CN112398161A - 逆变器装置、再生式能量产生设施及其控制方法 - Google Patents

逆变器装置、再生式能量产生设施及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种逆变器装置(230)，所述逆变器装置具有多个逆变器(231‑234)，其中每个逆变器(231‑234)具有直流电压中间回路(241‑244)和交流电流输出端(251‑254)，以便从直流电压中间回路处的直流电压中产生交流电流并且在交流电流输出端处输出，并且逆变器装置(200)具有中间回路开关设备(236)，设计用于，将多个逆变器的直流电压中间回路电连接或者电分离，以便形成至少一个第一和至少一个第二子中间回路(210，220)，并且将逆变器的直流电压中间回路分别选择性地与第一和第二或可选地另一子中间回路电流连接，其中第一和第二子中间回路和可选地其他子中间回路彼此电流分离。

Description

逆变器装置、再生式能量产生设施及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种具有多个逆变器的逆变器装置。本发明也涉及一种具有逆变器装置的再生式能量产生设施。本发明也涉及一种用于控制逆变器装置和/或用于控制再生式发电设施的方法。
背景技术
风能设施和具有多个风能设施的风电厂是已知的并且能够概括成术语风能***。这种风能***从风中产生电功率并且借助于至少一个用于馈入到供电网中的逆变器处理所述电功率。光伏设施同样是已知的并且所述光伏设施从太阳辐射中产生电功率并且将所述这样产生的电功率同样馈入到供电网中。太阳辐射也可以同义地称作为太阳射线、太阳能辐射或太阳能辐射。
如果风能***和光伏***彼此在地点上靠近地架设，那么考虑，使用共同的电网链接点，在所述电网链接点处链接这两个不同的馈入器。例如考虑，将光伏设施在风能***的已经存在的电网链接点处链接到供电网上。风能***和光伏设施的共同的端子特别是可以由于来自一方为风能而另一方为太阳能辐射的强的反关联而是有益的。
在此考虑，电网连接点和工程基础设施的一部分共同使用，这可以节约成本。
原则上，能够考虑不同的集成水平，即如下：
-仅电网连接点由两个***、即风能***和光伏设施共同使用，可能还有高压变压器。
-附加地考虑中压电压切换设施的共同使用。
-也考虑中压变压器的共同使用，其中一方面为风能***而另一方面为光伏设施分别可以在低压侧具有自身的逆变器。
-原则上也考虑在中间回路处的共同的端子，其中每个***，即一方面为风能***而另一方面为光伏设施具有自身的直流斩波器，以便经由此将其能量传递到共同的直流电压中间回路上。
如果例如要将光伏设施连接到风能***即例如风能设施的直流电压中间回路上，那么光伏设施的工作电压必须匹配于所述风能设施的中间回路电压，并且光伏设施可能必须与风能设施电流分离。
然而，这种前提条件的实现可能是复杂的和高成本的，并且因此通常再生式馈送器具有与自身的工程基础设施的自身的电网链接点。
发明内容
因此，本发明基于如下目的，解决至少一个上述问题。尤其地，要实现尽可能有效的解决方案，将风能***连同光伏设施一起在相同的电网链接点处链接到供电网上。至少要对迄今已知的解决方案提出替选方案。
根据本发明，提出根据实施例的逆变器装置。这种逆变器装置因此具有多个逆变器，尤其至少三个逆变器。但是优选地，存在多于三个逆变器，尤其至少10个和多于10个逆变器。
每个逆变器具有直流电压中间回路和交流电流输出端，以便从直流电压中间回路中的直流电压中产生交流电流并且在交流电流输出端处输出。就此而言，直流电压中间回路可以视作为输入端，以便经由此为逆变器提供功率。从直流电压中间回路中随后产生交流电流并且在交流电流输出端处输出。就此而言，逆变器以已知的方式和方法工作。输入到直流电压中间回路中的功率由此可以借助于尤其作为三相交流电流产生的交流电流输出并且连同其他交流电流一起馈入到供电网中。这尤其在电网连接点处进行。也可以提出用于逆变器装置的共同的变压器，所述变压器从所述逆变器的交流电流中可以产生更高电压的共同的交流电流。
在此，多个逆变器例如可以并联连接，这原则上允许假设为已知的。
现在提出，逆变器装置具有中间回路开关设备。借此，所述逆变器的直流电压中间回路彼此电连接或彼此电分离。由此，形成至少一个第一和第二子中间回路。于是如果例如存在10个逆变器，那么所述逆变器分别具有直流电压中间回路，使得首先存在10个直流电压中间回路。于是所述10个直流电压中间回路中例如7个可以连接成第一子中间回路并且剩余的3个可以连接成第二子中间回路。
各一个子中间回路的直流电压中间回路因此彼此电流连接，其中但是在两个子中间回路之间进行电流分离。第一和第二直流电压中间回路于是可以彼此独立地运行。尤其地，它们可以具有不同的电压水平，这也包含，一个子中间回路可以具有波动，所述波动与另一子中间回路的波动(如果另一子中间回路终归具有波动)不同，即在相应的中间回路电压的幅值方面不同。
