DE102011083330A1 - Inverter arrangement for photovoltaic system, has transformer provided with windings corresponding to number of inverters, and phase-shifted from each other by specific degree - Google Patents
Inverter arrangement for photovoltaic system, has transformer provided with windings corresponding to number of inverters, and phase-shifted from each other by specific degree Download PDFInfo
- Publication number
- DE102011083330A1 DE102011083330A1 DE201110083330 DE102011083330A DE102011083330A1 DE 102011083330 A1 DE102011083330 A1 DE 102011083330A1 DE 201110083330 DE201110083330 DE 201110083330 DE 102011083330 A DE102011083330 A DE 102011083330A DE 102011083330 A1 DE102011083330 A1 DE 102011083330A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- inverters
- inverter arrangement
- inverter
- phase
- arrangement according
- 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.)
- Ceased
Links
Images
Classifications
-
- 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
- H02M7/48—Conversion 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
- H02M7/497—Conversion 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 sinusoidal output voltages being obtained by combination of several voltages being out of phase
-
- 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
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen dreiphasigen Wechselrichter zum Einsatz in der Photovoltaik, insbesondere mit einer Leistung von mehr als 100 kVA The invention relates to a three-phase inverter for use in photovoltaics, in particular with a power of more than 100 kVA
Maßgeblich für Wechselrichter großer Leistung für die Photovoltaik (PV) sind ein hoher Wirkungsgrad, eine ausreichende Zuverlässigkeit, ein geringer Oberschwingungsanteil am AC-Netz sowie die Fähigkeit zur Blindleistungsabgabe und -aufnahme zum Zwecke der Netzspannungsregelung. For large photovoltaic (PV) inverters, high efficiency, sufficient reliability, low harmonic content in the AC grid, as well as the ability to output and pick up reactive power for grid voltage control purposes are crucial factors.
Derzeit werden PV-Wechselrichter für größere Leistungen im Bereich von mehr als 100 kVA meist basierend auf den bekannten Zwei-Level oder Drei-Level Voltage Source Convertern mit AFE-Funktionalität aufgebaut, wobei häufig mehrere Geräte gemeinsam in einem Container untergebracht sind und ein Gerät als Master und die anderen Geräte als Slave arbeiten. Obligatorisch ist weiterhin mindestens ein Transformator für den Anschluss an das Netz, meist das Mittelspannungsnetz. Der Transformator hat hierbei folgende Aufgaben:
- – Spannungsanpassung: Transformation der Ausgangs-Wechselspannung des Wechselrichters auf das Spannungsniveau des Mittelspannungsnetzes
- – Beitrag zur Glättung der AC-Ströme, EMV-Filterung
- – Galvanische Trennung der PV-Anlage vom Netz und damit Vermeidung von höherfrequenten Ableitströmen hervorgerufen durch die Gleichtaktspannung des Wechselrichters am DC-Eingang
- - Voltage adaptation: transformation of the AC output voltage of the inverter to the voltage level of the medium-voltage network
- - Contribution to the smoothing of AC currents, EMC filtering
- - Galvanic isolation of the PV system from the grid and thus avoidance of higher-frequency leakage currents caused by the common-mode voltage of the inverter at the DC input
Nachteilig an dieser Lösung ist
- – Die im Zwei oder Drei-Level Voltage Source Convertern verbauten Elektrolytkondensatoren sind teuer, benötigen einen beträchtlichen Bauraum und sind unzuverlässig
- – Der im AFE-Betrieb pulsende Wechselrichter (typische Frequenz von einigen wenigen kHz) erzeugt beträchtliche Schaltverluste in den IGBTs, was zu Lasten des Wirkungsgrades geht
- – Die DC-Spannung ist ohne weitere Maßnahmen auf max. 820 V beschränkt (typische Spannung: 750 V), wenn man von IGBTs mit einer Spitzensperrspannung von 1200 V ausgeht
- - The electrolytic capacitors installed in the two or three-level voltage source converters are expensive, require considerable space and are unreliable
- - The inverter pulsing in AFE mode (typical frequency of a few kHz) generates considerable switching losses in the IGBTs, which at the expense of efficiency
- - The DC voltage is set to max. 820 V limited (typical voltage: 750 V) when starting from IGBTs with a peak reverse voltage of 1200V
Ebenfalls bekannt, beispielsweise aus der
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Wechselrichteranordnung anzugeben, die insbesondere oberschwingungsarm arbeitet. It is an object of the present invention to provide an improved inverter arrangement, which operates in particular oberschwingungsarm.
Diese Aufgabe wird durch eine Wechselrichteranordnung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen der Wechselrichteranordnung. This object is achieved by an inverter arrangement having the features of claim 1. The subclaims relate to advantageous embodiments of the inverter arrangement.
Die erfindungsgemäße Wechselrichteranordnung für die Photovoltaik zur Wandlung einer von Photovoltaik-Moduln kommenden Gleichspannung in eine dreiphasige Wechselspannung weist eine Mehrzahl von Wechselrichtern auf Basis der F3E-Topologie auf. Weiterhin weist die Wechselrichteranordnung einen mit den Wechselrichtern verbundenen Transformator auf, wobei der Transformator auf der Seite der Wechselrichter eine der Anzahl von Wechselrichtern entsprechende Zahl von um einen Phasenversatz zueinander verschränkten Wicklungen aufweist. Zweckmäßig ist es, wenn der Phasenversatz 60° geteilt durch die Anzahl der Wechselrichter ist. Beispielsweise kann in einer Ausführungsvariante die Wechselrichteranordnung genau vier Wechselrichter aufweisen und der Phasenversatz beträgt 15°. Zweckmäßig ist die Wechselrichteranordnung derart ausgestaltet, dass die Wechselrichter elektrisch um den Phasenversatz zueinander versetzt angesteuert werden. The inventive inverter arrangement for the photovoltaic for converting a coming from photovoltaic modules DC voltage in a three-phase AC voltage has a plurality of inverters based on the F3E topology. Furthermore, the inverter arrangement has a transformer connected to the inverters, the transformer on the side of the inverters having a number of inverters corresponding number of mutually entangled by a phase offset windings. It is expedient if the phase offset is 60 ° divided by the number of inverters. For example, in one embodiment variant, the inverter arrangement may have exactly four inverters and the phase offset is 15 °. Suitably, the inverter arrangement is configured such that the inverters are electrically offset by the phase offset offset from each other.
Wechselrichter der F3E-Topologie weisen durch die netzfrequente Ansteuerung der Schalter, beispielsweise IGBTs, bei der jeder der Schalter für 120° el. stromführend ist, sehr geringe Schaltverluste auf, allerdings durch die 120°-Blockform des Stroms bei hohem Oberschwingungsanteil. Für die Erfindung wurde erkannt, dass durch eine elektrisch versetzte Ansteuerung der Mehrzahl von Wechselrichtern und entsprechende Gestaltung des Transformators eine geeignete Überlagerung der Ströme und dadurch eine Reduktion des Oberschwingungsanteils erreichbar sind. Inverters of the F3E topology have very low switching losses due to the mains-frequency control of the switches, for example IGBTs, in which each of the switches is energized for 120 ° el., But due to the 120 ° block shape of the current with a high harmonic content. For the invention it has been recognized that by an electrically offset control of the plurality of inverters and corresponding design of the transformer a suitable superposition of the currents and thereby a reduction of the harmonic component can be achieved.
Damit ist eine Architektur für die Wechselrichteranordnung gegeben, die gleichzeitig oberschwingungsarm arbeitet, dabei aber einfach und preisgünstig aufgebaut ist und einen hohen Wirkungsgrad aufweist. Der Bauvorteil wird insbesondere dadurch erreicht, dass die Wechselrichter der F3E-Topologie einen vgl. kleinen Zwischenkreiskondensator aufweisen und AC-seitig zweckmäßig keine Speicherdrosseln vorgesehen sind. This is an architecture for the inverter assembly is given, which works at the same time oberschwingungsarm, but it is simple and inexpensive and has a high efficiency. The construction advantage is achieved in particular by the fact that the inverters of the F3E topology have a cf. have small DC link capacitor and AC side expediently no storage chokes are provided.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist wenigstens einem Teil der Wechselrichter, insbesondere allen Wechselrichtern, ein nichtisolierender DC/DC-Wandler vorgeschaltet. Der DC/DC-Wandler ist bevorzugt ausgestaltet, ein MPP-Tracking vorzunehmen. Weiterhin kann der DC/DC-Wandler alternativ oder zusätzlich ausgestaltet sein, eine Erhöhung der Leerlaufspannung zur dem Wechselrichter abgewandten Seite vorzunehmen. Der DC/DC-Wandler ist vorteilhaft ausgestaltet zur Steuerung des Leistungsflusses zum F3E-Frontend. In an advantageous embodiment, at least one part of the inverters, in particular all inverters, is preceded by a non-insulating DC / DC converter. The DC / DC converter is preferably designed to perform an MPP tracking. Furthermore, the DC / DC converter may alternatively or additionally be designed to increase the open-circuit voltage to the side facing away from the inverter. The DC / DC converter is advantageously designed to control the power flow to the F3E frontend.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist parallel zu wenigstens einem Teil der Wechselrichter am netzseitigen AC-Ausgang eine für Blindleistungsabgabe oder -aufnahme geeignete Vorrichtung wie z B. eine sog. Static Synchronous Compensator STATCOM vorgesehen. Damit wird vorteilhaft erreicht, dass die Wechselrichteranordnung insgesamt in der Lage ist, induktive Blindleistung in das Netz einzuspeisen oder vom Netz aufzunehmen, was eine Forderung in den Anschlussbedingungen für PV-Wechselrichter sein kann. Für den Anschluss der STATCOM kann eine weitere Wicklung auf dem Transformator vorgesehen sein. In a further advantageous embodiment, parallel to at least one part of the inverters, a device suitable for reactive power output or reception, such as a so-called static synchronous compensator STATCOM, is provided at the line-side AC output. This advantageously achieves that the inverter arrangement as a whole is able to feed inductive reactive power into the grid or to receive it from the grid, which may be a requirement in the connection conditions for PV inverters. For the connection of the STATCOM, another winding can be provided on the transformer.
Ein bevorzugtes, jedoch keinesfalls einschränkendes Ausführungsbeispiel für die Erfindung wird nunmehr anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert. Dabei sind die Merkmale schematisiert dargestellt. Es zeigen A preferred, but by no means limiting embodiment of the invention will now be explained in more detail with reference to the figures of the drawing. The features are shown schematically. Show it
Die DC/DC-Wandler
Ausgangsseitig sind die F3E-Wechselrichter
Die elektrisch versetzte Ansteuerung der F3E-Wechselrichter
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102006016502 A1 [0005] DE 102006016502 A1 [0005]
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201110083330 DE102011083330A1 (en) | 2011-09-23 | 2011-09-23 | Inverter arrangement for photovoltaic system, has transformer provided with windings corresponding to number of inverters, and phase-shifted from each other by specific degree |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201110083330 DE102011083330A1 (en) | 2011-09-23 | 2011-09-23 | Inverter arrangement for photovoltaic system, has transformer provided with windings corresponding to number of inverters, and phase-shifted from each other by specific degree |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102011083330A1 true DE102011083330A1 (en) | 2013-03-28 |
Family
ID=47827667
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE201110083330 Ceased DE102011083330A1 (en) | 2011-09-23 | 2011-09-23 | Inverter arrangement for photovoltaic system, has transformer provided with windings corresponding to number of inverters, and phase-shifted from each other by specific degree |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102011083330A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107979299A (en) * | 2017-11-24 | 2018-05-01 | 胡炎申 | A kind of three-phase current source inventer |
RU2707084C1 (en) * | 2018-12-06 | 2019-11-22 | Дмитрий Валерьевич Хачатуров | Electric power distribution and conversion device |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006016502A1 (en) | 2006-04-07 | 2007-10-18 | Siemens Ag | inverter |
-
2011
- 2011-09-23 DE DE201110083330 patent/DE102011083330A1/en not_active Ceased
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006016502A1 (en) | 2006-04-07 | 2007-10-18 | Siemens Ag | inverter |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107979299A (en) * | 2017-11-24 | 2018-05-01 | 胡炎申 | A kind of three-phase current source inventer |
RU2707084C1 (en) * | 2018-12-06 | 2019-11-22 | Дмитрий Валерьевич Хачатуров | Electric power distribution and conversion device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1311058B1 (en) | Frequency power converter | |
EP2051357B1 (en) | Inverter, in particular for solar panel assemblies | |
DE202010000284U1 (en) | Five-point inverter | |
EP2107672A1 (en) | Three-phase inverter without connection between the neutral conductor of the grid and the mid-point of the intermediate circuit | |
DE102009029387A1 (en) | DC-AC inverter arrangement, in particular solar cell inverter | |
EP2515424A2 (en) | Direct current converter | |
DE202010007960U1 (en) | DC / AC converter | |
EP1876696A2 (en) | Converter switching assembly for a high voltage direct current connection | |
DE102008032813A1 (en) | Grid connection of solar cells | |
DE102007030577A1 (en) | Inverter for feeding electrical energy into a power supply network | |
EP2451065B1 (en) | Inverter circuitry comprising a buck converter | |
WO2019015920A1 (en) | Galvanically coupled electrical converter | |
EP3361617A1 (en) | Rectifier circuit for an electrolysis plant | |
DE102011018357B4 (en) | DC-DC converter | |
EP2845303B1 (en) | Power converter and operating method for converting voltages | |
WO2014206704A1 (en) | Converter assembly having multi-step converters connected in parallel and method for controlling said multi-step converters | |
DE102011075576A1 (en) | Converter arrangement | |
EP2421135B1 (en) | Transformerless inverter with step-down-converter | |
CH700030B1 (en) | Inverter-circuit arrangement for use in inverter system to couple photovoltaic- and fuel cell systems, has step-up converter circuit connected to intermediate circuit and direct current voltage side at input- and output sides, respectively | |
DE102011083330A1 (en) | Inverter arrangement for photovoltaic system, has transformer provided with windings corresponding to number of inverters, and phase-shifted from each other by specific degree | |
DE102010060687A1 (en) | Power electronic converter stage | |
DE102008050765A1 (en) | Inverter arrangement for feeding photovoltaic energy into a public grid | |
EP2856625B1 (en) | Voltage supply for an inverter | |
DE102011081111A1 (en) | Inverter assembly | |
WO2019121251A1 (en) | Converter comprising at least one converter module with three bridge branches, operating method, and use of such a converter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |
Effective date: 20140103 |