用於轉換電功率的轉換器模塊以及用於光伏設備的具有至少兩個轉換器模塊的逆變器的製作方法

2023-08-05 16:03:01 2

本發明涉及一種用於轉換電功率的轉換器模塊以及一種用於光伏設備的具有至少兩個轉換器模塊的逆變器。

用於光伏設備的逆變器用於將由光伏發電機以直流電形式產生的電功率轉換為交流電以用於饋入交流電網。為此，逆變器通常包括用於調節加載在光伏發電機上的直流電壓的輸入側直流電壓轉換器、直流電壓中間迴路和輸出側的逆變器橋。

背景技術：

由EP 1195877 A1已知一種具有通過直流電壓中間迴路連接的變流器模塊的變流器系統，其中，所述直流電壓中間迴路包括兩個直流電壓母線和一個布置在直流電壓母線之間的直流電壓中間迴路電容器。在此，給變流器模塊中的每個變流器分配直流電壓中間迴路電容器中的一部分，使得給每個變流器模塊分配必要的直流電壓中間迴路電容器的所測量的份額(「分布式中間迴路」)，其中，所述份額至少這樣大，使得其可以承受由所述模塊輸入到中間迴路的交變電流。由此，可以將損壞的變流器模塊從共同的中間迴路去耦合，使得中間迴路上的其他模塊能夠無中斷地繼續運行。

由DE 10062075 A1已知一種具有集成的中間迴路電容器的變流器，在該變流器中，傳統的中間迴路電容器分成多個具有較小的電容量的中間迴路電容器，所述具有較小的電容量的中間迴路電容器分別可以是半橋模塊或者橋模塊的集成的組成部分。變流器可以由多個這種半橋或者全橋模塊組成，其中，分配給各個模塊的電容器藉助相應模塊的電特性獨立地來確定並且一個變流器包括至少一個模塊。

由WO 2012/162570 A1已知一種由耦合到一個共同的直流電壓總線上的發電機和負載組成的模塊化系統，在該系統中，發電機或者負載可以在系統沒有其他變化的情況下從系統中被去除或者被添加到系統中。在此，直流電壓總線上的電壓可以根據當前產生的和當前消耗的功率在最小和最大工作電壓之間波動，其中，根據直流電壓總線上的當前電壓控制所產生的功率或者所消耗的功率。

由US 2004/125618已知一種用於轉換電功率的設備，該設備包括經調節的直流電壓中間迴路，可靈活地將不同的源(Quellen)——例如用於光伏發電機或者用於電池的直流電壓轉換器——以及沉(Senken)——尤其用於將電功率饋入到交流電網的逆變器橋——連接到該直流電壓中間迴路上。所述直流電壓中間迴路可以實施為光伏設備的逆變器的一部分，或者也可以實施為其他直流電壓轉換器——例如電池充電轉換器的一部分。在此，必須這樣調節由所述設備轉換的電功率，使得直流電壓中間迴路的電壓保持在預給定的邊界以內。

由DE 102006011241已知一種具有多個變流器裝置的變流器裝置列，在該變流器裝置列中，每個變流器裝置都具有網絡連接端和負載連接端。變流器裝置具有至少一個基本變流器裝置，其中，所述基本變流器裝置可以藉助其網絡連接端和負載連接端並聯地電連接，使得通過多個基本變流器裝置的並聯電路並且在使用統一部件的情況下可以製造不同功率等級的變流器裝置。

技術實現要素：

發明任務

本發明基於的任務為，展示一種用於轉換電能的轉換器模塊，該模塊可以簡單地且靈活地用於不同的用途並且可以簡單地且靈活地與同種轉換器模塊組合；並且提出一種用於光伏設備的逆變器，該逆變器包括至少兩個轉換器模塊並且可以簡單地配置和簡單地擴展。

解決方案

通過具有獨立權利要求1的特徵的轉換器模塊以及具有權利要求7的特徵的逆變器來解決所述任務。優選的實施方式在從屬權利要求中定義。

發明描述

根據本發明的用於藉助具有至少一個時鐘操控的功率電子半導體開關的轉換器電路來轉換電功率的轉換器模塊包括殼體、第一中間迴路連接端以及布置在殼體中的並且與第一中間迴路連接端和所述轉換器電路連接的電容器，該電容器用於穩定加載在第一中間迴路連接端上的直流電壓。所述轉換器模塊的特徵在於，其具有與電容器並且與第一中間迴路連接端連接的第二中間迴路連接端。在此，第一和第二中間迴路連接端構型用於與用於轉換電功率的其他轉換器模塊的中間迴路連接端來連接。

通過所述兩個中間迴路連接端，所述轉換器模塊可以被簡單地與其他同種的轉換器模塊連接並且靈活地被使用。尤其，除了第一中間迴路連接端以外還存在第二中間迴路連接端，由此可以將原則上任意數量的根據本發明的轉換器模塊彼此以鏈的形式連接。另外，根據本發明的轉換器模塊的電容器可以被與其他轉換器模塊的電容器連接並且可以構造總中間迴路，使得轉換器模塊的電容器可以被設計成相比對於通過單個轉換器模塊轉換額定電功率真正所需的電容器更小。

所述第一和第二中間迴路連接端可以對置地布置在轉換器模塊的殼體上並且尤其可以實施為彼此兼容的插接連接件，其中，所述插接連接件尤其可以實現為由插頭和與插頭相兼容的插座組成的配對插接連接件。由此能夠實現在空間上以鏈的形式彼此相鄰地或者彼此前後地布置多個根據本發明的轉換器模塊，其中，所述轉換器模塊之間的電連接可以用簡單的工具——也就是說通過直線導通的連接部、例如柔性的線纜，或者通過彼此兼容的配對插接連接件的直接的插合來製造。另外，電連接的製造可以與轉換器模塊的機械連接同時發生，其方式是：所述轉換器模塊的殼體通過合適的機械兼容的鎖止裝置彼此來連接，其中，所述機械連接同時導致配對插接連接件組接在一起並從而導致製造電連接。

這樣的插合可以特別有利地由以下方式實現：兼容的插接連接件布置在轉換器模塊的殼體的對置的側上。在此，插接連接件尤其彼此鏡像地布置在殼體的對置的側上，其中，鏡像軸處在殼體的彼此平行的側之間的中部。因此，所述中間迴路連接端可以這樣布置，使得所述中間迴路連接端在轉換器模塊的允許的壁組裝的組裝位置沿水平的或者豎直的連接線布置，使得能夠彼此相鄰地或者彼此相疊地實現轉換器模塊的對齊的布置。

在中間迴路連接端實施為配對插接連接件的情況下且因此各個轉換器模塊可以被直接彼此插接，而在兼容的插接連接件的情況下尤其也可以藉助於中間件。在此，中間件例如可以是剛性的或者部分柔性的導體，中間件在兩側具有與中間迴路連接端兼容的插接連接件，使得在中間件與中間迴路連接端之間分別可以製造配對插接連接。

在此情況下，其他種類的彼此電接通的連接——尤其螺紋連接、夾緊連接或者卡口連接也落入插接連接的概念中；釺焊連接或者熔焊連接也是可以考慮的，其中，然而所述釺焊連接或者熔焊連接與其他提及的連接種類相比微微降低根據本發明的轉換器模塊的靈活性。

所述轉換器模塊可以具有至少一個功率連接端，所述功率連接端適合於將電功率運送到轉換器模塊中和/或從轉換器模塊裡運送出。這樣的功率連接端尤其設置用於與產生和/或消耗電功率的單元連接。產生電功率的單元尤其是直流發電機。消耗電功率的單元尤其可以包括直流負載，例如具有直流馬達或者加熱元件的直流迴路；或者交流負載，例如交流馬達，島網(Inselnetz)或者家用電網或者公共的交流電網。存儲元件例如電池或者具有高電容量的電容器在此情況下呈現雙向的、既產生又消耗電功率的單元。同樣可以雙向地與交流電網交換電功率。

一種根據本發明的用於能量產生設備的逆變器包括至少兩個用於轉換電功率的轉換器模塊。所述轉換器模塊分別具有殼體、至少一個功率連接端和第一中間迴路連接端。此外，所述轉換器模塊具有與第一中間迴路連接端連接的電容器，該電容器用於穩定加載在第一中間迴路連接端上的直流電壓；並且包括具有至少一個時鐘操控的功率電子半導體開關的轉換器電路。在此，至少兩個轉換器模塊中的一個轉換器模塊的轉換器電路實施為直流電壓轉換器，並且至少兩個轉換器模塊中的另一個轉換器模塊的轉換器電路實施為逆變器橋。所述逆變器的特徵在於，所述至少兩個轉換器模塊分別具有與相應的轉換器模塊的電容器連接的且與相應的轉換器模塊的第一中間迴路連接端連接的第二個中間迴路連接端，並且所述至少兩個轉換器模塊通過它們的中間迴路連接端中的各一個彼此連接，使得通過中間迴路連接端連接的電容器構成共同的直流電壓中間迴路。

這樣構造的逆變器已經在其具有僅僅兩個轉換器模塊的最小配置中適合於：將加載在包括直流電壓轉換器的轉換器模塊的功率連接端上的電功率轉換到另一電壓水平，將所述電功率通過轉換器模塊的中間迴路連接端的連接向包括逆變器橋的轉換器模塊傳輸，然後作為交變電流通過所述轉換器模塊的功率連接端輸出。在此，分配給兩個轉換器模塊的電容器尤其補充至總中間迴路電容器。

另外，可以靈活地擴展所述逆變器，其方式是：將在這種最小配置中保持空閒的中間迴路連接端與其他轉換器模塊的中間迴路連接端連接。這樣連接的其他轉換器模塊可以——視其具有哪種轉換器電路而定——本身將電功率通過其中間迴路連接端輸出和/或接收，所述中間迴路連接端又基於中間迴路連接端的連接為了其他處理對於所有轉換器模塊可供使用或者由所有轉換器模塊提供以供使用。此外，通過這樣的擴展，所述逆變器的總中間迴路電容量提高如下值：分配給所添加的轉換器模塊的電容量。

與所述至少兩個轉換器模塊的中間迴路連接端連接的電容器尤其可以這樣設計，使得加載在中間迴路連接端上的電壓的變化限界到逆變器的運行可承受的量度。逆變器的總中間迴路的電壓的所述變化——也就是波動寬度例如可以限界為預給定的最大變化，其中，最大變化尤其在以最大電功率運行逆變器時出現。另外，當包括逆變器橋的轉換器模塊的功率連接端連接到這樣的交流電網上並且應將電功率饋入到交流電網中時，總中間迴路電壓不允許低於用於將交變電流饋入到交流電網所需要的作為下邊界的最小電壓。僅當所述至少兩個轉換器模塊中的一個轉換器模塊的電容器通過中間迴路連接端中的至少一個與至少兩個轉換器模塊中的另一個轉換器模塊的至少一個電容器連接，並且因此相對於至少兩個轉換器模塊中的各個電容量增大了的、使總中間迴路電壓足夠穩定的總中間迴路電容量是有效的時，才由根據本發明的逆變器確保這樣限界的變化。在此，所述最大電功率從至少兩個轉換器模塊中的功率連接端中的一個或多個通過中間迴路連接端流向功率連接端中的另一個或者另外多個功率連接端。

所述最大電功率是逆變器作為整體的特性，並且不一定與單個轉換器模塊的尤其通過分配給各個轉換器模塊的轉換器電路的半導體開關的特性預給定的最大功率一致。尤其可以提高逆變器的最大功率，其方式是：通過中間迴路連接端使具有同種轉換器電路的多個轉換器模塊彼此連接。通過中間迴路連接端這樣的連接，總中間迴路電容量也提升，由此也在逆變器的最大功率的提升後容易保持並且不超過總中間迴路電壓的最大的可允許的變化。

在一種實施方式中，將所述至少兩轉換器模塊中的一個轉換器模塊的第一中間迴路連接端與至少兩個轉換器模塊中的另一個轉換器模塊的第二中間迴路連接端連接。至少兩個轉換器模塊中的每個轉換器模塊的中間迴路連接端尤其可以對置地布置在轉換器模塊的殼體上。由此可以實現，將轉換器模塊彼此相鄰地或者彼此相疊地布置在一列，其中，在這樣的一列的轉換器模塊的分別較外部的轉換器模塊分別具有一個還空閒的中間迴路連接端，該空閒的中間迴路連接端為了逆變器的靈活擴展的目的可以與其他轉換器模塊的中間迴路連接端來連接。

在另一種實施方式中，所述至少兩個轉換器模塊具有同樣的造型，並且在直接連接的情況下——也就是說尤其在水平的或者豎直的連接的情況下它們的相應的中間迴路連接端中的一個中間迴路連接端分別組裝。在此，至少兩個轉換器模塊中的每個轉換器模塊的第一和第二中間迴路連接端彼此這樣布置，使得至少兩個轉換器模塊以殼體側沿著水平的或者豎直的定向線彼此齊平地定向。

所述直接連接可以通過實施為彼此兼容的插接連接件的中間迴路連接端來實現，其中，所述插接連接件尤其可以實施為由插頭和與插頭兼容的插座組成的配對插接連接件。在此，所述連接可以通過中間迴路連接端的直接彼此插接來製造，使得直接相鄰地定位轉換器模塊。替代地，所述連接可以通過中間件——例如剛性的或者部分柔性的導體，或者也可以藉助具有合適的端部件的柔性的線纜來製造。在此情況下，插接連接的概念還包括其他種類的彼此電接通的連接——尤其螺紋連接、夾緊連接或者卡口連接；釺焊連接或者熔焊連接也是可以考慮的，其中，然而所述釺焊連接或者熔焊連接與其他提及的連接種類相比微微降低根據本發明的轉換器模塊的靈活性。

在另一種實施方式中，逆變器的所述轉換器模塊包括用於操控相應的轉換器模塊的半導體開關的控制裝置，和用於製造各個轉換器模塊之間的通信連接的通信工具。在此，通信工具可以構造為無線接口或者尤其也可以構造為用於導線連接通信的通信連接端，其中，也可以考慮光導連接作為導線連接並且轉換器模塊的通信連接端彼此連接。通信連接端的連接可以與實施為配對插接連接件的中間迴路連接端的連接相關地與相鄰轉換器模塊的殼體的機械連接的製造同時來製造，其方式是：所述通信連接端可以實施為兼容的配對插接連接件。

