WO2020007809A1 - Energieerzeugungsanlage, wechselrichter und verfahren zur vorladung von gleichspannungs-zwischenkreisen von wechselrichtern - Google Patents

Energieerzeugungsanlage, wechselrichter und verfahren zur vorladung von gleichspannungs-zwischenkreisen von wechselrichtern Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to an energy generation system with inverters, an inverter for an energy generation system, a method for operating an energy generation system and a method for operating an inverter.
  • Inverters are used for converting an electrical power in the form of a direct current (DC power) that can be consumed on the DC voltage into an electrical power in the form of an alternating current (AC power) that can be fed into the AC voltage network and vice versa.
  • the DC power can come from a direct current source, in particular from a generator, for example a photovoltaic generator or a wind power plant, or an energy store, for example a battery, can be removed or added.
  • inverters regularly have a DC voltage intermediate circuit, in particular capacitors, and an inverter bridge, in particular a number of semiconductor switches.
  • the direct current source is then connected to the direct voltage intermediate circuit and feeds electrical power into the direct voltage intermediate circuit, wherein a direct voltage converter can be arranged between the direct current source and the direct voltage intermediate circuit.
  • the inverter bridge draws electrical power from the DC voltage intermediate circuit and feeds an alternating current into the AC voltage network by means of controlled timing of the semiconductor switches of the inverter bridge.
  • a direct current source to a discharged direct voltage intermediate circuit without further measures, for example a photovoltaic generator with a design and radiation-related open circuit voltage or in particular a battery with a design and battery voltage due to the state of charge, so due to the difference between the low voltage in the discharged DC voltage intermediate circuit and the comparatively high generator or battery voltage, significant compensating currents would flow from the DC source into the capacitors of the DC voltage intermediate circuit until the capacitors are charged in such a way that the voltage in the DC intermediate circuit has adjusted to the voltage of the DC source.
  • compensation currents can damage or even destroy components of the inverter, for example DC disconnectors or fuses which are arranged between the DC source and the inverter bridge.
  • an inverter can comprise a dedicated precharging device which draws electrical power from the direct current source to be connected or from another source and in particular feeds it into the direct voltage intermediate circuit via precharging resistors.
  • energy generation systems can comprise a plurality of inverters which can be connected on the DC voltage side to one or more DC sources and, in particular, can be closed in parallel on the AC voltage side.
  • an inverter can comprise several inverter bridges DC side connected to one or more DC sources and in particular AC side can be closed in parallel.
  • a separate precharge circuit is conventionally assigned to each DC voltage intermediate circuit.
  • a common precharge circuit which is electrically connected in parallel to several DC voltage intermediate circuits and precharges them at the same time, is also conceivable, but requires additional disconnecting devices, which cancels the parallel connection of the DC voltage intermediate circuits during operation of the power generation system or the inverter, around the individual inverters or the individual inverter bridges to be able to control individually.
  • the invention has for its object to show a power generation system with a plurality of inverters or an inverter with a plurality of inverter bridges and a method for operating such a power generation system or a method for operating such an inverter, with which a precharging of the DC intermediate circuits of the power generation system or the inverter is made possible without having to provide a separate precharging device for each DC link or separating devices between the DC links.
  • An energy generation system comprises a first inverter with a first DC voltage intermediate circuit, to which a first DC current source or an external DC current source can be connected via a first isolating device, and at least one second inverter with a second DC voltage intermediate circuit, to which a second DC current source or the external DC current source is connected via a second isolating device can be connected.
  • the inverters are connected in parallel on the AC voltage side and the energy generation system comprises a precharging device for precharging the DC voltage intermediate circuits, the precharging device is connected on the direct voltage side to the first inverter in order to charge the first direct voltage intermediate circuit when the direct current sources are separated from the inverters by means of the separating devices.
  • the first inverter is set up to provide a DC voltage generated on the AC voltage side from the first DC voltage intermediate circuit
  • the second inverter being set up to charge the second DC voltage intermediate circuit by means of the DC voltage applied to the second inverter via the AC voltage side.
  • the power generation system according to the invention can be started in the event of the failure of an AC voltage network and feed electrical power into the AC voltage network by being set up in such a way that all DC intermediate circuits of the power generation system can be charged by means of only one precharging device. In this way, cost savings can be achieved by dispensing with further precharging devices for the individual DC voltage intermediate circuits or separating devices between the individual DC voltage intermediate circuits.
  • the inverters can be connected in parallel on the DC voltage side on the side of the separating devices facing away from the inverters, wherein the parallel connection can in particular be implemented in such a way that the power generation system has a DC bus to which the external DC power source, in particular at least one external generator and / or at least one external one Energy storage device is connected, and that the inverters are connected on the DC voltage side to the DC bus.
  • the external direct current source can be connected to the inverters via the disconnection devices and can supply the inverters with electrical power to be converted.
  • the energy generation system can comprise first and second direct current sources, the first inverter being connected to the first direct current source and the second inverter being connected to the second direct current source.
  • the first and the second direct current source can in principle be operated independently of one another.
  • a further generator and / or a further energy store can be connected to the precharging device, so that the precharging device can be set up to provide the further generator and / or the further energy store with electrical power via a further separating device for precharging the DC voltage intermediate circuits refer to.
  • the precharging device can be independent of the specific state of the DC sources or the external generator or energy store of the power generation system are supplied with an electrical power required for precharging the DC voltage intermediate circuits.
  • the precharging device can be connected to the direct current bus and can be set up to take electrical power for precharging the direct voltage intermediate circuits from the direct current bus via a further separating device.
  • the further isolating device can be arranged as required between the DC bus and the precharging device or between the precharging device and the first DC voltage intermediate circuit.
  • An inverter comprises a first inverter bridge, a first DC link assigned to the first inverter bridge, to which a first DC source or an external DC source can be connected via a first isolating device, at least one second inverter bridge, and a second DC link assigned to the second inverter bridge, to which one second direct current source or the external direct current source can be connected via a second isolating device.
  • the inverter bridges are connected in parallel on the AC voltage side and the inverter comprises a precharging device for precharging the DC voltage intermediate circuits, the precharging device on the DC voltage side being connected to the first DC voltage intermediate circuit of the first inverter bridge in order to charge the first DC voltage intermediate circuit when the DC sources are separated from the inverter bridges by means of the isolating devices.
  • An inverter according to the invention is set up to provide a DC voltage generated from the first DC link on the AC voltage side by means of the first inverter bridge and to charge the second DC voltage link by means of the DC voltage applied to the second inverter bridge via the AC voltage side.
  • the inverter according to the invention comprises several DC voltage intermediate circuits, it is thus possible to charge the DC voltage intermediate circuits of the inverter by means of only one precharging device, and further precharging devices for the individual DC voltage intermediate circuits or isolating devices between the individual DC voltage intermediate circuits can be dispensed with. This enables a cost-effective construction of the inverter according to the invention.
  • the inverter bridges of the inverter according to the invention can be connected in parallel on the DC voltage side on the side of the separating devices facing away from the inverter bridges, wherein the parallel connection can in particular be implemented in such a way that the inverter has a DC bus to which the external DC source, in particular at least one external generator and / or comprises at least one external energy store, is connected, and that the inverter bridges are connected on the DC voltage side to the DC bus.
  • the external direct current source can thus be connected to the inverter bridges via the disconnection devices and can supply the inverter bridges with electrical power.
  • the inverter can be set up in such a way that the first DC source can be connected to the first inverter bridge and the second DC source can be connected to the second inverter bridge.
  • the first and the second direct current source can thus basically be operated independently of one another.
  • the precharging device can be connected to a further generator and / or a further energy store and can be set up to take electrical power for precharging the DC voltage intermediate circuits from the further generator and / or the further energy store via a further separating device.
  • the precharging device can be supplied with the electrical power required for precharging the DC voltage intermediate circuits, regardless of the specific state of the DC sources or the external generator or energy store.
  • the precharging device can be connected to the direct current bus and can be set up to take electrical power for precharging the direct voltage intermediate circuits from the direct current bus via a further separating device.
  • the further isolating device can be arranged as required between the DC bus and the precharging device or between the precharging device and the first DC voltage intermediate circuit.
  • the construction of the inverter is further simplified by using the DC bus as a common source for the precharging device and the inverter bridges of the inverter. This possibility of precharging also arises when the precharging device is connected to the first direct current source instead of to the direct current bus.
  • a method according to the invention for the energy generation system which has a first inverter with a first DC voltage intermediate circuit, to which a first DC power source or an external DC power source is connected via a first isolating device is connectable, and comprises at least one second inverter with a second DC voltage intermediate circuit, to which a second DC current source or the external DC current source can be connected via a second isolating device, and in which the inverters are connected in parallel on the AC voltage side, is characterized in that the first DC voltage intermediate circuit is open a voltage is charged within a predetermined voltage range, switches of the first inverter are switched on, so that the voltage of the first DC voltage intermediate circuit is applied to the first inverter on the AC voltage side and the second DC voltage intermediate circuit is precharged via the AC voltage parallel circuit and the second inverter, and that the first and the second direct current source or the external direct current source with the precharged direct voltage intermediate circuits and the power generation system with the change voltage network are connected if the voltages of the DC voltage intermediate circuits
  • a corresponding energy generation system can be started, in particular in the event of a failure of an AC voltage network, and can feed electrical power into the AC voltage network by charging the DC voltage intermediate circuits of the inverters of the energy generation system by means of only one precharging device.
  • cost savings can be achieved by dispensing with further precharging devices for the individual DC voltage intermediate circuits or separating devices between the individual DC voltage intermediate circuits.
  • the switches of the first inverter can be switched on before or after charging of the first DC link.
  • the switches are only opened after charging the first DC link, a lower instantaneous electrical power is required to charge the DC links, since only a subset of the DC links is charged at the same time.
  • quick charging and thus a shorter starting process is possible if the switches are switched on before the first DC link is charged, and regulation of the starting process is simplified since the starting process comprises fewer sub-steps overall.
  • the energy generation system can comprise a precharging device for precharging the DC voltage intermediate circuits and the precharging device for charging the first DC voltage intermediate circuit a connection between a voltage source and the first Establish DC link.
  • This connection can be established by the precharging device itself, for example by the precharging device comprising a corresponding separating device.
  • the precharging device or a control device can control a disconnecting device which can be arranged between the voltage source and the precharging device or between the precharging device and the first DC voltage intermediate circuit.
  • connection between the voltage source and the first DC voltage intermediate circuit can be disconnected by the precharging device and the switches of the first inverter can be switched off before connecting the power generation system to the AC voltage network. This prevents electrical power from the voltage source from reaching the AC network via the precharging device and the first inverter, or vice versa.
  • One of the direct current sources can be used as the voltage source for the precharging device.
  • the inverters can be connected to a DC bus on the DC voltage side on the side of the separating devices facing away from the inverters, and the DC bus can be supplied with electrical power from the external DC power source, which in particular comprises at least one external generator or at least one external energy store.
  • the voltages applied to the separating devices on the side facing away from the inverters are essentially identical to one another and are predetermined by the voltage applied to the DC bus by the external DC voltage source.
  • the method according to the invention can further be characterized in that the predetermined voltage range for the charged direct voltage intermediate circuits comprises voltages which deviate from a mean or instantaneous open circuit voltage of the direct current sources by a maximum of 10 percent, preferably a maximum of 5 percent. This can ensure that the compensating currents generated when connecting the DC power sources to the DC voltage intermediate circuits are sufficiently limited and do not cause fuses to trip incorrectly or cause damage to the power generation system.
  • a method for operating an inverter which assigns a first inverter bridge and a first DC link assigned to the first inverter bridge, to which a first DC source or an external DC source can be connected via a first disconnection device, and at least one second inverter bridge and one assigned to the second inverter bridge second DC link, to which a second DC source or the external DC source can be connected via a second disconnecting device, the inverter bridges being connected in parallel on the AC side, is characterized in that the first DC link is charged to a voltage within a predetermined voltage range such that the switch first inverter bridge are switched on, so that the voltage of the first DC voltage intermediate circuit is applied to the first inverter bridge on the AC voltage side and the second DC voltage intermediate circuit is precharged via the AC voltage parallel connection and the second inverter bridge, and that the first and the second DC current source or the external DC current source with the pre-charged DC voltage intermediate circuits and the inverter with the AC voltage network if the voltages of the G DC voltages differ
  • a corresponding inverter can be started, in particular in the event of a failure of an AC voltage network, and feed electrical power into the AC voltage network by charging the DC intermediate circuits assigned to the individual inverter bridges by means of only one precharging device, even if the inverter uses several independently of one another DC intermediate circuits includes.
  • This makes it possible to dispense with further precharging devices for the individual DC voltage intermediate circuits or isolating devices between the individual DC voltage intermediate circuits, so that considerable cost savings can be achieved.
  • the switches of the first inverter bridge can in turn be switched on before or after the charging of the first DC voltage intermediate circuit, as a result of which a lower instantaneous electrical power is required for charging the DC voltage intermediate circuits or the starting process is shortened and simplified.
