DE102021204721A1 - Verfahren zum Aufbau einer Netzspannung und Wechselrichter - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbau einer Netzspannung durch mehrere unabhängig geregelte VISMA-Wechselrichter (12, 14,16), die gemeinsam an eine Last geschaltet sind, wobei die Last mehr Leistung benötigt als ein einzelner dieser Wechselrichter (12, 14, 16) liefern kann, mit den Verfahrensschritten:a. Versorgung jedes Wechselrichters (12, 14, 16) mit Leistung ;b. Starten einer VISMA Regelung in jedem Wechselrichter (12, 14, 16) durch Vorgabe einer Soll-Netzspannung,c. Übergeben eines Synchronisationsereignisses an alle VISMA-Wechselrichter (12, 14, 16),d. Aufbau einer Ausgangswechselspannung mit angeglichener Phasenlage in Abhängigkeit der Soll-Netzspannung und des Synchronisationsereignisses in jedem Wechselrichter (12, 14 ,16),e. Gleichzeitiger Aufbau der Netzspannung (56) durch alle Wechselrichter (12, 14, 16) mit den Ausgangswechselspannungen.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbau einer Netzspannung durch mehrere unabhängig geregelte VISMA-Wechselrichter, die gemeinsam an eine Last geschaltet sind, wobei die Last mehr Leistung benötigt als ein einzelner dieser Wechselrichter liefern kann. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Wechselrichter und ein Spannungsnetz.
  • Gemäß einer Definition auf http://www.iee.tu-clausthal.de/en/visma/ ist eine Virtuelle Synchronmaschine - kurz VISMA - ein spezieller Wechselrichter, der vorwiegend für die Einspeisung regenerativ erzeugter Elektroenergie in dezentrale und elektrisch schwache Netze entwickelt wurde. Merkmal dieses Wechselrichterkonzeptes ist die Analogie zur elektromechanischen Synchronmaschine, deren statisches und dynamisches Betriebsverhalten auf diesen Wechselrichter weitestgehend abgebildet wird.
  • Ein VISMA Wechselrichter weist demnach eine Regelung auf, die ihn für andere Netzteilnehmer wie eine Synchron-Maschine wirken lässt. Weitere Informationen zu VISMA-Wechselrichtern finden sich in Hesse et al. „Mirco grid stabilization u-sing the Virtual Synchronos Machine (VISMA), International Conference on Renewable Energies and Power Quality (ICREPQ'09), Valencia (Spain), 15th to 17th April 2009, und Chen et al. „Comparison of methods for implementing virtual synchronos machine on inverters“, RE&PQJ, Vol. 1, No. 10, April 2012, p. 734-739.
  • VISMA-Wechselrichter haben sich am Markt noch nicht auf breiter Basis durchgesetzt. Insbesondere für Leistungen von 1 kW bis 500 kW sind solche Wechselrichter noch sehr selten. Mit der zunehmenden Anzahl von Wechselrichtern bei erneuerbaren Energiequellen und damit Ersatz von mechanisch rotierenden Energiequellen wird es aber zunehmend wichtiger werden, solche Wechselrichter einzusetzen, damit die Netze stabil gehalten werden können, insbesondere bei kurzen Netzschwankungen. VISMA Wechselrichter haben prinzipbedingt kein Problem, sich in ein bestehendes Verbundnetz zuzuschalten und zugleich netzstützend zu arbeiten. Diese Vorteile sollen auch in kleinen Netzen, insbesondere Inselnetzen, nutzbar sein. Deswegen werden bevorzugt die gleichen VISMA- Wechselrichter mit der gleichen Regelung auch in solchen Netzen eingesetzt. Dabei können dann Probleme auftreten, wenn zur Versorgung einer Last mehrere VISMA- Wechselrichter gleichzeitig eingeschaltet werden müssen, insbesondere dann, wenn zuvor keine Netzspannung vorhanden ist. Das ist der typische Fall eines Starts eines abgeschalteten Netzes, das wieder hochgefahren werden muss. Dieses Hochfahren wird auch Schwarzstart genannt. In Inselnetzen, insbesondere in sehr kleinen Inselnetzen, ist das ein häufig auftretender Fall.
  • Ein Wechselrichter, der sich regelungstechnisch wie eine virtuelle Synchronmaschine verhält, unterstützt automatisch bestehende Netze bzw. Inselnetze und kann nach erfolgter Synchronisation, wie richtige Synchronmaschinen beliebig parallel geschaltet werden. Ein einzelner Wechselrichter kann dabei auch ein Inselnetz aufbauen, auf das sich weitere Wechselrichter aufsynchronisieren können. Für den Schwarzstart einen Inselnetzes mit mehreren VISMA basierten Wechselrichter gleichzeitig ist es notwendig, dass alle Wechselrichter zum exakt gleichen Zeitpunkt mit der selben Phasenlage den Spannungsaufbau starten.
  • Dazu müssen die Wechselrichter vorab synchronisiert werden. Problematisch ist, dass zur Synchronisation nicht auf ein bestehendes System zurück gegriffen werden kann.
  • DE 10 2013 102 603 B4 offenbart ein Verfahren für einen Schwarzstart eines Kraftwerks mit mehreren einem lokalen Wechselstromnetz zuschaltbaren Wechselrichtern, wobei mit einem ersten Wechselrichter eine Wechselspannung in dem Wechselstromnetz aufgebaut wird, ein zweiter Wechselrichter nach Synchronisation mit der Wechselspannung dem Wechselstromnetz zugeschaltet wird, die mit dem ersten Wechselrichter aufgebaute erste Wechselspannung gegenüber einer Nennspannung des Wechselstromnetzes um mindestens ein Viertel reduziert wird und nach dem Zuschalten des zweiten Wechselrichters eine gegenüber der ersten Wechselspannung erhöhte zweite Wechselspannung in dem Wechselstromnetz aufgebaut wird.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und einen Wechselrichter bereit zu stellen, mit denen der Netzaufbau zum Betreiben einer Last, gelingt, die mehr Leistung benötigt als jeder einzelne Wechselrichter liefern kann.
  • Beschreibung der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Aufbau einer Netzspannung durch mehrere unabhängig geregelte VISMA-Wechselrichter, die gemeinsam an eine Last geschaltet sind, wobei die Last mehr Leistung benötigt als ein einzelner dieser Wechselrichter liefern kann, mit den Verfahrensschritten:
    1. a. Versorgung jedes Wechselrichters mit Leistung;
    2. b. Starten einer VISMA Regelung in jedem Wechselrichter durch Vorgabe einer Soll-Netzspannung,
    3. c. Übergeben eines Synchronisationsereignisses an alle VISMA-Wechselrichter,
    4. d. Aufbau einer Ausgangswechselspannung mit angeglichener Phasenlage in Abhängigkeit der Soll-Netzspannung und des Synchronisationsereignisses in jedem Wechselrichter,
    5. e. Gleichzeitiger Aufbau der Netzspannung durch alle Wechselrichter mit den Ausgangswechselspannungen.
  • Somit ist zum Beispiel ein Schwarzstart eines Inselnetzes oder Verbundnetzes durch mehrere unabhängig geregelte Wechselrichter möglich, die das Verhalten einer virtuellen Synchronmaschine (VISMA) nachbilden, wobei die benötigte Leistung der zu versorgende Last die Leistung eines einzelnen Wechselrichters übersteigt.
  • Die Leistung zur Versorgung der Wechselrichter kann von einer DC-Quelle, insbesondere Batterie, stammen. Die Verfahrensschritte b. und c. können gleichzeitig oder nacheinander in beliebiger Reihenfolge erfolgen. Unter einem gleichzeitigen Aufbau der Netzspannung ist zu verstehen, dass der zeitliche Abstand typischerweise weniger als eine Periode (50 Hz → 20 ms), vorzugsweise 5 ms oder weniger, insbesondere 1 ms oder weniger beträgt.
