(57)【要約】  インバータは、第１の巻線、第２の巻線、及び第３の巻線を含む変圧器と、変圧器の第１の巻線に電気的に結合されているＤＣ−ＡＣインバータと、変圧器の第２の巻線に電気的に結合されているサイクロコンバータと、変圧器の第３の巻線に電気的に結合されているアクティブフィルタとを含む。  ＤＣ−ＡＣインバータは、入力ＤＣ波形を、第１の巻線において変圧器に送られるＡＣ波形に変換するように適合されている。  サイクロコンバータは、変圧器の第２の巻線において受信したＡＣ波形を、ＡＣグリッドのグリッド周波数を有する出力ＡＣ波形に変換するように適合されている。アクティブフィルタは、ＤＣ源とＡＣグリッドとの間の電力の不整合に基づいて、１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスを用いて電力をシンク及びソースするように適合されている。
2018509869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流（ＤＣ）源からの入力ＤＣ波形を、交流（ＡＣ）グリッドへ送るための出力ＡＣ波形に変換するためのインバータであって、
第１の巻線、第２の巻線、及び第３の巻線を含む変圧器と、
前記変圧器の前記第１の巻線に電気的に結合されているＤＣ−ＡＣインバータであって、前記入力ＤＣ波形を、前記第１の巻線において前記変圧器に送られるＡＣ波形に変換するように適合されている、ＤＣ−ＡＣインバータと、
前記変圧器の前記第２の巻線に電気的に結合されているサイクロコンバータであって、前記変圧器の前記第２の巻線において受信したＡＣ波形を、前記ＡＣグリッドのグリッド周波数を有する前記出力ＡＣ波形に変換するように適合されている、サイクロコンバータと、
前記変圧器の前記第３の巻線に電気的に結合されているアクティブフィルタであって、前記ＤＣ源と前記ＡＣグリッドとの間の電力の不整合に基づいて、１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスを用いて電力をシンク及びソースするように適合されている、アクティブフィルタと、
を備える、インバータ。
【請求項２】
前記ＤＣ−ＡＣインバータが、フルブリッジインバータ回路を備える、請求項１に記載のインバータ。
【請求項３】
前記第１の巻線が、第１の端子と、第２の端子とを含み、
前記フルブリッジインバータ回路が、第１のノードにおいて第２の電気スイッチに電気的に結合されている第１の電気スイッチと、第２のノードにおいて第４の電気スイッチに電気的に結合されている第３の電気スイッチとを備え、
前記ＤＣ−ＡＣインバータが、前記第１のノード及び前記第１の端子に電気的に直列に結合されているキャパシタ及びインダクタを備え、
前記第２の端子が、前記第２のノードに電気的に結合されている、請求項２に記載のインバータ。
【請求項４】
前記第１の巻線が、第１の端子と、第２の端子とを含み、
前記フルブリッジインバータ回路が、第１のノードにおいて第２の電気スイッチ及び前記第１の端子に電気的に結合されている第１の電気スイッチと、第２のノードにおいて第４のスイッチ及び前記第２の端子に電気的に結合されている第３の電気スイッチとを備える、請求項２に記載のインバータ。
【請求項５】
前記第１の巻線が、第１の端子と、第２の端子とを含み、
前記フルブリッジインバータ回路が、第１のノードにおいて第２の電気スイッチに電気的に結合されている第１の電気スイッチと、第２のノードにおいて第４の電気スイッチに電気的に結合されている第３の電気スイッチとを備え、
前記ＤＣ−ＡＣインバータが、前記第１のノード及び前記第１の端子に電気的に結合されているインダクタと、前記第２のノード及び前記第２の端子に電気的に結合されているキャパシタとを備える、請求項２に記載のインバータ。
【請求項６】
前記サイクロコンバータが、一組の電気スイッチと、前記一組の電気スイッチと電気結合しているキャパシタデバイダとを備える、請求項１から５の何れか一項に記載のインバータ。
【請求項７】
前記第２の巻線が、第１の端子と、第２の端子とを含み、
前記一組の電気スイッチが、第１のノードにおいて電気スイッチの第２のサブセットに電気的に結合されている電気スイッチの第１のサブセットを備え、
前記キャパシタデバイダが、第２のノードにおいて第２のキャパシタ及び前記第１の端子に電気的に結合されている第１のキャパシタを備え、
前記サイクロコンバータが、前記第２の端子及び前記第１のノードに電気的に結合されているインダクタを備える、請求項６に記載のインバータ。
【請求項８】
前記電気スイッチの第１のサブセット及び前記電気スイッチの第２のサブセットの各々が、電気的に直列に結合されている一対のブロッキングスイッチからなる、請求項７に記載のインバータ。
【請求項９】
前記アクティブフィルタが、前記１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスに電気的に結合されているフルブリッジスイッチング回路を備える、請求項１から８の何れか一項に記載のインバータ。
【請求項１０】
前記第３の巻線が、第１の端子と、第２の端子とを含み、
前記フルブリッジスイッチング回路が、第１のノードにおいて第２の電気スイッチ及び前記第１の端子に電気的に結合されている第１の電気スイッチと、第２のノードにおいて第４の電気スイッチ及び前記第２の端子に電気的に結合されている第３の電気スイッチとを備える、請求項９に記載のインバータ。
【請求項１１】
前記第３の巻線が、第１の端子と、第２の端子とを含み、
前記フルブリッジスイッチング回路が、第１のノードにおいて第２の電気スイッチに電気的に結合されている第１の電気スイッチと、第２のノードにおいて第４の電気スイッチに電気的に結合されている第３の電気スイッチとを備え、
前記アクティブフィルタが、前記第１のノード及び前記第１の端子に電気的に結合されているインダクタと、前記第２のノード及び前記第２の端子に電気的に結合されているキャパシタとを備える、請求項９に記載のインバータ。
【請求項１２】
前記アクティブフィルタが、前記１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスと、ハーフブリッジスイッチング回路と、前記１又は複数のエネルギー貯蔵デバイス及び前記ハーフブリッジスイッチング回路に電気的に結合されているキャパシタデバイダとを備える、請求項１から１１の何れか一項に記載のインバータ。
【請求項１３】
前記第３の巻線が、第１の端子と、第２の端子とを含み、
前記ハーフブリッジスイッチング回路が、第１のノードにおいて第２の電気スイッチ及び前記第１の端子に電気的に結合されている第１の電気スイッチを備え、
前記キャパシタデバイダが、第２のノードにおいて第２のキャパシタ及び前記第２の端子に電気的に結合されている第１のキャパシタを備える、請求項１２に記載のインバータ。
【請求項１４】
前記第３の巻線が、第１の端子と、第２の端子とを含み、
前記ハーフブリッジスイッチング回路が、第１のノードにおいて第２の電気スイッチ及び前記第１の端子に電気的に結合されている第１の電気スイッチを備え、
前記キャパシタデバイダが、第２のノードにおいて第２のキャパシタに電気的に結合されている第１のキャパシタを備え、
前記アクティブフィルタが、前記第２の端子及び前記第２のノードに電気的に結合されているインダクタを備える、請求項１２に記載のインバータ。
【請求項１５】
前記１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスが、キャパシタからなる、請求項１から１４の何れか一項に記載のインバータ。
【請求項１６】
前記ＤＣ源が、光起電モジュールを備える、請求項１から１５の何れか一項に記載のインバータ。
【請求項１７】
直流（ＤＣ）源からの入力ＤＣ波形を、交流（ＡＣ）グリッドへ送るための出力ＡＣ波形に変換するためのインバータであって、
プロセッサ及びメモリを有するコントローラと、
第１の巻線、第２の巻線、及び第３の巻線を含む変圧器と、
前記変圧器の前記第１の巻線に電気的に結合されているＤＣ−ＡＣインバータであって、前記入力ＤＣ波形を、前記第１の巻線において前記変圧器に送られるＡＣ波形に変換するように適合されている、ＤＣ−ＡＣインバータと、
前記変圧器の前記第２の巻線に電気的に結合されているサイクロコンバータであって、前記変圧器の前記第２の巻線において受信したＡＣ波形を、前記ＡＣグリッドのグリッド周波数を有する前記出力ＡＣ波形に変換するように適合されている、サイクロコンバータと、
前記変圧器の前記第３の巻線に電気的に結合され、かつ複数の電気スイッチ及び１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスを備えるアクティブフィルタであって、
前記コントローラが、前記ＤＣ源と前記ＡＣグリッドとの間の電力の不整合に基づいて、前記１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスによって電力をシンク及びソースするために、前記アクティブフィルタの前記複数の電気スイッチのスイッチングサイクルを制御するように適合されている、アクティブフィルタと、
を備える、インバータ。
【請求項１８】
前記コントローラが、ゼロ電圧スイッチングを使用して、前記複数の電気スイッチの前記スイッチングサイクルを制御するように適合されている、請求項１７に記載のインバータ。
【請求項１９】
前記ＤＣ源が、光起電モジュールを備える、請求項１７又は１８に記載のインバータ。
【請求項２０】
直流（ＤＣ）源からの入力ＤＣ波形を、交流（ＡＣ）グリッドへ送るための出力ＡＣ波形に変換するためのインバータであって、
第１の巻線、第２の巻線、及び第３の巻線を含む変圧器と、
前記変圧器の前記第１の巻線に電気的に結合されているＤＣ−ＡＣインバータであって、前記入力ＤＣ波形を、前記第１の巻線において前記変圧器に送られるＡＣ波形に変換するように適合されている、ＤＣ−ＡＣインバータと、
前記変圧器の前記第２の巻線に電気的に結合されているサイクロコンバータであって、前記変圧器の前記第２の巻線において受信したＡＣ波形を、前記ＡＣグリッドのグリッド周波数を有する前記出力ＡＣ波形に変換するように適合されている、サイクロコンバータと、
前記変圧器の前記第３の巻線に電気的に結合され、かつ複数の電気スイッチ及び１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスを備えるアクティブフィルタと、
プロセッサと、
メモリであって、そこに記憶された複数の命令を備え、前記複数の命令が、前記プロセッサによる実行に応答して、前記インバータに、前記ＤＣ源と前記ＡＣグリッドとの間の電力の不整合に基づいて、前記１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスによって電力をシンク及びソースするために、前記アクティブフィルタの前記複数の電気スイッチのスイッチングサイクルを制御させる、メモリと、
を備える、インバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）の下で、２０１５年３月２５日に出願された米国仮特許出願第６２／１３８，１８４号、名称「ＤＣ−ＴＯ−ＡＣ  ＩＮＶＥＲＴＥＲ  ＴＯＰＯＬＯＧＩＥＳ」に対する優先権を主張するものであり、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、概して、直流（ＤＣ）電力を交流（ＡＣ）電力に変換するための電力コンバータに関し、より具体的には、コンバータのトポロジ及び制御技術に関する。
【背景技術】
【０００３】
電力インバータは、ＤＣ電力をＡＣ電力に変換する。例えば、いくつかの電力インバータは、ＤＣ電力を、ＡＣグリッドに、また、いくつかの事例では、ＡＣグリッドに結合される場合もあり、されない場合もあるＡＣ負荷にエネルギーを供給するのに適したＡＣ電力に変換するように構成される。そのような電力インバータの特定の応用の１つは、光起電セル（「ＰＶセル」又は「ソーラーセル」）、燃料セル、ＤＣ風力タービン、ＤＣ水力タービン、及び他のＤＣ電力源などの代替エネルギー源によって発生するＤＣ電力の、グリッド周波数でのＡＣグリッドへの送達のための単相ＡＣ電力への変換である。ＰＶセルなどのある特定の代替エネルギー源によって送達することができる電力量は、動作条件の時間的変動のため、経時的に大きさが変動する場合がある。例えば、典型的なＰＶセルの出力は、日光の強度、日光の入射角、周囲温度、及び他の要素の変動に応じて変動するであろう。
【０００４】
典型的な光起電力システムにおいて、インバータは、１又は複数のソーラーセルパネルと関連付けることができる。例えば、いくつかのシステムは、比較的高い、組み合わせられた電圧（例えば、公称４５０Ｖ）を単一の、大きいインバータに送達する一連のソーラーセルパネルを含む。代替的に、分散型の光起電力システムなどの他のシステムでは、インバータを各ソーラーセルパネルと関連付けることができる。そのようなシステムにおいて、ソーラーセルパネルは、典型的に小さく、比較的に低電圧（例えば、２５Ｖ）である。インバータは、システム全体の変換効率を増加させるために、関連付けたソーラーセルパネルに近接して配置することができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一態様によると、直流（ＤＣ）源からの入力ＤＣ波形を、交流（ＡＣ）グリッドへ送るための出力ＡＣ波形に変換するためのインバータは、第１の巻線と、第２の巻線と、第３の巻線とを含む変圧器を含むことができる。インバータは、変圧器の第１の巻線に電気的に結合されているＤＣ−ＡＣインバータと、変圧器の第２の巻線に電気的に結合されているサイクロコンバータと、変圧器の第３の巻線に電気的に結合されているアクティブフィルタとを更に含むことができる。ＤＣ−ＡＣインバータは、入力ＤＣ波形を、第１の巻線において変圧器に送られるＡＣ波形に変換するように適合されている。サイクロコンバータは、変圧器の第２の巻線において受信したＡＣ波形を、ＡＣグリッドのグリッド周波数を有する出力ＡＣ波形に変換するように適合されている。アクティブフィルタは、ＤＣ源とＡＣグリッドとの間の電力の不整合に基づいて、１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスを用いて電力をシンク及びソースするように適合されている。
【０００６】
いくつかの実施形態において、ＤＣ−ＡＣインバータは、フルブリッジインバータ回路を含むことができる。更に、いくつかの実施形態において、第１の巻線は、第１の端子と、第２の端子とを含むことができ、フルブリッジインバータ回路は、第１のノードにおいて第２の電気スイッチに電気的に結合されている第１の電気スイッチと、第２のノードにおいて第４の電気スイッチに電気的に結合されている第３の電気スイッチとを含むことができ、ＤＣ−ＡＣインバータは、第１のノード及び第１の端子と電気的に直列に結合されているキャパシタ及びインダクタを含むことができ、第２の端子は、第２のノードに電気的に結合されてよい。いくつかの実施形態において、第１の巻線は、第１の端子と、第２の端子とを含むことができ、フルブリッジインバータ回路は、第１のノードにおいて第２の電気スイッチ及び第１の端子に電気的に結合されている第１の電気スイッチと、第２のノードにおいて第４のスイッチ及び第２の端子に電気的に結合されている第３の電気スイッチとを含むことができる。いくつかの実施形態において、第１の巻線は、第１の端子と、第２の端子とを含むことができ、フルブリッジインバータ回路は、第１のノードにおいて第２の電気スイッチに電気的に結合されている第１の電気スイッチと、第２のノードにおいて第４の電気スイッチに電気的に結合されている第３の電気スイッチとを含むことができ、ＤＣ−ＡＣインバータは、第１のノード及び第１の端子に電気的に結合されているインダクタと、第２のノード及び第２の端子に電気的に結合されているキャパシタとを含むことができる。
【０００７】
いくつかの実施形態において、サイクロコンバータは、一組の電気スイッチと、一組の電気スイッチと電気結合しているキャパシタデバイダとを含むことができる。更に、第２の巻線は、第１の端子と、第２の端子とを含むことができ、一組の電気スイッチは、第１のノードにおいて電気スイッチの第２のサブセットに電気的に結合されている電気スイッチの第１のサブセットを含むことができ、キャパシタデバイダは、第２のノードにおいて第２のキャパシタ及び第１の端子に電気的に結合されている第１のキャパシタを含むことができ、サイクロコンバータは、第２の端子及び第１のノードに電気的に結合されているインダクタを含むことができる。いくつかの実施形態において、電気スイッチの第１のサブセット及び電気スイッチの第２のサブセットの各々は、電気的に直列に結合されている一対のブロッキングスイッチからなる。
【０００８】
いくつかの実施形態において、アクティブフィルタは、１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスに電気的に結合されているフルブリッジスイッチング回路を含むことができる。更に、第３の巻線は、第１の端子と、第２の端子とを含むことができ、フルブリッジスイッチング回路は、第１のノードにおいて第２の電気スイッチ及び第１の端子に電気的に結合されている第１の電気スイッチと、第２のノードにおいて第４の電気スイッチ及び第２の端子に電気的に結合されている第３の電気スイッチとを含むことができる。いくつかの実施形態において、第３の巻線は、第１の端子と、第２の端子とを含むことができ、フルブリッジスイッチング回路は、第１のノードにおいて第２の電気スイッチに電気的に結合されている第１の電気スイッチと、第２のノードにおいて第４の電気スイッチに電気的に結合されている第３の電気スイッチとを含むことができ、アクティブフィルタは、第１のノード及び第１の端子に電気的に結合されているインダクタと、第２のノード及び第２の端子に電気的に結合されているキャパシタとを含むことができる。
【０００９】
いくつかの実施形態において、アクティブフィルタは、１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスと、ハーフブリッジスイッチング回路と、１又は複数のエネルギー貯蔵デバイス及びハーフブリッジスイッチング回路に電気的に結合されているキャパシタデバイダとを含むことができる。更に、第３の巻線は、第１の端子と、第２の端子とを含むことができ、ハーフブリッジスイッチング回路は、第１のノードにおいて第２の電気スイッチ及び第１の端子に電気的に結合されている第１の電気スイッチを含むことができ、キャパシタデバイダは、第２のノードにおいて第２のキャパシタ及び第２の端子に電気的に結合されている第１のキャパシタを含むことができる。いくつかの実施形態において、第３の巻線は、第１の端子と、第２の端子とを含むことができ、ハーフブリッジスイッチング回路は、第１のノードにおいて第２の電気スイッチ及び第１の端子に電気的に結合されている第１の電気スイッチを含むことができ、キャパシタデバイダは、第２のノードにおいて第２のキャパシタに電気的に結合されている第１のキャパシタを含むことができ、アクティブフィルタは、第２の端子及び第２のノードに電気的に結合されているインダクタを含むことができる。１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスは、キャパシタからなることができる。更に、ＤＣ源は、光起電モジュールを含むことができる。
【００１０】
別の態様によると、直流（ＤＣ）源からの入力ＤＣ波形を、交流（ＡＣ）グリッドへの送達のための出力ＡＣ波形に変換するためのインバータは、プロセッサと、メモリとを有するコントローラと、第１の巻線と、第２の巻線と、第３の巻線とを含む変圧器とを含むことができる。更に、インバータは、変圧器の第１の巻線に電気的に結合されているＤＣ−ＡＣインバータと、変圧器の第２の巻線に電気的に結合されているサイクロコンバータと、変圧器の第３の巻線に電気的に結合され、かつ複数の電気スイッチ、及び１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスを備えるアクティブフィルタとを含むことができる。ＤＣ−ＡＣインバータは、入力ＤＣ波形を、第１の巻線において変圧器に送られるＡＣ波形に変換するように適合させることができる。サイクロコンバータは、変圧器の第２の巻線において受信したＡＣ波形を、ＡＣグリッドのグリッド周波数を有する出力ＡＣ波形に変換するように適合させることができる。コントローラは、ＤＣ源とＡＣグリッドとの間の電力の不整合に基づいて、１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスを用いて電力をシンク及びソースするために、アクティブフィルタの複数の電気スイッチのスイッチングサイクルを制御するように適合させることができる。
【００１１】
いくつかの実施形態において、コントローラは、ゼロ電圧スイッチングを使用して、複数の電気スイッチのスイッチングサイクルを制御するように適合させることができる。ＤＣ源は、光起電モジュールを含むことができる。
【００１２】
更に別の態様によると、直流（ＤＣ）源からの入力ＤＣ波形を、交流（ＡＣ）グリッドへ送るための出力ＡＣ波形に変換するためのインバータは、第１の巻線と、第２の巻線と、第３の巻線とを含む変圧器を含むことができる。インバータは、変圧器の第１の巻線に電気的に結合されているＤＣ−ＡＣインバータと、変圧器の第２の巻線に電気的に結合されているサイクロコンバータと、変圧器の第３の巻線に電気的に結合され、複数の電気スイッチ、及び１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスを備えるアクティブフィルタと、プロセッサと、メモリであって、そこに記憶された複数の命令を備え、該命令が、プロセッサによる実行に応答して、インバータに、ＤＣ源とＡＣグリッドとの間の電力の不整合に基づいて、１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスによって電力をシンク及びソースするために、アクティブフィルタの複数の電気スイッチのスイッチングサイクルを制御させる、メモリとを更に含むことができる。ＤＣ−ＡＣインバータは、入力ＤＣ波形を、第１の巻線において変圧器に送られるＡＣ波形に変換するように適合させることができる。サイクロコンバータは、変圧器の第２の巻線において受信したＡＣ波形を、ＡＣグリッドのグリッド周波数を有する出力ＡＣ波形に変換するように適合させることができる。
【００１３】
別の態様によると、直流（ＤＣ）源からの入力ＤＣ波形を、交流（ＡＣ）グリッドへ送るための出力ＡＣ波形に変換するためのインバータは、第１の巻線と、第２の巻線とを含む変圧器を含むことができる。インバータは、変圧器の第１の巻線に電気的に結合されているＤＣ−ＡＣインバータと、変圧器の第２の巻線に電気的に結合されているサイクロコンバータと、変圧器の第２の巻線に電気的に結合されているアクティブフィルタとを更に含むことができる。ＤＣ−ＡＣインバータは、ＤＣ波形を、第１の巻線において変圧器に送られるＡＣ波形に変換するように適合させることができる。サイクロコンバータは、変圧器の第２の巻線において受信したＡＣ波形を、ＡＣグリッドのグリッド周波数を有する出力ＡＣ波形に変換するように適合させることができる。アクティブフィルタは、ＤＣ源とＡＣグリッドとの間の電力の不整合に基づいて、１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスを用いて電力をシンク及びソースするように適合させることができる。
【００１４】
いくつかの実施形態において、サイクロコンバータは、一組の電気スイッチと、一組の電気スイッチと電気結合しているキャパシタデバイダとを含むことができる。更に、第２の巻線は、第１の端子と、第２の端子とを含むことができ、一組の電気スイッチは、第１のノードにおいて電気スイッチの第２のサブセットに電気的に結合されている電気スイッチの第１のサブセットを含むことができ、キャパシタデバイダは、第２のノードにおいて第２のキャパシタ及び第１の端子に電気的に結合されている第１のキャパシタを含むことができ、サイクロコンバータは、第２の端子及び第１のノードに電気的に結合されているインダクタを含むことができる。アクティブフィルタは、１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスと、１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスに電気的に結合されているフルブリッジスイッチング回路とを含むことができる。加えて、フルブリッジスイッチング回路は、共通ノードにおいて互いに、かつインダクタ及び第２の端子に電気的に結合されている第１の電気スイッチ及び第２の電気スイッチと、第２のノードにおいて互いに、かつ第１の端子に電気的に結合されている第３の電気スイッチ及び第４の電気スイッチとを含むことができる。
【００１５】
いくつかの実施形態において、ＤＣ−ＡＣインバータは、フルブリッジインバータ回路を含むことができる。更に、第１の巻線は、第１の端子と、第２の端子とを含むことができ、フルブリッジインバータ回路は、第１のノードにおいて第２の電気スイッチに電気的に結合されている第１の電気スイッチと、第２のノードにおいて第４の電気スイッチに電気的に結合されている第３の電気スイッチとを含むことができ、ＤＣ−ＡＣインバータは、第１のノード及び第１の端子に電気的に結合されているキャパシタを含むことができ、第２の端子は、第２のノードに電気的に結合されてよい。１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスは、キャパシタからなることができる。ＤＣ源は、光起電モジュールを含むことができる。
【００１６】
別の態様によると、直流（ＤＣ）源からの入力ＤＣ波形を、交流（ＡＣ）グリッドへ送るための出力ＡＣ波形に変換するためのインバータは、第１の巻線と、第２の巻線とを含む変圧器を含むことができる。インバータは、変圧器の第１の巻線に電気的に結合されているＤＣ−ＡＣインバータと、変圧器の第２の巻線に電気的に結合されているアクティブフィルタと、アクティブフィルタに電気的に結合されているサイクロコンバータとを更に含むことができる。ＤＣ−ＡＣインバータは、ＤＣ波形を、第１の巻線において変圧器に送られるＡＣ波形に変換するように適合させることができ、アクティブフィルタは、ＤＣ源とＡＣグリッドとの間の電力の不整合に基づいて、１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスを用いて電力をシンク及びソースするように適合させることができ、サイクロコンバータは、アクティブフィルタから受信したＡＣ波形を、ＡＣグリッドのグリッド周波数を有する出力ＡＣ波形に変換するように適合させることができる。
【００１７】
いくつかの実施形態において、ＤＣ−ＡＣインバータは、ハーフブリッジインバータ回路と、ハーフブリッジインバータ回路に電気的に結合されているキャパシタデバイダとを含むことができる。更に、第１の巻線は、第１の端子と、第２の端子とを含むことができ、ハーフブリッジインバータ回路は、第１のノードにおいて第２の電気スイッチ及び第１の端子に電気的に結合されている第１の電気スイッチを含むことができ、キャパシタデバイダは、第２のノードにおいて第２のキャパシタ及び第２の端子に電気的に結合されている第１のキャパシタを含むことができる。いくつかの実施形態において、サイクロコンバータは、一組の電気スイッチと、一組の電気スイッチと電気結合しているキャパシタデバイダとを含むことができる。加えて、一組の電気スイッチは、第１のノードにおいて第２の一組の電気スイッチに電気的に結合されている電気スイッチの第１のサブセットを含むことができ、キャパシタデバイダは、第２のノードにおいて第２のキャパシタに電気的に結合されている第１のキャパシタを含むことができる。
【００１８】
いくつかの実施形態において、電気スイッチの第１のサブセット及び電気スイッチの第２のサブセットの各々は、電気的に直列に結合されている一対のブロッキングスイッチからなる。アクティブフィルタは、第２の巻線に電気的に結合されている第１のハーフブリッジコンバータ回路及び第２のキャパシタデバイダと、サイクロコンバータに電気的に結合されている第２のハーフブリッジコンバータ回路及び第３のキャパシタデバイダとを含むことができる。いくつかの実施形態において、第２の巻線は、第１の端子と、第２の端子とを含むことができ、第１のハーフブリッジコンバータは、第３のノードにおいて互いに、かつ第１の端子に電気的に結合されている第１の電気スイッチと、第２の電気スイッチとを含むことができ、第２のキャパシタデバイダは、第４のノードにおいて互いに、かつ第２の端子に電気的に結合されている第３のキャパシタと、第４のキャパシタとを含むことができる。更に、第２のハーフブリッジコンバータは、第５のノードにおいて互い電気的に結合されている第３の電気スイッチと、第４の電気スイッチとを含むことができ、第３のキャパシタデバイダは、第２のノードにおいて第６のキャパシタに電気的に結合されている第５のキャパシタを含むことができ、サイクロコンバータは、第１のノード及び第５のノードに電気的に結合されているインダクタを含むことができる。いくつかの実施形態において、アクティブフィルタは、第１の共通ノード及び第２の共通ノードにおいて第１のハーフブリッジコンバータ、第２のハーフブリッジコンバータ、第２のキャパシタデバイダ、及び第３のキャパシタデバイダに電気的に結合されているブリッジキャパシタを含むことができる。
【００１９】
更に別の態様によると、直流（ＤＣ）源からの入力ＤＣ波形を、交流（ＡＣ）グリッドへ送るための出力ＡＣ波形に変換するためのインバータは、第１の巻線と、第２の巻線とを含む変圧器を含むことができる。インバータは、変圧器の第１の巻線に電気的に結合されているＤＣ−ＡＣインバータと、変圧器の第２の巻線に電気的に結合されているサイクロコンバータと、変圧器の第１の巻線に電気的に結合されているアクティブフィルタとを更に含むことができる。ＤＣ−ＡＣインバータは、ＤＣ波形を、第１の巻線において変圧器に送られるＡＣ波形に変換するように適合させることができる。サイクロコンバータは、変圧器の第２の巻線において受信したＡＣ波形を、ＡＣグリッドのグリッド周波数を有する出力ＡＣ波形に変換するように適合させることができる。アクティブフィルタは、ＤＣ源とＡＣグリッドとの間の電力の不整合に基づいて、１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスを用いて電力をシンク及びソースするように適合させることができる。
【００２０】
一態様によると、直流（ＤＣ）源からの入力ＤＣ波形を、交流（ＡＣ）グリッドへ送るための出力ＡＣ波形に変換するためのインバータを制御するための方法は、ＡＣグリッドのグリッド電圧及び１又は複数の回路パラメータに基づいて、インバータの電気スイッチのスイッチング周波数を決定することであって、インバータが、変圧器と、変圧器に電気的に結合されているＤＣ−ＡＣインバータ、サイクロコンバータ、及びアクティブフィルタとを含む、決定することと、ＤＣ−ＡＣインバータの電気スイッチに対する第１の作動信号の第１の位相シフト、及びアクティブフィルタの電気スイッチの第３の作動信号に対するサイクロコンバータの電気スイッチの第２の作動信号の第２の位相シフトを決定することと、決定された第１の位相シフト及び決定された第２の位相シフトに基づいて、インバータの電気スイッチの作動のための一組のパルス幅変調信号を発生させることと、を含むことができる。
【００２１】
いくつかの実施形態において、一組のパルス幅変調信号を発生させることは、ＤＣ−ＡＣインバータの電気スイッチの作動のための第１のパルス幅変調信号を発生させることと、サイクロコンバータの電気スイッチの作動のための第２のパルス幅変調信号を発生させることと、アクティブフィルタの電気スイッチの作動のための第３のパルス幅変調信号を発生させることとを含むことができる。第１のパルス幅変調信号、第２のパルス幅変調信号、及び第３のパルス幅変調信号の各々は、約５０パーセントのデューティサイクルを有することができる。いくつかの実施形態において、スイッチング周波数を決定することは、インバータの１又は複数の共振タンク回路の回路パラメータに基づいて、スイッチング周波数を決定することを含むことができる。
【００２２】
いくつかの実施形態において、第１の位相シフトを決定することは、最大電力点追従に基づいて、ＤＣ源の電圧を調整するためのＤＣ源の電流を決定することと、システムの線形化動作を容易にするためにスイッチング周波数をスケーリングすることと、ＤＣ源の電圧及びアクティブフィルタの電圧に基づいて、ＤＣ−ＡＣインバータのゼロ電圧スイッチングを可能にするための線形動作範囲を決定することとを含むことができる。更に、ＤＣ源の電圧を調整するためのＤＣ源の電流を決定することは、高調波調整器を用いて、ＡＣグリッドからのダブルリップルフィードバックを排除することを含むことができる。いくつかの実施形態において、スイッチング周波数をスケーリングすることは、スイッチング周波数のゲインスケジューリング関数及び１又は複数の回路パラメータに基づいて、スイッチング周波数を動的にスケーリングすることを含む。
【００２３】
いくつかの実施形態において、第２の位相シフトを決定することは、アクティブフィルタの電圧の調整に対するＡＣグリッドのグリッド電流を決定することと、システムの線形化動作を容易にするためにスイッチング周波数をスケーリングすることと、アクティブフィルタの電圧及びＡＣグリッドの電圧に基づいて、サイクロコンバータのゼロ電圧スイッチングを可能にするために線形動作範囲を決定することとを含むことができる。更に、一組のパルス幅変調信号を発生させることは、第１の周波数と第２の周波数との間で第３の周波数を有する第３のパルス幅変調信号を達成するために、第１の周波数を有する第１のパルス幅変調信号と、第２の周波数を有する第２のパルス幅変調信号との間で交番させることを含むことができる。いくつかの実施形態において、第１のパルス幅変調信号と第２のパルス幅変調信号との間で交番させることは、第３の周波数に近似する、第１の周波数及び第２の周波数の加重平均に基づいて交番させることを含むことができる。
【００２４】
いくつかの実施形態において、本方法は、ＤＣ−ＡＣインバータ、サイクロコンバータ、又はアクティブフィルタのうちの１つに供給される対応するパルス幅変調信号が１スイッチング周期おきに無効にされるように、発生した一組のパルス幅変調信号に基づいて、ＤＣ−ＡＣインバータ、サイクロコンバータ、及びアクティブフィルタを動作させることを更に含むことができる。アクティブフィルタに供給されるパルス幅変調信号は、１スイッチング周期おきに無効にすることができる。
【００２５】
