WO2013011046A1 - Photovoltaikanlage mit vorspannung am wechselrichter - Google Patents

Photovoltaikanlage mit vorspannung am wechselrichter Download PDF

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WO2013011046A1
WO2013011046A1 PCT/EP2012/064045 EP2012064045W WO2013011046A1 WO 2013011046 A1 WO2013011046 A1 WO 2013011046A1 EP 2012064045 W EP2012064045 W EP 2012064045W WO 2013011046 A1 WO2013011046 A1 WO 2013011046A1
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voltage
output
photovoltaic
bias
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Jochen Hantschel
Steffen NOTZ
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Refusol Gmbh
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    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
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    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
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    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Definitions

  • the present invention relates to a device for a photovoltaic system with a Vornapsser Wegungsein- device for generating a bias voltage to an inverter of the photovoltaic system.
  • a photovoltaic system may have a plurality of photovoltaic cells and / or inverters. Single photovoltaic cells are usually to a module and one or more modules to so-called strings in series ge ⁇ switches that form the photovoltaic generator. This then supplies a high DC voltage to over 1000 volts to the inverter, which converts them into an AC voltage and an AC current with an amplitude, phase and frequency conforming to the network to be fed.
  • single or three-phase inverters with and without transformer are known.
  • Transformerless inverters that convert without galvanic isolation of the photovoltaic generator power into the power Wech ⁇ selledge are preferred because they are building smaller, cheaper and over transformer-based inverters have a significantly more efficient.
  • Due to the lack of electrical isolation between the DC and AC side it is not possible to connect to the positive or negative pole of the photovoltaic modules Defined potential with respect to the earth, for example. By Er ⁇ tion set.
  • a defined potential with respect to the ground potential at the photovoltaic generator may be necessary in order, for example, to comply with legal regulations relating to upper limits for potential differences at plant components in order to enable the detection of insulation faults in order to avoid TCO corrosion or deterioration of efficiency at certain photovoltaic modules, Etc.
  • TCO corrosion Transparent Conductive Oxi ⁇ de
  • TCO layer Transparent Conductive Oxi ⁇ de
  • a transformerless inverter unit is proposed in connection with thin-film modules, which has a switched between the negative photovoltaic generator and the negative input of the inverter switched ⁇ boost converter.
  • the boost converter Through the use of the boost converter, the characteristic curve of the photovoltaic modules can be influenced such that negative electric potentia ⁇ le to the earth and thus possible corrosion damage are reduced.
  • the boost converter also causes higher manufacturing and operating costs and efficiency losses.
  • WO 2010/078669 Al describes a photovoltaic power plant with a photovoltaic generator and a transformerless inverter and proposes to provide at the AC output of the inverter, a potential shift device which superimposes a voltage component on the AC voltage, through which also the potential on the DC input side of the inverter can be raised or lowered ,
  • the superposed voltage of the potential shift device can be DC voltage and / or AC voltage.
  • the superimposed voltage can also be regulated by acquiring measured values at the input of the inverter.
  • WO 2010/051812 A1 also beaten to provide a OffsetHarsquel ⁇ le to the alternating voltage output of a transformerless photovoltaic inverter, through which also the DC potential at the input side of the inverter controlled indirectly who the can ⁇ to taikmodule all potentials at the terminals of the photovoltaic respect to ground, depending on the module, all positive or all to make negative.
  • the offset voltage can be controlled, programmed or switched off. By monitoring the current flowing out of the offset voltage source current Isola ⁇ tion error can be detected.
  • a bias voltage offset voltage, offset voltage
  • a transformer is required at the output of the inverter, which transforms the output voltage of the inverter to a ge ⁇ desired voltage for transmission via power lines or for feeding into a network.
  • the bias voltage superimposed on the alternating voltage is then insignificant due to the subsequent transformation.
  • the potential shift means or the offset voltage source of the prior art photovoltaic systems is connected between ground and the neutral point and neutral terminal of the output side Trans ⁇ formators. This is the potential of the
  • the capacitive leakage currents are reactive currents and thus lossless. However, they may under certain circumstances, for example when they flow off via the protection conductor, representing a potential hazard, because a life ⁇ dangerous body current could flow through the person touching during an interruption of the protective conductor and simultaneous contact of the photovoltaic housing. This should be avoided.
  • the inverter can autonomously disconnect from the grid here, if the leakage current is too large. This can reduce the operating troublefree ⁇ ren and the generation of power.
  • leakage currents when flowing as circulating currents through the inverter and the bias source, can damage them. In addition, leakage currents complicate the Detection of insulation faults.
  • Another object of the present invention is to provide such a device, which also enables a reliable detection of insulation faults, especially creeping insulation faults in operation.
  • the device according to the invention has an inverter which has a DC voltage input for connecting a photovoltaic generator and an AC voltage output.
  • the inverter is transformerless and thus able to convert the input-side DC voltage with high efficiency into the output-side AC voltage.
  • the device according to the invention further comprises a bias voltage generating device for applying a bias potential to the AC voltage output of the inverter, which at the same time indirectly also the voltage potential at the DC voltage input of the inverter is influenced. For example.
  • the bias voltage generating means by applying a positive or negative bias potential to the AC output of the inverter to raise or lower the voltage potential at the DC input of the inverter so that the potential at the negative pole of a connected photovoltaic generator a predetermined minimum value, eg 0 volts , does not fall below protective earth (PE) or the positive pole does not exceed a predetermined maximum value, eg 0 volt, against PE.
  • PE protective earth
  • This can ensure that all the photovoltaic cells are maintained according to requirements either through (at more positive potentials) or below (at potentials more negative than) the ground potential, so as to avoid a skull ston ⁇ Liche TCO corrosion of thin film modules or polarization effects in back-contacted crystalline modules can or can. This provides the basis for high efficiency in the conversion of solar energy into electrical energy.
  • the invention is further characterized by an inductive Hochfre ⁇ frequency (RF) decoupling device, which is arranged and adapted for RF decoupling of the AC side of the DC voltage ⁇ side of the inverter.
  • the inductive RF decoupling device creates this harnessfre ⁇ quenz dealte decoupling by allowing potential jumps according to the AC side of the inverter at a constant With ⁇ average value of the potential of the voltage generating means is predetermined by the preload value of the bias voltage.
  • the inventive inductive RF decoupling device prevents a feedback of the potential jumps to the DC side of the inverter and Consequently, to the photovoltaic generator and associated displacement currents for reloading parasitic capacitances of the photovoltaic generator. In other words, blocked or
  • the device according to the invention preferably also has a photovoltaic generator with at least one photovoltaic module in order to form a photovoltaic system.
  • a photovoltaic generator with at least one photovoltaic module in order to form a photovoltaic system.
  • the inverter according to the invention is preferably arranged in the three-phase configuration with three AC output terminals, which are each assigned to one of the three phases of the output voltage.
  • the inverter may also contain three separate inverter units for the individual phases, and these may be coupled to the same or separate photovoltaic generators.
  • the inverter may be configured in the full or half bridge configuration of high frequency clocked switches as are well known in the art.
  • the half-bridge configuration is preferred because it reduces the on ⁇ number of switching elements and associated costs, the switching losses and control costs.
  • the inverter of the invention ei ⁇ ne balun circuit, which serves thechrospo ⁇ potentials at the input terminals of the inverter in ⁇ We sentlichen symmetrical with respect to the preload by the set generating means predetermined bias potential.
  • the inverter for this purpose, a DC ⁇ intermediate circuit with two in series with each other between the
  • the balun could also by a voltage divider on the basis of resistors, although lossy, or may be formed of Induktivitä ⁇ th.
  • the photovoltaic system according to the invention preferably further comprises a power transformer connected to the AC output of the inverter, which adjusts the inverter output voltage to grid sizes of a network to be fed.
  • the inverter output voltage is transformed to the AC voltage of a public power supply network or to a high voltage that is suitable for transmission via high-voltage lines.
  • the output transformer allows gal ⁇ vanische separation between the AC output side of the inverter and the subsequent network. As a result, this is impaired by the bias voltage generator predetermined bias potential at the output of Desirich ⁇ ters the mains voltage is not.
  • the transformer preferably comprises means connected to the AC voltage output of the inverter primary side, a secondary side for connection to the network and a neutral connection to the primary side, the vorzugswei ⁇ se is connected to a neutral conductor.
  • the neutral conductor is also connected to the midpoint between the capacitors or energy stores in the DC intermediate circuit, passed from the DC side to the AC side of the inverter and also connected to the bias voltage generating means. This simplifies the design and control of the inverter and the bias generator.
  • the power transformer is preferably a three-phase transformer having three outer conductor strings connected to a three-phase inverter or to separate single-phase inverters.
  • the other ends are then attached to the star point together quantitative scarf ⁇ tet, wherein the star point preferably forms the neutral connection, the restriction device via the neutral conductor to the Vorpositionserzeu- and intermediate circuit capacitors to the connection point between the intermediate is electrically connected.
  • the biasing device can also be connected to the outer conductor strands of the primary side of the power transformer or the AC output lines of the inverter.
  • the bias voltage generating means comprises a constant-voltage source to which is connected between ground and the change of tension ⁇ voltage output of the inverter.
  • the constant voltage source may be variable so that the size and polarity supplied from the constant voltage source Before ⁇ can be power controlled in operation or regulated the.
  • the inventive inductive RF decoupling device is provided for RF decoupling of the photovoltaic generator from the AC input side of the inverter.
  • the inductive RF decoupling device is formed by a single inductance, for example a choke, coil or the like, which is connected in series with the bias voltage generating device between earth and the neutral conductor.
  • the neutral conductor is preferably passed from the DC side to the AC side of the AC ⁇ richters and connected to the neutral point of the power transformer connected to the output of the inverter, as explained above, and preferably also connected to the protective conductor of the photovoltaic system.
  • the inductance acts as an HF resistor for the separation or damping of high-frequency leakage currents. It enables the potential jumps at the star point and prevents them from being fed back to the DC side.
  • Gleichzei ⁇ tig is a the predetermined bias voltage generating means by the Vorwoodser- maintained at the neutral point corresponding mean potential, which also determines the (average) potential on the DC side of the inverter or at the photovoltaic generator.
  • this one of the number of phases of the inverter output voltage in a corresponding number of inductors which is all in each case to an AC voltage output terminal of the inverter ⁇ and secondly are ⁇ sammenschreib at a common connection point.
  • the bias voltage generating device is then connected to the connection point.
  • this embodiment of the RF decoupling device according to the invention in mains transformers both in
  • Star circuit can also be used in delta connection, because the common connection point of the inductances forms a virtual neutral point for the connection of a bias voltage generating device.
  • the plurality of inductors for separating or damping high-frequency leakage currents are effective in the same way as the single inductance of the embodiment explained above.
  • the apparatus further comprises a sensor device for detecting measurement parameters, including the DC potentials at the input of the inverter and a current in the branch of the bias voltage generation device, and a control device, which is adapted to operate on the basis of the measurement parameters to control the device to detect possible fault conditions and to respond to it.
  • the control means is also adapted to variably set the value of the bias voltage applied by the bias voltage on the basis of the measured parameters as needed.
  • it may be able to suitably adjust the magnitude of the bias voltage to the voltage of the photovoltaic generator, which varies depending on the time of day, irradiation conditions, temperature and other weather and environmental conditions. For example, a higher bias can be provided ent ⁇ speaking the higher generator voltage idle for idle operation, while the bias may be appropriately reduced in operation in order to avoid high isolation loads and losses, as they were ver ⁇ tied to a rigid bias.
  • control device for controlling the inverter on the one hand and the bias voltage generating device on the other hand can be formed at will either by a common integral control unit or by different, distributed control units and executed in software and / or hardware.
  • the control device can have logic for detecting ground faults or insulation faults on the basis of the measurement parameters detected by the sensor device. In a particularly preferred embodiment, this logic is further to recognize a creeping insulation fault as follows ⁇ addressed: first, the logic is a first value for the bias of said bias voltage is present, and the magnitude of the DC potentials at the input of the inverter and the current in the Branch of the bias voltage generator measured. The logic then actively modifies the potential of the bias voltage of the bias generator and provides a second value for it.
  • the sensor device then detects the magnitude of the DC potentials at the input of the inverter and the current in the branch of the bias voltage generating device for the second predetermined bias potential value. From the measurement and default values for the voltage potentials and the currents, the logic then determines the insulation ⁇ resistors to the positive and negative DC voltage input terminal of the inverter. By comparing the determined insulation resistances with reference values, the logic can recognize in good time the onset of an insulation fault. Advantageously, this recognition of a creeping insulation fault in the operation, for example. On pe ⁇ riodischer base done.
  • an additional module for a device for converting an input-side applied electrical DC voltage from a photovoltaic generator is provided in an output-side AC voltage, wherein the device comprises at least one transformerless inverter with a DC input for connecting a photovoltaic generator and an AC output.
  • the additional module of the invention has an on ⁇ circuit for connection to the AC voltage output of the Inverter, a bias voltage generating means for applying a bias potential at the terminal, whereby in operation, the voltage potential at the DC input ⁇ input of the inverter is affected when the An ⁇ circuit of the additional module is connected to the AC voltage output of the inverter, and an inductive RF decoupling on , Which is set up during operation for RF decoupling of the AC voltage side of the DC voltage side of the inverter when the connection of the additional ⁇ module is connected to the AC voltage output of the inverter.
  • the additional module can thus be retrofitted as a retrofittable unit in an existing photovoltaic system. It can in principle be connected at any point between the inverter output and a mains transformer, housed in the housing of the inverter or the mains transformer or integrated into the inverter or mains transformer.
  • the additional module in particular its RF decoupling device, bias voltage generation device and control device, can be further developed in the manner described above in connection with the conversion device according to the invention. To avoid repetition, reference is made to the above Be ⁇ scription of possible embodiments and their advantages.
  • the invention makes it possible to operate transformerless AC ⁇ judges photovoltaic generators which are constructed lenfulness réelle of thin film modules or crystalline modules with back Zel-, while avoiding damage and efficiency losses due to TCO corrosion and polarization effects and to avoid high leakage currents of the photovoltaic generator, which can cause damage to the components of the photovoltaic system. Further details of advantageous embodiments of the invention are the subject of the drawing, the description or the dependent claims. In the drawings, embodiments of the invention are illustrated. Show it:
  • FIG. 1 shows a photovoltaic system of the invention for order ⁇ conversion of a DC voltage of a photovoltaic generator into an alternating voltage for feeding into a network with a bias and an RF decoupling device according to a first embodiment in highly schematic representations.
  • FIG. 2 shows an embodiment of an inverter for use in the photovoltaic system according to FIG. 1, in a simplified representation
  • Figure 3 is a photovoltaic system with a further exporting ⁇ approximate shape of an inventive RF decoupling device, in a highly schematic representation.
  • FIG. 4 shows a block diagram of a method according to the invention for detecting insulation faults.
  • Fig. 1 shows a highly schematic of a photovoltaic system 1, which forms a device according to the invention for converting an input side applied electrical DC voltage from a photovoltaic generator in an output AC voltage.
  • the photovoltaic system 1 has a Photovol ⁇ taikgenerator 2 and a three-phase inverter 3.
  • the photovoltaic generator 2, one or more has not shown here in detail PV modules that Kgs ⁇ NEN, as are known in the art, and which are connected in series with each other be formed by any crystalline modules or thin-film modules to a single DC output voltage to the output terminals 4, 6 of the photovoltaic generator 2 to produce.
  • the inverter 3 is for the conversion of the provided by the photovoltaic generator 2 at its input 7
  • the inverter the input 7 with a positive and a negative inlet connection 9, 11, which are connected respectively to the positive and negati ⁇ ven pole 4, 6 of the photovoltaic generator 2, and the four-pole output 8, to the the three output terminals (LI, L2, L3) 12, 13, 14, which carry the individual phases of the output side AC voltage of the inverter 3, and a neutral output terminal (N) 16 of the inverter 3 belong.
  • the inverter 3 has a DC intermediate circuit 17 with two series-connected energy buffers 18, 19 in the form of capacitors C, which are connected at one end to the positive or negative input terminal 9, 11 of the inverter 3 and with its other end to a connection point 21, which is electrically connected to the neutral output terminal 16 via a line 22 passing through the inverter 3.
  • the DC link capacitors 17, 18 and the neutral line 22 form part of a balancing circuit 23, which serves to symmetrically set the potentials at the input terminals 9, 11 of the inverter 3 with respect to the potential at the neutral ⁇ line 22.
  • the inverter 3 further comprises a switch arrangement 24 which is connected to the input terminals 9, 11 in parallel with the intermediate circuit capacitors 18, 19.
  • Switch assembly 24 is formed by a parallel connection of three substantially identical half bridges 26, each having two switch units connected in series 27, 28, which are switchable with high frequencies of up to 100 kHz.
  • the switch units 27, 28 are shown here only symbolically, preferably low-loss IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or MOS field effect transistor switches are used.
  • the connection point 29 Zvi ⁇ rule the switch units 27, 28 of each half-bridge 26 is Ü via a connecting line 31 that includes a storage inductor 32, led out to the respective AC voltage output terminal 12, 13 and 14 respectively.
  • the switch units 27, 28 of the respective half-bridges 26 are clocked such that a three-phase alternating current is generated at the output terminals 12, 13, 14 for feeding into a network, which preferably has three substantially equal magnitude, but in each case by 120 ° phase-shifted output currents.
  • the output 8 of the Wech ⁇ selrichters 3 with a public network 32 eg. A
  • Power supply network or a high-voltage transmission network connected via an output-side transformer 33, which ensures a galvanic separation between the inverter output ⁇ gang 8 and the network 32 and an adjustment of the size of the output voltages and currents supplied by the inverter to the required sizes of the network 32.
  • the transformer 33 is here in a conventional manner as a three-phase transformer having a primary side 34 and a secondary side 36, each having three connected to a star primary windings 37 on the primary side 34 and three star connected secondary windings 38 on the secondary side 36.
  • the central connection point or neutral point of the primary windings 37 forms the neutral connection 39 of the transformer 33.
  • the neutral connection 39 is connected to the Neutral output terminal 16 of the inverter and via the inverter-internal neutral line 22 further connected to the connection point 21 of the DC link capacitors 17, 18.
  • the neutral terminal 39 of the transformer 33 is also connected to a first terminal 40 of a branch 42 in which a Vorwoodser Wegungs- device 43 is arranged, which is connected to another terminal to the ground 44.
  • the Vorwoodser Wegungs- device 43 is used to apply a defined bias potential in operation at the terminal 40 and the neutral terminal 39 of the transformer and thus the neutral ⁇ output terminal 16 of the inverter 3, which then via the Neutrallei ⁇ ter 41, 22 to the connection point 21 the DC intermediate circuit 17 is coupled.
  • the bias voltage generating device 43 has a constant-voltage source 46, which supplies a constant voltage with a variably adjustable size at its output terminal connected to the neutral terminal 39.
  • a control device is provided, which is shown here only schematically in the form of a block 47.
  • the control device 47 is coupled to a sensor device 48, which records different measurement parameters on the photovoltaic system 1 and supplies characteristic values to the control device 47 for this purpose.
  • To the detected measurement parameters include the DC potentials U D c + U D c of the positive and negative input terminal 9, 11 of the Wech ⁇ selrichters 3 as shown in Fig. 1 indicated, and for example, the Wech ⁇ AC voltages and / or Alternating currents at theönanschlüs ⁇ sen 12, 13, 14 (not shown here).
  • the photovoltaic system described so far is in itself
  • the photovoltaic generator 2 converts the radiation energy received from the sun into electrical energy and thereby generates a DC voltage at its poles 4, 6.
  • the voltage supplied by the photovoltaic generator 2 depends on the irradiation conditions, the temperature, humidity Near the Photovoltaikgene- rators and other factors, and is in ERAL ⁇ nen in operation in about 600 to 1000 volts.
  • the inverter 3 converts the DC voltage at its input 7 into a three-phase AC voltage at its output 8, from which the three-phase AC voltage is fed via the transformer 33 into the network 32.
  • the inverter 3 is appropriately controlled by the control device 47 in accordance with the operating values measured by the sensor device 48 in order to supply at its output the alternating voltages and alternating currents suitable for feeding.
  • the transformer 33 adapts these according to the requirements of the network.
  • the bias voltage generator applies a bias voltage to the neutral terminal 39 of the
  • Transformers 33 and thereby causes a shift of the DC potential at the primary side 34 of the transformer ⁇ 33 and thus also at the output 8, in particular the neutral output terminal 16 of the inverter 3 with respect to the ground potential to the bias voltage.
  • the balancing circuit 23, including the neutral conductors 22, 41 the potentials at the positive and negative input terminal 9, 11 with respect to the bias voltage are symmetrical to each other, thus be approximately 0 volts at one of the terminals 9, 11 and approximately twice that of the bias voltage at the other terminal 9, 11.
  • photovoltaic modules are electrically on ⁇ loadable surfaces forming opposite a grounded frame, and thus parasitic capacitances that can store charge.
  • the parasitic capacitances of the photovoltaic modules are relatively large and are in the range of about 1 yF per cable peak voltage. They depend on design factors, such as the materials used and the surface which is used for charge storage, and can be considerably increased by weather-related factors, for example wetting with water. In any case, the parasitic capacitances of photovoltaic modules are considerably greater than those on the AC side of a transformerless inverter.
  • the parasitic capacitances of the photovoltaic generator 2 by two capacitances 49, 51 are indicated, which are connected between the positive and negative poles 4, 6 of the photovoltaic generator 2 and ground.
  • the high parasitic capacitances of the photovoltaic generator 2 must be stable. dig, which results in high displacement currents at the photovoltaic generator, which are proportional to the parasitic capacitances and the voltage amplitude.
  • the Ver ⁇ displacement currents result leakage currents, which can flow away ⁇ SEN and the voltage generating means in the flow circuit through the plant, in particular by the inverter 3 and the constant voltage source 46 of the forward 43 and damage to ground.
  • capacitive leakage currents can cause the fault current monitoring of an inverter 3 and subs ⁇ Lich its disconnection from the network.
  • an inductive RF decoupling device 52 is provided for RF decoupling of the AC side from the DC side of the inverter 3.
  • the inductive RF decoupler 52 in the preferred embodiment in FIG. 1 is formed by an inductor 53 which is connected between the terminal 40 and the neutral terminal 39 of the transformer 33 and the bias voltage generator 43 is.
  • the inductance 53 has a suitable inductance in the sense of a high RF resistance, to block the expected operational harnessfre ⁇ -frequency leakage sufficiently or to dämp ⁇ fen.
  • the inductance 53 enables Konditionspoten- tialsprünge at the neutral terminal 39, but keeps its Po ⁇ tential at a constant average value, which corresponds to the predetermined bias voltage generating means 43 by the bias voltage.
  • the photovoltaic generator 2 remains "quiet" inasmuch as there are no significant voltage jumps and displacement currents at it. ⁇ br/> ⁇ br/>
  • the capacitive leakage currents otherwise caused by clamping of the neutral point 39 on the photovoltaic generator 2 can be effectively avoided.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of an inventive According to the invention photovoltaic system 1 with a modified embodiment of an inductive RF decoupling device 52 according to the invention for decoupling the AC voltage output side of the inverter 3 from its DC voltage ⁇ input side.
  • an inductive RF decoupling device 52 for decoupling the AC voltage output side of the inverter 3 from its DC voltage ⁇ input side.
  • the embodiment of the device 1 for converting an input side applied electrical DC voltage from a photovoltaic generator 2 in an output-side AC voltage according to FIG. 3 differs from that of FIG. 1 essentially only by the arrangement and design of the RF decoupling device 52. This is Here not between the neutral terminal 39 of the transformer 33 and the bias voltage generating device 43 but between this and the input terminals of the transformer 33 is connected ⁇ sen. Thus, the unit formed by the RF decoupling means 52 and the pre-voltage generating means 43 has three ports 40a, 40b and 40c for connection to jeweili ⁇ gen output terminals 12, 13 and 14 of the inverter 3.
  • the RF decoupling device 52 has three inductances ⁇ th 54, 56 and 57, which are respectively connected via the terminals 40a, 40b, 40c with one of the AC output terminals 12, 13, 14 of the inverter 3 and on the other hand with a ge ⁇ common connection point 58 forming a virtu ⁇ economic star point.
  • this embodiment can also be applied when the output-side transformer 33 is not implemented in a star connection as shown here, but in a triangular circuit.
  • the individual inductors 54, 56, 57 in the embodiment according to FIG. 3 are in the same way as the inductance 53 according to FIG. 1 for the inductive RF decoupling of the AC voltage output 8 from the DC voltage input 7 of the inverter 3 effectively by at constant With ⁇ average value of the potential at the terminals 40a, 40b, 40c and thus the inverter output terminals 12, 13, 14 corresponding to the bias of the Vortheseser Wegungseinrich- tung 43 potential jumps allow it, and high-frequency leakage current to the DC side of the inverter 3 block or attenuate to minimize leakage currents to the photovoltaic generator 2.
  • FIG. 3 illustrates an additional development of the device 1 according to the invention.
  • the sensor device 48 detects here the Gleichwoodspo ⁇ potentials at the positive and negative input terminal 9, 11 of the inverter 3, and additionally the current I in the branch 42 of the bias voltage generating means 43 can, by monitoring the current I from the bias voltage generating means 43 serious insulation fault, the earth leakage be ⁇ act detected so that the inverter can be switched off as a consequence, to avoid further damage. By a ground fault but damage to components of the system 1 may have occurred.
  • controller 47 has additional logic to
  • Creeping insulation faults ie insulation faults already during their formation, can be recognized on the photovoltaic generator 2. This is achieved by determining and monitoring the insulation resistances Riso, DC + and Riso, De- at the positive or nega ⁇ tive pole 4, 6 of the photovoltaic generator 2 to earth be ⁇ works.
  • the insulation resistors Riso, DC + , R ISO , DC - are in Fig. 3 as resistors 59, 61, respectively in parallel with the associated parasitic capacitance 49, 51 of the photovoltaic ⁇ taikgenerators 2 indicated.
  • the logic 62 according to the invention of the control device 47 for detecting creeping insulation faults is intended to be related will be explained with the flowchart of FIG. 4. As illustrated in FIG. 4, the controller 47 initially presets a first bias of the bias generator 43 (step S1).
  • the sensor device 48 detects the DC potentials U D c +, U DC - at the positive and negative input connection 9, 11 of the inverter 3 and the magnitude of the current I from the bias voltage generator 43 and reports this value to the control device 47 (step S2). ,
  • the process is repeated for a second predetermined voltage as ⁇ .
  • the control device 47 sets a second bias voltage at the bias voltage generator 43, which differs from the first bias voltage (step S3), and receives from the sensor device 48 measurements of the DC potentials U D c +, U D C- and the current I in the branch 42 the bias generator 32 (step S4).
  • the control device 47 determines the insulation resistances Riso, D C + / Riso, D e- from the measured variables (step S5). .
  • the voltages Ul, U2 the predetermined bias voltages of the bias voltage generating means 43, Im, U D c +, ui, D D C, iii or I 02, U D c +, u2, U DC -, U2 the measured currents or are.
  • DC potentials at the first and second specified differently surrounded bias can in a first approximation for the
  • IÜ2 UDC +, Ü2 / RISO, DC + + UDC-, Ü2 / RISO, DC- ⁇
  • the two unknown insulation resistances R I SO, D C + and R I SO, D C- can be easily determined ⁇ who.
  • the insulation resistance determined can eg. With re ⁇ ference values are compared in order to detect any insulation fault (S6).
  • Continuous monitoring of the insulation resistances can advantageously be used to detect creeping insulation faults with the method according to the invention.
  • the Ver ⁇ drive can also be performed quickly in operation by periodic, short-term change in the bias to a different level from the normal operating level.
  • the three-phase inverter 3 can be replaced by three single-phase inverters. It is also possible to connect several inverters on the output side parallel to one another. Furthermore, different Ausure ⁇ insurance forms for the transformer 33, for example, in the triangular circuit, possible.
  • the RF decoupler 52 could also comprise one or more capacitors and inductors constructed LC filters for blocking certain frequencies in the frequency band in which the high-frequency leakage currents and associated relevant harmonics are expected to have.
  • the embodiments according to FIGS. 1 and 3 which are based solely on the inductors 53 or 54, 56, 57, are preferred because of their simple form of realization and high efficiency.
  • the invention he ⁇ proper RF decoupling device 52 can be upgraded (as required with the bias voltage generating means 43) in existing installations without effort.
  • the HF decoupling device 52 and the Vortheseser Wegungsein- device 43 in a particularly preferred embodiment of the invention form a retrofit add-on module that can be integrated into existing ⁇ photovoltaic systems.
  • the bias voltage generating means 43 serves to apply a bias potential to the AC voltage output 8 of the inverter 3, by indirectly the voltage potential at the DC voltage input 7 of the inverter 3 is influenced.
  • the inductive RF decoupling device 52 serves for RF decoupling of the AC voltage side from the DC voltage side of the inverter 3 in order to avoid capacitive leakage currents at the photovoltaic generator 2 caused by the use of the bias voltage generating device 43.
  • a combination according to the invention of the Vorwoodser Wegungs- device 43 and the inductive RF decoupling device 52 can be realized with little effort and retrofitted into existing systems.

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Abstract

Es ist eine Photovoltaikanlage (1) zur Umwandlung einer Gleichspannung aus einem Photovoltaikgenerator (2) in eine Wechselspannung offenbart, die einen transformatorlosen Wechselrichter (3)mit hochfrequent getakteten Schaltereinheiten aufweist, dessen Gleichspannungseingang (7) an dem Photovoltaikgenerator(2) angeschlossen ist und an dessen Wechselspannungsausgang (8) eine Reihenschaltung aus einer Vorspannungserzeugungseinrichtung (43) und einer induktiven HF-Entkopplungseinrichtung (52) angeschlossen ist. Die Vorspannungserzeugungseinrichtung (43) dient zum Anlegen eines Vorspannungspotentials an dem Wechselspannungsausgang (8) des Wechselrichters (3), durch das indirekt das Spannungspotential an dem Gleichspannungseingang (7) des Wechselrichters (3) mit beeinflusst wird. Dadurch kann das Potential an dem Photovoltaikgenerator (2) passend für den Einsatz von Dünnschichtphotovoltaikmodulen oder kristallinen Photovoltaikmodulen mit rückseitiger Zellenkontaktierungvorgegeben werden. Die induktive HF-Entkopplungseinrichtung (52) dient zur HF-Entkopplung der Wechselspannungsseite von der Gleichspannungsseite des Wechselrichters (3), um durch den Einsatz der Vorspannungserzeugungseinrichtung (43) bedingte kapazitive Ableitströme an dem Photovoltaikgenerator (2) zu vermeiden. Eine erfindungsgemäße Kombination aus der Vorspannungserzeugungseinrichtung (43) und der induktiven HF-Entkopplungseinrichtung (52) lässt sich aufwandsarm realisieren und in bestehenden Anlagen nachrüsten.

Description

Photovoltaikanlage mit Vorspannung am Wechselrichter
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für eine Photovoltaikanlage mit einer Vorspannungserzeugungsein- richtung zur Erzeugung einer Vorspannung an einem Wechselrichter der Photovoltaikanlage.
Photovoltaikanlagen mit einem Photovoltaikgenerator, der aus der Sonnenenergie elektrische Energie erzeugt, einem Wech¬ selrichter, der eine von dem Photovoltaikgenerator bereitgestellte Gleichspannung in Wechselspannung umwandelt und diese bspw. in ein Energieversorgungsnetz einspeist, finden zunehmende Verwendung. Eine Photovoltaikanlage kann eine Vielzahl von Photovoltaikzellen und/oder Wechselrichtern aufweisen. Einzelne Photovoltaikzellen sind gewöhnlich zu einem Modul und ein oder mehrere Module zu sogenannten Strings in Reihe ge¬ schaltet, die den Photovoltaikgenerator bilden. Dieser liefert dann eine hohe Gleichspannung bis über 1000 Volt an den Wechselrichter, der diese in eine Wechselspannung und einen Wechselstrom mit einer mit dem zu speisenden Netz konformen Amplitude, Phase und Frequenz umwandelt. Zu diesem Zweck sind ein- oder dreiphasige Wechselrichter mit und ohne Transformator bekannt .
Transformatorlose Wechselrichter, die ohne galvanische Trennung des Photovoltaikgenerators Leistung in die Netzwech¬ selspannung umwandeln, werden bevorzugt, weil sie kleiner bauen, kostengünstiger sind und gegenüber transformatorbasierten Wechselrichtern einen deutlich besseren Wirkungsgrad haben. Allerdings ist aufgrund der fehlenden galvanischen Trennung zwischen Gleich- und Wechselspannungsseite nicht möglich, an dem positiven bzw. negativen Pol der Photovoltaikmodule ein definiertes Potential in Bezug auf die Erde, bspw. durch Er¬ dung, festzulegen. Ein definiertes Potential gegenüber dem Erdpotential am Photovoltaikgenerator kann aber erforderlich sein, um z.B. gesetzlichen Vorschriften in Bezug auf Obergrenzen für Potentialunterschiede an Anlagenteilen zu genügen, um die Erfassung von Isolationsfehlern zu ermöglichen, um eine TCO-Korrosion oder eine Wirkungsgradverschlechterung an bestimmten Photovoltaikmodulen zu vermeiden, etc.
Bspw. ist festgestellt worden, dass sich an bestimmten Photovoltaikmodulen, insbesondere an Dünnschichtmodulen, irreparable Schäden durch sogenannte „TCO-Korrosion", eine Korrosion an einer transparenten, elektrisch leitfähigen Beschich- tung, der sogenannten TCO-Schicht (Transparent Conductive Oxi¬ de) , bilden können. Die TCO-Schicht korrodiert unter dem Ein- fluss von Feuchtigkeit und Wärme, was zum Ausfall einzelner Bereiche von Photovoltaikmodulen und schließlich zum Verlust der Leistungsfähigkeit des gesamten Moduls führen kann. Es ist bekannt, dass sich die TCO-Korrosion schneller bzw. verstärkter ausbildet, wenn die Photovoltaikzellen negative elektrische Potentiale gegen Erde aufweisen.
Umgekehrt sind bei kristallinen Photovoltaikmodulen mit rückseitiger Kontaktierung der Photovoltaikzellen Wirkungsgradverluste beobachtet worden, falls die Photovoltaikzellen im Betrieb ein positives Spannungspotential zur Erde haben. Die Wirkungsgradverluste scheinen auf einen Polarisationsef¬ fekt aufgrund einer statischen Ladung, die sich auf der Oberfläche der Photovoltaikzelle aufbaut, zurückzuführen sein und können reduziert werden, wenn die Photovoltaikzellen unter dem Erdpotential, also bei einem negativeren Potential als das Erdpotential gehalten werden.
Aus den vorgenannten Gründen empfehlen die Hersteller derartiger Photovoltaikmodule, Wechselrichter mit galvanisch trennenden Transformatoren einzusetzen, die das Anlegen eines definierten Potentials gegenüber dem Erdpotential am Photovol¬ taikgenerator erlauben. Gleichzeitig soll je nach Art des eingesetzten Photovoltaikgenerators sein negativer bzw. positiver Pol geerdet werden. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass die Photovoltaikzellen von Dünnschichtmodulen bzw. rückseitig kontaktierten kristallinen Modulen eine negative bzw. positive Spannung gegenüber der Erde annehmen können. Erkauft wird dies jedoch durch den Einsatz eines transformatorbasierten Wechselrichters, der schwerer und größer baut, die Her- stellungs- und Installationskosten erhöht und den Wirkungsgrad verringert .
In der WO 2008/154918 AI wird im Zusammenhang mit Dünnschichtmodulen eine transformatorlose Wechselrichtereinheit vorgeschlagen, die einen zwischen dem negativen Photovoltaik- generatorpol und dem negativen Eingang des Wechselrichters ge¬ schalteten Hochsetzsteller aufweist. Durch den Einsatz des Hochsetzstellers kann die Kennlinie der Photovoltaikmodule derart beeinflusst werden, dass negative elektrische Potentia¬ le zur Erde und damit mögliche Korrosionsschäden reduziert werden. Der Hochsetzsteller verursacht jedoch ebenfalls höhere Herstellungs- und Betriebskosten sowie Wirkungsgradverluste.
WO 2010/078669 AI beschreibt ein Photovoltaikkraftwerk mit einem Photovoltaikgenerator und einem transformatorlosen Wechselrichter und schlägt vor, an dem Wechselspannungsausgang des Wechselrichters eine Potentialschiebeeinrichtung vorzusehen, die der Wechselspannung einen Spannungsanteil überlagert, durch den sich auch das Potential an der Gleichspannungseingangsseite des Wechselrichters anheben oder absenken lässt. Die überlagerte Spannung der Potentialschiebeeinrichtung kann Gleichspannung und/oder Wechselspannung sein. Die überlagerte Spannung kann auch durch Erfassung von Messwerten am Eingang des Wechselrichters geregelt werden.
In ähnlicher Weise wird auch in der WO 2010/051812 AI vor- geschlagen, an dem Wechselspannungsausgang eines transformatorlosen Photovoltaikwechselrichters eine Offsetspannungsquel¬ le vorzusehen, durch die auch das Gleichspannungspotential an der Eingangsseite des Wechselrichters indirekt gesteuert wer¬ den kann, um alle Potentiale an den Anschlüssen der Photovol- taikmodule gegenüber Erde je nach Modulart alle positiv oder alle negativ zu machen. Die Offsetspannung kann gesteuert, programmiert oder abgeschaltet werden. Durch Überwachung des aus der Offsetspannungsquelle fließenden Stroms können Isola¬ tionsfehler erfasst werden.
Durch die vorgeschlagene Überlagerung einer Vorspannung (Verschiebespannung, Offsetspannung) am Wechselspannungsausgang eines transformatorlosen Wechselrichters kann sicherge¬ stellt werden, dass das Potential an den Photovoltaikmodulen je nach Anforderung nie einen bestimmten Spannungswert über- bzw. unterschreitet. Damit lassen sich die vorerwähnten TCO- Korrosionen und Polarisationseffekte vermeiden. Allerdings ist am Ausgang des Wechselrichters ein Transformator erforderlich, der die Ausgangsspannung des Wechselrichters auf eine ge¬ wünschte Spannung zur Übertragung über Hochspannungsleitungen bzw. zur Einspeisung in ein Netz transformiert. Die der Wechselspannung überlagerte Vorspannung ist dann aufgrund der anschließenden Transformation unerheblich.
Die Potentialschiebeeinrichtung bzw. Offsetspannungsquelle der vorbekannten Photovoltaikanlagen ist zwischen Erde und dem Sternpunkt bzw. Neutralanschluss des ausgangsseitigen Trans¬ formators angeschlossen. Dadurch liegt das Potential des
Sternpunkts bzw. Neutralpunkts nicht mehr frei, sondern wird festgehalten bzw. ist geklemmt. Dieses Klemmen des Potentials des Sternpunkts bzw. Neutralpunkts kann jedoch zu Ableitströ¬ men führen. Konventionelle Wechselrichter für Photovoltaikanlagen weisen zu Voll- oder Halbbrücken geschaltete Schalterelemente auf, die gemäß einem vorgegebenen Taktmuster und Modulationsverfahren mit hoher Frequenz von bis zu etwa 20 kHz getaktet werden. Bedingt durch diese hochfrequente Taktung der Schalterelemente springt bei einer dreiphasigen Wechselrichterkonfiguration das Spannungspotential an den Wechselspannungsanschlüssen und insbesondere auch an dem Sternpunkt bzw. Neutralpunkt mit relativ hoher Amplitude und hoher Frequenz, die der dreifachen Taktfrequenz entspricht. Wird nun das Potential des Sternpunkts bzw. Neutralpunkts festgehalten, müs¬ sen parasitäre Kapazitäten eines Photovoltaikgenerators , die relativ groß, jedenfalls viel größer als entsprechende parasi¬ täre Kapazitäten auf der Ausgangsseite des Wechselrichters sind, umgeladen werden, womit hohe Verschiebungsströme an dem Photovoltaikgenerator und damit hohe Ableitströme auf der Gleichspannungsseite des Wechselrichters verbunden sind.
An sich sind die kapazitiven Ableitströme Blindströme und somit verlustfrei. Jedoch können sie unter Umständen, wenn sie z.B. über den Schutzleiter abfließen, ein Gefahrenpotential darstellen, weil bei einer Unterbrechung des Schutzleiters und gleichzeitiger Berührung des Photovoltaikgehäuses ein lebens¬ gefährlicher Körperstrom durch die berührende Person fließen könnte. Dies ist zu vermeiden.
Außerdem ist es schwierig, zwischen einem Ableitstrom und einem Fehlerstrom zu differenzieren, der aufgrund eines Fehlers, z.B. einer schadhaften Isolierung, bei einem Kontakt einer spannungsführenden Leitung mit einer geerdeten Person fließt. Um einen hinreichenden Personenschutz zu gewährleisten müssen elektrische Geräte als Vorsichtsmaßnahme bei einem be¬ stimmten Fehlerstrom vom Netz getrennt werden. Insofern kann sich der Wechselrichter hier selbstständig vom Netz trennen, wenn der Ableitstrom zu groß wird. Dies kann den Betrieb stö¬ ren und die Erzeugungsleistung mindern.
Außerdem können Ableitströme, wenn sie als Kreisströme ü- ber den Wechselrichter und die Vorspannungsquelle fließen, diese beschädigen. Darüber hinaus erschweren Ableitströme die Erfassung von Isolationsfehlern.
Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, die vorste¬ henden Unzulänglichkeiten zu beseitigen und insbesondere Maßnahmen bzw. Mittel vorzuschlagen, die derartige Ableitströme verweiden bzw. weitgehend reduzieren können. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Umwandlung einer elektrischen Gleichspannung in eine Wechselspannung mit einem transformatorlosen Wechselrichter zu schaffen, die sich zum Betrieb mit Dünnschichtphotovoltaikmodulen wie auch kristallinen Modulen mit rückseitiger Kontaktierung oder anderen Modulen, die ein definiertes maximales oder minimales Potenti¬ al erfordern, eignet, jedoch Ableitströme und damit verbundene Nachteile vermeidet oder zumindest weitgehend reduziert. Dies vorzugsweise mit einfachen und bevorzugterweise auch bei be¬ stehenden Anlagen nachrüstbaren Mitteln.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine derartige Vorrichtung zu schaffen, die auch eine sichere Erkennung von Isolationsfehlern, insbesondere auch schleichenden Isolationsfehlern im Betrieb ermöglicht.
Diese Aufgabe wird mit der Vorrichtung nach Anspruch 1 bzw. dem Zusatzmodul nach Anspruch 16 gelöst.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Umwandlung einer eingangsseitigen elektrischen
Gleichspannung aus einem Photovoltaikgenerator in eine aus- gangsseitige Wechselspannung geschaffen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen Wechselrichter auf, der einen Gleichspannungseingang zum Anschluss eines Photovoltaikgenerators und einen Wechselspannungsausgang aufweist. Der Wechselrichter ist transformatorlos und somit in der Lage, die eingangsseiti- ge Gleichspannung mit hohem Wirkungsgrad in die ausgangsseiti- ge Wechselspannung umzuwandeln. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ferner eine Vor- spannungserzeugungseinrichtung zum Anlegen eines Vorspannungspotentials an dem Wechselspannungsausgang des Wechselrichters auf, wodurch gleichzeitig indirekt auch das Spannungspotential an dem Gleichspannungseingang des Wechselrichters beeinflusst wird. Bspw. ermöglicht die Vorspannungserzeugungseinrichtung es, durch Anlegen eines positiven bzw. negativen Vorspannungspotentials an dem Wechselspannungsausgang des Wechselrichters das Spannungspotential an dem Gleichspannungseingang des Wechselrichters derart anzuheben oder abzusenken, dass das Potential an dem negativen Pol eines angeschlossenen Photovoltaik- generators einen vorbestimmten minimalen Wert, z.B. 0 Volt, gegen Schutzerde (PE) nicht unterschreitet oder der positive Pol einen vorbestimmten maximalen Wert, z.B. 0 Volt, gegen PE nicht überschreitet. Dadurch kann sichergestellt werden, dass alle Photovoltaikzellen je nach Anforderung entweder über (bei positiveren Potentialen) oder unter (bei negativeren Potentialen als) dem Erdpotential gehalten werden, so dass eine schäd¬ liche TCO-Korrosion von Dünnschichtmodulen oder Polarisationseffekte bei rückseitig kontaktierten kristallinen Modulen vermieden werden kann bzw. können. Dadurch ist die Grundlage für einen hohen Wirkungsgrad bei der Umwandlung der Sonnenenergie in elektrische Energie gegeben.
Die Erfindung ist ferner durch eine induktive Hochfre¬ quenz (HF) -Entkopplungseinrichtung gekennzeichnet, die zur HF- Entkopplung der Wechselspannungsseite von der Gleichspannungs¬ seite des Wechselrichters angeordnet und eingerichtet ist. Die induktive HF-Entkopplungseinrichtung schafft diese hochfre¬ quenzmäßige Entkopplung, indem sie Potentialsprünge auf der Wechselspannungsseite des Wechselrichters bei konstantem Mit¬ telwert des Potentials entsprechend dem durch die Vorspan- nungserzeugungseinrichtung vorgegebenen Wert der Vorspannung ermöglicht. Dadurch verhindert die erfindungsgemäße induktive HF-Entkopplungseinrichtung eine Rückkopplung der Potentialsprünge auf die Gleichspannungsseite des Wechselrichters und folglich auf den Photovoltaikgenerator und damit verbundene Verschiebungsströme zur Umladung parasitärer Kapazitäten des Photovoltaikgenerators . In anderen Worten blockiert bzw.
dämpft die induktive HF-Entkopplungseinrichtung etwaige Ab¬ leitströme und verhindert, dass diese an dem Photovoltaikgene¬ rator entstehen und als Kreisströme über den Wechselrichter und die Vorspannungserzeugungseinrichtung fließen und diese beschädigen können.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist vorzugsweise ferner einen Photovoltaikgenerator mit wenigstens einem Photovoltaik- modul auf, um eine Photovoltaikanlage zu bilden. Durch die Vorspannungserzeugungseinrichtung können auch Dünnschichtmodule oder kristalline Module mit rückseitiger Kontaktierung als Photovoltaikmodule schonend und wirksam eingesetzt werden.
Der erfindungsgemäße Wechselrichter ist vorzugsweise in der dreiphasigen Konfiguration mit drei Wechselspannungs- ausgangsanschlüssen eingerichtet, die jeweils einer der drei Phasen der Ausgangsspannung zugeordnet sind. Natürlich kann der Wechselrichter auch drei gesonderte Wechselrichtereinhei¬ ten für die einzelnen Phasen enthalten, und diese können mit dem gleichen oder auch mit gesonderten Photovoltaikgeneratoren gekoppelt sein.
Der Wechselrichter kann in der Voll- oder in der Halbbrückenkonfiguration von hochfrequent getakteten Schaltern eingerichtet sein, wie sie in der Technik allgemein bekannt sind. Die Halbbrückenkonfiguration wird bevorzugt, weil sie die An¬ zahl der Schalterelemente und damit verbundene Kosten, die Schaltverluste und den Steuerungsaufwand reduziert.
