CN111264012B - 用于能量供应装置的黑启动的方法、双向逆变器和具有双向逆变器的能量供应装置 - Google Patents

用于能量供应装置的黑启动的方法、双向逆变器和具有双向逆变器的能量供应装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于能量供应装置(18)的黑启动的方法，其中，所述能量供应装置(18)包括具有用于网络(6)的AC侧连接端(25)的至少一个双向逆变器(20)和在DC侧连接到所述双向逆变器(20)上的电池(22)。该方法实现能量供应装置(18)的黑启动。为此，在第一方法步骤中，操纵能量供应装置(18)的激活装置(51)，使得所述激活装置向电池(22)的控制线路(27)如此施加电压，以将电池(22)置于运行状态，其中，由所述激活装置(51)提供的电压由辅助电池(52)提供；在另一方法步骤中，在由辅助电池(52)提供的电压施加于控制线路(27)之后，所述双向逆变器(20)被置于运行状态。本发明附加地涉及一种双向逆变器、一种具有双向逆变器的能量供应装置、一种备用装置。

Description

用于能量供应装置的黑启动的方法、双向逆变器和具有双向 逆变器的能量供应装置
技术领域
本发明涉及一种用于能量供应装置的黑启动的方法，该能量供应装置包括双向逆变器和在DC侧连接到该逆变器的电池。
本发明还涉及一种适合在该方法中使用的双向逆变器。双向逆变器包括控制装置和接口，所述接口用于电池的DC侧连接和网络的AC侧连接。用于电池的DC侧连接的接口包括用于将两个电池极连接到逆变器的至少一个供电接口。
本发明还涉及一种用于能量供应装置的的备用装置，该备用装置适合在该方法中使用。
本发明还涉及一种适合在该方法中使用的能量供应装置。该能量供应装置包括至少一个双向逆变器，该双向逆变器具有用于连接网络的AC侧接口和在DC侧连接到逆变器的至少一个电池。
背景技术
这样的能量供应装置例如可以将公共网络和/或太阳能模块和/或风力涡轮机中的电能临时存储在电池中。逆变器将直流电压变换为交流电压，反之亦然。为了给电池充电和放电，电池在两个方向上传输电能——例如从AC侧的连接端到电池，反之亦然。
如果在没有外部能源输入的情况下启动能量供应装置，则谈及能量供应装置或发电厂的黑启动。
这种情况例如可能在如下家用装置的能量供应装置中发生：该家用装置包括太阳能设备，并且附加地构造用于应急电源运行。例如，当电池已达到较低的充电极限并且同时不期望通过太阳能设备给电池充电时(例如在夜晚)，能量供应装置将关断或进入睡眠模式(待机模式)。
由DE 103 20 087 A1已知一种用于运行风电场的方法以及一种具有用于控制风电场的中央设备的风电场。为了使风电场能够黑启动，该风电场包括具有无电机式风向跟踪功能的永久励磁风能源装置。当无法从外部获得能量时，也可以启动该永久励磁风能源装置。
发明内容
本发明基于如下任务：提供一种开头提到的类型的方法和一种开头提到的类型的能量供应装置，借助该方法可以实现能量供应装置的黑启动。本发明的另一任务是提供一种开头提到的类型的双向逆变器和单独的备用装置，所述双向逆变器和备用装置可以用作能量供应装置的组件。
根据本发明，在开头提到的类型的方法的情况下通过如下方式来解决所述任务：在第一方法步骤中操纵能量供应装置的激活装置，使得激活设备向电池的控制线路如此施加电压，以将电池置于运行状态。由激活装置提供的电压由辅助电池提供。在另一方法步骤中，在由辅助电池提供的电压施加于控制线路之后，将逆变器置于运行状态。
该方法尤其能够实现如下状态的开头提到的类型的能量供应装置的黑启动：在该状态中，逆变器和电池处于关断状态或待机模式。
在根据本发明的用于黑启动的方法中，借助能量供应装置的辅助电池中的能量将电池置于运行状态。这通过在电池的控制线路上提供电压来实现。控制线路也可以称为使能线路。在此，如此选择电压，使得所述电压相应于电池的开通信号。开通信号也可以称为使能信号或激活信号，并且可以相应于取决于电池的构造类型的恒定电压值。换句话说，当在控制线路上存在开通信号时，电池从关断状态或待机模式变换到运行状态。出于安全原因，如果在定义的时间内未能够建立与逆变器的通信连接，则可以在激活之后再次关断电池。由此防止在通信电缆断开时将电池简单地放电。如果去除(wegnehmen)开通信号，则这可能导致电池的关断——尤其当在电池的任何其他控制线路上不存在开通信号时。因此，根据本发明提出以在电池的使能线路上的电压来起动电池。这具有以下优点：借助提供电压来进行电池起动会消耗少的能量，并且辅助电池不会承受高负荷。随后，根据本发明，在控制线路被施加有由辅助电池提供的电压之后，逆变器被置于运行状态。
用于提供开通信号的激活设备可以自动地和/或受远程操控地和/或手动地操纵。该激活设备可以具有用于手动操纵的一个或多个开关位置，其中，至少一个开关位置构造用于黑启动。辅助电池可以涉及可再充电的电池。激活设备可以包括多于一个辅助电池。能量供应装置也可以包括多个这样的激活设备。
