Welche Funktionen und Eigenschaften haben Photovoltaik-Wechselrichter?

Der Wechselrichter wandelt nicht nur Gleichstrom in Wechselstrom um, sondern optimiert auch die Leistung der Solarzellen und schützt vor Systemfehlern. Zusammenfassend verfügt er über automatische Betriebs- und Abschaltfunktionen, eine Maximum-Power-Tracking-Funktion, einen Schutz vor Inselbetrieb (für netzgekoppelte Systeme), eine automatische Spannungsanpassung (für netzgekoppelte Systeme), eine Gleichstromerkennung (für netzgekoppelte Systeme) und eine Gleichstrom-Erdungserkennung (für netzgekoppelte Systeme).

Im Folgenden werden die automatischen Betriebs- und Abschaltfunktionen sowie die Funktion zur Nachführung der maximalen Leistung kurz erläutert:

Nach Sonnenaufgang nimmt die Intensität der Sonneneinstrahlung allmählich zu, und die Leistung der Solarzellen steigt entsprechend. Sobald die vom Wechselrichter benötigte Ausgangsleistung erreicht ist, schaltet sich dieser automatisch ein. Nach dem Einschalten überwacht der Wechselrichter kontinuierlich die Leistung der Solarzellen. Solange die Leistung der Solarzellen die vom Wechselrichter benötigte Leistung übersteigt, läuft der Wechselrichter weiter und schaltet sich bis zum Sonnenuntergang ab. Auch an bewölkten und regnerischen Tagen arbeitet der Wechselrichter. Sinkt die Leistung der Solarzellen und nähert sich die Ausgangsleistung des Wechselrichters null, wechselt dieser in den Standby-Modus.

Die Leistung eines Solarmoduls variiert mit der Intensität der Sonneneinstrahlung und der Modultemperatur. Da die Spannung mit steigendem Strom abnimmt, existiert ein optimaler Betriebspunkt, an dem die maximale Leistung erzielt wird. Mit der Änderung der Sonneneinstrahlung ändert sich auch dieser optimale Betriebspunkt. Das Solarmodul arbeitet jedoch stets am Punkt maximaler Leistung (MPP), sodass das System immer die maximale Leistung aus dem Modul gewinnt. Diese Regelungsmethode wird als Maximum Power Point Tracking (MPPT) bezeichnet. Das wichtigste Merkmal des in einem Solarenergiesystem verwendeten Wechselrichters ist die integrierte MPPPT-Funktion.

1. Höhere Effizienz. Aufgrund des derzeit hohen Preises von Solarzellen ist es notwendig, die Effizienz des Wechselrichters zu verbessern, um die Nutzung der Solarzellen zu maximieren und die Systemeffizienz zu steigern.

2. Hohe Zuverlässigkeit. Photovoltaikanlagen werden derzeit hauptsächlich in abgelegenen Gebieten eingesetzt und sind oft unbeaufsichtigt und wartungsarm. Daher müssen die Wechselrichter über eine durchdachte Schaltungsstruktur, sorgfältig ausgewählte Komponenten und diverse Schutzfunktionen verfügen, wie z. B. Verpolungsschutz am Gleichstromeingang, Kurzschlussschutz am Wechselstromausgang, Überhitzungs- und Überlastschutz.

3. Die Eingangsspannung weist einen großen Anpassungsbereich auf. Da sich die Klemmenspannung der Solarzelle mit der Last und der Sonneneinstrahlung ändert, insbesondere mit zunehmendem Alter der Batterie, variiert sie stark. Beispielsweise kann die Klemmenspannung bei einer 12-V-Batterie zwischen 10 V und 16 V schwanken, weshalb der Wechselrichter einen normalen Betrieb innerhalb eines großen Gleichspannungs-Eingangsbereichs gewährleisten muss.