Was ist ein Dreiphasen-Wechselrichter und wie funktioniert er?

Nachdem wir den Split-Phase-Wechselrichter besprochen haben, analysieren wir heute eine Schlüsselkomponente in großen Solaranlagen: den dreiphasigen Wechselrichter .

Die Abkehr eines dreiphasigen elektrischen Systems von herkömmlichen einphasigen Systemen steigert die Effizienz und eröffnet Möglichkeiten für eine bessere Stromverteilung. Das Verständnis der Grundlagen der Dreiphasenenergie ist von grundlegender Bedeutung, um ihre Anwendungen in Solaranlagen zu schätzen.

 

 

Was ist Dreiphasenstrom?

Bei der Dreiphasenenergie handelt es sich um eine Art der elektrischen Energieübertragung, die drei Sinuswellenformen umfasst, die jeweils um ein Drittel des Zyklus oder um 120 Grad phasenverschoben sind. Es handelt sich um eine gängige Methode zur Erzeugung, Verteilung und Nutzung elektrischer Energie.

Die Spannungsstandards für dreiphasige Stromsysteme können je nach regionalen Vorschriften, Netzanforderungen und Branchenpraktiken variieren .

 

Dreiphasen-Stromspannung Europas

Das europäische dreiphasige Stromversorgungssystem folgt in der Regel standardisierten Spannungen wie 380 V/400 V/415 V , wobei es von Land zu Land zu Abweichungen kommen kann.

Die 3-Phasen-Stromversorgung verwendet ein 4-Leiter-System , wobei drei Drähte als Phasen- oder Leitungsdrähte bezeichnet werden und der vierte Draht als Neutralleiter dient . Die Spannung zwischen zwei beliebigen Leitungsdrähten wird als 380 V, 400 V oder 415 V bezeichnet und als Phase-zu-Phase-/Leitungsspannung bezeichnet.

Die Phase-zu-Neutralleiter-/Phasenspannung , gemessen zwischen jedem Außenleiter und dem Neutralleiter , beträgt 220/230/240 V. Dieser Standard erstreckt sich über den industriellen und geschäftlichen Kontext hinaus und findet auch in Wohnumgebungen Anwendung.

 

Was ist ein dreiphasiger Wechselrichter?

Ein dreiphasiger Wechselrichter ist ein Gerät, das Gleichstrom in drei verschiedene Wechselstromwellenformen umwandelt , die um 120 Grad versetzt sind, um einen synchronisierten dreiphasigen Wechselstromausgang zu erzeugen.

Bei Solaranwendungen spielt der Wechselrichter eine entscheidende Rolle, indem er Solar-Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt und so eine nahtlose Integration in das Netz oder dreiphasige Geräte ermöglicht, insbesondere in Hybridsystemen, die eine effiziente Energieumwandlung erfordern.

 

Wie funktioniert ein dreiphasiger Wechselrichter in einer Solarstromanlage?

Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom

Typischerweise besteht die Dreiphasenstromversorgung aus vier Drähten, von denen drei als aktive Phasen dienen, und einem zusätzlichen Neutralleiter, der an der Schalttafel geerdet ist.

Beispielsweise gewährleistet der Wechselrichter der PowMr SunSmart L3-Serie ( 8 kW , 10 kW , 12 kW ) einen Wechselstromausgang über L1, L2, L3 und N mit einer einstellbaren Phasenspannung im Bereich von 200 bis 240 V Wechselstrom (Standardeinstellung: 230 V Wechselstrom). Darüber hinaus bietet der Wechselrichter Flexibilität mit einer einstellbaren Netzspannung zwischen 350 und 415 V , mit einer Standardeinstellung von 400 VAC. Diese Anpassungsfähigkeit kommt sowohl einphasigen als auch dreiphasigen Geräten zugute und macht sie zu einer vielseitigen Wahl für private und gewerbliche Anwendungen.

 

Regulierung des Gleichstroms vom Solarpanel (DC zu DC)

Um den hohen Energiebedarf zu decken und die Unabhängigkeit des Drehstromsystems vom Netz zu gewährleisten, werden üblicherweise Energiespeicherbatterien integriert. Dies ermöglicht einen autonomen Betrieb des Systems und dient als Backup bei Netzausfällen. Um Solarenergie effizient zu nutzen, sind dreiphasige Wechselrichter mit Maximum Power Point Tracking (MPPT)-Solarladereglern ausgestattet.

Beispielsweise ist der dreiphasige 10-kW-Wechselrichter PowMr SunSmart L3 mit zwei MPPT-Ladereglern ausgestattet, die jeweils einen weiten Eingangsspannungsbereich von 200 bis 650 VDC unterstützen, mit einer maximalen Solarpanel-Eingangsleistung von 7500 W pro Kanal. Dadurch wird sichergestellt, dass die Solarmodule mit maximaler Effizienz arbeiten, was die Gesamtsystemleistung verbessert und die Energieausbeute maximiert.

 

Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom

Nach der Integration eines Energiespeichers erhöht die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom die Flexibilität des Stromsystems. Die nahtlose Kombination von AC zu DC und DC zu AC optimiert den Energieverbrauch und die Netzinteraktion .

Diese dynamische Funktionalität sorgt nicht nur für eine stabile Stromversorgung, sondern ermöglicht es dem System auch , Nebenzeiten zu nutzen und die Stromkosten zu minimieren . Im Zusammenhang mit dreiphasigen Solarsystemen werden die Vorteile der Spitzenglättung und Talfüllung noch verstärkt, insbesondere in industriellen Umgebungen, in denen die Spitzennachfrage stärker ausgeprägt ist.

Der dreiphasige Wechselrichter PowMr akzeptiert einen Phasenspannungsbereich von 170 bis 280 V und einen Netzspannungsbereich von 305 bis 485 V während der AC-DC-Umwandlungsphase. Mit Zeitfenster-Lade-/Entladeeinstellungen , nutzt Spitzen- und Taltarife, um die Kosten zu minimieren. Es ist ideal für dreiphasige Solarsysteme, insbesondere in industriellen Umgebungen, und zeichnet sich durch Peak-Shaving- und Valley-Filling-Anwendungen aus, wodurch eine stabile Stromversorgung und eine effiziente Netzinteraktion gewährleistet werden.

 

Synchronisierung mit dem Grid

In Hybrid-Solarstromsystemen ist eine präzise Synchronisierung mit dem Stromnetz, d. h. die Erzielung einer Harmonie in Ausgangsfrequenz, Wellenform, Phase und Spannung , von entscheidender Bedeutung für eine nahtlose Integration und eine reibungslose Energieübertragung. Diese Aufgabe übernimmt der dreiphasige Wechselrichter.

Am Beispiel des dreiphasigen Wechselrichters PowMr bietet er Frequenzoptionen von 50 oder 60 Hz und trägt so zu einer synchronisierten und stabilen Verbindung zum Netz bei. Darüber hinaus liefert es einen reinen Sinuswellenausgang , was die Qualität und Zuverlässigkeit des erzeugten Stroms verbessert.

 

Vorteile von dreiphasigen Wechselrichtern gegenüber einphasigen Wechselrichtern

Erhöhte Leistungsdichte
Dreiphasen-Wechselrichter ermöglichen die Bereitstellung einer gleichwertigen Stromstärke mit kleineren Kabeln und erhöhen so die Gesamtleistungsdichte in Verteilungssystemen.

Effizienzsteigerung
Im Vergleich zu einphasigen Stromkreisen liefern dreiphasige Systeme bei gleichem Strom nahezu die doppelte Leistung, was zu einer verbesserten Effizienz bei der Stromverteilung führt.

Platzoptimierung
Durch die kompakte Nutzung von mehr Leistung auf weniger Raum werden die Verkabelungskosten gesenkt und Investitionsausgaben verzögert, was zur Gesamtplatzoptimierung beiträgt.

Anwendbarkeit
Besonders vorteilhaft in energieintensiven Umgebungen wie IT-Installationen mit hoher Dichte, Rechenzentren, Lagerhallen, Fertigungs- und Fertigungsindustrien.

 

Fazit – Wenn dreiphasige Wechselrichter notwendig sind

Es ist wichtig zu beachten, dass für Wohnanwendungen mit kleineren Solaranlagen ein einphasiger Solarwechselrichter ausreichend sein kann. Die Wahl zwischen einphasigen und dreiphasigen Wechselrichtern hängt von den spezifischen Anforderungen der Installation und den Eigenschaften des örtlichen Stromnetzes ab. Nachfolgend sind die häufigsten Szenarien aufgeführt, in denen die Vorteile der dreiphasigen Stromverteilung für optimale Leistung und Integration von entscheidender Bedeutung sind.

 

Industrielle Anwendungen

Industrien mit schwerem Maschinenpark und hohem Strombedarf profitieren erheblich von dreiphasigen Wechselrichtern. Die höhere Leistungskapazität und Stabilität von Dreiphasensystemen sind entscheidend für die Aufrechterhaltung des Industriebetriebs ohne Unterbrechungen.

 

Große kommerzielle Installationen

Gewerbliche Einrichtungen mit hohem Energiebedarf, wie Einkaufszentren, Rechenzentren und große Bürokomplexe , benötigen dreiphasige Wechselrichter. Diese Wechselrichter können die vielfältigen und anspruchsvollen Lasten, die in solchen Umgebungen auftreten, effizient bewältigen.

 

Häuser mit hohem Energieverbrauch

In Wohnhäusern, in denen energieintensive Geräte wie elektrische Warmwasserbereiter, HVAC-Systeme und Küchengeräte weit verbreitet sind, kann ein dreiphasiger Wechselrichter für eine ausgewogenere und stabilere Stromversorgung sorgen. Dies ist insbesondere in größeren Häusern relevant, in denen mehrere Hochleistungsgeräte gleichzeitig betrieben werden.

 

Solarparks

In großflächigen Solarparks sind dreiphasige Wechselrichter unverzichtbar. Ihre Fähigkeit , Energie über große Entfernungen mit minimalen Verlusten zu übertragen, gewährleistet eine effiziente Energielieferung von entfernten Solaranlagen zum Netzanschlusspunkt.

 

Elektrofahrzeuge (EVs)

Elektrofahrzeuge verwenden in ihrer Leistungselektronik häufig dreiphasige Wechselrichter, um Gleichstrom aus der Hochspannungsbatterie (HV) in Wechselstrom zum Antrieb des Elektromotors umzuwandeln. Dreiphasensysteme sorgen für einen reibungsloseren und effizienteren Betrieb des Elektrofahrzeugantriebs.

 

Netzanschluss

In Regionen, in denen das Stromnetz dreiphasig ist, gewährleistet der Einsatz eines dreiphasigen Solarwechselrichters eine nahtlose Integration in das Stromnetz. Drehstromsysteme werden häufig in städtischen Gebieten und an Standorten mit hohem Strombedarf eingesetzt. Der Einsatz eines dreiphasigen Wechselrichters trägt dazu bei, die Stromverteilung auf die drei Phasen auszugleichen.