DE102013007766A1 - Method and circuit device for switching a building network from a public network to a battery network and vice versa - Google Patents
Method and circuit device for switching a building network from a public network to a battery network and vice versa Download PDFInfo
- Publication number
- DE102013007766A1 DE102013007766A1 DE102013007766.4A DE102013007766A DE102013007766A1 DE 102013007766 A1 DE102013007766 A1 DE 102013007766A1 DE 102013007766 A DE102013007766 A DE 102013007766A DE 102013007766 A1 DE102013007766 A1 DE 102013007766A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- network
- line
- building
- battery
- public network
- 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
Links
Images
Classifications
-
- 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
- H02J3/40—Synchronising a generator for connection to a network or to another generator
- H02J3/42—Synchronising a generator for connection to a network or to another generator with automatic parallel connection when synchronisation is achieved
-
- 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
- H02J3/007—Arrangements for selectively connecting the load or loads to one or several among a plurality of power lines or power sources
-
- 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
- H02J3/04—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for connecting networks of the same frequency but supplied from different sources
- H02J3/08—Synchronising of networks
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsvorrichtung zum Umschalten eines Gebäudenetzes (2) von einem einen 3-phasigen Wechselstrom liefernden öffentlichen Netz (3) auf ein einen Wechselstrom lieferndes Batterienetz (4; 4') sowie zum Umschalten des Gebäudenetzes (2) von dem Batterienetz (4; 4') auf das öffentliche Netz (3), wobei das Batterienetz (4; 4') über einen Wechselrichter (6; 6') mit einem lokalen Energiespeicher (5) verbindbar ist und der Wechselrichter (6; 6') eine Synchronisationseinrichtung umfasst. Um zu erreichen, dass der Zeitraum, während dessen das Gebäudenetz (2) bei dem Umschaltvorgang von dem öffentlichen Netz (3) auf das Batterienetz (4; 4') und umgekehrt ohne Energieversorgung bleibt, kleiner als bei bekannten Verfahren ist, schlägt die Erfindung vor, zunächst bei mit dem Gebäudenetz (2) verbundenen öffentlichen Netz (3) eine Phasensynchronisierung des von dem Batterienetz (4; 4') erzeugten Wechselstromes in Bezug auf die Phase des öffentlichen Netzes (3) vorzunehmen, dann das phasensynchronisierte Batterienetz (4; 4') parallel zu dem öffentlichen Netz (3) mit dem Gebäudenetz (2) zu verbinden und erst anschließend das Gebäudenetz (2) von dem öffentlichen Netz (3) zu trennen.The invention relates to a method and a switching device for switching a building network (2) from a public network (3) supplying a three-phase alternating current to a battery network (4; 4 ') providing an alternating current, and for switching the building network (2) from the Battery network (4; 4 ') to the public network (3), the battery network (4; 4') being connectable to a local energy store (5) via an inverter (6; 6 ') and the inverter (6; 6' ) comprises a synchronization device. In order to ensure that the period during which the building network (2) remains without energy supply during the switching process from the public network (3) to the battery network (4; 4 ') and vice versa is shorter than in known methods before first carrying out a phase synchronization of the alternating current generated by the battery network (4; 4 ') with respect to the phase of the public network (3) in the public network (3) connected to the building network (2), then the phase-synchronized battery network (4; 4 ') parallel to the public network (3) with the building network (2) and only then to separate the building network (2) from the public network (3).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umschalten eines mindestens drei elektrische Leitungen umfassenden Gebäudenetzes von einem einen 3-phasigen Wechselstrom liefernden öffentlichen Netz auf ein einen Wechselstrom lieferndes Batterienetz sowie zum Umschalten des Gebäudenetzes von dem Batterienetz auf das öffentliche Netz, wobei das Batterienetz über einen Wechselrichter mit einem lokalen Energiespeicher verbindbar ist und der Wechselrichter eine Synchronisationseinrichtung umfasst. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Schaltungsvorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for switching a building network comprising at least three electrical lines from a public grid supplying a 3-phase alternating current to a battery supplying an alternating current and for switching the building network from the battery network to the public network, the battery network having an inverter with a local energy storage is connectable and the inverter comprises a synchronization device. The invention further relates to a circuit device for carrying out this method.
