DE102021107657A1

DE102021107657A1 - Verfahren zum betrieb von zwei schaltwandlern an einem gemeinsamen dcbus und zur durchführung des verfahrens eingerichtete energieversorgungsanlage

Info

Publication number: DE102021107657A1
Application number: DE102021107657.9A
Authority: DE
Inventors: Zoltan Klausz
Original assignee: SMA Solar Technology AG
Current assignee: SMA Solar Technology AG
Priority date: 2021-03-26
Filing date: 2021-03-26
Publication date: 2022-09-29
Also published as: WO2022199968A1

Abstract

Die Anmeldung beschreibt ein Verfahren zum Betrieb eines ersten Schaltwandlers (12) und eines zweiten Schaltwandlers (14), die an unterschiedlichen Stellen mit ihren jeweiligen Anschluss-Kapazitäten (24, 26) parallel zueinander an einen gemeinsamen DC-Bus (20) angeschlossen sind. Das Verfahren weist die Schritte auf:i) Messen einer ersten Spannung UAK,1(t1) an der ersten Anschluss-Kapazität (24), mit der der erste Schaltwandler (12) an den DC-Bus (20) angeschlossen ist, im aktuellen Betrieb mit einer ersten Abtastrate; Messen einer zweiten Spannung UAK,2(t2) an der zweiten Anschluss-Kapazität (26), mit der der zweite Schaltwandler (14) an den DC-Bus (20) angeschlossen ist, im aktuellen Betrieb mit einer zweiten Abtastrate.ii) Bestimmen eines maximalen Wertes für einen Absolutbetrag einer Differenz-Spannung ΔUMaxan den Anschluss-Kapazitäten (24, 26) in Abhängigkeit von |Max (UAK,1(t1) - UAK,2(t2))| für mehrere Abtastzeitpunkte t1, t2 einer der beiden Abtastraten während einer Zeitdauer.iii) Ändern einer zeitlichen Synchronisation zwischen einer Taktung des ersten Schaltwandlers (12) und einer Taktung des zweiten Schaltwandlers (14) über einen Zeitversatz Δt mit dem Ziel, den maximalen Wert für den Absolutbetrag der Differenz-Spannung ΔUMaxzu minimieren. Die Anmeldung beschreibt weiter eine Energieversorgungsanlage (10), die zur Durchführung des Verfahrens ausgelegt und eingerichtet ist.

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb von zwei Schaltwandlern, die an unterschiedlichen Stellen parallel zueinander an einen gemeinsamen DC-Bus angeschlossen sind. Bei den Schaltwandlern kann es sich um zwei DC/DC-Wandler, zwei DC/AC-Wandler, oder einen DC/DC-Wandler und einen DC/AC-Wandler handeln. Die Erfindung betrifft zudem ein Energieversorgungsanlage mit zwei Schaltwandlern, die zur Durchführung des Verfahrens ausgelegt und eingerichtet ist.
Stand der Technik
Energieversorgungsanlagen beinhalten oft mehrere Schaltwandler, die an unterschiedlichen Stellen mit ihren jeweiligen Anschluss-Kapazitäten an einen gemeinsamen DC-Bus angeschlossen sind. Die Energieversorgungsanlagen können regenerative Energiequellen, beispielsweise einen PV-Generator oder eine Windkraftanlage, beinhalten, die entweder direkt oder auch über einen Schaltwandler mit dem DC-Bus verbunden sind und elektrische Leistung in den DC-Bus einspeisen können.
Die Schalthandlungen von im Taktbetrieb operierenden Halbleiterschaltern in den Schaltwandlern führen zu einem hochfrequenten (HF), insbesondere taktfrequenten, Spannungs-Ripple an den Anschluss-Kapazitäten, der der ansonsten vorhandenen Gleichspannung überlagert ist. Der Spannungs-Ripple überträgt sich auf die jeweiligen Anschlussstellen der Schaltwandler an dem DC-Bus, und kann dort zu einem hochfrequenten, insbesondere taktfrequenten, Störstrom führen. Dabei fließt der Störstrom lediglich zwischen den Schaltwandlern und ist üblicherweise nicht oder nur sehr schwer als Nutzsignal zu verwerten. Er belastet dennoch die Anschlusskapazitäten und weitere Komponenten der Schaltwandler und kann Störungen im normalen Betrieb der Schaltwandler erzeugen. Zusätzlich stellt er einen Leistungsfluss jedes Schaltwandlers dar, wodurch eine bis zur Nennleistung der Schaltwandler frei nutzbare Leistung verringert wird. Der hochfrequente Störstrom kann unter Umständen eine große Stromstärke annehmen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn eine der Taktfrequenzen, gegebenenfalls auch beide Taktfrequenzen der Schaltwandler nahe bei einer Resonanzfrequenz eines aus inhärenten Leitungsimpedanzen des DC-Busses und den Anschlusskapazitäten gebildeten Reihenschwingkreises ist. Daher ist es wünschenswert, den HF Störstrom auf dem DC-Bus weitestmöglich zu minimieren.
Eine Möglichkeit zur Minimierung des Störstroms ist es, die Anschluss-Kapazitäten der Schaltwandler jeweils über ein induktives Entkopplungsmittel an den DC-Bus anzuschließen. Alternativ oder kumulativ dazu kann auch der DC-Bus selbst ein oder mehrere induktive Entkopplungsmittel zwischen den Anschlussstellen der Schaltwandler aufweisen. Derartige induktive Entkopplungsmittel führen jedoch auch zu ohmschen Verlusten im Betrieb der Schaltwandler und sind mit einem zusätzlichen Aufwand verbunden (insbesondere zusätzlicher Bauraum, Kosten für die Entkopplungsmittel selbst, sowie auch Mittel zu deren Kühlung im Betrieb). Gerade bei Energieversorgungsanlagen mit Nennleistungen im MW-Bereich können die zusätzlichen Kosten schnell einen signifikanten Anteil an den Gesamtkosten annehmen.
In der Druckschrift US3883792 wird ein Steuerungssystem für einen thyristorbasierten AC/DC-Schaltwandler beschrieben, das ausgelegt ist, harmonische Oberschwingungen, die von dem AC/DC-Schaltwandler auf seiner AC-Seite erzeugt und in ein AC-seitig angeschlossenes AC-Netz reflektiert werden, durch Strommessung und Anpassung von Zündwinkeln der Thyristoren des Wandlers zu minimieren.
In der Druckschrift WO91/03863A1 wird ein Verfahren für einen DC/AC-Schaltwandler beschrieben, bei dem die von dem DC/AC-Schaltwandler auf seiner AC-Seite erzeugten Oberschwingungen durch Erfassung von Fourier-Komponenten der AC-Netzspannung und Anpassung der Zündwinkel des Wandlers minimiert werden.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für einen optimierten Betrieb von zwei Schaltwandlern anzugeben, die parallel zueinander an unterschiedlichen Stellen an einen gemeinsamen DC-Bus angeschlossen sind. Insbesondere soll dabei ein hochfrequenter (HF) Störstrom, der über die Anschluss-Kapazitäten der Schaltwandler und deren HF Spannungs-Ripple auf den DC-Bus eingekoppelt wird, im Betrieb der Schaltwandler minimiert werden. Das Verfahren soll möglichst einfach und kostengünstig umsetzbar sein. Es ist zudem Aufgabe der Erfindung, eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Energieversorgungsanlage aufzuzeigen.
Lösung
Die Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Die Aufgabe, eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Energieversorgungsanlage anzugeben, wird mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 11, vorteilhafte Ausführungsformen der Energieversorgungsanlage in den Ansprüchen 13 bis 16 angegeben.
Beschreibung der Erfindung
Ein Verfahren zum Betrieb eines ersten Schaltwandlers und eines zweiten Schaltwandlers, die an unterschiedlichen Stellen mit ihren jeweiligen Anschluss-Kapazitäten parallel zueinander an einen gemeinsamen DC-Bus angeschlossen sind, weist die folgenden Schritte auf:

Messen einer ersten Spannung U_AK,1(t1) an der Anschluss-Kapazität des ersten Schaltwandlers im aktuellen Betrieb mit einer ersten Abtastrate, Messen einer zweiten Spannung U_AK,2(t2) an der Anschluss-Kapazität des zweiten Schaltwandlers im aktuellen Betrieb mit einer zweiten Abtastrate. In einer Ausführungsform des Verfahrens sind die erste und die zweite Abtastrate gleich oder annähernd gleich und es können die Spannungen auch mit der gleichen Abtastrate an den jeweiligen Anschluss-Kapazitäten gemessen werden.

Bestimmen eines maximalen Wertes für einen Absolutbetrag einer Differenz-Spannung ΔU_Max an den Anschluss-Kapazitäten in Abhängigkeit von IMax (U_AK,1(t) - U_AK,2(t))| für mehrere Abtastzeitpunkte t1, t2 einer der beiden Abtastraten während einer Zeitdauer. Die Differenz-Spannung ΔU_Max kann dabei z. B. ΔU_Max = |Max (U_AK,1(t1) - U_AK,2(t2))| entsprechen. Je nach erster und zweiter Abtastrate können die Abtastzeitpunkte t1 und t2 bei ΔU_Max = |Max (U_AK,1(t1) - U_AK,2(t2))| für U_AK,1 und U_AK,2 verschieden sein. In diesem Fall ist jedoch beim Bilden der Differenz-Spannung zu berücksichtigen, dass den Abtastzeitpunkten t1 der ersten Abtastrate ein möglichst zeitnah benachbarter Abtastzeitpunkt t2 der zweiten Abtastrate zugeordnet wird. Dies gilt auch im umgekehrten Fall, nämlich dass bei dem Bilden der Differenz-Spannung den Abtastzeitpunkten t2 der zweiten Abtastrate ein möglichst zeitnah benachbarter Abtastzeitpunkt t1 der ersten Abtastrate zugeordnet wird. Bei verschieden großen Abtastraten muss nicht jedem Abtastzeitpunkt der höheren Abtastrate ein entsprechender Abtastzeitpunkt der niedrigeren Abtastrate zugeordnet sein. Umgekehrt ist jedoch üblicherweise jedem Abtastzeitpunkt der niedrigeren Abtastrate ein entsprechender Abtastzeitpunkt der höheren Abtastrate zugeordnet. Bei verschieden großen Abtastraten kann ein Abtastzeitpunkt, gegebenenfalls auch mehrere Abtastzeitpunkt der einen Abtastrate jeweils einen zeitsynchronen Abtastzeitpunkte der anderen Abtastrate aufweisen. Sind die erste und die zweite Abtastrate gleich, so sind die Abtastzeitpunkte t1 und t2 bevorzugterweise auch zeitsynchron, das heißt es gilt t1=t2 bei ΔU_Max = |Max (U_AK,1(t1) - U_AK,2(t2))| für U_AK,1 und U_AK,2 gleich. In diesem Fall kann jedem Abtastzeitpunkt t1 der ersten Abtastrate ein zeitsynchroner Abtastzeitpunkt t2 der zweiten Abtastrate zugeordnet sein und umgekehrt, das heißt die Zuordnung ist eineindeutig.
Ändern einer zeitlichen Synchronisation zwischen einer Taktung des ersten Schaltwandlers und einer Taktung des zweiten Schaltwandlers über einen Zeitversatz Δt mit dem Ziel, den maximalen Wert für den Absolutbetrag der Differenz-Spannung ΔU_Max zu minimieren.
Schaltwandler bezeichnet eine Schaltungsanordnung zur Spannungs- und/oder Stromwandlung mithilfe periodisch getakteter elektronischer Schalter, z. B. in Form von Halbleiterschaltern. Schaltwandler umfassen insbesondere bidirektional arbeitende DC/AC-Wandler und bidirektional arbeitende DC/DC-Wandler.
Beim Betrieb von zwei Schaltwandlern, die an unterschiedlichen Stellen mit ihren jeweiligen Anschluss-Kapazitäten parallel zueinander an einen gemeinsamen DC-Bus angeschlossen sind, kann über das Takten der den Schaltwandlern zugeordneten Schalter an den Anschluss-Kapazitäten der Schaltwandler jeweils eine hochfrequente (HF) Ripple-Spannung erzeugt werden. Über die HF Ripple-Spannungen wird ein HF-Störstrom in dem DC-Bus generiert, der bevorzugt gering gehalten werden soll. Der Effekt kann insbesondere dann verstärkt auftreten, wenn die Schalter, z. B. Halbleiterschalter der zwei Schaltwandler mit gleicher oder substantiell gleicher Taktfrequenz betrieben werden.
Das Verfahren ermöglicht, den HF Spannungs-Ripple an den Anschlusskapazitäten der Schaltwandler so gegeneinander zu verschieben, dass ein möglichst geringer HF-Störstrom auf dem DC-Bus resultiert. Es kann dabei ausgenutzt werden, dass gegenphasige HF-Spannungs-Ripple in ihrer Wirkung auf den DC-Bus üblicherweise zu einem hohen HF-Störstrom führen können, während eher gleichphasige HF-Spannungs-Ripple zu einem eher geringen HF-Störstrom führen können. Durch geeignetes Verschieben der HF-Spannungs-Ripple zu gleichphasigen HF-Spannungs-Ripple kann das Verfahren so ermöglichen, den HF-Störstrom zu minimieren.
Die Taktung der Schaltwandler wird mittels eines Zeitversatzes Δt so relativ zueinander verschoben, dass der ermittelte, innerhalb der Zeitdauer auftretende Maximalwert des Absolutbetrages der Differenz-Spannung möglichst minimal wird. In einer Ausführungsform ist eine Steuereinheit der Schaltwandler ausgelegt, den Zeitversatz Δt so zu erzeugen und die Taktung der Schaltwandler um Δt so gegeneinander zu verschieben, dass der Maximalwert des Absolutbetrages der Differenz-Spannung möglichst minimal wird. Die Steuereinheit kann eine gemeinsame Steuereinheit der Schaltwandler sein.
Eine Änderung der zeitlichen Synchronisation zwischen der Taktung des ersten Schaltwandlers und der Taktung des zweiten Schaltwandlers, bei der der Zeitversatz Δt einer Periodendauer T_Takt z. B. einer gemeinsamen Taktfrequenz f_Takt entspricht, kann wieder zu einer zeitlichen Synchronisation ohne Änderung führen. Daher ist vorteilhafterweise darauf zu achten, dass der Zeitversatz Δt z. B. bei einer gemeinsamen Taktfrequenz innerhalb eines Wertebereiches zwischen 0 und T_Takt liegt.
In einer Ausführungsform des Verfahrens übersteigt die jeweilige Abtastrate die jeweilige Taktfrequenz der Schaltwandler um das 4-fache, vorteilhafterweise um das 10-fache. Die an den Anschluss-Kapazitäten anliegenden Spannungen U_AK,1, U_AK,2 werden bei beiden Wandlern hochfrequent gemessen, vorteilhafterweise mit einer jeweiligen Abtastrate, die deutlich über der Taktfrequenz der Schaltwandler liegt.
Bei Schaltwandlern wird ein Sollwert der Ausgangsspannung über einen sogenannten Duty-Cycle geregelt. Der Duty-Cycle gibt dabei das Puls/Pausen-Verhältnis eines Signals an, über das die Ausgangsspannung geregelt wird. Bei den Schaltwandlern können deren Halbleiterschalter zumindest substantiell, also soweit im Rahmen der technischen Ausführung erreichbar, gleiche Taktfrequenzen aufweisen. Der Duty-Cycle der ersten Schaltwandlers kann sich auch bei substantiell gleicher Taktfrequenz von dem Duty-Cycle des zweiten Schaltwandlers unterscheiden. Der Duty-Cycle kann zeitlich konstant, zumindest über einen Zeitraum von mehreren Taktperioden, insbesondere von mehr als 100, 1000 oder 10000 Taktperioden zeitlich konstant, aber untereinander verschieden sein. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn der erste und der zweite Schaltwandler jeweils als ein DC/DC-Wandler ausgebildet ist. Es können auch beide Taktungen Duty-Cycles aufweisen, die sich jeweils mit einer zweiten Frequenz ändern. Dies ist z.B. dann der Fall, wenn der erste und der zweite Schaltwandler jeweils als ein DC/AC-Wandler ausgebildet ist. Ferner kann auch die Taktung eines Schaltwandlers einen konstanten Duty-Cycle aufweisen, während die Taktung des anderen einen Duty-Cycle aufweist, der sich mit einer zweiten Frequenz ändert, was z.B. im Falle eines DC/DC-Wandlers als erstem Schaltwandler und eines DC/AC-Wandlers als zweitem Schaltwandler der Fall wäre.
In einer Ausführungsform des Verfahrens weisen die Taktungen beider Schaltwandler jeweils einen zumindest über eine Vielzahl von Taktperioden konstanten Duty-Cycle auf, wobei die Zeitdauer, während der der maximale Wert für den Absolutbetrag der Differenz-Spannung ΔU_Max bestimmt wird, zumindest einer Periodendauer zumindest einer der Taktfrequenzen entspricht.
In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst die Taktung eines der beiden Schaltwandler einen mit einer zweiten Frequenz geänderten Duty-Cycle, wobei die Zeitdauer, während der der maximale Wert für den Absolutbetrag der Differenz-Spannung ΔU_Max bestimmt wird, zumindest einer Periodendauer der zweiten Frequenz entspricht.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist der Schaltwandler, dessen Taktung einen mit der zweiten Frequenz geänderten Duty-Cycle aufweist als DC/AC-Wandler ausgebildet. Dabei kann die zweite Frequenz einer Frequenz eines an den DC/AC-Wandler angeschlossenen Wechselspannungsnetzes entsprechen. Der DC/AC-Wandler kann dabei als bidirektionaler Wandler ausgebildet sein, d. h. einen Energiefluss in beide Richtungen ermöglichen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist die erste Abtastrate gleich der zweiten Abtastrate und jeder Abtastzeitpunkt t1 der ersten Abtrastrate weist einen zeitsynchronen Abtastzeitpunkt t2 der zweiten Abtastrate auf. Dabei weist der Schritt des Bestimmens des maximalen Wertes für den Absolutbetrag der Differenz-Spannung ΔU_Max die folgenden zusätzlichen Teilschritte auf:

Bestimmen eines maximalen Wertes für einen Absolutbetrag der Differenz-Spannung ΔU_Max an den Anschluss-Kapazitäten in Abhängigkeit von IMax (U_AK,1 (t1) - U_AK,2 (t2))| für mehrere Abtastzeitpunkte t1 und mehrere dazu nicht zeitsynchrone Abtastzeitpunkte t2 während einer Zeitdauer.
Auswahl bestimmter Abtastzeitpunkte t1 und t2, wobei die Auswahl so erfolgt, dass der maximale Wert für den Absolutbetrag der Differenz-Spannung ΔU_Max zu den ausgewählten Abtastzeitpunkten t1 und t2 minimal ist.

In einer Ausführungsform des Verfahrens weist der Schritt des Änderns einer zeitlichen Synchronisation zwischen der Taktung des ersten Schaltwandlers und der Taktung des zweiten Schaltwandlers über den Zeitversatz Δt den folgenden Teilschritt auf:

Bestimmen des Zeitversatzes Δt als Differenz von t1 und t2.

Es wird eine Differenz-Spannung aus den an den Anschluss-Kapazitäten anliegenden Spannungen U_AK,1, U_AK,2 gebildet und ein innerhalb einer Zeitdauer auftretenden Maximalwert des Absolutbetrages der Differenz-Spannung ermittelt. Diese Bildung der Differenz-Spannung und Ermittlung des Maximalwertes kann z. B. in der Steuereinheit erfolgen, die bevorzugt den beiden Schaltwandlern gemein ist und z. B. auch die Taktung der Schaltwandler steuern kann. In einem Fall, bei dem Halbleiterschalter beider Schaltwandler jeweils mit zeitlich konstantem Duty-Cycle betrieben werden, ist die zu betrachtende Zeitdauer vorteilhaft zumindest eine Periodendauer zumindest einer der Taktfrequenzen. In einem Fall, bei dem eine Taktung eines der Schaltwandler einen zeitlich konstanten Duty-Cycle aufweist, z. B. bei einem DC/DC-Wandler als dem einen der Schaltwandler, und eine Taktung des anderen Schaltwandlers einen Duty Cycle aufweist, der sich mit einer zweiten Frequenz ändert, z. B. bei einem DC/AC-Wandler als dem anderen der Schaltwandler, ist die zu betrachtende Zeitdauer vorteilhaft zumindest eine Periodendauer der zweiten Frequenz.
In einer Ausführungsform des Verfahrens kann das Ändern der zeitlichen Synchronisation zwischen den Taktungen beider Schaltwandler nach einem iterativen Verfahren erfolgen. Dabei kann der Schritt des Änderns einer zeitlichen Synchronisation zwischen der Taktung des ersten Schaltwandlers und der Taktung des zweiten Schaltwandlers über den Zeitversatz Δt die folgenden Teilschritte beinhalten:

Betreiben der Schaltwandler mit einer um einen vordefinierten Zeitversatz Δt_vd geänderten zeitlichen Synchronisation. Der vordefinierte Zeitversatz Δt_vd ist hierbei im Sinne einer vordefinierten Schrittweite zu verstehen, um die der Zeitversatz Δt - beispielsweise ein aktuell bestehender Zeitversatz Δt - in der zeitlichen Synchronisation beider Schaltwandler geändert wird.
Erneutes Messen von Spannungen U_AK,1 (t1), U_AK,2 (t2) an den Anschluss-Kapazitäten jedes der Schaltwandler mit den jeweiligen Abtastraten.
Erneutes Bestimmen eines maximalen Wertes ΔU_Max,vd für einen Absolutbetrag einer Differenz-Spannung an den Anschluss-Kapazitäten in Abhängigkeit von IMax (U_AK,1 (t1) - U_AK,2 (t2))| für mehrere Abtastzeitpunkte t1, t2 einer der Abtastraten während der Zeitdauer mit der um den vordefinierten Zeitversatz Δt_vd geänderten zeitlichen Synchronisation.
Vergleich des erneut bestimmten maximalen Wertes ΔU_Max,vd für den Absolutbetrag der Differenz-Spannungen mit dem zuvor bestimmten maximalen Wert ΔU_Max.
Betreiben der Schaltwandler im aktuellen Betrieb, oder mit der um den vordefinierten Zeitversatz Δt_vd geänderten zeitlichen Synchronisation als neuem aktuellen Betrieb der Schaltwandler, in Abhängigkeit davon, welche Betriebsart den geringeren maximalen Wert für den Absolutbetrag der Differenz-Spannung ΔU_Max aufweist.

In einer Ausführungsform des Verfahrens hängt eine Richtung, in die der vordefinierte Zeitversatz Δt_vd die zeitliche Synchronisation der Taktungen der beiden Schaltwandler beim erneuten Durchlaufen des iterativen Verfahrens ändert, davon ab, welche Betriebsart den geringeren maximalen Wert für den Absolutbetrag der Differenz-Spannung ΔU_Max aufweist.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird zumindest ein Schritt des Verfahrens in regelmäßigen Zeitabständen wiederholt durchlaufen. Dabei können auch mehrere Schritte in regelmäßigen Zeitabschnitten wiederholt durchlaufen werden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der vordefinierte Zeitversatz verkleinert, wenn festgestellt wird, dass bei dem iterativen Verfahren bereits mehrmals eine Änderung der Richtung erfolgte. Insbesondere kann der vordefinierte Zeitversatz verkleinert werden, wenn festgestellt wird, dass das Verfahren sich um einen optimalen Wert herumbewegt.
In einer Ausführungsform, in der das Verfahren iterativ erfolgt, werden die Taktungen wiederholt gegeneinander verschoben und das Ergebnis wird bewertet. Zum Beispiel wird bei einem aktuellen Ausgangspunkt, entsprechend einer Lage der Taktungen relativ zueinander, der dort auftretende Maximalwert der Differenz-Spannungen ΔU_Max ermittelt. Mittels eines vordefinierten Zeitversatzes Δt_vd werden die Taktungen nun weiter relativ zueinander verschoben. Wieder wird der dann auftretende Maximalwert des Absolutbetrages der Differenz-Spannungen ΔU_Max,vd ermittelt.
Bei ΔU_Max,vd <= ΔU_Max hat die Änderung der Synchronisation um den vordefinierten Zeitversatz Δt_vd zu einer Verbesserung geführt (die Ursache des Störstroms hat abgenommen). In diesem Fall werden die Taktungen der Schaltwandler auf den um Δt_vd verschobenen Wert als neuen Ausgangspunkt geändert, ausgehend von da werden die Taktungen relativ zueinander weiter in die entsprechende Richtung verschoben, die zu einer Verbesserung geführt hat, verschoben.
Bei ΔU_Max,vd > ΔU_Max hat die Änderung der Synchronisation um den vordefinierten Zeitversatz Δt_vd der Taktungen zu einer Verschlechterung geführt (die Ursache des Störstroms hat zugenommen). In diesem Fall bleiben die Taktungen beim zuvor herrschenden aktuellen Ausgangspunkt. Ausgehend von da werden die Taktungen relativ zueinander in die entgegengesetzte Richtung verschoben, da die letzte Änderungsrichtung ja zu einer Verschlechterung geführt hat.
In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt eine Änderung der zeitlichen Synchronisation über den Zeitversatz Δt rampenförmig und nicht abrupt bzw. sprungartig. Konkret kann dabei die Änderung über eine maximal erlaubte Änderungsrate limitiert sein, die nicht überschritten werden darf. Die maximal erlaubte Änderungsrate kann 2% pro Periodendauer zumindest einer der Taktfrequenzen, vorteilhafterweise 1% pro Periodendauer zumindest einer der Taktfrequenzen, besonders vorteilhaft 0,5% pro Periodendauer zumindest einer der Taktfrequenzen betragen. Hierdurch kann ein instabiler Betrieb der beiden Schaltwandler an dem gemeinsamen DC-Bus vermieden werden, wie er z. B. bei einer sprungartigen Änderung des Zeitversatzes durch hohe Spannungsschwankungen am DC-Bus passieren könnte.
Eine Energieversorgungsanlage weist einen ersten Schaltwandler und einen zweiten Schaltwandler auf. Die Schaltwandler sind mit ihren jeweiligen Anschluss-Kapazitäten parallel zueinander an unterschiedlichen Stellen an einen gemeinsamen DC-Bus angeschlossen. Die Energieversorgungsanlage ist zur Durchführung des Verfahrens ausgelegt und eingerichtet. Sie weist dafür Messeinheiten zur Detektion von Spannungen U_AK,1 (t1), U_AK,2 (t2) an den Anschluss-Kapazitäten sowie eine Steuereinheit auf. Die Steuereinheit ist zur Steuerung der Schaltwandler ausgelegt. Die Steuereinheit ist außerdem ausgelegt, eine Synchronisation der Taktungen beider Schaltwandler relativ zueinander über einen Zeitversatz Δt zu verschieben.
Bei jedem der Schaltwandler wird über eine Messeinrichtung eine Spannung an den Anschluss-Kapazitäten detektiert. Als eine solche Messeinrichtung kann z. B. eine Messeinrichtung verwendet werden, die der Schaltwandler bereits aufweist und die deshalb bereits im Schaltwandler verbaut ist. Dies kann Zusatzkosten ersparen.
In einer Ausführungsform der Energieversorgungsanlage weisen der erste Schaltwandler und der zweite Schaltwandler gleichartige Wandlertypen auf und sind jeweils als DC/DC-Wandler oder als DC/AC-Wandler ausgebildet.
In einer Ausführungsform der Energieversorgungsanlage ist der erste Schaltwandler als DC/DC-Wandler und der zweite Schaltwandler als DC/AC-Wandler ausgebildet.
In einer Ausführungsform der Energieversorgungsanlage ist der erste Schaltwandler und/oder der zweite Schaltwandler als ein bidirektionaler Schaltwandler ausgebildet. Ein bidirektionaler Schaltwandler kann in Bezug auf einen durch ihn fließenden Leistungsfluss in beide Richtungen, also bidirektional, operieren.
In einer Ausführungsform der Energieversorgungsanlage ist zusätzlich ein PV-Generator an den DC-Bus angeschlossen. Dabei ist ein Anschluss des PV-Generators an dem DC-Bus zwischen Anschlüssen des ersten Schaltwandlers und des zweiten Schaltwandlers angeordnet. Der PV-Generator ist parallel auf den DC-Bus aufgeschaltet. Die räumliche Anordnung zwischen den Schaltwandlern ist vorteilhaft, weil dann, insbesondere für einen Fall, bei dem die einzelnen Schaltwandler Nennleistungen aufweisen, die jeweils kleiner als eine Nennleistung des PV-Generators sind, eine besonders kostengünstige Auslegung der Stromschienen realisiert werden kann.
Mit einem solchen Verfahren und einer solchen Energieversorgungsanlage ist es nicht erforderlich, mittels eines an dem DC-Bus vorzusehenden Stromsensors den HF-Störstrom selbst zu messen. Vielmehr wird die Ursache des Störstroms, nämlich die Spannungs-Ripple und deren zeitliche Lage relativ zueinander vermessen. Das kann mit ohnehin in den Spannungswandlern vorhandenen Messmitteln erfolgen.
Figurenliste
Im Folgenden wird die Erfindung mithilfe von Figuren dargestellt. Von diesen zeigen

