DE102014111704A1

DE102014111704A1 - Verfahren zur Inselnetzerkennung

Info

Publication number: DE102014111704A1
Application number: DE102014111704.2A
Authority: DE
Inventors: Konstantin Ponjakin
Original assignee: AEI Power GmbH
Current assignee: AEI Power GmbH
Priority date: 2014-08-15
Filing date: 2014-08-15
Publication date: 2016-02-18
Also published as: WO2016023990A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Inselnetzerkennung für eine Wechselrichtervorrichtung, insbesondere für eine Wechselrichtervorrichtung einer Photovoltaikanlage, in dem die Wechselrichtervorrichtung (10) in einem Betriebszustand in zumindest zwei Ausgangsleiter (12, 14, 16) jeweils einen Strom einprägt und eine Messvorrichtung (18) Phasenlagen (20, 22, 24) von an den Ausgangsleitern (12, 14, 16) anliegenden Spannungen ermittelt. Es wird vorgeschlagen, dass eine Steuer- und/oder Regeleinheit (26) aus den Phasenlagen (20, 22, 24) eine Phasenverschiebung (28, 30, 32) zu einer Inselnetzerkennung bestimmt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Inselnetzerkennung für eine Wechselrichtervorrichtung, insbesondere für eine Wechselrichtervorrichtung einer Photovoltaikanlage.
Es ist bereits ein Verfahren zur Inselnetzerkennung für eine Wechselrichtervorrichtung vorgeschlagen worden, in dem die Wechselrichtervorrichtung in einem Betriebszustand in zumindest zwei Ausgangsleiter jeweils einen Strom einprägt und eine Messvorrichtung Phasenlagen von an den Ausgangsleitern anliegenden Spannungen ermittelt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem eine Inselnetzsituation einer Wechselrichtervorrichtung besonders effizient erkannt werden kann. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Inselnetzerkennung für eine Wechselrichtervorrichtung, insbesondere einer Wechselrichtervorrichtung für eine Photovoltaikanlage, in dem die Wechselrichtervorrichtung in einem Betriebszustand in zumindest zwei Ausgangsleiter jeweils einen Strom einprägt und eine Messvorrichtung Phasenlagen von an den Ausgangsleitern anliegenden Spannungen ermittelt.
Es wird vorgeschlagen, dass eine Steuer- und/oder Regeleinheit aus den Phasenlagen eine Phasenverschiebung zu einer Inselnetzerkennung bestimmt.
Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine Phasenverschiebung mit einem Toleranzbereich verglichen und als ein Kriterium zu einer Inselnetzerkennung genutzt werden. Es können Rechenschritte für die Inselnetzerkennung in einer großen Zeitscheibe stattfinden und es kann eine geringe Belastung einer Rechenzeit erreicht werden. Eine Inselnetzsituation kann besonders effizient erkannt werden. Bei mehreren Wechselrichtern bleibt die Phasenverschiebung ermittelbar und als Kriterium zur Inselnetzerkennung gültig, wodurch eine Inselnetzsituation auch bei mehreren parallel geschalteten Wechselrichtern zuverlässig erkannt werden kann. Unter einer „Wechselrichtervorrichtung“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Vorrichtung mit zumindest einem Wechselrichter, vorzugsweise mit einem Photovoltaikwechselrichter, verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, mit zumindest einem Verbraucher und einem Versorgungsnetz verbunden zu werden und den Verbraucher mit einer elektrischen Energie zu versorgen und/oder die elektrische Energie in das Versorgungsnetz einzuspeisen. Bevorzugt ist die Wechselrichtervorrichtung elektrisch mit einem Photovoltaikmodul verbunden, das dazu vorgesehen ist, die elektrische Energie bereitzustellen. Es ist auch denkbar, dass die Wechselrichtervorrichtung mit einer anderen Energiequelle, beispielsweise einem Energiespeicher oder einer Brennstoffzellenvorrichtung, verbunden ist. Unter einer „Phasenverschiebung“ soll in diesem Zusammenhang ein Betrag, d.h. ein Absolutbetrag, einer Differenz von Phasenlagen elektrischer Spannungen oder von Phasenlagen elektrischer Ströme verstanden werden, deren Phasenlagen benachbart zueinander angeordnet sind. Unter einem „Inselnetz“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein elektrisches Netz verstanden werden, das von dem Versorgungsnetz zumindest im Wesentlichen isoliert ist und in dem zumindest der Wechselrichter und der Verbraucher elektrisch miteinander verbunden sind. Unter einer „Steuer- und/oder Regeleinheit" soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einem Steuergerät verstanden werden. Unter einem „Steuergerät" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Einheit mit einer Prozessoreinheit und mit einer Speichereinheit sowie mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebsprogramm verstanden werden. Grundsätzlich kann die Steuer- und/oder Regeleinheit mehrere untereinander verbundene Steuergeräte aufweisen. Vorzugsweise ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen, die Wechselrichtervorrichtung in einer Inselnetzsituation abzuschalten. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
Ferner wird vorgeschlagen, dass in dem Verfahren eine Stromsteuereinheit eine Phasenverschiebung zwischen zumindest zwei von der Wechselrichtervorrichtung in die Ausgangsleiter eingeprägten Strömen verändert. Dadurch kann gezielt eine zusätzliche Phasendifferenz zwischen den Strömen und den Spannungen eingebracht und eine aktive Inselnetzerkennung erreicht werden. Durch eine Änderung der Phasenverschiebung zwischen eingeprägten Strömen kann zumindest in einer Inselnetzsituation eine Änderung der Phasenverschiebung von den Strömen zugeordneten Spannungen herbeigeführt werden, wodurch mittels eines Vergleichs mit einem Toleranzbereich für die Phasenverschiebungen der Spannungen eine Inselnetzsituation besonders zuverlässig erkannt werden. Es kann eine Wechselrichtervorrichtung für eine große Anzahl von Einsatzzwecken bereitgestellt werden. Es können wirkungsvoll mehrere parallelgeschaltete Wechselrichter mit einem gleichen Verfahren betrieben werden.
In vorteilhafter Weise stellt in dem Verfahren die Stromsteuereinheit zur Veränderung der Phasenverschiebung Phasenlagen der eingeprägten Ströme relativ zu den Phasenlagen der Spannungen ein, die jeweils an den Ausgangsleitern anliegen, die den Strömen zugeordnet sind. Dadurch können zumindest in einer Inselnetzsituation Abweichungen der Phasenverschiebungen der Spannungen von Sollwerten wirkungsvoll vergrößert werden, wodurch die Inselnetzsituation durch ein Monitoring der Phasenverschiebungen besonders zuverlässig erkannt werden kann.
In vorteilhafter Weise bestimmt in dem Verfahren die Steuer- und/oder Regeleinheit einen Betrag zur Veränderung der Phasenlagen der eingeprägten Ströme in Abhängigkeit von der ermittelten Phasenverschiebung der Spannungen. Dadurch kann zumindest in einer Inselnetzsituation wirkungsvoll eine Rückkopplung erreicht und Abweichungen der Phasenverschiebungen der Spannungen können von einem Sollwert verstärkt werden. Dadurch kann eine Inselnetzsituation besonders schnell erkannt werden. Es kann ein Verfahren mit einer besonders kurzen Reaktionszeit bereitgestellt werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass in dem Verfahren die Steuer- und/oder Regeleinheit zur Bestimmung des Betrags zur Veränderung der Phasenlagen der eingeprägten Ströme einen Verstärkungsfaktor mit einer Differenz aus einer größten Phasenverschiebung und einer kleinsten Phasenverschiebung multipliziert. Dadurch kann der Verstärkungsfaktor als ein Parameter genutzt werden und das Verfahren kann besonders flexibel an verschiedene Einsatzsituationen angepasst werden. Eine Empfindlichkeit und eine Reaktionszeit können eingestellt werden. Es kann eine kurze Reaktionszeit erreicht werden. Vorzugsweise beträgt die Reaktionszeit weniger als 1 s, bevorzugt weniger als 500 ms und besonders bevorzugt weniger als 300 ms. Es ist auch denkbar, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit den Betrag zur Veränderung der Phasenlage des eingeprägten Stroms auf eine andere, einem Fachmann geeignet erscheinende Weise bestimmt.
In vorteilhafter Weise weist der Verstärkungsfaktor einen Wert kleiner eins auf. Dadurch können Abweichungen der Phasenverschiebung von einem Sollwert mit Auswirkungen auf das Versorgungsnetz und/oder den Verbraucher begrenzt werden. In einem Normalbetrieb, bei dem das Versorgungsnetz mit der Wechselrichtervorrichtung verbunden ist, kann eine Übertragung von Störungen auf das Versorgungsnetz vermieden werden. Es kann ein besonders stabiler Betrieb erreicht werden. Dadurch können Vorgaben von Netzbetreibern besonders zuverlässig erfüllt werden. Eine Betriebsfähigkeit und Effizienz des Verbrauchers kann erhalten werden. Vorzugsweise weist der Verstärkungsfaktor einen Wert größer 0,3 auf. Es ist auch denkbar, dass der Verstärkungsfaktor einen Wert größer eins aufweist, wodurch besonders kurze Reaktionszeiten erreicht werden können.
Ferner wird vorgeschlagen, dass eine Stromsteuereinheit die Phasenlagen aller eingeprägten Ströme verändert, die jeweils einem der Ausgangsleiter zugeordnet sind. Dadurch kann eine nachvollziehbare und besonders einfach überprüfbare Veränderung der Phasenlagen erreicht werden.
In vorteilhafter Weise verändert die Stromsteuereinheit die Phasenlagen der eingeprägten Ströme jeweils um den gleichen von der Steuer- und/oder Regeleinheit bestimmten Betrag. Dadurch kann ein robustes und Rechenzeit sparendes Verfahren erreicht werden.
Ferner wird eine Wechselrichtervorrichtung, insbesondere eine Wechselrichtervorrichtung für eine Photovoltaikanlage, vorgeschlagen, mit zumindest zwei Ausgangsleitern, die zur Einprägung eines Stroms vorgesehen sind, und mit einer Messvorrichtung, die dazu vorgesehen ist, Phasenlagen von an den Ausgangsleitern anliegenden Spannungen zu ermitteln, wobei die Wechselrichtervorrichtung eine Steuer- und/oder Regeleinheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, aus den Phasenlagen eine Phasenverschiebung zu einer Inselnetzerkennung zu ermitteln. Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine Differenz von Phasenverschiebungen bestimmt, mit einem Toleranzbereich verglichen und als ein Kriterium zu einer Inselnetzerkennung genutzt werden. Es kann eine zumindest mit Bezug auf die Inselnetzerkennung besonders effiziente Wechselrichtervorrichtung bereitgestellt werden. Es können Wechselrichtervorrichtungen bereitgestellt werden, deren Wechselrichter in Bezug auf die Inselnetzerkennung sicher parallelgeschaltet werden können. Es kann eine besonders flexibel einsetzbare Wechselrichtervorrichtung bereitgestellt werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Wechselrichtervorrichtung eine Stromsteuereinheit umfasst, die dazu vorgesehen ist, eine Phasenverschiebung zwischen zumindest zwei der eingeprägten Ströme zu verändern. Dadurch kann eine Wechselrichtervorrichtung bereitgestellt werden, die zu einer aktiven Inselnetzerkennung vorgesehen ist, wodurch eine Inselnetzsituation besonders zuverlässig erkannt werden kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Wechselrichtervorrichtung einen weiteren Ausgangsleiter und einen als Dreiphasenwechselrichter ausgebildeten Wechselrichter auf, der mit den drei Ausgangsleitern verbunden und dazu vorgesehen ist, in die Ausgangsleiter jeweils einen Strom einzuprägen. Dadurch kann eine Wechselrichtervorrichtung für einen besonders breiten Einsatzbereich bereitgestellt werden.
Die erfindungsgemäße Wechselrichtervorrichtung soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Wechselrichtervorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
Zeichnungen
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:
1 ein Schaltbild einer Wechselrichtervorrichtung, die mit Verbrauchern und einem Versorgungsnetz verbunden ist,
2 ein Ablaufschema eines Verfahrens zur Inselnetzerkennung und
3 ein Diagramm für Phasenlagen von elektrischen Spannungen.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
1 zeigt eine Wechselrichtervorrichtung 10 für eine Photovoltaikanlage. Die Wechselrichtervorrichtung 10 umfasst einen Wechselrichter 36, der als ein Mehrphasenwechselrichter ausgebildet ist. Der Wechselrichter 36 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als ein Dreiphasenwechselrichter für den Anschluss zumindest eines Photovoltaikmoduls 38 ausgebildet. Die Wechselrichtervorrichtung 10 weist drei Ausgangsleiter 12, 14, 16 zu einer Abgabe von elektrischer Leistung auf. Der Wechselrichter 36 ist in einem Betriebszustand mit den Ausgangsleitern 12, 14, 16 verbunden. Die Wechselrichtervorrichtung 10 weist ferner einen Neutralleiter 46 auf. Der Wechselrichter 36 ist in einem Betriebszustand mit dem Neutralleiter 46 verbunden.
In einem Betriebszustand weisen die Ausgangsleiter 12, 14, 16 jeweils eine Spannung bezogen auf ein Potential des Neutralleiters 46 auf. Die Spannungen sind jeweils als eine Wechselspannung ausgebildet und weisen jeweils eine Amplitude, eine Frequenz und eine Phasenlage 20, 22, 24 auf. Die Spannungen von unterschiedlichen Ausgangsleitern 12, 14, 16 weisen jeweils eine Phasenverschiebung 28, 30, 32 zueinander auf. Ein Sollwert der Phasenverschiebung 28, 30, 32 beträgt 120 Grad. In einem Sollzustand weisen die Spannungen, die bezogen auf ihre Phasenlagen 20, 22, 24 benachbart zueinander angeordnet sind, untereinander jeweils eine Phasenverschiebung 28, 30, 32 von 120 Grad auf. Die Ausgangsleiter 12, 14, 16 sind in einem Betriebszustand jeweils von einem Strom durchflossen. Die Ströme sind jeweils als ein Wechselstrom ausgebildet und weisen jeweils eine Amplitude, eine Frequenz und eine Phasenlage auf. Jeweils der in einem Ausgangsleiter 12, 14, 16 fließende Strom ist der an dem Ausgangsleiter 12, 14, 16 anliegenden Spannung zugeordnet.
Die Wechselrichtervorrichtung 10 weist eine Messvorrichtung 18 auf, die dazu vorgesehen ist, die Phasenlagen 20, 22, 24 der an den Ausgangsleitern 12, 14, 16 anliegenden Spannungen zu ermitteln. Die Messvorrichtung 18 ist dazu vorgesehen, die Phasenlagen 20, 22, 24 kontinuierlich zu ermitteln. Die Wechselrichtervorrichtung 10 weist ferner eine Steuer- und Regeleinheit 26 auf, die zur Steuerung des Wechselrichters 36 vorgesehen ist. Die Wechselrichtervorrichtung 10 weist eine Signalverbindung 48 zwischen der Messvorrichtung 18 und der Steuer- und Regeleinheit 26 auf.
Die Wechselrichtervorrichtung 10 weist eine Stromsteuereinheit 34 auf, die dazu vorgsehen ist, die in die Ausgangsleiter 12, 14, 16 eingeprägten Ströme zu steuern. Die Stromsteuereinheit 34 ist dazu vorgesehen, die Phasenlagen der von der Wechselrichtervorrichtung 10 in die Ausgangsleiter 12, 14, 16 eingeprägten Ströme zu verändern und/oder einzustellen. Die Stromsteuereinheit 34 ist dazu vorgesehen, die Phasenlagen der eingeprägten Ströme relativ zu den Spannungen der Ausgangsleiter 12, 14, 16 einzustellen. Es ist denkbar, dass die Stromsteuereinheit 34 in die Steuer- und Regeleinheit 26 integriert ist.
