[發明專利]逆變器和光伏設備

在審

• 申請號: 201710770908.4
• 申請日: 2017-08-31
• 公開（公告）號: CN107800316A
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: M.坦霍伊澤
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 張濤,杜荔南

技術領域

本發明涉及一種逆變器和一種光伏設備。

背景技術

在光伏設備中，典型地將微光伏逆變器（MPI）電連接到光伏模塊上，所述光伏模塊在運行中提供大約20V-50V的直流電壓（DC）。該MPI將該直流電壓轉換成交變電壓，使得該交流電壓給電網饋送例如230V和50Hz。

公知的是，微光伏逆變器被構造為兩級的。為此，微光伏逆變器的第一級是利用DC/DC轉換器來形成的，該DC/DC轉換器以本身公知的方式被實施成變壓轉換器。變壓轉換器的輸入側和輸出側彼此電流隔離。DC/DC轉換器在其輸出端處生成比在輸入端處明顯更高的直流電壓。該直流電壓典型地為高于400V。為了從大約20V的低直流電壓中生成該高直流電壓，需要大于20的電壓變換比。這樣的電壓變換比只能利用變壓轉換器、而不能利用非絕緣轉換器來有意義地實現。

作為第二級，在MPI的情況下存在DC/AC逆變器，該DC/AC逆變器常常被實施成簡單全橋。該級通過相應的脈寬調制（PWM）從由DC/DC轉換器提供的高直流電壓中生成交變電壓，所述交變電壓緊接著可以通過EMI濾波器被饋送到電網中。

發明內容

因此，本發明的任務是提供一種改進的逆變器、尤其是改進的微光伏逆變器，所述逆變器能夠以更低成本、更緊湊并且更有效地運行。另外，本發明的任務是提供一種改進的光伏設備。

本發明的該任務利用一種具有在權利要求1中說明的特征的逆變器以及利用一種具有在權利要求10中說明的特征的光伏設備來解決。本發明的優選改進方案在從屬權利要求、下面的描述和附圖中予以說明。

根據本發明的逆變器優選地是微光伏逆變器。根據本發明，該逆變器在輸入側具有擁有三個輸出電平的直流電壓轉換器，以及與該直流電壓轉換器電連接的、擁有至少三個輸入電平的反相換流器（Wechselrichter）。

根據本發明的逆變器有利地可以利用無變壓器拓撲來構造。根據本發明的逆變器實際上優選地也被構造為無變壓器的。無變壓器的直流電壓轉換器有利地具有與變壓直流轉換器相比更高的效率。另外，根據本發明的逆變器也可以被低成本地制造，因為變壓直流轉換器通常形成昂貴部件，而該昂貴部件根據本發明可以被省去。另外，根據本發明的逆變器也可以被構造為緊湊的，因為無變壓器的直流電壓轉換器通常可以用與變壓直流電壓轉換器相比更小的安裝空間來構造。

在根據本發明的逆變器的一個優選改進方案中，輸入側的直流電壓轉換器具有反向直流電壓轉換器以及非反向直流電壓轉換器作為其部件。

在本發明的該改進方案中，非反向直流電壓轉換器和反向直流電壓轉換器能夠以所謂的“錯位時鐘”（交織時鐘）來運行。這使得在該逆變器的DC輸入端處的有效開關頻率加倍。另外，DC輸入端處的較小EMV濾波器就足夠了（每個MPI在DC輸入端處都需要EMV濾波器（在本申請中在附圖中未明確示出））。此外，通過更高的開關頻率，EMI濾波器的所需無源器件可以變得更小，這節省了費用和安裝大小。

在根據本發明的逆變器中，優選地針對輸出電壓來確定反向直流電壓轉換器和非反向直流電壓轉換器的大小，所述輸出電壓彼此相差最高百分之20、優選最高百分之3并且理想地相差最高百分之0.5。

在根據本發明的逆變器中，反向直流電壓轉換器和非逆變直流電壓轉換器的輸入端適宜地是不同極性并且尤其是可以絕對值相等地被饋送，并且適宜地被相應接觸。

在根據本發明的逆變器的一個優選改進方案中，非反向直流電壓轉換器包括升壓轉換器，和/或反向直流電壓轉換器包括降壓-升壓轉換器。

在根據本發明的逆變器中，反相換流器器適宜地具有用于三相輸出電壓的三個相柄（Phasenschenkel）），所述相柄分別被構造為可被饋送三個輸入電平。特別優選地，在根據本發明的逆變器中，所述相柄被構造為ANPC類型或者NPC類型或3L-T類型或者具有ANPC類型或者NPC類型或3L-T類型。

在本發明的有利改進方案中，在逆變器中，反相換流器是構造類型為擴展型ANPC（“Extended active neutral point clamped”（擴展型有源中性點鉗位））的反相換流器。

根據本發明的逆變器優選地具有兩個中間電路電容器，所述中間電路電容器被布置和連接為將輸入側整流器的三個輸出電平彼此隔離。