CN103997056B - 用于检查光伏逆变器的分离点的方法和光伏逆变器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于检查具有多个相（L1，L2，L3）和中性导线（N）的光伏逆变器（1）和供电网络（7）之间的分离点（14）的方法，其中由所述光伏逆变器（1）控制所述分离点（14）的多个切换触头。本发明还涉及一种光伏逆变器（1）。为了可以简单快速地检查所述分离点（14）的功能性，所述分离点（14）的切换触头均由单极继电器（15-22）形成，并且根据切换模式逐步切换。为了检查切换触头，在所述分离点（14）的上游相对于所述中性导线（N）在至少一个相（L1，L2，L3）处测量电压（26，27，28），并将所述电压（26，27，28）与根据所述切换模式分配的电压值进行比较，由此推断出所述切换触头的功能性。

Description

用于检查光伏逆变器的分离点的方法和光伏逆变器
技术领域
本发明涉及一种用于检查具有多个相和中性导线的光伏逆变器和供电网络之间的分离点的方法，其中所述分离点的多个切换触头由所述光伏逆变器来控制。
此外，本发明涉及一种用于将DC电压转换成AC电压的光伏逆变器，该光伏逆变器具有多个相和中性导线，并用于将所述AC电压供应至具有多个相和中性导线的供电网络，该光伏逆变器包括由多个具有切换触头的继电器形成的分离点，所述分离点用于从所述供电网络的相和中性导线电分离。
背景技术
如从EP2228895A1中已知的那样，通常使用由每相相应一对继电器构成的布置作为光伏逆变器和供电网络之间的分离点，以便获得从该供电网络的安全分离。为了允许在不使用电分离的情况下通过逆变器进行并行网络供电，需要与相关标准和规则兼容。例如，根据VDEV0126-1-1的标准需要由彼此独立的两个单元构成的切断设备来利用相关的串联连接的开关进行网络监控。
从现有技术中已知的方法和设备的缺点在于，需要在至少两个不同的位置处对电压进行相应的测量。结果，电路变得更为复杂，并且成本增加。
另外，根据这些标准的要求还使得必须定期地检查分离点的继电器的正确功能。在进行这些检查时，测试继电器的实际的断开和闭合能力。如果继电器不正常工作，则逆变器被防止再供应任何电压。
发明内容
本发明的目的是提供一种上述的方法和光伏逆变器，所述方法和光伏逆变器可以以简单经济方式进行和/或实现，并且使得可以检查分离点的功能性，且测量所需的努力较小。
在方法方面，该目的的实现在于，所述分离点的切换触头均由单极继电器形成，并且根据切换模式逐步切换，并且在所述分离点的上游相对于所述中性导线在至少一个相处测量电压，以便检查多个切换触头，并且将所述电压与根据所述切换模式分配的电压值进行比较，由此推断出所述切换触头的功能性。由于测量操作次数较少，可以非常快速地检查所述继电器的功能性。另一个优点是检查所需的切换模式的切换状态的数量非常少，由此延长继电器的寿命。此外，由于特殊的切换模式，使得可能由于滤波器和接地电容器内的反向充电过程产生的电流最小。对于没有变压器和中心与中性导线的关系的三相光伏逆变器来说这非常重要，这是因为否则在继电器的检查和/或继电器的首次切换过程中高泄漏电流可能流过光伏发电机的电容器，从而导致当前电路断路器可能跳闸。还有利的是，位于所述分离点的上游和下游的继电器不必布置在一个电位上，而且在空间上可以分离（诸如在两个电路板上）。
有利地，通过每相的单个测量单元在所述分离点的上游相对于所述中性导线测量每个相处的电压。
根据本发明的另一个方面，在所述切换模式的至少一个切换状态中电流流过网络滤波器的电容器，从而通过测量所述电压来检查所述分离点的所述继电器。
测量所述电压所需的电压可以由所述供电网络或所述光伏逆变器提供。
根据另一方面，位于所述分离点的上游和下游的切换触头的控制是由彼此独立并通过数据总线连接至彼此的两个控制器进行的，其中所测量的电压值与所分配的值之间的比较是由位于所述分离点的上游的所述控制器进行的。
所述切换模式是通过将所述分离点的切换触头从一个切换状态逐步转换到另一个切换状态实现的，其中从不同的切换状态或切换状态的转换推断出所述分离点的各个切换触头的功能性。
根据本发明的目的还通过上述的光伏逆变器来实现，其中所述分离点由每个均具有一个切换触头的至少六个继电器构成，并且彼此独立的两个继电器对于所述相的每个连接来说都串联连接。
为了检查所述分离点的功能性，在所述分离点的上游设置用于测量所述相相对于所述中性导线的电压的装置。
有利地，在所述分离点的上游和下游设置彼此独立并通过数据总线连接至彼此的两个控制器。
位于所述分离点的上游并连接至所述继电器且控制所述继电器的所述控制器被设计成用来作为主控制器处理所测量的电压。
根据本发明的另一方面，在所述中性导线中布置一个相应继电器。
此外，有利的是，所述分离点包括具有电容器的网络滤波器，其中该网络滤波器布置在相和/或中性导线的串联连接的继电器之间。
附图说明
下面将参照示意性附图更详细地说明本发明。在附图中：
图1示出了光伏系统的逆变器的示意性概要；
图2示出了具有八个电极继电器的分离点的设计；
图3示出了包括用于检查根据图2的继电器的切换模式的表；以及
图4示出了根据另一个示例性实施方式的包括用于检查继电器的切换模式的表。
具体实施方式
首先，应注意的是，所述示例性实施方式的相同零部件由相同的附图标记表示。
图1示出了已知的光伏逆变器1的设计，更准确地说，该光伏逆变器1为HF逆变器。由于光伏逆变器1的各个部件和/或组件及功能在现有技术中都已经是公知的，下面将不对它们进行更详细的讨论。
光伏逆变器1至少具有输入DC-DC转换器2、中间电路3和输出DC-AC转换器4。电源5和/或发电机连接至输入DC-DC转换器2，该电源5和/或发电机优选由一个或彼此并联和/或串联连接的多个太阳能模块6形成。光伏逆变器1和太阳能模块6也被称为光伏系统或PV系统。光伏逆变器1和/或输出DC-AC转换器4的输出可以被连接至诸如公共或私人AC网络或多相网络之类的供电网络7和/或至少一个电气负载8。负载8可以由马达、电冰箱、无线电设备等形成。同样，负载8也可以是家庭供电系统。光伏逆变器1的各个部件，诸如输入DC-DC转换器2等，可以通过数据总线9连接至控制设备10。
优选地，这种光伏逆变器1用作网络连接的光伏逆变器1，其电能管理被优化以向供电网络7供应尽可能多的电能。如从现有技术中已知的，负载8通过供电网络7供电。当然，也可以使用并联连接的若干个光伏逆变器1。这允许提供更多电能来用于负载8的操作。该电能由电源5以DC电压形式供应，该电源5通过两个连线线路11、12连接至光伏逆变器1。
光伏逆变器1的控制设备10或控制器例如由微处理器、微控制器或计算机形成。控制设备10允许对光伏逆变器1的各个部件（诸如输入DC-DC转换器2或输出DC-AC转换器4，特别是布置在其中的切换元件）进行相应控制。为此，将各个规则和/或控制过程以对应的软件程序和/或数据或特征曲线的形式存储在控制设备10中。
此外，控制元件13被连接至控制设备10，所述控制元件13例如允许用户对光伏设备1进行配置和/或（诸如通过发光二极管）显示和调节操作条件或参数。控制元件13可以通过数据总线9或直接地连接至控制设备10。这种控制元件13例如布置在光伏逆变器1的前部上，从而可从外部对这些控制元件13进行操作。同样，控制元件13可以直接布置在光伏逆变器1内的组件和/或模块上。
当使用光伏逆变器1对供电网络7进行供电时，标准（例如根据EDINVDE0128）要求在光伏逆变器1和供电网络7之间插设分离点14。在将光伏逆变器1连接至供电网络7之前必须检查该分离点14以便正常发挥功能。
根据本发明，光伏逆变器1和三相供电网络7之间的分离点14包括至少六个单极继电器15至20。另外，还可以为中性导线N设置两个继电器21和22。这些继电器15-22中的每个继电器都具有控制线圈和连接至该控制线圈的切换触头。根据图2的分离点14包括串联连接在光伏逆变器1和供电网络7之间的每个线路中的两个继电器15-22，每个继电器都可独立地控制。位于光伏逆变器1侧的相L1通过继电器15、18连接至供电网络7的相L1。位于光伏逆变器1侧的相L2通过继电器16、19连接至供电网络7的相L2。位于光伏逆变器1侧的相L3通过继电器17、20连接至供电网络7的相L3。最后，位于光伏逆变器1侧的中性导线N通过继电器21、22连接至供电网络7的中性导线N。结果，在分离点14中包括八个单极继电器15-22。一般来说，通过测量电压来进行分离点14的继电器15-22的切换触头的检查，其中在分离点14的上游和/或在光伏逆变器1侧，即在光伏逆变器1和分离点14之间，进行该测量。然后根据该测量推断继电器15-22的功能性。继电器15-22的切换由彼此独立的两个控制器23、24控制，这两个控制器23、24通过数据总线25通信。这些控制器23、24中的每个控制器控制相同数量的继电器15-22，即至少三个继电器，根据图2，分别控制四个继电器15、16、17、21和18、19、20、22。优选地，将位于分离点14的上游的控制器23配置成主控制器，从而使该控制器还设定另一个控制器24应该如何控制位于分离点14的下游的继电器18、19、20、22。
例如通过每相L1、L2、L3的一个测量单元26-28来进行电压的测量，其中相对于中性导线N来测量相L1、L2、L3的电压。测量单元26-28被连接至控制器23。
该切换布置使得可以检查每个继电器15-22的切换触头。所需的测量电压或者由供电网络7供应或者在隔离逆变器的情况下由光伏逆变器1来供应。测量电压基本等于相L1、L2、L3处的电压。
对于根据本发明的方法来说，假定该系统是单块三相系统，该三相系统适合于在相L1、L2、L3和相L1、L2、L3之间向供电网络7供应电能。中性导线N不必连接至中间电路的中央。
根据本发明的用于检查继电器15-22的切换触头的方法例如通过软件来控制和实现。为了可以检查继电器15-22的各个切换触头，例如可以将图3的表中所示的切换模式与这里描绘出的评估表结合使用。如果在对应的切换状态S1-S7中满足根据评估表的相应测量结果，则继电器15-22是发挥作用的。
下面将描述在检查过程中以逐步方式使用的所有切换状态S1-S7。从一个状态到下一个状态的转换是通过按照下一个状态所需来切换继电器15-22来进行的，其中控制器23和24适当地进行切换控制。
在切换状态S1-S7中，通过位于分离点14的上游的测量单元26-28相对于中性导线N测量相L1、L2、L3处的电压。这意味着仅仅测量分离点14的上游的相应电压值，因此每相L1、L2、L3一个测量单元26-28就足够。
在本发明的检查继电器15-22的顺序的切换状态S1中，继电器15-22的所有切换触头都断开。在该状态下，测量不能给出任何结果。
对于第二切换状态S2，继电器18被闭合。结果，由于继电器21仍然断开，第一测量单元26不能给出任何结果和/或电压。因而，继电器21正被检查。如果测量电压，则继电器21的切换触头被粘住（stuck）。
在第三切换状态S3中，继电器21同样被闭合。如果这些继电器正确地发挥功能，则这会在第一测量单元26中导致结果，因为网络滤波器29的电容器允许形成电回路。这里，这些电容器均分别被布置在相L1、L2、L3和中性导线N之间。测量单元27和28也提供结果，但不会影响检查。如果在三个测量单元26、27、28中的任一个测量单元中都没有测量到电压，则或者继电器15-17中的一个继电器的至少一个切换触头被粘住或者继电器21、22中的一个不能被正确地闭合，这是因为网络滤波器29的电容器将通过将测量单元26、27、28短路而防止进行测量。
在接下来的第四切换状态S4中，继电器18被断开，因而能够将网络滤波器29的电容器卸载。由此，避免了流向地的错误电流，并且确保不中断检查。切换状态S4不涉及继电器15-22的检查。
在接下来的第五切换状态S5中，继电器22被闭合，从而中性导线N中的两个继电器21、22都被闭合。这允许将相L1、L2、L3的继电器15、20闭合，而不会产生流向地的泄漏电流。切换状态S5不涉及继电器15-22的检查。
根据切换状态S6，继电器15-17被闭合。这里，所有三个测量单元26都不能给出任何结果，这是因为继电器18-20被断开，从而不存在闭合电路。这意味着在该切换状态S6中继电器18至20正被检查。
接下来，在切换状态S7中将继电器18至20闭合。结果，所有三个测量单元26、27、28均给出结果，如果所有继电器15至22都发挥功能的话。这意味着所有继电器15至22都正被检查。
根据图3的表总结了继电器15-22的切换状态以及测量单元26、27、28的对应期望结果。如果测量结果和期望结果不匹配，则在该切换状态中检查的继电器或多个继电器的切换触头被粘住。
根据图4的表示出了在中性导线N中没有继电器21、22的情况下用于检测相L1、L2、L3中的继电器15-20中的至少一个继电器的被粘住的切换触头的切换模式。下面仅描述与图2的不同之处，因此图2的部分描述同样适合于这里。
在用于检查继电器15-20的本发明的过程的切换状态SA中，所有继电器15-20都被断开。没有测量单元26、27、28能够在切换状态SA中给出任何结果。因而，所有继电器15-20都正被检查。
在第二切换状态SB中，继电器18、19和20均被闭合。没有电压可以被测量到，否则任何一个继电器15、16和17的切换触头被粘住。
在第三切换状态SC中，继电器18-20再次被断开。
接下来，在第四切换状态SD中将继电器15-17闭合。同样，没有电压可以被测量到，否则任一个继电器18至20的切换触头被粘住。
这意味着在每个切换状态中，继电器15-20都被相应地切换，其中前一个切换状态的切换状态被保持，除非其与当前切换状态相比发生改变。
一般来说，在每个切换状态中每次都测量所有相L1、L2、L3的电压，同时根据所述表的电压必须被匹配以检查继电器15-20的功能性。此外，测量单元26、27、28不给出分离点14的上游即网络滤波器29的上游的确切电压。因为网络滤波器29的电容器，电压表现出相移。电压的幅度保持不变。

Claims (10)

1.一种用于检查具有多个相(L1，L2，L3)和中性导线(N)的光伏逆变器(1)和供电网络(7)之间的分离点(14)的方法，其中由所述光伏逆变器(1)控制所述分离点(14)的多个切换触头，其特征在于，所述分离点(14)的切换触头均由相应的单极继电器(15-22)形成，并且根据切换模式逐步切换，并且在所述分离点(14)的上游相对于所述中性导线(N)在至少一个相(L1，L2，L3)处测量电压，以便检查若干个切换触头，并且将所述电压与根据所述切换模式分配的电压值进行比较，由此推断出所述切换触头的功能性，并且
所述切换模式是通过将所述分离点(14)的切换触头从一个切换状态逐步转换到另一个切换状态实现的，其中从不同的切换状态或切换状态的转换推断出所述分离点(14)的各个切换触头的功能性。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过每相(L1，L2，L3)的单个测量单元(26，27，28)在所述分离点(14)的上游相对于所述中性导线(N)测量每个相(L1，L2，L3)处的电压。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在至少一个切换状态中电流流过网络滤波器(29)的电容器，从而可以通过测量所述电压来检查所述继电器(15-22)。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述电压由所述供电网络(7)提供。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述电压由所述光伏逆变器(1)提供。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，位于所述分离点(14)的上游和下游的切换触头的控制是由彼此独立并通过数据总线(25)连接至彼此的两个控制器(23，24)进行的，其中所测量的电压值与所分配的值之间的比较是由位于所述分离点(14)的上游的所述控制器(24)进行的。
7.一种光伏逆变器(1)，该光伏逆变器(1)用于将DC电压转换成AC电压，并具有多个相(L1，L2，L3)和中性导线(N)，所述光伏逆变器(1)用于将所述AC电压供应至具有多个相(L1，L2，L3)和中性导线(N)的供电网络(7)，并包括由多个具有切换触头的继电器(15-22)形成的分离点(14)，所述分离点(14)用于从所述供电网络(7)的所述相(L1，L2，L3)和所述中性导线(N)电分离，其特征在于，所述分离点(14)由每个均具有一个切换触头的至少六个继电器(15-22)构成，并且彼此独立的两个继电器(15-22)对于所述相(L1，L2，L3)的每个连接来说都串联连接，
并且在所述分离点(14)的上游设置用于测量所述相(L1，L2，L3)相对于所述中性导线(N)的电压的装置(26-28)，并且在所述分离点(14)的上游和下游设置彼此独立并通过数据总线(25)连接至彼此的两个控制器(23，24)。
8.根据权利要求7所述的光伏逆变器(1)，其特征在于，位于所述分离点(14)的上游并连接至所述继电器(15-17，21)且控制所述继电器(15-17，21)的所述控制器(23)被设计成用来作为主控制器处理所测量的电压。
9.根据权利要求7所述的光伏逆变器(1)，其特征在于，在所述中性导线(N)中布置一个相应继电器(21，22)。
10.根据权利要求7所述的光伏逆变器(1)，其特征在于，所述分离点(14)包括网络滤波器(29)，该网络滤波器(29)布置在串联连接的继电器(15-22)之间。
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