专利名称：直流到交流的电力转换装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及直流到交流的电力转换技术领域，具体来说，本发明涉及一种直流到交流的电力转换装置。
背景技术：
目前有多路直流-直流转换电路的转换器(逆变器)，通常都有独立的直流输入，从而对每路输入进行独立的最大功率点跟踪(MPPT)和数据监测，参见图I、图2所示。图I为现有技术的一个直流到交流的电力转换装 置的简单模块框图，而图2为现有技术的一个太阳能光伏并网双微逆变器的内部结构框图。请主要参考图2来看，该双微逆变器200可以包括两个独立的直流-直流转换电路206和一个共享的逆变电路208。直流-直流转换电路206用于将直流输入的电压升高。逆变电路208分别与两个直流-直流转换电路206相连接，用于将升高的直流输入电压转换成交流输出电压，以待并入电网输出。在上述图2中，该双微逆变器200中的直流-直流转换电路206可以包括直流-直流转换电路205、205’，与直流输入源相连接；直流控制电路207、207 ’，分别与直流-直流转换电路205、205 ’和基准电流死区控制模块2013相连接；以及直流检测电路209、209’，分别与直流-直流转换电路205、205’和基准电流死区控制模块2013相连接。另外，该双微逆变器200中的逆变电路208可以包括基准电流死区控制模块2013，用于将两个直流-直流转换电路206的基准电流的死区对准；直流-交流转换电路2019，分别与两个直流-直流转换电路206的直流-直流转换电路205、205’相连接；交流控制电路2021，分别与直流-交流转换电路2019和基准电流死区控制模块2013相连接；交流检测电路2023，分别与直流-交流转换电路2019和基准电流死区控制模块2013相连接；并网电路2017，分别与直流-交流转换电路2019和电网相连接；以及通信电路2015，分别与基准电流死区控制模块2013和直流-交流转换电路2019相连接。其中，逆变电路208中的直流-交流转换电路2019、交流控制电路2021和交流检测电路2023可以一起构成交流电路2011。在上述图2所示的现有技术的示例中，直流-直流转换电路206的数目可以为2 8个。但是在每一个直流-直流转换电路206的功率低时，整个逆变器200的性能就会下降，包括出现效率下降(如图3所示)、谐波畸变增加、功率因数下降等现象。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种直流到交流的电力转换装置，能够提高装置在低功率时的性能。为解决上述技术问题，本发明提供一种直流到交流的电力转换装置，包括多个直流检测模块，用于分别接收多个直流输入，获取多个所述直流输入的电流和电压值，并计算功率；多个独立转换电路，分别与多个所述直流检测模块对应连接，用于将多个所述直流输入的电压升高；一个共享逆变电路，与多个所述独立转换电路相连接，用于 将升高的直流输入电压转换成交流输出电压，以待并网输出；合并开关模块，分别与多个所述直流检测模块以及多个所述独立转换电路相连接，用于当多个所述直流检测模块计算得到的功率都小于某一设定阈值时，导通所述合并开关模块以使多个所述直流输入导通，同时指令关闭与所述直流检测模块对应的一个或多个独立转换电路的工作。可选地，当多个所述直流检测模块计算得到的功率不是都小于某一设定阈值时，所述合并开关模块指令开通除了与所述直流检测模块对应的所述独立转换电路之外的一个或多个所述独立转换电路的工作，并断开所述合并开关模块以使多个所述直流输入独立。可选地，所述独立转换电路包括直流-直流转换电路，分别与所述直流检测模块和所述合并开关模块相连接；直流控制电路，分别与所述直流-直流转换电路和所述合并开关模块相连接；直流检测电路，与所述直流-直流转换电路相连接。可选地，所述合并开关模块包括开关控制电路，分别与多个所述直流检测模块相连接，用于根据所述直流检测模块计算得到的功率与所述设定阈值之间的大小关系发送控制信号，要求关闭或者开通一个或多个所述独立转换电路；开关驱动电路，与所述开关控制电路相连接，用于将所述控制信号驱动放大；开关器件，分别与所述开关驱动电路和多个所述独立转换电路中的所述直流控制电路相连接，用于根据所述控制信号指令所述直流控制电路关闭或者开通一个或多个对应的直流-直流转换电路的工作。可选地，所述共享逆变电路包括基准电流死区控制模块，分别与所述直流控制电路和直流检测电路相连接，用于将多个所述独立转换电路的各基准电流的死区对准；直流-交流转换电路，分别与多个所述独立转换电路的各直流-直流转换电路相连接；交流控制电路，分别与所述直流-交流转换电路和所述基准电流死区控制模块相连接；交流检测电路，分别与所述直流-交流转换电路和所述基准电流死区控制模块相连接；
