專利名稱：一種用于將直流電轉(zhuǎn)換為交流電的混合式逆變器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及電力電子技術(shù)中混合式逆變器的
電路結(jié)構(gòu)設(shè)計。
背景技術(shù)：
如人們所熟知的，逆變器又稱為逆變電源，它是一種電源轉(zhuǎn)換裝置，用于將直流 電轉(zhuǎn)換為輸出電壓和頻率穩(wěn)定的交流電，從這個意義上說，逆變器也是一種DC/AC(Direct Current/AlternatingCurrent，直流/交流)轉(zhuǎn)換器。利用逆變器，用戶可以將直流電(諸 如蓄電池、開關(guān)電源和燃料電池等)轉(zhuǎn)換成交流電，為移動供電場所或無電地區(qū)提供穩(wěn)定 可靠的交流供電電源。此外，逆變器還可與發(fā)電機配套使用，以有效地節(jié)約燃料、減少噪音， 尤其是在風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電等可再生能源領(lǐng)域，逆變器更是必不可少。
對于現(xiàn)有的逆變器來說， 一般可大體劃分為DC/DC (直流/直流，Direct Current/ Direct Current)單元和DC/AC單元，其中的DC/DC單元用于提供期望的直流容量，并將該 直流容量送入DC/AC單元，以最終轉(zhuǎn)換成所需要的交流電。然而，如果DC/DC單元中的直流 輸入為不同的能源類型時，就會給用戶帶來諸多不便。例如，功率為lkW的風(fēng)能必須使用專 業(yè)的風(fēng)能逆變器來進(jìn)行匹配，功率為5kW的太陽能必須使用專業(yè)的太陽能逆變器來進(jìn)行匹 配。這樣一來，勢必會造成設(shè)計安裝麻煩且價格昂貴。而且，若逆變器的使用環(huán)境發(fā)生改變 或者需要擴充新的能源時，原來的逆變器就不能充分地被利用，因此還會增加更新成本。如 何迅捷地利用多種再生能源方式的混合式逆變器將直流電轉(zhuǎn)化為交流電，是相關(guān)技術(shù)工作 者面前的一項重要課題。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中混合式逆變器在使用時所存在的上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供了一 種新型的、用于將直流電轉(zhuǎn)換為交流電的混合式逆變器。 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于將直流電轉(zhuǎn)換為交流電的混合式逆變 器，包括 —直流轉(zhuǎn)換陣列，該陣列的每一行和每一列均具有多個DC-DC模塊，并且該陣列 的第一行中彼此相鄰的兩個DC-DC模塊電性連接，以及該陣列的每一列中彼此相鄰的兩個 DC-DC模塊電性連接； — DC/AC轉(zhuǎn)換器，用于將直流電轉(zhuǎn)換為交流電；以及
—傳輸線，電性連接于該陣列和DC/AC轉(zhuǎn)換器之間， 其中，該陣列的各列中的任一 DC-DC模塊分別電性連接至多種再生能源的電性輸 入端。 優(yōu)選地，多種再生能源可以是太陽能或者風(fēng)能。 優(yōu)選地，在傳輸線與混合式逆變器的接地電壓間跨接有一濾波電容。 優(yōu)選地，輸入至DC/AC轉(zhuǎn)換器的直流容量可以通過用戶自定義設(shè)置該陣列的電路結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。更加具體地，輸入至DC/AC轉(zhuǎn)換器的直流容量是多種再生能源所貢獻(xiàn)的容量 之和。 優(yōu)選地，陣列中電性連接的兩DC-DC模塊間設(shè)置一開關(guān)，當(dāng)該開關(guān)斷開時，電性連 接的兩DC-DC模塊轉(zhuǎn)換為電性絕緣狀態(tài)。更加具體地，當(dāng)不同類型的再生能源的電性輸入 端連接至陣列的不同列時，通過開關(guān)，將陣列的第一行中彼此相鄰的兩個DC-DC模塊由電 性連接狀態(tài)切換為電性絕緣狀態(tài)。 優(yōu)選地，陣列中的多個DC-DC模塊是相同類型的。 采用本發(fā)明中用于將直流電轉(zhuǎn)換為交流電的混合式逆變器，可以將逆變器中的 DC/DC單元劃分為多個相同類型的子單元，通過現(xiàn)場自定義設(shè)置這些子單元的連接關(guān)系來 生成期望的直流容量，以便實現(xiàn)"混合輸入、單一輸出"的效果。此外，由于本發(fā)明的混合 式逆變器側(cè)重于關(guān)注各種混合能源輸入方式所貢獻(xiàn)的容量總和，當(dāng)某一再生能源設(shè)備故障 時，并不影響其他再生能源設(shè)備的正常工作，因此降低了整個逆變器的維修成本，并且極大 地改善了逆變器在各種不同環(huán)境下的適應(yīng)能力。


