一种三相逆变器的单相紧急工作方式以及相应的逆变器的制造方法
【专利说明】一种三相逆变器的单相紧急工作方式以及相应的逆变器
[0001]本发明涉及一种用于操作逆变器的方法，尤其是一种光伏逆变器，以便在一种紧急工作方式中提供用于供应耗电设备的、单相的AC功率，还涉及一种逆变器，该逆变器借助该方法在一种紧急工作方式中提供用于供应耗电设备的、单相的AC功率。
[0002]用于将一个直流电源的电功率(在此称为DC功率(DC的英语为:DirectCurrent))，该直流电源例如是一个电池、一个光伏发电机或类似物，转换成交流电或所属的功率(在此称为AC功率(AC的英语为-Alternating Current))的逆变器，如其对于绝大多数的耗电设备用于其工作是必需的，长久以来是已知的。
[0003]转换一个光伏发电机的DC功率的多个逆变器，在此称为光伏逆变器，向一个更大的复合网络中进行馈送。住宅、工业企业或类似物的这些耗电设备同样连接到该复合网络处并且根据功率消耗需要不同的电压以用于其工作。
[0004]分散式能量源的这些操作者，例如房主或工业企业的所有者，他们在本地(在其房屋或工业企业处)生产能量并且在与网络连接的工作方式中将能量馈送至该复合网络中，想要在该复合网络发生故障的情况下至少使重要的耗电设备继续工作。大多数情况下出现的问题为，本地存在的电源的功率输出在大多数情况下仅足以使这些耗电设备的一部分工作。
[0005]为了在复合网络发生故障的情况下向这些耗电设备供电，所谓的备份系统或“不间断的供电系统”是已知的，例如在此提及DE 10 2011 000 394 Al。在此，大多数情况下，一个电池和另一个逆变器连接到房屋或工业企业的本地网络处，以便在该复合网络发生故障后并且在本地网络从该复合网络断开后借助该另外的逆变器建立一个本地的独立网络(Inselnetz)，并且用在电池中存储的能量满足基本负荷。这意味着，一些耗电设备能够可靠地用存储的能量进行供应。同时，该本地网络使得这些光伏逆变器能够在无须使其调节匹配于该独立状况的情况下再次向一个网络中进行馈送。
[0006]此外还存在的需求是，即使在复合网络发生故障的情况下仍然能够确保耗电设备的本地能源供应，然而无须设置额外的逆变器和电池。
[0007]因此，本发明的目的在于，提出一种在复合网络发生故障的情况下用于耗电设备的能源供应的改进的方法，以及提供一种逆变器，该逆变器被适配为用这种方法来操作。
[0008]所述目的通过根据权利要求1所述的方法以及通过根据权利要求8所述的逆变器实现。在从属权利要求中指明了改进方案和有利的设计。
[0009]根据本发明的一种方法被适配为用于将一个电源的DC功率借助一个逆变器转换为AC功率，该逆变器包括三个分别带有一个相位输出端的桥支路(Brilckenzweige)。该DC功率优选地通过一个光伏发电机提供。这些桥支路在一种与网络连接的工作方式中如下地受到控制，使得该AC功率作为三相的、电网兼容的功率馈送至一个复合网络中。这些系统在此被称为三相的，这些系统用相同频率的三个交流电流或交流电压工作，这些电流或电压相对彼此在其相位角中偏移120°，其中在这些也被称为“旋转电流系统(Drehstromsystem) ”的已知系统中，该星形点不必接地。电网兼容的条件应指的是，在馈送的位置处保持电网运营者的条件(Grid Code)。
[0010]如果该逆变器与该复合网络分离(例如因为该复合网络受到干扰、有缺陷或断开)，则实现紧急工作方式。通过这三个逆变器桥支路中的两个的工作，在这三个相位输出端中的两个处提供作为单相独立网络的AC功率。这种工作方式在此也被称为独立工作方式。在该独立工作方式中由该逆变器构成一个单相的独立网络，这意味着，电压值和频率现在由该逆变器预设。因此能够向单相的耗电设备供电。
[0011]一个单相的独立网络有利地由在该逆变器中存在的这些逆变器桥支路的一部分提供，不需要其他构件或设备。
[0012]在根据本发明的方法的一个有利的设计中，该逆变器的这三个桥支路在与网络连接的工作方式中以一种第一时钟方法(Taktverfahren)受到控制。在一个独立工作方式中，这三个桥支路中的两个以一种第二时钟方法受到控制，其中该第一和该第二时钟方法是不同的。因此用由三个桥支路组成的同样的逆变器桥只借助于不同的时钟方法在与网络连接的工作方式中馈送一个三相的AC功率，而在独立的工作方式中提供一个单相的AC功率用于向耗电设备供电。
[0013]在根据本发明的方法的另一个有利的设计中，在该独立工作方式中提供该单相的独立网络的这两个相位输出端之间的峰值电压不同于在该与网络连接的工作方式中的这两个相位输出端之间的峰值电压。峰值电压一般指一个交流电压的最大值。大多数情况下，该电压的有效值作为用于耗电设备与交流电压网络的接口的参考数被给出，有效值与峰值电压以已知的方式借助一个因子相互转换。
[0014]在许多国家，在一种三相的工作方式中的对应的两个相位输出端之间的电压不同于单相耗电设备需要的电压。因此功率消耗大的耗电设备经常需要一个三相的旋转电流接口，而家庭常见的小耗电设备则用一个单相的接口运行。
[0015]在根据本发明的方法的另一个有利的设计中，该第一时钟方法是一种N级时钟方法，其中N>2，并且该第二时钟方法是一种两级时钟方法。由于其较大的效率，特别是在三相的系统的情况下，经常采用以相应的时钟方法运行的多级拓扑结构。在独立工作方式中，该开关器的一部分不被定时，并且切换到一种两级时钟方法。
[0016]在根据本发明的方法的另一个有利的设计中，该单相的AC功率在该独立工作方式中提供在跟与网络连接的工作方式中相同的用于耗电设备接点处。在与该复合网络断开后，这些相位输出端能够在本地被这样切换到这些耗电设备的馈电线上，使得这些耗电设备无须被改插到一个特殊的插座处。这些耗电设备保留在其位置处，并且由该室内设施的同一个馈电线供电。
[0017]在根据本发明的方法的另一个变体中，在该独立工作方式中，这两个用于提供该单相的AC功率的相位输出端切换到另一个输出端上。这样如上所述地，如果监督机构的接口条件不允许转换馈电线，或者如果例如在日本要求在该独立工作方式中与其余的网络断开供电，则该单相的AC功率也能够切换到另一个(例如与其余的室内设施分离的)输出端上。以此方式，不必在该现有的室内设施处进行改变。
[0018]在根据本发明的方法的另一个有利的设计中，这些相位输出端之一在该独立工作方式中与该接地电势连接。在许多国家，单相的耗电设备在一个相位与一个接地的中性导体之间运行。为了提供一个三相的AC功率，与一个中性导体的连接是不必要的。如果现在要在该独立工作方式中提供一个带有中性导体参考(Neutralleiterbezug)的、单相的AC功率，就必须建立从这些相位输出端之一到该接地电势之间的连接。
[0019]一个根据本发明的逆变器将一个电源的DC功率转换成AC功率。该逆变器包括三个分别带有一个相位输出端的桥支路。在该DC功率的电源与这些桥支路之间安排一个中间电路，该中间电路例如由一个或多个电容器组成并且能够缓存能量。该中间电路电势相对于该接地电势可偏移，这尤其意味着，该中间电路是不接地的。因此根