[发明专利]用于串联连接逆变器的AC电网连接的系统、方法和设备

说明书

优先权

本申请要求享有2010年10月18日提交的题为“SYSTEM,METHOD AND APPARATUS FOR AC GRID CONNECTION OF SERIES-CONNECTED PHOTOVOLTAIC INVERTERS”的美国临时专利申请No.61/393987的优先权。

技术领域

本发明总体上涉及用于将太阳能转换成电能的设备和方法，更具体而言涉及更有效率地和/或有效地将太阳能转换成电能的设备和方法。

背景技术

长久以来已知利用光伏（PV）系统将光能变换成电能，这些光伏系统正越来越多实现于住宅、商业和工业应用中。尽管已经在近几年对这些光伏系统做出了发展和改善以改善其效果与效率，但仍然继续在尝试改善光伏系统的效果与效率，以便使得光伏系统更加经济可行。

光伏系统典型地包括光伏模块和功率变换器等部件。在光伏系统连接到AC电网的情况下，功率变换器将电功率从DC逆变成AC。这些装置或逆变器的尺寸范围很宽，从那些小到足以连接到单个光伏模块的，到能够处理来自数千模块的功率的那些。可以选择逆变器的尺寸以最好地适合光伏系统的特定特性。

现有的光伏逆变器，不论尺寸如何，都利用并联或旁路连接而连接到AC电网，如其他连接电网的装置那样。并联电网连接向连接装置提供恒定的电压，在所连接的装置之间提供了接近完全的独立性。

光伏系统设计一直在进化中，致力于降低系统的成本。因此要寻求光伏功率传输和转化操作的当前设计和方法的替代方案。

发明内容

可以将本发明的一些方面表征为一种用于将DC功率变换成AC功率的系统。该系统可以包括主控制器，其耦合到配电系统的相位分支并提供同步信号和功率控制信号，所述配电系统的相位分支具有相电压。此外，该系统包括串联布置成串的多个能够串联连接的DC到AC功率变换器，每个所述能够串联连接的DC到AC功率变换器都接收所述同步信号和功率信号并将其用于将来自多个光伏模块的对应一个的可变DC电压变换成AC电压，从而由多个能够串联连接的功率变换器生成多个对应的AC电压，所述多个对应的AC电压共同累加成相电压，每个所述能够串联连接的功率变换器响应于所述同步信号来控制所述AC电压，使得所述多个对应的可变AC电压全都同相。

在其他实施例中，可以将本发明表征为一种能够串联连接的DC到AC功率变换器，包括：DC输入侧，包括用于耦合到通过多个光伏模块的对应一个施加的DC电压的端子；AC输出侧，包括用于施加AC电压的端子；以及接收机，用于接收同步信号和功率信号。该能够串联连接的DC到AC功率变换器还包括：功率变换部件，用于将多个光伏模块的对应一个施加的DC电势变换成AC电压；以及控制器，响应于所接收的同步信号和功率信号来控制功率变换部件，使得所述AC电压的相位与所述同步信号同步，并且从所述能够串联连接的DC到AC功率变换器输出的功率的水平与所述功率信号一致。

与几个实施例相一致，可以将本发明表征为一种用于将DC功率变换成AC功率的方法。该方法包括：将多个DC到AC功率变换器中的每个DC到AC功率变换器的AC输出与其他DC到AC功率变换器串联布置；在每个所述DC到AC功率变换器处接收同步信号；使用同步信号，利用每个DC到AC功率变换器将DC功率变换成AC功率，使得DC到AC功率变换器输出的AC电压同相；以及向配电系统的相位分支施加AC功率，施加到所述配电系统相位分支的总电压等于DC到AC功率变换器输出的AC电压的和。

附图说明

在结合附图参考以下详细描述和所附权利要求时，本发明的各种目的和优点以及更完整的理解是显而易见的，且更容易被认识，在附图中，在所有几个图中，利用相同的附图标记表示相似或类似的元件，其中：

图1是示出了现有技术中已知的，在其相应DC输出处串联连接的光伏模块的图示；

图2是示出了现有技术已知的并联布置的光伏模块的图示；

图3A是示出了根据本发明几个实施例工作的包括能够串联连接的DC到AC变换器的示范性系统的图示；

图3B是示出了能够串联连接的DC到AC变换器示范性实施例的方框图；

图4是能够串联连接的变换器的示范性实施例的示意图，该变换器可用于实现参考图3A和3B所述的DC到AC变换器；

图5是能够串联连接的变换器的另一示范性实施例的示意图，该变换器可用于实现参考图3A和3B所述的DC到AC变换器。