CN104919671B - 用于保护一个光伏发电机的多个串免于反向电流的方法和装置 - Google Patents

用于保护一个光伏发电机的多个串免于反向电流的方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN104919671B
CN104919671B CN201380070356.6A CN201380070356A CN104919671B CN 104919671 B CN104919671 B CN 104919671B CN 201380070356 A CN201380070356 A CN 201380070356A CN 104919671 B CN104919671 B CN 104919671B
Authority
CN
China
Prior art keywords
boosting pressure
reverse current
pressure regulator
strings
converters
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.)
Active
Application number
CN201380070356.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104919671A (zh
Inventor
S·布雷米克
A·哈林
马蒂亚斯·沃尔特
H·沃尔夫
J·拉钦斯基
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 CN104919671A publication Critical patent/CN104919671A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104919671B publication Critical patent/CN104919671B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H11/00—Emergency protective circuit arrangements for preventing the switching-on in case an undesired electric working condition might result
    • H02H11/002—Emergency protective circuit arrangements for preventing the switching-on in case an undesired electric working condition might result in case of inverted polarity or connection; with switching for obtaining correct connection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/10—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
    • 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
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/35—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
    • 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • 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
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • 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
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/20—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for electronic equipment
    • 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
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)

Abstract

为了保护一个光伏发电机(3)的多个串(2)免于反向电流，这些串以小组分别通过一个DC/DC转换器(8)并联地连接到一个共同的直流电压中间电路(4)，检测经由这些DC/DC转换器(8)中的每个流动的电流并且通过控制这些DC/DC转换器(8)终止通过这些DC/DC转换器(8)之一出现的反向电流(17)。

Description

用于保护一个光伏发电机的多个串免于反向电流的方法和 装置
本发明的技术领域
本发明涉及一种用于保护一个光伏发电机的多个串免于反向电流的方法和装置，这些串并联地连接到一个共同的直流电压中间电路。
反向电流可以理解为：与从该光伏发电机在正确的运行中产生的电流的方向相反流动的电流。
在一个光伏发电机的多个、并联地连接到一个共同的直流电压中间电路的串的情况下，然后例如在以下情况下能够出现一个反向电流：一个单个的串被遮盖(verschattet)并且由其他未遮盖的串馈送的该直流电压中间电路的中间电路电压通过该遮盖的串引起一个反向电流。
