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den kompletten Test - Diehl Gruppe

EinbettenHerunterladen
www.photon.info
Photovoltaik-Fachwissen für die Praxis
Profi
3-2013
Marktübersicht Wechselrichter
Chinesische Hersteller holen bei der Qualität auf –
in überraschendem Tempo
:
K
C
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Debatte
Trotz Krise
Wechselrichtertest
Interview
Bleiakkus sind zwar recht
günstig, doch Blei ist nun
einmal hochgiftig.
Sollte man sie also fördern?
Die Zahl der neu
gegründeten Solarfirmen
übertrifft weiterhin die
der Insolvenzen
»Dual-X«-Technologie:
Der Platinum 16000 R3
von Diehl AKO schneidet
hervorragend ab
»Spitzentechnologie zu
chinesischen Preisen« – Wie
Huawei den Wechselrichtermarkt
aufrollen will
Einkauf | Wechselrichtertest
Endlich mal eine
neue Idee
Mit dem neuen Wechselrichter Platinum 16000 R3
schafft es Diehl AKO auf Platz drei des PHOTONRankings – dabei steigert die neuartige
»Dual-X«-Technologie nicht nur den Wirkungsgrad,
sondern senkt auch die Produktionskosten
DAS SOLARSTROM-MAGAZ I N
Diehl AKO Platinum 16000 R3
sehr gut +
98,0 % für hohe Einstrahlung
3/2013
www.photon.info
B
ereits vor vier Jahren schickte der deutsche Wechselrichterhersteller Diehl
Controls (Diehl AKO Stiftung & Co. KG)
ein Gerät ins Rennen, das sich prompt ein
»sehr gut +« abholte und damit die Bronzemedaille in der damaligen Rangfolge aller
von PHOTON getesteten Wechselrichter
Für Querleser
• Der Diehl AKO Platinum 16000 R3 ist
ein dreiphasiger, trafoloser Photovoltaikwechselrichter des deutschen
Herstellers Diehl Controls (Diehl
AKO), der für Anlagen konzipiert
wurde, die aus zwei symmetrischen
Teilgeneratoren bestehen.
• Mit einem PHOTON-Wirkungsgrad
von jeweils 98,0 Prozent für mittlere
und für hohe Einstrahlung erreicht
das Gerät zweimal die Note »sehr
gut +« und das drittbeste Ergebnis
aller vom PHOTON-Labor bislang
getesteten Wechselrichter.
• Der exzellente Wirkungsgrad wird
erreicht, indem die von den zwei Teilgeneratoren angebotene Spannung
jeweils so kombiniert wird, dass der
Hochsetzsteller ein möglichst geringes Übersetzungsverhältnis hat.
• Sind die Teilgeneratoren nicht
symmetrisch oder entwickeln sich
diese im Laufe der Zeit auseinander,
hat der Platinum 16000 R3 dieselben
Nachteile wie jedes andere EinTracker-Gerät, an das zwei Strings
angeschlossen werden: MismatchVerluste senken den Anlagenertrag.
erhielt: 2009 reichte dem Platinum 6300
TL dazu noch ein PHOTON-Wirkungsgrad
für mittlere Einstrahlung von 96,8 Prozent. Mit einem solchen ist heute zwar kein
»+« hinter dem »sehr gut« mehr zu gewinnen, das damals getestete Gerät liegt aktuell im oberen Mittelfeld. Dennoch waren
die PHOTON-Tester gespannt, als Diehl
AKO – der Markenname, unter dem das
Unternehmen der Diehl-Gruppe mit Sitz
in Wangen im Allgäu bekannt ist – seine
neueste Kreation zum Test eingereicht hat.
Der Diehl AKO Platinum 16000 R3 wurde
dem PHOTON-Labor im Dezember 2012
im Rahmen der üblichen Testvereinbarung
zur Verfügung gestellt, die sicherstellt, dass
es sich um ein typisches und unmanipuliertes Seriengerät handelt. Das Ergebnis
war wiederum eine Bronzemedaille, was
auch die Münchener Mutares AG freuen
dürfte, die den Geschäftsbereich Photovoltaik zum 1. April von Diehl Controls übernimmt. Produziert werden die Geräte weiterhin von Diehl in Wangen.
Aufbau
Zur R3-Baureihe gehören fünf Geräte mit AC-Nennleistungen von 6.000 bis
15.000 Watt. Alle Modelle dieser Familie beruhen auf einer Schaltung ohne
Netztrenntrafo. Der Aufbau des Testkandidaten, des 15.000-Watt-Geräts also,
ist kompakt und sehr übersichtlich, obwohl insgesamt sieben Leiterkarten verwendet werden. Der Leistungsteil ist
auf drei größeren Leiterkarten untergebracht: Der DC-Steller, die Wechselrichterbrücke und der AC-Ausgang befinden
sich auf je einer Leiterkarte. Die zugehörigen Steuerleiterkarten sind senkrecht auf
die Leiterkarten des DC-Stellers und der
Wechselrichterbrücke gesetzt. Die Leistungstransistoren und -dioden befinden
sich in integrierten Modulen und sind
von der Lötseite der Leiterkarte bestückt
und zur Verlustwärmeabfuhr auf dem
darunter befindlichen Kühlkörper montiert, der gleichzeitig die Unterschale des
Gehäuses aus Aluminiumdruckguss bildet. Die eigentliche Kühlung erfolgt über
auf der Rückseite der Unterschale angeschraubte Aluminiumblechlamellen als
passive Konvektionskühlung.
Oberhalb der großen Leiterkarten befinden sich die Drosseln des Hochsetzstellers und des Sinusfilters. Ein interner Lüfter
sorgt für eine Reduzierung von Wärmenestern im Innenraum.
Das Display ragt durch einen Ausbruch
in der Abdeckung und ist zusammen mit
einer Schnittstellenleiterkarte auf die Innenseite der Gehäuseabdeckung montiert.
Die Displayleiterkarte ist mit einem Kabel
mit der AC-Leiterkarte verbunden.
Das Gehäuse besteht aus zwei Teilen,
dem Unterteil aus Aluminiumdruckguss
und der Gehäuseabdeckung aus einem
PU-Hartschaum mit separater Abdeckung für den Anschlussklemmenbereich. Es besitzt die Schutzart IP 66, ist
also für die Montage innerhalb und außerhalb eines Gebäudes geeignet.
Für die Sicherheit sorgt eine selbsttätige Freischaltstelle, die das Netz auf korrekte Spannungs- und Frequenzverhältnisse überprüft. Zusätzlich findet vor
jedem Aufschalten auf das öffentliche
Netz eine Isolationsprüfung des Solargenerators statt, indem der Widerstand
zwischen den DC-Anschlüssen des Solargenerators und der Erde gemessen wird.
Profi März 2013
Handhabung
Das Gerät kommt gut verpackt und
geschützt im Karton auf einer Holzplatte
beim Anwender an. An der Wand wird der
Wechselrichter mithilfe einer Wandhalterung befestigt. Mit seinen 45 Kilogramm
ist der Diehl AKO Platinum 16000 R3 bezogen auf die DC-Nennleistung ein Leichtgewicht. Ist der Solargenerator richtig ausgelegt und der interne DC-Freischalter aktiviert, kann der Wechselrichter an den
Start. Circa 78 Sekunden benötigt der Inverter für verschiedene Tests. Dann geht er
ans Netz und beginnt mit der Arbeit.
Das grafikfähige Display liegt in der
Ebene der Frontabdeckung, hat eine weiße Hinterleuchtung und ist relativ gut ablesbar. Folgende Sprachen sind über das Bedienmenü einstellbar: Deutsch, Englisch,
Französisch, Italienisch, Niederländisch
und Spanisch.
Mithilfe der sechs Tasten wird die Bedienung vorgenommen. Die Betriebsanzeige »Heute« zeigt neben verschiedenen
Istwerten auch per Diagramm den Verlauf
der Tageseinspeisung an. Dabei sind die
folgenden Istwerte (Leistung und Energie)
abrufbar: Heute, Gesamt, Jahr, Monat, Woche, Gestern.
Die Betriebsanzeige »Aktuell« zeigt auf
zwei Bildschirmen die AC-seitigen Spannungen, Ströme und Leistungen der drei
Phasen und die DC-seitigen Spannungen,
den Strom und die Leistung an. Damit stehen die sehr vielen Messwerte übersichtlich zur Verfügung. Ein Datenlogger mit
einer Speicherkapazität für 30 Jahre ist integriert.
Bedienungsanleitung
Dem Gerät beigelegt ist eine Kurzanleitung für den schnellen Anschluss des
Profi März 2013
Der Wechselrichter Platinum 16000 R3 ist der
leistungsstärkste Vertreter der R3-Baureihe von
Diehl AKO. Das kompakte 15-Kilowatt-Gerät besitzt ein aufwendiges Innenleben mit sieben separaten Leiterkarten. Durch den mehrlagigen Aufbau
zeigt die Thermografie nur einen Teil der Bauteile
– im beobachtbaren Bereich sind die Temperaturen unkritisch.
Wechselrichters in den Sprachen Deutsch,
Englisch, Französisch, Italienisch und Niederländisch. Die ausführliche Installationsanleitung zum Gerät ist auf der Homepage erhältlich. Sie umfasst neben allgemeinen Erläuterungen die Montage, den
Anschluss, Erläuterungen zum Betriebsverhalten, zur Anzeige und zu Störmeldungen und einige Blockschaltbilder von Anlagenkonfigurationen. Des Weiteren wird
die Einstellung von Parametern wie Datum, Zeit und zur Netzüberwachung und
-stützung erläutert. Die Bedienungsanleitungen können auch von der Website des
Herstellers heruntergeladen werden.
Schaltungsaufbau
Es handelt sich um einen trafolosen,
dreiphasigen Wechselrichter mit zwei DCEingängen, aber nur einem MPP-Tracker
im Eingang. Zunächst gelangt die Energie des Photovoltaikgenerators über einen
Funkentstörfilter in die Leistungsstufe.
Der Eingangssteller ist mit einer neuartigen patentierten Schaltung realisiert, die
der Hersteller »Dual-X« getauft hat und
die auf Anlagen mit zwei möglichst perfekt symmetrischen Teilgeneratoren angewiesen ist, wenn sie ihre Vorteile im Wirkungsgrad voll ausspielen soll.
Für die »Dual-X«-Schaltung werden
(wie bei einem symmetrischen Hochsetzsteller) eine symmetrisch aufgeteilte Speicherdrossel, ein Transistorschalter und
zwei Freilaufdioden jeweils in der Plusund der Minusleitung benötigt. Die von
den Teilgeneratoren gelieferte Spannung
wird jeweils so genutzt, dass der Hochsetzsteller des Wechselrichters mit einem
möglichst kleinen Übersetzungsverhältnis arbeitet und so einen besseren Wirkungsgrad erzielt (siehe Kasten Seite 43).
Diese Topologie besitzt eine ganze Reihe von Vorteilen: Die Speicherdrosseln
können kleiner ausfallen, die Belastung
der Leistungshalbleiter wird reduziert
und senkt damit auch die Schaltverluste.
Durch wechselnde Modulationsverfahren wird der Umwandlungswirkungsgrad
über die Eingangsspannung optimiert.
Die dreiphasige Ausgangsbrücke ist
durch drei Dreipunkthalbbrücken realisiert – NPC-Topologie (NPC: Neutral Point
Clamped), in welcher der Neutralleiter
Julia Möller / photon-pictures.com (2)
Der Gerätezustand wird durch ein Display und zwei LEDs vermittelt.
Die eingesetzten Elektrolytkondensatoren im Leistungsteil und auch in der
Steuerelektronik gehören der Temperaturklasse 105 Grad Celsius an, sind also
gut ausgelegt.
Die Anschlüsse für den Solargenerator
bilden zweimal zwei Paar MC4-Steckverbinder. Die Netzleitung wird mithilfe einer
Kabeldurchführung in das Gehäuse geführt
und dann direkt auf Leiterkartenfederklemmen aufgelegt. Ein DC-Trennschalter ist an
der linken Geräteseite angebracht.
Der Wechselrichter besitzt folgende Kommunikationsmöglichkeiten: eine
RS232- sowie zwei RS485-Schnittstellen
und eine Busverbindung für bis zu 50 Platinum-Wechselrichter.
mit dem Mittelpunkt des Spannungszwischenkreises verbunden ist und damit ein
ruhendes Potenzial der DC-Anschlüsse gegenüber Erde aufweist. Der nachfolgende
Filter glättet die modulierten Spannungsblöcke zur sinusförmigen Spannung mit
der Netzfrequenz von 50 Hertz.
Eine selbsttätige Schaltstelle trennt
den Wechselrichter vom Netz, sobald die
Netzspannung oder die Netzfrequenz von
den vorgegebenen Grenzwerten abweicht,
ebenso, wenn auf der Netzseite ein Fehler-
Einkauf | Wechselrichtertest
Umwandlungswirkungsgrad
(symmetrisch)
s
η áå=B
NMM
VR
VM
UR
UM
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TM
rjmm=áå=s
Der Umwandlungswirkungsgrad beträgt über
weite Bereiche mehr als 98 Prozent. Der maximale Umwandlungswirkungsgrad liegt bei 98,5
Prozent und wird bei 40 Prozent Nennleistung
und 701 Volt MPP-Spannung erreicht.
TOM
TMN
SUN
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Q
Der MPPT-Anpassungswirkungsgrad liegt im
ganzen Arbeitsbereich oberhalb von 99 Prozent
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× MPPT-Anpassungs­
wirkungsgrad (symmetrisch)
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= Gesamtwirkungsgrad
(symmetrisch)
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rjmm=áå=s
Wegen des sehr hohen und sehr gleichmäßigen
MPPT-Anpassungswirkungsgrads
entspricht
das Diagramm des Gesamtwirkungsgrads im
Wesentlichen dem des Umwandlungswirkungsgrads
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ηpìã=áå=B
Profi März 2013
strom auftritt. Auf der Gleichspannungsseite wird vor dem Aufschalten auf das
Netz der Isolationswiderstand gemessen.
Auftretende Funkstörungen beseitigt ein
Ausgangsfilter, der direkt vor den Netzklemmen angeordnet ist.
Messungen
Alle nachfolgenden Messungen beziehen sich auf eine Netzspannung von 230
Volt. Die maximale DC-Spannung des
Diehl AKO Platinum 16000 R3 beträgt 900
Volt, die DC-Nennleistung 15.300 Watt.
Maximal lässt sich eine Generatorleistung
von 15.350 Watt anschließen.
Auffinden des MPP: Bei einer vorgegebenen Kennlinie mit Nennleistung und einer MPP-Spannung von 525 Volt benötigt
der Wechselrichter 78 Sekunden, bis er
sich auf das Netz aufschaltet. Zu Beginn
der Messung waren die DC-Seite sowie die
AC-Seite ausgeschaltet. Nach 621 Sekunden erreicht der Wechselrichter den MPP
(der Wechselrichter ist so parametriert,
dass er pro Minute die Ausgangsleistung
um zehn Prozent erhöht). Beim Wechsel
von 525 Volt nach 506 Volt benötigt er 13
Sekunden, der Wechsel in den nächsthöheren MPP-Bereich von 545 Volt benötigt
circa zehn Sekunden.
MPP-Bereich: Der MPP-Bereich reicht
von 350 bis 720 Volt und entspricht dem
eines Weitbereich-Wechselrichters. Die
maximale MPP-Spannung von 720 Volt
liegt angenehm weit weg von der maximalen Eingangsspannung von 900 Volt.
Umwandlungswirkungsgrad: Der Wechselrichter kann im MPP-Spannungsbereich von 350 Volt bis 720 Volt mit 100
Prozent der Nennleistung arbeiten. Deshalb konnte für diesen Diagrammbereich
der Wirkungsgrad ermittelt werden.
Bei einer maximalen DC-Spannung
von 900 Volt gibt es nur einen schraffierten oberen Bereich, der auf Einschränkungen beim Einsatz von Dünnschichtmodulen aufgrund des zu geringen Spannungsabstandes von maximaler MPP-Spannung
und maximaler DC-Spannung hinweist.
Das Farbdiagramm kommt wegen der hohen Homogenität des Umwandlungswirkungsgrades mit nur zwei Farben aus. Dabei gibt es einen sehr ausgeprägten Bereich
mit Wirkungsgraden über 98 Prozent über
den ganzen Spannungsbereich. Die senkrechte Linie bei 40 Prozent Nennleistung
und die waagerechte Linie bei 701 Volt
MPP-Spannung gehen durch das Wirkungsgradmaximum von 98,5 Prozent,
womit die Herstellerangabe von 98,4 Prozent sogar noch übertroffen wurde. Über
den gesamten MPP-Spannungsbereich variiert der Umwandlungswirkungsgrad nur
Profi März 2013
um circa 0,3 Prozentpunkte. Bei kleinen
Leistungen unter 15 Prozent der Nennleistung fällt der Wirkungsgrad um circa
0,7 bis 1,3 Prozentpunkte. Es stellte sich
bei Nennleistung ein Leistungsfaktor cos
ϕ von circa eins ein.
Gewichteter Umwandlungswirkungsgrad:
Der Europäische Wirkungsgrad ist maximal im Bereich von 701 Volt und übertrifft
mit 98,3 Prozent die Herstellerangabe von
98,0 Prozent. Die Differenz zwischen maximalem
Umwandlungswirkungsgrad
und maximalem Europäischem Wirkungsgrad beträgt nur erstaunliche 0,2
Prozentpunkte. Der maximale Kalifornische Wirkungsgrad entspricht in allem
dem Europäischen Wirkungsgrad.
MPPT-Anpassungswirkungsgrad:
Der
MPPT-Anpassungswirkungsgrad ist über
den ganzen Arbeitsbereich sehr schön
gleichmäßig und sehr hoch. Es gibt keine
Unterschreitung der 99 Prozent.
Gesamtwirkungsgrad: Der Gesamtwirkungsgrad wird errechnet und ist die
Multiplikation des Umwandlungswirkungsgrades und des MPPT-Anpassungswirkungsgrades. Bei einer maximalen
DC-Spannung von 900 Volt gibt es wiederum nur einen oberen schraffierten
Bereich, der auf Einschränkungen beim
Einsatz von Dünnschichtmodulen aufgrund des zu geringen Abstandes von
maximaler MPP-Spannung und maximaler DC-Spannung hinweist.
Das sehr gute MPP-Tracking führt
dazu, dass das Diagramm zum Gesamtwirkungsgrad dem zum Umwandlungswirkungsgrad sehr ähnlich ist. Das Maximum des Gesamtwirkungsgrads beträgt
98,4 Prozent.
Gesamtwirkungsgradverläufe, durchschnittlicher Gesamtwirkungsgrad und PHOTONWirkungsgrad: Der durchschnittliche Gesamtwirkungsgradverlauf wird durch Mittelung aller Gesamtwirkungsgradergebnisse ermittelt. Dazu erfolgt in einer Leistungsstufe die Mittelung aller Gesamtwirkungsgradergebnisse über alle Spannungsstufen. Die PHOTON-Wirkungsgrade für
mittlere und für hohe Einstrahlung liegen
beide bei 98,0 Prozent.
Einspeisung der Nennleistung: Der
Wechselrichter speist über den Eingangsspannungsbereich von 350 Volt bis 720
Volt und bei einer Umgebungstemperatur von 25 Grad Celsius 100 Prozent der
Nennleistung ein.
Angezeigte Ausgangsleistung: In einer weiteren Messreihe wurde der Wechselrichter
bei konstanter MPP-Spannung von 525
Volt, also im mittleren Bereich, nacheinander mit unterschiedlichen Leistungen von
5 bis 100 Prozent Nennleistung gespeist.
Dabei wurden jeweils die Messwerte für
die Wechselrichterausgangsleistung aufgenommen, die zum einen vom Wechselrichter und zum anderen vom Leistungsanalysator angezeigt wurden. Die vom Wechselrichter gemessene und angezeigte Ausgangsleistung weicht über den gesamten
Leistungsbereich nur um plus/minus 0,8
Prozent ab. Damit entspricht die Genauigkeit der Anzeige dem eines Zählers der Genauigkeitsklasse B.
Betrieb bei höherer Umgebungstemperatur:
Bis zu einer Umgebungstemperatur von
53,3 Grad Celsius arbeitet der Wechselrichter mit 100 Prozent der Nennleistung.
Dann reduziert er seine Leistung. Der Wirkungsgrad fiel über diesen Temperaturbereich um circa 0,2 Prozentpunkte. Der
Montageort des Wechselrichters kann sich,
bedingt durch den sehr weiten Temperaturbereich von minus 20 bis plus 60 Grad
Celsius und die Schutzart IP 66, unter dem
Dach oder auch draußen befinden.
Überlastverhalten: Bietet man dem Platinum 16000 R3 bei einer MPP-Spannung
von 525 Volt und einer Umgebungstemperatur von 26 Grad Celsius eine Überlast
des 1,3-Fachen der Eingangsnennleistung
an, also 19.890 Watt, begrenzt er auf eine
DC-Leistung von 15.185 Watt. Dies entspricht einer Überlast von minus 0,75 Prozent bei einer DC-Nennleistung von 15.300
Watt. Im Bereich bis zu einer Überlast des
1,2-Fachen lag der Wert bei circa plus ein
Prozent. Damit besitzt das Gerät keinen
Überlastbereich. Bei dieser Leistung verschiebt das Gerät den Arbeitspunkt auf der
Kennlinie in Richtung höhere Eingangsspannung. Die DC-Spannung stellt sich auf
einen Wert von circa 589 Volt ein.
Eigen- und Nachtverbrauch: Der Eigenverbrauch des Gerätes im getesteten Grundbauzustand beträgt circa 1,6 Watt auf der
AC-Seite und 10,7 Watt auf der DC-Seite,
der Hersteller macht hier keine Angabe.
Nachts zieht der Wechselrichter rund 2,3
Watt Wirkleistung aus dem Netz.
Thermografie: Die Thermografie zeigt
Temperaturen der sichtbaren Bauteile auf
den Leiterkarten von bis zu 64,5 Grad Celsius bei einer Umgebungstemperatur von
24 Grad Celsius. Die beiden höchsten gemessenen Temperaturen sind auf der Oberfläche von Filterdrosseln aus dem dreiphasigen Netzentstörfilter festgestellt worden,
sind aber für diese Bauteile irrelevant. Die
Elektrolytkondensatoren im Leistungsteil
lagen im grünen beziehungsweise im blauen Bereich der Temperaturskala.
Fazit
Der Diehl AKO Platinum 16000 R3
macht einen formschönen und vollwertigen Eindruck und ist für ein dreiphasi-
Einkauf | Wechselrichtertest
Gewichteter
Umwandlungs­wirkungsgrad
dÉïáÅÜíÉíÉê=rãï~åÇäìåÖëïáêâìåÖëÖê~Ç=ηbìêçI=η`b`=áå=B
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VU
VS
Kalifornischer und Europäischer Wirkungsgrad
verlaufen praktisch identisch, was selten vorkommt. Üblicherweise liegt der Wirkungsgrad
mit europäischer Gewichtung etwas niedriger,
da hier die unteren Leistungsbereiche eine stärkere Berücksichtigung finden. Da das getestete
Gerät jedoch in praktisch allen Leistungsbereichen nahezu gleich gut arbeitet, verschwinden
auch die Unterschiede bei unterschiedlichen
Gewichtungen.
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Gesamtwirkungsgrad
bei unterschiedlichen
Spannungen
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Auch die Gesamtwirkungsgradkurven bei
unterschiedlichen Spannungen (sowie für den
durchschnittlichen Gesamtwirkungsgrad) sind
fast deckungsgleich
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ηpìãj~ñ=Z=VUIPS=B
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TM
Genauigkeit der
Wechselrichteranzeige
=
Es wäre schon sehr überraschend, wenn bei
einem derart sorgfältig konzipierten Gerät ausgerechnet die Wechselrichteranzeige schwächeln würde – was sie nicht tut. Auf die angezeigten Werte kann man sich genauso verlassen
wie auf die Werte eines Stromzählers der Genauigkeitsklasse B.
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VR NMM NMR NNM NNR NOM
Profi März 2013
ges Gerät dieser Leistung verhältnismäßig
leicht und klein. Der interne Aufbau des
Testkandidaten ist kompakt und sehr übersichtlich, obwohl insgesamt sieben Leiterkarten verwendet werden. Das Gerät ist
aufgrund seiner besonderen Schaltungstopologie auf Anlagen mit zwei symmetrischen Teilgeneratoren beschränkt.
Das »Dual-X« getaufte und patentierte
Schaltungskonzept erlaubt sehr hohe Wirkungsgrade, die sich zudem sehr homogen
über den ganzen Arbeitsbereich ergeben.
Der maximale Umwandlungswirkungsgrad beträgt 98,5 Prozent, der Europäische
und der Kalifornische Wirkungsgrad liegen nur um 0,2 Prozentpunkte niedriger.
Durch den sehr gleichmäßigen und hohen MPPT-Anpassungswirkungsgrad entspricht der Gesamtwirkungsgradverlauf
faktisch dem Umwandlungswirkungsgrad.
Der MPP-Spannungsbereich ist weit und
hat nur Einschränkungen im oberen Teil
bezüglich der Nutzung von Dünnschichtmodulen. Für kristalline Module kann der
gesamte MPP-Spannungsbereich gewählt
werden. Der Wechselrichter besitzt keine
Überlastfähigkeit.
Die Schwankungsbreite des Gesamtwirkungsgrades beträgt über den MPP-Spannungsbereich nur 0,4 Prozentpunkte und
ab zehn Prozent Leistung über den Leis-
tungsbereich nur 0,6 bis 1,4 Prozentpunkte. Dadurch kommen der PHOTON-Wirkungsgrad für mittlere sowie der für hohe
Einstrahlung auf sehr hohe 98,0 Prozent.
Die Anzeige der Ausgangsleistung des
Wechselrichters ist über den gesamten
Leistungsbereich sehr genau. Der Temperaturbereich des Gerätes ist sehr weit.
Eine Abregelung der Leistung trat bei der
Grenztemperatur von 53,3 Grad Celsius
auf. Die Temperaturabhängigkeit des Umwandlungswirkungsgrades des Wechselrichters ist mit minus 0,2 Prozentpunkten sehr gering.
Von den Geräten mit Standardtransistoren ist dieser Wechselrichter das Spitzengerät.
Durch die Beschränkung auf Anlagen mit zwei symmetrischen Teilgeneratoren ist der Diehl AKO Platinum 16000
R3 jedoch kein Universalgerät. Eingesetzt
werden sollte das Gerät in allen Anlagen
mit zwei Modulstrings, für die man auch
ein handelsübliches Ein-Tracker-Gerät in
Betracht ziehen würde. Sobald einer der
Strings abweichende elektrische Eigenschaften aufweist – sei es durch Verschattung, eine andere Anzahl von Modulen
oder abweichende Ausrichtung – wird
der Platinum 16000 R3 die gleichen Probleme haben wie jedes Ein-Tracker-Gerät:
Kommentar des Herstellers
Wir können bestätigen, dass Ihre Messungen
zum Umwandlungswirkungsgrad und MPPTAnpassungswirkungsgrad mit unseren eigenen
Messungen und denen unabhängiger Institute
übereinstimmen.
Wir sehen damit unser Entwicklungsziel
bestätigt, mit bewährter Halbleitertechnologie
und innovativen Konzepten eine Wechselrichterfamilie zu entwickeln, deren Performance
im vordersten Bereich der Spitzengruppe des
PHOTON-Tests liegt – dies noch ohne den
Einsatz derzeit teurer und bedingt verfügbarer
Siliziumkarbid-Transistoren.
Erreicht wurde dies durch eine hoch effiziente
DC-Eingangsstufe mit symmetrischer String-Belegung, basierend auf unserem »Dual-X«-Patent.
Die Mismatch-Verluste senken den Anlagenwirkungsgrad. Wer bei zwei Modulstrings dagegen auf ein Gerät mit zwei
Trackern zurückgreift, vermeidet die Mismatch-Verluste, muss jedoch in Kauf nehmen, dass die dann zwei Hochsetzsteller
des Geräts nicht mit solch hervorragenden
Wirkungsgraden arbeiten können wie die
»Dual-X«-Technologie. | Heinz Neuenstein, Anne Kreutzmann
Die Dual-X-Technologie von Diehl AKO
Profi März 2013
D1
PV1
L1
DC
C
AC
PV2
Quelle: Diehl Controls
Der Photovoltaikgenerator wird in zwei symmetrische Generatoren PV1 und PV2 aufgeteilt. Die
Spannung der beiden Teilgeneratoren beträgt
zwischen 50 und 100 Prozent der Zwischenkreisspannung an dem Kondensator C. Beide Teilgeneratoren sind mit einem gemeinsamen Hochsetzsteller verbunden, der abgeleitet wurde aus der
symmetrischen Grundform des Hochsetzstellers.
Ist der Transistor T durchgeschaltet, sind beide Teilgeneratoren über die Speicherdrosseln L1
und L2 in Reihe geschaltet; die Spannungen der
Teilgeneratoren addieren sich, es fließt der gleiche Strom durch beide Generatoren.
Wird der Transistor T gesperrt, leiten die
beiden Dioden D1 und D2, erzwungen durch die
Ströme in den Speicherdrosseln L1 und L2, und
schalten damit die beiden Teilgeneratoren parallel. Jetzt addieren sich die Ströme der Teilgeneratoren, die Spannungen der Teilgeneratoren
sind gleich.
In beiden Schaltzuständen wird Energie in
den Spannungszwischenkreis übertragen, im
Gegensatz zur klassischen Hochsetzstellerschaltung. Dadurch ist die Energie, die in den Speicherdrosseln zwischengespeichert werden muss,
kleiner, und dadurch auch die zirkulierende Blindleistung. Daraus resultiert eine Speicherdrossel
L2
D2
Schaltskizze der Dual-X-Topologie
mit halbiertem Bauvolumen, die Belastung der
Halbleiter ist durch reduzierte Ströme und Spannungen kleiner und die Schaltverluste sind ebenfalls kleiner. Das Ergebnis ist ein höherer Umwandlungswirkungsgrad.
Beträgt die Spannung der Teilgeneratoren genau 50 oder 100 Prozent der Zwischenkreisspannung, wird der Transistor T dauerhaft eingeschaltet
(es liegt eine Reihenschaltung vor) oder dauerhaft
ausgeschaltet (es liegt eine Parallelschaltung vor).
Dadurch entstehen keine weiteren Schaltverluste,
nur Leitendverluste.
Bei einer Generatorspannung zwischen 50
und 100 Prozent und Parallelschaltung verringert
sich der Ladestrom, begrenzt durch die Speicherdrossel L, die Zwischenkreisspannung fällt
ab. Bei Serienschaltung steigt der Ladestrom an
und erhöht die Zwischenkreisspannung. Durch
unterschiedliche Ein- und Ausschaltzeiten des
Transistors T, Pulsweitenmodulation (PWM), lässt
sich die gewünschte Zwischenkreisspannung
einstellen. Bei 100 Prozent Einschaltzeit für den
Transistor T liegt die Reihenschaltung vor, bei 0
Prozent Einschaltzeit die Parallelschaltung. hn
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