專利名稱：使用獨立儲能電容模塊的逆變器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及逆變器領(lǐng)域，特別涉及一種使用獨立儲能電容模塊的逆變器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
逆變器指把直流電轉(zhuǎn)變成交流電的電能變換器。常用的逆變器包括兩種一種是 在不間斷電源中使用的、在電網(wǎng)掉電時將電池中的直流電轉(zhuǎn)換為可供負載使用的交流電的 逆變器；另一種是新能源系統(tǒng)中把風能、太陽能等自然能量所產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換成可供負 載使用或可以并網(wǎng)的交流電的逆變器。常見的逆變器根據(jù)相數(shù)不同又分為單相逆變器和三 相逆變器。本發(fā)明主要是針對單相逆變器的設(shè)計。單相逆變器的一個特點是其輸出功率的時變性。在輸出功率因數(shù)為1時(電壓和 電流同相位)，設(shè)輸出電壓為Vo(t) =Vpk sin (cot)，輸出電流為Io (t) =Ipk sin (cot)， 則輸出功率為P(t) =Po(l-cos(2 t)), ω是其輸出交流電壓的頻率，Po是平均輸出功率。 給逆變器供電的直流電源一般都適合工作在恒功率模式，尤其是在新能源系統(tǒng)中。以太陽 能系統(tǒng)為例，太陽能光板在陽光的照射下，其光電二極管產(chǎn)生出直流電壓，該直流電壓的大 小決定于陽光的強弱。在確定的陽光下，從太陽能光板所能獲得的最大電能是基本恒定的 量。因此，單相逆變器就必須要能夠接受近于恒定的輸入功率，而提供上述周期性變化的輸 出功率，這樣就要求其必須具備一個能量的存儲和釋放環(huán)節(jié)。如圖1所示，第一種單相逆變器內(nèi)部具有兩級變換電路。第一級變換電路(DC-DC) 把變化范圍較大的DC(直流)電源變化成較穩(wěn)定的適合第二級變換電路逆變的AC(交流) 分量較小的直流電壓，一般該電壓源應比輸出交流電壓的峰值還要高一些。第二級變換電 路(DC-AC)實現(xiàn)把直流變換成交流的功能。通常通過DSP (Digital Signal Processing，數(shù) 字信號處理器)控制的SPWM(正弦波脈寬調(diào)制)實現(xiàn)。在此機構(gòu)中，儲能電容C位于兩級 之間，一般為高壓儲能。儲能電容C上的電壓可以有一定程度的變化。如圖2所示，第二種單相逆變器內(nèi)部也具有兩級變換電路。第一級變換電路 (DC-DC)的輸出電壓呈正弦全波整流的波形。第二級變換電路(DC-AC)用低頻開關(guān)把該波 形還原為正弦交流電壓。在此結(jié)構(gòu)中，儲能電容C唯一的位置是放在輸入端?？紤]到太陽 能光板類供電電源的特性，在確定的工作條件下，其電壓變化范圍應控制在比較小的范圍， 因此要求的儲能容量較大。該機構(gòu)的優(yōu)點是簡單，成本低，效率高。目前市場上的小功率單 相逆變器多是采用這類結(jié)構(gòu)。在這兩種結(jié)構(gòu)中，尤其是圖2中的結(jié)構(gòu)，因儲能容量要求大，成本不能過高，儲能 電容一般只能選用電解電容。然而電解電容的壽命較低，成為影響提高系統(tǒng)可靠性的障礙。 在過去的設(shè)計中，電解電容都是與逆變器的其它器件放置在同一個電路板上，屬于同一個 模塊，這樣整個逆變器的壽命就在相當大的程度上被電解電容決定了，如果儲能電容損壞， 那么整個逆變器就要重新?lián)Q掉。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種使用獨立儲能電容模塊的逆變器系統(tǒng)，其 方使更換儲能電容且降低維護成本。為解決所述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種使用獨立儲能電容模塊的逆變器系統(tǒng)， 該逆變器系統(tǒng)包括直流電源、逆變器、連接器，直流電源和逆變器連接，其特征在于，該逆變 器系統(tǒng)還包括儲能電容模塊，儲能電容模塊通過連接器與逆變器獨立地連接。優(yōu)選地，所述逆變器包括第一級變換電路和第二級變換電路，直流電源、第一級變 換電路和第二級變換電路順序連接，儲能電容模塊連接在第一級變換電路的輸出端和第二 級變換電路的輸入端之間。