虽然构成一个光伏发电机的这些串的光伏模块没有通过较小的反向电流受到损坏。然而在大量串的并联电路的情况下存在的危险是：一个被遮盖或由于其他原因具有比这些并联连接的串明显更小的输出电压的单个的串被施加作为反向电流的、来自所有其他的串的电流。由此该串被迅速过载。
当一个带有错误极性的串连接到多个串的一个共同的集电接口(Sammelanschluss)时，该串使连接到该集电接口的其他串短路。所产生的短路电流，即由这些其他串产生的电流总和，虽然没有在相反的方向流经该与错误极性连接的串，然而却与一个在那里正确连接的串的前进方向相反地流动。在任何情况下，通过所有其他串的高的短路电流使该以错误极性连接的串有损坏危险。通过该受到影响的串的过载也能够引起其他损坏，尤其能够由于该受到影响的串的部件出现过热导致引发火灾。
本发明致力于保护串或能量生产设备和构造，如与这些能量生产设备相连接或安装这些能量生产设备的建筑物，免于此类损坏。在此希望的是，在发生一个单个的、任意的故障的情况下实现能够可靠地保护这些装置的保护程度。
本发明尤其设置为用于在一个光伏设备的情况下使用，其中该直流电压中间电路是一个逆变器的输入中间电路，该输入中间电路将电能从该光伏发电机中例如馈送至一个公开的交流电网中。
现有技术
从EP 2 284 973 A1已知一种带有多个串的光伏设备，这些串分别具有多个仅串联连接的光伏模块。这些串彼此并联地连接到汇流线。一个转换器将电能从这些汇流线馈送到一个电网中。通过该转换器的一个控制器，在这些汇流线之间下降的电压是可调节的。每个串设置一个电流传感器，该电流传感器至少检测反向电流是否流向该串，并且向该控制器报告该反向电流。该控制器降低在这些汇流线之间存在的电压，以便停止该反向电流。在此，没有为这些单个的串设置阻碍反向电流的二极管。这些电流传感器优选地设置在多个待分散地安排的连接单元中。在将这些连接线引导至一个包括该转换器的中央单元之前，多个串用这些连接单元在一对连接线的区域中并联连接。在该中央单元处设置有多个用于使这些中央连接单元连接到汇流线的接口。
从EP 2 282 388 A1已知一种用于将电能从光伏模块的多个串馈送到电网的装置。该装置对于每个串具有一个接口，其中设置用于过流保险和选择性地断开该串的器件。在此，每个串通常不仅由光伏模块的串联电路组成，一般也具有多个子串，这些子串组合成一个并联电路。该用于过流保险和选择性地关闭该单个串的器件分别具有一个断路器(Leistungsschalter)，该断路器可以电动地打开和闭合，并且与一个在该对应的串和汇流线之间的电流传感器串联连接。该汇流线连接到一个逆变器。
从DE 101 20 595 A1已知一种带有一个标准太阳能电池链和一个低于标准(Substandard)的太阳能电池链的太阳能系统。由该低于标准的太阳能电池链输出的直流电压通过一个增压器单元提高到由该标准太阳能电池链输出的直流电压的电平。由该标准太阳能电池链释放的直流电压和该提高的直流电压被递送到一个逆变器，通过该逆变器产生一个交流电压，该交流电压被递送到一个电压供应厂。在该标准太阳能电池链一方面与该增压器单元之间以及另一方面与该逆变器之间分别设置一个防止反向电流的二极管。该增压器单元能够形成为升压电路，即形成为升压调压器(Hochsetzsteller)。
由DE 10 2009 032 288 A1已知一种具有独立权利要求8前序部分的特征的光伏设备。该光伏设备具有多个光伏模块，这些光伏模块连接成多个模块串并且保护根据独立权利要求1前序部分的这些模块串免于反向电流。这些模块串与配属的直流电压转换器连接，并且这些直流电压转换器的输出端抵靠在一个共同的逆变器的输入端处。这些直流电压转换器安排在至少一个发电机接线盒中，该发电机接线盒与该逆变器在空间上分离地安排。一个或两个模块串可以与每个直流电压转换器连接。每个直流电压转换器在两个模块串的情况下可以免除串保险装置。在每个直流电压转换器只有一个模块串的情况下也可以节省串二极管，因为这些流电学分离的直流电压转换器可以防止反向电流。通过不再控制这些流电学分离的直流电压转换器，能够通过这些直流电压转换器停止该电流。由此能够免去一个额外的直流电压分离点。此外，在不断开该整个光伏设备的情况下，这些单个的模块串能够无电流地接通。
从US 2007/0107767 A1已知一种直流电压能量产生系统，该直流电压能量产生系统具有多个并联连接到汇流线的能量产生电池串。用一个电流传感器测量通过每个串的电流。此外，为每个串设置一个开关模块，以便将对应的串与汇流线连接，将对应的串激活(freizuschalten)或通过一个动态负载短路。
本发明的目的
本发明的目的在于提供一种用于保护一个光伏发电机的多个串免于反向电流的方法和装置，这些串并联地连接到一个共同的直流电压中间电路，实现该装置只需要最小的硬件耗费。
解决方案
本发明的目的通过具有独立权利要求1的特征的方法以及通过具有独立权利要求8的特征的装置实现。根据本发明的方法和根据本发明的装置的优选实施方式在从属权利要求中描述。
本发明的说明
本发明涉及一种用于保护一个光伏发电机的多个串免于反向电流的方法，这些串以小组分别经由一个DC/DC转换器并联地连接到一个共同的直流电压中间电路，其中检测经由这些DC/DC转换器中的每个流动的电流并且其中通过控制这些DC/DC转换器终止通过这些DC/DC转换器之一出现的反向电流。显而易见，不是强制性地必须通过这些DC/DC转换器之一终止出现的每个很小的反向电流，而是能够设置一个针对通过这些DC/DC转换器中的每个的、待终止的反向电流的极限值。由此，能够避免不必要地触发用于终止该反向电流的、对这些DC/DC转换器的控制。
