控制装置、备用系统和用于控制逆变器的方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种安全、可靠和简化的用于操作逆变器的控制机构。特别地，机械开关用于将本地电网与公共电网连接以及用于将本地电网与公共电网断开。机械开关包括中间位置。每当开关处于该中间位置时，逆变器就立即以快速关闭操作关闭。关闭操作关闭。关闭操作关闭。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】控制装置、备用系统和用于控制逆变器的方法


[0001]本专利技术涉及一种用于逆变器的控制装置和一种用于控制逆变器的方法。本专利技术还涉及一种电力备用系统。

技术介绍

[0002]尽管总体上适用于任何种类的电力备用系统，但是本专利技术及其潜在问题将在下文中结合与公共电网连接的本地电力网络(例如，家庭电力网络)进行描述。
[0003]分散式可再生能源正变得越来越重要。例如，单独的光伏单元安装在越来越多的房屋上。此外，这样的设施可以包括用于临时储存电能的本地储存单元，例如电池。
[0004]该设施还可以连接至公共能量电网。以这种方式，本地能源的过剩能量可以被提供给公共电网。附加地或替代地，在本地系统不能够提供总的本地能量需求的情况下，还可以从公共电网获得附加电能。
[0005]然而，对于这样的设施，必须考虑和满足许多国家法规。例如，在公共电网发生故障或维护的情况下，必须确保公共电网与本地能源安全地断开，以避免在公共电网维护期间向公共电网的能量注入。为此目的，在公共电网发生故障或关闭的情况下，家庭中的本地发电机也必须关闭或安全地与公共电网断开。为此目的，使用通常复杂且昂贵的装置来考虑和满足相应的国家要求。
[0006]针对该背景，本专利技术旨在提供安全、可靠和简化的用于控制可以与公共电网连接的本地电源(例如，逆变器)的操作的装置。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供具有独立权利要求的特征的用于逆变器的控制装置、电力备用系统和用于控制逆变器的方法。另外有利的实施方式是从属权利要求的主题。
[0008]根据第一方面，提供了一种用于逆变器的控制装置。该控制装置包括开关和控制器。开关可以包括至少三个切换位置。该至少三个切换位置包括第一位置、第二位置和中间位置。开关被配置为使得开关在第一位置和第二位置之间的每次转换之前被设置到中间位置。控制器被配置为一旦开关被设置到中间位置就关闭逆变器(即，在开关被设置到中间位置时立即关闭逆变器)。控制器还被配置为当开关被设置到第一位置时以并网模式操作逆变器，并且当开关被设置到第二位置时以离网模式操作逆变器。
[0009]根据另一方面，提供了一种电力备用系统。该电力备用系统包括被配置为提供交流电源的逆变器。电力备用系统还包括根据第一方面的控制装置。特别地，控制装置的开关可以被配置为如果开关处于第一位置，则连接公共电网和本地电网。此外，开关可以被配置为如果开关处于第二位置或中间位置，则将公共电网与本地电网断开。
[0010]根据又一方面，提供了一种用于控制逆变器的方法。该方法包括检测开关的中间位置，其中开关提供至少三个切换位置，并且该三个切换位置至少包括第一位置、第二位置和中间位置，并且开关被配置为使得开关在第一位置和第二位置之间的每次转换之前被设
置到中间位置。该方法还包括在检测到开关被设置到中间位置时关闭逆变器的步骤。此外，该方法可以包括当开关被设置到第一切换位置时以并网模式操作逆变器的步骤，以及当开关被设置到第二位置时以离网模式操作逆变器的步骤。
[0011]本专利技术基于以下发现：在操作可连接至公共电网的本地发电机时考虑本地法规和安全要求是必要的和强制性的。然而，考虑所有这些法规和安全约束的常规方案通常非常复杂且是昂贵的。
[0012]因此，本专利技术考虑了该发现，并且旨在提供安全、可靠和简单的用于控制本地发电和本地发电机与公共电网的连接的装置。
[0013]本专利技术提出使用机械开关，特别是手动操作的机械开关，其用于连接或断开本地能量发生器和公共电网。在此连接中，本专利技术的特定想法是使用提供附加的中间位置的机械开关。除了本地发电机与公共电网连接的开关位置和本地发电机与公共电网断开的开关位置之外，中间位置是另外的开关位置。在该中间位置(在本地发电机与公共电网连接的第一位置和本地发电机与公共电网断开的第二位置之间的每次转换期间总是设置该中间位置)，可以操作该系统，使得可以实现本地发电机(例如，用于提供交流电的本地逆变器)的安全操作。
[0014]为了实现本地发电机与公共电网连接的并网模式和本地发电机与公共电网断开的离网模式之间的安全转变，根据本专利技术的控制装置在检测到中间位置时启动本地发电机、特别是本地发电机的逆变器的快速关闭，所述中间位置指示从第一位置的并网模式到第二位置的离网模式的转变，或者从离网模式的第二位置到并网模式的第一位置的转变。
[0015]例如，当用户将开关设置到中间位置时，用户启动快速关闭模式。在快速关闭模式期间，逆变器在第一预定时长内关闭。第一预定时长是基于例如地区或国家特定的法规来限定的。例如，第一预定时长是50毫秒。
[0016]通过启动本地发电机、特别是逆变器的快速关闭模式，可以确保在并网模式和离网模式之间转换时关闭本地发电机。特别地，以快速关闭模式执行将开关设置到中间位置时的本地发电机、特别是逆变器的关闭。在快速关闭模式下，逆变器可以在只有几毫秒的预定时长内(例如，在50毫秒内)关闭。
[0017]因此，可以确保本地发电机可以几乎立即停止。因此，可以确保逆变器在并网模式和离网模式之间的转换期间不提供电力。以这种方式，可以防止本地生成的电力传输到公共电网中。此外，在逆变器的本地发电与公共电网不同步的情况下，可以防止本地电网和公共电网彼此电耦合。
[0018]此外，由于在第一位置和第二位置之间转换时逆变器的快速关闭模式，可以确保本地发电机、特别是逆变器停止和关闭。因此，当在并网模式和离网模式之间操作开关时，逆变器不向包括诸如家用电器等负载的本地电网提供任何电力。这确保了本地电网的安全性并且防止了本地电网发生故障。
[0019]此外，在为了从中间位置选择期望的并网模式或离网模式而对开关进行操作之后，可以通过测量装置和/或控制器检查系统的多个预定要求。在已经验证满足以所选择的操作模式重启系统的预定要求之后，可以重启逆变器。
[0020]特别地，可以基于多个第一预定要求而以并网模式重启逆变器。并且，可以基于多个第二预定要求而以离网模式重启逆变器。在一个例子中，当满足第一预定要求时，可以以
并网模式与公共电网同步地重启逆变器。在一个实施方式中，测量装置和/或逆变器的控制器验证是否满足第一预定要求。
[0021]在另一个例子中，可以仅在通过逆变器的控制器完全验证本地电网与公共电网安全地断开之后以离网模式重启逆变器。这里，一个第二预定要求是验证本地电网是否与公共电网安全地断开。在一个实施方式中，测量装置和/或逆变器的控制器验证是否满足第二预定要求。
[0022]在一旦开关被设置到中间位置就(开关被设置到中间位置时立即)通过快速关闭模式关闭本地发电机、特别是逆变器之后，可能期望开关在该中间位置保持预定等待时间，例如5秒。当开关在中间位置保持预定等待时间时，负载网络中的负载被保护免受可能由于相移变化或频移而引起的任何潜在损坏。
[0023]因此，当开关进一步移动到第一位置而以并网模式操作时，或者移动到第二位置而以离网模式操作逆变器时，逆变器可以正常地重启。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于逆变器(30)的控制装置，所述控制装置包括：开关(10)，所述开关(10)具有至少三个切换位置，包括第一位置(A)、第二位置(B)和中间位置(0)；以及控制器(20)，所述控制器(20)用于控制所述逆变器(30)的操作，其中所述开关(10)在所述第一位置(A)和所述第二位置(B)之间的每次转换期间被设置到所述中间位置(0)，并且其中所述控制器(20)被配置为一旦所述开关(10)被设置到所述中间位置(0)就关闭所述逆变器(30)，当所述开关(10)被设置到所述第一位置(A)时以并网模式操作所述逆变器(30)，并且当所述开关(10)被设置到所述第二位置(B)时以离网模式操作所述逆变器(30)，其中所述开关(10)包括第一辅助开关元件(11)，所述第一辅助开关元件(11)被配置为当所述开关(10)处于所述中间位置(0)时中断所述开关(10)与所述控制器(20)之间的连接，并且当所述开关(10)处于所述第一位置(A)或所述第二位置(B)时接通所述开关(10)与所述控制器(20)之间的连接，并且其中所述控制器(20)被配置为一旦所述连接被中断就立即关闭所述逆变器(30)。2.根据权利要求1所述的控制装置，其中所述开关(10)包括第二辅助开关元件(12)，所述第二辅助开关元件(12)被配置为当所述开关(10)处于所述第二位置(B)时中断所述控制器(20)与连接至所述公共电网(200)的测量装置(40)之间的连接，并且如果所述开关(10)处于所述第一位置(A)，则将所述控制器(20)与所述测量装置(40)连接起来。3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其中所述控制器(20)被配置为一旦所述开关(10)被设置到所述中间位置(0)就在50毫秒的最大时间间隔内关闭所述逆变器(30)。4.根据前述权利要求1至3中任一项所述的控制装置，其中所述开关(10)被配置为在所述第一位置(A)连接公共电网(200)和本地电网(100)，并且在所述第二位置(B)将所述公共电网(200)与所述本地电网(100)断开。5.根据权利要求1至4中任一项所述的控制装置，其中所述控制器(20)包括被配置为监测所述开关(10)的状态的监测电路，并且其中如果所述本地电网(100)与所述公共电网(200)断开，则所述控制器(20)仅以所述离网模式操作所述逆变器(30)。6.根据权利要求1至5中任一项所述的控制装置，其中所述开关(10)是手动操作的开关。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：汉斯彼得，
申请(专利权)人：弗罗纽斯国际有限公司，
类型：发明
国别省市：