高效率三电平单相逆变器.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103178733A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103178733103178733A(43)申请公布日2013.06.26(21)申请号201210466120.1(22)申请日2012.11.16(30)优先权数据13/331,5392011.12.20US(71)申请人科勒公司地址美国威斯康星州(72)发明人王子涛(彼得)(74)专利代理机构北京邦信阳专利商标代理有限公司11012代理人胡冰(51)Int.Cl.H02M7/48(2007.01)H02M7/483(2007.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书7页说明书7页附图7页附图7页(54)发明名称高效率三电平单相逆变器(57)摘要一种高效的无变压器的逆变器及其控制方法。所述逆变器设计用于分布式发电系统，分布式发电系统例如是具有如下装置的住宅：光伏电池，例如太阳能板；风力发电机；蓄电池和其他直流源资源。所述逆变器包括四个开关状态：用于正半周期的正电流通路，用于所述正半周期的空转电流通路，用于负半周期的负电流通路，以及用于所述负半周期的第二空转电流通路。空转电流通路包括数量减少的电路部件，例如二极管，这使得DC电力高效地转化为AC电力。CN103178733ACN10378ACN103178733A权利要求书1/2页1.一种可连网的逆变器，包括：第一DC输入节点和第二DC输入节点；第一AC输出节点和第二AC输出节点；第一开关，第二开关，第三开关和第四开关；第一二极管和第二二极管；用于正半周期的正电流通路；用于所述正半周期的第一空转电流通路，其中所述第一空转电流通路包括所述第一AC输出节点、所述第一开关、所述第一二极管、所述第四开关和所述第二AC输出节点，且其中没有额外的二极管与所述第一开关和第四开关之间的所述第一二极管串联；用于负半周期的负电流通路；以及用于所述负半周期的第二空转电流通路，其中所述第二空转电流通路包括所述第二AC输出节点、所述第二开关、所述第二二极管、所述第三开关和所述第一AC输出节点，且其中没有额外的二极管与所述第二开关和第三开关之间的所述第二二极管串联。2.根据权利要求1所述的可连网的逆变器，进一步包括第五开关和第八开关，其中所述正电流通路包括所述第一DC输入节点、所述第五开关、所述第一开关、所述第二AC输出节点、所述第一AC输出节点、所述第四开关、所述第八开关和所述第二DC输入节点。3.根据权利要求1所述的可连网的逆变器，进一步包括第六开关和第七开关，其中所述负电流通路包括所述第一DC输入节点、所述第七开关、所述第三开关、所述第一AC输出节点、所述第二AC输出节点、所述第二开关、所述第三开关和所述第二DC输入节点。4.根据权利要求1所述的可连网的逆变器，其中所述第一AC输出节点具有第一电压，所述第二AC输出节点具有第二电压，当所述逆变器处于正半周期和负周期时，所述第一电压和所述第二电压的总和的一半实质上保持不变。5.根据权利要求1所述的可连网的逆变器，其中所述第一AC输出节点和所述第二AC输出节点接合到AC电网。6.根据权利要求1所述的可连网的逆变器，其中所述第一DC输入节点和所述第二DC输入节点接合到DC-DC变流器的输出。7.根据权利要求6所述的可网式连接的逆变器，其中所述DC-DC变流器的输入接合到光伏阵列。8.根据权利要求1所述的可连网的逆变器，进一步包括用于选择性地控制所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关的控制器。9.根据权利要求8所述的可连网的逆变器，其中所述控制器基于来自用于监控所述第一DC输入节点处的电流、所述第一DC输入节点处的电压、逆变器所接合到的AC电网的电流、所述AC电网的电压中的至少一个的传感器的信号，选择性地控制所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关。10.根据权利要求1所述的可连网的逆变器，其中所述第一开关和所述第二开关形成了第一三电平中点钳位桥的一部分，所述第三开关和所述第四开关形成了第二三电平中点钳位桥的一部分。11.一种利用可连网的逆变器将DC电力转化为AC电力的方法，所述逆变器包括第一DC输入节点，第二DC输入节点，第一AC输出节点，第二AC输出节点，第一开关，第二开关，2CN103178733A权利要求书2/2页第三开关，第四开关，第一二极管，第二二极管，所述方法包括：在所述第一DC输入节点和所述第二DC输入节点接收DC输入；控制所述第一开关、第二开关、第三开关和第四开关以产生用于正半周期的正电流通路；闭合所述第一开关和第四开关以产生用于正半周期的第一空转电流通路，其中所述第一空转电流通路包括所述第一AC输出节点、所述第一开关、所述第一二极管、所述第四开关和所述第二AC输出节点，且其中没有