[發(fā)明專利]一種電壓變換器及其運(yùn)行方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110269870.5
• 申請日: 2011-09-13
• 公開（公告）號: CN103001511A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 耿后來;倪華;梅曉東;胡兵;趙為
• 申請（專利權(quán)）人: 陽光電源股份有限公司
• 主分類號: H02M7/42
• 分類號: H02M7/42;H02M7/48;H02M7/537;H02M3/155;H02M1/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力電子領(lǐng)域，具體涉及將直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓的電壓變換器及其運(yùn)行方法。

背景技術(shù)

隨著能源的日益枯竭，可再生能源發(fā)電技術(shù)，如光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電等，得到廣泛關(guān)注，其中將可再生能源發(fā)出的不穩(wěn)定的電能轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的交流電能提供給交流負(fù)載或交流電網(wǎng)的裝置尤為重要，必須適應(yīng)輸入電壓在較大范圍內(nèi)變化的各種工況，同時(shí)實(shí)現(xiàn)能量的高效變換。

就光伏逆變器而言，可分為隔離型和非隔離型。其中，效率高、低成本的非隔離型逆變器受到的關(guān)注度最高。常用的非隔離型逆變器，采用前級DC/DC升壓電路來實(shí)現(xiàn)直流電壓的調(diào)整，采用后級全橋電路實(shí)現(xiàn)逆變，前后兩級電路都工作在高頻狀態(tài)，開關(guān)損耗較高，轉(zhuǎn)換效率低；并且，前后兩級電路的開關(guān)器件需選用高速開關(guān)管，成本高。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供相對于現(xiàn)有技術(shù)，轉(zhuǎn)換效率高、成本低的電壓變換器及其運(yùn)行方法。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種電壓變換器，用于將直流電源輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓提供給交流負(fù)載，包括升壓電路、第一儲(chǔ)能濾波單元、降壓電路、逆變電路和旁路單元；所述升壓電路的輸入端并聯(lián)連接在直流電源的兩端，所述第一儲(chǔ)能濾波單元、降壓電路和逆變電路順序并聯(lián)連接在所述升壓電路的輸出端和交流負(fù)載之間，所述旁路單元的第一端與直流電源的正極相連，其第二端接升壓電路的輸出端；所述升壓電路用于將直流電源輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換為較高的直流電壓并輸出；所述第一儲(chǔ)能濾波單元用于濾除所述升壓電路輸出的較高的直流電壓中的高頻分量并生成第一中間電壓輸出；所述降壓電路將所述第一中間電壓轉(zhuǎn)換為正弦波交流電壓的絕對值電壓；逆變電路將所述降壓電路輸出的正弦波交流電壓的絕對值電壓進(jìn)行工頻換向生成正弦交流電壓提供給交流負(fù)載；所述旁路單元用于在所述直流電壓不小于電網(wǎng)電壓瞬時(shí)值的絕對值的期間，將所述升壓電路旁路。

根據(jù)上述電壓變換器，在直流電源輸出的直流電壓不小于電網(wǎng)電壓瞬時(shí)值的絕對值的情況下，升壓電路不工作；在直流電壓小于電網(wǎng)電壓瞬時(shí)值的絕對值的期間，升壓電路才工作，直流電壓工作范圍寬、電壓利用率高。并且在直流電源輸出的直流電壓不小于電網(wǎng)電壓瞬時(shí)值的絕對值的情況下，升壓電路不工作，因此轉(zhuǎn)換效率得到提高。

優(yōu)選地，上述電壓變換器中的旁路單元為第一二極管，所述第一二極管的陽極接直流電源的正極，所述第一二極管的陰極接升壓電路的輸出端。

進(jìn)一步地，上述升壓電路包括第一電感、第二二極管、第一開關(guān)器件，所述第一電感的第一端與直流電源的正極相連，第一電感的第二端與第二二極管的陽極和第一開關(guān)器件的第一端相連，第一開關(guān)器件的第二端接直流電源的負(fù)極，第二二極管的陰極接所述旁路單元的第二端；上述逆變電路包括第四開關(guān)器件、第五開關(guān)器件、第六開關(guān)器件和第七開關(guān)器件，第四開關(guān)器件和第五開關(guān)器件串聯(lián)連接形成第一支路，第六開關(guān)器件和第七開關(guān)器件串聯(lián)連接形成第二支路，第一支路和第二支路分別并聯(lián)在降壓電路的輸出端，第四開關(guān)器件和第五開關(guān)器件的連接點(diǎn)引出接交流負(fù)載的第一端，第六開關(guān)器件和第七開關(guān)器件的連接點(diǎn)引出接交流負(fù)載的第二端。

進(jìn)一步地，上述第一儲(chǔ)能濾波單元包括第一電容，第一電容的第一端接第二二極管的陰極，第一電容的第二端接直流電源的負(fù)極；上述降壓電路包括第一buck電路，第一buck電路包括第二開關(guān)器件、第三二極管、第二電感，第二開關(guān)器件的第一端與第一電容的第一端相連，第二開關(guān)器件的第二端與第三二極管的陰極和第二電感的第一端相連，第三二極管的陽極接第一電容的第二端，第二電感的第二端和逆變電路相連。

進(jìn)一步地，上述降壓電路還包括第二buck電路，第二buck電路包括第三開關(guān)器件、第三電感，第三開關(guān)器件的第一端接第一電容的第二端，第三開關(guān)器件的第二端接與第三二極管的陽極和第三電感的第一端相連，第三電感的第二端和逆變電路相連。

優(yōu)選地，上述第二開關(guān)器件和第三開關(guān)器件、第二電感和第三電感分別為同一型號的電子元器件。

進(jìn)一步地，上述第一儲(chǔ)能濾波單元還包括與第一電容串聯(lián)連接的第二電容，第一電容的第二端和第二電容的第一端相連且連接點(diǎn)用來產(chǎn)生所述第一中間電壓的中點(diǎn)電位，第二電容的第二端接直流電源的負(fù)極；所述第二buck電路還包括第四二極管，第三開關(guān)器件的第一端接第二電容的第二端，第三開關(guān)器件的第二端接與第四二極管的陽極和第三電感的第一端相連，第四二極管的陰極與第三二極管的陽極相連且連接點(diǎn)接所述第一中間電壓的中點(diǎn)電位。

優(yōu)選地，上述第一電容和第二電容、第二開關(guān)器件和第三開關(guān)器件、第三二極管和第四二極管、第二電感和第三電感分別為同一型號的電子元器件。