BR112022009564B1 - Método para operar um inversor e inversor para realizar o método - Google Patents
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Abstract
MÉTODO PARA OPERAR UM INVERSOR E INVERSOR PARA REALIZAR O MÉTODO. A presente invenção refere-se a método de operação de in-versor (1) para converter voltagem CC (UCC) em voltagem CA (UCA), possuindo pelo menos conversor CC/CC, formado por conversor de am-plificação (2), para converter uma voltagem de entrada (UIN) de uma fon-te CC (4) aplicada à entrada CC (3) do conversor de amplificação (2) em uma voltagem de saída (UOUT), que é superior por um passo de volta-gem (v = VOUT/UIN), um circuito intermediário (5), um conversor CC/CA (6) e uma saída CA (8) para conexão a uma rede de suprimento (9) e/ou consumidor (10), como resultado do que uma ondulação de voltagem ( UZK) é sobreposta à voltagem de circuito intermediário (UZK), onde, em cada conversor de amplificação (2), um comutador (18) é ligado e desli-gado com uma frequência de comutação específica (fs) e um ciclo de tarefa específico (D), de modo que a voltagem de saída (UOUT) de cada conversor de amplificação (2) e a voltagem de circuito intermediário (UZK), incluindo a ondulação de voltagem ( UZK), sejam medidas, e um inversor (1) para realizar o método. De acordo com a invenção, um pas-so de voltagem mínimo (v) de cada conversor de amplificação (2) é di-namicamente calculado como uma função da voltagem de entrada medida (UIN) do conversor de amplificação respectivo (2) e a ondulação de voltagem medida ( UZK) da voltagem de circuito intermediário (UZK), e, portanto, o ponto de configuração da voltagem de circuito intermediário (UZK_soll) é minimizado.
Description
[0001] A presente invenção refere-se a um método de operação de um inversor para converter uma voltagem CC em uma voltagem CA, possuindo pelo menos um conversor CC/CC formado por um conversor de amplificação para converter uma voltagem de entrada de uma fonte CC, aplicada à entrada CC do conversor de amplificação, em uma voltagem de saída que é superior por um passo de voltagem, um circuito intermediário que possui um capacitor de circuito intermediário e é suprido com as voltagens de saída de todos os conversores de amplificação, um conversor CC/CA e uma saída CA para conexão a uma rede de suprimento e/ou aos consumidores, como resultado do que uma ondulação na voltagem é sobreposta à voltagem do circuito intermediário no capacitor do circuito intermediário, onde, em cada conversor de amplificação com pelo menos um estrangulador, um comutador, um diodo e um capacitor de saída, o comutador é ligado e desligado através de um dispositivo de controle com uma frequência de comutação específica e um ciclo de tarefa específico, de modo que a voltagem de saída de cada conversor de amplificação corresponda a um valor de ponto de configuração da voltagem de circuito intermediário entre uma voltagem de circuito intermediário máxima e uma voltagem de circuito intermediário mínima, onde a voltagem de entrada de cada conversor de amplificação e a voltagem do circuito intermediário, incluindo a ondulação de voltagem, são medidas.
[0002] A invenção também se refere a um inversor para converter uma voltagem CC em uma voltagem CA, possuindo pelo menos um conversor CC/CC formado por um conversor de amplificação para con-verter uma voltagem de entrada de uma fonte CC aplicada à entrada PePteitçiãçoão878072032020084725732,2d, ede31/70/10/52/022032,2p, ápgá.g4. 9/1513 CC do conversor de amplificação em uma voltagem de saída que é superior por um passo de voltagem, a um circuito intermediário que possui um capacitor de circuito intermediário e é suprido com voltagens de saída de todos os conversores de amplificação, um conversor CC/CA e uma saída CA para conexão a uma rede de suprimento e/ou aos consumidores, como resultado do que uma ondulação de voltagem pode ser sobreposta à voltagem do circuito intermediário no capacitor de circuito intermediário, onde cada conversor de amplificação possui um es- trangulador, um comutador, um diodo e um capacitor de saída, e possui um dispositivo de controle que é projetado para comutar o comutador de cada conversor de amplificação para o estado ligado e desligado com uma frequência de comunicação específica e um ciclo de tarefa específico, de modo que a voltagem de saída de cada conversor de amplificação corresponda a um valor de ponto de configuração da voltagem de circuito intermediário entre uma voltagem de circuito intermediário máxima e uma voltagem de circuito intermediário mínima, onde um dispositivo de medição de voltagem para medir a voltagem de entrada de cada conversor de amplificação e um dispositivo de medição de voltagem para medir a voltagem de circuito intermediário, incluindo a ondulação de voltagem, sejam fornecidos.
[0003] A invenção refere-se a inversores que são utilizados para converter a voltagem CC de várias fontes de voltagem CC, tal como módulos fotovoltaicos, turbinas eólicas, baterias, etc., em uma voltagem CA adequada para alimentar uma rede de suprimento e/ou para suprir a energia elétrica para os consumidores. Normalmente, os conversores CC/CC dispostos no inversor são formados pelos chamados conversores de amplificação, conversores de volume, ou amplificadores, que convertem a voltagem de entrada da fonte CC respectiva em uma voltagem de saída superior, que supre o circuito intermediário do inversor. O fator pelo qual a voltagem de saída é superior à voltagem de entrada é chamado de passo de voltagem. Em adição a um estrangulador, um diodo e um capacitor de saída, o conversor de amplificação contém um comutador que é ligado e desligado através de um dispositivo de controle com uma frequência de comutação e ciclo de tarefa específicos, de modo que a voltagem de entrada possa ser convertida em uma voltagem de saída adequada de acordo com o passo de voltagem desejado. Dependendo da voltagem de circuito intermediário desejada no in- versor, um passo de voltagem fixo é normalmente utilizado. Se a voltagem de circuito intermediário não corresponder ao valor desejado, isso é, se encontrar abaixo ou acima do ponto de configuração, o conversor de amplificação é desativado. Para a voltagem de circuito intermediário, existe normalmente uma faixa permissível entre uma voltagem de circuito intermediário máxima e uma voltagem de circuito intermediário mínima. Se a voltagem de circuito intermediário máxima for excedida, o conversor de amplificação é desativado para proteger o capacitor de circuito intermediário. Se a voltagem do circuito intermediário mínima for insuficiente, os conversores de amplificação também são desativados para evitar um fluxo de corrente da rede de suprimento para dentro do conversor CC/CA.
