專利名稱：用于將直流電力轉(zhuǎn)換成交流電力的系統(tǒng)、方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力轉(zhuǎn)換，更具體來(lái)說(shuō)，涉及用于將直流(DC)電力轉(zhuǎn)換成交流(AC)電 力的系統(tǒng)、方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
諸如燃料電池或光伏電池之類的直流(DC)電源通常可用作電力源。雖然這些DC 電源提供電力源，但是這些源提供的電力在被電耦合到負(fù)載之前需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如，由于 許多電力應(yīng)用需要穩(wěn)定的交流(AC)電源而不是DC電源來(lái)工作，所以電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)已經(jīng)適 合修改從DC電源提供的電力。在修改所提供的DC電力時(shí)，電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可采用開關(guān)類型電子系統(tǒng)。要調(diào)節(jié)由DC 電源所提供的DC電力，可快速接通和斷開這些開關(guān)類型電子系統(tǒng)。但是，這種快速開關(guān)會(huì) 引起從DC電源所吸取的電流改變，從而引起AC紋波電流。這類AC紋波電流引起DC電源 中的傳導(dǎo)損耗，并且降低系統(tǒng)的效率。常規(guī)系統(tǒng)已經(jīng)采用濾波器和/或修改其電子系統(tǒng)的 操作以限制AC紋波電流。但是，這些修改增加組件成本，并且可能減少系統(tǒng)的壽命。因此，需要一種具有減小的AC紋波電流的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，作為用于將DC電力轉(zhuǎn)換 成AC電力的系統(tǒng)、方法和設(shè)備的組成部分。還需要用于將直流(DC)電力轉(zhuǎn)換成交流(AC) 電力的系統(tǒng)、方法和設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的某些實(shí)施例可解決上述部分或全部需要。本發(fā)明的某些實(shí)施例針對(duì)用于 將直流(DC)電力轉(zhuǎn)換成交流(AC)電力的系統(tǒng)、方法和設(shè)備。本發(fā)明的其它某些實(shí)施例可 提供一種具有減小的AC紋波電流的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，作為用于將DC電力轉(zhuǎn)換成AC電力的系 統(tǒng)、方法和設(shè)備的組成部分。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，可提供一種用于將DC電力轉(zhuǎn)換成AC電力的 方法。該方法可包括由轉(zhuǎn)換器從至少一個(gè)DC電源接收第一 DC電力信號(hào)。該方法還可包括 將第一 DC電力信號(hào)變換成多個(gè)AC電力信號(hào)。該方法還可包括將多個(gè)AC電力信號(hào)中的至 少一個(gè)相對(duì)于多個(gè)AC電力信號(hào)中的其它至少一個(gè)移位預(yù)定相位量。此外，該方法可包括將 經(jīng)過(guò)相移的AC電力信號(hào)與多個(gè)AC電力信號(hào)中的其它至少一個(gè)進(jìn)行組合，從而提供第二 DC 電力信號(hào)。該方法還可包括將第二 DC電力信號(hào)轉(zhuǎn)換成AC電力信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，可提供一種用于將DC電力轉(zhuǎn)換成AC電力的系統(tǒng)。 該系統(tǒng)可包括電耦合到轉(zhuǎn)換器的至少一個(gè)DC電源。至少一個(gè)DC電源可向轉(zhuǎn)換器提供第一 DC電力信號(hào)。耦合到轉(zhuǎn)換器的可以是至少一個(gè)控制器。控制器可以可操作以將第一 DC電 力信號(hào)變換成多個(gè)AC電力信號(hào)，并且將多個(gè)AC電力信號(hào)中的至少一個(gè)相對(duì)于多個(gè)AC電力 信號(hào)中的其它至少一個(gè)移位預(yù)定相位量。此外，控制器可以可操作以將經(jīng)過(guò)相移的AC電力 信號(hào)與多個(gè)AC電力信號(hào)中的其它至少一個(gè)進(jìn)行組合，從而提供第二 DC電力信號(hào)?？刂破?還可以可操作以將第二 DC電力信號(hào)轉(zhuǎn)換成AC電力信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，可提供一種用于將DC電力轉(zhuǎn)換成AC電力的設(shè)備。