Simulieren und Testen
PV-Wechselrichter prüfen
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Normkonformität
Die vielleicht größte Herausforderung beim Testen von PV-Systemen betrifft das Prüfen auf Einhaltung der einschlägigen Normen. Zum Nachweis dieser Konformität (Compliance) müssen die Anbieter demonstrieren, dass ihre Produkte den Anforderungen der lokalen, nationalen und internationalen Standards entsprechen. Tabelle 1 vermittelt einen Überblick über die entscheidenden Standards.
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| Norm | Gegenstand |
|---|---|
| IEC 62116-2008 |
Islanding-Schutz für netzgebundene PV-Wechselrichter |
| IEC 610003-15 | Niederfrequente EMV-Phänomene (Entwurf) |
| GS S1 | TÜV-geprüfte Konformität zu GPSG und LVD in Sachen CE-Konformität |
| IEC 61727 | Netzgebundene PV-Systeme im Parallelbetrieb |
| IEC TS 62578 | Leistungselektroniksysteme und Ausrüstungen - Funktionsweise und Eigenschaften aktiver Einspeisewandler-Applikationen |
| IEC 62124 | Eigenständige PV-Systeme - Design-Verifikation |
| UL 1741 | UL-Standard für Sicherheitswechselrichter, Wandler, Controller und Verbindungssysteme zum Einsatz in dezentralen Energiequellen |
| IEEE 1547 | Standard für den Anschluss dezentraler Energiequellen an Stromversorgungssysteme |
| GB/T19064 | Nationaler chinesischer Standard |
| GB/T19535 | Nationaler chinesischer Standard |
| GB/T19604 | Nationaler chinesischer Standard |
| IEC 61000-3-15 |
Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) - Teil 3-15: Grenzwerte - Ermittlung der elektromagnetischen Immunität bei niedrigen Frequenzen und der Emissionsvorschriften für verteilte Energieerzeugungssysteme im Niederspannungsbereich |
Tabelle 1: Nationale und internationale Standards, die zur Ermittlung der Konformität auf präzise und reproduzierbare Stromquellen angewiesen sind
Häufig werden Produkte und Normen parallel zueinander entwickelt. Zwischen der Publikation einer Norm und der Verfügbarkeit von entsprechenden Tests entsteht zwangsläufig eine zeitliche Lücke, die es zu überbrücken gilt. Erreichen lässt sich dies unter anderem durch die Zusammenarbeit mit einem Anbieter, der über enge Verbindungen zu den Normungsinstitutionen und den von ihr beauftragten Unternehmen verfügt.
Ametek ist direkt in die Spezifikationsentwicklung involviert und kooperiert mit anderen Organisationen, welche die Standards und Konformitätsprozeduren entwickeln. In vielen Fällen kann der Anbieter daher bereits mit Testlösungen aufwarten, während die Normen noch im Entwurf vorliegen. Da sich die Systeme auf Software stützen, lassen sie sich bei Änderungen an den Normen durch ein einfaches Update nachrüsten.
Wenn man den Wechselrichter mit einer Reihe programmierbarer Geräte umgibt, die den Ausgang des PV-Arrays, die am Ausgang des Wechselrichters angeschlossenen Verbraucher und die Schnittstelle zum öffentlichen Stromnetz simulieren, erhält man eine ebenso umfassende wie energieeffiziente Lösung zum Testen des Wechselrichters.
Bild 2 zeigt ein Beispiel eines solchen Komplett-Testsystems. Der oben rechts in Bild 2 abgebildete »TerraSAS« von Ametek besteht aus programmierbaren Gleichstromquellen, einem Controller in Rack-Bauweise, einer Tastatur und einem LC-Display sowie Steuerungssoftware und grafischer Benutzeroberfläche. Das System enthält Relais zur Ausgangsisolation und Polaritätsumkehr sowie eine besondere PV-Simulationseinheit zur Steuerung der Stromversorgung.
Dank dieser Kombination aus Hard- und Software kann TerraSAS die meisten Prüfprotokolle oder Ereigniskombinationen simulieren, die auf eine PV-Installation einwirken können. Für variable Verbraucher in privaten Haushalten bietet Ametek einen programmierbaren Wechselstromverbraucher-Simulator (zu sehen oben in der Mitte in Bild 2) mit einem Leistungsbereich zwischen 3 kVA bis 24 kVA und den Betriebsarten Konstantstrom, Konstantspannung, Crest-Faktor, Leistungsfaktor und Kurzschluss.
Der Frequenzbereich reicht von 45 Hz bis 440 Hz. Die programmierbaren, bidirektionalen Stromquellen beziehungsweise -senken der »MX«-Serie (oben links in Bild 2) dienen zum Simulieren der Verbindung zwischen Wechselrichter und Netz. Als Stromquellen arbeiten sie im geschalteten Betrieb.
Im »Regenerative Mode« (Bild 3) kann die MX-Serie als Stromsenke (SNK) Leistung von beliebigen angeschlossenen Geräten aufnehmen und an das Stromnetz weiterleiten. Dabei spielt es keine Rolle, ob diese Rückleistung nur kurzzeitig oder semipermanent ansteht. Ein programmierbarer Grenzstrom, der im SNK-Modus einen anderen Wert hat als im Betrieb als Stromquelle, lässt sich mithilfe eines Kontrolldisplays vom Anwender einfach festlegen.
Abgesehen von der Begrenzung des Stroms, den der Wechselrichter in die Stromquelle einspeisen darf, kann der Anwender den Regenerate-Control-Modus wahlweise ein- oder ausschalten und die Werte weiterer Parameter einstellen. Mit »UNDER VOLT« ist die niedrigste Spannung bezeichnet, auf die sich die Stromquelle standardmäßig einregelt, wenn eine zu hohe Stromstärke registriert wird.
Analog dazu ist »OVER VOLT« die maximale Spannung, bei deren Überschreitung die Stromquelle den Wechselrichter vom Netz trennt. »dFREQ« bezeichnet die Frequenzänderung der Stromquelle, die eine Trennung des Wechselrichters vom Netz veranlasst. Der Parameter »DELAY« gibt die Verzögerung an, die zwischen dem Auftreten eines Überstroms und den einzelnen Schritten der weiteren spezifizierten Aktionen eingefügt wird.
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