專利名稱：太陽能模塊和其運(yùn)行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能模塊，該太陽能模塊包括太陽能電池和變流器，本發(fā)明還涉及一種用于運(yùn)行該太陽能模塊的方法。
背景技術(shù)：
使用太陽能電池來產(chǎn)生再生能量。為了調(diào)理由太陽能電池產(chǎn)生的例如用于供電網(wǎng)的直流電壓，所述太陽能電池在太陽能模塊中與變流器，通常與逆變器結(jié)合。變流器將由太陽能電池饋入變流器的直流電壓轉(zhuǎn)化成有待輸送給供電網(wǎng)的交流電壓。在此通常用單數(shù)形式提到的太陽能電池實(shí)際上通常由多個串聯(lián)的單個太陽能電池組成。變流器在公知的簡單的實(shí)施形式中具有至少兩個晶體管半橋。然后，每個半橋在此包含至少兩個帶至少兩個續(xù) 流二極管的晶體管。其它半導(dǎo)體可以安放在太陽能電池和變流器之間。由太陽能電池產(chǎn)生的直流電壓通常借助逆變器饋入交流電網(wǎng)。為此產(chǎn)生一種脈沖模式，逆變器的晶體管以該脈沖模式來開關(guān)。沒有受光照或受弱光照的太陽能電池不供應(yīng)或供應(yīng)太小的直流電壓以致其不能由變流器進(jìn)一步處理。變流器因此先停止運(yùn)行。在太陽能電池的照射開始時，太陽能電池的空載電壓迅速上升并且達(dá)到一個相比正常運(yùn)行而言高的值。空載電壓當(dāng)沒有或僅有很小的負(fù)載電流流過太陽能電池時出現(xiàn)。這個值相對于以負(fù)載電流加載太陽能電池時的輸出電壓而言很高，經(jīng)常是兩倍的那么高。其原因在于太陽能電池的內(nèi)阻。尤其在冷的環(huán)境溫度下，也就是說在冬季以及在太陽升起時，太陽能電池具有最大的空載電壓。因此，出現(xiàn)在逆變器上的呈該逆變器的中間電路電壓形式的直流電壓達(dá)到最大，這是因?yàn)槟孀兤鬟€沒有運(yùn)行，并且因而沒有值得注意的電流流過太陽能電池。逆變器運(yùn)行時，也就是說當(dāng)從太陽能電池抽取負(fù)載電流時，直流電壓顯著跌落，例如從900V的峰值電壓下跌到500V的常規(guī)(運(yùn)行)電壓。而且，由太陽能電池給出的電壓此外還依賴于太陽入射、溫度和通過電池的電流。因此可以一再考慮如下啟動運(yùn)行或過渡運(yùn)行，其中太陽能電池的輸出電壓在變流器所允許的輸入電壓之上。但是，公知的是，如下逆變器用于太陽能電池，該逆變器僅針對太陽能電池的運(yùn)行電壓，例如針對500V設(shè)計。但在上述啟動情形下，逆變器的所允許的運(yùn)行電壓則明顯被太陽能電池的900V的空載電壓超越。因此，在此由于電壓的超越而不允許直接啟動。公知的是，在太陽能電池的啟動運(yùn)行中，為逆變器的輸入端配設(shè)用于暫時降低中間電路電壓的裝置(例如具有負(fù)載電阻的斬波器)。在接通逆變器之前，太陽能電池由斬波器加負(fù)載。負(fù)載電流在太陽能電池中流動。在此，由流過斬波器的電流給太陽能電池加負(fù)載，從而使其電壓值、由此還有待輸送給變流器的中間電路電壓下降到如下值，該值位于逆變器的允許的電壓范圍內(nèi)。輸入電壓，也就是說變流器的中間電路電壓，因此減小到最大允許的中間電路電壓。由此可以使用逆變器開始運(yùn)行，斬波器變得不活躍，逆變器可以啟動并且將功率饋送到網(wǎng)絡(luò)中。因此，在太陽能電池的啟動運(yùn)行中，在這類配置中需要斬波器。
