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Blindleistung kann in elektrischen Energieversorgungsnetzen zur Spannungsstützung verwendet werden. Einspeisewechselrichter tragen somit zur statischen Spannungshaltung bei. An den induktiven und kapazitiven Komponenten der Betriebsmittel bewirkt Blindleistung einen Spannungsfall, der je nach Vorzeichen die Spannung stützen oder absenken kann. Bezieht die Erzeugungsanlage während der Wirkleistungseinspeisung induktive Blindleistung, kann ein Teil des durch die Wirkleistungseinspeisung verursachten Spannungshubs durch den Bezug von Blindleistung kompensiert werden.

Der Netzbetreiber legt den Blindleistungsbetrieb und das entsprechende Regelverfahren fest. Falls kein Regelverfahren vorgegeben wird, sollte die Anlage mit einer festen Blindleistungsvorgabe von 0% betrieben werden.

Blindleistung kann in elektrischen Energieversorgungsnetzen zur Spannungsstützung verwendet werden. Einspeisewechselrichter tragen somit zur statischen Spannungshaltung bei. An den induktiven und kapazitiven Komponenten der Betriebsmittel bewirkt Blindleistung einen Spannungsfall, der je nach Vorzeichen die Spannung stützen oder absenken kann. Bezieht die Erzeugungsanlage während der Wirkleistungseinspeisung induktive Blindleistung, kann ein Teil des durch die Wirkleistungseinspeisung verursachten Spannungshubs durch den Bezug von Blindleistung kompensiert werden.

Der Netzbetreiber legt den Blindleistungsbetrieb und das entsprechende Regelverfahren fest. Falls kein Regelverfahren vorgegeben wird, sollte die Anlage mit einer festen Blindleistungsvorgabe von 0% betrieben werden.

Das Gerät kann im angegebenen dauerhaften Spannungsbereich betrieben werden. Die maximale Scheinleistung bei Unterspannung hängt aufgrund des maximalen Dauerstroms von der Netzspannung ab, wie in der folgenden Tabelle dargestellt.
Die nachfolgenden Abbildungen zeigen den Blindleistungs-Betriebsbereich in Abhängigkeit von der Wirkleistung sowie den Scheinleistungsbetriebsbereich in Abhängigkeit von der Netzspannung für verschiedene Geräte.

P-Q Betriebsbereich

Scheinleistung abhängig der Netzspannung

Bei allen Regelmethoden wird der vorgegebene Sollwert an den Anschlussklemmen des Wechselrichters mit einer stationären Abweichung der Blindleistung von maximal 2% S_N eingeregelt. Diese maximale Abweichung bezieht sich stets auf den Vorgabewert der Blindleistung. Wird in der Regelmethode der Leistungsfaktor cos j vorgegeben, bezieht sich die Abweichung auf den sich aus der aktuellen Leistung ergebenden Blindleistungswert.

Das Einschwingverhalten der Regelmethoden wird durch einen PT-1-Filter bestimmt. Die Einschwingzeit beträgt dabei 5 Tau, was dem Erreichen von etwa 99 % des Endwertes bei einem PT-1-Filter entspricht. Je nach ausgewählter Regelmethode gibt es weitere Parameter, die das dynamische Verhalten beeinflussen.

Bei allen Methoden ist standardmäßig die Priorität auf Blindleistung eingestellt, diese kann jedoch deaktiviert werden. Bei Verwendung der Vorgabe Q und des Q(U)-Modus kann die Priorität gewählt werden. Die maximal mögliche Wirkleistung, die eingespeist werden kann, wird bei Erreichen der maximalen Nutzleistung entsprechend dem P-Q-Betriebsbereich reduziert.

Vorgabe cos j
Im cos j-konstanten Modus wird der angegebene Leistungsfaktor vom Wechselrichter fest eingestellt. Der Blindleistungspegel wird gemäß Q = P * tan j in Abhängigkeit von der Leistung eingestellt, um den angegebenen Leistungsfaktor kontinuierlich beizubehalten. Bei Änderung des Einstellwerts wird der neue Wert durch einen Filter gedämpft übernommen. Die Einschwingzeit ist parametrierbar und beträgt 1 Sekunde (entspricht 5 Tau, wobei laut SunSpec idealerweise 3 Tau vorgesehen sind) mit dem Einschwingverhalten eines PT-1-Filters mit einer Zeitkonstante von Tau = 200 ms. Der angegebene Leistungsfaktor kann im Display oder über Kommunikation mittels RS485-Protokoll und MODBUS/SunSpec konfiguriert werden.

