三个电桥支路的至少一个转换器模块的变换器，用于运行这种变换器的方法和这种变换器的应用技术

一种变换器(6)，其包括能够与直流电源(2)连接的输入端(61，62)、具有第一、第二和第三电桥支路(11，12，13)的至少一个转换器模块(1，1'‑1”')以及用于电桥支路(11，12，13)的共同的直流电压中间回路(14)，其中，电桥支路(11，12，13)中的每个分别具有相位输出端(113，123，133)，其中，第一和第二电桥支路(11，12)设置用于将交流电形式的第一功率(51)提供给所述相位输出端(113，123)，能量存储器(42)能够连接到第三电桥支路(13)的相位输出端(133)，并且第三电桥支路(13)设置用于在直流电源(2)和能量存储器(42)之间以及在能量存储器(42)和直流电压中间回路(14)之间交换第二功率(52)，并且变换器(6)包括控制单元(17)，该控制单元设置用于如此操控电桥支路(11，12，13)，使得第一功率(51)和第二功率(52)的总和相应于恒定的期望值(53)。本发明专利技术还涉及一种用于运行变换器(6)的方法和这种变换器(6)的一种应用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】三个电桥支路的至少一个转换器模块的变换器，用于运行这种变换器的方法和这种变换器的应用
本专利技术涉及一种具有至少一个具有第一、第二和第三电桥支路的转换器模块的变换器，其中，电桥支路中的每个分别具有一个相位输出端和用于操控电桥支路的控制单元，其中，设有用于所有电桥支路的共同的直流电压中间回路。本专利技术还涉及一种用于运行变换器的方法以及这种变换器的应用。
技术介绍
这种变换器通常用作逆变器，以便将(例如来自光伏(PV)设备的)直流电压为了馈送三相交流电网络而变换为电网兼容的交流电。供电网络通常在所有电压水平下都设计为三相，其中，网络提供商的馈电准则针对三相仅允许有限的功率差异。出于该原因——除了用于特殊应用目的的变换器外——变换器通常配备有三个电桥支路，因为对于大多数应用目的都需要这三个电桥支路。由文献DE102014104216B3已知一种三相逆变器，该三相逆变器在供电网络发生故障的情况下可以以单相紧急运行来运行。在这种紧急运行中，如此运行三个电桥支路中的两个，使得在这两个电桥支路之间，用于(例如住宅的)紧急供电的单相交流电可以在至少一个网络相上进行。第三电桥支路保持未使用状态。EP2950439A1公开了一种功率路由器，该功率路由器由在直流侧通过DC总线连接的双向功率变换器子单元构成，其中，该功率变换器子单元提供不同的负载或将功率馈送到电池或网络中。在此，子单元中的每个必须针对如下功率来设计：该功率相应于分别连接的电源或负载。在将直流电转换为三相交流电时，非常均匀地从直流电源输出(entnehmen)能量，由此例如可以构造为薄膜电容器的DC中间回路仅轻微地负载。在此，仅需要将由半导体开关的开关操作引起的波动(通常称为“波纹”)缓冲在恒定输出的直流功率上。这在转换为单相交流电时不适用，在此仅输出sin2形式的功率，与此相应地，如果想从直流电源输出恒定功率，则需要补偿逆向的/反相的功率。因此，针对三相交流电确定尺寸的逆变器的DC中间回路对于单相应用而言通常太小。出于效率原因，值得期望的是如此构型和运行变换器，使得在所产生的交流电的整个周期上从连接的PV设备的尽可能均匀的能量输出。同时，也希望使用成本有利的且尽可能总是以相同类型构造的变换器。特别地值得期望的是，针对应用加强便宜地生产的“标准三相逆变器”，其通过传统三相交流馈电通到连接网络中。在这种情况下，首先应该提到存储系统的连接，因为电能的存储与再生能量源由于其强烈波动的能量产生而变得越来越重要。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务是提供一种具有带有三个电桥支路的转换器模块的变换器，该变换器在直流电源均匀地负载的情况下为存储系统提供交流电压和直流电压。另一任务是说明一种用于这种变换器的运行方法。该任务通过一种具有相应的独立权利要求的特征的变换器和一种用于运行变换器的方法来解决。