用于运行逆变器系统的方法和根据该方法工作的逆变器系统技术方案

一种用于运行逆变器系统的方法和根据该方法工作的逆变器系统。本发明专利技术涉及一种用于运行逆变器系统(12)的方法和相对应的逆变器系统(12)，其包括逆变器(10)、电网滤波器(20)和从电网滤波器(20)到逆变器(10)的反馈支路(30)，其中，借助数据单元(22)确定值，其中，借助求值单元(24)测定所检测的测量值的数值谱，其中，借助评估单元(26)将数值谱与预设的或可预设的极限值谱比较，并且其中，借助于在反馈支路(30)中在数据单元(22)、求值单元(24)和评估单元(26)之后的适配单元(28)根据比较的结果能够适配逆变器(10)的开关频率并且在运行中进行适配。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于运行逆变器系统的方法和根据该方法工作的逆变器系统
本专利技术涉及一种用于运行逆变器系统的方法和一种根据该方法工作的逆变器系统。在此，电网逆变器连同在电网侧连接在上游的电网滤波器一起理解为逆变器系统。
技术介绍
有源的电网逆变器典型地用于在相应的AC电网和DC中间回路之间进行能量交换。该电网逆变器因此对于驱动系统具有重要意义，其中发动机逆变器将调节的DC电压用作输入，而在电网逆变器增加地对于能量产生和能量存储具有重要意义，例如借助DC中间回路中电池。有源的电网逆变器(图1)的特征在于有功功率在两个方向上的交换的能力，即从电网到中间回路中以对驱动器供电并且相反，以便例如将制动能量或存储的能量或借助PV模块产生的能量馈送到电网中。另外，也能够输出电容性的或电感性的无功功率。如在马达侧的逆变器中那样，这根据现有技术利用开关半导体器件、例如B6桥式电路中的IGBT实现。通过在两个或更多个电压级之间快速开关能够因此在开关周期或脉冲周期期间平均地产生AC输出电压的近似连续的变化曲线。根据所使用的技术和输出功率，开关/脉冲频率(出于一致性的理由在下文中通常谈及一个或多个开关频率)位于几百Hz直至几百kHz之间，典型地2kHz至20kHz。脉冲逆变器的AC输出电压因此除了基本振荡(电网频率)和低频的电网谐波之外也包含开关频率(具有边带)和其数倍的分量。除了期望的基本振荡之外，低频的电网谐波能够通过调节逆变器来调节好或至少备降低。相反，通过功率半导体开关引起的不期望的频率部分必须通过适当的通常以电网滤波器形式的电路技术的措施降低至，使得在连接点(PointofCommonCoupling-PCC公共耦合点)处遵循相应有效的连接标准并且不干扰电网中的其他设备。图2中的视图示例性地示出根据逆变器输出电压与PCC处的所得出的电压之间的传递函数的这种电网滤波器的频率特性。在(原本不期望的)共振点之上，随频率增加实现了对开关频率的电压干扰的更好的降低。为了设计总系统而寻求：从相反的要求中达到最佳：一方面，滤波器中的电感值应尽可能小，以便最小化成本和结构大小。因此，当然共振点朝更高的频率移动并且在一特定的开关频率(共振频率之上)下效率下降。另一方面，开关频率应尽可能小，以便将逆变器中的开关损失保持得较小并且将效率保持得高。然而，降低开关频率(在给定的滤波器中)又导致更小的滤波作用进而导致PCC电压中的开关频率分量的提高。因此系统开发人员的目的是：找出滤波器耗费和开关频率中的尽可能最佳的折衷方案。在此要考虑的是：滤波作用也强烈地与电网电感相关。如果要遵循特定的对于开关频率的干扰电压极限值，就必须采取关于可预期的电网电感的假设并且必须对于最差情况进行系统设计。适用于电网电感LN和相对短路电压uK之间的关联的是：其中SKS是电网的短路功率。在图2中示例性示出的情况中因此简化近似适用的是：滤波器在uK＝1％的情况中，必须设计得大5倍，以便也在uK＝10％的情况下能够对于开关频率的干扰电压保持在特定的极限值内。如果电网的特性事先已知并且近似恒定，那么滤波器和/或系统能够成本最佳地适配。然而通常，并不存在该认知，并且此外，电网参数会随时间强烈变化。因此，必须对系统配设可能不必要的衰减装置并且承担相应的构件成本和/或不必须要的开关损失。
技术实现思路
