Anforderungen an den Aufbau modularer Photovoltaikanlagen im Netzparallelbetrieb:
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| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
2002
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| Schriftenreihe: | Fortschrittberichte VDI
Reihe 21, Elektrotechnik ; 322 |
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| adam_text | Titel: Anforderungen an den Aufbau modularer Photovoltaikanlagen im Netzparallelbetrieb
Autor: Bettenwort, Gerd
Jahr: 2002
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
2 Grundlagen der photovoltaischen Energieversorgung 4
2.1 Solarzelle 4
2.1.1 Unbestrahlte Solarzelle 6
2.1.2 Bestrahlte Solarzelle 7
2.1.3 Elektrisches Verhalten der Solarzelle 8
2.2 Elektrische Kenngrößen 11
2.3 Nutzbare Energie 11
2.4 PV-Modul 14
2.5 Modulfeld 16
2.6 Tendenzen in der Photovoltaik 17
3 Stand der Systemtechnik 19
3.1 Klassifizierung netzgekoppelter PV-Anlagen 19
3.2 Klassifizierung modular aufgebauter netzgekoppelter PV-Anlagen 21
3.2.1 AC-Module mit zentraler dreiphasiger Netzeinspeisung 21
3.2.2 AC-Module mit zentraler einphasiger Netzeinspeisung über einen
Niederfrequenz-Transformator 22
3.2.3 Einzellen Modulwechselrichter (SCMIC) 22
3.2.4 AC-Module mit direkter Netzeinspeisung 23
3.3 Energieertrag modularer Photovoltaikanlagen 24
3.4 Kostenentwicklung modularer PV-Anlagen 26
3.5 Leistungs- und Spannungsbereich modularer PV-Anlagen 28
4 Topologieanalyse 31
4.1 Stromrichterkonzepte 31
4.2 Wandlerkette 33
4.3 HF-Konzepte mit Stromeinprägung auf Netzpotenzial 33
4.4 Zielerfüllungsgrad 36
4.5 Nutzwertanalyse 40
4.6 HF-Konzept mit Stromeinprägung auf Modulpotenzial 42
4.7 Fazit 45
5 Allgemeine Anforderungen 47
5.1 Gesamtstruktur 47
5.2 Wirkungsweise der Kaskadenregelung 48
5.3 Einsatz eines ASIC für die Steuer- und Regeleinheit 49
5.4 Schnittstellen 50
5.5 Potenzialtrennung 50
5.6 Synchronisationseinrichtung 53
6 Systemanalyse 55
6.1 Modell des PV-Moduls 55
6.2 Modell des Wechselrichters 58
6.3 Gesamtmodell 59
6.3.1 Modell in Augenblickswerten 59
6.3.2 Modell in Effektivwerten 59
6.3.3 Linearisierung 60
6.4 Stabilität 61
6.5 Modulspannungsregelung 64
6.6 Anwendung des Modells 67
6.7 Extremwertregelung 68
6.8 Strecke mit Verzögerungsglied 69
6.9 Fazit 72
7 Ertragsoptimierung 73
7.1 Klassifizierung 73
7.2 Leistungsmessende Verfahren 74
7.2.1 Leistungsmaximierung nach der Prädiktor/Korrektormethode 74
7.2.2 Modifiziertes MPP-Tracking nach der Prädiktor/Korrektor¬
methode 78
7.3 Gradientenverfahren 79
7.3.1 Phasenvergleichsverfahren 79
7.3.2 AP/AU-Verfahren 80
7.3.3 Kennlinienverfahren 82
7.4 Maximum Current Point Tracking 84
7.5 Fazit 89
8 Netzparallelbetrieb 90
8.1 Stationärer Selbstlauf dezentraler Wandlersysteme 91
8.2 Messung der Netzimpedanzmessung in Drehstromsystemen 95
8.3 Anforderungen 98
8.4 Messmethoden durch Störung der Grundschwingung 100
8.4.1 Messung der Netzimpedanz getrennt nach Wirk- und Blindanteil 101
8.4.2 Messung des Impedanzbetrags 102
8.5 Interpretation der Einspeiserichtlinien 103
8.6 Integration der Netzimpedanzüberwachung 105
8.7 Resistive Impedanzmessung 108
8.8 Modulwechselrichter im Netzparallelbetrieb 113
8.9 Reaktive Impedanzmessung 114
8.10 Optimierung der resistiven Impedanzmessung 118
8.10.1 Voruntersuchung zur Optimierung 118
8.10.2 Hauptphase der Optimierung 121
8.11 Parallelschaltbarkeit der Einrichtungen zur Netzimpedanzüberwachung 123
8.12 Fazit 129
9 Überwachungsstrategien 130
9.1 Kommunikation über standardisierte Netzwerke 130
9.2 Kommunikation im modular aufgebauten Netzwerk 132
9.3 Sender 134
9.3.1 Leistungsteil als Transceiver 134
9.3.2 Integration des Senders in die Steuer- und Regeleinheit 136
9.4 Übertragung 138
9.4.1 Synchronisation 138
9.4.2 Kodierung 138
9.4.3 Erfolgswahrscheinlichkeit der Übertragungen 140
9.5 Empfangseinheit 144
9.5.1 Automatische Messbereichsanpassung 145
9.5.2 Filter 145
9.5.3 AD-Interface 148
9.6 Fazit 149
10 Zusammenfassung 150
11 Anhang 153
12 Literatur 166
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