DE102015113071A1

DE102015113071A1 - Potentialverschiebende Halbbrücke, Polwender und blindleistungsfähiger Wechselrichter sowie Polwendeverfahren

Info

Publication number: DE102015113071A1
Application number: DE102015113071.8A
Authority: DE
Inventors: Oliver Prior; Peter Lahnor; Jens Friebe
Original assignee: SMA Solar Technology AG
Current assignee: Solarnative GmbH
Priority date: 2015-08-07
Filing date: 2015-08-07
Publication date: 2017-02-09
Anticipated expiration: 2035-08-08
Also published as: WO2017025489A1; DE102015113071B4

Abstract

Eine Halbbrücke (1) weist einen ersten Eingangsanschluss (2), einen zweiten Eingangsanschluss (3), einen Ausgangsanschluss (4), einen zwischen den ersten Eingangsanschluss (2) und den Ausgangsanschluss (4) geschalteten ersten Brückenschalter (S1), einen zwischen den zweiten Eingangsanschluss (3) und den Ausgangsanschluss (4) geschalteten zweiten Brückenschalter (S2), einen zwischen den ersten Eingangsanschluss (2) und den Ausgangsanschluss (4) geschalteten ersten zusätzlichen Brückenschalter (S3) und einen zwischen den zweiten Eingangsanschluss (3) und den Ausgangsanschluss (4) geschalteten zweiten zusätzlichen Brückenschalter (S4) auf. Der erste zusätzliche Brückenschalter (S3) und der zweite zusätzliche Brückenschalter (S4) sind jeweils in Reihe mit einem Gegenspannungskompensator (32) zwischen den jeweiligen Eingangsanschluss (2, 3) und den Ausgangsanschluss (4) geschaltet. Bei anstatt des ersten Brückenschalters (S1) geschlossenem erstem zusätzlichem Brückenschalter (S3) oder anstatt des zweiten Brückenschalters (S2) geschlossenem zweitem zusätzlichem Brückenschalter (S4) kompensiert der Gegenspannungskompensator (32) eine Gegenspannung zwischen dem Ausgangsanschluss (4) und dem jeweiligen Eingangsanschluss (2, 3), die einem Stromfluss von dem jeweiligen Eingangsanschluss (2, 3) zu dem Ausgangsanschluss (4) entgegen gerichtet ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine Halbbrücke mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1, einen Polwender mit einer solchen Halbbrücke, einen Wechselrichter mit einer solchen Halbbrücke und insbesondere mit einem solchen Polwender sowie ein Polwendeverfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 18.
STAND DER TECHNIK
Aus der DE 10 2014 102 000 B3 ist ein Verfahren zum Betreiben eines blindleistungsfähigen Wechselrichters bekannt, das ein Polwendeverfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 18 umfasst. Der unter Anwendung des bekannten Polwendeverfahrens betriebene blindleistungsfähige Wechselrichter weist einen bidirektionalen DC/DC-Wandler, einen Spannungszwischenkreis und einen Polwender auf, wobei die beiden Pole des Spannungszwischenkreises mittels des Polwenders wechselweise mit zwei Anschlüssen eines Wechselstromausgangs verbindbar sind, um die Polarität des Wechselstromausgangs gegenüber dem Spannungszwischenkreis zu wechseln. Dieser Wechsel erfolgt beim Nulldurchgang einer an dem Wechselstromausgang anliegenden Wechselspannung. Bei einer Phasenverschiebung zwischen Wechselstrom und Wechselspannung an dem Wechselstromausgang wird zusätzlich die Richtung eines über den Spannungszwischenkreis fließenden Stroms umgekehrt, wenn mit dem Polwender zwischen den Halbwellen der Wechselspannung die Polarität des Wechselstromausgangs gegenüber dem Spannungszwischenkreis gewechselt wird. Wenn der Wechselstrom der Wechselspannung an dem Wechselstromausgang nacheilt, wird der Wechselstromausgang während des Umkehrens der Richtung des über den Spannungszwischenkreis fließenden Stroms von dem Spannungszwischenkreis getrennt und ein Freilaufpfad zwischen den beiden Anschlüssen des Wechselstromausgangs bereitgestellt. Dazu werden die beiden Anschlüsse des Wechselstromausgangs insbesondere über Brückenschalter des Polwenders kurzgeschlossen. Um die Richtung des über den Spannungszwischenkreis fließenden Stroms umzukehren, wird der Spannungszwischenkreis mit einem durch eine Speicherdrosseleinrichtung des DC/DC-Wandlers fließenden Strom aufgeladen und nach dem Abklingen dieses Stroms in entgegengesetzter Richtung entladen. Bei der Wechselspannung an dem Wechselstromausgang voreilendem Wechselstrom sind diese Maßnahmen beim Wechsel der Polarität des Wechselstromausgangs gegenüber dem Spannungszwischenkreis ergriffenen Maßnahmen nicht notwendig, weil hierfür eine an dem Spannungszwischenkreis anliegende Gleichspannung als treibende Kraft wirkt.
Das aus der DE 10 2014 102 000 B3 bekannte Verfahren vermeidet zwar den hohen Klirrfaktor, der mit anderen Verfahren zum Betreiben eines blindleistungsfähigen Wechselrichters mit einem DC/DC-Wandler, einem Spannungszwischenkreis und einem Polwender verbunden ist, es bedarf aber eines bidirektionalen DC/DC-Wandlers sowie einer genauen Abstimmung des Zwischenkreises und der Speicherdrosseleinrichtung des DC/DC-Wandlers aufeinander. So können auch nicht mehrere DC/DC-Wandler parallel an den Gleichspannungszwischenkreis angeschlossen werden, um beispielsweise die elektrische Leistung mehrerer mit dem jeweiligen DC/DC-Wandler in ihrem optimierten Arbeitspunkt betriebener Photovoltaikgeneratoren über einen gemeinsamen Polwender in ein Wechselstromnetz einzuspeisen.
Eine Halbbrücke mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 ergibt sich, wenn zwischen dem Ausgangsanschluss und jedem Eingangsanschluss einer üblichen Halbbrücke zwei Brückenschalter parallel geschaltet werden, um die Stromtragfähigkeit der Halbbrücke zu erhöhen.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Halbbrücke, einen Polwender, einen blindleistungsfähigen Wechselrichter und ein Polwendeverfahren aufzuzeigen, mit denen eine Blindleistungsfähigkeit ohne Erhöhung des Klirrfaktors und ohne besondere Anforderungen an davor angeordnete Schaltungen und ohne Abstimmung der Halbbrücke bzw. des Polwenders auf davor liegende Schaltungen erreicht wird.