優(yōu)選地，所述逆變器包括第一級變換電路和第二級變換電路，直流電源、第一級變 換電路和第二級變換電路順序連接，儲能電容模塊通過連接器連接在第一級變換電路的輸 入端和直流電源之間。優(yōu)選地，所述儲能電容模塊的數(shù)量為至少兩個，儲能電容模塊之間采用串聯(lián)方式 或并聯(lián)方式連接。優(yōu)選地，所述逆變器包括單級變換電路，儲能電容模塊通過連接器與單級變換電 路連接。優(yōu)選地，所述逆變器包括單級變換電路，儲能電容模塊通過連接器連接在單級變 換電路的輸入端和直流電源之間。本發(fā)明的積極進步效果在于一、本發(fā)明將儲能電容放置在一個獨立模塊中形成儲能電容模塊，通過連接器將 其與逆變器相連的方式，使更換儲能電容模塊十分容易。儲能電容模塊的價格只是整個逆 變器的一小部分，大為降低系統(tǒng)的維修成本。二、儲能電容的多寡對系統(tǒng)性能和可靠性也有影響，使用獨立的儲能電容模塊就 為客戶提供了按照其預算和對性能及可靠性的要求來選擇電容的品質(zhì)和容量的機會。三、獨立儲能電容模塊的做法也使冗余設(shè)計成為可能，多個儲能電容模塊可以并 聯(lián)或串聯(lián)使用。每個儲能電容模塊加上保護機制，比如保險絲。當儲能電容模塊出現(xiàn)破壞 性損壞時，保險絲會切斷其與逆變器的連接，而沒有故障的儲能電容模塊仍將繼續(xù)工作。四、由于儲能電容占的空間相當大，當把儲能電容放在獨立模塊上后，逆變器的體 積大為下降，對優(yōu)化逆變器的電氣、散熱、和機構(gòu)設(shè)計，降低成本都有明顯的幫助，同時也使 整個逆變系統(tǒng)可以比較容易設(shè)計成適合整體系統(tǒng)期望的形狀，把逆變器設(shè)計到太陽能光板 的邊框里就是一個很好的實例。


圖1為現(xiàn)有第一種單相逆變器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為現(xiàn)有第二種單相逆變器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明第三實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明第四實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
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圖7為本發(fā)明第五實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為本發(fā)明第六實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面舉個較佳實施例，并結(jié)合附圖來更清楚完整地說明本發(fā)明。本發(fā)明使用獨立儲能電容模塊的逆變器系統(tǒng)包括直流電源、逆變器、連接器、儲能 電容模塊，直流電源和逆變器連接，儲能電容模塊通過連接器與逆變器獨立地連接。如圖3所示，本發(fā)明使用獨立儲能電容模塊的逆變器系統(tǒng)(第一實施例)包括直 流電源1、逆變器2、連接器3、儲能電容模塊4，逆變器2可以是插頭/插座等元件，逆變器2 包括第一級變換電路(DC-DC)21和第二級變換電路(DC-AC) 22，直流電源1、第一級變換電 路21和第二級變換電路22順序連接，儲能電容模塊4可以通過連接器3方便地與逆變器 2連接和分離，且儲能電容模塊4連接在第一級變換電路21的輸出端和第二級變換電路22 的輸入端之間，儲能電容模塊與逆變器非輸入和輸出的專用二端口并聯(lián)連接。儲能電容模 塊4將原來內(nèi)置的儲能電容放到單獨的模塊上，即就是內(nèi)含儲能電容的模塊，通過連接器 將儲能電容模塊與逆變器相連，使更換儲能電容模塊十分容易，儲能電容模塊的價格只是 整個逆變器的一小部分，大為降低系統(tǒng)的維修成本。另外，儲能電容的多寡對系統(tǒng)性能和可 靠性也有影響，使用獨立的儲能電容模塊就為客戶提供了按照其預算和對性能及可靠性的 要求來選擇電容的品質(zhì)和容量的機會。如圖4所示，本發(fā)明使用獨立儲能電容模塊的逆變器系統(tǒng)(第二實施例)與圖3 的第一實施例基本相同，其不同之處在于儲能電容模塊4通過連接器3連接在第一級變換 電路21的輸入端和直流電源1之間。