trafolose Wechselrichter erzeugen ja oft eine AC-Spannung an den DC Eingängen (PV Eingängen), sowohl am "+" als auch am "-" Eingang, die fast der AC Netzspannung entspricht und das niederohmig.
So macht es zumindest mal Growatt (aus der MIC xxx-Reihe). Die AC Spannung liegt aber nur von den beiden DC Eingängen zur PN/Erde an, nicht zwischen "+" und "-" Pol des DC Eingangs.
Weiss jemand, wie diese Kopplung zwischen AC- und DC Kreis derart zustande kommt? (Vielleicht sind sich viele über das "Phänomen" gar nicht bewusst, ist aber tatsächlich so. Man kann durch diese Kopplung eine Glühbirne von einem der DC Anschlüsse zur Erde zum Glühen (AC nicht DC!) bringen.)
Blockschaltbild aufzeichnen, dann wird es klar!
Ich vermute: DC-in geht auf einen Hochsetzsteller (mit MPP) für 350VDC.
Dann eine PWM gesteuerte H-Brücke auf den Netzanschluss. (plus LC Filter für 50Hz Sinus)
Somit liegt mal +, mal - vom DC-Zwischenkreiselko auf L Potential.
Früher hatten die meisten Modelle Ringkerntrafos wo mit einer Vollbrücke einfach eine PWM draufgegeben wurde. Diese hat mit der Trafoinduktivität dann einen Sinus am Netz erzeugt. Die Trafos waren bei einigen kVA schon ziemliche Schwergewichte, aber man konnte kleine Eingangsspannungen mit billigen Mosfets realisieren. Mit der Entwicklung von SiC und anderen Halbleitern über 1000 Volt sind heute praktisch alle WR aus Kostengründen trafolos. Die Schaltung ist ein einfacher Resonanzwandler wie er bei den CCFL Hintergrundbeleuchtungen bei Flachbildschirmen oder ehemaligen "Energiesparlampen" eingebaut ist und regelmässig mit entsorgt wird. Damit gibt es keine galvanische Trennung mehr. Die Netzspannung liegt sowohl an den Modulen über den MPPT als auch an einer im Zwischenkreis eventuell vorhandenen Batterie an.
Wenn du den WR jetzt als "schwarze Box" ohne galvanische Trennung ansiehst, brauchst du dich nicht wundern wenn über eine Glühlampe gegen Erde Strom fliesst. Tut es natürlich auch wenn du selbst ranlangst. Wegen der kapazitiven Ströme sollen sogar die Solarmodule damit schneller degenerieren wenn sie nicht korrekt geerdet sind.
SMA hatte früher auch WR mit Ringkerntrafos, heute sind es nur noch die Sunny Island. Oder aber die in einigen Kreisen wegen ihrem etwas schlechteren Wirkungsgrad verpönten Victron Multiplus. Die kommen etwa auf 93% während ein trafoloser Resonanzwandler vielleicht auf 97-98% kommt. Bei Victron sind heute sogar noch die MPPTs (RS450) galvanisch getrennt. Kann man natürlich auch mit Ferritkernen anstelle Ringkerntrafos machen, aber macht eigentlich keiner der sonstigen Hersteller wegen dem harten Wettbewerb. Es kapieren sowieso nur wenige Elektronik Frickler überhaupt, welche Vor und Nachteile das hat.
trafolose Wechselrichter erzeugen ja oft eine AC-Spannung an den DC
Eingängen (PV Eingängen), sowohl am "+" als auch am "-" Eingang, die
fast der AC Netzspannung entspricht und das niederohmig.
So macht es zumindest mal Growatt (aus der
Nein.
Trafolose WR sind keine Balkonwechselrichter mit Stecker, die ein unbedarfter Bastler anschliesst,
sondern werden von einem Elektriker fest installiert mit definierten Nullleiter und die Kopplung an die PV geschieht zu diesem Nullleiter hin, nicht zur Phase.
Daher liegt keine Phase am PV Modul.
Alles andere wäre ein Installationsfehler.
Zudem gibt es noch einen Netzschutz, der dann auch ansprechen sollte.
