ES2841132T3 - Disposición de control - Google Patents

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Abstract

Disposición de control para su uso en el control del suministro eléctrico desde una unidad (16) de suministro de energía, en la que la unidad (16) de suministro de energía incluye una capacitancia (14) interna variable a una salida, comprendiendo la disposición de control un inductor (22), un conmutador (26) configurado para estar dispuesto en paralelo con la capacitancia (14) interna, y un controlador (30) operable para controlar el funcionamiento del conmutador (26) de manera que el cierre del conmutador (26) resulte en la formación de un circuito LCR, formando la capacitancia (14) interna la capacitancia del circuito LCR, el controlador (30) está configurado para causar que el conmutador (26) se mueva entre sus posiciones abierta y cerrada a una frecuencia elevada en el intervalo de 150kHz-700kHz, caracterizada porque la inductancia del inductor (22) se selecciona de manera que coincida con las características de la capacitancia (14) interna, y el controlador (30) está configurado además para causar que el conmutador (26) se mueva entre sus posiciones abierta y cerrada a una frecuencia seleccionada para mantener la resonancia, o un armónico de una frecuencia que mantendría la resonancia, dependiendo la frecuencia de la inductancia y de la capacitancia (14) interna variable.

Description

DESCRIPCIÓN
Disposición de control
La presente invención se refiere a una disposición de control y, en particular, a una disposición de control adecuada para su uso con un panel fotovoltaico o solar (al que se hace referencia en adelante como un panel solar) para aumentar la salida disponible a partir del mismo. Aunque es especialmente adecuada para su uso junto con un panel solar, la disposición de control puede usarse con una diversidad de otros dispositivos o fuentes de alimentación.
Los paneles solares se usan cada vez más en la generación de electricidad. Las salidas desde los mismos pueden usarse directamente para accionar otros dispositivos, o pueden usarse para cargar medios de almacenamiento eléctrico o para suministrar energía a la red eléctrica principal. Debido a que la salida de un panel solar varía de manera no lineal en función, por ejemplo, de la intensidad de la luz incidente sobre el mismo, la temperatura de funcionamiento y otros factores, el suministro directo, incontrolado de la salida desde el panel solar a una carga es normalmente poco apropiado. La Figura 1 ilustra esquemáticamente una salida I-V típica de un panel solar bajo un intervalo de intensidades de luz incidente, mostrando la relación entre la corriente generada y el voltaje de salida asociado. La salida de potencia máxima se produce si el circuito, del cual forma parte el panel solar, está operando en la línea 10 en la Figura 1. Claramente, a medida que la intensidad de la luz cambia, la corriente y el voltaje operativos requeridos para la salida máxima varían. Con el fin de garantizar que el panel solar y el circuito asociado operen aproximadamente en el punto de máxima potencia, se usa un algoritmo de seguimiento de punto de máxima potencia. La salida del algoritmo de seguimiento de punto de máxima potencia se usa para variar la carga suministrada por el panel solar, por ejemplo, añadiendo y eliminado resistencias del mismo, en un intento de mantener el funcionamiento del panel solar aproximadamente en su punto óptimo.
En algunos sistemas más antiguos, el algoritmo funciona para garantizar que el circuito funcione al 70% del voltaje de circuito abierto. Esto se consigue conectando y desconectando de manera rápida y repetitiva el suministro, es decir, la salida desde el panel solar, desde la carga. A modo de ejemplo, el suministro puede conectarse y desconectarse en la región de 1.000 a 3.000 veces por segundo. Al desconectar de esta manera la salida durante una proporción del tiempo, el ciclo de trabajo se reduce, por ejemplo, a aproximadamente el 70%, tal como se ha indicado anteriormente.
Aunque dicho sistema puede funcionar satisfactoriamente en algunas circunstancias, cuando el suministro se desconecta, no hay ninguna salida desde el panel a la carga y, por consiguiente, incluso si el panel estuviese funcionando en el punto de máxima potencia, la potencial potencia se pierde mientras el panel está desconectado. Por lo tanto, la disposición es menos eficiente de lo que podría ser.
El documento EP2339712 describe un dispositivo inversor que incluye una unidad de amplificación sin transformadores. Los documentos US2008/123373 y US2002/163323 describen disposiciones de control que incluyen inductores y líneas de descarga conmutadas.
Un objeto de la invención es proporcionar una disposición de control mediante la cual la salida útil de un panel pueda mejorarse y, preferiblemente, optimizarse.
