[发明专利]采用光伏能量输送元件的逆变器装置

说明书

一种采用光伏能量输送元件的逆变器装置(10A)包括：包括开关元件的至少两个串，串连接至至少两个AC端子(AC1，AC2，AC3)，其中，串中至少之一是子模块串(S1A，S2A，S3A，S4A，S5A，S6A；S1B，S2B，S3B，S4B，S5B，S6B；S1C，S2C，S3C，S4C，S5C，S6C)，每个子模块包括至少两个开关元件和能量存储元件，具有DC端子并且被配置成对在AC端子上形成AC电压做出电压贡献；以及多个输入级(IS1，IS2，IS3，IS4，IS5，IS6)，每个输入级包括至少一个能量输送元件，其中，能量输送元件中的至少一些是光伏元件，每个输入级连接至对应子模块的DC端子，以当对应子模块有助于在AC端子上形成AC电压时向至少一个AC端子(AC1，AC2，AC3)输送电力或从至少一个AC端子(AC1，AC2，AC3)输送电力。

技术领域

本发明涉及基于光伏元件的逆变器装置。

背景技术

光伏系统是众所周知的并且在全球范围内用于发电。

这种系统的主要目标是收获光伏模块或元件以直流(DC)产生的最大能量，并且将该最大能量存储在能量存储元件例如电池中，进行本地消耗或者将该最大能量转换为交流(AC)以将其传输至电网。当涉及到并网系统时，关键元件是DC-AC转换器，也称为逆变器。

当今市场上有许多不同的解决方案可用例如：中央逆变器、串式逆变器、微型逆变器以及最近的以改善串式逆变器和中央逆变器的性能的DC优化器。每种方法都呈现出其优点和缺点。对于低功率住宅用途，解决方案主要是串式逆变器和微型逆变器。

近年来引起人们关注的另一类型的逆变器基于级联的H桥转换器或子模块，级联的H桥转换器或子模块以产生阶梯波形(非常接近电网正弦波)的这种方式被操作，从而大大减少了AC滤波级。WO 2013/030236给出了级联的H桥转换器的这种使用的示例。每个H桥均连接至一个光伏元件，并且该系统受益于高效转换和高能量收集产量。

然而，仍然存在改进的空间。

鉴于上述现有技术，仍然存在对与基于光伏元件的逆变器装置中的发电有关的改进的需要。

发明内容

本发明的旨在提供一种基于光伏元件的逆变器装置的改进。

这是通过一种基于光伏元件的逆变器装置实现的，该逆变器装置包括：包括开关元件的至少两个串，其中，串连接至至少两个交流AC端子，其中，串中至少之一是子模块串，并且其中，每个子模块包括至少两个开关元件和能量存储元件，具有至少两个直流DC端子并且被配置成能够对在AC端子上形成AC电压做出电压贡献；以及多个输入级，每个输入级包括至少一个能量输送元件，其中，能量输送元件中的至少一些是光伏元件，并且其中，每个输入级连接至对应子模块的两个DC端子，以使得当对应子模块有助于在AC端子上形成AC电压时能够向至少一个AC端子输送电力或从至少一个AC端子输送电力。

在一种变型中，串是所有具有子模块的串，每个子模块有助于在AC端子上形成相电压。在这种情况下，串可以被配置成还使经由AC端子提供的电流平衡。

根据第一类型的逆变器装置可以包括三角形连接的三个串，在这种情况下，AC端子可以设置在串之间的结点处。在这种情况下，可以使用零序电流来进行平衡。

根据第二类型的逆变器装置可以包括彼此并联连接的至少两个串并且有利地为三个串，在这种情况下，AC端子可以设置在串的中点处。在这种情况下，可以通过在相电压中引入二阶谐波来进行平衡。

根据第三类型的逆变器装置可以另外地包括三个并联串，其中，一个串是具有子模块的串而另外两个串是具有为H桥结构的开关元件的串，其中，H桥结构的串的中点形成单相电压的第一AC端子和第二AC端子。

在根据第二类型的逆变器装置和第三类型的逆变器装置中，此外，至少一个能量存储元件可以与串并联连接。