逆變器、供電系統和減小供電系統中的漏電流的方法
2023-05-27 10:51:11
專利名稱：逆變器、供電系統和減小供電系統中的漏電流的方法
技術領域：
本發明涉及逆變器，供電系統和減小供電系統中的漏電流的方法。具體涉及減小供電系統中的漏電流，該供電系統把例如是有地電容(接地電容)的太陽能電池的直流(DC)電輸出轉換成交流(AC)電。
圖6畫出了連接到常規商業電源系統的太陽能發電系統的結構的實例。太陽能太池陣列1是串聯-並聯-連接的太陽能電池模塊組合而成的，它供給規定的電壓和電流。太陽能電池陣列1輸出的DC電輸入到逆變器2，它把DC電轉換成AC電。AC電經地漏斷路器30進入商業AC電系統3。
為能得到更高的效率，更小的尺寸，更輕的重量和更低的價格的現代太陽能發電系統，對非絕緣型的無隔離變壓器的所謂無變壓器的逆變器的使用日益增加。圖6畫出了這種配置的一個實例，它是由斬波電路和橋電路組合構成的。更具體地，系統包括主電路，諸如輸入平滑電容器6，斬波型轉換器電路7，中間平滑電容器8，橋型逆變器電路9，互連反應器(聯動反應器)10和互連繼電器(聯動繼電器)11；各種檢測電路，如用於檢測逆變器2的輸入電壓的輸入電壓檢測器12，和用於檢測中間平滑電容器的電壓的中間電壓檢測器13，和根據來自檢測器的信號控制主電路的控制器14。
用輸入電壓控制器15調節輸入電壓，用公知的的MPPT控制得到預定的目標輸入電壓Vi』，調節後的電壓輸入到轉換器電路驅動器16，由此產生驅動轉換器電路7中的開關元件7Q的PWM信號。用PWM信號驅動開關元件7Q，按輸入電壓保持恆定的方式進行控制。還控制中間電壓，以得到高於要輸送到商業電系統的AC電壓峰值的預定電壓。
地電漏斷路器30和逆變器2之間設置用戶邊線路。地電漏斷路器30通過檢測接地故障電流讀出用戶處的接地故障，和中斷用戶和外部之間的連接，按此方式，使故障的影響不會延伸到用戶外的商業AC電系統3。
太陽能電池陣列1的面積大，所以有地電容4。儘管用構成材料把多個模塊集成在一起，而且已開發出厚度減小了的模塊作為構成太陽能電池陣列1的太陽能電池模塊，但也存在金屬板(導電材料)用作增強材料，以及金屬板疊瓦狀蓋在下層材層上的情況。由於太陽能電池和金屬板之間隔開一個短的距離在大範圍內彼此相對，因而，很多情況下，接地電容4大。而且，如果下雨引起的溼氣等附著在太陽能電池模塊表面上，溼氣也會產生接地電容4。
太陽能電池陣列1的地電容4大的情況下，和逆變器2是無變壓器型的情況下，如果由於某些原因造成太陽能電池陣列1的對地電位波動，接地故障電流將在地電容4，電阻元件5，地，商業AC電系統3，漏電斷路器30和逆變器2組成的通路中產生漏電流。該漏電流的值隨地電容4的增大而增大。
如果，該漏電流值超過漏電斷路器30中檢測到的閾值，那麼，漏電斷路器30運行，無論用戶處是否發生接地故障，都將切斷用戶電源。
該缺陷不限於太陽能發電系統。如果諸如電池或燃料電池的用電源產生DC電的發電系統中地電容(接地雜散電容)變得太大，就會出同樣的缺陷。
本發明的另一目的是，減小把有地電容的DC電源輸出轉換成AC電的供電系統中的漏電流。
本發明的又一目的是提供減小有非絕緣型逆變器的供電系統中的漏電流的方法。
按本發明的第一方案，提供非絕緣型逆變器，把DC電轉換成AC電並將AC電輸出到有中性接地點的單相三線AC電源系統，以達到上述的各個目的。非絕緣型逆變器包括轉換器電路，用於升高從兩端進入的DC電壓；逆變器電路，用於把由轉換器電路升高了的DC電壓轉換成交流電流；檢測器，用於檢測在各終端產生的接地電壓的AC分量；和控制器，它根據檢測器的輸出，減小輸入到逆變器電路的DC電壓的AC分量。
按本發明的第二方案，為達到上述目的和其它目的，提供一種非絕緣型逆變器，用它把DC電轉換成AC電，把AC電輸出到有中性接地點的單相三線AC電系統，該非絕緣型逆變器包括轉換器電路，用於升高進入的DC電的電壓；逆變器電路，用它把由轉換器電路升高的DC電壓轉換成交變電流；中間平滑電容器，它設在轉換器電路和逆變器電路之間；第1檢測器，用於檢測輸入到轉換器電路的DC電壓中的AC分量；第2檢測器，用於檢測中間平滑電容器兩端的電壓中的AC分量；和控制器，用於按使第1和第2檢測器檢測的兩個AC分量同步的方式控制輸入到轉換器電路的DC電壓。
因此，按本發明的第一方案，提供一種非絕緣型逆變器，它有升高從兩端進入的DC電壓的轉換器電路；和把由轉換器電路升高了的DC電壓轉換成交變電流的逆變器電路；DC電轉換成AC電，之後，AC電輸出到有中性接地點的單相三線AC電系統，其中，檢測兩端中每一端中產生的接地電壓的AC分量，根據檢測結果，減小進入逆變器電路的DC電壓中的AC分量。
該配置的結果是，包含在輸入到轉換器的DC電中的AC分量(紋波)在輸入端附近消失，並能減小漏電流。
按本發明的另一方案，提供一種非絕緣型逆變器，它有升高輸入的DC電壓用的轉換器電路；把由轉換器電路升高了的DC電壓轉換成交變電流用的逆變器電路；和設在轉換器電路和逆變器電路之間的中間平滑電容器；DC電轉換成AC電，之後，AC電輸出到有中性接地點的單相三線AC電系統，其中，檢測輸入到轉換器電路的DC電壓中的AC分量和中間平滑電容器兩端的電壓中的AC分量，按同步兩個AC分量的方式控制進入轉換器電路的DC電壓。
按該配置，使輸入電壓中的紋波分量和中間平滑電容電壓中的紋波分量大致相等，結果，能使中間平滑電容器電壓中的紋波引起的外流漏電流變成0。
一種供電系統能達到上述目的的和其它目的，所述供電系統包括有地電容的DC電源，和上述的逆變器。
而且，按本發明第三方案，為達到上述目的和其它目的，提供減小有非絕緣型逆變器的供電系統中的漏電流的方法，所述非絕緣型逆變器包括用於升高從兩端進入的DC電壓的轉換器電路；和把由轉換器電路升高了的DC電壓轉換成交變電流用的逆變器電路，逆變器把DC電轉換成AC電，和把AC電輸出到有中性接地點的單相三線AC電系統，該方法包括以下步驟檢測在兩端中的每一端產生的接地電壓中的AC分量，根據檢測結果，減小輸入到逆變器電路的DC電壓中的AC分量。
而且，按本發明第四方案，為達到本發明的上述目的和其它目的，提供減小有非絕緣型逆變器的供電系統中的漏電流的方法，非絕緣型逆變器包括用於升高進入的DC電壓的轉換器電路；把由轉換器電路升高的DC電壓轉換成交變電流用的逆變器電路；和設在轉換器電路和逆變器電路之間的中間平滑電容器。逆變器把DC電轉換成AC電，之後，AC電輸出到有中性接地點的單相三線AC電系統中。該方法包括以下步驟檢測輸入到轉換器電路的DC電壓中的AC分量和中間平滑電容器兩端的電壓中的AC分量，按同步兩個AC分量的方式控制輸入到轉換器電路的DC電壓。
通過以下結合附圖的描述，本發明的其它特徵和優點將會更清楚，附圖中相同或相似的部分用相似的參考數字指示。
圖1是按本發明的供電系統的第1實施例的結構示意圖；圖2是圖1所示實施例中接地AC電壓的分布曲線圖；圖3是按本發明供電系統第2實施例的結構示意圖；圖4是按本發明供電系統第3實施例的結構示意圖；圖5A至5C是按第3實施例的地電容，接地AC電壓和漏電流的分布曲線圖；和圖6是現有太陽能發電系統的結構示意圖。
圖1是按本發明供電系統的第1實施例的結構示意圖。圖1中與結合現有技術描述的圖6所示類似的元件用相似的參考數字指示。
本實施例中的系統包括太陽能電池陣列1，逆變器2和AC電系統3。太陽能電池陣列1的輸出連接到逆變器2的輸入端，逆變器2的輸出端連接到AC供電系統3。
按要產生適合於逆變器2的輸入電壓的電壓作為輸出電壓的方式，把多個太陽能電池模塊1a到1x串聯起來(即串聯成太陽能電池串)，由此構成太陽能電池陣列1。不用說，如果得到了規定電壓，即使是單個太陽能電池模塊也就足夠了。儘管沒畫出，也能以串-並聯方式組合多個太陽能電池串構成太陽能電池陣列1。如上所述，即使DC電源不是太陽能電池陣列1，例如是燃料電池，或蓄電池，也能用本發明。
太陽能電池陣列1有地電容4。多個太陽能電池模塊1a至1x中的每個模塊的地靜電容量用4a到4x表示。5是電阻元件，它是與包含在地電容4中的地表面相關的接地電阻。
如果AC電系統3是有兩根對稱的不接地線和有中性接地點的單相三線型系統，也能用本發明。
逆變器2的主電路是輸入平滑電容器6，轉換器電路7，中間平滑電容器8，逆變器電路9，聯動反應器10和聯動繼電器11。
轉換器電路7包括升高反應器7L；為了控制功率或電流等/升高的比值而執行轉換操作的開關元件7Q；和防止從轉換器輸出到輸入邊的電流反轉的二極體D。轉換器電路7是所謂的斬波升高型電路。儘管開關元件7Q可用諸如MOSFET的自滅式元件，但開關元件7Q是用圖1中的IGBT。
逆變器電路9構成為由4個開關元件9Q1至9Q4構成的全橋電路。儘管圖1中IGBT用作開關元件9Q1至9Q4，但也能用自滅元件，如MOSFET。
聯動反應器10對稱地放在兩根輸出線中，從轉換電壓輸出平穩的交流電流。
逆變器2停止工作時，聯動繼電器11斷開到AC電系統3的連接。
輸入電壓檢測器12檢測加到逆變器的電壓，向控制器14輸出輸入電壓檢測信號。
中間電壓檢測器13檢測中間平滑電容器8的電壓，並向控制器14輸出中間電壓檢測信號。
控制器14根據輸入電壓檢測信號、中間電壓檢測信號和圖中沒畫出的檢測信號控制逆變器2的運行，按這些檢測信號的狀態執行轉換器電路7、逆變器電路9和聯動繼電器11的轉換控制。而且，控制器14進行升高控制，輸出波形控制，開始/停止控制，MPPT控制，柵連接保護功能和逆變器保護功能，這通常用於逆變器中。
除這些功能外，按本實施例的控制器有抑制漏電流用的輸入紋波控制器17，和轉換器輸出計算器18。可用諸如CPU，DSP，存儲器和輸入/輸出單元的數字電路和模擬電路構成控制器14。近年來，對容量提高了的低價CPU和DSP可用軟體進行各種控制。其優點是尺寸小，價格低和設計自由度大。
通過調節轉換器電路7和逆變器電路9的運行來控制輸入和輸出電壓。
本發明的逆變器2中的轉換器電路7和逆變器電路9的電路結構不限於圖1所示結構。只要逆變器的輸出能到接地的AC電系統的對稱的不接地線，只要逆變器有其輸入和輸出不隔開的轉換器電路和對稱的逆變器電路，只要接對地電位在逆變器電路輸入邊是理想的電容器時是常數，就足夠了。
根據輸入電壓和中間電壓，發現圖1中所示逆變器的輸入邊上的接對地電位有以下關係式負邊上的線對地電位VB＝-(中間電壓)/2正邊上的線對地電位VA＝-(中間電壓)/2+(輸入電壓)通常，運行中的輸入電壓和中間電壓基本不變。但是，要知道，如果中間電壓產生了紋波電壓2Vr，則在對地電位VA和VB中會產生負相位紋波電壓-Vr，即，接對地電位將出現波動。
相反，可以理解，通過控制輸入電壓，以獲得與中間電壓相同的紋波電壓2Vr，正邊上的線對地電位VA會產生與負邊上的線對地電位VB的紋波電壓-Vr相位相反的對地電位波動+Vr。
圖2是對地電位中的該波動曲線圖。其中，水平軸畫出了太陽能電池陣列1中太陽能電池模塊的位置(1a至1x)，垂直軸畫出每個太陽能電池模塊中的對地電位波動，即接地的AC電壓。負邊上的線顯示負值。
如圖2所示，相位相反的對地電位波動所產生的漏電流必然會變成相位相反的電流，這些電流在太陽能電池陣列1的附近相互抵消。地電容4均勻分布。可以理解，只要圖2中接地的AC分量的電壓分配的正邊和負邊上的面積相等，那麼，全部漏電流會相互抵消，流過電阻元件5的漏電流為0。
而且，每個點上的漏電流與每個點的對地電位中的交流(AC)分量和每個點的地電容的乘積成正比。因而，可以理解，即使AC分量的大小分配不平衡，如果能調節靜電容量的平衡，那麼，流過電阻元件5的漏電流也是0。該情況下，容易理解，即使流過電阻元件5的漏電流達不到0，也能減小。
要注意，由於輸入電壓中有紋波，因此最大輸出不再是來自太陽能電池陣列1。但是，如果紋波電壓是輸入電壓中的DC分量百分之幾至10％，那麼，損耗小而且會落入能實際工作的範圍內。但是，MPPT控制中，最好以不發生紋波電壓作用引起誤動的方式，通過平均的方法消除紋波分量。
現在描述本實施例中的漏電流抑制。
本實施例中，用於把輸出輸送到AC供電系統的不接地線的非絕緣型逆變器中(有轉換器電路和逆變器電路)，逆變器中的對地電位在中間平滑電容器8的中間點變為0。中間平滑電容器8的兩端的對地電位為中間電壓一半大小的正極，或負極。由於轉換器電路7的一個輸出端接到一個輸入端，所以，對地電位輸送到DC電源一側。
輸入平滑電容器6的靜電電容量容易成為能充分平滑轉換器電路的正常轉換頻率的靜電容量。因此能充分平滑輸入電壓。另一方面，中間平滑電容器8平滑是AC供電系統的兩倍頻率的低頻全波整流波形中的DC部分。所以，為了能按與輸入電壓相同的方式平滑中間電壓，中間平滑電容器8的靜電容量變成極大。實際上很難獲得這樣大的靜電容量。結果，中間平滑電容器8的靜電容量不夠大。
因而，逆變器2的輸出大時，不可能達到理想的平滑，中間電壓發生紋波電壓。這就是說，由於中間電壓中有紋波電壓，所以，中間平滑電容器8兩端的對地電位波動。結果，DC電源1經轉換器電路7的導線也使對地電位波動。由於轉換器電路7的輸入電壓是恆定的，所以，在DC電源1的兩個電極產生了同樣的對地電位波動。該波動是引起漏電流的一個原因。
如以上結合圖1所描述的，本實施例的特徵是，提供輸入紋波控制器17，和轉換器輸出計算器18，現在描述這些元件的運行。
從輸入電壓檢測器12輸入的輸入電壓和來自中間電壓檢測器13的中間電壓進入輸入紋波控制器17。輸入紋波控制器17檢測輸入電壓和輸出電壓中包含的紋波電壓，並計算兩個紋波電壓之差。輸入紋波控制器17調節指示要輸入到轉換器電路7的紋波電流的紋波命令值的大小，使兩個紋波電壓之差為0。另外，用有DC電平的紋波參考波形，輸入紋波控制器17由紋波參考波形乘紋波命令值的乘積產生紋波電流波形，使與逆變器電路9的輸出同步的全波整流波形的平均值為0，把產生的紋波電流波形輸出到轉換器輸出計算器18。
轉換器輸出計算器18把來自輸入電壓控制器15的DC電流命令和來自輸入紋波控制器17的紋波電流波形相加，由此產生要輸出到轉換器電路驅動器16的輸出電流波形。轉換器電路驅動器16根據已疊加有紋波的輸出電流波形產生驅動PWM信號，以驅動開關元件7Q。
用這種配置，使輸入平滑電容器6和中間平滑電容器8的充-放電流波形相同。使輸入平滑電容器6兩端的電壓(輸入電壓)和中間平滑電容器8兩端的電壓(即中間電壓)的紋波電壓波形也變成相同的波形。
用該配置，使輸入電壓中的紋波電壓和中間電壓中的紋波電壓的相位和大小都一致。結果，使兩個輸入端的對地電位中的波動變成相位相反，使流過太陽能電池陣列1的一端上的地電容4的漏電流的相位與流過太陽能電池陣列1的另一端上的漏電流的相位相反。這些漏電流在太陽能電池陣列1附近相互抵消，因此，經電阻元件5流到外面的漏電流抑制到大致為0。
按上述的本實施例，執行控制，使轉換器電路和逆變器電路之間的中間電壓中的紋波電壓同步，由此在輸入電壓中產生相同的紋波電壓。結果，使一個輸入端和另一個輸入端的對地電位中產生的波動相位相反，使經太陽能電池的地電容產生的漏電流的相位相反，因而使這些漏電流相互抵消。因而，由於中間電壓的紋波電壓使流到逆變器外部的漏電流能抑制到大致為0。
本實施例中，按使輸入電壓中的紋波電壓的大小變成與中間電壓中的紋波電壓大小相同的方式執行控制。但是，即使在輸入電壓中的紋波電壓稍大於或小於中間電壓中的紋波電壓時，也能得到類似效果。例如，如果輸入電壓中的紋波電壓是中間電壓中的紋波電壓的一半，也能使一端的對地電位中的波動大致為0，和使經接地電阻元件流到外邊的漏電流減小一半。
而且，所述的情況下，轉換器電路7是斬波升高型電路。但是，也能用反向升高型轉換器電路。這種情況下，電壓轉換成相反的極性。結果，中間電壓中的紋波電壓與轉換器電路導電邊上的線對地電位中波動之間的關係與斬波升高轉換電路中的情況相反。因此，要考慮該情況下的輸入電壓中的紋波控制，而且要用相位相反的紋波。
而且，為了得到規定的紋波電壓，就要找出輸入電壓和中間電壓中的紋波電壓之差，產生紋波命令值，該紋波命令值和與逆變器電路9的輸出同步的全波整流波形的紋波參考波形乘積用作紋波電流波形。但是，也能用除此方法之外的其它方法。例如，通過比例操作從逆變器電路9的輸出命令計算出紋波命令值，或者，即時比較中間電壓和輸入電壓的紋波電壓，而直接產生紋波電流波形。
現在描述按本發明的供電系統的第2實施例。以下的描述中，與第1實施例相同的元件用相似的符號指示，因而不再描述。
圖3是按本實施例的供電系統的結構示意圖。本實施例中的逆變器2與第1實施例的差別是提供了調節器20，用它調節地電容。
如圖所示，調節器20有串聯在一個輸入端和地之間的電容器21和開關22。本實施例中，串聯連接的電容器21a和開關22a與串聯連接的電容器21b和開關22b並聯。
按太陽能電池陣列1的地電容4和輸入電壓的紋波電壓來控制開關22接通或斷開。輸入紋波控制器17按開關22的狀態把輸入電壓中的紋波電壓大小控制在中間電壓中的紋波電壓值的一半到中間電壓中的紋波電壓值的一倍的範圍內。用開關22的接通/斷開狀態和輸入電壓中的紋波電壓大小的組合，使經電阻元件5流到外部的漏電流小，和使輸入電壓的紋波電壓也小。
如果已知地電容4的值，經計算找出該組合。因此。提供用於輸入地電容值的裝置或用於輸入引入這種系統結構的地電容的裝置就足夠。
採用該配置，電容器加到地電壓有小波動的逆變器2的兩個輸入端中的任何一個輸入端，使兩端出現的波動大小基本相同。這就能抑制流到外邊的漏電流。
現在描述按本發明的供電系統的第3實施例。以下的描述中，與第1和第2實施例相同的元件用相似符號指示，因而不再描述。
圖4是按本實施例的供電系統的結構示意圖。本實施例中，逆變器2的結構與結合圖1所述的第1實施例中的逆變器結構相似，但太陽能電池陣列1的結構不同。具體地說，第1實施例中，太陽能電池模塊1a至1x的地靜電電容4a至4x的大小都大致相同。但是，本實施例中，太陽能電池模塊1a的地電容4a′大於其它太陽能電池模塊的地電容。逆變器2按該太陽能電池陣列1的配置控制輸入電壓的紋波電壓大小。
參見圖5A至5C描述一個實例，其中，太陽能電池模塊1a的地電容4a′是其它每個太陽能電池模塊的地電容的4倍，輸入電壓中的紋波電壓值是中間電壓中的紋波電壓值的0.8倍。
圖5A至5C中的每個圖中，水平軸畫出太陽能電池陣列1中太陽能電池模塊的位置(1a至1x)。垂直軸畫出分別畫出各個太陽能電池模塊的地電容，接地AC電壓和漏電流關於圖5A中所示的地電容，除太陽能電池模塊1a之外的太陽能電池模塊的地靜電電容標為靜電電容C。因而太陽能電池模塊1a的地電容為4C。
關於圖5B所示接地AC電壓，負極線的接地AC電壓的大小表示成Vr，相位為負。由於輸入電壓中的紋波電壓是中間電壓中的紋波電壓的0.8倍，所以，正極線的接地AC電壓是+0.6Vr。
關於圖5C所示漏電流，位於負極線終端的漏電流大小表示成I，相位表示成負。由於漏電流與地電容和接地AC電壓成正比，所以在正極線終端點的漏電流變成2.4I。因而，太陽能電池模塊1a至1x中的漏電流通過擴大太陽能電池模塊1a的地電容成為正值大漏電流。此外，正負面積變成大致相同，正負漏電流相互抵消，生成的漏電流大致為0。可以理解，流到外邊的漏電流基本上抑制到0。
這樣，通過控制構成太陽能電池陣列的每個太陽能電池模塊的地電容值和地電容分布以及使輸入電壓中的紋波電壓一致，能抑制漏電流。
而且，除上述情形外，還能適當選擇太陽能電池的地電容的分布位置和大小以及輸入電壓中紋波電壓的大小。
所述的實施例詳細描述了本發明。可以把上述實施例的各種模式組合，並允許對它們的結構進行部分改型。
如果對上述實施例的配置加以補充，以便檢測0相位電流或檢測接地電壓，之後，不僅能抑制內部中間電壓的紋波電壓引起的漏電流，也能抑制因諸如線路中的電壓降的外因引起的漏電流，或抑制其它供電系統中因公共接地所引起的接地故障引起的接對地電位引起的漏電流。
而且，通過給計算機系統或設備(例如，個人計算機)提供存儲執行所述程序用的程序碼的存儲介質，用計算機系統或設備的CPU或MPU從存儲介質讀出程序碼，之後，執行程序也能達到本發明的目的。
該情況下，從存儲介質讀出的程序碼完成按各實施例的功能，存儲程序碼的存儲介質構成本發明。
而且，諸如軟盤，硬碟，光碟，磁光碟，CD-ROM，CD-R，磁帶，非易失性存儲卡和ROM等存儲介質均能用於提供程序碼。
而且，執行用計算讀出的程序碼也能實現按上述實施例的額外功能。本發明包括使用計算機的作業系統(OS)等按程序碼設計執行部分或全部過程，並實現按上述實施例的功能。
而且，本發明還包括這樣的情況，從存儲介質中讀出的程序碼寫入插進計算機的功能擴展卡中或寫入連接到計算機的功能擴展單元中設置的存儲器中，CPU或包含在功能擴展卡中或包含在功能展開單元中的類似裝置，按程序碼設計執行部分或全部過程，實現上述實施例的功能。
在不脫離本發明精神和範圍的前提下，還會做出多種不同的實施例。可以理解，發明不限於具體實施例，只有所附的權利要求書確定本發明的範圍。
權利要求
1.一種非絕緣型逆變器，用於把DC電轉換成AC電，並把AC電輸出到有中性接地點的單相三線AC供電系統，逆變器包括轉換器電路，用於升高從兩端進入的DC電壓；逆變器電路，用於把已由所述轉換器電路升高的DC電壓轉換成交變電流；檢測器，用於檢測在兩端中各端分別產生的接地電壓中的AC分量；和控制器，用於根據所述檢測器的輸出，減小輸入到所述逆變器電路的DC電壓中的AC分量。
2.根據權利要求1的逆變器，其中，所述控制器包括輸入電壓控制器，它根據所述檢測器的輸出，按使兩端產生的地電壓的AC分量相位彼此相反的方式，改變輸入到所述轉換器電路的電壓值。
3.根據權利要求1的逆變器，其中，所述控制器包括靜電容量調節器，它根據所述檢測器的輸出，給接地電壓中的AC分量小於其它端的地電壓中的AC分量的終端加靜電電容。
4.一種非絕緣型逆變器，用於把DC電轉換成AC電，並把AC電輸出到有中性接地點的單相三線AC電系統，包括轉換器電路，用於升高進入的DC電壓；逆變器電路，它把已由所述轉換器電路升高的DC電壓轉變成交變電流；中間平滑電容器，它設在所述轉換器電路和所述逆變器電路之間；第1檢測器，用於檢測輸入到所述轉換器電路的DC電壓中的AC分量；第2檢測器，用於檢測所述中間平滑電容器兩端的電壓中的AC分量；和控制器，用使所述第1和第2檢測器檢測到的兩個AC分量同步的方式，控制輸入所述轉換器電路的DC電壓。
5.根據權利要求4的逆變器，其中，所述轉換器電路是不倒相型電路，所述控制器按輸入所述轉換器電路的DC電壓中的AC分量的相位與所述中間平滑電容器兩端電壓中的AC分量的相位相同的方式，控制輸入所述轉換器電路的DC電壓。
6.根據權利要求4的逆變器，其中，所述轉換器電路是不倒相型電路，所述控制器按輸入所述轉換器電路的DC電壓中的AC分量的相位與所述中間平滑電容器兩端電壓中的AC分量的相位相反的方式，控制輸入所述轉換器電路的DC電壓。
7.根據權利要求4的逆變器，其中，所述控制器按使輸入所述轉換器電路的DC電壓中的AC分量大小變成基本等於所述中間平滑電容器兩端電壓中的AC分量的方式，控制輸入所述轉換器的DC電壓。
8.根據權利要求4的逆變器，其中，所述控制器按使輸入所述轉換器電路的DC電壓中的AC分量大小是所述中間平滑電容器兩端之間的電壓中的AC分量的一半大小的方式，控制輸入所述轉換器的DC電壓。
9.根據權利要求8的逆變器，還包括靜電電容調節器，它給所述轉換器電路的兩個輸入端中接地電壓中的AC分量較小的一端加靜電電容。
10.根據權利要求4的逆變器，還包括接地電壓檢測器，用於檢測輸入到所述轉換器電路的接地電壓，其中，所述控制器根據所述接地電壓檢測器的輸出，控制輸入所述轉換器電路的DC電壓中的AC分量。
11.根據權利要求4的逆變器，還包括零相位電流檢測器，用於檢測所述逆變器的零相位電流，其中，所述控制器根據所述零相位電流檢測器的輸出，控制輸入所述轉換器電路的DC電壓中的AC分量。
12.一種非絕緣型逆變器，用於把DC電轉換成AC電，並把AC電輸入有中性接地點的單相三線AC電系統中，包括轉換器電路，用於升高從兩端進入的DC電壓；逆變器電路，用於把已由所述轉換器電路升高的DC電壓轉換成交變電流；和輸入電壓控制器，按兩端產生的接地電壓中的AC分量的相位彼此相反的方式，改變輸入所述轉換電路的電壓值。
13.根據權利要求12的逆變器，還包括靜電電容調節器，給接地電壓中的AC分量比其它端的接地電壓中的AC分量小的一端加靜電電容。
14.一種供電系統，包括有地電容的DC電源；和非絕緣型逆變器，用於把DC電轉換成AC電，並把AC電輸出到有中性接地點的單相三線AC供電系統，包括用於升高進入的DC電壓的轉換器電路；逆變器電路，用於把已由所述轉換器電路升高了的DC電壓轉換成交變電流；檢測器，用於檢測兩個終端中各端產生的接地電壓中的AC分量；和控制器，根據所述檢測器的輸出，減小輸入所述逆變器電路的DC電壓中的AC分量。
15.根據權利要求14的供電系統，其中，所述DC電源是太陽能電池。
16.根據權利要求15的供電系統，其中，所述太陽能電池的背面有增強件。
17.根據權利要求15的供電系統，其中，所述太陽能電池形成為構件材料的一個整體部件，並安裝在構件的頂上。
18.一種供電系統，包括有地電容的DC電源；和非絕緣型逆變器，用於把DC電轉換成AC電，並把AC電輸出到有中性接地點的單相三線AC供電系統，它包括轉換器電路，用於升高進入的DC電壓；逆變器電路，把已由所述轉換器電路升高的DC電壓變換成交變電流；中間平滑電容器，它設在所述轉換器電路和逆變器電路之間；第1檢測器，用於檢測輸入到所述轉換器電路的DC電壓中的AC分量；第2檢測電路，用於檢測所述中間平滑電容器兩端的電壓中的AC分量；和控制器，按使所述第1和第2檢測器檢測到的兩個AC分量同步的方式，控制輸入所述變頻電路的DC電壓。
19.根據權利要求18的供電系統，其中，所述DC電源是太陽能電池。
20.根據權利要求19的供電系統，其中，所述太陽能電池的背面上有增強件。
21.根據權利要求19的供電系統，其中，所述太陽能電池構成為構件材料的一個整體部件，並安裝在構件頂上。
22.一種供電系統，包括；有地電容的DC電源；和非絕緣型逆變器，用於把DC電轉換成AC電，並把AC電輸出到有中性接地點的單相三線AC供電系統，它包括轉換器電路，用於升高從兩端進入的DC電壓；逆變器電路，把已由所述轉換器電路升高的DC電壓轉變成交變電流；和輸入電壓控制器，按兩端產生的接地電壓中的AC分量的相位彼此相反的方式，改變輸入所述轉換器電路的電壓值。
23.根據權利要求22的供電系統，其中，所述DC電源是太陽能電池。
24.根據權利要求23的供電系統，其中，所述太陽能電池的背面有增強件。
25.根據權利要求23的供電系統，其中，所述太陽能電池形成為構件材料的一個整體部件，並安裝在構件頂上。
26.一種減小有非絕緣型逆變器的供電系統中的漏電流的方法，非絕緣型逆變器包括轉換器電路，用於升高從兩端進入的DC電壓；和逆變器電路，它把已由所述轉換器電路升高的DC電壓轉換成交變電流；所述逆變器把DC電轉換成AC電，並把AC電輸出到有中性接地點的單相三線AC電系統，所述方法包括以下步驟檢測兩端中每端產生的接地電壓中的AC分量；和根據檢測結果，減小輸入所述逆變器電路的DC電壓中的AC分量。
27.一種減小有非絕緣型逆變器的供電系統中的漏電流的方法，非絕緣型逆變器包括轉換器電路，用於升高進入的DC電壓；逆變器電路，把已由所述轉換器電路升高的DC電壓轉換成交變電流；和中間平滑電容器，它設置在所述轉換器電路和所述逆變器電路之間；所述逆變器把DC電轉換成AC電，並把AC電輸出到有中性接地點的單相三線AC電系統，所述方法包括以下步驟檢測輸入所述轉換器電路的DC電壓中的AC分量和所述中間平滑電容器兩端上的電壓中的AC分量；和按使兩個AC分量同步的方式控制輸入到所述轉換器電路的DC電壓。
全文摘要
本發明涉及一種逆變器、供電系統和減小供電系統中的漏電流的方法,在所述供電系統中,把有地電容的DC電源的輸出轉換成AC電,來自輸入電壓檢測器的輸入電壓和來自中間電壓檢測器的中間電壓輸入到輸入紋波控制器。後者計算兩個電壓中的紋波電壓之差。輸入紋波控制器調節指示要輸入到轉換器電路的紋波電流的紋波命令值。以使紋波電壓之差為0。而且,輸入紋波控制器用有DC電平的紋波參考波形產生紋波電流波形,使與逆變器電路的輸出同步的全波整流波形的平均值為0,和把產生的紋波電流波形輸出到輸出計算器。輸出計算器把來自輸入電壓控制器的DC電流命令和輸入紋波控制器輸出的紋波電流波形相加,以產生輸出電流波形,輸出到轉換器電路驅動器。
文檔編號H02M7/5387GK1375902SQ02119008
公開日2002年10月23日 申請日期2002年2月26日 優先權日2001年2月26日
發明者黑神誠路, 真鍋直規, 竹原信善 申請人:佳能株式會社