LÖSUNG
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Halbbrücke mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1, einen Polwender nach dem nebengeordneten Patentanspruch 11, einen Wechselrichter nach den nebengeordneten Patentansprüchen 12 oder 13 und ein Polwendeverfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 18 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche betreffen bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Halbbrücke, des erfindungsgemäßen Polwenders, des erfindungsgemäßen Wechselrichters und des erfindungsgemäßen Polwendeverfahrens.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Bei einer erfindungsgemäßen Halbbrücke mit einem ersten Eingangsanschluss, einem zweiten Eingangsanschluss, einem Ausgangsanschluss, einem zwischen den ersten Eingangsanschluss und den Ausgangsanschluss geschalteten ersten Brückenschalter, einem zwischen den zweiten Eingangsanschluss und den Ausgangsanschluss geschalteten zweiten Brückenschalter, einem zwischen den ersten Eingangsanschluss und den Ausgangsanschluss geschalteten ersten zusätzlichen Brückenschalter und einem zwischen den zweiten Eingangsanschluss und den Ausgangsanschluss geschalteten zweiten zusätzlichen Brückenschalter sind der erste zusätzliche Brückenschalter und der zweite zusätzliche Brückenschalter jeweils in Reihe mit einem Gegenspannungskompensator zwischen den jeweiligen Eingangsanschluss und den Ausgangsanschluss geschaltet. Bei anstatt des ersten Brückenschalters geschlossenem erstem zusätzlichem Brückenschalter oder anstatt des zweiten Brückenschalters geschlossenem zweitem zusätzlichem Brückenschalter kompensiert der Gegenspannungskompensator eine Gegenspannung zwischen dem Ausgangsanschluss und dem jeweiligen Eingangsanschluss, die einem Stromfluss von dem jeweiligen Eingangsanschluss zu dem Ausgangsanschluss entgegen gerichtet ist. Der Gegenspannungskompensator verschiebt das elektrische Potential des jeweiligen Eingangsanschlusses gegenüber dem Ausgangsanschluss um eine über ihm abfallende Kompensationsspannung. Der Gegenspannungskompensator ermöglicht damit insbesondere die Ausgabe von Blindleistung über die erfindungsgemäße Halbbrücke, ohne dass es irgendeiner der Halbbrücke vorgeschalteten bidirektionalen oder direkt blindleistungsfähigen Schaltung oder einer hochfrequenten Ansteuerung der Brückenschalter der Halbbrücke bedarf.
Insbesondere kann der Gegenspannungskompensator einen auf die Kompensationsspannung aufladbaren ersten Kondensator, der mit dem ersten zusätzlichen Brückenschalter zwischen den ersten Eingangsanschluss und den Ausgangsanschluss geschaltet ist, und einen auf die Kompensationsspannung aufladbaren zweiten Kondensator, der mit dem zweiten zusätzlichen Brückenschalter zwischen den zweiten Eingangsanschluss und den Ausgangsanschluss geschaltet ist, umfassen. Die Kondensatoren gleichen mit ihrer Kompensationsspannung die dem Stromfluss entgegen gerichtete Gegenspannung aus, oder anders gesagt stellen sie die Kompensationsspannung für die Potentialverschiebung des jeweiligen Eingangsanschlusses gegenüber dem Ausgangsanschluss bereit.
Bei den für die Ausbildung von Halbbrücken typischerweise verwendeten Halbleiterschaltern mit inhärenten antiparallelen Dioden oder Bodydioden ist jeder der beiden Kondensatoren des Gegenspannungskompensators mit einer Entladungssperrdiode zwischen dem jeweiligen Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss in Reihe zu schalten, der seine Entladung und damit den Abfall seiner Kompensationsspannung verhindert. Bei in geöffnetem Zustand bidirektional sperrenden zusätzlichen Schaltern sind solche Entladungssperrdioden nicht erforderlich.
Auf die Kompensationsspannung aufgeladen werden kann jeder der beiden Kondensatoren durch Schließen des jeweiligen zusätzlichen Brückenschalters. Dies bedeutet auch, dass sich der Kondensator weiter auflädt, wenn der Gegenspannungskompensator zum Einsatz kommt. Entsprechend wird für den ersten und den zweiten Kondensator des Gegenspannungskompensators sinnvollerweise eine Entladeschaltung vorgesehen, die diese zusätzliche Aufladung der Kondensatoren regelmäßig wieder beseitigt. Zwar kann das Entladen der Kondensatoren grundsätzlich auch über einen Entladungswiderstand erfolgen, bevorzugt ist es jedoch, die Kondensatoren unter Aufladung irgendeines nutzbaren Zwischenkreises zu entladen. Dies kann zum Beispiel ein auf der Eingangsseite oder der Ausgangsseite der Halbbrücke liegender Zwischenkreis oder ein Zwischenkreis eines Bordnetzes der Halbbrücke sein.
Die Entladeschaltung kann zwei separate Entladeteilschaltungen aufweisen, die jeweils einem der beiden Kondensatoren zugeordnet sind.
Wenn der erste Kondensator und der zweite Kondensator von dem Ausgangsanschluss aus gesehen vor dem jeweiligen Bauteil angeordnet sind, das seine Entladung bei geöffnetem zusätzlichem Brückenschalter verhindert, kann die Entladeschaltung von dem Ausgangsanschluss aus gesehen einen ersten Eingangsanschluss hinter dem ersten Kondensator und einen zweiten Eingangsanschluss hinter dem zweiten Kondensator aufweisen; sie kommt dann also insgesamt mit zwei Eingangsanschlüssen aus, zwischen denen die beiden Kondensatoren in Reihe geschaltet sind und über die die beiden Kondensatoren wie ein einziger entladen werden können. Es versteht sich, dass die Eingangsanschlüsse der Entladeschaltung vor dem jeweiligen Bauteil angeordnet werden müssen, das eine Entladung des jeweiligen Kondensators bei geöffnetem zusätzlichem Brückenschalter verhindert. Dieses Bauteil ist der jeweilige zusätzliche Brückenschalter selbst, wenn er bidirektional sperrt, bzw. die jeweilige Entladungssperrdiode. Wenn der jeweilige zusätzliche Brückenschalter nicht bidirektional sperrt, kann er auf beliebiger Seite des jeweiligen Kondensators und des jeweiligen Eingangsanschlusses der Entladeschaltung angeordnet sein.
