用于产生交变电流的逆变器和方法与流程
本发明涉及一种用于产生交变电流的方法，并且本发明也涉及一种用于将电功率馈送到供电网中的方法。此外，本发明涉及一种用于产生交变电流的逆变器，并且本发明涉及一种风能设备，所述风能设备具有用于产生交变电流的逆变器。本发明也涉及一种具有多个逆变器的馈入装置。
背景技术：
例如，产生交变电流，以便将其馈送到供电网中。这通常三相地进行。特别是，现代的风能设备对此使用逆变器，所述逆变器将从风中获取的电功率转换成交变电流，所述交变电流适合于馈送到供电网中。
在此，想要馈送到供电网中的功率越多，则也必须将要馈送的电流选择得并且由此产生得越大。长久以来已经已知的是，将多个逆变器并联连接，以便所述逆变器将其单个电流叠加成要馈送的总电流。这种叠加可以出现，多个逆变器在其电流输出端处并联连接，使得由此将各个逆变器的单个电流相加。因为每个逆变器本身通过切换方法产生交变电流，例如通过脉宽调制或通过公差带方法产生，所以在分别产生的电流上会出现谐波。如果逆变器彼此无关地工作，那么所述谐波会有益地或无益地叠加。
为了消除所述问题，在德国专利申请de102014219052中已经提出，多个并联连接的逆变器的各个调制方法彼此协调。
每个单独的逆变器的电流产生或电流调制的提高或改进由此还未直接实现。在此也存在如下需求，通常借助逆变器产生更高的电流。
原则上，在逆变器中通过如下方式也能够实现功率提高：借助明显更高的电压产生要调制的电流，以便由此更高的功率不通过或不仅通过电流提高，而是通过电压提高来实现。替选地或附加地也考虑，相应的逆变器完全原则上针对产生更高的电流来设计。在这两种情况下，但是需要相应改变的半导体开关元件，特别是igbt，所述半导体开关元件能够经受更高的电压或更高的电流。然而，当偏离用于电流和电压的常见值时，这种改进的半导体器件的使用通常是昂贵的。于是通常必须使用专门制造或至少较小件数的半导体器件。这种器件的性能通常已知为是较差的，并因此要重新设计的逆变器的整体性能可预见为更差。
德国专利商标局在本申请的优先权申请中检索到如下现有技术：de4023207c1，de102014219052a1和us2007/0273338a1。
技术实现要素：
因此，本发明基于如下目的，解决上述问题中的至少一个。尤其地，要提出一种解决方案，在所述解决方案中，能够关于谐振和/或关于效率改进在逆变器中交变电流的产生。至少要对目前的方法提出一种可替选的解决方案。
因此，根据本发明提出一种根据权利要求1所述的用于产生交变电流的方法。因此，产生多个子电流并且叠加成总和电流。每个子电流通过电压脉冲调制，并且通过开关机构为每个子电流产生电压脉冲。开关机构对此在不同的输入电压之间进行切换，由此产生电压脉冲。特别是，在此能够在直流电压中间回路的正电压与负电压之间进行切换。每个子开关机构能够是所谓的b6桥的三个分支中的一个。在例如两个子开关机构的情况下，这当然为不同的b6桥中的两个分支，并且在那里分别是同相的。
虽然参照实际中使用的b6桥，但是下面的阐述首先要单相地阐述基本运行方式。所述基本思想于是有意义地可转用于三相系统。对此随后也还进行阐述。
因此，将多个子电流叠加成总和电流，即加和。电压脉冲的产生基本上基于所谓的公差带方法(toleranzbandverfahren)。但是在此提出，预设用于总和电流的公差带，并且公差带具有公差上限和公差下限。因此在此不像如迄今为止的情况那样为每个子电流预设一个公差带并且相应地调制所述子电流，而是为所述电流的总和预设公差带，即为总和电流预设公差带。
现在，检测总和电流，并且根据检测到的总和电流关于公差带来控制每个子开关机构的切换，以产生用于调制子电流的电压脉冲。因此，检测总和电流，更确切地说关于公差带，所述公差带就图像而言位于所述总和电流周围，或者至少应位于所述总和电流周围。特别是，在此监控：总和电流是否达到公差上限或公差下限。
因此，至少检测总和电流，并且将其与公差带相关，但是作为结果进行子开关机构的切换。因此就图像而言，进行子电流的切换或调制。在此，子开关机构被不同步地切换。因此会出现如下情形，在所述情形下，将两个或更多个子开关机构同时切换，但是总方法并不设计为，同步地切换子开关机构。在此，同步切换不仅理解成同时切换，而且也理解成沿相同方向的切换。因此，例如如果一个子开关机构从高电压切换到低电压，特别从正电压切换到负电压，并且同时另一子开关机构从负电压切换到正电压，那么不将其理解为同步切换。同步切换为，两个示例性提到的子开关机构同时从示例性提到的正电压切换到负电压，这应在提出的方法中避免，至少不应为主要的。
因此，提出一种方法，所述方法针对已知的公差带方法，但是所述方法提出针对总和电流的公差带，这又引起针对总电流的子电流切换子开关机构。
