[发明专利]功率转换系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种在直流电源和交流电之间进行电力转换的系统和方法。

背景技术

目前,有许多需要直流电源和交流电源之间进行转换的应用。

太阳能发电就是一个这样的例子。由太阳能面板进行功率发电目前包括组合线装一些太阳能面板以向一逆变器提供直流电力。这些太阳能面板通常串联连接，这样产生的直流电压高于需要的交流电压，然后通过一个逆变器将产生的直流电压转换成所需要的电源电压的交流电力。类似设置还可用于将蓄电池电力转换成交流电力。

本发明涉及一种在多个直流电源和交流电之间转换功率的系统。该系统的目的在于提供包括具备更高的效率和更好的灵活性等一系列优势。

发明内容

本发明一方面提供了一种功率转换系统，其包括：

多个模块，每个模块具有一个输入端和一个输出端，并且互相串联联接，这样任一个模块的输出端与随后模块的输入端相连接，每个模块至少与一个向该模块提供电力的直流电源相连接；

在每个模块上都设置有电压控制电路,以调节输入端和输出端间的电压在模块电压最大值和模块电压最小值之间变化；

每个模块的电压控制电路均与一个控制单元相互通信；

其中控制单元使得提供给每个模块的在其输入端和输出端的电压变化,这样串联联接的模块的总电压则形成一个交流信号或一个交流信号的调整信号。

优选的,控制单元与一个电源相联接以接收关于电源信号相位的信息，且控制单元控制模块使交流信号或调整的交流信号与电源同相位。

优选的,每个模块包括一个或多个与电源相联接的存储装置,这样，当模块不向系统供电时,则电源为存储装置充电。

在一个实施例中,最小模块电压与最大模块电压电极相反,并且控制单元使得模块提供的电压变化以形成一个交流信号。优选的，电压控制电路包括与之联接的开关装置,这样,可以通过操作开关装置使存储装置以第一方向联接于输入端和输出端之间，以提供最大模块电压,而在相反的第二方向上,提供最小模块电压，并可通过操作开关装置以旁路存储装置。

在另一个实施例中,最小模块电压是当存储装置作为被旁路时穿过模块的电压，且控制单元通过改变模块提供的电压以形成一个调整后的交流信号。优选的，电压控制电路包括与之联接的开关装置,这样可通过操作开关装置使存储装置以第一方向联接在输入端和输出端之间，以提供最大模块电压,并可以通过操作开关装置以旁路存储装置以提供输入端和输出端间的零电压。控制单元优选的是包括使得串联模块的电压每半个周期反向一次的电路，这样,产生的电压形成一个交流信号。

在一个优选实施例中,一个或多个模块上设有开关稳压器,并所述开关稳压器与存储装置相联接,以控制存储装置提供的流经输入端和输出端的电压,这样,所供电压斜坡上升或下降以更接近电源信号。

开关稳压器优选的是包括开关装置,所述开关稳压器用以从存储装置电压中形成一个脉宽调制信号提供给一个滤波器,其中,增长从开到关的时间以斜坡加强输出信号或缩短从开到关的时间以斜坡减弱输出信号。

优选的，当供给穿过输入端和输出端的电压接近模块的最大电压时，开关稳压器被旁路。

优选的,当供给穿过输入端和输出端的电压接近零电压时,开关稳压器被旁路。

一个或多个模块可以包括第一和第二串联的存储装置，其中电源对第一和第二存储装置交替地供电，使模块提供倍压功能。

可以提供一个或多个增进模块,所述增进模块具有存储装置,所述存储装置被充至其电压低于电源电压水平,以提供稳压功能。优选的，每个增进模块的存储装置都被充至其电压低于前一个的增进模块的存储装置的电压的水平。

在一个优选实施例中,其中一个模块包括: 并联在输入端和输出端之间的第一行和第二行；第一和第二开关装置在第一行上,第三和第四开关装置在第二行上，电源和存储装置在第一和第二开关装置与第三和第四开关装置之间穿过第一行和第二行联接；

其中,打开第一和第四开关装置并关闭第二和第三开关装置的结果是存储装置以第一极性连接于输入端和输出端间,关闭第一和第四开关装置并打开第二和第三开关装置的结果是存储装置以第二相反极性连接于输入端和输出端间,打开第一和第二开关装置并关闭第三和第四开关装置的结果是输入端和输出端之间直接相连。

开关装置可每个都包括MOSFETS(金属氧化物半导体场效应晶体管)。

在一个实施例中，在一个或多个电源及其相应的存储装置之间接有一个调节装置，这样每个调节装置可使得电源的电压与存储装置的电压相匹配。