Solaranlagen werden auch von Wechselrichtern unterstützt, die den von Solarmodulen erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom umwandeln. Solaranlagen benötigen einen Solarwechselrichter, um sowohl mit als auch ohne Netzanschluss effizient zu funktionieren. Heute erfahren Sie mehr über netzgekoppelte Wechselrichter, ihren Preis und die Anschlussmöglichkeiten. Zuvor erläutern wir jedoch das Funktionsprinzip von netzgekoppelten Wechselrichtern.
Was ist ein netzgekoppelter Wechselrichter und welche Funktion hat er?
Es handelt sich um ein elektronisches Bauteil zur Nutzung der Sonnenenergie durch Solaranlagen. Ein netzgekoppelter Wechselrichter (GTI) wird an Solaranlagen angeschlossen und wandelt den von ihnen erzeugten Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) um. Ein Netzsystem funktioniert ohne Batterien, und netzgekoppelte Wechselrichter können für Solaranlagen, Windkraftanlagen und Wasserkraftwerke eingesetzt werden.
Netzgekoppelte Wechselrichter können Strom für die Netzfrequenz von 60 Hz bis 50 Hz, die üblicherweise für lokale Stromgeneratoren verwendet wird, wandeln. Ein GTI nutzt die variable, ungeregelte Spannung einer Solaranlage und wandelt sie in netzsynchronen Wechselstrom um. Bei einem Netzausfall unterbricht ein GTI die Stromzufuhr zu den Stromleitungen automatisch.
Was ist das Funktionsprinzip eines netzgekoppelten Wechselrichters?
Bevor Sie sich mit dem Funktionsprinzip eines Netzwechselrichters vertraut machen, müssen Sie dessen Funktionsweise verstehen. Schaltung. Kondensatoren (C), Dioden (D), Induktivitäten (L), Transformatoren (T) und MOSFETs (Q), sind die Komponenten seiner Schaltung. Der gesamte Prozess gliedert sich in drei Umwandlungsschritte. Ein netzgekoppelter Wechselrichter muss seine Frequenz, Amplitude und Welle mit dem Netz synchronisieren und einen Sinusstrom in die Last einspeisen.
Hinweis: Netzgekoppelte Wechselrichter werden überlastet, wenn die Ausgangsspannung (Volt) höher ist als die Netzspannung. Ist sie niedriger, kann GTI die Leistung senken, anstatt sie zu liefern.
1st-Stufe
An diesem Punkt ist der Gleichstromeingang umgewandelt in 60 Hz Wechselstrom (Wechselstrom). Die Eingangsspannung wird zunächst durch einen Aufwärtswandler mit den Bausteinen C2 (Kondensator), Q1 (MOSFET), L1 (Induktivität) und D1 (Diode) erhöht. Bei einer Photovoltaikanlage mit mehr als 50 V sollte einer der Eingangsgleichstrombusse geerdet werden. Theoretisch kann jeder der beiden Busse mit Erde verbunden werden, üblicherweise der Minuspol.
Der Ausgang Wechselstrom Leiter in netzinteraktiven Konfigurationen sollten vom Gleichstrom isoliert werden, falls der Gleichstromeingang über einen Leitungsdurchgang zur Erde verfügt.
2nd Stufe
Der erhaltene Wechselstrom ist dann durch einen Niederfrequenz-Aufwärtstransformator auf das erforderliche Niveau umgewandelt. Dies ist eine pulsweitenmodulierte DC/DC-Wandlerstufe, im Prinzip eine H-Brücke, mit Trennwandler. Diese Stufe besteht aus C3 (Kondensator), Q2-Q5 (MOSFET), T1 (Transformator), L2 (Induktivität) und D2-D5 (Diode). Für Leistungen unter 1000 Watt kann auch eine Halbbrücke oder ein Durchflusswandler verwendet werden.
Eine Gleichstromverbindung zum Ausgangswechselrichter ist vorhanden und ihr Wert muss höher sein als die Spitzenleistung des Netzes. Wechselstrom SpannungBeispielsweise sollte bei 120 V AC die Gleichspannung >120 °C √2 = 168 V sein, typischerweise zwischen 180 V und 200 V, und bei 240 V AC wären 350–400 V Gleichspannung erforderlich. Ein weiterer wichtiger Schritt im Funktionsprinzip von Netzwechselrichtern.
In einigen kommerziellen Wechselrichtermodellen werden Niederfrequenztransformatoren (NF) in der Ausgangsstufe anstelle eines Hochfrequenztransformators im DC/DC-Bereich verwendet. Bei dieser Methode wird der Eingang in 60-Hz-Wechselstrom umgewandelt, und ein Transformator wandelt ihn in die erforderlichen Werte um und sorgt gleichzeitig für die Isolierung.
Hinweis: Leiter von Photovoltaikanlagen in nicht isolierter Ausführung können nicht mit der Erde verbunden werden.
Doch mit einer Steigerung T1 (Transformator) Boost, die konvertierte Stufe (1. Stufe) kann weggelassen werdenDies kann jedoch zu einer großen Streuinduktivität führen, die wiederum zu Spannungsspitzen an Gleichrichtern und FETs und anderen unerwünschten Effekten führt. Dies ist vor allem bei transformatorlosen Systemen der Fall.
3rd Stufe
Es enthält eine weitere Umrechnung für den restlichen Teil des AC in den Ausgang der zweiten Stufe. In dieser Stufe wird eine weitere Vollbrücke zur Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom verwendet. IGBT Q6-Q9 (MOSFET), C4 (Kondensator) und L3 (Induktivität). Der MOSFET in dieser Stufe arbeitet als elektronischer Schalter im PWM-Modus (Pulsweitenmodulation). Für diese Topographie sind antiparallele Freilaufdioden erforderlich, die bei ausgeschalteten Schaltern einen alternativen Strompfad bereitstellen. Durch Verwendung verschiedener Schalter in der H-Brücke kann an L3 (Induktivität) ein positives, negatives oder Nullpotential angelegt werden. Anschließend reduziert der LC-Filter am Ausgang hochfrequente Harmonische und erzeugt eine Sinuswelle.
- Zusätzlicher Induktor: Schaltkreise sollten einen begrenzten Stromfluss zu den Verbrauchern und zurück in die Leitung ermöglichen. Ein GTE arbeitet als stromgesteuerte Quelle anstelle einer Spannungsquelle, da das Netz eine hohe Impedanz aufweist. Ein L-Gitter (zusätzliche Koppelinduktivität) wird zwischen einem GTE und den Hauptleitungen eingesetzt, um zusätzliche Wechselspannung zu absorbieren und so die durch die Pulsweitenmodulation (PWM) erzeugten Stromoberwellen weiter zu reduzieren.
Hinweis: Durch die Einführung zusätzlicher Pole in der Stromschleife besteht die Gefahr einer Systeminstabilität.
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Welche Komponenten werden zur Installation eines netzgekoppelten Wechselrichters benötigt?
Nachdem Sie sich mit der Funktionsweise von netzgekoppelten Wechselrichtern vertraut gemacht haben, erfahren Sie mehr über deren Komponenten. Da netzgekoppelte Wechselrichter einfach zu installieren und zu warten sind, benötigen sie nur minimale Ausrüstung und durchschnittlichen Wartungsaufwand. Für die Installation von GTI werden folgende Komponenten und Verkabelungen vor Ort benötigt.
1. Isolatoren
Sie sind wichtige elektronische Komponenten in Solarwechselrichtern, da sie die Kommunikation zwischen niederspannungsempfindlichen Steuerschaltungen (Mikrocontrollern) und Hochspannungskomponenten (Leistungstransistoren) ermöglichen.
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2. Nettozähler
Es ist wie ein Trackingsystem, das den Stromaustausch zwischen dem Haus und dem öffentlichen Stromnetz überwacht. Es berechnet den Besitzern von Solaranlagen den von ihrer Solarstromanlage ins Netz eingespeisten Strom und schreibt ihn gut.
3. Schutzeinheit
Netzgebunden Wechselrichter verfügen über einen Inselnetzschutz und weitere integrierte Schutzfunktionen. Zusätzliche Schutzvorrichtungen wie Laderegler, Sicherheitsschalter und Verkabelung ergänzen das Gesamtsystem zusätzlich.
4. Sonnenkollektoren
Dies sind die wichtigsten Komponenten, da Wechselrichter den von Solarmodulen erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom umwandeln, der zum Betrieb von Geräten geeignet ist.
5. Verkabelung
Eine ordnungsgemäße Verkabelung mit Anschluss an Solarmodule, Hauptschalttafel und Netzzähler ist erforderlich. Länge, Breite und Qualität der Kabel sollten für den jeweiligen Einsatzzweck optimal sein. Im Folgenden erfahren Sie, wie Sie einen Netzwechselrichter an das Stromnetz anschließen.
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Wie schließe ich einen Netzwechselrichter an das Stromnetz an?
Bevor Sie den Netzwechselrichter an das Stromnetz anschließen, müssen Sie einige Dinge verstehen.
1. Frequenz
Die Netzfrequenz liegt präzise bei 50 Hz und kann geringfügig variieren, liegt aber meist zwischen 49.9 und 50.1 Hz.
2. Quadratischer Mittelwert
Es handelt sich um den Effektivwert der Spannung von 50-Hz-Signal und das tatsächliche Signal geht bis zu 325V. Es ist wichtig zu wissen, weil beim Anschluss eines Wechselrichters wie hohe Temperaturen werden erzeugt, um Strom in die Stecker zu leiten. Nicht nur das Funktionsprinzip des netzgekoppelten Wechselrichters, auch der Anschluss an das Stromnetz erfordert fundierte Kenntnisse über diese Faktoren.
3. Spannungsabfälle
Steckdosen im Haus erhalten variable Spannungen. Dies geschieht aufgrund des Spannungsabfalls über den Widerstand in Steckverbindern, Sicherungen, Transformatoren und Kabeln sowie anderen Schaltungskomponenten. Beim Ein- und Ausschalten großer Lasten in der Nähe werden Sie plötzliche Schwankungen und Änderungen bemerken. Die Netzspannung ist deutlich variabler und beträgt beispielsweise an bestimmten Standorten 230 V mit einer Toleranz von +10 %/-6 %.
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4. Sinusförmig
Das gelieferte Signal sollte ein schöne und klare Sinuswelle An bestimmten Punkten im Sinuszyklus beziehen jedoch nichtlineare Geräte ihre Leistung. Dies führt zu Verzerrungen, weshalb das Signal keine perfekte Sinuswelle ist. Computer, Leuchtstofflampen, Staubsauger und andere Geräte sind nichtlineare Verbraucher. Für den Anschluss eines Wechselrichters an das Stromnetz muss die Sinuswelle beibehalten werden.
Die Antwort auf die Frage, wie der Netzwechselrichter an das Stromnetz angeschlossen wird, lautet: Frequenz, Amplitude und Phase der Stromquelle bzw. des Wechselrichters müssen synchronisiert sein. Außerdem sollte ein sinusförmiger Strom an die Last abgegeben werden. Andernfalls kann der Ausgangsstrom möglicherweise nicht erkannt werden, was problematisch sein kann. Zwischen dem System und dem Netz sollte eine weitere Koppelinduktivität (L-Gitter) vorhanden sein, um zusätzliche Wechselspannung zu absorbieren. Zwischen dem Wechselrichter und der oberen und unteren Wand sowie zwischen zwei Wechselrichter unterschreiben.