在以下描述和从属权利要求中说明本发明的有利构型，所述有利构型的特征可以单独使用并且可以彼此任意组合使用。
本发明的另一有利的构型可以设置，在另一方法步骤中，由激活装置而被置于运行状态的电池给双向逆变器提供DC供电电压，该DC供电电压将双向逆变器置于运行状态。
本发明的这种有利的构型实现能量供应装置在黑启动中的特别安全的运行引导，因为在电池启动之后执行双向逆变器的启动。
在本发明的范围中，将交流电压缩写为AC，将直流电压缩写为DC。双向逆变器或电池的运行状态也用于表示运行状态，其中，双向逆变器和电池可以具有多种运行状态。在下文中，双向逆变器可以仅称为逆变器。
根据本发明的此构型提出，借助已经处于运行状态的电池来将双向逆变器置于运行状态。电池在直流侧连接到双向逆变器。例如借助如下供电线路：该供电线路将电池的两极与逆变器的DC供电接口连接，并且例如集成在一条共同的电缆中。在逆变器和电池的关断或待机模式的状态中，可以借助相应的开关来中断或断开供电线路。运行状态中的电池可以通过这些供电线路为逆变器提供DC供电电压。电池可以包括电池管理***和保护电路，该保护电路可以由电池管理***操控并且具有相应的开关。电池可以在控制线路被施加开通信号之后其所处的运行状态中借助电池管理***如此操控保护电路，使得保护电路闭合供电线路中的相应开关，以便建立至逆变器的导电连接并通过供电线路为逆变器提供DC供电电压。在此，如此选择DC供电电压的电压值，使得将逆变器置于运行状态。运行状态例如可以包括逆变器的至少一个控制组件的运行，其中，所述至少一个控制模块可以分别包括一个微控制器。在本发明的范围中，控制组件也可以称为控制装置或控制/调节装置。逆变器的逆变器桥的功率半导体开关的计时可以在启动过程中的稍晚的时刻进行。
也可以认为有利的是，能量供应装置具有单独的备用装置或由双向逆变器包括的备用装置，在第一种情况下，单独的备用装置附加地被(尤其由双向逆变器)供给供电电压并且被置于运行状态。
根据本发明的该构型，能量供应装置可以包括逆变器内部的或单独的备用装置，其中，在后一种情况下，运行状态中的双向逆变器可以将单独的备用单元置于运行状态。为此，双向逆变器可以将开通信号施加给从逆变器引导至备用装置的控制线路，并且可以将DC供电电压施加给备用装置的供电线路。在此，提供使能信号和DC供电电压的顺序可能不重要。备用装置还可以如此构造，使得该备用装置通过仅提供DC供电电压而被置于运行状态，并且不存在单独的使能线路。
替代地，电池也可以以类似的方式将单独的备用装置直接置于运行状态中。
备用装置例如可以包括或操控传感器和/或接触器。备用装置可以具有控制模块，其中，控制模块可以包括微控制器。控制模块也可以称为控制装置。备用装置可以构造成与双向逆变器协作，以在公共网络出现故障时在本地网络中实现紧急电源运行。为此，备用装置还可以尤其构造用于探测公共网络的故障，并且将在AC侧连接到逆变器的本地网络从公共网络中分开。
本发明的另一有利的构型可以设置，运行状态中的双向逆变器接管将最初由激活设备提供的电压提供给电池的控制线路，并且将激活装置关于电池置于初始状态中。
本发明的该构型防止辅助电池的完全放电，并且因此防止在电池的控制线路上的不期望地去除开通信号。
将激活装置关于电池复位到初始状态涉及到如下可能性：通过操纵激活设备来启动能量供应装置的新的黑启动。所述复位可以包括对辅助电池的再充电。
激活装置可以包括双向逆变器。例如，激活设备的操纵装置可以布置在逆变器的壳体的外部。辅助电池例如可以集成在逆变器的控制组件中。通过操纵用于黑启动的激活设备可以闭合控制组件上的第一开关，从而将由辅助电池提供的电压接通至用于电池控制线路的接口。在由逆变器接管对电压的提供的情况下，可以闭合控制组件的另一导体轨的另一开关，以便从控制组件的内部电压源中将开通信号接通至电池控制线路的接口并且将用于控制组件的激活设备的复位的第一开关再次打开。控制组件的内部电压源由已经启动的电池所提供的DC供电电压供电。在本发明的范围中，控制组件也可以称为控制装置或控制/调节装置。
本发明的另一有利的构型可以设置，在电池和双向逆变器之间开始握手协议，以便在两者之间建立通信。
“握手协议”应理解为数据的交换，用于建立通信的设备借助握手协议来交换与连接或设备有关的数据。数据交换可以有线地或无线地进行。例如通过在双向逆变器和电池之间的现场总线连接。在握手协议的成功签订之后，可以启动双向逆变器和电池之间的通信。
也可以认为有利的是，在双向逆变器和电池之间的通信建立未发生的情况下，通过电池来停止对用于双向逆变器的DC供电电压的提供。
这可以确保在能量供应装置的黑启动中的运行管理。如果此时没有通过任何其他电池为双向逆变器提供DC供电电压，则可以如此设置逆变器，使得该逆变器变换到关断状态或待机运行。附加地，电池在这种情况下也可以变换到关断状态或待机模式。
根据本发明的另一有利构型，该方法可以借助能量供应装置执行，该能量供应装置包括连接到双向逆变器的另外的电池。根据本发明的有利构型，在能量供应装置的黑启动中向所述另外的电池分别在控制线路上提供电压，所述电压使所述另外的电池置于运行状态。该电压由激活设备和/或双向逆变器提供，其中，所述另外的电池在运行状态中分别向双向逆变器提供DC供电电压。在另外的电池和双向逆变器之间分别启动握手协议，以便在两者之间建立通信。
本发明的有利构型使得能量供应装置能够黑启动，该能量供应装置由于连接到逆变器的更多数量的电池而允许更多的能量的临时存储。电池的冗余实施还提高了能量供应装置的故障安全性。只要通过激活装置提供激活信号，就可以将电池并行地置于运行状态，由此加速能量供应装置的黑启动。替代地并且为了保护所述至少一个辅助电池，在逆变器通过由激活设备直接激活的电池而被置于运行状态之后，逆变器还可以向另外的电池在其控制线路上提供开通信号。
根据本发明的另一有利构型，在该方法中可以使用能量供应装置，该能量供应装置包括另外的双向逆变器，所述另外的双向逆变器分别具有连接到所述另外的逆变器的至少一个电池。所述另外的双向逆变器的至少一个连接的电池分别在控制线路上被提供有电压，所述电压使连接的电池置于运行状态。电压由激活设备或双向逆变器或单独的备用装置提供，该备用装置通过双向逆变器被置于运行状态。
本发明的有利构型使得能量供应装置能够黑启动，该能量供应装置可以构造成多相本地网络的应急电源。
类似于上述的实施，所述另外的双向逆变器的置于运行状态的电池为相应的另外的逆变器提供DC供电电压，由此将所述另外的双向逆变器以类似的方式置于运行状态。在相应的电池与所述另外的逆变器之间分别启动握手协议，以建立两者之间的通信。能量供应装置的逆变器和电池可以构造相同地实施。如果能量供应装置包括根据上述实施的单独的备用装置，则该备用装置也可以在起动后接管为连接到另外的双向逆变器的至少一个电池提供开通信号。在这种情况下有利的是，在第一逆变器由于与为其供电的电池的通信建立失败而再次关断的情况下，还通过其他逆变器为备用装置供给供电电压。
如果成功地建立在至少双向逆变器与电池或连接至该双向逆变器的另一电池之间的通信，或者成功地建立在能量供应装置的一个另外的双向逆变器与连接到所述另外的逆变器的电池之间的通信，则能量供应装置可以根据正常运行根据其构型和现有的外部条件而做出反应。
例如，能量供应装置可以构造用于提供紧急电源。如果能量供应装置在黑启动后借助备用装置探测到公共网络的故障，则备用装置可以将公共网络与本地网络断开，并且所述至少一个双向逆变器可以开始为逆变器桥计时，以便在本地网络中建立独立电网。
在本发明的范围中，术语“网络”主要指网络以线路的物理构造。术语“电网”主要指在网络中所提供的交流电压。
本发明的另一任务是说明开头提到的类型的一种双向逆变器和一种备用装置，所述双向逆变器和备用装置替代地适合作为能量供应装置的组件，使得能够实现能量供应装置的黑启动。
在开头提到的类型的双向逆变器中通过如下方式实现根据本发明的任务：双向逆变器包括控制装置和接口，所述接口用于电池的DC侧连接和网络的AC侧连接，其中，布置有用于将电池的两个电池极连接到逆变器的至少一个供电接口。附加地，该双向逆变器包括用于电池的控制线路的接口和具有辅助电池的激活设备。在激活设备在黑启动的情况下的操纵中，激活装置设置用于在控制线路的接口处提供由辅助电池提供的电压，该电压适合于电池的起动。
因此，根据本发明该构型提出，将激活设备集成到逆变器中。这实现激活设备的容易的可发现性，并且降低能量供应装置的生产成本。
在根据权利要求9至16中任一项所述的双向逆变器的优点、术语定义、实施例和作用方式方面，还参考关于方法权利要求1至8的上述实施，所述实施可以以类似的方式应用于双向逆变器及其有利的构型中。例如，激活设备的操纵装置可以布置在逆变器的壳体的外部。
根据双向逆变器的一种有利的构型，可以如此构造和设置双向逆变器，使得在黑启动的情况下，可以通过电池将双向逆变器置于运行状态——尤其通过将由电池提供的DC供电电压施加在供电接口上，所述DC供电电压适用于将双向逆变器置于运行状态。
即使逆变器包括激活设备，在激活设备操纵的情况下，逆变器仍未处于运行状态。在该时刻，辅助电池仅在一个或多个相应的接口上提供开通信号。双向逆变器只能通过电池的相应的DC供电电压的提供来起动。
也可以认为有利的是，在双向逆变器起动之后的黑启动中，控制装置设置成接管对电压的提供以维持电池的运行状态。
例如，控制装置可以在与电池成功建立通信之后、或者在与电池开始握手协议时或之前、或者直接在逆变器起动之后接管对电压的提供。双向逆变器的另一有利的构型可以设置，控制装置设置成在接管之后将激活设备关于电池置于初始状态。
也可以认为有利的是，双向逆变器包括用于连接多个电池的接口。激活设备如此构造并且可以如此操纵，使得激活装置在黑启动的情况下在控制线路的接口处提供由辅助电池提供的电压，该电压适合于电池的起动。在双向逆变器起动之后的黑启动中，控制装置设置成接管对电压的提供以维持电池的运行状态，并将激活设备关于电池置于初始状态。
替代地，激活设备也可以仅将其中一个电池置于运行状态，双向逆变器在其起动之后在与逆变器连接的其余电池的相应控制线路上提供开通信号，并且接管在第一控制线路上对开通信号的提供和将激活装置关于电池置于初始状态。
此外可以有利地设置，双向逆变器附加地在DC侧具有用于连接太阳能设备的输入端。
为此，双向逆变器可以包括DC中间回路，其中，电池和太阳能设备的供电接口建立到DC中间回路的连接。逆变器可以在供电接口和DC中间回路之间分别包括内部DC输入端调节器。
根据本发明的另一有利构型，双向逆变器可以包括内部备用装置或用于单独的备用装置的连接端，其中，该连接端包括至少一个供电接口，其中，在第二种情况下，控制装置设置成在双向逆变器的起动之后的黑启动中在供电接口处提供供电电压，并且将单独的备用装置置于运行状态。
如果单独的备用装置为了起动而附加地需要在控制线路输入端的开通信号，则双向逆变器可以包括用于所述单独的备用装置的控制线路的附加接口，并且控制装置可以设置成在逆变器的起动之后附加地在附加接口处提供开通信号。
此外可以有利地设置，双向逆变器包括用于与电池通信的至少一个现场总线接口。
在开头提到的类型的备用装置中通过如下方式解决本发明的任务：包括控制装置和具有辅助电池的激活设备，并且
-用于备用装置的供电电压的至少一个接口和用于电池的控制线路的至少一个接口，其中，
-在激活设备在黑启动的情况下的操纵中，激活装置设置用于在电池的控制线路的至少一个接口处提供由辅助电池提供的电压，该电压适用于电池的起动。
因此，根据本发明的该构型替代地提出，将激活设备集成到备用装置中。在用于具有多个逆变器的应急电源的能量供应装置的情况下，这是特别有利的，因为可以加速黑启动过程，因为可以同时激活所有连接的逆变器***，而不是相继地激活。
在根据权利要求17至19中任一项所述的备用装置的优点、术语定义、实施例和作用方式的方面，还参考关于方法权利要求1至8的上述实施，所述实施可以以类似的方式应用于备用装置及其有利的构型中。例如，激活设备的操纵装置可以布置在备用装置的壳体的外部。
根据备用装置的一种有利的构型，备用装置可以如此设置，使得备用装置在如下情况中由关断状态或待机模式变换为运行状态：
-当用于供电电压的接口被施加有供电电压时，或
-当用于供电电压的接口被施加有供电电压，并且附加地，用于备用装置的控制线路的接口被施加有开通信号时。
即使备用装置包括激活设备，在用于能量供应装置的黑启动的激活设备操纵的情况下，备用装置仍未处于运行状态。在该时刻，辅助电池仅在相应的至少一个接口上提供开通信号。备用装置只能通过供电电压的提供或供电电压和开通信号的提供来起动。这取决于备用装置的构造类型。供电电压例如可以通过逆变器或通过能量供应装置的电池来提供。
也可以认为有利的是，包括
-用于备用装置的供电电压的至少一个另外的接口，或
-用于备用装置的供电电压的至少一个另外的接口和用于备用装置的控制线路的至少一个另外的接口。
这具有以下优点：如果将备用装置置于运行状态的第一双向逆变器由于与至少一个连接的电池的通信建立失败而再次关断或者变换为待机模式，则能量供应装置也可以提供应急电源。在这种情况下，足以使其他双向逆变器中的至少一个保持在运行状态中，并且向备用装置提供供电电压并且可能附加地提供开通信号。
本发明的另一任务是说明一种开头提到的类型的能量供应装置，能量供应装置可以在根据权利要求1至8中任一项所述的方法中使用并且能够实现黑启动。
在开头提到的类型的能量供应装置中以如下方式解决根据本发明的任务：
-包括具有辅助电池的至少一个激活设备，双向逆变器包括用于电池的DC侧连接的接口，其中，布置有用于将两个电池极连接到双向逆变器的至少一个供电接口；
-在激活设备在黑启动的情况下的操纵中，激活装置设置用于在至少一个电池的控制线路的接口处提供由辅助电池提供的电压，该电压适用于电池的起动。
在根据权利要求20至22中任一项所述的根据本发明的能量供应装置的优点、术语定义、实施例和作用方式的方面，还参考关于方法权利要求1至8的上述实施，所述实施可以以类似的方式应用于能量供应装置及其有利的构型中。
根据能量供应装置的一种有利的构型可以设置，包括单独的备用装置。
也可以认为有利的是，构造有至少一个根据权利要求9至16中任一项所述的双向逆变器和/或根据权利要求17至19中任一项所述的备用装置。
附图说明
本发明的其他符合目的的构型和优点是参照附图对本发明的实施例的描述的主题，其中，相同的附图标记表示相同地作用的构件。
附图示出：
图1示意性地示出根据现有技术的能量供应装置；
图2示意性地示出在关断状态中的根据本发明的实施例的能量供应装置；
图3示意性地示出按照根据本发明的方法的一种实施例的在黑启动期间的第一时刻的图2的能量供应装置；
图4示意性地示出在黑启动期间的第二时刻的图2的能量供应装置；
图5示意性地示出在黑启动期间的第三时刻的图2的能量供应装置；
图6示意性地示出在黑启动期间的第四时刻的图2的能量供应装置；
图7示意性地示出在黑启动期间的第五时刻的图2的能量供应装置；
图8示意性地示出按照根据本发明的方法的一种实施例的在黑启动结束之后的第六时刻的图2的能量供应装置；
图9示意性地示出根据一种实施例的在随后的正常运作期间的第七时刻的图2的能量供应装置。
具体实施方式
图1示意性地示出根据现有技术的能量供应装置1。能量供应装置1是具有太阳能设备3的发电厂2的一部分。能量供应装置1包括双向逆变器4和电池5，其中，网络6在AC侧并且电池5和太阳能设备3在DC侧连接到双向逆变器4。双向逆变器的在图中所示的组件是逆变器桥7、两个输入端DC调节器8和9、中间回路10以及控制装置11。中间回路10包括中间回路电容器(未示出)。在AC侧连接到双向逆变器4的网络6包括本地网络12和公共网络14。可以借助隔离开关15将本地网络12从公共网络14中可逆地分离。用电器16连接到本地网络12。太阳能设备3在DC侧连接在双向逆变器4的输入端17处。
双向逆变器4可以在两个方向上传输电能。因此，电池5可以通过双向逆变器4由网络6或从太阳能设备3中被充以电能。来自太阳能设备3和电池5的电能可以通过双向逆变器4馈入网络6。双向逆变器4可以包括其他附加功能——例如提供功率用于对公共网络14的支持或对太阳能设备3的工作点的优化(MPP跟踪)。
图2示意性地示出在关断状态中的根据本发明的第一实施例的能量供应装置18。
能量供应装置18包括双向逆变器20、在DC侧连接到逆变器的电池22以及单独的备用装置24。双向逆变器20包括用于将电池22与电池的控制线路27的接口26连接的接口和用于连接电池的两个电池极的供电接口28。附加地，双向逆变器20包括用于与电池通信的现场总线连接32的现场总线接口30。另一接口33用于通过连接34为电池22的电池管理***提供电源。在单独的备用装置24的方向上，双向逆变器20包括具有用于控制线路37的接口35和用于供电电压的供电接口38的接口，该控制线路操控接口42，所述供电电压在接口44处被提供给备用装置。附加地示出用于两个设备之间的通信的在双向逆变器20和单独的备用装置24之间的现场总线连接40。
双向逆变器20的AC侧的接口25与网络6连接。网络6包括公共网络14和本地网络12，其中，可以借助隔离装置19来将这两者可逆地彼此分离。
双向逆变器20包括控制装置50和激活装置51。激活装置51具有辅助电池52，并且部分地集成到控制装置50中。
下面将根据图3至图8示出和进一步解释根据本发明的实施例的一种用于能量供应装置18的黑启动的方法，其中，在本文中也对在此示出的能量供应装置18的功能进行阐述。
图3示意性地示出按照根据本发明的方法的一种实施例的在黑启动期间的第一时刻的图2的能量供应装置18。仅示出相应于图2的与图3的描述有关的附图标记。
在第一时刻，激活装置51***纵并且在接口26处提供电压形式的开通信号。该电压由辅助电池52提供，并且向控制线路27施加开通信号。在图中通过控制线路27的更粗的线构型使在控制线路27上施加开通信号变得可识别。在这个时刻，双向逆变器20不处于如在本发明的范围中所理解的运行状态。
图4示意性地示出按照根据本发明的方法的一种实施例的在黑启动期间的第二时刻的图2的能量供应装置18。同样地，仅示出相应于图2的与图4的描述有关的附图标记。
与图3相比，电池22现在在第二时刻处于运行状态，其在图4中通过设备的更亮的构型变得可识别。基于施加在控制线路27上的电压将电池22置于运行状态。控制线路27也可以称为使能线路。由激活装置51提供的电压相应于如下电压值：该电压值被电池22解释为开通信号并且将该电池置于运行状态。在第二时刻，激活装置51继续提供开通信号。
图5示意性地示出按照根据本发明的方法的一种实施例的在黑启动期间的第三时刻的图2的能量供应装置。
处于运行状态的电池22在第三时刻在供电接口28处向双向逆变器20提供DC供电电压，该供电电压适用于将双向逆变器20置于运行状态。在该时刻，激活装置51仍给控制线路27施加开通信号。
图6示意性地示出根据按照本发明的方法的一种实施例的在黑启动期间的第四时刻的能量供应装置18。
双向逆变器20已经通过供电接口28处的DC供电电压而被置于运行状态，并且仍然被电池22供给以DC供电电压。激活装置51继续借助辅助电池52在控制线路27上提供用于电池的开通信号。
图7示意性地示出根据按照本发明的方法的一种实施例的在黑启动期间的第五时刻的能量供应装置18。
双向逆变器20的控制装置50已经接管了对最初由辅助电池52在接口26处提供的电压的提供，以维持电池22的运行状态，并且已经将激活装置51置于初始状态。为此，控制设备50从由电池22提供的DC供电电压中获取能量。
现在，电池22和双向逆变器20现在通过现场总线连接32开始握手协议，以在两者之间建立通信。
此外，双向逆变器20通过供电接口38向单独的备用装置24供给供电电压，并且在接口35处为单独的备用装置的控制线路37提供开通信号。为此，控制装置50被相应地设置。为此，双向逆变器20从由电池22通过供电接口28施加的DC供电电压中获取能量。
控制线路37上的开通信号和/或用于单独的备用装置24的供电电压适用于将单独的备用装置置于运行状态。
图8示意性地示出根据按照本发明的方法的一种实施例的在黑启动已经完成之后的第六时刻的能量供应装置18。
在通过现场总线连接40成功完成握手协议之后，通过开通信号和/或供电电压被置于运行状态的单独的备用装置24和双向逆变器20已经建立了两个设备之间的通信。电池22和双向逆变器20也已通过现场总线连接32建立了通信。附加地，双向逆变器20通过连接34在接口33处为电池管理***(未示出)的电池22提供供电电压。在这种状态下，能量供应装置可以开始正常运行。
图9示出根据一种实施例的在随后的正常运行期间的第七时刻的图2的能量供应装置18。
备用装置24包括具有微控制器48的控制模块46，并与传感器(未示出)和隔离装置19建立连接(未示出)。备用装置24构造为与双向逆变器20协作，以在公共网络14发生故障的情况下使本地网络12实现紧急电源运行。根据所示的实施例，备用装置24已经探测到公共网络14的故障，并且通过隔离装置19的操控而与公共网络14分离，并且与双向逆变器20协作地建立了本地网络12的孤岛运行。在此，双向逆变器20从电池22获取电能，该电能可用于本地网络12的连接的用电器(未示出)。
附图标记列表
1 能量供应装置
2 发电厂
3 太阳能设备
4 双向逆变器
5 电池
6 网络
7 逆变器桥
8 输入端DC调节器
9 输入端DC调节器
10 中间回路
11 控制装置
12 本地网络
14 公共网络
15 隔离开关
16 用电器
17 输入端
18 能量供应装置
19 隔离装置
20 双向逆变器
22 电池
24 备用装置
25 AC侧接口
26 接口
27 控制线路
28 供电接口
30 现场总线接口
32 现场总线连接
33 接口
34 连接
35 接口
37 控制线路
38 供电接口
40 现场总线连接
42 接口
44 接口
46 控制模块
48 微控制器
50 控制装置
51 激活装置
52 辅助电池

Claims (21)

1.一种用于能量供应装置(18)的黑启动的方法，其中，所述能量供应装置(18)包括至少一个双向逆变器(20)、电池(22)和激活装置(51)，所述电池(22)除了两个电池极以外还具有至少一个控制线路(27)，所述电池极用于与所述双向逆变器(20)的供电接口(28)连接，对所述控制线路(27)施加电压实现所述电池(22)的起动，所述激活装置(51)设置成，在所述激活装置(51)在黑启动的情况下的操纵中，在所述控制线路(27)的接口(26)处提供由辅助电池(52)提供的电压，所述电压适用于所述电池(22)的起动，所述至少一个双向逆变器(20)具有用于网络(6)的AC侧连接端(25)，所述电池(22)在DC侧连接到所述双向逆变器(20)处，其中，
-在第一方法步骤中，操纵所述能量供应装置(18)的激活装置(51)，
使得所述激活装置向所述电池(22)的控制线路(27)如此施加电压，以将所述电池(22)置于运行状态，所述运行状态与关断状态或待机模式不同，其中，由所述激活装置(51)提供的电压由所述辅助电池(52)提供；
-在另一方法步骤中，在由所述辅助电池(52)提供的电压施加于所述控制线路(27)之后，所述双向逆变器(20)被置于所述运行状态，所述运行状态与关断状态或待机模式不同；
-其中，运行状态中的所述双向逆变器(20)接管将最初由所述激活装置(51)提供的电压提供在所述电池(22)的控制线路(27)上，
并且将所述激活装置(51)关于所述电池(22)置于初始状态中，在所述初始状态中能够通过操纵所述激活装置(51)启动新的黑启动。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，
-在另一方法步骤中，由所述激活装置(51)而被置于所述运行状态的电池(22)给所述双向逆变器(20)提供DC供电电压，所述DC供电电压将所述双向逆变器(20)置于所述运行状态，所述运行状态与关断状态或待机模式不同。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述能量供应装置(18)具有单独的备用装置或由所述双向逆变器(20)包括的备用装置，所述备用装置构造用于探测公共网络(14)的故障并且将在AC侧连接到所述双向逆变器的本地网络(12)从所述公共网络(14)中分开，在分开的备用装置(24)的情况下，附加地，所述单独的备用装置(24)被供给供电电压并且被置于运行状态，所述运行状态与关断状态或待机模式不同。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在所述电池(22)与所述双向逆变器(20)之间启动握手协议，用以在所述电池和所述双向逆变器之间建立通信。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，在所述双向逆变器(20)和所述电池(22)之间的成功的通信建立未发生的情况下，通过所述电池(22)来停止对用于所述双向逆变器(20)的DC供电电压的提供。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述能量供应装置(18)包括连接到所述双向逆变器(20)的另外的电池，所述电池(22)除了两个电池极以外还具有至少一个控制线路(27)，所述电池极用于与所述双向逆变器(20)的供电接口(28)连接，对所述控制线路(27)施加电压实现所述电池(22)的起动，其中，分别向所述另外的电池在控制线路(27)上提供电压，所述电压使所述另外的电池置于运行状态，所述运行状态与关断状态或待机模式不同，其中，所述电压由所述激活装置(51)和/或所述双向逆变器(20)提供，并且所述另外的电池在运行状态中分别向所述双向逆变器(20)提供DC供电电压，并且在所述另外的电池和所述双向逆变器(20)之间分别启动握手协议，用以在所述另外的电池和所述双向逆变器之间建立通信。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述能量供应装置(18)包括另外的双向逆变器，所述另外的双向逆变器分别具有连接到所述另外的双向逆变器的至少一个电池(22)，并且所述另外的双向逆变器的所述至少一个连接的电池(22)分别在控制线路(27)上被提供有电压，所述电压使所述连接的电池(22)置于运行状态，所述运行状态与关断状态或待机模式不同，其中，所述电压由所述激活装置(51)或所述双向逆变器(20)或单独的备用装置(24)提供，所述单独的备用装置通过所述双向逆变器(20)而被置于运行状态，所述运行状态与关断状态或待机模式不同。
8.根据权利要求3所述的方法，其中，所述单独的备用装置(24)由所述双向逆变器(20)供给供电电压。
9.一种双向逆变器(20)，所述双向逆变器具有：
-控制装置(50)和接口，所述接口用于电池(22)的DC侧连接和网络(6)的AC侧连接，所述电池(22)除了两个电池极以外还具有至少一个控制线路(27)，所述电池极用于与所述双向逆变器(20)的供电接口(28)连接，对所述控制线路(27)施加电压实现所述电池(22)的起动，其中，布置有用于将所述电池的两个电池极连接到所述双向逆变器(20)的至少一个供电接口(28)；
-接口(26)，所述接口用于所述电池(22)的控制线路(27)；
-激活装置(51)，所述激活装置具有辅助电池(52)，其中，
-所述激活装置(51)设置成，在所述激活装置在黑启动时的操纵中在用于所述控制线路(27)的所述接口(26)处提供由所述辅助电池(52)提供的电压，所述电压适用于所述电池(22)的起动，其中，所述控制装置(50)设置成在所述双向逆变器(20)起动之后的黑启动时接管电压的提供，用以维持所述电池(22)的运行状态，
其中，所述控制装置(50)设置成在所述接管之后将所述激活装置(51)关于所述电池(22)置于初始状态，在所述初始状态中能够通过操纵所述激活装置(51)启动新的黑启动。
10.根据权利要求9所述的双向逆变器(4，20)，其中，所述双向逆变器(20)在黑启动时能够通过所述电池(22)被置于运行状态，所述运行状态与关断状态或待机模式不同。
11.根据权利要求9或10所述的双向逆变器(20)，其中，所述双向逆变器(20)包括用于连接多个电池(22)的接口，所述电池(22)除了两个电池极以外还具有至少一个控制线路(27)，所述电池极用于与所述双向逆变器(20)的供电接口(28)连接，对所述控制线路(27)施加电压实现所述电池(22)的起动，其中，所述激活装置(51)如此构造并且能够如此操纵，使得所述激活装置(51)在黑启动时在用于所述控制线路(27)的所述接口(26)处提供由所述辅助电池(52)提供的电压，所述电压适用于所述电池(22)的起动；
所述控制装置(50)设置成，在所述双向逆变器(20)起动之后的黑启动时接管对所述电压的提供以维持所述电池(22)的运行状态，并将所述激活装置(51)关于所述电池(22)置于初始状态，在所述初始状态中能够通过操纵所述激活装置(51)启动新的黑启动。
12.根据权利要求9或10所述的双向逆变器(20)，其中，所述双向逆变器(20)附加地在DC侧具有用于连接太阳能设备的输入端(17)。
13.根据权利要求9或10所述的双向逆变器(20)，其中，所述双向逆变器(20)包括内部的备用装置(24)或用于单独的备用装置(24)的连接端，所述备用装置构造用于探测公共网络(14)的故障并且将在AC侧连接到所述双向逆变器的本地网络(12)从所述公共网络(14)中分开，其中，所述连接端包括至少一个供电接口(38)，其中，在分开的备用装置(24)的情况下，所述控制装置(50)设置成在所述双向逆变器(20)起动之后的黑启动时在所述供电接口(38)处提供供电电压，并将所述单独的备用装置(24)置于运行状态，所述运行状态与关断状态或待机模式不同。
14.根据权利要求9或10所述的双向逆变器(20)，其中，所述双向逆变器(20)包括用于与所述电池(22)通信的至少一个现场总线接口(30)。
15.根据权利要求10所述的双向逆变器(4，20)，其中，所述双向逆变器(20)在黑启动时能够通过所述电池(22)被置于运行状态，所述运行状态与关断状态或待机模式不同，通过如下方式：将由所述电池(22)提供的DC供电电压施加在所述供电接口(28)处，所述DC供电电压适用于将所述双向逆变器(20)置于运行状态，所述运行状态与关断状态或待机模式不同。
16.一种备用装置(24)，所述备用装置构造用于探测公共网络(14)的故障并且将在AC侧连接到双向逆变器的本地网络(12)从所述公共网络(14)中分开，所述备用装置具有控制装置(50)和激活装置(51)，所述激活装置具有辅助电池(52)，并且所述备用装置具有
-用于所述备用装置(24)的供电电压的至少一个接口(44)和用于电池(22)的控制线路(27)的至少一个接口(26)，所述电池(22)除了两个电池极以外还具有至少一个控制线路(27)，所述电池极用于与所述双向逆变器(20)的供电接口(28)连接，对所述控制线路(27)施加电压实现所述电池(22)的起动，其中，
-所述激活装置(51)设置成，在所述激活装置(51)在黑启动时的操纵中在用于所述电池(22)的所述控制线路(27)的所述至少一个接口(26)处提供由所述辅助电池(52)提供的电压，所述电压适用于所述电池(22)的起动，其中，所述控制装置(50)设置成在所述双向逆变器(20)起动之后的黑启动时接管电压的提供，用以维持所述电池(22)的运行状态，其中，所述控制装置(50)设置成在所述接管之后将所述激活装置(51)关于所述电池(22)置于初始状态，在所述初始状态中能够通过操纵所述激活装置(51)启动新的黑启动。
17.根据权利要求16所述的备用装置(24)，其中，所述备用装置(24)如此设置，使得所述备用装置(24)在如下情况中由关断状态或待机模式变换为运行状态，所述运行状态与关断状态或待机模式不同：
-当用于供电电压的所述接口(44)被施加有供电电压时，或-当用于供电电压的所述接口(44)被施加有供电电压，并且附加地，
当用于所述备用装置(24)的控制线路(37)的接口(42)被施加有开通信号时。
18.根据权利要求16或17所述的备用装置(24)，其中，包括：
-用于所述备用装置(24)的供电电压的至少一个另外的接口(44)，或
-用于所述备用装置(24)的供电电压的至少一个另外的接口(44)和用于所述备用装置(24)的控制线路(37)的至少一个另外的接口(42)。
19.一种能量供应装置(18)，所述能量供应装置具有：
-至少一个双向逆变器(20)，所述至少一个双向逆变器具有控制装置(50)和用于连接网络(6)的AC侧接口(25)；
-至少一个电池(22)，所述至少一个电池在DC侧连接到所述双向逆变器(20)处，所述电池(22)除了两个电池极以外还具有至少一个控制线路(27)，所述电池极用于与所述双向逆变器(20)的供电接口(28)连接，对所述控制线路(27)施加电压实现所述电池(22)的起动；
-至少一个激活装置(51)，所述至少一个激活装置具有辅助电池(52)，其中，
-所述双向逆变器(20)包括用于所述电池(22)的DC侧连接的接口，其中，布置有用于将所述电池(22)的两个电池极连接到所述双向逆变器(20)的至少一个供电接口(28)；
-所述激活装置(51)设置成，在所述激活装置(51)在黑启动时的操纵中在用于至少一个电池(22)的控制线路(27)的接口(26)处提供由所述辅助电池(52)提供的电压，所述电压适用于所述电池(22)的起动，其中，所述控制装置(50)设置成在所述双向逆变器(20)起动之后的黑启动时接管电压的提供，用以维持所述电池(22)的运行状态，其中，所述控制装置(50)设置成在所述接管之后将所述激活装置(51)关于所述电池(22)置于初始状态，
在所述初始状态中能够通过操纵所述激活装置(51)启动新的黑启动。
20.根据权利要求19所述的能量供应装置(18)，所述能量供应装置具有单独的备用装置(24)。
21.根据权利要求19或20所述的能量供应装置(18)，其中，构造有至少一个根据权利要求9至15中任一项所述的双向逆变器(20)和/或构造有根据权利要求16至18中任一项所述的备用装置(24)。
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