作為備選公知的是，在太陽能模塊中使用較少的太陽能電池，以便降低太陽能模塊的最大電壓，或根據(jù)太陽能電池的最大可用空載電壓來確定變流器規(guī)模。變流器上的電壓由彼此串聯(lián)的太陽能電池的數(shù)量決定。在此追求盡量大的電壓，這是因?yàn)橐虼四芤阅孀兤鱾鬟f大部分能量。那么，在啟動運(yùn)行或者說過渡運(yùn)行中，最大空載電壓(也就是說輸送給變流器的最大電壓)總是低于所允許的變流器電壓或者說中間電路電壓。因?yàn)檫^渡運(yùn)行相比多個小時的正常運(yùn)行持續(xù)只幾秒，但在正常運(yùn)行時，變流器現(xiàn)在明顯在其規(guī)模極限之下工作。變流器中的半導(dǎo)體僅電壓適合地滿載幾秒鐘，在其余時間變流器都是規(guī)模過大的。一旦變流器聯(lián)網(wǎng)工作，那么電壓就如上所述明顯下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，給出ー種改善了的太陽能模塊或ー種改善了的用于運(yùn)行該太陽能模塊的方法。就太陽能模塊而言，該技術(shù)問題按權(quán)利要求I解決。該太陽能模塊包含產(chǎn)生直流 電壓的太陽能電池。太陽能電池與變流器連接，或者說在變流器的輸入端上將由太陽能電池產(chǎn)生的直流電壓饋送給變流器。變流器將直流電壓例如轉(zhuǎn)換成供電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)交變電壓。變流器包含至少ー個半導(dǎo)體開關(guān)和操控該半導(dǎo)體開關(guān)的開關(guān)輸入端的控制裝置。按照本發(fā)明，該控制裝置如下方式地構(gòu)造在太陽能模塊的過渡運(yùn)行中，半導(dǎo)體開關(guān)與正常運(yùn)行相反地如下方式地改變地受操控，即，使得該半導(dǎo)體開關(guān)具有相對正常運(yùn)行更慢的開關(guān)特性。開關(guān)特性如此地更慢，使得在半導(dǎo)體開關(guān)上的動態(tài)過壓減小。過壓如下方式地減小，即，使施加在半導(dǎo)體開關(guān)上的電壓不超越半導(dǎo)體開關(guān)的截止電壓。本發(fā)明適用于帶有所有類型的半導(dǎo)體開關(guān)(優(yōu)選晶體管)的所有類型的単相的和多相的變流器。優(yōu)選的變流器具有多個，例如四個半導(dǎo)體開關(guān)，這些半導(dǎo)體開關(guān)聯(lián)接在H型橋式電路中。其它公知的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為多電平變流器，例如三電平逆變器。本發(fā)明基于下列認(rèn)識或想法在帶有半橋的逆變器中，電流從上晶體管(半橋的上半導(dǎo)體開關(guān))換向到在那的半導(dǎo)體開關(guān)的各個下續(xù)流ニ極管，并且反過來或者說從半橋的下晶體管換向到上續(xù)流ニ極管。由于半橋的寄生的電感和/或到中間電路電容器的連接，在此，在所述半導(dǎo)體上形成了動態(tài)的過壓，該動態(tài)的過壓依賴于換向時的電流變化陡度。動態(tài)過壓由寄生的電感產(chǎn)生。動態(tài)過壓在電容上疊加基本上由太陽能電池預(yù)先給定的電壓。因此在開關(guān)時，半導(dǎo)體電壓是電容器電壓和動態(tài)過壓的總和。半導(dǎo)體上的該電壓絕不允許超越其額定的電壓，這是因?yàn)椴蝗辉摪雽?dǎo)體受到損壞或損毀。在換向時的電流變化陡度由逆變器的結(jié)構(gòu)和其部件，尤其由寄生的電感，特別是由中間電路的結(jié)構(gòu)部件和連接部件以及由晶體管的開關(guān)性能決定。以晶體管的開關(guān)輸入端的接線，也就是例如基極接線，可以改變晶體管的開關(guān)特性。開關(guān)輸入端的操控為此通常通過如下電壓源進(jìn)行，該電壓源經(jīng)由電阻與控制輸入端連接，也就是例如經(jīng)由基極電阻或柵極電阻?？梢酝ㄟ^電阻值的或者也通過電壓源的電壓值的變化來影響開關(guān)特性。放大的電阻或較小的控制電壓在此減小了半導(dǎo)體開關(guān)換向時的電流變化陡度，并且因而在開關(guān)時在該半導(dǎo)體開關(guān)上產(chǎn)生較少動態(tài)過壓。另ー方面，在半導(dǎo)體開關(guān)內(nèi)形成高的開關(guān)損耗，這首先在大的負(fù)載電流中是不利的。但在小的負(fù)載電流中這一點(diǎn)并不重要。
反之，變小的電阻和/或數(shù)值方面變大的控制電壓提高了換向時的電流變化陡度，并且因而在半導(dǎo)體開關(guān)上產(chǎn)生了大的動態(tài)過壓。但另一方面開關(guān)損耗于是很小。以負(fù)電壓執(zhí)行各半導(dǎo)體開關(guān)的關(guān)斷。在此例如僅考察開通，而在關(guān)斷時所述方法相似地作用。首先可以考慮的是，在如下輸入電壓時啟動變流器，該輸入電壓超越變流器正常運(yùn)行時所允許的持續(xù)輸入電壓或者說中間電路電壓在此，逆變器首先以非常小的輸出電流運(yùn)行，以便至少略微通過電流給太陽能電池加負(fù)載。太陽能電池的電壓已經(jīng)由此(從空載電壓起)明顯下降。通過在各提高了的負(fù)載電流中逐漸減小的中間電路電壓，逆變器的輸出電流可以提高至額定值。在這種過渡運(yùn)行中隨著提高的中間電路電壓，動態(tài)的過壓必須比在正常運(yùn)行時更小，由此由中間電壓形成的總電壓(也就是太陽能電池的電壓加上動態(tài)過壓)總是小于半導(dǎo)體開關(guān)的截止電壓。截止電壓在此是功率開關(guān)的、也就是半導(dǎo)體開關(guān)的最大電壓。半導(dǎo)體開關(guān)上的電壓U來自太陽能電池的電壓，或相同值的中間電路電壓，以及由動態(tài)效應(yīng)產(chǎn)生的動態(tài)的過壓。對動態(tài)過壓而言重要的是，流過寄生的電感L的電流I，或電流的時間性的變化，其導(dǎo)致了感生的電壓(動態(tài)的過壓U0X電壓按U=L dl/dt得出，也 就是與電流I的時間性變化成比例。通過控制裝置的按本發(fā)明的運(yùn)行，進(jìn)行功率半導(dǎo)體的較慢的開關(guān)，由此還有較慢的電流變化。在變流器中的動態(tài)過壓明顯下降。雖然在這種過渡運(yùn)行中變流器就其動態(tài)損耗而言不是最佳地工作。但這按照本發(fā)明，對于相較正常運(yùn)行僅很短暫地進(jìn)行的過渡運(yùn)行而言有意地受到容忍。但變流器的規(guī)模極限于是可以與正常運(yùn)行中的太陽能電壓協(xié)調(diào)一致。所以，按照本發(fā)明，利用了由太陽能電池和變流器構(gòu)成的組合的特性，這是因?yàn)樵谔柲茈姵氐募词怪皇呛苄〉呢?fù)載電流中，太陽能電池的極度提高了的空載電壓也跌落，由此還有過渡運(yùn)行僅持續(xù)特別短的時間。半導(dǎo)體開關(guān)尤其關(guān)鍵性地對提高了的電壓作出反應(yīng)。一次性地超越截止電壓已經(jīng)可以損毀功率半導(dǎo)體。通過本發(fā)明避免了過壓。反之，在此承受在過渡運(yùn)行期間在變流器內(nèi)的高的熱損失。但熱負(fù)載在時間平均的意義上在變流器內(nèi)僅緩慢上升。因?yàn)橥ǔ＿^渡運(yùn)行的持續(xù)時間比溫度上升可能變得有害的持續(xù)時間更短，所以變流器的熱學(xué)特性在此可以得到緩沖。