[发明专利]串联连接的逆变器

说明书

本发明涉及串联连接的逆变器。一种具有输入端子和输出端子的微型逆变器。所述微型逆变器适于将在输入端子接收的输入DC功率转换成在输出端子的输出交流(AC)功率，该输出交流功率具有显著小于电网电压的电压。在输出端子之间的旁路电流路径适于将外部产生的电流传递到微型逆变器。

背景

1.发明领域

本发明的领域大体上涉及分布式电源系统，且更具体地涉及多个微型逆变器的使用。

2.相关技术

近来对可再生能量的增加的兴趣导致分布式发电系统——包括光伏电池和燃料电池——的研究和发展。已经提出了用于将这些电源连接到负载的各种拓扑，考虑到各种参数，例如电压/电流要求、操作条件、可靠性、安全性、成本。这些源提供低电压直流输出(通常低于3伏特)，所以它们被串联地连接以获得所需的电压。相反，串联连接可能不能提供所需的电流，所以串联连接的几个串可以并联地连接以提供所需的电流。

来自这些源中的每一个的发电通常取决于电源例如光伏板的制造、操作和环境条件。例如，在制造中的各种不一致可能使两个相同的源提供不同的输出特性。类似地，两个相同的源可能对诸如负载、温度等操作和/或环境条件不同地起反应。在实际安装中，不同的源也可能经历不同的环境条件，例如在太阳能发电装置中，一些板可以暴露于充足的阳光，而另一些被遮蔽，从而提供不同的功率输出。

在图1中示出了太阳能发电系统10的传统装置。因为由每一单独的光伏板100提供的电压较低，若干个板100串联连接以形成板100的串102。对于大型装置，为了获得较高的电流，若干串102可以并联地连接。光伏板100安装在室外，且连接到最大功率点跟踪(MPPT)模块106和逆变器104。MPPT 106通常在与逆变器104相同的壳体中实现。

从DC源收集的电力被传送到逆变器104，逆变器104将浮动的直流(DC)转换成具有期望电压和频率的交流(AC)，对于住宅应用，期望电压通常在60Hz时是110V或220V或者在50Hz时是220V。来自逆变器104的AC电流接着可以用于操作电器或馈送到电力网。可选地，如果所述装置没有连接到电网，从逆变器104提取的电力可以被引导来将多余的电力储存在电池中。

图2示出了根据传统技术的DC源的一个串联串，光伏板100连接到MPPT电路106和逆变器104以形成连接到负载108的电力收集系统20。电流与电压(IV)的关系曲线特性被绘制在每个光伏板100的左边。对于每个光伏板100，电流随着输出电压的升高而降低。在某一电压值处，电流转变到零，并且在一些应用中可以采用负值，意味着一些光伏板100不是功率源，而是变成功率的接收器。并联连接在每个光伏板100的输出两端的旁路二极管(未示出)被用于防止任一光伏板100变成功率的接收器。每个光伏板100的功率输出等于电流和电压的乘积(P＝I*V)，并且根据从板100提取的电压而变化。在某一电流和电压处，功率达到其最大值(由每个图的IV曲线上的点表示)。在该最大功率点(MPP)处操作板100是合乎需要的。最大功率点跟踪(MPPT)模块106的目的是找到对所有板100合适的“平均”最大功率点(MPP)。由MPPT模块106选择的串的最大功率点使用带有MPP标记的虚线示出。板100的串的最大功率点通常不是所有板100的最大功率。指示单独的板100的最大功率点的点没有落在标有MPP的虚线上。

图3示出了根据传统技术的组合了多个光伏板100的功率的另一电力收集系统30。每个光伏板100具有连接到逆变器104的输入的直流(DC)输出。为了安全要求(例如，IEC61730-2太阳能安全标准)，旁路二极管310并联连接在直流(DC)输出板100两端。逆变器104接收光伏板100的直流(DC)输出，并转换直流(DC)以在逆变器104的输出处提供交流(AC)。最大功率点跟踪(MPPT)模块106通常被实现为逆变器104的一部分。多个逆变器104的输出(输入连接到多个光伏板100)并联地连接以产生交流(AC)输出304。交流(AC)输出304为负载108供电。负载108通常是交流(AC)电力网、交流(AC)电动机或电池充电电路。