DE102012107165A1

DE102012107165A1 - Wechselrichter und energieerzeugungsanlage mit getrennter erfassung von netzspannungen sowie verfahren zum betrieb von wechselrichtern und energieerzeugungsanlagen

Info

Publication number: DE102012107165A1
Application number: DE201210107165
Authority: DE
Inventors: Gerd Bettenwort
Original assignee: SMA Solar Technology AG
Current assignee: SMA Solar Technology AG
Priority date: 2012-08-03
Filing date: 2012-08-03
Publication date: 2014-05-15
Anticipated expiration: 2032-08-04
Also published as: DE102012107165B4; CN203800613U

Abstract

Ein Wechselrichter (100) ist zur Umwandlung von über Gleichstromanschlüsse (101) empfangbarer elektrischer Leistung in Wechselstrom und Ausgabe des umgewandelten Wechselstroms über Wechselstromanschlüsse (102) mittels Wechselstromleitungen (103) über einen Netzanschlusspunkt (104) mit einem Wechselspannungsnetz (105) verbindbar. Der Wechselrichter (100) umfasst eine Messeinrichtung (106) mit Anschlüssen (107) zur Erfassung einer an den Wechselstromanschlüssen (102) anliegenden Wechselspannung und zur Ausgabe eines Messsignals (108), wobei der Wechselrichter (100) weiterhin eine Steuerungseinrichtung (109) zur Steuerung der über die Wechselstromanschlüsse (102) ausgegebenen Wechselströme in Abhängigkeit von dem von der Messeinrichtung (106) ausgegebenen Messsignal (108) aufweist. Die Messeinrichtung (106) umfasst weitere Anschlüsse (111) zur Erfassung weiterer Wechselspannungen am Netzanschlusspunkt (104) und ist dazu eingerichtet, das Messsignal (108) aus den an den Anschlüssen (107) und an den weiteren Anschlüssen (111) erfassten Wechselspannungen zu erzeugen. Eine Energieerzeugungsanlage (400) mit einer Mehrzahl von Wechselrichtern (100) und Betriebsverfahren für einen Wechselrichter (100) sowie eine Energieerzeugungsanlage (400) sind beschrieben.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft einen Wechselrichter zur Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom zur Einspeisung in ein Wechselspannungsnetz, ein Verfahren zum Betrieb eines Wechselrichters sowie eine Energieerzeugungsanlage mit einer Mehrzahl von Wechselrichtern und ein entsprechendes Betriebsverfahren.
Bei der Einspeisung von elektrischer Leistung, insbesondere solcher von regenerativen Energieerzeugungsanlagen mit Photovoltaik- oder Windkraftgeneratoren, in ein Wechselspannungsnetz sind normative Rahmenbedingungen zu beachten. So muss beispielsweise gemäß der Normen EN 50160 und IEEE-1547 eine Energieerzeugungsanlage abgeschaltet werden, wenn die Netzspannung an einem Verknüpfungspunkt der Energieerzeugungsanlage mit einem öffentlichen Wechselspannungsnetz, z.B. an einem Netzanschlusspunkt zu einem Niederspannungsnetz im Falle der EN 50160, außerhalb eines erlaubten Bereiches liegt, beispielsweise die Netznennspannung um mehr als 10% übersteigt.
Darüber hinaus können weitere Betriebsparameter von Energieerzeugungsanlagen von der Netzspannung am Verknüpfungspunkt abhängen. So wird beispielsweise in der Technischen Richtlinie „Erzeugungsanlagen am Mittelspannungsnetz“ vom Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW) gefordert, dass die Einspeisung von Blindleistung durch eine Energieerzeugungsanlage anhand einer Blindleistungs-/Spannungskennlinie erfolgen können muss, d.h. dass bei einer bestimmten Netzspannung am Verknüpfungspunkt einer Energieerzeugungsanlage ein bestimmter Verschiebungsfaktor einzustellen oder Blindleistung mit einem bestimmten absoluten Wert einzuspeisen ist.
STAND DER TECHNIK
Herkömmliche Wechselrichter verfügen über Messeinrichtungen zur Messung einer Netzspannung an ihren wechselstromseitigen Anschlussklemmen. Die von diesen Messeinrichtungen gemessenen lokalen Netzspannungen werden in einer internen Steuerung herkömmlicher Wechselrichter verwendet, um die genannten Normen einzuhalten.
Alternativ zur Steuerung der Wechselrichter anhand der lokal Netzspannungen ist es insbesondere bei ausgedehnten Energieerzeugungsanlagen bekannt, eine zentrale Netzüberwachungseinrichtung am Netzanschlusspunkt einzusetzen, die über Messeinrichtungen zur Messung der Netzspannung am Netzanschlusspunkt verfügt und bei bestimmten Netzereignissen, insbesondere bei Änderungen der Netzspannungen und/oder Verlassen von zulässigen Spannungsbereichen, zur Einhaltung der normativen Forderungen die aktuellen Messwerte oder daraus abgeleitete Größen an alle zugeordneten Wechselrichter zur Verwendung in deren interner Steuerung sendet, und/oder die gesamte Energieerzeugungsanlage mittels eines zentralen Schalters vom Wechselspannungsnetz trennt. Dazu ist zum einen die Einrichtung der zentralen Netzüberwachungseinrichtung selbst notwendig, und zum anderen muss die Einhaltung der Normen mit hoher Sicherheit gewährleistet sein muss, so dass erhebliche Anforderungen an die Robustheit und auch die Zukunftssicherheit der zur Übertragung der Messwerte von der Netzüberwachungseinrichtung an alle ihr zugeordneten Wechselrichter verwendeten Kommunikationsstruktur gestellt werden.
Aus der US 2010/0195357 ist es bekannt, etwaige Spannungsdifferenzen, die aufgrund eines Spannungsabfalls zwischen einem Netzanschlusspunkt und den Anschlussklemmen eines Wechselrichters auftreten, zu kompensieren, indem anhand eines Vergleiches der am Wechselrichter gemessenen Spannung mit einer am Netzanschlusspunkt gemessenen und an den Wechselrichter kommunizierten Spannung ein von der aktuell eingespeisten Wirkleistung des Wechselrichter abhängiger Korrekturfaktor ermittelt und auf die am Wechselrichter gemessene Spannung angewendet wird, so dass der Steuerung des Wechselrichters eine Abschätzung der aktuellen Spannung am Netzanschlusspunkt ermöglicht wird, auch wenn die Spannung am Netzanschlusspunkt nicht fortlaufend kommuniziert wird. Dazu sind eine Messeinrichtung zur Messung der Spannung am Netzanschlusspunkt, eine Kommunikationsstruktur zur Übertragung der Messwerte an alle an den Netzanschlusspunkt angeschlossen Wechselrichter, ein spezielles Datenverarbeitungsverfahren zur Ermittlung des Korrekturfaktors, sowie Datenverarbeitungseinrichtungen in jedem einzelnen Wechselrichter zur Durchführung des Datenverarbeitungsverfahren notwendig.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hinsichtlich der Einhaltung von Anschlussbedingungen an ein Wechselspannungsnetz verbesserte Einspeisung von elektrischer Leistung aus dezentralen Energiequellen zu ermöglichen.
LÖSUNG
Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen Wechselrichter mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 1, ein Verfahren zum Betrieb eines Wechselrichters mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 7, eine Energieerzeugungsanlage mit einer Mehrzahl von Wechselrichtern mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 14 sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Energieerzeugungsanlage mit einer Mehrzahl von Wechselrichtern mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 15 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung umfasst ein Wechselrichter Gleichstromanschlüsse, über die elektrische Leistung eines daran angeschlossenen Generators, beispielsweise eines Photovoltaikgenerators, empfangbar ist, wandelt diese elektrische Leistung in Wechselstrom um und gibt diesen Wechselstrom über Wechselstromanschlüsse aus. Die Wechselstromanschlüsse sind mittels Wechselstromleitungen über einen Netzanschlusspunkt mit einem Wechselspannungsnetz verbindbar. Weiterhin umfasst der Wechselrichter eine Messeinrichtung, die Anschlüsse zur Erfassung einer an den Wechselstromanschlüssen anliegenden Wechselspannung umfasst und zur Ausgabe eines Messsignals eingerichtet ist, sowie eine Steuerungseinrichtung, die zur Steuerung der über die Wechselstromanschlüsse ausgegebenen Wechselströme in Abhängigkeit von dem von der Messeinrichtung ausgegebenen Messsignal eingerichtet ist. Die Messeinrichtung umfasst weitere Anschlüsse zur Erfassung weiterer Wechselspannungen, insbesondere von Wechselspannungen am Netzanschlusspunkt und ist dazu eingerichtet, das Messsignal aus den an den Anschlüssen der Messeinrichtung erfassten Wechselspannungen, die an den Wechselstromanschlüssen anliegen, und aus den an den weiteren Anschlüssen der Messeinrichtung erfassten Wechselspannungen, die am Netzanschlusspunkt anliegen, zu erzeugen.
Durch die Erfassung der Wechselspannung am Netzanschlusspunkt wird erreicht, dass die vom Wechselrichter ausgegebenen Wechselströme anhand der durch Normen definierten tatsächlich relevanten Größen im Wechselspannungsnetz gesteuert wird, ohne dass eine Messeinrichtung am Netzanschlusspunkt selbst und eine aufwändige Übertragung der Messsignale an den Wechselrichter vorgesehen sein muss. Der Netzanschlusspunkt kann dabei auf verschiedene Arten definiert sein, beispielsweise als Teil eines Zählerschranks eines Gebäudes oder in der Nähe eines Transformators, der in einer Energieerzeugungsanlage mit einer Mehrzahl von Wechselrichtern einen Sammelpunkt für die Wechselströme der einzelnen Wechselrichter darstellt.
Darüber hinaus führen etwaige Spannungsabfälle entlang der Wechselstromleitungen, die zu einer von der Spannung am Netzanschlusspunkt differierenden Spannung an den Wechselstromausgängen des Wechselrichters führen, nicht zu einem unnötigen bzw. verfrühten Abschalten des Wechselrichters bei einer Annäherung der Spannung am Netzanschlusspunkt an die normativ vorgegebenen Grenzen. Vielmehr kann der Wechselrichter die Einspeisung von Wechselstrom fortsetzen, auch wenn die Spannung an seinen Wechselspannungsausgängen bereits außerhalb des für die Einspeisung zulässigen Spannungsbandes liegt. Die Erfassung der Wechselspannung am Netzanschlusspunkt durch die Messeinrichtung im Wechselrichter ist zudem stabil und zuverlässig und ohne einen durch eine zusätzliche Übertragungsstrecke zwischen einer etwaigen Messeinrichtung am Netzanschlusspunkt und dem Wechselrichter bedingten Zeitverzug und damit in Echtzeit möglich.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann die Messeinrichtung im erfindungsgemäßen Wechselrichter einen Umschalter umfassen, so dass einerseits die Messeinrichtung nur ein Messmittel zur Messung der Wechselspannungen umfassen muss und andererseits das von der Messeinrichtung ausgegebene Messsignal wahlweise aus den an den Anschlüssen der Messeinrichtung erfassten Wechselspannungen, die an den Wechselstromanschlüssen anliegen, oder aus den an den weiteren Anschlüssen der Messeinrichtung erfassten Wechselspannungen, die am Netzanschlusspunkt anliegen, erzeugbar ist. Damit kann beispielsweise in Abhängigkeit von einem konkreten Installationsort des Wechselrichters relativ zum Netzanschlusspunkt entschieden werden, welche der erfassten Wechselspannungen zur Erzeugung des Messsignals und damit zur Steuerung der vom Wechselrichter eingespeisten Wechselströme verwendet wird. So mag der Wechselrichter in einiger Entfernung, beispielsweise einige zehn oder einige hundert Meter, vom Netzanschlusspunkt entfernt installiert sein, wie dies insbesondere auf ausgedehnten Anwesen mit einem zentralen Anschluss an das Wechselspannungsnetz regelmäßig der Fall ist. Andererseits kann der Wechselrichter auch in unmittelbarer Nähe eines Zählerschrankes eines Gebäudes installiert sein, wobei der Zählerschrank gleichzeitig den Netzanschlusspunkt darstellt; in diesem Fall kann zur Steuerung der vom Wechselrichter eingespeisten Wechselströme auch die an seinen Wechselstromausgängen erfasste Wechselspannung verwendet werden, wobei die zusätzlich erfassten Wechselspannungen am Netzanschlusspunkten zur Herstellung einer Redundanz nützlich sind.
