DE102004037446B4 - Trafoloser Wechselrichter für solare Netzeinspeisung - Google Patents
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Abstract
zur Netzeinspeisung, wobei
der Wechselrichter aufweist:
– einen symmetrischen Gleichspannungshochsetzsteller mit einem Schalter (T1), welcher zunächst die Solargeneratorgleichspannung umsetzt, so dass eine auf Erdpotenzial bezogene symmetrische +/- Spannung ausgangsseitig anliegt, und
– einen Zerhacker, welcher Impulsweiten gesteuerte Spannungsimpulse erzeugt, zur Regelung sinusförmigen Netzeinspeisestroms.
Description
- Es ist bekannt, dass trafolose Wechselrichter für solare Netzeinspeisung höchste Wirkungsgrad erzielen können. Das Gewicht der Geräte ist im Vergleich mit Trafo ausgestattenen Wechselrichtern, sehr leicht und damit auch die Handhabung der Geräte durch Installateure, sehr kräftesparend.
- Probleme
- Läßt man den Trafo bei den solaren Standardnetzeinspeisern weg, so verändert sich das Bezugspotential vom nicht geerdeten Solargenerator zur Erde dynamisch mit den Zerhackerimpulsen der Wechselrichter. Hierbei entstehen kapazitive Ableitsröme am Solargenerator, welche einerseits die Solarzellen schädigen können und andererseits gefährliche Berührungsspannungen selbst an der Glasoberseite von den Solarpanelen enstehen lassen.
- Aus der
JP 09140157 A - Dieser Wechselrichter weist einen unsymmetrischen Gleichspannungswandler auf, so dass das Problem eines springenden Potentials am Solargenerator besteht. Ansätze zur Lösung dieser Problematik sind nicht zu entnehmen.
- Aus der
DE10225020A1 ist bereits bekannt, diesem Problem durch symmetrische Gestaltung des Gleichspannungswandlers und Erdung des Solargenerators zu begegnen. - Bei dem trafolosen solaren Netzeinspeiser von Siemens (Sitop), hat man die Schaltungsart des Wechselrichters so geändert, daß der Solargenerator geerdet werden kann und damit keine nennenswerte Ableitströme entstehen Das Gerät benötigt aber eine Vielzahl von Leistungshalbleitern und verliert durch mehrfache Umsetzungen von Bezugspotentialen, erheblich an Wirkungsgrad Damit bleibt nur noch der Vorteil des geringen Gewichtes. Durch die Erdung allerdings, kann keine Erdschlußüberwachung von dem Gesamtgenerator mehr eingesetzt werden.
- Lösung
- Dem nicht geerdeten Solargenerator folgt zunächst ein symmetrischer Gleichspannungshochsetzsteller, wie es sich in
1 darstellt, durch die Komponenten C1, L1, L2, T1, D1, D2, C2 und C3. Die Auslegung ist absolut symmetrisch, dass heißt, L1 = L2, D1 = D2 und C2 = C3. Beim Schalten des T1, bildet sich durch gesteuerte Pulsweitenmodulation, über C2 und C3, eine symmetrische +/- Betriebsspannung aus. -
2 zeigt nochmals den symmetrischen Hochsetzsteller, aber mit nachgeschaltetem Zerhacker, welches alternierende pulweitengeregelte Spannungsimpulse auf ein Ausgangfilter gibt und damit einen sinusförmigen Strom ins Netz einspeisen kann. -
3 und4 , zeigen die weitere Ausgestaltung der trafolosen Netzeinspeiser auf zwei und dreiphasige Ausgänge. Als Leistungstransistoren können neben Bipolare Typen auch IGBT's, Mosfets oder sonstige Halbleiterschalter eingesetzt werden. - Durch die geringe Anzahl der eingesetzen Leistungshalbleiter, ist der größtmögliche Wirkungsgrad, die geringsten Kosten und die höchsten Solarerträge erzielbar.
Claims (2)
- Transformatorloser Wechselrichter für die Umwandlung von solarem Gleichstrom, der durch einen zweipoligen, ungeerdeten Solargenerator erzeugt wird, in sinusförmigen Wechselstrom zur Netzeinspeisung, wobei der Wechselrichter aufweist: – einen symmetrischen Gleichspannungshochsetzsteller mit einem Schalter (T1), welcher zunächst die Solargeneratorgleichspannung umsetzt, so dass eine auf Erdpotenzial bezogene symmetrische +/- Spannung ausgangsseitig anliegt, und – einen Zerhacker, welcher Impulsweiten gesteuerte Spannungsimpulse erzeugt, zur Regelung sinusförmigen Netzeinspeisestroms.
- Transformatorloser Wechselrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der transformatorlose Wechselrichter einphasig, zweiphasig oder dreiphasig ausgestaltet ist.
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