該設(shè)備可包括電耦合到轉(zhuǎn)換器并且可操作以接收第一 DC電力信號(hào)的至少一個(gè)電感器。該設(shè) 備還可包括電耦合到至少一個(gè)電感器的至少一個(gè)開關(guān)組件。該設(shè)備還可包括電耦合到開關(guān) 組件并且可操作以將第一 DC電力信號(hào)變換成多個(gè)AC電力信號(hào)的控制器?？刂破鬟€可以可 操作以經(jīng)由至少一個(gè)開關(guān)組件、將多個(gè)AC電力信號(hào)中的至少一個(gè)相對(duì)于多個(gè)AC電力信號(hào) 中的其它至少一個(gè)移位預(yù)定相位量?？刂破鬟€可將經(jīng)過(guò)相移的AC電力信號(hào)與多個(gè)AC電力 信號(hào)中的其它至少一個(gè)進(jìn)行組合，從而提供第二 DC電力信號(hào)?？刂破鬟€可將第二 DC電力 信號(hào)轉(zhuǎn)換成AC電力信號(hào)。通過(guò)結(jié)合以下附圖進(jìn)行的以下描述，本發(fā)明的其它實(shí)施例和方面將會(huì)變得顯而易 見(jiàn)。


這樣已經(jīng)概括地描述了本發(fā)明，現(xiàn)在將參照附圖，附圖不一定按比例繪制，其中圖1示出用于將直流(DC)電力轉(zhuǎn)換成交流(AC)電力的常規(guī)系統(tǒng)。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例、用于將DC電力轉(zhuǎn)換成AC電力的示范系統(tǒng)。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例、用于將DC電力轉(zhuǎn)換成AC電力的示范系統(tǒng)。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例、用于將DC電力轉(zhuǎn)換成AC電力的示范系統(tǒng)。圖5示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例、用于將DC電力轉(zhuǎn)換成AC電力的示范方法。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參照附圖在下文中更全面地描述本發(fā)明，附圖中示出本發(fā)明的示例實(shí)施例。 但是，本發(fā)明可通過(guò)許多不同的形式來(lái)實(shí)施，而不應(yīng)當(dāng)理解為局限于本文所提出的示例實(shí) 施例；相反，提供這些實(shí)施例，使得本公開向本領(lǐng)域的技術(shù)人員傳達(dá)本發(fā)明的范圍。通篇中 相似的標(biāo)號(hào)指代相似的元件。圖1示出用于將直流(DC)電力轉(zhuǎn)換成交流(AC)電力的常規(guī)系統(tǒng)100。在系統(tǒng)100 中，可提供光伏陣列105作為DC電力的源。雖然光伏陣列105可利用幾乎無(wú)窮的能量源， 但是，如同包括燃料電池、蓄電池等等在內(nèi)的其它DC電源那樣，光伏陣列105不能直接電耦 合到如公用電網(wǎng)110之類的負(fù)載。相反，因?yàn)楣夥嚵?05提供可隨局部條件而改變的DC 類型的電力，所以光伏陣列105的DC電力輸出應(yīng)當(dāng)在被結(jié)合到或者以其它方式連接到公用 電網(wǎng)110之前經(jīng)過(guò)穩(wěn)定并且轉(zhuǎn)換成AC電力。在系統(tǒng)100中，可通過(guò)將光伏陣列105電耦合 到DC-DC轉(zhuǎn)換器115和DC-AC逆變器120來(lái)執(zhí)行這些操作。DC-DC轉(zhuǎn)換器115和DC-AC逆變器120的組合可把來(lái)自光伏陣列105的電能轉(zhuǎn)換 成相對(duì)穩(wěn)定可靠的AC電力源。更具體來(lái)說(shuō)，DC-DC轉(zhuǎn)換器115可電耦合到光伏陣列105，并 且可調(diào)節(jié)從光伏陣列105所提供的DC電力，以便使DC電壓更一致。DC-AC逆變器120可 在將經(jīng)過(guò)調(diào)整的電力提供給如公用電網(wǎng)110之類的負(fù)載之前，將經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)的DC電力轉(zhuǎn)換成 AC電力。在系統(tǒng)100中，DC-DC轉(zhuǎn)換器115可以是開關(guān)類型調(diào)整器，它可操作以使用可由控 制器125提供的脈寬調(diào)制控制的形式來(lái)調(diào)節(jié)DC電壓。因?yàn)榭刂破?25在斷開和閉合位置之 間反復(fù)開關(guān)或切換DC-DC轉(zhuǎn)換器115的某個(gè)部分以調(diào)節(jié)DC電力，所以DC-DC轉(zhuǎn)換器115可 從光伏陣列105吸取AC紋波電流，并且可向DC-AC逆變器120提供AC紋波電流。但是，從光伏陣列105吸取紋波電流可能是不合需要的，因?yàn)樗稍黾訌碾姵厮〉挠行щ娏鳎?