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SolarMax 100C - Photovoltaik

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Berner Fachhochschule<br />

Technik und Informatik (TI)<br />

Fachbereich Elektro- und Kommunikationstechnik<br />

Kompetenzgruppe Energiesysteme<br />

<strong>Photovoltaik</strong>-Labor, CH-3400 Burgdorf<br />

Testbericht<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong><br />

von Sputnik Engineering AG


2 21.08.2009


Zusammenfassung<br />

Der vorliegende Bericht enthält die zusammengefassten Ergebnisse der<br />

Wechselrichtertests an einem Wechselrichter <strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong> des Herstellers Sputnik<br />

Engineering AG. Die Tests sind den aktuellen, zeitgemässen Möglichkeiten des PV-<br />

Labors der BFH-TI in Burgdorf entsprechend durchgeführt.<br />

Der Wechselrichter wurde auf folgende Aspekte geprüft:<br />

• Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)<br />

• Statische und dynamische Wirkungsgrade<br />

• Maximum-Power-Point-Tracking (MPPT) Verhalten<br />

• Oberschwingungsverhalten<br />

• DC- und AC-seitige Betriebsparameter<br />

• Rundsteuersignal-Empfindlichkeit<br />

• Selbstlauf und Schalttransienten<br />

Es liegen Resultate über das Verhalten des Wechselrichters bei unterschiedlichem<br />

Leistungsangebot und unterschiedlichen Spannungsbereichen vor.<br />

Burgdorf, 11.08.09<br />

Hinweise<br />

Monika Münger, Urs Zwahlen<br />

Assistenten PV-Labor<br />

BFH-TI, Burgdorf<br />

Die Messungen wurden auf Grund der langjährigen Erfahrung des PV-Labors mit<br />

Messungen an Wechselrichtern für netzgekoppelte PV-Anlagen mit grosser Sorgfalt<br />

und mit präzisen Messinstrumenten nach bestem Wissen und Gewissen<br />

durchgeführt. Da Fehler aber nie ganz ausgeschlossen sind, kann keine Garantie<br />

irgendwelcher Art im juristischen Sinn für Vollständigkeit oder Korrektheit der in<br />

diesem Bericht enthaltenen Messergebnisse übernommen werden oder eine Haftung<br />

für irgendwelche Schäden übernommen werden, die aus der Verwendung der in<br />

diesem Bericht enthaltenen Angaben entstehen könnten.<br />

Das <strong>Photovoltaik</strong>labor der BFH-TI in Burgdorf behält sich sämtliche Rechte<br />

(insbesondere Copyright) an diesem Bericht vor. Eine Wiedergabe von darin<br />

enthaltenen Messergebnissen oder Diagrammen ist nur nach schriftlicher<br />

Genehmigung durch den Laborleiter und unter Quellenangabe möglich.<br />

Internet: www.pvtest.ch<br />

gez. Prof. Dr. H. Häberlin<br />

Leiter <strong>Photovoltaik</strong>-Labor


Inhaltsverzeichnis<br />

1 Testergebnisse <strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong> von Sputnik Engineering............................- 1 -<br />

2 Messbericht ......................................................................................................- 2 -<br />

2.1 Technische Herstellerdaten (Datenblatt)....................................................- 2 -<br />

2.2 Testablauf ..................................................................................................- 3 -<br />

2.3 23-Stufenmessung.....................................................................................- 4 -<br />

2.4 Leistungsmessungen .................................................................................- 4 -<br />

2.5 EasyTest....................................................................................................- 5 -<br />

2.5.1 Messbeschreibung EasyTest .......................................................- 5 -<br />

2.6 Eingangskontrolle und Betrieb bei Nennleistung........................................- 5 -<br />

2.6.1 Funktionskontrolle ........................................................................- 5 -<br />

2.7 EMV-Verhalten...........................................................................................- 6 -<br />

2.7.1 EMV-Verhalten auf der AC-Seite bei 0.8 * P ACn ............................- 6 -<br />

2.7.2 EMV-Verhalten auf der DC-Seite nach EN55014 bei 0.8 * P ACn ...- 8 -<br />

2.8 Spannung des DC-Eingangs am Wechselrichter gegenüber<br />

Erdpotential.............................................................................................. - 10 -<br />

2.8.1 U DC+ → PE und U DC- → PE bei P AC = 0.75 * P ACn = 75 kW......... - 10 -<br />

2.9 Überprüfung der angegebenen Kenndaten.............................................. - 12 -<br />

2.9.1 Ein und Ausschaltspannung DC-Seite........................................ - 12 -<br />

2.9.2 Netzeinspeise-Ein- und Ausschaltleistung DC-Seite .................. - 12 -<br />

2.9.3 Nennspannungsbereich DC-Seite .............................................. - 12 -<br />

2.9.4 Nennspannungsbereich AC-Seite .............................................. - 12 -<br />

2.9.5 Stand-by-Leistung AC-Seite....................................................... - 12 -<br />

2.9.6 Nachtleistung AC-Seite .............................................................. - 12 -<br />

2.10 Umwandlungswirkungsgrad..................................................................... - 13 -<br />

2.10.1 Umwandlungswirkungsgrad gemessen in drei verschiedenen<br />

Spannungsbereichen mit Kennlinie Füllfaktor 80 % ................... - 13 -<br />

2.10.2 Umwandlungswirkungsgrad bei U MPP = 440 V............................ - 14 -<br />

2.10.3 Umwandlungswirkungsgrad bei U MPP = 560 V............................ - 15 -<br />

2.10.4 Umwandlungswirkungsgrad bei U MPP = 680 V............................ - 16 -<br />

2.11 MPPT-Wirkungsgrad................................................................................ - 17 -<br />

2.11.1 MPPT-Wirkungsgrad gemessen in drei verschiedenen<br />

Spannungsbereichen mit Kennlinie Füllfaktor 80 % ................... - 17 -<br />

2.11.2 MPPT-Wirkungsgrad bei U MPP = 440 V ...................................... - 18 -<br />

2.11.3 MPPT-Wirkungsgrad bei U MPP = 560 V ...................................... - 19 -<br />

2.11.4 MPPT-Wirkungsgrad bei U MPP = 680 V ...................................... - 20 -<br />

2.12 Totaler Wirkungsgrad............................................................................... - 21 -<br />

2.12.1 Einführung.................................................................................. - 21 -<br />

2.12.2 Totaler Wirkungsgrad in drei verschiedenen<br />

Spannungsbereichen mit Kennlinie Füllfaktor 80 % ................... - 22 -<br />

2.12.3 Totaler Wirkungsgrad bei U MPP = 440 V ..................................... - 23 -<br />

2.12.4 Totaler Wirkungsgrad bei U MPP = 560 V ..................................... - 24 -<br />

2.12.5 Totaler Wirkungsgrad bei U MPP = 680 V ..................................... - 25 -<br />

2.13 MPP-Trackingverhalten............................................................................ - 26 -<br />

2.13.1 MPP-Trackingverhalten bei kleinen Leistungen ......................... - 26 -<br />

2.13.2 MPP-Trackingverhalten bei Generator Maximalleistung............. - 27 -<br />

I


2.14 Oberschwingungsströme ......................................................................... - 28 -<br />

2.14.1 Oberschwingungsströme bei U MPP = 440 V und 0.62 * P ACn ....... - 28 -<br />

2.14.2 Oberschwingungsströme bei U MPP = 560 V und 0.78 * P ACn ....... - 29 -<br />

2.14.3 Oberschwingungsströme bei U MPP = 680 V und 0.95 * P ACn ....... - 30 -<br />

2.15 Dynamisches Verhalten des Wechselrichters <strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong> ................ - 31 -<br />

2.15.1 Messbeschreibung dynamische Messung.................................. - 31 -<br />

2.15.2 Übersicht der dynamischen Messresultate................................. - 34 -<br />

2.15.3 Beispiel mit nahezu optimalem dynamischem MPP-Tracking<br />

(10% ⇒ 50%)............................................................................. - 35 -<br />

2.15.4 Beispiel mit eher schlechtem dynamischem MPP-Tracking<br />

(10% ⇒ 50%)............................................................................. - 37 -<br />

2.15.5 Beispiel mit nahezu optimalem dynamischem MPP-Tracking<br />

(30% ⇒ 75%)............................................................................. - 39 -<br />

2.15.6 Beispiel mit eher schlechtem dynamischem MPP-Tracking<br />

(30% ⇒ 75%)............................................................................. - 41 -<br />

2.16 Spannungs- und Netzfrequenzüberwachung........................................... - 43 -<br />

2.16.1 Messbeschreibung Netzfrequenzüberwachung.......................... - 43 -<br />

2.16.2 Netzfrequenzüberwachung <strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>............................... - 45 -<br />

2.16.3 Messbeschreibung Spannungsüberwachung............................. - 48 -<br />

2.17 Rundsteuersignalempfindlichkeit ............................................................. - 49 -<br />

2.17.1 Rundsteuersignalempfindlichkeit des <strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>................ - 49 -<br />

2.18 Selbstlauftest (Erkennung eines Inselbetriebs)........................................ - 53 -<br />

2.18.1 Messbeschreibung Selbstlauftest............................................... - 53 -<br />

2.18.2 Schwingkreistest bei P AC = 0.25*P ACn_WR ................................... - 55 -<br />

2.19 Leerlaufabschaltung................................................................................. - 60 -<br />

2.19.1 Messung auftretender Spannungstransienten bei<br />

Leerlaufabschaltung mit Nennlast .............................................. - 60 -<br />

3 Abbildungsverzeichnis .................................................................................. - 62 -<br />

II


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

1 Testergebnisse <strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong> von Sputnik Engineering<br />

Die EMV-Messung des <strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong> liefert auf der DC-Seite sehr gute Resultate.<br />

Im ganzen gemessenen Frequenzbereich liegt der Störpegel deutlich unter dem<br />

zulässigen Grenzwert. Auch die AC-seitigen EMV-Tests liefern ein positives<br />

Gesamtbild, wenn auch mit kleinen Abstrichen: Die Grenzwerte für eine<br />

Industrieumgebung werden problemlos eingehalten. Wird der Wechselrichter jedoch<br />

in einer Wohnumgebung betrieben, so kommt es bei Frequenzen von ca. 3 – 6 MHz<br />

zu geringen Grenzwertüberschreitungen.<br />

Der maximal gemessene Wirkungsgrad liegt bei 95.5 %. Dies entspricht nicht ganz<br />

den Herstellerangaben, die einen maximalen Wirkungsgrad von 96 % versprechen.<br />

Der ermittelte Eurowirkungsgrad liegt mit 94.9 % (bei 440 V MPP ) hingegen sogar<br />

minim über den Werksangaben, die für diesen Fall mit 94.8 % rechnen. Tendenziell<br />

gilt: Je höher die DC-Eingangsspannung, desto tiefer der Wirkungsgrad.<br />

Der <strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong> zeichnet sich durch ein sehr gutes statisches MPP-Tracking<br />

(MPPT) zwischen 99 % und 100 % bereits ab 5 Prozent Nennleistung aus. Diese<br />

hohen Werte erreicht er bei allen drei gemessenen Spannungen. Im dynamischen<br />

Test schneidet der Inverter recht unterschiedlich ab, da der Trackingalgorithmus<br />

offenbar nicht mit allen beaufschlagten DC-seitigen Leistungsvariationen gleich gut<br />

zurecht kommt. Bei den durchgeführten Messungen ergaben sich dynamische<br />

Trackingwirkungsgrade zwischen 81.8 % und 99.9 %.<br />

Die Tests, welche das Verhalten der Oberschwingungsströme analysierten, lieferten<br />

absolut befriedigende Resultate. Verunreinigungen des Netzes durch Stromoberwellen<br />

sind bei diesem Gerät kein Thema.<br />

Die vom Hersteller angegebenen Betriebsparameter für DC- und AC-Seite stimmen<br />

im Wesentlichen mit den gemachten Messungen überein und erfüllen (wo<br />

vorhanden) die entsprechenden Normen.<br />

Der <strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong> erweist sich gegenüber Rundsteuersignalen (RSS) als äusserst<br />

resistent. Bei allen durchgeführten RSS-Tests schaltete sich der WR nur ein einziges<br />

Mal (bei sehr hohem RSS-Pegel) aus. Nach Wegfall des RSS schaltete sich der<br />

Inverter automatisch wieder ein. Die Rundsteuersignale führten zu keinen Schäden<br />

am Wechselrichter.<br />

Die Selbstlauftests an Phase 1 bewältigte der <strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong> problemlos. Bei allen<br />

durchgeführten Messungen an dieser Phase trennte sich der Wechselrichter<br />

innerhalb der geforderten Zeit vom Netz und schaltete sich aus. An Phase 2 und 3<br />

hingegen lässt der Wechselrichter bei kleinen Leistungen einen Inselbetrieb zu und<br />

ist in diesem Punkt somit nicht VDE 0126-1-1 Normkonform. Nach Herstellerangaben<br />

erfüllt das Gerät aber die VDEW-Richtlinie.<br />

Tritt eine Leerlaufabschaltung ein, so steigt die Spannung während rund einer<br />

Periode auf einen Spannungs-Peakwert von ca. 550 V AC . Nach weiteren 4 bis 5<br />

Perioden auf ca. 230 V rms geht die Spannung am Inverter auf Null zurück. Dieses<br />

Verhalten sollte bei benachbarten angeschlossenen Geräten keine Probleme<br />

verursachen.<br />

21.08.2009 - 1 -


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

2 Messbericht<br />

Datum : 11.08.2009<br />

Prüfling<br />

: <strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong><br />

Seriennummer : 5990<br />

Hersteller<br />

: Sputnik Engineering AG<br />

Adresse : Höheweg 85<br />

CH-2502 Biel<br />

Telefon : +41 (0)32 346 56 00<br />

Fax : +41 (0)32 346 56 09<br />

E-Mail<br />

: sputnik@solarmax.com<br />

Internet<br />

: www.solarmax.com<br />

2.1 Technische Herstellerdaten (Datenblatt)<br />

Generator-<br />

Empfehlung<br />

DC-<br />

Anschlussdaten<br />

Konvertierung<br />

AC-Netzdaten<br />

Allgemeine Daten<br />

Einheit <strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong><br />

Max. installierbare PV-Leistung W pSTC 130’000<br />

Max. DC-Eingangsleistung W pSTC 130’000<br />

Nachtverbrauch W 2…7<br />

MPP-Spannungsbereich min. V 430<br />

MPP-Spannungsbereich max. V 800<br />

Max. Leerlaufspannung V 900<br />

Max. DC-Strom A 225<br />

DC-Eingänge Anzahl 3<br />

Max. Wirkungsgrad % 96<br />

Max. Euro-Wirkungsgrad (bei 400V DC ) % 94.8<br />

Nennausgangsleistung Dauerbetrieb P n W 100’000<br />

Spitzenleistung P p W 110’000<br />

Frequenz, nominal Hz 50<br />

AC-Netzspannung V 3*400<br />

Netzspannung Toleranzbereich % -15 / +10<br />

Klirrfaktor bei P n % < 3<br />

Leistungsfaktor cos ϕ > 0.98<br />

Notwendige Phasen zum Netzanschluss Anzahl 3<br />

Einspeisephasen Anzahl 3<br />

Schutzart (Innengehäuse) IP 20<br />

Kühlung<br />

Lüfter<br />

Gewicht kg 935<br />

Abmessungen B x T x H cm 120 x 80 x 130<br />

Weitere technische Informationen sind dem entsprechenden Handbuch zu entnehmen.<br />

- 2 - 21.08.2009


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

2.2 Testablauf<br />

Sichtkontrolle,<br />

Betriebstest bei Nennleistung,<br />

Spannungsmessung DC -> PE<br />

EMV-Messungen<br />

Entstörmassnahmen<br />

DC-seitige Ein- & Ausschaltleistung<br />

Kennlinie wählen<br />

Tests im Normalbetrieb<br />

AC-seitige Nachtleistung<br />

Nächste Leistungsstufe starten<br />

Umwandlungswirkungsgrad<br />

MPPT-Wirkungsgrad statisch<br />

Oberschwingungsströme<br />

Stufenmessung fertig?<br />

Stufenmessung (typ. 23 Leistungsstufen)<br />

an verschiedenen Spannungen und Kennlinien<br />

AC-seitige Standby-Leistung<br />

MPPT-Wirkungsgrad dynamisch<br />

Alle Kennlinien gemessen?<br />

Tests teilweise belastend<br />

Rundsteuersignal-Empfindlichkeit<br />

Selbstlauftest<br />

Spannungstransienten bei<br />

Leerlaufabschaltung<br />

Test der Betriebsparameter<br />

Abbildung 2-1 Testablauf<br />

21.08.2009 - 3 -


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

2.3 23-Stufenmessung<br />

Während einer 23-Stufenmessung wird der Wechselrichter in 23 verschiedenen<br />

Leistungsstufen von 0.8 % bis 100 % Nennleistung (P DCn ) durchgemessen. Die 23-<br />

Stufenmessung setzt sich aus folgenden Leistungsstufen (bezogen auf P DCn )<br />

zusammen:<br />

P-Stufe [%*P DCn ] P-Stufe [%*P DCn ] P-Stufe [%*P DCn ] P-Stufe [%*P DCn ]<br />

0.80 3.15 12.5 50.0<br />

1.00 4.00 16.0 62.5<br />

1.25 5.00 20.0 75.0<br />

1.60 6.30 25.0 87.5<br />

2.00 8.00 30.0 100.0<br />

2.50 10.0 40.0<br />

Tabelle 1: Relative Leistungsstufen einer 23-Stufenmessung bezogen auf P DCn<br />

Die Messdauer je Stufe dauert 2 min. Damit der Wechselrichter genügend Zeit hat,<br />

um den optimalen Arbeitspunkt zu finden, wird vor jeder Stufe eine Wartezeit von<br />

ebenfalls 2 min eingefügt.<br />

2.4 Leistungsmessungen<br />

Im Dezember 2005 konnte das PV-Labor der BFH-TI ein neues 4-kanaliges<br />

Wattmeter in Betrieb nehmen, das gegenüber den früher verwendeten Geräten<br />

(PM3000A von Voltech) nochmals eine höhere Genauigkeit aufweist.<br />

Vergleichsmessungen haben gezeigt, dass mit diesem Wattmeter bei mittleren und<br />

höheren Leistungen im Mittel ein um zirka 0.2 % höherer Umwandlungswirkungsgrad<br />

η gemessen wird, was auch eine entsprechende Erhöhung des Euro-<br />

Wirkungsgrades zur Folge hat. Wirkungsgradmessungen erfolgen seit Dezember<br />

2005 mit dem neuen Wattmeter (WT3000 von Yokogawa).<br />

- 4 - 21.08.2009


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

2.5 EasyTest<br />

2.5.1 Messbeschreibung EasyTest<br />

EasyTest ist das Messprogramm des <strong>Photovoltaik</strong>labors der BFH-TI in Burgdorf. Die<br />

Messungen und die Tests, insbesondere Wirkungsgradmessungen, Trackingverhalten<br />

und Oberschwingungsmessungen sind mit diesem Programm und dem<br />

zugehörigen Messaufbau durchgeführt worden. Sofern kein anderer Testaufbau<br />

beschrieben ist, sind die nachfolgend dokumentierten Messungen und Tests mit dem<br />

folgenden Messaufbau durchgeführt worden.<br />

Messaufbau<br />

Erregerstrom<br />

I=0..25A<br />

DC-Generator<br />

0..900V<br />

Solargenerator-Simulator<br />

mit integriertem<br />

Kennlinienmessgerät &<br />

MPPT-Analysator<br />

Netzgerät<br />

Netzgerät<br />

_<br />

Erregerstrom<br />

I=0..4A<br />

+ +<br />

+<br />

_<br />

Erregung<br />

+<br />

Erregung<br />

Ausgang<br />

DC-<br />

Generator<br />

_<br />

_<br />

DC-Generator<br />

0..900V<br />

Ausgang<br />

+<br />

+<br />

DC-<br />

Generator<br />

_<br />

_<br />

+<br />

Eingang<br />

_<br />

SolGenSim<br />

_ + + _<br />

bl rt rt bl<br />

LEM<br />

150A eff<br />

I<br />

U<br />

SSM<br />

Ausgang+<br />

_<br />

Wechselrichter<br />

+<br />

=<br />

_<br />

∼<br />

L1<br />

L2<br />

L3<br />

N<br />

LEM<br />

LEM<br />

Netz<br />

3*400V/50Hz<br />

L1<br />

L2<br />

LEM<br />

L3<br />

N<br />

DAQ-Book<br />

USB 2.0<br />

EXT Hi Lo<br />

I DC [A] U DC [V]<br />

CH4<br />

WT3000<br />

Lo Hi EXT Lo Hi EXT Lo Hi EXT<br />

U AC [V] I AC [A] U AC [V] I AC [A] U AC [V] I AC [A]<br />

CH1 CH2 CH3<br />

USB 2.0<br />

PC<br />

Steuer-PC EasyTest<br />

IEEE 488 (GPIB)<br />

IEEE 488 (GPIB)<br />

Abbildung 2-2 Messaufbau EasyTest<br />

2.6 Eingangskontrolle und Betrieb bei Nennleistung<br />

2.6.1 Funktionskontrolle<br />

Die Inbetriebnahme des Wechselrichters funktionierte ohne Probleme. Der <strong>SolarMax</strong><br />

wurde bis zur SolGenSim-Nennleistung von 100 kW DC betrieben<br />

21.08.2009 - 5 -


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

2.7 EMV-Verhalten<br />

2.7.1 EMV-Verhalten auf der AC-Seite bei 0.8 * P ACn<br />

Messaufbau<br />

BNC-Buchse mit<br />

50Ω abschliessen<br />

PV-Generator<br />

(Simulator)<br />

Z CM = 150 Ω<br />

Wechselrichter<br />

1000 V DC / 150 A DC<br />

Spectrumanalyzer<br />

DC<br />

- +<br />

AC<br />

L1-3, N, PE<br />

Verbindung zu<br />

AC-Netznachbildung<br />

10dB interne<br />

Dämpfung<br />

AC-Netznachbildung<br />

R & S ENV-4200<br />

400 V / 200 A<br />

Grossflächige Erdverbindung<br />

auf<br />

Aluminiumboden<br />

Evtl. Vordämpfung<br />

BNC-Buchse<br />

5*70mm2<br />

Netz<br />

DC-Netznachbildung<br />

Impulsbegrenzer<br />

10dB<br />

Advantest R3261A<br />

PC<br />

IEEE488<br />

(GPIB)<br />

Abbildung 2-3 Messaufbau EMV-Messung AC-Seite<br />

Für die EMV-Messung auf der AC-Seite werden folgende Messgeräte und<br />

Betriebsmittel benötigt:<br />

• Solargenerator Simulator 100 kW, 810 V, 156 A (Eigenbau BFH-TI Burgdorf)<br />

• DC-Netznachbildung (Eigenbau BFH-TI Burgdorf)<br />

• AC-Netznachbildung ENV-4200 (Rhode & Schwarz)<br />

• Spektrumanalysator Advantest RS3261A (Advantest Corporation)<br />

- 6 - 21.08.2009


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

Messung und Messergebnisse<br />

Solargenerator-Simulator<br />

Solargenerator-Kennlinie<br />

U OC<br />

I SC<br />

U DC<br />

I DC<br />

P AC<br />

Externe Dämpfung am Spektrumanalysator<br />

Reference level<br />

Abtastbandbreite<br />

Detector<br />

Dwelltime<br />

Continuous method<br />

Startfrequenz<br />

Stoppfrequenz<br />

: 100 kW, 810 V, 156 A<br />

: FF 80 %, R P = 1MΩ<br />

: 810 V<br />

: 131 A<br />

: 681 V<br />

: 125 A<br />

: 80 kW<br />

: 20 dB<br />

: 70 dB<br />

: 9 kHz<br />

: QuasiPeak<br />

: 500 ms<br />

: Swept<br />

: 150 kHz<br />

: 30 MHz<br />

Pegel [dBµV]<br />

100<br />

90<br />

80<br />

70<br />

60<br />

50<br />

40<br />

30<br />

20<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>: HF-Störspannungen [dBµV] auf der AC-Seite<br />

AC_EN55011 (Industriebereich)<br />

AC_EN61000-6-3 (Wohnumgebung)<br />

EMV AC-Seite @ Pac = 80kW (Quasipeak)<br />

Grundrasen (Quasipeak)<br />

10<br />

0.1 1 10 100<br />

Frequenz [MHz]<br />

Abbildung 2-4 EMV-Verhalten auf der AC-Seite<br />

Diskussion<br />

Wird der SM<strong>100C</strong> in einer Industrieumgebung betrieben, stellt die einzuhaltende<br />

Norm keine Probleme dar. Die etwas schärfere Norm, welche für Wohnumgebungen<br />

gilt, wird bei den Frequenzen von ca. 3 bis 6 MHz leicht überschritten<br />

21.08.2009 - 7 -


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

2.7.2 EMV-Verhalten auf der DC-Seite nach EN55014 bei 0.8 * P ACn<br />

Messaufbau<br />

Impulsbegrenzer<br />

ESH 3-Z2 (10dB)<br />

Evtl. Vordämpfung<br />

10.6dB interne<br />

Dämpfung<br />

Spectrumanalyzer<br />

Advantest R3261A<br />

PV-Generator<br />

(Simulator)<br />

DC-Netznachbildung<br />

Z CM = 150 Ω<br />

1000 V DC / 150 A DC<br />

Wechselrichter<br />

DC<br />

- +<br />

AC<br />

L1-3, N, PE<br />

Verbindung zu<br />

AC-Netznachbildung<br />

PC<br />

AC-Netznachbildung<br />

R & S ENV-4200<br />

400 V / 200 A<br />

BNC-Buchse mit<br />

50Ω abschliessen<br />

IEEE488<br />

(GPIB)<br />

Grossflächige Erdverbindung<br />

auf<br />

Aluminiumboden<br />

5*70mm 2<br />

Netz<br />

Abbildung 2-5 Messaufbau EMV-Messung DC-Seite nach EN55014<br />

Für die EMV-Messung auf der DC-Seite werden folgende Messgeräte und<br />

Betriebsmittel benötigt:<br />

• Solargenerator Simulator, 100 kW, 810 V, 156 A (Eigenbau BFH-TI Burgdorf)<br />

• DC-Netznachbildung (Eigenbau BFH-TI Burgdorf)<br />

• AC-Netznachbildung ENV-4200 (Rhode & Schwarz)<br />

• Spektrumanalysator Advantest RS3261A (Advantest Corporation)<br />

- 8 - 21.08.2009


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

Messung und Messergebnisse<br />

Solargenerator-Simulator<br />

: 100 kW, 810 V, 156 A<br />

Solargenerator-Kennlinie : FF 80 %<br />

U OC<br />

: 810 V<br />

I SC<br />

: 131 A<br />

U DC<br />

: 681 V<br />

: 125 A<br />

I DC<br />

P AC<br />

Externe Dämpfung am Spektrumanalysator<br />

Reference level<br />

Abtastbandbreite<br />

Detector<br />

Dwelltime<br />

Continuous method<br />

Startfrequenz<br />

Stoppfrequenz<br />

: 80 kW<br />

: 20.6 dB<br />

: 70 dB<br />

: 9 kHz<br />

: QuasiPeak<br />

: 483 ms<br />

: Swept<br />

: 150 kHz<br />

: 30 MHz<br />

90<br />

80<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>: HF-Störspannungen [dBµV] auf der DC-Seite<br />

DC_EN55014<br />

EMV DC-Seite @ Pac = 80kW (Quasipeak)<br />

Grundrasen (Quasipeak)<br />

70<br />

Pegel [dBµV]<br />

60<br />

50<br />

40<br />

30<br />

20<br />

0.1 1 10 100<br />

Frequenz [MHz]<br />

Abbildung 2-6 EMV-Verhalten auf der DC-Seite nach EN55014<br />

Diskussion<br />

Das EMV-Verhalten des SM<strong>100C</strong> auf der DC-Seite ist tadellos. Die Störpegel liegen<br />

im schlechtesten Fall immer noch mehr gut 10 dBµV unter der Normkurve.<br />

21.08.2009 - 9 -


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2.8 Spannung des DC-Eingangs am Wechselrichter gegenüber<br />

Erdpotential<br />

2.8.1 U DC+ → PE und U DC- → PE bei P AC = 0.75 * P ACn = 75 kW<br />

Messschema<br />

Oszilloskop<br />

CH1<br />

CH2<br />

CH3<br />

CH4<br />

Solargenerator-<br />

Simulator<br />

DC+<br />

Wechselrichter<br />

L1<br />

L1<br />

Netz<br />

230 V AC<br />

50 Hz<br />

DC-<br />

Diff.Probe<br />

CAT III<br />

PE 1:100<br />

Diff.Probe<br />

CAT III<br />

1:100<br />

DC<br />

AC<br />

L2<br />

L3<br />

N<br />

L2<br />

L3<br />

N<br />

Abbildung 2-7 Messaufbau zur Ermittlung der WR-Eingangsspannung bezüglich Erdpotential<br />

- 10 - 21.08.2009


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

Messparameter<br />

Messung<br />

: Einzelmessung<br />

Solargenerator-Simulator<br />

: 100 kW / 810 V / 156 A<br />

Solargenerator-Kennlinie : FF 80 %<br />

Impedanz Mess-Sonden (CAT III) : 2 MΩ<br />

U OC<br />

: 810 V konstant<br />

I sc<br />

: 124 A<br />

P DC<br />

: 80 kW<br />

U DC<br />

: 676 V<br />

I DC<br />

: 118.6 A<br />

P AC<br />

: 75 kW<br />

U AC<br />

: 228.5 V rms<br />

: 110.5 A rms<br />

I AC<br />

Messergebnis<br />

Kanal 1<br />

Spannung U DC+ → PE,<br />

DC-gekoppelt<br />

200 V / Div, 10 ms / Div<br />

Kanal 2<br />

Spannung U DC- → PE,<br />

DC-gekoppelt<br />

200 V / Div, 10 ms / Div<br />

Abbildung 2-8 DC-Spannungen gegenüber Erdpotential<br />

Diskussion<br />

Die Messung der beiden DC-Leitungs-Potentiale gegenüber Schutzleiter-Potential<br />

entspricht den Erwartungen für einen Wechselrichter mit galvanischer Trennung.<br />

Abbildung 2-8 zeigt, dass auf der DC-Seite weder eine 50Hz-, 100Hz, noch eine<br />

300Hz-Komponente vorhanden ist, d.h. das Gerät arbeitet voll symetrisch.<br />

21.08.2009 - 11 -


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2.9 Überprüfung der angegebenen Kenndaten<br />

2.9.1 Ein und Ausschaltspannung DC-Seite<br />

Ermittlung der kleinsten Ein- und Ausschaltspannung<br />

U DC_ein_gemessen [V]<br />

: 500 V<br />

U DC_aus_gemessen [V]<br />

: ≈ 400 V<br />

2.9.2 Netzeinspeise-Ein- und Ausschaltleistung DC-Seite<br />

Ermittlung der DC-Einschaltleistung für Netzeinspeisung bei U OC = 659 V, Kennlinie<br />

FF 80%<br />

P DC_ein_gemessen [W]<br />

: 0.84 kW<br />

Messung der DC-Ausschaltleistung für Netzeinspeisung bei U OC = 659 V, Kennlinie<br />

FF 80 %<br />

P DC_aus_gemessen [W]<br />

: ≈ 0.6 kW<br />

2.9.3 Nennspannungsbereich DC-Seite<br />

U DC_min_gemessen [V]<br />

U DC_min_Datenblatt [V]<br />

U DC_max_gemessen [V]<br />

U DC_max_Datenblatt [V]<br />

2.9.4 Nennspannungsbereich AC-Seite<br />

: 290 V (Stand-by; keine Einspeisung)<br />

: 430 V (MPP-Angabe)<br />

: 800 V (Meldung Überspannung)<br />

: 900 V<br />

Gemessen bei P ACn<br />

U AC_min_gemessen [V]<br />

U AC_min_Datenblatt [V]<br />

U AC_max_gemessen [V]<br />

U AC_max_Datenblatt [V]<br />

: 196 V (Meldung: Unterspannung)<br />

: 195.5 V<br />

: 253 V (Meldung: Überspannung)<br />

: 253 V<br />

2.9.5 Stand-by-Leistung AC-Seite<br />

Messung der bezogenen AC-Stand-by-Leistung bei U OC = 659 V, Kennlinie FF 80 %<br />

P AC_gemessen [W]<br />

: ≈ 0.40 kW<br />

2.9.6 Nachtleistung AC-Seite<br />

Vergleich der gemessenen Nachtleistung, welche der Wechselrichter bezieht mit der<br />

vom Hersteller im Datenblatt angegebenen Nachtleistung<br />

P AC_gemessen [W]<br />

: ≈ 4 W<br />

P AC_Datenblatt [W]<br />

: 2…7 W<br />

- 12 - 21.08.2009


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

2.10 Umwandlungswirkungsgrad<br />

2.10.1 Umwandlungswirkungsgrad gemessen in drei verschiedenen<br />

Spannungsbereichen mit Kennlinie Füllfaktor 80 %<br />

η [%]<br />

96<br />

95<br />

94<br />

93<br />

92<br />

91<br />

90<br />

89<br />

88<br />

87<br />

86<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>: Wirkungsgrade η (P DC /P DCn )<br />

Wirkungsgrad; Umpp = 440 V<br />

Wirkungsgrad; Umpp = 560 V<br />

Wirkungsgrad; Umpp = 680 V<br />

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1<br />

P DC / P DCn P DCn = 105 kW<br />

PV-Simulator 100kW, Kennlinie: FF = 80%<br />

Abbildung 2-9 Umwandlungswirkungsgrad (Spannungsmodus U OC_fix )<br />

Übersicht Wirkungsgrade<br />

Maximalwerte<br />

η Euro_max 94.9 %<br />

η max<br />

95.5 % bei P DC = 42.5 kW / U MPP = 440 V<br />

Übersichtswerte pro Messreihe<br />

U MPP [V] η Euro [%] η max [%]<br />

440 94.9 95.5<br />

560 94.3 95.0<br />

680 93.9 94.6<br />

Diskussion<br />

Den höchsten Umwandlungswirkungsgrad erreicht der <strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong> im unteren<br />

Bereich seines MPP-Spannungsfensters.<br />

Bemerkung<br />

Mit der Infrastruktur des PV-Labors kann der SM<strong>100C</strong> (insbesondere bei tieferen<br />

Spannungen) nicht ganz bis zur Nennleistung betrieben werden. Für die Berechnung<br />

von η Euro wurde die Wirkungsgradkurve mit einer Trendlinie bis zu P DC /P DCn = 1<br />

verlängert und der daraus resultierende Wert verwendet.<br />

21.08.2009 - 13 -


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2.10.2 Umwandlungswirkungsgrad bei U MPP = 440 V<br />

Messparameter<br />

Messung<br />

: 23-Stufenmessung<br />

Solargenerator-Simulator<br />

: 100 kW / 810 V / 156 A<br />

Solargenerator-Kennlinie : FF 80 %<br />

U MPP<br />

: 440 V<br />

: 518 V konstant<br />

U OC<br />

η [%]<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>: Wirkungsgrad η (P DC /P DCn ) bei U MPP = 440 V<br />

