CN104953879A - 一种三相逆变器的单相紧急工作方式以及相应的逆变器 - Google Patents

一种三相逆变器的单相紧急工作方式以及相应的逆变器 Download PDF

Info

Publication number
CN104953879A
CN104953879A CN201510129376.7A CN201510129376A CN104953879A CN 104953879 A CN104953879 A CN 104953879A CN 201510129376 A CN201510129376 A CN 201510129376A CN 104953879 A CN104953879 A CN 104953879A
Authority
CN
China
Prior art keywords
network
phase
power
inverter
bridge branch
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
CN201510129376.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104953879B (zh
Inventor
奥尔克尔·瓦申费尔德
C·阿勒特
克里斯蒂安·盖尔克
T·姆勒
帕布鲁·伊格纳西奥·科雷亚·瓦斯克斯
弗洛里安·斯泰珀
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 CN104953879A publication Critical patent/CN104953879A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104953879B publication Critical patent/CN104953879B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04Circuit 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
    • H02J9/06Circuit 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
    • H02J9/062Circuit 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
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/487Neutral point clamped inverters
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/70Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Landscapes

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

Abstract

描述了一种用于借助于逆变器(1)将电源(2)的DC功率转换成AC功率的方法,该逆变器包括三个分别带有一个相位输出端(7,8,9)的桥支路(4,5,6)。这些桥支路(4,5,6)在一种与网络连接的工作方式中如下地受到控制,使得该AC功率作为三相的电网兼容的功率馈送至一个复合网络(10)中。在该逆变器(1)的一种紧急工作方式中,该AC功率作为单相的独立网络通过这三个桥支路(4,5,6)中的两个在其相位输出端(7,8,9)处提供,其中该逆变器(1)与该复合网络(10)断开。

Description

一种三相逆变器的单相紧急工作方式以及相应的逆变器
本发明涉及一种用于操作逆变器的方法,尤其是一种光伏逆变器,以便在一种紧急工作方式中提供用于供应耗电设备的、单相的AC功率,还涉及一种逆变器,该逆变器借助该方法在一种紧急工作方式中提供用于供应耗电设备的、单相的AC功率。
用于将一个直流电源的电功率(在此称为DC功率(DC的英语为:Direct Current)),该直流电源例如是一个电池、一个光伏发电机或类似物,转换成交流电或所属的功率(在此称为AC功率(AC的英语为:AlternatingCurrent))的逆变器,如其对于绝大多数的耗电设备用于其工作是必需的,长久以来是已知的。
转换一个光伏发电机的DC功率的多个逆变器,在此称为光伏逆变器,向一个更大的复合网络中进行馈送。住宅、工业企业或类似物的这些耗电设备同样连接到该复合网络处并且根据功率消耗需要不同的电压以用于其工作。
分散式能量源的这些操作者,例如房主或工业企业的所有者,他们在本地(在其房屋或工业企业处)生产能量并且在与网络连接的工作方式中将能量馈送至该复合网络中,想要在该复合网络发生故障的情况下至少使重要的耗电设备继续工作。大多数情况下出现的问题为,本地存在的电源的功率输出在大多数情况下仅足以使这些耗电设备的一部分工作。
为了在复合网络发生故障的情况下向这些耗电设备供电,所谓的备份系统或“不间断的供电系统”是已知的,例如在此提及DE 10 2011 000 394 A1。在此,大多数情况下,一个电池和另一个逆变器连接到房屋或工业企业的本地网络处,以便在该复合网络发生故障后并且在本地网络从该复合网络断开后借助该另外的逆变器建立一个本地的独立网络(Inselnetz),并且用在电池中存储的能量满足基本负荷。这意味着,一些耗电设备能够可靠地用存储的能量进行供应。同时,该本地网络使得这些光伏逆变器能够在无须使其调节匹配于该独立状况的情况下再次向一个网络中进行馈送。
此外还存在的需求是,即使在复合网络发生故障的情况下仍然能够确保耗电设备的本地能源供应,然而无须设置额外的逆变器和电池。
因此,本发明的目的在于,提出一种在复合网络发生故障的情况下用于耗电设备的能源供应的改进的方法,以及提供一种逆变器,该逆变器被适配为用这种方法来操作。
所述目的通过根据权利要求1所述的方法以及通过根据权利要求8所述的逆变器实现。在从属权利要求中指明了改进方案和有利的设计。
根据本发明的一种方法被适配为用于将一个电源的DC功率借助一个逆变器转换为AC功率,该逆变器包括三个分别带有一个相位输出端的桥支路(Brückenzweige)。该DC功率优选地通过一个光伏发电机提供。这些桥支路在一种与网络连接的工作方式中如下地受到控制,使得该AC功率作为三相的、电网兼容的功率馈送至一个复合网络中。这些系统在此被称为三相的,这些系统用相同频率的三个交流电流或交流电压工作,这些电流或电压相对彼此在其相位角中偏移120°,其中在这些也被称为“旋转电流系统(Drehstromsystem)”的已知系统中,该星形点不必接地。电网兼容的条件应指的是,在馈送的位置处保持电网运营者的条件(GridCode)。
如果该逆变器与该复合网络分离(例如因为该复合网络受到干扰、有缺陷或断开),则实现紧急工作方式。通过这三个逆变器桥支路中的两个的工作,在这三个相位输出端中的两个处提供作为单相独立网络的AC功率。这种工作方式在此也被称为独立工作方式。在该独立工作方式中由该逆变器构成一个单相的独立网络,这意味着,电压值和频率现在由该逆变器预设。因此能够向单相的耗电设备供电。
一个单相的独立网络有利地由在该逆变器中存在的这些逆变器桥支路的一部分提供,不需要其他构件或设备。
在根据本发明的方法的一个有利的设计中,该逆变器的这三个桥支路在与网络连接的工作方式中以一种第一时钟方法(Taktverfahren)受到控制。在一个独立工作方式中,这三个桥支路中的两个以一种第二时钟方法受到控制,其中该第一和该第二时钟方法是不同的。因此用由三个桥支路组成的同样的逆变器桥只借助于不同的时钟方法在与网络连接的工作方式中馈送一个三相的AC功率,而在独立的工作方式中提供一个单相的AC功率用于向耗电设备供电。
在根据本发明的方法的另一个有利的设计中,在该独立工作方式中提供该单相的独立网络的这两个相位输出端之间的峰值电压不同于在该与网络连接的工作方式中的这两个相位输出端之间的峰值电压。峰值电压一般指一个交流电压的最大值。大多数情况下,该电压的有效值作为用于耗电设备与交流电压网络的接口的参考数被给出,有效值与峰值电压以已知的方式借助一个因子相互转换。
在许多国家,在一种三相的工作方式中的对应的两个相位输出端之间的电压不同于单相耗电设备需要的电压。因此功率消耗大的耗电设备经常需要一个三相的旋转电流接口,而家庭常见的小耗电设备则用一个单相的接口运行。
在根据本发明的方法的另一个有利的设计中,该第一时钟方法是一种N级时钟方法,其中N>2,并且该第二时钟方法是一种两级时钟方法。由于其较大的效率,特别是在三相的系统的情况下,经常采用以相应的时钟方法运行的多级拓扑结构。在独立工作方式中,该开关器的一部分不被定时,并且切换到一种两级时钟方法。
在根据本发明的方法的另一个有利的设计中,该单相的AC功率在该独立工作方式中提供在跟与网络连接的工作方式中相同的用于耗电设备接点处。在与该复合网络断开后,这些相位输出端能够在本地被这样切换到这些耗电设备的馈电线上,使得这些耗电设备无须被改插到一个特殊的插座处。这些耗电设备保留在其位置处,并且由该室内设施的同一个馈电线供电。
在根据本发明的方法的另一个变体中,在该独立工作方式中,这两个用于提供该单相的AC功率的相位输出端切换到另一个输出端上。这样如上所述地,如果监督机构的接口条件不允许转换馈电线,或者如果例如在日本要求在该独立工作方式中与其余的网络断开供电,则该单相的AC功率也能够切换到另一个(例如与其余的室内设施分离的)输出端上。以此方式,不必在该现有的室内设施处进行改变。
在根据本发明的方法的另一个有利的设计中,这些相位输出端之一在该独立工作方式中与该接地电势连接。在许多国家,单相的耗电设备在一个相位与一个接地的中性导体之间运行。为了提供一个三相的AC功率,与一个中性导体的连接是不必要的。如果现在要在该独立工作方式中提供一个带有中性导体参考(Neutralleiterbezug)的、单相的AC功率,就必须建立从这些相位输出端之一到该接地电势之间的连接。
一个根据本发明的逆变器将一个电源的DC功率转换成AC功率。该逆变器包括三个分别带有一个相位输出端的桥支路。在该DC功率的电源与这些桥支路之间安排一个中间电路,该中间电路例如由一个或多个电容器组成并且能够缓存能量。该中间电路电势相对于该接地电势可偏移,这尤其意味着,该中间电路是不接地的。因此根据本发明的逆变器不需要用于该三相的工作方式的中性导体接口。
这些桥支路在一种与网络连接的工作方式中如下地受到控制,使得该AC功率作为三相的、电网兼容的功率馈送至一个复合网络中。在一种独立工作方式中,也就是说,如果该逆变器与该复合网络断开,则该AC功率由这三个桥支路中的两个作为单相的独立网络提供。一个根据本发明的逆变器能够尤其是一个光伏逆变器,该光伏逆变器在其输入端处将一个光伏发电机的DC功率转换成AC功率并且在其输出端处提供。
该可偏移的中间电路电势在该逆变器工作的情况下带来效率优势,因为该逆变器可以在该三相的工作方式中用比在一个接地的中间电路的情况下更少的中间电路电压运行。该中间电路电压能够对应于这三个相位的最大的电势差,并且该中间电路电势相对于该三相网络电压的中点以3倍的网络频率波动,也称为“滑移式的中点电压”。
根据一个根据本发明的逆变器的有利的设计,在该独立工作方式中提供一个单相的独立网络的这两个相位输出端之间的峰值电压不同于在该与网络连接的工作方式中的这两个相位输出端之间的峰压电值。因为光伏发电机受天气状况影响尤其具有强烈波动的功率输出,可以有利的是,只设置这些最重要的耗电设备并且在此尤其是对于该独立工作方式具有不太大的功率消耗的耗电设备。在大多数情况下,这样的耗电设备单相运行,并且能够在该复合网络发生故障的情况下在根据本发明的逆变器处继续运行。
根据另一个根据本发明的逆变器的有利的设计,这些桥支路由至少两个半导体开关器构成。因此一个根据本发明的逆变器能够由所谓的B6拓扑结构构成。优选地采用已知的三层或多层拓扑结构如“中性点钳位”(NPC)、“双极开关中性点钳位”(BSNPC)、“主动中性点钳位”(ANPC)或“飞跨电容器”(FLC),这些拓扑结构基本上需要更多的半导体开关器,但是经常具有关于其效率的优势。
该AC功率在该独立工作方式中通过在该独立工作方式中进行的这两个桥支路的每一个中的各两个开关器的工作来提供。为了形成该单相的AC功率,这些其余的开关器能够被打开,然而至少不被定时。因此例如在这三个桥支路的两个中的各两个开关器能够作为所谓的H4桥被定时。
在根据本发明的逆变器的一个变体中,该单相的AC功率在该独立工作方式中切换到跟在与网络连接的工作方式中连接相同的用于耗电设备的接点上。因此这些耗电设备例如能够如在与网络连接的工作方式中一样在同一插座处运行。为此,该逆变器具有一个用于建立这三个桥支路中的两个与用于耗电设备的一个接点之间的连接的开关装置,在这些桥支路处在该独立工作方式中提供该单相的AC功率。在与该复合网络断开后,这些相位输出端能够在本地网络中以如下方式切换到这些耗电设备的馈电线上,使得这些耗电设备无须改插到一个特殊的插座处。这些耗电设备保留在其位置处,并且由该室内设施的同一个馈电线供电。
根据另一个根据本发明的逆变器的有利的设计,该单相的AC功率在该独立工作方式中转换到用于这些耗电设备的一个与其余的本地网络断开的、另外的接点上。如果监督机构的接口条件不允许转换馈电线,或者如果例如日本要求在该独立工作方式中与其余的网络断开供电,则该单相的AC功率也能够切换到另一个输出端,例如一个容纳在分离的壳体中的插座。以此方式,不必在该现有的室内设施处进行改变,该分离的插座能够通过一个电缆与该逆变器连接并且在需要时自动或手动地被激活。
下文参考实施例并借助于附图,进一步具体说明本发明。
附图示出:
图1       示出作为根据本发明的第一个实施例的一个带有B6拓扑结构的逆变器
图2a,b   示出用于控制这些桥支路的开关器的时钟方法的根据本发明的设计
图3       示出作为另外的根据本发明的实施例的一个带有开关装置的逆变器
图4       示出作为另外的根据本发明的实施例的一个BSNPC拓扑结构的逆变器
图1示出作为第一个实施例的一个带有三个桥支路4、5、6的逆变器1,该逆变器适合用于实施根据本发明的方法。这些桥支路4、5、6在此分别由两个串联连接的开关器组成,这些开关器通常是半导体开关器,例如IGBT。这种开关安排也称为B6拓扑结构。在一种与网络连接的工作方式中,即在闭合的切断开关器11的情况下,这些桥支路4、5、6的这两个开关器由一个控制器12以如下方式定时地操作,使得一个与电网兼容的功率在这些相位输出端7、8、9处馈送至一个复合网络10中,这些相位输出端在此位于相应的桥支路4、5、6的这两个开关器之间。在此,能量由一个电源2提供,该电源(例如一个电池或一个光伏发电机)能够产生DC功率。当该电源是一个可再充电的电池时,能够接收并且输出能量,在这种情况下该逆变器1必须被适配为用于一种双向的工作方式。由该电源2提供的DC功率通常由一个中间电路13缓冲。
该复合网络10被认为是三相的网络,因此该逆变器1在这三个相位输出端7、8、9处输出一个三相的AC功率,该功率的值和频率由该复合网络10预设。在此情况下,该复合网络10能够具有一个接地的星形点,然而也能够不接地。该逆变器1是不接地的,即该逆变器不具有与接地电势的连接,该逆变器尤其并不实施为4导体拓扑结构并且不具有中间电路中点,该中间电路中点作为接口可以向外引导并且可能与一个中性导体连接。
一个网络监测装置16通过测量例如该复合网络10的电压、频率和/或相位来监测该复合网络10的状态,并且与标准的规定或电网运营者的规定进行比较。以此方式能够检测该复合网络10的故障并且通过一个无线的或有线连接的通信连接传输给控制器12。如果检测到该复合网络10的故障,则该逆变器1能够借助于切断开关器11与该复合网络10断开。这可以自动地(例如通过该控制器12触发)或手动地完成。在该逆变器1与该复合网络10成功断开后,根据本发明的方法在这三个相位输出端7、8、9中的两个处,例如在相位输出端7和8处,提供单相的独立网络。为此,提供的单相的能源供应的电压和频率由该逆变器1预设。
因为大多数家庭常见的耗电设备能够用一个单相的电压操作,这些耗电设备在复合网络10发生故障的情况下也能够被供电。为此这些耗电设备必须与在紧急工作方式中用AC功率供电的相位输出端处于连接状态或被连接,在该实施例中与这些相位输出端7和8连接。
在许多复合网络中,单相的耗电设备被供电,其方式为,使这些耗电设备将该能量与一个相和该接地电势连接。该复合网络本身经常是一个旋转电流网络,该网络用相同频率的三个交流电流或交流电压工作,这些交流电流或交流电压相对彼此在其相位角中偏移120°。然后,两个相之间的这些电压(例如360Veff)大多数实质上大于一个对地的相的电压(例如220Veff),因此功率消耗更大的耗电设备在大多数情况下在所有的三个相处连接。在使用该根据本发明的方法的情况下,这些耗电设备能够在该紧急工作方式中不运行。
因此,通常必须在该紧急工作方式开始时切换这些相位输出端7、8之间的电压值和相位,在这些相位输出端处在该独立工作方式中提供该单相的AC功率。为此,在这些桥支路4、5、6的开关器受到控制后必须改变该时钟模式。
图2a示出了在一种与网络连接的工作方式中用于控制该逆变器1的开关器的时钟方法的一种可能的设计。如果该逆变器1例如按照图1构成,则用于控制这些桥支路4、5、6的开关器的PWM信号通过该控制器12以已知的方式产生,其方式为,将一个参考信号36与一个载波信号35进行比较。上述三个图表与这三个相位输出端7、8、9相关联。这些图表示出了该控制器12的对应的输入值,其中这些参考信号36、36'、36"描绘所希望的输出电压的形状。可以看出,这三个参考信号36、36'、36"相对彼此相位偏移120°。这导致在该逆变器1的这三个相位输出端7、8、9处输出一个三相功率。该控制器12由对应的参考信号36与载波信号35(该载波信号对所有的相是相同的)的比较产生用于桥支路4、5、6的PWM信号37、38、39,其中例如这些PWM信号37能够示出该桥支路4的这两个开关器的控制方式。
图2b示出在一种紧急工作方式中用于控制该逆变器1的开关器的时钟方法的一种可能的设计。在该本地网络29与该复合网络10成功断开后切换到一种单相的时钟方法。上述两个图表与这两个相位输出端7、8相关联,在这些相位输出端处应提供该单相的网络。在此一个第一参考信号40、一个第二参考信号40'以及该载波信号35也示出针对该控制器12的相应的输入值。该控制器12从该第一参考信号40和载波信号35算出该桥支路4的开关器的这些PMW信号41,从第二参考信号40'和载波信号35算出该桥支路5的这些PMW信号42。如在43中示出,该桥支路6的这些开关器不受控制。这两个参考信号40、40'相对彼此相位偏移180°。
图3示出作为另外的实施例的一个带有开关装置21、22、23的逆变器20,该逆变器能够实现:对耗电设备25、26、27在其接点28处在一个本地网络29(例如一个室内设施的插座)中、在紧急工作方式期间用来自一个电源2(例如一个位于房屋上的光伏系统)的能量进行供电。在此,所有为此需要的开关装置21、22、23,例如作为一个构造单元,优选地容纳在该逆变器20的壳体中。这些开关装置21、22、23也能够设置为独立的部件,或例如与该切断开关器11一起集成在室内接线盒中。
在该与网络连接的工作方式中,即在闭合的切断开关器11的情况下,该逆变器1的这三个桥支路4、5、6如下地定时,使得该光伏系统2的DC功率在这些相位输出端7、8、9处作为三相的、电网兼容的功率输出。该功率的一部分能够直接用这些耗电设备25、26、27通过该本地网络29抽取,另一部分馈送至该复合网络10中。在该与网络连接的工作方式中,该本地网络29也是一个三相的网络,在该网络中这些耗电设备25、26、27分散地连接到这三个相上,以便实现更好的负荷分配。
如果该网络监测装置16检测到该复合网络10的故障、干扰或类似的情况,则该逆变器20借助其逆变器开关装置22与该本地网络29断开,并且带有耗电设备25、26、27的本地网络29借助控制该切断开关器11与该复合网络10全极地断开,以便防止该逆变器20随后反向馈送至该复合网络10中。现在该本地网络29示出一个本地的独立网络。
随后该时钟方法这样切换,使得通过这三个桥支路4、5、6中的两个的工作在所属的这两个相位输出端7、9处构成一个单相的网络。该相位输出端7通过该逆变器开关装置22与该本地网络29的相L1连接,在这些相位输出端8、9处的这些开关器保持打开。该相位输出端9通过该中性导体开关装置21与该中性导体N连接。出于安全原因,例如为了确保一个RCD(剩余电流装置)的功能,相位输出端9也能够直接地与接地(PE接口)连接。
为了能够在本地网络29中向这些分散地连接在三个相上的耗电设备25、26、27供电,一个耦合开关装置23能够在L1之后建立与本地网络29的L2和L3的连接,使得因此所有耗电设备25、26、27与该逆变器20的相位输出端7连接并且通过其中性导体接口N与该逆变器20的相位输出端9连接。因此所有的耗电设备连接到该独立网络的同一个单相的电压处。然而,同样也可以设想的是,这三个相中只有两个彼此偶合,由此这些耗电设备中可能只有一部分在紧急工作方式中被供电。
该网络监测装置16还监测该复合网络10的状态。如果检测到返回正常状态,则该逆变器20借助其逆变器开关装置22与本地网络29断开,这些相L2和L3与L1之间的连接借助于耦合开关装置23解开,相位输出端9与该中性导体N和接地之间的连接借助于中性导体开关装置21解开,并且使该本地网络29再次与该复合网络10连接。该逆变器20将其时钟方法再次转换到“正常工作方式”,该逆变器与该复合网络10同步并且再次输出一个三相的、电网兼容的功率。
图4示出作为另外的实施例的一个带有三个桥支路4、5、6的逆变器1,该逆变器适合于实施根据本发明的方法。该作为用于DC功率的缓冲器起作用的中间电路13在此分开地实施,即该中间电路包括至少两个串联连接的电容器。这些桥支路4、5、6分别包括两个串联连接的、分别带有反并联连接的二极管51、52的桥式开关器44、45,其中,这两个串联连接的桥式开关器44、45之间的连接点通过两个并联连接的串联连接部分别从一个中点开关器46、47和一个二极管53、54与该分开的中间电路13的中点55连接。这些开关器的安排也被称为BSNPC(双极开关中性点钳位)拓扑结构并且示出所谓的多级逆变器的一个变体(在此特别为“三级”),该变体具有特别好的转换效率。
在该与网络连接的工作方式中,即在闭合的切断开关器11的情况下,将一个三相的、电网兼容的电压馈送至该复合网络10中。在此,该控制器12的这些桥式开关器44、45和中点开关器46、47都以一种时钟方法受到控制,以便使该电源2的DC功率转换成一个三相的AC功率。
为了更换到一种紧急工作方式,在该实施方式中设置一个请求开关器61,借助该请求开关器该控制器12的使用者能够对所希望的紧急工作方式发出信号。该控制器12能够检测是否存在网络故障,原则上这也仅仅取决于该使用者选择是否切换到紧急工作方式。在切换前,无论如何要首先打开该切断开关器11,随后如下地转换该时钟方法,使得通过定时这些桥式开关器44、45、58、59在这些相位输出端7、8处提供一个单相的网络。这些相位输出端7、8借助紧急供电开关56、57切换到另一个接点31上。除了该请求开关器61之外,所有的开关过程都由该控制器12触发。
另一个接点31例如能够与该请求开关器61一起位于一个分离的、移动的、带有一个特殊插座的壳体中。如果该紧急工作方式是所希望的,则使用者能够将其选择的设备25与另一个接点31连接并且操纵该请求开关器61。然后,该电源2(例如自己私用的PV系统)的DC功率仅仅用于向所选的设备25供电。为了切换回与网络连接的工作方式,必须再次操纵该请求开关器61,该控制器12将该时钟方法再次转换到三相,打开这些紧急供电开关器56、57并且关闭该切断开关器11。
如果网络馈送是该设备的优选的操作方法,则在提供该紧急工作方式前能够设置检验该复合网络10的状态,并且该请求开关器61的操纵或这些紧急供电开关器56、57的功能针对此情况锁定,使得该复合网络10可正常工作。
在此描述的拓扑结构在该与网络连接的工作方式中以一种已知的三级时钟方法受到控制,即,相应的桥支路的桥式开关器44、45和中点开关器46、47能够将相应的相位输出端7与三个不同的电势连接。这些电势施加在该分开的中间电路的DC正极17、DC负极18以及该中点55处。在此,在紧急工作方式中转换到一种两级时钟方法。然后,只在该DC正极17与DC负极18之间借助这些桥式开关器44、45进行定时,这些中点开关器46、47能够保持打开。对于这些时钟方法和其转换的细节可以参考申请人的WO 2013/004585A1,其中该方法设置为用于电容器的短暂供电,这些电容器用于为控制功率半导体开关器提供能量。
以类似的方式,也可在另外的多级拓扑结构的情况下,在以一种多级时钟方法的与网络连接的工作方式与以一种两级时钟方法的紧急工作方式之间进行转换。
附图标记列表
1            逆变器
2            电源
4,5,6      桥支路
7,8,9      相位输出端
10           复合网络
11           切断开关器
12           控制器
13           中间电路
14           DC接口,DC正极
15           DC接口,DC负极
16           网络监测装置
20           带有开关装置的逆变器
21           中性导体开关装置
22           逆变器开关装置
23           耦合开关装置
25,26,27   耗电设备
28           接点
29           本地网络
30           接地电势
31           另一个接点
35           载波信号
36,36',36" 参考信号
37,38,39     PWM信号
40,40'        参考信号
41,42,43     PWM信号
44,45,58,59 桥式开关器
46,47         中点开关器
51,52,53,54 二极管
55             中点
56,57         紧急供电开关
61             请求开关器

Claims (13)

1.用于借助于逆变器(1)将电源(2)的DC功率转换成AC功率的方法,该逆变器包括三个分别带有一个相位输出端(7,8,9)的桥支路(4,5,6),其中,这些桥支路(4,5,6)在一种与网络连接的工作方式中如下地受到控制,使得该AC功率作为三相的、电网兼容的功率馈送至一个复合网络(10)中,
其特征在于,
如果该逆变器(1)与该复合网络(10)断开,通过这三个桥支路(4,5,6)中的两个的工作,将该AC功率作为在这三个相位输出端(7,8,9)中的两个处的单相的独立网络提供。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,在该与网络连接的工作方式中,这三个桥支路(4,5,6)以一种第一时钟方法受到控制并且在一种独立工作方式中,这三个桥支路(4,5,6)中的两个以一种第二时钟方法受到控制,其中该第一和该第二时钟方法是不同的。
3.根据权利要求2所述的方法,其中,在该独立工作方式中该单相的独立网络的这两个相位输出端(7,8)之间的峰值电压不同于在该与网络连接的工作方式中这两个相位输出端之间的峰值电压。
4.根据权利要求2所述的方法,其中,该第一时钟方法是一种N级时钟方法,其中N>2,并且该第二时钟方法是一种两级时钟方法。
5.根据权利要求2所述的方法,其中,在该独立工作方式中在耗电设备的同一接点处的该单相的AC功率的提供如在该与网络连接的工作方式中一样地进行。
6.根据权利要求2所述的方法,其中在该独立工作方式中,这两个用于提供该单相AC功率的相位输出端(7,8,9)切换到另一个接点(31)上。
7.根据权利要求5所述的方法,其中在该独立工作方式中,这些相位输出端(7,8,9)之一与接地电势(30)连接。
8.逆变器(1),尤其光伏逆变器,用于将一个电源(2)的DC功率转换成AC功率,包括三个分别带有一个相位输出端(7,8,9)的桥支路(4,5,6)和一个中间电路(13),该中间电路的电势相对于该接地电势(30)可偏移,其中,这些桥支路(4,5,6)在一种与网络连接的工作方式中如下地受到控制,使得该AC功率作为三相的、电网兼容的功率馈送至一个复合网络(10)中,
其特征在于,
如果该逆变器(1)与该复合网络(10)断开,该AC功率在一种独立工作方式中由这三个桥支路(4,5,6)中的两个作为单相的独立网络提供。
9.根据权利要求8所述的逆变器,其中,在该独立工作方式中该单相的独立网络的这两个相位输出端(7,8)之间的峰值电压不同于在该与网络连接的工作方式中这两个相位输出端(7,8)之间的峰压电值。
10.根据权利要求8所述的逆变器,其中,这些桥支路(4,5,6)由NPC、BSNPC、ANPC或FLC支路组成。
11.根据权利要求10所述的逆变器,其中,该AC功率在该独立工作方式中通过在这三个桥支路(4,5,6)的这两个的每一个中的各两个开关器的工作产生,在这两个桥支路处在该独立工作方式中提供该单相的AC功率。
12.根据权利要求8至11之一所述的逆变器,具有一个用于建立这三个桥支路(4,5,6)中的这两个与耗电设备的一个接点(28)之间的连接的开关装置(21,22,23),在这两个桥支路处在该独立工作方式中提供该单相的AC功率,其中,该接点(28)跟在该与网络连接的工作方式中的接点是同一个。
13.根据权利要求8至11之一所述的逆变器,具有用于建立这三个桥支路(4,5,6)中的这两个与耗电设备的另一个接点(31)之间的连接的紧急供电开关器(56,57),在这两个桥支路处在该独立工作方式中提供该单相的AC功率,其中,该另一个接点(31)在该与网络连接的工作方式中与其余的本地网络(29)断开。
CN201510129376.7A 2014-03-26 2015-03-24 一种三相逆变器的单相紧急工作方式以及相应的逆变器 Active CN104953879B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014104216.6A DE102014104216B3 (de) 2014-03-26 2014-03-26 Einphasiger Notbetrieb eines dreiphasigen Wechselrichters und entsprechender Wechselrichter
DE102014104216.6 2014-03-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104953879A true CN104953879A (zh) 2015-09-30
CN104953879B CN104953879B (zh) 2018-06-26

Family

ID=52706007

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510129376.7A Active CN104953879B (zh) 2014-03-26 2015-03-24 一种三相逆变器的单相紧急工作方式以及相应的逆变器

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9369062B2 (zh)
EP (1) EP2924839B1 (zh)
JP (1) JP6388845B2 (zh)
CN (1) CN104953879B (zh)
DE (1) DE102014104216B3 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108270366A (zh) * 2016-12-30 2018-07-10 艾思玛新能源技术(江苏)有限公司 一种基于三相中点箝位型逆变器的调制方法和装置
CN109275346A (zh) * 2016-06-03 2019-01-25 弗罗纽斯国际有限公司 逆变器和用于操作逆变器的方法
CN112564532A (zh) * 2020-12-16 2021-03-26 苏州绿控传动科技股份有限公司 基于电动汽车逆变器的单相逆变系统
CN116780926A (zh) * 2023-08-24 2023-09-19 深圳闻储创新科技有限公司 逆变器和逆变器控制方法

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013113000A1 (de) * 2013-11-25 2015-05-28 Sma Solar Technology Ag Verfahren zum Betreiben eines Wechselrichters und Wechselrichter mit einem Schalter zwischen einem Mittelpunkt eines Gleichspannungszwischenkreises und einem Anschluss für einen Nullleiter eines Wechselstromnetzes
JP2015228778A (ja) * 2014-06-03 2015-12-17 株式会社日立製作所 電力変換装置
US10050558B2 (en) * 2016-06-13 2018-08-14 Toyota Industries Electric Systems North America, Inc. Alternating current (AC) inverter and method of controlling the same
DE102017131042A1 (de) 2017-12-21 2019-06-27 Sma Solar Technology Ag Umrichter mit mindestens einem wandlermodul mit drei brückenzweigen, verfahren zum betreiben und verwendung eines solchen umrichters
CN110071521B (zh) * 2018-01-23 2021-09-03 台达电子企业管理(上海)有限公司 配电设备及配电方法
US11271406B2 (en) * 2018-01-24 2022-03-08 Bloom Energy Corporation Selective grounding of grid parallel inverter systems
CN110994968B (zh) 2019-11-22 2021-06-01 华为技术有限公司 一种预充电电路、逆变器以及发电系统
CN115315893A (zh) 2020-03-27 2022-11-08 弗罗纽斯国际有限公司 能够在单相运行和三相运行之间切换的逆变器
DE102020112723B4 (de) 2020-05-11 2021-11-25 Sma Solar Technology Ag Wechselrichter mit drei Brückenzweigen und Verfahren zum Betreiben eines derartigen Wechselrichters

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1416614A (zh) * 2000-03-08 2003-05-07 株式会社安川电机 Pwm周波变换器和电源失常检测电路
US20030165036A1 (en) * 2002-01-16 2003-09-04 Ballard Power Systems Corporation Anti-islanding device and method for grid connected inverters using random noise injection
US7427815B1 (en) * 2003-11-14 2008-09-23 General Electric Company Method, memory media and apparatus for detection of grid disconnect
CN104428988A (zh) * 2012-04-06 2015-03-18 恩宝微系统有限公司 具有多个直流电源的双向换能器

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19937410A1 (de) * 1999-08-07 2001-02-15 Elektro & Automatisierungstech Dreiphasiger Solarwechselrichter für Netz- und Inselbetrieb
JP2002223589A (ja) * 2001-01-25 2002-08-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd バッテリフォークリフト用モータコントローラ
US7088073B2 (en) * 2003-01-24 2006-08-08 Toshiba Internationl Corporation Inverter drive system
US7218089B2 (en) * 2003-07-11 2007-05-15 Tai-Jou Chen Method and apparatus for implementing same phase power supply scheme
DE102005008809A1 (de) * 2005-02-26 2006-10-12 Kostal Industrie Elektrik Gmbh Wechselrichter
WO2011139833A2 (en) * 2010-04-29 2011-11-10 Enphase Energy, Inc. Method and apparatus for distributed power generation
DE102011000394A1 (de) * 2011-01-28 2012-08-02 Sma Solar Technology Ag Lokale Energieversorgungsanlage
DE102011051548A1 (de) * 2011-07-04 2013-01-10 Sma Solar Technology Ag Betriebsverfahren für einen Wechselrichter und netzfehlertoleranter Wechselrichter
WO2013080877A1 (ja) * 2011-11-29 2013-06-06 三洋電機株式会社 系統連系装置
JP5755191B2 (ja) * 2012-07-17 2015-07-29 三菱電機株式会社 パワーコンディショナシステム

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1416614A (zh) * 2000-03-08 2003-05-07 株式会社安川电机 Pwm周波变换器和电源失常检测电路
US20030165036A1 (en) * 2002-01-16 2003-09-04 Ballard Power Systems Corporation Anti-islanding device and method for grid connected inverters using random noise injection
US7427815B1 (en) * 2003-11-14 2008-09-23 General Electric Company Method, memory media and apparatus for detection of grid disconnect
CN104428988A (zh) * 2012-04-06 2015-03-18 恩宝微系统有限公司 具有多个直流电源的双向换能器

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109275346A (zh) * 2016-06-03 2019-01-25 弗罗纽斯国际有限公司 逆变器和用于操作逆变器的方法
CN109275346B (zh) * 2016-06-03 2021-11-23 弗罗纽斯国际有限公司 逆变器和用于操作逆变器的方法
CN108270366A (zh) * 2016-12-30 2018-07-10 艾思玛新能源技术(江苏)有限公司 一种基于三相中点箝位型逆变器的调制方法和装置
CN112564532A (zh) * 2020-12-16 2021-03-26 苏州绿控传动科技股份有限公司 基于电动汽车逆变器的单相逆变系统
CN116780926A (zh) * 2023-08-24 2023-09-19 深圳闻储创新科技有限公司 逆变器和逆变器控制方法
CN116780926B (zh) * 2023-08-24 2023-12-05 深圳闻储创新科技有限公司 逆变器和逆变器控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2924839B1 (de) 2016-09-21
CN104953879B (zh) 2018-06-26
DE102014104216B3 (de) 2015-06-11
US20150280607A1 (en) 2015-10-01
US9369062B2 (en) 2016-06-14
JP2015188307A (ja) 2015-10-29
EP2924839A1 (de) 2015-09-30
JP6388845B2 (ja) 2018-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104953879A (zh) 一种三相逆变器的单相紧急工作方式以及相应的逆变器
US9899867B2 (en) DC power server for a DC microgrid
CN103299503B (zh) 将电力馈送到中间电压电力供应网中的光伏设备的操作方法
RU2663184C2 (ru) Двунаправленный преобразователь аккумуляторной батареи и уравнительное устройство для аккумулирования электроэнергии в системе электропитания
US9917443B2 (en) Photovoltaic system and method for operating a photovoltaic system for feeding electrical power into a medium-voltage network
CN104272573A (zh) 模块化的三相在线ups
US11342786B2 (en) 3-wire multiphase UPS with bypass
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
CN110588389A (zh) 电动汽车牵引电池充电和放电的充电装置和充电系统
CN105281355A (zh) 多级功率转换器
US10284115B2 (en) Inverter system
EP4000153A1 (en) Energy storage connected to a plurality of power busses
CN108141041A (zh) 输电装置和用于操作输电装置的方法
JP2017184607A (ja) 配電システム及び電力合成回路
EP3391498B1 (en) Power supply apparatus
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
CN108347056B (zh) 交直流混合微电网控制方法
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
EP4214814A1 (en) Multiple output energy storage
CN203660567U (zh) 光伏系统及用于光伏系统的逆变器
JP2016046828A (ja) 電力供給システム
KR20170045883A (ko) 전력 변환 장치, 전력 변환 시스템 및 전력 변환 방법

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant