用于将电池集成到逆变器中的安全概念制造技术

逆变器装置(1)包括从DC发电机(2)接收DC电力用于加载DC电压链路(6)的输入级(3)、连接到该DC电压链路(6)并且将AC电力馈入到电网中的DC/AC变换器(8)、用于在该DC电压链路(6)外部加载电池(13)或者用于在该电池(13)外部加载该DC电压链路(6)的双向连接(11)、以及操作该DC/AC变换器(8)和该双向连接(11)的控制器(17)。该控制器(17)从电池监测单元(18)接收包括至少与充电状态相关的工作数据(19)和指示该电池(13)的安全状态的安全数据(20)的该电池(13)的相关参数的当前值。在操作双向连接(11)时，该控制器(17)考虑该工作数据(19)并且被该安全数据命令(20)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于将电池集成到逆变器中的安全概念领域本专利技术涉及一种逆变器装置。特别地，本专利技术涉及一种用于从可再生能源转换电力的逆变器装置，其功能由在电池中存储电能的潜力加强。另外，本专利技术涉及一种操作此类逆变器装置的方法。例如，该电池可以被用于存储当前在电网中不被需要的来自DC发电机的电力，或者供应当前从DC发电机不可用而在电网中需要的电力。当发电机是光伏发电机或风车的电机时，这种情况尤其可能发生，这样使得来自发电机的发电取决于天气条件和太阳高度(在光伏发电机的情况下)。然而，电池仅具有有限的存储容量。因此，在充放电操作中不得不考虑电池的充电状态(SOC)。这可以通过监测电池的电压完成。然而，这个电压仅代表该电池的相关参数中的一个参数。这些相关参数还包括该电池的当前温度、当前最大或最小的加载或充电电流、当前最大或最小的卸载或放电电流以及所谓的“健康状态”(SOH)，这是针对电池长期退化过程的指示。专利技术背景约翰·韦恩(JohnWynne)：“AkkusaufdenZahngefühlt”(http://www.elektroniknet.de/power/technik-know-how/batterienakkus/article/27123/0/Akkus_auf_den_Zahn_gefuehlt/)披露了光伏发电站，其中光伏发电机连接到DC/DC变换器。该DC/DC变换器连接到将AC电力馈入到电网中的AC/CD变换器。从光伏发电机中缓冲电能的电池组被提供在将DC/DC变换器连接到AC/DC变换器的两条线路之间。电池组的电池被两个独立监测系统监测。控制DC/DC变换器和AC/DC变换器两者的控制器从监测系统接收电池单元状态。WO2009/066880A2披露了包括彼此串联连接的多个电池单元或单位模块的大功率、大容量电池模块。提供了电池管理系统(BMS)用于保护电池单元免受过充电、过放电和过电流的影响。BMS检测并控制电池模块的操作。当检测到电池模块组件的异常时，BMS关闭电力开关单元，这样使得该电池模块的充放电操作被中断。这个中断对电池模块所连接的任何装置具有很强的影响。强烈需要电池在逆变器装置中的增强集成。专利技术概述本专利技术涉及一种逆变器设备，该逆变器设备包括DC电压链路、连接到该DC电压链路并且被配置成用于从DC发电机中接收DC电力用于加载该DC电压链路的输入级、连接到该DC电压链路并且被配置成用于将AC电力馈入到电网中的DC/AC变换器、以及双向连接，该双向连接被配置成用于将电池连接到该DC电压链路、在该DC电压链路外部加载该电池并且在该电池外部加载该DC电压链路。该逆变器装置进一步包括被配置成用于操作该DC/AC变换器和该双向连接的控制器。该控制器连接到接口，该接口被配置成用于从与该电池相关联的电池监测单元接收该电池的相关参数的当前值。由该电池监测单元发布的并且由该接口接收的该电池的这些相关参数都包括与该电池的至少一个充电状态相关的工作数据和指示该电池的安全状态的安全数据。该控制器取决于该电池的相关参数的当前值操作该双向连接，因为在操作双向连接时该控制器考虑该工作数据并且因为在操作双向连接时该控制器被该安全数据命令。进一步地，本专利技术涉及一种操作逆变器装置的方法，该逆变器装置包括DC电压链路、连接到该DC电压链路的输入级、连接到该DC电压链路的DC/AC变换器和连接到该DC电压链路的双向连接。该方法包括将DC发电机连接到该输入级并且用从该DC发电机接收的DC电力加载该DC电压链路；操作该DC/AC变换器以便将AC电力馈入电网中；通过该双向连接将电池连接到该DC电压链路(6)；以及，取决于该电池的相关参数的当前值，操作该双向连接以便在该DC电压链路外部加载该电池，或者在该电池外部加载该DC电压链路。进一步地，该方法包括从与该电池关联的电池监测单元接收该电池的相关参数的当前值，该电池的这些接收的相关参数包括与该电池的至少一个充电状态相关的工作数据和指示该电池的安全状态的安全数据；在操作该双向连接时考虑该工作数据；并且在操作该双向连接时，遵循该安全数据的多个命令。根据对以下附图和详细说明的检查，本专利技术的其他特征和优点将对本领域技术人员变得明显。旨在将所有此类附加特征和优点在如权利要求书所限定的本专利技术范围内包括在此。附图简要描述将参考附图描述和解释本专利技术。图中的组件并不必须按比例，相反，重点放在了清楚地展示本专利技术的原理上。在这些附图中，相似的参考号在所有这几个视图中指代相应的零件。图1是根据第一实施例的逆变器装置的示意性电路图。图2示出了在根据图1的逆变器装置的控制器和连接到该逆变器装置的电池的电池管理单元之间的通信的细节，并且。图3是根据另一个实施例的逆变器装置的示意性电路图。详细描述本专利技术的逆变器装置被配置成用于集成安全地操作连接到逆变器装置的电池所需的所有功能。因此，包括该电池的电池模块可以被保持简单。具体地，电池模块中既不需要电开关也不需要机械开关。根据本专利技术，通过与同电池模块中的电池关联的电池监测单元合作，逆变器装置被使得能够进行此集成。电池监测单元为逆变器装置的控制器提供了电池的所有相关参数的当前值。例如，电池监测单元测量电池的温度和任何其他相关参数，例如各自的电池单元电压。它还可以得出在电池的当前状态中允许的最大或最小加载或卸载电流。进一步地，可以计算电池的SOC和SOH。然而，电池监测单元不需要自身关心在允许的范围内保持电池的相关参数的当前值。这取决于电池的相关参数由逆变器的控制器完成。根据本专利技术，逆变器装置的控制器考虑与电池的至少一个充电状态相关的工作数据并且相应地操作双向连接。除了其他数据例如像由DC发电机当前提供的电力或与逆变器装置连接的电网所需要的电力之外，控制器考虑这些工作数据。然而，作为安全措施，控制器从电池监测单元中接收到的电池的相关参数还包括指示电池的安全状态的安全数据。控制器不仅仅考虑这些安全数据。相反，在操作双向连接时，控制器被安全数据命令。这具体是指控制器被命令停止双向连接的进一步操作并且通过打开双向连接的合适的开关断开电池。这些动作将被控制器执行，控制器独立于来自其他源的任何数据被安全数据命令。例如，由于安全数据在双向连接的操作上的直接效应，电池模块事实上可以被保持简单并且对于安全切断没有自己的开关。由根据本专利技术的逆变器装置的控制器接收的不同类型的数据和它们不同的相关度可以被用于接收工作数据和安全数据的分开的接口单元反映。进一步地，这些接口单元可以是不同的。在一个实施例中，用于工作数据的接口单元包括CAN-总线接口单元。在根据本专利技术的逆变器装置的相同的或另一个实施例中，用于安全数据的接口单元被配置成用于接收硬件信号。此处的术语“硬件信号”是指包括仅两个不同状态的信号，其能够在不需要任何软件解译的情况下在硬件水平处被处理。例如，这两个状态是两个不同的电压水平，或者在切换硬件信号的情况下，这两个状态可以是那个信号的存在vs.不存在。在根据本专利技术的逆变器装置的更详细的实施例中，控制器被配置成用于接收安全数据作为安全信号，该信号仅指示电池在预定的安全水平范围内的信号水平处和/或在预定的安全频率范围内的信号重复频率处的安全。因此，例如，安全信号可以指示在安全阈值水平值以下的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种逆变器装置(1)，包括：‑一个DC电压链路(6)，‑一个输入级(3)，该输入级连接到该DC电压(6)链路并且被配置成用于接收来自一个DC发电机(2)的DC电力以用于加载该DC电压链路(6)，‑一个DC/AC变换器(8)，该变换器连接到该DC电压链路(6)并且被配置成用于将AC电力馈入一个电网(9)，‑一个双向连接(11)，该双向连接被配置成用于将一个电池(13)连接到该DC电压链路(6)以在该DC电压链路(6)外部加载该电池(13)并且在该电池(13)外部加载该DC电压链路(6)，以及‑一个控制器(17)，该控制器被配置成用于操作该DC/AC变换器(8)并且取决于该电池(13)的多个相关参数的多个当前值操作该双向连接(11)，其特征在于，‑该控制器(17)连接到一个接口(21)，该接口被配置成用于从与该电池(13)相关联的一个电池监测单元(18)接收该电池(13)的这些相关参数的这些当前值，‑由该电池监测单元(18)发布的并且由该接口(21)接收的该电池(13)的这些相关参数包括与该电池(13)的至少一个充电状态相关的工作数据(19)和指示该电池(13)的一个安全状态的安全数据(20)，‑该控制器(17)被配置成用于在操作该双向连接(11)时考虑该工作数据，并且‑该控制器(17)被配置成用于在操作该双向连接(11)时被该安全数据(20)命令。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种逆变器装置(1)，包括：-一个DC电压链路(6)，-一个输入级(3)，该输入级连接到该DC电压链路(6)并且被配置成用于接收来自一个DC发电机(2)的DC电力以用于加载该DC电压链路(6)，-一个DC/AC变换器(8)，该变换器连接到该DC电压链路(6)并且被配置成用于将AC电力馈入一个电网(9)，-一个双向连接(11)，该双向连接被配置成用于将一个电池(13)连接到该DC电压链路(6)以在该DC电压链路(6)外部加载该电池(13)并且在该电池(13)外部加载该DC电压链路(6)，以及-一个控制器(17)，该控制器被配置成用于操作该DC/AC变换器(8)并且取决于该电池(13)的多个相关参数的多个当前值操作该双向连接(11)，其特征在于，-该控制器(17)连接到一个接口(21)，该接口被配置成用于从与该电池(13)相关联的一个电池监测单元(18)接收该电池(13)的这些相关参数的这些当前值，-由该电池监测单元(18)发布的并且由该接口(21)接收的该电池(13)的这些相关参数包括与该电池(13)的至少一个充电状态相关的工作数据(19)和指示该电池(13)的一个安全状态的安全数据(20)，-该控制器(17)被配置成用于在操作该双向连接(11)时考虑该工作数据，-该控制器(17)被配置成用于在操作该双向连接(11)时被该安全数据(20)命令，-该接口(21)包括用于接收该工作数据(19)和该安全数据(20)的多个分开的接口单元(22，23)，并且-该控制器(17)被配置成用于接收该安全数据(19)作为一个安全信号(24)，该安全信号仅指示该电池(13)在一个预定的安全水平范围内的一个信号水平处和/或在一个预定的安全频率范围内的一个信号重复频率处的安全。2.如权利要求1所述的逆变器装置(1)，其特征在于，用于接收该工作数据(19)和该安全数据(20)的这些接口单元(22，23)是不同的。3.如权利要求1所述的逆变器装置(1)，其特征在于，用于接收该工作数据(19)的该接口单元(22)包括一个CAN总线接口单元和/或用于接收该安全数据(20)的该接口单元(23)被配置成用于接收一个硬件信号。4.如权利要求2所述的逆变器装置(1)，其特征在于，用于接收该工作数据(19)的该接口单元(22)包括一个CAN总线接口单元和/或用于接收该安全数据(20)的该接口单元(23)被配置成用于接收一个硬件信号。5.如权利要求1所述的逆变器装置(1)，其特征在于，该控制器(17)被配置成用于通过该接口(21)将该安全信号(24)传输到该电池监测单元(18)。6.如权利要求5所述的逆变器装置(1)，其特征在于，该控制器(17)被配置成用于在该预定的安全水平范围外的一个信号水平处和/或在该预定的安全频率范围外的一个信号重复频率处传输该安全信号(24)。7.如权利要求1至6中任一项所述的逆变器装置(1)，其特征在于，该控制器(17)包括用于处理该工作数据(19)和该安全数据(20)的多个不同的控制器单元(30，29)。8.如权利要求7所述的逆变器装置(1)，其特征在于，用于处理该工作数据(19)的该控制器单元(30)是一个自由地可编程的控制器单元并且用于处理该安全数据(20)的该控制器单元(29)是一个被固定地程控的控制器单元。9.如权利要求8所述的逆变器装置(1)，其特征在于，用于处理该工作数据(19)的该控制器单元(30)包括一个数字信号处理器(DSP)并且用于处理该安全数据(20)的该控制器单元(29)包括一个现场可编程门阵列(FPGA)。10.如权利要求1-6和8-9中任一项所述的逆变器装置(1)，其特征在于，至少在该电池监测单元(18)的启动期间或当被该控制器(17)请求时，该工作数据(19)包括电池和电池监测单元标识数据。11.如权利要求10所述的逆变器装置(1)，其特征在于，该电池和电池监测单元标识数据包括电池监测单元软件版本信息。12.如权利要求10所述的逆变器装置(1)，其特征在于，如果该电池和电池监测单元标识数据指示该电池(13)和该电池监测单元(18)与该逆变器装置(1)的兼容性，该控制器(17)仅操作该双向连接(11)用于在该DC电压链路(6)外部加载该电池(13)或者用于在该电池(13)...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗洛里安·埃勒坎普，亚历山德拉莎莎·布克维克舍费尔，K·里格贝斯，C·阿勒特，
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