  • Die Vorgabe der Soll-Netzspannung kann mit einer vorgegebenen Netzfrequenz in Abhängigkeit einer virtuellen Soll-Netzspannung erfolgen, die insbesondere einem Regelmodell des VISMA Wechselrichters übergeben wird.
  • Üblicherweise nutzt eine Steuerung eines VISMA-Wechselrichters die tatsächliche gemessene Netzspannung zur Regelung. Da eine solche gemessene Netzspannung z.B. bei einem Schwarzstart nicht vorhanden ist, können gespeicherte oder vorgegebene Werte einer solchen Netzspannung verwendet werden. Diese Werte bilden die „virtuelle Soll-Netzspannung“. Diese virtuelle Soll-Netzspannung weist vorzugsweise eine Amplitude, vorzugsweise eine Frequenz und vorzugsweise eine Phasenlage auf.
  • Jeder Wechselrichter kann selbst eine virtuelle Soll-Netzspannung generieren. Dies hat den Vorteil, dass eine virtuelle Soll-Netzspannung nicht zentral vorgegeben und übertragen werden muss.
  • Das Angleichen der Phasenlage kann durch Angleichen der Phasenlage der virtuellen Soll-Netzspannungen in den Wechselrichtern erfolgen. Somit können die Ausgangswechselspannungen synchronisiert werden, ehe sie zum Aufbau der Netzspannung verwendet werden.
  • Weiterhin kann das Angleichen der Phasenlage mittels eines ersten Synchronisationsereignisses, insbesondere einer, bevorzugt einer steigenden, Flanke eines Synchronisationspulses, erfolgen. Das Synchronisationsereignis kann somit das Angleichen der Phasenlagen der virtuellen Netzspannungen auslösen und somit zum Angleichen der Phasenlagen der Ausgangswechselspannungen führen.
  • Der Aufbau der Netzspannung kann durch ein zweites Synchronisationsereignis, insbesondere einer, bevorzugt einer fallenden, Flanke eines Synchronisationspulses, ausgelöst werden. Dadurch kann sichergestellt werden, dass eine Netzspannung aufgebaut wird, die geeignet ist, die Last mit Leistung zu versorgen.
  • Mit oder nach Aufbau der Netzspannung kann die Vorgabe der Soll-Netzspannung von der Abhängigkeit der virtuellen Soll-Netzspannung wechseln zu einer Abhängigkeit von einer gemessenen Netzspannung. Dieser Wechsel kann insbesondere mit oder nach dem zweiten Synchronisationsereignis erfolgen. Somit kann lediglich zum Aufbau der Netzspannung die virtuelle Soll-Netzspannung verwendet werden und anschließend kann eine gemessene Netzspannung verwendet werden.
  • Die zu versorgende Last kann gleichmäßig auf die Wechselrichter verteilt werden, insbesondere ausgelöst durch das zweite Synchronisationsereignis. Die gleichmäßige Lastverteilung kann aufgrund der VISMA-Regelung automatisch erfolgen.
  • Für jeden Wechselrichter kann ein virtueller Stromsollwert ermittelt werden und ein virtueller Strom kann auf den virtuellen Stromsollwert geregelt werden.
  • Der Stromsollwert kann vom VISMA-Wechselrichter in Abhängigkeit der gemessenen Netzspannung bestimmt werden. Solange die Soll-Netzspannung noch eine virtuelle Soll-Netzspannung ist, solange ist der Stromsollwert auch noch ein virtueller Stromsollwert. Die Vorgabe des Stromsollwerts kann so auch beim Umschalten von der virtuellen Soll-Netzspannung zur tatsächlich gemessenen Netzspannung auf die gleiche Weise wechseln.
  • Es kann aber auch eine Regelung auf einen virtueller Stromsollwert erfolgen, wenn die Ist-Netzspannung an einem bestehenden Netz gemessen wird, bevor der Wechselrichter mit dem bestehenden Netz verbunden wird. Dabei kann die Synchronisation auf ein bestehendes Netz durch die Messung der extern anliegenden Netzspannung, die in ein Regelungsmodell des Wechselrichters überführt wird, erfolgen. Dieses Modell errechnet dann, basierend auf den gemessenen Netzspannungen virtuelle Stromsollwerte, die wiederum als Ist - Werte in das Modell zurückgeführt werden. Auf diese Weise wird der virtuelle Strom auf den Wert geregelt, der sich bei realem Betrieb am vorhandenen Netz einstellen würde. Sobald das Modell den virtuellen Strom auf einen konstanten Wert eingeregelt hat, kann der Wechselrichter mit dem Netz verbunden werden und auf die eigentliche Regelung mit den Ist-Werten der tatsächlichen Netzspannung des bestehenden Netzesumgeschaltet werden.
  • Für den Schwarzstart mit mehreren Wechselrichtern wird erfindungsgemäß auf den oben beschriebenen Synchronisationsmechanismus zurück gegriffen, mit der Ausnahme das die extern gemessene Netzspannung in den einzelnen Wechselrichtern virtuell generiert wird. Die Phasenlage der virtuellen Soll-Netzspannungen kann insbesondere mit der steigenden Flanke eines von einer Steuerung gesendeten Synchronisationspulses auf allen Wechselrichtern auf wenige µs genau angeglichen werden. Danach kann der wie für den Netzparallelbetrieb beschriebene Synchronisationsvorgang über das Regelungsmodell starten.
  • Die Netzspannung kann nach Ablauf einer Einregelzeit des virtuellen Stroms aufgebaut werden. Nach Ablauf der Einregelungszeit des virtuellen Stroms kann die Steuerung eine fallende Flanke des Synchronisationspulses ausgeben, worauf alle Wechselrichter bis auf wenige µs genau gleichzeitig auf eine Reglung mit den tatsächlich gemessenen Spannungen umschalten können und die Netzspannung gemeinsam aufbauen können. Große Lasten werden dabei von Beginn an gleichmäßig auf die Wechselrichter aufgeteilt.
  • Die Einregelzeit kann typischerweise eine bis 10 Netzperioden betragen. Also typisch 20 ms bis 200 ms. Die Einregelzeit kann vorgegeben werden. Ein zu großer Wert kann nachteilig sein, da die Phasen-Synchronisation sich wieder so weit verändern kann, dass sie nicht mehr für einen gleichzeitigen Start ausreicht. Das deswegen, weil jeder Wechselrichter üblicherweise über eine eigene Zeitbasis verfügt, die ungenau sein kann.
  • Es ist denkbar, dass sich für die Einregelzeit ein Vorgabewert für Wechselrichter in Form einer Normung durchsetzen wird.
  • Weiterhin ist denkbar, dass keine Einregelzeit vorgegeben wird, sondern dann als abgelaufen erkannt wird, wenn alle Wechselrichter eingeregelt sind. Dazu müsste ein zusätzlicher Kommunikationskanal zwischen den Wechselrichtern existieren, auf dem die Wechselrichter mitteilen können, dass sie eingeregelt sind.
  • Weiterhin ist es denkbar, keine Einregelzeit vorzugeben sondern die Netzspannung aufzubauen, wenn bei allen Wechselrichtern die Abweichung virtueller Stromsollwert zu virtuellem Stromistwert unter einem Referenzwert liegt.
  • Mit oder nach der Einregelzeit kann die Vorgabe der Soll-Netzspannung von der Abhängigkeit der virtuellen Soll- Netzspannung zu einer Abhängigkeit von einer gemessenen Netzspannung wechseln.
