DE202012004347U1 - inverter - Google Patents

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Abstract

Wechselrichter (1) zum Erzeugen einer Wechselspannung aus einer Gleichspannung, umfassend – einen Gleichspannungszwischenkreis (6) zum Bereitstellen der Gleichspannung mit – einer ersten Zwischenkreiskapazität (8), angeschlossen zwischen einem positiven Gleichspannungsknoten (12) und einem Mittelpunkt (16) des Gleichspannungszwischenkreises (6), zum Bereitstellen einer positiven Teilgleichspannung (UDC1) und – einer zweiten Zwischenkreiskapazität (10), angeschlossen zwischen dem Mittelpunkt (16) und einem negativen Gleichspannungsknoten (14), zum Bereitstellen einer negativen Teilgleichspannung (UDC2), wobei die erste Teilgleichspannung (UDC1) und die zweite Teilgleichspannung (UDC2) zusammen die Gleichspannung des Gleichspannungszwischenkreises (6) ergeben, – einen Wechselspannungsknoten (22) zum Bereitstellen einer getakteten Wechselspannung zum Erzeugen einer sinusförmigen Wechselspannung, – einen positiven Zweig (18) zwischen dem positiven Anschlussknoten (12) und dem Wechselspannungsknoten (22) mit wenigstens einem ersten Halbleiterschalter (24) zum Erzeugen eines Teils der getakteten Wechselspannung, insbesondere zum Erzeugen einer positiven Halbwelle der Wechselspannung, – einen negativen Zweig (20) zwischen dem Wechselspannungsknoten (22) und negativen Anschlussknoten (14) mit wenigstens einem zweiten Halbleiterschalter (28) zum Erzeugen eines weiteren Teils der getakteten Wechselspannung, insbesondere zum Erzeugen einer negativen Halbwelle der Wechselspannung, – eine zwischen dem Mittelpunkt (16) und dem Wechselspannungsknoten (22) angeordnete Symmetrierungsschaltung (32) mit wenigstens zwei Hilfshalbleiterschaltern (34, 36) zum Symmetrieren der Gleichspannung des Gleichspannungszwischenkreises (6), – einen Netzknoten (44) zum Einspeisen elektrischen Stroms in ein Versorgungsnetz (48), – eine zwischen dem Wechselspannungsknoten (22) und dem Netzknoten (44) angeschlossene Netzdrossel (42), – eine zwischen dem Netzknoten (44) und einem Bezugsknoten (52), der insbesondere Erdpotential aufweist, angeschlossene Filterkapazität (50) und – wenigstens einen Netztrennschalter (46, 46') zum Trennen des Wechselrichters (1), insbesondere des Netzanschlussknotens (44), vom Versorgungsnetz (48), wobei der Wechselrichter (1) dazu vorbereitet ist, bei geöffnetem Netztrennschalter (46, 46') eine Wechselspannung an der Filterkapazität (50) zu modulieren, und den ersten Halbleiterschalter (24), den zweiten Halbleiterschalter (28) und die Symmetrierungsschaltung (2) so anzusteuern, dass Ausgleichsströme zum Symmetrieren des Gleichspannungszwischenkreises (6) fließen, so dass die erste und zweite Teilgleichspannung (UDC1, UDC2) möglichst gleich groß werden.Inverter (1) for generating an alternating voltage from a direct voltage, comprising - a direct voltage intermediate circuit (6) for providing the direct voltage with - a first intermediate circuit capacitance (8), connected between a positive direct voltage node (12) and a center point (16) of the direct voltage intermediate circuit (6) ), for providing a positive partial direct voltage (UDC1) and - a second intermediate circuit capacitance (10), connected between the center point (16) and a negative direct voltage node (14), for providing a negative partial direct voltage (UDC2), the first partial direct voltage (UDC1) and the second partial direct voltage (UDC2) together result in the direct voltage of the direct voltage intermediate circuit (6), - an alternating voltage node (22) for providing a clocked alternating voltage for generating a sinusoidal alternating voltage, - a positive branch (18) between the positive connection node (12) and the Alternating voltage ngsknoden (22) with at least one first semiconductor switch (24) for generating part of the pulsed alternating voltage, in particular for generating a positive half-wave of the alternating voltage, - a negative branch (20) between the alternating voltage node (22) and negative connection node (14) with at least a second semiconductor switch (28) for generating a further part of the pulsed alternating voltage, in particular for generating a negative half-wave of the alternating voltage, - a balancing circuit (32) with at least two auxiliary semiconductor switches (34) arranged between the midpoint (16) and the alternating voltage node (22), 36) for balancing the DC voltage of the DC voltage intermediate circuit (6), - a network node (44) for feeding electrical current into a supply network (48), - a network choke (42) connected between the AC voltage node (22) and the network node (44), - one between the network node (44) and a reference node (52), the in particular has ground potential, connected filter capacitance (50) and - at least one mains disconnector (46, 46 ') for separating the inverter (1), in particular the mains connection node (44), from the supply network (48), the inverter (1) being prepared for this to modulate an alternating voltage on the filter capacitance (50) with the mains isolating switch (46, 46 ') open, and to control the first semiconductor switch (24), the second semiconductor switch (28) and the balancing circuit (2) in such a way that equalizing currents for balancing the DC voltage intermediate circuit (6) flow so that the first and second partial DC voltages (UDC1, UDC2) are as equal as possible.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wechselrichter zum Erzeugen einer Wechselspannung aus einer Gleichspannung, und die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Wechselrichters.The present invention relates to an inverter for generating an AC voltage from a DC voltage, and the present invention relates to a method for operating such an inverter.

Wechselrichter sind allgemein bekannt, sie erzeugen aus einer Gleichspannung eine Wechselspannung. Die Gleichspannung wird häufig an einem geteilten Gleichspannungszwischenkreis bereitgestellt, nämlich einem aus zwei in Reihe geschalteten Zwischenkreiskapazitäten aufgebauten Zwischenkreis. Hierbei ist eine Symmetrie derart wünschenswert, dass jede dieser beiden Zwischenkreiskapazitäten die gleiche Spannung aufweist, nämlich jeweils die halbe Zwischenkreisspannung.Inverters are well known, they generate an AC voltage from a DC voltage. The DC voltage is often provided on a divided DC voltage intermediate circuit, namely an intermediate circuit constructed from two series-connected DC link capacitors. In this case, a symmetry is desirable such that each of these two DC link capacitances has the same voltage, namely in each case half the DC link voltage.

Im Betrieb kann es vorkommen, dass die beiden Kapazitäten bzw. Kondensatoren unterschiedlich geladen oder unterschiedlich entladen werden, so dass sich eine Unsymmetrie einstellt. In diesem Fall weist einer der beiden Zwischenkreiskondensatoren eine größere Ladung und damit eine höhere Spannung als die andere Zwischenkreiskapazität auf. Solche Unsymmetrien sind aus verschiedenen Gründen unerwünscht. Insbesondere kann sich an Teilen des Wechselrichters eine zu hohe, möglicherweise Bauteile gefährdende Spannung einstellen. Weiterhin kann sich eine solchen Unsymmetrie auch auf die erzeugte Wechselspannung auswirken. Entsprechend ist es auch unerwünscht, den Wechselrichter mit dem elektrischen Wechselspannungsnetz, in das er einspeisen soll, zu verbinden, wenn eine solche Unsymmetrie vorliegt.In operation, it may happen that the two capacitors or capacitors are charged differently or discharged differently, so that sets an asymmetry. In this case, one of the two DC link capacitors has a larger charge and thus a higher voltage than the other DC link capacitance. Such asymmetries are undesirable for various reasons. In particular, can be set to parts of the inverter too high, possibly hazardous components voltage. Furthermore, such asymmetry may also affect the AC voltage generated. Accordingly, it is also undesirable to connect the inverter to the AC electrical network in which it is to feed, if such asymmetry exists.