Según la presente invención, se proporciona una disposición de control según se define en la reivindicación 1 adjunta.
En dicha disposición, no es necesario proporcionar un algoritmo de seguimiento de punto de máxima potencia o similar y, preferiblemente, no hay presente ningún algoritmo de este tipo o similar.
Debido a su naturaleza, un diodo de unión pn forma una capacitancia de unión variable. Dicho diodo está presente típicamente en una unidad que incluye un panel solar. En el pasado, esta capacitancia de unión se ha ignorado durante el modelado de la salida de un panel solar y el circuito de control asociado. Cuando dicho diodo está dispuesto en paralelo con una fuente de voltaje, tal como un panel solar, parte del suministro se usa, inicialmente, para cargar la capacitancia de la unión. Además, cuando la fuente de voltaje adopta la forma de un panel solar, la propia fuente formará de hecho una capacitancia que también se cargará. Debido a que la salida de un panel solar no es uniforme, sino que varía, por ejemplo, con la intensidad de la luz incidente, la temperatura y otros factores, la carga de la capacitancia o las capacitancias varía constantemente. De esta manera, la corriente del capacitor asociada con la capacitancia interna puede ser positiva o negativa dependiendo de si, en un punto determinado en el tiempo, la capacitancia se está cargando o descargando. En un panel solar dispuesto de manera convencional, la dirección de esta corriente dependerá, por ejemplo, de si la intensidad de la iluminación está aumentando o disminuyendo. Sin embargo, en la disposición detallada anteriormente, la extracción de la energía de la capacitancia interna se consigue mediante la operación del conmutador de una manera controlada, permitiendo de esta manera el funcionamiento del sistema global con un nivel de eficiencia mejorado.
En la disposición de la invención, cuando el conmutador está abierto, la capacitancia interna de la unidad se cargará. El cierre del conmutador resultará en la descarga de la capacitancia interna al inductor. Mediante un control apropiado sobre la operación del conmutador, se apreciará que la salida desde la unidad de suministro de energía que, de otra manera, solo estaría destinada a cargar la capacitancia interna, puede extraerse por el contrario para su uso. Cuando el conmutador se abre de nuevo, resultando en la recarga de la capacitancia interna, puede extraerse energía desde el inductor y puede usarse la misma para satisfacer las demandas de una carga conectada al mismo. Además, cuando el conmutador está cerrado, la corriente de salida desde la unidad de suministro de energía fluye a través de la inductancia resultando en un almacenamiento de energía en la misma. Cuando el conmutador se abre, se suministra energía a la carga. Siempre y cuando la corriente de salida desde el suministro de energía se suministre continuamente a la inductancia, y la corriente de inductor aumente tras el cierre del conmutador y disminuya tras la apertura del conmutador, el voltaje de salida desde la disposición de control será mayor que el voltaje de entrada a la misma.
El controlador puede causar que el conmutador se mueva entre sus posiciones abierta y cerrada a una frecuencia en el intervalo de 600-700 kHz, por ejemplo, a una frecuencia del orden de 650 kHz. La variación del tamaño de la inductancia cambia la frecuencia a la que debería operarse el conmutador.
Cuando la unidad de suministro de energía incluye un inversor, tal como un inversor de cadena o un microinversor usado junto con un panel solar, la disposición de control puede incorporarse al inversor o puede comprender un módulo adaptado para la conexión al mismo.
La invención se refiere además a un método según se define en la reivindicación 8 adjunta para controlar la salida de una unidad de suministro de energía.
La invención se describirá adicionalmente, a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La Figura 1 es un diagrama que ilustra la relación de salida I-V para una unidad de panel solar típica bajo un intervalo de intensidades de luz incidente;
La Figura 2 es un diagrama que ilustra una disposición de control según una realización de la invención;
La Figura 3 es un gráfico que compara la salida de la disposición de control de la Figura 2 con una disposición de control de panel solar convencional; y
La Figura 4 es un diagrama que ilustra una realización alternativa.
Tal como se ilustra en la Figura 1 y se ha descrito anteriormente, la salida de los paneles solares varía significativamente dependiendo de una serie de factores, entre los que destaca la intensidad de la luz incidente sobre el panel solar en un momento determinado.
Con referencia a la Figura 2, se ilustra un diagrama de circuito de una disposición de control según una realización. El diagrama de circuito es representativo de una disposición de control usada para controlar la salida desde un panel solar con el fin de permitir la extracción de la máxima potencia desde el mismo. Aunque se describe en conexión con un panel solar, se apreciará que la invención puede usarse en otras aplicaciones en las que se desea mejorar el nivel de energía que puede extraerse desde una unidad que incluye una fuente de voltaje variable y una capacitancia interna.
Tal como se muestra en la Figura 2, un panel 10 solar tiene, conectado a través de sus terminales, un diodo 12 de unión pn. Dicho diodo 12 tiene una capacitancia de unión interna ilustrada en la Figura 2 mediante la capacitancia 14. Aunque no se ilustra, el panel 10 solar tendrá también una capacidad de difusión asociada. El panel 10 y el diodo 12 se alimentan típicamente como una única unidad, indicada por líneas 16 discontinuas en la Figura 2, con resistencias 18, 20 constantes que reflejan las resistencias presentes en el interior de la unidad 16, constituyendo la capacitancia 14 de unión y la capacitancia de difusión una capacitancia interna variable de la unidad 16. De esta manera, Vp representa la salida de voltaje desde la unidad 16. Se apreciará que esta salida es variable debido a las razones expuestas anteriormente.
La salida desde la unidad 16 se suministra a un inductor 22, una línea 24 que incluye un conmutador 26 estando provista y dispuesta de manera que, cuando el conmutador está abierto, la salida del panel 10 sirve para cargar la capacitancia interna de la unidad 16 y sirve también para satisfacer los requisitos de una carga conectada a los terminales 28 de salida. Vout representa el voltaje de salida desde la disposición de control. La inductancia del inductor 22 es preferiblemente relativamente pequeña y se selecciona de manera que coincida con las características del panel 10 solar y la capacitancia interna del mismo.
Cuando el conmutador 26 está cerrado, la capacitancia interna de la unidad 16 puede descargarse, resultando el cierre del conmutador 26 en la línea 24 en la formación de un circuito LCR, siendo suministrada la descarga de la capacitancia interna al inductor 22, aumentando el suministro de corriente al mismo de manera que, tras la subsiguiente reapertura del conmutador 26, la energía desde el inductor 22 pueda extraerse y usarse para satisfacer la carga. Cuando el conmutador 26 está cerrado, la corriente de salida aumentada desde la unidad 16 se suministra a la inductancia 22, resultando en el almacenamiento de energía en la misma. La apertura subsiguiente del conmutador permite la extracción de energía desde la inductancia 22 y su suministro a la carga, mientras resulta también, una vez más, en la carga de la capacidad interna. Siempre y cuando la corriente de salida desde la unidad 16 se suministre continuamente a la inductancia 22 y la corriente del inductor aumenta cuando el conmutador 26 se cierra y disminuye cuando el conmutador 26 se abre (y la unidad 30 de control mencionada a continuación se opera de manera que se asegure que sea el caso) entonces el valor de Vout será mayor que Vp . La Figura 3 demuestra esto, estando las salidas (en Volt-amperios) de un panel controlado convencionalmente (eje horizontal) y un panel controlado usando la disposición de control indicada anteriormente (eje vertical) bajo las mismas condiciones ambientales, teniendo los paneles las mismas características operativas a excepción de lo que se refiere al control de los mismos, representadas unas con otras y mostrando claramente que Vout es mayor, frecuentemente de manera significativamente mayor, que Vp.
La frecuencia de operación del conmutador 26 se elige para mantener este efecto. La frecuencia se elige para mantener la resonancia o de manera que sea un armónico de una frecuencia que mantenga la resonancia. Debido a que la capacitancia interna de la unidad 16 no es fija, se apreciará que la frecuencia de conmutación óptima tampoco es fija.
Sin embargo, está en la región de 150 a 700 kHz, preferiblemente de 600 kHz a 700 kHz. La frecuencia de conmutación óptima depende del tamaño de la inductancia.
La operación del conmutador 26 es controlada por un controlador 30 apropiado que sirve para controlar la sincronización y la frecuencia de operación del conmutador 26. Tal como se ha indicado anteriormente, hasta cierto punto, la frecuencia de operación del conmutador 26 se varía para compensar las variaciones en la capacitancia interna de la unidad 16. Sin embargo, se prevé que la variación en la frecuencia requerida para tener en cuenta dichas variaciones será bastante pequeña y que las variaciones en la frecuencia de conmutación estarán típicamente en la región de 50-60 Hz. El controlador 30 supervisa de manera conveniente, por ejemplo, la salida Vp de la unidad 16, usa esta para proporcionar una indicación de la capacitancia interna de la unidad 16 en ese momento, y controla la frecuencia de conmutación en respuesta a esto con el fin de maximizar o maximizar sustancialmente la salida de potencia. Sin embargo, se apreciará que son posibles otras técnicas para determinar la frecuencia de conmutación óptima o deseable, sin apartarse del alcance de la invención.
