DE102014200412A1 - Verfahren und Wechselrichter zum Einspeisen elektrischer Energie in ein Wechselspannungsnetz - Google Patents

Verfahren und Wechselrichter zum Einspeisen elektrischer Energie in ein Wechselspannungsnetz Download PDF

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DE102014200412A1
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Thomas Herrmann
Tobias Michler
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einspeisen elektrischer Energie in ein Wechselspannungsnetz unter Verwendung eines Wechselrichters (100), der zumindest eine Eingangsschnittstelle (102) und einer Mehrzahl von Ausgangsschnittstellen (104, 106, 108) zum Bereitstellen der elektrischen Energie aufweist, wobei das Verfahren einen Schritt des Bestimmens einer für das Wechselspannungsnetz benötigten Anzahl von Einspeisephasen und einen Schritt des Bereitstellens der elektrischen Energie an einer der Anzahl von Einspeisephasen entsprechenden Anzahl von Ausgangsschnittstellen (104, 106, 108) aus der Mehrzahl von Ausgangsschnittstellen (104, 106, 108) unter Verwendung einer an der zumindest einen Eingangsschnittstelle (102) anliegenden Gleichspannung umfasst.

Description

  • Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einspeisen elektrischer Energie in ein Wechselspannungsnetz und auf einen Wechselrichter zum Einspeisen elektrischer Energie in ein Wechselspannungsnetz.
  • Wechselrichter können zur Einspeisung von elektrischer Energie, insbesondere von photovoltaisch, aus Windenergie bzw. Wasserkraft, aus Brennstoffzellen oder aus Batterien bereitgestellte Energie in ein Wechselspannungsnetz verwendet werden. Es gibt Wechselrichter, welche entweder einphasig oder dreiphasig einspeisen. Allerdings ist die Einspeisung nicht flexibel wählbar, sondern so ausgeführt, dass der Wechselrichter entweder nur für einphasige oder für dreiphasige Wechselspannungsnetze eingesetzt werden kann.
  • Wird bei mehrphasigen Netzen eine unterschiedliche Einspeiseleistung auf den einzelnen Phasen benötigt, beispielsweise bei Inselbetrieb oder Eigenverbrauchsoptimierung, so kann dies bisher nur mit mehreren einphasigen Wechselrichtern realisiert werden, die entsprechend der benötigten Leistung je Phase ausgelegt sind und verschaltet werden. Eine dynamische Anpassung der einzelnen Phasenleistungen ist dabei aber nur eingeschränkt und mit Aufwand möglich.
  • Bei üblichen mehrphasigen Wechselrichtern ist ein Inselbetrieb nur bei symmetrischen dreiphasigen Verbrauchern möglich, da ein asymmetrischer Betrieb von speziell einphasigen Verbrauchern zu einer Belastung führt, welche ein Wechselrichter nach Stand der Technik nur begrenzt ausgleichen kann. Daher sind mehrphasige Inselsysteme aus mehreren einphasigen Geräten aufgebaut.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vor diesem Hintergrund werden mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Einspeisen elektrischer Energie in ein Wechselspannungsnetz und ein Wechselrichter zum Einspeisen elektrischer Energie in ein Wechselspannungsnetz gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
  • Bei einer entsprechenden Vorrichtung und einem entsprechenden Verfahren zur Einspeisung von elektrischer Energie in ein Wechselspannungsnetz ist es nicht erforderlich, dass die Zahl der Einspeisephasen im Vorfeld feststeht. Stattdessen kann die Zahl der Einspeisephasen am Errichtungsort eingestellt oder vom Gerät automatisch gewählt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann bei einer entsprechenden Vorrichtung und einem entsprechenden Verfahren, bei mehrphasiger Einspeisung die Einspeiseleistung jeder einzelnen Phase manuell eingestellt oder automatisch geregelt werden.
  • Dies hat Vorteile in Bezug auf die Flexibilität sowie den Kostenaufwand und ermöglicht eine Einschränkung der Variantenvielfalt, da nur ein Gerät für 1- und n-phasig erforderlich ist. Zudem ist eine Eigenverbrauchssteigerung durch dynamisch angepasste Einspeisung möglich. Auch ist ein flexibler Inselbetrieb mit den Vorteilen eines dreiphasigen Wechselrichters möglich; im Gegensatz zu einem Aufbau aus drei einphasigen Geräten.
  • Ein Verfahren zum Einspeisen elektrischer Energie in ein Wechselspannungsnetz unter Verwendung eines Wechselrichters, der eine oder mehrere Eingangsschnittstellen und einer Mehrzahl von Ausgangsschnittstellen zum Bereitstellen der elektrischen Energie aufweist, umfasst die folgenden Schritte:
    Bestimmen einer für das Wechselspannungsnetz benötigten Anzahl von Einspeisephasen; und
    Bereitstellen der elektrischen Energie an einer der Anzahl von Einspeisephasen entsprechenden Anzahl von Ausgangsschnittstellen aus der Mehrzahl von Ausgangsschnittstellen unter Verwendung von einer an der Eingangsschnittstelle anliegenden Gleichspannung oder von an den Eingangsschnittstellen anliegenden Gleichspannungen.
  • Die Eingangsschnittstelle oder die Eingangsschnittstellen können zwei oder mehr elektrische Anschlüsse zum Anlegen einer von einer Gleichspannungsquelle bereitgestellten Gleichspannung aufweisen. Der Wechselrichter kann ausgebildet sein, um die Gleichspannung jeder Eingangsschnittstelle getrennt voneinander einstellbar in eine einphasige oder mehrphasige Wechselspannung zu wandeln. Eine Ausgangsschnittstelle kann zumindest einen Anschluss zum Ausgeben einer Wechselspannung bzw. eines Wechselstroms an das Wechselspannungsnetz aufweisen. Die für das Wechselspannungsnetz benötigte Anzahl von Einspeisephasen kann auch eins sein. Die Anzahl kann kleiner oder gleich der Anzahl von Ausgangsschnittstellen sein. Je nach Anwendungsfall kann das Wechselspannungsnetz ein einphasiges, zweiphasiges, dreiphasiges oder mehrphasiges Wechselspannungsnetz sein. Vorteilhafterweise kann der Wechselrichter somit für einen einphasigen oder einen mehrphasigen Betrieb eingesetzt werden.
  • Das Verfahren kann einen Schritt des Auswählens einer Phasenkonfiguration für die Anzahl von Einspeisephasen umfassen. Dabei kann im Schritt des Bereitstellens die elektrische Energie unter Verwendung der Phasenkonfiguration an der Anzahl von Ausgangsschnittstellen bereitgestellt werden. Auf diese Weise kann der Wechselrichter für unterschiedliche Phasenkonfigurationen eingesetzt werden. Unter einer Phasenkonfiguration kann beispielsweise eine Zusammenstellung oder eine Anordnung der Phasen, oder auch ein Verhältnis zwischen den Phasen oder eine Phasenlage der Phasen zueinander verstanden werden.
  • Im Schritt des Bestimmens kann die benötigte Anzahl von Einspeisephasen wahlweise als eine Einspeisephase, zwei Einspeisephasen oder mehr als zwei Einspeisephasen bestimmt werden. Dadurch ist eine große Flexibilität des Wechselrichters gegeben.
  • Das Verfahren kann einen Schritt des Schließens einer elektrischen Verbindungsleitung zwischen zumindest zwei der Mehrzahl von Ausgangsschnittstellen umfassen, wenn die Anzahl von Ausgangsschnittstellen kleiner als die Mehrzahl von Ausgangsschnittstellen ist. Auf diese Weise kann die maximal mögliche Ausgangsleistung des Wechselrichters an der Anzahl von Ausgangsschnittstellen bereitgestellt werden.
  • Dabei kann der Schritt des Schließens unter Verwendung einer Messspannung durchgeführt werden, wobei die Messspannung eine an zumindest einer der zwei der Mehrzahl von Ausgangsschnittstellen anliegende Spannung repräsentiert. Auf diese Weise können zwei Ausgangsschnittstellen automatisch miteinander kurzgeschlossen werden, beispielsweise wenn an einer der Ausgangsschnittstellen keine Spannung anliegt und somit als nicht benötigt angesehen wird.
  • Im Schritt des Auswählens kann die Phasenkonfiguration bei einer Anzahl von zumindest zwei Einspeisephasen wahlweise als eine Phasenkonfiguration mit einer Phasendifferenz zwischen den zumindest zwei Einspeisephasen oder als eine Phasenkonfiguration mit einer Phasengleichheit zwischen den zumindest zwei Einspeisephasen ausgewählt werden. Auf diese Weise kann der Wechselrichter sowohl für Wechselspannungsnetze eingesetzt werden, bei denen keine Phasendifferenz zwischen den einzelnen Phasen besteht als auch für Wechselspannungsnetze eingesetzt werden, bei denen eine Phasendifferenz zwischen den einzelnen Phasen besteht.
  • Das Verfahren kann einen Schritt des Ermittelns einer Einspeiseleistung für jede der Anzahl von Ausgangsschnittstellen umfassen. In dem Schritt des Bereitstellens kann an jeder der Anzahl von Ausgangsschnittstellen die für diese Ausgangsschnittstelle ermittelte Einspeiseleistung bereitgestellt werden. Auf diese Weise kann die Einspeiseleistung individuell für jede der Anzahl von Ausgangsschnittstellen eingestellt werden. Dabei können die Einspeiseleistungen beispielsweise im Hinblick auf eine minimale Netzbelastung, einen reinen Energieverbrauch, einen spannungsgesteuerten Modus, eine Vorgabe durch Netzsteuerung oder einer Verbrauchersteuerung eingestellt werden.
  • Das Verfahren kann einen Schritt des Einlesens eines, eine Messspannung und zusätzlich oder alternativ einen Messstrom darstellenden, Messwertes für jede der Mehrzahl von Ausgangsschnittstellen umfassen. Dabei kann ein Messwert einen an einer Ausgangsschnittstelle, an einer mit der Ausgangsschnittstelle verbundenen Ausgangsleitung oder an einem mit der Ausgangsschnittstelle verbundenden Netzübergangspunkt erfassten Wert repräsentieren. Im Schritt des Bestimmens kann die benötigte Anzahl von Einspeisephasen unter Verwendung der Messwerte bestimmt werden. Zusätzlich oder alternativ kann im Schritt des Auswählens die Phasenkonfiguration für die Anzahl von Einspeisephasen unter Verwendung der Messwerte ausgewählt werden. Auf diese Weise ist eine automatische Konfiguration des Wechselrichters realisierbar.
  • Zusätzlich oder alternativ kann im Schritt des Auswählens die Phasenkonfiguration für die Anzahl von Einspeisephasen auf eine über die Bedienschnittstelle vorgegebene Phasenkonfiguration eingestellt werden. Die Bedienschnittstelle kann eine für eine Bedienperson bedienbare Schnittstelle sein, welche direkt am Wechselrichter angebracht ist oder über eine Datenverbindung vom Wechselrichter entfernt sein kann. Beispielsweise kann die Bedienung auch über einen Laptop oder über einen Serverzugang, der die Daten dann an den Wechselrichter sendet, ausgeführt sein. Auf diese Weise kann der Wechselrichter durch eine Bedienperson konfiguriert werden.
  • Ein entsprechender Wechselrichter zum Einspeisen elektrischer Energie in ein Wechselspannungsnetz weist folgende Merkmale auf:
    zumindest eine Eingangsschnittstelle;
    eine Mehrzahl von Ausgangsschnittstellen zum Bereitstellen der elektrischen Energie;
    eine Einrichtung zum Bestimmen einer für das Wechselspannungsnetz benötigten Anzahl von Einspeisephasen; und
    eine Einrichtung zum Bereitstellen der elektrischen Energie an einer der Anzahl von Einspeisephasen entsprechenden Anzahl von Ausgangsschnittstellen aus der Mehrzahl von Ausgangsschnittstellen unter Verwendung einer an der zumindest einen Eingangsschnittstelle anliegenden Gleichspannung.
  • Vorteilhafterweise lässt sich ein entsprechender, beispielsweise dreiphasiger Wechselrichter, beispielsweise nur einphasig anschließen. Eine phasenselektive Einspeisung ist möglich. Der Wechselrichter kann ein Verfahren der dynamischen Einspeiseleistung umsetzen und dadurch einen Lastwechsel einer Phase durch Umverteilen der Einspeiseleistungen in die Phasen so ausgleichen, dass die Leistungsrichtung über alle drei Phasen gleich ist. Bei einem Inselnetzbetrieb des Wechselrichters kann der Wechselrichter das Inselnetz bei einer asymmetrischen Belastung versorgen.
  • Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn der Programmcode auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird. Somit können die in dem Programmcode definierten Schritte des Verfahrens von Einrichtungen des Computers oder der Vorrichtung umgesetzt werden.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein Blockschaltbild eines Wechselrichters gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Einspeisen elektrischer Energie in ein Wechselspannungsnetz gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 3 ein Blockschaltbild eines Wechselrichters bei Netzbetrieb gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 4 ein Blockschaltbild eines Wechselrichters bei Inselbetrieb gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 5 eine Mehrzahl von Ausgangsschnittstellen eines Wechselrichters gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 6 eine Konfigurationstabelle für einen Wechselrichter gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 7 eine Messeinrichtung für einen Wechselrichter gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 8 eine Darstellung eines Anschlusses eines Wechselrichters an ein Sub-Netz gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
  • 9 eine Darstellung eines Anschlusses eines Wechselrichters an ein Sub-Netz gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
  • 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Wechselrichters 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Wechselrichter 100, der als ein dynamischer Wechselrichter ausgeführt sein kann, weist eine Eingangsschnittstelle 102 auf, über die der Wechselrichter 100 eingangsseitig mit einer oder mehreren Gleichspannungsquellen verbunden werden kann. Ausgangsseitig weist der Wechselrichter 100 eine Mehrzahl von Ausgangsschnittstellen 104, 106, 108 auf, über die der Wechselrichter 100 mit einem Wechselspannungsnetz gekoppelt werden kann. Beispielsweise kann der Wechselrichter über die Ausgangsschnittstellen 104, 106, 108 eine Wechselspannung oder einen Wechselstrom an das Wechselspannungsnetz bereitstellen. Eine Ausgangsschnittstelle 104, 106, 108 kann auch als Phase bezeichnet werden.
  • Lediglich beispielhaft ist der Wechselrichter 100 mit drei Ausgangsschnittstellen 104, 106, 108 gezeigt. Ein solcher Wechselrichter 100 kann wahlweise eingesetzt werden, um Leistung in ein einphasiges, ein zweiphasiges oder ein dreiphasiges Wechselspannungsnetz einzuspeisen.
  • Dazu weist der Wechselrichter 100 eine Einrichtung 110 zum Bestimmen einer für das Wechselspannungsnetz benötigten Anzahl von Einspeisephasen auf. Die Einrichtung 110 kann mit einer Bedienschnittstelle des Wechselrichters 100, über die der Wechselrichter 100 von einer Person konfiguriert werden kann, oder mit einer Messeinrichtung gekoppelt sein, über die eine messtechnische Bestimmung der benötigten Einspeisephasen ermöglicht wird. Eine solche Messeinrichtung kann ausgebildet sein, um einen Messwert, beispielsweise einen Messstrom und/oder eine Messspannung pro Ausgangsschnittstelle 104, 106, 108 zu erfassen und bereitzustellen. Die Einrichtung 110 ist ausgebildet, um zu Bestimmen wie viele und welche der Ausgangsschnittstellen 104, 106, 108 aktiv verwendet werden. Dazu kann die Einrichtung 110 beispielsweise ausgebildet sein, um ein Signal bereitzustellen, um eine oder mehrere der verfügbaren Ausgangsschnittstellen 104, 106, 108 zu deaktivieren oder zwei oder mehr der verfügbaren Ausgangsschnittstellen 104, 106, 108 zusammenzuschalten, beispielsweise über eine Brückenschaltung.
  • Ferner weist der Wechselrichter 100 eine Einrichtung 112 zum Bereitstellen elektrischer Energie an die von der Einrichtung 110 bestimmten Anzahl von Ausgangsschnittstellen 104, 106, 108 auf. Dazu ist die Einrichtung 112 ausgebildet, um eine an der Eingangsschnittstelle 102 anliegende Gleichspannung in eine oder mehrere benötigte Wechselspannungen zu wandeln.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der Wechselrichter 100 ferner eine optionale Einrichtung 114 zum Auswählen einer Phasenkonfiguration für die von der Einrichtung 110 bestimmten Anzahl von Einspeisephasen auf. Dazu kann die Einrichtung 114 mit einer Bedienschnittstelle des Wechselrichters 100, über die der Wechselrichter 100 von einer Person konfiguriert werden kann, oder mit einer Messeinrichtung gekoppelt sein, über die ein messtechnisches Auswählen der Phasenkonfiguration ermöglicht wird. Die Einrichtung 114 ist ausgebildet, um die Phasenkonfiguration an die Einrichtung 112 zu übermitteln, sodass die Einrichtung 112 die elektrische Energie mit der ausgewählten Phasenkonfiguration an die Anzahl von Ausgangsschnittstellen 104, 106, 108 bereitstellen kann.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der Wechselrichter 100 ferner eine optionale Einrichtung 116 auf, die ausgebildet ist, um eine Einspeiseleistung für jede der von der Einrichtung 110 bestimmten Anzahl von Ausgangsschnittstellen 104, 106, 108 zu ermitteln. Dazu kann die Einrichtung 116 mit einer Bedienschnittstelle des Wechselrichters 100, über die der Wechselrichter 100 von einer Person konfiguriert werden kann, oder mit einer Messeinrichtung gekoppelt sein, über die ein messtechnisches Auswählen der Einspeiseleistungen pro Ausgangsschnittstelle ermöglicht wird. Die Einrichtung 116 ist ausgebildet, um Werte der ermittelten Einspeiseleistungen an die Einrichtung 112 zu übermitteln, sodass die Einrichtung 112 die entsprechenden Einspeiseleistungen an den aktiven Ausgangsschnittstellen 104, 106, 108 bereitstellen kann.
  • 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Einspeisen elektrischer Energie in ein Wechselspannungsnetz gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Schritte des Verfahrens können unter Verwendung von Einrichtungen eines beschriebenen Wechselrichters umgesetzt werden.
  • Das Verfahren umfasst einen Schritt 210, in dem eine für das Wechselspannungsnetz benötigte Anzahl von Einspeisephasen bestimmt wird. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt 212 in dem die elektrische Energie an einer der Anzahl von Einspeisephasen entsprechenden Anzahl von Ausgangsschnittstellen aus einer Mehrzahl von Ausgangsschnittstellen des Wechselrichters bereitgestellt wird. Der Schritt 210 kann einmalig vor oder während einer Inbetriebnahme des Wechselrichters oder fortlaufend während des Betriebs des Wechselrichters ausgeführt werden. Der Schritt 212 kann fortlaufend während des Betriebs des Wechselrichters ausgeführt werden.
  • 3 zeigt ein Blockschaltbild eines Wechselrichters 100 bei Netzbetrieb gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Der Wechselrichter 100 ist eingangsseitig über 1 bis n Eingänge mit einem DC-Generator 320 (DC = Gleichspannung) verbunden. Ausgangsseitig ist der Wechselrichter 100 über 1 bis m Ausgänge zum einen mit einem elektrischen AC-Verbraucher 322 und zum anderen über einen AC-Übergabepunkt 324 (AC = Wechselspannung) mit einem elektrischen AC-Netz 326 verbunden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Wechselrichter 100 um einen Wechselrichter für Photovoltaik-Generatoren 320 mit n bis zu 6 MPP-Tracker (Maximum Power Point Tracker) und m bis zu drei Netzphasen (L1, L2, L3; Anschlüsse für N und PE werden nicht mitgezählt, da grundsätzlich vorhanden).
  • 4 zeigt ein Blockschaltbild eines Wechselrichters bei Inselbetrieb gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Der Wechselrichter 100 ist eingangsseitig über 1 bis n Eingänge mit einem DC-Generator 320 verbunden. Ausgangsseitig ist der Wechselrichter 100 über 1 bis m Ausgänge mit einem AC-Inselnetz 428 verbunden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Wechselrichter 100 um einen Wechselrichter für Photovoltaik-Generatoren mit n bis zu beispielhaft 6 MPP-Tracker und m bis zu drei Netzphasen (L1, L2, L3; Anschlüsse für N und PE werden nicht mitgezählt, da grundsätzlich vorhanden).
  • Gemäß unterschiedlicher Ausführungsbeispiele kann der Wechselrichter 100, wie nachfolgend noch näher beschrieben, unterschiedliche zusätzliche Merkmale aufweisen.
  • Beispielsweise kann der Wechselrichter 100 ein Gerät darstellen, das über eine Mess-Einrichtung verfügt, welche die angeschlossenen Netzphasen detektiert und über eine Auswerteeinheit verfügen, die bei Einhaltung entsprechender Grenzwerte für den Phasenversatz den Betriebsmodus des Wechselrichters 100 so einstellt, dass der Wechselrichter 100 sich auf die angeschlossene Zahl der Netzphasen einstellt. Dadurch ist es möglich, dass der Anwender den Netzanschluss flexibel bezüglich der Phasenzahl ausführen kann.
  • Ferner kann der Wechselrichter 100 ein Gerät darstellen, das des Weiteren über ein konfigurierbares Anschlussfeld verfügt, worüber der Anwender den Netzanschluss entsprechend seiner Erfordernisse herstellen kann.
  • Darüber hinaus kann der Anwender über eine Konfigurations-Schnittstelle, insbesondere einem Bedienteil, am Wechselrichter explizit einstellen, wie viele Phasen angeschlossen sind und in welcher Weise diese auf die Netzanschlüsse des Wechselrichters 100 geschaltet werden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel beinhaltet der Wechselrichter 100 eine Einrichtung, die es ermöglicht, auch eine pulsierende Leistungsabgabe ins Netz durchzuführen, was insbesondere bei ein- und zweiphasigen Netzen notwendig ist, da sich die Wechselanteile der Leistung über die Phasen nicht mehr aufheben.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel verfügt der Wechselrichter 100 über eine Schnittstelle, über die die Aufteilung der Leistung auf die einzelnen Phasen eingestellt werden kann. Insbesondere kann mit einer Strom-Messeinrichtung am Netzübergabepunkt, die mit der Schnittstelle des Wechselrichters verbunden ist und Messdaten übermitteln kann, die Einspeiseleistung jeder einzelnen Phase am Verknüpfungspunkt berechnet werden. Diese Information kann der Wechselrichter 100 verwenden, um die Phasenleistung derartig aufzuteilen, dass die Aufnahmeströme angeschlossener elektrischer Verbraucher bestmöglich kompensiert werden können, um die Phasenströme am Übergabepunkt zu optimieren, insbesondere wirtschaftlich zu optimieren.
  • Anstelle einer Messeinrichtung am Netzübergabepunkt können auch die Verbraucher ihre Stromaufnahmen dem Wechselrichter über die Schnittstelle mitteilen und dadurch die Phasenströme am Übergabepunkt berechnet werden.
  • Darüber hinaus ist es auch möglich, über die Schnittstelle die Aufteilung der Phasenströme manuell vorzugeben.
  • 5 zeigt eine Mehrzahl von Ausgangsschnittstellen eines Wechselrichters gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gezeigt sind drei Ausgangsschnittstellen 104, 106, 108, auch als L1, L2, L3 bezeichnet und zusätzlich eine weitere Ausgangsschnittstelle N als Neutralanschluss und eine weitere Schnittstelle PE als Protectiv-Earth-Anschluss.
  • Beispielhaft ist in 5 eine Skizze eines Anschlussfeldes mit Brücken 541, 542 von L1 nach L2 und L2 nach L3 zum einphasigen Anschluss eines dreiphasigen Wechselrichters gezeigt.
  • Die Anschlüsse 104, 106, 108 sind als Stifte aus einem Anschlussfeld des Wechselrichters herausgeführt. Die genannten Brücken 541, 542 verbinden je zwei der Anschlüsse 104, 106, 108 untereinander und sind durch Muttern an den Stiften fixiert. Ein Anschlusskabel ist mit dem Stift des Anschlusses 106 verbunden. Von den Anschlüssen 104, 106, 108 bereitgestellte Ausgangsleistung kann in das Anschlusskabel eingespeist werden.
  • Alternativ zu den gezeigten Brücken 541, 542 können auch manuell oder automatisch betätigbare Schalter zum Zusammenschalten oder Trennen der Anschlüsse 104, 106, 108 eingesetzt werden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel können am Wechselrichter variabel 1, 2 oder 3 Phasen 104, 106, 108 und ein Neutralleiter N angeschlossen werden. Der Wechselrichter verfügt dazu über ein konfigurierbares Anschlussfeld mit einer Möglichkeit, mehrere Phasenanschlüsse 104, 106, 108 zu brücken, um einen Betrieb auch an weniger Phasen 104, 106, 108 als maximal möglich durchzuführen. Werden nicht alle Phasen 104, 106, 108 verwendet, so kann der Wechselrichter nur eingeschränkt Leistung abgeben, wenn die Brücken 541, 542 nicht gesetzt sind, da nur noch ein Teil der Leistungselektronik verwendet wird. Das Anschlussfeld ist dazu so ausgeführt, dass z. B. über einen Brückstecker oder über Ösenbrücken 541, 542 – vergleichbar mit dem Anschlussfeld eines Elektromotors oder eines elektrischen Warmwassererzeugers – die Phasenanschlüsse 104, 106, 108 so zusammengeschaltet werden können, dass ein Betrieb eines geeigneten dreiphasigen Wechselrichters auch an weniger als drei Phasen 104, 106, 108 möglich ist. Denkbar ist auch, dass die Brücken 541, 542 im Schaltschrank gesetzt werden, um ein späteres Umstellen der Phasenzahl einfach an zentraler Stelle durchzuführen. In diesem Fall braucht am Wechselrichter nichts vorgehalten werden.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Anschlussfeldes kann eine automatische Brückeinrichtung der Phasen 104, 106, 108 vorgesehen sein, die beispielsweise durch ein Relais oder ein Halbleiterschalter umgesetzt werden kann. Bei einem dreiphasigen Wechselrichter sind dazu maximal drei Brückeinrichtungen notwendig, um jede Konfiguration zu ermöglichen. Gibt man die Anschlussposition derjenigen Phase 104, 106, 108, auf die ein zweiter Ausgang 104, 106, 108 automatisch parallel geschaltet wird und damit ein höherer Strom möglich ist, vor, reichen zwei automatische Brückeinrichtungen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel verfügt der Wechselrichter, damit der Wechselrichter die Phasenkonfiguration automatisch feststellen kann, über eine Spannungs-Mess-Vorrichtung an jeder Phase. Solche Spannungs-Mess-Vorrichtungen sind üblicherweise sowieso standardmäßig vorhanden, damit das Netz überwacht werden kann und notwendig, um den Strom phasensynchron einspeisen zu können.
