用于保護(hù)一個(gè)光伏發(fā)電機(jī)的多個(gè)串免于反向電流的方法和裝置的制造方法
【專利說明】用于保護(hù)一個(gè)光伏發(fā)電機(jī)的多個(gè)串免于反向電流的方法和裝置
[0001]本發(fā)明的
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種用于保護(hù)一個(gè)光伏發(fā)電機(jī)的多個(gè)串免于反向電流的方法和裝置，這些串并聯(lián)地連接到一個(gè)共同的直流電壓中間電路。
[0003]反向電流可以理解為:與從該光伏發(fā)電機(jī)在正確的運(yùn)行中產(chǎn)生的電流的方向相反流動(dòng)的電流。
[0004]在一個(gè)光伏發(fā)電機(jī)的多個(gè)、并聯(lián)地連接到一個(gè)共同的直流電壓中間電路的串的情況下，然后例如在以下情況下能夠出現(xiàn)一個(gè)反向電流:一個(gè)單個(gè)的串被遮蓋(verschattet)并且由其他未遮蓋的串饋送的該直流電壓中間電路的中間電路電壓通過該遮蓋的串引起一個(gè)反向電流。
[0005]雖然構(gòu)成一個(gè)光伏發(fā)電機(jī)的這些串的光伏模塊沒有通過較小的反向電流受到損壞。然而在大量串的并聯(lián)電路的情況下存在的危險(xiǎn)是:一個(gè)被遮蓋或由于其他原因具有比這些并聯(lián)連接的串明顯更小的輸出電壓的單個(gè)的串被施加作為反向電流的、來自所有其他的串的電流。由此該串被迅速過載。
[0006]當(dāng)一個(gè)帶有錯(cuò)誤極性的串連接到多個(gè)串的一個(gè)共同的集電接口(Sammelanschluss)時(shí)，該串使連接到該集電接口的其他串短路。所產(chǎn)生的短路電流，即由這些其他串產(chǎn)生的電流總和，雖然沒有在相反的方向流經(jīng)該與錯(cuò)誤極性連接的串，然而卻與一個(gè)在那里正確連接的串的前進(jìn)方向相反地流動(dòng)。在任何情況下，通過所有其他串的高的短路電流使該以錯(cuò)誤極性連接的串有損壞危險(xiǎn)。通過該受到影響的串的過載也能夠引起其他損壞，尤其能夠由于該受到影響的串的部件出現(xiàn)過熱導(dǎo)致引發(fā)火災(zāi)。
[0007]本發(fā)明致力于保護(hù)串或能量生產(chǎn)設(shè)備和構(gòu)造，如與這些能量生產(chǎn)設(shè)備相連接或安裝這些能量生產(chǎn)設(shè)備的建筑物，免于此類損壞。在此希望的是，在發(fā)生一個(gè)單個(gè)的、任意的故障的情況下實(shí)現(xiàn)能夠可靠地保護(hù)這些裝置的保護(hù)程度。
[0008]本發(fā)明尤其設(shè)置為用于在一個(gè)光伏設(shè)備的情況下使用，其中該直流電壓中間電路是一個(gè)逆變器的輸入中間電路，該輸入中間電路將電能從該光伏發(fā)電機(jī)中例如饋送至一個(gè)公開的交流電網(wǎng)中。
現(xiàn)有技術(shù)
[0009]從EP 2 284 973 Al已知一種帶有多個(gè)串的光伏設(shè)備，這些串分別具有多個(gè)僅串聯(lián)連接的光伏模塊。這些串彼此并聯(lián)地連接到匯流線。一個(gè)轉(zhuǎn)換器將電能從這些匯流線饋送到一個(gè)電網(wǎng)中。通過該轉(zhuǎn)換器的一個(gè)控制器，在這些匯流線之間下降的電壓是可調(diào)節(jié)的。每個(gè)串設(shè)置一個(gè)電流傳感器，該電流傳感器至少檢測反向電流是否流向該串，并且向該控制器報(bào)告該反向電流。該控制器降低在這些匯流線之間存在的電壓，以便停止該反向電流。在此，沒有為這些單個(gè)的串設(shè)置阻礙反向電流的二極管。這些電流傳感器優(yōu)選地設(shè)置在多個(gè)待分散地安排的連接單元中。在將這些連接線引導(dǎo)至一個(gè)包括該轉(zhuǎn)換器的中央單元之前，多個(gè)串用這些連接單元在一對連接線的區(qū)域中并聯(lián)連接。在該中央單元處設(shè)置有多個(gè)用于使這些中央連接單元連接到匯流線的接口。
[0010]從EP 2 282 388 Al已知一種用于將電能從光伏模塊的多個(gè)串饋送到電網(wǎng)的裝置。該裝置對于每個(gè)串具有一個(gè)接口，其中設(shè)置用于過流保險(xiǎn)和選擇性地?cái)嚅_該串的器件。在此，每個(gè)串通常不僅由光伏模塊的串聯(lián)電路組成，一般也具有多個(gè)子串，這些子串組合成一個(gè)并聯(lián)電路。該用于過流保險(xiǎn)和選擇性地關(guān)閉該單個(gè)串的器件分別具有一個(gè)斷路器(Leistungsschalter)，該斷路器可以電動(dòng)地打開和閉合，并且與一個(gè)在該對應(yīng)的串和匯流線之間的電流傳感器串聯(lián)連接。該匯流線連接到一個(gè)逆變器。
[0011]從DE 101 20 595 Al已知一種帶有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)太陽能電池鏈和一個(gè)低于標(biāo)準(zhǔn)(Substandard)的太陽能電池鏈的太陽能系統(tǒng)。由該低于標(biāo)準(zhǔn)的太陽能電池鏈輸出的直流電壓通過一個(gè)增壓器單元提高到由該標(biāo)準(zhǔn)太陽能電池鏈輸出的直流電壓的電平。由該標(biāo)準(zhǔn)太陽能電池鏈釋放的直流電壓和該提高的直流電壓被遞送到一個(gè)逆變器，通過該逆變器產(chǎn)生一個(gè)交流電壓，該交流電壓被遞送到一個(gè)電壓供應(yīng)廠。在該標(biāo)準(zhǔn)太陽能電池鏈一方面與該增壓器單元之間以及另一方面與該逆變器之間分別設(shè)置一個(gè)防止反向電流的二極管。該增壓器單元能夠形成為升壓電路，即形成為升壓調(diào)壓器(Hochsetzsteller)。
[0012]由DE 10 2009 032 288 Al已知一種具有獨(dú)立權(quán)利要求8前序部分的特征的光伏設(shè)備。該光伏設(shè)備具有多個(gè)光伏模塊，這些光伏模塊連接成多個(gè)模塊串并且保護(hù)根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求1前序部分的這些模塊串免于反向電流。這些模塊串與配屬的直流電壓轉(zhuǎn)換器連接，并且這些直流電壓轉(zhuǎn)換器的輸出端抵靠在一個(gè)共同的逆變器的輸入端處。這些直流電壓轉(zhuǎn)換器安排在至少一個(gè)發(fā)電機(jī)接線盒中，該發(fā)電機(jī)接線盒與該逆變器在空間上分離地安排。一個(gè)或兩個(gè)模塊串可以與每個(gè)直流電壓轉(zhuǎn)換器連接。每個(gè)直流電壓轉(zhuǎn)換器在兩個(gè)模塊串的情況下可以免除串保險(xiǎn)裝置。在每個(gè)直流電壓轉(zhuǎn)換器只有一個(gè)模塊串的情況下也可以節(jié)省串二極管，因?yàn)檫@些流電學(xué)分離的直流電壓轉(zhuǎn)換器可以防止反向電流。通過不再控制這些流電學(xué)分離的直流電壓轉(zhuǎn)換器，能夠通過這些直流電壓轉(zhuǎn)換器停止該電流。由此能夠免去一個(gè)額外的直流電壓分離點(diǎn)。此外，在不斷開該整個(gè)光伏設(shè)備的情況下，這些單個(gè)的模塊串能夠無電流地接通。
[0013]從US 2007/0107767 Al已知一種直流電壓能量產(chǎn)生系統(tǒng)，該直流電壓能量產(chǎn)生系統(tǒng)具有多個(gè)并聯(lián)連接到匯流線的能量產(chǎn)生電池串。用一個(gè)電流傳感器測量通過每個(gè)串的電流。此外，為每個(gè)串設(shè)置一個(gè)開關(guān)模塊，以便將對應(yīng)的串與匯流線連接，將對應(yīng)的串激活(freizuschalten)或通過一個(gè)動(dòng)態(tài)負(fù)載短路。
_4] 本發(fā)明的目的
[0015]本發(fā)明的目的在于提供一種用于保護(hù)一個(gè)光伏發(fā)電機(jī)的多個(gè)串免于反向電流的方法和裝置，這些串并聯(lián)地連接到一個(gè)共同的直流電壓中間電路，實(shí)現(xiàn)該裝置只需要最小的硬件耗費(fèi)。
_6] 解決方案
[0017]本發(fā)明的目的通過具有獨(dú)立權(quán)利要求1的特征的方法以及通過具有獨(dú)立權(quán)利要求8的特征的裝置實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的方法和根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)選實(shí)施方式在從屬權(quán)利要求中描述。
_8] 本發(fā)明的說明
[0019]本發(fā)明涉及一種用于保護(hù)一個(gè)光伏發(fā)電機(jī)的多個(gè)串免于反向電流的方法，這些串以小組分別經(jīng)由一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器并聯(lián)地連接到一個(gè)共同的直流電壓中間電路，其中檢測經(jīng)由這些DC/DC轉(zhuǎn)換器中的每個(gè)流動(dòng)的電流并且其中通過控制這些DC/DC轉(zhuǎn)換器終止通過這些DC/DC轉(zhuǎn)換器之一出現(xiàn)的反向電流。顯而易見，不是強(qiáng)制性地必須通過這些DC/DC轉(zhuǎn)換器之一終止出現(xiàn)的每個(gè)很小的反向電流，而是能夠設(shè)置一個(gè)針對通過這些DC/DC轉(zhuǎn)換器中的每個(gè)的、待終止的反向電流的極限值。由此，能夠避免不必要地觸發(fā)用于終止該反向電流的、對這些DC/DC轉(zhuǎn)換器的控制。
[0020]此外，本發(fā)明涉及一種用于保護(hù)一個(gè)光伏發(fā)電機(jī)的多個(gè)串免于反向電流的裝置，這些串以小組分別經(jīng)由一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器并聯(lián)地連接到一個(gè)共同的直流電壓中間電路，其中每個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器配屬有一個(gè)電流傳感器，該電流傳感器檢測經(jīng)由該DC/DC轉(zhuǎn)換器流動(dòng)的電流，并且其中一個(gè)中央控制器通過控制這些DC/DC轉(zhuǎn)換器終止通過這些DC/DC轉(zhuǎn)換器之一出現(xiàn)的反向電流。根據(jù)本發(fā)明的裝置可以是一個(gè)能量產(chǎn)生設(shè)備的一部分。
[0021]通過根據(jù)本發(fā)明的方法或根據(jù)本發(fā)明的裝置可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)上級能量產(chǎn)生設(shè)備的防單次故障(einfehlersicheres)的行為。這意味著，一個(gè)任意的、單個(gè)的故障不會(huì)導(dǎo)致該能量產(chǎn)生設(shè)備達(dá)到一個(gè)不安全的，例如具有潛在火災(zāi)隱患的狀態(tài)中或保持在該狀態(tài)。該行為能夠在無需額外的部件的情況下通過一個(gè)適配的控制器實(shí)現(xiàn)。
[0022]在此，一個(gè)串理解為多個(gè)、一般為