DE112016001372T5 - Umwandlertopologien für gleichtaktspannung-reduzierung, querverweis zu verwandten anwendungen - Google Patents

Umwandlertopologien für gleichtaktspannung-reduzierung, querverweis zu verwandten anwendungen Download PDF

Info

Publication number
DE112016001372T5
DE112016001372T5 DE112016001372.8T DE112016001372T DE112016001372T5 DE 112016001372 T5 DE112016001372 T5 DE 112016001372T5 DE 112016001372 T DE112016001372 T DE 112016001372T DE 112016001372 T5 DE112016001372 T5 DE 112016001372T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
inverter
winding
transformer
electrically coupled
electrical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE112016001372.8T
Other languages
English (en)
Other versions
DE112016001372T8 (de
Inventor
Fernando Rodriguez
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SunPower Corp
Original Assignee
SunPower Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SunPower Corp filed Critical SunPower Corp
Publication of DE112016001372T5 publication Critical patent/DE112016001372T5/de
Application granted granted Critical
Publication of DE112016001372T8 publication Critical patent/DE112016001372T8/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/493—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode the static converters being arranged for operation in parallel
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/14—Arrangements for reducing ripples from dc input or output
    • H02M1/15—Arrangements for reducing ripples from dc input or output using active elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/02—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
    • H02M5/04—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/10—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using transformers
    • H02M5/16—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using transformers for conversion of frequency
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
    • H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/44—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
    • H02M5/453—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M5/458—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/4807—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode having a high frequency intermediate AC stage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/66—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal
    • H02M7/68—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters
    • H02M7/72—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/79—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/797—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/007—Plural converter units in cascade
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • H02M1/123—Suppression of common mode voltage or current
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Ac-Ac Conversion (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)

Abstract

Ein Wechselrichter beinhaltet einen Dreiwicklungstransformator, einen mit der ersten Wicklung des Transformators elektrisch gekoppelten Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter, einen mit der zweiten Wicklung des Transformators elektrisch gekoppelten Zyklokonverter und einen mit der dritten Wicklung des Transformators elektrisch gekoppelten aktiven Filter. Der Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter ist dafür ausgelegt, die Eingangsgleichstromwellenform in eine Wechselstromwellenform umzuwandeln, die dem Transformator an der ersten Wicklung zugeführt wird. Der Zyklokonverter ist dafür ausgelegt, eine Wechselstromwellenform, die bei der zweiten Wicklung des Transformators empfangen wird, in die Ausgangswechselstromwellenform umzuwandeln, die eine Netzfrequenz des Wechselstromnetzes aufweist. Der aktive Filter ist dafür ausgelegt, mit einer oder mehreren Energiespeichereinrichtungen basierend auf einer Fehlanpassung in der Leistung zwischen der Gleichstromquelle und dem Wechselstromnetz als eine Energiequelle und -senke zu arbeiten. Mindestens zwei des Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichters, des Zyklokonverters oder des aktiven Filters sind über eine gemeinsame elektrische Referenzverbindung elektrisch gekoppelt.

Description

  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität unter 35 USC § 119(e) an die US-Patentanmeldung mit der Seriennr. 62/138,184 mit dem Titel „GLEICHSTROM-WECHSELSTROM-WECHSELRICHTER-TOPOLOGIEN” („DC-TO-AC INVERTER TOPOLOGIES”), die am 25. März 2015 eingereicht wurde, welche hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird.
  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Leistungswandler zum Umwandeln von Gleichstrom in Wechselstrom und insbesondere auf Umwandlertopologien zur Reduzierung der Gleichtaktspannung.
  • HINTERGRUND
  • Wechselrichter wandeln eine Gleichstromleistung in eine Wechselstromleistung um. Zum Beispiel sind einige Wechselrichter so konfiguriert, dass sie die Gleichstromleistung in eine Wechselstromleistung umwandeln, die geeignet ist, Energie an ein Wechselstromnetz zu liefern, und in einigen Fällen an eine Wechselstromlast, die mit dem Wechselstromnetz gekoppelt sein kann oder auch nicht. Eine besondere Anwendung für solche Wechselrichter ist die Umwandlung von Gleichstromleistung, die durch eine alternative Energiequelle erzeugt wird, wie beispielsweise Photovoltaikzellen („PV-Zellen” oder „Solarzellen”), Brennstoffzellen, Gleichstrom-Windturbine, Gleichstrom-Wasserturbine und andere Gleichstromleistungsquellen, in eine einphasige Wechselstromleistungsversorgung zur Lieferung an das Wechselstromnetz bei der Netzfrequenz. Die Menge an Leistung, die von bestimmten alternativen Energiequellen, wie beispielsweise PV-Zellen, geliefert werden kann, kann aufgrund zeitlicher Variationen der Betriebsbedingungen über die Zeit in der Größe variieren. Beispielsweise variiert die Ausgabe einer typischen PV-Zelle in Abhängigkeit von Variationen der Sonnenlichtintensität, des Einfallswinkels von Sonnenlicht, der Umgebungstemperatur und anderer Faktoren.
  • In einem typischen Photovoltaik-Stromsystem kann ein Wechselrichter mit einem oder mehreren Solarzellenmodulen verbunden sein. Zum Beispiel beinhalten einige Systeme Ketten von Solarzellenmodulen, die eine relativ hohe, kombinierte Spannung (z. B. 450 V nominal) an einen einzigen großen Wechselrichter liefern. Alternativ kann in anderen Systemen, wie beispielsweise einem verteilten Photovoltaik-Energiesystem, jedem Solarzellenmodul ein Wechselrichter zugeordnet sein. Bei derartigen Systemen sind die Solarzellenmodule üblicherweise klein mit relativ niedriger Spannung (z. B. 25 V). Der Wechselrichter kann in unmittelbarer Nähe des zugehörigen Solarzellenmoduls platziert werden, um die Umwandlungseffizienz des Gesamtsystems zu erhöhen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Gemäß einem Aspekt kann ein Wechselrichter zum Umwandeln einer Eingangsgleichstromwellenform von einer Gleichstromquelle in eine Ausgangswechselstromwellenform zur Lieferung an ein Wechselstromnetz einen Dreiwicklungstransformator beinhalten, der eine erste Wicklung, eine zweite Wicklung und eine dritte Wicklung beinhaltet. Der Wechselrichter kann ferner einen mit der ersten Wicklung des Transformators elektrisch gekoppelten Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter, einen mit der zweiten Wicklung des Transformators elektrisch gekoppelten Zyklokonverter und einen mit der dritten Wicklung des Transformators elektrisch gekoppelten aktiven Filter beinhalten. Der Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter kann dazu ausgelegt sein, die Eingangsgleichstromwellenform in eine Wechselstromwellenform umzuwandeln, die dem Transformator an der ersten Wicklung zugeführt wird. Der Zyklokonverter kann dazu ausgelegt sein, eine Wechselstromwellenform, die bei der zweiten Wicklung des Transformators empfangen wird, in die Ausgangswechselstromwellenform umzuwandeln, die eine Netzfrequenz des Wechselstromnetzes aufweist. Der aktive Filter kann dazu ausgelegt sein, mit einem oder mehreren Energiespeichereinrichtungen basierend auf einer Fehlanpassung in der Leistung zwischen der Gleichstromquelle und dem Wechselstromnetz als eine Energiequelle und -senke zu arbeiten. Ferner können mindestens zwei des Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichters, des Zyklokonverters oder des aktiven Filters über eine gemeinsame elektrische Referenzverbindung elektrisch gekoppelt sein.
  • In einigen Ausführungsformen kann jeder des Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichters, des Zyklokonverters und des aktiven Filters elektrisch mit der gemeinsamen elektrischen Referenzverbindung verbunden sein. Ferner kann der Wechselstrom-Wechselrichter eine Halbbrücken-Wechselrichterschaltung und einen Kondensatorteiler umfassen, der elektrisch mit der Halbbrücken-Wechselrichterschaltung gekoppelt ist. In solchen Ausführungsformen kann die erste Wicklung einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss beinhalten, der Halbbrücken-Wechselrichter kann einen ersten elektrischen Schalter beinhalten, der elektrisch mit einem zweiten elektrischen Schalter an einem ersten Knoten gekoppelt ist, der Kondensatorteiler kann einen ersten Kondensator beinhalten, der elektrisch mit einem zweiten Kondensator und dem ersten Anschluss an einem zweiten Knoten gekoppelt ist, und/oder der Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter kann eine Spule beinhalten, die mit dem zweiten Anschluss und dem ersten Knoten elektrisch in Reihe geschaltet ist. Ferner kann der Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter elektrisch mit der gemeinsamen elektrischen Referenzverbindung an dem zweiten Knoten gekoppelt sein.
  • In einigen Ausführungsformen kann der Zyklokonverter eine Gruppe von elektrischen Schaltern und einen Kondensatorteiler beinhalten, der elektrisch mit der Gruppe von elektrischen Schaltern gekoppelt ist. Weiterhin kann die zweite Wicklung einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss beinhalten, wobei die Gruppe von elektrischen Schaltern eine erste Untergruppe von elektrischen Schaltern beinhalten kann, die mit einer zweiten Untergruppe von elektrischen Schaltern an einem ersten Knoten elektrisch gekoppelt sind, der Kondensatorteiler kann einen ersten Kondensator beinhalten, der elektrisch mit einem zweiten Kondensator und dem ersten Anschluss an einem zweiten Knoten gekoppelt ist, und/oder der Zyklokonverter kann eine Spule beinhalten, die elektrisch mit dem zweiten Anschluss und dem ersten Knoten in Reihe geschaltet ist. In einigen Ausführungsformen kann der Zyklokonverter elektrisch mit der gemeinsamen elektrischen Referenzverbindung an dem zweiten Knoten gekoppelt sein. Ferner kann jede der ersten Untergruppe von elektrischen Schaltern und der zweiten Untergruppe von elektrischen Schaltern aus einem Paar von Sperrschaltern bestehen, die elektrisch in Reihe geschaltet sind.
  • In einigen Ausführungsformen kann der aktive Filter mindestens eine Energiespeichereinrichtung, eine Halbbrücken-Umschaltschaltung und einen Kondensatorteiler beinhalten, der elektrisch mit der mindestens einen Energiespeichereinrichtung und der Halbbrücken-Umschaltschaltung gekoppelt ist. Ferner kann die dritte Wicklung einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss beinhalten, die Halbbrücken-Umschaltschaltung kann einen ersten elektrischen Schalter beinhalten, der elektrisch mit einem zweiten elektrischen Schalter und dem ersten Anschluss an einem ersten Knoten gekoppelt ist, und/oder der Kondensatorteiler kann einen ersten Kondensator beinhalten, der elektrisch mit einem zweiten Kondensator und dem zweiten Anschluss an einem zweiten Knoten gekoppelt ist. In einigen Ausführungsformen kann der aktive Filter elektrisch mit der gemeinsamen elektrischen Referenzverbindung an dem zweiten Knoten gekoppelt sein.
  • Gemäß einem anderen Aspekt kann ein Wechselrichter zum Umwandeln einer Eingangsgleichstromwellenform von einer Gleichstromquelle in eine Ausgangswechselstromwellenform zur Lieferung an ein Wechselstromnetz einen Transformator, der eine erste Wicklung und eine zweite Wicklung beinhaltet, einen Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter, der mit der ersten Wicklung des Transformators elektrisch gekoppelt ist, einen Zyklokonverter, der mit der zweiten Wicklung des Transformators über eine erste Verbindung und mit dem Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter über eine gemeinsame elektrische Referenzverbindung elektrisch gekoppelt ist, und einen aktiven Filter, der mit der zweiten Wicklung des Transformators elektrisch gekoppelt ist, beinhalten. Der Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter kann dazu ausgelegt sein, die Gleichstromwellenform in eine Wechselstromwellenform umzuwandeln, die dem Transformator an der ersten Wicklung zugeführt wird. Der Zyklokonverter kann dazu ausgelegt sein, eine Wechselstromwellenform, die bei der zweiten Wicklung des Transformators empfangen wird, in die Ausgangswechselstromwellenform umzuwandeln, die eine Netzfrequenz des Wechselstromnetzes aufweist. Der aktive Filter kann dazu ausgelegt sein, mit einem oder mehreren Energiespeichereinrichtungen basierend auf einer Fehlanpassung in der Leistung zwischen der Gleichstromquelle und dem Wechselstromnetz als eine Energiequelle und -senke zu arbeiten.
  • In einigen Ausführungsformen kann der Zyklokonverter eine Gruppe von elektrischen Schaltern und einen Kondensatorteiler beinhalten, der elektrisch mit der Gruppe von eleklrischen Schaltern gekoppelt ist. Weiterhin kann die zweite Wicklung einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss beinhalten, wobei die Gruppe von elektrischen Schaltern eine erste Untergruppe von elektrischen Schaltern beinhalten kann, die mit einer zweiten Untergruppe von elektrischen Schaltern an einem ersten Knoten elektrisch gekoppelt sind, der Kondensatorteiler kann einen ersten Kondensator beinhalten, der elektrisch mit einem zweiten Kondensator und dem ersten Anschluss an einem zweiten Knoten gekoppelt ist, und/oder der Zyklokonverter kann eine Spule beinhalten, die elektrisch mit dem zweiten Anschluss und dem ersten Knoten in Reihe geschaltet ist. In einigen Ausführungsformen kann der aktive Filter mindestens eine Energiespeichereinrichtung, eine Halbbrücken-Umschaltschaltung und einen zweiten Kondensatorteiler beinhalten, der elektrisch mit der mindestens einen Energiespeichereinrichtung und der Halbbrücken-Umschaltschaltung gekoppelt ist. Ferner kann die Halbbrücken-Umschaltschaltung einen ersten elektrischen Schalter und einen zweiten elektrischen Schalter beinhalten, die mit der Spule und dem zweiten Anschluss an einem gemeinsamen Knoten elektrisch gekoppelt sind, und/oder der zweite Kondensatorteiler kann einen dritten Kondensator und einen vierten Kondensator beinhalten, die elektrisch mit dem ersten Anschluss an dem zweiten Knoten gekoppelt sind.
  • Gemäß noch einem anderen Aspekt kann ein Wechselrichter zum Umwandeln einer Eingangsgleichstromwellenform von einer Gleichstromquelle in eine Ausgangswechselstromwellenform zur Lieferung an ein Wechselstromnetz eine Steuereinrichtung mit einem Prozessor und einem Speicher, einen Transformator, der eine erste Wicklung und eine zweite Wicklung beinhaltet, einen Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter, der mit der ersten Wicklung des Transformators elektrisch gekoppelt ist, einen Zyklokonverter, der mit der zweiten Wicklung des Transformators und dem Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter über eine gemeinsame elektrische Referenzverbindung elektrisch gekoppelt ist, und einen aktiven Filter, der mit der zweiten Wicklung des Transformators elektrisch gekoppelt ist und eine Vielzahl von elektrischen Schaltern und eine oder mehrere Energiespeichereinrichtungen umfasst, beinhalten. Der Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter kann dazu ausgelegt sein, die Gleichstromwellenform in eine Wechselstromwellenform umzuwandeln, die dem Transformator an der ersten Wicklung zugeführt wird. Der Zyklokonverter kann dazu ausgelegt sein, eine Wechselstromwellenform, die bei der zweiten Wicklung des Transformators empfangen wird, in die Ausgangswechselstromwellenform umzuwandeln, die eine Netzfrequenz des Wechselstromnetzes aufweist. Die Steuereinrichtung kann dazu ausgelegt sein, die Schaltzyklen der Vielzahl von elektrischen Schaltern des aktiven Filters zu steuern, um mit der einen oder den mehreren Energiespeichereinrichtungen basierend auf einer Fehlanpassung in der Leistung zwischen der Gleichstromquelle und dem Wechselstromnetz als eine Energiequelle und -senke zu arbeiten.
  • In einigen Ausführungsformen kann die Steuereinrichtung dazu ausgelegt sein, die Schaltzyklen der Vielzahl von elektrischen Schaltern unter Verwendung einer Nullspannungsumschaltung zu steuern. Ferner kann in einigen Ausführungsformen die Gleichstromquelle ein Photovoltaikmodul beinhalten.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Systems zum Umwandeln von Gleichstrom in Wechselstrom;
  • 2 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Wechselstrom-Photovoltaikmoduls des Systems von 1;
  • 3 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Wechselrichters des Systems von 1; und
  • 4–12 sind vereinfachte elektrische Schaltbilder verschiedener Ausführungsformen des Wechselrichters von 3.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Während sich die Konzepte der vorliegenden Offenbarung für verschiedene Modifikationen und alternative Formen anbieten, wurden bestimmte beispielhafte Ausführungsformen davon beispielhaft in den Zeichnungen gezeigt und werden hier im Detail beschrieben. Es sollte jedoch verstanden werden, dass dies die Konzepte der vorliegenden Offenbarung nicht auf die offenbarten Formen beschränken soll, sondern dass es im Gegenteil beabsichtigt ist, alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen, die unter die Wesensart und den Schutzumfang der Erfindung, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, mit einzubeziehen.
  • Ein Bezug in der Beschreibung auf „eine Ausführungsform”, „ein Ausführungsbeispiel” usw. weisen daraufhin, dass die beschriebene Ausführungsform ein bestimmtes Merkmal, eine Struktur oder eine Eigenschaft aufweisen kann, wobei jedoch nicht notwendigerweise jede Ausführungsform das besondere Merkmal, die Struktur oder die Eigenschaft beinhaltet. Darüber hinaus beziehen sich solche Phrasen nicht notwendigerweise auf dieselbe Ausführungsform. Weiterhin wird, wenn ein bestimmtes Merkmal, eine Struktur oder eine Eigenschaft in Verbindung mit einer Ausführungsform beschrieben wird, angenommen, dass es innerhalb des Fachwissens eines Fachmanns liegt, ein solches Merkmal, eine Struktur oder eine Eigenschaft in Verbindung mit anderen Ausführungsformen zu bewirken, gleich ob diese ausdrücklich beschrieben sind oder auch nicht.
  • Einige Ausführungsformen der Offenbarung oder Abschnitte davon können in Hardware, Firmware, Software oder irgendeiner Kombination davon umgesetzt werden. Ausführungsformen der Offenbarung können auch als Befehle implementiert werden, die auf einem greifbaren maschinenlesbaren Medium gespeichert sind, das von einem oder mehreren Prozessoren gelesen und ausgeführt werden kann. Ein maschinenlesbares Medium kann jeden Mechanismus zum Speichern oder Übertragen von Information in einer von einer Maschine lesbaren Form (z. B. einer Rechnereinrichtung) beinhalten. Beispielsweise kann ein maschinenlesbares Medium Nur-Lese-Speicher (ROM); Direktzugriffsspeicher (RAM); Magnetplatten-Speichermedien; optische Speichermedien; Flash-Speichereinrichtungen; und andere beinhalten.
  • Es versteht sich, dass die Gleichtaktspannung in Leistungselektronikschaltungen elektrisch geleitetes und abgestrahltes Rauschen verursacht, was für den Betrieb der Schaltungen nachteilig sein kann. Daher werden üblicherweise beträchtliche Anstrengungen unternommen, um die Gleichtaktspannung zu minimieren oder zu verringern und/oder damit behördliche Anforderungen zu erfüllen. Die hier beschriebenen verschiedenen Schaltungstopologien reduzieren die Gleichtaktspannung in einem Multiport-Resonanzwandler. Beispielsweise kann in beispielhaften Ausführungsformen die durch Halbleiterumschaltung verursachte Gleichtaktspannung eliminiert oder reduziert werden. Solche Reduktionen können vorteilhaft sein, da die Gleichtaktspannungsübergangsrate (dv/dt) aufgrund der Halbleiterumschaltung oft mindestens eine Größenordnung größer als dv/dt einer Sinuskurve bei der Schaltfrequenz ist.
  • Unter Bezugnahme auf 1 beinhaltet ein System 100 zum Liefern von Wechselstromleistung an ein Wechselstromnetz 102 bei einer Netzfrequenz eine Gleichstromquelle 104 und einen Wechselrichter 106. Die Gleichstromquelle 104 kann als jede Art von Gleichstromquelle ausgeführt sein, die konfiguriert ist, eine Gleichstromleistung zu generieren oder zu erzeugen, die an den Wechselrichter 106 geliefert wird. Beispielsweise kann die Gleichstromleistung als Photovoltaik-Solarzelle oder -array, eine Brennstoffzelle, eine Windturbine, die konfiguriert ist, eine Gleichstromleistung (z. B. über eine Gleichrichterschaltung) zu erzeugen, eine Wasserturbine, die konfiguriert ist, eine Gleichstromleistung zu erzeugen, oder eine andere unipolare Stromquelle ausgeführt sein.
  • Der Wechselrichter 106 ist elektrisch mit der Gleichstromquelle 104 verbunden und konfiguriert, eine von der Gleichstromquelle 104 erzeugte Gleichstromwellenform in eine Wechselstromwellenform umzuwandeln, die für die Lieferung an das Wechselstromnetz 102, und in einigen Ausführungsformen an Lasten, die mit dem Wechselstromnetz 102 verbunden sind, geeignet ist. Das Wechselstromnetz 102 kann beispielsweise als ein Nutzstromnetz betrieben werden, das Wohn- und Geschäftsbenutzern Nutzwechselstromleistung liefert. Solche Nutzstromnetze können dadurch gekennzeichnet sein, dass sie eine im Wesentlichen sinusförmige bipolare Spannung bei einer festen Netzfrequenz (z. B. f = ω/2π = 50 Hz oder 60 Hz) aufweisen.
  • Wie oben erörtert kann in einigen Ausführungsformen die Gleichstromquelle 104 als eine oder mehrere Photovoltaikzellen ausgeführt sein. In solchen Ausführungsformen können die Gleichstromquelle 104 und der Wechselrichter 106 einander zugeordnet sein, um ein Wechselstrom-Photovoltaikmodul (ACPV) 200 auszuführen, wie in 2 veranschaulicht ist. Das ACPV 200 beinhaltet ein Gleichstrom-Photovoltaikmodul (DCPV) 202, das als die Gleichstromquelle 104 arbeitet, die elektrisch mit dem Wechselrichter 106 gekoppelt ist. Der DCPV 202 beinhaltet eine oder mehrere Photovoltaikzellen und ist konfiguriert, als Reaktion auf das Empfangen einer Sonneneinstrahlung eine Gleichstromwellenform an den Wechselrichter 106 zu liefern. Die vom ACPV 200 gelieferte Gleichstromleistung ist eine Funktion von Umgebungsvariablen, wie beispielsweise der Sonnenlichtintensität, des Einfallswinkels von Sonnenlicht und der Temperatur. In einigen Ausführungsformen ist der Wechselrichter 106 in einem Gehäuse des ACPVs 200 positioniert. In einer Alternative kann der Wechselrichter 106 sein eigenes Gehäuse beinhalten, das an dein Gehäuse des ACPVs 200 befestigt ist. Zusätzlich ist bei einigen Ausführungsformen der Wechselrichter 106 von dem Gehäuse getrennt, aber nahe dem DCPV 202 angeordnet. Wie oben erörtert ist der Wechselrichter 106 konfiguriert, die von dem DCPV 202 empfangene Gleichstromleistung in eine Wechselspannung umzuwandeln, die für die Lieferung an das Wechselstromnetz 102 bei der Netzfrequenz geeignet ist. Es sollte ersichtlich sein, dass mehrere ACPVs 200 verwendet werden können, um ein Solararray zu bilden, wobei jedes ACPV 200 einen dedizierten Wechselrichter 106 aufweist.
  • Unter Bezugnahme nun auf 3 beinhaltet der Wechselrichter 106 in einigen Ausführungsformen einen Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter 300, einen Transformator 302, einen Zyklokonverter 304 und einen aktiven Filter 306. Abhängig von der besonderen Ausführungsform kann der Transformator 302 als ein Dreiwicklungstransformator, der eine erste Wicklung, eine zweite Wicklung und eine dritte Wicklung beinhaltet (siehe beispielsweise 4–6) oder als ein Zweiwicklungstransformator, der eine erste Wicklung und eine zweite Wicklung beinhaltet (siehe beispielsweise 7–12), ausgeführt sein. Obwohl der Transformator 302 hierin als ein Zweiwicklungstransformator oder ein Dreiwicklungstransformator beschrieben sein kann, versteht sich, dass solche Transformatoren in einigen Ausführungsformen mehr als zwei oder drei Wicklungen beinhalten können. Beispielsweise kann bei verschiedenen Ausführungsformen ein Dreiwicklungstransformator drei Wicklungen, vier Wicklungen, fünf Wicklungen oder eine größere Anzahl von Wicklungen beinhalten.
  • Der Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter 300 ist elektrisch mit der ersten Wicklung (nicht dargestellt) des Transformators 302 gekoppelt und ist elektrisch mit der Gleichstromquelle 104 koppelbar. Wie in 3 gezeigt ist, beinhaltet der Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter 300 eine Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichterschaltung 310 und kann in einigen Ausführungsformen einen Schwingkreis 312 oder einen Abschnitt davon beinhalten. Die Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichterschaltung 310 ist dazu ausgelegt, eine Eingangsgleichstromwellenform von der Gleichstromquelle 14 in eine Wechselstromwellenform umzuwandeln, die dem Transformator 302 an der ersten Wicklung zugeführt wird. In einigen Ausführungsformen beinhaltet die Schwingkreis 312 einen Kondensator und eine Spule. Es versteht sich, dass in einigen Ausführungsformen der Schwingkreis 312 durch einen oder mehrere diskrete Kondensatoren (z. B. einen Kondensatorteiler) und eine Leckinduktivität des Transformators 302 (siehe beispielsweise 7) gebildet werden kann.
  • Der Zyklokonverter 304 ist elektrisch mit der zweiten Wicklung (nicht dargestellt) des Transformators 302 gekoppelt und elektrisch mit dem Wechselstromnetz 102 koppelbar. Wie in 3 gezeigt ist, beinhaltet der Zyklokonverter 304 eine Wechselstrom-Wechselstrom-Umwandlerschaltung 314 und kann in einigen Ausführungsformen einen Schwingkreis 316 (z. B. einen Kondensator und eine Spule) beinhalten. Die Wechselstrom-Wechselstrom-Umwandlerschaltung 314 ist dazu ausgelegt, eine Wechselstromwellenform, die bei der zweiten Wicklung des Transformators 302 empfangen wird, in die Ausgangswechselstromwellenform umzuwandeln, die an das Wechselstromnetz 102 geliefert wird und die dieselbe Frequenz aufweist wie eine Wellenform des Wechselstromnetzes 102 (d. h. die Netzfrequenz). Das heißt, der Zyklokonverter 304 ist konfiguriert, eine Eingangswechselstromwellenform in eine Ausgangswechselstromwellenform umzuwandeln, die eine Frequenz aufweist, die sich von der Eingangswechselstromwellenform unterscheidet.
  • Abhängig von der besonderen Ausführungsform kann der aktive Filter 306 mit der zweiten Wicklung oder der dritten Wicklung (nicht dargestellt) des Transformators 302 gekoppelt sein. Beispielsweise kann bei Ausführungsformen, in denen der Transformator 302 als Dreiwicklungstransformator ausgeführt ist, der aktive Filter 306 elektrisch mit der dritten Wicklung des Transformator 302 gekoppelt sein, während bei Ausführungsformen, in denen der Transformator 302 als Zweiwicklungstransformator ausgebildet ist, der aktive Filter 306 elektrisch mit der zweiten Wicklung des Transformators 302 gekoppelt sein kann. Der aktive Filter 306 ist dazu ausgelegt, mit einer oder mehreren Energiespeichereinrichtungen 320 des aktiven Filters 306 basierend auf einer Fehlanpassung (z. B. einer momentanen Fehlanpassung) in der Leistung zwischen der Gleichstromquelle 104 und dem Wechselstromnetz 102 und unter Verwendung einer Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichterschaltung 318 als eine Energiequelle und -senke zu arbeiten. Das heißt, basierend auf der Fehlanpassung in der Leistung liefert der aktive Filter 306 mit der einen oder den mehreren Energiespeichereinrichtungen 320 Leistung oder er nimmt Leistung auf.
  • Beispielsweise versteht sich, dass die Gleichstromquelle 104 eine relativ konstante Leistung an den Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter 300 liefert. Jedoch hat das Wechselstromnetz 102 eine relativ sinusförmige Leistung, die schwankt (z. B. zwischen Null und der Spitzenleistung). Wenn die Leistung des Wechselstromnetzes 102 Null ist, sollte die an das Wechselstromnetz 102 gelieferte Leistung auch Null sein; dementsprechend wird die von der Gleichstromquelle 104 gelieferte konstante Leistung der einen oder den mehreren Energiespeichereinrichtungen 320 des aktiven Filters 306 zugeführt. Wenn jedoch das Wechselstromnetz 102 bei der Spitzenleistung ist, ist die Leistung des Wechselstromnetzes 102 im Allgemeinen zweimal so groß wie die Eingangsleistung von der Gleichstromquelle 104; daher wird die gesamte Leistung von der Gleichstromquelle 104 an das Wechselstromnetz 102 geliefert, und die andere Hälfte der Leistung wird von der einen oder den mehreren Energiespeichereinrichtungen 320 des aktiven Filters 306 zugeführt. In einigen Ausführungsformen sind die eine oder die mehreren Energiespeichereinrichtungen 320 als ein oder mehrere Kondensatoren ausgeführt; jedoch können die Energiespeichereinrichtungen 320 in anderen Ausführungsformen als andere Vorrichtungen ausgeführt sein.
  • Wie in 3 gezeigt wird, sind mindestens zwei des Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichters 300, des Zyklokonverters 304 und/oder des aktiven Filters 306 über eine gemeinsame elektrische Referenzverbindung 324 (z. B. über eine oder mehrere elektrisch leitfähige Verbindungen) elektrisch miteinander gekoppelt. Beispielsweise ist in einigen Ausführungsformen jeder des Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichters 300, des Zyklokonverters 304 und des aktiven Filters 306 elektrisch mit der gemeinsamen elektrischen Referenzverbindung 324 verbunden. In anderen Ausführungsformen kann der Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter 300 elektrisch mit dem Zyklokonverter 304 über die gemeinsame elektrische Referenzverbindung 324 gekoppelt sein, mit der der aktive Filter 306 nicht elektrisch gekoppelt ist. Im Betrieb kann die gemeinsame elektrische Referenzverbindung 324 wirken, um die Gleichtaktspannung auf eine sinusförmige Spannung mit einer Frequenz zu begrenzen, die gleich jener der Schaltfrequenz ist. Abhängig von der besonderen Ausführungsform kann die gemeinsame elektrische Referenzverbindung 324 als ein oder mehrere elektrisch leitfähige Drähte, Bahnen oder andere geeignete leitfähige Elemente ausgeführt sein. In einigen Ausführungsformen versteht sich, dass die gemeinsame elektrische Referenzverbindung 324 eine Impedanz von null oder eine relativ zu anderen Schaltungselementen des Wechselrichters 106 vernachlässigbare Impedanz aufweist.
  • Der Wechselrichter 106 beinhaltet auch eine Wechselrichtersteuereinrichtung 310, die den Betrieb des Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichters 300, des Zyklokonverters 304 und des aktiven Filters 306 steuert. Obwohl die Wechselrichtersteuereinrichtung 308 in der Ausführungsform von 3 zur Veranschaulichung als eine einzige Steuereinrichtung ausgeführt ist, kann die Wechselrichtersteuereinrichtung 308 in anderen Ausführungsformen als mehrere getrennte Steuereinrichtungen ausgeführt sein. Beispielsweise kann der Wechselrichter 106 in einigen Ausführungsformen eine Eingangssteuereinrichtung zum Steuern des Betriebs des Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichters 300, eine Ausgangssteuereinrichtung zum Steuern des Betriebs des Zyklokonverters 304 und/oder eine Filtersteuereinrichtung zum Steuern des Betriebs des aktiven Filters 306 beinhalten. In derartigen Ausführungsformen kann alle Steuereinrichtungen galvanisch voneinander getrennt sein.
  • Wie oben erörtert wird, ist die Wechselrichtersteuereinrichtung 308 elektrisch mit dem Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter 300 gekoppelt und dazu ausgelegt, den Betrieb desselben, des Zyklokonverters 304 und des aktiven Filters 306 zu steuern. Dazu kann die Wechselrichtersteuereinrichtung 308 eine Vielzahl von Schalt- und/oder Steuersignalen für verschiedene Schaltungen des Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichters 300, des Zyklokonverters 304 und des aktiven Filters 306 bereitstellen. Beispielsweise steuert in einigen Ausführungsformen die Wechselrichtersteuereinrichtung 308 den Betrieb des Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichters 300 auf Basis von einem globalen Maximum Power Point Tracking-(„MPPT”-)Verfahren. Wie in 3 gezeigt ist, beinhaltet die beispielhafte Wechselrichtersteuereinrichtung 308 eine Pulsbreitenmodulations-(„PWM”-)Steuereinrichtung 322, die einen PWM-Algorithmus verwendet, um verschiedene Schalter des Wechselrichters 106 zu steuern, wie nachstehend detaillierter beschrieben wird. Dazu kann die PWM-Steuereinrichtung 322 eine Vielzahl von Schalt- und/oder Steuersignalen für verschiedene Schaltungen des Wechselrichters 106 bereitstellen. Es versteht sich, dass in einigen Ausführungsformen die Wechselrichtersteuereinrichtung 308 dazu ausgelegt ist, Schaltzyklen der verschiedenen elektrischen Schalter des Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichters 300, des Zyklokonverters 304 und/oder des aktiven Filters 306 unter Verwendung von Nullspannungs-Schalttechniken zu steuern.
  • Die Wechselrichtersteuereinrichtung 308 kann einen Prozessor 325 und einen Speicher 326 beinhalten, die beide in eine einzige integrierte Schaltung integriert sein können oder als separate integrierte Schaltungen, die über Drähte auf einer gedruckten Leiterplatte verbunden sind, ausgeführt sein können. Der Prozessor 325 kann im Speicher 326 gespeicherte Befehle ausführen und bewirken, dass die Wechselrichtersteuereinrichtung 308 verschiedene Handlungen ausführt, um den Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter 300, den Zyklokonverter 304 und/oder den aktiven Filter 306 zu steuern. Der Speicher 326 kann eine beliebige Anzahl von bekannten greifbaren Speichermedien sein (z. B. RAM, DRAM, SRAM, ROM, EEPROM, Flash-Speicher usw.).
  • Zusätzlich kann in einigen Ausführungsformen der Wechselrichter 106 Schaltungen beinhalten, die der besseren Übersichtlichkeit halber hier nicht dargestellt sind.
  • Beispielsweise kann der Wechselrichter 106 Kommunikationsschaltungen beinhalten, die kommunikativ mit der Wechselrichtersteuereinrichtung 308 gekoppelt sein können oder darin integriert sein können. In solchen Ausführungsformen kann die Wechselrichtersteuereinrichtung 308 die Kommunikationsschaltungen nutzen, um mit Remote-Einrichtungen, wie beispielsweise Fernsteuerungen oder Servern, zu kommunizieren. Beispielsweise können die Kommunikationsschaltungen abhängig von der besonderen Ausführungsform konfiguriert sein, um mit Remote-Einrichtungen über eine Wechselstromleitung, wie beispielsweise die mit dem Ausgang des Zyklokonverters 304 gekoppelten Wechselstromleitungsverbinder, oder unter Verwendung anderer Kommunikationstechnologien und/oder Protokolle zu kommunizieren. Beispielsweise können in einigen Ausführungsformen die Kommunikationsschaltungen als eine drahtlose oder verdrahtete Kommunikationsschaltung ausgeführt sein, die konfiguriert ist, um unter Nutzung von einer oder mehreren drahtlosen oder drahtgebundenen Kommunikationstechnologien und/oder Protokolle, wie beispielsweise Wi-FiTM, Zigbee®, ModBus®, WiMAX, Wireless USB, Bluetooth®, TCP/IP, USB, CAN-Bus, HomePNATM und/oder anderen drahtgebundenen oder drahtlosen Kommunikationstechnologien und/oder Protokollen mit Remote-Einrichtungen zu kommunizieren. Ferner kann in einigen Ausführungsformen der Wechselrichter 106 einen Eingangsfilter, der elektrisch (z. B. in Reihe) mit der Gleichstromquelle 104 gekoppelt ist, und/oder einen Ausgangsfilter, der elektrisch mit dem Wechselstromnetz 102 (z. B. in Reihe) gekoppelt ist, beinhalten.
  • Mit Bezugnahme nun auf 4 wird eine Multiport-Resonanzwandler-Topologie gezeigt, bei der der Wechselrichter 106 als ein Drei-Port-Wechselrichter 400 ausgeführt ist und einen Dreiwicklungstransformator 302 aufweist. Der beispielhafte Wechselrichter 400 von 4 beinhaltet eine Gruppe von Voll- und/oder Halbbrücken-Umwandlerschaltungen 402, 404, 406 und eine Gruppe von Impedanzen 408, 410, 412. Wie in der beispielhafte Ausführungsform gezeigt, bilden die Umwandlerschaltung 402 und die Impedanz 408 den Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter 300, die Umwandlerschaltung 404 und die Impedanz 410 bilden den Zyklokonverter 304 und die Umwandlerschaltung 406, die Impedanz 412 und die Energiespeichereinrichtung 320 (veranschaulichend als Kondensator dargestellt) bilden den aktiven Filter 306. Wie oben gezeigt und beschrieben, ist der Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter 300 mit einer ersten Wicklung 414 des Transformators 302 elektrisch gekoppelt, der Zyklokonverter 304 ist mit einer zweiten Wicklung 416 des Transformators 302 elektrisch gekoppelt und der aktive Filter 306 ist mit einer dritten Wicklung 418 des Transformators 302 elektrisch gekoppelt.
  • Die Umwandlerschaltung 402 ist als Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichterschaltung 310 ausgeführt und kann abhängig von der bestimmten Ausführungsform als eine Halbbrücken-Wechselrichterschaltung (siehe beispielsweise 5) oder eine Vollbrücken-Wechselrichterschaltung (siehe beispielsweise 6). ausgeführt sein. In ähnlicher Weise ist die Umwandlerschaltung 406 als Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichterschaltung 318 ausgeführt, die abhängig von der bestimmten Ausführungsform als eine Halbbrücken-Wechselrichterschaltung oder eine Vollbrücken-Wechselrichterschaltung ausgeführt sein kann. Die beispielhafte Umwandlerschaltung 404 ist als die Wechselstrom-Wechselstrom-Umwandlerschaltung 314 in einer Halbbrückenkonfiguration ausgeführt. Die Impedanzen 408, 410 können ein Resultat eines Abschnitts der Schwingkreise 312 bzw. 314 sein oder anderweitig mit diesen verbunden sein. Daher kann jede der Impedanzen 408, 410 eine Kapazität und Induktivität in den entsprechenden Schwingkreisen 312, 314 darstellen. Die beispielhafte Impedanz 412 stellt eine Leckinduktivität von dem Dreiwicklungstransformator 302 dar.
  • Mit Bezugnahme nun auf die 5–6 kann in einigen Ausführungsformen der Wechselrichter 106 als ein Drei-Port-Wechselrichter 500, 600 mit einem Dreiwicklungstransformator 302 ausgeführt sein. Wie in 5 gezeigt ist, beinhaltet jeder des Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichters 300, des Zyklokonverters 304 und des aktiven Filters 306 des Wechselrichters 500 beispielhaft einen Halbbrücken-Umwandler. In der beispielhaften Ausführungsform beinhaltet der Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter 300 elektrische Schalter 502, 504, Kondensatoren 506, 508 und eine Spule 510. Der beispielhafte Zyklokonverter 304 beinhaltet elektrische Schalter 512, 514, 516, 518, Kondensatoren 520, 522 und eine Spule 524. Ferner beinhaltet der beispielhafte aktive Filter 306 elektrische Schalter 526, 528, Kondensatoren 530, 532 und in einigen Ausführungsformen eine Induktivität 534. Der aktive Filter 306 beinhaltet ferner die eine oder mehrere Energiespeichereinrichtungen 320, in 5 als ein Kondensator dargestellt. Wie oben beschrieben ist der Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter 300 elektrisch mit der ersten Wicklung 414 des Transformators 302 (an den Anschlüssen 554, 556) gekoppelt, der Zyklokonverter 304 ist elektrisch mit der zweiten Wicklung 416 des Transformators 302 (an den Anschlüssen 558, 560) gekoppelt und der aktive Filter 306 ist elektrisch mit der dritten Wicklung 418 des Transformators 302 (an den Anschlüssen 562, 564) gekoppelt.
  • Der beispielhafte Wechselrichter 500 ist elektrisch mit der Gleichstromquelle 104, die als eine oder mehrere Photovoltaikzellen ausgeführt ist, an Knoten oder elektrischen Verbindungen 550, 552 gekoppelt. Insbesondere ist die Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichterschaltung 310, die beispielhaft ein Paar von elektrischen Schaltern 502, 504 und einen Kondensatorteiler, einschließlich der Kondensatoren 506, 508, beinhaltet, elektrisch mit der Gleichstromquelle 104 an den elektrischen Verbindungen 550, 552 gekoppelt. Insbesondere sind der elektrische Schalter 502 und der Kondensator 506 elektrisch mit der Gleichstromquelle 104 an der elektrischen Verbindung 550 gekoppelt, und der elektrische Schalter 504 und der Kondensator 508 sind mit der Gleichstromquelle 104 an der elektrischen Verbindung 552 elektrisch gekoppelt. Ferner sind die elektrischen Schalter 502, 504 elektrisch miteinander und mit der Spule 510 an einer elektrischen Verbindung 566 gekoppelt, und die Kondensatoren 506, 508 sind elektrisch miteinander und mit dem Anschluss 556 der ersten Wicklung 414 des Transformators 302 an der elektrischen Verbindung 568 gekoppelt. Die Spule 510 ist ferner elektrisch mit dem Anschluss 554 der ersten Wicklung 414 des Transformators 302 gekoppelt.
  • Zusätzlich ist der beispielhafte Wechselrichter 500 mit dem Wechselstromnetz 102 an elektrischen Verbindungen 570, 572 elektrisch gekoppelt. Insbesondere ist der Zyklokonverter 304, der beispielhaft eine Gruppe von elektrischen Schaltern 512, 514, 516, 518 und einen Kondensatorteiler mit den Kondensatoren 520, 522 beinhaltet, elektrisch mit dem Wechselstromnetz an den elektrischen Verbindungen 570, 572 gekoppelt. Insbesondere sind ein Paar der elektrischen Schalter 512, 514 und der Kondensator 520 elektrisch mit dem Wechselstromnetz 102 an der elektrischen Verbindung 570 gekoppelt, und ein Paar der elektrischen Schalter 516, 518 und der Kondensator 522 sind elektrisch mit dem Wechselstromnetz 102 an der elektrischen Verbindung 572 gekoppelt. Es versteht sich, dass jedes dieser Paare von elektrischen Schaltern so konfiguriert ist, dass die elektrischen Schaltern elektrisch „antiparallel” in Reihe in entgegengesetzten „Richtungen” geschaltet sind, um beispielsweise abhängig davon, ob die Stromnetzwellenform zu einem bestimmten Zeitpunkt positiv oder negativ ist, als Sperrschalter zu wirken. Wie gezeigt sind die elektrischen Schalter 514, 516 elektrisch miteinander und mit der Spule 524 an einer elektrischen Verbindung 574 gekoppelt, und die Kondensatoren 520, 522 sind elektrisch miteinander und mit Anschluss 560 der zweiten Wicklung 416 des Transformators 302 an der elektrischen Verbindung 576 gekoppelt. Die Spule 524 ist ferner elektrisch mit dem Anschluss 558 der zweiten Wicklung 416 des Transformators 302 gekoppelt.
  • Wie in 5 gezeigt wird, ist der aktive Filter 306 elektrisch mit der dritten Wicklung 418 des Transformators 302 gekoppelt. Insbesondere ist die Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichterschaltung 318, die beispielhaft ein Paar von elektrischen Schaltern 526, 528 und einen Kondensatorteiler, einschließlich der Kondensatoren 530, 532, beinhaltet, elektrisch mit der mindestens einen Energiespeichereinrichtung 320 (dargestellt als ein Kondensator) an den elektrischen Verbindungen 578, 580 gekoppelt. Insbesondere sind der elektrische Schalter 526 und der Kondensator 530 elektrisch mit der Energiespeichereinrichtung 320 an der elektrischen Verbindung 578 gekoppelt, und der elektrische Schalter 528 und der Kondensator 532 sind elektrisch mit der Energiespeichereinrichtung 320 an der elektrischen Verbindung 580 gekoppelt. Ferner sind die elektrischen Schalter 526, 528 elektrisch miteinander und mit dem Anschluss 562 der dritten Wicklung 418 des Transformators 302 an der elektrischen Verbindung 582 gekoppelt, und die Kondensatoren 530, 532 sind elektrisch miteinander und mit einem Anschluss 564 der dritten Wicklung 418 des Transformators 302 an einer elektrischen Verbindung 584 gekoppelt. Obwohl die Induktivität 534 in 5 in Reihe zwischen der elektrischen Verbindung 582 und dem Anschluss 562 dargestellt ist, versteht sich, dass die Induktivität 534 eine Leckinduktivität von dem Transformator 302 ist und daher keine diskrete Spule ist. Jedoch kann die Induktivität 534 in anderen Ausführungsformen alternativ oder zusätzlich ein Resultat einer diskreten Spule sein.
  • Es versteht sich, dass die Leistungsübertragung zwischen den drei Ports des Wechselrichters 106 (d. h. dem Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter 300, dem Zyklokonverter 304 und/oder dem aktiven Filter 306) durch Variieren des Phasenwinkels eines bestimmten Ports mittels Pulsbreitenmodulation erzielt werden kann. Die Verwendung derartiger Techniken führt jedoch zu einer Gleichtaktspannung, zum Beispiel beim Umschalten der Halbleiter. Wenn zum Beispiel der aktive Filter 306 umschaltet, werden die Eingangs- und Ausgangsverbindungen in diesem Port umgekehrt, was zu einer Gleichtaktspannung führen kann. Wie oben beschrieben, beinhaltet der Wechselrichter 106 eine gemeinsame elektrische Referenzverbindung 324, die dazu dient, die Gleichtaktspannung auf eine sinusförmige Spannung mit einer Frequenz zu begrenzen, die gleich jener der Schaltfrequenz ist. In der dargestellten Ausführungsform von 5 ist die gemeinsame elektrische Referenzverbindung 324 mit jeder der elektrischen Verbindungen 568, 576, 584 elektrisch gekoppelt, so dass diese Verbindungen 568, 576, 584 als der gleiche Knoten oder die gleiche elektrische Verbindung wirken. Mit anderen Worten, in der beispielhaften Ausführungsform sind die kapazitiven Schenkel der drei Ports zusammengebunden, was bewirkt, dass die resultierende Gleichtaktspannung sinusförmig ist, was leichter zu verwalten ist. In anderen Ausführungsformen kann die gemeinsame elektrische Referenzverbindung 324 mit nur zwei der elektrischen Verbindungen 568, 576, 584 elektrisch gekoppelt sein.
  • Bezugnehmend nun auf 6 versteht sich, dass der Drei-Port-Wechselrichter 600 von 6 dem Wechselrichter 500 von 5 ähnlich ist; jedoch sind die Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichterschaltungen 310, 318 in der Ausführungsform von 6 als Vollbrücken-Umwandlerschaltungen ausgeführt. Wie gezeigt beinhaltet der beispielhafte Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter 300 elektrische Schalter 602, 604, 606, 608, einen Kondensator 610 und die Spule 510. Ferner beinhaltet der beispielhafte Zyklokonverter 304 elektrische Schalter 612, 614, 616, 618, Kondensatoren 620, 622 und eine Spule 624. Der beispielhafte aktive Filter 306 beinhaltet elektrische Schalter 626, 628, 630, 632, einen Kondensator 634 und eine Induktivität 636. Der aktive Filter 306 beinhaltet ferner die eine oder mehrere Energiespeichereinrichtungen 320, in 6 als ein Kondensator dargestellt.
  • Der beispielhafte Wechselrichter 600 ist elektrisch mit der Gleichstromquelle 104 an den elektrischen Verbindungen 650, 652 gekoppelt. Insbesondere sind die elektrischen Schalter 602, 604 elektrisch mit der Gleichstromquelle 104 an der elektrischen Verbindung 650 gekoppelt, und die elektrischen Schalter 606, 608 sind elektrisch mit der Gleichstromquelle 104 an der elektrischen Verbindung 652 gekoppelt. Ferner sind die elektrischen Schalter 602, 606 elektrisch miteinander und mit dem Kondensator 610 an der elektrischen Verbindung 654 gekoppelt, und die elektrischen Schalter 604, 608 sind elektrisch miteinander und mit dem Anschluss 556 des Transformators 302 an der elektrischen Verbindung 656 gekoppelt. Zusätzlich ist der Kondensator 510 elektrisch mit dem Kondensator 610 und mit dem Anschluss 554 des Transformators 302 so gekoppelt, dass der Kondensator 610 und die Spule 510 zwischen der elektrischen Verbindung 654 und dem Anschluss 554 elektrisch in Reihe verdrahtet sind.
  • Der Wechselrichter 600 mit dem Wechselstromnetz 102 an elektrischen Verbindungen 658, 660 elektrisch gekoppelt. Insbesondere sind ein Paar der elektrischen Schalter 612, 614 und der Kondensator 620 elektrisch mit dem Wechselstromnetz 102 an der elektrischen Verbindung 658 gekoppelt, und ein Paar der elektrischen Schalter 616, 618 und der Kondensator 622 sind elektrisch mit dem Wechselstromnetz 102 an der elektrischen Verbindung 660 gekoppelt. Es versteht sich, dass jedes dieser Paare von elektrischen Schaltern so konfiguriert ist, dass die elektrischen Schaltern elektrisch „antiparallel” in Reihe in entgegengesetzten „Richtungen” geschaltet sind, um beispielsweise abhängig davon, ob die Stromnetzwellenform zu einem bestimmten Zeitpunkt positiv oder negativ ist, als Sperrschalter zu wirken. Wie gezeigt sind die elektrischen Schalter 614, 616 elektrisch miteinander und mit der Spule 624 an der elektrischen Verbindung 662 gekoppelt, und die Kondensatoren 620, 622 sind elektrisch miteinander und mit Anschluss 558 der zweiten Wicklung 416 des Transformators 302 an der elektrischen Verbindung 664 gekoppelt. Die Spule 664 ist ferner elektrisch mit dem Anschluss 560 des Transformators 302 gekoppelt.
  • Der aktive Filter 306 ist elektrisch mit der dritten Wicklung 418 des Transformators 302 gekoppelt. Insbesondere sind die elektrischen Schalter 626, 628 elektrisch mit der Energiespeichereinrichtung 320 (dargestellt als ein Kondensator) an der elektrischen Verbindung 666 gekoppelt, und die elektrischen Schalter 630, 632 sind elektrisch mit der Energiespeichereinrichtung 320 an der elektrischen Verbindung 668 gekoppelt. Ferner sind die elektrischen Schalter 626, 630 elektrisch miteinander und mit dem Kondensator 634 an der elektrischen Verbindung 670 gekoppelt, und die elektrischen Schalter 628, 632 sind elektrisch miteinander und mit dem Anschluss 564 des Transformators 302 an der elektrischen Verbindung 672 gekoppelt. Im Betrieb kann der Kondensator 634 eine relativ große Kapazität aufweisen und/oder als ein Gleichstrom-Sperrkondensator wirken, um beispielsweise einen Gleichstrom-Offset von Null aufrechtzuerhalten. Der Kondensator 634 ist auch elektrisch mit dem Anschluss 562 des Transformators 302 gekoppelt. Obwohl die Induktivität 636 in 6 in Reihe mit dem Kondensator 634 zwischen der elektrischen Verbindung 670 und dem Anschluss 562 dargestellt ist, versteht sich, dass die Induktivität 636 eine Leckinduktivität von dem Transformator 302 ist und daher keine diskrete Spule ist. Jedoch kann die Induktivität 636 in anderen Ausführungsformen alternativ oder zusätzlich ein Resultat einer diskreten Spule sein.
  • Wie gezeigt ist, beinhaltet der beispielhafte Wechselrichter 600 von 6 eine die gemeinsame elektrische Referenzverbindung 324, die mit jeder der elektrischen Verbindungen 656, 664, 672 elektrisch gekoppelt, so dass diese Verbindungen 656, 664, 672 als der gleiche Knoten oder die gleiche elektrische Verbindung wirken. In anderen Ausführungsformen kann die gemeinsame elektrische Referenzverbindung 324 mit nur zwei der elektrischen Verbindungen 656, 664, 672 elektrisch gekoppelt sein.
  • Mit Bezugnahme nun auf die 7–12 kann der Wechselrichter 106 als ein Drei-Port-Wechselrichter 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200 mit einem Dreiwicklungstransformator 302 ausgeführt sein. Insbesondere veranschaulichen die Wechselrichter 700, 800, 900 solche Wechselrichter, die Halbbrücken-Umwandlerschaltungen verwenden, während die Wechselrichter 1000, 1100, 1200 solche Wechselrichter veranschaulichen, die Vollbrücken-Umwandlerschaltungen verwenden. Insbesondere beinhalten der Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter 300, der Zyklokonverter 304 und der aktive Filter 306 jedes der Wechselrichter 700, 800, 900 eine Halbbrücken-Umwandlerschaltung, während der Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter 300 und der aktive Filter 306 jedes der Wechselrichter 1000, 1100, 1200 eine Vollbrücken-Umwandlerschaltung beinhalten.
  • Wie in den 7–9 gezeigt wird, beinhaltet der Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter 300 des Wechselrichters 700, 800, 900 elektrische Schalter 702, 704 und Kondensatoren 706, 708. Der Zyklokonverter 304 beinhaltet elektrische Schalter 710, 712, 714, 716, Kondensatoren 718, 720 und eine Spule 722. Ferner beinhaltet der aktive Filter 306 elektrische Schalter 724, 726 und Kondensatoren 728, 730. Der aktive Filter 306 beinhaltet ferner die eine oder mehrere Energiespeichereinrichtungen 320, in 7–9 als ein Kondensator dargestellt. Wie oben beschrieben ist der Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter 300 elektrisch mit der ersten Wicklung 414 des Transformators 302 (an den Anschlüssen 554, 556) gekoppelt. Ferner sind sowohl der Zyklokonverter 304 als auch der aktive Filter 306 elektrisch mit der zweiten Wicklung 416 des Transformators 302 (an den Anschlüssen 558, 560) gekoppelt.
  • Der beispielhafte Wechselrichter 700, 800, 900 ist elektrisch mit der Gleichstromquelle 104 an den elektrischen Verbindungen 750, 752 gekoppelt. Insbesondere sind der elektrische Schalter 702 und der Kondensator 706 elektrisch mit der Gleichstromquelle 104 an der elektrischen Verbindung 750 gekoppelt, und der elektrische Schalter 704 und der Kondensator 708 sind mit der Gleichstromquelle 104 an der elektrischen Verbindung 752 elektrisch gekoppelt. Ferner sind die elektrischen Schalter 702, 704 elektrisch miteinander und mit dem Anschluss 554 des Transformators 302 an der elektrischen Verbindung 754 gekoppelt, und die Kondensatoren 706, 708 sind elektrisch miteinander und mit dem Anschluss 556 des Transformators 302 an der elektrischen Verbindung 756 gekoppelt. Obwohl die Induktivität 732 in den 7–9 elektrisch mit der elektrischen Verbindung 754 und dem Anschluss 554 gekoppelt dargestellt ist, versteht sich, dass die Induktivität 732 eine Leckinduktivität von dem Transformator 302 ist und daher keine diskrete Spule ist. Jedoch kann die Induktivität 732 in anderen Ausführungsformen alternativ oder zusätzlich ein Resultat einer diskreten Spule sein.
  • Der Wechselrichter 700, 800, 900 ist mit dem Wechselstromnetz 102 an elektrischen Verbindungen 758, 760 elektrisch gekoppelt. Insbesondere sind ein Paar der elektrischen Schalter 710, 712 und der Kondensator 718 elektrisch mit dem Wechselstromnetz 102 an der elektrischen Verbindung 758 gekoppelt, und ein Paar der elektrischen Schalter 714, 716 und der Kondensator 720 sind elektrisch mit dem Wechselstromnetz 102 an der elektrischen Verbindung 760 gekoppelt. Es versteht sich, dass jedes dieser Paare von elektrischen Schaltern so konfiguriert ist, dass die elektrischen Schalter elektrisch „antiparallel” in Reihe in entgegengesetzten „Richtungen” geschaltet sind, um beispielsweise abhängig davon, ob die Stromnetzwellenform zu einem bestimmten Zeitpunkt positiv oder negativ ist, als Sperrschalter zu wirken. Wie gezeigt sind die elektrischen Schalter 712, 714 elektrisch miteinander und mit der Spule 722 an einer elektrischen Verbindung 762 gekoppelt, und die Kondensatoren 718, 720 sind elektrisch miteinander und mit Anschluss 560 der zweiten Wicklung 416 des Transformators 302 an der elektrischen Verbindung 764 gekoppelt. Die Spule 722 ist ferner elektrisch mit dem Anschluss 558 der zweiten Wicklung 416 des Transformators 302 an der elektrischen Verbindung 766 gekoppelt.
  • Wie in den 7–9 gezeigt wird, ist der aktive Filter 306 elektrisch mit der zweiten Wicklung 416 des Transformators 302 gekoppelt. Insbesondere ist die Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichterschaltung 318, die beispielhaft ein Paar von elektrischen Schaltern 724, 726 und einen Kondensatorteiler, einschließlich der Kondensatoren 728, 730, beinhaltet, elektrisch mit der mindestens einen Energiespeichereinrichtung 320 (dargestellt als ein Kondensator) an den elektrischen Verbindungen 768, 770 gekoppelt. Insbesondere sind der elektrische Schalter 726 und der Kondensator 728 elektrisch mit der Energiespeichereinrichtung 320 an der elektrischen Verbindung 768 gekoppelt, und der elektrische Schalter 726 und der Kondensator 730 sind elektrisch mit der Energiespeichereinrichtung 320 an der elektrischen Verbindung 770 gekoppelt. Ferner sind die elektrischen Schalter 724, 726 elektrisch miteinander und mit dem Anschluss 558 des Transformators 302 an der elektrischen Verbindung 766 gekoppelt, und die Kondensatoren 728, 730 sind elektrisch miteinander und mit dem Anschluss 560 des Transformators 302 an der elektrischen Verbindung 764 gekoppelt.
  • Wie oben beschrieben, kann die Verwendung von PWM- und/oder anderen Halbleiterumschalttechniken zu einer Gleichtaktspannung führen. Der Wechselrichter 800 beinhaltet eine gemeinsame elektrische Referenzverbindung 324, die dazu dient, die Gleichtaktspannung auf eine sinusförmige Spannung mit einer Frequenz zu begrenzen, die gleich jener der Schaltfrequenz ist. In ähnlicher Weise beinhalten die Wechselrichter 700, 900 auch eine gemeinsame elektrische Referenzverbindung 324, die es dem Wechselrichter 700, 900 ermöglicht, von einer überwiegend sinusförmigen Spannung bei der Schaltfrequenz zu profitieren. Insbesondere kann, obwohl das Umschalten am Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter 300 im Allgemeinen einen gemeinsamen Gleichtaktmodus dv/dt zur Folge hat, die Spannungsschwankung verglichen mit der Hochspannungsseite des Transformators 302 (z. B. die Netzspannung des Wechselstromsnetzes 102) relativ niedrig sein (z. B. etwa 60 V von der Gleichstromquelle 104), wodurch eine überwiegend sinusförmige Spannung ermöglicht wird.
  • Insbesondere beinhaltet der beispielhafte Wechselrichter 700 von 7 eine gemeinsame elektrische Referenzverbindung 324, die elektrisch mit der elektrischen Verbindung 752 des Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichters 300 und mit der elektrischen Verbindung 760 des Zyklokonverters 304 gekoppelt ist, sodass diese Verbindungen 752, 760 als der gleiche Knoten oder die gleiche elektrische Verbindung wirken. Wie in 8 gezeigt ist, beinhaltet der beispielhafte Wechselrichter 800 eine gemeinsame elektrische Referenzverbindung die mit jeder der elektrischen Verbindungen 756, 764 elektrisch gekoppelt, so dass diese Verbindungen 756, 760 als der gleiche Knoten oder die gleiche elektrische Verbindung wirken. Wie in 9 gezeigt wird, beinhaltet der Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter 300 des Wechselrichters 900 einen Kondensatorteiler mit Kondensatoren 902, 904. Wie gezeigt, ist der Kondensator 902 elektrisch mit der elektrischen Verbindung 750 gekoppelt, und der Kondensator 904 ist elektrisch mit der elektrischen Verbindung 752 gekoppelt. Ferner sind die Kondensatoren 902, 904 elektrisch miteinander und mit dem Zyklokonverter 304 an einer elektrischen Verbindung 760 über eine gemeinsame elektrische Referenzverbindung 324 gekoppelt.
  • Wie in den 10–12 gezeigt wird, beinhaltet der Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter 300 des Wechselrichters 1000, 1100, 1200 elektrische Schalter 1002, 1004, 1006, 1008, einen Kondensator 1010 und eine Spule 1012. Der Zyklokonverter 304 beinhaltet elektrische Schalter 1014, 1016, 1018, 1020, Kondensatoren 1022, 1024 und eine Spule 1026. Ferner beinhaltet der aktive Filter 306 elektrische Schalter 1028, 1030, 1032, 1034 und die eine oder mehrere Energiespeichereinrichtungen 320, in den 10–12 als Kondensator dargestellt. Wie oben beschrieben, ist der Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter 300 elektrisch mit der ersten Wicklung 414 des Transformators 302 (an den Anschlüssen 554, 556) gekoppelt. Ferner sind sowohl der Zyklokonverter 304 als auch der aktive Filter 306 elektrisch mit der zweiten Wicklung 416 des Transformators 302 (an den Anschlüssen 558, 560) gekoppelt.
  • Der beispielhafte Wechselrichter 1000, 1100, 1200 ist elektrisch mit der Gleichstromquelle 104 an den elektrischen Verbindungen 1050, 1052 gekoppelt. Insbesondere sind die elektrischen Schalter 1002, 1004 elektrisch mit der Gleichstromquelle 104 an der elektrischen Verbindung 1050 gekoppelt, und die elektrischen Schalter 1006, 1008 sind elektrisch mit der Gleichstromquelle 104 an der elektrischen Verbindung 1052 gekoppelt. Ferner sind die elektrischen Schalter 1002, 1006 elektrisch miteinander und mit dem Kondensator 1010 an der elektrischen Verbindung 1054 gekoppelt, und die elektrischen Schalter 1004, 1008 sind elektrisch miteinander und mit dem Anschluss 556 des Transformators 302 an der elektrischen Verbindung 1056 gekoppelt. Zusätzlich ist die Spule 1012 elektrisch mit dem Kondensator 101 und mit dem Anschluss 554 des Transformators 302 so gekoppelt, dass der Kondensator 1010 und die Induktivität 1012 zwischen der elektrischen Verbindung 1054 und dem Anschluss 554 elektrisch parallel verdrahtet sind. Es versteht sich, dass abhängig von der besonderen Ausführungsform die Induktivität 1012 eine diskrete Spule und/oder eine Leckinduktivität von dem Transformator 302 darstellen kann.
  • Der Wechselrichter 1000, 1100, 1200 ist mit dem Wechselstromnetz 102 an elektrischen Verbindungen 1058, 1060 elektrisch gekoppelt. Insbesondere sind ein Paar der elektrischen Schalter 1014, 1016 und der Kondensator 1022 elektrisch mit dem Wechselstromnetz 102 an der elektrischen Verbindung 1058 gekoppelt, und ein Paar der elektrischen Schalter 1018, 1020 und der Kondensator 1024 sind elektrisch mit dem Wechselstromnetz 102 an der elektrischen Verbindung 1060 gekoppelt. Es versteht sich, dass jedes dieser Paare von elektrischen Schaltern so konfiguriert ist, dass die elektrischen Schalter elektrisch „antiparallel” in Reihe in entgegengesetzten „Richtungen” geschaltet sind, um beispielsweise abhängig davon, ob die Stromnetzwellenform zu einem bestimmten Zeitpunkt positiv oder negativ ist, als Sperrschalter zu wirken. Wie gezeigt sind die elektrischen Schalter 1016, 1018 elektrisch miteinander und mit der Spule 1026 an einer elektrischen Verbindung 1062 gekoppelt, und die Kondensatoren 1022, 1024 sind elektrisch miteinander und mit Anschluss 560 der zweiten Wicklung 416 des Transformators 302 an der elektrischen Verbindung 1064 gekoppelt. Die Spule 1026 ist ferner elektrisch mit dem Anschluss 558 der zweiten Wicklung 416 des Transformators 302 an der elektrischen Verbindung 1066 gekoppelt.
  • Wie in den 10–12 gezeigt wird, ist der aktive Filter 306 elektrisch mit der zweiten Wicklung 416 des Transformators 302 gekoppelt. Insbesondere ist die Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichterschaltung 318, die beispielhaft eine Gruppe von elektrischen Schaltern 1028, 1030, 1032, 1034 beinhaltet, elektrisch mit der mindestens einen Energiespeichereinrichtung 320 (dargestellt als ein Kondensator) an den elektrischen Verbindungen 1068, 1070 gekoppelt. Insbesondere sind die elektrischen Schalter 1028, 1030 elektrisch mit der Energiespeichereinrichtung 320 an der elektrischen Verbindung 1068 gekoppelt, und die elektrischen Schalter 1032, 1034 sind elektrisch mit der Energiespeichereinrichtung 320 an der elektrischen Verbindung 1070 gekoppelt. Ferner sind die elektrischen Schalter 1028, 1032 elektrisch miteinander und mit dem Anschluss 558 des Transformators 302 an der elektrischen Verbindung 1066 gekoppelt, und die elektrischen Schalter 1030, 1034 sind elektrisch miteinander und mit dem Anschluss 560 des Transformators 302 an der elektrischen Verbindung 1064 gekoppelt.
  • Wie gezeigt, beinhaltet der beispielhafte Wechselrichter 1000 von 10 eine gemeinsame elektrische Referenzverbindung 324, die elektrisch mit der elektrischen Verbindung 1052 des Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichters 300 und mit der elektrischen Verbindung 1060 des Zyklokonverters 304 gekoppelt ist, sodass diese Verbindungen 1052, 1060 als der gleiche Knoten oder die gleiche elektrische Verbindung wirken. Wie in 11 gezeigt, beinhaltet der beispielhafte Wechselrichter 1100 eine die gemeinsame elektrische Referenzverbindung die mit den elektrischen Verbindungen 1056, 1064 elektrisch gekoppelt, so dass diese Verbindungen 1056, 1064 als der gleiche Knoten oder die gleiche elektrische Verbindung wirken. Wie in 12 gezeigt, beinhaltet der Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter 300 des Wechselrichters 1200 einen Kondensatorteiler mit Kondensatoren 1202, 1204. Wie gezeigt, ist der Kondensator 1202 elektrisch mit der elektrischen Verbindung 1050 gekoppelt, und der Kondensator 1204 ist elektrisch mit der elektrischen Verbindung 1052 gekoppelt. Ferner sind die Kondensatoren 1202, 1204 elektrisch miteinander und mit dem Zyklokonverter 304 an einer elektrischen Verbindung 1060 über eine gemeinsame elektrische Referenzverbindung 324 gekoppelt.
  • Jeder der hierin beschriebenen elektrischen Schalter ist ein MOSFET in den beispielhaften Ausführungsformen; jedoch können in anderen Ausführungsformen andere Arten von Transistoren oder elektrischen Schaltern verwendet werden. Bei einigen MOSFETs kann die Source-Metallisierung N- und P-dotierte Bereiche auf der Oberseite der FET-Struktur verbinden und eine Diode zwischen der Drain- und der Source-Elektrode des MOSFETs bilden, die für jeden der entsprechenden elektrischen Schalter als Körperdioden dargestellt sind. Es versteht sich, dass in einigen Ausführungsformen der Wechselrichter 106 einen oder mehrere andere Typen von Transistoren (z. B. bipolare Übergangstransistoren (BJT), Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBT) usw.) oder Thyristoren verwenden kann.
  • Es gibt eine Vielzahl von Vorteilen der vorliegenden Offenbarung, die sich aus den verschiedenen Merkmalen der hierin beschriebenen Vorrichtungen, Schaltungen und Verfahren ergeben. Es wird angemerkt, dass alternative Ausführungsformen der Vorrichtungen, Schaltungen und Verfahren der vorliegenden Offenbarung unter Umständen nicht alle der beschriebenen Merkmale enthalten und dennoch von mindestens einigen der Vorteile solcher Merkmale profitieren. Der Fachmann kann seine eigenen Implementierungen der Vorrichtungen, Schaltungen und Verfahren, die eines oder mehrere der Merkmale der vorliegenden Offenbarung integrieren und die unter Wesensart und Umfang der vorliegenden Erfindung fallen, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert, leicht entwerfen.

Claims (20)

  1. Wechselrichter zum Umwandeln einer Eingangsgleichstromwellenform von einer Gleichstromquelle in eine Ausgangswechselstromwellenform zur Lieferung an ein Wechselstromnetz, wobei der Wechselrichter Folgendes umfasst: einen Dreiwicklungstransformator, der eine erste Wicklung, eine zweite Wicklung und eine dritte Wicklung beinhaltet; einen mit der ersten Wicklung des Transformators elektrisch gekoppelten Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter, wobei der Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter dazu ausgelegt ist, die Eingangsgleichstromwellenform in eine Wechselstromwellenform umzuwandeln, die dem Transformator an der ersten Wicklung zugeführt wird; einen mit der zweiten Wicklung des Transformators elektrisch gekoppelten Zyklokonverter, wobei der Zyklokonverter dafür ausgelegt ist, eine Wechselstromwellenform, die bei der zweiten Wicklung des Transformators empfangen wird, in die Ausgangswechselstromwellenform umzuwandeln, die eine Netzfrequenz des Wechselstromnetzes aufweist; und einen mit der dritten Wicklung des Transformators elektrisch gekoppelten aktiven Filter, wobei der aktive Filter dafür ausgelegt ist, mit einem oder mehreren Energiespeichereinrichtungen basierend auf einer Fehlanpassung in der Leistung zwischen der Gleichstromquelle und dem Wechselstromnetz als eine Energiequelle und -senke zu arbeiten, wobei mindestens zwei des Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichters, des Zyklokonverters oder des aktiven Filters über eine gemeinsame elektrische Referenzverbindung elektrisch gekoppelt sind.
  2. Wechselrichter nach Anspruch 1, wobei jeder des Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichters, des Zyklokonverters und des aktiven Filters elektrisch mit der gemeinsamen elektrischen Referenzverbindung verbunden sind.
  3. Wechselrichter nach Anspruch 1, wobei der Wechselstrom-Wechselrichter eine Halbbrücken-Wechselrichterschaltung und einen Kondensatorteiler umfasst, der elektrisch mit der Halbbrücken-Wechselrichterschaltung gekoppelt ist.
  4. Wechselrichter nach Anspruch 3, wobei die erste Wicklung einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss beinhaltet; wobei die Halbbrücken-Wechselrichterschaltung einen ersten elektrischen Schalter umfasst, der elektrisch mit einem zweiten elektrischen Schalter an einem ersten Knoten gekoppelt ist; wobei der Kondensatorteiler einen ersten Kondensator umfasst, der elektrisch mit einem zweiten Kondensator und dem ersten Anschluss an einem zweiten Knoten gekoppelt ist; und wobei der Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter eine Spule umfasst, die mit dem zweiten Anschluss und dem ersten Knoten elektrisch in Reihe geschaltet ist.
  5. Wechselrichter nach Anspruch 4, wobei der Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter elektrisch mit der gemeinsamen elektrischen Referenzverbindung an dem zweiten Knoten gekoppelt ist.
  6. Wechselrichter nach Anspruch 1, wobei der Zyklokonverter eine Gruppe von elektrischen Schaltern und einen Kondensatorteiler umfasst, die elektrisch mit der Gruppe von elektrischen Schaltern gekoppelt sind.
  7. Wechselrichter nach Anspruch 6, wobei die zweite Wicklung einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss beinhaltet; wobei die Gruppe von elektrischen Schaltern eine erste Untergruppe von elektrischen Schaltern umfasst, die elektrisch mit einer zweiten Untergruppe von elektrischen Schaltern an einem ersten Knoten gekoppelt sind; wobei der Kondensatorteiler einen ersten Kondensator umfasst, der elektrisch mit einem zweiten Kondensator und dem ersten Anschluss an einem zweiten Knoten gekoppelt ist; und wobei der Zyklokonverter eine Spule umfasst, die mit dem zweiten Anschluss und dem ersten Knoten elektrisch in Reihe geschaltet ist.
  8. Wechselrichter nach Anspruch 7, wobei der Zyklokonverter elektrisch mit der gemeinsamen elektrischen Referenzverbindung an dem zweiten Knoten gekoppelt ist.
  9. Wechselrichter nach Anspruch 7, wobei jede von der ersten Untergruppe von elektrischen Schaltern und der zweiten Untergruppe von elektrischen Schaltern aus einem Paar von in Reihe geschalteten Sperrschaltern besteht.
  10. Wechselrichter nach Anspruch 1, wobei der aktive Filter mindestens eine Energiespeichereinrichtung, eine Halbbrücken-Umschaltschaltung und einen Kondensatorteiler umfasst, der elektrisch mit der mindestens einen Energiespeichereinrichtung und der Halbbrücken-Umschaltschaltung gekoppelt ist.
  11. Wechselrichter nach Anspruch 10, wobei die dritte Wicklung einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss beinhaltet; wobei die Halbbrücken-Umschaltschaltung einen ersten elektrischen Schalter umfasst, der elektrisch mit einem zweiten elektrischen Schalter und dem ersten Anschluss an einem ersten Knoten gekoppelt ist; und wobei der Kondensatorteiler einen ersten Kondensator umfasst, der elektrisch mit einem zweiten Kondensator und dem zweiten Anschluss an einem zweiten Knoten gekoppelt ist.
  12. Wechselrichter nach Anspruch 11, wobei der aktive Filter elektrisch mit der gemeinsamen elektrischen Referenzverbindung an dem zweiten Knoten gekoppelt ist.
  13. Wechselrichter zum Umwandeln einer Eingangsgleichstromwellenform von einer Gleichstromquelle in eine Ausgangswechselstromwellenform zur Lieferung an ein Wechselstromnetz, wobei der Wechselrichter Folgendes umfasst: einen Transformator, der eine erste Wicklung und eine zweite Wicklung beinhaltet; einen mit der ersten Wicklung des Transformators elektrisch gekoppelten Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter, wobei der Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter dazu ausgelegt ist, die Gleichstromwellenform in eine Wechselstromwellenform umzuwandeln, die dem Transformator an der ersten Wicklung zugeführt wird; einen Zyklokonverter, der mit der zweiten Wicklung des Transformators über eine erste Verbindung, und mit dem Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter über eine gemeinsame elektrische Referenzverbindung elektrisch gekoppelt ist, wobei der Zyklokonverter dafür ausgelegt ist, eine Wechselstromwellenform, die bei der zweiten Wicklung des Transformators empfangen wird, in die Ausgangswechselstromwellenform umzuwandeln, die eine Netzfrequenz des Wechselstromnetzes aufweist; und einen mit der zweiten Wicklung des Transformators elektrisch gekoppelten aktiven Filter, wobei der aktive Filter dafür ausgelegt ist, mit einem oder mehreren Energiespeichereinrichtungen basierend auf einer Fehlanpassung in der Leistung zwischen der Gleichstromquelle und dem Wechselstromnetz als eine Energiequelle und -senke zu arbeiten.
  14. Wechselrichter nach Anspruch 13, wobei der Zyklokonverter eine Gruppe von elektrischen Schaltern und einen Kondensatorteiler umfasst, der elektrisch mit der Gruppe von elektrischen Schaltern gekoppelt ist.
  15. Wechselrichter nach Anspruch 14, wobei die zweite Wicklung einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss beinhaltet; wobei die Gruppe von elektrischen Schaltern eine erste Untergruppe von elektrischen Schaltern umfasst, die elektrisch mit einer zweiten Gruppe von elektrischen Schaltern an einem ersten Knoten gekoppelt sind; wobei der Kondensatorteiler einen ersten Kondensator umfasst, der elektrisch mit einem zweiten Kondensator und dem ersten Anschluss an einem zweiten Knoten gekoppelt ist; und wobei der Zyklokonverter eine Spule umfasst, die mit dem zweiten Anschluss und dem ersten Knoten elektrisch in Reihe geschaltet ist.
  16. Wechselrichter nach Anspruch 15, wobei der aktive Filter mindestens eine Energiespeichereinrichtung, eine Halbbrücken-Umschaltschaltung und einen zweiten Kondensatorteiler umfasst, der elektrisch mit der mindestens einen Energiespeichereinrichtung und der Halbbrücken-Umschaltschaltung gekoppelt ist.
  17. Wechselrichter nach Anspruch 16, wobei der Halbbrücken-Umschaltschaltung einen ersten elektrischen Schalter und einen zweiten elektrischen Schalter umfasst, die elektrisch mit der Spule und dem zweiten Anschluss an einem gemeinsamen Knoten gekoppelt sind; und wobei der zweite Kondensatorteiler einen dritten Kondensator und einen vierten Kondensator umfasst, die mit dem ersten Anschluss an dem zweiten Knoten elektrisch gekoppelt sind.
  18. Wechselrichter zum Umwandeln einer Eingangsgleichstromwellenform von einer Gleichstromquelle in eine Ausgangswechselstromwellenform zur Lieferung an ein Wechselstromnetz, wobei der Wechselrichter Folgendes umfasst: eine Steuereinrichtung mit einem Prozessor und einem Speicher; einen Transformator, der eine erste Wicklung und eine zweite Wicklung beinhaltet; einen mit der ersten Wicklung des Transformators elektrisch gekoppelten Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter, wobei der Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter dafür ausgelegt ist, die Gleichstromwellenform in eine Wechselstromwellenform umzuwandeln, die dem Transformator an der ersten Wicklung zugeführt wird; einen Zyklokonverter, der mit der zweiten Wicklung des Transformators und mit dem Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter über eine gemeinsame elektrische Referenzverbindung elektrisch gekoppelt ist, wobei der Zyklokonverter dafür ausgelegt ist, eine Wechselstromwellenform, die bei der zweiten Wicklung des Transformators empfangen wird, in die Ausgangswechselstromwellenform umzuwandeln, die eine Netzfrequenz des Wechselstromnetzes aufweist; und einen aktiven Filter, der elektrisch mit der zweiten Wicklung des Transformators gekoppelt ist und der eine Vielzahl von elektrischen Schaltern und eine oder mehrere Energiespeichereinrichtungen umfasst, wobei die Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist, die Schaltzyklen der Vielzahl von elektrischen Schaltern des aktiven Filters zu steuern, um mit der einen oder mehreren Energiespeichereinrichtungen basierend auf einer Fehlanpassung in der Leistung zwischen der Gleichstromquelle und dem Wechselstromnetz als eine Energiequelle und -senke zu arbeiten.
  19. Wechselrichter nach Anspruch 18, wobei die Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist, die Schaltzyklen der Vielzahl von elektrischen Schaltern unter Verwendung einer Nullspannungsumschaltung zu steuern.
  20. Wechselrichter nach Anspruch 18, wobei die Gleichstromquelle ein Photovoltaikmodul umfasst.
DE112016001372.8T 2015-03-25 2016-03-24 Umwandlertopologien für Gleichtaktspannungsreduzierung Expired - Fee Related DE112016001372T8 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562138184P 2015-03-25 2015-03-25
US62/138,184 2015-03-25
PCT/US2016/024024 WO2016154443A1 (en) 2015-03-25 2016-03-24 Converter topologies for common mode voltage reduction

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE112016001372T5 true DE112016001372T5 (de) 2017-11-30
DE112016001372T8 DE112016001372T8 (de) 2018-01-11

Family

ID=56974359

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112016001372.8T Expired - Fee Related DE112016001372T8 (de) 2015-03-25 2016-03-24 Umwandlertopologien für Gleichtaktspannungsreduzierung
DE112016001392.2T Withdrawn DE112016001392T5 (de) 2015-03-25 2016-03-24 Umwandlertopologien und steuerung

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112016001392.2T Withdrawn DE112016001392T5 (de) 2015-03-25 2016-03-24 Umwandlertopologien und steuerung

Country Status (5)

Country Link
US (3) US9825556B2 (de)
JP (2) JP6637507B2 (de)
AU (2) AU2016235071A1 (de)
DE (2) DE112016001372T8 (de)
WO (2) WO2016154443A1 (de)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11251618B2 (en) * 2015-01-21 2022-02-15 Enphase Energy, Inc. Apparatus and method for reactive power control
US9825556B2 (en) * 2015-03-25 2017-11-21 Sunpower Corporation Converter topologies for common mode voltage reduction
CN105817740B (zh) * 2016-05-03 2018-05-01 深圳市佳士科技股份有限公司 焊接电源及交直流氩弧焊机
US9954462B2 (en) 2016-06-30 2018-04-24 Sunpower Corporation Converter topologies and control
US10707400B1 (en) * 2016-10-27 2020-07-07 Jack Morgan Solar power cell
DE102017101359A1 (de) * 2017-01-25 2018-07-26 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Einspeisen eines elektrischen Wechselstromes
DE102017206579A1 (de) * 2017-04-19 2018-10-25 Robert Bosch Gmbh Konverter zum Steuern von Leistungsflüssen zwischen Gleichstromquellen
CN107482634B (zh) * 2017-08-24 2019-08-30 上海交通大学 一种多微网柔性互联系统及其控制方法
US20190140569A1 (en) * 2017-11-09 2019-05-09 General Electric Company DFIG Converter Overmodulation
AT521099A1 (de) * 2018-03-23 2019-10-15 Egston System Electronics Eggenburg Gmbh Netzgerät
KR20200040587A (ko) * 2018-10-10 2020-04-20 엘지전자 주식회사 트랜스포머, 및 이를 구비하는 전력변환장치 또는 태양광 모듈
CN110221189B (zh) * 2019-06-05 2020-07-17 合肥工业大学 一种igbt模块键合线在线状态监测的方法
US10924008B2 (en) 2019-07-09 2021-02-16 Nio Usa, Inc. Devices, systems, and methods for charging electric vehicles
US11231014B2 (en) 2020-06-22 2022-01-25 General Electric Company System and method for reducing voltage distortion from an inverter-based resource
US11290022B2 (en) * 2020-09-01 2022-03-29 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Bidirectional architectures with partial energy processing for DC/DC converters
CN112510715B (zh) * 2020-10-31 2023-05-05 上海交通大学 一种多端口交流电网柔性互联装置及其控制方法和系统
EP4244963A1 (de) * 2020-11-23 2023-09-20 Huawei Digital Power Technologies Co., Ltd. Asymmetrisches impedanznetzwerk für bidirektionalen isolierten 3-port-gleichstromwandler
CN113346780B (zh) * 2021-05-28 2023-09-26 西安交通大学 一种多频率三端口模块化多电平换流器
US11979093B2 (en) * 2021-09-14 2024-05-07 Enphase Energy, Inc. Resonant parallel triple active bridge converter
WO2023133501A2 (en) * 2022-01-07 2023-07-13 Georgia Tech Research Corporation Dispatchable decentralized scalable solar generation systems
WO2023244569A1 (en) * 2022-06-13 2023-12-21 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Systems and methods for power conversion using controllable converters
US11855530B1 (en) * 2022-08-05 2023-12-26 Monolithic Power Systems, Inc. Resonant converter with multiple resonant tank circuits

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5198970A (en) * 1988-04-27 1993-03-30 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha A.C. power supply apparatus
JPH07108092B2 (ja) * 1988-04-27 1995-11-15 三菱電機株式会社 交流電源装置
JP2637601B2 (ja) * 1990-03-28 1997-08-06 日新電機株式会社 高調波抑制装置の制御方法
JPH03286619A (ja) 1990-04-02 1991-12-17 Mitsubishi Electric Corp 絶縁ゲート形半導体装置のゲート駆動回路および該回路を用いたフラッシュ制御装置
US5982645A (en) * 1992-08-25 1999-11-09 Square D Company Power conversion and distribution system
JPH07327374A (ja) * 1994-05-30 1995-12-12 Nippon Electric Ind Co Ltd 高周波リンクｄｃ／ａｃコンバータの停止方法
US6330170B1 (en) * 1999-08-27 2001-12-11 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Soft-switched quasi-single-stage (QSS) bi-directional inverter/charger
US6198177B1 (en) * 2000-01-07 2001-03-06 Lucent Technologies Inc. Power supply providing backup AC voltage and method of operation thereof
JP4463963B2 (ja) * 2000-09-29 2010-05-19 キヤノン株式会社 系統連系装置
ITMI20020161A1 (it) 2002-01-31 2003-07-31 Roberto Cavazzoni Filtro attivo
US6954366B2 (en) * 2003-11-25 2005-10-11 Electric Power Research Institute Multifunction hybrid intelligent universal transformer
JP2005312158A (ja) * 2004-04-20 2005-11-04 Canon Inc 電力変換装置およびその制御方法、並びに、太陽光発電装置
US7280338B2 (en) 2005-05-12 2007-10-09 Eaton Corporation Power supply circuit, back-pack power supply module and circuit interrupter including the same
US7599204B2 (en) * 2006-08-29 2009-10-06 Gm Global Technology Operations, Inc. Control scheme providing a freewheeling period in a cyclo-converter and a high frequency inverter
EP2249457A1 (de) * 2009-05-08 2010-11-10 Nxp B.V. PV-Solarzelle
US8279642B2 (en) * 2009-07-31 2012-10-02 Solarbridge Technologies, Inc. Apparatus for converting direct current to alternating current using an active filter to reduce double-frequency ripple power of bus waveform
EP2525482A4 (de) * 2010-01-13 2018-02-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Gitterbindungsumkehrer
EP2526616A2 (de) 2010-01-22 2012-11-28 Massachusetts Institute of Technology Netzgebundene stromumwandlungsschaltungen und entsprechende verfahren
JP5802491B2 (ja) * 2011-09-06 2015-10-28 新電元工業株式会社 スイッチング電源装置及びサージ吸収回路
US9680398B2 (en) * 2011-11-28 2017-06-13 Access Business Group International Llc Multi-bridge topology
US9584044B2 (en) * 2013-03-15 2017-02-28 Sunpower Corporation Technologies for converter topologies
US9698700B2 (en) * 2015-03-11 2017-07-04 DRS Consolidated Controls, Inc. Predictive current control in bidirectional power converter
US9825556B2 (en) * 2015-03-25 2017-11-21 Sunpower Corporation Converter topologies for common mode voltage reduction

Also Published As

Publication number Publication date
AU2016235070A1 (en) 2017-07-20
JP6637507B2 (ja) 2020-01-29
US20160285390A1 (en) 2016-09-29
WO2016154443A1 (en) 2016-09-29
AU2016235071A1 (en) 2017-07-20
US20180241322A1 (en) 2018-08-23
WO2016154444A1 (en) 2016-09-29
DE112016001392T5 (de) 2017-12-14
US9825556B2 (en) 2017-11-21
US10530276B2 (en) 2020-01-07
US9960712B2 (en) 2018-05-01
JP2018509869A (ja) 2018-04-05
DE112016001372T8 (de) 2018-01-11
US20160285387A1 (en) 2016-09-29
JP2018514170A (ja) 2018-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112016001372T5 (de) Umwandlertopologien für gleichtaktspannung-reduzierung, querverweis zu verwandten anwendungen
EP2815497B1 (de) Netzeinspeisevorrichtung, energieeinspeisesystem sowie verfahren zum betrieb einer netzeinspeisevorrichtung
DE102014106162A1 (de) Hochleistungsspannungskompensation
EP2515424B1 (de) Gleichspannungswandler
EP3022835B1 (de) Wechselrichter mit mindestens zwei gleichstromeingängen, photovoltaikanlage mit einem derartigen wechselrichter und verfahren zur ansteuerung eines wechselrichters
DE102011051954B4 (de) Photovoltaikanlage mit Vorspannung am Wechselrichter
DE102010031615A1 (de) Ladevorrichtung mit galvanischer Trennung und vielfältigen Betriebsarten
EP3039764B1 (de) Anlage zum übertragen elektrischer leistung
DE102011077099A1 (de) Systeme und Verfahren für das Reduzieren transienter Spannungsspitzen in Matrix-Wechselrichtern
EP1971018A1 (de) Schaltungsvorrichtung zum transformatorlosen Umwandeln einer Gleichspannung in eine Wechselspannung mittels zweier DC/DC Wandler und einem AC/DC Wandler
DE102010043556A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Kommutieren von Induktivitätsströmen unter Verwendung eines Matrix-Umrichters
DE102012212755A1 (de) Systeme und Verfahren zur Bereitstellung von Energie für eine Last auf Grundlage einer Steuerungsstrategie
EP2586646B1 (de) Elektrische Energieversorgungsanordnung für Antriebseinrichtungen, zum Betreiben eines Schienenfahrzeugs an elektrischen Versorgungsnetzen
DE102006033851A1 (de) Wandler zur automatischen Verwendung
DE102013209556A1 (de) Gleichspannungswandler
DE2652275A1 (de) Einrichtung ohne prinzipbedingte verluste zur entnahme von praktisch rein sinusfoermigem, netzfrequentem strom aus wechsel- oder drehspannungsnetzen und zur ueberfuehrung der entnommenen elektrischen energie in galvanisch verbundene gleichspannungssysteme oder gleichspannungszwischensysteme
EP2992595A1 (de) Umrichteranordnung mit parallel geschalteten mehrstufen-umrichtern sowie verfahren zu deren steuerung
DE102013102433A1 (de) Wechselrichter für eine variable Eingangsgleichspannung
DE102013209557A1 (de) Invertervorrichtung
DE102014101571B4 (de) Wechselrichter sowie verfahren zum betrieb eines wechselrichters
DE102007014597A1 (de) Mehrstufiger Spannungsumrichter und Verfahren zu Ansteuerung hierzu
DE102014005124A1 (de) Schaltungsanordnung und Verfahren zum Austausch elektrischer Energie
CH707447B1 (de) Vorrichtung zur Gleichspannungswandlung für hohe Übersetzungsverhältnisse.
DE102014100257A1 (de) Modularer Umrichter und Energieübertragungseinrichtung
EP2523339B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen von Energie mittels einer Photovoltaikanlage mit Ausgleich von Energie zwischen den Zweigen der Gleichspannungsgeneratoren

Legal Events

Date Code Title Description
R082 Change of representative

Representative=s name: SOMMER, ANDREA, DIPL.-CHEM. DR.PHIL.NAT., DE

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee