WO2015004034A2 - Elektrische anordnung mit einem wechselrichter und zwischenschaltgerät für die elektrische anordnung - Google Patents

Elektrische anordnung mit einem wechselrichter und zwischenschaltgerät für die elektrische anordnung Download PDF

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Martin Kiel
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Definitions

  • the invention relates to an electrical arrangement with an inverter, which has a feed interface for at least one photovoltaic module.
  • the invention also relates to an intermediate switching device for such an electrical arrangement.
  • MPP tracking is carried out in the inverter.
  • MPP stands for maximum power point, ie the point in the current-voltage diagram of a
  • FIG. 3 shows a purely exemplary current-voltage characteristic of a photovoltaic module as a solid line and additionally its current / power curve as a dot-dash line. Depending on the solar irradiation and contamination, the characteristic curve of the
  • the inverter In order to be able to remove as much electrical power as possible from the photovoltaic module, the inverter must determine the point of maximum active power (MPP) and adjust it here. In addition to photovoltaic modules, further energy converters will play a greater role in the future. This may, for example, to
  • rechargeable batteries are used to buffer electrical energy.
  • Photovoltaic module connected to an input of an intermediate switching device is that the feed interface with the output of the
  • Intermediate switching device is connected, that the intermediate switching device has at least one further input to which an electrical
  • Energy converter can be connected, and that the interposer emulates the current-voltage characteristics of a photovoltaic module electronically.
  • Photovoltaic module emulated electronically. For emulation, a basic characteristic curve of a photovoltaic module is used whose MPP is adapted to the current transmission nominal power. Of the The inverter then extracts the desired power from the system via its MPP tracking.
  • the interposer thus serves as a link unit to all
  • the inverter then uses the feed interface, which is usually provided for connecting photovoltaic modules.
  • the "Infeed interface of the inverter" does not rule out that the inverter can also have several feed interfaces for photovoltaic modules and the intermediate switching device correspondingly several outputs which are connected to the feed interfaces of the
  • the intermediate switching device can be designed as a stand-alone device, which is connected to the input of a conventional, commercial
  • Photovoltaic inverter can be connected.
  • the intermediate switching device with the inverter forms a structural unit.
  • FIG. 1 is a block diagram of an electrical according to the invention
  • Figure 2 is a block diagram of an electrical arrangement according to the state of the technique
  • FIG. 3 characteristic curves of a photovoltaic module
  • FIG. 4 shows the equivalent circuit of a photovoltaic module
  • FIG. 5 shows a more detailed illustration of the intermediate switching device
  • Figure 6 shows the structure principle of a modular transformer.
  • FIG. 2 shows the block diagram of a conventional electrical arrangement with a photovoltaic system.
  • At least one photovoltaic module PM is connected to the feed interface ES of an inverter WR designed especially for photovoltaic systems.
  • the inverter WR generates from the DC voltage DC present at its feed interface ES an AC voltage AC, which is used for
  • Infeed into a local power grid LN or in a public power grid ⁇ N is suitable.
  • FIG. 1 shows the extension according to the invention of such a device
  • Photovoltaic system is at least one photovoltaic module PM is no longer directly, but connected via an intermediate switching device ZS to the inverter WR.
  • the intermediate switching device ZS has a plurality of inputs E, E1, E2, E3, in addition to the photovoltaic module PM further energy converters such
  • a rechargeable storage battery Q1 For example, a rechargeable storage battery Q1, a
  • Wind turbine Q2 or a fuel cell Q3 can be connected to the intermediate switching device ZS. This list possible
  • the number of inputs E, E1, E2, E3 of the intermediate switching device ZS is not limited, but can be expanded if necessary in a simple manner modular.
  • the intermediate switching device ZS emulates for its output A the current-voltage characteristic of a photovoltaic module.
  • the characteristic is parameterized by software in such a way that its MPP can be used by the
  • Intermediate switching device ZS represents desired power at the desired voltage.
  • FIG. 5 illustrates further details of the intermediate switching device ZS.
  • the different energy converters such as photovoltaic module PM, storage battery Q1, wind turbine Q2 and fuel cell Q3, and in addition the connected to the inverter WR output A of the intermediate switching device are each about half a dual-active bridge DAB72, DAB'72, the following briefly referred to as DAB / 2 units, coupled to a modular transformer TR.
