Hallo zusammen,
ich studiere Energie- und Umwelttechnik. Seit längerem beschäftige ich mich mit Balkonkraftwerken und auch grossen Solaranlagen.
Meine Frage ist nun, wie speist ein Wechselrichter genau Energie in das Netz ein? (On Grid Wechselrichter)
Technisch gesehen muss er ja eine leicht höhere Spannung als das Netz haben, damit die Stromflussrichtung gewährleistet ist. Wie kann man jedoch die Leistung regulieren, welche er einspeisen soll? Was für eine Art Regelung ist das?
Ich spreche über einen Wechselrichter wie bspw. den Deye 600W. Dieser kann man zwar nicht regulieren, aber auch der speist ja je nach Leistung der Solarpanels mehr oder weniger ein...
Stell dir den Wechselrichter als negativen Widerstand vor.
Er speist einen sinus-förmigen Strom ein, der zum sinusförmigen Spannungsverlauf aus dem Netz synchron ist.
Manche Wechselrichter können das auch mit einer kleinen Phasenverschiebung.
Und der Wechselrichter muss Frequenz und Spannung des Netzes überwachen, um bei bestimmten Werten die Leistung zu reduzieren oder abzuschalten.
Technisch gesehen muss er ja eine leicht höhere Spannung als das Netz
haben, damit die Stromflussrichtung gewährleistet ist. Wie kann man
jedoch die Leistung regulieren, welche er einspeisen soll? Was für eine
Art Regelung ist das?
Häufig regeln solche Systeme auf den Strom nicht die Spannung.
Die Spannung wird also erhöht/gesenkt bis ein bestimmter Strom/Leistung ereicht ist.
Genau, das ist mir klar soweit. Aber ganz konkret: Wird der Strom auf der DC oder AC Seite des Wechselrichters geregelt? Was für Bauteile benötigt man um so eine Regelung mit ca. 1000W durchzuführen?
Suche Dir hier in Forum nach einem Thread mit einen Schaltplan zu einem Wechselrichter und versuche den zu verstehen. Anhand dessen Schaltplan stelle dann Deine Fragen.
Na gut, als gelernter Elektroniker kenne ich mich relativ gut damit aus.
Bitte in Zukunft nur Antworten geben, bei denen man auch profitieren kann. Danke!
Wird der Strom auf
der DC oder AC Seite des Wechselrichters geregelt?
Das ist meiner Meinung nach eher ein Implementationsdetail. Prinzipiell sollte beides möglich sein, ist aber stark von der Topologie des Leistungswandlers abhängig.
In der praxis regeln solche Systeme meistens auf mehrere parameter, eventuell auch Betriebskonditionsabhängig.
Was Solarinverter jedoch noch etwas komplexer macht ist, dass sie auch noch MPPT machen sollten.
Bitte in Zukunft nur Antworten geben, bei denen man auch profitieren
kann. Danke!
Und diesen Cheftonfall kannst Du hier gleich wieder abstellen, niemand hier ist in der Bringepflicht, schon gar nicht gegenueber einem "Elektroniker", der einfachste Zusammenhaenge nicht versteht.
Nebenbei: Studieren heisst sich die Zusammenhaenge selbst erarbeiten, nicht sich in einem Forum erklaeren Lassen.
Es ist eigentlich recht Simple um Wirkleistung einzuspeisen muss du den Phasenwinkel vom Wechselrichter gegenüber dem vom Netz verschieben, dadurch wird dann Wirkleistung eingespeist. Kann man sich vorstellen wie bei einer Synchronmaschine und dem Polradwinkel, dieser stellt das Drehmoment dar und dieses Entscheidet über einspeisen oder beziehen. Ein Wechselrichter macht nichts anderes.
Die Spannung zu ändern führt nicht zum Ziel das würde nur Bildleistung einspeisen bzw. zur Verfügung stellen. Auch hier wieder ähnlich zu einer Fremderregten Synchronmaschine wenn dies frei am Netz betrieben wird und man die Erregung also das Magnetfeld verstärkt oder abschwächt wird diese sich induktiv oder kapazitiv am Netz verhalten, sowas nennen man auch dann Betrieb als Phasenschieber.
Und genau so verhält sich auch das Netz mit Wechselrichtern.
Auch bei Betracht wie das Ersatzschalbild von Stromnetzten wird man Ähnlichkeit feststellen zu einer Synchronmaschine, Wirkleistungsfluss kann nur mit Phasen unterschiede der Spannung erzeugt werden. Stichwort sind dann auch längs-, quer- und schräg-Regler...
Zunächst: die PV-Fläche liefert eine Gleichspannung, die in einem Zwischenkreis-Kondensator als elektrische Energie (1/2 CU²)gespeichert wird.
Ein Wechselrichter mit sehr schnellem Schalter übergibt dann die Energie "portionsweise" an eine Induktivität bzw. einen Trafo und die wird per Gleichrichter dann ans Netz übergeben.
Das erfolgt mit fast tausend Schaltschritten innerhalb einer 50-Hz-Folge, also mit 20 bis 50 kHz Schaltfrequenz.
Die Elektronik überwacht dabei ständig die am Netz anliegende Spannung und dosiert daraus den vom L zwischengespeicherten Strom, folgt möglichst der Netzspannung so dass sinusförmiger Ausgangsstrom entsteht und bei Fehlern zurückgefahren oder gar ausgeschaltet wird.
anders beschrieben:
aus der Gleichspannung wird vom Wechselrichter eine hochfrequente Wechselspannung erzeugt weil die sich ohne viele Verluste regeln und so steuern lässt, dass sie der vorgegebenen Netzspannungen mit etwas "Überspannung"folgt, also bei Filterung in Ausgangsfilter 50Hz-Strom entstehen lässt.
Es ist eigentlich recht Simple um Wirkleistung einzuspeisen muss du
den Phasenwinkel vom Wechselrichter gegenüber dem vom Netz
verschieben, dadurch wird dann Wirkleistung eingespeist.
Blödsinn. Genau durch Änderung des Phasenwinkels speist man keine reine Wirkleistung mehr ein, sondern das Ganze bekommt eine Blindleistungskomponente.
Wenn man keine Ahnung hat, dann einfach mal die Fresse halten.
Ansonsten darfst Du mir gerne erklären wie eine Glühlampe oder ein anderer ohmischer Widerstand - der ja bekanntlich nur Wirkleistung verbraucht - den Phasenwinkel beeinflusst. Wobei, der Vergleich mit der Glühlampe hinkt, aufgrund des temperaturabhängigen Widerstands der Glühwendel und der periodisch schwankenden Leistung verhält sich eine Glühlampe evtl. leicht kapazitiv... bleib bei der Erklärung bitte beim rein ohmischen Widerstand.
Nochmal: Wenn man es genau nimmt, kann man gar keine Spannung einspeisen, man kann nur Strom einspeisen - die Spannung ist eine Sache, die sich aus der Stromeinspeisung (und Verteilung) ergibt. Bei reiner Wirkleistungseinspeisung speist der Wechselrichter eine zur Netzspannungskurve genau passend hohe und phasengleiche Stromkurve ein. Dieser Strom versucht, die Netzspannung anzuheben, was aber aufgrund des Abfließens ins Netz nicht (bzw. dank parasitärer ohmischer Widerstände nur in sehr geringem Maße) gelingt.
Wenn man mit leichtem Phasenversatz einspeist entsteht als Differenz zu einer nicht phasenversetzten Stromkurve eine sinusförmige Schwingung um den Nullpunkt - und das ist Blindleistung.
Nochmal: Wenn man es genau nimmt, kann man gar keine Spannung
einspeisen, man kann nur Strom einspeisen - die Spannung ist eine Sache,
die sich aus der Stromeinspeisung (und Verteilung) ergibt. Bei reiner
Wirkleistungseinspeisung speist der Wechselrichter eine zur
Netzspannungskurve genau passend hohe und phasengleiche Stromkurve ein.
Dieser Strom versucht, die Netzspannung anzuheben, was aber aufgrund des
Abfließens ins Netz nicht (bzw. dank parasitärer ohmischer Widerstände
nur in sehr geringem Maße) gelingt.
Korrekt.
Ich begnüge mich mit einer Sinus-Spannungsquelle, die durch
Rückkopplung einen dynamischen Innenwiderstand bekommt.
So schmiegt sie sich an den Netzsinus an.
Im realen Wechselrichter wird parallel zum erhöhten Spannungsverlauf mit einem kleinen Phasenversatz eingespeist. Es gibt bei Wechselrichter auch einen Einstellbereich des Leistungsfaktors (cos φ AC,r ) 0,8...1...0,8 um den den Phasenversatz so einzustellen, damit die Einspeisung möglichst robust geregelt erfolgt und auch Blindleistungskompensationsaufgaben übernommen werden können. Der Phasenversatz wird nebenbei für die Erkennung einer Inselsituation verwendet.
Das sind aber kleinere Winkelunterschiede als ein Synchrongenerator hätte. D.h. die Leistungsregelung erfolgt in erster Linie mit der Spannung.
Blindleistungseinspeisung machen nur große Anlagen, ich glaube das war mal in der Mittelspannungsrichtline festgeschrieben, daß dort einspeisende Anlagen auf Anforderung Blindleistung bereitstellen und einen Teil ihrer Nennleistung auch auf einen Fehler einspeisen können, außerdem natürlich die Fernsteuerung/Abregelbarkeit durch den Netzbetreiber.
Kleine Anlagen wie Balkonkraftwerke oder ich sage mal unter 10kWp interessieren sich für sowas nicht und ich vermute, daß das heutzutage bis zu dieser 30kWp Grenze nicht Pflicht ist. Darüber könnte ich mir vorstellen, daß man einen durch den Netzbetreiber abregelbaren Wechselrichter benötigt und evtl. auch Blindleistung bereitstellen muss. Ich habe mich damit nicht weiter befasst, weil ich mit 99,99% Wahrscheinlichkeit in diesem Leben keine Anlage mit mehr als 30kWp haben werde.
Von der Regelung her gesehen innerhalb der Regelbandbreite des Wandlers:
Das ist im Prinzip wie bei einem DC-Schaltnetzteil, nur das hier die Ausgangsinduktivität in der angeschlossenen Netzleitung liegt. Man muß also den Strom regeln, denn die Spannung ist gar nicht lokal meßbar!
Die Ausgangsspannung des Solarwandlers ist nur ein sekundäres Regelkriterium.
