用于运行逆变器的方法和能容忍电网错误的逆变器技术

本发明专利技术涉及一种用于运行逆变器（1）的方法，该逆变器包括可调制控制的至少一个桥式结构（10）、用于将电功率馈入供电网（3），该方法包括下述步骤：首先通过单极控制所述至少一个桥式结构（10）使逆变器（1）运行，并且监控供电网（3）是否存在电网故障。当检测到电网故障时，至少暂时通过双极控制所述至少一个桥式结构（10）使逆变器（1）运行。本发明专利技术还涉及一种构造用于实施该方法的能容忍电网故障的逆变器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于运行逆变器的方法和能容忍电网错误的逆变器
本专利技术涉及一种用于运行逆变器的方法，所述逆变器包括可调制控制的至少一个桥式结构、用于向供电网馈入电功率。本专利技术还涉及一种能容忍电网故障的逆变器。
技术介绍
逆变器用于将例如由光伏设备的光伏发电机产生的直流电转换成适合用于馈入供电网的交流电。鉴于可再生能源发电设备、尤其是光伏设备被越来越多地使用，电力公司提高了对馈入的电流的参数要求。在供电网的运营商方面往往存在于所谓的供电网技术规范(Grid Code)中说明的要求，即，可再生能源发电设备在电网干扰、例如电压波动时不能像过去常见地那样关闭，而是必须能够越过电网故障(故障穿越-FRT)。通过这种方式一方面可在电网故障结束时尽可能立即重新向供电网馈入功率并且另一方面可在电网故障期间通过馈入无功电流在电压方面支持供电网。电网故障例如表现为:单相电网电压的振幅或有效值低于最小值。在多相电力公司中例如可借助各相的振幅平均值来进行类似的定义。基于在此情况下显著降低的电网电压，为产生所需的无功电流和/或有功电流，只需逆变器的小的有效输出电压。逆变器通常具有至少一个桥式结构，通过所述桥式结构的半导体功率开关，逆变器的交流电压侧的输出端可交替地切换到至少两个不同的直流电压电位上。为了控制输出电压的高度以及调整出所希望的尽可能正弦波形的输出电压曲线，通常使用脉宽调制法(PWM)0良好的切换效率可借助所谓的多电平逆变器来实现，在其中这样设置半导体功率开关，使得可在交流电压侧的输出端上切换两个以上的不同的电压水平(多电平调制、如三电平调制)。为了控制桥式结构的处于极为不同的直流电压电位上的半导体功率开关，需要也处于极为不同的直流电压电位上的相应的控制信号。为此目的，在控制电路上通常使用所谓的自举电容器，在自举电容器中建立希望的用于控制半导体功率开关的电位。在此尤其是，在桥式结构的处于低电位上的半导体功率开关(低侧开关)的接通时间中对自举电容器充电，所述自举电容器设置用于为处于高的正电位上的半导体功率开关(高侧开关)的控制提供能量。然而在越过电网干扰时，控制度、即半导体功率开关被控制的时间段长度与其不被控制的时间段长度的比值如此之小，以至于自举电容器不能被充分地再充电。这导致不能再切换到经由自举电容器控制的半导体功率开关。该问题的解决方案可如下实现:使用具有相应较高容量的自举电容器，从而即使在自举电容器暂时只能很少或根本没有再充电时也能在FRT的所需时间段中进行控制。但使用容量较高的自举电容器由于更高的成本和随之而来的更大的空间需求而是不希望的。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务在于提供一种用于运行逆变器的方法，借助其可解决上述自举电容器充电不足的问题，且不必使用具有较高容量的自举电容器。本专利技术的另一任务在于提供一种通过该运行方法能容忍电网故障的逆变器。该任务通过具有独立权利要求相应特征的方法或逆变器来解决。根据本专利技术的用于运行开头所提类型的逆变器的方法具有下述步骤:通过单极控制所述至少一个桥式结构使逆变器运行，并且监控供电网是否存在电网故障。然后当检测到电网故障时，至少暂时通过双极控制所述至少一个桥式结构使逆变器运行。在双极控制中——其例如存在于双电平调制中，在低控制度下通过这样的方式实现桥式结构的小的输出电压，即，交替地接通高侧桥式开关和低侧桥式开关。输出电压的平均高度由两个桥式开关的接通持续时间的时间比值、又称为占空比得出。在仅小的输出电压下占空比仅略微偏离于值1:1。因此对于每个循环周期，低侧桥式开关平均大致接通一半循环周期的持续时间。因此双极控制即使在低的控制度下也可产生平均足够长的时间来为自举电容器充电。可以省去使用较大容量的自举电容器，通过其即使在过短的再充电中也可维持至少一段时间的控制。在本方法的一种有利的方案中，在检测到存在电网故障的时间段中通过双极控制所述至少一个桥式结构使逆变器运行。在本方法的该方案中，逆变器在检测到电网故障的整个持续时间上借助双极控制运行，由此确保自举电容器的充分充电。在本方法的另一种有利的方案中，在检测到存在电网故障的时间段中交替地通过单极和双极控制所述至少一个桥式结构使逆变器运行。该方案在自举电容器在双极控制阶段中的可靠再充电和逆变器在单极控制阶段中(例如存在于三电平调制中)的尽可能高效的运行之间提供一种折中。在本方法的另一种有利的方案中，根据供电网电网电压的有效值的高度检测电网故障的存在。电网电压的有效值直接影响桥式结构的桥式开关的控制度并且因此构成一种适合用于桥式开关的单极和双极控制之间的切换标准。本方法的其它有利的方案构成从属权利要求的技术方案。一种用于将电功率馈入供电网的、能容忍电网故障的逆变器包括具有桥式开关的至少一个桥式结构和具有自举电容器的至少一个自举电路，用于为至少一个所述桥式开关的控制提供能量。该逆变器还包括用于选择性地单极或双极控制所述至少一个桥式结构的脉宽调制电路和用于检测电网故障的监控装置。该逆变器的特征在于，其构造用于实施上述方法之一。可实现的优点对应于结合方法所描述的优点。【附图说明】下面借助实施例参照三个附图详细说明本专利技术。附图如下:图1为能容忍电网故障的逆变器的一部分的原理电路图；图2为桥式结构在不同控制模式和控制度下的输出电压的各种以线图显示的例子;图3为用于运行逆变器的方法的流程图。【具体实施方式】图1示出用于将电功率馈入供电网3的逆变器I的一部分的原理电路图。该逆变器I例如可以是光伏设备的一部分。在逆变器I和供电网3之间设置滤波器2，该滤波器可具有电感和电容元件的组合。滤波器2生成尽可能正弦波形的电压曲线并且因此又称为正弦滤波器2。如图所示，正弦滤波器2可设计成一个单独的元件或集成在逆变器I中。应注意，在逆变器I和供电网3之间还可设置其它未在图中示出的元件。这些元件例如可以是开关或保险机构。逆变器I设计用于向供电网3三相馈电。三相的数量仅仅是示例性的；根据本申请的逆变器和根据本申请的方法也可适合用于以任意数量的相运行，尤其适合用于单相运行。根据三相的数量，逆变器I具有三个桥式结构。为清楚起见，在图中仅示出一个桥式结构10。未示出的桥式结构原则上与所显示的结构类似，但个别元件(如电容器16等)并非必须设置在所有桥式结构中，而是可被所有桥式结构共同使用。桥式结构10通过两个输入端17与一个直流电源连接并且被该直流电源加载直流电压UD。(DC-直流电)。在逆变器I用于光伏设备中时，直流电源为光伏发电机，该光伏发电机直接或在中间连接有直流电压变换器的情况下间接与逆变器连接。在交流电侧，桥式结构10通过输出端18与正弦滤波器2并因此与供电网3的一个相连接。供电网3的其它两个相如图1示意性所示与逆变器I的另外未示出的桥式结构10连接。在此也设置未在图中示出的正弦滤波器。也可为所有相共用一个适合的多相正弦滤波器。逆变器I的输出信号是时控的直流电压信号，其时钟频率、即每秒开关循环数可在I千赫兹直至数万赫兹的范围内。并联于逆变器I的输入端17设置有构造为半桥的桥式结构，该桥式结构具有两个串联连接的桥式开关11和12，为这两个桥式开关分别配置一个续流二极管15。两个桥式开关11和12之间的中间抽头构成输出端18。借助桥式开关11和12，输出端18可被本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于运行逆变器（1）的方法，该逆变器包括能调制控制的至少一个桥式结构（10）、用于将电功率馈入供电网（3），该方法包括下述步骤：－通过单极控制所述至少一个桥式结构（10）使逆变器（1）运行，－监控供电网（3）是否存在电网故障，并且－当检测到电网故障时，至少暂时通过双极控制所述至少一个桥式结构（10）使逆变器（1）运行。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.04 DE 102011051548.81.一种用于运行逆变器(I)的方法，该逆变器包括能调制控制的至少一个桥式结构(10 )、用于将电功率馈入供电网(3 )，该方法包括下述步骤: 一通过单极控制所述至少一个桥式结构(10)使逆变器(I)运行， 一监控供电网(3)是否存在电网故障，并且 一当检测到电网故障时，至少暂时通过双极控制所述至少一个桥式结构(10)使逆变器(I)运行。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在检测到存在电网故障的时间段中通过双极控制所述至少一个桥式结构(10)使逆变器(I)运行。3.根据权利要求1所述的方法，其中，在检测到存在电网故障的时间段中交替地通过单极和双极控制所述至少一个桥式结构(10)使逆变器(I)运行。4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其中，所述双极控制至少暂时以1:1的占空比进行。5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其中，所述单极控制由三电平调制...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·科雷亚瓦斯奎茨，T·米勒，H·沃尔夫，
申请(专利权)人：SMA太阳能技术股份公司，
类型：
国别省市：