CN103119840B - 双向dc调节器 - Google Patents

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Abstract

一种用于第一DC源（1.1）和第二DC源（1.2）的DC调节器。输出电容器（2.9）与第一DC源（1.1）的正极接触部以及正极DC输出端（3.1）以及第二DC源（1.2）的负极接触部以及负极DC输出端（3.2）连接。DC调节器包括第一存储线圈和第二存储线圈（2.4，2.5），其中第一存储线圈（2.4）设置在第二DC源（1.2）的正极端子以及第一电子开关（2.72）的第一接触部之间，并且其中第二存储线圈（2.5）设置在第一DC源（1.1）的负极端子和第一电子开关（2.72）的第二接触部之间。在第一DC源（1.1）的负极端子和第二DC源（1.2）的正极端子之间设置有缓冲电容器（2.20）。第二电子开关（2.62）设置在第一电子开关（2.72）的第一接触部和正极DC输出端（3.1）之间，并且第三电子开关（2.82）设置在第一电子开关（2.72）的第二接触部和负极DC输出端（3.2）之间。

Description

双向DC调节器
技术领域
本发明涉及功率电子设备领域，其涉及根据权利要求1的前序部分所述的双向直流（DC）调节器。
背景技术
传统的DC源例如包括电池或者多个太阳能电池板，其串联地连接在一起成为所谓的串，使得串电压Ust对应于多个串联的太阳能电池板（DC源）的电压（DC源电压Ust1、Ust2）之和。被用电器加载的串产生串电流Ist以及串功率Ppv。针对串的负载装置也称为跟踪器（Tracker），并且通常通过电子升压调节器来实现。升压调节器（Tracker）理想地调节串电流Ist，使得可以由串产生最大的能量。该工作点称为“最大功率点”（MPP）。这种“最大功率点升压调节器”（MPP-Tracker）为了升高串电压Ust实施为使得串电压Ust导致升压调节器的恒定输出电压Udc（也称为“增压器Booster”）。已知的是，DC源电压Ust1、Ust2具有大的方差；DC源电压Ust1、Ust2一方面取决于太阳能电池板的温度，并且另一方面取决于太阳辐射的密度－电池的温度越低并且辐射的密度越高，则各太阳能电池的电压越高并且由此DC源电压Ust1、Ust2的电压越高。DC源电压Ust1、Ust2在工作中变化其额定值的-40%到+40％。
连接在升压调节器之后的DC/AC转换器将在其输出端上的输出电压Udc转换为在其输出端上的对于供电网络适合的AC电压，具有有效值Uac。DC/AC转换器将DC源的能量馈送到供电网络中，前提是升压调节器的输出电压Udc满足如下条件：
其中Udc作为升压调节器的输出电压，并且Uac作为供电网络的网络电压的有效值。
当DC源（例如太阳能电池板）的能量输出减少或者当DC源（例如电池）部分放电时，需要升压调节器，以便将输出电压Udc升高到所需的值，由此此外通过DC/AC转换器馈送到供电网络中是可能的。
传统升压调节器的结构和工作原理：
用于升高DC源1的DC源电压的传统的升压调节器2（如图1中所示）主要包括存储线圈2.4、电子开关2.7、二极管2.6和输出电容器2.9。电子开关2.7在此由晶体管连同反向并联的二极管来实施。这种升压调节器的例子在“www.wikipedia.org”的术语“升压变换器（Aufwaertswandler）”下或者在德国的HochschuleDarmstadt的Schmidt-Walter教授的标题为“VorlesungSchaltnetzteile”的手稿（http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/smps.html）中可以找到。
DC源的DC源电压Ust小于输出电容器2.9上的输出电压Udc。当开关2.7接通时，电流Ist流入到存储线圈2.4中，电流Ist相应的能量存储在存储线圈2.4中。接着，开关2.7断开，并且存储线圈2.4的存储的能量通过二极管2.6引入到输出电容器2.9中（DC电流Idc流动）。输出电容器2.9也称为DC总线电容器。输出电流Idc通过开关（2.7）的接通和关断（调制）来控制（脉宽调制PWM）。
传统的降压调节器的结构和工作原理：
降压调节器的结构（如图2所示的结构）在“www.wikipedia.org”的术语“降压变换器（Abwaertswandler）”下或者在德国的HochschuleDarmstadt的Schmidt-Walter教授的标题为“VorlesungSchaltnetzteile”的手稿（http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/smps.html）中可以找到。
不同于前面描述的升压调节器，已知的降压调节器20在输入侧具有DC源1，以及与其并联具有与二极管2.6串联的开关2.7；与该二极管2.6并联地，存储线圈2.4和输出电容器2.9串联地布置。降压调节器20的DC源的DC源电压Ust大于在电容器2.9上的输出电压Udc。当开关2.7接通时，电流流入到存储线圈2.4中，与该电流对应的能量存储在存储线圈中。接着，开关2.7断开，并且存储的能量通过二极管2.6引入电容器2.9中。
传统的双向DC调节器的结构和工作原理：
通过升压调节器的电路（图1）和降压调节器的电路（图2）的组合，得到已知的双向DC调节器的结构，如图3所示的结构那样。这种DC调节器包括第一电容器2.2和第二电容器2.9，其根据能量流动方向而作为DC源和输出电容器来起作用，或者用作输出电容器和DC源。第一开关2.60和第二开关2.70串联连接，并且与第二电容器2.9并联设置。与第一开关2.60并联地设置有存储线圈2.4和第一电容器2.2的串联电路。两个开关2.60和2.70由晶体管连同反向并联的二极管构建。由此，双向DC调节器可以将能量在两个方向上在第一电容器2.2和第二电容器2.9之间转换。这种DC调节器情况下会视为不利的是，全部能量通过开关2.60和2.70转换，并且存储线圈2.4必须在转换期间存储全部能量。
文献给出了这种DC调节器的多种变形方案，对于它们全部共同的是，全部能量通过开关和存储线圈来转换：于是DE102004037446B4（用于太阳能电网馈送的无变压器的逆变器）给出了关于升压调节器的一种代表性的现有技术。在此，类似图3地示出了一种对称的DC调节器，然而其转换全部DC源电压。输出电容器2.9在此分为两个串联的输出部分电容器，其中点接地。
WO2006/011071（三相太阳能转换器电路和方法）包含针对全部DC源功率的、以传统实施形式的升压调节器，其中在此重点在网络转换器的控制上。
EP2148419A2（用于太阳能电流装置的整流装置及其控制方法）描述了一种对称的升压调节器（类似DE102004037446B4）。KR20090128973涉及另外的不同的、用于升压调节器的电路装置。
DE102008059330（带有前接的集成升压调节器的紧凑型三相逆变器）描述了一种用于太阳能应用的带有输入升压调节器的逆变器单元。升压调节器以传统方式构建，该出版物的实际的主题是逆变器的不同的配置。
出版物US2010133904（用于两级太阳能转换器的DC总线电压控制）包括带有后接的DC/AC转换器的升压调节器的总装置，其中升压调节器同样转换全部功率。
对于所有这里提出的升压调节器共同的是，其可以包括大的和复杂的电路，具有不希望的高损耗能量，即太阳能的大约2％在这种升压调节器中损失，其中作为热而出现的该损耗能量此外必须通过相应的冷却系统散发。
在EP2173024A2中提出了一种用于借助升压调节器来将两个DC源的DC源电压单极地升高的装置（如在图4中示例性地示出的那样），其中该升压调节器需要两个对称的存储线圈2.4和2.5，以及两个二极管2.6和一个单极开关2.71。第一DC源1.1和第二DC源1.2通过开关2.71串联。开关2.71两侧借助两个二极管2.6连接到DC输出端3.1、3.2，其中该DC输出端借助输出电容器2.9来支持。
在接通开关2.71时流动的电流是单极的，并且存储在存储线圈2.4、2.5中。在断开开关2.71时，在存储线圈中存储的电流通过两个二极管2.6到达DC输出端；此外，单极的直流电流并行地从DC源1.1、1.2直接流向DC输出端3.1、3.2。开关2.71、二极管2.6和存储线圈2.4、2.5由此仅仅传导全部直流电流的一部分，其他的部分直接到达DC输出端。由此，可以节省高达50％的损失，使得存储线圈2.4、2.5、二极管2.6和开关2.71可以在电学上并且由此也在空间上更小地设计。在另一方面，谐波、电磁辐射以及受限的电压范围在作为升压调节器的工作中可以视为不利。
当开关2.71切换时，形成具有DC电压的幅度的高频交流电压。当DC源由太阳能电池板构成时，会出现幅度为1000V以及频率在千赫兹范围中的干扰电压，大多数太阳能电池板并不能承受这一点。因为在DC源1.1、1.2和升压调节器2之间的馈电线可以是长的，所以在所述馈电线中的在此未被滤波的高频电流和电压导致环境中不希望的电磁干扰（EMV）。此外，该升压调节器只有当两个DC源电压Ust1和Ust2的和大于等于输出电压Udc时才可以工作。如果在较小总DC源电压情况下的电流反向，则二极管2.6并不能承受该电流，转换停止。此外，在该情况下在开关2.71上的电压同样反转。在该工作情况中，开关2.71不能被控制，其持续地接通或者持续地关断。
当太阳能电池板或者串联的太阳能电池板（串）形式的多个DC源与所谓的多串并联地连接在一起时，所有太阳能电池板或者串承受相同的输出电压Udc。然而在多串的工作中，单个太阳能电池板的被遮挡或者故障会导致所涉及的整个多串的关断，也就是说，出现显著的功率故障。甚至会出现从相邻太阳能电池板的能量到被遮挡的太阳能电池板的向回馈送。由于单个太阳能电池板的遮挡以及老化，单个太阳能电池板的上面已经提及的工作点“最大功率点”（MPP）彼此偏差。然而这些偏差在多串情况下不会被单独考虑，因为没有设置单个太阳能电池板的功率调节。该问题的一种解决方案是，对于每个单个的太阳能电池板或者串关联有升压调节器，这出于成本原因显得并不现实。为此，升压调节器具有高达额定功率的1.5%作为损耗，也就是说，需要许多太阳能，并且此外需要复杂的温度管理。DE10136147B4（光电交流电发生器）给出了这种电路的一个例子。
JP9261949（DC/DC转换器和太阳能发电系统）通过如下方式解决多串会具有不同数目的太阳能电池板、或者太阳能电池板由于遮挡而变得无效的问题：具有较少太阳能电池板的多串与“另外的”升压调节器关联，该升压调节器将输出电压Udc相应地匹配。借助该装置，不能灵活地对于在多串内的暂时不同的电压关系进行反应，除非“另外的”升压调节器存在于所有的太阳能电池板中，这会相应地不希望地提高开销。
发明内容
因此本发明的任务是，提出一种新型的电路装置，其本身统一了用于两个DC源的升压调节器和降压调节器的特性，并且能够实现双极性运行，其中应当克服了在现有技术的介绍中提出的缺点；在此，应当决定性地减小了已知电路的带有高电压峰值的谐波以及与此关联的电磁辐射，并且降低了不希望的损耗能。
本发明所基于的针对双向DC调节器的任务通过权利要求1的特征的整体来解决。其他实施形式是从属权利要求2至10的主题。
根据本发明的用于将第一DC源的电能和第二DC源的电能进行转换的双向DC调节器包括输出电容器，其中第一DC源的正极接触部与双向DC调节器的正极DC输出端以及输出电容器的端子连接，并且第二DC源的负极接触部与双向DC调节器的负极DC输出端以及输出电容器的第二端子连接，在其上有输出电压Udc，其中第一存储线圈设置在第二DC源的正极端子以及第一电子开关的第一接触部之间，并且其中第二存储线圈设置在第一DC源的负极端子和第一电子开关的第二接触部之间。
在此重要的是，在第一DC源的负极输出端和第二DC源的正极输出端之间设置有缓冲电容器，并且与第一电子开关串联地设置有第二电子开关和第三电子开关，其中第二电子开关设置在第一电子开关的第一接触部和正极DC输出端之间，并且第三电子开关设置在第一电子开关的第二接触部和负极DC输出端之间。
根据本发明的用于双向DC调节器的电路装置在下面也称为差分调节器或者D调节器。
有利的是，缓冲电容器和输出电容器与两个存储线圈形成滤波回路，由此在差分调节器的运行中实现了显著减少电流和电压谐波；该谐波减少降低了在DC源上的已知干扰，并且此外降低了在环境中通过传统电路发出的EMV辐射。损耗功率相对于传统的电路而言更小，因为仅仅DC功率的一部分通过存储线圈和电子开关来引导，并且另一部分直接从DC源到达DC输出端。缓冲电容器至DC源的串联电路能够实现相对于传统电路扩展的电压范围，因为通过缓冲电容器至DC源的串联电路，DC源电压的和可以小于或者大于输出电压Udc。
由于扩展的电压范围而可能的更高的输出电压Udc能够在差分调节器后接的逆变器电路中由此实现更高的输出交流电压，这在相同的输出功率情况下引起较小的输出电流，由此也可以在输出侧减小在传输线路中的损耗功率。
通过第一电子开关、第二电子开关或者第三电子开关的接通和关断，缓冲电容器上的差分电压Ud可调节，并且此外从第一和第二DC源至DC输出端或者从DC输出端至第一和第二DC源的第一DC源的第一DC电流和第二DC源的第二DC电流是可调节的。此外，第一和第二DC源的电压Ust1、Ust2能够从零直到输出电压Udc的最大值变化，并且此外在正极或者负极DC输出端上的输出电流Idc、第一和第二差分电流Id1、Id2以及差分电压Ud可以取正值或者负值。
两个附加的电容器、即在第一DC源的正极端子和第二DC源的负极端子之间的第一电容器以及在第一DC源的负极端子和第二DC源的负极端子之间的第二电容器在本发明的一个实施形式中改善了上面已经提及的对于谐波的滤波作用。
根据本发明的双向DC调节器的另外的实施形式是从属权利要求的主题，并且在附图的详细描述中进一步阐述。
附图说明
下面要借助实施例结合附图进一步阐述本发明。
其中：
图1示出了根据现有技术的DC－DC升压调节器；
图2示出了根据现有技术的DC－DC降压调节器；
图3示出了根据现有技术的双向DC－DC调节器；
图4示出了根据现有技术的用于两个DC源的单极升压调节器；
图5示出了根据本发明的双向DC调节器（差分调节器，D调节器）；
图6示出了带有附加的电容器的根据本发明的双向DC调节器的一个实施形式；
图7示出了带有电子开关的根据本发明的双向DC调节器的另一个实施形式；
图8示出了同样带有电子开关的根据本发明的双向DC调节器的另一个实施形式；
图9示出了带有与输出电容器并联设置的二极管的根据本发明的双向DC调节器的另一个实施形式；
图10示出了在带有中央DC/AC转换器的DC总线上的根据本发明的多个双向DC调节器。
具体实施方式
图1至图4来自现有技术，并且已经在前面的介绍中进行了评价。
图5借助方框电路图示出了根据本发明的用于转换电能的双向DC调节器。为此，该（下文也简短地称为差分调节器的）双向DC调节器在一侧具有第一DC源1.1和第二DC源1.2，并且在另一侧具有输出电容器2.9。虽然这里谈及输出电容器2.9，然而这并不意味着能量流动方向仅仅可能从DC源1.1、1.2朝着输出电容器2.9；在本发明的意义中，通过相应的调节（其在下面描述）并且在不变的电路装置情况下，相反的能量流动是可能的，更确切地说，从输出电容器2.9朝着DC源1.1、1.2的方向。
第一DC源1.1的正极接触部与双向DC调节器的正极DC输出端3.1以及输出电容器2.9的端子连接，并且第二DC源1.2的负极接触部与双向DC调节器的负极DC输出端3.2以及输出电容器2.9的第二端子连接，在输出电容器2.9上有输出电压Udc。
此外，差分调节器包括第一存储线圈2.4和第二存储线圈2.5，其中第一存储线圈2.4设置在第二DC源1.2的正极端子和第一电子开关2.72的第一接触部之间，并且其中第二存储线圈2.5设置在第一DC源1.1的负极端子和第一电子开关2.72的第二接触部之间。
在第一DC源1.1的负极输出端和第二DC源1.2的正极输出端之间设置有缓冲电容器2.20，并且与第一电子开关2.72串联地设置有第二电子开关2.62和第三电子开关2.82，其中第二电子开关2.62设置在第一电子开关2.72的第一接触部和正极DC输出端3.1之间，并且第三电子开关2.82设置在第一电子开关2.72的第二接触部和负极DC输出端3.2之间。
通过第一电子开关2.72、第二电子开关2.62、第三电子开关2.82的接通和关断，在缓冲电容器2.20上的差分电压Ud可以调节，并且此外第一DC源1.1的第一DC电流Ist1和第二DC源1.2的第二DC电流Ist2从第一DC源1.1和第二DC源1.2至DC输出端3.1、3.2或者从DC输出端3.1、3.2至第一DC源1.1和第二DC源1.2。此外，通过控制缓冲电容器2.20的差分电压Ud，第一存储线圈2.4上的第一差分电流Id1和第二存储线圈2.5上的第二差分电流Id2可调节。
情况A：升压调节器，输入电压大于输出电压：
差分电压Ud为正，即两个DC源的电压Ust1、Ust2之和大于输出电压Udc。当第一开关2.72接通时，正的差分电流Id1和Id2流动，其存储在存储线圈2.4、2.5中。在第一开关2.72关断的情况下，第二开关2.62和第三开关2.82接通，并且在存储线圈2.4、2.5中存储的差分电流Id1、Id2经过第二开关2.62和第三开关2.82流向输出电容器2.9。
与差分电流Id1、Id2并行地，DC电流Ist1和Ist2从DC源1.1、1.2直接流向输出电容器2.9。DC输出电流Idc等于DC电流和差分电流之和并且为正：
在该运行中，根据本发明的差分调节器如升压调节器或增压调节器那样工作。
情况B：升压调节器，输入电压小于输出电压：
在该情况中，DC源的电压Ust1、Ust2之和小于输出电压Udc，差分电压Ud为负，其中Dc源的电流Ist1、Ist2为正，即能量由DC源传输至DC输出端3.1、3.2。
当第二开关2.62和第三开关2.82接通时，负的差分电流Id1和Id2流动，其存储在存储线圈2.4、2.5中，其中第一开关2.72关断。在接下来的第二开关2.62和第三开关2.82关断的情况下，以及在同时接通第一开关2.72的情况下，在存储线圈2.4、2.5中存储的差分电流Id1、Id2经过第一开关2.72流向缓冲电容器2.20。
与负的差分电流Id1、Id2并行地，正的DC电流Ist1、Ist2从DC输出端3.1、3.2直接流向DC源1.1、1.2；在该情况中，差分电流Id1和Id2与DC电流Ist1或Ist2相反取向，其中DC输出电流Idc仍然为正。
在该运行中，根据本发明的差分调节器同样如升压调节器或者增压调节器那样工作。