In einer weiteren Ausführungsform kann der Umschalter ein Multiplexer sein, der mit einer Taktfrequenz geschaltet wird, die mindestens um einen Faktor 10 höher ist als eine Frequenz der Wechselspannung im Wechselspannungsnetz. Dadurch kann mit nur einem Messmittel zur Messung der Wechselspannungen das Messsignal alternierend aus den an den Anschlüssen der Messeinrichtung erfassten Wechselspannungen, die an den Wechselstromanschlüssen anliegen, oder aus den an den weiteren Anschlüssen der Messeinrichtung erfassten Wechselspannungen, die am Netzanschlusspunkt anliegen, erzeugt werden. Das Messmittel der Messeinrichtung kann dabei einen Analog-Digital-Wandler umfassen, der die erfassten Wechselspannungen digitalisiert, so dass das Messsignal in digitaler Form erzeugt und an die Steuereinrichtung des Wechselrichters übermittelt werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform kann der Wechselrichter Anschlüsse für Messleitungen umfassen. Diese Anschlüsse können sich von außen zugänglich am Gehäuse des Wechselrichters befinden und intern mit den weiteren Anschlüssen der Messeinrichtung, die zur Erfassung der am Netzanschlusspunkt anliegenden Wechselspannungen vorgesehen sind, verbunden sein. Die Messleitungen können einerseits an den Anschlüssen am Wechselrichter und andererseits am Netzanschlusspunkt angeschlossen werden, so dass eine direkte, bevorzugt hochohmige Verbindung zwischen den Wechselstromleitungen am Netzanschlusspunkt und den weiteren Eingängen der Messeinrichtung herstellbar ist. Diese Verbindung erlaubt eine besonders einfache und robuste Erfassung der Wechselspannungen am Netzanschlusspunkt durch die Messeinrichtung des Wechselrichters.
Neben dem bereits angesprochenen Analog-Digital-Wandler kann die Messeinrichtung galvanisch trennende Messwandler umfassen, die zwischen den Anschlüssen der Messeinrichtung, die zur Erfassung der an den Wechselstromausgängen anliegenden Wechselspannungen vorgesehen sind, bzw. den weiteren Anschlüssen am Wechselrichter, die zum Anschluss der Messleitung zum Netzanschlusspunkt vorgesehen sind, und dem Ausgang der Messeinrichtung für das Messsignal angeordnet sind. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Wechselstromausgänge Wechselrichters über einen Leistungstransformator galvanisch vom Netzanschlusspunkt getrennt sind.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb eines Wechselrichter, der über Gleichstromanschlüsse empfangbare elektrische Leistung in Wechselstrom umwandelt und diesen umgewandelten Wechselstrom über Wechselstromanschlüsse ausgibt, wobei die Wechselstromanschlüsse mittels Wechselstromleitungen über einen Netzanschlusspunkt mit einem Wechselspannungsnetz verbunden sind, umfasst eine Erfassung der an den Wechselstromanschlüssen anliegenden Wechselspannungen, die zur Steuerung der über die Wechselstromanschlüsse ausgegebenen Wechselströme verwendet werden. Der Wechselrichter wird über Messleitungen mit den Wechselstromleitungen verbunden, wobei die Messleitungen außerhalb des Wechselrichters am Netzanschlusspunkt mit den Wechselstromleitungen verbunden werden. An den Messleitungen anliegende weitere Wechselspannungen werden erfasst und zur Steuerung der über die Wechselstromanschlüsse ausgegebenen Wechselströme verwendet. Dadurch, dass die an den Messleitungen anliegenden Wechselspannungen im Wesentlichen den Wechselspannungen am Netzanschlusspunkt entsprechen, ermöglicht dieses Verfahren eine Steuerung der vom Wechselrichter ins Wechselspannungsnetz eingespeisten Wechselströme anhand der durch Normen definierten tatsächlich relevanten Größen im Wechselspannungsnetz, ohne dass aufwändige Kommunikationsstrukturen zwischen einer Messeinrichtung am Netzanschlusspunkt und dem Wechselrichter eingerichtet werden müssen. Dabei werden die relevanten Größen im Wechselspannungsnetz, insbesondere die Wechselspannung, beispielsweise als Eingangsgröße in Kennlinien verwendet, die einen funktionalen Zusammenhang zwischen momentanen Parametern des Wechselspannungsnetzes und gewünschten Parametern des vom Wechselrichter eingespeisten Wechselstroms definieren. Durch die Verwendung der an den Messleitungen anliegenden Wechselspannungen kann sichergestellt werden, dass die korrekten Eingangsgrößen in diese Kennlinien verwendet werden und der Wechselrichter sich hinsichtlich der Einspeisung von Wechselstrom normkonform verhält.
Darüber hinaus können normativ vorgegebene Bereiche für die Wechselspannungen im Wechselspannungsnetz, bei denen eine Einspeisung durch den Wechselrichter erfolgen darf, voll ausgenutzt werden, da diese Bereiche nicht durch etwaige zusätzliche, aber normativ irrelevante Spannungsabfälle entlang der Wechselstromleitungen zwischen Wechselrichter und Netzanschlusspunkt unnötig eingeschränkt werden, was bei einer ausschließlichen Verwendung der Wechselspannungen an den Wechselstromausgängen des Wechselrichters der Fall wäre.
Die an den Messleitungen anliegenden weiteren Wechselspannungen können dabei zusätzlich oder alternativ zu an den Wechselstromanschlüssen des Wechselrichters anliegenden Wechselspannungen zur Steuerung der vom Wechselrichter über die Wechselstromanschlüsse ausgegebenen Wechselströme verwendet werden. Damit können die an den Messleitungen anliegenden weiteren Wechselspannungen beispielsweise abhängig von der Entfernung zwischen Wechselrichter und Netzanschlusspunkt entweder zusätzlich zur Verifikation der an den Wechselstromanschlüssen des Wechselrichters anliegenden Wechselspannungen verwendet werden, insbesondere wenn die Entfernung klein ist, oder alternativ zu den an den Wechselstromanschlüssen des Wechselrichters anliegenden Wechselspannungen verwendet werden, insbesondere wenn die Entfernung so groß ist, dass signifikante Spannungsabfälle entlang der Wechselstromleitungen zwischen Wechselrichter und Netzanschlusspunkt zu erwarten sind.
Darüber hinaus können die an den Wechselstromanschlüssen anliegenden Wechselspannungen mit den an den Messleitungen anliegenden weiteren Wechselspannungen hinsichtlich ihrer Effektivwerte verglichen werden und diejenigen Wechselspannungen mit den niedrigeren Effektivwerten zur Steuerung der über die Wechselstromanschlüsse ausgegebenen Wechselströme verwendet werden. Damit kann auf besonders einfache Weise sichergestellt werden, dass der Wechselrichter nicht fälschlicherweise aufgrund einer Wechselspannung außerhalb des normativ zulässigen Bereiches abschaltet oder sich anderweitig nicht normkonform verhält, beispielsweise aufgrund eines falschen Eingangswertes in eine Kennlinie eine unerwünschte Blindleistung erzeugt.