讀者在參照附圖閱讀了本發(fā)明的具體實施方式
以后，將會更清楚地了解本發(fā)明的 各個方面。其中， 圖1示出本發(fā)明用于將直流電轉(zhuǎn)換為交流電的混合式逆變器的示意性結(jié)構(gòu)框圖；
圖2示出如圖1所示的混合式逆變器在直流容量為15kW時所設(shè)定的直流轉(zhuǎn)換陣 列電路結(jié)構(gòu)的第一實施例； 圖3示出如圖1所示的混合式逆變器在直流容量為15kW時所設(shè)定的直流轉(zhuǎn)換陣 列電路結(jié)構(gòu)的第二實施例； 圖4示出如圖1所示的混合式逆變器在直流容量為10kW時所設(shè)定的直流轉(zhuǎn)換陣 列電路結(jié)構(gòu)的第一實施例；以及 圖5示出如圖1所示的混合式逆變器在直流容量為10kW時所設(shè)定的直流轉(zhuǎn)換陣 列電路結(jié)構(gòu)的第二實施例。
具體實施例方式
下面參照附圖，對本發(fā)明的具體實施方式
進(jìn)行詳細(xì)描述。 圖1示出本發(fā)明用于將直流電轉(zhuǎn)換為交流電的混合式逆變器的示意性結(jié)構(gòu)框圖。 參照圖l，該混合式逆變器至少包括一直流轉(zhuǎn)換陣列102、一 DC/AC轉(zhuǎn)換器104以及電性連 接于直流轉(zhuǎn)換陣列102和DC/AC轉(zhuǎn)換器104間的傳輸導(dǎo)線。其中，陣列102的每一行和每 一行均具有多個DC-DC模塊，例如，第一行至第五行都具有三個DC-DC模塊，第一列至第五 列都具有五個DC-DC模塊，并且第一行中彼此相鄰的兩個DC-DC模塊電性連接，即模塊11 與模塊21連接，模塊21與模塊31連接。與此同時，陣列102中每一列里彼此相鄰的兩個 DC-DC模塊也電性連接在一起。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，圖1中示意性地使用CMOS 晶體管將相應(yīng)的模塊電性連接，但本發(fā)明并不局限于此，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解， 任何其他可以實現(xiàn)開關(guān)功能的電子元件都可以設(shè)置在陣列行和/或列中彼此相鄰的DC-DC 模塊之間。在本發(fā)明的一實施例中，可以調(diào)節(jié)CMOS晶體管的柵極電壓來控制其漏極與源極間溝道是否導(dǎo)通或截止，更為詳細(xì)地，當(dāng)柵極電壓高于開啟電位時，其漏極與源極溝道導(dǎo)通，利用CMOS開關(guān)可以將彼此相鄰的DC-DC模塊電性連接在一起；當(dāng)柵極電壓低于開啟電位時，其漏極與源極溝道截止，利用CMOS開關(guān)將彼此相鄰的DC-DC模塊電性絕緣。此外，在傳輸線上還可以設(shè)置一濾波電容Cl，跨接于傳輸線與混合式逆變器的接地電壓之間，用于過濾直流轉(zhuǎn)換陣列所輸送的直流容量的干擾與噪聲。 再次參照圖l，能源l的電性輸入端與陣列102的第一列中的DC-DC模塊15連接，能源2的電性輸入端與陣列102的第二列中的DC-DC模塊25連接，能源3的電性輸入端與陣列102的第三列中的DC-DC模塊35連接。能源1、能源2和能源3可以是相同類型的再生能源，也可以是不同類型的再生能源。例如，能源1和能源2可以是太陽能，能源3可以是風(fēng)能?；蛘?，能源1是風(fēng)能，而能源2和能源3是太陽能。由上述可知，輸入到DC/AC轉(zhuǎn)換器104的直流容量可以通過用戶自定義設(shè)置陣列102的電路結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，并且由于輸入至DC/AC轉(zhuǎn)換器104的直流容量是多種再生能源所貢獻(xiàn)的容量之和，因此陣列102的電路結(jié)構(gòu)一般可以通過多種方式來實現(xiàn)，而并不局限于僅僅一種方式。從這個意義上來說，當(dāng)某一再生能源設(shè)備故障時，并不影響其他再生能源設(shè)備的正常工作，因此降低了整個逆變器的維修成本，并且極大地改善了逆變器在各種不同環(huán)境下的適應(yīng)能力。此外，在本發(fā)明的一實施例中，為了保持各個DC-DC模塊之間的可替換性以及直流轉(zhuǎn)換陣列的標(biāo)準(zhǔn)化程度，DC-DC模塊可以采用完全相同的類型。 為了更加清楚地說明本發(fā)明的混合式逆變器因自定義設(shè)置直流轉(zhuǎn)換陣列102所帶來的優(yōu)越性，圖2至圖5分別示出了在兩種不同的預(yù)定直流容量下陣列102所呈現(xiàn)的不同電路結(jié)構(gòu)。圖2示出如圖l所示的混合式逆變器在直流容量為15kW時所設(shè)定的直流轉(zhuǎn)換陣列電路結(jié)構(gòu)的第一實施例，以及圖3示出如圖1所示的混合式逆變器在直流容量為15kW時所設(shè)定的直流轉(zhuǎn)換陣列電路結(jié)構(gòu)的第二實施例。 參照圖2，當(dāng)能源1、能源2和能源3是不同類型的再生能源，或者不同條件但相同類型的再生能源時，DC/AC轉(zhuǎn)換器104的直流容量為15kW的情形下設(shè)計的電路結(jié)構(gòu)。不妨設(shè)定陣列102中的所有DC-DC模塊的直流容量均為lkW，然而本發(fā)明并不只局限于此。從圖2可以看出，能源1電性連接至DC-DC模塊11-15，能源2電性連接至DC-DC模塊21-25，以及能源3電性連接至DC-DC模塊31-35，并且調(diào)節(jié)DC-DC模塊11與21之間以及DC-DC模塊21與31之間的CMOS的柵極電壓將DC-DC模塊11與21以及DC-DC模塊21與31電性絕緣。換句話說，能源1、能源2和能源3對于輸入至DC/AC轉(zhuǎn)換器104的直流容量的貢獻(xiàn)均為5kW，它們相加后的直流容量剛好為15kW，從而滿足混合式逆變器對于DC端的要求。
參照圖3，示出了 DC/AC轉(zhuǎn)換器104的直流容量為15kW的情形下所設(shè)計的另一種電路結(jié)構(gòu)。從圖3可以看出，能源1電性連接至DC-DC模塊11-15，能源2僅僅電性連接至DC-DC模塊25，以及能源3電性連接至DC-DC模塊31-35以及DC-DC模塊21-24。通過調(diào)節(jié)DC-DC模塊11與21之間以及DC-DC模塊24與25之間的CMOS的柵極電壓，可以將DC-DC模塊11與21以及DC-DC模塊24與25電性絕緣。換句話說，能源1對于輸入至DC/AC轉(zhuǎn)換器104的直流容量的貢獻(xiàn)為5kW，能源2對于輸入至DC/AC轉(zhuǎn)換器104的直流容量的貢獻(xiàn)為lkW，并且能源3對于輸入至DC/AC轉(zhuǎn)換器104的直流容量的貢獻(xiàn)為9kW，它們相加后的直流容量仍然為15kW，同樣滿足混合式逆變器對于DC端的要求。 類似地，圖4和圖5示出了混合式逆變器在直流容量為10kW時所設(shè)定的直流轉(zhuǎn)換陣列各種不同的電路結(jié)構(gòu)。在圖4中，能源1電性連接至DC-DC模塊13-15，能源2電性連接至DC-DC模塊22-25，以及能源3電性連接至DC-DC模塊33-35。通過調(diào)節(jié)DC-DC模塊12與13之間、DC-DC模塊21與22之間以及DC-DC模塊32與33之間的CMOS的柵極電壓，可以將DC-DC模塊12與13、 DC-DC模塊21與22以及DC-DC模塊32與33電性絕緣。此時，能源1、能源2和能源3對于輸入至DC/AC轉(zhuǎn)換器104的直流容量的貢獻(xiàn)分別為3kW、4kW和3kW。相比之下，在圖5中，能源1、能源2和能源3對于輸入至DC/AC轉(zhuǎn)換器104的直流容量的貢獻(xiàn)分別為2kW、3kW和5kW。 由圖2至圖5可知，當(dāng)DC/AC轉(zhuǎn)換器所需的直流容量為15kW時，通過自定義設(shè)置的直流轉(zhuǎn)換陣列，可以使用圖2和圖3的電路結(jié)構(gòu)來滿足要求。此外，當(dāng)DC/AC轉(zhuǎn)換器所需的直流容量為10kW時，通過自定義設(shè)置的直流轉(zhuǎn)換陣列，可以使用圖4和圖5的電路結(jié)構(gòu)來滿足要求。這就充分表明，在直流容量不變的條件下，各種再生能源的電性輸入端連接至直流轉(zhuǎn)換陣列102時，可以分別貢獻(xiàn)不同的直流容量分量，這就為混合逆變器的混合能源輸入方式提供了極大的靈活性。采用本發(fā)明的混合式逆變器，將逆變器中的DC/DC單元(即，直流轉(zhuǎn)換陣列102)劃分為多個相同類型的子單元(S卩，各個DC-DC模塊)，通過現(xiàn)場自定義設(shè)置這些子單元的連接關(guān)系來生成期望的直流容量，以便實現(xiàn)"混合輸入、單一輸出"的效果。此外，由于本發(fā)明的混合式逆變器側(cè)重于關(guān)注各種混合能源輸入方式所貢獻(xiàn)的容量總和，當(dāng)某一再生能源設(shè)備故障時，并不影響其他再生能源設(shè)備的正常工作，因此降低了整個逆變器的維修成本，并且極大地改善了逆變器在各種不同環(huán)境下的適應(yīng)能力。
