用于将直流电转换成交流电的电路制造技术

用于将直流电转换成交流电的电路，其尤其设计成用于无需变压器而与电网连接的光伏系统，并且实现光伏发电设备的输入端子(2)中的一个接地，从而以输入电压的宽泛范围工作并且具有高效率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于将直流电转换成交流电的电路。本专利技术在产业中主要应用领域目的在于设计电子装置，以及更具体地目的在于在用于转换光伏太阳能的电力系统的领域内已获得的装置。本专利技术还可在其他领域内应用，比如通过电化学电池或者其他提供直流电的装置的发电。本专利技术提供用于转换DC/AC(直流电/交流电)的结构，其尤其设计成用于不使用变压器而与电网连接的光伏系统，其允许将光伏发电设备的输入端子中的一个与大地连接，因而实现以宽泛的输入电压运行并且具有高性能。
技术介绍
带有电网连接的光伏系统通过一组光伏面板(也称为光伏阵列或者发电设备)以及转换级(也称为逆变器)来形成。转换级调节由面板产生的能量并且将其注入电网。这些一般是专用的设施，其对电力公司而言寻求从所产生的能量的销售获得的经济利益最大化。因此，正在寻找便宜的、可靠的以及高效率的逆变器。传统地，在这样的设施中，变压器已被包含在逆变器与电网之间，其提供设施与电网之间的流电隔离。然而，变压器以低频率(50/60HZ)运行的事实增加了转换级的尺寸、重量以及价格，同时减少了其性能。消除低频率变压器同时维护设施的流电隔离的一个选项是使用在转换器内的带有高频变压器的DC/DC转换级。高频变压器的使用允许减少转换级的尺寸与重量；然而它增加了其复杂性，同时减少了其性能与可靠性。变压器(高以及低频率)的去除允许获得较容易的、较便宜的以及较轻的转换级， 同时提高其性能。因此，在最近几年，无变压器的转换结构的使用变得非常流行。某些光伏设施要求光伏阵列的其中一个端子的接地连接(接地)。在某些例子中， 该要求是技术特性。这是其中某些带有薄层的光伏面板被使用的设施的例子，其中通过将负极接地，避免了面板的过早的降级，或者这是某些设施的例子，其中期望通过光伏阵列的寄生容量的接地电流的流动完全地被消除以提高转换级的电磁行为。在其他例子中，接地的需要由电流法规决定，比如美国的NEC(国家电气规范)。典型地，带有电网连接的光伏系统与T-N类型(其中电网的中性点接地连接) 的电网连接。在该类型的电网中，带有流电隔离(带低或者高频率变压器)的转换级的使用允许将光伏阵列的其中一个端子接地，且不引发转换级的运行中的任何问题。然而， 基于传统转换结构(比如H桥或者在专利文件DE10221592A1、DE102004030912B3以及 W02008015298A1中示出的那些)将无变压器的转换级中光伏阵列接地是不可能的。为了解决当将无变压器转换级中的光伏阵列接地时引起的这些问题，新的拓扑 (比如在DE19642522C1中提出的)已被开发。然而，通过该拓扑被注入电网的电流是脉冲的，其要求大输出滤波器以吸收电流谐波。在DE 19732218C1中解决了该问题。该结构基于两个DC/DC转换器的连接Jeta与Cuk。半导体的控制以这样的方式执行以在电网电压的正半循环期间，该转换器如同 kta运转以及在负半循环期间如Cuk运转。然而，在该拓扑中(如在DE19642522C1中)， 通过缺少升压DC/DC级，单相系统的电力起伏特性以等于两倍电网频率的频率引起在光伏阵列中的电压的波动，其通过围绕最大电力点振荡电压而导致在光伏阵列中获得的能量的减少。US 20040164557A1描述了简单的拓扑，其允许将光伏阵列的负极与大地连接。该拓扑的运行是基于获得双级DC电压(关于光伏阵列负极的正极与负极)，即，以中点与大地连接的DC总线。从该总线，半桥的使用允许获得正弦输出电压。使用光伏阵列的电压作为DC总线上的正电压的事实使得该结构不能与比电网最大电压低的光伏阵列的电压一起使用。DE 102006012164A1描述允许将输入端子中的仅一个与大地连接的拓扑，因而在其输出实现双极DC电压。然而，所有被使用的半导体必须经受最大总线电压(其必须至少是电网的最大电压的两倍)，这增加了开关损失并且减少了转换级的性能。US 2008(^66919描述了允许获得双极DC电压的另一拓扑。在该例子中，使用了两种cuk类型的DC/DC转换器。然而，第一 DC/DC转换器必须处理系统的所有电力。另外，所使用的半导体必须经受总线电压(其必须至少是电网的最大电压的两倍)，这增加了拓扑的损失，减少其性能。另一允许获得双极DC电压的拓扑在W02008151587A1中提出。该拓扑使用由相同控制信号控制的两个晶体管、三个二极管以及两个磁耦合的绕组以用于获得双极输出电压。提出的运行模式使得从光伏阵列看，由DC/DC级汲取的电流始终是脉冲电流，以及因此，在线圈Wl中的电流在电流持续流至DC/DC级的情况下将大于循环的电流，且在半导体以及线圈中损失的随之增加。在US 20040164557A1、DE 102006012164A1、US 20080266919，以及 WO 2008151587A1中提出的拓扑是基于获得双极DC电压(以中点与大地连接的总线)。为了从该双极电压DC/AC拓扑获得AC电压，如半桥或者NPC半桥，能使用1.半桥这是简单的转换拓扑，其仅包括两个(具有反并联的二极管的晶体管类型的)开关元件。然而，其运行的模式仅允许获得两个水平的输出电压Vbus/2以及-Vbus/2，其需要使用大的电感以滤波产生的电流谐波。在另一方面，因为所使用的半导体必须能够支持所有的总线电压，该拓扑具有大的开关损失。2. NPC半桥。为了提高半桥的行为，DC/AC NPC半桥能被用作转换结构。它是通过 6个开关元件G个是具有反并联二极管的晶体管类型以及2个是二极管类型)形成的结构。该拓扑允许获得三个水平的输出电压Vbus/2、0以及-Vbus/2。这相比在半桥中的电流，将减少电流波动，但是通过使用6个开关元件增加了其复杂性。单相系统的电力起伏特性引起总线电压中的波动。为了减少该变化，大的容量 (capacity)被使用。使用半桥或者NPC半桥要求总线电压是至少两倍于电网电压(如H-桥在DC/AC结构中使用的两倍)，这相比在H桥上使用的将增加所要求的容量的尺寸。容量中的该增加增加了成本并且相当地增加了转换级的体积
技术实现思路
为实现目标并且解决以上说明的问题，本专利技术提出单相逆变器类型的电路，其调节并且转换在交流电能中的直流电能，以及其被配置以包括-两个直流电连接，其与直流电源连接；-第一临时蓄能器，其在直流电连接之间连接；-第一支路，其在直流电连接之间连接，并且其包括第一开关元件，第一电感以及第二开关元件；-第二支路，其包括第三开关元件，其在第二开关元件与第一电感的接合点处连接；-第三支路，其包括第四开关元件，其在第二开关元件与直流电连接的接合点处连接；-第二临时蓄能器，其在第三与第四开关元件之间连接；-第四支路，其包括第五开关元件与第六开关元件，且第五开关元件在第二临时蓄能器与第三开关元件的接合点处连接，以及第六开关元件在第二临时蓄能器与第四开关元件的接合点处连接；-第五支路，其包括第七开关元件，其在第一开关元件与第一电感的接合点以及第二临时蓄能器与第四开关元件以及第六开关元件的接合点之间连接；-两个交流电连接，其与从电网以及与准备以交流电工作的负载选择的元件连接；-第六支路，其包括第二电感，其在第五开关元件和第六开关元件的接合点与交流电连接之间连接。在本专利技术的优选实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·冈萨莱斯塞诺赛因，F·J·安辛吉梅内斯，J·科洛马卡拉霍拉，
申请(专利权)人：R·冈萨莱斯塞诺赛因，F·J·安辛吉梅内斯，J·科洛马卡拉霍拉，
类型：发明
国别省市：