  • Each primary-side DAB / 2 unit DAB72 represents a DC / AC converter, which converts the DC voltage present at its respective input E, E1, E2, E3 into an AC voltage in accordance with the requirements of the modular transformer TR.
  • a single secondary DAB / 2 unit DAB'72 receives its input voltage from a secondary transformer winding TW and outputs its output voltage to the feed interface ES of the inverter WR.
  • the secondary DAB / 2 unit DAB'72 operates as an AC / DC converter.
  • Each DAB / 2 unit DAB 72, DAB'72 consists of a, not shown here, controller-controlled full bridge of semiconductor switches with a
  • Transformer TR Preferably, all DAB / 2 units are DAB72, DAB72 independent of each other, preferably controlled by its own controller, solely on the basis of the current and voltage values at the respective DAB / 2 unit associated transformer winding TW. Since the coupling of the individual energy converters PM, Q1, Q2, Q3 takes place via the transformer TR, there is a galvanic isolation between the inputs E, E1, E2, E3 and the output of the intermediate switching device ZS. Because of this galvanic isolation, the inverter WR arranged downstream of the intermediate switching device ZS can advantageously be implemented without a transformer.
  • a storage battery Q1 is present in the system, it can be used as a dynamic buffer in the event of excess energy or lack of energy. As indicated by the arrows, the energy flow between the storage battery Q1 and the associated DAB / 2 unit DAB72 can be alternately controlled in both directions.
  • the intermediate switching device ZS can adjust the voltage fed into the inverter WR so that the inverter WR is operated at a point with optimum efficiency.
  • FIG. 4 shows an equivalent circuit diagram of a photovoltaic module PM.
  • the equivalent circuit of a photovoltaic module PM consists essentially of a constant current source 11, a diode D1, a parallel resistor R1 and a series resistor R2.
  • the current of the constant current source 11 is proportional to the illuminance.
  • the diode D1 acts as
  • a power electronic replica can be realized in the first step, that a voltage regulator regulates to a maximum voltage and a current regulator maximizes the allowable current.
  • the series resistance R2 can be realized by the permissible Maxi times Ström
  • the emulation is performed by the secondary DAB / 2 unit DAB72 connected to the feed interface ES of the inverter WR. From a higher-level control unit, the desired power supply for the AC grids ⁇ N, LN is specified. The stored characteristic curve is adapted to the currently required performance.
  • Inverter inverter WR can be extended to other energy converters Q1, Q2, Q3 with very different current-voltage characteristics.
  • inverters WR are commercially available both with and without transformers.
  • transformerless inverters WR are commercially available both with and without transformers.
  • the connected energy converters are not galvanically isolated from the inverter output. This is particularly problematic when the inverter WR connected to the power supply to a public power grid ⁇ N, since in this case reach high voltages against the ground potential of the connected energy converter, which can lead to hazards and damage in the event of a fault.
  • the present in the intermediate switching device ZS transformer TR takes over here the function of an isolation transformer through which in any case a galvanic isolation of the connected energy converters PM, Q1, Q2, Q3 is given by the public power grid ⁇ N.
  • a modular transformer TR can be used as an energy-technical interface.
  • the transformer TR can still be variably provided with windings TW even after its initial installation without complete disassembly being necessary.
  • FIG. 6 outlines a possible construction scheme of a modular system
  • Transformer TR The transformer core TK is shown here by way of example as El core. Further additional transformer windings TW can be mounted by attaching them to the existing structure and, in addition to power electronics in the form of a DAB / 2 unit, not shown here, additionally comprise external and internal magnetic components as interface module

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Abstract

Beschrieben wird eine elektrische Anordnung mit einem Wechselrichter, der eine Einspeiseschnittstelle für mindestens ein Photovoltaikmodul aufweist, wobei das Photovoltaikmodul mit einem Eingang eines Zwischenschaltgeräts verbunden ist, wobei die Einspeiseschnittstelle mit dem Ausgang des Zwischenschaltgeräts verbunden ist, wobei das Zwischenschaltgerät mindestens einen weiteren Eingang aufweist, an den ein elektrischer Energiewandler anschließbar ist, und wobei das Zwischenschaltgerät die Strom-Spannungs-Charakteristik eines Photovoltaikmoduls für den Wechselrichter elektronisch emuliert. Der Vorteil der hier beschriebenen Anordnung liegt darin, dass eine Photovoltaikanlage mit einem Wechselrichter durch weitere Energiespeicher und Energiewandler erweitert werden kann. Über die effiziente Verteilung der elektrischen Energie entscheidet das Zwischenschaltgerät, welches für den angeschlossenen Wechselrichter die Kennlinie eines Photovoltaikmoduls emuliert.

Description

Elektrische Anordnung mit einem Wechselrichter und
Zwischenschaltgerät für die elektrische Anordnung
Die Erfindung betrifft eine elektrische Anordnung mit einem Wechselrichter, der eine Einspeiseschnittstelle für mindestens ein Photovoltaikmodul aufweist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Zwischenschaltgerät für eine solche elektrische Anordnung.
Mit der sogenannten Energiewende sind in den letzten Jahren vermehrt Photovoltaikanlagen in Verkehr gebracht worden. Diese Anlagen bestehen typischerweise aus miteinander verschalteten Photovoltaikmodulen, die an einen Wechselrichter angeschlossen sind. Von hier aus wird die elektrische Energie dann in ein lokales und/oder öffentliches Wechselspannungsnetz eingespeist. Um mit Hilfe der Photovoltaikmodule möglichst viel elektrische Energie erzeugen zu können, wird im Wechselrichter ein sogenanntes MPP- Tracking vorgenommen. Hierbei steht die Abkürzung MPP für Maximum- Power-Point, also jenem Punkt im Strom-Spannungsdiagramm eines
Photovoltaikmoduls, an dem die Leistungsabgabe maximal ist. In der Figur 3 ist eine rein beispielhafte Strom-Spannungs-Kennlinie eines Photovoltaikmoduls als durchgezogene Linie und zusätzlich ihre Strom- Leistungskurve als strichpunktierte Linie dargestellt. Abhängig von der solaren Einstrahlung und von Verschmutzungen variiert in der Kennlinie der
Kurzschlussstrom. Zusätzlich kann eine Verschattung des Photovoltaikmoduls zu Formänderungen in der Kennlinie führen. Um immer möglichst viel elektrische Leistung aus dem Photovoltaikmodul entnehmen zu können, muss der Wechselrichter den Punkt der maximalen Wirkleistung (MPP) ermitteln und hier einregeln. Neben Photovoltaikmodulen werden zukünftig weitere Energiewandler eine größere Rolle spielen. Hierbei kann es sich beispielsweise um
Brennstoffzellen und Windkraftanlagen handeln. Daneben werden
wiederaufladbare Batterien eingesetzt werden, um elektrische Energie zwischenzuspeichern.
Es stellte sich die Aufgabe, eine elektrische Anordnung zur Erzeugung einer Wechselspannung zu schaffen, die hinsichtlich anschließbarer elektrischer Energiewandler möglichst vielseitig verwendbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das
Photovoltaikmodul mit einem Eingang eines Zwischenschaltgeräts verbunden ist, dass die Einspeiseschnittstelle mit dem Ausgang des
Zwischenschaltgeräts verbunden ist, dass das Zwischenschaltgerät mindestens einen weiteren Eingang aufweist, an den ein elektrischer
Energiewandler anschließbar ist, und dass das Zwischenschaltgerät die Strom-Spannungs-Charakteristik eines Photovoltaikmoduls elektronisch emuliert.
Um in eine elektrische Anordnung mit einem konventionell ausgeführten Photovoltaikwechselrichter zusätzliche Energiewandler integrieren zu können, die jeweils eine von Photovoltaikmodulen stark abweichende Strom- Spannungs-Charakteristik aufweisen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, alle Energiewandler über ein Zwischenschaltgerät mit der Einspeiseschnittstelle des Photovoltaik-Wechselrichters zu verbinden, wobei das
Zwischenschaltgerät die Strom-Spannungs-Charakteristik eines
Photovoltaikmoduls elektronisch emuliert. Zu Emulation wird eine Basiskennlinie eines Photovoltaikmoduls verwendet, dessen MPP der aktuellen Übertragungssollleistung angepasst wird. Der Wechselrichter entnimmt dann über sein MPP-Tracking die gewünschte Leistung aus der Anlage.
Das Zwischenschaltgerät dient so als Verknüpfungseinheit, um alle
vorhandenen Energiewandler gemeinsam an den Wechselrichter anschließen zu können. Am Wechselrichter wird dann die Einspeiseschnittstelle genutzt, die üblicherweise zum Anschluss von Photovoltaikmodulen vorgesehen ist.
Die Formulierungen„Ausgang des Zwischenschaltgeräts" und
„Einspeiseschnittstelle des Wechselrichters" schließen selbstverständlich nicht aus, dass der Wechselrichter auch mehrere Einspeiseschnittstellen für Photovoltaikmodule und das Zwischenschaltgerät entsprechend mehrere Ausgänge aufweisen kann, die mit den Einspeiseschnittstellen des
Wechselrichters verbunden sind. Die Verwendung mehrerer paralleler
Strompfade ist besonders zur Übertragung höherer elektrischer Leistungen vorteilhaft.
Das Zwischenschaltgerät kann als ein eigenständiges Gerät ausgeführt sein, welches mit dem Eingang eines konventionellen, handelsüblichen
Photovoltaikwechselrichters verbunden werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bildet das Zwischenschaltgerät mit dem Wechselrichter eine Baueinheit.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand der Zeichnung dargestellt und näher erläutert werden. Beschrieben wird das Funktionsprinzip einer
erfindungsgemäßen elektrische Anordnung sowie eines dazu gehörigen Zwischenschaltgeräts. Es zeigen
Figur 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäße elektrische
Anordnung,
Figur 2 ein Blockschaltbild einer elektrische Anordnung nach dem Stand der Technik,
Figur 3 Kennlinien eines Photovoltaikmoduls,
Figur 4 das Ersatzschaltbild eines Photovoltaikmoduls,
Figur 5 eine detailliertere Darstellung des Zwischenschaltgeräts,
Figur 6 das Aufbauprinzip eines modularen Transformators.
Die Figur 2 zeigt das Blockschaltbild einer konventionellen elektrischen Anordnung mit einer Photovoltaikanlage. Mindestens ein Photovoltaikmodul PM, vorzugsweise aber eine aus einer Vielzahl von Photovoltaikmodulen PM bestehende Anordnung, ist mit der Einspeiseschnittstelle ES eines speziell für Photovoltaikanlagen ausgelegten Wechselrichters WR angeschlossen. Der Wechselrichter WR erzeugt aus der an seiner Einspeiseschnittstelle ES anliegenden Gleichspannung DC eine Wechselspannung AC, die zur
Einspeisung in ein lokales Spannungsversorgungsnetz LN oder in ein öffentliches Spannungsversorgungsnetz ÖN geeignet ist.
Die Figur 1 stellt die erfindungsgemäße Erweiterung einer solchen
Photovoltaikanlage dar. Mindestens ein Photovoltaikmodul PM ist hier nicht mehr direkt, sondern über ein Zwischenschaltgerät ZS an den Wechselrichter WR angeschlossen.
Das Zwischenschaltgerät ZS weist mehrere Eingänge E, E1 , E2, E3 auf, an die neben dem Photovoltaikmodul PM weitere Energiewandler, wie
beispielsweise eine wiederaufladbare Speicherbatterie Q1 , eine
Windkraftanlage Q2 oder eine Brennstoffzelle Q3 an das Zwischenschaltgerät ZS angeschlossen werden können. Diese Aufzählung möglicher
Energiewandler ist selbstverständlich nur beispielhaft. In einer bevorzugten, weiter unten näher erläuterten Ausführungsform ist die Anzahl der Eingänge E, E1 , E2, E3 des Zwischenschaltgeräts ZS auch nicht begrenzt, sondern kann bei Bedarf auf einfache Weise modular erweitert werden. Das Zwischenschaltgerät ZS emuliert für seinen Ausgang A die Strom- Spannungs-Charakteristik eines Photovoltaikmoduls. Die Kennlinie wird zum Beispiel per Software so parametriert, dass ihr MPP die vom
Zwischenschaltgerät ZS gewünschte Leistung bei der gewünschten Spannung darstellt.
Die Figur 5 verdeutlicht weitere Details des Zwischenschaltgerätes ZS. Die unterschiedlichen Energiewandler, wie beispielsweise Photovoltaikmodul PM, Speicherbatterie Q1 , Windkraftanlage Q2 und Brennstoffzelle Q3, und zusätzlich der mit dem Wechselrichter WR verbundene Ausgang A des Zwischenschaltgeräts sind über je eine halbe Dual-Active-Bridge DAB72, DAB'72, die im Folgenden kurz als DAB/2-Einheiten bezeichnet wird, an einen modularen Transformator TR angekoppelt. Jede primärseitige DAB/2-Einheit DAB72 stellt einen DC/AC-Umrichter dar, der die an ihrem jeweiligen Eingang E, E1 , E2, E3 anliegende Gleichspannung entsprechend den Anforderungen des modularen Transformators TR in eine Wechselspannung wandelt. Eine einzige sekundäre DAB/2-Einheit DAB'72 erhält ihre Eingangsspannung von einer sekundären Transformatorwicklung TW und gibt ihre Ausgangsspannung auf die Einspeiseschnittstelle ES des Wechselrichters WR. Die sekundäre DAB/2-Einheit DAB'72 arbeitet dabei als ein AC/DC-Umrichter.
Alle primären DAB/2-Einheiten DAB72 bilden zusammen mit der einzigen sekundären DAB/2-Einheit DAB'72 eine erweiterte Dual-Active-Bridge- Anordnung mit mehreren Eingängen aus.
Jede DAB/2-Einheit DAB 72, DAB'72 besteht aus einer, hier nicht dargestellten controllergesteuerten Vollbrücke aus Halbleiterschaltern mit einer
nachgeschalteten Transformatorwicklung TW auf einem Teilkern des
Transformators TR. Vorzugsweise werden alle DAB/2-Einheiten DAB72, DAB72 unabhängig voneinander, vorzugsweise durch jeweils einen eigenen Controller, allein aufgrund der Strom- und Spannungswerte an der der jeweiligen DAB/2-Einheit zugeordneten Transformatorwicklung TW gesteuert. Da die Ankopplung der einzelnen Energiewandler PM, Q1 , Q2, Q3 über den Transformator TR erfolgt, besteht eine galvanische Trennung zwischen den Eingängen E, E1 , E2, E3 und dem Ausgang des Zwischenschaltgeräts ZS. Aufgrund dieser galvanischen Trennung kann vorteilhafterweise der dem Zwischenschaltgerät ZS nachgeschaltete Wechselrichter WR transformatorlos ausgeführt werden.
Ist, wie in der Figur 5 dargestellt, eine Speicherbatterie Q1 im System vorhanden, so kann sie als dynamischer Puffer bei Energieüberangebot oder Energiemangel verwendet werden. Wie die Pfeilrichtungen andeuten, kann der Energiefluss zwischen der Speicherbatterie Q1 und der zugehörigen DAB/2-Einheit DAB72 dazu abwechselnd in beide Richtungen gesteuert werden.
Das Zwischenschaltgerät ZS kann die in den Wechselrichter WR eingespeiste Spannung so einstellen, dass der Wechselrichter WR in einem Punkt mit optimalem Wirkungsgrad betrieben wird.
In der Figur 4 ist ein Ersatzschaltbild eines Photovoltaikmoduls PM dargestellt. Das Ersatzschaltbild eines Photovoltaikmodul PM besteht im Wesentlichen aus einer Konstantstromquelle 11 , einer Diode D1 , einem Parallelwiderstand R1 und einem Serienwiderstand R2. Der Strom der Konstantstromquelle 11 ist proportional zur Beleuchtungsstärke. Die Diode D1 wirkt als
spannungsbegrenzendes Element. Ein leistungselektronischer Nachbau kann im ersten Schritt dadurch realisiert werden, dass ein Spannungsregler auf eine maximale Spannung regelt und ein Stromregler den zulässigen Strom maximiert. Der Serienwiderstand R2 kann verwirklicht werden, indem der zulässige Maxi mal ström mit
abnehmender Spannung erhöht wird. Diese Emulation der Kennlinie eines Photovoltaikmoduls kann entweder durch eine hier nicht dargestellte
Schaltungshardware oder auch durch eine die sekundäre DAB/2-Einheit DAB72 steuernde Software erfolgen.