通过中间回路开关设备在此可能的是，到第一和第二子中间回路的分配可变地构成。在7个逆变器用于第一子中间回路并且3个逆变器用于第二子中间回路的所述实例中，所述分配也可以改变，其中例如第一子中间回路根据中间回路开关设备的另一操作包括5个逆变器而第二子中间回路于是同样包括5个逆变器。
这种可变性特别设为用于将逆变器装置用于再生式发电***，所述再生式发电***包括至少一个风能***和至少一个光伏设施。风能***可以具有一个风能设施或多个风能设施。光伏设施也可以由多个单独的光伏设施组成。如果风能***馈送第一子中间回路并且光伏设施馈送第二子中间回路，那么能够与分别产生的功率相关地将逆变器在第一和第二子中间回路之间分配。
因此，如果风是强的并且太阳辐射是弱的，那么考虑第一实例，其中7个逆变器或其直流电压中间回路共同连接成第一子中间回路，而剩余的3个逆变器或其直流电压中间回路共同连接成第二子中间回路。在此特别认识到，彼此靠近架设的风能***和光伏设施极少同时产生高功率。替代于此，在两个***之间频繁地出现反关联，据此具有强烈的太阳辐射的无云的天空极少在有强风的同时出现，相反地强风常常与大量的云形成一起出现，使得因此太阳辐射是极其弱的。
也已知的是，现代风能设施工作，使得电功率借助同步发电机产生，整流和随后作为经整流的电流输送给直流电压中间回路。同样已认识到，光伏设施也产生直流电流并且提供给直流电压中间回路。在这两种情况下，于是可以从相应的直流电压中间回路出发借助于逆变器产生交流电流。
虽然两个直流电压中间回路的电压幅值类似，这种直流电压中间回路的电压和/或电压变化曲线仍然会不同。特别是，在光伏设施中考虑，其工作点经由直流电压中间回路处的电压水平来设定或者至少直流电压中间回路处的电压水平与如下直流电压相关，所述直流电压选择用于设定光伏设施的工作点。在此特别基于如下知识，光伏设施持久地根据所谓的MPP追踪法来设定其工作点。这种方法描述如下技术方式，据此近似持久地寻找最大工作点，即可以产生最大功率的工作点。特别是，这可以对在下游连接的逆变器的相应的直流电压中间回路中的电压变化曲线产生影响。相应地，对此得出与由风能设施的发电机馈送的逆变器的直流电压中间回路的区别。
也已认识到，各个逆变器容忍这种不同的电压水平。原则上，逆变器从直流电压中间回路的直流电压中产生具有一定的交流电压幅值的交流电流。通过所述交流电压幅值，也规定用于直流电压中间回路的电压范围。但是，只要直流电压中间回路的电压水平处于所述规定的范围之内，那么电压波动、即在所述范围之内的电压波动对逆变器就不成问题，并且逆变器可以适应于所述变化并且例如通过匹配的脉冲表现来做出反应。
尤其提出，每个逆变器以公差带法工作。在这种公差带法中，对于要产生的输出电流预设公差带，所产生的电流应处于所述公差带中。如果所产生的公差带撞到两个公差带极限(即限定公差带)之一上，那么在逆变器中相应地进行切换。由此，在公差带法中，生成相应的脉冲样式。公差带法就此而言是闭环控制，其中始终与产生的电流相关地、更确切而言始终关于瞬时值来跟踪逆变器的切换表现。
对此已认识到，如果直流电压中间回路中的电压改变，那么这由于直接且立即测量所产生的输出电流即刻在切换变现中反映出来，但是此外所产生的电流产生为使得其处于公差带中。
基于上述内容因此已认识到，每个逆变器的直流电压中间回路适合于借助风能***的运行和借助光伏设施的运行。然而在风能***和光伏设施之间得出的区别在如下范围中予以考虑：分别产生的直流电压应彼此电流分离。这通过中间回路开关设备来实现。通过所述中间回路开关设备也可以实现，根据要求，即根据多少风功率当前可用，与多少出自太阳辐射的功率当前可用相比，将相应更多或更少的逆变器与风能***连接，并且将相应更多或更少的逆变器与光伏设施连接。
通过中间回路开关设备，因此在一方面为风能设施而另一方面为光伏设施之间的功率相关的分配能够以简单的方式和方法实现。仅第一和第二子中间回路的可变的形成实现如下可能性，为风能***或光伏设施提供相应的逆变器容量。
因此提出，将逆变器的直流电压中间回路分成第一和第二子中间回路。但是作为扩展也考虑，经由第三子中间回路可以一起装入储能器，尤其电池。此外考虑，如果例如此外经由直流电压中间回路要供应消耗器，那么也还能够以相同的方式和方法实现第四子中间回路。就此而言也考虑，每个逆变器双向地工作，即不仅从其直流电压中间回路中产生交流电流，而且也将交流电流转换成直流电流，并且可以馈入到直流电压中间回路中。这在如下情况下予以考虑：特别是对于电网支持措施应从供电网中提取电功率。
但是根据一个变型形式可以提出，仅使用总计三个子中间回路，并且所述储能器因此可以用作为附加的发电机和替选地附加的消耗器并且二者可以在一个子中间回路处、尤其在所述第三子中间回路处实现。
根据一个实施方式提出，其直流电压中间回路与第一子中间回路连接的逆变器组合成逆变器子装置，以便产生第一子交流电流，并且其直流电压中间回路与第二子中间回路连接的逆变器组合成第二逆变器子装置，以便产生第二子交流电流，其中第一和第二子交流电流为了馈入到供电网中汇集成总交流电流，并且至少借助于中间回路开关设备可以将逆变器选择性地与第一或第二逆变器装置关联。
所述实施方式还更好地实现上述可能性，将多个逆变器根据需要在风能***和光伏设施之间分配。优选地，始终将如产生和馈入用于风能设施的交流电流所需要的相应多的逆变器组合成第一逆变器子装置，而将相应多或少的逆变器组合成第二逆变器子装置，以便将由光伏设施产生的功率转换成交流电流并且配置用于馈入到供电网中。
关联可以选择性地进行，并且这特别与输送给或提供给第一或第二逆变器子装置的要馈入的电功率相关地进行。
根据一个实施方式提出，逆变器的交流电流输出端，至少不同的逆变器子装置的逆变器的交流电流输出端彼此电流分离。由此，可以确保运行安全性和/或能够避免横向电流或环电流，要不然这可能例如经由接地电势出现。通过交流电流输出端彼此电流分离，可以确保逆变器彼此间独立的工作。但是也足够的是，仅确保一方面为第一逆变器装置的逆变器和另一方面为第二逆变器装置的逆变器之间的电流分离。但是考虑，例如通过每个逆变器的输出端处的单独的变压器，每个逆变器在其交流电流输出端处与全部其他逆变器或多个交流电流输出端电流分离。也考虑，变压器在输入侧或在其初级侧具有用于每个逆变器的绕组。两个变型形式具有如下优点，在改变逆变器与第一和/或第二逆变器装置的关联时，这种电流分离可无需调整。
特别是变压器分别设有用于每个逆变器、即用于每个逆变器输出端的绕组的变型形式可以是成本适宜的解决方案，其中因此每个绕组仅需要针对相应的逆变器来设计。这相对于仅在一方面为第一逆变器装置的逆变器和另一方面为第二逆变器装置的逆变器之间设置电流分离的变型形式具有如下优点，变压器在输入侧可以有针对性地设计尺寸。
对于仅在一方面为第一逆变器装置的逆变器和另一方面为第二逆变器装置的逆变器之间的电流分离而言，变压器可以在输入侧设有仅两个分离的绕组。具有这样两个输入侧的绕组的变压器能够以相对小的耗费制造，输入侧的绕组但是必须预防性地大尺寸地设计，因为第一和第二逆变器装置的大小可以改变。另一方面，特别设置相应的开关装置以便确保在各个逆变器子装置之间的电流分离可以构造简单地并且以小的成本耗费实现。
特别地提出，逆变器、至少不同的逆变器装置的逆变器连接于具有至少两个初级绕组的变压器上，使得其交流电流在变压器中叠加成共同的交流电流。在此特别考虑，仅在两个逆变器子装置之间设有电流分离。结果是，那么可以输出两个子交流电流，所述子交流电流彼此电流分离。这于是可以输入到变压器的第一和第二初级绕组并且在所述变压器中叠加。变压器于是可以具有单独的次级侧的绕组和从而唯一的次级侧的输出端，在所述输出端处于是可以产生或输出总电流，以便将所述总电流随后馈入到供电网中。
原则上也考虑，这种变压器具有多于两个初级绕组，然而这在技术上会是耗费的。
根据一个设计方案提出，逆变器装置具有输出电流开关设备，所述输出电流开关设备设计用于，将多个逆变器的交流电流输出端电连接或分离，以便形成第一和第二子电流输出端，并且将逆变器的交流电流输出端分别选择性地与第一或第二子电流输出端电流连接，其中第一和第二子电流输出端通过输出电流开关设备彼此电流分离。尤其地提出，输出电流开关设备与中间回路开关设备同步，即第一子电流输出端与第一逆变器装置关联和第二子电流输出端与第二逆变器子装置关联。
优选地，在此也提出具有至少两个初级绕组的所述变压器，其中第一子电流输出端与第一初级绕组连接，并且第二子电流输出端与第二初级绕组连接，以便两个子输出电流首先在变压器中叠加。
交流电流输出端的所述电流分离或交流电流输出端的所述直流汇合可以通过所述输出电流开关设备来实现。通过所提出的在输出电流开关设备和中间回路开关设备之间的同步，逆变器在其直流电压中间回路处和在其交流电流输出端处与逆变器子装置之一关联。在两种情况下，可以建立同与其新关联的逆变器子装置的电流连接，并且建立之前与逆变器关联的逆变器子装置的电流分离。
原则上在此也考虑，设有第三逆变器子装置和还设置其他逆变器子装置，并且其也借助于相应的输出电流开关设备在其交流电流输出端的范围中相应地切换。
根据一个设计方案提出，第一子中间回路具有风能端子，用于与风能***连接，以便经由此获得由风能***产生的电功率，和第二子中间回路具有光伏端子，用于与光伏设施连接，以便经由此获得由光伏设施产生的电功率。对此提出，逆变器装置配置用于，中间回路电压在第一和第二子中间回路之间区分。尤其提出，在第二子中间回路处根据光伏设施的工作点来设定中间回路电压。
经由这两个端子，即风能端子和光伏端子，逆变器装置因此能够同时与风能***和光伏设施连接。逆变器装置于是可以同时将两个能量产生器的功率馈入到供电网中。作为风能***在此表示单个风能设施或多个风能设施，所述风能设施经由相同的电网连接点馈入到供电网中。属于此的也有风电厂。
中间回路电压在此可以在第一和第二子中间回路之间区分并且这特别是可以通过如下方式实现，子中间回路彼此电流分离。此外提出，逆变器容忍其直流电压中间回路处的中间回路电压的变化。由此，逆变器装置可以配置用于，中间回路电压在第一和第二子中间回路之间区分。所述电流分离允许这种区别并且逆变器容忍这种电压波动。逆变器容忍直流电压中间回路处的电压波动的可能性可以通过如下方式实现：逆变器根据公差带法工作和/或逆变器的尺寸设计成，即使电压可变也始终可以将足够大的电流馈入到电网中。
优选地，通过两个中间回路电压可以彼此区分能够实现，第二子中间回路将其中间回路电压设定成，使得由此找到光伏设施中的期望的工作点。尤其借助于第二子中间回路的中间回路电压可以执行用于光伏设施的所谓的MPP追踪法。但是也考虑，所述MPP追踪法在光伏设施本身处并且不在第二子中间回路中执行，使得但是得出的在光伏设施处的电压变化也引起在第二子中间回路处的中间回路电压的变化。
根据一个变型形式，光伏设施具有附加的中间回路，所述附加的中间回路经由直流斩波器、也称作为DC/DC转换器与第二子中间回路连接。这具有如下优点，在第二子中间回路处的中间回路电压可以根据电网电压和无功功率需要来设定。在此，对于所述变型形式也可以确保在第一和第二子中间回路之间的电流分离。由此，DC/DC转换器可以成本适宜地在没有电流分离的情况下构成。
根据一个实施方式提出，风能***和光伏设施的特征分别在于额定功率，所述风能***和光伏设施因此在风能端子或光伏端子处与逆变器装置连接。这种在于额定功率的特征是常见的并且这种额定功率通常也可以为相应的***的最大功率，所述最大功率在正常运行中不应被超过。这两个额定功率虽然理论上可以是相等的，但是其通常是不同的，因为风能***和光伏设施通常彼此独立地设计。优选地假设，光伏设施的额定功率小于风能***的额定功率。
基于此于是提出，逆变器装置具有对应于风能***的额定功率减去备用功率的额定功率。逆变器装置因此基于风能***的额定功率来设计。这尤其表示，每个逆变器具有额定功率，所述逆变器在正常运行中可以将所述额定功率最大从直流电流转换成交流电流，其中逆变器装置的额定功率于是为逆变器的全部额定功率的总和。优选地，全部逆变器尺寸相等地设计，并且逆变器装置的额定功率于是对应于逆变器的额定功率乘以存在的逆变器的数量。
逆变器装置的设计也可以包括变压器、尤其高压变压器的设计，所述变压器同样针对逆变器装置的额定功率来设计。
对此因此提出，逆变器装置的额定功率对应于风能***的额定功率减去备用功率。备用功率也可以为数值0，优选地但是具有较大的数值，所述数值可以为直至风能***的额定功率的20％或至少直至10％。因此，逆变器装置仅比风能***略微更大地设计。
尤其基于如下构思，这种设计是足够的并且不必需，将逆变器装置的额定功率针对风能***和光伏设施的额定功率的总和设计。
通过在可用的风功率和可用的阳光功率之间的认识到的反关联，也已认识到，逆变器装置针对风能***的额定功率的设计可能仅提高了备用功率，在大多数情况下会是足够的。因此也可以实现，与如下情况相比必须提供总计较少的逆变器容量：对于一方面为风能***而另一方面为光伏设施分别提供足够的逆变器装置。
优选地提出，备用功率对应于如下值，所述值小于光伏设施的额定功率，尤其小于光伏设施的额定功率的50％。相应地，逆变器容量能够以光伏设施的额定功率的50％的高度或更多地被节约。
根据本发明也提出一种再生式能量产生设施，用于将电功率馈入到供电网中。这种再生式能量产生设施包括用于从风中产生电功率的风能***和用于从太阳辐射中产生电能的光伏设施。此外，设有根据上述实施方式的逆变器装置。风能***和光伏设施因此连接到所述逆变器装置上，所述逆变器装置因此也可以称作为共同的逆变器装置。风能***因此从风中产生功率并且将所述功率经由风能端子馈入到第一子中间回路中，并且光伏设施从太阳辐射中产生电功率并且将所述电功率经由光伏端子馈入到第二子中间回路中。根据来自风中的可用功率和来自太阳辐射中的可用功率，中间回路开关设备可以将第一或第二子中间回路与更多逆变器相关联。逆变器装置由此可以充分利用并且一方通过风能***提供并且另一方通过光伏设施提供的直流电压中的区别能够以简单的方式和方法考虑。
优选地提出，再生式能量产生设施具有用于控制逆变器装置的控制装置，以便根据瞬时可从风中产生的功率和瞬时可从太阳辐射中产生的功率来控制逆变器装置。特别是提出，至少中间回路开关设备与这两个可用功率相关地控制，即使得与此相关地将风能***和光伏设施分别与相应多个逆变器关联。
因此提出，风能***经由风能端子连接到第一子中间回路上，并且光伏设施经由光伏端子连接到第二子中间回路上。因此，可以将风能***和光伏设施分别与适当数量的逆变器关联。
优选地，设有储能器，以便储存或输出电能。此外或替选地，设有电消耗器，以便消耗电能。对此于是提出，中间回路开关设备设计用于，形成第三子中间回路和可选地、即如果需要地话形成第四子中间回路。逆变器于是因此分成三组或四组，即分成三个或四个逆变器子装置。其大小从而还有相应的子中间回路的大小能够根据要转换的功率选择。通过中间回路开关设备，于是可以至少形成所述子中间回路。此外或替选地，分成逆变器子装置可以通过输出电流开关设备来支持。
基于此提出，储能器连接到第三子中间回路上并且因此除了储能器之外设置的电消耗器连接到第四子中间回路上。在仅存在电消耗器、但是不存在储能器的变型形式中，电消耗器有意义地连接到第三子中间回路上并且第四子中间回路于是不需要形成。
由此，能够以简单的方式和方法将电储能器和/或电消耗器一起集成到能量产生设施中。由此，通过储能器可以进行能量缓冲，特别是在如下情况下如此：存在比在供电网中需要的更多的再生功率，并且这能够暂存在储能器中。
该实现方案能够以简单的方式和方法借助于相应调整的逆变器装置来执行。由此避免，为储能器提供附加的逆变器功率。至少可以实现，与如下情况相比必须提供更少量的逆变器容量：对于储能器预设自身的逆变器装置。
以相同的方式和方法可以将电消耗器集成到能量产生设施中。这种电消耗器可以满足特定任务，如例如用电流供应控制装置。电消耗器但是也可以设为用于，为了电网支持而减少出现的功率过量供应。
在任何情况下由此能够以简单的方式和方法将电储存器和消耗器集成到再生式能量产生设施中，所述消耗器也称作为负载。
特别是，再生式能量产生设施可以构成为具有集成的光伏设施的风电厂。这对于全部上述实施方式是一个建议。
根据本发明，也提出一种用于控制再生式产生设施的方法。再生式产生设施如根据至少一个实施方式在上文中阐述的那样构成。其此外具有逆变器装置，所述逆变器装置如在上文中根据至少一个相应的实施方式阐述的那样构成。
方法此外如结合逆变器装置的至少一个实施方式和/或结合再生式能量产生设施阐述的那样工作。
特别提出，该方法在再生式能量产生设施的控制装置上实现。
特别提出，该方法根据瞬时可从风中产生的功率和瞬时可从太阳辐射中产生的功率控制逆变器装置。尤其地，根据瞬时可从风中产生的功率和瞬时可从太阳辐射中产生的功率来控制中间回路开关设备。对此，控制装置能够将相应的开关指令发送给中间回路开关设备，以便由此选择性地形成或改变相应的子中间回路。
对此，将各个逆变器的直流电压中间回路分别与子中间回路相关联，尤其与第一或第二子中间回路相关联。对于改变子中间回路特别考虑，控制装置向中间回路开关设备发送控制指令，以便将至少一个逆变器或其直流电压中间回路与一个子中间回路分离而与另一子中间回路连接。
附图说明
现在在下文中根据实施方式参照所附的附图示例性地详细阐述本发明。
图1示出风能设施的立体图。
图2示出根据第一实施方式的再生式能量产生设施的示意图。
图3示出根据第二实施方式的再生式能量产生设施的示意图。
具体实施方式
图1示出具有塔102和吊舱104的风能设施100。在吊舱104上设置有具有整流罩110和三个转子叶片108的转子106。转子106在运行中通过风置于转动运动并从而驱动吊舱104中的发电机。
图2示出具有风能***202和光伏设施204的再生式产生设施200。风能***202在此作为单个风能设施示出，这也代表其他风能***，如例如风电厂。风能***202经由整流器206和风能端子208馈送到第一子中间回路210中。同时，光伏设施204经由斩波器212、经由光伏端子214馈送到第二子中间回路220上，所述斩波器可以构成为升压斩波器和/或降压斩波器。斩波器212在此能够是可选的并且也考虑，光伏设施204直接连接到第二子中间回路220上。
第一子中间回路210和第二子中间回路220是逆变器装置230的一部分，所述逆变器装置根据图2示例性地具有第一至第四逆变器231至234。风能端子208和光伏端子214作为一部分、尤其作为逆变器装置230的输入端子示出。此外，逆变器装置230具有中间回路开关设备236。
每个逆变器231或234具有直流电压中间回路241至244并且所述直流电压中间回路也可以称作为第一至第四直流电压中间回路241至244。此外，每个逆变器231至234分别具有交流电流输出端251至254并且所述交流电流输出端也可以为了更好地区分而称作为第一至第四交流电流输出端。所述交流电流输出端251至254中的每个分别输出交流电流I1至I4并且所述交流电流叠加成总电流IG。总电流IG可以经由变压器216引导并且在电网连接点218处馈入到供电网中。变压器216可以考虑成逆变器装置230的一部分，但是所述变压器也可以根据实施方式是独立元件。
逆变器231至234仅示例性地选择，同样内容适用于图3，并且特别是也可以存在更高数量的逆变器。
