多相電網(wǎng)同步調(diào)節(jié)電流源逆變器系統(tǒng)

(19)中民國(guó)家知識(shí)(43日(21)申請(qǐng)?zhí)?43日

(10)申 號(hào)CN102027668(2260/991,5442007.11.3012/032,9102008.02.18PCT/US2008/085086PCT申請(qǐng)的數(shù)WO2009/073582EN

H02M7/49(2007.01)H02M7/493H02M7/497(71)地址新澤西(72O·S·(74)專利機(jī)構(gòu)立方知11225權(quán)利要求書(shū)3頁(yè)說(shuō)明書(shū)20頁(yè)附圖28(57)CN102027668有其它逆變器輸出的多相電流異相的多相電流。CN102027668CN102027668CN102027668權(quán)利要求1/3電功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：多個(gè)調(diào)節(jié)電流源逆變器，每一調(diào)節(jié)電流源逆變器具有用于產(chǎn)生多相交流輸出的多個(gè)開(kāi)關(guān)裝置，多個(gè)不穩(wěn)定直流源向每一調(diào)節(jié)電流源逆變器提供輸入功率，每一調(diào)節(jié)電流源逆變器的多相交流輸出與電功率電網(wǎng)的電壓同步工作，每一調(diào)節(jié)電流源逆變器中的多個(gè)開(kāi)關(guān)裝置的換向按序進(jìn)行以從多個(gè)調(diào)節(jié)電流源逆變器中的每一逆變器產(chǎn)生多相交流輸出用于對(duì)來(lái)自所有調(diào)節(jié)電流源逆變器的多相交流輸出電流進(jìn)行相移的至少一變壓器，用于產(chǎn)生注入電功率電網(wǎng)的三相電流，三相電流具有多級(jí)波形，隨著調(diào)節(jié)電流源逆變器的數(shù)量的增加而使多級(jí)波形的總諧波失真減少。流電流調(diào)節(jié)器的組合以調(diào)節(jié)來(lái)自每一調(diào)節(jié)電流源逆變器的多相交流輸出電流，直流電流根據(jù)權(quán)利要求1流電流調(diào)節(jié)器的組合以獨(dú)立于來(lái)自一個(gè)或多個(gè)不穩(wěn)定直流源的瞬時(shí)電流輸出水平調(diào)節(jié)來(lái)自每一調(diào)節(jié)電流源逆變器的多相交流輸出電流，直流電流調(diào)節(jié)器在每一調(diào)節(jié)周期中包括單脈沖或多脈沖調(diào)節(jié)。根據(jù)權(quán)利要求1流電流調(diào)節(jié)器的組合以獨(dú)立于來(lái)自向每一調(diào)節(jié)電流源逆變器提供功率的每一不穩(wěn)定直流源的瞬時(shí)電流輸出水平在向每一調(diào)節(jié)電流源逆變器提供功率的每一不穩(wěn)定直流源的最大功率點(diǎn)調(diào)節(jié)來(lái)自每一調(diào)節(jié)電流源逆變器的多相交流輸出電流，直流電流調(diào)節(jié)器在每一調(diào)根據(jù)權(quán)利要求1電流調(diào)節(jié)器以保持每一不穩(wěn)定直流源的最大功率點(diǎn)時(shí)的輸出，每一調(diào)節(jié)電流源逆變器還包括遞降直流電流調(diào)節(jié)器以調(diào)節(jié)來(lái)自每一調(diào)節(jié)電流源逆變器的多相交流輸出電流，遞降直流電流調(diào)節(jié)器在每一調(diào)節(jié)周期中包括單脈沖或多脈沖調(diào)節(jié)。ΔΔ-YY形初級(jí)繞組。至少一變壓器為具有分支YY形初級(jí)繞組的單一變壓器。根據(jù)權(quán)利要求1的電功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其中多個(gè)調(diào)節(jié)電流源逆變器的數(shù)量包括四Y形次級(jí)及曲折Y形初級(jí)繞組、雙ΔΔCN102027668CN102027668權(quán)利要求2/3Y形次YΔΔ根據(jù)權(quán)利要求1的電功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其中多個(gè)調(diào)節(jié)電流源逆變器的數(shù)量包括八個(gè)，及至少一變壓器為四個(gè)相移變壓器，來(lái)自八個(gè)調(diào)節(jié)電流源逆變器的每四分之一的多相交流輸出排他地連接到四個(gè)相移變壓器之一的次級(jí)繞組。包括步驟：將每一不穩(wěn)定直流源的輸出連接到多個(gè)調(diào)節(jié)電流源逆變器中的每一逆變器的輸入；器產(chǎn)生多相輸出，來(lái)自每一調(diào)節(jié)電流源逆變器的多相輸出與來(lái)自所有其它調(diào)節(jié)電流源逆相輸出連接到電功率電網(wǎng)；及根據(jù)權(quán)利要求13降直流電流調(diào)節(jié)以獨(dú)立于每一不穩(wěn)定直流源的瞬時(shí)輸出保持來(lái)自每一調(diào)節(jié)電流源逆變器的多相電流輸出恒定，恒定的多相電流輸出代表每一不穩(wěn)定直流源的最大功率點(diǎn)。根據(jù)權(quán)利要求15的方法，還包括步驟：產(chǎn)生單或多脈沖遞升或遞降直流電流調(diào)節(jié)根據(jù)權(quán)利要求13直流電流調(diào)節(jié)，所述方法還包括在將每一不穩(wěn)定直流源的輸出連接到每一調(diào)節(jié)電流源逆變器的輸入之前通過(guò)遞升直流電流調(diào)節(jié)對(duì)每一不穩(wěn)定直流源的輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)的步驟以將每一不穩(wěn)定直流源的輸出保持在最大功率點(diǎn)。步驟：將每一不穩(wěn)定直流源的輸出連接到多個(gè)調(diào)節(jié)電流源逆變器中的每一逆變器的輸入；器產(chǎn)生多相輸出，來(lái)自每一調(diào)節(jié)電流源逆變器的多相輸出與來(lái)自所有其它調(diào)節(jié)電流源逆將來(lái)自每一調(diào)節(jié)電流源逆變器的多相輸出連接到具有三相輸出的相移變換網(wǎng)絡(luò)，三相輸出連接到電功率電網(wǎng)；及CN102027668CN102027668權(quán)利要求3/3根據(jù)權(quán)利要求19直流電流調(diào)節(jié)，所述方法還包括在將每一不穩(wěn)定直流源的輸出連接到每一調(diào)節(jié)電流源逆變器的輸入之前通過(guò)遞升直流電流調(diào)節(jié)對(duì)每一不穩(wěn)定直流源的輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)的步驟以將每一不穩(wěn)定直流源的輸出保持在最大功率點(diǎn)。多相電網(wǎng)同步調(diào)節(jié)電流源逆變器系[0001]dc率電網(wǎng)的適當(dāng)質(zhì)量的交流(ac)電功率的裝置和方法。[0002]電功率的非傳統(tǒng)備選源可構(gòu)造為電池如光伏或電池以跨勢(shì)差產(chǎn)生dc電流。1102100，每一光伏模塊包括多個(gè)電學(xué)上互連的光伏電池。盡管圖1中示出了三列“n”行(其中n可以是任何正整數(shù))結(jié)構(gòu)，但光PVAPVA為dc1+DC和-DC2中所示。PVA的電壓和電流容量是入射在光伏電池上的日光及光伏電池周圍的溫度(現(xiàn)場(chǎng)參數(shù))的函數(shù)。另外，PVAdc輸出電壓的量。120a-120e中的每一曲線表示，對(duì)于特定類型的光伏電池和/或現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)，PVA輸出電流相對(duì)于PVA輸出電壓120a12OePVAPVA輸出電壓變化的對(duì)應(yīng)變120a-12Oe所示，隨著輸出電壓增加，電流輸出逐漸減小，直到對(duì)于給PVA的最大容量為止。在每一電流曲線中的該點(diǎn)處，電PVA120a12OePVA輸出功率隨電壓輸出增加到定義為“最大功率點(diǎn)”(MPP)的點(diǎn)，在圖2中該點(diǎn)由虛線MPP和每一功率曲線的交叉確定，然后PVA輸出功率快速下降。因此，功率產(chǎn)生PVA的所希望的最佳運(yùn)行點(diǎn)為MPP點(diǎn)。[0003]PVA表示輸出穩(wěn)定性方面具有一定程度的不可預(yù)見(jiàn)性的直流源，因?yàn)檩擺0004]PVAPVA站”，如由一組光伏陣列和直流-交流功率轉(zhuǎn)換器形成的光伏(能)發(fā)電場(chǎng)，可具有從幾千瓦到數(shù)百兆瓦的電輸出容量。能發(fā)電場(chǎng)優(yōu)選建立在具有充裕日光的區(qū)域，如山區(qū)和沙漠。能發(fā)電場(chǎng)也可建立在高容量功率用戶的屋頂上，如冷凍設(shè)備、工[0005]3130123456)。開(kāi)關(guān)模式電壓源逆變器中使用的開(kāi)關(guān)裝置可以是任何類型的可控制的單向傳導(dǎo)半導(dǎo)體裝置，例如雙極結(jié)型晶體管(BJMF)、絕緣柵雙極管管管)。每一開(kāi)關(guān)裝置1-6)100。dc(關(guān))狀態(tài)而進(jìn)行調(diào)制，使得逆變器輸出電流在通過(guò)交流低通濾波器132之后將接近理想134輸出與電網(wǎng)92并將逆變器輸出電壓水平變換為電網(wǎng)電壓水平。提供給電網(wǎng)的電流饋給Rload，因此減少通過(guò)電網(wǎng)阻抗ZlineVac的負(fù)擔(dān)。[0006]4(a4(c34(a14010005000142表示的正弦參考信號(hào)比較，該參考信號(hào)與逆變器輸出相電壓同步。這些波形圖示了一相如相A，另兩相即相BC一樣但相移正和負(fù)120度。[0007] +DC1C21W2)144)。]為了適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行，A相、B和C壓n、bn和)。A電壓時(shí)，參考正弦信號(hào)的振幅降低到低于峰值鋸齒電壓及改變電壓，從圖4(c146A直流輸出電壓下降到低于峰值相電壓時(shí)，逆變器控制不能補(bǔ)償?shù)退降闹绷鳎澳孀兤鬏敵鲭娏鞯目傊C波量變大使得逆變130[0009]開(kāi)關(guān)裝置SW2和SW3以類似的方式進(jìn)行控制，但正弦波控制信號(hào)相較針對(duì)相A的控制信號(hào)移位正120度，使得逆變器輸出產(chǎn)生移位正120度的相B 流；類似地，對(duì)于開(kāi)關(guān)裝置SW4和SW5，正弦波控制信號(hào)相較針對(duì)相A的控制信號(hào)移位負(fù)120度，使得逆變器輸出產(chǎn)生移位負(fù)120度的相C [0010]SW1SW6載量和功耗的高速半導(dǎo)體裝置。開(kāi)關(guān)損耗是可由該類型的逆變器轉(zhuǎn)換的功率量的限制因陽(yáng)能功率轉(zhuǎn)換器中廣泛使用，但它們太小以至于不能成功地在大能發(fā)電場(chǎng)客戶需要[0011]上面的三相開(kāi)關(guān)模式電壓源逆變器的描述可以各種開(kāi)關(guān)方案進(jìn)行實(shí)施，這些方案基于逆變器開(kāi)關(guān)裝置的剛性直流電壓輸入和高頻換向。[0012]本發(fā)明的目標(biāo)之一是用多相調(diào)節(jié)電流源逆變器轉(zhuǎn)換來(lái)自多個(gè)通常不穩(wěn)定直流源的直流電功率，前述電流源逆變器具有多相變換的輸出，這些輸出產(chǎn)生具有減少的總諧波失真的交流輸出電流以注入電功率電網(wǎng)。 包括用于從每一逆變器產(chǎn)生多相交流輸出的多個(gè)開(kāi)關(guān)裝置。多個(gè)直流源中的每一直流源向每一調(diào)節(jié)電流源逆變器提供輸入功率。每一調(diào)節(jié)電流源逆變器的多相交流輸出與電功率電網(wǎng)的電壓同步工作。每一調(diào)節(jié)電流源逆變器中的多個(gè)開(kāi)關(guān)裝置的換向按序進(jìn)行以從多個(gè)調(diào)節(jié)電流源逆變器中的每一逆變器產(chǎn)生多相交流輸出電流。提供用于對(duì)來(lái)自所有調(diào)節(jié)電流源逆變器的多相交流輸出電流進(jìn)行相移的至少一變壓器以產(chǎn)生注入電功率電網(wǎng)的三相電流。三相電流具有多級(jí)波形，隨著調(diào)節(jié)電流源逆變器的數(shù)量的增加，其展現(xiàn)減少的總諧波失真。在本發(fā)明的一些例子中，電流調(diào)節(jié)是每一調(diào)節(jié)電流源逆變器中包括的遞升和遞降電流直流調(diào)節(jié)的組合。在本發(fā)明的其它例子中，遞升調(diào)節(jié)可在多個(gè)不穩(wěn)定直流源中的每一直流源處進(jìn)行，而遞降調(diào)節(jié)包括在每一調(diào)節(jié)電流源逆變器中。[0014]另一方面，本發(fā)明為將單位交流電功率從多個(gè)不穩(wěn)定直流源注入電功率電網(wǎng)的方法。多個(gè)不穩(wěn)定直流源中的每一直流源的輸出連接到多個(gè)調(diào)節(jié)電流源逆變器的輸入。通過(guò)順序?qū)γ恳徽{(diào)節(jié)電流源逆變器中的多個(gè)開(kāi)關(guān)裝置進(jìn)行換向而從每一調(diào)節(jié)電流源逆變器產(chǎn)生多相輸出。來(lái)自每一調(diào)節(jié)電流源逆變器的多相輸出與來(lái)自所有其它調(diào)節(jié)電流源逆變器的相應(yīng)多相輸出異相。來(lái)自所有調(diào)節(jié)電流源逆變器的多相輸出連接到具有三相輸出的相移變換網(wǎng)絡(luò)，三相輸出連接到電功率電網(wǎng)。調(diào)節(jié)從每一不穩(wěn)定直流源到每一調(diào)節(jié)電流源逆變器中的逆變器部分的直流以在相移變換網(wǎng)絡(luò)的三相輸出處產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上恒定的梯狀波形電流從而注入電功率電網(wǎng)。[0015] 進(jìn)一步發(fā)明： 用輸出功率的分支Y變換。 使用輸出功率的雙重曲折分支Y變換。 用輸出功率的雙多邊形Δ變換。 使用輸出功率的雙重雙多邊形擴(kuò)展的Δ變換。 用輸出功率的Y-Δ變換。 使用輸出功率的雙重曲折Y-Δ變換。 分的電功率電網(wǎng)。電網(wǎng)包括輸電部分(通常161-765千伏)、中壓輸電部分(通常34.5-138千伏)、配電部分(通常4.16-24.94千伏)、及應(yīng)用部分(通常120-600伏)。根率提供到(注入)這些工作部分的中的電網(wǎng)內(nèi)，盡管首選注入電網(wǎng)的配電部分。 在圖中，調(diào)節(jié)電流源逆變器(RCSI)10的輸入功率來(lái)自多個(gè)直流源100，對(duì)于目前的說(shuō)明，其為如上所述的PVA100。集總電阻Rdc表示PVA的系列阻抗。RCSI10包括電流及逆變器部分包括單相直流-交流逆變器。逆變器輸出連接到電功率網(wǎng)絡(luò)(電網(wǎng))92，該網(wǎng)絡(luò)以集總線路電阻Rline、線路電抗Xline和電網(wǎng)功率源Vac的單線路形式表示。逆變器輸出將功率注入電網(wǎng)以供連接到電網(wǎng)的負(fù)載(由Rload表示)使用，從而減少對(duì)電網(wǎng)功率源的[0061]CR12a12b34CR12100PVA的輸出電MPP處的穩(wěn)定性如何，如上所述。當(dāng)輸入給RCSI12的直100的輸出電壓下降到低于RCSI92CR12a用作遞升電RCSI，該最佳電壓可定義為電網(wǎng)的半周期平均交流線路電壓(E)，如下面的等式所示： [0063]其中E34處)的平均直流電壓輸入，及Vline為RMS線路電網(wǎng)電壓。例如，如果Vline600伏，則從等式(1)可得到最佳電壓E等于540伏。[0064]12a12b處于非活動(dòng)狀態(tài)(即分部12b中的開(kāi)關(guān)SWb閉合)時(shí)，圖6中的波形與RCSI10CR部分202電流波形204。在每一調(diào)節(jié)周期(Treg，等于電網(wǎng)線路電壓周期的一半)期間，圖5中的開(kāi)關(guān)SWa在開(kāi)關(guān)SWa的閉合周期內(nèi)閉合及在開(kāi)關(guān)SWa的斷開(kāi)周期內(nèi)斷開(kāi)，如圖6中的波形206所示。當(dāng)開(kāi)關(guān)SWa閉合時(shí)，電感器La因如波形208的正斜率區(qū)域所示的直流電流增加而提供的能量。當(dāng)開(kāi)關(guān)SWa斷開(kāi)時(shí)，電感器La中的能量流到電容器Cdc，208電壓水平(點(diǎn)3和4)低于逆變器的最佳直流電壓輸入時(shí)，該結(jié)構(gòu)使電感器La能將電容器Cdc充到大于瞬時(shí)逆變器輸入直流電壓水平的電壓水平并使PVA100的MPP形成的RCSI10能空比控制，換言之，由電感器La中的能量與從電感器La放電的能量控制。[0065]當(dāng)遞降直流電流調(diào)節(jié)器分部12b處于活動(dòng)狀態(tài)而遞升直流電流調(diào)節(jié)器分部12a處于非活動(dòng)狀態(tài)即分部12a中的開(kāi)關(guān)SWa時(shí)，圖7中的波形與RCSI10CR部分212214。在每一調(diào)節(jié)周期Treg5SWbSWb的閉合周期內(nèi)閉合及在開(kāi)關(guān)SWb的斷開(kāi)周期內(nèi)斷開(kāi)，如圖7中的波形216所示。當(dāng)開(kāi)關(guān)SWb閉合時(shí)，電感器Lb因如波形218的正斜率區(qū)域所示的直流電流增加而提供的能量。當(dāng)開(kāi)關(guān)SWb斷開(kāi)時(shí)，電感器Lb中的能量流過(guò)飛輪二極管Db以控制提供給逆變器14的輸入的直[0066]67SWaSWb的單一換向有關(guān)的波形。在本發(fā)明的其它例子中，這些開(kāi)關(guān)中的任一或兩個(gè)可在單一調(diào)節(jié)周期中多次換向。盡管每調(diào)節(jié)周期多次換向可能增加開(kāi)關(guān)損耗，但這樣的操作可使能在特定應(yīng)用中減小調(diào)節(jié)器電感器La和Lb的大小(物理及電容量?jī)煞矫?，因此導(dǎo)致調(diào)節(jié)器損耗的凈減 在圖5中，逆變器部分14包括四個(gè)開(kāi)關(guān)裝置SW1到SW4。每一開(kāi)關(guān)可以是任何類型的可控制的單向傳導(dǎo)開(kāi)關(guān)裝置，例如但不限于雙極結(jié)型晶體管(BJT)、金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)、絕緣柵雙極晶體管( (GTO)、或門極換向晶閘管(GCT)。當(dāng)開(kāi)關(guān)不是額定用于高反向電壓時(shí)，例如BJT、或MOSFET，開(kāi)關(guān)可與阻流二極管串聯(lián)連接。在本發(fā)明的所有例子中，使用這些類型的開(kāi)關(guān)裝置相較現(xiàn)有技術(shù)三相逆變器均具有優(yōu)點(diǎn)。在現(xiàn)有技術(shù)三相逆變器中，三相電流電網(wǎng)饋電的逆變器用在電周期的任何時(shí)間期間不能經(jīng)門控信號(hào)斷開(kāi)的過(guò)零硅控整流CR門信號(hào)相較時(shí)序延遲90-180RSI的輸入的直流源并流入電網(wǎng)。這些現(xiàn)有技術(shù)逆變器不能產(chǎn)生與電網(wǎng)電壓同相的輸出電流。同樣，由于延遲的過(guò)零門控，逆變器的換向在[0068]SW1SW4SW2SW3SW1SW4SW2SW3閉合以使負(fù)極性電流流入電網(wǎng)。電網(wǎng)線路電壓波20221220421467[0069]LaLb14平，這導(dǎo)致逆變器接近的輸出電流，如波形204和214所示。的諧波含量可從下面的等式進(jìn)行計(jì)算：[0070][等式 n＝2·k·φ+1及n＝2·k·φ-1(3a[0073]φ總數(shù)，及k為從1到無(wú)窮大的整數(shù)；在實(shí)踐中，當(dāng)下一諧波對(duì)前一諧波計(jì)算的總失真值只有可忽略的增加時(shí)選擇k的最大值。圖8為由來(lái)自圖5的單相RCSI10的輸出電生的奇次電流諧波的相對(duì)量值分布的柱形圖示(其中φ等于1，及n3、5、7、9、11、13...95、97397 失真(THD)值百分比量化： [0076]電流波形具有48％的THD值，這對(duì)于注入電網(wǎng)而言太大，尤其在配電和應(yīng)[0077]參考圖5，在本發(fā)明的一些例子中，如果在連接到RCSI10的輸入的多個(gè)直流源中的每一直流源的輸出處提供遞升電流調(diào)節(jié)器，則可從RCSI10去除遞升電流調(diào)節(jié)器(CR)分部12a。即，如果有多個(gè)直流源100并聯(lián)連接到修改后的沒(méi)有遞升電流調(diào)節(jié)器的RCSI的輸入，則它們直接連接到遞降電流調(diào)節(jié)器(CR)分部12b的輸入。圖44為本發(fā)明當(dāng)有兩個(gè)修改后的調(diào)節(jié)電流源逆變器11a和11a′時(shí)的備選方案的一個(gè)例子。多個(gè)直流源10O1到10On(其中n為正整數(shù))中的每一直流源在每一直流源的輸入給修改后的RCSI11的輸10OnRCSI11a′的輸出處具有遞升電流調(diào)節(jié)器(分別為12a1′到12an′)。每一修改后的調(diào)節(jié)電流源逆變器僅具有遞降電流調(diào)節(jié)器(12b或12b′)。對(duì)于該備選方案，在多個(gè)直流源中的每一直流源的輸出處與由多MPP具有電壓均衡。本發(fā)明的該備[0078] [0080]9RCSI11逆變器部分15輸出三相功率，該三相功率在注入電網(wǎng)之前在變壓器70中經(jīng)歷Y-YRCSI1212a和遞降直流電流調(diào)節(jié)器分部12b，其自多個(gè)直流源100提供電流并將調(diào)節(jié)的直流電流輸出給三相逆變器15的輸349ABC70的集總線路阻抗Zline和電網(wǎng)功率源Vac示意性地表示。提供給電網(wǎng)的電流饋給負(fù)載93，負(fù)載連接到電網(wǎng)并由集總負(fù)載電阻Rload示意性地表示。一個(gè)或多個(gè)可選的有源濾波器94可直接連接到電網(wǎng)以在由從RCSI注入的輸出電生的諧波電流的相反相注入高頻電流。[0081]10的波形與9所示RCSI11222、224和226表示。915，這些波形對(duì)應(yīng)于在變7070aXYZ的相電壓。SW1-SW6ABC與電網(wǎng)相電壓X、Y和Z同步。當(dāng)電網(wǎng)相電壓為正時(shí)，適當(dāng)數(shù)量的奇數(shù)的開(kāi)關(guān)裝置(SW1、SW3、SW5)閉合，及適當(dāng)數(shù)量的偶數(shù)的開(kāi)關(guān)裝置(SW2、SW4、SW6)斷開(kāi)。相反，當(dāng)電網(wǎng)相電壓為負(fù)時(shí)，適當(dāng)數(shù)量的偶數(shù)的開(kāi)關(guān)裝置閉合，及適當(dāng)數(shù)量的奇數(shù)的開(kāi)關(guān)裝置斷開(kāi)。輸出RCSI11Treg3)等于一個(gè)紋波周期或電網(wǎng)周期(即電網(wǎng)頻率的倒數(shù)值)的可從下面的等式確定： [0084]EVlineRMS7070b上的Vline24005可得出最佳電壓E3240[0085]1267當(dāng)直流源100的輸出電壓在寬范圍變化時(shí)，例如如果直流源為PVA且入射在PVA上的日RCSI的輸出提供給電網(wǎng)。波形230示23215(34處)的直流輸入電流的[0086]112342369RCSI11出電壓和電流。236ABCXY或Z中分別由波形222、224226表示的相應(yīng)電網(wǎng)相電壓同步。[0087]70b23670aX、YZX、YZ67204214THD值。129的三相RCSI11的輸出電生的奇次諧波的相對(duì)降低的量值分布的柱形圖示(其中φ等于3，n5、7、11、13、17、19、23、25...9597)。RCSI11輸出電流的THD值可從等式(4)30％。[0089]RCSI系統(tǒng)的功率產(chǎn)生容量由逆變器開(kāi)關(guān)的電流額定值確定。例如，開(kāi)關(guān)類型可以是額定3300伏及最大電流額定值為1200安培的。在該例子中，24003240RCSI3.6[0090][0091]13示出了本發(fā)明的多相電網(wǎng)同步調(diào)節(jié)電流源逆變器系統(tǒng)的另一例子，其中六RCSI系統(tǒng)使其輸出連接到具有分支Y形次級(jí)繞組的變壓器72。六相RCSI系統(tǒng)包括兩個(gè)三相調(diào)節(jié)電流源逆變器11和11′，每一逆變器連接到變壓器72的六相次級(jí)繞組。第RCSI111215，RCSI11提供100。15ABC72次級(jí)繞組的A、BC13RCSI11′包括直流電流調(diào)節(jié)器部分12′和三相逆變器部分15′，具有向RCSI11′提供輸入直流功率的多個(gè)100′。15′RST72RS和T端子。為實(shí)現(xiàn)給兩個(gè)逆變器的直流電壓輸入均衡，直流源100和100′的輸出并聯(lián)連13中所示。72Y9所述類似的方式連接到三相電網(wǎng)92和負(fù)載93，包括可選地增加有源線路濾波器。本發(fā)明的六相RCSI系統(tǒng)中使用的每一三相RCSI9RCSI類似。[0092]14YRCSI系統(tǒng)的輸出建立的電壓的量值和相對(duì)相位關(guān)系的矢量組圖。為方便起見(jiàn)，在所有矢量組圖中，用于標(biāo)記電壓矢量名法與對(duì)應(yīng)的示意圖中用于表示逆變器輸出、電網(wǎng)相位和變壓器繞組名法相同；正組圖示出了電壓矢量R、S和T分別相對(duì)于電壓矢量A、B和C30ABC滯后電網(wǎng)電壓XYZ15度，而電壓矢RST超前電網(wǎng)電壓矢量X′、YZ15度。 72P1P2P3中的每一個(gè)卷繞72Y11根據(jù)組成每一繞組的導(dǎo)體的相對(duì)匝數(shù)，這些繞組中的三個(gè)稱為“長(zhǎng)”繞組而其余六個(gè)稱2.731.0Y形連接。149稱為長(zhǎng)矢量，及這些矢量中的六個(gè)稱為短矢量。長(zhǎng)和短矢量之間的量值比同樣約為[0094]關(guān)于矢量A和R，次級(jí)長(zhǎng)干繞組S1與初級(jí)繞組P1平行。因此，繞組S1和P1卷繞在共同的磁芯周圍。級(jí)分支短S4與初級(jí)P3平行。因此，繞組S4P3卷繞在共同的磁芯周圍。級(jí)短繞組S5與初級(jí)繞組P2平行。因此S5P2卷繞在[0095]14，S4和S1共計(jì)矢量A(表示相A電壓)，其滯后矢量S115R彼此位移30度，而這些矢量中的每一個(gè)相對(duì)于干電壓矢量X′分別滯后和超前移位15[0096]類似地，電壓矢量B和S相對(duì)于干電壓矢量Y15電壓矢量CT相對(duì)于干電壓矢量Z′分別滯后15的來(lái)說(shuō)，由于干和電網(wǎng)相一致，從RCSI11輸出的三相電流A、B和C滯后電網(wǎng)相電壓15度，及從RCSI11′輸出的三相電流R、S和T超前電網(wǎng)相電壓15度。[0097]141372[0099]11SW1-SW6ABC同步，而逆變器部11SW1SW6′R、ST同步。來(lái)自逆變器對(duì)的輸出電流求和并變換到變壓器72的初級(jí)繞組，線路電壓和電流之間沒(méi)有相移。[01001523824013RCSI系統(tǒng)的瞬時(shí)交流輸出電壓和電流。240XYZ中的相電流的表示，與電X、YZ238表示的相應(yīng)相電壓同步。[0101]16Y72RCSI系統(tǒng)輸出的電流的諧波含量的相對(duì)量值分布。電流諧波從等式(2)進(jìn)行計(jì)算，其中φ6及n等于針對(duì)RCSI系統(tǒng)定義的整數(shù)系列：11、13、23、25...9597。六相RCSITHD可從等式(4)計(jì)算為小于15％。[0102]RCSI系統(tǒng)的功率產(chǎn)生容量由逆變器開(kāi)關(guān)的電流額定值確定。例如，開(kāi)關(guān)類型可以是額定3300伏及最大電流額定值為1200安培的。在該例子中，24003240RCSI7.2瓦的功率。由于開(kāi)關(guān)中的低開(kāi)關(guān)損耗，六相RCSI系統(tǒng)中的逆變器對(duì)的效率約為98.5％。直流電流調(diào)節(jié)器中使用的電感元件是電損耗的主要貢獻(xiàn)者。使用包溫超導(dǎo)體(HTS)元件的配線用于電感元件的繞組可降低這些損耗，適當(dāng)總的系統(tǒng)效率超過(guò)99％。HTS元件也可用于本發(fā)明的任何其它應(yīng)用中的電感元件的繞組。 RCSIY74RCSI系統(tǒng)可用于以更低的THD值提供比上述六相RCSI系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的輸出功率更大的輸出功率。九相有向RCSI1110015A、BC連74A、B和C17RCSI11′1215RCSI11′提供輸入RSTRCSI11″包括直流電流調(diào)節(jié)器部分為實(shí)現(xiàn)給所有逆變器的直流電壓輸入均衡，直流源100、100100″的輸出并聯(lián)連接9293RCSI系RCSI9RCSI類似。[0105]1774尖叉繞組S4、S5和S6從相干繞組S1延伸。類似地，尖叉繞組S7、S8和S9從相干繞組S2S10S11S12S3S4、S6、S7、S9、S10S12中的每一個(gè)約具有相同比約為4.541.0。[0106]18中的矢量圖，矢量S4和S1共計(jì)矢量A(表示相A電壓)，其滯后矢量S115S6和S1RR電壓)，其超前矢量S115度。矢為相對(duì)于電網(wǎng)干電壓成-15度、0+15度的相。+15CWTZ150+15總的來(lái)說(shuō)，由于干和電網(wǎng)相一致，從RCSI11輸出的三相電流A、B和C滯后電網(wǎng)相電壓15度，RCSI11′RST15UVW[0108]181774[0110]11SW1-SW6ABC同步，而逆變器部11SW1SW6RST11″中開(kāi)關(guān)SW1″-SW6″的控制與相電壓U、V和W同步。來(lái)自三個(gè)逆變器的輸出電流求和并變換到變壓器74的初級(jí)繞組，相電壓和電流之間沒(méi)有相移。[01111924224417RCSI系統(tǒng)的瞬時(shí)交流輸出電壓和電流。244XYZ中的相電流的表示，與電X、YZ242表示的相應(yīng)相電壓同步。[0112]20Y74RCSI系統(tǒng)輸出的電流的諧波含量的相對(duì)量值分布。電流諧波使用等式(2)進(jìn)行計(jì)算，其中φ9及n等于針對(duì)九RCSI系統(tǒng)定義的整數(shù)系列：、、、、、、、、91。九相RCSITHD(4)9.5％。[0114] 圖21示出了本發(fā)明的多相電網(wǎng)同步調(diào)節(jié)電流源逆變器系統(tǒng)的另一例子，其中十RCSI11a11b11c11d)，每一對(duì)逆ABCRST76a76b的次級(jí)繞組，其具有分支Y形次級(jí)繞組和曲折Y形初級(jí)繞組。十二相RCSI系統(tǒng)可用于以更低的THD值提供比上述RCSI系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的輸出功率更大的輸出功率。十二相RCSI系統(tǒng)包括四個(gè)三相調(diào)節(jié)電流源逆變器11a、11b、11c和11d，每一逆變器可與圖9RCSI類似。多個(gè)直100a、100b、100c100d連接到每RCSI21現(xiàn)給所有逆變器的直流電壓輸入均衡，直流源100a-100d2111a11b76a的次級(jí)繞組，及逆變器對(duì)11c11d的輸出連接到第二六相變壓器76b的次級(jí)繞組。每一變壓器的初級(jí)繞組安排P1P2P3具有延伸的較短繞組，較短繞組的相方量P3180，因此，對(duì)應(yīng)的繞組P3和P4反繞在同一磁芯堆上。繞組P1與P4的匝數(shù)4.921.0，P1X7.5A電網(wǎng)相X22.5B電壓(由矢量B表示)由矢量S2和S6的和形成，及相B電壓將滯后電網(wǎng)相Y電壓7.5度，而逆變器輸出相S電壓(由矢量S表超前逆變器輸出相B30度，因此超前電網(wǎng)相Y電壓(Y22.5逆變器輸出相C矢量C表示)由矢量S3和S8的和形成，及相C電壓將滯后電網(wǎng)Z7.5TTC30ZZ)22.5[0117]2276b21器76b如下表中所示的共芯繞組結(jié)構(gòu)。[0119]2276aP1和P4共計(jì)矢量XX電壓)。矢量P4與矢量P2180，因此，對(duì)應(yīng)的繞組P2和P4反繞在同一磁芯堆上。繞組P1與P44.921.0，P1X7.5度。A電壓A表示)S1和S4的和形成的次級(jí)分支，相AX22.5度。逆變器輸出相RR表示)超前逆變器輸出相A30度，因此超前電網(wǎng)相X7.5。似地，逆變器輸B矢量B矢S表示)超前逆變器輸出相B30度，因此超前電網(wǎng)相Y電壓(由矢量Y表7.5CCS3S8C電Z22.5TTC30ZZ7.5[0122]RCSI系統(tǒng)的每一輸出相，注入到每一電網(wǎng)相的電流是四個(gè)電7.522.5RCSI系統(tǒng)輸出電流波THD值通常小3％RCSI系統(tǒng)包括兩對(duì)三相調(diào)節(jié)電流源逆變器，每對(duì)連接到具YY形變壓器，使得可注入電網(wǎng)的功率量RCSI系統(tǒng)所獲得的四倍，同時(shí)降低電流THD值。[0123]24YYRCSI系統(tǒng)輸出的電流的諧波含量的相對(duì)量值分布。電流諧波使用等式(2)進(jìn)行計(jì)算，其中φ等于12及n等于針對(duì)十二相RCSI系統(tǒng)定義的整數(shù)系列：23、25、47、49、71、73、9597RCSITHD(4)7％。[0124]221[0125][0126]25RCSI1111ABCRST78的雙Δ78具有Δ形初級(jí)繞組。第一三相RCSI11包括直流電流調(diào)節(jié)器部分12和三相逆變器部分15，具有向RCSI11提供輸入直流功率的多個(gè)直流源100。RCSI11′包括直流電流調(diào)節(jié)器部分12′和三相逆變器部分15′，具有向RCSI11′提供輸入直流功率的多個(gè)直流源100′。為實(shí)現(xiàn)給兩個(gè)逆變器的直流電壓輸入均衡，直流源100和100′的輸出并聯(lián)連接在一起，如圖25中所示。變壓器78的Δ形初級(jí)繞組以與上面結(jié)合圖9所述類似的方式連接到三相電網(wǎng)9293，包括可選地增加有源線路濾波器。本發(fā)明的六相雙ΔRCSI系統(tǒng)中使用的每一三相RCSI9RCSI類似。[0127]267815A、BCdeltasec1Δ2615′RSTdeltasec2Δ2626deltasec1XYZΔdeltapri15deltasec2[0128]關(guān)于變壓器78的繞組安排，次級(jí)長(zhǎng)(大的繞組匝數(shù))繞組S4和短(小的繞組匝數(shù))繞組S3與初級(jí)繞組P1組S5、短繞組S1與繞組P2S6、短繞組S2P3均卷繞在變壓器的第三共同的磁芯堆上。長(zhǎng)和短繞組之間的繞組匝數(shù)比約為2.731.0[0129]262578[0131]11SW1-SW6ABC同步，而逆變器部78級(jí)端子處產(chǎn)生注入三相電網(wǎng)的電流?？傆?jì)的逆變器輸出電生接近純正弦波的電流波250252[0132]28Δ多邊形次級(jí)和ΔRCSI系統(tǒng)輸出的電流的諧波含量的相對(duì)量值分布。電流諧波從等式(2)進(jìn)行計(jì)算，其中φ等于6及nRCSI11、13、23、25...9597。RCSI系THD值可從等式(4)15％。[0133]225相RCSI系統(tǒng)的功率產(chǎn)生容量可計(jì)算為7.2兆瓦。[0134][0135]29示出了本發(fā)明的多相電網(wǎng)同步調(diào)節(jié)電流源逆變器系統(tǒng)的另一例子，其中十RCSI11a11b11c11d)，每一對(duì)逆ABCRST80a80b的次級(jí)繞組，其具有雙Δ多邊形次級(jí)繞組和延長(zhǎng)Δ形初級(jí)繞組。十二相RCSI系統(tǒng)可用于以更低的THDRCSIRCSI系統(tǒng)包括四個(gè)三相調(diào)節(jié)電流源逆變器11a、11b、11c和11d，每一逆變器可與圖9中所示的三相RCSI類似。100a、100b、100c100dRCSI29100a-100d的輸出并聯(lián)連接在29中所示。11a11b80a的次級(jí)繞11c11d80b的初級(jí)繞組安排為延長(zhǎng)Δ結(jié)構(gòu)，其中每一主初級(jí)繞組P1、P2和P3具有延伸的較短繞組，較短繞組的相方向與相關(guān)主初級(jí)繞組的相方向相同。變壓器80a和80b的延長(zhǎng)Δ形初級(jí)繞組連接到三相電網(wǎng)92和負(fù)載93，與上面結(jié)合圖9所述的類似，包括可選地增加有源線[0136]3080a80b80a80b的相應(yīng)繞組中建立的電壓?？际噶拷M圖80a，矢量P1和P4共計(jì)矢量X示電網(wǎng)相X電壓)。矢量P4與矢P1、S3和S4同相，因此，對(duì)應(yīng)的P1和P4和次S3和S4均卷繞在同一磁芯堆上。繞組P4的伸長(zhǎng)端連接到電網(wǎng)相X。選擇繞組P1與P4的匝數(shù)比使得次級(jí)多S3S4X7.56.6361.0。由于逆變器輸A連接到次級(jí)多邊形A電壓將滯后電X22.5。變器輸出相R電壓超前相A30X7.5A、BCX、YZ22.5R、S和TX、Y和Z7.5度。80b80b的繞組的類似分析表明連接到變壓器80b的次級(jí)繞組的逆變器對(duì)的逆變器輸出相電壓A、B和C及R、STA、BCX、YZ7.5R、STX、YZ22.5[0141]RCSI系統(tǒng)的每一輸出相，注入到每一電網(wǎng)相的電流是四個(gè)電7.522.5RCSI系統(tǒng)輸出電流波RCSI系統(tǒng)包括兩對(duì)三相調(diào)節(jié)電流源逆變器，每對(duì)連接到包括雙ΔΔ電網(wǎng)的功率量是一個(gè)三相RCSI系統(tǒng)所獲得的四倍，同時(shí)降低電流THD值。[0142]32中的柱圖示出了由具有雙Δ多邊形次級(jí)和延長(zhǎng)Δ初級(jí)變換的十二相RCSI系統(tǒng)輸出的電流的諧波含量的相對(duì)量值分布。電流諧波使用等式(2)進(jìn)行計(jì)算，其中φ等于12及n等于針對(duì)十二相RCSI系統(tǒng)定義的整數(shù)系列：23、25、47、49、71、73、9597RCSITHD(4)7％。[0143]229 [0145]33RCSI1111ABCRST分別連接到Δ-Y82。RCSI11包括直流電流調(diào)節(jié)器部分12和三相逆具有分別連接到Y(jié)形次級(jí)變壓器繞組S1、S2和S3的逆變器輸出相A、B和C。類似地，第二三相RCSI11′包括直流電流調(diào)節(jié)器部分12′和三相逆變器部分15′，具有向RCSI11′提供輸入直流功率的多個(gè)直流源100′。為實(shí)現(xiàn)給兩個(gè)逆變器的直流電壓輸入均衡，直流源100和100′的輸出并聯(lián)連接在一起，如圖33中所示。第二三相RCSI11′具有分別連接到Δ形次級(jí)變壓器繞組S1′、S2′和S3′的逆變器輸出相R、S和T。變壓器82的Y形初級(jí)繞組以與上面結(jié)合圖9所述類似的方式連接到三相電網(wǎng)92和負(fù)載93，包括可選地增加有源線路濾波器。每一三相RCSI可與圖9中所示的三相RCSI類似。 圖34中的矢量組圖示出了變壓器82的相應(yīng)繞組中建立的電壓。表示與矢量A(表示逆變器輸出相A電壓)同相的電網(wǎng)相X電壓的矢量X也與表示變壓器線路電壓RS的矢量RS同相。因此，變壓器繞組P1、S1和S1′均卷繞在同一磁芯堆上。類似地，表示與矢量B(表示逆變器輸出相B電壓)同相的電網(wǎng)相Y電壓的矢量Y也與表示變壓器線路電壓RT的矢量RT同相；及表示與矢量C(表示逆變器輸出相C電壓)同相的電網(wǎng)相Z電壓的矢量Z也與表示變壓器線路電壓ST的矢量ST同相。因此，變壓器繞組P2、S2和S2′均卷繞在同一磁芯堆上，變壓器繞組P3、S3和S3′均卷繞在同一磁芯堆上。因此，變壓器相電壓R、S和T分別超前電網(wǎng)相電壓X、Y和Z30度，及同樣分別超前變壓器相電壓A、B和C30度。 圖35示出了圖33中所示六相RCSI系統(tǒng)的交流電壓和電流波形。逆變器相A、B和C輸出電流波形260分別與波形258表示的對(duì)應(yīng)相電壓A、B和C同相。變壓器線路RS、ST和TR電流波形264分別與波形262表示的對(duì)應(yīng)線路電壓RS、ST和TR同相。以產(chǎn)生所得的電流波形268，其注入每一電網(wǎng)相并與相應(yīng)電網(wǎng)相同步。兩個(gè)三相逆變器輸出電流波形258和264的求和導(dǎo)致注入的電流波形268具有更接近純正弦波的梯狀。 圖36中的柱圖示出了由具有Y-Δ變換的六相RCSI系統(tǒng)輸出的電流的諧波含量的相對(duì)量值分布。電流諧波從等式(2)進(jìn)行計(jì)算，其中φ等于6及n等于針對(duì)六相RCSI系統(tǒng)定義的整數(shù)系列：11、13、23、25...95和97。該六相RCSI系統(tǒng)的THD值可從等 相RCSI系統(tǒng)的功率產(chǎn)生容量可計(jì)算為7.2兆瓦。 [0153]37示出了本發(fā)明的多相電網(wǎng)同步調(diào)節(jié)電流源逆變器系統(tǒng)的另一例子，其中十RCSI11a11b11c11d)，每一對(duì)逆A、BCR、ST84a84bYΔYRCSI系統(tǒng)包括四個(gè)三相調(diào)節(jié)電流源逆變器11a、11b、11c和11d，每一逆變器可與圖9中所示的三相