NT Testbericht. Von Sunways Photovoltaics

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1 Berner Fachhochschule Hochschule für Technik und Informatik Fachbereich Elektro- und Kommunikationstechnik Kompetenzgruppe Energiemanagement Photovoltaik-Labor, CH-3400 Burgdorf Testbericht NT 4000 Von Sunways Photovoltaics

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3 Zusammenfassung Der vorliegende Bericht enthält die zusammengefassten Ergebnisse der Wechselrichtertests an einem Wechselrichter NT 4000 des Herstellers Sunways Photovoltaics. Die Tests sind, den aktuellen, zeitgemässen Möglichkeiten des PV-Labors der HTI in Burgdorf entsprechend, durchgeführt. Es liegen Resultate zu den folgenden Tests bei unterschiedlichem Leistungsangebot und verschiedenen Spannungsbereichen vor: Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) Statische und dynamische Wirkungsgrade Maximum-Power-Point-Tracking (MPPT) Verhalten Oberschwingungsverhalten DC- und AC-seitige Betriebsparameter Rundsteuersignal-Empfindlichkeit Selbstlauf und Schalttransienten Verhalten bei Leistungsüberangebot In den bis Ende April 2006 durchgeführten Wechselrichter-Tests wurden für den dynamischen MPP-Tracking-Test etwas zu strenge Testbedingungen (zu grosse Variation der MPP- Spannung bei Leistungsvariation) angewendet. Dies betrifft auch eine früher publizierte Version dieses Testberichtes. Im Rahmen der stetigen Verbesserung der Qualität unserer Wechselrichtertests wurden ab Mai 2006 diese Testbedingungen realistischer gestaltet, d.h. die Variation der MPP-Spannung bei variabler Leistung deutlich reduziert und die Messungen des dynamischen MPPT-Wirkungsgrades wiederholt. Die auftretende Spannungsvariation entspricht nun etwa dem typischen Verhalten realer PV-Generatoren. Burgdorf, 08. Juni 2006 Martin Kämpfer, Urs Zwahlen Assistenten PV-Labor HTI, Burgdorf Hinweise: Die beschriebenen Messungen wurden im Rahmen des BFE-Projektes Photovoltaik- Systemtechnik , Projekt Nr , Verfügung Nr , im Auftrag des Bundesamtes für Energie (BFE) durchgeführt. Teile dieses Projektes wurden auch von der Localnet AG Burgdorf, der Gesellschaft Mont Soleil und der Elektra Baselland mitfinanziert. Die Messungen wurden auf Grund der langjährigen Erfahrung des PV-Labors mit Messungen an Wechselrichtern für netzgekoppelte PV-Anlagen mit grosser Sorgfalt und mit präzisen Messinstrumenten nach bestem Wissen und Gewissen durchgeführt. Da Fehler aber nie ganz ausgeschlossen sind, kann keine Garantie irgendwelcher Art im juristischen Sinn für Vollständigkeit oder Korrektheit der in diesem Bericht enthaltenen Messergebnisse übernommen werden. Eine Haftung für irgendwelche Schäden, die aus der Verwendung der in diesem Bericht enthaltenen Angaben entstehen könnten, wird abgelehnt. Das Photovoltaiklabor der HTI in Burgdorf behält sich sämtliche Rechte (insbesondere Copyright) an diesem Bericht vor. Eine Wiedergabe von darin enthaltenen Messergebnissen oder Diagrammen ist nur nach schriftlicher Genehmigung durch den Laborleiter und unter Quellenangabe möglich. gez. Prof. Dr. H. Häberlin Leiter Photovoltaik-Labor Internet: I

4 Inhaltsverzeichnis 1 Testergebnisse NT 4000 von Sunways Photovoltaics Messbericht Technische Herstellerdaten (Datenblatt) Testablauf EasyTest Messinfrastruktur Eingangskontrolle und Betrieb bei Nennleistung Funktionskontrolle EMV-Verhalten EMV-Verhalten auf der AC-Seite bei P AC_nenn EMV-Verhalten auf der DC-Seite bei P AC_nenn Spannung des DC-Eingangs am Wechselrichter gegenüber Erdpotential U DC+ PE und U DC- PE bei P AC = P AC_nenn = 3300 W Überprüfung der angegebenen Kenndaten Ein und Ausschaltspannung DC-Seite Netzeinspeise-Ein und Ausschaltleistung DC-Seite Nennspannungsbereich DC-Seite Nennspannungsbereich AC-Seite Stand-by-Leistung AC-Seite Nachtleistung AC-Seite Umwandlungswirkungsgrad Umwandlungswirkungsgrad gemessen in drei verschiedenen Spannungsbereichen mit Kennlinie Füllfaktor 75 % Umwandlungswirkungsgrad bei U MPP = 400 V Umwandlungswirkungsgrad bei U MPP = 480 V Umwandlungswirkungsgrad bei U MPP = 560 V MPPT-Wirkungsgrad Trackingwirkungsgrad gemessen in drei verschiedenen Spannungsbereichen mit Kennlinie Füllfaktor 75 % MPPT Wirkungsgrad bei U MPP = 400 V MPPT Wirkungsgrad bei U MPP = 480 V MPPT Wirkungsgrad bei U MPP = 560 V Totaler Wirkungsgrad Beschreibung Totaler Wirkungsgrad η tot Totaler Wirkungsgrad in drei verschiedenen Spannungsbereichen mit Kennlinie Füllfaktor 75 % Totaler Wirkungsgrad bei U MPP = 400 V Totaler Wirkungsgrad bei U MPP = 480 V Totaler Wirkungsgrad bei U MPP = 560 V Beispiele zum MPP-Trackingverhalten II

5 MPP-Trackingverhalten U DC > U MPP MPP-Trackingverhalten U DC U MPP MPP-Trackingverhalten U DC < U MPP Trackingverhalten bei maximalem Wirkungsgrad des Wechselrichters Oberschwingungsströme Oberschwingungsströme bei U MPP = 370 V und 1/3*P AC_nenn, 2/3*P AC_nenn und P AC_nenn Oberschwingungsströme bei U MPP = 500 V und 1/3*P AC_nenn, 2/3*P AC_nenn und P AC_nenn Oberschwingungsströme bei U MPP = 560 V und 1/3*P AC_nenn, 2/3*P AC_nenn und P AC_nenn Dynamisches Verhalten des Wechselrichters NT Messbeschreibung Dynamische Messungen Dynamisches Verhalten bei U MPP = 400 V Dynamisches Verhalten bei U MPP = 480 V Dynamisches Verhalten bei U MPP = 560 V Spannungs- und Netzfrequenzüberwachung Beschreibung Spannungs- und Netzfrequenzüberwachung Netzüberwachung NT Rundsteuersignalempfindlichkeit Messbeschreibung Rundsteuersignalempfindlichhkeit Rundsteuersignalempfindlichkeit NT Selbstlauftest Messbeschreibung Selbstlauftest Minimaler Netz-Ableitstrom bei angepasster Last und P DC_nenn Selbstlauftest nach CH- und D-Vorschrift bei P DC = 33% von P DC_nenn Selbstlauftest nach CH- und D-Vorschrift bei P DC = 66% von P DC_nenn Selbstlauftest nach CH- und D-Vorschrift bei P DC = P DC_nenn Selbstlauftest mit 1-phasigem Netzanschluss nach CH- Vorschrift bei P DC = 33% von P DC_NENN Selbstlauftest mit 1-phasigem Netzanschluss nach CH- Vorschrift bei P DC = 66% von P DC_NENN Selbstlauftest mit 1-phasigem Netzanschluss nach CH- Vorschrift bei P DC = P DC_NENN Messung auftretender Spannungstransienten bei Leerlaufabschaltung mit Nennlast Messbeschreibung Spannungstransienten Messung auftretender Spannungstransienten NT Messung mit Überlast gemäss SEV/Electrosuisse Messbeschreibung Überlastmessung Überlastmessung NT Abbildungsverzeichnis III

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7 1 Testergebnisse NT 4000 von Sunways Photovoltaics Der Wechselrichter NT 4000 verfügt über ein sehr schnelles Anlauf- und Trackingverhalten. Dies zeigen die durchgeführten dynamischen Tests sehr schön. Sein Umwandlungswirkungsgrad ist erwartungsgemäss hoch. Bereits ab 1/3 der Nennleistung steigt der Umwandlungswirkungsgrad über 94 %, wobei das gemessene Maximum bei 96.1 % liegt. Das MPP-Tracking des NT 4000 ist nicht nur schnell, der Trackingwirkungsgrad ist zudem hoch. Bereits ab 1/5 der Nennleistung erreicht der Trackingwirkungsgrad Werte über 99 %. Der Höchstwert liegt bei 99.8 %. Der Grund für die relativ starken Einbrüche des Trackingwirkungsgrades bei tiefen Leistungen ist folgender: Der NT 4000 sucht bei tiefen Leistungen nicht nach dem MPP, sondern arbeitet auf einer festen Spannung von ungefähr 410 V DC. Der totale Wirkungsgrad, welcher aussagt wie gut der Wechselrichter die maximal verfügbare Solargeneratorleistung (P MPP ) umsetzt, weist einen Maximalwert von 95.8 % auf. Der europäische totale Wirkungsgrad schwankt je nach MPP- Spannungsbereich zwischen 92.5 % und 94.8 %. Der NT 4000 schneidet bei den Oberschwingungsmessungen und auch bei der Rundsteuersignal-Empfindlichkeit sehr gut ab. Bei den entsprechenden Tests arbeitete der Wechselrichter immer innerhalb der durch die Normen gesetzten Grenzen. Auch die sicherheitsrelevanten Selbstlauftests und den Leerlaufabschaltungs-Test bestand der NT 4000 ohne Probleme. Die Abschaltungen bei den Selbstlauftests erfolgten in jedem Fall innerhalb der erlaubten Zeiten. Die aufgetretenen Spannungstransienten bei der Leerlaufabschaltung mit Nennlast beschränkten sich auf eine kurze, nicht sehr starke Spannungsspitze. Den Test bei Leistungsüberangebot bestand der Wechselrichter ohne Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit. Es erfolgte während dem Betrieb mit Überangebot lediglich eine Arbeitspunktverschiebung auf der Solargenerator- Kennlinie hin zur maximalen Eingangsleistung. Dieses Verhalten schützt den Wechselrichter vor Überlastung Die Grenzwerte für leitungsgebundene, elektromagnetische Störungen wurden bei den EMV-Messungen fast vollständig eingehalten. Bei der AC-seitigen Messung wurde die Grenzwertkurve bei einer Frequenz von ungefähr 2 MHz leicht überschritten. DC-seitig geschah das Selbe im Frequenzbereich von 150 khz, wobei die Grenzwertkurve für die DC-Seite formal nicht absolut verbindlich ist. Die Herstellerangaben aus dem ausführlichen Datenblatt konnten grösstenteils mit unseren Messungen bestätigt werden. Obwohl die Wirkungsgradmessungen hohe bis sehr hohe Resultate ergaben, konnten wir leider den angegebenen Umwandlungswirkungsgrad von 97 % nicht mit Messungen belegen. Hierzu ist zu sagen, dass die Effizienz des NT 4000 im unteren angegebenen MPP- Spannungsbereich am grössten ist. Bei der Planung einer PV-Anlage ist diese Feststellung sicherlich nicht unbedeutend. Da der NT 4000 bei tiefen Spannungen (wir haben dies bei Messungen mit U MPP = 370 V festgestellt) und kleiner Eingangsleistung (20 % von P DC_nenn ) ausschaltet, ist mit der Auslegung der Anlage im unteren angegebenen MPP-Spannungsbereich jedoch Vorsicht geboten. Bei der Überwachung der Netzfrequenz reagiert der NT4000 nicht auf Frequenzen ausserhalb des erlaubten Bereichs. Das heisst, dass er bei den Frequenzvariationen zwischen 47 Hz und 51.5 Hz nirgends die Netzeinspeisung einstellte, obwohl eine Einspeisung unter 47.5 Hz und über 51 Hz nach der neuen Vornorm VDE V 0126 Teil 1-1 nicht erlaubt ist