1 schematisch eine Ausführungsform einer Energieerzeugungsanlage;
2 Verläufe von Spannungen an den Anschluss-Kapazitäten;
3 schematisch ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens;
4 schematisch ein Ablaufdiagramm einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens.

In den Figuren sind gleiche oder ähnliche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Figurenbeschreibung
In 1 ist schematisch eine Ausführungsform einer Energieerzeugungsanlage 10 mit einem DC-Bus 20 dargestellt. Ein erster Schaltwandler 12 und ein zweiter Schaltwandler 14 sind parallel zueinander an verschiedenen Stellen des DC-Busses angeschlossen. Der erste Schaltwandler 12 ist mit einer ersten Anschluss-Kapazität 24 und der zweite Schaltwandler 14 ist mit einer zweiten Anschluss-Kapazität 26 an den DC-Bus 20 angeschlossen. Die erste Anschluss-Kapazität 24 ist parallel zu dem Eingang des ersten Schaltwandlers 12 und damit parallel zu dem DC-Bus 20 angeschlossen. Die zweite Anschluss-Kapazität 26 ist parallel zu dem Eingang des zweiten Schaltwandlers 14 und damit ebenfalls parallel zu dem DC-Bus 20 angeschlossen. Ein erster Spannungsmesser 16 des ersten Schaltwandlers 12 ist darauf eingerichtet, die Spannung U_AK,1(t1) an der ersten Anschluss-Kapazität 24 mit einer ersten Abtastrate zu messen. Ein zweiter Spannungsmesser 18 des zweiten Schaltwandlers 14 ist darauf eingerichtet, die Spannung U_AK,2(t2) an der zweiten Anschluss-Kapazität 26 mit einer zweiten Abtastrate zu messen. Dabei kann die erste Abtastrate gleich oder verschieden zu der zweiten Abtastrate sein. Zwischen dem ersten Schaltwandler 12 und dem zweiten Schaltwandler 14 kann ein PV-Generator 22 parallel zu den Schaltwandlern 12, 14 an den DC-Bus 20 angeschlossen sein.
Das Schalten von im Taktbetrieb operierenden Halbleiterschaltern in den Schaltwandlern 12, 14 führt zu einem hochfrequenten (HF), insbesondere taktfrequenten Spannungs-Ripple (2) an den Anschluss-Kapazitäten 24, 26, der der ansonsten vorhandenen Gleichspannung überlagert ist. Die Spannungs-Ripple übertragen sich auf die jeweiligen Anschlussstellen der Schaltwandler 12, 14 an dem DC-Bus 20, und können dort zu einem hochfrequenten, insbesondere taktfrequenten Störstrom I_HF führen. Der hochfrequente Störstrom I_HF kann unter Umständen eine große Stromstärke annehmen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn eine Taktfrequenz zumindest eines der Schaltwandler 12, 14 - gegebenenfalls auch beide Taktfrequenzen - nahe bei einer Resonanzfrequenz eines aus inhärenten Leitungsimpedanzen 21.1, 21.2, 21.3, 21.4 des DC-Busses 20 und den Anschlusskapazitäten 24, 26 gebildeten Reihenschwingkreises ist. Daher ist es wünschenswert, den HF Störstrom I_HF auf dem DC-Bus weitestmöglich zu minimieren.
Eine Steuereinheit C der Schaltwandler ist ausgelegt, einen Zeitversatz Δt so zu erzeugen und die Taktung der Schaltwandler um Δt so gegeneinander zu verschieben, dass der Maximalwert des Absolutbetrages der Differenz-Spannung, und damit der HF Störstrom I_HF möglichst minimal wird. Die Steuereinheit C kann eine gemeinsame Steuereinheit der Schaltwandler sein. Dabei kann sie als separate Steuereinheit vorliegen. Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass die Steuereinheit C zumindest teilweise in eine ohnehin bestehende Steuereinheit eines einzelnen der Schaltwandler 12, 14 integriert ist.
In 2 sind schematisch Zeitverläufe der Spannungen U_AK,1(t), U_AK,2(t) an den Anschlusskapazitäten 24, 26 dargestellt. Zu sehen ist der Gleichspannungsanteil mit überlagerten hochfrequenten Ripple-Spannungen. Die y-Achsen sind unterbrochen, da die Ripple-Spannungen an den Anschlusskapazitäten üblicherweise deutlich geringer sind als die herrschende DC-Spannung. Schematisch ist ebenfalls dargestellt, wie sich ein Zeitversatz Δt in der Taktung des ersten Schaltwandlers 12 auf die Ripple-Spannung an der ersten Anschlusskapazität 24 auswirkt. Zu sehen ist, dass sich die Ripple-Spannung um den Zeitversatz Δt verschiebt.
In 3 ist schematisch eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Betrieb von Schaltwandlern 12, 14 an dem gemeinsamen DC-Bus 20 dargestellt. Insbesondere ist das Verfahren zum Betrieb der in 1 dargestellten Energieerzeugungsanlage 10 geeignet. Nach dem Start in Schritt S0 wird der Zeitversatz Δt in Schritt S1 zunächst auf 0 gesetzt. In Schritt S2 erfolgt der Betrieb mit Δt (hier noch gleich 0). In Schritt i) erfolgt ein Messen der Spannungen U_AK,1(t1), U_AK,2(t2) an den Anschluss-Kapazitäten 24, 26 jedes der Schaltwandler 12, 14 mit einer jeweiligen Abtastrate. Die Abtastraten können gleich oder verschieden sein. Innerhalb der Ausführungsform in 3 wird jedoch angenommen, dass die erste Abtastrate des ersten Schaltwandlers 12 gleich der zweiten Abtastrate des zweiten Schaltwandlers 14 ist. Weiterhin wird vorausgesetzt, dass jeder Abtastzeitpunkte t1 der ersten Abtastrate und genau einen zeitlich synchronen Abtastzeitpunkt t2 innerhalb der zweiten Abtastrate aufweist und umgekehrt. In Schritt ii.1) erfolgt ein Bestimmen eines maximalen Wertes für einen Absolutbetrag der Differenz-Spannung ΔU_Max an den Anschluss-Kapazitäten 24, 26 gemäß ΔU_Max = IMax (U_AK,1 (t1) - U_AK,2 (t2))| für mehrere Abtastzeitpunkte t1 und mehrere nicht zeitsynchrone Abtastzeitpunkte t2 während einer Zeitdauer. Dabei wird bei der Berechnung der Differenz-Spannung jeder Abtastzeitpunkt t1 nicht nur mit seinem zeitsynchronen Abtastzeitpunkt t2 kombiniert, sondern auch mit mehreren nicht zeitsynchronen Abtastzeitpunkten t2. Anschaulich werden dabei die zeitlich aufeinanderfolgend detektierten Spannungswerte U_AK,2 (t2) der zweiten Anschluss-Kapazität 26 relativ zu den zeitlich aufeinanderfolgend detektierten Spannungswerten U_AK,1 (t1) der ersten Anschluss-Kapazität 24 zum Zwecke der Berechnung verschoben. Auf diese Weise wird jeder Abtastzeitpunkt t1 der ersten Abtastrate zur Bildung der Differenz-Spannung mit mehreren, optional mit jedem Abtastzeitpunkt t2 der zweiten Abtastrate kombiniert. Die Kombination erfolgt jedoch nur zum Zweck der Berechnung mehrerer maximaler Werte für den Absolutbetrag der Differenz-Spannung ΔU_Max. In Schritt ii.2) erfolgt eine Auswahl bestimmter Abtastzeitpunkte t1 und t2, wobei die Auswahl so erfolgt, dass der maximale Wert für den Absolutbetrag der Differenz-Spannung ΔU_Max zu den ausgewählten Abtastzeitpunkten t1 und t2 minimal ist. In Schritt iii.1) erfolgt ein Bestimmen des Zeitversatzes Δt als Differenz von t1 und t2. In Schritt iii.2) werden die Schaltwandler 12, 14 and dem DC-Bus 20 mit Δt (jetzt gleich t2-t1) betrieben. Über die unterschiedlichen Kombinationen der Abtastzeitpunkte t1 und t2 werden quasi mehrere sich über die Kombinationen ergebenden Zeitversätze Δt in der Berechnung der zu erwartenden Differenz-Spannung miteinander verglichen, bevor ein Zeitversatz Δt in der Synchronisation der Taktung beider Schaltwandler dann wirklich umgesetzt wird. Real umgesetzt wird dann derjenige Zeitversatz Δt = t2-t1, der innerhalb der Berechnung ein Minimum innerhalb im maximalen Wert für den Absolutbetrag der Differenz-Spannung aufweist.
Die Schritte ii.1) und ii.2) sind dabei in einem Schritt ii) enthalten. Die Schritte iii.1) und iii.2) sind in einem Schritt iii) enthalten. Die Schritte i), ii) und iii) können während des Betriebs der Energieerzeugungsanlage 10 wiederholt durchlaufen werden.
In 4 ist schematisch eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Betrieb von Schaltwandlern 12, 14 an einem gemeinsamen DC-Bus 20 dargestellt. Insbesondere ist das Verfahren zum Betrieb der in 1 dargestellten Energieerzeugungsanlage 10 geeignet. Nach dem Start in Schritt S0 wird der Zeitversatz Δt in der Taktung der beiden Schaltwandler 12, 14 in Schritt S1 zunächst auf 0 gesetzt. Ein vordefinierter Zeitversatz Δt_vd wird auf z. B. 1% der Periodendauer zumindest einer der Taktfrequenzen gesetzt. Der vordefinierte Zeitversatz Δt_vd ist im Sinne einer vordefinierten Schrittweite zu verstehen, um die ein aktuell bestehender Zeitversatz Δt in der zeitlichen Synchronisation beider Schaltwandler geändert wird. In Schritt S2 erfolgt der Betrieb mit Δt (hier noch gleich 0). In Schritt i) erfolgt ein Messen der Spannungen U_AK,1(t1), U_AK,2(t2) an den Anschluss-Kapazitäten 24, 26 jedes der Schaltwandler 12, 14 mit den jeweiligen Abtastraten. Dabei können die Abtastraten gleich oder verschieden voneinander sein. In Schritt ii) erfolgt ein Bestimmen des maximalen Wertes für einen Absolutbetrag einer Differenz-Spannung ΔU_Max an den Anschluss-Kapazitäten 24, 26 gemäß ΔU_Max=|Max (U_AK,1 (t1) - U_AK,2 (t2))| für mehrere Abtastzeitpunkte t1, t2 einer der Abtastraten während einer Zeitdauer. Ist die Abtastrate für U_AK,1 und U_AK,2 gleich, so wird ΔU_Max=|Max (U_AK,1 (t1) - U_AK,2 (t2))| bevorzugt für gleiche (zeitsynchrone) Abtastzeitpunkte für U_AK,1 und U_AK,2 gebildet. Ansonsten werden diejenigen Abtastzeitpunkte t2 der verschiedenen Abtastraten miteinander kombiniert, die möglichst zeitnah zueinander angeordnet sind.
In Schritt iiia) werden die Schaltwandler 12, 14 an dem DC-Bus 20 mit Δt+ Δt_vd betrieben. In Schritt iiib) erfolgt wieder ein Messen der Spannungen U_AK,1(t1), U_AK,2(t2) an den Anschluss-Kapazitäten 24, 26 jedes der Schaltwandler 12, 14 mit den jeweiligen Abtastraten. In Schritt iii.c) erfolgt ein erneutes Bestimmen des maximalen Wertes für einen Absolutbetrag einer Differenz-Spannung ΔU_Max,vd im Betrieb mit Δt+Δt_vd an den Anschluss-Kapazitäten 24, 26 gemäß ΔU_Max,vd=|Max (U_AK,1(t1) - U_AK,2(t2))| für mehrere Abtastzeitpunkte t1, t2 einer der Abtastraten während einer Zeitdauer. Ist die Abtastrate für U_AK,1 und U_AK,2 gleich, so wird ΔU_Max,vd=|Max (U_AK,1(t1) - U_AK,2(t2))| bevorzugt für gleiche (zeitsynchrone) Abtastzeitpunkte für U_AK,1 und U_AK,2 gebildet. In Schritt iiid) erfolgt ein Vergleich der maximalen Werte der Differenz-Spannung von ΔU_Max,vd mit ΔU_Max. Dabei entspricht der maximale Wert der Differenz-Spannung ΔU_Max,vd dem gerade in Schritt iiic) bestimmten ΔU_Max,vd im Betrieb mit Δt+Δt_vd. Hingegen entspricht der maximale Wert der Differenz-Spannung ΔU_Max beim erstmaligen Durchlaufen von iii) dem in Schritt ii) bestimmten |Max (U_AK,1(t1) - U_AK,2(t2))|.
Ist in Schritt iiid) ΔU_Max,vd <= ΔU_Max- Zweig „ja“ - so wird in Schritt iiid.j Δt=Δt+Δt_vd als neuer aktueller Betrieb definiert. Die Richtung für die nächste Änderung Δt_vd wird beibehalten und ΔU_Max = ΔU_Max,vd gesetzt. Ist hingegen in Schritt iiid) ΔU_Max,vd > ΔU_Max - Zweig „nein“ - so wird in Schritt iiid.n die Richtung durch Setzen von Δt_vd=-Δt_vd geändert. Danach erfolgt der Betrieb in Schritt iiie) mit Δt. Beim Zweig „nein“ handelt es sich bei dem Wechsel von Schritt iiia) zu Schritt iiie) wirklich um eine Änderung des Betriebs der Schaltwandler 12, 14 mit neu gesetztem Δt und neu gesetztem ΔU_Max, wohingegen beim Zweig „nein“ die Schritte iiia) und iiie) denselben Betrieb der Schaltwandler kennzeichnen (mit gleichem Δt und gleichem ΔU_Max). Die Schaltwandler 12, 14 setzten den Betrieb fort, den sie bereits schon in dem vorangegangenen Schritt iiia) angenommen haben. Dieser wird nun lediglich als neuer aktueller Betrieb definiert. Ausgehend davon weist der Schritt iiia) des darauffolgenden Durchlaufs der Schleife von iii) bereits wieder eine weitere Änderung des (neuen) aktuellen Betriebs um den vordefinierten Zeitversatz Δt_vd auf.
Die Schritte iiia), iiib), iiic), iiid), iiie), iiid.j) und iiid.n) sind dabei in dem Schritt iii) enthalten. Dabei kann der Schritt iii) während des Betriebs der Schaltwandler 12, 14 wiederholt durchlaufen werden.
Bezugszeichenliste

