[发明专利]控制太阳能逆变器中使用的谐振转换器的方法和系统

说明书

技术领域

本发明总体上涉及发电系统。更具体地，本发明涉及用于控制太阳能逆变器中使用的谐振转换器的方法和系统。

背景技术

谐振转换器是利用一个或多个LC电路将来自DC电压源的DC电压转换成正弦电压和电流波形的电子谐振电路。典型地，这样的电路由于众多优点而广泛使用在电子工业中。例如，谐振电路具有低开关损耗，并且具有较小的电磁干扰(EMI)。此外，这些电路能够在非常高的开关频率下操作，这是由于这些电路对于主电力设备允许零电压和电流开关条件。高开关频率操作有助于用小尺寸组件来代替体积大的磁组件，因此有助于减小电路的总体尺寸。具体地，在电路操作在零电压和电流开关条件期间，电力设备仅在它们接通时传导电，从而减小开关损耗。此外，极大地减少了由于EMI所引起的问题。

典型地，太阳能逆变器需要以高效且低成本方式从太阳能产生电力。为此，这样的太阳能逆变器操作使得它们是全功能且独立的单元或者是电网连接的(grid-connected)，并且这样的太阳能逆变器也在不同的功率级下操作。为了在这种不同的功率级下操作，典型地诸如电池、燃料电池或太阳能板等DC电源连接至太阳能逆变器。太阳能逆变器从DC电源(太阳能板)产生AC电压，并且将电力传送至AC电网。

在电网连接的太阳能逆变器中，将每个太阳能板DC电压转换成电网兼容的AC电压。因此，附着至太阳能板的逆变器需要极高的电压转换比。由于高电压转换比，这种逆变器的设计引起许多挑战。例如，典型的太阳能板具有20V平均电压，并且峰值电网电压大约为340V。在实际情况下极难实现这种高转换比。此外，电网连接的太阳能逆变器需要在宽范围的输入和输出电压下操作。为了实现这一点，不断地努力设计具有高效率和宽范围输入操作电压的拓扑结构。克服上述限制的一个解决方案是在太阳能逆变器中使用谐振转换器。公开了在这些太阳能逆变器中使用谐振转换器的少数解决方案在市场上是可用的。然而，现有的解决方案遭受到诸如较低可靠性、较低效率和较高成本等缺点。此外，所述解决方案由于现有太阳能逆变器的结构而消耗大量空间。

考虑到上述原因，需要提供一种在太阳能逆变器中包括谐振转换器的改进拓扑结构，以实现高可靠性、高效率和低成本。同样，改进的拓扑结构应当集中在配置太阳能逆变器，使得消耗较少空间。此外，改进的拓扑结构与传统系统相比具有较低开关损耗和较少组件。此外，所述拓扑结构应当集中在宽范围操作条件上有效率地控制谐振转换器。

发明内容

本发明的目的是提供了一种用于控制太阳能逆变器中使用的谐振转换器的方法和系统。

本发明的另一目的是提供一种供太阳能逆变器使用的改进拓扑结构。优选地，所述拓扑结构应该具有较小的开关损耗和较少的组件。

本发明的另一目的是提供一种供太阳能逆变器使用的拓扑结构，其中该拓扑结构在变压器中产生正弦电流和电压。

本发明的又一目的是提供一种供太阳能逆变器使用的拓扑结构，其中该拓扑结构在宽负载范围上控制电路，并且在给定操作范围提供高效率。

本发明的附加目的是使用受控谐振转换器来产生电力。

本发明的实施例提供一种用于使用受控谐振转换器产生电力的方法。该方法包括：产生第一直流(DC)电压，所述第一DC电压从DC电压源产生。这之后，使用受控谐振转换器从第一DC电压产生第一交流(AC)电压。受控谐振转换器按照一个或多个预定开关模式中操作。此后，对第一AC电压进行放大。第一AC电压由变压器放大。然后将放大的AC电压转换成经整流的DC电压。最后，将经整流的DC电压转换成第二AC电压，其中第二AC电压与AC电网频率同步。

本发明的实施例提供一种用于控制太阳能逆变器中使用的谐振转换器的系统。谐振转换器可以用于产生电力。该系统包括最大功率点跟踪(MPPT)计算模块、锁相环(PLL)行频整流器、电流调节器以及调制器。MPPT计算模块计算DC电压源的与最大功率点相对应的电压和电流值。计算该值以产生基准电流。此外，PLL行频整流器产生基准电流的波形。此外，电流调节器将基准电流与感测电流相比较。感测电流是从太阳能逆变器的输出收集的。此外，上述调制器基于基准电流与感测电流的比较来产生用于控制谐振转换器操作的多个驱动信号。然后向门控驱动器提供产生的驱动信号。通过门控驱动器提供的驱动信号，通过在一个或多个预定开关模式中切换谐振转换器来控制谐振转换器的操作。