WO2016165730A1 - Verfahren zur fehlerbehandlung und teilredundanz in parallelen wechselrichtern mittels eingangsschaltern - Google Patents

Verfahren zur fehlerbehandlung und teilredundanz in parallelen wechselrichtern mittels eingangsschaltern Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a method of error handling an inverter apparatus for inverting direct current from direct current generators into alternating current, the inverter apparatus comprising a plurality of parallel DC legs, each direct current branch having an inverter and a DC input for connection to one of the DC generators.
  • the invention further relates to a method for error treatment of a converter device for converting alternating current from alternating current generators, as well as a set up for carrying out the respective method changeover or converter device.
  • Inverter devices for photovoltaic systems generally have a plurality of inverters connected in parallel, wherein a corresponding inverter is provided for each DC generator (solar cell array).
  • a corresponding inverter is provided for each DC generator (solar cell array).
  • the DC branch corresponding to the faulty inverter is automatically disconnected or disconnected.
  • the corresponding DC generator can not be used, so that the performance of the photovoltaic system is reduced.
  • DC generator is switched from an active, faultless inverter to another active, faultless inverter.
  • the object of the invention is to provide methods in which the negative effects of an error occurring in an inverter or inverter are reduced.
  • the invention solves this problem with the features of the independent claims.
  • the DC input of the faulty inverter is connected to the DC input of a faultless inverter.
  • the functioning inverter can at least partially take over the performance of the defective inverter until the service technician arrives.
  • the current generated by the DC generator assigned to the defective inverter can therefore also be used at least partially during the failure of an inverter.
  • the fault detected by the inverter device is communicated to the remote monitoring center via a remote monitoring link, and the DC input connection is made by a control signal transmitted via the remote monitoring link from the remote control center.
  • connection of the DC inputs can be reopened exclusively by intervention of a service technician at the location of the inverter device. This prevents inadvertent opening of the connection before a field service technician has ensured that the failed inverter has been replaced or repaired.
  • the invention includes hybrid systems with different types of direct current generators, in particular solar power generators and energy storage devices, for example batteries.
  • direct current generators in particular solar power generators and energy storage devices, for example batteries.
  • the inverters are preferably operated for charging the energy store or in the reverse direction as a rectifier.
  • the inverters are preferably operated to deliver stored in the energy storage or the energy to an AC network.
  • a variant of the invention relates to a method for error handling a converter device for converting alternating current from alternators, the converter device comprising a plurality of parallel alternating current branches, each alternating current branch having an inverter and an alternating current input for connection to one of the alternating current generators.
  • the invention is characterized in that as a result of a detected by the power converter device error in one of the inverter, the AC input of the faulty inverter is connected to the AC input of a faultless inverter.
  • FIG. 5 is a schematic circuit diagram for a Windenergy- anläge in an embodiment of the invention.
  • the photovoltaic system 10 comprises a plurality of direct current generators 13, 14, in particular solar power generators, and an inverter device 15 for converting the direct current generated by the direct current generators 13, 14 into alternating current.
  • Each solar power generator 13, 14 comprises at least one solar cell panel or solar panel. In general, each solar power generator 13, 14 contains a plurality of solar cells or photovoltaic cells.
  • the inverter device 15 comprises as a central component a plurality of inverters 11, 12. Each inverter 11, 12 is connected by means of lines which form respective DC branches 16, 17 with a corresponding one
  • DC input 18, 19 connected.
  • a corresponding DC generator 13, 14 can be connected. Mach the direction of change by the inverter 11, 12, the AC power generated via one or more AC outputs 20, for example, to an AC power AC, power consumers and / or power storage.
  • Inverter 11, 12 is each a controllable switch 21, 22 and 23, 24 arranged to separate the inverters 11, 12, for example, in the event of a defect individually from the inverter device 15.
  • the two DC branches 16, 17 and the two DC inputs 18, 19 are connected to each other by means of a controllable switch 25 via a bridge 47.
  • the switch 25 is bipolar, i. it switches both the positive pole of the DC branches 16, 17 by means of a switching element 27 and the negative pole by means of a switching element 26, wherein the
  • Switching elements 26, 27 are preferably coupled.
  • the switches 21 to 25 and the inverters 11, 12 are controllable by means of an electronic control device 28.
  • the electronic control device 28 is for example a signal or microprocessor and may be arranged in the inverter device 15 or generally at a suitable location in the photovoltaic system 10.
  • the electronic control device 28 is also arranged to measure or detect an error in one of the inverters 11, 12.
  • the electronic control device 28 is connected via a remote monitoring connection 29 to a remote from the photovoltaic system 10 remote maintenance center 30.
  • the remote maintenance center 30 can be operated, for example, by the provider of the inverter device 15.
  • the remote maintenance center 30 is used in particular for monitoring a plurality of inverter devices independent of each other and spatially remote photovoltaic systems by service technicians.
  • the remote monitoring connection 29 can be implemented by means of a cable connection or completely or partially wirelessly by radio link.
  • the operation of the inverter circuit 15 is as follows. During normal operation of the system, the switches 21 to 24 are closed and the switch 25 is open.
  • the direct current generated by the direct current generator 13 is fed via the DC input 18 and the DC branch 16 to the inverter 11, where it is directed in alternating current and passed to the AC output 20.
  • the direct current generated by the direct current generator 14 is fed via the DC input 19 and the DC branch 17 to the inverter 12, where it is directed in alternating current and passed to the AC output 20.
  • control device 28 When the control device 28 detects a fault or defect in one of the inverters 11, 12, the following steps are performed. It is assumed here without limitation that an error condition is detected at the inverter 12. First, the control device 28 controls the switches 23 and 24 upstream and downstream of the corresponding inverter 12 to open them and thus disconnect the corresponding inverter 12 from the inverter device 15 on both sides, that is, on the DC and AC sides. Furthermore, the control device 28 sends an error signal to the remote monitoring center 30. At the remote monitoring center 30, after receiving the error signal and checking the situation in the inverter device 15, qualified personnel can trigger the transmission of a switching signal from the remote monitoring center 30 to the inverter device 15.
  • the control device 28 Upon receipt of the switching signal from the remote control center 30, the control device 28, preferably without external intervention, controls the switch 25 to close it and thus the DC branches 16 and 17 and the DC inputs 18 and 19, respectively to connect with each other.
  • power generated by both direct current generators 13, 14 can be re-directed by the intact inverter 11, ie, the functioning inverter 11 can take over at least part of the power of the defective inverter 12 until a service technician arrives at the location of the inverter device 15.
  • the switch 25 After the service technician repairs or exchanges the defective inverter 12, the switch 25 is opened by the service technician, and then the switches 23, 24 are closed to put the inverter 12 back into operation.
  • the opening or disconnection of the switch 25 is preferably carried out by a service technician on site for safety reasons. Alternatively, it can also be triggered via the remote monitoring connection 29.
  • FIGS. 2 and 3 Advantageous embodiments for the general case of more than two inverters are shown schematically in FIGS. 2 and 3 using the example of four inverters 11, 12, 31, 32.
  • the switches 21 to 24 for disconnecting the inverters, the control device 28 and the remote control center 30 have been omitted for the sake of clarity.
  • the number of required switches 25, 35 is here half as large as the number of inverters (at an even number).
  • each DC current path 16, 17, 36, 37 or each DC input 18, 19, 38, 39, each with two different DC current paths is respectively connected via a switch 25, 35, 40, 41 and corresponding bridges 47, 51 , 52, 53 connected, advantageously in the form of a ring circuit, as shown in Figure 3.
  • the number of switches required 25, 35, 40, 41 corresponds here to the number of inverters 11, 12, 31, 32. This is given a manageable higher effort than in Figure 2, a much higher reliability, as well as the failure of any two inverters is manageable, so that all DC generators 13, 14, 33, 34 can be used until the service technician arrives on site.
  • the switches 40 and 41 in FIG. 3 may be closed so that current generated by the DC generator 13 can be redirected in the inverter 32 and current generated by the DC generator 14 in the inverter 31.
  • FIG. 4 shows, as a further embodiment, a so-called hybrid system 10, in which, in addition to a first type of direct current generators 13, 14, here for example solar power generators, a further type of direct current generators 42, 43 is provided.
  • This may be, for example, energy storage, in particular batteries.
  • Such a hybrid system 10 is as follows. At times of high solar power, i. at high solar radiation or brightness, such as at noon, the solar power generators 13, 14 more power than the AC power AC can accommodate. In this case, the system 10 is operated, in particular by suitable control of the inverters 31, 32, so that the energy stores 42, 43 are charged. The current flow is then directed from the AC voltage side 20 to the batteries 42, 43, the batteries 42, 43 associated power converters 31, 32 thus operate as a rectifier; the current direction is thus reversed to the current direction of the solar power generator 13, 14.
  • the solar power generators 13, 14 no or little power from.
  • the system 10 in particular by suitable control of the inverters 31, 32, operated so that the energy storage 42, 43 feed into the AC mains AC.
  • the current flow is then directed from the batteries 42, 43 to the AC voltage side 20, the power converters 31, 32 assigned to the batteries 42, 43 thus operate as an inverter. ter;
  • the current direction is thus the same as the current direction of the solar power generators 13, 14.
  • the embodiments according to FIGS. 1 to 4 are easily transferable to alternating current generators 63, 64 instead of direct current generators 13, 14, 33, 34, 42, 43.
  • the power conversion device 45 includes a plurality of parallel AC branches 56, 57, each AC leg 56, 57 having an inverter 61, 62 and an AC input 48, 49 for connection to one of the alternators 63, 64.
  • the alternators 63, 64 may be, for example, different windings of the generator of a wind turbine 50.
  • the control device 28 is arranged to close the switch 25 to connect the AC input 48, 49 of the faulty inverter 62 to the AC input 48 of a faultless inverter 61.

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Abstract

Ein Verfahren zur Fehlerbehandlung einer Wechselrichtervorrichtung (15) zum Wechselrichten von Gleichstrom aus Gleichstromerzeugern (13, 14) in Wechselstrom, wobei die Wechselrichtervorrichtung (15) eine Mehrzahl von parallelen Gleichstromzweigen (16, 17) umfasst, wobei jeder Gleichstromzweig (16, 17) einen Wechselrichter (11, 12) und einen Gleichstromeingang (18, 19) zur Verbindung mit einem der Gleichstromerzeuger (13, 14) aufweist. Infolge eines von der Wechselrichtervorrichtung (15) festgestellten Fehlers in einem der Wechselrichter (11, 12) wird der Gleichstromeingang (18, 19) des fehlerhaften Wechselrichters mit dem Gleichstromeingang eines fehlerfreien Wechselrichters verbunden.

Description

VERFAHREN ZUR FEHLERBEHANDLUNG UND TEILREDUNDANZ IN PARALLELEN WECHSELRICHTERN MITTELS EINGANGSSCHALTERN
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fehlerbehandlung einer Wechselrichtervorrichtung zum Wechselrichten von Gleichstrom aus Gleichstromerzeugern in Wechselstrom, wobei die Wechselrichtervorrichtung eine Mehrzahl von parallelen Gleichstromzweigen umfasst, wobei jeder Gleichstromzweig einen Wechselrichter und einen Gleichstromeingang zur Verbindung mit einem der Gleichstromerzeuger aufweist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Fehlerbehandlung einer Stromrichtervorrichtung zum Umrichten von Wechselstrom aus Wechsel- Stromerzeugern, sowie eine zur Durchführung des jeweiligen Verfahrens eingerichtete Wechsel- oder Stromrichtervorrichtung.
Wechselrichtervorrichtungen für Photovoltaikanlagen weisen in der Regel eine Mehrzahl von parallel geschalteten Wechselrichtern auf, wobei für jeden Gleichstromerzeuger (Solarzellenfeld) ein entsprechender Wechselrichter vorgesehen ist. Im Falle eines festgestellten Fehlers oder Defekts eines Wechselrichters wird der dem fehlerhaften Wechselrichter entsprechende Gleichstromzweig automatisch abgeschaltet bzw. getrennt. Bis zum Eintreffen eines Servicemitarbeiters kann der entsprechende Gleichstromerzeuger nicht genutzt werden, so dass die Leistung der Photovoltaikanlage reduziert ist .
Die Druckschrift US 6,800,964 B2 offenbart ein Verfahren zur Wirkungsgradoptimierung einer Wechselrichtervorrichtung mit einer Mehrzahl von parallel geschalteten Wechselrichtern, wobei zwischen den Gleichstromzweigen von jeweils zwei Wechselrichtern ein Schütz vorgesehen ist, das je nach Leistungsanfall in den unterschiedlichen Gleichstromzweigen geöffnet oder geschlossen wird, wobei durch Schließen eines Schütz ein
Gleichstromerzeuger von einem aktiven, fehlerfreien Wechselrichter auf einen anderen aktiven, fehlerfreien Wechselrichter umgeschaltet wird.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Verfahren anzugeben, bei denen die negativen Auswirkungen eines in einem Wechselrichters bzw. Umrichters auftretenden Fehlers reduziert sind.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Infolge eines von der Wechsel- richtervorrichtung festgestellten Fehlers in einem der Wechselrichter wird der Gleichstromeingang des fehlerhaften Wechselrichters mit dem Gleichstromeingang eines fehlerfreien Wechselrichters verbunden. Auf diese Weise kann der funktionsfähige Wechselrichter die Leistung des defekten Wechselrichters bis zum Eintreffen des Servicetechnikers mindestens teilweise übernehmen. Der von dem dem defekten Wechselrichter zugeordneten Gleichstromerzeuger erzeugte Strom kann daher auch während des Ausfalls eines Wechselrichters mindestens teilweise genutzt werden.