這增加電池中的電阻損耗并且降低電池的效率。類似地，向DC-AC逆變器120提供AC紋波 電流也可能是不合需要的，因?yàn)樗蓪⒉环€(wěn)定性引入系統(tǒng)100。因此，在如系統(tǒng)100之類的常規(guī)系統(tǒng)中，已經(jīng)通過(guò)濾波和頻率修改來(lái)減小AC紋波 電流。更具體來(lái)說(shuō)，因?yàn)锳C紋波電流是高頻信號(hào)，所以電容器已被用于從系統(tǒng)中濾出這類 電流。還增大了開關(guān)頻率，以便減小AC紋波電流。但是，增大DC-DC轉(zhuǎn)換器115中的開關(guān) 頻率可引起增加的開關(guān)損耗。而且，雖然對(duì)AC紋波電流進(jìn)行濾波減小AC紋波電流量，但是 濾波可引起導(dǎo)體和介電損耗。增加的電力損耗可損害常規(guī)系統(tǒng)100的效率，并且可引起增 加的成本。有時(shí)希望降低與常規(guī)系統(tǒng)100關(guān)聯(lián)的這些成本和缺陷。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例、用于將DC電力轉(zhuǎn)換成AC電力的示范系統(tǒng) 200。系統(tǒng)200可包括DC-DC轉(zhuǎn)換器215和DC-AC逆變器250，或者統(tǒng)稱為設(shè)備。DC-AC逆 變器250可接收來(lái)自DC-AC逆變器250的DC電力，并且在將AC電力提供給如公用電網(wǎng)110 之類的負(fù)載之前，可將DC電力轉(zhuǎn)換成AC電力。系統(tǒng)200還可包括DC電源205，DC電源205 可以是任何適當(dāng)?shù)腄C電源，諸如光伏電池、燃料電池、這類電池的陣列、蓄電池等等。 DC-DC轉(zhuǎn)換器215可包括并聯(lián)輸入段，其中的每個(gè)段可耦合到相應(yīng)的電感器。在示 范系統(tǒng)200中，DC-DC轉(zhuǎn)換器215可包括耦合到相應(yīng)電感器220和225的兩個(gè)并聯(lián)輸入段。 電感器220和225可以可操作以接收來(lái)自DC電源205的DC電力，并且將這個(gè)DC電力提供 給DC-DC轉(zhuǎn)換器215的各輸入段。一旦接收到來(lái)自電感器220和225的DC電力，DC-DC轉(zhuǎn) 換器215可適合調(diào)節(jié)DC電力，以便減小從DC電源205吸取并且提供給DC-AC逆變器250 的AC紋波電流量。在一個(gè)實(shí)施例中，DC-DC轉(zhuǎn)換器215可適合通過(guò)控制器230來(lái)交錯(cuò)與各輸入級(jí)的 DC電力關(guān)聯(lián)的電流，以便減小AC紋波電流。換言之，控制器230可適合修改DC-DC轉(zhuǎn)換器 215的一個(gè)或多個(gè)工作特性。控制器230可使用用于執(zhí)行上述功能的硬件、軟件或者它們的 組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。舉例來(lái)說(shuō)，控制器230可以是處理器、ASIC、比較器、差分模塊或者其它硬件部 件?？刂破?30還可包括軟件或者其它計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，它們可存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，并且可 以是處理器或者其它處理部件可執(zhí)行的。在示范實(shí)施例中，占空因數(shù)控制可由控制器230提供給DC-DC轉(zhuǎn)換器215的一個(gè) 或多個(gè)輸入級(jí)。占空因數(shù)控制涉及當(dāng)總周期時(shí)間固定時(shí)開關(guān)機(jī)構(gòu)的通斷時(shí)間之比。在本發(fā) 明的其它實(shí)施例中，可采用頻率控制。與占空因數(shù)控制不同，當(dāng)使用頻率控制時(shí)，總周期時(shí) 間可改變，而開關(guān)機(jī)構(gòu)的通斷時(shí)間之比可保持固定。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，可采用占空 因數(shù)控制和頻率控制的組合，使得總周期時(shí)間和通斷時(shí)間之比都可改變。當(dāng)使用占空因數(shù)控制時(shí)，控制器230可通過(guò)相移應(yīng)用于各輸入級(jí)的占空因數(shù)來(lái)交 錯(cuò)各輸入級(jí)的DC電力。更具體來(lái)說(shuō)，通過(guò)相對(duì)于第一輸入級(jí)來(lái)改變DC-DC轉(zhuǎn)換器215的第 二輸入級(jí)的占空因數(shù)，提供給DC-DC轉(zhuǎn)換器215的第二輸入級(jí)的DC電力的紋波電流可相對(duì) 于提供給DC-DC轉(zhuǎn)換器215的第一輸入級(jí)的DC電力相移大約180度。一旦DC-DC轉(zhuǎn)換器 215的各級(jí)的DC電力的紋波電流經(jīng)過(guò)相移，則可例如通過(guò)耦合到電容器組的整流器電路或 者用于組合多個(gè)DC電力源的其它電路來(lái)組合各級(jí)的DC電力。通過(guò)以這種方式組合相移 后的紋波電流，總AC紋波電流可因提供給DC-DC轉(zhuǎn)換器215的各級(jí)的電流的相反相位而 減小。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，用于組合多個(gè)DC電力源的電路可包括作為一個(gè)或多個(gè)
6DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器電路的組成部分的一個(gè)或多個(gè)二極管。這些DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器電路可包 括諸如IGBT或MOSFET之類的有源開關(guān)，它們還可包括反向并聯(lián)二極管。舉例說(shuō)明，DC-DC轉(zhuǎn)換器215可電耦合到電流傳感器235和240。在236，示出由 電流傳感器235所測(cè)量的、提供給DC-DC轉(zhuǎn)換器215的第一輸入級(jí)的電流。在241，示出由 電流傳感器240所測(cè)量的、提供給DC-DC轉(zhuǎn)換器215的第二輸入級(jí)的電流。在將236處的 電流與241處的電流進(jìn)行比較時(shí)，與提供給第一輸入級(jí)的電流相比，如在241所示的提供給 DC-DC轉(zhuǎn)換器215的第二輸入級(jí)的電流可移相大約180度。當(dāng)來(lái)自DC-DC轉(zhuǎn)換器215的第 一輸入級(jí)的電流與來(lái)自DC-DC轉(zhuǎn)換器215的第二輸入級(jí)的電流組合時(shí)，其相位可偏移。換 言之，當(dāng)?shù)谝浑娏鞯姆等?37所示增大到高于大約150Amp DC偏移時(shí)，第二電流的幅值如 242所示減小近似相同的量而低于大約150Amp DC偏移。因此，當(dāng)組合兩個(gè)電流時(shí)，與變化 相位關(guān)聯(lián)的AC紋波電流可減小，并且只有兩個(gè)級(jí)的DC偏移電壓可保持，如245所示。大家會(huì)理解，在一些實(shí)施例中，DC-DC轉(zhuǎn)換器215可經(jīng)過(guò)修改以包括附加的輸入 級(jí)。由于與效率、設(shè)計(jì)限制、代碼要求等相關(guān)的原因，可進(jìn)行這類修改。圖3示出用于將DC 電力轉(zhuǎn)換成AC電力的示范系統(tǒng)300，它包括可經(jīng)過(guò)修改而包括三個(gè)輸入級(jí)的DC-DC轉(zhuǎn)換器 315。與系統(tǒng)200相似，系統(tǒng)300可包括DC電源305和DC-AC逆變器350。經(jīng)修改而包 括三個(gè)輸入級(jí)的DC-DC轉(zhuǎn)換器315可電耦合到電感器320、325和330?？刂破?35可以可 操作以控制DC-DC轉(zhuǎn)換器315，從而例如通過(guò)交錯(cuò)和占空因數(shù)控制來(lái)減小AC紋波電流。在 系統(tǒng)300中，電流傳感器340、345和347可測(cè)量提供給DC-DC轉(zhuǎn)換器315的各并聯(lián)輸入級(jí) 的電流。如341、346和348所示，可交錯(cuò)提供給各輸入級(jí)的電流，并且可減小AC紋波電流。 在系統(tǒng)300中，提供給各級(jí)的電流可相對(duì)于提供給前一級(jí)的電流相移大約120度。來(lái)自 DC-DC轉(zhuǎn)換器315的各并聯(lián)輸入級(jí)的三個(gè)電流可組合以形成第二 DC電力信號(hào)，以及部分由 于這三個(gè)電流的變化相位，AC紋波電流可進(jìn)一步減小，如355所示。作為舉例而示出圖2和圖3的示例元件，其它系統(tǒng)和設(shè)備實(shí)施例可具有更少或更 多數(shù)量的元件，并且這類元件可根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例以其它配置來(lái)設(shè)置。也就是說(shuō)，雖 然上述實(shí)施例涉及具有兩個(gè)或三個(gè)并聯(lián)輸入段的轉(zhuǎn)換器，但是應(yīng)當(dāng)理解，可采用更多并聯(lián) 輸入段。當(dāng)采用多個(gè)輸入段時(shí)，提供給關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)換器的各并聯(lián)輸入級(jí)的DC電力可相移預(yù)定 量。例如，在一些實(shí)施例中，對(duì)于轉(zhuǎn)換器中的每η個(gè)并聯(lián)輸入級(jí)，提供給轉(zhuǎn)換器的各并聯(lián)輸 入級(jí)的DC電力可相移大約360/η度。