本发明专利技术提供一种用于光伏太阳能设备的逆变器系统(1)，其用于从太阳能发电机(2)的直流电压生成交流电压，该逆变器系统具有附加的能量储存器(38)，该能量储存器布置在连接在太阳能发电机上可在必要时激活的能量传输路径(36)内。用于监视和控制该逆变器系统(1)运行的控制装置(31,34)被设置为，获取太阳能发电机上的短时间的日射量功率峰并在日射量峰存在时激活该能量传输路径(36)，以导致从太阳能发电机(2)至能量储存器(38)的能量传输。由此可以将该过量的辐射在短时间日射量峰的同时暂时缓冲并之后用于满足逆变器(4)的自身消耗或馈给次级消费单元，从而提高太阳能设备的效率或产量。也公开了一种用于光伏太阳能设备的逆变器系统的运行方法，以利用在太阳能发电机上的日射量峰。
【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用于光伏太阳能设备的逆变器系统以及一种用于所述系统的运行方法以及尤其一种附带有用于扩展的日射量值(Einstrahlungswerte)范围的运行方法的太阳能逆变器的运行方法。
技术介绍
用于光伏太阳能设备的逆变器系统，其中所述太阳能设备必须连接在太阳能发电机上并且用于从太阳能发电机的直流电压生成一个单相或多相的交流电压，在不同的配置中是已知的。在一个传统的配置中，它们具有一个中间电路，其必须与太阳能发电机相连接并具有一个或多个用于储存能量的电容器，必要时该太阳能发电机和该中间电路之间具有一个升压器，以将太阳能发电机的电压调整到一个所需的更高的水平，以及具有一个与该中间电路相连接的逆变器，该逆变器的输出端可以用于能源馈入与交流电压网络或与一个或多个消费单元相连接。主要采用具有半桥或全桥电路的电子逆变器构造类型，其中该电路带有可周期切换的半导体开关元件并且由一个调节器或一个控制设备适当地向高频驱动，以在输出端生成交流电流，该交流电流就其相位和振幅例如按一个50赫兹或60赫兹的正弦形电源电压经过适配。太阳能逆变器系统和相关运行方法的示例性的配置例如在DE102 21 592AUDE 100 20 537A1 和 DE 10 2005 024 465 Al 说明过。用于光伏系统的太阳能发电机多数具有多个串联并且在必要时附加地具有并联连接的太阳能电池组件，其太阳能电池将入射的太阳光直接转换成电能。然后该逆变器使用该电能，以生成适合于电力网或消费单位的交流电流。该逆变器必须特别高效地工作，以得到光伏系统的高效率和高生产率。这些因素由于较高的投资成本对于光伏系统的购置和运营是极为重要的。先进的逆变器系统可能在额定运行中实现高达98%或者更高的总效率。为了获得尽可能高的生产率，太阳能发电机在所谓最大功率点(MPP)运行，这是太阳能发电机的电流-电压图的某一点，在此点处可以获得最大功率，即在此点处电流和电压的乘积具有其最大值。MPP工作点不是恒定的，而是依赖于日射量强度、温度和太阳能电池以及太阳能发电机的类型。该MPP工作点在一个太阳能逆变器中通常由一个所谓的MPP跟踪器来设置，该MPP跟踪器将太阳能发电机的电压调节到所需的值。为此该MPP跟踪器例如将所提取的电流作小额变化、分别计算电流和电压的乘积并且将电流值向更高功率的方向调整。由此即使在变化的日射情况下也可以在太阳能发电机上始终进行正确的功率匹配。但是，逆变器通常不是为整个日射量范围设计的。因此，逆变器就其额定功率往往配置为在该太阳能发电机最大输出功率的约10%以下。这里的原因是，相对小的逆变器价格便宜得多并在部分负荷范围内具有显著更高的效率。而在中欧通常的日射量值下，多数只获得太阳能发电机额定功率的取值范围从大约10%至80%的部分负荷运行。所以将逆变器传统地配置为仅用于日射量范围大约至1000 W/m2。然而也有天气情况出现，其中日射量值较高并且太阳能发电机因此提供功率，其不能被传统大小的逆变器接受。例如在凉爽的周边气温和云聚集时可以短时间地观察到高的并且也通过云层反射更加有利的高达1400 W/m2或更高的日射值，其得到太阳能发电机的最大功率峰。G. Wirth、M. Zehner、B. Giesler 的一项研究“Sizing and OperationalExperience with MWp-PV-System - Lessons Learned for System Design Tasks 2009:MWp-PV-系统的大小选择和操作经验-针对系统设计任务所学到的经验教训 2009”，估计这种辐射峰的能量在从1000至1400W/m2的取值范围达到年能量产量的8%。通常在这样一种辐射过量以及达到逆变器功率极限的情况下，将MPP工作点朝更高电压的方向移动。由于规格过小的逆变器不能接受过大的功率，它迫使具有通常超越逆变器最大功率的工作点处在其功率极限。由此太阳能发电机可以提供的能量不被采用而流失。为了避免这种情况，G. Wirth等的上述研究建议，将该逆变器与该太阳能发电机的比例不像通常一样设计为规格过小而是规格过大，例如将逆变器功率升至110%对比100%太阳能发电机功率。但这种想法有几个缺点。首先，如上面已经提到的，逆变器随尺寸增加变得明显昂贵。第二，在正常运行的部分负荷效率，例如在发电机额定功率的10%时，明显变差。最后，往往不存在这样一种有接收能力的电力网或有接收能力的消费单位。
技术实现思路
从这一点出发，本专利技术的一个技术问题在于提供一种太阳能逆变器系统和为其提供一种运行方法，使得有可能克服已知逆变器系统的缺点并可以更好地利用日射量的功率峰。尤其是，本专利技术的一个技术问题在于提供一个用于扩展了日射量值范围的适当的逆变器系统，而不需容忍规格过大逆变器的缺点。有利地应该在变化的日射情况下提高逆变器的总效率。这个技术问题通过具有权利要求1特征的逆变器系统以及权利要求14所述的运行方法得以解决。根据本专利技术的一个方面提出了为光伏太阳能设备用于从太阳能发电机的直流电压产生交流电压的一个逆变器系统，其中该逆变器系统具有一个带有可与太阳能发电机相连接的直流电压分支以及至少一个储存器，尤其是电容器，用于临时储存太阳能发电机能量的中间电路和一个用于将一个施加于该直流电压分支间的中间电路一直流电压转换为逆变器输出端侧交流电压的逆变器，其中该逆变器连接在该中间电路上，尤其是与所述的至少一个中间电路的储存器并联。此外设置了一个附加的、独立于该至少一个储存器的能量储存装置，其设定用于吸收太阳能发电机的能量。该能量储存装置设置在一个可选择性激活的能量传输路径上，其连接在所述直流电压分支之间。该逆变器系统此外具有一个用于监视和控制逆变器系统运行的控制装置。根据本专利技术控制装置被配置用来获取并且计算至少一个表征太阳能发电机上当前日射量功率的参量以及在该参量超过一个可预先给定的极限功率时激活该能量传输路径，以使太阳能发电机的能量传输至能量储存装置。因此给一个太阳能逆变器在直流电压中间电路的输入端侧补充一个附加设备，其主要包含该能量储存装置和一个控制逻辑电路，其中该附加设备能够在一个短时间范围内将太阳能发电机功率的一部分输送至该能量储存装置中。由此可以确保，即使在一个短时间辐射过量或一个日射量峰并同时逆变器的功率受限的情况下不需要进行太阳能发电机工作点移动，从而使太阳能发电机可以继续在其MPP工作点运行，同时其全部可利用的能量即使在日射量峰的情况下也不会流失，而是实际被利用。该根据本专利技术的附加设备使至此未利用或只有付出极大代价才可利用的超出额定日射量比如1000 W/m2以上的辐射部份得以利用。这无需逆变器超大规格并且甚至优选地通过逆变器超低规格来达到。优选地将该逆变器系统确定并设置用于往交流电压网中馈入能量，尤其是公共供电网。由此，该逆变器在其输出端提供适合电力网交流电压的交流电流。然而，在逆变器的输出端也可以连接任何一个消费单位。原则上该逆变器可以是任何带或不带变压器的构造的。优选地它是一个无变压器的具有的逆变器桥电路的逆变器，例如一个半或全桥电路，带有可周期切换(taktbar)开关的半导体开关元件，它们按照一个可预先给定的模式进行开关，尤其是通过脉本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.03.25 DE 102010016138.11.一种用于光伏太阳能设备的逆变器系统，用以从太阳能发电机(2)的直流电压生成交流电压， 带有中间电路(3)，其具有可与太阳能发电机⑵相连接的直流电压分支(8，9)以及至少一个设置在所述直流电压分支(8，9)之间的用于临时储存太阳能发电机(2)能量的储存器(11，12)， 带有与中间电路⑶相连接的逆变器(4)，用于将施加在所述直流电压分支(8，9)上的中间电路-直流电压转换成逆变器输出端侧的交流电压， 带有可选择性激活的能量传输路径(36)，其连接在所述直流电压分支(8，9)之间， 带有能量储存装置(38)，其为了吸纳能量而布置在能量传输路径(36)中，以及 带有控制装置(31)，用于监视和控制逆变器系统(I)的运行，其中控制装置(31)被设置为，用以获取并计算至少一个表征太阳能发电机(2)当前日射量功率的参量，以及在这个参量超过可预先给定的极限功率的情况下激活能量传输路径(36)，用以导致从太阳能发电机⑵至能量储存装置(38)的能量传输。2.根据权利要求1所述的逆变器系统，其特征在于，其被确定用于单相或多相能量馈入交流电压网，尤其是公共供电网。3.根据权利要求1所述的逆变器系统，其特征在于，该逆变器(4)是一种无变压器的、带有在布置在桥电路中的可周期切换的半导体开关元件(16，17)的逆变器。4.根据权利要求1所述的逆变器系统，其特征在于，该能量储存装置(38)设置为，在5至90秒的短时间范围内吸纳直至逆变器(4)额定功率的50%。5.根据权利要求4所述的逆变器系统，其特征在于，该能量储存装置(38)具有至少一个超级电容器。6.根据权利要求1所述的逆变器系统，其特征在于，电压转换器(39)从属于该能量储存装置(38)，该电压转换器将太阳能发电机(2)的电压转换至适合利用能量储存装置(38)的电压电平。7.根据权利要求1所述的逆变器系统，其特征在于，该能量传输路径(36)具有开关器(37; 47，48)，所述开关器(37; 47，48)能够由控制装置(31，34)操作或驱动，以选择性地将该能量传输路径(36)激活或使其处于非激活状态。8.根据权利要求1所述的逆变器系统，其特征在于，测量装置(33)从属于该控制装置(31)，该测量装置获取当前日射量功率并将其表征值提供给控制装置(31)，并且该控制装置(31)具有比较装置(41)，其将日射量功率的当前值与作为极限值的可预先给定的阈值进行比较以确定，日射量峰的条件是否存在，并于是触发向能量储存装置(38)的能量传输。9.根据权利要求8所述的逆变器系统，其特征在于，该阈值是在从大约900W/m2至大约1100 ff/m2范围内的日射量参照值。10.根据权利要求1或8所述的逆变器系统，其特征在于，该极限值与逆变器(4)的额定功率或逆变器(4)的最大功率相关。11.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：J亨切尔，
申请(专利权)人：瑞富太阳能有限责任公司，
类型：
国别省市：
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