Insbesondere im Zusammenhang mit der Verwendung lokaler Anlagen zur Erzeugung regenerativer Energie (Photovoltaikanlagen, Windstromanlagen, Biogasanlagen etc.) ist es üblich, die erzeugte Energie in einem lokalen Energiespeicher zwischenzuspeichern. Ist der Energiespeicher geladen, kann das entsprechende Gebäudenetz von dem öffentlichen Netz getrennt und der Energiespeicher über ein entsprechendes Batterienetz zur Energieversorgung des Gebäudenetzes herangezogen werden.In particular, in connection with the use of local systems for generating renewable energy (photovoltaic systems, wind power plants, biogas plants, etc.), it is customary to buffer the energy generated in a local energy storage. If the energy store is charged, the corresponding building network can be disconnected from the public grid and the energy store can be used via an appropriate battery network to supply energy to the building network.
Die Umschaltung des Gebäudenetzes von dem öffentlichen Netz auf das Batterienetz erfolgt dabei üblicherweise mittels elektromechanischer Schaltelemente (Schütze). Diese Schaltelemente weisen allerdings den Nachteil auf, dass sie unter Last, aufgrund der sich zwischen den Schaltstücken der Schaltelemente ausbildenden Lichtbögen, relativ große Umschaltzeiten besitzen, während derer das Gebäudenetz in der Regel ohne Energieversorgung ist.The switching of the building network from the public network to the battery network is usually carried out by means of electromechanical switching elements (contactors). However, these switching elements have the disadvantage that they have under load, due to the forming between the switching pieces of the switching elements arcs, relatively large switching times, during which the building network is usually without power supply.
Es ist ebenfalls bekannt, statt elektromechanischer Schaltelemente steuerbare Leistungs-Halbleiter-Schaltelemente (Thyristoren) zu verwenden. Allerdings sind die Umschaltzeiten dieser Schaltelemente ebenfalls relativ lang, so dass das Gebäudenetz bei einem Umschalten von dem 3-phasigen öffentlichen Netz auf ein Batterienetz (und umgekehrt) häufig mehr als 10 ms ohne Energieversorgung ist.It is also known to use controllable power semiconductor switching elements (thyristors) instead of electromechanical switching elements. However, the switching times of these switching elements are also relatively long, so that the building network is often more than 10 ms without power supply when switching from the 3-phase public network to a battery network (and vice versa).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art anzugeben, bei dem trotz der Verwendung von Schützen oder Thyristoren als Schaltelemente der Zeitraum, während dessen das Gebäudenetz bei dem Umschaltvorgang von dem öffentlichen Netz auf das Batterienetz und umgekehrt ohne Energieversorgung bleibt, kleiner als bei bekannten Verfahren ist. Ferner soll eine Schaltungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens offenbart werden.The invention has for its object to provide a method of the type mentioned, in spite of the use of contactors or thyristors as switching elements of the period during which the building network remains in the switching from the public network to the battery network and vice versa without power supply, smaller than in known methods. Furthermore, a circuit device for carrying out the method is to be disclosed.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 2 und hinsichtlich der Schaltungsvorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 8 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.This object is achieved with respect to the method by the features of
Die Erfindung beruht im wesentlichen auf dem Gedanken, vor dem eigentlichen Umschalten des Gebäudenetzes von dem öffentlichen Netz auf das Batterienetz zunächst bei mit dem Gebäudenetz verbundenen öffentlichen Netz eine Phasensynchronisierung des von dem Batterienetz erzeugten Wechselstromes in Bezug auf die Phase des öffentlichen Netzes vorzunehmen, dann das phasensynchronisierte Batterienetz parallel zu dem öffentlichen Netz mit dem Gebäudenetz zu verbinden und erst anschließend das Gebäudenetz von dem öffentlichen Netz zu trennen.The invention is based essentially on the idea to make prior to the actual switching of the building network from the public network to the battery network initially connected to the building network public network phase synchronization of the AC generated by the battery network with respect to the phase of the public network, then the Phase-synchronized battery network parallel to the public network to connect to the building network and only then to separate the building network from the public network.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird also erreicht, dass bei dem Umschalten des Gebäudenetzes von dem öffentlichen Netz auf ein Batterienetz die Energieübertragung auf das Gebäudenetz (unabhängig von den Schaltzeiten der einzelnen verwendeten Schaltelemente) zu keinem Zeitpunkt unterbrochen wird.The inventive method is thus achieved that when switching the building network from the public network to a battery network, the energy transfer to the building network (regardless of the switching times of the individual switching elements used) is interrupted at any time.
Auch bei dem Umschalten des Gebäudenetzes von dem Batterienetz auf das öffentliche Netz schlägt das erfindungsgemäße Verfahren vor, zunächst bei mit dem Batterienetz verbundenen Gebäudenetz eine Synchronisierung des Batterienetzes in Bezug auf das öffentliche Netz vorzunehmen, anschließend das öffentliche Netz parallel zu dem Batterienetz mit dem Gebäudenetz zu verbinden und erst dann das Batterienetz von dem Gebäudenetz zu trennen.Even when switching the building network from the battery network to the public network, the inventive method proposes to first make a synchronization of the battery network with respect to the public network when connected to the battery network building network, then the public grid parallel to the battery network with the building network and then disconnect the battery network from the building network.
Das erfindungsgemäße Verfahren setzt voraus, dass die Frequenzen des öffentlichen Netzes (in der Regel 50 Hz) und des Batterienetzes im wesentlichen gleich sind. Sofern dieses nicht der Fall sein sollte, muss vor der Durchführung der Phasensynchronisation auch eine Frequenzsynchronisation des Batterienetzes in Bezug auf das öffentliche Netz vorgenommen werden. Hierzu wird die Frequenz des öffentlichen Netzes gemessen und danach die Frequenz des Batterienetzes mit Hilfe einer Steuerungseinrichtung, welche mit dem Wechselrichter kommuniziert, nachgeführt bzw. geregelt.The inventive method requires that the frequencies of the public network (usually 50 Hz) and the battery network are substantially equal. If this should not be the case, before the implementation of the phase synchronization and a Frequency synchronization of the battery network with respect to the public network. For this purpose, the frequency of the public network is measured and then tracked or regulated the frequency of the battery network by means of a control device which communicates with the inverter.
Die erfindungsgemäße Schaltungsvorrichtung umfasst außer Schaltungseinrichtungen zum Trennen/Verbinden der Leitungen des öffentlichen Netzes oder des Batterienetzes von/mit dem Gebäudenetz auch eine durch einen Mikrocomputer ansteuerbare elektronische Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Schaltungseinrichtungen sowie einen Wechselrichter mit integrierter Synchronisationseinrichtung. Derartige Wechselrichter sind an sich handelsüblich, wobei die Synchronisationseinrichtung bei den bekannten Wechselrichtern nicht zur Synchronisation des Batterienetzes in Bezug auf das öffentliche Netz dient, sondern zur Synchronisation der Anlage zur Erzeugung regenerativer Energie mit dem öffentlichen Netz, damit in dieses beispielsweise von einer Photovoltaikanlage Strom eingespeist werden kann.The circuit device according to the invention comprises in addition to circuit means for separating / connecting the lines of the public network or the battery network from / to the building network also controlled by a microcomputer electronic control device for driving the circuit devices and an inverter with integrated synchronization device. Such inverters are commercially available, the synchronization device is not used in the known inverters for synchronization of the battery network with respect to the public network, but to synchronize the system for generating renewable energy with the public grid, thus fed into this example of a photovoltaic system power can be.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden, anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:Further details and advantages of the invention will become apparent from the following, with reference to figures explained embodiments. Show it:
In
Die erste Schaltungsvorrichtung
Ferner umfasst die erste Schaltungsvorrichtung
Die Steuereinrichtung
Nachfolgend wird mit Hilfe der
Erhalt nun durch eine entsprechende Schaltungslogik (nicht dargestellt) oder durch eine manuelle Betätigung die Steuereinrichtung
Anschließend wird durch Schließen der zweiten Schaltungseinrichtung
Schließlich wird das öffentliche Energieversorgungsnetz durch Öffnen der ersten Schaltungseinrichtung
Stellt die Steuereinrichtung
Hierzu wird zunächst bei mit dem Batterienetz
Schließlich werden durch Betätigung der dritten Schaltungseinrichtung
Aufgrund der begrenzten Speicherkapazität der Energiespeicher
Hierzu ist eine zweite Schaltungsvorrichtung
Zur Beschreibung der Wirkungsweise der zweiten Schaltungsvorrichtung
Erhalt nun durch eine entsprechende Schaltungslogik oder durch eine manuelle Betätigung die Steuereinrichtung
Dieser erzeugt auf der Ausgangsleitung
Anschließend werden das Schaltelement
Nun wird das Schaltelement
Durch Schließen des Schaltelementes
Anschließend werden das Schaltelement
Schließlich wird das Schaltelement
Nach Schließen des Schaltelementes
Werden nun das Schaltelement
Soll das Gebäudenetz
Durch entsprechende Betätigung der ersten Schaltungseinrichtung
Dann veranlasst die Steuereinrichtung
Anschließend wird die zweite Leitung L2 des öffentlichen Netzes durch Schließen des Schaltelementes
Die Steuereinrichtung
Schließlich wird auch die dritte Leitung L3 des öffentlichen Netzes
Nachdem mit Hilfe des Schaltelementes
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- (erste) Schaltungsvorrichtung(first) circuit device
- 1'1'
- (zweite) Schaltungsvorrichtung(second) circuit device
- 22
- Gebäudenetzbuilding network
- 33
- öffentliches Netzpublic network
- 4, 4'4, 4 '
- Batterienetzebattery systems
- 55
- Energiespeicherenergy storage
- 6, 6'6, 6 '
- Wechselrichterinverter
- 77
- Synchronisationseingangsynchronization input
- 8, 8'8, 8 '
- Steuereinrichtungencontrol devices
- 99
- erste Schaltungseinrichtungfirst circuit device
- 90–9290-92
- Schaltelementeswitching elements
- 10, 10'10, 10 '
- zweite Schaltungseinrichtungensecond circuit devices
- 100–102100-102
- Schaltelementeswitching elements
- 11, 11'11, 11 '
- dritte Schaltungseinrichtungenthird circuit devices
- 110–112110-112
- Schaltelementeswitching elements
- 12,12'12.12 '
- Synchronisationsleitungensynchronization lines
- 1313
- Ausgangsleitungoutput line
- L1, L2, L3L1, L2, L3
- (elektrische) Leitungen (öffentliche Netz)(electrical) lines (public network)
- L1', L2', L3'L1 ', L2', L3 '
- (elektrische) Leitungen (Gebäudenetz)(electrical) cables (building network)
- LB1, LB2, LB3LB1, LB2, LB3
- (elektrische) Leitungen (Batterienetz)(electrical) lines (battery network)
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102013007766.4A DE102013007766B4 (en) | 2013-05-04 | 2013-05-04 | Method and circuit device for switching a building network from a public network to a battery network and vice versa |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102013007766.4A DE102013007766B4 (en) | 2013-05-04 | 2013-05-04 | Method and circuit device for switching a building network from a public network to a battery network and vice versa |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102013007766A1 true DE102013007766A1 (en) | 2014-11-06 |
DE102013007766B4 DE102013007766B4 (en) | 2018-03-08 |
Family
ID=51727287
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102013007766.4A Expired - Fee Related DE102013007766B4 (en) | 2013-05-04 | 2013-05-04 | Method and circuit device for switching a building network from a public network to a battery network and vice versa |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102013007766B4 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102020100008A1 (en) * | 2020-01-02 | 2021-07-08 | Innogy Se | Electrical supply system for a building |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008020356A1 (en) | 2008-04-23 | 2009-10-29 | Fraport Ag Frankfurt Airport Services Worldwide | Emergency power supply system with fuel cell |
DE102011000394A1 (en) | 2011-01-28 | 2012-08-02 | Sma Solar Technology Ag | Local energy supply system |
-
2013
- 2013-05-04 DE DE102013007766.4A patent/DE102013007766B4/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008020356A1 (en) | 2008-04-23 | 2009-10-29 | Fraport Ag Frankfurt Airport Services Worldwide | Emergency power supply system with fuel cell |
DE102011000394A1 (en) | 2011-01-28 | 2012-08-02 | Sma Solar Technology Ag | Local energy supply system |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102020100008A1 (en) * | 2020-01-02 | 2021-07-08 | Innogy Se | Electrical supply system for a building |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102013007766B4 (en) | 2018-03-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2385909B1 (en) | Method for controlling a power supply device having a power inverter | |
DE102009025363B4 (en) | Starting source inverter | |
DE102014104216B3 (en) | Single-phase emergency operation of a three-phase inverter and corresponding inverter | |
EP2244373B1 (en) | Method and electric circuit for testing an energy generator or energy consumer which can be connected to an electrical energy supply network | |
DE102010060398A1 (en) | Method for operating a photovoltaic system for feeding electrical power into a medium-voltage network | |
DE112015002616B4 (en) | Converter arrangement | |
EP3391519B1 (en) | Inverter and method for operating an inverter | |
WO2020108959A1 (en) | Method for supplying electricity to the controller of an inverter, facility component, inverter and energy generation facility having such a facility component | |
AT508103B1 (en) | DISPLAY DEVICE FOR A CHARACTERISTIC NETWORK | |
DE102014202426B4 (en) | Method for testing a separation point of a photovoltaic inverter and photovoltaic inverter | |
DE102010049423A1 (en) | Method for testing asynchronous generator connected to electrical power supply network in wind power plant, involves connecting series circuits parallel to each other, coupling coils and switches with connection point, and closing switches | |
EP2157676A2 (en) | Method and device for connecting a photovoltaic assembly to an electrical network | |
DE102013007766B4 (en) | Method and circuit device for switching a building network from a public network to a battery network and vice versa | |
DE102018111154B4 (en) | Charging system | |
EP3118961B1 (en) | Use of electrical network distortion energy using rectifier | |
WO2009056573A1 (en) | Photovoltaic inverter unit with option for switching between a power supply system with a fixed frequency and a load variable frequency | |
DE102012203073A1 (en) | Device for discharging intermediate circuit capacitor at high volt supply to supply electrical power to e.g. battery, has control unit for opening and closing switch while capacitor pole terminal is decoupled from load terminals | |
DE102010048541A1 (en) | Method and electrical circuit for testing a connectable to an electric power grid power generator or energy consumer | |
EP2733837A1 (en) | Converter | |
DE202010007346U1 (en) | Inverter arrangement for feeding electrical energy into an electrical alternating voltage network | |
DE102020130539B4 (en) | Method for operating an energy supply system, energy supply system and control unit for an energy supply system | |
DE102015001010A1 (en) | Energy transmission system and method of its operation | |
DE2446389C3 (en) | Method and circuit arrangement for starting a static inverter in the correct phase with forced commutation | |
DE102012216368B4 (en) | Circuit arrangement for connection to an electrical circuit and electrical circuit | |
DE102012205595B4 (en) | Operating circuit for a photovoltaic system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R082 | Change of representative | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |