DE102013200520A1

DE102013200520A1 - Wechselrichteranordnung und Verfahren zum Erzeugen eines elektrischen Wechselstroms

Info

Publication number: DE102013200520A1
Application number: DE201310200520
Authority: DE
Inventors: Qiaofu Chen
Original assignee: SUNRISE POWER TRANSFORMERS GmbH
Current assignee: SUNRISE POWER TRANSFORMERS GmbH
Priority date: 2013-01-15
Filing date: 2013-01-15
Publication date: 2014-07-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wechselrichteranordnung (2) zum Wandeln eines elektrischen Gleichstroms bzw. einer elektrischen Gleichspannung in einen elektrischen Wechselstrom umfassend, – mehrere parallel zu einander geschaltete Rechteckgeneratoren (10), jeweils zum Erzeugen eines Rechtecksignals, – eine Überlagerungseinrichtung (16) zum Überlagern der von den Rechteckgeneratoren (10) erzeugten Rechtecksignale, wobei – die Überlagerungseinrichtung (16) so mit den Rechteckgeneratoren (10) verschaltet ist, dass sich die Rechtecksignale zu einem gestuften, etwa sinusförmigen Signal (UAB, UBC, UCA) überlagern.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wechselrichteranordnung zum Wandeln eines elektrischen Gleichstroms bzw. einer elektrischen Gleichspannung in einen elektrischen Wechselstrom. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Energieerzeugungsanordnung zum Erzeugen elektrischer Energie aus erneuerbaren Energien. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Wandeln eines elektrische Gleichstroms bzw. einer elektrischen Gleichspannung in einen elektrischen Wechselstrom.
Zur Stromversorgung werden erneuerbaren Energien, wie Solarenergie, Windenergie oder Energie aus Biomasse, immer wichtiger. Solche Energiequellen können elektrische Energie erzeugen – wobei physikalisch korrekt von Energieumwandlung gesprochen wird – die dabei regelmäßig als Gleichstrom bzw. Gleichspannung bereitgestellt wird oder werden kann. Ausgehend von einer solchen Gleichspannung muss diese entsprechend so umgewandelt werden, dass sie in ein Wechselspannungsnetz eingespeist werden kann, um so die betreffende erneuerbare Energiequelle als Beitrag zur Stromversorgung nutzen zu können, bzw. um diese effizient über bestehende Stromnetze transportieren zu können.
Hierfür wird üblicherweise eine elektronische Umwandlung, nämlich durch Wechselrichter oder Wechselrichteranordnung durchgeführt. Ein solcher Wechselrichter oder eine solche Wechselrichteranordnung spielt eine entscheidende Rolle bei der Konfiguration des gesamten Stromerzeugungssystems, also von der erneuerbaren Energiequelle bis hin zur Einspeisung in das Stromnetz. Gerade bei großen Systemen, die insoweit auch als großes Kraftwerk bezeichnet werden können, was bspw. eine Nennleistung von 100MW aufweisen kann, ist die Qualität des erzeugten Stroms, der Wirkungsgrad des Systems sowie die Betriebssicherheit der eingespeisten Energie in das Stromnetz, dass auch als Stromleitungsnetz bezeichnet werden kann, von großer Wichtigkeit.
Bisherige Systeme bzw. Verfahren, die Gleichspannung erneuerbarer Energien zur Einspeisung ins Wechselspannungsnetz umwandeln, verwenden Wechselrichter. Hierbei wird zunächst ein Gleichstrom bzw. eine Gleichspannung erzeugt, die dem Wechselrichter bereitgestellt wird. Am Eingang des Wechselrichters stellt ein Gleichspannungszwischenkreis, eine möglichst konstante Gleichspannung bereit.
In einer weiteren Stufe wird die Gleichspannung in einen Wechselstrom umgewandelt, was regelmäßig durch ein hochfrequent arbeitendes Modulationsverfahren, nämlich eine sog. Pulsweitmodulation bzw. Pulsbreitenmodulation erreicht wird, wobei hier bereits regelmäßig ein dreiphasiger Strom erzeugt wird.
Sowohl auf der Gleichspannungsseite als auch der Wechselspannungsseite werden regelmäßig leistungsstarke Filter eingesetzt. Insbesondere bei photovoltaischen Kraftwerken sind an der Gleichspannungsseite solche Filter nötig um Rückstrahlungen von hochfrequenten Störsignalen aus dem Wechselrichter zu den Photovoltaikmodulen und/oder zum Gleichspannungszwischenkreis zu verhindern.
Der Ausgang bekannter Wechselrichter weist regelmäßig eine Niederspannung auf, die z.B. 270V, 340V oder 400V betragen kann.
Für eine Einspeisung in das Mittelspannungsstromnetz, das in einem Spannungsbereich von 1 bis 50kV, insbesondere 10 bis ca. 36kV, arbeitet, wird ein solches dreiphasiges Spannungssystems, nämlich das Ausgangssignal des Wechselrichters, von einem Mittelspannungstrafo von der Niederspannung auf die Mittelspannung hochtransformiert und ins Mittelspannungsnetz eingespeist.
Für das Beispiel eines Solarsystems werden auch sog. MPPT-Schaltungen bzw. Verfahren (Maximum Power Point Tracking) eingesetzt, um den maximalen Leistungspunkt des Solargenerators zu finden.
Durch die hochfrequente Erzeugung des Wechselstroms durch ein Pulsweiten moduliertes Verfahren, oder ein ähnliches Verfahren, enthält der Wechselrichter viele Hochfrequenzbauelemente. Hierbei entstehen Hochfrequenzverluste basierend auf den induktiven Hochfrequenzbauelementen wie bspw. Drosseln oder Filtern. Diese wirken sich nachteilig auf den Wirkungsgrad des Wechselrichters aus und beeinträchtigen die Leistungseffizienz des gesamten Stromerzeugungssystems.
Weiterhin werden durch den erzeugten Wechselstrom der Hochfrequenzumwandlung starke Oberschwingungen erzeugt. Die Übertragung des Stroms in eine einphasige Drossel als Filter an jeder Phase des Wechselstroms wird somit erforderlich, um diese Oberschwingungsanteil herauszufiltern.
Dabei ist es für große Leistungen, bspw. bei Solarwechselrichtern, üblich, mehrere solche Solarwechselrichter zusammenzuschalten. Bspw. sind Wechselrichter von 5kW bis 2000kW im Markt erhältlich und für die Realisierung eines 12MW Energieparks werden somit dementsprechend viele Wechselrichter benötigt, die parallel geschaltet arbeiten.
Bei Verwendung von Zentralwechselrichtern ab etwa 500kW werden diese einzeln oder in Gruppen über nachgelagerte Mittelspannungstransformatoren verschaltet.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, wenigstens eines der o.g. Probleme zu adressieren. Insbesondere soll für Energieerzeugungssysteme basierend auf erneuerbaren Energiequellen, die eine große Leistung aufweisen, eine Lösung zum Umwandeln und Einspeisen elektrischen Stroms in ein Wechselstromnetz geschaffen werden, die einen möglichst hohen Wirkungsgrad aufweist. Zumindest soll eine alternative Ausführungsform vorgeschlagen werden.
Erfindungsgemäß wird eine Wechselrichteranordnung gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen. Diese Wechselrichteranordnung ist zum Wandeln eines elektrischen Gleichstroms bzw. einer elektrischen Gleichspannung in einen elektrischen Wechselstrom vorbereitet. Sie umfasst wenigstens mehrere parallel zueinander geschaltete Rechteckgeneratoren, jeweils zum Erzeugen eines Rechtecksignals. Somit sind mehrere Rechteckgeneratoren vorgesehen und jeder Rechteckgenerator erzeugt ein Rechtecksignal, nämlich insbesondere einen Spannungsausgang, der mit vergleichsweise geringer Frequenz zwischen einem maximalen Spannungswert und einem minimalen Spannungswert sprunghaft wechselt. Insbesondere liegen beide Spannungswerte abwechselnd immer zu etwa gleichen Zeiten an und insbesondere weisen sie dem Betrage nach dieselbe Spannung auf. Die Wechselrichteranordnung hat eingangsseitig eine Gleichspannung anliegend, die bspw. in einem Gleichspannungszwischenkreis bereitgestellt werden kann. Das Rechtecksignal kann zwischen der positiven und negativen Spannungsamplitude dieser Gleichspannung am eingangsseitigen Gleichspannungszwischenkreis springen.
Weiterhin ist eine Überlagerungseinrichtung zum Überlagern der von den Rechteckgeneratoren erzeugten Rechtecksignale vorgesehen. Es werden also mehrere Rechtecksignale erzeugt, die insbesondere hinsichtlich ihrer Wechselfrequenz und ihrer Spannungsamplitude gleich sind. Diese Rechtecksignale werden dann in der Überlagerungseinrichtung überlagert. Die Überlagerungseinrichtung ist dabei so verschaltet bzw. die Ausgänge der einzelnen Rechteckgeneratoren sind so an der Überlagerungseinrichtung verschaltet, dass sich die Rechtecksignale zu einem gestuften, etwa sinusförmigen Signal überlagern. Das etwa sinusförmige Signal ist somit das Ergebnis der Überlagerung und liegt somit an einem Ausgang der Überlagerungseinheit an bzw. wird dort ausgegeben. Es kommt nicht darauf an, dass dieses gestufte, etwa sinusförmige Signal tatsächlich gestuft ist, allerdings treten diese Stufen durch die Überlagerung der Rechtecksignale auf. Je mehr Rechtecksignale überlagert werden, also je mehr Rechteckgeneratoren eingesetzt werden, umso geringer wird die Dominanz dieser Stufen in dem etwa sinusförmigen Signal. Das sinusförmige Signal ist insoweit etwa sinusförmig, als dass es oszillierend eine ansteigende Flanke, dann wieder eine absteigende Flanke bis in den negativen Bereich und wieder ansteigende Flanke aufweist. Das Signal kann auch einem Dreieckssignal ähneln. Wie genau eine Sinusform hierbei geschaffen wird, hängt letztlich auch davon ab, wie viele Rechtecksignale überlagert werden, wie viele Reckeckwechselrichter also zum Einsatz kommen.
Die Frequenz des Rechteckgenerators kann insbesondere der Frequenz des Wechselspannungsnetzes entsprechen, in das schließlich eingespeist werden soll. Das durch die Überlagerung erzeugte gestufte, etwa sinusförmige Signal bildet in dieser Wechselrichteranordnung insbesondere ein Zwischensignal.
Bei dem Einsatz dieser Wechselrichteranordnung ist insbesondere vorgesehen, dass nur eine Wechselrichteranordnung die gesamte in das Netz einzuspeisende Energie umwandelt. Ggf. kann, was auch von der letztlich zu erzeugenden Spannung abhängen kann, bei entsprechend hoher einzuspeisender Leistung eine entsprechend hohe Anzahl von Rechteckgeneratoren verwendet werden. Möglichst sollen solche Wechselrichter viel Leistung umwandeln. Durch die im Grunde langsame Schaltung dieser Rechteckgeneratoren entstehen entsprechend weniger hochfrequente Verluste.
Solche vorgeschlagenen Wechselrichteranordnungen finden insbesondere im Bereich der erneuerbaren Energien wie der Solarenergie-, Windenenergie- und Brennstoff-Stromerzeugungssystemen Anwendung. Eine andere Anwendung kann darin bestehen, dieses mehrstufige Wechselrichtersystem, also die beanspruchte Wechselrichteranordnung, als dezentrales Energiespeichersystem zu verwenden, um ein Mikrostromnetz als unabhängige Inselversorgung aufzubauen. Je größer die Kapazität des Kraftwerks, also des Energieerzeugungssystems, ist, desto stärker ist eine Netzstabilität erreichbar, desto höher kann der Wirkungsgrad sein und desto günstiger können die Kosten im Vergleich zu dem Energieertrag dieser Wechselrichteranordnung sein.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Wechselrichter dazu vorbereitet, die Rechtecksignale zueinander verschoben zu erzeugen. Die Rechtecksignale werden insbesondere nur um einen Bruchteil der Periodenlänge zueinander verschoben, um dadurch bei der Überlagerung an der Überlagerungseinrichtung eine entsprechende, möglichst sinusförmige Signalform des stufigen, etwa sinusförmigen Signals erzielen zu können.
Vorzugsweise ist die Überlagerungseinrichtung als Transformatoranordnung ausgebildet. Diese Transformatoranordnung weist mehrere Transformatoren auf, die jeweils eine Primärseite und eine Sekundärseite aufweisen. Primärseitig wird an jedem Transformator einer der Rechteckgeneratoren angeschlossen. Die Transformatoren werden sekundärseitig so verschaltet, dass ihre Ausgangsspannungen sich zu dem gestuften, etwa sinusförmigen Signal überlagern. Somit sind die Transformatoren dem Grunde nach jeweils eigenständig und dabei jeweils einzeln einem Rechteckgenerator zugeordnet bzw. an diesen angeschlossen, so dass sein Rechtecksignal, bzw. im dreiphasigen Fall seine drei Rechtecksignale, diesen Transformator primärseitig eingegeben werden. Primärseitig sind die Transformatoren der Transformatoranordnung insbesondere nicht miteinander verschaltet, sondern nur jeweils mit ihrem Rechteckgenerator verbunden.
Somit werden primärseitig an der Transformatoranordnung viele Signale, nämlich viele Rechtecksignale eingegeben. Sekundärseitig ist die Transformatoranordnung, also die Transformatoren so verschaltet, dass sich nur ein Signalausgang ergibt, der allerdings auch dreiphasig ausgeführt sein kann, so dass für jede der drei Phasen ein Signal ausgegeben wird. Die Überlagerung erfolgt hier also ausgangsseitig der Transformatorenanordnung.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Wechselrichteranordnung dreiphasig ausgebildet. Damit erzeugt auch jeder Rechteckgenerator ein dreiphasiges Signal, nämlich ein dreiphasiges Rechtecksignal. Unter einem dreiphasigen Rechtecksignal sind hierbei drei einzelne Rechtecksignale zu verstehen, die im Grunde gleich sind und periodisch sind und zueinander um eine Drittelperiode verschoben sind. Die Transformatoranordnung weist entsprechend auch dreiphasige Transformatoren auf und jeweils ein Rechteckgenerator ist an einen dreiphasigen Transformator primärseitig angeschlossen. Es wird hier vorgeschlagen, dass der primärseitige Anschluss jedes Rechteckgenerators jeweils über eine Dreieckschaltung erfolgt. Anschaulich gesprochen, weist jeder Rechteckgenerator also drei Spannungsausgänge auf und jeweils zwischen zweien dieser Ausgänge ist eine der drei Spulen des dreiphasigen Transformators angeschlossen.
Außerdem oder alternativ wird vorgeschlagen, dass die Transformatoranordnung sekundärseitig insbesondere abschnittsweise in Reihe geschaltet ist. Damit überlagern sich die Ausgangsspannungen jedes Transformators im Sinne einer Spannungsaddition und können dabei, dadurch dass die Ausgangssignale jeweils zueinander verschoben sind, zu einem gewünschten gestuften, etwa sinusförmigen Signal überlagert werden.
Durch die Transformatoranordnung wird vorzugsweise die Spannung hochgesetzt. Die Transformatoranordnung ist dann als Mittelspannungstransformatoranordnung ausgebildet. Das überlagerte, etwa sinusförmige Zwischensignal bildet sich somit vorzugsweise unmittelbar auf einem Mittelspannungsniveau. Es kann sich auch auf Nieder- oder Hochspannungsniveau bilden. Durch die Reihenschaltung kommt es zu einer Addition der Spannung, die bei der gewünschten Spannungshöhe entsprechend zu berücksichtigen ist. Vorzugsweise sind die Transformatoren der Transformatorenanordnung so dimensioniert, dass sie von ihrer Primärseite zu ihrer Sekundärseite eine Spannungshochtransformation durchführen, sekundärseitig also mehr Windungen als primärseitig aufweisen. Dieses Hochtransformieren durch die Transformatoren und die Reihenschaltung ihrer Ausgänge an der Sekundärseite können sich zusammen zu einer möglichst hohen Spannung ergänzen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Wechselrichteranordnung dadurch gekennzeichnet, dass sekundärseitig eine erste Gruppe der Transformatoren, insbesondere eine erste Hälfte der Transformatoren, phasenweise in Reihe geschaltet sind und hierbei diese in Reihe geschalteten Phasen der ersten Gruppe in einem Dreieck verschaltet sind, so dass eine Reihenschaltung jeder Phase der ersten Gruppe der Transformatoren jeweils einen Schenkel des Dreiecks bildet.
Außerdem oder alternativ wird vorgeschlagen, dass sekundärseitig eine zweite Gruppe der Transformatoren, insbesondere eine zweite Hälfte der Transformatoren, phasenweise in Reihe geschaltet sind und hierbei diese in Reihe geschalteten Phasen der zweiten Gruppe in einem Stern verschaltet sind, so dass eine Reihenschaltung jeder Phase der zweiten Gruppe der Transformatoren jeweils einen Schenkel des Sterns bildet. Vorzugsweise ist sekundärseitig eine Schaltung aus einer Sternschaltung und einer Dreiecksschaltung vorgesehen, so dass die Dreiecksschaltung den Sternpunkt der Sternschaltung bildet und insbesondere alle Sekundärseiten der Transformatoren je Phase in Reihe geschaltet sind und dabei entweder in einem Schenkel der Sternschaltung oder in einem Schenkel der Dreiecksschaltung angeordnet sind.
Somit weist eine erste Gruppe der Transformatoren der Transformatoranordnung sekundärseitig eine Dreieckschaltung auf, in der jeder Schenkel eines solchen Dreiecks eine Reihenschaltung jeweils einer Phase aller dieser Transformatoren dieser ersten Gruppe bildet. Bspw. weist jeder Transformator ausgangsseitig einen ersten, zweiten und dritten Ausgang, nämlich für die erste, zweite bzw. dritte Phase, auf. Jeweils der erste Ausgang eines Transformators dieser ersten Gruppe wird dann mit dem ersten Ausgang eines weiteren Transformators dieser ersten Gruppe in Reihe geschaltet, und so weiter. Auf gleiche Art und Weise werden jeweils die zweiten Ausgänge der Transformatoren dieser Gruppe in Reihe geschaltet und bilden eine zweite Reihe und entsprechend die dritten Ausgänge zu einer dritten Reihe. Diese drei Reihen werden dann in einem Dreieck verschaltet, so dass jede Reihe einen Schenkel des Dreiecks bildet.
