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Title:
CONVERTER UNIT WITH A COMMON SWITCH ELEMENT FOR BRAKING CHOPPER, AND BOOST CONVERTER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/198821
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a converter unit (10; 10a) comprising at least one inverter (12; 12a) for supplying a direct voltage applied on the input side to at least one output-side load (14; 14a), comprising at least one braking chopper unit (20; 20a) which is connected between at least two poles of the inverter (12; 12a) on the input side, comprising at least one feed circuit (30; 30a) which is provided in order to provide energy to the inverter (12; 12a) on the input-side from a photovoltaic source (32; 32a), and comprising at least one control unit (26; 26a) for controlling at least the feed circuit (30; 30a). The inverter unit (10; 10a) has a rectifier (16; 16a) which is provided in order to rectify at least one phase (41, 42, 43; 41a, 42a, 43a) of a network source (40; 40a) and to supply said phase to the inverter (12; 12a) on the input side. The feed circuit (30; 30a) and the braking chopper unit (20; 20a) are at least partly integrally formed.

Inventors:
HANTSCHEL, Jochen (Kohlplattengasse 25, Dettingen, 72581, DE)
Application Number:
EP2014/062223
Publication Date:
December 18, 2014
Filing Date:
June 12, 2014
Export Citation:
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Assignee:
HANTSCHEL, Jochen (Kohlplattengasse 25, Dettingen, 72581, DE)
International Classes:
H02J1/10; H02M5/458
Foreign References:
US5710699A
EP2485377A1
DE102004042256A1
US20040160792A1
Attorney, Agent or Firm:
DAUB, Thomas (Bahnhofstraße 5, Überlingen, 88662, DE)
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Claims:
Ansprüche

Umrichtereinheit mit zumindest einem Wechselrichter (12; 12a) zur Versorgung zumindest eines ausgangsseitigen Verbrauchers (14; 14a) von eingangsseitig anliegender Gleichspannung, mit zumindest einer Bremschoppereinheit (20; 20a), die eingangsseitig zwischen zumindest zwei Pole des Wechselrichters (12; 12a) geschaltet ist, mit zumindest einer Einspeiseschaltung (30; 30a), die dazu vorgesehen ist, Energie von einer Photovoltaikquelle (32; 32a) dem

Wechselrichter (12; 12a) eingangsseitig bereitzustellen, und mit zumindest einer Steuereinheit (26; 26a) zur Steuerung zumindest der Einspeiseschaltung (30; 30a), gekennzeichnet durch einen Gleichrichter (16; 16a), der dazu vorgesehen ist, zumindest eine Phase (41 , 42, 43; 41 a, 42a, 43a) einer Netzquelle (40; 40a) gleichzurichten und dem Wechselrichter (12; 12a) eingangsseitig bereitzustellen, wobei die Einspeiseschaltung (30; 30a) und die Bremschoppereinheit (20; 20a) zumindest teilweise einstückig ausgebildet sind.

Umrichtereinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die

Bremschoppereinheit (20; 20a) und die Einspeiseschaltung (30; 30a) zumindest ein gemeinsames Schaltelement (24; 24a) aufweisen, wobei die Steuereinheit (26; 26a) dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand das

Schaltelement (24; 24a) zu einer Einstellung eines Arbeitspunkts der

Photovoltaikquelle (32; 32a) anzusteuern und in zumindest einem anderen Betriebszustand das Schaltelement (24; 24a) zu einer Freigabe eines

Bremspfads zu aktivieren.

Umrichtereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspeiseschaltung (30; 30a) zumindest eine Pufferkapazität (33; 33a) aufweist.

4. Umrichtereinheit zumindest nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspeiseschaltung (30; 30a)zumindest eine Induktivität (34; 34a) aufweist, die zwischen dem Schaltelement (24; 24a) und der Pufferkapazität (33; 33a) angeordnet ist.

5. Umrichtereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass die Bremschoppereinheit ausgangsseitig zwischen zwei Pole des Gleichrichters geschaltet ist.

6. Umrichtereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Sensoreinheit (50; 50a), die dazu vorgesehen ist, zumindest eine eingangsseitige Spannung des Wechselrichters (12; 12a) zu messen.

7. Umrichtereinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die

Steuereinheit (26; 26a) dazu vorgesehen ist, zumindest eine Kenngröße der Einspeiseschaltung (30; 30a) an zumindest eine durch die Sensoreinheit (50; 50a) gemessene Spannung anzupassen.

8. Umrichtereinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die

Steuereinheit (26; 26a) dazu vorgesehen ist, die Einspeiseschaltung (30; 30a) derart anzusprechen, dass diese ein Kompensationssignal erzeugt, so dass eine eingangsseitig an dem Wechselrichter (12; 12a) anliegende Spannung zumindest im Wesentlichen konstant ist.

9. Umrichtereinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Kompensationssignals eine Frequenz aufweist, die einem Vielfachen der Frequenz der Phase (41 , 42, 43; 41 a, 42a, 43a) der Netzquelle (40; 40a) entspricht.

10. Verfahren zum Betrieb einer Umrichtereinheit (10; 10a) nach einem der

vorhergehenden Ansprüche. System mit einem Einspeisemodul (13a) und mit einem Softwaremodul (27a) z Rekonfiguration eines bestehenden Umrichters (1 1 ) zu einer Umrichtereinheit (10a) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.

Description:
UMRICHTEREINHEIT MIT EINEM GEMEINSAMEN SCHALTELEMENT FÜR BREMSCHOPPER UND

HOCHSETZSTELLEFI

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Umrichterschaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

5 Es ist bekannt, Wechselrichter mit Photovoltaikenergie zu versorgen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer hohen Effizienz, einer Bauteilersparnis und/oder einer Kostenersparnis bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und 0 Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einer Umrichtereinheit mit zumindest einem Wechselrichter zur Versorgung zumindest eines ausgangsseitigen Verbrauchers von eingangsseitig anliegender Gleichspannung, mit zumindest einer Bremschoppereinheit, die

15 eingangsseitig zwischen zumindest zwei Pole des Wechselrichters geschaltet ist, mit

zumindest einer Einspeiseschaltung, die dazu vorgesehen ist, Energie von zumindest einer Photovoltaikquelle dem Wechselrichter eingangsseitig bereitzustellen, und mit zumindest einer Steuereinheit zur Steuerung der Einspeiseschaltung.

Es wird vorgeschlagen, dass die Umrichtereinheit zumindest einen Gleichrichter aufweist, 0 der dazu vorgesehen ist, zumindest eine Phase, insbesondere drei Phasen, einer

Netzquelle gleichzurichten und dem Wechselrichter eingangsseitig bereitzustellen, wobei die Einspeiseschaltung und die Bremschoppereinheit zumindest teilweise einstückig ausgebildet sind. Unter einem„Wechselrichter" soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, eine eingangsseitig anliegende Gleichspannung in 5 zumindest eine Wechselspannung, insbesondere in mehrphasige Wechselspannungen, . -

zu wandeln. Unter einer„Gleichspannung" soll insbesondere eine Spannung verstanden werden, die eine Welligkeit aufweist, die geringer ist als 50 %, insbesondere geringer ist als 30 %, vorteilhaft geringer ist als 15 %, vorzugsweise geringer ist als 5 %.

Insbesondere ist der Verbraucher als Motor, insbesondere eines Material- und/oder Personentransportmittels, insbesondere einer Rolltreppe und/oder eines Fahrstuhls, ausgebildet. Alternativ sind Ausgestaltungen des Verbrauchers als Pumpe oder andere Einheit, die einen Wechselrichter benötigt, denkbar. Unter einer„Bremschoppereinheit" soll insbesondere ein Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand eingangsseitige Pole des Wechselrichters in zumindest eine Richtung, insbesondere eine erste Richtung, die insbesondere entgegen einer in einem Normalbetrieb anliegenden Spannung gerichtet ist, zumindest im Wesentlichen kurzzuschließen und/oder in zumindest eine Richtung, insbesondere eine zweite

Richtung, die insbesondere in Richtung einer in einem Normalbetrieb anliegenden Spannung gerichtet ist, mit Kontakten zu verbinden, die dazu geeignet sind, einen Bremswiderstand anzuschließen und/oder an denen ein Bremswiderstand angeschlossen ist. Insbesondere weist die Bremschoppereinheit zumindest ein Gleichrichterelement, insbesondere eine Diode, auf. Vorteilhaft weist die Bremschoppereinheit zumindest ein Schaltelement zur gesteuerten Freigabe eines Bremspfads auf. Insbesondere ist die Bremschoppereinheit dazu vorgesehen, einen Aufbau einer eingangsseitig am

Wechselrichter anliegenden Spannung, insbesondere aufgrund von induktiven Effekten und/oder Rückkopplungseffekten des Verbrauchers, zu vermeiden. Insbesondere weist die Bremschoppereinheit zumindest ein Sensorelement zu einer Messung einer

