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Die
Erfindung betrifft einen Wechselrichter, insbesondere einen Solarwechselrichter,
zur Einspeisung eines mehrphasigen Netzstromes in einen Verknüpfungspunkt
eines Stromversorgungsnetzes, wobei der Wechselrichter einen eingangsseitigen DC/DC-Wandler,
einen netzgeführten, gesteuerten Stromrichter mit einem
nachfolgenden Kommutierungsfilter und ein nachgeschaltetes Netzfilter
zur Reduzierung von stromrichterseitig erzeugten Oberschwingungsströmen
aufweist. Es ist jeweils ein abschaltbarer Leistungshalbleiterschalter
mit antiparallel geschalteter Diode als Stromrichterventil einer
jeden Phase des Stromrichters vorgesehen. Der Wechselrichter weist
eine Steuereinrichtung zum Ansteuern der Leistungshalbleiterschalter
mittels Ansteuersignale und zum Erfassen der anstehenden Phasenspannungen
des Stromversorgungsnetzes auf.
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Aus
der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2006 016 502 A1 ist
ein Wechselrichter, insbesondere ein Solar-Wechselrichter, bekannt.
Er weist einen Hochsetzsteller, einen netzgeführten, gesteuerten
Stromrichter und ein Filter auf, wobei das Filter mit wechselspannungsseitigen
Anschlüssen und der Hochsetzsteller ausgangsseitig mit
gleichspannungsseitigen Anschlüssen des netzgeführten,
gesteuerten Stromrichters verknüpft sind. Es ist jeweils ein
abschaltbarer Leistungshalbleiterschalter mit antiparallel geschalteter
Diode als Stromrichterventil einer jeden Phase des netzgeführten,
gesteuerten Stromrichters vorgesehen. Diese abschaltbaren Leistungshalbleiterschalter
sind steuerungsseitig mit einer Steuereinrichtung verknüpft,
an deren Eingängen ermittelte Phasenspannungen eines Netzes
anstehen.
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Aus
dem Fachaufsatz „Aktive Netzfilter zur Verbesserung
der Netzqualität" von Gustav H. Vaupel, Fachhochschule
Hamburg, Fachbereich Elektrotechnik und Informatik, Seite 22 bis
27, ist der Aufbau und die Funktionsweise eines dreiphasigen
aktiven Netzfilters auf Basis eines Pulswechselrichters offenbart.
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Die
eingangsseitige Gleichspannungsquelle kann z. B. ein Solarmodul
oder ein Solarfeld mit einer Vielzahl derartiger Solarmodule sein.
Sie kann eine Brennstoffzelle oder auch ein Generator einer Windkraftanlage
oder einer Biogasanlage sein.
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Der
Wechselrichter ist vorzugsweise ein dreiphasiger Wechselrichter,
insbesondere zur Einspeisung in ein 3-phasiges 50 Hz/400 V-Stromversorgungsnetz
oder in ein 60 Hz/460 V-Stromversorgungsnetz, wie z. B. eines Energieversorgungsunternehmens.
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Die
z. B. von einem Solarfeld erzeugte Feld- oder Ausgangsgleichspannung
ist von der aktuellen Sonneneinstrahlung sowie insbesondere von
dessen elektrischer Belastung abhängig. Üblicherweise
steuert die Steuereinrichtung des Wechselrichters den Leistungshalbleiterschalter
im DC/DC-Wandler derart getaktet an, dass die Einspeiseleistung
in das elektrische Netz maximal ist. Dieser Leistungspunkt wird
auch als MPP (für Maximum Power Point) bezeichnet.
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Vorzugsweise
ist der DC/DC-Wandler ein Hochsetzsteller zum Hochsetzen der eingangseitig anliegenden
Eingangsspannung auf Höhe der netzseitigen Spannungswerte,
das heißt auf eine Spannung von ca. 560 V bei dem 50 Hz/400
V-Stromversorgungsnetz. Alternativ kann der DC/DC-Wandler ein Tiefsetzsteller
sein, um die von einem Solarfeld erzeugte Feld- oder Ausgangsgleichspannung
herabzusetzen, falls diese Spannungswerte von mehr als 560 V aufweisen
sollte.
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Bei
dem in der eingangs genannten Druckschrift offenbarten Wechselrichter,
der in der Fachwelt auch als F3E-Wechselrichter bezeichnet wird (F3E
für Fundamental Frequency Front End), werden die antiparallel
zu den Gleichrichterdioden verschalteten Leistungshalbleiterschalter
in Abhängigkeit von der Netzspannung geschaltet. Auf der
oberen Brückenhälfte ist immer der jeweilige Leistungshalbleiterschalter
eingeschaltet, dessen Emitter-Potential höher ist als das
der anderen beiden Phasen. Auf der unteren Brückenhälfte
ist dies sinngemäß mit dem niedrigsten Kollektor-Potential
ebenso. Es handelt sich also um einen netzgeführten Betrieb
mit Weiterschalten von einer Phase zur nächsten. Ein Schaltbetrieb
zwischen oberem und unterem Leistungshalbleiterschalter einer Phase
tritt nicht auf. Daher können als Dioden Gleichrichterdioden
mit minimierter Durchlassspannung eingesetzt werden, die sich gegenüber
Freilaufdioden mit optimierten Schalteigenschaften durch erheblich
geringere Durchlassverluste auszeichnen. Die Schaltverluste sind
daher wegen des Betriebs mit Netzfrequenz nahezu vernachlässigbar.
Zur Sicherstellung der Stromkommutierung in den jeweiligen Phasen
ist einem solchen F3E-Stromrichter zwingend ein Kommutierungsfilter
nachgeschaltet. Ein derartiger Wechselrichter weist im Vergleich
zu herkömmlichen Wechselrichtern mit einem hochtaktenden
Pulswechselrichter und mit einem Wirkungsgrad von typischerweise
etwa 96% einen höheren Wirkungsgrad von 98% und besser
auf.
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Die
Umschaltvorgänge im F3E-Wechselrichter führen
zu Netzoberschwingungen im Netzstrom, insbesondere bei den ungeraden
Ordnungszahlen, wie 5., 7., 11., 13. Ordnung und so weiter. Die
jeweiligen wechselrichterseitig erzeugten Oberschwingungsströme
nehmen typischerweise mit zunehmender Ordnungszahl ab. Um nationale
oder auch internationale Anforderungen zur Netzeinspeisung von Energieerzeugungsanlagen
in ein öffentliches Stromversorgungsnetz zu erfüllen,
sind entsprechende Netzfilter erforderlich. So sind die maximal
zulässigen Oberschwingungsströme beispielsweise
zumindest für das Gebiet der Europäischen Union
in der europäischen Norm EN 61000-3-2 oder EN 61000-3-12 geregelt.
Die von der jeweiligen Ordnungszahl maximal zulässigen
Ober schwingungsströme sind dabei abhängig von
der maximalen Kurzschlussleistung des elektrischen Netzes am jeweiligen
Verknüpfungspunkt des öffentlichen Stromversorgungsnetzes.
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Nachteilig
bei dem eingangs genannten Wechselrichter ist, dass das Netzfilter
zur wirksam Filterung der vergleichsweise niederfrequenten Oberschwingungsanteile äußerst
voluminös ist. Derartige Netzfilter weisen üblicherweise
Kapazitäten, Induktivitäten und/oder Dämpfungswiderstände
auf. Letztere verschlechtern zudem den Wirkungsgrad eines solchen
Netzfilters.
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Ein
weiterer Nachteil sind die Komplexität und mögliche
Schwingungsneigungen des Netzfilters bei Verwendung einer höheren
Filterordnung, um gezielt dominante Oberschwingungsanteile, wie
z. B. der 5. oder 7. Ordnung, zu bedämpfen.
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Ausgehend
von dem eingangs genannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe
der Erfindung einen Wechselrichter anzugeben, bei welchem die zuvor
genannten Nachteile vermieden werden.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind
in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 10 genannt.
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Erfindungsgemäß ist
das Netzfilter ein parallel zum Ausgang des Wechselrichters geschaltetes aktives
Netzfilter. Der besondere Vorteil ist, dass ein derartiges Netzfilter
nur für einen Bruchteil, wie z. B. 10%, der elektrischen
Gesamtleistung ausgelegt zu werden braucht, um die stromrichterseitig
erzeugten Oberschwingungsströme weitgehend zu kompensieren.
Ein solches aktives Netzfilter kann entsprechend kompakt realisiert
werden. Das aktive Netzfilter ist dazu ausgelegt, einen zum Oberschwingungsstrom der
jeweiligen Ordnung entgegengesetzten, das heißt gegenphasigen,
Kompensationsstrom in den gemeinsamen Ausgang des Wechselrichters
einzuspeisen. Dadurch weist der erfindungsgemäße Wechselrichter
im netzseitigen Verknüpfungspunkt auch ein vorherbestimmtes,
vorgegebenes Oberschwingungsspektrum auf.
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Nach
einer Ausführungsform weist das aktive Netzfilter einen
Pulswechselrichter mit einer im Vergleich zur Netzfrequenz vielfach
höheren Schaltfrequenz zur weitgehenden Kompensation der
stromrichterseitig erzeugten Oberschwingungsströme auf. Vorzugsweise
liegt die Schaltfrequenz bei zumindest dem 100-fachen der Netzfrequenz.
Die Schaltfrequenz beträgt bei einem 50 Hz/400 V-Stromversorgungsnetz
folglich mindestens 5000 Hz, wie z. B. 8 kHz. Dadurch ist durch
die vielfache „Überabtastung” in Bezug
auf die Netzfrequenz eine gezielte gegenphasige Oberschwingungskompensation
bis zu hohen Ordnungszahlen der Oberschwingungsanteile möglich.
Vorzugsweise weist der Pulswechselrichter des aktiven Netzfilters
einen Zwischenkreis mit einem Kondensator auf. Er dient als Energiespeicher zum
kurzfristigen Aufnehmen und wieder Zurückspeisung von elektrischer
Energie. Ein solches aktives Netzfilter weist einen besonders hohen
Wirkungsgrad von etwa 95% auf. Da das aktive Netzfilter jedoch nur
für ca. 10% der elektrischen Gesamtleistung ausgelegt zu
werden braucht, verschlechtert sich der Gesamtwirkungsgrad des erfindungsgemäßen
Wechselrichters lediglich um nur ca. 0,5%.
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Einer
weiteren Ausführungsform zufolge weist das aktive Netzfilter
zumindest eine Stromerfassungseinheit zur Erfassung eines mehrphasigen Netzstromes,
Frequenzanalysemittel zur Ermittlung der Oberschwingungsströme,
wie z. B. eine Strommesseinheit mit nachgeschalteter FFT-Analyseeinheit,
und Ansteuermittel zur geregelten Ansteuerung des Pulswechselrichters
auf.
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Eine
derartige Analyseeinheit weist vorzugsweise Mittel zur Durchführung
einer FFT-Frequenzanalyse (FFT für Fast Fourier Transformation)
eines jeweiligen wechselrichterseitigen Netzstromes auf. Aus dem
rechnerisch ermittelten Oberschwingungsspektrum kann dann der Pulswechselrichter
derart mittels Kom pensationsansteuermittel geregelt angesteuert
werden, dass die Oberschwingungsströme im Verknüpfungspunkt
des Stromversorgungsnetzes weitgehend kompensiert sind. Vorzugsweise
weist dieses aktive Netzfilter Strommesseinheiten, insbesondere
Stromwandler, zur Erfassung des mehrphasigen Netzstromes auf.
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Vorzugsweise
weist das aktive Netzfilter im dreiphasigen Fall zwei Strommesseinheiten
zur Erfassung des jeweiligen Phasenstromes auf. Der verbleibende
Phasenstrom lässt sich direkt aus den beiden gemessenen
Phasenströmen ermitteln.
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Einer
weiteren Ausführungsform zufolge weist der Wechselrichter
zumindest eine Strommesseinheit und eine Spannungsmesseinheit zur
Erfassung eines Eingangsgleichstromes und einer Eingangsgleichspannung
am Eingang des DC/DC-Wandlers auf. Die Steuereinrichtung weist ferner
Abbildungsmittel zur Abbildung einer dazu korrespondierenden aktuellen
elektrischen Leistung in ein dazu zu erwartendes, stromabhängiges
Oberschwingungsspektrum auf. Weiterhin weist die Steuereinrichtung
Ansteuermittel zur geregelten Ansteuerung des Pulswechselrichters
mittels PWR-Ansteuersignale auf.
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Aus
der ermittelten aktuellen elektrischen Leistung können
mittels der Steuereinrichtung die jeweiligen netzseitigen Phasenströme
und deren stromabhängiger Oberschwingungsanteil ermittelt werden.
Der besondere Vorteil ist, dass die beiden Messeinheiten sowieso
erforderlich sind, um den maximalen Leistungspunkt für
die Einspeisung in das elektrische Netz fortlaufend zu ermitteln.
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Das
Abbildungsmittel kann z. B. eine elektronisch hinterlegte Tabelle
sein, welche abhängig von der aktuellen elektrischen Leistung
bzw. abhängig vom jeweiligen ermittelten Phasenstrom die
zu erwartenden Oberschwingungsströme der jeweiligen Ordnung
beinhalten. Darauf basierend kann ein Ansteuermittel den Pulswechselrichter
derart ansteuern, dass die frequenzabhän gigen Oberschwingungsströme
im Verknüpfungspunkt des Netzes wiederum weitgehend kompensiert
sind.
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Vorzugsweise
sind die vorangegangenen Mittel Softwareroutinen und Speichertabellen,
welche vorzugsweise die prozessorgestützte Steuereinrichtung
ausführt bzw. ausliest.
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Alternativ
können zur Ermittlung der aktuellen elektrischen Leistung
auch die jeweiligen Phasenströme messtechnisch erfasst
werden.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform weist der vorzugsweise als
Hochsetzsteller ausgebildete DC/DC-Wandler einen abschaltbaren weiteren
Leistungshalbleiterschalter, eine Entkopplungsdiode, eine Speicherdrossel
und einen Filterkondensator auf. Die Steuereinrichtung weist Mittel
zu getakteten Ansteuerung des weiteren Leistungshalbleiterschalters über
ein Steuersignal auf, sodass der Wechselrichter am maximalen Leistungspunkt
betreibbar ist. Dadurch wird der Ertrag der Gleichspannungsquelle maximiert.
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Einer
weiteren Ausführungsform zufolge kann dem aktiven Netzfilter
noch ein passives Kleinnetzfilter zur Bedämpfung der Oberschwingungsströme
insbesondere ab der 25. Ordnung nachgeschaltet sein. Ein derartiges
Filter kann gegebenenfalls noch vorhandene hochfrequente Oberschwingungsanteile herausfiltern,
sofern die nationalen oder internationalen Normen dies erfordern.
Im einfachsten Fall ist dieses Filter ein kompaktes Tiefpassfilter
mit einer Eckfrequenz von ca. 1 kHz.
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Insbesondere
ist der betrachtete erfindungsgemäße Wechselrichter
für eine Einspeiseleistung von mindestens 25 kW ausgelegt.
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Vorzugsweise
ist der Wechselrichter ein Solarwechselrichter zum eingangsseitigen
Anschließen an ein Solarmodul oder an ein Solarfeld.
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Die
Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungen der Erfindung
werden im Weiteren anhand der nachfolgenden Figuren näher
beschrieben. Es zeigen
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1 den
Aufbau eines F3E-Wechselrichters nach dem Stand der Technik,
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2 den
Aufbau eines beispielhaften Wechselrichters gemäß der
Erfindung,
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3 ein
beispielhaftes Oberwellenspektrum eines F3E-Wechselrichters mit
eingetragenen Grenzwerten für die Einspeisung in ein Stromversorgungsnetz
und
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4 eine
vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Wechselrichters.
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1 zeigt
den Aufbau eines F3E-Wechselrichters 1 nach dem Stand der
Technik. Bei dem gezeigten Wechselrichter 1 handelt es
sich um einen Solarwechselrichter zur Einspeisung eines dreiphasigen
Netzstromes iL1–iL3 in einen Verknüpfungspunkt
SK eines Stromversorgungsnetzes N. Typischerweise ist er für
Einspeiseleistung von mindestens 25 kW ausgelegt. Mit dem Bezugszeichen 2 ist eine
Gleichspannungsquelle stellvertretend für eine einspeisende
Quelle, wie z. B. ein Solarmodul, ein Solarfeld, eine Brennstoffzelle,
ein Windkraftgenerator oder dergleichen, bezeichnet. Die Gleichspannungsquelle 2 ist
mit der Eingangsseite eines DC/DC-Wandlers 3 verbunden.
Vorzugsweise ist dieser, wie in 1 gezeigt,
ein Hochsetzsteller 3 bzw. ein „Boost-Converter” entsprechend
dem fachenglischen Sprachgebrauch. Der an sich bekannte Hochsetzsteller 3 weist
einen abschaltbaren weiteren Leistungshalbleiterschalter 32,
eine Entkopplungsdiode 33, eine Speicherdrossel 31 und
einen Filterkondensator 34 auf. Der weitere Leistungshalbleiterschalter 32 wird
dabei über eine prozessorgestützte Steuereinrichtung 6 des
Solarwechselrichters 1 über ein Steuersignal S
angesteuert, um den Solarwechselrichter 1 zumindest na hezu
in seinem maximalen Leistungspunkt (MPP) betreiben zu können.
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Am
Ausgang des Hochsetzstellers
3 liegt eine Stromrichtereingangsspannung
uZ an. Mit iZ ist der korrespondierende Eingangsstrom für
einen nachfolgenden netzgeführten, gesteuerten Stromrichter
4 bezeichnet.
Letzterer trägt in der Fachwelt die gängigere
Bezeichnung F3E-Stromrichter bzw. F3E-Converter. Mit R, S, T sind
die drei Phasen des Stromrichters
4 bezeichnet. Er weist
die gemäß der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2006 016 502 A1 die
bekannten Bauelemente wie Gleichrichterdiode
33, Leistungshalbleiterschalter
32,
insbesondere IGBT, Speicherdrossel
31 und gegebenenfalls
einen Filterkondensator
34 auf. Die Ansteuerung der Steuerelektrode,
insbesondere des Gates, der jeweiligen IGBTs erfolgt mittels Ansteuersignale
T1–T6, welche die Steuereinrichtung
6 aus den
erfassten Phasenspannungen uR, uS, uT des Stromversorgungsnetzes
N bildet. Mit fN sind die daraus abgeleitete Netzfrequenz, wie z.
B. 50 Hz, mit iL1'–iL3' die ausgangsseitigen, oberschwingungsbehafteten
Stromrichterströme bezeichnet.
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Zur
Sicherstellung der Stromkommutierung in Phasen R, S, T ist dem F3E-Stromrichter 4 ein
passives Kommutierungsfilter 5 nachgeschaltet. Es weist beispielhaft
eine Sternschaltung von drei Reihenschaltungen aus jeweils einem
Filterwiderstand 51 und einem Filterkondensator 52 auf.
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Im
linken Teil der 1 ist eine Strommesseinheit 8 zur
Erfassung eines Eingangsgleichstromes iDC vorhanden. Mit iDC ist
der dazu korrespondierende Messstromwert bezeichnet. Er dient unter
anderem zur Einstellung des maximalen Leistungspunktes durch die
Steuereinrichtung 6.
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2 zeigt
den Aufbau eines beispielhaften Wechselrichters 1 gemäß der
Erfindung. Im Vergleich zur Ausführung gemäß 2 weist
der gezeigte Wechselrichter 1 nun anstelle eines passiven
Netzfilters 7 ein parallel zum Ausgang des Wechselrich ters 1 geschaltetes
aktives Netzfilter 7' auf. Mit „aktiv” ist eine
elektronisch gesteuerte mögliche Veränderung der
Filtercharakteristik des Netzfilters 7' gemeint. Weiterhin
weist das aktive Netzfilter 7' Frequenzanalysemittel 71 sowie
Ansteuermittel 72 auf. Die Frequenzanalysemittel 71 dienen
zur Ermittlung der Oberschwingungsströme iν, die
den Stromrichterströmen iL1'–iL3' überlagert
sind. Die Ansteuermittel 72 sind dazu ausgebildet, einen
zu den jeweiligen, ordnungszahlabhängigen Oberschwingungsströmen
iν gleichgroßen gegenphasigen Kompensationsstrom
iC1–iC3 einzustellen, sodass die frequenzabhängigen
Oberschwingungsströme iν im Verknüpfungspunkt
SK des Stromversorgungsnetzes N weitgehend kompensiert werden können.
Hierzu steuert das Ansteuermittel 72 einen in der 2 nicht
weiter gezeigten Pulswechselrichter im aktiven Netzfilter 7' an.
Dabei weist der Pulswechselrichter im Vergleich zum netzgeführten,
gesteuerten Stromrichter 4 eine vielfach höhere
Schaltfrequenz fT von z. B. 8 kHz auf.
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Die
Steuereinheit 6 gibt dem aktiven Netzfilter 7' in
Abhängigkeit vom aktuellen Arbeitspunkt, wie z. B. Teillast
oder Volllast, des F3E-Wechselrichters vor, wie stark die einzelnen
Oberschwingungsanteile bedämpft werden müssen.
Einen entsprechenden Sollwert SP generiert der Controller 6 z.
B. aus einer Tabelle.
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Im
Beispiel der 2 ist dem aktiven Netzfilter 7' ein
optionales passives Kleinnetzfilter 7'' zur Bedämpfung
der Oberschwingungsströme iν insbesondere ab der
25. Ordnung nachgeschaltet. Ein solches Kleinnetzfilter 7'' kann
für höhere Frequenzen erforderlich sein, wenn
die maßgebliche Norm für den Einspeisebetrieb
dies erfordert.
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3 zeigt
ein beispielhaftes Oberwellenspektrum Sν eines F3E-Wechselrichters 1 mit
eingetragenen Grenzwerten G1.5, G4.5, G9 für die Einspeisung
in ein Stromversorgungsnetz N. Es sind die stromrichterausgangsseitigen
Oberschwingungsströme iν über den maßgeblichen
ungeraden Ordnungszahlen zur Netzfrequenz von 50 Hz sowie über der
entsprechenden Frequenz f aufgetragen. Weiterhin sind Oberschwingungsströme
iν in Abhängigkeit von beispielhaft sechs Einspeiseleitungswerten P1–P6
aufgetragen. Die beispielhaften Leistungswerte P1–P6 für
den Wechselrichter 1 sind 35 kW, 30 kW, 20 kW, 10 kW, 5
kW und 1 kW. Mit G1.5, G4.5 und G9 sind die Grenzwerte der Stromoberschwingungen
für einen Wechselrichter mit 30 kW Nennleistung in einem
Verknüpfungspunkt SK mit einer Netzkurzschlussleistung
von 1,5 MVA, 4,5 MVA und 9 MVA bezeichnet.
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Wie
das vorliegende Diagramm zeigt, nehmen einerseits die Oberschwingungsströme
iν mit zunehmender Ordnungszahl und zugleich mit abnehmender
Einspeiseleistung P1–P6 ab. Das Diagramm zeigt auch, dass
die eingetragenen und vom Typ des Verknüpfungspunktes SK
abhängigen Grenzwerte G1.5, G4.5, G9 nicht in jedem Fall
eingehalten werden.
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Weiterhin
zeigt das Oberwellenspektrum Sν des netzgeführten,
gesteuerten Stromrichters 4 bedingt durch die im Vergleich
zum herkömmlichen Pulswechselrichter netzsynchrone Phasenumschaltungen
ausgeprägte und somit auch vorbestimmte harmonische Oberschwingungsanteile.
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4 zeigt
eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Wechselrichters 1. Die Darstellung zeigt den Aufbau des
aktiven Netzfilters 7' im Detail. Es weist einen Pulswechselrichter 74 in Drehstrombrückenschaltung
mit IGBTs auf. Die gemeinsamen Anschlüsse der jeweiligen
phasenbezogenen Brücken sind jeweils über eine
Längsdrossel 73 parallel zum Ausgang des Stromrichters 4 geschaltet.
Mit dem Bezugszeichen 75 ist ein Zwischenkreiskondensator
bezeichnet, über den eine Zwischenkreisspannung uK anliegt.
Durch gezielte getaktete Ansteuerung der nicht weiter bezeichneten IGBTs
des Pulswechselrichters 74 ist somit ein nahezu verlustfreies
Einprägen von Kompensationsströmen iC1–iC3,
das heißt von Blindströmen, möglich, sodass
die Summenströme iL1–iL3 der jeweiligen Stromrichterströme
iL1'–iL3' und der jeweiligen Kompensationsströmen
iC1–iC3 nahezu oberschwingungsfrei sind.
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Weiterhin
sind im Beispiel der 4 für die Regelung
zwei Strommesseinheiten 9 zur Erfassung der Phasenströme
iL1–iL3 vorgesehen. Die aktuelle Leistung des DC/DC-Wandlers 3 wird
einem Abbildungsmittel 61 der Steuereinrichtung 6 zugeführt,
um auf Basis dieser Leistung das zu erwartende, stromabhängige
Oberschwingungsspektrum Sν zu ermitteln. Die aktuelle elektrische
Leistung wird aus einem aktuell erfassten Eingangsgleichstromwert
iDC und einem aktuellen Eingangsspannungswert uE rechnerisch ermittelt.
Vorzugsweise ist jedem Leistungswert eine Reihe von zu erwartenden,
ordnungszahlabhängigen Oberschwingungsstromwerten zugeordnet,
die vom aktiven Netzfilter 7'' zu kompensieren sind. Die korrespondierenden
Daten sind vorzugsweise elektronisch in einem Speicher der Steuereinrichtung 6 hinterlegt.
Diese Daten werden dann ausgelesen und nachfolgenden Ansteuermitteln 62 zugeführt,
welche in Echtzeit geeignete PWR-Ansteuersignale K1–K6 zur
getakteten Ansteuerung des Pulswechselrichters 74 erzeugen,
sodass die frequenzabhängigen Oberschwingungsströme
iν im Verknüpfungspunkt SK des Stromversorgungsnetzes
N weitgehend kompensiert werden.
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Alternativ
können die Abbildungsmittel 61 ein mathematisches
Modell beschreiben, welches abhängig von der aktuellen
Leistung des DC/DC-Wandlers 3 die zu erwartenden, ordnungszahlabhängigen Oberschwingungsstromwerte
nachbildet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006016502
A1 [0002, 0034]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - „Aktive
Netzfilter zur Verbesserung der Netzqualität” von
Gustav H. Vaupel, Fachhochschule Hamburg, Fachbereich Elektrotechnik
und Informatik, Seite 22 bis 27 [0003]
- - EN 61000-3-2 [0009]
- - EN 61000-3-12 [0009]