Vorzugsweise weist der erfindungsgemäße Wechselrichter ei¬ ne Symmetrierschaltung auf, die dazu dient, die Spannungspo¬ tentiale an den Eingangsanschlüssen des Wechselrichters im We¬ sentlichen symmetrisch in Bezug auf das durch die Vorspan- nungserzeugungseinrichtung vorgegebenen Vorspannungspotential einzurichten. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, weist der Wechselrichter hierzu einen Gleichspannungs¬ zwischenkreis mit zwei in Reihe zueinander zwischen den
Gleichspannungseingangsanschlüssen angeschlossenen Energiezwischenspeichern auf, die bspw. durch gleich dimensionierte Kondensatoren gebildet sind. Der Verbindungspunkt zwischen den Energiezwischenspeichern ist mit einem Neutralleiter elektrisch verbunden, an dem auch die Vorspannungserzeugungsein- richtung angeschlossen ist. Damit liegt das vorgegebene Vor¬ spannungspotential im Mittel auch an dem Verbindungspunkt zwi¬ schen den Energiezwischenspeichern an. Die Symmetrierschaltung könnte auch durch einen Spannungsteiler auf der Basis von Widerständen, wenngleich verlustbehaftet, oder von Induktivitä¬ ten gebildet sein. Jedenfalls kann durch die Symmetrierung erreicht werden, dass die Potentiale am positiven und negativen Eingangsanschluss des Wechselrichters symmetrisch bezüglich des Neutralleiters sind, so dass stets nur eine halbe Photo- voltaikgeneratorspannung als Vorspannung ausreicht, um die Potentiale für alle PV-Module auf einem entweder nichtnegativen oder nichtpositiven Potential in Bezug auf das Erdpotential zu halten. Dies vereinfacht eine etwaige Steuerung bzw. Regelung der Vorspannung der Vorspannungserzeugungseinrichtung .
Die erfindungsgemäße Photovoltaikanlage weist vorzugsweise ferner einen an den Wechselspannungsausgang des Wechselrichters angeschlossenen Netztransformator auf, der die Wechselrichterausgangsspannung an Netzgrößen eines zu speisenden Netzes angleicht. Zum Beispiel wird die Wechselrichterausgangs¬ spannung auf die Wechselspannung eines öffentlichen Stromversorgungsnetzes oder auf eine Hochspannung transformiert, die sich zur Übertragung über Hochspannungsleitungen eignet. Vorteilhafterweise ermöglicht der Ausgangstransformator eine gal¬ vanische Trennung zwischen der Wechselspannungsausgangsseite des Wechselrichters und dem sich anschließenden Netz. Dadurch beeinträchtigt das durch die Vorspannungserzeugungseinrichtung vorgegebene Vorspannungspotential am Ausgang des Wechselrich¬ ters die Netzspannung nicht.
Im Übrigen weist der Transformator vorzugsweise eine mit dem Wechselspannungsausgang des Wechselrichters verbundene Primärseite, eine Sekundärseite zum Anschluss an das Netz und einen Neutralanschluss an der Primärseite auf, der vorzugswei¬ se mit einem Neutralleiter verbunden ist. Besonders bevorzugt ist der Neutralleiter auch an den Mittelpunkt zwischen den Kondensatoren bzw. Energiespeichern in dem Gleichspannungszwischenkreis angeschlossen, von der Gleichspannungsseite zu der Wechselspannungsseite des Wechselrichters hindurchgeführt und auch mit der Vorspannungserzeugungseinrichtung verbunden. Dies vereinfacht die Auslegung und Steuerung des Wechselrichters und der Vorspannungserzeugungseinrichtung .
Der Netztransformator ist vorzugsweise ein dreiphasiger Transformator, der drei Außenleiterstränge aufweist, die mit einem dreiphasigen Wechselrichter oder mit gesonderten einphasigen Wechselrichtern verbunden sind. In der Sternschaltung sind die anderen Enden dann an dem Sternpunkt zusammengeschal¬ tet, wobei der Sternpunkt vorzugsweise den Neutralanschluss bildet, der über den Neutralleiter mit der Vorspannungserzeu- gungseinrichtung und dem Verbindungspunkt zwischen den Zwi- schenkreiskondensatoren elektrisch verbunden ist. Die Vorspannungseinrichtung kann aber auch an den Außenleitersträngen der Primärseite des Netztransformators bzw. den Wechselspannungs- ausgangsleitungen des Wechselrichters angeschlossen sein.
Die Vorspannungserzeugungseinrichtung weist eine Konstant- spannungsquelle auf, die zwischen Erde und dem Wechselspan¬ nungsausgang des Wechselrichters angeschlossen ist. Die Kon- stantspannungsquelle kann variabel sein, so dass die Größe und Polarität der von der Konstantspannungsquelle gelieferten Vor¬ spannung im Betrieb gesteuert bzw. geregelt werden kann. Die erfindungsgemäße induktive HF-Entkopplungseinrichtung ist zur HF-Entkopplung des Photovoltaikgenerators von der Wechselspannungseingangsseite des Wechselrichters vorgesehen. In einer besonders bevorzugten, einfach implementierbaren Ausführungsform ist die induktive HF-Entkopplungseinrichtung durch eine einzige Induktivität, bspw. eine Drossel, Spule o- der dergleichen, gebildet, die in Reihe zu der Vorspannungser- zeugungseinrichtung zwischen Erde und dem Neutralleiter angeschlossen ist. Der Neutralleiter ist vorzugsweise von der Gleichspannungsseite zu der Wechselspannungsseite des Wechsel¬ richters hindurchgeführt und mit dem Sternpunkt des am Ausgang des Wechselrichters angeschlossenen Netztransformators, wie oben erläutert, und bevorzugterweise auch mit dem Schutzleiter der Photovoltaikanlage verbunden.
Die Induktivität wirkt wie ein HF-Widerstand zur Trennung bzw. Dämpfung hochfrequenter Ableitströme. Sie ermöglicht die Potentialsprünge an dem Sternpunkt und verhindert, dass diese auf die Gleichspannungsseite rückgekoppelt werden. Gleichzei¬ tig wird an dem Sternpunkt ein der durch die Vorspannungser- zeugungseinrichtung vorgegebenen Vorspannung entsprechendes mittleres Potential aufrechterhalten, das auch das (mittlere) Potential auf der Gleichspannungsseite des Wechselrichters bzw. an dem Photovoltaikgenerator bestimmt.
In einer modifizierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen induktiven HF-Entkopplungseinrichtung weist diese eine der Anzahl der Phasen des Wechselrichterausgangsspannung entsprechende Anzahl von Induktivitäten auf, die jeweils mit einem Wechselspannungsausgangsanschluss des Wechselrichters verbun¬ den und andererseits an einem gemeinsamen Verbindungspunkt zu¬ sammengeschlossen sind. An den Verbindungspunkt ist dann die Vorspannungserzeugungseinrichtung angeschlossen. Vorteilhafterweise kann diese Ausführungsform der erfindungsgemäßen HF- Entkopplungseinrichtung bei Netztransformatoren sowohl in
Sternschaltung als auch in Dreiecksschaltung verwendet werden, weil der gemeinsame Verbindungspunkt der Induktivitäten einen virtuellen Sternpunkt für den Anschluss einer Vorspannungser- zeugungseinrichtung bildet. Im Übrigen sind die mehreren Induktivitäten zur Trennung bzw. Dämpfung von hochfrequenten Ableitströmen in gleicher Weise wirksam wie die einzelne Induktivität der vorstehend erläuterten Ausführungsform.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung ferner eine Sensoreinrichtung zur Erfassung von Messparametern, einschließlich der Gleichspannungspotentiale am Eingang des Wechselrichters und eines Stroms in dem Zweig der Vorspannungserzeugungseinrichtung, sowie eine Steuereinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, auf der Basis der Messparameter den Betrieb der Vorrichtung zu steuern, mögliche Fehlerzustände zu erkennen und darauf zu reagieren. Vor¬ zugsweise ist die Steuereinrichtung auch dazu eingerichtet, den Wert der durch die Vorspannungserzeugungseinrichtung angelegten Vorspannung anhand der erfassten Messparameter je nach Bedarf variabel einzustellen. Insbesondere kann sie in der Lage sein, die Größe der Vorspannung an die Spannung des Photo- voltaikgenerators geeignet anzupassen, die je nach Tageszeit, Einstrahlungsverhältnissen, Temperatur und sonstigen Witte- rungs- und Umgebungsverhältnissen variiert. Zum Beispiel kann für den Leerlaufbetrieb ein höheres Vorspannungspotential ent¬ sprechend der höheren Generatorspannung im Leerlauf bereitgestellt werden, während im Betrieb das Vorspannungspotential passend reduziert werden kann, um hohe Isolationsbelastungen und Verluste, wie sie mit einem starren Vorspannungswert ver¬ bunden wären, zu vermeiden.
Es ist selbstverständlich, dass die Steuereinrichtung zur Steuerung bzw. Regelung des Wechselrichters einerseits und der Vorspannungserzeugungseinrichtung andererseits nach Belieben entweder durch eine gemeinsame integrale Steuereinheit oder durch unterschiedliche, verteilte Steuereinheiten gebildet und in Software und/oder Hardware ausgeführt sein kann. Die Steuereinrichtung kann eine Logik zur Erkennung von Erdschlüssen bzw. Isolationsfehlern anhand der von der Sensoreinrichtung erfassten Messparameter aufweisen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist diese Logik ferner zur Erkennung eines schleichenden Isolationsfehlers wie folgt ein¬ gerichtet: Zunächst gibt die Logik einen ersten Wert für das Vorspannungspotential der Vorspannungserzeugungseinrichtung vor, und es wird die Größe der Gleichspannungspotentiale am Eingang des Wechselrichters und der Strom in dem Zweig der Vorspannungserzeugungseinrichtung gemessen. Anschließend modifiziert die Logik aktiv das Potential der Vorspannung der Vor- spannungserzeugungseinrichtung und gibt einen zweiten Wert für diese vor. Die Sensoreinrichtung erfasst daraufhin die Größe der Gleichspannungspotentiale am Eingang des Wechselrichters und den Strom in dem Zweig der Vorspannungserzeugungseinrich- tung für den zweiten vorgegebenen Vorspannungspotentialwert. Aus den Mess- und Vorgabewerten für die Spannungspotentiale und die Ströme bestimmt die Logik anschließend die Isolations¬ widerstände an dem positiven und dem negativen Gleichspan- nungseingangsanschluss des Wechselrichters. Durch Vergleich der ermittelten Isolationswiderstände mit Referenzwerten kann die Logik das Einsetzen eines Isolationsfehlers rechtzeitig erkennen. Vorteilhafterweise kann diese Erkennung eines schleichenden Isolationsfehlers auch im Betrieb, bspw. auf pe¬ riodischer Basis erfolgen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Zusatzmodul für eine Vorrichtung zur Umwandlung einer eingangsseitig angelegten elektrischen Gleichspannung aus einem Photovoltaik- generator in eine ausgangsseitige Wechselspannung geschaffen, wobei die Vorrichtung wenigstens einen transformatorlosen Wechselrichter mit einem Gleichspannungseingang zum Anschluss eines Photovoltaikgenerators und einen Wechselspannungsausgang aufweist. Das erfindungsgemäße Zusatzmodul weist einen An¬ schluss zur Verbindung mit dem Wechselspannungsausgang des Wechselrichters, eine Vorspannungserzeugungseinrichtung zum Anlegen eines Vorspannungspotentials an dem Anschluss, wodurch im Betrieb auch das Spannungspotential an dem Gleichspannungs¬ eingang des Wechselrichters beeinflusst wird, wenn der An¬ schluss des Zusatzmoduls mit dem Wechselspannungsausgang des Wechselrichters verbunden ist, und eine induktive HF- Entkopplungseinrichtung auf, die im Betrieb zur HF-Entkopplung der Wechselspannungsseite von der Gleichspannungsseite des Wechselrichters eingerichtet ist, wenn der Anschluss des Zu¬ satzmoduls mit dem Wechselspannungsausgang des Wechselrichters verbunden ist.