优选地，当检测到的总和电流达到公差上限或公差下限时，切换至少一个子开关机构。优选地，为了切换选择子开关机构中的至少一个，并且选择根据对子电流进行评估的选择函数进行。这尤其在如下情况下进行：检测到的总和电流达到公差上限或公差下限，切换子开关机构，并且选择切换哪个子开关机构进行成，使得从考虑用于切换的子开关机构中选择如下子开关机构，所述子开关机构的子电流在此刻的绝对值是最大的。在此分别仅考虑如下子开关机构，所述子开关机构的切换此刻也能够预期有总和电流沿正确方向变化。例如当总和电流要减小时，仅考虑如下开关机构，所述开关机构的切换也减小其子电流。在该示例中，因此仅考虑如下开关机构，所述开关机构此刻切换至高电压或正电压，并从而在此刻能够向下切换至更低电压或负电压，以便由此引起电流减小。
因此，如果总和电流由两个子电流组成，以简单的示例为例，并且如果总和电流达到公差上限，并且两个开关机构向上切换至高电压或正电压，那么检查，第一子电流或第二子电流是否更大。如果第一子电流更大，即所述第一子电流由第一子开关机构产生，即调制，那么切换所述子开关机构，即在该示例中从高电压或正电压的开关位置切换到低电压或负电压的开关位置中。如果第二子电流更大，那么切换第二子开关机构。原则上，在此以有意义地进行从正电压到负电压的切换。理论上，但是也能够进行无电势观察(potenzialfreiebetrachtung)，使得正电压和负电压于是能够称作为高电压或低电压。随后，但是原则上基于在正电压和负电压之间的切换进行阐述，这也能够称作为从上部位置切换到下部位置。
借此在任何情况下现在都实现：整体上观察总和电流，这完全从根本上具有如下优点，也调节总和电流，和从而能够直接借助调节确保，总和电流也保持在公差带中。虽然考虑总和电流，但是在如下情况下切换子开关机构并从而结果是切换子电流：这足以实现总和电流的期望的电流变化。通过当总和电流达到公差极限时，首先切换一个开关，避免同步切换。由此，也能够减小谐波或谐振，这在此用作为同义词。如果当只切换一个子电流时并不足够，那么切换两个子电流。对此的判断借助标准作出，测量到的电网电压也参与所述标准。
就此而言，总和电流的产生经由用于总和电流的公差带并且此外经由另外的标准产生，所述另外的标准即基于所谓的选择函数，所述选择函数对子电流进行评估。
优选地提出，作为两个子电流之间的差检测至少一个差值电流，并且子开关机构中的切换附加地根据差值电流进行。在两个子电流的直观的并且此外优选的示例中，这是两个子电流的差。由此，能够附加地评估和考虑，两个子电流彼此相差多大。尽可能确保，所述子电流的平均值一样大，使得差在平均值上因此为零。
优选地，进行如下考虑：即为差值电流预设差值带，所述差值带具有差值上限和差值下限。现在，如果差值电流达到所述差值带的差值上限或差值下限，那么针对所述实施方式提出，将子开关机构中的至少两个子开关机构彼此相反地切换，如果所述切换位置能够与实现用于总和电流的调节目的一致，那么所述子开关机构的位置互换。
为了再次考虑上述示例，在所述示例中总和电流由两个子电流组成，当总电流已经达到两个公差极限中的一个时，原则上以较高的优先级进行子开关机构中的一个的切换。因此例如，如果总电流达到公差上限，而两个子开关机构已经切换到正电压，那么绝对值较大的子电流的子开关机构从正电压切换到负电压，即从上部位置切换到下部位置。结果，这引起，所述示例性地提到的第一子电流再次降低，并从而总和电流也降低。借此，总和电流保持在公差带中。通过所述第一子电流现在再次降低，而另一子电流不降低或至少不降低这么多，差值电流也相应地改变。如果在此差值电流达到两个差值极限中的一个，那么将两个子电路相应地切换。直观而言，这两个子电路互换其开关位置。第一子电路处于下部位置并且第二子电路处于上部位置的示例性的开关位置变换到如下情形，第一子电路处于上部位置，并且第二子电路处于下部位置。结果，第一子电流于是再次升高，并且第二子电流于是下降。对于总和电流而言，这当然不允许显著差异。
借此，因此能够将总和电流控制成，使得所述总和电流保持在公差带中。同时，子电流、根据该示例在此为两个子电流能够控制成，使得所述子电流的平均值是一样大的。因此虽然各自地切换各个子电流或各个子电流的开关机构，仍然避免，例如由于两个子开关机构的小的不对称性，子开关机构中的一个主导总和电流或其调制。同时，避免多个子开关机构的持久的同步切换，以便将谐振保持得小。
根据另一实施方式提出，监控：总和电流在达到公差上限或公差下限之后并且在由此引起的其中一个子开关机构的切换之后是否未离开公差带。如果要是出现总和电流已经离开公差带的情况，那么切换至少一个另外的子开关机构。
为了考虑上述示例，如果总和电流达到公差上限，那么示例性提到的第一子开关机构从上部位置切换到下部位置，即向下切换。如果这与上面做出的阐述相反地引起总和电流确实离开公差带，那么也将第二子开关机构向下切换。
优选地，所述监控也能够执行成，使得设有包围公差带的控制带。控制带因此大于公差带并且具有扩展的上限和扩展的下限。扩展的上限位于公差上限之上，并且扩展的下限位于公差下限之下。现在如果总和电流达到扩展的上限，那么将至少一个另外的子开关机构切换。有意义地，相同内容在向下离开公差带时适用，即在达到扩展的下限时切换另外的子开关机构，即据此将至少两个子开关机构向上切换。
优选地，在差值上限和差值下限之间的差值带的间距大于用于总和电流的公差上限与公差下限之间的公差带的间距。差值带因此宽于用于总和电流的公差带。由此特别实现，根据公差带中的总和电流的切换比基于差值电流在差值带中的位置的切换更频繁地引起。
优选地，将公差带的间距与差值带的间距的比值作为带比值预设，并且可设定。尤其地，能够将所述带比值设定成大于1.5、尤其大于2的值，或预设成这种值。优选地，带比值与运行、测量值或系统状态相关。
根据一个实施方式提出，公差带和/或差值带是可变的，尤其是，公差上限和公差下限是单独地或一起地可变的，和/或在公差上限和公差下限之间的公差带的间距和/或在差值上限和差值下限之间的差值带的间距是可变的。通过改变公差带，能够影响总和电流的产生。如果公差带例如整体移动，即例如向上移动，那么由此可以将产生的总和电流整体也向上移动。
公差带也能够在要产生的正弦函数的正半波中向上移动，并且在负半波向下移动，以便由此施加影响。特别是，公差带的所述变化或其他变化能够与其他同样工作的逆变器协调，以便由此影响总电流，所述总电流由所述逆变器的多个总和电流组成。通过改变公差带的间距和从而通过扩宽或缩窄公差带，同样内容适用于差值带，能够改变切换频率。公差带越窄，那么形成的切换频率就越高。
公差上限或公差下限也能够各自地、即彼此独立地改变，以便由此影响总和电流。
根据一个实施方式提出，每个子开关机构都具有用于输出子电流的电流输出端，并且在电流输出端上设置有用于引导子电流的电的扼流圈，并且扼流圈是磁性耦合的。扼流圈特别是用于，使电压脉冲引起电流。每个子开关机构因此能够提供电压脉冲或贡献于所述电压脉冲，并且所述电压脉冲通过在下游连接的扼流圈引起相应的子电流，所述子电流简而言之令人想起具有叠加的锯齿的正弦形的变化曲线。所述扼流圈在逆变器中构成相当大的和从而昂贵的构件。通过多个这种扼流圈的磁性耦合，至少略微能够降低每个单独的扼流圈的总大小，所述扼流圈也能够称作为输出扼流圈。特别是在使用两个子开关机构的情况下提出，使用两个磁性耦合的扼流圈。两个子开关机构因此在其输出端上使用磁性耦合的双扼流圈。
另一实施方式的特征在于，多个子开关机构组合成逆变器设备，并且逆变器设备将总和电流作为输出电流输出。原则上，因此多个子开关机构形成逆变器。在该处再次注意，首先单相地阐述该原理。在将逆变器用于多个、特别是两个子开关机构时，三倍地设置所述逆变器，即针对每个相设置一次。在用于单相情形中的总和电流的两个子开关机构的情况下，因此在三相情况下设置6个子开关机构。这6个子开关机构在所述三相情况下构成为两个b6桥。
现在提出，多个这种逆变器设备并联连接，并且其输出电流、即各个总和电流叠加成总电流。尤其提出，将总电流馈送到供电网中。因此，整体上非常大的电流能够通过所述并联电路产生，即所谓的总电流。在此，叠加成所述总电流的各个总和电流能够以阐述的有利的方式产生。尤其地，所述总和电流能够通过所述调制的公差带方法良好地控制，这也引起相应改进的总电流。此外，提出的方法也能够实现，在此并联连接的各个逆变器设备彼此协调。
根据一个实施方式提出，各两个子开关机构组合成一个逆变器设备，使得刚好两个子电流叠加成一个总和电流，其中尤其每个逆变器设备都具有两个磁性耦合的扼流圈作为输出扼流圈。已知的是，能够以简单的且有效的方式将两个子开关机构组合，以便通过产生两个子电流作为结果能够在总和电流中实现电流加倍。用于两个这种子电路的调节耗费在此是相对小的，其中同时能够实现质量改进，尤其在谐波方面，所述谐波也能够称作为谐振。在此，这种电流加倍能够通过连接原则上已知并且适合的电子器件来实现。同时，这能够与双重扼流圈良好地组合，所述双重扼流圈由两个磁性耦合的扼流圈构成。
根据又一优选的设计方案提出，方法的特征在于，两个子电路共同作用，使得这两个子电路产生两个子电流，所述子电流叠加成总和电流，并且两个子电路中的每个能够在上部的开关位置和下部的开关位置之间切换。在此，当两个子切换单元处于上部的开关位置并从而一起占据正向位置时，总和电流提高。这因此在下文中称作为正向位置。当两个子切换单元处于下部的开关位置并从而占据负向位置时，总和电流降低。这两个切换单元处于下部的开关位置因此在下文中称作为负向位置。当两个子切换单元处于不同的开关位置并从而一起占据中性位置时，总和电流不改变或轻微地改变。因此，一个子切换单元处于上部的开关位置，并且另一子切换单元处于下部的开关位置，或者反之。二者在此称作为中性位置。
通过使用刚好两个子电路，因此能够以描述的方式和方法以简单的方式和方法实现所述三个位置，即正向位置、负向位置和在其之间的中性位置。
优选地，基于此，为了调制总和电流，可以在上部的三点运行、下部的三点运行和两点运行之间进行选择。在此，对于上部的三点运行，在正向位置和中性位置之间进行切换。这原则上对应于在上文中提到的示例，其中总和电流已经达到公差上限，并且随后两个子开关机构中的一个已经向下切换。在那里，即由此从正向位置切换到中性位置。
在下部的三点运行中，在负向位置和中性位置之间进行切换。这因此有意义地对应于上部的三点运行，但其中从中心位置向下切换并且返回，这表征下部的三点运行。在两点运行中，在正向位置和负向位置之间进行切换。这表示，两个切换单元从上部位置切换到下部位置。当选择所述两点运行时，因此仍存在同步切换。因此，所述两点运行与两个三点运行相比尽保持得可能短。
因此，现在通过两个子开关机构的所述特殊切换，整体上实现在三点运行中的运行方式，其中即根据需要能够在上部的三点运行和下部的三点运行之间进行变换。这原则上对应于常见的三点运行，其中三个开关位置是可能的，即以便直观地表示，上部的、中部的和下部的开关位置。在具有中点的输入侧的直流电压中间回路中，在此能够在正电压、负电压和中点之间进行切换。在中点之间在此处提出的方法中不能够切换，但是中性位置在此通过如下方式实现，将一个开关机构向上切换，而将一个开关机构向下切换。
换言之，因此三点运行通过相应两个子开关机构来实现，所述子开关机构分别本身在两点运行中工作。每个子开关机构本身应该或能够根据该建议不占据中性位置。但是，这两个子开关机构能够共同地建立三点运行。所述三点运行也能够通过唯一的子开关机构来实现，使得能够占据中性位置。当然，所述子开关机构、即尤其在此涉及的半导体器件、尤其半导体开关必须设计得更大，并且也存在较小的开关频率，或者所述子开关机构本身必须以更高的频率切换。
优选地，在从上部的三点运行中的调制过渡到下部的三点运行中的调制时，执行两点运行中的调制。在此优选地，所述过渡区域保持得尽可能小，以便非同步的切换处理主导。在该过渡区域中选择两点运行是有利的，以便保证，能够始终确保关于总和电流的调节目的。
优选地，根据应被馈送的电网的电网电压，和/或根据总和电流关于电网电压的相位，在上部的三点运行中的调制和下部的三点运行中的调制和可能两点运行中的调制之间进行选择。原则上，通过子开关机构的切换位置提供电压，即实际上在相应的输出扼流圈上的电压，例如在扼流圈的输入侧的联接点处的电压。如果借助所述子电路馈送到供电网中，那么在扼流圈的其他联接点处、即例如在输出侧的联接点处，存在供电网的电网电压或经变换的电网电压。因此从第一联接点至第二联接点经由扼流圈施加的电压因此也与电网电压相关。要注意的是，这是简化的阐述，并且特别是，第二输出侧的联接点处的电压能够与其他仅不同于电网电压的因数相关。因此，电网电压取决于，所述三种调制中的哪种调制在相应的时刻是适当的。同样地，如总和电流的期望的相位那样起作用，即总和电流的理想的正弦变化曲线是否、多远和沿哪个方向应移动至电压的希望尽可能正弦形的变化曲线。
根据另一设计方案提出，每个子开关机构都产生三相子电流，并且尤其每个逆变器电路都输出三相总和电流。在上文中参照单相电流对作用原理所做的全部阐述因此有意义地应用于三相电流的各个相。优选地，多个子开关机构在逆变器设备中组合并且随后输出三相总和电流，所述逆变器设备简化地还能够称作为逆变器或逆变器柜。相应地，能够以简单的方式和方法并且利用上述优点来提供逆变器，所述逆变器输出三相总和电流。所述三相总和电流特别好地适合于馈送到供电网中，尤其用于与其他总和电流叠加。
优选地提出，每个三相电流、即尤其不仅每个三相子电流而且每个三相总和电流都变换到变换系统中，并且差值电流的计算在变化系统中进行。因此提出，为计算差值电流形成和考虑变换变量的差值。原则上，能够使用三相系统的不同的已知的变换。优选地，使用α/β/0系统作为变换系统。
由此，为了考虑三相系统能够进行简化的计算。
因此，优选地也提出，总和电流或由多个总和电流组成的总电流或所述总电流馈送到供电网中，使得用于产生交变电流的方法构成为用于将电功率馈送到供电网中的方法。为了将电功率馈送到供电网中，特别是当所述电功率通过风能设备产生时，能够使用根据上述实施方式中的至少一个所述的方法，所述方法特别好地适合于此。
根据本发明，此外提出一种用于产生交变电流的逆变器。所述逆变器包括至少一个直流电压中间回路，所述直流电压中间回路具有第一和第二直流电压。所述直流电压中间回路例如能够借助于风能设备的发电机和整流器获得其功率或其能量。
逆变器也包括多个子开关机构，所述子开关机构分别配置用于，产生子电流。每个子开关机构因此产生一个子电流。对此，每个子开关机构配置用于，通过电压脉冲调制子电流，这通过如下方式实现：子开关机构配置成，通过在第一和第二电压之间切换来产生电压脉冲。所述第一和第二直流电压因此对应于上述的高电压和低电压或上述的正电压和负电压。所述术语例如能够同义地用于阐述本发明的目的。每个子开关机构因此能够从直流电压中产生脉冲波形(pulsmuster)，以便由此产生交变电流。例如能够设有直流电压回路，全部子开关机构接入(zugreifen)所述直流电压回路，或者也考虑，为每个子开关机构设有自身的直流电压中间回路。
此外，设有用于将子电流叠加成总和电流的叠加机构。所述叠加机构例如能够通过结合点来实现，在所述结合点处将各个子电流加和。特别是，这种结合点能够设置在子开关机构的输出扼流圈的输出侧。
此外，存在过程计算机构，特别是过程计算机，以便预设用于总和电流的具有公差上限和公差下限的公差带。借此能够准备依靠公差带方法的方法。
此外，逆变器包括控制机构，所述控制机构配置用于根据检测到的总和电流和根据公差极限来控制每个子开关机构。根据总和电流如何处于公差带中，尤其所述总和电流是否碰触公差上限或公差下限，因此进行子开关机构的控制。
在此提出，控制机构与过程计算机构功能地连接，以便以通过过程计算机构引导的方式控制子开关机构。特别是，能够由过程计算机构特别根据检测到的总和电流和根据公差极限计算切换状态，控制机构随后实现所述切换状态。控制机构尤其单独控制每个子开关机构，以便实现由过程计算机构计算的切换状态。特别是，控制机构为此能够控制子开关机构的各个的半导体开关，尤其igbt。
此外，过程计算机构和控制机构配置成，使得多个子开关机构的切换至少部分地、尤其主要地彼此非同步地进行。特别是，过程计算机构对此计算相应的开关位置，使得维持开关机构的主要非同步的切换。控制机构于是通过控制各个子开关机构来实现这，尤其通过控制各个半导体开关来实现。
逆变器也具有输出机构，用于将总和电流作为要产生的交变电流输出。总和电流因此是逆变器要产生的交变电流。输出机构特别是能够设作为端子夹，并且与叠加机构电连接。
优选地，逆变器配置用于，尤其是其过程计算机构配置用于，执行根据上述实施方式中任一项所述的方法。此外或替选地，其配置用于，与另外的同类逆变器耦合，尤其是使得输出侧的总和电流与另外的总和电流叠加成总电流。就此而言，逆变器也配置用于，执行上述实施方式，其中多个总和电流叠加成总电流。
优选地，逆变器的特征在于，在每个子开关机构和叠加机构之间连接扼流圈，并且所述扼流圈磁性耦合。因此存在如子开关机构同样多的扼流圈，并且所述扼流圈磁性耦合。所述扼流圈因此设置成，使得分别子开关机构的子电流经由扼流圈到达叠加机构，并且此外从那里继续到达输出机构。磁性耦合例如能够进行成，使得扼流圈设置在共同的磁芯上。
根据一个实施方式提出，逆变器具有刚好两个子开关机构，并从而产生刚好两个子电流，所述子电流叠加成总和电流。在优选的三相情况下，所述逆变器具有两个三相子开关机构。两个三相子开关机构也能够称作为6个单相的子开关机构，其中各两个成对地产生两个单相子电流，所述单相子电流形成单相的总和电流，并从而总计产生三个单相总和电流，所述总和电流共同地形成三相总和电流。借此，这种逆变器特别好地配置用于，实现在上文中根据实施方式描述的方法，所述方法同样产生和叠加刚好两个子电流。
根据本发明，此外提出一种具有多个逆变器的馈电装置。对此，将根据上述实施方式中的至少一个的逆变器组合。在此，逆变器在其输出机构上并联连接，使得总和电流叠加成总电流，在所述输出机构上所述逆变器因此分别输出总和电流。相应地，借此也能够实现根据至少一个实施方式针对将多个总和电流叠加成总电流所描述的方法。
优选地，馈电装置的特征在于，逆变器、尤其是其过程计算机构彼此耦合，以便交换信息，以使逆变器之间产生总和电流协调。通过所述方法或所述逆变器产生的总和电流已经良好地适合于叠加。通过逆变器相互间的这种通信，还能够附加地改进总和电流的叠加。
根据本发明，也提出一种风能设备。这种风能设备具有空气动力学的转子和发电机，以便从风中产生电功率。为了将功率作为电流馈送到供电网中，风能设备具有至少一个根据上文所描述的实施方式的逆变器。此外或替选地，该风能设备对此具有根据上文所描述的实施方式的馈电装置。因此，借助空气动力学的转子和发电机，能够从风中产生功率，并且尤其借助于整流器作为直流电压提供。从直流电压中于是通过能够组合成馈电装置的一个或多个逆变器能够产生用于馈送到供电网中的交变电流。借此，针对逆变器和馈电装置在上文所描述的优点和从而针对用于产生交变电流的方法描述的优点能够用于风能设备。
附图说明
下面根据实施方式示例性地参照附图详细阐述本发明。
图1示出风能设备的立体图。
图2以单支路或单相视图示意地示出具有两个子开关机构的逆变器的模型。
图3示出两个耦合的电感连同共同的未耦合的电感。
图4示出根据本发明的逆变器的另一示意图。
图5说明脉冲波形，以说明根据本发明的方法。
图6示出用于说明根据本发明的方法的流程图。
图7示出用于说明根据本发明的方法的公差带和差值带。
具体实施方式
图1示出具有塔102和吊舱104的风能设备100。在吊舱104上设置有具有三个转子叶片108和整流罩110的转子106。转子106在运行中通过风置于转动运动并从而驱动吊舱104中的发电机。
图2示意地说明逆变器2，所述逆变器具有第一和第二子开关机构11或12。两个子开关机构11、12能够分别在高电压4或正电压4与低电压6或负电压6之间切换。由此，在第一和第二电压节点13或14上能够产生电压脉冲，所述电压脉冲即能够在高电压4和低电压6之间变换。对于每个子开关机构11或12，在第一电压节点上得到子电流i1,k.l或者在第二电压节点14上得到子电流i2,k.l。这两个子电流i1,k.l和i2,k.l在叠加机构16中叠加成总和电流i1,k.l+i2,k.l并且在叠加机构16的输出节点18输出。所述总和电流于是在用n表示的电网节点20上馈送到供电网中。两个子电流和从而还有总和电流因此除了子开关机构11、12的切换位置之外也与供电网中的电压并且在此与电网节点20上的电压相关。但原则上，用于产生交变电流的方法也能够用于例如运行交流电动机。
在输入侧，两个子切换机构由直流电压中间回路udc供应，所述直流电压中间回路在此具有中间抽头m并从而划分成两个同样大的电压udc/2。两个子开关机构11和12在该实施方式中与相同的直流电压中间回路22连接。
在叠加机构16中，两个子电流的叠加通过两个耦合的电感lict连同共同的、未耦合的电感lf实现，如其在图3中说明地示出的那样。具有字母k的双箭头说明两个电感lict的耦合。例如，图3的两个耦合的电感lict在图2的叠加机构16中能够连接于第一和第二电压节点13或14。这随后也作为阐述的基础。为了说明，这两个电压节点13和14也在图3中描绘。未耦合的电感lf能够相应地连接于图2的叠加机构16的输出节点18，并且所述附图标记18也相应地在图3中描绘。尽管如此，这尤其用于阐述图3，以进行说明。
耦合的电感lict中的每一个形成用于第一子开关机构11或第二子开关机构12的扼流圈。
因此，通过切换第一子开关机构11，第一电压节点13处的电压改变。同样地，通过切换第二子开关机构12，第二电压节点14上的电压改变。此外，连接节点24上的电压也改变。简而言之，因此两个电压节点13和14上的电压值分别在两个值之间切换，由此在连接节点24上能够得到在三个电压之间的变换。但这仅应用于说明，因为在此期间在两个电压节点13和14上在直流电压中间回路22的电压稳定的情况下实际上仅能够形成两个电压值，连接节点24上的电压当然也通过改变穿过在图3中示出的电感的电流而发生改变。
图4示意性地示出逆变器402，所述逆变器三相地构成。逆变器402也具有第一和第二子开关机构411或412。这两个子开关机构411和412分别具有b6桥，所述b6桥仅示意地示出，即基本上通过六个半导体开关hs。其他细节、如控制线路或续流二极管出于简化未示出并且此外b6桥包括其控制装置在内对于本领域技术人员基本上是已知的。在任何情况下，具有两个半导体开关hs的每个支路形成用于一个相的切换元件。
相应地，第一子开关机构411为每相产生子电流it1,1、it1,2或it1,3。相应地，第二子开关机构412同样为每相产生子电流it2,1、it2,2或it2,3。所有这些子电流分别穿流六个扼流圈d1至d6，以便随后叠加成总和电流is1、is2或is3。三个总和电流is1至is3共同形成三相总和电流，所述三相总和电流能够馈送到供电网中，可选地在之前与另外的三相总和电流叠加之后馈送。
作为供应装置，两个子开关机构411和412在直流电压中间回路422上获得直流电压中间回路udc。此外，为了电压平滑设有中间回路电容器c1至c4。
扼流圈d1至d6能够成对地磁性耦合，使得扼流圈d1和d2耦合，扼流圈d3和d4耦合，并且扼流圈d5和d6耦合。也考虑，扼流圈d1至d6形成两个耦合的三相扼流圈。
图5说明总和电流的调制的可能方式的示意图的局部。作为总和电流在此示例性地描绘了第一总和电流is1。为了说明电压脉冲，出于阐述的目的描绘电压u’k的说明性的变化曲线。所述电压变化曲线u’k实际上不可直接物理测量。所述电压变化曲线可能能够在根据图2的电压节点13和14之间的示出的高欧姆性的分压器212的测量点211上借助测量电阻213和214测量。但分压器212未被设置而仅用于阐述。
应提及的是，所述图5想要阐述基于已知的三点运行的基础原理。实际上，取决于总和电流is1的产生。实际的电压也能够通过电流影响，使得图5的视图用于说明，根据所述视图，电压仅具有三个值。
子视图在时刻t1开始。在该时刻假设，总和电流is1大致具有值0并且应升高。相应地，首先正电压脉冲占优。相应地，电压变化曲线u’k的视图以宽的正电压脉冲开始。作为幅值例如标明总电压范围ur，使得电压从
在任何情况下，在时刻t3从在那里示出的正电压脉冲直接切换到示出的负电压脉冲，并且短时间之后再次返回。在时刻t4再次从正电压值直接切换到负电压值。从时刻t3直至时刻t4，因此存在两点运行。因此，在此示例性提到的子开关机构11和12分别同步地切换。所述两点运行因此应保持得尽可能短。
从时刻t4开始，那么接着是下部的三点运行，其中在电压0和负电压之间进行切换。这也仅说明性地理解。所述下部的三点运行因此实现，使得在负电压值的情况下，两个子开关机构11和12已经切换到低电压，并且在值0的情况下两个子开关机构11和12中的一个已经切换到上部的值。要注意的是，如下面还要阐述的那样，不仅在时刻t1和t3之间的上部的三点运行中和在时刻t4和t5之间的下部的三点运行中，在相上(zuphasen)，尤其在电压具有值0的长的相上，示例性提到的子开关机构11和12能够互换其位置。因此在子开关机构11已经切换到高电压并且子开关机构12已经切换到低电压之间，变换到如下状态，在所述状态中，第一子开关机构11切换到低电压值，并且第二子开关机构11切换到高电压值，反之亦然。
在时刻t5，可以接着是短的两点运行。
在图5中也可见，所述两点运行在上部的三点运行与下部的三点运行之间的尽可能短的过渡区域中存在，或在下部的三点运行与上部的三点运行之间存在，如其在时刻t5接着的那样。
两点运行不必一定刚好落到如下区域上，在所述区域中总和电流是最大的或最小的。其位置因此也取决于电网电压并且总和电流相对于电网电压的相位。
纯预防性地要注意的是，在实际中当然针对正弦形电流变化曲线的半波选择明显更多切换脉冲。
图6说明用于执行用于产生交变电流的方法的过程。图6在此简化地示出过程60，所述过程基本上连续地执行。在测量框62中，检测产生的子电流和由此叠加的总和电流。基于测量值在公差框64中检查，总和电流是否已经达到公差极限。如果情况如此，那么分支至选择框66，所述选择框选择应切换哪个开关。简化地，在此基于根据图2的逆变器。那么因此在选择框66中选择，是切换第一子开关机构11还是切换第二子开关机构12。如果两个子开关机构11和12处于相同位置，即二者都在上部或二者都在下部，那么选择如下子开关机构，所述子开关机构的电流的绝对值是最大的。因此如果两个子开关机构11和12向上切换并且第一子电流大于第二子电流，那么切换第一子开关机构11。
如果两个子开关机构11和12处于不同位置，即逆变器整体上处于中性位置中，那么原则上考虑切换仅一个开关，即下述开关，所述开关将总和电流再次引回到公差带中。即例如如果总和电流在向下运动中触及公差下限并且一个子开关机构向上切换并且另一子开关机构向下切换，那么向下切换的子开关机构向上切换，以便由此再次提高电流。
所述切换于是在切换框68中实现或开始。此后，该循环原则上返回至测量框62。
当在公差框64中识别出，总和电流不触及公差带的边界，那么在差值框70中检查，差值电流是否触及到差值带的边界。这当然仅在如下情况下发生：存在中性位置，即两个子开关机构具有不同的位置。如果已识别出：已达到差值带的边界，那么在变换框72中进行第一和第二子开关机构11和12的开关位置的变换。在此假设，在任何情况下在仅存在两个子开关机构11和12的示例中，差值电流仅在如下情况下触及差值带的边界：所述子开关机构具有不同的位置，因为那么两个电流是反向的，这引起差值电流的改变。如果差值框70识别出差值电流触及差值带的边界比公差框70识别出总和电流触及公差带的边界更频繁，那么建议，增大差值带。
在用于产生交变电流的方法中，此外还实现拦截电路，所述拦截电路当然未包含在图6的流程图中。所述拦截电路持久地激活和检查，总和电流是否已经明显地离开公差带。因为公差框64中的询问连同选择框66和切换框68的随后的措施应将总和电流再次引回到公差带中，所以所述拦截电路在正常情况下根本不应使用。尽管如此，预防起见地设置所述拦截电路。所述拦截电路的功能为，围绕公差带安置更大的带，所述更大的带称作为控制带，并且检查，所述更大的带是否被总和电流达到。如果情况如此，那么在框64中识别出达到公差带的边界并且采取框66和68的对应措施之后总和电流必须已经离开公差带更远。
图7以简化的示例说明在图6的流程图中所基于的切换标准。对此，图7示出总和电流is的局部的公差带80。公差带80具有公差上限82和公差下限84。
图7的全部视图关于时间t绘制并且对于图7的视图基于相同的时间轴。放弃尺寸标注，但是总和电流is大致示出上半波，使得在期望的50hz的正弦形变化曲线的情况下，大致示出百分之一秒。但并不取决于所述精度，图7尤其仅非常简化地反映关联关系。
此外在图7中，示出作为开关s1和s2的子开关机构11和12的开关位置。加号指明，相应的子开关机构向上切换，即切换到上部的或正的直流电压上，并且减号指明，涉及的子开关机构向下切换，即切换到下部的或负的直流电压上。
此外，在开关位置下示出差值带86，所述差值带具有差值上限88和差值下限90。
在时刻t1，其中所述时刻不对应于图5的时刻，两个子开关机构、即两个开关s1和s2向上切换并且总和电流is升高。相应地，两个单独的电流i1和i2也升高，所述电流分别在图表中在差值带86之下作为第一子电流i1和第二子电流i2描绘。要注意的是，视图是示意性的，电流i1、i2和is的缩放也不必精确地一致。但，两个子电流i1和i2在图7的图表中相同地缩放。
在任何情况下，在时刻t1，两个子电流i1和i2升高，其中第一子电流i1略微大于第二子电流i2。
在时刻t2，总和电流is达到公差带80的公差上限82。因为第一子电流i1略微大于第二子电流i2，第一开关s1切换，并从而由正变成负。开关s2的开关位置保持。第一子电流i1于是因此下降，而第二子电流i2再次升高。这引起，差值电流id下降。在此，此处将差值电流id限定成id＝i1-i2。
因为两个子电流i1和i2的和现在大致为0，那么总和电流is不改变并且首先具有水平的变化曲线。
在时刻t3，那么差值电流id达到差值下限90。据此，开关s1和s2互换其开关位置。开关s1因此切换到高，并且s2向下切换。第一子电流i1因此升上，并且第二子电流i2下降。在此，总和电流此外保持在大致恒定的水平。差值电流再次升高。在时刻t4，总和电流is达到公差下限84。第二子开关s2那么切换成高，使得那么两个子开关s1和s2再次向上切换。在时刻t5，那么总和电流is再次达到公差上限82。在该情况下，第一子电流i1再次大于第二子电流i2，使得第一开关s1向下切换。
在时刻t6，差值电流id由此再次达到差值下限，使得开关位置s1和s2互换。短时之后在时刻t7，总和电流is达到公差下限，并且第二开关s2因此再次向上切换，使得那么再次将两个开关向上切换。
在时刻t8’，总和电流is再次达到公差上限82。这次，第二子电流i2大于第一子电流i1，并且相应地第二开关s2、即第二子开关机构12向下切换。
第一子电流i1因此继续升高，而第二子电流i2下降。这引起，差值电流id升高，并且在时刻t9达到差值上限88。开关s1和s2那么互换其位置。在时刻t10，差值电流id于是达到差值下限90，并且开关s1和s2再一次地互换其位置。
在时刻t11，总和电流is再次达到公差上限82，并且相应地，唯一的在此刻向上切换的开关s1向下切换。
在时刻t12，总和电流is达到公差下限84，而两个开关s1和s2向下切换。在该时刻，第一子电流i1大于第二子电流i2。相应地，第二开关s2向上切换，以便两个子电流i1和i2更好地相适应。
相应地，这种电路持续地继续进行。
图7的也仅用于说明的所述示例与图5的示例的不同之处在于，在上部的三点运行和下部的三点运行之间在过渡中不执行两点运行。图7的说明原则上示出直至时刻t8的上部的三点运行。在时刻t8，上部的三点运行首先占据中间位置，其中即两个开关s1和s2中的一个始终向上切换，并且一个始终向下切换。在时刻t11，于是从所述中性位置变换到下部的三点运行中。但是要注意的是，这是用于阐述方法的说明。从时刻t8至时刻t11的具有恒定的总和电流is的长的区域因此在实际中不允许出现，因为在实际中，公差带明显更窄并且结果是切换频率明显更高。
因此，在这些实施方式中详细描述如下解决方案，所述解决方案特别将两个子开关机构组合。但是一般而言也能够将更多子开关机构组合，而不脱离原则上所基于的教导。
原则上，在此也说明如下问题，所述问题在于，两个并联连接的功率部件配设有近似滑模调节器(approximiertemgleitregimeregler)，使得所述近似滑模调节器如三点变流器那样作用。即尤其，对于每相，两个功率部件也能够具有互补的开关位置。
在这种配置例如配设有线性电流调节器时，转换器电压用作为被控变量。所述被控变量于是能够由调制算法转换成离散的切换信号，所述切换信号实现由调节器预设的在平均意义上的值。在此，在实践中实际使用三点变流器的全部电压级。当然，不能实现滑模，使得例如实现与在近似滑模调节器中可能的干扰抑制相比实现更差的干扰抑制。本发明也基于所述问题。
而如果将近似滑模调节器、例如公差带调节器用于调控电流，那么存在两种变型形式。
根据第一变型形式，针对两个功率部件使用独立的电流调节器。在这种实现的情况下，会出现三点变流器的全部电压级，然而这不受控地实现。平均切换频率的优化的减小因此是不可能的。
根据第二变型形式，将电流调节器用于两个功率部件的产生的电流，使得两个功率部件实际上同步地切换。互补切换位置的出现那么实际上是排除的，但这通常引起更高的平均切换频率。
所述问题也已知。作为本发明的目的也基于，调节两个功率部件的产生的电流和差值电流，其中能够为两个电流预设彼此独立的公差带，这根据本发明已被认识到。附加地，本发明应尽可能地保证，对于每相也出现互补的开关位置，使得达到尽可能小的平均切换频率。此外，本发明也应覆盖如下情况：两个功率部件的扼流圈彼此磁性耦合。
基于已经根据本发明描述的解决方案，此外存在用于总和电流的上级调节器和用于差值电流的下级调节器。为了调节总和电流，于是选择开关组合，所述开关组合引起尽可能小的开关频率。这也已经示例性地详细阐述。
因此，本发明的教导是，功率部件的并联电路也从总和电流来看概括成三点变流器并且为其设计调节器，所述功率部件在此也能够同义地称作为子开关机构。在设计调节器时，那么能够考虑扼流圈的磁性耦合。
本发明的主要优点是，不立即利用最大的调节范围，如这通常在近似滑模调节器中情况如此。由此，能够降低平均切换频率，并且同时维持滑模调控的有利特性。例如，良好地抑制干扰和相对快的反应能力。
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