El uso de la disposición de control detallada anteriormente es ventajoso en el sentido de que permite que la salida útil de la unidad 16 de panel solar sea mejorada mientras evita la necesidad de emplear un algoritmo de seguimiento de punto de máxima potencia complejo y evita las ineficiencias asociadas con el mismo. La disposición de control está situada preferiblemente cerca de la unidad 16 para minimizar los efectos de las inductancias asociadas con los cables de conexión. Podría incorporarse, por ejemplo, en un inversor, como un inversor de cadena o un microinversor asociado a la unidad 16, o como un módulo para conectarse al mismo.
Con relación a la Figura 4, se ilustra una configuración de circuito alternativa. En la disposición de la Figura 4, en lugar de proporcionar una única inductancia 22, se proporcionan un par de inductancias 22a, 22b en las ramas respectivas del circuito, teniendo cada inductancia 22a, 22b un conmutador 26a, 26b respectivo asociado con la misma, siendo controlados los conmutadores 26a, 26b por un controlador 30, tal como se ha descrito anteriormente en el presente documento.
Cada inductancia 22a, 22b forma la bobina de entrada de un inductor 32a, 32b bifilar respectivo, estando las bobinas 34a, 34b de salida conectadas a y suministrando el voltaje de salida a la carga, durante el uso. Las bobinas de entrada y de salida de cada inductor 32a, 32b bifilar comparten un núcleo común y, de esta manera, están acopladas magnéticamente entre sí. Hay provistos diodos 36a, 36b de bloqueo para prevenir que los inductores 32a, 32b bifilares actúen como transformadores. Durante el uso, cuando el conmutador 26a está cerrado, la capacitancia 14 interna se descarga y aumenta el suministro de corriente a la inductancia 22a resultando en el almacenamiento de energía en la misma. La posterior apertura del conmutador 26a resulta en la carga de la capacitancia 14 interna y en la descarga de energía desde la inductancia 22a de la manera descrita anteriormente. Mientras se descarga energía desde la inductancia 22a, el conmutador 26b puede cerrarse para descargar la capacitancia 14 interna aumentando el suministro de corriente a la inductancia 22b, la posterior apertura del conmutador 26b permite una vez más que la capacitancia 14 interna se cargue y que se descargue energía desde la inductancia 22b a la carga.
Por consiguiente, partiendo de una posición en la que ambos conmutadores 26a, 26b están abiertos y, de esta manera, la capacitancia 14 interna se está cargando, en un momento seleccionado en el tiempo el conmutador 26a se cierra resultando en la descarga de la capacitancia 14 interna. A continuación, el conmutador 26a se abre para recargar la capacitancia y comenzar a descargar el inductor 22a. A continuación, el conmutador 26b se cierra para descargar la capacitancia 14 interna y, a continuación, se vuelve a abrir para recargar la capacitancia 14 y comenzar la descarga de energía desde el inductor 22b. Antes de volver a abrir cada conmutador 26a, 26b, puede ser beneficioso incluir un período durante el cual ambos conmutadores 26a, 26b están cerrados. Los tiempos en los que se produce el comienzo de cada ciclo de carga y descarga de la unidad 16 dependerán, en parte, de las condiciones ambientales predominantes, por lo que la frecuencia de conmutación no es fija si debe maximizarse la eficiencia de la disposición de control. Puede usarse un algoritmo de control apropiado para controlar los tiempos en los que los conmutadores 26a, 26b se abren y se cierran, por ejemplo, para maximizar la salida. El algoritmo puede controlarse dependiendo del voltaje de salida desde el panel 16, por ejemplo.
Se apreciará que, mediante un control apropiado de los tiempos en los que los conmutadores 26a, 26b se mueven entre sus posiciones abierta y cerrada, puede optimizarse la salida de la disposición de control.
La capacitancia 38 y el diodo 40 se proporcionan para reducir la EMF de retorno desde los inductores 32a, 32b que cargan la unidad 16. La capacitancia 38 es menor que la capacitancia interna de la unidad 16.
Se cree que el uso de la invención puede permitir una mayor flexibilidad en lo que se refiere a la ubicación y la orientación en las que se pueden emplear las unidades 16, ya que el uso de la invención puede permitir la generación de una salida útil en situaciones en las que, de otra manera, no se produciría dicha salida útil. Es posible una generación útil bajo condiciones de iluminación de intensidad reducida (o con unidades no orientadas de manera óptima) o bajo condiciones de temperatura desfavorables.
Aunque anteriormente se han descrito realizaciones específicas de la invención, se apreciará que pueden realizarse una serie de modificaciones y alteraciones en la disposición sin apartarse del alcance de la invención.

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Disposición de control para su uso en el control del suministro eléctrico desde una unidad (16) de suministro de energía, en la que la unidad (16) de suministro de energía incluye una capacitancia (14) interna variable a una salida, comprendiendo la disposición de control un inductor (22), un conmutador (26) configurado para estar dispuesto en paralelo con la capacitancia (14) interna, y un controlador (30) operable para controlar el funcionamiento del conmutador (26) de manera que el cierre del conmutador (26) resulte en la formación de un circuito LCR, formando la capacitancia (14) interna la capacitancia del circuito LCR, el controlador (30) está configurado para causar que el conmutador (26) se mueva entre sus posiciones abierta y cerrada a una frecuencia elevada en el intervalo de 150kHz-700kHz, caracterizada porque la inductancia del inductor (22) se selecciona de manera que coincida con las características de la capacitancia (14) interna, y el controlador (30) está configurado además para causar que el conmutador (26) se mueva entre sus posiciones abierta y cerrada a una frecuencia seleccionada para mantener la resonancia, o un armónico de una frecuencia que mantendría la resonancia, dependiendo la frecuencia de la inductancia y de la capacitancia (14) interna variable.
2. Disposición de control según la reivindicación 1 y en la que no se proporciona ningún algoritmo de seguimiento de punto de máxima potencia.
3. Disposición de control según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en la que la alta frecuencia está comprendida en el intervalo de 600 kHz a 700 kHz.
4. Disposición de control según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la unidad (16) de suministro de energía comprende un panel (10) solar.
5. Disposición de control según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la capacitancia (14) interna está formada, al menos en parte, para la capacitancia de unión de un diodo (12) de unión pn situado en el interior de la unidad (16) de suministro de energía.
6. Disposición de control según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que se proporcionan dos inductancias (22a, 22b) en paralelo entre sí, estando un conmutador (26a, 26b) respectivo asociado con cada inductancia (22a, 22b).
7. Disposición de control según la reivindicación 6, en la que cada inductancia (22a, 22b) forma parte de un devanado (32a, 32b) bifilar y en la que se proporcionan diodos (36a, 36b) de bloqueo.
8. Método para controlar la salida de una unidad (16) de suministro de energía usando una disposición de control según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo el método las etapas de:
abrir el conmutador (26), permitiendo de esta manera la carga de la capacitancia (14) interna de la unidad (16) de suministro de energía;
cerrar el conmutador (26), permitiendo de esta manera la descarga de la capacitancia (14) interna de la unidad (16) de suministro de energía, aumentando la corriente suministrada al inductor (22); y
volver a abrir el conmutador (26), permitiendo de esta manera la recarga de la capacitancia (14) interna de la unidad (16) de suministro de energía mientras se extrae energía desde el inductor (22) para satisfacer la demanda eléctrica de una carga;
la apertura, el cierre y la reapertura del conmutador (26) ocurren a una frecuencia elevada comprendida en el intervalo de 150kHz-700kHz, estando caracterizado el método porque la inductancia del inductor (22) se selecciona de manera que coincida con las características de la capacitancia (14) interna, y porque el controlador (30) causa que el conmutador (26) se mueva entre sus posiciones abierta y cerrada a una frecuencia seleccionada para mantener la resonancia, o un armónico de una frecuencia que mantendría la resonancia, dependiendo la frecuencia de la inductancia y de la capacitancia (14) interna variable.
9. Método según la reivindicación 8, en el que la apertura, el cierre y la reapertura del conmutador (26) son controlados por el controlador (30) que causa que el conmutador se mueva entre sus posiciones abierta y cerrada a alta frecuencia.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2532454A (en) * 2014-11-19 2016-05-25 Univ Plymouth Control arrangement

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4533836A (en) * 1983-01-12 1985-08-06 Pacific Electro Dynamics, Inc. Multiple voltage switching power supply having output voltage limiting
US4722041A (en) * 1985-10-31 1988-01-26 Toko, Inc. Switching regulator
US5710699A (en) * 1996-05-28 1998-01-20 General Electric Company Power electronic interface circuits for batteries and ultracapacitors in electric vehicles and battery storage systems
JP2002247863A (ja) * 2001-02-22 2002-08-30 Nissin Electric Co Ltd 連系用電力変換装置
JP3394996B2 (ja) * 2001-03-09 2003-04-07 独立行政法人産業技術総合研究所 最大電力動作点追尾方法及びその装置
US6914418B2 (en) * 2003-04-21 2005-07-05 Phoenixtec Power Co., Ltd. Multi-mode renewable power converter system
US7714550B2 (en) * 2005-01-24 2010-05-11 Linear Technology Corporation System and method for tracking a variable characteristic through a range of operation
KR101205279B1 (ko) * 2006-03-23 2012-11-27 엔페이즈 에너지, 인코포레이티드 직류를 교류로 변환하는 방법 및 장치
US7432689B2 (en) * 2006-05-05 2008-10-07 Micrel, Inc. Buck-boost control logic for PWM regulator
US8004113B2 (en) 2006-10-06 2011-08-23 Apple Inc. Methods and apparatuses for operating devices with solar power
US20080123373A1 (en) * 2006-11-29 2008-05-29 General Electric Company Current fed power converter system including normally-on switch
US7681090B2 (en) * 2007-01-25 2010-03-16 Solarbridge Technologies, Inc. Ripple correlation control based on limited sampling
JP4780416B2 (ja) * 2007-07-11 2011-09-28 独立行政法人産業技術総合研究所 太陽電池アレイ故障診断方法
US8537572B2 (en) * 2007-09-28 2013-09-17 Enphase Energy, Inc. Method and apparatus for providing power conversion using an interleaved flyback converter with automatic balancing
JP5322256B2 (ja) * 2007-11-07 2013-10-23 学校法人東京電機大学 太陽光発電制御装置及び太陽光発電制御における電力評価方法
CN101582592B (zh) * 2008-05-15 2013-07-10 宣昆 无变压器光伏并网逆变装置及其控制方法
CN101304221B (zh) * 2008-06-19 2011-09-28 江苏津恒能源科技有限公司 太阳能光伏并网逆变器
US20100132757A1 (en) 2008-12-01 2010-06-03 Chung Yuan Christian University Solar energy system
US8184460B2 (en) * 2009-05-28 2012-05-22 General Electric Company Solar inverter and control method
EP2290784A3 (en) 2009-07-02 2012-12-19 STMicroelectronics Srl Analogic MPPT circuit for photovoltaic power generation plant
JPWO2011090210A1 (ja) * 2010-01-25 2013-05-23 三洋電機株式会社 電力変換装置、系統連系装置及び系統連系システム
KR101097266B1 (ko) * 2010-02-26 2011-12-21 삼성에스디아이 주식회사 전력 저장 시스템 및 그 제어방법
US20110249474A1 (en) * 2010-04-12 2011-10-13 Yuhao Luo Method and apparatus for power conversion using an interleaved flyback converter with alternating master and slave branches
US8503200B2 (en) 2010-10-11 2013-08-06 Solarbridge Technologies, Inc. Quadrature-corrected feedforward control apparatus and method for DC-AC power conversion
CN102231609A (zh) * 2011-07-05 2011-11-02 浙江昱能光伏科技集成有限公司 太阳能光伏并网交错并联反激逆变器
JP2013093444A (ja) * 2011-10-26 2013-05-16 Rohm Co Ltd 高速スイッチング動作回路
TWI456885B (zh) * 2011-12-06 2014-10-11 Ind Tech Res Inst 一種直流轉直流的電壓調節裝置及其操作方法
CN202444421U (zh) * 2012-01-06 2012-09-19 无锡联动太阳能科技有限公司 升压变换电路与太阳能逆变器
CN103023362A (zh) * 2012-02-27 2013-04-03 无锡联动太阳能科技有限公司 一种无桥逆变电路与太阳能无桥逆变器
CN102638059B (zh) * 2012-05-07 2014-06-04 安徽工业大学 单相光伏并网发电系统功率解耦电路及其控制方法
CN102769398A (zh) * 2012-06-11 2012-11-07 合肥工业大学 适用于光伏并网系统的模块化多电平变换器
CN103025003A (zh) * 2012-11-30 2013-04-03 苏州市职业大学 太阳能led照明用控制驱动一体化装置

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