CN103858302A - 用于光伏系统的电压转换器的跟踪方法和跟踪装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于光伏系统的电压转换器尤其是逆变器的跟踪方法。在所述方法中，一个中间电路电压（Uzw）在朝更低或更高电压的一个方向上以具有一个指定幅值（ΔU）的电压阶跃反复减小或者增大。该方法的特征在于，在两个电压阶跃之间的一个部分时间周期中，该中间电路电压（Uzw）的平均变化率（|ΔU/Δt|）受一个最大平均变化率的限制，该最大平均变化率根据该中间电路电压（Uzw）的该幅值来定义。本发明进一步涉及一种被设计成执行该跟踪方法的跟踪装置（10）并且涉及一种装备有所述跟踪装置的逆变器。

Description

用于光伏系统的电压转换器的跟踪方法和跟踪装置

本发明涉及一种用于光伏系统的电压转换器尤其是逆变器以用于跟踪PV发电机的工作点的跟踪方法，该方法中，一个中间电路电压改变了在朝向更低或更高电压的方向上的具有一个预先确定电平的一个电压增量。此外，本发明涉及一种跟踪装置并且涉及一种包括跟踪装置的逆变器。

逆变器在光伏系统中用来将光伏发电机所产生的直流转变成交流，该交流可单相或多相地被馈入至公共或私人供电电网中。本申请的上下文中，为了简便在下文中称为“PV发电机”的光伏发电机应理解成表示包括光伏模块（PV模块）的任何安排，具体地是其中多个PV模块串联连接以形成所谓的串的安排。

PV系统的逆变器或更普遍地电压转换器普遍包括一种跟踪装置，即所谓的MPP（最大功率点）跟踪器，这种跟踪装置用于连接至其上的PV发电机的工作点。借助MPP跟踪器，PV发电机在输出最大电功率的一个工作点上运行。也被称为MPP工作点的这个最佳的工作点取决于对应的PV发电机及其运行参数，例如，太阳辐射强度和该PV发电机的温度。此外，由于PV发电机的老化响应（退化），该工作点在PV发电机的寿命期间内朝向更低电压偏移。

可以在文章“对应用于单级并网光伏系统的最大功率点方案的性能的比较（Comparison of the performance of maximum power point schemesapplied to single-stage grid-connected photovoltaic systems）”，S简（S.Jain）和V阿加瓦尔（V.Agarwal），英国工程技术学会电力应用（IET Electr,PowerAppl.），2007中找到对各种MPP跟踪方法的概述。在一种常用跟踪方法情况下，电压转换器的输入端处的电压（尤其是在单级逆变器的情况下，即仅具有一个呈逆变桥形式的变换器级的逆变器的情况下，也被称为中间电路电压）增大了或减小了多个增量，其中通过每个增量，确定PV发电机所生成的并由逆变器来转变的功率的与这个增量相关联的变化。只要功率增大，电压的变化大体上在最佳工作点的方向上。相应地，针对后续变动增量，可以维持电压的变化方向（增大/减小）。另一方面，如果功率在中间电路电压变动的情况下减小，可使后续增量方向逆转。这样，中间电路电压遵循最佳工作点上的电压或围绕该电压来波动。

从文件US2005/0110454A1中得知对这种跟踪方法的修改。在这种情况下，考虑到的不是PV发电机所产生的功率，而是PV发电机的逆变器所输出的功率。文件DE19961 705 A1描述了一种逆变器，在该逆变器中，PV发电机的工作点是在考虑到PV发电机的输出功率的最大化并考虑到逆变器的输出电压电平两者的情况下设置的。

在单级逆变器的情况下，该PV发电机的工作电压的变化由逆变桥的输入侧中间电路电压与输出侧干线电压之间的电压转换比上的变动完成。电压转换比的这种变动可由（例如）逆变桥中的开关的不同切换参数（例如，切换持续时间、占空比、与交流电压的相角有关的切换操作的相角）完成。在这种情况下，电压转换比变动范围相对受到约束。

