BR112016000736B1 - Arranjo de controle, e, método para controlar a saída de uma unidade de abastecimento de energia - Google Patents

Arranjo de controle, e, método para controlar a saída de uma unidade de abastecimento de energia Download PDF

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Abstract

arranjo de controle, e, método para controlar a saída de uma unidade de abastecimento de energia é descrito um arranjo de controle para uso no controle da fonte de alimentação de uma unidade de abastecimento de energia incluindo uma capacitância interna para uma saída, o arranjo de controle compreendendo um indutor (22), um comutador (26) arranjado em paralelo com a capacitância interna, e um controlador (30) operável para controlar a operação do comutador (26) de tal modo que o fechamento do comutador (26) resulte na formação de um circuito rlc, a capacitância interna formando a capacitância do circuito rlc. também é descrito um método de controle associado.

Description

[001] Esta invenção refere-se a um arranjo de controle, e em particular a um arranjo de controle adequado para uso com um painel solar ou fotovoltaico (referido daqui em diante como um painel solar) para aumentar a saída disponível do mesmo. Enquanto especialmente adequado para uso em conjunto com um painel solar, o arranjo de controle pode ser usado com uma variedade de outros dispositivos ou fontes de alimentação.
[002] Os painéis solares estão em uso cada vez mais difundido na geração de eletricidade. As saídas dos mesmos podem ser usadas diretamente em outros dispositivos de acionamento, ou podem ser usados em meios de armazenamento de carga eléctrica ou no abastecimento de energia para a rede de eletricidade. À medida que a saída de um painel solar varia, de forma não linear, dependendo, por exemplo, da intensidade da luz incidente no mesmo, a temperatura operacional, e outros fatores, o abastecimento direto e descontrolado da saída do painel solar para uma carga é geralmente inadequado. A Figura 1 ilustra, em diagrama, uma saída I-V típica de um painel solar sob uma faixa de intensidades de luz incidente, mostrando a relação entre a corrente gerada e a tensão de saída associada. A saída de potência máxima ocorre se o circuito, ao qual o painel solar integra, está operando na linha 10 na figura 1. É evidente que, quando a intensidade de luz muda, a tensão e a corrente de operação necessárias para a produção máxima variam. A fim de assegurar que o painel solar e o circuito associado operem em torno do ponto de potência máximo, um algoritmo de rastreamento do ponto de potência máximo é usado. A saída do algoritmo de rastreamento do ponto de potência máximo é usado na variação da carga abastecida pelo painel solar, por exemplo, ligamento e desligamento da resistência do mesmo, em uma tentativa para manter a operação do painel solar em torno do seu ponto ótimo.
[003] Em alguns sistemas mais antigos, o algoritmo opera para assegurar que o circuito opere a 70% da tensão em circuito aberto. Isto é conseguido por repetidamente e rapidamente conectar e desconectar a alimentação, ou seja, a saída do painel solar, a partir da carga. A título de exemplo, a alimentação pode ser conectada e desconectada na região entre 1000 e 3000 vezes por segundo. Ao desconectar a saída por uma proporção do tempo nesta maneira, o ciclo de trabalho é reduzido, por exemplo para cerca de 70%, como mencionado acima.
[004] Enquanto um tal sistema pode operar de forma satisfatória em algumas circunstâncias, quando a alimentação é desconectada, não há saída do painel para a carga e, consequentemente, mesmo que o painel de outra forma esteja operando no ponto de potência máximo, a potência potencial está sendo perdida enquanto o painel é desconectado. O arranjo é, portanto, menos eficiente do que poderia ser.
[005] É um objeto da invenção proporcionar um arranjo de controle através do qual a saída útil de um painel pode ser intensificada e, de preferência, otimizada.
[006] De acordo com a presente invenção, é proporcionado um arranjo de controle para uso em controlar a fonte de alimentação a partir de uma unidade de abastecimento de energia incluindo uma capacitância interna para uma saída, o arranjo de controle compreendendo um indutor, um comutador arranjado em paralelo com a capacitância interna, e um controlador operável para controlar a operação do comutador de modo a que o fechamento do comutador resulte na formação de um circuito RLC, a capacitância interna formando a capacitância do circuito RLC.
[007] Em um tal arranjo não há necessidade de proporcionar um algoritmo de rastreamento de ponto de potência máximo ou semelhante, e de preferência nenhum tal algoritmo ou semelhante está presente.
