CN103828164A - 用于对光伏设备的逆变器进行过压保护的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种对用于光伏设备的逆变器进行过压保护的方法，其包含至少一个过压保护器，所述过压保护器在空间上集成在逆变器中或位于其附近，其中所述至少一个过压保护器与逆变器的直流侧连接。根据本发明，逆变器提供信号用于将工作点调节到或追踪到在最大功率点（MPP）的范围内的运行，其中基于该信号预定、调节或选择过压保护器的响应电压。

Description

用于对光伏设备的逆变器进行过压保护的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1或7的对用于光伏设备的逆变器进行过压保护的方法和装置，其包含至少一个过压保护器，所述过压保护器在空间上集成在逆变器中或位于其附近，其中所述至少一个过压保护器与逆变器的直流侧连接。
背景技术
在典型的光伏设备中多个光伏模块串联地连接成光伏线路，以获得对于直流/交流电压（DC/AC）转换及之后的入网电压合适的几百至1000V或者1500V的直流电压。
所涉及的光伏线路或者直接地连接在逆变器上或者多个尽可能构造相同的线路并联地连接并且与中央的逆变器连接。
光伏能源系统的构造在DIN VDE0100-712（VDE0100-712）中规定，其中相应的装置可具有一个或多个子发电机。
此外对直流/交流逆变器的安全运行有决定性的是，对逆变器的电子元件连同位于其中的EMV保护电路有充分的过压保护。
光伏逆变器具有宽的MPP（最大功率点）电压范围，例如取决于类型在320V和800V之间，具有1000V的最大直流电压或约150V的最小直流电压。
根据相应的MPP电压在逆变器中接通内部的电流通路，其中为此应用所谓的升压转换器或降压转换器。
由DE4032569C2已知，给每个光伏模块配备带有MPP追踪的集成的逆变器。这样的MPP追踪器将电压调整到这样的值，在该值时，系统在最大功率中、也就是说在MPP范围内运行。为此，MPP追踪器将提取的电流改变一个规定的量、计算当前的功率并且重新将电流值向高功率调整。信号借助于控制单元被传送给数据总线，所述数据总线将这些数据提供给功率和控制部分以检查模块的功能性。
DE19904561C1描述了一种用于太阳能发电机的最大功率点控制的方法和电路装置。根据该文献中所述的方案，有与太阳能发电机电绝缘的传感器。其中所述传感器的电流特征曲线以已知的方式准连续地确定。然后由该电流特征曲线计算出功率特征曲线。由最大值准连续地推导出用于转换器的控制变量。与此相关的电路装置的出发点在于，将太阳能模块作为传感器使用，该太阳能模块和在太阳能发电机中使用的太阳能模块是同一种，并且在传感器和转换器控制装置之间接入用于确定转换器的控制变量的特征曲线测量装置和微型计算器。
若这样的太阳能发电机与受最大功率点控制的逆变器连接，则在整个设备的效率方面产生优点。但不同的MPP电压值，也就是在该值时产生最大的功率的电压值，却对相应的逆变器的必要的过压保护带来困难。这是因为过压保护器例如压敏电阻、抑制二极管或火花隙受结构或作用方面的限制而具有限定的响应电压或响应电压范围。例如，若过压保护设置在最大为1000V的直流电压，则当MPP电压范围为例如500V时，只有不充分的保护功能。
发明内容
从所述出发，本发明的目的因此是，提供一种改进的方法以及一种相应的装置，对用于光伏设备的逆变器进行过压保护，其包含至少一个过压保护器或一组过压保护器，所述过压保护器在空间上集成在逆变器中或紧邻逆变器设置，其中所述至少一个过压保护器与逆变器的直流侧连接。根据该目的，过压保护无论是在下部的MPP范围中还是在上部的MPP范围中都应当同样有效和高效，而无需根据应用状况进行意在替换相应的过压保护器的手动调节或类似操作。
本发明的目的从方法上通过根据权利要求1所述的教导以及通过根据权利要求7所述的特征的装置实现，其中从属权利要求至少阐明有利的设计方式和改进方案。
因此提出一种对用于光伏设备的逆变器进行过压保护的方法和装置，逆变器包含至少一个过压保护器设计，所述过压保护器在空间上优选集成在逆变器中或紧邻所述逆变器。所述至少一个过压保护器或所述过压保护器组与逆变器的直流侧连接，其中该直流侧连接在光伏设备的一个相应的线路上。
根据本发明，直流/交流逆变器提供信号用于将工作点调节到或追踪到在最大功率点（MMP）范围内的运行，其中基于该信号预定、调节或选择过压保护器的响应电压。
根据本发明而使用的信号是控制信号，所述控制信号从多个过压保护器中激活那些产生当前期望的响应电压的过压保护器。
所述多个过压保护器可设置成串联，其中激活或选择借助于控制各并联连接的开关装置实现。
所述开关装置可构造成机电继电器或半导体开关。
在根据本发明的一种优选的实施方式中，存在于逆变器中的处理器基于相应的MPP电压确定过压保护器的相应的响应电压，所述响应电压在相应的运行情况下产生优化的防护，其中而后据此接通、断开和/或短路过压保护器。
为提供用于过压防护放电器的响应电压的选择信号，可以引入逆变器的MPP追踪信号。
在对用于光伏设备的逆变器进行过压保护的装置中，一组过压保护器在逆变器中这样电设置和相互连接，使得允许将根据开关状态形成的响应电压与MPP电压相适配。
在一种设计方案中，所述过压保护器组具有预定数量的压敏电阻、抑制二极管和/或火花隙，所述压敏电阻、抑制二极管和/或火花隙通过串联通过编程能够切换到各种不同的响应电压。
在本发明的另一种实施方案中，所述过压保护器组具有组合的断开和短路装置，以便在过压情况下促成电压切断，以排除火灾或其他损害的危险。
附图说明
以下借助于一种实施例并参考附图对本发明进行详细描述。在此示出：
图1用于阐述根据本发明的对逆变器进行过压保护的方法的原理示意图，和
图2过压防护放电器的可能的串联的视图，所述过压防护放电器具有并联地连接的开关装置，用于实现各种不同的、总体上在外端子上产生的响应电压。
具体实施方式
根据图1所示的视图从在直流侧上的输入端DC和在交流侧上的输出端AC出发。根据本发明的光伏设备逆变器含有直流输入部件以及交流输出部件和用于最大功率点控制或用于所谓MPP追踪的工具，从而尽管例如由于太阳光入射条不同而导致输入电压不同，仍能够确保总设备的各优化的功率。
在直流侧的输入区域内有过压保护部件组控制信号被引导到所述过压保护部件组上。该控制信号可以是用于调节或追踪工作点到在最大功率点的范围内的运行的信号，其中基于该信号预定、调节或选择过压保护器
Figure BDA0000472816340000042
的响应电压。
一种简单的控制是例如将过压保护单元1至3串联，其例如设计成具有各并联的开关S1、S2、S3的金属氧化物压敏电阻（MOV），所述开关各自被其所属的继电器R1、R2、R3控制，如根据图2的视图所示。
根据开关S1至S3的开关状态由MOV1至3的各部分响应电压在端子K上产生一个规定的响应电压。
继电器的控制可以例如借助于在逆变器中存在的处理器进行，所述处理器根据相应的MPP电压确定过压保护器的相应的响应电压并且据此触发相应的切换过程例如短路、断开或接通。

Claims (9)

1.一种对用于光伏设备的逆变器进行过压保护的方法，其包含至少一个过压保护器，所述过压保护器在空间上集成在逆变器中或位于逆变器附近，其中所述至少一个过压保护器与逆变器的直流侧连接，其特征在于，逆变器提供一种信号用于将工作点调节到或追踪到在最大功率点（MPP）的范围内的运行，其中基于该信号预定、调节或选择过压保护器的响应电压。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信号是控制信号，所述控制信号从多个过压保护器中激活那些产生期望的响应电压的过压保护器。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述多个过压保护器设置成串联，其中激活或选择借助于控制各并联连接的开关装置实现。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述开关装置构造成继电器或半导体开关。
5.根据上述权利要求之一项所述的方法，其特征在于，存在于逆变器中的处理器基于相应的MPP电压确定过压保护器的相应的响应电压并且据此将过压保护器接通、断开和/或短路。
6.根据上述权利要求之一项所述的方法，其特征在于，使用MPP追踪信号以提供用于所述过压防护放电器的响应电压的选择信号。
7.一种对用于光伏设备的逆变器进行过压保护的装置，包含至少一个过压保护器，所述过压保护器在空间上集成在逆变器中或位于逆变器附近，所述至少一个过压保护器与逆变器的直流侧连接，其特征在于，一组过压保护器在逆变器中这样电设置和相互连接，使得允许将根据开关状态形成的响应电压与MPP电压相适配。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述过压保护器组具有预定数量的压敏电阻、抑制二极管和/或火花隙，所述压敏电阻、抑制二极管和/或火花隙通过串联能够切换到各种不同的响应电压。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述过压保护器组具有组合的断开和短路装置。
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