的逆变器的方波输出的阶跃电压的上升/下降时间；
[0024]图9示出了连接到PV板的LV LF MLPC与负载和电网之间的LV SVR900的高级连接；
[0025]图10示出了与公共设施集成的PV和电池存储系统；
[0026]图11示出了LV LF MLPC系统中的集成AC PV模块和AC电池模块的框图；
[0027]图12示出了相移角的示例性数据库计算；和
[0028]图13示出了某些实施例的THD和最佳相移的示例性计算。
具体实施方式
[0029]本文提供的附图和描述可以被简化以示出与清楚地理解在此描述的装置，系统和方法相关的方面，同时为了清楚的目的而省略了可以在典型类似装置、系统和方法发现的其他方面。普通技术人员因此可以认识到，其他元件和/或操作对于实现在此描述的装置，系统和方法而言可能是期望的和/或必需的。但是因为所述元件和操作在本领域中是已知的，并且因为它们不利于更好地理解本公开，所以为了简洁起见，在此可能不提供对这样的元件和操作的讨论。然而，本公开被视为仍然包括本领域普通技术人员已知的所描述各方面的所有这样的元件、变型和修改。
[0030]整个公开中提供了实施例，以使本公开充分透彻并且将所公开的实施例的范围完全传达给本领域技术人员。阐述了许多具体细节，例如具体组件、装置和方法的示例，以提供对本公开的实施例的透彻理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，不需要采用某些具体公开的细节，并且实施例可以以不同的形式来实施。这样，所公开的实施例不应被解释为限制本公开的范围。如上所述，在一些实施例中，可能不详细描述公知的处理、公知的设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光伏电源转换器，包括：从所述光伏电源导出的多个低压源输入；串联的多个相移逆变器，所述多个相移逆变器中的每一者被配置为：接收所述多个低压源输入中的至少一者，以及从中生成至少一个方波输出；与所述多个相移逆变器中的一个或多个相移逆变器相串联耦合的至少一个串联电压调节器，适于将所述至少一个方波输出二次平滑为半正弦波输出。2.根据权利要求1所述的电源转换器，其中所述低压源输入中的至少一者是半直流(DC)电源。3.根据权利要求1所述的电源转换器，还包括与所述多个逆变器中的至少一者串联的至少一个串联电压调节器。4.根据权利要求1所述的电源转换器，其中总谐波失真水平实质上独立于驱动负载。5.根据权利要求3所述的电源转换器，还包括电网互联电路，所述电网互联电路包括输出滤波器。6.根据权利要求1所述的电源转换器，其中所述多个低压源输入包括多个光伏(PV)模块，所述多个PV模块中的每一者耦合到所述光伏电源。7.根据权利要求6所述的电源转换器，其中所述多个PV模块中的每一个包括以下至少一者：最大功率点跟踪系统、快速关闭电路和电弧故障保护电路。8.根据权利要求7所述的电源转换器，其中所述PV模块包括操作模式，所述操作模式具有与逆变器期望输入电压基本匹配的最大功率点电压值。9.根据权利要求8...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：捷普有限公司，
类型：发明
国别省市：