Analyse der wichtigsten Leistungsparameter von Solar-Photovoltaik-Wechselrichtern

Ein Photovoltaik-Wechselrichter ist ein Leistungsregler auf Halbleiterbasis. Seine Hauptfunktion besteht in der Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom. Sein typischer Aufbau besteht aus zwei Teilen: der Boost-Schaltung und der Wechselrichter-Brückenschaltung. Die Boost-Schaltung erhöht die von der Solarzelle erzeugte Gleichspannung auf das für die Wechselrichter-Leistungsregelung erforderliche Niveau. Die Wechselrichter-Brückenschaltung wandelt die erhöhte Gleichspannung in eine Wechselspannung um, die der Netzfrequenz entspricht.

Dieses Gerät wird auch als Leistungsregler bezeichnet. In Photovoltaik-Stromerzeugungssystemen werden sie je nach Anwendungsszenarien in zwei Typen eingeteilt: netzunabhängige und netzgekoppelte Wechselrichter. Je nach Wellenformmodulationsmethode gibt es Rechteckwechselrichter, Stufenwechselrichter, Sinuswechselrichter und kombinierte Dreiphasenwechselrichter. Spezielle Wechselrichter für netzgekoppelte Systeme werden je nach Ausstattung mit oder ohne Transformator in transformatorbestückte und transformatorlose Wechselrichter unterteilt.

Die wichtigsten Leistungsparameter von Photovoltaik-Wechselrichtern sind wie folgt:

1. Nennausgangsspannung

Innerhalb des zulässigen Schwankungsbereichs der angegebenen Eingangsgleichspannung sollte der Photovoltaik-Wechselrichter in der Lage sein, die Nennspannung auszugeben. In der Regel beträgt die Nennspannung für einphasige Geräte 220 V und für dreiphasige Geräte 380 V. Die Spannungsschwankungsabweichung wird wie folgt angegeben:

• Im stationären Betrieb beträgt die Spannungsschwankungsabweichung üblicherweise nicht mehr als ±5 % des Nennwerts.
• Bei plötzlichen Laständerungen darf die Spannungsabweichung ±10 % des Nennwerts nicht überschreiten.

• Unter normalen Arbeitsbedingungen sollte der Unsymmetriegrad der vom Wechselrichter ausgegebenen dreiphasigen Spannung ≤8 % betragen.

• Die Verzerrungsanforderungen für die Ausgangs-Wechselspannungswellenform (Sinuswelle) lauten wie folgt: Dreiphasenausgang ≤5 %, Einphasenausgang ≤10 %.

• Unter normalen Betriebsbedingungen sollte die Frequenzabweichung der vom Wechselrichter ausgegebenen Wechselspannung ≤ 1 % betragen. Gemäß der nationalen Norm GB/T 19064-2003 liegt der Frequenzbereich der Ausgangsspannung zwischen 49 Hz und 51 Hz.

2. Lastleistungsfaktor

Dieser Parameter charakterisiert die Fähigkeit des Wechselrichters, induktive oder kapazitive Lasten anzusteuern. Bei der Ausgabe einer Sinuswelle wird der Lastleistungsfaktor üblicherweise zwischen 0,7 und 0,9 eingestellt, wobei der Nennwert in der Regel 0,9 beträgt. Unter der Voraussetzung, dass die Lastleistung bestimmt wird, muss bei niedrigem Leistungsfaktor des Wechselrichters dessen Kapazitätskonfiguration erhöht werden, was zu höheren Kosten führt. Gleichzeitig führt eine Erhöhung der Scheinleistung der Wechselstromschleife des Systems und des Schleifenstroms zwangsläufig zu erhöhten Verlusten und einer Verringerung der Gesamteffizienz des Systems.

3. Nennausgangsstrom und Nennausgangskapazität

• Der Nennausgangsstrom bezieht sich auf den Nennstromwert, den der Wechselrichter innerhalb des angegebenen Lastleistungsfaktorbereichs ausgeben kann, wobei die Einheit Ampere (A) ist.

• Die Nennausgangskapazität bezieht sich auf das Produkt aus der Nennausgangsspannung und dem Nennausgangsstrom des Wechselrichters, wenn der Ausgangsleistungsfaktor 1 beträgt (d. h. bei rein ohmschen Lasten), mit Einheiten von Kilovoltampere (kVA) oder Kilowatt (kW).