[发明专利]三相非隔离并网变换器及空调系统

说明书

技术领域

本发明涉及电源电路，更具体地，涉及三相非隔离并网变换器及空调系统。

背景技术

太阳能作为一种重要的可再生能源，其资源丰富清洁，是人类可持续发展能源战略中的一个重要组成部分。在当今以环保为大前提背景下，如何将太阳能等可再生能源加以利用，将其转化为电能或者热能，是目前空调领域比较热门的研究之一。目前，制约其发展的除了提高光电转换效率外，发展高效的变换器结构和电能利用架构是可行的突破口。

光伏空调系统利用光伏电池提供空调所需的一部分或全部电能。进一步地，光伏空调系统还可以进一步并网供电，其中采用隔离变压器实现光伏电池向电网的电能传递。尽管并网工作的光伏空调系统是实现光伏电池的有效能量利用的优选方案，但现有的系统存在成本高、重量重、体积大、转换效率低等缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供三相非隔离并网变换器及空调系统，以解决现有技术中采用隔离变压器导致系统成本高和转换效率低的问题。

根据本发明的一方面，提供一种三相非隔离并网变换器，所述变换器具有直流端和第一至第三交流端，包括：第一和第二电容，所述第一和第二电容串联连接在所述直流端和地之间；第一至第三电感，所述第一至第三电感的第一端分别连接至所述第一至第三交流端，第二端分别连接至第一至第三中间节点，其中第三节点是所述第一和第二电容的中间节点；以及第一和第二开关，所述第一和第二开关的第一端分别连接至第一和第二节点，第二端连接至所述直流端，第三端连接至所述地，第四端连接至所述第三节点，其中，所述第一和第二开关选择性地将第一端连接至第二至第四端之一。

优选地，所述第一开关包括：第一桥臂，包括依次串联连接在所述直流端和所述地之间的第一至第四开关管，其中第一和第二开关管组成上桥臂，第三和第四开关管组成下桥臂；第一和第二二极管，所述第一和第二二极管串联连接，并且所述第一二极管的阴极连接至所述第一开关管和所述第二开关管的中间节点，所述第二二极管的阳极连接至所述第三开关管和所述第四开关管的中间节点之间，所述第一和第二二极管的中间节点连接至所述第三节点，所述第二开关包括：第二桥臂，包括依次串联连接在所述直流端和所述地之间的第五至第八开关管，其中第五和第六开关管组成上桥臂，第七和第八开关管组成下桥臂；第三和第四二极管，所述第三和第四二极管串联连接，并且所述第三二极管的阴极连接至所述第五开关管和所述第六开关管的中间节点，所述第四二极管的阳极连接至所述第七开关管和所述第八开关管的中间节点之间，所述第三和第四二极管的中间节点连接至所述第三节点。

优选地，所述第一开关和所述第二开关在工作状态分别处于以下三种电平状态之一：第一电平状态，其中所述上桥臂的开关管导通，且所述下桥臂的开关管断开；第二电平状态，其中所述上桥臂的开关管断开，且所述下桥臂的开关管导通；以及第三电平状态，其中所述上桥臂和所述下桥臂相邻的开关管导通，其余开关管断开。

优选地，所述变换器工作于多个工作模式，在不同的工作模式中，所述第一开关和所述第二开关的电平状态的组合不同。

优选地，所述变换器在整流模式中采用电网的电能提供直流母线电压，在逆变模式中采用所述直流母线电压为所述电网回馈电能。

根据本发明的另一方面，提供一种空调系统，包括：空调的压缩机，采用直流母线电压供电，光伏供电装置，将太阳能转换成电能，以提供所述直流母线电压；蓄电池充放电装置，在放电模式中采用蓄电池的电能提供所述直流母线电压，在充电模式中采用所述直流母线电压为所述蓄电池充电；以及上述的变换器，所述压缩机、所述光伏供电装置、所述蓄电池充放电装置和所述变换器连接至公共的直流供电端，并且在所述直流供电端提供所述直流母线电压，所述空调系统选择性地采用来自电网、太阳能和蓄电池的电能为空调的压缩机供电。

优选地，所述空调系统执行以下的电能流动过程之一：当电网正常，且光线不足，利用太阳能与电网混合为所述压缩机及所述蓄电池供电；当电网正常，且光线充足或轻载运行，利用太阳能为所述压缩机供电以及向所述蓄电池充电并回馈电网；当电网出现异常，且光线不足，利用所述蓄电池和太阳能联合为所述压缩机供电，或者控制所述压缩机停止工作；以及当电网出现异常，且光线充足或轻载运行，利用太阳能为所述压缩机供电以及为所述蓄电池充电，同时保持所述直流母线电压的稳定。