Spannung über den eingangsseitigen Polen des Wechselrichters auf. Insbesondere ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, im Fall einer Detektion einer Spannung, die einen, insbesondere durch einen Bediener konfigurierbaren, Maximalwert übersteigt, das Schaltelement zu aktivieren, um den Bremspfad freizugeben. Unter einer

„Einspeiseschaltung" soll insbesondere eine Schaltung verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, eine durch zumindest eine Photovoltaikquelle bereitgestellte Leistung in eine von dem Wechselrichter benötigte Form, insbesondere eine Mindestspannung, umzuwandeln. Insbesondere weist die Einspeiseschaltung zumindest eine

Eingangsschnittstelle auf, die dazu vorgesehen ist, mit der Photovoltaikquelle verbunden zu werden. Vorteilhaft weist die Einspeiseschaltung zumindest eine Pufferkapazität auf, die insbesondere parallel zur Eingangsschnittstelle geschaltet ist, wodurch insbesondere eine hohe Effizienz und/oder eine gleichmäßige Leistungsentnahme erreicht werden . .

kann. Insbesondere ist die Einspeiseschaltung als Aufwärts- und/oder Abwärtswandler ausgebildet. Insbesondere weist die Einspeiseschaltung zumindest ein Schaltelement auf. Insbesondere ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, eine gewünschte Eingangs- Sollspannung durch Variation von Frequenz und/oder Tastverhältnis eines

Ansteuersignais des Schaltelements einzustellen. Insbesondere weist die

Einspeiseschaltung zumindest ein Sensorelement auf, das dazu vorgesehen ist, eine Spannung, die über der Eingangsschnittstelle anliegt, zu bestimmen. Vorteilhaft weist die Einspeiseschaltung zumindest ein Sensorelement auf, das dazu vorgesehen ist, einen der zumindest einen Photovoltaikquelle entnommenen Strom zu messen. Insbesondere ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, eine Schaltfrequenz und/oder ein Tastverhältnis des Schaltelements zu variieren, um einen optimalen Arbeitspunkt, insbesondere einen Arbeitspunkt mit maximaler Leistung der Photovoltaikquelle, zu finden, wobei die

Steuereinheit vorteilhaft dazu vorgesehen ist, ein Überschreiten eines Maximalwerts der Ausgangsspannung, insbesondere 750 V, zu vermeiden. Der vorgegebene Maximalwert ist insbesondere durch verwendete Komponenten der Einspeiseschaltung und/oder des Wechselrichters und/oder durch einen von dem Wechselrichter betriebenen Verbraucher bestimmt. Vorzugsweise umfasst die Steuereinheit eine Recheneinheit und insbesondere zusätzlich zur Recheneinheit eine Speichereinheit mit einem darin gespeicherten Steuer- und/oder Regelprogramm, das dazu vorgesehen ist, von der Recheneinheit ausgeführt zu werden. Insbesondere ist der Gleichrichter als Mehrphasengleichrichter ausgebildet. Insbesondere ist der Gleichrichter dazu vorgesehen, Spannungen unterschiedlicher Phasen in einen gemeinsamen Zwischenkreis einzuspeisen. Insbesondere ist eine Ausgangsseite des Gleichrichters und eine Eingangsseite des Wechselrichters mittels eines Gleichspannungszwischenkreises verbunden, in den die Einspeiseschaltung Energie der Photovoltaikquelle einspeist. Darunter, dass zwei Einheiten„teilweise einstückig" ausgebildet sind, soll insbesondere verstanden werden, dass die Einheiten zumindest ein, insbesondere zumindest zwei, vorteilhaft zumindest drei gemeinsame Elemente aufweisen, die Bestandteil, insbesondere funktionell wichtiger Bestandteil, beider Einheiten sind. Unter„vorgesehen" soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder

Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Es kann eine Anbindung einer Netzquelle mittels des Gleichrichters und insbesondere eine Unabhängigkeit von Solarenergie erreicht - -

werden. Insbesondere können Lastspitzen ausgeglichen werden. Insbesondere kann durch den Gleichrichter wirksam ein Rückfluss von Energie der Photovoltaikquelle in die Netzquelle unterbunden werden. Es kann ferner eine einfache Ausgestaltung einer Umrichtereinheit und insbesondere eine Bauteilersparnis und eine Kostenersparnis erreicht werden. Durch eine direkte Kopplung der Photovoltaikquelle mittels einer einzelnen Wechselrichterstufe mit dem Verbraucher kann ein hoher Wirkungsgrad erreicht werden. Insbesondere kann auf zusätzliche Elektronik und/oder Sicherheitsmittel zur Einspeisung von Energie der Photovoltaikquelle in eine Netzquelle verzichtet werden.

Vorteilhaft weisen die Bremschoppereinheit und die Einspeiseschaltung zumindest ein gemeinsames Schaltelement auf, wobei die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand das Schaltelement zu einer Einstellung eines

Arbeitspunkts der Photovoltaikquelle anzusteuern und in zumindest einem anderen Betriebszustand das Schaltelement zu einer Freigabe eines Bremspfads zu aktivieren. Darunter, dass das Schaltelement zur„Freigabe des Bremspfads" vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Schaltelement Eingangskontakte der zumindest einen Wechselrichtereinheit mit Kontakten für zumindest einen

Bremswiderstand verbindet. Vorteilhaft weisen die Bremschoppereinheit und die

Einspeiseschaltung zumindest ein gemeinsames Gleichrichterelement auf. Insbesondere ist das das Gleichrichterelement dazu vorgesehen, dem Bremswiderstand, insbesondere als Freilaufkreis, parallelgeschaltet zu sein. Es kann insbesondere eine Bauteil- und/oder Kostenersparnis erreicht werden.

Vorteilhaft weist die Einspeiseschaltung zumindest eine Induktivität auf, die zwischen dem Schaltelement und der Pufferkapazität angeordnet ist. Vorzugsweise bildet das

Schaltelement gemeinsam mit der Induktivität einen Aufwärtswandler aus. Insbesondere ist ein erster Pol der Induktivität an einen Pol der Pufferkapazität angeschlossen.

Vorteilhaft ist ein zweiter Pol der Induktivität an einen ersten Pol des Schaltelements und einen ersten Pol eines Gleichrichterelements angeschlossen, wobei vorteilhaft zweite Pole des Gleichrichterelements und des Schaltelements an unterschiedliche

eingangsseitige Pole des Wechselrichters angeschlossen sind. Es kann insbesondere ein hoher Wirkungsgrad erreicht werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Bremschoppereinheit ausgangsseitig zwischen zwei Pole des Gleichrichters geschaltet. Insbesondere ist die Bremschoppereinheit dazu . .

vorgesehen, einen Aufbau einer ausgangsseitig am Gleichrichter anliegenden Spannung, insbesondere aufgrund von induktiven Effekten und/oder Rückkopplungseffekten des Verbrauchers zu vermeiden.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Umrichtereinheit eine Sensoreinheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, zumindest eine eingangsseitige Spannung des Wechselrichters zu messen. Insbesondere ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, zumindest eine Kenngröße der Einspeiseschaltung, insbesondere eine Frequenz und/oder ein Tastverhältnis eines Steuersignals des Schaltelements, an zumindest eine durch die Sensoreinheit

gemessene Spannung anzupassen. Insbesondere ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, eine Einspeisung zu deaktivieren, wenn mittels der Sensoreinheit eine Spannung detektiert wird, die einen vorgegebenen Maximalwert überschreitet. Es kann insbesondere eine verbesserte Sicherheit erreicht werden.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, die

Einspeiseschaltung derart anzusprechen, insbesondere mittels eines frequenzmodulierten und/oder tastgradmodulierten Signals, dass diese ein Kompensationssignal erzeugt, so dass eine eingangsseitig an dem Wechselrichter anliegende Spannung zumindest abschnittsweise, insbesondere stetig, zumindest im Wesentlichen konstant ist,

insbesondere weniger als 10 %, vorteilhaft weniger als 3 %, besonders vorteilhaft weniger als 1 %, vorzugsweise weniger als 0,3 % schwankt. Insbesondere ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, Schwankungen, insbesondere zumindest periodische Schwankungen der Spannung, insbesondere verursacht durch Überlagerungseffekte des Gleichrichters, des Wechselrichters und/oder durch Rückkopplungseffekte des Verbrauchers,

auszugleichen. Insbesondere weist ein Teil des Kompensationssignals eine Frequenz auf, die einem Vielfachen, insbesondere einem doppelten oder einem sechsfachen, der Frequenz der Phase der Netzquelle entspricht. Insbesondere ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, das Kompensationssignal regelmäßig, insbesondere periodisch, zu unterbrechen, um eine Phasenlage und/oder eine Stärke der durch das

Kompensationssignal zu behebenden Spannungsschwankung neu zu vermessen. In einer weiteren Ausgestaltung ist es denkbar, dass die Sensoreinheit zumindest ein

Sensorelement aufweist, das dazu vorgesehen ist, zumindest eine Phasenlage zumindest einer Phase der Netzquelle zu bestimmen, um das Kompensationssignal mit der

Spannungsschwankung zu synchronisieren. Insbesondere kann eine Stärke von auf die - -

Netzquelle rückwirkenden Oberwellen, die insbesondere durch Überlagerung der gleichgerichteten Signale mehrerer Phasen der Netzquelle entstehen, reduziert werden. Insbesondere kann eine gute, insbesondere stetige und/oder störungsarme,

Energieversorgung erreicht werden. Zeichnungen

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Umrichtereinheit und

Fig. 2 ein erfindungsgemäßes System zur Rekonfiguration

herkömmlichen Umrichters. Figur 1 zeigt einen Schaltplan einer erfindungsgemäßen Umrichtereinheit 10. Die

Umrichtereinheit 10 weist einen Wechselrichter 12 zur Versorgung eines

ausgangsseitigen Verbrauchers 14 von eingangsseitig anliegender Gleichspannung auf. Der Wechselrichter 12 ist als Dreiphasenwechselrichter ausgebildet und weist eine B6- Konfiguration von Halbleiterschaltelementen auf. Weiterhin weist die Umrichtereinheit 10 einen Gleichrichter 16 zur Gleichrichtung von drei eingangsseitig anliegenden Phasen 41 , 42, 43 einer Netzquelle 40 auf. Ausgangsseitige Pole des Gleichrichters 16 sind über einen Gleichspannungszwischenkreis 18 mit eingangsseitigen Polen des Wechselrichters 12 verbunden. Der Gleichrichter 16 weist eine B6-Konfiguration von als Dioden ausgebildeten Gleichrichterelementen mit vorgeschalteten Drosselspulen auf. Weiterhin weist der Gleichrichter 16 eine Vorladeschaltung auf, um eine an dem

Gleichspannungszwischenkreis 18 angeordnete Pufferkapazität vor Betriebsbeginn langsam über Widerstände zu laden, bevor die Pufferkapazität direkt an die

Gleichrichtereinheit angekoppelt wird. Die Pufferkapazität ist hierbei Teil des

Wechselrichters 12 und nicht explizit dargestellt. . .

Die Umrichtereinheit 10 weist eine Bremschoppereinheit 20 auf, die eingangsseitig zwischen zwei Pole des Wechselrichters 12 geschaltet ist. Die Bremschoppereinheit 20 ist von einer Reihenschaltung eines als Diode ausgebildeten Gleichrichterelements 22 und einem Schaltelement 24 gebildet. Das Schaltelement 24 ist von einem Leistungstransistor gebildet. Weiterhin weist die Umrichtereinheit 10 eine Einspeiseschaltung 30 auf, die dazu vorgesehen ist, Energie von einer Photovoltaikquelle 32 dem Wechselrichter 12 eingangsseitig bereitzustellen. Die Einspeiseschaltung 30 weist eine Eingangsschnittstelle 31 zum Anschluss der Photovoltaikquelle 32 auf. Weiterhin weist die Einspeiseschaltung 30 eine Pufferkapazität 33 auf, die zwischen die Kontakte der Eingangsschnittstelle 31 geschaltet ist. Die Einspeiseschaltung 30 ist als Aufwärtswandler ausgebildet. Die

Einspeiseschaltung 30 und die Bremschoppereinheit 20 sind teilweise einstückig ausgebildet und weisen ein gemeinsames Schaltelement 24 und ein gemeinsames Gleichrichterelement 22 auf. Die Bremschoppereinheit 20 ist komplett von Elementen gebildet, die Teil der Einspeiseschaltung 30 sind. Die Umrichtereinheit 10 weist eine Steuereinheit 26 zur Steuerung und/oder Regelung der Einspeiseschaltung 30 und der Bremschoppereinheit 20 auf. Die Steuereinheit 26 ist dazu vorgesehen, in einem Betriebszustand das Schaltelement 24 zu einer Einstellung eines Arbeitspunkts der Photovoltaikquelle 32 anzusteuern und in einem anderen

Betriebszustand das Schaltelement 24 zu einer Freigabe des Bremspfads zu aktivieren. Die Steuereinheit 26 ist weiterhin dazu vorgesehen, den Wechselrichter 12 zu steuern.

