用于检测PV发电机的特性曲线的方法和电路装置与流程

本技术涉及一种用于检测光伏发电机(简称为pv发电机)的特性曲线的方法和电路装置以及一种具有这样的电路装置的能量产生设备。pv发电机的特性曲线的检测也可称为pv发电机的特性曲线扫描或pv发电机的扫描。

背景技术：

1、在能量产生设备中，pv发电机可以经由dc/dc转换器(直流电压转换器)与功率转换器连接，其中，一个pv发电机可以具有多个pv串，所述多个pv串可以串联和/或并联地互连。一个pv串又可具有多个pv模块。该功率转换器尤其可以是dc/ac转换器(逆变器)，其与ac电网、尤其是ac供电网络连接，以便与ac电网交换电功率并且尤其将电功率馈入到ac电网中。

2、pv发电机具有电压-电流特性曲线(简称为ui特性曲线)，其表示由pv发电机产生的dc电流与存在于pv发电机处的pv电压的依赖性。可能希望检测pv发电机在运行期间的ui特性曲线。尤其是在降额(abgeregelten)能量产生设备中，从文献wo2014/118059a1和us2020/0220357a1中已知，当ui特性曲线由能量产生设备的各个dc/dc转换器偏离(abfahren)时，通过补偿式地操控能量产生设备的一个或多个其他dc/dc转换器来补偿由此导致的总功率的波动并且因此使总功率保持为尽可能恒定的。这种补偿式的操控对能量产生设备提出了提高的调节和通信要求。

3、还在文献us11171489b2中例如描述了一种用于检测能量产生设备的pv发电机的ui特性曲线的方法，其中，不参与ui特性曲线的检测的转换器补偿检测ui特性曲线的转换器的功率变化。在极端情况下，还公开了，将不参与检测的转换器的功率在特性曲线检测期间减少为零。本技术所基于的任务是，阐明一种用于检测pv发电机的特性曲线的改进的方法。此外，应阐明一种用于检测pv发电机的特性曲线的电路装置。

技术实现思路

1、该任务通过具有权利要求1的特征或具有权利要求2的特征的方法来解决。该任务进一步通过具有独立权利要求7的特征或具有独立权利要求8的特征的电路装置来解决。在从属权利要求中给出优选的实施方式。

2、在具有多个pv发电机的能量产生设备中，各个pv发电机经由配属的dc/dc转换器与dc/ac转换器连接。在此，dc/dc转换器在输出侧与作为dc/ac转换器的输入元件的中间电路连接。一个pv发电机具有至少一个pv串(pv-string)，优选多个pv串。一个pv发电机的多个pv串能够并联互连或串联互连或以串联和并联组成的混合形式互连。相应地，dc/dc转换器可以在其输入侧与一个pv串连接或与多个pv串连接，所述多个pv串可以并联地、串联地或以其混合形式与dc/dc转换器连接。

3、pv发电机可以经由其各自的配属的dc/dc转换器与作为dc/ac转换器的输入元件的中间电路并联连接。替代地，pv发电机可以经由其各自的配属的dc/dc转换器与作为dc/ac转换器的输入元件的中间电路串联连接。

4、pv发电机之一的特性曲线能够通过以下方式来检测：执行所谓的扫描，这也可称为pv发电机的扫描。在扫描pv发电机时，例如，通过配属的dc/dc转换器调设在pv发电机的输出端处的不同电压值，并且，在所调设的电压值的情况下，测量由pv发电机提供的电流。替代地，也能够调设流过pv发电机的电流并且测量所产生的电压。通过关于所调设的电压值绘制所测量的电流值，能够检测到pv发电机的ui特性曲线。

5、一种用于检测在这样的能量产生设备中的多个pv发电机中的待扫描的pv发电机的特性曲线的方法，其包括：

6、a)根据与待扫描的pv发电机连接的dc/dc转换器的在检测待扫描的pv发电机的特性曲线期间预期的输出侧的最大功率，减少其配属的pv发电机不设置为用于检测特性曲线的dc/dc转换器的累积输出功率，以便确保减少的累积输出功率与待扫描的pv发电机的预期的最大功率之和不超过dc/ac转换器的标称功率。

7、b)接着检测待扫描的pv发电机的特性曲线。

8、在具有在dc/ac转换器的输入端处并联连接的dc/dc转换器的能量产生设备中，该方法进一步包括：

9、c)在检测特性曲线期间：通过所述dc/ac转换器使中间电路的电压保持恒定。在此，中间电路的电压对应于在dc/dc转换器的输出侧上的电压。在此，在这个步骤中的中间电路的电压的值优选对应于大于或等于待扫描的pv发电机的空转电压的值，这在将升压斩波器用作dc/dc转换器时得到保证。保持恒定优选通过操控dc/ac转换器的受时钟驱动的(getaktet)半导体开关来实现。

10、在dc/dc转换器与dc/ac转换器的输入端处的中间电路串联连接的能量产生设备中，该方法包括：

11、c1)在检测特性曲线期间：通过dc/ac转换器使通过dc/dc转换器的串联电路流动的电流保持恒定。保持恒定优选通过操控dc/ac转换器的受时钟驱动的半导体开关来实现。

12、根据本发明的方法的特征在于，易于实施该方法并且该方法由于执行扫描而引起能够产生的功率的小的损失。同时，避免了dc/ac转换器的过载，这恰恰在所安装的pv发电机的可能的标称功率显著高于dc/ac转换器的标称功率的设备中示出危险，使得这些设备定期地且因此在即将执行根据本发明的方法之前也以dc/ac转换器的标称功率运行。

13、在扫描所述pv发电机之一时，待扫描的pv发电机的输出功率发生变化，因为遍历了ui特性曲线的不同的点并且这些不同的点分别具有待扫描的pv发电机的不同输出功率。在此，待扫描的pv发电机的变化的输出功率具有最大功率，该最大功率在待扫描的pv发电机的ui特性曲线上的最大功率点(mpp)上。总体而言，待扫描的pv发电机的输出功率与其余pv发电机的累积输出功率之和不应超过dc/ac转换器的标称功率，以便避免dc/ac转换器处的损坏并且支持ac电网的网络兼容性。

14、参与扫描的pv发电机的预期的最大功率能够在减少累积输出功率之前通过该方法来求取。在此，预期的最大功率可以基于经验值(例如来自先前扫描或不参与扫描的pv发电机的其他已知的最大功率)，并且，此外取决于温度、阳光照射和类似环境因素或从中求取出。

15、通过上述的方法能够实现这一点，因为不参与扫描的pv发电机的累积输出功率在扫描期间被降低到所有pv发电机的输出功率之和在扫描期间不超过dc/ac转换器的标称功率的程度。同时能够实现，也在特性曲线扫描期间在所述pv发电机之一中继续产生尽可能多的电功率并且将其经由dc/ac转换器输出。这是有利的，因为由此能够使电功率的产生继续保持在可接受的水平上。与dc/ac转换器的标称功率保持如此大的距离，使得待扫描的pv发电机的特性曲线能够尽可能完全地被遍历。甚至可能的是，不必或不必显著地减少各个不参与扫描的dc/dc转换器以及相关联的pv发电机的输出功率。

16、该方法的优点是，其易于实现，因为不参与扫描的dc/dc转换器的累积输出功率在扫描期间不必改变，而是能够保持在恒定的水平上并且仍然产生在可接受的水平上的电有效功率并且能够将该电有效功率提供给ac电网。

17、根据本发明，在检测特性曲线期间，使其配属的pv发电机不设置为用于检测特性曲线的dc/dc转换器的个体的输出功率保持恒定。在此，个体的输出功率可以相对于在相关联的pv发电机的相应的最大功率点处的输出功率下降，以便降低不参与扫描的dc/dc转换器的累积输出功率。然而，进一步由这些pv发电机产生电功率，尽管以减少的形式。在此，使个体的输出功率保持恒定具有以下优点：它简化了该方法并且能够减少调节花费。

18、在该方法的一个实施方式中，待扫描的pv发电机的特性曲线的检测在配属于待扫描的pv发电机的dc/dc转换器的受控运行中进行。在此，受控运行相对于受调节的运行具有以下优点：可以省去带有反馈(feedback)的调节回路，并且，该方法变得更简单且更快。与受调节的运行(在该受调节的运行中，例如有针对性地调节电压值，这包括存在于pv发电机上的电压值的反馈)相比，在受控运行中，例如仅无反馈地进行调设。例如，能够调设dc/dc转换器的至少一个参数并且因此操控dc/dc转换器。对于扫描，然后连续地改变该调设或该参数，以便检测特性曲线，其方式为：例如通过改变该参数来改变和测量存在于pv发电机处的电压并且测量在存在所述电压的情况下由pv发电机输出的电流。该参数尤其可以是占空比，利用该占空比来操控dc/dc转换器。特别优选地，参数或者说占空比根据预给定的时间走向而变化，由此改进了扫描的再现性并且简化了后续的校正计算。

19、在该方法的一个实施方式中，受控运行包括电流限制，用于避免超过配属于待扫描的pv发电机的dc/dc转换器的允许的输入电流。电流限制用于保护dc/dc转换器并且可以被实施为例如保护电路或被实施为叠加的、以限制方式起作用的调节。仅当超过dc/dc转换器的允许的输入电流时，保护电路才被激活或者说叠加的调节才以限制方式进行干预。除此之外，电流限制不影响扫描过程。作为对激活的响应，可以中断扫描，此后例如以改变的操控继续进行扫描，以便避免保护电路或叠加的调节的重新激活。

20、在该方法的一个实施方式中，所操控的参数是dc/dc转换器的占空比。因此，在受控运行中，配属于待扫描的pv发电机的dc/dc转换器的占空比被操控且连续改变。在此，用于检测特性曲线的扫描可以尤其在使用占空比的预给定的走向的情况下进行。

21、在一个实施方式中，该方法在检测待扫描的pv发电机的特性曲线之后包括：

22、d)结束其配属的pv发电机不设置为用于检测特性曲线的dc/dc转换器的累积输出功率的减少。

23、由此能够实现，输出功率的减少仅在扫描期间发生，并且在扫描结束之后，功率输出可以再次以非减少的方式进行。

24、一种用于检测在能量产生设备中的多个pv发电机中的待扫描的pv发电机的特性曲线的电路装置设置且配置为用于：

25、-根据与待扫描的pv发电机连接的dc/dc转换器的在检测待扫描的pv发电机的特性曲线期间预期的输出侧的最大功率，调节其配属的pv发电机不设置为用于检测特性曲线的dc/dc转换器，使得dc/dc转换器的累积输出功率减少，以便确保累积输出功率与待扫描的pv发电机的预期的最大功率之和不超过dc/ac转换器的标称功率，

26、-检测待扫描的pv发电机的特性曲线。

27、在能量产生设备的第一实施方式中，其中，pv发电机中的每一个分别经由配属的dc/dc转换器在输出侧与作为dc/ac转换器的输入元件的中间电路并联连接，电路装置设置和配置为用于，在检测特性曲线期间，使中间电路的电压以及其配属的pv发电机(2)不设置为用于检测特性曲线的dc/dc转换器(12)的个体的输出功率保持恒定。

28、在能量产生设备的第二实施方式中，其中，pv发电机中的每一个分别经由配属的dc/dc转换器在输出侧与作为dc/ac转换器的输入元件的中间电路串联连接，电路装置设置和配置为用于，在检测特性曲线期间，使通过dc/dc转换器的串联电路的电流以及其配属的pv发电机(2)不设置为用于检测特性曲线的dc/dc转换器(12)的个体的输出功率保持恒定。

29、参与扫描的dc/dc转换器的预期的最大功率能够在减少累积输出功率之前通过电路装置来求取。在此，预期的最大功率可以基于(例如来自先前扫描的)经验值，并且，此外取决于温度、阳光照射和类似环境因素。所需要的减少也可以以保守的方式从进行扫描的dc/dc转换器的标称参量中(例如从标称电流或标称功率中)被确定出。

30、在一个实施方式中，电路装置布置在dc/ac转换器和/或dc/dc转换器中，并且尤其构造和配置为用于，附加地感知dc/ac转换器和/或dc/dc转换器的调节任务和/或控制任务。尤其地，电路装置能够构造为至少一个计算单元，该至少一个计算单元布置在dc/ac转换器和/或dc/dc转换器中。然后，该至少一个计算单元能够可选地配置和构造为用于，附加地实施dc/ac转换器和/或dc/dc转换器的调节任务和/或控制任务。

31、一种具有dc/ac转换器和多个pv发电机的能量产生设备能够具有前述的电路装置，其中，pv发电机分别经由配属的dc/dc转换器在输出侧与作为dc/ac转换器的输入元件的中间电路并联或串联连接。pv发电机的扫描可以根据前述方法之一来实现。在扫描一个pv发电机之后，多个pv发电机中的另一个pv发电机的扫描可以根据所描述的方法来实现。可能的是，借助所描述的方法依次扫描能量产生设备的多个pv发电机中的一部分或全部。