專利名稱：Dc-ac逆變器裝置、尤其是太陽能電池逆變器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種根據(jù)權(quán)利要求I以及權(quán)利要求10的前序部分所述的逆變器裝置。
背景技術(shù)：
這種逆變器裝置在交流電機(jī)和三相電機(jī)的控制以及能源工程學(xué)中等其他領(lǐng)域早已公知。在能源工程學(xué)領(lǐng)域中，逆變器裝置已作為用于將通過光伏設(shè)備或燃料電池產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換成交流電以饋送至電カ供給網(wǎng)絡(luò)的直流-交流(AC-DC)轉(zhuǎn)換器而廣泛應(yīng)用。同樣在利用其它再生能源時，諸如在風(fēng)カ發(fā)電設(shè)備、斯特靈機(jī)器(Stirlingmaschinen)、熱泵或基于主電池或輔助電池的新式的能量存儲系統(tǒng)中使用該類或類似的類型的轉(zhuǎn)換器。在DE 10 2004 030 912B3中公開ー種這類的DC-AC逆變器裝置。進(jìn)ー步開發(fā)這類轉(zhuǎn)換器的主要目的在于實現(xiàn)更高的效率，并且其它的目的能夠來自供給網(wǎng)絡(luò)的運營者的要求或相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
提出了ー種具有權(quán)利要求I所述特征的DC-AC逆變器裝置。此外，提出了ー種具有這種逆變器裝置的光伏設(shè)備，并且最后提出了ー種具有權(quán)利要求10所述特征的AC-DC逆變器裝置。從屬權(quán)利要求的內(nèi)容是本發(fā)明構(gòu)思的有目的的改進(jìn)。在傳統(tǒng)的逆變器電路中，使用B4橋式電路，以便由直流電壓產(chǎn)生交流電壓。該橋式電路以高開關(guān)頻率工作并因此產(chǎn)生由部件的選擇確定的開關(guān)損耗以及導(dǎo)通損耗。本發(fā)明描述了如下可能性其中輸出側(cè)的交流電壓的半波并不通過橋而是由連接在前的直流調(diào)節(jié)器產(chǎn)生。該橋僅作為換極器。由此，在該橋中的半導(dǎo)體器件能夠針對低損耗而設(shè)計，因為當(dāng)在輸出側(cè)的電壓具有橋平衡點并因此U也(C_TSS或C_HTSS) = O吋，橋僅以雙倍的電網(wǎng)頻率(在50Hz的情況下為100次)開關(guān)。此時出現(xiàn)可忽略的開關(guān)損耗。尤其由此可能的是，在橋式電路中將具有低Rds,m的晶體管應(yīng)用于橋中的開關(guān)SI。這對降低損耗功率有顯著貢獻(xiàn)，因為這些部件只須針對輸出電壓的峰值來設(shè)計并且因此即使在變流器的輸入電壓范圍很大的情況下，能夠具有非常低的Rds,。 。附加地，這些晶體管在反向線路中也能夠通過ニ極管接通，使得即使在此種運行狀態(tài)下在部件上僅產(chǎn)生極小的電壓降。由于直流調(diào)節(jié)器相對于橋式電路僅擁有兩個而非四個半導(dǎo)體部件，所以在電路的其它電氣特性類似的情況下，僅出現(xiàn)通常情況下一半的開關(guān)損耗。在本發(fā)明的一個實施形式中，直流調(diào)節(jié)器包括降壓變換器。在其它實施形式中，直流調(diào)節(jié)器包括降壓變換器與升壓變換器的組合或具有共同的電感線圈的升降壓變換器。
在另ー實施形式中，直流調(diào)節(jié)器被構(gòu)造為四象限調(diào)節(jié)器并且因此被實施為具有反饋能力，并且逆變器裝置由此實施為具有無功能力。該實施形式能夠通過反饋能力為電網(wǎng)提供無功功率，將來這可能被Eエ廠所要求。此外，反饋能力也適于各種不同的應(yīng)用。這樣，轉(zhuǎn)換器在反饋能力方面也能夠由交流電產(chǎn)生經(jīng)調(diào)節(jié)的直流電，因此該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)例如適用于充電設(shè)備。
為了盡可能進(jìn)ー步地實現(xiàn)其它上面所提及的降低損耗功率的目標(biāo)，在另ー實施形式中，在對開關(guān)損耗次要地予以考慮的情況下，選擇半導(dǎo)體橋式電路的部件，以最小化功率損耗。尤其是在此設(shè)計橋式電路的開關(guān)裝置包括具有低Rds,。 值的MOSFET或IGBT。以適合于傳統(tǒng)的供給電網(wǎng)配置的方式將半導(dǎo)體橋式電路實施為用于單相輸出的H橋。


此外，從以下參照附圖對實施例的描述中得到本發(fā)明的優(yōu)點和有效性。其中圖I示出了本發(fā)明的第一實施形式的電路圖，圖2示出了本發(fā)明的第二實施形式的電路圖，圖3示出了本發(fā)明的第三實施形式的電路圖，圖4示出了本發(fā)明的第四實施形式的電路圖，以及圖5示出了在根據(jù)圖4的實施形式的情況下整個裝置的輸出電壓以及通過直流調(diào)節(jié)器產(chǎn)生的電壓的時間變化曲線的圖示。
具體實施例方式在對實施例的描述中采用了如下專業(yè)術(shù)語TSS :降壓變換器，用于電壓轉(zhuǎn)換的功率電子基本電路，其中U1 > U2。HSS :升壓變換器，用于電壓轉(zhuǎn)換的功率電子基本電路，其中U2 > U10HTSS :升降壓變換器，具有共同的電感線圈的降壓變換器和升壓變換器所構(gòu)成的組合，其中U1和U2能夠彼此無關(guān)(U1 > = < U2)。U1(在圖中標(biāo)作u_l)是電路的輸入電壓，U2(在圖中標(biāo)作u_2)是電路的輸出電壓。uTSS (在圖I和圖2中標(biāo)作U_TSS)是降壓轉(zhuǎn)換器的輸出端上的電壓，以及Uhtss (在圖3和圖4中標(biāo)作U_HTSS)是升降壓轉(zhuǎn)換器的輸出端上的電壓。圖I至圖4中的電路圖基本上是不解自明的，從而以下并未給出電路結(jié)構(gòu)的直接的書面描述，而是優(yōu)先描述各個裝置的主要功能方面。圖I示出了 DC-AC逆變器裝置10，其中，為了將輸入側(cè)的直流電壓u_l轉(zhuǎn)換成輸出側(cè)的交流電壓u_2而設(shè)置有降壓變換器11和連接在其后的B4橋12。如在所有這里所示的實施形式中，橋電路包括四個開關(guān)裝置SI至S4，其具體地能夠被構(gòu)造為具有低Rds, m的MOSFET或IGBT。直流調(diào)節(jié)器部件11在所有實施形式中具有輸入側(cè)的電容器C_ZK和輸出電容器，其在圖I以及圖2中用C_TSS表示，以及電路電感線圈(其在圖I和圖2中用L_TSS表示)。首先，輸入電壓Ui在緩沖電容器CJ(中緩沖。接著，該電壓通過降壓變換器11降低到可調(diào)節(jié)的電壓Utss，其中U1 > Utss > O。電壓Utss的時間變化曲線被預(yù)先確定為輸出電壓U2⑴的絕對值函數(shù)。Utss (t) : = U2 (t)
連接在降壓變換器的輸出端上的H橋作為換極器來工作，使得u2(t)=
Utss (t) *CH_橋其中，
權(quán)利要求
1.一種DC-AC逆變器裝置，尤其是光伏設(shè)備的太陽能電池逆變器，其具有半導(dǎo)體橋式電路，其特征在于，設(shè)置有用于產(chǎn)生輸出側(cè)的交流電壓的半波的直流調(diào)節(jié)器，并且所述橋式電路連接在所述直流調(diào)節(jié)器之后并且所述橋式電路用作針對所述半波的換極器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的DC-AC逆變器裝置，其中所述直流調(diào)節(jié)器包括降壓變換器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的DC-AC逆變器裝置，其中直流調(diào)節(jié)器包括降壓變換器與升壓變換器的組合或具有共同的電感線圈的升降壓變換器。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的DC-AC逆變器裝置，其中所述直流調(diào)節(jié)器被構(gòu)造為四象限調(diào)節(jié)器并因此被實施為具有反饋能力，并且所述逆變器裝置由此被實施為具有無功能力。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的DC-AC逆變器裝置，其中在對開關(guān)損耗予以次要考慮的情況下，選擇所述半導(dǎo)體橋式電路的部件，以減小功率損耗。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的DC-AC逆變器裝置，其中所述橋式電路的開關(guān)裝置包括具有低 Rds, 值的 MOSFET 或 IGBT。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的DC-AC逆變器裝置，其中設(shè)置有在反向功率驅(qū)動時也能驅(qū)動所述半導(dǎo)體橋式電路的開關(guān)裝置至接通狀態(tài)的裝置，尤其是半導(dǎo)體二極管。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的DC-AC逆變器裝置，其中所述半導(dǎo)體橋式電路實施為用于單相輸出的H橋。
9.一種光伏設(shè)備，其具有多個太陽能電池模塊、用于將通過所述太陽能電池模塊產(chǎn)生的電能饋送至交流電網(wǎng)或三相電網(wǎng)中的連接端和根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的DC-AC逆變器裝置。
10.一種具有反饋能力的AC-DC逆變器裝置，其具有半導(dǎo)體橋式電路，其特征在于，所述半導(dǎo)體橋式電路從輸入側(cè)的交流電壓產(chǎn)生相同極性的半波并且在所述半導(dǎo)體橋式電路之后連接有用于由所述相同極性的半波產(chǎn)生平滑的直流電壓的直流調(diào)節(jié)器，所述直流調(diào)節(jié)器尤其被構(gòu)造為降壓變換器或降壓變換器和升壓變換器的組合或升降壓變換器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種DC-AC逆變器裝置，尤其是光伏設(shè)備的太陽能電池逆變器，其具有半導(dǎo)體橋式電路，其特征在于，設(shè)置有用于產(chǎn)生輸出側(cè)的交變電壓的半波的直流調(diào)節(jié)器，并且該橋式電路連接在直流調(diào)節(jié)器之后并且用作針對半波的換極器。
文檔編號H02M7/521GK102640409SQ201080040145
公開日2012年8月15日 申請日期2010年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月11日
發(fā)明者B·福伊希特爾, G·克勞特, G·邁爾, L·加塞, W·蒂林爾 申請人:羅伯特·博世有限公司