DE102018127130A1 - Wechselrichter mit mindestens zwei Gleichspannungswandlern - Google Patents

Wechselrichter mit mindestens zwei Gleichspannungswandlern Download PDF

Info

Publication number
DE102018127130A1
DE102018127130A1 DE102018127130.1A DE102018127130A DE102018127130A1 DE 102018127130 A1 DE102018127130 A1 DE 102018127130A1 DE 102018127130 A DE102018127130 A DE 102018127130A DE 102018127130 A1 DE102018127130 A1 DE 102018127130A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
inverter
adapter
converters
connections
input
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102018127130.1A
Other languages
English (en)
Inventor
Jens Friebe
Stefan Buchhold
Torsten Söderberg
Ephraim Möser
Thomas Wappler
Michael Kotthaus
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMA Solar Technology AG
Original Assignee
SMA Solar Technology AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SMA Solar Technology AG filed Critical SMA Solar Technology AG
Priority to DE102018127130.1A priority Critical patent/DE102018127130A1/de
Priority to US16/661,318 priority patent/US11025055B2/en
Publication of DE102018127130A1 publication Critical patent/DE102018127130A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/02016Circuit arrangements of general character for the devices
    • H01L31/02019Circuit arrangements of general character for the devices for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02021Circuit arrangements of general character for the devices for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/05Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/10Parallel operation of dc sources
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381Dispersed generators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/30Electrical components
    • H02S40/32Electrical components comprising DC/AC inverter means associated with the PV module itself, e.g. AC modules
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22The renewable source being solar energy
    • H02J2300/24The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/0074Plural converter units whose inputs are connected in series
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33507Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
    • H02M3/33523Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters with galvanic isolation between input and output of both the power stage and the feedback loop
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/003Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wechselrichter (1) mit mindestens einer Wechselrichterbrücke (2) sowie mindestens zwei Gleichspannungswandlern (3), wobei Ausgänge (32) der Gleichspannungswandler (3) mit Eingängen (21) des Wechselrichters (1) verbunden sind. Der Wechselrichter (1) umfasst einen austauschbaren Adapter (5), der Eingangsanschlüsse (511) zur Verbindung mit Stromquellen- oder senken aufweist und Ausgangsanschlüsse (521), die über Eingangsanschlüssen (311) mit Eingängen (31) der Gleichspannungswandler (3) verbunden sind, wobei innerhalb des Adapters (5) jeder der Ausgangsanschlüsse (521) mit einem der Eingangsanschlüsse (511) und/oder einem anderen der Ausgangsanschlüsse (521) verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Wechselrichter mit mindestens einer Wechselrichterbrücke sowie mindestens zwei Gleichspannungswandlern, wobei Ausgänge der Gleichspannungswandler mit Eingängen des Wechselrichters verbunden sind.
  • Wechselrichter werden in Energieversorgungsanlagen, beispielweise Photovoltaikanlagen eingesetzt, um erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln. Häufig sind die Wechselrichter an ein Energieversorgungsnetz angekoppelt und erzeugen entsprechend einen bezüglich seiner Frequenz und Spannung zur Einspeisung in das Energieversorgungsnetz geeigneten ein- oder mehrphasigen Wechselstrom. Dabei weist ein solcher Wechselrichter mindestens eine Ausgangsbrückenschaltung auf, die auch als Wechselrichterbrücke bezeichnet wird.
  • In Photovoltaik (PV)-Anlagen kann vorgesehen sein, dass der Eingang der Wechselrichterbrücke unmittelbar mit der Spannung beaufschlagt wird, die von den angeschlossenen Stromquellen, beispielsweise PV-Generatoren, bereitgestellt wird. Um eine Energieerzeugungsanlage mit Spannungs-Zwischenkreis auch dann aufbauen zu können, wenn die Spannung der Stromquelle kleiner als eine Scheitelspannung der erzeugten Wechselspannung ist, können Wechselrichter eingesetzt werden, bei denen der Wechselrichterbrücke ein oder mehrere Gleichspannungswandler vorgeschaltet sind. Ein solcher Gleichspannungswandler, auch als DC (direct current) / DC-Wandler bezeichnet, setzt die an seinem Eingang zugeführte Gleichspannung in eine in diesem Anwendungsfall höhere Gleichspannung um, die dann der Wechselrichterbrücke bereitgestellt wird.
  • Analog wird in einer Energieerzeugungsanlage mit Strom-Zwischenkreis durch einen vorgeschalteten DC/DC-Wandler die Spannung geeignet reduziert, wenn die Spannung der Stromquelle größer als eine Scheitelspannung der erzeugten Wechselspannung ist.
  • Dabei kann vorgesehen sein, dass der PV-Generator aus mehreren Teilgeneratoren aufgebaut ist und jedem Teilgenerator ein separater Gleichspannungswandler zugeordnet ist. Dadurch kann ein Arbeitspunkt des jeweiligen angeschlossenen Teilgenerators unabhängig von dem Arbeitspunkt eines weiteren Teilgenerators über das Spannungsübersetzungsverhältnis des zugeordneten Gleichspannungswandlers eingestellt werden. Dieses ermöglicht, auch bei unterschiedlichen Beleuchtungssituationen die Teilgeneratoren jeweils in ihrem bestmöglichen Arbeitspunkt zu betreiben.
  • Eine konsequente Umsetzung dieses Grundprinzips führt zum sogenannten Modulwechselrichter, der eine Mehrzahl von Gleichspannungswandlern umfasst, die jeweils nur mit einem PV-Modul verbunden werden. Vorteilhaft kann so jedes Modul in seinem Arbeitspunkt maximaler Leistung betrieben werden. Ein weiterer Vorteil der Modulwechselrichter ist im Gefahrenfall gegeben, da Leitungen, die die Module und den Modulwechselrichter verbinden, nur mit der relativ geringen Spannung eines einzelnen Moduls beaufschlagt sind.
  • Dem Modulwechselrichter gegenüber steht der Stringwechselrichter, bei dem eine Mehrzahl von Modulen zu einem sogenannten String serienverschaltet wird. Der Wechselrichter wird in dem Fall mit der aufsummierten Spannung der Module des Strings beaufschlagt. Vorteilhaft hier ist ein deutlich geringerer Materialaufwand, beispielsweise zur Verbindung der einzelnen Module mit dem Wechselrichter.
  • Neben den beiden beschriebenen Extremfällen in der Verbindung von Modulen und Wechselrichtern sind weitere Anwendungsfälle denkbar, in denen Module teilweise separat über Gleichspannungswandler mit der Wechselrichterbrücke verbunden sind, wohingegen andere Module serienverschaltet in Form eines Strings über einen weiteren Gleichspannungswandler an die Wechselrichterbrücke angekoppelt sind. Eine derartige Konstellation ist beispielsweise dann sinnvoll, wenn ein Teil der Module gleichen Beleuchtungsbedingungen ausgesetzt ist (diese Module können dann gut als String zusammengeschaltet werden), wohingegen andere Module durch Bebauung oder ähnliches häufiger eine Verschattung erfahren (diese Module werden dann vorteilhaft separat über Gleichspannungswandler an die Wechselbrücke angekoppelt).
  • Die Vielfalt möglicher und sinnvoller Konstellationen in der Kopplung von Modulen an eine Wechselrichterbrücke ist für Hersteller von Wechselrichtern aufwändig, da sie zumindest für häufig eingesetzte Konstellationen eine entsprechende Variantenvielfalt ihrer Wechselrichtermodelle bereitstellen müssen, die sich in Anschlussmöglichkeiten und Zuordnungen verschiedener Anschlüsse an die enthaltenen Gleichspannungswandler unterscheiden.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wechselrichter zu schaffen, der auf einfache Weise ohne umfangreiche Modifikationen vielfältige Zuordnungsmöglichkeiten von angeschlossenen (Teil-) Generatoren zu vorhandenen Gleichspannungswandlern ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Wechselrichter mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Ein erfindungsgemäßer Wechselrichter der eingangs genannten Art zeichnet sich dadurch aus, dass er einen austauschbaren Adapter umfasst, der Eingangsanschlüsse zur Verbindung mit Stromquellen- oder senken aufweist und Ausgangsanschlüsse, die mit Eingängen der Gleichspannungswandler verbunden sind, wobei innerhalb des Adapters jeder der Ausgangsanschlüsse mit einem der Eingangsanschlüsse verbunden ist und/oder einem anderen der Ausgangsanschlüsse direkt oder über ein Bauteil, beispielsweise eine Diode, verbunden ist.
  • Der austauschbare Adapter ermöglicht eine wahlweise Ausgestaltung der Verbindung von Eingangsanschlüssen, die z.B. mit den (Teil-) Generatoren einerseits und den Eingängen der Gleichspannungswandler des Wechselrichters andererseits verbunden werden. So kann beispielsweise für den Einsatz des Wechselrichters als Modulwechselrichter ein Adapter gewählt werden, bei dem jeweils zwei einem PV-Modul als (Teil-) Generator zuordbare Eingangsanschlüsse mit jeweils den beiden Eingängen eines Gleichspannungswandlers verbunden sind. Jeweils ein Eingangsanschluss ist dabei mit jeweils genau einem Ausgangsanschluss verbunden. Hierbei kann ein Eingangsanschluss auch mehrere Anschlussmöglichkeiten für Solarmodule aufweisen, die miteinander verbunden sind und so eine Parallelschaltung von Solarmodulen erlauben.
  • Bei einem Einsatz als Stringwechselrichter kann dagegen ein Adapter eingesetzt werden, der nur zwei Eingangsanschlüsse für einen String als PV-Generator bereitstellt. Intern sind in dem Adapter die Eingänge von mindestens zweien der Gleichspannungswandler (oder, bei einem reinen Stringwechselrichter, von allen Gleichspannungswandlern) in dem Fall so miteinander verbunden, dass die Gleichspannungswandler eingangsseitig in Serie geschaltet sind. Die beiden Endpunkte der Serienschaltung der Gleichspannungswandler sind dann über den Adapter mit den beiden Eingangsanschlüssen des Adapters verbunden.
  • Auch für andere Konstellationen, beispielsweise das Betreiben von einzelnen Modulen an einzelnen Gleichspannungswandlern und einer Reihenschaltung von Modulen an einem oder mehreren der anderen Gleichspannungswandler, kann über einen entsprechenden Adapter erfolgen.
  • Anstelle einer Produktvielfalt der gesamten Wechselrichter kann ein Basismodell bereitgestellt werden, das über verschiedene Adapter an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst wird.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Wechselrichters sind die Eingangsanschlüsse des Adapters durch berührsichere Steckverbinder gebildet. Bevorzugt kontaktierten Ausgangsanschlüsse des Adapters beim Ansetzen an ein Gehäuse des Wechselrichters die Eingangsanschlüsse für die Gleichspannungswandler. Vorteilhaft können dann relativ unaufwändige Steckverbinder zwischen dem Adapter und den Eingangsanschlüssen für die Gleichspannungswandler eingesetzt werden. Anders als bei den Eingangsanschlüsse des Adapters werden diese Verbindungen z.B. mechanisch weniger belastet. Weiter vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass ein Gehäuse des Adapters die Eingangsanschlüsse für die Gleichspannungswandler insbesondere in einer Weise ein Eindringen von Schmutz verhindert abdeckt. Beispielsweise kann in einem Gehäuse des Wechselrichters eine Aufnahme für das Gehäuse des Adapters ausgebildet sein. Weiter kann ein Detektionsmittel vorhanden sein, das beispielsweise im oder an dem Gehäuse des Wechselrichters im Bereich des Adapters positioniert ist, Mit dem Detektionsmittel ist feststellbar, welcher Adapter in den Wechselrichter eingesetzt ist. Dieses kann beispielsweise über eine optisch oder mittels Tastelementen auslesbare Kodierung am Adapter erfolgen. Auf diese Weise kann z.B. ein Betriebsmodus des Wechselrichters an den jeweiligen Adapter angepasst werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe von Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Wechselrichters mit einem Adapter;
    • 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Wechselrichters mit Adapter;
    • 3 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines Wechselrichters mit Adapter mit angeschlossenen PV-Teilgeneratoren; und
    • 4 ein viertes Ausführungsbeispiels eines Wechselrichters mit Adapter und angeschlossenem PV-Generator sowie weiteren Komponenten.
  • 1 zeigt in einem ersten Ausführungsbeispiel einen Wechselrichter 1 in einem schematischen Blockschaltbild. Der Wechselrichter 1 umfasst eine Wechselrichterbrücke 2, die an Eingängen 21 zugeführte Gleichspannung in Wechselspannung umwandelt, die an Ausgängen 22 bereitgestellt wird. Vorliegend ist eine einphasige Wechselrichterbrücke 2 dargestellt, wodurch der Wechselrichter 1 zur Verbindung mit einem einphasigen Energieversorgungsnetz bzw. mit einer Phase eines mehrphasigen Energieversorgungsnetzes geeignet ist. In alternativen Ausgestaltungen kann die Wechselrichterbrücke 2 mehrphasig ausgelegt sein, insbesondere dreiphasig.
  • Der Wechselrichter 1 weist weiter mehrere, vorliegend vier Gleichspannungswandler 3, auch DC/DC-Wandler 3 genannt, auf. Die Gleichspannungswandler 3 weisen jeweils einen zweipoligen Eingang 31 sowie einen ebenfalls zweipoligen Ausgang 32 auf. Ausgangsseitig sind die Gleichspannungswandler 3 parallel geschaltet und mit den Eingängen 21 der Wechselrichterbrücke 2 verbunden. Dabei können parallel zu den Eingängen 21 der Wechselrichterbrücke 2 Zwischenkreis-Kondensatoren vorgesehen sein, die einer Pufferung der Gleichspannung an den Eingängen 21 der Wechselrichterbrücke 2 dienen.
  • Der Wechselrichter 1 umfasst ein Gehäuse 4, in dem die Wechselrichterbrücke 2 und die Gleichspannungswandler 3 angeordnet sind. Als weitere Komponenten des Wechselrichters 1, die ggf. auch mit im Gehäuse 4 angeordnet sind, können ausgangsseitige Filter, beispielsweise ein sogenannter Sinusfilter, oder Trenn- oder Schutzorgane vorgesehen sein, die aus Gründen der Übersichtlichkeit in der Schemazeichnung der 1 nicht wiedergegeben sind.
  • Weiter umfasst der Wechselrichter 1 einen Adapter 5, der den Eingängen 31 der DC/DC-Wandler 3 vorgeschaltet ist. Zu diesem Zweck sind die Eingänge 31 der Gleichspannungswandler 3 mit Eingangsanschlüssen 311 versehen, die von dem Adapter 5 kontaktiert werden. Der Adapter 5 weist dazu Ausgänge 52 auf, die mit Ausgangsanschlüssen 521 die Eingangsanschlüsse 311 kontaktieren. Bevorzugt sind die Eingangsanschlüsse 311 und die Ausgangsanschlüsse 512 durch ineinandergreifende Steckverbinder gebildet.
  • Der Adapter 5 stellt seinerseits Eingänge 51 mit Eingangsanschlüssen 511 bereit, die die Eingangsanschlüsse des Wechselrichters 1 darstellen. Innerhalb des Adapters 5 sind Verbindungen 53 zwischen den Eingängen 51 und den Ausgängen 52 des Adapters vorgesehen. Die Verbindungen 53 und die Anzahl der Eingänge 51 bzw. der Eingangsanschlüsse 511 korrespondiert dabei einer bestimmten Konstellation einer Energieversorgungsanlage, in der der Wechselrichter 1 eingesetzt wird bzw. werden soll.
  • Wie in der 1 schematisch angedeutet ist, wird der Adapter 5 in eine entsprechend vorgesehene Aufnahme des Gehäuses 4 eingesetzt. In der dargestellten Ausführungsform ist eine unmittelbare Kontaktierung der Eingangsanschlüsse 311 der Gleichspannungswandler 3 mit Anschlusskabeln der Energieversorgungsanlage nicht vorgesehen. Stattdessen erfolgt eine eingangsseitige Kontaktierung des Wechselrichters 1 an den Eingangsanschlüssen 511 des Adapters 5. Die Eingangsanschlüsse 311 können vorteilhafterweise im Hinblick auf eine Isolation bzw. einen Berührungsschutz sowie ihre mechanische Belastbarkeit einfacher ausgeführt sein als die Eingangsanschlüsse 511 des Adapters 5, die von außen zugänglich sind und die beim Montieren bzw. Verdrahten der Energieversorgungsanlage vor Ort durch einen Monteur verbunden werden. In alternativen Ausgestaltungen kann allerdings auch vorgesehen sein, die Eingangsanschlüsse 311 in gleicher Art und Weise wie die Eingangsanschlüsse 511 auszubilden, so dass ggf. der Wechselrichter 1 auch ohne den Adapter 5 kontaktierbar und funktionsfähig wäre und der Adapter 5 eine Nutzungsoption für den Wechselrichter 1 darstellt.
  • Im Ausführungsbeispiel der 1 sind alle Eingänge 31 der Gleichspannungswandler 3 unabhängig voneinander als Eingänge 51 des Adapters 5 verfügbar gemacht. Dieses entspricht einem Anwendungsfall für den Wechselrichter 1, bei dem jeder Gleichspannungswandler 3 unabhängig von den anderen Gleichspannungswandlern 3 mit einem PV-Teilgenerator verbunden ist. In einem solchen Anwendungsfall wird der Wechselrichter 1 auch als Modulwechselrichter bezeichnet.
  • Optional kann dabei ein Detektionsmittel 41 vorhanden sein, das beim dargestellten Beispiel in dem Gehäuse des Wechselrichters im Bereich des Adapters positioniert ist, Mit dem Detektionsmittel 41 ist feststellbar, welcher Adapter 5 in den Wechselrichter 1 eingesetzt ist. Dieses kann beispielsweise über eine optisch oder mittels Tastelementen auslesbare Kodierung am Adapter 5 erfolgen. Auf diese Weise kann z.B. ein Betriebsmodus des Wechselrichters 1 an den jeweiligen Adapter 5 angepasst werden.
  • 2 zeigt in gleicher Weise wie 1 einen Wechselrichter 1 mit Adapter 5. Der Wechselrichter 1 der 2 unterscheidet sich durch eine andere Ausführung des Adapters 5 vom Wechselrichter der 1. Bezüglich des sonstigen Aufbaus des Wechselrichters 1 wird auf die Ausführungen zu 1 verwiesen.
  • Der Adapter 5 gemäß 2 weist lediglich zwei Eingänge 51 mit entsprechenden Eingangsanschlüssen 511 auf. Diese beiden Eingangsanschlüsse 511 sind mit jeweils einem Ausgang 52 bzw. Ausgangsanschluss 521 des Adapters 5 verbunden, der jeweils einen Eingangsanschluss 311 und somit einen Eingang 31 von zwei verschiedenen der Gleichspannungswandler 3 kontaktiert. Die beiden verbleibenden Eingänge 31 der genannten Gleichspannungwandler 3 sowie die Eingänge 31 der verbleibenden Gleichspannungswandler 3 sind über den Adapter 5 und dessen entsprechende Ausgänge 52 bzw. Ausgangsanschlüsse 521 innerhalb des Adapters 5 so durch Verbindungen 53 verschaltet, dass die vier Gleichspannungswandler 3 eingangsseitig in Serie geschaltet sind. Endanschlüsse dieser Serienschaltung sind über den Adapter 5 von au-ßen an den beiden Eingangsanschlüssen 511 kontaktierbar.
  • In dieser Konfiguration, die der Wechselrichter 1 durch den Adapter 5 erfährt, kann ein einzelner PV-Generator an den Wechselrichter 1 angeschlossen werden, wobei sich die Spannung des PV-Generators auf die vier vorhandenen Gleichspannungswandler 3 aufteilt. Der Wechselrichter 1 ist dadurch zum Anschluss eines einzelnen PV-Generators geeignet, der eine höhere Spannung aufweist, als die einzelnen PV-Generatoren des Anwendungsfalls gemäß 1. Ein solcher Wechselrichter wird dann auch als Stringwechselrichter bezeichnet.
  • Durch Austausch des Adapters 5 wird somit der Wechselrichter 1 für den entsprechenden Anwendungsfall konfiguriert. Beim Beispiel der 2 brauchen vorteilhaft am Adapter 5 nur die Eingangsanschlüsse 511 vorhanden sein, die tatsächlich auch extern verdrahtet werden. Der Wechselrichter 1 weist nach wie vor für jeden der Gleichspannungwandler 3 die entsprechende Anzahl von Eingangsanschlüssen 311 auf. Die beispielsweise wegen der Montagefreundlichkeit oder des Berührschutzes aufwändiger gestalteten Eingangsanschlüsse 511 brauchen jedoch nur in der geringeren, in der jeweiligen Konfiguration tatsächlich benötigen Anzahl am Adapter 5 vorhanden sein.
  • 3 zeigt in einer gegenüber den 1 und 2 vereinfachten Darstellung eine weitere Ausgestaltung eines Wechselrichters 1 mit einem Adapter 5. Bezüglich des Grundaufbaus wird wiederum auf die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele verwiesen. Der einfacheren Darstellung halber sind in der 3 (ebenso wie in der nachfolgend beschriebenen 4) die Eingänge 31 der Gleichspannungswandler 3 sowie die Eingänge 51 und 52 des Adapters 5 ohne die entsprechenden Anschlüsse (vgl. Eingangsanschluss 311, Eingangsanschluss 511 und Ausgangsanschluss 521 in den 1 und 2) dargestellt. Außerdem ist der Wechselrichter 1 ohne Gehäuse gezeigt (vgl. Gehäuse 4 in den 1 und 2).
  • Beim Ausführungsbeispiel der 3 werden durch den Adapter 5 zwei der Gleichspannungswandler 3 in Serie verschaltet, wobei die Serienverschaltung der Gleichspannungswandler 3 über nur zwei Eingänge 52 des Adapters 5 kontaktierbar ist. Die anderen beiden der Gleichspannungswandler 3 sind jeweils mit beiden Eingängen 31 über den Adapter 5 an entsprechend jeweils zwei Eingängen 52 kontaktierbar.
  • Das Ausführungsbeispiel der 3 stellt somit eine Mischung der Anwendungsfälle der 1 und 2 dar: Es kann sowohl eine Serienverschaltung von PV-Teilgeneratoren 7, bei denen mehr als ein PV-Modul 6 vorhanden ist, angeschlossen werden, als auch PV-Generatoren 7 die jeweils nur ein einzelnes PV-Modul 6 aufweisen. In der 3 und auch der 4 sind beispielhaft die PV-Module 6 durch das Symbol einer einzelnen PV-Zelle wiedergegeben. Es versteht sich, dass ein derartiges PV-Modul 6 eine Mehrzahl von PV-Zellen, verschaltet in Serie und/oder parallel in einer oder mehreren baulichen Einheiten umfassen kann.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Wechselrichters 1 mit Adapter 5 ist in gleicher Weise wie in 3 in 4 wiedergegeben. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind über den Adapter 5 die Gleichspannungswandler 3 in Serie geschaltet, wobei diese Serienverschaltung über zwei Eingänge 51 des Adapters 5 mit dem dargestellten PV-Generator 7 verbunden werden kann.
  • Dieser PV-Generator 7 ist ein sogenannter PV-String, in dem eine Mehrzahl von PV-Modulen 6, vorliegend vier PV-Module 6, serienverschaltet ist. Zusätzlich sind bei diesem Ausführungsbeispiel die Eingänge 31 von zwei der Gleichspannungswandlern 3 mit jeweils separaten Eingängen 51 des Adapters 5 über entsprechende Verbindungen 53 verbunden. An diesen Eingängen 51 sind ein Speichermodul 8 bzw. ein Puffermodul 9 angeschlossen. Durch entsprechende Betriebsweise der Gleichspannungswandler 3, durch die eine zwischen den Eingängen 31 anliegende Spannung eingestellt werden kann, kann erreicht werden, dass die Speicher- bzw. Puffermodule 8, 9 im Betrieb des PV-Generators 7 geladen werden. Liefert der PV-Generator 7 keine oder keine ausreichende Leistung, kann Energie aus dem Speichermodul 8 bzw. dem Puffermodul 9 entnommen werden und von dem entsprechenden Gleichspannungswandler 3 und der nachgeschalteten Wechselrichterbrücke 2 in Wechselstrom umgesetzt werden. Auch diese beispielhafte Konfiguration wird durch die entsprechende Verschaltung im Adapter 5 mittels der vorgesehenen Eingänge 51, Ausgänge 52 und der Verbindungen 53 ermöglicht.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Wechselrichter
    2
    Wechselrichterbrücke
    21
    Eingang der Wechselrichterbrücke
    22
    Ausgang der Wechselrichterbrücke
    3
    Gleichspannungswandler
    31
    Eingang des Gleichspannungswandlers
    311
    Eingangsanschluss des Gleichspannungswandlers
    32
    Ausgang des Gleichspannungswandlers
    4
    Gehäuse
    41
    Detektionsmittel
    5
    Adapter
    51
    Eingang des Adapters
    511
    Eingangsanschluss des Adapters
    52
    Ausgang des Adapters
    521
    Ausgangsanschluss des Adapters
    53
    Verbinder
    6
    PV-Modul
    7
    PV-(Teil)-Generator
    8
    Speichermodul
    9
    Puffermodul

Claims (9)

  1. Wechselrichter (1) mit mindestens einer Wechselrichterbrücke (2) sowie mindestens zwei Gleichspannungswandlern (3), wobei Ausgänge (32) der Gleichspannungswandler (3) mit Eingängen (21) der Wechselrichterbrücke (2) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichter (1) einen austauschbaren Adapter (5) umfasst, der Eingangsanschlüsse (511) zur Verbindung mit Stromquellen- oder senken aufweist und Ausgangsanschlüsse (521), die über Eingangsanschlüssen (311) mit Eingängen (31) der Gleichspannungswandler (3) verbunden sind, wobei innerhalb des Adapters (5) jeder der Ausgangsanschlüsse (521) mit einem der Eingangsanschlüsse (511) und/oder einem anderen der Ausgangsanschlüsse (521) verbunden ist.
  2. Wechselrichter (1) nach Anspruch 1, wobei bei dem austauschbaren Adapter (5) jeweils ein Eingangsanschluss (511) mit jeweils genau einem Ausgangsanschluss (521) verbunden ist, um den Wechselrichter (1) als Modulwechselrichter zu betreiben.
  3. Wechselrichter (1) nach Anspruch 1, wobei bei dem austauschbaren Adapter (5) mindestens zwei Ausgangsanschlüsse (521) miteinander verbunden sind, um mindestens zwei der Gleichspannungswandler (3) eingangsseitig in Serie zu schalten.
  4. Wechselrichter (1) nach Anspruch 3, wobei bei dem austauschbaren Adapter (5) alle bis auf die beiden mit Eingangsanschlüssen (511) verbundenen Ausgangsanschlüsse (521) paarweise miteinander verbunden sind, um alle vorhandenen Gleichspannungswandler (3) eingangsseitig in Serie zu schalten und den Wechselrichter (1) als Stringwechselrichter zu betreiben.
  5. Wechselrichter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Eingangsanschlüsse (511) des Adapters (5) durch berührsichere Steckverbinder gebildet sind.
  6. Wechselrichter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Ausgangsanschlüsse (521) des Adapters (5) beim Ansetzen an ein Gehäuse (4) des Wechselrichters (1) mit den Eingangsanschlüssen (311) der Eingänge (31) der Gleichspannungswandler (3) kontaktieren.
  7. Wechselrichter (1) nach Anspruch 6, bei dem in einem Gehäuse (4) des Wechselrichters (1) eine Aufnahme für das Gehäuse des Adapters (5) ausgebildet ist.
  8. Wechselrichter (1) nach Anspruch 6 oder 7, bei dem ein Gehäuse des Adapters (5) die Eingangsanschlüssen (311) der Eingänge (31) der Gleichspannungswandler (3) abdeckt.
  9. Wechselrichter (1) nach einem vorangehenden Ansprüche, weiterhin umfassend ein Detektionsmittel (41), mit dem feststellbar ist, welche Adapter (5) in den Wechselrichter (1) eingesetzt ist.
DE102018127130.1A 2018-10-30 2018-10-30 Wechselrichter mit mindestens zwei Gleichspannungswandlern Pending DE102018127130A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018127130.1A DE102018127130A1 (de) 2018-10-30 2018-10-30 Wechselrichter mit mindestens zwei Gleichspannungswandlern
US16/661,318 US11025055B2 (en) 2018-10-30 2019-10-23 Inverter with at least two direct converters

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018127130.1A DE102018127130A1 (de) 2018-10-30 2018-10-30 Wechselrichter mit mindestens zwei Gleichspannungswandlern

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102018127130A1 true DE102018127130A1 (de) 2020-04-30

Family

ID=70325766

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018127130.1A Pending DE102018127130A1 (de) 2018-10-30 2018-10-30 Wechselrichter mit mindestens zwei Gleichspannungswandlern

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11025055B2 (de)
DE (1) DE102018127130A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3729591A1 (de) * 2017-11-16 2020-10-28 SMA Solar Technology AG Einspeisen von elektrischer leistung einer photovoltaikanlage in ein wechselstromnetz geringer kurzschlussleistung
WO2020007464A1 (de) * 2018-07-04 2020-01-09 Siemens Aktiengesellschaft Modularer mehrpunktumrichter mit modularen speichereinheiten
US11476800B1 (en) * 2020-05-01 2022-10-18 Solar Operations Solutions, LLC Inline DC feeder DC/DC voltage step-up harness

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2337184A2 (de) * 2009-12-15 2011-06-22 Samsung SDI Co., Ltd. Netzverbundenes Energiespeichersystem und Verfahren zur Steuerung des netzverbundenen Energiespeichersystems
DE102010037014B3 (de) * 2010-08-06 2012-01-19 Bernd Willer Elektromechanisches Übertemperaturschutzelement
US20130170271A1 (en) * 2010-09-30 2013-07-04 Fronius International Gmbh Inverter
AT512993A1 (de) * 2012-06-12 2013-12-15 Fronius Int Gmbh Wechselrichter einer Photovoltaik-Anlage und Verfahren zum Betrieb desselben
US20140001864A1 (en) * 2012-06-29 2014-01-02 Prasanna S. Nirantare System and method for connection of photovoltaic arrays in series and parallel arrangements
US20160006250A1 (en) * 2013-02-20 2016-01-07 Total Marketing Services Electronic management system for electricity generating cells, electricity generating system and method for electronically managing energy flow
EP3050117B1 (de) * 2013-09-27 2018-08-29 ABB Schweiz AG Combinerbox für den dc-teil einer pv-anlage

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1706936A1 (de) * 2004-01-09 2006-10-04 Philips Intellectual Property & Standards GmbH Dezentralisiertes stromerzeugungssystem
JP5653636B2 (ja) 2010-02-26 2015-01-14 オリンパスイメージング株式会社 フォーカス制御装置
US9906039B2 (en) * 2013-03-14 2018-02-27 Combind Energies, LLC Power system for multiple power sources
DE102018127132A1 (de) * 2018-10-30 2020-04-30 Sma Solar Technology Ag Wechselrichter mit mindestens zwei Gleichspannungswandlern und Verwendung eines solchen Wechselrichters in einer Photovoltaikanlage

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2337184A2 (de) * 2009-12-15 2011-06-22 Samsung SDI Co., Ltd. Netzverbundenes Energiespeichersystem und Verfahren zur Steuerung des netzverbundenen Energiespeichersystems
DE102010037014B3 (de) * 2010-08-06 2012-01-19 Bernd Willer Elektromechanisches Übertemperaturschutzelement
US20130170271A1 (en) * 2010-09-30 2013-07-04 Fronius International Gmbh Inverter
AT512993A1 (de) * 2012-06-12 2013-12-15 Fronius Int Gmbh Wechselrichter einer Photovoltaik-Anlage und Verfahren zum Betrieb desselben
US20140001864A1 (en) * 2012-06-29 2014-01-02 Prasanna S. Nirantare System and method for connection of photovoltaic arrays in series and parallel arrangements
US20160006250A1 (en) * 2013-02-20 2016-01-07 Total Marketing Services Electronic management system for electricity generating cells, electricity generating system and method for electronically managing energy flow
EP3050117B1 (de) * 2013-09-27 2018-08-29 ABB Schweiz AG Combinerbox für den dc-teil einer pv-anlage

Also Published As

Publication number Publication date
US11025055B2 (en) 2021-06-01
US20200136383A1 (en) 2020-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102018127130A1 (de) Wechselrichter mit mindestens zwei Gleichspannungswandlern
DE102007018343A1 (de) Aktivfilter mit einer Multilevel-Topologie
DE102010055550A1 (de) Wechselrichter, Energieerzeugungsanlage und Verfahren zum Betrieb einer Energieerzeugungsanlage
DE102007047165A1 (de) Energieversorgung
DE102007059289A1 (de) Vorrichtung zur Prüfung von Transformatoren
DE102018131199B4 (de) Herstellungsverfahren für ein fahrzeugbordnetz eines fahrzeugs sowie fahrzeugbordnetz
DE102015122636A1 (de) Wechselrichter mit Netztrennstelle und Isolationswiderstandsmessung sowie Verfahren zur Messung eines Isolationswiderstandes
DE102004025923A1 (de) Photovoltaikanlage zur Einspeisung in ein elektrisches Netz sowie zentrales Steuer- und Überwachungsgerät für eine Photovoltaikanlage
DE102011087151A1 (de) Mehrpunkt-Stromrichter mit Bremschopper
DE102012202754A1 (de) Batteriesensordatenübertragungseinheit und ein Verfahren zum Übertragen von Batteriesensordaten
DE202006001063U1 (de) Wechselrichter zur Einspeisung elektrischer, mit einer PV-Anlage o.dgl. erzeugter Energie in ein Energieversorgungsnetz
DE102017004171A1 (de) Wechselrichteranordnung
DE102018127132A1 (de) Wechselrichter mit mindestens zwei Gleichspannungswandlern und Verwendung eines solchen Wechselrichters in einer Photovoltaikanlage
EP3791466A1 (de) Modularer mehrpunktumrichter mit modularen speichereinheiten
DE102009041632A1 (de) Schaltungsanordnung mit einem Umrichterteil umfassend eine zentrale Steuereinheit
DE10216330B4 (de) Messeinrichtung für die Prozesstechnik mit Zentralstromversorgung
DE102020112723B4 (de) Wechselrichter mit drei Brückenzweigen und Verfahren zum Betreiben eines derartigen Wechselrichters
DE202010008439U1 (de) System zum sonnenstandsabhängigen Nachführen von Solarzellenmodulen
WO2020030383A1 (de) Zwischenkreisanordnung und wechselrichter
DE102016013872A1 (de) Elektrische Energieversorgungsvorrichtung
DE10242921B4 (de) Ethernet-Stecker, Ethernet-Endgerät sowie Ethernet-Kommunikationssystem
DE202010016873U1 (de) Schaltungsanordnung für eine Fotovoltaikanlage sowie eine Anschlussvorrichtung und ein Kabel hierfür
DE10301673A1 (de) Spannungsversorgungsschaltung sowie Kommunikationsanlage mit Spannungsversorgungsschaltung
DE102019203519B4 (de) Verfahren zur Energieversorgung von Verbrauchern eines Bordnetzes für ein Fahrzeug sowie Bordnetz für ein Fahrzeug
DE102017201734A1 (de) Ladegerät und Verfahren zur Reduzierung der Schieflast eines zweiphasigen Ladegeräts

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication