本发明专利技术涉及一种为一逆变器（１）的一中间电路（２）提供过电压保护的输入端保护电路（５）。所述保护电路（５）具有一用于对所述中间电路（２）进行限压的上游元件（ＲＶ），所述上游元件连接在所述中间电路（２）的上游且可用一可控机械开关构件（７）跨接在所述上游元件两端。可对所述机械开关构件（７）进行控制，以使得当所述逆变器（１）处于供电模式时，如果一中间电路电压（ｕＺＫ）大于一规定电压极限值（ＵＧ），所述机械开关构件就断开。根据本发明专利技术，所述保护电路（５）具有一连接在所述上游元件（ＲＶ）的下游且与所述中间电路（２）并联的电子限压器（６）。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种为逆变器的中间电路提供过电压保护的输入端保护电路，其中， 所述保护电路具有用于对所述中间电路进行限压的上游元件，所述上游元件连接在所述中间电路的上游且可用可控机械开关构件跨接在所述上游元件两端。可以某种方式对所述机械开关构件进行控制，使得当所述逆变器处于供电模式时，如果中间电路电压大于规定的电压极限值，所述机械开关构件就断开。本专利技术此外还涉及一种逆变器，包括用于连接到再生直流电压源的输入端中间电路、用于为电网供电的输出端功率元件以及上述类型的可控输入端保护电路。
技术介绍
再生直流电压源可以是太阳能模块或具有多个这类太阳能模块的太阳能场，也可以是燃料电池或者是风力发电站或沼气发电厂的发电机。例如，再生直流电压源可以为电力企业的50Hz/230V的单相供电网络或 60Hz/120V供电网络供电，优选地为50Hz/400V的三相供电网络供电。此外，也可将例如通过光伏途径产生的电流输入到多个逆变器，这些逆变器随后将输入的直流电压转换成电网电压。太阳能场所产生的直流电压与当前日照以及特别与太阳能场的电力负荷有关。太阳能场的这种场电压或输出电压在空载时达到最高。这种电压因而也被称作空载电压。有负载时，即通过逆变器为电网供电时，上述电压会下降。逆变器优选具有一个控制单元，该控制单元对逆变器功率元件中的电子半导体元件进行控制，以使得输入电网的功率达到最大。为此，控制单元通常会执行一个所谓的跟踪程序，以便不断“搜寻”同样处于变化中的最大功率点(MPP，即 Maximal Power Point)。用作直流电压源的太阳能模块或太阳能场在有负载时具有某种更接近于电流源的电性特征。亦即，在假定同等日照条件下，所产生的电流基本不受太阳能模块或太阳能场的场电压或输出电压影响，其中，太阳能模块或太阳能场上的空载电压在负载相对较小时会迅速下降(参见图幻。但是在日照较强的情况下，空载电压可能会超过太阳能逆变器允许的最大工作电压。为了防止中间电路的输入端上出现不允许的高电压，JP 11312022 A的日本专利文摘揭示了一种输入端保护电路。该保护电路包含一个串联电路，该串联电路由两个用作分压器的电阻器和三个可控机械开关构件构成。如果输入端上的场电压低于规定的电压极限值，就对这些机械开关构件进行控制来将该场电压直接施加在中间电路上。这些机械开关构件可以是继电器或接触器。一旦中间电路电压超过规定的电压极限值，就对开关构件进行控制，使得场电压加在所述串联电路上，且中间抽头上的经分压处理而有所降低电压值施加在中间电路上。但是一旦逆变器发生故障，它就会阻断用于对逆变器功率元件中的半导体开关进行控制的控制脉冲，这就无法再对所存在的场电压实施任何调整。由于停止供电以及由此导致再生直流电压源不具有负荷，场电压会骤然上升至空载电压，为此通常需要IOOms至 200ms的开关时间，直至机械开关构件最终使被跨接的电阻器起到限压的作用。但是，如果场电压在这段时间内上升到超过电压极限值的不允许的高电压值，就会在极短的时间内毁坏逆变器特别是其对过电压敏感的半导体开关。这种情况在日照强度较大的正在供电的太阳能场尤为突出。
技术实现思路
从上述现有技术出发，本专利技术的目的是提供一种用于逆变器的改进型保护电路。本专利技术的另一目的是提供一种相应具有上述类型的保护电路的逆变器。权利要求1所述的特征是本专利技术用以达成上述目的的解决方案。有利实施方式由从属权利要求2至7给出。权利要求8涉及的是一种相应的逆变器。权利要求9是该逆变器的一种有利实施方式。根据本专利技术，所述保护电路具有一个连接在所述上游元件的下游且与所述中间电路并联的电子限压器。相对于机械开关元件而言，本专利技术以几乎无延迟的方式将中间电路上的电压限制在“半导体开关能承受的”电压水平上。这就为逆变器中对过电压敏感的半导体开关(例如 IGBT 或 MOSFET，IGBT 代表 Insulated Gate Bipolar Transistor，即绝缘栅双极晶体管； MOSFET代表Metal Oxide SemiconductorField-Effect Transistor，即金属氧化物半导体场效应晶体管)提供了有效保护。根据所述保护电路的一种特别有利的实施方式，所述电子限压器采用热设计 (thermally designed)，基本上仅用于吸收所述机械开关构件断开之前在所述限压器上释放的输入功率。由此可使所述电子限压器具有极其紧凑的结构。在此需要考虑以下情况， 在所述机械开关构件的开关时间内在所述限压器上释放的电功率比在所述串联电路的电阻器上释放的功率高出多个数量级。其中，上述用于限压的电阻器通常采用可以无时限工作的热设计方案。根据另一实施方式，所述电子限压器具有用于检测所述中间电路电压的电压检测单元、用于将当前检测到的电压测量值与对应于所述电压极限值的基准电压值进行比较的比较器、连接在所述比较器下游的可控电子开关元件以及与所述中间电路并联的串联电路，所述串联电路包括所述电子开关元件的负载侧部件和限制电阻器。通过上述实施方式可使得本专利技术保护电路在不受所述逆变器的控制的情况下工作。根据一种优选实施方式，所述比较器设计为可对所述电子开关元件进行可调整的时钟定时控制的斩波器。其优点主要在于，只有相对少量的损耗功率释放在所述开关元件上，而绝大部分电功率都释放在所述用于限压的上游元件上。这个上游元件优选是电阻器， 例如功率电阻器。所述电子开关元件通常是晶体管。此外，所述斩波器还可具有一个以恒定的开关频率对所述电子开关元件进行可调整的时钟定时控制的脉宽调制器。这样可以使所述电子限压器具有一个从电路技术角度看特别简单的结构。根据另一实施方式，可对所述机械开关构件进行控制，以使得所述机械开关构件在所述逆变器处于断开状态时断开。通过这种方式，即使所述逆变器断开也能在输入端进行限压。此外，本专利技术用来达成上述目的的解决方案是一种具有本专利技术保护电路的逆变器。用于所述保护电路的所有组件优选均整合在用于所述逆变器的控制系统的电路载体上。本专利技术的逆变器优选是一种输入端可与太阳能模块或太阳能场连接的太阳能逆变器。作为替代方案，所述逆变器也可连接在燃料电池上。附图说明下面借助附图对本专利技术及其有利实施方案进行进一步说明，其中图1为一示范性逆变器的示意图，在其输入端上具有一个为该逆变器的中间电路提供过电压保护的现有技术的保护电路；图2为一个作为再生直流电压源示例的太阳能模块的示范性电流/电压特性曲线.一入 ，图3为一示范性逆变器的示意图，其具有一个采用本专利技术第一实施方式的保护电路；以及图4为另一示范性逆变器的示意图，其具有一个采用本专利技术第二实施方式的保护电路。具体实施例方式图1展示的是一示范性逆变器1，在其输入端上具有一个为逆变器1的中间电路2 提供过电压保护的现有技术的保护电路5'。在图1所示的示例中，参考符号1表示一个已知逆变器。该逆变器在输入端上具有一个电压中间电路2，这个电压中间电路由中间电路电容器8和与之并联的中间电路电阻器RS构成。该中间电路电阻器例如可以是分立组件。 中间电路电阻器RS也可以是提供直接接触保护的放电电阻器。此外，中间电路2可连接到再生直流电压源3，例如太阳能场。中间电路2输出端一侧的下游连接有一个用于为电网本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种为一逆变器（１）的一中间电路（２）提供过电压保护的输入端保护电路，其中，所述保护电路具有一用于对所述中间电路（２）进行限压的上游元件（ＲＶ），所述上游元件连接在所述中间电路（２）的上游且可用一可控机械开关构件（７）跨接在所述上游元件两端，以及对所述机械开关构件（７）进行控制以使得当所述逆变器（１）处于供电模式时，如果一中间电路电压（ｕＺＫ）大于一规定电压极限值（ＵＧ），所述机械开关构件（７）就断开，其特征在于，所述保护电路具有一连接在所述上游元件（ＲＶ）的下游且与所述中间电路（２）并联的电子限压器（６）。
【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：乌韦·肖布，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。