CN104756386B - 开关模式电源以及包括所述类型的开关模式电源的逆变器和组串监控组件 - Google Patents

开关模式电源以及包括所述类型的开关模式电源的逆变器和组串监控组件 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种开关模式电源(14)以及光伏系统(1)的逆变器(4)和组串监控组件(3)，该开关模式电源(14)用于给光伏系统(1)的组成部件供应恒定的DC输出电压(Ua)，所述开关模式电源(14)包括连线(15)，该连线(15)用于连接至所述光伏系统(1)的光伏模块(2)，以提供DC输入电压(Ue)；DC/DC电压转换器(16)，该DC/DC电压转换器(16)包括至少一个开关(17)；变压器(18)；控制装置(22)，该控制装置(22)用于以开关频率(fs)控制至少一个开关(17)，以便获得期望的DC输出电压(Ua)；输出整流电压(23)；和用于提供所述DC输出电压的连线(24)。为了针对200V到1500V之间的非常宽范围的DC输入电压(Ue)以尽可能低的损失获得DC输出电压(Ua)，所述DC/DC电压转换器(16)由具有两个串联布置的开关(17，17’)的锁定转换器和正激转换器的组合形成。所述开关(17，17’)被连接至所述控制装置(22)，所述控制装置(22)被设计成这样控制所述DC输出电压(Ua)，即：使得所述开关(17，17’)根据流过所述变压器(18)的所述初级线圈(20)的初级侧上的电流来开关。

Description

开关模式电源以及包括所述类型的开关模式电源的逆变器和 组串监控组件
技术领域
本发明涉及一种开关模式电源，该开关模式电源用于给光伏系统的组成部件供应恒定的DC输出电压，所述开关模式电源包括：连线，所述连线用于连接至所述光伏系统的光伏模块，以便提供在200V和1500V之间的范围内的DC输入电压；DC/DC电压转换器，该DC/DC电压转换器包括至少一个开关；变压器，该变压器具有线圈筒管、初级绕组和次级绕组；控制装置，所述控制装置用于以开关频率控制所述DC电压转换器的所述至少一个开关，以获得期望的DC输出电压；输出均衡器；以及用于提供所述DC输出电压的连线。
另外，本发明涉及一种用于具有光伏模块的光伏系统的逆变器和组串监控组件，该逆变器和组串监控组件包括电源。
背景技术
光伏系统用来利用光特别是太阳光产生电能，并且将电能馈送到电源系统内或者利用电能来操作电气负载。光伏模块用来利用光能产生直流电压。产生的DC电压通过逆变器转换成AC电压。近年的趋势是采用更高数量的光伏模块，这些光伏模块具有对应的更高的DC输入电压，这些DC输入电压介于例如200V的底部低电压范围和例如1500V的中间电压范围之间。使用所谓的组串控制器来管理大量的光伏模块，这些光伏模块被串联和并联地开关。将来，可以预期，朝向甚至更大数量的光伏模块或甚至更高的DC输入电压的趋势将继续。
为了给光伏系统的电气组成部件供电，特别是给逆变器和任何组串监控组件供电，除非组串监控组件被集成在逆变器中，否则通常使用电路用于电源，该电路从光伏模块的直流电压产生操作光伏系统的电气组成部件必需的直流电压。在之前的具有有限输入电压范围的光伏系统中已经应用了具有相对较好效率和相对较小损失的传统电压源。然而，由于更高范围的DC输入电压(例如从200V到1500V)，利用传统的技术已经不可能提供在所有可能的输入电压都表现出较低损失和相对较好效率的电源电路，这是因为在这种高输入电压范围的情况下，开关损失的能量效率并不令人满意，并且已经证实开关的冷却比较昂贵。
