具有溼氣狀態監測的逆變器及操作逆變器的方法

2023-10-27 05:51:17

具有溼氣狀態監測的逆變器及操作逆變器的方法
【專利摘要】公開了一種用於藉助於逆變器來轉換來自DC電壓發生器的電功率並將電功率饋入電網中的逆變器。在本例中，逆變器包括在逆變器的外殼之內的溼氣傳感器、用於控制逆變器的控制單元以及與控制單元連接的加熱元件，所述控制單元與溼氣傳感器連接以便接收來自溼氣傳感器的溼氣值。控制單元被設計用於按照以下方式依據溼氣值來控制逆變器：在超過溼氣的極限值的情況下，在轉換器單元的輸入處的電壓位於電弧避免電壓值以下，並且電功率被饋入加熱元件。而且，還公開了用於操作這種類型的逆變器的方法。
【專利說明】具有溼氣狀態監測的逆變器及操作逆變器的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用於轉換來自DC電壓發生器(特別是來自光伏裝置(PV裝置))的電功率並將其饋入電網中的逆變器，並且涉及用於操作此類逆變器的方法。
【背景技術】
[0002]藉助於光伏作用來產生電能變得越來越重要。與此同時，許多這種類型的去中心化的發電裝置已經在全球範圍進行了安裝，其中作為這些裝置的基本特徵的典型供電同時也不斷增加。特別是在高功率供電的情況下，習慣的做法是使大量的PV模塊串行互連以形成與逆變器連接的所謂的串。因此，高DC電壓在操作期間出現於逆變器的輸入線上。為了防止在逆變器外殼之內形成會導致逆變器損壞或毀壞的電弧，在載壓導體之間設置足夠的絕緣距離。然而，在逆變器內的電弧事件時不時地發生，這在極端的情形中不僅能夠導致逆變器的毀壞，而且如果電弧對外殼內部的影響沒有受到限制，還會因此導致火災。因此，出於安全原因，通常使用固體金屬外殼(板材金屬或模鑄外殼)，該固體金屬外殼在一定的持續時間內能夠限制燃燒電弧對外殼內部的這些影響，但是該固體金屬外殼同樣構成了生產成本的一大部分。
[0003]電弧通常由足夠多的溼氣(moisture)已經積聚於逆變器內部的事實而觸發，使得能夠沿著表面形成能夠橋接隔離距離的在載壓構件之間的漏電路徑。當存在電壓時，漏電電流沿著能夠增強以形成電弧或導致腐蝕的所述漏電路徑流過，這進而由於接觸電阻的增大而能夠導致隨之發生的問題，例如，器件故障或接觸發熱直至著火。經驗表明，即使在內部受到相對於外部影響的高防護等級(例如，在逆變器的情形中常見的防護等級IP65)的保護的外殼的情況下，溼氣能夠隨時間推移而積聚於內部。這通常由通過與周圍環境交換空氣而補償由溫度波動導致的外殼內的空氣體積變化的壓力平衡元件導致。通過壓力平衡元件，潮溼的周圍空氣能夠進入外殼內，結果是相對大量的溼氣隨著時間推移而積聚於外殼內部，即使不發生直接進水。
[0004]文獻W02004/040724公開了用於電子器件(例如，計算機)的開關櫃，該開關櫃的氣候值(例如，溫度和空氣溼度)受到監測並被積極地影響。但是，該技術教導能夠僅在有限的程度上應用於逆變器，對這些逆變器的外殼內部進行空氣調節的可能性是有限的。同時，還存在描述其中PV發生器與逆變器電氣斷連和/或如果檢測到危險的情況(例如，著火、電弧和過熱)則短路的裝置和方法的各種文獻。舉例來說，在這點上可參照文獻DE102006060815。有關這些解決方案的缺點是測量僅在破壞事件發生之後才開始。
[0005]此外，文獻DE102009013311公開了配備有溫度和溼氣傳感器以便保護控制單元以免過熱或腐蝕的風力發電裝置的控制單元。另外，文獻DE102007054215公開了配備有用於將在風力發電裝置啟動之前溫度臨界構件預加熱到工作溫度的預熱器件的這樣的風力發電裝置。在兩種情形中，裝置不產生能量，只要溫度和/或溼氣值沒有處於期望範圍之內。
[0006]為了避免或限制已經滲透逆變器外殼的溼氣的有害影響，所希望的是防止上述破壞過程或者與漏電電流關聯的其它不合意的過程。同時，所希望的是使逆變器從沒有供電或者具有降低的供電的初始狀態，尤其是其中在器件內部的溼氣導致在載壓導體之間的不充分的電絕緣的狀態，儘可能快地轉換成其中逆變器能夠正常操作的器件狀態，即，尤其是使用對於DC電壓發生器的最大功率輸出(最大功率點-MPP)而言為典型的發生器電壓。

【發明內容】

[0007]本發明的目標藉助於逆變器以及用於操作包含獨立權利要求的特徵的逆變器的方法來達成。有利的實施例在各自的從屬權利要求中描述。因此，根據本發明的用於藉助於轉換器單元將來自DC電壓發生器(尤其是PV發生器)的電功率轉換成用於將電功率饋入與逆變器連接的電網中的符合電網的AC電壓的逆變器包括在逆變器的外殼之內的溼氣傳感器。控制單元與溼氣傳感器連接，以便接收來自溼氣傳感器的溼氣值。所述溼氣傳感器被設計用於確定溼氣值，即，指示位於外殼內的溼氣量的值，尤其是空氣溼度(humidity)的量或者冷凝液的量，並且用於將其作為信號傳遞到用於控制逆變器的控制單元。根據所確定的溼氣值，尤其是如果溼氣的數量超過極限值，則控制單元按照使得在轉換器單元的輸入處的電壓保持於電弧避免電壓值以下的值的方式來控制轉換器。同時，控制單元確保電功率被饋入與控制單元連接的加熱元件。
[0008]饋入加熱元件的電功率用於加熱逆變器外殼的內部，以便從外殼中或者至少從載壓導體之間的絕緣區中去除溼氣。為了這個目的，加熱元件優選地被實現為電阻加熱元件，例如，作為電阻絲或者作為在電路板(尤其是多層電路板)中的導體路徑。在本例中，加熱元件被優選地定位，使得絕緣區被快速地加熱，結果是已經冷凝於其內的溼氣能夠被有效地去除。溼氣的去除能夠通過使用包括風扇的逆變器來增加，在該風扇的空氣流中布置有加熱元件或者該風扇被定位使得它能夠將由加熱元件產生的熱量在器件內有效地散開。
[0009]從外殼中或從絕緣區中去除溼氣藉助於優選地定位於DC電壓發生器的連接導體附近或者於其它載壓導體附近(例如，在逆變器的中間直流鏈路附近)的一個或多個溼氣傳感器來監測。很可能的是將溼氣傳感器定位於外殼的溼氣採集區附近，即，冷凝液通常聚集於其內的或者在逆變器由於操作而受熱的情況下僅在以後及時地蒸發的區域。例如，這可以是在逆變器外殼內的最深點或者在外殼內的風扇的氣流達不到的或者未充分達到的位置。
[0010]與溼氣的去除並行地，溼氣的破壞影響，尤其是在電弧形成方面，通過將轉換器單元的輸入處的電壓保持於具體的電壓值以下來降低。在本例中，所述電壓值被選擇使得只有小於最大容許靜止電弧避免電壓值出現於外殼內。在本文背景下，採用術語電弧避免電壓值來意指電壓值，該電壓值低到使得假定一定量的溼氣存在於逆變器的外殼內，確保有可能防止電流在逆變器內部的載壓導體之間流過，所述電流是如此高使得電弧能夠由其產生，或者使得腐蝕性過程(尤其是在載壓導體的接觸處)按照長期來看觸頭的接觸電阻會顯著增大並且導致逆變器的功率損耗或故障的方式來破壞載壓導體。在這種情況下，電弧避免電壓值既取決於所存在的溼氣量，也取決於隔離距離和逆變器所使用的材料。通常假定，在小於80V的電壓下，在逆變器內形成電弧的概率足夠低。給定距離的相應尺寸和材料的選擇，較高的值(例如，120V或200V)同樣能夠被看作是可足以避免電弧的。對本領域技術人員而言明顯的是，如果能夠對於DC電壓發生器允許較高的電壓，則可用於加熱元件的電功率會大大地增加。由此有可能大大地縮短必要的持續時間，直到低於溼氣的極限值，即，逆變器被除溼。
[0011]在逆變器的一種有利配置中，在超過了溼氣的極限值的情況下，控制單元經由轉換器單元按照使得DC電壓發生器的電壓位於電弧避免電壓值以下的方式來控制逆變器。在這種配置中，按照有利的方式，發生器電壓並因而在轉換器單元的輸入處的電壓經由轉換器單元自身保持於電弧避免電壓值以下。還有可能使整個轉換器單元包括DC/DC轉換器(例如，升壓型轉換器)與DC/AC轉換器的互連。在本例中，不言而喻的是，DC電壓發生器的電壓與在DC/AC轉換器的輸入處的電壓兩者都保持於電弧避免電壓值以下。這既能夠通過關閉DC/DC轉換器來完成，也能夠通過選擇具有已激活的DC/DC轉換器的DC電壓發生器的相應低的電壓值來完成。逆變器的轉換器單元通常已經被設計為用於設定發生器的電壓，例如，為了能夠使DC電壓發生器工作於MPP。這種設定可能性現在在本申請的背景下使用，以免超過電弧避免電壓值，其中在此由DC電壓發生器提供的功率能夠同時被使用。使用能夠按照供給的方式來起作用。在一種優選的實施例中，為了使用的目的，饋入加熱元件的電功率能夠至少部分地由DC電壓發生器中得出。
[0012]在饋入加熱元件的電功率完全來源於DC電壓發生器的情形中，有利的是為了可使逆變器與電網可切換斷連開而提供AC開關(例如，接觸器)，所述開關按照使得只要超過了溼氣的極限值就使逆變器與電網保持斷連，並且逆變器僅在低於溼氣的極限值時與電網連接的方式與控制單元連接。
[0013]在逆變器的另一種有利配置中，在超過了溼氣的極限值的情況下，控制單元按照使得DC電壓發生器與轉換器單元的輸入斷連的方式來控制逆變器。以此方式，還有可能防止超過電弧避免電壓值。
[0014]在逆變器的另一種有利配置中，饋入加熱元件的電功率至少部分地從電網中得至IJ。為了這個目的，控制單元能夠按照使得在超過溼氣的極限值的情況下DC電壓發生器與逆變器斷連開或與其保持斷連並且餘熱功率由電網專門地饋入加熱元件的方式來設計。但是，供應同樣能夠為了饋入加熱元件的待從DC電壓發生器和電網中得到的功率而進行。專門地或額外地從電網中得到的加熱功率使得有可能進一步縮短用於對逆變器除溼的持續時間，因為可用於預熱並因而用於對逆變器除溼的電功率能夠任選地選擇。
[0015]在另一種有利的配置中，逆變器此外還能夠包括至少一個安全傳感器與其連接以便針對危害事件的發生來監測外殼內部的保護單元。在本例中，保護單元被設計以便在發生危害事件的情況下使逆變器與DC電壓發生器及電網隔離，並且因而防止任何功率流入逆變器的內部。
[0016]在這點上，應當要提的是，術語危害事件被用來意指其中流經逆變器的電功率按照非受控的方式轉換成熱量的任何事件。因此，特別地，在本申請的含義之內的危害事件包括諸如逆變器的構件(例如，電源開關、電容器或電感器)的電弧或熱過載之類的事件。相應的安全傳感器能夠包括煙霧檢測器、用於檢測由電弧產生的高頻振蕩的電弧檢測器，或者光或紅外檢測器。例如，光傳感器或紅外光傳感器能夠允許空間分辨的檢測。同樣有可能將個體傳感器，還有其它常規的溫度傳感器(例如，熱電偶、熱二極體等)，指派給會特別地受到危及的逆變器構件。作為選擇，對逆變器的區域或個體構件的選擇性監測同樣能夠通過使用空間分辨的光檢測器或紅外光檢測器來實現，結果能夠提高檢測危害事件的可靠性，同時降低誤報警的概率。
[0017]在上述危害事件發生時藉助於保護單元和所指派的安全傳感器對逆變器進行有效的安全防護的情形中，有可能以包含塑料的，尤其是包含具有阻燃性質的塑料的成本效率更高的外殼代替逆變器的昂貴的金屬外殼。這排除了達到關於能量釋放到周圍的安全要求只能夠由金屬外殼防止的程度的通過逆變器從來自發生器或電網的電功率到熱量的非受控轉換的發生。
[0018]根據本發明的用於操作逆變器以將由DC電壓發生器產生的功率饋入電網的方法包括藉助於例如溼氣傳感器來確定在逆變器的外殼之內的溼氣值。如果超過了溼氣值的極限值，則DC電壓發生器的發生器電壓按照使得發生器電壓以及可能由DC/DC轉換器(例如，升壓型轉換器)從其轉換而來的電壓兩者都保持於電弧避免電壓值以下的方式來設置。在本例中，由DC電壓發生器產生的功率和/或從電網抽取的功率在外殼之內至少被主要地轉換成熱量。只有在所確定的溼氣值下降到溼氣的極限值以下時，發生器電壓才被設置為MPP電壓。在本例中，逆變器能夠以最大功率發射來操作DC電壓發生器並且將所產生的功率饋入電網內。
[0019]優選地，這些方法步驟作為在例如早晨太陽升起時的逆變器的啟動操作的一部分來執行，因為隔離距離不足的可能性在本例中是特別高的，例如，由於在尚未於操作上進行預熱的逆變器處可能形成有凝露。
[0020]為了縮短逆變器在發生器處設置較低的DC電壓的持續時間，有利的是執行反覆地或連續地確定溼氣值的過程，直到低於極限值。由於同樣的原因，同樣有利地是將由DC電壓發生器傳輸給逆變器的全部功率在外殼內轉換成熱量，出於該目的，用於轉換功率的獨立的加熱元件或者集成於逆變器內的構件都能夠使用。在後一種情形中，轉換器單元是適合的，例如，該轉換器單元藉助於對併入其內的開關的適當驅動來允許瞬時的脈衝電流。在對所述開關的驅動很短的情況下，後者變得只是部分導通，並且相當大的一部分功率在開關中於高驅動頻率下轉換成作為開關損耗的熱量，這將是在正常操作中所不希望的。
[0021]對於逆變器的監測和診斷，有幫助的是檢測直到低於極限值的持續時間，或者逆變器在執行根據本發明的方法時至少臨時地超過溼氣的極限值的頻率，並且使其變得可用於評價。因而有可能識別特別受到影響的逆變器，並且如果合適的話，則通知能夠消除溼氣進入的問題的服務工程師。
[0022]在操作方法的一種有利開發中，在超過極限值的情況下，逆變器與DC電壓發生器斷連，並且在外殼內轉換成熱量的功率是專門從電網中引出的。因此，在超過溼氣值的極限值的情況下，逆變器藉助於從電網中引出的電功率來加熱，直到溼氣值下降到極限值以下。只有這時，DC電壓發生器與逆變器連接，並且發生器的最大功率發射(MPP電壓)於其下受到影響的發生器電壓被設置以便饋入電網。
[0023]可任選地，在根據本發明的操作方法的背景下，此外還能夠相對於危害事件的發生來監測逆變器的外殼內部，並且如果這樣的事件發生，則能夠使逆變器與電網以及與DC電壓發生器斷連。這樣的危害事件可以是能夠藉助於煙霧檢測器來監測的在逆變器中的煙霧的演變。同樣還有可能藉助於光或電弧檢測器來監測電弧的發生，或者藉助於紅外敏感檢測器或溫度傳感器來檢測逆變器的構件的過度受熱。在本例中，光敏檢測器和紅外敏感檢測器具有另一優點:它們同樣能夠由於外部入射光而確定外殼的打開並且通過與電網及發生器分離而立即保護逆變器，結果避免或者至少顯著降低對打開逆變器的人員的危險。在本例中，逆變器還能夠發出警報信號，例如，聲信號或電信號。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]本發明將在下文參照附圖來說明，所述附圖應當按照說明性的而非限制性的方式來理解。在附圖中:
[0025]圖1示出了根據本發明的逆變器的構件的示意圖，
[0026]圖2示出了根據本發明的增加了附加構件的另一逆變器的構件的示意圖，
[0027]圖3示出了作為逆變器的電路板的一部分的加熱元件的根據本發明的一種實施例，
[0028]圖4示出了用於操作根據本發明的方法的流程圖，以及
[0029]圖5示出了光伏發電裝置的圖示。
【具體實施方式】
[0030]圖1示出了根據本發明的逆變器10，該逆變器10與DC發生器30連接以便經由連接線DC+、DC-進行能量傳輸。轉換器單元160被布置於逆變器10的外殼20的內部，該轉換器單元將發生器30的功率轉換成符合電網的AC電壓並且經由連接線AC將其傳輸給所連接的電網150。而且，溼氣傳感器110被容納於外殼20之內，並且將與溼氣值相應的測量信號傳遞到控制單元120。控制單元120被設計用於控制逆變器10，尤其是轉換器160，並且與加熱元件130連接，使得輸送給加熱元件130的功率能夠通過控制單元120來控制。可任選地，控制單元120此外還同樣能夠被設計用於驅動風扇140，該風扇140能夠使由在外殼20內部的加熱元件130產生的熱量散開。
[0031]溼氣傳感器110是常規的溼氣傳感器，例如，其電導率由於溼氣而改變的傳感器，或者含有具有溼氣依賴的介電常數的電介質的傳感器。之前已知的其它溼氣傳感器同樣可想得到。
[0032]控制單元120能夠從例如轉換器單元160中引出它將轉送至加熱元件130的電功率。在本例中，轉換器單元160包括DC/DC轉換器(尤其是升壓型轉換器)、中間直流電鏈路和轉換橋，使得轉換器單元能夠執行將DC電壓轉換成AC電壓以及控制DC電壓發生器30的發生器電壓兩個任務。
[0033]儘管根據本文的描述的在圖1中的轉換器單元160包括DC/DC轉換器與DC/AC轉換器的互連，但是同樣有可能使轉換器單元160能夠不裝備DC/DC轉換器。同樣有可能的是所述電功率直接從DC發生器30或連接的電網150中引出。
[0034]在一種特定的實施例中，加熱元件130由轉換器單元160的開關或其它構件形成。在本例中，有利的是設計控制單元120使得轉換器單元160的驅動生成期望的熱量。
[0035]圖2示出了根據本發明的逆變器，該逆變器除了圖1已經示出的構件之外另外還包括保護單元220，該保護單元220被設計用於在危害事件發生時使逆變器可靠地轉變為安全狀態，由於保護單元220控制著藉助於DC開關200 (例如，DC接觸器)的與DC發生器30間的連接，和/或藉助於AC開關210 (例如，AC接觸器或線路斷路器)的與電網150間的連接，使得當危害事件發生時，可防止對逆變器外殼20內部的任何能量供應。開關200、210的布局在逆變器外殼20之外及其內部都能夠實現。為了這個目的，保護單元220與控制單元120連接用於傳遞隔離信號，其中控制單元120在隔離信號存在時執行對DC開關200或AC開關210的相應驅動。當然，同樣有可能的是保護單元220直接驅動開關200、210。
[0036]此類事件的發生由數種傳感器來監測，這些傳感器被容納於逆變器外殼20之內並與保護單元220連接。這樣的傳感器能夠包括煙霧檢測器230、光檢測器240或紅外檢測器250。這些安全傳感器中一旦有一個檢測到指派給危害事件的狀態，保護單元220或控制單元120就隔離與發生器30或電網150間的電連接。
[0037]通過用於逆變器的受控除溼的構件與用於對逆變器內部的危害事件的可靠檢測的構件的結合，有可能使發生火災觸發事件的風險降低到使得由塑料塑造成逆變器的外殼成為可能的程度。如果將阻燃塑料用作外殼的材料，則有可能使所述風險的進一步降低。按此方式，逆變器的生產成本的顯著降低是可能的。
[0038]圖3示出了作為加熱元件130的實施例的電阻加熱元件320的具體布局。加熱元件320由作為電路板300的一部分的導體路徑形成並且按照蜿蜒的形式鋪設，以便首先允許所期望的電阻值並且其次允許對尤其是受到溼氣的不利影響的電路板區域進行均勻加熱，例如，在兩個載壓導體310之間的隔離距離的區域。兩個載壓導體310能夠各自與到DC發生器30的連接線DC+、DC-連接，使得全部發生器電壓在隔離距離兩端下降。在多層電路板的情形中，加熱元件320的導體路徑能夠鋪設於電路板內，由此在全部操作環境下確保在載壓導體310與加熱元件320之間的可靠隔離。不言而喻的是，不一定要將加熱元件320定位於載壓導體310之間的隔離距離內，而是只要確保對隔離區的有效加熱並從而確保對其的有效除溼。
