DE102011083720A1 - Apparatus for connecting solar generator to electrical alternating current (AC) system of photovoltaic plant, has transformer with changeable transmission ratio, to transform AC voltages of different sizes to preset AC supply voltage - Google Patents
Apparatus for connecting solar generator to electrical alternating current (AC) system of photovoltaic plant, has transformer with changeable transmission ratio, to transform AC voltages of different sizes to preset AC supply voltage Download PDFInfo
- Publication number
- DE102011083720A1 DE102011083720A1 DE102011083720A DE102011083720A DE102011083720A1 DE 102011083720 A1 DE102011083720 A1 DE 102011083720A1 DE 102011083720 A DE102011083720 A DE 102011083720A DE 102011083720 A DE102011083720 A DE 102011083720A DE 102011083720 A1 DE102011083720 A1 DE 102011083720A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- voltage
- inverter
- transformer
- solar generator
- voltages
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/381—Dispersed generators
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/40—Synchronising a generator for connection to a network or to another generator
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
- H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
- H02J2300/22—The renewable source being solar energy
- H02J2300/24—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Anbindung eines Solargenerators an ein elektrisches Wechselstromnetz. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Photovoltaikanlage mit einer solchen Vorrichtung und ein Verfahren zum Einspeisen einer mit einem Solargenerator erzeugten elektrischen Energie in ein Wechselstromnetz. The present invention relates to a device for connecting a solar generator to an electrical AC network. The invention further relates to a photovoltaic system with such a device and a method for feeding an electrical energy generated by a solar generator into an AC network.
Eine Photovoltaikanlage umfasst in der Regel mehrere Solarmodule, welche zum Umwandeln eines Teils der Sonnenstrahlung in elektrische Energie in Form von Gleichspannung bzw. Gleichstrom eingesetzt werden. Die Solarmodule, welche aus einer Mehrzahl an Solarzellen aufgebaut sind, besitzen eine stark schwankende Ausgangsspannung. Die Spannung ist abhängig von der solaren Einstrahlung und von der Temperatur der Module. Üblicherweise sind in einer Photovoltaikanlage mehrere Solarmodule in Form einer Reihenschaltung zu einem Strang, und sind mehrere Stränge in Form einer Parallelschaltung zusammengeschaltet. Der Ausgangsspannungsbereich einer solchen Anordnung aus Solarmodulen, auch als Solargenerator bezeichnet, richtet sich nach der Anzahl der Solarmodule in einem Strang. A photovoltaic system usually comprises a plurality of solar modules, which are used to convert a portion of the solar radiation into electrical energy in the form of DC or DC. The solar modules, which are composed of a plurality of solar cells, have a strongly fluctuating output voltage. The voltage depends on the solar radiation and the temperature of the modules. Usually, in a photovoltaic system, a plurality of solar modules in the form of a series circuit to a strand, and a plurality of strands interconnected in the form of a parallel connection. The output voltage range of such an arrangement of solar modules, also referred to as a solar generator, depends on the number of solar modules in a string.
Zur Einspeisung der mit Hilfe eines Solargenerators erzeugten elektrischen Energie in ein Wechselstromnetz werden typischerweise ein Wechselrichter und ein Transformator eingesetzt. Der Wechselrichter dient dazu, eine Gleichspannung in eine Wechselspannung umzuwandeln. Dies wird in der Regel mit Hilfe von Halbleiterbauelementen bzw. Halbleiterschaltern durchgeführt, welche die Wechselspannung durch Pulsweitenmodulation nachbilden. Der dem Wechselrichter nachgeschaltete Transformator dient dazu, die mit dem Wechselrichter erzeugte Wechselspannung weiter auf eine vorgegebene Netzwechselspannung des Wechselstromnetzes zu transformieren. For feeding the electrical energy generated by means of a solar generator into an alternating current network, an inverter and a transformer are typically used. The inverter is used to convert a DC voltage into an AC voltage. This is usually carried out with the aid of semiconductor components or semiconductor switches which simulate the AC voltage by pulse width modulation. The transformer downstream of the inverter is used to further transform the AC voltage generated by the inverter to a predetermined AC line voltage of the AC network.
Üblicherweise ist dem Wechselrichter eine zusätzliche Einrichtung zur Gleichspannungsregelung vorgeschaltet, welche die von den Solarmodulen erzeugte Gleichspannung derart einstellt, dass die Solarmodule am Punkt maximaler Leistung, auch als MPP-Punkt („maximum power point“) bezeichnet, betrieben werden. Die eingestellte Spannung, welche von der solaren Einstrahlung und von der Temperatur der Module abhängt, wird mit Hilfe der Regelungseinrichtung in eine konstante und dem Wechselrichter eingangsseitig zugeführte Gleichspannung umgewandelt. Der Einsatz einer solchen Regelungseinrichtung ist jedoch mit einem relativ hohen Aufwand verbunden, und kann darüber hinaus zu Verlusten mit der Folge eines verminderten Wirkungsgrads führen. Usually, the inverter is preceded by an additional device for DC voltage regulation, which sets the DC voltage generated by the solar modules such that the solar modules at the point of maximum power, also referred to as MPP point ("maximum power point"), operated. The set voltage, which depends on the solar irradiation and the temperature of the modules, is converted with the aid of the control device into a constant DC voltage supplied to the inverter on the input side. However, the use of such a control device is associated with a relatively high cost, and can also lead to losses with the result of reduced efficiency.
Um derartige Nachteile zu vermeiden, kann ein Weglassen der dem Wechselrichter vorgeschalteten Regelungseinrichtung in Betracht gezogen werden. Dies führt jedoch dazu, dass die eingangsseitig an dem Wechselrichter anliegende Gleichspannung nicht mehr konstant ist, sondern relativ großen Schwankungen unterliegt. Auf diese Weise können die im Folgenden beschriebenen Probleme auftreten. In order to avoid such disadvantages, omitting the control device upstream of the inverter may be considered. However, this leads to the fact that the DC voltage applied to the input side of the inverter is no longer constant but is subject to relatively large fluctuations. In this way, the problems described below may occur.
Die Ausgangswechselspannung des Wechselrichters, welche auf den nachgeschalteten Transformator und damit auf die Netzwechselspannung des Stromnetzes abgestimmt ist, ist vorbestimmt durch die minimale, an den Wechselrichter angelegte Eingangsgleichspannung. Die minimale Eingangsspannung liegt bei geringer Leistung, d.h. bei geringer solarer Einstrahlung und/oder hoher Temperatur der Solarmodule vor. Bei anderen Betriebspunkten, bei welchen der Wechselrichter höhere Leistungen oder die maximale Leistung der Solarmodule verarbeitet, ist die Ausgangsspannung des Wechselrichters zunehmend kleiner oder relativ klein in Bezug auf die Eingangsspannung. The AC output voltage of the inverter, which is tuned to the downstream transformer and thus to the mains AC voltage of the power grid, is predetermined by the minimum, applied to the inverter DC input voltage. The minimum input voltage is low power, i. with low solar radiation and / or high temperature of the solar modules. At other operating points where the inverter processes higher powers or the maximum power of the solar modules, the output voltage of the inverter is increasingly smaller or relatively small with respect to the input voltage.
Derartige Voraussetzungen erschweren die mit dem Wechselrichter vorgenommene Umwandlung von Gleich- in Wechselspannung. Insbesondere ergibt sich ein kleiner Tastgrad bei der Spannungsregelung, und werden die in dem Wechselrichter eingesetzten Halbleiterschalter nur relativ schlecht ausgenutzt. Das Vorliegen einer maximalen Leistung der Solarmodule hat ferner, bedingt durch die relativ kleine Ausgangsspannung des Wechselrichters, einen relativ großen maximalen Stromfluss zur Folge, was eine entsprechende Auslegung des Wechselrichters bzw. von dessen Bauelementen erfordert. Such conditions complicate the conversion of DC to AC voltage made with the inverter. In particular, a small duty cycle results in the voltage regulation, and the semiconductor switches used in the inverter are only relatively poorly utilized. The presence of a maximum power of the solar modules also has, due to the relatively low output voltage of the inverter, a relatively large maximum current flow result, which requires a corresponding design of the inverter or its components.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Lösung zur Anbindung eines Solargenerators an ein elektrisches Wechselstromnetz anzugeben. The object of the present invention is to provide an improved solution for connecting a solar generator to an electrical AC network.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. This object is solved by the features of the independent claims. Further advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur Anbindung eines Solargenerators an ein elektrisches Wechselstromnetz vorgeschlagen. Die Vorrichtung umfasst einen Wechselrichter zum Umwandeln einer mit Hilfe des Solargenerators erzeugten Gleichspannung in eine Wechselspannung, und einen Transformator zum Transformieren der Wechselspannung des Wechselrichters auf eine vorgegebene Netzwechselspannung des Wechselstromnetzes. Der Wechselrichter ist ausgebildet, in Abhängigkeit der Größe der Gleichspannung unterschiedlich große Wechselspannungen zu erzeugen. Des Weiteren ist der Transformator mit einem änderbaren Übersetzungsverhältnis ausgebildet, um die unterschiedlich großen Wechselspannungen des Wechselrichters auf die vorgegebene Netzwechselspannung des Wechselstromnetzes zu transformieren. According to the invention, a device for connecting a solar generator to an electrical AC network is proposed. The apparatus comprises an inverter for converting a DC voltage generated by means of the solar generator into an AC voltage, and a transformer for transforming the AC voltage of the inverter to a predetermined mains AC voltage of the AC mains. The inverter is designed to generate different sized AC voltages depending on the size of the DC voltage. Furthermore, the transformer is designed with a variable transmission ratio in order to transform the different sized AC voltages of the inverter to the predetermined AC line voltage of the AC network.
Unter den hier und im Folgenden verwendeten Begriff des „Solargenerators“ fallen sämtliche Einrichtungen, welche infolge einer Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Sonnenlicht, elektrische Energie in Form von Gleichspannung bzw. Gleichstrom erzeugen können. Der Solargenerator kann hierbei insbesondere wenigstens ein Solarmodul, oder auch eine Mehrzahl an miteinander verschalteten Solarmodulen umfassen. The term "solar generator" used here and below includes all devices which, as a result of irradiation with electromagnetic radiation, in particular sunlight, can generate electrical energy in the form of direct current or direct current. In this case, the solar generator may in particular comprise at least one solar module, or also a plurality of solar modules interconnected with one another.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, die von dem Wechselrichter ausgangsseitig ausgegebene Wechselspannung an die dem Wechselrichter eingangsseitig zugeführte Gleichspannung, und damit an den Betriebspunkt des Solargenerators, anzupassen. Durch entsprechendes Ändern des Übersetzungsverhältnisses des Transformators kann erzielt werden, dass die jeweils erzeugte Ausgangswechselspannung in die vorgegebene Netzwechselspannung umgewandelt wird. In the case of the device according to the invention, the AC voltage output by the inverter on the output side is adapted to the DC voltage supplied to the inverter on the input side, and thus to the operating point of the solar generator. By appropriately changing the transmission ratio of the transformer can be achieved that the output AC voltage generated in each case is converted into the predetermined AC line voltage.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass bei Vorliegen einer kleinen mit Hilfe des Solargenerators bereitgestellten Eingangsspannung bzw. bei Vorliegen einer Eingangsspannung aus einem ersten (niedrigen) Eingangsspannungsbereich der Wechselrichter eine vorgegebene erste (kleine) Ausgangsspannung erzeugt, mit der der Transformator gespeist wird. Bei Vorliegen einer größeren Eingangsspannung bzw. bei Vorliegen einer Eingangsspannung aus einem zweiten Eingangsspannungsbereich oberhalb des ersten Eingangsspannungsbereichs kann vorgesehen sein, dass der Wechselrichter eine vorgegebene zweite Ausgangsspannung erzeugt und dem Transformator zuführt, wobei die zweite Ausgangsspannung größer ist als die erste Ausgangsspannung. Durch Ändern des Übersetzungsverhältnisses des Transformators, d.h. in Bezug auf das vorstehende Beispiel von einem ersten auf ein zweites Übersetzungsverhältnis, kann die jeweils erzeugte erste bzw. zweite Ausgangswechselspannung in die vorgegebene Netzwechselspannung umgewandelt werden. For example, it can be provided that in the presence of a small provided by means of the solar generator input voltage or in the presence of an input voltage from a first (low) input voltage range of the inverter generates a predetermined first (small) output voltage with which the transformer is fed. In the presence of a larger input voltage or in the presence of an input voltage from a second input voltage range above the first input voltage range can be provided that the inverter generates a predetermined second output voltage and the transformer, wherein the second output voltage is greater than the first output voltage. By changing the transmission ratio of the transformer, i. with respect to the above example, from a first to a second transmission ratio, the respectively generated first and second AC output voltage can be converted into the predetermined mains AC voltage.
Eine solche, mit Hilfe des Transformators mit änderbarem Übersetzungsverhältnis ermöglichte Anpassung des Wechselrichters an den jeweiligen Betriebspunkt des Solargenerators bietet die Möglichkeit, den Wechselrichter effektiver zu betreiben bzw. in dem Wechselrichter zur Umwandlung von Gleich- in Wechselspannung vorgesehene Halbleiterschalter besser auszunutzen. Insbesondere kann die Spannungsumwandlung mit einem höheren Tastgrad erfolgen, wodurch die Regelbarkeit verbessert ist. Darüber hinaus ist die Möglichkeit gegeben, den Wechselrichter bzw. dessen Halbleiterschalter auf einen geringeren maximalen Strom auszulegen, da eine Vergrößerung der Ausgangsspannung des Wechselrichters mit einer Verkleinerung des Stromflusses einhergehen kann. Sofern vorgesehen ist, den Wechselrichter (weiterhin) auf das Vorliegen eines relativ großen maximalen Stroms auszulegen, kann durch das Umschalten bzw. Vergrößern der Ausgangsspannung des Wechselrichters auch eine Vergrößerung der in das Wechselstromnetz eingespeisten Energie bzw. Leistung erzielt werden. Such, with the aid of the transformer with variable transmission ratio enabled adjustment of the inverter to the respective operating point of the solar generator offers the ability to operate the inverter more effectively or better use in the inverter to convert DC to AC voltage provided semiconductor switch. In particular, the voltage conversion can be done with a higher duty cycle, whereby the controllability is improved. In addition, it is possible to design the inverter or its semiconductor switch to a lower maximum current, since an increase in the output voltage of the inverter can be accompanied by a reduction in the current flow. If it is provided to design the inverter further for the presence of a relatively large maximum current, then by switching or increasing the output voltage of the inverter it is also possible to increase the energy or power fed into the AC grid.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Wechselrichter ausgebildet, eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses des Transformators zu veranlassen. Auf diese Weise ist es möglich, den Transformator mit einer hohen Zuverlässigkeit an die von dem Wechselrichter jeweils ausgegebene Wechselspannung anzupassen. In a preferred embodiment, the inverter is configured to cause a change in the transmission ratio of the transformer. In this way, it is possible to adapt the transformer with a high reliability to the alternating voltage output by the inverter.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Wechselrichter ausgebildet, die Änderung des Übersetzungsverhältnisses des Transformators auf der Grundlage der Größe der mit Hilfe des Solargenerators erzeugten Gleichspannung zu veranlassen. Dieser Parameter, anhand dessen der Wechselrichter die Umwandlung von Gleich- in Wechselspannung durchführen kann und welcher auch die mit Hilfe des Wechselrichters jeweils erzeugte Wechselspannung vorgibt, kann in entsprechender Weise zur Anpassung des Transformators auf die jeweils von dem Wechselrichter ausgegebene Wechselspannung herangezogen werden. In a further preferred embodiment, the inverter is configured to cause the change in the gear ratio of the transformer based on the magnitude of the DC voltage generated by the solar generator. This parameter, by means of which the inverter can perform the conversion of DC into AC voltage and which also specifies the AC voltage generated by means of the inverter, can be used in a corresponding manner for adapting the transformer to the AC voltage respectively output by the inverter.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Transformator (wenigstens) eine Anzapfung und eine zugeordnete Schalteinrichtung. Die Anzapfung kann hierbei insbesondere im Bereich der Unterspannungs- bzw. Primärseite des Transformators, an welche die von dem Wechselrichter kommende Wechselspannung angelegt werden kann, vorgesehen sein. Durch die Schalteinrichtung und die Anzapfung ist es möglich, unterschiedliche Wicklungsteile des Transformators zu- bzw. abzuschalten, und das Übersetzungsverhältnis des Transformators hierdurch mit einer hohen Zuverlässigkeit auf die jeweilige Wechselspannung des Wechselrichters abzustimmen. Möglich ist es auch, die (wenigstens) eine Anzapfung an der Oberspannungs- bzw. Sekundärseite des Transformators vorzusehen. In a further preferred embodiment, the transformer comprises (at least) a tap and an associated switching device. In this case, the tap can be provided in particular in the region of the undervoltage or primary side of the transformer, to which the alternating voltage coming from the inverter can be applied. It is through the switching device and the tapping It is possible to connect or disconnect different winding parts of the transformer, and thereby to tune the transformation ratio of the transformer with high reliability to the respective AC voltage of the inverter. It is also possible to provide the (at least) one tap on the upper voltage or secondary side of the transformer.
Bei dem Wechselrichter handelt es sich vorzugsweise um einen dreiphasigen Wechselrichter, welcher aus der mit Hilfe des Solargenerators bereitgestellten Gleichspannung eine Dreiphasenwechselspannung in Form von drei zueinander phasenverschobenen Einzelspannungen erzeugt. In entsprechender Weise liegt der dazugehörige Transformator in Form eines Drehstromtransformators vor, bei dem das Übersetzungsverhältnis im Hinblick auf die drei zu transformierenden Einzelspannungen entsprechend geändert werden kann. Der Transformator kann hierbei drei getrennte Wicklungen an Primär- und Sekundärseite aufweisen. Zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses kann der Transformator ferner (wenigstens) drei, den einzelnen Wicklungen und damit den Spannungs- bzw. Stromphasen zugeordnete Anzapfungen, insbesondere an der Primärseite, und eine dazugehörige Schalteinrichtung, aufweisen. The inverter is preferably a three-phase inverter, which generates a three-phase alternating voltage in the form of three mutually phase-shifted individual voltages from the DC voltage provided with the aid of the solar generator. Correspondingly, the associated transformer is in the form of a three-phase transformer, in which the transmission ratio with respect to the three individual voltages to be transformed can be changed accordingly. The transformer can have three separate windings on the primary and secondary side. In order to change the transmission ratio, the transformer may further comprise (at least) three taps associated with the individual windings and thus the voltage or current phases, in particular on the primary side, and an associated switching device.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Transformator ausgebildet, wenigstens zwei unterschiedlich große mit dem Wechselrichter erzeugte Wechselspannungen (durch entsprechendes Anpassen bzw. Ändern des Übersetzungsverhältnisses) auf die vorgegebene Netzwechselspannung des Wechselstromnetzes zu transformieren. Eine Ausgestaltung des Transformators mit lediglich zwei unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen kann relativ einfach verwirklicht werden. Das Vorsehen einer größeren Anzahl an Übersetzungsverhältnissen, um eine größere Anzahl an unterschiedlichen Wechselspannungen des Wechselrichters auf die Netzwechselspannung zu transformieren, erfordert gegebenenfalls einen komplexeren Aufbau des Transformators, bietet jedoch auch die Möglichkeit, eine bessere bzw. genauere Anpassung des Wechselrichters an die durch den Solargenerator bereitgestellte Gleichspannung durchzuführen. In a further preferred embodiment, the transformer is designed to transform at least two different-sized AC voltages generated by the inverter (by appropriately adapting or changing the transmission ratio) to the predetermined mains AC voltage of the AC mains. An embodiment of the transformer with only two different transmission ratios can be relatively easily realized. The provision of a greater number of gear ratios to transform a greater number of different alternating voltages of the inverter to the AC line voltage may require a more complex structure of the transformer, but also offers the possibility of a better or more accurate adaptation of the inverter to that by the solar generator to perform the supplied DC voltage.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Wechselrichter ausgebildet, die mit Hilfe des Solargenerators erzeugte Gleichspannung (bzw. deren Größe) zu regeln. Hierbei kann der Wechselrichter die Gleichspannung mit einer hohen Zuverlässigkeit derart einstellen, dass der Solargenerator insbesondere am MPP-Punkt bzw. Punkt maximaler Leistung betrieben wird. In a further preferred embodiment, the inverter is designed to regulate the DC voltage (or its size) generated with the aid of the solar generator. Here, the inverter can set the DC voltage with a high reliability such that the solar generator is operated in particular at the MPP point or point of maximum power.
Erfindungsgemäß wird des Weiteren eine Photovoltaikanlage vorgeschlagen, welche eine Vorrichtung gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen und einen mit der Vorrichtung verbundenen Solargenerator umfasst. Hierbei bietet das Anpassen der Ausgangsspannung des Wechselrichters an die an den Wechselrichter angelegte Eingangsspannung bzw. an den Betriebspunkt des Solargenerators die Möglichkeit, den Wechselrichter effektiver zu betreiben und in dem Wechselrichter vorgesehen Leistungsschalter besser auszunutzen. According to the invention, a photovoltaic system is furthermore proposed which comprises a device according to one of the embodiments described above and a solar generator connected to the device. In this case, adjusting the output voltage of the inverter to the input voltage applied to the inverter or to the operating point of the solar generator offers the possibility to operate the inverter more effectively and to make better use of the circuit breaker provided in the inverter.
Diese Vorteile gelten in entsprechender Weise für ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Einspeisen einer mit einem Solargenerator erzeugten elektrischen Energie in ein Wechselstromnetz. Bei dem Verfahren wird mit einem Wechselrichter eine mit Hilfe des Solargenerators erzeugte Gleichspannung abhängig von der Größe der Gleichspannung in unterschiedlich große Wechselspannungen umgewandelt. Des Weiteren werden mit einem Transformator mit änderbarem Übersetzungsverhältnis, welches entsprechend geändert wird, die unterschiedlich großen Wechselspannungen des Wechselrichters auf eine vorgegebene Netzwechselspannung des Wechselstromnetzes transformiert. These advantages apply correspondingly to a method according to the invention for feeding an electrical energy generated by a solar generator into an AC network. In the method, a DC voltage generated by means of the solar generator is converted into different sized AC voltages with an inverter depending on the size of the DC voltage with an inverter. Furthermore, with a transformer with variable transmission ratio, which is changed accordingly, the different sized AC voltages of the inverter is transformed to a predetermined AC line voltage of the AC network.
Vorzugsweise wird das Ändern des Übersetzungsverhältnisses des Transformators auf der Grundlage der Größe der mit Hilfe des Solargenerators erzeugten Gleichspannung durchgeführt. Preferably, changing the gear ratio of the transformer is performed on the basis of the magnitude of the DC voltage generated by the solar generator.
Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen. The advantageous embodiments and further developments of the invention explained above and / or reproduced in the subclaims can be used individually or else in any desired combination with one another except, for example, in the case of clear dependencies or incompatible alternatives.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. The above-described characteristics, features, and advantages of this invention, as well as the manner in which they will be achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of exemplary embodiments which will be described in connection with the drawings.
Der Solargenerator
Die Vorrichtung
Eine dem Wechselrichter
Der Wechselrichter
Der Transformator
Wie des Weiteren in
Der Transformator
Der Wechselrichter
Der geregelte MPP-Punkt des Solargenerators
Um diesem unterschiedlichen Betriebsverhalten des Solargenerators
Bei der in
Die vorstehend erläuterte Funktionsweise des Wechselrichters
Bei einer herkömmlichen Anbindung eines Solargenerators an ein Stromnetz erzeugt der zur Spannungsumwandlung eingesetzte Wechselrichter lediglich eine einzelne bzw. vorgegebene Ausgangswechselspannung, welche durch eine minimale, an den Wechselrichter angelegte Eingangsgleichspannung bestimmt ist. Je größer die Leistung eines mit dem Wechselrichter verbundenen Solargenerators und damit die Eingangsgleichspannung ist, desto kleiner ist die nachzubildende Ausgangswechselspannung im Verhältnis zur Eingangsgleichspannung. Dies hat bei hoher Leistung eine erschwerte Spannungsregelung durch den Wechselrichter zur Folge, dessen Halbleiterschalter daher relativ schlecht ausgenutzt werden. Das Vorliegen einer maximalen Leistung des Solargenerators führt hierbei ferner, bedingt durch die kleine Ausgangsspannung des Wechselrichters, zu einem relativ großen maximalen Stromfluss, auf welchen der Wechselrichter bzw. dessen Bauelemente ausgelegt sein müssen. In a conventional connection of a solar generator to a power grid used for voltage conversion inverter generates only a single or predetermined AC output voltage, which is determined by a minimum, applied to the inverter DC input voltage. The greater the power of a solar generator connected to the inverter and thus the DC input voltage, the smaller the AC output voltage to be simulated in relation to the DC input voltage. At high power, this results in a difficult voltage regulation by the inverter, whose semiconductor switches are therefore relatively poorly utilized. The presence of a maximum power of the solar generator also leads here, due to the small output voltage of the inverter, to a relatively large maximum current flow on which the inverter or its components must be designed.
Die oben beschriebene Änderung der Ausgangsspannung bei dem Wechselrichter
Der dem Wechselrichter
Wie in
Für eine derartige Betriebsweise weist der Transformator
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass für das erste Übersetzungsverhältnis n1 der Anschluss
Die Steuerung bzw. Änderung des Übersetzungsverhältnisses des Transformators
Der Wechselrichter
Bei dem in
In gleicher Weise kann der Transformator
Im Hinblick auf die in
Die obigen Spannungswerte sind zur Veranschaulichung in der folgenden Tabelle zusammengefasst:
Der Wechselrichter
Hinsichtlich des Stromnetzes
Die anhand von
Insbesondere ist es vorstellbar, dass der Wechselrichter
Eine weitere mögliche Abwandlung besteht darin, gegebenenfalls den bzw. die Filter
Darüber hinaus ist die Möglichkeit gegeben, einen umschaltbaren Transformator derart auszubilden, dass eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses zusätzlich oder alternativ durch das An- und Abschalten von Wicklungsteilen an der Mittelspannungs- bzw. Sekundärseite des Transformators erfolgen kann. Hierbei kann der Transformator (wenigstens) eine Anzapfung (pro Spannungsphase) und eine zugeordnete Schalteinrichtung (auch) auf der Sekundärseite aufweisen. In addition, there is the possibility to form a switchable transformer such that a change in the transmission ratio can be done additionally or alternatively by switching on and off of winding parts on the medium-voltage or secondary side of the transformer. In this case, the transformer (at least) have a tap (per voltage phase) and an associated switching device (also) on the secondary side.
Des Weiteren wird darauf hingewiesen, dass die oben beschriebene Vorrichtung
Obwohl die Erfindung im Detail durch das beispielhafte bzw. bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Although the invention has been further illustrated and described in detail by the exemplary embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102011083720A DE102011083720A1 (en) | 2011-09-29 | 2011-09-29 | Apparatus for connecting solar generator to electrical alternating current (AC) system of photovoltaic plant, has transformer with changeable transmission ratio, to transform AC voltages of different sizes to preset AC supply voltage |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102011083720A DE102011083720A1 (en) | 2011-09-29 | 2011-09-29 | Apparatus for connecting solar generator to electrical alternating current (AC) system of photovoltaic plant, has transformer with changeable transmission ratio, to transform AC voltages of different sizes to preset AC supply voltage |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102011083720A1 true DE102011083720A1 (en) | 2013-04-04 |
Family
ID=47878520
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102011083720A Ceased DE102011083720A1 (en) | 2011-09-29 | 2011-09-29 | Apparatus for connecting solar generator to electrical alternating current (AC) system of photovoltaic plant, has transformer with changeable transmission ratio, to transform AC voltages of different sizes to preset AC supply voltage |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102011083720A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110739860A (en) * | 2019-11-04 | 2020-01-31 | 合肥阳光新能源科技有限公司 | Transformer gear determination method and device and photovoltaic power generation system |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1870996A1 (en) * | 2006-06-24 | 2007-12-26 | SMA Technologie AG | Circuit for feeding electric energy in a electric utility grid |
-
2011
- 2011-09-29 DE DE102011083720A patent/DE102011083720A1/en not_active Ceased
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1870996A1 (en) * | 2006-06-24 | 2007-12-26 | SMA Technologie AG | Circuit for feeding electric energy in a electric utility grid |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110739860A (en) * | 2019-11-04 | 2020-01-31 | 合肥阳光新能源科技有限公司 | Transformer gear determination method and device and photovoltaic power generation system |
CN110739860B (en) * | 2019-11-04 | 2021-07-13 | 合肥阳光新能源科技有限公司 | Transformer gear determination method and device and photovoltaic power generation system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1244203B1 (en) | Power converter circuit for generators with dynamically varying outputpower | |
EP2244373B1 (en) | Method and electric circuit for testing an energy generator or energy consumer which can be connected to an electrical energy supply network | |
DE102011054002B4 (en) | Decentralized power generation plant with device and method for island detection | |
DE102010026778B4 (en) | Device and method for providing a DC input voltage for a photovoltaic inverter and photovoltaic system with this device | |
EP2346150A1 (en) | Modular power supply assembly, in particular for polysilicon production reactors | |
WO2014033073A1 (en) | Wind farm with dc voltage network | |
DE102009014243A1 (en) | Local power transformer or circuit for electrical distribution transformer for control or regulation of voltage range of every phase for low voltage level, is provided with distribution transformer with primary and secondary coiling | |
EP2494688B1 (en) | Method for operating an inverter circuit and device for carrying out said method | |
WO2012104333A1 (en) | Method for producing reactive current with a converter and converter arrangement and energy supply plant | |
DE102010049423A1 (en) | Method for testing asynchronous generator connected to electrical power supply network in wind power plant, involves connecting series circuits parallel to each other, coupling coils and switches with connection point, and closing switches | |
WO2018138184A1 (en) | Method for feeding in an electrical alternating current | |
EP1995456A2 (en) | Electrical switch for testing a gear system, in particular of a wind energy array | |
EP2208281B1 (en) | Photovoltaic inverter unit with option for switching between a power supply system with a fixed frequency and a load variable frequency | |
EP3036811B1 (en) | Method and device for operating an inverter in an inverter-based power distribution system and power distribution system with multiple inverter-based energy transfer units | |
EP2660964A1 (en) | Electricity supply assembly with a first and a second power supply device, where the second power supply device is connected to the first power supply device | |
EP2442119B1 (en) | Method and electric circuit for testing an energy generator or energy consumer which can be attached to an electrical energy supply network | |
DE102011083720A1 (en) | Apparatus for connecting solar generator to electrical alternating current (AC) system of photovoltaic plant, has transformer with changeable transmission ratio, to transform AC voltages of different sizes to preset AC supply voltage | |
EP3125401B1 (en) | Wind turbine with voltage-controlled internal requirements power supply | |
DE102011051732B3 (en) | Wind turbine | |
DE102013200520A1 (en) | Inverter arrangement for converting direct current or direct voltage into alternating current, has superposing unit with output unit connected with square wave generators such that square wave signals are stepped to sinusoidal signal | |
WO2018167226A1 (en) | Electrical power supply grid and method for operation thereof | |
DE102012210423A1 (en) | Infeed of solar energy into an energy supply network by means of a solar inverter | |
DE102011075658B4 (en) | Method for generating energy by means of a photovoltaic system and photovoltaic system | |
EP2928056B1 (en) | Method and apparatus for operating a modular power converter with adjustable slew rates of the switching operations in the sub-modules | |
DE202012001297U1 (en) | Three-phase converter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |
Effective date: 20140226 |