CN107852109B - 用于运行逆变器的方法、逆变器以及光伏设备 - Google Patents

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Abstract

在一种用于运行逆变器(3)的方法中，所述逆变器的直流电压输入端(17)与PV发电机(2)的正极(PV+)和负极(PV‑)连接，通过监视单元(5)确定所述PV发电机(2)的正极和/或负极相对于地电位(12)的电位(UPV+，UPV‑)。基于之前确定的电位(UPV+，UPV‑)从存储在所述逆变器(3)的存储装置(8)中的一定数目的调制方法中选择用于控制所述逆变器(3)的功率开关的调制方法。使用所选择的调制方法来控制功率开关以便将直流输入电压转换成交流输出电压。此外，描述一种相应地设置的PV设备和一种逆变器，所述逆变器设置用于执行所述方法。

Description

用于运行逆变器的方法、逆变器以及光伏设备
技术领域
本发明涉及一种用于运行逆变器的方法、一种光伏设备以及一种逆变器，所述逆变器的直流电压输入端与光伏发电机的正极和负极连接，并且所述逆变器的交流电压输出端通过变压器与交流电网连接，所述逆变器设置用于实施所述方法。
背景技术
光伏发电机或简称PV发电机作为光伏设备(PV设备)的一部分用于将太阳能转换为电能。在此，PV发电机通常具有多个光伏模块(PV模块)，所述多个光伏模块又分别具有多个光伏电池(PV电池)。PV发电机通常耦合到逆变器上，所述逆变器将由PV发电机产生的直流电压(DC电压)转换成交流电压(AC电压)，以便将该交流电压馈入到公共电网或私人电网(所谓的孤岛电网)中。在此，为了进行电压提高，可以借助变压器将逆变器的输出电压提高到更高的电压上，以便例如可以直接将其馈入到中压电网或高压电网中。
取决于使用目的和所产生的电功率的水平地，这样的PV设备的结构差异很大。因此，由逆变器产生的交流电压例如不仅可能在其幅度、频率方面不同，而且可能在相数方面不同。通常将具有小的输出功率的逆变器构造成单相的，将输出高功率的这种逆变器构造成三相的。然而，视与所述逆变器连接的电网的构造而定地，也可以考虑其他的实施方案。
PV发电机的输出电压通常在500-1000V之间，其中，目前力求将该电压提高到1500V上。通过选择相对高的直流电压来降低在PV发电机与逆变器之间延伸的直流线路中的欧姆损耗。然而，由此也产生技术问题，例如在绝缘电压的大小方面并且与之相关地在PV设备的各个部件的负荷方面。这不仅涉及布置在直流侧的部件而且涉及布置在交流侧的部件、例如变压器或逆变器的半导体开关。
在PV设备中，其中，变压器布置在逆变器的交流电压输出端与交流电网之间，从PV发电机到变压器的设备部分起初是无电位的。通过尤其在PV发电机与逆变器之间延伸的直流线路的非无穷高的绝缘电阻决定地，在运行期间在正极和负极处调节关于地电位大致对称的电位。在PV发电机的输出端处的光伏电压例如为1000V的情况下，PV发电机的负极相对于地电位处于约为-500V的电位上，并且正极相对于地电位处于约为+500V的电位上。由结构型式决定地，在PV模块的某些类型情况下，PV模块或PV模块的部分相对于地电位的过高的负电位是不期望的，在其他类型情况下，PV模块或PV模块的部分相对于地电位的过高的正电位是不期望的。可以采取各种各样的措施来调节相对于地电位的电位。在此，例如区分PV发电机的极的直接的(硬)接地、所谓的PV+或PV-接地，或者间接的接地变型方案，在所述间接的接地变型方案中，基于PV发电机的极与地之间的(由系统决定的)阻抗或通过有针对性的引入阻抗而得出相对于地的电位。此外，也存在更复杂的设备，其允许有针对性的电位控制。大量的出版文献描述相应的设备，所述设备允许使PV发电机的极电位偏移。示例性地在此提及出版文献DE202006008936 U1、EP2136449 B1以及DE102010060463 B4。
在诸如B6拓扑的当今常用的逆变器拓扑中，使用半导体开关，例如MOSFET或IGBT。为了将直流电压转换成交流电压，借助合适的驱动电路来控制这些半导体开关。在此，通常谈及半导体开关的时钟控制(Taktung)。在此，可以应用完全不同的时钟控制方法，广泛使用的是所谓的脉宽调制方法(PWM方法)。例如J.Holtz所著的《Pulsewidth Modulation—aSurvey》(在IEEE PESC 92年版中，1992年，第11-18页)或Kazmierkowski M.P.(1994年)所著的《Review of Current Regulation Techniques for Three-Phase PWM Inverters》(IEEE工业电子会议“控制和仪器”的会议记录，第567-575页)提供对所述方法的深入了解。
