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
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.
Zwischen dem Mittelknoten
Die Zwischenkreisspannung des Gleichspannungszwischenkreises
Basierend auf der durch den Gleichspannungszwischenkreis
Weiterhin ist eine Symmetrierungsschaltung
Wenn eine gepulste Spannung am Wechselspannungsknoten
Ausgangsseitig des Wechselspannungsknotens
Im Einspeisebetrieb, wenn elektrischer Strom in das Versorgungsnetz
Sind die Netztrennschalter
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
Auf diese Weise kann durch Wechsel zwischen 3-Punkt- und 2-Punkt-Betrieb ein Wechselstrom in der Filterkapazität
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
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 2008/049441 A1 [0004] WO 2008/049441 A1 [0004]
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Patent Citations (1)
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