別の態様によると、１又は複数の機械可読記憶媒体が、そこに記憶される複数の命令を備え、該命令は、コントローラによる実行に応答して、コントローラに、交流（ＡＣ）グリッド及び１又は複数の回路パラメータのグリッド電圧に基づいて、インバータの電気スイッチのスイッチング周波数を決定させ、インバータが、変圧器及び直流−交流（ＤＣ−ＡＣ）インバータと、サイクロコンバータと、変圧器に電気的に結合されているアクティブフィルタとを含み、ＤＣ−ＡＣインバータの電気スイッチの第１の作動信号の第１の位相シフト、及びアクティブフィルタの電気スイッチの第３の作動信号に対するサイクロコンバータの電気スイッチの第２の作動信号の第２の位相シフトを決定させ、決定された第１の位相シフト及び決定された第２の位相シフトに基づいて、インバータの電気スイッチの作動のための一組のパルス幅変調信号を発生させることができる。
【００２６】
いくつかの実施形態において、一組のパルス幅変調信号を発生させることは、ＤＣ−ＡＣインバータの電気スイッチの作動のための第１のパルス幅変調信号を発生させることと、サイクロコンバータの電気スイッチの作動のための第２のパルス幅変調信号を発生させることと、アクティブフィルタの電気スイッチの作動のための第３のパルス幅変調信号を発生させることとを含むことができる。第１のパルス幅変調信号、第２のパルス幅変調信号、及び第３のパルス幅変調信号の各々は、約５０パーセントのデューティサイクルを有することができる。
【００２７】
いくつかの実施形態において、スイッチング周波数を決定することは、インバータの１又は複数の共振タンク回路の回路パラメータに基づいて、スイッチング周波数を決定することを含むことができる。更に、第１の位相シフトを決定することは、最大電力点追従に基づいて、ＤＣ源の電圧を調整するためのＤＣ源の電流を決定することと、システムの線形化動作を容易にするためにスイッチング周波数を決定することと、ＤＣ源の電圧及びアクティブフィルタの電圧に基づいて、ＤＣ−ＡＣインバータのゼロ電圧スイッチングを可能にするための線形動作範囲を決定することとを含むことができる。更に、第２の位相シフトを決定することは、アクティブフィルタの電圧を調整するためのＡＣグリッドのグリッド電流を決定することと、システムの線形化動作を容易にするためにスイッチング周波数をスケーリングすることと、アクティブフィルタの電圧及びＡＣグリッドの電圧に基づいて、サイクロコンバータのゼロ電圧スイッチングを許可するための線形動作範囲を決定することとを含むことができる。
【００２８】
更に別の実施形態によると、直流（ＤＣ）源からの入力ＤＣ波形を、交流（ＡＣ）グリッドへ送るための出力ＡＣ波形に変換するためのインバータは、プロセッサと、メモリとを有するコントローラと、第１の巻線と、第２の巻線とを備える変圧器とを含むことができる。インバータは、変圧器の第１の巻線に電気的に結合されているＤＣ−ＡＣインバータと、変圧器の第２の巻線に電気的に結合されているサイクロコンバータと、変圧器に電気的に結合され、かつＤＣ源とＡＣグリッドとの間の電力の不整合に基づいて、１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスを用いて電力をシンク及びソースするように適合されているアクティブフィルタとを更に含むことができる。ＤＣ−ＡＣインバータは、入力ＤＣ波形を、第１の巻線において変圧器に送られるＡＣ波形に変換するように適合させることができる。サイクロコンバータは、変圧器の第２の巻線において受信したＡＣ波形を、ＡＣグリッドのグリッド周波数を有する出力ＡＣ波形に変換するように適合させることができる。コントローラは、ＡＣグリッドのグリッド電圧及び１又は複数の回路パラメータに基づいて、インバータの電気スイッチのスイッチング周波数を決定し、ＤＣ−ＡＣインバータの電気スイッチの第１の作動信号の第１の位相シフト、及びアクティブフィルタの電気スイッチの第３の作動信号に対するサイクロコンバータの電気スイッチの第２の作動信号の第２の位相シフトを決定し、決定された第１の位相シフト及び決定された第２の位相シフトに基づいて、インバータの電気スイッチの作動のための一組のパルス幅変調信号を発生させるように適合させることができる。
【００２９】
いくつかの実施形態において、変圧器は、第３の巻線を更に含むことができ、アクティブフィルタは、変圧器の第３の巻線に電気的に結合することができる。
【００３０】
一態様によると、直流（ＤＣ）源からの入力ＤＣ波形を、交流（ＡＣ）グリッドへ送るための出力ＡＣ波形に変換するためのインバータは、第１の巻線と、第２の巻線と、第３の巻線とを含む変圧器を含むことができる。インバータは、変圧器の第１の巻線に電気的に結合されているＤＣ−ＡＣインバータと、変圧器の第２の巻線に電気的に結合されているサイクロコンバータと、変圧器の第３の巻線に電気的に結合されているアクティブフィルタと、サイクロコンバータに電気的に結合され、（ｉ）サイクロコンバータにおいて感知した電流が電流閾値を超えているかどうかを判定するように、及び（ｉｉ）電流が電流閾値を超えているという判定に応答して電流を制限するように適合されているシュートスルー故障保護回路とを更に含むことができる。ＤＣ−ＡＣインバータは、入力ＤＣ波形を、第１の巻線において変圧器に送られるＡＣ波形に変換するように適合させることができる。サイクロコンバータは、変圧器の第２の巻線において受信したＡＣ波形を、ＡＣグリッドのグリッド周波数を有する出力ＡＣ波形に変換するように適合させることができる。アクティブフィルタは、ＤＣ源とＡＣグリッドとの間の電力の不整合に基づいて、１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスを用いて電力をシンク及びソースするように適合させることができる。
【００３１】
いくつかの実施形態において、シュートスルー故障保護回路は、電流感知抵抗器と、差動回路とを含むことができる。サイクロコンバータは、一組の電気スイッチと、一組の電気スイッチと電気結合しているキャパシタデバイダとを含むことができる。更に、いくつかの実施形態において、第２の巻線は、第１の端子と、第２の端子とを含むことができ、一組の電気スイッチは、第１のノードにおいて電気スイッチの第２のサブセットに電気的に結合されている電気スイッチの第１のサブセットを含むことができ、キャパシタデバイダは、第２のノードにおいて第２のキャパシタ及び第１の端子に電気的に結合されている第１のキャパシタを含むことができ、サイクロコンバータは、第２の端子及び第１のノードに電気的に結合されているインダクタを含むことができる。シュートスルー故障保護回路は、電気スイッチの第１のサブセットに電気的に結合することができる。いくつかの実施形態において、電流を制限することは、複数の電気スイッチのうちの１つの電気スイッチをパッシブ動作状態にさせることを含むことができる。
【００３２】
別の態様によると、直流（ＤＣ）源からの入力ＤＣ波形を、交流（ＡＣ）グリッドへ送るための出力ＡＣ波形に変換するためのインバータは、第１の巻線と、第２の巻線とを含む変圧器を含むことができる。インバータは、変圧器の第１の巻線に電気的に結合されているＤＣ−ＡＣインバータと、変圧器の第２の巻線に電気的に結合されているサイクロコンバータと、変圧器の第２の巻線に電気的に結合されているアクティブフィルタと、サイクロコンバータに電気的に結合され、（ｉ）サイクロコンバータにおいて感知した電流が電流閾値を超えているかどうかを判定するように、及び（ｉｉ）電流が電流閾値を超えているという判定に応答して電流を制限するように適合されているシュートスルー故障保護回路とを更に含むことができる。ＤＣ−ＡＣインバータは、ＤＣ波形を、第１の巻線において変圧器に送られるＡＣ波形に変換するように適合させることができる。サイクロコンバータは、変圧器の第２の巻線において受信したＡＣ波形を、ＡＣグリッドのグリッド周波数を有する出力ＡＣ波形に変換するように適合させることができる。アクティブフィルタは、ＤＣ源とＡＣグリッドとの間の電力の不整合に基づいて、１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスを用いて電力をシンク及びソースするように適合させることができる。
【００３３】
いくつかの実施形態において、シュートスルー故障保護回路は、電流感知抵抗器と、差動回路とを含むことができる。サイクロコンバータは、一組の電気スイッチと、一組の電気スイッチと電気結合しているキャパシタデバイダとを含むことができる。更に、いくつかの実施形態において、第２の巻線は、第１の端子と、第２の端子とを含むことができ、一組の電気スイッチは、第１のノードにおいて電気スイッチの第２のサブセットに電気的に結合されている電気スイッチの第１のサブセットを含むことができ、キャパシタデバイダは、第２のノードにおいて第２のキャパシタ及び第１の端子に電気的に結合されている第１のキャパシタを含むことができ、サイクロコンバータは、第２の端子及び第１のノードに電気的に結合されているインダクタを含むことができる。更に、シュートスルー故障保護回路は、電気スイッチの第１のサブセットに電気的に結合することができる。いくつかの実施形態において、電流を制限することは、一組の電気スイッチのうちの１つの電気スイッチをパッシブ動作状態にさせることを含むことができる。
【００３４】
更に別の態様によると、直流（ＤＣ）源からの入力ＤＣ波形を、交流（ＡＣ）グリッドへ送るための出力ＡＣ波形に変換するためのインバータは、第１の巻線と、第２の巻線とを含む変圧器を含むことができる。変圧器は、変圧器の第１の巻線に電気的に結合されているＤＣ−ＡＣインバータと、変圧器の第２の巻線に電気的に結合されているアクティブフィルタと、アクティブフィルタに電気的に結合されているサイクロコンバータと、サイクロコンバータに電気的に結合され、（ｉ）サイクロコンバータにおいて感知した電流が電流閾値を超えているかどうかを判定するように、及び（ｉｉ）電流が電流閾値を超えているという判定に応答して電流を制限するように適合されているシュートスルー故障保護回路とを更に含むことができる。ＤＣ−ＡＣインバータは、ＤＣ波形を、第１の巻線において変圧器に送られるＡＣ波形に変換するように適合させることができる。アクティブフィルタは、ＤＣ源とＡＣグリッドとの間の電力の不整合に基づいて、１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスを用いて電力をシンク及びソースするように適合させることができる。サイクロコンバータは、アクティブフィルタから受信したＡＣ波形を、ＡＣグリッドのグリッド周波数を有する出力ＡＣ波形に変換するように適合させることができる。
【００３５】
いくつかの実施形態において、シュートスルー故障保護回路は、電流感知抵抗器と、差動回路とを含むことができる。サイクロコンバータは、一組の電気スイッチと、一組の電気スイッチと電気結合しているキャパシタデバイダとを含むことができる。加えて、一組の電気スイッチは、第１のノードにおいて電気スイッチの第２のサブセットに電気的に結合されている電気スイッチの第１のサブセットを含むことができ、キャパシタデバイダは、第２のノードにおいて第２のキャパシタに電気的に結合されている第１のキャパシタを含むことができ、サイクロコンバータは、第１のノード及びアクティブフィルタに電気的に結合されているインダクタを含むことができる。いくつかの実施形態において、シュートスルー故障保護回路は、電気スイッチの第１のサブセットに電気的に結合することができる。更に、電流を制限することは、一組の電気スイッチのうちの１つの電気スイッチをパッシブ動作状態にさせることを含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】ＤＣ電力をＡＣ電力に変換するためのシステムの少なくとも１つの実施形態の簡略ブロック図である。
【００３７】
【図２】図１のシステムのＡＣ光起電モジュールの少なくとも１つの実施形態の簡略ブロック図である。
【００３８】
【図３】図１のシステムのインバータの少なくとも１つの実施形態の簡略ブロック図である。
【００３９】
【図４】図３のインバータの様々な実施形態の簡略電気回路図である。
【図５】図３のインバータの様々な実施形態の簡略電気回路図である。
【図６】図３のインバータの様々な実施形態の簡略電気回路図である。
【図７】図３のインバータの様々な実施形態の簡略電気回路図である。
【図８】図３のインバータの様々な実施形態の簡略電気回路図である。
【図９】図３のインバータの様々な実施形態の簡略電気回路図である。
【図１０】図３のインバータの様々な実施形態の簡略電気回路図である。
【図１１】図３のインバータの様々な実施形態の簡略電気回路図である。
【図１２】図３のインバータの様々な実施形態の簡略電気回路図である。
【図１３】図３のインバータの様々な実施形態の簡略電気回路図である。
【００４０】
【図１４】図１のインバータを制御するための方法の少なくとも１つの実施形態の簡略フロー図である。
【００４１】
【図１５】図１のインバータを制御するための方法の別の実施形態の簡略フロー図である。
【００４２】
【図１６】図３のインバータのシュートスルー故障回路の様々な実施形態の簡略電気回路図である。
【図１７】図３のインバータのシュートスルー故障回路の様々な実施形態の簡略電気回路図である。
【００４３】
【図１８】非対称パルス幅変調波形の簡略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
本開示の概念が、様々な変更及び代替の形態の影響を受けやすい一方で、それらの特定の例示的な実施形態は一例として図面に示されており、本明細書で詳細に説明される。しかし、本開示の概念を開示される特定の形態に限定する意図はなく、それどころかその意図は、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の趣旨と範囲内にある全ての変更、同等物、及び代替物を含むことを理解されたい。
【００４５】
本明細書における「１つの実施形態（one embodiment）」、「一実施形態（an embodiment）」、「例示的な一実施形態（an example embodiment）」などへの参照は、説明される実施形態が、特定の特徴、構造、又は特性を含み得るが、全ての実施形態が、必ずしもこの特定の特徴、構造、又は特性を含まなくてよいことを示す。更に、このような句は、必ずしも同じ実施形態を参照しているわけではない。更に、特定の特徴、構造、又は特性が一実施形態と関連して説明されるときには、明確に説明されているかどうかに関わらず、他の実施形態と関連するそのような特徴、構造、又は特性にも影響が及ぶことは当業者の知識の範囲内であることを提言する。
【００４６】
本開示のいくつかの実施形態、又はそれらの一部分は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又はこれらの任意の組み合わせで実装することができる。本開示の実施形態はまた、有形の機械可読媒体に記憶される命令として実装することもでき、該命令は、１又は複数のプロセッサによって読み出され、実行され得る。機械可読媒体としては、機械（例えば、コンピューティングデバイス）によって読み出すことができる形態で情報を記憶する又は伝送するための任意の機構を挙げることができる。例えば、機械可読媒体としては、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリデバイス、及びその他を挙げることができる。
【００４７】
図１を参照すると、グリッド周波数でＡＣグリッド１０２に交流（以下「ＡＣ」）電力を供給するためのシステム１００は、直流（以下「ＤＣ」）源１０４と、インバータ１０６とを含む。ＤＣ源１０４は、インバータ１０６に供給されるＤＣ電力を発生させるか、又は生成するように構成される、任意のタイプのＤＣ源として具現化することができる。例えば、ＤＣ電力は、光起電ソーラーセル若しくはアレイ、燃料セル、ＤＣ電力を（例えば、整流回路を介して）発生するように構成される風力タービン、ＤＣ電力を発生するように構成される水力タービン、又は他の単極電源として具現化することができる。
【００４８】
インバータ１０６は、ＤＣ源１０４に電気的に接続され、また、ＤＣ源１０４によって発生されるＤＣ波形を、ＡＣグリッド１０２への、及びいくつかの実施形態ではＡＣグリッド１０２に結合される負荷へ送るために適したＡＣ波形に変換するように構成される。ＡＣグリッド１０２は、例えば、住宅ユーザ又は商用ユーザにユーティリティＡＣ電力を供給するユーティリティ電力グリッドとして具現化することができる。そのようなユーティリティ電力グリッドは、固定グリッド周波数（例えば、ｆ＝ω／２π＝５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）で、本質的に正弦波状のバイポーラ電圧を有するとして特徴付けることができる。
【００４９】
上で論じたように、いくつかの実施形態において、ＤＣ源１０４は、１又は複数の光起電セルとして具現化することができる。そのような実施形態において、ＤＣ源１０４及びインバータ１０６は、図２に例示されるようなＡＣ光起電モジュール（ＡＣＰＶ）２００を具現化するように互いに関連付けることができる。ＡＣＰＶ２００は、ＤＣ源１０４として動作し、インバータ１０６に電気的に結合されているＤＣ光起電モジュール（ＤＣＰＶ）２０２を含む。ＤＣＰＶ２０２は、１又は複数の光起電セルを含み、また、日光の受容量に応答して、インバータ１０６にＤＣ波形を送るように構成される。ＡＣＰＶ２００によって送達されるＤＣ電力は、例えば日光の強度、日光の入射角、及び温度などの環境変数の関数である。いくつかの実施形態において、インバータ１０６は、ＡＣＰＶ２００の筐体の中に位置付けられる。代替的に、インバータ１０６は、ＡＣＰＶ２００の筐体に固定されるそれ自体の筐体を含むことができる。加えて、いくつかの実施形態において、インバータ１０６は、筐体から離れているが、ＤＣＰＶ２０２の近くに位置している。上で論じたように、インバータ１０６は、ＤＣＰＶ２０２から受信したＤＣ電力を、グリッド周波数でのＡＣグリッド１０２への送達に適したＡＣ電力に変換するように構成される。各ＡＣＰＶ２００が専用のインバータ１０６を有するソーラーアレイを形成するために、複数のＡＣＰＶ２００を使用することができることを理解されたい。
【００５０】
ここで図３を参照すると、いくつかの実施形態において、インバータ１０６は、ＤＣ−ＡＣインバータ３００と、変圧器３０２と、サイクロコンバータ３０４と、アクティブフィルタ３０６とを含む。特定の実施形態に応じて、変圧器３０２は、第１の巻線と、第２の巻線と、第３の巻線とを含む三巻線変圧器（例えば、図４及び図７〜図１１を参照されたい）として、又は第１の巻線と、第２の巻線とを含む二巻線変圧器（例えば、図５〜図６及び図１２〜図１３を参照されたい）として具現化することができる。変圧器３０２は、二巻線変圧器又は三巻線変圧器として本明細書で説明される場合があるが、いくつかの実施形態において、そのような変圧器は、それぞれ、２つを超えるか、又は３つを超える巻線を含むことができることを理解されたい。例えば、様々な実施形態において、三巻線変圧器は、３つの巻線、４つの巻線、５つの巻線、又はそれより多い数の巻線を含むことができる。
【００５１】
ＤＣ−ＡＣインバータ３００は、変圧器３０２の第１の巻線（図示せず）に電気的に結合され、また、ＤＣ源１０４に電気的に結合可能である。図３に示されるように、ＤＣ−ＡＣインバータ３００は、ＤＣ−ＡＣインバータ回路３１０を含み、また、いくつかの実施形態において、共振タンク回路３１２又はその一部分を含むことができる。ＤＣ−ＡＣインバータ回路３１０は、ＤＣ源１０４からの入力ＤＣ波形を、第１の巻線において変圧器３０２に送られるＡＣ波形に変換するように適合されている。いくつかの実施形態において、共振タンク回路３１２は、キャパシタと、インダクタとを含む。いくつかの実施形態において、共振タンク回路３１２は、１又は複数のディスクリートキャパシタ（例えば、キャパシタデバイダ）、及び（例えば、ハーフブリッジインバータ実施形態における）変圧器３０２の漏れインダクタンスによって形成することができることを理解されたい。
【００５２】
サイクロコンバータ３０４は、変圧器３０２の第２の巻線（図示せず）に電気的に結合され、また、ＡＣグリッド１０２に電気的に結合可能である。図３に示されるように、サイクロコンバータ３０４は、ＡＣ−ＡＣコンバータ回路３１４を含み、また、いくつかの実施形態において、共振タンク回路３１６（例えば、インダクタ及びキャパシタ（複数可））を含むことができる。ＡＣ−ＡＣコンバータ回路３１４は、変圧器３０２の第２の巻線で受信したＡＣ波形を、ＡＣグリッド１０２に送られ、ＡＣグリッド１０２の波形と同じ周波数（すなわち、グリッド周波数）を有する出力ＡＣ波形に変換するように適合されている。すなわち、サイクロコンバータ３０４は、入力ＡＣ波形を、入力ＡＣ波形と異なる周波数を有する出力ＡＣ波形に変換するように構成される。
【００５３】
特定の実施形態に応じて、アクティブフィルタ３０６を、変圧器３０２の第１の巻線、第２の巻線、又は第３の巻線（図示せず）に結合することができる。例えば、変圧器３０２が三巻線変圧器として具現化される実施形態では、アクティブフィルタ３０６を、変圧器３０２の第３の巻線に電気的に結合することができ（例えば、図４を参照されたい）、一方で、変圧器３０２が二巻線変圧器として具現化される実施形態では、アクティブフィルタ３０６を、変圧器３０２の第１の巻線又は第２の巻線に電気的に結合することができる（例えば、図５〜図６を参照されたい）。アクティブフィルタ３０６は、ＤＣ源１０４とＡＣグリッド１０２との間の電力の不整合（例えば、電力の瞬間的な不整合）に基づいて、アクティブフィルタ３０６の１又は複数のエネルギー貯蔵デバイス３２０を用いて、及びＤＣ−ＡＣインバータ回路３１８を使用して、電力をシンク及びソースするように適合されている。すなわち、アクティブフィルタ３０６は、電力の不整合に基づいて、１又は複数のエネルギー貯蔵デバイス３２０から電力を供給するか、又はそれを用いて電力を吸収する。
【００５４】
例えば、ＤＣ源１０４は、ＤＣ−ＡＣインバータ３００に比較的一定の電力を送達することを理解されたい。しかしながら、ＡＣグリッド１０２は、（例えば、ゼロとピーク電力との間で）変動する、比較的正弦波状の電力を有する。ＡＣグリッド１０２の電力がゼロであるときには、ＡＣグリッド１０２に送達される電力もゼロであるはずであり、故に、ＤＣ源１０４によって送達される一定の電力は、アクティブフィルタ３０６の１又は複数のエネルギー貯蔵デバイス３２０に供給される。しかしながら、ＡＣグリッド１０２がピーク電力であるときには、ＡＣグリッド１０２の電力は、一般に、ＤＣ源１０４からの入力電力の２倍であり、したがって、ＤＣ源１０４からの全ての電力が、ＡＣグリッド１０２に送達され、電力のもう半分は、アクティブフィルタ３０６の１又は複数のエネルギー貯蔵デバイス３２０から供給される。いくつかの実施形態において、１又は複数のエネルギー貯蔵デバイス３２０は、１又は複数のキャパシタとして具現化されるが、エネルギー貯蔵デバイス３２０は、他の実施形態において、他のデバイスとして具現化することができる。
【００５５】
インバータ１０６はまた、ＤＣ−ＡＣインバータ３００、サイクロコンバータ３０４、及びアクティブフィルタ３０６の動作を制御するインバータコントローラ３０８も含む。インバータコントローラ３０８は、図３の実施形態において、単一のコントローラとして例示的に具現化されているが、インバータコントローラ３０８は、他の実施形態において、複数の別個のコントローラとして具現化することができる。例えば、いくつかの実施形態において、インバータ１０６は、ＤＣ−ＡＣインバータ３００の動作を制御するための入力コントローラ、サイクロコンバータ３０４の動作を制御するための出力コントローラ、及び／又はアクティブフィルタ３０６の動作を制御するためのフィルタコントローラを含むことができる。そのような実施形態において、コントローラの各々は、互いに直流的に絶縁することができる。
【００５６】
上で論じたように、インバータコントローラ３０８は、ＤＣ−ＡＣインバータ３００、サイクロコンバータ３０４、及びアクティブフィルタ３０６に電気的に結合され、また、それらの動作を制御するように適合されている。そうするために、インバータコントローラ３０８は、ＤＣ−ＡＣインバータ３００、サイクロコンバータ３０４、及びアクティブフィルタ３０６の様々な回路に、複数のスイッチング信号及び／又は制御信号を提供することができる。例えば、いくつかの実施形態において、インバータコントローラ３０８は、グローバル最大電力点追従（「ＭＰＰＴ」）法に基づいて、ＤＣ−ＡＣインバータ３００の動作を制御する。図３に示されるように、例示的なインバータコントローラ３０８は、下で詳述する、インバータ１０６の様々なスイッチを制御するためにパルス幅変調（「ＰＷＭ」）アルゴリズムを利用するＰＷＭコントローラ３２２を含む。そうするために、ＰＷＭコントローラ３２２は、インバータ１０６の様々な回路に、複数のスイッチング信号及び／又は制御信号を提供することができる。いくつかの実施形態において、インバータコントローラ３０８は、ゼロ電圧スイッチング技術を使用して、ＤＣ−ＡＣインバータ３００、サイクロコンバータ３０４、及び／又はアクティブフィルタ３０６の様々な電気スイッチのスイッチングサイクルを制御するように適合されていることを理解されたい。
【００５７】
インバータコントローラ３０８は、プロセッサ３２４と、メモリ３２６とを含むことができ、これらはどちらも、単一の集積回路に組み込むか、又はプリント回路基板上のワイヤを介して接続される別個の集積回路として組み込むことができる。プロセッサ３２４は、メモリ３２６に記憶された命令を実行し、インバータコントローラ３０８に、ＤＣ−ＡＣインバータ３００、サイクロコンバータ３０４、及び／又はアクティブフィルタ３０６を制御するための様々な処理を行わせるようにすることができる。メモリ３２６は、いくつかの既知の有形の記憶媒体（例えば、ＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、など）のうちのいずれかとすることができる。
【００５８】
いくつかの実施形態において、図１６〜図１７に関して下で詳述するように、インバータ１０６は、サイクロコンバータ３０４に電気的に結合され、かつシュートスルー故障を検出し、管理するように構成されるシュートスルー故障保護回路３２８を含むことができる。  具体的には、シュートスルー故障保護回路３２８は、サイクロコンバータ３０４において感知した電流が電流閾値を超えているかどうかを判定するように、及び電流が電流閾値を超えているという判定に応答して電流を制限するように適合させることができる。例えば、シュートスルー故障保護回路３２８は、サイクロコンバータ３０４のゲート信号をオーバーライド制御し、サイクロコンバータ３０４の電気スイッチをパッシブ状態にさせることができる。シュートスルー故障保護回路３２８は、本明細書において、サイクロコンバータ３０４に電気的に結合されているように説明されているが、シュートスルー故障保護回路３２８は、他の実施形態において、インバータ１０６のＤＣ−ＡＣインバータ３００、アクティブフィルタ３０６、及び／又は別の構成要素に電気的に結合することができることを理解されたい。更に、いくつかの実施形態において、インバータ１０６は、複数のシュートスルー故障保護回路３２８を含むことができる。
【００５９】
加えて、いくつかの実施形態において、インバータ１０６は、説明を明確にするために本明細書では図示されない回路を含むことができる。例えば、インバータ１０６は、通信回路を含むことができ、これは、インバータコントローラ３０８に通信可能に結合することができるか、又はその中に組み入れることができる。そのような実施形態において、インバータコントローラ３０８は、通信回路を利用して、リモートコントローラ又はサーバなどのリモートデバイスと通信することができる。例えば、特定の実施形態に応じて、通信回路は、サイクロコンバータ３０４の出力に結合されるＡＣ電力線相互接続などのＡＣ電力線を通じて、又は他の通信技術及び／又はプロトコルを使用して、リモートデバイスと通信するように構成することができる。例えば、いくつかの実施形態において、通信回路は、Ｗｉ−Ｆｉ（商標）、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）、ＭｏｄＢｕｓ（登録商標）、ＷｉＭＡＸ、無線ＵＳＢ、ブルートゥース（登録商標）、ＴＣＰ／ＩＰ、ＵＳＢ、ＣＡＮ−バス、ＨｏｍｅＰＮＡ（商標）、並びに／又は他の有線若しくは無線通信技術及び／若しくはプロトコルなどの、１又は複数の無線若しくは有線通信技術及び／又はプロトコルを利用してリモートデバイスと通信するように構成される、無線若しくは有線通信回路として具現化することができる。更に、いくつかの実施形態において、インバータ１０６は、ＤＣ源１０４と電気的に（例えば、直列に）結合されている入力フィルタ、及び／又はＡＣグリッド１０２と電気的に（例えば、直列に）結合されている出力フィルタを含むことができる。
【００６０】
ここで図４を参照すると、インバータ１０６が３ポートインバータ４００として具現化され、また、三巻線変圧器３０２を含む、マルチポート共振コンバータトポロジが示される。図４の例示的なインバータ４００は、一組のフル及び／又はハーフブリッジコンバータ回路４０２、４０４、４０６と、一組のインピーダンス４０８、４１０、４１２とを含む。示されるように、例示的な実施形態において、コンバータ回路４０２及びインピーダンス４０８は、ＤＣ−ＡＣインバータ３００を形成し、コンバータ回路４０４及びインピーダンス４１０は、サイクロコンバータ３０４を形成し、コンバータ回路４０６、インピーダンス４１２、及びエネルギー貯蔵デバイス３２０は、アクティブフィルタ３０６を形成する。上で示し、説明したように、ＤＣ−ＡＣインバータ３００は、変圧器３０２の第１の巻線４１４に電気的に結合され、サイクロコンバータ３０４は、変圧器３０２の第２の巻線４１６に電気的に結合され、アクティブフィルタ３０６は、変圧器３０２の第３の巻線４１８に電気的に結合されている。
【００６１】
コンバータ回路４０２は、ＤＣ−ＡＣインバータ回路３１０として具現化され、また、特定の実施形態に応じて、ハーフブリッジインバータ回路（図示せず）又はフルブリッジインバータ回路（例えば、図７〜図１１を参照されたい）として具現化することができる。同様に、コンバータ回路４０６は、ＤＣ−ＡＣインバータ回路３１８として具現化され、特定の実施形態に応じて、ハーフブリッジインバータ回路又はフルブリッジインバータ回路として具現化することができる。例示的なコンバータ回路４０４は、ハーフブリッジ構成におけるＡＣ−ＡＣコンバータ回路３１４として具現化される。インピーダンス４０８、４１０は、それぞれ、共振タンク回路３１２、３１６の一部分の結果とするか、又は別様には、それらと関連付けることができる。したがって、インピーダンス４０８、４１０の各々は、対応する共振タンク回路３１２、３１６におけるキャパシタンス及びインダクタンスを表すことができる。例示的なインピーダンス４１２は、三巻線変圧器３０２からの漏れインダクタンスを表す。
【００６２】
ここで、図５を参照すると、インバータ１０６が３ポートインバータ５００として具現化され、また、二巻線変圧器３０２を含む、マルチポート共振コンバータトポロジが示される。図５の例示的なインバータ５００は、一組のフル及び／又はハーフブリッジコンバータ回路５０２、５０４、５０６と、一組のインピーダンス５０８、５１０、５１２とを含む。示されるように、例示的な実施形態において、コンバータ回路５０２及びインピーダンス５０８は、ＤＣ−ＡＣインバータ３００を形成し、コンバータ回路５０４及びインピーダンス５１０は、サイクロコンバータ３０４を形成し、コンバータ回路５０６、インピーダンス５１２、及びエネルギー貯蔵デバイス３２０は、アクティブフィルタ３０６を形成する。上で示し、説明したように、ＤＣ−ＡＣインバータ３００は、変圧器３０２の第１の巻線４１４に電気的に結合され、サイクロコンバータ３０４及びアクティブフィルタ３０６は、変圧器３０２の第２の巻線４１６に電気的に結合されている。
【００６３】
コンバータ回路５０２は、ＤＣ−ＡＣインバータ回路３１０として具現化され、また、特定の実施形態に応じて、ハーフブリッジインバータ回路又はフルブリッジインバータ回路として具現化することができる。同様に、コンバータ回路５０６は、ＤＣ−ＡＣインバータ回路３１８として具現化され、特定の実施形態に応じて、ハーフブリッジインバータ回路又はフルブリッジインバータ回路として具現化することができる。例示的なコンバータ回路５０４は、ハーフブリッジ構成におけるＡＣ−ＡＣコンバータ回路３１４として具現化される。インピーダンス５０８、５１０は、それぞれ、共振タンク回路３１２、３１６の一部分の結果とするか、又は別様には、それらと関連付けることができる。したがって、インピーダンス５０８、５１０の各々は、対応する共振タンク回路３１２、３１６におけるキャパシタンス及びインダクタンスを表すことができる。例示的なインピーダンス５１２は、二巻線変圧器３０２からの漏れインダクタンスを表すことができる。
【００６４】
ここで図６を参照すると、インバータ１０６が３ポートインバータ６００として具現化され、二巻線変圧器３０２を含む、マルチポート共振コンバータトポロジが示される。図６の例示的なインバータ６００は、一組のフル及び／又はハーフブリッジコンバータ回路６０２、６０４、６０６と、一組のインピーダンス６０８、６１０、６１２とを含む。示されるように、例示的な実施形態において、コンバータ回路６０２及びインピーダンス６０８は、ＤＣ−ＡＣインバータ３００を形成し、コンバータ回路６０４及びインピーダンス６１０は、サイクロコンバータ３０４を形成し、コンバータ回路６０６、インピーダンス６１２、及びエネルギー貯蔵デバイス３２０は、アクティブフィルタ３０６を形成する。上で示し、説明したように、ＤＣ−ＡＣインバータ３００及びアクティブフィルタ３０６は、変圧器３０２の第１の巻線４１４に電気的に結合され、サイクロコンバータ３０４は、変圧器３０２の第２の巻線４１６に電気的に結合されている。
【００６５】
コンバータ回路６０２は、ＤＣ−ＡＣインバータ回路３１０として具現化され、また、特定の実施形態に応じて、ハーフブリッジインバータ回路又はフルブリッジインバータ回路として具現化することができる。同様に、コンバータ回路６０６は、ＤＣ−ＡＣインバータ回路３１８として具現化され、特定の実施形態に応じて、ハーフブリッジインバータ回路又はフルブリッジインバータ回路として具現化することができる。例示的なコンバータ回路６０４は、ハーフブリッジ構成におけるＡＣ−ＡＣコンバータ回路３１４として具現化される。インピーダンス６０８、６１０は、それぞれ、共振タンク回路３１２、３１６の一部分の結果とするか、又は別様には、それらと関連付けることができる。したがって、インピーダンス６０８、６１０の各々は、対応する共振タンク回路３１２、３１６におけるキャパシタンス及びインダクタンスを表すことができる。例示的なインピーダンス６１２は、二巻線変圧器３０２からの漏れインダクタンスを表すことができる。
【００６６】
ここで図７〜図１１を参照すると、いくつかの実施形態において、インバータ１０６は、三巻線変圧器３０２を有する３ポートインバータ７００、８００、９００、１０００、１１００として具現化することができる。図７に示されるように、ＤＣ−ＡＣインバータ３００及びアクティブフィルタ３０６の各々は、フルブリッジコンバータを例示的に含み、サイクロコンバータ３０４は、ハーフブリッジコンバータを含む。例示的な実施形態において、ＤＣ−ＡＣインバータ３００は、電気スイッチ７０２、７０４、７０６、７０８と、キャパシタ７１０と、インダクタ７１２とを含む。例示的なサイクロコンバータ３０４は、電気スイッチ７１４、７１６、７１８、７２０と、キャパシタ７２２、７２４と、インダクタ７２６とを含む。更に、例示的なアクティブフィルタ３０６は、電気スイッチ７２８、７３０、７３２、７３４と、いくつかの実施形態において、インダクタンス７３６とを含む。アクティブフィルタ３０６は、図７においてキャパシタとして例示される１又は複数のエネルギー貯蔵デバイス３２０を更に含む。上で説明したように、ＤＣ−ＡＣインバータ３００は、変圧器３０２の第１の巻線４１４に電気的に（端子７５０、７５２において）結合され、サイクロコンバータ３０４は、変圧器３０２の第２の巻線４１６に電気的に（端子７５４、７５６において）結合され、アクティブフィルタ３０６は、変圧器３０２の第３の巻線４１８に電気的に（端子７５８、７６０において）結合されている。
【００６７】
例示的なインバータ７００は、ＤＣ源１０４に電気的に結合され、ノード又は電気的接続部７６２、７６４において１又は複数の光起電セルとして具現化される。より具体的には、電気スイッチ７０２、７０４は、電気的接続部７６２においてＤＣ源１０４に電気的に結合され、電気スイッチ７０６、７０８は、電気的接続部７６４においてＤＣ源１０４に電気的に結合されている。更に、電気スイッチ７０２、７０６は、電気的接続部７６６において互いに、かつキャパシタ７１０に電気的に結合され、電気スイッチ７０４、７０８は、電気的接続部７６８において互いに、かつ変圧器３０２の端子７５２に電気的に結合されている。加えて、インダクタ７１２は、キャパシタ７１０及びインダクタ７１２が電気的接続部７６６と端子７５０との間で電気的に直列に配線されるように、キャパシタ７１０に、及び変圧器３０２の端子７５０に電気的に結合される。
【００６８】
加えて、例示的なインバータ７００は、電気的接続部７７０、７７２においてＡＣグリッド１０２に電気的に結合されている。具体的には、一組の電気スイッチ７１４、７１６、７１８、７２０と、キャパシタ７２２、７２４を含むキャパシタデバイダとを例示的に含むサイクロコンバータ３０４は、電気的接続部７７０、７７２においてＡＣグリッド１０２に電気的に結合されている。より具体的には、一対の電気スイッチ７１４、７１６及びキャパシタ７２２は、電気的接続部７７０においてＡＣグリッド１０２に電気的に結合され、一対の電気スイッチ７１８、７２０及びキャパシタ７２４は、電気的接続部７７２においてＡＣグリッド１０２に電気的に結合されている。一対の電気スイッチの各々は、電力グリッド波形が所与の時点で正であるか、負であるかに応じて、例えば、ブロッキングスイッチとして動作するように、対向する「方向」に「背中合わせで」電気的に直列に結合されている電気スイッチで構成されることを理解されたい。示されるように、電気スイッチ７１６、７１８は、電気的接続部７７４において互いに、かつインダクタ７２６に電気的に結合され、キャパシタ７２２、７２４は、電気的接続部７７６において互いに、かつ変圧器３０２の第２の巻線４１６の端子７５４に電気的に結合されている。インダクタ７２６は、変圧器３０２の第２の巻線４１６の端子７５６に電気的に更に結合されている。
【００６９】
アクティブフィルタ３０６は、変圧器３０２の第３の巻線４１８に電気的に結合されている。より具体的には、電気スイッチ７２８、７３０は、電気的接続部７８０において１又は複数のエネルギー貯蔵デバイス３２０に電気的に結合され、電気スイッチ７３２、７３４は、電気的接続部７８２において１又は複数のエネルギー貯蔵デバイス３２０に電気的に結合されている。更に、電気スイッチ７２８、７３２は、電気的接続部７８４において互いに、かつ変圧器３０２の第３の巻線４１８の端子７５８に電気的に結合され、電気スイッチ７３０、７３４は、電気的接続部７８６において互いに、かつ変圧器３０２の第３の巻線４１８の端子７６０に電気的に結合されている。インダクタンス７３６は、図７において、電気的接続部７８４と端子７５８との間に直列に表されているが、インダクタンス７３６は、変圧器３０２からの漏れインダクタンスであり、したがって、ディスクリートインダクタではないことを理解されたい。しかしながら、インダクタンス７３６は、他の実施形態において、代替的に、又は加えて、ディスクリートインダクタの結果とすることができる。
【００７０】
ここで図８を参照すると、３ポートインバータ８００のＤＣ−ＡＣインバータ３００は、フルブリッジコンバータを例示的に含み、サイクロコンバータ３０４及びアクティブフィルタ３０６の各々は、ハーフブリッジコンバータを含む。示されるように、例示的なＤＣ−ＡＣインバータ３００は、電気スイッチ８０２、８０４、８０６、８０８を含む。更に、例示的なサイクロコンバータ３０４は、電気スイッチ８１０、８１２、８１４、８１６と、キャパシタ８１８、８２０と、インダクタ８２２とを含む。例示的なアクティブフィルタ３０６は、電気スイッチ８２４、８２６と、キャパシタ８２８、８３０と、インダクタンス８３２とを含む。アクティブフィルタ３０６は、図８においてキャパシタとして例示される１又は複数のエネルギー貯蔵デバイス３２０を更に含む。
【００７１】
例示的なインバータ８００は、電気的接続部８５０、８５２においてＤＣ源１０４に電気的に結合されている。より具体的には、電気スイッチ８０２、８０４は、電気的接続部８５０においてＤＣ源１０４に電気的に結合され、電気スイッチ８０６、８０８は、電気的接続部８５２においてＤＣ源１０４に電気的に結合されている。更に、電気スイッチ８０２、８０６は、電気的接続部８５４において互いに、かつ変圧器３０２の端子７５２に電気的に結合され、電気スイッチ８０４、８０８は、電気的接続部８５６において互いに、かつ電変圧器３０２の端子７５０に電気的に結合されている。
【００７２】
インバータ８００は、電気的接続部８５８、８６０においてＡＣグリッド１０２に電気的に結合されている。具体的には、一組の電気スイッチ８１０、８１２、８１４、８１６と、キャパシタ８１８、８２０を含むキャパシタデバイダとを例示的に含むサイクロコンバータ３０４は、電気的接続部８５８、８６０においてＡＣグリッド１０２に電気的に結合されている。より具体的には、一対の電気スイッチ８１０、８１２及びキャパシタ８１８は、電気的接続部８５８においてＡＣグリッド１０２に電気的に結合され、一対の電気スイッチ８１４、８１６及びキャパシタ８２０は、電気的接続部８６０においてＡＣグリッド１０２に電気的に結合されている。一対の電気スイッチの各々は、電力グリッド波形が所与の時点で正であるか、負であるかに応じて、例えば、ブロッキングスイッチとして動作するように、対向する「方向」に「背中合わせで」電気的に直列に結合されている電気スイッチで構成されることを理解されたい。示されるように、電気スイッチ８１２、８１４は、電気的接続部８６２において互いに、かつインダクタ８２２に電気的に結合され、キャパシタ８１８、８２０は、電気的接続部８６４において互いに、かつ変圧器３０２の第２の巻線４１６の端子７５４に電気的に結合されている。インダクタ８２２は、変圧器３０２の第２の巻線４１６の端子７５６に電気的に更に結合されている。
【００７３】
アクティブフィルタ３０６は、変圧器３０２の第３の巻線４１８に電気的に結合されている。具体的には、一対の電気スイッチ８２４、８２６と、キャパシタ８２８、８３０を含むキャパシタデバイダとを例示的に含むＤＣ−ＡＣインバータ回路３１８は、電気的接続部８６６、８６８において、少なくとも１つのエネルギー貯蔵デバイス３２０（キャパシタとして表される）に電気的に結合されている。より具体的には、電気スイッチ８２４及びキャパシタ８２８は、電気的接続部８６６においてエネルギー貯蔵デバイス３２０に電気的に結合され、電気スイッチ８２６及びキャパシタ８３０は、電気的接続部８６８においてエネルギー貯蔵デバイス３２０に電気的に結合されている。更に、電気スイッチ８２４、８２６は、電気的接続部８７０において互いに、かつ変圧器３０２の第３の巻線４１８の端子７６０に電気的に結合され、キャパシタ８２８、８３０は、電気的接続部８７２において互いに、かつ変圧器３０２の端子７５８に電気的に結合されている。インダクタンス８３２は、図８において、電気的接続部８７２と端子７５８との間に表されているが、インダクタンス８３２は、変圧器３０２からの漏れインダクタンスであり、したがって、ディスクリートインダクタではないことを理解されたい。しかしながら、インダクタンス８３２は、他の実施形態において、代替的に、又は加えて、ディスクリートインダクタの結果とすることができる。
【００７４】
ここで図９を参照すると、３ポートインバータ９００のＤＣ−ＡＣインバータ３００及びアクティブフィルタ３０６の各々は、フルブリッジコンバータを例示的に含み、サイクロコンバータ３０４は、ハーフブリッジコンバータを含む。例示的な実施形態において、ＤＣ−ＡＣインバータ３００は、電気スイッチ９０２、９０４、９０６、９０８を含み、例示的なサイクロコンバータ３０４は、電気スイッチ９１０、９１２、９１４、９１６と、キャパシタ９１８、９２０と、インダクタ９２２とを含む。更に、例示的なアクティブフィルタ３０６は、電気スイッチ９２４、９２６、９２８、９３０と、キャパシタ９３２と、インダクタンス９３４とを含む。アクティブフィルタ３０６は、図９においてキャパシタとして例示される１又は複数のエネルギー貯蔵デバイス３２０を更に含む。
【００７５】
例示的なインバータ９００は、電気的接続部９５０、９５２においてＤＣ源１０４に電気的に結合されている。より具体的には、電気スイッチ９０２、９０４は、電気的接続部９５０においてＤＣ源１０４に電気的に結合され、電気スイッチ９０６、９０８は、電気的接続部９５２においてＤＣ源１０４に電気的に結合されている。更に、電気スイッチ９０２、９０６は、電気的接続部９５４において互いに、かつ変圧器３０２の端子７５２に電気的に結合され、電気スイッチ９０４、９０８は、電気的接続部９５６において互いに、かつ変圧器３０２の端子７５０に電気的に結合されている。
【００７６】
加えて、例示的なインバータ９００は、電気的接続部９５８、９６０においてＡＣグリッド１０２に電気的に結合されている。具体的には、一組の電気スイッチ９１０、９１２、９１４、９１６と、キャパシタ９１８、９２０を含むキャパシタデバイダとを例示的に含むサイクロコンバータ３０４は、電気的接続部９５８、９６０においてＡＣグリッド１０２に電気的に結合されている。より具体的には、一対の電気スイッチ９１０、９１２及びキャパシタ９１８は、電気的接続部９５８においてＡＣグリッド１０２に電気的に結合され、一対の電気スイッチ９１４、９１６及びキャパシタ９２０は、電気的接続部９６０においてＡＣグリッド１０２に電気的に結合されている。一対の電気スイッチの各々は、電力グリッド波形が所与の時点で正であるか、負であるかに応じて、例えば、ブロッキングスイッチとして動作するように、対向する「方向」に「背中合わせで」電気的に直列に結合されている電気スイッチで構成されることを理解されたい。示されるように、電気スイッチ９１２、９１４は、電気的接続部９６２において互いに、かつインダクタ９２２に電気的に結合され、キャパシタ９１８、９２０は、電気的接続部９６４において互いに、かつ変圧器３０２の第２の巻線４１６の端子７５４に電気的に結合されている。インダクタ９２２は、変圧器３０２の第２の巻線４１６の端子７５６に、電気的に更に結合されている。
【００７７】
アクティブフィルタ３０６は、変圧器３０２の第３の巻線４１８に電気的に結合されている。より具体的には、電気スイッチ９２４、９２６は、電気的接続部９６６において１又は複数のエネルギー貯蔵デバイス３２０に電気的に結合され、電気スイッチ９２８、９３０は、電気的接続部９６８において１又は複数のエネルギー貯蔵デバイス３２０に電気的に結合されている。更に、電気スイッチ９２４、９２８は、電気的接続部９７０において互いに、かつキャパシタ９３２に電気的に結合され、電気スイッチ９２６、９３０は、電気的接続部９７２において互いに、かつ変圧器３０２の第３の巻線４１８の端子７５８に電気的に結合されている。インダクタンス９３４は、図９において、電気的接続部９７２と端子７５８との間に直列に表されているが、インダクタンス９３４は、変圧器３０２からの漏れインダクタンスであり、したがって、ディスクリートインダクタではないことを理解されたい。しかしながら、インダクタンス９３４は、他の実施形態において、代替的に、又は加えて、ディスクリートインダクタの結果とすることができる。いくつかの実施形態において、キャパシタ９３２及びインダクタンス（例えば、漏れインダクタンス及び／又はディスクリートインダクタ）は、共振タンク回路を形成することができることを理解されたい。
【００７８】
ここで図１０を参照すると、３ポートインバータ１０００のＤＣ−ＡＣインバータ３００は、フルブリッジコンバータを例示的に含み、サイクロコンバータ３０４及びアクティブフィルタ３０６の各々は、ハーフブリッジコンバータを含む。示されるように、例示的なＤＣ−ＡＣインバータ３００は、電気スイッチ１００２、１００４、１００６、１００８と、キャパシタ１０１０と、インダクタ１０１２とを含む。更に、例示的なサイクロコンバータ３０４は、電気スイッチ１０１４、１０１６、１０１８、１０２０と、キャパシタ１０２２、１０２４と、インダクタ１０２６とを含む。例示的なアクティブフィルタ３０６は、電気スイッチ１０２８、１０３０と、キャパシタ１０３２、１０３４とを含む。アクティブフィルタ３０６は、図１０においてキャパシタとして例示される１又は複数のエネルギー貯蔵デバイス３２０を更に含む。
【００７９】
例示的なインバータ１０００は、電気的接続部１０５０、１０５２においてＤＣ源１０４に電気的に結合されている。より具体的には、電気スイッチ１００２、１００４は、電気的接続部１０５０においてＤＣ源１０４に電気的に結合され、電気スイッチ１００６、１００８は、電気的接続部１０５２においてＤＣ源１０４に電気的に結合されている。更に、電気スイッチ１００２、１００６は、電気的接続部１０５４において互いに、かつキャパシタ１０１０に電気的に結合され、電気スイッチ１００４、１００８は、電気的接続部１０５６において互いに、かつインダクタ１０１２に電気的に結合されている。キャパシタ１０１０は、変圧器３０２の端子７５２に電気的に結合され、インダクタ１０１２は、変圧器３０２の端子７５０に電気的に更に結合されている。
【００８０】
インバータ１０００は、電気的接続部１０５８、１０６０においてＡＣグリッド１０２に電気的に結合されている。具体的には、一組の電気スイッチ１０１４、１０１６、１０１８、１０２０と、キャパシタ１０２２、１０２４を含むキャパシタデバイダとを例示的に含むサイクロコンバータ３０４は、電気的接続部１０５８、１０６０においてＡＣグリッド１０２に電気的に結合されている。より具体的には、一対の電気スイッチ１０１４、１０１６及びキャパシタ１０２２は、電気的接続部１０５８においてＡＣグリッド１０２に電気的に結合され、一対の電気スイッチ１０１８、１０２０及びキャパシタ１０２４は、電気的接続部１０６０においてＡＣグリッド１０２に電気的に結合されている。一対の電気スイッチの各々は、電力グリッド波形が所与の時点で正であるか、負であるかに応じて、例えば、ブロッキングスイッチとして動作するように、対向する「方向」に「背中合わせで」電気的に直列に結合されている電気スイッチで構成されることを理解されたい。示されるように、電気スイッチ１０１６、１０１８は、電気的接続部１０６２において互いに、かつインダクタ１０２６に電気的に結合され、キャパシタ１０２２、１０２４は、電気的接続部１０６４において互いに、かつ変圧器３０２の第２の巻線４１６の端子７５４に電気的に結合されている。インダクタ１０２６は、変圧器３０２の第２の巻線４１６の端子７５６に電気的に更に結合されている。
【００８１】
アクティブフィルタ３０６は、変圧器３０２の第３の巻線４１８に電気的に結合されている。具体的には、一対の電気スイッチ１０２８、１０３０と、キャパシタ１０３２、１０３４を含むキャパシタデバイダとを例示的に含むＤＣ−ＡＣインバータ回路３１８は、電気的接続部１０６６、１０６８において少なくとも１つのエネルギー貯蔵デバイス３２０（キャパシタとして表される）に電気的に結合されている。より具体的には、電気スイッチ１０２８及びキャパシタ１０３２は、電気的接続部１０６６においてエネルギー貯蔵デバイス３２０に電気的に結合され、電気スイッチ１０３０及びキャパシタ１０３４は、電気的接続部１０６８においてエネルギー貯蔵デバイス３２０に電気的に結合されている。更に、電気スイッチ１０２８、１０３０は、電気的接続部１０７０において互いに、かつ変圧器３０２の第３の巻線４１８の端子７６０に電気的に結合され、キャパシタ１０３２、１０３４は、電気的接続部１０７２において互いに、かつ変圧器３０２の端子７５８に電気的に結合されている。
【００８２】
ここで図１１を参照すると、３ポートインバータ１１００のＤＣ−ＡＣインバータ３００及びアクティブフィルタ３０６の各々は、フルブリッジコンバータを例示的に含み、サイクロコンバータ３０４は、ハーフブリッジコンバータを含む。例示的な実施形態において、ＤＣ−ＡＣインバータ３００は、電気スイッチ１１０２、１１０４、１１０６、１１０８と、キャパシタ１１１０と、インダクタ１１１２とを含む。例示的なサイクロコンバータ３０４は、電気スイッチ１１１４、１１１６、１１１８、１１２０と、キャパシタ１１２２、１１２４と、インダクタ１１２６とを含む。更に、例示的なアクティブフィルタ３０６は、電気スイッチ１１２８、１１３０、１１３２、１１３４と、１又は複数のエネルギー貯蔵デバイス３２０とを含む。
