專利名稱：利用直流電源陽極串聯(lián)交流電源形成逆變電源的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
涉及利用直流電源陽極串聯(lián)交流電源形成逆變電源的方法。
背景技術(shù)：
目前的逆變器主要通過PWM發(fā)生器，產(chǎn)生SPWM正弦波，通過大功率開關(guān)通斷實現(xiàn)直流變交流的逆變。但目前SPWM正弦波存在如下缺陷1，非連續(xù)性。模擬正弦波是連續(xù)的，PWM 波形是間斷的。理論上通過PWM轉(zhuǎn)換后形成的數(shù)字PWM正弦波需要濾波變成模擬正弦波才能完美得以運(yùn)用，但是，要提高PWM波形的近似連續(xù)性就必須增大開關(guān)電源的通斷頻率，但開關(guān)電源通斷頻率的提高會消耗直流電能從而會影響逆變效率，所以開關(guān)電源頻率與逆變效率之間有一個平衡值，在波形和能耗之間取一個相對合理值。2，無法消除波形的畸變。 理論上通過PWM轉(zhuǎn)換后形成的數(shù)字PWM正弦波需要濾波變成模擬正弦波，但是濾波電路的真正功能是濾去雜波和諧波，不能濾去主波。而PWM波是主波，非連續(xù)性是由開關(guān)通斷產(chǎn)生的，波形失真是功能性，是與生俱來的，濾波電路不能完全濾去因此PWM波的波形問題成了 PWM波逆變器的缺陷，在大功率并網(wǎng)方面缺陷更為明顯。所以可以說目前的PWM數(shù)字波形在大功率并網(wǎng)領(lǐng)域已近似接近極限。利用電網(wǎng)已有的波形進(jìn)行放大后并網(wǎng)，是直流變交流的另一種方式，這種信號正弦波完全是連續(xù)性的，并且頻率和相位隨電網(wǎng)變化，幾乎做到與電網(wǎng)完全同步，在并網(wǎng)電能質(zhì)量方面效果顯著，但是由于逆變效率低及功率較小，目前這種方式并不被人們看重。三極管具有信號放大作用，能把直流電能轉(zhuǎn)化為交流電能，但是三極管功率太小，轉(zhuǎn)化效率低。不能滿足逆變電源的需求。交流與直流的串并聯(lián)運(yùn)用，目前在電力動力系統(tǒng)中沒有運(yùn)用。

發(fā)明內(nèi)容
在大型并網(wǎng)逆變電源或逆變電路中，需要從電網(wǎng)或者從用電線路獲取一交流信號，然后對用電信號加以放大滿足逆變電源與電網(wǎng)同頻、同相、同壓的并網(wǎng)要求。PWM波逆變器存在波形畸變?nèi)毕菁半y以承載較大功率。由于電網(wǎng)信號的即時頻率、即時相位和即時電壓有一個變化范圍，只有以電網(wǎng)適時并網(wǎng)點的電流同頻、同相、同壓的電流信號作為逆變電源的參考值和對比值，才能產(chǎn)生高質(zhì)量的并網(wǎng)交流電，因此，本發(fā)明涉及一種用電網(wǎng)適時電壓作為逆變電路的阻力，把直流電能轉(zhuǎn)化為與交流信號同頻、同壓、同相或反相的交流電能的電路或設(shè)備。
本發(fā)明采取的第一種技術(shù)方案線路組成包括交流電vi、直流電源VAA、濾波電容 Cl、互感器RL或負(fù)載R、輸出1、輸出2，其中交流電Vi的有效電壓為VO峰值電壓為vm，直流電源VAA的電壓大于等于交流電vi的峰值電壓vm，線路組成特征是交流電vi的正極 (或負(fù)極)和VAA的正極串聯(lián)，交流電vi的負(fù)極(或正極)和通過互感RL(或負(fù)載R)、濾波電容C1、VAA的負(fù)極依次串行連接，其中互感RL或負(fù)載兩端分別連接輸出1和輸出2。
本發(fā)明采取的第二種技術(shù)方案線路組成包括交流電vi、直流電源VAA、VBB、VCC、 濾波電容Cl、互感器RL或負(fù)載R、輸出1、輸出2，其中交流電Vi的有效電壓為VO峰值電壓為vm，直流電源VAA的電壓大于等于交流電vi的峰值電壓vm，VBB等于VCC等于VAA，線路組成特征是交流電vi的負(fù)極或正極和VCC的正極串聯(lián)后VCC負(fù)極接互感或負(fù)載的一端；VBB和VAA串聯(lián)后形成的電池組正極接交流電vi的正極或負(fù)極，VBB和VAA串聯(lián)后形成的電池組負(fù)極接濾波電容C1、C1接互感RL(或負(fù)載)，其中互感RL或負(fù)載兩端分別連接輸出1和輸出2。
以上兩種方案輸出1和輸出2之間即VAA的負(fù)極與交流電的負(fù)極(或正極)之間形成的電勢差隨交流電vi的變化不斷變化，其中當(dāng)交流電vi的電壓值為最大峰值電壓vm 時，輸出1和輸出2之間的電勢差為零，當(dāng)vi為零時，輸出1和輸出2之間的電勢差為峰值電壓vm，當(dāng)vi為負(fù)方向峰值電壓時，輸出1和輸出2之間的電勢差為2vm，二者之間的交流電變化規(guī)律與vi反相，反相電壓接負(fù)載或經(jīng)互感器倒相后并入電網(wǎng)。


附圖1為第一種方案的基本線路結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為顯示第一種方案輸出端帶中間抽頭。圖3為第一種方案中負(fù)載電阻R取代互感RL。圖4為第二種方案結(jié)構(gòu)典型結(jié)構(gòu)示意圖。其中vi為交流電，VAA、VBB, VCC為直流電源，RL為互感器、Cl為濾波電容；R為負(fù)載；輸出1、輸出2為電源輸出接口。
具體實施方式
結(jié)合附圖進(jìn)行一下說明附圖1為第一種方案的基本線路結(jié)構(gòu)示意圖。交流電Vi (在圖1中標(biāo)注為市電輸入)，表示從電網(wǎng)中輸入交流電作為交流電源。由于交流電的兩極在某些條件下可以正負(fù)互換，所以對于交流電來說，很多情況下正極和負(fù)極都是根據(jù)線路情況確定，并且在本線路中交流電正負(fù)極互換對輸出結(jié)果并沒有影響，但對于VAA來說卻是負(fù)極即低電位一端接負(fù)載，VAA的正極即高電位一端接交流電的正極或負(fù)極，為了明確起見，附圖中表示的直流電源VAA或電池組的正極接交流電的正極。且直流電源VAA電位永遠(yuǎn)高于或等于vi的峰值電壓vm，這樣，當(dāng)交流電vi的電壓值為最大峰值電壓vm時，輸出 1和輸出2之間的電勢差為零，當(dāng)vi為零時，輸出1和輸出2之間的電勢差為峰值電壓vm， 當(dāng)vi為負(fù)方向峰值電壓時，輸出1和輸出2之間的電勢差為2vm，二者之間的交流電變化規(guī)律與vi反相，反相電壓接負(fù)載或經(jīng)互感器倒相后并入電網(wǎng)。輸出端輸出1和輸出2中間互感RL若有中心抽頭(如圖2)并可以讓中心抽頭接地，與vi倒相的一端為輸出1或輸出 2 (根據(jù)變壓器線圈的繞線方向不同)可以并入相線，中心抽頭線接入電網(wǎng)中線。
圖2所示電路為互感器帶中心抽頭，根據(jù)并網(wǎng)需要接入中線。
圖3所示為輸出1和輸出2之間直接接負(fù)載R，直接用于負(fù)載，不需要和電網(wǎng)連接。 但如果與電網(wǎng)連接，需接入互感RL進(jìn)行電能轉(zhuǎn)換。
圖4為第二種方案的基本結(jié)構(gòu)示意圖。和圖1比較，圖4增加了 VBB和VCC，原理是給交流電特別是像市電這種帶有中線的接入方式，VCC的作用是給交流電Vi加偏置電壓，使vi的電壓工作在正向狀態(tài)，即在0-2vm間變化，相應(yīng)的VBB和VAA串聯(lián)形成大于等于 2vm的電壓，這樣VBB的作用就是和VAA串聯(lián)形成更大的直流電壓2vm，所以在實際操作和設(shè)計中把VAA的電壓值設(shè)計成2vm便可以舍去VBB.圖4所示的第二種線路組成方案運(yùn)行原理和過程與第一種方案完全一致。
綜上所述本發(fā)明采取的第一種技術(shù)方案線路組成包括交流電vi、直流電源 VAA、濾波電容Cl、互感器RL或負(fù)載R、輸出1、輸出2，其中交流電vi的有效電壓為vO峰值電壓為vm，直流電源VAA的電壓大于等于交流電vi的峰值電壓vm，線路組成特征是交流電vi的正極(或負(fù)極)和VAA的正極串聯(lián)，交流電vi的負(fù)極(或正極)和通過互感RL (或負(fù)載R)、濾波電容C1、VAA的負(fù)極依次串行連接，其中互感RL或負(fù)載兩端分別連接輸出1和輸出2。
本發(fā)明采取的第二種技術(shù)方案線路組成包括交流電vi、直流電源VAA、VBB、VCC、 濾波電容Cl、互感器RL或負(fù)載R、輸出1、輸出2，其中交流電Vi的有效電壓為VO峰值電壓為vm，直流電源VAA的電壓大于等于交流電vi的峰值電壓vm，VBB等于VCC等于VAA，線路組成特征是交流電vi的負(fù)極或正極和VCC的正極串聯(lián)后VCC負(fù)極接互感或負(fù)載的一端；VBB和VAA串聯(lián)后形成的電池組正極接交流電vi的正極或負(fù)極，VBB和VAA串聯(lián)后形成的電池組負(fù)極接濾波電容C1、C1接互感RL(或負(fù)載)，其中互感RL或負(fù)載兩端分別連接輸出1和輸出2。
VAA負(fù)極和vi負(fù)極或正極之間可以直接接負(fù)載，組成非并網(wǎng)型逆變器。
如果Vi交流電由震蕩電路產(chǎn)生，可以由此產(chǎn)生無源型獨(dú)立逆變器或變頻器的輸出模塊。
第二種方案在VAA的電壓大于等于2vm時，去掉直流電源VBB。
權(quán)利要求
1.利用直流電源陽極串聯(lián)交流電源形成逆變電源的方法，第一種方法線路組成包括 交流電Vi、直流電源VAA、濾波電容Cl、互感器RL或負(fù)載R、輸出1、輸出2，其中交流電vi 的有效電壓為vO峰值電壓為vm，直流電源VAA的電壓大于等于交流電vi的峰值電壓vm， 線路組成特征是交流電vi的正極或負(fù)極和VAA的正極串聯(lián)，交流電vi的負(fù)極或正極和通過互感RL或負(fù)載R、濾波電容Cl、VAA的負(fù)極依次串行連接，其中互感RL或負(fù)載兩端分別連接輸出1和輸出2。
2.利用直流電源陽極串聯(lián)交流電源形成逆變電源的方法，第二種方法線路組成包括 交流電vi、直流電源VAA、VBB, VCC、濾波電容Cl、互感器RL或負(fù)載R、輸出1、輸出2，其中交流電vi的有效電壓為vO峰值電壓為vm，直流電源VAA的電壓大于等于交流電vi的峰值電壓vm，VBB等于VCC等于VAA，線路組成特征是交流電vi的負(fù)極或正極和VCC的正極串聯(lián)后VCC負(fù)極接互感或負(fù)載的一端；VBB和VAA串聯(lián)后形成的電池組正極接交流電vi 的正極或負(fù)極，VBB和VAA串聯(lián)后形成的電池組負(fù)極接濾波電容Cl、Cl接互感RL或負(fù)載， 其中互感RL或負(fù)載兩端分別連接輸出1和輸出2。
3.據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的利用直流電源陽極串聯(lián)交流電源形成逆變電源的方法，其特征是VAA正極和vi正極或負(fù)極之間可以直接接負(fù)載，組成非并網(wǎng)型逆變器。
4.據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的利用直流電源陽極串聯(lián)交流電源形成逆變電源的方法，其特征是Vi交流電由震蕩電路產(chǎn)生，由此產(chǎn)生無源型獨(dú)立逆變器或變頻器的輸出模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用直流電源陽極串聯(lián)交流電源形成逆變電源的方法，其特征是VAA的電壓大于等于2vm時，去掉直流電源VBB。
全文摘要
利用直流電源陽極串聯(lián)交流電源形成逆變電源的方法涉及一種制作逆變電源的方法，通過與現(xiàn)有的交流信號作對比把直流電能轉(zhuǎn)化為與交流信號同頻、同壓、同相或反相的交流電能的方法。包括交流電vi、直流電源VAA、濾波電容C1、互感器RL或負(fù)載R、輸出1、輸出2,其中交流電vi的有效電壓為v0峰值電壓為vm,直流電源VAA的電壓大于等于交流電vi的峰值電壓vm,線路組成特征是交流電vi的正極(或負(fù)極)和VAA的正極串聯(lián)，交流電vi的負(fù)極(或正極)和通過互感RL(或負(fù)載R)、濾波電容C1、VAA的負(fù)極依次串行連接，其中互感RL或負(fù)載兩端分別連接輸出1和輸出2,此逆變電源可實現(xiàn)同相、同頻、無諧波、高效率并網(wǎng)。
文檔編號H02M7/44GK102497122SQ20111037640
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月23日
發(fā)明者馮益安 申請人:馮益安