专利名称：用于三相馈电到电能供给网络中的光伏设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及根据权利要求1的发明主题的光伏设备。
背景技术：
当要把光伏设备与能量供给网络连接时，必须注意由能量供给企业规定的一系列要求。在三相馈电的情况下各相间的功率差不允许大于4. 6kVA。十分钟平均值必须具有小于5kW的值。能量供给企业规定的另一个要求是，对于网络监视设备(ENS)进行外部的电压监视。由此能够例如遵守110% (例如253伏)的断开边界值。在能量供给网络中对于能量供过于求的情况下重要的还有，优选能够断开远程断路设备的分散供电，因为在电网中仅允许提供实际消耗数量的能量。此外需要孤岛网络识别(Inselnetserkermung)，由此在电网中进行维护工作时不会通过尚存在的电压对维护人员造成危险。所有这些要求都使得光伏设备在向开放的能量供给网络供给能量时变得昂贵。DE 10 2006 003 904A1中介绍了一种光伏设备，用它也在单相逆变器的情况下解决具有大于4. 6kVA的不平衡负载的要求。该解决方案也作为“功率平衡”公知。该设备包括多个单相逆变器，每一逆变器具有一个与外部通信连接连接的故障测量电路或者同步电路。该电路的任务在于检测逆变器的故障，使得在出现不对称的功率供给时减少其余的逆变器的功率。每一个逆变器具有一个自动的断开位置。电流测量仅在逆变器内部为故障识别进行。在逆变器和电网之间有电网保护设备。该设备一方面具有不能进行电网接入点的测量的缺点，另一方面必须使用一个附加的中央开关机构或者电网保护设备。用于给电网供电的光伏设备的另一种结构在DE 10 2004 025 923A1中公开。它包括多个逆变器。通信总线在数据技术方面彼此连接这些逆变器，其中提供一个中央的控制和监视设备，其同时与通信总线连接。此外存在一个网络监视装置，其在不遵守规定的网络监视准则的情况下至少部分地断开逆变器。通过该中央控制和监视设备减少了逆变器的互相影响和不必要的断开。这种解决方案的缺点是，该监视仅在中心的测量和控制位置进行，以致不能进行功率平衡。监视仅能关于电压或者频率进行。仅能进行被动的孤岛网络监视，也就是说三相电压监视。然而这在相电流单独调节的逆变器的情况下不允许。因此对于三相逆变器的实施方式的应用，该种解决方案不适合。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种开始时提到的光伏设备，其考虑了来自能量供给企业的要求，此外能够低成本地实现。该任务如下解决，实现一个中央控制和监视单元，其包括不平衡负载识别功能和不平衡负载调节功能，其中该调节把单个相之间的功率差限制到一个最大值。通过本发明能够以简单的方式省去中央的网络耦合开关，尽管或者通过手工输入
4信号或者通过测量信号保持中央断开的可能性。也能够在电压和频率测量之外实现孤岛网络识别，更确切说完全等同于不依赖于单项还是三相甚至拓扑结构的逆变器类型的情况。本发明基于这样的想法，使用带有在逆变器和能量供给企业之间通信的智能网络耦合开关或者网络接口，确切说具有至少一种在馈电点处的电网电压采集用于不平衡负载的监视。因此通过本发明的实施方式在已有的通信结构中仅需很少的额外开销和很少的额外成本。本发明还通过中央的测量和监视允许还通过断开100%避免不平衡负载。对于避免不平衡负载，能量供给企业具有很大的兴趣。通过本发明的设备的结构，能够使用任意数目的逆变器，这允许任何时候以模块方式扩展设备。本发明的其他有利的结构在从属权利要求中说明。在本发明的设备的一种有利的扩展中规定，这样实现控制和监视单元，使得在超过或者未超过至少一个预定的边界值的情况下可通过通信连接的控制指令信号把光伏逆变器通过它的分离装置从能量供给网络分开。这样在设备的电压监视中能够遵守110%的边界值并且例如在超过253伏的电压的情况下断开逆变器，使得不对电网供给能量。边界值也可以是电流或者电压。因此通过通信连接能够干涉系统。当通过中央控制和监视单元进行电网电压测量、电网电流测量和/或频带测量时特别适宜。基本上中央控制和监视单元适合孤岛网络识别，例如通过三相电压测量。通过孤岛网络识别可以在电网故障时不用中央保护装置断开设备。因此本发明有目的地具有孤岛网络识别功能，其由控制和监视单元控制。在本发明的另一种有利的实施方式中该设备包括故障穿越 (Fault-Ride-Through)监视功能，这里规定允许逆变器从电网分开多长时间。为能够及时地使用孤岛网络识别功能或者故障穿越功能，在该中央控制和监视单元外另外还存在另外的中央控制和监视单元。在这一方面每一个逆变器另外装备一个自己的控制和监视单元。为改善供电质量，当中央控制和监视单元包括不平衡负载识别功能和/或不平衡负载调节功能时是有利的。由能量供给企业要求的边界可以毫不费力地如下遵守，要么按照DE 10 2006 003 904A1限制单相的功率，要么通过断开开关点完全断开。断开机构的设置在每一逆变器中进行。然而该监视优选中央地进行。此外，当在逆变器内存在断开或者不平衡负载准则时，通过通信连接能够在逆变器之间为断开或者减小功率进行通信。当这样进行调节使得在单个相之间功率差不大于4. 6kVA和/或十分钟平均值小于5kW时能够遵守这种要求。光伏设备的一种特别优选的实施方式在于，可以实现逆变器的模块方式的设置， 其中对于每一相可并联由多个光伏逆变器组成的组。另一个可通过本发明实现的措施在于，控制和监视单元包括与能量供给企业的通信连接。通过与能量供给企业的通信连接能够把数据例如光伏设备的能量产量向能量供给企业传输，更确切说不需要现场读取。能量供给企业的该通信连接还可以用于建立光伏设备的中央的远程断开。在能量供过于求的情况下可以断开单个的分散的供电。该通信连接不仅可以是有线连接，例如RS 485总线连接，而且可以是无线连接， 例如通过蓝牙的无线电连接。此外可以在同一设备中彼此组合单相和三相逆变器，例如通过对于一个已有的三相逆变器通过三个单相的逆变器补充成新一代的逆变器。本发明在大于30kVA的情况下使用是有利的，因为该数量级的每一个逆变器原本必须提供自动的断开位置并且因此提供有分离装置。因此该断开位置代替中央开关。
根据附图详细说明一个实施例，其中说明本发明的另外有利的扩展和优点。附图1表示本发明的光伏设备的一个实施例。
具体实施例方式光伏设备1用于三相馈电到电能供给网络2中。表示出带有单相逆变器11到16的设备，不过也可以使用三相的逆变器。给相Ll 分配逆变器11和14，给相L2分配逆变器12和15，给相L3分配逆变器13和16。每一相并联两个逆变器，例如11和14。每一个逆变器11-16在输出侧可与能量供给网络2连接，更确切说各通过一个内部的断开位置或者分离装置3连接，其直接附加在逆变器11到16上。此外设备1包括多个光伏发电机G，它们在逆变器11到16的输入侧连接。在逆变器11到16或者分离装置3和能量供给网络2之间连接一个中央的控制和监视单元4。该控制和监视单元4在电网2的馈电点具有一个所谓的电网监视装置(ENS)， 其测量一个或者多个电网参数。这些参数可以是电流、电压和/或频率或者频带。在单个的逆变器11到16和连接的中央控制和监视单元4之间有内部通信连接5。另外可选的方案是该连接通向分离装置3。单个的光伏逆变器11到16可通过通信连接5的控制指令信号通过它的分离装置3从能量供给网络分开。例如分离装置3作为用于电气分开的保护装置实现。通过中央控制和监视单元4首先应该实现，在一个相的电压超过或者未超过预定的边界值时从网络2分开所有的逆变器。为此可以使用在中央控制和监视单元4中集成的过压监视模块。当存在孤岛网络识别功能和/或故障穿越监视功能时是适宜的。重要的监视功能在逆变器11中分散地及时实现。因此每一个单个的逆变器另外具有一个自己的控制和监视功能。为改善供电的质量，中央控制和监视单元4包括不平衡负载识别功能和/或不平衡负载调节功能。该调节如此进行，使得单个相之间的功率差不大于4. 6kVA和/或十分钟平均值小于5kW。在出现不平衡负载的情况下也可以通过分离装置3断开。如该例所示，使用两组逆变器GR1、GR2。逆变器11到16的设置以模块方式进行， 其中对于每一相L1、L2、L3并联提供具有多个光伏逆变器11-13或者14-16的组GRl或者 GR2，其中N表示中性线。
如图所示，给控制和监视单元提供一条外部的通信连接6，其与能量供给企业连接。通过能量供给企业的该通信连接6，可以向能量供给企业传输光伏设备的数据例如能量产量。该连接6也可以为中央地远程断开光伏设备1而使用，由此例如能够进行网络操作。该外部通信连接6可以是有线连接，例如总线连接，如RS 485连接，或者也可以是无线连接，如无线电连接，例如蓝牙。亦即在馈电点7为判断不平衡负载由中央单元测量电网电压或者电流或者电压带和频带。通过内部通信连接能够干涉该系统。例如为调节不平衡负载而执行相L1-L3之间的不平衡负载的检测。预定边界值的超越将导致设备的断开，此时每一个单个的逆变器 11-16的分离装置3被打开。每一个逆变器另外具有一个自己的控制和监视单元，以便产生分散的和中央的监视单元的组合。然而分散的和中央的单元的功能不同。分散的监视单元能够通过同一内部通信连接5彼此通信。附图标记列表
1光伏设备
2能量供给网络
3分离装置
4监视单元
5内部通信连接
6外部通信连接
7馈电点
11-16光伏逆变器
L1-L3相
GR1-GR2组
G光伏发电机
N中性线
权利要求
1.一种用于三相馈电到电能供给网络⑵中的光伏设备(1)，具有，-多个单相或者三相的光伏逆变器(11-16)，所述多个单相或者三相的光伏逆变器在输出侧能与所述电能供给网络( 连接，其中每一个光伏逆变器(11-16)在输出侧各具有一个分离装置(3)，-多个光伏发电机(G)，所述多个光伏发电机连接在所述光伏逆变器(11-16)的输入侧，-其中存在一个连接在所述光伏逆变器(11-16)和所述电能供给网络(2)之间的中央控制和监视单元(4)，-其中所述中央控制和监视单元(4)在所述电能供给网络的馈电点(7)处具有电网监视装置，所述电网监视装置测量一个或者多个电网参数，-其中，在各个光伏逆变器(11-16)或各个分离装置C3)和所连接的中央控制和监视单元(4)之间提供至少一条通信连接(5)，-使得各个光伏逆变器(11-16)能通过所述通信连接(5)的控制指令信号而被它们的分离装置(3)与所述电能供给网络(2)分离， 其特征在于，-所述中央控制和监视单元(4)被构造为使得所述中央控制和监视单元具有不平衡负载识别功能和不平衡负载调节功能，其中该调节把各个相之间的功率差限制到一个最大值。
2.根据权利要求1所述的光伏设备，其特征在于，每一个光伏逆变器(11-16)包括一个自己的附加的控制和监视功能，以便另外执行分散的监视。
3.根据权利要求2所述的光伏设备，其特征在于，所述附加的控制和监视功能用于执行孤岛网络识别。
4.根据权利要求2或3所述的光伏设备，其特征在于，所述附加的控制和监视功能是故障穿越监视功能。
5.根据权利要求1所述的光伏设备，其特征在于，所述中央控制和监视单元(4)被实现为使得在至少一个预定的边界值被超过或者未被超过的情况下，所述光伏逆变器(11-16)能通过所述通信连接(5)的控制指令信号而被它们的分离装置⑶与所述电能供给网络⑵分离。
6.根据权利要求1或5所述的光伏设备，其特征在于，由所述中央控制和监视单元(4)执行电网电压和/或电网电流测量和/或频带测量。
7.根据上述权利要求之一所述的光伏设备，其特征在于，所述不平衡负载调节功能执行为使得各个相(L1-13)之间的功率差不大于4.6kVA和 /或十分钟平均值小于5kW。
8.根据上述权利要求之一所述的光伏设备，其特征在于， 在不平衡负载的情况下，所述分离装置(3)执行断开。
9.根据上述权利要求之一所述的光伏设备，其特征在于，所述光伏逆变器(11-16)以模块方式设置，使得对于每一个相(L1-L3)，多个光伏逆变器(11-16)构成的组(GR1,GR2)能并联连接。
10.根据上述权利要求之一所述的光伏设备，其特征在于，所述中央控制和监视单元(4)包括与能量供给企业的外部通信连接(6)。
11.根据权利要求10所述的光伏设备，其特征在于，通过与所述能量供给企业的所述外部通信连接(6)，向所述能量供给企业传输所述光伏设备⑴的数据。
12.根据权利要求10或者11所述的光伏设备，其特征在于，通过与所述能量供给企业的所述外部通信连接(6)执行所述光伏设备(1)的中央远程断开。
13.根据上述权利要求之一所述的光伏设备，其特征在于，所述通信连接( 是有线连接，特别是总线连接，优选是RS 485连接，或者所述通信连接( 是无线连接，特别是无线电连接，优选是蓝牙连接。
14.根据上述权利要求之一所述的光伏设备，其特征在于， 所述光伏逆变器(11-16)是不同相类型的，或者使用仅仅单相的光伏逆变器(11-16)。
15.根据上述权利要求之一所述的光伏设备，其特征在于， 功率大于30kVA。
全文摘要
本发明的主题是用于对电能供给网络(2)进行三相供电的光伏设备(1)，具有，多个单相或者三相光伏逆变器(11-16)，它们在输出侧与能量供给网络(2)连接，其中每一个光伏逆变器(11-16)在输出侧各具有一个分离装置(3)，多个光伏发电机(G)，它们在光伏逆变器(11-16)的输入侧连接，其中存在一个在光伏逆变器(11-16)和能量供给网络(2)之间连接的中央控制和监视单元(4)，其中控制和监视单元(4)在电网的馈电点(7)具有电网监视装置，其测量一个或者多个电网参数，其中，在单个的光伏逆变器(11-16)或者单个的分离装置(3)和连接的中央控制和监视单元(4)之间提供至少一条通信连接(5)，使得单个的光伏逆变器(11-16)可通过通信连接(5)的控制指令信号通过它的分离装置(3)从能量供给网络(2)分开，其中，如此实现中央控制和监视单元(4)，使得它包括不平衡负载识别功能和不平衡负载调节功能，其中该调节把单个相之间的功率差限制到一个最大值。
文档编号H02J3/38GK102449871SQ201080007592
公开日2012年5月9日 申请日期2010年1月28日 优先权日2009年2月11日
发明者F·格雷泽, J·拉钦斯基, M·维克托, P·西蒙, S·布雷米克 申请人:Sma太阳能技术股份公司