CN104737406A - 逆变器、用于操作逆变器的方法以及带有逆变器的供能系统 - Google Patents

逆变器、用于操作逆变器的方法以及带有逆变器的供能系统 Download PDF

Info

Publication number
CN104737406A
CN104737406A CN201380054277.6A CN201380054277A CN104737406A CN 104737406 A CN104737406 A CN 104737406A CN 201380054277 A CN201380054277 A CN 201380054277A CN 104737406 A CN104737406 A CN 104737406A
Authority
CN
China
Prior art keywords
inverter
phase
network
distribution network
energy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201380054277.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104737406B (zh
Inventor
C·阿勒特
T·布鲁
M·霍普夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMA Solar Technology AG
Original Assignee
SMA Solar Technology AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SMA Solar Technology AG filed Critical SMA Solar Technology AG
Publication of CN104737406A publication Critical patent/CN104737406A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104737406B publication Critical patent/CN104737406B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/26—Arrangements for eliminating or reducing asymmetry in polyphase networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/34—Arrangements for transfer of electric power between networks of substantially different frequency
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/062—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for AC powered loads
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22—The renewable source being solar energy
    • H02J2300/24—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/388—Islanding, i.e. disconnection of local power supply from the network
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/40—Synchronising a generator for connection to a network or to another generator
    • H02J3/44—Synchronising a generator for connection to a network or to another generator with means for ensuring correct phase sequence
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/10—Photovoltaic [PV]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/70—Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/50—Arrangements for eliminating or reducing asymmetry in polyphase networks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
    • Y02P80/14—District level solutions, i.e. local energy networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)

Abstract

本发明涉及一种逆变器(10)，该逆变器带有至少一个用于连接一个能量生成装置(7)和/或一个储能器(8)的DC输入端(11，12)和一个用于连接一个本地能量分配网络(2)的多相的AC输出端(13)，该本地能量分配网络通过一个开关装置(20)联接到一个同样多相的、上级的供能网络(6)处。该逆变器的特殊之处在于，该逆变器具有一个用于连接该开关装置(20)的控制接口(14)，其方式为，通过该控制接口(14)可以使该本地能量分配网络(2)的单独的相(L1，L2，L3)与该供能网络(6)的对应的相(L1'，L2'，L3')选择性地相连接或彼此分离，该逆变器被适配为，在该供能网络(6)的至少一个、但不是所有的相(L1'，L2'，L3')的网络故障的情况下通过该控制接口(14)使该供能网络(6)的至少一个有故障的相(L1'，L2'，L3')与该本地能量分配网络(2)的对应的相(L1，L2，L3)分离，并且用与网络兼容的交流电压加载该本地能量分配网络(2)的至少一个分离的相(L1，L2，L3)。本发明还涉及一种用于操作这种逆变器的方法及一种带有逆变器的供能系统。

Description

逆变器、用于操作逆变器的方法以及带有逆变器的供能系统
本发明涉及一种逆变器，尤其是一种太阳能逆变器或电池逆变器，该逆变器带有至少一个用于连接一个能量生成装置和/或储能器的直流(DC-直流)输入端以及一个用于连接一个本地能量分配网络的多相的交流(AC-交流)输出端，该本地能量分配网络联接到一个同样多相的、上级的供能网络处。本发明还涉及一种用于操作此类逆变器的方法及一种带有逆变器的供能系统。
这种类型的逆变器例如与一个整合到建筑物中的光伏系统相连接地被使用。由一个光伏(PV)发电机以直流电的形式生成的能量由该逆变器转换成与网络兼容的交流电并被馈送至该本地能量分配网络的这些多相的(大部分是三相的)相中，该本地能量分配网络在此背景下也被描述为建筑物安装设备。在此，逆变器也被理解为多个转换装置，这些转换装置共同馈送至一个本地能量分配网络中。
由光伏发电机生成的能量能够以此方式通过该建筑物安装设备被用于供给本地耗电设备。在一个网络递送点处过量的能量从该本地能量分配网络中馈送至该上级的供能网络中。相反地，如果在本地能量分配网络中的耗电设备的功率需求超过由该本地能量生成装置提供的电功率，则能量从该上级的供能网络中流入到该本地能量分配网络中。
替代于或附加于该本地能量生成装置，还可以设置一个本地的储能器，例如一个电池，其中与能量生成装置的情况类似，能量可以通过该逆变器输出到该本地供能网络中。带有一个此类的储能器的安排也用于在该上级的功能网络发生故障时至少暂时性地确保在该本地网络中的供能。这些安排也可以被用于，使得能够依赖于如能量价格或该能量的可用性的参数来控制从该上级的供能网络中的能量购入(Bezug)。
在此在最简单的和常见的情况下，由该逆变器将一个直流的功率引入到该本地能量分配网络的这些单独的相中。然而，由于这些在该本地能量分配网络的不同的相处连接的耗电设备或在适当时存在的、额外存在的(在适当时，单相的)生成系统通常不均匀地负载这些相，这导致在该网络递送点处该上级的供能网络的相的不对称的负载情况。为了避免在该网络递送点处的一种此类的不平衡负载，从文档EP 2348597A 1中已知，在该网络递送点处确定这些单独的相上的功率流和电流，并以如下方式控制逆变器，使得该逆变器不是将由一个本地供能装置生成的功率均匀地馈送至该本地能量分配网络的这些相中，而是在该网络递送点处形成一个尽可能对称的馈送情况或提取情况。
此外还已知的是，以如下方式适配和操作逆变器，使得该本地生成和/或储存的能量在该上级的供能网络发生故障的情况下根据需要被馈送至该本地能量分配网络的这些单独的相中，以确保耗电设备在该本地能量分配网络中运行。
当不是所有的相，而只是几个相，例如该上级的供能网络的三个相中一个或两个相发生故障时，借助提到的这些方法不可能确保这些连接到该本地能量供应网络处的耗电设备的尽可能长时间地持续供能。
本发明的目的在于，提供一种逆变器或一种用于逆变器的操作方法或一种带有逆变器的供能系统，其中当一个多相的能量分配网络的这些相中的一部分发生故障时，即存在一个所谓的部分独立状况(Teilinselsituation)时，也向一个本地能量分配网络提供本地耗电设备的供能。
这一目的是通过具有独立权利要求所述的相应特征的逆变器、操作逆变器的方法及供能系统实现的。有利的设计和改进方案是各项从属权利要求的主题。
开头提到的类型的根据本发明所述的逆变器的特征在于，该逆变器具有一个用于连接该开关装置的控制接口，其方式为，通过该控制接口可以使该本地能量分配网络的单独的相与该供能网络的对应的相选择性地相连接或彼此分离，该逆变器被适配为，在该供能网络的至少一个、但不是所有的相的网络故障的情况下通过该控制接口使该供能网络的至少一个有故障的相与该本地能量分配网络的对应的相分离，并且用与网络兼容的交流电压加载该本地能量分配网络的至少一个分离的相。
如果出现一种部分独立状况，即在该上级的供能网络的一个或多个、但不是所有的相位处发生故障时，该本地能量分配网络可以就该相位或这些相位与该供能网络脱离联接并且然后由该逆变器用与网络兼容的、尤其是就相位而言正确的交流电加载，使得连接到该相位处的耗电设备能够在该本地能量分配网络中尽可能不中断地被进一步操作。
在此，在该逆变器的有利的设计中，该开关装置和/或一个网络监测装置整合到该逆变器中，该网络监测装置适配为用于选择性地识别在该供能网络的每个单独的相上的网络故障。以此方式实现一种紧凑的系统构造。在该逆变器的另一个优选的设计中，设置有一个用于连接一个外部的网路监测装置的信号接口。这是有利的，使得可以使用一个实际上已经存在的网络监测装置。
在该逆变器的其他的优选的设计中，该逆变器被适配为，优选地使用由该能量生成装置和/或该储能器提供的功率和/或从该本地能量分配网络的一个未分离的相中提取的功率用于加载该本地能量分配网络的至少一个分离的相。在所有情况下，该逆变器的能力、交流电或交流电压借助所需要的、待提供的相位得到充分利用，以便使在该或这些分离的相上的耗电设备继续运行。在此，可以动用在本地生成或储存的能量，或者例如如果存在的能量不够，也可以动用从该供能网络的其他的无故障的相提取的能量。在本申请的范围内，可以将耗电设备的“继续运行”理解为：耗电设备可以在一个时间段内被供能，该时间段比一个网络周期的时间长度明显更长并且例如是在几秒钟的范围内并且优选为几分钟或更长。
通常在逆变器桥的上游连接一个带有(缓冲)电容器安排的中间电路，以使得即使在转换成交流电时进行了脉冲化的电流提取仍将由该直流电源提供的直流电压平滑化并且由此提高最大可提取的峰值电流脉冲。该中间电路电容器安排由此用于在一个网络周期内的能量缓存，其中一个这样的用于耗电设备的暂时性继续运行的中间电路电容器安排在本申请的意义上是不足够的。由此在本申请的范围内，中间电路电容器安排不形成用于耗电设备的继续运行的、适合的储能器。
根据本发明所述的用于操作逆变器的方法包括以下步骤：监测是否该供能网络的至少一个相、但不是所有的相存在网络故障。如果存在网络故障，则该开关装置激活并且该供能网络的至少一个有故障的相与该本地能量分配网络的对应的相脱离联接。然后通过该逆变器用与网络兼容的交流电压加载该本地能量分配网络的至少一个分离的相。在此得出已经在前面关于该逆变器描述的优点。
在该方法的一个有利的设计中，用于加载该本地能量分配网络的至少一个分离的相所必需的功率从该能量生成装置和/或从该储能器提取并由逆变器从直流电转换成交流电。该能量生成装置的过量的功率在此优选地由该逆变器馈送至该本地能量分配网络的未分离的相中。
在该方法的一个有利的设计中，用于加载该本地能量分配网络的至少一个分离的相所缺乏的功率由该逆变器从该本地能量分配网络的至少一个未分离的相提取并馈送至该至少一个分离的相中。优选地，从该本地能量分配网络的至少一个未分离的相到该至少一个分离的相中的功率递送通过该逆变器的一个中间电路实现。在这种情况下，首先对来自一个非分离相位的电流进行整流并且然后转换成用于该分离的相位的交流电。这样，该逆变器的在一个输出端处调节所希望的相位的能力得到充分利用，以使得就该相位而言也用与网络兼容的交流电压加载该分离的相。
在该方法的进一步的有利的设计中，从该储能器中的功率提取以如下方式控制，使得这些未分离的相的负载保持在一个负载阈值以下，尤其在一个保险装置的触发阈值以下。根据本发明的方法提供如下优点，使得用于这些分离的相的耗电设备的供电所需要的功率能够从这些所述的不同的来源中混合地提取。功率从该储能器中的提取于是能够有利地根据需要使用，以避免这些未分离的相的过载。在进一步的有利的设计中，可以替代地或附加地考虑其他的指标，以便控制功率向这些不同的来源的分配。这样，从该未分离的相中提取的功率的比例可以依赖于该储能器的填充状态或该能量生成装置的功率性能、或该逆变器的配属于这些未分离相的功率部件的负载能力来确定。
一种根据本发明所述的供能系统是多相的并且具有至少一个逆变器、至少一个能量生成装置和/或一个储能器以及一个开关装置和一个网络监测装置，该供能系统通过该开关装置能够联接到一个同样多相的、上级的供能网络处。该供能系统的特殊之处在于，设置有一个控制装置，该控制装置被适配为，依赖于该网络监测装置的信号来控制该开关装置和/或将该逆变器用于实施前面提到的控制方法。此处也实现了前面已经提到的优点。在此可以使用一个多相的逆变器，在适当时，该所述的控制装置整合到该逆变器中。然而还有可能的是，该控制装置是该供能系统的一个分开的部件，该控制装置相应地控制一个多相的逆变器或者也控制多个单相的逆变器，以实施根据本发明所述的方法。
下面将通过实施例借助于两个附图来详细说明本发明。附图示出：
图1示出了一种带有一个逆变器的安排的示意性的图示，该逆变器通过与供能网络联接的能量分配网络用于给耗电设备供电，以及
图2示出了一种用于操作逆变器的方法的流程图。
图1以框图的形式示出了一种用于建筑物里的电气耗电设备供电的供能系统。展示了一个建筑物1，带有一个本地能量分配网络2，耗电设备3、4通过该本地能量分配网络被供电。该本地能量分配网络2在此例如表示为一个带有相L1、L2和L3及一个中性导体N的三相的供能网络。出于清晰的原因，未对在适当时存在的保护导体进行说明。单相的耗电设备3以及在此例如一个三相的耗电设备4在建筑物1中分布式地连接到该能量分配网络2处。
该本地能量分配网络2在一个网络递送点5处与一个上级的供能网络6相联接。该上级的供能网络6同样提供三个相、一个中性导体及在适当时一个保护导体。为了进行区分，该上级的供能网络6的这些相和该中性导体设置有参考符号L1'、L2'、L3'和N'。图1的框图只示出了在本申请范围内的、在该建筑物1中或在该建筑物1处的电气安装设备的关键的元件。应理解的是，在该本地能量分配网络2同样像在该上级的供能网络6中一样在该网络递送点处或在该网络递送点前可以安排另外的开关元件和/或保险元件。
此外在该建筑物1处或在该建筑物1中设置有一个作为本地能量生成装置7的光伏(PV)发电机和一个作为储能器8的电池。为了简单地展示，以下使用名称PV发电机7和电池8。该PV发电机7和该电池8与一个逆变器10连接，该逆变器为此目的提供DC接口11、12。在此指出，当这两个元件中只存在一个、即一个能量生成装置或一个储能器时，一个PV发电机7的与一个电池8的共同使用是任选的并且也可以实施一种根据本发明所述的方法。该逆变器10实施为多相的，同样像该能量分配网络2和该供能网络6一样以三相存在。该逆变器10通过一个AC接口13与该能量分配网络2的这三个相L1、L2、L3连接。
该逆变器10还具有与一个内部的控制装置连接的、用于AC开关装置20的一个控制接口14。该AC开关装置20具有三个分开的、彼此独立的、可操作的开关程，该上级的供能网络6的这些对应的相L1'、L2'和L3'借助这些开关程分别与该本地能量分配网络2的这些相L1、L2和L3连接。该AC开关装置20例如能够通过三个分开的AC接触器(AC-Schütze)实现。在此也理解为，在该逆变器10与该PV发电机7和/或该电池8之间的连接的范围内可以设置另外的开关装置、保险装置或控制装置。这些另外的装置既可以整合在该逆变器中，也可以作为安排在该逆变器以外的装置实现，例如被组合在一个外部的开关箱中。
还设置有一个网络监测装置30，该网络监测装置检测，在该上级的供能网络6的这些相L1'、L2'和L3'中的哪个处提供有一个与网络兼容的交流电压。在此在本申请的范围内，“与网络兼容”可以理解为，相关的网络参数像例如电压的幅值和有效值处于一个值域中，该值域对于耗电设备3、4的正确的运行是需要的。作为补充也参考EN 50160标准。一个与网络不兼容的状态在下文中也被称作网络故障。于是一个此类的网络故障尤其也存在于，在适当时由该逆变器10采用的、用于电网支持的措施(例如一种无功功率馈送)不足以应对所有涉及到的相以使网络参数稳定在该所要求的范围内。可以提出，针对一个确定的时间段，例如在几秒钟的范围内，首先实施一种用于电网支持的措施。如果这个措施不成功，或者故障状态持续得比提到的时间段更长，则认为，在本申请的意义上存在一个网络故障。
该供能网络6的所有相与网络兼容地被提供的一个状态被称为正常运行状态。当一个或多个、但不是所有的相示出一个网络故障时，存在一种部分独立状况。这些单独的相L1'、L2'和L3'的由该网络监测装置30检测到的状态通过一个信号导线(例如一个数据导线或一个通信连接线)通过一个信号接口15递送到该逆变器10处。还有可能的是，使一个此类的网络监测装置整合到该逆变器10中。
在一个替代地设计的供能系统中，代替该带有一个被整合的控制装置的逆变器10，还可以设置，使得一个多相的或多个单相的逆变器与一个分开的控制装置相连接，该分开的控制装置依赖于该网络监测装置30的信号或数据或信息来控制该或这些逆变器及同样还有该开关装置20。
在下文中首先假设，该供能网络6处于正常运行状态中，在该正常运行状态中该供能网络可以提供或者也可以接收所有的三个相L1'、L2'和L3'上的电功率。由PV发电机7提供的功率通过该逆变器10馈送至该本地能量分配网络2中。与耗电设备3、4的消耗相比，当通过该PV发电机7过多提供本地生成的功率时，该过量的功率输出到该供能网络6中。如果该PV发电机7的本地生成的功率不足以供应这些耗电设备3、4，功率在相反的情况下额外地从该供能网络6中被提取。在这两种情况下，该逆变器10可以有利地被适配为，使这些相L1、L2和L3的相的不对称的负载在该本地能量分配网络2中以如下方式平衡，使得在这些相L1'、L2'和L3'处在该网络递送点5处存在一种对称的提取情况或馈送情况。在适当时，也可以在或从该电池8中使用一个电流，以获得这样的平衡。也可以依赖于电流成本和/或供能网络6的运营商的要求从该供能网络6中进行暂时加强的功率提取或向该供能网络6中加强馈送。
在该上级的供能网络6在其所有的相L1'、L2'和L3'的范围内不可用的故障运行状态中，只要该上级的供能网络就该可用的功率而言是可能的，就通过该逆变器10从该PV发电机7和/或该电池8中进行这些耗电设备3、4的供应。
在对于该建筑物1的部分独立状况中，这些耗电设备3、4的供应以在下文中所示出的根据本申请的方式进行，在该部分独立状况下不是在该上级的供能网络6的所有相L1'、L2'和L3'处，而只是在这些相中的一部分相处存在网络故障。该供能网络6的至少一个有故障的相由该逆变器10控制、借助该AC开关装置20与该能量分配网络2分离。该能量分配网络例如在图1中示出为用于该供能网络6的相L3'。该网络故障没有涉及到的这些相(此处为相L2'和L3')保持与该能量分配网络2的对应的相相连接。
该本地能量分配网络2的该脱离联接的相(此处为相L3)或还有这些脱离联接的相由该逆变器10用与网络兼容的交流电加载，使得该连接到该单相的耗电设备3及该三相的耗电设备4的相能够尽可能不中断地继续被操作。
这些用于供应该或这些有故障的相(此处为相L3)所需要的功率优选来自该PV发电机7。如果除此之外在由该PV发电机7本地生成的功率处存在剩余，则该功率由逆变器10馈送至未涉及的、未分离的相(此处为相L1和L2)中。如果在相反的情况下，通过该PV发电机7生成的功率不足以用于一个或多个分离的相的供应，可以设置为，使得存在电池8时额外地从该电池8中提取能量。替代地可以设置：如果不存在电池8或者电池8的放电是不希望的，则所缺乏的能量从该供能网络6的未被故障涉及的相中被提取。以此方式在任何情况下实现：在该本地能量分配网络2、也在一种部分独立状况下(在该部分独立状况下该上级的供能网络的一个或多个、但不是所有的相L1'、L2'、L3'是有故障的)可以继续操作这些连接的耗电设备3、4。
在图2中示出了一个根据本申请所述的、用于操作逆变器以供应耗电设备的方法，这些耗电设备被连接到一个多相的本地能量分配网络处。在图2中示出的方法例如可以由在图1中示出的供能系统及尤其用在图1中示出的逆变器10实施。因此下文例如参考图1。
在第一步骤S1中，该多相的、上级的供能网络6首先被检测，是否所有被提供的相(此处为相L1'、L2'和L3')都提供与网络兼容的交流电压。这例如能够由该在该网络递送点5的范围内安排的网络监测装置30进行。替代地可能的是，相L1'、L2'和L3'的检测在该逆变器10的内部进行。
在下一个步骤S2中，检测从S1中得出的结果。如果存在一个正常状态(在该正常状态中该上级的供能网络6在所有的相L1'、L2'和L3'上提供与网络兼容的交流电压)，则该方法分支回开始，以连续地进行检测。如果在步骤S2中确定，这些相L1'、L2'和L3'中的至少一个、但不是所有相示出故障状态，则该方法继续分支到步骤S3。
该逆变器10通常由该上级的供能系统6的三个相之一形成一个参考信号，该参考信号用作该调节方法的额定值，该逆变器10借助该参考信号确定该相位及由此确定由该逆变器生成的、在这些AC输出端13处的交流电的频率。现在在步骤S3中确保，借助这些没有故障的相L1'、L2'和L3'之一进行相同步。这例如可以通过如下方式进行，使得这些没有故障的相L1'、L2'和L3'之一作为用于参考电压生成的输入信号被连接。
在下一步骤S4中，该逆变器10通过该控制接口14向该开关装置20处给出一个信号，通过该信号该上级的供能网络6的一个或多个有故障的相L1'、L2'和L3'与该本地能量分配网络2的对应的相L1、L2和L3分离。
然后该逆变器10在步骤S5中在该本地供能网络2的该或这些分离的相L1、L2和L3上提供一个与网络兼容的交流电。如与图1相关地实施的，用于连接到这些相处的耗电设备3、4的供应所需要的功率优选地来自该本地供能装置，这里即来自该PV发电机7。最终过量的能量被馈送至该供能网络6的没有故障的相L1'、L2'和L3'上。在此，可以使用已知的方法来平衡这些相上馈送的功率，而不依赖于通过耗电设备3、4在这些相上的消耗。如果该本地供能装置的功率不足够用于该本地能量分配网络2的所有这些分离的相L1、L2和L3上的供应，则对应的能量从该供能网络6的这些没有故障且没有分离的相L1'、L2'和L3'中提取。于是此处通过该逆变器10的一个中间电路进行从该本地能量分配网络的该至少一个未分离的相(在图1的实例中，即相L2、L3)向该至少一个分离的相中(在实例中相L1)的功率的交换。
此处附加地可以从该电池8中提取功率，例如以避免否则该至少一个未分离的相可能过载及在该供能网络6与该本地能量分配网络2之间的保险机构可能被触发。还可以避免这些未分离的相的电压由于负载发生不希望的下降。还可以通过从该电池8中的功率提取来减小该逆变器10的配属于这些未分离的相的开关部件的过大的负载。
在步骤S5的馈送期间，该供能网络6的这些相L1'、L2'和L3'的状态及尤其是之前被辨认为有故障的相的状态在步骤S6中再次被确定。当在步骤S7(步骤S6的结果在步骤S7中被评估)中确定这些目前为止被认为有故障的相L1'、L2'和L3'仍然是有故障的，则该方法分支回步骤S6。
相反地，如果确定该上级的供能网络6的这些目前为止被认为有故障的相L1'、L2'和L3'再次正确并且与网络兼容地被提供，则该方法借助步骤S8继续，在步骤S8中该开关装置20由该逆变器10通过该控制接口14操作，当该逆变器10在这些相上的同步已经被检测和确保后，这些现在无故障的被提供的相L1'、L2'和L3'再次与该供能网络2的该或这些对应的相L1、L2和L3相连接。然后该逆变器10可以再次切换到一个用于正常运行的控制模式中，其方式例如为，使得由该本地供能装置7生成的功率均匀地分配到所有的相上，或该功率以如下方式分配到三个相L1、L2和L3上，使得该上级的供能网络6的这些相L1'、L2'和L3'的对称的负载存在于该网络递送点5处。于是该方法可以对应地重新由步骤S1实施。
在步骤S6和S7中的部分独立状况下可能出现有故障的相的数量增多或减少的状况。这可以在该方法的一个替代的设计中考虑到，其方式为，同样考虑到在一个额外地发生故障的相上的脱离联接和供应，例如一个不再有故障的相的再次连接。前提条件只有：还有至少一个相正确地由该供能网络提供，该前提条件针对所有在该本地能量分配网络中提供的相的相曲线和由此频率的同步，并接收该本地供能装置的在适当时过量的功率或提供用于耗电设备的在适当时缺乏的功率。
参考符号清单
1      建筑物
2      本地能量分配网络
3      单相的耗电设备
4      三相的耗电设备
5      网络递送点
6      上级的供能网络
7      能量生成装置(PV发电机)
8      储能器(电池)
10     逆变器
11，12 DC接口
13     AC接口
14     控制接口(用于AC开关装置)
15     信号接口(用于网络监测装置)
20     AC开关装置
30     网络监测装置

Claims (15)

1.逆变器(10)，带有至少一个用于连接一个能量生成装置(7)和/或一个储能器(8)的DC输入端(11，12)和一个用于连接一个本地能量分配网络(2)的多相的AC输出端(13)，该本地能量分配网络通过一个开关装置(20)联接到一个同样多相的、上级的供能网络(6)处，其特征在于，
该逆变器(10)具有一个用于连接该开关装置(20)的控制接口(14)，其方式为，通过该控制接口(14)能够使该本地能量分配网络(2)的单独的相(L1，L2，L3)与该供能网络(6)的对应的相(L1'，L2'，L3')选择性地相连接或彼此分离，并且
该逆变器(10)被适配为，在该供能网络(6)的至少一个、但不是所有的相(L1'，L2'，L3')的网络故障的情况下通过该控制接口(14)使该供能网络(6)的至少一个有故障的相(L1'，L2'，L3')与该本地能量分配网络(2)的对应的相(L1，L2，L3)分离，并且
用与网络兼容的交流电压加载该本地能量分配网络(2)的该至少一个分离的相(L1，L2，L3)。
2.根据权利要求1所述的逆变器(10)，其中该开关装置(20)整合到该逆变器(10)中。
3.根据权利要求1或2所述的逆变器(10)，具有一个用于连接一个网络监测装置(30)的信号接口(15)，该网络监测装置被适配为用于选择性地识别该供能网络(6)的每个单独的相(L1'，L2'，L3')上的网络故障。
4.根据权利要求1所述的逆变器(10)，其中该网络监测装置(30)整合到该逆变器(10)中。
5.根据权利要求1至4之一所述的逆变器(10)，该逆变器被适配为，优选使用由该能量生成装置(7)和/或该储能器(8)提供的功率用于加载该本地能量分配网络(2)的至少一个分离的相(L1，L2，L3)。
6.根据权利要求1至5之一所述的逆变器(10)，该逆变器被适配为，从该本地能量分配网络(2)的一个未分离的相(L1，L2，L3)中提取用于加载该本地能量分配网络(2)的至少一个分离的相(L1，L2，L3)的功率。
7.用于操作逆变器(10)的方法，该逆变器通过至少一个DC输入端(11，12)与一个能量生成装置(7)和/或一个储能器(8)相连接并通过一个多相的AC输出端(13)与一个本地能量分配网络(2)相连接，该本地能量分配网络通过一个开关装置(20)联接到一个同样多相的、上级的供能网络(6)处，该方法包括以下步骤：
监测是否该供能网络(6)的至少一个相(L1'，L2'，L3')、但不是所有的相(L1'，L2'，L3')存在网络故障；
操作该开关装置(20)并使该供能网络(6)的该至少一个有故障的相(L1'，L2'，L3')与该本地能量分配网络(2)的对应的相(L1，L2，L3)分离；并且
通过该逆变器(10)用与网络兼容的交流电压加载该本地能量分配网络(2)的该至少一个分离的相(L1，L2，L3)。
8.根据权利要求7所述的方法，其中由该逆变器(10)输出一个用于操作该开关装置(20)的信号。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中用于加载该本地能量分配网络(2)的该至少一个分离的相(L1，L2，L3)所必需的功率从该能量生成装置(7)和/或从该储能器(8)提取并由该逆变器(10)从直流电转换成交流电。
10.根据权利要求9所述的方法，其中该能量生成装置(7)的过量的功率由该逆变器(10)馈送至该本地能量分配网络(2)的未分离的相(L1，L2，L3)中。
11.根据权利要求9所述的方法，其中用于加载该本地能量分配网络(2)的该至少一个分离的相(L1，L2，L3)所缺乏的功率由该逆变器(10)从该本地能量分配网络(2)的至少一个未分离的相(L1，L2，L3)提取并馈送至该至少一个分离的相(L1，L2，L3)中。
12.根据权利要求11所述的方法，其中从该本地能量分配网络(2)的该至少一个未分离的相(L1，L2，L3)到该至少一个分离的相(L1，L2，L3)中的功率递送通过该逆变器(10)的一个中间电路进行。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中从该储能器(8)中的功率提取以如下方式控制，使得这些未分离的相(L1，L2，L3)的负载保持在一个负载阈值以下，尤其在一个保险装置的触发阈值以下。
14.根据权利要求11至13之一所述的方法，其中从这些未分离的相(L1，L2，L3)中提取的功率的比例依赖于该储能器(8)的充电状态或该能量生成装置(7)的功率性能、或该逆变器(10)的配属于这些未分离相(L1，L2，L3)的功率部件的负载能力来确定。
15.多相的供能系统，带有至少一个逆变器(10)、至少一个能量生成装置(7)和/或一个储能器(8)以及一个开关装置(20)和一个网络监测装置(30)，该供能系统通过该开关装置能够联接到一个同样多相的、上级的供能网络(6)处，其特征在于，设置一个控制装置，该控制装置被适配为，依赖于该网络监测装置(30)的信号来控制该开关装置(20)和/或控制该逆变器用于实施根据权利要求7至14之一所述的方法。
CN201380054277.6A 2012-10-23 2013-10-22 逆变器、用于操作逆变器的方法以及带有逆变器的供能系统 Expired - Fee Related CN104737406B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012110110.8A DE102012110110B4 (de) 2012-10-23 2012-10-23 Wechselrichter, Verfahren zum Betreiben eines Wechselrichters und Energieversorgungsanlage mit einem Wechselrichter
DE102012110110.8 2012-10-23
PCT/EP2013/072075 WO2014064108A1 (de) 2012-10-23 2013-10-22 Wechselrichter, verfahren zum betreiben eines wechselrichters und energieversorgungsanlage mit einem wechselrichter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104737406A true CN104737406A (zh) 2015-06-24
CN104737406B CN104737406B (zh) 2017-12-12

