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2001
Conference Paper
Titel
Batteriestromrichter für modular erweiterbare dezentrale elektrische Versorgungen - USV mit höchsten Anforderungen
Abstract
Zur dezentralen elektrischen Energieversorgung sind photovoltaische Systeme ideal. Die Erfahrungen zeigen, daß derartige Anlagen modular aufgebaut sein müssen, um sie nachträglich erweitern zu können. Erst eine einfach strukturierte, unkompliziert zu betreibende und flexibel zu handhabende Systemtechnik ermöglicht eine große Verbreitung und Anwendung der photovoltaischen Energieversorgungssysteme. Eine zentrale Rolle bei diesen Systemen spielt der Batteriestromrichter. Er übernimmt die Netzbildung, d.h. er bestimmt Spannung und Frequenz. Im Rahmen eines FuE-Vorhabens wurde der einphasige Batteriestromrichter 'Sunny Island' mit einer Leistung von 3,3 kVA entwickelt. Es wurde ein transformatorloses Konzept mit dem bidirektional arbeitenden CUK-Wandler für die Batterieankopplung realisiert. In dem einphasigen Stromrichter rechnet ein DSP die Regelung von CUK-Wandler und Wechselrichter. Ein weiterer Mikroprozessor übernimmt die Betriebsführung, Kommunikation und das Batteriemanagement. Aufbauend auf dieser Hardware und ein neues Verfahren zur schnellen Bestimmung von charakteristischen Größen in einphasigen Systemen, konnte ein gleichberechtigter Parallelbetrieb von Stromrichtern ohne zusätzliche Kommunikationseinrichtungen implementiert werden. Gleichberechtigung bedeutet hier den Parallelbetrieb von Stromrichtern mit Spannungsquellencharakteristik. Somit bildet jeder Stromrichter das Netz. Zusätzlich ist das für die Erweiterbarkeit dezentraler Versorgungssysteme entwickelte Regelungsverfahren auch für 'Line-interaktive USV' anwendbar. Hierbei wird der Batteriestromrichter direkt am Netz betrieben. Durch das Festlegen einer geeigneten Leerlauffrequenz des Stromrichters kann der Ladestrom eingestellt werden. Dies kann in Abhängigkeit des Ladezustandes geschehen. Weiterhin kann durch das Parallelschalten von 2 oder mehr Stromrichtern in dieser Betriebsart die Leistung optimal an die Versorgungsaufgabe angepaßt und die Versorgungssicherheit durch die zusätzliche Redundanz nochmals gesteigert werden. Auf das Batteriemanagement und auf die Kommunikation wird näher eingegangen.