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DE102008050765A1 - Wechselrichteranordnung zum Einspeisen von photovoltaisch gewonnener Energie in ein öffentliches Netz - Google Patents

Wechselrichteranordnung zum Einspeisen von photovoltaisch gewonnener Energie in ein öffentliches Netz Download PDF

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DE102008050765A1
DE102008050765A1 DE102008050765A DE102008050765A DE102008050765A1 DE 102008050765 A1 DE102008050765 A1 DE 102008050765A1 DE 102008050765 A DE102008050765 A DE 102008050765A DE 102008050765 A DE102008050765 A DE 102008050765A DE 102008050765 A1 DE102008050765 A1 DE 102008050765A1
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DE
Germany
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inverter
positive
arrangement according
converter
terminal
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DE102008050765A
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English (en)
Inventor
Heribert Dr. Schmidt
Bruno Dr. Burger
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.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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Publication date
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Abstract

Es wird eine Wechselrichteranordnung zum Einspeisen von photovoltaisch gewonnener Energie in ein öffentliches Netz mit einer mit dem positiven und dem negativen Anschluss eines Solargenerators verbindbaren Gleichspannungswandleranordnung und einer Wechselrichterschaltung vorgeschlagen. Die Gleichspannungswandleranordnung umfasst einen Eingangspufferkondensator, einen Wandler und mindestens einen Zwischenkreiskondensator. Dabei bildet das Bezugspotenzial der Gleichspannungswandleranordnung die positive Verbindungsleitung zwischen dem positiven Anschluss für den Solargenerator und dem Zwischenkreiskondensator und der Wandler liegt in der Verbindung zwischen dem negativen Anschluss zu dem Solargenerator und dem negativen Anschluss des Zwischenkreiskondensators.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Wechselrichteranordnung zum Einspeisen von photovoltaisch gewonnener Energie in ein öffentliches Netz nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
  • Derartige Wechselrichteranordnungen sind allgemein bekannt und 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Systems zur Einspeisung einer photovoltaisch gewonnenen Energie in das öffentliche Netz. Ein Wechselrichter ist auf seiner Ausgangsseite mit dem öffentlichen Netz 6 verbunden, wobei diese Anbindung ein- oder auch mehrphasig über die Phasen P1 bis P3 sowie einen Neutralleiter N und einen Schutzleiter PE (Protective Earth, Erdpotenzial) erfolgen kann. Auf der Eingangsseite ist der Wechselrichter 1 mit einem oder mehreren Solargeneratoren 5 verbunden, wobei ab hängig von der Schaltungstechnik des Wechselrichters 1 sich an den Anschlussklemmen des Solargenerators 5 bestimmte Potenziale gegenüber dem Erdpotenzial PE einstellen, die mit UPlus und UMinus bezeichnet sind. Der Solargenerator 5 besteht aus einer Reihenschaltung vieler einzelner Zellen, so dass letztlich jede einzelne Zelle ein definiertes Potenzial gegenüber Erdpotenzial annimmt.
  • Bestimmte Zelltechnologien, insbesondere Dünnschicht-Technologien, reagieren mit einer Leistungsminderung oder auch einer Schädigung auf das Potenzial der Zellen gegenüber Erde. Hierbei wirken sich in vielen Fällen hohe negative Spannungen gegenüber Erdpotenzial schädlich aus.
  • In 2 ist ein System nach 1 dargestellt, bei dem eine bekannte häufig eingesetzte Wechselrichtertopologie näher ausgeführt wird. Sie besteht aus einer symbolisch als Brückenschaltung dargestellten eigentlichen Wechselrichterschaltung 2, welche in vielfältiger Form ein- oder mehrphasig ausgebildet sein kann. Besonders vorteilhaft sind dabei transformatorlose Topologien, die einen sehr hohen Wirkungsgrad bei gleichzeitig geringem Gewicht und niedrigen Kosten aufweisen. Derartige Topologien benötigen eine mit UZK bezeichnete Eingangsspannung, die bei einphasigen Systemen größer sein muss als die Amplitude der Netz-Wechselspannung, also größer als ca. 350 V, bei dreiphasigen Topologien größer als ca. 700 V. Zur Erweiterung des Eingangsspannungsbereichs zu kleineren Spannungen hin wird oftmals der eigentlichen Wechselrichterschaltung 2 ein Gleichspannungswandler 3 vorgeschaltet, wobei diese Gruppen in der Praxis zu einer baulichen Wechselrichteranordnung 1 zusammengefasst sind. Bei dem in 2 gezeigten, allgemein bekannten Stand der Technik umfasst der Gleichspannungswandler 3 einen Eingangspufferkondensator C0, einen DC/DC-Wandler 4, der die Eingangsspannung auf eine höhere Spannung wandelt und der in der Verbindung zwischen dem Eingang UPlus und einem Zwischenkreisspannungsanschluss +UZK liegt, sowie einen Ausgangs- oder Zwischenkreiskondensator CZK. Dieser kann je nach Anforderungen der Wechselrichterschaltung 2 als einzelner Kondensator oder als Reihenschaltung mehrerer Teilkondensatoren ausgebildet sein. Im Fall von zwei Zwischenkreiskondensatoren teilt sich die dargestellte Zwischenkreisspannung UZK beispielsweise symmetrisch auf, wobei das mittlere Potenzial geräteintern über eine Leitung mit dem Neutralleiter des öffentlichen Netzes verbunden sein kann und somit Erdpotenzial aufweist. Diese Leitung ist in 2 gestrichelt angedeutet.
  • Der negative Anschluss UMinus des Solargenerators 5 ist entsprechend 2 direkt mit dem negativen Zwischenkreis-Anschluss –UZK verbunden. Bei einer Wechselrichteranordnung mit einer symmetrisch aufgeteilten Zwischenkreisspannung UZK von 700 V liegt also gemäß 3 der negative Anschluss UMinus auf einer Spannung von –350 V. Das Potential des positiven Anschlusses ergibt sich aus der Arbeitspunktspannung USG des Solargenerators. Ist diese kleiner als 350 V, so weisen alle Zellen ein negatives Potenzial gegenüber Erde auf. Bei einer höheren Spannung liegt, wie in 3 beispielhaft dargestellt, ein Teil der Zellen auf einem geringen positiven Potenzial. Es hat sich erwiesen, dass das hohe negative Potential von –350 V sich schädigend auf bestimmte Solarzellen auswirkt.
  • Eine Verbesserung einer Wechselrichteranordnung, die diesen Sachverhalt berücksichtigt, wird in der DE 10 2004 037 446 B4 vorgeschlagen, wobei eine Ausführung dieser Verbesserung in 4 dargestellt ist. Gemäß diesem Stand der Technik ist die Gleichspannungswandleranordnung 3 vollkommen symmetrisch aufgebaut, was durch die Blöcke 4a, 4b angedeutet ist. Damit teilt sich auch die Solargeneratorspannung USG symmetrisch zum Erdpotential auf, was in 5 dargestellt ist. Dadurch stellen sich abhängig von der Höhe der Solargeneratorspannung USG weniger hohe negative Potenziale ein. Dieser Ansatz bringt eine Verbesserung gegenüber dem oben dargestellten Stand der Technik, dennoch können negative Spannungen in schädlicher Höhe auftreten, so dass die Funktion der Schaltungsanordnung bzw. der Solarzellen beeinträchtigt werden kann.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Wechselrichteranordnung zum Einspeisen von photovoltaisch gewonnener Energie in ein öffentliches Netz zu schaffen, mit der hohe negative Potentiale der Solarzellen gegenüber Erdpotenzial vermieden werden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst.
  • Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen möglich.
  • Dadurch, dass das Bezugspotenzial der Gleichspannungswandleranordnung die positive Verbindungsleitung zwischen positivem Anschluss für einen Solargenerator und dem Zwischenkreiskondensator ist und der Wandler im wesentlichen in der Verbindung zwischen dem negativen Anschluss eines Solargenerators bzw. einer So largeneratoranordnung und dem negativen Anschluss des Zwischenkreiskondensators liegt, weisen die Solarzellen des Solargenerators abhängig von der Solargeneratorspannung alle ein positives Potenzial gegenüber Erde oder aber ein Teil der Zellen ein geringes, aber tolerables negatives Potenzial auf. Dadurch können auch derartige Module, die sensibel auf negative Potenziale gegenüber Erde reagieren, mit transformatorlosen Wechselrichtern betrieben werden.
  • Vorteilhafterweise kann die Wechselrichterschaltung eine Vollbrücke aufweisen, deren Ausgänge über jeweils eine Drosselspule an Ausgangsanschlüsse für ein einphasiges Netz angeschlossen sind, wodurch die Wechselrichteranordnung für Solargeneratoren mit einer MPP-Spannung (Spannung im Punkt maximaler Solargeneratorleistung) im Bereich bis ca. 350 V besonders geeignet ist.
  • Weiter vorteilhaft ist, wenn die Wechselrichterschaltung eine Halbbrücke aufweist und der Zwischenkreiskondensator aus zwei in Reihe geschalteten Kondensatoren besteht, wobei der Verbindungspunkt zwischen den Kondensatoren mit einem Ausgangsanschluss und der Ausgang der Halbbrücke über eine Drosselspule mit einem anderen Ausgangsanschluss für ein einphasiges Netz verbunden sind, wodurch die Wechselrichteranordnung insbesondere für Solargeneratoren mit einer MPP-Spannung im Bereich bis ca. 700 V geeignet ist.
  • Eine vorteilhafte Ausbildung ist, dass zur Bildung einer dreiphasigen Wechselrichteranordnung drei Halbbrücken vorgesehen sind, und jeder Ausgang der Halbbrücken über eine Drosselspule mit Ausgangsanschlüssen und der Verbindungspunkt der Kondensatoren an einen weiteren Ausgangsanschluss für den Neutralleiter eines dreiphasigen Netzes verbunden sind, wodurch vorteilhafterweise symmetrisch in das Netz eingespeist werden kann.
  • Besonders vorteilhaft ist, dass zwei antiparallele Freilaufpfade mit jeweils mindestens einem Schalter und einer Diode zwischen den jeweiligen Ausgängen der Vollbrücke und den Drosselspulen oder dem jeweiligen Ausgang der Halbbrücke und der zugehörigen Drosselspule liegen. Dadurch werden verlustbehaftete Blindströme innerhalb der Wechselrichterschaltung vermieden, was einen erhöhten Wirkungsgrad gegenüber dem Stand der Technik und ein verbessertes EMV-Verhalten der Wechselrichterschaltung mit sich bringt.
  • Durch die Kombination dieser sehr effektiven Wechselrichterschaltung mit der Gleichspannungswandleranordnung nach der Erfindung ergibt sich eine Wechselrichteranordnung mit einem hohen Wirkungsgrad, verbunden mit einem großen Eingangsspannungsbereich bei gleichzeitiger Anwendbarkeit für Module, welche empfindlich auf negative Zellpotenziale gegenüber Erdpotenzial reagieren.
  • Zusammenfassend kann gesagt werden, dass sich die Wechselrichteranordnung durch einen großen Eingangsspannungsbereich auszeichnet und keine oder nur geringe negative Spannungen gegenüber dem Erdpotenzial auftreten. Die Wechselrichteranordnung ist daher besonders geeignet für Solarzellen, bei denen bei hohen negativen Zellspannungen gegenüber Erde Degradationen auftreten, z. B. durch Korrosion des Zellmaterials oder durch Wirkungsgradminderungen aufgrund von Polarisationsvorgängen innerhalb der Zellen, wobei diese Effekte bevorzugt bei Dünnschichtmodulen auftreten, aber auch bei bestimmten kristallinen Zellen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
  • 1 eine schematische Darstellung einer Wechselrichteranordnung zum Einspeisen von photovoltaisch gewonnener Energie entsprechend dem Stand der Technik,
  • 2 eine detailliertere Darstellung einer Ausführungsform einer Wechselrichteranordnung nach dem Stand der Technik,
  • 3 eine Kennlinie der Solargeneratorspannung bei einer Wandleranordnung nach 2,
  • 4 eine weitere schaltungsgemäße Ausgestaltung einer Wechselrichteranordnung nach dem Stand der Technik,
  • 5 eine Kennlinie der Solargeneratorspannung bei einer Wechselrichteranordnung nach 4,
  • 6 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Wechselrichteranordnung,
  • 7 eine Kennlinie der Solargeneratorspannung bzw. der Potenziale für eine Wechselrichteranordnung nach 6,
  • 8 eine schaltungsgemäße Ausgestaltung der Gleichspannungswandleranordnung in der Wechselrichteranordnung,
  • 9 eine erste Ausführungsform einer schaltungsgemäßen Ausgestaltung der Wechselrichterschaltung zusammen mit der Gleichspannungsanordnung nach 8 als erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Wechselrichteranordnung,
  • 10 eine zweite Ausführungsform der Wechselrichterschaltung zusammen mit der Gleichspannungswandleranordnung zur Bildung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Wechselrichteranordnung,
  • 11 eine dritte Ausführungsform der Wechselrichterschaltung zusammen mit der Gleichspannungswandleranordnung zur Bildung eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Wechselrichteranordnung, und
  • 12 verschiedene Ausführungsformen des bei der erfindungsgemäßen Wechselrichteranordnung verwendeten Freilaufzweiges.
  • In 6 ist als Blockschaltbild die erfindungsgemäße Wechselrichteranordnung 1 dargestellt, die wie im Stand der Technik eine Gleichspannungswandleranordnung 3 und eine Wechselrichterschaltung 2 umfasst. Die Gleichspannungswandleranordnung 3 weist den Eingangspufferkondensator C0, den Zwischenkreiskondensator CZK und den Wandler 4, der auch als Gleichspannungshochsetzsteller bezeichnet werden kann, auf. Die Wechselrichterschaltung 2 ist in prinzipieller Weise dreiphasig dargestellt und umfasst somit Ausgangsanschlüsse P1, P2, P3, die auch die drei Phasen eines öffentlichen Netzes 6 bezeichnen, und den Neutralan schluss aus N sowie den Schutzleiteranschluss PE, üblicherweise Erdpotential.
  • Der positive Anschluss UPlus des Solargenerators 5 ist mit dem positiven Zwischenkreis-Anschluss +UZK des Zwischenkreiskondensators CZK verbunden und der Wandler 4 befindet sich im Gegensatz zum Stand der Technik in der Verbindung zwischen dem negativen Anschluss UMinus des Solargenerators 5 und dem Zwischenkreis-Anschluss –UZK.
  • Durch eine solche Anordnung weisen gemäß 7, die die Potenziale UPlus und UMinus über der Zeit zeigt, bei einer Zwischenkreisspannung UZK von 700 V und einer Solargeneratorspannung USG von weniger als 350 V alle Zellen ein positives Potential gegenüber Erde auf. Bei höheren Solargeneratorspannungen USG treten bei wenigen Zellen tolerable negative Potenziale auf, wie in 7 angedeutet ist.
  • In 8 ist eine Realisierungsmöglichkeit des eigentlichen Wandlers 4 dargestellt. Er besteht aus einer Speicherdrossel L0 sowie einer Gleichrichterdiode D0, die im Verbindungspfad zwischen dem negativen Solargeneratoranschluss UMinus und dem negativen Zwischenkreis-Anschluss –UZK liegen. Dabei soll unter den Begriff der Diode D0 auch jede andere Form eines Gleichrichters fallen, so kann sie auch als Halbleiterschalter, beispielsweise in Form eines so genannten Synchrongleichrichters ausgeführt sein. Zwischen dem Verbindungspunkt der Speicherdrossel L0 und der Diode D0 und dem positiven Zwischenkreisanschluss +UZK liegt ein Halbleiterschalter S0, z. B. ein MOS-FET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekt-Transistor) oder IGBT (Bipolartransistor mit isolierter Gateelektrode), der mit einer Taktfrequenz von z. B. 16 kHz ge taktet wird.
  • Bei geschlossenem Schalter S0 sperrt die Diode D0 und in der Speicherdrossel L0 fließt ein zeitlich zunehmender Strom, verbunden mit einer Energiespeicherung im magnetischen Kreis der Drossel L0. Nach Öffnen des Schalters S0 fließt der Drosselstrom über die Diode D0 in den Zwischenkreiskondensator CZK und lädt diesen auf. Der Zwischenkreiskondensator CZK ist hier als Reihenschaltung von zwei Kondensatoren CZK1 und CZK2 realisiert. Durch einen hier nicht dargestellten Regelkreis wird entsprechend einer Pulsweitenmodulation das Verhältnis der Einschaltdauer des Schalters S0 zu dessen Ausschaltdauer so eingestellt, dass die geforderte Zwischenkreisspannung UZK erreicht wird. Der Zwischenkreis speist wiederum den eigentlichen Wechselrichter 2, der hier symbolisch als Brückenschaltung dargestellt ist.
