Für langlebige PV-Wechselrichter
Digitale Isolationstechnik erhöht Zuverlässigkeit von Invertern
Der Wechselrichter in PV-Anlagen sollte eine möglichst lange Lebensdauer erreichen. Weil beispielsweise Optokoppler altern, stellen für Wechselrichter CMOS-Isolations-ICs auf kapazitiver Basis eine Alternative dar.
CMOS-Isolations-ICs zeigen keine Abnutzungserscheinungen und erreichen gleichzeitig ein hohe Immunität gegenüber von außen hervorgerufenen Datenfehlern.
Eine der wichtigsten Elemente einer PV-Analge ist der Inverter, der die Gleichspannung in Wechselspannung wandelt. Er minimiert Leistungsverluste und ermöglicht die Übertragung der Energie über größere Entfernungen. Zudem kann der Inverter die PV-Anlage vom Netz trennen und eine Energieeinspeisung in ein abgeschaltetes Stromnetz unterbinden. Wird Leistung über eine unzuverlässige Anbindung eingespeist, kann es dazu führen, dass die PV-Anlage lokale Transformatoren mit Energie versorgt, was eine Spannung von einigen 1.000 V an der anderen Seite des Trafos induziert und so beispielsweise Arbeiter an Mittelspannungsmasten gefährdet.
Gemäß den Spezifikationen der Sicherheitsstandards IEEE 1547 und UL 1741 müssen alle mit dem Stromnetz verbundenen Inverter eine Netztrennung vornehmen, wenn sich die Spannung oder die Frequenz auf der Netzseite nicht mehr in einem spezifizierten Rahmenbereich bewegt. Liegt keine Netzverbindung vor, muss der Inverter abschalten. Bei einem erneuten Aufschalten darf der Inverter erst Leistung einspeisen, wenn er über einen Zeitraum von fünf Minuten hinweg die Nennspannung des Netzes bei Nennfrequenz erkannt hat.
Außerdem kompensiert der Inverter Umwelteinflüsse, die sich auf die Energieleistung auswirken. So sind beispielsweise die Ausgangsspannung und der Ausgangsstrom einer PV-Zelle in hohem Maße anfällig auf Schwankungen der Temperatur und der Lichtintensität. Die Ausgangsspannung der Zelle ist umgekehrt proportional zur Temperatur der Zelle, und der Zellenstrom ist direkt proportional zur Beleuchtungsstärke. Die hohen Schwankungen dieser und anderer Schlüsselparameter sorgen dafür, dass der optimale Spannungs-/Strom-Betriebspunkt sich in signifikantem Umfang verschiebt. Der Inverter hält den Betrieb am so genannten MPP (Maximum Power Point) über eine geschlossen Regelschleife
Zusätzlich unterstützt der Inverter auch die manuelle beziehungsweise automatische Trennung der Ein- und Ausgänge für den Servicebetrieb, er unterdrückt die Ein- und Abstrahlung von EMI/RFI-Störsignalen, unterbricht bei einem Masse- beziehungsweise Erdungsfehler, verfügt über eine PC-kompatible Schnittstelle und vieles mehr.
Integriert in einem robusten Gehäuse kann der Inverter über einen Zeitraum von mehr als 25 Jahren im Outdoor-Betrieb unter ständiger Volllast arbeiten.
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