本发明专利技术涉及一种电路布置，用于转换和调节电压源的直流电压的电气装置，更具体地涉及光伏装置的太阳能逆变器，其具有连接到逆变器的电气输出，其中，在该电气输出处，可以以如下方式增加该电气装置的中间电路的正支路中的电位，所述方式使得电压源的负极的输出电位呈现大于在该增加前该负极的电位的值，或者可以以如下方式降低该电气装置的中间电路的负支路中的电位，所述方式使得电压源的正极的输出电位呈现小于该降低前该正极的电位的值，并且所述电路布置具有补偿电路，其被设置为用于在电路布置运行期间，补偿电气装置的中间电路的正支路和电气装置的中间电路的负支路之间的电功率。本发明专利技术进一步涉及一种方法和一种光伏装置。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于转换和调节直流(DC)电压的电气系统的电路布置。本专利技术进一步涉及一种方法和一种光伏系统。
技术介绍
虽然本专利技术可适用于大量电气和电子系统，以下将结合包括太阳能逆变器的光伏系统对本专利技术进行描述。光伏系统被用来从太阳能获得电能并将该电能供给到公共供电网络或电力网。为此，通常使用将光伏系统的太阳能电池产生的直流电流转换为交流电流的逆变器。随后所述交流电流可被供给给公用电网。为了能够尽可能对称地将交流电流供给进公用电网，例如太阳能电池或太阳能电池串列与转换器直接耦接。为此，太阳能电池布置的负极连接到逆变器的负极并且太阳能电池布置的正极连接到逆变器的正极。以这种方式连接太阳能电池和逆变器的问题在于在某些情况下，若太阳辐射低，则太阳能电池产生的直流电压会太低而不能通过逆变器产生可以被输入公用电网的交流电流。在具有分离的中间电路(υζκ+和UzkJ的逆变器拓扑结构中，负中间电路和正中间电路中电压大小必须比电源电压的幅度大。230V的电源电压，其幅度为324V。若光伏系统的太阳能电池布置产生例如小于2X324V = 648V的直流(DC)电压，则通过具有分离的中间电路的逆变器由此所获得的直流电压不能再被转换为230V交流(VC)电压。由此，将已知的升压转换器用在太阳能电池布置和逆变器之间，并且增加通过太阳能电池布置所产生的DC电压的量。结果是，即使当太阳能电池布置提供比公用电网所需的更低量的DC电压时，也可以产生并向公用电网供给交流电流。若太阳能电池布置与逆变器相连使得太阳能电池布置的正极相对于参考接地具有正的电位，并且太阳能电池布置的负极相对于参考接地具有负的电位，那么由于所谓的PID效应，这可以导致太阳能电池的渐变的性能下降。该PID效应主要是由于太阳能电池的负极相对于参考地电位的负电位(这可以导致不希望的漏电流)造成的。总体而言，这导致太阳能电池布置的加速老化和显著的性能损失。为了防止该PID效应发生，采用了想要提高太阳能电池的负极电压位的电路，以便所述电位与参考地电位相等或相对于参考地电位呈现正值。例如在DE 10 2007 050 554 Al中对相应的电路系统进行了阐述。若太阳能电池的正极电位增大，则太阳能电池负极的电位也增大。
技术实现思路
在此背景下，本专利技术的一个目的是能够凭借具有分离的中间电路的无变压器逆变器来有效地操作光伏系统，使得太阳能电池的负极相对于参考接地电位具有正的或至少为非负的电位。根据本专利技术的这个目的是通过具有权利要求1的特征的电路布置和/或通过具有权利要求8的特征的方法和/或通过具有权利要求11的特征的光伏系统来实现的。因此，提供了如下各项:一种电路布置，用于转换和调节电压源的DC电压的电气系统，具体地用于光伏系统的太阳能逆变器，所述电路布置包括电气输出，可以将其耦接到逆变器，可以增加电气系统的中间电路的正支路中电气输出处的电位，使得电压源的负极的输出电位呈现大于在该增加之前，负极所具有的电位的值，或可以减小电气系统的中间电路负支路的电位，使得电压源的正极的输出电位呈现小于在该减小之前，正极所具有的电位的值，并且所述电路包含平衡装置，其被设计来平衡电气系统的中间电路的正分支和电气系统的中间电路的负分支之间的电功率。还提供了:一种用于操作用于转换和调节电压源DC电压的电气系统的方法，具体地，具有根据本专利技术的电路布置，所述方法包含以下步骤:增加电气系统的中间电路的正支路的电位，使得电压源的负极的电位呈现大于在该增加前，负极所具有的电位的值，或减小电气系统的中间电路的负支路电位，使得电压源的正极的输出电位呈现小于在该减小前，正极所具有的电位的电压值，并且平衡电气系统的中间电路的正分支和电气系统的中间电路的负分支之间的电功率。最后，提供了:一种光伏系统，包括根据本专利技术的电路布置。本专利技术基于这一发现:不一定需要在中间电路中使用相对于参考接地的对称电压来增加逆变器效率。本专利技术是基于对这一发现的考虑的，并且提供了一种电路布置，其并未实际上将正和负的中间电路分支的电位相对于参考电位形成为对称的。替代地，通过该电路布置，使提供给逆变器的正DC电压连接的电功率的量等于提供给逆变器的负DC电压连接的电功率的量。这使得即便使用逆变器的对称的输入电压，也允许逆变器的有效运行。根据本专利技术的电路布置包括两种运行模式。在第一运行模式中，向逆变器提供对称的中间电路电压。该第一运行模式可以例如与不受PID效应影响的太阳能模块一起使用。在这种运行模式中，太阳能装置达到最优效率。然而，如果使用受PID效应影响的太阳能模块(例如，薄膜太阳能模块)，并且作为结果，其中的太阳能模块的负极的电位必需被增加，则以第二运行模式运行电路布置。在这种情况下，运行电路布置，以使得通过逆变器增加的中间电路的正分支的电位，以使得太阳能模块的负极的电位相对于参考电位为正，或者降低中间电路的负分支的电位降低，以使得太阳能模块的正极的电位相对于参考电位为负。电位还可以与参考电位相匹配而不是大于或者小于所述参考电位。根据本专利技术的电路布置进一步允许对负的中间电路的电位进行调节，使得所述电位变得相对于参考电位与正的中间电路分支的电位相对称。特别是，根据本专利技术的电路布置根据公用电网的电源电压(例如，324V)调节负的中间电路分支的电位。这使得当太阳能电池的电压是例如650V时，可以在电路布置中使用半导体开关，该开关的电气强度为小于1200V(650V+324V ( 1200V)。 为了防止中间电路或参考电位的对称电压导致将部分直流输入到公用电网中，本专利技术提供了一种平衡装置，其平衡中间电路的分支的电功率。代替使用多个单个的太阳能电池，通过一组太阳能电池、串联和/或并联的太阳能电池、太阳能电池串列等可以运行电路布置。可以从从属权利要求以及参照附图的说明中看到有利的实施例和发展。在一个实施例中，提供至少一个第一升压转换器，其被设计来增加电气系统的电压源的负极和正极之间的电压量，并且/或者使该电压量等于公用电网的电源电压的量。这使得即便当电压源提供的电压小于公用电网的电源电压时，也输入电压源所产生的电流。在一个实施例中，平衡装置包括电气耦接至电气系统的正分支、负分支以及第一节点的反相调节器。这使得可以提供非常有效且简单的平衡装置。在另一个实施例中，第一节点包括参考电位。此外，反相调节器被设计为相对于参考电位来平衡正支路和负支路的电功率。这使得电路布置可以被适应于不同的参考电位和应用。在另一实施例中，替代反相调节器，可以采用升降转换器或其他类型的DC-DC转换器。一个实施例中，将反相调节器电气布置在至少一个第一升压转换器和该电路布置的电气输出之间。这使得即使当光伏系统中采用多个太阳能电池时，也可以仅采用一个平衡装置来平衡电气系统的中间电路的正支路和电气系统的中间电路的负支路之间的电功率。在这种情况下，第一升压转换器可以被构造为多通道升压转换器，其具有至少两个对于太阳能电池的电气并联输入连接。代替多个单个的太阳能电池，可以将太阳能电池的并联电路和/或串和/或至少一个太阳能电池串列或太阳能电池阵列连接至第一升压转换器。在一个实施例中，反相调节器包括可控开关和反向的二极管，所述二极管与该可控开关被串形布置，并且被电气布置在正分支和负分支本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电路布置(1)，用于转换和调整电压源的DC电压的电气系统，特别是用于光伏系统(24)的太阳能逆变器，所述电路布置包括电气输出(8)，其可以被耦接至逆变器(14)，可以增加电气系统(24)的中间电路的正支路中电输出(8)处的电位，以使电压源(18)的负极的输出电位呈现大于该增加前负极所具有的电位的值，或可以降低电气系统(24)的中间电路的负支路中的电位，以使电压源(18)的正极的输出电位呈现小于该降低前正极所具有的电位的值，并且所述电路布置包括平衡装置(4)，其被设计来在电路布置(1)的运行期间，平衡电气系统(24)的中间电路的正支路(5)和电气系统(24)的中间电路的负支路(3)之间的电功率。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：阿列克谢·多布伦科，马尔科·斯奇利，
申请(专利权)人：森威斯光伏技术股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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