Die Steuer- und Regeleinheit 26 ist dazu vorgesehen, eine größte der Phasenverschiebungen 28 und eine kleinste der Phasenverschiebungen 30 zu bestimmen und mit einem Toleranzbereich für die Phasenverschiebungen 28, 30, 32 zu vergleichen. Die Steuer- und Regeleinheit 26 ist dazu vorgesehen, in einem Zustand, in dem eine der Phasenverschiebungen 28, 30, 32 außerhalb des Toleranzbereichs liegt, die Wechselrichtervorrichtung 10 abzuschalten. Die Steuer- und Regeleinheit 26 weist ein nicht näher dargestelltes Speicherelement auf, das dazu vorgesehen ist, einen Verstärkungsfaktor zu speichern. Die Steuer- und Regeleinheit 26 ist dazu vorgesehen, einen Betrag und eine Richtung 40, 42, 44 zu einer Änderung der Phasenlagen der Ströme mittels der Stromsteuereinheit 34 zu bestimmen als ein Produkt aus dem Verstärkungsfaktor und einer Differenz aus der größten Phasenverschiebung 28 und der kleinsten Phasenverschiebung 30 der Spannungen.
Die Wechselrichtervorrichtung 10 ist mittels der Ausgangsleiter 12, 14, 16 an einer Anschlussstelle 50 mit einer Mehrzahl von elektrischen Verbrauchern 52 verbunden. Die Wechselrichtervorrichtung 10 ist ferner mittels des Neutralleiters 46 mit den elektrischen Verbrauchern 52 verbunden. Es ist denkbar, dass die Wechselrichtervorrichtung 10 mit lediglich einem Verbraucher 52 elektrisch verbunden ist. Die Wechselrichtervorrichtung 10 ist dazu vorgesehen, die Verbraucher 52 mit elektrischer Energie zu versorgen. Es ist denkbar, dass die Anschlussstelle 50 als eine Anschlussstelle 50 eines Verbrauchernetzes zur Versorgung eines Gebäudes und/oder einer Anlage ausgebildet ist.
Die Wechselrichtervorrichtung 10 ist mittels der Ausgangsleiter 12, 14, 16 und mittels des Neutralleiters 46 mit einem Versorgungsnetz 54 verbunden. Das Versorgungsnetz 54 ist als ein dreiphasiges Wechselstromnetz ausgebildet. Das Versorgungsnetz 54 ist mittels Netzleitern 56, 58, 60 und mittels eines weiteren Neutralleiters 62 elekrisch mit den Verbrauchern 52 verbunden. Das Versorgungsnetz 54 versorgt zumindest in einem Zustand, in dem eine elektrische Leistung des Photovoltaikmoduls 38 kleiner ist als eine Leistungsaufnahme der Verbraucher 52, die Verbraucher 52 mit elektrischer Energie. In einem Zustand, in dem eine elektrische Leistung des Photovoltaikmoduls 38 größer ist als eine Leistungsaufnahme der Verbraucher 52, speist die Wechselrichtervorrichtung 10 elektrische Energie in das Versorgungsnetz 54 ein.
Elektrisch zwischen dem Versorgungsnetz 54 und den Verbrauchern 52 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Schaltvorrichtung 64 angeordnet. Die Schaltvorrichtung 64 ist dazu vorgesehen, die Netzleiter 56, 58, 60 zu unterbrechen und das Versorgungsnetz 54 von der Wechselrichtervorrichtung 10 und den Verbrauchern 52 zu trennen.
2 zeigt ein Ablaufschema eines Verfahrens zur Inselnetzerkennung für die Wechselrichtervorrichtung 10, in dem die Wechselrichtervorrichtung 10 in einem Betriebszustand in die drei Ausgangsleiter 12, 14, 16 jeweils einen Strom einprägt. Die 2 zeigt einen Startpunkt 68. In zwei ersten Verfahrensschritten 70, 72 werden Parameter festgelegt. Es wird ein Toleranzbereich für die Phasenverschiebungen 28, 30, 32 der Spannungen festgelegt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Toleranzbereich ein Bereich von 90 Grad bis 150 Grad. Darüber hinaus wird ein Verstärkungsfaktor für eine Änderung der in die Ausgangsleiter 12, 14, 16 eingeprägten Ströme festgelegt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt der dimensionslose Verstärkungsfaktor 0,5. Das Verfahren weist einen Zyklus 74 mit einer Mehrzahl von Verfahrensschritten 76, 78, 80, 82, 84, 86, 88 auf. Eine Unterteilung des Verfahrens in Verfahrensschritte dient der Beschreibung. In einem Betrieb der Wechselrichtervorrichtung 10 wird der Zyklus 74 kontinuierlich durchlaufen. In einem ersten Verfahrensschritt 76 des Zyklus 74 ermittelt die Messvorrichtung 18 die Phasenlagen 20, 22, 24 der an den Ausgangsleitern 12, 14, 16 anliegenden Spannungen. Die Messvorrichtung 18 wandelt die über analoge Signale erfassten Phasenlagen 20, 22, 24 in digitale Signale um und übermittelt die Phasenlagen 20, 22, 24 an die Steuer- und Regeleinheit 26. Die Steuer- und Regeleinheit 26 bestimmt aus den Phasenlagen 20, 22, 24 die Phasenverschiebungen 28, 30, 32 der an den Ausgangsleitern 12, 14, 16 anliegenden Spannungen. Die Steuer- und Regeleinheit 26 bestimmt die Phasenverschiebungen 28, 30, 32 von in Bezug auf die Phasenlage 20, 22, 24 benachbarten Spannungen als einen Betrag von Differenzen der Phasenlagen 20, 22, 24. Es ergeben sich drei Phasenverschiebungen 28, 30, 32. Eine erste der Phasenverschiebungen 28 gibt einen Abstand der Phasenlagen 20, 22 zwischen einer ersten der Spannungen und einer zweiten der Spannungen an. Eine zweite der Phasenverschiebungen 30 gibt einen Abstand der Phasenlagen 22, 24 zwischen der zweiten der Spannungen und einer dritten der Spannungen an. Eine dritte der Phasenverschiebungen 32 gibt einen Abstand der Phasenlagen 24, 20 zwischen der dritten Spannung und der ersten Spannung an.
3 zeigt ein Diagramm der Phasenlagen 20, 22, 24. Ein Vollwinkel entspricht 360 Grad. Pfeile sind Spannungen zugeordnet und bezeichnen die Phasenlagen 20, 22, 24 der Spannungen. Eine Erstreckung eines Bogens zwischen zwei Pfeilen entspricht der jeweiligen Phasenverschiebung 28, 30, 32. In dem in der 3 gezeigten Zustand weist die erste Phasenverschiebung 28 einen Wert von etwa 140 Grad auf. Die zweite Phasenverschiebung 30 weist einen Wert von etwa 100 Grad auf und die dritte Phasenverschiebung 32 weist einen Wert von etwa 120 Grad auf. Die Steuer- und Regeleinheit 26 bestimmt die größte der Phasenverschiebungen 28 und die kleinste der Phasenverschiebungen 30. In dem in 3 gezeigten Diagramm ist die erste Phasenverschiebung 28 die größte Phasenverschiebung 28 und die zweite Phasenverschiebung 30 die kleinste Phasenverschiebung 30. Die Steuer- und Regeleinheit 26 vergleicht in einem Verfahrensschritt 82, ob die größte Phasenverschiebung 28 und die kleinste Phasenverschiebung 30 innerhalb des Toleranzbereichs liegen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel liegen die größte Phasenverschiebung 28 und die kleinste Phasenverschiebung 30 innerhalb des Toleranzbereichs. Das Verfahren wird mit einem weiteren Verfahrensschritt 84 des Zyklus 74 fortgesetzt. In einem Zustand, in dem die Schaltvorrichtung 64 das Versorgungsnetz 54 von der Wechselrichtervorrichtung 10 und den Verbrauchern 52 getrennt hat oder in dem aus einem anderen Grund die Wechselrichtervorrichtung 10 und die Verbraucher 52 von dem Versorgungsnetz 54 getrennt sind, vergrößert sich mit jedem Zyklus 74 eine Abweichung zumindest einer der Phasenverschiebungen 28, 30, 32 von dem Sollwert und zumindest eine der Phasenverschiebungen 28, 30, 32 liegt schließlich außerhalb des Toleranzbereichs. Die Steuer- und Regeleinheit 26 stellt eine Inselnetzsituation fest, der Zyklus 74 wird verlassen und die Steuer- und Regeleinheit 26 schaltet in einem Verfahrensschritt 90 die Wechselrichtervorrichtung 10 ab, d.h. es wird insbesondere keine elektrische Leistung mehr in die Ausgangsleiter 12, 14, 16 eingespeist. Das Verfahren erreicht einen Endpunkt 92.
Die Steuer- und Regeleinheit 26 bestimmt den Betrag zur Veränderung der Phasenlage der eingeprägten Ströme in Abhängigkeit von den ermittelten Phasenverschiebungen 28, 30, 32 der Spannungen. Die Steuer- und Regeleinheit 26 bestimmt die Differenz zwischen der größten Phasenverschiebung 28 und der kleinsten Phasenverschiebung 30. Die Differenz beträgt in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel etwa 40 Grad. Die Steuer- und Regeleinheit 26 multipliziert zur Bestimmung des Betrags zur Veränderung der Phasenlagen der eingeprägten Ströme den Verstärkungsfaktor mit der Differenz aus der größten Phasenverschiebung 28 und der kleinsten Phasenverschiebung 30. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ergibt sich ein Betrag von etwa 20 Grad. Die Steuer- und Regeleinheit 26 übermittelt den Betrag an die Stromsteuereinheit 34 über eine weitere Signalverbindung 66, welche die Steuer- und Regeleinheit 26 und die Stromsteuereinheit 34 verbindet.
In einem weiteren Verfahrensschritt 88 verändert die Stromsteuereinheit 34 die Phasenverschiebungen zwischen den von der Wechselrichtervorrichtung 10 in die Ausgangsleiter 12, 14, 16 eingeprägten Strömen. Die Stromsteuereinheit 34 verändert hierzu die Phasenlagen der in die Ausgangsleiter 12, 14, 16 eingeprägten Ströme. Die Stromsteuereinheit 34 stellt die Phasenlagen der eingeprägten Ströme jeweils relativ zu den Phasenlagen 20, 22, 24 der Spannungen ein, die jeweils an den Ausgangsleitern 12, 14, 16 anliegen, die den Strömen zugeordnet sind. Die Stromsteuereinheit 34 verändert die Phasenlagen aller eingeprägten Ströme. Die Stromsteuereinheit 34 verändert die Phasenlagen der eingeprägten Ströme jeweils um den gleichen von der Steuer- und Regeleinheit 26 bestimmten Betrag. Die Richtungen 40, 42, 44 der Veränderung der Phasenlagen der Ströme ergibt sich aus den Phasenverschiebungen 28, 30, 32 der Spannungen. Die Stromsteuereinheit 34 überträgt eine Ordnung der Phasenverschiebungen 28, 30, 32 der Spannungen, bezogen auf eine Größe der Phasenverschiebungen 28, 30, 32, auf die Phasenverschiebungen der Ströme. Die Stromsteuereinheit 34 vergrößert eine Ungleichheit der Phasenverschiebungen 28, 30, 32 der Ströme bezogen auf eine Ungleichheit der Phasenverschiebungen 28, 30, 32 der den Strömen zugeordneten Spannungen. Die Phasenlagen der Ströme, deren zugeordnete Spannungen zueinander die größte Phasenverschiebung 28 aufweisen, werden voneinander entfernt. Die Phasenlagen der Ströme, deren zugeordnete Spannungen zueinander die kleinste Phasenverschiebung 30 aufweisen, werden einander angenähert. Damit sind in einem dreiphasigen System alle neuen Phasenlagen bestimmt.