【００８３】
例示的なインバータ１１００は、電気的接続部１１５０、１１５２においてＤＣ源１０４に電気的に結合されている。より具体的には、電気スイッチ１１０２、１１０４は、電気的接続部１１５０においてＤＣ源１０４に電気的に結合され、電気スイッチ１１０６、１１０８は、電気的接続部１１５２においてＤＣ源１０４に電気的に結合されている。更に、電気スイッチ１１０２、１１０６は、電気的接続部１１５４において互いに、かつキャパシタ１１１０に電気的に結合され、電気スイッチ１１０４、１１０８は、電気的接続部１１５６において互いに、かつインダクタ１１１２に電気的に結合されている。キャパシタ１１１０は、変圧器３０２の端子７５２に電気的に結合され、インダクタ１１１２は、変圧器３０２の端子７５０に電気的に更に結合されている。
【００８４】
加えて、例示的なインバータ１１００は、電気的接続部１１５８、１１６０においてＡＣグリッド１０２に電気的に結合されている。具体的には、一組の電気スイッチ１１１４、１１１６、１１１８、１１２０と、キャパシタ１１２２、１１２４を含むキャパシタデバイダとを例示的に含むサイクロコンバータ３０４は、電気的接続部１１５８、１１６０においてＡＣグリッド１０２に電気的に結合されている。より具体的には、一対の電気スイッチ１１１４、１１１６及びキャパシタ１１２２は、電気的接続部１１５８においてＡＣグリッド１０２に電気的に結合され、一対の電気スイッチ１１１８、１１２０及びキャパシタ１１２４は、電気的接続部１１６０においてＡＣグリッド１０２に電気的に結合されている。一対の電気スイッチの各々は、電力グリッド波形が所与の時点で正であるか、負であるかに応じて、例えば、ブロッキングスイッチとして動作するように、対向する「方向」に「背中合わせで」電気的に直列に結合されている電気スイッチで構成されることを理解されたい。示されるように、電気スイッチ１１１６、１１１８は、電気的接続部１１６２において互いに、かつインダクタ１１２６に電気的に結合され、キャパシタ１１２２、１１２４は、電気的接続部１１６４において互いに、かつ変圧器３０２の第２の巻線４１６の端子７５４に電気的に結合されている。インダクタ１１２６は、変圧器３０２の第２の巻線４１６の端子７５６に電気的に更に結合されている。
【００８５】
アクティブフィルタ３０６は、変圧器３０２の第３の巻線４１８に電気的に結合されている。より具体的には、電気スイッチ１１２８、１１３０は、電気的接続部１１６６において１又は複数のエネルギー貯蔵デバイス３２０に電気的に結合され、電気スイッチ１１３２、１１３４は、電気的接続部１１６８において１又は複数のエネルギー貯蔵デバイス３２０に電気的に結合されている。更に、電気スイッチ１１２８、１１３２は、電気的接続部１１７０において互いに、かつ変圧器３０２の端子７６０に電気的に結合され、電気スイッチ１１３０、１１３４は、電気的接続部１１７２において互いに、かつ変圧器３０２の端子７５８に電気的に結合されている。
【００８６】
ここで図１２〜図１３を参照すると、いくつかの実施形態において、インバータ１０６は、二巻線変圧器３０２を有する３ポートインバータ１２００、１３００として具現化することができる。具体的には、インバータ１２００は、サイクロコンバータ３０４及びアクティブフィルタ３０６が変圧器３０２の同じ巻線４１６に電気的に結合されている、インバータ１０６の一実施形態を例示する。インバータ１３００は、ＤＣ−ＡＣインバータ３００がサイクロコンバータ３０４から分離されたインバータ１０６の一実施形態を例示し、これは、より最適な動作を可能にすることができ、入力及び出力スイッチング周波数が異なり得る。二巻線変圧器３０２のトポロジは、複雑さを低減させることができ、したがって、上で説明した三巻線変圧器３０２のトポロジと比較して、変圧器３０２の製造と関連付けられるコストを低減させることができることを理解されたい。
【００８７】
図１２に示されるように、ＤＣ−ＡＣインバータ３００は、電気スイッチ１２０２、１２０４、１２０６、１２０８と、及びキャパシタ１２１０とを含む。サイクロコンバータ３０４は、電気スイッチ１２１２、１２１４、１２１６、１２１８と、キャパシタ１２２０、１２２２と、インダクタ１２２４とを含む。更に、アクティブフィルタ３０６は、電気スイッチ１２２６、１２２８、１２３０、１２３２と、図１２においてキャパシタとして例示される１又は複数のエネルギー貯蔵デバイス３２０を含む。上で説明したように、ＤＣ−ＡＣインバータ３００は、変圧器３０２の第１の巻線４１４に電気的に（端子７５０、７５２において）結合されている。加えて、サイクロコンバータ３０４及びアクティブフィルタ３０６の各々は、変圧器３０２の第２の巻線４１６に電気的に（端子７５４、７５６において）結合されている。他の実施形態において、ＤＣ−ＡＣインバータ３００及びアクティブフィルタ３０６は、第１の巻線４１４に電気的に結合することができ、サイクロコンバータ３０４は、第２の巻線４１６に電気的に結合することができる（例えば、図６のインバータ６００を参照されたい）。
【００８８】
例示的なインバータ１２００は、電気的接続部１２５０、１２５２においてＤＣ源１０４に電気的に結合されている。より具体的には、電気スイッチ１２０１、１２０４は、電気的接続部１２５０においてＤＣ源１０４に電気的に結合され、電気スイッチ１２０６、１２０８は、電気的接続部１２５２においてＤＣ源１０４に電気的に結合されている。更に、電気スイッチ１２０２、１２０６は、電気的接続部１２５４において互いに、かつキャパシタ１２１０に電気的に結合され、電気スイッチ１２０４、１２０８は、電気的接続部１２５６において互いに、かつ変圧器３０２の第１の巻線４１４の端子７５２に電気的に結合されている。更に、キャパシタ１２１０は、電気的接続部１２５４に、かつ端子７５０に電気的に結合されている。
【００８９】
インバータ１２００は、電気的接続部１２５８、１２６０においてＡＣグリッド１０２に電気的に結合されている。より具体的には、一対の電気スイッチ１２１２、１２１４及びキャパシタ１２２０は、電気的接続部１２５８においてＡＣグリッド１０２に電気的に結合され、一対の電気スイッチ１２１６、１２１８及びキャパシタ１２２２は、電気的接続部１２６０においてＡＣグリッド１０２に電気的に結合されている。一対の電気スイッチの各々は、電力グリッド波形が所与の時点で正であるか、負であるかに応じて、例えば、ブロッキングスイッチとして動作するように、対向する「方向」に「背中合わせで」電気的に直列に結合されている電気スイッチで構成されることを理解されたい。示されるように、電気スイッチ１２１４、１２１６は、電気的接続部１２６２において互いに、かつインダクタ１２２４に電気的に結合され、キャパシタ１２２０、１２２２は、電気的接続部１２６４において互いに、かつ変圧器３０２の第２の巻線４１６の端子７５４に電気的に結合されている。インダクタ１２２４は、電気的接続部１２６６において変圧器３０２の第２の巻線４１６の端子７５６に電気的に更に結合されている。
【００９０】
アクティブフィルタ３０６は、変圧器３０２の第２の巻線４１６に電気的に結合されている。より具体的には、電気スイッチ１２２６、１２２８は、電気的接続部１２６８においてエネルギー貯蔵デバイス３２０に電気的に結合され、電気スイッチ１２３０、１２３２は、電気的接続部１２７０においてエネルギー貯蔵デバイス３２０に電気的に結合されている。更に、電気スイッチ１２２６、１２３０は、電気的接続部１２６４において互いに、かつ変圧器３０２の端子７５４に電気的に結合され、電気スイッチ１２２８、１２３２は、電気的接続部１２６６において互いに、かつ変圧器３０２の端子７５６及びインダクタ１２２４に電気的に結合されている。
【００９１】
ここで図１３を参照すると、インバータ１３００のＤＣ−ＡＣインバータ３００は、アクティブフィルタ３０６によってサイクロコンバータ３０４から分離される。したがって、例示的な実施形態において、（例えば、それぞれ、ＤＣ−ＡＣインバータ３００及びサイクロコンバータ３０４の）入力及び出力スイッチング周波数は、異なり得る。更に、そのような実施形態では、ソフトスイッチング又はゼロ電圧スイッチングを利用することが常に可能であり得る。加えて、いくつかの実施形態では、インバータ１３００又はインバータ１３００の一部分の低電力動作のために、電力バス１３１０を横断するバス電圧を下げることができる。
【００９２】
インバータ１３００のＤＣ−ＡＣインバータ３００は、電気スイッチ１３０２、１３０４と、キャパシタ１３０６、１３０８とを含む。サイクロコンバータ３０４は、電気スイッチ１３１２、１３１４、１３１６、１３１８と、キャパシタ１３２０、１３２２と、インダクタ１３２４とを含む。更に、アクティブフィルタ３０６は、電気スイッチ１３２６、１３２８、１３３０、１３３２と、キャパシタ１３３４、１３３６、１３３８、１３４０とを含む。アクティブフィルタ３０６は、図１３においてキャパシタとして例示される１又は複数のエネルギー貯蔵デバイス３２０を更に含む。いくつかの実施形態において、１又は複数のエネルギー貯蔵デバイス３２０は、電力バス１３１０に電気的に結合されているバスキャパシタとして具現化することができる。上で説明したように、ＤＣ−ＡＣインバータ３００は、変圧器３０２の第１の巻線４１４に電気的に（端子７５０、７５２において）結合され、アクティブフィルタ３０６は、変圧器３０２の第２の巻線４１６に電気的に（端子７５４、７５６において）結合されている。
【００９３】
例示的なインバータ１３００は、電気的接続部１３５０、１３５２においてＤＣ源１０４に電気的に結合されている。具体的には、一対の電気スイッチ１３０２、１３０４と、キャパシタ１３０６、１３０８を含むキャパシタデバイダとを例示的に含むＤＣ−ＡＣインバータ回路３１８は、電気的接続部１３５０、１３５２においてＤＣ源１０４に電気的に結合されている。より具体的には、電気スイッチ１３０２及びキャパシタ１３０６は、電気的接続部１３５０においてＤＣ源１０４に電気的に結合され、電気スイッチ１３０４及びキャパシタ１３０８は、電気的接続部１３５２においてＤＣ源１０４に電気的に結合されている。更に、電気スイッチ１３０２、１３０４は、電気的接続部１３５４において互いに、かつ変圧器３０２の第１の巻線４１４の端子７５２に電気的に結合され、キャパシタ１３０６、１３０８は、電気的接続部１３５６において互いに、かつ変圧器３０２の第１の巻線４１４の端子７５０に電気的に結合されている。
【００９４】
インバータ１３００は、電気的接続部１３５８、１３６０においてＡＣグリッド１０２に電気的に結合されている。より具体的には、一対の電気スイッチ１３１２、１３１４及びキャパシタ１３２０は、電気的接続部１３５８においてＡＣグリッド１０２に電気的に結合され、一対の電気スイッチ１３１６、１３１８及びキャパシタ１３２２は、電気的接続部１３６０においてＡＣグリッド１０２に電気的に結合されている。一対の電気スイッチの各々は、電力グリッド波形が所与の時点で正であるか、負であるかに応じて、例えば、ブロッキングスイッチとして動作するように、対向する「方向」に「背中合わせで」電気的に直列に結合されている電気スイッチで構成されることを理解されたい。示されるように、電気スイッチ１３１４、１３１６は、電気的接続部１３６２において互いに、かつインダクタ１３２４に電気的に結合され、キャパシタ１３２０、１３２２は、電気的接続部１３６４において互いに、かつアクティブフィルタ３０６に電気的に結合されている。インダクタ１３２４は、電気的接続部１３６６においてアクティブフィルタ３０６に電気的に更に結合されている。
【００９５】
アクティブフィルタ３０６は、変圧器３０２の第２の巻線４１６に、かつサイクロコンバータ３０４に電気的に結合されている。具体的には、アクティブフィルタ３０６は、一組の電気スイッチ１３２６、１３２８と、変圧器３０２の第２の巻線４１６に電気的に結合されているキャパシタ１３３４、１３３６を含むキャパシタデバイダとを有するコンバータ１３４２と、一組の電気スイッチ１３３０、１３３２と、サイクロコンバータ３０４に電気的に結合されているキャパシタ１３３８、１３４０を含むキャパシタデバイダとを有するコンバータ１３４４と、コンバータ１３４２、１３４４の各々が電気的に結合されている電力バス１３１０に電気的に結合されているエネルギー貯蔵デバイス３２０とを含む。より具体的には、電気スイッチ１３２６、１３２８は、電気的接続部１３６８において互いに、かつ変圧器３０２の第２の巻線４１６の端子７５６に電気的に結合され、キャパシタ１３３４、１３３６は、電気的接続部１３７０において互いに、かつ変圧器３０２の第２の巻線４１６の端子７５４に電気的に結合されている。更に、電気スイッチ１３３０、１３３２は、電気的接続部１３６６において互いに、かつサイクロコンバータ３０４のインダクタ１３２４に電気的に結合され、キャパシタ１３３８、１３４０は、電気的接続部１３６４において互いに、かつサイクロコンバータ３０４のキャパシタ１３２０、１３２２に電気的に結合されている。加えて、電気スイッチ１３２６、１３３０及びキャパシタ１３３４、１３３８は、電気的接続部１３７２において１又は複数のエネルギー貯蔵デバイス３２０に電気的に結合され、電気スイッチ１３２８、１３３２及びキャパシタ１３３６、１３４０は、電気的接続部１３７４において１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスに電気的に結合されている。
【００９６】
本明細書で説明される電気スイッチの各々は、例示的な実施形態において、ＭＯＳＦＥＴであるが、他の実施形態では、他のタイプのトランジスタ又は電気スイッチを使用することができる。いくつかのＭＯＳＦＥＴにおいて、ソース金属化は、Ｎ型及びＰ型ドープ領域をＦＥＴ構造の頂部に接続することができ、ＭＯＳＦＥＴのドレインとソースとの間にダイオードを形成する。これは、対応する電気スイッチの各々のボディダイオードとして表される。いくつかの実施形態において、インバータ１０６は、１又は複数の他のタイプのトランジスタ（例えば、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、など）又はサイリスタを利用することができることを理解されたい。
【００９７】
ここで図１４を参照すると、いくつかの実施形態において、インバータコントローラ３０８は、インバータ１０６の閉ループコントローラのための方法１４００を実行することができる。いくつかの実施形態において、方法１４００は、例えば、１に近い力率で、ＤＣ源１０４によって供給される電力の、ＡＣグリッド１０２に注入されるＡＣ電力への安定した変換を可能にすることができることを理解されたい。例示的な実施形態において、コントローラ３０８は、（例えば、図４に示されるように）ＤＣ−ＡＣインバータ３００、サイクロコンバータ３０４、及びアクティブフィルタ３０６からの感知電圧信号（Ｖｄｃ１、Ｖｄｃ２、及びＶｄｃ３）及び電流信号（Ｉｄｃ１、Ｉｄｃ２、及びＩｄｃ３）を利用して、それぞれ、ＤＣ−ＡＣインバータ３００、サイクロコンバータ３０４、及びアクティブフィルタ３０６の電気スイッチの制御のためのＰＷＭ作動信号θ１、θ２、及びθ３を発生させる。ＡＣグリッド１０２は、ＡＣ電圧及び電流を有するが、非常に短い期間にわたるそうした信号のスナップショットを考慮すると、信号は、概して比較的一定である。したがって、簡便化のために、ＡＣグリッド電圧（Ｖｄｃ２）信号及び電流（Ｉｄｃ２）信号は、いくつかの実施形態において、近似することができ、別様には、本明細書で説明される制御アルゴリズムの目的のためにＤＣ信号として扱うことができる。
【００９８】
作動信号θ１、θ２、及びθ３は、基準点（例えば、任意の又は所定の基準点）と、ＤＣ−ＡＣインバータ３００、サイクロコンバータ３０４、及びアクティブフィルタ３０６に対するＰＷＭ信号との間の位相角を表す。例示的な実施形態において、アクティブフィルタ３０６の作動信号θ３は、基準角としての役割を果たし、したがって、θ３は、ゼロに固定される。下で説明されるように、いくつかの実施形態において、インバータコントローラ３０８は、作動信号θ１を使用してＤＣ−ＡＣインバータ３００とアクティブフィルタ３０６との間の位相角を制御することができ、また、作動信号θ２を使用してサイクロコンバータ３０４とアクティブフィルタ３０６との間の位相角を制御することができる。電流が電圧より遅れるときに、コントローラ１０８は、インバータ１０６の電気スイッチを作動させるためにゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）又はソフトスイッチングを利用することができ、一方で、電流が電圧より進むときに、コントローラは、一般に、ハードスイッチングを利用しなければならないことを理解されたい。例示的な実施形態において、作動信号θ１及びθ２は、下で詳述するようなＺＶＳ動作を可能にするように選択することができる。
【００９９】
