專利名稱：逆變器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明在其一般的方面涉及用于直流(DC)功率和單相交流(AC)功率在兩個方向上相互轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)。
詳細地說，本發(fā)明涉及將太陽能電池或光電池(PV)的DC功率轉(zhuǎn)換成AC功率以便直接供電給電力線配電系統(tǒng)或電網(wǎng)系統(tǒng)，但也適用于在受控整流器應用中將AC功率轉(zhuǎn)換成DC功率。
前述類型的系統(tǒng)已為人所知，舉例來說美國專利4,494,180，其中負載由同步電機構成。
后一種系統(tǒng)包括串聯(lián)的DC/DC變換電路或變換器、直流鏈路以及DC/AC逆變電路或逆變器，從而，所述DC鏈路包括并聯(lián)的、作為中間臨時能量存儲元件或緩沖器的電容。DC電源，在本例中為太陽能電池或光電池(PV)陣列，被連接到所述變換器的輸入端；負載，在本例中為同步電機，被連接到逆變器的交流輸出端，而變換器的輸出端則通過前面提到的包括緩沖電容器的DC鏈路被連接到逆變器的直流輸入端。
變換器通常用于將DC電源的DC電壓電平提升到與驅(qū)動AC負載所需的相當?shù)碾娖?。另一個已知的可能性是將DC電源直接連接到逆變器的DC輸入端并將產(chǎn)生的AC輸出電壓通過AC變壓器提升到AC負載所需的電平。用哪一種系統(tǒng)與本發(fā)明無關，而為了說明的需要將會只用前者。
單相逆變器的固有問題是它們向負載提供脈動的電能。當電壓與電流正弦變化時，所得到的功率為平均DC分量加上兩倍AC頻率的正弦分量的和，即vac(t)＝Vcos(ωact)(1)并且
iac(t)＝Icos(ωact)(2)于是pac(t)=vac(t)·iac(t)]]>=VIcos2(ωact)]]>=VI2(1-cos(2ωact))]]>其中vac(t)為峰值為V、角頻率為ωac的時變AC電壓，iac(t)為峰值為I的時變AC電流，pac(t)為時變功率。
在實際中，電壓源逆變器(VSI)由非理想電壓源供電；所述電壓源可能有較高的阻抗，或包括AC電流或電壓分量。比如PV陣列具有輸出電壓取決于電流的非線性輸出特性。因此實際電源提供倍頻功率波紋分量的能力是有限的。這個問題顯示為逆變器DC端上的電壓波紋。這個電壓波紋將會以不受歡迎的諧波失真的形式出現(xiàn)在AC輸出端。
在PV-電網(wǎng)逆變器的情形下的另一個問題會在PV陣列提供波紋功率或部分波紋功率時發(fā)生。最大功率點對于給定的一組輻照度和溫度條件來說為獨特的一組電壓、電流及功率。波紋分量意味著操作偏離了最大功率點，因此所述陣列沒有轉(zhuǎn)換可能得到的那么多的太陽能。
通常，可在逆變器的DC輸入端安置大電容以濾除來自電源的波紋，并且大電容也可起到提供倍頻功率的能量緩沖器的作用。如果用無限大的電容，電源只提供平均的DC分量。在電容的體積、DC端的電壓波紋以及從電源所吸取的功率波紋之間需要進行權衡。
如上所述，特別重要的是PV陣列只提供功率的平均DC分量給逆變器的DC鏈路。如果出現(xiàn)任何電壓波紋，那末也會出現(xiàn)電流和功率波紋。如果是這樣的情形，那么，所述陣列就沒有工作在其最大功率點，從而系統(tǒng)的效率就降低了。
本發(fā)明的目的是使得所述陣列能夠工作在固定功率并處在它的最大功率點，沒有倍頻電壓或電流波紋，以及利用在逆變器的輸入端的有限的電容來實現(xiàn)這個目的。所述電容的值明顯小于傳統(tǒng)上所需的用于抑制直流輸入端的波紋以及交流輸出端的諧波失真的電容值。
存在為提供波紋功率的最小能量存儲要求，而這個要求來自DC鏈路的電容。存儲在電容中的能量為Edc=12Cdcvdc2---(4)]]>因此使用小的電容會導致大的電壓波紋以及比傳統(tǒng)上所用的電容的較高的DC電壓峰值。
根據(jù)本發(fā)明，為逆變器構造了特別的預示功率控制量，這可以是具有功率控制輸入以從那里接收功率控制信號以調(diào)節(jié)提供給負載的AC功率的代表技術發(fā)展水平的逆變器，從而，除了保證在由電源提供的DC功率與輸送給負載的AC功率之間的DC-AC功率平衡的分量之外，根據(jù)本發(fā)明所述預示控制量還包括指示存儲在緩沖電容中的、在某一選定的在緩沖電容上的倍頻電壓波紋分量周期內(nèi)的采樣時間瞬間的能量變化的分量，與某個預先確定的能量值比較，預示功率控制量可由下式表示pinv21=pdc-facCdc(vref2-vdc12),]]>其中pinv21為在采樣周期中提供給逆變器的功率，pdc為DC-DC變換器提供的功率，fac為AC電網(wǎng)系統(tǒng)的頻率，Cdc為緩沖電容的容量，vref為參考電壓，而vdc1為緩沖電容在采樣時刻的電壓值，采樣時刻可選為波紋電壓周期的某一點(相位)，在所述點波紋電壓處在其最小、最大或平均值。
根據(jù)本發(fā)明，通過利用預示功率控制量這樣控制逆變器，可以確保緩沖電容上的波紋電壓能保持在預先確定的最小值、預先確定的最大值或預先確定的平均值，并且通過結合在不同采樣時間瞬間的前向控制量，可確保波紋電壓處在預先確定的范圍。
下面將通過參考附圖來更詳盡地描述本發(fā)明，附圖中


圖1(a)和圖1(b)展示了用于將DC功率轉(zhuǎn)換成AC功率的基本電路配置，參照以上提及的圖，每個配置具有DC電源DC-SO、逆變器INV、AC負載AC-LO和相應的變壓器TR和變換器CO，如圖所示。
圖2展示了電壓源逆變器的示意圖，其中有緩沖電容器Cdc、受控開關S1-S4、濾波器Lac和AC負載eac。
圖3展示了被結合在某個系統(tǒng)中的圖2中的逆變器，用以將所述電源DC-SO的DC功率轉(zhuǎn)換為在所述負載eac處的單相AC功率。
圖4展示了用于圖2及圖3中的開關的電子電路圖。
圖5展示了圖3電路中的、作為相位角θ(單位為度)函數(shù)的、在輸送給負載的AC電壓一個周期中的歸一化功率、電壓和電流值的示意圖。
圖6展示了對于不同的緩沖電容器的歸一化電容值歸一化波紋電壓的簡圖。
圖7和圖8展示了在不同功率電平下分別對最小值和最大值進行前向控制的情況下歸一化波紋電壓的簡圖。
圖9展示了圖3的實施本發(fā)明的系統(tǒng)的功能示意圖。
概括地說，參照圖1及圖2，逆變器用來將輸入DC電壓轉(zhuǎn)換成具有受控的幅度及頻率的輸出AC電壓。最常用的拓撲為電壓源逆變器(VSI)，如圖2所示?，F(xiàn)有的許多PV逆變器利用線路變壓器來將陣列電壓幅度與電網(wǎng)相匹配，如圖1(a)所示。這種情況的逆變器的輸出通常明顯低于電網(wǎng)電壓的幅度，而變壓器將所述電壓提升到電網(wǎng)的電平。另外，由于陣列被直接連接到逆變器的輸入端，所以，逆變器控制系統(tǒng)通常會調(diào)節(jié)PV的功率流量以便從陣列吸取最多的能量。這種技術被稱為最大功率點跟蹤(MPPT)。
當前面連接到DC-DC變換器時，如圖1(b)所示，逆變器直接連接到電網(wǎng)，并且其輸出幅度接近電網(wǎng)的電壓；電網(wǎng)與逆變器頻率相同，但在逆變器與電網(wǎng)電壓之間有些許的取決于功率流量的相位錯位。中間DC-DC變換器的使用能夠免除線路變壓器的相當多的重量。如果需要隔離，則可使用利用高頻變壓器的DC-DC變換器電路，而這個變壓器明顯地小而輕。所述DC-DC變換器通常實現(xiàn)MPPT功能。
根據(jù)本發(fā)明提議的方法使用展示在圖1(b)中的拓撲利用DC-DC變換器來提供從陣列電平到某個適合于逆變器入網(wǎng)工作的電平的電壓提升。在逆變器與DC-DC變換器之間的DC鏈路則有與傳統(tǒng)逆變器相比較小的電容。
對于給定的功率吞吐量，脈動功率分量總是相同的，并且將完全由DC電容器供給。然而，由于使用了比傳統(tǒng)逆變器明顯較小的電容器，便產(chǎn)生了大波紋及高峰值的DC電壓。眾所周知存儲在電容器內(nèi)的能量隨電壓的平方變化，對于同樣的能量轉(zhuǎn)換，需要在電容器的體積與出現(xiàn)在DC鏈路上的峰值電壓之間相互折衷。
在出現(xiàn)較大的DC總線波紋的情形下，控制機制以高的速率作出響應，以便保持AC輸出端的正弦電流。DC電壓的包絡線必須被限定在安全的工作極限內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明，這可以通過控制經(jīng)過逆變器的功率流量以便平衡來自PV陣列的輸入功率并且調(diào)節(jié)存儲在電容器中的能量來實現(xiàn)。通過平衡輸入能量、存儲在電容器中的能量以及輸出給電網(wǎng)的能量，DC電壓的包絡線可保持在所期望的范圍。根據(jù)本發(fā)明的實現(xiàn)這一目的的控制技巧將在下面更詳盡地介紹。
DC鏈路中具有小電容器的獨特優(yōu)點是可使用非電解質(zhì)類型的電容器而不會在成本與體積上帶來明顯的壞處。由于通常被用于DC鏈路存儲元件的電解電容器常常是限制逆變器壽命的元件，因此可以期待可靠性及壽命將能明顯改善。另外，電解電容器還限制了逆變器的工作溫度，因為它的可靠性及壽命對溫度特別敏感。避免使用這種類型的電容器擴展了所要求可靠性與工作溫度的范圍，并且提供了對于逆變器冷卻、封裝以及工作場所的自由度。
另外，在這個實施例中，分離DC-DC變換器用于將DC鏈路與陣列分隔。人們有意使陣列工作于最大功率點，在DC-DC變換器的輸入端有固定的電壓及電流。而在其輸出端，它輸送固定的功率給DC鏈路，電壓則由于雙倍線頻波紋而允許在大的工作范圍內(nèi)變化。因此，變換器實現(xiàn)了電壓電平的變換，避免了在陣列處的脈動功率，并且使陣列工作于最大功率點。
如果需要電隔離，則所述DC-DC變換器還可運用使用小的高頻變壓器的拓撲來實現(xiàn)。當與使用電網(wǎng)頻率變壓器相比時，這導致較小且較輕的系統(tǒng)。另外，多個DC-DC變換器可并行工作，從而提供了一定程度的模塊化及可擴展的能力。陣列也可分成任意大小的板的組合，并且每組可被控制為工作在其最大功率點。
所建議的操作模式及總體系統(tǒng)拓撲的優(yōu)點可歸納如下■小的DC鏈路電容器■DC鏈路的波紋分量不會引起AC輸出端的諧波失真■受控的DC鏈路電壓■固定的脈寬調(diào)制(PWM)開關頻率■AC電壓及電流頻譜與非對稱均勻采樣PWM的情形相當■具有快速瞬態(tài)響應的AC電流控制■在功率因數(shù)為1的情形下運轉(zhuǎn)■低輸出失真■最大功率點跟蹤■陣列的靈活配置■通過增加PV板及并行DC-DC變換器而得到的對系統(tǒng)進行擴展的潛力用于所建議的PV-電網(wǎng)功率變換器系統(tǒng)的電路拓撲如圖3所示。DC-DC變換器的拓撲并沒有規(guī)定。在文獻中報道了許多合適的DC-DC變換器拓撲，并且都被普遍地應用。
特定電路的選擇取決于以下因素■額定功率■電隔離的必要性
■輸入及輸出電壓電平■所需的性能等級所述逆變器為傳統(tǒng)的具有四個開關S1-S4的VSI。開關為半導體器件如金屬氧化物場效應三極管(MOSFET)或絕緣柵雙極型三極管(IGBT)加上反并聯(lián)二極管，如圖4所示。
開關由脈寬調(diào)制(PWM)開關信號控制，如同普遍應用的那樣。
本實施例的要求是所述DC-DC變換器能工作于某個vdc為獨立值的控制模式，而idc、ipv或vpv其中之一被控制以調(diào)節(jié)功率流量。這些值中只有一個需要被控制，而其它的則由輸入-輸出功率平衡和PV陣列的電壓—電流特性來約束。
通常變換器的開關頻率比輸出的AC頻率高很多。而且，電流調(diào)節(jié)的瞬態(tài)響應也比AC基波周期(1/fac)快很多。因此，把逆變器看作具有連續(xù)的輸入及輸出波形是成立的。DC輸入、AC輸出以及儲存在DC鏈路電容器中的能量之間的能量平衡，可由下列等式給出pdc＝vdcidc(5)vdc=1Cdc∫(idc-iinv)dt---(6)]]>pac＝vaciac(7)pac≈pdc(8)其中pdc為由所述MPPT DC-DC變換器輸送的功率。
來自陣列的功率變化相對緩慢，于是這個功率可在AC基波周期內(nèi)近似為常數(shù)；pac為逆變器AC功率，可近似等于輸入功率；vdc為DC鏈路電壓。由于Cdc與傳統(tǒng)逆變器相比較小，因此會有明顯的倍頻波紋分量(頻率為2fac)；idc為MPPT DC-DC變換器的進入逆變器DC鏈路的電流輸出。由于DC-DC變換器工作于固定功率，所以vdc中的波紋導致idc中的波紋；iac為逆變器的AC電流；
iinv為進入逆變器橋的平均電流，即輸入電流idc與進入電容器的電流之差；vac為逆變器AC端的平均電壓。vac及iinv是在PWM開關時間基礎上平均的。
圖5展示了DC鏈路在逆變器工作于功率因數(shù)為1的輸出情形下的波形。獨立的軸為相位角θ，其中θ＝2πfact。應變量則已經(jīng)按以下方式歸一化p′ac＝pac/Pacv′ac=vac/2Eac2]]>i′dc＝idc/Ibasei′inv＝iinv/Ibase其中，Pac為標稱逆變器AC功率，Eac為電網(wǎng)的標稱均方根電壓，以及，Ibase=Pac/(Eac2).]]>DC電容器的基本值C′dc也可以由以下公式確定Ybase=Pac/(2Eac2)]]>⇒2πfacCbase=Pac/(2Eac2)]]>⇒Cbase=Pac/(4πfacEac2)]]>于是，C′dc＝Cdc/Cbase其中Ybase為基導納，Cbase為基電容量。
圖5展示了對于正弦輸出電壓與電流，p′ac如何在零與兩倍的標稱輸出之間隨頻率2fac變化。DC電容器的值C′dc為1，這與傳統(tǒng)的逆變器應用相比較小。v′dc具有明顯的2fac波紋分量以及其它諧波分量。應當指出，v′dc應當永遠大于1以避免過調(diào)制，而最大值則由變換器元件的額定電壓來限定。iinv及idc也有明顯的諧波分量。
圖6展示了當工作于標稱功率時改變電容量對DC電壓包絡線的影響。當電容量減小時電壓波紋的峰峰幅度增加了。在這個圖中為了避免過調(diào)制而限定了電壓包絡線的最小值v′dc＝1.2。結果是，減小電容量增加了包絡線的最大值。另一種方式是規(guī)定最大電壓電平為半導體開關的額定電壓的某個百分數(shù)。于是，包絡線的最小值將會隨較小的電容量而較低。
當平均輸入功率等于平均輸出功率時，暫時不計損耗，平均DC電容電壓為常數(shù)，而波紋則為周期性的。即vdc(θ)＝vdc(θ+nπ)(9)其中n為整數(shù)。
因此，由于波紋電壓與逆變器的輸出同步，最大DC電壓可在相角點θ＝π/4及θ＝5π/4附近被捕捉到。而最小電壓則在θ＝3π/4及θ＝7π/4附近。對于小的波紋，平均電壓出現(xiàn)在接近零、π及2π附近。然而，存儲在電容器的能量相對于電壓為非線性，因此對于大的電壓擺幅，這些相位角卻不是平均電壓出現(xiàn)的點。
控制方法的目的是調(diào)節(jié)DC電壓并同時產(chǎn)生受控的、沒有低階失真(即fac的諧波)的AC電流。由于DC電壓預期會有較大的波紋分量，所以電壓的峰值應處于安全的工作范圍，并且波紋不應影響AC波形的失真。
平均輸入功率只在穩(wěn)態(tài)工作時等于輸出功率。通常，來自PV陣列的功率不停地變化，而且電網(wǎng)的干擾或電網(wǎng)電壓的變化也會影響功率平衡。另外，變換器損耗則代表了對整體控制方案的固定干擾。這個不平衡將導致DC電容器電壓偏離所期望的電平。
方便地采樣DC電壓的點為相位角θ＝0，π，2π等處。因此，電壓采樣間隔被定義為這些樣值之間的周期，為1/(2fac)。控制機制應當這樣工作，以便使在這些點的采樣電壓等于參考值vref。vref的選擇應考慮在滿載條件下所希望的波紋，從而使最大及最小電平不會超出安全工作范圍。
通過調(diào)節(jié)AC功率而使采樣電壓跟隨vref。下面的方程式說明了DC電容器在兩次采樣之間的能量平衡
Edc21-Einv21=12Cdc(vdc22-vdc12)---(10)]]>其中Edc21為在采樣周期中由DC-DC變換器輸送給DC鏈路的能量；Einv21為提供給逆變器輸入的能量，并假設逆變器無損耗而其輸入與輸出功率相等；vdc1與vdc2為在每個采樣時刻的電壓。
由于PV輸入功率(pdc)與電壓采樣周期相比變化緩慢，所以在這期間輸送的能量為Edc21=pdc2fac---(11)]]>如果測量的電壓偏離參考值(vref)，這種情況可在下一采樣周期通過改變功率平衡使得vdc2＝vref來矯正，如下所示從方程式(10)得到Einv21=Edc21-12Cdc(vref2-vdc12)]]>⇒Pinv212fac-12Cdc(vref2-vdc12)]]>⇒pinv21=pdc-facCdc(vref2-vdc12)---(12)]]>其中pinv21為在采樣周期內(nèi)輸送給逆變器的功率。
功率項有兩個分量一個(pdc)實現(xiàn)DC-AC功率平衡，而另一個矯正電壓誤差。由系統(tǒng)中的損耗引起的功率平衡的誤差導致穩(wěn)態(tài)能量誤差，也涉及穩(wěn)態(tài)DC電壓誤差。
通過控制饋送到電網(wǎng)的AC電流的幅度及相位來調(diào)節(jié)逆變器功率(pinv)。
圖5展示了DC鏈路量的特性波形。為了控制的需要，可以在其最大值及最小值時刻，即，在相位角45°、135°、215°和315°處對DC電壓vdc采樣。
為了正常操作，DC電壓由上限及下限值來限制。最小值為 為峰值AC電壓。低于這個電壓電平PWM逆變器控制進入過調(diào)制狀態(tài)，這會導致在AC輸出端的諧波失真，并最終失去控制。上限電壓受所有半導體器件及DC鏈路的最大安全操作電壓的約束。
設定目標DC電壓的電平有三種基本選擇控制電壓波紋的最小值；控制電壓波紋的最大值；兩者的結合。
