Wind- und Solarenergie
Test von Wechselrichtern
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Einfluss der eingestellten Parameter auf den Wechselrichter-Test
Falls der Wechselrichter den Strom-Grenzwert überschreitet, erhöht die MX-Quelle ihr Spannungsniveau auf den vom Anwender programmierten Überspannungs-Grenzwert (Over Volt). Das ist prinzipiell das genaue Gegenteil im Vergleich zum Normalbetrieb der AC-Quelle; denn wird dort ein Überstrom erfasst, dann reduziert die Quelle ihre Spannung, um diesen Strom zu begrenzen.
Wenn also der Wechselrichter zu viel Strom in die Quelle liefert (mit der Gefahr der Überlastung), dann erhöht die Quelle allmählich ihre Spannung bis auf die obere Begrenzung. Besteht die Überstrom-Bedingung für die im Delay-Parameter eingestellte Zeit, dann wird die MX-Quelle ihre Frequenz entsprechend dem dFREQ-Parameter ändern. Prinzipiell wird das dazu führen, dass der Wechselrichter offline geht – wenn nicht, dann wird die MX-Quelle ihre Spannung nach dem definierten Delay-Parameter senken. Besteht der Überstrom-Status weiter (und der Wechselrichter ist nicht offline), dann wird die MX-Quelle ihr Ausgangs-Relais öffnen und sich dann abschalten. Falls der dFREQ-Parameter auf „Null" eingestellt ist, dann wird die MX-Quelle den Frequenzschritt überspringen und sofort vom Überspannungswert auf die Unterspannungs-Begrenzung gehen.
Es gibt noch einen weiteren wichtigen Unterschied im Betrieb der MX-Quelle, wenn der regenerative Modus eingeschaltet ist. Normalerweise wird die Quelle ihre Ausgangsspannung auf „Null" programmieren, bevor das Ausgangs-Relais geöffnet wird. Im regenerativen Betrieb aber kann das Ausgangs-Relais geöffnet werden, während die Ausgangsspannung auf dem programmierten Wert ist.
Damit wird ein sogenannter Anti-Islanding-Test unterstützt. Bei diesem Test ist die Last so eingestellt, dass sie genau die Ausgangsleistung des Wechselrichters aufnehmen kann. Hier ist der Wechselrichter-Ausgang mit der Last abgeglichen. Danach wird das Ausgangs-Relais der MX-Quelle geöffnet, und der Wechselrichter kann feststellen, dass die Verbindung zum Netz unterbrochen ist (wenn z.B. der Schutzschalter im Haus aktiviert wurde).
Der hier zum Test verwendete Wechselrichter hat folgende AC-Charakteristika (bei Betrieb im Stinger-Modus, 240 V/60 Hz): AC-Betriebsspannung von 211 bis 264 V, Frequenzbereich 59,3 bis 60,5 Hz, maximaler Strom 13 A (bei 240 V). Weitere Spezifikationen des Wechselrichters wie die maximale Verzerrung, der DC-Eingangsspannungsbereich, Effizienz und Einschaltstrom-Temperatur sind für die Betrachtung der regenerativen Steuerung nicht von Belang und werden in einer Applikationsschrift von Ametek behandelt.
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Auch die Steuer-Software der MX-Quelle unterstützt die SDK-Option und ermöglicht dem Anwender die komfortable Einstellung der Parameter per PC. Damit kann eine Reihe von Wechselrichter-Tests einfach durchgeführt werden. So kann der Anwender beispielsweise die Transientenliste (Bild 5) nutzen, um Informationen über das allgemeine Systemverhalten (Bild 6) zu erhalten.
Die AC-Quelle ist so programmiert, das sie in 5-V-Schritten von 240 V bis auf 195 V herunter regelt. Die Schrittfolge startet etwa 20 s, nachdem der Inverter sich synchronisiert hat und am Netz ist.
Die horizontale Achse in Bild 6 gibt Messfenster von 0,2 s wieder, wobei der gesamte Test etwa 500 Fenster gedauert hat. Die Last wurde von 5 auf 8 A (linke Achse) etwa 25 s nach Beginn der Datenerfassung erhöht.
Innerhalb nur weniger Sekunden ist der Wechselrichter am Netz und liefert Strom. Mit reduzierter Quellspannung erhöht der Wechselrichter die Stromzufuhr auf fast 15 A. Wenn die Spannung unter die für diesen Wechselrichter definierten 211 V fällt, dann geht dieser offline und die AC-Quelle übernimmt den Laststrom.
Nach dem letzten Schritt der Transientenliste kehren die Spannung auf 240 V und der Laststrom auf seinen Nennwert von 8 A zurück (der Quellenstrom fällt übrigens von 8 A auf nahezu Null, wenn der Wechselrichter online geht). Dann beginnt der Wechselrichter, die überschüssige Leistung in die Quelle einzuspeisen, d.h. der Quellenstrom steigt, ist aber ein negativer Stromfluss (ähnlich den Wellenformen in Bild 4).
Mit Hilfe der Transientenliste der MXGUI können noch andere Tests durchgeführt werden. Ein Beispiel ist der Delta-Frequenz-Test. Hierbei wird die MX-Quelle so programmiert, dass die Frequenz schrittweise von den 60 Hz immer mehr abweicht. Der Inverter muss dabei bis zum letzten Schritt, wenn die Frequenz sich schließlich auf 60,6 Hz ändert und so den oberen Grenzwert von 60,5 Hz überschreitet, online bleiben.
- Test von Wechselrichtern
- Einfluss der eingestellten Parameter auf den Wechselrichter-Test
- Anti-Islanding-Test – AC-Quelle von Wechselrichter und Last getrennt
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