[发明专利]太阳能模块和其运行方法

说明书

技术领域

本发明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，本发明还涉及一种用于运行该太阳能模块的方法。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，该技术问题按权利要求1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。按照本发明，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。