有利的构型和扩展方案是从属权利要求的主题。在根据本专利技术的变换器中，在第一电桥支路的和第二电桥支路的相位输出端之间提供交流电压功率，而能量存储器可以连接到第三电桥支路上，以便对该能量存储器进行充电和/或放电。可以将直流电源(例如PV发电机)连接到变换器的输入端。变换器包括具有第一、第二和第三电桥支路的至少一个转换器模块，其中，电桥支路中的每个分别具有一个相位输出端。转换器模块还包括用于电桥支路的共同的直流电压中间回路。第一电桥支路和第二电桥支路设置用于从直流电源输出第一功率，并将该第一功率作为交流电提供给相位输出端。可以将能量存储器连接到第三电桥支路的相位输出端，并且第三电桥支路设置用于在直流电源与能量存储器之间以及在能量存储器和共同的直流电压中间回路之间交换第二功率。能量存储器可以通过直流电压中间回路从直流电源输出并存储电功率，反之，电功率可以从能量存储器流回到直流电压中间回路中并进一步通过第一和第二电桥支路流回到例如连接在该处的网络中。该变换器还包括控制单元，该控制单元设置用于如此操控电桥支路或其半导体开关，使得第一功率和第二功率的总和相应于恒定的期望值，从而将流入或流出所述共同的直流电压中间回路的功率流最小化。第一功率和第二功率的总和的平衡与能量流的瞬时幅度和方向有关，并且发生在共同的直流电压中间回路中，所述共同的直流电压中间回路通过该平衡实际上应保持不受负载。根据本专利技术，控制单元设置用于如此操控电桥支路，使得在共同的直流电压中间回路中流经第三电桥支路的第二功率与流经第一和第二电桥支路的第一功率的几何总和在任何时刻都得出恒定的期望值，其从直流电源输出并作为交流电输出到相位输出端。总而言之，瞬时值的总和的微小波动至少应在网络周期的持续时间上进行补偿。这意味着，流入或流出能量存储器的功率的瞬时值在与网络频率相关的时间标度上补偿交流电压功率。根据本专利技术的方法涉及一种对变换器的控制，直流电源可以连接到该变换器的输入端。变换器包括具有第一、第二和第三电桥支路的至少一个转换器模块和用于电桥支路的共同的直流电压中间回路，其中，电桥支路中的每个分别具有一个相位输出端，此外，变换器包括用于操控电桥支路或其半导体开关的控制单元。可以将能量存储器连接到第三电桥支路。根据本专利技术，如此操控第一电桥支路和第二电桥支路，使得从直流电源输出第一功率，并将该第一功率作为交流电提供给相位输出端，换句话说，可以将AC功率馈送到网络中或可以为AC用电器提供电功率。如此操控第三电桥支路，使得可以在直流电源与能量存储器之间以及在能量存储器与共同的直流电压中间回路之间交换第二功率。对电桥支路的操控的特征在于，第一功率和第二功率的总和相应于恒定的期望值，从而将流入或流出所述共同的直流电压中间回路的功率流最小化。换句话说，如此操控第三电桥支路，使得流入或流出能量存储器的功率的瞬时值在与网络频率有关的时间标度上补偿所产生的交流电压功率。为此目的，流入或流出能量存储器的功率和交流电压功率优选反相地运行。以这种方式实现，通过流入或流出能量存储器的变化功率来如此补偿在每个网络频率周期的过程中的交流电压功率，使得直流电源被恒定地加以负载。以这种方式，能量存储器可以至少部分地接管如下电容器的功能：所述电容器在根据现有技术的设备中通常布置在直流电压(DC)中间回路中。通过根据本专利技术的方法，所述电容器不需要承受(auffangen)交流电功率的以两倍的网络频率出现的功率波动，而是仅承受由半导体功率开关的切换引起的以高得多的频率出现的电流纹波(Stromrippel)。相应地，DC中间回路中的电容量可以保持得小、尤其如此小，使得所述电容量可以经济地并且考虑到较低的空间需求地通过薄膜电容器施加，所述薄膜电容器具有比例如电解质电容器更长的使用寿命和更低的损耗。在一种有利的构型中，恒定的期望值相应于直流电源(例如PV发电机)的最大功率点(MPP)。这对于直流电源的最大能量生产量(Energieausbeute)是重要的，并导致由直流电源和变换器组成的整个系统的经优化的效率。在变换器的另一有利的构型中，第一、第二和第三电桥支路具有相同的结构类型。这提供了将“标准三相逆变器”与能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变换器(6)，所述变换器包括输入端(61，62)、至少一个转换器模块(1，1'-1”')和共同的直流电压中间回路(14)，所述输入端能够与直流电源(2)连接，所述至少一个转换器模块具有第一、第二和第三电桥支路(11，12，13)，其中，所述电桥支路(11，12，13)中的每个都分别具有一个相位输出端(113，123，133)，所述共同的直流电压中间回路用于所述电桥支路(11，12，13)，其中，/n所述第一和第二电桥支路(11，12)设置用于将交流电形式的第一功率(51)提供给所述相位输出端(113，123)，/n能量存储器(42)能够连接到所述第三电桥支路(13)的相位输出端(133)，并且所述第三电桥支路(13)设置用于在所述直流电源(2)与所述能量存储器(42)之间以及在所述能量存储器(42)与所述直流电压中间回路(14)之间交换第二功率(52)，并且/n所述变换器(6)包括控制单元(17)，所述控制单元设置用于如此操控所述电桥支路(11，12，13)，使得所述第一功率(51)和所述第二功率(52)的总和相应于恒定的期望值(53)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171221 DE 102017131042.81.一种变换器(6)，所述变换器包括输入端(61，62)、至少一个转换器模块(1，1'-1”')和共同的直流电压中间回路(14)，所述输入端能够与直流电源(2)连接，所述至少一个转换器模块具有第一、第二和第三电桥支路(11，12，13)，其中，所述电桥支路(11，12，13)中的每个都分别具有一个相位输出端(113，123，133)，所述共同的直流电压中间回路用于所述电桥支路(11，12，13)，其中，
所述第一和第二电桥支路(11，12)设置用于将交流电形式的第一功率(51)提供给所述相位输出端(113，123)，
能量存储器(42)能够连接到所述第三电桥支路(13)的相位输出端(133)，并且所述第三电桥支路(13)设置用于在所述直流电源(2)与所述能量存储器(42)之间以及在所述能量存储器(42)与所述直流电压中间回路(14)之间交换第二功率(52)，并且
所述变换器(6)包括控制单元(17)，所述控制单元设置用于如此操控所述电桥支路(11，12，13)，使得所述第一功率(51)和所述第二功率(52)的总和相应于恒定的期望值(53)。


2.根据权利要求1所述的变换器(6)，其中，所述恒定的期望值(53)相应于所述直流电源(2)的最大功率点(MPP)。


3.根据权利要求1或2所述的变换器(6)，其中，所述第一、第二和第三电桥支路(11，12，13)具有相同的结构类型。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的变换器(6)，其中，所述第一、第二和第三电桥支路(11，12，13)设计用于双向的运行方式。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的变换器(6)，所述变换器具有恰好一个转换器模块(1)，所述恰好一个转换器模块具有三个电桥支路(11，12，13)。


6.根据权利要求1至4中任一项所述的变换器(6)，所述变换器包括至少三个转换器模块(1，1'-1”')，其中，在输出端侧提供三相交流电压，并且所述三相交流电压的每相由不同转换器模块(1，1'-1”')的两个电桥支路(11，12)提供，其中，所述第三电桥支路(13)与能量存储器(42)耦合。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的变换器(6)，在所述变换器中，在所述能...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·福尔克，
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