情况C：降压调节器，在DC源上的电压小于输出电压：
在该情况中，DC源上的电压Ust1、Ust2之和小于输出电压Udc，差分电压Ud为负，并且来自DC源的DC电流Ist1、Ist2和DC输出电流Idc为负，也就是说，能量从DC输出端3.1、3.2流入DC源1.1、1.2中。当第二开关2.62和第三开关2.82接通时，负的差分电流Id1和Id2流动，其存储在存储线圈2.4、2.5中，第一开关2.72关断。在第二开关2.62和第三开关2.82关断的情况下，以及在同时接通第一开关2.72的情况下，在存储线圈2.4、2.5中存储的差分电流Id1、Id2经过第一开关2.72流向缓冲电容器2.20。与负的差分电流Id1、Id2并行地，DC电流Ist1和Ist2从DC输出端3.1、3.2流向DC源1.1、1.2，并且对其充电。在该情况中，差分电流Id1或Id2与DC电流Ist1或Ist2相同取向并且为负，并且差分调节器如降压调节器那样工作。
情况D：降压调节器，在DC源上的电压大于输出电压：
在该情况中，DC源上的电压Ust1、Ust2之和大于DC输出电压Udc，差分电压Ud为正，并且DC源的DC电流Ist1、Ist2和DC输出电流Idc为负，也就是说，能量从DC输出端3.1、3.2流入DC源1.1、1.2中，并且DC源1.1、1.2被充电。当第二开关2.62和第三开关2.82接通时，正的差分电流Id1、Id2流动，其存储在存储线圈2.4、2.5中。第一开关2.72在此关断。在第二开关2.62和第三开关2.82关断的情况下，以及在同时接通第一开关2.72的情况下，在存储线圈2.4、2.5中存储的差分电流Id1、Id2经过第一开关2.72流向缓冲电容器2.20。与正的差分电流Id1、Id2并行地，DC电流Ist1和Ist2从DC输出端3.1、3.2流向DC源1.1、1.2。在该情况中，差分电流Id1、Id2与DC源的电流Ist1、Ist2相反，并且输出电流Idc为负。
通过根据本发明的差分调节器的所描述的工作方式，清楚的是，每个DC源1.1、1.2的电压可以取在零和最大的DC电压Udc之间的值。DC源1.1、1.2的DC电流Ist1和Ist2的方向可以具有正值（放电）以及负值（充电）。
本发明的一个实施形式设计了，输出电容器2.9和缓冲电容器2.20与第一存储线圈2.4和第二存储线圈2.5一同形成滤波器，其用于使得通过电子开关2.62、2.72、2.82的工作而引起的谐波并不在DC源1.1、1.2上出现并且对其干扰，并且输出电容器2.9与存储线圈2.4、2.5一同形成输出滤波器，其负责使得通过电子开关2.62、2.72、2.82的工作而引起的谐波并不在DC输出端3.1、3.2上出现。
在本发明的另一实施形式中（如图6所示）设计了，双向DC调节器具有在第一DC源1.1的正极端子和第二DC源1.2的正极端子之间的附加的电容器2.1以及在第一DC源1.1的负极端子和第二DC源1.2的负极端子之间的附加的电容器2.3，其中这两个附加的电容器2.1、2.3增强输出电容器2.9和缓冲电容器2.20针对通过电子开关2.62、2.72、2.82的工作而引起的谐波的过滤作用，使得谐波并不在两个DC源1.1、1.2上或者在DC输出端3.1、3.2上出现。滤波作用也使得可以避免在附图中未示出的外部布线的电磁辐射（EMV载荷）。
在图7中的本发明的另一实施形式与图6中的实施形式的不同仅仅在于第一开关2.72、第二开关2.62和第三开关2.82的选择。差分调节器在此借助强制电子换向的开关2.72、2.62、2.82来实施，例如晶体管、IGBT、MOS、IGCT。它们优选配备有反向并联的二极管。对于双向的第二开关2.62和第三开关2.82，各一个带有二极管的晶体管是足够的，对于第一开关2.72，两个带有二极管的反向串联的晶体管是必需的。
在本发明的范围中也可设想的是，第一DC源1.1和第二DC源1.2分别由一个或者由多个并联的、带有串联的太阳能电池的太阳能电池板构成，并且第一DC电流Ist1和第二DC电流Ist2通过差分电压Ud的改变或者通过电子开关2.62、2.72、2.82的切换来调节，使得DC源1.1、1.2在DC输出端3.1、3.2上输出最大的PV功率（MPP工作点）。
MPP工作点的调节通过差分调节器的开关2.62、2.72、2.82的调制来实现。DC源电压（或者也称为串电压）Ust1、Ust2可以从零变化直到最大DC输出电压Udc。串电压的工作范围可以通过附加地改变DC输出电压Udc而增大。在低温情况下，可以提高Udc，因为太阳能电池电压升高。相应地，在高温情况下，可以降低DC输出电压Udc。
如果DC源1.1、1.2的电压最大改变DC输出电压Udc的值的50％，则差分调节器在升压调节器运行中的工作点可以选择为使得在缓冲电容器2.20上的差分电压Ud仅仅可以取正值。如在图8中所示，在该情况中可能的是，第一开关2.72仅仅由带有二极管的晶体管来实施。差分电流Id1、Id2可以取正值以及负值。
当DC源1.1、1.2的电压最大改变DC输出电压Udc的值的50％时，则差分调节器在升压调节器运行中的工作点可以选择为使得在缓冲电容器2.20上的差分电压Ud和差分电流Id1和Id2仅仅可以取正值。如在图9中所示，在该情况中可能的是，第二开关2.621、第三开关2.821仅仅由二极管来实施，并且仅仅第一开关2.72由带有二极管的晶体管构成。
图10示出了多个差分调节器6.1、6.2的布置，其可以设置在DC源对1.10、1.20和1.30、1.40附近的一个或者多个串分配器7中。因为根据本发明的差分调节器6.1、6.2的损耗以及硬件开销相对于传统的布置更小，所以可以省去强制冷却。也可以将多个差分调节器6.1、6.2联合，其中它们并联地连接在共同的DC轨（DC线缆）3.3、3.4上。
DC源对1.10、1.20和1.30、1.40的每个单个串的电压被升高到较高的DC电压，并且随后通过DC轨3.3、3.4与中央的DC/AC转换器3连接。PV功率至DC/AC转换器3的传输借助较高的DC电压Udc来进行，即要传输的DC电流Idc变得更小。因此，DC轨3.3、3.4的横截面和/或欧姆传输损耗可以降低。DC/AC转换器3同样成本更为低廉，因为较高的DC输出电压Udc能够实现至电网4的更高的AC电压Uac以及更低的电网电流。

Claims (8)

1.一种用于对第一DC源（1.1）的电能和第二DC源（1.2）的电能进行转换的双向DC调节器，包括输出电容器（2.9），其中第一DC源（1.1）的正极接触部与双向DC调节器的正极DC输出端（3.1）以及输出电容器（2.9）的第一端子连接，并且第二DC源（1.2）的负极接触部与双向DC调节器的负极DC输出端（3.2）以及输出电容器（2.9）的第二端子连接，在所述输出电容器上有输出电压（Udc），此外包括第一存储线圈和第二存储线圈（2.4，2.5），其中第一存储线圈（2.4）设置在第二DC源（1.2）的正极端子以及第一电子开关（2.72）的第一接触部之间，并且其中第二存储线圈（2.5）设置在第一DC源（1.1）的负极端子和第一电子开关（2.72）的第二接触部之间，其特征在于，
－在第一DC源（1.1）的负极输出端和第二DC源（1.2）的正极输出端之间设置有缓冲电容器（2.20），
－与第一电子开关（2.72）串联地设置有第二电子开关（2.62）和第三电子开关（2.82），其中第二电子开关（2.62）设置在第一电子开关（2.72）的第一接触部和正极DC输出端（3.1）之间，并且第三电子开关（2.82）设置在第一电子开关（2.72）的第二接触部和负极DC输出端（3.2）之间，
－其中通过第一电子开关、第二电子开关或者第三电子开关（2.72，2.62，2.82）的接通和关断，缓冲电容器（2.20）上的差分电压（Ud）可调节，并且从第一和第二DC源（1.1，1.2）至正极和负极DC输出端（3.1，3.2）或者从正极和负极DC输出端（3.1，3.2）至第一和第二DC源（1.1，1.2）的第一DC源（1.1）的第一DC电流（Ist1）和第二DC源（1.2）的第二DC电流（Ist2）是可调节的。
2.根据权利要求1所述的双向DC调节器，其特征在于，通过控制缓冲电容器（2.20）的差分电压（Ud）能够调节第一存储线圈（2.4）上的第一差分电流（Id1）和第二存储线圈（2.5）上的第二差分电流（Id2）。
3.根据权利要求2所述的双向DC调节器，其特征在于，第一和第二DC源（1.1，1.2）的电压（Ust1，Ust2）能够从零改变直到输出电压（Udc）的最大值，在正极或者负极DC输出端（3.1，3.2）上的输出电流（Idc）、第一和第二差分电流（Id1，Id2）和差分电压（Ud）可以取正值或者负值。
4.根据权利要求1至3之一所述的双向DC调节器，其特征在于，输出电容器（2.9）和缓冲电容器（2.20）与第一存储线圈和第二存储线圈（2.4，2.5）一同形成滤波器，所述滤波器负责使得通过第一、第二和第三电子开关（2.72，2.62，2.82）的工作而引起的谐波并不在第一和第二DC源（1.1，1.2）上出现并且对所述第一和第二DC源干扰，并且输出电容器（2.9）与第一和第二存储线圈（2.4，2.5）一同形成输出滤波器，所述输出滤波器负责使得通过第一、第二和第三电子开关（2.72，2.62，2.82）的工作而引起的谐波并不在正极和负极DC输出端（3.1，3.2）上出现。
5.根据权利要求1至3之一所述的双向DC调节器，其特征在于，在第一DC源（1.1）的正极端子和第二DC源（1.2）的正极端子之间连接有附加的第一电容器（2.1），并且在第一DC源（1.1）的负极端子和第二DC源（1.2）的负极端子之间连接有附加的第二电容器（2.3），其中这两个附加的第一和第二电容器（2.1，2.3）增强输出电容器（2.9）和缓冲电容器（2.20）针对通过第一、第二和第三电子开关（2.72，2.62，2.82）的工作而引起的谐波的过滤作用，使得谐波并不在第一和第二DC源（1.1，1.2）上或者在双向DC调节器的正极和负极DC输出端（3.1，3.2）上出现。
6.根据权利要求1至3之一所述的双向DC调节器，其特征在于，第二和第三电子开关（2.62，2.82）各由带有反向并联的二极管的晶体管来实施，并且第一电子开关（2.72）由两个反向串联连接的、带有反向并联的二极管的晶体管来实施。
7.根据权利要求1至3之一所述的双向DC调节器，其特征在于，第一和第二DC源（1.1，1.2）各由一个或者多个带有串联连接的太阳能电池的并联太阳能电池板构成，并且第一和第二DC电流（Ist1，Ist2）通过差分电压（Ud）的变化或者通过第一、第二和第三电子开关（2.72，2.62，2.82）的切换而调节，使得DC源（1.1，1.2）在正极和负极DC输出端（3.1，3.2）上输出最大的PV功率。
8.根据权利要求1至3之一所述的双向DC调节器，其特征在于，在缓冲电容器（2.20）上的差分电压（Ud）以及第一和第二差分电流（Id1，Id2）仅仅取正值，第二电子开关（2.62）和第三电子开关（2.82）各由一个二极管实施，并且第一电子开关（2.72）由带有或者没有反向并联的二极管的晶体管来实施。
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