PV-Wechselrichter – Übersicht: Wechselrichter, auch Leistungsregler genannt, können in Solaranlagen als netzunabhängige oder netzgekoppelte Stromversorgung eingesetzt werden. Je nach Wellenformmodulation unterscheidet man zwischen Rechteck-, Stufen-, Sinus- und integrierten Dreiphasenwechselrichtern. In netzgekoppelten Systemen können Wechselrichter mit oder ohne Transformator ausgeführt sein. Aufbau eines PV-Wechselrichters: Halbleiterbauelemente bilden die Aufwärtswandler- und Brückenschaltung des Wechselrichters, welche die Wechselstrom-Umwandlungsleistung regelt. Zu den wichtigsten Halbleiterbauelementen gehören:
(1) Stromsensor: erfordert hohe Genauigkeit, schnelle Reaktionszeit, niedrige Temperaturbeständigkeit, hohe Temperaturbeständigkeit usw., verschiedene Stromsensoren verbrauchen unterschiedlich viel Leistung, üblicherweise wird ein Hall-Stromsensor zur Strommessung verwendet;
(2) Stromwandler: breiter Strombereich, oft BRS-Serie;
(3) Reaktor. Funktionsprinzip von PV-Wechselrichtern: PV-Wechselrichter verfügen über eine Aufwärtswandlerschaltung und eine Brückenschaltung. Die Aufwärtswandlerschaltung erhöht die Gleichspannung auf die Ausgangsspannung, während die Brückenschaltung sie in Wechselspannung mit fester Frequenz umwandelt. Somit wandeln die Aufwärtswandler- und die Brückenschaltung Gleichstrom in Wechselstrom um. Photovoltaik-Wechselrichter weisen zehn häufige Probleme und Verarbeitungstechniken auf.
1. Netzprobleme: Zu niedrige oder zu hohe Spannung und Frequenz sind Netzstörungen (Fehlercodes F00–F03). ① Prüfen Sie, ob die Maschine die Sicherheitsstandards des örtlichen Stromnetzes erfüllt. ② Überprüfen Sie die Anschlüsse der Wechselstrom-Ausgangsklemmen und messen Sie die Spannung mit einem Multimeter. ③ Trennen Sie den PV-Eingang, starten Sie die Maschine neu und prüfen Sie den ordnungsgemäßen Betrieb. ④ Sollte das Problem weiterhin bestehen, wenden Sie sich an Ihren Netzbetreiber.
2. Niedriger Isolationswiderstand (Fehlercode F07). ① Trennen Sie den PV-Eingang, starten Sie das Gerät neu und prüfen Sie den ordnungsgemäßen Betrieb. ② Prüfen Sie, ob der Erdungswiderstand von PV+ und PV- 500 kΩ überschreitet. Bei Werten unter 500 kΩ wenden Sie sich bitte an Ihren Wechselrichterhändler oder Batteriehersteller.
3. Zu hoher Ableitstrom – Fehler F20: Trennen Sie den PV-Eingang, starten Sie das Gerät neu und prüfen Sie den ordnungsgemäßen Betrieb. ② Wenden Sie sich im Fehlerfall an den Händler.
4. Kühler- und Umgebungstemperaturen sind zu hoch (Fehlercodes F12, F13). ① Trennen Sie den PV-Eingang, starten Sie das Gerät neu und prüfen Sie nach einigen Minuten Abkühlzeit den ordnungsgemäßen Betrieb. ② Prüfen Sie, ob die Umgebungstemperatur den typischen Bereich des Geräts überschreitet. Sollte das Problem weiterhin bestehen, wenden Sie sich bitte an Ihren Händler.
5. Überwachung ohne Datenverbindung (WLAN-Tracking): Verbinden Sie das Wechselrichter-WLAN, prüfen Sie die Überwachungsseite auf Wechselrichterinformationen, schließen Sie das integrierte WLAN-Modul erneut an oder prüfen Sie die externe WLAN-RS485-Verbindung, falls keine Wechselrichterinformationen angezeigt werden. Wenn Sie das Wechselrichter-WLAN nicht finden können, prüfen Sie den Kontakt des integrierten WLAN-Moduls oder die Stromversorgung des externen WLAN-Moduls. Um GPRS zu überwachen, testen Sie die Internet-Signalstärke desselben Anbieters am Installationsort des Wechselrichters. Prüfen Sie, ob der Kontakt des externen GPRS-Moduls schwach ist oder es keine Stromversorgung hat.
6. Niedrige Isolationsimpedanz: Verwenden Sie Ausschlussverfahren. Entfernen Sie alle Stromkabel an der Eingangsseite des Wechselrichters und schließen Sie sie dann nacheinander wieder an. Nutzen Sie die Isolationsimpedanzerkennung des Wechselrichters beim Einschalten, um die problematischen Stränge zu finden. Prüfen Sie den DC-Anschluss auf durch Wasser beschädigte oder durchgebrannte Lötstellen und die Bauteile auf schwarze, verbrannte Stellen an den Kanten, die zu Leckströmen führen können.
7. Fehlerströme durch Leckströme: Minderwertige Geräte, unsachgemäße Installation und ungeeignete Platzierung verschärfen dieses Problem. Mögliche Fehlerquellen sind: minderwertige DC-Steckverbinder, Bauteile, unzureichende Montagehöhe, minderwertige netzgekoppelte Geräte oder Wasserleckagen. Ähnliche Probleme lassen sich mithilfe der Sprinkleranlage feststellen und durch eine gute Isolierung beheben. Liegt das Problem am Material, muss dieses ausgetauscht werden.
8. Der Wechselrichter reagiert nicht. Die Gleichstrom-Eingangsleitungen dürfen nicht verpolt sein. Der normale Gleichstromanschluss hat eine Anti-Dump-Funktion, die Crimp-Anschlüsse jedoch nicht. Bitte lesen Sie die Bedienungsanleitung des Wechselrichters, um sicherzustellen, dass die Plus- und Minus-Anschlüsse sowie die Crimpverbindungen kritisch sind. Der Verpolungsschutz des Wechselrichters ermöglicht einen normalen Start nach korrekter Verdrahtung.
9. Netzfehler/Netzüberspannung: Hierbei spielen hohe (Stromverbrauch während langer Betriebszeiten) und niedrige Lasten (Stromverbrauch in Ruhephasen) eine Rolle. Im Vorfeld sollte die Netzspannung geprüft werden. Wechselrichterhersteller sollten sich mit dem Netzbetreiber abstimmen, um eine Technologiekombination zu entwickeln, die sicherstellt, dass die Projektplanung im Rahmen des Zumutbaren liegt. Dies ist insbesondere in ländlichen Stromnetzen wichtig, da der Wechselrichter eine entscheidende Rolle spielt. Ländliche Netze und Wechselrichter unterliegen strengen Grenzwerten für Spannung, Wellenform und Entfernung. Die meisten Überspannungsprobleme entstehen durch Netzspannungen bei geringer Last, die die Sicherheitsgrenzwerte überschreiten oder sich ihnen annähern. Ist die Netzleitung zu lang oder schlecht verpresst, kann das Kraftwerk nicht normal und stabil arbeiten. In diesem Fall muss der Netzbetreiber die Spannung koordinieren oder das Netz abschalten und die Qualität der Kraftwerkskonstruktion überwachen. Netzunterspannung: Dieses Problem ähnelt der Netzüberspannung, kann aber auch zu einer falschen Spannung führen, wenn die Phasenspannungen zu niedrig sind, die Lastverteilung im Netz unvollständig ist oder Phasen ausfallen oder getrennt werden. Netzfrequenzüber-/Unterfrequenz: Das Auftreten dieser Störung in einem normalen Netz deutet auf einen schlechten Netzzustand hin. Keine Netzspannung? Überprüfen Sie die Netzverbindungsleitungen. Prüfen Sie auf Phasenfehler im Netz oder Leitungen ohne Spannung.
10. Gleichspannungsschutz: Durch die ständige Verbesserung der Prozesseffizienz von Bauteilen steigen sowohl die Leistungsaufnahme als auch die Leerlauf- und Betriebsspannung. Um Überspannungen und Schäden an den Geräten bei niedrigen Temperaturen zu vermeiden, müssen die Temperaturkoeffizienten bereits in der Konstruktionsphase berücksichtigt werden.
SECHS TECHNOLOGISCHE TRENDS BEI DER ENTWICKLUNG VON PV-WECHSELRICHTERN
Trend 1: Die Hardware von Wechselrichtern entwickelt sich rasant weiter, unter anderem durch SiC-Technologie, CAN, DSP und neue Topologien, was zu einer verbesserten Effizienz führt. China hat bereits die Effizienzklasse A+ erreicht, das Ziel ist A+++.
Trend 2: Zentralisierte Wechselrichterleistung, Effizienz und Spannung steigen. Wechselrichter mit 2,5 MW und höherer Leistung werden aufgrund ihrer um ca. 0,1 Yuan/W geringeren Kosten im Vergleich zu 1-MW-Feldanlagen verstärkt eingesetzt. Dadurch reduzieren sich die Investitionskosten für ein 100-MW-Kraftwerk um 10 Millionen Yuan. Die Kabelanpassung gewährleistet eine gleichmäßige Gleichstromverlustverteilung. Das 1500-V-System wird den Bau von Großkraftwerken dominieren. Abgesehen von den Komponenten spart es 0,2 Yuan/W bzw. 20 Millionen Yuan für ein 100-MW-Kraftwerk.
Trend 3: String-Wechselrichter bieten eine steigende Leistungsdichte und Leistung pro Einheit. Sie erreichen weiterhin Leistungen bis zu 80 kW, eine höhere Leistungsdichte und ein geringeres Gewicht – ideal für anspruchsvolle Anwendungen mit schwieriger Installation und Wartung. Die 40-kW-String-Wechselrichter von Sunny Power sind mit nur 39 kg die leichtesten der Branche. Sunny Power setzt seit jeher auf intelligente Lüfterkühlung, um einen Anstieg der internen Komponententemperatur zu verhindern und die Überlastfähigkeit der Wechselrichter bei hohen Temperaturen zu verbessern.
Trend 4: Mehr Produkte auf Modulebene. Module wie Enphase-Mikrowechselrichter und SolarEdge-Leistungsoptimierer werden immer häufiger eingesetzt. Das Marktforschungsunternehmen GTM prognostiziert einen Anstieg der Auslieferungen von Leistungselektronik auf Modulebene (MLPE) von 1,1 GW im Jahr 2013 auf über 5 GW im Jahr 2017.
Trend 5: Netzanpassungsfähigkeit und erhöhte Sicherheit und Zuverlässigkeit Leckstromschutz, SVG-Funktionalität, LVRT, DC-Modulschutz, Isolationsimpedanzerkennungsschutz, PID-Schutz, Blitzschutz, Schutz vor positiver und negativer PV-Verpolung und andere ständig verbesserte Funktionen erhöhen die Netzanpassungsfähigkeit und Systemsicherheit von Wechselrichtern.
Trend 6: Verbesserte Umweltverträglichkeit von Wechselrichtern Mit dem zunehmenden Einsatz von Photovoltaik-Kraftwerken in rauen Umgebungen wie Küsten-, Wüsten- und Hochebenengebieten usw. werden die Korrosionsbeständigkeit, Sandbeständigkeit und sonstige Umweltverträglichkeit der Wechselrichter verbessert, um eine hohe Zuverlässigkeit zu gewährleisten.
Zhao Wei erklärte, dass die Anwendung neuer Produkte durch vielfältige neue Technologien die PV-Technologie kontinuierlich fördert, die Systemeffizienz verbessert, die Stromgestehungskosten (LCOE) senkt und letztendlich die Netzparität erreicht wird – ein gemeinsames Ziel. Das Kraftwerksdesign wird angepasst, die Systemintegration verbessert, und eine integrierte Wechselrichter-Mittelspannungstransformator-Lösung kann das System extrem vereinfachen und Kosten senken, die Bedienung vereinfachen, die Effizienz steigern und die Zuverlässigkeit erhöhen. Die PV-Wechselrichterbranche entwickelt sich rasant, mit einer Vielzahl neuer Technologien und Produkte, die sich ständig weiterentwickeln und an lokale Gegebenheiten anpassen – ein starker Wettbewerb. Bei großen Freiflächenkraftwerken sind zentralisierte Lösungen aufgrund der geringeren Anfangsinvestitionen und der späteren Betriebs- und Wartungskosten nur ein Drittel so hoch wie bei String-Wechselrichtern. Betriebsergebnisse zahlreicher Kraftwerke zeigen, dass die String-Stromerzeugung mit zentralisierter Anlage die bevorzugte Wahl der Nutzer ist. Auch in dezentralen Anwendungen gewinnen 2/2,5-Mbit/s-String-Wechselrichter an Bedeutung, wobei hohe Leistung, Effizienz und Leistungsdichte die zukünftigen Entwicklungsrichtungen darstellen. PV + Internet wird zum Standard, und PV + Energiespeicheranwendungen haben eine vielversprechende Zukunft.