方法１４００は、ブロック１４０２から始まり、該ブロックにおいて、コントローラ１０８は、コマンド信号Ｖｄｃ１＿ｃｍｄに基づいて、例えば、ＤＣ−ＡＣインバータ３００のＭＰＰＴモジュールによって決定付けられる（例えば、ＤＣ源１０４を横断する）ＤＣ−ＡＣインバータ３００の感知電圧Ｖｄｃ１を受信する。コントローラ１０８は、ソース／パネル電流コマンド（Ｉｄｃ１）を発生させるために、ブロック１４０４において、出力飽和を伴う比例積分（ＰＩ）コントローラ、及びブロック１４０６において、ＤＣ−ＡＣインバータ３００のコマンド信号Ｉｄｃ１＿ｃｍｄに基づいてトリガーされるスイッチを利用する。例示的な実施形態において、ＰＩコントローラは、ＤＣ源１０４からの定常電圧を維持するために、ＭＰＰＴに基づいて、ＤＣ源１０４（例えば、ＰＶパネル）の電流をスケーリングする。ブロック１４０８において、コントローラ１０８は、ＤＣ−ＡＣインバータ３００の感知電流Ｉｄｃ１を受信する。ブロック１４１０、１４１２、１４１４において、コントローラ１０８は、ＤＣ源１０４からの電流を調整し、ＡＣグリッド１０２からのダブルリップルフィードバックを低減させるために、高調波補正器／調整器及び出力飽和と並列にＰＩ調整器を利用する。より具体的には、高調波調整器は、ＡＣグリッド１２０からの（すなわち、６０Ｈｚで動作する電力グリッドからの）１２０Ｈｚのリップルを低減させるか、又は排除することができる。いくつかの実施形態において、ＰＩ調整器及び高調波調整器は、固定周波数動作を仮定するように構成されるが、いくつかの実施形態では、電力損失を低減させるために、グリッドサイクルの半分に亘ってスイッチング周波数を変動させることができる。故に、ブロック１４１６では、周波数変動を、出力ゲインｋ１（Ｆ）を動的に算出するゲインスケジューリング関数によって補償することができる。換言すれば、ゲインスケジューリング関数は、スイッチング周波数Ｆの関数であり、作動信号をスケーリングするために使用することができるスケーリング係数ｋ１を提供する。いくつかの実施形態において、コントローラ１０８は、例えばＡＣグリッド１０２のグリッド電圧（例えば、瞬間グリッド電圧）、ＤＣ源１０４の電力生成、及びインバータ１０６の１又は複数の回路パラメータ（例えば、インバータ１０６の様々な共振タンク回路のＬＣパラメータ）に基づいて、インバータ１０６の電気スイッチのスイッチング周波数を決定することができる。例示的な実施形態において、ブロック１４１６の出力は、作動信号θ１の初期値である。
【０１００】
ブロック１４１８において、コントローラ１０８は、ＤＣ源電圧（Ｖｄｃ１）及びアクティブフィルタ電圧（Ｖｄｃ３）に基づいて、２つの対応する線形動作領域のうちのどちらかを選ぶために、ＺＶＳ保証関数を作動信号に適用する。位相角θ１及び位相角π−θ１を適用することは、同じ（又はほぼ同じ）ＤＣ源電圧をもたらすことを理解されたい。このように、例示的な実施形態において、コントローラ１０８は、ＡＣ電流がＡＣ電圧より遅れる場合にソフトスイッチングを利用することができることを確実にするために、位相角θ１又は位相角π−θ１と関連付けられる動作範囲を識別する。ブロック１４２０において、コントローラ１０８は、ＰＷＭコントローラ／発生器３２２に提供される最終作動信号θ１としてソフトスイッチングを可能にする、位相角θ１又は位相角π−θ１を選択する。  位相角π−θ１がソフトスイッチングを可能にする場合、コントローラ１０８は、ブロック１４２２において、
【数１】
2018509869.tif 000003
に従って、作動変数／信号を再計算又は再割り当てする。
【０１０１】
コントローラ１０８は、作動信号θ１の決定と類似する様式で、サイクロコンバータ３０４に対応する作動信号θ２を決定することができることを理解されたい。具体的には、ブロック１４５０において、コントローラ１０８は、コマンド信号Ｖｄｃ３＿ｃｍｄに基づいて、（例えば、エネルギー貯蔵デバイス３２０を横断する）アクティブフィルタ３０６の感知電圧Ｖｄｃ３を受信する。コントローラ１０８は、ブロック１４５６において中間電流コマンド信号を発生させるために、ブロック１４５２において、出力飽和を伴う比例積分（ＰＩ）コントローラ、ブロック１４５４において、ＡＣグリッド１０２のグリッド周波数の２倍に同調されるノッチフィルタ、及びサイクロコンバータ３０４のコマンド信号Ｉｄｃ２＿ｃｍｄに基づいてトリガーされるスイッチを利用する。ブロック１４５８において、コントローラ１０８は、中間電流コマンド信号に、ＡＣグリッド１０２のグリッド電圧と同相であるユニティゲインコサイン関数ｃｏｓ（θｅ）を掛けて、グリッド電流コマンドＩｄｃ２＊をもたらす。例示的な実施形態において、パラメータθｅは、グリッド角度評価を表し、また、位相ロックループ（ＰＬＬ）又は他の適切な角度推定量を利用して決定することができる。
【０１０２】
ブロック１４６０において、コントローラ１０８は、サイクロコンバータ３０４の感知電流Ｉｄｃ２を受信する。ブロック１４６０、１４６２、１４６６において、コントローラ１０８は、アクティブフィルタのキャパシタ電圧（Ｖｄｃ３）を調整し、ＡＣグリッド１０２からのダブルリップルフィードバックを低減させるために、高調波補正器／調整器及び出力飽和と並列にＰＩ調整器を利用する。ブロック１４６８では、周波数変動を、上で説明したｋ１（Ｆ）の算出に類似する様式で、出力ゲインｋ２（Ｆ）を動的に算出するゲインスケジューリング関数によって補償することができる。換言すれば、ゲインスケジューリング関数は、スイッチング周波数をスケーリングするために使用することができるスケーリング係数ｋ２を提供する。例示的な実施形態において、ブロック１４６８の出力は、作動信号θ２の初期値である。
【０１０３】
ブロック１４７０において、コントローラ１０８は、グリッド電圧（Ｖｄｃ２）、アクティブフィルタ電圧（Ｖｄｃ３）、及びグリッド角度評価（θｅ）に基づいて、２つの対応する線形動作領域のうちのどちらかを選ぶために、ＺＶＳ保証関数を作動信号に適用する。ブロック１４７２において、コントローラ１０８は、ＰＷＭコントローラ／発生器３２２に提供される最終作動信号θ２としてソフトスイッチングを可能にする、位相角θ２又は位相角π−θ２を選択する。  位相角π−θ２がソフトスイッチングを可能にする場合、コントローラ１０８は、ブロック１４７４において、
【数２】
2018509869.tif 000004
に従って、作動変数／信号を再計算又は再割り当てする。  いくつかの実施形態では、ブロック１４０２〜１４２０及び１４５０〜１４７２を並列に行うことができることを理解されたい。ブロック１４８０において、コントローラ１０８、又はより具体的には、ＰＷＭコントローラ３２２は、インバータ１０６の電気スイッチの制御のための作動信号θ１及びθ２に基づいて（すなわち、位相シフトに基づいて）ＰＷＭ信号を発生させる。具体的には、ＰＷＭコントローラ３２２は、ＤＣ−ＡＣインバータ３００の電気スイッチの作動のためのＰＷＭ信号、サイクロコンバータ３０４の電気スイッチの作動のためのＰＷＭ信号、及びアクティブフィルタ３０６の電気スイッチの作動のためのＰＷＭ信号を発生させる。上で説明したように、いくつかの実施形態において、ＰＷＭ信号の各々は、適切なデッドタイム（例えば、ほぼ５０％のデューティサイクル）を有する５０％のデューティサイクルを有する。
【０１０４】
ここで図１５を参照すると、いくつかの実施形態において、インバータコントローラ３０８は、インバータ１０６の閉ループ制御のための方法１５００を実行することができる。本方法は、ブロック１５０２から始まり、該ブロックにおいて、インバータコントローラ３０８は、ＡＣグリッド１０２のグリッド電圧Ｖｄｃ２を決定し、グリッド電圧の角度（θｅ）を推定する。上で説明したように、コントローラ３０８は、そうするために、ＰＬＬ又は他の適切な角度推定量を利用することができる。ブロック１５０４において、コントローラ１０８は、グリッド電圧（例えば、瞬間グリッド電圧）及び／又は他の回路パラメータに基づいて、インバータ１０６の電気スイッチのスイッチング周波数を決定する。例えば、スイッチング周波数は、ＤＣ源１０４の入力電力、インバータ１０６の様々な構成要素の構成要素値（例えば、構成要素のインダクタンス及び／又はキャパシタンス）、及び／又はインバータ１０６の動作値（例えば、インバータ１０６における様々な点での電圧及び／又は電流）に基づいて決定することができる。例えば、ブロック１５０６において、コントローラ１０８は、インバータ１０６の１又は複数の共振タンク回路のパラメータ（例えば、インダクタンス及びキャパシタンス値）に基づいて、スイッチング周波数を決定することができる。
【０１０５】
ブロック１５０８において、コントローラ１０８は、アクティブフィルタ３０６の電気スイッチの作動信号（例えば、θ３＝０）に対する、ＤＣ−ＡＣインバータ３００の電気スイッチの作動信号（θ１）の位相シフトを決定する。そうするために、ブロック１５１０において、コントローラ１０８は、適切なＭＰＰＴ技術に基づいて、ＤＣ源１０４（例えば、ＰＶパネル）のＤＣ源電圧を調整するためのＤＣ源電流を決定することができる。更に、ブロック１５１２において、コントローラ１０８は、ＡＣグリッド１０２からダブルリップルフィードバックを排除することができる。ブロック１５１４において、コントローラ１０８は、上で説明したように、システムの線形化動作のためのスイッチング周波数をスケーリングすることができる。具体的には、ブロック１５１６において、コントローラ１０８は、スイッチング周波数のゲインスケジューリング関数に基づいて、ＤＣ−ＡＣインバータ３００の作動信号をスケーリングすることができる。ブロック１５１８において、コントローラ１０８は、ＤＣ源電圧及びアクティブフィルタ電圧に基づいて、ゼロ電圧スイッチングのための線形動作範囲を決定することができる。
【０１０６】
ブロック１５２０において、コントローラ１０８は、アクティブフィルタ３０６の電気スイッチのための作動信号に対する、サイクロコンバータ３０４の電気スイッチの作動信号（θ２）の位相シフトを決定する。そうするために、ブロック１５２２において、コントローラ１０８は、アクティブフィルタ３０６の（例えば、エネルギー貯蔵デバイス３２０を横断する）アクティブフィルタのキャパシタ電圧の調整に対するＡＣグリッド１０２のグリッド電流を決定することができる。更に、ブロック１５２４において、コントローラ１０８は、ＡＣグリッド１０２からダブルリップルフィードバックを排除することができる。ブロック１５２６において、コントローラ１０８は、上で説明したように、システムの線形化動作のためのスイッチング周波数をスケーリングすることができる。具体的には、ブロック１５２８で、コントローラ１０８は、スイッチング周波数のゲインスケジューリング関数に基づいて、サイクロコンバータ３０４の作動信号をスケーリングすることができる。ブロック１５３０において、コントローラ１０８は、グリッド電圧及びアクティブフィルタ電圧に基づいて、ゼロ電圧スイッチングのための線形動作範囲を決定することができる。いくつかの実施形態では、ブロック１５０８及び１５２０を並列に行うことができることを理解されたい。
【０１０７】
ブロック１５３２において、コントローラ１０８は、決定された位相シフトθ１及びθ２に基づいて、インバータ１０６の電気スイッチの作動のための一組のＰＷＭ信号を発生させる。具体的には、コントローラ１０８は、ＤＣ−ＡＣインバータ３００の電気スイッチの作動のためのＰＷＭ信号、サイクロコンバータ３０４の電気スイッチの作動のためのＰＷＭ信号、及びアクティブフィルタ３０６の電気スイッチの作動のためのＰＷＭ信号を発生させることができる。
【０１０８】
ここで図１６〜図１７を参照すると、サイクロコンバータ３０４の一部分が、シュートスルー故障保護回路３２８の様々な実施形態と共に示される。上で示し、説明したように、サイクロコンバータ３０４は、ＡＣ−ＡＣコンバータ回路３１４を含むことができ、該回路は、一対の「上部」電気スイッチ１６０２、１６０４と、一対の「下部」電気スイッチ１６０６、１６０８とを有するハーフブリッジスイッチング回路として具現化される。動作中に、サイクロコンバータ３０４は、グリッド電圧極性と同期して切り換えることができる。例えば、ＡＣグリッド１０２のグリッド電圧が正であるとき、各一対の電気スイッチの下部スイッチ（すなわち、スイッチ１６０４、１６０８）がオンになり、一方で、グリッド電圧が負であるときに、各一対の電気スイッチの上部スイッチ（すなわち、スイッチ１６０２、１６０６）がオンになる。いくつかの実施形態において、グリッド角度を推定するためにＰＬＬ又は他のグリッド同期技術を利用することができるが、グリッド障害及び／又は他の事象の間、同期が失われて間違ったスイッチがオンになる場合があり、それによって、シュートスルー故障をもたらす場合がある。シュートスルー故障は、非常に高い電流をサイクロコンバータ３０４のスイッチングレグに通過させる場合があり、これは、回路に損傷を与える場合がある。
【０１０９】
故に、いくつかの実施形態において、インバータ１０６は、サイクロコンバータ３０４に電気的に結合され、かつシュートスルー故障を検出し、管理するように構成されるシュートスルー故障保護回路３２８を含むことができる。具体的には、シュートスルー故障保護回路３２８は、サイクロコンバータ３０４において感知した電流が電流閾値を超えているかどうかを判定するように、及び電流が電流閾値を超えているという判定に応答して電流を制限するように適合させることができる。例えば、シュートスルー故障保護回路３２８は、サイクロコンバータ３０４のゲート信号をオーバーライド制御し、サイクロコンバータ３０４の電気スイッチをパッシブ状態にさせることができる。例示的な実施形態において、シュートスルー故障保護回路３２８は、サイクロコンバータ３０４の「上部」スイッチ又は「下部スイッチ」及び故障を検出するための差動回路と電気的に直列に結合されている、電流感知抵抗器１６１０を含む。図１６に示されるように、シュートスルー故障保護回路３２８は、下部電気スイッチ１６０６、１６０８に電気的に結合され、一方で、図１７の実施形態において、シュートスルー故障保護回路３２８は、上部電気スイッチ１６０２、１６０４に電気的に結合されている。
【０１１０】
ここで図１８を参照すると、非対称パルス幅変調波形の簡略図が示される。ＰＷＭ周波数を発生させるためのマイクロコントローラ又はデジタル信号プロセッサの使用は、一般に、アーキテクチャの量子化された性質と関連付けられる固有の非効率性を有することを理解されたい。例えば、いくつかの実施形態では、スイッチング周波数（例えば、周波数Ｆ２及びＦ３）を発生させるために、アップ／ダウンカウンタ及び比較器を利用する。しかしながら、いくつかの実施形態において、所望のスイッチング周波数は、所定のスイッチング期間１８０２、１８０４を有する２つの利用可能な量子化されたスイッチング周波数の間に含まれる。そのような実施形態において、コントローラ１０８は、２つ以上の異なる利用可能なスイッチング周波数の間で交番させることによって、１又は複数のＰＷＭ信号を発生させることができる。具体的には、コントローラ１０８は、所望の周波数に近似する周波数の加重平均に基づいて、スイッチング周波数の間で交番させることができる。例えば、所望の周波数が周波数Ｆ２とＦ３との中間である場合、コントローラ１０８は、周波数Ｆ２とＦ３の間を等しく交番するＰＷＭ信号を発生させることができる。しかしながら、所望の周波数がＦ３よりもＦ２に近い場合、コントローラ１０８は、対応する加重平均に基づいて、Ｆ２がＦ３よりも頻繁に利用されるように、周波数Ｆ２とＦ３との間を交番するＰＷＭ信号を発生させることができる。
【０１１１】
インバータコントローラ１０８は、インバータ１０６の動作を制御するために、様々な他の技術を利用することができることを理解されたい。例えば、いくつかの実施形態において、コントローラ１０８は、インバータ１０６の電気スイッチを制御するための代替の動作モードを利用することができる。すなわち、通常の動作において、インバータ１０６の３つ全てのポート（すなわち、ＤＣ−ＡＣインバータ３００、サイクロコンバータ３０４、及びアクティブフィルタ３０６）は、それらの構成要素の対応する電気スイッチを作動させるためにＰＷＭ信号を受信する。しかしながら、代替の動作モード中に、インバータコントローラ１０８は、ポート（すなわち、ＤＣ−ＡＣインバータ３００、サイクロコンバータ３０４、又はアクティブフィルタ３０６）のうちの１つへのＰＷＭ信号の伝送を無効にすることができ、これは、より低いスイッチング損失をもたらす。具体的には、いくつかの実施形態において、ポートへのＰＷＭ信号の伝送は、１スイッチング周期おきに無効にすることができ、これは、そのポートのスイッチングインスタンス数を５０パーセント低減させることができる。例えば、いくつかの実施形態において、アクティブフィルタ３０６に供給されるＰＷＭ信号は、１スイッチング周期おきに無効にすることができる。
【０１１２】
本明細書で説明される装置、回路、及び方法の様々な特徴に基づく、本開示の複数の利点がある。本開示の装置、回路、及び方法の代替の実施形態は、説明される特徴の全てを含まない場合があるが、それでもなお、そのような特徴の利点のうちの少なくともいくつかから利益を得ることに気が付くであろう。当業者は、本開示の特徴のうちの１又は複数を組み込み、かつ添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の趣旨及び範囲内に含まれる、装置、回路、及び方法の独自の実現形態を容易に考案することができる。
【図１】
2018509869.tif 000005
【図２】
2018509869.tif 000006
【図３】
2018509869.tif 000007
【図４】
2018509869.tif 000008
【図５】
2018509869.tif 000009
【図６】
2018509869.tif 000010
【図７】
2018509869.tif 000011
【図８】
2018509869.tif 000012
【図９】
2018509869.tif 000013
【図１０】
2018509869.tif 000014
【図１１】
2018509869.tif 000015
【図１２】
2018509869.tif 000016
【図１３】
2018509869.tif 000017
【図１４】
2018509869.tif 000018
【図１５】
2018509869.tif 000019
【図１６】
2018509869.tif 000020
【図１７】
2018509869.tif 000021
【図１８】
2018509869.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成29年9月28日(2017.9.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流（ＤＣ）源からの入力ＤＣ波形を、交流（ＡＣ）グリッドへ送るための出力ＡＣ波形に変換するためのインバータであって、
第１の巻線、第２の巻線、及び第３の巻線を含む変圧器と、
前記変圧器の前記第１の巻線に電気的に結合されているＤＣ−ＡＣインバータであって、前記入力ＤＣ波形を、前記第１の巻線において前記変圧器に送られるＡＣ波形に変換するように適合されている、ＤＣ−ＡＣインバータと、
前記変圧器の前記第２の巻線に電気的に結合されているサイクロコンバータであって、前記変圧器の前記第２の巻線において受信したＡＣ波形を、前記ＡＣグリッドのグリッド周波数を有する前記出力ＡＣ波形に変換するように適合されている、サイクロコンバータと、
前記変圧器の前記第３の巻線に電気的に結合されているアクティブフィルタであって、前記ＤＣ源と前記ＡＣグリッドとの間の電力の不整合に基づいて、１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスを用いて電力をシンク及びソースするように適合されている、アクティブフィルタと、
を備える、インバータ。
【請求項２】
直流（ＤＣ）源からの入力ＤＣ波形を、交流（ＡＣ）グリッドへ送るための出力ＡＣ波形に変換するためのインバータであって、
プロセッサ及びメモリを有するコントローラと、
第１の巻線、第２の巻線、及び第３の巻線を含む変圧器と、
前記変圧器の前記第１の巻線に電気的に結合されているＤＣ−ＡＣインバータであって、前記入力ＤＣ波形を、前記第１の巻線において前記変圧器に送られるＡＣ波形に変換するように適合されている、ＤＣ−ＡＣインバータと、
前記変圧器の前記第２の巻線に電気的に結合されているサイクロコンバータであって、前記変圧器の前記第２の巻線において受信したＡＣ波形を、前記ＡＣグリッドのグリッド周波数を有する前記出力ＡＣ波形に変換するように適合されている、サイクロコンバータと、
前記変圧器の前記第３の巻線に電気的に結合され、かつ複数の電気スイッチ及び１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスを備えるアクティブフィルタであって、
前記コントローラが、前記ＤＣ源と前記ＡＣグリッドとの間の電力の不整合に基づいて、前記１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスによって電力をシンク及びソースするために、前記アクティブフィルタの前記複数の電気スイッチのスイッチングサイクルを制御するように適合されている、アクティブフィルタと、
を備える、インバータ。
【請求項３】
直流（ＤＣ）源からの入力ＤＣ波形を、交流（ＡＣ）グリッドへ送るための出力ＡＣ波形に変換するためのインバータであって、
第１の巻線、第２の巻線、及び第３の巻線を含む変圧器と、
前記変圧器の前記第１の巻線に電気的に結合されているＤＣ−ＡＣインバータであって、前記入力ＤＣ波形を、前記第１の巻線において前記変圧器に送られるＡＣ波形に変換するように適合されている、ＤＣ−ＡＣインバータと、
前記変圧器の前記第２の巻線に電気的に結合されているサイクロコンバータであって、前記変圧器の前記第２の巻線において受信したＡＣ波形を、前記ＡＣグリッドのグリッド周波数を有する前記出力ＡＣ波形に変換するように適合されている、サイクロコンバータと、
前記変圧器の前記第３の巻線に電気的に結合され、かつ複数の電気スイッチ及び１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスを備えるアクティブフィルタと、
プロセッサと、
メモリであって、そこに記憶された複数の命令を備え、前記複数の命令が、前記プロセッサによる実行に応答して、前記インバータに、前記ＤＣ源と前記ＡＣグリッドとの間の電力の不整合に基づいて、前記アクティブフィルタの前記複数の電気スイッチのスイッチングサイクルを制御させて、前記１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスによって電力をシンク及びソースする、メモリと、
を備える、インバータ。
【請求項４】
前記ＤＣ−ＡＣインバータが、フルブリッジインバータ回路を備える、請求項１から３の何れか一項に記載のインバータ。
【請求項５】
前記第１の巻線が、第１の端子と、第２の端子とを含み、
前記フルブリッジインバータ回路が、第１のノードにおいて第２の電気スイッチに電気的に結合されている第１の電気スイッチと、第２のノードにおいて第４の電気スイッチに電気的に結合されている第３の電気スイッチとを備え、
前記ＤＣ−ＡＣインバータが、前記第１のノード及び前記第１の端子に電気的に直列に結合されているキャパシタ及びインダクタを備え、
前記第２の端子が、前記第２のノードに電気的に結合されている、請求項４に記載のインバータ。
【請求項６】
前記第１の巻線が、第１の端子と、第２の端子とを含み、
前記フルブリッジインバータ回路が、第１のノードにおいて第２の電気スイッチ及び前記第１の端子に電気的に結合されている第１の電気スイッチと、第２のノードにおいて第４のスイッチ及び前記第２の端子に電気的に結合されている第３の電気スイッチとを備える、請求項４に記載のインバータ。
【請求項７】
前記第１の巻線が、第１の端子と、第２の端子とを含み、
前記フルブリッジインバータ回路が、第１のノードにおいて第２の電気スイッチに電気的に結合されている第１の電気スイッチと、第２のノードにおいて第４の電気スイッチに電気的に結合されている第３の電気スイッチとを備え、
前記ＤＣ−ＡＣインバータが、前記第１のノード及び前記第１の端子に電気的に結合されているインダクタと、前記第２のノード及び前記第２の端子に電気的に結合されているキャパシタとを備える、請求項４に記載のインバータ。
【請求項８】
前記サイクロコンバータが、一組の電気スイッチと、前記一組の電気スイッチと電気結合しているキャパシタデバイダとを備える、請求項１から７の何れか一項に記載のインバータ。
【請求項９】
前記アクティブフィルタが、前記１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスに電気的に結合されているフルブリッジスイッチング回路を備える、請求項１から８の何れか一項に記載のインバータ。
【請求項１０】
前記アクティブフィルタが、前記１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスと、ハーフブリッジスイッチング回路と、前記１又は複数のエネルギー貯蔵デバイス及び前記ハーフブリッジスイッチング回路に電気的に結合されているキャパシタデバイダとを備える、請求項１から９の何れか一項に記載のインバータ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１２】
本明細書で説明される装置、回路、及び方法の様々な特徴に基づく、本開示の複数の利点がある。本開示の装置、回路、及び方法の代替の実施形態は、説明される特徴の全てを含まない場合があるが、それでもなお、そのような特徴の利点のうちの少なくともいくつかから利益を得ることに気が付くであろう。当業者は、本開示の特徴のうちの１又は複数を組み込み、かつ添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の趣旨及び範囲内に含まれる、装置、回路、及び方法の独自の実現形態を容易に考案することができる。
（項目１）
直流（ＤＣ）源からの入力ＤＣ波形を、交流（ＡＣ）グリッドへの送るための出力ＡＣ波形に変換するためのインバータであって、
第１の巻線、第２の巻線、及び第３の巻線を含む変圧器と、
上記変圧器の上記第１の巻線に電気的に結合されているＤＣ−ＡＣインバータであって、上記入力ＤＣ波形を、上記第１の巻線において上記変圧器に送られるＡＣ波形に変換するように適合されている、ＤＣ−ＡＣインバータと、
上記変圧器の上記第２の巻線に電気的に結合されているサイクロコンバータであって、上記変圧器の上記第２の巻線において受信したＡＣ波形を、上記ＡＣグリッドのグリッド周波数を有する上記出力ＡＣ波形に変換するように適合されている、サイクロコンバータと、
上記変圧器の上記第３の巻線に電気的に結合されているアクティブフィルタであって、上記ＤＣ源と上記ＡＣグリッドとの間の電力の不整合に基づいて、１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスを用いて電力をシンク及びソースするように適合されている、アクティブフィルタと、
を備える、インバータ。
（項目２）
上記ＤＣ−ＡＣインバータが、フルブリッジインバータ回路を備える、項目１に記載のインバータ。
（項目３）
上記第１の巻線が、第１の端子と、第２の端子とを含み、
上記フルブリッジインバータ回路が、第１のノードにおいて第２の電気スイッチに電気的に結合されている第１の電気スイッチと、第２のノードにおいて第４の電気スイッチに電気的に結合されている第３の電気スイッチとを備え、
上記ＤＣ−ＡＣインバータが、上記第１のノード及び上記第１の端子に電気的に直列で結合されているキャパシタ及びインダクタを備え、
上記第２の端子が、上記第２のノードに電気的に結合されている、項目２に記載のインバータ。
（項目４）
上記第１の巻線が、第１の端子と、第２の端子とを含み、
上記フルブリッジインバータ回路が、第１のノードにおいて第２の電気スイッチ及び上記第１の端子に電気的に結合されている第１の電気スイッチと、第２のノードにおいて第４のスイッチ及び上記第２の端子に電気的に結合されている第３の電気スイッチとを備える、項目２に記載のインバータ。
（項目５）
上記第１の巻線が、第１の端子と、第２の端子とを含み、
上記フルブリッジインバータ回路が、第１のノードにおいて第２の電気スイッチに電気的に結合されている第１の電気スイッチと、第２のノードにおいて第４の電気スイッチに電気的に結合されている第３の電気スイッチとを備え、
上記ＤＣ−ＡＣインバータが、上記第１のノード及び上記第１の端子に電気的に結合されているインダクタと、上記第２のノード及び上記第２の端子に電気的に結合されているキャパシタとを備える、項目２に記載のインバータ。
（項目６）
上記サイクロコンバータが、一組の電気スイッチと、上記一組の電気スイッチと電気結合しているキャパシタデバイダとを備える、項目１から５の何れか一項に記載のインバータ。
（項目７）
上記第２の巻線が、第１の端子と、第２の端子とを含み、
上記一組の電気スイッチが、第１のノードにおいて電気スイッチの第２のサブセットに電気的に結合されている電気スイッチの第１のサブセットを備え、
上記キャパシタデバイダが、第２のノードにおいて第２のキャパシタ及び上記第１の端子に電気的に結合されている第１のキャパシタを備え、
上記サイクロコンバータが、上記第２の端子及び上記第１のノードに電気的に結合されているインダクタを備える、項目６に記載のインバータ。
（項目８）
上記電気スイッチの第１のサブセット及び上記電気スイッチの第２のサブセットの各々が、電気的に直列に結合されている一対のブロッキングスイッチからなる、項目７に記載のインバータ。
（項目９）
上記アクティブフィルタが、上記１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスに電気的に結合されているフルブリッジスイッチング回路を備える、項目１から８の何れか一項に記載のインバータ。
（項目１０）
上記第３の巻線が、第１の端子と、第２の端子とを含み、
上記フルブリッジスイッチング回路が、第１のノードにおいて第２の電気スイッチ及び上記第１の端子に電気的に結合されている第１の電気スイッチと、第２のノードにおいて第４の電気スイッチ及び上記第２の端子に電気的に結合されている第３の電気スイッチとを備える、項目９に記載のインバータ。
（項目１１）
上記第３の巻線が、第１の端子と、第２の端子とを含み、
上記フルブリッジスイッチング回路が、第１のノードにおいて第２の電気スイッチに電気的に結合されている第１の電気スイッチと、第２のノードにおいて第４の電気スイッチに電気的に結合されている第３の電気スイッチとを備え、
上記アクティブフィルタが、上記第１のノード及び上記第１の端子に電気的に結合されているインダクタと、上記第２のノード及び上記第２の端子に電気的に結合されているキャパシタとを備える、項目９に記載のインバータ。
（項目１２）
上記アクティブフィルタが、上記１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスと、ハーフブリッジスイッチング回路と、上記１又は複数のエネルギー貯蔵デバイス及び上記ハーフブリッジスイッチング回路に電気的に結合されているキャパシタデバイダとを備える、項目１から１１の何れか一項に記載のインバータ。
（項目１３）
上記第３の巻線が、第１の端子と、第２の端子とを含み、
上記ハーフブリッジスイッチング回路が、第１のノードにおいて第２の電気スイッチ及び上記第１の端子に電気的に結合されている第１の電気スイッチを備え、
上記キャパシタデバイダが、第２のノードにおいて第２のキャパシタ及び上記第２の端子に電気的に結合されている第１のキャパシタを備える、項目１２に記載のインバータ。
（項目１４）
上記第３の巻線が、第１の端子と、第２の端子とを含み、
上記ハーフブリッジスイッチング回路が、第１のノードにおいて第２の電気スイッチ及び上記第１の端子に電気的に結合されている第１の電気スイッチを備え、
上記キャパシタデバイダが、第２のノードにおいて第２のキャパシタに電気的に結合されている第１のキャパシタを備え、
上記アクティブフィルタが、上記第２の端子及び上記第２のノードに電気的に結合されているインダクタを備える、項目１２に記載のインバータ。
（項目１５）
上記１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスが、キャパシタからなる、項目１から１４の何れか一項に記載のインバータ。
（項目１６）
上記ＤＣ源が、光起電モジュールを備える、項目１から１５の何れか一項に記載のインバータ。
（項目１７）
直流（ＤＣ）源からの入力ＤＣ波形を、交流（ＡＣ）グリッドへ送るための出力ＡＣ波形に変換するためのインバータであって、
プロセッサ及びメモリを有するコントローラと、
第１の巻線、第２の巻線、及び第３の巻線を含む変圧器と、
上記変圧器の上記第１の巻線に電気的に結合されているＤＣ−ＡＣインバータであって、上記入力ＤＣ波形を、上記第１の巻線において上記変圧器に送られるＡＣ波形に変換するように適合されている、ＤＣ−ＡＣインバータと、
上記変圧器の上記第２の巻線に電気的に結合されているサイクロコンバータであって、上記変圧器の上記第２の巻線において受信したＡＣ波形を、上記ＡＣグリッドのグリッド周波数を有する上記出力ＡＣ波形に変換するように適合されている、サイクロコンバータと、
上記変圧器の上記第３の巻線に電気的に結合され、かつ複数の電気スイッチ及び１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスを備えるアクティブフィルタであって、
上記コントローラが、上記ＤＣ源と上記ＡＣグリッドとの間の電力の不整合に基づいて、上記１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスによって電力をシンク及びソースするために、上記アクティブフィルタの上記複数の電気スイッチのスイッチングサイクルを制御するように適合されている、アクティブフィルタと、
を備える、インバータ。
（項目１８）
上記コントローラが、ゼロ電圧スイッチングを使用して、上記複数の電気スイッチの上記スイッチングサイクルを制御するように適合されている、項目１７に記載のインバータ。
（項目１９）
上記ＤＣ源が、光起電モジュールを備える、項目１７又は１８に記載のインバータ。
（項目２０）
直流（ＤＣ）源からの入力ＤＣ波形を、交流（ＡＣ）グリッドへ送るための出力ＡＣ波形に変換するためのインバータであって、
第１の巻線、第２の巻線、及び第３の巻線を含む変圧器と、
上記変圧器の上記第１の巻線に電気的に結合されているＤＣ−ＡＣインバータであって、上記入力ＤＣ波形を、上記第１の巻線において上記変圧器に送られるＡＣ波形に変換するように適合されている、ＤＣ−ＡＣインバータと、
上記変圧器の上記第２の巻線に電気的に結合されているサイクロコンバータであって、上記変圧器の上記第２の巻線において受信したＡＣ波形を、上記ＡＣグリッドのグリッド周波数を有する上記出力ＡＣ波形に変換するように適合されている、サイクロコンバータと、
上記変圧器の上記第３の巻線に電気的に結合され、かつ複数の電気スイッチ及び１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスを備えるアクティブフィルタと、
プロセッサと、
メモリであって、そこに記憶された複数の命令を備え、上記複数の命令が、上記プロセッサによる実行に応答して、上記インバータに、上記ＤＣ源と上記ＡＣグリッドとの間の電力の不整合に基づいて、上記１又は複数のエネルギー貯蔵デバイスによって電力をシンク及びソースするために、上記アクティブフィルタの上記複数の電気スイッチの上記スイッチングサイクルを制御させる、メモリと、
を備える、インバータ。
【国際調査報告】
2018509869.tif 000023