[发明专利]双向DC调节器

说明书

技术领域

本发明涉及功率电子设备领域，其涉及根据权利要求1的前序部分所述的双向直流（DC）调节器。

背景技术

传统的DC源例如包括电池或者多个太阳能电池板，其串联地连接在一起成为所谓的串，使得串电压Ust对应于多个串联的太阳能电池板（DC源）的电压（DC源电压Ust1、Ust2）之和。被用电器加载的串产生串电流Ist以及串功率Ppv。针对串的负载装置也称为跟踪器（Tracker），并且通常通过电子升压调节器来实现。升压调节器（Tracker）理想地调节串电流Ist，使得可以由串产生最大的能量。该工作点称为“最大功率点”（MPP）。这种“最大功率点升压调节器”（MPP-Tracker）为了升高串电压Ust实施为使得串电压Ust导致升压调节器的恒定输出电压Udc（也称为“增压器Booster”）。已知的是，DC源电压Ust1、Ust2具有大的方差；DC源电压Ust1、Ust2一方面取决于太阳能电池板的温度，并且另一方面取决于太阳辐射的密度－电池的温度越低并且辐射的密度越高，则各太阳能电池的电压越高并且由此DC源电压Ust1、Ust2的电压越高。DC源电压Ust1、Ust2在工作中变化其额定值的-40%到+40％。

连接在升压调节器之后的DC/AC转换器将在其输出端上的输出电压Udc转换为在其输出端上的对于供电网络适合的AC电压，具有有效值Uac。DC/AC转换器将DC源的能量馈送到供电网络中，前提是升压调节器的输出电压Udc满足如下条件：

其中Udc作为升压调节器的输出电压，并且Uac作为供电网络的网络电压的有效值。

当DC源（例如太阳能电池板）的能量输出减少或者当DC源（例如电池）部分放电时，需要升压调节器，以便将输出电压Udc升高到所需的值，由此此外通过DC/AC转换器馈送到供电网络中是可能的。

传统升压调节器的结构和工作原理：

用于升高DC源1的DC源电压的传统的升压调节器2（如图1中所示）主要包括存储线圈2.4、电子开关2.7、二极管2.6和输出电容器2.9。电子开关2.7在此由晶体管连同反向并联的二极管来实施。这种升压调节器的例子在“www.wikipedia.org”的术语“升压变换器（Aufwaertswandler）”下或者在德国的Hochschule Darmstadt的Schmidt-Walter教授的标题为“Vorlesung Schaltnetzteile”的手稿（http:// schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/smps.html）中可以找到。

DC源的DC源电压Ust小于输出电容器2.9上的输出电压Udc。当开关2.7接通时，电流Ist流入到存储线圈2.4中，电流Ist相应的能量存储在存储线圈2.4中。接着，开关2.7断开，并且存储线圈2.4的存储的能量通过二极管2.6引入到输出电容器2.9中（DC电流Idc流动）。输出电容器2.9也称为DC总线电容器。输出电流Idc通过开关（2.7）的接通和关断（调制）来控制（脉宽调制PWM）。

传统的降压调节器的结构和工作原理：

降压调节器的结构（如图2所示的结构）在“www.wikipedia.org”的术语“降压变换器（Abwaertswandler）”下或者在德国的Hochschule Darmstadt的Schmidt-Walter教授的标题为“Vorlesung Schaltnetzteile”的手稿（http:// schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/smps.html）中可以找到。

不同于前面描述的升压调节器，已知的降压调节器20在输入侧具有DC源1，以及与其并联具有与二极管2.6串联的开关2.7；与该二极管2.6并联地，存储线圈2.4和输出电容器2.9串联地布置。降压调节器20的DC源的DC源电压Ust大于在电容器2.9上的输出电压Udc。当开关2.7接通时，电流流入到存储线圈2.4中，与该电流对应的能量存储在存储线圈中。接着，开关2.7断开，并且存储的能量通过二极管2.6引入电容器2.9中。

传统的双向DC调节器的结构和工作原理：