用于操作具有換極器的有無功功率能力的逆變器的方法和具有換極器的有無功功率能力 ...的制作方法
【專利摘要】在操作包括電壓中間電路(7)和換極器(17)的有無功功率能力的逆變器時，其中電壓中間電路(7)的極(8、9)可借助不同配置的換極器(17)與交流電流輸出端(20)的接口(18、19)連接，以改變交流電流輸出端(20)相對于電壓中間電路(7)的極性，如果交流電流輸出端上的交流電流(I)和交流電壓(U)之間有相移，則反轉流過電壓中間電路(7)的電流的方向。反轉流過電壓中間電路的電流方向包括，將交流電流輸出端(20)從電壓中間電路(7)分開、提供交流電流輸出端(20)接口(18、19)之間的空載路徑，而交流電流輸出端(20)與電壓中間電路(7)分開，并且交流電流輸出端(20)在借助換極器(17)改變交流電流輸出端(20)相對于電壓中間電路(7)的極性時再次連接到電壓中間電路(7)。
【專利說明】
用于操作具有換極器的有無功功率能力的逆變器的方法和具 有換極器的有無功功率能力的逆變器
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于操作具有電壓中間電路和換極器的有無功功率能力的逆變 器的方法以及涉及一種有無功功率能力的逆變器，該逆變器具有雙向DC/DC轉換器、電壓中 間電路和換極器，它們具有獨立權利要求前序部分的特征。 現(xiàn)有技術
[0002] 為了構建具有少量高頻定時開關的逆變器，但該逆變器仍然能夠形成正弦交流電 流，已知的是，將DC/DC轉換器與換極器組合。在該組合中，DC/DC轉換器形成交流電流的半 波，并且換極器將具有交變極性的逆變器的兩個交流電流接口與DC/DC轉換器的輸出端或 與中間接通的電壓中間電路的極連接。極性交替在從外部施加在交流電流接口上的交流電 壓每次過零點時進行。這通常是交流電流網的交流電壓，在該交流電流網中借助逆變器饋 入直流電流發(fā)生器的電能。
[0003] 已知各種方法，以使具有DC/DC轉換器和換極器的此類逆變器具備無功功率能力。 這些方法可以分為兩組。
[0004] 在第一組的方法中，借助DC/DC轉換器雖然始終僅在外部交流電壓的方向上輸出 電流，但是在交流電壓的每個半波期間其電流時間面積的重心相對于電壓時間面積的重心 移動。這一點例如在DE 10 2010 035 020 Al中進行了描述。為了實現(xiàn)該方法，單向DC/DC轉 換器就足夠了。但實際上以這種方式僅可以實現(xiàn)輸出的交流電流和外部交流電壓之間的小 移相角。輸出的交流電流隨著移相角的增大越來越相對于期望的正弦形狀發(fā)生變形，并因 此具有隨移相角增加的失真度。較高的失真度表明，信號具有明顯的諧波分量，可由此產生 電磁干擾。
[0005] 在方法的第二組中，DC/DC轉換器被構造成雙向，使得它也可使電流在相反的方向 上流至交流電流輸出端上的瞬間電壓。為此從DE 10 2009 029 387 Al中已知一種逆變器， 特別是光伏設備的太陽能電池換流器，在該太陽能電池換流器中半導體橋接電路作為換極 器與構造成四象限斬波器的直流斬波器形式的DC/DC轉換器組合。特別地，直流斬波器可具 有降壓變換器和升壓變換器的組合或具有帶共同電感的升降壓變換器。
[0006] 在操作具有雙向DC/DC轉換器和換極器的逆變器以提供無功功率時，即在逆變器 的交流電流輸出端上交流電流與交流電壓之間進行相移時，流經DC/DC轉換器的電流的方 向必須反轉，條件是換極器在交流電壓的半波之間交替極性。通常，這在相對于瞬間電壓的 負電流變換成正電流時不會成為問題，因為連接至直流電流輸入端的直流電源的輸入直流 電壓為此起驅動力的作用。但當相比于交流電流輸出端上瞬間電壓的正電流變換至負電流 時表現(xiàn)不同。這是由于交流電壓過零點時在交流電流輸出端上只有非常小的瞬間電壓引起 的。借助該瞬間電壓僅可經過相對長的時間才形成用于通過DC/DC轉換器的電感來反轉電 流方向所需要的電壓時間面積。該時間起干擾電流并且相應地起偏移由逆變器輸出的交流 電流所期望的正弦曲線的作用。結果輸出的交流電流有較高的失真度。
[0007] 該問題在DE 10 2009 029 387 Al中沒有提及。
[0008] 也從CN 103208935 A中已知雙向DC/DC轉換器與換極器的組合以提供無功功率。 [0009] 根據(jù)CH 700 030 Bl，與換極器組合的雙向DC/DC轉換器細分為降壓變換器和升壓 變換器，它們具有在輸入端接口的兩個極和電壓中間電路之間有電感的對稱結構，其中該 電感被降壓交換器和升壓變換器共同使用。在此也沒有對提供無功功率時輸出交流電流的 尚失真度進行探討。
[0010] WO 2013/134904 Al描述了具有對稱結構的升壓變換器和換極器的逆變器。
[0011] WO 2012/146414 A2描述了具有獨立權利要求1和13前序部分特征的方法和具有 附屬權利要求15的前序部分特征的逆變器。在這種情況下，升壓變換器形式的雙向DC/DC轉 換器與換極器組合成具備無功功率能力的逆變器。為了避開在交流電流和交流電壓之間有 負移相角時，即在交流電流滯后于交流電壓時，改變流經電壓中間電路的電流方向時的困 難，通過升壓變換器的扼流線圈來避免電流理想曲線中的躍變。為此這樣修正電流的理想 曲線，使其在交流電壓過零點時同樣過零點。輸出電流產生的與期望的正弦形曲線的偏差 也在此引起高失真度。
[0012] JP 2002 369388 A公開了雙向升壓變換器與逆變橋的組合，在該組合中，至少在 電壓過零點時高頻定時除升壓變換器的兩個開關外逆變橋的至少兩個開關以形成交流電 流。因此逆變橋不是換極器，其橋開關基本上以輸出交流電流頻率數(shù)量級的低頻定時。
[0013] 從WO 2011/042567 Al已知一種具備無功功率能力的逆變器，該逆變器包括兩個 升壓變換器，該升壓變換器的扼流線圈分別與交流電流輸出端兩個接口中的其中一個接口 連接。在這種情況下，交替地橋接兩個升壓變換器用于輸出交流電流的半波。具有輸出交流 電流偏離零的移相角的無功功率通過在交流電壓各自的一個或多個周期內分段輸出純有 功功率和純無功功率得以實現(xiàn)。
[0014] 發(fā)明任務
[0015] 本發(fā)明的任務在于，提供用于操作包括電壓中間電路和換極器、具備無功功率能 力的逆變器的方法，以及提供相應的逆變器，其中輸出的交流電流，即使它以大的負移相角 滯后于交流電流輸出端上的交流電壓，仍具有極小的失真度。