Außerdem oder alternativ wird für eine zweite Gruppe der Transformateren eine entsprechende Sternschaltung vorgesehen. Es werden also dort alle ersten Phasen der Sekundärseite der Transformatoren der zweiten Gruppe in Reihe geschaltet und bilden eine erste Reihe und ebenso werden die zweiten Phasen zu einer zweiten Reihe in Reihe geschaltet und die dritten Phasen zu einer dritten Reihe. Diese erste, zweite und dritte Reihe der Reihenschaltung dieser zweiten Gruppe der Transformatoren werden dann in einem Stern verschaltet. Vorzugsweise erfolgt die Sternschaltung so, dass das Dreieck, in dem die Transformatoren sekundärseitig der ersten Gruppe verschaltet sind, den Sternpunkt, dieser Sternschaltung der zweiten Gruppe bildet.
Somit kann zum Einen eine Reihenschaltung für jede Phase vorgesehen sein, wodurch auch eine entsprechende Spannungsamplitude erreichbar ist, und durch die kombinierte Stern- und Dreiecksschaltung können sich die hochtransformierten Rechtecksignale, die insbesondere zueinander verschoben sind, zu einem entsprechend vorteilhaften Gesamtsignal überlagern, nämlich addieren.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Transformatoranordnung zum Hochtransformieren jeweils einer primärseitigen Spannung auf eine sekundärseitige Spannung vorbereitet. Die Transformatoranordnung erreicht somit auch eine Erhöhung der Spannung. Insbesondere erfolgt die Erhöhung durch Wahl eines entsprechenden Windungsverhältnisses, nämlich derart, dass sekundärseitig mehr Windungen als primärseitig vorgesehen sind. Im Ergebnis weist das gestufte, etwa sinusförmige Signal eine hohe Spannung auf, die insbesondere im Bereich einer Mittelspannung liegt, also insbesondere im Bereich von 1 bis 50kV oder 10 bis 36kV liegt. Somit wird bereits hier eine hohe Spannung erreicht und damit eine verlustarme Weiterverarbeitung und/oder Weiterleitung ermöglicht. Vorzugsweise ist die Transformatorenanordnung als Mittelspannungstransformatorenanordnung ausgebildet und somit dazu vorbereitet, sekundärseitig eine Mittelspannung auszugeben. Insbesondere weist die Transformatorenanordnung hierfür Mittelspannungstransformatoren auf, nämlich Transformatoren die Spannung von einer Niederspannung auf eine Mittelspannung hochtransformieren.
Gemäß einer Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass der Rechteckgenerator eine elektrische H-Brücke aufweist, insbesondere als H-Brücke ausgeführt ist. Die Erfindung kann insbesondere auf einfache Art und Weise umgesetzt werden, indem ein bekannter Rechteckgenerator verwendet wird. Ein solcher Rechteckgenerator, der in einer Ausführung als H-Brücke ausgebildet ist, kann hier als bewährter Rechteckgenerator verwendet werden. Ggf. ist er in seiner Dimensionierung an die jeweils konkrete Wechselrichteranordnung anzupassen.
Vorzugsweise weisen die Rechtecksignale eine Taktfrequenz auf, die der Frequenz des etwa sinusförmigen Signals entspricht. Jeder Rechteckgenerator erzeugt somit in einer Periodendauer des zu erzeugenden, etwa sinusförmigen Signals eine positive rechteckförmige Spannung und eine negative rechteckförmige Spannung. Mit anderen Worten erzeugt er also ein positives und ein negatives Rechteck. Hierin liegt ein Unterschied und Vorteil zu herkömmlichen Wechselrichtern, die ein sinusförmiges Signal mit Hilfe einer Pulsbreitmodulation bzw. Pulsweitmodulation erzeugen. Solche Wechselrichter weisen eine Schaltfrequenz auf, die viel größer als die Frequenz des zu erzeugenden sinusförmigen Signals ist. Insbesondere liegt sie um einige Zehnerpotenzen höher. Zum Erzeugen eines sinusförmigen Signals mit einer Frequenz von 50Hz oder 60 Hz sind bei herkömmlichen Wechselrichtern Taktfrequenzen von 4kHz, 8kHz oder 16kHz üblich, um einige übliche Beispiele zu nennen. Durch die vorgeschlagene, geringe Taktung des Rechteckgenerators können entsprechend Schaltverluste durch das Erzeugen des Rechtecksignals mit der geringen Frequenz reduziert werden.
Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass die Rechtecksignale von den Rechteckgeneratoren so zueinander verschoben erzeugt werden, dass sie sich in der Überlagerungseinrichtung, insbesondere in der Transformatoranordnung, zu dem gestufte, etwa sinusförmigen Signal, überlagern. Durch eine geschickte Verschiebung und dann Überlagerung kann somit das gewünschte gestufte, etwa sinusförmige Signal erreicht werden.
Vorzugsweise bildet das gestufte, etwa sinusförmige Signal ein dreiphasiges Zwischensignal. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die gesamte Wechselrichteranordnung für jede der beschriebenen Ausführungsformen dreiphasig ausgebildet ist. Hierdurch kann eine entsprechend hohe Effizienz erreicht werden und eine Einspeisung in ein dreiphasiges Wechselstromnetz wird entsprechend vorbereitet. Das gestufte, etwa sinusförmige Signal bildet somit vorzugsweise ein Zwischensignal und ist durch Überlagerung der Rechtecksignale zu einem gestuften, etwa sinusförmigen Signal überlagert und bildet somit bereits ein Signal, dass einem sinusförmigen Signal schon recht gut angenähert ist. Insbesondere oszilliert es – von der Stufenform abgesehen – im Wesentlichen kontinuierlich zwischen einem positiven und negativen Wert, die dem Betrage nach etwa gleich groß sind, und bildet vorzugsweise kein reines Dreieckssignal, sondern unterscheidet sich von einem Dreieckssignal durch abgerundete bzw. abgeflachte Übergänge der Flanken und weist auch etwa einen waagerechten Verlauf im Bereich der maximalen und minimalen Amplitude, insbesondere Spannungsamplitude, auf.
Zum unmittelbaren Einspeisen in das Wechselstromnetz ist dieses Zwischensignal dennoch nicht vorgesehen, obwohl eine Einspeisung unter Hinnahme von starken Qualitätsverlusten möglich sein kann. Es wird weiter vorgeschlagen, einen Stromsteller zum Steuern dieses dreiphasigen Zwischensignals einzusetzen, um das gestufte, etwa sinusförmige Signal in ein elektrisches Wechselspannungs- und/oder Wechselstromsignal zum Einspeisen in das elektrische Netz zu verwenden. Der Stromsteller, der hier für jede Phase des dreiphasigen Zwischensignals vorgesehen ist, fungiert hier als eine Art Stromquelle. Jedenfalls kann idealisierend der Aufbau der Wechselrichteranordnung dieser Ausführungsform idealisierend als Reihenschaltung einer idealen Spannungsquelle mit einer idealen Stromquelle angesehen werden. Die Rechteckgeneratoren zusammen mit der Überlagerungseinrichtung, nämlich insbesondere Transformatoranordnung, die schließlich das gestufte, etwa sinusförmige dreiphasige Zwischensignal durch Überlagerung erzeugen, können insoweit diese Spannungsquelle bilden. Der Stromsteller, der das dreiphasige Zwischensignal zum Wandeln in ein elektrisches Wechselspannungssignal steuert, kann hier als die Stromquelle angesehen werden und zumindest ist die Wechselrichteranordnung dieser Ausführungsform in diesem Sinne durch ein Ersatzschaltbild darstellbar oder zumindest erläuterbar, dass eine Reihenschaltung dieser idealisierten Spannungsquelle mit der idealisierten Stromquelle bildet.
Der Stromsteller ist somit zum Verändern der Signalform des Zwischensignals vorgesehen. Insbesondere soll die Signalform des Zwischensignals an eine Sinusform angenähert werden. Insbesondere soll insoweit das gestufte, etwa sinusförmige Zwischensignal in seiner Qualität verbessert werden, indem insbesondere die Abweichungen zu einem idealen Sinus minimiert werden.
Vorzugsweise arbeitet der Stromsteller phasenweise und hat für jede Phase des Zwischensignals eine Stromstellereinheit vorgesehen. Es sind somit also drei Stromstellereinheiten vorhanden und jede dieser drei Stromstellereinheiten verbessert somit die Signalform der betreffenden Phase, also mit anderen Worten ihrer Phase.
Solche Stromsteller und Stromstellereinheiten sind dem Grunde nach bekannt und vorzugsweise wird eine bewährte, elektrische H-Brücke für die einzelne Stromstellereinheit vorgeschlagen.
