ALTERNATIVE ENERGIE

Wechselrichter zur Netzankopplung

Ein netzgekoppelter Solar-Wechselrichter wandelt die von den Solarzellen abgegebene Gleichspannung in eine Wechselspannung um, die für die Einspeisung in das Stromnetz geeignet ist. Zur Einhaltung neuer Einspeisevorschriften wird dabei häufig eine bestimmte Blindleistung erzeugt. Der Inverter muss die Ausgangsleistung immer mithilfe des MPPT-Verfahrens (Maximum Power Point Tracking) optimieren und darüber hinaus das System und die Netzkopplung überwachen. In der Praxis hat jeder Solar-Wechselrichter die Aufgabe, mehrere in Reihe geschaltete PV-Module auf das Stromnetz zu schalten. Je höher der Wirkungsgrad des Wechselrichters, desto niedriger sind die Stromgestehungskosten der Anlage (LCOE, Levelised Cost of Electricity).

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Ein netzgekoppelter Solar-Wechselrichter besteht aus einem DC-DC-Modul, einem DC-AC-Modul und einem Steuermodul. Das DC-DC-Modul umfasst einen MOSFET, einen Induktor und einen Transformator. Nach dem Gleichrichten und Filtern der instabilen Gleichspannung von den PV-Modulen steht am Ausgang eine stabile DC-Energie zur Verfügung. Das DC-AC-Modul umfasst ein IGBT-Array und eine Ausgangsfilterschaltung zum Umwandeln der DC-Energie vom DC/DC-Modul in eine Wechselspannung, die für die Einspeisung in das Stromnetz geeignet ist. Das Steuermodul bildet den Kern des gesamten Systems. Es verfügt über einen DSC, einen Spannungssensor, einen Stromsensor und einen Treiber für den MOSFET und das IGBT-Modul. Den Betriebspunkt, an dem das PV-Modul-Array seine maximale Leistung erreicht, berechnet der DSC anhand von Signalen, die von den Sensoren erfasst werden; dazu gehören Spannung und Strom des PV-Moduls, Spannung und Strom des Stromnetzes sowie die Phase). Er sendet dann entsprechende Anweisungen an den Treiber für die Ansteuerung der DC-DC- und DC-AC-Module. Darüber hinaus kann der DSC abnormale Bedingungen wie Übermittlungsfehler im Stromnetz identifizieren und entsprechende Maßnahmen einleiten, wie z. B. das Trennen der Verbindung zwischen den Wechselrichtern und dem Stromnetz, um "Inseleffekte" im Stromnetz zu vermeiden. Das Steuermodul bietet außerdem eine Schnittstelle für die externe Anzeige von Solarmodulstatus sowie Eingangs-/Ausgangsspannung und -strom, und es umfasst eine RS232/RS485-Kommunikationsschnittstelle für die Verbindung mit den Leitzentren der Solarkraftwerke, so dass die Echtzeitüberwachung der Sonnenkollektoren und Wechselrichter realisiert werden kann.

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