8 2 Messbericht Datum : Prüfling : NT 4000 Seriennummer : SI40-D Hersteller : Sunways Photovoltaics Adresse : Macairestrasse 3-5, D Konstanz Telefon : info@sunways.de 2.1 Technische Herstellerdaten (Datenblatt) Einheit NT 4000 Generator- Max. empfohlene PV-Leistung Wp 4125 Empfehlung Bereich: empfohlene W Solargeneratorleistung DC- DC-Eingangsleistung W 3400 Anschlussdaten Max. DC-Eingangsleistung Wp 4000 Standby-Verbrauch W 9 Nachtverbrauch W < Einspeisung ab W 15 DC-Nennspannung V 400 MPP-Spannungsbereich min. V 350 MPP-Spannungsbereich max. V 650 Max. Leerlaufspannung V 750 DC- Einschaltspannung V 410 DC-Ausschaltspannung V 340 DC-Nennstrom A 8.5 Max. DC-Strom A 10 DC-Eingänge Anzahl 2 Konvertierung Max. Wirkungsgrad % 97.0 europ. Wirkungsgrad % 96.4 AC-Netzdaten Nennausgangsleistung Dauerbetrieb P n W 3300 Spitzenleistung P p W 3300 Frequenz, nominal Hz 50 +/- 0.2 AC-Netzspannung V 230 Netzspannung Toleranzbereich % -20 / +15 AC-Nennstrom A 14.3 Max. AC-Strom A 14.3 Klirrfaktor bei P n % < 3 Leistungsfaktor cos ϕ 1 Stromform Sinus Netzüberwachung 3-Phasen Netzspannungsüberwachung Erdschlussüberwachung AFI (Allstromsensitiver FI) Notwendige Phasen zum Netzanschluss Anzahl 3 Einspeisephasen Anzahl 1 Weitere technische Informationen sind dem entsprechenden Handbuch zu entnehmen

9 2.2 Testablauf Sichtkontrolle, Betriebstest bei Nennleistung EMV-Messungen Entstörmassnahmen DC-seitige Ein- & Ausschaltleistung Kennlinie wählen Tests im Normalbetrieb AC-seitige Nachtleistung Nächste Leistungsstufe starten Umwandlungswirkungsgrad MPPT-Wirkungsgrad statisch Oberschwingungsströme Stufenmessung fertig? Stufenmessung (typ. 23 Leistungsstufen) an verschiedenen Spannungen und Kennlinien AC-seitige Standby-Leistung MPPT-Wirkungsgrad dynamisch Alle Kennlinien gemessen? Rundsteuersignal-Empfindlichkeit Tests teilweise belastend Selbstlauftest Test der Betriebsparameter Spannungstransienten bei Abschaltung 40% Leistungsüberangebot gemass SEV Abbildung 2-1 Testablauf

10 2.3 EasyTest Messinfrastruktur Beschreibung EasyTest ist das Messprogramm des Photovoltaiklabors der HTI Burgdorf. Die Messung und die Tests, insbesondere Wirkungsgradmessungen, Trackingverhalten und Oberschwingungsmessung sind mit diesem Programm und dem zugehörigen Messaufbau durchgeführt worden. Sofern kein anderer Testaufbau beschrieben ist, sind die nachfolgend dokumentierten Messungen und Tests mit dem folgenden Messaufbau durchgeführt worden. Messaufbau DAQ-Book Par I/O Kennlinienmessgerät _ + KO (Kontrolle) Erregerstrom I=0..4A DC-Generator V Solargenerator Simulator Differential Probe 1/200 Stromwandler Wechselrichter Trenntrafo 230V/400V 4.2kVA Netz 400V/230V 50Hz Netzgerät + _ + DC- Generator _ Erregung Ausagnag+ _ + _ Eingang SolSim Ausgang + _ LEM + = _ L1 N RS 232 MPPT- Analysator rt bl 50Aeff LEM SSM U rt 800V blau EXT Hi Lo I DC [A] U DC [V] CH3 PM3000A Lo Hi Lo Hi U AC [V] I AC [A] IEEE 488 (GPIB) CH1 DAQ-Book PC RS 232 PC Par I/O Par I/O Kennlinienmess-PC Steuer-PC EasyTest Par I/O RS 232 RS 232 IEEE 488 (GPIB) Abbildung 2-2 Messaufbau EasyTest 2.4 Eingangskontrolle und Betrieb bei Nennleistung Funktionskontrolle Die Inbetriebnahme des Wechselrichters funktionierte ohne Probleme. Der Betrieb bei AC-Nennleistung (3300 W) wurde während zwei Stunden ohne Unterbruch aufrechterhalten

11 2.5 EMV-Verhalten EMV-Verhalten auf der AC-Seite bei P AC_nenn Messaufbau 10cm Holz Wechselrichter DC - + AC L, N, PE Metallplatte DC-Netznachbildung Z CM = 150 Ω Z DM = 100 Ω 1000 V DC / 75 A DC 3 / 5* 1.5mm 2 PV-Generator (Simulator) Zusatzfilter 750 V DC / 75 A DC AC-Netznachbildung R & S ESH2-Z5 400 V / 32 A Erdlitze 0.4*3.5cm auf Fundamenterde 5*10mm2 Impulsbegrenzer Impulsbegrenzer Netz Messempfänger R & S ESH 2 Spectrumanalyzer Advantest R3261A Abbildung 2-3 Messaufbau EMV-Messung AC-Seite Für die EMV-Messung auf der AC-Seite werden folgende Messgeräte und Betriebsmittel benötigt: Solargenerator Simulator 25 kw, 750 V, 40 A (Eigenbau HTI Burgdorf) Zusatzfilter (Eigenbau HTI Burgdorf) DC-Netznachbildung (Eigenbau HTI Burgdorf) AC-Netznachbildung ESH2-Z5 (Rhode & Schwarz) Spektrumanalysator Advantest RS3261A (Advantest Corporation)

12 Messung und Messergebnisse P AC Externe Dämpfung am Spektrumanalysator Reference level Abtastbandbreite Detector Dwelltime Continuous method Startfrequenz Stopfrequenz : 3.3 kw : 20 db : 80 db : 9 khz : QuasiPeak : 500 ms : Swept : 150 khz : 30 MHz 70 NT 4000: HF-Störspannungen [dbµv] auf der AC-Seite 60 Pegel [dbµv] AC_EN55014 EMV = 3.3 kw Grundrasen Frequenz [MHz] Abbildung 2-4 EMV-Verhalten auf der AC-Seite Diskussion Die EMV-Messung liefert auf fast dem ganzen gemessenen Frequenzbereich gute Resultate. Einzig im Bereich von 2 MHz überschreitet der NT 4000 den erlaubten Grenzwert um wenige dbµv

13 2.5.2 EMV-Verhalten auf der DC-Seite bei P AC_nenn Messaufbau 10cm Holz Wechselrichter Impulsbegrenzer Metallplatte AC L, N, PE DC - + Impulsbegrenzer Messempfänger R & S ESH 2 Spectrumanalyzer Advantest R3261A DC-Netznachbildung Z CM = 150 Ω Z DM = 100 Ω 1000 V DC / 75 A DC PV-Generator (Simulator) Zusatzfilter 750 V DC / 75 A DC AC-Netznachbildung R & S ESH2-Z5 400 V / 32 A Erdlitze 0.4*3.5cm auf Fundamenterde 5*10mm2 Netz Abbildung 2-5 Messaufbau EMV-Messung DC-Seite Für die EMV-Messung auf der DC-Seite werden folgende Messgeräte und Betriebsmittel benötigt: Solargenerator Simulator, 25 kw, 750 V, 40 A (Eigenbau HTI Burgdorf) Zusatzfilter (Eigenbau HTI Burgdorf) DC-Netznachbildung (Eigenbau HTI Burgdorf) AC-Netznachbildung ESH2-Z5 (Rhode & Schwarz) Spektrumanalysator Advantest RS3261A (Advantest Corporation)

14 Messung und Messergebnisse P AC Externe Dämpfung am Spektrumanalysator Reference level Abtastbandbreite Detector Dwelltime Continuous method Startfrequenz Stopfrequenz : 3.3 kw : 30 db : 70 db : 9 khz : QuasiPeak : 500 ms : Swept : 150 khz : 30 MHz 90 NT 4000: HF-Störspannungen [dbµv] auf der DC-Seite 80 Pegel [dbµv] DC_EN55014 EMV Pac = 3.3 kw Grundrasen Frequenz [MHz] Abbildung 2-6 EMV-Verhalten auf der DC-Seite Diskussion Die DC-seitige EMV-Messung liefert anschauliche Resultate. Die gemessenen Störpegel liegen fast alle weit unterhalb der Grenzwertekurve. Bei tiefen Frequenzen um ca. 150 khz überschreitet der NT 4000 die Grenzwert um wenige dbµv. Ursache hierfür dürften Wechserichter interne Schaltvorgänge sein (PWM). Da kleine PV- Felder bei diesen tiefen Frequenzbereichen geringe Abstrahleigenschaften haben, ist diese Überschreitung nicht unbedingt störend. Zudem ist die Grenzwertekurve für die DC-seitige Messung formal nicht absolut verbindlich

15 2.6 Spannung des DC-Eingangs am Wechselrichter gegenüber Erdpotential U DC+ PE und U DC- PE bei P AC = P AC_nenn = 3300 W Messaufbau Benötigte Messgeräte: Solargenerator Simulator, 25 kw, 750 V, 40 A (Eigenbau HTI Burgdorf) PM3000 Leistungsmessgerät Oszilloskop LeCroy LT224 Differential Sonden SI-9000 (Z IN = 2 MΩ) Oszilloskop CH1 CH2 CH3 CH4 Solargenerator- Simulator DC+ Wechselrichter Diff.Probe SI-9000 PE 1:200 Diff.Probe SI :200 DC- DC AC L1 N PM3000 U I L1 N Netz 230VAC 50Hz Abbildung 2-7 Messaufbau Spannungsmessung U DC -> PE Messparameter Messung Solargeneratorsimulator Solargenerator-Kennlinie U OC I sc P DC U DC I DC P AC U AC I AC : Einzelmessung : 25 kw / 750 V / 40 A : FF 75 %, R P = 1 MΩ : 685 V konstant : 6.72 A : 3450 W : V : 6.2 A : 3270 W : V : 13.8 A

16 Messergebnis Kanal 1 Spannung U DC+ PE DC-gekoppelt 200 V / Div, 10 ms / Div Kanal 2 Spannung U DC- PE DC-gekoppelt 200 V / Div, 10 ms / Div Abbildung 2-8 DC-Spannung gegenüber Erdpotential Diskussion Die Messung der beiden DC-Leitungs-Potentiale gegenüber Schutzleiter entspricht den Erwartungen für einen transformatorlosen Wechselrichter. Da keine galvanische Trennung vorhanden ist, ist die Sinusform des 230-V AC -Netzanschlusses auf der DC- Seite des Wechselrichters sichtbar

17 2.7 Überprüfung der angegebenen Kenndaten Ein und Ausschaltspannung DC-Seite Vergleich der gemessenen Ein- und Ausschaltspannung mit den vom Hersteller im Datenblatt angegebenen Werten. U DC_ein_gemessen [V] : 409 V U DC_ein_Datenblatt [V] : 410 V U DC_aus_gemessen [V] U DC_aus_Datenblatt [V] : 337 V : 340 V Netzeinspeise-Ein und Ausschaltleistung DC-Seite Vergleich der DC-Einschaltleistung für Netzeinspeisung bei U OC = 500 V, Kennlinie FF = 70 % mit der, vom Hersteller angegebenen DC-Einschaltleistung für Netzeinspeisung. P DC_ein_gemessen [W] : 12 W P DC_ein_Datenblatt [W] : 15 W Messung der DC-Ausschaltleistung für Netzeinspeisung bei U OC = 500 V, Kennlinie FF = 70 %. P DC_aus_gemessen [W] : 12 W Nennspannungsbereich DC-Seite U DC_min_gemessen [V] U DC_min_Datenblatt [V] U DC_max_gemessen [V] U DC_max_Datenblatt [V] Nennspannungsbereich AC-Seite : 337 V (Stand-by, keine Einspeisung) : 340 V : 740 V (Ende Einspeisung, grössere Spannung -> Meldung Überspannung) : 750 V Gemessen bei P AC_nenn U AC_min_gemessen [V] U AC_min_Datenblatt [V] U AC_max_gemessen [V] U AC_max_Datenblatt [V] : 194 V (Beginn Einspeisung) : 193 V (Meldung: Unterspannung) : 184 V : 258 V (Ende Einspeisung), 260 V (Meldung: Überspannung) : V Stand-by-Leistung AC-Seite Messung der AC-Stand-by-Leistung bei U OC = 500 V, Kennlinie FF = 70 %. P AC_gemessen [W] : 0.2 W Nachtleistung AC-Seite Vergleich der gemessenen Nachtleistung mit der vom Hersteller im Datenblatt angegebenen Nachtleistung. P AC_gemessen [W] : <0.1 W P AC_Datenblatt [W] : < W

18 2.8 Umwandlungswirkungsgrad Umwandlungswirkungsgrad gemessen in drei verschiedenen Spannungsbereichen mit Kennlinie Füllfaktor 75 % η [%] NT 4000: Wirkungsgrade η (P DC /P DC_nenn ) Beginn des Trackingvorgangs PV-Simulator 25kW, Kennlinie: FF = 75%, R p = 1MΩ Wirkungsgrad; Umpp = 400 V Wirkungsgrad; Umpp = 480 V Wirkungsgrad; Umpp = 560 V P DC / P DC_nenn P DC_nenn = 3400 W Abbildung 2-9 Umwandlungswirkungsgrade (Spannungsmodus U OC_fix ) Übersicht Wirkungsgrade Maximalwerte η Euro_max 95.4 % η max 96.1 % bei P DC = 2151 W / U MPP = 400 V Übersichtswerte pro Messreihe U MPP [V] η Euro [%] η max [%] Diskussion Der Umwandlungswirkungsgrad des NT 4000 ist bereits bei kleinen Leistungen (0.1* P DC_nenn ) gross. Der gemessene, maximale Wirkungsgrad von 96.1 % ist sehr hoch. Bei tiefen Werten des angegebenen MPP-Spannnungsbereichs arbeitet der NT 4000 am effizientesten

19 2.8.2 Umwandlungswirkungsgrad bei U MPP = 400 V Messparameter Messung Solargeneratorsimulator Solargenerator-Kennlinie U MPP U OC : 23-Stufenmessung : 25 kw / 750 V / 40 A : FF 75 %, R P = 1 MΩ : 400 V : 492 V konstant NT 4000: Wirkungsgrad η (P DC /P DC_nenn ) bei U MPP = 400 V η [%] PV-Simulator 25kW, 1 oder 3 I-Quellen Kennlinie: FF = 75%, R p = 1MΩ Wirkungsgrad WR-Arbeitsspannung MPP-Spannung P DC / P DC_nenn P DC_nenn = 3400 W U DC [V] Abbildung 2-10 Umwandlungswirkungsgrad bei U MPP = 400 V, WR-Arbeitsspannung, MPP- Spannung Europäischer Wirkungsgrad Der angegebene europäische Wirkungsgrad wird nach folgender Formel berechnet: η = 0.03* η + η euro * η * η * η * η50 0.2* Dabei stehen die tiefgestellten Indizes für den Wirkungsgrad bei entsprechendem Prozentsatz der Nennleistung des Wechselrichters. Resultate Leistung in % von P DC_nenn η [%] η Euro 95.4 η max 96.1 % bei P DC = 2151 W

20 2.8.3 Umwandlungswirkungsgrad bei U MPP = 480 V Messparameter Messung Solargeneratorsimulator Solargenerator-Kennlinie U MPP U OC : 23-Stufenmessung : 25 kw / 750 V / 40 A : FF 75 %, R P = 1 MΩ : 480 V : 591 V konstant NT 4000: Wirkungsgrad η (P DC /P DC_nenn ) bei U MPP = 480 V η [%] PV-Simulator 25kW, 1 oder 2 I-Quellen Kennlinie: FF = 75%, R P = 1 MΩ Wirkungsgrad WR-Arbeitsspannung MPP-Spannung P DC / P DC_nenn P DC_nenn = 3400 W U DC [V] Abbildung 2-11 Umwandlungswirkungsgrad bei U MPP = 480 V, WR-Arbeitsspannung, MPP- Spannung Europäischer Wirkungsgrad Der angegebene europäische Wirkungsgrad wird nach folgender Formel berechnet: η = 0.03* η + η euro * η * η * η * η50 0.2* Dabei stehen die tiefgestellten Indizes für den Wirkungsgrad bei entsprechendem Prozentsatz der Nennleistung des Wechselrichters. Resultate Leistung in % von P DC_nenn η [%] η Euro 94.9 η max 95.8 % bei P DC = 2582 W

21 2.8.4 Umwandlungswirkungsgrad bei U MPP = 560 V Messparameter Messung Solargeneratorsimulator Solargenerator-Kennlinie U MPP U OC : 23-Stufenmessung : 25 kw / 750 V / 40 A : FF 75 %, R P = 1 MΩ : 560 V : 685 V konstant NT 4000: Wirkungsgrad η (P DC /P DC_nenn ) bei U MPP = 560 V η [%] PV-Simulator 25kW, 1 oder 2 I-Quellen Kennlinie: FF = 75%, R P = 1MΩ Wirkungsgrad WR-Arbeitsspannung MPP-Spannung P DC / P DC_nenn P DC_nenn = 3400 W U DC [V] Abbildung 2-12 Umwandlungswirkungsgrad bei U MPP = 560 V, WR-Arbeitsspannung, MPP- Spannung Europäischer Wirkungsgrad Der angegebene europäische Wirkungsgrad wird nach folgender Formel berechnet: η = 0.03* η + η euro * η * η * η * η50 0.2* Dabei stehen die tiefgestellten Indizes für den Wirkungsgrad bei entsprechendem Prozentsatz der Nennleistung des Wechselrichters. Resultate Leistung in % von P DC_nenn η [%] η Euro 94.6 η max 95.4 % bei P DC = 3014 W

22 2.9 MPPT-Wirkungsgrad Trackingwirkungsgrad gemessen in drei verschiedenen Spannungsbereichen mit Kennlinie Füllfaktor 75 % 100 NT 4000: MPPT-Wirkungsgrade η MPPT (P MPP /P DC_nenn ) 95 ηmppt [%] PV-Simulator 25kW, Kennlinie: FF = 75%, R p = 1MΩ Trackingwirkungsgrad; Umpp = 400 V Trackingwirkungsgrad; Umpp = 480 V Trackingwirkungsgrad; Umpp = 560 V P MPP / P DC_nenn P DC_nenn = 3400 W Abbildung 2-13 Trackingwirkungsgrade (Spannungsmodus = U OC_fix ) Übersicht MPPT-Wirkungsgrade Maximalwerte η MPPT_Euro_max % η MPPT_max 99.76% bei P DC = 550 W / U MPP = 400 V Übersichtswerte pro Messreihe U MPP [V] η MPPT_Euro [%] η MPPT_max [%] Diskussion Der Trackingwirkungsgrad steigt bei allen Spannungsstufen ab 0.2*P DC_nenn über 99 %. Dabei ist gut zu sehen, daß bei Leistungen bis ungefähr 0.1*P DC_nenn kein eigentliches Tracking statt findet. Bei diesen tiefen Leistungswerten arbeitet der Wechselrichter auf einer festen DC-Spannung von ca. 410 V

23 2.9.2 MPPT Wirkungsgrad bei U MPP = 400 V Messparameter Messung Solargeneratorsimulator Solargenerator-Kennlinie U MPP U OC : 23-Stufenmessung : 25 kw / 750 V / 40 A : FF 75 %, R P = 1 MΩ : 400 V : 492 V konstant 100 NT 4000: MPPT-Wirkungsgrad η MPPT (P MPP /P DC_nenn ) bei U MPP = 400 V ηmppt [%] PV-Simulator 25kW, 1 oder 3 I-Quellen Kennlinie: FF = 75%, R p = 1MΩ U DC [V] Trackingwirkungsgrad WR-Arbeitsspannung MPP-Spannung P MPP / P DC_nenn P DC_nenn = 3400 W Abbildung 2-14 Trackingwirkungsgrad bei U MPP = 400 V, WR-Arbeitsspannung, MPP-Spannung Europäischer Trackingwirkungsgrad Der angegebene europäische Trackingwirkungsgrad wird nach folgender Formel berechnet: η = 0.03* η + η euro * η * η * η * η50 0.2* Dabei stehen die tiefgestellten Indizes für den Trackingwirkungsgrad bei entsprechendem Prozentsatz der Nennleistung des Wechselrichters. Resultate Leistung in % von P DC_nenn η MPPT [%] η MPPT_Euro η MPPT_max % bei P MPP = 550 W

24 2.9.3 MPPT Wirkungsgrad bei U MPP = 480 V Messparameter Messung Solargeneratorsimulator Solargenerator-Kennlinie U MPP U OC : 23-Stufenmessung : 25 kw / 750 V / 40 A : FF 75 %, R P = 1 MΩ : 480 V : 591 V konstant 100 NT 4000: MPPT-Wirkungsgrad η MPPT (P MPP /P DC_nenn ) bei U MPP = 480 V ηmppt [%] PV-Simulator 25kW, 1 oder 2 I-Quellen FF = 75%, R P = 1 MΩ Trackingwirkungsgrad WR-Arbeitsspannung MPP-Spannung P MPP / P DC_nenn P DC_nenn = 3400 W U DC [V] Abbildung 2-15 Trackingwirkungsgrad bei U MPP = 480 V, WR-Arbeitsspannung, MPP-Spannung Resultate Leistung in % von P DC_nenn η MPPT [%] η MPPT_Euro η MPPT_max % bei P MPP = 1381 W

25 2.9.4 MPPT Wirkungsgrad bei U MPP = 560 V Messparameter Messung Solargeneratorsimulator Solargenerator-Kennlinie U MPP U OC : 23-Stufenmessung : 25 kw / 750 V / 40 A : FF 75 %, R P = 1 MΩ : 560 V : 685 V konstant 100 NT 4000: MPPT-Wirkungsgrad η MPPT (P MPP /P DC_nenn ) bei U MPP = 560 V ηmppt [%] PV-Simulator 25kW, 1 oder 2 I-Quellen Kennlinie: FF = 75%, R P = 1MΩ U DC [V] Trackingwirkungsgrad WR-Arbeitsspannung MPP-Spannung P MPP / P DC_nenn P DC_nenn = 3400 W Abbildung 2-16 Trackingwirkungsgrad bei U MPP = 560 V, WR-Arbeitsspannung, MPP-Spannung Resultate Leistung in % von P DC_nenn η MPPT [%] η MPPT_Euro η MPPT_max % bei P MPP = 2158 W

26 2.10 Totaler Wirkungsgrad Beschreibung Totaler Wirkungsgrad η tot Der totale Wirkungsgrad setzt sich aus dem Produkt des Umwandlungswirkungsgrades und des MPPT-Wirkungsgrades zusammen. Mit Hilfe dieser Grösse kann also ein direkter Bezug zwischen der MPP-Leistung des Solargenerators und der AC-Ausgangsleistung des Wechselrichters hergestellt werden: P = P η η = P η ; η = AC MPP MPPT MPP tot tot Der totale Wirkungsgrad sagt aus, wie gut der Wechselrichter die angebotene Leistung umsetzen kann Totaler Wirkungsgrad in drei verschiedenen Spannungsbereichen mit Kennlinie Füllfaktor 75 % P P AC MPP ηtot [%] NT 4000: Wirkungsgrade η tot (P MPP /P DC_nenn ) = η*η MPPT PV-Simulator 25kW, Kennlinie: FF = 75%, R p = 1MΩ tot. Wirkungsgrad; Umpp = 400 V tot. Wirkungsgrad; Umpp = 480 V tot. Wirkungsgrad; Umpp = 560 V P MPP / P DC_nenn P DC_nenn = 3400 W Abbildung 2-17 totale Wirkungsgrade (Spannungsmodus = U OC_fix ) Übersicht totale Wirkungsgrade Maximalwerte η tot_euro_max η tot_max 94.9 % bei U MPP = 400 V 95.8% bei P DC = 2151 W / U MPP = 400 V Übersichtswerte pro Messreihe U MPP [V] η tot_euro [%] η tot_max [%] Diskussion Der Wechselrichter NT 4000 setzt die angebotene DC-Leistung gut um. Bereits ab kleinen Leistungen (0.2*P DC_nenn ) erreicht der totale Wirkungsgrad Werte um 95 %

27 Totaler Wirkungsgrad bei U MPP = 400 V Messparameter Messung Solargeneratorsimulator Solargenerator-Kennlinie U MPP U OC : 23-Stufenmessung : 25 kw / 750 V / 40 A : FF 75 %, R P = 1 MΩ : 400 V : 492 V konstant ηtot [%] NT 4000: Wirkungsgrad η tot (P MPP /P DC_nenn ) = η*η MPPT bei U MPP = 400 V PV-Simulator 25kW, 1 oder 3 I-Quellen Kennlinie: FF = 75% (R p = 1MΩ tot. Wirkungsgrad WR-Arbeitsspannung MPP-Spannung P MPP / P DC_nenn P DC_nenn = 3400 W U DC [V] Abbildung 2-18 Totaler Wirkungsgrad bei U MPP = 400 V, WR-Arbeitsspannung, MPP-Spannung Europäischer Total-Wirkungsgrad Der angegebene europäische Wirkungsgrad wird nach folgender Formel berechnet: η = 0.03* η + η euro * η * η * η * η50 0.2* Dabei stehen die tiefgestellten Indizes für den Wirkungsgrad bei entsprechendem Prozentsatz der Nennleistung des Wechselrichters. Resultate Leistung in % von P DC_nenn η tot [%] η tot_euro 94.9 η tot_max 95.8 % bei P DC = 2151 W

28 Totaler Wirkungsgrad bei U MPP = 480 V Messparameter Messung Solargeneratorsimulator Solargenerator-Kennlinie U MPP U OC : 23-Stufenmessung : 25 kw / 750 V / 40 A : FF 75 %, R P = 1 MΩ : 480 V : 591 V konstant ηtot [%] NT 4000: Wirkungsgrad η tot (P MPP /P DC_nenn ) = η*η MPPT bei U MPP = 480 V PV-Simulator 25kW, 1 oder 2 I-Quellen Kennlinie: FF = 75%, R P = 1 MΩ tot. Wirkungsgrad WR-Arbeitsspannung MPP-Spannung P MPP / P DC_nenn P DC_nenn = 3400 W U DC [V] Abbildung 2-19 Totaler Wirkungsgrad bei U MPP = 480 V, WR-Arbeitsspannung, MPP-Spannung Europäischer Total-Wirkungsgrad Der angegebene europäische Wirkungsgrad wird nach folgender Formel berechnet: η = 0.03* η + η euro * η * η * η * η50 0.2* Dabei stehen die tiefgestellten Indizes für den Wirkungsgrad bei entsprechendem Prozentsatz der Nennleistung des Wechselrichters. Resultate Leistung in % von P DC_nenn η tot [%] η tot_euro 94.0 η tot_max 95.4% bei P DC = 2152 W

29 Totaler Wirkungsgrad bei U MPP = 560 V Messparameter Messung Solargeneratorsimulator Solargenerator-Kennlinie U MPP U OC : 23-Stufenmessung : 25 kw / 750 V / 40 A : FF 75 %, R P = 1 MΩ : 560 V : 685 V konstant ηtot [%] NT 4000: Wirkungsgrad η tot (P MPP /P DC_nenn ) = η*η MPPT bei U MPP = 560 V PV-Simulator 25kW, 1 oder 2 I-Quellen Kennlinie: FF = 75%, R P = 1MΩ tot. Wirkungsgrad WR-Arbeitsspannung MPP-Spannung P MPP / P DC_nenn P DC_nenn = 3400 W U DC [V] Abbildung 2-20 Totaler Wirkungsgrad bei U MPP = 560 V, WR-Arbeitsspannung, MPP-Spannung Europäischer Total-Wirkungsgrad Der angegebene europäische Wirkungsgrad wird nach folgender Formel berechnet: η = 0.03* η + η euro * η * η * η * η50 0.2* Dabei stehen die tiefgestellten Indizes für den Wirkungsgrad bei entsprechendem Prozentsatz der Nennleistung des Wechselrichters. Resultate Leistung in % von P DC_nenn η tot [%] η tot_euro 92.6 η tot_max 95.1 % bei P DC = 2151 W

30 2.11 Beispiele zum MPP-Trackingverhalten MPP-Trackingverhalten U DC > U MPP Messparameter Messung : Einzelmessung Solargeneratorsimulator : 25 kw / 750 V / 40 A Solargenerator-Kennlinie : FF 70 % U OC : 477 V konstant I sc : 0.4 A U MPP_theoretisch : 370 V U MPP_ist : V U DC : V I DC : 0.24 A η MPPT : 76.1 % 130 NT 4000: DC-Arbeitspunkte bei U MPP = 370 V 110 P DC [W] DC-Arbeitspunkte Solargenerator-Kennlinie U DC [V] Abbildung 2-21 DC-Arbeitspunkte auf gemessener U-P-Kennlinie, U MPP = 370 V, U DC > U MPP Kanal 1 U DC am Wechselrichter, AC-gekoppelt 0.4 V / Div, 5 ms /Div Kanal 2 I DC am Wechselrichter AC-gekoppelt, 50 ma / Div, 5 ms / Div Abbildung 2-22 U DC, I DC zu obiger Messpunktewolke Bei kleinen Solargeneratorleistungen arbeitet der Wechselrichter auf einer festen Spannung von ungefähr 410 V. Es findet kein MPP-Tracking statt

31 MPP-Trackingverhalten U DC U MPP Messparameter Messung : Einzelmessung Solargeneratorsimulator : 25 kw / 750 V / 40 A Solargenerator-Kennlinie : FF 70 % U OC : 477 V konstant I sc : 3 A U MPP_theoretisch : 370 V U MPP_ist : V U DC : V I DC : 2.67 A η MPPT : 99.6 % NT 4000: DC-Arbeitspunkte bei U MPP = 370 V DC-Arbeitspunkte Solargenerator-Kennlinie P DC [W] U DC [V] Abbildung 2-23 DC-Arbeitspunkte auf gemessener U-P-Kennlinie, U MPP = 370 V, U DC U MPP Kanal 1 U DC am Wechselrichter, AC-gekoppelt, 4 V / Div, 10 ms / Div Kanal 2 I DC am Wechselrichter, AC-gekoppelt, 0.1 A / Div, 10 ms / Div Abbildung 2-24 U DC, I DC zu obiger Messpunktewolke Bei Solargeneratorspannungen im unteren, angegebenen MPP-Bereich arbeitet der NT 4000 mit einem hohen MPPT-Wirkungsgrad

32 MPP-Trackingverhalten U DC < U MPP Messparameter Messung : Einzelmessung Solargeneratorsimulator : 25 kw / 750 V / 40 A Solargenerator-Kennlinie : FF 70 % U OC : 648 V konstant I sc : 0.56 A U MPP_theoretisch : 500 V U MPP_ist : 500 V U DC : V I DC : 0.54 A η MPPT : 89.6 % NT 4000: DC-Arbeitspunkte bei U MPP = 500 V DC-Arbeitspunkte Solargenerator-Kennlinie P DC [W] U DC [V] Abbildung 2-25 DC-Arbeitspunkte auf gemessener U-P-Kennlinie, U MPP = 500V, U DC < U MPP Kanal 1 U DC am Wechselrichter, AC-gekoppelt, 1 V / Div, 5 ms / Div Kanal 2 I DC am Wechselrichter, AC-gekoppelt, 50 ma / Div, 5 ms / Div Abbildung 2-26 U DC, I DC zu obiger Messpunktewolke Bei Solargeneratorspannungen im oberen angegebenen MPP-Spannungbereich arbeitet der NT 4000 nicht mehr mit optimalem MPP-Tracking

33 Trackingverhalten bei maximalem Wirkungsgrad des Wechselrichters Messparameter Messung : Einzelmessung Solargeneratorsimulator : 25 kw / 750 V / 40 A Solargenerator-Kennlinie : FF 70 % U OC : 477 V konstant I sc : 6 A U MPP_theoretisch : 370 V U MPP_ist : V U DC : V I DC : 5.32 A η MPPT : 99.6 % NT 4000: DC-Arbeitspunkte bei U MPP = 370 V DC-Arbeitspunkte Solargenerator-Kennlinie P DC [W] U DC [V] Abbildung 2-27 DC-Arbeitspunkte auf U-P-Kennlinie, U MPP = 370 V, η = 96.3 % Kanal 1 U DC am Wechselrichter, AC-gekoppelt, 10 V / Div, 5 ms / Div Kanal 2 I DC am Wechselrichter, AC-gekoppelt, 0.25 A / Div, 5 ms / Div Abbildung 2-28 U DC, I DC zu obiger Messpunktewolke Bei maximalem Wirkungsgrad arbeitet der Wechselrichter auch mit einem guten Trackingwirkungsgrad. Er nutzt die angebotene Leistung gut aus

34 2.12 Oberschwingungsströme Oberschwingungsströme bei U MPP = 370 V und 1/3*P AC_nenn, 2/3*P AC_nenn und P AC_nenn Messparameter Messung : 19-Stufenmessung Solargeneratorsimulator : 25 kw / 750 V / 40 A Solargenerator-Kennlinie : FF 70 % U MPP : 370 V : 477 V konstant U OC I [A] NT 4000: Oberschwingungsströme I[A] bei U MPP = 370V PV-Simulator 25kW, 750V, 40A, 1,2 oder 3 I-Quellen Kennlinie: FF = 70% 1/3 AC-Nennleistung 2/3 AC-Nennleistung AC-Nennleistung EN Ordnungszahl Abbildung 2-29 Oberschwingungsströme bei U MPP = 370 V

35 Oberschwingungsströme bei U MPP = 500 V und 1/3*P AC_nenn, 2/3*P AC_nenn und P AC_nenn Messparameter Messung : 19-Stufenmessung Solargeneratorsimulator : 25 kw / 750 V / 40 A Solargenerator-Kennlinie : FF 70 % U MPP : 500 V : 648 V konstant U OC I [A] NT 4000: Oberschwingungsströme I[A] bei U MPP = 500V PV-Simulator 25kW, 750V, 40A, 1 oder 2 I-Quellen Kennlinie: FF = 70% 1/3 AC-Nennleistung 2/3 AC-Nennleistung AC Nennleistung EN Ordnungszahl Abbildung 2-30 Oberschwingungsströme bei U MPP = 500 V

36 Oberschwingungsströme bei U MPP = 560 V und 1/3*P AC_nenn, 2/3*P AC_nenn und P AC_nenn Messparameter Messung : 19-Stufenmessung Solargeneratorsimulator : 25 kw / 750 V / 40 A Solargenerator-Kennlinie : FF 70 % U MPP : 560 V : 728 V konstant U OC I [A] NT 4000: Oberschwingungsströme I[A] bei U MPP = 560V PV-Simulator 25kW, 750V, 40A, 1 oder 2 I-Quellen Kennlinie: FF = 70% 1/3 AC-Nennleistung 2/3 AC-Nennleistung AC-Nennleisutng EN Ordnungszahl Abbildung 2-31 Oberschwingungsströme bei U MPP = 560 V Diskussion Der Wechselrichter NT 4000 erfüllt die Forderung nach kleinen Oberschwingungsströmen im Normalfall ohne Einschränkungen. Die maximal erlaubten Normwerte (EN ) werden, sofern der NT 4000 nur bis zur Nennleistung betrieben wird, nirgends erreicht, bzw. überschritten. Leicht anders verhält es sich, wenn für den WR ein Leistungsüberangebot herrscht; hier wird die Norm bei höheren, ungeraden Ordnungszahlen leicht überschritten. Details dazu in Kapitel

37 2.13 Dynamisches Verhalten des Wechselrichters NT Messbeschreibung Dynamische Messungen Messung Das dynamische Verhalten beschreibt das Verhalten des getesteten Wechselrichters bei dynamischer DC-Einspeisung. Dieser Test gibt Auskunft darüber, wie gut sich der Wechselrichter an unterschiedliche Eingangsleistungen anpassen kann. Die Stärke der Sonneneinstrahlung auf einen PV-Generator kann sehr schnell ändern und damit auch die dem Wechselrichter angebotene PV-Leistung. Je besser sich der Wechselrichter diesen Änderungen anpasst, desto grösser fällt auch der Ertrag der gesamten PV-Anlage aus. Messablauf Der Solargeneratorsimulator speist den Wechselrichter abwechslungsweise mit zwei verschiedenen Leistungen. Dabei schaltet der Simulator, gesteuert durch die Test- Software EasyTest, in Zeitabständen von 10 Sekunden zwischen 100% Nennstrom und 20% Nennstrom des Wechselrichters um. Standardmässig dauert das Umschalten des Nennstromes 200 ms und beinhaltet eine Leistungs-Zwischenstufe. Sind die Testbedingungen anders gewählt, ist dies bei der entsprechenden Messung vermerkt. Eine quantitative Beurteilung über das dynamische Wechselrichterverhalten lässt sich über den dynamischen MPPT-Wirkungsgrad (dynamischer Maximum-Power-Point-Tracking-Wirkungsgrad) gewinnen. Dynamischer MPPT-Wirkungsgrad: η MPPT _ dyn = T 0 T 0 M M P P DC MPP ( t) dt = ( t) dt E E bezogen max Verhältnis der vom Wechselrichter bezogenen Energie zur möglichen, lieferbaren MPP-Energie vom PV-Generator während des Testzyklus (Dauer T M ). Der dynamische MPPT-Wirkungsgrad sagt aus, wie schnell und wie genau der gemessene Wechselrichter der jeweils höchsten angebotenen PV-Leistung nachregelt (Tracking)