Vorzugsweise arbeitet der Stromsteller und damit jede Stromstellereinheit potentialfrei. Der Stromsteller und damit jede Stromstellereinheit können durch eine Strom- und/oder Spannungsquelle gespeist werden. Der Stromsteller bzw. die Stromstellereinheiten sind somit an ihrem Eingang mit einer solchen Strom- und/oder Spannungsquelle verbunden. Ausgangsseitig führen sie die Änderung des Zwischensignals bzw. der betreffenden Phase des Zwischensignals durch. Demnach ist der Stromsteller bzw. die Stromstellereinheit an ihrem jeweiligen Ausgang mit der jeweiligen Phase des Zwischensignals verbunden. Zwischen dem jeweiligen Ausgang und dem jeweiligen Eingang, und im Übrigen vorzugsweise auch zwischen den Ausgängen der Stromstellereinheiten untereinander, wird eine Potentialtrennung vorgeschlagen. Durch eine solche Potentialtrennung ergibt sich eine Potentialfreiheit und dadurch kann sich jede Stromstellereinheit auf die jeweilige Momentspannung der betreffenden Phase anpassen, ohne eine Steuerung über die gesamte, absolute Spannungsamplitude der betreffenden Phase durchführen zu müssen. Insbesondere folgt im Grunde jede Stromstellereinheit der etwa sinusförmigen schwankenden Spannung der betreffenden Phase des Zwischensignals. Die Stromstellereinheit kann dann zum Verändern dieser Signalform Strom einspeisen oder Strom entnehmen und dadurch die Signalform beeinflussen, insbesondere in ihrer Qualität verbessern. Dieses Einspeisen oder Entnehmen des Stromes, also Einspeisen von Stromanteilen oder Entnehmen von Stromanteilen kann somit bei vergleichsweise niedriger Spannungsamplitude am Ausgang der jeweiligen Stromstellereinheit erfolgen. Vorzugsweise kann hierbei bei und von jeder Stromstellereinheit eine Referenzspannung gebildet werden, die dem Verlauf der Spannung der jeweiligen Phase des Zwischensignals im Wesentlichen folgt. Dies kann z. B. ein gleitender Mittelwert, oder aber jeder Stromstellereinheit folgt dem Spannungsverlauf der betreffenden Phase möglichst exakt und zeitnah.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass

– mehrere Überlagerungseinrichtungen mit jeweils mehreren der parallel zu einander geschalteten Rechteckgeneratoren (10) vorgesehen sind,
– am Ausgang jeder Überlagerungseinheit ein gestuftes, etwa sinusförmiges dreiphasiges Zwischensignal (U_AB, U_BC, U_CA) ausgegeben wird,
– die Überlagerungseinheiten an ihren Ausgängen so verschaltet sind, dass sich die gestuften, etwa sinusförmigen dreiphasigen Zwischensignale zu einem gestuften, etwa sinusförmigen dreiphasigen Gesamtsignal überlagern und
– ein Stromsteller zum Verändern der Signalform des gestuften, etwa sinusförmigen dreiphasigen Gesamtsignals vorgesehen ist, insbesondere dass je eine Stromstellereinheit für jede Phase des gestuften, etwa sinusförmigen dreiphasigen Gesamtsignals vorgesehen ist.

Demnach werden mehrere Überlagerungseinrichtungen vorgeschlagen, die jeweils mehrere parallel zueinander geschaltete Rechteckgeneratoren eingangsseitig bzw. primärseitig aufweisen, um an jedem Ausgang jeder Überlagerungseinheit ein gestuftes, etwa sinusförmiges dreiphasiges Zwischensignal zu erzeugen bzw. auszugeben. Diese Zwischensignale können dann überlagert, insbesondere addiert werden. Mehrere Überlagerungseinrichtungen mit entsprechend vorgeschalteten Rechteckgeneratoren können insbesondere vorteilhaft sein, um eine entsprechend hohe Energiemenge zu verarbeiten, die von einer Energiequelle wie bspw. einem Photovoltaikmodulfeld erzeugt wird.
Somit werden mehrere dreiphasige Zwischensignale erzeugt, die dann zu einem Gesamtsignal überlagert werden. Für die Weiterverarbeitung dieses Gesamtsignals, nämlich insbesondere die Verbesserung der Signalqualität wird dann nur ein Stromsteller, mit drei Stromstellereinheiten vorgesehen. Hier liegt die Erkenntnis zugrunde, dass gerade bei potentialfreier Ausführung des Stromstellers und somit der drei einzelnen Stromstellereinheiten die Verbesserung der Signalqualität mit vergleichsweise geringem Energieaufwand und/oder mit vergleichsweise geringer Leistungsfähigkeit durchgeführt werden kann. Bei geschickter Erzeugung und Überlagerung der einzelnen Zwischensignale kann versucht werden, die Signalqualität des Gesamtsignals bereits möglichst hoch vorzusehen, so dass der Stromsteller bzw. seine Stromstellereinheiten entsprechend wenig verändern müssen, um die Signalqualität möglichst nah an einen idealen Sinus, oder andere gewünschte Signalformen, anzunähern.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Rechtecksignale, und/oder das gestufte, etwa sinusförmige Signal Spannungssignale. Außerdem oder alternativ sind diese Signale dreiphasig ausgebildet. Vorzugsweise weist das gestufte, etwa sinusförmige Signal und/oder das daraus durch den Stromsteller erzeugte elektrische Wechselspannungssignal eine Spannungsamplitude des Mittelspannungsbereichs auf, also einen Spannungsbereich von 1 bis 50kV, insbesondere einen Spannungsbereich von 10 bis 36kV. Dadurch kann durch diese Wechselrichteranordnung bereits ein Wechselspannungssignal mit einer Spannungsamplitude zum Einspeisen in das Mittelspannungsnetz erzeugt werden. Insbesondere für Anordnungen und Anlagen großer Leistung wie z.B. im Bereich von 10MW bis 30MW kann hier sehr effizient eine Einspeisung erreicht werden. Durch die Verwendung und Verschaltung der Transformatoranordnung kann bereits eine entsprechend hohe Spannungsamplitude erreicht werden, die somit bereits die Wechselrichteranordnung bereitstellt, ohne dafür eigens einen Mittelspannungstransformator einsetzen zu müssen.
Außerdem wird eine Energieerzeugungsanordnung zum Erzeugen elektrischer Energie aus erneuerbaren Energien vorgeschlagen, die einen Generator, bspw. einen Solargenerator, zum Bereitstellen einer elektrischen Gleichspannung aus der jeweiligen erneuerbaren Energie umfasst und eine Wechselrichteranordnung gemäß wenigstens einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen. Der Generator stellt somit die elektrische Gleichspannung bzw. die Energie in Form elektrischer Gleichspannung bereit und die Wechselrichteranordnung kann diese entsprechend transformieren und ins Wechselspannungsnetz einspeisen.
Vorzugsweise ist zwischen einem solchen Generator und der Wechselrichteranordnung noch ein einstufiger oder mehrstufiger Hochsetzsteller vorgesehen, um die elektrische Gleichspannung des Generators auf eine höhere Gleichspannung und möglichst auch eine stabile Gleichspannung zum Anlegen an die Wechselrichteranordnung durchzuführen. Ein solcher mehrstufiger Hochsetzsteller weist insbesondere mehrere Einzelhochsetzsteller auf, die zusammen eine höhere Leistung hochsetzen können und/oder unterschiedliche Spannungsstufen hochsetzen können.
Außerdem wird ein Verfahren zum Wandeln eines elektrischen Gleichstroms bzw. einer elektrischen Gleichspannung in ein elektrischen Wechselstrom vorgeschlagen, das entsprechend so arbeitet, wie vorstehend im Zusammenhang mit wenigstens einer der Ausführungsformen der Wechselrichteranordnung erläutert wurde.
Nachfolgend wird die Erfindung exemplarisch anhand einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren näher erläutert.
1 zeigt schematisch eine bekannte Energieerzeugungsanordnung.
2 zeigt schematisch eine Energieerzeugungsanordnung mit einer Wechselrichteranordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
3 zeigt schematisch einen Ausschnitt der Wechselrichteranordnung der 2 mit größerer Detailtiefe und mit zusätzlicher Darstellung weiterer Verschaltungsdetails.
4 zeigt schematisch einen Verlauf dreier Phasen eines Zwischensignals einer Wechselrichteranordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
5 zeigt schematisch eine Ersatzschaltung zum Verdeutlichen eines Grundelements der Struktur der Wechselrichteranordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt schematisch eine Energieversorgungsanordnung mit einer Wechselrichteranordnung gemäß einer weiteren Ausgangsform.
1 zeigt sehr schematisch ein Energieversorgungssystem 101 mit einer Wechselrichteranordnung. Das Energieversorgungssystem 101 umfasst dabei als eingangsseitige Energiequelle N Photovoltaikstationen 104, die auch repräsentativ sind für andere Energiequellen. Die Photovoltaikstationen 104 weisen jeweils einen Gleichspannungsausgang 106 auf, der auch als DC-Ausgang bezeichnet werden kann, und der eingangsseitig an die Wechselrichteranordnung 102 angeschlossen ist. Die Photovoltaikstationen 104 bilden somit einen Generator zum Bereitstellen einer elektrischen Gleichspannung aus erneuerbarer Energie, nämlich in dem Beispiel der 1 aus Sonnenenergie.
Die Wechselrichteranordnung 102 umfasst dann in der gezeigten Ausführungsform für jede Photovoltaikstation 104 einen Gleichstromsteller 108, der auch als DC/DC-Wandler bezeichnet werden kann. Der DC/DC-Wandler 108 ist insbesondere dazu vorgesehen, eine eingangsseitig schwankende Gleichspannung, die jeweils von der betreffenden Photovoltaikstation 104 geliefert wird, ausgangsseitig in eine möglichst konstante Gleichspannung zu wandeln. Insbesondere ist der DC/DC-Wandler 108 als Hochsetzsteller ausgebildet, um eine eingangsseitige, schwankende niedrigere Spannung in eine ausgangsseitige, nicht schwankende höhere Spannung zu wandeln.
Der DC/DC-Wandler 108 ist dann an einen herkömmlichen Wechselrichter 110, angeschlossen. Jeweils ein DC/DC-Wandler 108 und ein Wechselrichter 110, sind gemäß 1 zu einer Wechselrichtereinheit 112 zusammengefasst.
Jeder Wechselrichter 110 bzw. jede Wechselrichtereinheit 112 erzeugt jeweils ein dreiphasiges Wechselsignal. Diese dreiphasigen Wechselspannungssignale liegen entsprechend am Wechselrichterausgang 114 an und werden jeweils in einen daran angeschlossenen dreiphasigen Transformator 116 an dessen Primärseite 118 eingegeben. Die dreiphasigen Transformatoren 116 sind insbesondere als Mittelspannungstransformatoren ausgebildet, so dass sie an ihrer Sekundärseite 120 eine Mittelspannung aufweisen, insbesondere mit einem Effektivwert im Bereich von etwa 10 bis 35kV.
Jedem dreiphasigen Transformator 116 ist an dessen Ausgang 120 ein Schaltschrank 122 nachgeschaltet, von dem aus schließlich die Einspeisung in das Stromnetz 124 erfolgt.
Die erfindungsgemäße Energieversorgungsanordnung 1 der 2 weist eine Wechselrichteranordnung auf, die eingangsseitig von N Photovoltaikmodulen 4 mit elektrischem Gleichstrom versorgt werden. Dafür ist jedes Photovoltaikmodul 4 an seinem Gleichspannungsausgang 6 mit einem Gleichstromsteller 8 verbunden. Jeder Gleichstromsteller 8 wandelt eine eingangsseitige Gleichspannung, die von dem betreffenden Photovoltaikmodul 4 bereitgestellt wird und schwanken kann, in eine Gleichspannung mit im Wesentlichen konstanter Spannung und gibt diese Gleichspannung auf einen gemeinsamen Gleichspannungszwischenkreis 9, der auch als DC-Bus bezeichnet wird. Dieser gemeinsame Gleichspannungszwischenkreis 9 weist zudem eine Zwischenkreiskapazität 11 auf.
Diese Zwischenkreiskapazität 11 ist hier als Elektrolytkondensator ausgeführt, kann aber auch anders aufgebaut sein, insbesondere aus mehreren parallel geschalteten Kondensatoren aufgebaut sein.
Auf diesen Gleichspannungszwischenkreis speisen dabei sämtliche Gleichstromsteller 8. Somit wird auch die Leistung sämtlicher Photovoltaikmodule 4 auf diesen gemeinsamen Gleichspannungszwischenkreis 9 gegeben, um von dort weiter verarbeitet zu werden. Die Gleichstromsteller 8 sind insbesondere als Hochsetzsteller ausgebildet.
Die Photovoltaikmodule 4 stehen hier nur repräsentativ für erneuerbare Energiequellen. Jeweils eine Kombination eines Photovoltaikmoduls mit einem Gleichstromsteller 8 kann auch als Energiequelle angesehen werden, die eine im Wesentlichen konstante Ausgangsspannung liefert. Die Gleichstromsteller 8 sind insbesondere als Hochsetzsteller ausgebildet. Die Energiequellen sind in der 2 in einem logischen Block veranschaulichend zusammengefasst und mit der römischen Zahl I gekennzeichnet.
Der gemeinsame Gleichspannungszwischenkreis 9 kann dann in der Struktur der 2 als nächster logischer Block angesehen werden, der somit mit der römischen Zahl II gekennzeichnet ist.
Der Gleichspannungszwischenkreis 9 versorgt dann einen oder mehrere Rechteckgeneratoren bzw. Rechteckgenerator 10, insbesondere mehrere dreiphasige Rechteckgeneratoren 10, mit elektrischer Leistung.
Jeder Rechteckgenerator 10 wandelt die eingangsseitige Gleichspannung jeweils in ein dreiphasiges Rechtecksignal. Darunter ist in soweit zu verstehen, dass jeder Rechteckgenerator 10 drei einzelne Rechtecksignale ausgibt, wobei die Rechtecke dieser Rechtsignale zueinander zeitlich versetzt erzeugt werden bzw. vorliegen.
Es sind hier 2k Rechteckgeneratoren 10 vorgesehen, wobei k eine ganze Zahl ist. Die schematische Darstellung der 2 soll nicht so verstanden werden, dass jedem Photovoltaikmodul 4 ein Rechteckgenerator 10 zugeordnet ist, sondern die Anzahl der Rechteckgeneratoren 10 kann sich regelmäßig von der Anzahl der Photovoltaikmodule 4 unterscheiden. Die Gesamtheit der Rechteckgeneratoren 10 kann als logische Stufe aufgefasst werden und ist somit in 2 mit der römischen Zahl III gekennzeichnet.
Jeder Rechteckgenerator 10 ist mit seinem Wechselrichterausgang 14 an eine Transformatoreinheit 16 angeschlossen. Diese Transformatoreinheit transformiert die ausgangsseitigen Spannungen der Rechteckgeneratoren 10 auf eine höhere Spannung. Außerdem werden auch die dreiphasigen Rechteckspannungen der Rechteckgeneratoren 10 in dieser Transformatoreinheit 16 überlagert. Die Transformatoreinheit 16 kann daher auch als Überlagerungseinrichtung 16 bezeichnet werden. Außerdem bildet diese Transformatoreinheit 16 bzw. Überlagerungseinrichtung 16 einen weiteren Transformationsblock bzw. eine weitere Transformationsstufe der Wechselrichteranordnung 2 bzw. der Energieerzeugungsanordnung 1. Deshalb ist diese Transformatoreinheit 16 bzw. Überlagerungseinrichtung 16 in der 2 als weiterer Funktionsblock mit der römischen Zahl IV gekennzeichnet.
Die Transformatoreinheit 16 bzw. Überlagerungseinrichtung 16, die viele, nämlich 2k dreiphasige Rechtecksignale eingangsseitig erhalten hat, gibt nun nur noch ein dreiphasiges, etwa sinusförmiges Signal aus, nämlich an seinem Transformatorausgang 20, der auch als Sekundärseite 20 der Transformatoreinheit bezeichnet werden kann. Die dort ausgegebenen drei Phasen sind mit den Buchstaben A, B bzw. C gekennzeichnet.
Dieses dreiphasige, etwa sinusförmige Signal wird an die Stromsteller 23 weiter gegeben, die schließlich eine letzte Stufe der Wechselrichteranordnung 2 darstellt und zur Verdeutlichung mit der römischen Zahl V gekennzeichnet ist. Die Stromsteller 23 weist drei Stromstellereinheiten 22 auf, nämlich jeweils eine Stromstellereinheit 22 für jede der Phasen A, B bzw. C. Jede der Phasen A, B und C, die von der Transformatoreinheit 16 erzeugt und ausgegeben wird, ist bereits etwa sinusförmig, nämlich weist jedes Signal dort eine sinusförmige, aber gestufte Form auf. Die gestufte Form kann dabei durch eine zwangsläufige Filterwirkung der Transformatoreinheit 16 bereits teilweise abgerundet sein.
Dieses etwa sinusförmige Signal wird dann je Phase zu der betreffenden Stromstellereinheit 22 gegeben, der dieses etwa sinusförmige, insbesondere stufige Signal einem unverzerrten sinusförmigen Signal noch stärker angleicht. Jede Stromstellereinheit 22 bzw. die Stromsteller 23 führt in soweit eine Konditionierung und/oder Verbesserung des jeweiligen von der Transformatoreinheit 16 erhaltenen Signals durch. Das so veränderte sinusförmige Signal wird dann in das Stromnetz 24 eingespeist, wobei jede Stromstellereinheit 22 jeweils in eine Phase A, B bzw. C des Stromnetzes 24 einspeist. Die Stromstellereinheiten 22 sind dabei wie ein Wechselrichter, insbesondere puls-weitenmodulierter Wechselrichter aufgebaut und arbeiten dabei als Stromsteller, in dem sie den eingangsseitig erhaltenen Strom bzw. das eingangsseitige erhaltene etwa sinusförmige Signal weiter verändern.
3 veranschaulicht Details der Wechselrichteranordnung 2 der 2, nämlich die dreiphasigen Rechtecksignalwechselrichter 10 bzw. Rechteckgeneratoren 10 und die Transformatoreinheit 16, also die Stufen III und IV.
Die beispielhafte Darstellung geht dabei von 2k dreiphasigen Rechtecksignalwechselrichtern 10 bzw. Rechteckgeneratoren 10 aus. Die sechs als Block gezeigten Rechteckgeneratoren 10 sind dabei entsprechend nummeriert mit den Zahlen 1, 2, k, k + 1, k + 2 und 2k, nämlich gemäß der 3 von oben nach unten. Auf diese Nummerierung bezugnehmend gibt der erste Rechteckgenerator 10 ein dreiphasiges Rechtecksignal aus, dessen Phasenlage für die betreffende Phase jeweils als Basis bzw. Referenz, nämlich mit dem Phasenwinkel 0 für alle Wechselrichter 10 zugrundegelegt wird. Die Phasenlagen der Rechtecksignale der weiteren Rechteckgeneratoren 10, nämlich des zweiten bis 2k-ten Rechteckgenerators 10, orientieren sich an diesem ersten Rechteckgenerator 10 bzw. nehmen auf die Phasenlage des Signals dieses ersten Rechteckgenerators 10 Bezug.
Entsprechend ist das dreiphasige Rechtecksignal, das der zweite Rechteckgenerator 10 erzeugt, gegenüber dem des ersten um Π / 6k
verschoben. In diesem Sinne verschieben sich alle Rechtecksignale der weiteren Rechteckgeneratoren 10 entsprechend weiter, so dass das dreiphasige Rechtecksignal des 2k-ten Rechteckgenerators 10 um (k – 1)π / 6k
verschoben ist. Entsprechend ist das Ausgangssignal des k+ 1-ten Rechteckgenerators 10 um Π / 6 verschoben und schließlich ist das Ausgangssignal des letzten Rechteckgenerators 10, nämlich des 2k-ten Rechteckgenerators 10 um (2k – 1)π / 6k verschoben.6k
Diese dreiphasigen Rechtecksignale des ersten bis 2k-ten Rechteckgenerators 10 werden jeweils primärseitig in einen Transformator 26 bzw. 28 eingegeben. Dabei sind alle 2k Transformatoren 26 bzw. 28 primärseitig im Dreieck geschaltet. Sekundärseitig sind die ersten k Transformatoren 26, also die Transformatoren die mit einem des ersten bis k-ten Rechteckgenerators 10 verbunden sind, sekundärseitig im Stern geschaltet. Der k+1-te bis 2k-te Transformator 28, also die Transformatoren 28, die den k+1-ten bis 2k-ten Rechteckgenerator 10 zugeordnet sind, sind sekundärseitig im Dreieck geschaltet. Die konkrete Verschaltung ist dabei in dem Schaublock 30 gezeigt. Dieser Schaublock 30 zeigt die Verschaltung aller sekundärseitigen Wicklungen, nämlich jeder der drei Phasen jedes der gezeigten Transformatoren 26 und 28. Die einzelnen Wicklungen sind dabei jeweils durch ein großes T mit dem Index a, b bzw. c für die entsprechenden drei Phasen a, b und c gekennzeichnet. Die Zuordnung zu dem entsprechenden Transformator ist außerdem durch eine entsprechende Nummer 1 bis 2k im Index dieses Buchstabens T gekennzeichnet.
Demnach sind die Wicklungen jeweils einer Phase des k + 1-ten bis 2k-ten Transformators 28 in Reihe geschaltet, wobei diese Reihenschaltungen der drei Phasen dann zusammen in einem gemeinsamen Dreieck verschaltet sind.
Die Wicklungen jeweils einer Phase des 1-ten bis k-ten Transformators 26 sind ebenfalls in Reihe geschaltet und diese drei phasenweisen Reihenschaltungen sind dann im Stern verschaltet, wobei die Dreieckschaltung der Transformatoren 28 den Sternpunkt bildet. Die jeweils anderen Anschlusspunkte dieser im Stern geschalteten Reihenschaltungen der Wicklungen der Transformatoren 26 bilden jeweils den Ausgang einer Phase A, B bzw. C und diese Ausgänge sind somit in 3 in dem Schaubild 30 mit A, B bzw. C gekennzeichnet.
Somit erfolgt durch die Phasenverschiebung der Rechtecksignale der Rechteckgeneratoren 10 eine erste Vorbereitung zur Überlagerung derselben. Diese werden dann in der Transformatoreinheit 16 bzw. Überlagerungseinrichtung 16 überlagert, nämlich jeweils an der Sekundärseite der Transformatoren 26 bzw. 28. Hierdurch wird eine Überlagerung zu einem etwa sinusförmigen, nämlich stufigem dreiphasigen Signal erreicht. Außerdem erreicht die Reihenschaltung der Wicklungen jeweils einer Phase, dass sich eine hohe Spannungsamplitude ergibt. An dem Transformatorausgang 20 ergibt sich somit eine hohe Ausgangsspannung einerseits durch das entsprechende Wicklungsverhältnis der Transformatoren 26 und 28 und außerdem durch die Reihenschaltung dieser Wicklungen. Entsprechend kann die Spannungshöhe auch von der Anzahl der verwendeten Rechteckgeneratoren 10 und damit der Anzahl der verwendeten Transformatoren 26 bzw. 28 abhängen.
4 zeigt schematisch die Leiter-Leiter-Spannungen u_AB, u_BC und u_CA, die sich am Transformatorausgang 20 zwischen den Anschlusspunkten der Phasen A und B, B und C bzw. C und A einstellen. Die Spannungen u_AB, u_BC bzw. u_CA sind hierbei über eine Periodendauer des etwa sinusförmigen Signals bzw. des in das Stromnetz 24 einzuspeisenden sinusförmigen Signals aufgetragen. Der Erzeugung dieser drei in 4 gezeigten Spannungssignale liegt eine Ausführungsform zugrunde, bei der vier Rechteckgeneratoren 10 und entsprechend vier Transformatoren 26 bzw. 28 eingesetzt werden. Ausgehend von der Nomenklatur der 3 liegt somit ein Wert für k=2 vor.
Es ist zu erkennen, dass in den drei Spannungsverläufen Stufen vorhanden sind, die auf die Überlagerung der Rechtecksignale zurückzuführen sind. Dennoch sind diese drei Spannungen u_AB, u_BC bzw. u_CA abgesehen von den vorhandenen Stufen etwa sinusförmig. Außerdem liegt eine Phasenverschiebung von 120 Grad zwischen den Spannungsverläufen der einzelnen Phasen vor.
Die Darstellung der 4 ist idealisierend und berücksichtigt bspw. keine Filtereffekte durch die Transformatoren 26 bzw. 28.
5 veranschaulicht einen grundlegenden Teil des der Erfindung zugrundeliegenden Konzepts. Demnach ist eine Reihenschaltung einer Spannungsquelle 50 mit einer Stromquelle 52 ein grundlegender struktureller Aspekt der Wechselrichteranordnung 2.
Die Spannungsquelle 50 erhält dabei die Eingabe der Leistung, die die betreffende erneuerbare Energiequelle, wie bspw. die Photovoltaikstationen 4 bzw. 104 erzeugen und bereitstellen. Dies ist als Leistungseingabe 54 in 5 veranschaulicht, wobei diese Leistungseingabe Leistung an die Spannungsquelle 50 abgibt. Die von der Energiequelle 54 erhaltene Spannung ist hier als Spannung u_S bezeichnet, die auch als Eingangsspannung 56 bezeichnet werden kann. Diese wirkt auf eine interne Spannung u_l in der Spannungsquelle 50. Durch die Reihenschaltung mehrerer Spannungen, wie das in dem Schaublock 30 der 3 veranschaulicht ist, ergibt sich eine weitere Hilfsspannung u_h, die der ersten internen Spannung in Reihe geschaltet ist. Der Mehrfachblock 58 veranschaulicht insoweit diesen Einfluss der Hilfsspannung u_h. Weiterhin fällt noch eine Spannung an der Induktivität L ab, wobei die Induktivität L repräsentativ für die Induktivitäten der Transformatoren steht. Diese erste interne Spannung u_l, die Hilfsspannung u_h und eine Spannung an der Induktivität L ist insoweit in Reihe geschaltet und ergibt insgesamt die Spannung der Spannungsquelle 50.
Die Stromquelle 52 wird dabei gebildet aus zwei parallel geschalteten Stromquellen gebildet, nämlich der Stromquelle 60 zum Stabilisieren und der Stromquelle 62 zum Anpassen ans Netz. Ein Stabilisierungsblock 64 gibt für die Stromquelle 60 zum Stabilisieren einen entsprechenden Strom i_d aus. In der Stromquelle 62 zum Anpassen ans Netz wird ein Strom vorgegeben, der sich aus den Komponenten i_Lq und i_Lh zusammensetzt, die dort als Vorgabewerte eingehen, wobei sich der Strom der Stromquelle 62 dann aus den Werten i_q und i_h zusammensetzt.
Diese in Reihe geschalteten beiden Quellen, nämlich die Spannungsquelle 50 und Stromquelle 52 können als Reihenschaltung der Spannungsquelle u_S und der Stromquelle i_L veranschaulicht werden.
Somit wird vorgeschlagen, Rechteckgeneratoren einzusetzen, die zusammen mit einer Trafoverschaltung einen fast sinusförmigen Strom auf Mittelspannungsebene erzeugen. Dieser wird mit einem Korrekturenergiewert beaufschlagt, um einen echten bzw. netzkonformen Sinusstrom zu erhalten, also einen ohne oder zumindest nur mit erheblich reduzierten Stufen. Dies erreicht man, indem man auf der Netzseite misst und dann über eine Hilfsstromquelle über Stromteller und/oder Phasenschieber die entsprechend fehlende Energie hinzugibt bzw. überschüssige Energie herauszieht. Der Vorteil hierbei liegt u.a. darin, dass dies auf der Mittelspannungsseite bzw. Mittelspannungsebene durchgeführt werden kann, wo der Energieaufwand niedrig ist und bereits eine gute Vorfilterung durch die Transformatorverschaltung, also die Transformatoren vorliegen. Somit wird eine Konstellation vorgeschlagen, die mehrere parallel geschaltete Rechteck-/Trafoeinheiten hat, die auf die Mittespannungsseite bzw. auf Mittelspannungsebene speisen. Insoweit ist unter einer Rechteck-/Trafoeinheit ein mit einem Transformator verschalteter Rechteckgenerator gemeint. Hierdurch kann dann ein gemeinsamer Stromsteller zur Korrektur verwendet werden. Es kann also bspw. für eine 100 MW Wechselrichteranordnung ausreichen, die nur noch 10 Einheiten mit jeweils vier Mittelspannungstransformatoren a 10 MW Gesamtleistung aufweisen. Eine Einheit weist somit vier Mittelspannungstransformatoren auf, die jeweils 2,5 MW Leistung haben. In diesem Beispiel sind also 40 Transformatoren mit jeweils 2,5 MW vorhanden, wobei aber insgesamt nur ein einziger dreiphasiger Stromsteller benötigt wird, der bspw. kurz vor dem Netzverknüpfungspunkt angeordnet werden kann. Die Kosten für solche Wechselrichter bzw. Wechselrichteranordnungen einschließlich der Mittespannungseinheiten können dann mitunter auf 10 % bisheriger Kosten gesenkt werden. So kann bspw. für das genannte Beispiel eine Senkung der Kosten von 15 Mio. Euro auf nur noch 1,5 Mio. Euro erreicht werden.
6 zeigt schematisch ein Energieversorgungssystem 601 mit einer Wechselrichteranordnung 602, die nämlich mit einem Photovoltaikfeld 606 verbunden ist, dessen bereitgestellte elektrische Energie in ein Stromnetz 624 einzuspeisen ist.
Der Aufbau dieses Energieversorgungssystems 601 und der Wechselrichteranordnung 602 ist ganz ähnlich des Energieversorgungssystems 1 mit der Wechselrichteranordnung 2 gemäß 2, wobei die in 6 gezeigte Ausführungsform insbesondere schaltungstechnische Details zeigt.
Am Eingang oder als Eingang der Wechselrichteranordnung 602 ist ein Gleichspannungszwischenkreis 609 gezeigt und durch einen Kondensator symbolisiert. Außerdem ist ein Spannungsmesser V an dem Gleichspannungszwischenkreis 609 zur Messung der Spannung vorgesehen. Im Übrigen sind weitere Spannungsmesser V in der Darstellung der 6 aufgenommen, auf deren Details es für die Erläuterung der Erfindung nicht ankommt und die je nach Aufgabe und Anordnung entsprechend ausgeführt und dimensioniert sind. Der Gleichspannungszwischenkreis 609 sollte möglichst eine konstante Gleichspannung aufweisen. Eine solche möglichst konstante Gleichspannung kann bspw. das Photovoltaikfeld 606 bereitstellen und/oder es kann ein Hochsetzsteller vor dem Gleichspannungszwischenkreis 609 vorgesehen sein, der eine davor liegende Eingangsspannung auf einen möglichst konstanten Spannungswert hochsetzt.
Der Gleichspannungszwischenkreis 609 speist vier beispielhaft dargestellte Rechteckgeneratoren 610. Aus der vom Gleichspannungszwischenkreis 609 erhaltenen Eingangsgleichspannung erzeugt jeder Rechteckgenerator 610 jeweils ein dreiphasiges Rechtecksignal. Dieses dreiphasige Rechtecksignal weist somit drei einzelne Rechtecksignale mit untereinander verschobenen rechteckförmigen Spannungssignalen auf.
Die dreiphasigen Rechtecksignale werden jeweils auf einen dreiphasigen Transformator 626 bzw. 628 gegeben. Diese dreiphasigen Transformatoren 626 und 628 bilden zusammen eine Transformatoranordnung und damit die Überlagerungseinrichtung 616.
Im gezeigten Beispiel sind vier Rechteckgeneratoren 610 mit daran angeschlossenen insgesamt vier Transformatoren 626 bzw. 628 dargestellt. Dies ist nur ein Beispiel zur Veranschaulichung eines vorgeschlagenen Aufbaus. Es können insbesondere mehr und auch deutlich mehr Rechteckgeneratoren 610 und entsprechende Transformatoren 626 bzw. 628 vorgesehen sein. Gleichwohl ist das gezeigte Beispiel mit nur vier Rechteckgeneratoren zumindest dem Grunde nach zur Umsetzung der vorgeschlagenen Erfindung ausreichend.
An einem Ausgang 620 der Trafoeinheit bzw. Transformatoreinheit 610 ist eine Spannungsmesseinheit bzw. Spannungsmesseinrichtung 621 angeordnet. Sie kann die Spannungsamplitude des Ausgangssignals der Transformatoreinrichtung 616 messen und bei bestimmungsgemäßem Betrieb stellt sich an der Spannungsmesseinrichtung 621 ein Spannungsverlauf ein, wie er etwa in der 4 dargestellt ist. Es ergibt sich nämlich ein dreiphasiges, stufenförmiges, etwa sinusförmiges Signal an diesem Ausgang 620, wie es in der 4 gezeigt ist. Dort ist bereits für jede Phase U_AB, U_BC und U_CA, also für sog. Leiter-Leiter-Spannungen, ein sinusförmiger Verlauf näherungsweise und mit vielen Stufen zu erkennen. Diese näherungsweise sinusförmigen Signale sind zudem zeitlich gegeneinander verschoben.
Um dieses dreiphasige Zwischensignal, das schematisch in 4 gezeigt ist und an dem Ausgang 620 anliegt, in der Qualität zu verbessern, nämlich einem Sinusverlauf weiter anzupassen, ist der Stromsteller 623 vorgesehen, der für jede der drei Phasen des Zwischensignals eine Stromstellereinheit 622 aufweist.
Der Stromsteller 623 wird von einem Stromnetz 624' versorgt. Dieses Stromnetz 624' kann dem Stromnetz 624 entsprechen, in das die Wechselrichteranordnung 602 einspeist. Alternativ kann eine andere Stromversorgung verwendet werden, die bspw. auch aus dem Photovoltaikfeld 606 versorgt werden könnte.
Der Stromsteller 623 ist über einen Versorgungstransformator 634 an das versorgende Stromnetz 624' angeschlossen. Darüber wird eine potentialfreie Verbindung erreicht bzw. der Stromsteller 623 ist dadurch potentialfrei ausgeführt. Der Versorgungstransformator 634 ist mit Gleichrichtmitteln 636 verbunden, was in 6 nur schematisch gezeigt ist. Für jede Stromstellereinheit 622 ist ein Gleichrichtmittel 636 vorgesehen, dass jeweils eine Gleichspannung an dem eingangsseitigen Gleichspannungszwischenkreis 638 jeder Stromstellereinheit 622 bereitstellt. Die drei Gleichspannungszwischenkreise 638 sind auch jeweils zueinander potentialgetrennt ausgeführt. Zudem ist ein Überspannungsschutzmittel 640 zwischen Gleichrichtmittel 636 und daran jeweils angeschlossenem Gleichspannungszwischenkreis 638 vorgesehen.
Jede Stromstellereinheit 622 ist an jeweils an eine der drei Leitungen des dreiphasigen Zwischensignals angeschlossen und kann somit die Qualität der betreffenden Phase, insbesondere ihre Sinusförmigkeit verbessern.
Im Übrigen können als Stromstellereinheiten 622 im Grunde bekannte Stromstellereinheiten, insbesondere in H-Brückenaufbau, verwendet werden.
Zum Messen des Signals der betreffenden Phase sind zudem Messsensoren 642 eingezeichnet.
An einem Ausgang 644 der Wechselrichteranordnung 602 liegt dann das verbesserte Zwischensignal als möglichst sinusförmiges, möglichst stufenloses, dreiphasiges Signal nach der Verbesserung durch den Stromsteller 623 vor. Am Ausgang 644 wird eine weitere Messung mit Messsensoren 646 vorgenommen und die Ergebnisse in einer Mess- und Steuereinrichtung 648 ausgewertet. Die Mess- und Steuereinrichtung 648 kann basierend auf diesen Messungen sowohl den Stromsteller 623 steuern oder ihm zumindest Vorgabewerte geben, als auch den Rechteckgenerator 610 ansteuern bzw. ihm notwendige Messergebnisse übermitteln. Um eine mögliche, jeweils gemeinsame Steuerung aller Stromstellereinheiten 622 bzw. Rechteckgeneratoren 610 zu veranschaulichen, sind die entsprechenden Blöcke 622 bzw. 610 schematisch verbunden gezeichnet. Diese Verbindung ändert nichts daran, dass jedenfalls die einzelnen Stromstellereinheiten 622 zueinander potentialfrei bzw. potentialgetrennt arbeiten.
Das verbesserte Zwischensignal, dass im Grunde als fertiges Signal am Ausgang 644 bereitsteht, kann unmittelbar ins Netz eingespeist werden, oder es kann mittels des Transformators 650 auf eine noch höhere Spannung transformiert, wie bspw. auf eine Hochspannung.
Für die praktische Umsetzung sind in der 6 Anschlusspunkte durch X-Symbole gekennzeichnet und mit den Nummern k1 bis k5 durchnummeriert. Hiermit werden lediglich Anschluss- und Trennstellen gekennzeichnet, die von praktischer Bedeutung sein können, für die zugrundeliegende, grundsätzlich technische Lehre aber allenfalls von untergeordneter Bedeutung sind.

Claims

Wechselrichteranordnung (2) zum Wandeln eines elektrischen Gleichstroms bzw. einer elektrischen Gleichspannung in einen elektrischen Wechselstrom umfassend, – mehrere parallel zu einander geschaltete Rechteckgeneratoren (10), jeweils zum Erzeugen eines Rechtecksignals, – eine Überlagerungseinrichtung (16) zum Überlagern der von den Rechteckgeneratoren (10) erzeugten Rechtecksignale, wobei – die Überlagerungseinrichtung (16) einen Ausgang aufweist und so mit den Rechteckgeneratoren (10) verschaltet ist, dass sich die Rechtecksignale an dem Ausgang zu einem gestuften, etwa sinusförmigen Signal (U_AB, U_BC, U_CA) überlagern.
Wechselrichteranordnung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechteckgeneratoren (10) dazu vorbereitet sind, die Rechtecksignale zu einander verschoben zu erzeugen.
Wechselrichteranordnung (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlagerungseinrichtung (16) als Transformatoranordnung (16) ausgebildet ist mit mehreren Transformatoren (116), die jeweils eine Primärseite (118) und eine Sekundärseite (120) aufweisen, und wobei an jedem Transformator (116) jeweils primärseitig einer der Rechteckgeneratoren (10) angeschlossen ist und die Transformatoren (116) sekundärseitig so verschaltet sind, dass ihre Ausgangsspannungen sich zu dem gestuften, etwa sinusförmigen Signal überlagern.
Wechselrichteranordnung (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselrichteranordnung (2) dreiphasig ausgebildet ist und an der Transformatoranordnung (16) primärseitig die Rechteckgeneratoren (10) jeweils in einer Dreiecksschaltung angeschlossen sind und/oder die Transformatoranordnung (16) sekundärseitig abschnittsweise in Reihe geschaltet sind.
Wechselrichteranordnung (2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass – sekundärseitig eine erste Gruppe der Transformatoren (26), insbesondere eine erste Hälfte der Transformatoren (26, 28), phasenweise in Reihe geschaltet sind und hierbei diese in Reihe geschalteten Phasen der ersten Gruppe in einem Dreieck verschaltet sind, so dass eine Reihenschaltung jeder Phase der ersten Gruppe der Transformatoren (26) jeweils einen Schenkel des Dreiecks bildet und/oder – sekundärseitig eine zweite Gruppe der Transformatoren (28), insbesondere eine zweite Hälfte der Transformatoren (26, 28), phasenweise in Reihe geschaltet sind und hierbei diese in Reihe geschalteten Phasen der zweiten Gruppe in einem Stern verschaltet sind, so dass eine Reihenschaltung jeder Phase der zweiten Gruppe der Transformatoren (28) jeweils einen Schenkel des Sterns bildet und/oder – sekundärseitig eine Schaltung aus einer Sternschaltung und einer Dreiecksschaltung vorgesehen ist, so dass die Dreiecksschaltung den Sternpunkt der Sternschaltung bildet und insbesondere alle Sekundärseiten der Transformatoren (26, 28) je Phase in Reihe geschaltet sind und dabei entweder in einem Schenkel der Sternschaltung oder in einem Schenkel der Dreiecksschaltung angeordnet sind.
Wechselrichteranordnung (602) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Transformatoranordnung zum Hochtransformieren jeweils einer primärseitigen Spannung auf eine sekundärseitige Spannung vorbereitet ist, insbesondere sekundärseitig mehr Windungen als primärseitig aufweist und/oder die Transformatoranordnung als Mittelspannungstransformatoranordnung ausgebildet ist und dazu vorbereitet ist, sekundärseitig eine Mittelspannung auszugeben.
Wechselrichteranordnung (602) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechteckgeneratoren (610) jeweils eine elektrische H-Brücke aufweisen, insbesondere als H-Brücke ausgeführt ist.
Wechselrichteranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechtecksignale eine der Frequenz des etwas sinusförmigen Signals entsprechenden Taktfrequenz aufweisen.
Wechselrichteranordnung (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechtecksignale von den Rechteckgeneratoren (10) so zueinander verschoben erzeugt werden, dass sie sich in der Überlagerungseinrichtung (16) zu dem gestuften, etwa sinusförmigen Signal überlagern.
Wechselrichteranordnung (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – das gestufte, etwa sinusförmige Signal ein dreiphasiges Zwischensignal bildet und – eine Stromstellereinheit (22) vorgesehen ist zum Verändern der Signalform des Zwischensignals, insbesondere zum Annäheren der Signalform des Zwischensignals an eine Sinusform, zum Erzeugen eines Einspeisesignals zum Einspeisen in das elektrische Netz (24).
Wechselrichteranordnung (602) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromsteller (623) phasenweise arbeitet und für jede Phase des Zwischensignals eine Stromstellereinheit (622) vorgesehen ist.
Wechselrichteranordnung (602) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass jede Stromstellereinheit eine elektrische H-Brücke aufweist, insbesondere als H-Brücke ausgeführt ist, und/oder dass jede Stromstellereinheit in Bezug auf eine Stromversorgungsquelle potentialfrei ausgeführt ist und/oder ein Ausgangssignal mit einer auf eine Referenzspannung bezogenen Ausgangsspannung ausgibt, wobei die Referenzspannung der Spannung der Phase des Zwischensignals folgt, für die die jeweilige Stromstellereinheit (622) vorgesehen ist.
Wechselrichteranordnung (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Rechtecksignale und/oder das gestufte, etwa sinusförmige Signal Spannungssignale sind und/oder dreiphasig ausgebildet sind und/oder dass – das bzw. ein aus dem gestuften, etwa sinusförmigen Signal durch Stromstellereinheit (22) erzeugte elektrisches Wechselspannungssignal eine Spannungsamplitude im Bereich von 1 bis 50kV, insbesondere 10 bis 36kV aufweist.
Wechselrichteranordnung (602) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei – mehrere Überlagerungseinrichtungen mit jeweils mehreren der parallel zu einander geschalteten Rechteckgeneratoren (610) vorgesehen sind, – am Ausgang jeder Überlagerungseinheit ein gestuftes, etwa sinusförmiges dreiphasiges Zwischensignal (U_AB, U_BC, U_CA) ausgegeben wird, – die Überlagerungseinheiten an ihren Ausgängen so verschaltet sind, dass sich die gestuften, etwa sinusförmigen dreiphasigen Zwischensignale zu einem gestuften, etwa sinusförmigen dreiphasigen Gesamtsignal überlagern und – ein Stromsteller (623) zum Verändern der Signalform des gestuften, etwa sinusförmigen dreiphasigen Gesamtsignals vorgesehen ist, insbesondere dass je eine Stromstellereinheit (622) für jede Phase des gestuften, etwa sinusförmigen dreiphasigen Gesamtsignals vorgesehen ist.
Energieerzeugungsanordnung zum Erzeugen elektrischer Energie aus erneuerbarer Energie umfassend – einen Generator (4) zum Bereitstellen einer elektrischen Gleichspannung aus erneuerbarer Energie und – eine Wechselrichteranordnung (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche zum Wandeln der elektrischen Gleichspannung in einen elektrischen Wechselstrom zum einspeisen in ein elektrisches Wechselspannungsnetz (24).
Energieerzeugungsanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Generator (4) und der Wechselrichteranordnung (2) ein mehrstufiger Hochsetzsteller (8) vorgesehen ist, zum Hochsetzen der elektrischen Gleichspannung des Generators (4) auf eine höhere Gleichspannung zum Anlegen an die Wechselrichteranordnung (2).
Verfahren zum Wandeln eines elektrischen Gleichstroms bzw. einer elektrischen Gleichspannung in einen elektrischen Wechselstrom umfassend die Schritte – Erzeugen eines Rechtecksignals mittels mehrerer parallel zu einander geschalteter Rechteckgeneratoren (10), – Überlagern der von den Rechteckgeneratoren (10) erzeugten Rechtecksignale mittels einer Überlagerungseinrichtung, (16) wobei – die Rechtecksignale zu einem gestuften, etwa sinusförmigen Signal überlagert werden.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Verfahren eine Wechselrichteranordnung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 verwendet und/oder so arbeitet, wie sich aus den Ansprüchen 1 bis 14 ergibt.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, weiter umfassend den Schritt – Einspeisen des gestuften, etwa sinusförmigen Signals oder des bzw. eines aus dem gestuften, etwa sinusförmigen Signal durch Stromstellereinheit (22) erzeugten elektrischen Wechselspannungssignals in ein an die Wechselrichteranordnung (2) angeschlossenes Wechselspanungsnetz (24).