Vorzugsweise wird der von der Wechselrichtervorrichtung festgestellte Fehler über eine Fernüberwachungsverbindung an die Fernüberwachungszentrale übermittelt und die Verbindung der Gleichstromeingänge erfolgt durch ein über die Fernüberwachungsverbindung von der Fernüberwachungszentrale übermitteltes Steuersignal. Dies ermöglicht eine unverzügliche Reaktion auf den Ausfall eines Wechselrichters durch Fachpersonal, das am Ort der Wechselrichtervorrichtung häufig nicht sofort bzw. nicht ständig zur Verfügung steht .
Vorzugsweise kann die Verbindung der Gleichstromeingänge ausschließlich durch Eingriff eines Servicetechnikers am Ort der Wechselrichtervorrichtung wieder geöffnet werden. Hierdurch wird ein unbeabsichtigtes Öffnen der Verbindung, bevor ein Servicetechniker vor Ort sichergestellt hat, dass der fehlerhafte Wechselrichter ausgetauscht oder repariert wurde, verhindert .
Die Erfindung umfasst Hybridanlagen mit unterschiedlichen Typen von Gleichstromerzeugern, insbesondere Solarstromerzeugern und Energiespeichern, beispielsweise Batterien. Bei relativ hoher Solarleistung werden vorzugsweise ein oder mehrere der Wechselrichter zur Ladung des oder der Energiespeicher in umgekehrter Richtung als Gleichrichter betrieben. Bei relativ niedriger Solarleistung werden die Wechselrichter vorzugsweise zur Abgabe von in dem oder den Energiespeichern gespeicherter Energie an ein Wechselstromnetz betrieben.
Eine Variante der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fehlerbehandlung einer Stromrichtervorrichtung zum Umrichten von Wechselstrom aus Wechselstromerzeugern, wobei die Stromrichtervorrichtung eine Mehrzahl von parallelen Wechselstromzweigen umfasst, wobei jeder Wechselstromzweig einen Umrichter und einen Wechselstromeingang zur Verbindung mit einem der Wechselstromerzeuger aufweist. In dieser Variante zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass infolge eines von der Stromrichtervorrichtung festgestellten Fehlers in einem der Umrichter der Wechselstromeingang des fehlerhaften Umrichters mit dem Wechselstromeingang eines fehlerfreien Umrichters verbunden wird. Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigen
Fig. 1-4 einen schematischen Schaltplan für eine Photovoltaik- anlage in unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung; und
Fig. 5 einen schematischen Schaltplan für eine Windenergie- anläge in einer Ausführungsform der Erfindung.
Die Photovoltaikanlage 10 gemäß Figur 1 umfasst eine Mehrzahl von Gleichstromerzeugern 13, 14, insbesondere Solarstromerzeuger, und eine Wechselrichtervorrichtung 15 zur Wechsel- richtung des von den Gleichstromerzeugern 13, 14 erzeugten Gleichstroms in Wechselstrom. Jeder Solarstromerzeuger 13, 14 umfasst mindestens ein Solarzellenfeld oder Solarpaneel. Im Allgemeinen enthält jeder Solarstromerzeuger 13, 14 eine Mehrzahl von Solarzellen bzw. photovoltaischen Zellen.
Die Wechselrichtervorrichtung 15 umfasst als zentrale Komponenten eine Mehrzahl von Wechselrichtern 11, 12. Jeder Wechselrichter 11, 12 ist mittels Leitungen, die entsprechende Gleichstromzweige 16, 17 bilden, mit einem entsprechenden
Gleichstromeingang 18, 19 verbunden. An jeden Gleichstromeingang 18, 19 ist ein entsprechender Gleichstromerzeuger 13, 14 anschließbar. Mach der Wechselrichtung durch die Wechselrichter 11, 12 wird der erzeugte Wechselstrom über einen oder mehrere Wechselstromausgänge 20 beispielsweise an ein Wechselstromnetz AC, Stromverbraucher und/oder Stromspeicher abgegeben. Auf der Gleichstrom- und der Wechselstromseite jedes
Wechselrichters 11, 12 ist jeweils ein steuerbarer Schalter 21, 22 bzw. 23, 24 angeordnet, um die Wechselrichter 11, 12 beispielsweise im Defektfall individuell von der Wechselrichtervorrichtung 15 trennen zu können.
Die beiden Gleichstromzweige 16, 17 bzw. die beiden Gleichstromeingänge 18, 19 sind mittels eines steuerbaren Schalters 25 über eine Brücke 47 miteinander verbindbar. Dies wird im Folgenden genauer erläutert. Vorzugsweise ist der Schalter 25 zweipolig, d.h. er schaltet sowohl den Pluspol der Gleichstromzweige 16, 17 mittels eines Schaltelements 27 als auch den Minuspol mittels eines Schaltelements 26, wobei die
Schaltelemente 26, 27 vorzugsweise gekoppelt sind. Die Schalter 21 bis 25 und die Wechselrichter 11, 12 sind mittels einer elektronischen Steuerungsvorrichtung 28 steuerbar. Die elektronische Steuerungsvorrichtung 28 ist beispielsweise ein Signal- oder Mikroprozessor und kann in der Wechselrichtervorrichtung 15 oder allgemein an geeigneter Stelle in der Photovoltaikanlage 10 angeordnet sein. Die elektronische Steuerungsvorrichtung 28 ist auch eingerichtet, um einen Fehler in einem der Wechselrichter 11, 12 messen bzw. feststellen zu könne .
Die elektronische Steuerungsvorrichtung 28 ist über eine Fernüberwachungsverbindung 29 mit einer von der Photovoltaikanlage 10 entfernt angeordneten Fernwartungszentrale 30 verbunden. Die Fernwartungszentrale 30 kann beispielsweise vom Anbieter der Wechselrichtervorrichtung 15 betrieben werden. Die Fernwartungszentrale 30 dient insbesondere zur Überwachung einer Vielzahl von Wechselrichtervorrichtungen voneinander unabhängiger und räumlich voneinander entfernt angeordneter Photovol- taikanlagen durch Servicetechniker. Die Fernüberwachungsverbindung 29 kann mittels einer Kabelverbindung oder ganz oder teilweise drahtlos per Funkverbindung realisiert sein. Die Funktionsweise der Wechselrichterschaltung 15 ist folgende. Im normalen Betrieb der Anlage sind die Schalter 21 bis 24 geschlossen und der Schalter 25 ist geöffnet. Der von dem Gleichstromerzeuger 13 erzeugte Gleichstrom wird über den Gleichstromeingang 18 und den Gleichstromzweig 16 zu dem Wechselrichter 11 geleitet, dort in Wechselstrom gerichtet und an den Wechselstromausgang 20 geleitet. Der von dem Gleichstromerzeuger 14 erzeugte Gleichstrom wird über den Gleichstromeingang 19 und den Gleichstromzweig 17 zu dem Wechselrichter 12 geleitet, dort in Wechselstrom gerichtet und an den Wechselstromausgang 20 geleitet.
Wenn die Steuerungsvorrichtung 28 einen Fehler oder Defekt in einem der Wechselrichter 11, 12 feststellt, werden folgende Schritte durchgeführt . Es sei hier ohne Beschränkung angenommen, dass an dem Wechselrichter 12 ein Fehlerzustand festgestellt wird. Zunächst steuert die Steuerungsvorrichtung 28 die dem entsprechenden Wechselrichter 12 vor- und nachgeschalteten Schalter 23 und 24 an, um diese zu öffnen und somit den entsprechenden Wechselrichter 12 beidseitig, d.h. auf der Gleich- und auf der Wechselstromseite, von der Wechselrichtervorrichtung 15 zu trennen. Des Weiteren sendet die Steuerungsvorrichtung 28 ein Fehlersignal an die Fernüberwachungszentrale 30. In der Fernüberwachungszentrale 30 kann Fachpersonal nach Erhalt des Fehlersignals und Prüfung der Situation in der Wechselrichtervorrichtung 15 die Übersendung eines Schaltsignals von der Fernüberwachungszentrale 30 an die Wechselrichtervorrichtung 15 auslösen. Nach Erhalt des Schaltsignals von der Fernüberwachungszentrale 30 steuert die Steuerungsvorrichtung 28, vorzugsweise ohne Eingriffsmöglichkeit von außen, den Schalter 25 an, um diesen zu schließen und somit die Gleichstromzweige 16 und 17 bzw. die Gleichstromeingänge 18 und 19 miteinander zu verbinden. In diesem Zustand kann von beiden Gleichstromerzeugern 13, 14 erzeugter Strom von dem intakten Wechselrichter 11 umgerichtet werden, d.h. der funktionsfähige Wechselrichter 11 kann zumindest einen Teil der Leistung des defekten Wechselrichters 12 übernehmen, bis ein Servicetechniker am Ort der Wechselrichtervorrichtung 15 eintrifft. Nachdem der Servicetechniker den defekten Wechselrichter 12 repariert oder ausgetauscht hat, wird der Schalter 25 von dem Servicetechniker geöffnet und anschließend werden die Schalter 23, 24 geschlossen, um den Wechselrichter 12 wieder in Betrieb zu nehmen. Die Öffnung oder Trennung des Schalters 25 erfolgt aus Sicherheitsgründen vorzugsweise durch einen Servicetechniker vor Ort. Sie kann alternativ auch über die Fernüberwachungs- verbindung 29 ausgelöst werden.
Vorteilhafte Ausführungsformen für den allgemeinen Fall von mehr als zwei Wechselrichtern sind in den Figuren 2 und 3 am Beispiel von vier Wechselrichtern 11, 12, 31, 32 schematisch gezeigt. Dabei wurden die Schalter 21 bis 24 zum Abklemmen der Wechselrichter, die Steuerungsvorrichtung 28 und die Fernwar- tungszentrale 30 der Übersichtlichkeit halber weggelassen.
In der vorteilhaften Ausführungsform gemäß Figur 2 sind die Gleichstrompfade 16, 17 und 36, 37 bzw. die Gleichstromeingänge 18, 19 und 38, 39 von jeweils zwei Wechselrichtern 11, 12 bzw. 31, 32 paarweise mittels eines entsprechenden Schalters 25 bzw. 35 über entsprechende Brücken 47, 51 miteinander verschaltet. Die Anzahl der erforderlichen Schalter 25, 35 ist hier halb so groß wie die Anzahl von Wechselrichtern (bei einer geraden Anzahl) . Hierdurch wird mit sehr geringem Aufwand eine Ausfallsicherheit für jeden Wechselrichter 11, 12, 31, 32 erreicht, da bei Ausfall eines beliebigen Wechselrichters der entsprechende Gleichstromzweig mit dem Partner-Gleichstromzweig verbunden wird.
In der vorteilhaften Ausführungsform gemäß Figur 3 ist jeder Gleichstrompfad 16, 17, 36, 37 bzw. jeder Gleichstromeingang 18, 19, 38, 39 mit jeweils zwei verschiedenen Gleichstrompfaden über jeweils einen Schalter 25, 35, 40, 41 und entsprechende Brücken 47, 51, 52, 53 verschaltet, und zwar vorteilhaft in Form einer Ringschaltung, wie in Figur 3 gezeigt. Die Anzahl der erforderlichen Schalter 25, 35, 40, 41 entspricht hier der Anzahl von Wechselrichtern 11, 12, 31, 32. Hierdurch ist mit überschaubar höherem Aufwand als in Figur 2 eine wesentlich höhere Ausfallsicherheit gegeben, da auch der Ausfall von zwei beliebigen Wechselrichtern handhabbar ist, so dass sämtliche Gleichstromerzeuger 13, 14, 33, 34 nutzbar sind, bis der Servicetechniker vor Ort eintrifft.
Wenn beispielsweise die Wechselrichter 11, 12 gleichzeitig ausfallen, können in Figur 3 die Schalter 40 und 41 geschlossen werden, so dass von dem Gleichstromerzeuger 13 erzeugter Strom in dem Wechselrichter 32 und von dem Gleichstromerzeuger 14 erzeugter Strom in dem Wechselrichter 31 umgerichtet werden kann .
Wenn in einem anderen Fall zunächst der Wechselrichter 12 ausfällt, wird der Schalter 25 geschlossen, wie zu Figur 1 beschrieben. Wenn später auch der Wechselrichter 11 ausfällt, bevor der Servicetechniker vor Ort war, kann der Schalter 25 wieder geöffnet und stattdessen die Schalter 40, 41 geschlossen werden, siehe oben. Im Ergebnis ist hier im Vergleich zu Figur 1 eine redundante Ausfallsicherheit gegeben. Andere Verschaltungen der Gleichs rompfade 16, 17, 36, 37 bzw. der Gleichstromeingänge 18, 19, 38, 39 als die in Figur 2 und 3 gezeigten sind möglich.
Die Figur 4 zeigt als eine weitere Ausführungsform eine sogenannte Hybridanlage 10, bei der neben einem ersten Typ von Gleichstromerzeugern 13, 14, hier beispielsweise Solarstromerzeugern, noch ein weiterer Typ von Gleichstromerzeugern 42, 43 vorgesehen ist. Dabei kann es sich beispielsweise um Energiespeicher, insbesondere um Batterien handeln.
