專利名稱：多相電網(wǎng)同步調(diào)節(jié)電流源逆變器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將來自通常不穩(wěn)定的源的直流(dc)電功率轉(zhuǎn)換為具有適合注入電功 率電網(wǎng)的適當(dāng)質(zhì)量的交流(ac)電功率的裝置和方法。
背景技術(shù)：
電功率的非傳統(tǒng)備選源可構(gòu)造為電池如光伏或燃料電池以跨勢差產(chǎn)生dc電流。 圖1圖示了包括多個電連接的光伏模塊102的光伏陣列100，每一光伏模塊包括多個電學(xué) 上互連的光伏電池。盡管圖1中示出了三列“η”行(其中η可以是任何正整數(shù))結(jié)構(gòu)，但 光伏陣列可包括任何數(shù)量行和列的光伏模塊。為了方便，光伏陣列稱為“PVA”。PVA 為dc電功率的源(圖1中的輸出端+DC和-DC)，其性能特性如圖2中所示。PVA的電 壓和電流容量是入射在光伏電池上的日光及光伏電池周圍的溫度(現(xiàn)場參數(shù))的函數(shù)。另 外，來自PVA的輸出的電流需求水平直接影響dc輸出電壓的量。曲線120a-120e中的每 一曲線表示，對于特定類型的光伏電池和/或現(xiàn)場參數(shù)，PVA輸出電流相對于PVA輸出 電壓變化的變化；曲線120a' -120e'表示PVA輸出功率相對于PVA輸出電壓變化的對 應(yīng)變化。如系列曲線120a-120e所示，隨著輸出電壓增加，電流輸出逐漸減小，直到對 于給定水平的入射日光和周圍溫度達到PVA的最大容量為止。在每一電流曲線中的該點 處，電流輸出快速下降。對應(yīng)的PVA功率輸出由系列曲線120a' -120e'表示；PVA輸 出功率隨電壓輸出增加到定義為“最大功率點”(MPP)的點，在圖2中該點由虛線MPP 和每一功率曲線的交叉確定，然后PVA輸出功率快速下降。因此，功率產(chǎn)生PVA的所希 望的最佳運行點為MPP點。通常，PVA表示輸出穩(wěn)定性方面具有一定程度的不可預(yù)見性的直流源，因為輸 出是瞬時無法控制的因素如入射日光或環(huán)境溫度的瞬時水平的函數(shù)。為將有點數(shù)量的電功率從PVA傳到傳統(tǒng)的電功率系統(tǒng)(稱為“電網(wǎng)”)，PVA 直流輸出功率必須轉(zhuǎn)換為與電網(wǎng)功率同步的電網(wǎng)頻率和相位下的交流功率。備選“發(fā)電 站”，如由一組光伏陣列和直流-交流功率轉(zhuǎn)換器形成的光伏(太陽能)發(fā)電場，可具有 從幾千瓦到數(shù)百兆瓦的電輸出容量。太陽能發(fā)電場優(yōu)選建立在具有充裕日光的區(qū)域，如 山區(qū)和沙漠。太陽能發(fā)電場也可建立在高容量功率用戶的屋頂上，如冷凍儲存設(shè)備、工 業(yè)制造廠、計算機網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的組裝機架體和商場。圖3示出了典型的現(xiàn)有技術(shù)三相開關(guān)模式電壓源逆變器130。該逆變器包括三個 支路，每一支路具有兩個開關(guān)裝置(SWl和SW2 ； SW3和SW4 ；或SW5和SW6)。開關(guān) 模式電壓源逆變器中使用的開關(guān)裝置可以是任何類型的可控制的單向傳導(dǎo)半導(dǎo)體裝置， 例如雙極結(jié)型晶體管(BJT)、金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)、絕緣柵雙極 晶體管(IGBT)、門極可關(guān)斷晶閘管(GTO)、或門極換向晶閘管(GCT)。每一開關(guān)裝置 用反并聯(lián)二極管(D1-D6)分流。開關(guān)模式電壓源逆變器的直流電壓輸入來自PVA100。 平滑電容器Cdc在通過逆變器輸出頻率的每半周期的直流電流瞬時改變的同時使輸入直流 電壓穩(wěn)定。開關(guān)裝置通過以幾千赫的高速率順序?qū)⑺鼈儚膫鲗?dǎo)(開)狀態(tài)切換為非傳導(dǎo)(關(guān))狀態(tài)而進行調(diào)制，使得逆變器輸出電流在通過交流低通濾波器132之后將接近理想 的正弦波形。之后，逆變器輸出電流通過線路變壓器134進行變換，該變壓器使逆變器 輸出與電網(wǎng)92隔離并將逆變器輸出電壓水平變換為電網(wǎng)電壓水平。提供給電網(wǎng)的電流饋 給負載Rkjad,因此減少通過電網(wǎng)阻抗Z1im提供功率的電網(wǎng)功率源Va。的負擔(dān)。圖4(a)到圖4(c)的曲線描述圖3中所示的開關(guān)模式電壓源逆變器的運行。由 圖4 (a)中波形140表示的高頻(通常1000到5000赫茲)鋸齒控制信號與波形142表示 的正弦參考信號比較，該參考信號與逆變器輸出相電壓同步。這些波形圖示了一相如相 A，另兩相即相B和C 一樣但相移正和負120度。當(dāng)鋸齒信號的瞬時量值大于參考正弦信號的量值時，(連接到+DC的)正開關(guān) 裝置SWl導(dǎo)通，(連接到-DC的)負開關(guān)裝置SW2不導(dǎo)通。在該瞬間，正電勢施加到 逆變器輸出相。當(dāng)鋸齒信號的瞬時量值小于正弦參考信號的量值時，正開關(guān)裝置SWl不 導(dǎo)通，及負開關(guān)裝置SW2導(dǎo)通。在該瞬間，負電勢施加到逆變器輸出相。因此，由圖 4(b)中波形144表示的高頻脈寬調(diào)制(PWM)的電壓脈沖串在每一逆變器輸出相上產(chǎn)生。為了適當(dāng)?shù)倪\行，PVA的直流輸出電壓必須至少等于或大于由電網(wǎng)經(jīng)變壓器134 感應(yīng)在逆變器輸出相A、B和C上的電網(wǎng)相電壓(Van、Vbn和V。n)的任何峰值。為滿足 該條件，所產(chǎn)生的鋸齒信號的振幅等于所產(chǎn)生的參考正弦信號的振幅。當(dāng)PVA直流輸出 電壓大于相電壓時，參考正弦信號的振幅降低到低于峰值鋸齒電壓及改變PWM電壓，從 而控制由圖4(c)中的波形146表示的輸出電流的量值。當(dāng)PVA直流輸出電壓下降到低 于峰值相電壓時，逆變器控制不能補償?shù)退降闹绷?，及逆變器輸出電流的總諧波量變 大使得逆變器130與電網(wǎng)斷開連接。開關(guān)裝置SW2和SW3以類似的方式進行控制，但正弦波控制信號相較針對相A 的控制信號移位正120度，使得逆變器輸出產(chǎn)生移位正120度的相BPWM電壓和正弦電 流；類似地，對于開關(guān)裝置SW4和SW5，正弦波控制信號相較針對相A的控制信號移位 負120度，使得逆變器輸出產(chǎn)生移位負120度的相C PWM電壓和正弦電流。在開關(guān)模式電壓源逆變器中，開關(guān)裝置SWl到SW6為負責(zé)提供給電網(wǎng)的逆變器 輸出電流的值和形狀的唯一控制元件。它們以高速率切換(換向)，這要求限制在穩(wěn)態(tài)電 流承載量和功耗的高速半導(dǎo)體裝置。開關(guān)損耗是可由該類型的逆變器轉(zhuǎn)換的功率量的限 制因素。盡管開關(guān)模式電壓源逆變器在能夠產(chǎn)生高達500kW的功率水平的住宅及一些商 業(yè)太陽能功率轉(zhuǎn)換器中廣泛使用，但它們太小以至于不能成功地在大太陽能發(fā)電場客戶 需要的兆瓦級應(yīng)用中使用。最大功率限制的主要原因是開關(guān)裝置SWl到SW6的高頻換 向，其導(dǎo)致這些裝置中出現(xiàn)大量功率損失，但消耗這些損失的能力有限。上面的三相開關(guān)模式電壓源逆變器的描述可以各種開關(guān)方案進行實施，這些方 案基于逆變器開關(guān)裝置的剛性直流電壓輸入和高頻PWM換向。本發(fā)明的目標之一是用多相調(diào)節(jié)電流源逆變器轉(zhuǎn)換來自多個通常不穩(wěn)定直流源 的直流電功率，前述電流源逆變器具有多相變換的輸出，這些輸出產(chǎn)生具有減少的總諧 波失真的交流輸出電流以注入電功率電網(wǎng)。

發(fā)明內(nèi)容
一方面，本發(fā)明為用于將來自多個不穩(wěn)定直流源的直流電功率轉(zhuǎn)換為交流功率以注入電功率電網(wǎng)的裝置和方法。提供多個調(diào)節(jié)電流源逆變器。每一調(diào)節(jié)電流源逆變器 包括用于從每一逆變器產(chǎn)生多相交流輸出的多個開關(guān)裝置。多個直流源中的每一直流源 向每一調(diào)節(jié)電流源逆變器提供輸入功率。每一調(diào)節(jié)電流源逆變器的多相交流輸出與電功 率電網(wǎng)的電壓同步工作。每一調(diào)節(jié)電流源逆變器中的多個開關(guān)裝置的換向按序進行以從 多個調(diào)節(jié)電流源逆變器中的每一逆變器產(chǎn)生多相交流輸出電流。提供用于對來自所有調(diào) 節(jié)電流源逆變器的多相交流輸出電流進行相移的至少一變壓器以產(chǎn)生注入電功率電網(wǎng)的 三相電流。三相電流具有多級波形，隨著調(diào)節(jié)電流源逆變器的數(shù)量的增加，其展現(xiàn)減少 的總諧波失真。在本發(fā)明的一些例子中，電流調(diào)節(jié)是每一調(diào)節(jié)電流源逆變器中包括的遞 升和遞降電流直流調(diào)節(jié)的組合。在本發(fā)明的其它例子中，遞升調(diào)節(jié)可在多個不穩(wěn)定直流 源中的每一直流源處進行，而遞降調(diào)節(jié)包括在每一調(diào)節(jié)電流源逆變器中。另一方面，本發(fā)明為將單位交流電功率從多個不穩(wěn)定直流源注入電功率電網(wǎng)的 方法。多個不穩(wěn)定直流源中的每一直流源的輸出連接到多個調(diào)節(jié)電流源逆變器的輸入。 通過順序?qū)γ恳徽{(diào)節(jié)電流源逆變器中的多個開關(guān)裝置進行換向而從每一調(diào)節(jié)電流源逆變 器產(chǎn)生多相輸出。來自每一調(diào)節(jié)電流源逆變器的多相輸出與來自所有其它調(diào)節(jié)電流源逆 變器的相應(yīng)多相輸出異相。來自所有調(diào)節(jié)電流源逆變器的多相輸出連接到具有三相輸出 的相移變換網(wǎng)絡(luò)，三相輸出連接到電功率電網(wǎng)。調(diào)節(jié)從每一不穩(wěn)定直流源到每一調(diào)節(jié)電 流源逆變器中的逆變器部分的直流以在相移變換網(wǎng)絡(luò)的三相輸出處產(chǎn)生實質(zhì)上恒定的梯 狀波形電流從而注入電功率電網(wǎng)。本發(fā)明的上述及其它方面在本說明書及所附權(quán)利要求中進一步提出。


如下簡要匯總的附圖僅為示意性理解本發(fā)明的目的給出，并不限制本說明書中 進一步提出的發(fā)明圖1為包括多個光伏模塊的光伏陣列的一個例子的示意性表示。圖2示出了典型的光伏陣列的直流輸出特性。圖3為現(xiàn)有技術(shù)開關(guān)模式電壓源逆變器的示意圖。圖4(a)、4(b)和4(c)示出了與圖3所示的開關(guān)模式電壓源逆變器的工作有關(guān)的 波形。圖5為單相調(diào)節(jié)電流源逆變器的簡化示意圖，示出了本發(fā)明中使用的直流電流 調(diào)節(jié)。圖6和7示出了與圖5所示的單相調(diào)節(jié)電流源逆變器的工作有關(guān)的波形。圖8圖示了在圖5所示的單相調(diào)節(jié)電流源逆變器的輸出處產(chǎn)生的交流電流諧波的量值。圖9為本發(fā)明的三相調(diào)節(jié)電流源逆變器的一個例子的簡化示意圖。圖10和11示出了與圖9所示的三相調(diào)節(jié)電流源逆變器的工作有關(guān)的波形。圖12圖示了在圖9所示的三相調(diào)節(jié)電流源逆變器的輸出處產(chǎn)生的交流電流諧波
的量值。圖13為本發(fā)明的六相調(diào)節(jié)電流源逆變器系統(tǒng)的一個例子的簡化示意圖。圖14示出了矢量組圖，其表示圖13所示的六相調(diào)節(jié)電流源逆變器系統(tǒng)的變換電壓的關(guān)系。圖15示出了與圖13所示的六相調(diào)節(jié)電流源逆變器的工作有關(guān)的波形。圖16圖示了在圖13所示的六相調(diào)節(jié)電流源逆變器的輸出處產(chǎn)生的交流電流諧波
的量值。圖17為本發(fā)明的九相調(diào)節(jié)電流源逆變器系統(tǒng)的一個例子的簡化示意圖，其中使 用輸出功率的分支Y變換。圖18示出了矢量組圖，其表示圖17所示的九相調(diào)節(jié)電流源逆變器系統(tǒng)的變換電 壓的關(guān)系。圖19示出了與圖17所示的九相調(diào)節(jié)電流源逆變器的工作有關(guān)的波形。圖20圖示了在圖17所示的九相調(diào)節(jié)電流源逆變器的輸出處產(chǎn)生的交流電流諧波
的量值。圖21為本發(fā)明的十二相調(diào)節(jié)電流源逆變器系統(tǒng)的一個例子的簡化示意圖，其中 使用輸出功率的雙重曲折分支Y變換。圖22示出了矢量組圖，其表示圖21所示的十二相調(diào)節(jié)電流源逆變器系統(tǒng)的變換 電壓的關(guān)系。圖23示出了與圖21所示的十二相調(diào)節(jié)電流源逆變器的工作有關(guān)的波形。圖24圖示了在圖21所示的十二相調(diào)節(jié)電流源逆變器的輸出處產(chǎn)生的交流電流諧 波的量值。圖25為本發(fā)明的六相調(diào)節(jié)電流源逆變器系統(tǒng)的一個例子的簡化示意圖，其中使 用輸出功率的雙多邊形Δ變換。圖26示出了矢量組圖，其表示圖25所示的六相調(diào)節(jié)電流源逆變器系統(tǒng)的變換電 壓的關(guān)系。圖27示出了與圖25所示的六相調(diào)節(jié)電流源逆變器的工作有關(guān)的波形。圖28圖示了在圖25所示的六相調(diào)節(jié)電流源逆變器的輸出處產(chǎn)生的交流電流諧波
的量值。圖29為本發(fā)明的十二相調(diào)節(jié)電流源逆變器系統(tǒng)的一個例子的簡化示意圖，其中 使用輸出功率的雙重雙多邊形擴展的Δ變換。圖30示出了矢量組圖，其表示圖29所示的十二相調(diào)節(jié)電流源逆變器系統(tǒng)的變換 電壓的關(guān)系。圖31示出了與圖29所示的十二相調(diào)節(jié)電流源逆變器的工作有關(guān)的波形。圖32圖示了在圖29所示的十二相調(diào)節(jié)電流源逆變器的輸出處產(chǎn)生的交流電流諧 波的量值。圖33為本發(fā)明的六相調(diào)節(jié)電流源逆變器系統(tǒng)的一個例子的簡化示意圖，其中使 用輸出功率的Y-Δ變換。圖34示出了矢量組圖，其表示圖33所示的六相調(diào)節(jié)電流源逆變器系統(tǒng)的變換電 壓的關(guān)系。圖35示出了與圖33所示的六相調(diào)節(jié)電流源逆變器的工作有關(guān)的波形。圖36圖示了在圖33所示的六相調(diào)節(jié)電流源逆變器的輸出處產(chǎn)生的交流電流諧波
的量值。
圖37為本發(fā)明的十二相調(diào)節(jié)電流源逆變器系統(tǒng)的一個例子的簡化示意圖，其中 使用輸出功率的雙重曲折Υ-Δ變換。圖38示出了矢量組圖，其表示圖37所示的十二相調(diào)節(jié)電流源逆變器系統(tǒng)的變換 電壓的關(guān)系。圖39示出了與圖37所示的十二相調(diào)節(jié)電流源逆變器的工作有關(guān)的波形。圖40圖示了在圖37所示的十二相調(diào)節(jié)電流源逆變器的輸出處產(chǎn)生的交流電流諧 波的量值。圖41為本發(fā)明的二十四相調(diào)節(jié)電流源逆變器系統(tǒng)的一個例子的簡化示意圖，其 中使用輸出功率的四重相移變換。圖42示出了與圖41所示的二十四相調(diào)節(jié)電流源逆變器的工作有關(guān)的波形。圖43圖示了在圖41所示的二十四相調(diào)節(jié)電流源逆變器的輸出處產(chǎn)生的交流電流 諧波的量值。圖44為本發(fā)明的調(diào)節(jié)電流源逆變器系統(tǒng)的另一例子的簡化示意圖，其中在多個 直流源處進行遞升電流調(diào)節(jié)。
具體實施例方式術(shù)語“電功率電網(wǎng)”或“電網(wǎng)”在此用于總體上描述通常根據(jù)工作電壓進行 劃分的電功率電網(wǎng)。電網(wǎng)包括輸電部分(通常161-765千伏)、中壓輸電部分(通常 34.5-138千伏)、配電部分(通常4.16-24.94千伏)、及應(yīng)用部分(通常120-600伏)。根 據(jù)元件的可用性和選擇，本發(fā)明的多相電網(wǎng)同步調(diào)節(jié)電流源逆變器系統(tǒng)可用于將交流功 率提供到(注入)這些工作部分的任何部分中的電網(wǎng)內(nèi)，盡管首選注入電網(wǎng)的配電部分。圖5示出了本發(fā)明中使用的電流調(diào)節(jié)方案的一個例子，為單相應(yīng)用，以簡化描 述。在圖中，調(diào)節(jié)電流源逆變器(RCSI) 10的輸入功率來自多個直流源100，對于目前的 說明，其為如上所述的PVA100。集總電阻Rde表示PVA的內(nèi)部系列阻抗。RCSIlO包 括電流調(diào)節(jié)器(CR)部分12和逆變器部分14。在該特定例子中，CR部分包括分部12a 和12b，及逆變器部分包括單相直流_交流逆變器。逆變器輸出連接到電功率網(wǎng)絡(luò)(電 網(wǎng))92，該網(wǎng)絡(luò)以集總線路電阻RllM、線路電抗X1■和電網(wǎng)功率源乂。的單線路形式表示。 逆變器輸出將功率注入電網(wǎng)以供連接到電網(wǎng)的負載(由Rtoad表示)使用，從而減少對電網(wǎng) 功率源的功率需求。CR分部12a和12b根據(jù)逆變器的直流電壓輸入(點3和4處)是低于還是高于有 助于交流電流注入電網(wǎng)的最佳值而交替活動，如下所述。CR部分12調(diào)節(jié)來自源100的 瞬時直流電流水平，使得調(diào)節(jié)的直流電流可提供給逆變器輸入，不管來自PVA的輸出電 流在MPP處的穩(wěn)定性如何，如上所述。當(dāng)輸入給RCSI (點1和2處)的直流源100的輸 出電壓下降到低于RCSI輸出電流以注入電網(wǎng)92的最佳電壓時，CR分部12a用作遞升電 流調(diào)節(jié)器。當(dāng)輸入給RCSI(點1和2處)的直流源100的輸出電壓上升到明顯高于RCSI 輸出電流以注入電網(wǎng)92的最佳電壓時，CR分部12b用作遞降電流調(diào)節(jié)器。對于具有單 相逆變器的RCSI，該最佳電壓可定義為電網(wǎng)的半周期平均交流線路電壓(E)，如下面的 等式所示
五=”·‘·一[等式⑴]
K其中E為單相逆變器(點3和4處)的平均直流電壓輸入，及Vlme為RMS線路 電網(wǎng)電壓。例如，如果V1■等于600伏，則從等式(1)可得到最佳電壓E等于540伏。當(dāng)遞升直流電流調(diào)節(jié)器分部12a處于活動狀態(tài)而遞降直流電流調(diào)節(jié)器分部12b處 于非活動狀態(tài)(即分部12b中的開關(guān)SWb閉合)時，圖6中的波形與RCSIlO的CR部分 在遞升直流電流調(diào)節(jié)模式下的工作有關(guān)。波形包括電網(wǎng)線路電壓波形202和電網(wǎng)注入的 電流波形204。在每一調(diào)節(jié)周期(Treg，等于電網(wǎng)線路電壓周期的一半)期間，圖5中的 開關(guān)SWa在開關(guān)SWa的閉合周期內(nèi)閉合及在開關(guān)SWa的斷開周期內(nèi)斷開，如圖6中的波 形206所示。當(dāng)開關(guān)SWJ^合時，電感器La儲存因如波形208的正斜率區(qū)域所示的直流 電流增加而提供的能量。當(dāng)開關(guān)SWa斷開時，電感器La中儲存的能量流到電容器Cd。， 如波形208的負斜率區(qū)域所示，以將充電能量保存在電容器中。當(dāng)瞬時逆變器輸入直流 電壓水平(點3和4)低于逆變器的最佳直流電壓輸入時，該結(jié)構(gòu)使電感器La能將電容器 Cde充到大于瞬時逆變器輸入直流電壓水平的電壓水平并使PVA100的MPP形成的RCSIlO 能連續(xù)工作。提供給逆變器14的電流由開關(guān)SWa的閉合周期和開關(guān)SWa的斷開周期的 占空比控制，換言之，由電感器La中儲存的能量與從電感器La放電的能量控制。當(dāng)遞降直流電流調(diào)節(jié)器分部12b處于活動狀態(tài)而遞升直流電流調(diào)節(jié)器分部12a處 于非活動狀態(tài)(即分部12a中的開關(guān)SWa閉合)時，圖7中的波形與RCSIlO的CR部分 在遞降直流電流調(diào)節(jié)模式下的工作有關(guān)。波形包括電網(wǎng)線路電壓波形212和電網(wǎng)注入的 電流波形214。在每一調(diào)節(jié)周期Treg期間，圖5中的開關(guān)SWb在開關(guān)SWb的閉合周期內(nèi)閉 合及在開關(guān)SWb的斷開周期內(nèi)斷開，如圖7中的波形216所示。當(dāng)開關(guān)SWb閉合時，電 感器Lb儲存因如波形218的正斜率區(qū)域所示的直流電流增加而提供的能量。當(dāng)開關(guān)SWb 斷開時，電感器Lb中儲存的能量流過飛輪二極管Db以控制提供給逆變器14的輸入的直 流電流的平均量值。圖6和圖7為調(diào)節(jié)周期中分別與直流電流調(diào)節(jié)器開關(guān)SWa和SWb的單一換向有 關(guān)的波形。在本發(fā)明的其它例子中，這些開關(guān)中的任一或兩個可在單一調(diào)節(jié)周期中多次 換向。盡管每調(diào)節(jié)周期多次換向可能增加開關(guān)損耗，但這樣的操作可使能在特定應(yīng)用中 減小調(diào)節(jié)器電感器La和Lb的大小(物理及電容量兩方面)，因此導(dǎo)致調(diào)節(jié)器損耗的凈減 少。在圖5中，逆變器部分14包括四個開關(guān)裝置SWl到SW4。每一開關(guān)可以是 任何類型的可控制的單向傳導(dǎo)開關(guān)裝置，例如但不限于雙極結(jié)型晶體管(BJT)、金屬氧 化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)、門極可關(guān)斷晶閘管 (GTO) >或門極換向晶閘管(GCT)。當(dāng)開關(guān)不是額定用于高反向電壓時，例如BJT、 IGBT或MOSFET，開關(guān)可與阻流二極管串聯(lián)連接。在本發(fā)明的所有例子中，使用這些 類型的開關(guān)裝置相較現(xiàn)有技術(shù)三相逆變器均具有優(yōu)點。在現(xiàn)有技術(shù)三相逆變器中，三相 電流電網(wǎng)饋電的逆變器用在電周期的任何時間期間不能經(jīng)門控信號斷開的過零硅控整流 器(SCR)開關(guān)裝置實施。因此，在這些現(xiàn)有技術(shù)逆變器中，SCR門信號相較時序延遲 90-180度，及使電流流自連接到RCSI的輸入的直流源并流入電網(wǎng)。這些現(xiàn)有技術(shù)逆變 器不能產(chǎn)生與電網(wǎng)電壓同相的輸出電流。同樣，由于延遲的過零門控，逆變器的換向在電網(wǎng)電壓中導(dǎo)致深的凹口，這導(dǎo)致明顯的諧波失真。在電網(wǎng)線路電壓的每一正半周期期間開關(guān)對SWl和SW4閉合及開關(guān)對SW2和 SW3斷開以使正極性電流流入電網(wǎng)。相反，在電網(wǎng)線路電壓的每一負半周期期間開關(guān)對 SWl和SW4斷開及開關(guān)對SW2和SW3閉合以使負極性電流流入電網(wǎng)。電網(wǎng)線路電壓波 形202或212及逆變器輸出電流波形204和214如圖6和7中所示。電感器La和Lb具有足夠的電容量以向逆變器14提供實質(zhì)上不中斷直流電流水 平，這導(dǎo)致逆變器接近方波的輸出電流，如波形204和214所示。方波的諧波含量可從 下面的等式進行計算^ = ^[等式(2)]其中I1為第一電流諧波的振幅，及In表示第η個電流諧波的電流振幅。整數(shù)η 的值可從下面的等式進行計算η = 2 · k · Φ+1 及 n = 2.k· Φ—1[等式(3a)和(3b)]其中φ等于本發(fā)明的特定應(yīng)用中使用的一個或多個調(diào)節(jié)電流源逆變器的輸出相 的總數(shù)，及k為從1到無窮大的整數(shù)；在實踐中，當(dāng)下一諧波對前一諧波計算的總失真值 只有可忽略的增加時選擇k的最大值。圖8為由來自圖5的單相RCSIlO的輸出電流產(chǎn) 生的奇次電流諧波的相對量值分布的柱形圖示(其中Φ等于1，及η等于整數(shù)序列3、 5、7、9、11、13...95、97;即從 3 到 97 的奇次諧波)。給定電流波形相對于純的正弦波的總失真由可從下面的等式進行計算的總諧波 失真(THD)值百分比量化――搭(/")2 [等式⑷]方波電流波形具有48%的THD值，這對于注入電網(wǎng)而言太大，尤其在配電和應(yīng) 用級更是如此。參考圖5，在本發(fā)明的一些例子中，如果在連接到RCSIlO的輸入的多個直流 源中的每一直流源的輸出處提供遞升電流調(diào)節(jié)器，則可從RCSIlO去除遞升電流調(diào)節(jié)器 (CR)分部12a。S卩，如果有多個直流源100并聯(lián)連接到修改后的沒有遞升電流調(diào)節(jié)器的 RCSI的輸入，則它們直接連接到遞降電流調(diào)節(jié)器(CR)分部12b的輸入。圖44為本發(fā) 明當(dāng)有兩個修改后的調(diào)節(jié)電流源逆變器Ila和Ila'時的備選方案的一個例子。多個直流 源IOO1到IOOn(其中η為正整數(shù))中的每一直流源在每一直流源的輸入給修改后的RCSI 11的輸出處具有遞升電流調(diào)節(jié)器(分別為12ai到12an)。類似地，多個直流源IOO1'到 IOOn'中的每一直流源在每一直流源的輸入給修改后的RCSI Ila'的輸出處具有遞升電 流調(diào)節(jié)器(分別為12a/到12an')。每一修改后的調(diào)節(jié)電流源逆變器僅具有遞降電流調(diào) 節(jié)器(12b或12b')。對于該備選方案，在多個直流源中的每一直流源的輸出處與由多 個光伏模塊組成的多個直流源中的每一直流源的改進的MPP具有電壓均衡。本發(fā)明的該 備選方案可應(yīng)用于下面公開的本發(fā)明的所有例子。在本發(fā)明的下述例子中，術(shù)語“初級”用于指變壓器的連接到功率電網(wǎng)的繞 組，及術(shù)語“次級”用于指變壓器的連接到本發(fā)明的特定例子中使用的調(diào)節(jié)電流源逆變器的輸出的繞組。例子 1圖9示出了本發(fā)明的多相電網(wǎng)同步調(diào)節(jié)電流源逆變器系統(tǒng)的一個例子，其中 RCSI 11逆變器部分15輸出三相功率，該三相功率在注入電網(wǎng)之前在變壓器70中經(jīng)歷 Y-Y變換。RCSI的調(diào)節(jié)器部分12包括遞升直流電流調(diào)節(jié)器分部12a和遞降直流電流調(diào) 節(jié)器分部12b，其自多個直流源100提供電流并將調(diào)節(jié)的直流電流輸出給三相逆變器15的 輸入(點3和4)。該逆變器的交流輸出(在圖9中標記為A、B和C)連接到變壓器70 的Y形次級繞組70b。變壓器70的Y形初級繞組70a連接到三相功率電網(wǎng)92。電網(wǎng)92 由集總線路阻抗々■和電網(wǎng)功率源兄。示意性地表示。提供給電網(wǎng)的電流饋給負載93，負 載連接到電網(wǎng)并由集總負載電阻Rlrad示意性地表示。一個或多個可選的有源濾波器94可 直接連接到電網(wǎng)以在由從RCSI注入的輸出電流產(chǎn)生的諧波電流的相反相注入高頻電流。圖10的波形與圖9所示的RCSI 11的工作有關(guān)。三個電網(wǎng)相電壓由波形222、 224和226表示。相對于圖9中的逆變器15，這些波形對應(yīng)于在變壓器70的初級繞組70a 處標記為X、Y和Z的相電壓。控制開關(guān)裝置SW1-SW6以使逆變器輸出相A、B和C 與電網(wǎng)相電壓X、Y和Z同步。當(dāng)電網(wǎng)相電壓為正時，適當(dāng)數(shù)量的奇數(shù)編號的開關(guān)裝置 (SWU SW3、SW5)閉合，及適當(dāng)數(shù)量的偶數(shù)編號的開關(guān)裝置(SW2、SW4、SW6)斷 開。相反，當(dāng)電網(wǎng)相電壓為負時，適當(dāng)數(shù)量的偶數(shù)編號的開關(guān)裝置閉合，及適當(dāng)數(shù)量的 奇數(shù)編號的開關(guān)裝置斷開。圖10中的紋波電壓波形228表示跨逆變器15的輸入(點3和4)的電壓。三相 輸出RCSI 11的調(diào)節(jié)周期(Treg3)等于一個紋波周期或電網(wǎng)周期(即電網(wǎng)頻率的倒數(shù)值)的 六分之一。直流電壓的平均值(E)，其為控制所需要的注入電網(wǎng)的交流電流的最佳電壓， 可從下面的等式確定
sinE = —^ · λ/2 · Vline [等式(5)]
TC
6其中E為逆變器輸入端上的平均紋波直流電壓，VlmeSRMS電網(wǎng)相電壓。例 如，如果變壓器70的每一次級繞組70b上的Vlme為2400伏(交流)，則從等式(5)可得 出最佳電壓E等于3240伏(交流)。用于控制直流電流的直流電流調(diào)節(jié)器部分12的工作如上結(jié)合圖6和圖7所述。 當(dāng)直流源100的輸出電壓在寬范圍變化時，例如如果直流源為PVA且入射在PVA上的日 光量定期變化，直流電流調(diào)節(jié)器確保額定電流可從RCSI的輸出提供給電網(wǎng)。波形230示 出了通斷直流調(diào)節(jié)器的例子，及波形232表示逆變器15 (點3和4處)的直流輸入電流的 例子。圖11中的波形234和236分別示出了來自圖9所示三相RCSI 11的瞬時交流輸 出電壓和電流。輸出電流波形236，其為相A、B或C中的電流的表示，與相X、Y或 Z中分別由波形222、224或226表示的相應(yīng)電網(wǎng)相電壓同步。每一次級繞組70b中的梯狀電流波形236變換到初級繞組70a以產(chǎn)生注入電網(wǎng) X、Y或Z相的電流，每一電流分別與對應(yīng)的電網(wǎng)相電壓X、Y或Z同步。
由波形236表示及由三相逆變器15輸出的電流相較圖5的單相RCSI 10輸出的 電流(圖6和7中的波形204和214)具有改善的THD值。圖12為由來自圖9的三相 RCSI 11的輸出電流產(chǎn)生的奇次諧波的相對降低的量值分布的柱形圖示(其中Φ等于3， 及η等于整數(shù)系列5、7、11、13、17、19、23、25...95和97)。來自RCSI 11的三相 輸出電流的THD值可從等式(4)計算為30%。本發(fā)明的三相RCSI系統(tǒng)的功率產(chǎn)生容量由逆變器開關(guān)的電流額定值確定。例 如，開關(guān)類型可以是額定3300伏及最大電流額定值為1200安培的IGBT。在該例子中， 額定2400伏(交流)及直流源電壓為3240伏(直流)的三相RCSI系統(tǒng)能夠產(chǎn)生3.6兆 瓦的功率。例子2圖13示出了本發(fā)明的多相電網(wǎng)同步調(diào)節(jié)電流源逆變器系統(tǒng)的另一例子，其中六 相RCSI系統(tǒng)使其輸出連接到具有分支Y形次級繞組的變壓器72。六相RCSI系統(tǒng)包括兩 個三相調(diào)節(jié)電流源逆變器11和11'，每一逆變器連接到變壓器72的六相次級繞組。第 一三相RCSI 11包括直流電流調(diào)節(jié)器部分12和三相逆變器部分15，具有向RCSI 11提供 輸入直流功率的多個直流源100。逆變器15的交流輸出A、B和C連接到變壓器72的 次級繞組的A、B和C端子，如圖13中所示。類似地，第二三相RCSI 11'包括直流電 流調(diào)節(jié)器部分12'和三相逆變器部分15'，具有向RCSIir提供輸入直流功率的多個 直流源100'。逆變器15'的交流輸出R、S和T連接到變壓器72的次級繞組的R、S 和T端子。為實現(xiàn)給兩個逆變器的直流電壓輸入均衡，直流源100和100'的輸出并聯(lián)連 接在一起，如圖13中所示。變壓器72的Y形初級繞組以與上面結(jié)合圖9所述類似的方 式連接到三相電網(wǎng)92和負載93，包括可選地增加有源線路濾波器。本發(fā)明的六相RCSI 系統(tǒng)中使用的每一三相RCSI可與圖9中所示的三相RCSI類似。圖14為表示在分支Y形次級繞組中由六相RCSI系統(tǒng)的輸出建立的電壓的量值 和相對相位關(guān)系的矢量組圖。為方便起見，在所有矢量組圖中，用于標記電壓矢量的命 名法與對應(yīng)的示意圖中用于表示逆變器輸出、電網(wǎng)相位和變壓器繞組的命名法相同；正 矢量相位旋轉(zhuǎn)為關(guān)于原點O的順時針方向，術(shù)語“滯后”指一矢量在順時針方向跟隨所 提及的矢量，及術(shù)語“超前”指一矢量在順時針方向在所提及的矢量前面。圖14的矢 量組圖示出了電壓矢量R、S和T分別相對于電壓矢量A、B和C具有30度的相移。