[发明专利]用于级联逆变器的有源滤波器拓扑结构

说明书

公开了用于在电源逆变器系统(100)中生成组合输出波形(V_输出)的方法。该电源逆变器系统包括电压均衡器(120)，该电压均衡器具有能量存储元件，该能量存储元件适于由来自多个开关单元的组合输出电压进行充电并且将可调电压添加到组合输出波形。测量组合输出波形的电压，确定输出波形的测量电压与目标波形的电压(U_T)之间的差(Δ)，并且通过电压均衡器将与所确定的差相对应的电压(U_校正)添加到组合输出波形，以便改进组合输出功率波形与目标功率波形的匹配。

技术领域

本文所公开的发明涉及改进来自多电平逆变器的组合输出功率波形与目标功率波形的匹配。更确切地说，本发明涉及用于传递驱动匹配目标 AC的AC的更平滑和更精确匹配的开关式输出交流电压波形的方法和系统。

背景

当将两个交流电压源彼此连接时，在目标电流控制、整体效率和降噪方面有兴趣的是源的匹配。这样的匹配在开关式拓扑结构中是特别相关的，其中阶跃电压波形可以由开关式电源逆变器系统生成并且将例如交流电流(AC)输出到例如电网。所生成的AC信号因此可能包括不期望的频率分量(诸如谐波)，其源自于切换过程和/或目标交流电压波形，并且不同于所需AC的谐波。

通过实施滤波器阻断或抑制某些频率已经解决了所生成的AC功率的不想要的频率分量的问题。例如已知电感器阻断或减少高频分量，而已知电容器与之相反。对低频信号呈现出比高频信号更少衰减的部件可以被称为低通滤波器，而对高频信号呈现出比低频信号更少衰减的部件可以被称为高通滤波器。

尽管这些部件可以被用于减少所生成的AC功率信号的不想要的频率分量，但仍然需要用于使所生成的交流电压与期望的交流电压波形匹配的改进的方法和设备，并且特别是在所生成的交流电压波形是具有幅度和时间上的相对大的步长的阶梯形状的情况下，即，其中目标波形与输出之间的差异不可忽略。

概述

本发明的至少一些实施例的目标是提供匹配目标交流电压的输出交流电压，并且具体地向上述技术提供改进的可替代方案。

因此，本发明提供了具有独立权利要求的特征的方法和系统。从属权利要求限定有利的实施例。

在第一方面中，提供了用于在电源逆变器系统中生成组合输出波形或 AC的方法。电源逆变器系统包括多个开关单元，其中,每个开关单元适于接收相应的输入功率或DC，并且其中，多个开关单元被互连以产生组合输出波形。该系统还包括电压均衡器，该电压均衡器具有能量存储元件，该能量存储元件适于由组合输出电压充电并且将可调电压添加到组合输出波形。在第一方面中，该方法包括以下步骤：测量组合输出波形的电压；确定所测量的输出波形的电压与目标波形的电压之间的差；以及将与所确定的差相对应的电压添加到组合输出波形。

在第二方面中，提供了电源逆变器系统，该电源逆变器系统与参考第一方面所描述的电源逆变器系统类似地配置。根据第二方面，电压均衡器包括：测量单元，该测量单元适于测量组合输出波形的电压；计算单元，该计算单元适于确定经测量的输出波形与目标波形的电压之间的差；以及控制电路，该控制电路适于将与所确定的差相对应的电压添加到组合输出波形。

在本申请的上下文中，术语“波形”、“输出波形”、“输出电压波形”、“输出电压”、“输出功率”、“AC”、“交流电流”和“交流电压”可以是可互换地使用。从电源逆变器系统和/或电压均衡器输出的电功率可以被理解为驱动交流电流的交流电压。此推理也适用于目标源处的输出，该输出例如可以被称为“目标电压波形”、“目标电压”或“所需电压”。此外，术语“电压均衡器”可以与术语“电流均衡器”或“电功率均衡器”可互换地使用。