并网电路，分别与所述直流-交流转换电路和电网相连接；通信电路，分别与所述基准电流死区控制模块和所述直流-交流转换电路相连接。可选地，所述直流输入/所述直流检测模块/所述独立转换电路的数目为2 8组。可选地，多个所述直流输入的一极彼此短路连接，所述合并开关模块接合于另一极之间。
可选地，所述开关器件为场效应管、晶闸管等半导体器件，也可以是非固体继电器或者固体继电器。 可选地，所述开关驱动电路为光藕、隔离变压器或者隔离驱动芯片。可选地，所述开关器件和所述开关驱动电路是集成一体的单一器件。与现有技术相比，本发明具有以下优点本发明通过在原有电力转换装置的多个直流输入端之间跨接合并开关模块，在各路功率均小于某一设定阈值时，选择关闭一些独立转换电路，以此提高电力转换装置在低功率(例如额定功率的O 50% )的性能，从而提高发电系统的整体性能，包括提高发电量，并网电能质量等。
本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中图I为现有技术的一个直流到交流的电力转换装置的简单模块框图；图2为现有技术的一个太阳能光伏并网双微逆变器的内部结构框图；图3为现有技术的一个用于直流到交流转换的逆变器在直流-直流转换电路功率低时，逆变器的转化效率随之下降的曲线图；图4为本发明一个实施例的直流到交流的电力转换装置的模块结构示意图；图5为本发明另一个实施例的直流到交流的电力转换装置的模块结构示意图；图6为本发明一个实施例的直流到交流的电力转换装置的工作流程图；图7为本发明一个实施例的直流到交流的电力转换装置在直流-直流转换电路功率低时，逆变器的转化效率与现有技术的对比曲线图。
具体实施例方式下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。图4为本发明一个实施例的直流到交流的电力转换装置的模块结构示意图，其中未示出合并开关模块401的内部结构。需要注意的是，这些以及后续其他的附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制。
如图4所示，该直流到交流的电力转换装置400主要包括接收多个直流输入的多个直流检测模块402、多个独立转换电路406、一个共享逆变电路408以及合并开关模块401。其中，直流输入/直流检测模块402/独立转换电路406的数目与输入共享逆变电路408的分路数量有关，图4中示例性地示出了 A路和B路共两路，但是本领域技术人员在阅读了本发明的全部内容后，可以推导得到本申请的内容至少可以扩展到2 8路直流输入/直流检测模块/独立转换电路。下面为了描述简便，以两路分路为例进行说明。对于图4中的电力转换装置400来说，其中的两个直流检测模块402用于分别接收两个直流输入，获取两个直流输入 的电流和电压值，并计算功率。两个独立转换电路406分别与两个直流检测模块402对应连接，用于将两个直流输入的电压升高。一个共享逆变电路408与两个独立转换电路406相连接，用于将升高的直流输入电压转换成交流输出电压，以待并网输出。合并开关模块401分别与两个直流检测模块402以及两个独立转换电路406相连接，用于当两个直流检测模块402计算得到的功率(A路和B路功率，Pa和Pb)都小于某一设定阈值(PO)时，导通合并开关模块401以使A路和B路两个直流输入导通，同时指令关闭与直流检测模块402对应的B路独立转换电路406的工作。这样A路电力转换功率P = Pa+Pb，提升了性能。在本实施例中，当两个直流检测模块402计算得到的功率(A路和B路功率)不是都小于某一设定阈值(PO)时，合并开关模块401指令开通B路独立转换电路406的工作，并断开合并开关模块401以使A路和B路两个直流输入独立。继续参考图4所示，两个独立转换电路406可以包括直流-直流转换电路405、405’、直流控制电路407、407’和直流检测电路409、409’等。直流-直流转换电路405、405’分别与直流检测模块402和合并开关模块401相连接。直流控制电路407、407’分别与直流-直流转换电路405、405’和合并开关模块401相连接。直流检测电路409、409’与直流-直流转换电路405、405’相连接。图5为本发明另一个实施例的直流到交流的电力转换装置的模块结构示意图，其中示出了合并开关模块401的内部结构，但省略了共享逆变电路408的结构，上述共享逆变电路408的结构请参见图4所示。本实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且选择性地省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参照前述实施例，本实施例不再重复赘述。如图5所示，该合并开关模块401可以包括开关控制电路4011、开关驱动电路4012和开关器件4013。其中，开关控制电路4011分别与A路、B路两个直流检测模块402相连接，用于接收直流检测模块402计算得到的功率，并根据其与设定阈值之间的大小关系产生控制信号，要求关闭或者开通一个独立转换电路406 (例如B路)。开关驱动电路4012与开关控制电路4011相连接，用于将控制信号驱动放大。开关器件4013分别与开关驱动电路4012和两个独立转换电路406中的直流控制电路407、407’相连接，用于根据控制信号指令直流控制电路407、407’关闭或者开通一个或两个对应的直流-直流转换电路405、405，的工作。请参照图4所示，在本实施例中，共享逆变电路408可以包括基准电流死区控制模块4013、直流-交流转换电路4019、交流控制电路4021、交流检测电路4023、并网电路4017和通信电路4015。其中，基准电流死区控制模块4013分别与直流控制电路407、407’和直流检测电路409、409’相连接，用于将两个独立转换电路406的各基准电流的死区对准。直流-交流转换电路4019，分别与两个独立转换电路406的各直流-直流转换电路405、405’相连接。交流控制电路4021分别与直流-交流转换电路4019和基准电流死区控制模块4013相连接。交流检测电路4023分别与直流-交流转换电路4019和基准电流死区控制模块4013相连接。并网电路4017分别与直流-交流转换电路4019和电网相连接。通信电路4015分别与基准电流死区控制模块4013和直流-交流转换电路4019相连接。在本发明中，可以把多个直流输入的一极彼此短路连接，合并开关模块接合于另一极之间。比如，正极短路连接，负极间接合并开关模块。在本发明中，开关器件可以为场效应管、晶闸管等半 导体器件，也可以是非非固体继电器或者固体继电器；开关驱动电路可以为光藕、隔离变压器或者隔离驱动芯片等。另夕卜，开关器件和开关驱动电路可以是集成一体的单一器件，开关控制电路也可以是和其他控制电路集成一起的，比如FPGA，DSP, ASIC等。图6为本发明一个实施例的直流到交流的电力转换装置的工作流程图。本实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且选择性地省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参照前述实施例，本实施例不再重复赘述。如图6所示，该工作流程可以包括执行步骤SI :检测A路和B路的功率Pa、Pb ；执行步骤S2 :判断A、B两路功率Pa、Pb是否都小于设定阈值PO ；若上述步骤S2判断为是，则执行步骤S3 :产生控制信号，开通合并开关模块401 ；接着执行步骤S4 :产生控制信号，停止B路电力转换。若上述步骤S2判断为否，则执行步骤S3’ 产生控制信号，开启B路电力转换；接着执行步骤S4’ 产生控制信号，断开合并开关模块401。如此循环往复，使电力转换装置的性能始终得到提升。图7为本发明一个实施例的直流到交流的电力转换装置在直流-直流转换电路功率低时，逆变器的转化效率与现有技术的对比曲线图。可见，采用本发明的技术方案能够获得比现有技术更优的转化效率，即便在单组件功率很低的时候也是如此。本发明通过在原有电力转换装置的多个直流输入端之间跨接合并开关模块，在各路功率均小于某一设定阈值时，选择关闭一些独立转换电路，以此提高电力转换装置在低功率(例如额定功率的O 50% )的性能，从而提高发电系统的整体性能，包括提高发电量，并网电能质量等。本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。
权利要求
1.一种直流到交流的电力转换装置(400)，包括 多个直流检测模块(402)，用于分别接收多个直流输入，获取多个所述直流输入的电流和电压值，并计算功率； 多个独立转换电路(406)，分别与多个所述直流检测模块(402)对应连接，用于将多个所述直流输入的电压升高； 一个共享逆变电路(408)，与多个所述独立转换电路(406)相连接，用于将升高的直流输入电压转换成交流输出电压，以待并网输出； 合并开关模块(401)，分别与多个所述直流检测模块(402)以及多个所述独立转换电路(406)相连接，用于当多个所述直流检测模块(402)计算得到的功率都小于某一设定阈值时，导通所述合并开关模块(401)以使多个所述直流输入导通，同时指令关闭与所述直流检测模块(402)对应的一个或多个独立转换电路(406)的工作。