Um diesem Problem entgegenzuwirken, schlägt die internationale Anmeldung WO 2008/049441 A1 einen Wechselrichter mit ausgangsseitigem Widerstand vor. Dieser Widerstand kann mit dem Ausgang des Wechselrichters verbunden werden, wenn der Ausgang des Wechselrichters vom Netz, in das einzuspeisen ist, getrennt wird. In diesem Fall kann über diesen Widerstand ein Ladungsausgleich vorgenommen werden, insbesondere derart, dass die zu viel Spannung aufweisende Zwischenkreiskapazität über diesen Widerstand gegen Masse teilentladen wird. Hierbei ist der Mittelpunkt zwischen den beiden Zwischenkreiskapazitäten mit Masse verbunden und der besagte Widerstand ist auch mit Masse verbunden, so dass über diesen Widerstand die besagte Teilentladung vorgenommen werden kann.To counter this problem, the international application fails WO 2008/049441 A1 an inverter with output side resistor. This resistor can be connected to the output of the inverter when the inverter output is disconnected from the mains to be fed. In this case, charge compensation can be carried out via this resistor, in particular in such a way that the intermediate circuit capacitance having too much voltage is partially discharged via this resistor to ground. Here, the midpoint between the two DC link capacitances is connected to ground and the said resistor is also connected to ground, so that the said partial discharge can be made via this resistor.

Nachteilig hierbei ist, dass Energie von dem betreffenden Zwischenkreiskondensator abgeführt wird, was sich auch in einer Erwärmung des besagten Widerstands bemerkbar machen kann. Somit ist dieses Verfahren mit unerwünschten Verlusten verbunden.The disadvantage here is that energy is dissipated by the relevant intermediate circuit capacitor, which can also be felt in a heating of the said resistance. Thus, this method is associated with undesirable losses.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eines der o. g. Probleme zu adressieren. Insbesondere soll eine verbesserte Lösung geschaffen werden, die mit möglichst wenigen Verlusten eine Symmetrierung des Gleichspannungszwischenkreises erreichen kann. Zumindest soll eine alternative Lösung vorgeschlagen werden.The present invention is therefore based on the object, one of o. G. To address problems. In particular, an improved solution is to be created, which can achieve balancing of the DC intermediate circuit with as few losses as possible. At least an alternative solution should be proposed.

Erfindungsgemäß wird somit ein Wechselrichter gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen. Dieser Wechselrichter ist zum Erzeugen einer Wechselspannung aus einer Gleichspannung vorbereitet. Er umfasst einen Gleichspannungszwischenkreis zum Bereitstellen der Gleichspannung. Der Gleichspannungszwischenkreis umfasst eine erste Zwischenkreiskapazität und eine zweite Zwischenkreiskapazität. Die erste Zwischenkreiskapazität ist zwischen einem positiven Gleichspannungsknoten und einem Mittelknoten des Gleichspannungszwischenkreises angeschlossen und stellt eine positive Teilgleichspannung bereit. Die zweite Zwischenkreiskapazität ist zwischen dem Mittelpunkt und einem negativen Gleichspannungsknoten angeschlossen und stellt eine negative Teilgleichspannung bereit. Die erste und zweite Teilgleichspannung sind in Reihe geschaltet und ergeben entsprechend die Gleichspannung des Gleichspannungszwischenkreises.According to the invention, an inverter according to claim 1 is thus proposed. This inverter is prepared for generating an AC voltage from a DC voltage. It comprises a DC voltage intermediate circuit for providing the DC voltage. The DC voltage intermediate circuit comprises a first DC link capacitance and a second DC link capacitance. The first DC link capacitance is connected between a positive DC node and a center node of the DC link and provides a positive DC partial voltage. The second link capacitance is connected between the center point and a negative DC node and provides a negative DC partial voltage. The first and second partial DC voltage are connected in series and result in accordance with the DC voltage of the DC intermediate circuit.

Weiterhin ist ein Wechselspannungsknoten vorgesehen, an dem eine getaktete Wechselspannung bereitgestellt wird, die zum Erzeugen einer etwa sinusförmigen Wechselspannung verwendet wird, nämlich insbesondere unter weiterer Verwendung einer entsprechenden Ausgangsdrossel.Furthermore, an alternating voltage node is provided on which a pulsed alternating voltage is provided, which is used for generating an approximately sinusoidal alternating voltage, namely in particular with the further use of a corresponding output choke.

Weiterhin ist ein positiver Zweig zwischen dem positiven Anschlussknoten und dem Wechselspannungsknoten vorgesehen, der wenigstens einen ersten Halbleiterschalter zum Erzeugen eines Teils der getakteten Wechselspannung aufweist. Insbesondere wird ein solcher positiver Zweig zum Erzeugen einer positiven Halbwelle der zu erzeugenden Wechselspannung verwendet.Furthermore, a positive branch is provided between the positive terminal node and the AC voltage node, which has at least one first semiconductor switch for generating a part of the pulsed AC voltage. In particular, such a positive branch is used for generating a positive half-wave of the alternating voltage to be generated.

Weiterhin ist ein negativer Zweig zwischen dem Wechselspannungsknoten und dem negativen Anschlussknoten vorgesehen, der wenigstens einen zweiten Halbleiterschalter zum Erzeugen eines weiteren Teils der getakteten Wechselspannung aufweist. Insbesondere wird ein solcher negativer Zweig zum Erzeugen einer negativen Halbwelle der zu erzeugenden Wechselspannung verwendet.Furthermore, a negative branch is provided between the AC voltage node and the negative terminal node, which has at least one second semiconductor switch for generating a further part of the pulsed AC voltage. In particular, such a negative branch is used for generating a negative half-wave of the alternating voltage to be generated.

Zwischen dem Mittelpunkt zwischen den beiden Zwischenkreiskapazitäten und dem Wechselspannungsknoten ist eine Symmetrierungsschaltung vorgesehen die auch als Hilfsschaltung bezeichnet werden kann. Diese Symmetrierungsschaltung umfasst wenigstens zwei Hilfshalbleiterschalter, die insbesondere dazu vorgesehen sind, einen Strom vom Mittelpunkt zum Wechselspannungsknoten oder vom Wechselspannungsknoten zum Mittelpunkt zu ermöglichen bzw. einen solchen Strom zu unterbinden. Weiterhin ist ein Netzknoten zum Einspeisen elektrischen Stroms in ein Versorgungsnetz vorgesehen. Dieser Netzknoten wird im Wesentlichen mit dem Versorgungsnetz verbunden, wenn in das Versorgungsnetz eingespeist werden soll. Zwischen dem Wechselspannungsknoten und dem Netzknoten ist dabei eine Netzdrossel angeschlossen. Insbesondere dient eine solche Netzdrossel dazu, aus dem gepulsten Signal, das der positive Zweig und der negative Zweig erzeugen, ein etwa sinusförmiges Signal zu integrieren.Between the midpoint between the two DC link capacitances and the AC voltage node, a balancing circuit is provided, which is also referred to as an auxiliary circuit can be. This balancing circuit comprises at least two auxiliary semiconductor switches, which are in particular provided to enable a current from the center point to the AC voltage node or from the AC voltage node to the center or to prevent such a current. Furthermore, a network node is provided for feeding electrical current into a supply network. This network node is essentially connected to the supply network when it is to be fed into the supply network. A mains choke is connected between the AC voltage node and the network node. In particular, such a line choke serves to integrate an approximately sinusoidal signal from the pulsed signal which the positive branch and the negative branch generate.

Weiterhin ist zwischen dem Netzknoten und einem Bezugsknoten eine Filterkapazität angeschlossen. Dieser Bezugsknoten kann bspw. Erdpotential aufweisen und entsprechend mit Masse verbunden sein.Furthermore, a filter capacitor is connected between the network node and a reference node. This reference node may, for example, have ground potential and be correspondingly connected to ground.

Weiterhin ist ein Netztrennschalter zum Trennen des Wechselrichters vom Versorgungsnetz vorgesehen. Dieser Netztrennschalter ist insbesondere zwischen Netzanschlussknoten und dem Versorgungsnetz angeordnet.Furthermore, a power disconnect switch for disconnecting the inverter from the supply network is provided. This power disconnect switch is arranged in particular between the network connection node and the supply network.

Erfindungsgemäß ist der Wechselrichter dazu vorbereitet, bei geöffnetem Netztrennschalter eine Wechselspannung an der Filterkapazität zu modulieren, und den ersten Halbleiterschalter, den zweiten Halbleiterschalter und die Symmetrierungsschaltung so anzusteuern, dass Ausgleichsströme zum Symmetrieren des Gleichspannungszwischenkreises fließen, so dass die erste und zweite Teilgleichspannung möglichst gleich groß werden. Insoweit weist der Wechselrichter eine hierzu programmierte Steuerung auf, in der die entsprechenden Befehle zum Erzeugen der gewünschten Schalthandlungen der betroffenen Schalter erzeugt werden.In accordance with the invention, the inverter is prepared to modulate an AC voltage at the filter capacitor when the mains disconnect switch is open, and to control the first semiconductor switch, the second semiconductor switch and the balancing circuit so that equalizing currents flow for balancing the DC intermediate circuit so that the first and second partial DC voltages are as equal as possible become. In that regard, the inverter has a programmed for this control, in which the corresponding commands for generating the desired switching actions of the affected switches are generated.

Demnach wird eine Wechselspannung an der Filterkapazität moduliert, nämlich insbesondere wenn der Wechselrichter aufgrund der geöffneten Netztrennschalter vom Versorgungsnetz getrennt ist. Die Modulierung erfolgt so, dass die Ströme schließlich als Ausgleichsströme fließen und eine Symmetrierung der Spannungen an den beiden Zwischenkreiskapazitäten erreichen.Accordingly, an AC voltage is modulated at the filter capacitance, namely in particular when the inverter is disconnected from the supply network due to the open mains disconnect switch. The modulation takes place in such a way that the currents finally flow as equalizing currents and achieve symmetrization of the voltages at the two DC link capacitances.

Veranschaulichend und vereinfachend kann dies an einem Beispiel erklärt werden. Liegt bspw. eine höhere Spannung an der ersten Zwischenkreiskapazität im Vergleich zur zweiten Zwischenkreiskapazität vor, kann der positive Zweig zunächst so gepulst werden, dass sich über die Netzdrossel eine positive Halbwelle eines sinusförmigen Stroms einstellt, die entsprechend zu einem Strom in die Filterkapazität führt. Erfolgt dies im Zusammenspiel mit der Symmetrierungsschaltung, insbesondere so, dass eine Verbindung zwischen dem Mittelpunkt und dem Wechselspannungsknoten hergestellt wird, wird die Energie für besagte Stromhalbwelle nur aus der ersten Zwischenkreiskapazität verwendet. Dieser Betrieb wird als 3-Punkt-Betrieb bezeichnet.Illustratively and simply, this can be explained by an example. If, for example, there is a higher voltage at the first DC link capacitance compared to the second DC link capacitance, the positive branch can first be pulsed in such a way that a positive half-wave of a sinusoidal current sets via the line choke, which leads to a current into the filter capacitance. If this is done in conjunction with the Balierungsschaltung, in particular so that a connection between the center and the AC node is made, the energy for said current half-wave is used only from the first DC link capacity. This operation is called 3-point operation.

Die sich anschließende negative Halbwelle wird nun im 2-Punkt-Betrieb erzeugt, nämlich ohne Verwendung der Symmetrierungsschaltung bzw. bei in der Symmetrierungsschaltung geöffneten Schaltern und damit bei voneinander getrenntem Mittelpunkt und Wechselspannungsknoten. Die negative Halbwelle belastet somit die erste und zweite Zwischenkreiskapazität gleichermaßen. In diesem Beispiel liegt eine Trennung vom Netz vor und der sinusförmige Strom, von dem die Erzeugung der positiven und negativen Halbwelle beschrieben wurde, fließt nur durch die Netzdrossel und die Filterkapazität und entsprechend ist dieser Strom ein Blindstrom der – von parasitären Effekten abgesehen – keine Leistung bzw. Energie verbraucht und im Grunde lediglich zu einem Ausgleich zwischen den beiden Zwischenkreiskapazitäten führt, nämlich in dem genannten Beispiel zu einem Ausgleich von Energie von der ersten Zwischenkreiskapazität hin zur zweiten Zwischenkreiskapazität.The subsequent negative half-wave is now generated in 2-point operation, namely without the use of the balancing circuit or in the Symmetrierungsschaltung open switches and thus at a separate center and alternating voltage node. The negative half-wave thus loads the first and second DC link capacitance equally. In this example, there is a disconnection from the mains, and the sinusoidal current described as generating the positive and negative half wave flows only through the line choke and the filter capacitance, and accordingly this current is a reactive current which, apart from parasitic effects, does not produce any power or consumes energy and basically only leads to a balance between the two DC link capacitances, namely in the example mentioned to a balance of energy from the first DC link capacity towards the second DC link capacity.

Insbesondere wird vorgeschlagen, dass zwischen dem Netzknoten und dem Bezugsknoten, also insbesondere zwischen Netzknoten und zur Masse kein ohmscher Widerstand vorgesehen ist. Somit wird vermieden, bei einem Ausgleich zwischen den beiden Zwischenkreiskapazitäten Strom über einen Widerstand gegen Masse abzuleiten und damit Leistung bzw. Energie zu verbrauchen. Erfindungsgemäß wurde nämlich erkannt, dass ein Ausgleich mit einem Blindstrom und damit im Idealfall ohne Verluste vorgenommen werden kann, wenn lediglich die Filterkapazität verwendet wird.In particular, it is proposed that there is no ohmic resistance between the network node and the reference node, that is to say in particular between network node and ground. Thus, it is avoided to derive a balance between the two DC link capacities current through a resistor to ground and thus consume power or energy. In fact, according to the invention, it has been recognized that a compensation with a reactive current and thus ideally without losses can be made if only the filter capacity is used.

Vorzugsweise ist der Wechselrichter somit dazu vorbereitet, bei geöffnetem Netztrennschalter die Wechselspannung an der Filterkapazität als etwa sinusförmige Netzwechselspannung so zu modulieren, dass sich ein Blindstrom ergibt.Preferably, the inverter is thus prepared to modulate the AC voltage at the filter capacitor as an approximately sinusoidal AC mains voltage when the power disconnect switch is open so that there is a reactive current.

Günstig ist es somit, dass der Wechselrichter dazu vorbereitet ist, so betrieben zu werden, dass der Blindstrom zu einem teilweisen Umladen der beiden Zwischenkreiskapazitäten führt, wenn diese unterschiedlich große Teilspannungen aufweisen.It is thus favorable that the inverter is prepared to be operated so that the reactive current leads to a partial reloading of the two DC link capacitances, if they have different partial voltages.

Gemäß einer Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass der Wechselrichter dazu vorbereitet ist, bei geöffnetem Netztrennschalter, also in vom Versorgungsnetz getrennten Zustand, gezielt je nach momentanem Arbeitspunkt in einem 3-Punkt-Betrieb oder einem 2-Punkt-Betrieb zu arbeiten. Insbesondere wird vorgeschlagen, dass diese beide Betriebsarten von einem Verhältnis der ersten Teilspannung zur zweiten Teilspannung und/oder abhängig von einem Vorzeichen des Blindstroms der Filterkapazität abhängig ausgewählt werden. Davon abhängig wird also in einem 3-Punkt-Betrieb gearbeitet, in dem die Symmetrierungsschaltung angesteuert wird, oder es wird einem 2-Punkt-Betrieb gearbeitet, in dem die Symmetrierungsschaltung nicht angesteuert wird und eine elektrische Trennung zwischen dem Mittelpunkt und dem Wechselspannungsknoten bildet.According to one embodiment, it is proposed that the inverter is prepared, when the power disconnect switch is open, that is, in the separate state from the power supply, specifically depending on the current operating point in a 3-point operation or a 2-point operation. In particular, it is proposed that these two operating modes be selected depending on a ratio of the first partial voltage to the second partial voltage and / or depending on a sign of the reactive current of the filter capacitor. Dependent on it is thus worked in a 3-point operation, in which the balancing circuit is driven, or it is working a 2-point operation, in which the balancing circuit is not driven and forms an electrical isolation between the center and the AC node.

Günstig ist es, wenn der Wechselrichter bei geöffnetem Netztrennschalter im 3-Punkt-Betrieb arbeitet, wenn die erste Teilgleichspannung größer ist als die zweite Teilgleichspannung und der Blindstrom vom Wechselspannungsknoten zum Netzknoten positiv ist. In diesem Fall wird nämlich die erste Zwischenkreiskapazität belastet, um diesen positiven Strom zu erzeugen. Oder es wird im 3-Punkt-Betrieb gearbeitet, wenn die erste Teilgleichspannung kleiner ist als die zweite Teilgleichspannung und der Blindstrom vom Wechselspannungsknoten zum Netzknoten negativ ist. In diesem Fall wird nämlich Energie aus der zweiten Zwischenkreiskapazität entnommen.It is advantageous if the inverter operates with the power disconnector open in 3-point operation, when the first partial DC voltage is greater than the second DC partial voltage and the reactive current from the AC node to the network node is positive. In this case, namely, the first link capacitance is loaded to generate this positive current. Or it works in 3-point operation, when the first partial DC voltage is smaller than the second DC partial voltage and the reactive current from the AC node to the network node is negative. In this case, energy is taken from the second DC link capacity.

Vorzugsweise wird im 2-Punkt-Betrieb gearbeitet, wenn die erste Teilgleichspannung größer ist als die zweite Teilgleichspannung und der Blindstrom vom Wechselspannungsknoten zum Netzknoten negativ ist. Hierbei werden beide Zwischenkreiskapazitäten im Wesentlichen gleich belastet und dieser 2-Punkt-Betrieb wechselt sich insbesondere mit dem oben zuerst genannten 3-Punkt-Betrieb ab, nämlich wenn die erste Teilgleichspannung größer ist als die zweite Teilgleichspannung und der Blindstrom vom Wechselspannungsknoten zum Netzknoten positiv ist.Preferably, 2-point operation is used when the first partial DC voltage is greater than the second DC partial voltage and the reactive current from the AC voltage node to the network node is negative. In this case, both DC link capacitances are substantially equally loaded and this 2-point operation alternates in particular with the above-mentioned 3-point operation, namely, when the first DC partial voltage is greater than the second DC partial voltage and the reactive current from the AC node to the network node is positive ,

Günstig ist es ebenfalls, im 2-Punkt-Betrieb zu arbeiten, wenn die erste Teilgleichspannung kleiner ist als die zweite Teilgleichspannung und der Blindstrom vom Wechselspannungsknoten zum Netzknoten positiv ist. Dieser zweite 2-Punkt-Betrieb wechselt sich insbesondere ab mit dem zuletzt genannten 3-Punkt-Betrieb, bei dem die erste Teilgleichspannung kleiner ist als die zweite Teilgleichspannung und der Blindstrom vom Wechselspannungsknoten zum Netzknoten negativ ist.It is also favorable to operate in 2-point operation when the first partial DC voltage is less than the second DC partial voltage and the reactive current from the AC voltage node to the network node is positive. This second 2-point operation alternates in particular with the last-mentioned 3-point operation, in which the first partial DC voltage is less than the second DC partial voltage and the reactive current from the AC voltage node to the network node is negative.

Zudem wird ein Verfahren zum Betreiben eines Wechselrichters vorgeschlagen, wie sich aus wenigstens einem der oben erläuterten Ausführungsformen des Wechselrichters ergibt. Demnach wird insbesondere bei geöffnetem Netztrennschalter eine Wechselspannung an der Filterkapazität moduliert, und der erste Halbleiterschalter, der zweite Halbleiterschalter und die Symmetrierungsschaltung so angesteuert, dass Ausgleichsströme zum Symmetrieren des Gleichspanungszwischenkreises fließen, nämlich so, dass die erste und zweite Teilgleichspannung möglichst gleich groß werden.In addition, a method for operating an inverter is proposed, as results from at least one of the above-described embodiments of the inverter. Accordingly, an alternating voltage is modulated at the filter capacitance, in particular when the mains disconnect switch is open, and the first semiconductor switch, the second semiconductor switch and the balancing circuit are driven such that equalizing currents flow for balancing the DC intermediate circuit, namely such that the first and second partial DC voltages become as equal as possible.

Vorteilhaft ist es somit, wenn die Wechselspannung an der Filterkapazität als etwa sinusförmige Wechselspannung so moduliert wird, dass sich ein Blindstrom ergibt.It is thus advantageous if the AC voltage at the filter capacitor is modulated as an approximately sinusoidal AC voltage in such a way that a reactive current results.

Vorteilhaft ist es somit grundsätzlich, ein Verfahren auszuführen, zu dessen Betrieb der Wechselrichter bereits vorbereitet ist, insbesondere durch eine entsprechende Vorprogrammierung auf einem im Wechselrichter enthaltenen Mikroprozessor oder Steuercomputer oder dergleichen.It is therefore advantageous, in principle, to carry out a method for the operation of which the inverter is already prepared, in particular by means of an appropriate preprogramming on a microprocessor or control computer or the like contained in the inverter.

Es ist insbesondere vorteilhaft, den Wechselrichter so zu betreiben, dass eine Symmetrierung, also der Ausgleich unterschiedlicher Spannungen an der ersten und zweiten Zwischenkreiskapazität durchgeführt wird, wenn der Wechselrichter vom Versorgungsnetz getrennt ist, insbesondere wenn die oder der Netztrennschalter geöffnet sind bzw. ist. Nach erfolgreicher Symmetrierung kann dann der wenigstens eine Netztrennschalter geschlossen werden, der Wechselrichter kann ans Versorgungsnetz dadurch angeschlossen werden und dann mit dem Einspeisen ins Netz beginnen. Die Verschaltung mit dem Netz bzw. der Anschluss der Filterkapazität bleibt vorzugsweise unverändert. Die Filterkapazität kann somit in einer Doppelfunktion verwendet werden, nämlich als Filterkapazität wenn der Wechselrichter ans Versorgungsnetz – auch abgekürzt als Netz bezeichnet – angeschlossen ist und in dieses einspeist, und als Hilfselement zum Erzeugen eines Blindstroms zum Symmetrieren der beiden Zwischenkreiskapazitäten.It is particularly advantageous to operate the inverter so that a balancing, so the compensation of different voltages at the first and second DC link capacity is performed when the inverter is disconnected from the mains, especially if the or the power disconnect switch is open or is. After successful balancing then the at least one power disconnect switch can be closed, the inverter can be connected to the supply network and then start feeding into the grid. The interconnection with the network or the connection of the filter capacity preferably remains unchanged. The filter capacity can thus be used in a dual function, namely as filter capacity when the inverter to the supply network - also abbreviated as network - is connected and fed into this, and as an auxiliary element for generating a reactive current for balancing the two DC link capacitances.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die begleitende Figur näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment with reference to the accompanying figure.

1 zeigt eine Schaltungsanordnung eines erfindungsgemäßen Wechselrichters. 1 shows a circuit arrangement of an inverter according to the invention.

1 zeigt schematisch einen Wechselrichter 1, der eingangsseitig an einen Solargenerator 2 angeschlossen ist und von dort mit einer Gleichspannung versorgt wird. Über einen Hochsetzsteller 4 wird eine Gleichspannung vom Solargenerator 2 auf eine Zwischenkreisspannung gebracht, die an einem Gleichspannungszwischenkreis 6 bereitgestellt wird. Der Gleichspannungszwischenkreis 6 wird dabei gebildet aus einer ersten Zwischenkreiskapazität 8 und einer zweiten Zwischenkreiskapazität 10. Die erste Zwischenkreiskapazität 8 ist zwischen einem positiven Gleichspannungsknoten 12 und einem Mittelpunkt 16 des Gleichspannungszwischenkreises 6 angeschlossen. Die zweite Zwischenkreiskapazität ist zwischen dem Mittelknoten 16 und einem negativen Gleichspannungsknoten angeschlossen. Der Mittelknoten 16 ist mit Masse verbunden. An der ersten Zwischenkreiskapazität 8 liegt eine erste Teilgleichspannung des Gleichspannungszwischenkreises UDC1, an, nämlich vom positiven Gleichspannungsknoten 12 zum Mittelknoten 16. 1 schematically shows an inverter 1 , the input side to a solar generator 2 is connected and is supplied from there with a DC voltage. About a boost converter 4 becomes a DC voltage from the solar generator 2 brought to an intermediate circuit voltage, which is connected to a DC voltage intermediate circuit 6 provided. The DC voltage intermediate circuit 6 is formed from a first DC link capacity 8th and a second DC link capacity 10 , The first DC link capacity 8th is between a positive DC node 12 and a center 16 of the DC intermediate circuit 6 connected. The second link capacity is between the center node 16 and connected to a negative DC node. The middle node 16 is connected to ground. At the first DC link capacity 8th is a first Teilgleichspannung the DC voltage intermediate circuit U DC1 , to, namely from the positive DC node 12 to the middle node 16 ,

Zwischen dem Mittelknoten 16 und dem negativen Gleichspannungsknoten 14 ist die zweite Zwischenkreiskapazität angeschlossen, die eine zweite Teilgleichspannung des Zwischenkreises trägt, nämlich UDC2.Between the middle node 16 and the negative DC node 14 the second DC link capacitance is connected, which carries a second DC partial voltage of the DC link , namely U DC2 .

Die Zwischenkreisspannung des Gleichspannungszwischenkreises 6 wird somit zwischen dem positiven Gleichspannungsknoten 12 und dem negativen Gleichspannungsknoten 14 bereitgestellt und ist die Summe der ersten und zweiten Teilgleichspannung UDC1 und UDC2. Bezogen auf den Mittelknoten 16 wird somit eine positive Teilgleichspannung an dem positiven Gleichspannungsknoten 12 und eine negative Teilgleichspannung an dem negativen Gleichspannungsknoten 14 bereitgestellt.The DC link voltage of the DC intermediate circuit 6 is thus between the positive DC node 12 and the negative DC node 14 is provided and is the sum of the first and second partial DC voltage U DC1 and U DC2 . Relative to the middle node 16 thus becomes a positive partial DC voltage at the positive DC node 12 and a negative partial DC voltage at the negative DC node 14 provided.

Basierend auf der durch den Gleichspannungszwischenkreis 6 bereitgestellten Energie bzw. Gleichspannung kann nun mit Hilfe eines positiven Zweigs 18 und negativen Zweigs 20 eine getaktete Wechselspannung an dem Wechselspannungsknoten 22 erzeugt werden. Hierzu weist der positive Zweig 18 einen ersten Halbleiterschalter 24 mit antiparallel geschalteter erster Diode 26 auf. Entsprechend weist der negative Zweig 20 einen zweiten Halbleiterschalter 28 mit anti-parallel geschalteter zweiter Diode 30 auf.Based on the through the DC link 6 provided energy or DC voltage can now with the help of a positive branch 18 and negative branch 20 a pulsed AC voltage at the AC node 22 be generated. This is indicated by the positive branch 18 a first semiconductor switch 24 with anti-parallel connected first diode 26 on. Accordingly, the negative branch 20 a second semiconductor switch 28 with anti-parallel connected second diode 30 on.

Weiterhin ist eine Symmetrierungsschaltung 32 zwischen dem Mittelpunkt 16 und dem Wechselspannungsknoten 22 vorgesehen. Die Symmetrierungsschaltung 32, die auch als Hilfsschaltung bezeichnet werden kann, kann einen Strom vom Mittelknoten 16 zum Wechselspannungsknoten 22 bzw. umgekehrt durchlassen. Diese Symmetrierungsschaltung 32 bzw. Hilfsschaltung 32 weist zwei Hilfshalbleiterschalter, nämlich einen dritten und vierten Halbleiterschalter 34 bzw. 36 mit jeweils anti-parallel geschalteter dritter bzw. vierter Diode 38 bzw. 40, auf.Furthermore, a balancing circuit 32 between the center 16 and the AC node 22 intended. The balancing circuit 32 , which may also be referred to as an auxiliary circuit, may be a current from the center node 16 to the AC node 22 or vice versa. This balancing circuit 32 or auxiliary circuit 32 has two auxiliary semiconductor switches, namely a third and fourth semiconductor switch 34 respectively. 36 each with anti-parallel connected third and fourth diode 38 respectively. 40 , on.

Wenn eine gepulste Spannung am Wechselspannungsknoten 22 mittels des positiven Zweigs 18, negativen Zweigs 20 und der Symmetrierungsschaltung 32 erzeugt wird, liegt ein sog. 3-Punkt-Betrieb vor. Wenn der dritte und vierte Halbleiterschalter geöffnet sind, ist der Mittelpunkt 16 von dem Wechselspannungsknoten 22 getrennt und ein Betrieb des Wechselrichters in diesem Zustand, nämlich nur durch eine Ansteuerung des ersten und zweiten Halbleiterschalters 24 bzw. 28 bildet einen 2-Punkt-Betrieb.When a pulsed voltage at the AC node 22 by means of the positive branch 18 , negative branch 20 and the balancing circuit 32 is generated, there is a so-called. 3-point operation. When the third and fourth semiconductor switches are open, the midpoint is 16 from the AC node 22 disconnected and an operation of the inverter in this state, namely only by driving the first and second semiconductor switch 24 respectively. 28 forms a 2-point operation.

Ausgangsseitig des Wechselspannungsknotens 22 ist eine Netzdrossel 42 angeschlossen und weist netzseitig einen Netzknoten 44 auf bzw. ist an einen solchen Netzknoten 44 angeschlossen. Der Netzknoten 44 ist über einen Netztrennschalter 46 mit einem Versorgungsnetz 48 verbunden, dass hier nur als einfacher Block veranschaulicht ist. Zusätzlich ist ein Netztrennschalter 46' zwischen dem Massepunkt 52 und dem Versorgungsnetz 48 vorgesehen, der zusammen mit dem Netztrennschalter 46 zwischen Netzknoten 44 und Versorgungsnetz 48 geschaltet wird. Rein vorsorglich wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Beschreibung den Wechselrichter und das Einspeisen für einen 1-phasigen Fall beschreibt. Entsprechend ist der gezeigte Wechselrichter 1 gemäß 1 an eine Phase des Versorgungsnetzes 48 angeschlossen. Dem Grunde nach ist jedoch auch eine 3-phasige Ausführung des Wechselrichters und entsprechend eine Anbindung an ein 3-phasiges das Versorgungsnetz 48 grundsätzlich vorgesehen.On the output side of the AC voltage node 22 is a mains choke 42 connected and has a network node on the network side 44 on or is at such a network node 44 connected. The network node 44 is via a power disconnect switch 46 with a supply network 48 connected, that is illustrated here only as a simple block. In addition, there is a power disconnect switch 46 ' between the mass point 52 and the supply network 48 provided, which together with the power disconnector 46 between network nodes 44 and supply network 48 is switched. As a precaution, it should be noted that the present description describes the inverter and feeding for a 1-phase case. Accordingly, the inverter shown 1 according to 1 to a phase of the supply network 48 connected. Basically, however, is also a 3-phase version of the inverter and accordingly a connection to a 3-phase mains supply 48 basically provided.

Im Einspeisebetrieb, wenn elektrischer Strom in das Versorgungsnetz 48 eingespeist wird, sind die Netztrennschalter 46 und 46' geschlossen und eine gepulste Spannung am Wechselspannungsknoten 22 führt insbesondere durch die Netzdrossel 42 zu einem üblicherweise etwa sinusförmigen Drosselstrom iL. Am Netzknoten 44 ist zudem eine Filterkapazität 50 vorgesehen, die gegen Masse 52 angeschlossen ist. An der Filterkapazität 50 fällt somit eine Filterspannung uC an. Die Filterkapazität 50 ist dabei vorzugsweise eine übliche Filterkapazität und dient dazu, Störungen beim Einspeisen zu filtern, wie sie u. a. auch durch den gepulsten Betrieb auftreten können. Es fließt entsprechend ein Filterstrom iC vom Netzknoten 44 in die Filterkapazität 50. Im Einspeisebetrieb wird entsprechend ein Netzstrom iN in das Versorgungsnetz 48 eingespeist, der im Wesentlichen die Amplitude des Drosselstroms iL aufweist.In feed mode, when electrical power in the supply network 48 is the mains disconnect switch 46 and 46 ' closed and a pulsed voltage at the AC node 22 leads in particular through the mains choke 42 to a usually approximately sinusoidal inductor current i L. At the network node 44 is also a filter capacity 50 provided that against mass 52 connected. At the filter capacity 50 Thus, a filter voltage u C is applied . The filter capacity 50 is preferably a common filter capacity and is used to filter disturbances during feeding, as they may occur, inter alia, by the pulsed operation. It flows according to a filter current i C from the network node 44 in the filter capacity 50 , In feed-in mode, a mains current i N is correspondingly in the supply network 48 fed, which has substantially the amplitude of the inductor current i L.

Sind die Netztrennschalter 46 und 46' geöffnet, ist der Wechselrichter 1 im Grunde vom Versorgungsnetz 48 getrennt. Wenn nun der Wechselrichter erstmalig oder wieder an das Versorgungsnetz 48 angeschlossen werden soll, um in das Netz 48 einzuspeisen, wird vorgeschlagen zunächst den Gleichspannungszwischenkreis 6 zu symmetrieren, so dass die erste und zweite Teilgleichspannung UDC1 und UDC2 die gleiche Amplitude aufweisen. Hierzu wird ein entsprechender Wechsel zwischen 3-Punkt-Betrieb und 2-Punkt-Betrieb vorgeschlagen. So kann bspw. für den Fall, dass die erste Teilgleichspannung UDC1 größer ist als die zweite Teilgleichspannung UDC2 der Wechselrichter 1 zunächst so im 3-Punkt-Betrieb betrieben werden, dass ein Spannungspulsmuster am Wechselspannungsknoten 22 erzeugt wird, dass sich ein Strom durch die Netzdrossel 42 und in die Filterkapazität 50 einstellt. Aufgrund der geöffneten Netztrennschalter 46 und 46' entspricht in diesem Fall der Drosselstrom iL dem Filterstrom iC. Durch den 3-Punkt-Betrieb wird Energie aus dem ersten Zwischenkreiskondensator 8 bzw. der ersten Zwischenkreiskapazität 8 verwendet.Are the power disconnect switches 46 and 46 ' opened, is the inverter 1 basically from the supply network 48 separated. If now the inverter for the first time or again to the supply network 48 should be connected to the network 48 To feed, it is first proposed the DC voltage intermediate circuit 6 to be balanced, so that the first and second partial DC voltage U DC1 and U DC2 have the same amplitude. For this purpose, a corresponding change between 3-point operation and 2-point operation is proposed. Thus, for example, in the event that the first partial DC voltage U DC1 is greater than the second DC partial voltage U DC2 of the inverters 1 initially operated in 3-point operation such that a voltage pulse pattern at the AC node 22 is generated, that is a current through the mains choke 42 and in the filter capacity 50 established. Due to the open power disconnect switch 46 and 46 ' In this case, the inductor current i L corresponds to the filter current i C. 3-point operation generates energy from the first DC link capacitor 8th or the first DC link capacity 8th used.

Insgesamt wird aber ein Wechselstrom erzeugt. Bei Stromumkehr, also einer negativen Halbwelle wird dann auf 2-Punkt-Betrieb geschaltet. Plastisch gesprochen fließt somit der Strom aus der Filterkapazität 50 wieder zurück. Aufgrund des gewechselten Betriebs, nämlich von 3-Punkt-Betrieb auf 2-Punkt-Betrieb, fließt dieser zurückkommende Strom aber in den Gleichspannungszwischenkreis 6 in seiner Gesamtheit. Er ist also für beide Zwischenkreiskapazitäten 8 und 10 wirksam.Overall, however, an alternating current is generated. When current is reversed, ie a negative half-wave is then switched to 2-point operation. Plastically speaking, the current thus flows out of the filter capacity 50 back again. Due to the changed operation, namely from 3-point operation to 2-point operation, this returning current flows into the DC voltage intermediate circuit 6 In its entirety. So it is for both DC link capacities 8th and 10 effective.

Auf diese Weise kann durch Wechsel zwischen 3-Punkt- und 2-Punkt-Betrieb ein Wechselstrom in der Filterkapazität 50 erzeugt werden, der dabei zu einem Umladen von Energie aus der Zwischenkreiskapazität 8 oder 10 in die andere Zwischenkreiskapazität 10 oder 8 führt. Von kleineren parasitären Verlusten abgesehen, wird hierbei ein Blindstrom erzeugt, weil kein ohmscher Verbraucher involviert ist. Somit kann der Blindstrom zum Symmetrieren der beiden Zwischenkreiskapazitäten 8 und 10 verwendet werden.In this way, by changing between 3-point and 2-point operation, an alternating current in the filter capacity 50 be generated, thereby causing a transfer of energy from the DC link capacity 8th or 10 in the other DC link capacity 10 or 8th leads. Apart from smaller parasitic losses, a reactive current is generated because no ohmic consumer is involved. Thus, the reactive current for balancing the two DC link capacitances 8th and 10 be used.

Die Funktionsweise wurde veranschaulicht teilweise unter Bezugnahme auf eine positive oder negative Halbwelle erklärt, wobei sich diese Begrifflichkeit üblicherweise auf einen sinusförmigen Verlauf bezieht. Zum Durchführen der Symmetrierung ist aber ein sinusförmiger Verlauf nicht unbedingt notwendig, solange ein Wechselstrom erzeugt wird, der im Ergebnis ein Blindstrom ist.The operation has been illustrated partially explained with reference to a positive or negative half cycle, which term usually refers to a sinusoidal waveform. However, in order to perform the balancing, a sinusoidal characteristic is not absolutely necessary as long as an alternating current is generated, which as a result is a reactive current.

Es kann somit eine Symmetrierung in vom Netz getrennten Fall allein durch die Verwendung des Wechselrichters 1 mit Netzdrossel 42 und Filterkapazität 50 durchgeführt werden. Diese Symmetrierung wird für die gezeigte Ausführungsform aber auch generell für den Fall vorgeschlagen, dass der Wechselrichter vom Versorgungsnetz getrennt ist, um anschließend eine Verbindung zum Netz herzustellen, bei der der Gleichspannungszwischenkreis des Wechselrichters symmetriert ist. Zusätzliche Bauelemente werden vermieden. Insbesondere wird die Verwendung eines Symmetrierungswiderstandes parallel zur Filterkapazität vermieden und entsprechend wird auch ein entsprechender Schalter zum Schalten bzw. Trennen eines solchen Symmetrierungswiderstandes vermieden.It can thus be a balancing in disconnected from the grid case solely by the use of the inverter 1 with mains choke 42 and filter capacity 50 be performed. However, this balancing is also generally proposed for the embodiment shown in the case in which the inverter is disconnected from the supply network in order subsequently to establish a connection to the network in which the DC intermediate circuit of the inverter is balanced. Additional components are avoided. In particular, the use of a Symmetrierungswiderstandes is avoided in parallel with the filter capacitance and, accordingly, a corresponding switch for switching or disconnecting such Symmetrierungswiderstandes is avoided.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2008/049441 A1 [0004] WO 2008/049441 A1 [0004]

Claims (6)

Wechselrichter (1) zum Erzeugen einer Wechselspannung aus einer Gleichspannung, umfassend – einen Gleichspannungszwischenkreis (6) zum Bereitstellen der Gleichspannung mit – einer ersten Zwischenkreiskapazität (8), angeschlossen zwischen einem positiven Gleichspannungsknoten (12) und einem Mittelpunkt (16) des Gleichspannungszwischenkreises (6), zum Bereitstellen einer positiven Teilgleichspannung (UDC1) und – einer zweiten Zwischenkreiskapazität (10), angeschlossen zwischen dem Mittelpunkt (16) und einem negativen Gleichspannungsknoten (14), zum Bereitstellen einer negativen Teilgleichspannung (UDC2), wobei die erste Teilgleichspannung (UDC1) und die zweite Teilgleichspannung (UDC2) zusammen die Gleichspannung des Gleichspannungszwischenkreises (6) ergeben, – einen Wechselspannungsknoten (22) zum Bereitstellen einer getakteten Wechselspannung zum Erzeugen einer sinusförmigen Wechselspannung, – einen positiven Zweig (18) zwischen dem positiven Anschlussknoten (12) und dem Wechselspannungsknoten (22) mit wenigstens einem ersten Halbleiterschalter (24) zum Erzeugen eines Teils der getakteten Wechselspannung, insbesondere zum Erzeugen einer positiven Halbwelle der Wechselspannung, – einen negativen Zweig (20) zwischen dem Wechselspannungsknoten (22) und negativen Anschlussknoten (14) mit wenigstens einem zweiten Halbleiterschalter (28) zum Erzeugen eines weiteren Teils der getakteten Wechselspannung, insbesondere zum Erzeugen einer negativen Halbwelle der Wechselspannung, – eine zwischen dem Mittelpunkt (16) und dem Wechselspannungsknoten (22) angeordnete Symmetrierungsschaltung (32) mit wenigstens zwei Hilfshalbleiterschaltern (34, 36) zum Symmetrieren der Gleichspannung des Gleichspannungszwischenkreises (6), – einen Netzknoten (44) zum Einspeisen elektrischen Stroms in ein Versorgungsnetz (48), – eine zwischen dem Wechselspannungsknoten (22) und dem Netzknoten (44) angeschlossene Netzdrossel (42), – eine zwischen dem Netzknoten (44) und einem Bezugsknoten (52), der insbesondere Erdpotential aufweist, angeschlossene Filterkapazität (50) und – wenigstens einen Netztrennschalter (46, 46') zum Trennen des Wechselrichters (1), insbesondere des Netzanschlussknotens (44), vom Versorgungsnetz (48), wobei der Wechselrichter (1) dazu vorbereitet ist, bei geöffnetem Netztrennschalter (46, 46') eine Wechselspannung an der Filterkapazität (50) zu modulieren, und den ersten Halbleiterschalter (24), den zweiten Halbleiterschalter (28) und die Symmetrierungsschaltung (2) so anzusteuern, dass Ausgleichsströme zum Symmetrieren des Gleichspannungszwischenkreises (6) fließen, so dass die erste und zweite Teilgleichspannung (UDC1, UDC2) möglichst gleich groß werden.Inverter ( 1 ) for generating an AC voltage from a DC voltage, comprising - a DC voltage intermediate circuit ( 6 ) for providing the DC voltage with - a first DC link capacitance ( 8th ) connected between a positive DC node ( 12 ) and a midpoint ( 16 ) of the DC intermediate circuit ( 6 ), for providing a positive partial DC voltage (U DC1 ) and - a second DC link capacitance ( 10 ), connected between the midpoint ( 16 ) and a negative DC node ( 14 ), for providing a negative partial DC voltage (U DC2 ), wherein the first DC partial voltage (U DC1 ) and the second DC partial voltage (U DC2 ) together the DC voltage of the DC intermediate circuit ( 6 ), - an AC node ( 22 ) for providing a pulsed AC voltage for generating a sinusoidal AC voltage, - a positive branch ( 18 ) between the positive terminal node ( 12 ) and the AC node ( 22 ) with at least one first semiconductor switch ( 24 ) for generating a portion of the pulsed AC voltage, in particular for generating a positive half-wave of the AC voltage, - a negative branch ( 20 ) between the AC node ( 22 ) and negative connection nodes ( 14 ) with at least one second semiconductor switch ( 28 ) for generating a further part of the pulsed alternating voltage, in particular for generating a negative half-wave of the alternating voltage, - one between the center ( 16 ) and the AC node ( 22 ) arranged balancing circuit ( 32 ) with at least two auxiliary semiconductor switches ( 34 . 36 ) for balancing the DC voltage of the DC intermediate circuit ( 6 ), - a network node ( 44 ) for feeding electrical power into a supply network ( 48 ), - one between the AC node ( 22 ) and the network node ( 44 ) connected line reactor ( 42 ), - one between the network node ( 44 ) and a reference node ( 52 ), which in particular has earth potential, connected filter capacity ( 50 ) and - at least one power disconnect switch ( 46 . 46 ' ) for disconnecting the inverter ( 1 ), in particular the network connection node ( 44 ), from the supply network ( 48 ), where the inverter ( 1 ) is prepared, with the mains disconnect switch ( 46 . 46 ' ) an AC voltage at the filter capacity ( 50 ) and the first semiconductor switch ( 24 ), the second semiconductor switch ( 28 ) and the balancing circuit ( 2 ) so that compensating currents for balancing the DC intermediate circuit ( 6 ), so that the first and second partial DC voltage (U DC1 , U DC2 ) are as equal as possible. Wechselrichter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Netzknoten (44) und dem Bezugsknoten (52) kein ohmscher Widerstand vorgesehen ist.Inverter ( 1 ) according to claim 1, characterized in that between the network node ( 44 ) and the reference node ( 52 ) no ohmic resistance is provided. Wechselrichter (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichter (1) dazu vorbereitet ist, bei geöffnetem Netztrennschalter (46, 46') die Wechselspannung an der Filterkapazität als (50) etwa sinusförmige Wechselspannung so zu modulieren, dass sich ein Blindstrom ergibt.Inverter ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the inverter ( 1 ) is prepared, with the mains disconnect switch ( 46 . 46 ' ) the AC voltage at the filter capacitance as ( 50 ) to modulate approximately sinusoidal AC voltage so that a reactive current results. Wechselrichter (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichter (1) dazu vorbereitet ist, dass der Blindstrom zu einem teilweisen Umladen der beiden Zwischenkreiskapazitäten (8, 10) führt, wenn diese unterschiedlich große Teilgleichspannungen aufweisen.Inverter ( 1 ) according to claim 3, characterized in that the inverter ( 1 ) is prepared so that the reactive current leads to a partial transfer of the two DC link capacities ( 8th . 10 ) leads if they have different sized partial DC voltages. Wechselrichter (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichter (1) dazu vorbereitet ist, bei geöffnetem Trennschalter (46, 46') – abhängig von einem Verhältnis der ersten Teilspannung (UDC1) zur zweiten Teilspannung (UDC2) und/oder – abhängig von einem Vorzeichen des bzw. eines Blindstroms der Filterkapazität (50) – in einem 3-Punkt-Betrieb zu arbeiten, in dem die Symmetrierungsschaltung (32) angesteuert wird, oder – in einem 2-Punkt-Betrieb zu arbeiten, in dem die Symmetrierungsschaltung (32) nicht angesteuert wird und eine elektrische Trennung zwischen dem Mittelpunkt (16) und dem Wechselspannungsknoten (22) bildet.Inverter ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the inverter ( 1 ) is prepared, with the disconnector ( 46 . 46 ' ) - depending on a ratio of the first partial voltage (U DC1 ) to the second partial voltage (U DC2 ) and / or - depending on a sign of the or a reactive current of the filter capacitor ( 50 ) - to work in a 3-point operation in which the balancing circuit ( 32 ), or - to operate in a 2-point operation in which the balancing circuit ( 32 ) is not controlled and an electrical separation between the center ( 16 ) and the AC node ( 22 ). Wechselrichter (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichter (1) dazu vorbereitet ist bei geöffnetem Netztrennschalter (46, 46'), – im 3-Punkt-Betrieb zu arbeiten, wenn – die erste Teilgleichspannung (UDC1) größer ist als die zweite Teilgleichspannung (UDC2) und der Blindstrom vom Wechselspannungsknoten (22) zum Netzknoten (44) positiv ist oder – die erste Teilgleichspannung (UDC1) kleiner ist als die zweite Teilgleichspannung (UDC2) und der Blindstrom vom Wechselspannungsknoten (22) zum Netzknoten (44) negativ ist und/oder – im 2-Punkt-Betrieb zu arbeiten, wenn – die erste Teilgleichspannung (UDC1) größer ist als die zweite Teilgleichspannung (UDC2) und der Blindstrom vom Wechselspannungsknoten (22) zum Netzknoten negativ (44) ist oder – die erste Teilgleichspannung (UDC1) kleiner ist als die zweite Teilgleichspannung (UDC2) und der Blindstrom vom Wechselspannungsknoten (22) zum Netzknoten (44) positiv ist.Inverter ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the inverter ( 1 ) is prepared with the mains disconnect switch open ( 46 . 46 ' ), - to work in 3-point operation, if - the first DC partial voltage (U DC1 ) is greater than the second DC partial voltage (U DC2 ) and the Reactive current from the AC node ( 22 ) to the network node ( 44 ) is positive or - the first DC partial voltage (U DC1 ) is smaller than the second DC partial voltage (U DC2 ) and the reactive current from the AC node ( 22 ) to the network node ( 44 ) is negative and / or - to work in 2-point operation, if - the first DC partial voltage (U DC1 ) is greater than the second DC partial voltage (U DC2 ) and the reactive current from the AC node ( 22 ) to the network node negative ( 44 ) or - the first DC partial voltage (U DC1 ) is smaller than the second DC partial voltage (U DC2 ) and the reactive current from the AC node ( 22 ) to the network node ( 44 ) is positive.
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WO2008049441A1 (en) 2006-09-25 2008-05-02 Conergy Ag Power inverter circuit for adjusting symmetry of the ac-voltage without load-coupling

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