[发明专利]用于能源特别是光致电压源的功率转换器的单级变换器装置及相关控制方法

摘要

本发明涉及一种用于功率转换器的单级变换器，包括开关装置(M1－M4)能周期性连接能源(1)，特别是光致电压源到电力网或者电网(2)，开关装置(M1－M4)由根据开关装置(M1－M4)的单一切换周期控制操作的控制电子装置(10，20)控制，操作和电路装置参数是这样的以满足对一个或更多操作条件同时优化最大功率点跟踪或MPPT(最大功率点跟踪)和输出功率因数或PF输出(功率因数输出)的一系列限制。本发明还涉及相关的控制方法和调整这种装置的相关方法。

主权项

1、一种单级变换器装置，用于从dc能源(1)到具有至少一相且脉动频率为ωgrid的电ac网络或电网(2)的功率转换器，它包括能周期性连接源(1)的开关装置(M1-M4)，其周期Ts低于脉动频率ωgrid所对应的周期Tgrid，能将平均值Vg的电压vg(t)输出到电网(2)，使得装置输出电流io(t)与电网(2)的至少一个相的电压vo(t)同相，其最大值是Vo，max，开关装置(M1-M4)由控制电子装置(10，20)来控制，控制电子装置(10，20)根据对开关装置(M1-M4)的单一切换周期的控制而操作，该装置看到输出电感L，该装置包括与电网(2)串联连接且其阻抗为Rs的检测电阻，控制电子装置(10，20)包括：-具有T＜Ts的时间常数T的可重置积分电路(9)，其输入接收电压信号(Vc-Kg*vg)，该电压信号等于控制电压Vc与源(1)的输出电压vg(t)乘以第一因数Kg所得到的乘积电压之间的差，-比较器装置(14)，能输出一信号，该信号用于表示在检测电阻上的压降[Rs·io(t)]与积分电路(9)的输出信号和电网(2)的电压vo(t)乘以第二因数K所得到的乘积电压[K·vo(t)]之和的比较结果，和-发生器装置(11，12，13)，能接收来自比较器装置(14)的输出信号和用于表示电网(2)的相的信号，以提供用于控制开关装置(M1-M4)的一个或多个信号，控制电压Vc和第一因数Kg是这样的以满足下面的第一限制条件：$V_c\ge K_g{V}_g+\frac{({2V}_{o,\max }-V_g)R_s\tau }{2L}$ 该装置的特征在于：它满足第二限制条件，由此积分电路(9)的输入信号一直为正；它满足第三限制条件，由此在任何时刻开关装置(M1-M4)的输入电压高于其输出电压；并且它满足第四限制条件，由此$K(1-\frac{P_o\left(S\right)}{\alpha ·P_{g,\mathrm{MPP}}\left(S_{\max }\right)})·(1-\gamma )\le \frac{V_m}{V_g}{|}_{\min }\le \frac{V_m}{V_g}{|}_{\max }$ $\frac{V_m}{V_g}{|}_{\min }\le \frac{V_m}{V_g}{|}_{\max }\le K(1-\frac{P_o\left(S\right)}{\alpha ·P_{g,\mathrm{MPP}}\left(S_{\max }\right)})·(1+\gamma )$ 其中：-$v_m=\left(\frac{V_c-K_g·v_g}{\tau }\right)·T_s$ -Po(S)是针对操作条件设置S的装置输出平均功率，-Pg，MPP(Smax)是可由源(1)输送的最大功率，-α是第一过载系数，且α≥1，并且-γ是第二系数，且γ＜1。