Wenn der geltende Grid-Code erfordert, dass der cos j um einen definierten Gradienten oder eine definierte Einschwingzeit langsamer als den konfigurierten Tau=200ms auf den Sollwert reagiert, muss dieser Gradient oder diese Einschwingzeit in der Anlagensteuerung implementiert werden

Vorgabe Q
Im Q-konstanten Modus wird der spezifizierte Blindleistungswert vom Wechselrichter fest eingestellt. Bei Änderung der Vorgabe wird der neue Wert durch einen Filter gedämpft übernommen. Die Einschwingzeit und die Gradientenbegrenzung können über die Web-Oberfläche konfiguriert werden. Die Einschwingzeit beträgt 1 Sekunde und folgt dem Einschwingverhalten eines PT-1-Filters mit einer Zeitkonstante von Tau = 200 ms. Die spezifizierte Blindleistung kann im Display oder über Kommunikation mittels RS485-Protokoll und MODBUS/SunSpec konfiguriert werden.

Wenn der geltende Grid-Code eine Blindleistungsreaktion auf den Sollwert mit einem definierten Gradienten oder einer Einschwingzeit verlangt, die langsamer als die konfigurierte Zeitkonstante von Tau = 200 ms ist, muss dieser Gradient oder diese Einschwingzeit in der Anlagensteuerung implementiert werden.

cos j (P)
In der Betriebsart cos j (P) wird der Sollwert von cos j und der daraus abgeleitete Sollwert der Blindleistung kontinuierlich in Abhängigkeit vom tatsächlichen Leistungsniveau berechnet. Diese Funktion stellt sicher, dass die Blindleistung das Netz unterstützt, wenn aufgrund eines hohen Einspeiseniveaus ein signifikanter Spannungsanstieg zu erwarten ist. Es wird eine Kennlinie vorgegeben, mit der bis zu 10 Stützstellen, also Wertepaare für Wirkleistung und cos j, konfiguriert werden können. Die Wirkleistung wird in Prozent in Bezug auf die eingestellte maximale Scheinleistung Slim eingegeben. Weitere Parameter ermöglichen es, die Funktionalität einzuschränken und die Aktivierung auf einen bestimmten Spannungsbereich zu begrenzen.

cos j (P) Standard Kennlinie mit 3 Stützstellen

Q (U) 10 Stützstellen
Im Modus Q(U) wird der Sollwert der Blindleistung kontinuierlich in Abhängigkeit von der Netzspannung berechnet. Diese Funktion stellt sicher, dass die Netzunterstützung durch Blindleistung erfolgt, sobald die Spannung tatsächlich von der Zielspannung abweicht. In diesem Fall wird eine Kennlinie vorgegeben, mit der bis zu 10 Stützstellen, bestehend aus Wertepaaren für Spannung und Blindleistung, konfiguriert werden können. Weitere Parameter ermöglichen die Begrenzung der Funktionalität und die Aktivierung auf bestimmte Leistungsstufen sowie die Parametrierung des Einschwingverhaltens.
Die Verlagerungsspannung wird zur Berechnung des Blindleistungszielwertes für dreiphasige Einheiten verwendet.

Q(U) Standard Kennlinie mit 5 Stützstellen

Q (P) 10 Stützstellen
Im Modus Q(P) wird der Sollwert der Blindleistung kontinuierlich in Abhängigkeit von der Wirkleistung berechnet. In diesem Modus wird eine Kennlinie vorgegeben, mit der bis zu 10 Stützstellen, bestehend aus Wertepaaren für Leistung und Blindleistung, konfiguriert werden können. Die Funktion ermöglicht die Parametrierung des Einschwingverhaltens. Die Verlagerungsleistung wird zur Berechnung des Blindleistungszielwertes für dreiphasige Einheiten verwendet.

Q(P) Standard Kennlinie mit 5 Stützstellen

Bei allen im Folgenden beschriebenen Regelmethoden wird der vorgegebene Sollwert an den Anschlussklemmen des Wechselrichters mit einer stationären Abweichung der Wirkleistung von maximal 2 % S_N eingeregelt.
Das Einschwingverhalten der Regelmethoden wird durch einen PT-1-Filter bestimmt. Die Einschwingzeit entspricht dabei 5 Tau, also dem Erreichen von ca. 99 % des Endwertes bei einem PT-1-Filter. Je nach ausgewählter Regelmethode gibt es noch weitere Parameter, die das dynamische Verhalten festlegen.

Bei allen im Folgenden beschriebenen Regelmethoden wird der vorgegebene Sollwert an den Anschlussklemmen des Wechselrichters mit einer stationären Abweichung der Wirkleistung von maximal 2 % S_N eingeregelt.
Das Einschwingverhalten der Regelmethoden wird durch einen PT-1-Filter bestimmt. Die Einschwingzeit entspricht dabei 5 Tau, also dem Erreichen von ca. 99 % des Endwertes bei einem PT-1-Filter. Je nach ausgewählter Regelmethode gibt es noch weitere Parameter, die das dynamische Verhalten festlegen.

Die Funktion „P-Sollwert“ ist bei allen PV-Wechselrichtern in das MPP-Tracking des Wechselrichters integriert. Der P-Sollwert wird basierend auf dem MPP-Tracking-Algorithmus laufend neu berechnet.
Hierzu entspricht auch das Model 704 (DER AC Controls) die aktuelle Marktvorgabe.

Zur Begrenzung der maximalen Einspeiseleistung ist die Funktion „P-Limit“ verfügbar. Damit kann bei Bedarf die maximal mögliche Einspeisung eines Wechselrichters reduziert werden, beispielsweise zur Engpassmanagement des Verteilnetzbetreibers.

P-Limit ist nur über das MODBUS/SunSpec-Wechselrichtermodell 123 Immediate Inverter Controls und per RS485- Kommunikation verfügbar.
Bei Empfang eines Sollwertes für P-Limit wird die Ausgangsleistung des Wechselrichters auf den vorgegebenen Leistungswert begrenzt. Bei Änderung des Grenzwertes wird der neue Wert durch einen Filter und eine Gradientenbegrenzung übernommen. Die Momentanleistung kann unterhalb des festgelegten Grenzwertes liegen, da die verfügbare Leistung (PV) und der Leistungssollwert (Speicher) unterhalb des festgelegten Grenzwert liegen kann. Abhängig von der Wechselrichterserie sind die Einschwingzeit und Gradientenbegrenzung einstellbar.

Wenn die geltende Netzanschlussrichtlinie ein Einregeln der Wirkleistung auf den Sollwert mit einem definierten Gradienten oder einer definierten Einschwingzeit fordert, kann das Gerät so konfiguriert werden, dass dieser Gradient eingehalten wird. Darüber hinaus kann der Gradient auch in der Anlagenregelung implementiert werden. Diese zweite Lösung ist für alle anderen Wechselrichter anzuwenden.

Wenn im vorgelagerten Verteilnetz die Spannung zu stark ansteigt und nicht genug Blindleistung aufgenommen werden kann, muss eventuell die Wirkleistung reduziert werden. Um das Netz optimal zu nutzen, gibt es die P(U)-Regelung.
Die P(U)-Regelung reduziert die eingespeiste Wirkleistung als Funktion der Netzspannung auf Grundlage einer vorgegebenen Kennlinie. Die P(U)-Regelung ist als absolute Leistungsgrenze implementiert. Die tatsächliche Leistung des Wechselrichters kann unterhalb dieser Grenze aufgrund einer möglichen Schwankung der verfügbaren Leistung oder des Sollwertes frei variieren, steigt jedoch nie über die absolute Leistungsgrenze an.

Einregelung der Wirkleistung P(f) bei Überfrequenz
Einspeisewechselrichter müssen sich an der Frequenzhaltung im Verbundnetz beteiligen. Verlässt die Netzfrequenz das normale Toleranzband (z. B. ±200 mHz), so liegt ein kritischer Netzzustand vor. Bei Überfrequenz handelt es sich um einen Erzeugungsüberschuss, bei Unterfrequenz um einen Erzeugungsmangel. PV-Anlagen müssen ihre Einspeisewirkleistung relativ zur Frequenzabweichung anpassen. Bei Überfrequenz wird die Leistungsanpassung durch eine maximale Einspeisegrenze festgelegt. Die tatsächliche Leistung des Wechselrichters kann unterhalb dieser Grenze aufgrund einer möglichen Schwankung der verfügbaren Leistung oder des Sollwerts frei variieren, steigt jedoch nie über die absolute Leistungsgrenze an.

Gleichung 1

Gleichung 2

Gleichung 1 definiert die maximale Grenze mit DP entsprechend Gleichung 2, P_M die Momentanleistung zum Zeitpunkt der Aktivierung und P_ref die Referenzleistung. P_ref ist definiert als P_M, die Momentanleistung zum Zeitpunkt der Aktivierung. f ist die Momentanfrequenz und f₁ ist die festgelegte Aktivierungsschwelle.

Gleichung 3

Gleichung 4

In manchen Normen wird die Leistungsanpassung nicht durch einen Gradienten (g), sondern durch einen Abfall (s) festgelegt, wie in Gleichung 3 angegeben. Der Abfall s kann gemäß Gleichung 4 in einen Gradienten g umgewandelt werden.
Während eines Überfrequenzereignisses liegt die Frequenz f oberhalb der Aktivierungsschwelle f₁. Folglich ist der Ausdruck (f1 - f) negativ und DP entspricht einer Reduktion der Einspeiseleistung.
Die Messgenauigkeit der Frequenz ist dabei besser als 10 mHz.
Die genaue Betriebsweise der Funktion wird vom Netzbetreiber oder von den einschlägigen Normen oder Netzanschlussrichtlinien vorgegeben. Die Konfigurierbarkeit der Funktion erlaubt es, verschiedensten Normen und Richtlinien gerecht zu werden. In manchen Ländereinstellungen sind bestimmte Konfigurationsmöglichkeiten nicht verfügbar, da die einschlägigen Normen oder Netzanschlussrichtlinien eine Einstellbarkeit verbieten.

Einregelung der Wirkleistung P(f) bei Unterfrequenz
Einige Netzanschlussrichtlinien erfordern zudem ein Einregeln der Wirkleistung P(f) bei Unterfrequenz. Da PV-Anlagen typischerweise im Maximum Power Point betrieben werden, steht keine Leistungsreserve zur Erhöhung der Leistung bei Unterfrequenz zur Verfügung.
Bei einer Abregelung der Anlage aufgrund der Marktregelung ist jedoch eine Erhöhung der Wirkleistung bis zur verfügbaren Leistung möglich. Da der Wechselrichter nicht in der Lage ist, Sollwerte für Vorgabe P zwischen dem obligatorischen Engpassmanagement des Netzbetreibers und der Marktregelung zu unterscheiden, muss dies in der standortspezifischen Infrastruktur der Anlagenregelung implementiert werden.

Beispielverhalten mit Hysterese

Beispielverhalten ohne Hysterese

Die Störfestigkeit von Erzeugungsanlagen gegen Spannungseinbrüche und Spannungsspitzen im Versorgungssystem ist für eine zuverlässige Energieversorgung von großer Bedeutung. Durch die Störfestigkeit wird sichergestellt, dass kurzzeitige Störungsereignisse nicht zu einem Wegfall relevanter Erzeugungsleistung in einem größeren Bereich des Verbundnetzes führen. Durch die Netzstützung durch schnelle Fehlerstromeinspeisung wird zusätzlich die räumliche Ausdehnung des Ereignisses verringert.
Das Gerät erfüllt die Eigenschaft hinsichtlich der dynamischen Netzstützung durch Störfestigkeit. Relevant ist die Fähigkeit, am Netz zu bleiben. Ob das Gerät vom Netz abschaltet oder nicht, hängt darüber hinaus auch von den Schutzeinstellungen ab. Schutzeinstellungen dominieren über die Fähigkeit der Störfestigkeit.

Die Störfestigkeit von Erzeugungsanlagen gegen Spannungseinbrüche und Spannungsspitzen im Versorgungssystem ist für eine zuverlässige Energieversorgung von großer Bedeutung. Durch die Störfestigkeit wird sichergestellt, dass kurzzeitige Störungsereignisse nicht zu einem Wegfall relevanter Erzeugungsleistung in einem größeren Bereich des Verbundnetzes führen. Durch die Netzstützung durch schnelle Fehlerstromeinspeisung wird zusätzlich die räumliche Ausdehnung des Ereignisses verringert.
Das Gerät erfüllt die Eigenschaft hinsichtlich der dynamischen Netzstützung durch Störfestigkeit. Relevant ist die Fähigkeit, am Netz zu bleiben. Ob das Gerät vom Netz abschaltet oder nicht, hängt darüber hinaus auch von den Schutzeinstellungen ab. Schutzeinstellungen dominieren über die Fähigkeit der Störfestigkeit.

Störfestigkeit gegen Unterspannung
Spannungseinbrüche oberhalb der Grenzkurve (siehe nachfolgende Abbildung) können ohne Abschaltung vom Netz durchfahren werden. Die Einspeiseleistung wird dabei innerhalb der Grenzen des maximalen Dauerstroms des Wechselrichters konstant beibehalten.
Wenn eine Leistungsreduzierung erfolgt, wird die Leistung innerhalb von 100 ms nach Spannungswiederkehr wieder auf Vorfehlerleistung gesteigert.
Die Wechselrichter können Spannungsschwankungen durchfahren, sofern der Spannungspegel nicht länger als 100 s über dem Dauerbetriebsspannungsbereich bleibt und nicht über den kurzfristigen maximalen Betriebsspannungsbereich (bis 100 s) hinaus ansteigt. Die für jeden Wechselrichter spezifischen Werte finden Sie hier.
Der im Wechselrichter integrierte Schnittstellenschutz (Spannung, Frequenz, Anti-Islanding) ist in einem Bereich konfigurierbar, der das obige Verhalten zulässt. Wenn jedoch die Einstellung des Schnittstellenschutzes die Spannungs-Zeit-Kennlinie begrenzt, löst der Schnittstellenschutz aus und unterbricht die Durchfahrt wie konfiguriert.