Die Arbeitsweise einer solchen Hybridanlage 10 ist Folgende. Zu Zeiten hoher Solarleistung, d.h. bei großer Sonneneinstrahlung bzw. Helligkeit, etwa um die Mittagszeit, geben die Solarstromerzeuger 13, 14 mehr Leistung ab, als das Wechselstromnetz AC aufnehmen kann. In diesem Fall wird die Anlage 10, insbesondere durch geeignete Ansteuerung der Wechselrichter 31, 32, so betrieben, dass die Energiespeicher 42, 43 geladen werden. Der Stromfluss ist dann von der Wechselspannungsseite 20 zu den Batterien 42, 43 gerichtet, die den Batterien 42, 43 zugeordneten Stromrichter 31, 32 arbeiten somit als Gleichrichter; die Stromrichtung ist somit zu der Stromrichtung der Solarstromerzeuger 13, 14 umgekehrt.
Zu Zeiten niedriger Solarleistung, d.h. bei geringer Sonneneinstrahlung bzw. Helligkeit, etwa nachts, geben die Solarstromerzeuger 13, 14 keine oder nur geringe Leistung ab. In diesem Fall wird die Anlage 10, insbesondere durch geeignete Ansteuerung der Wechselrichter 31, 32, so betrieben, dass die Energiespeicher 42, 43 in das Wechselstromnetz AC einspeisen. Der Stromfluss ist dann von den Batterien 42, 43 zu der Wechselspannungsseite 20 gerichtet, die den Batterien 42, 43 zugeordneten Stromrichter 31, 32 arbeiten somit als Wechselrich- ter; die Stromrichtung ist somit gleich wie die Stromrichtung der Solarstromerzeuger 13, 14.
In Ausfuhrungsformen mit unterschiedlichen Typen von Gleichstromerzeugern 13, 14 bzw. 42, 43 sind vorzugsweise die
Gleichstromeingänge 18, 19 des ersten Typs über Schalter 25 beispielsweise paarweise miteinander verbunden, die Gleichstromeingänge 38, 39 des zweiten Typs über Schalter 35 beispielsweise paarweise miteinander verbunden, siehe Figur 4, usw. Die Ansteuerung der Schalter 25, 35 bei Ausfall eines Stromrichters 11, 12, 31, 32 ist analog zu der oben bezüglich der Figuren 1 bis 3 beschriebenen Funktionsweise.
Die Ausführungsformen gemäß Figuren 1 bis 4 sind auf Wechsel - Stromerzeuger 63, 64 anstelle von Gleichstromerzeugern 13, 14, 33, 34, 42, 43 problemlos übertragbar. Dies wird anhand von Figur 5 erläutert. In diesen Ausführungsformen umfasst die Stromrichtervorrichtung 45 eine Mehrzahl von parallelen Wechselstromzweigen 56, 57, wobei jeder Wechselstromzweig 56, 57 einen Umrichter 61, 62 und einen Wechselstromeingang 48, 49 zur Verbindung mit einem der Wechselstromerzeuger 63, 64 aufweist. Die Wechselstromerzeuger 63, 64 können beispielsweise unterschiedliche Wicklungen des Generators einer Windenergieanlage 50 sein. Erfindungsgemäß ist die Steuerungsvorrichtung 28 infolge der Feststellung eines Fehlers in einem der Umrichter 61, 62 eingerichtet, den Schalter 25 zu schließen, um den Wechselstromeingang 48, 49 des fehlerhaften Umrichters 62 mit dem Wechselstromeingang 48 eines fehlerfreien Umrichters 61 zu verbinden.

Claims

Ansprüche :
1. Verfahren zur Fehlerbehandlung einer Wechselrichtervorrichtung (15) zum Wechselrichten von Gleichstrom aus Gleichstromerzeugern (13, 14) in Wechselstrom, wobei die Wechselrichtervorrichtung (15) eine Mehrzahl von parallelen Gleichstromzweigen (16, 17) umfasst, wobei jeder Gleichstromzweig (16, 17) einen Wechselrichter (11, 12) und einen Gleichstromeingang (18, 19) zur Verbindung mit einem der Gleichstromerzeuger (13, 14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass infolge eines von der Wechsel- richtervorrichtung (15) festgestellten Fehlers in einem der Wechselrichter (11, 12) der Gleichstromeingang (18, 19) des fehlerhaften Wechselrichters (11, 12) mit dem Gleichstromeingang (19, 18) eines fehlerfreien Wechselrichters (12, 11) verbunden wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Wechselrichtervorrichtung (15) eine Fernüberwachungsverbindung (29) zu einer entfernten Fernüberwachungszentrale (30) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Wechselrichtervorrichtung (15) festgestellte Fehler über die Fernüberwachungsverbindung (29) an die Fernüberwachungszentrale
(30) übermittelt und die Verbindung der Gleichstromeingänge (18, 19) durch ein über die Fernüberwachungsverbindung (29) von der Fernüberwachungszentrale (30) übermitteltes Steuersignal erfolgt.
3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Verbinden der Gleichstromeingänge (18, 19) der fehlerhafte Wechselrichter von der Wechselrichtervorrichtung (15) getrennt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Gleichstromeingänge (18, 19) ausschließlich durch Eingriff einer Person am Ort der Wechselrichtervorrichtung (15) wieder geöffnet werden kann.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der Wechselrichter (31, 32) zur Ladung mindestens eines Energiespeichers (42, 43) in umgekehrter Richtung als Gleichrichter betrieben werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselrichter (31, 32) zur Wechselrichtung von in dem Energiespeicher (42, 43) gespeicherter Energie betrieben werden.
Wechselrichtervorrichtung (15) zum Wechselrichten von Gleichstrom aus Gleichstromerzeugern (13, 14) in Wechselstrom, umfassend eine Mehrzahl von parallelen Gleichstromzweigen (16, 17) und eine elektronische Steuerungs- vorrichtung (28), wobei jeder Gleichstromzweig (16, 17) einen Wechselrichter (11, 12) und einen Gleichstromeingang (18, 19) zur Verbindung mit einem der Gleichstromerzeuger (13, 14) aufweist, wobei die Wechselrichtervorrichtung (15) mindestens einen Schalter (25) zum Verbinden zweier Gleichstromeingänge (18, 19) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung (28) infolge der Feststellung eines Fehlers in einem der Wechselrichter (11, 12) eingerichtet ist, den Schalter (25) zu schließen, um den Gleichstromeingang (18, 19) des fehlerhaften Wechselrichters (11, 12) mit dem Gleichstromeingang (19, 18) eines fehlerfreien Wechselrichters (12, 11) zu verbinden.
8. Wechselrichtervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichstromeingänge (18, 19; 38, 39) jeweils paarweise über einen Schalter (25; 35) miteinander verbindbar sind.
9. Wechselrichtervorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Gleichstromeingang (18, 19, 38, 39) mit zwei anderen Gleichstromeingängen über jeweils einen Schalter (25, 35, 40, 41) verschaltet ist.
10. Wechselrichtervorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis
9, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Gleichstromeingänge (18, 19, 38, 39) in einer Ringschaltung untereinander verschaltet sind.
11. Wechselrichtervorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis
10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselrichtervorrichtung unterschiedliche Typen von Gleichstromerzeugern (13, 14; 42, 43) aufweist.
12. Wechselrichtervorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichstromeingänge (18, 19; 38, 39) der Gleichstromerzeuger (13, 14; 42, 43) eines Typs jeweils über Schalter (25; 35) miteinander verbunden sind.
13. Wechselrichtervorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichstromerzeuger mindestens einen Energiespeicher (42, 43) zum Speichern von Energie und/oder zur Abgabe von Energie umfasst . Verfahren zur Fehlerbehandlung einer Stromrichtervorrichtung (45) zum Umrichten von Wechselstrom aus Wechselstromerzeugern (63, 64), wobei die Stromrichtervorrichtung (45) eine Mehrzahl von parallelen Wechselstromzweigen (56, 57) umfasst, wobei jeder Wechselstromzweig (56, 57) einen Umrichter (61, 62) und einen Wechselstromeingang (48, 49) zur Verbindung mit einem der Wechselstromerzeuger (63, 64) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass infolge eines von der Stromrichtervorrichtung (45) festgestellten Fehlers in einem der Umrichter (61, 62) der Wechselstromeingang (48, 49) des fehlerhaften Umrichters (62) mit dem Wechselstromeingang (48) eines fehlerfreien Umrichters (61) verbunden wird.
Stromrichtervorrichtung (45) zum Umrichten von Wechselstrom aus Wechselstromerzeugern (63, 64), umfassend eine Mehrzahl von parallelen Wechselstromzweigen (56, 57) und eine elektronische Steuerungsvorrichtung (28) , wobei jeder Wechselstromzweig (56, 57) einen Umrichter (61, 62) und einen Wechselstromeingang (48, 49) zur Verbindung mit einem der Wechselstromerzeuger (63, 64) aufweist, wobei die Stromrichtervorrichtung (45) mindestens einen Schalter (25) zum Verbinden zweier Wechselstromeingänge (48, 49) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung (28) infolge der Feststellung eines Fehlers in einem der Umrichter (61, 62) eingerichtet ist, den Schalter (25) zu schließen, um den Wechselstromeingang (48, 49) des fehlerhaften Umrichters (62) mit dem Wechselstromeingang (48) eines fehlerfreien Umrichters (61) zu verbinden.
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