Wechselrichter
Automatische Wechselrichterauslegung
Für die Wechselrichterauslegung steht in Polysun der „Wechselrichterassistent“ zur Verfügung. Sie können diesen einerseits über den Assistenten (Seite Photovoltaik) und andererseits über die Photovoltaik- bzw. PVT-Komponente starten (durch Doppelklick auf die Komponente und anschliessendes Anklicken des Assistenten-Symbols).
Der Wechselrichterassistent schlägt dem Benutzer eine Liste von Auslegungen (im Folgenden Auslegungsvarianten genannt) vor. Das untenstehende Menü, wird angezeigt, falls sie mit der automatischen Wechselrichterauslegung gearbeitet wird.
Ausgangslage
Bei der Berechnung der Auslegungsvarianten sind folgende Grössen gegeben:
- Standort
- Modultyp
- Anzahl Module
Ausserdem werden für die Berechnung der max. DC-Leistung (sowie teilweise auch für die Berechnung der min. und max. Modultemperatur und damit der max. MPP-Spannung und des max. DC-Stroms) noch folgende Werte berücksichtigt: Orientierung, Neigungswinkel, Nachführung, Verschmutzungsgrad, Degradation, Windanteil, und Hinterlüftung.
Resultat der Auslegung – Auslegungsvarianten
Die Auslegungsvarianten werden durch folgende Grössen charakterisiert:
- Wechselrichtertyp
- Anzahl Wechselrichter
- Anzahl benutzte MPP-Tracker
- Anzahl Stränge (pro Wechselrichter oder pro MPP-Tracker)
Anzahl benutzte MPP-Tracker
Bei Multistring-Wechselrichtern versucht Polysun eine volle oder teilweise Belegung der MPP-geregelten Eingänge zu erreichen. Das Auslegungsprogramm geht hier von einer gleichmässigen Strangaufteilung aus.
Zusätzlich werden im Wechselrichterassistenten noch folgende Grössen angezeigt:
Wechselrichter-Hersteller, Anzahl Module pro Strang und Leistungsverhältnis.
Leistungsverhältnis
Unter Leistungsverhältnis wird in Polysun das Verhältnis zwischen der Generatorleistung bei Standardbedingungen STC und der maximalen DC Leistung des Wechselrichters verstanden.
Elektrische Grenzwerte
Die Auswahl der Auslegungsvarianten erfolgt im Wesentlichen aufgrund der elektrischen Grenzwerte. Grundsätzlich werden nur Kombinationen wiedergegeben, welche die untenstehenden Grenzwerte (fallweise bei bestimmten Betriebs- und Wetterbedingungen) erfüllen. Die Spitzenwerte der Spannungen und Ströme werden jeweils anhand der im Katalog hinterlegten Temperaturkoeffizienten berechnet.
Tabelle: Elektrische Grenzwerte für die Auswahl der Auslegungsvarianten
| Nr. | Komponente | Grenzwert | Betrieb | Wetterbedingungen |
| 1 | Wechselrichter | Max. DC- Leistung | Max. Strahlung | |
| 2 | Wechselrichter | Max. DC- Spannung | Leerlauf | Min. Lufttemperatur |
| 3 | Wechselrichter | Min. MPP- Spannung | MPP | Max. Lufttemperatur |
| 4 | Wechselrichter | Max. MPP- Spannung | MPP | Min. Modultemperatur |
| 5 | Wechselrichter | Max. DC- Strom | MPP | Max. Modultemperatur |
| 6 | Modul | Max. Systemspannung | Leerlauf | Min. Lufttemperatur |
| 7 | Netz | Max. Phasenschieflast |
Berechnung der Modultemperatur
Die Modultemperatur wird in Polysun berechnet. Dabei werden folgende Grössen berücksichtigt: Lufttemperatur, Strahlung, Gamma des Moduls, Windanteil und Hinterlüftung.
Bei PVT-Kollektoren wird für die Wechselrichterauslegung hingegen eine feste minimale (10 °C) und maximale Temperatur (80 °C) angenommen.
Phasenschieflast
Die maximale Phasenschieflast kann manuell in kW und dem Cosinus angegeben werden. Sie muss sich mit den örtlichen Vorschriften decken.
Dünnschichtmodule – Galvanische Trennung:
Dünnschichtmodule sollten ausschliesslich mit Trafo bzw. mit galvanischer Trennung betrieben werden. Diese Regel wird bei allen Wechselrichterauslegungen befolgt.
Filter/Toleranzen
Die Auslegungsvarianten werden schliesslich gefiltert, bzw. es werden bestimmte Toleranzwerte zugelassen.
Filter/Toleranzen Wechselrichterassistent
Im Wechselrichterassistent wird der folgende fest eingestellte Filter angewendet:
0.75 <= Leistungsverhältnis <= 1.25.
Ausserdem besteht bezüglich maximale Eingangsleistung eine fest vorgegebene Toleranz von 10 %. Für alle anderen Maximalwerte gilt eine Toleranz von 0 %.
Es besteht keine Gewähr dafür, dass über die automatische Wechselrichterauslegung jede Lösung gefunden wird, die ein Herstellertool vorschlägt. Ein Grund dafür ist, dass sich je nach Ausgangslage umfangreiche Zwischenresultate ergeben können, und dass Polysun in der Folge wegen der beschränkten Ressourcen (Speicher, Rechenzeit etc.) Einschränkungen vornehmen muss. Für diese Fälle sollte der Benutzer auf die manuelle Wechselrichterauslegung zurückgreifen.
Manuelle Wechselrichterauslegung
Wenn Sie auf das Photovoltaik-Icon im Hauptfenster doppelklicken, können Sie u. a. auswählen, ob die Wechselrichterauslegung über den ‚Wizard‘ oder ‚Manuell‘ erfolgen soll.
Häufig wird ein Projekt zunächst mit einem vom Wizard vorgeschlagenen Wechselrichter geplant und die vorgeschlagene Wechselrichterauslegung anschliessend manuell modifiziert. Auch wenn nur kleinere Änderungen an einem bereits entworfenen System vorgenommen werden sollen, ist dieses Verfahren sinnvoll.
Wenn Sie sich für die manuelle Wechselrichterauslegung entscheiden, können Sie folgende Einstellungen vornehmen:
Tabelle: Übersicht über die Einstellungen für die manuelle Wechselrichterauslegung
| Einstellung | Beschreibung |
| Zahl Wechselrichter-Typen | Legt die Zahl der Wechselrichter-Auslegungen (Unter-Auslegungen) in einer kombinierten Auslegung fest. Bis zu drei Unter-Auslegungen sind möglich. Jede Wechselrichter-Auslegung (Unter-Auslegung) ist definiert durch den Wechselrichter-Typ, die Anzahl der Wechselrichter, die Zahl der Stränge und die Zahl der Module pro MPP-Tracker. |
| Auslegung: Wechselrichter | Auswahl eines Wechselrichters aus dem Katalog. |
| Auslegung: Zahl der Wechselrichter | Zahl der parallel geschalteten Wechselrichter. |
| Auslegung: Zahl der Stränge | Zahl der parallelen Stränge pro Wechselrichter. Der maximale Strom des PV Generator(felde)s sollte den maximalen Eingangs-Strom jedes einzelnen Wechselrichters nicht übersteigen, weil das den Verschleiss des Wechselrichters deutlich erhöhen würde. |
| Auslegung: Zahl der Module pro Strang | Anzahl der Module pro Strang. |
| Auslegung: Ausrichtung | Azimut Winkel (0°=Süden, +90°=Osten, -90°=Westen, +/-180°=Norden). Diese Einstellung ermöglicht es, für jeden MPP-Tracker-Eingang einen eigenen Wert festzulegen. Die optimale Ausrichtung hängt von den örtlichen Wetter- und Klima-Bedingungen ab, grundsätzlich sollten die Module für Standorte auf der Nordhalbkugel nach Süden ausgerichtet werden. |
| Auslegung: Anstellwinkel | Festgelegter Winkel, um den die PV-Module geneigt werden (0°=waagrecht (Flachdach), 90°=senkrecht (Fassade)). Diese Einstellung ermöglicht es, für jeden MPP-Tracker-Eingang einen unterschiedlichen Wert anzugeben. Der Anstellwinkel sollte so gewählt werden, dass die PV-Module so häufig wie möglich der direkten Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind. |
| cos φ | Legt Cos φ (das Verhältnis zwischen Wirkleistung und scheinbar vorhandener Leistung, auch Leistungsfaktor genannt) fest. Standardmässig auf “1” gesetzt, was bedeutet, dass es keine Blindleistung gibt. Der nutzbare Strom ist die Wirkleistung. Der Netzbetreiber kann bestimmte cos φ-Werte fordern, um hohe zusätzliche Einspeisungen zu vermeiden, die nicht zum Betrieb elektrischer Geräte verwendet werden kann. |
Wenn Sie die Wechselrichterauslegung auf die hier beschriebene Weise manuell ändern, sollten Sie anschliessend mit dem Wizard überprüfen lassen, ob das System so funktionieren kann. Eine manuelle Wechselrichterauslegung ist häufig für Wechselrichter mit mehrfachen MPP-Trackern erforderlich (Multistrang-Konzept). Multistrang-Wechselrichter werden dabei für den Simulationszweck wie ein Gerät mit mehrfachen, voneinander unabhängigen DC-Eingängen und einem AC-Ausgang behandelt. Polysun kann bis zu zehn MPP-Inputs berechnen. Es ist möglich, für jeden MPPT-Input des jeweiligen Wechselrichters manuell verschiedene Unter-Auslegungen festzulegen. Der automatische Auslegungs-Algorithmus verwendet dabei stets alle verfügbaren MPP-Tracker-Inputs. Im manuellen Modus können dagegen individuelle Orientierungen und Neigungswinkel für jeden MPP-Tracker-Eingang dadurch festgelegt werden, dass die automatisch vorgegebenen Einstellungen hierfür überschrieben werden. Derzeit können Multistrang-Wechselrichter nur für Felder mit einem Modultyp berechnet werden.