以前述内容为基础，本专利技术的目的在于：提出一种用于运行逆变器系统的方法，借助该方法总是在最佳的运行点中运行逆变器系统，从而最小化或至少降低构件成本并且最大化或至少提高效率。根据本专利技术，为了实现该目的提出扩展逆变器系统和提出用于其运行的方法。对逆变器系统的扩展在于：至少测量在电网连接点处的电压或确定类似的值，尤其以数值的方式测定，并且根据对相应测量值或值的自动评估实现开关频率的自动适配。持续地将开关频率选择成，使得对于输出电压的开关频率部分保持在全部在相应的应用中有效的极限值之内。可选地，在此开关频率持续地选择成，使得得到尽可能小的开关频率，以便将逆变器中的开关损失保持得较小并且将效率保持得较高。因此，本专利技术是具有权利要求1的特征的用于运行逆变器系统的方法，其中，逆变器系统包括逆变器、电网滤波器和为了自动地适配开关频率包括下面称作为反馈支路的从电网滤波器到逆变器的信号路径。在反馈支路中，各个功能单元信号方面彼此依次布置，即数据单元或起数据单元/数据检测单元作用的测量单元、求值单元、评估单元和适配单元。借助数据单元来确定或检测逆变器的电网侧的连接点处的值或测量值，尤其关于逆变器的当前的干扰发射的测量值、例如电压测量值。借助起数据检测单元作用的测量单元直接检测相应的值作为测量值。借助通常形式的数据单元，也能够以数值的方式来测定值，如原理上借助于测量单元来检测的值一样。这种数值地测定的值与以传感器方式检测的值等价并且在下文中为了避免重复性表达如“值或测量值”一并简称为测量值。借助于求值单元测定/计算所检测的测量值的数值谱。借助于评估单元，将将数值谱与预设的或可预设的极限值谱比较并且借助于闭合反馈支路的、且与逆变器相关联的适配单元根据比较的结果适配逆变器的开关频率。同样地，本专利技术涉及一种具有用于执行方法以及如有可能方法的各个在下文中描述的实施方式的构件的逆变器系统，尤其是具有并列的独立设备权利要求的逆变器系统。在此，将逆变器系统的电网滤波器的频率特性设计成，使得得到具有单调上升的衰减的足够大的工作范围。电网侧的连接点PCC处的测量值的确定/检测能够在逆变器运行期间进行。于是，借助于相应的测量值也检测逆变器的当前的干扰发射。确定/检测例如能够也在逆变器脉冲截止时进行并且相应地能够在时间上与确定/或检测无关地进行开关频率的适配。适配的开关频率随后在用于逆变器的释放脉冲之后用作为初始的开关频率，并且适配的开关频率例如始于对于相应的运行类型预设的开关频率或在开关周期期间的平均的开关频率。从DE102009049820A1中已知一种用于降低逆变器的电网反作用的方法。为了避免共振点的激发，测定电网阻抗的共振点，以便能够改变逆变器的开关频率，使得所得出的开关频率不再遇到该共振点。本专利技术的优点在于：借助于反馈支路存在有用于适配逆变器的开关频率的闭环调节回路，其中，使用质量标准作为调节变量，该质量标准描述相应的干扰谱与其本地的(时间上和地点上的)允许的极限值的当前的偏差。在具有高短路功率的电网处运行时，能够借助在此提出的方案适配、尤其降低开关频率，进而提高逆变器的效率。对于逆变器的运行者而言，在经济上值得的是：投资到功率强的电网中，因为形成少量的能量损失并且还必须排放更少的废热。此外，也能够在(至少暂时的)功率很弱的电网处保证符合标准的运行。为此，在承受开关损失的情况下，自动地适当提高开关频率。在此，只要开关频率的适配引起开关频率的降低，当当前提供了具有高质量的电网时，就是实现开关损失的降低进而通常实现总效率的改进。此外，由于开关频率降低而引起逆变器的功率半导体中的损失更小。这使得半导体温度更低并进而平均地使得尤其在交变负荷下运行时逆变器的使用寿命提高。就此而言，将根据在此提出的方案的方法也能够有针对性地用于：在具有适当电网质量的情况下，在过载情况下降低逆变器的热负荷。