所述控制裝置可以與通信工具連接，並且設置用於通過通信工具和可以在多個轉換器模塊的通信工具之間製造的通信連接彼此通信。由此可以使各個轉換器模塊的運行參數彼此相協調，其中，所述運行參數且因此逆變器的運行在總體上尤其取決於各個轉換器模塊的相應特性。這種協調可以在轉換器模塊的數量變化或者其類型變化的情況下，尤其在以附加的轉換器模塊擴展逆變器的情況下，被協調到由此改變了的運行條件。

另外可以考慮的是，轉換器模塊之間的通信可以構造為主從系統，其中，分配給轉換器模塊中的一個轉換器模塊的控制單元執行主機的功能，並且尤其也可以在總體上控制逆變器的運行，而所有分配給其他轉換器模塊的控制單元作為從機以由主機預給定的運行參數來運行。

根據本發明的逆變器包括至少兩個轉換器模塊，其中，至少一個轉換器模塊具有直流電壓轉換器並且至少另一個轉換器模塊具有逆變器橋。在這種逆變器的一種優選實施方式中，具有直流電壓轉換器的轉換器模塊的至少一個功率連接端可以設計用於連接直流發電機、直流電池或者直流負載。另外，具有逆變器橋的轉換器模塊的功率連接端可以設計用於連接交流電網或者交流負載。具有最小配置的逆變器尤其可以具有恰好兩個轉換器模塊——具有直流電壓轉換器的第一轉換器模塊以及具有逆變器橋的第二轉換器模塊，其中，光伏發電機可以連接到第一轉換器模塊的功率連接端上並且交流電網可以連接到第二轉換器模塊的功率連接端上。在這樣的配置中，根據本發明的逆變器可以特別有利地在能量產生設備中使用，尤其可以特別有利地在網絡耦合的光伏設備中使用。在此，所述逆變器基於其模塊化的構造和轉換器模塊的特性，尤其基於中間迴路電容器的特性和轉換器模塊的中間迴路連接端的配置，可以通過添加其他的和/或通過替換存在的轉換器模塊靈活地來擴展。所述逆變器既可以關於可轉換的最大電功率的變大又可以關於能量產生設備的功能的補充來擴展。這樣例如可以補充儲能器——例如電池，或者也可以提供自給自足的由光伏發電機和/或由電池供給的用於緊急饋電的交流連接端或者其他類似的。

以下，在沒有完整性的要求的情況下示例性地提及根據本發明的轉換器模塊或根據本發明的逆變器的其他用途。

藉助轉換器模塊，可以實現——如有可能雙向的——從轉換器模塊的功率連接端向轉換器模塊的中間迴路電容器的電功率傳輸，其中，在功率連接端上——視轉換器模塊的轉換器電路的配置而定——可以連接電池、燃料電池、風力或者水力發電機、柴油發電機組、公共的交流電網、具有發電機和/或負載的交流島網、和/或單個的交流耗電器。

轉換器模塊可以基於可由其轉換的電功率劃分功率等級，其中，逆變器的轉換器模塊可以具有不同的功率等級。不同的轉換器模塊可以具有不同的電壓級別，也就是說轉換器模塊的功率連接端上允許的電壓與轉換器模塊的中間迴路連接端上的電壓之間的不同轉換關係。

具有逆變器橋的轉換器模塊的功率連接端可以實施為單相的或者多相的、尤其三相的，並且具有或不具有用於零線的連接端。

具有直流電壓轉換器的轉換器模塊的功率連接端可以實施為單路的或者多路的，使得可以連接一個或者多個發電機，其中，在多個可連接的發電機的情況下，這些發電機的電功率可以並聯地被聚集在一起，並且由一個轉換器電路或者由在中間迴路側並聯連接的多個轉換器電路中的單個來處理。對於如下轉換器模塊可以考慮類似的配置，所述轉換器模塊的功率連接端設置用於連接儲能器——例如電池。在此，轉換器模塊尤其可以藉助特殊的適配器——也就是說尤其特別編程的控制裝置，設置用於與不同類型的電池——例如鋰離子電池、鉛電池或者電化學電池(例如液流電池)雙向地交換電功率。

本發明的優點有：可以實現具有最小數量的接口的模塊化系統。在此，每個模塊包括由功率連接端到中間迴路或者從中間迴路到功率連接端所希望的用途的「一半」，其中，每個模塊尤其必須提供一個中間迴路，該中間迴路(僅僅)包括可以通過相應模塊轉換的電功率的一半大小。因此，可以通過若干單個部件的靈活組裝實現完整的用途，尤其實現逆變，但也實現電功率的其他轉換形式，其中，不同的能量源(光伏、風、燃料電池、電池、交流電網等)與不同的能量沉(Energie-Senken)(燃料電池、電池、交流電網、交流島網負載等)可以近似任意地組合。共同的功率接口是可以通過中間迴路連接端接通的總中間迴路，並且可以實現模塊的更換，而為此不必拆除其他模塊。

總的來說，所述根據本發明的解決方案是實際的、高效的並且價格有利的，尤其當只要希望用途方面的靈活性時更是這樣，因為所述模塊的部件，尤其所述中間迴路電容器僅僅必須被維持(vorgehalten)一次，但是在很多用處下可以被使用。

轉換器模塊可以——視實施方式和具體可以連接到該轉換器模塊的功率連接端上的部件、也就是說電功率的源和/或沉而定——包括特別的附加功能。包括逆變器橋的轉換器模塊可以提供用於網絡監控和/或用於網絡分離的裝置。包括直流電壓轉換器的轉換器模塊例如也可以提供對於可以連接到轉換器模塊的功率連接端上的直流導線的電弧識別和/或通過可以連接到轉換器模塊的功率連接端上的直流導線進行的饋電線通信，其中，所述直流導線將轉換器模塊又例如與光伏發電機和/或與如有必要在中間連接的尤其可以布置在發電機連接端盒中的饋電線收發器連接。

另外，轉換器模塊可以包括用於匹配加載在轉換器模塊的功率連接端上的直流電壓的裝置，該裝置設置用於將該直流電壓調節到一個值上，在所述直流電壓時，連接在轉換器模塊的功率連接端上的光伏發電機輸出其最大的電功率(所謂的最大功率點跟蹤，縮寫：MPP跟蹤)。

另外，轉換器模塊可以包括極不同種類的傳感器——尤其那些用於檢測電運行參數如電流和電壓的傳感器以及用於檢測其他運行參數如溫度的傳感器。這些運行參數可以由相應的轉換器模塊的控制裝置來處理和/或通過通信工具向其他轉換器模塊來傳輸，其中，所述控制裝置如有必要根據相應的轉換器模塊的運行參數和/或其他的轉換器模塊的運行參數運行相應的轉換器模塊的轉換器電路。

除了分配給轉換器模塊的控制裝置，還可以設置有上級控制裝置，該上級控制裝置為了運行包括多個轉換器模塊的設備可以接管相對於分配給轉換器模塊的控制裝置的替代的或附加的相關功能。這樣在根據本發明的逆變器中，這樣的上級控制裝置尤其例如可以設置用於保護逆變器免於錯誤工作或者網絡故障(全局的緊急關機或者所謂的故障穿越(Fault-Ride-Though))，用於協調各個轉換器模塊的運行(例如確認：是否應分離負載、應給電池充電還是放電等)或者也用於同步(統一到共同的中間迴路電壓)。

所述轉換器模塊的殼體可以具有冷卻裝置，尤其背側布置的冷卻筋或者冷卻體。所述冷卻裝置可以這樣布置，使得在包括多個轉換器模塊的逆變器中得出貫通的冷卻通道，該冷卻通道在彼此相鄰地或者彼此相疊地布置的轉換器模塊中貫通地水平或者豎直地延伸。在這樣的共同的冷卻通道的一端上可以布置有冷卻機組，例如通風裝置，該通風裝置產生冷卻整個逆變器的冷卻空氣流。

附圖說明

以下藉助在附圖中示出的實施例進一步闡述和描述本發明。

圖1示出一種根據本發明的轉換器模塊；

圖2示出一種根據本發明的在第一種實施方式中具有兩個轉換器模塊的逆變器；

圖3示出一種根據本發明的在第二種實施方式中具有四個轉換器模塊、連接在輸入側的光伏發電機以及連接在輸出側的交流電網的逆變器；

圖4示出一種根據本發明的在第三種實施方式中具有四個轉換器模塊、連接在輸入側的光伏發電機、電池以及連接在輸出側的交流電網和交流電負載的逆變器。

具體實施方式

圖1示出一種轉換器模塊10，該轉換器模塊10包括具有功率電子半導體開關14的轉換器電路12和殼體16。所述轉換器電路12與中間迴路連接端18a和18b連接。電容20與轉換器電路12和中間迴路連接端18a、18b連接。另外，所述轉換器電路與功率連接端22連接。轉換器電路12可以實施為直流電壓轉換器或者逆變器橋，並且可以在功率連接端22與電容20或中間迴路連接端18a、18b之間單向地或者雙向地運送電功率。

在實施為直流電壓轉換器的情況下，所述轉換器電路12具體地例如可以實施為升壓變壓器、降壓變壓器或者升降壓變壓器，並且可以包括一個或者多個半導體開關14以及如有必要另外的電部件或者電子部件，如二極體、阻流圈或者電容器。轉換器電路12可以包括多個串聯或者並聯連接的直流電壓轉換器，其中，特別在多個直流電壓轉換器在中間迴路側並聯連接的情況下，可以給每個直流電壓轉換器分別分配自己的功率連接端22。