  • the inverter can include a precharging device for precharging the DC voltage intermediate circuits and the precharging device for charging the first DC voltage intermediate circuit can establish a connection between a voltage source and the first DC voltage intermediate circuit.
  • the precharging device can comprise a corresponding separating device, or the precharging device or a control device can control a corresponding separating device, which can be arranged between the voltage source and the precharging device or between the precharging device and the first DC voltage intermediate circuit.
  • connection between the voltage source and the first DC voltage intermediate circuit can be disconnected by the precharging device and the switches of the first inverter bridge can be switched off before connecting the inverter to the AC voltage network. This prevents electrical power from the voltage source from reaching the AC network via the precharging device and the first inverter bridge, or vice versa.
  • One of the direct current sources can be used as the voltage source for the precharging device.
  • the inverter bridges can be connected on the DC side on the side of the separating devices facing away from the inverter bridges with a common DC bus and the DC bus can be supplied with electrical power from the external DC source, which in particular comprises at least one external generator or at least one external energy store.
  • the external DC source which in particular comprises at least one external generator or at least one external energy store.
  • the method according to the invention can further be characterized in that the predetermined voltage range for the charged direct voltage intermediate circuits comprises voltages which deviate from a mean or instantaneous open circuit voltage of the direct current sources by a maximum of 10 percent, preferably a maximum of 5 percent. This can ensure that the compensating currents generated when connecting the DC power sources to the DC voltage intermediate circuits are sufficiently limited and do not cause fuses to trip incorrectly or cause damage to the power generation system.
  • FIG. 1 shows an energy generation system according to the invention
  • FIG. 2 shows an inverter according to the invention
  • FIG. 3 shows a method according to the invention for operating a power generation plant
  • the energy generation system 1 comprises direct current sources 10a, 10b, which can comprise, for example, photovoltaic generators or energy stores, in particular rechargeable batteries.
  • the DC sources 10a, 10b are connected to DC voltage intermediate circuits 12a, 12b via isolating devices 11a, 11b, in particular via automatically operable, ie remote-controlled, load break switches, which can be single-pole or multi-pole.
  • the DC sources 10a, 10b are connected to DC voltage intermediate circuits 12a, 12b via isolating devices 11a, 11b, in particular via automatically operable, ie remote-controlled, load break switches, which can be single-pole or multi-pole.
  • DC voltage intermediate circuits 12a, 12b are assigned to inverters 13a, 13b, wherein the inverters 13a, 13b can each form a structural unit with the DC voltage intermediate circuits 12a, 12b and possibly with the isolating devices 1 1a, 11b.
  • the inverters 13a, 13b have inverter bridges which, in particular, comprise semiconductor switches and can be constructed in one or more phases.
  • the inverters 13a, 13b are connected on the AC voltage side to an AC voltage network 15 via a connection point 14.
  • connection point 14 can comprise a simple electrical parallel connection of the inverters 13a, 13b and / or a further voltage conversion, in particular a transformer, a transformer being particularly suitable if electrical isolation between the inverters 13a, 13b and the AC voltage network 15 is desired and / or the AC voltage network 15 is, for example, a medium voltage network and thus has a higher voltage level than a conventional output voltage of the inverters 13a, 13b.
  • the connection point 14 or an additional device arranged in front or behind it can comprise a further separating device, which can be set up to remove the inverters 13a, 13b or the energy generation system 1 as a whole
  • the energy generation system 1 comprises a precharge circuit 16 which is connected on the DC voltage side to the DC voltage intermediate circuit 12a of the first inverter 13a.
  • the precharge circuit 16 is supplied by a voltage source, not shown here, which in particular can comprise an energy store arranged internally in the precharge circuit 16 or externally connected to the precharge circuit 16, such an energy store being charged in particular from the AC voltage network or from one of the DC sources 10a, 10b or can be supplied with a trickle charge.
  • the precharge circuit 16 can be connected directly to one of the direct current sources 10a, 10b.
  • the precharge circuit 16 is set up to initially charge the first DC voltage intermediate circuit 12a by connecting a voltage source, in particular via an above-mentioned energy store or one of the DC sources, through the precharge circuit 16, in particular via corresponding switching elements 10a, 10b, and the first DC link 12a.
  • the current flowing through such a connection can be limited by resistors which can be connected in the precharge circuit in particular in series with the connection between the voltage source and the DC voltage intermediate circuit 12a.
  • the precharge circuit can include further measuring means, in particular for detecting voltages of the voltage source used, the DC voltage intermediate circuits 12a, 12b and the DC current source 10a, as well as control and / or communication devices which, for example, receive a start command to initiate a precharge process and to report back the Progress and completion of the preload can serve.
  • a precharge process is usually initiated when the disconnecting devices 11a, 11b are open, i.e. if the direct current sources 10a, 10b are not connected to the inverters 13a, 13b and the direct voltage intermediate circuits 12a, 12b have voltages which are significantly lower than the voltages of the corresponding direct current sources 10a, 10b.
  • junction point 14 was converted into a suitable alternating current for feeding into the alternating voltage network 15. With such electrical power fed in, a failed AC voltage network 15 can be put back into operation (so-called “black start”).
  • the first inverter 13a can be set up so that the inverter bridge of the first inverter 13a is switched during a precharging process in such a way that the DC voltage of the first DC voltage intermediate circuit 12a is applied to the inverter 13a on the AC voltage side and thus to the node 14 and to the second inverters 13b on the AC voltage side.
  • the second inverters 13b can be set up to transmit an AC voltage applied DC voltage to the second DC voltage intermediate circuits 12b, for example in that free-wheeling or bypass diodes, which in regular inverter bridges are regularly arranged parallel to the semiconductor switches of the inverter bridge, become conductive, or by the semiconductor switches Inverter bridge can be switched to a corresponding switching state.
  • All DC intermediate circuits 12a, 12b can thus be charged by means of a single precharge circuit 16, the precharge circuit 16 being able to be separated from the first inverter 13a as soon as the DC voltage intermediate circuits 12a, 12b have voltages which correspond approximately to the voltages of the DC sources 10b.
  • the isolating devices 1 1a, 1 1b can then be closed and thus the direct current sources 10a, 10b can be connected to the inverters 13a, 13b without dangerous equalizing currents flowing between the direct current sources 10a, 10b and the direct voltage intermediate circuits 12a, 12b.
  • DC power sources 10a, 10b with the DC voltage intermediate circuits 12a, 12b are then available to the inverters 13a, 13b for the electrical power of the DC power sources 10a, 10b for conversion and feeding into the AC voltage network 15.
  • the inverter 2 shows an inverter 2.
  • the inverter 2 is connected via a direct current connection 20a to a direct current source 20, which can comprise, for example, a photovoltaic generator or an energy store, in particular a rechargeable battery.
  • the DC power source 20 is connected to a DC bus 20b.
  • Via separation devices 1 1a, 11 b, in particular via automatically operable, i.e. Remote-controlled switch disconnectors, which can be single-pole or multi-pole, direct voltage intermediate circuits 12a, 12b are connected to the direct current bus 20b.
  • the DC voltage intermediate circuits 12a, 12b can also be connected directly to the DC power source 20 or, analogously to FIG. 1, individually to one of several DC power sources 10a, 10b, so that an eplicit DC bus 20b does not necessarily have to be present.
  • the DC voltage intermediate circuits 12a, 12b are assigned to inverter bridges 23a, 23b, the inverter bridges 23a, 23b and the DC voltage intermediate circuits 12a, 12b as well as the isolating devices 1 1a, 1 1 b and possibly the DC bus 20b as a whole being able to form one structural unit.
  • the inverter bridges 23a, 23b can, in particular, comprise semiconductor switches and be constructed in one or more phases.
  • the inverter bridges 23a, 23b are connected to an AC voltage network 15 via a connection point 14.
  • the node 14 can be a simple electrical parallel connection of the inverter bridges 23a, 23b and / or comprise a further voltage conversion, in particular a transformer, a transformer being particularly suitable if electrical isolation between the inverter 2 and the AC network 15 is desired and / or the AC network 15 is, for example, a medium-voltage network and thus a higher voltage level than has an output voltage of the inverter bridges 23a, 23b.
  • the connection point 14 or an additional device arranged in front or behind it can comprise a further disconnection device, which can be set up to disconnect the inverter bridges 23a, 23b or the inverter 2 as a whole from the AC voltage network 15.
  • the inverter 2 comprises a precharge circuit 16, which is connected on the DC voltage side to the DC voltage intermediate circuit 12a of the first inverter bridge 23a.
  • the precharge circuit 16 is connected to the DC bus 20b and is set up to first charge the first DC voltage intermediate circuit 12a by establishing a connection between the DC power source 20 and the first DC voltage intermediate circuit 12a through the precharge circuit 16, in particular via corresponding switching elements and possibly the DC bus 20b ,
  • the current flowing through such a connection can be limited by resistors which can be connected in series in the precharge circuit with the connection between the direct current source 20 and the direct voltage intermediate circuit 12a.
  • the precharge circuit can include further measuring means, in particular for detecting voltages of the DC voltage intermediate circuits 12a, 12b and the DC power source 20, as well as control and / or communication devices which serve, for example, to receive a start command to initiate a precharge process and to report the progress and completion of the precharge process can.
  • a precharge process is usually initiated when the separators 11a, 11b are open, i.e. if the inverter bridges 23a, 23b are not connected to the direct current bus 20b or the direct current source 20 and the direct voltage intermediate circuits 12a, 12b therefore have voltages that are significantly lower than the voltage of the direct current source 20.
  • the AC voltage network 15 is not or cannot be connected to the inverter 2, and / or the AC voltage network 15 may have failed. In the latter case, it can be very helpful to activate the inverter 2 in a suitable manner, to connect it to the AC voltage network 15 and to feed in electrical power that is taken from the DC power source 20 and into a suitable AC current for feeding in via the inverter bridges 23a, 23b and the connection point 14 the AC network 15 converted has been. With an electrical power fed in in this way, a failed AC voltage network 15 can at least partially be put into operation again (so-called “black start”).
  • the first inverter bridge 23a can be set up in such a way that the semiconductor switches of the first inverter bridge 23a are switched during a precharging process in such a way that the DC voltage of the first DC voltage intermediate circuit 12a is applied to the first inverter bridge 23a on the AC voltage side and thus to the node 14 and to the second inverter bridges 23b on the AC voltage side.
  • the second inverter bridges 23b can be set up to transmit an DC voltage applied to the second DC voltage intermediate circuits 12b, for example by making free-wheeling or bypass diodes, which are regularly arranged parallel to the semiconductor switches of the inverter bridge in known inverter bridges, or by that Semiconductor switches of the inverter bridge 23a are switched to a corresponding switching state.
  • the inverter 2 according to FIG. 2 can therefore be set up to enable a power flow during a precharging process, which flows from the direct current source 20 via the precharging circuit 16 into the first direct voltage intermediate circuit 12a and from there via the appropriately switched first inverter bridge 23a Junction point 14 and the second inverter bridges 13b lead into the second DC voltage intermediate circuit 12b.
  • All DC voltage intermediate circuits 12a, 12b can thus be charged by means of a single precharge circuit 16, the precharge circuit 16 being able to be separated from the first DC voltage intermediate circuit 12a of the first inverter bridge 23a as soon as the DC voltage intermediate circuits 12a, 12b have voltages which are approximately the same as the voltage on the DC bus 20b and so that the voltage at the DC power source 20 correspond.
  • the separating devices 11 a, 11 b can be closed and thus the direct current sources 10a. 10b can be connected to the inverter bridges 23a, 23b without dangerous equalizing currents flowing from the direct current source 20 into the direct voltage intermediate circuits 12a, 12b.
  • the inverter bridges 23a, 23b then have the electrical power of the direct current sources 10a, 10b available for conversion and feeding into the alternating voltage network 15.
  • FIGS. 1 and 2 are complementary insofar as individual elements of the energy generation system 1 according to FIG. 1 can be used in the inverter 2 according to FIG. 2 and vice versa.
  • the power generation plant 1 can have a direct current bus 20b and an external direct current Have source 20, so that the DC power sources 10a, 10b according to FIG. 1 can be replaced by the external DC power source 20.
  • the DC voltage intermediate circuits 12a, 12b of the inverter 2 according to FIG. 2 can be connected directly to DC sources 10a, 10b instead of taps on the DC bus 20b via the isolating devices 11a, 11b.
  • the precharging device 16 in the power generation system 1 according to FIG. 1 can also be connected to the DC bus 20b which may be present, or conversely the precharging device 16 in the inverter 2 according to FIG. 2 can be supplied from a separate voltage source instead of from the DC bus 20b.
  • both the energy generation system 1 and the inverter 2 can comprise a control device, not shown, which is connected to the precharging device 16, the separating devices 1 1a, 11b and / or the inverters 13a, 13b or
  • Inverter bridges 23a, 23b can be connected. Such a control device can in particular be set up to control the execution of steps of the methods explained in more detail below.
  • FIG. 3 shows a flowchart of a method for operating an energy generation system according to the invention, for example an energy generation system 1 according to FIG. 1 with inverters for converting electrical power from DC sources and feeding the converted electrical power into an AC voltage network.
  • the energy generation system is not connected to the AC voltage network and the DC sources are not connected to the inverters of the energy generation system.
  • Such a situation can occur in particular if there is a fault in the AC network, i.e. if the AC network has failed.
  • no electrical power can thus be drawn from the AC network.
  • step S2 the first DC link of a first inverter is charged.
  • a precharging device takes electrical power from an energy store or generator connected to it and supplies it to the first DC voltage intermediate circuit, so that the first DC voltage intermediate circuit is precharged to a voltage which lies within a predetermined voltage range.
  • the precharging device draws the electrical power from the direct current source that can be connected to the first direct voltage intermediate circuit, it is advisable to precharge the first direct voltage intermediate circuit in step S2 to a voltage that approximately corresponds to the voltage to be connected to the first direct voltage intermediate circuit.
  • this DC power source is a battery acts and the voltages on this battery are in the range of a few tens to a few hundred volts
  • the first DC link should be precharged in step S2 to a voltage that deviates from the battery voltage by a maximum of a few volts to a few ten volts.
  • step S3 switches of the inverter bridge of the first inverter are switched on, so that the voltage of the first DC voltage intermediate circuit is applied to the first inverter on the AC voltage side. Since it is a direct voltage, it is not necessary, but also not excluded, that the switches of the first inverter are controlled in a clocked manner; In principle, simply switching on individual switches is sufficient to apply a suitable DC voltage to the first inverter on the AC voltage side.
  • the voltage of the first DC voltage intermediate circuit is also present on the AC voltage side of the second inverter and can be transmitted in step S4 via the inverter bridge of the second inverter to the second DC voltage intermediate circuit of the second inverter, in particular by in step S4 electrical power flows from the precharging device or the first DC voltage intermediate circuit via the first inverter and in the opposite direction via the second inverter into the second DC voltage intermediate circuit.
  • it is generally not necessary to control switches of the second inverter in particular if bypass diodes are arranged parallel to the switches of an inverter bridge of the second inverter.
  • the second DC voltage intermediate circuit is thus precharged to a voltage which essentially corresponds to the voltage of the first DC voltage intermediate circuit.
  • the sequence of steps S2 to S4 is not mandatory; In particular, deviating from the illustration in FIG. 3, step S3 can be carried out before step S2, so that an electrical power from the precharging device flows simultaneously into the first DC voltage intermediate circuit and via the first and the second inverter into the second DC voltage intermediate circuit, so that the DC voltage intermediate circuits are precharged at the same time become.
  • the DC sources can be connected to the DC intermediate circuits in step S5, in particular by the corresponding isolating devices between the direct current sources and the direct voltage intermediate circuits are switched into a conductive state. Due to the precharging of the DC voltage voltage, which is largely equalized between the circuits, there are now only small compensating currents, which in particular are significantly lower than would occur between the DC sources and non-precharged DC voltage circuits.
  • the energy generation system can be connected to the alternating voltage network in step S6 and feed electrical power into the alternating voltage network, the energy generating system being able in particular in the event of a faulty alternating voltage network is to effectively support or even rebuild the AC network, especially in a concerted network with other energy generation plants.
  • a method for operating an inverter 2 according to FIG. 2 is not detailed in the figures, but can be divided into steps S1 'to S6' completely analogously to FIG. 3, the inverter being separated from the AC voltage network and the DC sources in step S1 ' is, in step S2 'a first DC voltage intermediate circuit of the inverter is charged, in particular via a precharging device and in particular from one of the DC power sources to be connected to the inverter, in step S3' switches of a first inverter bridge of the inverter are switched on, so that the voltage of the first DC voltage intermediate circuit is on the AC voltage side applied to the first inverter bridge, in step S4 'a second DC voltage intermediate circuit is precharged via the AC voltage parallel circuit and the second inverter bridge, in step S5' the DC sources with the DC voltage intermediate circuit Isen and thus the inverter bridges are connected, and in step S6 ‘the inverter with the AC network
  • Feeding of electrical power taken from the direct current sources and converted by means of the inverter bridges can be connected.

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Abstract

Ein Betriebsverfahren einer Energieerzeugungsanlage (1) umfassend einen ersten Wechselrichter (13a) mit Gleichspannungszwischenkreis (12a) und über eine erste Trenneinrichtung (11a) anschließbarer Gleichstromquelle und mindestens einen zweiten Wechselrichter (13b) mit Gleichspannungszwischenkreis (12b) ) und über eine zweite Trenneinrichtung (11a) anschließbarer Gleichstromquelle, wobei die Wechselrichter (13a,13b) wechselspannungsseitig parallel geschaltet sind, ist gekennzeichnet durch: - Aufladen (S2) des ersten Gleichspannungszwischenkreises (12a) mittels einer Vorladeeinrichtung (16), - Einschalten (S3) von Schaltern des ersten Wechselrichters (13a), so dass die Spannung des ersten Gleichspannungszwischenkreises (12a) wechselspannungsseitig am ersten Wechselrichter (13a) anliegt und der zweite Gleichspannungszwischenkreis (12b) über die wechselspannungsseitige Parallelschaltung (14) und den zweiten Wechselrichter (13b) vorgeladen wird (S4), - Verbinden (S5) der Gleichstromquellen (10a, 10b, 20) mit den vorgeladenen Gleichspannungszwischenkreisen (12a,12b), bei angeglichener Spannung von Gleichspannungszwischenkreisen (12a,12b) und den jeweiligen Gleichstromquellen (10a,10b,20), und - Verbinden (S6) der Energieerzeugungsanlage (1) mit dem Wechselspannungsnetz (15). Eine mit dem Verfahren nutzbare Energieerzeugungsanlage (1), aber auch ein Wechselrichter (2) mit mehreren Brücken sind ebenfalls beschrieben.

Description

ENERGIEERZEUGUNGSANLAGE, WECHSELRICHTER UND VERFAHREN ZUR VORLADUNG VON GLEICHSPANNUNGS-ZWISCHENKREISEN VON
WECHSELRICHTERN
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine Energieerzeugungsanlage mit Wechselrichtern, einen Wechsel- richter für eine Energieerzeugungsanlage, ein Verfahren zum Betrieb einer Energie- erzeugungsanlage sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Wechselrichters.
STAND DER TECHNIK
Wechselrichter werden zur Umwandlung einer gleichspannungsseitig aufnehmbaren elektrischen Leistung in Form eines Gleichstroms (DC-Leistung) in eine wechselspannungs- seitig in ein Wechselspannungsnetz einspeisbare elektrische Leistung in Form eines Wechselstroms (AC-Leistung) und umgekehrt verwendet. Die DC-Leistung kann dabei von einer Gleichstromquelle stammen, insbesondere von einem Generator, beispielsweise einem Photovoltaikgenerator oder einer Windenergieanlage, oder einem Energiespeicher, beispielsweise einer Batterie entnommen bzw. hinzugefügt werden.
Dazu weisen Wechselrichter regelmäßig einen gleichspannungsseitigen Gleichspannungs- zwischenkreis, insbesondere Kapazitäten, sowie eine Wechselrichterbrücke, insbesondere eine Anzahl an Halbleiterschalter, auf. Die Gleichstromquelle ist dann mit dem Gleichspannungszwischenkreis verbunden und speist elektrische Leistung in den Gleichspannungszwischenkreis ein, wobei ein Gleichspannungswandler zwischen Gleichstromquelle und Gleichspannungszwischenkreis angeordnet sein kann. Die Wechselrichterbrücke entnimmt dem Gleichspannungszwischenkreis eine elektrische Leistung und speist mittels geregelter Taktung der Halbleiterschalter der Wechselrichterbrücke einen Wechselstrom in das Wechselspannungsnetz ein.
Zum Aufstarten eines derartigen Wechselrichters bzw. einer Energieerzeugungsanlage mit mehreren derartigen Wechselrichtern ist es notwendig, zunächst die Spannung im Gleichspannungszwischenkreis an die Spannung der Gleichstromquelle anzugleichen. Im Ruhezustand, d.h. wenn der Wechselrichter weder wechselspannungsseitig mit einem Wechselspannungsnetz noch gleichspannungsseitig mit einer Gleichstromquelle verbunden ist, ist der Gleichspannungszwischenkreis entladen. Würde man nun ohne weitere Maßnahmen eine Gleichstromquelle an einen entladenen Gleichspannungszwischenkreis anschließen, beispielsweise einen Photovoltaikgenerator mit einer bauart- und einstrahlungs- bedingten Leerlaufspannung oder insbesondere eine Batterie mit einer bauart- und ladezustandsbedingten Batteriespannung, so würden aufgrund der Differenz zwischen der niedrigen Spannung im entladenen Gleichspannungszwischenkreis und der vergleichsweise hohen Generator- bzw. Batteriespannung erhebliche Ausgleichsströme von der Gleichstrom- quelle in die Kapazitäten des Gleichspannungszwischenkreises fließen, bis die Kapazitäten derart aufgeladen sind, dass sich die Spannung im Gleichspannungszwischenkreis an die Spannung der Gleichstromquelle angeglichen hat. Derartige Ausgleichsströme können Bauteile des Wechselrichters, beispielsweise Gleichstrom-Trennschalter oder Sicherungen, die zwischen Gleichstromquelle und Wechselrichterbrücke angeordnet sind, beschädigen oder gar zerstören.
Daher ist es im Stand der Technik üblich, den Gleichspannungszwischenkreis eines Wechselrichters vor dem Verbinden mit der Gleichstromquelle derart vorzuladen, dass die Spannung im Gleichspannungszwischenkreis in etwa der Spannung der Gleichstromquelle entspricht, so dass beim Verbinden der Gleichstromquelle mit dem Wechselrichter keine oder zumindest nur geringe Ausgleichsströme entstehen.
Für eine derartige Vorladung des Gleichspannungszwischenkreises sind dem Fachmann verschiedene Verfahren und Vorrichtungen bekannt. Insbesondere kann einem wechselspannungsseitig mit dem Wechselrichter verbundenen Wechselspannungsnetz elektrische Leistung entnommen und über die Wechselrichterbrücke in den Gleichspannungszwischenkreis gespeist werden, um den Gleichspannungszwischenkreis auf die Spannung der anzuschließenden Gleichstromquelle vorzuladen. Aus der US 2018/0069404 A1 ist solches Verfahren bekannt, wobei eine Vorladeeinrichtung mit dem Wechselspannungsnetz einerseits und mit einem Eingang eines Leistungswandlers oder einem Gleichspannungszwischenkreis eines Leistungswandlers andererseits verbunden ist, um Gleichspannungszwischenkreise dieses Leistungswandlers und ggf. weiterer wechsel- spannungsseitig parallel geschalteter Leistungswandler vorzuladen. Dies ist jedoch nicht möglich, wenn dem Wechselspannungsnetz keine Leistung entnommen werden kann, beispielsweise im Falle eines Ausfalls des Wechselspannungsnetzes.
Alternativ oder zusätzlich kann ein Wechselrichter eine dezidierte Vorladeeinrichtung umfassen, die der anzuschließenden Gleichstromquelle oder auch einer anderen Quelle eine elektrische Leistung entnimmt und insbesondere über Vorladewiderstände in den Gleichspannungszwischenkreis einspeist.
Je nach umzuwandelnder elektrischer Leistung können Energieerzeugungsanlagen mehrere Wechselrichter umfassen, die gleichspannungsseitig mit einer oder mehreren Gleichstrom- quellen verbunden und insbesondere wechselspannungsseitig parallel geschlossen sein können. Analog kann ein Wechselrichter mehrere Wechselrichterbrücken umfassen, die gleichspannungsseitig mit einer oder mehreren Gleichstromquellen verbunden und insbesondere wechselspannungsseitig parallel geschlossen sein können. In diesem Fall ist herkömmlicherweise jedem Gleichspannungszwischenkreis eine separate Vorladeschaltung zugeordnet. Eine gemeinsame Vorladeschaltung, die elektrisch parallel mit mehreren Gleichspannungszwischenkreisen verbunden ist und diese gleichzeitig vorlädt ist ebenfalls denkbar, erfordert jedoch zusätzliche Trenneinrichtungen, die die Parallelschaltung der Gleichspannungszwischenkreise im Betrieb der Energieerzeugungsanlage bzw. des Wechselrichters wieder aufhebt, um die einzelnen Wechselrichter bzw. die einzelnen Wechselrichterbrücken individuell steuern zu können.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Energieerzeugungsanlage mit mehreren Wechselrichtern bzw. einen Wechselrichter mit mehreren Wechselrichterbrücken und ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Energieerzeugungsanlage bzw. ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Wechselrichter aufzuzeigen, mit denen eine Vorladung der Gleichspannungszwischenkreise der Energieerzeugungsanlage bzw. des Wechselrichters ermöglicht wird, ohne dass eine separate Vorladeeinrichtung für jeden Gleichspannungs- zwischenkreis vorgesehen oder Trenneinrichtungen zwischen den Gleichspannungs- zwischenkreisen angeordnet werden müssen.
LOSUNG
Die Aufgabe wird durch eine Energieerzeugungsanlage mit den Merkmalen des Patent- anspruchs 1 , einen Wechselrichter mit den Merkmalen des Anspruchs 7, ein Verfahren zum Betrieb einer Energieerzeugungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 13 sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Wechselrichters mit den Merkmalen des Anspruchs 21 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Eine Energieerzeugungsanlage umfasst einen ersten Wechselrichter mit einem ersten Gleichspannungszwischenkreis, an den eine erste Gleichstromquelle oder eine externe Gleichstromquelle über eine erste Trenneinrichtung anschließbar ist, und mindestens einen zweiten Wechselrichter mit einem zweiten Gleichspannungszwischenkreis, an den eine zweite Gleichstromquelle oder die externe Gleichstromquelle über eine zweite Trenneinrichtung anschließbar ist. Dabei sind die Wechselrichter wechselspannungsseitig parallel geschaltet und die Energieerzeugungsanlage umfasst eine Vorladeeinrichtung zur Vorladung der Gleichspannungszwischenkreise, wobei die Vorladeeinrichtung gleichspannungsseitig an den ersten Wechselrichter angeschlossen ist, um den ersten Gleichspannungszwischenkreis aufzuladen, wenn die Gleichstromquellen mittels der Trenneinrichtungen von den Wechselrichtern getrennt sind. In einer erfindungsgemäßen Energieerzeugungsanlage ist der erste Wechselrichter dazu eingerichtet, wechselspannungsseitig eine aus dem ersten Gleichspannungszwischenkreis erzeugte Gleichspannung bereitzustellen, wobei der zweite Wechselrichter dazu eingerichtet ist, den zweiten Gleichspannungszwischenkreis mittels der über die wechselspannungsseitig am zweiten Wechselrichter anliegende Gleichspannung aufzuladen.
Die erfindungsgemäße Energieerzeugungsanlage kann im Falle des Ausfalls eines Wechsel- spannungsnetzes gestartet werden und elektrische Leistung in das Wechselspannungsnetz einspeisen, indem sie derart eingerichtet ist, dass mittels nur einer Vorladeeinrichtung eine Aufladung aller Gleichspannungszwischenkreise der Energieerzeugungsanlage möglich ist. Dadurch können Kosteneinsparungen erzielt werden, indem auf weitere Vorlade- einrichtungen für die einzelnen Gleichspannungszwischenkreise oder Trenneinrichtungen zwischen den einzelnen Gleichspannungszwischenkreisen verzichtet werden kann.
Die Wechselrichter können gleichspannungsseitig auf der den Wechselrichtern abgewandten Seite der Trenneinrichtungen parallel geschaltet sein, wobei die Parallelschaltung insbesondere derart realisiert sein kann, dass die Energieerzeugungsanlage einen Gleichstrombus aufweist, an den die externe Gleichstromquelle, die insbesondere mindestens einen externen Generator und/oder mindestens einen externen Energiespeicher umfasst, angeschlossen ist, und dass die Wechselrichter gleichspannungsseitig mit dem Gleichstrombus verbunden sind. Dadurch ist die externe Gleichstromquelle über die Trenneinrichtungen an die Wechselrichter anschließbar und kann die Wechselrichter mit umzuwandelnder elektrischer Leistung versorgen.
In einer alternativen Ausführungsform kann die Energieerzeugungsanlage erste und zweite Gleichstromquellen umfassen, wobei der erste Wechselrichter mit der ersten Gleichstromquelle und der zweite Wechselrichter mit der zweiten Gleichstromquelle verbunden ist. Die erste und die zweite Gleichstromquelle können dabei grundsätzlich unabhängig voneinander betrieben werden.
In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energieerzeugungsanlage kann ein weiterer Generator und/oder ein weiterer Energiespeicher an die Vorladeeinrichtung angeschlossen sein, so dass die Vorladeeinrichtung dazu eingerichtet sein kann, dem weiteren Generator und/oder dem weiteren Energiespeicher über eine weitere Trenneinrichtung elektrische Leistung zur Vorladung der Gleichspannungszwischenkreise zu entnehmen. Dadurch kann die Vorladeeinrichtung unabhängig vom konkreten Zustand der Gleichstromquellen bzw. des externen Generators oder Energiespeichers der Energieerzeugungsanlage mit einer für die Vorladung der Gleichspannungszwischenkreise benötigten elektrischen Leistung versorgt werden.
In einer alternativen Ausführungsform kann die Vorladeeinrichtung an den Gleichstrombus angeschlossen und dazu eingerichtet sein, aus dem Gleichstrombus über eine weitere Trenneinrichtung elektrische Leistung zur Vorladung der Gleichspannungszwischenkreise zu entnehmen. Die weitere Trenneinrichtung kann dabei nach Bedarf zwischen Gleichstrombus und Vorladeeinrichtung oder auch zwischen der Vorladeeinrichtung und dem ersten Gleichspannungszwischenkreis angeordnet sein. Durch die Verwendung des Gleichstrom- busses als gemeinsame Quelle für die Vorladeeinrichtung und die Wechselrichter der Energieerzeugungsanlage wird der Aufbau der Energieerzeugungsanlage weiter vereinfacht.
Ein Wechselrichter umfasst eine erste Wechselrichterbrücke, einen der ersten Wechselrichterbrücke zugeordneten ersten Gleichspannungszwischenkreis, an den eine erste Gleichstromquelle oder eine externe Gleichstromquelle über eine erste Trenn- einrichtung anschließbar ist, mindestens eine zweite Wechselrichterbrücke, und einen der zweiten Wechselrichterbrücke zugeordneten zweiten Gleichspannungszwischenkreis, an den eine zweite Gleichstromquelle oder die externe Gleichstromquelle über eine zweite Trenn- einrichtung anschließbar ist. Dabei sind die Wechselrichterbrücken wechselspannungsseitig parallel geschaltet und der Wechselrichter umfasst eine Vorladeeinrichtung zur Vorladung der Gleichspannungszwischenkreise, wobei die Vorladeeinrichtung gleichspannungsseitig mit dem ersten Gleichspannungszwischenkreis der ersten Wechselrichterbrücke verbunden ist, um den ersten Gleichspannungszwischenkreis aufzuladen, wenn die Gleichstromquellen mittels der Trenneinrichtungen von den Wechselrichterbrücken getrennt sind. Ein erfindungs- gemäßer Wechselrichter ist dazu eingerichtet, wechselspannungsseitig mittels der ersten Wechselrichterbrücke eine aus dem ersten Gleichspannungszwischenkreis erzeugte Gleichspannung bereitzustellen und den zweiten Gleichspannungszwischenkreis mittels der über die wechselspannungsseitig an der zweiten Wechselrichterbrücke anliegenden Gleichspannung aufzuladen.
Obwohl der erfindungsgemäße Wechselrichter mehrere Gleichspannungszwischenkreise umfasst, ist es somit möglich, die Gleichspannungszwischenkreise des Wechselrichters mittels nur einer Vorladeeinrichtung aufzuladen, und auf weitere Vorladeeinrichtungen für die einzelnen Gleichspannungszwischenkreise oder Trenneinrichtungen zwischen den einzelnen Gleichspannungszwischenkreisen kann verzichtet werden. Dies ermöglicht einen kostengünstigen Aufbau des erfindungsgemäßen Wechselrichters. Die Wechselrichterbrücken des erfindungsgemäßen Wechselrichters können gleichspannungsseitig auf der den Wechselrichterbrücken abgewandten Seite der Trenneinrichtungen parallel geschaltet sein, wobei die Parallelschaltung insbesondere derart realisiert sein kann, dass der Wechselrichter einen Gleichstrombus aufweist, an den die externe Gleichstromquelle, die insbesondere mindestens einen externen Generator und/oder mindestens einen externen Energiespeicher umfasst, angeschlossen ist, und dass die Wechselrichterbrücken gleichspannungsseitig mit dem Gleichstrombus verbunden sind. Damit ist die externe Gleichstromquelle über die Trenneinrichtungen an die Wechselrichterbrücken anschließbar und kann die Wechselrichterbrücken mit elektrischer Leistung versorgen.
In einer alternativen Ausführungsform kann der Wechselrichter derart eingerichtet ist, dass die erste Gleichstromquelle mit der ersten Wechselrichterbrücke und die zweite Gleichstrom- quelle mit der zweiten Wechselrichterbrücke verbindbar ist. Die erste und die zweite Gleichstromquelle können dadurch grundsätzlich unabhängig voneinander betrieben werden.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wechselrichters kann die Vorlade- einrichtung mit einem weiteren Generator und/oder einem weiteren Energiespeicher verbunden und dazu eingerichtet sein, aus dem weiteren Generator und/oder dem weiteren Energiespeicher über eine weitere Trenneinrichtung elektrische Leistung zur Vorladung der Gleichspannungszwischenkreise zu entnehmen. Dadurch kann die Vorladeeinrichtung unabhängig vom konkreten Zustand der Gleichstromquellen bzw. des externen Generators oder Energiespeichers mit einer für die Vorladung der Gleichspannungszwischenkreise benötigten elektrischen Leistung versorgt werden.
In einer alternativen Ausführungsform kann die Vorladeeinrichtung an den Gleichstrombus angeschlossen und dazu eingerichtet sein, aus dem Gleichstrombus über eine weitere Trenneinrichtung elektrische Leistung zur Vorladung der Gleichspannungszwischenkreise zu entnehmen. Die weitere Trenneinrichtung kann dabei nach Bedarf zwischen Gleichstrombus und Vorladeeinrichtung oder auch zwischen der Vorladeeinrichtung und dem ersten Gleichspannungszwischenkreis angeordnet sein. Durch die Verwendung des Gleichstrom- busses als gemeinsame Quelle für die Vorladeeinrichtung und die Wechselrichterbrücken des Wechselrichters wird der Aufbau des Wechselrichters weiter vereinfacht. Diese Möglichkeit der Vorladung ergibt sich auch, wenn die Vorladeeinrichtung an die erste Gleichstromquelle statt an den Gleichstrombus angeschlossen ist.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren für die Energieerzeugungsanlage, die einen ersten Wechselrichter mit einem ersten Gleichspannungszwischenkreis, an den eine erste Gleichstromquelle oder eine externe Gleichstromquelle über eine erste Trenneinrichtung anschließbar ist, und mindestens einen zweiten Wechselrichter mit einem zweiten Gleichspannungszwischenkreis, an den eine zweite Gleichstromquelle oder die externe Gleichstromquelle über eine zweite Trenneinrichtung anschließbar ist, umfasst, und bei der die Wechselrichter wechselspannungsseitig parallel geschaltet sind, ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gleichspannungszwischenkreis auf eine Spannung innerhalb eines vorgegebenen Spannungsbereichs aufgeladen wird, dass Schalter des ersten Wechselrichters eingeschaltet werden, so dass die Spannung des ersten Gleichspannungs- zwischenkreises wechselspannungsseitig am ersten Wechselrichter anliegt und der zweite Gleichspannungszwischenkreis über die wechselspannungsseitige Parallelschaltung und den zweiten Wechselrichter vorgeladen wird, und dass die erste und die zweite Gleichstrom- quelle bzw. die externe Gleichstromquelle mit den vorgeladenen Gleichspannungs- zwischenkreisen sowie die Energieerzeugungsanlage mit dem Wechselspannungsnetz verbunden werden, wenn die Spannungen der Gleichspannungszwischenkreise weniger als ein vorgegebener Wert von den Spannungen der jeweiligen Gleichstromquellen abweichen.
Mittels dieses Verfahrens kann eine entsprechende Energieerzeugungsanlage insbesondere im Falle des Ausfalls eines Wechselspannungsnetzes gestartet werden und elektrische Leistung in das Wechselspannungsnetz einspeisen, indem die Gleichspannungs- zwischenkreise der Wechselrichter der Energieerzeugungsanlage mittels nur einer Vorlade- einrichtung aufgeladen werden. Dadurch können Kosteneinsparungen erzielt werden, indem auf weitere Vorladeeinrichtungen für die einzelnen Gleichspannungszwischenkreise oder Trenneinrichtungen zwischen den einzelnen Gleichspannungszwischenkreisen verzichtet werden kann.
Das Einschalten der Schalter des ersten Wechselrichters kann zeitlich vor oder auch nach dem Aufladen des ersten Gleichspannungszwischenkreises erfolgen. Insbesondere wenn die Schalter erst nach dem Aufladen des ersten Gleichspannungszwischenkreis geöffnet werden, ist eine geringere momentane elektrische Leistung zur Aufladung der Gleichspannungszwischenkreise notwendig, da nur eine Teilmenge der Gleichspannungszwischenkreise gleichzeitig aufgeladen wird. Andererseits ist eine schneller Aufladung und damit ein kürzerer Startvorgang möglich, wenn die Schalter schon vor dem Aufladen des ersten Gleichspannungszwischenkreises eingeschaltet werden, und eine Regelung des Startvorgangs ist vereinfacht, da der Startvorgang insgesamt weniger Teilschritte umfasst.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Energieerzeugungs- anlage eine Vorladeeinrichtung zur Vorladung der Gleichspannungszwischenkreise umfassen und die Vorladeeinrichtung zum Aufladen des ersten Gleichspannungs- zwischenkreises eine Verbindung zwischen einer Spannungsquelle und dem ersten Gleichspannungszwischenkreis hersteilen. Diese Verbindung kann durch die Vorladeeinrichtung selbst hergestellt werden, beispielsweise indem die Vorladeeinrichtung eine entsprechende Trenneinrichtung umfasst. Alternativ kann die Vorladeeinrichtung oder eine Steuereinrichtung eine Trenneinrichtung ansteuern, die zwischen der Spannungsquelle und der Vorladeeinrichtung oder zwischen der Vorladeeinrichtung und dem ersten Gleichspannungszwischenkreis angeordnet sein kann.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens können vor dem Verbinden der Energieerzeugungsanlage mit dem Wechselspannungsnetz die Verbindung zwischen der Spannungsquelle und dem ersten Gleichspannungszwischenkreis durch die Vorladeeinrichtung getrennt und die Schalter des ersten Wechselrichters ausgeschaltet werden. Dadurch wird vermieden, dass elektrische Leistung aus der Spannungsquelle über die Vorladeeinrichtung und den ersten Wechselrichter ins Wechselspannungsnetz gelangt oder umgekehrt.
Als Spannungsquelle für die Vorladeeinrichtung kann eine der Gleichstromquellen verwendet werden. Darüber hinaus können die Wechselrichter gleichspannungsseitig auf der den Wechselrichtern abgewandten Seite der Trenneinrichtungen mit einem Gleichstrombus verbunden sein und der Gleichstrombus von der externen Gleichstromquelle, die insbesondere mindestens einen externen Generator oder mindestens einen externen Energiespeicher umfasst, mit elektrischer Leistung versorgt werden. Dadurch sind die auf der den Wechselrichtern abgewandten Seite an den Trenneinrichtungen anliegenden Spannungen im Wesentlichen identisch zueinander und durch die von der externen Gleichspannungsquelle an den Gleichstrombus angelegte Spannung vorgegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann weiterhin dadurch gekennzeichnet sein, dass der vorgegebenen Spannungsbereich für die aufgeladenen Gleichspannungszwischenkreise Spannungen umfasst, die maximal 10 Prozent, bevorzugt maximal 5 Prozent von einer mittleren oder momentanen Leerlaufspannung der Gleichstromquellen abweichen. Dadurch kann gewährleistet werden, dass beim Verbinden der Gleichstromquellen mit den Gleichspannungszwischenkreisen entstehende Ausgleichsströme ausreichend begrenzt sind und keine Fehlauslösungen von Sicherungen sowie keine Schäden an der Energieerzeugungsanlage verursachen.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb eines Wechselrichters, der eine erste Wechselrichterbrücke und einen der ersten Wechselrichterbrücke zugeordneten ersten Gleichspannungszwischenkreis, an den eine erste Gleichstromquelle oder eine externe Gleichstromquelle über eine erste Trenneinrichtung anschließbar ist, sowie mindestens eine zweite Wechselrichterbrücke und einen der zweiten Wechselrichterbrücke zugeordneten zweiten Gleichspannungszwischenkreis, an den eine zweite Gleichstromquelle oder die externe Gleichstromquelle über eine zweite Trenneinrichtung anschließbar ist, umfasst, wobei die Wechselrichterbrücken wechselspannungsseitig parallel geschaltet sind, ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gleichspannungszwischenkreis auf eine Spannung innerhalb eines vorgegebenen Spannungsbereichs aufgeladen wird, dass Schalter der ersten Wechselrichterbrücke eingeschaltet werden, so dass die Spannung des ersten Gleichspannungszwischenkreises wechselspannungsseitig an der ersten Wechselrichter- brücke anliegt und der zweite Gleichspannungszwischenkreis über die wechselspannungs- seitige Parallelschaltung und die zweite Wechselrichterbrücke vorgeladen wird, und dass die erste und die zweite Gleichstromquelle bzw, die externe Gleichstromquelle mit den vorgeladenen Gleichspannungszwischenkreisen sowie der Wechselrichter mit dem Wechsel- spannungsnetz verbunden werden, wenn die Spannungen der Gleichspannungs- zwischenkreise weniger als ein vorgegebener Wert von den Spannungen der jeweiligen Gleichstromquellen abweichen.
Mittels dieses Verfahrens kann ein entsprechender Wechselrichter, insbesondere im Falle des Ausfalls eines Wechselspannungsnetzes, gestartet werden und elektrische Leistung in das Wechselspannungsnetz einspeisen, indem die den einzelnen Wechselrichterbrücken zugeordneten Gleichspannungszwischenkreise mittels nur einer Vorladeeinrichtung aufgeladen werden, selbst wenn der Wechselrichter mehrere an sich unabhängig voneinander verwendete Gleichspannungszwischenkreise umfasst. Dadurch kann auf weitere Vorladeeinrichtungen für die einzelnen Gleichspannungszwischenkreise oder Trenneinrichtungen zwischen den einzelnen Gleichspannungszwischenkreisen verzichtet werden, so dass erhebliche Kosteneinsparungen erzielt werden können.
Das Einschalten der Schalter der ersten Wechselrichterbrücke kann wiederum zeitlich vor oder auch nach dem Aufladen des ersten Gleichspannungszwischenkreises erfolgen, wodurch eine geringere momentane elektrische Leistung zur Aufladung der Gleichspannungszwischenkreise notwendig ist bzw. der Startvorgang verkürzt und vereinfacht wird. Dabei kann der Wechselrichter eine Vorladeeinrichtung zur Vorladung der Gleichspannungszwischenkreise umfassen und die Vorladeeinrichtung zum Aufladen des ersten Gleichspannungszwischenkreises eine Verbindung zwischen einer Spannungsquelle und dem ersten Gleichspannungszwischenkreis hersteilen. Dazu kann die Vorladeeinrichtung eine entsprechende Trenneinrichtung umfassen, oder die Vorladeeinrichtung oder eine Steuereinrichtung kann eine entsprechende Trenneinrichtung ansteuern, die zwischen der Spannungsquelle und der Vorladeeinrichtung oder zwischen der Vorladeeinrichtung und dem ersten Gleichspannungszwischenkreis angeordnet sein kann. In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens können vor dem Verbinden des Wechselrichters mit dem Wechselspannungsnetz die Verbindung zwischen der Spannungsquelle und dem ersten Gleichspannungszwischenkreis durch die Vorladeeinrichtung getrennt und die Schalter der ersten Wechselrichterbrücke ausgeschaltet werden. Dadurch wird vermieden, dass elektrische Leistung aus der Spannungsquelle über die Vorladeeinrichtung und die erste Wechselrichterbrücke ins Wechselspannungsnetz gelangt oder umgekehrt.
Als Spannungsquelle für die Vorladeeinrichtung kann eine der Gleichstromquellen verwendet werden. Darüber hinaus können die Wechselrichterbrücken gleichspannungsseitig auf der den Wechselrichterbrücken abgewandten Seite der Trenneinrichtungen mit einem gemeinsamen Gleichstrombus verbunden sein und der Gleichstrombus von der externen Gleichstromquelle, die insbesondere mindestens einen externen Generator oder mindestens einen externen Energiespeicher umfasst, mit elektrischer Leistung versorgt werden. Dadurch sind die auf der den Wechselrichterbrücken abgewandten Seite an den Trenneinrichtungen anliegenden Spannungen im Wesentlichen identisch zueinander und gleich der durch die externe Gleichstromquelle an den Gleichstrombus angelegte Spannung vorgegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann weiterhin dadurch gekennzeichnet sein, dass der vorgegebenen Spannungsbereich für die aufgeladenen Gleichspannungszwischenkreise Spannungen umfasst, die maximal 10 Prozent, bevorzugt maximal 5 Prozent von einer mittleren oder momentanen Leerlaufspannung der Gleichstromquellen abweichen. Dadurch kann gewährleistet werden, dass beim Verbinden der Gleichstromquellen mit den Gleichspannungszwischenkreisen entstehende Ausgleichsströme ausreichend begrenzt sind und keine Fehlauslösungen von Sicherungen sowie keine Schäden an der Energieerzeugungsanlage verursachen.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Energieerzeugungsanlage;
.Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Wechselrichter,
Fig. 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb einer Energieerzeugungsanlage, und
Fig. 4 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb eines Wechselrichters.
FIGURENBESCHREIBUNG Fig. 1 zeigt eine Energieerzeugungsanlage 1. Die Energieerzeugungsanlage 1 umfasst Gleichstromquellen 10a, 10b, die beispielsweise Photovoltaikgeneratoren oder Energie- speicher, insbesondere wiederaufladbare Batterien umfassen können. Die Gleichstrom- quellen 10a, 10b sind über Trenneinrichtungen 1 1a, 11 b, insbesondere über automatisch betätigbare, d.h. fernbedienbare Lasttrennschalter, die einpolig oder mehrpolig ausgeführt sein können, mit Gleichspannungszwischenkreisen 12a, 12b verbunden. Die
Gleichspannungszwischenkreise 12a, 12b sind Wechselrichtern 13a, 13b zugeordnet, wobei die Wechselrichter 13a, 13b mit den Gleichspannungszwischenkreisen 12a, 12b und ggf. mit den Trenneinrichtungen 1 1a, 1 1 b jeweils eine bauliche Einheit bilden können. Die Wechsel- richter 13a, 13b weisen Wechselrichterbrücken auf, die insbesondere Halbleiterschalter umfassen und einphasig oder mehrphasig aufgebaut sein können. Die Wechselrichter 13a, 13b sind wechselspannungsseitig über einen Verknüpfungspunkt 14 mit einem Wechsel- spannungsnetz 15 verbunden. Der Verknüpfungspunkt 14 kann eine einfache elektrische Parallelschaltung der Wechselrichter 13a, 13b und/oder eine weitere Spannungswandlung, insbesondere einen Transformator umfassen, wobei ein Transformator besonders geeignet ist, wenn eine galvanische Trennung zwischen den Wechselrichtern 13a, 13b und dem Wechselspannungsnetz 15 gewünscht ist und/oder das Wechselspannungsnetz 15 beispielsweise ein Mittelspannungsnetz ist und somit ein höheres Spannungsniveau als eine herkömmliche Ausgangsspannung der Wechselrichter 13a, 13b aufweist. Zusätzlich kann der Verknüpfungspunkt 14 oder eine davor oder dahinter angeordnete zusätzliche Vorrichtung eine weitere Trenneinrichtung umfassen, die dazu eingerichtet sein kann, die Wechselrichter 13a, 13b bzw. die Energieerzeugungsanlage 1 insgesamt vom
Wechselspannungsnetz 15 zu trennen.
Die Energieerzeugungsanlage 1 umfasst eine Vorladeschaltung 16, die gleichspannungs- seitig mit dem Gleichspannungszwischenkreis 12a des ersten Wechselrichter 13a verbunden ist. Die Vorladeschaltung 16 wird von einer hier nicht näher dargestellte Spannungsquelle versorgt, die insbesondere einen intern in der Vorladeschaltung 16 angeordneten oder extern mit der Vorladeschaltung 16 verbundenen Energiespeicher umfassen kann, wobei ein solcher Energiespeicher insbesondere aus dem Wechselspannungsnetz oder aus einer der Gleichstromquellen 10a, 10b aufgeladen bzw. mit einer Erhaltungsladung versorgt werden kann. Alternativ kann die Vorladeschaltung 16 direkt mit einer der Gleichstromquellen 10a, 10b verbunden sein.
Die Vorladeschaltung 16 ist dazu eingerichtet, zunächst den ersten Gleichspannungs- zwischenkreis 12a aufzuladen, indem durch die Vorladeschaltung 16, insbesondere über entsprechende Schaltelemente, eine Verbindung zwischen einer Spannungsquelle, insbesondere einem oben genannten Energiespeicher oder einer der Gleichstromquellen 10a, 10b, und dem ersten Gleichspannungszwischenkreis 12a hergestellt wird. Der über eine solche Verbindung fließende Strom kann dabei durch Widerstände begrenzt werden, die in der Vorladeschaltung insbesondere in Reihe mit der Verbindung zwischen der Spannungsquelle und dem Gleichspannungszwischenkreis 12a geschaltet werden können.
Die Vorladeschaltung kann weitere Messmittel, insbesondere zur Erfassung von Spannungen der verwendeten Spannungsquelle, der Gleichspannungszwischenkreise 12a, 12b und der Gleichstromquelle 10a, sowie Steuerungs- und/oder Kommunikations- Vorrichtungen umfassen, die beispielsweise zum Empfang eines Startbefehls zur Initiierung eines Vorladevorgangs sowie zur Rückmeldung des Fortschritts und Abschlusses des Vorladevorgangs dienen können. Ein Vorladevorgang wird dabei üblicherweise initiiert, wenn die Trenneinrichtungen 11 a, 1 1 b geöffnet sind, d.h. wenn die Gleichstromquellen 10a, 10b nicht mit den Wechselrichtern 13a, 13b verbunden sind, und die Gleichspannungs- zwischenkreise 12a, 12b Spannungen aufweisen, die deutlich geringer als die Spannungen der entsprechenden Gleichstromquellen 10a, 10b sind.
Darüber hinaus kann es Situationen geben, in denen das Wechselspannungsnetz 15 nicht mit der Energieerzeugungsanlage 1 verbunden ist bzw. verbunden werden kann, und/oder das Wechselspannungsnetz 15 kann ausgefallen sein. In letzterem Fall kann es sehr hilfreich sein, die Energieerzeugungsanlage 1 geeignet zu aktivieren, mit dem Wechsel- spannungsnetz 15 zu verbinden und elektrische Leistung einzuspeisen, die den Gleichstrom- quelle 10a, 10b entnommen und über die Wechselrichter 13a, 13b und den
Verknüpfungspunkt 14 in einen geeigneten Wechselstrom zur Einspeisung in das Wechselspannungsnetz 15 gewandelt wurde. Mit einer derart eingespeisten elektrischen Leistung kann ein ausgefallenes Wechselspannungsnetz 15 wieder in Betrieb genommen werden (sogenannter„Schwarzstart“).
Der erste Wechselrichter 13a kann dazu eingerichtet sein, dass die Wechselrichterbrücke des ersten Wechselrichters 13a während eines Vorladevorgangs derart geschaltet wird, dass die Gleichspannung des ersten Gleichspannungszwischenkreis 12a wechselspannungsseitig am Wechselrichter 13a und damit am Verknüpfungspunkt 14 und wechselspannungsseitig an den zweiten Wechselrichtern 13b anliegt. Die zweiten Wechselrichter 13b können dazu eingerichtet sein, eine wechselspannungsseitig anliegende Gleichspannung auf die zweiten Gleichspannungszwischenkreise 12b zu übertragen, beispielsweise indem Freilauf- oder Bypassdioden, die in bekannten Wechselrichterbrücken regelmäßig parallel zu den Halbleiterschaltern der Wechselrichterbrücke angeordnet sind, leitend werden, oder indem die Halbleiterschalter der Wechselrichterbrücke in einen entsprechenden Schaltzustand geschaltet werden. Die Energieerzeugungsanlage 1 gemäß Fig. 1 kann also dazu eingerichtet sein, während eines Vorladevorgangs eine Leistungsfluss zu ermöglichen, der von einer der Vorlade- schaltung 16 zugeordneten Spannungsquelle über die Vorladeschaltung 16 in den ersten Gleichspannungszwischenkreis 12a und von dort weiter über die entsprechend geschaltete Wechselrichterbrücke des ersten Wechselrichter 13a, den Verknüpfungspunkt 14 und die Wechselrichterbrücke des zweiten Wechselrichters 13b in den zweiten Gleichspannungszwischenkreis 12b führt. Damit können alle Gleichspannungszwischenkreise 12a, 12b mittels einer einzigen Vorladeschaltung 16 aufgeladen werden, wobei die Vorladeschaltung 16 von dem ersten Wechselrichter 13a getrennt werden kann, sobald die Gleichspannungszwischenkreise 12a, 12b Spannungen aufweisen, die in etwa den Spannungen der Gleichstromquellen 10b entsprechen. Sodann können die Trenneinrichtungen 1 1a, 1 1 b geschlossen und damit die Gleichstromquellen 10a, 10b mit den Wechselrichtern 13a, 13b verbunden werden, ohne dass gefährliche Ausgleichsströme zwischen den Gleichstromquellen 10a, 10b und den Gleichspannungszwischenkreisen 12a, 12b fließen. Mittels der Verbindung der
Gleichstromquellen 10a, 10b mit den Gleichspannungszwischenkreisen 12a, 12b steht den Wechselrichtern 13a, 13b sodann die elektrische Leistung der Gleichstromquellen 10a, 10b zur Umwandlung und Einspeisung in das Wechselspannungsnetz 15 zur Verfügung.
Fig. 2 zeigt einen Wechselrichter 2. Der Wechselrichter 2 ist über einen Gleichstrom- anschluss 20a mit einer Gleichstromquelle 20 verbunden, die beispielsweise einen Photo- voltaikgenerator oder einen Energiespeicher, insbesondere eine wiederaufladbare Batterie umfassen kann. Die Gleichstromquelle 20 ist mit einem Gleichstrombus 20b verbunden. Über Trenneinrichtungen 1 1a, 11 b, insbesondere über automatisch betätigbare, d.h. fern- bedienbare Lasttrennschalter, die einpolig oder mehrpolig ausgeführt sein können, sind Gleichspannungszwischenkreise 12a, 12b mit dem Gleichstrombus 20b verbunden. Alternativ können die Gleichspannungszwischenkreise 12a, 12b auch direkt mit der Gleichstromquelle 20 oder analog zu Fig. 1 jeweils individuell mit einer von mehreren Gleichstromquellen 10a, 10b verbunden sein, so dass ein epliziter Gleichstrombus 20b nicht zwingend vorhanden sein muss.
Die Gleichspannungszwischenkreise 12a, 12b sind Wechselrichterbrücken 23a, 23b zugeordnet, wobei die Wechselrichterbrücken 23a, 23b und die Gleichspannungs- zwischenkreise 12a, 12b sowie die Trenneinrichtungen 1 1a, 1 1 b und ggf. der Gleichstrom- bus 20b insgesamt eine bauliche Einheit bilden können. Die Wechselrichterbrücken 23a, 23b können insbesondere Halbleiterschalter umfassen und einphasig oder mehrphasig aufgebaut sein. Wechselspannungsseitig sind die Wechselrichterbrücken 23a, 23b über einen Verknüpfungspunkt 14 mit einem Wechselspannungsnetz 15 verbunden. Der Verknüpfungs- punkt 14 kann eine einfache elektrische Parallelschaltung der Wechselrichterbrücken 23a, 23b und/oder eine weitere Spannungswandlung, insbesondere einen Transformator umfassen, wobei ein Transformator besonderes geeignet ist, wenn eine galvanische Trennung zwischen dem Wechselrichter 2 und dem Wechselspannungsnetz 15 gewünscht ist und/oder das Wechselspannungsnetz 15 beispielsweise ein Mittelspannungsnetz ist und somit ein höheres Spannungsniveau als eine Ausgangsspannung der Wechselrichterbrücken 23a, 23b aufweist. Zusätzlich kann der Verknüpfungspunkt 14 oder eine davor oder dahinter angeordnete zusätzliche Vorrichtung eine weitere Trenneinrichtung umfassen, die dazu eingerichtet sein kann, die Wechselrichterbrücken 23a, 23b bzw. den Wechselrichter 2 insgesamt vom Wechselspannungsnetz 15 zu trennen.
Der Wechselrichter 2 umfasst eine Vorladeschaltung 16, die gleichspannungsseitig mit dem Gleichspannungszwischenkreis 12a der ersten Wechselrichterbrücke 23a verbunden ist. Die Vorladeschaltung 16 ist mit dem Gleichstrombus 20b verbunden und dazu eingerichtet, zunächst den ersten Gleichspannungszwischenkreis 12a aufzuladen, indem durch die Vorladeschaltung 16, insbesondere über entsprechende Schaltelemente und ggf. den Gleichstrombus 20b, eine Verbindung zwischen der Gleichstromquelle 20 und dem ersten Gleichspannungszwischenkreis 12a hergestellt wird. Der über eine solche Verbindung fließende Strom kann dabei durch Widerstände begrenzt werden, die in der Vorlade- schaltung in Reihe mit der Verbindung zwischen der Gleichstromquelle 20 und dem Gleichspannungszwischenkreis 12a geschaltet werden können.
Die Vorladeschaltung kann weitere Messmittel, insbesondere zur Erfassung von Spannungen der Gleichspannungszwischenkreise 12a, 12b sowie der Gleichstromquelle 20, sowie Steuerungs- und/oder Kommunikationsvorrichtungen umfassen, die beispielsweise zum Empfang eines Startbefehls zur Initiierung eines Vorladevorgangs sowie zur Rückmeldung des Fortschrittes und Abschlusses des Vorladevorgangs dienen können. Ein Vorladevorgang wird dabei üblicherweise initiiert, wenn die Trenneinrichtungen 11a, 11 b geöffnet sind, d.h. wenn die Wechselrichterbrücken 23a, 23b nicht mit dem Gleichstrombus 20b bzw. der Gleichstromquelle 20 verbunden sind und die Gleichspannungszwischenkreise 12a, 12b daher Spannungen aufweisen, die deutlich geringer als die Spannung der Gleichstromquelle 20 sind.
Darüber hinaus kann es Situationen geben, in denen das Wechselspannungsnetz 15 nicht mit dem Wechselrichter 2 verbunden ist bzw. verbunden werden kann, und/oder das Wechselspannungsnetz 15 kann ausgefallen sein. In letzterem Fall kann es sehr hilfreich sein, den Wechselrichter 2 geeignet zu aktivieren, mit dem Wechselspannungsnetz 15 zu verbinden und elektrische Leistung einzuspeisen, die der Gleichstromquelle 20 entnommen und über die Wechselrichterbrücken 23a, 23b und den Verknüpfungspunkt 14 in einen geeigneten Wechselstrom zur Einspeisung in das Wechselspannungsnetz 15 gewandelt wurde. Mit einer derart eingespeisten elektrischen Leistung kann ein ausgefallenes Wechselspannungsnetz 15 zumindest teilweise wieder in Betrieb genommen werden (sogenannter„Schwarzstart“).
Die erste Wechselrichterbrücke 23a kann dazu eingerichtet sein, dass die Halbleiterschalter der ersten Wechselrichterbrücke 23a während eines Vorladevorgangs derart geschaltet werden, dass die Gleichspannung des ersten Gleichspannungszwischenkreises 12a wechselspannungsseitig an der ersten Wechselrichterbrücke 23a und damit am Verknüpfungspunkt 14 und wechselspannungsseitig an den zweiten Wechselrichterbrücken 23b anliegt. Die zweiten Wechselrichterbrücken 23b können dazu eingerichtet sein, eine wechselspannungsseitig anliegende Gleichspannung auf die zweiten Gleichspannungs- zwischenkreise 12b zu übertragen, beispielsweise indem Freilauf- oder Bypassdioden, die in bekannten Wechselrichterbrücken regelmäßig parallel zu den Halbleiterschaltern der Wechselrichterbrücke angeordnet sind, leitend werden, oder indem die Halbleiterschalter der Wechselrichterbrücke 23a in einen entsprechenden Schaltzustand geschaltet werden.
Der Wechselrichter 2 gemäß Fig. 2 kann also dazu eingerichtet sein, während eines Vorlade- vorgangs eine Leistungsfluss zu ermöglichen, der von der Gleichstromquelle 20 über die Vorladeschaltung 16 in den ersten Gleichspannungszwischenkreis 12a und von dort weiter über die entsprechend geschaltete erste Wechselrichterbrücke 23a, den Verknüpfungspunkt 14 und die zweiten Wechselrichterbrücken 13b in die zweiten Gleichspannungs- zwischenkreis 12b führt. Damit können alle Gleichspannungszwischenkreise 12a, 12b mittels einer einzigen Vorladeschaltung 16 aufgeladen werden, wobei die Vorladeschaltung 16 von dem ersten Gleichspannungszwischenkreis 12a der ersten Wechselrichterbrücke 23a getrennt werden kann, sobald die Gleichspannungszwischenkreise 12a, 12b Spannungen aufweisen, die in etwa der Spannung am Gleichstrombus 20b und damit der Spannung an der Gleichstromquelle 20 entsprechen. Sodann können die Trenneinrichtungen 11 a, 11 b geschlossen und damit die Gleichstromquellen 10a. 10b mit den Wechselrichterbrücken 23a, 23b verbunden werden, ohne dass gefährliche Ausgleichsströme von der Gleichstromquelle 20 in die Gleichspannungszwischenkreise 12a, 12b fließen. Mittels der Verbindung der Gleichstromquellen 10a, 10b mit den Gleichspannungszwischenkreisen 12a, 12b steht den Wechselrichterbrücken 23a, 23b sodann die elektrische Leistung der Gleichstromquellen 10a, 10b zur Umwandlung und Einspeisung in das Wechselspannungsnetz 15 zur Verfügung.
