帶干線電壓隔離檢測(cè)的逆變器和能源生成裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種逆變器（100）可通過(guò)多條交流線（103）經(jīng)干線連接點(diǎn)（104）連接到交流電壓干線（105）上，以將經(jīng)多個(gè)直流結(jié)點(diǎn)（101）接收的電力轉(zhuǎn)換為交變電流并經(jīng)多個(gè)交流結(jié)點(diǎn)（102）輸出所轉(zhuǎn)換的交變電流。這種逆變器包括測(cè)量裝置（106），其具有多個(gè)結(jié)點(diǎn)（107）用于檢測(cè)在交流結(jié)點(diǎn)（102）處的交流電壓，并輸出測(cè)量信號(hào)（108），其中，逆變器（100）還具有控制裝置（109），其根據(jù)測(cè)量裝置輸出的測(cè)量信號(hào)控制交流結(jié)點(diǎn)（102）輸出的交變電流。測(cè)量裝置包括用于檢測(cè)干線連接點(diǎn)（104）處的另外的交流電壓的另外的多個(gè)結(jié)點(diǎn)（111）、并且被設(shè)計(jì)成從在結(jié)點(diǎn)（107）和另外的結(jié)點(diǎn)處檢測(cè)到的交流電壓生成測(cè)量信號(hào)。在此描述了包括多個(gè)這種逆變器（100）的能源生成裝置（400）。
【專(zhuān)利說(shuō)明】帶干線電壓隔離檢測(cè)的逆變器和能源生成裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于將直流電流轉(zhuǎn)換成交變電流以饋入一條交流電壓干線中的逆變器、一種用于操作逆變器和包括多個(gè)逆變器的能源生成裝置的方法、及一種相應(yīng)的操作方法。
[0002]當(dāng)把電力尤其是來(lái)自帶有光伏發(fā)電機(jī)或風(fēng)力發(fā)電機(jī)的再生能源生成裝置的電力饋入一條交流電壓干線中時(shí)，需要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)邊界條件進(jìn)行考慮。例如，依照標(biāo)準(zhǔn)EN50160和IEEE-1547，如果在一個(gè)能源生成裝置與一條公用交流電壓干線之間的耦合點(diǎn)處(例如EN50160的情況下到一條低電壓干線的干線連接點(diǎn)處)的干線電壓超出允許范圍(比如超出了額定干線電壓高于10%)，需要將該能源生成裝置斷開(kāi)。
[0003]進(jìn)一步地，能源生成裝置的另外的操作參數(shù)可以取決于該耦合點(diǎn)處的干線電壓。例如，由 Bundesverband der Energie-und Wasserwirtschaft (BDEW)[德國(guó)能源與水行業(yè)協(xié)會(huì)]發(fā)行的技術(shù)導(dǎo)則“中壓干線上的發(fā)電裝置”要求通過(guò)使用無(wú)功功率/電壓特征的能源生成裝置的無(wú)功功率的饋送一定能夠發(fā)生，即，假定一個(gè)能源生成裝置的耦合點(diǎn)處的一個(gè)特定干線電壓，需要設(shè)定一個(gè)特定的位移因數(shù)或需要饋送一個(gè)帶特定絕對(duì)值的無(wú)功功率。
【背景技術(shù)】
[0004]常規(guī)逆變器具有用來(lái)在其交流側(cè)連接終端處測(cè)量干線電壓的多個(gè)測(cè)量裝置。這些測(cè)量裝置所測(cè)量的局部干線電壓用于常規(guī)逆變器的內(nèi)部控制器中以便遵循所引用的標(biāo)準(zhǔn)。
[0005]作為使用這些局部干線電壓控制逆變器的一個(gè)替代方案，已知的是，具體在擴(kuò)展的能源生成裝置在該干線連接點(diǎn)處使用一個(gè)具有用于在干線連接點(diǎn)處測(cè)量干線電壓的測(cè)量裝置的中央干線監(jiān)測(cè)裝置的情況下，以及在特定干線事件的情況下，具體地在干線電壓和/或剩余的可允許電壓范圍改變的情況下，將當(dāng)前測(cè)量的值或從其得出的變量發(fā)送到所有關(guān)聯(lián)的逆變器以便在其內(nèi)部控制器中使用，和/或通過(guò)中央開(kāi)關(guān)將整個(gè)能源生成裝置從該交流電壓干線中隔離出來(lái)，以遵循這些標(biāo)準(zhǔn)要求。為此目的，首先需要安裝該中央干線監(jiān)測(cè)裝置本身，并且其次需要確保以高度的可靠性遵循這些標(biāo)準(zhǔn)，這樣使得對(duì)魯棒性和通信結(jié)構(gòu)的未來(lái)安全性設(shè)置有相當(dāng)大的需求，該通信結(jié)構(gòu)用于將這些測(cè)量值從該干線監(jiān)測(cè)裝置發(fā)送到所有與其關(guān)聯(lián)的逆變器。
[0006]US2010/0195357披露了借助一個(gè)校正因數(shù)對(duì)由于一個(gè)干線連接點(diǎn)和逆變器的多個(gè)連接終端之間的電壓降而發(fā)生的任何電壓差進(jìn)行補(bǔ)償?shù)母拍?，該校正因?shù)取決于該逆變器的目前饋入的有功功率，該有功功率的確定是基于在該逆變器處測(cè)得的電壓和在該干線連接點(diǎn)處測(cè)得的并被傳遞給該逆變器的電壓之間的比較，并且所述校正因數(shù)被應(yīng)用于該逆變器處測(cè)得的電壓上，這樣使得該逆變器的控制器在即使該干線連接點(diǎn)的電壓不是被連續(xù)傳遞時(shí)也可以估計(jì)出該干線連接點(diǎn)處的當(dāng)前電壓。為此目的，要求一種用來(lái)測(cè)量該干線連接點(diǎn)處的電壓的測(cè)量裝置、一種用來(lái)將這些測(cè)量值發(fā)送給所有連接到該干線連接點(diǎn)的逆變器的通信結(jié)構(gòu)、一種用于確定該校正因數(shù)的特殊的數(shù)據(jù)處理方法及在每個(gè)單獨(dú)的逆變器中用于執(zhí)行該數(shù)據(jù)處理方法的多個(gè)數(shù)據(jù)處理裝置。實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型是基于使得能夠饋送來(lái)自多個(gè)分散的能源的電力的問(wèn)題，其針對(duì)向交流電壓干線的連接條件的遵循加以改進(jìn)。
[0008]在一個(gè)根據(jù)本實(shí)用新型的構(gòu)型中，一個(gè)逆變器包括多個(gè)直流結(jié)點(diǎn)，可以經(jīng)由這些直流結(jié)點(diǎn)從與其連接的發(fā)電機(jī)(比如光伏發(fā)電機(jī))中接收電力，該逆變器將此電力轉(zhuǎn)換成交變電流并經(jīng)由多個(gè)交流結(jié)點(diǎn)輸出此交變電流。這些交流結(jié)點(diǎn)可以通過(guò)多條交流線經(jīng)由一個(gè)干線連接點(diǎn)連接到一條交流電壓干線。此外，該逆變器包括:一個(gè)測(cè)量裝置，該測(cè)量裝置包括多個(gè)結(jié)點(diǎn)，這些結(jié)點(diǎn)用于檢測(cè)這些交流結(jié)點(diǎn)處的一個(gè)交流電壓并被設(shè)計(jì)成輸出一個(gè)測(cè)量信號(hào)；以及一個(gè)控制裝置，該控制裝置被設(shè)計(jì)成根據(jù)該測(cè)量裝置輸出的測(cè)量信號(hào)來(lái)控制經(jīng)由這些交流結(jié)點(diǎn)輸出的交變電流。該測(cè)量裝置包括用于檢測(cè)另外的交流電壓的另外的結(jié)點(diǎn)，尤其是在干線連接點(diǎn)處的交流電壓；并且還被設(shè)計(jì)成從在該測(cè)量裝置的這些結(jié)點(diǎn)處檢測(cè)到的并存在于這些交流結(jié)點(diǎn)處的交流電壓以及從在該測(cè)量裝置的這些另外的結(jié)點(diǎn)處檢測(cè)到的并存在于該干線連接點(diǎn)處的交流電壓生成一個(gè)測(cè)量信號(hào)。
[0009]在該干線連接點(diǎn)處對(duì)交流電壓的檢測(cè)使可以基于由該交流電壓干線中的標(biāo)準(zhǔn)定義的實(shí)際相關(guān)的變量來(lái)控制該逆變器輸出的交變電流，而不需要在該干線連接點(diǎn)本身處設(shè)置一個(gè)測(cè)量裝置并且也不需要將這些測(cè)量信號(hào)復(fù)雜地傳輸?shù)皆撃孀兤?。在這種情況下，可以用各種方式定義該干線連接點(diǎn)(例如定義為一個(gè)建筑物的儀表柜的一部分或在一個(gè)變壓器的附近)，這在包括多個(gè)逆變器的能源生成裝置中代表用于這些單個(gè)逆變器的交變電流的收集點(diǎn)。
[0010]此外，如果該干線連接點(diǎn)處的電壓逼近標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的限度，任何沿著這些交流線的電壓降(這在該逆變器的交流輸出端處導(dǎo)致一個(gè)電壓，該電壓與該干線連接點(diǎn)處的電壓不同)不會(huì)導(dǎo)致該逆變器不必要的或提前的斷開(kāi)。相反，即使其交流電壓輸出端處的電壓已經(jīng)超出允許饋送的壓帶，該逆變器仍然可以繼續(xù)饋送交變電流。另外，該逆變器中的測(cè)量裝置可以用一種穩(wěn)定且可靠的方式對(duì)該干線連接點(diǎn)處的交流電壓進(jìn)行檢測(cè)，而不會(huì)由于該干線連接點(diǎn)處的任何測(cè)量裝置與該逆變器之間的附加傳輸路徑而導(dǎo)致任何時(shí)間延遲，并且因此是實(shí)時(shí)的。
[0011]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)本實(shí)用新型的該逆變器中的測(cè)量裝置可以包括一個(gè)換向開(kāi)關(guān)，其結(jié)果是，首先該測(cè)量裝置只需要包括一個(gè)用于測(cè)量交流電壓的測(cè)量工具，以及第二，該測(cè)量裝置輸出的測(cè)量信號(hào)可以從在該測(cè)量裝置的這些結(jié)點(diǎn)處檢測(cè)到的并存在于這些交流結(jié)點(diǎn)處的交流電壓中生成，或者從該測(cè)量裝置的這些另外的結(jié)點(diǎn)處檢測(cè)到的并存在于該干線連接點(diǎn)處的交流電壓中生成。因此，例如，根據(jù)該逆變器相對(duì)于該干線連接點(diǎn)的特定安裝位置，可以區(qū)別這些所檢測(cè)到的交流電壓哪一個(gè)用于生成該測(cè)量信號(hào)，并因此用于控制該逆變器饋送的交變電流。由此，該逆變器可以被安裝在距該干線連接點(diǎn)一定距離的地方，比如幾十或幾百米，尤其是在與該交流電壓干線有中心結(jié)點(diǎn)的擴(kuò)展的前提下一般都是這種情況。其次，該逆變器還可以被安裝在一個(gè)建筑物的儀表柜的直接附近，其中，該儀表柜同時(shí)還代表該干線連接點(diǎn)；在這種情況下，在該逆變器的交流輸出端處檢測(cè)到的交流電壓還可以用于控制所述逆變器饋送的交變電流，其中，該干線連接點(diǎn)處另外檢測(cè)到的交流電壓有助于提供冗余。[0012]在一個(gè)進(jìn)一步的實(shí)施例中，該換向開(kāi)關(guān)可以是一個(gè)多路復(fù)用器，該多路復(fù)用器是以一個(gè)時(shí)鐘頻率來(lái)切換的，該時(shí)鐘頻率與在該交流電壓干線中的交流電壓的一個(gè)頻率相比高出至少十倍。因此，可以?xún)H使用一個(gè)用于測(cè)量交流電壓的測(cè)量工具從在該測(cè)量裝置的這些結(jié)點(diǎn)處檢測(cè)到的這些交流電壓上，或者從該測(cè)量裝置的這些另外的結(jié)點(diǎn)處檢測(cè)到的并且存在于該干線連接點(diǎn)處的這些交流電壓上交替地生成該測(cè)量信號(hào)。在這種情況下，該測(cè)量裝置的測(cè)量工具可以包括一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器將檢測(cè)到的交流電壓進(jìn)行數(shù)字化以便該測(cè)量信號(hào)可以用數(shù)字形式生成并可以被傳輸?shù)皆撃孀兤鞯目刂蒲b置。
[0013]在一個(gè)進(jìn)一步的實(shí)施例中，該逆變器可以包括用于多條測(cè)量線的多個(gè)結(jié)點(diǎn)。這些結(jié)點(diǎn)可以用外部可訪問(wèn)的方式被安置在該逆變器的外殼上，并可以?xún)?nèi)部地連接到該測(cè)量裝置的這些另外的結(jié)點(diǎn)，這些另外的結(jié)點(diǎn)被提供用來(lái)檢測(cè)存在于該干線連接點(diǎn)處的交流電壓。這些測(cè)量線可以首先連接到該逆變器處的這些結(jié)點(diǎn)、并且其次連接到該干線連接點(diǎn)處的這些結(jié)點(diǎn)，其結(jié)果是在該干線連接點(diǎn)處的這些交流線與該測(cè)量裝置的另外的輸入端之間產(chǎn)生一個(gè)直接的、優(yōu)選高電阻的結(jié)點(diǎn)。此結(jié)點(diǎn)使得能夠通過(guò)該逆變器的測(cè)量裝置對(duì)該干線連接點(diǎn)處的交流電壓進(jìn)行特別簡(jiǎn)單和魯棒的檢測(cè)。
[0014]除了已經(jīng)提到的模數(shù)轉(zhuǎn)換器之外，該測(cè)量裝置可以包括通電意義上隔離的多個(gè)儀表變壓器，這些儀表變壓器被安排在該測(cè)量裝置的這些結(jié)點(diǎn)(這些結(jié)點(diǎn)旨在用于檢測(cè)這些交流輸出端處存在的交流電壓)或該逆變器處的這些另外的結(jié)點(diǎn)(這些結(jié)點(diǎn)旨在用于將該測(cè)量線連接到該干線連接點(diǎn))與用于該測(cè)量信號(hào)的該測(cè)量裝置的輸出之間。當(dāng)該逆變器的這些交流輸出經(jīng)由一個(gè)電力變壓器被通電意義上從該干線連接點(diǎn)隔離時(shí)，所述安排是特別方便的。
[0015]一種根據(jù)本實(shí)用新型的用于操作逆變器的方法，該逆變器將可以經(jīng)由多個(gè)直流結(jié)點(diǎn)接收的電力轉(zhuǎn)換成交變電流并經(jīng)由交流結(jié)點(diǎn)輸出此所轉(zhuǎn)換的交變電流，其中，這些交流結(jié)點(diǎn)通過(guò)多條交流線經(jīng)由一個(gè)干線連接點(diǎn)連接到一條交流電壓干線，并包括對(duì)這些交流電壓的檢測(cè)，這些交流電壓存在于這些交流結(jié)點(diǎn)處并用于經(jīng)由這些交流結(jié)點(diǎn)來(lái)控制這些交變電流的輸出。該逆變器被經(jīng)由多條測(cè)量線連接到這些交流線上，其中這些測(cè)量線連接到該干線連接點(diǎn)處的逆變器之外的這些交流線上。對(duì)存在于這些測(cè)量線的另外的交流電壓進(jìn)行檢測(cè)并將其用來(lái)經(jīng)由這些交流結(jié)點(diǎn)控制這些交變電流的輸出。由于存在于這些測(cè)量線處的交流電壓大致上對(duì)應(yīng)于該干線連接點(diǎn)處的交流電壓，此方法使得能夠基于實(shí)際相關(guān)的變量來(lái)控制該逆變器饋送到交流電壓干線中的交變電流，這些變量由該交流電壓干線中的標(biāo)準(zhǔn)定義，而不需要在該干線連接點(diǎn)處的一個(gè)測(cè)量裝置與該逆變器之間設(shè)置復(fù)雜的通信結(jié)構(gòu)。在這種情況下，該交流電壓干線中的特別是該交流電壓的這些相關(guān)變量在多種特征中作為輸入變量使用，例如，這些變量定義了該交流電壓干線的即時(shí)參數(shù)與由該逆變器饋送的交變電流的期望參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系。由于使用了這些測(cè)量線處存在的交流電壓，可以確保在這些特征中使用的是正確的輸入變量，并且該逆變器會(huì)就符合標(biāo)準(zhǔn)的交變電流的饋送做出響應(yīng)。
[0016]此外，可以充分利用用于該交流電壓干線中的交流電壓的標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的范圍(在這個(gè)范圍內(nèi)可以發(fā)生逆變器饋電)，因?yàn)檫@些范圍沒(méi)有被在該逆變器與該干線連接點(diǎn)之間任何沿著這些交流線的附加但與規(guī)范無(wú)關(guān)的電壓降不必要地限制，只有在該逆變器的交流輸出端處的交流電壓不能使用時(shí)才會(huì)出現(xiàn)這種情況。[0017]這些測(cè)量線上存在的另外的交流電壓在這種情況下可以被附加于該逆變器的這些交流結(jié)點(diǎn)處存在的交流電壓或作為其替代物用于控制經(jīng)由這些交流結(jié)點(diǎn)被該逆變器輸出的這些交變電流。因此，這些測(cè)量線處存在的另外的交流電壓可以用來(lái)例如根據(jù)該逆變器與該干線連接點(diǎn)之間的距離或者附加地用于驗(yàn)證該逆變器的交流結(jié)點(diǎn)處存在的這些交流電壓(特別是當(dāng)該距離較小時(shí))或者替代地用于該逆變器的交流結(jié)點(diǎn)處存在的這些交流電壓(特別是當(dāng)該距離大到預(yù)期該逆變器和該干線連接點(diǎn)之間沿著這些交流線有顯著電壓降時(shí))。
[0018]此外，可以將這些交流結(jié)點(diǎn)處存在的這些交流電壓與這些測(cè)量線處存在的這些另外的交流電壓針對(duì)其rms值進(jìn)行比較，并且那些具有較小rms值的交流電壓可以用于經(jīng)由這些交流結(jié)點(diǎn)控制交變電流輸出。這樣，可以用特別簡(jiǎn)單的方式確保該逆變器不會(huì)由于交流電壓超出標(biāo)準(zhǔn)允許范圍而錯(cuò)誤地關(guān)上或以其他任何不符合標(biāo)準(zhǔn)的方式響應(yīng)，比如由于向特征里輸入一個(gè)錯(cuò)誤值而產(chǎn)生不希望的無(wú)功功率)。
[0019]在該方法的一個(gè)實(shí)施例中，用于在這些交流結(jié)點(diǎn)處存在的這些交流電壓的一個(gè)校正因數(shù)和/或這些交流線的一個(gè)阻抗是由以下各項(xiàng)來(lái)確定的:在這些交流結(jié)點(diǎn)處存在的這些交流電壓、在這些測(cè)量線處存在的這些另外的交流電壓、以及由該逆變器輸出的這些交變電流。因此，可以確定(尤其是)該逆變器與該干線連接點(diǎn)之間的這些交流線的電性質(zhì)，并且然后這些電性質(zhì)會(huì)在該逆變器本身中得到補(bǔ)償，這是憑借該校正因數(shù)(可以對(duì)不同的輸出交變電流有不同的值，并因此具有不同的饋送電力)被應(yīng)用于這些交流結(jié)點(diǎn)處存在的這些交流電壓上，以及以這種方式校正的交流電壓用于經(jīng)由這些交流結(jié)點(diǎn)控制交變電流輸出?？商娲鼗蚋郊拥兀@些交流線的電性質(zhì)(尤其是其阻抗)可以被傳遞以便進(jìn)一步用于其他逆變器或高級(jí)控制裝置，例如干線控制中心或有大量逆變器的能源生成裝置的控制器。
[0020]對(duì)于與另外的逆變器的通信，其中這些逆變器連接到這些測(cè)量線或經(jīng)由另外的測(cè)量線連接到這些交流線或連接到該干線連接點(diǎn)，同樣可以使用這些測(cè)量線。在這種情況下，可以想到多種多樣的通信方法，從串聯(lián)方法到差分電壓信號(hào)方法到完整的總線系統(tǒng)。
[0021]具體地，可以通過(guò)這些測(cè)量線傳輸用于這些交流結(jié)點(diǎn)處存在的交流電壓、這些測(cè)量線處存在的另外的交流電壓的測(cè)量值和/或從不同交流電壓計(jì)算出來(lái)的多個(gè)值，例如其rms值的最小值或這些交流線的上述阻抗。
[0022]一個(gè)能源生成裝置(其包括多個(gè)逆變器，這些逆變器將可以經(jīng)由多個(gè)直流結(jié)點(diǎn)接收的電力轉(zhuǎn)換成交變電流，并通過(guò)多個(gè)交流結(jié)點(diǎn)輸出所述交變電流)包括多條交流線，這些交流線將這些單個(gè)逆變器的交變電流饋送給一個(gè)公共干線連接點(diǎn)，經(jīng)由該公共干線連接點(diǎn)將收集到的交變電流饋入一條交流電壓干線中。該能源生成裝置具有多條測(cè)量線，這些測(cè)量線連接到這些逆變器中的多個(gè)測(cè)量裝置的多個(gè)結(jié)點(diǎn)上，并經(jīng)由這些逆變器檢測(cè)該干線連接點(diǎn)處的交流電壓。因此，該能源生成裝置的這些單個(gè)逆變器可以使用以下交流電壓:這些交流電壓對(duì)應(yīng)于該交流電壓干線中的實(shí)際相關(guān)變量，并且沒(méi)有被任何在該逆變器與該干線連接點(diǎn)之間的沿著這些交流線的電壓降篡改，用于控制所述逆變器各自饋送的電力。這種能源生成裝置的設(shè)立尤其簡(jiǎn)單，因?yàn)檫@些測(cè)量線可以被放置成與在任何情況下提供的這些交流線并行，結(jié)果只會(huì)引起比較低的額外費(fèi)用。此外，還可以用另外的逆變器對(duì)該能源生成裝置進(jìn)行擴(kuò)展而沒(méi)有任何問(wèn)題，該擴(kuò)展可以與測(cè)量線的組合方式相同、與通過(guò)用于該多個(gè)逆變器的子集輸出的交變電流的裝置內(nèi)部收集點(diǎn)的交流線的任何組合相似。
[0023]根據(jù)本實(shí)用新型的一種用于操作能源生成裝置的方法，該能源生成裝置包括多個(gè)逆變器，這些逆變器用于將可以經(jīng)由多個(gè)直流結(jié)點(diǎn)接收的電力轉(zhuǎn)換成交變電流，并經(jīng)由多個(gè)交流結(jié)點(diǎn)將此交變電流輸出到多條交流線中，并將通過(guò)這些逆變器的這些交流線收集的交變電流，通過(guò)一個(gè)公共干線連接點(diǎn)饋入一條交流電壓干線中，其中經(jīng)由這些交流結(jié)點(diǎn)輸出的交變電流是根據(jù)該干線連接點(diǎn)的交流電壓控制的。在該方法中，該多個(gè)逆變器經(jīng)由多條測(cè)量線連接到該干線連接點(diǎn)，并檢測(cè)這些測(cè)量線處存在的交流電壓，并使用這些交流電壓控制由其交流輸出端輸出的交變電流。
[0024]此方法以簡(jiǎn)單而魯棒的方式確保了根據(jù)對(duì)應(yīng)于該交流干線中的多個(gè)實(shí)際相關(guān)的變量的多個(gè)交流電壓，對(duì)這些逆變器輸出的交變電流進(jìn)行控制，而不需要在該干線連接點(diǎn)處的一個(gè)單獨(dú)的測(cè)量裝置中，確定這些交流電壓，并且不需要通過(guò)一個(gè)復(fù)雜的通信結(jié)構(gòu)將這些交流電壓傳遞到該多個(gè)逆變器上，這個(gè)復(fù)雜的通信結(jié)構(gòu)容易發(fā)生故障，并且可能與一個(gè)時(shí)間延遲關(guān)聯(lián)。因此，符合標(biāo)準(zhǔn)的能源生成裝置的操作也可以沒(méi)有中央控制器，該中央控制器需要以復(fù)雜的方式確定連接裝置(尤其是該能源生成裝置內(nèi)的這些交流線)的電性質(zhì)，并將其用于對(duì)該多個(gè)逆變器的定期地時(shí)間上嚴(yán)格的控制。此外，該方法是容易擴(kuò)展的，因?yàn)樾绿砑拥哪孀兤魇鞘褂迷谄鋵?duì)應(yīng)的測(cè)量線上單獨(dú)地檢測(cè)到的交流電壓自動(dòng)控制的，并且不需要結(jié)合到通信結(jié)構(gòu)中。
[0025]在一個(gè)實(shí)施例中，該多個(gè)逆變器檢測(cè)的這些交流電壓在各種情況下存在于這些測(cè)量線處，并代表該干線連接點(diǎn)處的這些交流電壓，在其對(duì)應(yīng)的交流結(jié)點(diǎn)處存在的交流電壓，其與該干線連接點(diǎn)處的交流電壓的區(qū)別在于沿著對(duì)應(yīng)的交流線的電壓降，并且對(duì)應(yīng)的逆變器輸出的交變電流可以應(yīng)用于此，并且可以確定該多個(gè)逆變器的對(duì)應(yīng)的逆變器饋入的對(duì)應(yīng)的交流線的阻抗。由此確定的對(duì)應(yīng)的阻抗可以由該多個(gè)逆變器傳遞到另外的逆變器和/或該能源生成裝置的一個(gè)高級(jí)控制或調(diào)節(jié)裝置。具體地，當(dāng)這些另外的逆變器和/或該高級(jí)控制或調(diào)節(jié)裝置也同樣連接到測(cè)量線上時(shí)，這些測(cè)量線本身可以?xún)?yōu)選地用作通信介質(zhì)。
[0026]在這些逆變器和/或該高級(jí)控制或調(diào)節(jié)裝置之間傳遞的這些交流線的阻抗可以用于，單獨(dú)地通過(guò)該多個(gè)逆變器，經(jīng)由其對(duì)應(yīng)的交流結(jié)點(diǎn)控制對(duì)應(yīng)的交變電流輸出。具體地，因此可以針對(duì)這些逆變器所轉(zhuǎn)換的直流電流的利用率實(shí)現(xiàn)該能源生成裝置的操作的優(yōu)化，同時(shí)將沿著這些交流線的功率損耗最小化。
[0027]具體地，該多個(gè)逆變器可以通過(guò)根據(jù)該干線連接點(diǎn)處的交流電壓的特征來(lái)控制經(jīng)由其各自的交流結(jié)點(diǎn)輸出的交變電流。在這種情況下，該多個(gè)逆變器的特征不需要彼此相同，并且也不需要與一個(gè)預(yù)定的特征相同，因?yàn)樵撃茉瓷裳b置的響應(yīng)總體上取決于該交流電壓干線中的交流電壓。相反，可以根據(jù)連接到一個(gè)對(duì)應(yīng)的逆變器上的這些交流線的阻抗、與連接到該能源生成裝置的所有另外的逆變器上的這些交流線的阻抗之間的關(guān)系來(lái)修改這些單個(gè)逆變器的特征。
[0028]這可以例如通過(guò)如下事實(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)，即連接到這些對(duì)應(yīng)的逆變器上的并且由于所述通信而被所有逆變器知道的這些交流線的阻抗被帶入根據(jù)尺寸進(jìn)行排列的一個(gè)序列中，并且對(duì)應(yīng)的逆變器在該序列中使用與其連接的這些交流線的阻抗的位置所引起的因數(shù)衡量所述逆變器所使用的特征。
[0029]在根據(jù)交流電壓U來(lái)定義無(wú)功功率Q的饋送的所謂的Q(U)特征的情況下，其中該無(wú)功功率用于支持該干線電壓，由于沿著這些交流線的相對(duì)高的阻抗會(huì)帶來(lái)高的功率損失，所以允許那些阻抗最高的逆變器為連接到所述逆變器上的這些交流線饋送最小無(wú)功功率是有利的。相反地，流過(guò)總體阻抗相對(duì)較低的交流線的無(wú)功功率會(huì)產(chǎn)生較少的損失。因此，首次提到的逆變器(交流線的阻抗高)的特征可以用一個(gè)小于一的因數(shù)來(lái)衡量，其結(jié)果是所述逆變器饋送較少的無(wú)功功率，并且最后提到的逆變器(交流線的阻抗低)的特征用一個(gè)大于一的因數(shù)來(lái)衡量，其結(jié)果是它們饋送更多的無(wú)功功率?？傮w來(lái)說(shuō)，平均起來(lái)該干線連接點(diǎn)處要求的無(wú)功功率Q可以由該多個(gè)逆變器提供，其中由于其自身特征這些單個(gè)逆變器會(huì)饋送不同的無(wú)功功率，并且該能源生成裝置內(nèi)的功率損失總體上被最小化了。不言而喻，此方法可以用完全類(lèi)似的方式應(yīng)用到不同定義的特征上，例如依據(jù)交流電壓而不是無(wú)功功率Q來(lái)規(guī)定位移因數(shù)cos爐的特征。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0030]參照?qǐng)D中所示的優(yōu)選的示例性實(shí)施例，在下文中進(jìn)一步解釋和描述本實(shí)用新型。
[0031]圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一種逆變器的一個(gè)實(shí)施例，
[0032]圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一種用于交流電壓干線中的三相饋送的逆變器的一個(gè)實(shí)施例，
[0033]圖3示出了一種交流電壓干線的低電壓段的示例性圖示，以及
[0034]圖4示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一種具有與交流電壓干線的中電壓段的連接的能源生成裝置的一個(gè)實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0035]圖1示出了一個(gè)逆變器100，該逆變器具有連接到所述逆變器的直流結(jié)點(diǎn)101上的一個(gè)光伏發(fā)電機(jī)120。由該逆變器生成的交變電流經(jīng)由多個(gè)交流結(jié)點(diǎn)102輸出，并且經(jīng)由多條交流線103和一個(gè)干線連接點(diǎn)104饋入到一條公共交流電壓干線105中。此外，該逆變器100包括具有多個(gè)結(jié)點(diǎn)107的一個(gè)測(cè)量裝置106，該測(cè)量裝置被設(shè)計(jì)成檢測(cè)在這些逆變器結(jié)點(diǎn)102處的一個(gè)交流電壓并且輸出一個(gè)測(cè)量信號(hào)108，其中，設(shè)置了一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器114，用于以數(shù)字形式輸出一個(gè)測(cè)量信號(hào)108。將該測(cè)量裝置106連接到該控制器109，該控制器控制該逆變器100的功率電子裝置110以及因此根據(jù)由該測(cè)量裝置106輸出的該測(cè)量信號(hào)108由該逆變器100生成的交變電流。
[0036]除了這些結(jié)點(diǎn)107之外，該逆變器100的該測(cè)量裝置106包括多個(gè)另外的結(jié)點(diǎn)111，這些結(jié)點(diǎn)被設(shè)計(jì)成檢測(cè)一個(gè)另外的交流電壓，該交流電壓存在于該逆變器100的外部、優(yōu)選在該干線連接點(diǎn)104處。通過(guò)示例的方式，為此這些另外的結(jié)點(diǎn)111經(jīng)由該干線連接點(diǎn)104的區(qū)域中的測(cè)量線112連接到這些交流線103上。在這種情況下，該干線連接點(diǎn)104能夠以多種方式進(jìn)行定義，例如在一條低電壓配電干線的情況下，該低電壓配電干線在一個(gè)建筑物的電氣裝置的接線盒中；或者在到一條中電壓或高電壓傳輸干線的連接的情況下，作為一個(gè)主側(cè)或輔側(cè)連接到一個(gè)中電壓或高電壓變壓器(參見(jiàn)圖4)，或者當(dāng)一個(gè)短支線從中電壓或高電壓干線連接通往一個(gè)地理上隔離的能源生成裝置時(shí)，連接到該變壓器另一側(cè)上的這個(gè)短支線的起點(diǎn)。可替代地，這些測(cè)量線112還可以連接到這些交流線103并且連接到該交流電壓干線105上，該交流電壓干線在該干線連接點(diǎn)104處或在其后很近的位置。
[0037]圖2示出了該逆變器100的一個(gè)實(shí)施例，用于經(jīng)由這些結(jié)點(diǎn)102和這些交流線103將交變電流三相饋入到一條交流電壓干線中。在這種情況下的測(cè)量裝置106包括多個(gè)儀表變壓器41至43，這些儀表變壓器在這些交流結(jié)點(diǎn)102處分接這些交流電壓，并且以轉(zhuǎn)換形式將所述交流電壓傳遞到這些電壓測(cè)量工具I至3。此外，該測(cè)量裝置106包括多個(gè)附加的儀表變壓器44-46，這些變壓器將在結(jié)點(diǎn)113處存在的這些另外的交流電壓分接，并且以轉(zhuǎn)換形式將它們傳遞到這些電壓測(cè)量工具4至6，其中，這些結(jié)點(diǎn)113連接到一條測(cè)量線112，該測(cè)量線反過(guò)來(lái)在一個(gè)點(diǎn)處連接到該干線連接點(diǎn)104，該點(diǎn)在該逆變器100的外部且在此未示出。
[0038]處于在此所示出的形式中的這些電壓測(cè)量工具41至46檢測(cè)在這些交流線103或這些測(cè)量線112的一相與其對(duì)應(yīng)的中性導(dǎo)體之間的交流電壓?？商娲?，這些電壓測(cè)量工具41至46還可以就一個(gè)不同定義的參考電位(如接地電勢(shì))，檢測(cè)這些交流線103或該測(cè)量線112的單獨(dú)相之間的這些交流電壓，或這些單獨(dú)相的這些交流電壓。
[0039]在該測(cè)量裝置106中對(duì)由這些電壓測(cè)量工具I至6檢測(cè)到的這些交流電壓進(jìn)行組合，并且作為測(cè)量信號(hào)108被發(fā)送到該控制器109。在這種情況下，該測(cè)量信號(hào)108可以包括用于所有這些電壓測(cè)量工具41至46的測(cè)量值?？商娲鼗虼送猓摐y(cè)量信號(hào)可以包括這些電壓測(cè)量工具41至46的一個(gè)子集的選定的測(cè)量值，例如，僅這些被分接在該逆變器100外部的這些另外的交流電壓的測(cè)量值，或者這些交流電壓的對(duì)應(yīng)的更小的值，這些值是通過(guò)由這些電壓測(cè)量工具41至43確定的這些交流電壓和由這些電壓測(cè)量工具44至46確定的這些另外的交流電壓之間的比較來(lái)確定的。
[0040]在并不打算提供對(duì)于被分接在該逆變器100外部的這些另外的交流電壓的檢測(cè)的情況下，例如，當(dāng)該逆變器100已經(jīng)被放置在該干線連接點(diǎn)104的直接附近時(shí)，這些測(cè)量線112的單獨(dú)相通過(guò)連接電橋30可以用平行于交流線103的單獨(dú)相的方式被連接、并且可以因此同樣被作為功率路由線路使用。
[0041 ] 圖3示出了 一條交流電壓干線105的一個(gè)低電壓段，通過(guò)示例的方式，該圖中展示了兩個(gè)室301和302，所述室的電氣裝置經(jīng)由多個(gè)干線連接點(diǎn)104連接到這些交流電壓干線105上，并且在這些室中逆變器99或100將來(lái)自光伏發(fā)電機(jī)120的直流電流轉(zhuǎn)換為交變電流，并且通過(guò)多條交流線103經(jīng)由這些干線連接點(diǎn)104將所述交變電流饋入一條交流電壓干線105中。出于清晰的原因，在這種情況下，該交流電壓干線105以及這兩個(gè)逆變器99、100都用一個(gè)單相實(shí)施例進(jìn)行了展示。
[0042]另外，圖3以一個(gè)等效電路圖的形式展示了這些交流線的一些相關(guān)的復(fù)阻抗Z。在這種情況下，Zn表示該高級(jí)交流電壓干線105的阻抗；Zu、Zu和Zui表示在該交流電壓干線105內(nèi)的這些交流線的單獨(dú)的段的阻抗；ZAU和ZAta表示在這些干線連接點(diǎn)104和這些交流電壓干線105的這些交流線之間的這些連接線的阻抗；ZV1和Zvm表示在室301和302內(nèi)的電力的消耗裝置的阻抗；Zhi和ZHm表示在這些逆變器99、100以及這些干線連接點(diǎn)104之間的這些交流線103的阻抗。此外，在圖3中，Uuil和Umm表示在這些逆變器99、100和這些干線連接點(diǎn)104之間的電壓降。
[0043]在該室301中的常規(guī)逆變器99包括一個(gè)測(cè)量裝置(在此未示出)，該測(cè)量裝置通過(guò)一個(gè)電壓測(cè)量工具I檢測(cè)該逆變器99的這些交流結(jié)點(diǎn)處的這些交流電壓，并且將此交流電壓作為一個(gè)測(cè)量信號(hào)傳遞給該逆變器99的控制器109。該控制器109用這樣一種使得該逆變器99根據(jù)由該測(cè)量信號(hào)表示的交流電壓來(lái)設(shè)置其操作的方式處理這個(gè)測(cè)量信號(hào)，例如，如果極限值被該逆變器99的交流電壓超出或者未達(dá)到，或者被饋入具有多種性質(zhì)的無(wú)功功率，這些性質(zhì)按特性，具有關(guān)于該交流電壓的一種函數(shù)相關(guān)性。在這種情況下，由于該電壓降ZH1，由該測(cè)量信號(hào)表示的該交流電壓與該室301的該干線連接點(diǎn)104處的該交流電壓不對(duì)應(yīng)。
[0044]根據(jù)本實(shí)用新型的該室302中的該逆變器100包括一個(gè)測(cè)量裝置(在此未示出)，該測(cè)量裝置經(jīng)由多條測(cè)量線112，通過(guò)一個(gè)電壓測(cè)量工具I檢測(cè)該逆變器100的該交流結(jié)點(diǎn)處的該交流電壓，并且通過(guò)一個(gè)另外的電壓測(cè)量工具4檢測(cè)該室302的該干線連接點(diǎn)104處的一個(gè)另外的交流電壓，并且將這些電壓測(cè)量工具I和4的一個(gè)或多個(gè)測(cè)量信號(hào)傳輸?shù)皆撃孀兤?00的控制器109。在這種情況下，使用的測(cè)量裝置可以是圖1中的測(cè)量裝置106。具體地，在該干線連接點(diǎn)104處的另外的交流電壓在這種情況下表示以下變量，由于用于饋入該交流電壓干線105的標(biāo)準(zhǔn)條文一致地規(guī)定了能源生成裝置根據(jù)該干線連接點(diǎn)104處的這一交流電壓進(jìn)行響應(yīng)，因此該變量可以?xún)?yōu)選地用于該逆變器100的功率電子裝置的110的控制器109。
[0045]圖4示出了一個(gè)能源生成裝置400，在該裝置中多個(gè)逆變器100將由與其連接的光伏發(fā)電機(jī)生成的直流電流轉(zhuǎn)換為交變電流，并且經(jīng)由多條交流線103和一個(gè)干線連接點(diǎn)104將所述交變電流饋入一條交流電壓干線中，在這種情況下是一條中電壓干線115。本實(shí)施例是一個(gè)能源生成裝置400，該裝置饋入一條中電壓干線，其結(jié)果是設(shè)置了一個(gè)變壓器401。參見(jiàn)圖3已經(jīng)做出的解釋?zhuān)@些逆變器100包括:電壓測(cè)量工具1，該測(cè)量工具在這些逆變器100的這些交流結(jié)點(diǎn)102處檢測(cè)這些交流電壓；以及另外的電壓測(cè)量工具4，該測(cè)量工具經(jīng)由這些測(cè)量線112連接到該干線連接點(diǎn)104，并且在該干線連接點(diǎn)104處檢測(cè)這些另外的交流電壓。
[0046]作為圖2中所示的該測(cè)量裝置106的一個(gè)偏離，該測(cè)量裝置106(雖未在圖4中示出但設(shè)置在這些逆變器100中)包括該另外的電壓測(cè)量工具4，用于檢測(cè)即便是在該干線連接點(diǎn)104處的這些另外的交流電壓，在這種情況下，該裝置表示在該變壓器401的主側(cè)上，并且設(shè)置了用于變換存在于該干線連接點(diǎn)104處的交流電壓的一個(gè)儀表變壓器47?？商娲?，此儀表變壓器47還可設(shè)置在該變壓器401的輔側(cè)上，即在低電壓電平上。進(jìn)一步地、可替代地或此外，這些儀表變壓器44至46可以用與圖2類(lèi)似的方式設(shè)置在這些逆變器100中。
[0047]本實(shí)用新型的有利的開(kāi)發(fā)源自專(zhuān)利權(quán)利要求書(shū)、說(shuō)明書(shū)和附圖。說(shuō)明書(shū)的關(guān)于特征和若干特征的組合的介紹部分中提到的優(yōu)點(diǎn)僅是經(jīng)由舉例說(shuō)明，且這些優(yōu)點(diǎn)可以替代性地或積累性地使用，而這些優(yōu)點(diǎn)不一定需要根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例來(lái)實(shí)現(xiàn)。附圖中包括進(jìn)一步的特征。本實(shí)用新型的不同實(shí)施例的特征的組合或不同專(zhuān)利權(quán)利要求的特征的組合，同樣可以作為本權(quán)利要求書(shū)中被選擇的反向引用的偏離并在此提出。這也涉及單獨(dú)附圖中所展示的或涉及單獨(dú)附圖的說(shuō)明中所提到的那些特征。這些特征也可以與來(lái)自不同權(quán)利要求的一些特征相組合。同樣，專(zhuān)利權(quán)利要求中所提到的特征對(duì)于本實(shí)用新型的其他實(shí)施例來(lái)說(shuō)可以忽略。
[0048]參考符號(hào)列表[0049]I 電壓測(cè)量工具
[0050]2 電壓測(cè)量工具
[0051]3 電壓測(cè)量工具
[0052]4 電壓測(cè)量工具
[0053]5 電壓測(cè)量工具
[0054]6 電壓測(cè)量工具
[0055]30連接電橋
[0056]41儀表變壓器
[0057]42儀表變壓器
[0058]43儀表變壓器
[0059]44儀表變壓器
[0060]45儀表變壓器
[0061]46儀表變壓器
[0062]47儀表變壓器
[0063]99逆變器
[0064]100逆變器
[0065]101直流結(jié)點(diǎn)
[0066]102交流結(jié)點(diǎn)
[0067]103直流線路
[0068]104干線連接點(diǎn)
[0069]105交流電壓干線
[0070]106測(cè)量裝置
[0071]107 結(jié)點(diǎn)
[0072]108測(cè)量信號(hào)
[0073]109控制器
[0074]110功率電子裝置
[0075]111 結(jié)點(diǎn)
[0076]112測(cè)量線
[0077]113 結(jié)點(diǎn)
[0078]114模數(shù)轉(zhuǎn)換器
[0079]115中電壓干線
[0080]120光伏發(fā)電機(jī)
[0081]301配電室
[0082]302配電室
[0083]400能源生成裝置
[0084]401 變壓器。
【權(quán)利要求】
1.一種逆變器(100)，該逆變器用于將能夠經(jīng)由多個(gè)直流結(jié)點(diǎn)(101)接收的電力轉(zhuǎn)換為交變電流并且經(jīng)由多個(gè)交流結(jié)點(diǎn)(102)輸出所轉(zhuǎn)換的交變電流， 其中，所述多個(gè)交流結(jié)點(diǎn)(102)能夠通過(guò)多條交流線(103)經(jīng)由一個(gè)干線連接點(diǎn)(104)連接到一條交流電壓干線(105)上， 其中，該逆變器(100)包括一個(gè)測(cè)量裝置(106)，該測(cè)量裝置具有多個(gè)結(jié)點(diǎn)(107)，用于檢測(cè)在所述多個(gè)交流結(jié)點(diǎn)(102)處存在的一個(gè)交流電壓，并且用于輸出一個(gè)測(cè)量信號(hào)(108)， 其中，該逆變器(100)進(jìn)一步包括一個(gè)控制裝置(109)，該控制裝置用于根據(jù)由該測(cè)量裝置(106)輸出的該測(cè)量信號(hào)(108)來(lái)控制經(jīng)由所述多個(gè)交流結(jié)點(diǎn)(102)輸出的交變電流， 其特征 在于該測(cè)量裝置(106)包括用于在該干線連接點(diǎn)(104)處檢測(cè)另外的交流電壓的多個(gè)另外的結(jié)點(diǎn)(111)，并且 在于該測(cè)量裝置(106)被設(shè)計(jì)成從在所述多個(gè)結(jié)點(diǎn)(107)和在所述多個(gè)另外的結(jié)點(diǎn)(111)處檢測(cè)到的交流電壓來(lái)生成該測(cè)量信號(hào)(108)。
2.如權(quán)利要求1所述的逆變器(100)，其特征在于，該測(cè)量裝置(106)包括一個(gè)換向開(kāi)關(guān)，使得該測(cè)量信號(hào)(108)能夠從在所述多個(gè)結(jié)點(diǎn)(107)處檢測(cè)到的交流電壓生成，或者從在所述多個(gè)另外的結(jié)點(diǎn)(111)處檢測(cè)到的交流電壓上生成。
3.如權(quán)利要求2所述的逆變器(100)，其特征在于，該換向開(kāi)關(guān)是一個(gè)多路復(fù)用器。
4.如權(quán)利要求1所述的逆變器(100)，其特征在于，該測(cè)量裝置(106)包括一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(I 14)，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器將在所述多個(gè)結(jié)點(diǎn)(107)處檢測(cè)到的交流電壓和/或在所述多個(gè)另外的結(jié)點(diǎn)(111)處檢測(cè)到的交流電壓進(jìn)行數(shù)字化。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的逆變器(100)，其特征在于，該逆變器(100)包括用于多條測(cè)量線(112)的多個(gè)第一結(jié)點(diǎn)(113)，其中，所述多條測(cè)量線(112)能夠連接在所述多個(gè)第一結(jié)點(diǎn)(113)與該干線連接點(diǎn)(104)之間。
6.如權(quán)利要求5所述的逆變器(100)，其特征在于，該測(cè)量裝置(106)包括至少一個(gè)儀表變壓器(41-46)，該變壓器被安排在該測(cè)量裝置(106)的所述多個(gè)結(jié)點(diǎn)和所述另外的結(jié)點(diǎn)(107，111)與用于該測(cè)量信號(hào)(108)的一個(gè)輸出端之間和/或在該測(cè)量裝置(106)的所述多個(gè)結(jié)點(diǎn)和所述另外的結(jié)點(diǎn)(107，111)與在該逆變器(100)處的所述多個(gè)第一結(jié)點(diǎn)(113)之間。
7.一種能源生成裝置(400)，包括多個(gè)逆變器(100)，所述多個(gè)逆變器(100)中的逆變器是如權(quán)利要求1所述的逆變器(100)，所述多個(gè)逆變器將能夠經(jīng)由多個(gè)直流結(jié)點(diǎn)(101)接收的電力轉(zhuǎn)換為交變電流、并且經(jīng)由多個(gè)交流結(jié)點(diǎn)(102)輸出所述交變電流、并且通過(guò)多條交流線(103)經(jīng)由一個(gè)干線連接點(diǎn)(104)將所述交變電流饋入一條交流電壓干線中， 其特征 在于該能源生成裝置(400)具有多條測(cè)量線(112)，所述多條測(cè)量線連接到在所述多個(gè)逆變器(100)中的多個(gè)測(cè)量裝置(106)的多個(gè)結(jié)點(diǎn)(111)，并且經(jīng)由所述多條測(cè)量線，所述多個(gè)逆變器(100)檢測(cè)在該干線連接點(diǎn)(104)處的多個(gè)交流電壓。
【文檔編號(hào)】G01R19/25GK203800613SQ201320466924
【公開(kāi)日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2013年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月3日
【發(fā)明者】G·貝滕沃特 申請(qǐng)人:艾思瑪太陽(yáng)能技術(shù)股份公司
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