此外，本发明涉及一种用于保护一个光伏发电机的多个串免于反向电流的装置，这些串以小组分别经由一个DC/DC转换器并联地连接到一个共同的直流电压中间电路，其中每个DC/DC转换器配属有一个电流传感器，该电流传感器检测经由该DC/DC转换器流动的电流，并且其中一个中央控制器通过控制这些DC/DC转换器终止通过这些DC/DC转换器之一出现的反向电流。根据本发明的装置可以是一个能量产生设备的一部分。
通过根据本发明的方法或根据本发明的装置可以实现一个上级能量产生设备的防单次故障(einfehlersicheres)的行为。这意味着，一个任意的、单个的故障不会导致该能量产生设备达到一个不安全的，例如具有潜在火灾隐患的状态中或保持在该状态。该行为能够在无需额外的部件的情况下通过一个适配的控制器实现。
在此，一个串理解为多个、一般为大量光伏模块的一个串联电路。在此，一个串能够在原则上具有多个彼此并联连接的子串。然而，优选地不是这种情况。
在此，通过一个DC/DC转换器的反向电流可以理解为一种电流，用该电流电能从该直流电压中间电路流到这些串中，这些串通过该DC/DC转换器连接到该直流电压中间电路。即，通过一个DC/DC转换器的反向电流具有与应该从这些串流到该直流电压中间电路中的电流相反的方向。此类的通过一个DC/DC转换器的反向电流指示一个故障，该故障与一个危急的电流、尤其与一个反向电流通过连接到该直流电压中间电路上的串之一相关。这已经适用于以下情况：通过该DC/DC转换器的反向电流只是较小的并且由此作为反向电流通过所连接的串之一可能是不危急的。在本发明的情况下，只对通过这些DC/DC转换器的电流监测出现的反向电流。然而，实现对所有所连接的串的过载的保护。
在此，一个小组可以理解为一个这样小数目的串，使得在由于遮盖或由其他原因这些串之一的更少的输出电压的情况下，以及在连接带有错误极性的这些串之一的情况下，该小组的这些其他串的、通过这一个串的电流都不导致这一个串的损坏。可靠的情况是，该小组由两个串或仅由一个串组成。该小组优选地由两个串组成，以便虽然一方面最大化该安全性，然而另一方面将这些DC/DC转换器的数量相对于每个DC/DC转换器的仅一个串减半。
根据本发明，通过适当控制这些DC/DC转换器可以终止经由这些DC/DC转换器之一出现的反向电流，该反向电流能够导致一个连接在该转换器上的串过载。这原则上是可能的，其方式为控制该出现反向电流的DC/DC转换器以中断该反向电流。例如给出一种此类的可控制性：这些DC/DC转换器是降压调压器(Tiefsetzsteller)。然而，经常不是这种情况。
因此原则上优选的是，经由这些DC/DC转换器之一出现的反向电流，通过控制其他DC/DC转换器来中断从通过这些DC/DC转换器连接的串到该共同的直流电压中间电路的电流流动，从而终止。这例如也可能的是，这些DC/DC转换器是升压调压器。
当该DC/DC转换器是升压调压器时，这些升压调压器可用于独立地MPP跟踪通过其连接的这些串，可以通过闭合这些其他DC/DC转换器的升压调压器开关器而终止经由这些DC/DC转换器之一出现的反向电流。通过闭合这些升压调压器开关器使这些其他DC/DC转换器短路。在此，这些其他DC/DC转换器的升压调压器二极管防止该直流电压中间电路也通过该升压调压器开关器被短路。
在闭合这些其他DC/DC转换器的升压调压器开关器之前可以尝试已经通过打开这些其他DC/DC转换器的升压调压器开关器来终止经由这些DC/DC转换器之一的反向电流。由此断开其升压转换功能并且降低施加在该共同的直流电压中间电路处的电压，该电压驱动该反向电流。
此外，只要这些升压调压器二极管可以正常工作，在本发明的实施方式的情况下，这些升压调压器二极管就保护这些单个的DC/DC转换器免于反向电流的出现。这就是说，只有当该DC/DC转换器的升压调压器二极管有故障并且不再进行阻碍时，才会出现从该直流电压中间电路出来经由这些DC/DC转换器之一的反向电流。这些升压调压器二极管由此仅防止以错误极性连接的串被施加由其他分组的串产生的电流。
当一个分组的两个串中只有一个以错误极性连接时，该从属的DC/DC转换器的电流传感器不记录或记录通过该DC/DC转换器的一个异常低的电流。当该对应的分组的两个串以错误极性连接或该分组仅包括一个以错误极性连接的串时，该电流传感器记录一个受限制的反向电流。因为这种情况已经包括两次故障的出现，所以该情况对于观察单次故障安全性是不相关的，然而在此为了进一步解释本发明而进行观察。相反地，一个有故障的升压调压器二极管与一个从通过这些其他的DC/DC转换器连接的其他串的反向电流相结合地造成了一个提高的反向电流，该提高的反向电流在该升压调压器开关器打开的情况下流动而在该升压调压器开关器闭合的情况下短路。以此方式，这些情况能够通过分析该反向电流的出现、尤其通过该反向电流的大小和/或其与配属的升压调压器开关器的开关状态的依赖性进行区分。相应地可以设想的是，产生一种配属于该分析结果的故障信号。该故障信号能够具有至少一个第一状态(该状态配属于一个有故障的升压调压器二极管)和一个第二状态(该状态对应于一个或多个以错误极性连接的串)。
在上述说明的情况下假设：形成为升压调压器的这些DC/DC转换器的电流传感器安排在这些DC/DC转换器的面向这些串的输入侧上，即在该对应的升压调压器开关器之前。
当根据本发明通过闭合呈升压调压器形式的这些其他DC/DC转换器的升压调压器开关器已经终止一个反向电流时，优选出现反向电流的这一个DC/DC转换器的升压调压器开关器被持续打开。然后通过该DC/DC转换器连接到该直流电压中间电路的这些串至少用这样多的电能供应该直流电压中间电路，使得一个连接在该直流电压中间电路上的逆变器或其控制器的紧急工作方式是可能的，该控制器同样由该直流电压中间电路馈送。
当在一个根据本发明的装置的情况下一个或多个串以错误极性通过一个设计为升压调压器的逆变器连接到该直流电压中间电路(该直流电压中间电路同时具有一个有缺陷的升压调压器二极管)时，闭合这些其他DC/DC转换器的升压调压器开关器同样会导致该反向电流中断，只要该反向电流从连接到这些其他DC/DC转换器的串出发。在由于出现多个独立的故障对于观察单次故障安全性同样是不相关的这种情况下，然而，在出现反向电流的该DC/DC转换器的升压调压器开关器打开之后没有实现借助于连接在该直流电压中间电路上的这些串向该直流电压中间电路充电，至少没有以所希望的极性。在这种特殊的构型中，闭合带有该有故障的升压调压器二极管的升压转换器的升压调压器开关器也是有利的。
无论如何都需要根据本发明的装置的配属于这些单个DC/DC转换器的这些电流传感器，以实施用这些单个的DC/DC转换器的分开的MPP跟踪。这些升压调压器同时是通常的DC/DC转换器，用这些DC/DC转换器可以在所谓的多组串逆变器的情况下实施对于单个串的此类的分开的MPP跟踪。本发明仅需要此类的升压调压器的升压调压器开关器和升压调压器二极管。不需要额外的开关器或二极管。换句话说，当这些单个的DC/DC转换器的电流传感器也适合于检测反向电流时，在一种多组串逆变器的情况下本发明可以基本上通过软件修改实现，该多组串逆变器具有多个用于分开的MPP跟踪的并联连接的升压调压器。
本发明的有利的改进方案由专利权利要求书、说明书和附图得出。在说明书中所述的特征和多个特征的组合的优点仅仅是示例性的，并且可以是替代性地或积累性地生效，而无需强制地实现根据本发明实施方式的优点。在并不改变所附专利权利要求书的主题的情况下，在原始申请文件和专利的公开内容方面，以下内容是适用的：其他特征，尤其是多个部件彼此的相对安排和有效连接，可以从附图中得出。本发明不同实施方式的特征的组合或者不同专利权利要求的特征的组合同样可能与专利权利要求的所选的回引部分不同并且是在此有所启示的。这还涉及在分开的附图中展示的或者在其说明中提及的特征。这些特征还可以与不同专利权利要求的特征相组合。同样，在专利权利要求中详述的特征可能在本发明的其他实施方式中取消。
在专利权利要求和说明书中所述的特征针对其数量应被这样理解，正好存在这个数量或比所述数量更大的数量，而无需明确地使用副词“至少”。当例如提及一个元件时，这应当理解为，正好存在一个元件、两个元件或多个元件。这些特征可以用其他特征来补充或者可以是对应产品所具有的仅有特征。
包含于专利权利要求书中的这些附图标记不限制通过专利权利要求书保护的主题的范围。它们仅仅用于使专利权利要求书更容易理解的目的。
附图简要说明
在下文中将借助附图中所示的优选的实施例对本发明进行进一步描述和说明。
图1是一个根据本发明的装置的原理电路图，该装置连接在一个光伏发电机的单个的串与一个逆变器的输入中间电路之间。
图2是根据本发明的装置的一个具体的实施方式的原理电路图，该装置同样连接在一个光伏发电机的串与一个逆变器的输入中间电路之间，其中示出两个不同的潜在的故障。
图3示出根据本发明方法的一个实施方式的流程图。
附图说明
图1示出一种装置1，该装置连接在一个光伏发电机3的这些单个的串2与一个逆变器5的一个直流电压中间电路4之间。这些串2相应地由大量光伏模块或光伏电池的一个串联电路构成，这在此没有以图示详细地示出。该装置1对于每个串2具有一对接口6、7。在此，分别将两个接口6和从属的两个接口7组合在该装置1中，使得在此连接的这些串2直接连接在该装置1的输入端处。然后，这些并联连接的串2分别通过一个DC/DC转换器8连接到汇流线9和10。这些汇流线9和10通过该装置1的接口11和12引入该直流电压中间电路4，该直流电压中间电路在此通过一个中间电路电容器13用符号表示。该逆变器5从该直流电压中间电路4馈送电能到一个交流电压网14中。
为了最大化在该直流电压中间电路4中可供使用的电能，这些DC/DC转换器8形成为用于在其上连接的串2的单独的MPP跟踪。这就是说，这些DC/DC转换器8使该工作点、即该工作电压相对于该直流电压中间电路4的中间电路电压与连接在这些DC/DC转换器上的串2这样匹配，使得由这些串2产生的电功率最大化。在此，除了这些串2的输出电压，测量流过这些对应的DC/DC转换器8的电流，以便能够确定该当前的功率。该电流的测量用一个电流传感器15进行。
该电流传感器15可以用于辨别反向电流的出现，这些反向电流与从这些串2到该直流电压中间电路4中的正常的电流流动方向相反。此类的反向电流能够损害这些串2的完整性，尤其当这些反向电流是许多其他串2的流经这些单个的串的电流时。当一个此类的反向电流通过这些DC/DC转换器8之一出现时，一个将用这些电流传感器15测得的电流(尤其反向电流17)作为输入信号23获得的控制器16这样控制这些DC/DC转换器8，使得该反向电流终止。为此准确的实施的措施取决于这些DC/DC转换器8的类型。
当这些DC/DC转换器8例如是降压调压器时，可以打开没有出现反向电流的这些其他DC/DC转换器的降压调压器开关器，以便将通过这些其他转换器连接的串2与该直流电压中间电路4分离。然后，该直流电压中间电路4仍然仅由该反向电流之前流向的这些串2充电。在每种情况下该控制器16为了终止该反向电流仅控制这些无论如何都设置为单独的MPP跟踪的DC/DC转换器8，并且不控制额外的切断开关器或类似物。也不设置额外的防止反向电流的二极管。在此可以接受的是，一个反向电流可以从成对地连接到这些DC/DC转换器8之一的这些串2中的一个对应的串流到对应的另一个串中，因为该反向电流限制由这一个串2产生的电流。一个带有错误极性的串2的接口(使得该接口将一个并联连接的串短路)也最大化地导致：一个串2的短路电流流经连接到这些DC/DC转换器8之一的这两个串2。一个此类的电流值持久地允许这些串2并不由此损坏或过热。如果在一个未示出的实施方式中有三个串2连接到一个DC/DC转换器8，一个单个的串2‘的反极性相应地最大化地导致用通过这两个其他的串产生的双倍短路电流给该串通电。许多串也持久并且无损坏地经受该负荷。因此，该带有三个串的构型由于DC/DC转换器的更少的数量在给定的串数量的情况下经常是有利的。相反在负荷敏感的模块的情况下优选每个DC/DC转换器8仅带有两个串2的构型。
在图1中总共示出分别带有两个连接的串2的三个DC/DC转换器8。然而原则上也能够存在更少的DC/DC转换器8和相应更少的串2。这些DC/DC转换器8和这些连接在其上的串2的数量也尤其还可以更大。尤其也可以有三个串2连接到每个DC/DC转换器8。
在图2中示出一个仅带有两个DC/DC转换器8的装置1，这些DC/DC转换器在此具体地形成为升压调压器18。在此，这些DC/DC转换器8的数量也可以更大。在每个DC/DC转换器8处再次设置两个接口7和两个接口6分别用于一个串2。当这些从属的串2已经在该装置1外部并联连接时，这些接口7也可能相应地被组合成一个接口7。在其他方面该装置1的原则上的结构对应于根据图1的结构。
通过这些DC/DC转换器8作为升压调压器18的设计，这些DC/DC转换器的升压调压器二极管19原则上作为从该直流电压中间电路4出来到连接到这些相应的DC/DC转换器8的串2的反向电流的阻碍装置起作用。在原则上，只有当一个升压转换器二极管19有故障时，此类的反向电流因此才能够出现。这在图2中上部的DC/DC转换器8的情况下通过用虚线表示的、平行于该升压调压器二极管19的一个短路路径20指示。由于该升压转换器二极管19的故障，该升压调压器18也在总体上不起作用，并且与相应的串电压相比，在该直流电压中间电路4的更高的电压的情况下一个反向电流流到所连接的串2。当该反向电流用该电流传感器15记录时，在此未示出的控制器闭合所有其他DC/DC转换器8的升压调压器开关器21，以便使连接到这些DC/DC转换器上的串2短路。一旦该中间电路电容器13的电压通过由反向电流导致的放电充分地降低时，这些串由此不再给该中间电路电容器13充电，并且该反向电流被终止。当该控制器同时打开出现该反向电流15的该DC/DC转换器8的升压调压器开关器21时，在此连接的这些串2能够至少保持该直流电压中间电路4的中间电路电容器13的基本充电(Grundladung)。该基本充电足够该装置1或该逆变器5的在此未详细示出的监控和信号装置的最小供应，以便详细地分析、消除和/或向一个上级位置报告所出现的反向电流故障。
当两个连接到这些相应的DC/DC转换器8的串2以错误极性连接时，在原则上一个反向电流也可能通过这些电流传感器15之一出现，这也不是在仅观察该单次故障安全的情况下待考虑的情况。该反向电流流经该总体上只向前进行阻碍的从属的升压调压器开关器21。该反向电流虽然不由该控制器通过打开这些其他DC/DC转换器8的升压调压器开关器21终止，但是恰好能够由此辨别。如此，通过以错误极性连接到该DC/DC转换器上的串2的一个DC/DC转换器8的反向电流是非危急的，因为该反向电流没有超出在使连接到这些其他DC/DC转换器之一的串用其升压调压器开关器进行短路的情况下流动的电流。
在图2中在该下部的DC/DC转换器8的情况下指示的是，不是这两个而是一个串2‘以错误的极性连接。这总体上不会导致由该从属的电流传感器15检测的反向电流，而是导致通过连接到这些DC/DC转换器8的这两个串2和2‘在回路中流动的电流。只由两个所连接的串2、2‘的数量将该电流限制在一个非损坏性的量级。该故障情况借助于该电流传感器15如下地检测：没有电流流经这些DC/DC转换器8，即使该电流应该在这些在其他情况下给定的边界条件下流动。
图3借助于一个流程图示出根据本发明的方法的一个可能的实施方式。这些流动的电流在步骤100中首先通过这些DC/DC转换器中的每个来检测。随后，这些电流在步骤110中检查反向电流的出现。如果没有确定反向电流，则该方法分支回到步骤100，以便在一个稍后的时刻重新检测所有电流。在通过这些DC/DC转换器之一出现一个反向电流的情况下在步骤120中，首先断开该受到影响的DC/DC转换器。在一个升压调压器作为DC/DC转换器的情况下，为此打开该升压调压器开关器。在步骤130中，也对这些其他的DC/DC转换器进行这一动作。此后，在步骤140中重新检测通过该受到影响的DC/DC转换器的电流，并且随后在步骤150中检查通过这些所采取的措施是否已经终止该反向电流。如果情况是这样，则该方法分支回到步骤140，以便有规律地重新监控通过该受到影响的DC/DC转换器的电流，因为该反向电流能够重新形成。
如果已经不能通过断开所有DC/DC转换器终止该反向电流，这些不受影响的DC/DC转换器在步骤160中短路，即以一种方式控制这些DC/DC转换器，使其不进一步馈送电流到该共同的中间电路中。
在一个可能的替代方案中该方法直接从步骤120分支到步骤160。由此，在出现反向电流的情况下直接实现一种状态，在该状态中只有该受到影响的串能够向该中间电路中进行馈送。这可靠地终止该反向电流状况。与此相反，通过这些步骤130、140和150实现一个中间状态，在该中间状态中所有的串能够进一步向该中间电路进行馈送，其中所有的串具有相同的工作电压，因为所有的DC/DC转换器是断开的。这在许多情况下足够用来终止该反向电流状况。
最后，还要强调一次，在该装置1中在从这些串2到该直流电压中间电路4的电流流动中不设置电气或电子部件，对于这些相应地连接到这些DC/DC转换器8之一的串2的单独的MPP跟踪无论如何不需要这些部件。
附图标记列表
1 装置
2 串
2‘ 串
3 光伏发电机
4 直流电压中间电路
5 逆变器
6 接口
7 接口
8 DC/DC转换器
9 汇流线
10 汇流线
11 接口
12 接口
13 中间电路电容器
14 交流电压网
15 电流传感器
16 控制器
17 反向电流
18 升压调压器
19 升压调压器二极管
20 短路路径
21 升压调压器开关器
22 升压调压器扼流器
23 输入信号

Claims (16)

1.用于保护一个光伏发电机(3)的多个串(2)免于反向电流(17)的方法，这些串以小组分别通过一个升压调压器(18)并联地连接到一个共同的直流电压中间电路(4)，其特征在于，检测经由这些升压调压器(18)中的每个流动的电流并且通过这些升压调压器(18)之一出现的反向电流(17)通过持续打开或闭合这些升压调压器(18)中的其他升压调压器(18)的升压调压器开关器(21)而被终止。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，这些小组分别具有两个或三个串(2)。
3.根据以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，通过这些升压调压器(18)之一出现的反向电流(17)，通过控制所述其他升压调压器(18)来中断从经由这些其他升压调压器连接的这些串(2)到该共同的直流电压中间电路(4)的电流流动，从而终止。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，首先打开所述其他升压调压器(18)的这些升压调压器开关器(21)并且检查该反向电流(17)是否由此终止，并且当该反向电流(17)没有通过打开所述其他升压调压器(18)的这些升压调压器开关器(21)从而终止时，接着闭合所述其他升压调压器(18)的这些升压调压器开关器(21)。
5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，当该出现的反向电流(17)通过闭合所述其他升压调压器(18)的这些升压调压器开关器(21)从而终止时，打开出现该反向电流的这一个升压调压器(18)的一个升压调压器开关器(21)。
6.根据以上权利要求1、2和4之一所述的方法，其特征在于，在出现该反向电流(17)的情况下产生一个故障信号。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在出现该反向电流(17)的情况下产生一个故障信号。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在出现该反向电流(17)的情况下产生一个故障信号。
9.用于保护一个光伏发电机(3)的多个串(2)免于反向电流(17)的装置，这些串以小组分别通过一个升压调压器(18)并联地连接到一个共同的直流电压中间电路(4)，其特征在于，这些升压调压器(18)中的每个配属有一个电流传感器(15)，该电流传感器检测经由这些升压调压器(18)流动的电流，并且存在一个中央的控制器(16)并且该控制器被设计为，通过这些升压调压器(18)之一出现的反向电流(17)通过持续打开或闭合这些升压调压器(18)中的其他升压调压器(18)的升压调压器开关器(21)而被终止。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，这些小组分别具有两个或三个串(2)。
11.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，该控制器(16)被设计为，通过这些升压调压器(18)之一出现的反向电流(17)，通过控制所述其他升压调压器(18)来中断从经由这些升压调压器连接的这些串(2)到该共同的直流电压中间电路(4)的电流流动，从而终止。
12.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，该控制器(16)被设计为，首先打开所述其他升压调压器(18)的这些升压调压器开关器(21)并且检查该反向电流(17)是否由此终止，并且当该反向电流(17)没有通过打开所述其他升压调压器(18)的这些升压调压器开关器(21)终止时，接着闭合所述其他升压调压器(18)的这些升压调压器开关器(21)。
13.根据权利要求9或12所述的装置，其特征在于，该控制器(16)被设计为，当该出现的反向电流(17)通过闭合所述其他升压调压器(18)的这些升压调压器开关器(21)从而终止时，打开出现该反向电流(17)的这一个升压调压器(18)的一个升压调压器开关器(21)。
14.根据权利要求9、10和12之一所述的装置，其特征在于，该控制器(16)被设计为，在出现一个反向电流(17)的情况下产生一个故障信号。
15.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，该控制器(16)被设计为，在出现一个反向电流(17)的情况下产生一个故障信号。
16.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，该控制器(16)被设计为，在出现一个反向电流(17)的情况下产生一个故障信号。
CN201380070356.6A 2012-12-12 2013-12-10 用于保护一个光伏发电机的多个串免于反向电流的方法和装置 Active CN104919671B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012112184.2 2012-12-12
DE102012112184.2A DE102012112184A1 (de) 2012-12-12 2012-12-12 Verfahren und Vorrichtung zum Schutz mehrerer Strings eines Photovoltaikgenerators vor Rückströmen
PCT/EP2013/076114 WO2014090815A2 (de) 2012-12-12 2013-12-10 Verfahren und vorrichtung zum schutz mehrerer strings eines photovoltaikgenerators vor rückströmen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104919671A CN104919671A (zh) 2015-09-16
CN104919671B true CN104919671B (zh) 2017-12-19

Family

ID=49759294

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380070356.6A Active CN104919671B (zh) 2012-12-12 2013-12-10 用于保护一个光伏发电机的多个串免于反向电流的方法和装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9806516B2 (zh)
EP (1) EP2920858B1 (zh)
JP (1) JP6112687B2 (zh)
CN (1) CN104919671B (zh)
DE (1) DE102012112184A1 (zh)
WO (1) WO2014090815A2 (zh)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012203836B4 (de) * 2012-03-12 2020-03-12 Rct Power Gmbh Schaltungsanordnung und Verfahren zum Wandeln und Anpassen einer Gleichspannung, Photovoltaikanlage
CN105827179B (zh) * 2015-01-04 2018-09-07 华为技术有限公司 一种光伏系统
WO2016134356A1 (en) * 2015-02-22 2016-08-25 Abb Technology Ag Photovoltaic string reverse polarity detection
JP6488963B2 (ja) * 2015-09-28 2019-03-27 株式会社デンソー 電源システムの制御装置、及び電源ユニット
US20170331363A1 (en) * 2016-05-13 2017-11-16 Altera Corporation Current Limited Power Converter Circuits And Methods
CN106130067B (zh) * 2016-07-15 2018-06-15 东莞理工学院 一种光伏发电系统及方法
CN107947736B (zh) * 2017-12-28 2023-08-25 扬州华鼎电器有限公司 一种光伏发电弹性控制装置及其控制方法
JP7067155B2 (ja) * 2018-03-14 2022-05-16 オムロン株式会社 パワーコンディショナ
EP3605813A1 (de) 2018-07-30 2020-02-05 Fronius International GmbH Wechselrichter mit zwischenkreisschutz
GB2585173A (en) 2018-11-12 2021-01-06 Eaton Intelligent Power Ltd Photovoltaic string combiner box with protection functions
EP3998684A4 (en) * 2019-07-11 2022-06-15 Mitsubishi Electric Corporation DC CURRENT DISTRIBUTION PANEL
CN110888085A (zh) * 2019-11-29 2020-03-17 华为数字技术（苏州）有限公司 逆变器短路检测方法、装置及逆变器
WO2021207880A1 (zh) 2020-04-13 2021-10-21 华为技术有限公司 一种短路保护装置、短路保护方法及光伏发电系统
CN112332669B (zh) 2020-11-11 2022-05-24 阳光电源股份有限公司 一种mlpe光伏系统及其光伏组串控制方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102447427A (zh) * 2010-09-30 2012-05-09 雅达电子国际有限公司 光伏发电系统

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10120595B4 (de) 2000-04-28 2004-08-05 Sharp K.K. Solarenergiesystem
US20070107767A1 (en) 2005-11-16 2007-05-17 Arizona Public Service Company DC power-generation system and integral control apparatus therefor
US8816535B2 (en) * 2007-10-10 2014-08-26 Solaredge Technologies, Ltd. System and method for protection during inverter shutdown in distributed power installations
US8013472B2 (en) * 2006-12-06 2011-09-06 Solaredge, Ltd. Method for distributed power harvesting using DC power sources
EP2104200B1 (de) * 2008-03-22 2019-02-27 SMA Solar Technology AG Verfahren zur ansteuerung eines multi-string-wechselrichters für photovoltaikanlagen
DE102009032288A1 (de) 2009-07-09 2011-01-13 Kostal Industrie Elektrik Gmbh Photovoltaikanlage
ES2384426T3 (es) 2009-08-06 2012-07-04 Sma Solar Technology Ag Sensor de corriente de retorno para módulos solares conectados en paralelo
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
ES2868138T3 (es) * 2010-10-07 2021-10-21 Toshiba Mitsubishi Elec Ind Aparato de detección de fallos

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102447427A (zh) * 2010-09-30 2012-05-09 雅达电子国际有限公司 光伏发电系统

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016506227A (ja) 2016-02-25
JP6112687B2 (ja) 2017-04-12
US9806516B2 (en) 2017-10-31
EP2920858B1 (de) 2016-06-22
US20150280423A1 (en) 2015-10-01
CN104919671A (zh) 2015-09-16
WO2014090815A3 (de) 2014-08-07
DE102012112184A1 (de) 2014-06-12
EP2920858A2 (de) 2015-09-23
WO2014090815A2 (de) 2014-06-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104919671B (zh) 用于保护一个光伏发电机的多个串免于反向电流的方法和装置
US8749934B2 (en) Reverse current sensor
CA2883094C (en) Battery energy storage system with arc flash protection, energy conversion system and protection method
AU2011297965B2 (en) Method and device for safely switching a photovoltaic system after differentiating the arc type
CN104137372B (zh) 具有系统保护能力的dc电力系统
CN114336817A (zh) 机载大功率模块化多串电池组的智能电池断连和保护架构
US20130222951A1 (en) Fault protection circuit for photovoltaic power system
CN103219708B (zh) 电池保护电路、电池保护装置以及电池组
EP4044394B1 (en) Systems and methods for fail-safe battery protection independent from battery management system
CN105322525B (zh) 短路保护装置
CN103891124A (zh) Ctl单元保护
JP2013530664A (ja) 危険状態において光起電力設備の発電機電圧を制限するための方法及び光起電力設備
EP2580828A1 (en) Fault protection of hvdc transmission lines
TW201034330A (en) Battery pack circuits, battery systems, and methods for protecting battery packs
CN104904114B (zh) 用于监控光伏设备的方法和装置
US9509134B2 (en) Centralized DC curtailment for overvoltage protection
CN112636694B (zh) 一种光伏发电系统及方法
CN103081268A (zh) 接地装置
CN107124911A (zh) 一种清除hvdc电力网络中的故障的方法
CN105186460B (zh) 适用于模块化多电平换流阀的过流快速闭锁保护方法
CN204045601U (zh) 逆变器
US11075601B2 (en) Solar module, operating method for a solar module, and photovoltaic system
CN104009453A (zh) 一种用于微电网离网运行情况的故障检测方法
US20220392726A1 (en) Protection system, photovoltaic system, and protection method
AU2020362873A1 (en) Method for operating an energy generating system, and energy generating system comprising said method

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant