WO2010003941A2 - Netzanbindung von solarzellen - Google Patents

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    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Definitions

  • the invention relates to an arrangement and a method for connecting at least two devices for generating electrical energy to an electrical supply network.
  • the devices may be in particular solar cells or thermoelekt ⁇ sche generators.
  • the solar cells are combined into groups, so-called. St ⁇ ngs.
  • the solar cells of a group are in turn connected in series.
  • the groups are connected in parallel to each other with a ⁇ 2- or 3-point inverter.
  • the inverter converts the DC voltage of the solar cells by means of pulse width modulation into a 3-phase alternating voltage with a high level of harmonics.
  • the inverter is followed by a filter element for reducing the harmonics and a transformer for coupling to the supply network, for example a medium-voltage network.
  • a disadvantage of the known solution is the necessary complex filtering of the signal generated by the inverter.
  • Another disadvantage is that the operating point control, the so-called MPP tracking (maximum power point) for the solar cells can not always work optimally. If, for example, a part of the solar cells is shaded, the operating point for either the shaded or the unshaded can not be optimally selected at the same time.
  • Object of the present invention is a Heidelbergein ⁇ direction and a method for connecting at least two means for generating electrical energy with a specify electrical supply network, whereby the above problems are reduced or avoided.
  • Insbeson ⁇ particular should enable an improved duty cycle control of the facilities. Furthermore, the cost of filtering the AC voltage should be reduced.
  • the inventive switching device for connecting at least two devices for generating electrical energy to an electrical supply network is configured to receive at least two mutually separate output voltages of the devices.
  • the devices can, for example, be divided into at least two groups and at least a part of the groups generate an output voltage.
  • the switching device sums up a time-variable number of output voltages for generating an alternating voltage.
  • the devices are divided into at least two groups, at least part of the groups generate an output voltage, and
  • each group comprising the same number of Einrich ⁇ obligations, but it is also possible to use different numbers. In this case, it is expedient if each of the groups supplies an output voltage.
  • the means for generating electrical energy may be any type of generators such as wind power plants or gas turbines. It can also be solar cells or thermoelectric generators. A mixture of the above-mentioned Ein ⁇ itch is possible. In the case of solar cells, for example, a device may be a typical solar cell panel of a size of, for example, 1 m 2 .
  • the pulse width modulation conventionally used in the prior art is not carried out for generating the alternating voltage with the resulting expensive filtering, but rather a summation of individual voltage components. This is much less subject to harmonics and therefore requires much less up-to-date filtering. Furthermore, it is advantageous that higher overall voltages can be achieved in the AC voltage with the inventive method, so that when connected to a medium-voltage network, a transformer is unnecessary. As a result of simplified filtering and, if necessary, omission of the transformer, an improvement in the overall electrical efficiency is achieved from 95% to 98% or more.
  • the switching device is advantageously configured such that none of the output voltages of the groups can add up, one or more, or all, in order to generate a summed voltage.
  • the polarity of none, one, several or all output voltages can also be reversed.
  • the switching device is thus able to generate between the sum of all the output voltages and their negative value, a series of intermediate voltages including the sum itself.
  • at least one full bridge is used for at least part of the output voltages or groups.
  • the Vollbrucken are in turn to generate a short circuit between its respective input and output terminals, the output voltage or the polarity reversed output voltage. The Vollbrucken can thus connect their respective input and output connection directly electrically.
  • the solid bridge preferably has four at least unidirectional switches. Of the four switches, two are preferably connected in series and both series are connected in parallel. Analogue circuits are also H-bridge and inverter. The switches are expediently semiconductor switches such as SiC-JFETs.
  • the Vollbrucken are expedient connected in series. But it is also possible to connect only a portion of the Vollbrucken in series and another part in parallel, for example by each two of the Vollbrucken are designed as a parallel circuit pair and the parallel circuit pairs are in turn connected in series.
  • each two of the Vollbrucken are designed as a parallel circuit pair and the parallel circuit pairs are in turn connected in series.
  • a parallel connection of a part of the Vollbrucken has other common advantages.
  • the switching device It is possible to change the summation voltage generated by the switching device with a step frequency which is higher or substantially higher than the frequency of the alternating voltage to be generated.
  • the step frequency can be For example, 100 Hz, 200 Hz or 500 Hz.
  • ⁇ sentlich higher values and lie between the mentioned values ⁇ constricting step frequencies can be selected.
  • no predetermined step frequency be selected, but the connection and disconnection of the individual groups be carried out depending on the instantaneous value of the output voltage to be realized. In the case of mains-guided systems, this is, for example, the mains voltage, in the case of island solutions a given sinewave.
  • a higher-level control device can constantly carry out a comparison between the value to be achieved for the sum voltage and the possible sums of the group output voltage. On the basis of the comparison, the most recent sum is constantly determined and the summation is controlled accordingly.
  • an operating point control for the respective group is carried out via the respective control of the full bridges.
  • the operating point control is performed over the time ratio between "switched off” state and "switched on state”.
  • the state of the full bridge is referred to as the "switched off” state, in which the output voltage is not forwarded, but a short circuit is connected between the input and output connection of the full bridge denotes, in which the output voltage m of any polarity is passed, in which so the device, such as solar cell, actually power is taken.
  • the devices in a group are solar cells, they are provided with a storage capacitor.
  • the voltage across the storage capacitor is the output voltage of the group and is passed to the full bridge. If this is switched off, the voltage on the capacitor increases until the solar cells no longer drive power against it. Performance is not taken.
  • the full bridge is switched to the on state, power is removed and the voltage across the capacitor decreases or moves to a lower level that reaches it in sufficient time.
  • the duty ratio of incorporated scarf ⁇ tetem and off state thus determined, the average voltage across the capacitor and thus the average power of voltage times current, which is supplied by the solar cells.
  • a DC / DC converter is provided.
  • these may be boost converters or step-down converters.
  • This preferably has at least one switch.
  • the switch is also available in order to ensure ideal operation.
  • it is possible to maintain an ideal average operating voltage with respect to the solar cells by means of the two duty cycles, in other words, to carry out the operating point control.
  • a definable output voltage can be displayed on the Vollbrucke side, whereby the generation of the AC signal is more accurate and uniform.
  • the operating point control of the groups achieves a substantial improvement in operating point control, since the division into groups results in a significantly smaller number of, for example, solar cells in common be managed. Differences occur for example in the lighting on, for example Abschat ⁇ processing, it can be much more responsive to it.
  • a solar cell panel its optimum operating voltage of 100 V in the fully-illuminated state can be printed by shading to only 30 V. If this solar cell panel together with other panels continues to operate at 100 V or at a medium voltage such as 70 V, it will deliver much less than the maximum possible power. By working in groups ⁇ regulation thus improving the efficiency of solar cells is achieved.
  • each group has only one means for generating electrical ⁇ shear energy such as a solar cell panel and expediently each solar cell panel thus its own
  • the arrangement can be advantageously combined with at least two means for generating electrical energy to form a generator system.
  • FIG. 1 shows a circuit diagram of a solar cell system with an arrangement for generating a single-phase AC voltage clamping ⁇
  • Figure 2 shows an AC voltage generated by the solar cell system
  • Figure 3 is a circuit diagram of another solar cell system with an arrangement for generating a single-phase AC voltage.
  • FIG. 1 shows in an exemplary embodiment of the invention a plurality of solar cells. Furthermore, a plurality of boost converters 3a ... n and a plurality of inverters 4a ... n are provided.
  • thermoelectric generators can also be used parallel to the solar cells.
  • the solar cells are arranged in groups 2a... N.
  • the first group 2a comprises the solar cells laa ... lan
  • the second group 2b the solar cells lba ... lbn, etc.
  • the specific division of the solar cells laa ... lnn can also be chosen differently. It is only important that at least two groups 2a ... n are formed.
  • the solar cells in each group 2a... N are connected in series in this example, thereby generating a maximum DC voltage in the range of 800V. This value is expediently dependent on the amplitude of the mains voltage that is to be generated. For low-voltage networks, a value of 800V is appropriate, for medium-voltage networks also voltages of, for example, 2OkV are needed. For temporary storage, a capacitor is provided for this purpose.
  • a boost converter 3a... N For each group 2a... N of the solar cells, a boost converter 3a... N is now provided in this example.
  • the boost converter 3a... N is connected on the input side to the two outputs of the series of solar cells la ... ln in a respective group 2a... N or the respective capacitor.
  • a step-down divider or in general any DC / DC converter can also be used here. Step-up converters 3a... N and step-down dividers per se are sufficiently known from the prior art.
  • the boost converters 3a... N are each connected on the output side to one of the inverters 4a... N and to a capacitor lla.
  • the inverters 4a... N each have four semiconductor switches 5a... 8n, which are connected to one another in a known manner.
  • the switches 5a ... n, 7a ... n of each inverter 4a ... n are connected in series and are generally parallel to the capacitor 11. Also parallel to this is in turn a second series circuit of the other two switches 6a ... n, 8a ... n.
  • Between the first two switches 5a ... n, 7a ... n is the output contact 9a ... n and between the second two switches 6a ... n, 8a ... n the Input contact 10a ...
  • the output contact 9a of the first inverter 4a is connected to the input contact 10b of the second inverter 4b, etc., so that the inverters 4a ... n are connected in series in total.
  • Each of the inverters 4a... N in the series arrangement of inverters is now used in one of three operating states.
  • In the first operating state generates an inverter 4a ... n between its respective input contact 10a ... n and its respective output contact 9a ... n a voltage corresponding to the output voltage of the respective boost converter 3a ... n.
  • the inverter 4a... N thus adds the output voltage of the boost converter 3a... N to the overall chip voltage. tion, which ultimately results between the input contact 10a of the first inverter 4a and the output contact 9n of the last inverter.
  • N are in this operating state, the maximum possible voltage arises between the input contact 10a of the first inverter 4a and the output contact 9n of the last inverter.
  • the voltage is then n * U WR , where U WR is the output voltage of the boost converter 3a ... n assuming that this is the same for all boost converters 3a ... n.
  • the first operating mode is achieved in that in the inverter 4a ... n connected to the input contact 10a ... n and the positive output of the boost converter 3a ... n connected switch 6a ... n and with the negative output of the boost converter 3a ... n and the output contact 9a .. n connected switches 7a ... n are turned on.
  • the inverter 4a ... n thus subtracts the output voltage of the boost converter 3a ... n from the total voltage, which ultimately results between the input contact 10a of the first inverter 4a and the output contact 9n of the last inverter.
  • the maximum possible negative voltage arises between the input contact 10a of the first inverter 4a and the output contact 9n of the last inverter.
  • the voltage is then - n * U WR , where U WR is the output voltage of the boost converter 3a ... n assuming that this is the same for all boost converters 3a ... n.
  • the second operating mode is achieved in that in the inverter 4a ...
  • n of n to the input contact 10a ... n and the negative output of the boost converter 3a ... n associated switch 8a ... and the n with the po ⁇ sitiven output of the boost converter 3a ... and the output contact 9a ... n connected switch 5a ... n are turned on.
  • the third operating state generates an inverter 4a ... n between its respective input contact 10a ... n and its respective output contact 9a ... n a direct electrical connection, ie a voltage of 0 V.
  • the inverter 4a ... n let in this operating condition, therefore, the overall clamping voltage ⁇ resulting ultimately between the input contact 10a of the first inverter 4a and the output contact 9n of the last inverter, unchanged.
  • the total voltage resulting between the input contact 10a of the first inverter 4a and the output contact 9n of the last inverter is also 0 V.
  • the third operating mode is achieved in that the inverter 4a. .. n with the input contact 10a ... n and the positive output of the
  • Up converter 3a ... n associated switches 6a ... n as well as to the positive output of the boost converter 3a ... n and the output contact 9a ... n associated switch 5a ... n are scarf ⁇ tet.
  • the third operating mode is achieved by virtue of the fact that, in the inverter 4a... N, the switch 8a... N connected to the input contact 10a... N and the negative output of the boost converter 3a Step-up converter 3a ... n and the output ⁇ contact 9a ... n connected switches 7a ... n are turned on.
  • FIG. 2 shows the result of the temporally variable summation of the individual output voltages U WR .
  • the voltage curve 22 is an approximate, discretized sine curve.
  • the number of summed output voltages U WR is varied, depending on which voltage level is to be generated according to the ideal sine curve 23.
  • FIG. 2 gives only an example with very large time steps 20 and a small number of summed output voltages U WR .
  • the quality of the generated AC voltage clamping ⁇ 22 is all the higher, the smaller the time steps are selected 20, and the higher the number of summing output voltages U WR, that is, the number of groups 2a ... n.
  • the summed voltage 22 can be coupled as an output voltage of the entire system to an external electrical supply network, whereby a supply of energy is made possible in the supply network from the solar cells.
  • the step-up converter 3a... N in addition to the DC / DC conversion, assumes the task of regulating the operating point for the respective group 2a... N of solar cells.
  • the operating point control is also referred to as maximum power point (MPP) tracking.
  • MPP maximum power point
  • the boost converter 3a ... n is known to have a switch. By means of its duty cycle, the output voltage can be set in a conventional step-up converter 3a... N. In the example given here determines the duty cycle of the switch in the boost converter 3a ... n, the ratio between the voltage across the capacitor of the solar cell and on Capacitor lla ... n on the inverter side. A further possibility for influencing the voltage on the two capacitors of a group has the duty ratio of switched on and off state of the inverter 4a ... n.
  • a higher-level controller 30, which is not shown in Figure 1 for clarity, provides ei ⁇ Suitable control of the inverters 4a... n and boost converters 3a... n.
  • the voltage across the capacitors 11a... n has, on average, a constant desired value.
  • this voltage decreases as a result of the removal of power and, in the switched-off state, increases due to charging through the solar cells. Since the voltage is thus regulated via the duty cycle of the respective inverter 4a... N, it is expedient to have control reserves at your disposal. Thus, it would be useful to have more groups of solar cells available than would ideally be needed.
  • An operating point control for the respective group 2a ... n of solar cells laa nn is again made on the duty cycle of the switch of the respective boost converter 3a ... n.
  • the higher-level controller 30 can record, for example, the performance data of the groups. Based on the constantly changing voltage on the solar cell side capacitor and the associated current values, the controller can see whether the solar cells are operated at their ideal operating point.
  • this group 2a can deliver less power than without shading.
  • the ideal operating point shifts significantly.
  • the controller 30 will recognize the shading 2a ... based on performance of this group n and the duty ratio of the switch in the boost converter 3a ... n adjust ent ⁇ speaking, so that the Group 2a ... n for the duration of the shading continue with the ideal voltage is operated.
  • the controller 30 can the duty ratio of the inverter 4a ... n to adapt to the new situation, for example, this group 2a ... n less zugzug turns.
  • the voltage at the capacitor lla ... n which is optionally switched on, remains at the desired value despite the reduced performance of the group 2a... N.
  • Em second exemplary embodiment is shown schematically in Figure 3.
  • the three groups 2a... C with three solar cells laa... Cc each have an inverter 4a... C.
  • the internal structure of the inverter 4a ... c is no longer shown.
  • no DC / DC converters are now provided.
  • the controller 30 thus carries out the MPP trackmg via the respective connection time of the inverters 4a... N.
  • the more groups 2a... N of solar cells are available above the necessary minimum the better the MPP trackmg can be performed, since the controller then selects the switching tents of a group 2a... N better adapted to the needs of group 2a ... n.
  • each phase which serves as a negative contact for the grid connection can be interconnected in this case to the neutral point.

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Abstract

Zur Anbindung von Solarzellen an ein elektrisches Versorgungsnetz wird vorgeschlagen, die Solarzellen in Gruppen aufzuteilen, die jeweils eine Ausgangsspannung erzeugen. Für jede Gruppe werden ein Hoch- oder Tiefsetzsteller und eine Vollbrücke vorgesehen. Die Vollbrücken werden in Reihe geschaltet. Die Vollbrücken können zwischen Ein- und Ausgangsanschluss jeweils die Ausgangsspannung in positiver und negativer Polarität oder 0V erzeugen. Die Vollbrücken werden so geschaltet, dass sie durch Summierung einer zeitlich variablen Anzahl der Ausgangsspannungen ein sinusförmiges Signal erzeugen.

Description

Beschreibung
Netzanbindung von Solarzellen
Die Erfindung betrifft eine Anordnung sowie ein Verfahren zur Anbindung wenigstens zweier Einrichtungen zur Erzeugung elektrischer Energie an ein elektrisches Versorgungsnetz. Bei den Einrichtungen kann es sich dabei insbesondere um Solarzellen oder thermoelektπsche Generatoren handeln.
Um dezentrale Einrichtungen zur Energieerzeugung wie beispielsweise Solarzellen an das öffentliche elektrische Versorgungsnetz anzuschließen, ist es notig, eine definierte und weitgehend von Oberwellen befreite Wechselspannung, ublicher- weise 3-phasig zur Verfugung zu stellen. Dazu werden gemäß dem Stand der Technik die Solarzellen zu Gruppen, sog. Stπngs, zusammengefasst . Die Solarzellen einer Gruppe werden wiederum in Serie geschaltet. Die Gruppen werden parallel zu¬ einander mit einem 2- oder 3-Punkt-Wechselrichter verbunden. Der Wechselrichter wandelt die Gleichspannung der Solarzellen per Pulsweitenmodulation in eine stark oberschwingungsbehaf- tete 3-phasige Wechselspannung um. Auf den Wechselrichter folgen wiederum ein Filterelement zur Reduzierung der Oberwellen und ein Transformator zur Ankopplung an das Versor- gungsnetz, beispielsweise ein Mittelspannungsnetz.
Nachteilig an der bekannten Losung ist die notige aufwendige Filterung des durch den Wechselrichter erzeugten Signals. Weiterhin ist nachteilig, dass die Arbeitspunktsteuerung, das sog. MPP-Tracking (Maximum Power Point) für die Solarzellen nicht immer optimal arbeiten kann. Wird beispielsweise ein Teil der Solarzellen beschattet, so kann der Arbeitspunkt entweder für die beschatteten oder die nicht beschatteten nicht gleichzeitig optimal gewählt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltein¬ richtung und ein Verfahren zur Verbindung von wenigstens zwei Einrichtungen zur Erzeugung elektrischer Energie mit einem elektrischen Versorgungsnetz anzugeben, womit die oben genannten Probleme verringert oder vermieden werden. Insbeson¬ dere soll eine verbesserte Arbeitspunktregelung der Einrichtungen ermöglicht werden. Weiterhin soll der Aufwand für die Filterung der Wechselspannung vermindert werden.
Diese Aufgabe wird durch eine Schalteinrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelost. Weiterhin wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 9 gelost. Die abhangigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Die erfmdungsgemaße Schalteinrichtung zur Anbindung wenigstens zweier Einrichtungen zur Erzeugung elektrischer Energie an ein elektrisches Versorgungsnetz ist ausgestaltet, wenigstens zwei voneinander separate Ausgangsspannungen der Einrichtungen aufzunehmen. Dafür können die Einrichtungen beispielsweise in wenigstens zwei Gruppen aufgeteilt sein und wenigstens ein Teil der Gruppen eine Ausgangsspannung erzeu- gen. Die Schalteinrichtung summiert eine zeitlich variable Anzahl der Ausgangsspannungen zur Erzeugung einer Wechselspannung auf.
Dies kann als Beispiel dadurch geschehen, dass bei einem zu- nehmenden Spannungswert einer gedachten idealen Sinusspannung zunehmend mehr der Ausgangsspannungen aufsummiert werden. Sinkt der benotigte Spannungswert wieder, werden wieder weni¬ ger der Ausgangsspannungen summiert.
Bei dem erfmdungsgemaßen Verfahren zur Anbindung wenigstens zweier Einrichtungen zur Erzeugung elektrischer Energie an ein elektrisches Versorgungsnetz
- werden die Einrichtungen in wenigstens zwei Gruppen aufgeteilt, - erzeugen wenigstens ein Teil der Gruppen eine Ausgangsspannung, und
- wird eine zeitlich variable Anzahl der Ausgangsspannungen zur Erzeugung einer Wechselspannung summiert. Zweckmäßig umfasst jede Gruppe die gleiche Anzahl an Einrich¬ tungen, aber es ist auch möglich, verschiedene Anzahlen zu verwenden. Zweckmäßig ist es dabei weiterhin, wenn jede der Gruppen eine Ausgangsspannung liefert. Bei den Einrichtungen zur Erzeugung elektrischer Energie kann es sich um jegliche Art von Generatoren wie Windkraftwerke oder Gasturbinen handeln. Es kann sich auch um Solarzellen oder thermoelektrische Generatoren handeln. Auch eine Mischung der vorgenannten Ein- πchtungen ist möglich. Bei Solarzellen kann es sich beispielsweise bei einer Einrichtung um ein typisches Solarzellenpanel von einer Große von beispielsweise 1 m2 handeln.
Es wird also erfindungsgemaß nicht die üblicherweise im Stand der Technik verwendete Pulsweitenmodulation durchgeführt zur Erzeugung der Wechselspannung mit der dadurch notigen aufwandigen Filterung, sondern eine Summation von Einzelspannungsanteilen vorgenommen. Diese ist weit weniger oberschwingungs- behaftet und erfordert daher eine wesentlich weniger aufwan- dige Filterung. Weiterhin ist vorteilhaft, dass mit der er- fmdungsgemaßen Vorgehensweise insgesamt höhere Spannungen bei der Wechselspannung erzielbar sind, sodass bei einer Anbindung an ein Mittelspannungsnetz ein Transformator unnötig ist. Dadurch vereinfachte Filterung und ggfs. Weglassen des Transformators wird eine Verbesserung des gesamten elektro- seitigen Wirkungsgrades von 95% auf 98% und mehr erreicht.
Die Schalteinrichtung ist vorteilhaft so ausgestaltet, dass von den Ausgangsspannungen der Gruppen gar keine, eine, meh- rere oder alle addieren kann, um eine summierte Spannung zu erzeugen. Dabei kann die Polarität keiner, einer, mehrerer oder aller Ausgangsspannungen auch umgedreht sein. Die Schalteinrichtung ist dadurch in der Lage, zwischen der Summe sämtlicher Ausgangsspannungen und ihrem negativen Wert eine Reihe von Zwischenspannungen einschließlich der Summe selbst zu erzeugen. Hierzu kommen bevorzugt für wenigstens einen Teil der Ausgangsspannungen oder Gruppen je wenigstens eine Vollbrucke zum Einsatz. Die Vollbrucken wiederum sind ausges- taltet, zwischen ihrem jeweiligen Eingangs- und Ausgangsan- schluss einen Kurzschluss, die Ausgangsspannung oder die in der Polarität umgekehrte Ausgangsspannung zu erzeugen. Die Vollbrucken können also ihren jeweiligen Eingangs- und Aus- gangsanschluss direkt elektrisch miteinander verbinden. Sie können aber auch derartig beschaltet werden, dass sie die je¬ weilige Ausgangsspannung, die sie eingangsseitig bekommen, weitergeben. Ebenso können sie derartig beschaltet werden, dass sie die jeweilige Ausgangsspannung, die sie eingangssei- tig bekommen, mit vertauschter Polarität weitergeben, d.h. das Negative der Ausgangsspannung weitergeben. Die Vollbrucke weist dabei bevorzugt vier wenigstens unidirektionale Schalter auf. Von den vier Schaltern sind bevorzugt jeweils zwei seriell geschaltet und beide Serien sind parallel geschaltet. Schaltungen analogen Aufbaus sind auch H-Brucke und Wechselrichter. Die Schalter sind dabei zweckmaßigerweise Halblei- terschalter wie beispielsweise SiC-JFETs.
Um die Summation vorzunehmen, sind die Vollbrucken dabei zweckmäßig in Serie geschaltet. Es ist aber auch möglich, nur einen Teil der Vollbrucken in Serie zu schalten und einen anderen Teil parallel, beispielsweise indem je zwei der Vollbrucken als Parallelschaltungspaar ausgestaltet sind und die Parallelschaltungspaare wiederum in Reihe geschaltet sind. Hierbei bieten sich viele Ausgestaltungsmoglichkeiten . Der Fachmann erkennt, dass eine Seπenschaltung von möglichst vielen der Vollbrucken zu einer höheren erreichbaren Gesamtspannung und/oder zu einer genaueren Spannungserzeugung der Wechselspannung fuhrt, d.h. der ideale Sinusverlauf der Wech- selspannung kann durch die Summation genauer nachvollzogen werden. Eine Parallelschaltung eines Teils der Vollbrucken hat andere, übliche Vorteile.
Es ist möglich, die von der Schalteinrichtung erzeugte Sum- menspannung mit einer Schritt-Frequenz zu verandern, die hoher oder wesentlich hoher ist als die Frequenz der zu erzeugenden Wechselspannung. Bei typischen Wechselspannungsfrequenzen von 50 Hz oder 60 Hz kann die Schritt-Frequenz dabei beispielsweise 100 Hz, 200 Hz oder 500 Hz betragen. Auch we¬ sentlich höhere Werte und zwischen den genannten Werten lie¬ gende Schritt-Frequenzen können gewählt werden. Besonders bevorzugt wird aber keine festgelegte Schrittfrequenz gewählt, sondern das Zu- und Abschalten der einzelnen Gruppen abhangig vom Momentanwert der zu realisierenden Ausgangsspannung durchgeführt. Bei netzgefuhrten Systemen ist das beispielsweise die Netzspannung, bei Insellosungen ein vorgegebener Sinus. Hierzu kann beispielsweise eine übergeordnete Steuer- emπchtung standig einen Vergleich zwischen dem zu erreichenden Wert für die Summenspannung und den möglichen Summen der Gruppen-Ausgangsspannung durchfuhren. Anhand des Vergleichs wird dabei standig die nachstliegende Summe bestimmt und die Summierung entsprechend gesteuert.
Vorteilhaft ist es, wenn über die jeweilige Aussteuerung der Vollbrucken eine Arbeitspunktregelung für die jeweilige Gruppe vorgenommen wird. Anders ausgedruckt, wird über das Zeit- verhaltnis zwischen „ausgeschaltetem" Zustand und „einge- schaltetem Zustand" die Arbeitspunktregelung vorgenommen. Als „ausgeschalteter" Zustand wird dabei der Zustand der Vollbru- cke bezeichnet, bei dem die Ausgangsspannung nicht weitergegeben wird, sondern ein Kurzschluss zwischen Ein- und Aus- gangsanschluss der Vollbrucke geschaltet ist. Als „einge- schalteter Zustand" wird der Zustand der Vollbrucke bezeichnet, bei dem die Ausgangsspannung m irgendeiner Polarität weitergegeben wird, in dem also der Einrichtung, beispielsweise Solarzelle, tatsächlich auch Leistung entnommen wird.
Handelt es sich beispielsweise bei den Einrichtungen einer Gruppe um Solarzellen, so sind diese mit einem Speicherkondensator versehen. Die Spannung am Speicherkondensator ist die Ausgangsspannung der Gruppe und wird an die Vollbrucke weitergegeben. Ist diese in ausgeschaltetem Zustand, steigt die Spannung am Kondensator, bis die Solarzellen keinen Strom mehr dagegen antreiben. Leistung wird keine entnommen. Wird die Vollbrucke in eingeschalteten Zustand versetzt, so wird Leistung entnommen und die Spannung am Kondensator sinkt ab bzw. bewegt sich auf ein geringeres Niveau zu, dass sie bei genügender Zeit erreicht. Das Tastverhaltnis aus eingeschal¬ tetem und ausgeschaltetem Zustand bestimmt somit die durchschnittliche Spannung am Kondensator und somit die durch- schnittliche Leistung aus Spannung mal Strom, die von den Solarzellen geliefert wird.
Bei Beschattung der Solarzellen der Gruppe sinkt deren Stromerzeugung und Leistungsfähigkeit. Die Steuerung der Schalt- emπchtung kann nun darauf reagieren, indem sie das Tastverhaltnis für diese Gruppe ändert. So wird bei Beschattung der Gruppe die Ausgangsspannung der Gruppe weniger häufig zugeschaltet, wodurch die Leistungsabgabe der Gruppe optimiert werden kann. Bei einem Generator gemäß dem Stand der Technik ist keine Arbeitspunktregelung für einen Teil der Solarzellen möglich. Wird eine Gruppe von Solarzellen beschattet, so wird versucht, diesen trotzdem den gleichen durchschnittlichen Strom zu entnehmen, was ihre Spannung und somit Leistungsfä¬ higkeit auf ein nicht optimales Niveau absinken lasst.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist für wenigstens einen Teil, bevorzugt alle, der Gruppen ein DC/DC- Wandler vorgesehen ist. Es kann sich dabei unter Anderem um Hochsetzsteller oder Tiefsetzsteller handeln. Dieser weist bevorzugt wenigstens einen Schalter auf. Für die Arbeitspunktregelung steht m diesem Fall neben dem Tastverhaltnis der Vollbrucke auch das des Schalters zur Verfugung, um einen idealen Betrieb zu gewährleisten. Mit den beiden Tastverhaltnissen lasst sich einerseits gegenüber beispielsweise den So- larzellen eine ideale durchschnittliche Betriebsspannung halten, also die Arbeitspunktregelung durchfuhren. Zum anderen kann auch auf Seiten der Vollbrucke eine vorgebbare Ausgangsspannung dargestellt werden, wodurch die Erzeugung des AC- Signals genauer und gleichmäßiger wird. Dabei kann durch die zwei Tastverhaltnisse zum einen auf eine Änderung der Leis¬ tungsfähigkeit der Einrichtung, beispielsweise eine Beschattung einer Solarzelle, eingegangen werden. Zum anderen wird weitgehend unabhängig vom Arbeitspunkt der Einrichtung eine im Schnitt konstante Ausgangsspannung auf Seiten der Vollbru- cke gewahrleistet.
Gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Anlagen wird durch die Arbeitspunktregelung der Gruppen, egal ob mit oder ohne DC/DC-Wandler, eine wesentliche Verbesserung bei der Ar- beitspunktregelung erreicht, da durch die Aufteilung in Gruppen eine wesentlich kleinere Anzahl von beispielsweise Solarzellen gemeinsam geregelt werden. Treten Unterschiede bei- spielsweise in der Beleuchtung auf, beispielsweise Abschat¬ tung, so kann wesentlich besser darauf reagiert werden. So kann beispielsweise bei einem Solarzellenpanel dessen optimale Betriebsspannung von 100 V im vollbeleuchteten Zustand durch eine Abschattung auf nur 30 V gedruckt werden. Wird dieses Solarzellenpanel zusammen mit anderen Panels weiterhin bei 100 V oder bei einer mittleren Spannung wie beispielsweise 70 V betrieben, so liefert es deutlich weniger als die maximal mögliche Leistung. Durch die gruppenweise Arbeitspunkt¬ regelung wird also eine Verbesserung der Leistungsfähigkeit der Solarzellen erreicht.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist es auch möglich, dass jede Gruppe nur eine Einrichtung zur Erzeugung elektri¬ scher Energie aufweist, beispielsweise ein Solarzellenpanel und zweckmäßig jedes Solarzellenpanel somit seinen eigenen
DC/DC-Wandler aufweist. So ist eine sehr genaue, da panelgenaue Arbeitspunktregelung möglich. Andererseits verringert die Zusammenfassung mehrerer Einrichtungen zur Erzeugung elektrischer Energie in einer Gruppe den Gesamtaufwand der Regelung und Steuerung der elektrischen Komponenten.
Die Anordnung kann zusammen mit wenigstens zwei Einrichtungen zur Erzeugung elektrischer Energie vorteilhaft zu einem Generatorsystem zusammengefugt werden.
Bevorzugte, jedoch keinesfalls einschränkende Ausfuhrungsbei- spiele der Erfindung werden nunmehr anhand der Zeichnung naher erläutert. Darin sind gewisse Merkmale nur schematisiert dargestellt und einander entsprechende Teile in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren zeigen da¬ bei im Einzelnen
Figur 1 ein Schaltbild einer Solarzellenanlage mit einer Anordnung zur Erzeugung einer einphasigen Wechselspan¬ nung,
Figur 2 eine mit der Solarzellenanlage erzeugte Wechselspannung, Figur 3 ein Schaltbild einer weiteren Solarzellenanlage mit einer Anordnung zur Erzeugung einer einphasigen Wechsel Spannung.
Figur 1 zeigt in einer beispielhaften Ausfuhrungsform der Er- findung eine Mehrzahl von Solarzellen laa...lnn. Weiterhin sind eine Mehrzahl von Hochsetzstellern 3a... n und eine Mehrzahl von Wechselrichtern 4a... n vorhanden.
Es ist klar, dass es für die Erfindung nicht auf die konkrete Art der Energieerzeugung ankommt und deshalb auch jede andere Art von Generator anstatt oder zusatzlich zu den Solarzellen laa...lnn zum Einsatz kommen kann. Beispielsweise können in einer weiteren Ausfuhrungsform der Erfindung auch thermo- elektπsche Generatoren parallel zu den Solarzellen zum Em- satz kommen.
Die Solarzellen laa...lnn sind in Gruppen 2a... n zusammenge- fasst. Dabei umfasst die erste Gruppe 2a die Solarzellen laa...lan, die zweite Gruppe 2b die Solarzellen lba...lbn usw. Die konkrete Aufteilung der Solarzellen laa...lnn kann auch anders gewählt werden. Es ist lediglich wichtig, dass wenigstens zwei Gruppen 2a... n gebildet werden. Die Solarzellen laa...lnn einer jeden Gruppe 2a... n werden in diesem Beispiel in Reihe geschaltet und erzeugen dadurch eine maximale Gleichspannung im Bereich von 800V. Dieser Wert ist zweckmäßig abhangig von der Amplitude der Netzspannung, die erzeugt werden soll. Bei Niederspannungsnetzen ist Wert von 800V zweckmäßig, bei Mittelspannungsnetzen können auch Summenspan- nungen von beispielsweise 2OkV benotigt werden. Zur Zwischen- speicherung ist hierfür ein Kondensator vorgesehen.
Für jede Gruppe 2a... n der Solarzellen laa...lnn ist nun in diesem Beispiel einer der Hochsetzsteller 3a... n vorgesehen. Der Hochsetzsteller 3a... n ist eingangsseitig mit den zwei Ausgangen der Reihe von Solarzellen laa...lnn einer jeweiligen Gruppe 2a... n bzw. dem jeweiligen Kondensator verbunden. In alternativen Ausfuhrungsformen kann hier auch ein Tief- setzsteiler oder allgemein ein beliebiger DC/DC-Wandler zum Einsatz kommen. Hochsetzsteller 3a... n und Tiefsetzsteiler per se sind hinreichend aus dem Stand der Technik bekannt.
Die Hochsetzsteller 3a... n sind ausgangsseitig jeweils mit einem der Wechselrichter 4a... n verbunden sowie mit einem parallel dazu angeordneten Kondensator lla...n. Die Wechselrichter 4a... n weisen jeweils vier Halbleiterschalter 5a...8n auf, die in bekannter Weise miteinander verbunden sind. So sind die Schalter 5a... n, 7a... n jedes Wechselrichters 4a... n in Serie geschaltet und liegen insgesamt parallel zum Kondensator 11. Ebenso parallel dazu liegt wiederum eine zweite Reihenschaltung aus den anderen zwei Schaltern 6a... n, 8a... n. Zwischen den ersten zwei Schaltern 5a... n, 7a... n liegt der Ausgangskontakt 9a... n und zwischen den zweiten beiden Schaltern 6a... n, 8a... n der Eingangskontakt 10a... n für den jeweiligen Wechselrichter 4a... n. Der Ausgangskontakt 9a des ersten Wechselrichters 4a ist mit dem Eingangskontakt 10b des zweiten Wechselrichters 4b verbunden usw., sodass die Wechselrichter 4a... n insgesamt in Reihe geschaltet sind.
Jeder der Wechselrichter 4a... n in der Reihenschaltung aus Wechselrichtern wird nun in einem von drei Betπebszustanden verwendet. Im ersten Betriebszustand erzeugt ein Wechselrichter 4a... n zwischen seinem jeweiligen Eingangskontakt 10a... n und seinem jeweiligen Ausgangskontakt 9a... n eine Spannung, die der Ausgangsspannung des jeweiligen Hochsetzstellers 3a... n entspricht. Der Wechselrichter 4a... n addiert also die Ausgangsspannung des Hochsetzstellers 3a... n zur Gesamtspan- nung, die sich letztlich zwischen dem Eingangskontakt 10a des ersten Wechselrichters 4a und dem Ausgangskontakt 9n des letzten Wechselrichters ergibt. Wenn alle Wechselrichter 4a... n in diesem Betriebszustand sind, entsteht die maximal mögliche Spannung zwischen dem Eingangskontakt 10a des ersten Wechselrichters 4a und dem Ausgangskontakt 9n des letzten Wechselrichters. Die Spannung betragt dann n * UWR, wobei UWR die Ausgangsspannung der Hochsetzsteller 3a... n ist unter der Annahme, dass diese gleich ist für alle Hochsetzsteller 3a... n. Der erste Betriebsmodus wird dadurch erreicht, dass im Wechselrichter 4a... n der mit dem Eingangskontakt 10a... n und dem positiven Ausgang des Hochsetzstellers 3a... n verbundene Schalter 6a... n sowie der mit dem negativen Ausgang des Hochsetzstellers 3a... n und dem Ausgangskontakt 9a... n ver- bundene Schalter 7a... n eingeschaltet werden.
Im zweiten Betriebszustand erzeugt ein Wechselrichter 4a... n zwischen seinem jeweiligen Eingangskontakt 10a... n und seinem jeweiligen Ausgangskontakt 9a... n eine Spannung, die der ne- gativen Ausgangsspannung des jeweiligen Hochsetzstellers
3a... n entspricht. Der Wechselrichter 4a... n subtrahiert also die Ausgangsspannung des Hochsetzstellers 3a... n von der Gesamtspannung, die sich letztlich zwischen dem Eingangskontakt 10a des ersten Wechselrichters 4a und dem Ausgangskontakt 9n des letzten Wechselrichters ergibt. Wenn alle Wechselrichter 4a... n in diesem Betriebszustand sind, entsteht die maximal mögliche negative Spannung zwischen dem Eingangskontakt 10a des ersten Wechselrichters 4a und dem Ausgangskontakt 9n des letzten Wechselrichters. Die Spannung betragt dann - n * UWR, wobei UWR die Ausgangsspannung der Hochsetzsteller 3a... n ist unter der Annahme, dass diese gleich ist für alle Hochsetzsteller 3a... n. Der zweite Betriebsmodus wird dadurch erreicht, dass im Wechselrichter 4a... n der mit dem Eingangskontakt 10a... n und dem negativen Ausgang des Hochsetzstel- lers 3a... n verbundene Schalter 8a... n sowie der mit dem po¬ sitiven Ausgang des Hochsetzstellers 3a... n und dem Ausgangskontakt 9a... n verbundene Schalter 5a... n eingeschaltet werden . Im dritten Betriebszustand erzeugt ein Wechselrichter 4a... n zwischen seinem jeweiligen Eingangskontakt 10a... n und seinem jeweiligen Ausgangskontakt 9a... n eine direkte elektrische Verbindung, d.h. eine Spannung von 0 V. Der Wechselrichter 4a... n lasst in diesem Betriebszustand also die Gesamtspan¬ nung, die sich letztlich zwischen dem Eingangskontakt 10a des ersten Wechselrichters 4a und dem Ausgangskontakt 9n des letzten Wechselrichters ergibt, unverändert. Wenn alle Wech- selrichter 4a... n in diesem Betriebszustand sind, ist auch die zwischen dem Eingangskontakt 10a des ersten Wechselrichters 4a und dem Ausgangskontakt 9n des letzten Wechselrichters entstehende Gesamtspannung 0 V. Der dritte Betriebsmodus wird dadurch erreicht, dass im Wechselrichter 4a... n der mit dem Eingangskontakt 10a... n und dem positiven Ausgang des
Hochsetzstellers 3a... n verbundene Schalter 6a... n sowie der mit dem positiven Ausgang des Hochsetzstellers 3a... n und dem Ausgangskontakt 9a... n verbundene Schalter 5a... n eingeschal¬ tet werden. Alternativ wird der dritte Betriebsmodus dadurch erreicht, dass im Wechselrichter 4a... n der mit dem Eingangskontakt 10a... n und dem negativen Ausgang des Hochsetzstellers 3a... n verbundene Schalter 8a... n sowie der mit dem negativen Ausgang des Hochsetzstellers 3a... n und dem Ausgangs¬ kontakt 9a... n verbundene Schalter 7a... n eingeschaltet wer- den.