具体而言，电压下限针对逆变器或电压转换器的中间电路电压提供，这种中间电路电压需要被超过以便建立从PV发电机到供能供电电网的功率流。

从现有技术中例如从文件EP2 107672 10A1中已知的是，基于供能供电电网的测量电压和已知的最大电压转换比，在计算上确定逆变器的最小所要求的中间电路电压并且因此确定单级逆变器的输入电压下限。实际上，已知MPP跟踪方法然而并不使用范围达到这个在计算上所确定的输入电压下限的工作电压。例如，在上文所提及的文件EP2 107 672A1中，描述了被添加至在计算上所确定的输入电压下限的一个控制储量。这样做的原因在于：在这个限值附近，例如因输入电压的电压调节机制而存在最小所要求的中间电路电压暂时下冲的风险，这将导致所馈入的交流的信号波形的失真。因此，最小所要求的输入电压具有一个储量，该储量被应用于该输入电压以便安全地避免此类失真。

多级逆变器具有变动范围较大的电压转换比。在多级逆变器的情况下，直流到直流变换器连接在逆变桥的上游，并且引入介于输入电压与中间电路电压之间的一个额外的变比。直流到直流变换器就其电压转换比而言也有变动的可能性，这种变动的可能性连同逆变桥的电压转换比变化范围一起产生一个相对大的总体变化范围。然而，这种多级逆变器就电路而言更加复杂并且因此更为昂贵，并典型地因另外的变换器级而经受更高的转换器损耗。在原则上，另外同样在这种情况下，存在朝向低压可获得的输入电压范围并不能由已知跟踪方法耗尽至在计算上所确定的输入电压下限的问题或约束。

因此，本发明的一个目标在于提供一种在开始所提及的类型的跟踪方法，该方法中，可将电压转换器的输入电压范围耗尽至尽可能接近在计算上所确定的输入电压下限。本发明的另一个目标包括提供一种相应的跟踪装置，并且提供一种装备有该跟踪装置的逆变器。

这个目标通过包括各项独立权利要求的特征的一种方法、一种跟踪装置以及一种电压转换器来实现。有利的配置和发展是各项从属权利要求的主题。

根据一个第一方面，该目标是通过一种用于光伏系统的电压转换器尤其是逆变器的跟踪方法实现，该方法中，一个中间电路电压反复改变了在朝向更低或更高电压的方向上的具有一个预先确定的电平的多个电压增量。该方法的特征在于以下事实：在两个电压增量之间一个子周期中，该中间电路电压的平均变化率受一个最大平均变化率的限制，其中该最大平均变化率根据该中间电路电压的电平所确定的。

限制该变化率具有的效果是用于设置该中间电路电压U_ZW的控制回路可以遵循一个预先确定的设置点值而无任何过冲。这使得可以防止输入电压下限或中间电路电压下限的可能下冲，即使在该跟踪方法跟踪该中间电路电压靠近这个限值的情况下。因此可以朝向此范围的下限完全利用可获得的输入电压范围。同时，由于最大平均变化率对中间电路电压的电平的依赖性，因此可以实现可以在该中间电路电压的非临界的范围中更快地调整该中间电路电压，这就导致在这个范围中确保该跟踪方法对PV发电机的变化的工作点的良好响应。

在该跟踪方法的一个有利配置中，该最大平均变化率根据该中间电路电压与最小所要求的中间电路电压之间的电压差的电平所确定的。优选的是，在这种情况下，该最大平均变化率随着该电压差的电平的减小而减小。进一步优选的是，该最大平均变化率在一个固定中间电路电压之上是恒定的。这样，该变化率尤其在该中间电路电压的下临界区域变化，以便可以遵循预先确定的设置点值而无任何过冲。

在该跟踪方法的进一步有利的配置中，基于一个干线电压并可能地另外基于一个馈入电流，确定最小所要求的中间电路电压。这样，可使电压范围的下限与供能供电电网并可能地另外与馈入条件来精确更新。优选的是，定期更新最小所要求的中间电路电压。进一步优选的是，对该最小所要求的中间电路电压执行这种更新要比这些电压增量频繁多倍。这确保了该跟踪方法在任何时间都以该最小所要求的中间电路电压的最新的值进行操作。

在该跟踪方法的进一步有利的配置中，该最大平均变化率是借助由该逆变器馈入至一个交流电压电网中的一个电流的控制的更新速率来确定的。这还用于始终通过最新参数来操作该跟踪方法。