Family

ID=49474411

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380054277.6A Expired - Fee Related CN104737406B (zh) 2012-10-23 2013-10-22 逆变器、用于操作逆变器的方法以及带有逆变器的供能系统

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10027247B2 (zh)
EP (1) EP2912741B1 (zh)
JP (1) JP6144768B2 (zh)
CN (1) CN104737406B (zh)
DE (1) DE102012110110B4 (zh)
WO (1) WO2014064108A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111817429A (zh) * 2020-07-23 2020-10-23 西门子股份公司 用于电力系统中电源切换的方法和装置

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016218439A1 (de) 2016-09-26 2018-03-29 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Aufbau eines lokalen dreiphasigen Stromnetzes
DE102017117830A1 (de) * 2017-08-07 2019-02-07 Innogy Se Elektrische Energiespeicheranordnung
US11073540B2 (en) * 2018-04-24 2021-07-27 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Load disparity detection

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1533629A (zh) * 2001-07-19 2004-09-29 在矩阵逆变器中跨接短暂电网故障的方法和装置
CN1835332A (zh) * 2006-03-25 2006-09-20 合肥工业大学 具备离网/并网、充电控制及功率调节功能的光伏变流装置
EP2282388A1 (de) * 2009-08-06 2011-02-09 SMA Solar Technology AG Vorrichtung zur Einspeisung elektrischer Energie von einer Vielzahl von Strings von Photovoltaikmodulen in ein Stromnetz
CN102714414A (zh) * 2010-01-20 2012-10-03 艾思玛太阳能技术股份公司 调节经由多相ac电网的各个相流动的局部功率

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6181177A (ja) * 1984-09-26 1986-04-24 Toshiba Corp 交直変換装置の電力制御装置
JPH0650784Y2 (ja) * 1990-01-29 1994-12-21 日立電線株式会社 送電線故障相検出装置
AU646957B2 (en) * 1991-07-01 1994-03-10 Superconductivity, Inc. Shunt connected superconducting energy stabilizing system
JP2556418Y2 (ja) * 1991-11-14 1997-12-03 日新電機株式会社 電圧低下補償装置
JP3428005B2 (ja) * 1994-08-18 2003-07-22 日新電機株式会社 分散型連系システムの運転制御方法
DE19729658A1 (de) 1997-07-11 1999-01-14 Asea Brown Boveri Verfahren zum Betrieb einer Leitung
JP3580753B2 (ja) * 2000-03-16 2004-10-27 株式会社日立製作所 電力貯蔵システム
US6317346B1 (en) * 2000-11-09 2001-11-13 At&T Corporation Redundant multiphase power supplies for common load device
US7138728B2 (en) * 2001-10-26 2006-11-21 Youtility, Inc. Anti-islanding techniques for distributed power generation
JP2006166585A (ja) * 2004-12-07 2006-06-22 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp 電力変換装置
US7649758B2 (en) 2006-11-30 2010-01-19 Eaton Corporation Power supply apparatus, methods and computer program products using D-Q domain based synchronization techniques
DE102010017747A1 (de) * 2010-05-03 2011-11-03 Sma Solar Technology Ag Verfahren zur Begrenzung der Generatorspannung einer photovoltaischen Anlage im Gefahrenfall und photovoltaische Anlage
US8410638B2 (en) 2010-05-13 2013-04-02 Eaton Corporation Uninterruptible power supply systems and methods supporting load balancing
EP2614573B1 (de) * 2010-09-06 2015-11-18 SMA Solar Technology AG Verfahren zur stabilisierung eines elektrischen versorgungsnetzes

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1533629A (zh) * 2001-07-19 2004-09-29 在矩阵逆变器中跨接短暂电网故障的方法和装置
CN1835332A (zh) * 2006-03-25 2006-09-20 合肥工业大学 具备离网/并网、充电控制及功率调节功能的光伏变流装置
EP2282388A1 (de) * 2009-08-06 2011-02-09 SMA Solar Technology AG Vorrichtung zur Einspeisung elektrischer Energie von einer Vielzahl von Strings von Photovoltaikmodulen in ein Stromnetz
CN102714414A (zh) * 2010-01-20 2012-10-03 艾思玛太阳能技术股份公司 调节经由多相ac电网的各个相流动的局部功率

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111817429A (zh) * 2020-07-23 2020-10-23 西门子股份公司 用于电力系统中电源切换的方法和装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE102012110110B4 (de) 2016-12-08
EP2912741B1 (de) 2018-09-12
US10027247B2 (en) 2018-07-17
DE102012110110A1 (de) 2014-04-24
JP6144768B2 (ja) 2017-06-07
JP2015532582A (ja) 2015-11-09
EP2912741A1 (de) 2015-09-02
US20150333657A1 (en) 2015-11-19
CN104737406B (zh) 2017-12-12
WO2014064108A1 (de) 2014-05-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2015311401B2 (en) Power supply system and method
US9954369B2 (en) Power supply method and apparatus
CN100527583C (zh) 具有一不带电容器的中间电路的变频器
CN1902808B (zh) 分散型发电系统及其操作方法
US9013063B2 (en) Uninterruptible power supply system
CN101257223B (zh) 后备电力系统
CN103683468B (zh) 电源系统以及电源系统的控制方法
US10263459B2 (en) Power supply system
JP4845889B2 (ja) 発電機用の静的励磁システム及びこのような励磁システムを運転する方法
US20090072623A1 (en) Uninterruptible power supply system and controlling method thereof
JP6388845B2 (ja) ３相インバータの単相非常時運転、および対応するインバータ
US9711967B1 (en) Off grid backup inverter automatic transfer switch
CN104539042A (zh) 一种不间断电源系统
EP1806819A1 (en) Backup power system
CN104272573A (zh) 模块化的三相在线ups
CN102428635B (zh) 用于对逆变器装置的输出端的滤波电容器进行放电的方法和逆变器装置
US20110248564A1 (en) Electric power converting system
CN104737406A (zh) 逆变器、用于操作逆变器的方法以及带有逆变器的供能系统
CN103329383A (zh) 本地电源装置
CN110445137B (zh) 交直流混合供电系统的故障处理方法及其装置
CN114825576A (zh) 一种高效交直流混合不间断供电系统
CN111264012B (zh) 用于能量供应装置的黑启动的方法、双向逆变器和具有双向逆变器的能量供应装置
CN106557144A (zh) 直流备援设备
EP3785976A1 (en) Power supply system for electric motor car
JP2006174573A (ja) 鉄道車両の電源装置及び電源起動方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20171212