此外，未来的准则定义了在部分负载情况下对效率的提高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于运行逆变器系统(12)的方法，所述逆变器系统包括逆变器(10)、电网滤波器(20)以及从所述电网滤波器(20)到所述逆变器(10)的反馈支路(30)，其中，所述反馈支路(30)包括数据单元(22)、求值单元(24)、评估单元(26)和适配单元(28)，其中，借助所述数据单元(22)确定在所述逆变器(10)的电网侧的连接点(18)处的值，其中，借助在所述反馈支路(30)中连在所述数据单元(22)之后的所述求值单元(24)来测定所述值的数值谱，其中，借助在所述反馈支路(30)中连在所述求值单元(24)之后的所述评估单元(26)将所述数值谱与预设的或能预设的极限值谱比较，并且其中，借助于在所述反馈支路(30)中连在所述评估单元(26)之后的所述适配单元(28)根据比较的结果来适配所述逆变器(10)的开关频率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.20 EP 16166228.31.一种用于运行逆变器系统(12)的方法，所述逆变器系统包括逆变器(10)、电网滤波器(20)以及从所述电网滤波器(20)到所述逆变器(10)的反馈支路(30)，其中，所述反馈支路(30)包括数据单元(22)、求值单元(24)、评估单元(26)和适配单元(28)，其中，借助所述数据单元(22)确定在所述逆变器(10)的电网侧的连接点(18)处的值，其中，借助在所述反馈支路(30)中连在所述数据单元(22)之后的所述求值单元(24)来测定所述值的数值谱，其中，借助在所述反馈支路(30)中连在所述求值单元(24)之后的所述评估单元(26)将所述数值谱与预设的或能预设的极限值谱比较，并且其中，借助于在所述反馈支路(30)中连在所述评估单元(26)之后的所述适配单元(28)根据比较的结果来适配所述逆变器(10)的开关频率。2.根据权利要求1所述的方法，其中，借助于所述数据单元(22)测取所述电网滤波器(20)处的电压测量值和/或电流测量值并且借助于所述求值单元(24)测定电压谱、电流谱或功率谱作为数值谱并且借助于所述评估单元(26)将所述数值谱与相应的极限值谱比较。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，借助于所述评估单元(26)测定相关总干扰电压和/或总干扰电流和/或总干扰功率，并且在适配所述逆变器(10)的开关频率时除了将所述数值谱与所述极限值谱比较之外，考虑所述总干扰电压和/或总干扰电流和/或总干扰功率。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，借助所述数据检测单元(22)对所述测量值的检测在一运行情况期间进行，在所述运行情况中不接通所述逆变器(10)，并且其中，一旦不接通所述逆变器(10)的所述运行情况结束，就使用借助所述适配单元(28)所适配的开关频率。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，预先计算最小可行的开关频率并且将所述最小可行的开关频率用作为用于根据所述数值谱和所述极限值谱的比较来适配开关频率的基础。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在为所述逆变器(10)所确定的测定开关频率之上，与用于适配到更低的开关频率的步长相比，将用于适配到更高的开关频率的步长选择得更小。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在为所述逆变器(10)所确定的测定开关频率之下，与用于适配到更低的开关频率的步长相比，将适配到更高的开关频率的步长选择得更大。8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，用于提高开关频率的步长与用于降低开关频率的步长之间的差随着距为所述逆变器(10)所确定的测定开关频率的间距的增加而增加。9.一种用于运行逆变器系统(12)的方法，所述逆变器系统包括逆变器(10)、电网滤波器(20)以及在从所述电网滤波器(20)到所述逆变器(10)的反馈支路(30)中包括数据单元(22)和/或适配单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：诺贝特·贝内施，本诺·魏斯，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE