WO2015104177A2 - Method and inverter for feeding electrical energy to an ac network - Google Patents

Method and inverter for feeding electrical energy to an ac network Download PDF

Info

Publication number
WO2015104177A2
WO2015104177A2 PCT/EP2014/078817 EP2014078817W WO2015104177A2 WO 2015104177 A2 WO2015104177 A2 WO 2015104177A2 EP 2014078817 W EP2014078817 W EP 2014078817W WO 2015104177 A2 WO2015104177 A2 WO 2015104177A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
phase
phases
inverter
feed
output interfaces
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/078817
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
WO2015104177A3 (en
Inventor
Gisbert Krauter
Thomas Herrmann
Tobias Michler
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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 Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2015104177A2 publication Critical patent/WO2015104177A2/en
Publication of WO2015104177A3 publication Critical patent/WO2015104177A3/en

Links

Classifications

    • 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
    • H02J3/388Islanding, i.e. disconnection of local power supply from the network
    • 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
    • H02J3/44Synchronising a generator for connection to a network or to another generator with means for ensuring correct phase sequence

Definitions

  • the present invention relates to a method for feeding electrical energy into an alternating voltage network and to an inverter for feeding electrical energy into an alternating voltage network.
  • Inverters can be used to feed electrical energy, in particular photovoltaic, from wind energy or hydropower, from fuel cells or from batteries provided energy in an AC power grid.
  • electrical energy in particular photovoltaic
  • wind energy or hydropower from fuel cells or from batteries provided energy in an AC power grid.
  • inverters that feed either single-phase or three-phase.
  • the infeed can not be flexibly selected, but is designed in such a way that the inverter can be used either only for single-phase or three-phase AC grids.
  • a corresponding device and a corresponding method for feeding electrical energy into an alternating voltage network it is not necessary that the number of feed phases is fixed in advance. Instead, the number of feed-in phases at the installation site can be set or automatically selected by the device. According to one embodiment, in a corresponding device and a corresponding method, in multi-phase feed the
  • Infeed power of each individual phase can be set manually or automatically controlled. This has advantages in terms of flexibility and cost and allows a restriction of the variety of variants, since only one device for 1- and n-phase is required. In addition, a self-consumption increase by dynamically adjusted feed is possible. Also, a flexible island operation with the advantages of a three-phase inverter is possible; unlike a construction of three single-phase devices.
  • AC power grid using an inverter, the one or more input interfaces, and a plurality of output interfaces for providing the electrical energy comprises the following steps:
  • the input interface (s) may include two or more electrical terminals for applying a DC voltage provided by a DC voltage source.
  • the inverter may be configured to convert the DC voltage of each input interface separately into a single-phase or multi-phase AC voltage.
  • An output interface may have at least one terminal for outputting an alternating voltage or an alternating current to the
  • the number of feed phases required for the AC mains can also be one.
  • the number can be less than or equal to the number of output interfaces.
  • the AC mains can be a single-phase
  • the inverter can thus be used for single-phase or multi-phase operation.
  • the method may include a step of selecting a phase configuration for the number of injection phases. It can be in the step of
  • Providing the electrical energy using the phase configuration can be provided at the number of output interfaces. In this way, the inverter can be used for different phase configurations. Under a phase configuration, for example, a
  • the required number of feed phases may be selected as one feed phase, two feed phases, or more than two
  • the method may include a step of closing an electrical
  • Output interfaces include when the number of output interfaces is less than the plurality of output interfaces. In this way, the maximum possible output power of the inverter can be provided at the number of output interfaces.
  • the closing step can be carried out using a measuring voltage, wherein the measuring voltage represents a voltage applied to at least one of the two of the plurality of output interfaces.
  • the measuring voltage represents a voltage applied to at least one of the two of the plurality of output interfaces.
  • the phase configuration may be selectively selected as a phase configuration having a phase difference between the at least two feed phases or as a phase configuration having a phase coincidence between the at least two feed phases for a number of at least two feed phases.
  • Inverters are used both for AC grids in which there is no phase difference between the individual phases as well as for AC grids are used, where there is a phase difference between the individual phases.
  • the method may include a step of determining a feed-in power for each of the number of output interfaces. In the step of Provision can be made at each of the number of output interfaces, the feed-in power determined for this output interface. In this way, the feed-in power can be set individually for each of the number of output interfaces.
  • Feed-in power for example, with regard to a minimum network load, a pure power consumption, a voltage-controlled mode, a default by network control or a consumer control can be set.
  • the method may comprise a step of reading in a measurement value representing a measurement voltage and additionally or alternatively a measurement current for each of the plurality of output interfaces.
  • a measured value can represent a value detected at an output interface, at an output line connected to the output interface or at a network transition point connected to the output interface.
  • the required number of feed phases may be less than
  • Infeed phases are selected using the measured values. In this way is an automatic configuration of the inverter
  • Phase configuration for the number of supply phases to a preset via the user interface phase configuration can be set.
  • the user interface can be an operator-operable interface which is attached directly to the inverter or via a
  • Data connection can be removed from the inverter.
  • the operation can also be carried out via a laptop or via a server access, which then sends the data to the inverter.
  • the inverter can be configured by an operator.
  • a corresponding inverter for feeding electrical energy into an AC voltage network has the following features: at least one input interface; a plurality of output interfaces for providing the electrical energy; means for determining a number of feed-in phases required for the AC power grid; and means for providing the electrical energy at a number of output interfaces corresponding to the number of injection phases from the plurality of output interfaces using a DC voltage applied to the at least one input interface.
  • a corresponding, for example, three-phase inverter connect only single-phase.
  • the inverter can be a method of
  • the inverter can supply the stand-alone grid with an asymmetrical load.
  • An advantage is also a computer program product with program code, which on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a
  • Hard disk space or an optical memory can be stored and used to carry out the method according to one of the embodiments described above, when the program code on a
  • FIG. 1 is a block diagram of an inverter according to a
  • FIG. 2 is a flow chart of a method for feeding electrical energy into an AC power network according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a block diagram of an inverter in network operation according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram of an inverter in island operation according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 shows a plurality of output interfaces of an inverter according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a configuration table for an inverter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 shows a measuring device for an inverter according to a
  • FIG. 8 is an illustration of a connection of an inverter to a sub-network according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is an illustration of a connection of an inverter to a sub-network according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a block diagram of an inverter 100 according to a
  • the inverter 100 which may be implemented as a dynamic inverter, has a
  • Input interface 102 via which the inverter 100 can be connected on the input side with one or more DC voltage sources.
  • the inverter 100 On the output side, the inverter 100 has a plurality of
  • Output interfaces 104, 106, 108 via which the inverter 100 can be coupled to an AC voltage network.
  • the inverter via the output interfaces 104, 106, 108 a
  • An output interface 104, 106, 108 may also be referred to as a phase.
  • the inverter 100 is shown with three output interfaces 104, 106, 108. Such an inverter 100 can optionally be used to feed power into a single-phase, a two-phase, or a three-phase AC mains.
  • the inverter 100 has a device 110 for determining a number of injection phases required for the AC voltage network.
  • the device 110 may be coupled to an operator interface of the inverter 100, via which the inverter 100 can be configured by a person, or to a measuring device, via which a measuring device
  • Such a measuring device can be designed to detect and provide a measured value, for example a measuring current and / or a measuring voltage per output interface 104, 106, 108.
  • Means 110 is configured to determine how many and which of the output interfaces 104, 106, 108 are actively used. To this end, the means 110 may be configured, for example, to provide a signal to disable one or more of the available output interfaces 104, 106, 108, or two or more of the available output interfaces 104, 106, 108
  • the inverter 100 has a device 112 for providing electrical energy to the number of output interfaces 104, 106, 108 determined by the device 110.
  • the device 112 is designed to be applied to the input interface 102
  • the inverter 100 further includes optional means 114 for selecting a phase configuration for the number of injection phases determined by the device 110.
  • the device 114 may be coupled to an operator interface of the inverter 100, via which the inverter 100 can be configured by a person, or to a measuring device, via which a metrological selection of the phase configuration is made possible.
  • the device 114 is designed to transmit the phase configuration to the device 112, so that the
  • Phase configuration to the number of output interfaces 104, 106, 108.
  • the inverter 100 further includes an optional device 116 configured to determine a feed-in power for each of the number of output interfaces 104, 106, 108 determined by the device 110.
  • the device 116 with a
  • Infeed power per output interface is made possible.
  • the device 116 is designed to transmit values of the determined feed-in powers to the
  • Device 112 to communicate so that the device 112 can provide the appropriate feed-in power to the active output interfaces 104, 106, 108.
  • FIG. 2 shows a flow diagram of a method for feeding electrical energy into an AC voltage network according to an exemplary embodiment of the present disclosure present invention.
  • the steps of the method may be implemented using means of a described inverter.
  • the method includes a step 210 in which one for the
  • the method comprises a step 212 in which the electrical energy at a number of injection phases corresponding number of
  • Step 210 may be performed once prior to or during a start-up of the inverter or continuously during operation of the inverter.
  • Step 212 may be performed continuously during operation of the inverter.
  • FIG. 3 shows a block diagram of an inverter 100 in network operation according to an embodiment of the present invention.
  • AC is connected to an AC electrical network 326.
  • the inverter 100 is an inverter for photovoltaic generators 320 with n up to 6 MPP trackers (Maximum Power Point Tracker) and m up to three network phases (LI, L2,
  • FIG. 4 is a block diagram of an inverter in island operation according to an embodiment of the present invention.
  • the inverter 100 is connected on the input side via 1 to n inputs to a DC generator 320. On the output side, the inverter 100 is connected to an AC island network 428 via 1 to m outputs.
  • the inverter 100 is an inverter for photovoltaic generators with n up to, for example, 6 MPP trackers and m up to three network phases (LI, L2, L3), connections for N and PE are not counted since, in principle available).
  • the inverter 100 as described in more detail below, have different additional features.
  • the inverter 100 may be a device that has a measuring device that detects the connected mains phases and has an evaluation unit that adjusts the operating mode of the inverter 100 when the corresponding phase shift offset values are met so that the inverter 100 is up adjusts the connected number of network phases. This makes it possible for the user to do the
  • the inverter 100 may represent a device that further has a configurable connector panel, via which the user
  • the user can explicitly set via a configuration interface, in particular a control panel, on the inverter, how many phases are connected and how they are switched to the power connections of the inverter 100.
  • a configuration interface in particular a control panel
  • the inverter 100 includes a device which makes it possible to also carry out a pulsating power output into the network, which is necessary in particular for single and two-phase networks, since the alternating components of the power do not cancel each other over the phases.
  • the inverter 100 has an interface via which the distribution of the power to the individual phases can be set.
  • a current measuring device on Grid transfer point which is connected to the interface of the inverter and can transmit measurement data, the feed-in power of each individual phase are calculated at the connection point. This information can be the
  • FIG. 5 shows a plurality of output interfaces of an inverter according to an embodiment of the present invention. Shown are three output interfaces 104, 106, 108, also referred to as LI, L2, L3 and additionally a further output interface N as a neutral terminal and a further interface PE as a protective earth connection.
  • FIG. 5 shows a sketch of a connection field with bridges 541, 542 from LI to L2 and L2 to L3 for the single-phase connection of a three-phase inverter.
  • the terminals 104, 106, 108 are led out as pins from a connection field of the inverter.
  • the said bridges 541, 542 each connect two of the terminals 104, 106, 108 with each other and are fixed by nuts on the pins.
  • a connection cable is connected to the pin of the terminal 106. Output power provided by terminals 104, 106, 108 may be fed into the connection cable.
  • the inverter has a configurable connection field with a possibility of bridging a plurality of phase connections 104, 106, 108 in order to also operate on fewer phases 104, 106, 108 than is possible at the maximum
  • connection field is designed so that z. B. via a bridging plug or via ⁇ sen Hampshiren 541, 542 - comparable to the connection pad of an electric motor or an electric water heater - the
  • Phase terminals 104, 106, 108 can be interconnected so that an operation of a suitable three-phase inverter is also possible on less than three phases 104, 106, 108. It is also conceivable that the bridges 541, 542 are set in the cabinet, to later change the
  • Phase number easy to perform at a central location In this case, nothing needs to be kept on the inverter.
  • an automatic bridging device of the phases 104, 106, 108 may be provided, which may be implemented, for example, by a relay or a semiconductor switch.
  • a relay or a semiconductor switch for example, a three-phase inverter, there are a maximum of three
  • the inverter in order for the inverter to automatically detect the phase configuration, has a voltage measuring device at each phase. Such voltage measuring devices are usually present by default anyway, so that the network can be monitored and necessary to be able to feed the current phase synchronous can.
  • the inverter detects whether the phase of the network coincides with another phase, or whether the phase angle is sufficiently large to detect a three-phase network. This is realized according to an embodiment in which the measured value of each voltage is read in by an electronic circuit.
  • phase shift is calculated using a common method relative to the specified phase.
  • the phase information is subsequently evaluated. In addition, it is still relevant whether the phase is actually supplied with voltage or whether the phase connection 104 is not used at all.
  • the inverter recognizes the phase configuration automatically when the grid is switched on, because it compares the phase voltages of the individual phases 104, 106, 108 with each other and selects a mode in a typical pattern
  • the configuration can be automatically detected and adopted in a further embodiment, wherein the inverter then automatically starts feeding or it is after a change or an initial configuration confirmation by the installer on a
  • Phase configuration can be changed by external switching devices in plant operation, in which the inverter is first removed from the network, then changed the phase configuration and then another
  • the temporal courses of the alternating voltages at the individual connection terminals are compared with one another and the phase offset from each other is determined.
  • a common method from mathematics or control engineering can be used.
  • At unused connections no voltage is measured.
  • this case is also easily detectable over a threshold value.
  • the inverter detects deviations outside a permissible tolerance as errors and prevents infeed. To cause large deviations of the phase angle of the nominal value to misconduct on certain consumers such. As electric motors and are an indication of unwanted islanding.
  • phase configuration is to be preset manually via an operator interface. If not all connections of the inverter are used, parts of the
  • Power electronics unused. This can be communicated to the installer via a message.
  • FIG. 6 shows practical configurations in the form of a table.
  • the columns represent a phase angle 650 relative to the terminal 104, the phase
  • the first phase which is connected here will be referred to as LI but could as well have a different name.
  • Inverters start feeding.
  • the prior art is fed in all phases so that in balanced networks with the same phase voltage and the feed current in the three phases has the same amplitude. This has the advantage of even load on the power electronics, but it is not possible to adjust the phase currents individually. Compared to this prior art, the described inverter can be operated so that the phases are individually adjustable.
  • FIG. 7 shows a measuring device 770 for an inverter according to an embodiment of the present invention.
  • the measuring device 770 is designed for three-phase detection of currents and voltages at the grid transfer point.
  • the lines of the phases LI, L2, L3 are each coupled to a current sensor 771 for detecting a current flowing through the phases LI, L2, L3 current.
  • the phases LI, L2, L3, N are with a
  • Voltage measuring device 773 for detecting a voltage difference between the phases LI, L2, L3, N coupled. Measured values of the current sensors 771 and the voltage measuring device 773 are from a
  • Signal conditioning device 775 for example, to provide a trigger, P, cos phi, etc., evaluated.
  • a trigger may serve, for example, as a synchronization pulse or as a time signal or for example identify a detected zero crossing.
  • the inverter may be notified by the trigger of an event occurring at the interworking point.
  • the signal conditioning device 775 is via a
  • FIG. 8 shows an illustration of a connection of an inverter 100 to a sub-network according to an embodiment of the present invention. It is a three-phase connection of the inverter 100 to a three-phase sub-network with two single-phase loads 322, 822 and a measuring device 770 at the grid transfer point 324 to a network 326.
  • the grid transfer point 324 is optionally implemented with an electricity meter of the grid operator of the network 326.
  • the first load 322 is directly connected to the first output port 104 and the neutral N and the second load 822 is via a
  • Switching device 824 with the second output terminal 106 and the Neutral conductor N connected. Data connections are between the
  • Inverter 100 and the measuring device 770 realized.
  • FIG 9 shows an illustration of a connection of an inverter to a subnet according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the sub-network has a measuring device 770 at the network transfer point 324 to a network 326.
  • the grid transfer point 324 is optionally implemented with an electricity meter of the network operator of the network 326.
  • the consumer 322 is directly connected to the
  • Data connections 880, 777 are realized between the inverter 100, the load 322 and the measuring device 770.
  • Infeed power control described.
  • the aim is to feed with phase-selective current so that at a transfer point 324 of the current and thus the active and reactive power in all phases 104, 106, 108 can be independently controlled to a desired value. It is thus possible to regulate not only the sum of all phase powers, but also the power of each individual phase 104, 106, 108. As a result, different operating modes are possible.
  • a first operating mode is based on a regulation for minimum network load.
  • a state-of-the-art feed-in it happens that one phase feeds power into one network while another phase feeds power at the same time power is taken from the network.
  • the connected network must in this case absorb the power in one phase and make it available in another phase, which may be phase-selective
  • the inverter 100 distributes its output power to the individual phases 104, 106, 108 such that the current load on all phases 104, 106, 108 at the grid transfer point 324 is the same. Only when the maximum current of the inverter 100 is reached can the inverter 100 optionally supply the currents at
  • a second operating mode is based on pure self-consumption.
  • the inverter 100 can be configured so that it only feeds as much power as is consumed within the subnetwork to the transfer point. In this case, the inverter 100 feeds a maximum of the power that is consumed. As a result, no energy is fed into the supply network 326. An operation of the inverter 100 is therefore possible without a feed-in contract or EVU agreement, since no energy is fed into the network 326, but only the consumption is reduced.
  • intermediate solutions are also conceivable, where the power per phase 104, 106, 108 is limited to a value between 0 and the maximum possible feed power per phase. Analog can also be regulated on the power and not on the performance.
  • a third mode is based on a voltage controlled mode. An am
  • Feed-in node 324 heavily loaded phase is distinguished from the other phases 104, 106, 108 by a lower voltage by the voltage drop on the line. This is detected in the voltage-controlled mode by the inverter 100 and thereby generates a control signal which the feed rate in this phase compared to the other phases
  • the inverter 100 may reduce the feed-in power to this phase over the other phases 104, 106, 108. This is true for both
  • a fourth mode is based on a default by a network controller.
  • the feed-in power can be specified externally by a control signal for both reactive and active power. In one embodiment, this is either via an analog control signal or by transmitting a digital setpoint
  • the inverter may be powered by a communication unit, e.g. B. a switchable relay contact, a digital
  • information or an analog signal can drive different consumers 322, 822 on the individual phases 104, 106, 108, especially if this is favorable for increasing self-consumption or for other economic reasons.
  • This may, for example, be a lower load for the inverter 100 in order to reduce the power loss if the feed on the phases 104, 106, 108 becomes very uneven.
  • the control of the consumer 322, 822 can be carried out either directly via an interface or indirectly via a switching unit. For this purpose, the inverter 100 must know the assignment of the consumer 322, 822 to the phases 104, 106, 108.
  • Inverter 100 can turn on the consumer 322, 822 as a test and then the additional consumption of the consumer 322, 822 am
  • the inverter 100 is also in one
  • Embodiment which is mandatory for the setting of the aforementioned first and second modes of operation and for the others
  • the inverter 100 is provided with an accurate time receiver, e.g. B. a GPS receiver or a receiver of a synchronization signal, which is sent from the inverter, equipped to allow a time signal assignment of certain phases 104, 106, 108.
  • an accurate time receiver e.g. B. a GPS receiver or a receiver of a synchronization signal, which is sent from the inverter, equipped to allow a time signal assignment of certain phases 104, 106, 108.
  • the phase shift of a phase can be determined at this time signal and thus the relative assignment of the phases 104, 106, 108 to the terminal LI at the inverter in an absolute assignment of the phases 104, 106, 108, for example, to the phase designation at the grid transfer point 324 automatically determined.
  • An implementation of the network handoff point 324 may be described as follows. In order to set the corresponding operating strategy, it is necessary to install a current measuring device 770 at the grid transfer point 324, which can measure the phase shift between current and voltage of the phases 104, 106, 108 in a phase-selective manner in addition to current or power information.
  • the measuring device 770 is constructed such that it has a separate current sensor 771 for each phase 104, 106, 108. This current sensor 771 supplies either an averaged value of the
  • z. B the RMS value together with a time information to the inverter 100 or instantaneous values to the inverter 100.
  • the time information z. B. in the form of a trigger signal or an accurate
  • Timestamp for example, from a GPS receiver or a receiver of a synchronization signal sent by the inverter, contains a reference time of a phase. This can be, for example, the zero crossing with a positive slope of the current signal.
  • the phase is either assigned to the inverter 100 manually or the inverter 100 can this
  • Inverter 100 are clearly assigned to the phase connections at the grid transfer point.
  • Reference power can be calculated when the voltage at the
  • Terminals 104, 106, 108 is used as the voltage value.
  • Inverter terminal 104, 106, 108 can either be neglected or estimated.
  • the feed current of the phase measured by the inverter 100 itself at the inverter 100 may be used in combination with the line resistive and inductive resistance.
  • the measuring device 770 has both a current sensor 771 and a voltage sensor 773 per phase 104, 106, 108.
  • the measuring device 770 can determine the phase shift directly by the voltage sensor 773 and provide this information to the inverter 100 either as angle information or as active and reactive component of the current or the power, for example via the
  • the assignment of the phases at the transfer point 324 to the phases at the connection terminals 104, 106, 108 at the inverter 100 can take place either via time information from a trigger signal of the voltage, e.g. B. Zero crossing in case of positive change, or alternatively be assigned automatically by a load test of the inverter 100 with feedback of the phase currents.
  • a trigger signal of the voltage e.g. B. Zero crossing in case of positive change
  • a load test of the inverter 100 with feedback of the phase currents.
  • voltage and currents as actual values to the
  • Inverter 100 to transmit. Then an assignment directly from the voltage information is possible, since the voltages are approximately synchronous and equal in size by the parallel connection of the measuring device 770 with the inverter 100.
  • the installer Deutschenmisst the line, the lines are coded (color or text) or consist of traceable individual wires.
  • the lines are coded (color or text) or consist of traceable individual wires.
  • Battery system on the DC side of the inverter 100 the active power to be delivered no longer directly dependent on a generator, especially a PV generator, but should be freely adjustable assuming a sufficiently large capacity and within the performance limits of the inverter. Will the battery system be on the AC side of the inverter
  • the power output and recording are controlled by the inverter 100 via a communication link.
  • the embodiments described and shown in the figures are chosen only by way of example. Different embodiments may be combined together or in relation to individual features. Also, an embodiment can be supplemented by features of another embodiment.
  • an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, this is to be read such that the Embodiment according to an embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment, either only the first feature or only the second feature.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Ac-Ac Conversion (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for feeding electrical energy to an AC network using an inverter (100) which comprises at least one input interface (102) and a plurality of output interfaces (104, 106, 108) for providing electrical energy, the method comprising a step of determining a number of feed phases required for the AC network and a step of providing the electrical energy at a number, which corresponds to the number of feed phases, of output interfaces (104, 106, 108) of the plurality of output interfaces (104, 106, 108), using direct voltage applied at the at least one input interface (102).

Description

Beschreibung Titel  Description title
Verfahren und Wechselrichter zum Einspeisen elektrischer Energie in ein Wechselspannungsnetz  Method and inverter for feeding electrical energy into an alternating voltage network
Stand der Technik State of the art
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einspeisen elektrischer Energie in ein Wechselspannungsnetz und auf einen Wechselrichter zum Einspeisen elektrischer Energie in ein Wechselspannungsnetz. The present invention relates to a method for feeding electrical energy into an alternating voltage network and to an inverter for feeding electrical energy into an alternating voltage network.
Wechselrichter können zur Einspeisung von elektrischer Energie, insbesondere von photovoltaisch, aus Windenergie bzw. Wasserkraft, aus Brennstoffzellen oder aus Batterien bereitgestellte Energie in ein Wechselspannungsnetz verwendet werden. Es gibt Wechselrichter, welche entweder einphasig oder dreiphasig einspeisen. Allerdings ist die Einspeisung nicht flexibel wählbar, sondern so ausgeführt, dass der Wechselrichter entweder nur für einphasige oder für dreiphasige Wechselspannungsnetze eingesetzt werden kann. Inverters can be used to feed electrical energy, in particular photovoltaic, from wind energy or hydropower, from fuel cells or from batteries provided energy in an AC power grid. There are inverters that feed either single-phase or three-phase. However, the infeed can not be flexibly selected, but is designed in such a way that the inverter can be used either only for single-phase or three-phase AC grids.
Wird bei mehrphasigen Netzen eine unterschiedliche Einspeiseleistung auf den einzelnen Phasen benötigt, beispielsweise bei Inselbetrieb oder If a different feed-in power is required on the individual phases in multiphase networks, for example in stand-alone operation or
Eigenverbrauchsoptimierung, so kann dies bisher nur mit mehreren einphasigen Wechselrichtern realisiert werden, die entsprechend der benötigten Leistung je Phase ausgelegt sind und verschaltet werden. Eine dynamische Anpassung der einzelnen Phasenleistungen ist dabei aber nur eingeschränkt und mit Aufwand möglich. Self-consumption optimization, so far this can only be realized with several single-phase inverters, which are designed according to the required power per phase and interconnected. However, a dynamic adaptation of the individual phase powers is only limited and possible with effort.
Bei üblichen mehrphasigen Wechselrichtern ist ein Inselbetrieb nur bei symmetrischen dreiphasigen Verbrauchern möglich, da ein asymmetrischer Betrieb von speziell einphasigen Verbrauchern zu einer Belastung führt, welche ein Wechselrichter nach Stand der Technik nur begrenzt ausgleichen kann. Daher sind mehrphasige Inselsysteme aus mehreren einphasigen Geräten aufgebaut. Offenbarung der Erfindung In conventional polyphase inverters island operation is only possible with symmetrical three-phase loads, as an asymmetric operation of specially single-phase consumers leads to a load, which an inverter according to the prior art can compensate only limited. Therefore, multiphase island systems are constructed of several single-phase devices. Disclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund werden mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Einspeisen elektrischer Energie in ein Wechselspannungsnetz und ein Wechselrichter zum Einspeisen elektrischer Energie in ein Against this background, with the present invention, a method for feeding electrical energy into an AC voltage network and an inverter for feeding electrical energy in a
Wechselspannungsnetz gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. VorteilhafteAC voltage network presented according to the main claims. advantageous
Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Embodiments emerge from the respective subclaims and the following description.
Bei einer entsprechenden Vorrichtung und einem entsprechenden Verfahren zur Einspeisung von elektrischer Energie in ein Wechselspannungsnetz ist es nicht erforderlich, dass die Zahl der Einspeisephasen im Vorfeld feststeht. Stattdessen kann die Zahl der Einspeisephasen am Errichtungsort eingestellt oder vom Gerät automatisch gewählt werden. Gemäß einer Ausführungsform kann bei einer entsprechenden Vorrichtung und einem entsprechenden Verfahren, bei mehrphasiger Einspeisung die In a corresponding device and a corresponding method for feeding electrical energy into an alternating voltage network, it is not necessary that the number of feed phases is fixed in advance. Instead, the number of feed-in phases at the installation site can be set or automatically selected by the device. According to one embodiment, in a corresponding device and a corresponding method, in multi-phase feed the
Einspeiseleistung jeder einzelnen Phase manuell eingestellt oder automatisch geregelt werden. Dies hat Vorteile in Bezug auf die Flexibilität sowie den Kostenaufwand und ermöglicht eine Einschränkung der Variantenvielfalt, da nur ein Gerät für 1- und n-phasig erforderlich ist. Zudem ist eine Eigenverbrauchssteigerung durch dynamisch angepasste Einspeisung möglich. Auch ist ein flexibler Inselbetrieb mit den Vorteilen eines dreiphasigen Wechselrichters möglich; im Gegensatz zu einem Aufbau aus drei einphasigen Geräten. Infeed power of each individual phase can be set manually or automatically controlled. This has advantages in terms of flexibility and cost and allows a restriction of the variety of variants, since only one device for 1- and n-phase is required. In addition, a self-consumption increase by dynamically adjusted feed is possible. Also, a flexible island operation with the advantages of a three-phase inverter is possible; unlike a construction of three single-phase devices.
Ein Verfahren zum Einspeisen elektrischer Energie in ein A method for feeding electrical energy into a
Wechselspannungsnetz unter Verwendung eines Wechselrichters, der eine oder mehrere Eingangsschnittstellen und einer Mehrzahl von Ausgangsschnittstellen zum Bereitstellen der elektrischen Energie aufweist, umfasst die folgenden Schritte: AC power grid using an inverter, the one or more input interfaces, and a plurality of output interfaces for providing the electrical energy, comprises the following steps:
Bestimmen einer für das Wechselspannungsnetz benötigten Anzahl von Determining a number of times required for the AC mains
Einspeisephasen; und Feed-in; and
Bereitstellen der elektrischen Energie an einer der Anzahl von Einspeisephasen entsprechenden Anzahl von Ausgangsschnittstellen aus der Mehrzahl von Ausgangsschnittstellen unter Verwendung von einer an der Eingangsschnittstelle anliegenden Gleichspannung oder von an den Eingangsschnittstellen Providing the electrical energy at a number of output interfaces corresponding to the number of supply phases of the plurality of output interfaces using a DC voltage applied to the input interface or at the input interfaces
anliegenden Gleichspannungen. applied DC voltages.
Die Eingangsschnittstelle oder die Eingangsschnittstellen können zwei oder mehr elektrische Anschlüsse zum Anlegen einer von einer Gleichspannungsquelle bereitgestellten Gleichspannung aufweisen. Der Wechselrichter kann ausgebildet sein, um die Gleichspannung jeder Eingangsschnittstelle getrennt voneinander einstellbar in eine einphasige oder mehrphasige Wechselspannung zu wandeln. Eine Ausgangsschnittstelle kann zumindest einen Anschluss zum Ausgeben einer Wechselspannung bzw. eines Wechselstroms an das The input interface (s) may include two or more electrical terminals for applying a DC voltage provided by a DC voltage source. The inverter may be configured to convert the DC voltage of each input interface separately into a single-phase or multi-phase AC voltage. An output interface may have at least one terminal for outputting an alternating voltage or an alternating current to the
Wechselspannungsnetz aufweisen. Die für das Wechselspannungsnetz benötigte Anzahl von Einspeisephasen kann auch eins sein. Die Anzahl kann kleiner oder gleich der Anzahl von Ausgangsschnittstellen sein. Je nach Have AC voltage network. The number of feed phases required for the AC mains can also be one. The number can be less than or equal to the number of output interfaces. Depending on
Anwendungsfall kann das Wechselspannungsnetz ein einphasiges, Use case, the AC mains can be a single-phase,
zweiphasiges, dreiphasiges oder mehrphasiges Wechselspannungsnetz sein. Vorteilhafterweise kann der Wechselrichter somit für einen einphasigen oder einen mehrphasigen Betrieb eingesetzt werden. be two-phase, three-phase or multi-phase alternating voltage network. Advantageously, the inverter can thus be used for single-phase or multi-phase operation.
Das Verfahren kann einen Schritt des Auswählens einer Phasenkonfiguration für die Anzahl von Einspeisephasen umfassen. Dabei kann im Schritt des The method may include a step of selecting a phase configuration for the number of injection phases. It can be in the step of
Bereitstellens die elektrische Energie unter Verwendung der Phasenkonfiguration an der Anzahl von Ausgangsschnittstellen bereitgestellt werden. Auf diese Weise kann der Wechselrichter für unterschiedliche Phasenkonfigurationen eingesetzt werden. Unter einer Phasenkonfiguration kann beispielsweise eine Providing the electrical energy using the phase configuration can be provided at the number of output interfaces. In this way, the inverter can be used for different phase configurations. Under a phase configuration, for example, a
Zusammenstellung oder eine Anordnung der Phasen, oder auch ein Verhältnis zwischen den Phasen oder eine Phasenlage der Phasen zueinander verstanden werden. Compilation or an arrangement of phases, or a relationship between the phases or a phase relationship of the phases to one another.
Im Schritt des Bestimmens kann die benötigte Anzahl von Einspeisephasen wahlweise als eine Einspeisephase, zwei Einspeisephasen oder mehr als zweiIn the step of determining, the required number of feed phases may be selected as one feed phase, two feed phases, or more than two
Einspeisephasen bestimmt werden. Dadurch ist eine große Flexibilität des Wechselrichters gegeben. Infeed phases are determined. This gives a great flexibility of the inverter.
Das Verfahren kann einen Schritt des Schließens einer elektrischen The method may include a step of closing an electrical
Verbindungsleitung zwischen zumindest zwei der Mehrzahl von Connecting line between at least two of the plurality of
Ausgangsschnittstellen umfassen, wenn die Anzahl von Ausgangsschnittstellen kleiner als die Mehrzahl von Ausgangsschnittstellen ist. Auf diese Weise kann die maximal mögliche Ausgangsleistung des Wechselrichters an der Anzahl von Ausgangsschnittstellen bereitgestellt werden.  Output interfaces include when the number of output interfaces is less than the plurality of output interfaces. In this way, the maximum possible output power of the inverter can be provided at the number of output interfaces.
Dabei kann der Schritt des Schließens unter Verwendung einer Messspannung durchgeführt werden, wobei die Messspannung eine an zumindest einer der zwei der Mehrzahl von Ausgangsschnittstellen anliegende Spannung repräsentiert. Auf diese Weise können zwei Ausgangsschnittstellen automatisch miteinander kurzgeschlossen werden, beispielsweise wenn an einer der In this case, the closing step can be carried out using a measuring voltage, wherein the measuring voltage represents a voltage applied to at least one of the two of the plurality of output interfaces. In this way, two output interfaces can be automatically shorted together, for example if at one of
Ausgangsschnittstellen keine Spannung anliegt und somit als nicht benötigt angesehen wird.  Output interfaces no voltage is applied and is therefore considered unnecessary.
Im Schritt des Auswählens kann die Phasenkonfiguration bei einer Anzahl von zumindest zwei Einspeisephasen wahlweise als eine Phasenkonfiguration mit einer Phasendifferenz zwischen den zumindest zwei Einspeisephasen oder als eine Phasenkonfiguration mit einer Phasengleichheit zwischen den zumindest zwei Einspeisephasen ausgewählt werden. Auf diese Weise kann der In the step of selecting, the phase configuration may be selectively selected as a phase configuration having a phase difference between the at least two feed phases or as a phase configuration having a phase coincidence between the at least two feed phases for a number of at least two feed phases. In this way, the
Wechselrichter sowohl für Wechselspannungsnetze eingesetzt werden, bei denen keine Phasendifferenz zwischen den einzelnen Phasen besteht als auch für Wechselspannungsnetze eingesetzt werden, bei denen eine Phasendifferenz zwischen den einzelnen Phasen besteht. Inverters are used both for AC grids in which there is no phase difference between the individual phases as well as for AC grids are used, where there is a phase difference between the individual phases.
Das Verfahren kann einen Schritt des Ermitteins einer Einspeiseleistung für jede der Anzahl von Ausgangsschnittstellen umfassen. In dem Schritt des Bereitstellens kann an jeder der Anzahl von Ausgangsschnittstellen die für diese Ausgangsschnittstelle ermittelte Einspeiseleistung bereitgestellt werden. Auf diese Weise kann die Einspeiseleistung individuell für jede der Anzahl von Ausgangsschnittstellen eingestellt werden. Dabei können die The method may include a step of determining a feed-in power for each of the number of output interfaces. In the step of Provision can be made at each of the number of output interfaces, the feed-in power determined for this output interface. In this way, the feed-in power can be set individually for each of the number of output interfaces. The can
Einspeiseleistungen beispielsweise im Hinblick auf eine minimale Netzbelastung, einen reinen Energieverbrauch, einen spannungsgesteuerten Modus, eine Vorgabe durch Netzsteuerung oder einer Verbrauchersteuerung eingestellt werden. Feed-in power, for example, with regard to a minimum network load, a pure power consumption, a voltage-controlled mode, a default by network control or a consumer control can be set.
Das Verfahren kann einen Schritt des Einlesens eines, eine Messspannung und zusätzlich oder alternativ einen Messstrom darstellenden, Messwertes für jede der Mehrzahl von Ausgangsschnittstellen umfassen. Dabei kann ein Messwert einen an einer Ausgangsschnittstelle, an einer mit der Ausgangsschnittstelle verbundenen Ausgangsleitung oder an einem mit der Ausgangsschnittstelle verbundenden Netzübergangspunkt erfassten Wert repräsentieren. Im Schritt des Bestimmens kann die benötigte Anzahl von Einspeisephasen unter The method may comprise a step of reading in a measurement value representing a measurement voltage and additionally or alternatively a measurement current for each of the plurality of output interfaces. In this case, a measured value can represent a value detected at an output interface, at an output line connected to the output interface or at a network transition point connected to the output interface. In the step of determining, the required number of feed phases may be less than
Verwendung der Messwerte bestimmt werden. Zusätzlich oder alternativ kann im Schritt des Auswählens die Phasenkonfiguration für die Anzahl von Use of the measured values are determined. Additionally or alternatively, in the step of selecting, the phase configuration for the number of
Einspeisephasen unter Verwendung der Messwerte ausgewählt werden. Auf diese Weise ist eine automatische Konfiguration des Wechselrichters Infeed phases are selected using the measured values. In this way is an automatic configuration of the inverter
realisierbar. realizable.
Zusätzlich oder alternativ kann im Schritt des Auswählens die Additionally or alternatively, in the step of selecting the
Phasenkonfiguration für die Anzahl von Einspeisephasen auf eine über die Bedienschnittstelle vorgegebene Phasenkonfiguration eingestellt werden. DiePhase configuration for the number of supply phases to a preset via the user interface phase configuration can be set. The
Bedienschnittstelle kann eine für eine Bedienperson bedienbare Schnittstelle sein, welche direkt am Wechselrichter angebracht ist oder über eine The user interface can be an operator-operable interface which is attached directly to the inverter or via a
Datenverbindung vom Wechselrichter entfernt sein kann. Beispielsweise kann die Bedienung auch über einen Laptop oder über einen Serverzugang, der die Daten dann an den Wechselrichter sendet, ausgeführt sein. Auf diese Weise kann der Wechselrichter durch eine Bedienperson konfiguriert werden. Data connection can be removed from the inverter. For example, the operation can also be carried out via a laptop or via a server access, which then sends the data to the inverter. In this way, the inverter can be configured by an operator.
Ein entsprechender Wechselrichter zum Einspeisen elektrischer Energie in ein Wechselspannungsnetz weist folgende Merkmale auf: zumindest eine Eingangsschnittstelle; eine Mehrzahl von Ausgangsschnittstellen zum Bereitstellen der elektrischen Energie; eine Einrichtung zum Bestimmen einer für das Wechselspannungsnetz benötigten Anzahl von Einspeisephasen; und eine Einrichtung zum Bereitstellen der elektrischen Energie an einer der Anzahl von Einspeisephasen entsprechenden Anzahl von Ausgangsschnittstellen aus der Mehrzahl von Ausgangsschnittstellen unter Verwendung einer an der zumindest einen Eingangsschnittstelle anliegenden Gleichspannung. A corresponding inverter for feeding electrical energy into an AC voltage network has the following features: at least one input interface; a plurality of output interfaces for providing the electrical energy; means for determining a number of feed-in phases required for the AC power grid; and means for providing the electrical energy at a number of output interfaces corresponding to the number of injection phases from the plurality of output interfaces using a DC voltage applied to the at least one input interface.
Vorteilhafterweise lässt sich ein entsprechender, beispielsweise dreiphasiger Wechselrichter, beispielsweise nur einphasig anschließen. Eine phasenselektiveAdvantageously, a corresponding, for example, three-phase inverter, for example, connect only single-phase. A phase-selective
Einspeisung ist möglich. Der Wechselrichter kann ein Verfahren der Infeed is possible. The inverter can be a method of
dynamischen Einspeiseleistung umsetzen und dadurch einen Lastwechsel einer Phase durch Umverteilen der Einspeiseleistungen in die Phasen so ausgleichen, dass die Leistungsrichtung über alle drei Phasen gleich ist. Bei einem implement dynamic feed-in power and thereby compensate for a load change of a phase by redistributing the feed-in power into the phases so that the power direction is the same across all three phases. At a
Inselnetzbetrieb des Wechselrichters kann der Wechselrichter das Inselnetz bei einer asymmetrischen Belastung versorgen. Stand-alone mode of operation of the inverter, the inverter can supply the stand-alone grid with an asymmetrical load.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem An advantage is also a computer program product with program code, which on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a
Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn der Programmcode auf einem Hard disk space or an optical memory can be stored and used to carry out the method according to one of the embodiments described above, when the program code on a
Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird. Somit können die in dem Programmcode definierten Schritte des Verfahrens von Einrichtungen des Computers oder der Vorrichtung umgesetzt werden. Computer or a device is running. Thus, the steps of the method defined in the program code can be implemented by devices of the computer or device.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Wechselrichters gemäß einem The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it: Fig. 1 is a block diagram of an inverter according to a
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Embodiment of the present invention;
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Einspeisen elektrischer Energie in ein Wechselspannungsnetz gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; FIG. 2 is a flow chart of a method for feeding electrical energy into an AC power network according to an embodiment of the present invention; FIG.
Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Wechselrichters bei Netzbetrieb gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 3 is a block diagram of an inverter in network operation according to an embodiment of the present invention;
Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Wechselrichters bei Inselbetrieb gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 4 is a block diagram of an inverter in island operation according to an embodiment of the present invention;
Fig. 5 eine Mehrzahl von Ausgangsschnittstellen eines Wechselrichters gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 5 shows a plurality of output interfaces of an inverter according to an exemplary embodiment of the present invention;
Fig. 6 eine Konfigurationstabelle für einen Wechselrichter gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 6 is a configuration table for an inverter according to an embodiment of the present invention;
Fig. 7 eine Messeinrichtung für einen Wechselrichter gemäß einem 7 shows a measuring device for an inverter according to a
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Embodiment of the present invention;
Fig. 8 eine Darstellung eines Anschlusses eines Wechselrichters an ein SubNetz gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und 8 is an illustration of a connection of an inverter to a sub-network according to an embodiment of the present invention; and
Fig. 9 eine Darstellung eines Anschlusses eines Wechselrichters an ein SubNetz gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 9 is an illustration of a connection of an inverter to a sub-network according to another embodiment of the present invention.
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren In the following description of preferred embodiments of the present invention are for the in the various figures
dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche represented and similar elements acting the same or similar
Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird. Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Wechselrichters 100 gemäß einem Reference numeral used, wherein a repeated description of these elements is omitted. Fig. 1 shows a block diagram of an inverter 100 according to a
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Wechselrichter 100, der als ein dynamischer Wechselrichter ausgeführt sein kann, weist eine Embodiment of the present invention. The inverter 100, which may be implemented as a dynamic inverter, has a
Eingangsschnittstelle 102 auf, über die der Wechselrichter 100 eingangsseitig mit einer oder mehreren Gleichspannungsquellen verbunden werden kann. Input interface 102, via which the inverter 100 can be connected on the input side with one or more DC voltage sources.
Ausgangsseitig weist der Wechselrichter 100 eine Mehrzahl von On the output side, the inverter 100 has a plurality of
Ausgangsschnittstellen 104, 106, 108 auf, über die der Wechselrichter 100 mit einem Wechselspannungsnetz gekoppelt werden kann. Beispielsweise kann der Wechselrichter über die Ausgangsschnittstellen 104, 106, 108 eine Output interfaces 104, 106, 108, via which the inverter 100 can be coupled to an AC voltage network. For example, the inverter via the output interfaces 104, 106, 108 a
Wechselspannung oder einen Wechselstrom an das Wechselspannungsnetz bereitstellen. Eine Ausgangsschnittstelle 104, 106, 108 kann auch als Phase bezeichnet werden. Provide AC or AC power to the AC power grid. An output interface 104, 106, 108 may also be referred to as a phase.
Lediglich beispielhaft ist der Wechselrichter 100 mit drei Ausgangsschnittstellen 104, 106, 108 gezeigt. Ein solcher Wechselrichter 100 kann wahlweise eingesetzt werden, um Leistung in ein einphasiges, ein zweiphasiges oder ein dreiphasiges Wechselspannungsnetz einzuspeisen. By way of example only, the inverter 100 is shown with three output interfaces 104, 106, 108. Such an inverter 100 can optionally be used to feed power into a single-phase, a two-phase, or a three-phase AC mains.
Dazu weist der Wechselrichter 100 eine Einrichtung 110 zum Bestimmen einer für das Wechselspannungsnetz benötigten Anzahl von Einspeisephasen auf. Die Einrichtung 110 kann mit einer Bedienschnittstelle des Wechselrichters 100, über die der Wechselrichter 100 von einer Person konfiguriert werden kann, oder mit einer Messeinrichtung gekoppelt sein, über die eine messtechnische For this purpose, the inverter 100 has a device 110 for determining a number of injection phases required for the AC voltage network. The device 110 may be coupled to an operator interface of the inverter 100, via which the inverter 100 can be configured by a person, or to a measuring device, via which a measuring device
Bestimmung der benötigten Einspeisephasen ermöglicht wird. Eine solche Messeinrichtung kann ausgebildet sein, um einen Messwert, beispielsweise einen Messstrom und/oder eine Messspannung pro Ausgangsschnittstelle 104, 106, 108 zu erfassen und bereitzustellen. Die Einrichtung 110 ist ausgebildet, um zu Bestimmen wie viele und welche der Ausgangsschnittstellen 104, 106, 108 aktiv verwendet werden. Dazu kann die Einrichtung 110 beispielsweise ausgebildet sein, um ein Signal bereitzustellen, um eine oder mehrere der verfügbaren Ausgangsschnittstellen 104, 106, 108 zu deaktivieren oder zwei oder mehr der verfügbaren Ausgangsschnittstellen 104, 106, 108 Determination of the required feed-in phases is made possible. Such a measuring device can be designed to detect and provide a measured value, for example a measuring current and / or a measuring voltage per output interface 104, 106, 108. Means 110 is configured to determine how many and which of the output interfaces 104, 106, 108 are actively used. To this end, the means 110 may be configured, for example, to provide a signal to disable one or more of the available output interfaces 104, 106, 108, or two or more of the available output interfaces 104, 106, 108
zusammenzuschalten, beispielsweise über eine Brückenschaltung. Ferner weist der Wechselrichter 100 eine Einrichtung 112 zum Bereitstellen elektrischer Energie an die von der Einrichtung 110 bestimmten Anzahl von Ausgangsschnittstellen 104, 106, 108 auf. Dazu ist die Einrichtung 112 ausgebildet, um eine an der Eingangsschnittstelle 102 anliegende interconnect, for example via a bridge circuit. In addition, the inverter 100 has a device 112 for providing electrical energy to the number of output interfaces 104, 106, 108 determined by the device 110. For this purpose, the device 112 is designed to be applied to the input interface 102
Gleichspannung in eine oder mehrere benötigte Wechselspannungen zu wandeln. Convert DC voltage into one or more required AC voltages.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der Wechselrichter 100 ferner eine optionale Einrichtung 114 zum Auswählen einer Phasenkonfiguration für die von der Einrichtung 110 bestimmten Anzahl von Einspeisephasen auf. Dazu kann die Einrichtung 114 mit einer Bedienschnittstelle des Wechselrichters 100, über die der Wechselrichter 100 von einer Person konfiguriert werden kann, oder mit einer Messeinrichtung gekoppelt sein, über die ein messtechnisches Auswählen der Phasenkonfiguration ermöglicht wird. Die Einrichtung 114 ist ausgebildet, um die Phasenkonfiguration an die Einrichtung 112 zu übermitteln, sodass die In one embodiment, the inverter 100 further includes optional means 114 for selecting a phase configuration for the number of injection phases determined by the device 110. For this purpose, the device 114 may be coupled to an operator interface of the inverter 100, via which the inverter 100 can be configured by a person, or to a measuring device, via which a metrological selection of the phase configuration is made possible. The device 114 is designed to transmit the phase configuration to the device 112, so that the
Einrichtung 112 die elektrische Energie mit der ausgewählten Device 112, the electrical energy with the selected
Phasenkonfiguration an die Anzahl von Ausgangsschnittstellen 104, 106, 108 bereitstellen kann. Phase configuration to the number of output interfaces 104, 106, 108.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der Wechselrichter 100 ferner eine optionale Einrichtung 116 auf, die ausgebildet ist, um eine Einspeiseleistung für jede der von der Einrichtung 110 bestimmten Anzahl von Ausgangsschnittstellen 104, 106, 108 zu ermitteln. Dazu kann die Einrichtung 116 mit einer In one embodiment, the inverter 100 further includes an optional device 116 configured to determine a feed-in power for each of the number of output interfaces 104, 106, 108 determined by the device 110. For this purpose, the device 116 with a
Bedienschnittstelle des Wechselrichters 100, über die der Wechselrichter 100 von einer Person konfiguriert werden kann, oder mit einer Messeinrichtung gekoppelt sein, über die ein messtechnisches Auswählen der Operating interface of the inverter 100, via which the inverter 100 can be configured by a person, or coupled to a measuring device, via a metrological selection of the
Einspeiseleistungen pro Ausgangsschnittstelle ermöglicht wird. Die Einrichtung 116 ist ausgebildet, um Werte der ermittelten Einspeiseleistungen an die Infeed power per output interface is made possible. The device 116 is designed to transmit values of the determined feed-in powers to the
Einrichtung 112 zu übermitteln, sodass die Einrichtung 112 die entsprechenden Einspeiseleistungen an den aktiven Ausgangsschnittstellen 104, 106, 108 bereitstellen kann. Device 112 to communicate so that the device 112 can provide the appropriate feed-in power to the active output interfaces 104, 106, 108.
Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Einspeisen elektrischer Energie in ein Wechselspannungsnetz gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Schritte des Verfahrens können unter Verwendung von Einrichtungen eines beschriebenen Wechselrichters umgesetzt werden. FIG. 2 shows a flow diagram of a method for feeding electrical energy into an AC voltage network according to an exemplary embodiment of the present disclosure present invention. The steps of the method may be implemented using means of a described inverter.
Das Verfahren umfasst einen Schritt 210, in dem eine für das The method includes a step 210 in which one for the
Wechselspannungsnetz benötigte Anzahl von Einspeisephasen bestimmt wird.AC mains required number of feed phases is determined.
Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt 212 in dem die elektrische Energie an einer der Anzahl von Einspeisephasen entsprechenden Anzahl von Furthermore, the method comprises a step 212 in which the electrical energy at a number of injection phases corresponding number of
Ausgangsschnittstellen aus einer Mehrzahl von Ausgangsschnittstellen des Wechselrichters bereitgestellt wird. Der Schritt 210 kann einmalig vor oder während einer Inbetriebnahme des Wechselrichters oder fortlaufend während des Betriebs des Wechselrichters ausgeführt werden. Der Schritt 212 kann fortlaufend während des Betriebs des Wechselrichters ausgeführt werden. Output interfaces from a plurality of output interfaces of the inverter is provided. Step 210 may be performed once prior to or during a start-up of the inverter or continuously during operation of the inverter. Step 212 may be performed continuously during operation of the inverter.
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild eines Wechselrichters 100 bei Netzbetrieb gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 3 shows a block diagram of an inverter 100 in network operation according to an embodiment of the present invention.
Der Wechselrichter 100 ist eingangsseitig über 1 bis n Eingänge mit einem DC- Generator 320 (DC = Gleichspannung) verbunden. Ausgangsseitig ist der Wechselrichter 100 über 1 bis m Ausgänge zum einen mit einem elektrischen AC-Verbraucher 322 und zum anderen über einen AC-Übergabepunkt 324 (AC =The inverter 100 is connected on the input side via 1 to n inputs to a DC generator 320 (DC = DC voltage). On the output side, the inverter 100 has 1 to m outputs on the one hand with an AC electrical consumer 322 and on the other hand via an AC transfer point 324 (AC =
Wechselspannung) mit einem elektrischen AC-Netz 326 verbunden. AC) is connected to an AC electrical network 326.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Wechselrichter 100 um einen Wechselrichter für Photovoltaik-Generatoren 320 mit n bis zu 6 MPP- Tracker (Maximum Power Point Tracker) und m bis zu drei Netzphasen (LI, L2,According to one embodiment, the inverter 100 is an inverter for photovoltaic generators 320 with n up to 6 MPP trackers (Maximum Power Point Tracker) and m up to three network phases (LI, L2,
L3; Anschlüsse für N und PE werden nicht mitgezählt, da grundsätzlich vorhanden). L3; Connections for N and PE are not included, as they are always available).
Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild eines Wechselrichters bei Inselbetrieb gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 4 is a block diagram of an inverter in island operation according to an embodiment of the present invention.
Der Wechselrichter 100 ist eingangsseitig über 1 bis n Eingänge mit einem DC- Generator 320 verbunden. Ausgangsseitig ist der Wechselrichter 100 über 1 bis m Ausgänge mit einem AC-lnselnetz 428 verbunden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Wechselrichter 100 um einen Wechselrichter für Photovoltaik-Generatoren mit n bis zu beispielhaft 6 MPP-Tracker und m bis zu drei Netzphasen (LI, L2, L3; Anschlüsse für N und PE werden nicht mitgezählt, da grundsätzlich vorhanden). The inverter 100 is connected on the input side via 1 to n inputs to a DC generator 320. On the output side, the inverter 100 is connected to an AC island network 428 via 1 to m outputs. According to one exemplary embodiment, the inverter 100 is an inverter for photovoltaic generators with n up to, for example, 6 MPP trackers and m up to three network phases (LI, L2, L3), connections for N and PE are not counted since, in principle available).
Gemäß unterschiedlicher Ausführungsbeispiele kann der Wechselrichter 100, wie nachfolgend noch näher beschrieben, unterschiedliche zusätzliche Merkmale aufweisen. According to different embodiments, the inverter 100, as described in more detail below, have different additional features.
Beispielsweise kann der Wechselrichter 100 ein Gerät darstellen, das über eine Mess- Einrichtung verfügt, welche die angeschlossenen Netzphasen detektiert und über eine Auswerteeinheit verfügen, die bei Einhaltung entsprechender Grenzwerte für den Phasenversatz den Betriebsmodus des Wechselrichters 100 so einstellt, dass der Wechselrichter 100 sich auf die angeschlossene Zahl der Netzphasen einstellt. Dadurch ist es möglich, dass der Anwender den For example, the inverter 100 may be a device that has a measuring device that detects the connected mains phases and has an evaluation unit that adjusts the operating mode of the inverter 100 when the corresponding phase shift offset values are met so that the inverter 100 is up adjusts the connected number of network phases. This makes it possible for the user to do the
Netzanschluss flexibel bezüglich der Phasenzahl ausführen kann. Power supply flexible with respect to the number of phases can perform.
Ferner kann der Wechselrichter 100 ein Gerät darstellen, das des Weiteren über ein konfigurierbares Anschlussfeld verfügt, worüber der Anwender den Furthermore, the inverter 100 may represent a device that further has a configurable connector panel, via which the user
Netzanschluss entsprechend seiner Erfordernisse herstellen kann. Mains connection can be made according to its requirements.
Darüber hinaus kann der Anwender über eine Konfigurations-Schnittstelle, insbesondere einem Bedienteil, am Wechselrichter explizit einstellen, wie viele Phasen angeschlossen sind und in welcher Weise diese auf die Netzanschlüsse des Wechselrichters 100 geschaltet werden. In addition, the user can explicitly set via a configuration interface, in particular a control panel, on the inverter, how many phases are connected and how they are switched to the power connections of the inverter 100.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel beinhaltet der Wechselrichter 100 eine Einrichtung, die es ermöglicht, auch eine pulsierende Leistungsabgabe ins Netz durchzuführen, was insbesondere bei ein- und zweiphasigen Netzen notwendig ist, da sich die Wechselanteile der Leistung über die Phasen nicht mehr aufheben. According to one exemplary embodiment, the inverter 100 includes a device which makes it possible to also carry out a pulsating power output into the network, which is necessary in particular for single and two-phase networks, since the alternating components of the power do not cancel each other over the phases.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel verfügt der Wechselrichter 100 über eine Schnittstelle, über die die Aufteilung der Leistung auf die einzelnen Phasen eingestellt werden kann. Insbesondere kann mit einer Strom-Messeinrichtung am Netzübergabepunkt, die mit der Schnittstelle des Wechselrichters verbunden ist und Messdaten übermitteln kann, die Einspeiseleistung jeder einzelnen Phase am Verknüpfungspunkt berechnet werden. Diese Information kann der According to one embodiment, the inverter 100 has an interface via which the distribution of the power to the individual phases can be set. In particular, with a current measuring device on Grid transfer point, which is connected to the interface of the inverter and can transmit measurement data, the feed-in power of each individual phase are calculated at the connection point. This information can be the
Wechselrichter 100 verwenden, um die Phasenleistung derartig aufzuteilen, dass die Aufnahmeströme angeschlossener elektrischer Verbraucher bestmöglich kompensiert werden können, um die Phasenströme am Übergabepunkt zu optimieren, insbesondere wirtschaftlich zu optimieren. Use inverters 100 to divide the phase power such that the recording currents of connected electrical loads can be compensated as best as possible in order to optimize the phase currents at the transfer point, in particular to optimize economically.
Anstelle einer Messeinrichtung am Netzübergabepunkt können auch die Instead of a measuring device at the grid transfer point and the
Verbraucher ihre Stromaufnahmen dem Wechselrichter über die Schnittstelle mitteilen und dadurch die Phasenströme am Übergabepunkt berechnet werden. Consumers communicate their power consumption to the inverter via the interface and thereby the phase currents are calculated at the transfer point.
Darüber hinaus ist es auch möglich, über die Schnittstelle die Aufteilung der Phasenströme manuell vorzugeben. In addition, it is also possible to manually specify the division of the phase currents via the interface.
Fig. 5 zeigt eine Mehrzahl von Ausgangsschnittstellen eines Wechselrichters gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gezeigt sind drei Ausgangsschnittstellen 104, 106, 108, auch als LI, L2, L3 bezeichnet und zusätzlich eine weitere Ausgangsschnittstelle N als Neutralanschluss und eine weitere Schnittstelle PE als Protectiv-Earth-Anschluss. 5 shows a plurality of output interfaces of an inverter according to an embodiment of the present invention. Shown are three output interfaces 104, 106, 108, also referred to as LI, L2, L3 and additionally a further output interface N as a neutral terminal and a further interface PE as a protective earth connection.
Beispielhaft ist in Fig. 5 eine Skizze eines Anschlussfeldes mit Brücken 541, 542 von LI nach L2 und L2 nach L3 zum einphasigen Anschluss eines dreiphasigen Wechselrichters gezeigt. By way of example, FIG. 5 shows a sketch of a connection field with bridges 541, 542 from LI to L2 and L2 to L3 for the single-phase connection of a three-phase inverter.
Die Anschlüsse 104, 106, 108 sind als Stifte aus einem Anschlussfeld des Wechselrichters herausgeführt. Die genannten Brücken 541, 542 verbinden je zwei der Anschlüsse 104, 106, 108 untereinander und sind durch Muttern an den Stiften fixiert. Ein Anschlusskabel ist mit dem Stift des Anschlusses 106 verbunden. Von den Anschlüssen 104, 106, 108 bereitgestellte Ausgangsleistung kann in das Anschlusskabel eingespeist werden. The terminals 104, 106, 108 are led out as pins from a connection field of the inverter. The said bridges 541, 542 each connect two of the terminals 104, 106, 108 with each other and are fixed by nuts on the pins. A connection cable is connected to the pin of the terminal 106. Output power provided by terminals 104, 106, 108 may be fed into the connection cable.
Alternativ zu den gezeigten Brücken 541, 542 können auch manuell oder automatisch betätigbare Schalter zum Zusammenschalten oder Trennen der Anschlüsse 104, 106, 108 eingesetzt werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel können am Wechselrichter variabel 1, 2 oder 3 Phasen 104, 106, 108 und ein Neutralleiter N angeschlossen werden. Der Wechselrichter verfügt dazu über ein konfigurierbares Anschlussfeld mit einer Möglichkeit, mehrere Phasenanschlüsse 104, 106, 108 zu brücken, um einen Betrieb auch an weniger Phasen 104, 106, 108 als maximal möglich As an alternative to the bridges 541, 542 shown, it is also possible to use manually or automatically actuatable switches for connecting or disconnecting the connections 104, 106, 108. According to one embodiment, variably 1, 2 or 3 phases 104, 106, 108 and a neutral conductor N can be connected to the inverter. For this purpose, the inverter has a configurable connection field with a possibility of bridging a plurality of phase connections 104, 106, 108 in order to also operate on fewer phases 104, 106, 108 than is possible at the maximum
durchzuführen. Werden nicht alle Phasen 104, 106, 108 verwendet, so kann der Wechselrichter nur eingeschränkt Leistung abgeben, wenn die Brücken 541, 542 nicht gesetzt sind, da nur noch ein Teil der Leistungselektronik verwendet wird. Das Anschlussfeld ist dazu so ausgeführt, dass z. B. über einen Brückstecker oder über Ösenbrücken 541, 542 - vergleichbar mit dem Anschlussfeld eines Elektromotors oder eines elektrischen Warmwassererzeugers - die perform. If not all phases 104, 106, 108 are used, then the inverter can deliver only limited power when the bridges 541, 542 are not set, since only a part of the power electronics is used. The connection field is designed so that z. B. via a bridging plug or via Ösenbrücken 541, 542 - comparable to the connection pad of an electric motor or an electric water heater - the
Phasenanschlüsse 104, 106, 108 so zusammengeschaltet werden können, dass ein Betrieb eines geeigneten dreiphasigen Wechselrichters auch an weniger als drei Phasen 104, 106, 108 möglich ist. Denkbar ist auch, dass die Brücken 541, 542 im Schaltschrank gesetzt werden, um ein späteres Umstellen der Phase terminals 104, 106, 108 can be interconnected so that an operation of a suitable three-phase inverter is also possible on less than three phases 104, 106, 108. It is also conceivable that the bridges 541, 542 are set in the cabinet, to later change the
Phasenzahl einfach an zentraler Stelle durchzuführen. In diesem Fall braucht am Wechselrichter nichts vorgehalten werden. Phase number easy to perform at a central location. In this case, nothing needs to be kept on the inverter.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Anschlussfeldes kann eine automatische Brückeinrichtung der Phasen 104, 106, 108 vorgesehen sein, die beispielsweise durch ein Relais oder ein Halbleiterschalter umgesetzt werden kann. Bei einem dreiphasigen Wechselrichter sind dazu maximal drei According to a further embodiment of the connection field, an automatic bridging device of the phases 104, 106, 108 may be provided, which may be implemented, for example, by a relay or a semiconductor switch. For a three-phase inverter, there are a maximum of three
Brückeinrichtungen notwendig, um jede Konfiguration zu ermöglichen. Gibt man die Anschlussposition derjenigen Phase 104, 106, 108, auf die ein zweiter Ausgang 104, 106, 108 automatisch parallel geschaltet wird und damit ein höherer Strom möglich ist, vor, reichen zwei automatische Brückeinrichtungen. Bending devices necessary to allow any configuration. If one gives the connection position of that phase 104, 106, 108, to which a second output 104, 106, 108 is automatically connected in parallel and thus a higher current is possible, two automatic bridging devices are sufficient.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel verfügt der Wechselrichter, damit der Wechselrichter die Phasenkonfiguration automatisch feststellen kann, über eine Spannungs-Mess-Vorrichtung an jeder Phase. Solche Spannungs-Mess- Vorrichtungen sind üblicherweise sowieso standardmäßig vorhanden, damit das Netz überwacht werden kann und notwendig, um den Strom phasensynchron einspeisen zu können. Zum Erkennen der Phasenkonfiguration detektiert der Wechselrichter dazu, ob die Phase des Netzes mit einer anderen Phase übereinstimmt, oder ob der Phasenwinkel ausreichend groß ist, um ein dreiphasiges Netz zu erkennen. Dies wird gemäß einem Ausführungsbeispiel realisiert, in dem der Messwert jeder Spannung von einem elektronischen Schaltkreis eingelesen wird. According to one embodiment, in order for the inverter to automatically detect the phase configuration, the inverter has a voltage measuring device at each phase. Such voltage measuring devices are usually present by default anyway, so that the network can be monitored and necessary to be able to feed the current phase synchronous can. In order to detect the phase configuration, the inverter detects whether the phase of the network coincides with another phase, or whether the phase angle is sufficiently large to detect a three-phase network. This is realized according to an embodiment in which the measured value of each voltage is read in by an electronic circuit.
Anschließend wird gegenüber einer festgelegten Phase, z. B. am Anschluss 104, die Phasenverschiebung mithilfe eines gängigen Verfahrens relativ zur festgelegten Phase berechnet. Die Phaseninformation wird anschließend ausgewertet. Zusätzlich ist noch relevant, ob die Phase überhaupt mit Spannung beaufschlagt ist oder ob der Phasenanschluss 104 gar nicht verwendet wird. Subsequently, compared to a specified phase, for. At port 104, the phase shift is calculated using a common method relative to the specified phase. The phase information is subsequently evaluated. In addition, it is still relevant whether the phase is actually supplied with voltage or whether the phase connection 104 is not used at all.
Der Wechselrichter erkennt beim Zuschalten des Netzes die Phasenkonfiguration automatisch, da er die Phasenspannungen der einzelnen Phasen 104, 106, 108 miteinander vergleicht und bei einem typischen Muster eine Betriebsart auswähltThe inverter recognizes the phase configuration automatically when the grid is switched on, because it compares the phase voltages of the individual phases 104, 106, 108 with each other and selects a mode in a typical pattern
(z.B. 3- Phasen- Betrieb: alle Phasen um 120° versetzt, 1-phasen Betrieb: Alle Phasen um ca. 0° versetzt, 2- Phasen- Betrieb: zwei Phasen um 120° versetzt, dritte Phase gleich einer der zwei Phasen oder nicht angeschlossen). Die Konfiguration kann in einem weiteren Ausführungsbeispiel automatisch erkannt und übernommen werden, wobei der Wechselrichter anschließend selbsttätig mit dem Einspeisen beginnt oder es ist nach einer Änderung bzw. einer Erstkonfiguration eine Bestätigung durch den Installateur über eine (eg 3-phase operation: all phases offset by 120 °, 1-phase operation: all phases offset by approx. 0 °, 2-phase operation: two phases offset by 120 °, third phase equal to one of the two phases or not connected). The configuration can be automatically detected and adopted in a further embodiment, wherein the inverter then automatically starts feeding or it is after a change or an initial configuration confirmation by the installer on a
Bedienschnittstelle notwendig. Operator interface necessary.
Bei der automatischen Übernahme der Konfiguration kann die When automatically accepting the configuration, the
Phasenkonfiguration durch externe Schalteinrichtungen im Anlagenbetrieb geändert werden, in dem der Wechselrichter zunächst vom Netz genommen, dann die Phasenkonfiguration geändert und anschließend ein erneutes Phase configuration can be changed by external switching devices in plant operation, in which the inverter is first removed from the network, then changed the phase configuration and then another
Zuschalten auf das Netz durchgeführt wird. Connecting to the network is performed.
Zum Erkennen der Anschlusskonfiguration werden die zeitlichen Verläufe der Wechselspannungen an den einzelnen Anschlussklemmen miteinander verglichen und der Phasenversatz zueinander bestimmt. Dazu kann ein gängiges Verfahren aus der Mathematik oder der Regelungstechnik verwendet werden. An nicht verwendeten Anschlüssen wird keine Spannung gemessen. So ist auch dieser Fall über einen Schwellwert einfach detektierbar. Da aus symmetrischen Gründen nur ein einphasiges Netz, ein symmetrisches zweiphasiges Netz, bei welchem die Phasen um 180° gegeneinander verschoben sind, ein zweiphasiger Anschluss an ein dreiphasiges Netz oder ein dreiphasiges Netz praxisrelevant sind, erkennt der Wechselrichter Abweichungen außerhalb einer zulässigen Toleranz als Fehler und verhindert eine Einspeisung. So führen zu große Abweichungen des Phasenwinkels vom Nennwert zu Fehlverhalten an bestimmten Verbrauchern wie z. B. Elektromotoren und sind ein Indiz für unerwünschte Inselnetzbildung. In order to recognize the connection configuration, the temporal courses of the alternating voltages at the individual connection terminals are compared with one another and the phase offset from each other is determined. For this purpose, a common method from mathematics or control engineering can be used. At unused connections no voltage is measured. Thus, this case is also easily detectable over a threshold value. Since symmetrical reasons only a single-phase network, a symmetrical two-phase network in which the phases are shifted by 180 ° to each other, a two-phase connection to a three-phase network or a three-phase network are relevant to practice, the inverter detects deviations outside a permissible tolerance as errors and prevents infeed. To cause large deviations of the phase angle of the nominal value to misconduct on certain consumers such. As electric motors and are an indication of unwanted islanding.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Phasenkonfiguration über eine Bedienschnittstelle manuell vorzugeben. Werden nicht alle Anschlüsse des Wechselrichters verwendet, bleiben Teile derIn a further exemplary embodiment, the phase configuration is to be preset manually via an operator interface. If not all connections of the inverter are used, parts of the
Leistungselektronik ungenutzt. Dies kann über eine Meldung dem Installateur mitgeteilt werden. Power electronics unused. This can be communicated to the installer via a message.
Fig. 6 zeigt dazu praxisrelevante Konfigurationen in Form einer Tabelle. Die Spalten stellen einen Phasenwinkel 650 relativ zu dem Anschluss 104, die Phase6 shows practical configurations in the form of a table. The columns represent a phase angle 650 relative to the terminal 104, the phase
651 relativ zum Anschluss 104, einen dreiphasigen Betrieb 653, einen zweiphasigen Betrieb 655, einen zweiphasigen symmetrischen Betrieb 657 und einen einphasigen Betrieb 659 dar. Da der Wechselrichter bis jetzt keine Information über die Zuordnung der Phasen651 relative to the terminal 104, a three-phase operation 653, a two-phase operation 655, a two-phase symmetrical operation 657 and a single-phase operation 659. Since the inverter so far no information about the assignment of the phases
104, 106, 108 zum Übergabepunkt hat, wird die erste Phase, die angeschlossen ist, hier mit LI bezeichnet, könnte aber genauso gut eine andere Bezeichnung tragen. Ist die Konfiguration bestimmt und damit die Betriebsart vorgegeben, kann der104, 106, 108 to the handover point, the first phase which is connected here will be referred to as LI but could as well have a different name. Once the configuration has been determined and the operating mode specified, the
Wechselrichter mit dem Einspeisen beginnen. Inverters start feeding.
Nach dem Stand der Technik wird in allen Phasen so eingespeist, dass bei symmetrischen Netzen mit gleicher Phasenspannung auch der Einspeisestrom in den drei Phasen die gleiche Amplitude besitzt. Dies hat den Vorteil der gleichmäßigen Belastung der Leistungselektronik, aber es ist nicht möglich, die Phasenströme individuell einzustellen. Gegenüber diesem Stand der Technik kann der beschriebene Wechselrichter so betrieben werden, dass die Phasen individuell einstellbar sind. According to the prior art is fed in all phases so that in balanced networks with the same phase voltage and the feed current in the three phases has the same amplitude. This has the advantage of even load on the power electronics, but it is not possible to adjust the phase currents individually. Compared to this prior art, the described inverter can be operated so that the phases are individually adjustable.
Fig. 7 zeigt eine Messeinrichtung 770 für einen Wechselrichter gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Messeinrichtung 770 ist zur dreiphasigen Erfassung von Strömen und Spannungen am Netzübergabepunkt ausgebildet. FIG. 7 shows a measuring device 770 for an inverter according to an embodiment of the present invention. The measuring device 770 is designed for three-phase detection of currents and voltages at the grid transfer point.
Gezeigt sind die Phasen LI, L2, L3, N. Die Leitungen der Phasen LI, L2, L3 sind je mit einem Stromsensor 771 zum Erfassen eines über die Phasen LI, L2, L3 fließenden Stroms gekoppelt. Die Phasen LI, L2, L3, N sind mit einer Shown are the phases LI, L2, L3, N. The lines of the phases LI, L2, L3 are each coupled to a current sensor 771 for detecting a current flowing through the phases LI, L2, L3 current. The phases LI, L2, L3, N are with a
Spannungsmesseinrichtung 773 zum Erfassen einer Spannungsdifferenz zwischen den Phasen LI, L2, L3, N gekoppelt. Messwerte der Stromsensoren 771 und der Spannungsmesseinrichtung 773 werden von einer Voltage measuring device 773 for detecting a voltage difference between the phases LI, L2, L3, N coupled. Measured values of the current sensors 771 and the voltage measuring device 773 are from a
Signalaufbereitungseinrichtung 775, beispielsweise zum Bereitstellen eines Triggers, P, cos phi, etc., ausgewertet. Ein Trigger kann beispielsweise als ein Synchronisierungsimpuls oder als ein Zeitsignal dienen oder beispielsweise einen erkannten Nulldurchgang kennzeichnen. Auch kann dem Wechselrichter durch den Trigger ein an dem Netzübergangspunkt aufgetretenes Ereignis mitgeteilt werden. Die Signalaufbereitungseinrichtung 775 ist über einen Signal conditioning device 775, for example, to provide a trigger, P, cos phi, etc., evaluated. A trigger may serve, for example, as a synchronization pulse or as a time signal or for example identify a detected zero crossing. Also, the inverter may be notified by the trigger of an event occurring at the interworking point. The signal conditioning device 775 is via a
Signalanschluss 777 mit dem Wechselrichter verbunden. Signal connection 777 connected to the inverter.
Fig. 8 zeigt eine Darstellung eines Anschlusses eines Wechselrichters 100 an ein Sub-Netz gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Es ist ein dreiphasiger Anschluss des Wechselrichters 100 an ein dreiphasiges SubNetz mit zwei einphasigen Verbrauchern 322, 822 und einer Messeinrichtung 770 am Netzübergabepunkt 324 zu einem Netz 326. Der Netzübergabepunkt 324 ist gegebenenfalls mit einem Stromzähler des Netzbetreibers des Netzes 326 ausgeführt. 8 shows an illustration of a connection of an inverter 100 to a sub-network according to an embodiment of the present invention. It is a three-phase connection of the inverter 100 to a three-phase sub-network with two single-phase loads 322, 822 and a measuring device 770 at the grid transfer point 324 to a network 326. The grid transfer point 324 is optionally implemented with an electricity meter of the grid operator of the network 326.
Der erste Verbraucher 322 ist direkt mit dem ersten Ausgangsanschluss 104 und dem Neutralleiter N und der zweite Verbraucher 822 ist über eine The first load 322 is directly connected to the first output port 104 and the neutral N and the second load 822 is via a
Schalteinrichtung 824 mit dem zweiten Ausgangsanschluss 106 und dem Neutralleiter N verbunden. Datenverbindungen sind zwischen dem Switching device 824 with the second output terminal 106 and the Neutral conductor N connected. Data connections are between the
Wechselrichter 100 und dem ersten Verbraucher 322 und der Schalteinrichtung 824 realisiert. Eine weitere Datenverbindung 777 ist zwischen dem Inverter 100 and the first consumer 322 and the switching device 824 realized. Another data connection 777 is between the
Wechselrichter 100 und der Messeinrichtung 770 realisiert. Inverter 100 and the measuring device 770 realized.
Fig. 9 zeigt eine Darstellung eines Anschlusses eines Wechselrichter an ein SubNetz gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 9 shows an illustration of a connection of an inverter to a subnet according to an exemplary embodiment of the present invention.
Es ist ein einphasiger Anschluss des Wechselrichters 100 an ein einphasiges Sub-Netz durch Brücken der Phasenanschlüsse 104, 106, 108 am It is a single-phase connection of the inverter 100 to a single-phase sub-network by bridges of the phase terminals 104, 106, 108 am
Wechselrichter 110 gezeigt. Das Sub-Netz weist eine Messeinrichtung 770 am Netzübergabepunkt 324 zu einem Netz 326 auf. Der Netzübergabepunkt 324 ist gegebenenfalls mit einem Stromzähler des Netzbetreibers des Netzes 326 ausgeführt. Inverter 110 is shown. The sub-network has a measuring device 770 at the network transfer point 324 to a network 326. The grid transfer point 324 is optionally implemented with an electricity meter of the network operator of the network 326.
Der Verbraucher 322 ist direkt mit den zusammengeschalteten The consumer 322 is directly connected to the
Ausgangsanschlüssen 104, 106, 108 und dem Neutralleiter N verbunden. Output terminals 104, 106, 108 and the neutral conductor N connected.
Datenverbindungen 880, 777 sind zwischen dem Wechselrichter 100, dem Verbraucher 322 und der Messeinrichtung 770 realisiert. Data connections 880, 777 are realized between the inverter 100, the load 322 and the measuring device 770.
Im Folgenden werden anhand der vorangegangen Figuren unterschiedliche Ausführungsbeispiele näher beschrieben. In the following, different embodiments will be described in more detail with reference to the preceding figures.
Zunächst werden Ausführungsbeispiele einer phasenselektiven First, embodiments of a phase-selective
Einspeiseleistungsregelung beschrieben. Ziel ist dabei ein Einspeisen mit phasenselektivem Strom so, dass an einem Übergabepunkt 324 der Strom und damit die Wirk- und Blindleistung in allen Phasen 104, 106, 108 unabhängig auf einen Sollwert geregelt werden kann. So ist es möglich, dass nicht nur auf die Summe aller Phasenleistungen geregelt wird, sondern auf die Leistung jeder einzelnen Phase 104, 106, 108. Dadurch sind verschiedene Betriebsarten möglich. Infeed power control described. The aim is to feed with phase-selective current so that at a transfer point 324 of the current and thus the active and reactive power in all phases 104, 106, 108 can be independently controlled to a desired value. It is thus possible to regulate not only the sum of all phase powers, but also the power of each individual phase 104, 106, 108. As a result, different operating modes are possible.
Eine erste Betriebsart basiert auf einer Regelung auf minimale Netzbelastung. Bei einer Einspeisung nach Stand der Technik kommt es vor, dass über eine Phase Leistung in ein Netz gespeist wird, während über eine andere Phase gleichzeitig Leistung aus dem Netz bezogen wird. Das angeschlossene Netz muss in diesem Fall die Leistung in einer Phase aufnehmen und in einer anderen Phase zur Verfügung stellen, was gegebenenfalls bei phasenselektiver A first operating mode is based on a regulation for minimum network load. In a state-of-the-art feed-in, it happens that one phase feeds power into one network while another phase feeds power at the same time power is taken from the network. The connected network must in this case absorb the power in one phase and make it available in another phase, which may be phase-selective
Leistungsberechnung zu Kosten führen kann, auf jeden Fall aber zu Verlusten im Netz führt. Gemäß der ersten Betriebsart verteilt der Wechselrichter 100 dagegen seine Ausgangsleistung auf die einzelnen Phasen 104, 106, 108 so, dass die Strombelastung auf allen Phasen 104, 106, 108 am Netzübergabepunkt 324 gleich groß ist. Erst bei Erreichen des Maximalstroms des Wechselrichters 100 kann der Wechselrichter 100 gegebenenfalls die Ströme am Performance calculation can lead to costs, but in any case leads to losses in the network. In contrast, according to the first operating mode, the inverter 100 distributes its output power to the individual phases 104, 106, 108 such that the current load on all phases 104, 106, 108 at the grid transfer point 324 is the same. Only when the maximum current of the inverter 100 is reached can the inverter 100 optionally supply the currents at
Netzübergabepunkt 324 nicht mehr vollständig ausgleichen. No longer completely compensate for grid transfer point 324.
Eine zweite Betriebsart basiert auf dem reinen Eigenverbrauch. Dazu kann der Wechselrichter 100 so konfiguriert werden, dass er nur so viel Leistung einspeist, wie auch innerhalb des Teilnetzes bis zum Übergabepunkt verbraucht wird. In diesem Fall speist der Wechselrichter 100 maximal mit derjenigen Leistung ein, die auch verbraucht wird. Dadurch wird keine Energie in das Versorgungsnetz 326 eingespeist. Ein Betrieb des Wechselrichters 100 ist daher auch ohne Einspeisevertrag oder EVU- Einverständnis möglich, da keine Energie in das Netz 326 gespeist, sondern nur der Verbrauch reduziert wird. Selbstverständlich sind auch Zwischenlösungen denkbar, wo die Leistung pro Phase 104, 106, 108 auf einen Wert zwischen 0 und der maximal möglichen Einspeiseleistung pro Phase limitiert wird. Analog kann auch auf den Strom und nicht auf die Leistung geregelt werden. Eine dritte Betriebsart basiert auf einem spannungsgesteuerten Modus. Eine amA second operating mode is based on pure self-consumption. For this purpose, the inverter 100 can be configured so that it only feeds as much power as is consumed within the subnetwork to the transfer point. In this case, the inverter 100 feeds a maximum of the power that is consumed. As a result, no energy is fed into the supply network 326. An operation of the inverter 100 is therefore possible without a feed-in contract or EVU agreement, since no energy is fed into the network 326, but only the consumption is reduced. Of course, intermediate solutions are also conceivable, where the power per phase 104, 106, 108 is limited to a value between 0 and the maximum possible feed power per phase. Analog can also be regulated on the power and not on the performance. A third mode is based on a voltage controlled mode. An am
Einspeiseknoten 324 stark belastete Phase zeichnet sich gegenüber den anderen Phasen 104, 106, 108 durch eine geringere Spannung durch den Spannungsabfall auf der Leitung aus. Dies wird im spannungsgesteuerten Modus durch den Wechselrichter 100 erkannt und dadurch ein Stellsignal generiert, welches die Einspeiseleistung in diese Phase gegenüber den anderen PhasenFeed-in node 324 heavily loaded phase is distinguished from the other phases 104, 106, 108 by a lower voltage by the voltage drop on the line. This is detected in the voltage-controlled mode by the inverter 100 and thereby generates a control signal which the feed rate in this phase compared to the other phases
104, 106, 108 automatisch erhöht. Im umgekehrten Fall kann der Wechselrichter 100, sollte sich die Spannung einer Phase übermäßig gegenüber den anderen Phasen 104, 106, 108 erhöhen, die Einspeiseleistung in diese Phase gegenüber den anderen Phasen 104, 106, 108 reduzieren. Dies gilt sowohl für die 104, 106, 108 automatically increased. Conversely, if the voltage of one phase increases excessively over the other phases 104, 106, 108, the inverter 100 may reduce the feed-in power to this phase over the other phases 104, 106, 108. This is true for both
Wirkleistungseinspeisung als auch für die Blindleistungseinspeisung. In beiden Fällen ist es dadurch möglich, Grenzwertverletzungen durch Überspannung bzw. Unterspannung und Störungen an Verbrauchern 322, 822 durch zu hohe oder zu niedrige Spannungen zu verhindern oder zumindest zu reduzieren. Dies ist durch die erfindungsgemäße Ausführung nicht nur für alle drei Phasen 104, 106, 108 gleichmäßig, sondern sogar phasenselektiv möglich. Active power supply as well as for the reactive power feed. In both Cases, it is possible to limit violations by overvoltage or undervoltage and disturbances to consumers 322, 822 by excessive or too low voltages to prevent or at least reduce. This is possible by the embodiment according to the invention not only for all three phases 104, 106, 108 evenly, but even phase-selectively.
Eine vierte Betriebsart basiert auf einer Vorgabe durch eine Netzsteuerung. Die Einspeiseleistung kann dabei extern durch ein Steuersignal sowohl für Blind- als auch für Wirkleistung vorgegeben werden. In einer Ausprägung ist dies entweder über ein analoges Steuersignal oder durch Übermittelung eines digitalen Soll-A fourth mode is based on a default by a network controller. The feed-in power can be specified externally by a control signal for both reactive and active power. In one embodiment, this is either via an analog control signal or by transmitting a digital setpoint
Signals an den Wechselrichter 100 möglich. Auch hier kann wieder Signal to the inverter 100 possible. Again, again
unterschieden werden zwischen einer phasenselektiven Regelung der a distinction is made between a phase-selective regulation of
Einspeiseleistung an den Klemmen 104, 106, 108 des Wechselrichters 100 oder am Netzübergabepunkt 324, wobei bei Letzterem die Verbraucher 322, 822 mitberücksichtigt werden. Feed-in power at the terminals 104, 106, 108 of the inverter 100 or at the grid transfer point 324, wherein the latter 322, 822 are taken into account in the latter.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine Verbrauchersteuerung realisiert. In einer Ausführungsform kann der Wechselrichter mithilfe einer Kommunikationseinheit, z. B. ein schaltbarer Relaiskontakt, eine digitale According to a further embodiment, a consumer control is realized. In one embodiment, the inverter may be powered by a communication unit, e.g. B. a switchable relay contact, a digital
Information oder ein analoges Signal abhängig von seiner Einspeiseleistung auf den einzelnen Phasen 104, 106, 108 verschiedene Verbraucher 322, 822 ansteuern, speziell, wenn dies zur Erhöhung des Eigenverbrauchs oder aus anderen wirtschaftlichen Gründen günstig ist. Dies kann beispielsweise eine geringere Belastung für den Wechselrichter 100 sein, um die Verlustleistung zu reduzieren, wenn die Einspeisung auf den Phasen 104, 106, 108 sehr ungleichmäßig wird. Gegenüber dem Stand der Technik ist dies im hier beschriebenen Rahmen wieder phasenselektiv möglich. Die Ansteuerung des Verbrauchers 322, 822 kann entweder direkt über eine Schnittstelle oder indirekt über eine Schalteinheit durchgeführt werden. Dazu muss der Wechselrichter 100 die Zuordnung des Verbrauchers 322, 822 zu den Phasen 104, 106, 108 kennen.Depending on its feed-in power, information or an analog signal can drive different consumers 322, 822 on the individual phases 104, 106, 108, especially if this is favorable for increasing self-consumption or for other economic reasons. This may, for example, be a lower load for the inverter 100 in order to reduce the power loss if the feed on the phases 104, 106, 108 becomes very uneven. Compared to the prior art, this is again phase-selectively possible in the frame described here. The control of the consumer 322, 822 can be carried out either directly via an interface or indirectly via a switching unit. For this purpose, the inverter 100 must know the assignment of the consumer 322, 822 to the phases 104, 106, 108.
Dies kann entweder mithilfe einer Zeitinformation über den Verlauf der This can be done either by using a time information on the history of
Phasenspannung geschehen - z. B. durch einen Zeitstempel des Nulldurchgangs - welches der Verbraucher 322, 822 dem Wechselrichter 100 mitteilt und wodurch die Phase eindeutig identifiziert werden kann oder, indem der Phase voltage happened - z. B. by a timestamp of the zero crossing - which the consumer 322, 822 tells the inverter 100 and whereby the phase can be clearly identified or by the
Wechselrichter 100 den Verbraucher 322, 822 testweise einschalten kann und anschließend den Mehrverbrauch des Verbrauchers 322, 822 am Inverter 100 can turn on the consumer 322, 822 as a test and then the additional consumption of the consumer 322, 822 am
Netzübergabepunkt 324 messen oder den Spannungseinbruch feststellen kann. Denkbar ist auch ein manuelles Zuordnen des Verbrauchers 322, 822 über eine Benutzerschnittstelle. Der Wechselrichter 100 ist darüber hinaus in einer Measure line transfer point 324 or determine the voltage dip. Also conceivable is a manual assignment of the consumer 322, 822 via a user interface. The inverter 100 is also in one
Ausführungsform, welche für die Einstellung der vorangegangen genannten ersten und zweiten Betriebsart zwingend notwendig und für die anderen Embodiment, which is mandatory for the setting of the aforementioned first and second modes of operation and for the others
Betriebsarten hilfreich ist, so ausgeführt, dass er über einen Anschluss für eine Messeinrichtung 770 am Netzübergabepunkt 324 verfügt. Dies kann ein analoger Eingang mit mehreren Signalen oder eine digitale Schnittstelle sein. Operating modes is helpful, designed so that it has a connection for a measuring device 770 at the grid transfer point 324. This can be an analog input with multiple signals or a digital interface.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Wechselrichter 100 mit einem genauen Zeitempfänger, z. B. einem GPS-Empfänger oder einem Empfänger eines Synchronisierungssignals, welches vom Wechselrichter gesendet wird, ausgestattet, um aus einem Zeitsignal eine Zuordnung bestimmter Phasen 104, 106, 108 zu ermöglichen. So kann die Phasenverschiebung einer Phase zu diesem Zeitsignal bestimmt werden und damit die relative Zuordnung der Phasen 104, 106, 108 zur Anschlussklemme LI am Wechselrichter in eine absolute Zuordnung der Phasen 104, 106, 108 beispielsweise zu der Phasenbezeichnung am Netzübergabepunkt 324 automatisch bestimmt werden. In a further embodiment, the inverter 100 is provided with an accurate time receiver, e.g. B. a GPS receiver or a receiver of a synchronization signal, which is sent from the inverter, equipped to allow a time signal assignment of certain phases 104, 106, 108. Thus, the phase shift of a phase can be determined at this time signal and thus the relative assignment of the phases 104, 106, 108 to the terminal LI at the inverter in an absolute assignment of the phases 104, 106, 108, for example, to the phase designation at the grid transfer point 324 automatically determined.
Eine Ausführung des Netzübergabepunktes 324 kann wie folgend beschrieben sein. Um die entsprechende Betriebsstrategie einzustellen, ist es notwendig, am Netzübergabepunkt 324 eine Strom- Messeinrichtung 770 zu installieren, die neben einer Strom- bzw. Leistungs Information auch die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung der Phasen 104, 106, 108 phasenselektiv messen kann. An implementation of the network handoff point 324 may be described as follows. In order to set the corresponding operating strategy, it is necessary to install a current measuring device 770 at the grid transfer point 324, which can measure the phase shift between current and voltage of the phases 104, 106, 108 in a phase-selective manner in addition to current or power information.
In einer ersten Ausführungsform ist die Messeinrichtung 770 derart aufgebaut, dass sie für jede Phase 104, 106, 108 über einen eigenen Stromsensor 771 verfügt. Dieser Stromsensor 771 liefert entweder einen gemittelten Wert desIn a first embodiment, the measuring device 770 is constructed such that it has a separate current sensor 771 for each phase 104, 106, 108. This current sensor 771 supplies either an averaged value of the
Stromes, z. B. den Effektivwert zusammen mit einer Zeitinformation an den Wechselrichter 100 oder Momentanwerte an den Wechselrichter 100. Die Zeitinformation z. B. in Form eines Triggersignals oder eines genauen Electricity, z. B. the RMS value together with a time information to the inverter 100 or instantaneous values to the inverter 100. The time information z. B. in the form of a trigger signal or an accurate
Zeitstempels beispielsweise aus einem GPS-Empfänger oder einem Empfänger eines Synchronisierungssignals, welches vom Wechselrichter gesendet wird, enthält einen Referenzzeitpunkt einer Phase. Dies kann beispielsweise der Nulldurchgang mit positiver Steigung des Stromsignals sein. Timestamp, for example, from a GPS receiver or a receiver of a synchronization signal sent by the inverter, contains a reference time of a phase. This can be, for example, the zero crossing with a positive slope of the current signal.
Da die Spannungslage nicht bekannt ist, wird die Phase dem Wechselrichter 100 entweder manuell zugeordnet oder der Wechselrichter 100 kann diesen Since the voltage level is not known, the phase is either assigned to the inverter 100 manually or the inverter 100 can this
Stromsensor 771 automatisch erkennen, in dem ein Teststrom auf einer Phase 104, 106, 108 eingespeist wird, der anschließend mit dem Stromsensor 771 der entsprechenden Phase 104, 106, 108 am Netzanschlusspunkt 324 erfasst wird. So können nacheinander alle Phasenanschlüsse 104, 106, 108 des Automatically detect current sensor 771, in which a test current is fed to a phase 104, 106, 108, which is then detected with the current sensor 771 of the corresponding phase 104, 106, 108 at the grid connection point 324. Thus, one after the other all phase terminals 104, 106, 108 of the
Wechselrichters 100 den Phasenanschlüssen am Netzübergabepunkt eindeutig zugeordnet werden. Inverter 100 are clearly assigned to the phase connections at the grid transfer point.
Nach dieser Zuordnung kann aus der Zeitinformation zusammen mit dem gemittelten Wert beziehungsweise dem Momentanwert des Phasenstromes am Netzübergabepunkt 324 der Phasenwinkel sowie die Einspeise- oder After this assignment, from the time information together with the averaged value or the instantaneous value of the phase current at the grid transfer point 324, the phase angle and the feed-in or feed-in
Bezugsleistung berechnet werden, wenn dafür die Spannung an den Reference power can be calculated when the voltage at the
Anschlussklemmen 104, 106, 108 als Spannungswert verwendet wird. Der Spannungsabfall auf der Leitung zwischen Netzübergabepunkt 324 und Terminals 104, 106, 108 is used as the voltage value. The voltage drop on the line between grid transfer point 324 and
Wechselrichteranschluss 104, 106, 108 kann entweder vernachlässigt oder geschätzt werden. Zur Schätzung kann der vom Wechselrichter 100 selbst gemessene Einspeisestrom der Phase am Wechselrichter 100 in Kombination mit dem ohmschen und induktiven Widerstand der Leitung verwendet werden. In einer weiteren Ausführungsform verfügt die Messeinrichtung 770 sowohl über einen Stromsensor 771 als auch über einen Spannungssensor 773 pro Phase 104, 106, 108. Inverter terminal 104, 106, 108 can either be neglected or estimated. For estimation, the feed current of the phase measured by the inverter 100 itself at the inverter 100 may be used in combination with the line resistive and inductive resistance. In a further embodiment, the measuring device 770 has both a current sensor 771 and a voltage sensor 773 per phase 104, 106, 108.
Die Messeinrichtung 770 kann dabei durch den Spannungssensor 773 die Phasenverschiebung direkt bestimmen und diese Information entweder als Winkelinformation oder als Wirk- und Blindanteil des Stromes oder der Leistung dem Wechselrichter 100 zur Verfügung stellen, beispielsweise über die The measuring device 770 can determine the phase shift directly by the voltage sensor 773 and provide this information to the inverter 100 either as angle information or as active and reactive component of the current or the power, for example via the
Datenverbindung 777. Data connection 777.
Weiter kann die Zuordnung der Phasen am Übergabepunkt 324 zu den Phasen an den Anschlussklemmen 104, 106, 108 am Wechselrichter 100 entweder über eine Zeitinformation aus einem Triggersignal der Spannung erfolgen, z. B. Nulldurchgang bei positiver Änderung, oder alternativ durch einen Belastungstest des Wechselrichters 100 mit Rückmeldung der Phasenströme automatisch zugeordnet werden. Natürlich ist es auch möglich, Spannung und Ströme als Ist-Werte an denFurthermore, the assignment of the phases at the transfer point 324 to the phases at the connection terminals 104, 106, 108 at the inverter 100 can take place either via time information from a trigger signal of the voltage, e.g. B. Zero crossing in case of positive change, or alternatively be assigned automatically by a load test of the inverter 100 with feedback of the phase currents. Of course it is also possible to apply voltage and currents as actual values to the
Wechselrichter 100 zu übermitteln. Dann ist eine Zuordnung direkt aus der Spannungsinformation möglich, da durch die Parallelschaltung der Mess- Einrichtung 770 mit dem Wechselrichter 100 die Spannungen näherungsweise zeitsynchron und gleich groß sind. Inverter 100 to transmit. Then an assignment directly from the voltage information is possible, since the voltages are approximately synchronous and equal in size by the parallel connection of the measuring device 770 with the inverter 100.
In beiden Ausführungsformen ist eine manuelle Zuordnung dadurch möglich, dass der Installateur die Leitung durchmisst, die Leitungen codiert sind (Farbe oder Text) oder aus verfolgbaren Einzeladern bestehen. Bei Kopplung mit einem Batteriesystem kann in Kombination mit dem In both embodiments, a manual assignment is possible in that the installer durchmisst the line, the lines are coded (color or text) or consist of traceable individual wires. When paired with a battery system can be used in combination with the
Batteriesystem auf der DC-Seite des Wechselrichters 100, die abzugebende Wirkleistung nicht mehr direkt von einem Generator, speziell einem PV- Generator abhängig sein, sondern unter Annahme einer ausreichend großen Kapazität und innerhalb der Leistungsgrenzen des Wechselrichters frei einstellbar sein. Wird das Batteriesystem auf der AC-Seite des Wechselrichters Battery system on the DC side of the inverter 100, the active power to be delivered no longer directly dependent on a generator, especially a PV generator, but should be freely adjustable assuming a sufficiently large capacity and within the performance limits of the inverter. Will the battery system be on the AC side of the inverter
100 angeschlossen, so kann es wie ein Verbraucher 322, 822 betrachtet werden, dessen Leistungsabgabe bzw. Aufnahme vom Wechselrichter 100 über eine Kommunikationsverbindung geregelt werden. Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. 100 connected, it may be considered as a consumer 322, 822, the power output and recording are controlled by the inverter 100 via a communication link. The embodiments described and shown in the figures are chosen only by way of example. Different embodiments may be combined together or in relation to individual features. Also, an embodiment can be supplemented by features of another embodiment.
Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Furthermore, method steps according to the invention can be repeated as well as carried out in a sequence other than that described.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder"- Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist. If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, this is to be read such that the Embodiment according to an embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment, either only the first feature or only the second feature.

Claims

Verfahren zum Einspeisen elektrischer Energie in ein Method for feeding electrical energy into a
Wechselspannungsnetz unter Verwendung eines Wechselrichters (100), der zumindest eine Eingangsschnittstelle (102) und eine Mehrzahl von Ausgangsschnittstellen (104, 106, 108) zum Bereitstellen der elektrischen Energie aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: An AC power grid using an inverter (100) having at least one input interface (102) and a plurality of output interfaces (104, 106, 108) for providing the electrical energy, the method comprising the steps of:
Bestimmen (210) einer für das Wechselspannungsnetz benötigten Anzahl von Einspeisephasen; und Determining (210) a number of feed-in phases required for the AC power grid; and
Bereitstellen (212) der elektrischen Energie an einer der Anzahl von Einspeisephasen entsprechenden Anzahl von Ausgangsschnittstellen (104, 106, 108) aus der Mehrzahl von Ausgangsschnittstellen (104, 106, 108) unter Verwendung einer an der zumindest einen Providing (212) the electrical energy at a number of feed-in phases corresponding to the number of feed-in phases (104, 106, 108) from the plurality of output interfaces (104, 106, 108) using one of the at least one
Eingangsschnittstelle (102) anliegenden Gleichspannung. Input interface (102) applied DC voltage.
Verfahren gemäß Anspruch 1 , mit einem Schritt des Auswählens einer Phasenkonfiguration für die Anzahl von Einspeisephasen, wobei im Schritt des Bereitstellens (212) die elektrische Energie unter The method of claim 1, comprising a step of selecting a phase configuration for the number of injection phases, wherein in the step of providing (212) the electrical energy is below
Verwendung der Phasenkonfiguration an der Anzahl von Using the phase configuration in the number of
Ausgangsschnittstellen (104, 106, 108) bereitgestellt wird. Output interfaces (104, 106, 108) is provided.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem im Schritt des Bestimmens (210) die benötigte Anzahl von Einspeisephasen wahlweise als eine Einspeisephase, zwei Einspeisephasen oder mehr als zwei Einspeisephasen bestimmt wird. Method according to one of the preceding claims, wherein in the step of determining (210) the required number of feed-in phases is optionally determined as one feed phase, two feed phases or more than two feed phases.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche mit einem Schritt des Schließens einer elektrischen Verbindungsleitung (541 , 542) zwischen zumindest zwei der Mehrzahl von Ausgangsschnittstellen (104, 106, 108), wenn die Anzahl von Ausgangsschnittstellen (104, 106, 108) kleiner als die Mehrzahl von Ausgangsschnittstellen (104, 106, 108) ist. Method according to one of the preceding claims, comprising a step of closing an electrical connection line (541, 542) between at least two of the plurality of output interfaces (104, 106, 108) when the number of output interfaces (104, 106, 108) is less than the plurality of output interfaces (104, 106, 108).
Verfahren gemäß Anspruch 4, bei dem der Schritt des Schließens unter Verwendung einer Messspannung durchgeführt wird, wobei die The method of claim 4, wherein the step of closing is performed using a measurement voltage, wherein the
Messspannung eine an zumindest einer der zwei der Mehrzahl von Ausgangsschnittstellen (104, 106, 108) anliegende Spannung repräsentiert. Measuring voltage represents a voltage applied to at least one of the two of the plurality of output interfaces (104, 106, 108).
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem im Schritt des Auswählens die Phasenkonfiguration bei einer Anzahl von zumindest zwei Einspeisephasen wahlweise als eine Phasenkonfiguration mit einer Phasendifferenz zwischen den zumindest zwei Einspeisephasen oder als eine Phasenkonfiguration mit einer Phasengleichheit zwischen den zumindest zwei Einspeisephasen ausgewählt wird. Method according to one of claims 2 to 5, wherein in the step of selecting the phase configuration at a number of at least two supply phases is optionally selected as a phase configuration with a phase difference between the at least two supply phases or as a phase configuration with a phase equality between the at least two supply phases ,
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Schritt des Ermitteins einer Einspeiseleistung für jede der Anzahl von Ausgangsschnittstellen (104, 106, 108), und bei dem im Schritt des Bereitstellens (212) an jeder der Anzahl von Ausgangsschnittstellen (104, 106, 108) die für diese Ausgangsschnittstelle (104, 106, 108) ermittelte Einspeiseleistung bereitgestellt wird. Method according to one of the preceding claims, comprising a step of determining a feed-in power for each of the number of output interfaces (104, 106, 108), and in the step of providing (212) at each of the number of output interfaces (104, 106, 108 ) the feed-in power determined for this output interface (104, 106, 108) is provided.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Schritt des Einlesens eines eine Messspannung und/oder einen Method according to one of the preceding claims, with a step of reading in a measuring voltage and / or a
Messstrom darstellenden Messwertes für jede der Mehrzahl von Measuring current representing measured value for each of the plurality of
Ausgangsschnittstellen, (104, 106, 108) wobei ein Messwert einen an einer Ausgangsschnittstelle (104, 106, 108), an einer mit der Output interfaces, (104, 106, 108) wherein a measured value at an output interface (104, 106, 108), at one with the
Ausgangsschnittstelle (104, 106, 108) verbundenen Ausgangsleitung oder an einem mit der Ausgangsschnittstelle (104, 106, 108) Output interface (104, 106, 108) or at one with the output interface (104, 106, 108).
verbundenden Netzübergangspunkt (324) erfassten Wert repräsentiert, und bei dem im Schritt des Bestimmens (219) die benötigte Anzahl von Einspeisephasen unter Verwendung der Messwerte bestimmt wird und/oder bei dem im Schritt des Auswählens die Phasenkonfiguration für die Anzahl von Einspeisephasen unter Verwendung der Messwerte ausgewählt wird. in the step of determining (219) the required number of injection phases is determined using the measured values and / or in the step of selecting the phase configuration for the number of feed phases is selected using the measured values.
9. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem im Schritt des Bestimmens die benötigte Anzahl von Einspeisephasen auf eine über eine Bedienschnittstelle vorgegebene Anzahl eingestellt wird und/oder bei dem im Schritt des Auswählens die Phasenkonfiguration für die Anzahl von Einspeisephasen auf eine über die Bedienschnittstelle vorgegebene Phasenkonfiguration eingestellt wird. 9. The method according to any one of the preceding claims, wherein in the step of determining the required number of feed phases is set to a preset via a user interface number and / or in the step of selecting the phase configuration for the number of feed phases to one via the user interface preset phase configuration is set.
10. Wechselrichter (100) zum Einspeisen elektrischer Energie in ein 10. Inverter (100) for feeding electrical energy into a
Wechselspannungsnetz, mit folgenden Merkmalen: zumindest einer Eingangsschnittstelle (102); einer Mehrzahl von Ausgangsschnittstellen (104, 106, 108) zum  AC power network, comprising: at least one input interface (102); a plurality of output interfaces (104, 106, 108) for
Bereitstellen der elektrischen Energie; einer Einrichtung (1 10) zum Bestimmen einer für das  Providing the electrical energy; means (110) for determining one for the
Wechselspannungsnetz benötigten Anzahl von Einspeisephasen; und einer Einrichtung (1 12) zum Bereitstellen der elektrischen Energie an einer der Anzahl von Einspeisephasen entsprechenden Anzahl von Ausgangsschnittstellen (104, 106, 108) aus der Mehrzahl von  Alternating voltage network required number of feed-in phases; and means (1 12) for providing the electrical energy at a number of output interfaces (104, 106, 108) of the plurality of output ports corresponding to the number of injection phases
Ausgangsschnittstellen (104, 106, 108) unter Verwendung einer an der zumindest einen Eingangsschnittstelle (102) anliegenden  Output interfaces (104, 106, 108) using one of the at least one input interface (102)
Gleichspannung.  DC.
PCT/EP2014/078817 2014-01-13 2014-12-19 Method and inverter for feeding electrical energy to an ac network WO2015104177A2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014200412.8A DE102014200412A1 (en) 2014-01-13 2014-01-13 Method and inverter for feeding electrical energy into an alternating voltage network
DE102014200412.8 2014-01-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2015104177A2 true WO2015104177A2 (en) 2015-07-16
WO2015104177A3 WO2015104177A3 (en) 2015-10-01

Family

ID=52339112

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2014/078817 WO2015104177A2 (en) 2014-01-13 2014-12-19 Method and inverter for feeding electrical energy to an ac network

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102014200412A1 (en)
WO (1) WO2015104177A2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105634023A (en) * 2016-02-03 2016-06-01 国家电网公司 Production running method of power system

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4120500A1 (en) 2021-07-14 2023-01-18 FRONIUS INTERNATIONAL GmbH Method for controlling electrical network variables in a feed network

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7352549B1 (en) * 2004-11-05 2008-04-01 Sma Technologie Ag Method of automatically recognizing an electrical system
DE102005008809A1 (en) * 2005-02-26 2006-10-12 Kostal Industrie Elektrik Gmbh inverter
DE102006024482A1 (en) * 2006-05-26 2007-12-06 Powerlynx A/S Electrical system`s power transformer controlling method, involves providing power transformer with two output circuits, and selecting number of controlled output circuits depending on available power
EP2346134B1 (en) * 2010-01-14 2017-09-27 Siemens Aktiengesellschaft Converter device and method for converting electrical power
EP2348597A1 (en) * 2010-01-20 2011-07-27 SMA Solar Technology AG Equalisation of the partial outputs flowing over the individual phases of a multi-phase alternating current
CA2797823A1 (en) * 2010-04-29 2011-11-10 Enphase Energy, Inc. Method and apparatus for distributed power generation
DE102011000394A1 (en) * 2011-01-28 2012-08-02 Sma Solar Technology Ag Local energy supply system
DE102011085676A1 (en) * 2011-11-03 2013-05-08 Robert Bosch Gmbh Feed-in unit and power generation and consumption arrangement

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105634023A (en) * 2016-02-03 2016-06-01 国家电网公司 Production running method of power system

Also Published As

Publication number Publication date
DE102014200412A1 (en) 2015-07-16
WO2015104177A3 (en) 2015-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2009763B1 (en) Electricity supply device
DE102011078047A1 (en) Device for controlling the loading of the phases of a three-phase power network
EP2924839B1 (en) Single-phase emergency operation of a three-phase inverter and corresponding inverter
DE102011054002B4 (en) Decentralized power generation plant with device and method for island detection
DE102012104560B4 (en) Detecting the string configuration for a multi-string inverter
DE10296505T5 (en) Control of several fuel cell power plants at one location to create decentralized equipment in an energy supply network
EP2919352B1 (en) Method for operating an electric subscriber, an electrical measuring point in a subscriber network and an electrical subscriber and electric measuring point
EP3245702B1 (en) Method for operating an electrical load or generator on a subscriber network and a switching matrix
EP2348597A1 (en) Equalisation of the partial outputs flowing over the individual phases of a multi-phase alternating current
EP3345294B1 (en) Method for operating an inverter and inverter
DE102018124124B3 (en) Method and device for identifying an assignment of phase lines to terminals of an electrical equipment that can not withstand load
WO2016207026A1 (en) Method for stabilising an electrical alternating voltage grid
EP2071693A2 (en) Method and switching arrangement to control energy feed for several single-phase inverters in a multiple phase network
EP2849019A1 (en) Method and control device for limiting the electrical load in a network branch of an electrical network
EP2960664B1 (en) System for detecting powers and amounts of energy in conductors
WO2015104177A2 (en) Method and inverter for feeding electrical energy to an ac network
WO2011033027A2 (en) Circuit assembly having a converter part comprising a central control unit
DE102014001537A1 (en) Optimized building services energy management system
EP2426431A2 (en) System for tracking solar cell modules depending on the position of the sun
DE102008027887A1 (en) Method for controlling energy feed for multiple single-phase inverters in multi-phase network, involves determining which single-phase inverter feeds which phase of multi-phase network
WO2020069782A1 (en) Control of a local network sector for implementing a local energy community with a timetable
DE102009035399A1 (en) Circuit arrangement for current steering
EP4395092A1 (en) Connection device for providing electrical energy, system, method and computer program product
DE102022134786A1 (en) Connection device for providing electrical energy, system, method and computer program product
WO2020164663A1 (en) Apparatus and method for controlling components in a grid branch

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: 14825148

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14825148

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2