10: Energieversorgungsanlage
12: erster Schaltwandler
14: zweiter Schaltwandler
16: erster Spannungsmesser
18: zweiter Spannungsmesser
20: DC-Bus
21.1, 21.2, 21.3, 21.4: Leitungsimpedanzen
22: PV-Generator
24: erste Anschlusskapazität
26: zweite Anschlusskapazität
UAK,1: Spannung an der ersten Anschlusskapazität
UAK,2: Spannung an der zweiten Anschlusskapazität
IHF: hochfrequenter Störstrom
C: Steuereinheit
S0, S1, S1', S2: Verfahrensschritte
i), ii), iii), ii.1), ii.2), iii.1), iii.2): Verfahrensschritte
iiia), iiib), iiic), iiid), iiie): Verfahrensschritte
iiid.j), iiid.n): Verfahrensschritte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 3883792 [0005]
WO 9103863 A1 [0006]

Claims

Verfahren zum Betrieb eines ersten Schaltwandlers (12) und eines zweiten Schaltwandlers (14), die an unterschiedlichen Stellen mit ihren jeweiligen Anschluss-Kapazitäten (24, 26) parallel zueinander an einen gemeinsamen DC-Bus (20) angeschlossen sind, mit den Schritten: i) Messen einer ersten Spannung U_AK,1(t1) an der ersten Anschluss-Kapazität (24), mit der der erste Schaltwandler (12) an den DC-Bus (20) angeschlossen ist, im aktuellen Betrieb mit einer ersten Abtastrate; Messen einer zweiten Spannung U_AK,2(t2) an der zweiten Anschluss-Kapazität (26), mit der der zweite Schaltwandler (14) an den DC-Bus (20) angeschlossen ist, im aktuellen Betrieb mit einer zweiten Abtastrate, ii) Bestimmen eines maximalen Wertes für einen Absolutbetrag einer Differenz-Spannung ΔU_Max an den Anschluss-Kapazitäten (24, 26) in Abhängigkeit von IMax (U_AK,1 (t1) - U_AK,2 (t2))| für mehrere Abtastzeitpunkte t1, t2 einer der beiden Abtastraten während einer Zeitdauer, iii) Ändern einer zeitlichen Synchronisation zwischen einer Taktung des ersten Schaltwandlers (12) und einer Taktung des zweiten Schaltwandlers (14) über einen Zeitversatz Δt mit dem Ziel, den maximalen Wert für den Absolutbetrag der Differenz-Spannung ΔU_Max zu minimieren.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die jeweilige Abtastrate eine jeweilige Taktfrequenz der Schaltwandler (12, 14) um das 4-fache, vorteilhafterweise um das 10-fache übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Taktungen beider Schaltwandler (12, 14) jeweils einen zeitlich konstanten Duty-Cycle aufweisen, und wobei die Zeitdauer, während der der maximale Wert für den Absolutbetrag der Differenz-Spannung ΔU_Max bestimmt wird, zumindest einer Periodendauer zumindest einer der Taktfrequenzen entspricht.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Taktung eines der beiden Schaltwandler (12, 14) einen mit einer zweiten Frequenz geänderten Duty-Cycle umfasst, und wobei die Zeitdauer, während der der maximale Wert für den Absolutbetrag der Differenz-Spannung ΔU_Max bestimmt wird, zumindest einer Periodendauer der zweiten Frequenz entspricht.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schaltwandler (12, 14), dessen Taktung einen mit der zweiten Frequenz geänderten Duty-Cycle aufweist als DC/AC-Wandler ausgebildet ist, und wobei die zweite Frequenz einer Frequenz eines an den DC/AC-Wandler angeschlossenen Wechselspannungsnetzes entspricht.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Abtastrate gleich der zweiten Abtastrate ist und jeder Abtastzeitpunkt t1 der ersten Abtrastrate einen zeitsynchronen Abtastzeitpunkt t2 der zweiten Abtastrate aufweist, und wobei die Schritte ii) und iii) die folgenden zusätzlichen Teilschritte aufweisen: ii.1) Bestimmen eines maximalen Wertes für einen Absolutbetrag der Differenz-Spannung ΔU_Max an den Anschluss-Kapazitäten (24, 26) in Abhängigkeit von IMax (U_AK,1 (t1) - U_AK,2 (t2))| für mehrere Abtastzeitpunkte t1 und mehrere dazu nicht zeitsynchrone Abtastzeitpunkte t2 während einer Zeitdauer, ii.2) Auswahl bestimmter Abtastzeitpunkte t1 und t2, wobei der maximale Wert für den Absolutbetrag der Differenz-Spannung ΔU_Max zu den ausgewählten Abtastzeitpunkten t1 und t2 minimal ist, iii.1) Bestimmen des Zeitversatzes Δt als Differenz von t1 und t2.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Ändern der zeitlichen Synchronisation zwischen den Taktungen beider Schaltwandler (12, 14) in Schritt iii) nach einem iterativen Verfahren erfolgt, und die folgenden Teilschritte beinhaltet: iiia) Betreiben der Schaltwandler (12, 14) mit einer um einen vordefinierten Zeitversatz Δt_vd geänderten zeitlichen Synchronisation, iiib) erneutes Messen von Spannungen U_AK,1 (t1), UAK,2 (t2) an den Anschluss-Kapazitäten (24, 26) jedes der Schaltwandler (12, 14) mit den jeweiligen Abtastraten und iiic) erneutes Bestimmen eines maximalen Wertes ΔU_Max,vd für einen Absolutbetrag einer Differenz-Spannung an den Anschluss-Kapazitäten (24, 26) in Abhängigkeit von |Max (U_AK,1 (t1) - U_AK,2 (t2))| für mehrere Abtastzeitpunkte t1, t2 einer der Abtastraten während der Zeitdauer mit der um den vordefinierten Zeitversatz Δt_vd geänderten zeitlichen Synchronisation, iiid) Vergleich des erneut bestimmten maximalen Wertes ΔU_Max,vd für den Absolutbetrag der Differenz-Spannungen mit dem zuvor bestimmten maximalen Wert ΔU_Max, iiie) Betreiben der Schaltwandler (12, 14) im aktuellen Betrieb, oder mit der um den vordefinierten Zeitversatz Δt_vd geänderten zeitlichen Synchronisation als neuem aktuellen Betrieb der Schaltwandler (12, 14), in Abhängigkeit davon, welche Betriebsart den geringeren maximalen Wert für den Absolutbetrag der Differenz-Spannung ΔU_Max aufweist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei eine Richtung, in die der vordefinierte Zeitversatz Δt_vd die zeitliche Synchronisation beim erneuten Durchlaufen des iterativen Verfahrens ändert, davon abhängt, welche Betriebsart den geringeren maximalen Wert für den Absolutbetrag der Differenz-Spannung ΔU_Max aufweist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Schritt des Verfahrens in regelmäßigen Zeitabständen wiederholt durchlaufen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 9, wobei der vordefinierte Zeitversatz Δt_vd verkleinert wird, wenn festgestellt wird, dass bereits mehrmals, insbesondere mehrmals aufeinanderfolgend, eine Änderung der Richtung erfolgte.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Änderung der zeitlichen Synchronisation über den Zeitversatz Δt rampenförmig erfolgt, wobei während der Änderung eine maximale Änderungsrate von 2% pro Periodendauer zumindest einer der Taktfrequenzen, vorteilhafterweise 1% pro Periodendauer zumindest einer der Taktfrequenzen, besonders vorteilhaft 0,5% pro Periodendauer zumindest einer der Taktfrequenzen nicht überschritten wird.
Energieversorgungsanlage (10) mit einem ersten Schaltwandler (12) und einem zweiten Schaltwandler (14), die mit ihren jeweiligen Anschluss-Kapazitäten (24, 26) parallel zueinander an unterschiedlichen Stellen an einen gemeinsamen DC-Bus (20) angeschlossen sind, - Messeinheiten (16, 18) zur Detektion von Spannungen U_AK,1 (t1), U_AK,2 (t2) an den Anschluss-Kapazitäten (24, 26), - einer Steuereinheit (C) zur Steuerung der Schaltwandler (12, 14), die ausgelegt ist, eine Synchronisation der Taktungen beider Schaltwandler (12, 14) relativ zueinander über einen Zeitversatz Δt zu verschieben, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungsanlage (10) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgelegt und eingerichtet ist.
Energieversorgungsanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schaltwandler (12) und der zweite Schaltwandler (14) gleichartige Wandlertypen aufweisen und jeweils als DC/DC-Wandler oder als DC/AC-Wandler ausgebildet sind.
Energieversorgungsanlage nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schaltwandler (12) als DC/DC-Wandler und der zweite Schaltwandler (14) als DC/AC-Wandler ausgebildet ist.
Energieversorgungsanlage nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schaltwandler (12) und/oder der zweite Schaltwandler (14) als bidirektionaler Schaltwandler ausgeführt ist.
Energieversorgungsanlage nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein PV-Generator (22) an den DC-Bus (20) angeschlossen ist, wobei ein Anschluss des PV-Generators (22) zwischen Anschlüssen des ersten Schaltwandlers (12) und des zweiten Schaltwandlers (14) an dem DC-Bus (20) angeordnet ist.