CN86107978A - 交流和直流输入共用的逆换流器系统 - Google Patents

Abstract

交流直流输入共用逆换流器系统，包括将交流变成直流的AC—DC转换器；将所得直流和来自直流电源的直流变成交流的DC—AC转换器；开闭DC—AC转换器输出端与第一负载间电路的第一开关装置；开闭连着第二负载的交流电源与DC—AC转换器输出端之间电路的第二开关装置；及控制装置，能在第一负载耗电大于直流电源输出时使第一开关“通”、第二开关“断”，小于直流电源输出时使第一第二开关都“通”，当第一负载不工作时使第一开关“断”、第二开关“通”。

Description

本发明涉及交流（AC）和直流（DC）输入共用的逆换流器系统的改进，它能转换交流（AC）电功率，例如从市电交流（AC）电源转换成为直流（DC）电功率，更进一步将这个直流（DC）电功率转换成为交流（AC）电功率供给负载;它还能转换直流（DC）电功率，例如从太阳能电池这样的直流（DC）电源转变成交流（AC）电功率馈给负载。特别是本发明所涉及到的交流（AC）和直流（DC）输入共用的逆换流器系统，当交流（AC）电源和直流（DC）电源结合起来应用时，既有效地适应于交流（AC）电源又适用于直流（DC）电源。

近来，太阳能电池作为替代能源之一已受到广泛重视。不必多说，太阳能电池是将太阳能转换成电能的，因此要受电池安装地带自然条件很大的影响。相对于普通市电交流（AC）电源来说，太阳能电池通常是难于管理的，所以需要特殊考虑它。也就是说，虽然太阳能电池的能源几乎无穷无尽，它的应用价值非常高，但另一方面，由于其输出除了受自然环境的影响外，又很不稳定，所以难以控制使用。其结果是将太阳能电池作为独立电源，例如向家用电灯之类的普通负载供电当前还是一件极为困难的事情。正因为如此，当想要将太阳能电池作为供电电源来使用时，那么，合理有效的办法是将它们与普通供电电源结合起来使用。

另一方面，由于太阳能电池作用相当于一个直流（DC）电源，它不能直接与交流（AC）系统连接。所以需要逆变器将直流（DC）电功率转换成交流（AC）电功率。

顺便说一下，大部分普通电力负载都是交流（AC）负载。此外，近来根据各类负载，则需要具有不同相数、不同电压和不同频率的交流（AC）电功率，例如，近来普及的单相照明与三相空调器同时使用于一室的情况。

因而，到目前为止已研制了各种各样的逆换流器系统以满足这种电功率要求。一般大家知道的逆换流器系统包括一个AC-DC换流器，将市电交流（AC）电源的交流（AC）电功率只一次转换成直流（DC）电功率;和包括一个DC-AC换流器，将该直流（DC）电功率转换成具有特定频率、特定电压和特定相数的交流（AC）电功率并采用将这种被转换的交流（AC）电功率供给负载。

然而，按照常规技术，在使用太阳能电池作供电电源时，一直是提供一个独立于交流（AC）电源的逆换流器系统、而专用于将直流（DC）电功率转换成交流（AC）电功率的DC-AC换流器。

正是由于常规技术安装专用DC-AC换流器的巨大费用，因而为太阳能电池普及应用的巨大障碍。

在某些情况下，有人提出一种逆换流器系统，在这种系统中是由于直流（DC）电源连接于逆换流器系统的DC-AC换流器来实现直流（DC）电功率转换成交流（AC）电功率的。

但是，这种结构中存在着一个问题，即虽然直流（DC）电源总是被连接到逆换流器系统，但当逆换流器系统的工作负载减少时，直流（DC）电源就不能适用了，特别是太阳能电池和负载间的灵活性上因而不能获得直流（DC）电源的有效利用。

因此，本发明的目的是解决现有技术所具有的上述问题。

特别是，本发明的目的是提供一个交流（AC）和直流（DC）输入共用的逆换流器系统，其构造便于接收由交流（AC）电流输入的交流（AC）功率转换成直流（DC）电功率，然后接收这样转换成的直流（DC）电功率和电直流（DC）电源输入的直流（DC）电功率再转换成交流（AC）电功率。还包括一个第一开关装置，它用于断开和接通位于输出该交流（AC）电功率的输出侧和连接该输出侧的第一负载之间的电路，还包括一个第二开关装置，它用于断开和接通位于连接第二负载的交流（AC）电源和输出已转换交流（AC）电功率的输出端之间的电路，以及一个控制器，它用于根据第一负载消耗电功率的大小和第一负载工作的必要性来控制第一开关装置和第二开关装置电路的开和关。

根据本发明，当第一负载的消耗电功率大于直流（DC）电源的输出功率时，第一开关装置闭合而第二开关装置断开。当第一负载停止工作时，第一开关装置断开而第二开关装置闭合。当第一负载的消耗电功率于直流（DC）电源的输出功率时，第一开关装置闭合，且第二开关装置也闭合。从而，根据直流（DC）电源的输出功率是否大于负载消耗电功率，就合理地得到了直流（DC）电源和交流（AC）电源之间电源的灵活性。

这些和本发明的其它目的，特性和优点依据发明的解释连同附图可以充分地意识到，并且知道本发明在不脱离其精神实质和权利要求范围以内，能够由技术上熟练的人员做出某些修改、变动和改变。

为了更好地理解本发明，将一种附图做为参考，它表示了按本发明交流（AC）和直流（DC）输入共用逆换流器系统的一种实施方案的方框图。

本发明将参照附图解释如下，

图中，参考数码1是一个，例如，单相、100伏60赫兹的市电交流电源。这个交流（AC）电源1与逆换流器装置2中的AC-DC换流器3相连。AC-DC换流器3与逆换流器装置2中后面的DC-AC换流器4相连。图中，参考数码5是一个，例如，具有开路电压为280伏，输出功率500瓦的太阳能电池。太阳能电池5通过一个反向电流关断的单向二极管6连接到逆换流器装置2的连接端7。连接端7是连接于AC-DC换流器3和DC-AC换流器4之间一个连接点上。

另一方面，第一和第二开关8和9连接在逆换流器装置2的输出侧上，分别作为第一和第二开关装置。第一开关8连接到后面的第一负载10上，例如连接到一个空调器上，第二开关9则与逆换流器装置2的输入侧相连。第二负载11与交流（AC）电源1相连，例如为单相100伏的电冰箱、电灯等。在第一负载10为空调器的实例中，其压缩机的电动机当做一个最简单的例子，它由单相、100伏60赫兹的电源驱动，虽然它消耗电功率可能是变化的。

同时，第一开关8和第二开关9的开与关是由构成控制装置12的开关操作装置13来控制的。开关操作装置13连接到比较装置14上，该比较装置用于接收太阳能电池5的输出和第一负载10的电功率消耗，并对它们进行比较。

下面说明这种构造逆换流器系统的工作。为了简化说明，例如将逆换流器装置2中AC-DC换流器3和DC-AC换流器4的内部损耗忽略不计。

作为第一种工作实例，例如考虑到第一负载10消耗电功率为700瓦，它大于太阳能电池5输出（500瓦）的情况。

在这一情况中，单凭太阳能电池5输出不能完全提供足够的电功率。在比较器14识别了太阳能电池5的输出和第一负载10的消耗电功率大小以后，根据其识别输出信 ，开关操作装置13动作闭合第一开关8，并且断开第二开关9。即，当太阳能电池5的输出，500瓦，供给了第一负载10的时候，不足的200瓦功率同时又由市电交流（AC）电源1提供。这种情况下，第二负载11是接受市电交流（AC）电源1供电而工作的。

作为第二种工作实例，考虑到第一负载10停止工作后的情况。

这种情况是在春季和秋季很长时间不使用空调的情况，或者甚至在夏季或冬季暂时停止空调工作的情况。开关操作装置13根据比较器14的输出，断开第一开关8闭合第二开关9。因此，在这种情况下，太阳能电池5的输出返回到逆换流器装置2的输入侧，供给第二负载11。

作为第三种工作实例，例如考虑到第一负载10的消耗电功率400瓦，它小于太阳能电池5的输出（500瓦）的情况。

在这种情况中，太阳能电池5的输出足够第一负载10的需要。根据比较装置14的输出，开关操作装置动作闭合第一开关8，也闭合第二开关9。即，太阳能电池5输出的400瓦供给第一负载10，而余下的100瓦过量电功率返回交流（AC）电源侧供给第二负载11。

在上述实施方案中，所考虑的都是第一负载10和第二负载11二者需要相同种类交流（AC）电源的情况。本发明也能应用于第一负载10需要不同种类的交流（AC）电源，例如三相200伏50赫兹的情况。这种情况下，DC-AC换流器4的构成具有改变相数、电压和频率的功能。

更进一步，当负载10和11二者的工作状态便于掌握并且工作简单时，上述实施方案中的控制装置可以由手动式操作，而不用电路来构成。

如上所述，根据本发明，在使用逆换流器装置，对其可能输入交流（AC）电功率和直流（DC）电功率的情况下，提供有两个开关装置，用于根据直流（DC）电源输出和负载消耗电功率之间量的关系来断开或闭合电路。所以，特别是当市电交流电源和太阳能电池想要共用当作电源时，太阳能电池输出功率相对于负载系统的过量和不足量电功率能迅速适当地调整处理。因而，与常规技术不同，并不需要专有的DC-AC换流器，这就降低了造价有助于充分利用电源。

Claims (4)

1、交流和直流输入共用的逆换流器系统，包括有：

用于接收来自交流电源的交流电功率并转换所述交流电功率成为直流电功率的AC-DC换流器；

用于接收经所述AC-DC换流器转换成的直流电功率和来自直流电源的直流功率并将这样接收的所述直流电功率转换成交流电功率的DC-AC换流器。

用于断开或闭合所述DC-AC换流器输出侧与第一负载之间电路的第一开关装置；

用于断开或闭合位于第二负载连接的所述交流电源与所述DC-AC换流器输出侧之间电路的第二开关装置；以及

控制装置，其构成使得当第一负载消耗电功率大于直流电源输出时，控制装置闭合第一开关装置，断开第二开关装置；当第一负载工作停止时，控制装置断开第一开关装置，闭合第二开关装置；当第一负载消耗电功率小于直流电源输出时，控制装置使第一第二开关装置都闭合。

2、如权利要求1交流和直流输入共用的逆换流器系统，其中所述交流电源为市电交流电源，所述直流电源为太阳能电池。

3、如权利要求1交流和直流输入共用的逆换流器系统，其中所述控制装置包括，用于接收直流电源输出及第一负载消耗电功率比较所述输出和所述消耗电功率的比较装置，以及用于根据所述比较装置的比较输出断开或闭合第一开关装置和第二开关装置的开关操作装置。

4、如权利要求1交流和直流输入共用逆换流器系统，其中反向电流关断的二极管安装在所述直流电源和所述DC-AC换流器输入侧之间的电路中。

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