在现有技术中，对适用于确定的逆变器或适用于确定的PV设备的PWM方法的选择通常基于以下事实：相应的方法尽可能减小谐波振荡(所谓的谐波)和/或对使通过开关损耗引起的损耗功率最小化作出贡献。哪种方法最终提供特别良好的结果此外还取决于逆变器拓扑。但也必须考虑其他部件、例如缓冲器及其与PWM方法的相互作用。
在已知的PWM调制方法中，尤其在所谓的对称方法与非连续的或非对称的方法之间进行区分。简言之，在非对称方法的情况下，对电桥的一些开关比其他开关更频繁地进行时钟控制。在B6式电桥的情况下，在一种调制方法中，与逆变器电桥的上部半导体开关(顶部)相比，例如对下部半电桥开关(底部)较不频繁地进行时钟控制。在另一方法中，所述关系相反。这样的方法例如在公开文献：M.Rajender Reddy所著的《Simple and NovelUnified Pulse Width Modulation Algorithm for Voltage Source Inverters in theEntire Modulation Range》(Acta Electrotechnica et Informatica，第13卷，第3期，2013年，第48-55页)中被描述，因此其内容完全是本公开内容的一部分。ShaoLiang An；LuLai；Xiangdong Sun；Yanru Zhong；Biying Ren；Qi Zhang所著的《Neutral pointvoltage-balanced control method based on discontinuous pulse width modulationfor a NPC 3-level inverter》(2015年第9届国际电力-ECCE Asia电子会议(ICPE-ECCEAsia)，2015年，第2820-2825页)公开了一种用于NPC太阳能逆变器的中间电路中的部分电压的对称化方法。
由US20140 376 293A1已知一种具有中间接地的光伏发电机的逆变器。
发明内容
按照本发明，提出了一种用于运行逆变器的方法，所述逆变器的直流电压输入端与PV发电机的正极和负极连接，所述逆变器的交流电压输出端通过变压器与交流电网连接，其中，所述方法具有以下步骤：
通过监视单元确定所述PV发电机的正极和/或负极相对于地电位的电位，
基于之前确定的电位从存储在所述逆变器的存储装置中的一定数目的调制方法中如此选择用于控制所述逆变器的功率开关的调制方法，使得PV设备的布置在交流侧的部件的电压负荷相对于地减小，
使用所选择的调制方法来控制所述功率开关以便将直流输入电压转换成交流输出电压。
按照本发明，还提出了一种PV设备，其具有PV发电机以及与所述PV发电机通过正极和负极连接的逆变器，其中，所述PV设备具有变压器并且通过所述变压器与交流电网连接，其中，所述PV设备具有监视单元，所述监视单元用于确定所述PV发电机的正极和/或负极相对于地电位的电位，其中，所述逆变器具有存储装置，所述存储装置用于存储用于执行至少两个不同的调制方法的信息，所述逆变器包括功率开关、用于控制所述功率开关以便将直流输入电压转换成交流输出电压的单元、控制装置、用于与所述监视单元进行通信并且用于基于所述正极和/或所述负极相对于所述地电位的之前确定的电位从存储在所述逆变器的存储装置中的调制方法选择用于控制所述逆变器的功率开关的调制方法的单元。
本发明的任务在于，说明一种用于运行逆变器的方法，所述方法通过用于控制逆变器的功率开关的调制方法的合适的选择来相对于地降低PV设备的尤其布置在交流侧的部件的电压负荷。以这种方式，可以减小例如变压器的低电压连接端上的绝缘的负荷。由此提高受负荷的部件的使用寿命。
该任务通过根据上述技术方案中的方法或PV设备来解决。优选的实施方式在下述说明中描述。
在根据本发明的用于运行逆变器——所述逆变器的直流电压输入端与PV发电机的正极和负极连接并且所述逆变器的交流电压输出端通过变压器与交流电网连接——的方法中，通过监视单元确定PV发电机的正极和/或负极相对于地电位的电位。基于该电位，从存储在逆变器的存储装置中的一定数目的调制方法中如此选择用于控制逆变器的功率开关的调制方法，使得PV设备的布置在交流侧的部件的电压负荷相对于地降低。将所选择的调制方法用于控制功率开关并且因此用于将直流输入电压转换成交流输出电压。
本发明基于以下认知：在具有变压器并且通过所述变压器与交流电网(AC电网)连接的PV设备中，通过用于控制逆变器的功率开关的调制方法的合适的选择，可以降低PV设备的尤其布置在交流侧的部件的负荷，其方式是，考虑将PV发电机的正极和/或负极相对于地电位的电位用作用于从自身已知的多个调制方法中进行选择的标准。在现有技术中，没有给出将PV发电机的或PV发电机的极的电位差用作选择合适的PWM方法的标准的启示。
在根据本发明的方法中，存储在逆变器的存储装置中的调制方法尤其包括称为DPWMMIN方法和/或称为DPWMMAX方法的调制方法。这些方法的细节例如可以从X.Yang所著的公开文献《Generalized Space Vector Pulse Width Modulation Technique forCascaded Multilevel Inverters》(International Journal of Control andAutomation，第7卷，第1期，2014年，第11-26页)得到，其内容因此完全是本公开内容的一部分。
在根据本发明的方法的一种实施方式中可以设置，将所述正极相对于地的电位的绝对值与所述负极相对于地的电位的绝对值进行比较。
在根据本发明的方法的另一优选的实施方式中，针对所述正极相对于地的电位的绝对值小于所述负极相对于地的电位的绝对值的情况，选择第一调制方法，针对所述正极相对于地的电位的绝对值大于所述负极相对于地的电位的绝对值的情况，选择第二调制方法。
在根据本发明的方法的一种实施方式中，所述第一调制方法是DPWMMAX调制方法，所述第二调制方法是DPWMMIN调制方法。
在使用DPWMMAX调制方法的情况下，在B6式电桥的情况下，如上面已经示例性提到的那样，与称为底部的下部半导体开关相比，对称为顶部的上部半导体开关在时间上平均较不频繁地进行时钟控制。相反地，在使用DPWMMIN调制方法的情况下，在B6式电桥的情况下，与称为顶部的上部半导体开关相比，对称为底部的下部半导体开关在时间上平均较不频繁地进行时钟控制。如果涉及未接地的系统，从而所提到的两个绝对值约等于零，则优选使用DPWMMIN调制方法。
在根据本发明的方法中可以设置，在逆变器与交流电网连接之前执行所述方法，和/或，每日多次地执行所述方法。此外可以设置，在逆变器与交流电网连接之前执行：通过监视单元确定所述PV发电机的正极和/或负极相对于所述地电位的电位并且基于所述之前确定的电位从存储在所述逆变器的存储装置中的一定数目的调制方法中选择用于控制所述逆变器的功率开关的调制方法。在根据本发明的方法的另一实施方式中，在逆变器与交流电网连接期间执行：通过监视单元确定所述PV发电机的正极和/或负极相对于所述地电位的电位并且基于所述之前确定的电位从存储在所述逆变器的存储装置中的一定数目的调制方法中选择用于控制所述逆变器的功率开关的调制方法。在此，也可以考虑，连续地执行所述方法。因此可以持续地监视正极和负极相对于地的电位的绝对值。如果在此得出，所述条件相对于在选择调制方法的情况下存在的条件已经如此改变，使得现在要选择另一调制方法，则选择更合适的调制方法。为了在不同调制方法之间的持续切换，可以设置，仅仅当两个时刻之间的时间差大于例如1分钟的最小时间间隔时，才在一个时刻将在一个较早的第一时刻选择的调制方法切换到另一调制方法。替代预给定最小时间间隔地，也可以进行在正极和负极相对于地的电位的绝对值的差的所需要的变化水平的阈值U阈方面的预给定。该阈值可以根据PV发电机的正极与负极之间的电压差来求取(例如作为其百分比)，或例如可以作为固定的值、例如50V来预给定。仅仅当在第二时刻正极和负极相对于地的电位的绝对值的差与在较早的第一时刻确定的差正负号不同并且仅仅当在两个时刻正极和负极相对于地的电位的绝对值的差的绝对值大于阈值(例如50V)时，即如果以下适用：
||(|UPV+|-|UPV-|)t＝t1|-|(|UPV+|-|UPV-|)t＝t2||＞U阈
才进行从在第一时刻选择的调制方法到另一调制方法的切换。
在本发明的另一实施方式中，PV设备具有PV发电机以及与PV发电机通过正极和负极连接的逆变器。PV设备具有变压器并且通过该变压器与交流电网连接，此外，该PV设备具有用于确定PV发电机的正极和/或负极相对于地电位的电位的监视单元。逆变器具有用于存储用于执行至少两个不同的调制方法的信息的存储装置并且包括功率开关以及用于控制所述功率开关以便将直流输入电压转换成交流输出电压的单元。此外，逆变器具有控制装置，所述控制装置包括用于与监视单元进行通信并且用于基于正极和/或负极相对地电位的之前确定的电位从存储在逆变器的存储装置中的调制方法中选择用于控制逆变器的功率开关的调制方法的单元。
根据本发明的逆变器具有功率开关以及用于控制所述功率开关以便将直流输入电压转换成交流输出电压的单元。逆变器具有用于存储用于执行两个不同的调制方法的信息的存储装置并且具有控制装置。所述控制装置包括用于与监视单元进行通信并且用于基于正极和/或负极相对地电位的之前确定的电位从存储在逆变器的存储装置中的调制方法中选择用于监视逆变器的功率开关的调制方法的单元。
附图说明
以下借助附图示出本发明，其中，
图1示出根据本发明的PV设备；
图2示出B6式电桥的简化示图；
图3示出根据本发明的方法的一种优选的实施方式的流程图；
图4a示出对于不同调制方法在负极接地的情况下相对于地的一相电压变化过程；
图4b示出对于不同调制方法在PV发电机的正极接地的情况下相对于地的一相电压变化过程；
图5示出用于表明选择调制方法的条件的图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的PV设备1的示意图。PV发电机2的正极PV+和负极PV-通过直流电压线路15、16与逆变器3的直流电压输入端17连接。为更清楚起见，省略逆变器3和直流电压中间电路的构型的细节、例如中间电路电容、保险元件等。在当前情况下，PV发电机2的负极PV-与地电位12连接。
此外，图1示出用于确定正极和负极相对于地12的电位(UPV+，UPV-)的监视单元5。与此不同地也可以考虑变型方案，在所述变型方案中，仅仅确定电位UPV+或UPV-中的一个。通过了解另一参量、例如中间电路电压UPV、即直流电压线路15、16之间的电压可以确定未直接求取的电位。
监视单元5具有用于至少与逆变器3的控制装置4进行通信的单元6。在此，该单元6如何实施用于通信的方式是不重要的。因此，不仅可以使用有线的方法而且可以使用无线的方法来传递信息。此外，对于本发明不重要的是，是否基于电信号、电磁信号或其他信号进行传输。
控制装置4在其侧具有相应的用于与监视单元5进行通信的单元7。在此，存储装置8——其在所示出的实施方式中是控制装置4的一部分——用于存储用于实施至少两个不同的调制方法的所有必要的信息或所有必要的参数。此外，控制装置包括用于控制逆变器3的功率开关的单元9。
逆变器3的交流电压输出端18通过交流侧的隔离元件13(Trennorgane)以及变压器10与交流电网11连接。在图1中，逆变器在交流侧实施为三相的并且具有交流侧的滤波器14。在此，也再次为更清楚起见而省略其他细节并且仅仅绘出对于理解本发明必要的部件。
图2示出所谓的B6式电桥的高度简化示图，该电桥例如可以应用在图1示出的三相逆变器3中。在此，上部半导体开关用顶部表示，下部半导体开关用底部表示。
图3示出根据本发明的方法的一种优选的实施方式的流程图。在步骤S1中，在时刻t1首先借助监视单元5确定PV发电机2的正极和/或负极相对于地电位12的电位(UPV+，UPV-)。在步骤S2中，借助用于进行通信的单元6、7来传输这些值给控制装置4。在那，在步骤S3中，分析处理这些测量值。为此，将PV发电机2的正极和负极相对于地电位12的电位(UPV+，UPV-)相互比较。如果比较得出，正极PV+相对于地的电位的绝对值(∣UPV+∣)小于负极PV-相对于地的电位的绝对值(∣UPV-∣)，则选择所谓的DPWMMAX调制方法。如果在相反的情况中，正极PV+相对于地的电位的绝对值(∣UPV+∣)大于负极PV-相对于地的电位的绝对值(∣UPV-∣)，则选择DPWMMIN调制方法。在一种替代的实施方式中，在监视单元5内以上述方式分析处理电位。
相应于步骤S3中的分析处理的结果地，在步骤4中，用于控制功率开关的单元9生成相应于所选择的调制方法的开关脉冲，以便根据所选择的调制方法对逆变器电桥的顶部的半导体开关和底部的半导体开关进行时钟控制。
在步骤S5中，在时刻t2通过监视单元5重新确定电位UPV+和UPV-并且进行测量值的类似于步骤S3的分析处理。该过程可以准连续地进行，从而连续地检测并且分析处理相应的测量值，或者可以将固定的时间、时间间隔或其他结果、例如中间电路电压UPV在快速下降之后的重新上升作为重新确定和分析处理电位UPV+、UPV-的时机。然而，仅仅当在当前时刻t2上述电位的绝对值的差∣UPV+∣-∣UPV-∣与在选择当前使用的调制方法的时刻t1时的正负号不同并且在时间t1、t2正极和负极相对于地的电位的绝对值的差的相应的绝对值大于阈值时，才切换到所提出的方法的步骤1。如果不是这种情况，则保留原始的调制方法。
在图4a和4b中，针对两种不同的调制方法示例性地示出在具有1000V的中间电路电压UPV的PV发电机2的负极或正极(PV-，PV+)接地的情况下，在逆变器3的输出端处的一相电压相对于地的时间变化过程。
在相应的图中，非常清楚地示出调制方法对逆变器3的输出电压相对于地电位0的位置的不同的影响。首先考虑如下布置：其中，PV发电机的负极接地。在图4a中，在这样的系统中在使用DPWMMIN调制方法的情况下，调节相对于地的最大为970V的电压，相反地，在使用DPWMMAX调制方法的情况下，该最大值处于1330V。在这种情况下，即在使用DPWMMIN时使交流侧的部件较小受负荷。相反的情况在图4b中在正极接地的情况下出现。在此，该电压相对于地的最大绝对值在使用DPWMMIN调制方法的情况下为1330V，在使用DPWMMAX调制方法的情况下为970V。在这种情况下，现在更有利的是，使用DPWMMAX调制方法来保护之前提及的部件。
在图5中，负极PV-相对于地的电位的绝对值(∣UPV-∣)作为PV发电机的正极PV+相对于地电位的电位与负极PV-相对于地电位的电位之间的差(UPV+-UPV-)的函数示出。对于以下情况得到直线G1：PV发电机的正极和负极均不接地。在这种对称的情况下，应该有
Figure GDA0002289001580000091
即对于所有入射条件，“工作点”均位于这些直线上。
在所谓的PV+接地的情况下，在该图内得出具有斜率为1的直线(在图中未示出)。因此，该直线总是位于对称情况下的直线G1上方，从而应该选择DPWMMAX调制方法。相反地，在所谓的PV-接地的情况下，具有斜率为0的直线G4沿着横坐标延伸。在这种情况下，则应该选择DPWMMIN调制方法。
除了这些关于接地关系静态的情况，还存在如下技术重要相关的情况：其中，将PV发电机的一极例如通过预给定一个外部的电位保持在不等于地电位的固定电压值上，或者将PV发电机的一极相对于地的电位限制在最大值上。在这样的情况下，例如可以在改变入射条件的情况下将工作点从一个区域——在该区域中可以以有利的方式使用一种调制方法——移动到另一区域中，在所述另一区域中应使用另一调制方法。在这样的情况下，即在运行逆变器3期间在不同的——在示出的情况下在两种不同的——调制方法之间进行切换。为了避免在过渡区域中在调制方法之间多次切换，或者如在更前面已经描述的那样预给定最小时间间隔Δtmin，而可以不重新切换调制方法，或者如在图5中通过两个以虚线示出的直线G2、G3之间的双阴影区域表明的那样，限定一个区域，在该区域内保留现有的调制方法。如果例如工作点如此变化，使得负极PV-相对于地的电位的绝对值∣UPV-∣变得更大并且工作点从实线直线G1的下方区域中切换到其上方区域中，则首先保留调制方法(在此DPWMMIN)。仅仅在超出上面以虚线示出的直线G2时才进行调制方法的切换，在此例如切换到DPWMMAX调制方法。如果负极相对于地的相应的电位的绝对值∣UPV-∣又减小，则仅仅当当前的工作点低于下面的虚线直线G3时，才切换到DPWMMIN调制方法。
附图标记列表
1 光伏设备/PV设备
2 PV发电机
3 逆变器
4 控制装置
5 监视单元
6 用于通信的单元
7 用于通信的单元
8 存储装置
9 用于控制的单元
10 变压器
11 交流电网
12 地电位
13 交流侧的隔离元件
14 交流侧的滤波器
15 直流电压线路
16 直流电压线路
17 直流电压输入端
18 交流电压输出端
PV+ PV发电机的正极
PV- PV发电机的负极
UPV+ PV发电机的正极相对于地电位的电位
UPV- PV发电机的负极相对于地电位的电位
UPV 中间电路电压
顶部 上部半导体开关
底部 下部半导体开关
t1，t2 时刻
U阈 阈值
G1 直线
G2 直线
G3 直线
G4 直线

Claims (11)

1.一种用于运行逆变器(3)的方法，所述逆变器的直流电压输入端(17)与PV发电机(2)的正极(PV+)和负极(PV-)连接，所述逆变器的交流电压输出端(18)通过变压器(10)与交流电网(11)连接，
其中，所述方法具有以下步骤：
通过监视单元(5)确定所述PV发电机(2)的正极和/或负极相对于地电位(12)的电位(UPV+，UPV-)，
基于之前确定的电位(UPV+，UPV-)从存储在所述逆变器(3)的存储装置(8)中的一定数目的调制方法中如此选择用于控制所述逆变器(3)的功率开关的调制方法，使得PV设备的布置在交流侧的部件的电压负荷相对于地减小，
使用所选择的调制方法来控制所述功率开关以便将直流输入电压转换成交流输出电压。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述正极相对于地电位的电位的绝对值(∣UPV+∣)与所述负极相对于地电位的电位的绝对值(∣UPV-∣)进行比较。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，针对所述正极相对于地电位的电位的绝对值(∣UPV+∣)小于所述负极相对于地电位的电位的绝对值(∣UPV-∣)的情况，选择第一调制方法，针对所述正极相对于地电位的电位的绝对值(∣UPV+∣)大于所述负极相对于地电位的电位的绝对值(∣UPV-∣)的情况，选择第二调制方法。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述第一调制方法是DPWMMAX调制方法，所述第二调制方法是DPWMMIN调制方法。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在所述逆变器(3)与所述交流电网(11)连接之前执行：通过监视单元(5)确定所述PV发电机(2)的正极和/或负极相对于所述地电位(12)的电位(UPV+，UPV-)并且基于所述之前确定的电位(UPV+，UPV-)从存储在所述逆变器(3)的存储装置(8)中的一定数目的调制方法中选择用于控制所述逆变器(3)的功率开关的调制方法。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在所述逆变器(3)与所述交流电网(11)连接期间执行：通过监视单元(5)确定所述PV发电机(2)的正极和/或负极相对于所述地电位(12)的电位(UPV+，UPV-)并且基于所述之前确定的电位(UPV+，UPV-)从存储在所述逆变器(3)的存储装置(8)中的一定数目的调制方法中选择用于控制所述逆变器(3)的功率开关的调制方法。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，每日多次地执行所述方法。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，仅仅当t1与t2之间的差大于最小时间间隔Δtmin时，才在时刻t2进行从较早的第一时刻t1选择的调制方法到另一调制方法的切换。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，仅仅当在一第二时刻t2所述正极和所述负极相对于地电位的电位的绝对值的差(∣UPV+∣-∣UPV-)∣)与在较早的第一时刻t1确定的差的正负号不同并且在所述时刻t1与t2所述正极与所述负极相对于地电位的电位的绝对值的差的绝对值大于阈值(U阈)时，才进行从在所述第一时刻t1选择的调制方法到另一调制方法的切换。
10.一种PV设备(1)，其具有PV发电机(2)以及与所述PV发电机(2)通过正极(PV+)和负极(PV-)连接的逆变器(3)，
其中，所述PV设备(1)具有变压器(10)并且通过所述变压器与交流电网(11)连接，
其中，所述PV设备(1)具有监视单元(5)，所述监视单元用于确定所述PV发电机(2)的正极和/或负极相对于地电位(12)的电位(UPV+，UPV-)，
其中，所述逆变器(3)具有存储装置(8)，所述存储装置用于存储用于执行至少两个不同的调制方法的信息，
所述逆变器包括功率开关、用于控制所述功率开关以便将直流输入电压转换成交流输出电压的单元(9)、控制装置(4)、用于与所述监视单元(5)进行通信并且用于基于所述正极和/或所述负极相对于所述地电位(12)的之前确定的电位(UPV+，UPV-)从存储在所述逆变器(3)的存储装置(8)中的调制方法选择用于控制所述逆变器(3)的功率开关的调制方法的单元(7)。
11.一种逆变器(3)，其设置用于执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9635094B2 (en) 2012-10-15 2017-04-25 International Business Machines Corporation Capturing and replaying application sessions using resource files
CN109546661B (zh) * 2018-12-07 2022-05-24 中国矿业大学 一种基于混合调制的高效t型三电平apf调制方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011051954A1 (de) * 2011-07-19 2013-01-24 Refusol Gmbh Photovoltaikanlage mit Vorspannung am Wechselrichter
CN203071827U (zh) * 2012-05-14 2013-07-17 Abb公司 用于太阳能电池组件和太阳能电站的逆变器
CN203481786U (zh) * 2013-05-16 2014-03-12 艾思玛太阳能技术股份公司 太阳能发电机的电路装置
CN203800613U (zh) * 2012-08-03 2014-08-27 艾思玛太阳能技术股份公司 带干线电压隔离检测的逆变器和能源生成装置
CN104065285A (zh) * 2014-03-31 2014-09-24 华为技术有限公司 并网逆变系统

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001275259A (ja) * 2000-03-29 2001-10-05 Canon Inc 系統連系インバータおよび分散形発電システム
JP4463963B2 (ja) * 2000-09-29 2010-05-19 キヤノン株式会社 系統連系装置
DE202006008936U1 (de) * 2006-06-07 2006-08-17 Sma Technologie Ag Schaltung zur Erhöhung der Lebensdauer von PV-Generatoren
US8018748B2 (en) * 2007-11-14 2011-09-13 General Electric Company Method and system to convert direct current (DC) to alternating current (AC) using a photovoltaic inverter
DE502008000362D1 (de) * 2008-06-19 2010-03-25 Sma Solar Technology Ag Solarkraftwerk
DK176983B1 (en) * 2008-11-07 2010-09-20 Danfoss Solar Inverters As Photovoltaic power plant
ES2696985T3 (es) * 2010-04-07 2019-01-21 Sma Solar Technology Ag Método para gestionar un inversor
US10778005B2 (en) * 2010-09-27 2020-09-15 Sma Solar Technology Ag Photovoltaic power plant
DE102010060463B4 (de) * 2010-11-09 2013-04-25 Sma Solar Technology Ag Schaltungsanordnung zur Potentialeinstellung eines Photovoltaikgenerators und Photovoltaikanlage
JP5734010B2 (ja) * 2011-02-10 2015-06-10 シャープ株式会社 電力変換装置およびその制御方法
US8422249B2 (en) * 2011-08-25 2013-04-16 Direct Grid Technologies, LLC Apparatus for a microinverter particularly suited for use in solar power installations
US9209626B2 (en) * 2013-06-25 2015-12-08 Renewable Power Conversion, Inc. Parallelable three-phase photovoltaic power converter

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011051954A1 (de) * 2011-07-19 2013-01-24 Refusol Gmbh Photovoltaikanlage mit Vorspannung am Wechselrichter
CN203071827U (zh) * 2012-05-14 2013-07-17 Abb公司 用于太阳能电池组件和太阳能电站的逆变器
CN203800613U (zh) * 2012-08-03 2014-08-27 艾思玛太阳能技术股份公司 带干线电压隔离检测的逆变器和能源生成装置
CN203481786U (zh) * 2013-05-16 2014-03-12 艾思玛太阳能技术股份公司 太阳能发电机的电路装置
CN104065285A (zh) * 2014-03-31 2014-09-24 华为技术有限公司 并网逆变系统

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