从时变的直流电压源中产生交流电压的电路系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种从时变的直流电压源中产生交流电压的电路系统和方法，该电路系统具有一个或多个并联的分电路系统，用于给至少一个逆变器电路馈电。分电路系统由带有随时间变化的直流输出电压的未经调节的电压源、倍压电路以及带有调节装置的电压调节电路构成。在配属的方法的范围内，倍压电路使未经调节的电压源的电压翻倍。通过电压调节电路的调节装置来实现对未经调节的电压源的电流特性曲线/电压特性曲线的调节，即最大功率点追踪。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术描述的是一种用于从多个带有随时间变化的直流输出电压的未经调节的电压源中产生交流电压的电路系统，以及用于驱动该电路系统的方法。优选作为这种未经调节的电压源的是光伏设备或该光伏设备的部分。在这里，应该将“光伏设备”仅理解成多个光伏模块的布置和电气连接，在这里子设备同样包括在内。将这种光伏模块联接成光伏设备，并且这种光伏模块具有视结构型式而定的并且依赖于日射(Sormeneinstrahlimg) 的并且因此随时间缓慢变化的直流输出电压。该直流输出电压的这种变化在分钟范围内或在更长的时间单位内具有时间常量(Zeitkonstante)。为了将这种光伏设备的输出电流馈入到公共的或局部的电网中，必须借助于逆变器电路将直流输出电压转化成频率和电压恒定的交流电压。
技术介绍
用于产生这种交流电压的示例性的电路系统在DE 10 2008 034955 Al中有所描述。在这里公开了一种变流器系统，该变流器系统具有光伏设备、电平变换器以及逆变器， 该光伏设备带有随时间变化的输出电压。在配属的方法中，不依赖于输入电压地，分别利用理论中间电路电压的一半的值来给电平变换器的第一电容器和第二电容器充电。这种电路系统的缺点在于，在这种情况下，光伏设备负载了在驱动电平变换器的频率范围内瞬态波动的电流。对于这种电路系统来讲，存在大量依赖于应用情况并且部分地相矛盾的要求。例如，应该尽可能线性地给各个光伏模块加负载，也就是说，其输出电流应该在如下时间间隔内在时间上尽可能恒定，该时间间隔对功率半导体电路来说是典型的，即在小于一秒的时间范围内或者在IHz以上的频率范围内。同样地，逆变器电路上的输入电压应该尽可能恒定，并且从光伏设备到逆变器电路的传输应该以尽可能高的电压来实现，以便将功率损耗保持得很小。最后，整个电路系统应该以高有效率来工作。在这种情况下，必要部件的数量很小，并且其规格(Dimensionierung)，特别是线圈和电容器的规格同样尽可能地小。同时，应该以如下方式来运行光伏设备或该光伏设备的光伏模块，即，使该光伏设备或其光伏模块在最高的功率输出(MPP-maximum power point (最大功率点))上工作。为此，需要适当地进行调节，即所谓的“最大功率点追踪(MPP-Tracking) ”。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种电路系统和配属的方法，用于从多个各自带有随时间变化的直流输出电压的电压源中产生交流电压，其中，这些电压源的电流负载是稳定的， 并且到逆变器电路的传输具有尽可能小的损耗。按照本专利技术，该目的通过带有权利要求1特征的电路系统以及通过按照权利要求 8所述的方法得以解决。优选的实施方式在相应的从属权利要求中有所描述。按照本专利技术的电路系统具有一个或多个并联的分电路系统，用于给至少一个逆变器电路馈电，所述逆变器电路能够与至少一个配属的变压器连接。在这种情况下，每个分电路系统由带有随时间变化的直流输出电压的未经调节的电压源、倍压电路以及带有配属的调节装置的电压调节电路构成。在按照本专利技术的用于驱动这种电路系统的方法中，借助于倍压电路使输入电压翻倍，方法是以时间上错开的方式并且分别以各半个开关周期的相同的周期持续时间接通半桥电路的两个功率晶体管。由此，给未经调节的电压源恒定地加负载，也就是说，使未经调节的电压源的输出电流在短时间范围内，即在一秒的范围内或更快地，不具有波动，这特别是对于光伏设备或光伏模块来讲是优选的。优选地，倍压电路具有正极性支路和负极性支路各一个，其中，在所述正极性支路和所述负极性支路的输入端上分别设置有第一电感和第二电感，所述第一电感和所述第二电感由第一线圈和第二线圈形成或者分别仅由电压源的各引线的电感形成。接着该第一电感和第二电感的是处在正支路与负支路之间的两个功率晶体管的半桥电路。接着，在两个支路中分别设置有二极管，并且接着所述二极管设置有两个第一电容器的串联电路，该串联电路连接这两个支路。对于电压调节电路的构造方式来讲，原则上特别优选两种方案。第一方案具有两个分开的分电路升压变换器和降压变换器。对于这两个分电路的布置来讲，同样有两种方案是具有优点的。在第一方案中，各个相应的升压变换器直接接着配属的倍压电路设置， 以便将其输出电压提升到相同的电位上。于是，在逆变器电路中设置有相应的降压变换器， 以便在那里将传输电压降低到中间电路电压的合适的值上。该方案的优点在于，为光伏设备与逆变器电路之间的功率传输提供特别高的电压，并且由此尽可能将功率损耗保持得很小。由此，由于传输电流值较小，也可以减小传输线缆的规格和与此相关的成本。带有两个分开的分电路的第二方案具有相应的降压变换器，相应的降压变换器直接接着配属的倍压电路，而在逆变器电路中布置有升压变换器。因此，与第一方案相比，在较低的电压下实现传输。当然，为了使整个设备符合安全准则并且例如尤其不必实现针对较高电压的特别的安全规程，这可以是具有优点的。总的来讲，带有两个分开的变换器电路的电压调节电路提供了高度的灵活性，以便使分电路系统适合因应用而异的情况。电压调节电路的第二方案基本上与倍压电路相同地构建，并且可以因此具有优点地也借助相同的功率半导体模块来完成。当然，与其任务相应地，不同于倍压电路地驱动该电压调节电路，并且该电压调节电路用于使彼此并联的不同的分电路系统的直流输出电压适配。除了使倍压电路的输出电压与逆变器电路的中间电路电压进行所描述的适配，同样通过电压调节电路的调节装置来实现在光伏设备中对电流特性曲线/电压特性曲线的必要调节，即最大功率点追踪。作为逆变器电路，原则上可以设置不同的三相逆变器。特别优选的是，平行地布置两个三相逆变器并且以错开半个开关周期的方式驱动这两个三相逆变器。由此产生与所期望的正弦输出电压充分近似的电压。附图说明结合图1至图5的实施例来详细阐述本专利技术的方案。图la-d示出按照本专利技术的第一电路系统的基本原理，以及该第一电路系统的几个部件；图加-b示出按照本专利技术的电路系统的其他部件；图3a_b示出按照本专利技术的电路系统的其他构造方式的基本原理；图如-b示出按照本专利技术的电路系统的其他部件；图如-b示出在应用按照本专利技术的方法时，按照本专利技术的电路系统的输出电流的仿真。具体实施例方式图1示意性地示出按照本专利技术的第一电路系统的基本原理以及该第一电路系统的几个部件。图Ia中示出的是未经调节的电压源12，在这里是光伏设备，该光伏设备带有视日射的变化而定的、公知的直流输出电压波动以及输出电流波动。为了具有优点地运行这种光伏设备12，必要的是，以如下方式调节输出电压和输出电流，S卩，使输出功率最大。这在概念“最大功率点追踪(MPP-Tracking)”中公知。此外，具有优点的是，以如下方式给光伏设备12加负载，S卩，使输出电流不具有瞬态波动。因此，按照本专利技术，在光伏设备12的输出端上接着倍压电路20，该倍压电路产生没有瞬态波动的输出电流。该倍压电路20具有正极性支路和负极性支路各一个，如图Ib 所示，该倍压电路在每个支路中都具有配属的电感200、202。在这里，这些电感200、202通过光伏设备与倍压电路的其他部件之间的连接线路来形成。如果该引线的电感200、202不够，那么还可以额外地设置与现有技术相比具有小电感的线圈。在形式上本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．电路系统，具有一个或多个并联的分电路系统（１０），用于给至少一个逆变器电路（５０）馈电，所述逆变器电路能够与变压器（８０）连接，其中，分电路系统（１０）由带有随时间变化的直流输出电压的未经调节的电压源（１２）、倍压电路（２０）以及带有调节装置（３２８、３４８）的电压调节电路（３０、４０）构成。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：德扬·施赖伯，
申请(专利权)人：赛米控电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE