太阳能模块制造技术

本实用新型专利技术涉及一种太阳能模块，该太阳能模块（2）带有产生直流电压（U）的太阳能电池（4），和转化馈入其输入端（8）的直流电压（U）的变流器（6），其包含至少一个半导体开关（14）和操控该半导体开关（14）的开关输入端（18）的控制装置（20），该控制装置（20）如此构造，使得其在太阳能模块（2）的过渡运行中改变地操控至少一个所述半导体开关（14），使得其表现出相对正常运行（N）更缓慢的开关特性，以致在半导体开关（14）上的动态过压减小，使得施加在半导体开关（14）上的电压不超越半导体开关（14）的截止电压。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种太阳能模块，该太阳能模块包括太阳能电池和变流器。
技术介绍
使用太阳能电池来产生再生能量。为了调理由太阳能电池产生的例如用于供电网的直流电压，所述太阳能电池在太阳能模块中与变流器，通常与逆变器结合。变流器将由太阳能电池馈入变流器的直流电压转化成有待输送给供电网的交流电压。在此通常用单数形式提到的太阳能电池实际上通常由多个串联的单个太阳能电池组成。变流器在公知的简单的实施形式中具有至少两个晶体管半桥。然后，每个半桥在此包含至少两个带至少两个续流二极管的晶体管。其它半导体可以安放在太阳能电池和变流器之间。由太阳能电池产生的直流电压通常借助逆变器馈入交流电网。为此产生一种脉冲模式，逆变器的晶体管以该脉冲模式来开关。没有受光照或受弱光照的太阳能电池不供应或供应太小的直流电压以致其不能由变流器进一步处理。变流器因此先停止运行。在太阳能电池的照射开始时，太阳能电池的空载电压迅速上升并且达到一个相比正常运行而言高的值。空载电压当没有或仅有很小的负载电流流过太阳能电池时出现。这个值相对于以负载电流加载太阳能电池时的输出电压而言很高，经常是两倍的那么高。其原因在于太阳能电池的内阻。尤其在冷的环境温度下，也就是说在冬季以及在太阳升起时，太阳能电池具有最大的空载电压。因此，出现在逆变器上的呈该逆变器的中间电路电压形式的直流电压达到最大，这是因为逆变器还没有运行，并且因而没有值得注意的电流流过太阳能电池。逆变器运行时，也就是说当从太阳能电池抽取负载电流时，直流电压显著跌落，例如从900V的峰值电压下跌到500V的常规(运行)电压。而且，由太阳能电池给出的电压此外还依赖于太阳入射、温度和通过电池的电流。因此可以一再考虑如下启动运行或过渡运行，其中太阳能电池的输出电压在变流器所允许的输入电压之上。但是，公知的是，如下逆变器用于太阳能电池，该逆变器仅针对太阳能电池的运行电压，例如针对500V设计。但在上述启动情形下，逆变器的所允许的运行电压则明显被太阳能电池的900V的空载电压超越。因此，在此由于电压的超越而不允许直接启动。公知的是，在太阳能电池的启动运行中，为逆变器的输入端配设用于暂时降低中间电路电压的装置(例如具有负载电阻的斩波器)。在接通逆变器之前，太阳能电池由斩波器加负载。负载电流在太阳能电池中流动。在此，由流过斩波器的电流给太阳能电池加负载，从而使其电压值、由此还有待输送给变流器的中间电路电压下降到如下值，该值位于逆变器的允许的电压范围内。输入电压，也就是说变流器的中间电路电压，因此减小到最大允许的中间电路电压。由此可以使用逆变器开始运行，斩波器变得不活跃，逆变器可以启动并且将功率馈送到网络中。因此，在太阳能电池的启动运行中，在这类配置中需要斩波器。作为备选公知的是，在太阳能模块中使用较少的太阳能电池，以便降低太阳能模块的最大电压，或根据太阳能电池的最大可用空载电压来确定变流器规模。变流器上的电压由彼此串联的太阳能电池的数量决定。在此追求尽量大的电压，这是因为因此能以逆变器传递大部分能量。那么，在启动运行或者说过渡运行中，最大空载电压(也就是说输送给变流器的最大电压)总是低于所允许的变流器电压或者说中间电路电压。因为过渡运行相比多个小时的正常运行持续只几秒，但在正常运行时，变流器现在明显在其规模极限之下工作。变流器中的半导体仅电压适合地满载几秒钟，在其余时间变流器都是规模过大的。一旦变流器联网工作，那么电压就如上所述明显下降。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是，给出一种改善了的太阳能模块或一种改善了的用于运行该太阳能模块的方法。就太阳能模块而言，该技术问题如此解决该太阳能模块包含产生直流电压的太阳能电池。太阳能电池与变流器连接，或者说在变流器的输入端上将由太阳能电池产生的直流电压馈送给变流器。变流器将直流电压例如转换成供电网的网络交变电压。变流器包含至少一个半导体开关和操控该半导体开关的开关输入端的控制装置。按照本技术，该控制装置如下方式地构造在太阳能模块的过渡运行中，半导体开关与正常运行相反地如下方式地改变地受操控，即，使得该半导体开关具有相对正常运行更慢的开关特性。开关特性如此地更慢，使得在半导体开关上的动态过压减小。过压如下方式地减小，即，使施加在半导体开关上的电压不超越半导体开关的截止电压。本技术适用于带有所有类型的半导体开关(优选晶体管)的所有类型的单相的和多相的变流器。优选的变流器具有多个，例如四个半导体开关，这些半导体开关联接在H型桥式电路中。其它公知的拓扑结构为多电平变流器，例如三电平逆变器。本技术基于下列认识或想法在带有半桥的逆变器中，电流从上晶体管(半桥的上半导体开关)换向到在那的半导体开关的各个下续流二极管，并且反过来或者说从半桥的下晶体管换向到上续流二极管。由于半桥的寄生的电感和/或到中间电路电容器的连接，在此，在所述半导体上形成了动态的过压，该动态的过压依赖于换向时的电流变化陡度。动态过压由寄生的电感产生。动态过压在电容上叠加基本上由太阳能电池预先给定的电压。因此在开关时，半导体电压是电容器电压和动态过压的总和。半导体上的该电压绝不允许超越其额定的电压，这是因为不然该半导体受到损坏或损毁。在换向时的电流变化陡度由逆变器的结构和其部件，尤其由寄生的电感，特别是由中间电路的结构部件和连接部件以及由晶体管的开关性能决定。以晶体管的开关输入端的接线，也就是例如基极接线，可以改变晶体管的开关特性。开关输入端的操控为此通常通过如下电压源进行，该电压源经由电阻与控制输入端连接，也就是例如经由基极电阻或栅极电阻。可以通过电阻值的或者也通过电压源的电压值的变化来影响开关特性。放大的电阻或较小的控制电压在此减小了半导体开关换向时的电流变化陡度，并且因而在开关时在该半导体开关上产生较少动态过压。另一方面，在半导体开关内形成高的开关损耗，这首先在大的负载电流中是不利的。但在小的负载电流中这一点并不重要。反之，变小的电阻和/或数值方面变大的控制电压提高了换向时的电流变化陡度，并且因而在半导体开关上产生了大的动态过压。但另一方面开关损耗于是很小。以负电压执行各半导体开关的关断。在此例如仅考察开通，而在关断时所述方法相似地作用。首先可以考虑的是，在如下输入电压时启动变流器，该输入电压超越变流器正常运行时所允许的持续输入电压或者说中间电路电压在此，逆变器首先以非常小的输出电流运行，以便至少略微通过电流给太阳能电池加负载。太阳能电池的电压已经由此(从空载电压起)明显下降。通过在各提高了的负载电流中逐渐减小的中间电路电压，逆变器的输出电流可以提高至额定值。在这种过渡运行中随着提高的中间电路电压，动态的过压必须比在正常运行时更小，由此由中间电压形成的总电压(也就是太阳能电池的电压加上动态过压)总是小于半导体开关的截止电压。截止电压在此是功率开关的、也就是半导体开关的最大电压。半导体开关上的电压U来自太阳能电池的电压，或相同值的中间电路电压，以及由动态效应产生的动态的过压。对动态过压而言重要的是，流过寄生的电感L的电流I，或电流的时间性的变化，其导致了感生的电压(动态的过压U0)。电压按U=LdI/dt得出，也就是与电流I的时间性变化成比例。通过控制装置的按本技术的运行，进本文档来自技高网...

【技术保护点】
太阳能模块（2），该太阳能模块带有产生直流电压（U）的太阳能电池（4），并且带有转化馈入其输入端（8）的所述直流电压（U）的变流器（6），所述变流器包含至少一个半导体开关（14）和操控所述半导体开关（14）的开关输入端（18）的控制装置（20），在所述太阳能模块中所述控制装置（20）如下方式地构造，即，使该控制装置在所述太阳能模块（2）的过渡运行中如此地改变地操控至少一个所述半导体开关（14），即，使所述半导体开关表现出相对于正常运行（N）更缓慢的开关特性，以致在所述半导体开关（14）上的动态过压这样减小，使得施加在所述半导体开关（14）上的电压不超越所述半导体开关（14）的截止电压。?dest_path_FDA00002659408100011.jpg

【技术特征摘要】
2011.06.07 DE 102011077160.31.太阳能模块(2)，该太阳能模块带有产生直流电压(U)的太阳能电池(4)，并且带有转化馈入其输入端(8)的所述直流电压(U)的变流器(6)，所述变流器包含至少一个半导体开关(14)和操控所述半导体开关(14)的开关输入端(18)的控制装置(20)，在所述太阳能模块中所述控制装置(20)如下方式地构造，S卩，使该控制装置在所述太阳能模块(2)的过渡运行(CP中如此地改变地操控至少一个所述半导体开关(14)，S卩，使所述半导体开关表现出相对于正常运行(N)更缓慢的开关特性，以致在所述半导体开关(14)上的动态过压这样减小，使得施加在所述半导体开关(14)上的电压不超越所述半导体开关(14)的截止电压。2.按权利要求1所述的太阳能模块(2)，其中，所述变流器(6)具有在其输入端(8)上在正常运行(N)时允许的最大电压(U_)，所述最大电压(Umax)比在过渡运行(U...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·贝克达尔，英戈·施陶特，赖纳·魏斯，
申请(专利权)人：赛米控电子股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：