Parallelanordnung von Wechselrichtersystemen

Forschungsprojekt P 13894Parallelanordnungen von WechselrichtersystemenFranz ZACH28.06.1999 Ausgehend von den im Projekt P12075-TEC/FWF476 gewonnenen Erkenntnissen und auftretenden Fragen hinsichtlich dem Parallelbetrieb von Wechselrichtern (sowohl als Inselwie auch als Netzverbund-Wechselrichter) sowie angeregt durch mehrere interessante Diskussionen bezüglich des Themas "Parallelbetrieb von Wechselrichtern" soll die Problematik nun in einem eigenen Projekt genauer erfaßt und analysiert werden. Darüber hinaus ist geplant, interessante und wichtige Lösungswege aufzuzeigen und zu publizieren. Das Parallelschalten von Wechselrichtem kleiner und mittlerer Leistung (einige 100W bis zu einigen Kilowatt) bereitet besonders in Inselnetzen große Probleme. Es kommt durch Frequenz- und Phasenfehler zu ungewollten Leistungsfluktuationen zwischen den Wechselrichtern, die nur zu Verlusten im Gesamtsystem führen. Darüber hinaus bereiten sicherheitstechnische Erfordernisse (im Fall eines Netzkoppelwechselrichters die verläßliche Erkennung des Netzausfalls innerhalb von 5 Sekunden) große Schwierigkeiten und somit erheblichen Zusatzaufwand. Das Implementieren der genannten Zusatzeinrichtungen in den Wechselrichtern und somit eine Steigerung der Effizienz der Gesarntanlage erfordert speziell bei der Parallelschaltung eine genaue Analyse der auftretenden Probleme und ein gut durchdachtes Konzept. Somit sollen beide Überlegungen (Parallelschaltung von Invertern sowie Meßmethoden zu ihrer effizienten Regelung) als Basis für die angestrebten Untersuchungen dienen. In erster Linie wird bei den heute verwendeten Wechselrichterkonzepten die Netzspannung erfaßt und ein Strom in das Netz eingespeist, der möglichst wenig Phasenfehler in Bezug auf die erfaßte Spannung aufweist. Prinzipiell entstehen auch durch die am meisten erfolgversprechenden PLL-Algorithmen differentielle Phasenfehler, die z.B. durch das Zuschalten motorischer Lasten angestoßen werden. Diese Phasenfebler (im speziellen ihre Tendenz) sowie der Innenwiderstand des Netzes (wie auch der Innenwiderstand des Wechselrichters selbst) führen zu einern Phasenversatz (einer Spannungsverzerrung) am Wechselrichtereinspeisepunkt. Das Ergebnis sind Leistungspulsationen (von einigen Prozent bis zu einigen 10%), die zwischen dern Netz und dem Wechsehichter fließen. Daraus resultieren Verluste, die den Wirkungsgrad der Anlage negativ beeinflussen. Das beschriebene Problem tritt im speziellen bei der Parallelschaltung mehrerer kleinerer Wechselrichter für Photovoltaik bzw. Windkraftanlagen auf Des weiteren wird immer öfter gefordert, daß Wechselrichtergruppen über ein intelligentes Powermanagement verfügen sollen (Stichwort: Lastaufteilung). Dadurch kann der Wirkungsgrad im gesamten System wesentlich gesteigert werden. Außerdem ist die Regelung der Ausgangsspannung einfacher. Die dabei geplanten Arbeiten gliedem sich nahtlos an das derzeit laufenden Projekt (P12075-TEC/FWF476) an. Sie bilden die Basis für die Realisierung von Wechselrichtern, die speziell auf dem Gebiet der Photovoltaik- und Windenergie von besonderem Interesse sind.