[发明专利]并网的逆变器、逆变器装置和逆变器装置的运行方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种并网的逆变器，用于通过变压器向能量供给网络供给电流，其中该逆变器具有输出桥电路，所述输出桥电路通过脉冲宽度调制器控制，其中为了确定该输出桥设备的接通时间点使用周期性的辅助信号。此外本发明涉及一种具有至少两个所述类型的逆变器的逆变器装置，以及一种用于运行这种逆变器装置的方法。

背景技术

并网的逆变器在能量供给设备，例如光伏设备和风能设备中使用。对于并网的逆变器，在该逆变器的输出端上输出的电压或者电流曲线与能量供给网络中相应的曲线相符。在能量供给设备中，发电机、例如串联和/或并联电路中的光伏模块产生直流电压，该直流电压必要时在通过升压变压器改变电压后被供给一个直流电中间电路。来自直流电中间电路的直流电由逆变器转换为在其频率和电压上适于向能量供给网络中供给(einspeisen)的交流电。这里所述转换可以实现为转换为单相或者多相的、特别是三相的交流电。这里逆变器具有输出桥电路，该输出桥电路根据应得到供电的能量供给网络的相的数量而具有一个或者多个开关桥，这些开关桥通常装备有功率半导体开关。

这里这些功率半导体开关按确定的调制方式被控制，使得与设置在逆变器和能量供给网络之间的滤波器相结合而产生尽可能为正弦波形的输出电流。在常用的脉冲宽度调制法中(PWM－Puls Width Modulation)，以显著高于能量供给网络中的交流电的频率的开关频率(例如相对于50或者60Hz的电网频率，开关频率为3到30kHz)接通和关断功率半导体开关。在电网频率的周期性的变化进程中，在一个开关频率周期之内的接通时间和关断时间之间的、被称为填充系数的比例如此变化，使得尽可能得到输出电流的正弦形曲线。已知的用于确定填充系数或者开关时间点的方案例如是“正弦波三角波调制法”、“空间矢量调制法(SVM－Space Vector Modulation)”或者修改的正弦波三角波调制法，例如所谓的“具有三次谐波的正弦波三角波调制法”。在这些PWM法中，使用周期性的辅助信号来确定开关时间点，例如在“正弦波三角波调制法”中，使用三角波信号或者在“SVM法”中使用时钟信号。

然而即使在复杂的调制方法中通常所产生的交流电也不是纯粹的正弦波信号，而是例如具有在该调制方法的开关频率处的频率分量，所述频率分量被称为电压纹波。

为实现更大的输出电流或者功率，特别在较大的光伏设备中经常并列使用两个或者更多个逆变器。当这些逆变器在输出电压侧彼此不完全分开时，则在这些逆变器之间能够出现补偿电流，所述补偿电流引起逆变器的输出电路的功率半导体开关的不希望的附加的电流负荷。例如当逆变器既在直流电压侧通过共同的中间电路彼此连接，也在交流电压侧例如因为没有变压器的中间电路而直接与能量供给网络连接时，出现这样的补偿电流。即使当不使用共同的中间电路，但是模块或者串(模块的串联电路)分别以一个端子接地时，在直流电压侧也可以存在耦合。在交流电压侧还可能由于感应耦合存在两个逆变器的导致问题的相互影响。在两个逆变器感应耦合时，虽然没有直流补偿电流流过，但是在频率较高是可能有具有交流成分的补偿电流流过，特别在逆转时通过上面说明的不能完全避免的电压纹波引起。在变压器设置在逆变器和能量供给网络之间的设备中也能够观察到这样的耦合。

在文献DE 10 2008 056 256 A1中介绍了一种具有多个并联的逆变器的逆变器装置，其中这样避免逆变器之间的补偿电流，即同时控制启动各个逆变器的相应的功率半导体开关。这是这样来实现的，即其中一个称为主逆变器的逆变器产生用于功率半导体的控制信号，该控制信号通过相应的线路传输给称为从逆变器的每个另外的逆变器。然而该方法仅对于空间上彼此接近设置的逆变器才是实用的。

文献US 2008/0265680 A1说明了多个逆变器的一种布局，这些逆变器以其输出端直接耦合。这些逆变器通过PWM法控制，这里使用的辅助信号根据电网电压同步。由此不需要为逆变器的输出桥装置传输控制信号。能量供给网络用作同步连接。该方法非常适合直接互联的逆变器。然而对于感应地、例如通过变压器耦合的逆变器，已经证明，不能完全抑制补偿电流。

发明目的

因此本发明的任务在于，提供逆变器的一种布置结构和一种用于运行逆变器的布置结构的方法，其中，能够使在交流侧感应地通过变压器彼此耦合的逆变器运行，而不会出现成问题的补偿电流，并且不需要为逆变器的输出桥装置传输控制信号。另一个任务是提供一种适合于此的并网的逆变器。