用于电力转换的设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本公开实施方式大体涉及电力转换，并且具体地涉及在电力转换过程中改善线路频率储能。
【背景技术】
[0002]谐振转换器相对于其他类型的电力转换器提供许多优点。这些优点可包括低噪声、低部件应力、低部件数、以及可预测的传导受控的损失。因此，相比于其他类型的转换器，谐振转换器可以是更小、成本低且更加有效率的装置。
[0003]图1是根据现有技术的两端口谐振转换器100的示意图。两端口谐振转换器100包括具有并联连接的电容器Cl和C2的电容器组110。两端口谐振转换器100还包括全桥电路140，其包括连接在H桥配置中的两对开关、晶体管115/120和晶体管125/130。全桥电路140的输出耦接在电感器135、变压器142的初级绕组以及串联电容器138的串联组合上。在转换器的次级侧上，变压器142的次级绕组耦接至AC开关电路145，例如包括与第一电容器170串联的两个晶体管(150，160)的循环转换器，该组合并联连接至与第二电容器175串联的另外两个晶体管(155，165)。来自AC开关电路145的AC输出180包括分别连接在每组晶体管(150/160或155/165)与两个电容器170/175之间的两个节点。
[0004]来自主储能(电容器组110)的DC输入上的大型电容器Cl和C2(例如，0.1毫法拉(mF)和16mF)用于这种转换器并且经常是利用不足的。这种利用不足是因为电容器的电压额定值必须基于最高期望输入电压(例如，Voc-输入源的开路电压)来选择并且在操作期间电容器实际存储的能量与正常操作输入电压(例如，Vmpp-输入源的最大电力点电压)相关而导致的。对于大部分可再生能量应用(光伏(PV)、风轮机、水轮机、燃料电池等)而言，Vmpp通常远小于Voc。因此，DC输入上的电容器Cl和C2为非有效地存储能量的昂贵且大型的电容器。输入储能电容器的利用不足的意义可能是非常重要的，并且两端口谐振转换器100的拓扑的成本和非效率性在电压源和转换器的大型阵列中尤为严重。此外，因为存储在任何电容器中的能量取决于电压平方，电容器上的电压的任何小量减小都会引起可存储在电容器中的能量的量的显著减小。
[0005]因此，本领域中存在对于利用具有小型储能电容器的谐振转换器有效地转换电力的方法和设备的需求。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的实施方式大体涉及用于大多数储能与DC输入端口去耦的DC/AC电力转换器的方法和设备，以提供补充电力输入，如至少一个附图中所示和/或结合至少一个附图所述的那样，该补充电力输入形成用于电力转换的两个单独的输入源，这更加完整地记载于在权利要求书中。
[0007]通过下面的描述和附图将更加全面地理解本公开的各优点、方面和新颖性以及本公开所示的实施方式的细节。
【附图说明】
[0008]为了能够详细地理解本实用新型的上面提及的特征，通过参照实施方式对在上面简要概述的本实用新型进行了更加具体的描述，其中，这些实施方式中的一些示出在附图中。然而，应注意，附图仅示出了本实用新型典型的实施方式，并因此不应认为限制本实用新型的范围，本实用新型还可具有其他同样有效的实施方式。
[0009]图1是根据相关技术的两端口谐振转换器的示意图；
[0010]图2是根据本实用新型一个或多个实施方式的三端口谐振转换器的示意图；
[0011]图3是根据本实用新型一个或多个实施方式的用于使用三端口线路频率储能的电力转换的方法的流程图；以及
[0012]图4是根据本实用新型一个或多个实施方式的用于电力转换的系统的框图。
【具体实施方式】
[0013]本文中所描述的实施方式是用于使用线路频率储能的三端口转换器的方法和设备。谐振转换器包括两个DC半桥电路，该两个DC半桥电路提供用于电力转换的两个单独的DC侧输入。第一半桥电路耦接在转换器的DC输入端口上，并且提供最小的储能。第二半桥电路从转换器的DC输入端口去耦，并且提供大多数线路频率储能。因此，第二半桥电路供给未与输入端口直接耦接的线路频率储能，从而允许独立于DC源电压控制大部分储能。通过如本文中所述的那样将图1的全桥分割成两个半桥以提供第三逆变器端口(即，储能端口)，减小了输入端口处的纹波电压以及必要电容的大小，这进而增加了电容的利用。另外，可增加转换器电路电压，从而减小电路电流和伴随的损失，这从而增加了整体转换效率。
[0014]不同的电容器技术可使用在第二半桥中以增加纹波电压处理的量并增加对于具体电力应用的转换器稳健性。例如，在转换器耦接至AC干线的实施方式中，用于第二半桥的电容器技术可被选择为使得转换器现在可在干线电压峰值处(即，当从电容器获得能量时)在存储电容器上具有非常高的电压，并且在干线零交叉处(即，当向电容器存储能量时)在电容器上具有低电压。本文中所描述的晶体管表不电子开关机构或配置成在开关操作中激励或去激励的其他开关。
[0015]图2是根据本实用新型一个或多个实施方式的三端口谐振转换器200的示意图。该示意图描绘了很多可能的系统配置中的一种示例性变型。本实用新型实施方式可运行在各种电力生成环境和系统中。
[0016]三端口谐振转换器200 (下文中称为“转换器200” )包括输入端口 205 ( BP, DC端口)、第一半桥电路240、第二半桥电路245、包括电感器248和电容器250的谐振振荡电路(下文中称为“振荡电路”)244、变压器252、AC开关电路255和输出端口 285(即，AC端口)。如将在下面讨论的那样，第一半桥电路240和第二半桥电路245上的DC电压被监测，并且被控制器290使用以控制转换器200的开关。第一半桥电路240、第二半桥电路245和振荡电路244形成转换器200的“DC侧”，而AC开关电路255形成转换器200的“AC侧”。
[0017]转换器200包括描述为晶体管(例如，η型金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)等)的开关。输入端口 205可耦接至DC源(例如，PV模块、风轮机、电池等)。输入端口 205并联耦接至电容器210和形成第一半桥电路240的晶体管215与220的串联组合。第二半桥电路245包括串联耦接的晶体管225和230，并且该组合并联耦接至存储电容器235-1和旁路电容器235-2中的每个。存储电容器235-1提供用于线路频率目的的大量储能。旁路电容器235-2是高频旁路电容器(即，滤波器)。
[0018]电感器248、变压器252的初级绕组(即，第一侧)和电容器250的串联组合耦接在半桥电路240和245之间。换言之，电感器248的第一端子耦接在晶体管215和220之间的节点al处，而电容器250的第一端子耦接在晶体管225和230之间的节点a2处。这些部件形成三端口谐振转换器200的DC电压开关级。
[0019]第一半桥电路240在开关220和230的源端子处耦接至第二半桥电路245。节点al和a2分别设置在第一半桥电路240和第二半桥电路245中。开关对215/220和225/230之间分别耦接有振荡电路224的每个支线。振荡电路224耦接在变压器252的初级绕组上。另外，晶体管220的源极耦接至晶体管230的源极和存储电容器235-1。通过利用如上所述那样耦接的两个半桥电路240和245，存储电容器235-1上的电压可独立于输入端口