Die Emulation wird von der sekundären DAB/2-Einheit DAB72 ausgeführt, die an die Einspeiseschnittstelle ES des Wechselrichters WR angeschlossen ist. Von einer übergeordneten Steuereinheit wird die gewünschte Speiseleistung für die Wechselspannungsnetze ÖN, LN vorgegeben. Die hinterlegte Kennlinie wird an die aktuell geforderte Leistung angepasst.
Ein besonderer Vorteil des hier beschriebenen Systems liegt darin, dass ein bereits bestehendes Photovoltaik-System mit einem vorhandenen
Wechselrichter WR um weitere Energiewandler Q1 , Q2, Q3 mit sehr verschiedenartigen Strom-Spannungscharakteristiken erweitert werden kann.
Bereits durch die induktive Kopplung verschiedener Energiewandler PM, Q1 , Q2, Q3 an das Zwischenschaltgerät ZS ergibt sich eine Vielzahl von Vorteilen, die nachfolgend erläutert werden.
Galvanische Trennung
Für Photovoltaikanlagen sind Wechselrichter WR sowohl mit als auch ohne Transformatoren kommerziell erhältlich. Bei transformatorlosen
Wechselrichtern WR sind die angeschlossenen Energiewandler nicht galvanisch vom Wechselrichterausgang getrennt. Dies ist besonders problematisch, wenn der Wechselrichter WR zur Energieeinspeisung an ein öffentliches Spannungsversorgungsnetz ÖN angeschlossen, da hierbei hohe Spannungen gegen das Erdpotential an die angeschlossene Energiewandler gelangen, die im Fehlerfall zu Gefährdungen und Schäden führen können. Der im Zwischenschaltgerät ZS vorhandene Transformator TR übernimmt hier die Funktion eines Trenntransformators, durch den auf jeden Fall eine galvanische Trennung der angeschlossenen Energiewandler PM, Q1 , Q2, Q3 vom öffentlichen Spannungsversorgungsnetz ÖN gegeben ist.
Kostenvorteil
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist für jeden Energiewandlereingang E, E1 , E2, E3 nur eine Wicklung am Transformators TR notwendig.
Für die gleiche Funktion wäre in einem konventionell ausgeführten
Gleichspannungszwischenkreis je Einspeiseeinheit ein vollständiger
Transformator mit nachgeschaltetem Gleichrichter notwendig. Diese Struktur wäre dann noch nicht bidirektional speisefähig. Daher wäre für den Anschluss beispielsweise einer Speicherbatterie Q1 ein noch höherer Aufwand
erforderlich. Der Aufwand insbesondere für Wechselrichter mit bidirektionalem Anschluss für Energiewandler und notwendiger galvanischer Trennung ist somit bei nicht erfindungsgemäßen Anordnungen deutlich größer. Modulare Ausführung
Die durch das Zwischenschaltgerät ZS verwirklichte induktive Schnittstelle ermöglich ein einfaches Anschließen von Zusatzkomponenten, ohne in den elektrischen Kreis eingreifen zu müssen. Anpassungen und Erweiterungen der Anordnung sind so für jedermann schnell möglich. Vorteilhafterweise kann hierzu ein modular aufgebauter Transformator TR als energietechnische Schnittstelle zum Einsatz kommen. Der Transformator TR kann auch nach seinem erstmaligen Einbau noch variabel mit Wicklungen TW versehen werden, ohne dass eine vollständige Demontage notwendig ist. Das
Gesamtsystem ist sozusagen baukastenartig ausgeführt. Die Figur 6 skizziert ein mögliches Aufbauschema eines modularen
Transformators TR. Der Transformatorkern TK ist hier beispielhaft als El-Kern dargestellt. Weitere zusätzliche Transformatorwicklungen TW sind durch Anfügen an den bestehenden Aufbau montierbar und bringen jeweils neben einer Leistungselektronik in Form einer hier nicht dargestellten DAB/2-Einheit als Schnittstellenbaustein zusätzlich äußere und innere magnetische
Kernelemente TKE mit, die den magnetischen Transformatorkern TK ergänzen. Das Gesamtgebilde ist im Betrieb mechanisch zu einer massiven Einheit fixiert.
Bezugszeichen
A Ausgang
AC Wechselspannung
DABV2, DAß' 72 DAB/2-Einheit (halbe Dual-Active-Bridge)
DAB72 primäre DAB/2-Einheit
DAß 72 sekundäre DAB/2-Einheit
DC Gleichspannung
D1 Diode
E Eingang
ES Einspeiseschnittstelle
E1 , E2, E3 Eingänge
11 Konstantstromquelle
LN Lokales Spannungsversorgungsnetz
ÖN Öffentliches Spannungsversorgungsnetz
PM Photovoltaikmodul
R1 Parallelwiderstand
R2 Serienwiderstand
Q1 , Q2, Q3 (elektrische) Energiewandler
Q1 Speicherbatterie
Q2 Windkraftanlage
Q3 Brennstoffzelle
TK Transformatorkern
TKE Kernelemente
TR Transformator
TW Transformatorwicklung
WR (Photovoltaik)wechselrichter
ZS Zwischenschaltgerät

Claims

Patentansprüche
1 . Elektrische Anordnung mit einem Wechselrichter (WR), der eine Einspeiseschnittstelle (ES) für mindestens ein Photovoltaikmodul (PM) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Photovoltaikmodul (PM) mit einem Eingang (E) eines
Zwischenschaltgeräts (ZS) verbunden ist, dass die Einspeiseschnittstelle (ES) mit dem Ausgang (A) des
Zwischenschaltgeräts (ZS) verbunden ist, dass das Zwischenschaltgerät (ZS) mindestens einen weiteren Eingang (E1 , E2, E3) aufweist, an den ein elektrischer Energiewandler (Q1 , Q2, Q3) anschließbar ist, und dass das Zwischenschaltgerät (ZS) die Strom-Spannungs-Charakteristik eines Photovoltaikmoduls (PM) elektronisch emuliert.
2. Elektrische Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Emulation durch eine elektronische Hardware realisiert ist.
3. Elektrische Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Emulation durch eine Software realisiert ist.
4. Elektrische Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenschaltgerät (ZS) und der Wechselrichter (WR) eine gerätetechnische Einheit bilden.
5. Elektrische Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass an das Zwischenschaltgerät (ZS) verschiedenartige elektrische
Energiewandler (PM, Q1 , Q2, Q3) anschließbar sind.
6. Elektrische Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass einer der elektrischen Energiewandler eine wiederaufladbare
Speicherbatterie (Q1 ) ist.
7. Elektrische Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass einer der elektrischen Energiewandler eine Windkraftanlage (Q2), eine Brennstoffzelle (Q3) oder ein dezentrales Kleinkraftwerk ist.
8. Zwischenschaltgerät für eine elektrische Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenschaltgerät (ZS) einen Transformator (TR) aufweist, dessen primären und sekundären
Transformatorwicklungen (TW) jeweils Bestandteil der Hälfte einer Dual- Active-Bridge (DAB72, DAB72) sind.
9. Zwischenschaltgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Eingang (E, E1 , E2, E3) des Zwischenschaltgeräts (ZS) eine Transformatorwicklung (TW) des Transformators (TR) zugeordnet ist.
10. Zwischenschaltgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass an den Transformatorkern (TK) des Transformators (TR)
Transformatorwicklungen (TW) modular anfügbar bzw. vom
Transformatorkern (TK) abnehmbar sind.
PCT/EP2014/064383 2013-07-09 2014-07-04 Elektrische anordnung mit einem wechselrichter und zwischenschaltgerät für die elektrische anordnung Ceased WO2015004034A2 (de)

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DE201310011427 DE102013011427A1 (de) 2013-07-09 2013-07-09 Elektrische Anordnung mit einem Wechselrichter und Zwischenschaltgerät für die elektrische Anordnung

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PCT/EP2014/064383 Ceased WO2015004034A2 (de) 2013-07-09 2014-07-04 Elektrische anordnung mit einem wechselrichter und zwischenschaltgerät für die elektrische anordnung

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