在进一步有利的配置中，这些电压增量的电平是根据该中间电路电压的电平所确定的，和/或将该中间电路电压的该设置点值预先确定为带有有限变化率的一个连续函数，优选地一个斜坡函数，和/或使得对由逆变器馈入至交流电压电网中的电流的控制的更新速率匹配。所提及的配置呈现以下合适的可能性：影响该变化率，并且确保该平均变化率低于该最大平均变化率。

根据一个第二方面，该目标是通过一种用于电压转换器的跟踪装置实现，这种跟踪装置被配置成执行上述跟踪方法。根据一个第三方面，该目标是通过一种包括这种跟踪装置的逆变器尤其是单级逆变器来实现。产生与第一方面所实现的优点相同的优点。

下文将会参照六个附图更详细地解释本发明，在附图中：

图1以电路框图示出了一种光伏系统；

图2示出了在根据现有技术的一种跟踪方法中的中间电路电压的轨迹的示意图；

图3示出了根据本申请的跟踪方法的一个第一示例性实施例中的中间电路电压的轨迹的示意图；

图4示出了根据现有技术的另一跟踪方法中的中间电路电压的轨迹的示意图；

图5示出了根据本申请的一种跟踪方法的一个第二示例性实施例中的中间电路电压的轨迹的示意图；

图6示出了另一示例性实施例中的跟踪方法的流程图。

图1以示意电路框图示出了一种光伏系统，为了简便，这种光伏系统在下文中称为PV系统。PV系统包括经由直流线路连接至一个中间电路2上的一个光伏发电机1（PV发电机1）。例如，图1中的PV发电机1通过用于单个光伏电池的电路符号来符号化。在所示PV系统的一个实施例中，PV发电机1可以是具有大量电池的单个PV模块，或是具有尤其串联连接以形成一个串或形成并联连接的多个串的多个PV模块的一个互联系统。

中间电路2包括至少一个中间电路电容器3。在所示示例中，中间电路2中存在的电压（若无缆线损耗，则该电压等于输入电压并且因此等于PV发电机1处的电压）在下文中将被称为中间电路电压U_ZW。PV发电机1经由中间电路2连接至逆变器4的直流输入端上。如由逆变器4的符号的朝向图1左侧的虚线延伸部分所指示的，中间电路2在这种情况下还可集成在逆变器4。该逆变器4一般不使中间电路2经受一个连续负载。这种情况的原因是例如在一个输出交流或另外逆变器4中的功率半导体开关的脉冲开关的情况下的不连续的功率流。中间电路电容器3用于使得中间电路电压U_ZW平稳，并且使该中间电路电压U_ZW中的因不连续的电流牵引而出现的电压骤降保持尽可能低，这就导致从中间电路2并且因此从PV发电机的高平均功率牵引是可能的。

对于下文，假设逆变器4是一个单级逆变器。然而，根据本申请的跟踪方法和跟踪装置同样可以与多级逆变器一起使用，或原则上与连接至PV发电机的任何电压转换器一起使用。然而，尤其有利的是与一个单级逆变器一起使用，因为在这种情况下，可获得的输入电压范围尤其是因一个最小所要求的中间电路电压而一般经受最大约束。

在所示示例性实施例中，中间电路电容器3被安排在逆变器4的直流输入电路中。在具有一种多级设计并除一个逆变桥外还有一个直流到直流变换器的逆变器的情况下，这种（缓冲器）电容器能够可替代地设置在该直流到直流变换器的输出端处。不管这种情况如何，在本申请的上下文中，在其中安排该（缓冲器）电容器的电路一般称为中间电路，并且该电容器3处的直流电压称为中间电路电压U_ZW。

逆变器4具有一个交流输出端，该逆变器4经由该交流输出端连接至一个单相或多相供能供电电网5上。该供能供电电网5可以是一个公用供电电网或一个私人供电电网（孤岛模式）。举例来说，逆变器4被设计成仅仅具有两个交流输出端以用于到供能供电电网5中的单相馈入。不言而喻，除了所示逆变器4的单相设计之外的一种设计也是可能的，例如，一种三相设计。

图1仅仅示出了PV系统中的元件，这些元件在本申请的上下文中是必要的。例如，切换元件（例如，切断开关）、滤波器（例如，正弦滤波器）、电网监测装置和/或转换器（这些都未示出）可设置在逆变器4的交流侧上。同样，例如像保险丝元件或切换元件（例如，负载切断开关或直流接触器）的元件（在此并未示出）可在PV发电机1与中间电路2或逆变器4之间的接线中被安排在直流侧上。

逆变器4被馈入至供能供电电网5所在的单相或多相上的电压在下文中称为干线电压U_AC。除了逆变器4与供能供电电网5之间任何低的传输损耗之外，干线电压U_AC对应逆变器4的交流电压输出端处所存在的电压。在馈入操作过程中，从逆变器4流动至供能供电电网5中的电流在下文中称为馈入电流I_AC。如由安排在逆变器4与供能供电电网5之间的一个测量电阻器6所表示的，提供针对馈入电流I_AC的测量可能性。不言而喻，这种测量可能性例如测量电阻器6也可集成在逆变器4之中。除了所示测量电阻器6之外，电流测量也可经由其他已知电路传感器来进行，例如经由电感电流传感器或经由霍尔传感器来进行。

此外，PV系统包括一个跟踪装置10，该跟踪装置具有输入端11和12，该跟踪装置10可以经由这些输入端来确定中间电路电压U_ZW、干线电压U_AC以及馈入电流I_AC。此外，该跟踪装置10经由一个控制输出端13来连接至逆变器4上。该跟踪装置10可以经由该控制输出端13向该逆变器4输入用于中间电路电压U_ZW的设置点值。在这种情况下，确定中间电路电压U_ZW的此设置点值的方式为使得PV发电机1在一个工作点上运行，在该工作点上，PV发电机输出一个最大功率，或在该工作点上，该逆变器4能够尽可能远地将一个最大功率馈入至供能供电电网5中。不言而喻，代替中间电路电压U_ZW的设置点值的输入，也可输入用于逆变器4的另一个电特性，该电特性同样导致对PV发电机1的所期望的工作点的设置。例如，还可使用PV发电机1所提供的电流的一个设置点值。如果在下文中例如使用用于中间电路电压U_ZW的一个设置点值输入来描述用于设置PV发电机1的最佳工作点的跟踪方法，那么根据本申请的方法并不限制于此，而是可以相应被转移到具有其他电特性的设置点值。如由逆变器4的符号的在图1底部处的虚线延伸部分所指示的，跟踪装置10可以集成至逆变器4之中。

图2以曲线图示出了根据现有技术的一种跟踪方法中的中间电路电压U_ZW的轨迹示例。在这种情况下，该曲线图的y轴上绘制出中间电路电压U_ZW的电平，并且在x轴上绘制出时间t的进度。这两条轴示出了任意单位（a.u.）。在所示已知跟踪方法中，在更高或更低中间电路电压的方向上的具有一个预先确定的电平ΔU的一个电压增量是从中间电路电压U_ZW的一个最新的值开始执行。针对因此而改变的中间电路电压U_ZW，确定PV发电机所产生的功率或在该PV发电机的这个工作点下由逆变器馈入至供能供电电网中的功率，并且将其与该中间电路电压的变化发生之前所产生或馈入的功率进行比较。如果该功率已通过中间电路电压U_ZW的变化增大，执行在同一方向上的具有相同电平ΔU的另一个电压增量（即，或者增大或者减小）。另一方面，如果该功率已减小，则执行相应另一方向上的一个增量。如果因PV发电机运行条件改变和/或辐射条件随时间而改变的改变而使最佳工作点改变，实际工作点因此遵循该最佳工作点或围绕该最佳工作点来波动。电压增量的其他序列也是现有技术中已知的，其中，根据另外的准则和/或复杂的算法，确定电压的变化方向；这些方法因电压增量的预先确定的电平ΔU大致恒定而具有公因子。不言而喻，也可使用此类方法代替在此所提出的简化跟踪方法。

在图2中，具有电平ΔU的这个电压增量在这种情况下朝向时间t₁处的更低中间电路电压U_ZW执行。假设已在时间t₁处发生的中间电路电压U_ZW上的减小已经导致一个更高测量功率。相应地，跟踪装置10在时间t₂处使中间电路电压开始进一步减小了值ΔU。用于这个减小ΔU的设置点值输入在曲线图中示出为在时间t₂开始的水平虚线。然而，中间电路电压U_ZW的这种减小（减小了值ΔU）将会导致一个最小所要求的中间电路电压U_{最 小}下冲，该电压U_最小是提供用于馈入至供能供电电网5的一个未失真的交流输出电压所要求的。为了简便，最小所要求的中间电路电压U_最小在下文中也被称为最小电压U_最小。如图2中的水平线所示的最小电压U_最小的值在这种情况下或者是固定地预先确定的或者是基于供能供电电网中的测量参数确定的。

维持最小电压U_最小不应因中间电路电压U_ZW而下冲的准则而具有比借助于跟踪装置来设置一个最佳工作点更大的优先级。因此，如果该逆变器最初遵循了跟踪装置的设置点值输入，最小电压U_最小下冲，届时，跟踪装置所输出的设置点值立即再次增大。在图2所示的曲线图中，这由中间电路电压U_ZW的轨迹中向下达到最小电压U_最小的尖峰来表示。如果最佳工作点是介于时间t₁处采用的中间电路电压与最小电压U_最小之间，就不能接合这个最佳工作点。这尤其在单级逆变器或电压转换器的情况下成问题，因为鉴于所述逆变器或转换器的设计，这些逆变器或转换器因最小所要求的中间电路电压而一般不具有大的电压变动范围的工作点，并且另外，在已知跟踪方法中这个固有地不大的变动范围因此无法耗尽。

以与图2相似的方式，图3示出了在实施根据本申请的一种跟踪方法时的中间电路电压U_ZW的电压轨迹。该方法可实施在例如图1中所示的PV系统内，并且因此参照图1所示的示例性实施例并使用在该上下文中所使用的参考符号以举例的方式进行描述。

首先，在时间t₁处，以与图2所示方法中相同的方式，使得中间电路电压U_ZW减小了一个具有该电平ΔU的电压增量。再次假设的是，在时间t₁处中间电路电压U_ZW上执行的减小对于测量功率具有积极作用。因此，在时间t₂处，执行另一个增量，以便减小中间电路电压U_ZW。然而，这个减小不是通过与时间t₁相同的增量ΔU执行，而是通过一个较小增量ΔU’<ΔU执行，因为减小了增量ΔU将已具有使最小电压U_最小下冲的风险。换言之，在时间t₂处电压增量的情况下的平均变化率|ΔU'/Δt|与在时间t₁处的电压增量情况下的相应平均变化率|ΔU/Δt|相比来说是减小的。在这种情况下，Δt表示在电压增量的相应时间周围的一个有限值的时间段。在这种情况下，Δt不是极其小的，而是被选择为小于或者等于差值（t₂–t₁）。

在第三时间t₃处，执行另一个减小，这个时间经历了ΔU″的增量，借助这个增量，实现对最小电压U_最小的另一个近似，而这个值不会下冲。在原则上，这种情况下的增量ΔU″可具有与增量ΔU'相同的值。然而，在中间电路电压U_ZW与最小电压U_最小之间的间隔减小时，该增量也可以具有一个不同的值，例如借助于至少在一个预先确定的限值以下的增量连续减小。

所示跟踪方法由于以下事实而实现对电压变动范围的改进利用：在该跟踪方法中执行的电压增量电平ΔU在中间电路电压U_ZW的整个电压范围内不是恒定的，而依赖于中间电路电压U_ZW的电平或依赖于中间电路电压U_ZW与最小电压U_最小之间的差分电压来执行。