Störfestigkeitskennlinie bezogen auf die Nennspannung p(u)

Bei Aktivierung der dynamischen Netzstützung durch schnelle Fehlerstromeinspeisung wird zusätzlich zu den oben beschriebenen Eigenschaften der Störfestigkeit gegen Einbrüche und Spitzen Fehlerstrom eingespeist.
Der Wechselrichter passt bei Auftreten eines Einbruches oder einer Spitze sofort seine Stromeinspeisung an, um die Netzspannung zu stützen. Die Stützung erfolgt bei einem Spannungseinbruch mit übererregtem Blindstrom (entsprechend einer kapazitiven Last), bei einer Spannungsspitze mit untererregtem Blindstrom (entsprechend einer induktiven Last). Im Blindstrom-Prioritätsmodus wird der Wirkstrom soweit reduziert, wie zur Einhaltung der Grenzen des maximalen Dauerstroms des Wechselrichters notwendig ist.

Ein Einbruch oder eine Spitze wird erkannt, wenn entweder der eingestellte normale Betriebsspannungsbereich durch mindestens eine Phase-Phase- oder Phase-Neutral-Spannung überschritten wird oder wenn ein Spannungssprung der Mit- oder Gegensystemkomponente auftritt, der größer als das eingestellte Totband ist. Die Höhe des Spannungssprungs des Mit- und Gegensystems entspricht der Differenz zwischen der Vorfehlerspannung und der Ist-Spannung basierend auf der Referenzspannung. Die Vorfehlerspannung wird als Mittelwert über 50 Perioden berechnet.

Formel 1

Die Anpassung des Blindstroms erfolgt mit einer Anschwingzeit von <20 ms und einer Einschwingzeit von <60 ms nach Eintritt des Ereignisses. Mit der gleichen Dynamik wird während des Ereignisses auf Spannungsänderungen oder bei Ereignissende auf die Spannungswiederkehr reagiert.
Der eingespeiste dynamische Blindstrom berechnet sich für das Mit- und Gegensystem gemäß folgender Formel:

Formel 2 abhängig von Nennstrom I_N des Wechselrichters

Du berechnet sich für Mit- und Gegensystem jeweils aus der Differenz der Vorfehlerspannung und der aktuellen Spannung bezogen auf die Referenzspannung. Die Vorfehlerspannung wird als 1-Min.-Mittelwert berechnet.

Formel 3

Die Definition eines Spannungssprungs in Vornorm EN 50549-2 sowie in VDE-AR-N 4120 und VDE-AR-N 4110 hat zur Folge, dass in der Regel bei Ereignissende, Fehlerklärung und Rückkehr der Spannung in den fehlerfreien Zustand erneut ein Spannungssprung erkannt wird. Dies führt dazu, dass in einem aktiven Betriebsmodus die dynamische Netzstützung durch schnelle Fehlerstromeinspeisung auch nach Ereignissende aktiv bleibt und Blindstrom nach Formel (2) und (3) eingespeist wird. Die dynamische Netzstützung durch schnelle Fehlerstromeinspeisung wird dann nach der konfigurierten minimalen Support-Zeit, in der Regel 5 s, deaktiviert.

Bei Überschreiten der Nullstromschwelle stellt der Wechselrichter die Stromeinspeisung ein. Wenn der Wechselrichter vor dem Fehler Blindleistung einspeist, wird die Blindleistung nach dem Ende des Fehlers mit der im aktivierten Blindleistungsregelungsmodus eingestellten Einschwingzeit auf den Wert vor dem Fehler Q zurückgesetzt.

Formel 4

Die zu installierende maximale Wirk- und Scheinleistung für eine Erzeugungsanlage wird zwischen Netzbetreiber und Anlagenbetreiber vereinbart. Mithilfe der Einstellungen S_lim und P_lim kann die Geräteleistung einer Anlage genau auf den vereinbarten Wert eingestellt werden. Um eine gleichmäßige Belastung der Geräte in einer Anlage zu erreichen, wird empfohlen, die Leistungsminderung gleichmäßig auf alle Geräte zu verteilen.

Manche Netzanschlussregeln fordern, dass die vereinbarte Blindleistung von jedem Betriebspunkt der Anlage ohne Reduktion der tatsächlichen Wirkleistung geliefert werden muss. Da der Wechselrichter den vollen P-Q-Betriebsbereich hat, ist bei Betrieb mit maximaler Wirkleistung jedoch eine Wirkleistungsreduktion erforderlich, da keine Scheinleistungsreserve verfügbar ist.
Durch die Einstellung von P_lim kann die maximale Wirkleistung begrenzt werden, um eine Scheinleistungsreserve herzustellen und um von jedem Wirkleistungsbetriebspunkt aus, die vereinbarte Blindleistung liefern zu können.
Die nachfolgende Grafik zeigt den geeigneten P-Q-Betriebsbereich mit einer erforderlichen Beispielwirkleistung von 48% der maximalen Scheinleistung der Anlage beziehungsweise von 43% der maximalen Wirkleistung der Anlage.

