高開放電圧による光電池アレイの始動
ＰＶアレイ（２）をインバータ（３）経由でＡＣ電力グリッド（４）に接続するために、最初は、インバータ（３）の入力側のＤＣリンク（７）が、ＡＣ電力グリッド（４）からプリチャージされる。ＤＣリンク（７）のリンク電圧は、ＡＣ電力グリッド（４）に接続されるインバータ（３）によってプリセット値であって、ＰＶアレイ（２）の開放電圧より低いプリセット値に合うよう調節され、そして次に、リンク電圧がプリセット値に合うよう連続的に調節される間、その開放電圧のＰＶアレイ（２）が、ＤＣリンク（７）に直接接続される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、同時継続の特許文献１に対する優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、一般に光電池（ＰＶ）アレイをインバータ経由でＡＣ電力グリッドに接続する方法に関する。より詳しくは、本発明はインバータの入力ＤＣリンクがＡＣ電力グリッドからプリチャージされるその入力側で、ＰＶアレイを、ＤＣリンクを含むインバータ経由でＡＣ電力グリッドに接続する方法に関する。
【０００３】
更に、本発明は一般にＰＶアレイからＡＣ電力グリッドに電気エネルギーを供給するための器具に関し、および特にＰＶアレイからＡＣ電力グリッドに電気エネルギーを供給するための器具であって、インバータ、インバータの入力側のＤＣリンク、ＤＣリンクのリンク電圧用の電圧制御ユニット、ＰＶアレイをＤＣリンクに接続するための少なくとも１個のスイッチおよびインバータをＡＣ電力グリッドに接続するための少なくとも１個の幹線スイッチを備える器具に関する。
【背景技術】
【０００４】
使用される回路部品を通して過剰な電流の発生を回避して使用される回路部品上での過剰な電圧の発生を回避するために光電池アレイをインバータ経由でＡＣ電力グリッドに接続するとき、注意が必要とされる。これらの部品に過負荷をかける危険性は、原則として、より高電圧クラスまたはより高電流クラスの部品によって解消されることができる。この方法は、通常はしかしながら極端なコスト増大におよびより高電圧クラス部品のより低い効率に起因する電力損失に結びつく。したがって、光電池アレイをＡＣ電力グリッドに接続する際に回路部品の高負荷を回避する方法および器具が、好まれる。
【０００５】
これは、特にケーブル断面積を増大する必要性なしでより高電力を伝送することが可能であるために光電池アレイのより高出力電圧に向けた開発に関する状況にあてはまる。通常動作での光電池アレイのこの種のより高い出力電圧は、光電池アレイのさらにより高い開放電圧に付随する。これらの開放電圧は、それぞれのインバータのインバータブリッジを横切る許容電圧を容易に上回るかもしれない。
【０００６】
特許文献２から、例えば、インバータのインバータブリッジに先行する、バックコンバータのようなＤＣ／ＤＣコンバータであって、光電池アレイとインバータとの間の電圧適応を与えるＤＣ／ＤＣコンバータを有することが公知である。バックコンバータは、しかしながら器具の複雑度を増大する。それはさらに追加的な電力損失を引き起こす。特許文献２は、インバータに高い開放電圧で光電池アレイを接続することを取扱わない。インバータに先行するバックコンバータの専用の動作によって光電池アレイの完全な開放電圧でインバータブリッジをロードすることを回避することが可能であるが、しかしながら、開放電圧が光電池アレイの通常動作中に生じる出力電圧まで低下したとき、更なる手段によってそれが電流経路で埋められない限り、通常動作中にバックコンバータによって引き起こされる追加的な電力損失が残るであろう。
【０００７】
特許文献３から、接続ラインのうちの１本内に配置される抵抗器およびインバータブリッジに並列に接続される抵抗器によって実現される分圧器を用いてインバータのインバータブリッジを接続された光電池アレイの高い開放電圧から保護することが公知である。接続ライン内の抵抗器を短絡させてインバータブリッジに並列に接続される抵抗器を切ることによって、分圧器は通常動作で無効にされ、したがって、抵抗器に起因する継続した損失を回避する。特に通常動作でそれを切るために、分圧器は追加的な作用力を必要とする。
【０００８】
一般的に光電池アレイから電気エネルギーを供給するためのインバータは、いわゆる最大パワーポイント（ＭＰＰ）−トラッキングの実行を可能にするためにＤＣリンク用の電圧制御ユニットを有する。ＭＰＰ−トラッキングでは、光電池アレイの出力電圧はＤＣリンクの電圧経由で光電池アレイが実際の動作条件を考慮して最大電力を得る値に合うよう調節される。
【０００９】
特許文献４が、光電池アレイとインバータとの間の光電池インバータインタフェースを開示する。始動プロセス中に、インバータのＤＣリンクはソフトスタートスイッチギアまたは光電池アレイを使用してインバータの動作電圧にプリチャージされる。光電池アレイの接続ラインのうちの１本内のコンタクタスイッチがまだ開いている間、インバータが次いでオンにされる。コンタクタスイッチをクローズすることによって光電池アレイがインバータのＤＣリンクに接続される前に、出力電圧を開放電圧から通常動作状態の下の出力電圧に低下させるためにシャントスイッチによって意図的に短絡される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】欧州特許出願第０９１７６９００．０号明細書、名称「Ｚｕｓｃｈａｌｔｅｎ ｅｉｎｅｓ Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｋｆｅｌｄｅｓ ｍｉｔ ｈｏｈｅｒ Ｌｅｅｒｌａｕｆｓｐａｎｎｕｎｇ」、２００９年１１月２４日出願
【特許文献２】独国実用新案第２０２００６００１０６３Ｕ１号明細書
【特許文献３】日本国特開平１１−３１２０２２号公報
【特許文献４】米国特許出願第２００９／０１６７０９７Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
それでも、光電池アレイをインバータ経由でＡＣ電力グリッドに接続する方法に対する、かつ光電池アレイからＡＣ電力グリッドに電気エネルギーを供給する器具に対する必要性において、同時に技術的複雑度を低く保つと共に、光電池アレイの高い開放電圧の課題に対処することが可能な方法およびインバータに対する必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
一態様において、本発明はその入力側でＤＣリンクを含むインバータ経由でＰＶアレイをＡＣ電力グリッドに接続する方法に関する。この方法は、次のステップ、すなわち、ＡＣ電力グリッドからインバータの入力ＤＣリンクをプリチャージするステップと、ＡＣ電力グリッドに接続されるインバータを用いてＤＣリンクのリンク電圧をプリセット値に合うよう調節するステップであって、プリセット値がＰＶアレイの開放電圧より低いステップと、調節するステップを連続的に実行する間、ＰＶアレイをＤＣリンクに接続するステップとを含む。接続するステップでは、その開放電圧のＰＶアレイが、ＤＣリンクに直接接続される。
【００１３】
