AT501736B1 - Wechselstromnetz - Google Patents

Description

2 AT 501 736 B1

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wechselstromnetz, das über mindestens eine Gleichstromquelle und daran angeschlossene Wechselrichter mit Spannung versorgbar ist, wobei wahlweise ein direkt mit dem Wechselstromnetz verbundener Wechselstromgenerator zuschaltbar ist, und eine der Gleichstromquellen eine Gleichstrombatterie ist, sowie eine Einrichtung vorgese-5 hen ist, um die von den Wechselrichtern bzw. vom Generator gelieferte Spannung hinsichtlich Betrag, Frequenz und Phase zu vereinheitlichen.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Wechselstromnetzes. 10

Bei derartigen Netzen geht es darum, unregelmäßig, beispielsweise von einer photovoltaischen Anlage, gelieferte Energie zunächst in einer Batterie zu speichern und nach Bedarf an das Netz abzugeben. Für den Fall, daß die aus anderen Quellen der Batterie zugeführte Leistung nicht ausreicht, ist ein Zusatzgenerator, insbesondere in Form eines Blockheizkraftwerkes (BHKW), 15 vorgesehen. Dieser versorgt bei derzeitigen Anlagen nicht direkt das Netz mit Wechselspannung, sondern lädt bei Bedarf die Batterie über ein Ladegerät auf. Dies hat zur Folge, daß die zwischen Batterie und Netz angeordneten Wechselrichter für die maximale auftretende Leistung ausgelegt sein müssen und daher teuer sind. 20 Zur Lösung dieses Problems sieht die DE 42 32 516 A1 vor, einen Generator durch entsprechende Steuerung seines Antriebes mit den vorgegebenen Werten eines Netzes zu synchronisieren. Dies ist die Voraussetzung dafür, daß zusätzliche Generatoren an in Betrieb befindliche überörtliche Netze angeschlossen werden können. Hierbei ist es notwendig, die von den Wechselrichtern bzw. vom Generator gelieferte Spannung hinsichtlich Betrag, Frequenz und Phase 25 zu vereinheitlichen.

Nachteil der bisher bekannten gattungsgemäßen Wechselstromnetze ist es hierbei, daß eine große Anzahl an Wechselrichtern in diesen Wechselstromnetzen vorgesehen sein muß, wodurch sich die Gesamtkosten für die Erstellung eines solchen Wechselstromnetzes deutlich 30 erhöhen. Darüber hinaus bedeutet jeder Wechselrichter auch eine Erhöhung des Wartungsaufwandes.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, den genannten Nachteil des Standes der Technik zu beseitigen. 35

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Generator ein Synchrongenerator ist und die Gleichstrombatterie vom Generator über denselben Wechselrichter ladbar ist, über den auch Strom aus der Gleichstrombatterie in das Wechselstromnetz einspeisbar ist, wobei der Wechselrichter zum Laden und zum Einspeisen über dieselbe(n) Phase(n) mit dem Wechsel-4o Stromnetz verbunden ist.

Durch die Verwendung eines Wechselrichters zum Laden der Batterie über den Generator wie auch zur Stromabgabe aus der Batterie in das Wechselstromnetz wird die Anzahl der benötigten Wechselrichter und damit die Kosten für die Gesamtanlage reduziert. Darüber hinaus wird 45 auch der Gesamtwartungsaufwand für das Wechselstromnetz verringert.

Ein günstiges Verfahren zum Betrieb eines solchen Wechselstromnetzes sieht hierbei vor, daß der Generator ein Synchrongenerator ist und die Gleichstrombatterie vom Generator über denselben Wechselrichter geladen wird, über den auch Strom aus der Gleichstrombatterie in das so Wechselstromnetz eingespeist wird, wobei der Wechselrichter zum Laden und zum Einspeisen über dieselbe(n) Phase(n) mit dem Wechselstromnetz verbunden ist.

Einzelheiten der Erfindung werden anschließend anhand der Zeichnung erläutert. 55 Die primäre Energiequelle für das dargestellte dreiphasige Netz 6 besteht aus drei Photovoltaik-

Claims (2)

1. 3 AT 501 736 B1 Anlagen 4, deren Ausgangsspannung über Wechselrichter 1' dem Netz 6 zugeführt wird. In gleicher Weise wird das Netz 6 über Batterien 3 über die Wechselrichter 1 mit Spannung definierter Phase und Frequenz versorgt, wobei die Wechselrichter 1,1' synchronisiert sind. 5 Subsidiär steht dem Netz 6 als Energiequelle ein Generator 2 zur Verfügung, welcher zweckmäßigerweise Teil eines durch einen Gas-, Diesel- oder Pflanzenölmotor betriebenen BHKW ist. Zur Vereinheitlichung der Spannung erfolgt die Steuerung des Antriebes des Generators in io Abhängigkeit von den von den Wechselrichtern gelieferten Werten. Durch die Verwendung eines Synchrongenerators kann dieser beim Ausfall eines Wechselrichters aber die Energieversorgung selbstständig übernehmen. Der Betrieb der Einrichtung spielt sich wie folgt ab: 15 Im Falle geringen Leistungsbedarfs und ausreichender Ladung des Akkumulators 3 erfolgt die Speisung des Netzes durch die Dreiphase-Wechselrichter 1 aus der im Akku gespeicherten Energie. 20 Bei höherem Leistungsbedarf, nicht mehr ausreichendem Ladezustand des Akkumulators, Ausfall eines Wechselrichters, oder auf Anforderung erfolgt der Start des BHKW und der Generator 2 synchronisiert sich auf das Netz des Wechselrichters 1. Dabei wird die Stromversorgung zu keinem Zeitpunkt unterbrochen. 25 Je nach Ladezustand der Akkumulatoren 3 wird automatisch die Leistung des Generators 2 so gesteuert, daß die Akkumulatoren 3 entsprechend ihrer Ladekapazität geladen werden bzw. bei vollgeladenen Akkumulatoren 3 keine Leistung aus ihnen entnommen wird, solange die Leistung des Generators 2 ausreichend ist. Erst wenn der Leistungsbedarf der Stromverbraucher 5 über die des Generators 2 steigt, wird zusätzliche Energie aus dem Akkumulator 3 entnommen. 30 Damit addieren sich die Leistung des Generators 2 und die Leistung des Wechselrichters 1, die dann zur Deckung des Spitzenbedarfs zur Verfügung steht. Geht der Leistungsbedarf zurück, wird der Generator automatisch gestoppt, damit die Laufzeiten und damit die Instandhaltungskosten gering gehalten werden. 35 Das System bietet doppelte Sicherheit gegen Stromausfall. Auch wenn einmal ein Wechselrichter 1 ausfallen sollte, übernimmt der Generator 2 die Energieversorgung. Dies ist möglich, wenn der Generator als Synchrongenerator ausgeführt ist. Wie bei einem Notstromaggregat wird der Generator automatisch gestartet und versorgt die Verbraucher im Inselbetrieb. 40 Die Abwärme des Gas-, Diesel- oder Pflanzenölmotors wird dabei natürlich nicht vergeudet, sondern steht über Wärmetauscher für die Warmwasserbereitung oder Heizzwecke zur Verfügung. 45 In der Zeichnung ist ein dreiphasiges Netz angenommen, mit den üblichen 50/60 Hz und 400 V. Die Vereinfachungen, die sich für einen einphasigen Betrieb ergeben, sind trivial. Patentansprüche: 50 1. Wechselstromnetz, das über mindestens eine Gleichstromquelle und daran angeschlossene Wechselrichter mit Spannung versorgbar ist, wobei wahlweise ein direkt mit dem Wechselstromnetz verbundener Wechselstromgenerator zuschaltbar ist, und eine der Gleichstromquellen eine Gleichstrombatterie ist, sowie eine Einrichtung vorgesehen ist, um die 55 von den Wechselrichtern bzw. vom Generator gelieferte Spannung hinsichtlich Betrag, 4 AT 501 736 B1 Frequenz und Phase zu vereinheitlichen, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (2) ein Synchrongenerator ist und die Gleichstrombatterie (3) vom Generator (2) über denselben Wechselrichter (1) ladbar ist, über den auch Strom aus der Gleichstrombatterie (3) in das Wechselstromnetz (6) einspeisbar ist, wobei der Wechselrichter (1) zum Laden und 5 zum Einspeisen über dieselbe(n) Phase(n) mit dem Wechselstromnetz (6) verbunden ist.
2. 2. Verfahren zum Betrieb eines Wechselstromnetzes, das über mindestens eine Gleichstromquelle und daran angeschlossene Wechselrichter mit Spannung versorgt wird, wobei wahlweise ein direkt mit dem Wechselstromnetz verbundener Wechselstromgenerator io zuschaltbar ist, und eine der Gleichstromquellen eine Gleichstrombatterie ist, sowie eine Einrichtung vorgesehen ist, um die von den Wechselrichtern bzw. vom Generator gelieferte Spannung hinsichtlich Betrag, Frequenz und Phase zu vereinheitlichen, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (2) ein Synchrongenerator ist und die Gleichstrombatterie (3) vom Generator (2) über denselben Wechselrichter (1) geladen wird, über den auch Strom 15 aus der Gleichstrombatterie (3) in das Wechselstromnetz eingespeist wird, wobei der Wechselrichter (1) zum Laden und zum Einspeisen über dieselbe(n) Phase(n) mit dem Wechselstromnetz (6) verbunden ist. 20 Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 25 30 35 40 45 50 55