Dass auch minus vom DC-in eines trafolosen Balkonkraftwerks gefährliches AC Potential hat, ist sicherlich vielen Laien nicht klar.
Gibt es eigentlich eine Statistik, wie viele das anfassen ihrer ist ja nur 12V auf der Pufferbatterie nicht überlebt haben?
In die gleiche Kategorie fallen die Bastler, die die Pufferbatterie ihres trafoloses Balkonkraftwerks für irgendwelche 12V Geräte nutzen möchten.
Da kann man nur hoffen, dass die Einspeisesteckdose vom Balkonkraftwek einen FI hat und der das abfängt.
Gibt es trafolose Balkonkraftwerke? Mein Verständnis ist, dass wegen der geringen Generatorspannung ein (HF)Trafo ohnehin zum Hochsetzen der Spannung gebraucht wird, und der dann die galvanische Trennung gleich mit erledigt. Weil ein klassischer Hochsetzsteller für Verzehnfachung der Spannung nicht sehr effizient ist.
Zurück zum Thema: Die Topologie ist schön dargestellt auf https://echtsolar.de/wechselrichter/
Die PWM-Brücke schaltet je L und N abwechselnd auf den DC Kreis. Heißt, egal wie man L und N vertauscht, das Verhalten bleibt gleich, der DC-Teil sieht AC gegen Erde.
Dann eine PWM gesteuerte H-Brücke auf den Netzanschluss. (plus LC Filter
für 50Hz Sinus)
Genau das, und bei den größeren und heute üblichen 3~ Wechselrichtern ist der Zwischenkreis, der dann eher >600V hat, kapazitiv an den Neutralleiter gekoppelt, da macht die DC seite nur wenige volt spannungshub -> so gut wie keine wechselspannung auf den Stringleitungen.
Vorteil ist die sehr viel geringere komplexität und weniger verluste, verglichen mit den alten trafo-geräten.
In der Realität alles lang bewährt und problemlos, die Wechselrichter haben eine eigene Isolationsüberwachung drin, die im zweifelsfall über redundante und täglich geprüfte Relaiskontakte die Netzkopplung abschaltet.
Mikrowechselrichter (BKW) haben natürlich HF-trafos und sind dadurch isoliert, das macht man wie schon beschrieben wegen der notwendigen spannungsumwandlung.
Für alle, die meinen, bei BKW (Balkonkraftwerken, bis 800W) sei das nicht der Fall, kann ich aus eigener Erfahrung (und vielen Fällen aus der Nachbarschaft/Bekanntenkreis) sagen, sie haben Unrecht! Growatt MIC600, Growatt MIC750 sind alle als BKW zertifiziert und zugelassen und trafolos -. so steht es in der Bedienungsanleitung. Alle erzeugen eine AC Spannung an den beiden DC Polen gegen PE/Erde ! Schaltbild/Blockschaltbild ist von den Dingern leider nicht bekannt. Die chinesischen Hersteller kopieren offenbar viel, rücken aber selber keine Infos raus. Deshalb war hier die Frage, ob da jemand mehr INfos hat, wie das zustande kommt, dass es so ist, haben bereits viele erfahren müssen (leider).
Trafolose WR sind keine Balkonwechselrichter mit Stecker, die ein
unbedarfter Bastler anschliesst,
Doch, leider ist es so. Vielfach bestätigt. Der Growatt MIC600 als BKW zertifiziert hat zwar keinen Schukostecker sondern wie du erwähnst einen spezielln Stecker, der an L/N/PE gezielt angeschlossen werden muss, weist aber auch genau -trotz korrektem Anschluss- diese AC Spannung gegen Erde auf. Wenn du so ein Teil selber in betrieb hast oder jemand kennst, dann miss doch einfach mal die AC Spannung an den DC Polen (im Betrieb!!) gegen PE/Erde. Ist bei allen INstallationen der Fall, die ich mit dem Growatt MIC kenne, weiss nur nicht, ob es auch Marken/Typen gibt, die diese Kopplung nicht haben.
Genau das, und bei den größeren und heute üblichen 3~ Wechselrichtern
ist der Zwischenkreis, der dann eher >600V hat, kapazitiv an den
Neutralleiter gekoppelt, da macht die DC seite nur wenige volt
spannungshub -> so gut wie keine wechselspannung auf den
Stringleitungen.
Normalerweise hängt N hart auf Zwischenkreis-Mitte, damit man überhaupt eine Referenz hat. Im allgemeinen ist ja N nicht gleich dem PE Potential. Nebenbei hat PE ja auch keine Relevanz für die eigentliche Energieübertragung...ist also für die eigentliche Funktion des WR irrelevant.
Aber es sollten schon ein paar mehr Volt am PV Generator sichtbar sein, wenn der Wirkungsgrad gut sein soll... Dann wird nämlich der Stern Punkt mit 150Hz verschoben, um mit weniger Spannung auszukommen, wenn der Booster läuft.
Ansonsten sind 3-phasige aber prinzipbedingt ruhiger auf der dc-seite (bezogen auf die Netzfrequenz)
Ist leider nicht so, ich kann es nur nochmal bestätigen, dass z.B. die MIC Growatt Typen MIC600, MIC 750, MIC1000, MIC2000 ff - erstere beiden gelten als BKW und sind als solche zertifiziert- diese AC Spannung trotz korrektem Anschluss an L/N/PE diese AC Spannung (niederohmig) gegen Erde aufweisen. Selbst mehrmals gemessen an verschiedenen Installationen, ist (leider) so, ohne den Aufbau dieser Typen zu kennen. ABer sie haben alle keinen Trafo , das steht soweit in der Anleitung dieser Dinger.
Den Growatt hatte ich aber schon mal in der Hand, und er erweckte den Eindruck ein normaler grosser WR zu sein den der Hersteller einfach schnell auf die Balkonkraftwerkanforderungen limitiert hat.
Offenbar hat er dabei Wesentliches zur Sicherheit übersehen.
Der WR-Wirkungsgrad ist heute bei den superbilligen PV-Modulen fast egal und lohnt keinen cent, aber effektivere WR erlauben eine billigere Konstruktion, daher ist der Wirkungsgrad für den Hersteller ein Designziel.
Wenn das dann zu Lasten der Sicherheit geht, spart der Hersteller auf Kosten des Kunden.
Nebenbei hat PE ja auch keine Relevanz für die eigentliche
Energieübertragung...ist also für die eigentliche Funktion des WR
irrelevant.
Bei den Growatt Typen schon, ohne PE Anschluss läuft der nicht an, und wenn N im Haus auf PE gesetzt wird bzw. PE auf N (was man ja früher bei Hausinstallationen auch manchmal machte, um sich den echten PE zu ersparen) läuft der Growatt auch nicht an, das prüft er alles.
Mikrowechselrichter (BKW) haben natürlich HF-trafos und sind dadurch
isoliert,
Wieso sollte das ein "muss" sein.
Iso-überwachung und galvanische Trennung durch Relais sind doch Usus.
Meines Wissens wird/würde das nur gemacht, weil die 60V vom Modul halt doch sehr niedrig sind und damit das wickelverhältnis einfach gewaltige Vorteile bringt.
Nachdem aber GaN Halbleiter nun erschwinglich sind, sehe ich wenig Grund nicht einfach zu boosten und dann auf eine heric brücke (oder was ähnliches) zu gehen.
Ist billiger, leichter, weniger Verluste, zuverlässiger,...
Hast du von deinem WR einen Plan, wie der aufgebaut ist. Nach oben Gesagtem (Wolf17) scheint der Effekt bei trafolosen WR "Standard" zu sein. Die MIC Typen von Growatt sind sehr ähnlich und wohl nur primär softwaremäßig unterschiedlich konfiguriert, um die Ausgangsleistung zu variieren. Sind alle robust und mit viel Feature ausgestattet, aber dass dieser Effekt mit der eingekoppelten AC Spannung auftritt, hat mich auch überrascht. Hab den kleinsten schon Jahre problemlos im Einsatz, aber bin erst kürzlich auf die Probelmatik gestoßen...
@Hans: Habe ich deine Aussage "Das muss bei 1-phasigen WR auch so sein!" missverstanden ? Du meinst also, dass die genannten trafolosen einphasigen WR eine AC Spannung zwangsläufig am DC Eingang gegen Erde aufweisen müssen ?
Stehe bei deinem Post etwas auf dem Schlauch. Dann würde sich das ja mit anderen Aussagen decken aber dem von "Laberkopp" widersprechen ?
Dann würde sich das ja mit
anderen Aussagen decken aber dem von "Laberkopp" widersprechen ?
Wieso? Er hat oben doch gepostet, dass er der Meinung sei die dürften nicht trafolos sein ... Das habe ich oben auch hinterfragt.
Man könnte auch trafolosen WR so bauen, dass der PV Generator nicht "springt"...es gibt dafür aber keinen Grund, die gewaltigen Nachteile in Kauf zu nehmen.
Wie gesagt, ein WR muss immer galvanisch vom Netz gehen und Fehler im PV Generator auch erkennen können. Damit gibt's mMn keinen Grund dort Trafo geräte zu verbauen, wenn man trafolosen Geräte hinbekommt.
Wie oben geschrieben bin ich der Meinung, dass es einfach technisch sinnvoller war (?) das Wicklungsverhältnis vom Trafo zu nutzen... GaN Transistoren sollten das aber jetzt auch können...war am Anfang mit den "normalen" WR auch so... Superjunction MOSFETs haben da viel ermöglicht. Genau so wie später SiC.
Die trafolose Variante ist eher was für höhere Leistungen, da nervt so ein Trafo mit seinem Gewicht und den Verlusten, daher sind die meisten Wechselrichter über ich sag mal 1,5kW trafolos (gibt aber auch Ausnahmen, mit dem besagten HF-Trafo z.B. sowas hat Fronius mit 8..9kW gebaut.
Ansonsten funktionieren die kleinen eher so, daß über einen Trafo von der Kleinspannungsseite aus 100Hz Sinus-Halbwellen über einen Trafo erzeugt werden, netzseitig gibt es dann nur noch eine mit 50Hz schaltende Vollbrücke, die eine der Halbwellen umklappt. Sowas habe ich vor 15 Jahren mal mit 1kW selbst gebaut, als dieses Design noch fancy war.
Das Problem speziell beim Growatt MC600 ist, daß der eigentlich kein 600W Wechselrichter ist - sondern ein Design mit 2kW, softwareseitig auf 600W bzw. 800W limitiert.
Ansonsten funktionieren die kleinen eher so, daß über einen Trafo von
der Kleinspannungsseite aus 100Hz Sinus-Halbwellen über einen Trafo
erzeugt werden
Das würdest du aber dann an der DC-Spannung und dem DC-Strom sehen.
Mit "heutigen" Halbleitern würde ich zumindest mit dem Trafo einen isolierten Booster bauen, der das eigentliche MPP tracking macht und mit einer halbwegs schnellen Brücke dann den ac-strom machen.
ggf. kann man da eine Halbbrücke auch mit richtig langsamen Halbleitern machen.
So viel billiger sind die aber auch nicht mehr.
Wobei mich das wirklich wundern würde, wenn man bei 800W tatsächlich noch HF-Trafos "braucht"... Ich kann mich erinnern, dass vor Jahren ein 3kW WR auf 1kW limitiert immer noch kostendeckend war... und das ist jetzt schon wirklich lange Zeit her.
Im allerschlimmsten Fall brauchts 1nen GaN Halbleiter im Booster...
Hast du einen WR MIT Trafo ? Oder welche Technik schafft die galvanische Trennung in deinem Falle? Wenn ich mich recht erinnere arbeitest du doch mit einem Hoymiles 600xx ? Der ist doch auch trafolos und hat die gleiche Topologie wie von Wolf oben erwähnt.
Man könnte auch trafolosen WR so bauen, dass der PV Generator nicht
"springt"...
Mit "spring" meinst du wohl, dass die "Phase" durch die H Brücke am PV Eingang zwischen den beiden Polen hin und herspringt ?
Wenn ich das Blockschaltbild, das oben verlinkt ist, voraussetze, dann trifft doch genau das zu, was Wolf beschrieben hat, d.h. ein trafloser WR mit dieser Topologie (s. Anlage Foto/Screenshot) weist eine AC SPannung sowohl an "+" als auch an "-" Pol zur Erde auf. Was auch meiner Erfahrung und Messungen an den besagten Typen entspricht.
Dann stellt sich aber mir noch die Frage, warum die Erdschlussprüfung bei dieser Topologie nicht ständig anspricht - diese Prüfung ist ja auch auf dem gleichen Blockschaltbild vorgesehen. Oder bezieht diese sich nur auf eine DC Prüfung zw. PV Anschluss und Erde und lässt die AC Prüfung (AC Spannung liegt ja nach dem Gesagten ud Erfahrenen zwangsläufig an) aussen vor ?
Wenn ich das Blockschaltbild, das oben verlinkt ist, voraussetze
Da die meisten WR die leistungstärker als Balkonkraftwerke sind aber 3 Phasen haben, trifft das Blockschaltbild nur für eine kleine Produktnische zu, und auch dann noch müsste sich der Entwickler für diese Konfiguration entscheiden.
warum die Erdschlussprüfung bei dieser Topologie nicht ständig anspricht
Solange die Module und Verkabelung nicht kaputt sind, fliesst kein (Erd)fehlerstrom, egal wie viel Wechselspannung auf der DC seite ist. Es ist ja kein Isolationswächter mit aufgeprägter messspannung, sondern ein DC/AC Fehlerstromsensor, meist ein Fluxgate stromwandler.
Isolationswächter mit aufgeprägter messspannung, sondern ein
DC/AC Fehlerstromsensor
In der Tat gibt's da mehrere ansätze wie die isolation überwacht wird.
Erdstromüberwachung nach dem zuschalten und eine Messung des isolation Widerstandes vor dem zuschalten sind aber soweit ich informiert bin grundsätzlich in irgendeiner Weise gefordert.
Man kann durch diese Kopplung
eine Glühbirne von einem der DC Anschlüsse zur Erde zum Glühen (AC nicht
DC!) bringen.)
Das dürfte keinesfalls passieren!
Mein Stand (der nicht mehr tagesaktuell ist) aus der Normung ist, dass zumindest für trafolosen WR eine erdstromüberwachung, die AC und DC kann, im gerät verbaut sein muss. Natürlich auch die dazu gehörige Trennmöglichkeit (Relais), die auch vor dem zuschalten getestet werden muss.
Wenn das nich verbaut ist, wäre sowas durchaus nicht ungefährlich.
Da gibt es zwei Ansätze für trafolose Wechselrichter. Zum einen kann ein Pol der 230V- bzw. bei 400V der Sternpunkt genullt sein, dann darf kein Teil der Solarseite auf Erdpotential liegen. Ein niederohmiger Kurzschluss führt mindestens zum Auslösen der Vorsicherung, wenn man Pech hat, zerstört es den Wechselrichter. Hat man sehr gerne wenn diese Solarstecker-Durchführungen ins Metallgehäuse brechen und der Leiter dadurch Kontakt mit dem Gehäuse bekommt. Hochohmige Verbindungen erkennt man mit einer normalen AC-seitigen Fehlerstrommessung.
Wenn man den PV-Generator an einem Pol erden möchte (soll sich positiv auf die Degradation der Module über die Zeit auswirken), wird dem eigentlich trafolosen Wechselrichter ein Trafo nachgeschaltet. Vor allem die richtig großen Wechselrichter in Solarparks haben den nämlich sowieso, darüber speisen sie mit ihren 375..400V Ausgangsspannung (in Dreieckschaltung ohne Nulleiter) in ein 10/20kV Mittelspannungsnetz ein. Dieses kann man auch gar nicht richtig Netz nennen, es ist vielmehr eine 20kV-Sammelschiene von vielen Wechselrichtern zu einem 110kV-Trafo, wo die Leistung ins 110kV-Netz eingespeist wird.
das waren 3-4kW pro Leistungsteil/Phase... und da war ganz
schön "Magie" darin verbaut, um den Wirkungsgrad
vernünftig zu halten.
Dazu vielleicht noch ...
Da gings aber um den MPP Spannungsbereich.
... die Fronius tricksen an der Stelle, die nutzen ja einen Ferritkern-Trafo und dieser hat eine umschaltbare Wicklung auf der PV-Seite. Nachteil: zwei zusätzliche Relais.