Es versteht sich, dass die Figuren 1 und 2 insofern komplementär sind, als einzelne Elemente der Energieerzeugungsanlage 1 gemäß Fig. 1 im Wechselrichter 2 gemäß Fig. 2 verwendet werden können und umgekehrt. Insbesondere kann die Energieerzeugungs- anlage 1 einen Gleichstrombus 20b und eine daran angeschlossene externe Gleichstrom- quelle 20 aufweisen, so dass die Gleichstromquellen 10a, 10b gemäß Fig. 1 durch die externe Gleichstromquelle 20 ersetzt werden kann. Umgekehrt können die Gleichspannungszwischenkreise 12a, 12b des Wechselrichters 2 gemäß Fig. 2 über die Trenneinrichtungen 11 a, 11 b direkt mit Gleichstromquellen 10a, 10b statt mit Abgriffen an den Gleichstrombus 20b verbunden werden. Auch kann die Vorladeeinrichtung 16 in der Energieerzeugungsanlage 1 gemäß Fig. 1 mit dem ggf. vorhandenen Gleichstrombus 20b verbunden werden, oder umgekehrt die Vorladeeinrichtung 16 im Wechselrichter 2 gemäß Fig. 2 aus einer separaten Spannungsquelle statt mit aus dem Gleichstrombus 20b versorgt werden.
Darüber hinaus können sowohl die Energieerzeugungsanlage 1 als auch der Wechselrichter 2 eine nicht dargestellte Steuereinrichtung umfassen, die mit der Vorladeeinrichtung 16, den Trenneinrichtungen 1 1a, 11 b und/oder den Wechselrichtern 13a, 13b bzw. den
Wechselrichterbrücken 23a, 23b verbunden sein kann. Eine derartige Steuereinrichtung kann insbesondere dazu eingerichtet sein, die Ausführung von Schritten der im Folgenden näher erläuterten Verfahren zu steuern.
Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Energieerzeugungsanlage, beispielsweise einer Energieerzeugungsanlage 1 gemäß Fig. 1 mit Wechselrichtern zur Umwandlung elektrischer Leistung aus Gleichstromquellen und Einspeisung der umgewandelten elektrischen Leistung in ein Wechselspannungsnetz. In Schritt S1 ist die Energieerzeugungsanlage nicht mit dem Wechselspannungsnetz verbunden und die Gleichstromquellen sind nicht mit den Wechselrichtern der Energie- erzeugungsanlage verbunden. Eine solche Situation kann insbesondere eintreten, wenn ein Fehlerzustand im Wechselspannungsnetz vorliegt, d.h. wenn das Wechselspannungsnetz ausgefallen ist. Zum Starten der Energieerzeugungsanlage, insbesondere zum Vorladen der Zwischenkreise der Wechselrichter, kann somit keine elektrische Leistung aus dem Wechselspannungsnetz bezogen werden.
In Schritt S2 wird der erste Gleichspannungszwischenkreis eines ersten Wechselrichters aufgeladen. Dazu entnimmt eine Vorladeeinrichtung einem daran angeschlossenen Energie- speicher oder Generator eine elektrische Leistung und führt diese dem ersten Gleichspannungszwischenkreis zu, so dass der erste Gleichspannungszwischenkreis auf eine Spannung vorgeladen wird, die innerhalb eines vorgegebenen Spannungsbereichs liegt. Insbesondere wenn die Vorladeeinrichtung die elektrische Leistung der an den ersten Gleichspannungszwischenkreis anschließbaren Gleichstromquelle entnimmt, bietet es sich an, den ersten Gleichspannungszwischenkreis in Schritt S2 auf eine Spannung vorzuladen, die in etwa der Spannung an den ersten Gleichspannungszwischenkreis anzuschließenden Gleichstromquelle entspricht. Wenn es sich bei dieser Gleichstromquelle um eine Batterie handelt und die Spannungen an dieser Batterie im Bereich einiger zehn bis wenige Hundert Volt liegen, sollte der erste Gleichspannungszwischenkreis in Schritt S2 auf eine Spannung vorgeladen werden, die maximal einige Volt bis wenige zehn Volt von der Batteriespannung abweicht.
In Schritt S3 werden Schalter der Wechselrichterbrücke des ersten Wechselrichters eingeschaltet, so dass die Spannung des ersten Gleichspannungszwischenkreises wechselspannungsseitig am ersten Wechselrichter anliegt. Da es sich um eine Gleich- spannung handelt, ist es nicht notwendig, jedoch auch nicht ausgeschlossen, dass die Schalter des ersten Wechselrichters getaktet angesteuert werden; ein einfaches Einschalten einzelner Schalter genügt prinzipiell, um wechselspannungsseitig am ersten Wechselrichter eine geeignete Gleichspannung anzulegen. Über eine wechselspannungsseitige Parallel schaltung des ersten mit einem zweiten Wechselrichter der Energieerzeugungsanlage liegt die Spannung des ersten Gleichspannungszwischenkreis auch wechselspannungsseitig am zweiten Wechselrichter an und kann in Schritt S4 über die Wechselrichterbrücke des zweiten Wechselrichters auf den zweiten Gleichspannungszwischenkreis des zweiten Wechsel- richters übertragen werden, insbesondere indem in Schritt S4 elektrische Leistung von der Vorladeeinrichtung bzw. dem ersten Gleichspannungszwischenkreis über den ersten Wechselrichter und in Gegenrichtung über den zweiten Wechselrichter in den zweiten Gleichspannungszwischenkreis fließt. Dazu ist es in der Regel nicht notwendig, Schalter des zweiten Wechselrichters anzusteuern, insbesondere wenn parallel zu den Schaltern einer Wechselrichterbrücke des zweiten Wechselrichter Bypassdioden angeordnet sind.
Der zweite Gleichspannungszwischenkreis wird somit auf eine Spannung vorgeladen, die im Wesentlichen der Spannung des ersten Gleichspannungszwischenkreis entspricht. Dabei ist die Reihenfolge der Schritte S2 bis S4 nicht zwingend vorgegeben; insbesondere kann abweichend zur Darstellung in Fig. 3 Schritt S3 vor Schritt S2 durchgeführt werden, so dass eine elektrische Leistung von der Vorladeeinrichtung gleichzeitig in den ersten Gleichspannungszwischenkreis und über den ersten und den zweiten Wechselrichter in den zweiten Gleichspannungszwischenkreis fließt, so dass die Gleichspannungszwischenkreise gleichzeitig vorgeladen werden.
Sobald die Spannungen der Spannungen der Gleichspannungszwischenkreise weniger als ein vorgegebener Wert von den Spannungen der jeweiligen Gleichstromquellen abweichen, wobei der vorgegeben Wert in der Größenordnung einiger Volt bis wenige zehn Volt liegen kann, können in Schritt S5 die Gleichstromquellen mit den Gleichspannungszwischenkreisen verbunden werden, insbesondere indem die entsprechenden Trenneinrichtungen zwischen den Gleichstromquellen und den Gleichspannungszwischenkreisen in einen leitenden Zustand geschaltet werden. Aufgrund der durch die Vorladung der Gleichspannungs- zwischenkreise weitgehend angeglichenen Spannung kommt es nur noch zu geringen Ausgleichsströmen, die insbesondere deutlich geringer sind als sie zwischen den Gleich- stromquellen und nicht vorgeladenen Gleichspannungszwischenkreisen auftreten würden. Sobald die Gleichstromquellen mit den Gleichspannungszwischenkreis verbunden sind und die Wechselrichter den Gleichstromquellen somit elektrische Leistung entnehmen können, kann die Energieerzeugungsanlage in Schritt S6 mit dem Wechselspannungsnetz verbunden werden und elektrische Leistung in das Wechselspannungsnetz einspeisen, wobei die Energieerzeugungsanlage insbesondere im Falle eines gestörten Wechselspannungsnetzes in der Lage ist, das Wechselspannungsnetz effektiv zu stützen oder sogar neu aufzubauen, insbesondere im konzertierten Verbund mit anderen Energieerzeugungsanlagen.
Ein Verfahren zum Betrieb eines Wechselrichters 2 gemäß Fig. 2 ist in den Figuren nicht näher ausgeführt, kann jedoch völlig analog zu Fig. 3 in Schritte S1‘ bis S6‘ aufgeteilt werden, wobei in Schritt S1‘ der Wechselrichter vom Wechselspannungsnetz und den Gleichstromquellen getrennt ist, in Schritt S2‘ ein erster Gleichspannungszwischenkreis des Wechselrichter aufgeladen wird, insbesondere über eine Vorladeeinrichtung und insbesondere aus einer der an den Wechselrichter anzuschließenden Gleichstromquellen, in Schritt S3‘ Schalter einer ersten Wechselrichterbrücke des Wechselrichter eingeschaltet werden, so dass die Spannung des ersten Gleichspannungszwischenkreises wechselspannungsseitig an der ersten Wechselrichterbrücke anliegt, in Schritt S4‘ ein zweiter Gleichspannungszwischenkreis über die wechselspannungsseitige Parallelschaltung und die zweite Wechselrichterbrücke vorgeladen wird, in Schritt S5‘ die Gleichstromquellen mit den Gleichspannungszwischenkreisen und damit den Wechselrichterbrücken verbunden werden, und in Schritt S6‘ der Wechselrichter mit dem Wechselspannungsnetz zur
Einspeisung von aus den Gleichstromquellen entnommener und mittels der Wechselrichter- brücken umgewandelter elektrischer Leistung verbunden werden kann.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Energieerzeugungsanlage
2 Wechselrichter
10a, 10b Gleichstromquelle
11a, 11 b Trenneinrichtung
12a, 12b Gleichspannungszwischenkreis
13a, 13b Wechselrichter
14 Verknüpfungspunkt
15 Wechselspannungsnetz
16 Vorladeeinrichtung
20 Gleichstromquelle
20a Gleichstromanschluss
20b Gleichstrombus
23a, 23b Wechselrichterbrücke
S1-S6 Verfahrensschritte
sr-S6‘ Verfahrensschritte

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 1. Energieerzeugungsanlage (1 ) umfassend
- einen ersten Wechselrichter (13a) mit einem ersten Gleichspannungszwischenkreis (12a),
3 an den eine erste Gleichstromquelle (10a) oder eine externe Gleichstromquelle (20) über eine erste Trenneinrichtung (1 1a) anschließbar ist,
- mindestens einen zweiten Wechselrichter (13b) mit einem zweiten Gleichspannungs- zwischenkreis (12b), an den eine zweite Gleichstromquelle (10b) oder die externe
7 Gleichstromquelle (20) über eine zweite T renneinrichtung (11 b) anschließbar ist,
8 wobei die Wechselrichter (13a, 13b) wechselspannungsseitig parallel geschaltet sind und die Energieerzeugungsanlage (1 ) eine Vorladeeinrichtung (16) zur Vorladung der Gleich- spannungszwischenkreise (12a, 12b) umfasst, wobei die Vorladeeinrichtung (16) 1 gleichspannungsseitig an den ersten Wechselrichter (13a) angeschlossen ist, um den ersten Gleichspannungszwischenkreis (12a) aufzuladen, wenn die Gleichstromquellen (10a, 10b)3 mittels der Trenneinrichtungen (1 1a, 11 b) von den Wechselrichtern (13a, 13b) getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, dass
- eine der Gleichstromquellen (10a, 10b, 20) als Spannungsquelle für die Vorladeeinrichtung (16) verwendet wird,
7 - der erste Wechselrichter (13a) dazu eingerichtet ist, wechselspannungsseitig eine aus dem8 ersten Gleichspannungszwischenkreis (12a) erzeugte Gleichspannung bereitzustellen, und
-- der zweite Wechselrichter (13b) dazu eingerichtet ist, den zweiten Gleichspannungs- zwischenkreis (12b) mittels der wechselspannungsseitig am zweiten Wechselrichter (13b)1 anliegende Gleichspannung aufzuladen.
1 2. Energieerzeugungsanlage (1 ) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselrichter (13a, 13b) gleichspannungsseitig auf der den Wechselrichtern (13a, 13b)
3 abgewandten Seite der Trenneinrichtungen (1 1a, 11 b) parallel geschaltet sind.
1 3. Energieerzeugungsanlage (1 ) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieerzeugungsanlage (1 ) einen Gleichstrombus (20b) aufweist, an den die externe
3 Gleichstromquelle (20), die insbesondere mindestens einen externen Generator und/oder mindestens einen externen Energiespeicher umfasst, angeschlossen ist, und dass die Wechselrichter (13a, 13b) gleichspannungsseitig mit dem Gleichstrombus (20b) verbunden sind, so dass die externe Gleichstromquelle (20) über die Trenneinrichtungen (11 a, 11 b) an 7 die Wechselrichter (13a, 13b) anschließbar ist.
1 4. Energieerzeugungsanlage (1 ) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Energieerzeugungsanlage (1 ) erste und zweite Gleichstromquellen (10a, 10b) umfasst, 3 wobei der erste Wechselrichter (13a) mit der ersten Gleichstromquelle (10a) und der zweite Wechselrichter mit der zweiten Gleichstromquelle (10b) verbunden ist.
1 5. Energieerzeugungsanlage (1 ) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Generator und/oder ein weiterer Energie-
3 speicher an die Vorladeeinrichtung (16) angeschlossen ist und die Vorladeeinrichtung (16) dazu eingerichtet ist, dem weiteren Generator und/oder dem weiteren Energiespeicher über eine weitere Trenneinrichtung elektrische Leistung zur Vorladung der Gleichspannungs- zwischenkreise (12a, 12b) zu entnehmen.
1 6. Energieerzeugungsanlage (1 ) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorladeeinrichtung (16) an den Gleichstrombus (20b) angeschlossen und dazu
3 eingerichtet ist, aus dem Gleichstrombus (20b) über eine weitere Trenneinrichtung elektrische Leistung zur Vorladung der Gleichspannungszwischenkreise (12a, 12b) zu entnehmen.
1 7. Wechselrichter (2) umfassend:
- eine erste Wechselrichterbrücke (23a),
3 - einen der ersten Wechselrichterbrücke (23a) zugeordneten ersten Gleichspannungs- zwischenkreis (12a), an den eine erste Gleichstromquelle (10a) oder eine externe
Gleichstromquelle (20) über eine erste Trenneinrichtung (1 1a) anschließbar ist,
- mindestens eine zweite Wechselrichterbrücke (23b),
7 - einen der zweiten Wechselrichterbrücke (23b) zugeordneten zweiten Gleichspannungs-
8 zwischenkreis (12b), an den eine zweite Gleichstromquelle (10b) oder eine externe
Gleichstromquelle (20) über eine zweite T renneinrichtung (11 b) anschließbar ist,
wobei die Wechselrichterbrücken (23a, 23b) wechselspannungsseitig parallel geschaltet sind 1 und der Wechselrichter (2) eine Vorladeeinrichtung (16) zur Vorladung der Gleichspannungs- zwischenkreise (12a, 12b) umfasst, wobei die Vorladeeinrichtung (16) gleichspannungsseitig3 mit dem ersten Gleichspannungszwischenkreis (12a) der ersten Wechselrichterbrücke (23a) verbunden ist, um den ersten Gleichspannungszwischenkreis (12a) aufzuladen, wenn die Gleichstromquellen (10a, 10b) mittels der Trenneinrichtungen (11 a, 11 b) von den Wechselrichterbrücken (23a, 23b) getrennt sind
7 dadurch gekennzeichnet, dass
8 eine der Gleichstromquellen (10a, 10b, 20) als Spannungsquelle für die Vorladeeinrichtung (16) verwendet wird und der Wechselrichter (2) dazu eingerichtet ist, wechselspannungs- seitig mittels der ersten Wechselrichterbrücke (23a) eine aus dem ersten Gleichspannungs-1 zwischenkreis (12a) erzeugte Gleichspannung bereitzustellen und den zweiten Gleichspannungszwischenkreis (12b) mittels der wechselspannungsseitig an der zweiten3 Wechselrichterbrücke (23b) anliegenden Gleichspannung aufzuladen.
1 8. Wechselrichter (2) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselrichterbrücken (23a, 23b) gleichspannungsseitig auf der den Wechselrichterbrücken
3 (23a, 23b) abgewandten Seite der Trenneinrichtungen (1 1a, 1 1 b) parallel geschaltet sind.
1 9. Wechselrichter (2) gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichter (2) einen Gleichstrombus (20b) aufweist, an den die externe Gleichstrom-
3 quelle (20), die insbesondere mindestens einen externen Generator und/oder mindestens einen externen Energiespeicher umfasst, angeschlossen ist, und dass die Wechselrichter- brücken (23a, 23b) gleichspannungsseitig mit dem Gleichstrombus (20b) verbunden sind, so dass die externe Gleichstromquelle (20) über die Trenneinrichtungen (1 1a, 11 b) an die
7 Wechselrichterbrücken (23a, 23b) anschließbar ist.
1 10. Wechselrichter (2) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichter (2) derart eingerichtet ist, dass die erste Gleichstromquelle (10a) mit der
3 ersten Wechselrichterbrücke (23a) und die zweite Gleichstromquelle (10b) mit der zweiten Wechselrichterbrücke (23b) verbindbar ist.
1 11. Wechselrichter (2) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorladeeinrichtung (16) mit einem weiteren Generator und/oder einem weiteren
3 Energiespeicher verbunden und dazu eingerichtet ist, aus dem weiteren Generator und/oder dem weiteren Energiespeicher über eine weitere Trenneinrichtung elektrische Leistung zur Vorladung der Gleichspannungszwischenkreise (12a, 12b) zu entnehmen.
1 12. Wechselrichter (2) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorlade- einrichtung (16) an den Gleichstrombus (20b) angeschlossen und dazu eingerichtet ist, aus
3 dem Gleichstrombus (206) über eine weitere Trenneinrichtung elektrische Leistung zur Vorladung der Gleichspannungszwischenkreise (12a, 12b) zu entnehmen.
1 13. Verfahren zum Betrieb einer Energieerzeugungsanlage (1 ) umfassend einen ersten Wechselrichter (13a) mit einem ersten Gleichspannungszwischenkreis (12a), an den eine
3 erste Gleichstromquelle (10a) oder eine externe Gleichstromquelle (20) über eine erste Trenneinrichtung (11 a) anschließbar ist, und mindestens einen zweiten Wechselrichter (13b) mit einem zweiten Gleichspannungszwischenkreis (12b), an den eine zweite Gleichstrom- quelle (10b) oder die externe Gleichstromquelle (20) über eine zweite Trenneinrichtung (1 1 b)
7 anschließbar ist, wobei die Wechselrichter (13a, 13b) wechselspannungsseitig parallel
8 geschaltet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte (S2-S6) umfasst:
- Aufladen (S2) des ersten Gleichspannungszwischenkreises (12a) auf eine Spannung 1 innerhalb eines vorgegebenen Spannungsbereichs mittels einer Vorladeeinrichtung (16), die eine der Gleichstromquellen (10a, 10b, 20) als Spannungsquelle verwendet,
- Einschalten (S3) von Schaltern des ersten Wechselrichters (13a), so dass die Spannung des ersten Gleichspannungszwischenkreises (12a) wechselspannungsseitig am ersten Wechselrichter (13a) anliegt und der zweite Gleichspannungszwischenkreis (12b) über die wechselspannungsseitige Parallelschaltung (14) und den zweiten Wechselrichter (13b) vorgeladen wird (S4),
- Verbinden (S5) der ersten und der zweiten Gleichstromquelle (10a, 10b) bzw. der externen Gleichstromquelle (20) mit den vorgeladenen Gleichspannungszwischenkreisen (12a, 12b), wenn die Spannungen der Gleichspannungszwischenkreise (12a, 12b) weniger als ein vorgegebener Wert von den Spannungen der jeweiligen Gleichstromquellen (10a, 10b, 20) abweichen, und
- Verbinden (S6) der Energieerzeugungsanlage (1 ) mit dem Wechselspannungsnetz (15).
14. Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Einschalten (S3) der Schalter zeitlich vor dem Aufladen (S2) des ersten Gleichspannungs- zwischenkreises (12a) erfolgt.
15. Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Einschalten (S3) der Schalter zeitlich nach dem Aufladen (S2) des ersten Gleichspannungs- zwischenkreises (12a) erfolgt.
16. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorladeeinrichtung (16) zum Aufladen (S2) des ersten Gleichspannungszwischenkreises (12a) eine Verbindung zwischen einer der Gleichspannungsquellen (10a, 10b, 20) und dem ersten Gleichspannungszwischenkreis (12a) herstellt.
17. Verfahren gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Verbinden (S6) der Energieerzeugungsanlage (1 ) mit dem Wechselspannungsnetz (15) die Verbindung zwischen der Spannungsquelle und dem ersten Gleichspannungszwischenkreis (12a) durch die Vorladeeinrichtung (16) getrennt wird und die Schalter des ersten Wechselrichters (13a) ausgeschaltet werden.
18. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselrichter (13a, 13b) gleichspannungsseitig auf der den Wechselrichtern (13a, 13b) abgewandten Seite der Trenneinrichtungen (1 1a, 1 1 b) mit einem Gleichstrombus (20b) verbunden sind und der Gleichstrombus (20b) von der externen Gleichstromquelle (20), die insbesondere mindestens einem externen Generator oder mindestens einem externen Energiespeicher umfasst, mit elektrischer Leistung versorgt wird, so dass die auf der den Wechselrichtern (13a, 13b) abgewandten Seite an den Trenneinrichtungen (11 a, 1 1 b) 8 anliegenden Spannungen identisch zueinander und durch die von der externen Gleich- spannungsquelle (20) an den Gleichstrombus (20b) angelegte Spannung vorgegeben sind.
1 19. Verfahren gemäß einem der Ansprüche Anspruch 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebenen Spannungsbereich für die aufgeladenen
3 Gleichspannungszwischenkreise (12a, 12b) Spannungen umfasst, die maximal 10 Prozent, bevorzugt maximal 5 Prozent von einer mittleren Leerlaufspannung der Gleichstromquellen (10a, 10b, 20) abweichen.
1 20. Verfahren zum Betrieb eines Wechselrichters (2) umfassend eine erste Wechselrichterbrücke (23a) und einen der ersten Wechselrichterbrücke (23a) zugeordneten
3 ersten Gleichspannungszwischenkreis (12a), an den eine erste Gleichstromquelle (10a) oder eine externe Gleichstromquelle (20) über eine erste Trenneinrichtung (1 1a) anschließbar ist, sowie mindestens eine zweite Wechselrichterbrücke (23b) und einen der zweiten Wechselrichterbrücke (23b) zugeordneten zweiten Gleichspannungszwischenkreis (12b), an
7 den eine zweite Gleichstromquelle (10b) oder die externe Gleichstromquelle (20) über eine
8 zweite Trenneinrichtung (11 b) anschließbar ist, wobei die Wechselrichterbrücken (23a, 23b) wechselspannungsseitig parallel geschaltet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte (S2‘-S6‘) umfasst:
1 - Aufladen (S2‘) des ersten Gleichspannungszwischenkreises (12a) auf eine Spannung innerhalb eines vorgegebenen Spannungsbereichs mittels einer Vorladeeinrichtung (16), die3 eine der Gleichstromquellen (10a, 10b, 20) als Spannungsquelle verwendet,
- Einschalten (S3‘) von Schaltern der ersten Wechselrichterbrücke (23a), so dass die Spannung des ersten Gleichspannungszwischenkreises (12a) wechselspannungsseitig an der ersten Wechselrichterbrücke (23a) anliegt und der zweite Gleichspannungs-7 zwischenkreis (12b) über die wechselspannungsseitige Parallelschaltung (14) und die zweite8 Wechselrichterbrücke (23b) vorgeladen wird (S4‘),
- Verbinden (S5‘) der ersten und zweiten Gleichstromquelle (10a, 10b) bzw. der externen Gleichstromquelle (20) mit den vorgeladenen Gleichspannungszwischenkreisen (12a, 12b),1 wenn die Spannungen der Gleichspannungszwischenkreise (12a, 12b) weniger als ein vorgegebener Wert von den Spannungen der jeweiligen Gleichstromquellen (10a, 10b, 20)3 abweichen, und
- Verbinden (S6‘) des Wechselrichters (2) mit dem Wechselspannungsnetz (15).
1 21. Verfahren gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Einschalten (S3‘) der Schalter zeitlich vor dem Aufladen (S2‘) des ersten Gleichspannungs-
3 zwischenkreises (12a) erfolgt.
22. Verfahren gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Einschalten (S3‘) der Schalter zeitlich nach dem Aufladen (S2‘) des ersten Gleichspannungs- zwischenkreises (12a) erfolgt.
23. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorladeeinrichtung (16) zum Aufladen (S2‘) des ersten Gleichspannungszwischenkreises (12a) eine Verbindung zwischen einer der Gleichspannungsquellen (10a, 10b, 20) und dem ersten Gleichspannungszwischenkreis (12a) herstellt.
24. Verfahren gemäß Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Verbinden (S6‘) des Wechselrichters (2) mit dem Wechselspannungsnetz (15) die Verbindung zwischen der Spannungsquelle und dem ersten Gleichspannungszwischenkreis (12a) durch die Vorladeeinrichtung (16) getrennt wird und die Schalter der ersten Wechselrichterbrücke (23a) ausgeschaltet werden.
25. Verfahren gemäß einem der Ansprüche Anspruch 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselrichterbrücken (23a, 23b) gleichspannungsseitig auf der den Wechselrichterbrücken (23a, 23b) abgewandten Seite der Trenneinrichtungen (1 1a, 1 1 b) mit einem Gleichstrombus (20b) verbunden sind und der Gleichstrombus (20b) von der externen Gleichstromquelle (20), die insbesondere mindestens einen externen Generator oder mindestens einen externen Energiespeicher umfasst, mit elektrischer Leistung versorgt wird, so dass die auf der den Wechselrichterbrücken (13a, 13b) abgewandten Seite an den Trenneinrichtungen (1 1a, 11 b) anliegenden Spannungen der identisch zueinander und gleich der durch die externe Gleichstromquelle (20) an den Gleichstrombus (20b) angelegten Spannung ist.
26. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebenen Spannungsbereich für die aufgeladenen Gleichspannungszwischenkreise (12a, 12b) Spannungen umfasst, die maximal 10 Prozent, bevorzugt maximal 5 Prozent von einer mittleren Leerlaufspannung der Gleichstromquellen (10a, 10b) abweichen.
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