[0004] Normalmente, os conversores de amplificação do inversor o peram com um passo de voltagem fixo. Portanto, se o inversor possuir uma faixa de voltagem de entrada maior, os limites da voltagem de circuito intermediário são alcançados de forma relativamente rápida e o conversor de amplificação respectivo deve ser desativado, o que significa que o conversor de amplificação só poderá ser operado em uma faixa operacional curta. No geral, isso não resulta em um nível de eficiência ideal para o inversor.
[0005] Adicionalmente, pela alimentação da voltagem CA gerada pelo inversor para a rede de suprimento ou para suprir os consumidores com energia elétrica, um componente de voltagem CA, uma chamada ondulação de voltagem, é sobreposta à voltagem de circuito intermediário no dobro da frequência de rede. A voltagem do circuito intermediário, dessa forma, flutua de acordo com a amplitude da ondulação de voltagem com o dobro da frequência da rede, como uma função da energia alimentada para dentro da rede de suprimento ou para os consumidores. Dessa forma, se o conversor de amplificação apresentar um passo de voltagem fixo, os limites da voltagem de circuito intermediário são alcançados com rapidez ainda maior, o que resulta em uma utilização aquém do ideal do conversor de amplificação e, dessa forma, uma menor eficiência do inversor.
[0006] Por exemplo, o documento EP 2 375 552 A1 descreve um método para operação de um inversor, onde a voltagem de circuito in-termediário é configurada para o menor valor possível para fins de oti-mização de eficiência.
[0007] Um método para operação de um inversor, e um inversor também, são descritos em US 2010/0157632 A1. Nesse caso, o conversor CC/CC de entrada é controlado como uma função da voltagem de entrada medida da fonte CC a fim de se alcançar um fluxo de energia constante. O ponto de configuração de voltagem de circuito intermediário corresponde a uma voltagem de referência fixa. Para se evitar distorção no sinal de saída CA, a voltagem do circuito intermediário pode ser ajustada como necessário, utilizando-se um dispositivo adicional.
[0008] O objetivo da presente invenção é se criar um método para operar um inversor, e um inversor para realizar o método, melhorando, assim, o uso da faixa de voltagem de entrada e permitindo uma otimização adicional da eficiência do inversor. As desvantagens da técnica anterior devem ser evitadas ou pelo menos reduzidas.
[0009] Esse objetivo é alcançado em termos do método por um passo de voltagem mínimo de cada conversor de amplificação que é calculado dinamicamente como uma função da voltagem de entrada medida do conversor de amplificação respectivo e da ondulação de vol-tagem medida da voltagem de circuito intermediário, e o comutador de cada conversor de amplificação sendo ligado e desligado com a frequência de comutação especificada e o ciclo de tarefa especificado, de modo que a voltagem de entrada seja convertida de acordo com o passo de voltagem calculado em uma voltagem de saída correspondente, que corresponde ao ponto de configuração da voltagem do circuito intermediário, e o ponto de configuração da voltagem de circuito intermediário é, portanto, minimizado. Pela gravação contínua da voltagem de entrada de cada conversor de amplificação e pela medição da voltagem de circuito intermediário, incluindo a ondulação de voltagem, o passo de voltagem mínimo com o qual o conversor de amplificação aumenta a voltagem de entrada, e, dessa forma, a voltagem de saída, como o ponto de configuração da voltagem de circuito intermediário, pode ser ajustado continuamente, isso é, dinamicamente. Isso permite uma melhor utilização de cada conversor de amplificação do inversor, como pela minimi- zação do passo de voltagem e o ponto de configuração da voltagem de circuito intermediário, o conversor de amplificação respectivo pode ser operado com uma faixa de voltagem de entrada maior. O cálculo dinâmico do passo de voltagem resulta em uma melhor eficiência do inver- sor. O método é relativamente simples e barato de se implementar.
[0010] De acordo com outra característica da invenção, o comuta dor de cada conversor de amplificação é ligado e desligado através do dispositivo de controle com a frequência de comutação e o ciclo de tarefa especificados, levando-se em consideração um ciclo de tarefa mínimo especificado. O ciclo de tarefa mínimo do conversor de amplificação a ser considerado é definido pelo hardware do conversor de amplificação, em particular, as capacitâncias parasíticas do comutador.
[0011] Vantajosamente, o passo de voltagem de cada conversor de amplificação é calculado dinamicamente de acordo com a equação.
onde v denota o passo de voltagem, Dmin denota o ciclo de tarefa mínimo do conversor de amplificação, ΔUZK denota a ondulação de voltagem e UIN denota a voltagem de entrada do conversor de amplificação. Essa relação simples resulta em uma utilização ideal do conversor de amplificação com pouco esforço computacional necessário para se determinar continuamente o passo de voltagem e, portanto, especificando o ponto de configuração da voltagem de circuito intermediário do inversor.
[0012] Se o passo de voltagem calculado de cada conversor de am plificação for aumentado por um valor definido, uma reserva de controla-dor pode ser levada em consideração. A reserva de controlador pode ser um valor absoluto específico do passo de voltagem ou de um valor rela-tivo, isso é, um percentual determinado do passo de voltagem, por exem-plo, 2%. Pelo fornecimento de tal reserva de controlador, a capacidade de controle de cada conversor de amplificação pode ser garantida.
[0013] De acordo com outra característica da invenção, a corrente registrada de cada conversor de amplificação é medida e o ciclo de tarefa mínimo do comutador de cada conversor de amplificação varia como uma função da corrente de entrada medida. Dependendo do tamanho da corrente de entrada do conversor de amplificação, o tempo de comutação mínimo do comutador é alterado devido à sua capacitân- cia parasítica. Em uma corrente de entrada inferior, o ciclo de tarefa mínimo do conversor de amplificação dever aumentado, ao passo que para correntes de entrada superiores, o ciclo de tarefa mínimo deve ser reduzido. Dessa forma, em determinados casos, por exemplo, durante o horário da manhã, no caso de um módulo fotovoltaico como a fonte CC com uma corrente de entrada relativamente baixa, o passo de voltagem do conversor de amplificação pode ser ajustado de forma ideal pelo ajuste do ciclo de tarefa mínimo.
[0014] Preferivelmente, a voltagem de entrada de cada conversor de amplificação e a voltagem de circuito intermediário, incluindo a on-dulação de voltagem e, se aplicável, a corrente através do estrangula- dor, são medidas com uma frequência de amostragem que corresponde a um múltiplo da frequência de rede da voltagem CA, e o passo de voltagem e, se aplicável, o ciclo de tarefa mínimo são calculados a partir daí. Pela utilização de uma frequência de amostragem suficientemente alta, por exemplo acima de 1 kHz, uma detecção ideal da ondulação de voltagem, da voltagem de circuito intermediário e, dessa forma, um cálculo dinâmico quase contínuo do passo de voltagem podem ser alcançados.
[0015] Se cada conversor de amplificação for projetado para ser bi direcional, o mesmo também pode ser utilizado como um conversor de redução para converter a voltagem de saída em uma voltagem de entrada inferior. Nesse caso, o inversor também pode ser utilizado na direção inversa, por exemplo, para carregar baterias conectadas a sua entrada a partir da rede de suprimento. Nesse caso, também, um cálculo dinâmico do passo de voltagem inverso ocorre com os conversores de redução como os conversores CC/CC.
[0016] O objetivo, de acordo com a invenção, também é alcançado por um inversor especificado acima, onde o dispositivo de controle é projetado para calcular dinamicamente um passo de voltagem mínimo de cada conversor de amplificação como uma função da voltagem de entrada medida do conversor de amplificação respectivo e da ondulação de voltagem medida da voltagem de circuito intermediário, e o dispositivo de controle é projetado para comutar o comutador de cada conversor de amplificação para um estado ligado e desligado com a frequência de comutação especificada e o ciclo de tarefa especificado, de modo que a voltagem de entrada possa ser convertida, de acordo com o passo de voltagem calculado, em uma voltagem de saída correspondente, que corresponde ao ponto de configuração da voltagem de circuito interme-diário, e, portanto, para minimizar o ponto de configuração da voltagem de circuito intermediário. Para detalhes sobre as vantagens obteníveis consequentemente, referência é feita à descrição acima do método de operação do inversor. Visto que o equipamento necessário para se medir a voltagem de entrada e a voltagem do circuito intermediário, incluindo a ondulação de voltagem, está normalmente presente em um in- versor de qualquer forma, a complexidade de hardware necessária para a realização da invenção é mantida dentro de limites razoáveis. O processamento dos valores medidos e os cálculos do passo de voltagem e controle dos conversores de amplificação do inversor são normalmente realizados no sistema de controle do inversor pelo software. Se necessário, a energia de computação do dispositivo de controle precisará ser aumentada de acordo a fim de permitir o processamento dos valores medidos na velocidade e resolução desejadas.
[0017] De acordo com outra característica, o dispositivo de controle é projetado para ligar e desligar o comutador de cada conversor de am-plificação com a frequência de comutação e ciclo de tarefa especificados, levando-se em consideração um ciclo de tarefa mínimo especificado. Como já mencionado acima, o ciclo de tarefa mínimo do conversor de amplificação é determinado pelo hardware do conversor de amplificação, em particular as capacitâncias parasíticas do comutador.
[0018] O dispositivo de controle é preferivelmente projetado para calcular dinamicamente o passo de voltagem de cada conversor de am-plificação de acordo com a equação
[0019] Como já descrito acima, isso representa um cálculo imple mentado com facilidade do passo de voltagem mínimo e, dessa forma, o ponto de configuração mínimo da voltagem de circuito intermediário do inversor.
[0020] Se o dispositivo de controle for projetado para aumentar o passo de voltagem calculado de cada conversor de amplificação por um valor definido, uma reserva de controlador pode ser levada em conside-ração e a capacidade de controle do conversor de amplificação pode ser garantida.
[0021] De acordo om uma característica adicional da invenção, um dispositivo de medição de corrente é fornecido para medir a corrente de entrada de cada conversor de amplificação e o dispositivo de controle é projetado para variar o ciclo de tarefa mínimo do comutador de cada conversor de amplificação, como uma função da corrente de entrada medida. Como já mencionado acima, isso possibilita o ajuste do ciclo de tarefa mínimo do conversor de amplificação e a realização de uma utili-zação melhorada da faixa de voltagem de entrada do conversor de am-plificação, aumentando, assim, a eficiência.
[0022] O dispositivo de medição de voltagem é preferivelmente pro jetado para medir a voltagem de entrada de cada conversor de amplifi-cação, o dispositivo de medição de voltagem é projetado para medir a voltagem de circuito intermediário incluindo a ondulação de voltagem e, se aplicável, o dispositivo de medição de corrente é projetado para medir a corrente de entrada de cada conversor de amplificação para realizar a gravação dos valores medidos com uma frequência de amostragem que corresponde a um múltiplo da frequência de rede da voltagem CA, e a partir daí para calcular o passo de voltagem e, se aplicável, o ciclo de tarefa mínimo.