In einer Ausführungsform des Verfahrens kann aus den an den Wechselstromanschlüssen anliegenden Wechselspannungen, den an den Messleitungen anliegenden weiteren Wechselspannungen und den vom Wechselrichter abgegebenen Wechselströmen ein Korrekturfaktor für die an den Wechselstromanschlüssen anliegenden Wechselspannungen und/oder eine Impedanz der Wechselstromleitungen ermittelt werden. Dadurch können insbesondere die elektrischen Eigenschaften der Wechselstromleitungen zwischen Wechselrichter und Netzanschlusspunkt ermittelt werden, die dann im Wechselrichter selbst dadurch kompensiert werden, dass die an den Wechselstromanschlüssen anliegenden Wechselspannungen mit dem Korrekturfaktor, der für verschiedene ausgegebene Wechselströme und damit verschiedene eingespeiste elektrische Leistungen verschiedene Werte aufweisen kann, beaufschlagt und die derart korrigierten Wechselspannungen zur Steuerung der über die Wechselstromanschlüsse ausgegebenen Wechselströme verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich können die elektrischen Eigenschaften der Wechselstromleitungen, insbesondere deren Impedanz, zur weiteren Verwendung an andere Wechselrichter oder eine übergeordnete Steuereinrichtung, beispielsweise eine Netzleitstelle oder eine Steuerung einer Energieerzeugungsanlage mit einer Vielzahl von Wechselrichtern kommuniziert werden.
Zur Kommunikation mit weiteren Wechselrichtern, die mit den Messleitungen oder über weitere Messleitungen mit den Wechselstromleitungen oder mit dem Netzanschlusspunkt verbunden sind, können die Messleitungen ebenfalls verwendet werden. Dabei sind die verschiedensten Kommunikationsverfahren denkbar, von seriellen Verfahren über Verfahren mit Differenzspannungssignalen bis hin zu komplette Bussystemen.
Insbesondere können über die Messleitungen die Messwerte der an den Wechselstromanschlüssen anliegenden Wechselspannungen, die an den Messleitungen anliegenden weiteren Wechselspannungen und/oder aus den verschiedenen Wechselspannungen berechnete Werte, beispielsweise die Minima ihrer Effektivwerte oder auch die oben erwähnten Impedanzen der Wechselstromleitungen übertragen werden.
Eine Energieerzeugungsanlage, die eine Mehrzahl von Wechselrichtern umfasst, die über Gleichstromanschlüsse empfangbare elektrische Leistung in Wechselstrom umwandeln und über Wechselstromanschlüsse ausgeben, umfasst Wechselstromleitungen, die die Wechselströme der einzelnen Wechselrichter zu einem gemeinsamen Netzanschlusspunkt führen, über den die gesammelten Wechselströme in ein Wechselspannungsnetz eingespeist werden. Die Energieerzeugungsanlage weist Messleitungen auf, die an Anschlüsse von Messeinrichtungen in den Wechselrichtern angeschlossen sind und über die die Wechselrichter Wechselspannungen am Netzanschlusspunkt erfassen. Damit wird es den einzelnen Wechselrichtern der Energieerzeugungsanlage ermöglicht, zur Steuerung der von ihnen jeweils eingespeisten Leistung diejenigen Wechselspannungen zu verwenden, die den tatsächlichen relevanten Größen im Wechselspannungsnetz entsprechen und nicht von etwaigen Spannungsabfällen entlang der Wechselstromleitungen zwischen Wechselrichter und Netzanschlusspunkt verfälscht sind. Die Errichtung einer solchen Energieerzeugungsanlage ist besonders einfach, da die Messleitungen parallel zu den sowieso vorhandenen Wechselstromleitungen verlegt werden können und dadurch nur geringe Zusatzkosten verursacht werden. Zudem ist eine Erweiterung der Energieerzeugungsanlage um weitere Wechselrichter ebenso problemlos möglich wie das Zusammenfassen von Messleitungen analog zu einem etwaigen Zusammenfassen von Wechselstromleitungen mittels anlageninterner Sammelpunkte für die von einer Untermengen der Mehrzahl der Wechselrichter ausgegebenen Wechselströme.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb einer Energieerzeugungsanlage, die eine Mehrzahl von Wechselrichtern zur Umwandlung von über Gleichstromanschlüsse empfangbarer elektrischer Leistung in Wechselstrom und Ausgabe dieses Wechselstroms über Wechselstromanschlüsse in Wechselstromleitungen umfasst, speist über einen gemeinsamen Netzanschlusspunkt den mittels der Wechselstromleitungen gesammelten Wechselstrom der Wechselrichter in ein Wechselspannungsnetz ein, wobei die über die Wechselstromanschlüsse ausgegebenen Wechselströme in Abhängigkeit einer Wechselspannung am Netzanschlusspunkt gesteuert werden. In dem Verfahren werden die Mehrzahl von Wechselrichtern über Messleitungen mit dem Netzanschlusspunkt verbunden und erfassen die an den Messleitungen anliegenden Wechselspannungen und verwenden diese Wechselspannungen zur Steuerung der über ihre Wechselstromausgänge ausgegebenen Wechselströme.
Mit diesem Verfahren wird in einfacher und robuster Weise sichergestellt, dass die von den Wechselrichtern ausgegebenen Wechselströme in Abhängigkeit von Wechselspannungen gesteuert werden, die tatsächlichen, relevanten Größen im Wechselspannungsnetz entsprechen, ohne dass diese Wechselspannungen in einer separaten Messeinrichtung am Netzanschlusspunkt ermittelt und mittels einer aufwändigen, fehleranfälligen und gegebenenfalls mit einem Zeitverzug versehenen Kommunikationsstruktur an die Mehrzahl von Wechselrichtern übermittelt werden muss. Mithin ist ein normgerechter Betrieb der Energieerzeugungsanlage auch ohne eine zentrale Steuerung möglich, die die elektrischen Eigenschaften von Anschlussanlagen, insbesondere der Wechselstromleitungen innerhalb der Energieerzeugungsanlage, aufwändig ermitteln und zur regelmäßig zeitkritischen Steuerung der Mehrzahl verwenden müsste. Zudem ist das Verfahren leicht skalierbar, da neu hinzukommende Wechselrichter autark anhand von individuell an ihren jeweiligen Messleitungen erfassten Wechselspannungen gesteuert werden und nicht in eine Kommunikationsstruktur eingebunden werden müssen.
In einer Ausführungsform können die von der Mehrzahl der Wechselrichter erfassten jeweils an den Messleitungen anliegenden Wechselspannungen, die die Wechselspannungen am Netzanschlusspunkt repräsentieren, die an ihren jeweiligen Wechselstromanschlüssen anliegenden Wechselspannungen, die von den Wechselspannungen am Netzanschlusspunkt durch Spannungsabfälle entlang der jeweiligen Wechselstromleitungen differieren, sowie die vom jeweiligen Wechselrichter ausgegebenen Wechselströme dazu verwendet werden, Impedanzen der jeweiligen Wechselstromleitungen, in die der jeweilige Wechselrichter der Mehrzahl von Wechselrichter einspeist, ermittelt werden. Die derart ermittelten jeweiligen Impedanzen können von der Mehrzahl der Wechselrichter an weitere Wechselrichter und/oder eine übergeordnete Steuer- oder Regeleinrichtung der Energieerzeugungsanlage kommuniziert werden. Insbesondere wenn die weiteren Wechselrichter und/oder die übergeordnete Steuer- oder Regeleinrichtung ebenfalls an Messleitungen angeschlossen sind, können bevorzugt die Messleitungen selbst als Kommunikationsmedium genutzt werden.
Die zwischen den Wechselrichtern und/oder an die übergeordnete Steuer- oder Regeleinrichtung kommunizierten Impedanzen der Wechselstromleitungen können dazu verwendet werden, die von der Mehrzahl von Wechselrichtern über ihre jeweiligen Wechselstromanschlüsse ausgegebenen jeweiligen Wechselströme individuell zu steuern. Insbesondere ist es dadurch möglich, eine Optimierung des Betriebs der Energieerzeugungsanlage hinsichtlich einer Nutzung der von den Wechselrichtern umgewandelten Gleichströme bei gleichzeitiger Minimierung der Verlustleistung entlang der Wechselstromleitungen zu erzielen.
Konkret kann dazu die Mehrzahl der Wechselrichter die über ihre jeweiligen Wechselstromanschlüsse ausgegebenen Wechselströme mittels Kennlinien in Abhängigkeit von der Wechselspannung am Netzanschlusspunkt steuern. Die Kennlinien der Mehrzahl von Wechselrichtern müssen dabei nicht untereinander identisch und zudem nicht identisch mit einer vorgegebenen Kennlinie für das Verhalten der Energieerzeugungsanlage insgesamt in Abhängigkeit von den Wechselspannungen im Wechselspannungsnetz sein. Vielmehr können die Kennlinien der einzelnen Wechselrichter in Abhängigkeit von der Relation zwischen der Impedanz der an einen jeweiligen Wechselrichter angeschlossenen Wechselstromleitungen und der Impedanzen der an alle weiteren Wechselrichter der Energieerzeugungsanlage angeschlossenen Wechselstromleitungen modifiziert werden.
Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass die Impedanzen der an die jeweiligen Wechselrichter angeschlossenen Wechselstromleitungen, die allen Wechselrichtern aufgrund der angesprochenen Kommunikation bekannt sind, in eine nach Größe sortierte Reihenfolge gebracht werden und ein jeweiliger Wechselrichter die von ihm verwendete Kennlinie mit einem Faktor skaliert, der sich aus der Position der Impedanz der an ihm angeschlossenen Wechselstromleitungen in der Reihenfolge ergibt.
Im Falle der sogenannten Q(U)-Kennlinie, die die Einspeisung von Blindleistung Q in Abhängigkeit der Wechselspannung U definiert, wobei die Blindleistung zur Stützung der Netzspannung dient, ist es sinnvoll, diejenigen Wechselrichter mit der höchsten Impedanz der an ihnen angeschlossenen Wechselstromleitungen am wenigstens Blindleistung einspeisen zu lassen, da die vergleichsweise hohe Impedanz zu hohen Verlustleistungen entlang der Wechselstromleitungen führt. Umgekehrt erzeugen Blindleistungen, die über Wechselstromleitungen mit insgesamt vergleichsweise niedriger Impedanz fließen, weniger Verluste. Somit können die Kennlinien der erstgenannten Wechselrichter (mit hoher Impedanz der Wechselstromleitungen) mit einem Faktor kleiner eins skaliert werden, so dass diese weniger Blindleistung einspeisen, und die Kennlinien der letztgenannten Wechselrichter (mit niedriger Impedanz der Wechselstromleitungen) mit einem Faktor größer eins skaliert werden, so dass jene mehr Blindleistung einspeisen. Insgesamt kann im Mittel eine am Netzanschlusspunkt geforderte Blindleistung Q von der Mehrzahl der Wechselrichter bereitgestellt werden, wobei die einzelnen Wechselrichter aufgrund ihrer individuellen Kennlinien unterschiedliche Blindleistungen einspeisen und die Verlustleistung innerhalb der Energieerzeugungsanlage insgesamt minimiert ist. Es versteht sich, dass dieses Verfahren völlig analog auf anders definierte Kennlinien angewandt werden kann, beispielsweise Kennlinien, die statt der Blindleistung Q den Verschiebungsfaktor cos φ in Abhängigkeit der Wechselspannung vorgeben.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.
1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wechselrichters,
2 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wechselrichters zur dreiphasigen Einspeisung in ein Wechselspannungsnetz,
3 zeigt eine beispielhafte Darstellung eines Niederspannungsabschnittes eines Wechselspannungsnetzes, und
4 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Energieerzeugungsanlage mit Anbindung an einen Mittelspannungsabschnitt eines Wechselspannungsnetzes.
FIGURENBESCHREIBUNG
1 zeigt einen Wechselrichter 100, an dessen Gleichstromanschlüsse 101 ein Photovoltaikgenerator 120 angeschlossen ist. Der vom Wechselrichter erzeugte Wechselstrom wird über Wechselstromanschlüsse 102 ausgegeben und über Wechselstromleitungen 103 und einen Netzanschlusspunkt 104 in ein öffentliches Wechselspannungsnetz 105 eingespeist. Weiterhin umfasst der Wechselrichter 100 eine Messeinrichtung 106 mit Anschlüssen 107, die zur Erfassung einer Wechselspannung an den Wechselrichteranschlüssen 102 und zur Ausgabe eines Messsignals 108 eingerichtet ist, wobei zur Ausgabe eines Messsignals 108 in digitaler Form ein Analog-Digital-Wandler 114 vorgesehen ist. Die Messeinrichtung 106 ist mit der Steuerung 109 verbunden, die die Leistungselektronik 110 des Wechselrichters 100 und damit den vom Wechselrichter 100 erzeugten Wechselstrom in Abhängigkeit vom von der Messeinrichtung 106 ausgegebenen Messsignal 108 steuert.
Neben den Anschlüssen 107 umfasst die Messeinrichtung 106 des Wechselrichters 100 weitere Anschlüsse 111, die zur Erfassung einer weiteren Wechselspannung eingerichtet sind, die außerhalb des Wechselrichters 100, bevorzugt am Netzanschlusspunkt 104 anliegt. Beispielhaft sind dazu die weiteren Anschlüsse 111 über Messleitungen 112 im Bereich des Netzanschlusspunktes 104 mit den Wechselstromleitungen 103 verbunden. Der Netzanschlusspunkt 104 kann dabei auf verschiedene Arten definiert sein, beispielsweise bei einem Niederspannungs-Verteilnetz in einem Hausanschlusskasten einer Elektroinstallation eines Gebäudes oder bei einem Anschluss an ein Mittel- oder Hochspannungs-Übertragungsnetz als primärseitiger oder sekundärseitiger Anschluss an einem Mittel- bzw. Hochspannungstransformator (vergleiche 4) oder auch am Anfang einer Stichleitung jenseits des Transformators, wenn diese Stichleitung von einem Mittel- bzw. Hochspannungsnetzanschluss zu einer geographisch isolierten Energieerzeugungsanlage führt. Alternativ können die Messleitungen 112 auch an oder kurz hinter dem Netzanschlusspunkt 104 mit den Wechselstromleitungen 103 bzw. mit dem Wechselspannungsnetz 105 verbunden sein.
2 zeigt eine Ausführungsform des Wechselrichters 100 zur dreiphasigen Einspeisung von Wechselstrom über die Anschlüsse 102 und die Wechselstromleitungen 103 in ein Wechselspannungsnetz. Die Messeinrichtung 106 umfasst hier Messwandler 41 bis 43, die die Wechselspannungen an den Wechselstromanschlüssen 102 abgreifen und in transformierter Form an die Spannungsmessmittel 1 bis 3 weitergeben. Weiterhin umfasst die Messeinrichtung 106 zusätzliche Messwandler 44 bis 46, die die an Anschlüssen 113 anliegenden weiteren Wechselspannungen abgreifen und in transformierter Form an die Spannungsmessmittel 4 bis 6 weitergeben, wobei die Anschlüsse 113 mit einer Messleitungen 112 verbunden sind, die wiederum an einem hier nicht dargestellten Punkt außerhalb des Wechselrichters 100 mit dem Netzanschlusspunkt 104 verbunden sind.
Die Spannungsmessmittel 41 bis 46 erfassen in der hier dargestellten Form die Wechselspannungen zwischen einer Phase der Wechselstromleitungen 103 bzw. der Messleitungen 112 und dessen jeweiligen Neutralleiter. Alternativ können die Spannungsmessmittel 41 bis 46 auch die Wechselspannungen zwischen den einzelnen Phasen der Wechselstromleitungen 103 bzw. der Messleitungen 112 oder die Wechselspannungen der einzelnen Phasen gegenüber einem anderweitig definierten Referenzpotential, beispielsweise dem Erdpotential erfassen.
Die von den Spannungsmessmittel 1 bis 6 erfassten Wechselspannungen werden in der Messeinrichtung 106 zusammengefasst und als Messsignal 108 an die Steuerung 109 übertragen. Dabei kann das Messsignal 108 Messwerte aller Spannungsmessmittel 41 bis 46 umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann das Messsignal ausgewählte Messwerte einer Untermenge der Spannungsmessmittel 41 bis 46, beispielsweise nur die Messwerte der weiteren Wechselspannungen, die außerhalb des Wechselrichters 100 abgegriffen werden, oder auch die aus einem Vergleich der von den Spannungsmessmittel 41 bis 43 ermittelten Wechselspannungen mit den von den Spannungsmessmittel 44 bis 46 ermittelten weiteren Wechselspannungen ermittelten jeweils kleineren Werte der Wechselspannungen umfassen.
Für den Fall, dass eine Erfassung der weiteren Wechselspannungen, die außerhalb des Wechselrichters 100 abgegriffen werden, nicht vorgesehen sein sollte, beispielsweise wenn der Wechselrichter 100 bereits in unmittelbarer Nähe des Netzanschlusspunktes 104 positioniert ist, können die einzelnen Phasen der Messleitungen 112 mittels der Verbindungsbrücken 30 parallel zu den einzelnen Phasen der Wechselstromleitungen 103 geschaltet werden und so ebenfalls als leistungsführende Leitung verwendet werden.
3 zeigt einen Niederspannungsabschnitt eines Wechselspannungsnetzes 105, in dem beispielhaft zwei Häuser 301 und 302 dargestellt sind, deren Elektroinstallation über Netzanschlusspunkte 104 an das Wechselspannungsnetz 105 angeschlossen sind und in denen Wechselrichter 99 bzw. 100 Gleichstrom von Photovoltaik-Generatoren 120 in Wechselstrom umwandeln und mittels Wechselstromleitungen 103 über die Netzanschlusspunkte 104 in das Wechselspannungsnetz 105 einspeisen. Der Übersichtlichkeit halber sind hier sowohl das Wechselspannungsnetz 105 als auch die Wechselrichter 99, 100 in einphasiger Ausführung dargestellt.
Zusätzlich sind in 3 im Sinne eines Ersatzschaltbildes einige relevante komplexe Impedanzen Z der Wechselstromleitungen dargestellt. Dabei repräsentieren Z_N die Impedanz des übergeordneten Wechselspannungsnetzes 105; Z_L1, Z_L2 und Z_LM die Impedanzen von einzelnen Abschnitten der Wechselstromleitungen innerhalb des Wechselspannungsnetzes 105; Z_AL1 und Z_Alm die Impedanzen der Anschlussleitungen zwischen den Netzanschlusspunkten 104 und den Wechselstromleitungen des Wechselspannungsnetzes 105; Z_V1 und Z_Vm die Impedanzen von Verbrauchern elektrischer Leistung innerhalb der Häuser 301 und 302; Z_H1 und Z_Hm die Impedanzen der Wechselstromleitungen 103 zwischen den Wechselrichtern 99, 100 und den Netzanschlusspunkten 104. Darüber hinaus sind in 3 mit U_LH1 und U_LHm Spannungsabfälle zwischen den Wechselrichtern 99, 100 und den Netzanschlusspunkten 104 angedeutet.
Der konventionelle Wechselrichter 99 im Haus 301 umfasst eine hier nicht gezeigte Messeinrichtung, die mittels eines Spannungsmessmittels 1 die Wechselspannung an den Wechselstromanschlüssen des Wechselrichters 99 erfasst und als Messsignal an die Steuerung 109 des Wechselrichters 99 übermittelt. Die Steuerung 109 verarbeitet dieses Messsignal derart, dass der Wechselrichter 99 in Abhängigkeit von der durch das Messsignal repräsentierten Wechselspannung beispielsweise bei Über- bzw. Unterschreiten von Grenzwerten durch die Wechselspannung der Wechselrichter 99 seinen Betrieb einstellt oder auch Blindleistung eingespeist wird, deren Eigenschaften mittels Kennlinien in funktionaler Abhängigkeit zu den Wechselspannung stehen. Dabei entspricht die durch das Messsignal repräsentierte Wechselspannung aufgrund des Spannungsabfalles Z_H1 nicht der Wechselspannung am Netzanschlusspunkt 104 des Hauses 301.
Der erfindungsgemäße Wechselrichter 100 im Haus 302 umfasst eine hier nicht gezeigte Messeinrichtung, die über Messleitungen 112 mittels eines Spannungsmessmittels 1 die Wechselspannung am Wechselstromanschluss des Wechselrichters 100 sowie mittels eines weiteren Spannungsmessmittels 4 eine weitere Wechselspannung am Netzanschlusspunkt 104 des Hauses 302 erfasst und das oder die Messsignale der Spannungsmessmittels 1 und 4 an die Steuerung 109 des Wechselrichters 100 übermittelt. Als Messeinrichtung kann hier die Messeinrichtung 106 aus 1 verwendet werden. Insbesondere die weitere Wechselspannung am Netzanschlusspunkt 104 repräsentiert dabei die für die Steuerung 109 der Leistungselektronik 110 des Wechselrichters 100 bevorzugt zu verwendende Größe, da die normativen Vorgaben für die Einspeisung in das Wechselspannungsnetz 105 regelmäßig das Verhalten einer Energieerzeugungsanlage in Abhängigkeit dieser Wechselspannung am Netzanschlusspunkt 104 vorgeben.
4 zeigt eine Energieerzeugungsanlage 400, in der eine Mehrzahl von Wechselrichtern 100 den von daran angeschlossenen Photovoltaik-Generatoren erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt und über Wechselstromleitungen 103 und einen Netzanschlusspunkt 104 in ein Wechselspannungsnetz, hier ein Mittelspannungsnetz 115 einspeist. In dieser Ausführungsform handelt es sich um eine Energieerzeugungsanlage 400, die in ein Mittelspannungsnetz einspeist, so dass ein Transformator 401 vorgesehen ist. Die Wechselrichter 100 umfassen wie anhand 3 bereits erläutert Spannungsmessmittel 1, die die Wechselspannungen an den Wechselstromanschlüssen 102 der Wechselrichter 100 erfassen, sowie weitere Spannungsmessmittel 4, die über die Messleitungen 112 mit dem Netzanschlusspunkt 104 verbunden sind und die weiteren Wechselspannungen an dem Netzanschlusspunkt 104 erfassen.
Abweichend von der in 2 dargestellten Messeinrichtung 106 umfasst die in 4 nicht gezeigte, aber gleichwohl in den Wechselrichtern 100 vorhandene Messeinrichtung 106 die weiteren Spannungsmessmittel 4 zur Erfassung der weiteren Wechselspannungen, während bereits am Netzanschlusspunkt 104, der hier auf der Primärseite des Transformators 401 dargestellt ist, ein Messwandlers 47 zur Transformation der am Netzanschlusspunkt 104 anliegenden Wechselspannung vorgesehen ist. Alternativ kann dieser Messwandler 47 auch auf der Sekundärseite des Transformators 401, also auf der Niederspannungsebene vorgesehen sein. Weiterhin alternativ oder zusätzlich können analog zu 2 Messwandler 44 bis 46 in den Wechselrichtern 100 vorgesehen sein.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.
Bezugszeichenliste

1: Spannungsmessmittel
2: Spannungsmessmittel
3: Spannungsmessmittel
4: Spannungsmessmittel
5: Spannungsmessmittel
6: Spannungsmessmittel
30: Verbindungsbrücke
41: Messwandler
42: Messwandler
43: Messwandler
44: Messwandler
45: Messwandler
46: Messwandler
47: Messwandler
99: Wechselrichter
100: Wechselrichter
101: Gleichstromanschluss
102: Wechselstromanschluss
103: Wechselstromleitung
104: Netzanschlusspunkt
105: Wechselspannungsnetz
106: Messeinrichtung
107: Anschlüsse
108: Messsignal
109: Steuerung
110: Leistungselektronik
111: Anschlüsse
112: Messleitungen
113: Anschlüsse
114: Analog-Digital-Wandler
115: Mittelspannungsnetz
120: Photovoltaikgenerator
301: Gebäude
302: Gebäude
400: Energieerzeugungsanlage
401: Transformator

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2010/0195357 [0006]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Normen EN 50160 [0002]
IEEE-1547 [0002]
EN 50160 [0002]

Claims

Wechselrichter (100) zur Umwandlung von über Gleichstromanschlüsse (101) empfangbarer elektrischer Leistung in Wechselstrom und Ausgabe des umgewandelten Wechselstroms über Wechselstromanschlüsse (102), wobei die Wechselstromanschlüsse (102) mittels Wechselstromleitungen (103) über einen Netzanschlusspunkt (104) mit einem Wechselspannungsnetz (105) verbindbar sind, wobei der Wechselrichter (100) eine Messeinrichtung (106) mit Anschlüssen (107) zur Erfassung einer an den Wechselstromanschlüssen (102) anliegenden Wechselspannung und zur Ausgabe eines Messsignals (108) umfasst, wobei der Wechselrichter (100) weiterhin eine Steuerungseinrichtung (109) zur Steuerung der über die Wechselstromanschlüsse (102) ausgegebenen Wechselströme in Abhängigkeit von dem von der Messeinrichtung (106) ausgegebenen Messsignal (108) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (106) weitere Anschlüsse (111) zur Erfassung weiterer Wechselspannungen am Netzanschlusspunkt (104) umfasst, und dass die Messeinrichtung (106) dazu eingerichtet ist, das Messsignal (108) aus den an den Anschlüssen (107) und an den weiteren Anschlüssen (111) erfassten Wechselspannungen zu erzeugen.
Wechselrichter (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (106) einen Umschalter umfasst, so dass das Messsignal (108) wahlweise aus den an den Anschlüssen (107) oder den an den weiteren Anschlüssen (111) erfassten Wechselspannungen erzeugbar ist.
Wechselrichter (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Umschalter ein Multiplexer ist, der mit einer Taktfrequenz geschaltet wird, die mindestens um einen Faktor 10 höher ist als eine Frequenz der Wechselspannung im Wechselspannungsnetz (105), so dass das Messsignal (108) alternierend aus den an den Anschlüssen (107) und den an den weiteren Anschlüssen (111) erfassten Wechselspannungen erzeugbar ist.
Wechselrichter (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (106) einen Analog-Digital-Wandler (114) umfasst, der die an den Anschlüssen (107) und/oder die an den weiteren Anschlüssen (111) erfassten Wechselspannungen digitalisiert.
Wechselrichter (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichter (100) Anschlüsse (113) für Messleitungen (112) umfasst, wobei die Messleitungen (112) zwischen den Anschlüssen (113) und dem Netzanschlusspunkt (104) anschließbar sind.
Wechselrichter (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (106) mindestens einen galvanisch trennenden Messwandler (41–46) umfasst, der zwischen den Anschlüssen (107, 111) der Messeinrichtung (108) und einem Ausgang für das Messsignal (108) und/oder zwischen den Anschlüssen (107, 111) der Messeinrichtung (108) und den weiteren Anschlüssen (113) am Wechselrichter (100) angeordnet ist.
Verfahren zum Betrieb eines Wechselrichters (100) zur Umwandlung von über Gleichstromanschlüsse (101) empfangbarer elektrischer Leistung in Wechselstrom und Ausgabe des umgewandelten Wechselstroms über Wechselstromanschlüsse (102), wobei die Wechselstromanschlüsse (102) mittels Wechselstromleitungen (103) über einen Netzanschlusspunkt (104) mit einem Wechselspannungsnetz (105) verbunden sind, wobei an den Wechselstromanschlüssen (102) anliegende Wechselspannungen erfasst und zur Steuerung der über die Wechselstromanschlüsse (102) ausgegebenen Wechselströme verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichter (100) über Messleitungen (112) mit den Wechselstromleitungen (113) verbunden wird, wobei die Messleitungen (112) außerhalb des Wechselrichters (100) am Netzanschlusspunkt (104) mit den Wechselstromleitungen (113) verbunden werden; und dass an den Messleitungen (112) anliegende weitere Wechselspannungen erfasst und zur Steuerung der über die Wechselstromanschlüsse (102) ausgegebenen Wechselströme verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die an den Messleitungen (112) anliegenden weiteren Wechselspannungen zusätzlich oder alternativ zu an den Wechselstromanschlüssen (102) anliegenden Wechselspannungen zur Steuerung der über die Wechselstromanschlüsse (102) ausgegebenen Wechselströme verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die an den Wechselstromanschlüssen (102) anliegenden Wechselspannungen mit den an den Messleitungen (112) anliegenden weiteren Wechselspannungen hinsichtlich ihrer Effektivwerte verglichen werden und diejenigen Wechselspannungen mit den niedrigeren Effektivwerten zur Steuerung der über die Wechselstromanschlüsse (102) ausgegebenen Wechselströme verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass aus den an den Wechselstromanschlüsse (102) anliegenden Wechselspannungen, den an den Messleitungen (112) anliegenden weiteren Wechselspannungen und den vom Wechselrichter (100) abgegebenen Wechselströmen ein Korrekturfaktor für die an den Wechselstromanschlüssen (102) anliegenden Wechselspannungen und/oder eine Impedanz der Wechselstromleitungen (103) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die an den Wechselstromanschlüssen (102) anliegenden Wechselspannungen in Abhängigkeit von den vom Wechselrichter (100) abgegebenen Wechselströmen mit dem Korrekturfaktor beaufschlagt und die derart korrigierten Wechselspannungen zur Steuerung der über die Wechselstromanschlüsse (102) ausgegebenen Wechselströme verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Messleitungen (112) zur Kommunikation mit weiteren Wechselrichtern verwendet werden, wobei die weiteren Wechselrichter mit den Messleitungen (112) oder über weitere Messleitungen (112) mit den Wechselstromleitungen (113) oder mit dem Netzanschlusspunkt (104) verbunden sind.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikation über die Messleitungen (112) eine Übertragung von Messwerten der an den Wechselstromanschlüssen (102) anliegenden Wechselspannungen und/oder der an den Messleitungen (112) anliegenden weiteren Wechselspannungen und/oder aus den verschiedenen Wechselspannungen berechneter Werte umfasst.
Energieerzeugungsanlage (400) mit einer Mehrzahl von Wechselrichtern (100), die über Gleichstromanschlüsse (101) empfangbare elektrische Leistung in Wechselstrom umwandeln und über Wechselstromanschlüsse (102) ausgeben und mittels Wechselstromleitungen (103) über einen gemeinsamen Netzanschlusspunkt (104) in ein Wechselspannungsnetz einspeisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieerzeugungsanlage (400) Messleitungen (112) aufweist, die an Anschlüsse (111) von Messeinrichtungen (106) in den Wechselrichtern (100) angeschlossen sind und über die die Wechselrichter (100) Wechselspannungen am Netzanschlusspunkt (104) erfassen.
Verfahren zum Betrieb einer Energieerzeugungsanlage (400) mit einer Mehrzahl von Wechselrichtern (100), die über Gleichstromanschlüsse (101) empfangbare elektrische Leistung in Wechselstrom umwandeln und über Wechselstromanschlüsse (102) ausgeben und mittels Wechselstromleitungen (103) über einen gemeinsamen Netzanschlusspunkt (104) in ein Wechselspannungsnetz einspeisen, wobei die über die Wechselstromanschlüsse (102) ausgegebenen Wechselströme in Abhängigkeit einer Wechselspannung am Netzanschlusspunkt (104) gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Wechselrichtern (100) über Messleitungen (112) mit dem Netzanschlusspunkt (104) verbunden werden und die an den Messleitungen (112) anliegenden Wechselspannungen erfassen und diese Wechselspannungen zur Steuerung der über ihre Wechselstromausgänge (102) ausgegebenen Wechselströme verwenden.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Wechselrichtern (100) aus den erfassten, jeweils an den Messleitungen (112) anliegenden Wechselspannungen, aus an ihren jeweiligen Wechselstromanschlüssen (102) anliegenden Wechselspannungen und einer aus den vom jeweiligen Wechselrichter (100) ausgegebenen Wechselströmen berechneten jeweiligen elektrischen Leistungen Impedanzen der Wechselstromleitungen (103) ermitteln.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Impedanzen der Mehrzahl von Wechselrichtern (100) an weitere Wechselrichter innerhalb der Energieerzeugungsanlage (400) kommuniziert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Wechselrichtern (100) über die Messleitungen (112) miteinander kommunizieren.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Wechselrichtern (100) die über ihre jeweiligen Wechselstromanschlüsse (102) ausgegebenen Wechselströme in Abhängigkeit von den ermittelten und über die Messleitungen (112) kommunizierten Impedanzen der weiteren Wechselrichter steuern.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Wechselrichtern (100) die über ihre jeweiligen Wechselstromanschlüsse (102) ausgegebenen Wechselströme mittels Kennlinien in Abhängigkeit von der Wechselspannung am Netzanschlusspunkt (104) steuern, wobei die Kennlinien der Wechselrichter (100) in Abhängigkeit von der Relation zwischen der Impedanz der an einen jeweiligen Wechselrichter (100) angeschlossenen Wechselstromleitungen (103) und der Impedanzen der an alle weiteren Wechselrichter (100) der Energieerzeugungsanlage (400) angeschlossenen Wechselstromleitungen (103) modifiziert werden.