逆变器和用于检测在供能网络中的断相的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于检测在一个供能网络(5，7)中一个逆变器(3)运行时的断相的方法，该逆变器为了存储电能而通过一个YNd变压器(4)与该供能网络(5，7)相连，其中，测定该逆变器的输出电流(ia，ib，ic)和输出电压(Va，Vb，Vc)的值，并且借助于控制信号切换该逆变器(3)的功率开关器，其中，这些控制信号根据输出电流(ia，ib，ic)和输出电压(Va，Vb，Vc)的值在该供能网络(5)的一个基频下产生。该方法具有以下步骤：-将这些输出电流(ia，ib，ic)的值转换成用该供能网络(5，7)的基频旋转的坐标系的一个对称的正序电流值(I+)和一个对称的负序电流值(I-)；-获得负序电流值(I-)与正序电流值(I+)的一个比率；并且-如果负序电流值(I-)与正序电流值(I+)的比率在比一个预定的时间段(t0)更长的时间中比一个预定的阈值更大，则发送信号表示在一个供能网络(5)中的断相的信号。此外，本发明专利技术涉及一种适配为用于实施该方法的逆变器(3)。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】 本专利技术涉及一种用于检测在一个供能网络中一个逆变器运行时的断相 (Phasenausfall)的方法，该逆变器为了存储电能而通过一个YNd变压器与该供能网络相 连。此外，本专利技术涉及一种用于实施所适配的逆变器的方法。 逆变器用于将直流电转换成一种适合于存储到一个供能网络中的网络兼容 (netzkonformen)的交流电。此类的逆变器例如应用在光伏系统中。如果在该供能网络与 该逆变器之间的流电学（galvanische)分离是所希望的，或者由于用于确定的供能网络的 指示和法律规定也是所要求的，则该开头所述的变压器安排在该逆变器的一个交流电输出 与该供能网络之间。尤其在直接连接到一个中等电压网络的更大的光伏系统的情况下，变 压器的使用是不可或缺的。在此，此外通常要求该中等电压网络必须有效地接地，例如根据 标准规范"IEEE142-工业和商业电力系统的接地"。一种通过使用所谓的YNd变压器的此 类所要求的有效的接地必须在技术上适合并且低成本地实施。在这种命名法中，缩写"YN" 描述一种以具有接地的星形点的星形电路（Sternschaltung)形式的高电压侧并且"d"描 述一种以三角形电路形式的低电压侧。在一些情况下，该供能网络的操作员也明确地预定 使用一种此类的YNd变压器。 根据IEEE 1547-2003对光伏系统的另一个要求是，该供能网络的故障状态必须 在该变压器的低电压侧，也就是说，在光伏系统内部检测，并且该光伏系统在识别确定的故 障状态后与网络断开。根据规定IEEE1547-2003第4. 2. 3部分，一个在此方面相关的故障 状态尤其也是一个单相的缺相，也就是在该光伏系统与供能网络之间或者在该供能网络内 部通常的三个相中的一个相上的中断。 原则上，一个单相的缺相可以通过在该供能网络内的测量装置，也就是在一个YNd 变压器的输出侧（高电压侧）上检测到。例如能够在所有的三个相中监测电流并且直接检 测到一个相的中断。然而，由于在该高电压侧上的复杂的测量技术，一种此类的解决方案是 十分高耗费且高成本的。 文件US 4, 600, 961描述用于在一个三相的供能网络中检测高阻抗接 地故障的一种装置和一种方法。该装置包括用于测量以这三个相流入的电流的 电流传感器，其中借助于合适的过滤器从电流测量值获得正序电流和负序电流 (Mitsystem-und Gegensystemstrome )，并且形成测得的负序电流与正序电流的一个比 率。当该比率超过了一个配属于其的阈值时，显示一个高阻抗的接地。由于在供能网络中 高压下进行测量所需的复杂的测量技术，这种装置相应地也是高耗费的。 为了将电能存储到该供能网络中，以一个脉冲宽度调制方法（PWM方法）操控该 逆变器的一个输出级（大部分情况是一个输出桥）的功率开关器。为此测得输出电流和 输出电压以及其基频。根据输出电流的额定值与实际值之间的差值确定输出电流的设定 值。替代性地，在所谓的电压调节逆变器的情况下形成输出电压的额定值与实际值之间的 差值并且确定输出电压的设定值。从输出电流或输出电压的设定值中产生逆变器的功率开 关器的经脉冲宽度调制的控制信号，并且该功率开关器相应地根据该控制信号进行节拍化 (getaktet)〇 该供能网络的确定的故障状态，依赖于逆变器与供能网络之间使用的变压器的类 型，在光伏系统的逆变器侧的交流电压网络上示出，并且能够在那里检测且在适当时进行 考虑。然而，该供能网络的单相缺相在所述的YNd变压器中在变压器另一侧的交流电压侧 上（也就是在光伏系统中）恰好没有直接反映出来。在其他的变压器类型中，例如在所谓的 YNy变压器中，一个缺相在光伏系统一侧上直接示出，并且能够由该逆变器的已知的运行方 法识别和考虑。然而，在该变压器类型中没有给出该开头所述的有效接地的前提条件。 因此，本专利技术的目的是，给出一种用于检测开头所述类型的逆变器的断相的方法， 该逆变器通过一个变压器而流电学分离地与该供能网络相连接，其中，快速且可靠地识别 在该供能网络中的一个单相的缺相。另一个目的是给出一个适合于实施该方法的逆变器。 该目的通过带有相应独立权利要求的特征的一种用于检测缺相的方法或一种逆 变器实现。有利的设计和改进方案是各从属权利要求的主题。 在一个根据本专利技术的方法中，测定该逆变器的输出电流和输出电压的值，并且该 逆变器的功率开关器借助于控制信号切换，其中这些控制信号依赖于输出电流和输出电压 的值在该供能网络的一个基频处产生。该方法具有以下步骤：将输出电流的值转换为用该 供能网络的基频旋转的坐标系的一个对称的正序电流值和一个对称的负序电流值。如果负 序电流值与正序电流值的比率在比一个预定的时间段更长的时间比一个预定的阈值更大， 则确定该负序电流值与正序电流值的一个比率并且检测到在该供能网络中的一个断相。 因此，能够不用接合到该供能网络中并且在该低电压侧上快速且简单地识别在供 能网络中的一个断相。因为该测量仅仅基于在该YNd变压器的低电压侧获得的测量值，该 方法不通过高耗费的测量技术即可进行实施。本专利技术利用的是，在该旋转的坐标系中可以 给出用于检测该断相的一个能够简单检查的标准，与之相反，在测量的电流值中的断相不 能直接识别。该标准必须满足的引入的时间段允许断相例如与网络不稳定性进行可靠地区 分，这种网络不稳定性在没有切断的情况下应由逆变器克服（durchfahren)。 在该方法的一种有利的设计中，当已检测到断相时，至少暂时地切断逆变器或减 小该逆变器的所存储的电功率。因此，在供能网络的所识别的故障状态中，该光伏系统的一 种不被允许的存储被禁止。 在该方法的另一个有利的设计中，该旋转的坐标系是一种dq系统。同样有利的是 负序电流值和正序电流值在一个控制方法和/或调节方法的背景下用于确定该逆变器的 功率开关器的控制信号。用于确定该逆变器的功率开关器的控制信号的调节方法经常使用 在一个旋转的坐标系中（例如在该dq系统中）测量的电流值和电压值的一种图示。由此 对于根据本专利技术的用于检测断相的方法而言所需的这些值在该逆变器内已经存在。然后， 根据本专利技术的方法能够用很小的附加消耗实行。 在该方法的另一个有利的设计中，负序电流值与正序电流值的比率的阈值介于 0. 1与0. 6之间并且尤其介于0. 2与0. 4之间。另外的有利的是该预定的时间段介于1与 2秒之间。这些值构成了用于区别一个可以被克服的错误与一个断相的切实可靠的标准，在 该错误的情况下该光伏系统不应与该供能网络断开。 在该方法的另一个有利的设计中，该预定的时间段的长度依赖于负序电流值与正 序电流值的比率的大小进行选择，其中，在一个更大的比率的情况下选择一个更短的时间 段。该比率的一个更高的值能够可靠地判断出一个断相，因此能够缩短直到检测到该断相 和发送信号表示该断相的时间段。在此情况下，该预定的时间段的长度动态地同负序电流 值与正序电流值的比率的大小相匹配或者替代性地负序电流值与正序电流值的比率的阈 值动态地与正序电流值的大小相匹配。 在该方法的另一个有利的设计中，只有当负序电流值与正序电流值的比率高于该 阈值时，这些输出电压相对于正常运行基本上没有改变的情况下，也就是说例如这些输出 电压与其标本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于检测在一个供能网络(5，7)中一个逆变器(3)运行时的断相的方法，该逆变器为了存储电能而通过一个YNd变压器(4)与该供能网络(5，7)相连，其中，测定该逆变器的输出电流(ia，ib，ic)和输出电压(Va，Vb，Vc)的值，并且借助于控制信号切换该逆变器(3)的功率开关器，其中，这些控制信号依赖于这些输出电流(ia，ib，ic)和输出电压(Va，Vb，Vc)的值在该供能网络(5)的一个基频下产生，该方法具有以下步骤：‑将这些输出电流(ia，ib，ic)的值转换成用该供能网络(5，7)的基频旋转的坐标系中的一个对称的正序电流值(I+)和一个对称的负序电流值(I‑)；‑获得负序电流值(I‑)与正序电流值(I+)的一个比率；‑如果在比一个预定的时间段(t0)更长的时间中负序电流值(I‑)与正序电流值(I+)的比率比一个预定的阈值更大，则检测到在该供能网络(5)中的断相。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安·哈尔特，克里斯蒂安·哈特，克里斯多佛·约尔丹，
申请(专利权)人：艾思玛太阳能技术股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE