DE10020537A1 - Inverter feeding AC mains from solar source, includes two or more DC current sources on input side of inverter bridge. - Google Patents
Inverter feeding AC mains from solar source, includes two or more DC current sources on input side of inverter bridge.Info
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Solarwechselrichter zum Einspeisen einer von einer Gleichspannungsquelle erzeugten elektischen Energie in ein Wechselspannungs-Netz über eine Schaltung.The invention relates to a solar inverter for Feed one generated by a DC voltage source electrical energy in an AC network via a Circuit.
Mit Solarwechselrichtern soll die von einem oder mehreren Solargeneratoren erzeugte elektrische Energie in das einphasige 50 Hz (oder 60 Hz)-Versorgungsnetz eingespeist werden. Dazu muss der vom Solargenerator gelieferte Gleichstrom in einen Wechselstrom umgewandelt werden, der eine Frequenz von 50 Hz aufweist, sowie möglichst sinusförmig und in Phase zur Netzwechselspannung sein soll (Betrag des Leistungsfaktors möglichst nahe bei 1). Die Erfindung kann grundsätzlich auch in anderen einphasigen Wechselrichtern eingesetzt werden, mit denen aus einer oder mehreren Gleichspannungsquellen ein Wechselstrom erzeugt werden soll.With solar inverters, that of one or more Solar generators generated electrical energy in that single-phase 50 Hz (or 60 Hz) supply network become. To do this, the one supplied by the solar generator Direct current can be converted into an alternating current, the has a frequency of 50 Hz, and if possible should be sinusoidal and in phase with the AC mains voltage (Amount of the power factor as close as possible to 1). The In principle, the invention can also be used in other single-phase systems Inverters are used with which one or generates an alternating current shall be.
Die heute bekannten Solarwechselrichter können in Ausführungen mit Transformator zur Spannungsanpassung und/oder Potentialtrennung sowie in solche ohne einen solchen Transformator unterschieden werden. Bei transformatorenlosen Ausführungen entfallen die Transformatorverluste. Entsprechend ist der bei Solarwechselrichtern als wichtig erachtete Wirkungsgrad höher. Sie bestehen meist aus einer mit Transistoren und antiparallelen Dioden ausgeführten Brückenschaltung (auch als H-Schaltung bekannt), deren Ausgang über eine netzseitige Drossel mit dem Netz verbunden ist (siehe Fig. 1a und Power Electronics, 2. Edition, 1995, Verlag John Wiley & Sons Inc., Seite 211 ff).The solar inverters known today can be differentiated into versions with a transformer for voltage adaptation and / or potential isolation, as well as those without such a transformer. With transformerless versions, the transformer losses are eliminated. Accordingly, the efficiency that is considered important for solar inverters is higher. They usually consist of a bridge circuit (also known as an H circuit) with transistors and anti-parallel diodes, the output of which is connected to the network via a line-side choke (see FIG. 1a and Power Electronics, 2nd edition, 1995, publisher John Wiley & Sons Inc., page 211 ff).
Bei dieser Brückenschaltung muss die Eingangsgleichspannung grösser sein als der Scheitelwert der Netzwechselspannung. Bei einem 230 V-Netz liegt diese Eingangsgleichspannung bei ca. 400 V. Dies hat zwei Konsequenzen: Zum einen ist eine solche Spannung nur mit Solargeneratoren grösserer Leistung (z. B. ab ca. 800 W peak) erreichbar, da bei kleineren Leistungen die Zahl der in Reihe geschalteten Solarzellen nicht ausreicht. Zum anderen weist die Ausgangsspannung der Brückenschaltung einen gepulsten Verlauf mit den Momentanwerten +U1, 0 und -U1 auf. Um einen einigermassen sinusförmigen Netzstrom zu erzielen, werden hohe Werte der Induktivität der netzseitigen Drossel und/oder hohe Werte der Schaltfrequenz der Transistoren benötigt. Letzteres führt zusammen mit dem hohen Wert der Eingangsspannung, der hier gleich dem Wert der Schaltspannung der Transistoren und Dioden ist, zu hohen Werten der Schaltverluste in den Transistoren und Dioden und wirkt sich somit negativ auf den Wirkungsgrad aus. With this bridge circuit, the input DC voltage must be greater than the peak value of the mains AC voltage. In a 230 V network, this DC input voltage is approx. 400 V. This has two consequences: On the one hand, such a voltage can only be achieved with solar generators with a higher output (e.g. from approx. 800 W peak), since with lower outputs the The number of solar cells connected in series is not sufficient. On the other hand, the output voltage of the bridge circuit has a pulsed profile with the instantaneous values + U 1 , 0 and -U 1 . In order to achieve a somewhat sinusoidal line current, high values of the inductance of the line-side choke and / or high values of the switching frequency of the transistors are required. The latter, together with the high value of the input voltage, which here is equal to the value of the switching voltage of the transistors and diodes, leads to high values of the switching losses in the transistors and diodes and thus has a negative effect on the efficiency.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die genannten hohen Werte der Induktivität der netzseitigen Drossel und/oder die hohen Werte der Schaltfrequenz der Transistoren und/oder die hohen Werte der Schaltspannung der Transistoren und Dioden zu verringern. Des weiteren besteht die Aufgabe darin, die Verwendung von Solargeneratoren kleinerer Leistung und kleinerer Spannung zu ermöglichen.The object of the present invention is to achieve the named high values of the inductance of the line-side choke and / or the high values of the switching frequency of the Transistors and / or the high values of the switching voltage to reduce the transistors and diodes. Furthermore the task is to use Smaller power and lower voltage solar generators to enable.
Zur Lösung dieser Aufgaben führt, dass eingangsseitig vor der Schaltung zumindest zwei Gleichspannungsquellen vorgesehen sind.To solve these tasks, that leads to the entrance the circuit at least two DC voltage sources are provided.
Die Verbindung der zweiten Gleichspannungsquelle mit der Schaltung erfolgt über ein ein- und ausschaltbares Stromrichterventil, insbesondere einen Transistor, sowie über ein ungesteuertes Stromrichterventil, beispielsweise eine Diode. Allerdings sind auch andere Stromrichterventile denkbar und sollen von der vorliegenden Erfindung umfasst sein. Transistor und Diode können in einem Choppermodul vereint sein.The connection of the second DC voltage source with the Switching takes place via a switchable on and off Converter valve, in particular a transistor, and via an uncontrolled converter valve, for example a diode. However, other converter valves are also conceivable and are intended to be encompassed by the present invention his. Transistor and diode can be in one chopper module be united.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind zumindest zwei getrennte Solargeneratoren vorgesehen, die als Gleichspannungsquellen benutzt werden.In the preferred embodiment there are at least two separate solar generators provided as DC voltage sources are used.
In einem anderen grundsätzlichen Ausführungsbeispiel wird jedoch nur ein Solargenerator vorgesehen, aus dessen Gleichspannung eine zweite Gleichspannung gewonnen wird. Dies kann beispielsweise durch einen nachgeschalteten Gleichstromumrichter, beispielsweise durch einen Hochsetzsteller erfolgen. In another basic embodiment however only one solar generator is provided, from the DC voltage a second DC voltage is obtained. This can be done, for example, by a downstream DC converter, for example by a Step-up converter take place.
Die Gleichspannungsquellen sollten bevorzugt in Reihe geschaltet sein. Ferner sollte ihre Spannung in etwa gleich gross und die Summe der Spannungen knapp oberhalb des Scheitelwertes der Netzwechselspannung liegen.The DC voltage sources should preferably be in series be switched. Furthermore, their voltage should be about the same large and the sum of the tensions just above the Peak value of the AC mains voltage.