[008] Um diodo de junção PN, pela sua natureza, forma uma capacitância de junção variável. Um tal diodo está tipicamente presente em uma unidade incluindo um painel solar. Esta capacitância de junção tem, no passado, sido ignorado ao modelar a saída de um painel solar e o circuito de controle associado. Onde um tal diodo é arranjado em paralelo com uma fonte de tensão tal como um painel solar, parte deste abastecimento é usado, inicialmente, em carregar a capacitância de junção.
[009] Além disso, onde a fonte de tensão assume a forma de um painel solar, a própria fonte efetivamente formará uma capacitância que também se tornará carregada. À medida que a saída de um painel solar não é uniforme, mas varia de acordo com, por exemplo, a intensidade da luz incidente, a temperatura e outros fatores, a carga sobre a(s) capacitância(s) é constantemente variada. A corrente do capacitor associada à capacitância interna pode assim ser positiva ou negativa, dependendo se, a qualquer dado momento, a capacitância está sendo carregada ou está descarregando. Em um painel solar convencionalmente arranjado, a direção desta corrente dependerá, por exemplo, se a intensidade da iluminação seja crescente ou decrescente. No entanto, no arranjo descrito aqui anteriormente, a extração da energia da capacitância interna é conseguida através da operação do comutador em uma maneira controlada, permitindo assim a operação de todo o sistema com um nível de eficiência intensificado.
[0010] No arranjo da invenção, quando o comutador é aberto, a capacitância interna da unidade carregará. O fechamento do comutador irá resultar em descarga da capacitância interna no indutor. Por controle apropriado sobre a operação do comutador será apreciado que a saída da unidade de abastecimento de energia que de outra forma seguirá para o carregamento da capacitância interna pode, em vez disso, ser extraída para uso. Quando o comutador é aberto novamente, resultando no recarregamento da capacitância interna, a energia pode ser extraída do indutor e usada para satisfazer as demandas de uma carga conectada ao mesmo. Além disso, quando o comutador é fechado, a corrente de saída a partir da unidade de abastecimento de energia escoa através da indutância resultando em armazenamento de energia no mesmo. Quando o comutador é aberto, a potência é abastecida para a carga. Enquanto a corrente de saída da fonte de alimentação é abastecida continuamente para a indutância, e a corrente do indutor aumenta após o fechamento do comutador e diminui após a abertura do comutador, a tensão de saída do arranjo de controle será maior do que, em seguida, a tensão de entrada para o mesmo.
[0011] De preferência, o controlador faz com que o comutador se mova entre as suas posições aberta e fechada a uma frequência na faixa de 150-700kHz, de preferência 600-700kHz, por exemplo a uma frequência da ordem de 650kHz. A variação do tamanho da indutância muda a frequência na qual o comutador deverá ser operado.
[0012] Quando a unidade de abastecimento de energia inclui um inversor, tal como um inversor ou um microinversor em sequência usado em conjunto com um painel solar, o arranjo de controle pode ser incorporado ao inversor ou pode compreender um módulo adaptado para conexão com o mesmo.
[0013] A invenção refere-se ainda a um método para controlar a saída da unidade utilizando um arranjo de controle da forma anteriormente descrita, o método compreendendo as etapas de: abrir o comutador, permitindo assim a capacitância interna da unidade se tornar carregada; fechar o comutador, permitindo assim a capacitância interna da unidade para descarga, abastecer uma corrente aumentada para o indutor; e reabrir o comutador, permitindo assim a capacitância interna da unidade se tornar recarregada enquanto extrai a energia do indutor para satisfazer a demanda elétrica de uma carga.
[0014] A invenção será ainda descrita, a título de exemplo, com referência aos desenhos anexos, nos quais:
[0015] A Figura 1 é um diagrama que ilustra a relação de saída I-V para uma unidade de painel solar típica sob uma faixa de intensidades de luz incidente;
[0016] A Figura 2 é um diagrama que ilustra um arranjo de controle de acordo com uma forma de realização da invenção;
[0017] A Figura 3 é um gráfico que compara a saída do arranjo de controle da Figura 2 com um arranjo de controle de painel solar convencional; e
[0018] A Figura 4 é um diagrama que ilustra uma forma de realização alternativa.
