Wechselrichter (String, Multistring) Wechselwirkungen zwischen WR und Modul (Dünnschicht) Dreiphasige WR Normen und Sicherheitsvorschriften

Transkript

1 Wechselrichter (String, Multistring) Wechselwirkungen zwischen WR und Modul (Dünnschicht) Dreiphasige WR Normen und Sicherheitsvorschriften Regelungsverfahren Inselwechselrichter WR für Kleinwindkraftwerke Regelungsverfahren

2 Wechselwirkung zwischen PV- WR und Modul Definition der Potenziale Einphasige Dreipunktschaltung mit Hochsetzter Transformatorlose Vollbrückenschaltung Transformatorlose Vollbrücke mit Hochsetzer Transformatorlose Halbbrücke mit Hochsetzer Quelle:Heribert Schmidt, Bruno Burger, Klaus Kiefer: Wechselwirkungen zwischen Solarmodulen und Wechselrichtern

3 Wechselwirkung zwischen PV- WR und Modul Definition der Potenziale am Eingang des Wechselrichters

4 Wechselwirkung zwischen PV- WR und Modul Einphasige Dreipunktschaltung mit Hochsetzsteller

5 Wechselwirkung zwischen PV- WR und Modul Potenzialverlauf bei transformatorlosen Wechselrichtern mit geteiltemspannungszwischenkreis und Hochsetzsteller

6 Wechselwirkung zwischen PV- WR und Modul Transformatorlose Vollbrückenschaltung

7 Wechselwirkung zwischen PV- WR und Modul Potenzialverlauf bei transformatorlosen Vollbrückenwechselrichtern

8 Wechselwirkung zwischen PV- WR und Modul Transformatorlose Vollbrücke mit Hochsetzer

9 Wechselwirkung zwischen PV- WR und Modul Potenzialverlauf bei der transformatorlosen Vollbrücke mit Hochsetzer

10 Wechselwirkung zwischen PV- WR und Modul D 1 E 1 L 1 MOS 1 C 1 C 2 E 2 L 3 IGBT 1 IGBT 2 L 2 D 2 BMT Balance Mode Technology (Conergy)

11 Wechselwirkung zwischen PV- WR und Modul

12 Regelung und Betriebsführung Blockschaltbild Stromregler Pulserzeugung MPP-Regler Schnittstellen (Isolation) Display, Tastatur (Isolation)

13 Regelung DC-Link

14 Regelung und Betriebsführung Zwischenkreisspannungsregelung

15 Regelung und Betriebsführung Sollwertaufbereitung, Multiplizierer

16 Regelung und Betriebsführung Stromistwertaufbereitung, Test DC-Strom Einspeisung

17 Regelung und Betriebsführung Stromregler, Störgrößenaufschaltung mit PWM Erzeugung

18 Normen und Sicherheitsvorschriften Dreiphasige Spannungsüberwachung (Redundanz) ENS= Selbsttätig wirkende Freischaltstelle mit zwei voneinander unabhängigen Einrichtungen zur Netzüberwachung mit zugeordneten allpoligen Schaltern in Reihe (Redundanz) Schwingkreistest, Netzimpedanzssprung AFI Isolationsüberwachung Symmetrie, Schieflast EMV

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20 Normen und Sicherheitsvorschriften Redundante dreiphasige Spannungsüberwachung Für einphasige und dreiphasige Wechselrichter

21 Inselschutzprüfung mittels Schwingkreistest (VDE )

22 Normen und Sicherheitsvorschriften Anti islanding: Frequenzüberwachung der Spannung Der erzeugte Strom wird periodisch verschoben US-Patent 7,432,618B2

23 Normen und Sicherheitsvorschriften

24 Normen und Sicherheitsvorschriften Schaltbild Analogteil ENS

25 Inselschutztest mit Impedanzsprung

26 Quelle: Kirchhoff, ISET EMV

27 EMV Störaussendung Störfestigkeit Stromoberschwingungen Spannungsschwankungen und Flicker Funkstörspannung Funkstörfeldstärke Netzwechselstrom Signal-, Steuer-, Gleichstrom- Ein- und Ausgang, Netzausgang Magnetfeld energietechnischer Frequenz Elektromagnetisches HF-Feld Entladung statischer Elektrizität (ESD) Leitungsgebunden: Hochfrequenz asymmetrisch Schnelle Transienten (Burst) Stoßspannungen (Surge) Spannungseinbrüche, Amplituden- und Pulsmoduliert Spannungsschwankungen, Spannungsunterbrechungen

28 EMV Beispiel für einen falschen Stromverlauf

29 EMV

30 EMV Schaltbild der Rohde & Schwarz Netznachbildung (nur eine Phase gezeichnet)

31 EMV Symmetrische und unsymmetrische Störgrößem auf Leitungen

32 EMV

33 EMV Auszug aus Wechselrichterschaltbild: EMV-Filter

34 EMV Impedanz von Y1- Kondensatoren 1 nf - 10 nf in Abhängigkeit der Frequenz

35 EMV EMV-Designfehler Filter wurde über Umwege an Masse gelegt Eingangs- und Ausgangsleitungen des Filters verlaufen nebeneinander Gefilterte Leitungen verlaufen quer durch das Gerät

36 EMV EMV-gerechter Schaltungsentwurf Große Masseflächen vorsehen Stützkondensatoren zur Entstörung an der Störquelle vorsehen Leiterbahnen / Drähte: 1 cm ~ 10 nh! Verringerung der Siebwirkung von Kondensatoren Kapazitive- schlägt in induktive Wirkung um Stromkompensierte Drosseln unterdrücken nur Gleichtaktstörungen Filter auf kürzestem Wege mit Masse verbinden Entstörte Leitungen nicht an gestörten Leitungen entlangführen Drosseln können durch Streufelder verkoppelt sein

37 Fehlerstromüberwachung

38 Dreiphasige WR

39 Kleinwindkraftwerke

40 Regelungsverfahren PWM, feste Frequenz Toleranzbandregelung CCM DCM

41 Inselwechselrichter Spannungsgeregelt Blindlastfähig Evt. Potenzialtrennung zwischen Batt und WR

42 Inselwechselrichter

43 Inselwechselrichter