在再生式能量产生设施200运行时，风能***202和光伏设施204根据风条件和太阳辐射提供不同多的功率并且这借助于中间回路开关设备236考虑。中间回路开关设备236为此具有第一、第二和第三联接开关212至223。为了视图的目的，三个联接开关221至223在图2中断开地示出，但是优选地这三个联接开关中的仅一个断开。要注意的是，在使用多于四个逆变器时，也设有相应更多的联接开关。此外，风能开关209设置在风能端子208上并且光伏开关215设置在光伏端子214上。在运行进行时，当风能***202和光伏设施204馈入功率时，这两个开关闭合。通过使用在下文中还进一步地描述的开关设备236，斩波器212只要本来就设置其那么可以在没有电流分离的情况下设置或构成。
如果现在例如假设：当前存在少量的太阳辐射但是有大量风能，那么第二和第三联接开关222、223可以闭合，而第一联接开关221保持断开。由此，第二、第三和第四直流电压中间回路242至244形成第一子中间回路210。由此，通过风能***202从风中产生的功率能够馈入到所述第一子中间回路210中并且借助于第二、第三和第四逆变器232至234转换成交流电流。所述交流电流于是因此是输出电流I2至I4的总和。
同时，第一直流电压中间回路240、即第一逆变器230的直流电压中间回路形成第二子中间回路220。在示例性的实例中，假设少量的太阳辐射，并从而使用所述一个即第一逆变器231足以，将由光伏设施204从太阳辐射中产生的功率转换成交流电流，即在此为电流I1。
但是如果现在情形改变并且太阳辐射增多并且从风中可产生的功率减少，那么例如第二联接开关222可以断开而第一联接开关221可以闭合。在该情况下，于是第一和第二直流电压中间回路241和242形成第二子中间回路，并且第三和第四直流电压中间回路243和244于是形成第一子中间回路210。如果可用的风功率还继续减小而太阳辐射更强地增大，那么第三联接开关223可以断开而第二联接开关222可以闭合。如果少量太阳辐射和少量风功率可用，那么也考虑，逆变器中的一个逆变器或多个逆变器保持不使用。
图3示出根据另一实施方式的具有逆变器装置330的再生式能量产生设施300。图3的所述再生式能量产生设施300与根据图2的再生式能量产生设施的区别基本上仅在于使用输出电流开关设备360和改变的变压器316，包括得出的在输出电流开关设备360和变压器316之间的电连接。对于其余元件因此使用与在图2中相同的附图标记，并且对于功能性同样参照对图2的阐述。
通过输出电流开关设备360，也实现逆变器231至234的交流电流输出端251至254处的电流分离。这特别是可以通过输出耦联开关361至363来实现。通过所述输出耦联开关361至363，逆变器231至234能够在输出侧连接或分离。为了更好的概览，三个输出耦联开关361至363可以断开地示出。但是在运行进行时，当全部四个逆变器231至234激活时，三个输出联接开关361至363中的仅一个断开。尤其提出，输出联接开关361至363与联接开关221至223同步接通并由此能够根据存在的风能和根据存在的太阳辐射将相应多的逆变器231至234与风能***202或光伏设施204关联。
此外，设有风能输出开关371和光伏输出开关372。这也出于更好的概览原因在图3中断开地示出。然而其在运行进行时优选地闭合。尤其地，其与风能开关309和光伏开关215同步切换。提出，风能输出开关371与风能开关209同步切换，并且光伏输出开关372与光伏开关215同步切换。
这四个开关也可以用作为安全开关，但是也考虑，如果例如不存在太阳辐射，即尤其在夜晚，并且大量风能可用，那么光伏开关215和光伏输出开关372断开，并且全部联接开关、即第一值第三联接开关221至223和还有第一至第三输出联接开关361至263闭合，使得风能***202可以使用全部逆变器231至234。类似地也考虑，在非常强的太阳辐射和无风时，光伏设施204使用全部逆变器231至234。
这样，输出电流开关设备360实现第一和第二子电流输出端381和382，在其中输出第一子输出电流IT1和第二子输出电流IT2。这输送给变压器316的第一或第二初级绕组383或384。在变压器316中，其于是叠加并且作为具有升压的电压的总输出电流I’G输出给次级绕组386。因此，所述两个子输出电流IT1和IT2虽然电流分离仍汇合。因此，一方面为风能***202连同其相关联的变压器和另一方面为光伏设施204连同其相关联的逆变器完全彼此电流分离。
中间回路开关设备236和输出电流开关设备360可以分别称作为或构成为切换矩阵。这种切换矩阵具有多个单个开关并且通过相应地关闭一些开关和断开其他开关可以形成相应的电流路径并且电连接期望的元件。
本发明所基于的构思根据附图、尤其根据图2和3阐述。所基于的构思在此为，风能设施的中间回路在附加地连接光伏设施时可分离地构成。就此而言，全部示出的逆变器231至234是风能***202的逆变器，所述逆变器现在附加地也用于光伏设施204的功率的逆变。光伏设施的所述补充通过提出的布线、特别通过中间回路开关设备236来实现。
由此优点是，相应的直流电压中间回路、即特别是第二子中间回路的工作电压可以匹配于光伏设施的电压，这对于MPP法需要或在此出现。所述电压也可以称作为MPP电压。风能***的、尤其相应的风能设施的中间回路电压在此不改变。由此，光伏设施不需要附加电流分离的直流斩波器，或电流分离可以通过变压器来实现。所提出的分离通过切换矩阵来实现，所述切换矩阵在此作为中间回路开关设备236阐述。通过所述切换矩阵，逆变器、在实际实现方案中尤其是相应的功率柜部分地在风能***和光伏设施中再分配。
通过一方面为风能的馈入和另一方面为光伏能量的馈入的反关联，也才可称作为变流器的逆变器根据不同的馈入器、即风能***或光伏设施中的馈入情形关联并且由此始终基本上最优地承担负载。
电流分离的实现可以在变压器侧、即在朝向变压器316的输出端侧通过第二低压绕组来实现，所述低压绕组作为第二初级绕组384示出。在变压器316中可以形成中压绕组的次级绕组由于基本上保持不变的总功率保持不变。在此，在变压器侧设有第二切换矩阵，即输出电流开关设备360，所述第二切换矩阵将逆变器、即在实际实现方案中功率柜为了电流分离分配到两个低压绕组、即第一和第二初级绕组383或384上。
如果在特定的所在地处频繁地存在出自风能和太阳能的总功率超出风能设施的总功率的时刻，那么通过略微尺寸超定，例如在变压器处和在变流器容量方面分别超定10％，使集成度为几乎100％。光伏设施204由此可以几乎没有损失地集成到现有的风能设施***中并且可以一起形成再生式能量产生设施。
已认识到，如果可以缩写成PV设施的光伏设施要连接到风能设施的直流电压中间回路上，那么PV设施的工作电压必须匹配于风能设施的中间回路电压，并且PV设施必须此外与风能设施电流分离。在此示出的解决方案能够通过如下方式实现：将风能设施的中间回路分离和将也可称作变流器的逆变器通过切换矩阵关联到两个中间回路中的一个中间回路上。
由此，也能够实现在将PV设施连接于风能***的电网链接点处时共同地使用硬件和基础设施。

Claims (15)

1.一种逆变器装置(230)，所述逆变器装置具有多个逆变器(231-234)，其中
-每个逆变器(231-234)具有直流电压中间回路(241-244)和交流电流输出端(251-254)，以便从所述直流电压中间回路处的直流电压中产生交流电流并且在所述交流电流输出端处输出，并且
-所述逆变器装置(200)具有中间回路开关设备(236)，设计成用于，将多个逆变器的直流电压中间回路电连接或电分离，以便形成至少一个第一和至少一个第二子中间回路(210，220)，并且将所述逆变器的所述直流电压中间回路分别选择性地与所述第一或第二或可选地另一子中间回路直流连接，其中
-所述第一和所述第二子中间回路和可选地其他子中间回路彼此电流分离。
2.根据权利要求1所述的逆变器装置(230)，
其特征在于，
每个逆变器以公差带法工作。
3.根据权利要求1或2所述的逆变器装置(230)，
其特征在于，
-其直流电压中间回路与所述第一子中间回路(210)连接的逆变器组合成第一逆变器子装置，以便产生第一子交流电流，和
-其直流电压中间回路与所述第二子中间回路(220)连接的逆变器组合成第二逆变器子装置，以便产生第二子交流电流，其中
-所述第一和第二子交流电流为了馈入到供电网中组合成总交流电流(IG)，并且
-至少借助于所述中间回路开关设备(236)能够将逆变器选择性地与所述第一或第二逆变器装置关联。
4.根据上述权利要求中任一项所述的逆变器装置(230)，
其特征在于，
-所述逆变器的逆变器输出端、至少不同的逆变器子装置或不同的所述逆变器子装置的逆变器的逆变器输出端彼此电流分离，和/或
-逆变器，至少不同的逆变器子装置的逆变器连接于具有至少两个初级绕组的变压器(316)，使得其交流电流在所述变压器中叠加成共同的交流电流。
5.根据上述权利要求中任一项所述的逆变器装置(230)，
其特征在于，
-所述逆变器装置具有输出电流开关设备(360)，设计成用于，将多个逆变器的交流电流输出端电连接或电分离，以便形成第一和第二子电流输出端(381，382)，并且将所述逆变器的交流电流输出端分别选择性地与所述第一或第二子电流输出端电流连接，其中
-所述第一和所述第二子电流输出端通过所述输出电流开关设备彼此电流分离，其中尤其
-所述输出电流开关设备(360)与所述中间回路开关设备(236)同步，使得
-将所述第一子电流输出端与第一逆变器子装置或所述第一逆变器子装置相关联，和
-将所述第二子电流输出端与第二逆变器子装置或所述第二逆变器子装置相关联。
6.根据上述权利要求中任一项所述的逆变器装置(230)，
其特征在于，
-所述第一子中间回路(210)具有风能端子(208)，用于与风能***(22)连接，所述风能***具有一个或多个风能设施(100)，以便经由此获得由所述风能***产生的电功率，和
-所述第二子中间回路(220)具有光伏端子(214)，用于与光伏设施(204)连接，以便经由此获得由所述光伏设施产生的电功率，其中
