太阳能转换装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种太阳能转换装置，包括：至少一个太阳电池阵列，其用于接收光并且生成直流电；转换器单元，其用于转换所生成的直流电的振幅；多电平逆变器单元，其用于接收来自所述转换器单元的直流电以输出具有多电平的交流电，并且所述多电平逆变器单元包括多个多电平逆变器；交流滤波器，其用于使所述逆变器单元与电网绝缘；以及控制单元，其用于将控制信号施加到所述转换器单元和所述多电平逆变器。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及一种太阳能转换装置，更特别地，涉及ー种使用中性点箝位多电平方法作为混合方法并且与相关技术的太阳能转换装置相比具有更高的输出电平且更低失真的太阳能转换装置。
技术介绍
太阳能转换装置是用于将太阳电池中生成的直流电转换为交流电并将交流电传 输到电网的装置。在太阳能转换中主要使用全桥式硬件。然而，因为电能质量差和效率低，最近关于多电平能量转换产品的研究和需求日益増加。因为太阳能转换效率低且全部阵列用作ー个输入，相关技术的太阳能转换装置的能量转换效率低。此外，因为通常以两个或三个输出电平运行，所以相关技术的太阳能转换装置可能存在一些问题，例如无变化的功率电平、电能质量低和无法模块化。为了解决上述这些问题，已经开发了多电平电能转换装置。与全桥式装置相比，多电平电能转换装置具有更好的效率和更稳定的质量。目前有三种多电平电能转换装置拓扑结构H桥、中性点箝位和快速电容器。但是，这种多电平式装置也具有稍高的失真和低的功率电平。
技术实现思路
本公开的实施例提供了ー种使用多电平的太阳能转换装置，更特别地，提供ー种通过使用中性点箝位多电平方法而具有比相关技术的太阳能转换装置更低的失真和更高的输出电平的太阳能转换装置。此外，本公开的实施例还提供了ー种具有高效率的太阳能转换装置，其通过将生成电能的两个太阳电池连接至作为太阳能转换单元的模块来提高效率。在一个实施例中，太阳能转换装置包括至少ー个太阳电池阵列，其用于接收光井且生成直流电；转换器单元，其用于转换生成的直流电的振幅；多电平逆变器单元，其用于接收来自所述转换器単元的直流电以输出具有多电平的交流电，并且所述多电平逆变器单元包括多个多电平逆变器；交流滤波器，其用于使所述逆变器単元与电网绝缘；以及控制単元，其用于将控制信号施加到所述转换器単元和所述多电平逆变器。此外，所述转换器単元可以包括与至少ー个所述太阳电池阵列的数量相对应且分别连接至所述太阳电池阵列的至少ー个转换器。此外，所述多电平逆变器可以包括相应地连接至多个所述转换器的至少ー个多电平逆变器。此外，所述多电平逆变器可以包括多个切换元件；连接在所述切换元件之间的多个箝位二极管；以及多个总线电容器。此外，所述多电平逆变器单元可以包括(m-l)x2个切换元件，其中m表示输出电平的数量。此外，所述多电平逆变器单元可以包括(m-Ι)个箝位二极管，其中m表示输出电平的数量。此外，所述多电平逆变器单元可以包括(m-1) /2个直流电容器，所述直流电容器 用于限制直流电的波动。此外，在有多个多电平逆变器的情况下，每个多电平逆变器可以输出五个电平的功率，而如果多电平逆变器串联连接，则所述多电平逆变器可以输出九个电平的功率。此外，所述控制单元可以包括转换器门控单元，其用于施加门控信号以对所述转换器进行MPPT (最大功率点跟踪)控制；以及逆变器门控单元，其用于施加门控信号以控制所述逆变器。在附图和下面描述中，将阐明一个或多个实施例的详细信息。通过描述、附图和权利要求，其他特征将变得显而易见。附图说明图I为示出了根据一个实施例的太阳能转换装置的示意性框图。图2为详细地示出了根据所述实施例的太阳能转换装置的图。图3为示出了根据所述实施例的太阳电池阵列、DC-DC转换器和多电平逆变器的一种运行方式的图。图4为示出了与所述实施例的每个输出电平对应的逆变器中的切换元件的状态的图。图5为示出了根据所述实施例的逆变器中切换元件的切换顺序的图。图6为示出了根据所述实施例的太阳能转换装置的输出信号的图。具体实施例方式现在将详细参照本公开的实施例，在附图中示出了实施例的示例。应该理解的是，说明书和随附的权利要求书中使用的术语和词语不应被理解为仅限于一般含义和词典含义，而应该根据允许专利技术人定义最适合说明本专利技术的术语的原则，基于与本专利技术的技术方案相对应的含义和概念进行解释。因此，本公开的说明书中所述的实施例和附图中示出的示例仅作为说明性范例，而不旨在代表实施例的所有技术方案即本专利技术的范围，因而应该理解的是，在提交申请时可以提出各种等同方案和改进方案。图I为示出了根据一个实施例的太阳能转换装置的示意性框图。参照图1，太阳能转换装置10包括第一太阳电池阵列11和第二太阳电池阵列12、转换器20、多电平逆变器30、交流滤波器40、变压器50以及控制单元60。太阳电池阵列11和12接收光并生成直流电。也就是说，太阳电池阵列11和12可以是布置有多个太阳电池以接收太阳光并生成电能的太阳电池阵列。转换器20可以包括ー个DC-DC转换器或分别与第一太阳电池阵列11和第二太阳电池阵列12相对应的多个DC-DC转换器。多电平逆变器30可以包括第一多电平逆变器31和第二多电平逆变器32。第一多电平逆变器31和第二多电平逆变器32可以各自输出五个功率电平。如果第一多电平逆变器31和第二多电平逆变器32串联连接，则第一多电平逆变器31和第二多电平逆变器32可以输出九个功率电平。也就是说，第一多电平逆变器31和第二多电平逆变器32的输出电平可取决于多电平逆变器30的配置。此外，虽然在正常情况下第一多电平逆变器31和第二多电平逆变器32串联连接而能够产生九个功率电平，但是，如果第一多电平逆变器31和第二多电平逆变器32中的一个出错，则另ー个正常的多电平逆变器可以独立运行以输出五个功率电平。交流滤波器40使逆变器30与电网绝缘。 控制单元60可以将控制信号施加到转换器和多电平逆变器30。图2为详细地示出了根据所述实施例的太阳能转换装置的图。參照图2，AC-DC转换器20的第一转换器21和第二转换器22可以分别包括ニ极管D1、D2、D3和D4、电容器Cl和C2、电感器LI和L2以及切换元件Tl和T2。多电平逆变器30可以包括多个切换元件、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)和用于限制直流电压波动的总线电容器。各逆变器31和32串联连接。在下文中，将描述多电平逆变器30的详细结构和操作。控制单元60可以包括转换器门控单元61和逆变器门控单元62。转换器门控单元61将门控信号施加到转换器20，以进行最大功率点跟踪(MPPT)控制。逆变器门控单元62施加门控信号以控制逆变器30的运行。逆变器门控单元62可以使用基于载波的脉冲宽度调制(PWM)信号或空间向量PWM信号作为门控信号，以控制逆变器30的运行。图3为示出了根据所述实施例的太阳电池阵列、DC-DC转换器和多电平逆变器的ー种运行方式的图。如果图2中的太阳能转换装置的逆变器31和32中的一个由于出错而无法运行，则该装置可以在图3所示的条件下运行。为了输出最大输出值，通过转换器21对太阳电池阵列11中生成的直流电进行MPPT控制，并且所述直流电被传输到多电平逆变器31。第一转换器21和逆变器31可以分别由控制単元60的门控信号控制。根据控制単元60的门控信号，逆变器31可以输出总计五个功率电平。逆变器31可以包括多个切换元件及用于限制直流电压波动的两个总线电容器C3和C4。此外，如图3所示，切換元件布置为两排，每排具有4个元件，而箝位ニ极管可以布置在切換元件之间。优选地，切換元件可以是绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。图4为示出了与所述实施例的每个输出电平对应的逆变器中切換元件的状态的图。多电平逆变器31可以输出总计五个功率电平，例如2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能转换装置，包括：至少一个太阳电池阵列，其用于接收光并且生成直流电；转换器单元，其用于转换所生成的直流电的振幅；多电平逆变器单元，其用于接收来自所述转换器单元的直流电以输出具有多电平的交流电，并且所述多电平逆变器单元包括多个多电平逆变器；交流滤波器，其用于使所述逆变器单元与电网绝缘；以及控制单元，其用于将控制信号施加到所述转换器单元和所述多电平逆变器。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：吴昇勋，
申请(专利权)人：LS产电株式会社，
类型：发明
国别省市：