CN102496963A

CN102496963A - 一种利用交流直流串并联电路形成逆变电源并网的方法

Info

Publication number: CN102496963A
Application number: CN201110357960XA
Authority: CN
Inventors: 冯益安
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-11-13
Filing date: 2011-11-13
Publication date: 2012-06-13

Abstract

一种利用交流直流串并联电路形成逆变电源并网的方法涉及制作逆变电源的一种方法，此方法能够把直流电能转化为与交流信号同频、同压、同相或反相的交流电能的电路或设备。采用的方法是：线路组成包括：交流电vi、直流电源VAA、等势点或者零电位点O、滤波电容C1、互感器RL、输出1、输出2。其中交流电vi的有效电压为v0峰值电压为vm,直流电源VAA的电压大于等于交流电vi的峰值电压vm,线路组成特征是：交流电vi的负极（或正极）和VAA的负极同时接等势点O，交流电vi的正极（或负极）和VAA的正极通过滤波电容、互感RL(或负载)串行连接，组成回路。其中互感RL或负载两端分别是输出1和输出2。此电流逆变可实现同相、同频、无谐波、高效率并网。

Description

一种利用交流直流串并联电路形成逆变电源并网的方法

技术领域

涉及一种利用交流直流串并联电路形成逆变电源并网的方法。

背景技术

目前的逆变器主要通过PWM发生器，产生SPWM正弦波，通过大功率开关通断实现直流变交流的逆变。但目前SPWM正弦波存在如下缺陷：1，非连续性。模拟正弦波是连续的，PWM波形是间断的。理论上通过PWM转换后形成的数字PWM正弦波需要滤波变成模拟正弦波才能完美得以运用，但是，要提高PWM波形的近似连续性就必须增大开关电源的通断频率，但开关电源通断频率的提高会消耗直流电能从而会影响逆变效率，所以开关电源频率与逆变效率之间有一个平衡值，在波形和能耗之间取一个相对合理值。2，无法消除波形的畸变。理论上通过PWM转换后形成的数字PWM正弦波需要滤波变成模拟正弦波，但是滤波电路的真正功能是滤去杂波和谐波，不能滤去主波。而PWM波是主波，非连续性是由开关通断产生的，波形失真是功能性，是与生俱来的，滤波电路不能完全滤去因此PWM波的波形问题成了PWM波逆变器的缺陷，在大功率并网方面缺陷更为明显。所以可以说目前的PWM数字波形在大功率并网领域已近似接近极限。利用电网已有的波形进行放大后并网，是直流变交流的另一种方式，这种信号正弦波完全是连续性的，并且频率和相位随电网变化，几乎做到与电网完全同步，在并网电能质量方面效果显著，但是由于逆变效率低及功率较小，目前这种方式并不被人们看重。三极管具有信号放大作用，能把直流电能转化为交流电能，但是三极管功率太小，转化效率低。不能满足逆变电源的需求。交流与直流的串并联运用，目前在电力动力系统中没有运用。

发明内容

在大型并网逆变电源或逆变电路中，需要从电网或者从用电线路获取一交流信号，然后对用电信号加以放大满足逆变电源与电网同频、同相、同压的并网要求。PWM波逆变器存在波形畸变缺陷及难以承载较大功率。由于电网信号的即时频率、即时相位和即时电压有一个变化范围，只有以电网适时并网点的电流同频、同相、同压的电流信号作为逆变电源的参考值和对比值，才能产生高质量的并网交流电，因此，本发明涉及一种用电网适时电压作为逆变电路的阻力，把直流电能转化为与交流信号同频、同压、同相或反相的交流电能的电路或设备。

本发明采取的第一种技术方案线路组成包括：交流电vi、直流电源VAA、等势点或者零电位点O、滤波电容C1、互感器RL、输出1、输出2。其中交流电vi的有效电压为v0峰值电压为vm,直流电源VAA的电压大于等于交流电vi的峰值电压vm,线路组成特征是：交流电vi的负极（或正极）和VAA的负极同时接等势点O，交流电vi的正极（或负极）和VAA的正极通过滤波电容、互感RL(或负载)串行连接，组成回路。其中互感RL或负载两端分别是输出1和输出2。

本发明采取的第二种技术方案线路组成包括：交流电vi、直流电源VAA、VBB、VCC、等势点或者零电位点O、滤波电容C1、互感器RL、输出1、输出2。其中交流电vi的有效电压为v0峰值电压为vm,直流电源VAA的电压大于等于交流电vi的峰值电压vm,VBB等于VCC等于VAA,线路组成特征是：交流电vi的负极和VCC串联后VCC负极接等势点O,VBB和VAA串联后形成的电池组负极接等势点O，交流电vi的正极和VAA的正极通过滤波电容、互感RL(或负载)串行连接，组成回路。其中互感RL或负载两端分别是输出1和输出2。

以上两种方案输出1和输出2之间即VAA的正极与交流电的正极（或负极）之间形成的电势差随交流电vi的变化不断变化，其中当交流电vi的电压值为最大峰值电压vm时，输出1和输出2之间的电势差为零，当vi为零时，输出1和输出2之间的电势差为峰值电压vm，当vi为负方向峰值电压时，输出1和输出2之间的电势差为2vm，二者之间的交流电变化规律与vi 反相,反相电压接负载或经互感器倒相后并入电网。

附图说明

附图1为第一种方案的基本线路结构示意图。图2为显示第一种方案输出端带中间抽头。图3为第一种方案中负载电阻R取代互感RL。图4为第二种方案结构典型结构示意图。其中vi为交流电，VAA、VBB、VCC为直流电源，RL为互感器、C1为滤波电容；O点为零电位参照点；输出1、输出2为电源输出接口。

具体实施方式

结合附图进行一下说明：附图1为第一种方案的基本线路结构示意图。交流电vi（在图1中标注为市电输入），表示从电网中输入交流电作为交流电源。Vi与VAA的负极在等势点或者零电位比较点O并联或串联，图1中表示的是并联，即交流电负极接VAA的负极。由于交流电的两极在某些条件下可以正负互换，所以对于交流电来说，很多情况下正极和负极都是根据线路情况确定，并且在本线路中互换对输出结果并没有影响，所以接等势点O点的vi可以是任意一极，但对于VAA来说却是负极即低电位一端接零电位O点，VAA的正极即高电位一端电位永远高于或等于vi的峰值电压vm,这样，当vi的电位升至vm时，和VAA电位相同，二者之间无电位差更无电流输出，当vi的电压值从峰值电压不断减小时，其与VAA的电势差同步增大，当vi电压值降至零电位时，其与VAA的电位差值便是峰值电压vm,当vi变成负值时，其与VAA正极的电位差便大于vm,当vi降至-vm时，其与VAA的正极电位差就是2vm,因此，当vi的一极与直流电源的负极在零电位相接时，vi的另一极和直流电源VAA的正极电位差就会随着vi的电位而变化，变化区间在0-2vm之间，相位与vi反相。输出端输出1和输出2中间互感RL若有中心抽头（如图2）并可以让中心抽头接地，与vi倒相的一端为输出1或输出2（根据变压器线圈的绕线方向不同）可以并入相线，中心抽头线接入电网中线。

图2所示电路为互感器带中心抽头，根据并网需要接入中线。

图3所示为输出1和输出2之间直接接负载R,直接用于负载，不需要和电网连接。但如果与电网连接，需接入互感RL进行电能转换。

图4为第二种方案的基本结构示意图。和图1比较，图4增加了VBB和VCC,原理是给交流电特别是像市电这种带有中线的接入方式，VCC的作用是给交流电vi加偏置电压，使vi的电压工作在正向状态，即在0-2vm间变化，相应的VBB和VAA串联形成大于等于2vm的电压，这样VBB的作用就是和VAA串联形成更大的直流电压2vm，所以在实际操作和设计中把VAA的电压值设计成2vm便可以舍去VBB.图4所示的第二种线路组成方案运行原理和过程与第一种方案完全一致。

综上所述：本发明采取的第一种技术方案线路组成包括：交流电vi、直流电源VAA、等势点或者零电位点O、滤波电容C1、互感器RL、输出1、输出2。其中交流电vi的有效电压为v0峰值电压为vm,直流电源VAA的电压大于等于交流电vi的峰值电压vm,线路组成特征是：交流电vi的负极（或正极）和VAA的负极同时接等势点O，交流电vi的正极（或负极）和VAA的正极通过滤波电容、互感RL(或负载)串行连接，组成回路。其中互感RL或负载两端分别是输出1和输出2。

VAA正极和vi正极或负极之间可以直接接负载，组成非并网型逆变器。

如果Vi交流电由震荡电路产生，可以由此产生无源型独立逆变器或变频器的输出模块。

第二种方案在VAA的电压大于等于2vm时，去掉直流电源VBB。

Claims

1. 一种利用交流直流串并联电路形成逆变电源并网的方法，这个方法是：第一种技术方案线路组成包括：交流电vi、直流电源VAA、等势点或者零电位点O、滤波电容C1、互感器RL、输出1、输出2；其中交流电vi的有效电压为v0峰值电压为vm,直流电源VAA的电压大于等于交流电vi的峰值电压vm,线路组成特征是：交流电vi的负极或正极和VAA的负极同时接等势点O，交流电vi的正极或负极和VAA的正极通过滤波电容、互感RL或负载串行连接，组成回路；其中互感RL或负载两端分别是输出1和输出2，输出1或输出2倒相后并入电网相线。

2.一种利用交流直流串并联电路形成逆变电源并网的另一种方法，这个方法是：方案线路组成包括：交流电vi、直流电源VAA、VBB、VCC、等势点或者零电位点O、滤波电容C1、互感器RL、输出1、输出2；其中交流电vi的有效电压为v0峰值电压为vm,直流电源VAA的电压大于等于交流电vi的峰值电压vm,VBB等于VCC等于VAA,线路组成特征是：交流电vi的负极和VCC串联后VCC负极接等势点O,VBB和VAA串联后形成的电池组负极接等势点O，交流电vi的正极和VAA的正极通过滤波电容、互感RL或负载串行连接，组成回路；其中互感RL或负载两端分别是输出1和输出2，输出1或输出2经互感器倒相后并入电网相线。

3.据权利要求1或权利要求2所述的一种利用交流直流串并联电路形成逆变电源并网的方法，其特征是：VAA正极和vi正极或负极之间可以直接接负载，组成非并网型逆变器。

4.据权利要求1或权利要求2所述的一种利用交流直流串并联电路形成逆变电源并网的方法，其特征是：Vi交流电由震荡电路产生，由此产生无源型独立逆变器或变频器的输出模块。

5.根据权利要求2所述的一种利用交流直流串并联电路形成逆变电源并网的另一种方法，其特征是：VAA的电压大于等于2vm时，去掉直流电源VBB。