[发明专利]PV功率转换器

说明书

提供了一种PV功率转换器(2)，该PV功率转换器(2)包括：变压器(23)、第一输出端口(P_out1)和第二输出端口(P_out2)、被配置为将来自PV阵列(20)的功率转换为AC功率的第一功率转换电路(24)。第一功率转换电路(24)具有：第一输入端子(T_in1)和第二输入端子(T_in2)，被配置为电耦合到PV阵列(20)的输出，其中第二输入端子(T_in2)电耦合到第二输出端口(P_out2)；以及第一输出端子(T_out1)和第二输出端子(T_out2)，电耦合到变压器(23)的初级绕组(23p)。PV功率转换器(2)还包括被配置为将来自变压器(23)的功率转换为DC功率的第二功率转换电路(25)。第二功率转换电路(25)具有电耦合到变压器(23)的次级绕组(23s)的第一输入端(E_in1)和第二输入端(E_in2)、以及电耦合到第一输出端口(P_out1)的第一输出端(E_out1)和电耦合到第一功率转换电路(24)的第一输入端子(T_in1)的第二输出端(E_out2)。PV功率转换器(2)还包括第一功率开关(Q₁)，第一功率开关(Q₁)电布置在第一输入端子(T_in1)和第二输入端子(T_in2)中的任一者与第一输出端口(P_out1)和第二输出端口(P_out2)中的任一者之间，以具有允许单向电流流动的导通方向。

技术领域

本发明总体上涉及PV(光伏)功率转换，并且更具体地涉及对PV功率转换设备发生的故障的保护。

背景技术

光伏系统作为可再生能源在很多应用中非常受欢迎。光伏系统的PV模块具有最大功率点(MPP)现象，即，PV模块在不是操作范围的结束的某一点处输出最大功率。此外，PV模块的输出功率会随着温度和辐照度的变化而变化。图1A是示出MPP现象的PV模块的P-V曲线。如图1A所示，在区域A中，在朝向MPP的方向上，PV模块的输出功率随着PV模块输出电压的增加而增加。相反，在区域B中，在远离MPP的方向上，PV模块的输出功率随着PV模块输出电压的增加而减少。图1B示意性地描绘了PV模块在各种操作条件下的不同P-V曲线。如图1B所示，MPP的位置随太阳能电池板的操作条件(诸如其温度和辐射强度)而变化。为此，光伏系统通常包括控制系统，该控制系统改变其连接到PV模块的转换器电路的负载和阻抗之间的匹配，以确保电压源控制模式与最大功率点跟踪控制模式之间的切换。图1A还指示了PV模块的操作点A和B，这些操作点A、B与PV模块的最大功率点(MPP)不同。在跟踪MPP(MPPT)时，调节当前状态与MPP不同的电压电平(例如，A和B)以匹配MPP。

PV电站内的关键组件是DC优化器。DC优化器(DCO)是一种DC到DC转换器技术，以用于实现连接到DC优化器的输入的PV模块的最大功率点跟踪(MPPT)。DC优化器可以用于PV模块级(即，面板级DC优化器)和PV串级两者。对于这两种情况，在DC优化器的输入端子和输出端子处都将形成有输入DC母线和输出DC母线。

通常，DC优化器的转换器拓扑结构是所谓的全功率转换器。常规技术是升压转换器。对于某些应用，还将使用电流隔离的两级(DC/AC/DC)转换器。