在轉換器電路12實施為單相的或者多相的逆變器橋的情況下，所述轉換器電路具體例如可以實施為半橋、全橋(H4橋、H5橋、或者H6橋)或者中點鉗位橋(NPC橋)，並且可以包括一個或者多個半導體開關14以及如有必要其他電部件或者電子部件，如二極體、阻流圈(Drossel)或者電容器。在這種情況下，轉換器電路12也可以包括多個串聯或者並聯連接的逆變器橋，其中，特別在多個逆變器橋在中間迴路側並聯連接的情況下，可以給每個逆變器橋分別分配自己的功率連接端22。

中間迴路連接端18a、18b可以實施為彼此兼容的插接連接件。在根據圖1的具體實施方式中，中間迴路連接端18a實施為插座，並且另一個中間迴路連接端18b實施為插頭，使得中間迴路連接端18a、18b的結合呈現配對插接連接，並且，中間迴路連接端18a、18b尤其構型用於與其他轉換器模塊10的中間迴路連接端18a、18b的連接。這由以下附圖中展示的根據本發明的逆變器30(見圖2至4)表明，所述逆變器分別由多個轉換器模塊10構成。

中間迴路連接端18a、18b可以布置在殼體16的對置的側。中間迴路連接端18a、18b尤其可以彼此相對鏡像地布置，其中，鏡像軸S處於殼體16的彼此平行的兩側之間的中部，並與這兩側平行。

圖2示出了一種根據本發明的包括兩個轉換器模塊10a和10b的逆變器30。如通過半導體開關14a、14b在轉換器模塊10a、10b的轉換器電路14a、14b中的定向所表明的那樣，轉換器模塊10a、10b實現不同的功能。具體地，轉換器模塊10a的轉換器電路12a構造為直流電壓轉換器，並且轉換器模塊10b的轉換器電路12b構造為逆變器橋。由此，逆變器30設置用於，首先藉助轉換器電路12a將能夠連接在轉換器模塊10a的功率連接端上的直流發電機的電功率轉換到另一直流電壓水平，並且饋入到直流電壓中間迴路中。直流電壓中間迴路由電容20a和20b構成，所述電容20a和20b通過轉換器模塊10a的中間迴路連接端18b和轉換器模塊10b的中間迴路連接端18a彼此連接。轉換器模塊10b的構造為逆變器電路的轉換器電路12b可以將如此所轉換的電功率從直流電壓中間迴路中取出，並且藉助半導體開關14b轉換成交變電流。所述交變電流可以通過轉換器模塊10b的功率連接端22b被輸出，並且尤其可以被饋入到可連接到功率連接端22b上的交流電網中。

轉換器模塊10a、10b具有控制裝置24，所述控制裝置24設置用於控制轉換器電路12a、12b並且尤其用於控制半導體開關14a、14b。附加地，轉換器模塊具有通信工具，該通信工具在圖2中具體顯示為通信連接端26。轉換器模塊10a、10b通過通信連接端26彼此連接。

控制裝置24可以藉助時鐘的操控信號來操控半導體開關14a、14b。在此，操控可以通過控制或調節的形式實現，其中，控制裝置24可以在控制或者調節的範圍內使用在此未示出的電流傳感器和電壓傳感器的測量信號。通過與控制單元24連接的通信工具，尤其通過通信連接端26，控制裝置24可以相互或者如有必要與未示出的上級控制裝置交換用於控制與轉換器電路12a、12b相關的數據。這些數據既可以包括測量數據和當前的操控參數，也可以包括從中所求取的元數據——例如當前由轉換器模塊10a、10b轉換的電功率。另外，轉換器模塊10a、10b中的一個的控制裝置24可以配置成主機，使得所述控制裝置24除了操控直接分配給它的轉換器電路12a或者12b，也通過將控制信號傳輸到所述逆變器30的其他轉換器模塊10a、10b的控制單元24來影響所述其他轉換器模塊10a、10b的運行。例如可以通過這種方式預給定中間迴路連接端18a、18b上的電壓的期望值(Sollwert)，該期望值應在所有控制裝備24的調節的範圍內作為目標量被使用。

圖3示出逆變器30的一種實施方式，該實施方式與根據圖2的實施方式由以下方式區分：現在設置分別包括一個實施為直流電壓轉換器的轉換器電路12a的兩個轉換器模塊10a，而不是一個轉換器模塊10a。此外，現在設置分別包括一個實施為逆變器橋12b的轉換器電路12b的兩個轉換器模塊10b，而不是一個轉換器模塊10b。

由此，相對於根據圖2的實施方式，逆變器30的最大電功率增加一倍。所述增加一倍由以下方式實現：相對於根據圖2的實施方式附加的轉換器模塊10a、10b藉助其中間迴路連接端18a或18b與根據圖2的逆變器30的轉換器模塊10a或10b的空閒中間迴路連接端18b或18a的連接來連接到根據圖2的逆變器30上。所述連接可以直接進行，使得當中間迴路連接端18a、18b實施為可兼容的配對插接連接件並且彼此鏡像地布置在殼體16的相對的側上時，轉換器模塊10a、10b的殼體16直接相鄰地布置並且例如以其殼體16的上稜邊沿著水平的定向線彼此齊平地定向。替代地可以藉助中間件28製造所述連接，使得所述轉換器模塊可以在空間上有間距並且如有必要也可以彼此豎直錯位地布置。

根據圖3的逆變器30被使用在能量產生設備中——尤其在光伏設備中，其方式是：在兩個轉換器模塊10a的功率連接端上分別連接有光伏發電機32，其中，光伏發電機32又可以由單個光伏模塊的串聯電路和/或並聯電路組成。當轉換器模塊10a具有多個功率連接端22a時，也可考慮將多個光伏發電機32連接到轉換器模塊10a中的一個上或者連接到兩個轉換器模塊10a上。可理解的是，也可以並聯連接光伏發電機32，使得由其所輸出的電功率可以在兩個轉換器模塊10a之間分配。在此，所述並聯電路可以藉助開關構造成可分離的，使得例如在部分負載運行狀態中，尤其當兩個光伏發電機32共同產生小於一個轉換器模塊10a的額定功率的電功率時，製造所述並聯電路，使得運行僅僅一個轉換器模塊10a，而不激活另一轉換器模塊10a。附加地，在這種情況下可以藉助控制單元24來控制：哪個轉換器模塊10a是激活的，並且定期地更換這種對應關係(Zuordnung)用於最小化轉換器模塊10a的運行時間。當兩個光伏發電機32共同產生大於轉換器模塊10a中的一個的額定功率的電功率時，可以將所述並聯電路分離，使得可以彼此不相關地運行光伏發電機32，其中，轉換器模塊10a尤其可以對於光伏發電機32彼此不相關地調節具有最大電功率的工作點(所謂的最大功率點(Maximum Power Point))。

可選地，轉換器模塊10a、10b可以在轉換器電路12a、12b與電容20a、20b之間或者在電容20a、20b與所述中間迴路連接端18a、18b之間具有斷路裝置，其中，這樣的斷路裝置可以將不激活的轉換器模塊10a、10b從共同的直流電壓中間迴路中電地去耦合。

轉換器模塊10a包括實施為直流電壓轉換器的轉換器電路12a，該轉換器電路將通過功率連接端22a獲取的電功率轉換到另一個直流電壓水平並且饋入到逆變器30的直流電壓中間迴路中。逆變器30的直流電壓中間迴路由所有四個轉換器模塊10a、10b的通過中間迴路連接端18a、18b連接的電容20a、20b來構成。

轉換器模塊10b包括實施為逆變器橋的轉換器電路12b，該轉換器電路將電功率從直流電壓中間迴路中提取出並且轉換成交變電流。所述交變電流可以通過功率連接端22b被饋入到連接在該功率連接端上的交流電網34中。可以理解的是，代替通過轉換器模塊10b並聯地饋入到交流電網34中，也可以實現單獨地饋入到兩個獨立的交流電網34中或者饋入到一個交流電網34的兩個分離的相中。與關於具有多個直流電壓轉換器的轉換器模塊10a的並聯電路的實施方式類似，也可以在具有逆變器橋的轉換器模塊10b之間設置有合適的斷路裝置，使得例如在部分負載運行中可以不激活轉換器模塊10b中的一個。

圖4說明逆變器的另一種實施方式，該實施方式與根據圖2的實施方式由以下方式區分：存儲元件36、尤其可重複充電的電池連接到具有直流電壓轉換器的轉換器模塊10a中的一個上，其中，該轉換器模塊10a的直流電壓轉換器實施為雙向的，並且可以給存儲元件36充電和放電。另外，現在電負載——例如馬達或者發熱元件、或者具有多個負載的隔離的家用電網連接到具有逆變器橋的轉換器模塊10b中的一個上。光伏發電機32或者交流電網34如在圖3中那樣連接到相應地另一轉換器模塊10a、10b上。在此，轉換器模塊10b的逆變器橋也可以實施為雙向的，並且可以雙向地通過該轉換器模塊的功率連接端22a交換電功率。

所述逆變器30的這種配置也可以簡單地由根據圖2的最小配置製造，其方式是：如與圖3相關地已經描述的那樣，通過中間迴路連接端18a、18b將附加的轉換器模塊10a、10b與存在的轉換器模塊10a、10b連接。

在根據圖4的配置中附加地要注意的是，視所述單個轉換器模塊10a、10b的額定電功率而定可以產生超過單個轉換器模塊10a、10b的額定功率的功率流。尤其當所有4個轉換器模塊10a、10b設計成近似同樣的額定功率時，例如可能進入如下情況：在該情況中，光伏發電機32基於高太陽輻射近似以額定功率工作，並且因此，連接在該光伏發電機32上的轉換器模塊10a也近似以額定功率工作。當同時從存儲元件36中通過連接在該存儲元件36上的轉換器模塊10b獲取該存儲元件的全部額定功率時，必須由兩個轉換器模塊10b將這樣輸入到直流電壓中間迴路中的電功率相應地導出。因為這不能由所述轉換器模塊10b中的單個轉換器模塊來確保，為了避免轉換器模塊10b的過載，必須將電功率分配給兩個轉換器模塊10b。這藉助通過通信接口合適地傳輸用於控制單個轉換器模塊10a、10b的預給定值來確保。在此，所述預給定值可以通過控制裝置24中的一個根據已經提及的主從原則來預給定或者由逆變器30的未示出的上級控制裝置來預給定並且通過通信連接端26來傳輸。

各個轉換器模塊10a、10b的布置可以這樣來選擇，使得在功率連接端22a、22b之間流動的電功率必須經過儘可能少的中間迴路連接端18a、18b和儘可能短的導線長度，使得轉換器模塊10a、10b之間的電連接部的電流負載尤其最小化。因此，與根據圖3或者圖4的布置有偏差地例如有利地可以是：交替地布置轉換器模塊10a和10b，或者也可以將轉換器模塊10a布置在外面而轉換器模塊10b布置在裡面，或者反過來布置。尤其可以將包括直流電壓轉換器的轉換器模塊10a分別布置在包括逆變器橋的轉換器模塊10b旁邊。然而視總共在逆變器30中存在的轉換器模塊10a、10b的數量和種類而定，在這種意義下的其他布置也可以是最優的。

當例如為了服務目的取出轉換器模塊10a、10b中的一個時，包括根據圖3或者圖4的逆變器那樣的同樣或者更多數量的轉換器模塊10a、10b的逆變器30基本上還保持運行準備狀態。在這種情況下，可以藉助合適的中間件28越過由缺失的轉換器模塊10a、10b留下的空缺製造電連接部。附加地，可以藉助合適的編程將控制裝置24調節到逆變器30的如有可能減小的總功率上。

可以理解的是：轉換器模塊10a、10b的在圖2至圖4中示出的布置就此而言應示例性地理解為轉動90度的布置也是可以考慮的，使得中間迴路連接端18a、18b布置在殼體16的上側和下側，或者也布置在前側和後側。藉助更長的、如有可能柔性的或者有角形的中間件28，也可以製造轉換器模塊10a、10b在多個水平、豎直或者斜向延伸的排列中的布置。

轉換器模塊10a、10b的殼體16可以具有在很大程度上相同的造型。在此，對於不同的轉換器模塊10a、10b使用相同的殼體是出於成本角度優選的，其中，使殼體16匹配於具體的轉換器模塊10a、10b的不同功能是可行的。殼體16尤其可以在內側和外側具有可以組裝轉換器模塊10a、10b的不同部件的固定工具，例如轉換器電路12a、12b組裝在殼體裡面，而冷卻裝置或者冷卻體組裝在殼體外面。總而言之，由此可以對於不同的轉換器模塊10a、10b得出不同的殼體16。

本發明的有利的擴展方案由權利要求書、說明書和附圖得出。在說明書中提及的特徵優點和多個特徵組合的優點僅僅是示例性的並且可以替代地或者累積地產生作用，而不必強制由根據本發明的實施方式獲得所述優點。在由此沒有改變所附的權利要求的主題的情況下，關於原始申請文件的公開內容和專利的公開內容適用的是：

其他特徵由附圖——尤其由多個部件相互地示出的幾何結構和相對尺寸以及其相對的布置和作用連接——可獲知。本發明的不同實施方式的特徵的組合或者不同權利要求的特徵的組合同樣有可能與權利要求的所選擇的引用關係偏離，並且就此受啟發。這還涉及在單獨的附圖中示出的或者在其描述中提及的那些特徵。這些特徵也可以與不同的權利要求的特徵來組合。同樣，在權利要求中列舉的特徵也可以對於本發明的其他實施方式缺失。

在權利要求書和說明書中提及的特徵可以關於其數量方面來這樣理解，使得存在恰好所述數量或者比提及的數量更多的數量，而不需要明確使用副詞「至少」。例如當提到一個元件時，可以這樣理解為存在恰好一個元件、兩個元件或者多個元件。這些元件可以通過其他特徵來補充，或者是相應的方法涉及的唯一的元件。

包含於權利要求書中的附圖標記對於通過權利要求書所保護的主題的範圍沒有限制。它們僅僅用於使權利要求書更容易理解的目的。

附圖標記列表：

10、10a、10b 轉換器模塊

12、12a、12b 轉換器電路

14、14a、14b 半導體開關

16 殼體

18a、18b 中間迴路連接端

20、20a、20b 電容器

22、22a、22b 功率連接端

24 控制裝置

26 通信連接端

28 中間件

30 逆變器

32 光伏發電機

34 交流電網

36 存儲元件

38 交流耗電器

S 鏡像軸