[发明专利]太阳能发电设备的转换器装置和该转换器装置的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制方法和一种转换器装置(Stromrichteranordnung)，该装置带有直流电压输入端以及交流电压输出端，所述直流电压输入端的电压值是时变性的，该装置优选由太阳能电池装置馈电。此类转换器装置基本上适用于具有在时间上不恒定的输入端直流电压的所有应用。

背景技术

公知的太阳能电池装置被以如下方式构造：使得单板被以二维矩阵的方式来布置，并且在此该矩阵的单列或单行的单板相互串联并因此形成太阳能电池板链。此外，已知的是，将此类太阳能电池板链并联起来，并且在此借助逆变器将该连接的输出极与电网相连，以将电流馈入所连接的电网中。此类的太阳能发电设备具有如下优点，即，在电路技术上的花费很少以及功能电子元件的数目很少。

但是，对于太阳能电池板主要不利在于，太阳能电池板的输出电压及其输出功率随着有效的光照强度而强烈变化。在所提及的太阳能发电设备中特别不利的是，单板的遮暗已导致太阳能电池板链输出功率强烈超比例地减少。因此在给定光照强度的情况下，此类太阳能发电设备的真实效率远小于理论上最大的效率。

同样已知的是，单个的太阳能电池板链被直接与所配属的逆变器连接，并且这些单个的逆变器的交流电压输出端与待馈电的电网连接。在此，针对太阳能发电设备的该构造方案，电路技术上的花费、特别是功率电子元件的数目明显高于所提及的第一构造方案。但是，该花费也有利地实现了较高的真实效率。

为每个单板配一个逆变器的太阳能发电设备在花费最高的同时将会实现最佳效率。但由于花费很高，该方案在经济角度看来意义不大。

发明内容

本发明的任务在于介绍一种转换器装置，所述转换器装置用于在真实效率与电路技术上的花费之间的比例得到改善的同时，对太阳能发电设备进行改进。

该任务依照本发明通过具有权利要求1的特征的主题以及通过如权利要求6所述的方法来解决。优选的实施方式在从属权利要求中加以描述。

优选具有多个太阳能电池板链的太阳能发电设备构成本发明的出发点，每个太阳能电池板链具有时变直流电压输出端，将所述直流电压输出端串联并因此具有时变直流电压总输出端。这个具有已定义的最大值的直流电压总输出端形成根据本发明的转换器装置的直流电压输入端。

此外，该转换器装置具有至少一个电平变换器和至少一个可与电网连接的逆变器。直流电压输入端的正的输入极与第一开关和第一二极管的正极相连接。此外，直流电压输入端的负的输入极与第二开关和第二二极管的负极相连接。第一二极管的负极与第一电容器相连接，第二二极管的正极与第二电容器相连接。同样地，两个开关与两个电容器分别相互连接，并且它们的中间分接头(Mittelzapfungen)相互连接并优选同样与地电势相连接。因而这个装置构成电平变换器。

优选地，第一逆变器可以与第一电容器相连接，第二逆变器可以与第二电容器相连接，由此第一逆变器的第一输入端与电平变换器的第一输出端相连接，而所述逆变器的第二输入端与开关的及电容器的中间分接头相连接。因而第二逆变器以其第一输入端与开关的及电容器的中间分接头相连接，并以其第二输入端与电平变换器的第二输出端相连接。同样地，逆变器的输入端优选可以与电平变换器的所述两个输出端相连接。

此外，直流电压输入端的至少一个输入极优选可以与线圈相连接。可替代地，可连接的直流电压输入线路的寄生电感可以在所配属的方法的范围内承担其功能。

依照本发明的、用于控制所提及的转换器装置的方法认知两种主要的工作状态。只要在直流电压输入端存在大于等于额定中间电路电压的电压，电平变换器就不被控制。如果在直流电压输入端存在小于额定中间电路电压的电压，则电平变换器被以如下方式来控制，即获得为1的调制系数并由此分别以额定中间电路电压(VdcS)的半值给第一电容器和第二电容器充电。调制系数是交流电压值(更确切地说在输出端的相电压)与中间电路电压的加权比。对此，还给出三种子工作状态：

·当输入端直流电压小于额定中间电路电压的半值时，电平变换器的第一开关和第二开关被以如下方式控制，即两个开关的接通时间重叠，亦即总有至少一个开关是接通的，其中，交替地选择接通相位。

·当输入端直流电压等于额定中间电路电压的半值时，电平变换器的第一开关和第二开关被以如下方式控制，即两个开关的接通时间分别为开关周期的一半长，其中，交替地选择接通相位。