[0023] A fonte CC pode ser formada, por exemplo, por um módulo fotovoltaico, uma turbina eólica, e/ou uma bateria. Diferentes fontes CC também podem ser conectadas a um conversor de amplificação ou a conversores de amplificação separados.
[0024] Se cada conversor de amplificação for projetado para ser bi direcional, o mesmo pode ser utilizado também na direção inversa para converter a voltagem CC no circuito intermediário descendentemente em uma voltagem inferior na entrada CC. Como já mencionado acima, o inversor também pode ser utilizado na direção oposta a fim de carregar as baterias em suas entradas a partir da rede de suprimento, por exemplo, onde aqui também um cálculo dinâmico do passo de voltagem inverso nos conversores de redução ocorre.
[0025] A invenção será explicada em maiores detalhes por referên cia aos desenhos em anexo. São ilustrados:
[0026] A Figura 1 é um diagrama de circuito em bloco de um inver- sor com uma pluralidade de conversores CC/CC projetados como con-versores de amplificação;
[0027] A Figura 2 é um diagrama de circuito simplificado de um con versor de amplificação como um conversor CC/CC de um inversor;
[0028] A Figura 3 é o passo de voltagem resultante v de um conver sor de amplificação, de acordo com o método de acordo com a invenção, onde uma ondulação de voltagem ΔUZK é sobreposta à voltagem de circuito intermediário UZK;
[0029] A Figura 4 é o passo de voltagem resultante v de um conver sor de amplificação, de acordo com a técnica anterior, para três valores diferentes da ondulação de voltagem ΔUZK da voltagem de circuito inter-mediário UZK;
[0030] A Figura 5 é o passo de voltagem resultante v de um conver sor de amplificação, de acordo com o método de acordo com a invenção, para três valores diferentes da ondulação de voltagem ΔUZK da voltagem de circuito intermediário UZK;
[0031] A Figura 6 é um diagrama esquemático do ciclo de tarefa mínimo Dmin de um conversor de amplificação como uma função da cor-rente de entrada ICC na técnica anterior; e
[0032] A Figura 7 é um diagrama esquemático ilustrando o ciclo de tarefa mínimo Dmin de um conversor de amplificação como uma função da corrente de entrada ICC no método de acordo com a invenção.
[0033] A Figura 1 ilustra um diagrama de circuito em bloco de um inversor 1 possuindo uma pluralidade de conversores CC/CC projetados como conversores de amplificação 2. O inversor 1 contém pelo menos uma entrada CC 3 para conectar a pelo menos uma fonte CC 4. Um conversor CC/CC, que é frequentemente projetado como um amplificador ou um conversor de amplificação 2 ou um conversor buck, é disposto em cada entrada CC 3. O conversor de amplificação 2 converte a voltagem de entrada UIN da fonte CC respectiva 4 aplicada à entrada CC 3 em uma voltagem de saída UOUT, que é superior por um passo de voltagem V =UOUT/UIN. Um circuito intermediário 5 com um capacitor de circuito intermediário CZK é suprido pelas voltagens de saída UOUT de todos os conversores de amplificação 2. O circuito intermediário 5 é seguido por um conversor CC/CA 6 para converter a voltagem do circuito intermediário UZK em uma voltagem CA desejada UCA. A saída CA 8 é conectada a uma rede de suprimento 9 e/ou aos consumidores 10. Os vários componentes do inversor 1 são controlados ou regulados através de um dispositivo de controle 11.
[0034] O inversor 1 é, por exemplo, um inversor fotovoltaico de um sistema fotovoltaico para converter a voltagem CC UCC gerada pelos mó-dulos fotovoltaicos 13 como fontes CC 4 em uma voltagem CA corres-pondente UCA, que é alimentada para dentro de uma rede de suprimento 9 ou utilizada para suprir energia elétrica para os consumidores 10. A fonte CC 4 pode ser formada, por exemplo, por turbinas eólicas 14, baterias 15 ou outras fontes.
[0035] Pelo menos uma unidade de armazenamento de energia 12 também pode ser conectada ao circuito intermediário 5 do inversor 1, que pode ser utilizado para armazenar temporariamente a energia elétrica. Os inversores 1 desse tipo são referidos como inversores híbridos. As unidades de armazenamento de energia 12 são normalmente conectadas ao inversor 1 através de um isolante de bateria (não ilustrado) e conectadas como necessário.
[0036] Normalmente, os conversores de amplificação 2 operam com um passo de voltagem fixo v. De acordo com a voltagem de entrada UIN e o passo de voltagem respectivo v, uma voltagem de saída adequada UOUT resulta, que está dentro dos limites especificados da voltagem de circuito intermediário UZK, dessa forma, deve estar entre a voltagem de circuito intermediário máxima UZK_max e a voltagem de circuito intermediário mínima UZK_min. A saída de energia na saída CA 8 do in- versor 1 causa flutuações na voltagem de circuito intermediário UZK na forma de uma ondulação de voltagem sobreposta ΔUZK. Isso restringe adicionalmente a faixa operacional do conversor de amplificação res-pectivo 2 com um passo de voltagem fixo v em adição à faixa permissí- vel para a voltagem de circuito intermediário UZK entre a voltagem de circuito intermediário máxima UZK_max e a voltagem de circuito intermediário mínima UZK_min. De acordo com a invenção, é, portanto, fornecido que o passo de voltagem v seja calculado continuamente ou dinamicamente, levando-se em consideração a voltagem de saída UIN do conversor de amplificação respectivo 2 e a voltagem de circuito intermediário UZK incluindo a ondulação de voltagem ΔUZK, e ajustado de acordo. Isso significa que o passo de voltagem v pode ser mantido o menor possível em cada caso (passo de voltagem mínimo) e, dessa forma, um valor pequeno ou minimizado correspondente do ponto de configuração da voltagem de circuito intermediário UZK_soll pode ser alcançado. Isso resulta em uma melhor utilização do conversor de amplificação 2, o que significa que o conversor de amplificação 2 pode ser operado em uma faixa operacional maior. Como resultado disso, a eficiência do inversor 1 pode ser otimizada de acordo.