別の態様において、本発明はＰＶアレイからＡＣ電力グリッドに電気エネルギーを供給するための器具に関する。この器具は、インバータ、インバータの入力側のＤＣリンク、ＤＣリンクのリンク電圧用の電圧制御ユニット、ＰＶアレイをＤＣリンクに接続するための少なくとも１個のスイッチ、インバータをＡＣ電力グリッドに接続するための少なくとも１個の幹線スイッチおよびＰＶアレイをインバータ経由でＡＣ電力グリッドに接続するための接続コントローラを備える。接続コントローラは、最初は幹線スイッチをクローズし、そして、リンク電圧をＰＶアレイの開放電圧より低いプリセット値に合うよう調節するためにリンク電圧用の電圧制御ユニットを起動し、かつその後、電圧制御ユニットが、リンク電圧をプリセット値に合うよう連続的に調節する間、その開放電圧のＰＶアレイがＤＣリンクに直接接続されるように、ＰＶアレイを接続するためのスイッチをクローズする。
【００１４】
本発明の他の特徴および利点は、以下の図面および詳細な説明の検討の際に当業者に明白になる。請求項によって定められるように、全てのこの種の追加的な特徴および利点が本発明の有効範囲内で本願明細書に含まれることを意図される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
本発明は、以下の図面を参照してよりよく理解されることができる。図面内の構成要素が必ずしも一定の比率であるというわけではなく、重点がその代わりに本発明の原理を明らかに例示することに置かれる。図面において、同様な参照番号がいくつかの図の全体にわたって対応する部分を示す。
【００１６】
【図１】本発明に従う器具の単線接続図である。
【図２】本発明に従う方法の一実施態様のブロック図である。および、
【図３】図１に従う器具のインバータの一実施態様を例示する。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
光電池アレイを本発明に従うインバータ経由でＡＣ電力グリッドに接続する方法において、インバータの入力側のＤＣリンクが、ＡＣ電力グリッドからプリチャージされる。ＤＣリンクのリンク電圧は、少なくともプリチャージするステップの終わりに向けてＡＣ電力グリッドに接続されるインバータによって、プリセット値に合うよう調節される。ＰＶアレイが次いでＤＣリンクに接続され、そのリンク電圧がプリセット値に合うようなお連続的に調節される。その接続は、ＰＶアレイの開放電圧をリンク電圧に以前に適応したかまたは同時に適応することなく実行される。電圧の既存の差異は、堅固に埋められる。これは、しかしながら、ＰＶアレイから流れる得られる電荷が限定されるので、ならびに、一方ではＤＣリンクのバッファ容量によって、かつ他方ではすでに有効で、かつＡＣ電力グリッドに電流を供給するインバータによってそれらが吸収されるので、何の負の影響も持たない。既存のおよび市販のインバータのリンク電圧用の電圧制御ユニットが、ＰＶアレイが接続された後で、電力流の方向を、プリチャージするための方向から供給するための方向に変えるのに十分に高速であると判明し、この方法は、それが危機的レベルに達する前にリンク電圧の増大を防ぐ。また、この新規な方法を実現するとき、ＤＣリンクの既存の容量は十分でかつＰＶアレイを接続する際に電圧の危機的上昇を回避するために増大される必要がない。
【００１８】
これは、たとえリンク電圧が本発明に従って合うよう調節される値が、ＰＶアレイの開放電圧と比べて非常に低くセットされても、すなわち、通常動作中のＰＶアレイの出力電圧より明確に上にあるＰＶアレイの開放電圧によってさえ、かつこのより低い出力電圧の値に合うよう調節されるリンク電圧によってさえあてはまる。たとえＰＶアレイの最大開放電圧が直接印加されても、すなわち、プリセット値に合うよう調節されるリンク電圧を有するＤＣリンクに対する、ＰＶアレイとＤＣリンクとの間のいかなる以前の電圧適応も伴わずに、この新規な方法は、リンク電圧の危機的増大に結びつかない。したがって、ＰＶアレイとＤＣリンクとの間の電圧適応のための何のＤＣ／ＤＣコンバータも必要ではない。
【００１９】
すでに注意されたように、本発明の方法において、リンク電圧がＰＶアレイを接続する前に合うように調節される値は、好ましくはＰＶアレイの通常動作でＰＶアレイの通常の出力電圧に対応し、したがって、ＡＣ電力グリッドのピークの電圧をきちんと越える。驚くべきことに、例えば、既存のおよび市販のインバータでＭＰＰ−トラッキングのために使用される電圧制御ユニットは、ＡＣ電力グリッドから電気エネルギーをとることによって、リンク電圧をＡＣ電力グリッドのピークの電圧よりさらに上にある値に合うよう調節することが可能である。このために、概して、インバータのインバータブリッジとＡＣ電力グリッドとの間に設けられるインダクタがブーストコンバータにおけるような電圧制御ユニットによって使用される。リンク電圧をＡＣ電力グリッドのピークの電圧より上の値に合うよう調節することを用いて、リンク電圧用の制御ユニットが、電気エネルギーをＡＣ電力グリッドに供給して、したがって、ＤＣリンクを放電させることがＰＶアレイを接続すると直ちに可能である安定動作点を有する。
【００２０】
ＤＣリンクの小さな容量によってさえもおよびリンク電圧用の遅く反応する電圧制御ユニットによってさえもリンク電圧の増大を危機的でないレベルに限定するために、リンク電圧がプリセット値に合うよう調節される間、ＰＶアレイがＤＣリンクに順々に接続されるセグメントに分割されることができる。このように、それぞれのセグメントをＤＣリンクに接続する際にＤＣリンクに流れ込むことができる電荷、および、したがって、あり得るリンク電圧の増大が、更に限界を定められる。
【００２１】
この新規な方法が、２つの主要なステップ（ｉ）リンク電圧をプリセット値に合うよう調節するステップ、および（ｉｉ）リンク電圧がプリセット値に合うよう調節される間、ＰＶアレイをＤＣリンクに接続するステップを含む。最初のステップ（ｉ）は好ましくは、このステップがインバータをＡＣ電力グリッドに接続するステップのすぐあとに続く、ＤＣリンクに対する第１の受動プリチャージステップに、およびリンク電圧がＡＣ電力グリッドのピークの電圧より上に押し上げられるような方法で、インバータのスイッチがクロック制御されるその後の能動プリチャージステップに、再分割される。第１のサブステップ、すなわち受動プリチャージステップで、ＡＣ電力グリッドからＤＣリンクに流れる充電電流は、ＤＣリンクを予備的にプリチャージするためにインバータのインバータブリッジのフリーホイーリングダイオードを用いて整流化されることができる。この受動プリチャージステップ中に、インバータブリッジの全てのスイッチは開いている。それが例えばチョークまたは抵抗器を用いて系統的に限定されないならば、リンクをプリチャージし始める時に流れる充電電流があまりに高くなるかもしれない。概して、固有の抵抗器およびインバータのグリッドチョークおよび／またはインバータの出力のＥＭＣフィルタのインピーダンスは、このために全て不十分である。したがって、ＤＣリンクを予備的にプリチャージするための充電電流が幹線スイッチに並列に設置され、かつ電流限界決定装置が配置されるバイパスを通して導かれることが好まれる。代わりにまたはさらに、ＡＣ電力グリッドの電圧を上方へ変換するためのトランスが、ＤＣリンクをＡＣ電力グリッドのピーク電圧より上のリンク電圧にすでにプリチャージするためにバイパス内に設けられることができる。この最初の受動プリチャージステップが完了されたならば、インバータは共通幹線スイッチ経由でグリッドに接続され、そして次に、バイパスがさえぎられる。まさにこの瞬間に、リンク電圧をプリセット値に合うよう調節するための電圧制御ユニットもまた、起動される。リンク電圧用の電圧制御ユニットは、好ましくは、最初のステップ（ｉ）の能動第２サブステップでかつ新規な方法の第２のステップ（ｉｉ）中に固定された値がリンク電圧にプリセットされることだけを除いて、ＭＰＰ−トラッキングのための既知のおよび市販のインバータで使用されるのと同じ装置および方策を備える。
【００２２】