如圖5所示，本發(fā)明使用獨立儲能電容模塊的逆變器系統(tǒng)(第三實施例)與圖4 的第二實施例基本相同，其不同之處在于逆變器2包括單級變換電路M，單級變換電路M 完成從輸入直流到輸出交流的逆變變換，儲能電容模塊4通過連接器3連接在單級變換電 路M的輸入端和直流電源1之間。如圖6所示，本發(fā)明使用獨立儲能電容模塊的逆變器系統(tǒng)(第四實施例)與圖5的第 三實施例基本相同，其不同之處在于儲能電容模塊4通過連接器3與單級變換電路24連接。如圖7所示，本發(fā)明使用獨立儲能電容模塊的逆變器系統(tǒng)(第五實施例)與圖3的 第一實施例基本相同，其不同之處在于儲能電容模塊4的數(shù)量為兩個或多個，兩個儲能電 容模塊4通過連接器3連接。多個儲能電容模塊可以增加儲能容量。多個儲能電容模塊之 間可以采用串聯(lián)方式或并聯(lián)方式連接。儲能電容模塊配有過電流和/或過電壓保護機制， 比如保險絲，當電容出現(xiàn)破壞性損壞時，保險絲會切斷其與逆變器的連接，而沒有故障的儲 能電容模塊仍將繼續(xù)工作。如圖8所示，本發(fā)明使用獨立儲能電容模塊的逆變器系統(tǒng)(第六實施例)與圖4 的第二實施例基本相同，其不同之處在于儲能電容模塊4的數(shù)量為兩個，兩個儲能電容模 塊4通過連接器3相互連接。綜上所述，由于儲能電容占的空間相當大，當把儲能電容放在獨立模塊上后，逆變 器的體積大為下降，對優(yōu)化逆變器的電氣、散熱、和機構(gòu)設(shè)計，降低成本都有明顯的幫助，同 時也使整個逆變系統(tǒng)可以比較容易設(shè)計成適合整體系統(tǒng)期望的形狀，把逆變器設(shè)計到太陽
5能光板的邊框里就是一個很好的實例。 雖然以上描述了本發(fā)明的具體實施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應當理解，這些 僅是舉例說明，在不背離本發(fā)明的原理和實質(zhì)的前提下，可以對這些實施方式做出多種變 更或修改。因此，本發(fā)明的保護范圍由所附權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1.一種使用獨立儲能電容模塊的逆變器系統(tǒng)，該逆變器系統(tǒng)包括直流電源、逆變器、連 接器，直流電源和逆變器連接，其特征在于，該逆變器系統(tǒng)還包括儲能電容模塊，儲能電容 模塊通過連接器與逆變器獨立地連接。
2.如權(quán)利要求1所述的使用獨立儲能電容模塊的逆變器系統(tǒng)，其特征在于，所述逆變 器包括第一級變換電路和第二級變換電路，直流電源、第一級變換電路和第二級變換電路 順序連接，儲能電容模塊連接在第一級變換電路的輸出端和第二級變換電路的輸入端之 間。
3.如權(quán)利要求1所述的使用獨立儲能電容模塊的逆變器系統(tǒng)，其特征在于，所述逆變 器包括第一級變換電路和第二級變換電路，直流電源、第一級變換電路和第二級變換電路 順序連接，儲能電容模塊通過連接器連接在第一級變換電路的輸入端和直流電源之間。
4.如權(quán)利要求2或3所述的使用獨立儲能電容模塊的逆變器系統(tǒng)，其特征在于，所述儲 能電容模塊的數(shù)量為至少兩個，儲能電容模塊之間采用串聯(lián)方式或并聯(lián)方式連接。
5.如權(quán)利要求1所述的使用獨立儲能電容模塊的逆變器系統(tǒng)，其特征在于，所述逆變 器包括單級變換電路，儲能電容模塊通過連接器與單級變換電路連接。
6.如權(quán)利要求1所述的使用獨立儲能電容模塊的逆變器系統(tǒng)，其特征在于，所述逆變 器包括單級變換電路，儲能電容模塊通過連接器連接在單級變換電路的輸入端和直流電源 之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種使用獨立儲能電容模塊的逆變器系統(tǒng)，該逆變器系統(tǒng)包括直流電源、逆變器、連接器，直流電源和逆變器連接，該逆變器系統(tǒng)還包括儲能電容模塊，儲能電容模塊通過連接器與逆變器獨立地連接。本發(fā)明使用獨立儲能電容模塊的逆變器系統(tǒng)方便更換儲能電容且降低維護成本。
文檔編號H02J15/00GK102130618SQ201110071718
公開日2011年7月20日 申請日期2011年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月24日
發(fā)明者蔣毅敏, 魏槐 申請人:江蘇兆能電子有限公司