2.根据权利要求I所述的电力转换装置(400)，其特征在于，当多个所述直流检测模块(402)计算得到的功率不是都小于某一设定阈值时，所述合并开关模块(401)指令开通除了与所述直流检测模块(402)对应的所述独立转换电路(406)之外的一个或多个所述独立转换电路(406)的工作，并断开所述合并开关模块(401)以使多个所述直流输入独立。
3.根据权利要求I或2所述的电力转换装置(400)，其特征在于，所述独立转换电路(406)包括 直流-直流转换电路(405、405’)，分别与所述直流检测模块(402)和所述合并开关模块(401)相连接； 直流控制电路(407、407’)，分别与所述直流-直流转换电路(405、405’ )和所述合并开关模块(401)相连接； 直流检测电路(409、409’)，与所述直流-直流转换电路(405、405’ )相连接。
4.根据权利要求3所述的电力转换装置(400)，其特征在于，所述合并开关模块(401)包括 开关控制电路(4011)，分别与多个所述直流检测模块(402)相连接，用于根据所述直流检测模块(402)计算得到的功率与所述设定阈值之间的大小关系发送控制信号，要求关闭或者开通一个或多个所述独立转换电路(406)； 开关驱动电路(4012)，与所述开关控制电路(4011)相连接，用于将所述控制信号驱动放大； 开关器件(4013)，分别与所述开关驱动电路(4012)和多个所述独立转换电路(406)中的所述直流控制电路(407、407’ )相连接，用于根据所述控制信号指令所述直流控制电路(407、407’ )关闭或者开通一个或多个对应的直流-直流转换电路(405、405’ )的工作。
5.根据权利要求4所述的电力转换装置(400)，其特征在于，所述共享逆变电路(408)包括 基准电流死区控制模块(4013)，分别与所述直流控制电路(407、407’ )和直流检测电路(409、409’ )相连接，用于将多个所述独立转换电路(406)的各基准电流的死区对准；直流-交流转换电路(4019)，分别与多个所述独立转换电路(406)的各直流-直流转换电路(405、405’ )相连接； 交流控制电路(4021)，分别与所述直流-交流转换电路(4019)和所述基准电流死区控制模块(4013)相连接； 交流检测电路(4023)，分别与所述直流-交流转换电路(4019)和所述基准电流死区控制模块(4013)相连接； 并网电路(4017)，分别与所述直流-交流转换电路(4019)和电网相连接； 通信电路(4015) ，分别与所述基准电流死区控制模块(4013)和所述直流-交流转换电路(4019)相连接。
6.根据权利要求5所述的电力转换装置(400)，其特征在于，所述直流输入/所述直流检测模块(402)/所述独立转换电路(406)的数目为2 8组。
7.根据权利要求6所述的电力转换装置(400)，其特征在于，多个所述直流输入的一极彼此短路连接，所述合并开关模块(401)接合于另一极之间。
8.根据权利要求4所述的电力转换装置(400)，其特征在于，所述开关器件(4013)为场效应管、晶闸管、非固体继电器或者固体继电器。
9.根据权利要求8所述的电力转换装置(400)，其特征在于，所述开关驱动电路(4012)为光藕、隔离变压器或者隔离驱动芯片。
10.根据权利要求9所述的电力转换装置(400)，其特征在于，所述开关器件(4013)和所述开关驱动电路(4012)是集成一体的单一器件。
全文摘要
本发明提供一种直流到交流的电力转换装置，包括多个直流检测模块，用于分别接收多个直流输入，获取多个直流输入的电流和电压值，并计算功率；多个独立转换电路，分别与多个直流检测模块对应连接，用于将多个直流输入的电压升高；一个共享逆变电路，与多个独立转换电路相连接，用于将升高的直流输入电压转换成交流输出电压，以待并网输出；合并开关模块，分别与多个直流检测模块以及多个独立转换电路相连接，用于当多个直流检测模块计算得到的功率都小于某一设定阈值时，导通合并开关模块以使多个直流输入导通，同时指令关闭与直流检测模块对应的一个或多个独立转换电路的工作。本发明能够提高电力转换装置在低功率时的性能。
文档编号H02J3/38GK102969739SQ201210534818
公开日2013年3月13日 申请日期2012年12月10日 优先权日2012年12月10日
发明者罗宇浩, 吴国良 申请人:浙江昱能光伏科技集成有限公司