新規な方法の第２のステップ（ｉｉ）は、必要に応じてＰＶアレイの個々のセグメントを接続するサブステップに再分割されることができる。ＰＶアレイ全体が接続されるとすぐに、リンク電圧用の制御ユニットがリンク電圧を固定された値によっての代わりにＭＰＰ−トラッキングによって決定される変数値に合うよう調節するために割り当てられることができる。
【００２３】
新規な方法を使用する時にリンク電圧がインバータの完全性を危険にさらすであろう望ましくなく高い値までなお上昇する場合には、インバータの動作は、損傷を回避するために危機的電圧から止められることができる。ＰＶアレイは、次いでインバータからすぐに切り離される。リンク電圧がＤＣリンクの容量に対して共通に実現された放電装置を用いて危機的でないレベルに低下したとき、リンク電圧をプリセット値に合うよう調節する間にＰＶアレイを接続するための新規な試行が実施されることができる。
【００２４】
本発明に従う器具は、最初はインバータをＡＣ電力グリッドに接続するための幹線スイッチをクローズして、次いでリンク電圧をプリセット値に合うよう調節するリンク電圧用の制御ユニットを起動し、かつその後にだけＰＶアレイを接続するためのスイッチをクローズする接続コントローラを備える。すでに上に示唆されたように、幹線スイッチは並列の電流経路を設けるためのいくつかのスイッチ、例えば、インバータを電流限界決定装置経由でＡＣ電力グリッドに最初接続するための第１のスイッチ、および電力を消散する電流限界決定装置がもはや必要でないとき、インバータをＡＣ電力グリッドに後ほど直接接続するための第２のスイッチ、を含むことができる。また、ＰＶアレイを接続するためのスイッチは、各々がＰＶアレイのセグメントだけをインバータに接続する複数の部分的スイッチに再分割されることができる。
【００２５】
この新規な器具において、インバータブリッジのスイッチはＰＶアレイの開放電圧より低い許容使用電圧を有することができ、およびしたがって、より高い許容使用電圧を有するスイッチと比べてより安価でかつより少ない電力を消散する。
【００２６】
インバータブリッジの上流で、特にＰＶアレイをインバータブリッジに接続するためのスイッチの間に、新規な器具のインバータがＤＣリンクだけを有することができる。つまり、電圧適応のためのＤＣ／ＤＣコンバータは、ＰＶアレイをインバータに接続するためのスイッチの上流にも下流にも設けられる必要がない。好ましくは、この種のＤＣ−ＤＣコンバータは、関連する作用力を節約してかつ関連する電力損失を回避するために、新規な器具には完全に欠けている。
【００２７】
新規な器具の更に好ましい詳細は、本発明に従う方法に関する状況ですでに説明された。
【００２８】
次により詳細に図面を参照して、図１はＰＶアレイ２をインバータ３経由でＡＣ電力グリッド４に接続する役に立つ器具１を例示する。ＰＶアレイ２は、各々、別々のスイッチ６経由で、インバータ３の入力リンクである（ここでは図で区別されない）ＤＣリンク７に、別々に接続されることができる別々のセグメント５に分割される。その出力で、インバータ３は幹線スイッチ８経由でＡＣ電力グリッド４に接続可能である。ＥＭＣフィルタ９が、幹線スイッチ８とインバータ３との間に設けられる。補助幹線スイッチ１０が、幹線スイッチおよびＥＭＣフィルタ９に並列に設けられる。ＥＭＣフィルタ９のそれと比べて非常に高いインピーダンスを有するチョーク１１が、補助幹線スイッチ１０と直列に接続される。本発明の根底にある課題は、ＰＶアレイ２およびそのセグメント５の各々が、それがインバータ３と両立するより、より高い開放電圧を有することである。通常動作での、ＰＶアレイ２およびそのセグメント５の出力電圧、すなわち、電流がＡＣ電力グリッド４に供給される時の出力電圧は、しかしながら、インバータ３に無害である。これらの条件のもとでＰＶアレイ２をインバータ３に安全に接続するために、図２で示す以下の諸ステップがとられる。
【００２９】
最初、補助幹線スイッチ１０がインバータ３をＡＣ電力グリッド４に接続するためにクローズされる。これは、交流電流がＡＣ電力グリッドからインバータ３に流れる結果を有する。インバータ３の内部の構成を示す図３から、出力ライン１２を通して流れるこのＡＣ電流が、各々インバータブリッジ１４のスイッチのうちの１つに逆並列に接続される、インバータ３のインバータブリッジ１４のフリーホイーリングダイオード１３によって、入力ライン１８を通して流れる直流に整流化されることが明白になる。この直流が、ＡＣ電力グリッドのピーク電圧までインバータ３のＤＣリンク７のコンデンサ１６を充電する。このように流れる充電電流は、図１のチョーク１１によって限定される。この限定は、ＡＣ電力グリッドのピーク電圧までのプリチャージプロセス全体中に必要でない。むしろ、プリチャージするステップ中に、幹線スイッチ８がすでにクローズされて、補助幹線スイッチ１０がオープンされることができる。ＤＣリンク７を受動的にプリチャージするステップの後、ＡＣ電力グリッドのピーク電圧とリンク電圧との間の電圧差異が受動的にプリチャージするステップによって低下された後でのみ、インバータ３が起動される、すなわち、（ここで表されない）コントローラがインバータのスイッチ１５をクロック制御する。スイッチ１５は、コンデンサ１６を横切るリンク電圧をＡＣ電力グリッド４のピーク電圧より上にあるプリセット値に合うよう調節するためにクロック制御される。能動的にプリチャージするこのステップにおいて、ＥＭＣフィルタのインダクタと共にインバータ３のスイッチ１５が、ブーストコンバータとして働く。ＰＶアレイ２からＡＣ電力グリッド４に電気エネルギーを供給するための典型的動作電圧と同程度であるリンク電圧のプリセット値が調節されるときにだけ、図１に従うスイッチ６がＰＶアレイ２をインバータ３に接続するために順々にクローズされる。この接続ステップは、ＰＶアレイ２のそれぞれのセグメント５の開放電圧とプリセット値に合うよう連続的に調節されるリンク電圧との間のいかなる電圧差異も無視して実行される。しかしながら、それぞれのセグメント５からリンク７に流れる電荷が限定されて、コンデンサ１６のサイズに起因して、リンク電圧の比較的遅い増大に単に結びつくだけであるので、堅固にＰＶアレイ２を接続するこの手順は危機的でないと判明する。この増大は、インバータ３の電圧制御ユニットがリンク電圧の切迫した増大に十分迅速に反応することができ、かつスイッチ１５の適切なクロッキングによって、すなわちＡＣ電力グリッドに電流を供給することによって、それを補正することができるように、少なくとも十分遅い。したがって、リンク電圧のプリセット値よりはるかに上にある開放電圧で堅固にＰＶアレイを接続するにもかかわらずインバータ３両端に何の過剰な電圧も生じない。例外的な場合にリンク電圧がそれでも危機的値に達するならば、インバータ３はスイッチ１５をオープンすることによってブロックされ、図１のスイッチ６が再びオープンされる。コンデンサ１６を横切るリンク電圧は、次いで放電抵抗器として図３内に表される放電装置１７を用いて低下する。その後、接続のための新規な試みがなされることができる。三相のインバータとしてここで表されるインバータ３は、同様に単相のインバータであることもできる。ＰＶアレイ全体が接続されるとすぐに、リンク電圧用の制御ユニットがリンク電圧を固定された値によっての代わりにＭＰＰ−トラッキングによって決定される変数値に合うよう調節するように割り当てられることができる。
【００３０】
多くの変形および変更が、本発明の趣旨および原理から実質的に逸脱することなく本発明の好ましい実施態様になされることができる。全てのこの種の変更および変形は、以下の請求項に記載の、本発明の範囲内で本願明細書に含まれることを意図される。
【符号の説明】
【００３１】
１ 器具
２ ＰＶアレイ
３ インバータ
４ ＡＣ電力グリッド
５ セグメント
６ スイッチ
７ ＤＣリンク
８ 幹線スイッチ
９ ＥＭＣフィルタ
１０ 補助幹線スイッチ
１１ チョーク
１２ 出力ライン
１３ フリーホイーリングダイオード
１４ インバータブリッジ
１５ スイッチ
１６ コンデンサ
１７ 放電装置
１８ 入力ライン
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、同時継続の特許文献１に対する優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、一般に光電池（ＰＶ）アレイをインバータ経由でＡＣ電力グリッドに接続する方法に関する。より詳しくは、本発明はインバータの入力ＤＣリンクがＡＣ電力グリッドからプリチャージされるその入力側で、ＰＶアレイを、ＤＣリンクを含むインバータ経由でＡＣ電力グリッドに接続する方法に関する。
【０００３】
更に、本発明は一般にＰＶアレイからＡＣ電力グリッドに電気エネルギーを供給するための器具に関し、および特にＰＶアレイからＡＣ電力グリッドに電気エネルギーを供給するための器具であって、インバータ、インバータの入力側のＤＣリンク、ＤＣリンクのリンク電圧用の電圧制御ユニット、ＰＶアレイをＤＣリンクに接続するための少なくとも１個のスイッチおよびインバータをＡＣ電力グリッドに接続するための少なくとも１個の幹線スイッチを備える器具に関する。
【背景技術】
【０００４】
使用される回路部品を通して過剰な電流の発生を回避して使用される回路部品上での過剰な電圧の発生を回避するために光電池アレイをインバータ経由でＡＣ電力グリッドに接続するとき、注意が必要とされる。これらの部品に過負荷をかける危険性は、原則として、より高電圧クラスまたはより高電流クラスの部品によって解消されることができる。この方法は、通常はしかしながら極端なコスト増大におよびより高電圧クラス部品のより低い効率に起因する電力損失に結びつく。したがって、光電池アレイをＡＣ電力グリッドに接続する際に回路部品の高負荷を回避する方法および器具が、好まれる。
【０００５】
これは、特にケーブル断面積を増大する必要性なしでより高電力を伝送することが可能であるために光電池アレイのより高出力電圧に向けた開発に関する状況にあてはまる。通常動作での光電池アレイのこの種のより高い出力電圧は、光電池アレイのさらにより高い開放電圧に付随する。これらの開放電圧は、それぞれのインバータのインバータブリッジを横切る許容電圧を容易に上回るかもしれない。
【０００６】
特許文献２から、例えば、インバータのインバータブリッジに先行する、バックコンバータのようなＤＣ／ＤＣコンバータであって、光電池アレイとインバータとの間の電圧適応を与えるＤＣ／ＤＣコンバータを有することが公知である。バックコンバータは、しかしながら器具の複雑度を増大する。それはさらに追加的な電力損失を引き起こす。特許文献２は、インバータに高い開放電圧で光電池アレイを接続することを取扱わない。インバータに先行するバックコンバータの専用の動作によって光電池アレイの完全な開放電圧でインバータブリッジをロードすることを回避することが可能であるが、しかしながら、開放電圧が光電池アレイの通常動作中に生じる出力電圧まで低下したとき、更なる手段によってそれが電流経路で埋められない限り、通常動作中にバックコンバータによって引き起こされる追加的な電力損失が残るであろう。
【０００７】
特許文献３から、接続ラインのうちの１本内に配置される抵抗器およびインバータブリッジに並列に接続される抵抗器によって実現される分圧器を用いてインバータのインバータブリッジを接続された光電池アレイの高い開放電圧から保護することが公知である。接続ライン内の抵抗器を短絡させてインバータブリッジに並列に接続される抵抗器を切ることによって、分圧器は通常動作で無効にされ、したがって、抵抗器に起因する継続した損失を回避する。特に通常動作でそれを切るために、分圧器は追加的な作用力を必要とする。
【０００８】
一般的に光電池アレイから電気エネルギーを供給するためのインバータは、いわゆる最大パワーポイント（ＭＰＰ）−トラッキングの実行を可能にするためにＤＣリンク用の電圧制御ユニットを有する。ＭＰＰ−トラッキングでは、光電池アレイの出力電圧はＤＣリンクの電圧経由で光電池アレイが実際の動作条件を考慮して最大電力を得る値に合うよう調節される。
【０００９】
特許文献４が、光電池アレイとインバータとの間の光電池インバータインタフェースを開示する。始動プロセス中に、インバータのＤＣリンクはソフトスタートスイッチギアまたは光電池アレイを使用してインバータの動作電圧にプリチャージされる。光電池アレイの接続ラインのうちの１本内のコンタクタスイッチがまだ開いている間、インバータが次いでオンにされる。コンタクタスイッチをクローズすることによって光電池アレイがインバータのＤＣリンクに接続される前に、出力電圧を開放電圧から通常動作状態の下の出力電圧に低下させるためにシャントスイッチによって意図的に短絡される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】欧州特許出願第０９１７６９００．０号明細書、名称「Ｚｕｓｃｈａｌｔｅｎ ｅｉｎｅｓ Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｋｆｅｌｄｅｓ ｍｉｔ ｈｏｈｅｒ Ｌｅｅｒｌａｕｆｓｐａｎｎｕｎｇ」、２００９年１１月２４日出願
【特許文献２】独国実用新案第２０２００６００１０６３Ｕ１号明細書
【特許文献３】日本国特開平１１−３１２０２２号公報
【特許文献４】米国特許出願第２００９／０１６７０９７Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
それでも、光電池アレイをインバータ経由でＡＣ電力グリッドに接続する方法に対する、かつ光電池アレイからＡＣ電力グリッドに電気エネルギーを供給する器具に対する必要性において、同時に技術的複雑度を低く保つと共に、光電池アレイの高い開放電圧の課題に対処することが可能な方法およびインバータに対する必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
一態様において、本発明はその入力側でＤＣリンクを含むインバータ経由でＰＶアレイをＡＣ電力グリッドに接続する方法に関する。この方法は、次のステップ、すなわち、ＡＣ電力グリッドからインバータの入力ＤＣリンクをプリチャージするステップと、ＡＣ電力グリッドに接続されるインバータを用いてＤＣリンクのリンク電圧をプリセット値に合うよう調節するステップであって、プリセット値がＰＶアレイの開放電圧より低いステップと、調節するステップを連続的に実行する間、ＰＶアレイをＤＣリンクに接続するステップとを含む。接続するステップでは、その開放電圧のＰＶアレイが、ＤＣリンクに直接接続される。
【００１３】
別の態様において、本発明はＰＶアレイからＡＣ電力グリッドに電気エネルギーを供給するための器具に関する。この器具は、インバータ、インバータの入力側のＤＣリンク、ＤＣリンクのリンク電圧用の電圧制御ユニット、ＰＶアレイをＤＣリンクに接続するための少なくとも１個のスイッチ、インバータをＡＣ電力グリッドに接続するための少なくとも１個の幹線スイッチおよびＰＶアレイをインバータ経由でＡＣ電力グリッドに接続するための接続コントローラを備える。接続コントローラは、最初は幹線スイッチをクローズし、そして、リンク電圧をＰＶアレイの開放電圧より低いプリセット値に合うよう調節するためにリンク電圧用の電圧制御ユニットを起動し、かつその後、電圧制御ユニットが、リンク電圧をプリセット値に合うよう連続的に調節する間、その開放電圧のＰＶアレイがＤＣリンクに直接接続されるように、ＰＶアレイを接続するためのスイッチをクローズする。
【００１４】
本発明の他の特徴および利点は、以下の図面および詳細な説明の検討の際に当業者に明白になる。請求項によって定められるように、全てのこの種の追加的な特徴および利点が本発明の有効範囲内で本願明細書に含まれることを意図される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
本発明は、以下の図面を参照してよりよく理解されることができる。図面内の構成要素が必ずしも一定の比率であるというわけではなく、重点がその代わりに本発明の原理を明らかに例示することに置かれる。図面において、同様な参照番号がいくつかの図の全体にわたって対応する部分を示す。
【００１６】
【図１】本発明に従う器具の単線接続図である。
【図２】本発明に従う方法の一実施態様のブロック図である。および、
【図３】図１に従う器具のインバータの一実施態様を例示する。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
光電池アレイを本発明に従うインバータ経由でＡＣ電力グリッドに接続する方法において、インバータの入力側のＤＣリンクが、ＡＣ電力グリッドからプリチャージされる。ＤＣリンクのリンク電圧は、少なくともプリチャージするステップの終わりに向けてＡＣ電力グリッドに接続されるインバータによって、プリセット値に合うよう調節される。ＰＶアレイが次いでＤＣリンクに接続され、そのリンク電圧がプリセット値に合うようなお連続的に調節される。その接続は、ＰＶアレイの開放電圧をリンク電圧に以前に適応したかまたは同時に適応することなく実行される。電圧の既存の差異は、堅固に埋められる。これは、しかしながら、ＰＶアレイから流れる得られる電荷が限定されるので、ならびに、一方ではＤＣリンクのバッファ容量によって、かつ他方ではすでに有効で、かつＡＣ電力グリッドに電流を供給するインバータによってそれらが吸収されるので、何の負の影響も持たない。既存のおよび市販のインバータのリンク電圧用の電圧制御ユニットが、ＰＶアレイが接続された後で、電力流の方向を、プリチャージするための方向から供給するための方向に変えるのに十分に高速であると判明し、この方法は、それが危機的レベルに達する前にリンク電圧の増大を防ぐ。また、この新規な方法を実現するとき、ＤＣリンクの既存の容量は十分でかつＰＶアレイを接続する際に電圧の危機的上昇を回避するために増大される必要がない。
【００１８】
これは、たとえリンク電圧が本発明に従って合うよう調節される値が、ＰＶアレイの開放電圧と比べて非常に低くセットされても、すなわち、通常動作中のＰＶアレイの出力電圧より明確に上にあるＰＶアレイの開放電圧によってさえ、かつこのより低い出力電圧の値に合うよう調節されるリンク電圧によってさえあてはまる。たとえＰＶアレイの最大開放電圧が直接印加されても、すなわち、プリセット値に合うよう調節されるリンク電圧を有するＤＣリンクに対する、ＰＶアレイとＤＣリンクとの間のいかなる以前の電圧適応も伴わずに、この新規な方法は、リンク電圧の危機的増大に結びつかない。したがって、ＰＶアレイとＤＣリンクとの間の電圧適応のための何のＤＣ／ＤＣコンバータも必要ではない。
【００１９】
すでに注意されたように、本発明の方法において、リンク電圧がＰＶアレイを接続する前に合うように調節される値は、好ましくはＰＶアレイの通常動作でＰＶアレイの通常の出力電圧に対応し、したがって、ＡＣ電力グリッドのピークの電圧をきちんと越える。驚くべきことに、例えば、既存のおよび市販のインバータでＭＰＰ−トラッキングのために使用される電圧制御ユニットは、ＡＣ電力グリッドから電気エネルギーをとることによって、リンク電圧をＡＣ電力グリッドのピークの電圧よりさらに上にある値に合うよう調節することが可能である。このために、概して、インバータのインバータブリッジとＡＣ電力グリッドとの間に設けられるインダクタがブーストコンバータにおけるような電圧制御ユニットによって使用される。リンク電圧をＡＣ電力グリッドのピークの電圧より上の値に合うよう調節することを用いて、リンク電圧用の制御ユニットが、電気エネルギーをＡＣ電力グリッドに供給して、したがって、ＤＣリンクを放電させることがＰＶアレイを接続すると直ちに可能である安定動作点を有する。
【００２０】
ＤＣリンクの小さな容量によってさえもおよびリンク電圧用の遅く反応する電圧制御ユニットによってさえもリンク電圧の増大を危機的でないレベルに限定するために、リンク電圧がプリセット値に合うよう調節される間、ＰＶアレイがＤＣリンクに順々に接続されるセグメントに分割されることができる。このように、それぞれのセグメントをＤＣリンクに接続する際にＤＣリンクに流れ込むことができる電荷、および、したがって、あり得るリンク電圧の増大が、更に限界を定められる。
【００２１】
この新規な方法が、２つの主要なステップ（ｉ）リンク電圧をプリセット値に合うよう調節するステップ、および（ｉｉ）リンク電圧がプリセット値に合うよう調節される間、ＰＶアレイをＤＣリンクに接続するステップを含む。最初のステップ（ｉ）は好ましくは、このステップがインバータをＡＣ電力グリッドに接続するステップのすぐあとに続く、ＤＣリンクに対する第１の受動プリチャージステップに、およびリンク電圧がＡＣ電力グリッドのピークの電圧より上に押し上げられるような方法で、インバータのスイッチがクロック制御されるその後の能動プリチャージステップに、再分割される。第１のサブステップ、すなわち受動プリチャージステップで、ＡＣ電力グリッドからＤＣリンクに流れる充電電流は、ＤＣリンクを予備的にプリチャージするためにインバータのインバータブリッジのフリーホイーリングダイオードを用いて整流化されることができる。この受動プリチャージステップ中に、インバータブリッジの全てのスイッチは開いている。それが例えばチョークまたは抵抗器を用いて系統的に限定されないならば、リンクをプリチャージし始める時に流れる充電電流があまりに高くなるかもしれない。概して、固有の抵抗器およびインバータのグリッドチョークおよび／またはインバータの出力のＥＭＣフィルタのインピーダンスは、このために全て不十分である。したがって、ＤＣリンクを予備的にプリチャージするための充電電流が幹線スイッチに並列に設置され、かつ電流限界決定装置が配置されるバイパスを通して導かれることが好まれる。代わりにまたはさらに、ＡＣ電力グリッドの電圧を上方へ変換するためのトランスが、ＤＣリンクをＡＣ電力グリッドのピーク電圧より上のリンク電圧にすでにプリチャージするためにバイパス内に設けられることができる。この最初の受動プリチャージステップが完了されたならば、インバータは共通幹線スイッチ経由でグリッドに接続され、そして次に、バイパスがさえぎられる。まさにこの瞬間に、リンク電圧をプリセット値に合うよう調節するための電圧制御ユニットもまた、起動される。リンク電圧用の電圧制御ユニットは、好ましくは、最初のステップ（ｉ）の能動第２サブステップでかつ新規な方法の第２のステップ（ｉｉ）中に固定された値がリンク電圧にプリセットされることだけを除いて、ＭＰＰ−トラッキングのための既知のおよび市販のインバータで使用されるのと同じ装置および方策を備える。
【００２２】
新規な方法の第２のステップ（ｉｉ）は、必要に応じてＰＶアレイの個々のセグメントを接続するサブステップに再分割されることができる。ＰＶアレイ全体が接続されるとすぐに、リンク電圧用の制御ユニットがリンク電圧を固定された値によっての代わりにＭＰＰ−トラッキングによって決定される変数値に合うよう調節するために割り当てられることができる。
【００２３】
新規な方法を使用する時にリンク電圧がインバータの完全性を危険にさらすであろう望ましくなく高い値までなお上昇する場合には、インバータの動作は、損傷を回避するために危機的電圧から止められることができる。ＰＶアレイは、次いでインバータからすぐに切り離される。リンク電圧がＤＣリンクの容量に対して共通に実現された放電装置を用いて危機的でないレベルに低下したとき、リンク電圧をプリセット値に合うよう調節する間にＰＶアレイを接続するための新規な試行が実施されることができる。
【００２４】
本発明に従う器具は、最初はインバータをＡＣ電力グリッドに接続するための幹線スイッチをクローズして、次いでリンク電圧をプリセット値に合うよう調節するリンク電圧用の制御ユニットを起動し、かつその後にだけＰＶアレイを接続するためのスイッチをクローズする接続コントローラを備える。すでに上に示唆されたように、幹線スイッチは並列の電流経路を設けるためのいくつかのスイッチ、例えば、インバータを電流限界決定装置経由でＡＣ電力グリッドに最初接続するための第１のスイッチ、および電力を消散する電流限界決定装置がもはや必要でないとき、インバータをＡＣ電力グリッドに後ほど直接接続するための第２のスイッチ、を含むことができる。また、ＰＶアレイを接続するためのスイッチは、各々がＰＶアレイのセグメントだけをインバータに接続する複数の部分的スイッチに再分割されることができる。
【００２５】
この新規な器具において、インバータブリッジのスイッチはＰＶアレイの開放電圧より低い許容使用電圧を有することができ、およびしたがって、より高い許容使用電圧を有するスイッチと比べてより安価でかつより少ない電力を消散する。
【００２６】
インバータブリッジの上流で、特にＰＶアレイをインバータブリッジに接続するためのスイッチの間に、新規な器具のインバータがＤＣリンクだけを有することができる。つまり、電圧適応のためのＤＣ／ＤＣコンバータは、ＰＶアレイをインバータに接続するためのスイッチの上流にも下流にも設けられる必要がない。好ましくは、この種のＤＣ−ＤＣコンバータは、関連する作用力を節約してかつ関連する電力損失を回避するために、新規な器具には完全に欠けている。
【００２７】
新規な器具の更に好ましい詳細は、本発明に従う方法に関する状況ですでに説明された。
【００２８】
次により詳細に図面を参照して、図１はＰＶアレイ２をインバータ３経由でＡＣ電力グリッド４に接続する役に立つ器具１を例示する。ＰＶアレイ２は、各々、別々のスイッチ６経由で、インバータ３の入力リンクである（ここでは図で区別されない）ＤＣリンク７に、別々に接続されることができる別々のセグメント５に分割される。その出力で、インバータ３は幹線スイッチ８経由でＡＣ電力グリッド４に接続可能である。ＥＭＣフィルタ９が、幹線スイッチ８とインバータ３との間に設けられる。補助幹線スイッチ１０が、幹線スイッチおよびＥＭＣフィルタ９に並列に設けられる。ＥＭＣフィルタ９のそれと比べて非常に高いインピーダンスを有するチョーク１１が、補助幹線スイッチ１０と直列に接続される。本発明の根底にある課題は、ＰＶアレイ２およびそのセグメント５の各々が、それがインバータ３と両立するより、より高い開放電圧を有することである。通常動作での、ＰＶアレイ２およびそのセグメント５の出力電圧、すなわち、電流がＡＣ電力グリッド４に供給される時の出力電圧は、しかしながら、インバータ３に無害である。これらの条件のもとでＰＶアレイ２をインバータ３に安全に接続するために、図２で示す以下の諸ステップがとられる。
【００２９】
最初、補助幹線スイッチ１０がインバータ３をＡＣ電力グリッド４に接続するためにクローズされる。これは、交流電流がＡＣ電力グリッドからインバータ３に流れる結果を有する。インバータ３の内部の構成を示す図３から、出力ライン１２を通して流れるこのＡＣ電流が、各々インバータブリッジ１４のスイッチのうちの１つに逆並列に接続される、インバータ３のインバータブリッジ１４のフリーホイーリングダイオード１３によって、入力ライン１８を通して流れる直流に整流化されることが明白になる。この直流が、ＡＣ電力グリッドのピーク電圧までインバータ３のＤＣリンク７のコンデンサ１６を充電する。このように流れる充電電流は、図１のチョーク１１によって限定される。この限定は、ＡＣ電力グリッドのピーク電圧までのプリチャージプロセス全体中に必要でない。むしろ、プリチャージするステップ中に、幹線スイッチ８がすでにクローズされて、補助幹線スイッチ１０がオープンされることができる。ＤＣリンク７を受動的にプリチャージするステップの後、ＡＣ電力グリッドのピーク電圧とリンク電圧との間の電圧差異が受動的にプリチャージするステップによって低下された後でのみ、インバータ３が起動される、すなわち、（ここで表されない）コントローラがインバータのスイッチ１５をクロック制御する。スイッチ１５は、コンデンサ１６を横切るリンク電圧をＡＣ電力グリッド４のピーク電圧より上にあるプリセット値に合うよう調節するためにクロック制御される。能動的にプリチャージするこのステップにおいて、ＥＭＣフィルタのインダクタと共にインバータ３のスイッチ１５が、ブーストコンバータとして働く。ＰＶアレイ２からＡＣ電力グリッド４に電気エネルギーを供給するための典型的動作電圧と同程度であるリンク電圧のプリセット値が調節されるときにだけ、図１に従うスイッチ６がＰＶアレイ２をインバータ３に接続するために順々にクローズされる。この接続ステップは、ＰＶアレイ２のそれぞれのセグメント５の開放電圧とプリセット値に合うよう連続的に調節されるリンク電圧との間のいかなる電圧差異も無視して実行される。しかしながら、それぞれのセグメント５からリンク７に流れる電荷が限定されて、コンデンサ１６のサイズに起因して、リンク電圧の比較的遅い増大に単に結びつくだけであるので、堅固にＰＶアレイ２を接続するこの手順は危機的でないと判明する。この増大は、インバータ３の電圧制御ユニットがリンク電圧の切迫した増大に十分迅速に反応することができ、かつスイッチ１５の適切なクロッキングによって、すなわちＡＣ電力グリッドに電流を供給することによって、それを補正することができるように、少なくとも十分遅い。したがって、リンク電圧のプリセット値よりはるかに上にある開放電圧で堅固にＰＶアレイを接続するにもかかわらずインバータ３両端に何の過剰な電圧も生じない。例外的な場合にリンク電圧がそれでも危機的値に達するならば、インバータ３はスイッチ１５をオープンすることによってブロックされ、図１のスイッチ６が再びオープンされる。コンデンサ１６を横切るリンク電圧は、次いで放電抵抗器として図３内に表される放電装置１７を用いて低下する。その後、接続のための新規な試みがなされることができる。三相のインバータとしてここで表されるインバータ３は、同様に単相のインバータであることもできる。ＰＶアレイ全体が接続されるとすぐに、リンク電圧用の制御ユニットがリンク電圧を固定された値によっての代わりにＭＰＰ−トラッキングによって決定される変数値に合うよう調節するように割り当てられることができる。
【００３０】
多くの変形および変更が、本発明の趣旨および原理から実質的に逸脱することなく本発明の好ましい実施態様になされることができる。全てのこの種の変更および変形は、以下の請求項に記載の、本発明の範囲内で本願明細書に含まれることを意図される。
【符号の説明】
【００３１】
１ 器具
２ ＰＶアレイ
３ インバータ
４ ＡＣ電力グリッド
５ セグメント
６ スイッチ
７ ＤＣリンク
８ 幹線スイッチ
９ ＥＭＣフィルタ
１０ 補助幹線スイッチ
１１ チョーク
１２ 出力ライン
１３ フリーホイーリングダイオード
１４ インバータブリッジ
１５ スイッチ
１６ コンデンサ
１７ 放電装置
１８ 入力ライン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＶアレイ（２）をその入力側でＤＣリンク（７）を含むインバータ（３）経由でＡＣ電力グリッド（４）に接続する一方法であって、前記方法が、以下のステップ、すなわち、
−前記ＡＣ電力グリッド（４）から前記インバータ（３）の前記入力ＤＣリンク（７）をプリチャージするステップと、
−前記ＡＣ電力グリッド（４）に接続される前記インバータ（３）を用いて前記ＤＣリンク（７）のリンク電圧をプリセット値に合うよう調節するステップであって、前記プリセット値が前記ＰＶアレイ（２）の開放電圧より低いステップと、
−前記調節するステップを連続的に実行する間、前記ＰＶアレイ（２）を前記ＤＣリンク（７）に接続するステップと、を含み、
前記接続するステップにおいて、その開放電圧の前記ＰＶアレイ（２）が、前記ＤＣリンク（７）に直接接続されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記調節するステップにおいて、前記リンク電圧が合うよう調節される前記プリセット値が前記ＡＣ電力グリッド（４）のピーク電圧より高いことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＰＶアレイ（２）がセグメント（５）に分割され、そして、前記接続するステップにおいて、前記セグメント（５）が前記ＤＣリンク（７）に順々に接続されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記プリチャージするステップにおいて、前記ＡＣ電力グリッド（４）から前記ＤＣリンク（７）に流れる充電電流が、前記インバータ（３）のインバータブリッジ（１４）のフリーホイーリングダイオード（１３）を用いて整流化されることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記プリチャージするステップにおいて、充電電流を限定するためのチョーク（１１）が、前記ＡＣ電力グリッド（４）と前記インバータ（３）との間に接続されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記チョーク（１１）が、前記プリチャージするステップの最初の部分中にだけ前記ＡＣ電力グリッド（４）と前記インバータ（３）との間に接続されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記プリチャージするステップにおいて、充電電流を限定するための抵抗器が、前記ＡＣ電力グリッド（４）と前記インバータ（３）との間に接続されることを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記抵抗器が、前記プリチャージするステップの最初の部分中にだけ、前記ＡＣ電力グリッド（４）と前記インバータ（３）との間に接続されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記プリチャージするステップにおいて、整流化される前に充電電流を変換するためのトランスが、前記ＡＣ電力グリッド（４）と前記インバータ（３）との間に接続されることを特徴とする請求項４ないし８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記トランスが、前記プリチャージするステップの一部中にだけ、前記ＡＣ電力グリッド（４）と前記インバータ（３）との間に接続されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記接続するステップを完了した後に、前記ＤＣリンク（７）の前記リンク電圧がＭＰＰ−トラッキングによって決定される変数値に合うよう調節されることを特徴とする請求項１〜１０のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
ＰＶアレイ（２）からＡＣ電力グリッド（４）に電気エネルギーを供給するための器具（１）であって、前記器具が、
−インバータ（３）、
−前記インバータ（３）の前記入力側のＤＣリンク（７）、
−前記ＤＣリンク（７）のリンク電圧用の電圧制御ユニット、
−前記ＰＶアレイ（２）を前記ＤＣリンク（７）に接続するための少なくとも１個のスイッチ（６）、
−前記インバータ（３）を前記ＡＣ電力グリッド（４）に接続するための少なくとも１個の幹線スイッチ（８、１０）、および
−前記ＰＶアレイ（２）を前記インバータ（３）経由で前記ＡＣ電力グリッド（４）に接続するための接続コントローラ、を備え、
前記接続コントローラが、最初は前記幹線スイッチ（８、１０）をクローズし、そして、前記リンク電圧を前記ＰＶアレイ（２）の開放電圧より低いプリセット値に合うよう調節するために前記リンク電圧用の前記電圧制御ユニットを起動し、かつその後、前記電圧制御ユニットが前記リンク電圧を前記プリセット値に合うよう連続的に調節する間、その開放電圧の前記ＰＶアレイ（２）が前記ＤＣリンク（７）に直接接続されるように、前記ＰＶアレイ（２）を接続するための前記スイッチ（６）をクローズすることを特徴とする器具（１）。
【請求項１３】
前記インバータ（３）のスイッチ（１５）が、前記ＰＶアレイ（２）の前記開放電圧より低い許容電圧のために設計されていることを特徴とする請求項１２に記載の器具（１）。
【請求項１４】
いくつかのスイッチ（６）およびいくつかのＰＶセグメント入力端子が、前記ＰＶアレイ（２）を前記ＤＣリンク（７）にセグメント毎に接続するために設けられることを特徴とする請求項１２または１３に記載の器具（１）。
【請求項１５】
前記インバータ（３）が前記ＡＣ電力グリッド（４）から前記ＤＣリンク（７）への充電電流を受動的に整流化するフリーホイーリングダイオード（１３）を備えたインバータブリッジ（１４）を備えることを特徴とする請求項１２ないし１４のいずれかに記載の器具（１）。
【請求項１６】
前記インバータ（３）と前記ＡＣ電力グリッド（４）との間の電流経路内に一時的に組み込まれることが可能な充電電流を限定するためのチョーク（１１）が設けられることを特徴とする請求項１５に記載の器具（１）。
【請求項１７】
前記インバータ（３）と前記ＡＣ電力グリッド（４）との間の電流経路内に一時的に組み込まれることが可能な充電電流を限定するための抵抗器が設けられることを特徴とする請求項１５または１６に記載の器具（１）。
【請求項１８】
前記インバータ（３）と前記ＡＣ電力グリッド（４）との間の電流経路内に一時的に組み込まれることが可能な充電電流を変換するためのトランスが設けられることを特徴とする請求項１５、１６または１７に記載の器具（１）。
【請求項１】
ＰＶアレイ（２）をその入力側でＤＣリンク（７）を含むインバータ（３）経由でＡＣ電力グリッド（４）に接続する一方法であって、前記方法が、以下のステップ、すなわち、
−前記ＡＣ電力グリッド（４）から前記インバータ（３）の前記入力ＤＣリンク（７）をプリチャージするステップと、
−前記ＡＣ電力グリッド（４）に接続される前記インバータ（３）を用いて前記ＤＣリンク（７）のリンク電圧をプリセット値に合うよう調節するステップであって、前記プリセット値が前記ＰＶアレイ（２）の開放電圧より低いステップと、
−前記調節するステップを連続的に実行する間、前記ＰＶアレイ（２）を前記ＤＣリンク（７）に接続するステップと、を含み、
前記接続するステップにおいて、その開放電圧の前記ＰＶアレイ（２）が、前記ＤＣリンク（７）に直接接続されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記調節するステップにおいて、前記リンク電圧が合うよう調節される前記プリセット値が前記ＡＣ電力グリッド（４）のピーク電圧より高いことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＰＶアレイ（２）がセグメント（５）に分割され、そして、前記接続するステップにおいて、前記セグメント（５）が前記ＤＣリンク（７）に順々に接続されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記プリチャージするステップにおいて、前記ＡＣ電力グリッド（４）から前記ＤＣリンク（７）に流れる充電電流が、前記インバータ（３）のインバータブリッジ（１４）のフリーホイーリングダイオード（１３）を用いて整流化されることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記プリチャージするステップにおいて、充電電流を限定するためのチョーク（１１）が、前記ＡＣ電力グリッド（４）と前記インバータ（３）との間に接続されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記チョーク（１１）が、前記プリチャージするステップの最初の部分中にだけ前記ＡＣ電力グリッド（４）と前記インバータ（３）との間に接続されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記プリチャージするステップにおいて、充電電流を限定するための抵抗器が、前記ＡＣ電力グリッド（４）と前記インバータ（３）との間に接続されることを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記抵抗器が、前記プリチャージするステップの最初の部分中にだけ、前記ＡＣ電力グリッド（４）と前記インバータ（３）との間に接続されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記プリチャージするステップにおいて、整流化される前に充電電流を変換するためのトランスが、前記ＡＣ電力グリッド（４）と前記インバータ（３）との間に接続されることを特徴とする請求項４ないし８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記トランスが、前記プリチャージするステップの一部中にだけ、前記ＡＣ電力グリッド（４）と前記インバータ（３）との間に接続されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記接続するステップを完了した後に、前記ＤＣリンク（７）の前記リンク電圧がＭＰＰ−トラッキングによって決定される変数値に合うよう調節されることを特徴とする請求項１〜１０のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
ＰＶアレイ（２）からＡＣ電力グリッド（４）に電気エネルギーを供給するための器具（１）であって、前記器具が、
−インバータ（３）、
−前記インバータ（３）の前記入力側のＤＣリンク（７）、
−前記ＤＣリンク（７）のリンク電圧用の電圧制御ユニット、
−前記ＰＶアレイ（２）を前記ＤＣリンク（７）に接続するための少なくとも１個のスイッチ（６）、
−前記インバータ（３）を前記ＡＣ電力グリッド（４）に接続するための少なくとも１個の幹線スイッチ（８、１０）、および
−前記ＰＶアレイ（２）を前記インバータ（３）経由で前記ＡＣ電力グリッド（４）に接続するための接続コントローラ、を備え、
前記接続コントローラが、最初は前記幹線スイッチ（８、１０）をクローズし、そして、前記リンク電圧を前記ＰＶアレイ（２）の開放電圧より低いプリセット値に合うよう調節するために前記リンク電圧用の前記電圧制御ユニットを起動し、かつその後、前記電圧制御ユニットが前記リンク電圧を前記プリセット値に合うよう連続的に調節する間、その開放電圧の前記ＰＶアレイ（２）が前記ＤＣリンク（７）に直接接続されるように、前記ＰＶアレイ（２）を接続するための前記スイッチ（６）をクローズすることを特徴とする器具（１）。
【請求項１３】
前記インバータ（３）のスイッチ（１５）が、前記ＰＶアレイ（２）の前記開放電圧より低い許容電圧のために設計されていることを特徴とする請求項１２に記載の器具（１）。
【請求項１４】
いくつかのスイッチ（６）およびいくつかのＰＶセグメント入力端子が、前記ＰＶアレイ（２）を前記ＤＣリンク（７）にセグメント毎に接続するために設けられることを特徴とする請求項１２または１３に記載の器具（１）。
【請求項１５】
前記インバータ（３）が前記ＡＣ電力グリッド（４）から前記ＤＣリンク（７）への充電電流を受動的に整流化するフリーホイーリングダイオード（１３）を備えたインバータブリッジ（１４）を備えることを特徴とする請求項１２ないし１４のいずれかに記載の器具（１）。
【請求項１６】
前記インバータ（３）と前記ＡＣ電力グリッド（４）との間の電流経路内に一時的に組み込まれることが可能な充電電流を限定するためのチョーク（１１）が設けられることを特徴とする請求項１５に記載の器具（１）。
【請求項１７】
前記インバータ（３）と前記ＡＣ電力グリッド（４）との間の電流経路内に一時的に組み込まれることが可能な充電電流を限定するための抵抗器が設けられることを特徴とする請求項１５または１６に記載の器具（１）。
【請求項１８】
前記インバータ（３）と前記ＡＣ電力グリッド（４）との間の電流経路内に一時的に組み込まれることが可能な充電電流を変換するためのトランスが設けられることを特徴とする請求項１５、１６または１７に記載の器具（１）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公表番号】特表２０１３−５１１９４６（Ｐ２０１３−５１１９４６Ａ）
【公表日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５３９３６４（Ｐ２０１２−５３９３６４）
【出願日】平成２２年１１月２４日（２０１０．１１．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６８０８６
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０６４２３２
【国際公開日】平成２３年６月３日（２０１１．６．３）
【出願人】（５０４１０９６９８）エスエムエー ソーラー テクノロジー アーゲー (14)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２４日（２０１０．１１．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６８０８６
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０６４２３２
【国際公開日】平成２３年６月３日（２０１１．６．３）
【出願人】（５０４１０９６９８）エスエムエー ソーラー テクノロジー アーゲー (14)
【Ｆターム（参考）】
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