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Für einen sicheren und angepassten Betriebszustand

Der Test vernetzter PV-Wechselrichter

23. März 2012, 10:39 Uhr | Volker Kersbaum

Im Stromnetz eingebundene Wechselrichter erfordern beim Einmessen und Testen nicht nur die Simulation von Solarpanels, sondern auch jene Lasten sind zu erzeugen, mit denen der Ausgang der Wechselrichter bzw. Inverter beaufschlagt wird. Nachzubilden ist aber auch das Interface, das mit dem Leistungsnetz verknüpft ist.

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Diese Aufgaben erfordern leistungsfähige Stromquellen und Analysatoren, die aufeinander abgestimmt sind.

Privat und kommerziell genutzte Photovaltaikanlagen werden zunehmend als eine „grüne“ Alternative zu den herkömmlichen Energiequellen gesehen. Vernetzte Solar-Photovoltaikanlagen (PV) haben den Vorteil, dass der generierte Strom an die Energie-Unternehmen zurückgespeist werden kann und somit profitabel sein können. Bei diesen Anwendungen müssen die Wechselrichter so ausgelegt werden, dass sie einer Vielfalt von Betriebsbedingungen gerecht werden. Deshalb erfordern sie ein intensives Testen sowohl während der Entwicklung wie auch im Rahmen der Produktion. Dabei umfasst die Teststrategie vornehmlich drei wichtige Simulationsaufgaben:

Nachbildung der Solarpanel-Felder, um sicherzustellen, dass die Wechselrichter am maximalen Leistungspunkt (MPP) betrieben werden können.
Simulation der unterschiedlichen Lasten, um zu gewährleisten, dass die Inverter mit Last-Änderungen, Transienten, Leistungsfaktoren und anderen Charakteristika arbeiten können.
Simulation des Interfaces zum Netz, um zu prüfen, ob die Inverter harmonisch und sicher mit dem Stromnetz sowohl unter normalen Bedingungen wie auch bei anormalen Situationen wie Unterbrechungen und Spannungsabfällen zusammen arbeiten.

Solarzellen-Panels werden außen in einer unbeaufsichtigten Freien Umgebung montiert. Ihre Leistungsabgabe hängt von einer Reihe von Faktoren und Bedingungen ab, wie beispielsweise von der Intensität des Sonnenlichts (Sonnenschein oder Wolken), von der Umgebungstemperatur, von externen Schatteneffekten (Bäumen oder Kaminen), von Staub oder Vogelausscheidungen. Alle genannten Einflüsse wirken sich auf die Effizienz der Energieerzeugung aus. Deshalb muss der Inverter so entworfen sein, dass er einen maximalen Leistungstransfer von den Solarpanels zulässt. Dieser sogenannte maximale Leistungspunkt (Maximum Power Point, MPP) wird üblicherweise auf einer gleichförmigen Basis festgelegt. Die meisten PV-Wechselrichter sind technisch darauf vorbereitet, zu jedem Zeitpunkt das Maximum an Energie eines Solarpanelfeldes bereit zu stellen. Aus diesem Grund verwenden sie einen MPP-Nachführ-Algorithmus, der im Sinne eines maximalen Leistungstransfers dafür sorgt, dass die PV-Anlage stets die optimale Last „sieht“.