Die Umrichtereinheit 10 weist eine Sensoreinheit 50 auf. Die Sensoreinheit 50 weist ein erstes Sensorelement 51 auf, das dazu vorgesehen ist, eine eingangsseitige Spannung des Wechselrichters 12, also eine Spannung des Gleichspannungszwischenkreises 18, zu messen. Weiterhin weist die Sensoreinheit 50 ein zweites Sensorelement 52 auf, das dazu vorgesehen ist, eine Spannung über der Eingangsschnittstelle 31 der

Einspeiseschaltung 30 zu messen. Die Sensoreinheit 50 weist ein drittes Sensorelement 53 auf, das dazu vorgesehen ist, einen der Photovoltaikquelle 32 entnommenen Strom zu messen.

Die Einspeiseschaltung 30 weist eine Induktivität 34 auf, die zwischen dem Schaltelement 24 und der Pufferkapazität 33 angeordnet ist. Die Induktivität 34 bildet mit dem

Schaltelement 24, dem dritten Sensorelement 53 und der Photovoltaikquelle 32 und/oder der Pufferkapazität 33 einen geschlossenen Stromkreis. Ein erster Pol des - -

Schaltelements 24 ist an einen zweiten eingangsseitigen Pol des Wechselrichters 12 angeschlossen. Ein zweiter Pol des Schaltelements 24 ist an einen Pol der Induktivität 34 und einen ersten Pol des Gleichrichterelements 22 angeschlossen. Ein zweiter Pol des Gleichrichterelements 22 ist an einen ersten Pol des Wechselrichters 12 angeschlossen. Bei einem Betrieb der Einspeiseschaltung 30 wird der das Schaltelement 24 und die Pufferkapazität 33 bzw. die Photovoltaikquelle 32 aufweisende geschlossene Stromkreis mittels des Schaltelements 24 regelmäßig getrennt und verbunden. Im verbundenen Zustand wird die Induktivität 34 aufgrund der Kurzschlusswirkung magnetisch aufgeladen und im getrennten Zustand gibt die Induktivität 34 die aufgeladene Energie aufgrund von Selbstinduktion mit erhöhter Spannung in den Gleichspannungszwischenkreis 18 ab. Die Abgabe erfolgt polungsgleich zur Einspeisung des Gleichrichters 16.

Die Steuereinheit 26 ist dazu vorgesehen, eine Kenngröße der Einspeiseschaltung 30 an eine durch die Sensoreinheit 50 gemessene Spannung anzupassen. Die Steuereinheit 26 ist dazu vorgesehen, eine Frequenz der Ansteuerung des Schaltelements 24 der Einspeiseschaltung 30 zu variieren, damit diese ein Kompensationssignal erzeugt, so dass eine eingangsseitig an dem Wechselrichter 12 anliegende Spannung zumindest im Wesentlichen konstant ist. Die Steuereinheit 26 ist dazu vorgesehen, durch das

Sensorelement 51 gemessene Spannungsschwankungen, insbesondere Oberwellen, die durch Gleichrichterüberlagerung auftreten, mittels Variation der Frequenz des

Schaltelements 24 der Einspeiseschaltung 30 auszugleichen. Ein Teil des

Kompensationssignals weist hierbei eine Frequenz auf, die einem Vielfachen, im Fall eines Dreiphasengleichrichters einem sechsfachen, der Frequenz der Phasen 41 , 42, 43 der Netzquelle 40 entspricht, wodurch Oberwellen unterdrückt werden.

Um eine Synchronisation des Kompensationssignals und zumindest der periodischen Spannungsschwankungen sicherzustellen, wird das Kompensationssignal regelmäßig unterbrochen, um eine Phasenlage der Spannungsschwankungen neu auszumessen und das Kompensationssignal entsprechend anzupassen.

Alternativ ist es denkbar, dass die Sensoreinheit zumindest ein Sensorelement aufweist, das zumindest eine Frequenz, Phasenlage, Stromstärke und/oder Spannung zumindest einer Phase der an den Gleichrichter angeschlossenen Netzquelle misst, wobei die - -

Steuereinheit dazu vorgesehen ist, aus diesen Messwerten ein Kompensationssignal zu ermitteln, und entsprechend über die Einspeiseschaltung einzuspeisen.

Weiterhin ist die Steuereinheit 26 dazu vorgesehen, bei Detektion einer Überspannung, beispielsweise einer Spannung über 750 V, beispielsweise durch Rückkopplung aus dem Verbraucher 14, eine Taktung des Schaltelements 24 zu stoppen und damit eine

Einspeisung zu stoppen oder zumindest zu begrenzen.

