DE102012011708A1 - Wechselrichtervorrichtung mit Notstrombetrieb - Google Patents

Wechselrichtervorrichtung mit Notstrombetrieb Download PDF

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DE102012011708A1
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Andreas Piepenbrink
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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Wechselrichtervorrichtung (1) mit wenigstens einer Wechselrichtereinheit (8), welche mit wenigstens einer regenerativen Energiequelle (7) und mit einer Akkumulatorvorrichtung (9) sowie über eine Verbindungseinrichtung (36) mit einem Leitungsstrang (18) zwischen einem öffentlichen Energienetz (3) und Verbrauchern (5) verbindbar ist, wobei der Wechselrichtereinheit (8) eine Steuereinheit (12) zugeordnet ist, welche mit einem Leistungsmesser (17) zur Messung der an dem öffentlichen Energienetz (3) anliegenden Spannung zusammenwirkt. Des Weiteren ist der Wechselrichtereinheit (8) eine Sicherheitsschaltung (34) zugeordnet, umfassend eine erste Schaltereinrichtung (30) zwischen der die Wechselrichtereinheit (8) mit dem Leitungsstrang (18) verknüpfenden Verbindungseinrichtung (36) und dem öffentlichen Energienetz (3) und eine zweite Schaltereinrichtung (31) zwischen der Wechselrichtereinheit (8) und der die Wechselrichtereinheit (8) mit dem Leitungsstrang (18) zwischen dem öffentlichen Energienetz (3) und den Verbrauchern (5) verknüpfenden Verbindungseinrichtung (36), wobei die Steuereinheit (12) bei einem Ausfall des öffentlichen Energienetzes (3) die erste (30) und die zweite (31) Schaltereinrichtung in einen trennenden Zustand schaltet und anschließend die in einen spannungsgeführten Modus geschaltete Wechselrichtereinheit (8) über die zweite Schaltereinrichtung (31) mit den Verbrauchern (5) zu deren Notstromversorgung verbindet.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft eine Wechselrichtervorrichtung mit wenigstens einer Wechselrichtereinheit, welche über eine erste Anschlusseinrichtung mit wenigstens einer regenerativen Energiequelle, insbesondere einer Photovoltaikanlage, verbindbar ist, über eine zweite Anschlusseinrichtung mit einer Akkumulatorvorrichtung verbindbar ist, und über eine Verbindungseinrichtung mit einem Leitungsstrang zwischen einem öffentlichen Energienetz und Verbrauchern verbindbar ist, nach der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
  • STAND DER TECHNIK
  • Aus der Praxis sind Wechselrichter unterschiedlichster Art im Zusammenhang mit der Nutzung regenerativer Energiequellen, wie Photovoltaikanlagen oder Kleinwindanlagen, im gewerblichen Bereich wie im Wohnbereich bekannt. Die beispielsweise von Solarzellen photovoltaisch erzeugte elektrische Energie wird dem Wechselrichter zugeführt, welcher die zugeführte Gleichspannung in eine geregelte standardisierte Netzspannung umwandelt. Die bei der regenerativen Erzeugung von Strom mit Sonne und/oder Wind auftretenden Schwankungen als auch Verbrauchsschwankungen und das Bedürfnis nach einer Notstromversorgung veranlassen Inhaber regenerativer Energiegewinnungsanlagen zunehmend zur Verbindung der Anlage mit einer Akkumulatorvorrichtung, welche insbesondere im privaten Bereich häufig erst in einer weiteren Ausbaustufe der Anlage hinzugefügt wird.
  • Eine besondere Problematik stellt die Verwendung einer solchen Anlage als Notstromversorgung bei einem Ausfall des öffentlichen Netzes dar, da hierbei besondere Sicherheits- und Anschlussbedingungen berücksichtigt werden müssen.
  • Aus Sicherheitsgründen ist es erforderlich, dass bei einem Ausfall des öffentlichen Netzes eine Eigenenergieversorgungsanlage zur Vermeidung einer Einspeisung sicher vom öffentlichen Netz getrennt wird, womit diese in der Regel vollständig abgeschaltet wird und nicht zur Notstromversorgung von Verbrauchern des Hausnetzes herangezogen werden kann.
  • Aus der Praxis sind so genannte Inselwechselrichter bekannt, die über eine externe Schaltvorrichtung ein überwiegend separates Teilnetz im Haus versorgen.
  • Eine solche Anlage ist zum Beispiel in der EP 1 965 483 A1 beschrieben, welche eine Zusatzeinrichtung vorschlägt, die zwischen einem öffentlichen Energiestromnetz und einer Eigenerzeugungsanlage ausgeführt ist. Die Eigenerzeugungsanlage liefert hier einerseits eine mittels einer selbständigen Freischaltstelle mit mindestens einem ersten Schalter parallel zum öffentlichen Energiestromnetz zuschaltbare AC-Spannung zur Einspeisung in das öffentliche Energiestromnetz, wobei eine in der Zusatzeinrichtung befindliche Netzüberwachungseinrichtung zum Öffnen der selbsttätigen Freischaltstelle bei Netzausfall des öffentlichen Energiestromnetzes vorhanden ist, und ist andererseits unmittelbar über ein zweites Schaltelement mit einem oder mehreren an die Zusatzeinrichtung anschließbaren elektrischen Verbrauchern zuschaltbar, wobei ein Schalter den Verknüpfungspunkt, an dem der Inselwechselrichter mit seinem Speicher, die Verbraucher sowie das Schaltelement angeschlossen ist, mit dem öffentlichen Energieversorgungsnetz verbindet.
  • Die Hauptnachteile einer solchen Lösung, die grundsätzlich zwei Wechselrichter erfordert, bestehen neben dem hohen und kostenintensiven apparativen Aufwand in der Separation des Hausnetzes und der zugehörigen elektrischen Installation, die sehr aufwändig ist und jeweils nur ein Teilproblem löst.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • TECHNISCHE AUFGABE
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wechselrichtervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der ein mehrphasiges Stromnetz einer Gebäudeeinheit nach einem Ausfall des öffentlichen Netzes sicher von diesem getrennt wird und das Stromnetz der Gebäudeeinheit von der Akkumulatorvorrichtung mit Strom versorgt wird, ohne dass Änderungen oder separate Versorgungen zu den versorgten Verbrauchern oder Änderungen an einem Hausanschlusskasten notwendig sind.
  • TECHNISCHE LÖSUNG
  • Diese Aufgabe wird mit einer Wechselrichtervorrichtung gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1 derart gelöst, dass der ein- oder mehrphasigen Wechselrichtereinheit eine Sicherheitsschaltung zugeordnet ist, umfassend eine erste Schaltereinrichtung zwischen der Verbindungseinrichtung, welche die Wechselrichtereinheit mit dem zwischen dem öffentlichen Energienetz und den Verbrauchern geführten Leitungsstrang verknüpft, und dem öffentlichen Energienetz und eine zweite Schaltereinrichtung zwischen der Wechselrichtereinheit und der die Wechselrichtereinheit mit dem Leitungsstrang verknüpfenden Verbindungseinrichtung, wobei die Steuereinheit bei einem Ausfall oder einer Störung des öffentlichen Energienetzes zugeordneten Messwerten des Leistungsmessers die erste Schaltereinrichtung und die zweite Schaltereinrichtung in einen trennenden Zustand schaltet und anschließend die in einen spannungsgeführten Modus geschaltete Wechselrichtereinheit über die zweite Schaltereinrichtung mit den Verbrauchern zu deren Notstromversorgung verbindet.
  • VORTEILHAFTE WIRKUNGEN UND AUSFÜHRUNGEN
  • Die Erfindung hat den Vorteil, dass nur ein einziger Wechselrichter erforderlich ist, der die sichere rein elektrische Trennung von zwei Spannungsnetzen (Wechselrichter und Stromnetz) selbst vornimmt, so dass in keinem Fall ein Kurzschluss dieser Spannungsquellen entsteht und dadurch ein Endverbraucher zu Schaden kommen kann.
  • Die Erfindung bietet insbesondere den Vorteil, dass ein Hausnetz zwischen Hausanschluss und Verbraucher durch Einbringung der Komponenten Messung und Trennung vom Netz, Trennung zur Wechselrichtereinheit sowie durch eine Sicherheitsschaltung mit geringem Aufwand notstromfähig wird.
  • Die Aufgabe der Umschaltung zwischen Normal- und Notstrombetrieb kann mit der Erfindung besonders einfach dadurch gelöst werden, dass z. B. in einem Schaltkasten als Bestandteil oder Nichtbestandteil eines Hauskraftwerkes bzw. einer Wechselrichtereinheit eine sichere Trennung erfolgt, wobei das gesamte Hausnetz durch das Kraftwerk oder den Schaltkasten geleitet sein kann und so auf einfachste Weise die Funktion Notstrom integrierbar, d. h. nachrüstbar, oder integriert ist.
  • Insbesondere bei einer Integration aller oder der wesentlichen Komponenten der erfindungsgemäßen Wechselrichtervorrichtung in ein gemeinsames Gehäuse, d. h. bei der Anordnung der wenigstens einen einer regenerativen Energiequelle zugeordneten Wechselrichtereinheit, der Verbindungseinrichtung mit dem Leitungsstrang zwischen dem öffentlichen Energienetz und Verbrauchern, der Steuereinheit, der Sicherheitsschaltung mit der ersten und zweiten Schaltereinrichtung, ggf. des Leistungsmessers und ggf. der Akkumulatorvorrichtung in einem gemeinsamen Schaltschrank bzw. Schaltkasten, kann durch Einführung von weiteren wenigen Bauteilen sowie durch Software des Wechselrichters eine komplette Notstromvorrichtung erzeugt werden, die das Hausnetz ohne weitere zusätzliche Geräte und externe Kabel autark macht und vor Schmutz und unbefugtem Zugriff geschützt ist.
  • Da über wenige Schalt- und Trennelemente sowie über Software des Wechselrichters eine bisher stromgeführte Lösung in eine spannungsgeführte Lösung für Notstrom überführt werden kann, erfolgt die Umschaltung zwischen Normalbetrieb und Notstrombetrieb ausschließlich innerhalb des Gerätes.
  • Die Schaltereinrichtungen der Sicherheitsschaltung von der Wechselrichtereinheit können dabei baulich separate Baukomponenten darstellen, so dass eine einfache Nachrüstung realisierbar ist.
  • Die wenigstens eine Wechselrichtereinheit kann als ein Solarwechselrichter ausgebildet sein, der durch optionale Spannungsführung die Notstromfunktion wahrnimmt, wobei vorzugsweise ein Zwischenkreis der Wechselrichtereinheit von der mit einer Batteriewechselrichtereinheit verbundenen Akkumulatorvorrichtung aufrechterhalten wird.
  • Weiterhin kann die wenigstens eine Wechselrichtereinheit ein integral ausgebildeter Solar- und Batteriewechselrichter sein, d. h. ein sogenannter DC-Anschluss des Akkumulators an den Wechselrichter.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführung stellt die Steuereinheit den trennenden Zustand der ersten und zweiten Schaltereinrichtungen bei einem Ausfall oder einer Störung des öffentlichen Energienetzes durch eine rein elektrische Zustandsauswertung, insbesondere mittels Hilfskontakten, ein.
  • Durch eine derartige Auswertung ggf. zusammen mit einer elektronischen Safety-Control-Einheit kann eine Fehlschaltung sicher vermieden werden.
  • In jedem Fall ist eine Sicherstellung der Netztrennung durch Auslesen der ersten Schaltereinheit derart gegeben, dass der Zustand der Trennung elektrisch ausgeführt ist und somit unabhängig von Software.
  • Die Schaltereinheiten der Sicherheitsschaltung können Leistungsschutzschalter und/oder Relais umfassen und somit normkonform ausgebildet sein.