Wenn man davon ausgeht, dass alle Hochsetzsteller 3a... n die gleiche Ausgangsspannung UWR liefern, so kann mit dem ersten bis dritten Betriebsmodus für die Wechselrichter 4a... n also eine Spannung von - n * UWR bis + n * UWR erreicht werden, in Schritten von UWR. Durch eine zeitlich variable Summierung mittels der Betriebsmodi kann daher eine Wechselspannung erzeugt werden.
Figur 2 zeigt das Ergebnis der zeitlich variablen Summierung der einzelnen Ausgangsspannungen UWR. Neben einer idealen Si- nuslinie 23 für die Spannung ist die Spannungskurve 22 eine angenäherte, diskretisierte Sinuslinie. In Zeitschritten 20 wird dabei die Anzahl an summierten Ausgangsspannungen UWR variiert, je nachdem, welche Spannungshohe gerade gemäß der idealen Sinuslinie 23 zu erzeugen ist. Die Figur 2 gibt dabei zur Verdeutlichung nur ein Beispiel mit sehr großen Zeit- schritten 20 und einer geringen Anzahl von summierten Ausgangsspannungen UWR. Die Qualität der erzeugten Wechselspan¬ nung 22 ist umso hoher, je kleiner die Zeitschritte 20 gewählt werden und je hoher die Anzahl der zu summierenden Ausgangsspannungen UWR, d.h. die Anzahl der Gruppen 2a... n ist. Es ist klar, dass die Qualität der somit erzeugten Wechsel¬ spannung wesentlich hoher ist als bei einer Pulsweitenmodula- tion, wie sie im Stand der Technik mit einem 2- Punkt oder 3- Punkt Wechselrichter verwendet wird. Das bedeutet, dass weniger Oberwellen in der Ausgangsspannung enthalten sind und die Filterung entsprechend weniger aufwandig sein muss. Dabei ist es beispielsweise möglich, dass die Langsmduktivitat des Filters entfallen kann, da die Induktivität der Zuleitungen zum Filterzweck bereits ausreichend ist.
Die summierte Spannung 22 kann als Ausgangsspannung der Gesamtanlage an ein externes elektrisches Versorgungsnetz gekoppelt werden, wodurch eine Emspeisung von Energie in das Versorgungsnetz aus den Solarzellen ermöglicht wird.
Der Hochsetzsteller 3a... n übernimmt in diesem Ausfuhrungs- beispiel für die Erfindung zusätzlich zur DC/DC-Wandlung die Aufgabe der Arbeitspunktregelung für die jeweilige Gruppe 2a... n von Solarzellen laa...lnn. Die Arbeitspunktregelung wird auch als Maximum Power Point (MPP) Tracking bezeichnet. Hiermit wird die Spannung über die Solarzellen laa...lnn so gewählt, dass eine maximale Leistung entnommen werden kann.
Der Hochsetzsteller 3a... n weist bekanntermaßen einen Schalter auf. Über dessen Tastverhaltnis kann in einem herkommli- chen Hochsetzsteller 3a... n die Ausgangsspannung eingestellt werden. Im hier gegebenen Beispiel bestimmt das Tastverhaltnis des Schalters im Hochsetzsteller 3a... n das Verhältnis zwischen der Spannung am Kondensator der Solarzellen und am Kondensator lla...n auf der Wechselrichterseite . Eine weitere Möglichkeit zur Einflussnahme auf die Spannung an den beiden Kondensatoren einer Gruppe bietet das Tastverhaltnis aus eingeschaltetem und ausgeschaltetem Zustand des Wechselrichters 4a... n. Eine übergeordnete Steuerung 30, die in Figur 1 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist, sorgt für ei¬ ne geeignete Regelung der Wechselrichter 4a... n und Hochsetz- steller 3a... n. Hierbei wird über die Regelung erreicht, dass zum einen die Spannung an den Kondensatoren lla...n im Durch- schnitt einen konstanten gewünschten Wert hat. Diese Spannung sinkt im eingeschalteten Zustand eines Wechselrichters 4a... n durch Leistungsentnahme ab und nimmt im ausgeschalteten Zustand durch Aufladung durch die Solarzellen laa...nn zu. Da die Spannung also über das Tastverhaltnis des jeweiligen Wechselrichters 4a... n geregelt wird, ist es zweckmäßig, Regelungsreserven zur Verfugung zu haben. Es sollten also zweckmäßig mehr Gruppen von Solarzellen laa...nn zur Verfugung stehen, als im Idealfall benotigt werden.
Eine Arbeitspunktregelung für die jeweilige Gruppe 2a... n von Solarzellen laa...nn wird wiederum über das Tastverhaltnis des Schalters des jeweiligen Hochsetzstellers 3a... n vorgenommen. Hierzu kann die übergeordnete Steuerung 30 beispiels¬ weise die Leistungsdaten der Gruppen aufnehmen. Anhand der sich standig ändernden Spannung am solarzellenseitigen Kondensator und den dazugehörigen Stromwerten kann die Steuerung ersehen, ob die Solarzellen an ihrem idealen Arbeitspunkt betrieben werden.
Wird eine Gruppe 2a... n von Solarzellen laa...nn nun beschattet, so kann diese Gruppe 2a... n weniger Leistung liefern als ohne Beschattung. Der ideale Arbeitspunkt verschiebt sich dadurch deutlich. Die Steuerung 30 wird die Beschattung anhand der Leistungsdaten dieser Gruppe 2a... n erkennen und das Tastverhaltnis des Schalters im Hochsetzsteller 3a... n ent¬ sprechend anpassen, sodass die Gruppe 2a... n für die Dauer der Beschattung weiterhin mit der idealen Spannung betrieben wird. Gleichzeitig kann die Steuerung 30 das Tastverhaltnis des Wechselrichters 4a... n an die neue Situation anpassen, indem beispielsweise diese Gruppe 2a... n weniger oft zug schaltet wird. Dadurch bleibt die Spannung am Kondensator lla...n, die ggfs. zugeschaltet wird, auf dem gewünschten Wert trotz der reduzierten Leistungsfähigkeit der Gruppe 2a...n.
Em zweites Ausfuhrungsbeispiel ist schematisch in der Figur 3 dargestellt. Die drei Gruppen 2a... c mit jeweils drei So- larzellen laa...cc verfugen über jeweils einen Wechselrichter 4a... c. In Figur 3 ist der innere Aufbau der Wechselrichter 4a... c nicht mehr dargestellt. Im Gegensatz zur Ausfuhrungsform gemäß der Figur 1 sind jetzt aber keine DC/DC-Wandler mehr vorgesehen.
Hierdurch werden die Regelungsmoglichkeiten für die Steuerung 30 verringert. Es steht nun für jede der Gruppen 2a... n nur noch das Tastverhaltnis des jeweiligen Wechselrichters 4a... n zur Verfugung. Dieses wird zweckmäßig nun zur Arbeitspunktre- gelung der Gruppen 2a... n verwendet. Die Ausgangsspannung, die zur erzeugten Wechselspannung im eingeschalteten Zustand des Wechselrichters 4a... n beitragt, kann nicht mehr gleichzeitig in jedem Fall konstant gehalten werden. Bei Beschat¬ tung einer Gruppe 2a... n von Solarzellen laa...nn wird die Ausgangsspannung entsprechend des geänderten Arbeitspunkts der Solarzellen laa...nn sinken.
Die Steuerung 30 fuhrt also das MPP-Trackmg über die jeweilige Zuschaltzeit der Wechselrichter 4a... n durch. Auch in diesem Beispiel kann das MPP-Trackmg umso besser durchgeführt werden, je mehr Gruppen 2a... n von Solarzellen laa...nn über dem notwendigen Minimum zur Verfugung stehen, da die Steuerung dann die Zuschaltzelten einer Gruppe 2a... n besser an die Bedurfnisse der Gruppe 2a... n anpassen kann.
Die beschriebenen Ausfuhrungsbeispiele waren dargestellt für eine einphasige Spannungserzeugung. Muss eine dreiphasige Ausgangsspannung an das elektrische Versorgungsnetz gegeben werden, so muss die beschriebene Topologie dreimal aufgebaut werden, wobei natürlich die übergeordnete Steuerung 30 nur einmal notig ist. Der Ausgangskontakt 10c, n des letzten Wechselrichters 4, jeder Phase, der als negativer Kontakt für die Netzankopplung dient, kann in diesem Fall zum Sternpunkt zusammengeschaltet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Schalteinrichtung (12) zur Anbindung wenigstens zweier Einrichtungen (laa...nn) zur Erzeugung elektrischer Energie an ein elektrisches Versorgungsnetz, wobei die Einrichtungen in wenigstens zwei Gruppen (2a... n) aufgeteilt sind und we¬ nigstens ein Teil der Gruppen (2a... n) eine Ausgangsspannung (21) erzeugt, wobei die Schalteinrichtung (12) ausgestaltet ist, eine zeitlich variable Anzahl der Ausgangsspannungen (UWR) zur Erzeugung einer Wechselspannung (22) aufzusummieren .
2. Schalteinrichtung (12) gemäß Anspruch 1, die für wenigstens einen Teil der Gruppen (2a... n) eine Vollbrucke (4a... n) aufweist, die ausgestaltet ist, zwischen ihrem Eingangs- und Ausgangsanschluss (9a... n, 10a... n) einen Kurzschluss, die Ausgangsspannung (21) oder die in der Polarität umgekehrte Ausgangsspannung (21) zu erzeugen.
3. Schalteinrichtung (12) gemäß Anspruch 2, bei der die VoIl- brucken (4a... n) in Serie geschaltet sind.
4. Schalteinrichtung (12) gemäß Anspruch 2 oder 3, bei der über die jeweilige Aussteuerung der Vollbrucken (4a... n) eine Arbeitspunktregelung für die jeweilige Gruppe (2a... n) vorgenommen wird.
5. Schalteinrichtung (12) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem für wenigstens einen Teil der Gruppen (2a... n) ein DC/DC-Wandler (3a... n) vorgesehen ist.
6. Schalteinrichtung (12) gemäß Anspruch 5, bei der der DC/DC-Wandler (3a... n) wenigstens einen Schalter aufweist und eine Arbeitspunktregelung für die jeweilige Gruppe (2a... n) anhand des Tastverhaltnisses des Schalters vorgenommen wird.
7. Schalteinrichtung (12) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Einrichtungen (laa...nn) zur Erzeugung elektrischer Energie Solarzellen (laa...nn) sind.
8. Generatoreinrichtung mit
- wenigstens zwei Einrichtungen (laa...nn) zur Erzeugung elektrischer Energie, wobei die Einrichtungen (laa...nn) in wenigstens zwei Gruppen (2a... n) aufgeteilt sind und wenigstens ein Teil der Gruppen (2a... n) eine Ausgangsspan- nung (21) erzeugt, und
- wenigstens einer Schalteinrichtung (12) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, die ausgestaltet ist, eine zeitlich variable Anzahl der Ausgangsspannungen (UWR) zur Erzeugung einer Wechselspannung (22) aufzusummieren .
9. Verfahren zur Anbindung wenigstens zweier Einrichtungen (laa...nn) zur Erzeugung elektrischer Energie an ein elektrisches Versorgungsnetz, bei dem:
- die Einrichtungen (laa...nn) in wenigstens zwei Gruppen (2a... n) aufgeteilt werden,
- wenigstens ein Teil der Gruppen (2a... n) eine Ausgangsspannung (UWR) erzeugen und
- eine zeitlich variable Anzahl der Ausgangsspannungen (UWR) zur Erzeugung einer Wechselspannung (22) summiert wird.
10. Verfahren gemäß Anspruch 9, bei dem die Anzahl der Ausgangsspannungen (21) mittels einer Serienschaltung aus VoIl- brucken (4a... n) summiert wird, wobei die Vollbrucken
(4a... n) der Wechselspannung entweder OV, die Ausgangsspan- nung (21) oder die in der Polarität umgekehrte Ausgangsspannung (21) hinzufugen.
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