图4示出了会在如结合图2所描述的一种从现有技术已知的跟踪方法的情况下出现的另一个问题。进而，在第一时间t₁处，使得中间电路电压U_ZW减小了具有电平ΔU的一个电压增量。如前所述，假设这个减小与测量功率的增大相关联，并且由此，在一个后续增量上，意图执行中间电路电压U_ZW上的另一个减小以便设置PV发电机的最佳工作点。这个后续减小在第二时间t₂处执行，其中在该第二时间t₂之前该中间电路电压U_ZW的电平如此以使即使在减小了具有相同电平ΔU的一个电压增量之后，该中间电路电压仍将会大于最小电压U_最小，如由时间t₂的右侧的水平虚线指示。不过，在时间t₂之后不久，逆变器的交流输出端处出现失真，这些失真致使先前所设置的中间电路电压U_ZW（即，设置在时间t₁与t₂之间的中间电路电压）逆变。这种响应的原因是该中间电路电压U_ZW的设置点值的逐步变化。为了将实际中间电路电压U_ZW设置在预先确定的设置点值处，每个逆变器以与用于设置中间电路电压U_ZW并且因此PV发电机的工作点的每个其他电压转换器相同的方式具有一个控制回路。在中间电路电压U_ZW的设置点值逐步减小的情况下，所述中间电路电压初始地同样非常快地减少并具有以下冲的形式至少暂时落至这个设置点值以下的风险。首先，即使在中间电路电压的新的设置点值仍在最小电压U_最小以上时，这种下冲也会已经直接导致中间电路电压U_ZW暂时落至最小电压U_最小以下，这将会与逆变器的交流输出电压的失真相关联。然而，即使将不会发生到最小电压U_最小以下的一个下冲，在将中间电路电压U_ZW拦截至该新的设置点值的过程中在中间电路中流动的高电流也会造成交流输出电压的信号波形的失真。因此，在已知跟踪方法中的中间电路电压U_ZW的设置点值上的已知增量变化的情况下，不能针对仍在最小电压U_最小以上的值实施一个突变。这在图4中由有效最小电压U*_最小表示，该有效最小电压在至今被认为是在最小电压U_最小的电压以上。由于考虑到了呈（相对高的）有效最小电压U*_最小（从最小电压U_最小加一个储量引起，如在已知跟踪方法中所必要的）的形式的所描述的瞬态控制效果，因此，逆变器的可用电压变动范围进一步被约束在低压。

图5示出了用于以与先前附图相同的方式来实施根据本申请的一个第二示例性实施例中的一种跟踪方法的中间电路电压U_ZW的电压轨迹。同样通过这种方法，执行中间电路电压U_ZW的一个变动，其中针对不同电压增量比较测量馈入功率，以便在变化的条件下跟踪PV发电机的工作点。

在一个第一时间t₁和在一个第二时间t₂处发起电压的通过具有电平ΔU的一个电压增量的第一变化。然而，在这种情况下，用于中间电路电压U_ZW的新的设置点值并不是逐步预先确定的，而是通过持续时间Δt内缓慢减小的一个设置点值预先确定的。举例来说，在图5的曲线图中示出了呈斜坡形式的一条线性下落设置点值轨迹。然而，设置点值输入朝向新的设置点值的轨迹也可以遵循一个不同的连续曲线，这个连续曲线尽可能地平滑或在离散增量中出现，这些离散增量大致小于具有电平ΔU的电压增量的总电平，并且是以大致较快的时间序列预先确定的，这就导致暂时变化率的水平又在一个最大平均变化率以下。设置点值的这种连续且缓慢的变化可以在设置中间电路电压U_ZW时跟随有控制而无任何过冲，并在控制过程中也没有非常规高电流流动并且没有出现失真。

可替代地，所述失真还可借助尤其对馈入电流的控制（控制特性）的动态来避免，这种动态大致因控制的更新速率而产生，减小的方式为使得闭合回路控制总体更缓慢地操作。然而，这所具有的缺点是对于如电网故障的可能动态事件同样存在一个较缓慢的响应，并且因此这应仅仅用于异常情况。

因此，实际上也可接合靠近最小电压U_最小的中间电路电压U_ZW（具体参见第二时间t₂处的电压增量）。因此，假设适当选择设置点值输入的弯曲轨迹的参数，有效最小电压U*_最小接近（所计算的）最小电压U_最小并与这个最小电压一起下落。

不言而喻，在如结合图3所描述的跟踪方法的过程中，匹配电压增量电平也可以与结合图5所描述的在中间电路电压U_ZW的变化的情况下避免设置点值上的突然变化相结合。图6以流程图的形式在另一个示例性实施例中描述了这种结合方法。

在一个第一步骤S1中，测量干线电压U_AC和馈入电流I_AC。基于这两个值确定一个所要求的最小电压U_最小。

在一个第二步骤S2中，测量中间电路电压U_ZW或可替代地基于中间电路电压U_ZW的最新设置点值来确定这个中间电路电压，并且在一个后续步骤S3中将该中间电路电压与最小电压U_最小进行比较。如果中间电路电压U_ZW与最小电压U_最小之间的间隔小于一个预先确定的值，那么该方法分支到步骤S5；否则该方法继续步骤S4。在这种情况下，该预先确定的间隔在所示方法中借助用于该跟踪方法的一个标准增量ΔU₀的一个因数x确定。因数x的值可以是例如x=3。

在步骤S4中，即在其中中间电路电压U_ZW大于最小电压U_最小超过了值x倍ΔU₀的情况下，值ΔU₀用作该跟踪方法的增量ΔU。同时，标记S的值被设置成零。另一方面，在步骤S5中，即在其中中间电路电压U_ZW靠近最小电压U_最小只差一个间隔x倍ΔU₀或更小间隔的情况下，增量ΔU₀被设置成标准化增量ΔU₀的一个分数，其中这个分数是由一个因数1/y预先确定的。用于y的值可以是在例如2至4的范围之中。另外，标记S的值被设置成一。

在随后步骤S6中，实施一个或多个跟踪步骤，其中值ΔU被设置为增量，并且其中在该标志S=0时，使设置点值逐步变化了这个值ΔU，并且在值S=1时使该设置点值发生斜坡变化。

在差分电压ΔU的小的增量以及设置点值的斜坡变化（如从步骤S5得到）减缓跟踪方法，并具体地减缓该跟踪方法对辐射的变化的响应时间。然而，由于步骤S3中的查询，这仅在中间电路电压U_ZW在最小电压U_最小附近的“临界”范围中出现。可获得的中间电路电压范围因此用于朝向范围下限的最大值，这就导致具体而言，即使在非常低的辐射强度下也可以馈入PV功率。不过，该跟踪方法在中间电路电压上部非临界的范围中都对最佳工作点的变化具有快速响应能力。

一旦已经实施了这些跟踪步骤中的一个或多个，该方法就分支回步骤S2，以便重新设置增量ΔU或标记S，从而可能从用于中间电路电压U_ZW的一个新测量值开始。此外，可以假设在规则间隔上（例如，在实施确定数量的跟踪步骤之后）未分支回步骤S2，而是返回S1，这就造成还是基于最新干线电压U_AC和最新馈入电流I_AC规则更新最小电压U_最小的值。尤其有利的是，独立于在电流调节（该电流调节与电压跟踪相比以高得多的频率被实施）的上下文下所示序列，对最小电压U_最小进行计算和更新。这种更新提供以下优点：始终自适应性地考虑最新功率所必要的最小电压U_最小，而不采用一个高馈送功率所必要的恒定最小电压（如在现有技术中所实现的）。

以下基于一种跟踪方法在辐射强度在典型一天的进程内变动的情况下的响应来示出该方法的另一个示例性实施例。

夜晚，即在没有太阳辐射并且没有可获得的PV功率时，PV发电机的空载电压清楚地在所要求的电压（将会是用于在给定一个至少可能的干线电压下进行馈入所要求的）以下；逆变器通常被停用。

早晨，即在太阳辐射增大并且依然具有非常低的PV功率的情况下，激活该逆变器，并且根据最新干线电压U_AC确定最小电压U_最小，即进行馈入至少所要求的中间电路电压。

随着太阳辐射进一步增大，PV功率和PV发电机的空载电压二者进一步增大。一旦超过了最小电压U_最小，就激活该逆变器的逆变桥用于馈入至电网中的定时和具有一个可选地带有有限变化率的低电平ΔU（例如，1伏特）的电压增量的跟踪方法二者。

随着太阳辐射进一步增大，PV功率和空载电压二者进一步增大，但是通过该跟踪方法开始将中间电路电压U_ZW保持处于最小电压U_最小或在该最小电压U_最小的范围之中。另外，对应于增大的功率，可以连续不断地检查并可能地更新最小电压的值。

在太阳辐射水平进一步增大的情况下，PV发电机的最佳工作点处的电压也超过了最小电压U_最小，在这种情况下，该跟踪方法使对应于该最佳工作点的中间电路电压U_ZW增大。该中间电路电压U_ZW超过该最小电压U_最小的量越大，在该跟踪方法的过程中的电压增量的电平ΔU和可被选择直到达到标准值的设置点值的变化率二者越大。可替代地，如图6中所示的一个示例性实施例，可以定义间隔值以定义中间电路电压U_ZW与最小电压U_最小之间的间隔，在该间隔以上，该系统从根据本发明的最佳操作来切换成标准操作，即以相对大的逐步电压增量（例如，10V）进行跟踪。

在一天结束时，即在辐射减小并且因此最佳工作点处电压减小而且中间电路电压U_ZW减小时，时序顺序具有倒数特征曲线。在这种情况下，可以假设在整个程序过程中测量干线电压U_AC，并且如果适当的话，假设响应于干线电压的变化更新最小电压U_最小。

参考符号列表

1           PV发电机

2           中间电路

3           中间电路电容器

4           逆变器

5           供能供电电网

6           测量电阻器

10          跟踪装置

11、12      输入端

13          控制输出端

U_ZW         中间电路电压

U_最小       最小电压

U*_最小      有效最小电压

ΔU         电压增量电平

ΔU₀        电压增量标准电平U_AC         干线电压

I_AC         馈入电流

t           时间

t1、t2、t3  时间

Δt    持续时间

S     标记

Claims (15)

1.一种用于光伏系统的电压转换器尤其是逆变器以用于跟踪PV发电机（1）的工作点的跟踪方法，该方法中，一个中间电路电压（U_ZW）反复改变了在朝向一个更低或一个更高电压的一个方向上的具有一个预先确定的电平（ΔU）的多个电压增量，其特征在于，在两个电压增量之间的一个子周期中该中间电路电压（U_ZW）的一个平均变化率（|ΔU/Δt|）受一个最大平均变化率的限制，其中该最大平均变化率根据该中间电路电压（U_ZW）的电平所确定的。

2.如权利要求1所述的跟踪方法，其中该最大平均变化率根据该中间电路电压（U_ZW）与一个最小所要求的中间电路电压（U_最小）之间的一个电压差的电平所确定的。

3.如权利要求2所述的跟踪方法，其中该最大平均变化率随着该电压差的电平的减小而减小。

4.如权利要求3所述的跟踪方法，其中该最大平均变化率在一个固定中间电路电压（U_ZW）之上是恒定的。

5.如权利要求2至4之一所述的跟踪方法，其中该最小所要求的中间电路电压（U_最小）是基于一个干线电压（U_AC）确定的。

6.如权利要求5所述的跟踪方法，其中该最小所要求的中间电路电压（U_最小）是进一步基于一个馈入电流（I_AC）确定的。

7.如权利要求2至6之一所述的跟踪方法，其中该最小所要求的中间电路电压（U_最小）被定期更新。

8.如权利要求7所述的跟踪方法，其中对该最小所要求的中间电路电压（U_最小）执行更新要比这些电压增量频繁多倍。

9.如权利要求1至8之一所述的跟踪方法，其中这些电压增量的电平（ΔU）是根据该中间电路电压（U_ZW）的电平来确定的。

10.如权利要求1至9之一所述的跟踪方法，其中该中间电路电压（U_ZW）的一个设置点值被设置为带有一个有限变化率的一个连续函数。

11.如权利要求10所述的跟踪方法，其中该设置点值的变化设置有一个斜坡函数。

12.如权利要求1至11之一所述的跟踪方法，其中该最大平均变化率是借助由该逆变器馈入至一个交流电压电网中的一个电流的控制的更新速率来确定的。

13.一种用于电压转换器的跟踪装置（10），其特征在于，该跟踪装置（10）被配置成实施一种如权利要求1至12之一所述的方法。

14.一种用于光伏系统的逆变器，该逆变器包括如权利要求13所述的一个跟踪装置（10）。

15.如权利要求14所述的逆变器，该逆变器被配置成一个单级逆变器。

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