[0016] 解決方案
[0017] 本發(fā)明的任務通過具有獨立權利要求1或13所述特征的方法和通過具有附屬權利 要求15所述特征的逆變器得以實現(xiàn)。本發(fā)明所述方法和本發(fā)明所述逆變器的有利的實施形 式在從屬權利要求中進行說明。
[0018] 發(fā)明概述
[0019] 在用于操作具有電壓中間電路和換極器的有無功功率能力的逆變器的本發(fā)明所 述方法中，其中電壓中間電路的極可借助于不同配置的換極器，例如交替地，與交流電流輸 出端的接口連接，以改變交流電流輸出端相對于電壓中間電路的極性，在交流電流輸出端 上的交流電流與交流電壓之間移相時，即為了提供無功功率，使流過電壓中間電路的電流 方向反轉，條件是借助換極器在交流電壓的半波之間改變交流電流輸出端相對于電壓中間 電路的極性。反轉流過電壓中間電路的電流方向包括，將交流電流輸出端從電壓中間電路 分開，在交流電流輸出端與電壓中間電路分開時，提供交流電流輸出端的兩個接口之間的 空載路徑，并且交流電流輸出端在借助換極器改變交流電流輸出端相對于電壓中間電路的 極性時再次與電壓中間電路連接。
[0020] 具備無功功率能力的逆變器的雙向性可通過至少一個雙向（部分)轉換器或通過 至少兩個反向并聯(lián)連接的單向部分轉換器提供，該部分轉換器形成流過電壓中間電路的電 流。在這種情況下給出關于電壓中間電路的雙向性基本上足夠，即DC/DC轉換器可使電流在 兩個方向通過電壓中間電路流動。因此，例如不必將兩個反向并聯(lián)連接的單向部分轉換器 在它們面向電壓中間電路的一側互相連接起來。相反，這些部分轉換器中的至少一個僅可 連接在電能的緩沖存儲器上。
[0021] 流過電壓中間電路的電流是指具備無功功率能力的逆變器流過電壓中間電路流 至換極器的電流。該電流包括流到電壓中間電路的中間電路電容內或從中流出來的分量。 中間電路電容由一個或多個串聯(lián)或并聯(lián)連接的中間電路電容器提供。
[0022] 通過將交流電流輸出端從電壓中間電路分開并至少在分開期間提供交流電流輸 出端的接口之間的空載路徑，交流電流輸出端上的交流電流可繼續(xù)流過空載路徑，其中該 交流電流通過輸出側現(xiàn)有的電流流過的電感得以保持。因此，交流電流不會受到這一措施 的影響，該措施特別在交流電流滯后于交流電流輸出端上的交流電壓時為了反轉流過電壓 中間電路的電流方向必須采取，前提是借助換極器在交流電壓的半波之間改變交流電流輸 出端相對于電壓中間電路的極性。為此該措施在交流電流增加的失真度中不起作用。
[0023] 原則上只要單極分離就足以將交流電流輸出端從電壓中間電路分開，因為單極分 離早已阻礙從電壓中間電路至交流電流輸出端的電流流動，反之亦然。
[0024] 當交流電流輸出端具有兩個以上的接口時，提供在交流電流輸出端的接口之間的 空載路徑這一聲明意味著，提供至少在其中兩個接口之間的空載路徑。
[0025] 交流電流的空載路徑可通過交流電流輸出端接口之間的電容提供，即空載路徑不 必互相電連接交流電流輸出端的接口。交流電流輸出端接口之間適合空載路徑的電容可由 已經現(xiàn)有的濾波電容器或在交流電流輸出端接口之間的附加電容器提供。
[0026]但是空載路徑也可通過短接交流電流輸出端的接口來提供，即通過直接互相連接 該接口的方式來進行。同樣，交流電流輸出端接口的絕對短接由于在該時刻交流電流輸出 端上僅有微小電壓而并不嚴重。
[0027] 將交流電流輸出端從電壓中間電路分開并為交流電流提供空載路徑可以可選地 在反轉流過電壓中間電路的電流方向時在交流電流超前于交流電流輸出端上的交流電壓 時實現(xiàn)。有利的是，它們至少在此時才得以實現(xiàn)，即當交流電流滯后于交流電流輸出端上的 交流電壓時，也就是說在交流電流輸出端上的交流電流和交流電壓之間有負移相角時才實 現(xiàn)。
[0028] 在本發(fā)明所述方法中有利的是，測量交流電流輸出端上的電壓和/或電流，以確定 用于根據(jù)本發(fā)明將交流電流輸出端從電壓中間電路分離或用于將交流電流輸出端再次與 電壓中間電路連接的合適的時刻。
[0029] 在本發(fā)明所述方法中可將橋接電路用作換極器，該橋接電路基本上在交流電壓的 半波之間，即在其過零點期間，改變交流電流輸出端相對于電壓中間電路的極性。但是這不 排除，橋接電路在此期間也還執(zhí)行其他功能，為此例如也可暫時高頻定時該橋接電路的橋 開關。
[0030] 優(yōu)選地，在本發(fā)明所述方法中使用折疊橋作為換極器。在這種情況下，優(yōu)選通過打 開換極器的橋開關將交流電流輸出端從電壓中間電路分開。同樣，交流電流輸出端的接口 在反轉流過電壓中間電路的電流方向時優(yōu)選通過換極器的橋開關來短接。
[0031] 具體而言，如果交流電流輸出端有兩個接口且相應地換極器總共有四個橋開關， 則為了將交流電流輸出端從電壓中間電路分開并且為了短接交流電流輸出端的接口可將 換極器的與電壓中間電路的同一極連接的兩個橋開關打開，而將換極器的另外兩個橋開關 關閉。在這種情況下，換極器先前已經打開或關閉的橋開關可保持打開或關閉。為了在借助 換極器來改變交流電流輸出端相對于電壓中間電路的極性時隨后再次連接交流電流輸出 端與電壓中間電路，只要關閉先前打開的橋開關并且打開先前關閉的換極器的橋開關就夠 了。
[0032] 在具體的實施形式中，本發(fā)明所述方法涉及操作具備無功功率能力的逆變器，該 逆變器包括具有至少一個儲能扼流裝置的雙向DC/DC轉換器、電壓中間電路和換極器。在這 種情況下，儲能扼流裝置的接口可通過開關與直流電流輸入端的一個極連接。儲能扼流裝 置的另一接口可與電壓中間電路的一個極連接;并且儲能扼流裝置連接在與另一接口一樣 的儲能扼流裝置的同一繞組上的一個或另一接口可以通過開關元件與電壓中間電路的另 一極連接。
[0033] 儲能扼流裝置的接口可通過開關與直流電流輸入端的極連接這個事實并不一定 要求可建立儲能扼流裝置的接口與直流電流輸入端的極的電連接。例如在單端正激變換器 (Eintaktdurchf Iusswandler)中，其在變壓器的開關對面?zhèn)壬暇哂袃δ芏罅魅?，通過關閉 開關越過電分離變壓器，建立儲能扼流圈的接口與直流電流輸入端的極所需要的暫時連 接。
[0034] 以同樣的方式也要求，儲能扼流裝置的另一接口與電壓中間電路的極連接，不一 定是電連接。例如在單端正激變換器中，其在變壓器與開關同一側上具有儲能扼流圈，越過 電分離變壓器給出儲能扼流圈的極與電壓中間電路的極所需要的暫時連接。
[0035] 在本發(fā)明所述方法的具體實施形式中，具備無功功率能力的逆變器的上述定義適 用于許多逆變器，在這些逆變器中雙向DC/DC轉換器被構造成降壓變換器與升壓變換器的 組合或者被構造成升降電壓變換器。在這種情況下，也可實現(xiàn)具有兩個儲能扼流裝置的對 稱結構。該儲能扼流裝置可在降壓變換器與升壓變換器的組合中由兩者共同使用。但是，升 壓變換器和降壓變換器也可以具有分開的儲能扼流裝置。具體而言，可將逆變器的拓撲結 構構造成基本上與文件中一樣，這些文件在上面的"現(xiàn)有技術"部分被評價為包括雙向DC/ DC轉換器和換極器的有無功功率能力的逆變器的現(xiàn)有技術。逆變器拓撲結構的其他變形是 可能的。
[0036] 在本發(fā)明所述方法的具體實施形式中，在交流電流滯后于交流電流輸出端上的交 流電壓時反轉流過電壓中間電路的電流方向還另外包括以下步驟：
[0037] -以流經儲能扼流裝置的電流對電壓中間電路進行充電，和
[0038] -通過儲能扼流裝置或通過另一儲能扼流裝置使電壓中間電路進行放電。
[0039] 在本發(fā)明所述方法的具體實施形式中，如果在反轉流過電壓中間電路的電流方向 時放棄將交流電流輸出端與電壓中間電路暫時分開和/或提供交流電流輸出端接口之間的 空載，則輸出的交流電流會暫時降低。這種降低可通過合適尺寸的AC濾波器和/或通過自適 應可接通的阻尼元件在交流電流輸出端中進行平滑。
[0040] 具體而言，在交流電流滯后于交流電流輸出端上的交流電壓時反轉流過電壓中間 電路的電流方向可用以下方式進行:首先，將電壓中間電路從交流電流輸出端分開。然后， 打開將儲能扼流裝置其中一端連接到直流電流輸入端的開關。繼而當流經儲能扼流裝置的 電流轉換至開關元件上時，這可以包括轉換至二極管上或關閉開關元件的開關，則流經儲 能扼流裝置的電流對電壓中間電路進行充電。通過這樣生成了對電流的反電勢，直至電流 消退。緊接著通過同一儲能扼流裝置或通過另一儲能扼流裝置進行電壓中間電路的放電， 其中放電時流動的電流與電壓中間電路充電時具有反轉的方向。在電壓中間電路通過各自 的儲能扼流裝置放電的那個時刻，電流流經儲能扼流裝置，該電流不僅如期望的那樣具有 與初始電流的反轉方向，而且還具有同樣的電流強度。然而，如果是另一儲能扼流裝置則后 者以此前提，即該儲能扼流裝置具有如另一儲能扼流裝置一樣大小的電感。此外，僅在不考 慮損耗的情況下才在電感大小相同時也實現(xiàn)相同的電流強度，但該損耗通常非常小因而可 忽略。
[0041] 當具有反轉方向且電流強度相同或大約相同的電流流經各自的儲能扼流裝置時， 電壓中間電路可再次與交流電流輸出端連接。很明顯，該連接在借助換極器改變交流電流 輸出端相對于電壓中間電路的極性時實現(xiàn)。在電壓中間電路與交流電流輸出端再次連接之 后，可直接操作DC/DC轉換器，使得通過儲能扼流裝置或另一儲能扼流裝置使電壓中間電路 放電而生成的電流繼續(xù)流動，或使其適合輸出交流電流隨后有效的電流理論值。
[0042] 在這種情況下，至少以此處所列出的順序實現(xiàn)交流電流輸出端從電壓中間電路分 開，給電壓中間電路充電、給電壓中間電路放電以及將交流電流輸出端與電壓中間電路再 次連接的步驟。因此當電壓中間電路從交流電流輸出端分開后，至少基本上給電壓中間電 路充電，即使早在分開之前就可以開始充電。同樣，至少在通過另一儲能扼流裝置進行放電 時，電壓中間電路的放電可以早在充電結束之前就開始或者甚至與充電同時進行。此外，電 壓中間電路在其與交流電流輸出端再次連接時不必完全放電。
[0043] 在交流電流和交流電壓之間有負移相角時非?？斓貙崿F(xiàn)根據(jù)本發(fā)明反轉流過電 壓中間電路的電流方向。具體而言，持續(xù)時間為;rt，其中L是儲能扼流裝置的電感以及C 是電壓中間電路的電容。也就是說，電流方向的反轉持續(xù)諧振電路的半個諧振周期，該諧振 電路由儲能扼流裝置和電壓中間電路構成。在這種情況下，電壓中間電路是否通過儲能扼 流裝置或另一儲能扼流裝置進行充電也不重要了。當另一儲能扼流裝置具有同樣的電感 時，甚至出現(xiàn)電流方向反轉的持續(xù)時間完全相同。在任何情況下，電流方向反轉持續(xù)的時間 比為此必須等到交流電流輸出端上交流電壓足夠的電壓時間面積時少得多。
[0044] 借助本發(fā)明所述方法，也可在交流電流相對于交流電壓是負移相角時實現(xiàn)輸出交 流電流非常接近正弦形狀理論值曲線的曲線，并且實現(xiàn)相應更小的失真度。
[0045] 當儲能扼流裝置的其中一端可經由開關元件與電壓中間電路的另一極連接，且該 開關元件為另一開關時，將其關閉以便在由儲能扼流裝置和電壓中間電路構成的諧振電路 的總共半個諧振周期給電壓中間電路充電或放電。但是該開關元件也可以是二極管，電流 在沒有積極干預時通過儲能扼流裝置轉換至其上，前提是將連接儲能扼流裝置其中一端與 直流電流輸入端的一個極的開關打開。然后，設置另一開關，將其關閉以通過儲能扼流裝置 給電壓中間電路放電。然后，在由儲能扼流裝置或其他儲能扼流裝置和電壓中間電路的電 容構成的諧振電路的四分之一諧振周期內實施關閉。
[0046]儲能扼流裝置的電感和電壓中間電路的電容這樣彼此調整，使得在由其構成的諧 振電路的諧振振蕩期間，逆變器的輸入電壓中間電路的電壓不會被電壓中間電路的電壓超 過。此外，還可能產生流過雙向DC/DC轉換器，更確定地說是流經DC/DC轉換器開關非平行二 極管的非期望的電流流動。選擇足夠大的電容就足夠用于此調整了?？蛇x或附加地，對本發(fā) 明所述方法來說可有針對性地升高輸入電壓中間電路的電壓，以避免其被電壓中間電路的 最大電壓超過。諧振電路中電壓中間電路的電壓應小于輸入中間電路電壓，由此導致，不能 非常精確地確定關閉開關以便通過儲能扼流裝置使電壓中間電路放電的時刻。通過相應地 確定電壓中間電路的電容大小保持電壓中間電路電壓的上限時甚至可有意延遲打開開關。 相反，借助其引起諧振電流方向反轉的開關可以一直關閉，直到通過電壓中間電路的電壓 達到通過輸入電壓中間電路的電壓為止。然后，諧振振蕩的剩余部分可越過經過擴展、包圍 輸入電壓中間電路的諧振電路和越過已經提及的非平行二極管來實現(xiàn)。
[0047]如已指出的那樣，儲能扼流裝置和其他儲能扼流裝置的電感(如果存在的話），優(yōu) 選大小相同，以借助本發(fā)明所述步驟反轉通過電壓中間電路的電流方向，但不顯著改變其 電流強度。其他儲能扼流裝置的電感原則上也可略小于另一儲能扼流裝置的電感，以便在 不可避免地出現(xiàn)較小損耗時實現(xiàn)具有反轉方向且電流的電流強度大小相同。然而，在交流 電流具有負移相角時，滯后于交流電壓的電流的電流強度的理論值在電流方向反轉時刻下 降，使得略小的電流強度在電流反轉時是無害的。在任何情況下，儲能扼流裝置和其他儲能 扼流裝置的電感應至少應大致相等。
[0048]具體而言，在本發(fā)明所述方法中可以這樣操作雙向DC/DC轉換器，使得電流總是經 過儲能扼流裝置流至電壓中間電路，并且電壓中間電路的電流總是流過另一儲能扼流裝 置，因此，儲能扼流裝置總是用于正電流，并且另一儲能扼流裝置總是用于涉及交流電流輸 出端上瞬間電壓的負電流。為此，儲能扼流裝置可以是降壓變換器的扼流線圈，而另一儲能 扼流裝置是升壓變換器的扼流線圈，該升壓變換器在反向方向上從電壓中間電路接通至直 流電流輸入端。
[0049] 在本發(fā)明中，儲能扼流裝置也可包括具有從電壓中間電路反轉到直流電流輸入端 方向的反激變換器的儲能變壓器。然后，另一儲能扼流裝置可特別包括具有從直流電流輸 入端反轉到電壓中間電路方向的另一反激變換器的另一儲能變壓器。原則上，另一儲能扼 流裝置在這種情況下也可以是從電壓中間電路定向至直流電流輸入端的升壓變換器的扼 流線圈。在儲能扼流裝置具有反激變換器的儲能變壓器這種情況下，該儲能扼流裝置具有 耦合的繞組，其中一個接口連接在繞組上，開關將該接口與直流電流輸入端連接，而另一與 電壓中間電路其中一個極連接的接口和另一接口通過開關元件與可連接電壓中間電路另 一極的接口連接在另一繞組上。當另一儲能扼流裝置具有另一反激變換器的另一儲能變壓 器時，會有相應的表現(xiàn)。
[0050] -般情況下，另一儲能扼流裝置可通過附加的開關連接到直流電流輸入端的極上 或連接到電能的緩沖存儲器的極上。使用緩沖存儲器時可避免如下情況，連接到直流電流 接口上的直流電源在提供無功功率時借助逆變器快速變換交流電流的頻率時進行放電和 充電。
[0051 ]當具備無功功率能力的逆變器具有雙向DC/DC轉換器、電壓中間電路、換極器和操 作控制器時，其中換極器連接在電壓中間電路的極與交流電流輸出端的接口之間，操作控 制器被構造成這樣，使得它根據(jù)本發(fā)明所述方法操作逆變器。
[0052] 為了實現(xiàn)本發(fā)明，在有許多已知的逆變器拓撲結構時，實際上只要修正操作控制 器就夠了。這也就是說，本發(fā)明用極少的費用就可以實現(xiàn)。因此，本發(fā)明所述優(yōu)點用極少的 投資費用就可使用。
[0053] 其他逆變器拓撲結構可用簡單的方法補充至本發(fā)明所述逆變器的有利實施形式 中。這包括基本上從DE 10 2010 035 020 Al中已知的對稱降壓變換器，且該變換器具有兩 個帶非平行二極管關于中心線對稱布置的開關、兩個關于中心線對稱布置的扼流線圈以及 兩個關于中心線對稱布置的二極管，其中中心線連接輸入電壓中間電路的中點、二極管之 間的中點以及電壓中間電路的中點。很明顯，在已知的對稱降壓變換器中，關于中心線的對 稱不涉及二極管和開關的導通方向，因而也不涉及其非平行二極管?？蓪@類對稱的降壓 變換器補充并聯(lián)連接二極管且沒有直接連接到中心線上的開關。一方面可將該開關關閉， 以致使流過電壓中間電路的電流的諧振電流方向反轉，并且另一方面可定時開關，以便為 已知的、基本上為非雙向對稱的降壓變換器提供在反方向上的升壓變換器功能。在反方向 上的升壓變換器功能中將附加開關定時為升壓變換器開關，并且通常用作降壓變換器開關 的開關非平行二極管充當升壓變換器二極管。在這種情況下，對稱構造的降壓變換器的優(yōu) 點未應用在升壓變換器功能中。這是可以接受的，因為升壓變換器功能特別在相角小時僅 短期需要。
[0054]當對從DE 10 2010 035 020 Al已知的對稱降壓變換器補充兩個分別僅并聯(lián)連接 兩個對稱布置的二極管中的一個，即并聯(lián)連接兩個降壓變換器二極管且分別直接連接到中 心線上的開關時，可根據(jù)不同的開關模式關閉這兩個補充的開關，以激活各個諧振電路。在 這種情況下證明有利的是，各二極管并聯(lián)連接形成分開的電壓中間電路的兩個半部的中間 電路電容器，該二極管具有在電壓中間電路的極方面和降壓變換器二極管一樣的導通方 向，并阻止反之于逆變器操作中常見的極性給中間電路電容器充電。
[0055] 本發(fā)明所述雙向逆變器的可能實施形式已經在有關本發(fā)明所述方法中進行了說 明。另外還應指出，雖然DC/DC轉換器和換極器可布置在共同的逆變器殼體中，但是并非一 定得這樣做。例如，一個或多個類似發(fā)電機的DC/DC轉換器和共同的換極器(例如，在電網饋 入點)可能在分開的殼體中。
[0056] 專利權利要求、說明書和附圖描述了本發(fā)明的有利實施方式。特征和多個特征的 組合在說明書中提到的優(yōu)點僅僅是示例性的，它們能夠替換或疊加地起作用，而且不必非 得實現(xiàn)本發(fā)明所述實施方式的優(yōu)點。在所附權利要求的內容未由此改變時，在初始申請文 件和專利的公開內容方面以下內容有效:其他特征從附圖中-特別從多個組件彼此的相對 布置和有效連接中得知。本發(fā)明不同實施方式的特征組合或者不同專利權利要求的特征組 合同樣有可能偏離專利權利要求所選的依賴引用，并由此受到啟發(fā)。這也涉及單獨的附圖 中所示或在其描述中提及的所述特征。這些特征也可與不同權利要求的特征組合。同樣，在 權利要求中提及的用于本發(fā)明其他實施形式的特征可省略。
[0057] 專利權利要求和說明書中提到的特征的數(shù)量應這樣理解，致使恰好存在所述數(shù)量 或比提到的數(shù)量多，無需明確使用副詞"至少"。因此，例如提到元件時，應這樣來理解它，即 恰好存在一個元件、兩個元件或多個元件。所述特征可以通過其他特征來補充或者它們就 是唯一的特征，相應的結果由它們組成。
[0058] 專利權利要求中包含的參考標記并不限制受專利權利要求保護的對象的范圍。它 們僅用于使專利權利要求更容易理解這一目的。
[0059] 附圖簡述
[0060]接下來將參考附圖并借助實施例來進一步闡述和描述本發(fā)明。
[0061] 圖1示出了逆變器，該逆變器具有升降電壓變換器、電壓中間電路和換極器，其中 升降電壓變換器的開關和換極器的橋開關的開關狀態(tài)表明在滯后于交流電壓的交流電流 上交流電壓半波即將結束。
[0062] 圖2示出了根據(jù)圖1的逆變器且該逆變器具有過渡至交流電壓下一個半波時所示 開關狀態(tài)。
[0063] 圖3以示出了根據(jù)圖1和2的逆變器且該逆變器具有交流電壓下一個半波開始時所 示開關位置。
[0064] 圖4示出了逆變器，在該逆變器中設置了降壓變換器和反向定向的升壓變換器的 組合作為雙向DC/DC轉換器來代替升降電壓變換器，此外該逆變器具有如圖1和2所示逆變 器的電壓中間電路和換極器。
[0065] 圖5示出了逆變器，在該逆變器中雙向DC/DC轉換器由具有反向反轉方向的兩個反 激變換器構成，此外該逆變器具有如圖1至4所示逆變器的電壓中間電路和換極器。
[0066] 圖6示出了電壓中間電路上中間電路電壓和流過電壓中間電路電流的時間曲線， 該曲線超過借助圖1至5所示逆變器中的其中一個輸出的交流電流的一個周期。
[0067] 圖7示出了滯后于圖1至5所示相應逆變器的交流電流輸出端上的交流電壓的交流 電流，該交流電流由相應逆變器的換極器由圖6所示電流形成。
[0068]圖8示出了逆變器，在該逆變器中雙向DC/DC轉換器由具有附加開關的對稱降壓變 換器構成。
[0069] 附圖描述
[0070] 圖1中示出的逆變器1在直流電流輸入端2和后面的電壓中間電路7之間具有升降 電壓變換器11，該直流電流輸入端包括兩個極3和4以及包括具有中間電路電容器5的輸入 電壓中間電路6,后面的電壓中間電路包括兩個極8和9以及中間電路電容器10。升降電壓變 換器11具有開關12、另一開關13以及在升降電壓變換器的常規(guī)布置中簡單扼流線圈形式的 儲能扼流裝置14。也就是說，可通過開關12將儲能扼流裝置14的接口 15與直流電流輸入端2 的極4連接。儲能扼流裝置14的另一接口 16如接口 15-樣連接在同一繞組上，該接口與電壓 中間電路7的極9連接;并且儲能扼流裝置14的接口 15可通過另一開關13與電壓中間電路7 的另一極8連接。
[0071] 通過互相調整定時控制開關12和13可形成經過電壓中間電路7流至換極器17的電 流。特別可以半波形式形成交流電流，并借助換極器將具有半波形式變替極性的交流電流 輸出端20的兩個接口 18和19與極8和9連接。換極器17具有兩個半橋21和22且該半橋分別具 有兩個橋開關23和24或25和26。在施加在交流電流輸出端20上的交流電壓的半波期間，換 極器的橋開關23和26如所示那樣關閉，然后在下一個半波期間將交叉布置的橋開關24和25 關閉，其中隨后打開兩個其他的橋開關23和26。當以這種方式在交流電流輸出端20上發(fā)出 的交流電流與交流電壓同相時，即交流電流既不超前于也不滯后于交流電壓，因此不存在 偏離零的移相角時，電流在交流電壓每個完整的半波期間在圖1中用箭頭27標明的方向上 流經線圈14以及經過電壓中間電路7流至換極器17。然而，當交流電流超前于或滯后于交流 電壓時，即在交流電流和交流電壓之間有相移時，在交流電壓的每個半波期間和另外在半 波之間過渡處經過電壓中間電路7的電流方向會改變一次。后者是必要的，以便電流在換極 器17變換極性時保持其在交流電流輸出端20上的方向。
[0072]流經電壓中間電路7的電流Iz的改變，以及在電壓中間電路7上電壓Uz的所屬曲線 針對這種情況示在圖6中示出，即由逆變器1輸出的交流電流I滯后于交流電流輸出端20上 的交流電壓U。交流電流I和交流電壓U的曲線在圖7中示出。在根據(jù)圖7的交流電壓U過零點 期間，換極器17變換接口 18和19相對于電壓中間電路7的極8和9的極性。為了交流電流I可 遵守根據(jù)圖7的正弦曲線，在電壓Uz過零點期間根據(jù)圖6的電流Iz必須改變其符號，并且隨著 交流電流I和交流電壓U之間移相角的增大，電流強度增加。
[0073]在交流電壓的每個半波期間反轉電流方向不嚴格獨立于交流電流和交流電壓之 間的移相角的符號，因為當電流強度為零時，即在持續(xù)過零點時變換方向。方向的反轉在以 下情況下也不困難，即當交流電流超前于交流電壓時必須將每個半波末端已經為負的電流 改變成圖1箭頭27方向的正電流，因為對此可將施加在直流電流輸入端2的極3和4之間的輸 入直流電壓28用作驅動力。另外的情況是，當電流滯后于交流電壓時，即在如圖6和7中所示 移相角為負時，電流在圖1中用箭頭27標明的正方向必須反轉。為此，在交流電壓過零點時 交流電流輸出端20上沒有足夠的驅動力可供使用。換句話說，在直流電流輸出端20上的微 量瞬間電壓的情況下，用于通過儲能扼流裝置14反轉電流方向所需電壓時間面積僅在較長 時間后才達到。然而，這個時間可通過以下描述的方法縮短。
[0074]圖2示出了開關12和13以及橋開關23至26的開關狀態(tài)用于在較短時間內將通過儲 能扼流裝置14反轉正電流的方向變成具有相反反向的負電流，但電流強度相同。為此，通過 打開開關23將電壓中間電路7從交流電流輸出端20分開。相反將開關24關閉，以使交流電流 輸出端20的兩個接口 18和19通過橋開關24和26短路。可替代地，也可相對于根據(jù)圖1的開關 位置打開開關26并且關閉開關25,以達到與將電壓中間電路7從交流電流輸出端20分開以 及使接口 18和19短路相同的效果。通過短接接口 18和19，提供了用于接口 18和19之間交流 電流的空轉路徑，接口 18和19之間的交流電流可在隨后施加少量電壓時可繼續(xù)流過該空轉 路徑。繼續(xù)打開開關12并關閉開關13。由此通過儲能扼流裝置14將電流轉換到開關13上，并 且當電流在旋轉箭頭29方向流動時，給電壓中間電路7，即其中間電路電容器10充電。這樣 一來經過中間電路電容器10的中間電路電壓上升，直至電流回到零并且緊接著電壓中間電 路7在用旋轉箭頭30標示的反轉方向上通過儲能扼流裝置14再次放電。當放電結束時，電流 如希望的那樣以反轉方向但電流強度與此前一樣流經儲能扼流裝置14。本文描述的過程持 續(xù)由儲能扼流裝置14和電壓中間電路7形成的諧振電路的半個諧振周期，即;，其中L 是儲能扼流裝置14的電感以及C是中間電路電容器10的電容。此外，同時進一步流過接口 18 和19之間的空載路徑的交流電流不受本文描述的過程的影響。
[0075]在該時期之后開始操作逆變器，如圖3所示。將橋開關25關閉，將換極器17的橋開 關26打開，以便將交流電流輸出端20在相對于圖1反轉的極性中連接在電壓中間電路7上。 在圖1中接口 18與極8連接并且接口 19與極9連接，而根據(jù)圖3接口 18與極9連接并且接口 19 與極8連接。開關12和13被再次互相調整地高頻定時，這次為了在升高電壓中間電路7和輸 入電壓中間電路6之間的電壓時使根據(jù)圖2引起的電流在通過箭頭32標明的方向上經儲能 扼流裝置14繼續(xù)流動或使其適應當前有效的電流理論值。
[0076] 在圖1至3所示逆變器1的實施形式中升降電壓變換器11形成在直流電流輸入端2 和電壓中間電路7之間的雙向DC/DC轉換器31，而在圖4所示逆變器1的實施形式中，形成由 降壓變換器33和升壓變換器34組合而成的此類雙向DC/DC轉換器，該降壓變換器包括扼流 線圈50形式的儲能扼流裝置14,該升壓變換器包括另一扼流線圈51形式的另一儲能扼流裝 置37,其中降壓變換器33從直流電流輸入端2定向至電壓中間電路7,而升壓變換器34在反 轉的方向上從電壓中間電路7定向至直流電流輸入端2。降壓變換器33相當于根據(jù)圖1至3的 升降電壓變換器11，除了將二極管45設置為開關元件35，通過該開關元件可將儲能扼流裝 置14的接口 15與電壓中間電路7的極8連接。因此，在打開開關12時，電流通過扼流線圈50在 箭頭27方向上轉換到二極管45上，而不需要為此操作開關。然而，為了使電壓中間電路7的 中間電路電容器10在充電之后又再次放電，必須關閉另一開關36。該另一開關36在此這樣 布置，使得在其關閉時電壓中間電路7在箭頭32的反方向上流過另一扼流線圈51，該扼流線 圈與開關36和另一二極管38-起共同形成升壓變換器34。因此，從電壓中間電路7流向直流 電流輸入端2的負電流由升壓變換器34引導，而正電流則由降壓變換器33引導。在將電能緩 存在電壓中間電路7的情況下在此使用在交流電壓的每個半波終點處并從而在降壓變換器 33運行結束時在箭頭27方向通過扼流線圈50仍相對高的電流，以便在交流電壓的下一個半 波開始時使升壓轉換器34的另一扼流線圈51以箭頭32所示反轉方向上的電流預充電用于 升壓變換器的運行。
[0077] 圖5示出了逆變器1的實施形式，在該實施形式中直流電流輸入端2和電壓中間電 路7之間的雙向DC/DC轉換器31由彼此相對的反轉方向上兩個反激變換器39和40構成。在這 種情況下，儲能扼流裝置14包括具有帶兩個磁耦合繞組42和43的反激變換器39的儲能變壓 器41。繞組42上連接了儲能扼流裝置14的接口 15,該接口可通過開關12與直流電流輸入端2 的極4連接。繞組43上連接了儲能扼流裝置14的接口 16，該接口可與電壓中間電路7的極9連 接。此外，接口 44還連接在第二繞組43上，該接口通過開關元件35，在此也以二極管45形式， 連接在電壓中間電路7的極8上。相應地，另一儲能扼流裝置37具有另一反激變換器40的儲 能變壓器46并具有兩個繞組47和48。在這里，繞組47上連接了另一開關36并且繞組48上連 接了另一二極管38。在交流電流輸出端20上交流電壓的兩個半波之間過渡時，通過打開開 關12和在箭頭27方向經過繞組43的相應電流流動給電壓中間電路7充電，該電壓中間電路 隨后通過關閉開關36進行放電用于通過另一儲能扼流裝置37的繞組47引起在箭頭32方向 上電流強度相同的電流。這樣一來在換極器17改變交流電流輸出端20相對于電壓中間電路 7的極性之后，通過這種方式使另一反激變換器40可立即以通過繞組47的電流并從而在交 流電壓的下一個半波開始時從電壓中間電路7至直流電流輸入端2開始操作。然后在半波曲 線內當電流過下一個零點時電流流動從反激變換器40回到反激變換器39上。但這是在電流 強度為零時進行，因此是沒有問題的。
[0078]此外，圖5還示出了操作控制器49,該裝置控制逆變器的操作并從而特別控制開關 12和36以及橋開關23至26的打開和關閉。
[0079]圖8示出了具有附加開關54的對稱降壓變換器52作為逆變器1的雙向DC/DC轉換器 31的實施例。對稱的降壓變換器被構造成關于中心線53對稱。中心線53連接輸入中間電路6 的中點和電壓中間電路9的中點，該輸入中間電路在此具有優(yōu)選容量相同的兩個中間電路 電容器5'和5"，該電壓中間電路9在此同樣具有兩個中間電路電容器10'和10"。在這種情況 下，兩個開關12'和12"、兩個扼流線圈50'、50"以及兩個二極管45'、45"，除了二極管45'和 45"的流通方向以及開關12'和12"以及開關12'和12"的非平行二極管55'和55"的流通方 向，關于中心線53對稱布置，其中二極管45 '和45"之間的中點與中心線53連接。包括所述對 稱降壓變換器和輸出側的換極器17的逆變器1例如從DE 10 2010 035 020 Al已知。但是已 知的逆變器跟DE 10 2010 035 020 Al中的陳述相反，僅非常有限地具有無功功率能力。相 反，在圖8所示逆變器1中，通過附加的開關54實現(xiàn)不受限制的無功功率能力。該開關54可用 作升壓變換器開關，其中打開的開關12'和12"的非平行二極管55'和55"充當升壓變換器二 極管。此外，根據(jù)本發(fā)明可借助開關54通過箭頭27'和27"所示扼流線圈50'和50"致使電流 方向反轉，通過將開關54關閉半個諧振周期這種方式進行。在這種情況下，通過扼流線圈 50'和50"和中間電路電容器10'和10"形成唯一的諧振電路。因此，通過補充一個開關54可 在基本上已知的逆變器上提供具有極小失真率的無功功率能力。
[0080] 參考標記列表 [0081 ] 1 逆變器
[0082] 2 直流電流接口
[0083] 3 極
[0084] 4 極
[0085] 5 中間電路電容器
[0086] 5' 中間電路電容器
[0087] 5" 中間電路電容器
[0088] 6 輸入電壓中間電路
[0089] 7 電壓中間電路
[0090] 8 極
[0091] 9 極
[0092] 10 中間電路電容器
[0093] 10'中間電路電容器
[0094] 10"中間電路電容器
[0095] 11 升降壓變換器
[0096] 12 開關
[0097] 12' 開關
[0098] 12" 開關
[0099] 13 開關
[0100] 14 儲能扼流裝置
[0101] 15 接口
[0102] 16 接口
[0103] 17 換極器
[0104] 18 接口
[0105] 19 接口
[0106] 20 交流電流輸出端
[0107] 21 半橋
[0108] 22 半橋
[0109] 23 橋開關
[0110] 24 橋開關
[0111] 25 橋開關
[0112] 26 橋開關
[0113] 27 箭頭
[0114] 28 輸入直流電壓
[0115] 29 旋轉箭頭
[0116] 30 旋轉箭頭
[0117] 31 DC/DC 轉換器
[0118] 32 箭頭
[0119] 33 降壓變換器
[0120] 34 升壓變換器
[0121] 35 開關元件
[0122] 36 開關
[0123] 37 儲能扼流裝置
[0124] 38 二極管
[0125] 39 反激變換器
[0126] 40 反激變換器
[0127] 41 儲能變壓器
[0128] 42 繞組
[0129] 43 繞組
[0130] 44 接口
[0131] 45 二極管
[0132] 45' 二極管
[0133] 45" 二極管
[0134] 46 儲能變壓器
[0135] 47 繞組
[0136] 48 繞組
[0137] 49 操作控制器
[0138] 50 扼流線圈
[0139] 50'扼流線圈
[0140] 50"扼流線圈
[0141] 51 扼流線圈
[0142] 52 對稱降壓變換器
[0143] 53 中心線
[0144] 54 開關
[0145] 55'非平行二極管
[0146] 55"非平行二極管
[0147] L 電感
[0148] C 電容
[0149] Uz 電壓中間電路7上的電壓
[0150] Iz 通過電壓中間電路7的電流
[0151] U 交流電流輸出端20上的交流電壓
[0152] I 通過交流電流輸出端20的交流電流
【主權項】
1. 一種用于操作具備無功功率能力的逆變器(I)的方法，所述逆變器包括 -電壓中間電路(7)和 -換極器（17)， 其中所述電壓中間電路(7)的極(8、9)能夠借助于不同配置的所述換極器（17)與交流 電流輸出端(20)的接口（18、19)連接，以改變所述交流電流輸出端(20)相對于所述電壓中 間電路(7)的極性， 其中所述方法包括，在所述交流電流輸出端(20)上的交流電流(I)和交流電壓之間(U) 之間有相移時，反轉流過所述電壓中間電路(7)的電流的方向， 其特征在于，反轉流過所述電壓中間電路(7)的電流的方向包括以下步驟： -將所述交流電流輸出端(20)從所述電壓中間電路(7)分開， -在所述交流電流輸出端(20)從所述電壓中間電路(7)分開時，提供所述交流電流輸出 端(20)的接口（ 18、19)之間的空載路徑， -當借助所述換極器（17)改變所述交流電流輸出端（20)相對于所述電壓中間電路(7) 的極性時，再次連接所述交流電流輸出端(20)與所述電壓中間電路(7)。2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述交流電流輸出端(20)通過打開所述換 極器(17)的橋開關(23至26)從所述電壓中間電路(7)分開。3. 根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于，短接所述交流電流輸出端(20)的所述 接口（ 18、19)以提供所述空載路徑。4. 根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于，所述交流電流輸出端(20)的所述接口（18、 19)通過所述換極器(17)的橋開關(23至26)短接。5. 根據(jù)權利要求2和權利要求4所述的方法，其特征在于，所述電壓中間電路(7)具有兩 個極，并且為了將所述交流電流輸出端(20)從所述電壓中間電路(7)分開和為了短接所述 交流電流輸出端(20)的所述接口（18、19)，將與所述電壓中間電路(7)的同一極(8)連接的 所述換極器(17)的橋開關(23、25)打開并將所述換極器(17)的其他橋開關(24、26)關閉。6. 根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于，在相移時，所述交流電流（I) 滯后于所述交流電流輸出端(20)上的所述交流電壓(U)。7. 根據(jù)權利要求1至6中任一項所述的方法，其特征在于，通過所述電壓中間電路(7)的 電流借助雙向DC/DC轉換器(31)形成。8. 根據(jù)權利要求7所述的方法，其中所述雙向DC/DC轉換器具有至少一個儲能扼流裝置 (14)，其中 -所述儲能扼流裝置(14)的接口（15)能夠通過開關（12)與直流電流輸入端(2)的極(4) 連接， -所述儲能扼流裝置(14)的另一接口（16)與所述電壓中間電路(7)的極(9)連接，以及 -所述儲能扼流裝置（14)連接在所述儲能扼流裝置(14)如所述另一接口（16) -樣的繞 組(43)上的所述或另一接口（15、44)能夠通過開關元件（35)與所述電壓中間電路(7)的另 一極(8)連接， 其特征在于，在所述交流電流輸出端（20)處的所述交流電流（I)滯后于所述交流電壓 (U)的情況下反轉流過所述電壓中間電路(7)的電流的方向還包括以下步驟： -以流經所述儲能扼流裝置(14)的電流對所述電壓中間電路(7)進行充電，和 -使所述電壓中間電路(7)通過所述儲能扼流裝置（14)或通過另一儲能扼流裝置(37) 進行放電。9. 根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，將所述儲能扼流裝置（14)的接口（15)與所 述直流電流輸入端(2)連接的所述開關（12)打開，以便用流經所述儲能扼流裝置（14)并且 轉換到所述開關元件(35)上的電流對所述電壓中間電路(7)進行充電。10. 根據(jù)權利要求8或9所述的方法，其特征在于，將所述電壓中間電路(7)與所述交流 電流輸出端(20)再次連接之后操作所述DC/DC轉換器(31)，使得在所述電壓中間電路(7)放 電時由所述儲能扼流裝置(14)或所述另一儲能扼流裝置(37)引起的電流繼續(xù)流動。11. 根據(jù)權利要求8至10中任一項所述的方法，其特征在于，所述開關元件(35)是另一 開關（13)，所述另一開關（13)為了在由所述儲能扼流裝置（14)和所述電壓中間電路(7)構 成的諧振電路的半個諧振周期給所述電壓中間電路(7)充電或放電而被關閉。12. 根據(jù)權利要求8至10中任一項所述的方法，其特征在于，所述開關元件(35)是二極 管(45)，其中設置了另一開關(36)，所述另一開關(36)為了在由所述儲能扼流裝置（14)或 所述另一儲能扼流裝置(37)和所述電壓中間電路(7)構成的諧振電路的四分之一諧振周期 內通過所述儲能扼流裝置(14)或所述另一儲能扼流裝置(37)使所述電壓中間電路(7)放電 而被關閉。13. -種用于操作具備有無功功率能力的逆變器(1)的方法，所述逆變器包括 -雙向DC/DC轉換器(31)， -電壓中間電路(7)和 -換極器（17)， 其中所述雙向DC/DC轉換器具有至少一個儲能扼流裝置(14)，其中 -所述儲能扼流裝置(14)的接口（15)能夠通過開關（12)與直流電流輸入端(2)的極(4) 連接， -所述儲能扼流裝置(14)的另一接口（16)與所述電壓中間電路(7)的極(9)連接，以及 -所述儲能扼流裝置（14)連接在所述儲能扼流裝置(14)如所述另一接口（16) -樣的繞 組(43)上的所述或另一接口（15、44)能夠通過開關元件（35)與所述電壓中間電路(7)的另 一極(8)連接， 其中所述電壓中間電路(7)的極(8、9)能夠借助不同配置的所述換極器（17)與交流電 流輸出端(20)的接口（18、19)連接，以改變所述交流電流輸出端(20)相對于所述電壓中間 電路(7)的極性，以及 其中所述方法包括，當借助所述換極器(17)在所述交流電流輸出端的交流電壓的半波 之間改變所述交流電流輸出端(20)相對于所述電壓中間電路(7)的極性時，在所述交流電 流輸出端(20)上的交流電流(I)和交流電壓(U)之間有相移時，反轉流過所述電壓中間電路 (7)的電流的方向， 其特征在于，在所述交流電流輸出端（20)處的所述交流電流（I)滯后于所述交流電壓 (U)的情況下反轉流過所述電壓中間電路(7)的電流的方向包括以下步驟： -以流經所述儲能扼流裝置(14)的電流對所述電壓中間電路(7)進行充電，和 -使所述電壓中間電路(7)通過所述儲能扼流裝置（14)或通過另一儲能扼流裝置(37) 進行放電。14. 根據(jù)權利要求13所述的方法，其特征在于，在所述交流電流輸出端(20)處的所述交 流電流(I)滯后于所述交流電壓(U)的情況下反轉流過所述電壓中間電路(7)的電流的方向 還包括以下步驟： -將所述交流電流輸出端(20)從所述電壓中間電路(7)分開， -在所述交流電流輸出端(20)從所述電壓中間電路(7)分開時，提供所述交流電流輸出 端(20)的接口（ 18、19)之間的空載路徑， -當借助所述換極器（17)改變所述交流電流輸出端（20)相對于所述電壓中間電路(7) 的極性時，再次連接所述交流電流輸出端(20)與所述電壓中間電路(7)。15. -種具備無功功率能力的逆變器(1 )，包括： -雙向DC/DC轉換器(31)， -電壓中間電路(7)， -換極器（17)和 -操作控制器(49)， 其中，所述換極器（17)連接在所述電壓中間電路(7)的極(8、9)和交流電流輸出端(20) 的接口（18、19)之間， 其特征在于，所述操作控制器(49)被配置為使得它根據(jù)上述權利要求中任一項所述的 方法來操作所述逆變器(1)。16. 根據(jù)權利要求15所述的逆變器（1 )，其特征在于，所述雙向DC/DC轉換器(31)具有至 少一個儲能扼流裝置(14)， 其中 -所述儲能扼流裝置(14)的接口（15)能夠通過開關（12)與直流電流輸入端(2)的極(4) 連接， -所述儲能扼流裝置(14)的另一接口（16)與所述電壓中間電路(7)的極(9)連接，以及 -所述儲能扼流裝置（14)連接在所述儲能扼流裝置(14)如所述另一接口（16) -樣的繞 組上如所述另一接口（16)的所述一個或另一接口（15、44)能夠通過開關元件(35)與所述電 壓中間電路(7)的另一極(8)連接。17. 根據(jù)權利要求16所述的逆變器（1)，其特征在于，所述儲能扼流裝置（14)包括從所 述直流電流輸入端(2)定向到所述電壓中間電路(7)的降壓變換器(33)的扼流線圈（50)。18. 根據(jù)權利要求17所述的逆變器（1)，其特征在于，另一儲能扼流裝置(37)包括從所 述電壓中間電路（7)定向到所述直流電流輸入端（2)的升壓變換器（34)的另一扼流線圈 (51) 〇19. 根據(jù)權利要求16所述的逆變器（1)，其特征在于，所述儲能扼流裝置（14)包括反激 轉換器(39)的儲能變壓器(41)，所述反激轉換器(39)具有從所述電壓中間電路(7)至所述 直流電流輸入端(2)的反轉方向，并且另一儲能扼流裝置(37)包括另一反激轉換器(40)的 另一儲能變壓器(46)，所述另一反激轉換器(40)具有從所述直流電流輸入端(2)至所述電 壓中間電路(7)的反轉方向。20. 根據(jù)權利要求18或19所述的逆變器（1)，其特征在于，所述儲能扼流裝置（14)和所 述另一儲能扼流裝置(37)的電感(L) 一樣大。21. 根據(jù)權利要求18至20中任一項所述的逆變器（1)，其特征在于，所述另一儲能扼流 裝置(37)的接口能夠通過附加的開關元件連接到所述直流電流輸入端(2)的極(3、4)或連 接到電能的緩沖存儲器的極。22.根據(jù)權利要求17所述的逆變器（1)，其特征在于，所述降壓變換器(33)為對稱的降 壓變換器(52)，它具有兩個關于中心線(53)對稱布置并帶有非平行二極管(55'和55")的開 關（12'和12"）、兩個關于所述中心線(53)對稱布置的扼流線圈（50'、50")和兩個關于所述 中心線（53)對稱布置的二極管(45 '和45 "），其中所述中心線（53)連接輸入電壓中間電路 (6)的中點、所述二極管(45'和45")之間的中點以及所述電壓中間電路(6)的中點，并且其 中開關(54)與所述二極管(45 '和45 ")并聯(lián)連接且沒有直接連接到所述中心線(53)上。
【文檔編號】H02J3/38GK105917569SQ201480073451
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2014年9月3日
【發(fā)明人】J·弗里貝, O·普里奧爾
【申請人】艾思瑪太陽能技術股份公司