具有AC输出的电力转换电路制造技术

本发明专利技术涉及具有AC输出的电力转换电路。其公开了一种电力转换电路、供电系统、电力转换单元以及用于操作电力转换电路的方法。电力转换电路包括：输出端（11、12）；多个转换单元（2），其各自包括被配置为与DC电源（3）耦接的输入端（21、22），以及用于提供AC输出电压（v2）和AC输出电流（i1）的输出端（23、24），多个转换单元（2）在电力转换电路的输出端（11、12）之间串联连接，其中，至少一个转换单元（2）被配置为检测其AC输出电压（v2）和其AC输出电流（i1），以及被配置为调节AC输出电流（i1）的生成，使得AC输出电流（i1）和AC输出电压（v2）之间的相位差呈现给定的设定值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施方式涉及一种电力转换电路、具有电力转换电路的供电系统、以及用于操作电力转换电路的方法。
技术介绍
随着对可持续能源生产的越来越多的兴趣，存在对使用光伏组件来生产电力的关注。光伏(PV)组件包括多个光伏(PV)电池，这些光伏电池也被称为太阳能电池。由于一个电池的输出电压相对很低，所以PV组件通常包括具有多个串联连接的太阳能电池(诸如串联连接的50至100个之前的电池)的电池串，或甚至几个并联连接的这样的电池串。PV组件提供DC供电电压，而电网(诸如国家电网)具有AC供电电压。为向电网提供由PV组件提供的能量，因此有必要将PV组件的DC电压转换为与电网的AC供电电压一致的AC电压。用于将PV组件的DC电压转换为电网AC电压的第一方法包括串联连接几个PV组件，以获得比电网AC电压的峰值电压高的DC电压，并利用DC/AC转换器将DC电压转换为AC电压。DC电压的幅值通常在200V与1000V之间。然而，高DC电压在电弧生成方面至关重要。根据第二方法，配置了多个DC/AC转换器，其中，这些转换器中的每一个连接至PV组件。单个转换器具有并联连接的AC电压输出，且这些转换器中的每一个利用太阳能电池串提供的DC电压生成与电网AC供电电压一致的AC电压。由一个PV组件提供的DC电压通常具有20V与100V之间范围的幅值，这取决于在一个组件内串联连接的电池数量以及取决于用于实施太阳能电池的技术，而电网AC电压的峰值电压约为155V或325V (根据国家)。然而，由于输入与输出电压之间的很大差异，这些转换器在效率方面存在不足。根据另一方法，几个DC/AC转换器串联连接，其中，这些转换器中的每一个从PV组件接收DC供电电压。在该系统中，采用中心控制单元来同步多级切换模式(multi-levelswitching pattern)下的每个DC/AC转换器。该系统需要对所有单独单元进行恒定的同步控制。本专利技术的基本问题是提供一种电力转换电路和能够有效地将相对很低的DC供电电压变换为与电网电压一致的AC供电电压的供电系统，提供一种适于在该电力转换电路和该供电系统中实施的电力转换单元，以及提供一种用于驱动电力转换电路的方法。利用权利要求I所述的电力转换电路、权利要求12所述的供电系统、权利要求17所述的电力转换单元、以及权利要求20所述的方法来解决该问题。
技术实现思路
本专利技术的第一方面涉及一种电力转换电路。该电力转换电路包括输出端和多个转换单元，每个转换单元包括输入端，其被配置为与DC电源耦接；以及输出端，其用于提供AC输出电压和AC输出电流。多个转换单元在电力转换电路的输出端之间串联连接。至少一个转换单元被配置为检测其AC输出电压和其AC输出电流，且被配置为调节AC输出电流的生成，使得AC输出电压与AC输出电流之间的相位差相当于给定的设定值。本专利技术的第二方面涉及一种供电系统。该供电系统包括输出端和多个转换单元，每个转换单元包括输入端，其被配置为与DC电源耦接；以及输出端，其用于提供AC输出电压和AC输出电流。多个转换单元在电力转换电路的输出端之间串联连接。该供电系统还包括多个DC电压源，其中，每个DC电压源与一个转换单元的输入端耦接。此外，至少一个转换单元被配置为检测其AC输出电压和其AC输出电流，且被配置为调节AC输出电流的生成，使得AC输出电压与AC输出电流之间的相位差相当于给定的设定值。本专利技术的第三方面涉及一种电力转换单元。该电力转换单元包括输入端，其被配置为与DC电源耦接；以及输出端，其用于提供AC输出电压和AC输出电流。该转换单元被配置为检测其AC输出电压和其AC输出电流，且被配置为调节AC输出电流的生成，使得AC输出电压与AC输出电流之间的相位差相当于给定的设定值。 