此外，在上述兩個(gè)實(shí)施例中，示范值被選擇成減小DC電源中的AC紋波電流，使得 總電流相對(duì)恒定。大家會(huì)理解，在許多實(shí)施例中，相對(duì)少量的AC紋波電流可持續(xù)。在一些 實(shí)施例中，持續(xù)的AC紋波電流的量可與轉(zhuǎn)換器中的并聯(lián)段的數(shù)量有關(guān)。在其它實(shí)施例中， 持續(xù)的AC紋波電流的量可與轉(zhuǎn)換器是否可操作以將DC電源205所提供的DC電力從第一 電壓升高到第二電壓有關(guān)。在AC紋波電流持續(xù)的這種情況下，濾波器可與用于減小總AC 紋波電流的開關(guān)組件組合使用。圖4示出用于將DC電力轉(zhuǎn)換成AC電力的系統(tǒng)400，該系統(tǒng)采用濾波器405和410， 與組成DC-DC轉(zhuǎn)換器415并且耦合到DC-AC逆變器450-統(tǒng)稱設(shè)備-的多個(gè)開關(guān)組件相結(jié) 合。DC-DC轉(zhuǎn)換器415包括耦合到三個(gè)并聯(lián)電感器的三個(gè)并聯(lián)輸入級(jí)。第一輸入級(jí)包括耦合到絕緣柵雙極晶體管(IGBT) 417和電感器418的IGBT 416。第二輸入級(jí)包括耦合到IGBT 420和電感器421的IGBT 419。第三輸入級(jí)包括耦合到IGBT 423和電感器424的IGBT 422。電感器418,421和424可并聯(lián)耦合到DC電源、如光伏陣列425。大家會(huì)理解，雖然在示范實(shí)施例中示出IGBT開關(guān)機(jī)構(gòu)，但是也可使用其它開關(guān)機(jī) 構(gòu)。可使用的其它開關(guān)機(jī)構(gòu)包括但不限于以下各項(xiàng)M0SFET、雙極結(jié)型晶體管或者半導(dǎo)體開 關(guān)。系統(tǒng)200中如控制器230之類的控制器可適合操作DC-DC轉(zhuǎn)換器415的IGBT，并 且通過(guò)電感器418、421和424將提供給各并聯(lián)輸入級(jí)的DC電力相移。IGBT的占空因數(shù)與 輸入和輸出電壓相關(guān)，并且可在0%與100%之間改變。更具體來(lái)說(shuō)，在一個(gè)實(shí)施例中，能以 大約50%占空因數(shù)來(lái)接通和斷開IGBT，以便提供預(yù)期響應(yīng)。例如，可在大約50%占空因數(shù) 的前沿接通IGBT 417。當(dāng)接通IGBT 417時(shí)，提供給DC-DC轉(zhuǎn)換器415的第一級(jí)的電流可提 升到高于DC偏移，如圖表440所示。在與120度相位對(duì)應(yīng)的時(shí)間，可接通IGBT 420。換言 之，可將應(yīng)用于IGBT 420的大約50%占空因數(shù)時(shí)間延遲與大約120度相位對(duì)應(yīng)的量。這 樣，時(shí)間/相位延遲可使提供給DC-DC轉(zhuǎn)換器415的第二級(jí)的電流提升到高于DC偏移，但 是與第一級(jí)中的電流相比，大約120度異相，如圖表441所示。類似地，IGBT 423可在對(duì)應(yīng) 于比接通IGBT 417時(shí)要遲大約240度的時(shí)間接通，并且可提供如442所示的電流響應(yīng)。通 過(guò)這些方式，當(dāng)組合來(lái)自DC-DC轉(zhuǎn)換器415的三個(gè)并聯(lián)輸入級(jí)的電力時(shí)，AC紋波電流可減 小，如443所示，因?yàn)樵诟鞑⒙?lián)輸入級(jí)的電流的相位可相對(duì)彼此偏移。在本發(fā)明的一個(gè)備選 實(shí)施例中，IGBT 416,419和422可在其反向并聯(lián)二極管正傳導(dǎo)電流的時(shí)間或者在其它時(shí)間 接通，以便提供附加特征和功能性。對(duì)于可能保留的任何AC紋波電流，濾波器405和410可用作系統(tǒng)400的組成部分。 因?yàn)楸景l(fā)明的某些實(shí)施例可減小系統(tǒng)400中存在的總AC紋波電流，所以用作系統(tǒng)400的組 成部分的一些或全部濾波器可具有相對(duì)較小的電力設(shè)計(jì)，以便適應(yīng)較小的AC紋波電流。在 示范實(shí)施例中，濾波器405和410被示為用于將高頻電流引導(dǎo)到地、例如大地或AC地的電 容器。大家會(huì)理解，在其它實(shí)施例中，可使用其它濾波器。其它類型的濾波器包括但不限于 以下各項(xiàng)二極管、整流器或無(wú)源組件。圖5示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例、用于將DC電力轉(zhuǎn)換成AC電力的示范方法 500。方法500可在框505開始，其中來(lái)自DC電源的第一 DC電力信號(hào)可提供給如圖2中的 DC-DC轉(zhuǎn)換器215之類的轉(zhuǎn)換器并且由其接收。DC電源可對(duì)應(yīng)于任何DC電力源。例如，示 范DC電源可包括但不限于光伏電池、燃料電池、這類電池的陣列、蓄電池等等。方法500可在框510繼續(xù)進(jìn)行，其中可將DC電源所提供的第一 DC電力信號(hào)變換 成多個(gè)AC電力信號(hào)。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，可將DC電力信號(hào)變換成兩個(gè)AC電力信號(hào)，如 同系統(tǒng)200中那樣，在系統(tǒng)200中，與DC-DC轉(zhuǎn)換器215組合的電感器220和225可把來(lái)自 DC電源205的DC電力信號(hào)變換成在236和241所示的兩個(gè)AC電流信號(hào)。在另一個(gè)實(shí)施例 中，可將DC電源所提供的DC電力信號(hào)變換成三個(gè)AC電力信號(hào)，如同系統(tǒng)300中那樣。在 其它實(shí)施例中，可將DC電源所提供的DC電力信號(hào)變換成三個(gè)以上AC電力信號(hào)。在框515，可將多個(gè)AC電力信號(hào)中的至少一個(gè)相對(duì)于多個(gè)AC電力信號(hào)中的其它至 少一個(gè)移位預(yù)定相位量。例如，如關(guān)于圖2所述，在將DC電力信號(hào)變換成兩個(gè)AC電力信號(hào) 時(shí)，預(yù)定相位量可以是大約180度。在另一個(gè)實(shí)施例中，在將DC電力信號(hào)變換成三個(gè)AC電
8力信號(hào)時(shí)，預(yù)定相位量可以是大約120度。在其它實(shí)施例中，在將DC電力信號(hào)變換成η個(gè) AC電力信號(hào)時(shí)，預(yù)定相位量可以是大約360/η度。雖然在示范實(shí)施例中，所提出的預(yù)定相位 量為對(duì)稱的，但是大家會(huì)理解，在其它實(shí)施例中，預(yù)定相位量無(wú)需是對(duì)稱的。方法500可進(jìn)行到框520，其中可將經(jīng)過(guò)相移的AC電力信號(hào)與多個(gè)AC電力信號(hào)中 的其它至少一個(gè)進(jìn)行組合，從而提供第二 DC電力信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，可經(jīng)由電耦合到 電容器組來(lái)將經(jīng)過(guò)相移的AC電力信號(hào)與多個(gè)AC電力信號(hào)中的其它至少一個(gè)進(jìn)行組合。在 另一個(gè)實(shí)施例中，可使用整流器電路。在又一些實(shí)施例中，可使用用于將多個(gè)DC電力源與 AC電力組件組合的其它電路。在一些實(shí)施例中，一旦生成第二 DC電力信號(hào)，則可調(diào)節(jié)第二 DC電力信號(hào)。例如，第 二 DC電力信號(hào)可經(jīng)過(guò)穩(wěn)定和/或調(diào)整，以便以某個(gè)功率級(jí)來(lái)提供一致的DC電力信號(hào)。在 一些實(shí)施例中，如DC-DC轉(zhuǎn)換器215之類的轉(zhuǎn)換器可適合用于這個(gè)目的。類似地，在可調(diào)整 第二 DC電力信號(hào)時(shí)，還可例如采用增壓轉(zhuǎn)換器或升壓轉(zhuǎn)換器將第二 DC電力信號(hào)從第一電 壓升高到第二電壓。在框525，方法500可繼續(xù)例如采用分別在圖2和圖3中的DC-AC逆變器250和 350來(lái)將第二 DC電力信號(hào)轉(zhuǎn)換成AC電力信號(hào)。大家會(huì)理解，作為舉例而示出圖5的示例元 件，其它過(guò)程實(shí)施例可具有更少或更多數(shù)量的元件，并且這類元件可根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí) 施例以備選配置來(lái)設(shè)置。在示范實(shí)施例中，方法500可用于將DC電力轉(zhuǎn)換成AC電力，并且減小AC紋波電 流。雖然在一些實(shí)施例中，完全消除AC紋波電流可能是極高成本的，但是大家會(huì)理解，相對(duì) 較小的AC紋波電流可提供某些特征。例如，通過(guò)相對(duì)較小的AC紋波電流，相對(duì)較小但更經(jīng) 濟(jì)的濾波電路可用于減小剩余的AC紋波電流。實(shí)現(xiàn)更經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)是本發(fā)明的至少一種技 術(shù)效果。此外，較小的AC紋波電流可支持關(guān)聯(lián)DC電源的效率，因?yàn)椴捎煤愣娏魑?，?在更少的傳導(dǎo)損耗。增加的系統(tǒng)效率是本發(fā)明的至少一種其它技術(shù)效果。獲益于以上描述及關(guān)聯(lián)附圖所提供的教導(dǎo)的、本發(fā)明相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)想 到本文所提出的發(fā)明的許多修改和其它實(shí)施例。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)理解，本發(fā)明可 通過(guò)許多形式來(lái)實(shí)施，而不應(yīng)當(dāng)局限于上述實(shí)施例。因此，要理解，本發(fā)明并不局限于所公 開的具體實(shí)施例，修改和其它實(shí)施例意欲包含在所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。雖然本文中采 用具體術(shù)語(yǔ)，但是它們僅以一般的描述意義來(lái)使用，而不是用于限制。配件表
100系統(tǒng)
105光伏陣列
110公用電網(wǎng)
115DC-DC轉(zhuǎn)換器
125控制器
150DC-AC逆變器
200系統(tǒng)
205DC電源
215DC-DC轉(zhuǎn)換器
220電感器
9[0054225電感器[0055230控制器[0056235電流傳感器[0057240電流傳感器[0058250DC-AC逆變器[0059300系統(tǒng)[0060305DC電源[0061315DC-DC轉(zhuǎn)換器[0062320電感器[0063325電感器[0064330電感器[0065335控制器[0066340電流傳感器[0067345電流傳感器[0068347電流傳感器[0069350DC-AC逆變器[0070400系統(tǒng)[0071405濾波器[0072410濾波器[0073415DC-DC轉(zhuǎn)換器[0074416IGBT[0075417IGBT[0076418電感器[0077419IGBT[0078420IGBT[0079421電感器[0080422IGBT[0081423IGBT[0082424電感器[0083425光伏陣列[0084450DC-AC逆變器[0085500方法[0086505框
說(shuō)明書
7/7頁(yè)
510框 515框 520框 525框
[0087 [0088 [0089 [0090
權(quán)利要求
一種用于將直流(DC)電力轉(zhuǎn)換成交流(AC)電力的方法(500)，所述方法包括由轉(zhuǎn)換器(115)接收(505)來(lái)自至少一個(gè)DC電源(105)的第一DC電力信號(hào)；將所述第一DC電力信號(hào)變換(510)成多個(gè)AC電力信號(hào)；將所述多個(gè)AC電力信號(hào)中的至少一個(gè)相對(duì)于所述多個(gè)AC電力信號(hào)中的其它至少一個(gè)移位(515)預(yù)定相位量；將至少一個(gè)經(jīng)過(guò)相移的AC電力信號(hào)與所述多個(gè)AC電力信號(hào)中的其它至少一個(gè)進(jìn)行組合(520)，從而提供第二DC電力信號(hào)；以及將所述第二DC電力信號(hào)轉(zhuǎn)換(525)成AC電力信號(hào)。
2.一種用于將直流(DC)電力轉(zhuǎn)換成交流(AC)電力的系統(tǒng)(200)，所述系統(tǒng)包括至少一個(gè)DC電源(205)，所述至少一個(gè)DC電源(205)電耦合到轉(zhuǎn)換器(215)并且可操 作以向所述轉(zhuǎn)換器提供第一 DC電力信號(hào)；至少一個(gè)控制器(230)，所述至少一個(gè)控制器(230)電耦合到所述轉(zhuǎn)換器并且可操作 以執(zhí)行下列步驟將所述第一 DC電力信號(hào)變換(510)成多個(gè)AC電力信號(hào)；將所述多個(gè)AC電力信號(hào)中的至少一個(gè)相對(duì)于所述多個(gè)AC電力信號(hào)中的其它至少一個(gè) 移位(515)預(yù)定相位量；將至少一個(gè)經(jīng)過(guò)相移的AC電力信號(hào)與所述多個(gè)AC電力信號(hào)中的其它至少一個(gè)進(jìn)行組 合(520)，從而提供第二 DC電力信號(hào)；以及將所述第二 DC電力信號(hào)轉(zhuǎn)換(525)成AC電力信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)(200)，其中，所述至少一個(gè)DC電源(205)包括下列各項(xiàng) 中的至少一個(gè)光伏電池、燃料電池或蓄電池。
4.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)(200)，還包括電耦合到所述轉(zhuǎn)換器(215)的至少一個(gè)DC-AC逆變器(250)，其中所述至少一個(gè)DC-AC 逆變器(250)可操作以接收來(lái)自所述轉(zhuǎn)換器(215)的所述第二 DC電力信號(hào)，并且將所述第 二 DC電力信號(hào)轉(zhuǎn)換成AC電力信號(hào)。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)(200)，還包括濾波器，所述濾波器電耦合到所述轉(zhuǎn)換器 (215)和所述DC-AC逆變器(250)，并且可操作以調(diào)節(jié)所述第二 DC電力信號(hào)。
6.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)(200)，其中所述轉(zhuǎn)換器(215)包括三個(gè)并聯(lián)輸入段，并且 其中所述控制器可操作以執(zhí)行下列步驟將所述第一 DC電力信號(hào)變換(510)成第一 AC電力信號(hào)、第二 AC電力信號(hào)和第三AC 電力信號(hào)；相對(duì)于所述第一 AC電力信號(hào)將所述第二 AC電力信號(hào)移位(515)大約120度，并且相 對(duì)于所述第二 AC電力信號(hào)將所述第三AC電力信號(hào)移位大約120度；以及組合(520)所述第一 AC電力信號(hào)、經(jīng)過(guò)相移的所述第二 AC電力信號(hào)和經(jīng)過(guò)相移的所 述第三AC電力信號(hào)，從而提供第二 DC電力信號(hào)。
7.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)(200)，其中所述轉(zhuǎn)換器(215)包括η個(gè)并聯(lián)輸入段，并且 其中所述控制器可操作以執(zhí)行下列步驟將所述第一 DC電力信號(hào)變換(510)成η個(gè)AC電力信號(hào)； 將第η個(gè)AC電力信號(hào)移位(515) (360/η)度；以及組合(520)η個(gè)經(jīng)過(guò)相移的AC電力信號(hào)以提供第二 DC電力信號(hào)。
8.一種用于將直流(DC)電力轉(zhuǎn)換成交流(AC)電力的設(shè)備(400)，所述設(shè)備包括電耦合到轉(zhuǎn)換器(415)的至少一個(gè)電感器(418)，其中所述電感器(418)可操作以接收 第一 DC電力信號(hào)；電耦合到所述至少一個(gè)電感器(418)的至少一個(gè)開關(guān)組件(416)；以及 控制器(230)，所述控制器(230)電耦合到所述至少一個(gè)開關(guān)組件(416)和所述轉(zhuǎn)換器 (230)，并且可操作以執(zhí)行下列步驟將第一 DC電力信號(hào)變換(510)成多個(gè)AC電力信號(hào)；經(jīng)由所述至少一個(gè)開關(guān)組件(416)，將所述多個(gè)AC電力信號(hào)中的至少一個(gè)相對(duì)于所述 多個(gè)AC電力信號(hào)中的其它至少一個(gè)移位(520)預(yù)定相位量；將經(jīng)過(guò)相移的AC電力信號(hào)與所述多個(gè)AC電力信號(hào)中的其它至少一個(gè)進(jìn)行組合(520)， 從而提供第二 DC電力信號(hào)；以及將所述第二 DC電力信號(hào)轉(zhuǎn)換(525)成AC電力信號(hào)。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備(400)，其中，所述開關(guān)組件(416)包括下列各項(xiàng)中的至少 一個(gè)絕緣柵雙極晶體管、M0SFET、雙極結(jié)型晶體管、閘流管或者半導(dǎo)體開關(guān)。
10.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備(400)，還包括電耦合到所述轉(zhuǎn)換器并且可操作以調(diào)節(jié)所 述第二 DC電力信號(hào)的至少一個(gè)組件，其中所述至少一個(gè)組件包括下列各項(xiàng)中的至少一個(gè)無(wú)源組件、二極管或者整流器。
全文摘要
本發(fā)明的實(shí)施例可提供用于將直流(DC)電力轉(zhuǎn)換成交流(AC)電力的系統(tǒng)、方法和設(shè)備。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，可提供一種用于將DC電力轉(zhuǎn)換成AC電力的系統(tǒng)200。系統(tǒng)200可包括向轉(zhuǎn)換器215提供第一DC電力信號(hào)的DC電源205。耦合到轉(zhuǎn)換器215的可以是用于將第一DC電力信號(hào)變換成多個(gè)AC電力信號(hào)的控制器230。控制器230還可將多個(gè)AC電力信號(hào)中的至少一個(gè)相移，并且將經(jīng)過(guò)相移的AC電力信號(hào)與多個(gè)AC電力信號(hào)中的其它至少一個(gè)進(jìn)行組合以提供第二DC電力信號(hào)。一旦提供第二DC電力信號(hào)，控制器230可將第二DC電力信號(hào)轉(zhuǎn)換成AC電力信號(hào)。
文檔編號(hào)H02M3/06GK101958659SQ20101024085
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月20日
發(fā)明者A·加爾布雷思, R·G·沃戈納 申請(qǐng)人:通用電氣公司