Untersuchung einer galvanisch getrennten DC/DC-Topologie als Eingangsstufe eines PV-Modulwechselrichters mit Teilstringanbindung

Obwohl der weltweite Markt für Photovoltaik-Wechselrichter nur moderat steigt, verzeichnet das Segment der modulintegrierten Leistungselektronik (Modulwechsel-richter und modulintegrierte DC/DC-Wandler) nach Schätzungen von IHS Markit wesentlich höhere Zuwachsquoten von bis zu 37 %. Dabei unterliegen insbesondere Modulwechselrichter vielen Herausforderungen. Ökonomisch liegen die spezifischen Kosten pro Watt bei einer durchschnittlichen Leistung von 250EL350 W über denen von Systemen größerer Leistung wie z.B. bei Stringwechselrichtern. Technisch sind einerseits Volumen und Gewicht wichtige Faktoren, da die Wechselrichter direkt am Solarmodul installiert werden. Ferner stellen die dort herrschenden Umgebungsbedingungen wie Temperatur, Feuchtigkeit etc. hohe Anforderungen an die Leistungs-elektronik. Andererseits sind für einen hohen Ertrag trotz der geringen Leistung eines einzelnen Solarmoduls gute gewichtete Systemwirkungsgrade essentiell. Gleichzeitig bietet das Systemkonzept mit Modulwechselrichtern aber auch inhärente Systemvorteile. Ein Vorteil ist, dass jedes Solarmodul einen eigenen Wechselrichter besitzt und dadurch das MPP-Tracking im Vergleich zu Stringwechselrichtern auf Solarmodulebene stattfindet. Zur Leistungsskalierung werden mehrere Solarmodule am Wechselspannungsnetz parallel verschaltet. Dadurch kann z.B. bei gebäudeintegrierter Photovoltaik der Ertrag von Solarmodulen erhöht werden, bei denen stark unterschiedliche Einstrahlungsverhältnisse durch hohe Teilverschattung zu erwarten oder Solarmodule unterschiedlich ausgerichtet sind bzw. verschiedene Solarmodultypen verwendet werden. Weiter können durch die Modularität flexiblere Anlagenplanungen realisiert werden.