[0019] Tal como ilustrado na Figura 1 e discutido anteriormente, a saída de painéis solares varia significativamente dependendo de um número de fatores, não menor do que a intensidade da luz incidente sobre o painel solar a qualquer dado momento.
[0020] Fazendo referência à Figura 2, um diagrama de circuito de um arranjo de controle de acordo com uma forma de realização é ilustrado. O diagrama de circuito é representativo de um arranjo de controle usado no controle da saída a partir de um painel solar a fim de permitir a potência máxima a ser extraída do mesmo. Embora descrito em conexão com um painel solar, será apreciado que a invenção pode ser usada em outras aplicações em que se deseja intensificar o nível de potência que pode ser extraído de uma unidade incluindo uma fonte de tensão variável e uma capacitância interna.
[0021] Como mostrado na Figura 2, um painel solar 10 tem, conectado através dos terminais do mesmo, um diodo de junção PN 12. Tal diodo 12 tem, de uma capacitância de junção interna ilustrada na Figura 2 pela capacitância 14. Embora não ilustrado, o painel solar 10 também terá uma capacitância de difusão associada ao mesmo. O painel 10 e o diodo 12 são normalmente abastecidos como uma única unidade, indicada pelas linhas tracejadas 16 na Figura 2, com resistências constantes 18, 20 que refletem resistências os dentro da unidade 16, e com a capacitância de junção 14 e a capacitância de difusão constituindo uma capacitância variável interna da unidade 16. Vp assim representa a saída de tensão da unidade 16. Será apreciado que esta saída é variável para as razões discutidas anteriormente.
[0022] A saída da unidade 16 é abastecida a um indutor 22, uma linha 24 incluindo um comutador 26 sendo proporcionado e arranjado de tal modo que, quando o comutador é aberto, a saída do painel 10 serve para carregar a capacitância interna da unidade 16 e também serve para satisfazer os requisitos de uma carga conectada aos terminais de saída 28. Vsaída representa a tensão de saída do arranjo de controle. A indutância do indutor 22 é de preferência relativamente pequena, sendo selecionada para coincidir com as características do painel solar 10 e da capacitância interna do mesmo.
[0023] Quando o comutador 26 é fechado, a capacitância interna da unidade 16 é capaz de descarregar o fechamento do comutador 26 na linha 24, resultando na formação de um circuito RLC, a descarga a partir da capacitância interna sendo abastecida ao indutor 22, aumentando o abastecimento de corrente ao mesmo de tal modo que após a subsequente reabertura do comutador 26, a energia do indutor 22 pode ser extraída e usada para satisfazer a carga. Quando o comutador 26 é fechado, a corrente de saída aumentada da unidade 16 é abastecida para a indutância 22, resultando em armazenamento de energia no mesmo. A abertura subsequente do comutador permite que a potência a ser extraída da indutância 22 e abastecida à carga enquanto também resulta, mais uma vez, no carregamento da capacitância interna. Desde que a corrente de saída da unidade 16 seja abastecida continuamente para a indutância 22 e a corrente do indutor aumente quando o comutador 26 está fechado e caia quando o comutador 26 é aberto (e a unidade de controle 30 mencionada abaixo é operada de uma maneira que assegure que o é o caso), em seguida, o valor de Vsaída será maior do que Vp. A Figura 3 demonstra isto, as saídas (em Volt-amperes) de um painel convencionalmente controlado (eixo geométrico horizontal) e um painel controlado usando o arranjo de controle acima mencionado (eixo geométrico vertical) sob as mesmas condições ambientais, os painéis tendo as mesmas características de operação diferentes em relação ao controle dos mesmos, sendo esquematizadas em gráfico uma em relação a outra e mostrando claramente que a Vsaída é maior, muitas vezes significativamente maior, do que Vp.
[0024] A frequência de operação do comutador 26 é selecionada de modo a manter o efeito. A frequência pode assim ser selecionada para manter a ressonância, ou pode ser um harmônico de uma frequência que manteria a ressonância. À medida que a capacitância interna da unidade 16 não é fixada, faz-se observar que a frequência de comutação ótima também não é fixada.
[0025] No entanto, será tipicamente na região de 150 a 700 kHz, de um modo preferido, 600kHz a 700kHz. A frequência de comutação ótima dependerá, pelo menos em algum grau, do tamanho da indutância.
[0026] A operação do comutador 26 é controlada por um controlador adequado 30, que serve para controlar a temporização e a frequência da operação do comutador 26. Conforme mencionado anteriormente, até certo grau da frequência de operação do comutador 26 deve ser variado compensar as variações na capacitância interna da unidade 16. No entanto, é antecipado que a variação na frequência necessária para levar em conta tais variações será relativamente pequena, e que as variações na frequência de comutação serão tipicamente na região dos 50- 60 Hz. O controlador 30 monitora convenientemente, por exemplo, a saída Vp da unidade 16, usa esta para prover uma indicação da capacitância interna da unidade 16 nesse momento, e controla a frequência de comutação em resposta a esta a fim de maximizar ou substancialmente maximizar a saída de energia. No entanto, será apreciado que outras técnicas para determinar a frequência de comutação ótima ou desejável são possíveis sem se afastarem do escopo da invenção.
[0027] O uso do arranjo de controle descrito anteriormente é vantajoso pelo fato de permitir que a saída útil da unidade do painel solar 16 seja intensificada enquanto evita a necessidade de empregar um algoritmo de rastreamento de ponto de potência máximo complexo, e evitar as ineficiências associadas com ao mesmo. O arranjo de controle é de preferência localizado próximo à unidade 16 para minimizar os efeitos de indutâncias associadas aos cabos de conexão. Por exemplo, podem ser incorporados inversor tal como um inversor ou microinversor em sequência associado à unidade 16, ou como um módulo a ser conectado ao mesmo.
[0028] Voltando à Figura 4, uma configuração de circuito alternado é ilustrada. No arranjo da Figura 4, em vez de proporcionar uma única indutância 22, um par de indutâncias 22a, 22b é provido nas respectivas pernas do circuito, cada indutância 22a, 22b tendo um respectivo comutador 26a, 26b associado ao mesmo, a operação dos comutadores 26a, 26b sendo controlada por um controlador 30 como descrito aqui anteriormente.
[0029] Cada indutância 22a, 22b forma a bobina de entrada de um respectivo indutor bifilar 32a, 32b, as bobinas de saída 34a, 34b sendo conectadas a e abastecendo a tensão de saída à carga, quando em uso. As bobinas de entrada e saída de cada indutor bifilar 32a, 32b compartilham um núcleo comum e assim são magneticamente acopladas uma à outra. Os diodos de bloqueio 36a, 36b são proporcionados para impedir os indutores bifilares 32a, 32b atuando como transformadores. Em uso, quando o comutador 26a é fechado, a capacitância interna 14 descarrega e aumenta o abastecimento de corrente para a indutância 22a resultando no armazenamento de energia ao mesmo. A abertura subsequente do comutador 26a resulta no carregamento da capacitância interna 14 e no descarregamento de energia a partir da indutância 22a da maneira descrita anteriormente. Enquanto a energia está sendo descarregada 22a da indutância, o comutador 26b pode ser fechado para descarregar a capacitância interna 14 aumentando o abastecimento de corrente para a indutância 22b, a abertura subsequente do comutador 26b novamente permitindo a capacitância interna 14 ao carregamento, e no descarregamento de energia a partir da indutância 22b para a carga.
[0030] Assim, a partir de uma posição na qual os dois comutadores 26a, 26b são abertos e a capacitância interna 14 está carregando, em um ponto selecionado no tempo, o comutador 26a é fechado, resultando em descarga da capacitância interna 14. O comutador 26a interno é então aberto para recarregar a capacitância e começar a descarregar o indutor 22a. O comutador 26b é então fechado para descarregar a capacitância interna 14 e é então reaberto para recarregar a capacitância 14 e começar a descarga de energia a partir do indutor 22b. Antes de reabrir cada comutador 26a, 26b, pode ser benéfico incluir um período durante o qual os dois comutadores 26a, 26b são fechados. As temporizações nas quais o início de cada ciclo de carga e de descarga da unidade 16 ocorre, dependerá, em parte, das condições ambientais prevalecentes, assim a frequência de comutação não será normalmente fixada, se a eficiência do arranjo de controle será maximizada. Um algoritmo de controle apropriado pode ser usado para controlar os tempos nos quais os comutadores 26a, 26b são abertos e fechados, por exemplo para maximizar a saída. O algoritmo pode ser controlado dependendo da tensão de saída do painel 16, por exemplo.
[0031] Será apreciado que, por controle apropriado, durante os tempos nos quais os comutadores 26a, 26b são movidos entre as suas posições aberta e fechada, a saída do arranjo de controle pode ser otimizada.
[0032] A capacitância 38 e o diodo 40 são proporcionados para reduzir o EMF de retorno a partir dos indutores 32a, 32b carregando a unidade 16. A capacitância 38 é menor do que a capacitância interna da unidade 16.
[0033] Pensa-se que o uso da invenção pode permitir maior flexibilidade através da localização e da orientação na qual as unidades 16 podem ser empregadas, assim como o uso da invenção pode permitir uma saída útil para ser gerada em situações nas quais não há nenhuma saída útil, seria produzido de outra forma. A geração útil sob condições de iluminação de intensidade reduzida (ou com unidades não orientadas de forma ótima) ou sob condições de temperatura desfavoráveis podem ser possíveis.
[0034] Enquanto as formas de realização específicas da invenção são descritas aqui anteriormente, será apreciado que um número de modificações e alterações para o arranjo pode ser feito sem sair do escopo da invenção.

Claims (9)

1. Arranjo de controle para uso no controle da fonte de alimentação a partir de uma unidade de abastecimento de energia (16) incluindo uma capacitância interna (14) variável para uma saída, o arranjo de controle compreendendo um indutor (22), um comutador (26) arranjado em paralelo com a capacitância interna (14), e um controlador (30) operável para controlar a operação do comutador de modo que o fechamento do comutador (26) resulta na formação de um circuito RLC, a capacitância interna (14) formando a capacitância do circuito RLC, o controlador (30) faz com que o comutador (26) se mova entre as suas posições aberta e fechada em uma frequência elevada, na faixa de 150 kHz - 700 kHz; caracterizado pelo fato de que: a indutância do indutor (22) é selecionada para coincidir com características da capacitância interna (14), e o controlador (30) faz com que o comutador (26) se mova entre as suas posições aberta e fechada em uma frequência selecionada para manter a ressonância, ou uma harmônica de uma frequência na qual manteria a ressonância, dependendo da indutância e da capacitância interna (14).
2. Arranjo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que é desnecessária a aplicação de método para rastreamento de ponto de máxima potência.
3. Arranjo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a frequência elevada está na faixa de 600 kHz - 700 kHz.
4. Arranjo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a unidade de abastecimento (16) compreende um painel solar (10).
5. Arranjo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a capacitância interna (14) é formada, pelo menos em parte, para a capacitância de junção (14) de um diodo de junção PN (12) localizado dentro da unidade (16).
6. Arranjo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que duas indutâncias (22a, 22b) são providas em paralelo uma com a outra, um respectivo comutador (26) sendo associado com cada indutância.
7. Arranjo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que cada indutância forma parte de um enrolamento bifilar (32a, 32b), e em que os diodos de bloqueio (36a, 36b) são proporcionados.
8. Método para controlar a saída de uma unidade (16) de abastecimento de energia usando um arranjo de controle como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, o método compreendendo as etapas de: abrir o comutador (26), permitindo assim a capacitância interna da unidade (16) ficar carregada; fechar o comutador (26), permitindo assim a capacitância interna da unidade (16) descarregar, aumentando a corrente proporcionada ao indutor; e reabrir o comutador (26), permitindo assim a capacitância interna da unidade (16) ficar recarregada enquanto extrai energia a partir do indutor para satisfazer a demanda elétrica de uma carga; as etapas de abrir, fechar e reabrir o comutador (26) ocorrem em uma frequência elevada, na faixa de 150 kHz - 700 kHz; caracterizado pelo fato de que: a indutância do indutor é selecionada para coincidir com características da capacitância interna (14), e o controlador (30) faz com que o comutador (26) se mova entre as suas posições aberta e fechada em uma frequência selecionada para manter a ressonância, ou uma harmônica de uma frequência na qual manteria a ressonância, dependendo da indutância e da capacitância interna (14).
9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a abertura, fechamento e reabertura do comutador (26) é controlada por um controlador (30) que faz com que o comutador (26) se mova entre suas posições aberta e fechada em uma frequência elevada.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2532454A (en) * 2014-11-19 2016-05-25 Univ Plymouth Control arrangement

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4533836A (en) * 1983-01-12 1985-08-06 Pacific Electro Dynamics, Inc. Multiple voltage switching power supply having output voltage limiting
US4722041A (en) * 1985-10-31 1988-01-26 Toko, Inc. Switching regulator
US5710699A (en) * 1996-05-28 1998-01-20 General Electric Company Power electronic interface circuits for batteries and ultracapacitors in electric vehicles and battery storage systems
JP2002247863A (ja) * 2001-02-22 2002-08-30 Nissin Electric Co Ltd 連系用電力変換装置
JP3394996B2 (ja) * 2001-03-09 2003-04-07 独立行政法人産業技術総合研究所 最大電力動作点追尾方法及びその装置
US6914418B2 (en) 2003-04-21 2005-07-05 Phoenixtec Power Co., Ltd. Multi-mode renewable power converter system
US7714550B2 (en) 2005-01-24 2010-05-11 Linear Technology Corporation System and method for tracking a variable characteristic through a range of operation
WO2007111868A1 (en) 2006-03-23 2007-10-04 Enphase Energy, Inc. Method and apparatus for converting direct current to alternating current
US7432689B2 (en) * 2006-05-05 2008-10-07 Micrel, Inc. Buck-boost control logic for PWM regulator
US8004113B2 (en) * 2006-10-06 2011-08-23 Apple Inc. Methods and apparatuses for operating devices with solar power
US20080123373A1 (en) * 2006-11-29 2008-05-29 General Electric Company Current fed power converter system including normally-on switch
US7681090B2 (en) * 2007-01-25 2010-03-16 Solarbridge Technologies, Inc. Ripple correlation control based on limited sampling
JP4780416B2 (ja) * 2007-07-11 2011-09-28 独立行政法人産業技術総合研究所 太陽電池アレイ故障診断方法
US8537572B2 (en) 2007-09-28 2013-09-17 Enphase Energy, Inc. Method and apparatus for providing power conversion using an interleaved flyback converter with automatic balancing
JP5322256B2 (ja) * 2007-11-07 2013-10-23 学校法人東京電機大学 太陽光発電制御装置及び太陽光発電制御における電力評価方法
CN101582592B (zh) * 2008-05-15 2013-07-10 宣昆 无变压器光伏并网逆变装置及其控制方法
CN101304221B (zh) * 2008-06-19 2011-09-28 江苏津恒能源科技有限公司 太阳能光伏并网逆变器
US20100132757A1 (en) * 2008-12-01 2010-06-03 Chung Yuan Christian University Solar energy system
US8184460B2 (en) * 2009-05-28 2012-05-22 General Electric Company Solar inverter and control method
EP2290784A3 (en) 2009-07-02 2012-12-19 STMicroelectronics Srl Analogic MPPT circuit for photovoltaic power generation plant
EP2530818A4 (en) 2010-01-25 2017-05-10 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Power conversion apparatus, grid connection apparatus, and grid connection system
KR101097266B1 (ko) * 2010-02-26 2011-12-21 삼성에스디아이 주식회사 전력 저장 시스템 및 그 제어방법
US20110249474A1 (en) * 2010-04-12 2011-10-13 Yuhao Luo Method and apparatus for power conversion using an interleaved flyback converter with alternating master and slave branches
US8503200B2 (en) * 2010-10-11 2013-08-06 Solarbridge Technologies, Inc. Quadrature-corrected feedforward control apparatus and method for DC-AC power conversion
CN102231609A (zh) * 2011-07-05 2011-11-02 浙江昱能光伏科技集成有限公司 太阳能光伏并网交错并联反激逆变器
JP2013093444A (ja) * 2011-10-26 2013-05-16 Rohm Co Ltd 高速スイッチング動作回路
TWI456885B (zh) * 2011-12-06 2014-10-11 Ind Tech Res Inst 一種直流轉直流的電壓調節裝置及其操作方法
CN202444421U (zh) * 2012-01-06 2012-09-19 无锡联动太阳能科技有限公司 升压变换电路与太阳能逆变器
CN103023362A (zh) * 2012-02-27 2013-04-03 无锡联动太阳能科技有限公司 一种无桥逆变电路与太阳能无桥逆变器
CN102638059B (zh) * 2012-05-07 2014-06-04 安徽工业大学 单相光伏并网发电系统功率解耦电路及其控制方法
CN102769398A (zh) * 2012-06-11 2012-11-07 合肥工业大学 适用于光伏并网系统的模块化多电平变换器
CN103025003A (zh) * 2012-11-30 2013-04-03 苏州市职业大学 太阳能led照明用控制驱动一体化装置

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