電 壓矢量A、B和C滯后電網(wǎng)電壓矢量X'、Y'和Z' 15度，而電壓矢量R、S和T超 前電網(wǎng)電壓矢量X'、Y'和Z' 15度。這些相移由變壓器72的結(jié)構(gòu)闡釋。三個初級繞組Pp P2和P3中的每一個卷繞 在變壓器72的分開的磁芯周圍以形成Y形布置，及連接到電網(wǎng)相端子，而逆變器部分11 和11'的輸出連接到變壓器的次級繞組的端子。變壓器72的次級具有9個不同的繞組。 根據(jù)組成每一繞組的導(dǎo)體的相對匝數(shù)，這些繞組中的三個稱為“長”繞組而其余六個稱 為“短”繞組。也就是說，長繞組相比短繞組具有更大匝數(shù)的導(dǎo)體。在本例子中，長 和短繞組之間的匝數(shù)比約為2.73 1.0。前述六個次級繞組互相連接以形成分支Y形連 接。同樣，圖14中表示變壓器次級電壓的電壓矢量包括9個不同的矢量。這些矢量中 的三個稱為長矢量，及這些矢量中的六個稱為短矢量。長和短矢量之間的量值比同樣約 為 2.73 1.0。
關(guān)于矢量A和R，次級長干繞組S1與初級繞組P1平行。因此，繞組S1和P1卷 繞在共同的磁芯周圍。次級分支短繞組S4與初級繞組P3平行。因此，繞組S4和P3卷 繞在共同的磁芯周圍。次級短繞組S5與初級繞組P2平行。因此，繞組S5和P2卷繞在 共同的磁芯周圍。參考圖14，矢量計矢量A(表示相A電壓)，其滯后矢量SJ5度。類 似地，矢量計矢量R(表示相R電壓)，其超前矢量Sil5度。電壓矢量A和 R彼此位移30度，而這些矢量中的每一個相對于干電壓矢量X'分別滯后和超前移位15度。類似地，電壓矢量B和S相對于干電壓矢量Y'分別滯后和超前移位15度；及 電壓矢量C和T相對于干電壓矢量Z'分別滯后和超前移位15度?？偟膩碚f，由于干 和電網(wǎng)相一致，從RCSI 11輸出的三相電流A、B和C滯后電網(wǎng)相電壓15度，及從RCSI 11'輸出的三相電流R、S和T超前電網(wǎng)相電壓15度。圖14中所示的矢量組和圖13中的對應(yīng)繞組的進一步的評價導(dǎo)致變壓器72如下 表中所示的共芯繞組結(jié)構(gòu)。
共芯1共芯2共芯3PiP2P3SiS5S4S8S2S6S9S7S3逆變器部分11中開關(guān)SW1-SW6的控制與相電壓A、B和C同步，而逆變器部 分11'中開關(guān)SWl' -SW6'的控制與相電壓R、S和T同步。來自逆變器對的輸出電 流求和并變換到變壓器72的初級繞組，線路電壓和電流之間沒有相移。圖15中的波形238和240示出了來自圖13所示六相RCSI系統(tǒng)的瞬時交流輸出 電壓和電流。波形240表示的相電流，其為電網(wǎng)相X、Y或Z中的相電流的表示，與電 網(wǎng)相X、Y或Z中由波形238表示的相應(yīng)相電壓同步。圖16中的柱圖示出了由具有分支Y形變壓器72的六相RCSI系統(tǒng)輸出的電流的 諧波含量的相對量值分布。電流諧波從等式(2)進行計算，其中Φ等于6及η等于針對 六相RCSI系統(tǒng)定義的整數(shù)系列11、13、23、25...95和97。六相RCSI系統(tǒng)的THD可 從等式(4)計算為小于15%。本發(fā)明的六相RCSI系統(tǒng)的功率產(chǎn)生容量由逆變器開關(guān)的電流額定值確定。例 如，開關(guān)類型可以是額定3300伏及最大電流額定值為1200安培的IGBT。在該例子中， 額定2400伏(交流)及直流源電壓為3240伏(直流)的六相RCSI系統(tǒng)能夠產(chǎn)生7.2兆 瓦的功率。由于IGBT開關(guān)中的低開關(guān)損耗，六相RCSI系統(tǒng)中的逆變器對的效率約為 98.5%。直流電流調(diào)節(jié)器中使用的電感元件是電損耗的主要貢獻者。使用包括高溫超 導(dǎo)體(HTS)元件的配線用于電感元件的繞組可降低這些損耗，適當(dāng)總的系統(tǒng)效率超過 99%。HTS元件也可用于本發(fā)明的任何其它應(yīng)用中的電感元件的繞組。例子3圖17示出了本發(fā)明的多相電網(wǎng)同步調(diào)節(jié)電流源逆變器系統(tǒng)的另一例子，其中九相RCSI系統(tǒng)使其輸出連接到具有分支Y形次級繞組的變壓器74。九相RCSI系統(tǒng)可用 于以更低的THD值提供比上述六相RCSI系統(tǒng)所實現(xiàn)的輸出功率更大的輸出功率。九相 RCSI系統(tǒng)包括三個三相RCSI 11、11'和11〃，每一 RCSI使其輸出連接到變壓器74的 九相次級繞組。第一三相RCSI 11包括直流電流調(diào)節(jié)器部分12和三相逆變器部分15，具 有向RCSI 11提供輸入直流功率的多個直流源100。逆變器15的交流輸出A、B和C連 接到變壓器74的次級繞組的A、B和C端子，如圖17中所示。類似地，第二三相RCSI 11'包括直流電流調(diào)節(jié)器部分12'和三相逆變器部分15'，具有向RCSIir提供輸入 直流功率的多個直流源100'。逆變器部分15'的交流輸出R、S和T連接到變壓器74 的次級繞組的R、S和T端子。類似地，第三三相RCSI 11 〃包括直流電流調(diào)節(jié)器部分 12"和三相逆變器部分15"，具有向RCSI 11"提供輸入直流功率的多個直流源100〃。 逆變器部分15〃的交流輸出U、V和W連接到變壓器74的次級繞組的U、V和W端子。 為實現(xiàn)給所有逆變器的直流電壓輸入均衡，直流源100、100'和100"的輸出并聯(lián)連接 在一起，如圖17中所示。變壓器74的Y形初級繞組以與上面結(jié)合圖9所述類似的方式 連接到三相電網(wǎng)92和負載93，包括可選地增加有源線路濾波器。本發(fā)明的九相RCSI系 統(tǒng)中使用的每一三相RCSI可與圖9中所示的三相RCSI類似。在圖17中，變壓器74的次級具有從每相干繞組延伸的三個尖叉繞組。例如， 尖叉繞組S4、S5和S6從相干繞組S1延伸。類似地，尖叉繞組S7、Si^nS9從相干繞組S2 延伸，及尖叉繞組S1(l、S11和S12從相干繞組S3延伸。所有三相的干繞組中的每一干繞 組約具有相同的繞組匝數(shù)。尖叉繞組s4、S6、S7、S9、Sltl和S12中的每一個約具有相同 的繞組匝數(shù)，及每一這些尖叉繞組和相干繞組之間的繞組匝數(shù)比約為2.73 1.0。尖叉繞 組S5、Si^PS11也具有約一樣的繞組匝數(shù)，及每一這些尖叉繞組和相干繞組之間的繞組匝 數(shù)比約為4.54 1.0。參考圖18中的矢量圖，矢量S4和S1共計矢量A (表示相A電壓)，其滯后矢量 S115度。類似地，矢量Sf^PS1共計矢量R(表示相R電壓)，其超前矢量SJ5度。矢 量S1和S5共計矢量U (表示相U電壓)，其與矢量S1同相。因此，相電壓A、U和R 為相對于電網(wǎng)干電壓成-15度、0度和+15度的相。類似地，逆變器輸出相電壓B、V和S相對于干相電壓Y'移位-15度、0度和 +15度；及相電壓C、W和T相對于干相電壓Z'移位-15度、0度和+15度?？偟膩?說，由于干和電網(wǎng)相一致，從RCSI 11輸出的三相電流A、B和C滯后電網(wǎng)相電壓15度， 從RCSI 11'輸出的三相電流R、S和T超前電網(wǎng)相電壓15度，及三相電流U、V和W 與電網(wǎng)相電壓同相。圖18中所示的矢量組和圖17中的對應(yīng)繞組的進一步的評價導(dǎo)致變壓器74如下 表中所示的共芯繞組結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.用于將來自多個不穩(wěn)定直流源的直流電功率轉(zhuǎn)換為交流功率以注入電功率電網(wǎng)的 電功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多個調(diào)節(jié)電流源逆變器，每一調(diào)節(jié)電流源逆變器具有用于產(chǎn)生多相交流輸出的多個 開關(guān)裝置，多個不穩(wěn)定直流源向每一調(diào)節(jié)電流源逆變器提供輸入功率，每一調(diào)節(jié)電流源 逆變器的多相交流輸出與電功率電網(wǎng)的電壓同步工作，每一調(diào)節(jié)電流源逆變器中的多個 開關(guān)裝置的換向按序進行以從多個調(diào)節(jié)電流源逆變器中的每一逆變器產(chǎn)生多相交流輸出 電流；及用于對來自所有調(diào)節(jié)電流源逆變器的多相交流輸出電流進行相移的至少一變壓器， 用于產(chǎn)生注入電功率電網(wǎng)的三相電流，三相電流具有多級波形，隨著調(diào)節(jié)電流源逆變器 的數(shù)量的增加而使多級波形的總諧波失真減少。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其中每一調(diào)節(jié)電流源逆變器還包括遞升和遞降 直流電流調(diào)節(jié)器的組合以調(diào)節(jié)來自每一調(diào)節(jié)電流源逆變器的多相交流輸出電流，直流電 流調(diào)節(jié)器在每一調(diào)節(jié)周期中包括單脈沖或多脈沖調(diào)節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的電功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，還包括連接到電功率電網(wǎng)的至少一有源濾波器 以降低三相電流中的諧波含量。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的電功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其中每一調(diào)節(jié)周期與電功率電網(wǎng)的周期同步并 小于電功率電網(wǎng)的周期。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的電功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其中每一調(diào)節(jié)電流源逆變器還包括遞升和遞降 直流電流調(diào)節(jié)器的組合以獨立于來自一個或多個不穩(wěn)定直流源的瞬時電流輸出水平調(diào)節(jié) 來自每一調(diào)節(jié)電流源逆變器的多相交流輸出電流，直流電流調(diào)節(jié)器在每一調(diào)節(jié)周期中包 括單脈沖或多脈沖調(diào)節(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的電功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其中每一調(diào)節(jié)電流源逆變器還包括遞升和遞降 直流電流調(diào)節(jié)器的組合以獨立于來自向每一調(diào)節(jié)電流源逆變器提供功率的每一不穩(wěn)定直 流源的瞬時電流輸出水平在向每一調(diào)節(jié)電流源逆變器提供功率的每一不穩(wěn)定直流源的最 大功率點調(diào)節(jié)來自每一調(diào)節(jié)電流源逆變器的多相交流輸出電流，直流電流調(diào)節(jié)器在每一 調(diào)節(jié)周期中包括單脈沖或多脈沖調(diào)節(jié)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的電功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，還包括每一不穩(wěn)定直流源的輸出處的遞升直流 電流調(diào)節(jié)器以保持每一不穩(wěn)定直流源的最大功率點時的輸出，每一調(diào)節(jié)電流源逆變器還 包括遞降直流電流調(diào)節(jié)器以調(diào)節(jié)來自每一調(diào)節(jié)電流源逆變器的多相交流輸出電流，遞降 直流電流調(diào)節(jié)器在每一調(diào)節(jié)周期中包括單脈沖或多脈沖調(diào)節(jié)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的電功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其中多個調(diào)節(jié)電流源逆變器的數(shù)量包括兩個， 及至少一變壓器為選自下組的單一變壓器分支γ形次級及γ形初級繞組、雙Δ多邊形 次級及Δ形初級繞組、及Δ-Y形次級及Y形初級繞組。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的電功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其中多個調(diào)節(jié)電流源逆變器的數(shù)量包括三個， 及至少一變壓器為具有分支Y形次級和Y形初級繞組的單一變壓器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的電功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其中多個調(diào)節(jié)電流源逆變器的數(shù)量包括四 個，及至少一變壓器為一對變壓器，一對變壓器中的每一變壓器選自下組分支Y形次 級及曲折Y形初級繞組、雙△多邊形次級及延長△形初級繞組，來自四個調(diào)節(jié)電流源逆 變器的每一半的多相交流輸出排他地連接到一對變壓器之一的次級繞組。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的電功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其中多個調(diào)節(jié)電流源逆變器的數(shù)量包括十二 個，及至少一變壓器為一對變壓器，一對變壓器中的每一變壓器選自下組分支Y形次 級及曲折Y形初級繞組、雙Δ多邊形次級及延長Δ形初級繞組。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的電功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其中多個調(diào)節(jié)電流源逆變器的數(shù)量包括八 個，及至少一變壓器為四個相移變壓器，來自八個調(diào)節(jié)電流源逆變器的每四分之一的多 相交流輸出排他地連接到四個相移變壓器之一的次級繞組。
13.用于轉(zhuǎn)換來自多個不穩(wěn)定直流源的直流電功率以注入電功率電網(wǎng)的方法，該方法 包括步驟將每一不穩(wěn)定直流源的輸出連接到多個調(diào)節(jié)電流源逆變器中的每一逆變器的輸入；順序?qū)γ恳徽{(diào)節(jié)電流源逆變器中的多個開關(guān)裝置進行換向以從每一調(diào)節(jié)電流源逆變 器產(chǎn)生多相輸出，來自每一調(diào)節(jié)電流源逆變器的多相輸出與來自所有其它調(diào)節(jié)電流源逆 變器的相應(yīng)多相輸出異相；將來自每一調(diào)節(jié)電流源逆變器的多相輸出連接到具有三相輸出的相移變換網(wǎng)絡(luò)，三 相輸出連接到電功率電網(wǎng)；及調(diào)節(jié)從每一不穩(wěn)定直流源到每一調(diào)節(jié)電流源逆變器中的逆變器部分的直流電流以在 相移變換網(wǎng)絡(luò)的三相輸出處產(chǎn)生恒定的梯狀波形電流。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中調(diào)節(jié)直流電流的步驟還包括選擇單或多脈沖遞升或 遞降直流電流調(diào)節(jié)以獨立于每一不穩(wěn)定直流源的瞬時輸出保持來自每一調(diào)節(jié)電流源逆變 器的多相電流輸出恒定，恒定的多相電流輸出代表每一不穩(wěn)定直流源的最大功率點。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，還包括使選擇的單或多脈沖遞升或遞降直流電流調(diào)節(jié)的 周期與電功率電網(wǎng)的周期同步的步驟。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，還包括步驟產(chǎn)生單或多脈沖遞升或遞降直流電流調(diào) 節(jié)以使連接到電功率電網(wǎng)的三相輸出中的電流諧波含量最小。
17.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中調(diào)節(jié)每一不穩(wěn)定直流源的直流電流的步驟還包括遞 降直流電流調(diào)節(jié)，所述方法還包括在將每一不穩(wěn)定直流源的輸出連接到每一調(diào)節(jié)電流源 逆變器的輸入之前通過遞升直流電流調(diào)節(jié)對每一不穩(wěn)定直流源的輸出進行調(diào)節(jié)的步驟以 將每一不穩(wěn)定直流源的輸出保持在最大功率點。
18.將來自多個不穩(wěn)定直流源的單位交流電功率注入電功率電網(wǎng)的方法，該方法包括 步驟將每一不穩(wěn)定直流源的輸出連接到多個調(diào)節(jié)電流源逆變器中的每一逆變器的輸入；順序?qū)γ恳徽{(diào)節(jié)電流源逆變器中的多個開關(guān)裝置進行換向以從每一調(diào)節(jié)電流源逆變 器產(chǎn)生多相輸出，來自每一調(diào)節(jié)電流源逆變器的多相輸出與來自所有其它調(diào)節(jié)電流源逆 變器的相應(yīng)多相輸出異相；將來自每一調(diào)節(jié)電流源逆變器的多相輸出連接到具有三相輸出的相移變換網(wǎng)絡(luò)，三 相輸出連接到電功率電網(wǎng)；及調(diào)節(jié)從每一不穩(wěn)定直流源到每一調(diào)節(jié)電流源逆變器中的逆變器部分的直流電流以在 相移變換網(wǎng)絡(luò)的三相輸出處產(chǎn)生恒定的梯狀波形電流。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中調(diào)節(jié)直流電流的步驟還包括選擇單或多脈沖遞升或 遞降直流電流調(diào)節(jié)以獨立于每一不穩(wěn)定直流源的瞬時輸出保持來自每一調(diào)節(jié)電流源逆變器的多相電流輸出恒定，恒定的多相電流輸出代表每一不穩(wěn)定直流源的最大功率點。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中調(diào)節(jié)每一不穩(wěn)定直流源的直流電流的步驟還包括遞 降直流電流調(diào)節(jié)，所述方法還包括在將每一不穩(wěn)定直流源的輸出連接到每一調(diào)節(jié)電流源 逆變器的輸入之前通過遞升直流電流調(diào)節(jié)對每一不穩(wěn)定直流源的輸出進行調(diào)節(jié)的步驟以 將每一不穩(wěn)定直流源的輸出保持在最大功率點。
全文摘要
來自通常不穩(wěn)定的多個直流源的電功率轉(zhuǎn)換為適當(dāng)質(zhì)量的交流電功率以注入電功率電網(wǎng)。轉(zhuǎn)換通過從直流源的輸出到系統(tǒng)中的每一逆變器的輸入的電流調(diào)節(jié)實現(xiàn)，每一逆變器輸出與系統(tǒng)中所有其它逆變器輸出的多相電流異相的多相電流。來自系統(tǒng)中所有逆變器的多相電流連接到產(chǎn)生三相電流輸出以注入電功率電網(wǎng)的相變換網(wǎng)絡(luò)的次級繞組，三相電流輸出具有梯狀波形。
文檔編號H02M7/493GK102027668SQ200880125924
公開日2011年4月20日 申請日期2008年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日
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