  • Die Netzspannung kann über eine definierte Rampe aufgebaut werden. Die Dauer einer definierten Rampe kann typischerweise eine halbe, eine ganze oder bis zu 5 Perioden betragen. Durch das graduelle Aufbauen der Netzspannung über eine definierte Rampe können Überströme vermieden werden, insbesondere beim Versorgen einer kapazitiven und/oder induktiven Last. Eine Rampe kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass die Regelung, insbesondere in jedem Wechselrichter, für die Dauer der Rampe bewusst mit einem Stellbetrieb überlagert wird und bestimmte Maximalwerte für Spannung und/oder Strom nicht überschritten werden. Alternativ kann eine Regelung durch abgesenkte Regelwerte erfolgen.
  • Die Wechselrichter können sich zur Versorgung mit Leistung mit einem Zwischenkreis (DC-Link) verbinden. Dies kann beispielsweise durch Schalten eines Schalters geschehen.
  • In den Rahmen der Erfindung fällt weiterhin ein VISMA-Wechselrichter, aufweisend einen Synchronisationsereignis-Eingang und ausgebildet,
    1. a. Zum Aufbau einer VISMA-Regelung einer Ausgangswechselspannung an seinem Ausgang in Abhängigkeit einer vorgegebenen Soll-Netzspannung,
    2. b. eine Phasenlage der Ausgangswechselspannung auf ein erstes am Synchronisationsereignis-Eingang empfangenes Synchronisationsereignis zu synchronisieren und
    3. c. zum Aufbau einer Netzspannung nach erfolgter Synchronisierung der Phasenlage.
  • Ein solcher Wechselrichter eignet sich insbesondere zum Aufbau einer Netzspannung in Verbindung mit weiteren Wechselrichtern, insbesondere einer Netzspannung zur Versorgung einer Last mit Leistung, wobei jeder einzelne Wechselrichter nicht ausgelegt ist, die von der Last benötigte Leistung zur Verfügung zu stellen.
  • Dabei kann der Wechselrichter weiter zum Aufbau der Netzspannung synchron zu einem zweiten Synchronisationsereignis ausgelegt sein.
  • Die Erfindung betrifft zudem ein Spannungsnetz mit mehreren unabhängig geregelten erfindungsgemäßen VISMA-Wechselrichtern, mit einem Synchronisationsereignis-Generator, der mit jedem Synchronisationsereignis-Eingang der Wechselrichter verbunden ist, wobei die Wechselrichter ausgebildet sind, die Phasenlage ihrer Ausgangswechselspannung untereinander zu synchronisieren. Zu diesem Zweck kann jeder Wechselrichter eine CPU, eine Embedded Control, ein FPGA oder eine Kombination aus einigen der Vorgenannten aufweisen.
  • Die Netzspannung in einem solchen Spannungsnetz kann insbesondere im Wege eines Schwarzstarts aufgebaut werden.
  • Die Wechselrichter können mit einer Systemsteuerung verbunden sein. Eine Systemsteuerung kann dabei eine übergeordnete Steuerung sein, die z.B. vom Netzbetreiber betrieben wird.
  • Die Systemsteuerung kann ausgelegt sein, ein Synchronisationssignal an die Wechselrichter auszugeben. Das Synchronisationssignal kann ein elektrischer Impuls sein, der über eine Leitung zugeführt wird. Das Synchronisationssignal kann auch drahtlos zugeführt werden. Es kann auch ein Datenaustausch sein, mit dem allen Wechselrichtern mitgeteilt wird, sich zu einer bestimmten synchronisierten Uhrzeit zu synchronisieren. Dazu müssten die Wechselrichter über eine synchronisierte Uhr verfügen. Dies könnte beispielsweise über ein GPS-Zeitsignal, DCF77- Zeitsignal oder andere Synchronisationssignale (z.B. auf WIFI oder Mobiltelefonnetzen, z.B. 5G) erfolgen.
  • In dem Wechselrichter oder im Fall des Spannungsnetzes in zumindest einem Wechselrichter kann ein Regelungsmodell hinterlegt sein, das ausgelegt ist, einen virtuellen Strom zu berechnen, der dem Regelungsmodell als virtueller Stromsollwert zurückgeführt ist. Daraus ergeben sich die oben beschriebenen Vorteile.
  • Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt eine Darstellung eines Spannungsnetzes mit mehreren Wechselrichtern;
    • 2 zeigt die Synchronisation der Phasenlage mehrerer Wechselspannungen;
    • 3 zeigt virtuelle Ströme;
    • 4 zeigt die Synchronisation zum Aufbau einer Netzspannung;
    • 5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens
  • Die 1 zeigt ein Spannungsnetz 10 mit mehreren unabhängig geregelten VISMA-Wechselrichtern 12, 14, 16. Die Wechselrichter 12, 14, 16 sind mit einer Zwischenkreisspannung 18 verbunden, wodurch die Wechselrichter 12, 14, 16 mit einer Gleichspannung versorgt werden. Ausgangsseitig sind die Wechselrichter 12, 14, 16 mit einer Last 20 verbunden, wobei die Last 20 mehr Leistung benötigt als jeder einzelne Wechselrichter 12, 14, 16 liefern kann.
  • Die Wechselrichter 12, 14, 16 sind mit einem Synchronisationsereignis-Generator 22, der in einer Zentralsteuerung 24 angeordnet sein kann, verbunden. Insbesondere ist der Synchronisationsereignis Generator 22 mit jedem Synchronisationsereignis-Eingang 26, 28, 30 der Wechselrichter 12,14, 16 verbunden. Die Wechselrichter 12, 14, 16 sind ausgebildet, die Phasenlage ihrer Ausgangswechselspannung untereinander zu synchronisieren.
  • Insbesondere sind die Wechselrichter 12, 14, 16 zum Aufbau einer VISMA-Regelung einer Ausgangswechselspannung an ihrem jeweiligen Ausgang 32, 34, 36 in Abhängigkeit einer vorgegebenen Soll-Netzspannung ausgebildet. Weiterhin sind sie ausgebildet, eine Phasenlage der Ausgangswechselspannung auf ein erstes am Synchronisationsereignis-Eingang 26, 28, 30 empfangenes Synchronisationsereignis zu synchronisieren und eine Netzspannung nach erfolgter Synchronisierung der Phasenlage zur Versorgung der Last 20 aufzubauen.
  • Bekommt die Systemsteuerung 24 einen Einschaltbefehl, verbinden sich die Wechselrichter 12, 14, 16 mit der Zwischenkreisspannung 18, beispielsweise, indem ein entsprechender Schalter betätigt wird, sodass die Wechselrichter 12, 14, 16 mit Leistung versorgt sind. Daraufhin warten die Wechselrichter 12, 14, 16 auf ein erstes Synchronisationsereignis vom Synchronisationsereignis-Generator 22, beispielsweise eine steigende Flanke 40 eines Synchronisationspulses, s. 2.
  • Die 2 -4 zeigen die Situation jeweils für einen der Wechselrichter 12, 14, 16.
  • Bei Detektion des Synchronisationsereignisses kann sich jeder Wechselrichter 12, 14, 16 eine dreiphasige interne virtuelle Soll-Netzspannung 42, 44, 46, welche einer vorgegebenen Soll-Netzspannung entspricht, bilden. Jeder Wechselrichter 12, 14, 16 startet dabei mit derselben Phasenlage (in 2 Nulldurchgang von 46). Es ist auch denkbar, zunächst anhand der vorgegebenen Soll-Netzspannung eine interne virtuelle Soll-Netzspannung zu erzeugen und dann die Phasenlagen anhand des Synchronisationsereignisses zu synchronisieren. Die virtuelle Soll-Netzspannung 42, 44, 46 wird in ein VISMA- Regelungsmodell geführt, das einen virtuellen Strom 50, s. 3 errechnet, der wiederum in das Regelungsmodell als virtueller Stromsollwert zurückgeführt wird.
  • Es erfolgt der Aufbau einer Ausgangswechselspannung mit angeglichener Phasenlage in Abhängigkeit der (virtuellen) Soll-Netzspannung und des ersten Synchronisationsereignisses in jedem Wechselrichter 12, 14, 16.
  • Der Synchronisationspuls bleibt so lange auf high, bis der virtuelle Strom 50 auf einen konstanten Wert eingeregelt wurde (siehe Stelle 52 in 3). Ist der virtuelle Strom 50 eingeregelt, erhalten die Wechselrichter 12, 14, 16 ein zweites Synchronisationsereignis 54, insbesondere die fallende Flanke des Synchronisationspulses (s. 4).
  • 4 zeigt zunächst die virtuellen Netzspannungen 55. Nach dem zweiten Synchronisationsereignis 54 bleiben diese konstant. Bei Eintritt des zweiten Synchronisationsereignisses 54 erfolgt die Umschaltung vom Regelungsmodell auf eine Regelung mit den Ist-Werten der tatsächlichen Netzspannung des bestehenden Netzes. Die Wechselrichter 12, 14, 16 bauen dann die Netzspannungen 56 über eine definierte Rampe auf.
  • Die 5 gibt die Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens an.
  • Im Schritt 100 erfolgt die Versorgung jedes Wechselrichters 12, 14, 16 mit Leistung.
  • Im Schritt 102 startet eine VISMA Regelung in jedem Wechselrichter 12, 14, 16 durch Vorgabe einer Soll-Netzspannung, beispielsweise einer virtuellen Soll-Netzspannung.
  • Im Schritt 104 erfolgt die Übergabe eines Synchronisationsereignisses an alle VISMA-Wechselrichter 12, 14, 16. Die Schritte 104 und 106 können gleichzeitig oder in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden.
  • Im Schritt 106 erfolgt der Aufbau einer Ausgangswechselspannung mit angeglichener Phasenlage in Abhängigkeit der Soll-Netzspannung und des Synchronisationsereignisses in jedem Wechselrichter 12, 14, 16.
  • Im Schritt 108 erfolgt der gleichzeitige Aufbau der Netzspannung durch alle Wechselrichter 12, 14, 16 mit den Ausgangswechselspannungen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013102603 B4 [0007]

Claims (19)

  1. Verfahren zum Aufbau einer Netzspannung durch mehrere unabhängig geregelte VISMA-Wechselrichter (12, 14,16), die gemeinsam an eine Last geschaltet sind, wobei die Last mehr Leistung benötigt als ein einzelner dieser Wechselrichter (12, 14, 16) liefern kann, mit den Verfahrensschritten: a. Versorgung jedes Wechselrichters (12, 14, 16) mit Leistung; b. Starten einer VISMA Regelung in jedem Wechselrichter (12, 14, 16) durch Vorgabe einer Soll-Netzspannung, c. Übergeben eines Synchronisationsereignisses an alle VISMA-Wechselrichter (12, 14, 16), d. Aufbau einer Ausgangswechselspannung mit angeglichener Phasenlage in Abhängigkeit der Soll-Netzspannung und des Synchronisationsereignisses in jedem Wechselrichter (12, 14 ,16), e. Gleichzeitiger Aufbau der Netzspannung (56) durch alle Wechselrichter (12, 14, 16) mit den Ausgangswechselspannungen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgabe der Soll-Netzspannung mit einer vorgegebenen Netzfrequenz in Abhängigkeit einer virtuellen Soll-Netzspannung (42, 44, 46) erfolgt, die insbesondere einem Regelmodell des VISMA Wechselrichters (12, 14, 16) übergeben wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Wechselrichter (12, 14, 16) selbst eine virtuelle Soll-Netzspannung (42, 44, 46) generiert.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2-3, dadurch gekennzeichnet, dass das Angleichen der Phasenlage durch Angleichen der Phasenlage der virtuellen Soll-Netzspannungen (42, 44, 46) in den Wechselrichtern (12, 14, 16) erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Angleichen der Phasenlage mittels eines ersten Synchronisationsereignisses, insbesondere einer, bevorzugt einer steigenden, Flanke (40) eines Synchronisationspulses, erfolgt.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufbau der Netzspannung durch ein zweites Synchronisationsereignis, insbesondere einer, bevorzugt einer fallenden, Flanke (54) eines Synchronisationspulses, ausgelöst wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit oder nach Aufbau der Netzspannung (56) die Vorgabe der Soll-Netzspannung von der Abhängigkeit der virtuellen Soll- Netzspannung (42, 44, 46) wechselt zu einer Abhängigkeit von einer gemessenen Netzspannung.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu versorgende Last (20) gleichmäßig auf die Wechselrichter (12, 14, 16) verteilt wird, insbesondere ausgelöst durch das zweite Synchronisationsereignis.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Wechselrichter (12, 14, 16) ein virtueller Stromsollwert ermittelt wird und ein virtueller Strom (50) auf den virtuellen Stromsollwert geregelt wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Netzspannung (56) nach Ablauf einer Einregelzeit des virtuellen Stroms (50) aufgebaut wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit oder nach der Einregelzeit die Vorgabe der Soll-Netzspannung von der Abhängigkeit der virtuellen Soll- Netzspannung (42, 44, 46) wechselt zu einer Abhängigkeit von einer gemessenen Netzspannung.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Netzspannung (56) über eine definierte Rampe (58) aufgebaut wird.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Wechselrichter (12, 14, 16) zur Versorgung mit Leistung mit einem Zwischenkreis verbinden
  14. VISMA-Wechselrichter (12, 14, 16) aufweisend einen Synchronisationsereignis-Eingang (26, 28, 30) und ausgebildet, a. Zum Aufbau einer VISMA-Regelung einer Ausgangswechselspannung an seinem Ausgang in Abhängigkeit einer vorgegebenen Soll-Netzspannung, b. eine Phasenlage der Ausgangswechselspannung auf ein erstes am Synchronisationsereignis-Eingang (26, 28, 30) empfangenes Synchronisationsereignis zu synchronisieren und c. zum Aufbau einer Netzspannung (56) nach erfolgter Synchronisierung der Phasenlage.
  15. VISMA-Wechselrichter (12, 14, 16) nach Anspruch 14, weiter ausgelegt zum Aufbau der Netzspannung (56) synchron zu einem zweiten Synchronisationsereignis.
  16. Spannungsnetz (10) mit mehreren unabhängig geregelten VISMA-Wechselrichtern (12, 14, 16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14 oder 15, mit einem Synchronisationsereignis-Generator (22), der mit jedem Synchronisationsereignis-Eingang (26, 28, 30) der Wechselrichter (12, 14, 16) verbunden ist, wobei die Wechselrichter (12, 14, 16) ausgebildet sind, die Phasenlage ihrer Ausgangswechselspannung untereinander zu synchronisieren.
  17. Spannungsnetz nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselrichter (12, 14, 16) mit einer Systemsteuerung (24) verbunden sind.
  18. Spannungsnetz nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Systemsteuerung (24) ausgelegt ist, ein Synchronisationssignal an die Wechselrichter (12, 14, 16) auszugeben.
  19. Spannungsnetz oder Wechselrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass in dem, insbesondere jedem, Wechselrichter (12, 14, 16) ein Regelungsmodell hinterlegt ist, das ausgelegt ist, einen virtuellen Strom (50) zu berechnen, der dem Regelungsmodell als virtueller Stromsollwert zurückgeführt ist.
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