-所述逆变器装置配置用于，所述中间回路电压在所述第一和第二子中间回路之间是不同的，尤其
-在所述第二子中间回路处根据所述光伏设施的工作点设定中间回路电压。
7.根据权利要求6所述的逆变器装置(230)，
其特征在于，
-所述风能***(202)和所述光伏设施(204)各自由额定功率表征，
-所述逆变器装置(230)具有对应于所述风能***(202)的额定功率减去备用功率的额定功率，其中
-所述备用功率对应于所述风能***(202)的额定功率的最大20％、尤其最大10％，和/或
-所述备用功率对应于如下值，所述值小于所述光伏设施(204)的额定功率，尤其小于所述光伏设施的额定功率的50％。
8.一种再生式能量产生设施(200)，用于将电功率馈入到供电网中，包括：
-至少一个风能***(202)，用于从风中产生电功率，
-至少一个光伏设施(204)，用于从日光照射中产生电功率，
-根据上述权利要求中任一项所述的逆变器装置。
9.根据权利要求8所述的再生式能量产生设施(200)，
其特征在于，
-设有用于控制所述逆变器装置的控制装置，以便根据瞬时可从风中产生的功率和瞬时可从太阳辐射中产生的功率来控制所述逆变器装置，
-所述风能***经由风能端子或所述风能端子连接到所述第一子中间回路上，和
-所述光伏设施经由光伏端子或所述光伏端子连接到所述第二子中间回路。
10.根据权利要求8或9所述的再生式能量产生设施(200)，
其特征在于，
-设有储能器，以便储存或输出电能，和/或
-设有电消耗器，以便消耗电能，其中
-所述中间回路开关设备设计用于，形成第三和可选地形成第四子中间回路，和
-所述储能器连接于所述第三子中间回路，和/或
-所述电消耗器连接于所述第三或第四子中间回路。
11.一种用于控制再生式能量产生设施(200)的方法，并且所述再生式能量产生设施(200)包括：
-至少一个风能***(202)，用于从风中产生电功率，
-至少一个光伏设施(204)，用于从太阳辐射中产生电功率，
-具有多个逆变器的逆变器装置，其中
-每个逆变器具有直流电压中间回路和交流电流输出端，并且从所述直流电压中间回路处的直流电压中产生交流电流并且在所述直流电流输出端处输出，并且
-所述逆变器装置具有中间回路开关设备，其将多个逆变器的中间电压中间回路电连接或电分离，从而形成至少一个第一和至少一个第二子中间回路，并且将所述逆变器的所述直流电压中间回路由此分别选择性地与所述第一或第二或可选地另一子中间回路电流连接，其中
-所述第一和所述第二子中间回路和可选地其他子中间回路彼此电流分离，
-所述风能***经由风能端子或所述风能端子连接到所述第一子中间回路，并且将从风中产生的电功率馈入到所述第一子中间回路中，尤其借助于有源整流器，和
-所述光伏设施经由光伏端子或所述光伏端子连接到所述第二子中间回路上，并且将从太阳辐射中产生的电功率馈入到所述第二子中间回路中，尤其借助于斩波器。
12.根据权利要求11所述的方法，
其特征在于，
每个逆变器以公差带法工作。
13.根据权利要求11或12所述的方法，
其特征在于，
-其直流电压中间回路与所述第一子中间回路(221)连接的逆变器组合成第一逆变器子装置(231)，以便产生第一子交流电流，和
-其直流电压中间回路与所述第二子中间回路(220)连接的逆变器组合成第二逆变器子装置(232)，以便产生第二子交流电流，其中
-所述第一和第二子交流电流为了馈入到供电网中而组合成总交流电流，并且
-至少借助于所述中间回路开关设备(236)将逆变器选择性地与所述第一或第二逆变器装置(232)关联。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，
其特征在于，
-所述逆变器装置(230)具有输出电流开关设备(360)，其将多个逆变器的交流电流输出端电连接或电分离，从而形成第一和第二子电流输出端(382)，并且将所述逆变器的交流电流输出端分别选择性地与所述第一或第二子电流输出端(382)电流连接，并且尤其
-所述输出电流开关设备(360)与所述中间回路开关设备(236)同步，使得所述输出电流开关设备(360)和所述中间回路开关设备(236)共同切换，其中
-将所述第一子电流输出端(381)与第一逆变器子装置或所述第一逆变器子装置(231)相关联，和
-将所述第二子电流输出端(382)与第二逆变器子装置或所述第二逆变器子装置(232)相关联。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，
其特征在于，
根据瞬时从风中可产生的功率和瞬时从太阳辐射可产生的功率来控制所述逆变器装置(230)、尤其所述中间回路开关设备(236)和可选地控制所述输出电流开关设备(360)。
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