控制最小值電平當控制DC電壓包絡線的最小電平時只需測量電壓的最小值。然后這些點被調(diào)節(jié)到接近 并考慮實際的安全余地。電壓波紋的幅度取決于DC電容器的功率輸出及大小，因此最大值會達到某個可預測的電平，如圖7所示。
控制最大值電平圖8展示了電壓最大值的控制。在這種情況下只需測量最大值，而根據(jù)最大安全操作電壓設定其電平。
控制最小值/最大值電平最普遍的情形是考慮既調(diào)節(jié)最小值又調(diào)節(jié)最大值，因此需要測量兩者。利用這種技術，電壓包絡線可被控制在安全操作范圍內(nèi)的任意點。兩個普通的選擇包括1.將包絡線的平均值設定在固定電平，使其處在或接近安全范圍的中點，或處在某個最佳工作點；2.根據(jù)負載情況動態(tài)改變包絡線的位置。
圖9展示了控制信息流，即如圖1(b)所示的普通類型的DC-AC功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的信號，所述系統(tǒng)包括串聯(lián)或前后排列的DC電源(PV陣列)DC-SO、DC-DC變換器、DC-AC逆變器INV和AC負載(電網(wǎng))AC-LO。
控制電路包括以下幾塊(如虛線框內(nèi)所示)1.PV陣列(輸入isol及vpv，輸出ipv)2.具有MPPT控制器的變換器CON(輸入ipv、vdc及v*pv，輸出idc及vpv)
3.緩沖電容器的模型(輸入idc及iinv，輸出vdc)4.用于實施本發(fā)明的緩沖電容器電壓的預示控制器(輸入idc、vdc及vref，輸出pinv21)5.逆變器INV(輸入eac、vdc及pinv21，輸出iinv及iac)在虛線框1中，獨立參數(shù)為陽光，在此由isol來表示。依賴于呈現(xiàn)在變換器CON輸入端的負載，工作點(vpv，ipv)由PV陣列的相關特性來決定。最大功率點控制器MPPT，可以是代表技術發(fā)展水平的控制器，具有將輸送的功率vpvipv最大化的功能。因此控制參數(shù)為v*pv。
在虛線框2中是變換器CON，變換器CON是這樣的裝置，通過該裝置，MPPT控制器從PV陣列提取最大功率并將這個功率傳送給逆變器INV及緩沖電容器。應當指出，在緩沖電容器上會有相對較大的波紋電壓，但這個波紋電壓不會對輸入電壓vpv有任何影響，因此也不會降低能從PV陣列獲得的最大功率。具有足夠控制帶寬(即10fac)的MPPT控制器能夠完成這個任務。
虛線框3為聯(lián)系緩沖電容器中流過的電流及其兩端的電壓的差分方程式的方框圖表示形式。
虛線框4為實施本發(fā)明的用于vdc的預示控制器的方框圖表示形式。根據(jù)idc、vdc，這樣調(diào)節(jié)輸出pinv21，使得電容器的電壓vdc在采樣時刻快速準確地跟隨所期望的vref值。從所述表示中可輕易地導出pinv21＝Cdc(v2dc-v2ref)/Ts+vdcidic并且這個由1/z框延遲一個采樣周期Ts的功率前向控制量被提供給逆變器INV的功率控制輸入端。這反映了控制機制操作的預示本性，憑著這個機制，基于檢測到的功率誤差，這樣的功率誤差通過前向控制直接并且在一個采樣間隔內(nèi)被補償。
在虛線框5中，逆變器INV基于eac、vdc及pinv21調(diào)節(jié)供給電網(wǎng)的輸出AC電流iac，以達到所需的將輸入功率提供給電網(wǎng)系統(tǒng)的值。逆變器可以是包括與電網(wǎng)同步以及塑造波形(正弦)功能的代表技術發(fā)展水平的逆變器。
所描述的技術適用于任何需要控制DC鏈路電壓的單相逆變器應用。這使得所述技術適合于連接電網(wǎng)的PV系統(tǒng)，因為它將輸出所有可利用的PV能量，同時將DC電壓限制在安全的操作范圍。然而，它并不局限于PV應用，因為它與任何具有未調(diào)整電壓的DC電能的電源都兼容。對于AC電源，所述輸入DC-DC變換器之前可以是整流級。
