[發(fā)明專利]智能可擴(kuò)展型電力逆變器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080032110.6
• 申請(qǐng)日: 2010-07-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102549873A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史蒂夫·L·莫基
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 美國(guó)通控集團(tuán)公司
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38;H02M7/49;H01L31/02
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11204
• 代理人: 余朦;王艷春

本申請(qǐng)要求2009年7月16日提交的第61/226,141號(hào)美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，該臨時(shí)申請(qǐng)?jiān)诖送ㄟ^(guò)以引入并入本文。

本專利涉及直流電(DC)到交流電(AC)的電力逆變即把單個(gè)或多個(gè)直流電源的直流電逆變成單相或三相交流電，在這里直流電源包括但不限于光伏太陽(yáng)能電池板，燃料電池，蓄電池和其它直流發(fā)電設(shè)備。更具體的說(shuō)，本專利涉及一種同時(shí)具備最佳效率和系統(tǒng)可擴(kuò)展性的、可把單個(gè)或多個(gè)直流電源的直流電智慧地逆變成單相或三相交流電并供給電網(wǎng)的方法和設(shè)備。本發(fā)明之智能可擴(kuò)展型電力逆變器包括一種創(chuàng)新的、獨(dú)一無(wú)二的可擴(kuò)展型設(shè)計(jì)，使一個(gè)直流到交流的電力逆變系統(tǒng)可以小到只包含一個(gè)逆變器和一個(gè)直流電源，也可以大到包含許多逆變器和多個(gè)直流電源。多個(gè)智能型單輸入、雙輸入、三輸入、四輸入和多輸入的電力逆變器可以很容易地連接一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)和多個(gè)直流電源，將直流電逆變?yōu)榻涣麟姟Ｍㄟ^(guò)串級(jí)鏈連接的多個(gè)電力逆變器產(chǎn)生的交流電總電量等于各個(gè)智能可擴(kuò)展型電力逆變器產(chǎn)生的交流電的總和。

在以下的說(shuō)明中，我們將用光伏(PV)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)為例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。傳統(tǒng)上，在一個(gè)光伏太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中，來(lái)自每塊太陽(yáng)能電池板的直流電在一個(gè)直流轉(zhuǎn)接盒中合并。直流轉(zhuǎn)接盒最終的直流電輸出連接到一個(gè)大型集中式DC-AC電力逆變器發(fā)電。采用集中式逆變器包括以下缺點(diǎn)：

1.如果逆變器損壞，整個(gè)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)將癱瘓；

2.集中式電力逆變器需要很大的安裝空間，會(huì)產(chǎn)生大量的熱量和噪聲，并且造價(jià)不菲；

3.因?yàn)樘?yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的整體性能受系統(tǒng)中性能最差的太陽(yáng)能電池板所制約，其電力生產(chǎn)將受到電池板排列或性能不一致、陽(yáng)光變化或因云、樹(shù)木、電池板上灰塵等造成的局部陰影的負(fù)面影響；

4.最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)只能應(yīng)用在系統(tǒng)層而不是每塊太陽(yáng)能電池板；

5.需要大量的設(shè)計(jì)和安裝工作以保證所有的太陽(yáng)能電池板都朝向一致；

6.每塊太陽(yáng)能電池板的直流電輸出需連接至直流轉(zhuǎn)接盒，從而導(dǎo)致布線成本高且工作繁重；

7.需使用昂貴的大容量直流電纜連接直流轉(zhuǎn)接盒和集中式電力逆變器以減少電力損耗。

本專利中描述的智能可擴(kuò)展性電力逆變器能夠克服這些缺點(diǎn)，提供良好的可擴(kuò)展性和靈活性，使安裝一套具有最佳發(fā)電效率的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)變得簡(jiǎn)單和具有成本效益。

在附圖中：

圖1用框圖描述了一個(gè)智能型單輸入電力逆變和優(yōu)化系統(tǒng)，包括了一個(gè)電力逆變器可將一直流電源的直流電逆變?yōu)閱蜗嘟涣麟姟?/p>

圖2用框圖描述了一個(gè)智能型單輸入三相電力逆變和優(yōu)化系統(tǒng)，包括了一個(gè)三相電力逆變器可將一直流電源的直流電逆變?yōu)槿嘟涣麟姟?/p>

圖3用框圖描述了一個(gè)智能型單輸入電力逆變和優(yōu)化系統(tǒng)，包括了兩個(gè)或多個(gè)通過(guò)串級(jí)鏈連接的電力逆變器，其中每個(gè)逆變器都可將一個(gè)與其連接的直流電源的直流電逆變?yōu)閱蜗嘟涣麟姟?/p>

圖4用框圖描述了一個(gè)智能型單輸入三相電力逆變和優(yōu)化系統(tǒng)，包括了兩個(gè)或多個(gè)通過(guò)串級(jí)鏈連接的三相電力逆變器，其中每個(gè)逆變器都可將一個(gè)與其連接的直流電源的直流電逆變?yōu)槿嘟涣麟姟?/p>

圖5用框圖描述了一個(gè)智能型雙輸入電力逆變和優(yōu)化系統(tǒng)，包括了兩個(gè)或多個(gè)通過(guò)串級(jí)鏈連接的電力逆變器，其中每個(gè)逆變器都可將兩個(gè)與其連接的直流電源的直流電逆變?yōu)閱蜗嘟涣麟姟?/p>

圖6用框圖描述了一個(gè)智能型多輸入電力逆變和優(yōu)化系統(tǒng)，包括了兩個(gè)或多個(gè)通過(guò)串級(jí)鏈連接的電力逆變器，其中每個(gè)逆變器都可將多個(gè)與其連接的直流電源的直流電逆變?yōu)閱蜗嘟涣麟姟?!-- SIPO -->

圖7用框圖描述了一個(gè)智能型多輸入三相電力逆變和優(yōu)化系統(tǒng)，包括了兩個(gè)或多個(gè)通過(guò)串級(jí)鏈連接的電力逆變器，其中每個(gè)逆變器都可將多個(gè)與其連接的直流電源的直流電逆變?yōu)槿嘟涣麟姟?/p>

圖8用框圖描述了一個(gè)將一個(gè)直流電源的直流電逆變?yōu)閱蜗嘟涣麟姷闹悄軉屋斎腚娏δ孀兤鳌?/p>

圖9用框圖描述了一個(gè)將兩個(gè)直流電源的直流電逆變?yōu)閱蜗嘟涣麟姷闹悄茈p輸入電力逆變器。

圖10用框圖描述了一個(gè)將多個(gè)直流電源的直流電逆變?yōu)閱蜗嘟涣麟姷闹悄芏噍斎腚娏δ孀兤鳌?/p>

圖11用框圖描述了一個(gè)將一個(gè)直流電源的直流電逆變?yōu)槿嘟涣麟姷闹悄軉屋斎肴嚯娏δ孀兤鳌?/p>

圖12用框圖描述了一個(gè)將多個(gè)直流電源的直流電逆變?yōu)槿嘟涣麟姷闹悄芏噍斎肴嚯娏δ孀兤鳌?!-- SIPO -->