所以過渡運(yùn)行的、期間真正過高的損耗功率發(fā)生的持續(xù)時間通常不足以使過渡運(yùn)行熱過載。在正常運(yùn)行時，也就是以常規(guī)的、針對熱負(fù)載優(yōu)化的開關(guān)特性，變流器內(nèi)的瞬時熱負(fù)載又下降到允許的水平。寄生的電感一直存在并且總是導(dǎo)致動態(tài)的過壓。在正常運(yùn)行時，這種動態(tài)過壓(基于變流器的開關(guān)特性的對低通過損耗的優(yōu)化)具有一定的最大值，該最大值連同太陽能電壓一起必須處在截止電壓之下。為此設(shè)計變流器。按照本發(fā)明，過渡運(yùn)行中的動態(tài)過壓保持得要比正常運(yùn)行時小得多，以便抵償由太陽能電池供應(yīng)的較高的電壓。應(yīng)用下列參數(shù)UPV是太陽能電池的電壓并且等于中間電路電壓。U0是過渡運(yùn)行中的動態(tài)過壓。Usp是半導(dǎo)體開關(guān)上的最大允許的截止電壓。由此，本發(fā)明在過渡運(yùn)行中表明在這種情況下，動態(tài)過壓比正常運(yùn)行時小，并且在此必須滿足下列條件^Pr+^ <UsP-換句話說，也就是在太陽能變流器或逆變器中，發(fā)生半導(dǎo)體開關(guān)的輸入端接線(例如其基級接線)與太陽能電池的運(yùn)行點(diǎn)的適配。在太陽入射很大時，產(chǎn)生較多的電能，并且負(fù)載電流上升，其中，太陽能電池電壓同時基于內(nèi)電阻而下降。半導(dǎo)體的開關(guān)損耗借助快速的開關(guān)特性而最小化，逆變器的效率上升。反之，為了啟動太陽能電池，在變流器中的動態(tài)過壓通過緩慢的開關(guān)特性而如下方式地大大下降，即，使得該動態(tài)的過壓連同太陽能電池的提高了的初始電壓一起仍處在變流器中允許的電壓極限之下。開關(guān)特性的按本發(fā)明的匹配既可以僅用于半導(dǎo)體開關(guān)的開啟也可以僅用于關(guān)閉，或用于半導(dǎo)體開關(guān)的開啟和關(guān)閉。在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施形式中，變流器在其輸入端上具有用于正常運(yùn)行的最大允許的持續(xù)電壓，該持續(xù)電壓小于在過渡運(yùn)行中最大地由太陽能電池產(chǎn)生的直流電壓。換句話說，可以借助本發(fā)明僅將在正常運(yùn)行時由太陽能電池產(chǎn)生的運(yùn)行電壓設(shè)計為變流器的最大允許的持續(xù)電壓，并且容忍太陽能電池在過渡運(yùn)行中的提高了的空載電壓或者說啟動電壓。在另ー種優(yōu)選的實(shí)施形式中，選擇太陽能電池的啟動運(yùn)行作為用于確定規(guī)模的過渡運(yùn)行。在不利的情況下，在這種啟動運(yùn)行中，輸出電壓相對正常運(yùn)行明顯提高。則太陽能模塊也可以最佳地設(shè)計用于太陽能電池的不利的、在其空載電壓相對于正常電壓的提高方面的運(yùn)行條件。
在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施形式中，控制裝置包含操控半導(dǎo)體開關(guān)的電壓源。于是按照本發(fā)明，可以改變由電壓源輸送給開關(guān)輸入端的電壓的值。換句話說，半導(dǎo)體開關(guān)的輸入電壓或控制電壓(也就是例如晶體管的基極電壓)與電容器的電壓或太陽能電池的輸出電壓匹配，更確切地說是如下方式地匹配，即，使得在較大的電容電壓時控制電壓小，并且在電容電壓下降時控制電壓變大。電壓的適配可以例如通過電壓源的有效內(nèi)阻的改變達(dá)至|J。為此，要么與電壓源串聯(lián)地產(chǎn)生電壓降，例如用另外的晶體管，要么以根據(jù)PWM電路類型的脈沖運(yùn)行方式運(yùn)行電壓源，以便改變有效的、施加在開關(guān)輸入端上的、在半導(dǎo)體開關(guān)上作用的電壓。也可以簡單地使電壓源的電壓本身下降。在另ー種實(shí)施形式中，太陽能模塊或者說通常是控制裝置具有引向半導(dǎo)體開關(guān)的開關(guān)輸入端的電阻。半導(dǎo)體開關(guān)的操控也經(jīng)由該電阻進(jìn)行。該電阻的電阻值然后可以改變，以便達(dá)到上述的開關(guān)特性。在變流器的過渡運(yùn)行中，電阻的電阻值能相對其在變流器的正常運(yùn)行中的電阻值擴(kuò)大。換句話說，在過渡運(yùn)行中，電阻的電阻值相對其正常運(yùn)行時的電阻值擴(kuò)大或提高。半導(dǎo)體開關(guān)通常是雙極型晶體管或IGBT (絕緣柵極雙極型晶體管)，其開關(guān)輸入端于是具有基極或柵扱。電阻則是基極電阻或柵極電阻。電阻例如是単獨(dú)的構(gòu)件或集成在控制裝置(通常也就是驅(qū)動裝置)中。但電阻也可以作為半導(dǎo)體開關(guān)的串聯(lián)電阻連同該半導(dǎo)體開關(guān)一起集成在半導(dǎo)體模塊中。在變流器中的功率半導(dǎo)體的開關(guān)特性也由其串聯(lián)電阻確定，其控制輸入端(例如IGBT的柵極)經(jīng)由該串聯(lián)電阻與控制裝置(例如驅(qū)動裝置)連接。串聯(lián)電阻(則通常為柵極電阻)在此將逆變器的損耗優(yōu)化為最小，但這也導(dǎo)致在逆變器中功率半導(dǎo)體上有高的動態(tài)過壓。該過壓在逆變器的最大允許電壓，也就是額定中間電路電壓時，不會帶來危險。但因?yàn)槟孀兤鲬?yīng)當(dāng)以所述形式和方式在提高了的電壓下啟動，所以存在著半導(dǎo)體由于超越截止電壓而損毀的風(fēng)險。本發(fā)明如上所述阻止了這一點(diǎn)。電壓源的和電阻的改變的實(shí)施形式可以分別単獨(dú)或組合使用。在另ー種優(yōu)選的實(shí)施形式中，電阻是可在至少兩個電阻值之間切換的電阻。使用僅兩個不同的電阻值足夠用于太陽能模塊中本發(fā)明的思想的實(shí)施。這種可切換的電阻可以尤其簡單地實(shí)現(xiàn)。于是，在正常運(yùn)行中，電阻具有第一值，在過渡運(yùn)行中具有較大的第二值。在一種特別簡單的實(shí)施形式中，電阻在其兩個接頭之間具有至少兩個可以選擇性地在所述接頭之間接入的分電阻。在此，例如可以考慮在第一和第二電阻之間的實(shí)際二擇一切換的解決方案。但也可以考慮在正常運(yùn)行期間為使電阻值下降將第一分電阻與在切換運(yùn)行中惟一使用的第二分電阻并聯(lián)地接通；作為備選也有，具有用于分電阻中的一個分電阻的旁通功能的、相應(yīng)的串聯(lián)電路。在另一種優(yōu)選的實(shí)施形式中，太陽能模塊具有監(jiān)視模塊，該監(jiān)視模塊如下方式地構(gòu)造，即，使其監(jiān)視變流器的過熱。因?yàn)樵谶^渡運(yùn)行中要接受變流器的過度熱負(fù)載的危險，倘若過渡運(yùn)行持續(xù)得比預(yù)計的更長的話，在這個部位上太陽能模塊的熱監(jiān)視尤其重要，以便在此例如達(dá)到緊急關(guān)斷，也就是說變流器的電壓切斷，以便有機(jī)會冷卻該變流器。在另一種優(yōu)選的實(shí)施形式中，太陽能模塊保有監(jiān)視模塊，該監(jiān)視模塊如下方式地構(gòu)造，即，使其監(jiān)視過渡運(yùn)行的運(yùn)行持續(xù)時間。這也如上所述用于防范變流器在過渡運(yùn)行中的熱過載，但在此不是通過溫度監(jiān)視，而是通過對過渡運(yùn)行的持續(xù)時間的時間監(jiān)視，由此還 有在此在變流器中形成的熱負(fù)載的評估。在此也可以通過監(jiān)視模塊進(jìn)行緊急關(guān)斷。就方法而言，本發(fā)明的技術(shù)問題通過一種按權(quán)利要求10所述的、用于運(yùn)行如上所述的太陽能模塊的方法解決。如上所述，按照本發(fā)明，在變流器的過渡運(yùn)行中通過控制裝置引起半導(dǎo)體開關(guān)的較慢的開關(guān)特性。該方法連同其優(yōu)勢和優(yōu)選的實(shí)施形式一起已經(jīng)在上文中結(jié)合按本發(fā)明的太陽能模塊作了闡釋。


為了進(jìn)一步說明本發(fā)明，參考附圖的實(shí)施例。分別以示意性原理圖示出圖I是按本發(fā)明的太陽能模塊；圖2是一種備選的電阻。
具體實(shí)施例方式圖I示出了太陽能模塊2，該太陽能模塊包括太陽能電池4和變流器6。太陽能電池4在運(yùn)行時產(chǎn)生直流電壓U，該太陽能電池將該直流電壓饋入變流器6的輸入端8。變流器6將直流電壓U轉(zhuǎn)化成未詳細(xì)標(biāo)明的電壓，例如網(wǎng)絡(luò)電壓。變流器6包含中間電路電容器10以及帶有四個IGBT形式的半導(dǎo)體開關(guān)14的H橋12，各個二極管16與半導(dǎo)體開關(guān)反并聯(lián)。每個半導(dǎo)體開關(guān)14具有開關(guān)輸入端18，在此分別是IGBT的柵極G。變流器6在H橋12中具有到網(wǎng)絡(luò)13的輸出端。變流器6還包含控制裝置20，該控制裝置操控半導(dǎo)體開關(guān)14的各個開關(guān)輸入端18。每個開關(guān)輸入端18經(jīng)由電阻22與控制裝置20連接。在控制裝置中又存在與電阻連接的帶有控制電壓Ust的電壓源21。然后，在開關(guān)輸入端18上出現(xiàn)輸送給半導(dǎo)體開關(guān)14的開關(guān)電壓Ue。按照本發(fā)明，電阻22如此地實(shí)施，使得該電阻在正常運(yùn)行時具有第一電阻值Rn。但在變流器6的過渡運(yùn)行中，電阻22具有電阻值R0，該電阻值大于電阻值Rn。變流器6在其輸入端8上具有最大的為正常運(yùn)行所允許的最高電壓Umax。這是在太陽能電池的輸出端上在持續(xù)運(yùn)行中的(最大)電壓。變流器6的過渡運(yùn)行總是在直流電壓U大于最高電壓Umax時進(jìn)行。象征性地在太陽能模塊2中表示出少數(shù)幾個寄生的電感24。若在高于變流器6的最高電壓Umax的直流電壓U中以電阻值Rn工作，那么在寄生的電感24上，通過在變流器6中(由半導(dǎo)體開關(guān)14的快速開關(guān)引起的)快速變化的電流I形成了在寄生的電感24上的動態(tài)電壓，該動態(tài)電壓造成了半導(dǎo)體開關(guān)14的損毀。但是，因?yàn)榘凑毡景l(fā)明在該過渡運(yùn)行中使用更高的電阻值Ru，所以半導(dǎo)體開關(guān)14表現(xiàn)出相對正常運(yùn)行更慢的開關(guān)特性。變流器6中的電流I的時間性的變化很小，由此還有電感24上的感生的電壓同樣很小，從而并未超越在半導(dǎo)體開關(guān)14上的允許的最高電壓。在一種備選的實(shí)施形式中，對改變電阻22的電阻值來說備選地或額外地，輸送給半導(dǎo)體開關(guān)14的開關(guān)電壓Ue在其值方面改變。為此改變控制電壓Ust，例如通過提高電壓源21中的內(nèi)阻。在過渡運(yùn)行 中，因此這兩個電壓的值相對于正常運(yùn)行N中的那些值下降。 變流器6還包含ー個監(jiān)視模塊26，該監(jiān)視模塊至少在過渡運(yùn)行 期間要么監(jiān)視溫度T要么監(jiān)視作為過渡運(yùn)行 的持續(xù)的時間t，以便防止變流器6的或者說其半導(dǎo)體開關(guān)14的溫度過載，并且緊急情況下關(guān)斷變流器。因此，在過渡運(yùn)行 中在半導(dǎo)體開關(guān)14中雖然形成了較高的開關(guān)損耗。這種開關(guān)損耗按照本發(fā)明由于過渡運(yùn)行 與正常運(yùn)行N相比少的持續(xù)時間而被容忍。圖2示出了電阻22的一種實(shí)施形式，該電阻可以在兩個電阻值Rn與R0之間切換。電阻22包含兩個分電阻28，其中ー個具有電阻值Rn并且另ー個具有電阻值R0。通過開關(guān)30，它們可以選擇性地根據(jù)正常運(yùn)行N或過渡運(yùn)行 在電阻22的兩個接頭32之間切換。附圖標(biāo)記列表2太陽能模塊4太陽能電池6變流器8輸入端10中間電路電容器12 H 橋13 網(wǎng)絡(luò)14半導(dǎo)體開關(guān)16 ニ極管18開關(guān)輸入端20控制裝置21電壓源22 電阻24寄生的電感26監(jiān)視模塊28分電阻30 開關(guān)32 接頭
O過渡運(yùn)行N 正常運(yùn)行U 直流電壓I 電流G 柵極Rn 電阻值Umax最大電壓 T 溫度t 時間Ust 控制電壓
權(quán)利要求
1.太陽能模塊(2)，該太陽能模塊帶有產(chǎn)生直流電壓(U)的太陽能電池(4)，并且?guī)в修D(zhuǎn)化饋入其輸入端(8)的所述直流電壓(U)的變流器(6)，所述變流器包含至少ー個半導(dǎo)體開關(guān)(14)和操控所述半導(dǎo)體開關(guān)(14)的開關(guān)輸入端(18)的控制裝置(20)，在所述太陽能模塊中所述控制裝置(20)如下方式地構(gòu)造，S卩，使該控制裝置在所述太陽能模塊(2)的過渡運(yùn)行(O )中如此地改變地操控至少ー個所述半導(dǎo)體開關(guān)(14)，即，使所述半導(dǎo)體開關(guān)表現(xiàn)出相對于正常運(yùn)行(N)更緩慢的開關(guān)特性，以致在所述半導(dǎo)體開關(guān)(14)上的動態(tài)過壓這樣減小，使得施加在所述半導(dǎo)體開關(guān)(14)上的電壓不超越所述半導(dǎo)體開關(guān)(14)的截止電壓。
2.按權(quán)利要求I所述的太陽能模塊(2)，其中，所述變流器(6)具有在其輸入端(8)上在正常運(yùn)行(N)時允許的最大電壓(Umax)，所述最大電壓(Umax)比在過渡運(yùn)行(U)中最大地由所述太陽能電池(4)產(chǎn)生的直流電壓(U)小得多。
3.按前述權(quán)利要求之一所述的太陽能模塊(2)，其中，所述控制裝置(20)包含操控所述半導(dǎo)體開關(guān)(14)的電壓源(21)，其中，輸送給所述開關(guān)輸入端(18)的開關(guān)電壓( )的值能夠改變。
4.按前述權(quán)利要求之一所述的太陽能模塊(2)，其中，所述控制裝置(20)具有引向所述開關(guān)輸入端(18)的電阻(22)，其中，所述電阻(22)的電阻值(RiXN)能夠改變。
5.按權(quán)利要求4所述的太陽能模塊(2)，其中，所述電阻(22)是能夠在至少兩個電阻值(Rn Ru)之間切換的電阻。
6.按權(quán)利要求5所述的太陽能模塊(2)，其中，所述電阻(22)在其兩個接頭(32)之間包含至少兩個能夠選擇性地接入的分電阻(28 )。
7.按前述權(quán)利要求之一所述的太陽能模塊(2)，所述太陽能模塊帶有監(jiān)視所述變流器(6)過熱的監(jiān)視模塊(26)。
8.按前述權(quán)利要求之一所述的太陽能模塊(2)，所述太陽能模塊帶有監(jiān)視所述過渡運(yùn)行(U )的運(yùn)行持續(xù)時間(t)的監(jiān)視模塊。
9.用于運(yùn)行按權(quán)利要求I至8之一所述的太陽能模塊(2)的方法，其中，所述控制裝置(20)在所述太陽能模塊(2)的過渡運(yùn)行CU)中如此地改變地操控所述半導(dǎo)體開關(guān)(14)，即，使所述半導(dǎo)體開關(guān)表現(xiàn)出相對于正kti」U、ノ更緩慢的開關(guān)特性，以致在所述半導(dǎo)體開關(guān)(14)上的動態(tài)過壓這樣減小，使得施加在所述半導(dǎo)體開關(guān)(14)上的電壓不超越所述半導(dǎo)體開關(guān)(14)的截止電壓。
10.按權(quán)利要求9所述的方法，其中，改變所述輸送給所述開關(guān)輸入端(18)的電壓( )的值(UtXN) O
11.按權(quán)利要求9至10之一所述的方法，其中，改變所述引向所述開關(guān)輸入端(18)的電阻(22)的電阻值(Rr.N) o
12.按權(quán)利要求11所述的方法，其中，在所述電阻(22)的至少兩個電阻值(RN、Rtj)之間切換。
13.按權(quán)利要求12所述的方法，其中，在所述電阻(22)的兩個接頭(32)之間選擇性地接入至少兩個分電阻(28)。
14.按權(quán)利要求9至13之一所述的方法，其中，所述監(jiān)視模塊(26)監(jiān)視所述變流器(6)的過熱。
15.按權(quán)利要求9至14之一所述的方法，其中，所述監(jiān)視模塊(26)監(jiān)視所述過渡運(yùn)行(U)的運(yùn)行持續(xù)時間(t)。
全文摘要
太陽能模塊和其運(yùn)行方法，該太陽能模塊帶有產(chǎn)生直流電壓的太陽能電池，和轉(zhuǎn)化饋入其輸入端的直流電壓的變流器，其包含至少一個半導(dǎo)體開關(guān)和操控該半導(dǎo)體開關(guān)的開關(guān)輸入端的控制裝置，該控制裝置如此構(gòu)造，使得其在太陽能模塊的過渡運(yùn)行中改變地操控至少一個所述半導(dǎo)體開關(guān)，使得其表現(xiàn)出相對正常運(yùn)行更緩慢的開關(guān)特性，以致在半導(dǎo)體開關(guān)上的動態(tài)過壓減小，使得施加在半導(dǎo)體開關(guān)上的電壓不超越半導(dǎo)體開關(guān)的截止電壓。在該運(yùn)行方法中，控制裝置在太陽能模塊的過渡運(yùn)行中改變地操控半導(dǎo)體開關(guān)，使得其表現(xiàn)出相對正常運(yùn)行更緩慢的開關(guān)特性，以致在半導(dǎo)體開關(guān)上的動態(tài)過壓減小，使得施加在半導(dǎo)體開關(guān)上的電壓不超越半導(dǎo)體開關(guān)的截止電壓。
文檔編號H02M1/08GK102820770SQ201210187359
公開日2012年12月12日 申請日期2012年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月7日
發(fā)明者彼得·貝克達(dá)爾, 英戈·施陶特, 賴納·魏斯 申請人:賽米控電子股份有限公司