  • Eine erste bevorzugte einphasige Ausführung der Wechselrichteranordnung 1 ist in der 9 dargestellt, wobei die Gleichspannungswandleranordnung 3 derjenigen nach 8 entspricht. Dieser nachgeschaltet ist eine Vollbrücke, die aus den Halbleiterschaltern S10, S20 und S30, S40 besteht. Der Verbindungspunkt zwischen dem Schalter S10 und dem Schalter S20 ist über eine erste Drosselspule L1 mit einem ersten Ausgangsanschluss P1 verbunden und der Verbindungspunkt zwischen dem Schalter S30 und dem Schalter S40 ist über eine zweite Drosselspule L2 mit einem zweiten Aus gangsanschluss N verbunden. Zwischen den Ausgangsleitungen der Vollbrücke vor den Speicherdrosseln L1 und L2 sind zwei antiparallel geschaltete Freilaufpfade XII b–e geschaltet, die aus den Schaltern und Freilaufdioden S5 und D5 resp. S6 und D6 gebildet werden.
  • In der positiven Halbwelle der Netzspannung werden die Schalter S10. und S40 mit variabler Pulsweite entsprechend der Pulsweitenmodulation derart getaktet, dass sich in den Drosselspulen L1, L2 ein idealerweise sinusförmiger Strom aufbaut, der dann in das Netz abgegeben wird. Die beiden antiparallelen Freilaufpfade vermeiden dabei die verlustbehafteten Blindströme innerhalb der Wechselrichterschaltung 2. In der positiven Halbwelle der Netzspannung ist der Schalter S5 permanent geschlossen, wodurch sich für den positiven Ausgangsstrom ein Freilaufpfad über S5 und D5 ergibt. In der negativen Halbwelle der Netzspannung werden entsprechend die Halbleiterschalter S20 und S30 getaktet und der Freilaufpfad S6 und D6 ist geschlossen.
  • Weitere mögliche Ausführungsformen der Freilaufpfade XII b–e sind in der 12b–e angegeben.
  • Bei der beschriebenen Wechselrichteranordnung nach 9 ist eine Mindest-Zwischenkreisspannung UZK von 350 V erforderlich, die in dem Zwischenkreiskondensator CZK gespeichert ist, wobei bei dieser Spannung auch der höchste Umwandlungswirkungsgrad erzielt wird.
  • 10 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Wechselrichteranordnung 1. Hierbei ist im Unterschied zu der Gleichspannungswandleranordnung nach 9 der Zwischenkreiskondensator CZK als Reihenschaltung der beiden Kondensatoren CZK1 und CZK2 ausgeführt (wie in 8 angedeutet), wobei der Mittelabgriff zwischen den beiden Kondensatoren mit dem Ausgangsanschluss für den Neutralleiter N verbunden ist. Die einphasige Wechselrichterschaltung 2 besteht aus einer Halbbrücke S10, S20, den im Zusammenhang mit der 9 beschriebenen Freilaufpfaden S5, D5, S6 und D6 sowie einer einzelnen Einspeisedrossel L1, die in der Verbindungsleitung zwischen dem Ausgang der Halbbrücke und dem Ausgangsanschluss P1 liegt. Auch hier können die antiparallelen Freilaufpfade XII b–e in Ausführungsformen, wie im Zusammenhang mit 12 weiter beschrieben wird, ausgebildet sein.
  • In der positiven Halbwelle der Netzspannung wird durch die nicht dargestellte Regelschaltung nur der Schalter S10 getaktet, wobei der Drosselstrom in den Schaltpausen über den dann permanent geschlossenen Schalter S5 und die Freilaufdiode D5 weiterfließt. Bei der negativen Halbwelle wird der Schalter S20 getaktet und der Freilaufpfad für den Drosselstrom wird durch den Schalter S6 und die Diode D6 gebildet.
  • Bei der Wechselrichteranordnung nach 10 ist eine Mindest-Zwischenkreisspannung UZK von 700 V erforderlich, wobei bei dieser Spannung auch der höchste Umwandlungswirkungsgrad erzielt wird. Der Wechselrichter ist somit insbesondere für Solargeneratoren mit einer MPP-Spannung im Bereich bis ca. 700 V geeignet.
  • Eine weitere Ausführung der erfindungsgemäßen Wechselrichteranordnung, und zwar eine dreiphasige Wechselrichteranordnung 1 ist in der 11 dargestellt, wobei eine Phase der Ausführungsform nach 10 entspricht. Es sind somit drei Halbbrückenzweige S10, S20, S30, S40, S50 und S60 vorgesehen, an deren Ausgängen in der jeweiligen Verbindungsleitung zu den Ausgangsanschlüssen P1, P2, P3 jeweils eine Drosselspule L1, L2, L3 liegt, wobei zwischen dem jeweiligen Ausgang und dem Neutralleiter zwischen dem Verbindungspunkt zwischen den zwei Kondensatoren CZK1, CZK2 des Zwischenkreises und dem zugehörigen Ausgangsanschluss N die antiparallelen Freilaufpfade geschaltet sind, die symbolisch in den Blöcken H1, H2 und H3 zusammengefasst sind. Die Ausbildungen dieser Freilaufpfade H sind in der 12 dargestellt.
  • Die dreiphasige Ausführung des Wechselrichters erfordert ebenfalls eine Zwischenkreisspannung UZK von mindestens 700 V. Bei dieser dreiphasigen Wechselrichteranordnung 1 wird symmetrisch in das öffentliche Netz 6 eingespeist. Weiterhin ist die abgegebene Leistung konstant, so dass der Zwischenkreiskondensator CZK von seiner Kapazität her erheblich kleiner gewählt werden kann, da er keine großen Energiemengen zwischenspeichern muss.
  • In 12 sind mögliche Ausgestaltungen der Freilaufpfade XII b–e bzw. H, die in den 9 bis 11 verwendet werden. Jede der Ausführungsformen b, c, d, e kann in Zusammenhang mit den Wechselrichteranordnungen 1 dieser Figuren gewählt werden. Die Ausführungsform nach 12b ist beispielhaft in den 9 und 10 dargestellt und im Zusammenhang mit diesen Figuren schon beschrieben. Die Schalter, die beispielsweise als MOS-FET oder IGBT ausgebildet sein können, und die Dioden D5 und D6 können unabhängig voneinander ausgewählt und optimiert werden.
  • Diese Bauelemente sind in dieser Ausführungsform als vier Einzelhalbleiter mit jeweils eigenem Gehäuse vorgesehen.
  • In 12c ist eine Querverbindung zwischen dem Verbindungspunkt des Schalters S5 und der Diode D5 des einen Freilaufpfads und der Diode D6 und dem Schalter S6 des anderen Freilaufpfades vorgesehen. Diese Quer verbindung ändert an der prinzipiellen Funktionsweise nichts, jedoch wird es dadurch möglich, dass so genannte CoPacks verwendet werden können, bei denen in jeweils einem Gehäuse ein IGBT-Transistor und eine Diode antiparallel miteinander verschaltet sind. Auch kann bei dieser Anordnung die bei MOS-FETs inhärent vorhandene Body-Diode als Freilaufdiode genutzt werden.
  • Die 12d und 12e zeigen entsprechend gleich wirkende Anordnungen, bei denen die Reihenfolge von Schalter und Diode in den jeweiligen Freilaufpfaden vertauscht wurde. Hierdurch können sich Vorteile bei der Ansteuerung der Schalter ergeben.
  • In den Zeichnungen, die als Prinzipschaltungen zu verstehen sind, ist die positive Verbindungsleitung als durchgehende Leitung gezeichnet. Selbstverständlich können in der Praxis in dieser positiven Leitung Filterdrosseln oder Messwiderstände oder dergleichen liegen, die zu geringen Potenzialverschiebungen führen können, aber das Grundprinzip nicht aufheben.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102004037446 B4 [0006]

Claims (10)

  1. Wechselrichteranordnung zum Einspeisen von photovoltaisch gewonnener Energie in ein öffentliches Netz mit einer mit dem positiven und dem negativen Anschluss (UPlus, UMinus) eines Solargenerators (5) verbindbaren Gleichspannungswandleranordnung (3) und einer Wechselrichterschaltung (2), wobei die Gleichspannungswandleranordnung einen Eingangspufferkondensator (C0), einen Wandler (4) und mindestens einen Zwischenkreiskondensator (CZK) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Bezugspotenzial der Gleichspannungswandleranordnung die positive Verbindungsleitung zwischen dem positiven Anschluss für den Solargenerator und dem Zwischenkreiskondensator (CZK) bildet und der Wandler (4) in der Verbindung zwischen dem negativen Anschluss (UMinus) zu dem Solargenerator (5) und dem negativen Anschluss (–UZK) des Zwischenkreiskondensators (CZK) liegt.
  2. Wechselrichteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandler (4) mindestens eine mit dem negativen Anschluss (UMinus) verbundene Speicherdrossel (L0) und eine mit dem negativen Anschluss (–UZK) des Zwischenkreiskondensators (CZK) verbundene Gleichrichtervorrichtung (D0) und einen getakteten Schalter (S0) umfasst, wobei der getaktete Schalter (S0) an dem Verbindungspunkt der Speicherdrossel (L0) und der Gleichrichtervorrichtung (D0) und dem positiven Zwischenkreisanschluss (+UZK) liegt.
  3. Wechselrichteranordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichrichtervorrichtung eine Diode (D0) ist.
  4. Wechselrichteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichrichtervorrichtung als Halbleiterschalter, vorzugsweise Synchrongleichrichter ausgebildet ist.
  5. Wechselrichteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der getaktete Schalter (S0) als Halbleiterschalter, wie ein MOS-FET und ein IGBT ausgebildet ist.
  6. Wechselrichteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselrichterschaltung (2) eine Vollbrücke (S10, S20, S30, S40) aufweist, die zwischen dem positiven (+UZK) und dem negativen Anschluss (–UZK) des Zwischenkreiskondensators (C) liegt, und die Ausgänge der Vollbrücke über jeweils eine Drosselspule (L1, L2) an Ausgangsanschlüsse (P1, N) zur Verbindung mit einem einphasigen Netz (6) angeschlossen sind.
  7. Wechselrichteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselrichterschaltung (2) als Halbbrücke (S10, S20) und der Zwischenkreiskondensator als eine Reihenschaltung aus zwei Kondensatoren (CZK1, CZK2) ausgebildet sind, wobei die Halbbrücke (S10, S20) zwischen dem positiven und negativen Anschluss (+UZK, –UZK) der Reihenschaltung liegt und der Ausgang der Halbbrücke (S10, S20) über eine Drosselspule (L1) an einen Ausgangsanschluss (P1) und der Verbindungspunkt zwischen den zwei Kon densatoren (CZK1, CZK2) an einen weiteren Ausgangsanschluss (N) zur Verbindung mit einem einphasigen Netz (6) angeschlossen ist.
  8. Wechselrichteranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass drei Halbbrücken (S10, S20, S30, S40, S50, S60) vorgesehen sind, die zwischen dem positiven und negativen Anschluss (+UZK, –UZK) der Reihenschaltung liegen und jeder Ausgang der Halbbrücken über eine Drosselspule (L1, L2, L3) an jeweils einen Ausgangsanschluss (P1, P2, P3) und der Verbindungspunkt der Kondensatoren (CZK1, CZK2) an den weiteren Anschluss (N) zur Verbindung mit einem dreiphasigen Netz (6) angeschlossen sind.
  9. Wechselrichteranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei antiparallele Freilaufpfade mit jeweils mindestens einem Schalter (S5, S6) und mindestens einer Diode (D5, D6) zwischen den zwei Ausgängen der Vollbrücke vor den Drosselspulen (L1, L2) geschaltet sind.
  10. Wechselrichteranordnung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei antiparallele Freilaufpfade mit jeweils mindestens einem Schalter (S5, S6) und mindestens einer Diode (D5, D6) zwischen dem Ausgang oder den Ausgängen der Halbbrücke (N) und der Verbindungsleitung zwischen dem Verbindungspunkt der zwei Kondensatoren (CZK1, CZK2) und dem weiteren Ausgangsanschluss (N) vor den Drosselspulen (L1, L2, L3) liegen.
DE102008050765A 2008-02-08 2008-10-09 Wechselrichteranordnung zum Einspeisen von photovoltaisch gewonnener Energie in ein öffentliches Netz Ceased DE102008050765A1 (de)

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