Der Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in einer wesentlichen Verringerung der Schaltverluste, da die Werte der Schaltspannungen an den einzelnen Stromrichterventilen begrenzt sind. Hierdurch ergibt sich wiederum ein deutlich verbesserter Wirkungsgrad des Solarwechselrichters. Die Induktivität der netzseitigen Drossel und/oder die Schaltfrequenz der Transistoren können kleinere Werte aufweisen. Dies spart Kosten; ferner können im zweiten grundsätzlichen Ausführungsbeispiel mit nur einem Solargenerator solche kleiner Leistung und damit kleinerer Spannung verwendet werden. Ein sinnvoller Wert liegt bei der Hälfte des Scheitelwertes der Netzwechselspannung, d. h., bei ca. 160 V bis 200 V. Die Leistung liegt dann in der Grössenordnung von einigen 100 W. Solargeneratoren dieses Leistungsbereiches dürften zukünftig in grosser Stückzahl zum Einsatz kommen. The advantage of the present invention lies in one significant reduction in switching losses as the values the switching voltages at the individual converter valves are limited. This in turn results in a clear improved efficiency of the solar inverter. The Inductance of the line-side choke and / or the Switching frequency of the transistors can have smaller values exhibit. This saves costs; furthermore in the second basic embodiment with only one Solar generator such small output and therefore smaller Voltage can be used. A reasonable value is included half of the peak value of the AC mains voltage, d. ie at approx. 160 V to 200 V. The power is then in on the order of a few 100 W. solar generators this range of services is likely to become larger in the future Pieces are used.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt inFurther advantages, features and details of the invention result from the following description more preferred Exemplary embodiments and with reference to the drawing; this shows in
Fig. 1a ein Schaltschema für einen bekannten Solarwechselrichter mit Brückenschaltung (H-Schaltung); FIG. 1a is a schematic diagram of a known solar inverter bridge circuit (H) circuit;
Fig. 1b Zeitverläufe der Ausgangsspannung der Brückenschaltung und des Netzstromes bei der Schaltung nach Fig. 1a; Fig. 1b time curves of the output voltage of the bridge circuit and the mains current in the circuit of Fig. 1a;
Fig. 2a ein Schaltschema eines erfindungsgemässen Solarwechselrichters, beispielhaft dargestellt mit zwei eingangsseitigen Gleichspannungsquellen; Figure 2a is a schematic diagram of an inventive solar inverter exemplified with two input-side DC voltage sources.
Fig. 2b Zeitverläufe der Ausgangsspannung der Brückenschaltung und des Netzstromes bei der erfindungsgemässen Schaltung nach Fig. 2a; FIG. 2b shows a time chart of the output voltage of the bridge circuit and the line current in the inventive circuit of FIG. 2a;
Fig. 3 ein Schaltschema eines weiteren erfindungsgemässen Solarwechselrichters, beispielhaft dargestellt mit drei eingangsseitigen Gleichspannungsquellen; Fig. 3 is a circuit diagram of a further inventive solar inverter exemplified with three input-side DC voltage sources;
Fig. 4 ein teilweise dargestelltes Schaltschema, bei dem die Gleichspannung durch zwei eingangsseitig angeordnete Solargeneratoren erzeugt wird; Fig. 4 is a partially shown shift scheme in which the direct voltage is produced by two input side arranged solar generators;
Fig. 5 ein Schaltschema, bei dem die beiden eingangsseitigen Gleichspannungen mittels eines Solargenerators und eines Gleichstromumrichters erzeugt werden; Fig. 5 is a circuit diagram in which the two input-side DC voltages are generated by means of a solar generator and a DC-DC converter;
Fig. 6 ein Schaltschema, bei dem die beiden eingangsseitigen Gleichspannungen durch einen Solargenerator und einen nachgeordneten Hochsetzsteller erzeugt werden; Fig. 6 is a circuit diagram in which the two input-side DC voltages by a solar generator and a downstream step-up converter are generated;
Fig. 7 ein Schaltschema mit zwei Solargeneratoren und einem Gleichstromumrichter. Fig. 7 is a circuit diagram with two solar generators and a DC converter.
Eine bekannte Schaltung für einen Solarwechselrichter weist gemäss Fig. 1a eine Gleichspannungsquelle 1 auf, welche eine durch einen Pfeil angedeutete Eingangsgleichspannung U1 erzeugt. Diese Eingangsgleichspannung U1 liegt einer Brückenschaltung 2 an, welche als H-Schaltung ausgebildet ist. Diese Schaltung 2 besitzt vier parallel geschaltete Transistoren T1 bis T4, welchen jeweils eine Diode D1 bis D4 antiparallel geschaltet ist.A known circuit for a solar inverter has a DC voltage source 1 according to FIG. 1a, which generates an input DC voltage U 1 indicated by an arrow. This DC input voltage U 1 is applied to a bridge circuit 2 , which is designed as an H circuit. This circuit 2 has four transistors T1 to T4 connected in parallel, each of which a diode D1 to D4 is connected antiparallel.
Zwischen jeweils einem Paar von Transistoren T1, T2 und T3, T4 sowie Dioden D1, D2 und D3, D4, befindet sich eine Verbindungsleitung 3 mit Netzanschluss 4 an beispielsweise das normale Wechselstrom-Versorgungsnetz. Diesem Netzanschluss 4 ist zu den Transistoren T1 und T3 hin noch eine Drossel LN vorgeschaltet. Eine Drossel kann auch zu den Transistoren T2 und T4 hin vorgeschaltet sein. Ebenso möglich ist eine Ausführung mit zwei Drosseln zu T1/T3 und T2/T4.Between each pair of transistors T1, T2 and T3, T4 and diodes D1, D2 and D3, D4, there is a connecting line 3 with mains connection 4 to, for example, the normal AC supply network. A choke LN is connected upstream of this network connection 4 to the transistors T1 and T3. A choke can also be connected upstream of the transistors T2 and T4. A version with two chokes for T1 / T3 and T2 / T4 is also possible.
Durch den Pfeil uA ist die Ausgangsspannung der Brückenschaltung angedeutet, durch den Pfeil uN die Netzwechselspannung. Die Ausgangsspannung uA der Brückenschaltung weist einen gepulsten Verlauf mit den Momentanwerten +U1, 0 und -U1 auf, wie dies in Fig. 1b dargestellt ist. Um einen einigermassen sinusförmigen Netzstrom zu erzielen, werden hohe Werte der Induktivität der netzseitigen Drossel LN und/oder hohe Werte der Schaltfrequenz der Transistoren benötigt. Letzteres führt zusammen mit dem hohen Wert der Eingangsspannung U1, der hier gleich dem Wert der Schaltspannung der Transistoren und Dioden ist, zu hohen Werten der Schaltverluste in den Transistoren und Dioden und wirkt sich somit negativ auf den Wirkungsgrad aus. Mit Schaltspannung ist diejenige Spannung gemeint, die direkt vor dem Einschalten und direkt nach dem Ausschalten an Transistor bzw. Diode anliegt und deren Höhe die Schaltverluste wesentlich mitbestimmt.The arrow uA indicates the output voltage of the bridge circuit, and the arrow uN indicates the AC mains voltage. The output voltage uA of the bridge circuit has a pulsed profile with the instantaneous values + U 1 , 0 and -U 1 , as shown in FIG. 1b. In order to achieve a somewhat sinusoidal line current, high values of the inductance of the line-side choke LN and / or high values of the switching frequency of the transistors are required. The latter, together with the high value of the input voltage U 1 , which here is equal to the value of the switching voltage of the transistors and diodes, leads to high values of the switching losses in the transistors and diodes and thus has a negative effect on the efficiency. Switching voltage means the voltage that is applied to the transistor or diode directly before switching on and immediately after switching off and the amount of which significantly influences the switching losses.
Bei dem erfindungsgemässen Schaltschema eines Solarwechselrichters gemäss Fig. 2a ist der Brückenschaltung 2 noch eine zweite Gleichspannungsquelle 5 zugeordnet, welche in Reihe mit der ersten Gleichspannungsquelle 1 geschaltet ist. Die zweite Gleichspannungsquelle 5 erzeugt die zweite Gleichspannung U2.In the inventive circuit diagram of a solar inverter according to FIG. 2a, the bridge circuit 2 is also assigned a second DC voltage source 5 , which is connected in series with the first DC voltage source 1 . The second DC voltage source 5 generates the second DC voltage U 2 .
Während die Gleichspannungsquelle 1 über die Eingänge E1 und E2 mit der Schaltung 2 verbunden ist, geschieht die Verbindung für die zweite Gleichspannungsquelle 5 über die Eingänge E2 und E3. Dabei folgt auf den Eingang E2 vor der Brückenschaltung 2 eine Diode D5 und auf den Eingang E3 vor der Verbindung mit der Brückenschaltung 2 nach der Diode D5 ein Transistor T5 nach. Diode D5 und Transistor T5 sind zusammen zu dem sogenannten Choppermodul verbunden. Es versteht sich von selbst, dass das Choppermodul auch dem Eingang E1 nachgeordnet sein könnte, d. h., dass die zweite Gleichspannungsquelle 5 eingangsseitig mit E1 und E3 verbunden ist.While the DC voltage source 1 is connected to the circuit 2 via the inputs E1 and E2, the connection for the second DC voltage source 5 takes place via the inputs E2 and E3. A diode D5 follows the input E2 before the bridge circuit 2 and a transistor T5 follows the input E3 before the connection to the bridge circuit 2 after the diode D5. Diode D5 and transistor T5 are connected together to form the so-called chopper module. It goes without saying that the chopper module could also be arranged downstream of the input E1, ie that the second DC voltage source 5 is connected on the input side to E1 and E3.
Anhand von Fig. 2b soll dargestellt werden, wie die erfindungsgemässe Schaltung arbeitet, wobei die sinusförmige Kurve den Zeitverlauf der Netzwechselspannung und die gestufte Kurve den Zeitverlauf der Ausgangsspannung der Brückenschaltung andeutet. With reference to Figure 2b will. Be shown how the inventive circuit is operating, wherein the sinusoidal curve indicates the timing of the AC line voltage and the stepped curve the time course of the output voltage of the bridge circuit.
Solange der Betrag der Netzwechselspannung uN kleiner ist als die Gleichspannung U1, sperrt der Transistor T5, während die Diode D5 leitend ist. Bei zusätzlich positivem Wert der Netzwechselspannung uN (positive Halbschwingung) takten die Transistoren T1 und T4; T2 und T3 sind gesperrt. T1 und T4 takten derart, dass der Netzwechselstrom einen Zeitverlauf aufweist, der in Phase zur Netzwechselspannung uN ist. Dieses Takten geschieht in bekannter Weise derart, dass entweder T1 dauernd leitet und T4 taktet, oder dass T4 dauernd leitet und T1 taktet oder, dass sowohl T1 als auch T4 takten. Bei zusätzlich negativem Wert der Netzwechselspannung uN (negative Halbschwingung), d. h. uN ist negativ und kleiner als U1, vertauschen T1 und T2 sowie T3 und T4 die Rolle.As long as the amount of the AC line voltage uN is less than the DC voltage U1, the transistor T5 blocks, while the diode D5 is conductive. With an additionally positive value of the mains AC voltage uN (positive half oscillation), the transistors T1 and T4 are clocked; T2 and T3 are blocked. T1 and T4 clock in such a way that the AC mains current has a time profile which is in phase with the AC mains voltage uN. This clocking takes place in a known manner such that either T1 conducts continuously and clocks T4, or that T4 conducts continuously and clocks T1 or that both T1 and T4 clock. If the mains AC voltage uN (negative half oscillation) is also negative, ie uN is negative and less than U 1 , T1 and T2 as well as T3 and T4 swap roles.
Wenn die Netzwechselspannung uN näherungsweise gleich gross oder grösser ist als U1, werden T1 und T4 dauernd aufgesteuert; ist sie näherungsweise gleich gross oder kleiner als -U1, werden T2 und T3 dauernd aufgesteuert. In beiden Fällen taktet T5 mit D5 als Freilaufdiode in bekannter Weise derart, dass der Netzwechselstrom einen näherungsweise sinusförmigen Zeitverlauf annimmt.If the mains alternating voltage uN is approximately equal to or greater than U 1 , T1 and T4 are continuously opened; if it is approximately the same size or smaller than -U 1 , T2 and T3 are continuously opened. In both cases, T5 clocks with D5 as a freewheeling diode in a known manner in such a way that the AC alternating current assumes an approximately sinusoidal time profile.
Damit ergibt sich gemäss Fig. 2b folgender Ablauf:This results in the following sequence according to FIG. 2b:
In der ersten Stufe bis zu einem Wert der Netzwechselspannung uN von ca. 200 V einer Spannung von 200 V takten T1 und T4, T5 sperrt, die Diode D5 leitet. Über 200 V taktet T5 mit D5 als Freilaufdiode, während T1 und T4 leiten. Beim Abfall der Netzwechselspannung uN unter 200 V takten wiederum nur T1 und T4, T5 sperrt, die Diode D5 ist leitend. Unter 0 V bis -200 V takten T2 und T3, T5 sperrt und D5 ist leitend. Nach -200 V werden wiederum T5 und D5 zugeschaltet, wobei T5 taktet, während T2 und T3 nur leiten.In the first stage up to a value of the AC line voltage uN of approx. 200 V, a voltage of 200 V clocks T1 and T4, T5 blocks, the diode D5 conducts. T5 clocks over 200 V with D5 as freewheeling diode, while T1 and T4 conduct. If the AC line voltage uN drops below 200 V, only T1 and T4, T5 blocks, the diode D5 is conductive. Clocking below 0 V to -200 V T2 and T3, T5 blocks and D5 is conductive. After -200 V, T5 and D5 are switched on again, with T5 clocking, while T2 and T3 are only conducting.
Nach diesem erfindungsgemässen Schaltschema ergibt sich der erhebliche Vorteil, dass die Schaltspannung an T1 bis T4 bzw. D1 bis D4 auf den Wert U1 (200 V) begrenzt ist. Entsprechend gering sind auch die Schaltverluste. Die Schaltspannungen an T5 und D5 sind wiederum auf die Gleichspannung U2 begrenzt. Somit sind auch hier die Schaltverluste gering. Insgesamt ergibt sich ein deutlich verbesserter Wirkungsgrad. Zusätzlich weist jetzt die gepulste Ausgangsspannung uA der Brückenschaltung einen gestuften Verlauf auf, der die Momentanwerte +(U1 + U2), + U1, 0, -U1, -(U1 + U2) aufweist. Entsprechend kann die Induktivität der netzseitigen Drossel und/oder die Schaltfrequenz der Transistoren kleinere Wert aufweisen. Ersteres spart Kosten, letzteres trägt zu einer weiteren Verringerung der Schaltverluste und damit einer weiteren Verbesserung des Wirkungsgrades bei.According to this circuit diagram according to the invention, there is the considerable advantage that the switching voltage at T1 to T4 or D1 to D4 is limited to the value U 1 (200 V). The switching losses are also correspondingly low. The switching voltages at T5 and D5 are in turn limited to the direct voltage U 2 . This means that switching losses are also low here. Overall, the efficiency is significantly improved. In addition, the pulsed output voltage uA of the bridge circuit now has a stepped profile which has the instantaneous values + (U 1 + U 2 ), + U 1 , 0, -U 1 , - (U 1 + U 2 ). Correspondingly, the inductance of the line-side choke and / or the switching frequency of the transistors can have a smaller value. The former saves costs, the latter contributes to a further reduction in switching losses and thus a further improvement in efficiency.
Für T1 bis T5 können im übrigen bekannte Taktverfahren, wie z. B. Pulsweitenmodulation (PWM) oder Zweipunktstromregelung verwendet werden.For T1 to T5 known clock methods, such as e.g. B. pulse width modulation (PWM) or two-point current control be used.
Die Transistoren stehen für alle ein- und ausschaltbaren Stromrichterventile. Gedacht ist dabei an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). Anstelle der IGBT können auch andere ein- und ausschaltbare Stromrichterventile, wie beispielsweise MOSFET (Metal Oxid Silicon Field Effekt Transistor) verwendet werden. Bei der Verwendung von MOSFET können die antiparallelen Dioden D1 bis D4 ggf. entfallen, da MOSFET eine Inversdiode aufweisen.The transistors represent all that can be switched on and off Converter valves. IGBT (Insulated Gate bipolar transistor). Instead of the IGBT, too other converter valves that can be switched on and off, such as for example MOSFET (Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor) can be used. When using MOSFET the anti-parallel diodes D1 to D4 may be omitted, because MOSFETs have an inverse diode.
Die erwähnten Dioden stehen für alle ungesteuerten Stromrichterventile, die ebenfalls Anwendung finden können. The diodes mentioned stand for all uncontrolled ones Converter valves that can also be used.
Das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Solarwechselrichters gemäss Fig. 3 unterscheidet sich von demjenigen nach Fig. 2a noch durch eine dritte, in Reihe geschaltete Gleichspannungsquelle 7, welche ein weiteres Choppermodul 8 aufweist. Hierzu ist dem Transistor T5 eine Diode D6 nachgeschaltet, während sich der Transistor T6 in der Reihenausgangsseite der Gleichspannungsquelle 7 befindet.The embodiment of the solar inverter according to the invention according to FIG. 3 differs from that according to FIG. 2a by a third, connected in series DC voltage source 7 , which has a further chopper module 8 . For this purpose, the transistor T5 is followed by a diode D6, while the transistor T6 is located in the row output side of the DC voltage source 7 .
Gemäss Fig. 4 wird als Gleichspannungsquelle 1.1 und als Gleichspannungsquelle 2.1 jeweils ein Solargenerator benutzt, die in Reihe geschaltet sind. Selbstverständlich kann die Reihenschaltung beliebig fortgesetzt werden.According to FIG. 4 is each used as direct voltage source and as a 1.1 DC voltage source 2.1, a solar generator, which are connected in series. Of course, the series connection can be continued as desired.
Den Solargeneratoren 1.1 und 2.1 sind jeweils noch ein Kondensator C1 und C2 parallel geschaltet. Diese sind zwar nicht zwingend erforderlich, ohne sie würden die Solargeneratoren jedoch nicht voll ausgenutzt werden. Die Kondensatoren dienen als Energiespeicher in den Zeitbereichen, in denen infolge des Taktens der Transistoren der jeweilige Solargenerator seinen Strom nicht direkt ins Netz abgeben kann. Die Energie wird im jeweiligen Kondensator C1 oder C2 zwischengespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt ins Netz abgegeben.A capacitor C1 and C2 are each connected in parallel to the solar generators 1.1 and 2.1 . Although these are not absolutely necessary, the solar generators would not be fully used without them. The capacitors serve as energy stores in the time ranges in which, due to the clocking of the transistors, the respective solar generator cannot deliver its current directly into the network. The energy is temporarily stored in the respective capacitor C1 or C2 and released into the network at a later time.
Bei dieser Schaltung ist zu beachten, dass die Solargeneratoren unterschiedlich stark belastet werden. Solargenerator 1.1 muss deutlich mehr Energie liefern als Solargenerator 2.1 und sollte entsprechend ausgebildet sein. Die Einhaltung des MPP (Maximum Power Point) für beide Solargeneratoren kann dadurch gewährleistet werden, dass bereits dann auf das Takten von T5 umgeschaltet wird, wenn der Betrag der Netzwechselspannung uN noch kleiner ist als U1. With this circuit it should be noted that the solar generators are loaded to different extents. Solar generator 1.1 must deliver significantly more energy than solar generator 2.1 and should be designed accordingly. Compliance with the MPP (Maximum Power Point) for both solar generators can be ensured by switching to clocking from T5 when the amount of the AC line voltage uN is still less than U 1 .
Falls eine unterschiedliche Ausbildung der Solargeneratoren nicht möglich oder nicht erwünscht ist, kann ein in Fig. 7 dargestellter Gleichstromumrichter 9 für einen Ausgleich der unterschiedlichen Belastung sorgen, indem er beispielsweise einen zum Ausgleich geeigneten Energiebetrag vom Solargenerator 2.1 nach 1.1 liefert. Grundsätzlich ist dies auch in anderer Richtung denkbar. Über den Gleichstromumrichter 9 fließt lediglich ein kleiner Teil der gesamten von den Solargeneratoren gelieferten Energie. Er muss also lediglich für diesen Teil ausgelegt sein.If a different design of the solar generators is not possible or is not desired, a DC converter 9 shown in FIG. 7 can compensate for the different loads, for example by supplying an amount of energy suitable for compensation from the solar generator 2.1 to 1.1. Basically, this is also conceivable in another direction. Only a small part of the total energy supplied by the solar generators flows via the direct current converter 9 . It only has to be designed for this part.
Falls nur ein Solargenerator 1.1, wie in Fig. 5 angedeutet, vorhanden ist, dessen Gleichspannung U1 sinnvollerweise bei etwas mehr als der Hälfte des Scheitelwertes der Netzwechselspannung uN liegen sollte, kann die zweite Gleichspannung U2 aus der ersten U1 über einen Gleichstromumrichter 9 (DC/DC-Converter) gewonnen werden. Dabei ist von Vorteil, dass über diesen Gleichstromumrichter 9 nur ein Teil der gesamten, vom Solargenerator 1.1 gelieferten Energie fliesst. Er muss also lediglich für diesen Teil ausgelegt sein.If there is only one solar generator 1.1 , as indicated in FIG. 5, the direct voltage U 1 of which should usefully be slightly more than half the peak value of the mains alternating voltage uN, the second direct voltage U 2 can be obtained from the first U 1 via a DC converter 9 (DC / DC converter). It is advantageous that only a part of the total energy supplied by the solar generator 1.1 flows through this DC converter 9 . It only has to be designed for this part.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Gleichstromumrichter derart betrieben, dass die Summe der eingangsseitigen Gleichspannungen knapp oberhalb des Scheitelwertes der Netzwechselspannung uN liegt. Gemäss Fig. 6 kann anstelle des Gleichstromumrichters ein Hochsetzsteller 10 (Drossel-Aufwärts-Wandler; Step-up- Converter) vorgesehen werden. Hierbei zweigt von einer Verbindung 11 zwischen Solargenerator 1.1 und Eingang E1 eine Zweigleitung 12 und von der Verbindung 13 zwischen Solargenerator 1.1 und Eingang B2 eine Zweigleitung 14 ab. Die Zweigleitung 14 führt zum Eingang E3, wobei in diese Zweigleitung 14 eine Drossel L2 und eine Diode D7 eingeschaltet ist. Zwischen Drossel L2 und Diode D7 mündet auch die Zweigleitung 12 in die Zweigleitung 14 ein, wobei in die Zweigleitung davor noch ein Transistor T7 eingeschaltet ist. Ein Kondensator C3 verbindet die Verbindung 13 mit der Zweigleitung 14 nach der Drossel D7. In a further advantageous embodiment of the invention, the DC converter is operated such that the sum of the DC voltages on the input side is just above the peak value of the AC line voltage uN. Referring to FIG. 6 10 (throttle-up converter; step-up converter) instead of the DC-DC converter is a step-up converter may be provided. In this case, a branch line 12 branches off from a connection 11 between solar generator 1.1 and input E1 and a branch line 14 branches off from connection 13 between solar generator 1.1 and input B2. The branch line 14 leads to the input E3, a choke L2 and a diode D7 being switched on in this branch line 14 . The branch line 12 also opens into the branch line 14 between the inductor L2 and the diode D7, a transistor T7 being switched on in the branch line beforehand. A capacitor C3 connects the connection 13 to the branch line 14 after the choke D7.
11
Gleichspannungsquelle
DC voltage source
22
Brückenschaltung
Bridge circuit
33rd
Verbindungsleitung
Connecting line
44
Netzanschluss
Mains connection
55
Gleichspannungsquelle
DC voltage source
66
Choppermodul
Chopper module
77
Gleichspannungsquelle
DC voltage source
88th
Choppermodul
Chopper module
99
Gleichstomumrichter
DC converter
1010th
Hochsetzsteller
Boost converter
1111
Verbindung
connection
1212th
Zweigleitung
Branch line
1313
Verbindung
connection
1414
Zweigleitung
C Kondensator
D Diode
LN Drossel
T Transistor
U1 Branch line
C capacitor
D diode
LN choke
T transistor
U 1
Eingangsgleichspannung
U2 DC input voltage
U 2
Eingangsgleichspannung
uA Ausgangsspannung der
Brückenschaltung
uN Netzwechselspannung
DC input voltage
uA output voltage of the bridge circuit
uN AC mains voltage
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