  • Der elektrische Ablauf der Trennung und Wiedereinschaltung der wenigstens einen Wechselrichtereinheit kann mittels einer Schnittstelle zwischen der der regenerativen Energiequelle zugeordneten Wechselrichtereinheit und der Batteriewechselrichtereinheit gesteuert sein, wobei von der Steuereinheit an die Schnittstelle ein einem Notstrombetrieb zugeordnetes Signal ausgebbar ist und die Wechselrichtereinheit von der Schnittstelle in einen Notstrommodus schaltbar ist. Das heißt, die Umschaltung auf Notstrombetrieb und wieder in Normalbetrieb führt der Wechselrichter auf Kommandierung der Schnittstelle aus, welche auch intern realisiert sein kann. Hierzu kann die Schnittstelle zweckmäßigerweise eine Netzmesseinrichtung aufweisen.
  • Der elektrische Ablauf der Trennung und Wiedereinschaltung der wenigstens einen Wechselrichtereinheit kann auch über eine interne Ausführung der Schnittstelle realisiert sein, so dass der Wechselrichter ohne eigene Netzmessung sicher in den Spannungsmodus schalten kann, da dies die externen Einheiten oder als intern ausgeführten Einheiten zur Messung und Trennung sicherstellen.
  • Vorteilhaft ist eine Wiedereinschaltbedingung für die Wechselrichtereinheit nach einer Netztrennung der Wechselrichtereinheit mittels der ersten und zweiten Schaltereinrichtung, wenn ein rein elektrisch getrennter Zustand der Sicherheitsschaltung festgestellt wird, beispielsweise durch Auslesen des Zustandes der ersten Schaltereinrichtung mit dem Ergebnis, dass der Zustand der Trennung elektrisch ausgeführt ist und somit unabhängig von Software.
  • Ein besonders sicherer Zustand wird weiterhin erzielt, wenn die wenigstens eine Wechselrichtereinheit durch die mit einer Steuerfunktion und einem Zwischenkreis ausgebildete Schnittstelle rein elektrisch ohne eigene Messungen der Wechselrichtereinheit auf Notstrombetrieb schaltbar ist.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und dem unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Ausführungsbeispiele einer notstromfähigen Stromversorgungsanlage eines Hauses, welche mit einer Photovoltaikanlage und einem öffentlichen Stromnetz verbunden ist, sind in 1 und 2 der Zeichnung vereinfacht als Prinzipskizze dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert.
  • AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • Bezug nehmend auf die Figuren der Zeichnung ist jeweils eine Anlage zur Versorgung eines Hauses mit elektrischer Energie dargestellt, wobei eine Wechselrichtervorrichtung 1 eine als Solarwechselrichter ausgebildete Wechselrichtereinheit 8 aufweist, welche über eine erste Anschlusseinrichtung 6 mit einer als Photovoltaikanlage ausgebildeten regenerativen Energiequelle 7 und über eine zweite Anschlusseinrichtung mit einer Akkumulatorvorrichtung 9 und deren zugeordneter Batteriewechselrichtereinheit 10 verbunden ist.
  • Die Solarwechselrichtereinheit 8 und die Batteriewechselrichtereinheit 10 sind bei der in 1 gezeigten Ausführung als ein kombinierter Solar-/Batteriewechselrichter ausgebildet, während die Wechselrichtereinheiten bei der Ausführung nach 2 getrennte Komponenten darstellen.
  • Der Solarwechselrichter 8 ist über eine einen Einspeisepunkt bildende Verbindungseinrichtung 36 mit einem Leitungsstrang 18 verbindbar, welcher zwischen einer Netzanschlusseinheit 2 an ein externes, öffentliches Energienetz 3 und einer Anschlusseinrichtung 4 mit Verbrauchern 5 eines dreiphasigen Hausnetzes geführt ist.
  • Der Solar-/Batteriewechselrichter 8, 10 ist zusammen mit einer Schaltvorrichtung 11 und einer eine Rechnereinheit aufweisenden Steuereinheit 12, welche zur Ausführung eines elektronischen Energiemanagements ausgelegt ist, integral in einem schrankartigen Gehäuse 13 angeordnet. Bauraumtechnisch ist das Gehäuse 13 modular aufgebaut mit einem Unterbringungsraum für die Akkumulatorvorrichtung 9, welche bei der gezeigten Ausführung mit modularen Aufnahmeplätzen zur berührungsgesicherten Aufnahme austauschbarer Batterien 14A, 14B, 14C ausgebildet ist, einem daneben, darüber oder darunter angeordneten Aufnahmeraum für die kombinierten Solar-/Batteriewechselrichtereinheiten 8, 10, einem Aufnahmeraum für die integral in dem Gehäuse 13 ausgebildete Schaltvorrichtung 11, einem Aufnahmeraum für die Steuereinheit 12 mit einer beispielsweise als Touch-Display ausgeführten Anzeigeeinrichtung 15, über die alle wesentlichen Funktionen einfach angesteuert werden können und alle Informationen zu Solarleistung, Batterieladezustand und Stromeinspeisung bzw. -bezug abgelesen werden können, einem Aufnahmeraum für eine Messvorrichtung 16 zur Messung der dem öffentlichen Netz 3 zugeführten elektrischen Leistung und einem Aufnahmeraum für eine weitere als Leistungsmesser ausgebildete Messvorrichtung 17 zur Messung der an dem öffentlichen Energienetz 3 anliegenden Spannung.
  • Bauraumtechnisch kann der mit der Steuereinheit 12 zusammenwirkenden Leistungsmesser 17 wiederum mit der Messeinrichtung 16 zu einer Komponente als Messmodul 20 zusammengefasst sein.
  • Das Gehäuse 13 ist mit integrierten Signal- und Leistungsleitungen ausgebildet, wobei die einzelnen Komponenten je nach Ausgestaltung gegebenenfalls über Steckverbindungen hiermit oder auch über Steckverbindungen untereinander kabellos in dem Gehäuse 13 angeordnet werden können.
  • Über ein den Leistungsstrang 18 aufnehmendes Kabel ist das Gehäuse 13 mit einem so genannten Hausanschlusskasten 19 verbunden, welcher die Netzanschlusseinheit 2 an das externe Energienetz 3 und die Anschlusseinheit 4 für das dreiphasige Hausnetz mit den Verbrauchern 5 bildet. Innerhalb des Hausanschlusskastens 19 zweigt von den dreiphasigen Anschlüssen an das externe Energienetz 3 und das Hausnetz zwischen einer versorgerseitig üblicherweise vorgesehenen, jedoch technisch nicht erforderlichen Bezugs-/Einspeisemessvorrichtung 21 und einer Sicherungseinheit 22 eine dreiphasige in dem Leitungsstrang 18 gebildete Leiterschleife 23 zu dem Gehäuse 13 ab. In dem Gehäuse 13 ist der Leitungsstrang 18 mit dem Messmodul 20 zur dreiphasigen Strommessung und Spannungsüberwachung des öffentlichen Netzes 3 verbunden und elektrisch leitend mit den Wechselrichtereinheiten 8, 10 der Photovoltaikanlage 7 und der Akkumulatorvorrichtung 9 verschaltbar.
  • Das Gehäuse 13 mit den darin angeordneten Komponenten der Solar- und Batteriewechselrichtereinheiten 8, 10, der Akkumulatorvorrichtung 9, der Schaltvorrichtung 11, deren Rückwand beispielsweise zugleich die Front der kombinierten Solar- und Batteriewechselrichtereinheiten 8, 10 bilden kann, und der Steuereinheit 12 bildet ein kompaktes, optisch einheitliches und beispielsweise durch eine Tür abdeckbares Gerät, welches mit geringem Bauraumbedarf in einem privaten Eigenheim oder einem Kleinbetrieb installierbar ist. Installationstechnisch stellt die gezeigte Anlage eine „Mount & Use”-Lösung dar, d. h. sie kann ohne größeren Installationsaufwand aufgestellt und in Betrieb genommen werden, wobei weder an den Verbrauchern selbst noch an Steckdosen der Verbraucher Veränderungen vorgenommen werden müssen.
  • Um über die Wechselrichtereinheit 8 und die daran angeschlossene Photovoltaikanlage 7 und Akkumulatorvorrichtung 9 eine Notstromversorgung der Verbraucher 5 im Falle eines Ausfalls des öffentlichen Netzes 3 zu ermöglichen, ist der Wechselrichtereinheit 8 eine Sicherheitsschaltung 34 zugeordnet, die bei Netzausfall eine sichere Leitungstrennung durchführt und die durch elektronische Auswertung eine Einfehlersicherung darstellt.
  • Hierzu umfasst die Sicherheitsschaltung 34 zwei Schaltereinrichtungen 30, 31, von denen eine erste Schaltereinrichtung 30 zur Netztrennung der Wechselrichtereinheit 8 und somit des Hauskraftwerks dient und zwischen der die Wechselrichtereinheit 8 mit dem Leitungsstrang 18 verknüpfenden Verbindungseinrichtung 36 und dem öffentlichen Energienetz 3 angeordnet ist. Eine zweite Schaltereinrichtung 31 dient der Trennung des Hauskraftwerks bzw. der Wechselrichtereinheit 8 zum Hausnetz und dessen Verbrauchern 5 hin und ist zwischen der Wechselrichtereinheit 8 und der die Wechselrichtereinheit 8 mit dem Leitungsstrang 18 verknüpfenden Verbindungseinrichtung 36 angeordnet.
  • Die Schaltereinrichtungen 30, 31 der Sicherheitsschaltung 34 stellen vorliegend von der Wechselrichtereinheit 8 separate Baukomponenten dar, welche jedoch in dem gemeinsamen Gehäuse 13 angeordnet sind.
  • Beide Schaltereinheiten 30 und 31 sind über die Sicherheitsschaltung 34 in ihrem Schaltverhalten abgesichert und können als Teil der Steuereinheit 12 oder durch Anschluss an die Steuereinheit 12 zwischen einem Notstrombetrieb und einem Normalbetrieb wechseln. Der Wechsel kann unterbrechungsfrei sein oder mit Unterbrechungen erfolgen.
  • Wird ein Ausfall oder eine Störung des öffentlichen Energienetzes 3 anhand diesem Zustand zugeordneter Messergebnisse des Leistungsmessers 17 erkannt, schaltet die Steuereinheit 12 beide Schaltereinrichtungen 30, 31, welche als sichere Trennstellen beispielsweise mittels Leitungsschutzschalter oder Trennrelais ausgeführt sind, in einen trennenden Zustand. Anschließend wird die in einen spannungsgeführten Modus geschaltete Wechselrichtereinheit 8 über die zweite Schaltereinrichtung 31 mit den Verbrauchern 5 zu deren Notstromversorgung verbunden.
  • Das Schalten zwischen Notstrombetrieb und Normalbetrieb erfolgt mithin über die Messung der kompletten Netzleistung sowie des Zustandes des Netzes über den Leistungsmesser 17 sowie einen Schaltkreis der Sicherheitsschaltung 34, der die zwei Trennstellen 30, 31 schaltet und sicher überwacht. Dieser Schaltkreis funktioniert rein elektrisch ohne Software.
  • Über eine mit dem Leistungsmesser 17 und der Sicherheitsschaltung 34 zusammenwirkende elektronische Safety-Control-Einheit 35 der Steuereinheit 12 wird das System per Software übergeordnet gesteuert, wobei die Saftey-Control-Einheit zur Durchführung des elektrischen Ablaufs der Trennung und Wiedereinschaltung der Wechselrichtereinheit 8 Signale an eine die Wechselrichtereinheit 8 der regenerativen Energiequelle 7 steuernde Schnittstelle 38 zwischen der Wechselrichtereinheit 8 und der Batteriewechselrichtereinheit 10 ausgibt, wenn eine sichere, rein elektrische Trennung an den Schaltereinrichtungen 30, 31 und somit eine Wiedereinschaltbeding für die Wechselrichtereinheit 8 erkannt ist.
  • Sobald an der Schnittstelle 38, welche bei dem kombinierten Solar-Energiewechselrichter 8, 10 der Ausführung nach 1 intern ausgeführt ist, ein einem Notstrombetrieb zugeordnetes Signal eingeht, schaltet diese die Wechselrichtereinheit 8 in einen spannungsgenerierenden Notstrommodus.
  • Die Wechselrichtereinheit 8 wird damit über die mit einer Steuerfunktion und einem Zwischenkreis ausgebildete Schnittstelle 38 rein elektrisch ohne eigene Messungen der Wechselrichtereinheit 8 auf Notstrombetrieb geschaltet.
  • Umgekehrt erfolgt bei Wiedervorliegen einer Normalbetriebsspannung des öffentlichen Netzes 3 und deren Erfassung über den Leistungsmesser 17 automatisch über die Steuereinheit 12 und die Sicherheitsschaltung 34 eine Schließung der Schaltereinrichtungen 30, 31 und eine Umschaltung der Wechselrichtereinheit 8 auf Normalbetriebsmodus mit einer möglichen Netzeinspeisung.
  • In weiteren Ausgestaltungen sind selbstverständlich unterschiedlichste Anordnungen und Ausbaustufen der gezeigten Anlage denkbar, wobei die Steuervorrichtung 12 z. B. nicht nur mit einem externen Rechner zum Abrufen aller Daten und zum Update von Software und Applikationen verbunden sein kann, sondern auch über ein Smartphone ferngesteuert werden kann, und fernbedienbare Leitungsschutzschalter Verwendung finden können.
  • Es versteht sich, dass der Fachmann auch den Punkt der Verschaltung einer oder mehrerer Wechselrichtereinheiten mit dem Leitungsstrang 18 je nach den gegebenen Anforderungen frei wählen kann. Eine gemeinsame Einspeisung an einem Punkt verbraucherseitig des Leistungsmessers 17 hat den Vorteil, dass eine in dem Leitungsstrang angeordnete Messeinrichtung genau die an der Netzanschlusseinheit 2 anliegende elektrische Leistung bzw. Spannung erfassen kann, wodurch sich eine zusätzliche rechnerische Ermittlung unter Berücksichtigung der von der Einspeisemesseinrichtung 16 erfassten Leistung erübrigt. Die Einspeisemesseinrichtung 16 kann dabei auch völlig entfallen, wenngleich sie zur Eigenstromeinspeisungsmessung vorteilhaft ist.
  • In einer Ausbaustufe kann beispielsweise eine weitere Energieerzeugungseinrichtung mit einer zugeordneten Wechselrichtereinheit mit dem Leitungsstrang verschaltet sein, wobei die Art der Energieerzeugungseinrichtung unerheblich ist. Es kann sich dabei um eine weitere Photovoltaikanlage, eine Windradanlage, ein Blockheizkraftwerk, eine Brennstoffzelle oder auch um einen Generator handeln. Auch können mehrere zusätzliche Wechselrichtereinheiten und Energieerzeugungseinrichtungen zugeschaltet sein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 1965483 A1 [0006]

Claims (11)

  1. Wechselrichtervorrichtung mit wenigstens einer Wechselrichtereinheit (8), welche mit wenigstens einer regenerativen Energiequelle (7), insbesondere einer Photovoltaikanlage, mit einer Akkumulatorvorrichtung (9) sowie über eine Verbindungseinrichtung (36) mit einem Leitungsstrang (18) zwischen einem öffentlichen Energienetz (3) und Verbrauchern (5) verbindbar ist, wobei der Wechselrichtereinheit (8) eine Steuereinheit (12) zugeordnet ist, welche mit einem Leistungsmesser (17) zur Messung der an dem öffentlichen Energienetz (3) anliegenden Spannung zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichtereinheit (8) eine Sicherheitsschaltung (34) zugeordnet ist, umfassend eine erste Schaltereinrichtung (30) zwischen der die Wechselrichtereinheit (8) mit dem Leitungsstrang (18) verknüpfenden Verbindungseinrichtung (36) und dem öffentlichen Energienetz (3) und eine zweite Schaltereinrichtung (31) zwischen der Wechselrichtereinheit (8) und der die Wechselrichtereinheit (8) mit dem Leitungsstrang (18) zwischen dem öffentlichen Energienetz (3) und den Verbrauchern (5) verknüpfenden Verbindungseinrichtung (36), wobei die Steuereinheit (12) bei einem Ausfall oder einer Störung des öffentlichen Energienetzes (3) zugeordneten Messergebnissen des Leistungsmessers (17) die erste Schaltereinrichtung (30) und die zweite Schaltereinrichtung (31) in einen trennenden Zustand schaltet und anschließend die in einen spannungsgeführten Modus geschaltete Wechselrichtereinheit (8) über die zweite Schaltereinrichtung (31) mit den Verbrauchern (5) zu deren Notstromversorgung verbindet.
  2. Wechselrichtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltereinrichtungen (30, 31) der Sicherheitsschaltung (34) von der Wechselrichtereinheit (8) separate Baukomponenten darstellen.
  3. Wechselrichtervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Wechselrichtereinheit (8) als ein Solarwechselrichter ausgebildet ist, der durch optionale Spannungsführung die Notstromfunktion wahrnimmt, wobei vorzugsweise ein Zwischenkreis der Wechselrichtereinheit (8) von der mit einer Batteriewechselrichtereinheit (10) verbundenen Akkumulatorvorrichtung (9) aufrechterhalten wird.
  4. Wechselrichtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Wechselrichtereinheit ein integral ausgebildeter Solar- und Batteriewechselrichter (8, 10) ist.
  5. Wechselrichtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine einer regenerativen Energiequelle (7) zugeordnete Wechselrichtereinheit (8), die Verbindungseinrichtung (36) mit dem Leitungsstrang (18) zwischen dem öffentlichen Energienetz (3) und Verbrauchern (5), die Steuereinheit (12), die Sicherheitsschaltung (34) mit der ersten (30) und zweiten (31) Schaltereinrichtung, ggf. der Leistungsmesser (17) und ggf. die Akkumulatorvorrichtung (9, 10) in einem gemeinsamen Gehäuse (13) angeordnet sind.
  6. Wechselrichtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (12) den trennenden Zustand der ersten (30) und zweiten (31) Schaltereinrichtungen bei einem Ausfall oder einer Störung des öffentlichen Energienetzes (3) durch eine rein elektrische Zustandsauswertung, insbesondere mittels Hilfskontakten, einstellt.
  7. Wechselrichtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltereinheiten (30, 31) der Sicherheitsschaltung (34) Leistungsschutzschalter und/oder Relais umfassen.
  8. Wechselrichtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Ablauf der Trennung und Wiedereinschaltung der wenigstens einen Wechselrichtereinheit (8) mittels einer Schnittstelle (38) zwischen der der regenerativen Energiequelle (7) zugeordneten Wechselrichtereinheit (8) und der Batteriewechselrichtereinheit (10) gesteuert wird, wobei von der Steuereinheit (12) an die Schnittstelle (38) ein einem Notstrombetrieb zugeordnetes Signal ausgebbar ist und die Wechselrichtereinheit (8) von der Schnittstelle (38) in einen Notstrommodus schaltbar ist.
  9. Wechselrichtervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle (38) eine Netzmesseinrichtung aufweist.
  10. Wechselrichtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (12) nach einer Trennung der Wechselrichtereinheit (8) mittels der ersten (30) und zweiten (31) Schaltereinrichtung eine Wiedereinschaltbedingung für die Wechselrichtereinheit (8) erkennt, wenn die die Sicherheitsschaltung (34) rein elektrisch einen trennenden Zustand einstellt.
  11. Wechselrichtervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Wechselrichtereinheit (8) durch die mit einer Steuerfunktion und einem Zwischenkreis ausgebildete Schnittstelle (38) rein elektrisch ohne eigene Messungen der Wechselrichtereinheit (8) auf Notstrombetrieb schaltbar ist.
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