Diploma Thesis
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Die Arbeit zeigt die Bedeutung und Entwicklung der Photovoltaiktechnik auf und erklärt die Funktionsweise und den Aufbau gängiger PV-Zelltypen sowie die Besonderheiten bei deren Verschaltung zu Modulen. Grundlegende Wechselrichtertopologien werden vorgestellt und verschiedene Anlagenkonzepte für die individuellen Nutzungsansprüche erklärt. Dabei wird die Entwicklungsmotivation des Hybridwechselrichters kurz dargestellt und mit ihr die Notwendigkeit von Batteriespeichersystemen begründet, deren Aufbau und Variationen ebenfalls beschrieben werden. Die wichtigsten Vorschriften für den Anschluss des Wechselrichters und Speichers ans Versorgungsnetz werden erläutert und als Basis für spätere Untersuchungen verwendet.
Einen wichtigen Teil nimmt Entwicklung und Aufbau des Versuchsstandes ein, dem ein Vergleich von verfügbaren Wechselrichter-Speichersystemen voransteht. Hier werden wesentliche Unterschiede zwischen den Anlagenkonzepten aufgezeigt und praktisch im Hinblick auf die Eignung für den Aufbau des Versuchsstandes gegeneinander abgewogen. Der resultierende Anlagenaufbau mit Messgeräten und die Inbetriebnahme werden geschildert.
Die Messungen zum Netz- und Anlagenschutz zeigen das Verhalten des Wechselrichters an den zuvor vorgestellten Spannungs- und Frequenzgrenzen und werden ausgewertet. Die Untersuchung des MPP-Tracking-Verhaltens offenbart eine geringe Geschwindigkeit der initialen Bestimmung des MPPs und des globalen MPPs. Die dynamische Leistungsanpassung in Abhängigkeit von der steigenden Frequenz konnte gezeigt werden. Außerdem konnte netzdienliches Verhalten in Form von Einspeisung von Wirkleistung bei Unterfrequenz dokumentiert werden. Mithilfe der Aufnahme mehrerer Stützpunkte kann der weit verbreitete Wirkungsgradverlauf aufgezeichnet werden. Gleichzeitig wird die Vermutung bestätigt, dass die Photovoltaikspannung einen deutlichen Einfluss auf den Wirkungsgrad des Wechselrichters nimmt. Die Untersuchung der Netzrückwirkung mithilfe einer Oberwellenanalyse zeigt, dass am Backup-Ausgang des Wechselrichters eine Rekonstruktion der Netzspannung stattfindet, solange dieses verbunden ist, während im Notbetrieb eine nahezu perfekte Sinusspannung ausgegeben wird.
Die Versuche können von Studierenden durchgeführt und so ein Verständnis der Funktionsweise von Wechselrichtern erlangt werden. Alle durchgeführten Messungen können angepasst, ergänzt, verändert und weiter variiert werden.