控制太阳能逆变器中使用的谐振转换器的方法和系统.pdf

《控制太阳能逆变器中使用的谐振转换器的方法和系统.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《控制太阳能逆变器中使用的谐振转换器的方法和系统.pdf（26页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。

1、(10)申请公布号 CN 102835011 A (43)申请公布日 2012.12.19 C N 1 0 2 8 3 5 0 1 1 A *CN102835011A* (21)申请号 201180010360.4 (22)申请日 2011.02.22 61/338,669 2010.02.22 US H02M 3/24(2006.01) (71)申请人佩特拉太阳能公司 地址美国新泽西州 (72)发明人马德胡约什 布鲁斯莫迪克 提提特拉斯达菲尔 荣丹克尔 纳舍尔库图特 (74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任 公司 11021 代理人王波波 (54) 发明名称 控制太阳能逆变器中使用的谐振。

2、转换器的方 法和系统 (57) 摘要 本发明提出了一种用于控制太阳能逆变器中 使用的谐振转换器的方法和系统。谐振转换器可 以按照一个或多个预定开关模式操作，一个或多 个预定开关模式包括但不限于：全电桥模式、半 电桥模式、脉宽调制模式、脉冲跳跃模式、以及AC 线路电压脉冲跳跃模式。该方法包括基于直流 (DC)电压源的电压和电流值以及太阳能逆变器 的输出产生基准电流。该方法还包括将基准电流 与感测电流相比较，其中感测电流是从太阳能逆 变器的输出中收集的。这之后，基于基准电流与感 测电流的比较来产生用于控制谐振转换器的操作 的多个驱动信号。其中谐振转换器的操作是通过 按照预定开关模式切换谐振转换器来。

3、控制的。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2012.08.21 (86)PCT申请的申请数据 PCT/US2011/000318 2011.02.22 (87)PCT申请的公布数据 WO2011/102910 EN 2011.08.25 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书10页 附图13页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 10 页 附图 13 页 1/2页 2 1.一种用于控制太阳能逆变器中使用的谐振转换器的方法，所述方法包括： 基于直流(DC)电压源的电压和电流值以及太阳能逆变器的输出产生AC电流； 将。

4、基准电流与感测电流相比较，其中所述感测电流是从太阳能逆变器的输出中收集 的； 基于基准电流与感测电流的比较来产生用于控制谐振转换器的操作的多个驱动信号， 其中谐振转换器的操作是通过按照一个或多个预定开关模式切换谐振转换器来控制的。 2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个预定开关模式包括以下至少一 个：全电桥模式、半电桥模式、脉宽调制模式、脉冲跳跃模式以及AC线路电压脉冲跳跃模 式。 3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述谐振转换器包括以下至少一个：一个或多个 电感器以及一个或多个电容器。 4.根据权利要求1所述的方法，其中，控制所述谐振转换器以产生第一AC电压。 5.根据权利要求。

5、1所述的方法，其中，产生基准电流还包括： (a)产生与最大功率点相对应的基准电流值；以及 (b)产生所述基准电流的波形。 6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述波形由锁相环(PLL)产生，所述PLL与AC电 网同步。 7.根据权利要求1所述的方法，还包括：通过改变谐振转换器的一个或多个预定开关 模式来控制来自DC电压源的电压。 8.根据权利要求1所述的方法，还包括：确定太阳能逆变器的输出的零交叉。 9.一种使用受控谐振转换器产生电力的方法，所述方法包括： 产生第一直流(DC)电压； 使用受控谐振转换器根据第一DC电压产生第一交流(AC)电压，所述受控谐振转换器 按照一个或多个预定开关模式操作。

6、； 对第一AC电压进行放大； 将放大的AC电压转换成经整流的DC电压；以及 将经整流的DC电压转换成第二AC电压，其中第二AC电压与AC电网频率同步。 10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述经整流的DC电压是经整流的DC正弦波。 11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述经整流的DC电压转换成第二AC电压是通 过展开器件执行的。 12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述展开器件按照以下至少之一操作：电网连 接模式和独立模式。 13.根据权利要求12所述的方法，其中，按照电网连接模式操作展开器件包括：确定交 变零交叉处展开器件的门控信号。 14.根据权利要求12所述的方法，其中，按照独立。

7、模式操作展开器件包括：将展开电流 与基准电流同步。 15.一种用于控制太阳能逆变器中使用的谐振转换器的系统，所述系统包括： 最大功率点跟踪(MPPT)计算模块，用于计算DC电压源的与最大功率点相对应的电压 和电流值，其中计算所述电压和电流值以产生基准电流； 权 利 要 求 书CN 102835011 A 2/2页 3 锁相环(PLL)行频整流器，用于产生基准电流的波形； 电流调节器，用于将基准电流与感测电流相比较，其中所述感测电流是从太阳能逆变 器的输出收集的；以及 调制器，基于基准电流与感测电流的比较来产生用于控制谐振转换器操作的多个驱动 信号，其中通过按照一个或多个预定开关模式切换谐振转换。

8、器来控制谐振转换器的操作。 16.根据权利要求15所述的系统，其中所述谐振转换器包括以下至少一个：一个或多 个电感器以及一个或多个电容器。 17.根据权利要求15所述的系统，还包括：第一门控驱动器，用于基于产生的驱动信号 来操作所述谐振转换器。 18.根据权利要求15所述的系统，还包括：零交叉检测器，用于产生针对太阳能逆变器 的展开器件的门控信号。 19.根据权利要求15所述的系统，还包括：第二门控驱动器，用于将太阳能逆变器的输 出与电网电压的频率同步。 权 利 要 求 书CN 102835011 A 1/10页 4 控制太阳能逆变器中使用的谐振转换器的方法和系统 技术领域 0001 本发明总。

9、体上涉及发电系统。更具体地，本发明涉及用于控制太阳能逆变器中使 用的谐振转换器的方法和系统。 背景技术 0002 谐振转换器是利用一个或多个LC电路将来自DC电压源的DC电压转换成正弦电 压和电流波形的电子谐振电路。典型地，这样的电路由于众多优点而广泛使用在电子工业 中。例如，谐振电路具有低开关损耗，并且具有较小的电磁干扰(EMI)。此外，这些电路能够 在非常高的开关频率下操作，这是由于这些电路对于主电力设备允许零电压和电流开关条 件。高开关频率操作有助于用小尺寸组件来代替体积大的磁组件，因此有助于减小电路的 总体尺寸。具体地，在电路操作在零电压和电流开关条件期间，电力设备仅在它们接通时传 导。

10、电，从而减小开关损耗。此外，极大地减少了由于EMI所引起的问题。 0003 典型地，太阳能逆变器需要以高效且低成本方式从太阳能产生电力。为此，这样的 太阳能逆变器操作使得它们是全功能且独立的单元或者是电网连接的(grid-connected)， 并且这样的太阳能逆变器也在不同的功率级下操作。为了在这种不同的功率级下操作，典 型地诸如电池、燃料电池或太阳能板等DC电源连接至太阳能逆变器。太阳能逆变器从DC 电源(太阳能板)产生AC电压，并且将电力传送至AC电网。 0004 在电网连接的太阳能逆变器中，将每个太阳能板DC电压转换成电网兼容的AC电 压。因此，附着至太阳能板的逆变器需要极高的电压转换。

11、比。由于高电压转换比，这种逆变 器的设计引起许多挑战。例如，典型的太阳能板具有20V平均电压，并且峰值电网电压大约 为340V。在实际情况下极难实现这种高转换比。此外，电网连接的太阳能逆变器需要在宽 范围的输入和输出电压下操作。为了实现这一点，不断地努力设计具有高效率和宽范围输 入操作电压的拓扑结构。克服上述限制的一个解决方案是在太阳能逆变器中使用谐振转换 器。公开了在这些太阳能逆变器中使用谐振转换器的少数解决方案在市场上是可用的。然 而，现有的解决方案遭受到诸如较低可靠性、较低效率和较高成本等缺点。此外，所述解决 方案由于现有太阳能逆变器的结构而消耗大量空间。 0005 考虑到上述原因，需要。

12、提供一种在太阳能逆变器中包括谐振转换器的改进拓扑结 构，以实现高可靠性、高效率和低成本。同样，改进的拓扑结构应当集中在配置太阳能逆变 器，使得消耗较少空间。此外，改进的拓扑结构与传统系统相比具有较低开关损耗和较少组 件。此外，所述拓扑结构应当集中在宽范围操作条件上有效率地控制谐振转换器。 发明内容 0006 本发明的目的是提供了一种用于控制太阳能逆变器中使用的谐振转换器的方法 和系统。 0007 本发明的另一目的是提供一种供太阳能逆变器使用的改进拓扑结构。优选地，所 述拓扑结构应该具有较小的开关损耗和较少的组件。 说 明 书CN 102835011 A 2/10页 5 0008 本发明的另一目。

13、的是提供一种供太阳能逆变器使用的拓扑结构，其中该拓扑结构 在变压器中产生正弦电流和电压。 0009 本发明的又一目的是提供一种供太阳能逆变器使用的拓扑结构，其中该拓扑结构 在宽负载范围上控制电路，并且在给定操作范围提供高效率。 0010 本发明的附加目的是使用受控谐振转换器来产生电力。 0011 本发明的实施例提供一种用于使用受控谐振转换器产生电力的方法。该方法包 括：产生第一直流(DC)电压，所述第一DC电压从DC电压源产生。这之后，使用受控谐振转 换器从第一DC电压产生第一交流(AC)电压。受控谐振转换器按照一个或多个预定开关模 式中操作。此后，对第一AC电压进行放大。第一AC电压由变压器。

14、放大。然后将放大的AC 电压转换成经整流的DC电压。最后，将经整流的DC电压转换成第二AC电压，其中第二AC 电压与AC电网频率同步。 0012 本发明的实施例提供一种用于控制太阳能逆变器中使用的谐振转换器的系统。谐 振转换器可以用于产生电力。该系统包括最大功率点跟踪(MPPT)计算模块、锁相环(PLL) 行频整流器、电流调节器以及调制器。MPPT计算模块计算DC电压源的与最大功率点相对 应的电压和电流值。计算该值以产生基准电流。此外，PLL行频整流器产生基准电流的波 形。此外，电流调节器将基准电流与感测电流相比较。感测电流是从太阳能逆变器的输出 收集的。此外，上述调制器基于基准电流与感测电流。

15、的比较来产生用于控制谐振转换器操 作的多个驱动信号。然后向门控驱动器提供产生的驱动信号。通过门控驱动器提供的驱动 信号，通过在一个或多个预定开关模式中切换谐振转换器来控制谐振转换器的操作。 0013 本发明的实施例提供了一种用于控制交流(AC)模块中使用的谐振转换器的方 法。该方法包括：基于直流(DC)电压源的电压和电流值以及太阳能逆变器的输出来产生 基准电流。这之后，将基准电流与感测电流相比较。从太阳能逆变器的输出收集感测电流。 一旦执行比较，产生用于控制谐振转换器的操作的多个驱动信号。基于驱动信号，通过按照 一个或多个预定开关模式来切换谐振转换器来控制谐振转换器的操作。预定开关模式的 各种。

16、示例可以包括但不限于：全电桥模式、半电桥模式、脉宽调制模式、脉冲跳跃模式、以及 AC线路电压脉冲跳跃模式。最后，受控谐振转换器可以用于产生电力。 附图说明 0014 在下文中结合附图描述本发明的各个实施例，提供附图用于说明本发明但不限制 本发明，其中相似的标记表示相似的元件，在附图中： 0015 图1示出了可以实践本发明各种实施例的太阳能逆变器的示例性逆变器电路； 0016 图2是示出了根据本发明实施例的谐振电路的控制器的一个或多个模块的框图； 0017 图3示出了根据本发明实施例的正常负载条件下相对于控制变量变化的调制器 输出变化； 0018 图4示出了根据本发明实施例的低负载条件下相对于控。

17、制变量变化的调制器输 出变化； 0019 图5a示出了描述根据本发明实施例的逆变器电路的高增益操作的电路图； 0020 图5b表示说明根据本发明实施例的逆变器电路的各个信号的时序图； 0021 图6a示出了根据本发明实施例的逆变器的低增益操作的电路图； 说 明 书CN 102835011 A 3/10页 6 0022 图6b是示出了根据本发明实施例的逆变器电路的各个信号的时序图； 0023 图7a是根据本发明实施例的按照脉宽调制模式操作的谐振转换器的时序图； 0024 图7b是根据本发明实施例的按照脉冲跳跃模式中操作的谐振转换器的时序图； 0025 图7c是根据本发明实施例的按照AC电压脉冲跳。

18、跃模式操作的谐振转换器的时序 图； 0026 图8是根据本发明实施例的用于控制在太阳能逆变器中使用的谐振转换器的流 程图；以及 0027 图9示出了根据本发明实施例的使用受控谐振转换器产生电力的流程图。 0028 本领域技术人员应认识到为了简要和清楚示意附图中的元件，以帮助进一步理解 本发明的实施例，并不意在以任何方式限制本发明的范围。 具体实施方式 0029 图1示出了可以实践本发明各个实施例的太阳能逆变器的示例性逆变器电路 100。逆变器电路100包括电桥逆变器102、谐振储能电路(resonant tank circuit)104、 变压器106、电桥整流器108、展开器件(unfold。

19、er device)110、控制器112和DC/DC谐振转 换器114。逆变器电路100配置有输入DC电压V dc 。输入DC电压V dc 可以从各种源产生，所 述各种源例如但不限于太阳能板、一个或多个太阳能光伏电池、燃料电池、电池、超级电容 器以及其他DC电源。根据本发明实施例，输入电压也可以称作第一DC电压。DC/DC谐振转 换器114在下文中可以称作谐振转换器/谐振电路。 0030 电桥逆变器102由一个或多个电源开关S1、S2、S3和S4(统称为开关，即S1-S4) 形成。电源开关S1-S4可以是全可控半导体开关，例如，金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET)。根据本发明一个实施。

20、例，可以选择半导体开关，以与传统系统相比具有较小阻抗 和和较少门控电荷(gate charge)，用于更好地效率。此外，可以选择谐振电路的电感器L s 具有极低损耗或极高Q因子。每个电源开关S1-S4分别包括一个或多个反并联二极管D1、 D2、D3和D4(统称为二极管D1-D4)。反并联二极管D1-D1表示在电源开关S1-S4内包含的 寄生元件。 0031 如图1所示，谐振储能电路104由电感器L s 、电容器C s 和电容器C p 形成。电感器 L s 与电容器C s 串联连接，并且与电容器C p 并联连接。根据本发明的另一实施例，电感器L s 可以与电容器C s 串联连接，并且该配置已知为。

21、是串联谐振结构。根据本发明另一实施例， 电感器L s 可以与电容器C p 串联连接，电容器C p 与变压器串联连接，并且该组合还可以与电 容器C s 串联连接。如图1所示。根据本发明另一实施例，电感器L s 可以与电容器C s 和电 感器L p (图1中未示出)串联连接。该组合还可以并联连接在变压器的初级线圈两端(LLC 谐振)。 0032 根据本发明各个实施例，本文描述了谐振储能电路104的组件的各种设计。在一 个实施例中，空心磁芯和有间隙的铁氧体磁芯可以用于设计谐振电感器L s 和电感器L p 。在 另一实施例中，分布有空隙的环面形状传统铁氧体磁芯可以用于设计谐振电感器L s 和电感 器L。

22、 p 。这里，均匀地分布空隙，使得显著减小磁芯损耗。在另外的实施例中，可以使用一个 或多个陶瓷或薄膜电容器的组合来设计电容器C s 和C p 。在本发明的再一实施例中，可以使 用聚丙烯薄膜电容器的组合来设计电容器C p 和C s 。这样的电容器具有非常低的损耗，并且 说 明 书CN 102835011 A 4/10页 7 在温度和电压范围上显示出稳定的电容量。 0033 尽管使用L s C s C p 无源元件来形成逆变器电路100中的谐振储能电路104，但是在不 以任何方式背离本发明范围的前提下，对于本领域技术人员而言显而易见的是谐振储能电 路104还可以使用其他可能的无源元件集合(例如，L。

23、LC)来形成。 0034 如图中所示，变压器106通过其初级线圈连接至谐振储能电路104，并且根据电桥 逆变器102的开关来将电力传送至负载。变压器的次级线圈连接至电桥整流器108的二极 管D5-D8(如图1所示)。根据本发明的实施例，变压器106可以是中心抽头变压器。 0035 变压器106可以具有与最大AC输出到最小DC输入电压的一半相等的匝数比。根 据本发明的实施例，变压器106可以具有与最大AC束电压到最小DC输入电压二倍相等的 匝数比。变压器106的匝数比可以根据如图1所示的逆变器电路100的结构而变化。 0036 如图1所示，电桥整流器108由二极管D5、D6、D7和D8(统称为二。

24、极管，即D5-D8) 形成。展开器件110由示作S5、S6、S7和S8的一个或多个开关(统称为开关，即D5-D8)形 成。 0037 根据本发明的实施例，根据变压器结构，电桥整流器108可以由两个二极管或四 个二极管形成。根据本发明的实施例，展开器件110可以使用两个MOSFET或四个MOSFET 形成。 0038 根据本发明的实施例，电桥逆变器104、谐振储能电路104、变压器106和电桥整流 器108一起形成DC/DC谐振转换器114。DC/DC谐振转换器114将第一DC电压(V dc )转换 成第一AC电压，将第一AC电压放大并然后转换成具有经整流的正弦波形的第二DC电压。 经整流的正弦。

25、DC电压也被称作脉动DC电压。此外，图1示出了连接至电桥整流器108的 输出的电容器C。电容器的功能是从第二DC电压中滤除开关频率谐波。然后将电容器C两 端的电压导引至展开器件110，展开器件110将具有经整流的正弦波形的第二DC电压转换 成被同步的第二AC电压，以向AC电网源提供输入。因此明显地，通过在输出AC电网电压 频率下开关来操作展开器件110。对于本领域技术人员显而易见的是，任何适合的可控开关 可以用于将交变半周期上的经整流的DC电压波形展开到AC源中。例如，开关S5-S8可以 是MOSFET、双极结型晶体管(BJT)等。 0039 根据本发明的实施例，太阳能逆变器可以按照一个或多个。

26、预定连接模式操作。预 定连接模式可以是但不限于独立模式和电网连接模式。当太阳能逆变器被约束在电网连接 模式下时，感测AC电网上的AC电压，并且从感测AC电压的交变零交叉中得出门控信号。当 太阳能逆变器按照独立模式操作时，将开关S5-S8与图2中所示的锁相环(PPL)所产生的 基准电流波形同步。 0040 此外，图1的控制器112产生多个驱动信号，将多个驱动信号进一部提供给DC/DC 谐振转换器114。DC/DC谐振转换器114的输出随着驱动信号的开关频率的改变而变化，并 且还通过在轻负载条件或低输出电压下改变脉宽而改变。以下结合图2说明控制器112的 详细工作。 0041 根据本发明实施例，如。

27、上所述的逆变器电路100可以是太阳能逆变器的一部分。 在太阳能逆变器中，输入连接至DC电压源(V dc )。根据本发明的另一实施例，太阳能逆变器 可以独立使用，以从DC电压源V dc 产生AC输出。根据本发明的另一实施例，多个太阳能逆 变器可以彼此并联连接，并且可以向负载(例如，建筑物/家庭)的电供应提供每个太阳能 说 明 书CN 102835011 A 5/10页 8 逆变器的输出。 0042 在操作期间，DC/DC谐振转换器114的电桥逆变器102按照一个或多个预定开关 模式操作。一个或多个预定开关模式可以包括但不限于：全电桥模式、半电桥模式、脉宽调 制模式、脉冲跳跃模式以及AC线路电压脉。

28、冲跳跃模式。DC/DC谐振转换器114可以简单地 被称作谐振转换器。基于在展开器件110的输出处产生经整流的正弦包络期间所需的增 益，谐振转换器可以按照预定开关模式操作。当输入DC电压低并且要求产生的输出电压高 (从输出到输入电压的增益要求较高)时，那么转换器按照全电桥模式操作。在同一电路 中，当增益要求由于可用于太阳能板的较高电压输入以及需要较低输出电压(从输出到输 入的低电压增益)而改变，那么转换器按照半电桥模式操作。在正弦波(正弦包络)的峰 值期间，谐振转换器按照全电桥模式操作。当增益落在器峰值一半以下时，电桥逆变器102 的电源开关之一关断。例如，如果S4接通并且S3关断，则谐振转换器。

29、/电路按照半电桥模 式操作。 0043 此外，控制器112通过产生可变开关频率来控制逆变器电路110的增益，可变开关 频率将谐振转换器切换为按照以上开关模式中的至少一种模式操作。在每个上述开关模式 中，存在电桥逆变器102的四种开关结构，结合图5a、6a的电路和图5b和6b的时序图详细 描述这四种开关结构。 0044 根据本发明的实施例，本发明的方法可以实现用于但不限于微逆变器和串型逆变 器(string inverter)。微逆变器包括每个太阳能板一个逆变器，而串型逆变器包括用于多 个太阳能板的一个逆变器。 0045 如上所述的本发明有助于使用具有控制技术的太阳能逆变器中的负载谐振转换 器，。

30、该控制技术提供宽范围的负载和输入电压。本发明的控制技术在宽范围的负载变化下 提供精确的电压控制。此外，通过零电压开关或“软开关”技术来实现针对太阳能逆变器 的高效率操作。在使用零电压开关技术的电路操作期间，接通电源开关S1-S4，以提供变压 器中能量的电流流经路径。通过使用适当的开关频率和电源开关S1-S4的反并联二极管 D1-D4，在这些开关接通之前在电源开关上保持零电压。使用负载谐振电路有助于太阳能逆 变器的DC/DC谐振转换器在LC储能电路的谐振频率以上操作。在谐振操作中，开关频率的 增加引起变压器两端电压的降低。提供用于太阳能逆变器的改进技术具有比传统系统更小 的开关损坏以及比传统系统。