[0037] A Figura 2 ilustra um diagrama de circuito simplificado de um conversor de amplificação 2 como um conversor CC/CC de um inversor 1. O conversor de amplificação 2 possui pelo menos um estrangulador 17, um comutador 18, um diodo 19, e um capacitor de saída 20. O co-mutador 18 é formado por um comutador semicondutor e possui uma determinada capacitância parasítica 21. Um capacitor de entrada 16 também é ilustrado no diagrama de circuito equivalente do conversor de amplificação 2. Utilizando-se o dispositivo de controle 11, o comutador 18 é ligado e desligado com uma frequência de comutação especificada fs e um ciclo de tarefa especificado D, resultando em uma voltagem de saída desejada UOUT. A voltagem de saída UOUT é maior do que a voltagem de entrada UIN pelo passo de voltagem v. A voltagem de saída UOUT, que corresponde ao ponto de configuração da voltagem de circuito intermediário UZK_soll, deve ser localizada dentro de determinados limites entre uma voltagem de circuito intermediário máxima UZK_max e uma vol-tagem de circuito intermediário mínima UZK_max. Se um dos dois limites for alcançado, o conversor de amplificação respectivo 2 é desativado e a fonte CC 4 conectada à entrada CC 3 do conversor de amplificação desativado 2, por exemplo, um módulo fotovoltaico, pode não ser capaz de contribuir para o suprimento de energia para a rede de suprimento 9 ou para suprir a energia elétrica para os consumidores 10. Normalmente, uma pluralidade de conversores de amplificação 2 são conectados em paralelo e conectados ao mesmo circuito intermediário 5. No entanto, apenas um conversor de amplificação 2 pode ser fornecido para converter a voltagem de entrada UIN de uma fonte CC 4.
[0038] De acordo com a invenção, um dispositivo de medição de voltagem 22 para medir a voltagem de entrada UIN de cada conversor de amplificação 2 e um dispositivo de medição de voltagem 23 para medir a voltagem de circuito intermediário UZK, incluindo a ondulação de voltagem ΔUZK, são fornecidos e conectados ao dispositivo de controle 11. No dispositivo de controle 11, os valores medidos são processados e um cálculo dinâmico de um passo de voltagem mínimo v é realizado para cada conversor de amplificação 2 como uma função da voltagem de entrada medida UIN e da ondulação de voltagem medida ΔUZK para minimizar o ponto de configuração da voltagem de circuito intermediário UZK_soll. isso pode resultar em uma utilização ideal da faixa operacional do conversor de amplificação respectivo 2, mesmo com voltagens de entrada flutuantes UiN. O passo de voltagem mínimo v de cada conversor de amplificação 2 é vantajosamente calculado de acordo com a equação v = 1/(1-Dmin) + ΔUZK/2.UiN, onde v denota o passo de voltagem, Dmin denota o ciclo de tarefa mínimo do conversor de amplificação 2, ΔUZK denota a ondulação de voltagem e UiN denota a voltagem de entrada do conversor de amplificação 2.
[0039] Adicionalmente, um dispositivo de medição de corrente 24 pode ser fornecido para medir a corrente de entrada iCC do conversor de amplificação 2 e o dispositivo de controle 11 pode ser projetado para variar o ciclo de tarefa mínimo Dmin do comutador 18 de cada conversor de amplificação 2 como uma função da corrente de entrada medida iCC. isso significa que o limite inferior para o ciclo de tarefa do comutador 18 pode ser aumentado ligeiramente nas correntes de entrada mais baixas iCC, e também nesse caso, a operação do conversor de amplificação 2 com um passo de voltagem ligeiramente mais alto v pode ser garantido (ver descrição das Figuras 6 e 7).
[0040] A Figura 3 ilustra o passo de voltagem resultante v de um conversor de amplificação 2, de acordo com o método de acordo com a invenção, onde uma ondulação de voltagem ΔUZK é sobreposta à voltagem de circuito intermediário UZK. A Figura ilustra a curva temporal da voltagem de entrada essencialmente constante UiN e a voltagem de circuito intermediário UZK com a ondulação de voltagem sobreposta ΔUZK, com os limites da faixa permissível da voltagem de circuito intermediário UZK, na forma de voltagem de circuito intermediário máxima UZK_max, e da voltagem de circuito intermediário mínima UZK_min sendo desenhados como linhas pontilhadas. O passo de voltagem mínimo v é calculado na voltagem de entrada medida UIN do conversor de amplificação 2 e a on-dulação de voltagem medida ΔUZK, de modo que a voltagem de entrada UIN, multiplicada pelo passo de voltagem v, resulte no valor médio UZK_mean da voltagem de circuito intermediário UZK, que também corresponde ao ponto de configuração de controle UZK_soll da voltagem de circuito intermediário UZK. A ondulação de voltagem ΔUZK é sobreposta ao valor médio UZK_mean da voltagem de circuito intermediário UZK. A voltagem de saída UOUT do conversor de amplificação 2 e o valor médio UZK_mean da voltagem de circuito intermediário UZK apresentam o mesmo valor.
[0041] A Figura 4 ilustra o passo de voltagem resultante v de um conversor de amplificação, de acordo com a técnica anterior, para três valores diferentes da ondulação de voltagem ΔUZK da voltagem de circuito intermediário UZK. Os limites da faixa permissível da voltagem de circuito intermediário UZK, na forma de voltagem de circuito intermediário máxima UZK_max, e da voltagem de circuito intermediário mínima UZK_min (ver Figura 3) não são ilustrados aqui por motivos de clareza. A parte esquerda da curva temporal das voltagens ilustra o caso no qual nenhuma ondulação de voltagem ΔUZK é sobreposta à voltagem de circuito intermediário UZK. Esse é o caso, por exemplo, quando uma unidade de armazenamento de energia 12 do inversor 1 está sendo carregada pelos módulos fotovoltaicos 13, como a fonte CC 4. Na parte intermediária da Figura, uma pequena ondulação de voltagem ΔUZK é sobreposta à voltagem de circuito intermediário UZK. Esse é o caso, por exemplo, quando uma corrente relativamente pequena flui do inversor 1 para dentro da rede de suprimento 9 ou para os consumidores 10, isso é, com um consumo de energia relativamente baixo. Na parte direita da Figura, uma ondulação de voltagem grande ΔUZK é sobreposta à voltagem de circuito intermediário UZK. Essa situação ocorre, por exemplo, com um fluxo de corrente maior do inversor 1 para dentro da rede de suprimento 9 ou para os consumidores 10, isso é, com um consumo de energia mais alto. De acordo com a técnica anterior, o passo de voltagem v do conversor de amplificação respectivo 2 seria selecionado de modo que o tamanho do ponto de configuração UZK_soll da voltagem de circuito intermediário seja tal que, para todos os três casos, isso é, para todos os três valores de ondulação de voltagem ΔUZK, se encontre dentro da faixa permissível da voltagem de circuito intermediário UZK, isso é, entre a voltagem de circuito intermediário mínima UZK_min e a voltagem de circuito intermediário máxima UZK_max. O passo de voltagem v, de acordo com a técnica anterior, seria projetado para uma operação de pior cenário, e seria aceito para o passo de voltagem v1, v2 e v3 em todos os três casos e, portanto, teria o mesmo tamanho.
[0042] A Figura 5 ilustra o passo de voltagem resultante v de um conversor de amplificação, de acordo com o método, de acordo com a invenção, para três valores diferentes da ondulação de voltagem ΔUZK da voltagem de circuito intermediário UZK, de acordo com a Figura 4. Aqui também, os limites da faixa permissível da voltagem de circuito intermediário UZK na forma da voltagem de circuito intermediário máxima UZK_max e voltagem de circuito intermediário mínima UZK_min (ver Figura 3) não são ilustrados aqui por motivos de clareza. Aqui, levando-se em consideração a ondulação de voltagem ΔUZK, um cálculo ideal de um passo de voltagem mínimo v pode ocorrer. Na parte esquerda da Figura, o caso no qual a voltagem de circuito intermediário UZK não possui qualquer ondulação de voltagem sobreposta ΔUZK, o resultado resultaria em um passo de voltagem mínimo v, o que poderia ser aumentado, se necessário, por um passo de voltagem especificado Δv para considerar uma reserva de controlador. Não obstante, o passo de voltagem mínimo v1, nesse caso, é significativamente inferior ao de acordo com a técnica anterior (ver Figura 4, parte esquerda da Figura). Na parte intermediária da característica de voltagem também, onde uma pequena ondulação de voltagem ΔUZK é sobreposta à voltagem de circuito intermediário UZK, o método, de acordo com a invenção, resulta em um valor inferior para o passo de voltagem v2 do que na técnica anterior, levando-se em con-sideração a ondulação de voltagem ΔUZK (ver Figura 4, parte intermediária da Figura). Apenas na parte direita da característica de voltagem, onde uma ondulação de voltagem grande ΔUZK é sobreposta à voltagem de circuito intermediário UZK, é que o método, de acordo com a invenção, resulta em um passo de voltagem v3, que corresponde ao da técnica anterior (ver Figura 4, parte direita da Figura).
[0043] A comparação das Figuras 4 e 5 ilustra claramente o efeito da consideração da ondulação de voltagem ΔUZK na determinação do passo de voltagem mínimo v do conversor de amplificação 2. Enquanto na técnica anterior, de acordo com a Figura 4, todos os três casos de ondulações de voltagem diferentes ΔUZK resultam em um passo de voltagem igual v e, dessa forma, uma voltagem de saída igual UOUT do conversor de amplificação 2, no método de acordo com a invenção, o passo de voltagem v pode ser reduzido em valores inferiores da ondulação de voltagem ΔUZK, como resultado do que a voltagem de saída respectiva UOUT do conversor de amplificação, como o ponto de configuração UZK_soll da voltagem de circuito intermediário UZK, também pode ser reduzida.
[0044] A Figura 6 ilustra um diagrama esquemático do ciclo de ta refa mínimo Dmin como uma função da corrente de entrada ICC de um conversor de amplificação 2. Na técnica anterior, um ciclo de tarefa mínimo Dmin do comutador 18 do conversor de amplificação 2 é definido independentemente da corrente de entrada ICC e a região (região sombreada) acima desse limite é utilizada para regular o conversor de amplificação 2. O ciclo de tarefa mínimo Dmin depende da capacitância pa- rasítica 21 do comutador 18. Acima de uma determinada corrente de entrada mínima ICC_min, o conversor de amplificação 2 não pode mais ser controlado com o ciclo de tarefa mínimo Dmin, que é porque a operação do conversor de amplificação 2 não é possível abaixo dessa corrente de entrada mínima ICC_min.
[0045] A Figura 7 ilustra um diagrama esquemático do ciclo de ta refa mínimo Dmin como uma função da corrente de entrada ICC de um conversor de amplificação 2 com o método, de acordo com a invenção. Dependendo do tamanho da corrente de entrada ICC do conversor de amplificação 2, o tempo mínimo de comutação do comutador 18 é alterado devido à sua capacitância parasítica 21. Com uma corrente de entrada mais baixa ICC, o ciclo de tarefa mínimo Dmin do conversor de amplificação 2 deve ser aumentado, ao passo que com uma corrente de entrada mais alta ICC, o ciclo de tarefa mínimo Dmin deve ser reduzido. Isso significa que em determinados casos, por exemplo durante as horas da manhã com um módulo fotovoltaico, como a fonte CC 4, em uma corrente de entrada inferior ICC, o passo de voltagem v do conversor de amplificação 2 pode ser ajustado de forma ideal pelo ajuste do ciclo de tarefa mínimo Dmin, e com correntes de entrada inferiores ICC o conversor de amplificação 2 pode ser operado e controlado com um ciclo de tarefa mínimo aumentado Dmin. De acordo, a faixa operacional (região sombreada) do conversor de amplificação 2 pode ser aumentada.
Claims (15)
1. Método de operação de um inversor (1) para converter uma voltagem CC (UCC) em uma voltagem CA (UCA), em que com pelo menos um conversor CC/CC formado por um conversor de amplificação (2), uma voltagem de entrada (UIN) de uma fonte CC (4) aplicada à entrada CC (3) do conversor de amplificação (2) é convertida em uma voltagem de saída (UOUT), que é superior por um passo de voltagem (v = UOUT/UIN), com as voltagens de saída (UOUT) de todos os conversores de amplificação (2) um circuito intermediário (5) que possui um capacitor de circuito intermediário (CZK) é suprido com uma voltagem de circuito intermediário (UZK), a voltagem do circuito intermediário (UZK) é convertida por meio de um conversor CC/CA (6) em uma voltagem CA (UCA) e aplicada a uma saída CA (8) conectada a uma rede de suprimento (9) e/ou consumidores (10), como um resultado do que uma ondulação de voltagem (ΔUZK) é sobreposta à voltagem de circuito intermediário (UZK) no capacitor de circuito intermediário (CZK), onde em cada conversor de amplificação (2) com pelo menos um estrangulador (17), um comutador (18), um diodo (19), e um capacitor de saída (20), o comutador (18) é ligado e desligado com uma frequência de comutação específica (fs) e um ciclo de tarefa específico (D) através de um dispositivo de controle (11), de modo que a voltagem de saída (UOUT) de cada conversor de amplificação (2) corresponda a um valor de ponto de configuração da voltagem de circuito intermediário (UZK_soll) entre uma voltagem de circuito intermediário máxima (UZK_max) e uma voltagem de circuito intermediário mínima (UZK_min), e onde a voltagem de entrada (UIN) de cada conversor de amplificação (2) e a voltagem de circuito intermediário (UZK) incluindo a ondulação de voltagem (ΔUZK) são medidas, caracterizado pelo fato de o passo de voltagem mínimo (v) de cada conversor de amplificação (2) ser dinamicamente calculado e minimizado como uma função da voltagem de entrada medida (UIN) do conversor de amplificação (2) respectivo e da ondulação de voltagem medida (ΔUZK) da voltagem de circuito intermediário (UZK), e o comutador (18) de cada conversor de amplificação (2) ser ligado e desligado com a frequência de comutação especificada (fs) e o ciclo de tarefa especificado (D), de modo que a voltagem de entrada (UIN) seja convertida de acordo com o passo de voltagem calculado (v) em uma voltagem de saída correspondente (UOUT) que corresponde ao ponto de configuração da voltagem de circuito intermediário (UZK_soll) e, portanto, o ponto de configuração da voltagem de circuito intermediário (UZK_soll) é minimizado.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o comutador (18) de cada conversor de amplificação (2) ser ligado e desligado através do dispositivo de controle (11), levando-se em consideração um ciclo de tarefa mínimo especificado (Dmin), com a frequência especificada (fs) e o ciclo de tarefa especificado (D).
3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de o passo de voltagem (v) de cada conversor de amplificação (2) ser dinamicamente calculado de acordo com a equação
4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de o passo de voltagem calculado (v) de cada conversor de amplificação (2) ser aumentado por um valor definido (Δv).
5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 4, caracterizado pelo fato de a corrente de entrada (ICC) de cada conversor de amplificação (2) ser medida e o ciclo de tarefa mínimo (Dmin) do comutador (12) de cada conversor de amplificação (2) ser alterado como uma função da corrente de entrada medida (ICC).
6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de a voltagem de entrada (UIN) de cada conversor de amplificação (2) e a voltagem de circuito intermediário (UZK), incluindo a ondulação de voltagem (ΔUZK) e, se aplicável, a corrente (ICC) através do estrangulador (17), serem medidas com uma frequência de amostragem (fA) que corresponde a um múltiplo da frequência de rede (fN) da voltagem CA (UCA), e o passo de voltagem (v) e, se aplicável, o ciclo de tarefa mínimo (Dmin) são calculados a partir daí.
7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de cada conversor de amplificação (2) ser bidirecional e utilizado como um conversor de redução para converter a voltagem de saída (UOUT) em uma voltagem de entrada inferior (UIN).
8. Inversor (1) para converter uma voltagem CC (UCC) em uma voltagem CA (UCA), possuindo pelo menos um conversor CC/CC formado por um conversor de amplificação (2) para converter uma voltagem de entrada (UIN) de uma fonte CC (4) aplicada à entrada CC (3) do conversor de amplificação (2) em uma voltagem de saída maior (UOUT) com um passo de voltagem (v), um circuito intermediário (5), que possui um capacitor de circuito intermediário (CZK) e é suprido com voltagens de saída (UOUT) de todos os conversores de amplificação (2), um conversor CC/CA (6) e uma saída CA (8) para conexão a uma rede de suprimento (9) e/ou aos consumidores (10), como um resultado do que uma ondulação de voltagem (ΔUZK) pode ser sobreposta à voltagem de circuito intermediário (UZK) no capacitor de circuito intermediário (CZK), onde cada transformador de amplificação (2) possui pelo menos um es- trangulador (17), um comutador (18), um diodo (19), e um capacitor de saída (20), e possuindo um dispositivo de controle (11) que seja projetado para comutar o comutador (18) de cada conversor de amplificação (2) para um estado ligado e desligado com uma frequência de comutação específica (fs) e um ciclo de tarefa específico (D), de modo que a voltagem de saída (UOUT) de cada conversor de amplificação (2) corres- ponda a um valor de ponto de configuração da voltagem de circuito in-termediário (UZK_soll) entre uma voltagem de circuito intermediário máxima (UZK_max) e uma voltagem de circuito intermediário mínima (UZK_min), onde um dispositivo de medição de voltagem (22), para medir a voltagem de entrada (UIN) de cada conversor de amplificação (2), e um dispositivo de medição de voltagem (23), para medir a voltagem de circuito intermediário (UZK) incluindo a ondulação de voltagem (ΔUZK) são fornecidos, caracterizado pelo fato de o dispositivo de controle (11) ser projetado para calcular dinamicamente e minimizar o passo de voltagem mínimo (v) de cada conversor de amplificação (2) como uma função da voltagem de entrada medida (UIN) do conversor de amplificação respectivo (2) e da ondulação de voltagem medida (ΔUZK) da voltagem de circuito intermediário (UZK) e para comutar o comutador (18) de cada conversor de amplificação (2) para um estado ligado e desligado com a frequência de comutação especificada (fs) e o ciclo de tarefa especificado (D), de modo que a voltagem de entrada (UIN) possa ser convertida de acordo com o passo de voltagem calculado (v) em uma voltagem de saída correspondente (UOUT) que corresponde ao ponto de configuração da voltagem de circuito intermediário (UZK_soll), como um resultado do que o ponto de configuração da voltagem de circuito intermediário (UZK_soll) pode ser minimizado.
9. Inversor (1), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de o dispositivo de controle (11) ser projetado para comutar o comutador (18) de cada conversor de amplificação (2) para um estado ligado e desligado com a frequência de comutação especificada (fs) e o ciclo de tarefa especificado (D), levando-se em consideração um ciclo de tarefa mínimo especificado (Dmin).
10. Inversor (1), de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de o dispositivo de controle (11) ser projetado para cal- cular dinamicamente o passo de voltagem (v) de cada conversor de am-plificação (2), de acordo com a equação
11. Inversor (1), de acordo com qualquer uma das reivindi-cações 8 a 10, caracterizado pelo fato de o dispositivo de controle (1) ser projetado para aumentar o passo de voltagem calculado (v) de cada conversor de amplificação (2) por um valor definido (Δv).
12. Inversor (1), de acordo com qualquer uma das reivindi-cações 9 a 11, caracterizado pelo fato de um dispositivo de medição atual (24) ser fornecido para medir a corrente de entrada (ICC) de cada conversor de amplificação (2) e de o dispositivo de controle (11) ser projetado para variar o ciclo de tarefa mínimo (Dmin) do comutador (18) de cada conversor de amplificação (2) como uma função da corrente de entrada medida (ICC).
13. Inversor (1), de acordo com qualquer uma das reivindi-cações 8 a 12, caracterizado pelo fato de o dispositivo de medição de voltagem (22) ser projetado para medir a voltagem de entrada (UIN) de cada conversor de amplificação (2), o dispositivo de medição de voltagem (23) sendo projetado para medir a voltagem de circuito intermediário (UZK) incluindo a ondulação de voltagem (ΔUZK) e, se aplicável, o dispositivo de medição de corrente (24) ser projetado para medir a corrente de entrada (ICC) de cada conversor de amplificação (2) para gravar os valores medidos com uma frequência de amostragem (fA), que corresponde a um múltiplo da frequência de amostragem (fN) da voltagem CA (UCA), e a partir daí calcular o passo de voltagem(v) e, se aplicável, o ciclo de tarefa mínimo (D min).
14. Inversor (1), de acordo com qualquer uma das reivindi-cações 8 a 13, caracterizado pelo fato de a fonte CC (4) ser formada por um módulo fotovoltaico (13), uma turbina eólica (14) e/ou uma bateria (15).
15. Inversor (1), de acordo com qualquer uma das reivindi-cações 8 a 14, caracterizado pelo fato de cada conversor de amplifica-ção (2) ser bidirecional
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| US20100157632A1 (en) * | 2008-12-20 | 2010-06-24 | Azuray Technologies, Inc. | Energy Conversion Systems With Power Control |
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| AT512995A1 (de) * | 2012-05-18 | 2013-12-15 | Fronius Int Gmbh | Verfahren zur Regelung einer Stromquelle, sowie Stromquelle und Prozessregler hierfür |
| CN102710164A (zh) * | 2012-05-31 | 2012-10-03 | 上海大学 | 光伏逆变器 |
| WO2014118059A1 (de) * | 2013-01-30 | 2014-08-07 | Sma Solar Technology Ag | Verfahren und wechselrichter zur leistungsverteilung über mehrere, gemeinsam an einen gleichspannungseingang eines dc/ac-wandlers angeschlossene gleichstromquellen |
| DE102016205037A1 (de) * | 2016-03-24 | 2017-09-28 | Robert Bosch Gmbh | Gleichspannungs-Konverter und Verfahren zur Regelung eines Gleichspannungs-Konverters |
| CN105932662B (zh) * | 2016-04-29 | 2019-05-24 | 中国科学院电工研究所 | 基于N-m设备冗余的大型光伏直流串联升压*** |
| US10951126B2 (en) * | 2016-09-22 | 2021-03-16 | Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg | System and method for operating a system |
| DE102016220204A1 (de) * | 2016-10-17 | 2018-04-19 | Continental Automotive Gmbh | Verfahren zum Betreiben eines Gleichspannungswandlers, Steuervorrichtung für einen Gleichspannungswandler und Gleichspannungswandler |
| US10116249B2 (en) * | 2017-02-17 | 2018-10-30 | Ford Global Technologies, Llc | Reduced ripple inverter for hybrid drive systems |
| CN110021955B (zh) * | 2018-01-08 | 2023-03-14 | 丰郅(上海)新能源科技有限公司 | 集成储能功能的光伏发电***及动态平衡电能的方法 |
| EP3557739A1 (de) * | 2018-04-17 | 2019-10-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Spannungsversorgungseinrichtung mit zwischenkreis, stromrichter und bremschopper |
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