WO2014060302A2 - Wechselrichter mit einer anpassschaltung für hohe variable eingangsgleichspannungen und verwendung der anpassschaltung - Google Patents

Wechselrichter mit einer anpassschaltung für hohe variable eingangsgleichspannungen und verwendung der anpassschaltung Download PDF

Info

Publication number
WO2014060302A2
WO2014060302A2 PCT/EP2013/071251 EP2013071251W WO2014060302A2 WO 2014060302 A2 WO2014060302 A2 WO 2014060302A2 EP 2013071251 W EP2013071251 W EP 2013071251W WO 2014060302 A2 WO2014060302 A2 WO 2014060302A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
capacitor
converter
voltage
matching circuit
input
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/071251
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2014060302A3 (de
Inventor
Andreas Falk
Original Assignee
Sma Solar Technology Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sma Solar Technology Ag filed Critical Sma Solar Technology Ag
Publication of WO2014060302A2 publication Critical patent/WO2014060302A2/de
Publication of WO2014060302A3 publication Critical patent/WO2014060302A3/de

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/36Means for starting or stopping converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381Dispersed generators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/40Synchronising a generator for connection to a network or to another generator
    • H02J3/42Synchronising a generator for connection to a network or to another generator with automatic parallel connection when synchronisation is achieved
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/4807Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode having a high frequency intermediate AC stage
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22The renewable source being solar energy
    • H02J2300/24The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Definitions

  • the invention relates to an inverter having a matching circuit for high input variable DC voltages with the features of the preamble of independent claim 1 and to the use of such a matching circuit having the features of the preamble of claim 15.
  • the matching circuit may in particular be part of an inverter and for connecting a DC generator providing a variable DC input voltage, such as a photovoltaic generator, to a DC / AC converter, which feeds electrical energy from the DC generator into an AC grid.
  • a DC generator providing a variable DC input voltage, such as a photovoltaic generator
  • a DC / AC converter which feeds electrical energy from the DC generator into an AC grid.
  • Photovoltaic generators but also electrical machines of wind turbines and the like, as they are used for the production of renewable energy, provide variable input voltages that depend in particular on the weather and photovoltaic generators and the position of the sun.
  • a voltage adaptation between a DC / AC converter, which feeds the electrical energy into an AC network, and the DC generator is often necessary.
  • This voltage adjustment is often up-setting, d. H . by increasing the voltage provided by the respective DC generator to a voltage level required by the DC / AC converter. In the present invention, however, it is about a voltage adjustment in the opposite direction, ie a deep-setting or deep-set voltage adjustment.
  • the aim of this is to lower a temporarily higher voltage of a DC generator without losses so far that upper limits for the input voltage of a downstream DC / AC converter are not exceeded.
  • so-called 1500 volt semiconductors of an inverter bridge can only be safely loaded up to a maximum of 1200 volts. If the maximum voltage of a DC generator whose electrical energy is to be fed with such an inverter bridge in an AC network, up to 1 500 volts, therefore, a low set the voltages from 1200 to 1500 volts to a maximum of 1200 volts must be done.
  • One possible matching circuit for adapting a higher voltage of a DC generator to a maximum input voltage of a DC / AC converter is a step-down converter. Even if it is among the known measures in such a step-down converter to bridge it when it is not needed, yet all the power from the DC generator to the DC / AC converter flows through the buck converter while it is operating. Accordingly, all components of the buck converter must be designed for this full power. In addition, therefore, occurs in the operation of the buck converter, a significant power loss.
  • an inverter with a matching circuit and the further features of the preamble of independent claim 1 is known.
  • the first capacitor is connected between the two input terminals, while between the output terminals both capacitors are connected in series.
  • a DC / DC converter in the form of an inverting buck converter is also connected on the input side to the input terminals and thus to the first capacitor.
  • On the output side it is connected to the second capacitor and applies in operation to this second capacitor a voltage of the opposite sign as the voltage across the first capacitor. At this voltage applied from the inverting step-down converter to the second capacitor, the voltage across the output terminals across both capacitors is reduced.
  • the entire current flows between the input terminals and the output terminals of the buck converter in matching circuit through the buck converter. Accordingly, all components of the buck converter for to interpret this current.
  • the step-down converter when the step-down converter is activated, noise is frequently observed since it can not readily be operated with good efficiency at switching frequencies above the audible range. If the buck converter is not needed because the input voltage does not exceed a level desired for the output voltage, the buck converter is deactivated and a bypass to the second capacitor is activated by closing a switch disposed therein.
  • a solar inverter with a matching circuit which has three input terminals for two input voltages and three output terminals for two output voltages, wherein in each case one input terminal is connected directly to an output terminal. Between each two input terminals one of two capacitors is connected; and a DC / DC converter is connected on the input side to the one and the output side to the other of the two capacitors.
  • the DC / DC converter serves to compensate for a different load of two photovoltaic generators providing the two input voltages when a DC / AC converter connected to all three output terminals performs a current shaping phase-domain using only one output voltage and phase-wise Using the sum of the output voltages.
  • the DC-DC converter is part of a hybrid power supply system in which the DC-DC converter, a capacitor with a large capacity is provided as an energy buffer.
  • the capacitor is designed for a lower voltage than a DC voltage intermediate circuit, to which it is connected via the DC-DC converter.
  • the DC-DC converter is an AC bridge DC-DC converter having two voltage inverters whose DC terminals are connected in series with each other in additive polarity, wherein the capacitor serving as an energy buffer is connected to the one DC terminal, while a smaller capacitor is connected to the other DC terminal.
  • the AC connections of the two voltage inverters are connected to the primary side and the secondary side of a transformer.
  • the intermediate circuit voltage of the DC intermediate circuit present at the DC connections of the bidirectional AC bridge DC-DC converter is divided by the voltage inverters.
  • the invention has for its object to provide an inverter with a step down matching circuit and the other features of the preamble of independent claim 1, in which a deep-set voltage adjustment of a variable input DC voltage in both cost effective and efficient way is possible. In addition, a coordinated use of the matching circuit will be shown.
  • the object of the invention is achieved by an inverter having the features of independent claim 1 and the use of a step down matching circuit having the features of independent claim 15.
  • the dependent claims 2 to 1 4 are directed to preferred embodiments of the new inverter; the dependent claims 16 to 20 on preferred embodiments of the new use of the matching circuit.
  • the new inverter is intended in particular for connection of a photovoltaic generator and for feeding electrical energy into an AC network.
  • the step down matching circuit has two input terminals for the input DC voltage and two output terminals for a DC output voltage, wherein two capacitors are connected in series between the input terminals.
  • a DC / DC converter which has a galvanic isolation between its input side and its output side, is connected on the input side to the first and on the output side to the second of the two capacitors.
  • the two output terminals of the matching circuit are connected to the second capacitor, and an activatable bypass is provided for the first capacitor.
  • the DC input voltage drops across the capacitors connected in series between the input terminals.
  • the first capacitor will also charge up. However, a current can only flow in this case if the DC / DC converter is operated. This is done in particular so that such a voltage drop across the first capacitor is set, that the remaining, falling over the second capacitor portion of the DC input voltage corresponds to the desired DC output voltage.
  • the DC / DC converter converts the voltage dropping across the first capacitor into the voltage drop across the second capacitor, thereby also allowing power to flow from the first capacitor to the output terminals.
  • the matching circuit only reduces the DC input voltage by a minor amount of from about 10% to a maximum of 50%, often not more than 25%. Accordingly, the DC / DC converter is operated so that above the first capacitor only this portion of the DC input voltage drops and that this proportion of the DC input voltage to the rest of the DC input voltage, ie the desired output DC voltage, is set high. In this case, only the portion of the total power flowing through the matching circuit flows through the DC / DC converter corresponding to that portion of the DC input voltage. Depending on the design of the DC / DC converter, it is also possible to limit the current flowing through it to this proportion.
  • the DC / DC converter on the input side, a high-frequency AC voltage generating DC / AC partial converter, the high-frequency AC voltage high-voltage transformer and the output side have a high-voltage high-frequency AC rectifying AC / DC partial converter.
  • the full current also flows during operation of the DC / DC converter only through its input side DC / AC partial converter and the primary winding of the transformer.
  • the transformer can be kept very compact at the same time by its high-frequency control and the limited power flowing through it.
  • the high-frequency AC voltages applied across the transformer can easily have a frequency above the audible range, so that noise in the matching circuit can also be effectively suppressed.
  • the switches of the DC / AC converter may have a frequency of at least 16 kHz, preferably at least 30 kHz and even more preferably at least 45 kHz are clocked outside the audible frequency range.
  • the efficiency of the DC / DC converter is particularly high when it is operated as a resonant converter, for which the DC / AC converter is to operate with a frequency in the range of ⁇ 20% to a resonant frequency of the AC / DC converter and of course the AC / DC partial converter is to be designed so that it has a suitable resonant frequency.
  • the AC / DC converter has a resonant capacitance in series with the secondary winding of the transformer.
  • the AC / DC converter of the DC / DC converter may be a passive rectifier with two half-bridges, wherein centers of the two half-bridges are connected to one of the two ends of the secondary windings of the transformer. At least one of these two half bridges then has two rectifier diodes.
  • the other bridge may have two capacitors for forming the resonant capacitance of the AC / DC converter. Alternatively, it may have two more rectifier diodes. Then, at least one additional capacitor for forming the resonance capacitance with the secondary winding of the transformer to be connected in series.
  • the DC / AC converter when activating the DC / DC converter, care must be taken to ensure that no excessive currents flow when the first capacitor has previously been widely charged.
  • the DC / AC converter can be operated constantly with a duty cycle of its switches of 50%, thus achieving maximum efficiency.
  • the voltage across the first capacitor under these conditions depends only on the transformer's transformer ratio, the AC / DC converter's design, and the matching circuit's input voltage.
  • a DC output voltage ie, a voltage across the second capacitor of 1 .200 volts and a voltage above that first capacitor of 300 volts.
  • the same voltage ratios are achieved at a transformer ratio of 1: 2, since the two capacitors in the second half-bridge through the DC / AC converter part respectively be charged to half the DC output voltage and added this half DC output voltage to the high-frequency AC voltage across the secondary winding of the transformer.
  • the DC / AC partial converter can connect a center tap of a primary winding of the transformer to one side of the first capacitor and the two ends of the primary winding to the other side of the first capacitor via two tactile switches.
  • its transmission ratio is basically doubled, which is certainly desirable given a typical transmission ratio of 1: 4.
  • the current ripple of the current flowing through the primary winding of the transformer and thus the current ripple of the total current flowing between the input terminals and the output terminals can be reduced by the alternating current flow of the two halves of the primary winding.
  • the power and thus the power is divided into two switches, which can be dimensioned correspondingly smaller.
  • a ratio of partial voltages of the DC input voltage dropping across the first and the second capacitor can be adjustable from 1: 2 to 1:10, preferably from 1: 3 to 1: 9.
  • the matching circuit when the DC / DC converter is activated, lowers the input DC voltage by at most one-third, typically by about one-fifth, but in any case by a substantial proportion, preferably at least about 10%.
  • a plurality of DC / DC converters may be connected on the input side to the first capacitor and on the output side to the second capacitor.
  • These multiple DC / DC converters can have all the details previously described for the one DC / DC converter.
  • these plurality of DC / DC converters are operated in a jointly activated state in an interleaving mode, so that a ripple of the current through the matching circuit is further reduced.
  • the other DC / DC converter can also be operated with all other DC / DC converters in interleaving mode.
  • the matching circuit according to the invention can be used in particular for an inverter in order to connect a direct current generator, in particular a photovoltaic generator, to a DC / AC converter, which feeds electrical energy from the DC generator into an AC network, around this DC / AC Converter to protect against excessive input DC voltages of the DC generator.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of the matching circuit according to the invention closed to a photovoltaic generator.
  • Fig. 2 shows a concretization of the embodiment of the matching circuit according to
  • FIG. 1 wherein at the output of a DC / AC converter is connected.
  • Fig. 3 shows an extension of the matching circuit of FIG. 2 to another
  • FIG. 4 shows a variant of the embodiment of the matching circuit according to FIG. 3 in FIG.
  • Fig. 1 shows a matching circuit 1, which has two input terminals 2 and 3 for a DC input voltage and two output terminals 4 and 5 for a DC output voltage.
  • a DC generator 6 is connected in the form of a photovoltaic generator 7.
  • two capacitors 8 and 9 are connected in series between the input terminals 2 and 3.
  • a DC / DC converter 10 is connected, which is connected on the output side to the other capacitor 9, which is also referred to here as a second capacitor.
  • the output terminals 4 and 5 are also connected to the second capacitor 9.
  • the DC input voltage provided by the photovoltaic generator 7 drops over the two series-connected capacitors 8 and 9.
  • the DC output voltage between the output terminals 4 and 5 is thereby formed only by the part of the DC input voltage which drops across the second capacitor 9.
  • it in order for a current to be able to flow from the input terminals 2 and 3 to the output terminals 4 and 5, it must also flow via the first capacitor 8.
  • the DC / DC converter 10 which also allows the first capacitor 8 to flow an additional current with the DC output voltage between the output terminals 4 and 5.
  • the reference potential between the input side and the output side of the DC / DC converter 1 0 must be shifted by the DC output voltage.
  • the transformer 1 1 is preceded by a DC / AC partial converter 12 and an AC / DC partial converter 1 3 downstream.
  • the DC / AC partial converter 12 converts the DC voltage across the capacitor 8 into a high-frequency AC voltage.
  • This high-frequency AC voltage is up-converted by the transformer 11 and is converted by the AC / DC partial converter 13 into the DC output voltage.
  • the step-up transformation by the transformer 11 takes place because only a smaller part of the input DC voltage should drop across the capacitor 8, while the essential part across the capacitor 9 drops.
  • the matching circuit 1 should set the output DC voltage with respect to the DC input voltage only by a small part of the input DC voltage of typically a few 10%, such as one fifth, so that the DC output voltage is for example 80% of the DC input voltage.
  • the DC / AC converter 12 provides a high-frequency AC voltage
  • the transformer 1 1 can be kept compact, and in particular, the high-frequency AC voltage can be in the non-audible frequency range, so that emanating from the transformer 1 1 no noise.
  • a current ripple caused by the DC / DC converter 10 is then also high-frequency and can correspondingly be easily filtered out by a buffering capacitor, as already provided by the capacitor 9.
  • an operation with deactivated DC / DC converter 10 and instead activated bypass to the capacitor 8 is provided.
  • a bypass can be provided by switches of the DC / AC partial converter 12, as will be explained in more detail below. But it can also be provided for this purpose, a separate bypass with switch disposed therein. In any case, falls in bypassed by the activated bypass capacitor 8, the entire input DC voltage across the capacitor 9 and thus between the output terminals 4 and 5 as a DC output voltage.
  • the matching circuit 1 on the one hand a deep-set operating mode and on the other hand, an operating mode in which it passes through the input voltage as an output voltage.
  • the losses of the matching circuit 1 are only small, since only the voltage drop across the capacitor 8 corresponding power component of the total power flowing through the matching circuit 1 power flows through the DC / DC converter 1 0.
  • all the current flowing between the input terminal 2 and the output terminal 4 must pass through the DC / DC converter 10, but only through the input side of its DC / AC partial converter 12.
  • FIG. 2 shows a concretization of the DC / DC converter 10 with regard to its DC / AC converter 12 and its AC / DC converter part 13. Furthermore, it is shown that a DC / AC converter 14 is connected to the output connections 4 and 5 is connected, which feeds the electrical energy from the DC generator 6 in an AC power grid 15.
  • the matching circuit 1 in this case serves in particular not to exceed a maximum voltage tolerable for the switches of the DC / AC converter 14, although the input DC voltage provided by the DC generator 6 between the input terminals 2 and 3 is above this maximum voltage.
  • the DC / AC partial converter 12 is realized by the one Side of the capacitor 8 is connected to a center tap 16 on the primary side 17 of the transformer 1 1, while the two ends of the primary winding 18 of the transformer 1 1 via two switches 19 and 20 are connected to the other side of the capacitor 8.
  • the voltage across the capacitor 8 each drives a current through one half of the primary winding 18.
  • This induces an alternating voltage across the secondary winding 21, wherein the gear ratio of the transformer doubles by dividing the primary winding 18 from its winding ratio is.
  • the AC voltage induced across the secondary winding 21 is converted by the AC / DC converter 13 into the DC output voltage.
  • the AC / DC converter 13 has two half-bridges 22 and 23 between the output terminals 4 and 5.
  • the half bridge 22 consists of rectifier diodes 24 and 25, while the half bridge 23 is constructed of capacitors 26 and 27. These capacitors 26 and 27 are each charged to half the DC output voltage, thereby doubling the effective transmission ratio of the transformer. In addition, the capacitors 26 and 27 provide a resonant capacitance which forms a resonant circuit together with the stray inductance of the transformer 11. When the switches 19 and 20 are clocked at the frequency of this resonant circuit, the power flowing through the DC / DC converter 10 is transmitted almost lossless.
  • the design of the DC / AC partial converter 12 with two alternately current-carrying switches 1 9 and 20 also has advantages with respect to the current ripple, because at a duty cycle of the switches 19 and 20 of 50%, which is also in resonance mode of the DC / DC Converter 10 is advantageous in terms of high efficiency, the current ripple of the total between the input terminal 2 and the output terminal 4 flowing current is limited.
  • two DC / DC converters 10 according to FIG. 2 are connected on the input side to the first capacitor 8 and on the output side to the second capacitor 9 or the output terminals 4 and 5.
  • the two DC / DC converters 10 and the switches 19 and 20 of their DC / AC partial converter 12 are clocked in a phase-shift manner so that the current ripple of the current between the input terminal 2 and the output terminal 4 is minimized.
  • the two capacitors 8 and 9 resistors 28 and 29 connected in parallel, which limit the current with which the Capacitor 8 is charged after its bypass has been deactivated by opening the switches 19 and 20.
  • the respective second half-bridge 23 of the two DC / DC converters 10 likewise each have two rectifier diodes 30 and 31, and the resonance capacitance on the secondary side 33 of the transformers 11 is provided by a separate capacitor 32 , As a result, the amplitude of the current through the rectifier diodes can be reduced, since the current is divided into a total of four rectifier diodes 24, 25, 30 and 31 per AC / DC partial converter 13.
  • the input DC voltage can be adjusted in turn based on an MPP tracking such that a maximum power from the connected photovoltaic generator 7 is removed.
  • the deep-set operating mode is activated in particular when the DC input voltage exceeds the maximum permissible DC output voltage, ie. H . exceeds the permissible maximum voltage for the downstream DC / AC converter 14. If this is not the case, however, the operating mode is selected, in which the first capacitor 8 is bypassed with activated bypass, d. H. shorted. In between there may be a transition region of the input DC voltage to numerically limit the switching between the operating modes.
  • the transition region can be realized in such a way that the bypass operating mode is activated only when the input DC voltage falls below a predetermined switching voltage which is below the maximum permissible DC output voltage of the matching circuit.
  • the distance between the maximum permissible DC output voltage and the switching voltage can be adapted to the actually occurring fluctuations of the input voltage such that on the one hand a certain number of switching operations per unit of time is not exceeded and on the other hand the bypass operating mode with its particularly high Efficiency is switched on as soon as possible with falling input voltage.
  • the bypass is deactivated. As a result, the voltage across the capacitor 8 increases. Now the switches 19 and 20 are clocked, wherein the duty cycle is ramped from 0 to 50%. As a result, a current in the form of sine half waves in the primary winding 18 of the Transformers 1 1 generated. The amplitude of this current increases until the ratio of the voltages across the capacitors 8 and 9 in the embodiments of Figs.
  • each DC / DC converter 10 is clocked at high frequency, such a small capacitance of the capacitor 8 is fundamentally unproblematic, in particular when a plurality of DC / DC converters 10 are clocked in an offset manner.
  • the capacitance of the first capacitor may even be greater than the capacitance of the second capacitor.
  • the capacitances can be matched to one another in such a way that, despite the different voltages across the two capacitors, charges of equal size accumulate on the outer sides of the two capacitors.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)

Abstract

Bei einer tiefsetzenden Anpassschaltung (1) mit zwei Eingangsanschlüssen (2, 3) für eine Eingangsgleichspannung und zwei Ausgangsanschlüssen (4, 5) für eine Ausgangsgleichspannung sind zwei Kondensatoren (8, 9) zwischen die Eingangsanschlüsse (2, 3) in Reihe geschaltet. Ein DC/DC-Wandler (10), der eine galvanische Trennung (11) zwischen seiner Eingangsseite und seiner Ausgangsseite aufweist, ist eingangsseitig an den ersten (8) und ausgangsseitig an den zweiten (9) der beiden Kondensatoren angeschlossen. Die beiden Ausgangsanschlüsse (4, 5) der Anpassschaltung sind an den zweiten Kondensator (9) angeschlossen, und für den ersten Kondensator (8) ist ein aktivierbarer Bypass vorgesehen.

Description

WECHSELRICHTER MIT EINER ANPASSSCHALTUNG FÜR HOHE VARIABLE EINGANGSGLEICHSPANNUNGEN UND VERWENDUNG DER ANPASSSCHALTUNG
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf einen Wechselrichter mit einer Anpassschaltung für hohe variable Eingangsgleichspannungen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 und auf die Verwendung einer solchen Anpassschaltung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 15.
Auch bei der Verwendung kann die Anpassschaltung insbesondere Teil eines Wechselrichters sein und zum Anschluss eines Gleichstromgenerators, der eine variable Eingangsgleichspannung bereitstellt, wie beispielsweise eines Photovoltaikgenerators, an einen DC/AC- Wandler dienen, der elektrische Energie von dem Gleichstromgenerator in ein Wechselstromnetz einspeist.
Photovoltaikgeneratoren, aber auch elektrische Maschinen von Windkraftanlagen und dergleichen, wie sie zur Gewinnung regenerativer Energien eingesetzt werden, stellen variable Eingangsspannungen bereit, die insbesondere vom Wetter und bei Photovoltaikgeneratoren auch vom Sonnenstand abhängen . U m die von einem derartigen Gleichstromgenerator bereitgestellte elektrische Energie dennoch möglichst vollständig nutzen zu können, ist häufig eine Spannungsanpassung zwischen einem DC/AC-Wandler, der die elektrische Energie in ein Wechselstromnetz einspeist, und dem Gleichstromgenerator notwendig. Diese Spannungsanpassung erfolgt häufig hochsetzstellend, d. h . durch Erhöhung der von dem jeweiligen Gleichstromgenerator bereitgestellten Spannung auf ein von dem DC/AC-Wandler benötigtes Spannungsniveau. Bei der vorliegenden Erfindung geht es jedoch um eine Spannungsanpassung in umgekehrter Richtung, d. h. eine tiefsetzende oder tiefsetzstellende Spannungsanpassung. Diese hat das Ziel, eine vorübergehend höhere Spannung eines Gleichstromgenerators möglicht verlustfrei so weit herab zu setzen, dass Obergrenzen für die Eingangsspannung eines nachgeschalteten DC/AC-Wandler nicht überschritten werden. So sind beispielsweise sogenannte 1500 Volt- Halbleiter einer Wechselrichterbrücke nur bis maximal 1200 Volt sicher belastbar. Wenn die Maximalspannung eines Gleichstromgenerators, dessen elektrische Energie mit einer solchen Wechselrichterbrücke in ein Wechselstromnetz eingespeist werden soll , bis zu 1 500 Volt beträgt, muss daher eine Tiefsetzstellung der Spannungen von 1200 bis 1500 Volt auf maximal 1200 Volt erfolgen.
STAND DER TECHNIK
Eine mögliche Anpassschaltung, um eine höhere Spannung eines Gleichstromgenerators an eine maximale Eingangsspannung eines DC/AC-Wandlers anzupassen, ist ein Tiefsetzsteller. Selbst wenn es zu den bekannten Maßnahmen bei einem solchen Tiefsetzsteller zählt, ihn zu überbrücken, wenn er nicht benötigt wird, fließt doch die gesamte Leistung von dem Gleichstromgenerator zu dem DC/AC-Wandler über den Tiefsetzsteller, solange dieser in Betrieb ist. Entsprechend müssen alle Komponenten des Tiefsetzstellers für diese volle Leistung ausgelegt sein. Außerdem tritt deshalb im Betrieb des Tiefsetzstellers eine erhebliche Verlustleistung auf.
Aus der DE 10 2008 030814 A1 ist ein Wechselrichter mit einer Anpassschaltung und den weiteren Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 bekannt. Hier ist der erste Kondensator zwischen die beiden Eingangsanschlüsse geschaltet, während zwischen den Ausgangsanschlüssen beide Kondensatoren in Reihe geschaltet sind. Ein DC/DC-Wandler in Form eines invertierenden Tiefsetzstellers ist eingangsseitig ebenfalls an die Eingangsanschlüsse und damit an den ersten Kondensator angeschlossen. Ausgangsseitig ist er an den zweiten Kondensator angeschlossen und legt im Betrieb an diesen zweiten Kondensator eine Spannung vom umgekehrten Vorzeichen wie die Spannung über dem ersten Kondensator an. Um diese von dem invertierenden Tiefsetzsteller an den zweiten Kondensator angelegte Spannung wird die zwischen den Ausgangsanschlüssen über beide Kondensatoren hinweg anliegende Spannung reduziert. Im Betrieb des Tiefsetzstellers fließt der gesamte Strom zwischen den Eingangsanschlüssen und den Ausgangsanschlüssen der Tiefsetzsteller in Anpassschaltung durch den Tiefsetzsteller. Entsprechend sind alle Komponenten des Tiefsetzstellers für diesen Strom auszulegen. Zudem wird bei aktiviertem Tiefsetzsteller häufig eine Geräuschentwicklung beobachtet, da er nicht ohne weiteres mit gutem Wirkungsgrad bei Schaltfrequenzen oberhalb des hörbaren Bereichs betrieben werden kann. Wenn der Tiefsetzsteller nicht benötigt wird, weil die Eingangsspannung ein für die Ausgangsspannung gewünschtes Niveau nicht überschreitet, wird der Tiefsetzsteller deaktiviert und ein Bypass zu dem zweiten Kondensator durch Schließen eines darin angeordneten Schalters aktiviert.
Aus der DE 100 20 537 A1 ist ein Solarwechselrichter mit einer Anpassschaltung bekannt, die drei Eingangsanschlüsse für zwei Eingangsspannungen und drei Ausgangsanschlüsse für zwei Ausgangsspannungen aufweist, wobei jeweils ein Eingangsanschluss direkt mit einem Aus- gangsanschluss verbunden ist. Zwischen jeweils zwei Eingangsanschlüsse ist einer von zwei Kondensatoren geschaltet; und ein DC/DC-Wandler ist eingangsseitig an den einen und ausgangsseitig an den anderen der beiden Kondensatoren angeschlossen. Der DC/DC- Wandler dient für den Ausgleich einer unterschiedlichen Belastung von zwei Photovoltaik- generatoren, die die beiden Eingangsspannungen bereitstellen, wenn ein an alle drei Aus- gangsanschlüsse angeschlossener DC/AC-Wandler eine Stromformung phasenabschnittsweise unter Verwendung nur einer Ausgangsspannung und phasenabschnittsweise unter Verwendung der Summe der Ausgangsspannungen vornimmt.
Aus der DE 1 1 2006 003 143 T5 ist die Verwendung eines bidirektionalen Gleichspannungswandlers mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 15 bekannt. Der Gleichspannungswandler ist Teil eines Hybrid-Energieversorgungssystems, bei dem über den Gleichspannungswandler ein Kondensator mit großer Kapazität als Energiepuffer vorgesehen ist. Dabei ist der Kondensator für eine geringere Spannung ausgelegt als ein Gleichspannungszwischenkreis, an den er über den Gleichspannungswandler angeschlossen ist. Der Gleichspannungswandler ist ein Wechselstrombrücken-Gleichspannungswandler mit zwei Spannungsinvertern, deren Gleichstromanschlüsse in additiver Polarität miteinander in Reihe geschaltet sind, wobei der als Energiezwischenspeicher dienende Kondensator an den einen Gleichstromanschluss angeschlossen ist, während ein kleinerer Kondensator an den anderen Gleichstromanschluss angeschlossen ist. Die Wechselstromanschlüsse der beiden Span- nungsinverter sind an die Primärseite und die Sekundärseite eines Transformators ange- schlössen. Die an den Gleichstromanschlüssen des bidirektionalen Wechselstrombrücken- Gleichspannungswandlers anliegende Zwischenkreisspannung des Gleichspannungszwischenkreises wird durch die Spannungsinverter geteilt. AUFGABE DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wechselrichter mit einer tiefsetzenden Anpassschaltung und den weiteren Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 aufzuzeigen, bei dem eine tiefsetzende Spannungsanpassung einer variablen Ein- gangsgleichspannung in sowohl kostengünstiger als auch effizienter Weise möglich ist. Zudem soll eine darauf abgestimmte Verwendung der Anpassschaltung aufgezeigt werden.
LÖSUNG
Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen Wechselrichter mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und die Verwendung einer tiefsetzenden Anpassschaltung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 15 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche 2 bis 1 4 sind auf bevorzugte Ausführungsformen des neuen Wechselrichters gerichtet; die abhängigen Patentansprüche 16 bis 20 auf bevorzugte Ausführungsformen der neuen Verwendung der Anpassschaltung. Der neue Wechselrichter ist insbesondere zum Anschluss eines Photovoltaikgenerators und zum Einspeisen elektrischer Energie in ein Wechselstromnetz vorgesehen.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Bei einem erfindungsgemäßen Wechselrichter weist die tiefsetzende Anpassschaltung zwei Eingangsanschlüsse für die Eingangsgleichspannung und zwei Ausgangsanschlüssen für eine Ausgangsgleichspannung auf, wobei zwei Kondensatoren zwischen die Eingangsanschlüsse in Reihe geschaltet sind. Ein DC/DC-Wandler, der eine galvanische Trennung zwischen seiner Eingangsseite und seiner Ausgangsseite aufweist, ist eingangsseitig an den ersten und aus- gangsseitig an den zweiten der beiden Kondensatoren angeschlossen. Die beiden Ausgangsanschlüsse der Anpassschaltung sind an den zweiten Kondensator angeschlossen, und für den ersten Kondensator ist ein aktivierbarer Bypass vorgesehen. Bei der tiefsetzenden Anpassschaltung fällt die Eingangsgleichspannung über den zwischen den Eingangsanschlüssen in Reihe geschalteten Kondensatoren ab. Wenn der Bypass zu dem ersten Kondensator aktiviert ist, so dass der erste Kondensator durch den Bypass kurzgeschlossen ist, bedeutet dies jedoch, dass die gesamte Eingangsspannung über den zweiten Kondensator abfällt und entsprechend vollständig zwischen den Ausgangsanschlüssen als Ausgangsgleichspannung anliegt.
Wenn hingegen der Bypass deaktiviert ist, lädt sich auch der erste Kondensator auf. Ein Strom kann in diesem Fall aber nur dann fließen, wenn der DC/DC-Wandler betrieben wird. Dies erfolgt insbesondere so, dass ein solcher Spannungsabfall über dem ersten Kondensator eingestellt wird, dass der verbleibende, über dem zweiten Kondensator abfallende Anteil der Eingangsgleichspannung der gewünschten Ausgangsgleichspannung entspricht. Dazu wandelt der DC/DC-Wandler die über dem ersten Kondensator abfallende Spannung in die über den zweiten Kondensator abfallende Spannung um und lässt so auch Leistung von dem ersten Kondensator zu den Ausgangsanschlüssen hin fließen.
Typischerweise reduziert die Anpassschaltung die Eingangsgleichspannung nur um einen kleineren Teil von etwa 10 % bis maximal 50 %, häufig nicht mehr als 25 %. Entsprechend wird der DC/DC-Wandler so betrieben, dass über dem ersten Kondensator nur dieser Anteil der Eingangsgleichspannung abfällt und dass dieser Anteil der Eingangsgleichspannung auf den verbleibenden Rest der Eingangsgleichspannung, d. h. die gewünschte Ausgangsgleichspannung, hochgesetzt wird. Dabei fließt über den DC/DC-Wandler nur der diesem Anteil der Eingangsgleichspannung entsprechende Teil der insgesamt über die Anpassschaltung fließenden Leistung. Je nach Ausbildung des DC/DC-Wandlers ist es auch möglich, den über ihn fließenden Strom auf diesen Anteil zu begrenzen. So kann der DC/DC-Wandler eingangsseitig einen eine hochfrequente Wechselspannung erzeugenden DC/AC-Teilwandler, einen die hochfrequente Wechselspannung hochspannenden Transformator und ausgangsseitig einen die hochgespannte hochfrequente Wechselspannung gleichrichtenden AC/DC-Teilwandler aufweisen. In diesem Fall fließt der volle Strom auch im Betrieb des DC/DC-Wandlers nur durch seinen eingangsseitigen DC/AC-Teilwandler und die Primärwicklung des Transformators. Der Transformator kann zugleich durch seine hochfrequente Ansteuerung und die begrenzte durch ihn fließende Leistung sehr kompakt gehalten werden. Weiterhin können die hochfrequenten Wechselspannungen, die über dem Transformator anliegen, ohne weiteres eine Frequenz oberhalb des hörbaren Bereichs aufweisen, so dass eine Geräuschentwicklung bei der Anpassschaltung auch wirksam unterdrückt werden kann. Konkret können die Schalter des DC/AC-Teilwandlers mit einer Frequenz von mindestens 16 kHz, vorzugsweise mindestens 30 kHz und noch mehr bevorzugt mindestens 45 kHz außerhalb des hörbaren Frequenzbereichs getaktet werden.
Der Wirkungsgrad des DC/DC-Wandlers ist besonders hoch, wenn er als Resonanzwandler betrieben wird, wozu der DC/AC-Teilwandler mit einer Frequenz im Bereich von ± 20 % um eine Resonanzfrequenz des AC/DC-Wandlers zu betreiben ist und natürlich der AC/DC-Teilwandler so auszubilden ist, dass er eine geeignete Resonanzfrequenz aufweist. Zu den hierfür anzuwendenden Maßnahmen zählt es, dass der AC/DC-Teilwandler eine Resonanzkapazität in Reihe mit der Sekundärwicklung des Transformators aufweist.
Der AC/DC-Teilwandler des DC/DC-Wandlers kann ein passiver Gleich richter mit zwei Halbbrücken sein, wobei Mittelpunkte der beiden Halbbrücken mit jeweils einem der beiden Enden der Sekundärwicklungen des Transformators verbunden sind. Mindestens eine dieser beiden Halbbrücken weist dann zwei Gleichrichterdioden auf. Die andere Brücke kann zwei Kondensatoren zur Ausbildung der Resonanzkapazität des AC/DC-Teilwandlers aufweisen. Alternativ kann sie zwei weitere Gleichrichterdioden aufweisen . Dann ist mindestens ein zusätzlicher Kondensator zur Ausbildung der Resonanzkapazität mit der Sekundärwicklung des Transformators in Reihe zu schalten.
Bei der Anpassschaltung muss beim Aktivieren des DC/DC-Wandlers dafür Sorge getragen werden, dass keine zu großen Ströme fließen, wenn sich der erste Kondensator vorher weit aufgeladen hat. Sobald sich jedoch die gewünschte Spannung über dem ersten Kondensator eingestellt hat, kann der DC/AC-Teilwandler konstant mit einem Tastverhältnis seiner Schalter von 50 % betrieben werden, womit ein maximaler Wirkungsgrad erreicht wird. Die sich unter diesen Bedingungen über dem ersten Kondensator einstellende Spannung hängt nur von dem Übersetzungsverhältnis des Transformators, der Ausbildung des AC/DC-Teilwandlers und der Eingangsspannung der Anpassschaltung ab. Beträgt beispielsweise das Übersetzungsver- hältnis 1 :4 und die Eingangsgleichspannung 1500 Volt, so stellt sich bei Verwendung eines passiven Gleichrichters mit je zwei Gleichrichterdioden in beiden Halbbrücken eine Ausgangsgleichspannung, d. h. eine Spannung über dem zweiten Kondensator von 1 .200 Volt und eine Spannung über dem ersten Kondensator von 300 Volt ein. Bei Verwendung eines Gleichrichters mit zwei Kondensatoren statt Gleichrichterdioden in der zweiten Halbbrücken werden dieselben Spannungsverhältnisse bei einem Übersetzungsverhältnis des Transformators von 1 :2 erzielt, da die beiden Kondensatoren in der zweiten Halbbrücke durch den DC/AC-Teilwandler jeweils auf die halbe Ausgangsgleichspannung aufgeladen werden und sich diese halbe Ausgangsgleichspannung zu der hochfrequenten Wechselspannung über der Sekundärwicklung des Transformators addiert.
Konkret kann der DC/AC-Teilwandler einen Mittelpunktanzapf einer Primärwicklung des Trans- formators mit der einen Seite des ersten Kondensators und die beiden Enden der Primärwicklung über zwei taktbare Schalter mit der anderen Seite des ersten Kondensators verbinden. Durch diese primärseitige Unterteilung des Transformators wird sein Übersetzungsverhältnis grundsätzlich verdoppelt, was bei einem typischen Übersetzungsverhältnis von 1 :4 durchaus erwünscht ist. Zudem kann der Stromrippel des durch die Primärwicklung des Transformators fließenden Stroms und damit der Stromrippel des insgesamt zwischen den Eingangsanschlüssen und den Ausgangsanschlüssen fließenden Stroms durch die wechselweise Be- stromung der beiden Hälften der Primärwicklung reduziert werden. Außerdem wird der Strom und damit die Leistung auf zwei Schalter aufgeteilt, die entsprechend kleiner dimensioniert werden können. Letzteres gilt auch dann, wenn der der Bypass zu dem ersten Kondensator durch Schließen von Schaltern des DC/AC-Teilwandlers aktiviert wird, d. h . durch die Primärwicklung des Transformators führt. So bilden die beiden Hälften der Primärwicklung des Transformators zwei parallele Zweige des Bypasspfads aus, der durch gleichzeitiges Schließen der beiden taktbaren Schalter aktivierbar ist. Ganz allgemein kann mit dem DC/DC-Wandler ein Verhältnis von über dem ersten und dem zweiten Kondensator abfallenden Teilspannungen der Eingangsgleichspannung von 1 :2 bis 1 :10, vorzugsweise von 1 :3 bis 1 :9 einstellbar sein. D. h. die Anpassschaltung setzt bei aktiviertem DC/DC-Wandler die Eingangsgleichspannung um höchstens ein Drittel, typischerweise um etwa ein Fünftel, in jedem Fall aber um einen wesentlichen Anteil von vorzugsweise mindestens etwa 10 % herab.
Es versteht sich, dass es sich auch dann, wenn hier nur von dem ersten oder dem zweiten Kondensator die Rede ist, jeweils auch um eine Reihen- und/oder Parallelschaltung mehrerer Teilkondensatoren handeln kann, um die jeweils gewünschte Kapazität bereitzustellen. Bei der Anpassschaltung können auch mehrere DC/DC-Wandler eingangsseitig an den ersten Kondensator und ausgangsseitig an den zweiten Kondensator angeschlossen sein . Diese mehreren DC/DC-Wandler können alle Details aufweisen, wie sie bislang für den einen DC/DC- Wandler beschrieben wurden. Vorzugsweise werden diese mehreren DC/DC-Wandler in einem gemeinsam aktivierten Zustand in einem Interleavingmode betrieben , so dass ein Rippel des Stroms durch die Anpassschaltung noch weiter reduziert wird.
Es ist auch möglich, einen weiteren DC/DC-Wandler eingangsseitig an einen mit dem ersten und zweiten Kondensator zwischen die Eingangsanschlüsse in Reihe geschalteten dritten Kondensator und ausgangsseitig an den zweiten Kondensator anzuschließen , um beispiels- weise die Eingangsgleichspannung durch Aktivieren dieses weiteren DC/DC-Wandlers um noch eine weitere Stufe tief zu setzen. Auch der weitere DC/DC-Wandler kann zu allen anderen DC/DC-Wandlern im Interleavingmode betrieben werden.
Wie bereits erläutert wurde, ist die erfindungsgemäße Anpassschaltung insbesondere für einen Wechselrichter einsetzbar, um einen Gleichstromgenerator, insbesondere einen Photovoltaik- generator, an einen DC/AC-Wandler anzuschließen, der elektrische Energie von dem Gleichstromgenerator in ein Wechselstromnetz einspeist, um diesen DC/AC-Wandler vor zu hohen Eingangsgleichspannungen des Gleichstromgenerators zu schützen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindu n g ergeben sich au s d en Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merk- malen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Ohne dass hierdurch der Gegenstand der beigefügten Patentansprüche verändert wird, gilt hinsichtlich des Offenbarungsgehalts der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents Folgendes: weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich u nd wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.
Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs "mindestens" bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Element die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Element, zwei Elemente oder mehr Elemente vorhanden sind. Diese Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, aus denen das jeweilige Erzeugnis besteht.
Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Um- fangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert und beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anpassschaltung geschlossen an einen Photovoltaikgenerator.
Fig. 2 zeigt eine Konkretisierung der Ausführungsform der Anpassschaltung gemäß
Fig. 1 , wobei an deren Ausgang ein DC/AC-Wandler angeschlossen ist. Fig. 3 zeigt eine Erweiterung der Anpassschaltung gemäß Fig. 2 um einen weiteren
DC/DC-Wandler mit galvanischer Trennung; und
Fig. 4 zeigt eine Variante der Ausführungsform der Anpassschaltung gemäß Fig. 3 in
Bezug auf AC/DC-Teilwandler der DC/DC-Wandler. FIGURENBESCHREIBUNG
Fig. 1 zeigt eine Anpassschaltung 1 , die zwei Eingangsanschlüsse 2 und 3 für eine Eingangsgleichspannung und zwei Ausgangsanschlüsse 4 und 5 für eine Ausgangsgleichspannung aufweist. An die Eingangsanschlüsse 2 und 3 ist ein Gleichstromgenerator 6 in Form eines Photovoltaikgenerators 7 angeschlossen. In der Anpassschaltung 1 sind zwei Kondensatoren 8 und 9 zwischen die Eingangsanschlüsse 2 und 3 in Reihe geschaltet. An den Kondensator 8, der hier auch als erster Kondensator bezeichnet wird, ist ein DC/DC-Wandler 10 angeschlossen, der ausgangsseitig an den anderen Kondensator 9 angeschlossen ist, der hier auch als zweiter Kondensator bezeichnet wird. Die Ausgangsanschlüsse 4 und 5 sind ebenfalls an den zweiten Kondensator 9 angeschlossen.
Die von dem Photovoltaikgenerator 7 bereitgestellte Eingangsgleichspannung fällt über den beiden in Reihe geschalteten Kondensatoren 8 und 9 ab. Die Ausgangsgleichspannung zwischen den Ausgangsanschlüssen 4 und 5 wird dabei nur von dem Teil der Eingangsgleichspannung gebildet, der über dem zweiten Kondensator 9 abfällt. Damit jedoch von den Eingangsanschlüssen 2 und 3 zu den Ausgangsanschlüssen 4 und 5 überhaupt ein Strom fließen kann, muss dieser auch über den ersten Kondensator 8 fließen. Dies ist aufgrund des DC/DC-Wandlers 10 möglich, der zudem aus dem ersten Kondensator 8 einen zusätzlichen Strom mit der Ausgangsgleichspannung zwischen den Ausgangsanschlüssen 4 und 5 fließen lässt. Hierzu muss das Bezugspotential zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite des DC/DC-Wandlers 1 0 um die Ausgangsgleichspannung verschoben werden . Dies ist aufgrund einer galvanischen Trennung des DC/DC-Wandlers 10 möglich, die durch einen Transformator 1 1 bewirkt wird. Dabei ist dem Transformator 1 1 ein DC/AC-Teilwandler 12 vorgeschaltet und ein AC/DC-Teilwandler 1 3 nachgeschaltet. Der DC/AC-Teilwandler 12 wandelt die Gleichspannung über dem Kondensator 8 in eine hochfrequente Wechselspannung um. Diese hochfrequente Wechselspannung wird von dem Transformator 1 1 hochtransformiert u nd von dem AC/DC-Teilwandler 13 in die Ausgangsgleichspannung umgewandelt. Das Hochtransformieren durch den Transformator 1 1 erfolgt deshalb, weil über dem Kondensator 8 nur ein kleinerer Teil der Eingangsgleichspannung abfallen soll, während der wesentliche Teil über dem Kondensator 9 abfällt. Anders gesagt soll die Anpassschaltung 1 die Ausgangsgleich- Spannung gegenüber der Eingangsgleichspannung nur um einen kleinen Teil der Eingangsgleichspannung von typischerweise wenigen 10 %, wie beispielsweise einem Fünftel tiefsetzen, so dass die Ausgangsgleichspannung beispielsweise 80 % der Eingangsgleichspannung beträgt. Indem der DC/AC-Teilwandler 12 eine hochfrequente Wechselspannung bereitstellt, kann der Transformator 1 1 kompakt gehalten werden , und insbesondere kann die hochfrequente Wechselspannung im nicht hörbaren Frequenzbereich liegen, so dass von dem Transformator 1 1 keine Geräuschentwicklung ausgeht. Zudem ist ein von dem DC/DC-Wandler 1 0 ver- ursachter Stromrippel dann auch hochfrequent und kann entsprechend leicht durch eine puffernde Kapazität, wie sie bereits durch den Kondensator 9 bereitgestellt wird, weggefiltert werden.
Neben dem Betrieb der Anpassschaltung 1 mit aktivem DC/DC-Wandler 10 ist auch ein Betrieb mit deaktiviertem DC/DC-Wandler 10 und stattdessen aktiviertem Bypass zu dem Kondensator 8 vorgesehen . Ein solcher Bypass kann durch Schalter des DC/AC-Teilwandlers 12 bereitgestellt werden, wie im Folgenden noch näher erläutert wird. Es kann hierfür aber auch ein separater Bypass mit darin angeordnetem Schalter vorgesehen werden. In jedem Fall fällt bei durch den aktivierten Bypass überbrücktem Kondensator 8 die gesamte Eingangsgleichspannung über dem Kondensator 9 und damit zwischen den Ausgangsanschlüssen 4 und 5 als Ausgangsgleichspannung ab.
Damit weist die Anpassschaltung 1 einerseits einen tiefsetzenden Betriebsmodus und andererseits einen Betriebsmodus auf, in dem sie die Eingangsspannung als Ausgangsspannung durchreicht. Auch in dem tiefsetzenden Betriebsmodus sind die Verluste der Anpassschaltung 1 jedoch nur gering, da nur der dem Spannungsabfall über dem Kondensator 8 entsprechende Leistungsanteil der insgesamt über die Anpassschaltung 1 fließenden Leistung durch den DC/DC-Wandler 1 0 fließt. Zwar muss der gesamte Strom, der zwischen dem Eingangsan- schluss 2 und dem Ausgangsanschluss 4 fließt, durch den DC/DC-Wandler 10 hindurch, aber nur durch die Eingangsseite seines DC/AC-Teilwandlers 12.
Fig. 2 zeigt eine Konkretisierung des DC/DC-Wandlers 10 bezüglich seines DC/AC-Teil- wandlers 12 und seiner AC/DC-Teilwandlers 13. Weiterhin ist dargestellt, dass an die Ausgangsanschlüsse 4 und 5 ein DC/AC-Wandler 14 angeschlossen ist, der die elektrische Energie von dem Gleichstromgenerator 6 in ein Wechselstromnetz 15 einspeist. Die Anpassschaltung 1 dient in diesem Fall insbesondere dazu, eine für die Schalter des DC/AC-Wandlers 14 tolerable Maximalspannung nicht zu überschreiten, obwoh l die von dem Gleichstromgenerator 6 bereitgestellte Eingangsgleichspannung zwischen den Eingangsanschlüssen 2 und 3 über dieser Maximalspannung liegt. Der DC/AC-Teilwandler 12 ist dadurch realisiert, dass die eine Seite des Kondensators 8 mit einem Mittelpunktanzapf 16 auf der Primärseite 17 des Transformators 1 1 verbunden ist, während die beiden Enden der Primärwicklung 18 des Transformators 1 1 über zwei Schalter 19 und 20 mit der anderen Seite des Kondensators 8 verbunden sind. Durch wechselweises Schließen der Schalter 19 und 20 treibt die Spannung über dem Kondensator 8 jeweils einen Strom durch eine Hälfte der Primärwicklung 18. Hierdurch wird eine Wechselspannung über der Sekundärwicklung 21 induziert, wobei das Übersetzungsverhältnis des Transformators durch die Aufteilung der Primärwicklung 18 gegenüber seinem Wicklungsverhältnis verdoppelt ist. Die über der Sekundärwicklung 21 induzierte Wechselspannung wird von dem AC/DC-Teilwandler 13 in die Ausgangsgleichspannung umgewandelt. Hierzu weist der AC/DC-Wandler 13 zwei Halbbrücken 22 und 23 zwischen den Ausgangsanschlüssen 4 und 5 auf. Die Halbbrücke 22 besteht aus Gleichrichterdioden 24 und 25, während die Halbbrücke 23 aus Kondensatoren 26 und 27 aufgebaut ist. Diese Kondensatoren 26 und 27 werden jeweils auf die halbe Ausgangsgleichspannung aufgeladen, wodurch dass effektive Übersetzungsverhältnis des Transformators verdoppelt wird. Zudem stellen die Kondensatoren 26 und 27 eine Resonanzkapazität bereit, die zusammen mit der Streuinduktivität des Transformators 1 1 einen Resonanzkreis ausbildet. Wenn die Schalter 19 und 20 mit der Frequenz dieses Resonanzkreises getaktet werden, wird die durch den DC/DC-Wandler 10 fließende Leistung nahezu verlustfrei übertragen. Die Ausbildung des DC/AC-Teilwandlers 12 mit zwei wechselweise stromführenden Schaltern 1 9 und 20 hat auch Vorteile in Bezug auf den Stromrippel, weil bei einem Tastverhältnis der Schalter 19 und 20 von jeweils 50 %, das auch im Resonanzbetrieb des DC/DC-Wandlers 10 in Bezug auf eine hohe Effizienz vorteilhaft ist, der Stromrippel des insgesamt zwischen dem Eingangsanschluss 2 und dem Ausgangs- anschluss 4 fließenden Stroms begrenzt wird. Darüber hinaus kann durch Schließen beider Schalter 19 und 20 der Bypass für den Kondensator 8 aktiviert werden, wobei auch dann über jeden der Schalter 19 und 20 und jede Hälfte der Primärwicklung 18 des Transformators 1 1 nur die Hälfte des Stroms fließt.
Bei der Ausführungsform der Anpassschaltung 1 gemäß Fig. 3 sind zwei DC/DC-Wandler 10 gemäß Fig. 2 eingangsseitig an den ersten Kondensator 8 und ausgangsseitig an den zweiten Kondensator 9 bzw. die Ausgangsanschlüsse 4 und 5 angeschlossen. Dabei werden die beiden DC/DC-Wandler 10 bzw. die Schalter 19 und 20 ihrer DC/AC-Teilwandler 12 so versetztphasig getaktet, dass der Stromrippel des Stroms zwischen dem Eingangsanschluss 2 und dem Ausgangsanschluss 4 minimiert wird. Zudem sind gemäß Fig. 3 den beiden Kondensatoren 8 und 9 Widerstände 28 und 29 parallel geschaltet, die den Strom begrenzen, mit dem der Kondensator 8 aufgeladen wird, nachdem sein Bypass durch Öffnen der Schalter 19 und 20 deaktiviert wurde.
In der Variante gemäß Fig. 4 weist die jeweils zweite Halbbrücke 23 der beiden DC/DC- Wandler 10 jeweils ebenfalls zwei Gleichrichterdioden 30 und 31 auf, und die Resonanzka- pazität auf der Sekundärseite 33 der Transformatoren 1 1 wird von einem separaten Kondensator 32 bereitgestellt. Hierdurch kann die Amplitude des Stroms durch die Gleichrichterdioden reduziert werden, da sich der Strom auf insgesamt vier Gleichrichterdioden 24, 25, 30 und 31 je AC/DC-Teilwandler 13 aufteilt.
Zwischen den beiden Betriebsmodi der Anpassschaltung 1 wird in Abhängigkeit von der aktuellen Eingangsgleichspannung gewechselt, wobei die Eingangsgleichspannung wiederum anhand eines MPP-Trackings derart eingestellt werden kann, dass eine maximale Leistung aus dem angeschlossenen Photovoltaikgenerator 7 entnommen wird. Der tiefsetzende Betriebsmodus wird insbesondere dann aktiviert, wenn die Eingangsgleichspannung die maximal zulässige Ausgangsgleichspannung, d. h . die zulässige Maximalspannung für den nachge- schalteten DC/AC-Wandler 14 übersteigt. Wenn dies nicht der Fall ist, wird hingegen der Betriebsmodus gewählt, in dem der erste Kondensator 8 mit aktiviertem Bypass überbrückt wird, d. h. kurzgeschlossen ist. Dazwischen kann ein Übergangsbereich der Eingangsgleichspannung liegen, um das Umschalten zwischen den Betriebsmodi zahlenmäßig zu begrenzen. Der Übergangsbereich kann so realisiert sein, dass der Bypass-Betriebsmodus erst dann aktiviert wird, wenn die Eingangsgleichspannung eine unter der maximal zulässigen Ausgangsgleichspannung der Anpassschaltung liegende vorgegebene Umschaltspannung unterschreitet. Der Abstand zwischen der maximal zulässigen Ausgangsgleichspannung und der Umschaltspannung kann an die tatsächlich auftretenden Schwankungen der Eingangsspannung so an- gepasst werden, dass einerseits eine bestimmte Anzahl von Umschaltvorgängen pro Zeiteinheit n icht ü bersch ritten wird und dass andererseits der Bypass-Betriebsmodus mit seinem besonders hohen Wirkungsgrad bei fallender Eingangsspannung möglichst bald eingeschaltet wird.
Wenn die Eingangsgleichspannung die zulässige Ausgangsgleichspannung überschreitet, wird der Bypass deaktiviert. Dadurch steigt die Spannung über dem Kondensator 8. Nun werden die Schalter 19 und 20 getaktet, wobei das Tastverhältnis von 0 auf 50 % rampenförmig erhöht wird. Dadurch wird ein Strom in Form von Sinushalbwellen in der Primärwicklung 18 des Transformators 1 1 erzeugt. Die Amplitude dieses Stroms steigt solange an, bis das Verhältnis der Spannungen über den Kondensatoren 8 und 9 bei den Ausführungsformen der Fig. 2 und 3 - wegen der Aufteilung der Primärwicklung 18 und der Halbbrücke 23 aus Kondensatoren 26 und 27 - gerade dem Vierfachen des Wicklungsverhältnisses der Transformatorwicklungen 18 und 21 und in einer Ausführungsform gemäß Fig. 4, weil hier die zweiten Halbbrücken 23 der beiden DC/DC-Wandler 10 zwei Gleichrichterdioden 30 und 31 aufweisen, gerade dem Doppelten des Wicklungsverhältnisses der Transformatorwicklungen 18 und 21 entspricht. Über den DC/DC-Wandler 10 fließt dabei nur der dem Spannungsabfall über dem Kondensator 8 entsprechende Anteil der Gesamtleistung. Wenn die Eingangsgleichspannung wieder unter die zulässige Ausgangsgleichspannung abfällt, wird der DC/DC-Wandler 10 deaktiviert. Dazu werden alle Schalter 19 und 20 gleichzeitig eingeschaltet. Dies kann zunächst getaktet geschehen, um den Kondensator 8 nicht schlagartig zu entladen, wodurch entsprechend große Ströme fließen würden, oder die Kapazität des Kondensators 8 wird gezielt klein gehalten, um diese Entladeströme zu begrenzen. Da jeder DC/DC-Wandler 10 hochfrequent getaktet wird, ist eine derart kleine Kapazität des Kondensators 8 grundsätzlich unproblematisch, insbesondere dann, wenn mehrere DC/DC-Wandler 10 versetzt getaktet werden. Grundsätzlich kann die Kapazität des ersten Kondensators aber sogar größer als die Kapazität des zweiten Kondensators sein. So können die Kapazitäten derart aufeinander abgestimmt werden, dass sich trotz der unterschiedlichen Spannungen über den beiden Kondensatoren gleich große Ladungen an den äußeren Seiten der beiden Kondensatoren ansammeln.
BEZUGSZEICHENLISTE Anpassschaltung
Eingangsanschluss
Eingangsanschluss
Ausgangsanschluss
Ausgangsanschluss
Gleichstromgenerator
Photovoltaikgenerator
Kondensator
Kondensator
DC/DC-Wandler
Transformator
DC/AC-Teilwandler
AC/DC-Teilwandler
DC/AC-Wandler
Wechselstromnetz
Mittelpunktanzapf
Primärseite
Primärwicklung
Schalter
Schalter
Sekundärwicklung
Halbbrücke
Halbbrücke
Gleichrichterdiode
Gleichrichterdiode
Kondensator
Kondensator
Widerstand
Widerstand
Gleichrichterdiode
Gleichrichterdiode
Kondensator
Sekundärseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Wechselrichter mit einer tiefsetzenden Anpassschaltung (1 ) zum Anschluss eines Gleichstromgenerators (6), der eine variable Eingangsgleichspannung bereitstellt, an einen DC/AC-Wandler (14) zum Einspeisen von elektrischer Energie von dem Gleichstromgenerator (6) in ein Wechselstromnetz (15), wobei die Anpassschaltung (1 )
- zwei Eingangsanschlüsse (2, 3) für die Eingangsgleichspannung,
- zwei an den DC/AC-Wandler (14) angeschlossene Ausgangsanschlüsse (4, 5) für eine Ausgangsgleichspannung,
- zwei in Reihe geschaltete Kondensatoren (8, 9),
- einen DC/DC-Wandler (10), der eingangsseitig an den ersten (8) und ausgangsseitig an den zweiten (9) der beiden Kondensatoren angeschlossen ist, und
- einen aktivierbaren Bypass zu einem der beiden Kondensatoren (8)
aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
- dass die beiden Kondensatoren (8, 9) zwischen die Eingangsanschlüsse (2, 3) in Reihe geschaltet sind,
- dass die beiden Ausgangsanschlüsse (4, 5) an den zweiten Kondensator (9) ange- schlössen sind,
- dass der DC/DC-Wandler (10) eine galvanische Trennung zwischen seiner Eingangs- seite und seiner Ausgangsseite aufweist und
- dass der aktivierbare Bypass für den ersten Kondensator (8) vorgesehen ist.
2. Wechselrichter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der DC/DC-Wandler (10) der Anpassschaltung (1 ) eingangsseitig einen eine hochfrequente Wechselspannung er- zeugenden DC/AC-Teilwandler (12), einen die hochfrequente Wechselspannung hochspan- nenden Transformator (1 1 ) und ausgangsseitig einen die hochgespannte hochfrequente Wechselspannung gleichrichtenden AC/DC-Teilwandler (13) aufweist.
3. Wechselrichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die hochfrequente Wechselspannung eine Frequenz oberhalb des hörbaren Bereichs aufweist.
4. Wechselrichter nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der AC/DC-Teilwandler (13) der Anpassschaltung (1 ) eine Resonanzkapazität (26, 27; 32) in Reihe mit einer Sekundärwicklung (21 ) des Transformators (1 1 ) aufweist.
5. Wechselrichter nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der AC/DC-Teilwandler (13) der Anpassschaltung (1 ) ein passiver Gleichrichter mit zwei Halb- brücken (22, 23) ist, wobei Mittelpunkte der beiden Halbbrücken (22, 23) mit jeweils einem der beiden Enden einer Sekundärwicklung (21 ) des Transformators (1 1 ) verbunden sind und wobei mindestens eine der beiden Halbbrücken (22) zwei Gleichrichterdioden (24, 25) aufweist.
6. Wechselrichter nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der DC/AC-Teilwandler (12) der Anpassschaltung (1 ) einen Mittelpunktanzapf (16) einer Primärwicklung (18) des Transformators (1 1 ) mit der einen Seite des ersten Kondensators (8) und die beiden Enden der Primärwicklung (18) des Transformators (1 1 ) über zwei taktbare Schalter (19, 20) mit der anderen Seite des ersten Kondensators (8) verbindet.
7. Wechselrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Schließen von Schaltern des DC/AC-Teilwandlers (12) der Anpassschaltung (1 ) der Bypass zu dem ersten Kondensator (8) aktiviert wird.
8. Wechselrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem DC/DC-Wandler (10) der Anpassschaltung (1 ) ein Verhältnis von über dem ersten Kondensator (8) u nd dem zweiten Kondensator (9) abfallenden Teilspan n u ngen der Eingangsgleichspannung von 1 : 2 bis 1 : 10, vorzugsweise von 1 : 3 bis 1 : 9 einstellbar ist.
9. Wechselrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere DC/DC-Wandler (10) der Anpassschaltung (1 ) eingangsseitig an den ersten Kondensator (8) und ausgangsseitig an den zweiten Kondensator (9) angeschlossen sind.
10. Wechselrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer DC/DC-Wandler (10) der Anpassschaltung (1 ) eingangsseitig an einen mit dem ersten und zweiten Kondensator (8, 9) zwischen die Eingangsanschlüsse (2, 3) in Reihe geschalteten dritten Kondensator und ausgangsseitig an den zweiten Kondensator (9) ange- schlössen ist.
1 1 . Verwendung einer Anpassschaltung (1 ), insbesondere eines Wechselrichters nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
- wobei die Anpassschaltung (1 )
- zwei Eingangsanschlüsse (2, 3) für eine Eingangsgleichspannung,
- zwei Ausgangsanschlüsse (4, 5) für eine Ausgangsgleichspannung,
- zwei zwischen die Eingangsanschlüsse (2, 3) in Reihe geschaltete Konden- satoren (8, 9),
- einen DC/DC-Wandler (10), der eingangsseitig an den ersten (8) und aus- gangsseitig an den zweiten (9) der beiden Kondensatoren angeschlossen ist, und - einen aktivierbaren Bypass für den ersten Kondensator (8),
- wobei die beiden Ausgangsanschlüsse (4, 5) an den zweiten Kondensator (9) angeschlossen sind,
- wobei der DC/DC-Wandler (10) eine galvanische Trennung zwischen seiner Eingangsseite und seiner Ausgangsseite aufweist, und
- wobei in einem tiefsetzenden Betriebsmodus der Anpassschaltung (1 ) der DC/DC- Wandler (10) die über dem ersten Kondensator (8) abfallende Spannung in die über dem zweiten Kondensator (9) abfallende Spannung umwandelt und so Leistung von dem ersten Kondensator (9) zu den Ausgangsanschlüssen (4, 5) hin fließen lässt,
dadurch gekennzeichnet,
- dass in einem Bypass-Betriebsmodus der Anpassschaltung (1 ) der Bypass für den ersten Kondensator (8) aktiviert ist, so dass der erste Kondensator (8) durch den Bypass kurzgeschlossen ist und die gesamte Eingangsspannung über dem zweiten Kondensator (9) abfällt und entsprechend vollständig zwischen den Ausgangsanschlüssen (4, 5) als Ausgangs- gleichspannung anliegt.
12. Verwendung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, d ass der tiefsetzende Betriebsmodus aktiviert wird, wenn die Eingangsgleichspannung eine maximal zulässige Ausgangsgleichspannung der Anpassschaltung (1 ) übersteigt, und dass der Bypass-Betriebs- modus aktiviert wird, wenn die Eingangsgleichspannung eine maximal zulässige Ausgangs- gleichspannung der Anpassschaltung (1 ) oder eine darunter liegende vorgegebene U m- schaltspannung unterschreitet.
13. Verwendung nach Anspruch 1 1 oder 1 2, wobei der DC/DC-Wandler (1 0) der An- passschaltung (1 ) eingangsseitig einen eine hochfrequente Wechselspannung erzeugenden DC/AC-Teilwandler (12), einen die hochfrequente Wechselspannung hochspannenden Trans- formator (1 1 ) und ausgangsseitig einen die hochgespannte hochfrequente Wechselspannung gleichrichtenden AC/DC-Teilwandler (13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass Schalter (1 9 , 20) des DC/AC-Teilwandlers (12) der Anpassschaltung (1 ) mit einer Frequenz von mindestens 16 kHz, vorzugsweise mindestens 30 kHz und noch mehr bevorzugt mindestens 45 kHz getaktet werden.
14. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der DC/AC-Teilwandler (12) der Anpassschaltung (1 ) bei aktiviertem DC/DC-Wandler (10) mit einer festen Frequenz im Bereich von ± 20 % um eine Resonanzfrequenz des AC/DC-Teilwandlers (13) betrieben wird.
15. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der DC/AC-Teilwandler (12) der Anpassschaltung (1 ) nach dem Aufbauen einer Spannung über dem ersten Kondensator (8) mit einem Tastverhältnis seiner Schalter (19, 20) von 50 % be- trieben wird.
16. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypass zu dem ersten Kondensator (8) durch Schließen von Schaltern des DC/AC-Teilwandlers (12) der Anpassschaltung (1 ) aktiviert wird.
17. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 1 bis 16, wobei
- mehrere DC/DC-Wandler (10) der Anpassschaltung (1 ) eingangsseitig an den ersten Kondensator (8) und ausgangsseitig an den zweiten Kondensator (9) angeschlossen sind und/oder
ein weiterer DC/DC-Wandler (10) der Anpassschaltung (1 ) eingangsseitig an einen mit dem ersten und zweiten Kondensator (8, 9) zwischen die Eingangsanschlüsse (2, 3) in Reihe geschalteten dritten Kondensator und ausgangsseitig an den zweiten Kondensator (9) angeschlossen ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die DC/DC-Wandler (10) der Anpassschaltung (1 ) in einem gemeinsamen aktivierten Zustand in einem Interleavingmode betrieben werden.
PCT/EP2013/071251 2012-10-17 2013-10-11 Wechselrichter mit einer anpassschaltung für hohe variable eingangsgleichspannungen und verwendung der anpassschaltung WO2014060302A2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012109897.2 2012-10-17
DE102012109897 2012-10-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2014060302A2 true WO2014060302A2 (de) 2014-04-24
WO2014060302A3 WO2014060302A3 (de) 2014-06-26

Family

ID=49326684

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2013/071251 WO2014060302A2 (de) 2012-10-17 2013-10-11 Wechselrichter mit einer anpassschaltung für hohe variable eingangsgleichspannungen und verwendung der anpassschaltung

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102013111231A1 (de)
WO (1) WO2014060302A2 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104578875A (zh) * 2014-11-19 2015-04-29 南京信息职业技术学院 一种直流输入光伏逆变器电路
CN111490688A (zh) * 2019-01-25 2020-08-04 劳斯莱斯有限公司 电压转换器

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015111989A1 (de) 2015-07-23 2017-01-26 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Batteriesystem und Verfahren zum Betreiben eines Batteriesystems

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10020537A1 (de) 2000-04-27 2001-12-13 Fachhochschule Konstanz Fachbe Solarwechselrichter
DE112006003143T5 (de) 2005-11-24 2008-10-23 Komatsu Ltd. Bidirektionaler Gleichspannungswandler mit Wechselstrombrücke, Hybrid-Energieversorgungssystem mit Verwendung desselben und Hybridfahrzeug
DE102008030814A1 (de) 2008-06-28 2009-12-31 Robert Bosch Gmbh Spannungswandlerschaltung und Wechselrichter

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1956703B1 (de) * 2007-02-08 2010-04-07 SMA Solar Technology AG Einrichtung zum Einspeisen elektrischer Energie aus einer Energiequelle
US8908401B2 (en) * 2008-07-22 2014-12-09 APS Elctronic AG Multiphase soft-switched DC-DC converter
EP2187510B1 (de) * 2008-11-15 2016-08-03 SMA Solar Technology AG Stromrichteranlaufschaltung
DE102011011973B4 (de) * 2011-02-22 2013-01-17 Michael Klemt Schaltungsanordnung zur Erhöhung einer Solargeneratorspannung und Verfahren zum Betrieb einer solchen Schaltungsanordnung

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10020537A1 (de) 2000-04-27 2001-12-13 Fachhochschule Konstanz Fachbe Solarwechselrichter
DE112006003143T5 (de) 2005-11-24 2008-10-23 Komatsu Ltd. Bidirektionaler Gleichspannungswandler mit Wechselstrombrücke, Hybrid-Energieversorgungssystem mit Verwendung desselben und Hybridfahrzeug
DE102008030814A1 (de) 2008-06-28 2009-12-31 Robert Bosch Gmbh Spannungswandlerschaltung und Wechselrichter

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104578875A (zh) * 2014-11-19 2015-04-29 南京信息职业技术学院 一种直流输入光伏逆变器电路
CN111490688A (zh) * 2019-01-25 2020-08-04 劳斯莱斯有限公司 电压转换器
CN111490688B (zh) * 2019-01-25 2023-05-05 劳斯莱斯有限公司 电压转换器

Also Published As

Publication number Publication date
DE102013111231A1 (de) 2014-05-15
WO2014060302A3 (de) 2014-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2996235B1 (de) Dc/dc-wandler
EP2737618B1 (de) Elektrisches umrichtersystem
EP2425513B1 (de) Submodul für einen mehrstufigen umrichter mit zusätzlichem energiespeicher
EP2515424B1 (de) Gleichspannungswandler
EP2363947B1 (de) Wechselrichter mit mehrfach versorgtem Bordnetz
EP2030299B1 (de) Wechselrichter zur einspeisung elektrischer energie in ein energieversorgungsnetz
EP2852044B1 (de) Bidirektionaler wandler mit vorzugsrichtung und blindleistungsfähige wechselrichter mit diesem wandler
EP2144359A2 (de) DC/DC- Wandler
EP2026457A1 (de) Wechselrichter mit zwei Zwischenkreisen
EP2299572A1 (de) Aufstarten eines DC/DC-Wandlers mit Hochfrequenztransformator
DE102013105791A1 (de) Schaltnetzteil und ein Zweiphasen-DC-DC-Wandler
EP2451065B1 (de) Wechselrichterschaltung mit einem tiefsetzsteller
DE102007038960A1 (de) Wechselrichter
DE102013005070B4 (de) Hoch-Tiefsetzsteller
EP2709257A2 (de) Stromrichterschaltung und Verfahren zur Steuerung der Stromrichterschaltung
DE102013102433A1 (de) Wechselrichter für eine variable Eingangsgleichspannung
DE102013005277B3 (de) Verfahren zum Umwandeln von Gleichspannung in Wechselspannung und Wechselrichterschaltung dafür
WO2014060302A2 (de) Wechselrichter mit einer anpassschaltung für hohe variable eingangsgleichspannungen und verwendung der anpassschaltung
DE10303421A1 (de) Strom-/Spannungswandleranordnung
EP2992598A1 (de) Hoch- oder tiefsetzsteller mit entlastungskondensator
EP3332466B1 (de) Polwender und blindleistungsfähiger wechselrichter sowie polwendeverfahren
EP1870996A1 (de) Schaltung zum Einspeisen elektrischer Energie in ein elektrisches Versorgungsnetz
EP2449664A1 (de) Dc/dc-wandler mit hilfswandler zur erdstromkompensation
DE102013105098A1 (de) Integrierter Solar-/Batteriewechselrichter
EP3257145A1 (de) Dc/dc-wandler mit fliegendem kondensator

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13774443

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13774443

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2