Hier habe ich die Schritte für den Anschluss beschrieben. Der für diese Schritte verwendete Netzwechselrichter ist Luminous Grid Tie Wechselrichter aber die meisten Wechselrichter haben ähnliche Schritte.
Schritt 1: Schalten Sie jetzt zunächst die Hauptstromversorgung ab. Schalten Sie den Wechselstrom ab MCB (Miniatur-Leistungsschalter) im AC-Verteilerkasten.
Schritt 2:: Schließen Sie anschließend das Netzausgangskabel des Wechselrichters an den AC-Verteilerkasten an. Beachten Sie beim Anschluss das Funktionsprinzip des netzgekoppelten Wechselrichters.
Schritt 3:: Verbinden Sie das Ausgangskabel vom AC-Verteilerkasten mit dem AC-MCB-Kasten
Schritt 4:: Jetzt wird die Verbindung zwischen der AC-MCB-Box und dem Netzzähler sowie zu verschiedenen Geräten im Haus automatisch hergestellt.
Hinweis: Es empfiehlt sich, für derartige Arbeiten Techniker und Elektriker zu engagieren.
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Was kostet ein netzgekoppelter Wechselrichter?
Der Preis eines Netzwechselrichters hängt von seiner Wattzahl und den Phasen sowie vom gewählten Netzwechselrichtertyp ab. Im Allgemeinen müssen Sie Geben Sie etwa 911 $ oder mehr aus für einen netzgekoppelten Wechselrichter. Wechselrichter werden jedoch meist als Teil von Solarstromanlagen eingesetzt und können etwa 20 % der Gesamtkosten ausmachen. Kenntnisse über den Preis sind jedoch hilfreich, nachdem Sie die Funktionsweise eines netzgekoppelten Wechselrichters kennengelernt haben.
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Welche Arten von netzgekoppelten Wechselrichtern gibt es?
Nachdem Sie sich mit netzgekoppelten Wechselrichtern vertraut gemacht haben, sehen Sie sich die zur Auswahl stehenden Typen an.
1. Zentralwechselrichter: Ähnlich wie Stringwechselrichter, jedoch mit hoher Kapazität. Er ist widerstandsfähig gegen Umwelteinflüsse und für große Solarparks geeignet.
2. Mikrometer: Dies sind die neuesten technologisch fortschrittlichen Geräte, die Gleichstrom direkt von der Rückseite der Solarmodule in Wechselstrom umwandeln. Es sind keine Kabel angeschlossen, sodass die Module nicht beschattet werden. Mikrometer bieten individuelle Überwachungssysteme und können je nach Bedarf erweitert werden. Diese eignen sich am besten für platzbeschränkte Lösungen, sind aber teuer.
3. Leistungsoptimierer: Diese werden ebenfalls an der Rückseite von Solarmodulen angebracht und funktionieren wie Mikrometer. Sie bieten eine Systemleistung sowie die Überwachung einzelner Module. Leistungsoptimierer sind kostengünstiger als Mikrometer.
4. String-Wechselrichter: Dies sind die häufigsten Arten von netzgekoppelten Wechselrichtern. String-Wechselrichter sind in Reihe geschaltet und die Funktion jedes Strings besteht darin, Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) umzuwandeln. Diese Wechselrichter sind zuverlässig und erschwinglich und eignen sich vor allem für gewerbliche und kleine Haushalte.
Sie haben heute etwas über das Funktionsprinzip von Netzwechselrichtern gelernt, was, wie ich finde, recht interessant war. Der Preis der verwendeten Komponenten für Netzwechselrichter kann sich zwar bestimmen, kann aber je nach Ort, Hersteller und Marke sowie anderen Faktoren variieren. Wie schließt man einen Netzwechselrichter an das Stromnetz an? Die Antwort ist einfach: Führen Sie einfach die oben genannten Schritte aus. Wir empfehlen jedoch nicht, ihn selbst zu installieren.
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