上文中，參照附圖描述了本發(fā)明的具體實施方式
。但是，本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員能夠理解，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以對本發(fā)明的具體實施方式
作各種變更和替換。這些變更和替換都落在本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種用于將直流電轉(zhuǎn)換為交流電的混合式逆變器，其特征在于，所述混合式逆變器包括一直流轉(zhuǎn)換陣列，所述陣列的每一行和每一列均具有多個DC-DC(Direct Current-Direct Current，直流-直流)模塊，并且所述陣列的第一行中彼此相鄰的兩個DC-DC模塊電性連接，以及所述陣列的每一列中彼此相鄰的兩個DC-DC模塊電性連接；一D C/AC(Direct Current/Alternating Current，直流/交流)轉(zhuǎn)換器，用于將直流電轉(zhuǎn)換為交流電；以及一傳輸線，電性連接于所述陣列和所述DC/AC轉(zhuǎn)換器之間，其中，所述陣列的各列中的任一DC-DC模塊分別電性連接至多種再生能源的電性輸入端。
2. 如權(quán)利要求1所述的混合式逆變器，其特征在于，所述再生能源是太陽能或者風(fēng)能。
3. 如權(quán)利要求1所述的混合式逆變器，其特征在于，在所述傳輸線與所述混合式逆變 器的接地電壓間跨接有一濾波電容。
4. 如權(quán)利要求1所述的混合式逆變器，其特征在于，輸入至所述DC/AC轉(zhuǎn)換器的直流容 量可以通過用戶自定義設(shè)置所述陣列的電路結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。
5. 如權(quán)利要求4所述的混合式逆變器，其特征在于，輸入至所述DC/AC轉(zhuǎn)換器的直流容 量是所述多種再生能源所貢獻(xiàn)的容量之和。
6. 如權(quán)利要求l所述的混合式逆變器，其特征在于，所述陣列中電性連接的兩個DC-DC 模塊間設(shè)置一開關(guān)，當(dāng)所述開關(guān)斷開時，所述電性連接的兩個DC-DC模塊轉(zhuǎn)換為電性絕緣 狀態(tài)。
7. 如權(quán)利要求6所述的混合式逆變器，其特征在于，當(dāng)不同類型的再生能源的電性輸 入端連接至所述陣列的不同列時，通過所述開關(guān)，將所述陣列的第一行中彼此相鄰的兩個 DC-DC模塊由電性連接狀態(tài)切換為電性絕緣狀態(tài)。
8. 如權(quán)利要求l所述的混合式逆變器，其特征在于，所述陣列中的多個DC-DC模塊是相 同類型的。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于將直流電轉(zhuǎn)換為交流電的混合式逆變器，包括一直流轉(zhuǎn)換陣列，該陣列的每一行和每一列均具有多個DC-DC模塊；一DC/AC轉(zhuǎn)換器，用于將直流電轉(zhuǎn)換為交流電；以及一傳輸線，電性連接于該陣列和DC/AC轉(zhuǎn)換器之間，其中，該陣列的各列中的任一DC-DC模塊分別電性連接至多種再生能源的電性輸入端。采用本發(fā)明的混合式逆變器，通過現(xiàn)場自定義設(shè)置這些子單元的連接關(guān)系來生成期望的直流容量，以便實現(xiàn)“混合輸入、單一輸出”的效果，并且當(dāng)某一再生能源設(shè)備故障時，并不影響其他再生能源設(shè)備的正常工作，降低了整個逆變器的維修成本，極大地改善了逆變器在各種不同環(huán)境下的適應(yīng)能力。
文檔編號H02M3/04GK101753051SQ20101011438
公開日2010年6月23日 申請日期2010年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月9日
發(fā)明者石靖節(jié), 黃意明 申請人:友達(dá)光電股份有限公司