DE102015113226A1

DE102015113226A1 - Method of operating an inverter and inverter

Info

Publication number: DE102015113226A1
Application number: DE102015113226.5A
Authority: DE
Inventors: Vitali Sakschewski; Pablo Ignacio Correa Vasquez
Original assignee: SMA Solar Technology AG
Current assignee: SMA Solar Technology AG
Priority date: 2014-08-22
Filing date: 2015-08-11
Publication date: 2016-02-25
Also published as: CH710061A2; CH710061B1

Abstract

Ein Verfahren zum Betrieb eines Wechselrichters (4) wird beschrieben, der zur Einspeisung von elektrischer Leistung mit einem Wechselspannungsnetz (1), in dem Rundsteuersignale bei einer Rundsteuerfrequenz (fRSS) übertragen werden, verbunden ist und eine Stromregelung (20, 30) zur Einstellung eines eingespeisten Wechselstroms (iWR) aufweist. Die Stromregelung (20, 30) umfasst ein Erzeugen eines Sollwertes (iWR*) für den eingespeisten Wechselstrom (iWR), Erfassen eines Istwertes des eingespeisten Wechselstroms (iWR) am Ausgang des Wechselrichters (4) und ein Ansteuern von Leistungsschaltern einer Wechselrichter-Brückenschaltung (18) in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen dem Sollwert (iWR*) und dem Istwert des eingespeisten Wechselstroms (iWR). Der Istwert des eingespeisten Wechselstroms (iWR) oder die Differenz wird mittels eines auf die Rundsteuerfrequenz (fRSS) angepassten Bandstoppfilters (22) gefiltert, so dass die Stromregelung (20, 30) unabhängig von Rundsteuersignalen im Wechselspannungsnetz (1) erfolgt. Ebenfalls beschrieben wird ein Wechselrichter zur Durchführung des Verfahrens.A method for operating an inverter (4) is described, which is connected to the supply of electrical power to an AC voltage network (1) in which ripple control signals at a ripple control frequency (fRSS) are transmitted, and a current control (20, 30) for setting a fed AC (iWR) has. The current control (20, 30) comprises generating a setpoint value (iWR *) for the supplied alternating current (iWR), detecting an actual value of the supplied alternating current (iWR) at the output of the inverter (4) and activating circuit breakers of an inverter bridge circuit ( 18) as a function of a difference between the desired value (iWR *) and the actual value of the supplied alternating current (iWR). The actual value of the supplied alternating current (iWR) or the difference is filtered by means of a band stop filter (22) adapted to the ripple control frequency (fRSS), so that the current regulation (20, 30) takes place independently of ripple control signals in the alternating voltage network (1). Also described is an inverter for performing the method.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Wechselrichter, der zur Einspeisung einer elektrischen Leistung in ein Wechselspannungsnetz verbunden ist, wobei in dem Wechselspannungsnetz Rundsteuersignale übertragen werden, sowie einen Wechselrichter zum Betrieb mit dem erfindungsgemäßen Verfahren.The invention relates to a method for operating an inverter, which is connected to the feeding of an electrical power into an alternating voltage network, wherein ripple control signals are transmitted in the alternating voltage network, and an inverter for operation with the method according to the invention.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Wechselrichter dienen der Umwandlung von Gleichstrom in einen zur Einspeisung in ein Wechselspannungsnetz geeigneten, netzkonformen Wechselstrom. Derartige Wechselrichter finden beispielsweise in Photovoltaikanlagen Verwendung und speisen den Wechselstrom bei einer Grundfrequenz des Wechselspannungsnetzes ein.Inverters are used to convert direct current into a grid-compatible alternating current suitable for feeding into an alternating voltage network. Such inverters are used, for example, in photovoltaic systems and feed the alternating current at a fundamental frequency of the alternating voltage network.

Wechselspannungsnetze werden auch zur Signalübertragung verwendet, beispielsweise indem mittels so genannter Rundsteuer-Sendeanlagen Rundsteuersignale in das Wechselspannungsnetz aufgeprägt und an Rundsteuer-Signalempfänger übermittelt werden. Die Rundsteuersignale weisen Rundsteuerfrequenzen auf, die in einem Frequenzbereich von etwa wenige 100 Hz bis etwa einige Kilohertz liegen, wobei Signale in diesem Frequenzbereich im Wechselspannungsnetz auch über größere Entfernungen nur unwesentlich abgeschwächt weitergeleitet werden. Typischerweise sendet eine konkrete Rundsteuer-Sendeanlage bei einer konkreten Rundsteuerfrequenz, die vom Netzbetreiber desjenigen Netzabschnittes festgelegt wird, in dem die Rundsteuer-Sendeanlage angesiedelt ist.AC power grids are also used for signal transmission, for example, by means of so-called ripple control transmitters ripple control signals impressed in the AC voltage network and transmitted to ripple control signal receiver. The ripple control signals have ripple control frequencies that lie in a frequency range from about a few 100 Hz to about a few kilohertz, with signals in this frequency range in the AC voltage network being relayed only slightly attenuated over relatively long distances. Typically, a specific ripple control transmitter transmits at a specific ripple control frequency set by the network operator of the network section in which the ripple control transmitter is located.

Die Rundsteuersignale werden der Netzspannung an der Anschlussstelle einer Rundsteuer-Sendeanlage als zusätzliche Steuer- bzw. Wechselspannung überlagert oder aufgeprägt. Die Amplitude dieser Spannung liegt dabei im Bereich von weniger als 1 Prozent bis wenigen Prozent der Amplitude der Grundschwingung im Wechselspannungsnetz. Die Rundsteuersignale werden durch an das Wechselspannungsnetz angeschlossene Verbraucher und Stromerzeuger aufgrund der endlichen Impedanz dieser Verbraucher und Stromerzeuger bei der Rundsteuerfrequenz abgeschwächt. Diese Abschwächung ist unerwünscht, da die Signalpegel an sich schon klein sind und die Reichweite der Rundsteuersignale dadurch vermindert wird.The ripple control signals are superimposed or impressed on the line voltage at the connection point of a ripple control transmitter as additional control or AC voltage. The amplitude of this voltage is in the range of less than 1 percent to a few percent of the amplitude of the fundamental in the AC network. The ripple control signals are attenuated by consumers and generators connected to the AC mains due to the finite impedance of these loads and generators at the ripple control frequency. This attenuation is undesirable, since the signal levels are already small in itself and the range of the ripple control signals is thereby reduced.

In einem Wechselrichter, der elektrische Leistung in das Wechselspannungsnetz einspeist, werden Leistungsschalter einer Ausgangsstufe, meist einer Ausgangsbrücke des Wechselrichters, anhand einer Stromregelung derart angesteuert, dass der vom Wechselrichter eingespeiste Wechselstrom in der Regel einen möglichst ideal sinusförmigen Verlauf aufweist. Dazu werden Ausgangsströme und Ausgangsspannungen erfasst und insbesondere in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen Soll- und Istwerten der Ausgangsströme Stellwerte für die Ausgangsströme ermittelt. Alternativ oder zusätzlich können die Ausgangsspannungen berücksichtigt und/oder Stellwerte für die Ausgangsspannungen ermittelt. Aus den Stellwerten für die Ausgangsströme bzw. die Ausgangsspannungen werden Steuersignale für die Leistungsschalter des Wechselrichters erzeugt und die Leistungsschalter entsprechend anhand der Steuersignale getaktet.In an inverter, which feeds electrical power into the AC mains, circuit breakers of an output stage, usually an output bridge of the inverter, are controlled by a current control in such a way that the alternating current fed in by the inverter generally has an ideally ideally sinusoidal profile. For this purpose, output currents and output voltages are detected and set values for the output currents are determined, in particular as a function of a difference between setpoint and actual values of the output currents. Alternatively or additionally, the output voltages can be taken into account and / or control values for the output voltages can be determined. Control signals for the power switches of the inverter are generated from the control values for the output currents or the output voltages, and the power switches are clocked in accordance with the control signals.

Dabei verhält sich der Wechselrichter bei der Grundfrequenz des Wechselspannungsnetzes wie eine Stromquelle, das heißt die Stromregelung folgt der Grundschwingung des Sollwertes. Oberschwingungen in der Netzspannung bei Frequenzen oberhalb der Netzfrequenz, wie zum Beispiel Rundsteuersignale, werden im Rahmen einer üblichen Stromregelung beispielsweise mittels eines Proportionalreglers nicht perfekt ausgeregelt und wirken auf die Regelung des eingespeisten Stromes und somit unter Berücksichtigung der Netzimpedanz auf die Netzspannung. Diese Wirkung auf die Netzspannung ist den Rundsteuersignalen entgegengerichtet und wirkt daher als Dämpfung der Rundsteuersignale, wobei die Größenordnung der Dämpfung von der Höhe der Netzimpedanz abhängt und insbesondere bei einen schwachen Netz mit hoher Netzimpedanz dazu führt, dass die Amplitude der Rundsteuersignale durch einen Wechselstrom einspeisenden Wechselrichter mit herkömmlicher Stromregelung derart reduziert wird, dass eine sichere Übertragung der Rundsteuersignale nicht mehr gewährleistet ist.In this case, the inverter behaves at the fundamental frequency of the AC voltage network as a power source, that is, the current control follows the fundamental of the setpoint. Harmonics in the mains voltage at frequencies above the mains frequency, such as ripple control signals are not perfectly compensated in the context of a conventional current control, for example by means of a proportional controller and act on the regulation of the injected current and thus taking into account the network impedance to the mains voltage. This effect on the mains voltage is counter to the ripple control signals and therefore acts as attenuation of the ripple control signals, the magnitude of the attenuation depends on the height of the network impedance and, in particular in a weak network with high network impedance causes the amplitude of the ripple control signals fed by an AC inverter is reduced with conventional power control such that a secure transmission of the ripple control signals is no longer guaranteed.

Aus der EP 2 070 180 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Umrichters bekannt, bei dem der Umrichter mittels einer Regelvorrichtung als aktive Tonfrequenzsperre betrieben wird, indem einem vom Umrichter erzeugten und eingespeisten Wechselstromverlauf ein Tonfrequenzstrom mit einer vorgegebenen Tonfrequenz aufgeprägt wird. Dabei kann der aufzuprägende Tonfrequenzstrom in Abhängigkeit von einem mittels eines Bandpassfilters aus dem netzseitigen Wechselstrom herausgefilterten Tonfrequenzstroms bestimmt werden. Durch dieses Verfahren wird erreicht, dass Rundsteuersignale im Bereich der vorgegebenen Tonfrequenz ungedämpft weitergeführt und ggf. verstärkt werden. Die Verstärkung ist jedoch abhängig von der Netzimpedanz und umso größer, je höher die Netzimpedanz ist.From the EP 2 070 180 A1 a method for operating an inverter is known, in which the converter is operated by means of a control device as an active audio frequency lock by an AC waveform generated and fed by the inverter an audio frequency stream is impressed with a predetermined audio frequency. In this case, the audio frequency current to be recorded can be determined as a function of an audio frequency stream filtered out of the mains-side alternating current by means of a bandpass filter. By this method it is achieved that ripple control signals continue undamped in the range of the predetermined audio frequency and possibly amplified. However, the gain depends on the network impedance and the higher the network impedance, the greater.

AUFGABE DER ERFINDUNGOBJECT OF THE INVENTION

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines Wechselrichters bereitzustellen, das einfach in eine Stromregelung des Wechselrichters integrierbar ist und eine Beeinflussung von Rundsteuersignalen durch den Wechselrichter unabhängig von der Netzimpedanz und insbesondere bei hohen Netzimpedanzen effektiv vermeidet oder vermindert, sowie einen Wechselrichter zur Durchführung des Verfahrens aufzuzeigen.The invention is based on the object, a method for operating an inverter to provide that can be easily integrated into a current control of the inverter and effectively avoids or reduces the influence of ripple control signals by the inverter regardless of the network impedance and especially at high network impedances, and to show an inverter for performing the method.

LÖSUNGSOLUTION

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betrieb eines Wechselrichters mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch einen Wechselrichter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.The object is achieved by a method for operating an inverter having the features of patent claim 1 and by an inverter having the features of patent claim 8. Preferred embodiments are defined in the dependent claims.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION

Ein Verfahren zum Betrieb eines Wechselrichters, der zur Einspeisung von elektrischer Leistung mit einem Wechselspannungsnetz, in dem Rundsteuersignale bei einer Rundsteuerfrequenz übertragen werden, verbunden ist, umfasst eine Stromregelung zur Einstellung eines eingespeisten Wechselstroms. Die Stromregelung umfasst ein Erzeugen eines Sollwertes für den eingespeisten Wechselstrom, ein Erfassen eines Istwertes des eingespeisten Wechselstroms am Ausgang des Wechselrichters, sowie ein Ansteuern von Leistungsschaltern einer Wechselrichter-Brückenschaltung in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen dem Sollwert und dem Istwert des eingespeisten Wechselstroms. A method of operating an inverter connected to supply AC power to an AC power grid in which ripple control signals are transmitted at a ripple control frequency includes current regulation for adjusting an input AC current. The current control comprises generating a desired value for the supplied alternating current, detecting an actual value of the supplied alternating current at the output of the inverter, as well as driving of circuit breakers of an inverter bridge circuit as a function of a difference between the desired value and the actual value of the supplied alternating current.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der Istwert des eingespeisten Wechselstroms oder die Differenz mittels eines auf die Rundsteuerfrequenz angepassten Bandstoppfilters gefiltert wird, so dass die Stromregelung unabhängig von Rundsteuersignalen im Wechselspannungsnetz erfolgt.The method according to the invention is characterized in that the actual value of the supplied alternating current or the difference is filtered by means of a band stop filter adapted to the ripple control frequency, so that the current regulation takes place independently of ripple control signals in the alternating voltage network.

Der Bandstoppfilter weist dabei eine Resonanzstelle auf, die derart ausgelegt ist, dass die Rundsteuerfrequenz auf der links- oder rechtsseitigen Flanke der Resonanzstelle liegt. Dadurch werden anhand des Bandstoppfilters Frequenzanteile im Bereich der Rundsteuerfrequenz gezielt phasenverschoben und es wird erreicht, dass einerseits eine Dämpfung von Störungen in der Netzspannung, die eine grundsätzlich gewünschte Eigenschaft der Regelung ist, insbesondere in Frequenzbereichen neben der Rundsteuerfrequenz beibehalten und bei der Resonanzfrequenz des Bandstoppfilters sogar erhöht wird, während andererseits eine durch mit herkömmlichen Verfahren betriebene Wechselrichter hervorgerufene Dämpfung der Rundsteuersignale mit einer Frequenz an der Flanke der Resonanzstelle des Bandpassfilters weitgehend vermieden wird. Der Bandstoppfilter ist dabei derart ausgelegt, dass er bei der Rundsteuerfrequenz eine Phasenverschiebung zwischen gemessenen und gefilterten Istwerten erzeugt, die einen aufgrund von elektrischen Eigenschaften ausgangsseitiger Filterbauteile vorliegenden Phasenversatz bei der Rundsteuerfrequenz zwischen gemessenen Istwerten und tatsächlichen Istwerten im Wechselspannungsnetz kompensiert.The band stop filter has a resonance point, which is designed such that the ripple control frequency is on the left or right flank of the resonance point. As a result, frequency components in the area of the ripple control frequency are selectively phase-shifted based on the band-stop filter and it is achieved that, on the one hand, an attenuation of disturbances in the mains voltage, which is a fundamentally desired property of the regulation, in particular in frequency ranges next to the ripple control frequency and even at the resonant frequency of the bandstop filter is increased, while on the other hand caused by conventional inverter operated attenuation of the ripple control signals with a frequency at the edge of the resonance point of the bandpass filter is largely avoided. The bandstop filter is designed in such a way that it generates a phase shift between measured and filtered actual values at the ripple control frequency, which compensates for a phase offset at the ripple control frequency between measured actual values and actual actual values in the AC voltage network due to electrical properties of output-side filter components.

Die Stromregelung erfolgt somit insofern unabhängig von den Rundsteuersignalen, als der vom Wechselrichter bei der Rundsteuerfrequenz stets denselben Strom einspeist, unabhängig davon, ob ein Rundsteuersignal im Wechselspannungsnetz vorhanden ist oder nicht. Darüber hinaus ist das Verfahren bei der Rundsteuerfrequenz unabhängig von einer Netzimpedanz des Wechselspannungsnetzes. Insbesondere in schwachen Wechselspannungsnetzen mit einer hohen Netzimpedanz kann damit das Wechselspannungsnetz von einem mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betriebenen Wechselrichter optimal gestützt werden und gleichzeitig eine störungsfreie Übertragung der Rundsteuersignale gewährleistet werden, selbst wenn eine Vielzahl von mit erfindungsgemäßen Verfahren betriebenen Wechselrichtern in einem Netzabschnitt betrieben wird.The current control thus takes place independently of the ripple control signals, as the inverter always feeds the same current at the ripple control frequency, regardless of whether a ripple control signal is present in the AC voltage network or not. In addition, the method at the ripple control frequency is independent of a network impedance of the AC voltage network. In particular, in weak alternating voltage networks with a high network impedance so that the AC voltage network can be optimally supported by an inverter operated by the method according to the invention and at the same time a trouble-free transmission of the ripple control signals are guaranteed, even if a variety of operated with inventive method inverters is operated in a network section.

In einer Ausführungsform des Verfahrens kann die Stromregelung einen Regler umfassen, dessen Ausgabewert zum Ansteuern der Leistungsschalter der Wechselrichter-Brückenschaltung verwendet wird. Ein solcher Regler kann insbesondere als Proportional-Integral-Regler, als Proportional-Resonanz-Regler oder als Proportional-Integral-Resonanz-Regler ausgeführt sein, um eine hinreichende zeitliche Dynamik der Stromregelung zu gewährleisten. Dabei ist es grundsätzlich ausreichend, wenn der Bandstoppfilter auf eine Eingangsgröße des Proportionalanteils des Reglers angewandt wird. Ein derart ausgeführter Regler kann als Ausgabewert einen Stellwert für eine Ausgangsspannung am Ausgang der Wechselrichter-Brückenschaltung erzeugen. Eine diesem Stellwert entsprechende Ausgangsspannung kann beispielsweise unter Verwendung bekannter Pulsweiten-Modulationsverfahren durch Ansteuern der Leistungsschalter der Wechselrichter-Brückenschaltung am Ausgang der Wechselrichter-Brückenschaltung eingestellt werden.In one embodiment of the method, the current control may include a regulator whose output value is used to drive the power switches of the inverter bridge circuit. Such a controller can be designed, in particular, as a proportional-integral controller, as a proportional-resonance controller or as a proportional-integral-resonance controller in order to ensure sufficient time dynamics of the current regulation. It is basically sufficient if the band stop filter is applied to an input of the proportional component of the regulator. A controller designed in this way can generate as output value a control value for an output voltage at the output of the inverter bridge circuit. An output voltage corresponding to this output value can be set, for example, by using known pulse width modulation methods by driving the power switches of the inverter bridge circuit at the output of the inverter bridge circuit.

In einer alternativen Ausführungsform kann der Regler als Zwei-Punkt-Regler ausgeführt sein. Der Ausgabewert eines solchen Zwei-Punkt-Reglers, der auch als Hysterese-Regler ausgeführt sein kann, kann zum Ansteuern der Leistungsschalter der Wechselrichter-Brückenschaltung und damit zur Einstellung des eingespeisten Wechselstroms verwendet werden. Auch hier ist es erfindungsgemäß erforderlich, die vom Zwei-Punkt-Regler als Eingangsgrößen verwendeten Differenzwerten im Bereich der Rundsteuerfrequenz geeignet in ihrer Phase zu verschieben, indem die gemessenen Istwerte des eingespeisten Wechselstroms oder die Differenzwerte aus Istwerten und Sollwerten anhand eines auf die Rundsteuerfrequenz angepassten Bandstoppfilters gefiltert werden.In an alternative embodiment, the controller may be designed as a two-point controller. The output value of such a two-point controller, which can also be designed as a hysteresis controller, can be used to drive the circuit breakers of the inverter bridge circuit and thus to adjust the injected alternating current. In this case too, according to the invention, it is necessary to appropriately shift in phase the difference values used by the two-point controller as input variables in the region of the ripple control frequency, in that the measured actual values of the fed alternating current or the difference values from actual values and setpoints on the basis of a matched to the ripple control band stop filter.

In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann die Stromregelung eine Vorsteuerung umfassen, um ein Führungsverhalten des Reglers zu verbessern, ohne die Stabilität der Stromregelung zu gefährden. Dazu kann der eingespeiste Wechselstrom und/oder die Ausgangsspannung am Ausgang der Wechselrichter-Brückenschaltung zusätzlich in Abhängigkeit einer Ausgangsspannung des Wechselrichters eingestellt werden. Dabei erweist es sich als vorteilhaft, anstatt einer gemessenen Ausgangsspannung des Wechselrichters eine gefilterte Ausgangsspannung für die Vorsteuerung zu verwenden, wobei die gefilterte Ausgangsspannung mittels eines weiteren auf die Rundsteuerfrequenz angepassten Bandstoppfilters aus einer gemessenen Ausgangsspannung ermittelt werden kann. Dadurch wird gewährleistet, dass die bekannten Vorteile einer Vorsteuerung im Rahmen einer Stromregelung genutzt werden können, ohne dass eine Beeinflussung der Vorsteuerung durch die Rundsteuersignale zu einer Dämpfung der Rundsteuersignale führt.In a further embodiment of the method, the current regulation may include a feedforward control in order to improve a guiding behavior of the regulator, without jeopardizing the stability of the current regulation. For this purpose, the fed-in alternating current and / or the output voltage at the output of the inverter bridge circuit can additionally be set as a function of an output voltage of the inverter. It proves to be advantageous, instead of a measured output voltage of the inverter to use a filtered output voltage for the precontrol, wherein the filtered output voltage can be determined by means of another adapted to the ripple control frequency band stop filter from a measured output voltage. This ensures that the known advantages of feedforward control can be utilized within the scope of a current control, without an influence on the precontrol by the ripple control signals leading to an attenuation of the ripple control signals.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Rundsteuerfrequenz aus der gemessenen Ausgangsspannung und/oder aus dem Istwert des eingespeisten Wechselstroms ermittelt, beispielsweise indem bekannte Signalmuster von Rundsteuersignalen anhand einer Spektralanalyse identifiziert werden. Die derart ermittelte Rundsteuerfrequenz kann zur Anpassung des Bandstoppfilters bzw. der Bandstoppfilter verwendet werden, so dass das Verfahren dazu geeignet ist, die Stromregelung eigenständig ohne Eingriff von außen optimal auf die in einem konkreten Wechselspannungsnetz verwendete Rundsteuerfrequenz einzustellen. Dies ermöglicht es, ein und dasselbe Verfahren und mithin ein und denselben Wechselrichter in verschiedenen Wechselspannungsnetzen und insbesondere auch in verschiedenen Ländern einzusetzen, in denen unterschiedliche Rundsteuerfrequenzen verwendet werden.In one embodiment of the method, the ripple control frequency is determined from the measured output voltage and / or from the actual value of the supplied alternating current, for example by identifying known signal patterns of ripple control signals on the basis of a spectral analysis. The thus determined ripple control frequency can be used to adapt the band stop filter or the band stop filter, so that the method is adapted to adjust the current control independently without external intervention optimally to the ripple control frequency used in a specific AC voltage network. This makes it possible to use one and the same method and therefore one and the same inverter in different AC networks and in particular also in different countries in which different ripple control frequencies are used.

Ein erfindungsgemäßer Wechselrichter zur Umwandlung eines eingangsseitigen Gleichstroms in einen ausgangsseitigen zur Einspeisung in ein Wechselspannungsnetz geeigneten Wechselstrom ist dazu eingerichtet, mit dem voranstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren betrieben zu werden. Es versteht sich, dass der Wechselrichter einphasig oder dreiphasig aufgebaut sein kann und entsprechend einen einphasigen oder einen dreiphasigen Anschluss an das Wechselstromnetz zur Einspeisung eines einphasigen bzw. dreiphasigen Wechselstroms aufweist. Insbesondere bei dreiphasigen Wechselrichtern, die einen dreiphasigen Wechselstrom einspeisen, erweist sich der Betrieb mit dem erfindungsgemäßen Verfahren als besonders vorteilhaft, indem die Stromregelung aufgrund der erfindungsgemäßen Verwendung gefilterter Istwerte bzw. Differenzen in jedem Fall unabhängig von den Rundsteuersignalen erfolgt. Dadurch kann der Wechselrichter in unterschiedlichen Netzen angewandt werden, in denen ggf. unterschiedliche Varianten von Rundsteuersignalen vorliegen, insbesondere solche, die gleichphasig oder entsprechend den Wechselspannungen phasenversetzt in einem dreiphasigen Wechselspannungsnetz vorliegen.An inverter according to the invention for converting an input-side direct current into an output-side alternating current suitable for feeding into an alternating voltage network is adapted to be operated with the method according to the invention described above. It is understood that the inverter can be single-phase or three-phase and correspondingly has a single-phase or a three-phase connection to the AC mains for supplying a single-phase or three-phase alternating current. Particularly in the case of three-phase inverters which supply a three-phase alternating current, operation with the method according to the invention proves to be particularly advantageous in that the current regulation takes place independently of the ripple control signals due to the use according to the invention of filtered actual values or differences. As a result, the inverter can be used in different networks in which there may be different variants of ripple control signals, in particular those which are in phase or in phase with the AC voltages in a three-phase alternating voltage network.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.In the following the invention will be further explained and described with reference to embodiments shown in the figures.

1 zeigt ein Wechselspannungsnetz nach dem Stand der Technik mit einem Wechselrichter einer Energieerzeugungsanlage und je einem Rundsteuersender und einem Rundsteuerempfänger, 1 shows an AC voltage network according to the prior art with an inverter of a power plant and a ripple control transmitter and a ripple control receiver,

2 zeigt ein Blockdiagramm einer Stromregelung eines Wechselrichters nach dem Stand der Technik, 2 shows a block diagram of a current control of an inverter according to the prior art,

3 zeigt ein Blockdiagramm einer Stromregelung eines Wechselrichters gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, und 3 shows a block diagram of a current control of an inverter according to an embodiment of the method according to the invention, and

4 zeigt ein weiteres Blockdiagramm einer Stromregelung eines Wechselrichters gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. 4 shows a further block diagram of a current control of an inverter according to another embodiment of the method according to the invention.

FIGURENBESCHREIBUNGDESCRIPTION OF THE FIGURES

1 zeigt ein Prinzipschaltbild eines Wechselspannungsnetzes 1 mit einer Rundsteuer-Sendeanlage 2 und einem Wechselrichter 4. Das Wechselspannungsnetz 1 weist eine Spannungsquelle 7, beispielsweise eine Ortsnetzstation mit einem Transformator zur Anbindung eines Ortsnetzes an ein übergeordnetes Verteilnetz auf. Die Rundsteuer-Sendeanlage 2 ist über eine Anschlussimpedanz 3 mit dem Wechselspannungsnetz verbunden ist und speist Rundsteuersignale bei einer Rundsteuerfrequenz in das Wechselspannungsnetz 1 ein. Die Rundsteuersignale sind für einen netzabwärts angeschlossenen Verbraucher oder Erzeuger mit einem Rundsteuer-Empfänger 6 bestimmt. Grundsätzlich kann die Rundsteuer-Sendeanlage 2 auch in einer Mittelspannungsebene und damit vom Wechselspannungsnetz 1 aus gesehen hinter einer Ortsnetzstation angesiedelt sein, wobei dann die auf der Mittelspannungsebene eingekoppelten Rundsteuersignale für mehrere parallel angeordnete Wechselspannungsnetze 1 vorgesehen sind. 1 shows a schematic diagram of an AC voltage network 1 with a ripple control transmitter 2 and an inverter 4 , The alternating voltage network 1 has a voltage source 7 , For example, a local network station with a transformer for connecting a local network to a parent distribution network. The ripple control transmitter 2 is via a connection impedance 3 is connected to the AC power supply and feeds ripple control signals at a ripple control frequency in the AC voltage network 1 one. The ripple control signals are for a downstream connected consumer or generator with a ripple control receiver 6 certainly. Basically, the ripple control transmitter 2 also in a medium voltage level and thus from the AC voltage network 1 seen to be located behind a local network station, in which case the coupled on the medium voltage level ripple control signals for several parallel alternating voltage networks 1 are provided.

Zwischen der Rundsteuer-Sendeanlage 2 und dem Rundsteuer-Empfänger 6 ist der Wechselrichter 4 über einen Netzanschlusspunkt 5 an das Wechselspannungsnetz 1 angeschlossen. Durch eine herkömmliche Einspeisung eines Wechselstromes durch einen Wechselrichter 4 nach dem Stand der Technik werden die von der Rundsteuer-Sendeanlage 2 eingespeisten Rundsteuersignale in Abhängigkeit von der hier vereinfacht dargestellten Netzimpedanz 8 gedämpft und stehen nicht mehr oder nur stark abgeschwächt im Wechselspannungsnetz 1 zur Verfügung. Der Rundsteuer-Empfänger 6 empfängt somit ein zumindest abgeschwächtes Rundsteuersignal, das unter Umständen seinen Zweck nicht mehr erfüllt. Between the ripple control transmitter 2 and the ripple control receiver 6 is the inverter 4 via a network connection point 5 to the AC mains 1 connected. By a conventional supply of an alternating current through an inverter 4 According to the prior art, those of the ripple control transmitter 2 fed ripple control signals as a function of the network impedance shown here in simplified form 8th damped and are no longer or only greatly attenuated in AC mains 1 to disposal. The ripple control receiver 6 thus receives an at least attenuated ripple control signal, which may no longer fulfill its purpose.

2 zeigt anhand eines Blockdiagramms eine Stromregelung 10 eines Wechselrichters 4 nach dem Stand der Technik. Der Wechselrichter 4 speist einen Strom i_WR über den Netzanschlusspunkt 5 in das Wechselspannungsnetz 1 ein. Der Strom i_WR wird mittels eines Stromsensors 12 gemessen und in die Stromregelung 10 zurück gekoppelt. Die Stromregelung 10 erhält Sollwerte i_WR* für den einzuspeisenden Wechselstrom i_WR von einer hier nicht dargestellten übergeordneten Steuerung. Die Sollwerte i_WR* weisen einen in der Regel sinusförmigen Verlauf und ggf. eine Phasenverschiebung zu einer Netzspannung U_Netz auf. Im Falle eines Photovoltaik-Wechselrichters ist die Amplitude der Sollwerte mit der Leistungsentnahme aus einem eingangsseitig an den Wechselrichter 4 angeschlossenen Photovoltaik-Generator korreliert und wird insbesondere im Rahmen eines sogenannten MPP-Trackings derart geregelt, dass der Photovoltaik-Generator eine maximal mögliche elektrische Leistung zur Verfügung stellt. 2 shows a current control using a block diagram 10 an inverter 4 According to the state of the art. The inverter 4 feeds a current i _WR across the grid connection point 5 in the AC voltage network 1 one. The current i _WR is detected by means of a current sensor 12 measured and in the current regulation 10 coupled back. The current regulation 10 receives setpoint values i _WR * for the alternating current i _{WR to be fed} from a higher-level control system (not shown here). The setpoints i _WR * have a generally sinusoidal course and possibly a phase shift to a mains voltage U _network . In the case of a photovoltaic inverter, the amplitude of the setpoints with the power extraction from an input side to the inverter 4 connected photovoltaic generator correlates and is regulated in particular in the context of a so-called MPP tracking such that the photovoltaic generator provides a maximum possible electrical power available.

Aus den Sollwerten i_WR* und den Istwerten i_WR wird in einem Subtrahierer 14 ein Differenzwert gebildet, der einem Regler 16 zugeführt und darin als Regelabweichung verwendet wird. Der Regler 16 kann in verschiedenen Varianten implementiert sein, beispielsweise als Proportional-Regler (P-Regler) oder als Proportional-Integral-Regler (PI-Regler), und zusätzlich oder alternativ einen ggf. auch multiresonanten Resonanzanteil umfassen (PR- oder PIR-Regler). Der Regler 16 erzeugt in Abhängigkeit des Differenzwertes ein Steuersignal, das zur Erzeugung geeigneter Ansteuerimpulse für Leistungsschalter, beispielsweise MOSFETs oder IGBTs einer Wechselrichter-Brückenschaltung 18 verwendet wird. Konkret kann dieses Steuersignal beispielsweise ein Sollwert für eine Ausgangsspannung U_WR sein, die dann im Rahmen eines Pulsweitenmodulations-(PWM-)Verfahrens anhand einer geeigneten Taktung der Leistungsschalter der Wechselrichter-Brückenschaltung 18 aus einer eingangsseitig am Wechselrichter 4 anliegenden Gleichspannung am Ausgang der Wechselrichter-Brückenschaltung 18 eingestellt wird. Alternativ kann der Regler 16 auch dazu eingerichtet sein, Tastverhältnisse zur Taktung der Leistungsschalter oder sogar die Ansteuersignale zur Taktung der Leistungsschalter auszugeben, insbesondere wenn der Regler 16 als Zwei-Punkt- oder Hysterese-Regler ausgeführt ist, so dass die Ansteuerung der Leistungsschalter der Wechselrichter-Brückenschaltung 18 in direkter Abhängigkeit von der Differenz zwischen Sollwert i_WR* und Istwert i_WR erfolgt.From the setpoints i _WR * and the actual values i _WR is in a subtractor 14 a difference value is formed, which is a controller 16 supplied and used therein as a control deviation. The regulator 16 can be implemented in various variants, for example as a proportional controller (P controller) or as a proportional-integral controller (PI controller), and additionally or alternatively include a possibly multi-resonant resonance component (PR or PIR controller). The regulator 16 generates a control signal as a function of the difference value, which is used to generate suitable drive pulses for power switches, for example MOSFETs or IGBTs of an inverter bridge circuit 18 is used. Specifically, this control signal may be, for example, a desired value for an output voltage U _WR , which then in the context of a pulse width modulation (PWM) method based on a suitable timing of the power switch of the inverter bridge circuit 18 from an input side to the inverter 4 applied DC voltage at the output of the inverter bridge circuit 18 is set. Alternatively, the controller 16 Also be adapted to output duty cycles for timing the circuit breaker or even the drive signals for timing the circuit breaker, especially if the controller 16 is designed as a two-point or hysteresis controller, so that the control of the circuit breaker of the inverter bridge circuit 18 as a function of the difference between setpoint i _WR * and actual value i _WR .

Anhand der derart erzeugten Vorgaben des Reglers 16 werden die Leistungsschalter der Wechselrichter-Brückenschaltung 18 getaktet, so dass sich ein Istwert i_WR des eingespeisten Stroms ergibt, der möglichst wenig vom Sollwert i_WR abweicht, d.h. insbesondere einen möglichst exakt sinusförmigen Verlauf bei einem definierten Phasenversatz zwischen dem eingespeistem Strom und der Netz¬spannung aufweist. Um dies zu erreichen, muss im Rahmen der Stromregelung eine Phasenverschiebung zwischen der getakteten Wechselrichter-Ausgangsspannung U_WR und dem eingespeisten Strom i_WR berücksichtigt werden, wobei diese Phasenverschiebung insbesondere von den ausgangsseitig des Wechselrichters angeordneten Ausgangsfiltern, d.h. den in 2 dargestellten Induktivitäten und Kapazitäten hervorgerufen wird. Eine korrekte Berücksichtigung dieser Phasenverschiebung bei der Netzfrequenz führt jedoch aufgrund der Frequenzabhängigkeit der elektrischen Eigenschaften der ausgangsseitigen Induktivitäten und Kapazitäten und damit der Frequenzabhängigkeit der Phasenverschiebung zu "irgendeiner" Phasenverschiebung zwischen U_WR und i_WR und folglich auch zu "irgendeinem" Phasenversatz zwischen i_WR und U_Netz bei Frequenzen jenseits der Netzfrequenz. Je nach konkreter Konfiguration der Ausgangsfilter und der Stromregelung kann dies bei manchen Frequenzen eine (noch akzeptable) konstruktive Addition, d.h. eine Verstärkung etwaiger Ober-schwingungen in der Netzspannung bewirken, während bei anderen Frequenzen mit entsprechend anderer resultierender Phasenverschiebung eine (ggf. gewünschte) Dämpfung von Oberschwingungen auftreten kann, wobei letztere Dämpfung insbesondere auch bei der Frequenz der Rundsteuersignale auftreten kann.Based on the specifications of the controller generated in this way 16 become the circuit breakers of the inverter bridge circuit 18 clocked, so that an actual value i _{WR of} the injected current results, which deviates as little as possible from the setpoint i _WR , ie in particular a sinusoidal course as precisely as possible at a defined phase offset between the injected current and the mains voltage. To achieve this, a phase shift between the clocked inverter output voltage U _WR and the injected current i _WR must be taken into account as part of the current control, this phase shift in particular from the output filters arranged on the output side of the inverter, ie the output filters 2 shown inductances and capacitances is caused. However, due to the frequency dependence of the electrical properties of the output side inductances and capacitances and thus the frequency dependence of the phase shift, a correct consideration of this phase shift at the mains frequency leads to "any" phase shift between U _WR and i _WR and consequently also to "any" phase offset between i _WR and U _network at frequencies beyond the mains frequency. Depending on the specific configuration of the output filter and the current regulation, this may result in (still acceptable) constructive addition, ie an amplification of any harmonic oscillations in the mains voltage, while at other frequencies with a correspondingly different phase shift an (possibly desired) attenuation of harmonics may occur, the latter attenuation can occur especially in the frequency of the ripple control signals.

3 zeigt anhand eines Blockdiagramms eine Stromregelung 20 eines Wechselrichters 4, in der das erfindungsgemäße Verfahren in einer Ausführungsform realisiert ist. Ergänzend zu der Stromregelung 10 gemäß 2 umfasst die Stromregelung 20 einen Bandstoppfilter 22, der zwischen dem Stromsensor 12 und dem Subtrahierer 14 angeordnet ist. Der Bandstoppfilter ist dazu eingerichtet, die an seinem Eingang anliegenden gemessenen Istwerte i_WR derart zu filtern, dass die über seinen Ausgang ausgegebenen gefilterten Istwerte i_WR,f einerseits eine Grundschwingung des Wechselspannungsnetzes 1 sowie Oberschwingungen des eingespeisten Wechselstroms i_WR repräsentieren, andererseits jedoch von Rundsteuersignalen beeinflusste bzw. induzierte Anteile im Bereich einer Rundsteuerfrequenz f_RSS geeignet phasenverschoben sind. Dazu ist der Bandstoppfilter 22 derart ausgelegt ist, dass die Rundsteuerfrequenz f_RSS auf der rechtsseitigen Flanke der Resonanzstelle des Bandstoppfilters 22 liegt. Dadurch werden anhand des Bandstoppfilters 22 Frequenzanteile im Bereich der Rundsteuerfrequenz f_RSS gezielt phasenverschoben, um einen aufgrund der elektrischen Eigenschaften ausgangsseitiger Filterbauteile vorliegenden Phasenversatz zwischen gemessenen Istwerten, insbesondere der Spannung am Ausgang des Wechselrichters U_WR bzw. U_C2, und tatsächlichen Istwerten im Wechselspannungsnetz 1, insbesondere der Spannung U_Netz, gezielt zu kompensieren. 3 shows a current control using a block diagram 20 an inverter 4 in which the method according to the invention is realized in one embodiment. In addition to the current regulation 10 according to 2 includes the current regulation 20 a band stop filter 22 that is between the current sensor 12 and the subtractor 14 is arranged. The bandstop filter is configured to filter the measured actual values i _WR applied to its input in such a way that the filtered actual values i _{WR, f} output via its output on the one hand are a fundamental oscillation of the AC voltage network 1 as well as harmonics of the fed Alternating current i _WR represent, but on the other hand, influence of ripple control signals or induced proportions in the range of a ripple control frequency f _RSS suitable phase. This is the band stop filter 22 is designed such that the ripple control frequency f _RSS on the right side edge of the resonance point of the band stop filter 22 lies. This will be determined by the band stop filter 22 Frequency components in the range of the ripple control frequency f _RSS selectively phase-shifted to a present due to the electrical properties of the output side filter components phase offset between measured actual values, in particular the voltage at the output of the inverter U _WR and U _C2 , and actual actual values in the AC mains 1 , in particular the voltage U _network , to compensate specifically.

Aus den derart gefilterten Istwerten i_WR,f wird mittels des Subtrahierers ein Differenzwert gebildet, der als Regelabweichung einem Regelglied zugeführt wird, wobei das Regelglied hier beispielhaft als Proportional-Integral-Regler 24 ausgeführt ist und in Abhängigkeit des Differenzwertes ein Steuersignal erzeugt, das analog zur Ausführungsform gemäß 2 zur Erzeugung geeigneter Ansteuerimpulse für die Leistungsschalter der Wechselrichter-Brückenschaltung 18 verwendet wird. Grundsätzlich ist es dabei ausreichend, die gefilterten Istwerte i_WR,f dem Proportionalanteil des Proportional-Integral-Reglers 24 zuzuführen, während den anderen Anteilen des Proportional-Integral-Reglers 24, insbesondere dem Integralanteil, auch die ungefilterten Istwerte des Wechselstroms i_WR zugeführt werden können. Dies gilt analog auch für die weiteren in Zusammenhang mit 2 ausgeführten Varianten des Reglers 16.From the thus filtered actual values i _{WR, f} , a difference value is formed by means of the subtractor, which is supplied as a control deviation to a control element, wherein the control element here by way of example as a proportional-integral controller 24 is executed and generates a control signal as a function of the difference value, the analogous to the embodiment according to 2 for generating suitable drive pulses for the circuit breakers of the inverter bridge circuit 18 is used. Basically, it is sufficient, the filtered actual values i _{WR, f} the proportional component of the proportional-integral controller 24 during the other proportions of the proportional-integral controller 24 , In particular the integral component, and the unfiltered actual values of the alternating current i _WR can be supplied. This also applies analogously to the others in connection with 2 executed variants of the controller 16 ,

4 veranschaulicht anhand eines weiteren Blockdiagramms eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Ergänzend zur Ausführungsform gemäß 3 umfasst die Stromregelung 30 gemäß 4 eine Vorsteuerung, die insbesondere aus einer Rückkopplung einer am Ausgang des Wechselrichters 4 gemessenen Wechselspannung U_C2 in die Stromregelung 30 besteht, wobei Rundsteuersignale in der gemessene Wechselspannung U_C2 vor ihrer Berücksichtigung in der Stromregelung 30 geeignet phasenverschoben werden. 4 illustrates another block diagram of another embodiment of the method according to the invention. In addition to the embodiment according to 3 includes the current regulation 30 according to 4 a feedforward, in particular from a feedback one at the output of the inverter 4 measured AC voltage U _C2 in the current control 30 exists, with ripple control signals in the measured AC voltage U _C2 before their consideration in the current control 30 be out of phase appropriately.

Erfindungsgemäß wird dazu die gemessene Wechselspannung U_C2 mittels eines Bandstoppfilters 28 derart gefiltert, dass Anteile der am Ausgang des Bandstoppfilters 28 anliegenden gefilterten Wechselspannung U_C2,f im Bereich der Rundsteuerfrequenz f_RSS phasenverschoben sind und die Stromregelung 30 unabhängig von den Rundsteuersignalen erfolgt. According to the invention, the measured AC voltage U _{C2 is} by means of a band stop filter 28 filtered such that portions of the output of the band stop filter 28 applied filtered AC voltage U _{C2, f} in the range of ripple control frequency f _{RSS are out of} phase and current regulation 30 regardless of the ripple control signals.

Die derart gefilterte Wechselspannung U_C2,f wird einem Addierer 26 zugeführt, der zwischen dem Ausgang des Proportional-Integral-Reglers 24 und der Wechselrichterbrücke 18 angeordnet ist. Konkret kann der Addierer 26 einen Summenwert aus einem aktuellen vom Proportional-Integral-Reglers 24 ausgegebenen Sollwert für die Ausgangsspannung U_WR am Ausgang der Wechselrichter-Brückenschaltung 18 und der gefilterten Wechselspannung U_C2,f bilden, wobei dieser vom Addierer 26 ausgegebene Summenwert in der Folge beispielsweise im Rahmen eines PWM-Verfahrens zur Erzeugung geeigneter Ansteuersignale für die Leistungsschalter der Wechselrichter-Brückenschaltung 18 verwendet wird. The thus filtered AC voltage U _{C2, f} is an adder 26 supplied between the output of the proportional-integral controller 24 and the inverter bridge 18 is arranged. Specifically, the adder 26 a summation value from a current one of the proportional integral controller 24 output setpoint for the output voltage U _WR at the output of the inverter bridge circuit 18 and the filtered AC voltage U _{C2, f} , this being from the adder 26 output sum value in the sequence, for example in the context of a PWM method for generating suitable control signals for the circuit breaker of the inverter bridge circuit 18 is used.

Es versteht sich, dass die Bandstoppfilter 22 und 28, die zur Dämpfung der im gemessenen Wechselstrom i_WR bzw. in der gemessenen Wechselspannung U_C2 vorhandenen Anteile im Bereich der Rundsteuerfrequenz f_RSS eingerichtet sind, in verschiedenen Varianten ausgeführt sein können. Konkret können die Bandstoppfilter 22 und 28 in digitaler Form bevorzugt als FIR- oder IIR-Filter ausgeführt sein, wobei die Filterordnung, die Bandbreite des Filters und seine Dämpfung ggf. in Abhängigkeit von der konkreten Lage der Rundsteuerfrequenz, insbesondere relativ zur Frequenz des Wechselspannungsnetzes 1, eingestellt werden. Auch ein asymmetrischer Verlauf der Übertragungsfunktionen der Bandstoppfilter 22 und 28 ist denkbar. An der Resonanzstelle des Bandstoppfilters 22 bzw. 28 ergibt sich eine gegenüber dem Stand der Technik erhöhte Dämpfung. Wenn die Rundsteuerfrequenz f_RSS auf der rechtsseitigen Flanke des Badstoppfilters 22 bzw. 28 liegt, wie dies in 3 und 4 dargestellt ist, ergibt sich somit eine erhöhte Dämpfung von Frequenzen knapp unterhalb der Rundsteuerfrequenz, während Frequenzen knapp oberhalb der Rundsteuerfrequenz f_RSS stärker gedämpft werden, wenn die Rundsteuerfrequenz auf der linksseitigen Flanke des Bandstoppfilters 22 bzw. 28 liegt. Diese Eigenschaften können zur weiteren Optimierung des erfindungsgemäßen Verfahrens genutzt werden.It is understood that the band stop filter 22 and 28 , which are configured to attenuate the portions present in the measured alternating current i _WR or in the measured alternating voltage U _C2 in the range of the ripple control frequency f _RSS , can be embodied in different variants. Specifically, the band stop filter 22 and 28 in digital form preferably be designed as FIR or IIR filter, wherein the filter order, the bandwidth of the filter and its attenuation, if necessary, depending on the specific position of the ripple control frequency, in particular relative to the frequency of the AC voltage network 1 to be discontinued. Also an asymmetrical course of the transfer functions of the band stop filter 22 and 28 is conceivable. At the resonance point of the band stop filter 22 respectively. 28 results in a comparison with the prior art increased damping. When the ripple control frequency f _RSS on the right side edge of the bath stop filter 22 respectively. 28 lies, as in 3 and 4 Thus, there is an increased attenuation of frequencies just below the ripple control frequency, while frequencies just above the ripple control frequency f _{RSS are} more attenuated when the ripple control frequency on the left-hand flank of the band stop filter 22 respectively. 28 lies. These properties can be used to further optimize the process of the invention.

Wie bereits im Zusammenhang mit 2 erwähnt kann die Stromregelung 20 bzw. 30 grundsätzlich auch in anderer Form ausgeführt sein, beispielsweise indem der eingespeiste Wechselstrom i_WR anhand eines Zwei-Punkt-Verfahrens geregelt wird und somit auf den Proportional-Integral-Regler 24 als Regelglied verzichtet werden kann. Auch eine Stromregelung 20 bzw. 30, die einen Zustandsregler umfasst, ist als Alternative denkbar, wobei die darin relevanten Zustände den Wechselstrom i_WR sowie die Wechselspannung U_C2 umfassen und vor ihrer Verwendung im Zustandsregler erfindungsgemäß anhand eines Bandstoppfilters gefiltert werden können.As already related to 2 can mention the current regulation 20 respectively. 30 In principle, be implemented in another form, for example by the AC current i _{WR is} controlled by a two-point method and thus to the proportional-integral controller 24 can be dispensed with as a control element. Also a current control 20 respectively. 30 , which includes a state controller, is conceivable as an alternative, wherein the states therein relevant comprise the alternating current i _WR and the alternating voltage U _C2 and according to the invention can be filtered by a band stop filter before being used in the state controller.

Ein Wechselrichter 4, der ein erfindungsgemäßes Verfahren verwenden soll, kann auf einfache Weise mit einer vorstehend beschriebenen Stromregelung 20 bzw. 30 ausgerüstet oder ggf. durch eine Aktualisierung der den Wechselrichter steuernden Programme (sogenanntes Firmware-Update) nachgerüstet werden. Dabei können relevante Parameter der Stromregelung 20 bzw. 30, insbesondere die Rundsteuerfrequenz f_RSS und/oder die darauf basierende Auslegung der Bandstoppfilter 22 und ggf. 28, im Rahmen der Ausrüstung bzw. Aktualisierung in den Wechselrichter 4 eingespielt werden. Alternativ kann der Wechselrichter 4 dazu eingerichtet sein, die Rundsteuerfrequenz f_RSS insbesondere anhand der gemessenen Wechselströme i_WR und/oder der gemessenen Wechselspannungen U_C2 selbstständig zu ermitteln.An inverter 4 which is to use a method according to the invention can easily with a current control as described above 20 respectively. 30 equipped or possibly by updating the inverter controlling Programs (so-called firmware update) to be retrofitted. In this case, relevant parameters of the current control 20 respectively. 30 , in particular the ripple control frequency f _RSS and / or the design based thereon band stop filter 22 and possibly 28 , as part of the equipment or update in the inverter 4 be recorded. Alternatively, the inverter 4 be set up to independently determine the ripple control frequency f _RSS, in particular based on the measured alternating currents i _WR and / or the measured AC voltages U _C2 .

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 Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – 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. Advantageous developments of the invention will become apparent from the claims, the description and the drawings. The advantages of features and of combinations of several features mentioned in the description are merely exemplary and can take effect alternatively or cumulatively, without the advantages having to be achieved by embodiments according to the invention. Without thereby altering the subject matter of the appended claims, as regards the disclosure of the original application documents and the patent, further features can be found in the drawings, in particular the illustrated geometries and the relative dimensions of several components and their relative arrangement and operative connection. The combination of features of different embodiments of the invention or of features of different claims is also possible deviating from the chosen relationships of the claims and is hereby stimulated. This also applies to those features which are shown in separate drawings or are mentioned in their description. These features can also be combined with features of different claims. Likewise, in the claims listed features for further embodiments of the invention can be omitted.

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 Elemente können durch weitere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Elemente sein, auf die sich das jeweilige Verfahren oder die jeweilige Vorrichtung bezieht.The features mentioned in the patent claims and the description are to be understood in terms of their number that exactly this number or a greater number than the said number is present, without requiring an explicit use of the adverb "at least". For example, when talking about an element, it should be understood that there is exactly one element, two elements or more elements. These elements may be supplemented by other features or be the only elements to which the particular method or device relates.

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.The reference numerals contained in the claims do not limit the scope of the objects protected by the claims. They are for the sole purpose of making the claims easier to understand.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Wechselspannungsnetz AC network
22: Rundsteuer-Sendeanlage Ripple control transmitter
33: Anschlussimpedanz impedance
44: Wechselrichter inverter
55: Netzanschlusspunkt Grid connection point
66: Rundsteuer-Empfänger Ripple control receiver
77: Spannungsquelle voltage source
88th: Netzimpedanz Line impedance
10, 20, 3010, 20, 30: Stromregelung current control
1212: Stromsensor current sensor
1414: Subtrahierer subtractor
1616: Regler regulator
1818: Wechselrichter-Brückenschaltung Inverter bridge circuit
2222: Bandstoppfilter Band stop filter
2424: Proportional-Integral-Regler Proportional-Integral-controller
2626: Addierer adder
2828: Bandstoppfilter Band stop filter

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

EP 2070180 A1 [0007]

Claims

Method for operating an inverter ( 4 ), which is used to supply electrical power with an alternating voltage network ( 1 ), in which ripple control signals are transmitted at a ripple control frequency (f _RSS ), and a current regulation ( 20 . 30 ) for adjusting an applied alternating current (i _WR ), wherein the current regulation ( 20 . 30 ) comprises the following steps: - generating a setpoint value (i _WR *) for the supplied alternating current (i _WR ), - detecting an actual value of the supplied alternating current (i _WR ) at the output of the inverter ( 4 ), - driving of circuit breakers of an inverter bridge circuit ( 18 ) as a function of a difference between the desired value (i _WR *) and the actual value of the supplied alternating current (i _WR ), characterized in that the actual value of the supplied alternating current (i _WR ) or the difference by means of a on the ripple control frequency (f _RSS ) matched band stop filter ( 22 ) is filtered so that the current regulation ( 20 . 30 ) independent of ripple control signals in the AC mains ( 1 ) he follows.

Method according to claim 1, characterized in that the current regulation ( 20 . 30 ) a controller ( 16 ) whose output value for driving the power switches of the inverter bridge circuit ( 18 ) is used.

Method according to Claim 2, characterized in that the controller ( 16 ) as a proportional-integral controller ( 24 ), is designed as a proportional-resonance controller or as a proportional-integral-resonance controller, wherein the band-stop filter ( 22 ) to an input of the proportional component of the controller ( 16 ) and the controller ( 16 ) as an output value a control value for an output voltage (U _WR ) at the output of the inverter bridge circuit ( 18 ), so that by driving the circuit breaker of the inverter bridge circuit ( 18 ) an output voltage (U _WR ) corresponding to the manipulated variable at the output of the inverter bridge circuit ( 18 ) is set.

Method according to Claim 2, characterized in that the controller ( 16 ) Is designed as two-point regulator, the output value of the two-point regulator for adjusting the injected alternating current (i _WR) by the actuation of the power switches of the inverter bridge circuit ( 18 ) is used.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the current control ( 20 . 30 ) comprises a pilot control, so that the supplied alternating current (i _WR ) and / or the output voltage (U _WR ) at the output of the inverter bridge circuit ( 18 ) additionally in dependence of a filtered output voltage (U _{C2, f} ) of the inverter ( 4 ), wherein the filtered output voltage (U _{C2, f} ) is adjusted by means of a further bandstop filter adapted to the ripple control frequency (f _RSS ) ( 28 ) is determined from a measured output voltage (U _C2 ).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the ripple control frequency (f _RSS ) from the measured output voltage (U _C2 ) and / or from the actual value of the injected alternating current (i _WR ) is determined and the thus determined ripple control frequency (f _RSS ) for Adjustment of the band stop filter ( 22 ) or the band stop filter ( 22 . 28 ) is used.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the band stop filter ( 22 ) is designed such that the ripple control frequency (f _RSS ) on a left or right side edge of a resonance point of the band stop filter ( 22 ) lies.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the band stop filter ( 22 ) generates a phase shift at the ripple control frequency (f _RSS ) between measured and filtered actual values which comprise a phase offset between measured actual values and actual actual values in the AC voltage network due to electrical properties of output-side filter components ( 1 ) compensated.

Inverter ( 4 ) for converting an input-side direct current into an output side for feeding into an alternating voltage network ( 1 ) suitable alternating current (i _WR ), characterized in that the inverter ( 4 ) is adapted to be operated by a method according to any one of the preceding claims.

Inverter ( 4 ) according to claim 7, characterized in that the inverter is a single-phase or a three-phase connection to the AC mains ( 1 ) and feeds a single-phase or three-phase alternating current (i _WR ).