逆變器能工作于雙向功率流，因此它也適用于整流操作。所以，本技術可用于電源應用的主整流器。DC電容器的最大尺寸并沒有限制，因此，電壓波紋及掉電緩沖能力(ride-through capability)可被設定在適當?shù)碾娖揭詽M足應用。
權利要求
1.一種用于直流(DC)功率與交流(AC)功率之間相互轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括串聯(lián)的DC鏈路和可控轉(zhuǎn)換電路，所述DC鏈路包括緩沖電容器，所述可控轉(zhuǎn)換電路用于AC與DC功率之間的轉(zhuǎn)換，從而，所述可控轉(zhuǎn)換電路適合于在輸送到其功率控制輸入端的功率控制量的控制下實現(xiàn)所述AC與DC功率之間的所述轉(zhuǎn)換，其特征在于除了保證在DC和AC功率之間的DC-AC功率平衡的分量之外，所述功率控制量還包括預示功率控制分量，所述預示功率控制分量表示存儲在緩沖電容器中的能量在緩沖電容器上的倍頻電壓波紋分量周期內(nèi)的采樣時刻相對于預定的能量值的變化。
2.如權利要求1所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)用于將直流(DC)功率轉(zhuǎn)換成單相交流(AC)功率，從而將來自DC電源的DC功率通過包括緩沖電容器的DC鏈路饋送到DC-AC逆變器電路，所述逆變器電路適合于在輸送到其功率控制輸入的功率控制量的控制下在AC負載上產(chǎn)生AC功率，其特征在于除了保證在DC電源輸送的功率與輸送給AC負載的AC功率之間的DC-AC功率平衡的分量之外，所述功率控制量還包括預示功率控制分量，所述預示功率控制分量表示存儲在緩沖電容器中的能量在緩沖電容器上的倍頻電壓波紋分量周期內(nèi)的被選定的采樣時刻相對于預定的能量值的變化。
3.如權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述附加的預示功率前向控制分量可由下式表示pinv21＝pdc-facCdc(vref2-vdc12)其中，pinv21為在采樣周期內(nèi)輸送給逆變器的功率，pdc為DC電源輸送的功率，fac為輸送給負載的AC功率的頻率，Cdc為緩沖電容器的電容量，vref為參考電壓，而vdc1為在采樣時刻緩沖電容器上的電壓。
4.如權利要求1、2或3的系統(tǒng)，其特征在于所述采樣時刻被選為緩沖電容器的電壓達到最小值、最大值和平均值之一的時刻。
全文摘要
在包括緩沖電容器和可控轉(zhuǎn)換電路的用于將直流功率與交流功率相互轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)中，所述轉(zhuǎn)換由功率控制量來控制，所述功率控制量反過來取決于保證DC功率與AC功率平衡的第一分量以及在所述緩沖電容器的電壓波紋的周期中的預定采樣點上的指示存儲在所述緩沖電容器中能量的變化的第二分量。
文檔編號H02M7/5387GK1669208SQ03816454
公開日2005年9月14日 申請日期2003年6月25日 優(yōu)先權日2002年7月15日
發(fā)明者A·科特索波洛斯, M·A·M·亨德里西, J·L·杜雅特 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司