用于并网逆变器的组成部件的已知电源利用反激转换器拓扑结构工作，其具有的缺点是，更高的电压导致甚至更高的开关损失，并因而致使能量效率降低。在电压接近中间电压或高于中间电压的情况下，任何节省能量的供电都不再是可能的，并且只有增加冷却量才能降低开关中发生的损失，增加冷却量又导致总体成本增加和整个效率降低。
在其他解决方案中，将大的DC输入电压范围分隔成两个或更多个范围，并且使用具有对应数量的变压器绕组的足够数量的串联电源或开关模式电源。然而，这增加了开关的复杂性，并且因而提升了成本。
DE 10 2011 087 431 A1示出了用于级联变压器的控制电路，该级联变压器的控制电路使用光电耦合器。从DE 10 2004 001 450 A1、US 2011/0050190A1和US 2006/0152199A已知用于提供电源的另外电路。
EP 1 143 594 A2描述了用于光伏系统的控制电路，通过该控制电路可以检测到接地故障。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于光伏系统的以上引述的开关模式电源和以上引用的逆变器或以上引述的组串监控组件，通过所述开关模式电源和逆变器或组串监控组件，能够以从200V到1500V的相对高的DC输入电压范围实现给光伏系统的组成部件有效且低损失地供应电能。将避免或至少减少现有技术的缺陷。
根据本发明的目的通过以上引述的开关模式电源来解决，其中所述DC/DC电压转换器由具有两个串联布置的开关的反激转换器和正激转换器的组合形成，所述开关被连接至所述控制装置，并且所述控制装置被设计成这样控制所述DC输出电压，即：使得所述开关根据流过所述变压器的所述初级绕组的初级侧上的电流来开关。根据本发明，所述开关模式电源的所述DC电压转换器由反激转换器和正激转换器的组合以半桥布置形式形成。在本发明的所述开关模式电源中，所述开关被设计成使得所发生的损失尽可能低，这致使配备有所述开关模式电源的逆变器的效率增加。另外，本发明的所述开关模式电源的控制装置被连接至所述开关模式电源的变压器的初级侧，从而可以根据所述初级侧上的电流而不是根据高度波动的输入电压来进行所述输出电压的控制。根据本发明的所述开关模式电源以低损失并因此以小尺寸而使其自身与众不同。由于在所述开关模式电源的开关中发生的损失较小，因此不必安装用于冷却所述开关模式电源或逆变器的组成部件的任何冷却元件。特别是，与迄今使用的变压器相比，能够显著地减小所述开关模式电源的变压器的大小。
所述开关有利地被连接至所述变压器的所述初级绕组。
为了单独地控制连接至正DC输入电压的开关，即所谓的高压侧开关，所述开关模式电源的所述控制装置优选包含光电耦合器，该光电耦合器用于控制所述高压侧开关。因而，所述开关模式电源的高压侧开关通过光电元件进行控制。
根据本发明的另一个特征，所述光电耦合器由自举电路供电。由于使用这种自举电路来控制所述开关模式电源的开关，所以所述高压侧开关可以多于50％地保持接通。
所述控制装置可以被设计成根据流过所述变压器的所述初级绕组的初级侧电流来控制所述开关的开关频率。在这样进行控制的情况下，所述开关的开关频率随着所述初级侧上的恒定电流而改变，以获得所述开关模式电源的恒定输出电压。这种控制已知为脉冲频率模式。
根据所述开关模式电源的一个变型，所述控制装置被设计成以恒定频率根据流过所述变压器的所述初级绕组的初级侧电流来控制开关的接通时间。在该变型例中，控制脉冲宽度，在该脉冲宽度期间，将开关接通。
为了满足对所述开关模式电源的变压器的绝缘和构造的高要求，并且为了获得尺寸尽可能小的变压器，各种措施被证明都是有利的。首先，为了减小变压器的寄生电容，有利的是，将所述变压器的所述初级绕组的连线和所述变压器的所述次级绕组的连线布置在一侧。
另外，有利的是，将所述变压器的所述初级绕组的连线之间的距离以及所述变压器的所述次级绕组的连线之间的距离选择成尽可能大，因为这样的话可能的最高电位距离彼此具有可能的最大距离。
在所述变压器的所述初级绕组的连线之上布置绝缘管在所述变压器的所述初级侧上提供了足够了间隙距离和漏电距离，这又对所述变压器的大小具有积极影响。硅管特别适合于作为绝缘管。
通过相反地双卷绕的股线、完全绝缘的股线或完全绝缘的线来形成所述变压器的次级绕组能够提供改进的绝缘和增加的间隙距离和漏电距离。
可以获得另一个改进是因为在所述变压器的所述初级绕组和所述次级绕组之间布置绝缘体，特别是聚酯膜。
另外，有利的是在所述变压器的线圈筒管上直接布置绝缘体，特别是聚酯膜。
以合适的材料将所述变压器包封可以进一步提高绝缘并增加所述间隙距离和漏电距离。
所述开关频率有利地在18kHz和500kHz之间，优选为54kHz。当使用这样的高开关频率时，可以保持变压器的尺寸较小。
所述开关模式电源的开关优选由晶体管特别是场效应晶体管形成。具体地说，诸如碳化硅MOS-FET或J-FET之类的低欧姆高电压晶体管是特别合适的。
将具有相应尺寸的二极管和电容器与所述开关模式电源的开关并联布置能够帮助获得所述开关的低损失开关(零电压开关)。
根据本发明的目的还通过以上引述的用于光伏系统的逆变器以及以上引述的用于光伏系统的组串监控组件来实现，其中所述电源是由根据以上描述的开关模式电源形成的。通过提供损失特别低的开关模式电源(该开关模式电源也能够以例如200V到1500V之间的非常大的输入电压给光伏系统的组成部件提供恒定的输出电压)，前者还可以被集成在所述逆变器或所述组串监控组件中。由于所述开关模式电源的这种操作模式，晶体管中的损失也较低，使得不必安装任何冷却元件。
附图说明
下面将参照所附的示意图描述本发明，在附图中：
图1示出了光伏系统的示意性框图；
图2示出了光伏系统的逆变器的框图；
图3示出了用于给光伏系统的组成部件供电的开关模式电源的框图；
图4示出了用于给光伏系统的组成部件供电的开关模式电源的实施方式；
图5示出了在初级侧上经过根据图4的开关模式电源的变压器的电流流动的示例性路线；
图6示出了用于根据图4的开关模式电源的高压侧开关的驱动器的一个实施方式；
图7示出了用于根据图4的开关模式电源的高压侧开关的驱动器的另一个实施方式；
图8示出了用于根据图4的开关模式电源的高压侧开关的驱动器的另一个实施方式；
图9示出了用于给光伏系统的组成部件供电的开关模式电源的变压器的正视图；以及
图10示出了根据图9的开关模式电源的变压器的剖视图。
具体实施方式
作为开头，需要指出的是，相同的附图标记表示实施方式的相同的部分。
图1示出了已知的光伏系统1的示意性框图。光伏系统1的光伏模块2通常通过组串监控组件3(组串控制器)连接至逆变器4，该组串监控组件3也可以集成在逆变器4中。逆变器4根据光伏模块2的DC电压产生对应的AC电压，该AC电压被供应到供电干线5和/或用于给对应的电气负载6供电。通常，许多光伏模块2被串联和并联地连接。光伏系统1的组成部件，特别是组串监控组件3和逆变器4必须由具有期望电能(优选地，14V的DC电压)的对应的电压源7进行供电。逆变器4和/或组串监控组件3产生用于电子组成部件或用于电路设计的内部供电电压，其中所述电压还可以通过用于附加的可连接组成部件的对应连接元件运送至外部。因此，光伏系统1的组成部件所需要的电压直接从光伏模块2的可用DC电压获取。在非常大的DC输入电压范围或非常大量的串联连接的光伏模块2和由此产生的高电压的情况下，利用传统技术以低损失方式即以相对较高程度的效率在开关模式电源上产生光伏系统1的组成部件所需的DC电压非常困难。大的DC输入电压范围来源于这样的事实，即：太阳辐射在一天的过程中发生改变，也就是说，在日出之后，光伏模块2提供比中午左右少的能量。另外，更大的DC输入电压范围具有的优点在于，可以更灵活地设计串联和并联连接的光伏模块2的数量。
图2详细地示出了已知逆变器4(即，HF逆变器)的设计。由于逆变器4的各个组成部件或组件集合和功能已经从现有技术中已知，下面将不再对此详细讨论。
逆变器4包括至少一个DC/DC输入转换器8、中间电路9和DC/AC输出转换器10。一个光伏模块2或串联和/或并联地连接至彼此的若干个光伏模块2连接至DC/DC输入转换器8。逆变器4或DC/AC输出转换器10的输出可以连接至供电干线5(诸如公共或私人AC电网或多相电网)和/或至少一个电气负载6。电气负载6例如包括电机、电冰箱、无线电设备、家用电器等。同样，电气负载6还可以是用于建筑物的电源。逆变器4的各个组成部件通过数据总线11连接至控制装置12。这种逆变器4优选用作所谓的并网连接逆变器4，该并网连接逆变器4的能量管理被最优化，从而向供电干线5供应尽可能多的能量。如从现有技术中公知的，电气负载6通过供电干线5供电。当然，还可以使用并联连接的若干个逆变器4。因而，可以提供更多的能量来操作电气负载6。
该能量由光伏模块2以DC电压的形式供应，所述光伏模块2通过至少两个连线15连接至逆变器4。
逆变器4的控制装置12例如由微处理器、微控制器或计算机形成。逆变器4的各个组成部件，例如DC/DC输入转换器8或者DC/AC输出转换器19，特别是容纳在其中的开关元件，可以通过控制装置12来控制。为此，各个控制过程通过对应的软件程序和/或数据或特征曲线存储在控制装置12中。
此外，操作元件13连接至控制装置12，通过所述控制装置12，用户能够对例如逆变器4进行配置并且/或者(例如通过发光二极管)指示操作状态或参数，并且对所述操作状态或参数进行调节。操作元件13例如通过数据总线11连接至控制装置12，或者直接连接至控制装置12。操作元件13例如布置在逆变器4的前部，从而可从外部对所述操作元件13进行操作。同样，操作元件13也可以直接布置在逆变器4内的模块和/或组件群上。
图3示出了用于光伏系统1的逆变器4和/或组串监控组件3或其他组成部件的开关模式电源14的框图，所述开关模式电源4用于从在大约200V到1500V之间的相对较大范围内的DC输入电压Ue形成恒定的DC输出电压Ua。所述开关模式电源14通过两个连线15连接至光伏模块2(没有示出)。光伏模块2供应DC输入电压Ue，该DC输入电压Ue存在于例如200V和1500V之间的非常大的范围内。在DC电压转换器16中，DC输入电压Ue通过至少一个开关17转换成AC电压，并且被供应至变压器18。变压器18由线圈筒管19、初级绕组20和至少一个次级绕组21构成。在输出整流器23中，对转变的电压信号进行整流，并将该转变的电压信号馈送至接线24，以抽取DC输出电压Ua。光伏系统1的组成部件利用该DC输出电压Ua供电。DC电压转换器16的至少一个开关17经由控制装置22触发，从而在不同的或波动的DC输入电压Ue的情况下也能够获得恒定的输出DC电压Ue。在这一点上，开关模式电源14的DC电压转换器16优选由包括两个串联连接的开关17、17’的反激转换器和正激转换器形成，其中控制装置22具体通过开关17、17’连接至变压器18的初级绕组20。同样，控制装置22借助于连线24检测输出电压Ua，该输出电压Ua以期望高度保持恒定。为此，开关17、17’根据输出电压Ua进行连接，使得流过变压器18的初级绕组20的电流将被改变。
图4示出了用于给光伏系统1的组成部件供电的(特别是用于在逆变器4和/或组串监控组件3中使用的)开关模式电源14的优选实施方式，其中DC电压转换器16是通过在具有两个串联连接的开关17、17’(一个是连接至DC输入电压的正极的所谓的高压侧开关17，一个是连接至质量块(mass)的所谓的低压侧开关17’)的半桥布置中结合反激转换器和正激转换器形成的。可以这么说，该电路是不对称占空比反激转换器，下面将通过考虑根据图5的变压器的初级侧上的电流流动的时间图来描述该不对称占空比反激转换器的工作原理。
在时间间隔t1期间，分别将所谓的低压侧开关17’或低压侧晶体管的开关17’接通，变压器18的导磁率Lm和漏电感LL和串联连接的电容器C1都利用能量充电。因而，电流在时间间隔t1中增加，其中在变压器18的次级侧上没有能量传输。这里，电容器C3被充电，并且开关17被断开。在时间间隔t2期间，低压侧开关17’被断开。电流在并联的寄生或附加的电容器C2中交变，该电容器C2将被充电。因而，不会发生断开损失，因为开关17’为零电位。现在，电容器C2被一直充电到输入电压Ue为止，而分别与高压侧开关17或高压侧晶体管并联布置的电容器C3被放电。也就是说，C2和C3以相反方式开关。对于这种相反充电，导磁率Lm和LL被放电，而电容器C1被充电，其中变压器18的极性在初级侧和次级侧上发生改变。因而，在该步骤中，能量能够被传输到次级侧上。反向充电过程的持续时间分别取决于电容器C2和C3的尺寸以及开关的选择。然而，一般来说，与C1的充电和放电过程相比，反向充电过程非常短。
在时间t3期间，电容器C2已经完全放电，导磁率Lm和LL的电流分别流过高压侧开关17的本体二极管或串联连接的二极管。高压侧开关17现在能够以零电位并因此低损失的方式接通。在这一点上，形成了包括开关17、电容器C1和变压器18的电气电路。Lm的电流被传输到次级侧(反激转换器操作)，并且LL的电流对C1进行充电。根据锁定模式，这里所述变压器用作扼流器。开关17接通的时刻可以通过在开关17上进行电压计量来发现，在这一点上，必须测量二极管电压或接近零的值，或者必须给出固定死时间，在该固定死时间期间，电容器C2和C3被安全地再次充电。因而，所述时刻由控制装置22确定。由此至关重要的是，在时间t3期间，开关17是接通的(实际上在任何时间开关17也是可以接通的)，从而传输能量。为此，电流继续在同一个方向流动。
由于能量传输，初级侧上的电流下降，直到电容器C1上的电压大于变压器18的次级侧上的电压乘以变压器18的匝数比，并且变压器18中的全部初级漏电感LL分别被放电或传输。
随后，流过变压器18的初级绕组20的电流改变其极性，并且来自电容器C1的能量在时间t4期间经由变压器18以流动模式(正激转换器)传输。由于开关17’被断开，除了锁定模式之外也会发生这种情况。其先决条件是，电容器C1上的电压大于变压器18的次级侧上的电压Ua乘以变压器18的匝数比ü。也就是说，能量被传输，直到C1和Ua*ü变成相等。
到电容器C1已经被放电到参考电压Ua*ü为止的时间由共振公式t＝pi*√(LL*C1)确定。如果该时间比t4长，则DC电压转换器16以不间断方式操作。如果所述时间较短，则将C1完全放电到Ua*ü(这相当于DC转换器16的所谓间断操作)，并且使用开关之前剩余的时间使导磁率Lm的磁化反向。根据本发明，对于更高电压的情况下，这构成了优点，这是因为在t5期间的反向充电过程中有更多能量可用。
在时间t5期间，高压侧开关17以没有损失的方式断开，这是因为电容器C3自从时间t2开始一直放电。而这是因为如下事实：电流在电容器C3内交变。开关17’的任何随后接通都需要对电容器C3进行充电并且对电容器C2进行放电。这基本上是通过将开关17断开而自动进行的。随后，开关17’可以通过控制装置22以没有损失的方式接通。在不间断操作中，只有初级漏电感LL以及磁化感应率Lm以可忽略的方式对电流进行驱动，并且对电容器C3进行充电，而对电容器C2进行放电。在间断操作中，磁化感应率Lm的量被更大程度地涉及到。因而，在较短时间t5期间，电容器C2和C3等同于时间t2以反向方式进行充电。
反向充电过程需要对应量的能量。
在时间t6开始时，电容器C2几乎被完全放电，并且低压侧开关17’的本体二极管或平行二极管承载该电流。低压侧开关17’因而能够以几乎零电位并因此低损失的方式接通。开关17’能够以低损失方式接通的时刻可以通过开关17’上的电压计量或通过固定时间(在该固定时间期间，电容器C2将被安全地放电)来确定。因而，开关17’的接通与时间t3中开关17的接通同等地发生。
该过程根据在18kHz和500kHz之间的范围内的开关频率(具体为54kHz)反复。总之，可以说在时间t3期间，能量以锁定模式传输，而在时间t4期间，能量以流动模式和锁定模式传输。相应地，反激转换器和正激转换器被组合。由此产生开关模式电源的期望输出电压，例如5V、12V、24V等。
在这种情况下，高压侧开关17的触发并不是无足轻重的，这是因为所述开关接通超过50％(从时间t3到时间t4)。在更高电压的情况下或在可能的软启动的情况下，其接通甚至高达90％，并且甚至更高。因此，通过磁性变压器进行触发并不是有利的，因为变压器的去磁化要求较高电压。出于这个原因，优选采用具有辅助电源的光学触发用于该目的，这可以通过辅助开关模式电源或自举电路来实现。
图6示出了利用自举电路触发开关模式电源14的DC电压转换器16的高压侧开关17的变型例。该高压侧开关17通过来自自举电容器CBS的能量而接通。无论低压侧开关17’何时接通，自举电容器CBS都被充电。在非常短的接通时段的情况下，诸如以上所有都具有高电压的情况，任何充电都必须在非常短的时间段内执行。绝缘栅双极晶体管(IGBT)不适合于此作为开关17、17’，这是因为达到饱和电压相对较晚，由于这个原因自举电容器CBS没有被完全地充电，从而电压并不足以触发高压侧开关17。
例如，基于碳化硅的低欧姆MOS FET或J-FET更好地适合于该目的。这里，用于对自举电容器CBS进行充电所需的时间能够利用低压侧开关17’的电阻RDSon来容易地计算，其中t＝RDSon*CBS，并且UCBS＝Uq*(1-e^(-t/T))，其中在这种情况下，Uq为15V减去二极管的正向电压。在这一点上，15V相当于用于产生高压侧信号HS和低压侧信号LS的控制装置22的电源电压。为了获得克服地电位的绝缘，开关17的触发由光电耦合器25形成，这是因为开关17不具有地电位。
图7示出了利用辅助电源Ux触发开关17的变型例，该辅助电源例如由电池或辅助开关模式电源供电。
这种安全触发的另一种可能性是修改拓扑结构，使得高压侧开关17不达到接通时间的50％以上。因而，为了触发高压侧开关17，人们可能求助于从现有技术已知的磁性耦合器27(参见图8)。出于该目的，根据图2至图7的功能描述交换开关。因而，开关17’接管开关17的功能，即具有对地参考，并且能够由控制装置22直接触发。这样的结果是，接通时间不再有关，并且可以相应地使用磁性耦合器27。
输出电压Ua的通过控制装置22进行的一个控制选项在于以恒定开关频率fs控制时间t1。基本上，该控制可以通过两种已知的模式进行。在“电流模式”中，根据输出电压Ua控制t1期间的电流幅度。启动之后，当次级电容器仍然放电时，缓慢地增加初级电流，直到已经达到输出电压Ua。这种控制的优点主要在于，与“电压模式”相比，在刚启动时，不会产生大的初级过度电流。在“电压模式”中，在t1期间控制脉冲宽度。在启动期间，其逐步地耗散。这样的缺点在于，在甚至更低的次级电压的情况下，存储在变压器18中的能量不能足够快地放电，并且能量的大部分留在变压器18中。因而，在下一个周期期间，初级电流几乎以在上一个周期期间该初级电流断开时的值开始。因而，电流继续增加，从而存在变压器18饱和的危险。正确的措施可以是进行电流限制，这在达到限定的电流时将在t1期间导通的开关17断开并且转变为“电流模式”。
另一个选项是利用恒定时间t1控制频率fs。这已知为“脉冲频率模式”。在这一点上，t4被延长，并且减少负载，从而能量传输的数量降低。同时，将与变压器18串联连接的电容器C1放电至较低水平，并且需要更多的无功功率传输能量。
在高电压的情况下，对变压器1的绝缘和构造的要求非常高。首先，用于反向所需的能量与变压器18的并联寄生电容直接成比例。
为了将与电容有关的影响保持得尽可能，变压器18被设计成使得绕组能够总是完全缠绕在一层中。另选地，还可以使用奇数层用于所述绕组。这确保了最高的可能电位以最大距离彼此间隔开。另外，已经注意到了如下事实：绕组的开头和绕组的结尾也以较大距离间隔开。该原理既适合于初级绕组20，也适合于次级绕组21。
由于例如1500V的高输入电压Ue而产生的恒定负载对变压器18的绝缘构成了非常高的要求。
为此，初级绕组20和次级绕组21的连线由于电容优化措施而被布置在同一个引脚列上。必须注意这样的事实，即直接位于初级绕组20和次级绕组21之间的分离路径中的那些连线被从线圈筒管19拉出。当然，这些连线之间的距离必须确定成足够大。
硅管26优选布置在初级绕组20的连线上，从而提供足够的间隙距离和漏电距离。在次级侧以及在初级侧，使用了相反地双缠绕的绞线。由于这种相反地双缠绕的绞线，在50％膜重叠的情况下，获得了是绝缘膜宽度的1.5倍的间隙距离和漏电距离。另选地，还可以使用完全绝缘的品牌线或完全绝缘的线。另外，保持线圈筒管19的侧壁和绕组20、21之间的横向距离。在初级绕组20和次级绕组21之间插入由聚酯膜构成的足够厚的层，因为所述膜作为直接分离点。优选地，在线圈筒管19上直接卷绕由聚酯膜构成的层，因为聚酯具有比线圈筒管19的材料高的电强度。在初级绕组20的连线上滑动的硅管26必须一直到达引脚触点，因为否则的话间隙距离和漏电距离可能由于铁氧体芯而减小。最后，推荐完全包封好的变压器18。即使在具有非常小的尺寸的开关模式电源14的变压器18上，也可以通过这些措施来延长间隙距离和漏电距离，从而永久地确保以高输入电压Ue操作。
根据图9和图10所示的变压器18的图仅仅代表一个实施方式。

Claims (17)

1.一种开关模式电源(14)，该开关模式电源(14)用于给光伏系统(1)的组成部件供应恒定的DC输出电压(Ua)，所述开关模式电源(14)包括连线(15)，该连线(15)用于连接至所述光伏系统(1)的光伏模块(2)，以提供在200V到1500V之间的范围内的DC输入电压(Ue)，包括：DC/DC电压转换器(16)，其中所述DC/DC电压转换器(16)由具有两个串联布置的开关(17，17’)的反激转换器和正激转换器的组合以半桥布置形式形成，所述两个串联布置的开关(17，17’)由晶体管形成，其中所述两个串联布置的开关(17，17’)包括连接至所述DC输入电压(Ue)的正极的一个高压侧开关(17)和连接至地的一个低压侧开关(17’)；变压器(18)，该变压器(18)具有线圈筒管(19)、初级绕组(20)和次级绕组(21)；控制装置(22)，该控制装置(22)用于以开关频率(fs)控制所述DC/DC电压转换器(16)的两个串联布置的开关中的至少一个开关(17)，以便获得期望的DC输出电压(Ua)；输出整流器(23)；和用于提供所述DC输出电压(Ua)的连线(24)，其中，其中所述两个串联布置的开关(17，17’)连接至所述控制装置(22)，并且所述高压侧开关(17)连接至与所述变压器(18)的初级绕组(20)串联连接的电容器(C1)，其中与所述变压器(18)的初级绕组(20)串联连接的电容器(C1)在所述高压侧开关(17)连接至所述DC输入电压(Ue)的正极的一侧连接至所述高压侧开关(17)，其中，附加电容器(C2)与所述低压侧开关(17’)并联连接，而另一个电容器(C3)与所述高压侧开关(17)并联连接，并且所述控制装置(22)被设计成这样控制所述DC输出电压(Ua)，即：使得所述开关(17，17’)根据通过所述变压器(18)的所述初级绕组(20)的初级侧电流来开关。
2.根据权利要求1所述的开关模式电源(14)，其特征在于，所述控制装置(22)包括光电耦合器(25)，该光电耦合器(25)用于控制所述高压侧开关(17)。
3.根据权利要求2所述的开关模式电源(14)，其特征在于，所述光电耦合器(25)由自举开关供电。
4.根据权利要求1所述的开关模式电源(14)，其特征在于，所述控制装置(22)被设计成根据流过所述变压器(18)的所述初级绕组(20)的初级侧电流来控制所述两个串联布置的开关(17，17’)的开关频率(fs)。
5.根据权利要求1所述的开关模式电源(14)，其特征在于，所述控制装置(22)被设计成根据流过所述变压器(18)的所述初级绕组(20)的初级侧电流来控制所述高压侧开关(17)的接通时间(t1)。
6.根据权利要求1所述的开关模式电源(14)，其特征在于，所述变压器(18)的所述初级绕组(20)的连线和所述变压器(18)的所述次级绕组(21)的连线被布置在一侧。
7.根据权利要求1所述的开关模式电源(14)，其特征在于，所述变压器(18)的所述初级绕组(20)的连线之间的距离以及所述变压器(18)的所述次级绕组(21)的连线之间的距离被选择成使得所述变压器中的最高电位距离彼此具有最大距离。
8.根据权利要求1所述的开关模式电源(14)，其特征在于，绝缘管(26)布置在所述初级绕组(20)的连线之上。
9.根据权利要求1所述的开关模式电源(14)，其特征在于，所述次级绕组(21)由相反地双卷绕的股线或完全绝缘的线形成。
10.根据权利要求1所述的开关模式电源(14)，其特征在于，在所述变压器(18)的所述初级绕组(20)和所述次级绕组(21)之间布置绝缘体。
11.根据权利要求1所述的开关模式电源(14)，其特征在于，在所述变压器(18)的线圈筒管(19)上布置绝缘体。
12.根据权利要求1所述的开关模式电源(14)，其特征在于，所述变压器(18)被包封。
13.根据权利要求1所述的开关模式电源(14)，其特征在于，所述开关频率(fs)在18kHz和500kHz之间。
14.根据权利要求1所述的开关模式电源(14)，其特征在于，所述两个串联布置的开关(17，17’)均由场效应晶体管形成。
15.根据权利要求1所述的开关模式电源(14)，其特征在于，二极管与所述两个串联布置的开关(17，17’)并联地布置。
16.一种用于包括光伏模块(2)的光伏系统(1)的逆变器(4)，该逆变器(4)包括电源(7)，其特征在于，所述电源(7)是由根据权利要求1至15中任一项的开关模式电源(14)形成的。
17.一种用于包括光伏模块(2)的光伏系统(1)的组串监控组件(3)，该组串监控组件(3)包括电源(7)，其特征在于，所述电源(7)是由根据权利要求1至15中任一项的开关模式电源(14)形成的。
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