Die Verschiebung der Phasenlagen der Ströme ist ein letzter Verfahrensschritt 88 des Zyklus 74 des Verfahrens. Der Zyklus 74 schließt sich, d.h. es folgt der erste Verfahrensschritt 76 des Zyklus 74, in dem die Messvorrichtung 18 die Phasenlagen 20, 22, 24 der an den Ausgangsleitern 12, 14, 16 anliegenden Spannungen ermittelt.

Claims

Verfahren zur Inselnetzerkennung für eine Wechselrichtervorrichtung (10), insbesondere für eine Wechselrichtervorrichtung (10) einer Photovoltaikanlage, in dem die Wechselrichtervorrichtung (10) in einem Betriebszustand in zumindest zwei Ausgangsleiter (12, 14, 16) jeweils einen Strom einprägt und eine Messvorrichtung (18) Phasenlagen (20, 22, 24) von an den Ausgangsleitern (12, 14, 16) anliegenden Spannungen ermittelt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuer- und/oder Regeleinheit (26) aus den Phasenlagen (20, 22, 24) eine Phasenverschiebung (28, 30, 32) zu einer Inselnetzerkennung bestimmt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stromsteuereinheit (34) eine Phasenverschiebung zwischen zumindest zwei von der Wechselrichtervorrichtung in die Ausgangsleiter (12, 14, 16) eingeprägten Strömen verändert.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromsteuereinheit (34) zur Veränderung der Phasenverschiebung Phasenlagen der eingeprägten Ströme relativ zu den Phasenlagen (20, 22, 24) der Spannung einstellt, die jeweils an den Ausgangsleitern (12, 14, 16) anliegen, die den Strömen zugeordnet sind.
Verfahren zumindest nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit (26) einen Betrag zur Veränderung der Phasenlagen der eingeprägten Ströme in Abhängigkeit von der ermittelten Phasenverschiebung (28, 30, 32) der Spannungen bestimmt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit (26) zur Bestimmung des Betrags zur Veränderung der Phasenlagen der eingeprägten Ströme einen Verstärkungsfaktor mit einer Differenz aus einer größten Phasenverschiebung (28) und einer kleinsten Phasenverschiebung (30) multipliziert.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungsfaktor einen Wert kleiner eins aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stromsteuereinheit (34) Phasenlagen aller eingeprägten Ströme verändert, die jeweils einem der Ausgangsleiter (12, 14, 16) zugeordnet sind.
Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromsteuereinheit (34) die Phasenlagen der eingeprägten Ströme jeweils um den gleichen von der Steuer- und/oder Regeleinheit (26) bestimmten Betrag verändert.
Wechselrichtervorrichtung, insbesondere Wechselrichtervorrichtung für eine Photovoltaikanlage, mit zumindest zwei Ausgangsleitern (12, 14, 16), die zur Einprägung eines Stroms vorgesehen sind, und mit einer Messvorrichtung (18), die dazu vorgesehen ist, Phasenlagen (20, 22, 24) von an den Ausgangsleitern (12, 14, 16) anliegenden Spannungen zu ermitteln, gekennzeichnet durch eine Steuer- und/oder Regeleinheit (26), die dazu vorgesehen ist, aus den Phasenlagen (20, 22, 24) eine Phasenverschiebung (28, 30, 32) zu einer Inselnetzerkennung zu ermitteln.
Wechselrichtervorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Stromsteuereinheit (34), die dazu vorgesehen ist, eine Phasenverschiebung zwischen zumindest zwei der eingeprägten Ströme zu verändern.
Wechselrichtervorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen weiteren Ausgangsleiter (16) und einen als Dreiphasenwechselrichter ausgebildeten Wechselrichter (36), der mit den drei Ausgangsleitern (12, 14, 16) verbunden und dazu vorgesehen ist, in die Ausgangsleiter (12, 14, 16) jeweils einen Strom einzuprägen.