100<br />

560<br />

95<br />

90<br />

520<br />

85<br />

80<br />

480<br />

75<br />

70<br />

440<br />

65<br />

Wirkungsgrad<br />

60<br />

WR-Arbeitsspannung 400<br />

55<br />

MPP-Spannung<br />

50<br />

360<br />

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7<br />

Normierte DC-Leistung P DC / P DCn (P DCn = 105 kW)<br />

PV-Simulator 100kW, Kennlinie: FF = 80%<br />

UDC [V]<br />

Abbildung 2-10<br />

Umwandlungswirkungsgrad bei U MPP = 440 V, WR-Arbeitsspannung, MPP-<br />

Spannung<br />

Europäischer Wirkungsgrad<br />

Der angegebene europäische Wirkungsgrad wird nach folgender Formel berechnet:<br />

η = 0.03*<br />

η η η η η + η<br />

euro<br />

5<br />

+ 0.06*<br />

10<br />

+ 0.13*<br />

20<br />

+ 0.1*<br />

30<br />

+ 0.48*<br />

50<br />

0.2 *<br />

Dabei stehen die tiefgestellten Indizes für den Wirkungsgrad bei entsprechendem<br />

Prozentsatz der Nennleistung des Wechselrichters.<br />

Resultate<br />

Leistung in % von P DCn η [%]<br />

5 90.1<br />

10 93.6<br />

20 95.0<br />

30 95.3<br />

50 95.4<br />

100 94.5<br />

η Euro 94.9<br />

η max<br />

95.5 % bei P DC = 42.5 kW<br />

100<br />

- 14 - 21.08.2009


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2.10.3 Umwandlungswirkungsgrad bei U MPP = 560 V<br />

Messparameter<br />

Messung<br />

: 23-Stufenmessung<br />

Solargenerator-Simulator<br />

: 100 kW / 810 V / 156 A<br />

Solargenerator-Kennlinie : FF 80 %<br />

U MPP<br />

: 560 V<br />

: 659 V konstant<br />

U OC<br />

η [%]<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>: Wirkungsgrad η (P DC /P DCn ) bei U MPP = 560 V<br />

100<br />

640<br />

95<br />

90<br />

600<br />

85<br />

80<br />

560<br />

75<br />

70<br />

520<br />

65<br />

Wirkungsgrad<br />

60<br />

WR-Arbeitsspannung 480<br />

55<br />

MPP-Spannung<br />

50<br />

440<br />

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8<br />

Normierte DC-Leistung P DC / P DCn (P DCn = 105 kW)<br />

PV-Simulator 100kW, Kennlinie: FF = 80%<br />

UDC [V]<br />

Abbildung 2-11<br />

Umwandlungswirkungsgrad bei U MPP = 560 V, WR-Arbeitsspannung, MPP-<br />

Spannung<br />

Europäischer Wirkungsgrad<br />

Der angegebene europäische Wirkungsgrad wird nach folgender Formel berechnet:<br />

η = 0.03*<br />

η η η η η + η<br />

euro<br />

5<br />

+ 0.06*<br />

10<br />

+ 0.13*<br />

20<br />

+ 0.1*<br />

30<br />

+ 0.48*<br />

50<br />

0.2 *<br />

Dabei stehen die tiefgestellten Indizes für den Wirkungsgrad bei entsprechendem<br />

Prozentsatz der Nennleistung des Wechselrichters.<br />

Resultate<br />

Leistung in % von P DCn η [%]<br />

5 88.8<br />

10 92.8<br />

20 94.4<br />

30 94.8<br />

50 94.9<br />

100 94.0<br />

η Euro 94.3<br />

η max<br />

95.0 % bei P DC = 42.5 kW<br />

100<br />

21.08.2009 - 15 -


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2.10.4 Umwandlungswirkungsgrad bei U MPP = 680 V<br />

Messparameter<br />

Messung<br />

: 23-Stufenmessung<br />

Solargenerator-Simulator<br />

: 100 kW / 810 V / 156 A<br />

Solargenerator-Kennlinie : FF 80 %<br />

U MPP<br />

: 680 V<br />

: 800 V konstant<br />

U OC<br />

η [%]<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>: Wirkungsgrad η (P DC /P DCn ) bei U MPP = 680 V<br />

100<br />

760<br />

95<br />

90<br />

720<br />

85<br />

80<br />

680<br />

75<br />

70<br />

640<br />

65<br />

Wirkungsgrad<br />

60<br />

WR-Arbeitsspannung 600<br />

55<br />

MPP-Spannung<br />

50<br />

560<br />

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1<br />

Normierte DC-Leistung P DC / P DCn (P DCn = 105 kW)<br />

PV-Simulator 100kW, Kennlinie: FF = 80%<br />

UDC [V]<br />

Abbildung 2-12<br />

Umwandlungswirkungsgrad bei U MPP = 680 V, WR-Arbeitsspannung, MPP-<br />

Spannung<br />

Europäischer Wirkungsgrad<br />

Der angegebene europäische Wirkungsgrad wird nach folgender Formel berechnet:<br />

η = 0.03*<br />

η η η η η + η<br />

euro<br />

5<br />

+ 0.06*<br />

10<br />

+ 0.13*<br />

20<br />

+ 0.1*<br />

30<br />

+ 0.48*<br />

50<br />

0.2 *<br />

Dabei stehen die tiefgestellten Indizes für den Wirkungsgrad bei entsprechendem<br />

Prozentsatz der Nennleistung des Wechselrichters.<br />

Resultate<br />

Leistung in % von P DCn η [%]<br />

5 87.4<br />

10 91.9<br />

20 93.7<br />

30 94.3<br />

50 94.6<br />

100 93.7<br />

η Euro 93.9<br />

η max<br />

94.6 % bei P DC = 52.6 kW<br />

100<br />

- 16 - 21.08.2009


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

2.11 MPPT-Wirkungsgrad<br />

2.11.1 MPPT-Wirkungsgrad gemessen in drei verschiedenen<br />

Spannungsbereichen mit Kennlinie Füllfaktor 80 %<br />

η MPPT [%]<br />

100<br />

99<br />

98<br />

97<br />

96<br />

95<br />

94<br />

93<br />

92<br />

91<br />

90<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>: MPPT-Wirkungsgrade η MPPT (P MPP /P DCn )<br />

Trackingwirkungsgrad; Umpp = 440 V<br />

Trackingwirkungsgrad; Umpp = 560 V<br />

Trackingwirkungsgrad; Umpp = 680 V<br />

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1<br />

P MPP / P DCn P DCn = 105 kW<br />

PV-Simulator 100kW, Kennlinie: FF = 80%<br />

Abbildung 2-13<br />

Trackingwirkungsgrade bei drei verschiedenen MPP-Spannungsbereichen<br />

Übersicht MPPT-Wirkungsgrade<br />

Maximalwerte<br />

η MPPT_Euro_max 99.98 %<br />

η MPPT_max<br />

99.99 % bei allen drei Spannungen<br />

Übersichtswerte pro Messreihe<br />

U MPP [V] η MPPT_Euro [%] η MPPT_max [%]<br />

440 99.98 99.99<br />

560 99.95 99.99<br />

680 99.95 99.99<br />

Diskussion<br />

Analog zur Berechnung von η Euro des Umwandlungswirkungsgrades wurde für<br />

η Euro_MPPT der fehlende Wert bei Wechselrichter-Nennleistung angenommen.<br />

Der <strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong> verfügt bereits bei kleinen Leistungen (< 0.05*P DCn ) über einen<br />

hohen MPPT-Wirkungsgrad von mehr als 99.5 %.<br />

21.08.2009 - 17 -


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

2.11.2 MPPT-Wirkungsgrad bei U MPP = 440 V<br />

Messparameter<br />

Messung<br />

: 23-Stufenmessung<br />

Solargenerator-Simulator<br />

: 100 kW / 810 V / 1156 A<br />

Solargenerator-Kennlinie : FF 80 %<br />

U MPP<br />

: 440 V<br />

: 518 V konstant<br />

U OC<br />

100<br />

SM <strong>100C</strong>: MPPT-Wirkungsgrad η MPPT (P MPP /P DCn ) bei U MPP = 440 V<br />

560<br />

99<br />

520<br />

η MPPT [%]<br />

98<br />

97<br />

96<br />

95<br />

Trackingwirkungsgrad<br />

WR-Arbeitsspannung<br />

MPP-Spannung<br />

360<br />

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7<br />

Normierte MPP-Leistung P MPP / P DCn (P DCn = 105 kW)<br />

PV-Simulator 100kW, Kennlinie: FF = 80%<br />

Abbildung 2-14 Trackingwirkungsgrad bei U MPP = 440 V, WR-Arbeitsspannung, MPP-Spannung<br />

Europäischer Trackingwirkungsgrad<br />

Der angegebene europäische Trackingwirkungsgrad wird nach folgender Formel<br />

berechnet:<br />

η = 0.03*<br />

η<br />

+ η<br />

euro<br />

5<br />

+ 0.06* η10<br />

+ 0.13* η<br />

20<br />

+ 0.1* η30<br />

+ 0.48* η50<br />

0.2 *<br />

Dabei stehen die tiefgestellten Indizes für den Trackingwirkungsgrad bei<br />

entsprechendem Prozentsatz der Nennleistung des Wechselrichters.<br />

Resultate<br />

Leistung in % von P DCn η MPPT [%]<br />

5 99.98<br />

10 99.79<br />

20 99.99<br />

30 99.98<br />

50 99.99<br />

100 99.98<br />

η MPPT_Euro 99.98<br />

η MPPT_max<br />

99.99 % bei P MPP = 17.0 kW<br />

100<br />

480<br />

440<br />

400<br />

UDC [V]<br />

- 18 - 21.08.2009


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

2.11.3 MPPT-Wirkungsgrad bei U MPP = 560 V<br />

Messparameter<br />

Messung<br />

: 23-Stufenmessung<br />

Solargenerator-Simulator<br />

: 100 kW / 810 V / 156 A<br />

Solargenerator-Kennlinie : FF 80 %<br />

U MPP<br />

: 560 V<br />

: 659 V konstant<br />

U OC<br />

100<br />

SM <strong>100C</strong>: MPPT-Wirkungsgrad η MPPT (P MPP /P DCn ) bei U MPP = 560 V<br />

640<br />

99<br />

600<br />

η MPPT [%]<br />

98<br />

97<br />

96<br />

95<br />

Trackingwirkungsgrad<br />

WR-Arbeitsspannung<br />

MPP-Spannung<br />

440<br />

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8<br />

Normierte MPP-Leistung P MPP / P DCn (P DCn = 105 kW)<br />

PV-Simulator 100kW, Kennlinie: FF = 80%<br />

Abbildung 2-15 Trackingwirkungsgrad bei U MPP = 560 V, WR-Arbeitsspannung, MPP-Spannung<br />

Europäischer Trackingwirkungsgrad<br />

Der angegebene europäische Trackingwirkungsgrad wird nach folgender Formel<br />

berechnet:<br />

η = 0.03*<br />

η<br />

+ η<br />

euro<br />

5<br />

+ 0.06* η10<br />

+ 0.13* η<br />

20<br />

+ 0.1* η30<br />

+ 0.48* η50<br />

0.2 *<br />

Dabei stehen die tiefgestellten Indizes für den Trackingwirkungsgrad bei<br />

entsprechendem Prozentsatz der Nennleistung des Wechselrichters.<br />

Resultate<br />

Leistung in % von P DCn η MPPT [%]<br />

5 99.88<br />

10 99.59<br />

20 99.96<br />

30 99.96<br />

50 99.98<br />

100 99.96<br />

η MPPT_Euro 99.95<br />

η MPPT_max<br />

99.99% bei P MPP = 82.9 kW<br />

100<br />

560<br />

520<br />

480<br />

UDC [V]<br />

21.08.2009 - 19 -


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

2.11.4 MPPT-Wirkungsgrad bei U MPP = 680 V<br />

Messparameter<br />

Messung<br />

: 23-Stufenmessung<br />

Solargenerator-Simulator<br />

: 100 kW / 810 V / 156 A<br />

Solargenerator-Kennlinie : FF 80 %<br />

U MPP<br />

: 680 V<br />

: 800 V konstant<br />

U OC<br />

100<br />

SM <strong>100C</strong>: MPPT-Wirkungsgrad η MPPT (P MPP /P DCn ) bei U MPP = 680 V<br />

760<br />

98<br />

720<br />

η MPPT [%]<br />

96<br />

94<br />

92<br />

90<br />

Trackingwirkungsgrad<br />

WR-Arbeitsspannung<br />

MPP-Spannung<br />

560<br />

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1<br />

Normierte MPP-Leistung P MPP / P DCn (P DCn = 105 kW)<br />

PV-Simulator 100kW, Kennlinie: FF = 80%<br />

Abbildung 2-16 Trackingwirkungsgrad bei U MPP = 680 V, WR-Arbeitsspannung, MPP-Spannung<br />

Europäischer Trackingwirkungsgrad<br />

Der angegebene europäische Trackingwirkungsgrad wird nach folgender Formel<br />

berechnet:<br />

η = 0.03*<br />

η<br />

+ η<br />

euro<br />

5<br />

+ 0.06* η10<br />

+ 0.13* η<br />

20<br />

+ 0.1* η30<br />

+ 0.48* η50<br />

0.2 *<br />

Dabei stehen die tiefgestellten Indizes für den Trackingwirkungsgrad bei<br />

entsprechendem Prozentsatz der Nennleistung des Wechselrichters.<br />

Resultate<br />

Leistung in % von P DCn η MPPT [%]<br />

5 99.89<br />

10 99.84<br />

20 99.86<br />

30 99.98<br />

50 99.98<br />

100 99.94<br />

η MPPT_Euro 99.95<br />

η MPPT_max<br />

99.99 % bei P MPP = 65.8 kW<br />

100<br />

680<br />

640<br />

600<br />

UDC [V]<br />

- 20 - 21.08.2009


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

2.12 Totaler Wirkungsgrad<br />

2.12.1 Einführung<br />

Der totale Wirkungsgrad setzt sich aus dem Produkt des Umwandlungswirkungsgrades<br />

und des MPPT-Wirkungsgrades zusammen. Mit Hilfe dieser Grösse<br />

kann also ein direkter Bezug zwischen der MPP-Leistung des Solargenerators und<br />

der AC-Ausgangsleistung des Wechselrichters hergestellt werden:<br />

η<br />

tot<br />

= η ⋅η<br />

MPPT<br />

=<br />

P<br />

P<br />

AC<br />

MPP<br />

Der totale Wirkungsgrad sagt aus, wie gut der Wechselrichter die angebotene<br />

Leistung umsetzen kann.<br />

21.08.2009 - 21 -


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

2.12.2 Totaler Wirkungsgrad in drei verschiedenen<br />

Spannungsbereichen mit Kennlinie Füllfaktor 80 %<br />

η tot [%]<br />

96<br />

95<br />

94<br />

93<br />

92<br />

91<br />

90<br />

89<br />

88<br />

87<br />

86<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>: Wirkungsgrade η tot (P MPP /P DCn )<br />

tot. Wirkungsgrad; Umpp = 440 V<br />

tot. Wirkungsgrad; Umpp = 560 V<br />

tot. Wirkungsgrad; Umpp = 680 V<br />

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1<br />

P MPP / P DCn P DCn = 105 kW<br />

PV-Simulator 100kW, Kennlinie: FF = 80%<br />

Abbildung 2-17 Totale Wirkungsgrade bei drei verschiedenen MPP-Spannungen<br />

Übersicht Totalwirkungsgrade<br />

Maximalwerte<br />

η tot_Euro_max<br />

η tot_max<br />

94.9 % bei U MPP = 440 V<br />

95.5 % bei P DC = 42.5 W / U MPP = 440 V<br />

Übersichtswerte pro Messreihe<br />

U MPP [V] η tot_Euro [%] η tot_max [%]<br />

440 94.9 95.5<br />

560 94.3 94.9<br />

680 93.9 94.5<br />

Diskussion<br />

Analog zur Berechnung von η Euro des Umwandlungswirkungsgrades wurde für<br />

η Euro_totT der fehlende Wert bei Wechselrichter-Nennleistung angenommen.<br />

Der WR erreicht im unteren Spannungsbereich den besten totalen Wirkungsgrad. Da<br />

der MPPT-Wirkungsgrad für alle Spannungsbereiche ähnlich hohe Werte aufweist,<br />

ist vor allem der Umwandlungswirkungsgrad der bestimmende Faktor für η tot .<br />

- 22 - 21.08.2009


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

2.12.3 Totaler Wirkungsgrad bei U MPP = 440 V<br />

Messparameter<br />

Messung<br />

: 23-Stufenmessung<br />

Solargenerator-Simulator<br />

: 100 kW / 810 V / 156 A<br />

Solargenerator-Kennlinie : FF 80 %<br />

U MPP<br />

: 440 V<br />

: 518 V konstant<br />

U OC<br />

η tot [%]<br />

100<br />

95<br />

90<br />

85<br />

80<br />

75<br />

70<br />

65<br />

60<br />

55<br />

50<br />

SM <strong>100C</strong>: Wirkungsgrad η tot (P MPP /P DCn ) = η*η MPPT bei U MPP = 440V<br />

tot. Wirkungsgrad<br />

WR-Arbeitsspannung<br />

MPP-Spannung<br />

360<br />

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7<br />

Normierte MPP-Leistung P MPP / P DCn (P DCn = 105 kW)<br />

PV-Simulator 100kW, Kennlinie: FF = 80%<br />

Abbildung 2-18 Totaler Wirkungsgrad bei U MPP = 440 V, WR-Arbeitsspannung, MPP-Spannung<br />

Europäischer Total-Wirkungsgrad<br />

Der angegebene europäische Total-Wirkungsgrad wird nach folgender Formel<br />

berechnet:<br />

η = 0.03*<br />

η<br />

+ η<br />

euro<br />

5<br />

+ 0.06* η10<br />

+ 0.13* η<br />

20<br />

+ 0.1* η30<br />

+ 0.48* η50<br />

0.2 *<br />

Dabei stehen die tiefgestellten Indizes für den Wirkungsgrad bei entsprechendem<br />

Prozentsatz der Nennleistung des Wechselrichters.<br />

Resultate<br />

Leistung in % von P DCn η tot [%]<br />

5 90.1<br />

10 93.4<br />

20 95.0<br />

30 95.3<br />

50 95.4<br />

100 94.5<br />

η tot_Euro 94.9<br />

η tot_max<br />

95.5 % bei P DC = 42.5 kW<br />

100<br />

560<br />

520<br />

480<br />

440<br />

400<br />

U DC [V]<br />

21.08.2009 - 23 -


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

2.12.4 Totaler Wirkungsgrad bei U MPP = 560 V<br />

Messparameter<br />

Messung<br />

: 23-Stufenmessung<br />

Solargenerator-Simulator<br />

: 100 kW / 810 V / 156 A<br />

Solargenerator-Kennlinie : FF 80 %<br />

U MPP<br />

: 560 V<br />

: 659 V konstant<br />

U OC<br />

η tot [%]<br />

100<br />

95<br />

90<br />

85<br />

80<br />

75<br />

70<br />

65<br />

60<br />

55<br />

50<br />

SM <strong>100C</strong>: Wirkungsgrad η tot (P MPP /P DCn ) = η*η MPPT bei U MPP = 560V<br />

tot. Wirkungsgrad<br />

WR-Arbeitsspannung<br />

MPP-Spannung<br />

440<br />

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8<br />

Normierte MPP-Leistung P MPP / P DCn (P DCn = 105 kW)<br />

PV-Simulator 100kW, Kennlinie: FF = 80%<br />

Abbildung 2-19 Totaler Wirkungsgrad bei U MPP = 560 V, WR-Arbeitsspannung, MPP-Spannung<br />

Europäischer Total-Wirkungsgrad<br />

Der angegebene europäische Total-Wirkungsgrad wird nach folgender Formel<br />

berechnet:<br />

η = 0.03*<br />

η<br />

+ η<br />

euro<br />

5<br />

+ 0.06* η10<br />

+ 0.13* η<br />

20<br />

+ 0.1* η30<br />

+ 0.48* η50<br />

0.2 *<br />

Dabei stehen die tiefgestellten Indizes für den Wirkungsgrad bei entsprechendem<br />

Prozentsatz der Nennleistung des Wechselrichters.<br />

Resultate<br />

Leistung in % von P DCn η tot [%]<br />

5 88.7<br />

10 92.4<br />

20 94.4<br />

30 94.8<br />

50 94.9<br />

100 94.0<br />

η tot_Euro 94.3<br />

η tot_max<br />

94.9 % bei P DC = 53.2 kW<br />

100<br />

640<br />

600<br />

560<br />

520<br />

480<br />

U DC [V]<br />

- 24 - 21.08.2009


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

2.12.5 Totaler Wirkungsgrad bei U MPP = 680 V<br />

Messparameter<br />

Messung<br />

: 23-Stufenmessung<br />

Solargenerator-Simulator<br />

: 100 kW / 810 V / 156 A<br />

Solargenerator-Kennlinie : FF 80 %<br />

U MPP<br />

: 680 V<br />

: 800 V konstant<br />

U OC<br />

η tot [%]<br />

100<br />

95<br />

90<br />

85<br />

80<br />

75<br />

70<br />

65<br />

60<br />

55<br />

50<br />

SM <strong>100C</strong>: Wirkungsgrad η tot (P MPP /P DCn ) = η*η MPPT bei U MPP = 680V<br />

tot. Wirkungsgrad<br />

WR-Arbeitsspannung<br />

MPP-Spannung<br />

560<br />

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1<br />

Normierte MPP-Leistung P MPP / P DCn (P DCn = 105 kW)<br />

PV-Simulator 100kW, Kennlinie: FF = 80%<br />

Abbildung 2-20 Totaler Wirkungsgrad bei U MPP = 680 V, WR-Arbeitsspannung, MPP-Spannung<br />

Europäischer Total-Wirkungsgrad<br />

Der angegebene europäische Total-Wirkungsgrad wird nach folgender Formel<br />

berechnet:<br />

η = 0.03*<br />

η<br />

+ η<br />

euro<br />

5<br />

+ 0.06* η10<br />

+ 0.13* η<br />

20<br />

+ 0.1* η30<br />

+ 0.48* η50<br />

0.2 *<br />

Dabei stehen die tiefgestellten Indizes für den Wirkungsgrad bei entsprechendem<br />

Prozentsatz der Nennleistung des Wechselrichters.<br />

Resultate<br />

Leistung in % von P DCn η tot [%]<br />

5 87.3<br />

10 91.8<br />

20 93.6<br />

30 94.3<br />

50 94.5<br />

100 93.7<br />

η tot_Euro 93.9<br />

η tot_max<br />

94.5 % bei P DC = 52.6 kW<br />

100<br />

760<br />

720<br />

680<br />

640<br />

600<br />

U DC [V]<br />

21.08.2009 - 25 -


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

2.13 MPP-Trackingverhalten<br />

2.13.1 MPP-Trackingverhalten bei kleinen Leistungen<br />

Messparameter<br />

Messung<br />

: Einzelmessung<br />

Solargenerator-Simulator<br />

: 100 kW / 810V / 156 A<br />

Solargenerator-Kennlinie : FF 80 %<br />

U OC<br />

: 518 V konstant<br />

I sc<br />

: 3.18 A<br />

U MPP_theoretisch<br />

: 440 V<br />

U MPP_ist<br />

: 440 V<br />

U DC<br />

: 434 V<br />

I DC<br />

: 3.03 A<br />

η MPPT : 98.78 %<br />

1400<br />

1300<br />

1200<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>: DC-Arbeitspunkte bei U MPP = 440 V<br />

DC-Arbeitspunkte<br />

Solargenerator-Kennlinie<br />

P DC [W]<br />

1100<br />

1000<br />

900<br />

800<br />

300 350 400 450 500<br />

U DC [V]<br />

Abbildung 2-21 DC-Arbeitspunkte auf gemessener U-P-Kennlinie, U MPP = 440 V<br />

P DC [W]<br />

1500<br />

1250<br />

1000<br />

750<br />

500<br />

250<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>: DC-Arbeitspunkte bei U MPP = 440 V<br />

P-DC<br />

Pmpp<br />

U-DC<br />

Umpp<br />

650<br />

600<br />

550<br />

500<br />

450<br />

400<br />

U DC [V]<br />

0<br />

350<br />

0 100 200 300 400 500 600<br />

Zeit [s]<br />

PV-Simulator 100kW, Kennlinie: FF = 80%<br />

Abbildung 2-22 Trackingverhalten im Zeitdiagramm dargestellt<br />

- 26 - 21.08.2009


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

2.13.2 MPP-Trackingverhalten bei Generator Maximalleistung<br />

Messparameter<br />

Messung<br />

: Einzelmessung<br />

Solargenerator-Simulator<br />

: 100 kW / 810 V / 156 A<br />

Solargenerator-Kennlinie : FF 80 %<br />

U OC<br />

: 810 V konstant<br />

I sc<br />

: 156 A<br />

U MPP_theoretisch<br />

: 680 V<br />

U MPP_ist<br />

: 680 V<br />

U DC<br />

: 675 V<br />

I DC<br />

: 149 A<br />

η MPPT : 99.91 %<br />

104<br />

102<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>: DC-Arbeitspunkte bei U MPP = 680 V<br />

DC-Arbeitspunkte<br />

Solargenerator-Kennlinie<br />

P DC [kW]<br />

100<br />

98<br />

96<br />

94<br />

610 630 650 670 690 710 730<br />

U DC [V]<br />

Abbildung 2-23 DC-Arbeitspunkte auf gemessener U-P-Kennlinie, U MPP = 680 V, U DC ≈ U MPP<br />

105<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>: DC-Arbeitspunkte bei U MPP = 680 V<br />

725<br />

P DC [kW]<br />

100<br />

95<br />

P-DC<br />

Pmpp<br />

U-DC<br />

Umpp<br />

700<br />

675<br />

U DC [V]<br />

90<br />

650<br />

0 20 40 60 80 100 120<br />

Zeit [s]<br />

PV-Simulator 100kW, Kennlinie: FF = 80%<br />

Abbildung 2-24 Trackingverhalten bei Maximalleistung im Zeitdiagramm<br />

21.08.2009 - 27 -


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

2.14 Oberschwingungsströme<br />

2.14.1 Oberschwingungsströme bei U MPP = 440 V und 0.62 * P ACn<br />

Messparameter<br />

Messung<br />

: Einzelmessung<br />

Solargenerator-Simulator<br />

: 100 kW, 810 V, 156 A<br />

Solargenerator-Kennlinie : FF 80 %<br />

U MPP<br />

: 440 V<br />

U OC<br />

: 518 V konstant<br />

U AC_Phase_1<br />

: 227.16 V<br />

U AC_Phase_2<br />

: 227.35 V<br />

U AC_Phase_3<br />

: 227.82 V<br />

: 145 A<br />

I 1_nom<br />

Strom I n / I 1_nom [%]<br />

100<br />

10<br />

1<br />

0.1<br />

0.01<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>: Strom-Oberwellen bei P AC = 62 kW<br />

THD max = 1.8%<br />

PWHD max = 0.8%<br />

Strom-Oberwellen L1<br />

Strom-Oberwellen L2<br />

Strom-Oberwellen L3<br />

EN61000-3-12<br />

0.001<br />

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39<br />

Ordnungszahl<br />

R sce = 33<br />

PV-Simulator 100kW, Kennlinie: FF = 80%<br />

Abbildung 2-25 Oberschwingungsströme bei U MPP = 440 V<br />

- 28 - 21.08.2009


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

2.14.2 Oberschwingungsströme bei U MPP = 560 V und 0.78 * P ACn<br />

Messparameter<br />

Messung<br />

: Einzelmesung<br />

Solargenerator-Simulator<br />

: 100 kW / 810 V / 156 A<br />

Solargenerator-Kennlinie : FF 80 %<br />

U MPP<br />

: 560 V<br />

U OC<br />

: 659 V konstant<br />

U AC_Phase_1<br />

: 228.15 V<br />

U AC_Phase_2<br />

: 228.13 V<br />

U AC_Phase_3<br />

: 228.74 V<br />

: 145 A<br />

I 1_nom<br />

Strom I n / I 1_nom [%]<br />

100<br />

10<br />

1<br />

0.1<br />

0.01<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>: Strom-Oberwellen bei P AC = 78 kW<br />

THD max = 1.6%<br />

PWHD max = 0.9%<br />

Strom-Oberwellen L1<br />

Strom-Oberwellen L2<br />

Strom-Oberwellen L3<br />

EN61000-3-12<br />

0.001<br />

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39<br />

Ordnungszahl<br />

R sce = 33<br />

PV-Simulator 100kW, Kennlinie: FF = 80%<br />

Abbildung 2-26 Oberschwingungsströme bei U MPP = 560 V<br />

21.08.2009 - 29 -


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

2.14.3 Oberschwingungsströme bei U MPP = 680 V und 0.95 * P ACn<br />

Messparameter<br />

Messung<br />

: Einzelmessung<br />

Solargenerator-Simulator<br />

: 100 kW / 810 V / 156 A<br />

Solargenerator-Kennlinie : FF 80 %<br />

U MPP<br />

: 680 V<br />

U OC<br />

: 810 V konstant<br />

U AC_Phase_1<br />

: 228.04 V<br />

U AC_Phase_2<br />

: 228.11 V<br />

U AC_Phase_3<br />

: 228.75 V<br />

: 145 A<br />

I 1_nom<br />

Strom I n / I 1_nom [%]<br />

100<br />

10<br />

1<br />

0.1<br />

0.01<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>: Strom-Oberwellen bei P AC = 95 kW<br />

THD max = 1.7%<br />

PWHD max = 0.9%<br />

Strom-Oberwellen L1<br />

Strom-Oberwellen L2<br />

Strom-Oberwellen L3<br />

EN61000-3-12<br />

0.001<br />

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39<br />

Ordnungszahl<br />

R sce = 33<br />

PV-Simulator 20kW, Kennlinie: FF = 75%, RP = 1MΩ<br />

Abbildung 2-27 Oberschwingungsströme bei U MPP = 680 V<br />

Diskussion<br />

Die Oberschwingungsströme stellen weder im Teillastbereich, noch bei Nennleistung<br />

ein Problem dar. Es ist auch irrelevant, bei welcher Spannung der <strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong><br />

betrieben wird; die Norm wird in allen getesteten Fällen eingehalten.<br />

- 30 - 21.08.2009


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

2.15 Dynamisches Verhalten des Wechselrichters <strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong><br />

2.15.1 Messbeschreibung dynamische Messung<br />

Messung<br />

Das dynamische Verhalten beschreibt das Verhalten des getesteten Wechselrichters<br />

bei dynamischer DC-Einspeisung. Dieser Test gibt Auskunft darüber, wie schnell sich<br />

der WR an schwankende Eingangsleistungen anpassen kann. Die Stärke der<br />

Sonneneinstrahlung auf einen PV-Generator kann rasch ändern und damit auch die<br />

dem Inverter angebotene PV-Leistung. Je besser und schneller sich der WR diesen<br />

Änderungen anpasst, desto grösser fällt auch der Ertrag der gesamten PV-Anlage<br />

aus.<br />

Messablauf<br />

Für dynamische Tests, welche Tage mit wechselnder Bewölkung simulieren, sind<br />

Variationen zwischen verschiedenen Stufen mit bekannten P MPP -Werten erforderlich.<br />

Die Tests werden mit Rampen des Stromes (proportional Einstrahlung) resp. der<br />

MPP-Leistung durchgeführt. Vor dem Beginn eines dynamischen MPP-Tracking<br />

Tests müssen – wie bei den statischen Tests – die P MPP -Werte auf den<br />

vorgesehenen Leistungsstufen bestimmt und eine Stabilisierungsperiode von 1 – 5<br />

Minuten vorgesehen werden. Dann folgen einige Testzyklen, während denen die<br />

effektive dynamische MPPT-Messung stattfindet. Natürlich hinken die Wechselrichter<br />

dem tatsächlichen MPP immer etwas hinterher; deshalb wird die angebotene MPP-<br />

Leistung nach einer Änderung nicht sofort vollständig absorbiert.<br />

Eine quantitative Beurteilung des dynamischen Verhaltens lässt sich über den<br />

dynamischen MPPT-Wirkungsgrad (dynamischer Maximum-Power-Point-Tracking-<br />

Wirkungsgrad) oder auch MPPT-Anpassungsgrad gewinnen.<br />

Dynamischer MPPT-Wirkungsgrad:<br />

η<br />

MPPT _ dyn<br />

=<br />

T<br />

M<br />

∫<br />

0<br />

u<br />

DC<br />

T<br />

M<br />

∫<br />

0<br />

( t)<br />

⋅i<br />

p<br />

MPP<br />

DC<br />

( t)<br />

⋅ dt<br />

( t)<br />

⋅ dt<br />

wobei:<br />

u DC (t) = Spannung am DC-Eingang des Wechselrichters<br />

i DC (t) = Strom am DC-Eingang des Wechselrichters.<br />

p MPP (t) = Verfügbare maximale PV-Leistung im jeweiligen momentanen MPP.<br />

T M = Dauer der Messung (Beginn bei t = 0).<br />

Das Integral im Nenner stellt die gesamte MPP-Energie dar, die unter optimalen<br />

Bedingungen vom Wechselrichter umgewandelt werden könnte.<br />

21.08.2009 - 31 -


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

Die Messungen werden mit zwei verschiedenen Testmustern für derartige<br />

dynamische Wechselrichtertests durchgeführt (siehe Abbildung 2-28 und Abbildung<br />

2-29). Dabei sollen n und t 1 ... t 4 in einem grösseren Bereich variiert werden, um zu<br />

prüfen, ob der MPPT-Algorithmus des Wechselrichters unterschiedlich schnellen<br />

Strahlungsschwankungen problemlos folgen kann.<br />

P<br />

50%<br />

Leistungsangebot<br />

t 1<br />

t 2<br />

t 3<br />

t 4<br />

n Wiederholungen<br />

Vorhaltezeit<br />

Vorhaltezeit<br />

10%<br />

Muster: z.B.12x (15/5H/15/5L)<br />

t<br />

Abbildung 2-28<br />

Test auf Schwankungen zwischen kleiner und mittlerer Leistung (10% und<br />

50% von P n , mit nennenswerter U MPP -Variation).<br />

P<br />

100%<br />

Leistungsangebot<br />

t 1<br />

t 2<br />

t 3<br />

t 4<br />

n Wiederholungen<br />

Vorhaltezeit<br />

Vorhaltezeit<br />

30%<br />

Muster: z.B.12x (15/5H/15/5L)<br />

t<br />

Abbildung 2-29<br />

Test auf Schwankungen zwischen mittlerer und grosser Leistung (30% und<br />

100% von P n , ohne nennenswerte U MPP -Variation)<br />

- 32 - 21.08.2009


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Definition des Testmusterbeschreibungscodes<br />

Die einzelnen Tests werden durch den Beschreibungscode „nx (t 1 / t 2 H / t 3 / t 4 L)“<br />

gemäss Tabelle 2-2 respektive Tabelle 2-3 definiert:<br />

Anzahl n Wiederholungen, dann x (als Malzeichen) und in Klammern jeweils die<br />

Dauer t 1 des Anstiegs in Sekunden (reiner Zahlenwert), dann die Verweilzeit t 2 auf<br />

hohem Niveau in Sekunden (Zahlenwert + H), dann die Dauer des Abfalls t 3 in<br />

Sekunden, dann die Verweilzeit auf tiefem Niveau t 4 in Sekunden (Zahlenwert + L).<br />

Dabei sind diese Tests mit Beginn auf tiefer Leistungsstufe (analog zu Abbildung<br />

2-28 und Abbildung 2-29) durchzuführen. Die Messungen sind recht aufwändig: Eine<br />

vollständige Messung nach untenstehender Tabelle inklusive der Vorhaltezeit von<br />

300 s auf jeder Ausgangstufe dauert somit etwa 7 Stunden.<br />

Leistungsvariation 10% ⇒ 50% von P DCn<br />

Beschreibungscode Zeitdauer der<br />

der Stufe<br />

Stufe [s]<br />

2 (800 / 10H / 800 / 10L) 3’540 0.5<br />

2 (400 / 10H / 400 / 10L) 1’940 1<br />

3 (200 / 10H / 400 / 10L) 1’560 2<br />

4 (133 / 10H / 133 / 10L) 1’447 3<br />

6 (80 / 10H / 800 / 10L) 1’300 5<br />

8 (57 / 10H / 57 / 10L) 1’374 7<br />

10 (40 / 10H / 40 / 10L) 1’700 10<br />

10 (29 / 10H / 29 / 10L) 1’071 14<br />

10 (20 / 10H / 20 / 10L) 900 20<br />

10 (13 / 10H / 13 / 10L) 767 30<br />

10 (8 / 10H / 8 / 10L) 660 50<br />

Total Reine dyn. Messzeit 15’939<br />

Anzahl<br />

Wiederholungen n<br />

Rampensteilheit<br />

[W/m 2 /s]<br />

Tabelle 2-2 Dynamischer MPPT-Test für Leistungsvariationen von 10% auf 50% von P DCn<br />

Leistungsvariation 30% ⇒ 100% von P DCn<br />

Anzahl<br />

Wiederholungen n<br />

Beschreibungscode<br />

der Stufe<br />

Zeitdauer der<br />

Stufe [s]<br />

Rampensteilheit<br />

[W/m 2 /s]<br />

10 (70 / 10H / 70 / 10L) 1’900 10<br />

10 (50 / 10H / 50 / 10L) 1’500 14<br />

10 (35 / 10H / 35 / 10L) 1’200 20<br />

10 (23 / 10H / 23 / 10L) 967 30<br />

10 (14 / 10H / 14 / 10L) 780 50<br />

10 (7 / 10H / 7 / 10L) 640 100<br />

Total Reine dyn. Messzeit 6’987<br />

Tabelle 2-3 Dynamischer MPPT-Test für Leistungsvariationen von 30% auf 100% von P DCn<br />

Die oben beschriebenen und für den Test verwendeten Testmuster entsprechen den<br />

gemäss FprEN50530 für dynamische MPP-Tests zu verwendenden Mustern.<br />

21.08.2009 - 33 -


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2.15.2 Übersicht der dynamischen Messresultate<br />

Messparameter<br />

Messung<br />

: Dynamische Messung<br />

Solargenerator-Simulator<br />

: 100 kW / 810 V / 156 A<br />

Solargenerator-Kennlinie : FF 80 %<br />

U OC<br />

: 659 V variabel<br />

I MPP_10%<br />

: 18.4 A<br />

I MPP_50%<br />

: 94.4 A<br />

I MPP_30%<br />

: 56.4 A<br />

I MPP_75%<br />

: 142 A<br />

U MPP_10%<br />

: 534 V<br />

U MPP_50%<br />

: 550 V<br />

U MPP_30%<br />

: 547 V<br />

U MPP_75%<br />

: 553 V<br />

P MPP_10%<br />

: 9.84 kW<br />

P MPP_50%<br />

: 52.0 kW<br />

P MPP_30%<br />

: 30.8 kW<br />

: 78.4 kW<br />

P MPP_75%<br />

100<br />

Dyn. MPP-Tracking-Wirkungsgrad η MPPTdyn für <strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong><br />

(U MPP high = 560V)<br />

95<br />

η MPPTdyn in %<br />

90<br />

85<br />

80<br />

10% --> 50%<br />

75<br />

30% --> 75%<br />

70<br />

0.1 1 10 100<br />

Rampensteilheit in W/m 2 /s<br />

Abbildung 2-30<br />

Zusammenstellung des dyn. MPPT-Wirkungsgrades bei U MPP = 560 V<br />

- 34 - 21.08.2009


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

2.15.3 Beispiel mit nahezu optimalem dynamischem MPP-Tracking<br />

(10% ⇒ 50%)<br />

Messparameter<br />

Messung<br />

: Dynamische Messung<br />

Solargenerator-Simulator<br />

: 100 kW / 810 V / 156 A<br />

Solargenerator-Kennlinie : FF 80 %<br />

Muster : 10x (20 / 10H / 20 / 10L)<br />

U OC<br />

: 659 V variabel<br />

I MPP_10%<br />

: 18.4 A<br />

I MPP_50%<br />

: 94.4 A<br />

U MPP_10%<br />

: 534 V<br />

U MPP_50%<br />

: 550 V<br />

P MPP_10%<br />

: 9.84 kW<br />

: 52.0 kW<br />

P MPP_50%<br />

60<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>: Dynamische DC-Leistung bei U MPP = 560 V<br />

P MPP High<br />

P DC [kW]<br />

40<br />

20<br />

Pdyn = f(t)<br />

Psoll = f(t)<br />

Pmpp hohe Stufe<br />

Pmpp tiefe Stufe<br />

Leistungsangebot Low High<br />

T<br />

P MPP Low<br />

0<br />

0 2 4 6 8 10<br />

Zeit [min]<br />

Abbildung 2-31<br />

Dynamische Leistung bei U MPP = 560 V (zugehöriger Spannungsverlauf siehe<br />

Abbildung 2-32)<br />

21.08.2009 - 35 -


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600<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>: Dynamische DC-Spannung bei U MPP = 560 V<br />

U DC [V]<br />

580<br />

560<br />

540<br />

Udyn = f(t)<br />

Usoll = f(t)<br />

Umpp hohe Stufe<br />

Umpp tiefe Stufe<br />

U MPP High<br />

520<br />

U MPP Low<br />

500<br />

0 2 4 6 8 10<br />

Zeit [min]<br />

Abbildung 2-32<br />

Dynamische Spannung bei U MPP = 560 V<br />

P DC [kW]<br />

60<br />

40<br />

20<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>: DC-Arbeitspunkte bei U MPP = 560 V<br />

DC-Arbeitspunkte<br />

Kennlinie hohe Stufe<br />

Kennlinie tiefe Stufe<br />

Pmpp hohe Stufe<br />

Pmpp tiefe Stufe<br />

Interpolation MPP's<br />

0<br />

0 100 200 300 400 500 600 700<br />

U DC [V]<br />

Abbildung 2-33<br />

DC-Arbeitspunkte der dynamischen Messung bei U MPP = 560 V<br />

Auswertung<br />

Dynamischer MPPT-Wirkungsgrad 99.4 %<br />

- 36 - 21.08.2009


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

2.15.4 Beispiel mit eher schlechtem dynamischem MPP-Tracking<br />

(10% ⇒ 50%)<br />

Messparameter<br />

Messung<br />

: Dynamische Messung<br />

Solargenerator-Simulator<br />

: 100 kW / 810 V / 156 A<br />

Solargenerator-Kennlinie : FF 80 %<br />

Muster : 4x (133 / 10H / 133 / 10L)<br />

U OC<br />

: 659 V variabel<br />

I MPP_10%<br />

: 18.4 A<br />

I MPP_50%<br />

: 94.4 A<br />

U MPP_10%<br />

: 534 V<br />

U MPP_50%<br />

: 550 V<br />

P MPP_10%<br />

: 9.84 kW<br />

: 52.0 kW<br />

P MPP_50%<br />

60<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>: Dynamische DC-Leistung bei U MPP = 560 V<br />

P MPP High<br />

P DC [kW]<br />

40<br />

20<br />

0<br />

Leistungsangebot Low High<br />

T<br />

P MPP Low<br />

Pdyn = f(t)<br />

Psoll = f(t)<br />

Pmpp hohe Stufe<br />

Pmpp tiefe Stufe<br />

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18<br />

Zeit [min]<br />

Abbildung 2-34<br />

Dynamische Leistung bei U MPP = 560 V (zugehöriger Spannungsverlauf siehe<br />

Abbildung 2-35)<br />

21.08.2009 - 37 -


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

600<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>: Dynamische DC-Spannung bei U MPP = 560 V<br />

U MPP High<br />

560<br />

U DC [V]<br />

520<br />

480<br />

440<br />

U MPP Low<br />

Udyn = f(t)<br />

Usoll = f(t)<br />

Umpp hohe Stufe<br />

Umpp tiefe Stufe<br />

400<br />

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18<br />

Zeit [min]<br />

Abbildung 2-35<br />

Dynamische Spannung bei U MPP = 560 V<br />

60<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>: DC-Arbeitspunkte bei U MPP = 560 V<br />

P DC [kW]<br />

40<br />

20<br />

DC-Arbeitspunkte<br />

Kennlinie hohe Stufe<br />

Kennlinie tiefe Stufe<br />

Pmpp hohe Stufe<br />

Pmpp tiefe Stufe<br />

Interpolation MPP's<br />

0<br />

0 100 200 300 400 500 600 700<br />

U DC [V]<br />

Abbildung 2-36<br />

DC-Arbeitspunkte der dynamischen Messung bei U MPP = 560 V<br />

Auswertung<br />

Dynamischer MPPT-Wirkungsgrad 90.3 %<br />

- 38 - 21.08.2009


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

2.15.5 Beispiel mit nahezu optimalem dynamischem MPP-Tracking<br />

(30% ⇒ 75%)<br />

Messparameter<br />

Messung<br />

: Dynamische Messung<br />

Solargenerator-Simulator<br />

: 100 kW / 810 V / 156 A<br />

Solargenerator-Kennlinie : FF 80 %<br />

Muster : 10x (23 / 10H / 23 / 10L)<br />

U OC<br />

: 659 V variabel<br />

I MPP_30%<br />

: 56.4 A<br />

I MPP_75%<br />

: 142 A<br />

U MPP_30%<br />

: 547 V<br />

U MPP_75%<br />

: 553 V<br />

P MPP_30%<br />

: 30.8 kW<br />

: 78.4 kW<br />

P MPP_75%<br />

100<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>: Dynamische DC-Leistung bei U MPP = 560 V<br />

P MPP High<br />

P DC [kW]<br />

80<br />

60<br />

40<br />

20<br />

P MPP Low<br />

Pdyn = f(t)<br />

Psoll = f(t)<br />

Pmpp hohe Stufe<br />

Pmpp tiefe Stufe<br />

0<br />

Leistungsangebot Low High<br />

T<br />

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11<br />

Zeit [min]<br />

Abbildung 2-37<br />

Dynamische Leistung bei U MPP = 560 V (zugehöriger Spannungsverlauf siehe<br />

Abbildung 2-38)<br />

21.08.2009 - 39 -


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

570<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>: Dynamische DC-Spannung bei U MPP = 560 V<br />

U MPP High<br />

560<br />

U DC [V]<br />

550<br />

540<br />

530<br />

U MPP Low<br />

Udyn = f(t)<br />

Usoll = f(t)<br />

Umpp hohe Stufe<br />

Umpp tiefe Stufe<br />

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11<br />

Zeit [min]<br />

Abbildung 2-38<br />

Dynamische Spannung bei U MPP = 560 V<br />

P DC [kW]<br />

80<br />

60<br />

40<br />

20<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>: DC-Arbeitspunkte bei U MPP = 560 V<br />

DC-Arbeitspunkte<br />

Kennlinie hohe Stufe<br />

Kennlinie tiefe Stufe<br />

Pmpp hohe Stufe<br />

Pmpp tiefe Stufe<br />

Interpolation MPP's<br />

0<br />

0 100 200 300 400 500 600 700<br />

U DC [V]<br />

Abbildung 2-39<br />

DC-Arbeitspunkte der dynamischen Messung bei U MPP = 560 V<br />

Auswertung<br />

Dynamischer MPPT-Wirkungsgrad 99.9 %<br />

- 40 - 21.08.2009


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

2.15.6 Beispiel mit eher schlechtem dynamischem MPP-Tracking<br />

(30% ⇒ 75%)<br />

Messparameter<br />

Messung<br />

: Dynamische Messung<br />

Solargenerator-Simulator<br />

: 100 kW / 810 V / 156 A<br />

Solargenerator-Kennlinie : FF 80 %<br />

Muster : 10x (35 / 10H / 35 / 10L)<br />

U OC<br />

: 659 V variabel<br />

I MPP_30%<br />

: 56.4 A<br />

I MPP_75%<br />

: 142 A<br />

U MPP_30%<br />

: 547 V<br />

U MPP_75%<br />

: 553 V<br />

P MPP_30%<br />

: 30.8 kW<br />

: 78.4 kW<br />

P MPP_75%<br />

P DC [kW]<br />

100<br />

80<br />

60<br />

40<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>: Dynamische DC-Leistung bei U MPP = 560 V<br />

P MPP High<br />

Pdyn = f(t)<br />

Psoll = f(t)<br />

Pmpp hohe Stufe<br />

Pmpp tiefe Stufe<br />

20<br />

P MPP Low<br />

0<br />

Leistungsangebot Low High<br />

T<br />

0 2 4 6 8 10 12 14<br />

Zeit [min]<br />

Abbildung 2-40<br />

Dynamische Leistung bei U MPP = 560 V (zugehöriger Spannungsverlauf siehe<br />

Abbildung 2-41)<br />

21.08.2009 - 41 -


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

640<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>: Dynamische DC-Spannung bei U MPP = 560 V<br />

620<br />

U DC [V]<br />

600<br />

580<br />

560<br />

U MPP High<br />

Udyn = f(t)<br />

Usoll = f(t)<br />

Umpp hohe Stufe<br />

Umpp tiefe Stufe<br />

540<br />

520<br />

U MPP Low<br />

0 2 4 6 8 10 12 14<br />

Zeit [min]<br />

Abbildung 2-41<br />

Dynamische Spannung bei U MPP = 560 V<br />

P DC [kW]<br />

80<br />

60<br />

40<br />

20<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>: DC-Arbeitspunkte bei U MPP = 560 V<br />

DC-Arbeitspunkte<br />

Kennlinie hohe Stufe<br />

Kennlinie tiefe Stufe<br />

Pmpp hohe Stufe<br />

Pmpp tiefe Stufe<br />

Interpolation MPP's<br />

0<br />

0 100 200 300 400 500 600 700<br />

U DC [V]<br />

Abbildung 2-42<br />

DC-Arbeitspunkte der dynamischen Messung bei U MPP = 560 V<br />

Auswertung<br />

Dynamischer MPPT-Wirkungsgrad 81.8 %<br />

Diskussion<br />

Je nach Rampensteilheit des Testmusters verhält sich der <strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong> recht<br />

unterschiedlich. So ergaben sich während den Tests für den dynamischen MPPT-<br />

Wirkungsgrad Werte zwischen eher schwachen 81.8 % und sehr guten 99.9 %<br />

- 42 - 21.08.2009


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

2.16 Spannungs- und Netzfrequenzüberwachung<br />

2.16.1 Messbeschreibung Netzfrequenzüberwachung<br />

Allgemeines<br />

Zum Schutz von angeschlossenen Energieverbrauchern dürfen bestimmte<br />

Spannungen und Frequenzen im Energienetz nicht über- oder unterschritten werden.<br />

Die Grenzen für die Netzeinspeisung von Wechselrichtern liegen nach neuer<br />

Vornorm (VDE V 0126 Teil 1-1) bezüglich Spannung bei 184 V (Untergrenze) bzw.<br />

264 V (Obergrenze) und bezüglich Frequenz bei 47.5 Hz (Untergrenze) bzw. 50.2 Hz<br />

(Obergrenze). Ausserhalb dieser Grenzen ist ein Einspeisebetrieb nicht zulässig.<br />

Andrerseits ist es sinnvoll, wenn ein Wechselrichter mindestens im normalen<br />

Betriebsbereich des Netzes seinen Einspeisebetrieb immer aufrecht erhält. Dies ist<br />

dann der Fall, wenn die Spannung im Bereich Nennspannung ±10 % und die<br />

Frequenz im Bereich 50 Hz ±0.15 Hz gewählt wird (Vorschlag PV-Labor BFH-TI).<br />

Der zu testende Wechselrichter hat in Bezug auf sein Frequenzverhalten folgende<br />

Kriterien zu erfüllen:<br />

• Sinkt die Frequenz unter 47.5 Hz oder steigt sie über 50.2 Hz, so muss sich<br />

der Wechselrichter innerhalb von 0.2 s vom Netz freischalten.<br />

• In den Grenzbereichen von 47.5 Hz bis 49.85 Hz, bzw. von 50.15 Hz bis<br />

50.20 Hz ist sowohl der Einspeisebetrieb, aber auch eine Abschaltung erlaubt.<br />

• Die Ausschaltfrequenzen sind z.B. bei 0.9*U ACn , U ACn und 1.1*U ACn zu<br />

ermitteln; also z.B. bei 207 V AC , 230 V AC und 253 V AC .<br />

Messung<br />

Der Test des Wechselrichter-Frequenzverhaltens erfolgt, ausgehend von 50 Hz,<br />

indem die Frequenz mit einer Änderung von 1 Hz/s variiert wird, bis der Prüfling<br />

ausschaltet. Die Grenzen der Frequenzschiebung liegen dabei bei 47.0 Hz bzw.<br />

51.5 Hz. Dabei wird der Start der Frequenzschiebung mit Hilfe eines Triggersignals<br />

detektiert. Das Triggersignal wird mit dem Triggergenerator (siehe Abbildung 2-43)<br />

erzeugt. Die AC-Quelle liefert an ihrem Ausgang P4 eine DC-Rampe, die<br />

proportional zu der Frequenzänderung verläuft. Aus dieser DC-Rampe erzeugt der<br />

Triggergenerator, mit Hilfe eines Differentiators, ein Triggersignal bei Beginn der<br />

Frequenzänderung. Aufgrund der verstrichenen Zeit zwischen Frequenzschiebe-<br />

Start und Ausschalten des Wechselrichters, kann die Ausschaltfrequenz genügend<br />

genau ermittelt werden. Hierzu werden mit dem Oszilloskop, neben dem Start-<br />

Triggersignal (Kanal 1), die AC-seitige Wechselrichterspannung (Kanal 2) und der<br />

AC-seitige Wechselrichterstrom (Kanal 3) aufgenommen.<br />

Bemerkung: Auf Grund der vorhandenen Infrastruktur im PV-Labor konnten die<br />

Messungen nicht bei Nennleistung (100’000 W) durchgeführt werden. Sie wurden bei<br />

einer reduzierten Testleistung von 11.8 kW durchgeführt.<br />

21.08.2009 - 43 -


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Messaufbau<br />

Für die Messung der Netzfrequenzüberwachung wurden folgende Geräte benötigt:<br />

• Solargenerator-Simulator 810 V / 156A / 100kW<br />

• AC-Quelle (dreiphasiges Netzsimulationssystem DM15000/PAS von<br />

Spitzenberger + Spiess)<br />

• Oszilloskop<br />

• Differentialsonde (ADF25A)<br />

• Triggergenerator (Eigenbau BFH-TI)<br />

• Power Analyzer PM3300 oder PM3000A von Voltech (optional)<br />

Oszilloskop<br />

CH1<br />

CH2<br />

CH3<br />

CH4<br />

DC<br />

L1<br />

I<br />

LEM<br />

L1<br />

∆ U<br />

Triggergenerator<br />

U<br />

P4<br />

AC<br />

N<br />

N<br />

L2 L3<br />

L3<br />

L2<br />

Solargenerator-<br />

Simulator<br />

Wechselrichter<br />

PM3000<br />

(optional)<br />

AC-Quelle<br />

Abbildung 2-43 Messaufbau Netzfrequenzüberwachung<br />

- 44 - 21.08.2009


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2.16.2 Netzfrequenzüberwachung <strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong><br />

Messparameter:<br />

Datum : 15.05.09<br />

Solargenerator-Simulator : 810 V / 156 A / 100 kW<br />

Kennlinie FF80 %<br />

U MPP<br />

: 560 V DC<br />

U OC<br />

: 659 V DC<br />

I SC<br />

: 25 A DC<br />

P DC bei 230 V, 50 Hz<br />

: 13.1 kW<br />

P AC bei 230 V, 50 Hz<br />

: 11.8 kW<br />

Beispiel einer Teilmessung<br />

Kanal 1:<br />

Kanal 2:<br />

Kanal 3:<br />

A:<br />

Triggersignal<br />

10 V / Div,<br />

200 ms / Div<br />

AC-Spannung<br />

1 kV / Div,<br />

200 ms / Div<br />

AC-Strom<br />

50 A / Div,<br />

200 ms / Div<br />

Zoom Kanal 2<br />

2 ms / Div<br />

B:<br />

Zoom Kanal 3<br />

2 ms / Div<br />

Abbildung 2-44 Wechselrichterverhalten bei U AC = 230 V, ∆f = 1 Hz/s, 51.02 Hz<br />

Die Abbildung 2-44 zeigt das gemessene Verhalten des Wechselrichters<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong> wenn bei einer AC-Spannung von 230 V eine Frequenzänderung<br />

von 1 Hz/s eintritt. Die Frequenzänderung verläuft bis 51.02. Hz. 1.02 s nach Beginn<br />

der Frequenzänderung verharrt die Netzfrequenz auf diesem Wert. Es ist ersichtlich,<br />

dass der Wechselrichter 1136 ms nach Beginn der Frequenzänderung die<br />

Netzeinspeisung unterbricht (∆t-Wert im KO-Bild entspricht der gemessenen Zeit<br />

zwischen der Flanke des Triggersignals und der Freischaltung des Wechselrichters).<br />

21.08.2009 - 45 -


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Messergebnisse<br />

270.0<br />

AC-Netzüberwachung<br />

AC-Spannung [V]<br />

240.0<br />

210.0<br />

180.0<br />

47.0 47.5 48.0 48.5 49.0 49.5<br />

Frequenz [Hz]<br />

50.0 50.5 51.0 51.5<br />

Soll-Einspeise-Bereich Einspeisegrenze ab Mai '05<br />

Einspeisegrenze bis Mai '05<br />

Erlaubte Netzeinspeisung<br />

Erlaubte Ausschaltung<br />

Unerwünschte Ausschaltung<br />

Unerlaubte Netzeinspeisung<br />

Abbildung 2-45 Ergebnisse AC-Netzüberwachung<br />

Diskussion<br />

Mit der entsprechenden Software und dem Zugangscode lassen sich die<br />

Netzüberwachungsparameter innerhalb bestimmter Grenzen variieren. Für diesen<br />

Test wurden die vom Hersteller werksseitig eingestellten Werte beibehalten.<br />

Die Messresultate liegen sowohl in grafischer als auch in Tabellenform vor. Anhand<br />

der Grafik ist gut zu erkennen, dass der <strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong> ein relativ weites, ziemlich<br />

genau dem Datenblatt entsprechendes Betriebsfenster aufweist, welches von<br />

48.0 Hz bis 51.0 Hz reichen sollte. Die gemessenen Abweichungen von den<br />

Herstellerangaben liegen bei ca. 10 mHz. An ein stabiles, sauberes 50 Hz Netz<br />

angeschlossen, funktioniert der WR einwandfrei.<br />

- 46 - 21.08.2009


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Gemessene Werte<br />

Endfrequenz f [Hz] U AC [V] Einspeisung? P AC [kW] ∆t [s] f Aus [Hz]<br />

50.00 196 nein Unterspannung<br />

48.01 200 nein 2.364 48.01<br />

48.02 200 ja 11.8<br />

50.00 200 ja 11.8<br />

51.01 200 ja 11.8<br />

51.02 200 nein 1.136 51.02<br />

48.01 207 nein 2.280 48.01<br />

48.02 207 ja 11.8<br />

50.00 207 ja 11.8<br />

51.01 207 ja 11.8<br />

51.02 207 nein 1.136 51.02<br />

48.01 230 nein 2.260 48.01<br />

48.02 230 ja 11.8<br />

50.00 230 ja 11.8<br />

51.01 230 ja 11.8<br />

51.02 230 nein 1.136 51.02<br />

48.01 243 nein 2.280 48.01<br />

48.02 243 ja 11.8<br />

50.00 243 ja 11.8<br />

51.01 243 ja 11.8<br />

51.02 243 nein 1.136 51.02<br />

50.00 253 nein Überspannung<br />

Tabelle 4 Netzfrequenz- und Netzspannungsüberwachung<br />

21.08.2009 - 47 -


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2.16.3 Messbeschreibung Spannungsüberwachung<br />

Der Testvorgang bei der Spannungsüberwachung ist in vielen Bereichen ähnlich wie<br />

bei der Frequenzüberwachung. Der Unterschied liegt einzig darin, dass nicht die<br />

Frequenz, sondern nur die AC-Spannung variiert wird. Gemäss VDE 0126-1-1 darf<br />

bei einem Spannungssprung die untere (resp. obere) Spannungsgrenze um nicht<br />

mehr als 3% der Nennspannung (bei 230 V: 6.9 V) unter- (resp. über-)schritten<br />

werden. Vernünftige Grenzwerte für diesen Test liegen also beispielsweise bei 180 V<br />

als Untergrenze (0.8*U ACn – 4 V) und 270 V (1.15*U ACn + 5.5 V) als Obergrenze. Die<br />

Abschaltung muss innerhalb von 0.2 s erfolgen.<br />

Der Messaufbau für die Spannungssprung-Detektion kann analog zu Abbildung 2-43<br />

realisiert werden.<br />

Messparameter:<br />

Datum : 15.05.09<br />

Solargenerator-Simulator : 810 V / 156A / 100 kW<br />

Kennlinie FF80 %<br />

U MPP<br />

: 560 V DC<br />

U OC<br />

: 659 V DC<br />

I SC<br />

: 25 A DC<br />

P DC bei 230 V, 50 Hz<br />

: 13.1 kW<br />

P AC bei 230 V, 50 Hz<br />

: 11.8 kW<br />

Messergebnis<br />

Kanal 1:<br />

Kanal 2:<br />

Kanal 3:<br />

A:<br />

Triggersignal<br />

10 V / Div,<br />

50 ms / Div<br />

AC-Spannung<br />

1 kV / Div,<br />

50 ms / Div<br />

AC-Strom<br />

50 A / Div,<br />

50 ms / Div<br />

Zoom Kanal 2<br />

5 ms / Div<br />

B:<br />

Zoom Kanal 3<br />

5 ms / Div<br />

Abbildung 2-46 Wechselrichterverhalten nach einem Spannungssprung auf U AC = 255 V,<br />

Dauer bis zur WR-Abschaltung bei U AC = 194 V : ≈ 82 ms<br />

Dauer bis zur WR-Abschaltung bei U AC = 255 V : ≈ 82 ms<br />

Diskussion<br />

- 48 - 21.08.2009


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2.17 Rundsteuersignalempfindlichkeit<br />

2.17.1 Rundsteuersignalempfindlichkeit des <strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong><br />

Messaufbau<br />

Für die Messung der Rundsteuersignalempfindlichkeit werden folgende Messgeräte<br />

und Betriebsmittel verwendet:<br />

• AC-Quelle (dreiphasiges Netzsimulationssystem DM15000/PAS von<br />

Spitzenberger + Spiess)<br />

• Signalgenerator HP 33120A<br />

• Solargenerator-Simulator 810 V / 156A / 100 kW<br />

• variable, ohmsche Last<br />

Solargenerator-<br />

Simulator<br />

Wechselrichter<br />

Signalgenerator<br />

DC+<br />

DC<br />

AC<br />

L1<br />

L2<br />

L3<br />

N<br />

AC-Quelle<br />

DCext.<br />

Last<br />

Abbildung 2-47 Messaufbau für die RSS-Messung<br />

Messablauf<br />

Der zu prüfende Wechselrichter ist für den Test AC-seitig an das Netzsimulationssystem<br />

angeschlossen, welches ein 230 V / 400 V-Netz simuliert, auf dessen 50 Hz<br />

Sinusspannung ein Sinussignal mit der Frequenz f RSS überlagert wird. Die<br />

Rundsteuersignal-Überlagerung dauert zwischen 0.5 und 2 Sekunden. Der maximale<br />

Spannungspegel des überlagerten Signals ist dem Grenzwert-Diagramm in<br />

Abbildung 2-48 zu entnehmen. Folgende Rundsteuersignalfrequenzen werden für die<br />

Tests verwendet.<br />

f RSS [Hz] f RSS [Hz] f RSS [Hz] f RSS [Hz]<br />

110 283 492 1350<br />

167 300 582 1600<br />

183 317 725 2000<br />

200 383 900<br />

217 425 1050<br />

Tabelle 5: Messfrequenzen für Rundsteuersignal-Empfindlichkeit.<br />

21.08.2009 - 49 -


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Die Frequenzen in Tabelle 5 sind eine Auswahl der meist verwendeten<br />

Rundsteuersignale im mitteleuropäischen Raum. Für jeden Wechselrichter werden<br />

drei Messreihen bei unterschiedlichen Netzspannungen, z.B. 218.5 V (U ACn * 0.95),<br />

230 V und 241.5 V (U ACn * 1.05) durchgeführt. Wechselrichter müssen die<br />

Rundsteuersignal-Pegel gemäss Abbildung 2-48 ohne gravierende Ausfälle<br />

aushalten. Es ist höchstens ein kurzer Betriebsunterbruch mit automatischem<br />

Neustart zulässig, jedoch kein Unterbruch mit Hardwaredefekt oder notwendigem<br />

manuellem Neustart. Im normalen Betriebsfall werden die Pegel gemäss Abbildung<br />

2-48 nicht erreicht. In der Praxis entsprechen die RSS-Pegel ungefähr 3% des<br />

Netzspannungspegels.<br />

Messparameter<br />

DC-Seite: U DC : 560 V<br />

I DC<br />

: 23.5 A<br />

AC-Seite: AC-Leistung : 12 kW<br />

100<br />

Grenzwerte für Rundsteuersignale nach EN 50160<br />

Grenzkurve nach EN 50160<br />

Grenzkurve in der Praxis<br />

U RSS [V eff ]<br />

10<br />

1<br />

0.1 1 10<br />

f [kHz]<br />

Abbildung 2-48 Grenzwerte für Rundsteuersignale<br />

Bemerkung: Auf Grund der vorhandenen Infrastruktur im PV-Labor konnten die<br />

Messungen nicht bei Nennleistung (100’000 W) durchgeführt werden. Sie wurden bei<br />

einer reduzierten Testleistung von 12 kW durchgeführt.<br />

- 50 - 21.08.2009


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Messergebnisse<br />

100<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>: RSS-Empfindlichkeit bei 218.5 V AC<br />

URSS [Veff]<br />

10<br />

1<br />

Grenzkurve nach EN 50160<br />

Grenzkurve in der Praxis<br />

Höchste Testspannung bei 218.5V AC<br />

Ausschalten bei 218.5V AC<br />

0.1 1 10<br />

f [kHz]<br />

Abbildung 2-49 RSS-Empfindlichkeit bei einer Netzspannung von 218.5 V<br />

100<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>: RSS-Empfindlichkeit bei 230 V AC<br />

URSS [Veff]<br />

10<br />

1<br />

Grenzkurve nach EN 50160<br />

Grenzkurve in der Praxis<br />

Höchste Testspannung bei 230V AC<br />

Ausschalten bei 230V AC<br />

0.1 1 10<br />

f [kHz]<br />

Abbildung 2-50 RSS-Empfindlichkeit bei einer Netzspannung von 230 V<br />

21.08.2009 - 51 -


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100<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>: RSS-Empfindlichkeit bei 241.5 V AC<br />

URSS [Veff]<br />

10<br />

1<br />

Grenzkurve nach EN 50160<br />

Grenzkurve in der Praxis<br />

Höchste Testspannung bei 241.5V AC<br />

Ausschalten bei 241.5V AC<br />

0.1 1 10<br />

f [kHz]<br />

Abbildung 2-51 RSS-Empfindlichkeit bei einer Netzspannung von 241.5 V<br />

Diskussion<br />

Bei kleinen Leistungen ist der Wechselrichter Rundsteuersignalen gegenüber praktisch<br />

unempfindlich. Das Inverter-Verhalten bei Nennleistung konnte aufgrund der<br />

vorhandenen PV-Labor Infrastruktur nicht überprüft werden.<br />

Nach einer allfälligen Abschaltung startet der WR automatisch auf und arbeitet nach<br />

kurzer Zeit wieder im MPP. Der <strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong> nimmt durch die Rundsteuersignale<br />

keinen Schaden.<br />

- 52 - 21.08.2009


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2.18 Selbstlauftest (Erkennung eines Inselbetriebs)<br />

2.18.1 Messbeschreibung Selbstlauftest<br />

Messaufbau<br />

Für den Selbstlauftest werden folgende Messgeräte und Betriebsmittel verwendet:<br />

• Solargenerator-Simulator, 100 kW, 810 V, 156 A<br />

• Selbstlauftestgerät mit integriertem variablem L resp. C (Eigenbau BFH-TI)<br />

• Leistungsmessgeräte WT3000, PM3000A oder PM3300<br />

• Variable Widerstände, 400V rms / 38A<br />

• Speicher-Oszilloskop LT224 von LeCroy<br />

• LEM-Stromwandler CT50-T<br />

• 12 kvar-Schwingkreis (Eigenbau)<br />

• Diverse Labormesskabel<br />

• Prüfobjekt (Wechselrichter)<br />

Oszilloskop<br />

CH1 CH3<br />

CH2 CH4<br />

Stromwandler<br />

SolGen-<br />

Simulator<br />

Wechselrichter<br />

Selbstlauftest-Box<br />

S1<br />

+1V<br />

Netz<br />

230 V / 50 Hz<br />

LEM<br />

+<br />

=<br />

_<br />

L3 L2<br />

∼<br />

L1<br />

N<br />

LEM<br />

LEM<br />

R L C<br />

LEM<br />

L1<br />

L2<br />

L3<br />

N<br />

Ext<br />

I DC<br />

[A]<br />

Hi Lo<br />

U DC<br />

[V]<br />

CH3<br />

WT3000<br />

Lo Hi Ext<br />

U AC<br />

[V] I AC<br />

[A]<br />

CH1<br />

12 kVar Schwingkreis<br />

LEM<br />

L1<br />

LEM<br />

L<br />

C<br />

N<br />

WT3000<br />

Lo Hi<br />

U AC<br />

[V]<br />

Ext<br />

I AC<br />

[A]<br />

CH2<br />

Lo Hi<br />

U AC<br />

[V]<br />

Hi Lo<br />

I AC<br />

[A]<br />

CH3<br />

Lo Hi<br />

U AC<br />

[V]<br />

Ext<br />

I AC<br />

[A]<br />

CH1<br />

Abbildung 2-52 Messaufbau für die Erkennung eines Inselbetriebs (Schwingkreistest), 1-phasig<br />

Der Messaufbau erfolgt gemäss Abbildung 2-52. Zuerst werden der 12 kvar-<br />

Schwingkreis und das Anpassnetzwerk im Selbstlauftestgerät eingestellt. Die<br />

Variation der Parameter L und C erfolgt in den Hilfsgeräten mittels Variacs. Die<br />

Blindleistung im Schwingkreis muss dabei so eingestellt werden, dass sie doppelt so<br />

gross ist, wie die aktuelle WR-Leistung (VDE: Gütefaktor Q = 2; IEC: Gütefaktor<br />

Q = 1) Es ist darauf zu achten, dass kapazitiver und induktiver Blindstrom im<br />

Schwingkreis möglichst gleich gross sind (kann mittels Differenzstrom-Ampèremeter<br />

am Schwingkreis überprüft werden). Mit dem Anpassnetzwerk R (extern), L und C<br />

des Selbstlauftestgerätes werden nun Wirk- und Blindleistung so abgestimmt, dass<br />

die Übergabeleistung ins Netz (speziell die der 50 Hz-Komponenten) praktisch null<br />

21.08.2009 - 53 -


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

wird (Wirkleistung P Netz < 3% der aktuellen WR-Leistung). Mit L oder C (nicht beide<br />

gleichzeitig!) im Selbstlauftestgerät kann mittels Drehknopf die Blindleistungsabgabe<br />

(selektiv bei 50 Hz; Messung mit WT3000) minimiert werden. Ist die bestmögliche<br />

Anpassung erreicht, kann mit der eigentlichen Messung begonnen werden.<br />

Messablauf<br />

Unmittelbar vor der Messung sind die Blindleistung im Schwingkreis und die Übergabe<br />

(bzw. der Bezug) der Wirkleistung ins (bzw. vom) Verbundnetz festzuhalten.<br />

Auch die Netzspannung und die Netzfrequenz müssen überprüft und (gegebenenfalls)<br />

notiert werden (zulässige Werte: U = U nenn ± 3%; f = f nenn ± 0.1 Hz). Wenn alle<br />

diese Bedingungen erfüllt sind, wird mit Hilfe des Schalters S1 der Testaufbau vom<br />

Verbundnetz getrennt. Der Wechselrichter muss diesen Netzunterbruch erkennen<br />

und gemäss VDE0126-1-1 innerhalb von 5 s (IEC: 2 s) ausschalten.<br />

Nach jedem erfolgreichen Test ist ein Parameter (L oder C) des Schwingkreises um<br />

ca. 1% im Gesamtbereich von ca. ±5% zu verändern. Bei der PV-Labor-Infrastruktur<br />

geschieht dies am einfachsten durch Verändern der Feinabstimmung (L oder C im<br />

Selbstlauftestgerät) mittels Drehknopf. Für diesen Test ist es dabei genügend genau,<br />

wenn mittels Feinabstimmung die Blindleistung, bezogen auf die Blindleistung im<br />

12 kvar-Schwingkreis um 1% verändert wird. Ins Netz eingespeiste Leistungen<br />

werden dabei mit einem positiven, vom Netz bezogene Leistungen mit einem<br />

negativen Vorzeichen behandelt.<br />

Bsp: Im Schwingkreis wird eine Blindleistung von 10 kvar umgesetzt. Gegenüber<br />

dem abgeglichenen Zustand muss nun C oder L so verändert werden, dass neu eine<br />

Blindleistung von 100 var (also 1% von 10 kvar) ins Netz gespeist, resp. vom Netz<br />

bezogen wird.<br />

Der Test ist bei P = 25%, 50% und 100% der WR-Nennleistung durchzuführen.<br />

Zur Prüfung einer dreiphasigen Schaltstelle wird der Reihe nach eine Prüfschaltung<br />

nach Abbildung 2-52 an jeweils einen der Aussenleiter angeschlossen. Die anderen<br />

beiden Aussenleiter werden jeweils direkt mit dem Netz verbunden. Die Ausschaltungen<br />

müssen jeweils innerhalb von 5 s nach dem Öffnen von S1 erfolgen.<br />

Bemerkung 1: Aus Sicht des PV-Labors ist es zweckmässig und genügend genau,<br />

wenn anstelle von L oder C direkt die Blindleistung im Bereich ±5% verstellt wird.<br />

Diese Grösse ist wesentlich einfacher messbar und durch die Beziehung<br />

Q C = U C 2 • ω • C (resp. Q L = U L 2 / (ω • L) ist der entstehende Fehler bei so geringen<br />

Variationen noch relativ klein. Hinzu kommt, dass die Norm nicht exakte, sondern nur<br />

ungefähre Werte für die Verstimmung vorgibt.<br />

Bemerkung 2: Auf Grund der vorhandenen Infrastruktur im PV-Labor konnten die<br />

Schwingkreistests nur bei 0.25*P n des Wechselrichters durchgeführt werden.<br />

- 54 - 21.08.2009


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2.18.2 Schwingkreistest bei P AC = 0.25*P ACn_WR<br />

Messung an Phase 1<br />

Datum : 28.05.2009<br />

Messgeräte:<br />

Oszilloskop<br />

: LeCroy LT224<br />

Netzoberschwingungsanalysator : WT3000<br />

Strommess-Sensoren<br />

: LEM-Stromwandler CT50-T<br />

Leistungsmessgerät<br />

: WT3000<br />

Selbstlauftestgerät<br />

: Eigenbau der BFH-TI Burgdorf<br />

Solargenerator-Simulator : Eigenbau BFH-TI Burgdorf, (100 kW, 810 V,<br />

156 A). Kennlinie: FF80%<br />

Messparameter:<br />

DC-Seite: U OC : 659 V<br />

I SC<br />

: 51 A<br />

AC-Seite: AC-Leistung am WR : 25 kW WT3300<br />

Q Schwingkreis : ≥ 8.3 kvar WT3000<br />

Netzspannung : 230 V ±3 V WT3000<br />

Netzfrequenz : 50 Hz ±0.05 Hz WT3000<br />

P Netz : < 50 W WT3000<br />

Q Netz : < I40I var WT3000<br />

P Netz und Q Netz sind die verbleibenden Wirk-, Blindleistungen der 50 Hz-Komponente,<br />

die ins Netz gespeist, bzw. vom Netz bezogen werden; unmittelbar vor dem<br />

Umschalten von S1, gemessen zwischen Selbstlauftestgerät und AC-Netz.<br />

Güte Q=1 (statt wie in VDE 126-1-1:2) wegen Leistungsgrenzen der vorhandenen<br />

Infrastruktur des PV-Labors.<br />

Messergebnise:<br />

Kanal 1<br />

Kanal 2<br />

Kanal 3<br />

Schaltimpuls<br />

Triggersignal<br />

10 V / Div, 100 ms / Div<br />

AC-seitige<br />

Wechselrichterspannung<br />

400 V / Div, 100 ms / Div<br />

AC-seitiger<br />

Wechselrichterstrom<br />

50 A / Div, 100 ms / Div<br />

Abbildung 2-53 Verhalten der Phase 1 bei Unterbruch der Netzverbindung bei<br />

unverstimmtem Schwingkreis bei einem Viertel Wechselrichter-Nennleistung<br />

(P AC = 0.25*P ACn_WR )<br />

Dauer des Inselbetriebs<br />

: ≈ 140 ms<br />

21.08.2009 - 55 -


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Tabelle 2-6 Ausschaltzeiten bei verstimmtem Schwingkreis bei einer P AC = 0.25*P ACn_WR<br />

Variation von Q B [%] +1% +2% +3% +4% +5%<br />

Dauer Inselbetrieb [ms] (zirka) 146 150 164 151 160<br />

Variation von Q B [%] -1% -2% -3% -4% -5%<br />

Dauer Inselbetrieb [ms] (zirka) 150 140 149 144 133<br />

Messung an Phase 2<br />

Datum : 29.05.2009<br />

Messgeräte:<br />

Oszilloskop<br />

: LeCroy LT224<br />

Netzoberschwingungsanalysator : WT3000<br />

Strommess-Sensoren<br />

: LEM-Stromwandler CT50-T<br />

Leistungsmessgerät<br />

: WT3000<br />

Selbstlauftestgerät<br />

: Eigenbau der BFH-TI Burgdorf<br />

Solargenerator-Simulator : Eigenbau BFH-TI Burgdorf, (100 kW, 810 V,<br />

156 A). Kennlinie: FF80%<br />

Messparameter:<br />

DC-Seite: U OC : 659 V<br />

I SC<br />

: 51 A<br />

AC-Seite: AC-Leistung am WR : 25 kW WT3300<br />

Q Schwingkreis : ≥ 8.3 kvar WT3000<br />

Netzspannung : 230 V ±3 V WT3000<br />

Netzfrequenz : 50 Hz ±0.05 Hz WT3000<br />

P Netz : < 50 W WT3000<br />

Q Netz : < I40I var WT3000<br />

P Netz und Q Netz sind die verbleibenden Wirk-, Blindleistungen der 50 Hz-Komponente,<br />

die ins Netz gespeist, bzw. vom Netz bezogen werden; unmittelbar vor dem<br />

Umschalten von S1, gemessen zwischen Selbstlauftestgerät und AC-Netz.<br />

Güte Q=1 (statt wie in VDE 126-1-1:2) wegen Leistungsgrenzen der vorhandenen<br />

Infrastruktur des PV-Labors.<br />

- 56 - 21.08.2009


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

Messergebnisse:<br />

Kanal 1<br />

Kanal 2<br />

Kanal 3<br />

Schaltimpuls<br />

Triggersignal<br />

5 V / Div, 1 s / Div<br />

AC-seitige<br />

Wechselrichterspannung<br />

400 V / Div, 1 s / Div<br />

AC-seitiger<br />

Wechselrichterstrom<br />

50 A / Div, 1 s / Div<br />

Abbildung 2-54 Verhalten der Phase 2 bei Unterbruch der Netzverbindung bei<br />

unverstimmtem Schwingkreis bei einem Viertel Wechselrichter-Nennleistung<br />

(P AC = 0.25*P ACn_WR )<br />

Dauer des Inselbetriebs<br />

: wird nicht unterbrochen<br />

Tabelle 2-7 Ausschaltzeiten bei verstimmtem Schwingkreis bei einer P AC = 0.25*P ACn_WR<br />

Variation von Q B [%] +1% +2% +3% +4% +5%<br />

Dauer Inselbetrieb [ms] (zirka)<br />

Kein Unterbruch<br />

Variation von Q B [%] -1% -2% -3% -4% -5%<br />

Dauer Inselbetrieb [ms] (zirka)<br />

Kein Unterbruch<br />

Kanal 1<br />

Kanal 2<br />

Kanal 3<br />

Schaltimpuls<br />

Triggersignal<br />

5 V / Div, 1s / Div<br />

AC-seitige<br />

Wechselrichterspannung<br />

400 V / Div, 1 s / Div<br />

AC-seitiger<br />

Wechselrichterstrom<br />

50 A / Div, 1 s / Div<br />

Kanal 4 Phasen-Strom<br />

20 A / DIV, 1 s / Div<br />

Abbildung 2-55<br />

Ausschaltverhalten der Phase 2 bei Unterbruch der Netzverbindung bei<br />

minimalverstimmtem Schwingkreis bei einem Viertel Wechselrichter-<br />

Nennleistung (P AC = 0.25*P ACn_WR )<br />

21.08.2009 - 57 -


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

Minimal notwendige Einspeisewirkleistung, welche zur Ausschaltung des<br />

Wechselrichters führt.<br />

Eingespiesene Leistung P in Phase 2 : 1.9kW<br />

Dauer des Inselbetriebs : 2.1s<br />

Messung an Phase 3<br />

Datum : 02.06.2009<br />

Messgeräte:<br />

Oszilloskop<br />

: LeCroy LT224<br />

Netzoberschwingungsanalysator : WT3000<br />

Strommess-Sensoren<br />

: LEM-Stromwandler CT50-T<br />

Leistungsmessgerät<br />

: WT3000<br />

Selbstlauftestgerät<br />

: Eigenbau der BFH-TI Burgdorf<br />

Solargenerator-Simulator : Eigenbau BFH-TI Burgdorf, (100 kW, 810 V,<br />

156 A). Kennlinie: FF80%<br />

Messparameter:<br />

DC-Seite: U OC : 659 V<br />

I SC<br />

: 51 A<br />

AC-Seite: AC-Leistung am WR : 25 kW WT3300<br />

Q Schwingkreis : ≥ 8.3 kvar WT3000<br />

Netzspannung : 230 V ±3 V WT3000<br />

Netzfrequenz : 50 Hz ±0.05 Hz WT3000<br />

P Netz : < 50 W WT3000<br />

Q Netz : < I40I var WT3000<br />

P Netz und Q Netz sind die verbleibenden Wirk-, Blindleistungen der 50 Hz-Komponente,<br />

die ins Netz gespeist, bzw. vom Netz bezogen werden; unmittelbar vor dem<br />

Umschalten von S1, gemessen zwischen Selbstlauftestgerät und AC-Netz.<br />

Güte Q=1 (statt wie in VDE 126-1-1:2) wegen Leistungsgrenzen der vorhandenen<br />

Infrastruktur des PV-Labors.<br />

Messergebnisse Phase 3:<br />

Kanal 1<br />

Kanal 2<br />

Kanal 3<br />

Kanal 4<br />

Schaltimpuls<br />

Triggersignal<br />

5 V / Div, 1 s / Div<br />

AC-seitige<br />

Wechselrichterspannung<br />

400 V / Div, 1 s / Div<br />

AC-seitiger<br />

Wechselrichterstrom<br />

50 A / Div, 1 s / Div<br />

Phasen-Strom<br />

20 A / DIV, 1 s / Div<br />

Abbildung 2-56 Verhalten der Phase 3 bei Unterbruch der Netzverbindung bei<br />

unverstimmtem Schwingkreis bei einem Viertel Wechselrichter-Nennleistung<br />

(P AC = 0.25*P ACn_WR )<br />

- 58 - 21.08.2009


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

Dauer des Inselbetriebs<br />

: wird nicht unterbrochen<br />

Tabelle 2-8 Ausschaltzeiten bei verstimmtem Schwingkreis bei einer P AC = 0.25*P ACn_WR<br />

Variation von Q B [%] +1% +2% +3% +4% +5%<br />

Dauer Inselbetrieb [ms] (zirka)<br />

Kein Unterbruch<br />

Variation von Q B [%] -1% -2% -3% -4% -5%<br />

Dauer Inselbetrieb [ms] (zirka)<br />

Kein Unterbruch<br />

Kanal 1<br />

Kanal 2<br />

Kanal 3<br />

Schaltimpuls<br />

Triggersignal<br />

5 V / Div, 1s / Div<br />

AC-seitige<br />

Wechselrichterspannung<br />

400 V / Div, 1 s / Div<br />

AC-seitiger<br />

Wechselrichterstrom<br />

50 A / Div, 1 s / Div<br />

Kanal 4<br />

Phasen-Strom<br />

20 A / DIV, 1 s / Div<br />

Abbildung 2-57<br />

Ausschaltverhalten der Phase 3 bei Unterbruch der Netzverbindung bei<br />

minimalverstimmtem Schwingkreis bei einem Viertel Wechselrichter-<br />

Nennleistung (P AC = 0.25*P ACn_WR )<br />

Minimal notwendige Einspeisewirkleistung, welche zur Ausschaltung des<br />

Wechselrichters führt.<br />

Eingespiesene Leistung P in Phase 3 : 2.5 kW<br />

Dauer des Inselbetriebs<br />

: 1.6 s<br />

Diskussion<br />

Bei allen durchgeführten Messungen an der Phase 1 bei P AC = 0.25*P ACn des<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong> wurde die Netzeinspeisung innerhalb der geforderten 2 Sekunden<br />

(nach IEC) gestoppt und der Wechselrichter schaltete sich aus. An Phase 2 und<br />

Phase 3 kann ein Selbstlauf des Wechselrichters bei kleinen Leistungen vorkommen.<br />

In diesem Punkt ist der <strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong> nicht VDE 0126-1-1 Normkonform. Gemäss<br />

Herstellerangaben ist er aber trotzdem VDEW konform.<br />

21.08.2009 - 59 -


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2.19 Leerlaufabschaltung<br />

2.19.1 Messung auftretender Spannungstransienten bei<br />

Leerlaufabschaltung mit Nennlast<br />

Messaufbau<br />

Oszilloskop<br />

CH1<br />

CH2<br />

CH3<br />

CH4<br />

SI-9000<br />

Solargenerator-<br />

Simulator<br />

Wechselrichter<br />

DC<br />

L1<br />

PM3000<br />

I<br />

Selbstlauftestgerät<br />

S1<br />

+1V<br />

L1<br />

Netz<br />

U<br />

Z<br />

AC<br />

N<br />

N<br />

L2 L3 L3 L2<br />

Abbildung 2-58 Messschema zur Leerlaufabschaltung, 3-phasig<br />

Messablauf<br />

Für die Messung von Spannungstransienten bei Leerlaufabschaltung im Betrieb wird<br />

ein ähnlicher Testaufbau wie bei den Selbstlauftests verwendet, mit dem Unterschied<br />

dass Schwingkreis und Abgleichwiderstände hier nicht angeschlossen sind. Die<br />

Impedanz Z erhält in diesem Messaufbau den Wert ∞. Mit dem KO-Kanal 1 wird der<br />

Schaltzeitpunkt festgehalten. Neben dem Schaltimpuls werden der AC-seitige<br />

Wechselrichterstrom (KO-Kanal 3), die AC-seitige Wechselrichterspannung (KO-<br />

Kanal 2) gemessen.<br />

- 60 - 21.08.2009


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

Datum : 28.05.2009<br />

Messgeräte:<br />

Oszilloskop<br />

: LeCroy LT224<br />

Leistungsmessgerät<br />

: WT3000<br />

Selbstlauftestgerät<br />

: Eigenbau der BFH-TI Burgdorf<br />

Solargenerator-Simulator : Eigenbau BFH-TI Burgdorf, (100 kW, 810 V,<br />

156 A), Kennlinie: FF80%<br />

Messparameter:<br />

DC-Seite: U DC : 560 V<br />

I DC<br />

: 47 A<br />

AC-Seite: AC-Leistung : 25 kW<br />

Netzspannung : 228 V<br />

Messergebnis:<br />

Kanal 1<br />

Kanal 2<br />

Kanal 3<br />

Schaltimpuls des<br />

Selbstlauftestgerätes,<br />

10 V / Div, 50 ms / Div<br />

AC-seitige<br />

Wechselrichterspannung,<br />

400 V / Div, 50 ms / Div<br />

AC-seitiger<br />

Wechselrichterstrom,<br />

50 A / Div, 50 ms / Div<br />

Abbildung 2-59 Verhalten bei Leerlaufabschaltung<br />

Diskussion<br />

Bei einer Leerlaufabschaltung entstehen beim <strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong> während einer<br />

Periode maximale Spannungswerte von ca. ±550 V Peak . Insgesamt bleibt die<br />

Netzspannung am Wechselrichter nach der Leerlaufabschaltung noch ca. 200 ms<br />

bestehen, bevor sie gegen Null abflacht.<br />

21.08.2009 - 61 -


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3 Abbildungsverzeichnis<br />

Abbildung<br />

Abbildung 2-1 Testablauf<br />

Abbildung 2-2 Messaufbau EasyTest<br />

Abbildung 2-3 Messaufbau EMV-<br />

Messung AC-Seite<br />

Abbildung 2-4 EMV-Verhalten auf der<br />

AC-Seite<br />

Abbildung 2-5 Messaufbau EMV-<br />

Messung DC-Seite<br />

Abbildung 2-6 EMV-Verhalten auf der<br />

DC-Seite nach EN55014<br />

Abbildung 2-7 Messaufbau zur<br />

Ermittlung der WR-Eingangsspannung<br />

bezüglich Erdpotential<br />

Abbildung 2-8 DC-Spannungen<br />

gegenüber Erdpotential<br />

Abbildung 2-9<br />

Umwandlungswirkungsgrad<br />

(Spannungsmodus UOC_fix)<br />

Abbildung 2-10 Umwandlungswirkungsgrad<br />

bei UMPP = 440 V, WR-<br />

Arbeitsspannung, MPP-Spannung<br />

Abbildung 2-11 Umwandlungswirkungsgrad<br />

bei UMPP = 560 V, WR-<br />

Arbeitsspannung, MPP-Spannung<br />

Abbildung 2-12 Umwandlungswirkungsgrad<br />

bei U MPP = 680 V, WR-<br />

Arbeitsspannung, MPP-Spannung<br />

Abbildung 2-13 Trackingwirkungsgrade<br />

bei drei verschiedenen MPP-<br />

Spannungsbereichen<br />

Verzeichnis-Standort<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\ Zubehoer\<br />

Testablauf_29_03_05_aktuell.flo<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\ Zubehoer\ Messaufbau<br />

100kW-SolGenSim\<br />

Messaufbau_100kW-SolGenSim.dsf<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\ EMV\<br />

100kW_Messaufbau_EMV_AC_3phasig<br />

_Zentral-WR_ohne<br />

Zusatzfilter_Testbericht.dsf<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\ EMV\ Quasipeak-<br />

Komplettmessungen\ EMV_AC_20dB-<br />

Daempfung@Pac80kW_QP.xls<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\ EMV\<br />

100kW_Messaufbau_EMV_DC_3phasig<br />

_Zentral-WR_ohne<br />

Zusatzfilter_Testbericht.dsf<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\ EMV\ Quasipeak-<br />

Komplettmessungen\ EMV_DC_20dB-<br />

Daempfung@Pac80_kW_QP.xls<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\ Messung_gegen_PE\<br />

Messaufbau_DC_PE_3phasig_ohne_<br />

Power_Analyser.dsf<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\ Messung_gegen_PE\<br />

DC_PE\ PE_Udc_Bericht.bmp<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\<br />

Statische_Messungen_Excel\ 23-<br />

Stufen_Uocfix\ Uebersichten\<br />

Vergleich_440Vmpp_560Vmpp_<br />

680Vmpp_Spezial.xls<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\<br />

Statische_Messungen_Excel\ 23-<br />

Stufen_Uocfix\<br />

440Vmpp_518Uocfix_FF80.xls<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\<br />

Statische_Messungen_Excel\ 23-<br />

Stufen_Uocfix\<br />

560Vmpp_659Uocfix_FF80.xls<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\<br />

Statische_Messungen_Excel\ 23-<br />

Stufen_Uocfix\<br />

680Vmpp_800Uocfix_FF80.xls<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\<br />

Statische_Messungen_Excel\ 23-<br />

Stufen_Uocfix\ Uebersichten\<br />

Vergleich_440Vmpp_560Vmpp_<br />

680Vmpp_Spezial.xls<br />

- 62 - 21.08.2009


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

Abbildung 2-14 Trackingwirkungsgrad<br />

bei U MPP = 440 V, WR-Arbeitsspannung,<br />

MPP-Spannung<br />

Abbildung 2-15 Trackingwirkungsgrad<br />

bei U MPP = 560 V, WR-Arbeitsspannung,<br />

MPP-Spannung<br />

Abbildung 2-16 Trackingwirkungsgrad<br />

bei U MPP = 680 V, WR-Arbeitsspannung,<br />

MPP-Spannung<br />

Abbildung 2-17 Totale Wirkungsgrade<br />

bei drei verschiedenen MPP-<br />

Spannungen<br />

Abbildung 2-18 Totaler Wirkungsgrad bei<br />

U MPP = 440 V, WR-Arbeitsspannung,<br />

MPP-Spannung<br />

Abbildung 2-19 Totaler Wirkungsgrad bei<br />

U MPP = 560 V, WR-Arbeitsspannung,<br />

MPP-Spannung<br />

Abbildung 2-20 Totaler Wirkungsgrad bei<br />

U MPP = 680 V, WR-Arbeitsspannung,<br />

MPP-Spannung<br />

Abbildung 2-21 DC-Arbeitspunkte auf<br />

gemessener U-P-Kennlinie,<br />

U MPP = 440 V<br />

Abbildung 2-22 Trackingverhalten im<br />

Zeitdiagramm dargestellt<br />

Abbildung 2-23 DC-Arbeitspunkte auf<br />

gemessener U-P-Kennlinie,<br />

U MPP = 680 V, U DC ≈ U MPP<br />

Abbildung 2-24 Trackingverhalten bei<br />

Maximalleistung im Zeitdiagramm<br />

Abbildung 2-25 Oberschwingungsströme<br />

bei U MPP = 440 V<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\<br />

Statische_Messungen_Excel\ 23-<br />

Stufen_Uocfix\<br />

440Vmpp_518Uocfix_FF80.xls<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\<br />

Statische_Messungen_Excel\ 23-<br />

Stufen_Uocfix\<br />

560Vmpp_659Uocfix_FF80.xls<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\<br />

Statische_Messungen_Excel\ 23-<br />

Stufen_Uocfix\<br />

680Vmpp_800Uocfix_FF80.xls<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\<br />

Statische_Messungen_Excel\ 23-<br />

Stufen_Uocfix\ Uebersichten\<br />

Vergleich_440Vmpp_560Vmpp_680Vmp<br />

p_Spezial.xls<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\<br />

Statische_Messungen_Excel\ 23-<br />

Stufen_Uocfix\<br />

440Vmpp_518Uocfix_FF80.xls<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\<br />

Statische_Messungen_Excel\ 23-<br />

Stufen_Uocfix\<br />

560Vmpp_659Uocfix_FF80.xls<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\<br />

Statische_Messungen_Excel\ 23-<br />

Stufen_Uocfix\<br />

680Vmpp_800Uocfix_FF80.xls<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\<br />

Statische_Messungen_Excel\<br />

Einzelmessungen\<br />

440Vmpp_518Uocfix_FF80_Stufe3.xls<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\<br />

Statische_Messungen_Excel\<br />

Einzelmessungen\<br />

440Vmpp_518Uocfix_FF80_Stufe3.xls<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\<br />

Statische_Messungen_Excel\<br />

Einzelmessungen\<br />

680Vmpp_810Uocfix_FF80_Stufe3.xls<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\<br />

Statische_Messungen_Excel\<br />

Einzelmessungen\<br />

680Vmpp_810Uocfix_FF80_Stufe3.xls<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\<br />

Statische_Messungen_Excel\ 23-<br />

Stufen_Uocfix\<br />

440Vmpp_518Uocfix_FF80.xls<br />

21.08.2009 - 63 -


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

Abbildung 2-26 Oberschwingungsströme<br />

bei U MPP = 560 V<br />

Abbildung 2-27 Oberschwingungsströme<br />

bei U MPP = 680 V<br />

Abbildung 2-28 Test auf Schwankungen<br />

zwischen kleiner und mittlerer Leistung<br />

(10% und 50% von P n , mit<br />

nennenswerter U MPP -Variation).<br />

Abbildung 2-29 Test auf Schwankungen<br />

zwischen mittlerer und grosser Leistung<br />

(30% und 100% von P n , ohne<br />

nennenswerte U MPP -Variation)<br />

Abbildung 2-30 Zusammenstellung des<br />

dyn. MPPT-Wirkungsgrades bei<br />

U MPP = 560 V<br />

Abbildung 2-31 Dynamische Leistung bei<br />

U MPP = 560 V (zugehöriger<br />

Spannungsverlauf siehe Abbildung 2-32)<br />

Abbildung 2-32 Dynamische Spannung<br />

bei U MPP = 560 V<br />

Abbildung 2-33 DC-Arbeitspunkte der<br />

dynamischen Messung bei U MPP = 560 V<br />

Abbildung 2-34 Dynamische Leistung bei<br />

U MPP = 560 V (zugehöriger<br />

Spannungsverlauf siehe Abbildung 2-35)<br />

Abbildung 2-35 Dynamische Spannung<br />

bei U MPP = 560 V<br />

Abbildung 2-36 DC-Arbeitspunkte der<br />

dynamischen Messung bei U MPP = 560 V<br />

Abbildung 2-37 Dynamische Leistung bei<br />

UMPP = 560 V (zugehöriger<br />

Spannungsverlauf siehe Abbildung 2-38)<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\<br />

Statische_Messungen_Excel\ 23-<br />

Stufen_Uocfix\<br />

560Vmpp_659Uocfix_FF80.xls<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\<br />

Statische_Messungen_Excel\ 23-<br />

Stufen_Uocfix\<br />

680Vmpp_800Uocfix_FF80.xls<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\<br />

Dynamische_Messung_Excel\<br />

Messzeitendiagramm.dsf<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\<br />

Dynamische_Messung_Excel\<br />

Messzeitendiagramm.dsf<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\<br />

Dynamische_Messung_Excel\<br />

SM<strong>100C</strong>_Auswertung_dynTestmuster_m<br />

ittlereSchärfe.xls<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\<br />

Dynamische_Messung_Excel\<br />

560Vmpp_659Uocvar_FF80_10_50Proz<br />

_Unterstufe09.xls<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\<br />

Dynamische_Messung_Excel\<br />

560Vmpp_659Uocvar_FF80_10_50Proz<br />

_Unterstufe09.xls<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\<br />

Dynamische_Messung_Excel\<br />

560Vmpp_659Uocvar_FF80_10_50Proz<br />

_Unterstufe09.xls<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\<br />

Dynamische_Messung_Excel\<br />

560Vmpp_659Uocvar_FF80_10_50Proz<br />

_Unterstufe04.xls<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\<br />

Dynamische_Messung_Excel\<br />

560Vmpp_659Uocvar_FF80_10_50Proz<br />

_Unterstufe04.xls<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\<br />

Dynamische_Messung_Excel\<br />

560Vmpp_659Uocvar_FF80_10_50Proz<br />

_Unterstufe04.xls<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\<br />

Dynamische_Messung_Excel\<br />

560Vmpp_659Uocvar_FF80_30_75Proz<br />

_Unterstufe04.xls<br />

- 64 - 21.08.2009


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

Abbildung 2-38 Dynamische Spannung<br />

bei U MPP = 560 V<br />

Abbildung 2-39 DC-Arbeitspunkte der<br />

dynamischen Messung bei U MPP = 560 V<br />

Abbildung 2-40 Dynamische Leistung bei<br />

U MPP = 560 V (zugehöriger<br />

Spannungsverlauf siehe Abbildung 2-41)<br />

Abbildung 2-41 Dynamische Spannung<br />

bei U MPP = 560 V<br />

Abbildung 2-42 DC-Arbeitspunkte der<br />

dynamischen Messung bei U MPP = 560 V<br />

Abbildung 2-43 Messaufbau<br />

Netzfrequenzüberwachung<br />

Abbildung 2-44 Wechselrichterverhalten<br />

bei U AC = 230 V, ∆f = 1 Hz/s, 51.02 Hz<br />

Abbildung 2-45 Ergebnisse AC-<br />

Netzüberwachung<br />

Abbildung 2-46 Wechselrichterverhalten<br />

nach einem Spannungssprung auf U AC =<br />

255 V,<br />

Abbildung 2-47 Messaufbau für die RSS-<br />

Messung<br />

Abbildung 2-48 Grenzwerte für<br />

Rundsteuersignale<br />

Abbildung 2-49 RSS-Empfindlichkeit bei<br />

einer Netzspannung von 218.5 V<br />

Abbildung 2-50 RSS-Empfindlichkeit bei<br />

einer Netzspannung von 230 V<br />

Abbildung 2-51 RSS-Empfindlichkeit bei<br />

einer Netzspannung von 241.5 V<br />

Abbildung 2-52 Messaufbau für die<br />

Erkennung eines Inselbetriebs<br />

(Schwingkreistest), 1-phasig<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\<br />

Dynamische_Messung_Excel\<br />

560Vmpp_659Uocvar_FF80_30_75Proz<br />

_Unterstufe04.xls<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\<br />

Dynamische_Messung_Excel\<br />

560Vmpp_659Uocvar_FF80_30_75Proz<br />

_Unterstufe04.xls<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\<br />

Dynamische_Messung_Excel\<br />

560Vmpp_659Uocvar_FF80_30_75Proz<br />

_Unterstufe03_neu.xls<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\<br />

Dynamische_Messung_Excel\<br />

560Vmpp_659Uocvar_FF80_30_75Proz<br />

_Unterstufe03_neu.xls<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\<br />

Dynamische_Messung_Excel\<br />

560Vmpp_659Uocvar_FF80_30_75Proz<br />

_Unterstufe03_neu.xls<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\ Netzüberwachung\<br />

Bericht_Messaufbau_Netzfrequenzueber<br />

wachung_3phasig.dsf<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\<br />

Netzüberwachung\Messdaten\ KO-<br />

Bilder\ 230V_f_high.png<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\<br />

Netzüberwachung\Messdaten\<br />

Netzueberwachung.xls<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\ Netzüberwachung\<br />

Spannungsüberwachung\<br />

Spn_Sprung_up.png<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\ RSS_Empfindlichkeit\<br />

Messaufbau_RSS_AC-Quelle_3-<br />

phasige_Einspeisung.dsf<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\ RSS_Empfindlichkeit\<br />

Messdaten_RSS-Empfindlichkeit_WR-<br />

NAME_mit_AC_Quelle.xls<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\ RSS_Empfindlichkeit\<br />

Messdaten_RSS-Empfindlichkeit_WR-<br />

NAME_mit_AC_Quelle.xls<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\ RSS_Empfindlichkeit\<br />

Messdaten_RSS-Empfindlichkeit_WR-<br />

NAME_mit_AC_Quelle.xls<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\ RSS_Empfindlichkeit\<br />

Messdaten_RSS-Empfindlichkeit_WR-<br />

NAME_mit_AC_Quelle.xls<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\ Selbstlauftest\<br />

Messaufbau_Schwinkreistest_1phasig_1<br />

0_06_2009.dsf<br />

21.08.2009 - 65 -


Berner Fachhochschule, TI, Fachbereich EKT, <strong>Photovoltaik</strong>labor, CH-3400 Burgdorf<br />

Abbildung 2-53 Verhalten der Phase 1<br />

bei Unterbruch der Netzverbindung bei<br />

unverstimmtem Schwingkreis bei einem<br />

Viertel Wechselrichter-Nennleistung<br />

(P AC = 0.25*P ACn_WR )<br />

Abbildung 2-54 Verhalten der Phase 2<br />

bei Unterbruch der Netzverbindung bei<br />

unverstimmtem Schwingkreis bei einem<br />

Viertel Wechselrichter-Nennleistung<br />

(P AC = 0.25*P ACn_WR )<br />

Abbildung 2-55 Ausschaltverhalten der<br />

Phase 2 bei Unterbruch der<br />

Netzverbindung bei minimalverstimmtem<br />

Schwingkreis bei einem Viertel<br />

Wechselrichter-Nennleistung<br />

(P AC = 0.25*P ACn_WR )<br />

Abbildung 2-56 Verhalten der Phase 3<br />

bei Unterbruch der Netzverbindung bei<br />

unverstimmtem Schwingkreis bei einem<br />

Viertel Wechselrichter-Nennleistung<br />

(P AC = 0.25*P ACn_WR )<br />

Abbildung 2-57 Ausschaltverhalten der<br />

Phase 3 bei Unterbruch der<br />

Netzverbindung bei minimalverstimmtem<br />

Schwingkreis bei einem Viertel<br />

Wechselrichter-Nennleistung<br />

(P AC = 0.25*P ACn_WR )<br />

Abbildung 2-58 Messschema zur<br />

Leerlaufabschaltung, 3-phasig<br />

Abbildung 2-59 Verhalten bei<br />

Leerlaufabschaltung<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\ Selbstlauftest\<br />

Schwingkreis_KO-Aufnahmen\ Phase_1\<br />

D004_Abschaltung_<br />

Schwingkreistest.png<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\ Selbstlauftest\<br />

Schwingkreis_KO-Aufnahmen\ Phase_2\<br />

D035.bmp<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\ Selbstlauftest\<br />

Schwingkreis_KO-Aufnahmen\ Phase_2\<br />

Dik2D008.bmp<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\ Selbstlauftest\<br />

Schwingkreis_KO-Aufnahmen\ Phase_3\<br />

D001.bmp<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\ Selbstlauftest\<br />

Schwingkreis_KO-Aufnahmen\ Phase_3\<br />

D008.bmp<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\<br />

Leerlaufabschaltung_0.25Nennlast\<br />

Messaufbau_Leerlaufabschaltung_3phas<br />

ig.dsf<br />

<strong>SolarMax</strong> <strong>100C</strong>\<br />

Leerlaufabschaltung_0.25Nennlast\<br />

Leerlaufabschaltung_PAC25kW.png<br />

- 66 - 21.08.2009

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