Die Entladeschaltung kann zum Entladen der Kondensatoren konkret einen einfachen Sperrwandler aufweisen.
Die Entladeschaltung kann so ausgebildet sein, dass sie regelmäßig bei geöffneten zusätzlichen Brückenschaltern einen vorgegebenen Grundwert der Kompensationsspannungen einstellt. Dabei bedeutet, dass die Entladeschaltung regelmäßig den vorgegebenen Grundwert der Kompensationsspannung einstellt, nicht, dass sie dies zwingend jedes Mal dann tut, wenn die beiden zusätzlichen Brückenschalter geöffnet sind. Vielmehr kann das Einstellen auch in größeren Abständen erfolgen. Der vorgegebene Grundwert der Kompensationsspannungen ist zwar für gleichbleibende Betriebsbedingungen der Halbbrücke und damit insbesondere für gleichbleibende maximale Gegenspannungen fest und beispielsweise mindestens genauso groß wie diese auftretenden Gegenspannungen, hieraus zeichnet sich aber ab, dass bei variierenden Gegenspannungen der vorgegebene Grundwert der Kompensationsspannungen den Variationen der Gegenspannung nachgeführt werden kann und sinnvollerweise auch nachgeführt wird.
Grundsätzlich kann der Gegenspannungskompensator als Alternative zu zwei Kondensatoren einen ohmschen Widerstand oder eine Drossel umfassen, um darüber die Gegenspannung abfallen zu lassen und so die Eingangsseite und die Ausgangsseite der Halbbrücke zu entkoppeln. Weder der ohmsche Widerstand, mit dem hier ein Widerstandselement gemeint ist, noch die Drossel des Gegenspannungskompensators würde vor ihrem Einsatz aufgeladen werden, so dass ein ohmscher Widerstand bzw. eine Drossel zwischen dem Ausgangsanschluss und einer Verzweigung zu den zusätzlichen Brückenschaltern ausreichend ist. Im Falle eines ohmschen Widerstands zum Abfallenlassen der Gegenspannung würde jedoch erhebliche Verlustleistung anfallen; und bei einer Drossel ist darauf zu achten, dass sie den Stromfluss nicht über das gewünschte Maß hinaus beeinflusst.
Eine Schalteransteuerung für die erfindungsgemäße Halbbrücke ist vorzugsweise so ausgebildet, dass sie jeweils denjenigen der Brückenschalter und denjenigen der zusätzlichen Brückenschalter, die zwischen dem Ausgangsanschluss und demselben der Eingangsanschlüsse angeordnet sind, komplementär zueinander schließt. Dies bedeutet, dass sie zu jedem Zeitpunkt maximal einen dieser beiden Brückenschalter schließt; es kann auch Zeitpunkte geben, zu denen beide Brückenschalter, die zwischen dem Ausgangsanschluss und demselben der Eingangsanschlüsse angeordnet sind, geöffnet sind. Wie bereits angedeutet wurde, sind die Brückenschalter der erfindungsgemäßen Halbbrücke nicht unbedingt für ein höherfrequentes Takten vorgesehen. In jedem Fall können sie für vergleichsweise kurze Teilzeiträume auch gleichzeitig geschlossen werden, zum Beispiel kann also der jeweilige Brückenschalter überlappend mit dem Öffnen des zugehörigen zusätzlichen Brückenschalters geschlossen werden und umgekehrt.
Bei einem erfindungsgemäßen Polwender ist neben der erfindungsgemäßen Halbbrücke eine weitere Halbbrücke zwischen dem ersten Eingangsanschluss und dem zweiten Eingangsanschluss angeordnet, die zu einem weiteren Ausgangsanschluss führt. Die weitere Halbbrücke des Polwenders kann ebenfalls eine erfindungsgemäße Halbbrücke mit weiteren zusätzlichen Brückenschaltern und weiterem Gegenspannungskompensator, aber auch eine herkömmliche Halbbrücke mit nur zwei weiteren Brückenschaltern sein.
Mit dem erfindungsgemäßen Polwender kann Blindleistung in ein Wechselstromnetz eingespeist werden, ohne dass es hierzu einer bidirektionalen oder ihrerseits blindleistungsfähigen Schaltung auf der Eingangsseite des Polwenders bedarf. Entsprechend kann der erfindungsgemäße Polwender ebenso wie die erfindungsgemäße Halbbrücke ausgangsseitiger Teil eines blindleistungsfähigen Wechselrichters sein. Bei einem solchen erfindungsgemäßen Wechselrichter kann ein eingangsseitiger DC/DC-Wandler zur Formung eines in sinusförmigen Halbwellen pulsierenden Gleichstroms vorgesehen sein, der über den Polwender als Wechselstrom ausgegeben wird. Dabei kann der mindestens eine eingangsseitige DC/DC-Wandler ein Einquadrantensteller sein, der also seinen Gleichstrom über einen Gleichspannungszwischenkreis ausgibt, so dass der Gleichstrom und die Spannung des Gleichspannungszwischenkreises immer gleiches Vorzeichen haben. Die erfindungsgemäße Kompensation der Gegenspannung oder Potentialverschiebung zwischen den Ausgangsanschlüssen und den Eingangsanschlüssen erlaubt es dennoch, elektrische Energie über den Polwender in ein Wechselstromnetz einzuspeisen, in dem eine Phasenverschiebung zwischen Wechselstrom und Wechselspannung auftritt, so dass Wechselstrom und Wechselspannung vorübergehend entgegengesetzte Vorzeichen haben. In den Zeiträumen dieser entgegengesetzten Vorzeichen wird mit der Gegenspannungskompensation die dem Wechselstrom entgegengesetzte Wechselspannung zu dem Eingang des Polwenders hin ausgeglichen oder anders gesagt das Potential des Eingangs des Polwenders gegenüber seinem Ausgang so verschoben, dass aus der Sicht des Eingangs der Gleichstrom immer in die durch die am Eingang anliegende Gleichspannung vorgegebene Richtung fließt, auch wenn Wechselstrom und Wechselspannung am Ausgang unterschiedliche Vorzeichen haben.
Bei dem erfindungsgemäßen Wechselrichter können eingangsseitig mehrere DC/DC-Wandler mit ihren jeweiligen Ausgängen an einen gemeinsamen Gleichspannungszwischenkreis angeschlossen sein. Über diesen gemeinsamen Gleichspannungszwischenkreis geben die mehreren DC/DC-Wandler gemeinsam den in Halbwellen pulsierenden Gleichstrom an den Polwender aus, der dann von dem Polwender mit halbwellenweise wechselnder Polarität zu dem gewünschten Wechselstrom zusammengesetzt wird. Die zusätzlichen Brückenschalter und der Gegenspannungskompensator bei dem erfindungsgemäßen Polwender müssen daher nur einmal für alle angeschlossenen DC/DC-Wandler gemeinsam vorgesehen werden. Die eingangsseitigen DC/DC-Wandler müssen allerdings so aufeinander abgestimmt werden, dass sie synchron arbeiten, d. h. ihren pulsierenden Gleichstrom in zeitgleich mit den Nulldurchgängen eines auszugebenden Wechselstroms beginnenden und endenden Halbwellen ausgeben. Dies ist aber sowieso Grundvoraussetzung für die Einspeisung des Wechselstroms in ein Wechselstromnetz.
An jeden der eingangsseitigen DC/DC-Wandler des erfindungsgemäßen Wechselrichters kann ein separater Photovoltaikgenerator angeschlossen sein, dessen Arbeitspunkt durch den jeweiligen DC/DC-Wandler vorgegeben wird. Damit kann der jeweilige DC/DC-Wandler neben der Stromformung auch zu einem MPP-Tracking, d. h. einer Leistungsoptimierung des jeweiligen Photovoltaikgenerators genutzt werden.
Eine Schalteransteuerung des erfindungsgemäßen Wechselrichters ist, wie dies bereits angedeutet wurde, vorzugsweise so ausgebildet, dass sie die Verbindung der beiden Ausgangsanschlüsse des Polwenders mit den beiden Eingangsanschlüssen bei jedem Nulldurchgang des zwischen den Ausgangsanschlüssen fließenden Wechselstroms wechselt und dass sie in Zeiträumen, in denen eine Wechselspannung an dem Ausgangsanschluss ein anderes Vorzeichen als der Wechselstrom hat, mindestens einen der zusätzlichen Schalter statt des entsprechenden Schalters der Halbbrücke oder der weiteren Halbbrücke des Polwenders schließt. Damit wird in den Zeiträumen unterschiedlichen Vorzeichens von Wechselstrom und Wechselspannung zwischen den Ausgangsanschlüssen die Potentialverschiebung mittels des Gegenspannungskompensators der jeweiligen Halbbrücke aktiviert.
Bei einem erfindungsgemäßen Polwendeverfahren zum wechselweisen Verbinden von zwei Polen eines Gleichspannungszwischenkreises mit Ausgangsanschlüssen eines Wechselstromausgangs, an dem eine Wechselspannung anliegt, um über den Wechselstromausgang einen Wechselstrom mit einer Phasenverschiebung zu der Wechselspannung auszugeben, wird die Verbindung d e r Ausgangsanschlüsse des Wechselstromausgangs mit den Polen des Gleichspannungszwischenkreises beim Nulldurchgang des Wechselstroms gewechselt und wird der Wechselstromausgang bei gleichen Vorzeichen des Wechselstroms und der Wechselspannung direkt mit dem Gleichspannungszwischenkreis verbunden, während er bei einander entgegengesetzten Vorzeichen des Wechselstroms und der Wechselspannung über einen Gegenspannungskompensator mit dem Gleichspannungszwischenkreis verbunden wird. Mit Hilfe dieses Verfahrens kann Blindleistung an dem Wechselstromausgang ausgegeben werden, obwohl über den Gleichspannungszwischenkreis ein Gleichstrom fließt und an dem Gleichspannungszwischenkreis eine Gleichspannung anliegt, d. h. Gleichstrom und Gleichspannung hier immer gleiche oder zumindest keine unterschiedlichen Vorzeichen aufweisen.
Der Gegenspannungskompensator kann insbesondere so angeordnet und ausgebildet sein, wie es im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Halbbrücke beschrieben wurde. Für das erfindungsgemäße Polwendeverfahren kommt es jedoch nur darauf an, dass der Wechselstromausgang selektiv bei einander entgegengesetzten Vorzeichen des Wechselstroms und der Wechselspannung über den Gegenspannungskompensator mit dem Gleichspannungszwischenkreis verbunden wird. Der Gegenspannungskompensator kann dazu auf beliebige Weise in der Verbindung zwischen dem Wechselstromausgang und dem Gleichspannungszwischenkreis ausgebildet werden, beispielsweise auch durch einen nur teilweise geschlossenen Brückenschalter oder ein in Reihe mit einem Brückenschalter oder einem Ausgangsanschluss geschaltetes, zusätzliches und bei einander entgegengesetzten Vorzeichen des Wechselstroms und der Wechselspannung nur teilweise geöffnetes Stromventil. Ein solcher teilweise geschlossener Brückenschalter kann ein Halbleiterschalter im Linearbetrieb sein. Ein solches nur teilweise geöffnetes Stromventil kann ein normalerweise leitender Transistor sein, der auf einen gewünschten Spannungsabfall angesteuert wird und somit eine variable Impedanz ausbildet.