[0039]圖4示出了根據本發明的用於操作逆變器10的方法的流程圖。第一方法步驟400包括檢查逆變器的操作是否能夠開始，例如通過將發生器電壓Ug6n與用於逆變器的啟動的預定最小值Umin進行比較。在超過最小值Umin的情況下，第二步驟410包括執行在發生器的外殼的內部的溼氣測量。第三方法步驟420包括比較所測得的溼氣值Pin是否位於對於發生器的操作非臨界的極限值Pth以下。如果不是這種情形，則逆變器的內部在第四方法步驟430中進行加熱直到溼氣測量確定位於非臨界的極限值P th以下的逆變器的內部的溼氣值PIN。如果是這種情形，則方法沿分支轉至第五方法步驟440，在第五方法步驟440中發起或繼續逆變器的正常啟動操作。
[0040]在操作方法的第一變型中，在第四方法步驟430中用於預熱逆變器的電功率由DC電壓發生器30生成。DC電壓發生器30的電壓以及還有在轉換器單元160的中間直流電鏈路中的DC電壓在該時間內降低至電弧避免電壓，例如，至小於80V的值。在本例中，電壓由逆變器設定，例如通過由控制單元120對轉換器單元160的相應驅動。同時，藉助於以上所描述的轉換器單元160的開關的適當驅動，由DC電壓發生器生成的用於加熱逆變器10的功率的至少一部分同樣能夠由轉換器160轉換成熱量，而剩餘的功率能夠被饋入另外的加熱元件。在本例中，同樣有可能為發生器電壓選擇可變值，而不是固定的上限值，所述可變值根據所測得的溼氣值來確定。
[0041]在操作方法的第二變型中，在第四方法步驟430中用於預熱逆變器的電功率來源於與逆變器10連接的電網150。在本例中，有利的是在預熱階段期間使DC電壓發生器30與逆變器10完全隔離，並且只有在逆變器內部的溼氣值已下降到非臨界的極限值以下時才使兩個構件相互連接。
[0042] 用於操作逆變器的上述方法能夠通過相對於危害事件的發生方面對逆變器的外殼內部進行監測來補充，例如，電弧、隱火或明火或者過度加熱直至逆變器的構件爆炸。只要檢測到這樣的事件，逆變器就在電氣上與電網150以及與DC電壓發生器30兩者斷連，以便防止更多的功率流入逆變器的受到危及的內部並從而去除該事件的任何能量來源。對於此類事件的監測能夠藉助於煙霧檢測、電弧檢測或光或紅外光檢測來實現。
[0043]圖5示出了用於獲得光伏電能的家用裝置的示意性構造。在本例中，建築物510的屋頂支撐著形式為PV模塊的DC電壓發生器30。PV模塊經由安裝於DC電壓發生器30附近的線路斷路器500以及發生器引線530連接至根據本發明的逆變器10，該逆變器10此外還經由電網引線520連接至公共供電電網(未示出)。在本例中，線路斷路器500經由以上所描述的逆變器10的控制單元來驅動。線路斷路器500與逆變器10的空間分離不僅在逆變器10故障方面而且在房屋著火方面都獲得了額外的安全性，因為發生器引線530在這些情況下會被關閉以變為沒有電壓的，使得它不會對救援人員或房屋的居住者構成任何威脅。切換至無電壓狀態能夠通過中斷到發生器的引線以及通過使其自身短路兩種方式來實現。
[0044]本發明並不限定於所描述的示例性實施例，這些實施例能夠由本領域技術人員按照不同的方式來修改和補充。特別地，還有可能按照除了所提到的那些組合之外的組合來實現所聲明的特徵，以及通過之前已知的更多過程或構件對它們進行補充，目的在於限制或避免已經滲透到逆變器的內部的溼氣的有害影響，並從而得到具有提高的操作安全性的逆變器。
[0045]參考符號列表
[0046]10逆變器
[0047]20外殼
[0048]30DC 發生器
[0049]110溼氣傳感器
[0050]120控制單元
[0051]130加熱元件
[0052]140風扇
[0053]150電網
[0054]160轉換器單元
[0055]200DC 開關
[0056]210AC 開關
[0057]220保護單元
[0058]230，240，250
[0059]安全傳感器
[0060]300電路板
[0061]310載壓導體
[0062]320加熱元件
[0063]400，410，420，430，440[0064]方法步驟
[0065]500線路斷路器
[0066]510建築物
[0067]520電網引線
[0068]530發生器引線
[0069]Pin逆變器中的測得溼氣值
[0070]p th溼氣值的極限值
[0071]Ugen發生器電壓
[0072]Umin最小啟動電壓`
【權利要求】
1.一種逆變器(10)，包括: -在所述逆變器(10)的外殼(20)之內的溼氣傳感器(110); -用於控制所述逆變器(10)的控制單元(120)，所述控制單元與所述溼氣傳感器(110)連接以便接收來自所述溼氣傳感器(110)的溼氣值，以及-與所述控制單元(120)連接的加熱元件(130)， 其特徵在於 -所述逆變器(10)被提供用於藉助轉換器單元(160)來轉換DC電壓發生器(30)的電功率並將所述電功率饋入電網(150)中，並且 -所述控制單元(120)被設計用於按照以下方式依據所述溼氣值來控制所述逆變器(10):在超過溼氣的極限值的情況下，在所述轉換器單元(160)的輸入處的電壓位於電弧避免電壓值以下並且電功率被饋入所述加熱元件(130)。
2.根據權利要求1所述的逆變器(10)，其中，在超過溼氣的所述極限值的情況下，所述控制單元(120)經由所述轉換器單元(160)按照以下方式來控制所述逆變器(10):所述DC電壓發生器(30)的電壓位於所述電弧避免電壓值以下。
3.根據權利要求1所述的逆變器(10)，其中，在超過溼氣的所述極限值的情況下，所述控制單元(120)按以下方式來控制所述逆變器(10):所述DC電壓發生器(30)與所述轉換器單元(160)的所述輸入斷連。
4.根據前述權利要 求中的任一項所述的逆變器(10)，其中所述加熱元件(130)是電阻加熱元件。
5.根據權利要求4所述的逆變器(10)，其中所述電阻加熱元件包括電路板(300)的導體路徑。
6.根據前述權利要求中的任一項所述的逆變器(10)，其中所述加熱元件(130)包括所述轉換器單元(160)的半導體開關。
7.根據前述權利要求中的任一項所述的逆變器(10)，其中所述逆變器(10)還包括風扇(140)，所述加熱元件(130)被布置在所述風扇(140)的氣流中。
8.根據前述權利要求中的任一項所述的逆變器(10)，其中所述溼氣傳感器(110)包括多個傳感器，其中所述傳感器中的一個被布置於所述DC電壓發生器(30)的連接導體附近，並且所述傳感器中的另一個被布置於所述外殼(20)的溼氣採集區附近。
9.根據前述權利要求中的任一項所述的逆變器(10)，其中所述電功率至少部分地由所述DC電壓發生器(30)饋入所述加熱元件(130)。
10.根據前述權利要求中的任一項所述的逆變器(10)，其中所述電功率至少部分地由所述電網(150 )饋入所述加熱元件(130)。
11.根據前述權利要求中的任一項所述的逆變器(10)，還包括AC開關(210)，所述AC開關(210)由所述控制單元(120)驅動並且只要超過溼氣的所述極限值就將所述逆變器(10)與所述電網(150)隔尚。
12.根據前述權利要求中的任一項所述的逆變器(10)，其中所述電弧避免電壓值小於80V。
13.根據前述權利要求中的任一項所述的逆變器(10)，還包括: -保護單元(220)，以及-至少一個安全傳感器(230、240、250)，與所述保護單元(220)連接並且用於針對危害事件的發生而監測所述外殼內部， 其中所述保護單元(220)被設計用於在所述危害事件發生時將所述逆變器(10)與所述DC電壓發生器(30)隔離並且與所述電網(150)隔離。
14.根據權利要求13所述的逆變器(10)，其中所述安全傳感器(230、240、250)包括煙霧檢測器、電弧檢測器、溫度傳感器、光檢測器或紅外檢測器。
15.根據權利要求13或14所述的逆變器(10)，其中所述逆變器(10)具有塑料外殼。
16.根據權利要求15所述的逆變器(10)，其中所述外殼的塑料包括阻燃材料。
17.根據前述權利要求中的任一項所述的逆變器(10)，其中所述逆變器(10)被設計用於檢測溼氣超過所述極限值的持續時間。
18.根據前述權利要求中的任一項所述的逆變器(10)，其中所述DC電壓發生器(30)包括光伏發生器。
19.一種用於操作逆變器(10)的方法，所述逆變器(10)被提供用於將由DC電壓發生器(30)產生的功率饋入電網(150)中，其特徵在於包含以下步驟: -確定所述逆變器(10)的外殼(20)內部的溼氣值， -在超過所述溼氣值的極限值的情況下，將在所述轉換器單元(160)的輸入處的電壓設定於電弧避免電壓值以下的值，其中由所述DC電壓發生器(30)產生的功率和/或從所述電網(150)抽取的功率至少主要地被轉換成在外殼(20)內的熱量，以及 -在低於所述極限值的情況下，將所述發生器電壓設定於MPP電壓。
20.根據權利要求19所述的方法，其中，在超過所述極限值的情況下，所述逆變器(10)與所述電網(150)斷連，使得在所述外殼(20)內轉換成熱量的所述功率被專門地從所述DC電壓發生器(30 )傳輸到所述逆變器(10 )。
21.根據權利要求19所述的方法，其中，在超過所述極限值的情況下，所述逆變器(10)與所述DC電壓發生器(30)斷連，使得在所述外殼(20)內轉換成熱量的所述功率被專門地從所述電網(150)抽取。
22.根據權利要求19至21中的任一項所述的方法，其中所述轉換成熱量包括驅動所述逆變器(10)的轉換器單元(160)的開關。
23.根據權利要求19至22中的任一項所述的方法，其中所述電弧避免電壓值依據所述溼氣值來確定。
24.根據權利要求19至23中的任一項所述的方法，其中直到低於所述溼氣值的持續時間被確定。
25.根據權利要求19至24中的任一項所述的方法，其中所述方法作為啟動操作的一部分來執行。
26.根據權利要求19至25中的任一項所述的方法，其中所述溼氣值被反覆地確定直到低於所述極限值。
27.根據權利要求19至26中的任一項所述的方法，還包括下列步驟: -針對危害事件的發生來監測所述逆變器(10)的所述外殼內部，並且 -當所述危害事件發生時將所述逆變器(10)與所述電網(150)隔離且與所述DC電壓發生器(30)隔離。
28.根據權利要求27所述的方法，其中所述監測包括下列監測方法中的至少一種:-煙霧檢測，_電弧檢測，-光檢測，以及-對所述逆變器(10)的構 件的過熱的選擇性檢測。
【文檔編號】H02J3/38GK103597696SQ201280028449
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年6月15日 優先權日:2011年6月17日
【發明者】R·安德烈 申請人:Sma太陽能技術股份公司