31、中所使用的更少数目的组件。 0046 对于本领域普通技术人员而言，应当理解使用谐振转换器不仅限于太阳能逆变 器。可以存在使用和控制的谐振转换器的许多其他可能系统。 0047 图2是示出了根据本发明实施例的谐振电路114的控制器112的一个或多个模 块的框图。如上所述，逆变器电路100包括DC/DC谐振转换器114、展开器件110以及控制 器112。为了进一步详细描述，控制器112包括最大功率点跟踪(MPPT)计算模块202、锁相 环(PLL)行频整流器204、电流调节器206、调制器208、第一门控驱动器210、零交叉检测器 212以及第二门控驱动器214。 0048 控制器112向逆变器电路。

32、100提供控制，并且提供驱动DC/DC谐振转换器114按 照预定开关模式操作的调节，如上所述。控制操作通过感测展开器件110的输出处的电流 I sens 而开始。向电流调节器206提供所述电流I sens ，电流调节器206将感测电流I sens 与基 准电流I set 相比较。通过MPPT计算模块202计算参考电流I set 的幅度/值。MPPT计算模 说 明 书CN 102835011 A 6/10页 9 块202计算来自DC电压源(例如，太阳能板)的输入电压和电流并将该输入电压和电流锁 定到其最大功率点(或值)。此外，从PLL行频整流器204产生基准电流I set 的波形。此 外，PLL。

33、行频整流器204从AC电网接收来自AC线路电压的输入信号。PLL行频整流器204 锁定供应的AC线路电压的相位，并且产生基准信号的波形。分别通过乘法器(如图2中所 示)将由MPPT计算模块202和PLL行频整流器204所产生的幅度和波形相乘，产生基准电 流I set 。对于本领域技术人员而言显而易见的是基准电流是流经负载的期望电流。 0049 还可以将基准电流I set 和感测电流I sens 施加到电流调节器206，电流调节器206将 感测电流I sens 与基准电流I set 相比较，在输出处提供经调节电流。随后，向调制器208提供 从电流调节器206产生的输出。调制器208产生包括占空比。

34、1信号、占空比2信号、频率信 号和脉冲跳跃信号在内的输出信号。根据本发明的实施例，占空比1信号是包括S1和S2 在内的开关源的第一开关引线(leg)的占空比。占空比2信号是包括S3和S4在内的开关 源的第二开关引线的占空比。此外，频率信号表示输入电桥的开关频率，并且脉冲跳跃信号 用于在极低输出功率下产生脉冲跳跃。预定开关模式的组合可以用于操作谐振转换器114， 从而高效率地产生输出。将调制器208的输出提供给第一门控驱动器210，如上所述第一门 控驱动器210控制开关S1-S4按照一个或多个开关模式操作。此外，以下更详细地描述谐 振转换器的预定操作开关模式。 0050 图3示出了根据本发明实施。

35、例的正常负载条件下相对于控制变量变化的调制器 输出变化。图3示出了占空比1信号、占空比2信号和频率信号。按照全电桥模式、半电桥 模式和脉宽调制模式针对控制变量来绘制所述信号。控制变量可以是电流和电压中的至少 一个。 0051 图4示出了根据本发明实施例的低负载条件下相对于控制变量的调制器输出的 另一变化。图4示出了脉冲跳跃信号、占空比1信号、占空比2信号和频率信号。按照全电 桥模式、半电桥模式、脉宽调制模式、脉冲跳跃模式和AC线路电压脉冲跳跃模式针对控制 变量绘制这些信号。 0052 根据本发明的各个实施例，这里定义了谐振转换器100的预定开关模式。在全电 桥模式中，开关S1-S4中的每一个是。

36、可操作的，并且针对顶部开关(例如，S1)和底部开关 (例如，S4)实现的占空比接近50。在图5a和图5b中示出了按照全电桥模式的操作和 开关的门控序列。 0053 在半电桥模式中，开关S2保持关断，并且开关S3保持接通，使得电桥逆变器102 与半电桥转换器类似地操作。按照这种模式针对S1和S4的操作而实现的占空比接近50。 在图6a和图6b中示出了按照半电桥模式的操作和开关门控序列。 0054 在AC线路电压脉冲跳跃模式中，谐振转换器在一些线电压周期内完全关断。这增 加了轻负载的效率。 0055 图5a是示出了根据本发明实施例的逆变器电路的高增益操作的电路图。典型地， 高增益操作包括逆变器电路。

37、(即，502、504、506和508(统称为502-508)的四个操作开关 结构。 0056 当按照第一开关结构502操作时，电源开关S1和S4接通。因此，电流流经电源开 关S1、电感器L s 、电容器C s 、电源开关S4，并且返回至电源。在电桥逆变器102按照第二开 关结构504操作期间，所有电源开关S1-S4关断，并且电流不受约束地流经二极管D2和D3。 说 明 书CN 102835011 A 7/10页 10 按照第三开关结构506时，电源开关S2和S3接通，并且电流流经电源开关S3、电容器C s 、 电感器L s 和电源开关S2。由于电源开关S2和S3两端的电压由于流经二极管D2和D。

38、3的 电流传导(按照第二开关结构504的操作)而为零，因此电源开关S2和S3在按照第三开 关结构接通的时刻具有零接通损耗。 0057 最后，在按照第一开关结构508的操作期间，所有四个电源开关S1-S4都关断，并 且电流流经二极管D4、电感器L s 和二极管D1。对于本领域技术人员显而易见的是，电桥逆 变器102的操作按照四个开关配置502-508中如所述继续，以在每个开关周期内提供高增 益输出。此外，电源开关S1和S4两端的电压在每个开关周期时间交变。例如，在四个开关 配置502-508中以上操作完成之后，在下个开关周期期间，电源开关S1和S4两端的电压变 为零。 0058 图5b表示示出了。

39、根据本发明实施例的逆变器电路的各种信号的时序图。所述时 序图包括第一信号510、第二信号512和第三信号514的表示。 0059 每个电源开关S1和S4两端的门控电压统称为V g1 -V g4 。第一信号510示出了逆变 器电路100按照第一开关结构502的操作期间(其间电源开关S1和S4接通)电源开关S1 和S4两端的门控电压V g1 和V g4 。类似地，第二信号512示出了在逆变器电路100按照第三 开关结构506的操作期间(其间，电源开关S2和S3接通)分别电源开关S2和S3两端的 门控电压V g2 和V g3 。第三信号514示出了电流波形I I ，以及表示提供给变压器106的初级 。

40、线圈的电压V AB 的脉冲流。电压V AB 是第一信号510的电压与第二信号512的电压之间的 差。此外，电流波形I I 是与逆变器电路100的四个操作开关结构502-508相对应地产生的 AC波形。电流波形I I 是变压器106两端的时变电流。 0060 第三信号514中所示的电压脉冲流和电流波形I I 是基于四个操作开关结构 502-508。例如，按照第一开关结构502期间，当电压开关S1和S4导通时，变压器106两端 的电压上升至V p 。电源开关两端的电流在正周期中上升并且流动。此外，按照第三开关结 构506期间，当电源开关S2和S3导通时，变压器106两端的电压和电流在相位上交变；但。

41、 是具有相同幅度。当电路按照第二开关结构504和第四开关结构508操作时，寄生电流分 别流经反并联二极管D2-D3和D1-D4。因此，在接通时刻(按照第一开关结构502和第三开 关结构506期间)，电源开关具有零接通损耗。 0061 图6a示出了逆变器的低增益操作的电路图。典型地，低增益操作包括逆变器电路 (即，602、604、606和608)(统称为602-608)的四个操作开关结构。 0062 按照第一开关结构602操作期间，电源开关S1和S4接通。因此，电流流经电源开 关S1、电感器L s 、电容器C s 、电源开关S4，并且返回至电源。此外，在电桥逆变器102按照第 二开关结构604操。

42、作期间，电源开关S1、S2和S3关断，并且电源开关S4保持接通。电流不 受约束地流经二极管D2、电感器L s 、电容器C s 和电源开关S4。按照第三开关结构606时， 电源开关S2和S4接通，而电源开关S1和S3关断。电流流经电源开关S2、S4、电容器C s 和 电感器L s 。由于电源开关S2两端的电压由于流经二极管D2的电流的传导而为零，因此按 照第二开关结构604的操作期间，电源开关S2在按照开关结构608的操作期间在接通时刻 具有零接通损耗。 0063 最后，按照第四开关结构608的操作期间，电源开关S1、S2和S3关断，并且电源开 关S4保持接通。电流流经电源开关S4和二极管D1。。

43、对于本领域技术人员而言显而易见的 说 明 书CN 102835011 A 10 8/10页 11 是，电桥逆变器102的操作按照四个开关结构602-608如所述继续，以在每个开关周期内提 供低增益输出。此外，电源开关S1两端的电压在每个开关周期时间交变。例如，在按照四 个开关结构602-608完成以上操作之后，在下个开关周期期间，电压在电源开关S1两端变 为零。 0064 图6b是示出了根据本发明实施例的逆变器电路的各个信号的时序图。所述时序 图包括第一信号610、第二信号620和第三信号614的表示。 0065 每个电源开关S1、S2、S3和S4两端的门控电压分别称作V g1 、V g2 、。

44、V g3 和V g4 。第一 信号610示出了太阳能逆变器100的逆变器电路按照第一开关结构602操作期间(其间电 源开关S1和S4接通)电源开关S1两端的门控电压V g1 。类似地，第二信号612示出了在逆 变器电路100按照第三开关结构606操作期间(其间，电源开关S2和S4接通)电源开关 S2两端的门控电压V g2 。第三信号614示出了电流波形I I ，以及表示提供给变压器106的初 级线圈的电压V AB 的脉冲流。电压V AB 是第一信号610的电压与第二信号612的电压之间的 差。此外，电流波形I I 是与逆变器电路100的四个操作开关结构602-608相对应地产生的 AC波形。电。

45、流波形I I 是变压器106两端的时变电流。 0066 第三信号614中所示的电压脉冲流和电流波形I I 是基于四个操作开关结构 602-608。例如，在第一开关结构602期间，当电源开关S1和S4导通时，变压器106两端的 电压上升至V p 。电源开关两端的电流在正周期中上升并且流动。在第三开关结构606期间， 当电源开关S2和S4导通时，变压器106两端的电压和电流在相位上交变；但是具有相同幅 度。此外，当电路按照第二开关结构604和第四开关结构608操作时，寄生电流分别流经反 并联二级D2和D1。因此，在接通时刻(在第一开关结构602和第三开关结构606期间)， 电源开关具有零接通损耗。。

46、 0067 图7a示出了根据本发明实施例的谐振转换器按照脉宽调制模式操作的时序图。 所述时序图示出为表示第一信号702、第二信号704、第三信号706和第四信号708。 0068 每个电源开关S1、S2、S3和S4两端的门控电压称作与图7a中的信号702、704、706 和708相对应的V g1 、V g2 、V g3 和V g4 。 0069 图7b是根据本发明实施例的谐振转换器按照脉冲跳跃模式和半电桥模式操作的 时序图。时序图示出了第一信号710、第二信号712、第三信号714、第四信号716和脉冲跳 跃信号718。 0070 每个电源开关S1、S2、S3和S4两端的门控电压称作与图7b中。

47、的信号710、712、714 和716相对应的V g1 、V g2 、V g3 和V g4 。此外，在半电桥模式中施加脉冲跳跃信号718。 0071 图7c是根据本发明实施例的谐振转换器按照AC电压脉冲跳跃模式和全电桥模式 操作的时序图。时序图示出了第一信号720、第二信号722和脉冲跳跃信号724。 0072 每个电源开关S1-S4两端的门控电压被称作与图7b中的信号710、712、714和716 相对应的V g1 、V g2 、V g3 和V g4 。此外，在半电桥模式中应用脉冲跳跃信号718。 0073 图7c是根据本发明实施例的谐振转换器在AC电压脉冲跳跃模式和全电桥模式下 操作的时序。

48、图。时序图示出了第一信号720、第二信号722和脉冲跳跃信号724。 0074 每个电源开关S1-S4两端的门控电压统称为V g1 -V g4 并且与信号720相对应。此 外，每个电源开关S2-S3两端的门控电压统称为V g2 -V g3 并且与信号722相对应。如图7a所 示，所述电路按照脉宽调制模式操作。门控信号的脉宽响应于控制变量而改变。如果需要 说 明 书CN 102835011 A 11 9/10页 12 较低电流输出，则所述电路按照半电桥模式操作。所述门控是频率受控和/或脉宽受控的。 0075 根据本发明实施例，当要求在极低功率下操作电路时，所述电路按照脉冲跳跃模 式操作。当脉冲跳。

49、跃信号高时，电桥开关S1、S2、S3和S4继续它们的正常操作，例如，开关 按照半电桥模式或全电桥模式操作。当脉冲跳跃信号低时，那么开关S1、S2、S3和S4关断。 这按照低功率输出模式节电。此外，参照信号720和722，按照全电桥模式施加脉冲跳跃信 号724。 0076 图8是示出了根据本发明实施例的用于控制太阳能逆变器中使用的谐振转换器 的方法的流程图。谐振转换器可以包括一个或多个电感器、一个或多个电容器以及电感器 和电容器的组合。 0077 首先，在802处，基于直流(DC)电压源的电源和电流值以及太阳能逆变器输出产 生基准电流。所述基准电的流值与最大功率点相对应。最大功率点是DC电压源操作于以 确保从DC电压源输出最大功率的值。此外，通过PLL行频整流器204产生基准电流的波 形。PLL行频整流器204与AC电网同步。然后，在804处，将基准电流与感测电流相比较。 在执行比较之后，在806处，调制器208产生驱动信号以控制谐振转换器的操作。通过将谐 振转换器。