[发明专利]逆变器及其供电方法与应用

说明书

技术领域

发明是有关于一种电源转换技术，且特别是有关于一种逆变器及其供电方法与应用。

背景技术

在逆变器的设计中，其辅助电路（例如：控制部分、驱动部分或通信部分）通常需要不同的隔离电压（例如15V、5V）做为电源供应，因此设计一个性能可靠且结构简单的辅助电源来提供辅助电路所需的辅助电源对于保证逆变器高效率稳定的运行具有重要意义。

在现有技术中，一般常会使用反激变换器（flyback converter）做为提供辅助电源的供电电路。然而，在一些逆变器的应用情境下，利用反激变换器来为逆变器提供辅助电源反而会产生非预期的功率浪费。举例来说，当逆变器应用于光伏并网系统（photovoltaic grid-connected system）时（于此称之为光伏逆变器），由于光伏逆变器的直流输入电压即系光伏组件（photovoltaic module）的输出，而光伏组件的输出又会跟太阳光的强度有所关联。因此，光伏逆变器实际上所接收到的直流输入功率的大小会随时间而有所变动，使得光伏逆变器不会维持操作在额定功率下。更具体地说，此时光伏逆变器大部分时间是操作在轻载的工作状态，所以光伏逆变器的转换效率不能完全以额定功率下的转换效率来衡量，还需满足欧洲效率（即，按照不同权重累计不同负载情况下的转换效率）的要求。

但是，反激变换器因为自身的高电压应力，以及硬开关切换（hard switching）特性导致操作于轻载时转换效率低落，使得采用反激变换器做为辅助电源电路的光伏逆变器的欧洲效率无法得到提升。。

发明内容

本发明提供一种逆变器，其可提升操作于轻载时的转换效率。

本发明的逆变器包括直流对直流转换电路、逆变电路以及辅助电源电路。直流对直流转换电路从直流输入侧接收直流输入电压，并据以将直流输入电压转换为直流母线电压。逆变电路耦接直流对直流转换电路，用以将直流母线电压转换为交流输出电压。辅助电源电路耦接直流对直流转换电路，并且从直流输入侧接收直流输入电压。其中，辅助电源电路反应于直流输入电压而启动，并且辅助电源电路于启动后产生用以控制直流对直流转换电路之运作所需的第一辅助电源。其中，直流对直流转换电路反应于第一辅助电源而启动，并且直流对直流转换电路于启动后产生用以控制逆变电路之运作所需的第二辅助电源，以使逆变电路反应于第二辅助电源而启动并产生交流输出电压。

在本发明一实施例中，直流对直流转换电路包括第一开关电路、隔离变压器、整流滤波电路以及第一辅助电路。第一开关电路从直流输入侧接收直流输入电压。隔离变压器具有一次侧绕组、第一二次侧绕组以及第二二次侧绕组，其中一次侧绕组耦接第一开关电路。整流滤波电路耦接于隔离变压器与逆变电路之间，用以对第一与第二二次侧绕组的输出进行整流滤波，其中整流滤波电路根据第一二次侧绕组的输出产生直流母线电压，并且根据第二二次侧绕组的输出产生第二辅助电源。第一辅助电路耦接辅助电源电路，其中第一辅助电路运作于第一辅助电源下以提供直流对直流转换电路第一辅助功能。

在本发明一实施例中，逆变电路包括第二开关电路以及第二辅助电路。第二开关电路经由整流滤波电路耦接第一二次侧绕组以接收直流母线电压。第二辅助电路经由整流滤波电路耦接第二二次侧绕组，其中第二辅助电路运作于第二辅助电源下以提供逆变电路第二辅助功能。

在本发明一实施例中，第一辅助电路包括用以控制第一开关电路之运作的第一控制电路，且第二辅助电路包括用以控制第二开关电路之运作的第二控制电路。

在本发明一实施例中，第一辅助电路与第二辅助电路至少其中之一包括过压保护电路、过载保护电路以及过流保护电路至少其中之一。

在本发明一实施例中，直流对直流转换电路为隔离型直流对直流转换器。

在本发明一实施例中，辅助电源电路为非隔离型直流对直流转换器。

本发明的光伏并网系统具有如前所述的逆变器。

本发明的逆变器的供电方法包括以下步骤：从直流对直流转换电路的一直流输入侧接收一直流输入电压，以启动辅助电源电路；藉启动后的辅助电源电路产生用以控制直流对直流转换电路之运作所需的一第辅助电源以启动直流对直流转换电路；藉启动后的直流对直流转换电路将直流输入电压转换为一直流母线电压，并且产生用以控制逆变电路之运作所需的一第二辅助电源以启动逆变电路；以及藉启动后的逆变电路将直流母线电压转换为一交流输出电压。