DC/AC转换器、发电站和用于DC/AC转换器的操作方法技术

本发明专利技术涉及DC/AC转换器、发电站和用于DC/AC转换器的操作方法。一种DC/AC转换器，用于将多个感应地连接的发电机（120）的DC电力转换为与电网相符的AC电力用于送入所连接的具有多个相的电网，每个相（L、L1、L2、L3）被分配给相关联的发电机（120），包括：具有中间电路电容器（100、110）以及正和负中间电路连接（170、175）的中间电路，以及用于所述电网（740）的每个相（L、L1、L2、L3）的桥（160）。每个桥（160）包括：第一开关（211、231）；第二开关（212、232）；第三开关（213、233）；以及第四开关（214、234）。

DC/AC converter, power station and operation method for DC/AC converter

The invention relates to an DC/AC converter, a power station, and an operation method for an DC/AC converter. A DC/AC converter, a plurality of induction generator connected to (120) DC power conversion and power grid AC power line for feeding connected with multiple phase grid, each phase (L, L1, L2, L3) is assigned to the associated generator (120), including: with the intermediate circuit capacitor (100, 110) and positive and negative intermediate circuit connection (170, 175) of the intermediate circuit, as well as for the power grid (740) of each phase (L, L1, L2, L3) of the bridge (160). Each bridge (160) comprises a first switch (211, 231); a second switch (212, 232); a third switch (213, 233); and a fourth switch (214, 234).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】DC/AC转换器、发电站和用于DC/AC转换器的操作方法
本专利技术涉及DC/AC转换器、发电站和用于将DC(直流)电压转换为AC(交流)电压以用于送入单相或多相电网的方法。
技术介绍
从可再生资源获得电力能源正日益变得重要。可再生能源的一个来源是太阳光，可通过光伏发电机(PVgenerator)转换为DC电压。为了这个目的，将多个太阳能组件串联连接以形成所谓的串，如果合适，所述串还可以进一步与其他串并联连接。这里，串的长度决定可实现的DC电压。尤其是，在具有现今超过兆瓦功率的发电站的情况下，与大的串长度对应地，期望以高的发电机电压运行，以保持流动的电流低。这通过相对小的线路截面降低了电站内连接上的费用。同时，期望选择发电机电压从而超过线路电压的峰值。由于在发电站内，常常存在在送入所连接的电网之前调整发电机电压的值的要求，尤其是将发电机电压步增到中间电路的电压值，因此电站通常具有以下配置，其中升压转换器、中间电路和转换器桥串联连接。在这样的配置中各个组件的损耗加在一起。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供一种DC/AC转换器，其可以利用相对低数量的开关来有效地执行将发电机提供的电力向与电网相符AC电压的转换。另一个目的是提供一种用于转换的方法以及电站，其显示相同优点。通过提供转换器实现上述目的，所述转换器也可以是发电系统的一部分。还描述了用于转换的方法。在相应的独立权利要求中描述了本专利技术的有利的实施例。根据本专利技术的第一方面，一种DC/AC转换器，用于将多个感应地连接的发电机的DC电力转换为与电网相符的AC电力以用于送入所连接的具有多个相的电网，每个相被分配给发电机；所述DC/AC转换器包括具有中间电路电容器以及正中间电路连接和负中间电路连接的中间电路，以及对于所述电网的每个相的桥。每个桥包括：第一开关，在所述正中间电路连接和相端子之间形成可切换的连接路径；第二开关，形成可切换的连接路径，并且连接到分配给所述相的所述发电机的正发电机端子和所述相端子；第三开关，形成可切换的连接路径，并且连接到分配给所述相的所述发电机的负发电机端子和所述相端子；以及第四开关，在所述负中间电路连接和所述相端子之间形成可切换的连接路径。另外，所述桥包括：第一二极管，将所述正中间电路连接连接到分配给所述相的所述发电机的所述正发电机端子；以及第四二极管，将所述负中间电路连接连接到分配给所述相的所述发电机的所述负发电机端子。所述开关配置允许发电机电感器在发电机电流的帮助下被充电，因此以这样的方式实现升压转换器的功能：存储在电感器中的电力可以被用来对中间电路充电或被送入电网中，从而中间电路可以以超过发电机电压的中间电路电压操作。这样仅用四个开关就实现了具有升压转换器功能的逆变器。在所述转换器的有利的实施例中，所述相的数量为一或为三。在所述转换器的另一有利的实施例中，每个桥经由所述正中间电路连接和所述负中间电路连接分别连接到作为公共中间电路的所述中间电路。由于所述公共中间电路，可以补偿单个发电机的电力短缺，这样使得能够实现经由所有相的均匀一致的电力输出。在这种情况下，可以使多相系统中各相之间的电力平衡，尽管每个相与相应的发电机相关联。在所述转换器的另一有利的实施例中，所述感应地连接的发电机中的至少一个包括磁性地互耦的第一和第二电感，所述第一电感连接到所述正发电机端子，所述第二电感连接到所述负发电机端子。这样，能量可以有效地存储在所述电感中。在所述转换器的另一有利的实施例中，所述发电机中的至少一个经由反向电流二极管连接到所述发电机端子中的一个。这样，抑制了发电机之间的过度补偿电流。在所述转换器的另一有利的实施例中，在所述正中间电路连接和所述相端子之间的所述可切换的连接路径包括所述第二开关，并且对所述桥的每个开关分别分配续流二极管(freewheelingdiode)。根据本专利技术的第二方面，一种DC/AC转换器，用于将多个感应地连接的发电机的DC电力转换为与电网相符的AC电力以用于送入所连接的具有多个相的电网，每个相与所述多个发电机中的发电机相关联；所述DC/AC转换器包括具有中间电路电容器以及正中间电路连接和负中间电路连接的中间电路。对于电网的每个相，设置用于在多个开关配置之间切换的桥。在所述桥的第一开关配置中，所述发电机端子相互连接，并且所述中间电路将电力发送到电网。在所述桥的第二开关配置中，发电机的电力被发送到电网，并通过所述中间电路来平衡由发电机提供的电力和在电网中流动的电力之间的差。同样，实现了升压转换器的功能并且可以补偿发电机的电力缺损，这样使得能够实现经由所有相的均匀的电力输出。根据本专利技术的第三方面，一种发电站，包括之前描述的DC/AC转换器，多个发电机被感应地连接到所述DC/AC转换器。优选地，所述发电机中的至少一个连接到地，尤其是具有高电阻。进一步优选地，所述发电机经由地电流监视器连接到地。在另外的优选的实施例中，每个发电机连接到地，并且所有的发电机分别在极处直接互连。如所述第一和第二方面，产生相同的优点。根据本专利技术的第四方面，一种方法，用于利用正中间电路连接和负中间电路连接通过桥将由感应地连接的发电机在正发电机端子和负发电机端子处提供的DC电力转换为AC电力，以用于在相端子处送入电网；所述方法包括在所述桥的至少两个开关配置之间的所述桥的钟控切换。在至少第一开关配置中，所述发电机端子互连，并且所述中间电路将电力发送到电网中。在至少第二开关配置中，所述发电机的电力被发送到电网，由发电机提供的电力和在电网中流动的电力之间的差通过所述中间电路来平衡。如所述第一和第二方面，产生了相同的优点。在一个有利的实施例中，所述方法包括在所述桥的四个开关配置之间的所述桥的钟控切换。在所述第一配置中，所述正发电机端子和所述负发电机端子互连，并连接到所述正中间电路连接以及连接到所述相端子。在所述第二配置中，所述正发电机端子连接到所述相端子以及连接到所述正中间电路连接，但是与所述负发电机端子隔离。在第三配置中，所述负发电机端子连接到所述相端子以及连接到所述负中间电路连接，但是与所述正发电机端子隔离。在第四配置中，所述正发电机端子和所述负发电机端子互连，并连接到所述负中间电路连接以及连接到所述相端子。在所述方法的另外的有利的实施例中，所述电网包括三个相，每个相与桥和发电机相关联，分别使用正弦波增量调制或使用空间矢量调制通过共同控制执行所述桥的钟控切换。这两种调制方案都适于精确地控制开关来提供与电网相符的AC电压。在所述方法的另一有利的实施例中，间隔地执行在所述第一和第二配置之间的钟控切换，所述间隔被选择为使得用处于导通状态的相关联的续流二极管激活的所述桥内的开关的数量最大化。这样，开关损耗被最小化，并实现了所述转换器的最大效率。附图说明下面结合附图说明本专利技术，所述附图应被解释为解释性的而不是限制性的。在附图中：图1示出了单相发电系统的示意图；图2示出了两个本专利技术的桥配置的示意图；图3示出了三相发电系统的示意图；图4示出了在不同的开关配置中在相的正半波期间桥内的电流路径的图示说明；图5示出了具有指定顺序的桥的开关配置的桥内的电流的时间廓形的图；图6示出了包括处于本专利技术第一配置中的桥的三相发电站的示意图；以及图7示出了包括处于本专利技术第二配置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种DC/AC转换器，用于将多个感应地连接的发电机(120)的DC电力转换为与电网相符的AC电力，以用于送入所连接的具有一个或多个相的电网(740)，每个相(L、L1、L2、L3)被分配给相关联的发电机(120)，包括：中间电路，具有中间电路电容器(100、110)以及正中间电路连接和负中间电路连接，以及用于所述电网(740)的每个相(L、L1、L2、L3)的桥(160)，所述桥(160)包括：第一开关(211、231)，在所述正中间电路连接(170)和相应相端子(180)之间形成可切换的连接路径；第二开关(212、232)，形成可切换的连接路径，并连接到与所述相相关联的发电机(120)的正发电机端子(150)和所述相端子(180)；第三开关(213、233)，形成可切换的连接路径，并连接到与所述相相关联的发电机(120)的负发电机端子(155)和所述相端子(180)；第四开关(214、234)，在所述负中间电路连接(175)和所述相端子(180)之间形成可切换的连接路径；第一二极管(221)，将所述正中间电路连接(170)连接到与所述相相关联的发电机(120)的正发电机端子(150)；以及第四二极管(224)，将所述负中间电路连接(175)连接到与所述相相关联的发电机(120)的负发电机端子(155)。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.08 DE 102011107495.71.一种DC/AC转换器，用于将多个感应地连接的发电机(120)的DC电力转换为与电网相符的AC电力，以用于送入所连接的具有一个或多个相的电网(740)，每个相(L、L1、L2、L3)被分配给相关联的发电机(120)，包括：中间电路，具有中间电路电容器(100、110)以及正中间电路连接和负中间电路连接，以及用于所述电网(740)的每个相(L、L1、L2、L3)的桥(160)，所述桥(160)包括：第一开关(211、231)，在所述正中间电路连接(170)和相应相端子(180)之间形成可切换的连接路径；第二开关(212、232)，形成可切换的连接路径，并连接到与所述相相关联的发电机(120)的正发电机端子(150)和所述相端子(180)；第三开关(213、233)，形成可切换的连接路径，并连接到与所述相相关联的发电机(120)的负发电机端子(155)和所述相端子(180)；第四开关(214、234)，在所述负中间电路连接(175)和所述相端子(180)之间形成可切换的连接路径；第一二极管(221)，将所述正中间电路连接(170)连接到与所述相相关联的发电机(120)的正发电机端子(150)；以及第四二极管(224)，将所述负中间电路连接(175)连接到与所述相相关联的发电机(120)的负发电机端子(155)。2.如权利要求1所述的转换器，其中所述相的数量为三。3.如权利要求2所述的转换器，其中每个桥(160)分别经由所述正中间电路连接(170)和所述负中间电路连接(175)连接到作为公共中间电路的所述中间电路。4.如权利要求1至3中任意一项所述的转换器，其中所述感应地连接的发电机(120)中的至少一个包括磁性地互相耦合的第一和第二电感(130、131)，所述第一电感(130)连接到所述正发电机端子(150)，所述第二电感(131)连接到所述负发电机端子(155)。5.如权利要求1至3中任意一项所述的转换器，其中所述发电机(120)中的至少一个经由反向电流二极管(140)连接到所述发电机端子(150、155)中的一个。6.如权利要求1至3中任意一项所述的转换器，其中在所述正中间电路连接(170)和所述相端子(180)之间的所述可切换的连接路径包括所述第二开关(212)。7.如权利要求1至3中任意一项所述的转换器，其中续流二极管(221、222、223、224)分别被分配给所述桥(160)的每个开关。8.一种DC/AC转换器，用于将多个感应地连接的发电机(120)的DC电力转换为与电网相符的AC电力，以用于送入所连接的具有多个相(L、L1、L2、L3)的电网(740)，每个相被与所述多个发电机(120)中的发电机关联，包括：中间电路，具有中间电路电容器(100、110)以及正中间电路连接(170)和负中间电路连接(175)，对于所述电网的每个相，有用于在多个开关配置之间切换的桥(160)，其中在所述桥(160)的第一开关配置中，发电机端子(...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·法尔克，
申请(专利权)人：SMA太阳能技术股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE