Kennen Sie das Funktionsprinzip eines netzgekoppelten Solarwechselrichters?
Netzgebundene Wechselrichter werden häufig in großen Photovoltaik-Kraftwerken eingesetzt, in denen mehrere parallel geschaltete PV-Stränge an den Gleichstromeingang eines zentralen Wechselrichters angeschlossen sind. Wechselrichter höherer Leistung verwenden typischerweise dreiphasige IGBT-Leistungsmodule (Insulated Gate Bipolar Transistor), während Geräte mit geringerer Leistung MOSFETs (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren) verwenden. Zusätzlich wird ein digitaler Signalprozessor (DSP) eingesetzt, um die Leistungsqualität des Ausgangs zu verbessern und ihn einer idealen Sinuswelle anzunähern.
Im heutigen Artikel werden wir vorstellen, was ein On-Grid-Solarwechselrichter ist, alle Arten von Energiespeichern Solarwechselrichter , Funktionsprinzip von netzgekoppelten Solarwechselrichtern, Hauptmerkmale und Kernfunktionen von netzgekoppelten Solarwechselrichtern und Anwendungsbereiche von netzgekoppelten Solarwechselrichtern.
1. Was ist ein On-Grid-Solarwechselrichter?
Bei einem Ausfall des öffentlichen Stromnetzes entsteht auf der Netzseite ein Kurzschluss. Netzgekoppelte Wechselrichter aktivieren dann den Überlastschutz und schalten sich automatisch ab. Bei erkannter Überlastung blockiert der Mikroprozessor das SPWM-Signal und trennt den netzgekoppelten Leistungsschalter. Erzeugt die Solaranlage weiterhin Strom, schaltet der Wechselrichter in den Inselbetrieb. In diesem Modus ist die Steuerung relativ einfach und funktioniert als Wechselspannungs-Gegenkopplungssystem: Der Mikroprozessor überwacht die Ausgangsspannung, vergleicht sie mit einer Referenzspannung (typischerweise 220 V) und passt den PWM-Arbeitszyklus an, um eine stabile Wechselrichterumwandlung zu gewährleisten.
Der Inselbetrieb erfordert eine ausreichende Leistung der Solaranlage. Übersteigt der Lastbedarf die Kapazität oder reicht die Sonneneinstrahlung nicht aus, sinkt die Leistung des Wechselrichters. Dadurch sinkt die Spannung der Solaranlage, bis die AC-Leistung unter den Schwellenwert fällt und der Unterspannungsschutz ausgelöst wird. Sobald die Netzstromversorgung wiederhergestellt ist, schaltet das System automatisch wieder in den netzgekoppelten Modus.
DC-AC-Umwandlung: Wandelt Gleichstrom von Solarmodulen oder anderen Quellen in Wechselstrom für Haushalte, Unternehmen oder zur Rückspeisung ins Stromnetz um.
Maximum Power Point Tracking (MPPT): Gewährleistet durch fortschrittliche Algorithmen die maximale Energieausbeute aus Solarmodulen unter unterschiedlichen Bedingungen.
Netzsynchronisation: Passt Netzfrequenz, Spannung und Phase präzise an, um eine sichere und effiziente Energieübertragung zu gewährleisten.
Batteriemanagement: Steuert Lade-/Entladezyklen intelligent und speichert überschüssige Energie zur späteren Verwendung oder Netzrückspeisung.
Sicherheitsfunktionen: Umfassender Schutz, einschließlich Über-/Unterspannungs-, Überlastungs- und Kurzschlussschutz.
Anti-Islanding-Schutz: Unterbricht automatisch die Stromzufuhr, um bei Stromausfällen eine gefährliche „Inselbildung“ zu verhindern und so die Sicherheit der Menschen zu gewährleisten.
Intelligente Steuerung: Moderne Einheiten verfügen über Echtzeitüberwachung und adaptive Optimierung für maximale Energieeffizienz durch intelligente Systeme.
Hohe Effizienz
Aufgrund der derzeit hohen Kosten von Solarzellen ist zur Maximierung der Energieausbeute eine optimale Wechselrichtereffizienz erforderlich.
Hohe Zuverlässigkeit
Photovoltaikanlagen (PV) werden oft an abgelegenen Standorten ohne Wartungspersonal betrieben und erfordern Wechselrichter mit robuster Schaltung, streng geprüften Komponenten und umfassenden Schutzfunktionen.
Breiter Eingangsspannungsbereich
Die Solarzellenspannung variiert je nach Belastung und Einstrahlung. Ältere Batterien weisen größere Spannungsschwankungen auf – beispielsweise kann eine ältere 12-V-Batterie zwischen 10 und 16 V betrieben werden – was eine stabile Wechselrichterleistung über diesen Bereich erfordert.
Über die DC-AC-Umwandlung hinaus optimieren Wechselrichter die Solarstromerzeugung und bieten wichtige Schutzfunktionen, darunter:
Details zu den wichtigsten Funktionen:
Bei Sonnenaufgang erhöht die zunehmende Sonneneinstrahlung die Leistung der Solaranlage, bis die Aktivierungsschwelle des Wechselrichters erreicht ist. Das System überwacht kontinuierlich die Eingangsleistung und hält den Betrieb bei Bewölkung aufrecht, bis die Leistung gegen Sonnenuntergang nachlässt und es in den Standby-Modus wechselt.
Die Leistung von Solarzellen variiert je nach Einstrahlung und Sperrschichttemperatur. Gleichzeitig weisen sie stromabhängige Spannungseigenschaften auf, die zu wechselnden optimalen Betriebspunkten führen. MPPT verfolgt diese Maxima dynamisch – eine wichtige Funktion, die trotz wechselnder Umgebungsbedingungen eine maximale Energieausbeute gewährleistet.
Vor der Zusammenschaltung analysieren Netzwechselrichter die Versorgungsparameter (Spannung/Frequenz/Phasenfolge) am Netzanschlusspunkt und synchronisieren ihre Leistung entsprechend.
Bei Netzstörungen, die zu Spannungseinbrüchen am Netzübergangspunkt innerhalb definierter Grenzwerte führen, müssen PV-Anlagen ihren kontinuierlichen Betrieb aufrechterhalten, ohne sich abzuschalten.
Wenn die Netzstromversorgung ausfällt, während die lokale Stromerzeugung weiterhin Lasten versorgt – und dadurch gefährliche „Insel“-Bedingungen entstehen – müssen Wechselrichter diesen Zustand innerhalb der vorgeschriebenen Fristen erkennen und beenden, um die Sicherheit des Personals und die Netzstabilität gemäß den Verbindungsstandards zu gewährleisten.
Wechselrichter zur Energiespeicherung im Netz erfüllen wichtige Aufgaben bei:
• Private/gewerbliche PV-Systeme
• Windkraftanlagen
• Mikronetze
Verwaltung der Stromerzeugung und -speicherung für eine effiziente Energienutzung und intelligente Verteilung in diesen Anwendungen.