Für die Gegenspannungskompensation kann ein erster Kondensator des Gegenspannungskompensators auf eine erste Kompensationsspannung zwischen dem einen Pol des Gleichspannungszwischenkreises und einem der Ausgangsanschlüsse des Wechselstromausgangs und ein zweiter Kondensator des Gegenspannungskompensators auf eine zweite Kompensationsspannung zwischen dem anderen Pol des Gleichspannungszwischenkreises und dem einen der Ausgangsanschlüsse des Wechselstromausgangs geladen werden. Die Aufladung der beiden Kondensatoren erfolgt durch den von dem Gleichspannungszwischenkreis zu dem Wechselstromausgang über den Kondensator fließenden Strom. Dies bedeutet zugleich, dass die Aufladung des Kondensators fortgesetzt wird, wenn der Gegenspannungskompensator zum Einsatz kommt. Das heißt, die über dem jeweiligen Kondensator anliegende Spannung wächst grundsätzlich an, bis die Spannung über beiden Kondensatoren die maximale Spannung des Gleichspannungszwischenkreises erreicht. Für die Gegenspannungskompensation reicht aber eine Kompensationsspannung über jedem der Kondensatoren aus, die gleich der maximalen Wechselspannung mit entgegengesetztem Vorzeichen zu dem Wechselstrom ist, welche an dem Wechselstromausgang auftritt. Eine darüber hinausgehende Kompensationsspannung würde unnötige Potentialsprünge des Gleichspannungszwischenkreises gegenüber dem Wechselstromausgang bei Aktivierung des Gegenspannungskompensators verursachen. Daher ist es sinnvoll, dass die Kondensatoren regelmäßig wieder auf einen vorgegebenen Grundwert der ersten und der zweiten Kompensationsspannung entladen werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Ohne dass hierdurch der Gegenstand der beigefügten Patentansprüche verändert wird, gilt hinsichtlich des Offenbarungsgehalts der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents Folgendes: weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten relativen Anordnungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren Wirkverbindungen – zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.
Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs "mindestens" bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Element die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Element, zwei Elemente oder mehr Elemente vorhanden sind. Diese Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, aus denen das jeweilige Erzeugnis besteht.
Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Umfangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Halbbrücke.
2 zeigt einen erfindungsgemäßen Polwender.
3 zeigt einen erfindungsgemäßen Wechselrichter.
4 zeigt den Verlauf eines Wechselstroms und einer Wechselspannung an einem Wechselstromausgang des Wechselrichters gemäß 3.
5 zeigt den Verlauf eines pulsierenden Gleichstroms über und den Verlauf einer Gleichspannung an einem Gleichspannungszwischenkreis des Wechselrichters gemäß 3.
6 illustriert die Ansteuerung von Brückenschaltern eines Polwenders des Wechselrichters gemäß 3; und
7 illustriert eine Ausführungsform einer Entladeschaltung der Halbbrücke gemäß 1, des Polwenders gemäß 2 oder des Wechselrichters gemäß 3.
FIGURENBESCHREIBUNG
Die in 1 dargestellte Halbbrücke 1 ist zwischen zwei Eingangsanschlüssen 2 und 3, zwischen denen eine Gleichspannung U_DC anliegt, angeordnet und verbindet die Eingangsanschlüsse 2 und 3 wechselweise mit einem Ausgangsanschluss 4, an dem gegenüber einem Bezugspunkt 5 mit einem Bezugspotential eine Wechselspannung U_AC ausgegeben wird. Die Halbbrücke 1 weist zwischen dem Eingangsanschluss 2 und dem Ausgangsanschluss 4 einen ersten Brückenschalter S1 und zwischen dem Eingangsanschluss 3 und dem Ausgangsanschluss 4 einen zweiten Brückenschalter S2 auf. Parallel zu dem Brückenschalter S1 ist ein erster zusätzlicher Brückenschalter S3 mit einem ersten Kondensator C3 und einer ersten Entladungssperrdiode D3 für den ersten Kondensator C3 in Reihe geschaltet. Entsprechend ist parallel zu dem Schalter S2 ein zweiter zusätzlicher Brückenschalter S4 mit einem zweiten Kondensator C4 und einer zweiten Entladungssperrdiode D4 für den Kondensator C4 in Reihe geschaltet. Dabei sind die Kondensatoren C3 und C4 als erstes hinter einer Verzweigung 6 von dem Ausgangsanschluss 4 zu den beiden Eingangsanschlüssen 2 und 3 angeordnet. Zwischen dem jeweiligen Kondensator C3 bzw. C4 und dem zugehörigen zusätzlichen Schalter S3 bzw. S4 ist eine Entladeschaltung 7 angeschlossen, mit der die beiden Kondensatoren C3 und C4 bei Bedarf entladen werden können. Ein unkontrolliertes Entladen der Kondensatoren C3 und C4 wird durch die Entladungssperrdioden D3 und D4 verhindert, wobei es insbesondere um ein Entladen über die geöffneten Schalter S3 und S4 geht, die typischerweise als Halbleiterschalter ausgebildet sind, die im geöffneten Zustand nur unidirektional sperren.
Wenn die Kondensatoren C3 und C4 auf eine Kompensationsspannung mit den in 1 angedeuteten Polaritäten aufgeladen sind, was z. B. durch vorübergehendes Schließen der Schalter S3 und S4 bewirkt werden kann, führt beispielsweise ein Verbinden des Ausgangsanschlusses 4 mit dem Eingangsanschluss 2 über den Schalter S3 statt über den Schalter S1 dazu, dass das Potential des Eingangsanschlusses 2 gegenüber dem Ausgangsanschluss 4 um die über dem Kondensator C3 anliegende Kompensationsspannung verschoben wird. Damit kann ein gegenüber einem über den Ausgangsanschluss 4 ausgegebenen Wechselstrom vorübergehend negatives Vorzeichen der Wechselspannung U_AC so kompensiert werden, dass ein von dem Eingangsanschluss 2 aus fließender Strom trotz des negativen Momentanwerts der Wechselspannung U_AC in die durch die zwischen den Eingangsanschlüssen 2 und 3 anliegende Gleichspannung U_DC vorgegebene Richtung fließt. So kann über die Halbbrücke 1 Blindleistung an dem Ausgangsanschluss 4 ausgegeben werden, ohne dass sich bei dem zwischen den Eingangsanschlüssen 2 und 3 fließenden Gleichstrom und der dazwischen anliegenden Gleichspannung U_DC jemals einander entgegengesetzte Vorzeichen ergeben. Auf diese Weise dienen die Kondensatoren C3 und C4 als Gegenspannungskompensator 32, der Gegenspannungen zwischen dem Ausgangsanschluss 4 und dem jeweiligen Eingangsanschluss 2, 3 kompensiert, die einem Stromfluss von dem jeweiligen Eingangsanschluss 2, 3 zu dem Ausgangsanschluss 4 entgegen gerichtet sind.
Der Polwender 8 gemäß 2 weist neben der Halbbrücke 1 gemäß 1 eine weitere Halbbrücke 9 zwischen den Eingangsanschlüssen 2 und 3 auf, um einen weiteren Ausgangsanschluss 10 wechselweise mit den Eingangsanschlüssen 2 und 3 zu verbinden. Die weitere Halbbrücke 9 umfasst weitere Brückenschalter S5 und S6. Die Brückenschalter S1 bis S6 des Polwenders werden von einer hier nicht dargestellten Schalteransteuerung so angesteuert, dass einer der beiden Schalter S1 und S3 zusammen mit dem Schalter S6 oder einer der beiden Schalter S2 und S4 zusammen mit dem Schalter S5 geschlossen wird. Durch einen Wechsel zwischen diesen beiden Formen der Verbindung der Ausgangsanschlüsse 4 und 10 mit den Eingangsanschlüssen 2 und 3 wird die Polarität der Eingangsanschlüsse 2 und 3 gegenüber den Ausgangsanschlüssen 4 und 10 umgekehrt. Soweit dabei statt des Schalters S1 der Schalter S3 bzw. statt des Schalters S2 der Schalter S4 geschlossen wird, erfolgt die bereits anhand von 1 erläuterte Potentialverschiebung der Gleichspannung U_DC zwischen den Eingangsanschlüssen 2 und 3 gegenüber der Wechselspannung U_AC zwischen den Ausgangsanschlüssen 4 und 10.
Der in 3 dargestellte Wechselrichter 11 umfasst den Polwender 8 gemäß 2 mit der Halbbrücke 1 gemäß 1. An die Eingangsanschlüsse 2 und 3 sind dabei mehrere DC/DC-Wandler 12 bis 14 parallel zueinander angeschlossen, die hier jeweils als Tiefsetzsteller skizziert sind. Über die DC/DC-Wandler 12 bis 14 sind separate Photovoltaikgeneratoren 15 bis 17 an einen zwischen den Eingangsanschlüssen 2 und 3 gebildeten Gleichspannungszwischenkreis 18 angeschlossen. Dieser Gleichspannungszwischenkreis 18 kann ebenso wie die DC/DC-Wandler zusätzliche nicht dargestellte Kondensatoren aufweisen. Die einzelnen DC/DC-Wandler sind einfache Einquadrantensteller, die synchron zueinander einen gepulsten Gleichstrom über den Gleichspannungszwischenkreis 18 abgeben. Die einzelnen DC/DC-Wandler 12 bis 14 werden dabei beispielsweise so angesteuert, dass sie einen Arbeitspunkt des jeweils angeschlossenen Photovoltaikgenerators 15 bis 17 im sogenannten MPP, dem Maximum Power Point, halten, um die von den Photovoltaikgeneratoren 15 bis 17 generierte Leistung zu maximieren. Der über den Gleichspannungszwischenkreis 18 fließende gepulste Gleichstrom wird von dem Polwender 8 zu einem Wechselstrom zwischen den Ausgangsanschlüssen 4 und 10 umgeformt, indem er nach jedem Puls, d. h. jeder Halbwelle des gepulsten Gleichstroms, die Polarität der Eingangsanschlüsse 2 und 3 gegenüber den Ausgangsanschlüssen 4 und 10 umdreht. So wird über den Polwender 8 ein Wechselstrom in ein an die Ausgangsanschlüsse 4 und 10 angeschlossenes Wechselstromnetz eingespeist.
4 zeigt den Verlauf des Wechselstroms I_AC gegenüber dem Verlauf der Wechselspannung U_AC zwischen den Ausgangsanschlüssen 4 und 10 bei einer Phasenverschiebung mit der Wechselspannung U_AC voreilendem Wechselstrom I_AC. Aufgrund der Phasenverschiebung ergeben sich Zeiträume 19, in denen die Wechselspannung U_AC ein anderes Vorzeichen als der Wechselstrom I_AC zwischen den Ausgangsanschlüssen 4 und 10 hat. Ein Umkehren der Polarität der Ausgangsanschlüsse 4 und 10 gegenüber den Eingangsanschlüssen 2 und 3 in den Nulldurchgängen des Wechselstroms I_AC, das in 5 skizziert ist, führt daher zwar ohne weiteres zu dem pulsierenden Gleichstrom I_DC über dem Gleichspannungszwischenkreis 18, aber grundsätzlich auch zu Spannungssprüngen 20 mit Wechsel des Vorzeichens bei der an dem Gleichspannungszwischenkreis 18 anliegenden Spannung U_Z, d. h. ohne Gegenmaßnahmen würde es sich nicht mehr um eine Gleichspannung handeln. Ausgeglichen wird dies, indem zumindest in den Zeiträumen 19 die Spannung U_Z um die Kompensationsspannung U_K, die an dem Kondensator C3 bzw. C4 anliegt, angehoben wird, so dass sich die Gleichspannung U_DC ohne Vorzeichenwechsel ergibt. Die Kompensationsspannung U_K kann auch noch länger als über die Zeiträume 19 aktiviert bleiben, damit die Gleichspannung U_DC anschließend nicht auf null, sondern auf einen über null liegenden Wert zurückgeht. Dies ist in 5 mit gepunkteten Linien angedeutet.
6 illustriert die Ansteuerung der Schalter S1 bis S6 des Polwenders 8 des Wechselrichters 11 gemäß 3, um die Gleichspannung U_DC zwischen den Eingangsanschlüssen 2 und 3 gemäß 5 zu erreichen. Bei einem Nulldurchgang des Wechselstroms I_AC zum Zeitpunkt t₀ wird zunächst für den Zeitraum 19 neben dem Schalter S6 der Schalter S3 geschlossen. Nach dem Zeitraum 19 wird zum Zeitpunkt t₁ von dem Schalter S3 auf den Schalter S1, d. h. auf eine direkte Verbindung ohne Kompensationsspannung zwischen dem Ausgangsanschluss 4 und dem Eingangsanschluss 2, umgeschaltet. Zum Zeitpunkt t₂ nach einer Halbwelle des Wechselstroms I_AC, d. h. beim nächsten Nulldurchgang, werden die Schalter S1 und S6 geöffnet, und stattdessen wird der Schalter S5 zunächst zusammen mit dem Schalter S4 geschlossen. Nach dem Zeitraum 19 wird dann von dem Schalter S4 auf den Schalter S2 umgeschaltet.
7 zeigt eine mögliche Ausführungsform der Entladeschaltung 7. Hierbei handelt es sich um einen Sperrwandler mit einem Schalter 31, der mit einer Primärwicklung 21 eines Transformators 22 zwischen Eingangsanschlüsse 23 und 24 der Entladeschaltung 7 in Reihe geschaltet ist. Eine Sekundärwicklung 25 des Transformators 22 ist mit einer Gleichrichterdiode 26 zwischen Ausgangsanschlüsse 27 und 28 des Sperrwandlers in Reihe geschaltet, zwischen denen ein Glättungskondensator 29 angeordnet ist. Der Sperrwandler gibt an den Ausgangsanschlüssen 27 und 28 einen Gleichstrom aus, der galvanisch getrennt von der Spannung zwischen den Eingangsanschlüssen 23 und 24 ist und mit dem z. B. der Gleichspannungszwischenkreis einer Bordnetzversorgung des Wechselrichters 11 oder ein eingangsseitiger Gleichspannungszwischenkreis eines der DC/DC-Wandler 12 bis 14 aufgeladen werden kann.
Statt der beiden Kondensatoren C3 und C4 kann bei der Halbbrücke 1 gemäß 1 in einer Verbindung 30 der beiden Halbbrücken auch ein ohmscher Widerstand oder eine Drossel vorgesehen sein, um die Ausgangswechselspannung U_AC im Fall eines umgekehrten Vorzeichens zum dort fließenden Strom I_AC von der Gleichspannung U_DC zwischen den Eingangsanschlüssen 2 und 3 mit Hilfe eines der zusätzlichen Schalter S3 bzw. S4 zu entkoppeln. Dann werden die Entladesperrdioden D3 und D4 sowie die Entladeschaltung 7 nicht benötigt. Die Ansteuerung der Schalter S1 bis S4 bei der Halbbrücke 1 bzw. S1 bis S6 bei dem Polwender ändert sich hingegen nicht. Die gewünschte Potentialverschiebung tritt aber erst mit einem tatsächlich durch den ohmschen Widerstand bzw. die Drossel fließenden Strom ein.
Bezugszeichenliste

1: Halbbrücke
2: Eingangsanschluss
3: Eingangsanschluss
4: Ausgangsanschluss
5: Bezugspunkt
6: Verzweigung
7: Entladeschaltung
8: Polwender
9: Halbbrücke
10: Ausgangsanschluss
11: Wechselrichter
12: DC/DC-Wandler
13: DC/DC-Wandler
14: DC/DC-Wandler
15: Photovoltaikgenerator
16: Photovoltaikgenerator
17: Photovoltaikgenerator
18: Gleichspannungszwischenkreis
19: Zeitraum
20: Spannungssprung
21: Primärwicklung
22: Transformator
23: Eingangsanschluss
24: Eingangsanschluss
25: Sekundärwicklung
26: Gleichrichterdiode
27: Ausgangsanschluss
28: Ausgangsanschluss
29: Kondensator
30: Verbindung
31: Schalter
32: Gegenspannungskompensator
S1: erster Brückenschalter
S2: zweiter Brückenschalter
S3: erster zusätzlicher Brückenschalter
S4: zweiter zusätzlicher Brückenschalter
S5: erster weiterer Brückenschalter
S6: zweiter weiterer Brückenschalter
C3: erster Kondensator
C4: zweiter Kondensator
D3: Entladesperrdiode
D4: Entladesperrdiode
U_DC: Gleichspannung
U_AC: Wechselspannung
U_Z: unkompensierte Zwischenkreisspannung
U_K: Kompensationsspannung
I_DC: pulsierender Gleichstrom
I_AC: Wechselstrom
t: Zeit
t₀: Zeitpunkt
t₁: Zeitpunkt
t₂: Zeitpunkt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014102000 B3 [0002, 0003]

Claims

Halbbrücke (1) mit – einem ersten Eingangsanschluss (2); – einem zweiten Eingangsanschluss (3); – einem Ausgangsanschluss (4); – einem zwischen den ersten Eingangsanschluss (2) und den Ausgangsanschluss (4) geschalteten ersten Brückenschalter (S1); – einem zwischen den zweiten Eingangsanschluss (3) und den Ausgangsanschluss (4) geschalteten zweiten Brückenschalter (S2); – einem zwischen den ersten Eingangsanschluss (2) und den Ausgangsanschluss (4) geschalteten ersten zusätzlichen Brückenschalter (S3) und – einem zwischen den zweiten Eingangsanschluss (3) und den Ausgangsanschluss (4) geschalteten zweiten zusätzlichen Brückenschalter (S4); dadurch gekennzeichnet, dass der erste zusätzliche Brückenschalter (S3) und der zweite zusätzliche Brückenschalter (S4) jeweils in Reihe mit einem Gegenspannungskompensator (32) zwischen den jeweiligen Eingangsanschluss (2, 3) und den Ausgangsanschluss (4) geschaltet sind, wobei der Gegenspannungskompensator (32) dazu ausgebildet ist, dass er bei anstatt des ersten Brückenschalters (S1) geschlossenem erstem zusätzlichem Brückenschalter (S3) oder anstatt des zweiten Brückenschalters (S2) geschlossenem zweitem zusätzlichem Brückenschalter (S4) eine Gegenspannung zwischen dem Ausgangsanschluss (4) und dem jeweiligen Eingangsanschluss (2, 3) kompensiert, die einem Stromfluss von dem jeweiligen Eingangsanschluss (2, 3) zu dem Ausgangsanschluss (4) entgegen gerichtet ist.
Halbbrücke (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenspannungskompensator (32) einen auf eine erste Kompensationsspannung (U_k) aufladbaren ersten Kondensator (C3), der mit dem ersten zusätzlichen Brückenschalter (S3) zwischen den ersten Eingangsanschluss (2) und den Ausgangsanschluss (4) geschaltet ist, und einen auf eine zweite Kompensationsspannung (U_K) aufladbaren zweiten Kondensator (C4), der mit dem zweiten zusätzlichen Brückenschalter (S4) zwischen den zweiten Eingangsanschluss (3) und den Ausgangsanschluss (4) geschaltet ist, umfasst.
Halbbrücke (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kondensator (C3) in Reihe mit einer ersten Entladungssperrdiode (D3) und der zweite Kondensator (C4) in Reihe mit einer zweiten Entladungssperrdiode (D4) zwischen den jeweiligen Eingangsanschluss (2, 3) und den Ausgangsanschluss (4) geschaltet ist.
Halbbrücke (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Entladeschaltung (7) für den ersten Kondensator (C3) und den zweiten Kondensator (C4) vorgesehen ist.
Halbbrücke (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladeschaltung (7) derart ausgebildet ist, dass sie einen Zwischenkreis lädt.
Halbbrücke (1) nach Anspruch 4 oder 5, soweit rückbezogen auf Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kondensator (C3) und der zweite Kondensator (C4) von dem Ausgangsanschluss (4) aus gesehen vor der jeweiligen Entladungssperrdiode (D3, D4) angeordnet sind und dass die Entladeschaltung (7) von dem Ausgangsanschluss (4) aus gesehen einen ersten Eingangsanschluss (23) hinter dem ersten Kondensator (C3) und einen zweiten Eingangsanschluss (24) hinter dem zweiten Kondensator (C4) aufweist.
Halbbrücke (1) nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladeschaltung (7) einen Sperrwandler aufweist.
Halbbrücke (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladeschaltung (7) derart ausgebildet ist, dass sie regelmäßig bei geöffneten zusätzlichen Brückenschaltern (S3, S4) einen vorgegebenen Grundwert der Kompensationsspannungen (U_K) einstellt.
Halbbrücke (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenspannungskompensator (32) einen ohmschen Widerstand oder eine Drossel umfasst.
Halbbrücke (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schalteransteuerung so ausgebildet ist, dass sie zum Verbinden des Ausgangsanschlusses (4) mit einem der Eingangsanschlüsse (2, 3) entweder denjenigen der Brückenschalter (S1, S2) oder denjenigen der zusätzlichen Brückenschalter (S3, S4) schließt, die zwischen dem Ausgangsanschluss (4) und demselben der Eingangsanschlüsse (2, 3) angeordnet sind.
Polwender (8) mit – einer Halbbrücke (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und – einer weiteren Halbbrücke (9), die einen zwischen den ersten Eingangsanschluss (2) und einen weiteren Ausgangsanschluss (10) geschalteten ersten weiteren Brückenschalter (S5) und einen zwischen den zweiten Eingangsanschluss (3) und den weiteren Ausgangsanschluss (10) geschalteten zweiten weiteren Brückenschalter (S6) aufweist.
Wechselrichter (11) mit mindestens einer ausgangsseitigen Halbbrücke (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
Wechselrichter (11) mit – mindestens einem eingangsseitigen DC/DC-Wandler (12 bis 14) zur Formung eines in Halbwellen pulsierenden Gleichstroms (I_DC) und – einem ausgangsseitigen Polwender (8) nach Anspruch 11 zum Ausgeben eines Wechselstroms (I_AC).
Wechselrichter (11) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine DC/DC-Wandler (12 bis 14) ein Einquadrantensteller ist.
Wechselrichter (11) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass eingangsseitig mehrere DC/DC-Wandler (12 bis 14) mit ihren jeweiligen Ausgängen an einen gemeinsamen Gleichspannungszwischenkreis (18) angeschlossen sind, der mit dem ersten und dem zweiten Eingangsanschluss (2, 3) verbunden ist.
Wechselrichter (11) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass an jeden eingangsseitigen DC/DC-Wandler (12 bis 14) ein separater Photovoltaikgenerator (15 bis 17) angeschlossen ist, wobei der jeweilige DC/DC-Wandler (12 bis 14) so ausgebildet ist, dass er den Arbeitspunkt des an ihn angeschlossenen Photovoltaikgenerators (15 bis 17) vorgibt.
Wechselrichter (11) nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schalteransteuerung so ausgebildet ist, dass sie die Verbindung der beiden Ausgangsanschlüsse (4, 10) mit den beiden Eingangsanschlüssen (2, 3) bei jedem Nulldurchgang des zwischen den Ausgangsanschlüssen (4, 10) fließenden Wechselstroms (I_AC) wechselt und dass sie in Zeiträumen (19), in denen eine Wechselspannung (U_AC) zwischen den Ausgangsanschlüssen (4, 10) ein anderes Vorzeichen als der Wechselstrom (I_AC) hat, mindestens einen der zusätzlichen Schalter (S3, S4) statt des entsprechenden Schalters (S1, S2) der Halbbrücke (1) oder der weiteren Halbbrücke (9) des Polwenders (8) schließt.
Polwendeverfahren zum wechselweisen Verbinden von zwei Polen eines Gleichspannungszwischenkreises (18) mit Ausgangsanschlüssen (4, 10) eines Wechselstromausgangs, an dem eine Wechselspannung (U_AC) anliegt, um über den Wechselstromausgang einen Wechselstrom (I_AC) mit einer Phasenverschiebung zu der Wechselspannung (U_AC) auszugeben, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Ausgangsanschlüsse (4, 10) des Wechselstromausgangs mit den Polen des Gleichspannungszwischenkreises (18) beim Nulldurchgang des Wechselstroms (I_AC) gewechselt wird und dass der Wechselstromausgang bei gleichen Vorzeichen des Wechselstroms (I_AC) und der Wechselspannung (U_AC) direkt mit dem Gleichspannungszwischenkreis verbunden wird, während er bei einander entgegengesetzten Vorzeichen des Wechselstroms (I_AC) und der Wechselspannung (U_AC) über einen Gegenspannungskompensator (32) mit dem Gleichspannungszwischenkreis (18) verbunden wird.
Polwendeverfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Kondensator (C3) des Gegenspannungskompensators (32) auf eine erste Kompensationsspannung (U_K) zwischen dem einen Pol des Gleichspannungszwischenkreises (18) und einem der Ausgangsanschlüsse (4) des Wechselstromausgangs geladen wird, und ein zweiter Kondensator (C4) des Gegenspannungskompensators (32) auf eine zweite Kompensationsspannung (U_K) zwischen dem anderen Pol des Gleichspannungszwischenkreises (18) und dem einen der Ausgangsanschlüsse (4) des Wechselstromausgangs geladen wird.
Polwendeverfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatoren (C3, C4), wenn sie nicht mit dem Gleichspannungszwischenkreis (18) verbunden sind, regelmäßig auf einen vorgegebenen Grundwert der ersten und der zweiten Kompensationsspannung (U_K) entladen werden.