38 Dynamisches Verhalten bei U MPP = 400 V Messparameter Messung Solargeneratorsimulator Solargenerator-Kennlinie U OC I MPP_20% I MPP_100% U MPP_20% U MPP_100% P MPP_20% P MPP_100% : Dynamische Messung : 20 kw / 810 V / 30 A : FF 75 %, R P = 1 kω : 492 V variabel : 1.71 A : 8.65 A : 377 V : 395 V : 646 W : 3420 W P DC [W] NT 4000: Dynamische DC-Leistung bei U MPP = 400 V P MPP High Pdyn=f(t) Pmpp hohe Stufe Pmpp tiefe Stufe Leistungsangebot Low High T P MPP Low Zeit [s] Abbildung 2-32 Dynamische Leistung bei U MPP = 400 V (zugehöriger Spannungsverlauf siehe Abbildung 2-33)

39 U DC [V] NT 4000: Dynamische DC-Spannung bei U MPP = 400 V U MPP High Udyn=f(t) Umpp hohe Stufe Umpp tiefe Stufe U MPP Low Zeit [s] Abbildung 2-33 Dynamische Spannung bei U MPP = 400 V P DC [W] NT 4000: DC-Arbeitspunkte bei U MPP = 400 V DC-Arbeitspunkte Kennlinie hohe Stufe Kennlinie tiefe Stufe Pmpp hohe Stufe Pmpp tiefe Stufe P-Reduktion P-Zunahme U DC [V] Abbildung 2-34 DC-Arbeitspunkte der dynamischen Messung bei U MPP = 400 V Auswertung Dynamischer MPPT-Wirkungsgrad 99.4 %

40 Dynamisches Verhalten bei U MPP = 480 V Messparameter Messung Solargeneratorsimulator Solargenerator-Kennlinie U OC I MPP_20% I MPP_100% U MPP_20% U MPP_100% P MPP_20% P MPP_100% : Dynamische Messung : 20kW / 810 V / 30 A : FF 75 %, R P = 1 kω : 591 V variabel : 1.41 A : 7.19 A : 452 V : 474 V : 638 W : 3406 W NT 4000: Dynamische DC-Leistung bei U MPP = 480 V P MPP High P DC [W] Pdyn=f(t) Pmpp hohe Stufe Pmpp tiefe Stufe Leistungsangebot Low High T P MPP Low Zeit [s] Abbildung 2-35 Dynamische Leistung bei U MPP = 480 V (zugehöriger Spannungsverlauf siehe Abbildung 2-36)

41 NT 4000: Dynamische DC-Spannung bei U MPP = 480 V U MPP High U DC [V] U MPP Low Udyn=f(t) Umpp hohe Stufe Umpp tiefe Stufe Zeit [s] Abbildung 2-36 Dynamische Spannung bei U MPP = 480 V P DC [W] NT 4000: DC-Arbeitspunkte bei U MPP = 480 V DC-Arbeitspunkte Kennlinie hohe Stufe Kennlinie tiefe Stufe Pmpp hohe Stufe Pmpp tiefe Stufe P-Reduktion P-Zunahme U DC [V] Abbildung 2-37 DC-Arbeitspunkte der dynamischen Messung bei U MPP = 480 V Auswertung Dynamischer MPPT-Wirkungsgrad 99.2 %

42 Dynamisches Verhalten bei U MPP = 560 V Messparameter Messung Solargeneratorsimulator Solargenerator-Kennlinie U OC I MPP_20% I MPP_100% U MPP_20% U MPP_100% P MPP_20% P MPP_100% : Dynamische Messung : 20 kw / 810 V / 30 A : FF 75 %, R P = 1 kω : 685 V variabel : 1.22 A : 6.19 A : 524 V : 553 V : 639 W : 3427 W P DC [W] Leistungsangebot Low High T NT 4000: Dynamische DC-Leistung bei U MPP = 560 V P MPP High P MPP Low Pdyn=f(t) Pmpp hohe Stufe Pmpp tiefe Stufe Zeit [s] Abbildung 2-38 Dynamische Leistung bei U MPP = 560 V (zugehöriger Spannungsverlauf siehe Abbildung 2-39)

43 600 NT 4000: Dynamische DC-Spannung bei U MPP = 560 V U MPP High 550 U DC [V] U MPP Low Udyn=f(t) Umpp hohe Stufe Umpp tiefe Stufe Zeit [s] Abbildung 2-39 Dynamische Spannung bei U MPP = 560 V P DC [W] NT 4000: DC-Arbeitspunkte bei U MPP = 560 V DC-Arbeitspunkte Kennlinie hohe Stufe Kennlinie tiefe Stufe Pmpp hohe Stufe Pmpp tiefe Stufe P-Reduktion P-Zunahme U DC [V] Abbildung 2-40 Arbeitspunkte der dynamischen Messung bei U MPP = 560 V Auswertung Dynamischer MPPT-Wirkungsgrad 96.7 % Diskussion Der Wechselrichter NT 4000 verfügt über ein sehr schnelles MPP-Tracking. Er findet fast im ganzen Arbeitsbereich den MPP schnell und gut

44 2.14 Spannungs- und Netzfrequenzüberwachung Beschreibung Spannungs- und Netzfrequenzüberwachung Zum Schutz von angeschlossenen Energieverbrauchern dürfen bestimmte Spannungen und Frequenzen im Energienetz nicht über- oder unterschritten werden. Die Grenzen für die Netzeinspeisung von Wechselrichtern liegen nach neuer Vornorm (VDE V 0126 Teil 1-1) bezüglich Spannung bei 184 V (Untergrenze) bzw. 264 V (Obergrenze) und bezüglich Frequenz bei 47.5 Hz (Untergrenze) bzw Hz (Obergrenze). Ausserhalb dieser Grenzen ist ein Einspeisebetrieb nicht zulässig. Andererseits ist es sinnvoll, wenn ein Wechselrichter mindestens im normalen Betriebsbereich des Netzes seinen Einspeisebetrieb immer aufrecht erhält. Dies ist dann der Fall, wenn die Spannung im Bereich Nennspannung ±10 % und die Frequenz im Bereich 50 Hz ±0.15 Hz gewählt wird (Vorschlag PV-Labor HTI). Der zu testende Wechselrichter hat in Bezug auf sein Frequenzverhalten folgende Kriterien zu erfüllen: Sinkt die Frequenz unter 47.5 Hz oder steigt sie über 51.0 Hz, so muss sich der Wechselrichter innerhalb von 0.2 s vom Netz freischalten. In den Grenzbereichen von 47.5 Hz bis Hz, bzw. von Hz bis 51.0 Hz ist sowohl der Einspeisebetrieb, aber auch eine Abschaltung erlaubt. Die Ausschaltfrequenzen sind z.b. bei 0.9*U ACn, U ACn und 1.1*U ACn zu ermitteln; also z.b. bei 207 V AC, 230 V AC und 253 V AC. Messverfahren Der Test des Wechselrichter-Frequenzverhaltens erfolgt, ausgehend von 50 Hz, indem die Frequenz mit einer Änderung von 1 Hz/s variiert wird, bis der Prüfling ausschaltet. Die Grenzen der Frequenzschiebung liegen dabei bei 47.0 Hz bzw Hz. Dabei wird der Start der Frequenzschiebung mit Hilfe eines Triggersignals detektiert. Das Triggersignal wird mit dem Triggergenerator (siehe Abbildung 2-41) erzeugt. Die AC-Quelle liefert an ihrem Ausgang P4 eine DC-Rampe, die parallel zu der Frequenzänderung verläuft. Aus dieser DC-Rampe erzeugt der Triggergenerator, mit Hilfe eines Differentiators, ein Triggersignal bei Beginn der Frequenzänderung. Aufgrund der verstrichenen Zeit zwischen Frequenzschiebe-Start und Ausschalten des Wechselrichters, kann die Ausschaltfrequenz genügend genau ermittelt werden. Hierzu werden mit dem Oszilloskop, neben dem Start-Triggersignal (Kanal 1), die AC-seitige Wechselrichterspannung (Kanal 2) und der AC-seitige Wechselrichterstrom (Kanal 3) aufgenommen

45 Messaufbau Für die Messung der Netzfrequenzüberwachung wurden folgende Geräte benötigt: Solargenerator-Simulator 750 V / 40A / 25 kw AC-Quelle (dreiphasiges Netzsimulationssystem DM15000/PAS von Spitzenberger + Spiess) Oszilloskop Differential Sonde (ADF25A) Triggergenerator (Eigenbau HTI) Power Analyzer PM3300 oder PM3000A von Voltech (optional) Oszilloskop CH1 CH2 CH3 CH4 DC L1 I LEM L1 U Triggergenerator U P4 AC N N Solargenerator- Simulator Wechselrichter PM3000 (optional) AC-Quelle Abbildung 2-41 Messaufbau Netzfrequenzüberwachung

46 Netzüberwachung NT 4000 Messparameter: Datum : Solargenerator-Simulator : 750 V / 40A / 25 kw Kennlinie FF75 %, R P = 1MΩ U MPP : 480 V DC U OC : 591 V DC I SC : 7.8 A DC P DC bei 230 V, 50 Hz : 3.4 kw P AC bei 230 V, 50 Hz : 3.3 kw Beispiel einer Teilmessung Kanal 1: Kanal 2: Kanal 3: A: Triggersignal 10 V / Div, 500 ms / Div AC-Spannung 1 kv / Div, 500 ms / Div AC-Strom 50 A / Div, 500 ms / Div Zoom Kanal 2 2 ms / Div B: Zoom Kanal 3 2 ms / Div Abbildung 2-42 Wechselrichterverhalten bei U AC = 258 V, f = 1 Hz/s bis 47.5 Hz Die Abbildung 2-42 zeigt das gemessene Verhalten des Wechselrichters NT 4000 wenn bei einer AC-Spannung von 258 V eine Frequenzänderung von 1 Hz/s eintritt. Die Frequenzänderung verläuft nur bis 47.5 Hz. 2.5 s nach Beginn der Frequenzänderung verharrt die Netzfrequenz auf diesem Wert. Es ist ersichtlich, dass der Wechselrichter 2.1 s nach Beginn der Frequenzänderung die Netzeinspeisung unterbricht ( t-wert im KO-Bild entspricht der gemessenen Zeit zwischen der Flanke des Triggersignals und der Freischaltung des Wechselrichters). Die Netzfreischaltung erfolgt in diesem Fall also bei maximal 47.9 Hz

47 Messergebnisse Berner Fachhochschule, HTI, Fachbereich EKT, Photovoltaiklabor, CH-3400 Burgdorf 270 AC-Netzüberwachung AC-Spannung [V] Frequenz [Hz] Erlaubte Netzeinspeisung Erlaubte Ausschaltung Soll-Einspeise-Bereich Einspeisegrenze Unerwünschte Ausschaltung Unerlaubte Netzeinspeisung Abbildung 2-43 Ergebnisse AC-Netzüberwachung Diskussion Die Messresultate liegen sowohl in grafischer als auch in Tabellenform vor. Anhand der Grafik lässt sich gut erkennen, dass der Wechselrichter NT4000 im vorgeschriebenen Bereich der neuen Vornorm (VDE V 0126 Teil 1-1) ohne Probleme arbeitet. Bei stark von der Nennfrequenz abweichenden Frequenzen, ausserhalb des erlaubten Frequenzbereichs, schaltet der Wechselrichter seine Einspeisung jedoch nicht ab, obwohl er in diesen Fällen innerhalb von 0.2 s die Einspeisung unterbrechen sollte

48 Gemessene Werte f [Hz] U AC [V] Einspeisung? P AC [kw] t f Aus [Hz] nein 0 Unterspannung nein nein ja ja ja ja ja ja ja ja ja ja ja ja ja ja ja ja ja ja ja ja ja ja ja ja ja ja nein nein ja ja ja ja ja nein 0 Überspannung Tabelle 1 Messdaten der Netzüberwachungsmessung

49 2.15 Rundsteuersignalempfindlichkeit Messbeschreibung Rundsteuersignalempfindlichhkeit Messaufbau Für die Messung der Rundsteuersignalempfindlichkeit werden folgende Messgeräte und Betriebsmittel verwendet: AC-Quelle (dreiphasiges Netzsimulationssystem DM15000/PAS von Spitzenberger + Spiess) Signalgenerator HP 33120A Netzoberschwingungsanalysator NOWA-1 von Wandel & Goltermann Solargenerator-Simulator 750 V / 40A / 25 kw variable, ohmsche Last Solargenerator- Simulator Wechselrichter Signalgenerator DC+ DC L1 AC N AC-Quelle L2 L3 L3 L2 I U DCext. Last NOWA-1 Abbildung 2-44 Messaufbau RSS-Empfindlichkeit Messablauf Der zu prüfende Wechselrichter ist für den Test AC-seitig an das Netzsimulationssystem angeschlossen, welches ein 230 V / 400 V-Netz simuliert, auf dessen 50 Hz Sinusspannung ein Sinussignal mit der Frequenz f RSS überlagert wird. Die Rundsteuersignal-Überlagerung dauert zwischen 0.5 und 2 Sekunden. Der maximale Spannungspegel des überlagerten Signals ist dem Grenzwert-Diagramm in Abbildung 2-45 zu entnehmen. Folgende Rundsteuersignalfrequenzen werden für die Tests benötigt. f RSS [Hz] f RSS [Hz] f RSS [Hz] f RSS [Hz] Tabelle 2: Messfrequenzen für Rundsteuersignal-Empfindlichkeit

50 Die Frequenzen in Tabelle 2 sind eine Auswahl der meist verwendeten Rundsteuersignale im mitteleuropäischen Raum. Für jeden Wechselrichter werden drei Messreihen bei unterschiedlichen Netzspannungen, z.b V (U Netz_nenn * 0.95), 230 V und V (U Netz_nenn * 1.05) durchgeführt. Wechselrichter müssen die Rundsteuersignal-Pegel gemäss Abbildung 2-45 ohne gravierende Ausfälle aushalten. Es ist höchstens ein kurzer Betriebsunterbruch mit automatischem Neustart zulässig, jedoch kein Unterbruch mit Hardwaredefekt oder notwendigem manuellem Neustart. Im normalen Betriebsfall werden die Pegel gemäss Abbildung 2-45 nicht erreicht. In der Praxis entsprechen die RSS-Pegel ungefähr 3% des Netzspannungspegels. 100 Grenzwerte für Rundsteuersignale nach Electrosuisse- (SEV) Norm Grenzkurve nach Electrosuisse- (SEV) Norm Grenzkurve in der Praxis U RSS [V eff ] f [khz] Abbildung 2-45 Grenzwerte für Rundsteuersignale

51 Rundsteuersignalempfindlichkeit NT 4000 Messergebnisse 100 NT 4000: RSS-Empfindlichkeit bei V AC U RSS [V eff ] 10 1 Grenzkurve nach Electrosuisse- (SEV) Norm Grenzkurve in der Praxis Höchste Testspannung bei 218.5V AC Ausschalten bei 218.5V AC f [khz] Abbildung 2-46 RSS-Empfindlichkeit bei einer Netzspannung von 218.5V 100 NT 4000: RSS-Empfindlichkeit bei 230 V AC U RSS [V eff ] 10 1 Grenzkurve nach Electrosuisse- (SEV) Norm Grenzkurve in der Praxis Höchste Testspannung bei 230V AC Ausschalten bei 230V AC f [khz] Abbildung 2-47 RSS-Empfindlichkeit bei einer Netzspannung von 230V

52 100 NT 4000: RSS-Empfindlichkeit bei V AC U RSS [V eff ] 10 1 Grenzkurve nach Electrosuisse- (SEV) Norm Grenzkurve in der Praxis Höchste Testspannung bei 241.5V AC Ausschalten bei 241.5V AC f [khz] Abbildung 2-48 RSS-Empfindlichkeit bei einer Netzspannung von 241.5V Diskussion Der Wechselrichter NT 4000 verhält sich sehr unempfindlich in Bezug auf Rundsteuersignale. Die getesteten RSS-Frequenzen führen innerhalb der erlaubten Pegel zu keinen Ausschaltungen oder Störungen des Wechselrichterbetriebes

53 2.16 Selbstlauftest Messbeschreibung Selbstlauftest Messaufbau Für den Selbstlauftest werden folgende Messgeräte und Betriebsmittel verwendet : Solargeneratorsimulator, 25kW, 750V, 40A Selbstlauftestgerät (Eigenentwicklung HTI, Burgdorf) Netzsimulationsschwingkreis (Eigenentwicklung HTI, Burgdorf) Power Analyzer PM3300 oder PM3000A von Voltech Oberschwingungsanalysator NOWA-1 von Wandel & Goltermann Oszilloskop Oszilloskop CH1 CH2 CH3 CH4 Solargenerator- Simulator Wechselrichter DC L1 PM3000 I Selbstlauftestgerät S1 +1V NOWA-1 I L1 Netz U Z U AC N R L C N L2 L3 L3 L2 Netzsimulationsschwingkreis mit Q = +/- 100 Var Abbildung 2-49 Messaufbau für den Selbstlauftest, 3-phasig S1 Oszilloskop CH1 CH2 CH3 CH4 Solargenerator- Simulator Wechselrichter DC L1 PM3000 I Selbstlauftestgerät S1 +1V NOWA-1 I L1 Netz U Z U AC N R L C N Netzsimulationsschwingkreis mit Q = +/- 100 Var S1 Abbildung 2-50 Messaufbau für den Selbstlauftest, 1-phasig

54 Messablauf Die Elemente R, C und L werden für den Test so abgeglichen, dass die mit dem NOWA-1 gemessenen 50 Hz-Leistungen P und Q (selektiv) minimal sind, danach wird der Schalter S1 geöffnet. CH1 dient zur Feststellung des Schaltzeitpunktes. Test nach schweizer Vorschrift: Für den Test nach aktueller schweizer Vorschrift wird Z = gesetzt. Der Netzsimulationsschwingkreis gehört grundsätzlich nicht dazu, kann aber zur Erschwerung des Tests beibehalten werden. Der Wechselrichter muss seine AC- Seite innerhalb von 5 Sekunden ausschalten. Zur Detektion des Selbstlaufes ist irgendein geeignetes Verfahren, z.b. Frequenzschiebeverfahren, dreiphasige Überwachung oder ENS gestattet. Test nach deutscher Vorschrift: Wenn eine ENS vorhanden ist: Für den Test nach bisheriger deutscher Vorschrift wird Z = 0.5 Ω gesetzt. Der Impedanzsprung von 0.5 Ω, der beim Umschalten des Schalters S1 entsteht, muss zum Ausschalten des Wechselrichters führen. In Österreich wird Z = 1 Ω verwendet. Nach deutscher Vorschrift bei dreiphasiger Netzüberwachung: In diesem Fall ist Z =. Eine allpolige Abschaltung des Netzanschlusses muss in diesem Fall zum Ausschalten des Wechselrichters innert 0.2 Sekunden führen. Die Selbstlauftests wurden bei 1/3 P nenn, 2/3 P nenn und P nenn durchgeführt

55 Minimaler Netz-Ableitstrom bei angepasster Last und P DC_nenn Datum : Messgeräte: Oszilloskop : LeCroy LT224 Netzoberschwingungsanalysator : NOWA-1 Leistungsmessgerät : PM3000 Selbstlauftestgerät : Eigenbau der HTI Burgdorf Solargeneratorsimulator : Eigenbau der HTI Burgdorf, (25kW, 750V, 40A) Kennlinie: FF70% Messparameter: DC-Seite: U DC : 422 V I DC : 8.2 A AC-Seite: AC-Leistung am WR : 3.3 kw PM3000 Netzspannung : V NOWA-1 P : 0.8 W NOWA-1 Q : 6.8 var NOWA-1 S : 6.9 VA NOWA-1 P, Q und S sind Wirk-, Blind- und Scheinleistung zwischen Wechselrichter und Netz unmittelbar vor dem Umschalten, gemessen zwischen Selbstlauftestgerät und AC- Netz. Messschaltung gemäss Abbildung 2-49 (3-phasige Netzüberwachung). Messergebnis: Kanal 1 Kanal 2 Kanal 3 Kanal 4 Schaltimpuls-Signal des Selbstlauftestgerätes 5 V / Div, 5 ms / Div AC-seitige Wechselrichterspannung 500 V / Div, 5 ms / Div AC-seitiger Netzstrom 2 A / Div, 5 ms / Div Netzspannung 500 V / Div, 5 ms / Div Abbildung 2-51 Zustand bei Unterbruch der Netzverbindung In Abbildung 2-51 ist der minimale Netz-Ableitstrom, mit AC-seitiger Wechselrichterspannung und Netzspannung, sowie Schaltimpulssignal dargestellt. Im zeitlichen Verlauf des Ableitstromes ist die 50 Hz-Komponente praktisch nicht mehr erkennbar. Sie wird durch das Anpassnetzwerk geschluckt. Dafür wird jedoch eine, vom Wechselrichter stammende, 100 Hz-Komponente sichtbar. Die Selbstlauftests werden nach Vorschrift bei diesen Bedingungen durchgeführt

56 Selbstlauftest nach CH- und D-Vorschrift bei P DC = 33% von P DC_nenn Datum : Z : Messgeräte: Oszilloskop : LeCroy LT224 Netzoberschwingungsanalysator : NOWA-1 Leistungsmessgerät : PM3000 Selbstlauftestgerät : Eigenbau der HTI Burgdorf Solargeneratorsimulator : Eigenbau der HTI Burgdorf, (25kW, 750V, 40A) Kennlinie: FF70% Messparameter: DC-Seite: U DC : 393 V I DC : 2.93 A AC-Seite: AC-Leistung am WR : 1.1 kw PM3000 Netzspannung : V NOWA-1 P : 0.4 W NOWA-1 Q : 3.7 var NOWA-1 S : 3.7 VA NOWA-1 P, Q und S sind Wirk-, Blind- und Scheinleistung zwischen Wechselrichter und Netz unmittelbar vor dem Umschalten, gemessen zwischen Selbstlauftestgerät und AC- Netz. Messschaltung gemäss Abbildung 2-49 (3-phasige Netzüberwachung). Messergebnis: Kanal 1 Kanal 2 Kanal 3 Kanal 4 Schaltimpuls des Selbstlauftestgerätes 5 V / Div, 5 ms / Div AC-seitige Wechselrichterspannung 500 V / Div, 5 ms / Div AC-seitiger Wechselrichterstrom 10 A / Div, 5ms / Div Netzspannung 500 V / Div, 5 ms / Div Abbildung 2-52 Verhalten bei Unterbruch der Netzverbindung Dauer des Inselbetriebs : 1 ms

57 Selbstlauftest nach CH- und D-Vorschrift bei P DC = 66% von P DC_nenn Datum : Z : Messgeräte Oszilloskop : LeCroy LT224 Netzoberschwingungsanalysator : NOWA-1 Leistungsmessgerät : PM3000 Selbstlauftestgerät : Eigenbau der HTI Burgdorf Solargeneratorsimulator : Eigenbau der HTI Burgdorf, (25kW, 750V, 40A) Kennlinie: FF70% Messparameter: DC-Seite: U DC : 398 V I DC : 5.77 A AC-Seite: AC-Leistung am WR : 2.2 kw PM3000 Netzspannung : 230 V NOWA-1 P : 0.8 W NOWA-1 Q : 5.2 var NOWA-1 S : 5.3 VA NOWA-1 P, Q und S sind Wirk-, Blind- und Scheinleistung zwischen Wechselrichter und Netz unmittelbar vor dem Umschalten, gemessen zwischen Selbstlauftestgerät und AC- Netz. Messschaltung gemäss Abbildung 2-49 (3-phasige Netzüberwachung). Messergebnis: Kanal 1 Kanal 2 Kanal 3 Kanal 4 Schaltimpuls des Selbstlauftestgerätes 5 V / Div, 5 ms / Div AC-seitige Wechselrichterspannung 500 V / Div, 5 ms / Div AC-seitiger Wechselrichterstrom 20 A / Div, 5 ms / Div Netzspannung 500 V / Div, 5 ms / Div Abbildung 2-53 Verhalten bei Unterbruch der Netzverbindung Dauer des Inselbetriebs : 1 ms

58 Selbstlauftest nach CH- und D-Vorschrift bei P DC = P DC_nenn Datum : Z : Messgeräte: Oszilloskop : LeCroy LT224 Netzoberschwingungsanalysator : NOWA-1 Leistungsmessgerät : PM3000 Selbstlauftestgerät : Eigenbau der HTI Burgdorf Solargeneratorsimulator : Eigenbau der HTI Burgdorf, (25kW, 750V, 40A) Kennlinie: FF70% Messparameter: DC-Seite: U DC : 401 V I DC : 8.5 A AC-Seite: AC-Leistung am WR : 3.3 kw PM3000 Netzspannung : V NOWA-1 P : 0.6 W NOWA-1 Q : 8.1 var NOWA-1 S : 8.1 VA NOWA-1 P, Q und S sind Wirk-, Blind- und Scheinleistung zwischen Wechselrichter und Netz unmittelbar vor dem Umschalten, gemessen zwischen Selbstlauftestgerät und AC- Netz. Messschaltung gemäss Abbildung 2-49 (3-phasige Netzüberwachung). Messergebnis: Kanal 1 Kanal 2 Kanal 3 Kanal 4 Schaltimpuls des Selbstlauftestgerätes 5 V / Div, 20 ms / Div AC-seitige Wechselrichterspannung 500 V / Div, 20 ms / Div AC-seitiger Wechselrichterstrom 20 A / Div, 20 ms / div Netzspannung 500 V / Div, 20 ms / Div Abbildung 2-54 Verhalten unmittelbar nach Unterbruch der Netzverbindung Dauer des Inselbetriebs Diskussion : < 4 ms Der NT 4000 erfüllt die geforderten Ausschaltzeiten bei dreiphasigem Netzanschluss jederzeit ohne Probleme

59 Selbstlauftest mit 1-phasigem Netzanschluss nach CH-Vorschrift bei P DC = 33% von P DC_NENN Datum : Z : Messgeräte: Oszilloskop : LeCroy LT224 Netzoberschwingungsanalysator : NOWA-1 Leistungsmessgerät : PM3000 Selbstlauftestgerät : Eigenbau der HTI Burgdorf Solargeneratorsimulator : Eigenbau der HTI Burgdorf, (25kW, 750V, 40A) Kennlinie FF70% Messparameter: DC-Seite: U DC : 356 V I DC : 3.3 A AC-Seite: AC-Leistung : 1140 W Netzspannung : V P : 4.5 W Q : 10 Var S : 11 VA P,Q und S sind Wirk-, Blind- und Scheinleistung der Grundwelle zwischen Wechselrichter und Netz im Umschaltmoment. Messschaltung gemäss Abbildung 2-50 (1-phasige Netzüberwachung). Messergebnis: Kanal 1 Kanal 2 Kanal 3 Kanal 4 Schaltimpuls des Selbstlauftestgerätes 2 V / Div, 100 ms / Div AC-seitige Wechselrichterspannung 500 V / Div, 100 ms / Div AC-seitiger Wechselrichterstrom 20 A / Div, 100 ms / Div Netzspannung 500 V / Div, 100 ms / Div Abbildung 2-55 Verhalten unmittelbar nach Unterbruch der Netzverbindung a~ìéê=çéë=fåëéääéíêáéäë= W=PUM=ãë=

60 Selbstlauftest mit 1-phasigem Netzanschluss nach CH-Vorschrift bei P DC = 66% von P DC_NENN Datum : Z : Messgeräte Oszilloskop : LeCroy LT224 Netzoberschwingungsanalysator : NOWA-1 Leistungsmessgerät : PM3000 Selbstlauftestgerät : Eigenbau der HTI Burgdorf Solargeneratorsimulator : Eigenbau der HTI Burgdorf, (25kW, 750V, 40A) Kennlinie FF70% Messparameter: DC-Seite: U DC : 411 V I DC : 5.6 A AC-Seite: AC-Leistung : 2200 W Netzspannung : V P : 1.2 W Q : 9 Var S : 9 VA P,Q und S sind Wirk-, Blind- und Scheinleistung der Grundwelle zwischen Wechselrichter und Netz im Umschaltmoment. Messschaltung gemäss Abbildung 2-50 (1-phasige Netzüberwachung). Messergebnis: Kanal 1 Kanal 2 Kanal 3 Kanal 4 Schaltimpuls des Selbstlauftestgerätes 2 V / Div, 100 ms / Div AC-seitige Wechselrichterspannung 500 V / Div,100 ms / Div AC-seitiger Wechselrichterstrom 20 A / Div, 100 ms / Div Netzspannung 500 V / Div, 100 ms / Div Abbildung 2-56 Verhalten unmittelbar nach Unterbruch der Netzverbindung Dauer des Inselbetriebs : 420 ms

61 Selbstlauftest mit 1-phasigem Netzanschluss nach CH-Vorschrift bei P DC = P DC_NENN Datum : Z : Messgeräte: Oszilloskop : LeCroy LT224 Netzoberschwingungsanalysator : NOWA-1 Leistungsmessgerät : PM3000 Selbstlauftestgerät : Eigenbau der HTI Burgdorf Solargeneratorsimulator : Eigenbau der HTI Burgdorf, (25kW, 750V, 40A) Kennlinie FF70%, Messparameter: DC-Seite: U DC : 395 V I DC : 8.7 A AC-Seite: AC-Leistung : 3300 W Netzspannung : V P : 0.5 W Q : 10 Var S : 10 VA P,Q und S sind Wirk-, Blind- und Scheinleistung der Grundwelle zwischen Wechselrichter und Netz im Umschaltmoment. Messschaltung gemäss Abbildung 2-50 (1-phasige Netzüberwachung). Messergebnis: Kanal 1 Kanal 2 Kanal 3 Kanal 4 Schaltimpuls des Selbstlauftestgerätes 2 V / Div, 200 ms / s AC-seitige Wechselrichterspannung 500 V / Div, 200 ms / Div AC-seitiger Wechselrichterstrom 20 A / Div, 200 ms / Div Netzspannung 500 V / Div, 200 ms / Div Abbildung 2-57 Verhalten unmittelbar nach Unterbruch der Netzverbindung Dauer des Inselbetriebs : 1.3 s Diskussion Für Testzwecke lässt sich der NT 4000 auch 1-phasig betreiben. Die Netzüberwachung erfolgt hierbei nur noch auf die Spannungsgrenzen 0.8*U ACn und 1.15*U ACn. Obwohl die Überwachung nur noch eingeschränkt erfolgen kann, schaltet der Wechselrichter innerhalb der geforderten Grenzen aus