  • Zum Erkennen der Phasenkonfiguration detektiert der Wechselrichter dazu, ob die Phase des Netzes mit einer anderen Phase übereinstimmt, oder ob der Phasenwinkel ausreichend groß ist, um ein dreiphasiges Netz zu erkennen.
  • Dies wird gemäß einem Ausführungsbeispiel realisiert, in dem der Messwert jeder Spannung von einem elektronischen Schaltkreis eingelesen wird. Anschließend wird gegenüber einer festgelegten Phase, z. B. am Anschluss 104, die Phasenverschiebung mithilfe eines gängigen Verfahrens relativ zur festgelegten Phase berechnet. Die Phaseninformation wird anschließend ausgewertet. Zusätzlich ist noch relevant, ob die Phase überhaupt mit Spannung beaufschlagt ist oder ob der Phasenanschluss 104 gar nicht verwendet wird.
  • Der Wechselrichter erkennt beim Zuschalten des Netzes die Phasenkonfiguration automatisch, da er die Phasenspannungen der einzelnen Phasen 104, 106, 108 miteinander vergleicht und bei einem typischen Muster eine Betriebsart auswählt (z.B. 3-Phasen-Betrieb: alle Phasen um 120° versetzt, 1-phasen Betrieb: Alle Phasen um ca. 0° versetzt, 2-Phasen-Betrieb: zwei Phasen um 120° versetzt, dritte Phase gleich einer der zwei Phasen oder nicht angeschlossen).
  • Die Konfiguration kann in einem weiteren Ausführungsbeispiel automatisch erkannt und übernommen werden, wobei der Wechselrichter anschließend selbsttätig mit dem Einspeisen beginnt oder es ist nach einer Änderung bzw. einer Erstkonfiguration eine Bestätigung durch den Installateur über eine Bedienschnittstelle notwendig.
  • Bei der automatischen Übernahme der Konfiguration kann die Phasenkonfiguration durch externe Schalteinrichtungen im Anlagenbetrieb geändert werden, in dem der Wechselrichter zunächst vom Netz genommen, dann die Phasenkonfiguration geändert und anschließend ein erneutes Zuschalten auf das Netz durchgeführt wird.
  • Zum Erkennen der Anschlusskonfiguration werden die zeitlichen Verläufe der Wechselspannungen an den einzelnen Anschlussklemmen miteinander verglichen und der Phasenversatz zueinander bestimmt. Dazu kann ein gängiges Verfahren aus der Mathematik oder der Regelungstechnik verwendet werden. An nicht verwendeten Anschlüssen wird keine Spannung gemessen. So ist auch dieser Fall über einen Schwellwert einfach detektierbar. Da aus symmetrischen Gründen nur ein einphasiges Netz, ein symmetrisches zweiphasiges Netz, bei welchem die Phasen um 180° gegeneinander verschoben sind, ein zweiphasiger Anschluss an ein dreiphasiges Netz oder ein dreiphasiges Netz praxisrelevant sind, erkennt der Wechselrichter Abweichungen außerhalb einer zulässigen Toleranz als Fehler und verhindert eine Einspeisung. So führen zu große Abweichungen des Phasenwinkels vom Nennwert zu Fehlverhalten an bestimmten Verbrauchern wie z. B. Elektromotoren und sind ein Indiz für unerwünschte Inselnetzbildung.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Phasenkonfiguration über eine Bedienschnittstelle manuell vorzugeben.
  • Werden nicht alle Anschlüsse des Wechselrichters verwendet, bleiben Teile der Leistungselektronik ungenutzt. Dies kann über eine Meldung dem Installateur mitgeteilt werden.
  • 6 zeigt dazu praxisrelevante Konfigurationen in Form einer Tabelle. Die Spalten stellen einen Phasenwinkel 650 relativ zu dem Anschluss 104, die Phase 651 relativ zum Anschluss 104, einen dreiphasigen Betrieb 653, einen zweiphasigen Betrieb 655, einen zweiphasigen symmetrischen Betrieb 657 und einen einphasigen Betrieb 659 dar.
  • Da der Wechselrichter bis jetzt keine Information über die Zuordnung der Phasen 104, 106, 108 zum Übergabepunkt hat, wird die erste Phase, die angeschlossen ist, hier mit L1 bezeichnet, könnte aber genauso gut eine andere Bezeichnung tragen.
  • Ist die Konfiguration bestimmt und damit die Betriebsart vorgegeben, kann der Wechselrichter mit dem Einspeisen beginnen.
  • Nach dem Stand der Technik wird in allen Phasen so eingespeist, dass bei symmetrischen Netzen mit gleicher Phasenspannung auch der Einspeisestrom in den drei Phasen die gleiche Amplitude besitzt. Dies hat den Vorteil der gleichmäßigen Belastung der Leistungselektronik, aber es ist nicht möglich, die Phasenströme individuell einzustellen. Gegenüber diesem Stand der Technik kann der beschriebene Wechselrichter so betrieben werden, dass die Phasen individuell einstellbar sind.
  • 7 zeigt eine Messeinrichtung 770 für einen Wechselrichter gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Messeinrichtung 770 ist zur dreiphasigen Erfassung von Strömen und Spannungen am Netzübergabepunkt ausgebildet.
  • Gezeigt sind die Phasen L1, L2, L3, N. Die Leitungen der Phasen L1, L2, L3 sind je mit einem Stromsensor 771 zum Erfassen eines über die Phasen L1, L2, L3 fließenden Stroms gekoppelt. Die Phasen L1, L2, L3, N sind mit einer Spannungsmesseinrichtung 773 zum Erfassen einer Spannungsdifferenz zwischen den Phasen L1, L2, L3, N gekoppelt. Messwerte der Stromsensoren 771 und der Spannungsmesseinrichtung 773 werden von einer Signalaufbereitungseinrichtung 775, beispielsweise zum Bereitstellen eines Triggers, P, cos phi, etc., ausgewertet. Ein Trigger kann beispielsweise als ein Synchronisierungsimpuls oder als ein Zeitsignal dienen oder beispielsweise einen erkannten Nulldurchgang kennzeichnen. Auch kann dem Wechselrichter durch den Trigger ein an dem Netzübergangspunkt aufgetretenes Ereignis mitgeteilt werden. Die Signalaufbereitungseinrichtung 775 ist über einen Signalanschluss 777 mit dem Wechselrichter verbunden.
  • 8 zeigt eine Darstellung eines Anschlusses eines Wechselrichters 100 an ein Sub-Netz gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Es ist ein dreiphasiger Anschluss des Wechselrichters 100 an ein dreiphasiges Sub-Netz mit zwei einphasigen Verbrauchern 322, 822 und einer Messeinrichtung 770 am Netzübergabepunkt 324 zu einem Netz 326. Der Netzübergabepunkt 324 ist gegebenenfalls mit einem Stromzähler des Netzbetreibers des Netzes 326 ausgeführt.
  • Der erste Verbraucher 322 ist direkt mit dem ersten Ausgangsanschluss 104 und dem Neutralleiter N und der zweite Verbraucher 822 ist über eine Schalteinrichtung 824 mit dem zweiten Ausgangsanschluss 106 und dem Neutralleiter N verbunden. Datenverbindungen sind zwischen dem Wechselrichter 100 und dem ersten Verbraucher 322 und der Schalteinrichtung 824 realisiert. Eine weitere Datenverbindung 777 ist zwischen dem Wechselrichter 100 und der Messeinrichtung 770 realisiert.
  • 9 zeigt eine Darstellung eines Anschlusses eines Wechselrichter an ein Sub-Netz gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Es ist ein einphasiger Anschluss des Wechselrichters 100 an ein einphasiges Sub-Netz durch Brücken der Phasenanschlüsse 104, 106, 108 am Wechselrichter 110 gezeigt. Das Sub-Netz weist eine Messeinrichtung 770 am Netzübergabepunkt 324 zu einem Netz 326 auf. Der Netzübergabepunkt 324 ist gegebenenfalls mit einem Stromzähler des Netzbetreibers des Netzes 326 ausgeführt.
  • Der Verbraucher 322 ist direkt mit den zusammengeschalteten Ausgangsanschlüssen 104, 106, 108 und dem Neutralleiter N verbunden. Datenverbindungen 880, 777 sind zwischen dem Wechselrichter 100, dem Verbraucher 322 und der Messeinrichtung 770 realisiert.
  • Im Folgenden werden anhand der vorangegangen Figuren unterschiedliche Ausführungsbeispiele näher beschrieben.
  • Zunächst werden Ausführungsbeispiele einer phasenselektiven Einspeiseleistungsregelung beschrieben. Ziel ist dabei ein Einspeisen mit phasenselektivem Strom so, dass an einem Übergabepunkt 324 der Strom und damit die Wirk- und Blindleistung in allen Phasen 104, 106, 108 unabhängig auf einen Sollwert geregelt werden kann. So ist es möglich, dass nicht nur auf die Summe aller Phasenleistungen geregelt wird, sondern auf die Leistung jeder einzelnen Phase 104, 106, 108. Dadurch sind verschiedene Betriebsarten möglich.
  • Eine erste Betriebsart basiert auf einer Regelung auf minimale Netzbelastung. Bei einer Einspeisung nach Stand der Technik kommt es vor, dass über eine Phase Leistung in ein Netz gespeist wird, während über eine andere Phase gleichzeitig Leistung aus dem Netz bezogen wird. Das angeschlossene Netz muss in diesem Fall die Leistung in einer Phase aufnehmen und in einer anderen Phase zur Verfügung stellen, was gegebenenfalls bei phasenselektiver Leistungsberechnung zu Kosten führen kann, auf jeden Fall aber zu Verlusten im Netz führt. Gemäß der ersten Betriebsart verteilt der Wechselrichter 100 dagegen seine Ausgangsleistung auf die einzelnen Phasen 104, 106, 108 so, dass die Strombelastung auf allen Phasen 104, 106, 108 am Netzübergabepunkt 324 gleich groß ist. Erst bei Erreichen des Maximalstroms des Wechselrichters 100 kann der Wechselrichter 100 gegebenenfalls die Ströme am Netzübergabepunkt 324 nicht mehr vollständig ausgleichen.
  • Eine zweite Betriebsart basiert auf dem reinen Eigenverbrauch. Dazu kann der Wechselrichter 100 so konfiguriert werden, dass er nur so viel Leistung einspeist, wie auch innerhalb des Teilnetzes bis zum Übergabepunkt verbraucht wird. In diesem Fall speist der Wechselrichter 100 maximal mit derjenigen Leistung ein, die auch verbraucht wird. Dadurch wird keine Energie in das Versorgungsnetz 326 eingespeist. Ein Betrieb des Wechselrichters 100 ist daher auch ohne Einspeisevertrag oder EVU-Einverständnis möglich, da keine Energie in das Netz 326 gespeist, sondern nur der Verbrauch reduziert wird. Selbstverständlich sind auch Zwischenlösungen denkbar, wo die Leistung pro Phase 104, 106, 108 auf einen Wert zwischen 0 und der maximal möglichen Einspeiseleistung pro Phase limitiert wird. Analog kann auch auf den Strom und nicht auf die Leistung geregelt werden.
  • Eine dritte Betriebsart basiert auf einem spannungsgesteuerten Modus. Eine am Einspeiseknoten 324 stark belastete Phase zeichnet sich gegenüber den anderen Phasen 104, 106, 108 durch eine geringere Spannung durch den Spannungsabfall auf der Leitung aus. Dies wird im spannungsgesteuerten Modus durch den Wechselrichter 100 erkannt und dadurch ein Stellsignal generiert, welches die Einspeiseleistung in diese Phase gegenüber den anderen Phasen 104, 106, 108 automatisch erhöht. Im umgekehrten Fall kann der Wechselrichter 100, sollte sich die Spannung einer Phase übermäßig gegenüber den anderen Phasen 104, 106, 108 erhöhen, die Einspeiseleistung in diese Phase gegenüber den anderen Phasen 104, 106, 108 reduzieren. Dies gilt sowohl für die Wirkleistungseinspeisung als auch für die Blindleistungseinspeisung. In beiden Fällen ist es dadurch möglich, Grenzwertverletzungen durch Überspannung bzw. Unterspannung und Störungen an Verbrauchern 322, 822 durch zu hohe oder zu niedrige Spannungen zu verhindern oder zumindest zu reduzieren. Dies ist durch die erfindungsgemäße Ausführung nicht nur für alle drei Phasen 104, 106, 108 gleichmäßig, sondern sogar phasenselektiv möglich.
  • Eine vierte Betriebsart basiert auf einer Vorgabe durch eine Netzsteuerung. Die Einspeiseleistung kann dabei extern durch ein Steuersignal sowohl für Blind- als auch für Wirkleistung vorgegeben werden. In einer Ausprägung ist dies entweder über ein analoges Steuersignal oder durch Übermittelung eines digitalen Soll-Signals an den Wechselrichter 100 möglich. Auch hier kann wieder unterschieden werden zwischen einer phasenselektiven Regelung der Einspeiseleistung an den Klemmen 104, 106, 108 des Wechselrichters 100 oder am Netzübergabepunkt 324, wobei bei Letzterem die Verbraucher 322, 822 mitberücksichtigt werden.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine Verbrauchersteuerung realisiert. In einer Ausführungsform kann der Wechselrichter mithilfe einer Kommunikationseinheit, z. B. ein schaltbarer Relaiskontakt, eine digitale Information oder ein analoges Signal abhängig von seiner Einspeiseleistung auf den einzelnen Phasen 104, 106, 108 verschiedene Verbraucher 322, 822 ansteuern, speziell, wenn dies zur Erhöhung des Eigenverbrauchs oder aus anderen wirtschaftlichen Gründen günstig ist. Dies kann beispielsweise eine geringere Belastung für den Wechselrichter 100 sein, um die Verlustleistung zu reduzieren, wenn die Einspeisung auf den Phasen 104, 106, 108 sehr ungleichmäßig wird. Gegenüber dem Stand der Technik ist dies im hier beschriebenen Rahmen wieder phasenselektiv möglich. Die Ansteuerung des Verbrauchers 322, 822 kann entweder direkt über eine Schnittstelle oder indirekt über eine Schalteinheit durchgeführt werden. Dazu muss der Wechselrichter 100 die Zuordnung des Verbrauchers 322, 822 zu den Phasen 104, 106, 108 kennen. Dies kann entweder mithilfe einer Zeitinformation über den Verlauf der Phasenspannung geschehen – z. B. durch einen Zeitstempel des Nulldurchgangs – welches der Verbraucher 322, 822 dem Wechselrichter 100 mitteilt und wodurch die Phase eindeutig identifiziert werden kann oder, indem der Wechselrichter 100 den Verbraucher 322, 822 testweise einschalten kann und anschließend den Mehrverbrauch des Verbrauchers 322, 822 am Netzübergabepunkt 324 messen oder den Spannungseinbruch feststellen kann. Denkbar ist auch ein manuelles Zuordnen des Verbrauchers 322, 822 über eine Benutzerschnittstelle. Der Wechselrichter 100 ist darüber hinaus in einer Ausführungsform, welche für die Einstellung der vorangegangen genannten ersten und zweiten Betriebsart zwingend notwendig und für die anderen Betriebsarten hilfreich ist, so ausgeführt, dass er über einen Anschluss für eine Messeinrichtung 770 am Netzübergabepunkt 324 verfügt. Dies kann ein analoger Eingang mit mehreren Signalen oder eine digitale Schnittstelle sein.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist der Wechselrichter 100 mit einem genauen Zeitempfänger, z. B. einem GPS-Empfänger oder einem Empfänger eines Synchronisierungssignals, welches vom Wechselrichter gesendet wird, ausgestattet, um aus einem Zeitsignal eine Zuordnung bestimmter Phasen 104, 106, 108 zu ermöglichen. So kann die Phasenverschiebung einer Phase zu diesem Zeitsignal bestimmt werden und damit die relative Zuordnung der Phasen 104, 106, 108 zur Anschlussklemme L1 am Wechselrichter in eine absolute Zuordnung der Phasen 104, 106, 108 beispielsweise zu der Phasenbezeichnung am Netzübergabepunkt 324 automatisch bestimmt werden.
  • Eine Ausführung des Netzübergabepunktes 324 kann wie folgend beschrieben sein. Um die entsprechende Betriebsstrategie einzustellen, ist es notwendig, am Netzübergabepunkt 324 eine Strom-Messeinrichtung 770 zu installieren, die neben einer Strom- bzw. Leistungsinformation auch die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung der Phasen 104, 106, 108 phasenselektiv messen kann.
  • In einer ersten Ausführungsform ist die Messeinrichtung 770 derart aufgebaut, dass sie für jede Phase 104, 106, 108 über einen eigenen Stromsensor 771 verfügt. Dieser Stromsensor 771 liefert entweder einen gemittelten Wert des Stromes, z. B. den Effektivwert zusammen mit einer Zeitinformation an den Wechselrichter 100 oder Momentanwerte an den Wechselrichter 100. Die Zeitinformation z. B. in Form eines Triggersignals oder eines genauen Zeitstempels beispielsweise aus einem GPS-Empfänger oder einem Empfänger eines Synchronisierungssignals, welches vom Wechselrichter gesendet wird, enthält einen Referenzzeitpunkt einer Phase. Dies kann beispielsweise der Nulldurchgang mit positiver Steigung des Stromsignals sein.
  • Da die Spannungslage nicht bekannt ist, wird die Phase dem Wechselrichter 100 entweder manuell zugeordnet oder der Wechselrichter 100 kann diesen Stromsensor 771 automatisch erkennen, in dem ein Teststrom auf einer Phase 104, 106, 108 eingespeist wird, der anschließend mit dem Stromsensor 771 der entsprechenden Phase 104, 106, 108 am Netzanschlusspunkt 324 erfasst wird. So können nacheinander alle Phasenanschlüsse 104, 106, 108 des Wechselrichters 100 den Phasenanschlüssen am Netzübergabepunkt eindeutig zugeordnet werden.
  • Nach dieser Zuordnung kann aus der Zeitinformation zusammen mit dem gemittelten Wert beziehungsweise dem Momentanwert des Phasenstromes am Netzübergabepunkt 324 der Phasenwinkel sowie die Einspeise- oder Bezugsleistung berechnet werden, wenn dafür die Spannung an den Anschlussklemmen 104, 106, 108 als Spannungswert verwendet wird. Der Spannungsabfall auf der Leitung zwischen Netzübergabepunkt 324 und Wechselrichteranschluss 104, 106, 108 kann entweder vernachlässigt oder geschätzt werden. Zur Schätzung kann der vom Wechselrichter 100 selbst gemessene Einspeisestrom der Phase am Wechselrichter 100 in Kombination mit dem ohmschen und induktiven Widerstand der Leitung verwendet werden. In einer weiteren Ausführungsform verfügt die Messeinrichtung 770 sowohl über einen Stromsensor 771 als auch über einen Spannungssensor 773 pro Phase 104, 106, 108.
  • Die Messeinrichtung 770 kann dabei durch den Spannungssensor 773 die Phasenverschiebung direkt bestimmen und diese Information entweder als Winkelinformation oder als Wirk- und Blindanteil des Stromes oder der Leistung dem Wechselrichter 100 zur Verfügung stellen, beispielsweise über die Datenverbindung 777.
  • Weiter kann die Zuordnung der Phasen am Übergabepunkt 324 zu den Phasen an den Anschlussklemmen 104, 106, 108 am Wechselrichter 100 entweder über eine Zeitinformation aus einem Triggersignal der Spannung erfolgen, z. B. Nulldurchgang bei positiver Änderung, oder alternativ durch einen Belastungstest des Wechselrichters 100 mit Rückmeldung der Phasenströme automatisch zugeordnet werden.
  • Natürlich ist es auch möglich, Spannung und Ströme als Ist-Werte an den Wechselrichter 100 zu übermitteln. Dann ist eine Zuordnung direkt aus der Spannungsinformation möglich, da durch die Parallelschaltung der Mess-Einrichtung 770 mit dem Wechselrichter 100 die Spannungen näherungsweise zeitsynchron und gleich groß sind.
  • In beiden Ausführungsformen ist eine manuelle Zuordnung dadurch möglich, dass der Installateur die Leitung durchmisst, die Leitungen codiert sind (Farbe oder Text) oder aus verfolgbaren Einzeladern bestehen.
  • Bei Kopplung mit einem Batteriesystem kann in Kombination mit dem Batteriesystem auf der DC-Seite des Wechselrichters 100, die abzugebende Wirkleistung nicht mehr direkt von einem Generator, speziell einem PV-Generator abhängig sein, sondern unter Annahme einer ausreichend großen Kapazität und innerhalb der Leistungsgrenzen des Wechselrichters frei einstellbar sein. Wird das Batteriesystem auf der AC-Seite des Wechselrichters 100 angeschlossen, so kann es wie ein Verbraucher 322, 822 betrachtet werden, dessen Leistungsabgabe bzw. Aufnahme vom Wechselrichter 100 über eine Kommunikationsverbindung geregelt werden.
  • Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.
  • Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
  • Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Einspeisen elektrischer Energie in ein Wechselspannungsnetz unter Verwendung eines Wechselrichters (100), der zumindest eine Eingangsschnittstelle (102) und eine Mehrzahl von Ausgangsschnittstellen (104, 106, 108) zum Bereitstellen der elektrischen Energie aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bestimmen (210) einer für das Wechselspannungsnetz benötigten Anzahl von Einspeisephasen; und Bereitstellen (212) der elektrischen Energie an einer der Anzahl von Einspeisephasen entsprechenden Anzahl von Ausgangsschnittstellen (104, 106, 108) aus der Mehrzahl von Ausgangsschnittstellen (104, 106, 108) unter Verwendung einer an der zumindest einen Eingangsschnittstelle (102) anliegenden Gleichspannung.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, mit einem Schritt des Auswählens einer Phasenkonfiguration für die Anzahl von Einspeisephasen, wobei im Schritt des Bereitstellens (212) die elektrische Energie unter Verwendung der Phasenkonfiguration an der Anzahl von Ausgangsschnittstellen (104, 106, 108) bereitgestellt wird.
  3. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem im Schritt des Bestimmens (210) die benötigte Anzahl von Einspeisephasen wahlweise als eine Einspeisephase, zwei Einspeisephasen oder mehr als zwei Einspeisephasen bestimmt wird.
  4. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche mit einem Schritt des Schließens einer elektrischen Verbindungsleitung (541, 542) zwischen zumindest zwei der Mehrzahl von Ausgangsschnittstellen (104, 106, 108), wenn die Anzahl von Ausgangsschnittstellen (104, 106, 108) kleiner als die Mehrzahl von Ausgangsschnittstellen (104, 106, 108) ist.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 4, bei dem der Schritt des Schließens unter Verwendung einer Messspannung durchgeführt wird, wobei die Messspannung eine an zumindest einer der zwei der Mehrzahl von Ausgangsschnittstellen (104, 106, 108) anliegende Spannung repräsentiert.
  6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem im Schritt des Auswählens die Phasenkonfiguration bei einer Anzahl von zumindest zwei Einspeisephasen wahlweise als eine Phasenkonfiguration mit einer Phasendifferenz zwischen den zumindest zwei Einspeisephasen oder als eine Phasenkonfiguration mit einer Phasengleichheit zwischen den zumindest zwei Einspeisephasen ausgewählt wird.
  7. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Schritt des Ermittelns einer Einspeiseleistung für jede der Anzahl von Ausgangsschnittstellen (104, 106, 108), und bei dem im Schritt des Bereitstellens (212) an jeder der Anzahl von Ausgangsschnittstellen (104, 106, 108) die für diese Ausgangsschnittstelle (104, 106, 108) ermittelte Einspeiseleistung bereitgestellt wird.
  8. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Schritt des Einlesens eines eine Messspannung und/oder einen Messstrom darstellenden Messwertes für jede der Mehrzahl von Ausgangsschnittstellen, (104, 106, 108) wobei ein Messwert einen an einer Ausgangsschnittstelle (104, 106, 108), an einer mit der Ausgangsschnittstelle (104, 106, 108) verbundenen Ausgangsleitung oder an einem mit der Ausgangsschnittstelle (104, 106, 108) verbundenden Netzübergangspunkt (324) erfassten Wert repräsentiert, und bei dem im Schritt des Bestimmens (219) die benötigte Anzahl von Einspeisephasen unter Verwendung der Messwerte bestimmt wird und/oder bei dem im Schritt des Auswählens die Phasenkonfiguration für die Anzahl von Einspeisephasen unter Verwendung der Messwerte ausgewählt wird.
  9. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem im Schritt des Bestimmens die benötigte Anzahl von Einspeisephasen auf eine über eine Bedienschnittstelle vorgegebene Anzahl eingestellt wird und/oder bei dem im Schritt des Auswählens die Phasenkonfiguration für die Anzahl von Einspeisephasen auf eine über die Bedienschnittstelle vorgegebene Phasenkonfiguration eingestellt wird.
  10. Wechselrichter (100) zum Einspeisen elektrischer Energie in ein Wechselspannungsnetz, mit folgenden Merkmalen: zumindest einer Eingangsschnittstelle (102); einer Mehrzahl von Ausgangsschnittstellen (104, 106, 108) zum Bereitstellen der elektrischen Energie; einer Einrichtung (110) zum Bestimmen einer für das Wechselspannungsnetz benötigten Anzahl von Einspeisephasen; und einer Einrichtung (112) zum Bereitstellen der elektrischen Energie an einer der Anzahl von Einspeisephasen entsprechenden Anzahl von Ausgangsschnittstellen (104, 106, 108) aus der Mehrzahl von Ausgangsschnittstellen (104, 106, 108) unter Verwendung einer an der zumindest einen Eingangsschnittstelle (102) anliegenden Gleichspannung.
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