P-Q-Betriebsbereich mit begrenzter Wirkleistung für PV-Wechselrichter

Über das SunSpec Model DID123 lassen sich die Parameter zur Leistungsbegrenzung einstellen. Hierbei ist zu beachten, ob zusätzlich die interne und/oder externe Leistungsbegrenzung aktiv ist.

Ist die Rampenzeit „WMaxLimPct_RvrtTms“ im Sunspec Model mit 0 s definiert wird der interne Ausgangsgradient verwendet. Anderenfalls wird der eingestellte Wert verwendet.
Unabhängig vom verwendeten Kommunikationsprotokoll wird die Einschwingzeit „WMaxLim_Ena“ genutzt, um den neuen Leistungswert zu übertragen. Anderenfalls wird der intern konfigurierte Wert verwendet. Die zusätzliche Rampenzeit „WMaxLimPct_RmpTms“ gibt die Sprungzeit von einem Leistungswert auf den neuen Leistungswert an.

Zur Berechnung des Gradienten S_lim/min gelten folgende Formeln:

Leistungsgradient gemäß Musterparameter und Berechnung

Für die Berechnung des Q Filter Parameter und cos j Gradient gelten folgende Formeln:

Formel für Berechnung des Q-Filter Parameters

Formel fur Berechnung des cos j Gradienten(interner Leistungsgradient)

Die zu installierende maximale Wirk- und Scheinleistung für eine Erzeugungsanlage wird zwischen Netzbetreiber und Anlagenbetreiber vereinbart. Mithilfe der Einstellungen S_lim und P_lim kann die Geräteleistung einer Anlage genau auf den vereinbarten Wert eingestellt werden. Um eine gleichmäßige Belastung der Geräte in einer Anlage zu erreichen, wird empfohlen, die Leistungsminderung gleichmäßig auf alle Geräte zu verteilen.

Manche Netzanschlussregeln fordern, dass die vereinbarte Blindleistung von jedem Betriebspunkt der Anlage ohne Reduktion der tatsächlichen Wirkleistung geliefert werden muss. Da der Wechselrichter den vollen P-Q-Betriebsbereich hat, ist bei Betrieb mit maximaler Wirkleistung jedoch eine Wirkleistungsreduktion erforderlich, da keine Scheinleistungsreserve verfügbar ist.
Durch die Einstellung von P_lim kann die maximale Wirkleistung begrenzt werden, um eine Scheinleistungsreserve herzustellen und um von jedem Wirkleistungsbetriebspunkt aus, die vereinbarte Blindleistung liefern zu können.
Die nachfolgende Grafik zeigt den geeigneten P-Q-Betriebsbereich mit einer erforderlichen Beispielwirkleistung von 48% der maximalen Scheinleistung der Anlage beziehungsweise von 43% der maximalen Wirkleistung der Anlage.

P-Q-Betriebsbereich mit begrenzter Wirkleistung für PV-Wechselrichter

Über das SunSpec Model DID123 lassen sich die Parameter zur Leistungsbegrenzung einstellen. Hierbei ist zu beachten, ob zusätzlich die interne und/oder externe Leistungsbegrenzung aktiv ist.

Ist die Rampenzeit „WMaxLimPct_RvrtTms“ im Sunspec Model mit 0 s definiert wird der interne Ausgangsgradient verwendet. Anderenfalls wird der eingestellte Wert verwendet.
Unabhängig vom verwendeten Kommunikationsprotokoll wird die Einschwingzeit „WMaxLim_Ena“ genutzt, um den neuen Leistungswert zu übertragen. Anderenfalls wird der intern konfigurierte Wert verwendet. Die zusätzliche Rampenzeit „WMaxLimPct_RmpTms“ gibt die Sprungzeit von einem Leistungswert auf den neuen Leistungswert an.

Zur Berechnung des Gradienten S_lim/min gelten folgende Formeln:

Leistungsgradient gemäß Musterparameter und Berechnung

Für die Berechnung des Q Filter Parameter und cos j Gradient gelten folgende Formeln:

Formel für Berechnung des Q-Filter Parameters

Formel fur Berechnung des cos j Gradienten(interner Leistungsgradient)

Zur Vermeidung negativer Auswirkungen auf das Netz aufgrund einer plötzlichen Leistungssteigerung der Einspeisung durch die Wechselrichter ist eine Sanftanlauffunktion verfügbar.
Beim Ein- und Zuschalten des Wechselrichters wird die Leistungssteigerung durch den eingestellten Gradienten begrenzt.

Da vor allem bei einer vorhergehenden Abschaltung durch den Netzschutz die Gefahr besteht, dass viele Anlagen gleichzeitig die Leistung steigern, ist in der Regel der Sanftanlauf nur bei Zuschaltung nach vorhergehender Abschaltung durch den Netzschutz erforderlich.

Der Sanftanlauf wird durch eine absolute Leistungsgrenze implementiert, die sich mit einem kontinuierlichen Gradienten bis zur maximalen Leistung erhöht. Die tatsächliche Leistung des Wechselrichters kann unterhalb dieser Grenze aufgrund einer möglichen Schwankung der verfügbaren Leistung oder des Sollwertes frei variieren, steigt jedoch nie über die absolute Leistungsgrenze an.

Bei sehr großen Anlagen kann es erforderlich sein, im Normalbetrieb die maximale Leistungsänderung zu begrenzen. Bei Änderung der Sollwertvorgabe (für steigende und fallende Leistung) und bei Änderung der Solareinstrahlung (für steigende Leistung) wird die Netzeinspeiseleistung gemäß dem eingestellten Gradienten gesteigert oder gesenkt. Bei Reduzierung der Solareinstrahlung ist eine Begrenzung nicht möglich.

Die Funktion ist nicht aktiv bei Leistungsänderungen, die durch eine andere Netzstützfunktion definiert werden, wie Leistungswiederkehr nach Fault Ride Through, P(f), P(U).

Aufgrund der dezentralen Erzeugung besteht die Möglichkeit, dass ein abgeschalteter Teil des Netzes, aufgrund eines lokalen Gleichgewichtes zwischen Last und Erzeugung in diesem Teil des Netzes, in einer unbeabsichtigten Insel verbleibt. Das Erkennen einer unbeabsichtigten Inselbildung ist eine wichtige Funktion von dezentralen Erzeugungseinheiten und bezieht sich auf die Verhinderung von Schäden an Geräten sowie die Sicherheit von Personal.

Insbesondere für das letzte Beispiel ist ein sehr schnelles Trennen der Erzeugungseinheiten erforderlich, um den Zusammenbruch einer Inselbildung zu verursachen. Gleichzeitig kann jedes Erkennungsverfahren der Inselbildung einer falschen Auslösung verursachen. Die Industrie arbeitet daher ständig daran, Methoden zu entwickeln, die schnell und zuverlässig sind und gleichzeitig eine falsche Auslösung zuverlässig verhindern.

Aufgrund der dezentralen Erzeugung besteht die Möglichkeit, dass ein abgeschalteter Teil des Netzes, aufgrund eines lokalen Gleichgewichtes zwischen Last und Erzeugung in diesem Teil des Netzes, in einer unbeabsichtigten Insel verbleibt. Das Erkennen einer unbeabsichtigten Inselbildung ist eine wichtige Funktion von dezentralen Erzeugungseinheiten und bezieht sich auf die Verhinderung von Schäden an Geräten sowie die Sicherheit von Personal.

Insbesondere für das letzte Beispiel ist ein sehr schnelles Trennen der Erzeugungseinheiten erforderlich, um den Zusammenbruch einer Inselbildung zu verursachen. Gleichzeitig kann jedes Erkennungsverfahren der Inselbildung einer falschen Auslösung verursachen. Die Industrie arbeitet daher ständig daran, Methoden zu entwickeln, die schnell und zuverlässig sind und gleichzeitig eine falsche Auslösung zuverlässig verhindern.

Die erweiterte Inselnetzerkennung verwendet eine Strategie zur zuverlässigen Erkennung der Inselbildung, die auf den unterschiedlichen Eigenschaften eines Verbundnetzes und eines Inselnetzes basiert und somit eine zuverlässige schnelle Erkennung und Vermeidung von Fehlauslösungen gewährleistet.

Ein Verbundnetz wird von rotierenden Maschinen dominiert, als Folge ist die Frequenz proportional zur Wirkleistungsbilanz und die Spannung proportional zur Blindleistungsbilanz. Im Gegensatz dazu verhält sich ein Inselnetz wie ein Schwingkreis, folglich ist die Frequenz proportional zur Blindleistungsbilanz und die Spannung proportional zur Wirkleistungsbilanz. Die aktive erweiterte Inselerkennungsmethode erkennt diesen Unterschied, indem sie das Verhalten des Netzes überwacht. Die verbesserte Inselerkennung überwacht die natürliche Fluktuation der Netzfrequenz und speist eine minimale Blindleistung ein, die proportional zur Änderungsrate der Frequenz ist. Im Moment der Bildung einer Insel schließt das angeschlossene Stromnetz eine positive Rückkopplungsschleife, wodurch der Wechselrichter die veränderte Situation erkennen und die Verbindung trennen kann. Bei Bildung einer Insel trennt sich der Wechselrichter innerhalb einiger 100ms, weit unter 1000ms.

Dieses Erfassungsverfahren wird mit einer zweistufigen Beobachtung der passiven Frequenzänderungsrate (ROCOF) kombiniert. Wenn der ROCOF des Netzes die konfigurierte Abschaltschwelle (Stufe 1) für die konfigurierte Abschaltzeit überschreitet, wechselt das Gerät in den Nullstrommodus. Wenn der ROCOF des Netzes für die konfigurierte Abschaltschwelle (Stufe 2) für die konfigurierte Abschaltzeit überschreitet, schaltet das Gerät ab. Im Falle einer Insel wird die Insel sofort abgeschaltet. Wenn sich das Netz stabilisiert, was möglicherweise der Fall ist, wenn das ROCOF-Ereignis auf eine kurze Störung im Stromnetz zurückzuführen ist, nimmt das Gerät den Normalbetrieb wieder auf. Bei aktiver Stufe 1 hat das Gerät in den Nullstrommodus geschaltet, und nimmt die Einspeisung nach wenigen 100ms wieder auf. Bei Stufe 2 hat sich das Gerät abgeschaltet und die eingestellten Wiederzuschaltbedingungen gelten.

Die Funktion "Q on Demand" kann zur Netzstabilisierung eine Blindleistung Q auch außerhalb des Einspeisebetriebs (z.B. bei Nacht) bereitstellen.

Erste Priorität haben die Vorgaben, die der Wechselrichter vom Netzbetreiber über den Parkregler über Ethernet oder RS485 empfängt. Zweite Priorität haben die im Wechselrichter hinterlegten Parameter zu Q-Konstant und Q(U).
Bei einer AC-Trennung während des "Q on Demand"-Betriebs außerhalb des Einspeisebetriebs, ist eine erneute Nutzung der „Q on Demand“-Funktion erst wieder nach einem ordnungsgemäßen Einspeisebetrieb möglich (bei ausreichender DCVersorgung). Die bestehende deaktivierte „Nachtabschaltung“ bleibt auch weiterhin aktiv.
Die nachfolgenden Abbildungen zeigen im P-Q Betriebsbereich den Normalbetrieb, bei Tag (Einspeisebetrieb) (1) und „Q on Demand“-Betrieb bei Nacht (2).

Bei Nacht wird nur Blindleistung generiert. Unvermeidbar wird ein wenig Wirkleistung für die interne Stromversorgung benötigt um die voreingestellten Blindleistungsfunktionen im „Q on Demand“-Betrieb aufrechterhalten zu können (Siehe Pos. 2 im negativen P Bereich).

(1) Normalbetrieb: Wirkleistung und Blindleistungsbereitstellung bei unterschiedlichen Spannungen.

(2) „Q on Demand“-Betrieb : Blindleistungsbereitstellung bei Netznennspannung außerhalb des Einspeisebetriebs.

Die Funktion "Q on Demand" kann zur Netzstabilisierung eine Blindleistung Q auch außerhalb des Einspeisebetriebs (z.B. bei Nacht) bereitstellen.

Erste Priorität haben die Vorgaben, die der Wechselrichter vom Netzbetreiber über den Parkregler über Ethernet oder RS485 empfängt. Zweite Priorität haben die im Wechselrichter hinterlegten Parameter zu Q-Konstant und Q(U).
Bei einer AC-Trennung während des "Q on Demand"-Betriebs außerhalb des Einspeisebetriebs, ist eine erneute Nutzung der „Q on Demand“-Funktion erst wieder nach einem ordnungsgemäßen Einspeisebetrieb möglich (bei ausreichender DCVersorgung). Die bestehende deaktivierte „Nachtabschaltung“ bleibt auch weiterhin aktiv.
Die nachfolgenden Abbildungen zeigen im P-Q Betriebsbereich den Normalbetrieb, bei Tag (Einspeisebetrieb) (1) und „Q on Demand“-Betrieb bei Nacht (2).

Bei Nacht wird nur Blindleistung generiert. Unvermeidbar wird ein wenig Wirkleistung für die interne Stromversorgung benötigt um die voreingestellten Blindleistungsfunktionen im „Q on Demand“-Betrieb aufrechterhalten zu können (Siehe Pos. 2 im negativen P Bereich).

(1) Normalbetrieb: Wirkleistung und Blindleistungsbereitstellung bei unterschiedlichen Spannungen.

(2) „Q on Demand“-Betrieb : Blindleistungsbereitstellung bei Netznennspannung außerhalb des Einspeisebetriebs.