[發明專利]具有高開路電壓的光伏陣列的啟動

有效

• 申請號: 201080052979.7
• 申請日: 2010-11-24
• 公開（公告）號: CN102640404A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: R·萊曼
• 申請（專利權）人: 艾思瑪太陽能技術股份公司
• 主分類號: H02M1/36
• 分類號: H02M1/36;H01L31/042
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 陳松濤;韓宏

相關申請的交叉引用

本申請要求2009年11月24日提交的名稱為“Zuschalten?eines?Photovoltaikfeldes?mit?hoher?Leerlaufspannung”的共同待審的歐洲專利申請No.EP09176900.0的優先權。

技術領域

本發明總體上涉及經由逆變器將光伏（PV）陣列連接至AC電網的方法。更具體地，本發明涉及經由包括在其輸入側的DC鏈路的逆變器將PV陣列連接至AC電網的方法，其中從AC電網對逆變器的輸入DC鏈路預充電。

并且，本發明總體上還涉及用于將來自PV陣列的電能饋送至AC電網的裝置，并且更具體地，涉及用于將來自PV陣列的電能饋送至AC電網的裝置，其中該裝置包括：逆變器；位于逆變器輸入側的DC鏈路；用于DC鏈路的鏈路電壓的電壓控制單元；至少一個用于將PV陣列連接至DC鏈路的開關；以及至少一個用于將逆變器連接至AC電網的電源開關。

背景技術

在經由逆變器將光伏陣列連接至AC電網時，要求注意避免發生通過所使用的電路組件的過電流，以及避免在所使用的電路組件上發生過電壓。原理上，可以通過較高電壓等級或較高電流等級的組件來消除對于這些組件過負荷的危害。然而，該方法通常導致成本的急劇增加，以及由于較高電壓等級組件的較低效率而造成的功率損耗。因此，優選的方法和裝置應避免在光伏陣列連接至AC電網時電路組件上的高負荷。

這尤其適用于朝著光伏陣列的更高輸出電壓以便能夠傳輸更高電功率而不需要增大電纜截面的發展。正常操作中光伏陣列這樣的更高輸出電壓伴隨著光伏陣列的甚至更高的開路電壓。這些開路電壓會容易地超過跨相應逆變器的逆變橋的允許電壓。

根據DE202006001063U1，已知有DC/DC轉換器，類似例如在逆變器的逆變橋之前的降壓轉換器（buck?converter），該DC/DC轉換器在光伏陣列和逆變器之間提供電壓適配。然而，降壓轉換器增加了裝置的復雜性。其還造成了額外的功率損耗。DE202006001063U1并未涉及在高開路電壓下將光伏陣列連接至逆變器。可以通過在逆變器之前的降壓轉換器的專用操作，來避免對逆變橋加載光伏陣列的全開路電壓；然而，正常操作期間由降壓轉換器所造成的額外功率損耗仍將保持，除非當開路電壓已減少至發生在光伏陣列正常操作期間的輸出電壓時，在電流路徑中由另外的裝置進行橋接。

根據JP11312022A，已知通過由設置在連接線之一的電阻器和與逆變橋并聯連接的電阻器實現的分壓器，來保護逆變器的逆變橋免受所連接的光伏陣列的高開電路電壓。通過將連接線中的電阻器短路并且斷開與逆變橋并聯連接的電阻器，該分壓器在正常操作中失能，由此避免了由于電阻器造成的持續損耗。分壓器包含了額外的工作，尤其是在正常操作中將其斷開。

用于饋送來自光伏陣列的電能的逆變器通常具有用于DC鏈路的電壓控制單元，以便允許執行所謂的最大功率點（MPP）-跟蹤。在MPP-跟蹤中，經由DC鏈路的電壓，將光伏陣列的輸出電壓調整至實際操作條件下光伏陣列產生最大電功率的值。

US2009/0167097A1公開了光伏陣列和逆變器之間的光伏逆變器接口。在啟動過程期間，使用軟啟動開關裝置或光伏陣列，將逆變器的DC鏈路預充電至逆變器的操作電壓。隨后，在光伏陣列的連接線之一中的接觸器開關仍然處于斷開的同時，導通逆變器。在通過閉合接觸器開關將光伏陣列連接至逆變器的DC鏈路之前，通過并聯開關（shunt?switch）故意地短路，從而將輸出電壓從開路電壓減少至正常操作條件下的輸出電壓。

仍然存在對于將光伏陣列經由逆變器連接至AC電網的方法以及將來自光伏陣列的電能饋送至AC電網的裝置的需求，該方法和逆變器能夠解決光伏陣列的高開路電壓問題，同時保持低技術復雜性。

發明內容

一方面，本發明涉及一種將PV陣列經由逆變器連接至AC電網的方法，所述逆變器包括位于其輸入側的DC鏈路。該方法包括以下步驟：從所述AC電網對所述逆變器的所述DC鏈路預充電；通過連接至所述AC電網的所述逆變器，將所述DC鏈路的鏈路電壓調整至預設值，所述預設值低于所述PV陣列的開路電壓；以及在持續執行所述調整步驟的同時，將所述PV陣列連接至所述DC鏈路上。在所述連接步驟中，將PV陣列在其開路電壓下直接連接到所述DC鏈路上。