Das Zusatzmodul kann somit als nachrüstbare Baueinheit in einer bestehenden Photovoltaikanlage nachträglich eingebaut werden. Es kann prinzipiell an einer beliebigen Stelle zwischen dem Wechselrichterausgang und einem Netztransformator angeschlossen, in dem Gehäuse des Wechselrichters oder des Netztransformators untergebracht oder in den Wechselrichter bzw. Netztransformator integriert werden. Im Übrigen kann das Zusatzmodul, insbesondere dessen HF-Entkopplungseinrichtung, Vorspannungserzeugungseinrichtung und Steuereinrichtung, in der im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Umwandlungseinrichtung vorstehend beschrieben Weise weitergebildet werden. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die vorstehende Be¬ schreibung möglicher Ausführungsformen und deren Vorteile verwiesen .
Die Erfindung ermöglicht es, transformatorlose Wechsel¬ richter an Photovoltaikgeneratoren zu betreiben, die aus Dünnschichtmodulen oder kristallinen Modulen mit rückseitiger Zel- lenkontaktierung aufgebaut sind, unter Vermeidung von Beschädigungen und Wirkungsgradminderungen aufgrund von TCO-Korrosionen und Polarisationseffekten und unter Vermeidung hoher Ableitströme an dem Photovoltaikgenerator, die einen Schaden an den Komponenten der Photovoltaikanlage verursachen können. Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Zeichnung, der Beschreibung oder der Unteransprüche. In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Photovoltaikanlage zur Um¬ wandlung einer Gleichspannung eines Photovoltaikgenerators in eine Wechselspannung zur Einspeisung in ein Netz mit einer Vorspannungseinrichtung und einer HF-Entkopplungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform, in stark schematisierter Darstellung;
Fig. 2 eine Ausführungsform eines Wechselrichters zur Verwendung in der Photovoltaikanlage nach Fig. 1, in vereinfachter Darstellung;
Fig. 3 eine Photovoltaikanlage mit einer weiteren Ausfüh¬ rungsform einer erfindungsgemäßen HF-Entkopplungseinrichtung, in stark schematisierter Darstellung; und
Fig. 4 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erkennung von Isolationsfehlern.
Fig. 1 zeigt stark schematisiert eine Photovoltaikanlage 1, die eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Umwandlung einer eingangsseitig angelegten elektrischen Gleichspannung aus einem Photovoltaikgenerator in eine ausgangsseitige Wechselspannung bildet. Die Photovoltaikanlage 1 weist einen Photovol¬ taikgenerator 2 und einen dreiphasigen Wechselrichter 3 auf. Der Photovoltaikgenerator 2 weist ein oder mehrere, hier nicht im Einzelnen dargestellte PV-Module auf, die durch beliebige kristalline Module oder Dünnschichtmodule gebildet sein kön¬ nen, wie sie in der Technik bekannt sind, und die in Reihe miteinander verbunden sind, um eine einzige Ausgangsgleichspannung an den Ausgangspolen 4, 6 des Photovoltaikgenerators 2 zu erzeugen. Der Wechselrichter 3 ist zur Umwandlung der durch den Pho- tovoltaikgenerator 2 an seinem Eingang 7 bereitgestellten
Gleichspannung in eine dreiphasige Wechselspannung an seinem Ausgang 8 eingerichtet. Hierzu weist der Wechselrichter den Eingang 7 mit einem positiven und einem negativen Eingangsan- schluss 9, 11 auf, die jeweils mit dem positiven bzw. negati¬ ven Pol 4, 6 des Photovoltaikgenerators 2 verbunden sind, und den vierpoligen Ausgang 8 auf, zu dem die drei Ausgangsanschlüsse (LI, L2, L3) 12, 13, 14, die die einzelnen Phasen der ausgangsseitigen Wechselspannung des Wechselrichters 3 führen, und ein Neutralausgangsanschluss (N) 16 des Wechselrichters 3 gehören .
Eine mögliche Ausführungsform des Wechselrichters 3 ist in stark schematisierter Weise in Fig. 2 veranschaulicht. Der Wechselrichter 3 weist einen Gleichspannungszwischenkreis 17 mit zwei in Reihe geschalteten Energiezwischenspeichern 18, 19 in Form von Kondensatoren C auf, die mit einem Ende jeweils an dem positiven bzw. negativen Eingangsanschluss 9, 11 des Wechselrichters 3 angeschlossen und mit ihrem anderen Ende an einem Verbindungspunkt 21 zusammengeschlossen sind, der über eine durch den Wechselrichter 3 hindurchführende Leitung 22 mit dem Neutralausgangsanschluss 16 elektrisch verbunden ist. Die Zwischenkreiskondensatoren 17, 18 und die Neutralleitung 22 bilden einen Teil einer Symmetrierschaltung 23, die dazu dient, die Potentiale an den Eingangsanschlüssen 9, 11 des Wechselrichters 3 in Bezug auf das Potential an der Neutral¬ leitung 22 symmetrisch festzulegen.
Der Wechselrichter 3 weist ferner eine Schalteranordnung 24 auf, die an die Eingangsanschlüsse 9, 11 parallel zu den Zwischenkreiskondensatoren 18, 19 angeschlossen ist. Die
Schalteranordnung 24 ist durch eine Parallelschaltung von drei im Wesentlichen identischen Halbbrücken 26 gebildet, die jeweils zwei in Reihe miteinander verbundene Schaltereinheiten 27, 28 aufweisen, die mit hohen Frequenzen von bis zu 100 kHz schaltbar sind. Obwohl die Schaltereinheiten 27, 28 hier lediglich symbolhaft dargestellt sind, werden bevorzugterweise verlustarme IGBT- (Insulated Gate Bipolar Transistor) oder MOS-Feldeffekttransistor-Schalter eingesetzt. Parallel zu jeder Schaltereinheit 27, 28 ist in herkömmlicher Weise jeweils eine (nicht veranschaulichte) Freilaufdiode in entgegengesetz¬ ter Durchlassrichtung geschaltet. Der Verbindungspunkt 29 zwi¬ schen den Schaltereinheiten 27, 28 jeder Halbbrücke 26 ist ü- ber eine Verbindungsleitung 31, die eine Speicherdrossel 32 enthält, zu dem jeweiligen Wechselspannungsausgangsanschluss 12, 13 bzw. 14 hinausgeführt. Die Schaltereinheiten 27, 28 der jeweiligen Halbbrücken 26 werden derart getaktet, dass an den Ausgangsanschlüssen 12, 13, 14 ein dreiphasiger Wechselstrom zur Einspeisung in ein Netz erzeugt wird, der vorzugsweise drei im Wesentlichen betragsgleiche, jedoch jeweils um 120° zueinander phasenverschobene Ausgangsströme aufweist.
Erneut bezugnehmend auf Fig. 1 ist der Ausgang 8 des Wech¬ selrichters 3 mit einem Netz 32, bspw. einem öffentlichen
Stromversorgungsnetz oder einem Hochspannungsübertragungsnetz , über einen ausgangsseitigen Transformator 33 verbunden, der für eine galvanische Trennung zwischen dem Wechselrichteraus¬ gang 8 und dem Netz 32 und für eine Anpassung der Größe der vom Wechselrichter gelieferten Ausgangsspannungen und -ströme an die vom Netz 32 geforderten Größen sorgt.
Der Transformator 33 ist hier in herkömmlicher Weise als ein Dreiphasentransformator mit einer Primärseite 34 und einer Sekundärseite 36 ausgebildet, die jeweils drei zu einem Stern geschaltete primäre Wicklungen 37 auf der Primärseite 34 und drei zu einem Stern geschaltete sekundäre Wicklungen 38 auf der Sekundärseite 36 aufweisen. Der zentrale Verbindungspunkt bzw. Sternpunkt der primären Wicklungen 37 bildet den Neutral- anschluss 39 des Transformators 33. Wie veranschaulicht, ist der Neutralanschluss 39 über einen Neutralleiter 41 mit dem Neutralausgangsanschluss 16 des Wechselrichters und über die wechselrichterinterne Neutralleitung 22 ferner mit dem Verbindungspunkt 21 der Zwischenkreiskondensatoren 17, 18 verbunden.
Wie ferner aus Fig. 1 hervorgeht, ist der Neutralanschluss 39 des Transformators 33 auch mit einem ersten Anschluss 40 eines Zweigs 42 verbunden, in dem eine Vorspannungserzeugungs- einrichtung 43 angeordnet ist, die mit einem anderen Anschluss an die Erde 44 angeschlossen ist. Die Vorspannungserzeugungs- einrichtung 43 dient dazu, im Betrieb an dem Anschluss 40 bzw. dem Neutralanschluss 39 des Transformators und somit dem Neut¬ ralausgangsanschluss 16 des Wechselrichters 3 ein definiertes Vorspannungspotential anzulegen, das dann über die Neutrallei¬ ter 41, 22 an den Verbindungspunkt 21 des Gleichspannungszwischenkreises 17 angekoppelt wird. Hierzu weist die Vorspan- nungserzeugungseinrichtung 43 eine Konstantspannungsquelle 46 auf, die eine konstante Spannung mit variabel einstellbarer Größe an ihrem mit dem Neutralanschluss 39 verbundenen Aus- gangsanschluss liefert.
Zur Einstellung der Vorspannung der Vorspannungserzeu- gungseinrichtung 43 und zur Steuerung des Betriebs des Wechselrichters 3 in Abhängigkeit von momentanen Betriebs- und Um¬ gebungsbedingungen ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, die hier nur schematisiert in Form eines Blocks 47 dargestellt ist. Die Steuereinrichtung 47 ist mit einer Sensoreinrichtung 48 gekoppelt, die unterschiedliche Messparameter an der Photo- voltaikanlage 1 erfasst und hierzu kennzeichnende Werte an die Steuereinrichtung 47 liefert. Zu den erfassten Messparametern gehören unter anderem die Gleichspannungspotentiale UDc+ , UDc- an dem positiven und negativen Eingangsanschluss 9, 11 des Wech¬ selrichters 3, wie in Fig. 1 angedeutet, sowie bspw. die Wech¬ selspannungen und/oder Wechselströme an den Ausgangsanschlüs¬ sen 12, 13, 14 (hier nicht näher dargestellt) .
Die soweit beschriebene Photovoltaikanlage ist an sich be- kannt und funktioniert wie folgt: Der Photovoltaikgenerator 2 wandelt die von der Sonne erhaltene Strahlungsenergie in e- lektrische Energie um und erzeugt dadurch eine Gleichspannung an seinen Polen 4, 6. Die vom Photovoltaikgenerator 2 gelieferte Spannung hängt von den Einstrahlungsverhältnissen, der Temperatur, Feuchtigkeit in der Umgebung des Photovoltaikgene- rators sowie von weiteren Faktoren ab und beträgt im Allgemei¬ nen im Betrieb in etwa 600 bis 1000 Volt. Der Wechselrichter 3 wandelt die Gleichspannung an seinem Eingang 7 in eine dreiphasige Wechselspannung an seinem Ausgang 8 um, von dem aus die dreiphasige Wechselspannung über den Transformator 33 in das Netz 32 eingespeist wird. Der Wechselrichter 3 wird von der Steuereinrichtung 47 entsprechend den durch die Sensoreinrichtung 48 gemessenen Betriebswerten passend angesteuert, um an seinem Ausgang die zum Einspeisen geeigneten Wechselspannungen und Wechselströme zu liefern. Der Transformator 33 passt diese entsprechend den Anforderungen des Netzes an.
Während des Betriebs legt die Vorspannungserzeugungsein- richtung eine Vorspannung an dem Neutralanschluss 39 des
Transformators 33 an und bewirkt dadurch eine Verschiebung des Gleichspannungspotentials an der Primärseite 34 des Transfor¬ mators 33 und damit auch an dem Ausgang 8, insbesondere dem Neutralausgangsanschluss 16 des Wechselrichters 3 gegenüber dem Erdpotential um die Vorspannung. Infolge der Symmetrier- schaltung 23, einschließlich der Neutralleiter 22, 41, sind die Potentiale an dem positiven und negativen Eingangsan- schluss 9, 11 in Bezug auf die Vorspannung symmetrisch zueinander, betragen also in etwa 0 Volt an einem der Anschlüsse 9, 11 und ungefähr das Doppelte der Vorspannung an dem anderen Anschluss 9, 11. Durch Auswahl einer geeigneten Größe und Polarität für die Vorspannung der Vorspannungserzeugungseinrich- tung 43 gegenüber dem Erdpotential kann auf diese Weise si¬ chergestellt werden, dass die Potentiale gegen die Erde für alle Photovoltaikmodule des Photovoltaikgenerators z.B. entwe¬ der nichtnegativ oder nichtpositiv sind und stets nahe an dem Erdpotential liegen.
Wie bekannt ist, bilden Photovoltaikmodule elektrisch auf¬ ladbare Flächen, die einem geerdeten Gestell gegenüberliegen und somit parasitäre Kapazitäten bilden, die Ladung speichern können. Die parasitären Kapazitäten der Photovoltaikmodule sind verhältnismäßig groß und liegen im Bereich von etwa 1 yF pro Kabelspitzenspannung. Sie hängen von konstruktiven Faktoren, wie den verwendeten Materialien und der zur Ladungsspei- cherung wirksamen Fläche, ab und können durch wetterbedingte Faktoren, z.B. bei Benetzung mit Wasser, erheblich vergrößert werden. Jedenfalls sind die parasitären Kapazitäten von Photo- voltaikmodulen erheblich größer als die auf der Wechselspannungsseite eines transformatorlosen Wechselrichters. In Fig. 1 sind die parasitären Kapazitäten des Photovoltaikgenerators 2 durch zwei Kapazitäten 49, 51 angedeutet, die zwischen dem positiven bzw. negativen Pol 4, 6 des Photovoltaikgenerators 2 und Masse angeschlossen sind.
In einer herkömmlichen Photovoltaikanlage mit einem drei¬ phasigen Wechselrichter insbesondere der Halbbrückenkonfigura¬ tion, wie in Fig. 2 veranschaulicht, ohne die Vorspannungser- zeugungseinrichtung 43 springt das Wechselspannungspotential an dem Neutralanschluss bzw. Sternpunkt 39 des Transformators 33 bedingt durch die Taktung des Wechselrichters. Das Wechsel¬ spannungspotential springt mit einer Amplitude, die von dem verwendeten Taktmuster und Modulationsverfahren abhängt, und mit einer Frequenz, die in etwa der dreifachen Taktfrequenz des Wechselrichters 3 entspricht. Wenn aber die Vorspannungs- erzeugungseinrichtung 43 an dem Neutralanschluss 39 angeschlossen wird, wird dadurch das Potential an diesem fest¬ gehalten. Die erforderlichen Potentialsprünge werden nun über die Symmetrierschaltung 23 auf die Gleichspannungseingangssei¬ te des Wechselrichters 3 und weiter auf den Photovoltaikgene- rator 2 übertragen. Durch die Spannungssprünge müssen die hohen parasitären Kapazitäten des Photovoltaikgenerators 2 stän- dig umgeladen werden, was hohe Verschiebungsströme an dem Pho- tovoltaikgenerator zur Folge hat, die zu den parasitären Kapazitäten und der Spannungsamplitude proportional sind. Die Ver¬ schiebungsströme ergeben Ableitströme, die gegen Erde abflie¬ ßen und die im Kreis durch die Anlage, insbesondere durch den Wechselrichter 3 und die Konstantspannungsquelle 46 der Vor- spannungserzeugungseinrichtung 43 fließen und diese beschädigen können. Außerdem können derartige kapazitive Ableitströme die Fehlerstromüberwachung eines Wechselrichters 3 und folg¬ lich dessen Trennung vom Netz auslösen.
Um dies zu vermeiden ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine induktive HF-Entkopplungseinrichtung 52 zur HF-Entkopplung der Wechselspannungsseite von der Gleichspannungsseite des Wechselrichters 3 vorgesehen. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die induktive HF-Entkopplungseinrichtung 52 in der bevorzugten Ausführungsform in Fig. 1 durch eine Induktivität 53 gebildet, die zwischen dem Anschluss 40 bzw. dem Neutralan- schluss 39 des Transformators 33 und der Vorspannungserzeu- gungseinrichtung 43 angeschlossen ist. Die Induktivität 53 weist einen geeigneten Induktivitätswert im Sinne eines hohen HF-Widerstands auf, um die im Betrieb zu erwartenden hochfre¬ quenten Ableitströme hinreichend zu blockieren bzw. zu dämp¬ fen. Die Induktivität 53 ermöglicht die Wechselspannungspoten- tialsprünge an dem Neutralanschluss 39, hält aber dessen Po¬ tential bei einem konstanten Mittelwert, der der durch die Vorspannungserzeugungseinrichtung 43 vorgegebenen Vorspannung entspricht. Dadurch bleibt der Photovoltaikgenerator 2 insofern „ruhig", als es zu keinen wesentlichen Spannungssprüngen und Verschiebungsströmen an diesem kommt. Durch die erfindungsgemäße HF-Entkopplungseinrichtung 52 können die ansonsten durch Klemmung des Neutralpunkts 39 verursachten kapazitiven Ableitströme an dem Photovoltaikgenerator 2 wirksam vermieden werden .
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfin- dungsgemäßen Photovoltaikanlage 1 mit einem modifizieren Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen induktiven HF-Entkopplungseinrichtung 52 zur Entkopplung der Wechselspannungs- ausgangsseite des Wechselrichters 3 von seiner Gleichspan¬ nungseingangsseite. Soweit Übereinstimmung in Bau und/oder Funktion besteht, wird unter Zugrundelegung der gleichen Bezugszeichen auf die vorstehende Beschreibung im Zusammenhang mit Fig. 1 und 2 verwiesen.
Die Ausführungsform der Vorrichtung 1 zur Umwandlung einer eingangsseitig angelegten elektrischen Gleichspannung aus einem Photovoltaikgenerator 2 in eine ausgangsseitige Wechsel¬ spannung gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 im Wesentlichen nur durch die Anordnung und Ausbildung der HF-Entkopplungseinrichtung 52. Diese ist hier nicht zwischen dem Neutralanschluss 39 des Transformators 33 und der Vorspannungserzeugungseinrichtung 43 sondern zwischen dieser und den Eingangsanschlüssen des Transformators 33 angeschlos¬ sen. Die aus der HF-Entkopplungseinrichtung 52 und der Vor- spannungserzeugungseinrichtung 43 gebildete Einheit weist also drei Anschlüsse 40a, 40b bzw. 40c zur Verbindung mit jeweili¬ gen Ausgangsanschlüssen 12, 13 bzw. 14 des Wechselrichters 3 auf. Die HF-Entkopplungseinrichtung 52 weist drei Induktivitä¬ ten 54, 56 und 57 auf, die jeweils über die Anschlüsse 40a, 40b, 40c mit einem der Wechselspannungsausgangsanschlüsse 12, 13, 14 des Wechselrichters 3 und andererseits mit einem ge¬ meinsamen Verbindungspunkt 58 verbunden sind, der einen virtu¬ ellen Sternpunkt bildet. Diese Ausführungsform kann somit auch angewandt werden, wenn der ausgangsseitige Transformator 33 nicht, wie hier dargestellt, in einer Sternschaltung, sondern in einer Dreiecksschaltung implementiert ist.
Im Übrigen sind die einzelnen Induktivitäten 54, 56, 57 in der Ausführungsform nach Fig. 3 in der gleichen Weise wie die Induktivität 53 nach Fig. 1 zur induktiven HF-Entkopplung des Wechselspannungsausgangs 8 von dem Gleichspannungseingang 7 des Wechselrichters 3 wirksam, indem sie bei konstantem Mit¬ telwert des Potentials an ihren Anschlüssen 40a, 40b, 40c und somit den Wechselrichterausgangsanschlüssen 12, 13, 14 entsprechend der Vorspannung der Vorspannungserzeugungseinrich- tung 43 Potentialsprünge daran ermöglichen und hochfrequente Ableitströme zu der Gleichspannungsseite des Wechselrichters 3 hin blockieren bzw. dämpfen, um Ableitströme an dem Photovol- taikgenerator 2 zu minimieren.
In Fig. 3 ist eine zusätzliche Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 veranschaulicht. Wie ersichtlich, erfasst die Sensoreinrichtung 48 hier die Gleichspannungspo¬ tentiale an dem positiven und negativen Eingangsanschluss 9, 11 des Wechselrichters 3 und zusätzlich den Strom I in dem Zweig 42 der Vorspannungserzeugungseinrichtung 43. Durch Überwachung des Stroms I aus der Vorspannungserzeugungseinrichtung 43 können schwerwiegende Isolationsfehler, die Erdschlüsse be¬ wirken, erfasst werden, so dass der Wechselrichter infolgedessen abgeschaltet werden kann, um einen weiteren Schaden zu vermeiden. Durch einen Erdschluss kann aber bereits ein Schaden an Komponenten der Anlage 1 eingetreten sein.
In der in Fig. 3 veranschaulichten Ausführungsform weist die Steuereinrichtung 47 eine zusätzliche Logik auf, um
schleichende Isolationsfehler, also Isolationsfehler bereits während ihrer Entstehung, an dem Photovoltaikgenerator 2 zu erkennen. Dies wird durch Bestimmen und Überwachen der Isolationswiderstände Riso, DC+ und Riso, De- an dem positiven bzw. nega¬ tiven Pol 4, 6 des Photovoltaikgenerators 2 gegenüber Erde be¬ werkstelligt. Die Isolationswiderstände Riso, DC+, RISO, DC- sind in Fig. 3 als Widerstände 59, 61, jeweils in Parallelschaltung mit der zugehörigen parasitären Kapazität 49, 51 des Photovol¬ taikgenerators 2 angedeutet.
Die erfindungsgemäße Logik 62 der Steuereinrichtung 47 zur Erkennung schleichender Isolationsfehler soll im Zusammenhang mit dem Flussdiagramm nach Fig. 4 erläutert werden. Wie in Fig. 4 veranschaulicht, gibt die Steuereinrichtung 47 zunächst eine erste Vorspannung der Vorspannungserzeugungseinrichtung 43 vor (Schritt Sl) .
Die Sensoreinrichtung 48 erfasst daraufhin die Gleichspannungspotentiale UDc+, UDC- an dem positiven und negativen Ein- gangsanschluss 9, 11 des Wechselrichters 3 sowie die Größe des Stroms I aus der Vorspannungserzeugungseinrichtung 43 und meldet diese Größe an die Steuereinrichtung 47 (Schritt S2) .
Der Vorgang wird für eine zweite vorgegebene Spannung wie¬ derholt. Die Steuereinrichtung 47 setzt eine zweite Vorspannung an der Vorspannungserzeugungseinrichtung 43 fest, die sich von der ersten Vorspannung unterscheidet (Schritt S3) , und erhält von der Sensoreinrichtung 48 Messwerte der Gleichspannungspotentiale UDc+, UDC- und des Stroms I in dem Zweig 42 der Vorspannungserzeugungseinrichtung 32 (Schritt S4).
Anschließend oder bereits parallel zu den vorstehenden Schritten bestimmt die Steuereinrichtung 47 die Isolationswiderstände Riso, DC+ / Riso, De- aus den gemessenen Größen (Schritt S5) . Wenn bspw. die Spannungen Ul, U2 die vorgegebenen Vorspannungen der Vorspannungserzeugungseinrichtung 43 sind, Im , UDc+, ui , UDC-,ÜI bzw. I02, UDc+,u2, UDC-,U2 die gemessenen Ströme bzw. Gleichspannungspotentiale bei der ersten bzw. zweiten vorgege¬ benen Vorspannung sind, können in erster Näherung für die
Ströme Im , Iu2 die folgenden Gleichungen angegeben werden: UDC+,UI/RISO,DC+ + UDC-,UI/RISO,DC-
IÜ2= UDC+,Ü2/RISO,DC+ + UDC-,Ü2/RISO,DC- ·
Mit den obigen Gleichungen können die beiden unbekannten Isolationswiderstände RISO,DC+ und RISO,DC- einfach ermittelt wer¬ den . Die ermittelten Isolationswiderstände können bspw. mit Re¬ ferenzwerten verglichen werden, um eventuelle Isolationsfehler zu erkennen (S6) .
Durch fortlaufende Überwachung der Isolationswiderstände können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhafterweise bereits schleichende Isolationsfehler erkannt werden. Das Ver¬ fahren kann auch im Betrieb durch periodische, kurzzeitige Veränderung der Vorspannung auf ein gegenüber dem normalen Betriebsniveau anderes Niveau schnell durchgeführt werden.
Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Modifikationen möglich. So kann bspw. der dreiphasige Wechselrichter 3 durch drei einphasige Wechselrichter ersetzt werden. Es können auch mehrere Wechselrichter ausgangsseitig parallel zueinander ge¬ schaltet werden. Ferner sind auch unterschiedliche Ausfüh¬ rungsformen für den Transformator 33, z.B. auch in der Dreiecksschaltung, möglich. Die HF-Entkopplungseinrichtung 52 könnte auch aus einer oder mehreren Kapazitäten und Induktivitäten aufgebaute LC-Filter zur Sperrung bestimmter Frequenzen in dem Frequenzband, in dem die hochfrequenten Ableitströme und zugehörige relevante Oberschwingungen zu erwarten sind, aufweisen. Die Ausführungsformen gemäß den Figuren 1 und 3, die allein auf den Induktivitäten 53 bzw. 54, 56, 57 beruhen, werden jedoch aufgrund ihrer einfachen Realisierungsform und hohen Wirksamkeit bevorzugt. Vorteilhafterweise kann die er¬ findungsgemäße HF-Entkopplungseinrichtung 52 (bedarfsweise mit der Vorspannungserzeugungseinrichtung 43) auch in bestehenden Anlagen aufwandslos nachgerüstet werden. Hierzu können die HF- Entkopplungseinrichtung 52 und die Vorspannungserzeugungsein- richtung 43 in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein nachrüstbares Zusatzmodul bilden, das in beste¬ hende Photovoltaikanlagen integriert werden kann.
Es ist eine Photovoltaikanlage 1 zur Umwandlung einer Gleichspannung aus einem Photovoltaikgenerator 2 in eine Wechselspannung offenbart, die einen transformatorlosen Wechselrichter 3 mit hochfrequent getakteten Schaltereinheiten aufweist, dessen Gleichspannungseingang 7 an dem Photovoltaikgenerator 2 angeschlossen ist und an dessen Wechselspannungsausgang 8 eine Reihenschaltung aus einer Vorspannungserzeugungs- einrichtung 43 und einer induktiven HF-Entkopplungseinrichtung 52 angeschlossen ist. Die Vorspannungserzeugungseinrichtung 43 dient zum Anlegen eines Vorspannungspotentials an dem Wechsel¬ spannungsausgang 8 des Wechselrichters 3, durch das indirekt das Spannungspotential an dem Gleichspannungseingang 7 des Wechselrichters 3 mit beeinflusst wird. Dadurch kann das Po¬ tential an dem Photovoltaikgenerator 2 passend für den Einsatz von Dünnschichtphotovoltaikmodulen oder kristallinen Photovol- taikmodulen mit rückseitiger Zellenkontaktierung vorgegeben werden. Die induktive HF-Entkopplungseinrichtung 52 dient zur HF-Entkopplung der Wechselspannungsseite von der Gleichspannungsseite des Wechselrichters 3, um durch den Einsatz der Vorspannungserzeugungseinrichtung 43 bedingte kapazitive Ableitströme an dem Photovoltaikgenerator 2 zu vermeiden. Eine erfindungsgemäße Kombination aus der Vorspannungserzeugungs- einrichtung 43 und der induktiven HF-Entkopplungseinrichtung 52 lässt sich aufwandsarm realisieren und in bestehenden Anlagen nachrüsten.

Claims

Patentansprüche :
1. Vorrichtung zur Umwandlung einer eingangsseitig angelegten elektrischen Gleichspannung aus einem Photovoltaikge- nerator (2) in eine ausgangsseitige Wechselspannung mit wenigstens einem transformatorlosen Wechselrichter (3), der einen Gleichspannungseingang (7) zum Anschluss eines Photovoltaikgenerators (2) und einen Wechselspannungsausgang (8) aufweist; mit einer Vorspannungserzeugungseinrichtung (43) zum Anlegen eines Vorspannungspotentials an dem Wechselspannungsaus¬ gang (8) des Wechselrichters (3), wodurch auch das Spannungs¬ potential an dem Gleichspannungseingang (7) des Wechselrichters (3) beeinflusst wird; und mit einer induktiven HF-Entkopplungseinrichtung (52), die zur HF-Entkopplung der Wechselspannungsseite von der Gleichspannungsseite des Wechselrichters (3) eingerichtet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens einen Photovoltaikgenerator (2) mit wenigstens einem Photovoltaikmodul aufweist, das entweder ein Dünnschichtmodul oder ein kristallines Photovoltaikmodul mit rückseitig kontaktierten Photovoltaikzellen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichter (3) in der dreiphasigen Konfiguration mit drei Wechselspannungsausgangsanschlüssen (12, 13, 14) eingerichtet ist, die jeweils einer der drei Phasen seiner Aus¬ gangsspannung zugeordnet sind, und/oder eine Halbbrücken- Konfiguration aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichter (3) eine Symmetrierschaltung (23) auf- weist, die dazu dient, die Spannungspotentiale an Eingangsan¬ schlüssen (9, 11) des Wechselrichters (3) im Wesentlichen sym¬ metrisch in Bezug auf das Vorspannungspotential einzurichten.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Symmetrierschaltung (23) einen Gleichspannungszwischenkreis (17), der zwei in Reihe zueinander zwischen den Eingangsanschlüssen (9, 11) des Wechselrichters (3) ange¬ schlossene Energiezwischenspeicher (18, 19) aufweist, sowie einen Neutralleiter (22, 41) enthält, der mit einem Verbindungspunkt (21) der beiden Energiezwischenspeicher (18, 19) elektrisch verbunden ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner einen an den Wechselspannungsausgang (8) des Wechselrichters (3) angeschlossenen Netztransformator (33) aufweist, der die Wechselrichterausgangsspannung an Netzgrößen eines zu speisenden Netzes (32) angleicht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Netztransformator (33) eine mit dem Wechselspannungs¬ ausgang (8) des Wechselrichters (3) verbundene Primärseite (34), eine Sekundärseite (36) zum Anschluss an ein Netz (32) und einen Neutralanschluss (39) an der Primärseite (34) auf¬ weist, der vorzugsweise mit einem von der Gleichspannungsseite zu der Wechselspannungsseite des Wechselrichters (3) hindurch¬ geführten Neutralleiter (22, 41) verbunden ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Netztransformator (33) ein dreiphasiger Transformator ist .
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannungserzeugungseinrichtung (43) eine Konstant- spannungsquelle (46) aufweist, die zwischen Erde (44) und dem Wechselspannungsausgang (8) des Wechselrichters (3) ange- schlössen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die induktive HF-Entkopplungseinrichtung (52) eine Induktivität (53) aufweist, die in Reihe zu der Vorspannungserzeu- gungseinrichtung (43) in einem Zweig (42) zwischen Erde (44) und einem von der Gleichspannungsseite zu der Wechselspannungsseite des Wechselrichters (3) hindurchgeführten Neutral¬ leiter (22, 41) angeschlossen ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Neutralleiter (22, 41) mit einem primärseitigen Neutralanschluss (39) eines am Ausgang (8) des Wechselrichters angeschlossenen Netztransformators (33) verbunden ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die induktive HF-Entkopplungseinrichtung (52) eine der Anzahl der phasenführenden Ausgangsanschlüsse (12, 13, 14) des Wechselrichters (3) entsprechende Anzahl von Induktivitäten (54, 56, 57) aufweist, die jeweils mit einem Ausgangsanschluss (12, 13, 14) und andererseits mit einem gemeinsamen Verbindungspunkt (58) verbunden sind, wobei die Vorspannungserzeu- gungseinrichtung (43) zwischen Erde (44) und dem gemeinsamen Verbindungspunkt (58) angeschlossen ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensoreinrichtung (48) zur Erfassung von Messparametern, einschließlich der Gleichspannungspotentiale (UDc+ , UDc- ) am Eingang (7) des Wechselrichters (3) und eines Stroms (I) in einem Zweig (42) der Vorspannungserzeugungseinrichtung (43), und eine Steuereinrichtung (47) vorgesehen sind, die dazu eingerichtet ist, auf der Basis der erfassten Messparameter den Betrieb der Vorrichtung (1) zu steuern, mögliche Fehlerzustände zu erkennen und darauf zu reagieren.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich- net, dass die Steuereinrichtung (47) dazu eingerichtet ist, die Größe der durch die Vorspannungserzeugungseinrichtung (43) angelegten Vorspannung anhand der erfassten Messparameter variabel einzustellen.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (47) eine Logik zur Erkennung von Erdschlüssen bzw. Isolationsfehlern durch Überwachung des Stroms (I) in dem Zweig (42) der Vorspannungserzeugungsein- richtung (43) aufweist, wozu eine Logik zur Erkennung schlei¬ chender Isolationsfehler an dem Photovoltaikgenerator (2) gehört, die eingerichtet ist, um aktiv das Potential der Vorspannung der Vorspan- nungserzeugungseinrichtung (43) zu modifizieren und vorzugeben, die Größe der Gleichspannungspotentiale (UDc+/ UDc-) am positiven und negativen Eingangsanschluss (9, 11) des Wechsel¬ richters (3) und des Stroms (I) in dem Zweig (42) der Vorspan- nungserzeugungseinrichtung (43) für zwei unterschiedliche vorgegebene Vorspannungspotentiale (Ul, U2) zu messen, aus den Mess- und Vorgabewerten für die Spannungspo¬ tentiale ( UDc+,ui, UDC- , UI , UDC+ , U2, UDC- , Ü2) und die Ströme (IUl/ Iü2) die Isolationswiderstände (RDc+/ RDC-) an dem positiven und dem negativen Gleichspannungseingangsanschluss (9, 11) des Wech¬ selrichters (3) zu bestimmen, die Isolationswiderstände (RDc+/ RDC-) mit Referenzwer¬ ten zu vergleichen und anhand des Vergleichs das Einsetzen ei¬ nes Isolationsfehlers zu erkennen.
16. Zusatzmodul für eine Vorrichtung (1) zur Umwandlung einer eingangsseitig angelegten elektrischen Gleichspannung aus einem Photovoltaikgenerator (2) in eine ausgangsseitige Wechselspannung, wobei die Vorrichtung (1) wenigstens einen transformatorlosen Wechselrichter (3) mit einem Gleichspannungseingang (7) zum Anschluss eines Photovoltaikgenerators
(2) und einen Wechselspannungsausgang (8) aufweist, wobei das Zusatzmodul aufweist: einen Anschluss (40) zur Verbindung mit dem Wechselspannungsausgang (8) des Wechselrichters (3) ; eine Vorspannungserzeugungseinrichtung (43) zum Anlegen eines Vorspannungspotentials an dem Anschluss (40), wodurch auch das Spannungspotential an dem Gleichspannungseingang (7) des Wechselrichters (3) beeinflusst wird, wenn der Anschluss (40) mit dem Wechselspannungsausgang (8) des Wechselrichters
(3) verbunden ist; und eine induktive HF-Entkopplungseinrichtung (52), die zur HF-Entkopplung der Wechselspannungsseite von der Gleichspannungsseite des Wechselrichters (3) eingerichtet ist, wenn der Anschluss (40) mit dem Wechselspannungsausgang (8) des Wechselrichters (3) verbunden ist.
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