本专利技术的第四方面涉及一种用于操作电力转换电路的方法，该电力转换电路包括输出端和多个转换单元，每个转换单元包括输入端，其被配置为与DC电源耦接；以及输出端，其用于提供AC输出电压和AC输出电流，其中，多个转换单元在电力转换电路的输出端之间串联连接。该方法包括检测至少一个转换单元的AC输出电压和AC输出电流，以及调节AC输出电流的生成，使得AC输出电压与AC输出电流之间的相位差最小化。附图说明现将参照附图来说明实例。附图用于说明基本原理，因此仅说明了理解基本原理所需的方面。附图未按比例绘制。在附图中，相同附图标记表示类似信号和电路部件。图I示意性示出了包括串联连接的多个DC/AC转换单元的电力转换电路；图2包括图2A至图2C，图2示出了光伏阵列的不同实施方式，每个光伏阵列包括至少一个太阳能电池；图3示出了说明包括DC/AC转换器及控制电路的一个DC/AC转换单元的第一实施方式的框图；图4详细示出了图3的DC/AC转换器的实施方式；图5包括图5A和图5B，图5示出了可用于图4的DC/AC转换器的开关的不同实施方式；图6示出了一个DC/AC转换单元的控制电路的第一实施方式；图7详细示出了图6的控制电路的第一支路；图8详细示出了图6的控制电路的第二支路；图9示出了说明包括DC/DC转换器、最大功率点跟踪器、DC/AC转换器以及控制电路的一个DC/AC转换单元的第二实施方式的框图；图10示出了 DC/DC转换器的第一实施方式；图11示意性示出了图10的DC/DC转换器的控制电路；图12示出了 DC/DC转换器的第二实施方式；图13示出了控制电路的另一实施方式；图14示出了 DC/AC转换单元的另一实施方式；图15示出了说明图13的DC/AC转换单元的工作原理的时序图；图16示出了在图13的DC/AC转换单元中实施的控制器的实施方式；图17示出了电力转换电路的另一实施方式；图18示出了图16的电力转换电路的一个DC/AC电力转换单元的控制电路的实施方式；图19示出了图16的电力转换电路的连接电路的实施方式。具体实施方式 下文将在具体环境中，即在将多个光伏阵列提供的电力或电压转换为AC电压(具体地，AC电网供电电压)的环境中，说明本专利技术的实施方式。然而，这仅是一个实例，本专利技术的实施方式可在需要将DC电压转换为AC电压的广泛的应用领域中实施。可使用任何类型的DC电源(诸如燃料电池)来替代光伏阵列。甚至可以在一种应用中采用不同类型的DC电源，诸如光伏阵列和燃料电池。图I示出了用于将n个DC输入电压V3i、V32、…、V3n转换为一个AC输出电压Vl的电力转换电路4的第一实施方式。应当注意，在这种遍及附图的连接中，DC电压和电流将使用大写字母“V”和“I”来表示，而AC电压和电流将使用小写字母“v”和“i”来表示。该电力转换电路包括n个转换单元2p22、…、2n。这些转换单元中的每一个包括输入端21p22: ;212、222 ;和21n、22n，它们被配置为与DC电源3^32、…、3n耦接。图I中，除具有转换单元2”22、…、2 的电力转换电路I之外，还示出了 DC电源3p32、…、3n。这些DC电源3工、32、…、3 与电力转换电路I 一起构成AC供电系统或AC电流供应系统。在图I所示实施方式中，DC电源3p32、…、3 作为光伏(PV)组件而被实施。然而，采用PV组件作为DC电源仅是一个实例。也可使用任何其他类型的DC电源，诸如包括燃料电池的电源。甚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力转换电路，包括：输出端（11、12）；多个转换单元（2），其各自包括被配置为与DC电源（3）耦接的输入端（21、22），以及用于提供AC输出电压（v2）和AC输出电流（i1）的输出端（23、24），所述多个转换单元（2）在所述电力转换电路的所述输出端（11、12）之间串联连接，其中，所述转换单元（2）中的至少一个被配置为检测它的AC输出电压（v2）和它的AC输出电流（i1），以及被配置为调节所述AC输出电流（i1）的生成，使得所述AC输出电流（i1）与所述AC输出电压（v2）之间的相位差呈现给定的设定值。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：菲利佩·安德伦，罗兰·布伦德林格尔，热拉尔德·德博伊，费利克斯·莱福斯，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：