[发明专利]电能转换电路器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种电能转换电路器件、一种电设备、一种操作电能转换电路器件的方法以及一种计算机程序。具体来说，本发明涉及转换由光伏模块提供的电能。

背景技术

美国专利申请公开号US 2008/0266919 A1公开了一种用于通过无变压器方式将直流电压转换成交流电压的电路设备。所述电路设备包括两个降压－升压斩波器，其中第二降压－升压斩波器被连接到第一降压－升压斩波器的下游。所述两个降压－升压斩波器当中的第一个被适配成把由第一电能源（比如光伏模块）提供的输入电压转换成第一中间直流电压。所述两个降压－升压斩波器当中的第二个被适配成把第一中间直流电压转换成第二中间直流电压。第一和第二中间电压都由相应的中间电容器进行滤波。所述两个中间电容器通过联合连接点串联连接，所述联合连接点分别连接到地或中性点。提供输入电压的所述能源也分别连接到地或中性点。所述电路设备还包括用于把第一和第二中间直流电压转换成交流电压的半桥。所述交流电压在被馈送到电网中之前由所述电路设备的滤波电路进行滤波。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种允许接地的高效率电能转换电路器件。

在本发明的第一方面中给出一种用于把直流输入电压转换成直流输出电压的电能转换电路器件，其中，所述电能转换电路器件包括：

－用于接收直流输入电压的正接触件和恒定电位的共同接触件；

－第一降压－升压转换器，其连接到正接触件和共同接触件，并且被适配成根据第一控制信号生成第一中间电流；

－第二降压－升压转换器，其与第一降压－升压转换器并联连接，并且被适配成根据第二控制信号生成第二中间电流；

－输出电容器，其被适配成接收第一和第二中间电流并且根据第一和第二中间电流生成直流输出电压；

－控制器，其被适配成提供第一控制信号和第二控制信号，从而使得第一和第二中间电流彼此发生相移，进而调节直流输出电压的量值。

本发明是基于以下认识：前面提到的现有技术电路设备的两个降压－升压斩波器分别为其相应的自身的中间电容器充电，从而特别由于其产生的高电流波纹而导致所述电路设备的效率低下。由于高电流波纹不会相应地增大有效电流或电压，因此高峰值电流特别在开关中会导致能量损耗，并且对电路的无源组件和有源组件造成电应力。此外，高电流波纹会显著缩短电路设备的使用寿命，这是因为其还会对电路设备的有源器件（比如半导体电力开关）和电路设备的无源器件（比如二极管、扼流圈或电容器）造成机械应力。此外，高电流波纹需要被适配成耐受所述高电流波纹的更大电容器。但是大电容器会导致更加沉重并且更加昂贵的电路设备，这通常来说是不利的。

此外，由于现有技术电路设备的两个降压－升压斩波器的串联连接，现有技术电路设备的两个串联连接的降压－升压斩波器当中的第一个的规格必须被确定成输送相当于整个现有技术电路设备的100%额定功率的功率。只有现有技术电路设备的两个降压－升压斩波器当中的第二个的规格才能被确定成输送小于整个现有技术电路设备的100%额定功率的功率。因此，现有技术电路设备表现出低功率密度。

所提出的电能转换电路器件（其在下面也被称作电路器件）克服了现有技术电路设备的前述缺陷。

由于所述控制器被适配成控制第一和第二降压－升压转换器从而使得第一和第二中间电流彼此发生相移，因此减小了第一和第二中间电流的总和的电流波纹。应当理解的是，本发明的电路器件被设置成使得输出电容器接收第一和第二中间电流的总和。由于所述相移，在开关周期的一个时间段期间，第一中间电流正在上升并且第二中间电流正在下降。这种操作模式也被称作第一和第二降压－升压转换器的交织操作，其优点在于，与转换相同数量的功率的单个降压－升压转换器相比，在输出电容器和提供直流输入电压的输入电容器处出现的电流应力可以减小60%。

第一和第二中间电流都源自直流输入电压源，并且因而都来自输入电容器，并且作用在降压－升压转换器的电路组件上，比如扼流圈、电阻器、电容器、开关、二极管，并且还作用在输出电容器上。因此，减小的电流波纹具有多个互相有关的优点：首先，第一和第二降压－升压转换器的损耗减小。第二，降压－升压转换器的各个组件的规格不需要被确定得过高以便耐受高电流波纹。第三，直流输出电压和直流输入电压的波纹减小。因此，可以减小输出电容器和/或输入电容器的电容，从而得到更小并且因此更便宜的电容器。电流波纹减小的这些效果还导致本发明的电路器件的使用寿命增加。