In einer alternativen Ausgestaltung ist es denkbar, dass die Umrichtereinheit zumindest einen Bremswiderstand aufweist, der insbesondere über ein zusätzliches Schaltelement, parallel zum Gleichrichterelement des Bremspfads geschaltet ist, wobei vorteilhaft das zusätzliche Schaltelement als Wechselschalter ausgebildet ist, der entweder den

Bremswiderstand oder die Induktivität an das Gleichrichterelement und das Schaltelement anschließt. Vorteilhaft ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, bei Auftreten einer

Überspannung die Photovoltaikquelle von dem Gleichspannungszwischenkreis zu trennen und den Bremswiderstand zum Abbau der Überspannung anzukoppeln, wobei eine Verbindung über das Schaltelement des Bremspfads aktiv geschaltet ist.

In weiteren Ausgestaltungen ist es denkbar, dass der Wechselrichter und/oder der Gleichrichter für eine abweichende Anzahl an Phasen ausgelegt sind und/oder von anderem Typ sind. Weiterhin ist es denkbar, dass mehr als ein Wechselrichter zur Versorgung jeweils zumindest eines Verbrauchers an einen gemeinsamen

Gleichspannungszwischenkreis angeschlossen sind. Ferner ist es denkbar, dass mehrere Eingangschnittstellen zum Anschluss mehrerer Photovoltaikquellen vorhanden sind, wobei diese Eingangsschnittstellen insbesondere jeweils zumindest eine eigene

Einspeiseschaltung aufweisen.

Weiterhin sind Ausgestaltungen denkbar, in denen die Bremschoppereinheit, die Teil der Einspeiseschaltung ist, von einer Halbbrückenschaltung, insbesondere einer MOSFET- Halbbrücke, insbesondere in Kombination mit Gleichrichterelement, gebildet ist. In einer derartigen Ausgestaltung ist es weiterhin denkbar, die Einspeiseschaltung bzw. die Bremschoppereinheit bidirektional zu verwenden. Insbesondere wird diese in einem dritten Betriebsmodus verwendet, um einen, insbesondere einen mechanischen und/oder elektrochemischen, Energiespeicher von der Photovoltaikquelle zu speisen, um

überschüssige Energie zwischenzuspeichern. - -

Weiterhin sind Ausgestaltungen denkbar, die mehrere Bremschoppereinheiten aufweisen, die jeweils Teil unterschiedlicher Einspeiseschaltungen sind, wobei die

Einspeiseschaltungen vorteilhaft jeweils separate Induktivitäten aufweisen. Vorteilhaft werden die Einspeiseschaltungen phasenversetzt angesteuert, um eine Energieentnahme aus der Photovoltaikquelle zu stabilisieren.

Vorteilhaft weist die Umrichtereinheit in einer weiteren Ausgestaltung zumindest eine Isolationsmesseinheit auf, die dazu vorgesehen ist, einen, insbesondere gemeinsamen, Isolationsgrad zumindest der Photovoltaikquelle, des Gleichrichters und/oder des

Wechselrichters sowie des Verbrauchers zu bestimmen. Vorteilhaft ist die

Vorladeschaltung und/oder eine weitere Trennschaltung dazu vorgesehen, zu einer

Isolationsmessung eine, vorzugsweise galvanische, Trennung des Zwischenkreises von der Netzquelle, insbesondere eine Trennung des Zwischenkreises von der

Gleichrichtereinheit durchzuführen.

Vorteilhaft weist die Umrichtereinheit zumindest einen Fehlerstromsensor auf, der insbesondere dazu vorgesehen ist, zumindest eine Differenz von in die Photovoltaikquelle und/oder die Gleichrichtereinheit einfließendem und abfließendem Strom zu messen. Insbesondere ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, bei Überschreitung eines

vorgegebenen Grenzwerts des Fehlerstroms und/oder bei Überschreitung eines vorgegebenen Grenzwerts für einen Anstieg des Fehlerstroms, einen Betrieb des

Gleichrichters und/oder des Wechselrichters einzustellen und/oder vorteilhaft eine Trennung des Gleichspannungszwischenkreises von der Netzquelle durchzuführen.

In Figur 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels der Figur 1 verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a an die

Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in Figur 2 angefügt. Bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, kann grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung des

Ausführungsbeispiels der Figur 1 verwiesen werden. - -

Figur 2 zeigt einen herkömmlichen reprogrammierbaren Umrichter 1 1 a der mit einem Einspeisemodul 13a und einem Softwaremodul 27a zu einer erfindungsgemäßen

Umrichtereinheit 10a rekonfiguriert ist. Das Softwaremodul 27a ersetzt und/oder erweitert ein vorhandenes Betriebsprogramm einer Steuereinheit 26a des Umrichters 1 1 a. Der Umrichter 1 1 a weist einen Gleichrichter 16a auf, der dazu vorgesehen ist, Strom einer Netzquelle 40a gleichzurichten und in einen Gleichspannungszwischenkreis 18a einzuspeisen. Der Umrichter 1 1 a weist einen Wechselrichter 12a auf, der dazu

vorgesehen ist, Strom dem Gleichspannungszwischenkreis 18a zu entnehmen, in einen Wechselstrom zu wandeln und einem Verbraucher 14a zuzuführen. Die Steuereinheit 26a steuert den Wechselrichter 12a an. Weiterhin steuert die Steuereinheit 26a den

Gleichrichter 16a. Der Umrichter 1 1 a weist eine Bremschoppereinheit 20a auf. Die Bremschoppereinheit 20a ist von einem Schaltelement 24a und einem als Diode ausgebildeten Gleichrichterelement 22a gebildet, die in Reihe zwischen Eingangskontakte des Wechselrichters 12a geschaltet sind. Kontakte der Bremschoppereinheit 20a bilden eine Erweiterungsschnittstelle 62a aus. Die Steuereinheit 26a weist Steuereingänge 66a auf.

Das Einspeisemodul 13a weist eine Eingangsschnittstelle 31 a zurn Anschluss einer Photovoltaikquelle 32a auf. Weiterhin weist das Einspeisemodul 13a eine Pufferkapazität 33a auf, die zwischen Kontakte der Eingangsschnittstelle 31 a geschaltet ist. Das

Einspeisemodul 13a weist eine Induktivität 34a auf, die zwischen einem ersten Kontakt der Eingangsschnittstelle 31 a und einem ersten Kontakt einer Ausgangsschnittstelle 60a des Einspeisemoduls 13a geschaltet ist. Weiterhin sind zweite Kontakte der

Eingangsschnittstelle 31 a und der Ausgangsschnittstelle 60a miteinander verbunden. Das Einspeisemodul 13a weist Sensorelemente 52a, 53a auf. Ein erstes der Sensorelemente 52a ist als Spannungssensor ausgebildet, der dazu vorgesehen ist, eine Spannung über der Eingangsschnittstelle 31 a zu messen. Ein zweiter der Sensorelemente 53a ist als Stromsensor ausgebildet, der dazu vorgesehen ist, einen Einspeisestrom zu messen, der über die Kontakte der Ausgangsschnittstelle 60a ausgegeben wird. Signale der

Sensorelemente 52a, 53a werden an eine Sensorschnittstelle 64a geleitet. Die Kontakte der Erweiterungsschnittstelle 62a des Umrichters 1 1 a, sind dazu

vorgesehen, mit Kontakten der Ausgangsschnittstelle 60a verbunden zu werden. Kontakte - -

der Steuereingänge 66a sind dazu vorgesehen, mit Kontakten der Sensorschnittstelle 64a verbunden zu werden.

Die Induktivität 34a des Einspeisemoduls 13a und die Bremschoppereinheit 20a des Umrichters 1 1 a bilden gemeinsam eine Einspeiseschaltung 30a aus, wobei das

Softwaremodul 27a dazu vorgesehen ist, ein Betriebsprogramm der Steuereinheit 26a derart anzupassen, so dass die Steuereinheit 26a das Schaltelement 24a in Abhängigkeit von über die Steuereingänge 66a bezogenen Daten ansteuert. Die Steuereinheit 26a ist dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von Messwerten der Sensorelemente 52a, 53a des Einspeisemoduls 13a eine Schaltfrequenz des Schaltelements 24a festzulegen und/oder zu regeln.

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Bezugszeichen

10 Umrichtereinheit

1 1 Umrichter

12 Wechselrichter

13 Einspeisemodul

14 Verbrauchers

16 Gleichrichter

18 Gleichspannungszwischenkreis

20 Bremschoppereinheit

22 Gleichrichterelement

24 Schaltelement

26 Steuereinheit

27 Softwaremodul

30 Einspeiseschaltung

31 Eingangsschnittstelle

32 Photovoltaikquelle

33 Pufferkapazität

34 Induktivität

40 Netzquelle

41 Phase

42 Phase

43 Phase

50 Sensoreinheit

51 Sensorelement

52 Sensorelement

53 Sensorelement

60 Ausgangsschnittstelle

62 Erweiterungsschnittstelle

64 Sensorschnittstelle

66 Steuereingänge